JPH09272145A - 射出成形機 - Google Patents
射出成形機Info
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- JPH09272145A JPH09272145A JP8485696A JP8485696A JPH09272145A JP H09272145 A JPH09272145 A JP H09272145A JP 8485696 A JP8485696 A JP 8485696A JP 8485696 A JP8485696 A JP 8485696A JP H09272145 A JPH09272145 A JP H09272145A
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- molding machine
- injection molding
- pressure
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- injection
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C45/76—Measuring, controlling or regulating
- B29C45/766—Measuring, controlling or regulating the setting or resetting of moulding conditions, e.g. before starting a cycle
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C45/76—Measuring, controlling or regulating
- B29C45/7693—Measuring, controlling or regulating using rheological models of the material in the mould, e.g. finite elements method
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 人手を介さずに最適な成形条件を設定できる
使い勝手のよい射出成形機の提供。 【解決手段】 樹脂流動シミュレーションと組み合せて
使用する射出成形機において、前記樹脂流動シミュレー
ションを実行するシミュレーション手段は、金型の各部
と、該金型のスプールに連通する、射出成形機本体のシ
リンダとを含めた樹脂流動をシミュレーションする。射
出成形機本体のシリンダは、従来、シミュレーション対
象外となっていたため、従来に比べてシミュレーション
の精度向上が図られる。
使い勝手のよい射出成形機の提供。 【解決手段】 樹脂流動シミュレーションと組み合せて
使用する射出成形機において、前記樹脂流動シミュレー
ションを実行するシミュレーション手段は、金型の各部
と、該金型のスプールに連通する、射出成形機本体のシ
リンダとを含めた樹脂流動をシミュレーションする。射
出成形機本体のシリンダは、従来、シミュレーション対
象外となっていたため、従来に比べてシミュレーション
の精度向上が図られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形機に関
し、詳しくは、樹脂流動シミュレーションと組み合せて
使用する射出成形機に関する。射出成形機は、金型内部
のキャビティと呼ばれる空間内にプラスチック等の樹脂
を流し込んで製品を成形するものであるが、製品の仕上
がり具合を左右する成形条件（射出速度等）の設定が専
らオペレータの勘に頼っていたため、経験の浅いオペレ
ータにあっては最適な成形条件を見つけにくいし、経験
豊富なオペレータであっても金型を変更した場合には、
程度の差こそあれやはりトライ＆エラーを繰り返さなけ
ればならないから、人手を介さずに最適な成形条件を設
定できる使い勝手のよい射出成形機が求められている。
し、詳しくは、樹脂流動シミュレーションと組み合せて
使用する射出成形機に関する。射出成形機は、金型内部
のキャビティと呼ばれる空間内にプラスチック等の樹脂
を流し込んで製品を成形するものであるが、製品の仕上
がり具合を左右する成形条件（射出速度等）の設定が専
らオペレータの勘に頼っていたため、経験の浅いオペレ
ータにあっては最適な成形条件を見つけにくいし、経験
豊富なオペレータであっても金型を変更した場合には、
程度の差こそあれやはりトライ＆エラーを繰り返さなけ
ればならないから、人手を介さずに最適な成形条件を設
定できる使い勝手のよい射出成形機が求められている。
【０００２】
【従来の技術】人手を介さずに最適な成形条件を設定で
きる従来の射出成形機としては、例えば、樹脂流動シミ
ュレータと組み合わせたものが知られている。この樹脂
流動シミュレータは、金型内部の任意位置（ノードとも
言う）における樹脂の振舞い（「圧力−時間」や「流速
−時間」等）を予測するもので、この予測結果を利用し
て上記の成形条件を設定する。
きる従来の射出成形機としては、例えば、樹脂流動シミ
ュレータと組み合わせたものが知られている。この樹脂
流動シミュレータは、金型内部の任意位置（ノードとも
言う）における樹脂の振舞い（「圧力−時間」や「流速
−時間」等）を予測するもので、この予測結果を利用し
て上記の成形条件を設定する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
樹脂流動シミュレーションにあっては、金型内部の任意
位置における樹脂の振舞い、具体的には、金型内部のキ
ャビティ、ゲート、ランナ及びスプル（図１参照）部分
における任意ノードの樹脂の振舞いしか予測していない
ため、金型以外（例えばノズルやシリンダ）の樹脂の振
舞いがまったく考慮対象外となっていた。したがって、
シミュレーション結果をそのまま成形条件に採用でき
ず、多少なりともオペレータの経験と勘に頼った修正作
業（いわゆる成形条件出し）を必要とするから、人手を
介さずに最適な成形条件を設定するという点で未だ不十
分であり、依然として解決すべき課題が残っていた。
