WO2002100623A1

WO2002100623A1 - Procede d'analyse des conditions de moulage par injection

Info

Publication number: WO2002100623A1
Application number: PCT/JP2002/005724
Authority: WO
Inventors: Tetsuo Uwaji; Kimio Akazawa; Takashi Mizuno; Kenji Tsutsui; Kouji Kuwabara
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2002-12-19
Also published as: TWI241949B; US20040140579A1; US7323125B2; JPWO2002100623A1; EP1422042B1; CN1464832A; CA2424552A1; CA2424552C; CN1464832B; EP1422042A1; EP1422042A4

Description

明細書

射出成形条件の解析方法技術分野

本発明は、射出成形機を用いて樹脂製品を成形するにあたって、金型内に充填させる溶融樹脂の挙動を解析する方法、及びイン夕ーネットを介して行う射出成形条件の解析結果の提供方法に関する。背景技術

従来、射出成形機を用いて樹脂製品を成形する場合は、例えば図 8 に示した手順で予めシミュレーションによって成形条件の予測値を求め、この予測値に基づいて実際の溶融樹脂の射出を行つている。

まず、金型形状及び樹脂成形品形状である形状デ一夕を形状デ —夕入力部 1 0 1 に入力すると、この形状デ一夕 1 0 3は有限要素法、境界要素法、差分法などの数値解析法で使えるような微小要素に分解されて形状デ一夕記憶部 1 0 5に記憶される。

次いで、充填樹脂の流量と温度を射出条件データ入力部 1 1 1 に入力すると、これらの流量と温度デ一夕 1 1 3は数値処理されて射出条件デ一夕記憶部 1 1 5 に記憶される。

さらに、前記形状データ 1 0 3及び充填樹脂の流量と温度 1 1 3を金型内挙動解析部 1 2 1 に入力すると、充填過程中における溶融樹脂の流動解析、充填終了からゲートシールまでの保圧過程の解析、及びゲートシール後の型内冷却過程の解析を行い、この解析過程の成形樹脂の金型内部における挙動デ一夕 1 2 3を算出する。こののち、挙動データ 1 2 3は挙動データ記憶部 1 2 5 に記億される。

しかしながら、前記従来の技術では、射出条件デ一夕入力部 1 1 1 には、充填樹脂流量及び温度のみ 1 1 3 を入力しており、シリンダ内のバレル部に溜まつている溶融樹脂の圧縮性に関するデ —夕は入力しておらず、該部に充満する溶融樹脂の圧縮性は解析に考慮されていない。このバレル部内の溶融樹脂量は大きいため、圧縮性を考慮しない場合、実際の射出条件は、前記従来のシミュレーシヨンによって得られる予測値とずれるおそれがあり、実機を用いて予測値の調整や補正を何回も行う必要があった。また、バレル部に溜まつた溶融樹脂の圧縮率が変化した場合には、その都度、予測値の調整を行う必要があった。

さらに、前記従来の技術においては、モー夕やボールねじなど、射出成形機を構成する機器の動作遅れ等に関するデ一夕は入力されない。よって、従来のシミュレーションによっては、充填される溶融樹脂の流量を所定の目標応答パ夕一ンに近づけるような充填樹脂の応答に応じた射出成形機における制御コントロ一ラの性能評価を行うことが困難であった。発明の開示

本発明は、前記課題を解決し、バレル部内の溶融樹脂の圧縮性と、射出成形機の構成機器に起因する機械的な樹脂流動の遅れとを考慮に入れた、より実際の射出条件に近い射出成形条件の解析方法と、射出成形条件の解析結果をィン夕一ネットを介して提供する方法とを提供することを目的とする。

