WO2019188998A1

WO2019188998A1 - 射出成形機の成形支援装置

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Publication number: WO2019188998A1
Application number: PCT/JP2019/012533
Authority: WO
Inventors: 小塚誠
Original assignee: 日精樹脂工業株式会社
Priority date: 2018-03-27
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2019-10-03
Also published as: EP3778184A4; US11883992B2; JP6947916B2; EP3778184B1; JPWO2019188998A1; CN111918758A; US20210001528A1; EP3778184A1

Abstract

成形条件に係わる成形条件データＤｍ及びスクリュ３の形態に係わるスクリュデータＤｓを含む基本データＤｏを入力する基本データ入力部Ｆｉと、この基本データＤｏに基づいて加熱筒４内における溶融樹脂の固相率Ｘｃを演算する固相率演算式データＤｃを設定した演算式データ設定部Ｆｓと、基本データＤｏ及び固相率演算式データＤｃに基づく演算処理により計量終了時における溶融樹脂の推定固相率Ｘｃｓを求める固相率演算処理部Ｆｃｐを有する演算処理機能部Ｆｃと、推定固相率Ｘｃｓに係わる情報をディスプレイ５に表示処理する出力処理機能部Ｆｄとを備える。

Description

射出成形機の成形支援装置

　本発明は、可塑化した溶融樹脂をスクリュにより金型に射出充填して成形する射出成形機に対する成形支援を行う際に用いて好適な射出成形機の成形支援装置に関する。

　一般に、射出成形機は、可塑化した溶融樹脂をスクリュにより金型に射出充填して成形を行うため、溶融樹脂の溶融状態を適正な状態に維持できるか否かは、望ましい成形品質を確保する上で重要な要素となる。特に、可塑化が過度に進行した場合、樹脂分解率が高くなり、溶融樹脂の変質（炭化等）や無用なガス発生の原因になるなどの不具合を招く。このような不具合は、溶融樹脂に係わる成形条件や滞留時間等と密接に関係し、成形条件が不適合の場合や滞留時間が長期化した場合には、可塑化が過度に進行することにより樹脂分解率が高まるリスクを生じる。したがって、加熱筒内における溶融樹脂の状態を把握して必要な対応処理を行うための技術も提案されている。

　従来、この種の技術としては、特許文献１に開示される射出成形機及び特許文献２に開示される可塑化シミュレーション装置が知られている。特許文献１に開示される射出成形機は、シリンダ内の樹脂の滞留時間をより正確に検出し、シリンダ内樹脂の変質防止の動作タイミングをより正確に判断することを目的としたものであり、具体的には、シリンダ内の樹脂の搬送経路を区間０～Ｎに分割し、昇温後各区間の樹脂の滞留時間Ｔ（０）～Ｔ（Ｎ）を０にセットするとともに、１秒経過する毎に前測定時からのスクリュ回転数が１以上か判断する。そして、１以下ならば、各滞留時間Ｔ（０）～Ｔ（Ｎ）にｌ秒を加算するとともに、ｌ以上の回転数の場合、回転数に応じた樹脂の移動区間数だけ、樹脂の滞留時間をシフトし、各区間の滞留時間Ｔ（０）～Ｔ（Ｎ）とするものである。なお、シフトすべき区間がない場合は滞留時間を０とし、射出等で樹脂が排出された場合には、スクリュ先端の区間の滞留時間Ｔ（Ｎ）を０にするとともに、各区間毎に滞留時間を求め、樹脂滞留防止設定時間Ｔｍａｘを越えるものがあるとアラームを出し温度を下げるようにしたものである。

　また、特許文献２に開示される可塑化シミュレーション装置は、スクリュ式の可塑化装置において用いられる材料の樹脂物性と該可塑化装置の運転条件と該可塑化装置の構成データとを使用し、スクリュ特性式、質量保存の式及びエネルギー保存の式を用いて固相率、温度、圧力、可塑化能力のうち少なくとも１つの物理量を算出する物理量算出処理を行うようにした可塑化シミュレーション装置であり、特に、スクリュの回転状態における物理量を物理量算出処理により算出するとともに、算出された物理量を使用し、スクリュ特性式、質量保存の式及びエネルギー保存の式を用いることにより、スクリュの停止状態における物理量を算出する解析部を設けたものである。