樹脂流動シミュレーションにあっては、金型内部の任意
位置における樹脂の振舞い、具体的には、金型内部のキ
ャビティ、ゲート、ランナ及びスプル（図１参照）部分
における任意ノードの樹脂の振舞いしか予測していない
ため、金型以外（例えばノズルやシリンダ）の樹脂の振
舞いがまったく考慮対象外となっていた。したがって、
シミュレーション結果をそのまま成形条件に採用でき
ず、多少なりともオペレータの経験と勘に頼った修正作
業（いわゆる成形条件出し）を必要とするから、人手を
介さずに最適な成形条件を設定するという点で未だ不十
分であり、依然として解決すべき課題が残っていた。
【０００４】そこで、本発明は、人手を介さずに最適な
成形条件を設定できる使い勝手のよい射出成形機の提供
を目的とする。
成形条件を設定できる使い勝手のよい射出成形機の提供
を目的とする。
【０００５】
（構成）請求項１記載の発明は、樹脂流動シミュレーシ
ョンと組み合せて使用する射出成形機において、前記樹
脂流動シミュレーションを実行するシミュレーション手
段は、金型の各部と、該金型のスプールに連通する、射
出成形機本体のシリンダとを含めた樹脂流動をシミュレ
ーションすることを特徴とする。
ョンと組み合せて使用する射出成形機において、前記樹
脂流動シミュレーションを実行するシミュレーション手
段は、金型の各部と、該金型のスプールに連通する、射
出成形機本体のシリンダとを含めた樹脂流動をシミュレ
ーションすることを特徴とする。
【０００６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記樹脂流動シミュレーションの結果に対
して、制御系遅れを加味した補正処理を施す制御系誤差
補正手段を備えることを特徴とする。請求項３記載の発
明は、請求項１または請求項２記載の発明において、前
記樹脂流動シミュレーションの結果から計算された圧力
プロファイルの最大圧力（Ｐｍpeak）と射出成形機の最
大射出圧力（Ｐmax ）とを比較し、ＰｍpeakがＰmaxを
超過している場合には、圧力プロファイルを修正する成
形条件チェック手段を備えることを特徴とする。
明において、前記樹脂流動シミュレーションの結果に対
して、制御系遅れを加味した補正処理を施す制御系誤差
補正手段を備えることを特徴とする。請求項３記載の発
明は、請求項１または請求項２記載の発明において、前
記樹脂流動シミュレーションの結果から計算された圧力
プロファイルの最大圧力（Ｐｍpeak）と射出成形機の最
大射出圧力（Ｐmax ）とを比較し、ＰｍpeakがＰmaxを
超過している場合には、圧力プロファイルを修正する成
形条件チェック手段を備えることを特徴とする。
【０００７】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明において、前記Ｐmax を、射出成形機の最大射出圧力
よりも低く設定できることを特徴とする。請求項５記載
の発明は、請求項１、請求項２、請求項３または請求項
４記載の発明において、対象となる射出成形機の指令値
形式に対応した成形条件を出力できる成形条件変換手段
を備えることを特徴とする。 （作用）請求項１記載の発明では、射出成形機本体のシ
リンダは、従来、シミュレーション対象外となっていた
ため、従来に比べてシミュレーションの精度向上が図ら
れる。
明において、前記Ｐmax を、射出成形機の最大射出圧力
よりも低く設定できることを特徴とする。請求項５記載
の発明は、請求項１、請求項２、請求項３または請求項
４記載の発明において、対象となる射出成形機の指令値
形式に対応した成形条件を出力できる成形条件変換手段
を備えることを特徴とする。 （作用）請求項１記載の発明では、射出成形機本体のシ
リンダは、従来、シミュレーション対象外となっていた
ため、従来に比べてシミュレーションの精度向上が図ら
れる。
【０００８】請求項２記載の発明では、射出成形機の予
想される制御遅れが解消される。請求項３記載の発明で
は、過大な指令値の出力が回避され、射出成形失敗の未
然防止が図られる。請求項４記載の発明では、Ｐmax を
下げることによって、剛性の低い金型に適した成形条件
の設定が可能になる。
想される制御遅れが解消される。請求項３記載の発明で
は、過大な指令値の出力が回避され、射出成形失敗の未
然防止が図られる。請求項４記載の発明では、Ｐmax を
下げることによって、剛性の低い金型に適した成形条件
の設定が可能になる。
【０００９】請求項５記載の発明では、制御装置と射出
成形機本体の直接的な接続が可能となり、インターフェ
ースの改善が図られる。
成形機本体の直接的な接続が可能となり、インターフェ
ースの改善が図られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図１〜図１２は本発明に係る射出成形
機の一実施例を示す図である。まず、構成を説明する。
図１において、１は射出成形機本体（以下、単に「本
体」と略すこともある）である。本体１は、電気信号や
油圧信号で与えられる“指令値”に応じた力を発生する
アクチュエータ（一般に「油圧ラム」と呼ばれる）２
と、アクチュエータ２の力をうけてシリンダ３の内部を
移動するスクリュー４と、シリンダ３の内部に溶融状態
のプラスチック等の樹脂を供給する樹脂供給源５と、金
型６とを備えている。
づいて説明する。図１〜図１２は本発明に係る射出成形
機の一実施例を示す図である。まず、構成を説明する。
図１において、１は射出成形機本体（以下、単に「本
体」と略すこともある）である。本体１は、電気信号や
油圧信号で与えられる“指令値”に応じた力を発生する
アクチュエータ（一般に「油圧ラム」と呼ばれる）２
と、アクチュエータ２の力をうけてシリンダ３の内部を
移動するスクリュー４と、シリンダ３の内部に溶融状態
のプラスチック等の樹脂を供給する樹脂供給源５と、金
型６とを備えている。
【００１１】金型６は、シリンダ３の絞り部分（以下
「ノズル」と言う）７に連結されるスプル８と、このス
プル８に、ランナ９やゲート１０を介してつながるキャ
ビティ１１とを備えている。なお、金型によってはラン
ナ９を備えない（ゲートとスプールを直接つなぐ）もの
もある。また、ゲート１０はキャビティ１１からの製品
