WO2018142967A1

WO2018142967A1 - 成形条件設定支援方法及び装置

Info

Publication number: WO2018142967A1
Application number: PCT/JP2018/001571
Authority: WO
Inventors: 小塚誠
Original assignee: 日精樹脂工業株式会社
Priority date: 2017-01-31
Filing date: 2018-01-19
Publication date: 2018-08-09
Also published as: US20230022193A1; CN110248794B; JPWO2018142967A1; CN110248794A; US20200055224A1; US11498254B2; JP6740383B2

Abstract

予め、少なくとも、異なる樹脂Ｒ…の種類と異なる加熱温度ＴＨ…を含む複数の酸化誘導条件Ｘ…の組合わせに基づく各樹脂Ｒ…の劣化を示す酸化誘導時間Ｔｇ…に係わるデータベース３を設定し、成形条件の設定時に、酸化誘導時間導出処理を行うことにより、少なくとも、使用する樹脂Ｒと設定した加熱温度ＴＨを含む酸化誘導条件Ｘに基づく酸化誘導時間Ｔｇをデータベース３から求めるとともに、求めた酸化誘導時間Ｔｇを、設定した成形条件から算出した金型２に充填されるまでの溶融した樹脂Ｒの滞留時間Ｔｓに対して比較し、滞留時間Ｔｓに対して当該酸化誘導時間Ｔｇが短いときは、成形条件の修正により、滞留時間Ｔｓを短くし、又は酸化誘導時間Ｔｇを長くするための支援処理を行う。

Description

成形条件設定支援方法及び装置

　本発明は、所定の加熱温度により加熱した樹脂を金型に充填して成形を行う成形機における成形条件を設定する際に用いて好適な成形条件設定支援方法及び装置に関する。

　一般に、成形機の自動運転中に何らかの異常が発生した場合、二次的トラブルを回避するため、自動運転を速やかに停止させている。この場合、停止させた後は、滞留状態で放置される樹脂に劣化を生じる虞れがあるため、通常、成形機の自動運転を停止させると同時に、樹脂の劣化を防止するための必要な処理（異常処理）を行っている。

　従来、このような異常処理としては、既に、本出願人が提案した特許文献１で開示される射出成形機の異常処理方法が知られている。この異常処理方法は、良品生産可能な自動運転を速やかに再開し、異常発生により生産効率が大きく低下する不具合を回避するとともに、選定した異常レベルに対する異常処理の最適化を図ることを目的としたものであり、具体的には、予め選定した異常レベルに係わる異常が発生したなら、異常の発生時から第一監視時間を計時することにより、第一監視時間がタイムアップする前に異常が解除されることを条件に、自動運転の再開操作を許容可能にし、かつ第一監視時間のタイムアップ後に異常が解除され、かつパージ処理を行うことを条件に、自動運転の再開操作を許容可能にするとともに、少なくとも異常の発生時又は第一監視時間のタイムアップから第二監視時間を計時し、当該第二監視時間がタイムアップする前に異常が解除されないときは、第二監視時間のタイムアップ後に保温モードに移行させるようにしたものである。

特開２０１１－２０１０９８号公報

　しかし、上述した射出成形機における従来の異常処理方法は、次のような解決すべき課題も存在した。

　第一に、基本的には、運転の中断により射出装置に滞留する樹脂の滞留時間が長くなることによる樹脂の劣化を回避するための処理方法となるが、射出成形機（成形機）における樹脂の滞留時間が長くなる要因は、運転の中断によるものだけではない。例えば、成形条件の不適合に基づく場合や使用する樹脂の種類により劣化速度が想定以上に速い場合などの要因も考えられる。したがって、従来の異常処理方法による対策だけでは片手落ちとなり、溶融した樹脂の劣化を確実に回避する観点からは必ずしも十分とはいえない。

　第二に、通常、使用する樹脂の選定や成形条件の設定は、ユーザーサイドで行われるが、ユーザーは、必ずしも、滞留状態における樹脂の劣化に関する知識や経験等を十分に有しているとはいえない。このため、ユーザーにとって、樹脂の劣化を考慮した成形条件の設定は容易に行うことができないとともに、成形機が、一見、正常に稼働している場合であっても、樹脂の種類と成形条件（滞留時間等）のミスマッチにより、樹脂の劣化を要因とする不良品が発生したような場合にも容易に対応できない。

　本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した成形条件設定支援方法及び装置の提供を目的とするものである。

　本発明に係る成形条件設定支援方法は、上述した課題を解決するため、所定の加熱温度ＴＨによる加熱により溶融した樹脂Ｒを金型２に充填して成形を行う成形機Ｍｏにおける成形条件を設定するに際し、予め、少なくとも、異なる樹脂Ｒ…の種類と異なる加熱温度ＴＨ…を含む複数の酸化誘導条件の組合わせに基づく各樹脂Ｒ…の劣化を示す酸化誘導時間Ｔｇ…に係わるデータベース３を設定し、成形条件の設定時に、酸化誘導時間導出処理を行うことにより、少なくとも、使用する樹脂Ｒと設定した加熱温度ＴＨを含む酸化誘導条件に基づく酸化誘導時間Ｔｇをデータベース３から求めるとともに、求めた酸化誘導時間Ｔｇを、設定した成形条件から算出した金型２に充填されるまでの溶融した樹脂Ｒの滞留時間Ｔｓに対して比較し、滞留時間Ｔｓに対して当該酸化誘導時間Ｔｇが短いときは、成形条件の修正により、滞留時間Ｔｓを短くし、又は酸化誘導時間Ｔｇを長くするための支援処理を行うようにしたことを特徴とする。