特開２００５－０２２２６０号公報特開２０１５－１２３６６８号公報

　しかし、上述した従来における溶融樹脂の状態を把握して必要な対応処理を行う技術は、次のような問題点があった。

　第一に、可塑化異常は、可塑化が過度に進行する場合のみならず、可塑化が不十分の場合にも発生する。即ち、可塑化が不十分の場合、溶融樹脂の可塑化不足により固相率（未溶融ポリマ分率）が高くなり、成形性の低下、更には成形品質の低下などの不具合を招く。前述した従来の技術は、主に、過度の可塑化を回避するための技術に留まるため、溶融状態を広範に把握し、これに基づき的確な対応処理を行う観点からは、必ずしも十分とはいえない。したがって、溶融状態に対する適正範囲を設定することにより、当該適正範囲に確保できれば、望ましい成形処理を行うことができるが、従来の技術は、一方のみの把握によるいわば片手落ちの技術に留まるため、成形性及び成形品質をより高める観点からは、更なる改善の余地があった。

　第二に、可塑化が過度に進行するか否かは、加熱筒内における樹脂の滞留時間を把握するなどにより比較的容易に把握することができるが、溶融樹脂の可塑化不足を把握することは、必ずしも容易にできるものではない。したがって、従来において、溶融樹脂の溶融状態を的確（定量的）に把握する技術は実現されておらず、専ら、オペレータが成形品を目視し、これに基づく判断に頼っていたのが実情であり、溶融樹脂の可塑化不足を的確（定量的）に把握し、適切な対策を講じることができる新たな成形支援装置が要請されていた。

　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射出成形機の成形支援装置の提供を目的とするものである。

　本発明は、上述した課題を解決するため、可塑化した溶融樹脂をスクリュ３により金型２に射出充填して成形する射出成形機Ｍに対する成形支援を行う射出成形機の成形支援装置１を構成するに際して、少なくとも成形条件に係わる成形条件データＤｍ及びスクリュ３の形態に係わるスクリュデータＤｓを含む基本データＤｏを入力する基本データ入力部Ｆｉと、この基本データＤｏに基づいて加熱筒４内における溶融樹脂の固相率Ｘｃを演算する固相率演算式データＤｃを設定した演算式データ設定部Ｆｓと、基本データＤｏ及び固相率演算式データＤｃに基づく演算処理により計量終了時における溶融樹脂の推定固相率Ｘｃｓを求める固相率演算処理部Ｆｃｐを有する演算処理機能部Ｆｃと、推定固相率Ｘｃｓに係わる情報をディスプレイ５に表示処理する出力処理機能部Ｆｄ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、成形条件データＤｍには、使用する樹脂材料の種類に係わるデータを含ませることができるとともに、スクリュデータＤｓには、スクリュ表面３ｆの材質の種類に係わるデータを含ませることができる。一方、演算式データ設定部Ｆｓには、基本データＤｏに基づいて成形時におけるスクリュ表面３ｆの樹脂分解率Ｘｒを求める分解率演算式データＤｒを設定することができる。また、演算処理機能部Ｆｃには、基本データＤｏ及び分解率演算式データＤｒに基づく演算処理により推定樹脂分解率Ｘｒｓを求める分解率演算処理部Ｆｃｒを設けることができるとともに、さらに、推定固相率Ｘｃｓ及び／又は推定樹脂分解率Ｘｒｓの度合を判定処理し、この判定処理の結果に対応する支援メッセージデータＤｈを出力する判定処理部Ｆｃｊを設けることができる。他方、出力処理機能部Ｆｄには、判定処理部Ｆｃｊから出力した支援メッセージデータＤｈに基づく支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２…をディスプレイ５のメッセージ表示部５ｄに表示する機能を設けることができ、この支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２…には、判定処理の結果を示す判定メッセージｍｒｊ，ｍ１ｊ，ｍ２ｊ…及びこの判定メッセージｍ１ｊ，ｍ２ｊ…に対応して対策を行うための対策メッセージｍ１ｐ，ｍ２ｐ…を含ませることができる。他方、演算式データ設定部Ｆｓには、樹脂分解率演算式データＤｒによる演算処理に用いる剪断発熱量Ｅに係わるデータに基づいて推定上昇温度ΔＴを求める上昇温度演算式データＤｗを設定できるとともに、演算処理機能部Ｆｃには、上昇温度演算式データＤｗに基づく演算処理により推定上昇温度ΔＴを求める上昇温度演算処理部Ｆｃｔを設けることができ、加えて、出力処理機能部Ｆｄには、上昇温度演算処理部Ｆｃｔにより求めた推定上昇温度ΔＴをディスプレイ５に表示する上昇温度表示部１０を設けることができる。