の型離れをよくするためにできるだけ細く作られてい
る。
「ノズル」と言う）７に連結されるスプル８と、このス
プル８に、ランナ９やゲート１０を介してつながるキャ
ビティ１１とを備えている。なお、金型によってはラン
ナ９を備えない（ゲートとスプールを直接つなぐ）もの
もある。また、ゲート１０はキャビティ１１からの製品
の型離れをよくするためにできるだけ細く作られてい
る。
【００１２】ここで、射出成形機の成形条件は、樹脂を
射出する際の「射出条件」と、製品が固まるまでの「保
圧条件」とに分けられる。前者の射出条件は、その金型
にどれだけの樹脂を流し込めばよいか（すなわち、スク
リュー４をどれだけ前進させればよいか）という計量ス
トローク、スクリュー４の前進速度及びその速度の切り
換え位置などである。また、後者の保圧条件は、速度の
切り換え位置にも関係し、どれだけの圧力をどれだけの
時間保持するかといった条件である。
射出する際の「射出条件」と、製品が固まるまでの「保
圧条件」とに分けられる。前者の射出条件は、その金型
にどれだけの樹脂を流し込めばよいか（すなわち、スク
リュー４をどれだけ前進させればよいか）という計量ス
トローク、スクリュー４の前進速度及びその速度の切り
換え位置などである。また、後者の保圧条件は、速度の
切り換え位置にも関係し、どれだけの圧力をどれだけの
時間保持するかといった条件である。
【００１３】図２はこれらの条件を最適に設定するとと
もに、それを“指令値”としてアクチュエータ２に出力
するための射出成形機制御部１２（以下、単に「制御
部」と言うこともある）の概略機能ブロック図である。
制御部１２は、シミュレーションデータ作成部１３、シ
ミュレーションソルバ部１４、流動圧力損失補正部１
５、制御系誤差補正部１６、成形条件チェック部１７、
成形条件修正部１８、成形条件変換部１９、及び、成形
条件出力部２０を備えており、本実施例では、これらの
各部１３〜２０をネットワーク２１に接続されたワーク
ステーション上にソフトウエア的に実現している。これ
は、後述の樹脂流動シミュレーションを行う際に、射出
成形機の性能諸元データや樹脂材料の物性データ並びに
金型各部の形状データ（三次元ＣＡＤデータを利用でき
る）などを、ネットワーク２１上の射出成形機データベ
ース２２、樹脂材料データベース２３及び三次元ＣＡＤ
システム２４などから取得できるからである。なお、上
記各部１３〜２０を射出成形機本体１の内部に組み込ん
でも構わない。また、制御部１２と射出成形機本体１と
の間をネットワークや通信回線で結ぶと、本体１を遠隔
制御できるようになるから好ましい。
もに、それを“指令値”としてアクチュエータ２に出力
するための射出成形機制御部１２（以下、単に「制御
部」と言うこともある）の概略機能ブロック図である。
制御部１２は、シミュレーションデータ作成部１３、シ
ミュレーションソルバ部１４、流動圧力損失補正部１
５、制御系誤差補正部１６、成形条件チェック部１７、
成形条件修正部１８、成形条件変換部１９、及び、成形
条件出力部２０を備えており、本実施例では、これらの
各部１３〜２０をネットワーク２１に接続されたワーク
ステーション上にソフトウエア的に実現している。これ
は、後述の樹脂流動シミュレーションを行う際に、射出
成形機の性能諸元データや樹脂材料の物性データ並びに
金型各部の形状データ（三次元ＣＡＤデータを利用でき
る）などを、ネットワーク２１上の射出成形機データベ
ース２２、樹脂材料データベース２３及び三次元ＣＡＤ
システム２４などから取得できるからである。なお、上
記各部１３〜２０を射出成形機本体１の内部に組み込ん
でも構わない。また、制御部１２と射出成形機本体１と
の間をネットワークや通信回線で結ぶと、本体１を遠隔
制御できるようになるから好ましい。
【００１４】次に、作用を説明する。図３は本実施例に
おける“指令値”、すなわち制御部１２の出力特性
（「圧力−時間」特性）を示すグラフである。図３にお
いて、縦軸はアクチュエータ２の圧力（Ｐｃ）、横軸は
時間（Ｔａ）である。便宜的にＶ−Ｐで識別した破線よ
り前が射出ゾーン（Transfer Zone ）、後ろが保圧ゾー
ン（Packing Zone）である。
おける“指令値”、すなわち制御部１２の出力特性
（「圧力−時間」特性）を示すグラフである。図３にお
いて、縦軸はアクチュエータ２の圧力（Ｐｃ）、横軸は
時間（Ｔａ）である。便宜的にＶ−Ｐで識別した破線よ
り前が射出ゾーン（Transfer Zone ）、後ろが保圧ゾー
ン（Packing Zone）である。
【００１５】図３の特性線によれば、射出ゾーンでは時
間の経過とともにＰｃの増加率と極性が変化し、保圧ゾ
ーンではある時間だけある大きさにＰｃを保持し、その
後、ある時定数でＰｃをゼロに戻しているが、これは、
説明のための便宜的なものであり、特別な意味はない。
実際には、上述の射出条件や保圧条件によって様々な特
性になる。
間の経過とともにＰｃの増加率と極性が変化し、保圧ゾ
ーンではある時間だけある大きさにＰｃを保持し、その
後、ある時定数でＰｃをゼロに戻しているが、これは、
説明のための便宜的なものであり、特別な意味はない。
実際には、上述の射出条件や保圧条件によって様々な特
性になる。
【００１６】図４、図５は制御部１２で実行される概略
処理フローであり、上記各部１３〜２０を具体化したも
のである。以下、各処理ステップ順にその動作を説明す
ると、このフローでは、 〔ステップ３０〕まず最初に、シミュレーションデータ
作成部１３で、金型の三次元ＣＡＤデータを取り込み、
シミュレーションに必要なデータを作成する。図６は作
成データの概念図である。図６（ａ）は元になる三次元
ＣＡＤデータ（以下「元データ」と言う）、図６（ｂ）
は元データにＸ・Ｙ・Ｚ軸方向のメッシュを加えた三次
元メッシュデータ、図６（ｃ）は元データにＸ・Ｙ軸方
向のメッシュを加えた二次元メッシュデータ、図６
（ｄ）は二次元メッシュデータに境界情報と高さ情報を
加えた混在メッシュデータである。メッシュ構造、ブロ
ック構造及びそれらの混在構造を持つデータを作成する
ため、特に、厚肉部分の影響をシミュレートするのに好
適である。厚肉方向にもノードがあり、三次元的に広が