　この場合、発明の好適な態様により、酸化誘導条件には、射出成形機Ｍにおけるスクリュ４の表面材質Ｍｆの種類を含ませることが望ましい。また、酸化誘導時間導出処理では、加熱温度ＴＨを設定するに際し、複数の加熱温度ＴＨ…における最も高い加熱温度ＴＨを設定できる。さらに、支援処理は、滞留時間Ｔｓ及びデータベース３から求めた酸化誘導時間Ｔｇを、所定の時間表示部５に表示する表示処理であってもよいし、或いは滞留時間Ｔｓとデータベース３から求めた酸化誘導時間Ｔｇの比較結果に基づいて、設定した成形条件を自動で修正する自動修正処理であってもよい。この際、自動修正処理には、滞留時間Ｔｓを短くする滞留時間修正処理を含ませてもよいし、加熱温度ＴＨを低下させる加熱温度修正処理を含ませてもよい。

　一方、本発明に係る成形条件設定支援装置１は、上述した課題を解決するため、所定の加熱温度ＴＨによる加熱により溶融した樹脂Ｒを金型２に充填して成形を行う成形機Ｍｏにおける成形条件を設定する際に用いる支援装置を構成するに際して、少なくとも、異なる樹脂Ｒ…の種類と異なる加熱温度ＴＨ…を含む複数の酸化誘導条件の組合わせに基づく各樹脂Ｒ…の劣化を示す酸化誘導時間Ｔｇ…を設定したデータベース３と、少なくとも、使用する樹脂Ｒと設定した加熱温度ＴＨを含む酸化誘導条件に基づく酸化誘導時間Ｔｇをデータベース３から求める酸化誘導時間導出機能部Ｆｇと、酸化誘導時間導出機能部Ｆｇにより求めた酸化誘導時間Ｔｇを、設定した成形条件から算出した金型２に充填されるまでの溶融した樹脂Ｒの滞留時間Ｔｓに対して比較し、滞留時間Ｔｓに対して当該酸化誘導時間Ｔｇが短いときは、成形条件の修正により、滞留時間Ｔｓを短くし、又は酸化誘導時間Ｔｇを長くするための支援処理を行う修正支援機能部Ｆｓとを備えることを特徴とする。

　この場合、発明の好適な態様により、酸化誘導条件には、射出成形機Ｍにおけるスクリュ４の表面材質Ｍｆの種類を含ませることが望ましい。また、酸化誘導時間導出機能部Ｆｇには、少なくとも、樹脂Ｒの種類と加熱温度ＴＨを入力する入力設定画面Ｖｉを表示する設定画面表示機能部Ｆｖを設けることができる。さらに、データベース３には、データテーブル及び／又は演算式を含ませることができる。他方、修正支援機能部Ｆｓには、滞留時間Ｔｓ及びデータベース３から求めた酸化誘導時間Ｔｇを所定の時間表示部５に表示する時間表示機能部Ｆｔを設けてもよいし、滞留時間Ｔｓとデータベース３から求めた酸化誘導時間ＴＨの比較結果に基づいて、設定した成形条件を自動で修正する自動修正機能部Ｆｃを設けてもよい。

　このような本発明に係る成形条件設定支援方法及び装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

　（１）　成形条件の設定時に、酸化誘導時間導出処理を行うことにより、少なくとも、使用する樹脂Ｒと設定した加熱温度ＴＨを含む酸化誘導条件に基づく酸化誘導時間Ｔｇをデータベース３から求めるとともに、求めた酸化誘導時間Ｔｇを、設定した成形条件から算出した金型２に充填されるまでの溶融した樹脂Ｒの滞留時間Ｔｓに対して比較し、滞留時間Ｔｓに対して当該酸化誘導時間Ｔｇが短いときは、成形条件の修正により、滞留時間Ｔｓを短くし、又は酸化誘導時間Ｔｇを長くするための支援処理を行うようにしたため、成形条件の不適合や使用する樹脂Ｒの種類により劣化速度が想定以上に速いなど、成形機Ｍｏの運転中断により樹脂Ｒの滞留時間Ｔｓが長くなる要因以外の要因となる成形時の様々な劣化要因に対応可能となり、成形時における樹脂Ｒの劣化を確実に回避することができる。

　（２）　ユーザーサイドにおいて、滞留状態における樹脂Ｒの劣化に関する知識や経験等を有していない場合であっても、ユーザーは、樹脂Ｒの劣化を生じることのない成形条件を容易に設定することができるとともに、結果的に、歩留まりの高い成形運転を行うことができるなど、生産性を高めることができる。

　（３）　好適な態様により、酸化誘導条件に、射出成形機Ｍにおけるスクリュ４の表面材質Ｍｆの種類を含ませれば、表面材質Ｍｆに基づく劣化要因の影響、即ち、金属による樹脂Ｒに対する触媒効果による劣化要因を排除できるため、樹脂Ｒに対する、より確実性及び信頼性の高い劣化防止を図ることができる。

　（４）　好適な態様により、酸化誘導時間導出処理における加熱温度ＴＨを設定するに際し、複数の加熱温度ＴＨ…における最も高い加熱温度ＴＨを設定すれば、劣化要因となる加熱温度ＴＨの最大レベルを適用できるため、樹脂Ｒに対して、温度上の余裕を考慮した、より確実性の高い劣化防止に寄与できる。

　（５）　好適な態様により、酸化誘導時間導出機能部Ｆｇに、少なくとも、樹脂Ｒの種類と加熱温度ＴＨを入力する入力設定画面Ｖｉを表示する設定画面表示機能部Ｆｖを設ければ、ユーザーは、入力設定画面Ｖｉに従い、選択操作等により入力（設定）できるため、容易かつ迅速に酸化誘導時間Ｔｇを導出することができる。

　（６）　好適な態様により、データベース３に、データテーブル及び／又は演算式を含ませれば、射出成形機Ｍの種別やグレード或いはデータ内容等に合わせた的確な酸化誘導時間ＴＨを求めることができる。