　このような本発明に係る射出成形機の成形支援装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

　（１）　溶融樹脂の可塑化不足などの溶融状態を把握するに当たり、オペレータが成形品を目視し、これに基づく判断に頼っていた従来手法の不具合を解消できるため、溶融樹脂の可塑化不足を的確（定量的）に把握し、適切な対策を講じることができる。即ち、経験などが要求される人的判断が不要になり、経験の浅い初心者オペレータであっても成形品の歩留まり率や成形品質を高めることができるなど、より望ましい成形（生産）を行うことができる。

　（２）　好適な態様により、成形条件データＤｍに、使用する樹脂材料の種類に係わるデータを含ませれば、樹脂材料の種類毎の物性（溶融特性等）を、推定固相率Ｘｃｓの演算に反映できるため、より的確（正確）な推定固相率Ｘｃｓを得ることができる。

　（３）　好適な態様により、スクリュデータＤｓに、スクリュ表面３ｆの材質の種類に係わるデータを含ませれば、スクリュ表面３ｆの金属材質による溶融樹脂に対する触媒効果や接着し易さによる劣化要因を、推定樹脂分解率Ｘｒｓの演算に反映できるため、より的確（正確）な推定樹脂分解率Ｘｒｓを得ることができる。

　（４）　好適な態様により、演算式データ設定部Ｆｓに、基本データＤｏに基づいて成形時におけるスクリュ表面３ｆの樹脂分解率Ｘｒを求める分解率演算式データＤｒを設定すれば、固相率演算式データＤｃの演算処理に利用する基本データＤｏを、分解率演算式データＤｒの演算処理にも利用できるなど、推定樹脂分解率Ｘｒｓを容易に求めることができる。

　（５）　好適な態様により、演算処理機能部Ｆｃに、基本データＤｏ及び分解率演算式データＤｒに基づく演算処理により推定樹脂分解率Ｘｒｓを求める分解率演算処理部Ｆｃｒを設ければ、推定樹脂分解率Ｘｒｓを演算処理により容易に得れるため、推定樹脂分解率Ｘｒｓにより溶融樹脂の劣化状態を的確に把握することができる。したがって、推定固相率Ｘｃｓによる溶融状態の一方側（可塑化不足側）の限界点に加え、推定樹脂分解率Ｘｒｓによる溶融状態の他方側（可塑化過度側）の限界点の双方により、溶融状態の適正範囲を設定可能となり、成形性及び成形品質をより高めることができる。

　（６）　好適な態様により、演算処理機能部Ｆｃに、推定固相率Ｘｃｓ及び／又は推定樹脂分解率Ｘｒｓの度合を判定処理し、この判定処理の結果に対応する支援メッセージデータＤｈを出力する判定処理部Ｆｃｊを設けるとともに、出力処理機能部Ｆｄに、判定処理部Ｆｃｊから出力した支援メッセージデータＤｈに基づく支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２…をディスプレイ５のメッセージ表示部５ｄに表示する機能を設ければ、オペレータは、視覚的手段により、判断の難しい溶融樹脂の溶融状態を容易に把握できるとともに、必要な対応処理を迅速に行うことができる。

　（７）　好適な態様により、支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２…に、判定処理の結果を示す判定メッセージｍｒｊ，ｍ１ｊ，ｍ２ｊ…及びこの判定メッセージｍ１ｊ，ｍ２ｊ…に対応して対策を行うための対策メッセージｍ１ｐ，ｍ２ｐ…を含ませれば、経験の浅い初心者オペレータであっても、溶融樹脂の溶融状態が適正であるか否かを容易かつ確実に確認できるとともに、成形条件の設定変更などの必要な対策を迅速に講じることができ、成形品生産の効率化及び能率化を図ることができる。

　（８）　好適な態様により、演算式データ設定部Ｆｓに、樹脂分解率演算式データＤｒによる演算処理に用いる剪断発熱量Ｅに係わるデータに基づいて推定上昇温度ΔＴを求める上昇温度演算式データＤｗを設定すれば、樹脂分解率演算式データＤｒによる演算処理に用いる剪断発熱量Ｅに係わるデータを、上昇温度演算式データＤｗの演算処理にも利用できるため、推定上昇温度ΔＴを容易に求めることができる。