る流れは、従来の解析仮定から外れるため、解析精度が
低かったが、それがシミュレートできる。 〔ステップ３１〕次に、シミュレーションソルバ部１４
で、『等温度（金型、樹脂）、非圧縮、ニュートン流体
の射出充填シミュレーション』（以下「第１のシミュレ
ーション」と言う）と、『非等温度（樹脂のみ、金型は
等温）、非圧縮、非ニュートン流体の射出充填シミュレ
ーション』（以下「第２のシミュレーション」と言う）
を実行する。
処理フローであり、上記各部１３〜２０を具体化したも
のである。以下、各処理ステップ順にその動作を説明す
ると、このフローでは、 〔ステップ３０〕まず最初に、シミュレーションデータ
作成部１３で、金型の三次元ＣＡＤデータを取り込み、
シミュレーションに必要なデータを作成する。図６は作
成データの概念図である。図６（ａ）は元になる三次元
ＣＡＤデータ（以下「元データ」と言う）、図６（ｂ）
は元データにＸ・Ｙ・Ｚ軸方向のメッシュを加えた三次
元メッシュデータ、図６（ｃ）は元データにＸ・Ｙ軸方
向のメッシュを加えた二次元メッシュデータ、図６
（ｄ）は二次元メッシュデータに境界情報と高さ情報を
加えた混在メッシュデータである。メッシュ構造、ブロ
ック構造及びそれらの混在構造を持つデータを作成する
ため、特に、厚肉部分の影響をシミュレートするのに好
適である。厚肉方向にもノードがあり、三次元的に広が
る流れは、従来の解析仮定から外れるため、解析精度が
低かったが、それがシミュレートできる。 〔ステップ３１〕次に、シミュレーションソルバ部１４
で、『等温度（金型、樹脂）、非圧縮、ニュートン流体
の射出充填シミュレーション』（以下「第１のシミュレ
ーション」と言う）と、『非等温度（樹脂のみ、金型は
等温）、非圧縮、非ニュートン流体の射出充填シミュレ
ーション』（以下「第２のシミュレーション」と言う）
を実行する。
【００１７】第１のシミュレーションでは、次に述べる
アルゴリズムにより、等ポテンシャル流れのシミュレー
ションを可能にする。また、第２のシミュレーションで
は、樹脂の粘度、温度、圧縮性、金型形状変化、金型温
度などを考慮したシミュレーションを可能にする。図
７、図８、図９は、第１のシミュレーションのフロー図
（図７）、流路モデル図（図８）及び時刻ｔおけるメル
トフロント位置のノード概念図（図９）である。
アルゴリズムにより、等ポテンシャル流れのシミュレー
ションを可能にする。また、第２のシミュレーションで
は、樹脂の粘度、温度、圧縮性、金型形状変化、金型温
度などを考慮したシミュレーションを可能にする。図
７、図８、図９は、第１のシミュレーションのフロー図
（図７）、流路モデル図（図８）及び時刻ｔおけるメル
トフロント位置のノード概念図（図９）である。
【００１８】第１のシミュレーションでは、全射出容積
を一定の容積で分割し（図８のＭ１〜Ｍ８参照）、時刻
ｔにおける流動先端のノードを求め（図９のＭ１〜Ｍ８
参照）、各ノードにおける断面積（図８のＡ１、Ａ２、
Ａ３参照）の比に応じて流量を比例分配することによ
り、等ポテンシャル流れのシミュレーションを可能にす
る。
を一定の容積で分割し（図８のＭ１〜Ｍ８参照）、時刻
ｔにおける流動先端のノードを求め（図９のＭ１〜Ｍ８
参照）、各ノードにおける断面積（図８のＡ１、Ａ２、
Ａ３参照）の比に応じて流量を比例分配することによ
り、等ポテンシャル流れのシミュレーションを可能にす
る。
【００１９】すなわち、図７において、時刻ｔを初期化
し（ステップ３１ａ）、時刻ｔにおけるメルトフロント
の全てのノードを抽出し（ステップ３１ｂ）、抽出した
各ノードにおける流路モデル（図８のＭ１〜Ｍ８参照）
の断面積を求め（ステップ３１ｃ）、各ノードにおける
流動中心速度を求め（ステップ３１ｄ）、さらに、時刻
ｔ＝ｔ＋Δｔにおけるメルトフロントを求める（ステッ
プ３１ｅ）という各処理を、流路モデルの全ての境界面
について繰返し実行している（ステップ３１ｆ）。
し（ステップ３１ａ）、時刻ｔにおけるメルトフロント
の全てのノードを抽出し（ステップ３１ｂ）、抽出した
各ノードにおける流路モデル（図８のＭ１〜Ｍ８参照）
の断面積を求め（ステップ３１ｃ）、各ノードにおける
流動中心速度を求め（ステップ３１ｄ）、さらに、時刻
ｔ＝ｔ＋Δｔにおけるメルトフロントを求める（ステッ
プ３１ｅ）という各処理を、流路モデルの全ての境界面
について繰返し実行している（ステップ３１ｆ）。
【００２０】ここで、各ノード断面に作用する力Ｆ
i は、次式で与えられる。 Ｆi ＝ＰＡi ＝ｋγi ……… Ｐは係数（等ポテンシャル流れのため各ノードで同じ
値；但し時刻によって変化する）、Ａi はノード断面
積、ｋは材料による比例定数、γはせん断変形量であ
る。
i は、次式で与えられる。 Ｆi ＝ＰＡi ＝ｋγi ……… Ｐは係数（等ポテンシャル流れのため各ノードで同じ
値；但し時刻によって変化する）、Ａi はノード断面
積、ｋは材料による比例定数、γはせん断変形量であ
る。
【００２１】今、ｉを単位時間とすると、 γi ＝ｕi ……… となり、これより、図９の各ｕi （ｕ１、ｕ２、ｕ３、
……）が得られるから、第１のシミュレーションでは、 ｕi ／ｕj ＝Ａi ／Ａj ……… の関係、すなわち、等ポテンシャルの影響が考慮される
ことになる。
……）が得られるから、第１のシミュレーションでは、 ｕi ／ｕj ＝Ａi ／Ａj ……… の関係、すなわち、等ポテンシャルの影響が考慮される
ことになる。
【００２２】なお、メルトフロント位置とは、射出工程
の任意の時刻において、キャビティ内を充填した溶融樹
脂と空間との境界線のことを言う。簡単に言えば、どこ
まで充填したかを示すものである。また、等ポテンシャ
ル流れとは、流れている溶融樹脂の内部ではパスカルの
原理が働くため、その流速がどの点でも一定であると言
う原則のこと。但し、ある時刻の次の時刻において、そ
の圧力エネルギが流動エネルギとなって流動していくも
のと仮定する。流そうとする内部エネルギは、メルトフ
ロント表面で一定であるが、一般にメルトフロントのそ
れぞれの位置における断面積が異なるため、断面積の広
い部分（表面張力の低くなるから）で流れやすく、断面
積の狭い部分で流れにくくなるという現象がある。等ポ