本発明に係る射出成形条件の解析方法は、前記目的を達成するため、樹脂成形品形状に対応した金型キヤビティの形状を数学的に定義した金型形状データと、射出成形機の射出装置と金型を連結する樹脂通路形状を数学的に定義した樹脂通路形状データと、金型キヤビティの表面温度と、粘度を含む温度に依存する充填樹脂の物性データと、スプル入口部の溶融樹脂の圧力と温度と流量を含む射出条件データとを含む入力デ一夕を用い、溶融樹脂が金型内に充填される過程の流動解析行うことによって、溶融樹脂が型内に充填される過程の流動特性を算出する射出成形条件の解析方法であって、射出ノズルの流路形状とシリンダのバレル部に貯溜される溶融樹脂の圧縮性を考慮して溶融樹脂の金型キヤビティ内への流動特性を算出する方法である。ここで、射出条件データには、スプル入口での溶融樹脂の圧力、温度、流量（又は流速）などを含むことができる。そして、解析は少なくともこのようなスプル入口における条件に基づいて行なわれる。また、上記の樹脂通路には, スプル、ランナ、ゲートといった射出装置のノズル先端と、金型の本体あるいは金型の成形品の形状に対応する部分をつなぐ部分が含まれる。

前記シリンダ内には、シリンダの軸方向に前進又は後退することが可能なスクリューが配設されており、このスクリューの前方側に位置するバレル部には、溶融樹脂が収容されている。スクリュ一を前進させると、バレル部内の溶融樹脂が押し出され、シリンダ先端部のノズルから金型内のキヤビティに溶融樹脂が流動圧入される。この場合において、前記バレル部に収容された溶融樹脂の量は非常に大きく、かつ、圧力が加えられると弾性的に圧縮される。これにより、射出開始後、ボールネジ等に配設したロードセルによって圧力が検出されてから、金型内部の圧力が出力されるまでに時間遅れが生じる。しかしながら、従来は、このバレル部の溶融樹脂は非圧縮性を有するもの、即ち、加圧されても全く圧縮されないと仮定して流動解析シミユレーションを行っていた。

本発明によれば、このバレル部内の溶融樹脂の圧縮性も考慮に入れた流動解析を行って、従来よりも、実際の射出条件に更に近く正確な挙動デ一夕を得ることができる。よって、シミュレ一シヨンの結果をそのまま用いて射出成形を行うことができ、従来のように、何回も実機を用いてシミュレーションの結果を補正する必要がなくなり、コスト面のみならず、生産作業面においても非常に有利となる。

また、本発明に係る射出成形条件の解析方法においては、前記バレル部に収容された溶融樹脂の圧縮性に関するデ一夕は、溶融樹脂をシリンダから押し出すスクリユーの移動速度、バレル部断面積、ノズル—スプル間の流路断面積、流量特性係数、及び樹脂圧縮率の少なくともいずれかを含むことができる。

そして、本発明によれば、上述の解析方法において、金型キヤビティ内へ溶融樹脂を充填完了した後の溶融樹脂に対する冷却特性を算出することにより、樹脂が冷却されるときの収縮に伴う容積減少を補償するに要する溶融樹脂の充填圧力を算出する保圧算出工程をさらに含むようにすることができる。

さらに、本発明に係る射出成形条件の解析方法の別の態様は、前記入力デ一夕に、目標樹脂充填流量パターンと制御コントローラ内パラメ一夕とを加えることによって、射出成形機を構成する機器に起因する機械的な遅れを考慮した、ノズル内を流動する溶融樹脂の充填流量を算出する方法である。射出成形機は、モー夕やボールネジなどの様々な機器から構成されており、この機器には各々、いわゆるあそびあるいはあそび代を有する。このあそびは、回転運動を行う機械であれば必然的にっきまとうものであるため、設備的な対策によって、無くすことはできない。

そこで、本発明によれば、主に、この機械のあそびに起因する機械的な樹脂流動の遅れを流動解析シミュレ一シヨンに取り入れることによって、従来よりも更に正確な樹脂の挙動デ一夕を算出することができる。

そして、本発明に係る射出成形条件の解析方法の更に別の態様は、前記制御コントローラ内パラメ一夕が、スクリュの移動速度を演算制御する制御装置の PID 演算部のゲイン常数である方法である。 PID制御は、制御偏差の現在値、過去からの積分値と、微分係数とを用いて操作量を決定する自動制御方法である。