　（７）　好適な態様により、支援処理として、滞留時間Ｔｓ及び酸化誘導時間Ｔｇを、所定の時間表示部５に表示する表示処理を用いれば、ユーザーは、時間表示部５に表示される滞留時間Ｔｓと酸化誘導時間Ｔｇを目視により同時に確認し、かつ比較できるため、勘やノウハウを含むマニュアル操作により成形条件の修正処理を行うことができる。

　（８）　好適な態様により、支援処理として、滞留時間Ｔｓと酸化誘導時間Ｔｇの比較結果に基づき成形条件を自動で修正する自動修正処理を用いれば、ユーザーの操作に頼ることなく自動で修正できるため、ユーザーが初心者などであっても樹脂Ｒの劣化を確実に回避することができる。

　（９）　好適な態様により、自動修正処理に、滞留時間Ｔｓを短くする滞留時間修正処理を含ませれば、加熱温度ＴＨを、これ以上、下げられないなど、酸化誘導時間Ｔｇの修正に限界がある場合であっても、滞留時間Ｔｓの変更が可能になるため、例えば、サイクル時間を短くするなど、必要な修正処理を行うことができる。

　（１０）　好適な態様により、自動修正処理に、加熱温度ＴＨを低下させる加熱温度修正処理を含ませれば、加熱温度ＴＨを低下させることにより劣化速度を抑制できるため、酸化誘導時間Ｔｇを長くする有効な修正処理を容易に行うことができる。

本発明の好適実施形態に係る成形条件設定支援方法の処理手順を示すフローチャート、本発明の好適実施形態に係る成形条件設定支援装置を備える射出成形機のブロック系統図、同成形条件設定支援方法に用いる樹脂に接触する金属の表面材質による劣化原理を説明するための第一段階の模式図、同成形条件設定支援方法に用いる樹脂に接触する金属の表面材質による劣化原理を説明するための第二段階の模式図、同成形条件設定支援方法に用いる樹脂に接触する金属の表面材質による劣化原理を説明するための第三段階の模式図、同成形条件設定支援方法に用いる各種表面材質に対するポリオレフィン系樹脂の２００℃の加熱温度下における酸化誘導時間と電子親和力差の一覧表、同成形条件設定支援方法に用いる各種表面材質に対するポリオレフィン系樹脂の２００℃の加熱温度下における酸化誘導時間と電子親和力差の相関図、同成形条件設定支援方法に用いる樹脂の種類に基づく温度に対する熱酸化分解時間の変化特性図、同成形条件設定支援装置に備える樹脂の酸化誘導時間を求める酸化誘導時間導出機能部の機能ブロック図、同成形条件設定支援装置に備える樹脂の滞留時間を算出する滞留時間算出機能部の機能ブロック図、本発明に係る成形条件設定支援装置における入力設定画面の一例を示す画面構成図、

　１：成形条件設定支援装置，２：金型，３：データベース，４：スクリュ，５：時間表示部，ＴＨ：加熱温度，Ｒ：樹脂，Ｍｏ：成形機，Ｍ：射出成形機，Ｔｇ：酸化誘導時間，Ｔｓ：滞留時間，Ｍｆ：スクリュの表面材質，Ｖｉ：入力設定画面，Ｆｇ：酸化誘導時間導出機能部，Ｆｓ：修正支援機能部，Ｆｖ：設定画面表示機能部，Ｆｔ：時間表示機能部，Ｆｃ：自動修正機能部

　次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

　まず、本実施形態に係る成形条件設定支援装置１を備える射出成形機Ｍ（成形機Ｍｏ）の概要について、図２を参照して説明する。

　図２中、Ｍは射出成形機、特に、型締装置を省略した射出装置Ｍｉを示す。射出装置Ｍｉにおいて、７は加熱筒であり、この加熱筒７の前端部にはヘッド部７ｈを介してノズル７ｎを取付固定するとともに、加熱筒７の後端上部にはホッパー８を備える。ノズル７ｎは加熱筒７の内部における溶融した樹脂Ｒを仮想線で示す金型２に対して射出する機能を有するとともに、ホッパー８はペレット等の樹脂材料を加熱筒７の内部に供給する機能を有する。

　また、加熱筒７の内部にはスクリュ４を回動自在及び進退自在に装填する。このスクリュ４の周面には、螺旋状のフライト部４ｍｐが形成されているとともに、スクリュ４の表面は、耐久性等を考慮した所定の表面素材Ｍｆ（金属）によるコーティング処理が施されており、前側から後側に、メターリングゾーンＺｍ，コンプレッションゾーンＺｃ，フィードゾーンＺｆを有している。一方、スクリュ４の後端部はスクリュ駆動部９に結合する。スクリュ駆動部９は、スクリュ４を回転させるスクリュ回転機構９ｒ及びスクリュ４を前進及び後退させるスクリュ進退機構９ｍを備える。なお、スクリュ回転機構９ｒ及びスクリュ進退機構９ｍの駆動方式は、油圧回路を用いた油圧方式であってもよいし電動モータを用いた電気方式であってもよく、その駆動方式は問わない。

　さらに、加熱筒７は、前側から後側に、加熱筒前部７ｆ，加熱筒中部７ｍ，加熱筒後部７ｒを有し、各部７ｆ，７ｍ，７ｒの外周面には、前部加熱部１１ｆ，中部加熱部１１ｍ，後部加熱部１１ｒをそれぞれ付設する。同様に、ヘッド部７ｈの外周面には、ヘッド加熱部１１ｈを付設するとともに、ノズル７ｎの外周面には、ノズル加熱部１１ｎを付設する。これらの各加熱部１１ｆ，１１ｍ，１１ｒ，１１ｈ，１１ｎはバンドヒータ等により構成できる。