テンシャル流れをシミュレートすると、この現象を直接
表現できるため、解析精度が向上する。 〔ステップ３２及びステップ３３〕次に、流動圧力損失
補正部１５で、第１及び第２のシミュレーションの結果
に対して所定の補正処理を施す。この補正処理は、シミ
ュレーション結果に金型６以外の部分（特に、スプル８
−シリンダ３間）で発生する流動圧力損失（流動損失及
び入口損失）を加味するというもので、具体的には、ス
プル８の先端圧力と時間のプロファイルをシリンダ３の
射出圧力と時間のプロファイルに変換するというもので
ある。
の任意の時刻において、キャビティ内を充填した溶融樹
脂と空間との境界線のことを言う。簡単に言えば、どこ
まで充填したかを示すものである。また、等ポテンシャ
ル流れとは、流れている溶融樹脂の内部ではパスカルの
原理が働くため、その流速がどの点でも一定であると言
う原則のこと。但し、ある時刻の次の時刻において、そ
の圧力エネルギが流動エネルギとなって流動していくも
のと仮定する。流そうとする内部エネルギは、メルトフ
ロント表面で一定であるが、一般にメルトフロントのそ
れぞれの位置における断面積が異なるため、断面積の広
い部分（表面張力の低くなるから）で流れやすく、断面
積の狭い部分で流れにくくなるという現象がある。等ポ
テンシャル流れをシミュレートすると、この現象を直接
表現できるため、解析精度が向上する。 〔ステップ３２及びステップ３３〕次に、流動圧力損失
補正部１５で、第１及び第２のシミュレーションの結果
に対して所定の補正処理を施す。この補正処理は、シミ
ュレーション結果に金型６以外の部分（特に、スプル８
−シリンダ３間）で発生する流動圧力損失（流動損失及
び入口損失）を加味するというもので、具体的には、ス
プル８の先端圧力と時間のプロファイルをシリンダ３の
射出圧力と時間のプロファイルに変換するというもので
ある。
【００２３】今、スプル８の先端圧力をＰｓ、シリンダ
３の射出圧力をＰｍとすると、Ｐｓは、上述の第１及び
第２のシミュレーションの結果（解析結果圧力）に相当
し、ＰｍとＰｓの間の流動圧力損失ΔＰL は、 ΔＰL ＝弾性圧力損失＋粘性圧力損失 ……… となり、このΔＰL を打ち消すためにΔＰL と同等の外
力が必要になる。ここに、 粘性圧力損失＝キャビティ流動に必要な圧力＝解析結果圧力 ……… であるから、 Ｐｍ＝キャビティ流動に必要な圧力＋ΔＰL ＝Ｐｓ＋必要な外力 ＝Ｐｓ＋弾性圧力損失 ……… となり、弾性圧力損失と入口損失は等値であるので、入
口損失を 入口損失＝Ｃτm ……… とすると、シリンダ３の射出圧力Ｐｍは、次式で表す
ことができ、「スプル先端圧力Ｐｓ−時間ｔ」プロファ
イルを、「成形機射出圧力Ｐｍ−時間ｔ」プロファイル
に変換できる。
３の射出圧力をＰｍとすると、Ｐｓは、上述の第１及び
第２のシミュレーションの結果（解析結果圧力）に相当
し、ＰｍとＰｓの間の流動圧力損失ΔＰL は、 ΔＰL ＝弾性圧力損失＋粘性圧力損失 ……… となり、このΔＰL を打ち消すためにΔＰL と同等の外
力が必要になる。ここに、 粘性圧力損失＝キャビティ流動に必要な圧力＝解析結果圧力 ……… であるから、 Ｐｍ＝キャビティ流動に必要な圧力＋ΔＰL ＝Ｐｓ＋必要な外力 ＝Ｐｓ＋弾性圧力損失 ……… となり、弾性圧力損失と入口損失は等値であるので、入
口損失を 入口損失＝Ｃτm ……… とすると、シリンダ３の射出圧力Ｐｍは、次式で表す
ことができ、「スプル先端圧力Ｐｓ−時間ｔ」プロファ
イルを、「成形機射出圧力Ｐｍ−時間ｔ」プロファイル
に変換できる。
【００２４】Ｐｍ＝Ｐｓ＋Ｃτm ……… 但し、τはシリンダ〜（ノズル）スプルに流入する際の
溶融樹脂内に発生するせん断応力、Ｃ、ｍは材料定数で
ある。材料定数（Ｃ、ｍ）は、樹脂材料データベース２
３に登録済の樹脂材料の動粘度測定データを利用する。 〔ステップ３４〕次に、制御系誤差補正部１６で、「成
形機射出圧力Ｐｍ−時間ｔ」プロファイルに制御系遅れ
を付加するという補正処理を施す。この補正処理は、射
出成形機の予想される制御遅れを解消するのに必要なポ
テンシャルエネルギ分を求め、このポテンシャルエネル
ギ分を上記「成形機射出圧力Ｐｍ−時間ｔ」プロファイ
ルに付加するというものである。なお、必要なポテンシ
ャルエネルギ分は、射出成形機データベース２２や樹脂
材料データベース２３を利用して求める。例えば、樹脂
材料データベース２３からノズル径、樹脂種類、樹脂温
度、成形機ゲインなどのデータを取り出し、これらのデ
ータから時刻ｔ0 で圧力Ｐ0 を通過する波形（解析圧力
波形）を求め、この波形を用いて圧力データ（実成形圧
力波形）を修正し、遅れを補正した補正圧力波形を生成
してもよい。 〔ステップ３５及びステップ３６〕次に、射出成形機本
体１のタイプ（圧力プロファイル追従成形タイプである
か否か）を判定し、当該タイプでない場合には、成形条
件変換部１８で任意段数の「射出流量−ラム位置」線図
に変換し、当該タイプの場合には変換を行わない。 〔ステップ３７及びステップ３８〕次に、成形条件チェ
ック部１７で、圧力プロファイルの最大圧力Ｐｍpeakと
射出成形機の最大射出圧力Ｐmax とを比較し、Ｐｍpeak
がＰmax を超過している場合には、これまでに求めた成
形条件が不適切であると判断して、圧力プロファイルを
修正処理した後、ステップ３１以降を再実行する。
溶融樹脂内に発生するせん断応力、Ｃ、ｍは材料定数で
ある。材料定数（Ｃ、ｍ）は、樹脂材料データベース２
３に登録済の樹脂材料の動粘度測定データを利用する。 〔ステップ３４〕次に、制御系誤差補正部１６で、「成
形機射出圧力Ｐｍ−時間ｔ」プロファイルに制御系遅れ
を付加するという補正処理を施す。この補正処理は、射
出成形機の予想される制御遅れを解消するのに必要なポ
テンシャルエネルギ分を求め、このポテンシャルエネル
ギ分を上記「成形機射出圧力Ｐｍ−時間ｔ」プロファイ
ルに付加するというものである。なお、必要なポテンシ
ャルエネルギ分は、射出成形機データベース２２や樹脂
材料データベース２３を利用して求める。例えば、樹脂
材料データベース２３からノズル径、樹脂種類、樹脂温
度、成形機ゲインなどのデータを取り出し、これらのデ
ータから時刻ｔ0 で圧力Ｐ0 を通過する波形（解析圧力