なお、本発明に係る射出成形条件の解析方法においては、前記射出成形機を構成する機器は、溶融樹脂をシリンダ内から押し出すスクリューと、該スクリユーを前後方向に移動させるボールネジと、該ボールネジを回転させるモー夕とからなる電動式駆動装置、あるいは油圧により直線駆動を行う油圧式駆動装置のいずれでもよい。

さらに、本発明に係る射出成形条件の解析結果の提供方法は、コンピュータを介して、利用者から射出成形条件の解析の申し込みをデータ解析業者のコンピュー夕が受け付けるステップと、前記利用者から送信された射出成形の基礎デ一夕を受信し、前記解析方法を用いて、データ解析業者のコンピュータで計算するステップと、この算出された結果及び利用者識別子に対応してデータベースに記憶された課金情報をィン夕一ネットによって、前記利用者に送信するステツプとを含んでなる方法である。

本発明によれば、データ解析業者の保有するホームページに利用者がアクセスし、所定の申し込みをしたのち、簡単な基礎デ一夕を入力するだけで、バレル部樹脂の圧縮率と機械的遅れを加味した射出成形条件のシミュレ一シヨンをすることができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施形態に用いる射出成形機を示す概略図である。

図 2は、図 1の要部を示す拡大断面図である。

図 3は、第 1 の実施形態に係る解析方法の手順を示すフローチヤートである。

図 4は、第 2の実施形態に係る解析方法の手順を示すフローチャ一トである。

図 5は、第 2の実施形態に係るノズル部での圧力損失解析を示すフローチャートである。

図 6は、第 2の実施形態に係るシミュレ一ション結果を示すグラフである。

図 7は、本発明に係る解析シミュレーションをインターネットを介して第三者に利用可能にするシステムの概念図である。

図 8は、従来の解析方法の手順を示すフローチヤ一トである。図 9は、本発明において用いられる制御系統を示すダイアグラムである。

発明を実施するための最良の形態

以下に、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

[射出成形機の構造]

図 1は、本発明の実施形態に用いる射出成形機の概略図である。射出成形機の後部には、回転可能なサ一ボモ一夕 1 , 1が上下に配設され、これらは互いに同期回転するように同期ベルト 3 によって連結されている。また、サ一ボモータ 1 , 1 の先端部は、タイミングベルト 5 ， 5 によってボールネジ 7 , 7 に連結されている。該ポ一ルネジ 7 , 7 にはボールナヅト 9 , 9が螺合されている。このボ一ルナヅト 9 , 9 はプヅシャープレート 1 1 , 1 1 を介して、シリンダ 1 3内のスクリユー 1 5の基部に接続され、該スクリユー 1 5は、回転可能に支持されている。

一方、図 2 に示すように、可塑化シリンダ 1 3内には、前記したように、前後方向に移動可能なスクリュー 1 5が配設されており、該スクリユー 1 5の前部は、バレル部 1 7 と呼する溶融樹脂溜りが形成されている。更にシリンダ 1 3の先端部には、ノズル 2 1が形成されて、スプル、ランナ、ゲートをこの順に有する金型 2 3に接続されている。この金型 2 3の内部には、製品形状に合致した形状のキヤビティ 2 5が形成されており、パーティング面で分離 · 開閉可能に構成されている。

前記構成を有する射出成形機の動作状況を次に説明する。シリンダ 1 3は図示しない台盤に固定され、プヅシャプレート 11 は台盤上をボールねじ 7 とナヅト 9から成る直線駆動機構を介して前後進駆動される。スクリュ 1 5はプヅシャープレート 1 1 に回転支持されていてシリンダ 13 内で回転可能及び前進後退可能に駆動される。