　（９）　好適な態様により、演算処理機能部Ｆｃに、上昇温度演算式データＤｗに基づく演算処理により推定上昇温度ΔＴを求める上昇温度演算処理部Ｆｃｔを設けるとともに、出力処理機能部Ｆｄに、上昇温度演算処理部Ｆｃｔにより求めた推定上昇温度ΔＴをディスプレイ５に表示する上昇温度表示部１０を設ければ、推定固相率Ｘｃｓ及び／又は推定樹脂分解率Ｘｒｓに係わる情報に加え、推定上昇温度ΔＴに係わる情報も目視により一緒に確認可能になるため、樹脂の溶融状態をより的確に把握できる。

本発明の最良実施形態に係る成形支援装置を備える射出成形機のブロック系統図、同成形支援装置に備える固相率演算処理部の演算機能を説明するためのスクリュの原理図、同成形支援装置に備える固相率演算処理部の演算機能を説明するためのスクリュの位置に対する固相率の変化特性図、同成形支援装置に備える樹脂分解率演算処理部により演算する樹脂分解率の基礎となる樹脂の劣化原理説明図、同樹脂分解率の基礎となる金属に対する樹脂の接着し易さを種類別に示す一覧表、同樹脂分解率の基礎となる金属に対する樹脂の分解し易さを種類別に示す一覧表、同成形支援装置に備える判定処理部の機能説明図、同成形支援装置に備える出力処理機能部により表示する判定メッセージの一例を示す表示画面図、同成形支援装置に備える出力処理機能部により表示する判定メッセージの一例を示す他の表示画面図、同成形支援装置に備える出力処理機能部により表示する判定メッセージの一例を示す他の表示画面図、同成形支援装置に備える出力処理機能部により表示する判定メッセージの一例を示す他の表示画面図、本発明の最良実施形態に係る射出成形機の成形支援方法の処理手順を示すフローチャート、同成形支援装置の変更例に係るブロック系統図、同成形支援装置の変更例における推定上昇温度と実測上昇温度の関係を示す相関特性図、同成形支援装置の変更例における上昇温度表示部の表示画面図、

　１：成形支援装置，２：金型，３：スクリュ，３ｆ：スクリュ表面，４：加熱筒，５：ディスプレイ，５ｄ：メッセージ表示部，１０：上昇温度表示部，Ｍ：射出成形機，Ｄｏ：基本データ，Ｄｍ：成形条件データ，Ｄｓ：スクリュデータ，Ｄｃ：固相率演算式データ，Ｄｒ：分解率演算式データ，Ｄｗ：上昇温度演算式データ，Ｄｈ：支援メッセージデータ，Ｆｉ：基本データ入力部，Ｆｓ：演算式データ設定部，Ｆｃ：演算処理機能部，Ｆｃｐ：固相率演算処理部，Ｆｃｒ：分解率演算処理部，Ｆｃｊ：判定処理部，Ｆｃｔ：上昇温度演算処理部，Ｆｄ：出力処理機能部，Ｘｃ：固相率，Ｘｃｓ：推定固相率，Ｘｒ：樹脂分解率，Ｘｒｓ：推定樹脂分解率，ｍｒ：支援メッセージ，ｍ１：支援メッセージ，ｍ２…：支援メッセージ，ｍｒｊ：判定メッセージ，ｍ１ｊ：判定メッセージ，ｍ２ｊ…：判定メッセージ，ｍ１ｐ…：対策メッセージ，ｍ２ｐ…：対策メッセージ，Ｅ：剪断発熱量に係わるデータ，ΔＴ：推定上昇温度

　次に、本発明に係る最良実施形態を挙げ、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支援装置１の理解を容易にするため、同成形支援装置１を利用できる射出成形機Ｍの概要について、図１を参照して説明する。

　図１は、射出成形機Ｍ、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、４は加熱筒であり、この加熱筒４の前端部にはヘッド部４ｈを介してノズル４ｎを取付固定するとともに、加熱筒４の後端上部にはホッパー８を備える。ノズル４ｎは加熱筒４の内部における溶融した樹脂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は樹脂材料（樹脂ペレット）を加熱筒４の内部に供給する機能を有する。