波形）を求め、この波形を用いて圧力データ（実成形圧
力波形）を修正し、遅れを補正した補正圧力波形を生成
してもよい。 〔ステップ３５及びステップ３６〕次に、射出成形機本
体１のタイプ（圧力プロファイル追従成形タイプである
か否か）を判定し、当該タイプでない場合には、成形条
件変換部１８で任意段数の「射出流量−ラム位置」線図
に変換し、当該タイプの場合には変換を行わない。 〔ステップ３７及びステップ３８〕次に、成形条件チェ
ック部１７で、圧力プロファイルの最大圧力Ｐｍpeakと
射出成形機の最大射出圧力Ｐmax とを比較し、Ｐｍpeak
がＰmax を超過している場合には、これまでに求めた成
形条件が不適切であると判断して、圧力プロファイルを
修正処理した後、ステップ３１以降を再実行する。
【００２５】図１０はＰｍ、Ｐｓの各波形とＰmax との
関係を示す図であり、図１０（ａ）はＰｍpeakがＰmax
を超過している場合（チェック結果がＮＧの場合）の
図、図１０（ｂ）は超過していない場合（チェック結果
がＯＫの場合）の図である。射出成形機の実際の射出圧
力はＰmax で頭打ちになるから、例えば、図１０（ａ）
のハッチング部分の射出は無効になる。
関係を示す図であり、図１０（ａ）はＰｍpeakがＰmax
を超過している場合（チェック結果がＮＧの場合）の
図、図１０（ｂ）は超過していない場合（チェック結果
がＯＫの場合）の図である。射出成形機の実際の射出圧
力はＰmax で頭打ちになるから、例えば、図１０（ａ）
のハッチング部分の射出は無効になる。
【００２６】なお、Ｐmax は、必ずしも射出成形機の最
大射出圧力である必要はない。例えば、射出成形機の最
大射出圧力以下の任意の値に設定できるようにすると、
剛性の低い金型の成形条件を設定できるようになるから
好ましい。 〔ステップ３９〜ステップ４２〕次に、保圧条件を決定
する観測点を定義するとともに、その観測点における必
要保圧力を算出し、さらに、初期保圧時間を算出した
後、シミュレーションソルバ部１４で、樹脂の粘度、温
度、圧縮性、金型の形状変化、金型の温度などを考慮し
た、『非等温度（樹脂及び金型）、圧縮性、非ニュート
ン流体の射出充填〜保圧〜冷却シミュレーション』を実
行して保圧条件を設定する。 〔ステップ４３〜ステップ４９〕次に、スプル部の「圧
力−時間」線図を計算（前述のステップ３２参照）し、
スプル〜シリンダ間の圧力損失を補正（前述のステップ
３３参照）し、さらに、制御誤差を補正（前述のステッ
プ３４参照）し、ＰｍpeakとＰmax を比較（前述のステ
ップ３７参照）してＰｍpeakがＰmax を超過している場
合には、観測点における必要保圧力を修正し、一方、超
過していない場合には、スプル〜シリンダ間の圧力損失
と制御誤差を補正した「圧力−時間」線図（図１１参
照）を、成形条件変換部１９で「ストローク−速度」
（図１２参照）に変換し、成形機に出力して成形を開始
する。
大射出圧力である必要はない。例えば、射出成形機の最
大射出圧力以下の任意の値に設定できるようにすると、
剛性の低い金型の成形条件を設定できるようになるから
好ましい。 〔ステップ３９〜ステップ４２〕次に、保圧条件を決定
する観測点を定義するとともに、その観測点における必
要保圧力を算出し、さらに、初期保圧時間を算出した
後、シミュレーションソルバ部１４で、樹脂の粘度、温
度、圧縮性、金型の形状変化、金型の温度などを考慮し
た、『非等温度（樹脂及び金型）、圧縮性、非ニュート
ン流体の射出充填〜保圧〜冷却シミュレーション』を実
行して保圧条件を設定する。 〔ステップ４３〜ステップ４９〕次に、スプル部の「圧
力−時間」線図を計算（前述のステップ３２参照）し、
スプル〜シリンダ間の圧力損失を補正（前述のステップ
３３参照）し、さらに、制御誤差を補正（前述のステッ
プ３４参照）し、ＰｍpeakとＰmax を比較（前述のステ
ップ３７参照）してＰｍpeakがＰmax を超過している場
合には、観測点における必要保圧力を修正し、一方、超
過していない場合には、スプル〜シリンダ間の圧力損失
と制御誤差を補正した「圧力−時間」線図（図１１参
照）を、成形条件変換部１９で「ストローク−速度」
（図１２参照）に変換し、成形機に出力して成形を開始
する。
【００２７】図１１は縦軸を速度、横軸を時間とする
「圧力−時間」線図の例である。この例では、時間Δｔ
１、Δｔ２、……の経過ごとに速度がΔｖ１、Δｖ２、
……と変化する線図が描かれている。線図中のΔＳ１、
ΔＳ２、……は、時間内の速度の積分値、すなわち、ハ
ッチング部分の“面積”であり、射出成形機本体１のス
クリュー４のストロークに相当する値である。
「圧力−時間」線図の例である。この例では、時間Δｔ
１、Δｔ２、……の経過ごとに速度がΔｖ１、Δｖ２、
……と変化する線図が描かれている。線図中のΔＳ１、
ΔＳ２、……は、時間内の速度の積分値、すなわち、ハ
ッチング部分の“面積”であり、射出成形機本体１のス
クリュー４のストロークに相当する値である。
【００２８】図１２は縦軸を速度、横軸をストロークと
する「ストローク−速度」線図の例であり、線図中のΔ
ｖ１、Δｖ２、……やΔＳ１、ΔＳ２、……は、図１１
の同符号のものと対応している。以上の実施例におい
て、ポイントとなる事項は、次の各点である。 （１） シミュレーションソルバ部１４（発明の要旨に
記載のシミュレーション手段に相当）は、金型６の各部
（スプル８、ランナ９、ゲート１０及びキャビティ１
１）と、射出成形機本体１のシリンダ３とを含めた樹脂
流動シミュレーションを実行する。シリンダ３は、従
来、シミュレーション対象外となっていたため、従来に
比べてシミュレーション精度の向上を図ることができ、
人手による調整作業（成形条件出し）を不要にできる。 （２） 「成形機射出圧力Ｐｍ−時間ｔ」プロファイル
に制御系遅れを付加するという補正処理を施す制御系誤
差補正部１６（発明の要旨に記載の制御系誤差補正手段
に相当）を備える。これにより、射出成形機の予想され
る制御遅れを解消でき、射出成形の制御精度を向上でき
る。 （３） 圧力プロファイルの最大圧力Ｐｍpeakと射出成
形機の最大射出圧力Ｐma x とを比較し、ＰｍpeakがＰ