次に、射出成形作業が連続的動作に入った段階から概説する。射出が完了した段階では可塑化段階では、スクリュ 1 5はシリンダ 13 に対しての最前進位置にある。図示しない回転駆動装置でスクリュ 1 5 を回転するとスクリュの基部に供給された固形の樹脂はスクリュのねじ溝に沿って送られる。樹脂はこの時シリンダ内壁面、ねじ溝面の間で摩擦を受けて発熱する。一方シリンダ 13は外部にヒー夕を設けて加熱しているので、シリンダ 1 3内の樹脂は摩擦の拠る発熱と外部加熱を受けねじ溝のリードに沿った送り動作に伴って順次溶融する。溶融した樹脂はバレル 1 Ίに貯溜される。溶融樹脂がバレル 1 7 に貯溜するにしたがって、スクリュ 1 3は後退する。溶融樹脂の貯溜量が所定量に達するとスクリュの回転は停止され射出工程に移る。

射出成形時には、サーボモータ 1 , 1が駆動され、ボールネジ 7， 7が回転し、該ボ一ルネジ 7 , 7に螺合するボ一ルナヅト 9 , 9及びプレッシャープレート 1 1， 1 1は、図 1 の左方向に前進し、これに合わせてスクリユー 1 5 も前進してシリンダ 1 3内に収容された溶融樹脂が金型 2 3のキヤビティ 2 5内に射出され、このとき射出圧力はロードセル 2 7 (図 1参照）で検出される。以上はボールねじ方式の直線駆動機構であるが、油圧駆動式に置き換えることが可能であることは言うまでもない。油圧駆動式の例としては、特開平 1 0 — 1 0 9 3 3 9号公報に記載のものがある。

[第 1の実施の形態]

以下に、第 1の実施の形態として、金型 2 3内に溶融樹脂を射出して充填させる際に、バレル部 1 7の溶融樹脂の圧縮率を考慮して解析を行う解析手順を図 3を用いて説明する。

( 1 ) 形状デ一夕の入力まず、金型形状と樹脂成形品の形状（以下、形状デ一夕ともいう）に関するデ一夕をコンピューの形状デ一夕入力部 3 1 に入力すると、この入力された形状データ 2 3は、有限要素法、境界要素法、差分法などの数値解析法で使えるような微小要素に分解されて形状デ一夕記憶部 3 5に記憶される。

( 2 ) 射出条件データの入力

次いで、充填樹脂の物性デ一夕と流量と温度、及びスクリユーの移動速度（以下、射出条件デ一夕ともいう）の時間応答のデ一夕を射出条件デ一夕入力部 3 7に入力すると、これらのデータ 3 9は後述の計算に適した単位換算などの数値処理が施されて射出条件デ一夕記憶部 4 1 に記憶される。なお、前記物性デ一夕は、樹脂の溶融密度、比熱、熱伝導率などの熱特性や、溶融時の粘度特性などを少なくともいくつか含むものである。また、前記射出条件デ一夕 3 9 は、射出、保圧、冷却条件を定めるために有効なデ一夕である。

( 3 ) バレル部条件データの入力

さらに、バレル部の断面積及び長さ、ノズル径及び長さ、スプル径及び長さ、流量係数、樹脂の粘度及び樹脂の圧縮率（以下、バレル部条件データという）をバレル部条件デ一夕入力部 4 3 に入力すると、前記バレル部条件データ 4 5は、後述の計算に適した単位換算などの数値処理を施されて、バレル部条件デ一夕記憶部 4 7に記憶される。

( 4 ) 成形樹脂の金型内における挙動解析

こののち、前記形状データ 3 3、前記射出条件データ 3 9、及び、後述のノズル流量等の記憶部に記憶されたノズル流量デ一夕 4 9 を金型内挙動解析部 5 1 に入力すると、金型内部に充填中における溶融樹脂の流動解析、充填終了からゲ一トシ一ルまでの保圧過程の解析、及びゲートシール後の型内冷却過程の解析を行い、この解析過程の成形樹脂の金型内部における挙動データ 5 3を算出する。該挙動データ 5 3は、成形樹脂の型内挙動デ一夕記憶部 5 5 に記憶される。