　また、加熱筒４の内部にはスクリュ３を回動自在及び進退自在に装填する。このスクリュ３の表面には、螺旋状のフライト部３ｍｐが形成されているとともに、スクリュ表面３ｆには、耐久性等を考慮した所定の表面素材（金属）によるコーティング処理が施されている。このスクリュ３は、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３の後端部には、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３を回転させるスクリュ回転機構９ｒ及びスクリュ３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４は、前側から後側に、加熱筒前部４ｆ，加熱筒中部４ｍ，加熱筒後部４ｒを有し、各部４ｆ，４ｍ，４ｒ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４ｈ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４ｎ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５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５は、必要な情報表示を行うことができるとともに、タッチパネル５ｔを備え、このタッチパネル５ｔを用いて、入力，設定，選択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。

　次に、このような射出成形機Ｍに利用できる本実施形態に係る成形支援装置１の構成について、図１～図７及び図８ａ～図８ｄを参照して説明する。

　本実施形態に係る成形支援装置１は、上述した成形機コントローラ２１を構成するコントローラ本体２２及びディスプレイ５を利用して構成される。このため、コントローラ本体２２の内部メモリ２１ｍには、成形支援装置１を機能させるアプリケーションプログラムによる支援プログラムＰｓを格納する。

　成形支援装置１は、図１に示すように、少なくとも成形条件に係わる成形条件データＤｍ及びスクリュ３の形態に係わるスクリュデータＤｓを含む基本データＤｏを入力するための基本データ入力部Ｆｉを備える。この基本データ入力部Ｆｉは、ディスプレイ５に付設したタッチパネル５ｔを用いることができる。この場合、ディスプレイ５には、図示を省略した入力画面が表示されるため、タッチパネル５ｔを介して必要な数値の入力や選択等を行うことができる。また、ディスプレイ５には、後述するメッセージ表示部５ｄが表示され、このメッセージ表示部５ｄにより支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２，ｍ３が表示される。

　成形条件データＤｍには、射出成形機Ｍにより成形するための成形条件に係わる各種データ、具体的には、メルトフローレート，スクリュ回転数，計量時間，背圧，計量位置，前部温度，中部温度，後部１温度，後部２温度，サイクル時間等の各種物理量に係わる基本的なデータ、更には使用する樹脂材料の種類に係わるデータなど、成形条件に関係する複数の各種データが含まれる。なお、樹脂材料の種類に係わるデータには、溶融特性などの樹脂材料毎の各種物性が含まれる。このように、成形条件データＤｍに、使用する樹脂材料の種類に係わるデータを含ませれば、後述する推定固相率Ｘｃｓの演算に、樹脂材料の種類毎の物性（溶融特性等）を反映できるため、より的確（正確）な推定固相率Ｘｃｓを得ることができる。

　スクリュデータＤｓには、スクリュ３の形態に係わる各種データ、具体的には、スクリュ外径，スクリュフライト幅，固体とスクリュの摩擦係数，スクリュ溝深さ，スクリュ幅方向長さ，スクリュリード，フライト係数，スクリュフライトのねじれ角，ピッチ数等の各種ディメンションに係わるデータ、更にはスクリュ表面３ｆの材質の種類に係わるデータなど、スクリュに関係する複数の各種データが含まれる。このように、スクリュデータＤｓに、スクリュ表面３ｆの材質の種類に係わるデータを含ませれば、スクリュ表面３ｆの金属材質による溶融樹脂に対する触媒効果や接着し易さによる劣化要因を、推定樹脂分解率Ｘｒｓの演算に反映できるため、より的確（正確）な推定樹脂分解率Ｘｒｓを得ることができる。

　また、成形支援装置１は、内部メモリ２１ｍを用いた演算式データ設定部Ｆｓを備え、この演算式データ設定部Ｆｓには、固相率演算式データＤｃ及び分解率演算式データＤｒを設定する。固相率演算式データＤｃは、前述した基本データＤｏに基づいて加熱筒４内における溶融樹脂の固相率Ｘｃを演算するための演算式に係わるデータであり、分解率演算式データＤｒは、前述した基本データＤｏに基づいて成形時におけるスクリュ表面３ｆの樹脂分解率Ｘｒを演算するための演算式に係わるデータである。このように、固相率演算式データＤｃに加え、分解率演算式データＤｒを設定するようにすれば、固相率演算式データＤｃの演算処理に利用する基本データＤｏを、分解率演算式データＤｒの演算処理にも利用できるなど、推定樹脂分解率Ｘｒｓを容易に求めることができる。