max を超過している場合には、圧力プロファイルを修正
する成形条件チェック部１７（発明の要旨に記載の成形
条件チェック手段に相当）を備える。これにより、過大
な指令値の出力を回避して、射出成形の失敗を未然に防
止できる。 （４） （３）に関連して、射出成形機の最大射出圧力
Ｐmax を下げれば、剛性の低い金型の成形条件を設定で
きる。 （５） 射出成形機の指令値形式に対応した「ストロー
ク−速度」線図を出力できる成形条件変換部１９（発明
の要旨に記載の成形条件変換手段に相当）を備える。こ
れにより、制御装置と射出成形機本体とを直接接続で
き、インターフェイスを改善できる。
する「ストローク−速度」線図の例であり、線図中のΔ
ｖ１、Δｖ２、……やΔＳ１、ΔＳ２、……は、図１１
の同符号のものと対応している。以上の実施例におい
て、ポイントとなる事項は、次の各点である。 （１） シミュレーションソルバ部１４（発明の要旨に
記載のシミュレーション手段に相当）は、金型６の各部
（スプル８、ランナ９、ゲート１０及びキャビティ１
１）と、射出成形機本体１のシリンダ３とを含めた樹脂
流動シミュレーションを実行する。シリンダ３は、従
来、シミュレーション対象外となっていたため、従来に
比べてシミュレーション精度の向上を図ることができ、
人手による調整作業（成形条件出し）を不要にできる。 （２） 「成形機射出圧力Ｐｍ−時間ｔ」プロファイル
に制御系遅れを付加するという補正処理を施す制御系誤
差補正部１６（発明の要旨に記載の制御系誤差補正手段
に相当）を備える。これにより、射出成形機の予想され
る制御遅れを解消でき、射出成形の制御精度を向上でき
る。 （３） 圧力プロファイルの最大圧力Ｐｍpeakと射出成
形機の最大射出圧力Ｐma x とを比較し、ＰｍpeakがＰ
max を超過している場合には、圧力プロファイルを修正
する成形条件チェック部１７（発明の要旨に記載の成形
条件チェック手段に相当）を備える。これにより、過大
な指令値の出力を回避して、射出成形の失敗を未然に防
止できる。 （４） （３）に関連して、射出成形機の最大射出圧力
Ｐmax を下げれば、剛性の低い金型の成形条件を設定で
きる。 （５） 射出成形機の指令値形式に対応した「ストロー
ク−速度」線図を出力できる成形条件変換部１９（発明
の要旨に記載の成形条件変換手段に相当）を備える。こ
れにより、制御装置と射出成形機本体とを直接接続で
き、インターフェイスを改善できる。
【００２９】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、従来に比
べてシミュレーション精度の向上を図ることができ、人
手による調整作業（成形条件出し）を不要にできる。請
求項２記載の発明によれば、射出成形機の予想される制
御遅れを解消でき、射出成形の制御精度を向上できる。
べてシミュレーション精度の向上を図ることができ、人
手による調整作業（成形条件出し）を不要にできる。請
求項２記載の発明によれば、射出成形機の予想される制
御遅れを解消でき、射出成形の制御精度を向上できる。
【００３０】請求項３記載の発明によれば、過大な指令
値の出力を回避でき、射出成形の失敗を未然に防止でき
る。請求項４記載の発明によれば、Ｐmax を下げること
により、剛性の低い金型に適した成形条件の設定が可能
になる。請求項５記載の発明によれば、制御装置と射出
成形機本体の直接的な接続が可能となり、インターフェ
ースの改善を図ることができる。
値の出力を回避でき、射出成形の失敗を未然に防止でき
る。請求項４記載の発明によれば、Ｐmax を下げること
により、剛性の低い金型に適した成形条件の設定が可能
になる。請求項５記載の発明によれば、制御装置と射出
成形機本体の直接的な接続が可能となり、インターフェ
ースの改善を図ることができる。
【図１】金型を含む射出成形機本体の概念構成図であ
る。
る。
【図２】制御部の概念ブロック図である。
【図３】制御部の出力特性を示すグラフである。
【図４】制御部で実行される概略処理フロー（１／２）
である。
である。
【図５】制御部で実行される概略処理フロー（２／２）
である。
である。
【図６】作成データの概念図である。
【図７】第１のシミュレーションのフロー図である。
【図８】流路モデル図である。
【図９】時刻ｔおけるメルトフロント位置のノード概念
図である。
図である。
【図１０】Ｐｍ、Ｐｓの各波形とＰmax との関係を示す
図である。
図である。
【図１１】「圧力−時間」線図である。
【図１２】図１１に対応する「ストローク−速度」線図
である。
である。
１：射出成形機本体 ３：シリンダ ６：金型 ８：スプール １４：シミュレーションソルバ部（シミュレーション手
段） １６：制御系誤差補正部（制御系誤差補正手段） １７：成形条件チェック部（成形条件チェック手段） １９：成形条件変換部（成形条件変換手段）
段） １６：制御系誤差補正部（制御系誤差補正手段） １７：成形条件チェック部（成形条件チェック手段） １９：成形条件変換部（成形条件変換手段）
Claims (5)
- 【請求項１】樹脂流動シミュレーションと組み合せて使
用する射出成形機において、前記樹脂流動シミュレーシ
ョンを実行するシミュレーション手段は、金型の各部
と、該金型のスプールに連通する、射出成形機本体のシ
リンダとを含めた樹脂流動をシミュレーションすること
を特徴とする射出成形機。 - 【請求項２】前記樹脂流動シミュレーションの結果に対
して、制御系遅れを加味した補正処理を施す制御系誤差
補正手段を備えることを特徴とする請求項１記載の射出
成形機。 - 【請求項３】前記樹脂流動シミュレーションの結果から
計算された圧力プロファイルの最大圧力（Ｐｍpeak）と
射出成形機の最大射出圧力（Ｐmax ）とを比較し、Ｐｍ
peakがＰmax を超過している場合には、圧力プロファイ
ルを修正する成形条件チェック手段を備えることを特徴
とする請求項１または請求項２記載の射出成形機。 - 【請求項４】前記Ｐmax を、射出成形機の最大射出圧力
よりも低く設定できることを特徴とする請求項３記載の
射出成形機。 - 【請求項５】対象となる射出成形機の指令値形式に対応
した成形条件を出力できる成形条件変換手段を備えるこ