　一方、２１は射出成形機Ｍの全体制御を司る成形機コントローラである。成形機コントローラ２１は、ＣＰＵ及び付属する内部メモリ２１ｍ等のハードウェアを内蔵したコンピュータ機能を有するコントローラ本体２２を備える。また、コントローラ本体２２の接続ポートにはこのコントローラ本体２２に付属するディスプレイ２３を接続するとともに、各種アクチュエータを駆動（作動）させるドライバ２４を接続する。この場合、ディスプレイ２３はタッチパネルを備え、このディスプレイ２３を用いて、設定，選択，入力等の各種操作を行うことができる。さらに、ドライバ２４には、前述したスクリュ回転機構９ｒ及びスクリュ進退機構９ｍを接続するとともに、各加熱部１１ｆ，１１ｍ，１１ｒ，１１ｈ，１１ｎを接続する。これにより、コントローラ本体２２はドライバ２４を介してスクリュ回転機構９ｒ及びスクリュ進退機構９ｍを駆動制御できるとともに、各加熱部１１ｆ，１１ｍ，１１ｒ，１１ｈ，１１ｎを通電制御できる。

　したがって、成形機コントローラ２１は、ＨＭＩ（ヒューマン・マシン・インタフェース）制御系及びＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）制御系を包含し、内部メモリ２１ｍには、ＰＬＣプログラムとＨＭＩプログラムを格納する。なお、ＰＬＣプログラムは、射出成形機Ｍにおける各種工程のシーケンス動作や射出成形機Ｍの監視等を実現するためのソフトウェアであり、ＨＭＩプログラムは、射出成形機Ｍの動作パラメータの設定及び表示，射出成形機Ｍの動作監視データの表示等を実現するためのソフトウェアである。そして、この成形機コントローラ２１に、本実施形態に係る成形条件設定支援装置１を包含する。

　次に、本実施形態に係る成形条件設定支援装置１の構成について、図２～図９を参照して詳細に説明する。

　成形条件設定支援装置１は、基本的な構成（機能部）として、図２に示すように、データベース３，酸化誘導時間導出機能部Ｆｇ及び修正支援機能部Ｆｓを備える。また、酸化誘導時間導出機能部Ｆｇには、設定画面表示機能部Ｆｖを備えるとともに、修正支援機能部Ｆｓには、時間表示機能部Ｆｔ及び自動修正機能部Ｆｃを備える。以下、これら各機能部について具体的に説明する。

　まず、データベース３には、少なくとも、異なる樹脂Ｒ…の種類と異なる加熱温度ＴＨ…を含む複数の酸化誘導条件の組合わせに基づく各樹脂Ｒ…の劣化を示す酸化誘導時間Ｔｇ…が含まれる。また、本実施形態においては、酸化誘導条件として、樹脂Ｒ…の種類と加熱温度ＴＨ…に加え、射出成形機Ｍにおけるスクリュ４の表面材質Ｍｆ…の種類を含ませている。このように、酸化誘導条件に、射出成形機Ｍにおけるスクリュ４の表面材質Ｍｆの種類を含ませれば、表面材質Ｍｆに基づく劣化要因の影響、即ち、金属による樹脂Ｒに対する触媒効果による劣化要因を排除できるため、樹脂Ｒに対する、より確実性及び信頼性の高い劣化防止を図ることができる。

　以下、劣化要因となる金属による樹脂Ｒに対する触媒効果について、図３ａ～図３ｃ及び図４～図６を参照して具体的に説明する。

　一般に、ポリマー（樹脂Ｒ）を加熱した場合、水素が引き抜かれることにより、ポリマーラジカル活性種になることが知られている。ポリマーラジカル活性種の場合、この状態ではポリマーの分子量低下までには至らないが、金属に接触した場合、触媒作用を起こすことにより、空気中の酸素とラジカルに結び付き、樹脂Ｒの分解が促進される現象を生じる。図３ａ～図３ｃは、この現象を模式化して示している。図３ａは、高分子（ポリマー）が熱により活性化（熱分解）した状態を示す。この状態で金属種により触媒活性が行われた場合、図３ｂに示すように、活性化したポリマーに酸素が結び付く酸化現象を生じる。そして、さらに進行した場合には、図３ｃに示すように、ポリマーの酸化分解により低分子化する現象を生じる。

　したがって、射出成形機Ｍにおける樹脂Ｒ（ポリマー）の分解を抑制するには接触するスクリュ４の表面材質Ｍｆ（金属）の触媒活性を抑制し、ラジカル種との酸化反応を抑制することが効果的である。

　そこで、射出成形機Ｍにおける樹脂Ｒに対するスクリュ４の表面材質Ｍｆの影響を確認するため、スクリュ４の表面材質Ｍｆによる触媒活性化度合である酸化誘導時間Ｔｇを、ＤＳＣ装置（示差走査熱量測定装置）により測定した。

　図４は、２００〔℃〕環境下における、表面材質Ｍｆ…を異ならせた計８種類の試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈに対するポリオレフィン類（樹脂Ｒ）の酸化誘導時間Ｔｓと電子親和力差の一覧表を示す。例示する表面材質Ｍｆ…は、試料Ａが「Ｃｒ（クロム）」、試料Ｂが「ＣｒＮ（窒化クロム）」、試料Ｃが「Ｃｒ₂Ｎ（窒化二クロム）、試料Ｄが「ＴｉＮ（窒化チタン）」、試料Ｅが「ＴｉＣ（炭化チタン）」、試料Ｆが「ＭＲＳ」、試料Ｇが「ＳｉＣ（炭化ケイ素）」、試料Ｈが「ＮｉＰ（ニッケル鍍金）」である。図５は、得られた酸化誘導時間Ｔｓと電子親和力差の相関図を示す。なお、酸化誘導時間ＴｓはＤＳＣ装置による測定結果である。また、電子親和力差は、金属種がＭｎＸｙで示される場合、（１）式により算出した。