( 5 ) ノズル流量等の計算

前記バレル部条件デ一夕記憶部 4 7 に記憶されたバレル部条件デ一夕 4 5、前記射出条件デ一夕記憶部 4 1 に記憶された射出条件データ 3 9、及び、前記型内挙動デ一夕記憶部 5 5 に記憶された挙動データ 5 3の中の金型内スプル圧力 5 7 をノズル流量等の計算部 5 9 に入力すると、該計算部において、バレル部 1 7の溶融樹脂の容積、バレル部 1 7の溶融樹脂の圧力、及びノズル流量などのデ一夕 6 1が計算され、ノズル流量等の記憶部 6 3 に記憶される。

なお、バレル部 1 7の溶融樹脂の容積 V_B は次式により計算される。

d V_B/dt= - As · vs (式 1 )

ただし、 VBはバレル部の溶融樹脂の容積、 ABはバレル部の断面積、 v_sはスクリユー速度である。

バレル部 1 Ίの溶融樹脂の圧力 P Bは次式により計算される。 VB - β · άΡ_Β/άί= - Α_Β · v_S- Q (式 2 )

ただし、 P B はバレル部の溶融樹脂の圧力、 Qはノズル樹脂の流量、 5は樹脂圧縮率である。

ノズル部での樹脂流量 Qは、次式により計算される。

Q = [ ( P B- P C) /A_r]i/- (式 3 )

ただし、 P Cは金型スプルの入口の圧力、 Arはノズルの通路断面積、 nは流量特性に関わる定数である。

以上を整理すると以下の様になる。

( a ) スプル入口以降金型キヤビティ内で成立する関係

Pc= f 1 ( v , β , Q， (式 4 )

( b ) ノズル部の関係

PB- Pc = f₂ ( V , Q ) (式 5 )

( c ) バレル部での関係

V_B · ? · dP_B/dt= - AB V ― Q (式 6 )

d V_B/dt= - AB · v s (式 7 )

( d ) スクリュの駆動条件で決る関係

V _S= f 3 ( t ) (式 8 ) ここに、 P Bはノズル入口圧力である。

P cはスプル入口圧力（ =ノズル出口圧力）であって、金型充填圧力としても考えられるものである。と f ₂は特性関数であり、 f ₃は、射出速度の司令値に対して制御結果として得られる射出速度と制御系のパラメ一夕との関係をあらわす関数である。でぃ f ₂、 f ₃は、理論的あるいは実験的デ一夕により決定することができる。本発明においては、これらの関数のうち特に f ₂ ( t ) は、樹脂圧縮率^にも依存している。

式 4のみに拠る解析が、有限要素法、境界要素法、 F A N法等数値解析手法を用いた C A D / CAE/ CAM で提案されている従来技術の流動解析内容を総括的に示す部分である。

これに対し、本発明においては、 Q又は vs を予め与えて Q = V _S*A _Bを得て式 6などに拠って解析する。さらに、本発明によれば、 V _s としては駆動系動特性から決まる vsを用いることができる。例えば、射出スクリュの速度、射出スクリュ駆動装置の速度、射出スクリュ用のボ一ルネジの回転駆動モー夕の速度、あるいは射出スクリュの直線駆動用油圧系の駆動状態などに関するセンサ信号値や制御信号値に関連付けて V _sの値、すなわち f ₃ ( t ) を定めることができる。図 9 に示すように、信号司令値に対応した速度司令値が与えられ、それそれのコントローラ 1 5 1、 1 5 2 により、電動機駆動または油圧駆動式装置といった制御対象 1 5 が制御される。すなわち、 X _s、 v _sがコントローラ 1 5 1、 1 5 2からそれそれ出力される。 v _sは解析装置 1 5 3 に出力されて解析される。

[第 2の実施の形態]

第 1の実施形態の式 4から式 8 を連立させて解析する場合を示す。

以下に、第 2の実施の形態として、金型 2 3内に溶融樹脂を射出して充填させる際に、バレル部 1 7の溶融樹脂の圧縮率と射出成形機の構成機器に起因する機械的な遅れの双方を考慮して解析を行う解析手順を図 4を用いて説明する。