　次に、固相率演算式データＤｃの基礎となる固相率Ｘｃを求めるための固相率演算式について説明する。

　図２は、固相率Ｘｃの演算機能を説明するためのスクリュ３の原理図を示す。図２中、３はスクリュ、４は加熱筒を示すとともに、３１はスクリュ溝底、３２はスクリュフライト、３３はメルトフィルム、３４はソリッドベッド、３５はメルトプールをそれぞれ示す。また、Ｃｘは現位置における固体の幅、Ｃｗはピッチ幅からフライト幅を引いた長さをそれぞれ示す。

　本実施形態で用いる固相率演算式の一例を［式１０１］に示す。
　　　　固相率Ｘｃ＝Ｃｘ／Ｃｗ
　　　　　　　　　＝（Ｃｘ´／Ｃｗ）・（１－ｋａ・Φｉ）　…　［式１０１］
　　　　　　ただし、Φｉ＝ｆ（Ｔｒ，Ｔｃ）・Φｅ

　［式１０１］に示すように、固相率Ｘｃは、基本的に、Ｃｘ／Ｃｗにより求めることができる。なお、［式１０１］中、Ｃｘ´は１ピッチ前の固体の幅、ｋａは調整係数、Φｉは射出における溶融速度、Φｅは押出における溶融速度、Ｔｒは計量時間、Ｔｃはサイクル時間をそれぞれ示す。

　一般に、押出成形機のように連続運転する加熱筒を備える溶融機構では、可塑化状態を予測する理論式として、１９７８年にＴａｄｍｏｒにより提唱された公知のモデル式が広く利用されている。

　一方、射出成形機Ｍでは、間欠運転（射出→計量→待機）が行われるため、押出成形機の場合とは異なる射出位置やスクリュ停止時間などの射出条件が含まれる。したがって、公知のモデル式をそのまま射出成形機Ｍに適用することはできない。このため、本実施形態で用いる固相率演算式は、押出成形機に適用可能なモデル式を射出成形機Ｍに適用可能なモデル式に変換、即ち、押出成形機に適用可能なモデル式を、［式１０１］に示したｆ（Ｔｒ，Ｔｃ）・Φｅのように、計量時間Ｔｒとサイクル時間Ｔｃを含む関数式に、樹脂材料が溶ける速度Φｅ（溶融速度を示唆する量であって単位は無次元）に乗じて得るΦｉを固相率演算式に利用したものである。

　これにより、［式１０１］に示す演算式を用いれば、押出成形機に適用可能なモデル式が、射出成形機Ｍに適用可能なモデル式に変換され、スクリュ３を収容した加熱筒４内の溶融樹脂における溶融割合（溶融度合）を示す固相率Ｘｃとして求めることが可能となる。したがって、この固相率演算式により得られる固相率Ｘｃは、入力された基本データＤｏに基づいて得られる推定した固相率Ｘｃ、即ち、推定固相率Ｘｃｓとして利用できる。

　さらに、この推定固相率Ｘｃｓに対しては、実際に得られる溶融樹脂を実測した固相率に合致するか否かの検証を行うとともに、調整を行った後、ほぼ合致する固相率演算式を本実施形態における固相率演算式データＤｃとして設定した。

　なお、［式１０１］における（１－ｋａ・Φｉ）の項は、０に近づくほど、即ち、速度Φｉが早いほど、固相率Ｘｃは０に近づき、加熱筒４内の溶融樹脂は完全に溶融されていることを示唆している。実施形態では、さらに、固相率Ｘｃから溶融していない固体がどの程度残っているのかを算出し、成形時の樹脂温度の振れ方との相関を考察した。メルトフィルム３３の厚さは、一般に、剪断発熱の算出に用いられるが、実測値と計算値では大きく乖離するため、本実施形態では、完全溶融時の固相率（調整値）を指定し、固体相と液体相とに分離し、液体相のみが剪断発熱を生じるものとして計算した。この結果、実測値にほぼ合致することを確認できた。

　図３は、固相率演算式から得られたスクリュ３の位置に対する固相率Ｘｃの変化を示している。図３の横軸はスクリュピッチ番号を示し、数字が大きくなるほどノズル側に近づく。また、縦軸は固相率Ｘｃを示し、固相率Ｘｃが０に近づくほど完全溶融状態に近づき、固相率Ｘｃが０のときは完全溶融状態となる。図３中、Ｘｃｓで示す位置における固相率Ｘｃを、計量終了時における溶融樹脂の推定固相率Ｘｃｓと見做している。