　　　　　電子親和力差＝Ｍの電子親和力－｛（ｎ－１）
　　　　　　　×（Ｍの電子親和力）＋ｙ×（Ｘの電子親和力）｝…（１）

　この場合、金属種ＭｎＸｙが、例えば、「ＣｒＮ」であれば、Ｍ＝Ｃｒ，ｎ＝１，Ｘ＝Ｎ，ｙ＝１となる。図５は、電子親和力差が大きいほど、電子を受け取り易くなり、酸化誘導時間Ｔｓが短くなることを示している。図５から明らかなように、電子親和力差と酸化誘導時間Ｔｓ間は、概ね相関関係を有している。したがって、電子親和力差と酸化誘導時間Ｔｓの関係は一次関数により表すことができる。

　一方、ＤＳＣ装置による酸化誘導時間Ｔｇの測定は、比較的単純に分解するポリオレフィン系樹脂以外の樹脂には適用が困難なため、他の各種樹脂に対しては、熱分解の活性化エネルギを求める反応速度論解析を用いたいわゆる小沢法により算出して得た図６に示す熱酸化分解特性と（２）式を適用して加熱温度ＴＨ及び樹脂Ｒにおける酸化誘導時間Ｔｇを算出した。なお、式（２）中、Ｔｕは、図６から求めたＵ〔℃〕における任意の樹脂の熱酸化分解時間、Ｔｄは、２００〔℃〕における図６から求めたポリオレフィン系樹脂の熱酸化分解時間、Ｔｇｄは、２００〔℃〕における図４から求めたポリオレフィン系樹脂の酸化誘導時間である。

　　　　　酸化誘導時間Ｔｇ＝（Ｔｕ／Ｔｄ） ×Ｔｇｄ　　…（２）

　この場合、樹脂Ｒ…の種類により、金属の配位の仕方が異なるため、完全に適用できるものではないが、各種金属と各種樹脂Ｒ…における酸素吸収量は大方の部分で適用できるものと考えられる。

　したがって、実施形態におけるデータベース３を構築するに際しては、酸化誘導条件として、樹脂Ｒ…，加熱温度ＴＨ…，スクリュ４の表面材質Ｍｆ…の三項目を適用し、異なる樹脂Ｒ…の種類，異なる加熱温度ＴＨ…の種類，異なる表面材質Ｍｆ…の種類の、それぞれの組合わせに基づく各樹脂Ｒ…の劣化を示す酸化誘導時間Ｔｇ…を設定した。この結果、樹脂Ｒ，加熱温度ＴＨ，表面材質Ｍｆを特定することにより、データベース３から対応する酸化誘導時間Ｔｇを得ることができる。このため、データベース３には、データテーブル及び／又は演算式を含ませることができる。したがって、データベース３には、（２）式の演算式と図４～図６のデータを登録してもよいし、（２）式の演算式により算出した酸化誘導時間Ｔｇ…をデータテーブルとして登録してもよい。このように、データベース３に、データテーブル及び／又は演算式を含ませれば、射出成形機Ｍの種別やグレード或いはデータ内容等に合わせた的確な酸化誘導時間ＴＨを求めることができる。

　他方、酸化誘導時間導出機能部Ｆｇは、少なくとも、使用する樹脂Ｒと設定した加熱温度ＴＨを含む酸化誘導条件に基づく酸化誘導時間Ｔｇを、上述したデータベース３から求める機能を備える。本実施形態では、酸化誘導条件として、スクリュ４の表面材質Ｍｆが含まれるため、酸化誘導時間Ｔｇを求めるに際しては、図７に示すように、使用する樹脂Ｒ，設定した加熱温度ＴＨ及びスクリュ４の表面材質Ｍｆの三項目を、データベース３を付与すれば、関数演算或いはデータテーブルからこれら三項目に対応する酸化誘導時間Ｔｇを得ることができる。

　この場合、加熱温度ＴＨは、複数の加熱温度ＴＨ…における最も高い加熱温度ＴＨを設定（選定）する。即ち、前述したように、加熱筒７は、前側から後側に、複数の加熱部１１ｆ，１１ｍ，１１ｒ，１１ｈ，１１ｎを備え、スクリュ４におけるメターリングゾーンＺｍ，コンプレッションゾーンＺｃ，フィードゾーンＺｆは、通常、それぞれ異なる加熱温度に設定されるため、この設定された各加熱温度ＴＨ…における最も高い加熱温度ＴＨを選定する。このように、加熱温度ＴＨを設定するに際し、複数の加熱温度ＴＨ…における最も高い加熱温度ＴＨを設定すれば、劣化要因となる加熱温度ＴＨの最大レベルを適用できるため、樹脂Ｒに対して、温度上の余裕を考慮した、より確実性の高い劣化防止に寄与できる利点がある。

　このため、酸化誘導時間導出機能部Ｆｇには、少なくとも、樹脂Ｒの種類と加熱温度ＴＨを入力する入力設定画面Ｖｉを表示する設定画面表示機能部Ｆｖを備える。図９に、入力設定画面Ｖｉの一例を示す。例示の入力設定画面Ｖｉは、上段に樹脂選択部３１を、中段上に設定温度入力部３２を、中段下に材質選択部３３をそれぞれ備える。これにより、樹脂選択部３１では、各樹脂Ｒ…単位で設けた樹脂選択キー３１ａ，３１ｂ，３１ｃ…を選択することにより、使用する樹脂Ｒの設定を行うことができる。また、設定温度入力部３２は、表示をタッチすることによりテンキー画面（不図示）が表示されるため、テンキー画面を用いた数値入力により設定することができる。なお、設定されている加熱温度ＴＨ…から自動で表示されるようにしてもよい。さらに、材質選択部３３も、例えば、物質の周期律表に対応した材質選択画面３３ｓを表示することにより材質Ｍｆの選択を行うことができる。そして、入力設定画面Ｖｉの下段上には、得られた酸化誘導時間Ｔｇを表示する酸化誘導時間表示部３４を備える。