( 1 ) 解析条件デ一夕の入力

まず、充填樹脂の流量の目標パターン、制御コントローラ内のパラメ一夕、後述する機構動作計算部への入力諸元、及び形状デ —夕（金型形状と樹脂成形品の形状）を、後述の計算に適した単位換算などの数値処理を行ったり、形状デ一夕については有限要素法、境界要素法、差分法などの数値解析法に適した微小要素に分解して解析条件デ一夕入力部 7 1 に入力し、解析条件データ記憶部 7 3に記憶させる。

なお、前記機構動作計算部とは、アンプ、モータ 1、ロードセル 2 7、ボールネジ 7、スクリユー 1 5の動作の計算を行う部位を示す。

( 2 ) 制御コントローラ計算部への入力

次いで、前記解析条件デ一夕記憶部 Ί 3に記憶した充填樹脂の流量の目標パターンと制御コントロ一ラ内のパラメ一夕、また、機構動作計算記憶部に記憶されたモ一夕位置、及び樹脂充填解析計算値記憶部に記憶されたノズル樹脂流量と型内樹脂圧力を、制御コントローラ計算部 7 5 に入力すると、制御出力 7 7である位置指令とトルク制限指令を計算して、制御コントローラ出力記憶部 7 9 に記憶される。

なお、制御コントローラ計算部 7 5 における計算方法は、充填樹脂の流量の目標パターンと樹脂充填解析計算部が計算したノズル樹脂流量との差を小さくする計算方法（いわゆる馴染み制御）、又は、馴染み制御と同じ目的を有する P I D制御や最適制御等の公知の制御計算手法を用いて計算を行う。

( 3 ) 機構動作計算部への入力

さらに、前記解析条件デ一夕記憶部 7 3に記憶した充填樹脂の流量の目標パターンと制御コントロ一ラ内のパラメ一夕、また、制御コントローラ出力記憶部 7 9 に記憶された位置指令とトルク制限指令、樹脂充填解析計算値記憶部に記憶されたバレル部樹脂圧力を、機構動作計算部 8 1 に入力すると、スクリユー速度ゃモ一夕位置などを計算して、機構動作計算値記憶部 8 3に記憶される。

この機構動作計算部においては、ニュートン力学の並進運動方程式、回転運動方程式に則った公知の方程式を解く計算方法を用いて計算を行う。

( 4 ) 樹脂充填解析計算部そして、前記解析条件データ記憶部 7 3に記憶された金型形状と樹脂成形品形状、及び、機構動作計算値記憶部 8 3に記憶されたスクリユー速度を樹脂充填解析計算部 8 5 に入力すると、型内樹脂圧力、ノズル樹脂流量、バレル部樹脂圧力等が計算され、樹脂充填解析計算値記憶部 8 7 に記憶される。なお、この計算は、前記第 1の実施の形態で説明した「（ 5 ) ノズル流量等の計算」におけるものと同じ計算方法を用いる。

ここでの計算は、式 5又はノズル入口以降からゲートまでを数値解析によって計算する場合を示すものである。

すなわち、式 5 の関係を式 3に拠らずに数値演算処理する場合に相当に相当する。

次いで、図 5 を用いて、 1 次元要素で n分割してモデル化されたノズル形状に対するノズル部での圧力損失解析の流れを説明する。

まず、ステップ 400.にて流動解析に使用された射出速度デ一夕 V ( Vo ) に、前記（式 3 ) で求めたノズル樹脂流量 Qを計算する。

ステップ 40 1では、サンプリング周期で離散化された時間情報を表す力ゥン夕 Nを「 1」に設定し、金型側のノズル端部の樹脂圧力損失累積 ΡΝιを「 0」とする（ステヅプ 403 )。

ステップ 404において、ノズル形状モデル内の要素番号カウン夕 i を「 1」に設定し、要素 iでのせん断速度ァ iを円管内の式 9 から求める（ステップ 405 )。

ァ i= 4 Q/ ( TT RX³ ) · · · · (式 9 )