とを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３または請
求項４記載の射出成形機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08485696A JP3578864B2 (ja) | 1996-04-08 | 1996-04-08 | 射出成形機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08485696A JP3578864B2 (ja) | 1996-04-08 | 1996-04-08 | 射出成形機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09272145A true JPH09272145A (ja) | 1997-10-21 |
| JP3578864B2 JP3578864B2 (ja) | 2004-10-20 |
Family
ID=13842460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08485696A Expired - Fee Related JP3578864B2 (ja) | 1996-04-08 | 1996-04-08 | 射出成形機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3578864B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002100623A1 (fr) * | 2001-06-08 | 2002-12-19 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Procede d'analyse des conditions de moulage par injection |
| JP2007066320A (ja) * | 2001-06-08 | 2007-03-15 | Mitsubishi Heavy Industries Plastic Technology Co Ltd | 射出成形条件の解析方法、及びその解析結果の提供方法 |
| JP2007190827A (ja) * | 2006-01-19 | 2007-08-02 | Toyo Tire & Rubber Co Ltd | 粘弾性流体の流動シミュレーション方法 |
| KR100900250B1 (ko) * | 2007-12-26 | 2009-05-29 | 한국생산기술연구원 | 최적 탕구 방안 설계 시스템 및 방법 |
| JP2014004828A (ja) * | 2012-06-25 | 2014-01-16 | Taida Electronic Ind Co Ltd | プラスチック製品の製造方法及び全電気式射出成形機 |
| AT513481A4 (de) * | 2012-11-09 | 2014-05-15 | Engel Austria Gmbh | Simulationsvorrichtung und Verfahren |
| DE102015107024B3 (de) * | 2015-05-06 | 2016-07-21 | BT Bayern Treuhand Management & Technologie AG | Ermitteln von Prozessparameterwerten in einem Spritzgussprozess |
| WO2016177513A1 (de) * | 2015-05-06 | 2016-11-10 | BT Bayern Treuhand Management & Technologie AG | Ermittlung und anzeige von prozessparameterwerten in einem spritzgussprozess |
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| US11986986B2 (en) | 2020-09-23 | 2024-05-21 | Hitachi, Ltd. | Injection molding system and setting support method for injection molding machine |
-
1996
- 1996-04-08 JP JP08485696A patent/JP3578864B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| EP1422042A4 (en) * | 2001-06-08 | 2009-07-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | METHOD FOR ANALYZING INJECTION METHODS |
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| US10987842B2 (en) | 2015-05-06 | 2021-04-27 | Btmt Gmbh | Determining and visualizing process parameter values in an injection moulding process |
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| US11986986B2 (en) | 2020-09-23 | 2024-05-21 | Hitachi, Ltd. | Injection molding system and setting support method for injection molding machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3578864B2 (ja) | 2004-10-20 |
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