　このように、酸化誘導時間導出機能部Ｆｇに、少なくとも、樹脂Ｒの種類と加熱温度ＴＨを入力する入力設定画面Ｖｉを表示する設定画面表示機能部Ｆｖを設ければ、ユーザーは、入力設定画面Ｖｉに従い、選択操作等により入力（設定）できるため、容易かつ迅速に酸化誘導時間Ｔｇを導出できる利点がある。

　一方、修正支援機能部Ｆｓは、基本的な機能として、上述した酸化誘導時間導出機能部Ｆｇにより求めた酸化誘導時間Ｔｇと、成形条件から算出した金型２に充填されるまでの溶融した樹脂Ｒの滞留時間Ｔｓとを比較し、少なくとも、滞留時間Ｔｓに対して当該酸化誘導時間Ｔｇが短いときは、成形条件の修正により、滞留時間Ｔｓを短くし、又は酸化誘導時間Ｔｇを長くするための支援処理を行う機能を備える。

　このため、修正支援機能部Ｆｓは、具体的な機能として、時間表示機能部Ｆｔ及び自動修正機能部Ｆｃを備えている。この場合、時間表示機能部Ｆｔは、滞留時間Ｔｓ及び酸化誘導時間Ｔｇを、所定の時間表示部５に表示する機能を備えるとともに、自動修正機能部Ｆｃは、滞留時間Ｔｓと酸化誘導時間ＴＨの比較結果に基づき、設定した成形条件を自動で修正する機能を備える。なお、図９中、３８は自動修正処理を利用する際の自動修正開始キーを示す。

　時間表示機能部Ｆｔは、例示の場合、図９に示す入力設定画面Ｖｉの下段の下に、滞留時間Ｔｓを表示する滞留時間表示部３５を備え、この滞留時間表示部３５と上述した酸化誘導時間表示部３４により時間表示部５を構成する。

　この場合、滞留時間Ｔｓは、（３）式に示す演算式により算出することができる。なお、式（３）中、Ｖｓｃはスクリュ４の溝総容積、Ｖｓｈは１ショット容積，Ｔｃはサイクル時間である。

　　　　　Ｔｓ＝（Ｖｓｃ＋Ｖｓｈ）×Ｔｃ／Ｖｓｈ　　…（３）

　したがって、滞留時間Ｔｓは、設定した成形条件により算出できるため、別途（３）式により算出した滞留時間Ｔｓを直接入力することにより表示させてもよいし、或いは成形機コントローラ２１に、図８に示す滞留時間算出機能部Ｆｘを設け、算出に必要なデータを成形条件として入力し、（３）式による算出処理を行なうことにより、その算出結果を表示させてもよい。

　これにより、ユーザーは、時間表示部５に表示される滞留時間Ｔｓと酸化誘導時間Ｔｇを目視により同時に確認し、かつ比較できるため、勘やノウハウを含むマニュアル操作により成形条件の修正処理を行うことができる。なお、図９中、３７は確認キー、３９は閉じるキーをそれぞれ示す。

　また、自動修正機能部Ｆｃは、図２に示すように、滞留時間Ｔｓと得られた酸化誘導時間ＴＨを比較処理し、滞留時間Ｔｓに対して当該酸化誘導時間Ｔｇが短いときは、樹脂Ｒが劣化する可能性が高いため、滞留時間Ｔｓを短くする滞留時間修正処理又は加熱温度ＴＨを低下させる加熱温度修正処理を行う機能を備える。この場合、滞留時間Ｔｓを短くする滞留時間修正処理を含ませれば、加熱温度ＴＨを、これ以上、下げられないなど、酸化誘導時間Ｔｇの修正に限界がある場合であっても、滞留時間Ｔｓの変更が可能になるため、例えば、サイクル時間を短くするなど、必要な修正処理を行うことができる。一方、加熱温度ＴＨを低下させる加熱温度修正処理を含ませれば、加熱温度ＴＨを低下させることにより劣化速度を抑制できるため、酸化誘導時間Ｔｇを長くする有効な修正処理を容易に行うことができる。

　このように、支援処理として、滞留時間Ｔｓと酸化誘導時間Ｔｇの比較結果に基づき成形条件を自動で修正する自動修正処理を用いれば、ユーザーの操作に頼ることなく自動で修正できるため、ユーザーが初心者などであっても樹脂Ｒの劣化を確実に回避できる利点がある。

　次に、このような構成（機能）を有する成形条件設定支援装置１の使用方法を含む本実施形態に係る成形条件設定支援方法について、図１に示すフローチャート及び各図を参照して説明する。

　まず、ユーザーは通常の設定手順に従って、射出成形機Ｍにおける成形条件の設定処理を行う（ステップＳ１）。成形条件の設定処理が終了した後、本実施形態に係る成形条件設定支援方法を利用する場合には、所定の支援開始キー（不図示）をＯＮにして成形条件設定支援装置１を立ち上げる（ステップＳ２）。これにより、射出成形機Ｍのディスプレイ２３に、図９に示す入力設定画面Ｖｉが表示される（ステップＳ３）。この際、入力設定画面Ｖｉの滞留時間表示部３５に、上述した成形条件に対応した滞留時間Ｔｓが表示される（ステップＳ４）。この滞留時間Ｔｓは、前述したように、別途（３）式により算出した滞留時間Ｔｓを、成形条件の設定処理時に、成形条件の一つとして直接入力してもよいし、或いは、成形条件の設定処理時に、スクリュ４の溝総容積Ｖｓｃ，１ショット容積Ｖｓｈ，サイクル時間Ｔｃを成形条件として設定してもよく、これにより、（３）式に基づく算出処理が自動で行われ、この算出結果が自動で表示される。