ここで、 Hiは要素 iにおける半径である。

次にステップ 406 で、要素 i内での溶融粘度？？ i を樹脂温度 T (なお、この樹脂温度は、ノズルに設定された温度より経験的に予想して求める。例えば、ノズル設定温度に 1 0度加算した温度とする。）、せん断速度ァ iから、例えば次の式 1 0 に示す粘度モデル式などによって求める。

?7 i = Ax r iBxExp ( CxT) · · · ' (式 1 0 )

ここで、 A、 B、 C は定数である。ステヅプ 408は、（式 6 ) に示す円管内の流動圧力損失式から要素 i 内での圧力損失 Δ Pi を求め、節点 iの圧力損失累計； PNiに Δ Piを加え節点 i+ 1の圧力損失累計 PNi+ 1を求める（ステップ 409 )。

i/ ( 7T Ri4) . · · ' (式 6 )

ここで Liは要素 i の長さ、 Riは要素 i における半径、 7? iは要素 i における溶融粘度であり、予め入力されている。次に要素番号 iを i+ 1 として（ステップ 410 )、ステップ 405 に戻り、 iが n を超えるまで 406〜 410 の操作を実行して求められた成形機側のノズル端部の節点での圧力損失累計 ΡΝ_η+ιを Pi。_{s s}(N)として記憶する（ステツプ 411 )。

ステップ 412 は、カウン夕 N を「 1」加算し、カウン夕 Nの値が樹脂流動解析で得られた樹脂流入口の樹脂圧力のデータの数 NOになるまでステップ 402〜 412の演算を繰り返し、圧力損失力 —ブ Pi。_ss(N)を計算する。

なお、前述の第 2の実施形態による溶融樹脂のノズル流量を図 6 に示す。この図 6は、従来の方法によってノズル流量を解析したグラフと、第 2の実施形態によつて解析したノズル流量とを同一のスクリユー速度において対比して描いたも

のである。また、下側には、スクリユー速度が同一時間軸で示してある。

この図 6 から判るように、本発明の方がノズル流量の時間的遅れを明確に示しており、滑らかな曲線状を描いている。特に、充填が開始された直後は、バレル部の樹脂量が多いため、圧縮による収縮量が大きくなり従来との相違が大きくなり、これは、充填量の差として充填終了まで影響を及ぼすことになる。

これまで述べた射出成形条件の解析方法による作用効果について説明する。

前記の第 1の実施形態によれば、バレル部から型内の全ての溶融樹脂を一体として取り扱って解析計算することによって、バレル部の樹脂の圧縮性を考慮して、スクリユーの動きに対する樹脂流動の遅れを考慮することが可能となり、高速充填時の金型内部の樹脂圧力、ノズル樹脂流量などの充填挙動を精度良く計算することができる。

また、射出成形機のバレル部、ノズル部及び金型内の全ての樹脂の圧縮性を一つのプログラム内で取り扱い、バレル部、ノズル部、金型内の全域に亘る圧力分布、温度分布を計算することができる o

さらに、充填流量を射出条件とし、金型内の圧力分布、温度分布を計算する手法として、有限要素法、境界要素法、差分法などのいかなる数値解析やその分割次数が 2次元であるか又は 3次元であるかにかかわらず、使用することがで.きる。

一方、前記第 2の実施形態によれば、射出成形機の制御コントローラに入力するパラメ一夕と目標樹脂充填流量パ夕一ンを入力することによって、射出成形機を構成するモー夕やボールネジなどの機械的な駆動装置の電気的又は機械的な動作遅れとバレル部樹脂の圧縮性による応答遅れとを考慮したノズル樹脂充填流量の経時的な特性値を算出することができる。また、バレル部の樹脂の圧力を介して制御コントローラにフィ — ドバックして、樹脂の圧縮性を考慮した制御出力である位置指令を計算することができる。

さらに、制御パラメ一夕を変更したとき、射出成形機の駆動部を構成する機器の諸元を変更したとき、金型形状を変更したときのそれそれにおいて、機械的な遅れとバレル部樹脂の圧縮性による遅れとを一括して考慮して、 1回の計算によって成形品の品質評価を行うことができる。，