　推定固相率Ｘｃｓは、実用上、必ずしも０である必要はない。この判断基準は、「０．０６」に選定することが望ましく、この数値は実験の結果により確認した。これにより、推定固相率Ｘｃｓが、「Ｘｃｓ≦０．０６」の場合には、良好な溶融状態にあると判断できるとともに、「Ｘｃｓ＞０．０６」の場合には、溶融が不十分（可塑化不足）と判断できる。このように、推定固相率Ｘｃｓの大きさは、溶融樹脂の可塑化不足などの溶融状態を示す指標となる。なお、推定固相率Ｘｃｓとは、溶融樹脂の溶融レベルを示すものであるため、未溶融ポリマ分率を用いてもよい。

　次に、分解率演算式データＤｒの基礎となる樹脂分解率Ｘｒを求めるための分解率演算式について説明する。

　本実施形態で用いた分解率演算式の一例を［式１０２］に示す。
　　　　樹脂分解率Ｘｒ＝Ｅ・Ｗａ・ｋｂ　…　［式１０２］
　　　　　　ただし、Ｅ＝ｆ（Ｗ，Ｌ，σ，γ，ζ）
　　　　　　　　　Ｗａ∝ｆ（Φｍ，Φｃ，Ｑｓ）

　［式１０２］は、基本的にＴａｄｍｏｒのモデル式をベースにしたものであり、射出成形機Ｍにおける樹脂分解率Ｘｒを求める演算式となる。［式１０２］中、ＥはＴａｄｍｏｒのモデル式から算出した剪断発熱量〔ＭＪ〕であり、完全溶融位置からスクリュ３の先端までの剪断発熱量を積算した総剪断発熱量である。Ｗａは溶融樹脂と金属の接着仕事〔ＭＪ／ｍ²〕、ｋｂは金属の触媒効果を考慮した調整係数をそれぞれ示す。

　また、剪断発熱量Ｅの算出において、Ｗはピッチ幅からフライト幅を引いた長さ、Ｌはスクリュ螺旋長さ、σは剪断応力、γは剪断速度、ζは無次元深さをそれぞれ示すととともに、接着仕事Ｗａの算出において、Φｍは母材金属の仕事関数、Φｃは母材金属の上にコーティングした金属の仕事関数、Ｑｓは最表面金属に付着している酸素量をそれぞれ示す。なお、酸素量ＱｓはＸ線分析装置（ＥＤＸ装置）により測定可能である。この接着仕事Ｗａは、溶融樹脂と金属の接着し易さを示すものであり、図５に、スクリュ表面３ｆの金属に対する溶融樹脂の接着し易さを種類別に示した。

　加えて、金属の触媒効果（酸化誘導時間）は、溶融樹脂に対する劣化要因となるため、この触媒効果を係数ｋｂに反映させた。一般に、ポリマー（樹脂）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、溶融樹脂の分解が促進される現象を生じる。図４（ａ）～（ｃ）は、この現象を模式化して示している。図４（ａ）は、高分子（ポリマー）４５が熱により活性化（熱分解）した状態を示す。この状態において金属種により触媒活性が行われた場合、図４（ｂ）に示すように、活性化したポリマー４５に酸素４６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４（ｃ）に示すように、ポリマー４５の酸化分解により低分子化する現象を生じる。図６は、スクリュ表面３ｆの金属に対する溶融樹脂の分解し易さを種類別に示した。

　［式１０２］の分解率演算式に基づく樹脂分解率Ｘｒの演算結果には、溶融樹脂の滞留時間、接着仕事、酸化誘導時間、スクリュ形状などが考慮されるため、この分解率演算式により得られる樹脂分解率Ｘｒは、入力された基本データＤｏに基づいて得られる推定した樹脂分解率Ｘｒ、即ち、推定樹脂分解率Ｘｒｓとして利用できる。このような分解率演算式データＤｒを設定すれば、前述した固相率演算式データＤｃの演算処理に利用する基本データＤｏを、分解率演算式データＤｒの演算処理にも利用できるなど、推定樹脂分解率Ｘｒｓを容易に求めることができる。