　また、入力設定画面Ｖｉを用いて、酸化誘導時間Ｔｇを求めるための、各種項目、即ち、使用する樹脂Ｒ，設定した加熱温度における最も高い加熱温度ＴＨ，スクリュ４の表面材質Ｍｆをそれぞれ設定（入力）する。この場合、樹脂Ｒは、樹脂選択部３１において、対応する樹脂選択キー３１ａ…を選択（ＯＮ）することにより設定できる（ステップＳ５）。一方、加熱温度ＴＨは、設定温度入力部３２に、前述した別途表示されるテンキー画面等を用いて直接入力することができる（ステップＳ６）。なお、この加熱温度ＴＨは、成形条件として既に設定されているため、成形機コントローラ２１のプログラム処理により自動で表示されるようにしてもよい。さらに、スクリュ４の表面材質Ｍｆは、材質選択部３３における材質選択画面３３ｓを用いて、対応する材質を選択する（ステップＳ７）。選択方法としては、例えば、前述した「Ｃｒ₂Ｎ」の場合、最初に、「Ｃｒ」を選択し、次いで、テンキー画面により「２」を選択し、この後、「Ｎ」を選択する等により、入力（設定）可能である。

　以上の設定が終了したなら、確認キー３７を選択（ＯＮ）する（ステップＳ８）。これにより、前述した酸化誘導時間導出機能部Ｆｇにより、酸化誘導時間Ｔｇの導出処理が行われる（ステップＳ９）。そして、得られた酸化誘導時間Ｔｇは、酸化誘導時間表示部３４に表示される（ステップＳ１０）。これにより、ユーザーは、目視により、酸化誘導時間表示部３４に表示される酸化誘導時間Ｔｇと滞留時間表示部３５に表示される滞留時間Ｔｓの双方を容易に確認し、かつ比較することができる（ステップＳ１１）。この際、酸化誘導時間Ｔｇに対して滞留時間Ｔｓが短いときは、樹脂Ｒに劣化を生じる虞れがないため、閉じるキー３９をＯＮして成形条件支援処理を終了させることができる（ステップＳ１２）。

　一方、滞留時間Ｔｓに対して酸化誘導時間Ｔｇが短いときは、樹脂Ｒが劣化する可能性が高いため、修正支援機能部Ｆｓを用いた成形条件の修正により、滞留時間Ｔｓを短くし、又は酸化誘導時間Ｔｇを長くする支援処理を行う（ステップＳ１２）。この場合、ユーザーは、自身の知識及び経験等により手動操作により修正を行うこともできる。即ち、時間表示部５には、滞留時間Ｔｓと酸化誘導時間Ｔｇが表示されているため、表示される時間を確認しながら成形条件の修正処理（再設定）を行うことができ、ユーザーの勘やノウハウを生かすことができる（ステップＳ１３，Ｓ１４）。

　これに対して、ユーザーが初心者等であって自動による修正処理を希望する場合には、自動修正処理を行うことができる。自動修正処理を行う場合には、自動修正キー３８をＯＮにする（ステップＳ１５）。これにより、自動修正機能部Ｆｃによる自動修正処理により成形条件が自動で修正される（ステップＳ１６）。この場合、ステップＳ１１における比較処理は、自動修正機能部Ｆｃにより自動で行なわれ、この比較処理結果に基づいて、例えば、滞留時間Ｔｓを短くする滞留時間修正処理、或いは加熱温度ＴＨを低下させる加熱温度修正処理等が自動で実行される。自動修正処理として、滞留時間修正処理を用いれば、加熱温度ＴＨを、これ以上、下げられないなど、酸化誘導時間Ｔｇの修正に限界がある場合であっても、滞留時間Ｔｓの変更が可能になるため、例えば、サイクル時間を短くするなど、必要な修正処理を行うことができる。また、自動修正処理として、加熱温度修正処理を用いれば、加熱温度ＴＨを低下させることにより劣化速度を抑制できるため、酸化誘導時間Ｔｇを長くする有効な修正処理を容易に行うことができる。したがって、このような自動修正機能部Ｆｃを利用すれば、ユーザーの操作に頼ることなく自動で修正できるため、ユーザーが初心者などであっても樹脂Ｒの劣化を確実に回避できる。

　よって、このような本実施形態に係る成形条件設定支援装置１及び成形条件設定支援方法を用いれば、成形条件の設定時に、酸化誘導時間導出処理を行うことにより、少なくとも、使用する樹脂Ｒと設定した加熱温度ＴＨを含む酸化誘導条件に基づく酸化誘導時間Ｔｇをデータベース３から求めるとともに、求めた酸化誘導時間Ｔｇを、設定した成形条件から算出した金型２に充填されるまでの溶融した樹脂Ｒの滞留時間Ｔｓに対して比較し、滞留時間Ｔｓに対して当該酸化誘導時間Ｔｇが短いときは、成形条件の修正により、滞留時間Ｔｓを短くし、又は酸化誘導時間Ｔｇを長くするための支援処理を行うようにしたため、成形条件の不適合や使用する樹脂Ｒの種類により劣化速度が想定以上に速いなど、成形機Ｍｏの運転中断により樹脂Ｒの滞留時間Ｔｓが長くなる要因以外の要因となる成形時の様々な劣化要因に対応可能となり、成形時における樹脂Ｒの劣化を確実に回避することができる。また、ユーザーサイドにおいて、滞留状態における樹脂Ｒの劣化に関する知識や経験等を有していない場合であっても、ユーザーは、樹脂Ｒの劣化を生じることのない成形条件を容易に設定できるとともに、結果的に、歩留まりの高い成形運転を行うことができるなど、生産性を高めることができる。