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されることなく、本発明の技術思想に基づいて種々の変更及び変形が可能である。例えば、第 1の実施の形態においては、成形樹脂の金型内挙動解析部 5 1 とノズル流量等の計算部 5 9 とを分けて別々に入力及び計算をしたが、これらは一体にして計算することも可能である。ほとんどの成形樹脂の金型内挙動解析手法では、その内部で多次元の連立方程式を解いており、この連立方程式と前述した式 1 〜式 3 までを連立して解くことによって、金型内挙動解析部 5 1 とノズル流量等の計算部 5 9 とにおける計算を一体に行うことができる o

また、本発明に係る解析方法をィン夕一ネットを介して第三者に利用可能にすることができる。例えば、図 7に示すように、まず、利用者登録を行った利用者 9 1 が、利用者識別子と提供要求内容を表すリクエス卜から構成される商品購入要求情報 9 3 とをインターネット 9 4内の課金可能ウェブサーバ 9 5 に送信する。次いで、このサーバ 9 5からイン夕一フェース 9 6 を介してデ一夕提供者の保有するホームページに設けられたシミュレーションソフトゥヱァ 9 7 (本発明に係る解析シミュレーション）にァクセスすることができる。利用者 9 1が基礎デ一夕を入力すると、型内樹脂の圧力分布、温度分布、バレル部の溶融樹脂の圧縮性や機械的遅れを考慮したノズル樹脂流量が前記シミュレーシヨンソフトウエア 9 7 によって算出されるため、この算出値と課金情報を利用者 9 1 に送信する。そして、前記課金情報は利用者識別子に対応してデ一夕ベースに記憶される。

Claims

請求の範囲

1 . 樹脂成形品形状に対応した金型キヤビティの形状を数学的に定義した金型形状データと、射出成形機の射出装置と金型を連結する樹脂通路形状を数学的に定義した樹脂通路形状データと. 金型キヤビティの表面温度と、粘度を含む温度に依存する充填樹脂の物性デ一夕と、スプル入口部の溶融樹脂の圧力と温度と流量を含む射出条件データとを含む入力デ一夕を用い、溶融樹脂が金型内に充填される過程の流動解析行うことによって、溶融樹脂が型内に充填される過程の流動特性を算出する射出成形条件の解析方法であって、射出ノズルの流路形状とシリンダのバレル部に貯溜される溶融樹脂の圧縮性を考慮して溶融樹脂の金型キヤビティ内への流動特性を算出する射出成形条件の解析方法。

2 . 金型キヤビティ内へ溶融樹脂を充填完了した後の溶融樹脂に対する冷却特性を算出することにより、樹脂が冷却されるときの収縮に伴う容積減少を補償するに要する溶融樹脂の充填圧力を算出する保圧算出工程をさらに含む請求 1項に記載の射出成形条件の解析方法。

3 . 前期射出条件デ一夕のスプル入口部の流量が射出スクリュの速度又は速度信号に対して一義的に決まる流量である請求項 1又は 2に記載の射出成形条件の解析方法。

4 . 前記射出スクリュの速度又は速度信号は射出スクリュを直線駆動する駆動装置の速度制御装置によって制御された速度または速度信号である請求項 1から 3 に記載の射出成形条件の解析方法。

5 . 前記直線駆動装置がボールネジと該ボールネジを回転駆動するモー夕とから成る電動式の駆動装置であることを特徴とする請求項 4に記載の射出成形条件の解析方法。

6 . 前記直線駆動装置が油圧式である事を特徴とする請求項 4に記載の射出成形条件の解析方法。

7 . コンピュータを介して、利用者から射出成形条件の解析の申し込みをデ一夕解析業者のコンビユー夕が受け付けるステヅプと、前記利用者から送信された射出成形の基礎データを受信し、前記請求項 1 〜 6のいずれか一に記載された解析方法を用いて、データ解析業者のコンピュ一夕で計算するステップと、この算出された結果及び利用者識別子に対応してデータベースに記憶された課金情報をイン夕一ネットによって、前記利用者に送信するステップとを含んでなる解析結果の提供方法。