　以上、好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，材料，数量，数値，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

　例えば、酸化誘導条件として、射出成形機Ｍにおけるスクリュ４の表面材質Ｍｆの種類を含ませる場合を例示したが、加熱筒７の内面における表面材質Ｍｆや金型２におけるハャビティ内面の表面材質Ｍｆを含ませてもよい。また、加熱温度ＴＨを設定するに際し、複数の加熱温度ＴＨ…における最も高い加熱温度ＴＨを設定する場合を例示したが、複数の加熱温度ＴＨ…の平均値など、他の設定方法であってもよい。一方、実施形態では、成形条件を手動で修正する手動修正処理と成形条件を自動で修正する自動修正処理の双方を備える例を挙げたが、いずれか一方のみを搭載する形態であってもよい。さらに、成形条件を自動で修正する自動修正処理として、滞留時間Ｔｓを短くする滞留時間修正処理及び加熱温度ＴＨを低下させる加熱温度修正処理を例示したが、スクリュ４の回転速度を高めるなど、他の修正手法を用いてもよい。なお、入力設定画面Ｖｉを表示する設定画面表示機能部Ｆｖを設ける場合を例示したが、表示形態は一例であり、例えば、自動修正処理のみを行うような場合には、滞留時間Ｔｓに対して酸化誘導時間Ｔｇが短いときのみ、アラームランプを点灯させるなどの表示態様であってもよい。

　本発明に係る成形条件設定支援方法及び装置は、所定の加熱温度により加熱した樹脂を金型に充填して成形を行う射出成形機をはじめ、押出成形機等の各種成形機に利用することができる。

Claims

　所定の加熱温度による加熱により溶融した樹脂を金型に充填して成形を行う成形機における成形条件を設定する際の成形条件設定支援方法であって、予め、少なくとも、異なる樹脂の種類と異なる加熱温度を含む複数の酸化誘導条件の組合わせに基づく各樹脂の劣化を示す酸化誘導時間に係わるデータベースを設定し、成形条件の設定時に、酸化誘導時間導出処理を行うことにより、少なくとも、使用する樹脂と設定した加熱温度を含む酸化誘導条件に基づく酸化誘導時間を前記データベースから求めるとともに、求めた酸化誘導時間を、設定した成形条件から算出した前記金型に充填されるまでの溶融した樹脂の滞留時間に対して比較し、前記滞留時間に対して当該酸化誘導時間が短いときは、前記成形条件の修正により、前記滞留時間を短くし、又は前記酸化誘導時間を長くするための支援処理を行うことを特徴とする成形条件設定支援方法。
　前記酸化誘導条件には、射出成形機におけるスクリュの表面材質の種類を含むことを特徴とする請求項１記載の成形条件設定支援方法。
　前記酸化誘導時間導出処理では、前記加熱温度を設定するに際し、複数の加熱温度における最も高い加熱温度を設定することを特徴とする請求項１又は２記載の成形条件設定支援方法。
　前記支援処理は、前記滞留時間及び前記データベースから求めた酸化誘導時間を、所定の時間表示部に表示する表示処理であることを特徴とする請求項１記載の成形条件設定支援方法。
　前記支援処理は、前記滞留時間と前記データベースから求めた酸化誘導時間の比較結果に基づいて、設定した成形条件を自動で修正する自動修正処理であることを特徴とする請求項１記載の成形条件設定支援方法。
　前記自動修正処理には、前記滞留時間を短くする滞留時間修正処理を含むことを特徴とする請求項５記載の成形条件設定支援方法。
　前記自動修正処理には、前記加熱温度を低下させる加熱温度修正処理を含むことを特徴とする請求項５又は６記載の成形条件設定支援方法。
　所定の加熱温度による加熱により溶融した樹脂を金型に充填して成形を行う成形機における成形条件を設定する際に用いる成形条件設定支援装置であって、少なくとも、異なる樹脂の種類と異なる加熱温度を含む複数の酸化誘導条件の組合わせに基づく各樹脂の劣化を示す酸化誘導時間を設定したデータベースと、少なくとも、使用する樹脂と設定した加熱温度を含む酸化誘導条件に基づく酸化誘導時間を前記データベースから求める酸化誘導時間導出機能部と、前記酸化誘導時間導出機能部により求めた酸化誘導時間を、設定した成形条件から算出した前記金型に充填されるまでの溶融した樹脂の滞留時間に対して比較し、前記滞留時間に対して当該酸化誘導時間が短いときは、前記成形条件の修正により、前記滞留時間を短くし、又は前記酸化誘導時間を長くするための支援処理を行う修正支援機能部とを備えてなることを特徴とする成形条件設定支援装置。
　前記酸化誘導条件には、射出成形機におけるスクリュの表面材質の種類を含むことを特徴とする請求項８記載の成形条件設定支援装置。
　前記酸化誘導時間導出機能部は、少なくとも、前記樹脂の種類と前記加熱温度を入力する入力設定画面を表示する設定画面表示機能部を備えることを特徴とする請求項８記載の成形条件設定支援装置。
　前記データベースには、データテーブルを含むことを特徴とする請求項８記載の成形条件設定支援装置。
　前記データベースには、演算式を含むことを特徴とする請求項８記載の成形条件設定支援装置。
　前記修正支援機能部は、前記滞留時間及び前記データベースから求めた酸化誘導時間を所定の時間表示部に表示する時間表示機能部を備えることを特徴とする請求項８記載の成形条件設定支援装置。
　前記修正支援機能部は、前記滞留時間と前記データベースから求めた酸化誘導時間の比較結果に基づいて、設定した成形条件を自動で修正する自動修正機能部を備えることを特徴とする請求項８記載の成形条件設定支援装置。