　また、実験（実証）の結果、推定樹脂分解率Ｘｒｓは、０．００が維持できている限りにおいて、劣化が生じないことを確認できた。したがって、０．００よりも大きい値の場合、溶融樹脂は劣化状態（劣化状態に移行するリスクが高い場合を含む）にあることを把握できる。即ち、推定樹脂分解率Ｘｒｓが、「Ｘｒｓ＝０．００」の場合には、劣化のない良好な溶融状態にあると判断できるとともに、「Ｘｒｓ＞０．００」の場合には、劣化状態又は劣化状態に移行するリスクが高いと判断できる。このように、推定樹脂分解率Ｘｒｓの大きさは、可塑化が過度に進行することにより生じる溶融樹脂の劣化状態を示す指標として用いることができる。

　他方、成形支援装置１は、上述した固相率演算式データＤｃ及び分解率演算式データＤｒを利用して演算処理を行う図１に示す演算処理機能部Ｆｃを備える。

　この演算処理機能部Ｆｃには、基本データＤｏ及び固相率演算式データＤｃに基づく演算処理により計量終了時における溶融樹脂の固相率Ｘｃ、即ち、推定固相率Ｘｃｓを求めるための固相率演算処理部Ｆｃｐを備えるとともに、さらに、基本データＤｏ及び分解率演算式データＤｒに基づく演算処理により溶融樹脂の樹脂分解率Ｘｒ、即ち、推定樹脂分解率Ｘｒｓを求める分解率演算処理部Ｆｃｒを備える。

　このように、固相率演算処理部Ｆｃｐに加え、分解率演算処理部Ｆｃｒを設ければ、推定樹脂分解率Ｘｒｓを演算処理により容易に得ることができるため、得られた推定樹脂分解率Ｘｒｓにより溶融樹脂の劣化状態を的確に把握することができる。したがって、推定固相率Ｘｃｓによる溶融状態の一方側（可塑化不足側）の限界点に加え、推定樹脂分解率Ｘｒｓによる溶融状態の他方側（可塑化過度側）の限界点の双方により、溶融状態の適正範囲を設定可能となり、成形性及び成形品質をより高めることができる。

　また、演算処理機能部Ｆｃには、推定固相率Ｘｃｓ及び／又は推定樹脂分解率Ｘｒｓの度合を判定処理し、この判定処理の結果に対応する支援メッセージデータＤｈを出力する判定処理部Ｆｃｊを備える。

　図７は、判定処理のための判定基準を示している。図７中、判定結果「０１」は、「Ｘｃｓ≦０．０６」かつ「Ｘｒｓ＝０．００」の場合である。この場合、溶融状態は十分な状態にあり、かつ劣化状態にもないため、良好な成形環境にあると判断できる。判定結果「０２」は、「Ｘｃｓ≦０．０６」かつ「Ｘｒｓ＞０．００」の場合である。この場合、溶融状態は十分な状態にあるが、劣化状態になる可能性があると判断できる。判定結果「０３」は、「Ｘｃｓ＞０．０６」かつ「Ｘｒｓ＝０．００」の場合である。この場合、可塑化不足を生じる可能性があるが、劣化状態にはならないと判断できる。判定結果「０４」は、「Ｘｃｓ＞０．０６」かつ「Ｘｒｓ＞０．００」の場合である。この場合、可塑化不足を生じる可能性があると同時に、劣化状態になる可能があると判定できる。

　加えて、判定処理部Ｆｃｊには、判定結果「０１」～「０４」に対応する支援メッセージデータＤｈを出力する機能を備える。具体的には、判定結果「０１」の場合は、支援メッセージｍｒを出力し、判定結果「０２」の場合は、支援メッセージｍ１を出力し、判定結果「０３」の場合は、支援メッセージｍ２を出力し、判定結果「０４」の場合は、支援メッセージｍ３を出力する。

　さらに、成形支援装置１には、図１に示すように、出力処理機能部Ｆｄを備える。この出力処理機能部Ｆｄは、いわば判定結果の出力を利用するための処理機能であり、本実施形態では、上述した支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２…をディスプレイ５に表示する表示機能を例示する。なお、判定結果を利用する他の処理機能としては、図示を省略したが、推定固相率Ｘｃｓに係わるデータや推定樹脂分解率Ｘｒｓに係わるデータを、対策メッセージｍ１ｐ，ｍ２ｐ…に対応する補正データとして利用し、対応する成形条件を自動で補正する自動補正処理に利用することも可能である。

　本実施形態で示す出力処理機能部Ｆｄに備える表示機能には、二つの表示機能を設けることができる。

　基本となる第一の表示機能は、推定固相率Ｘｃｓに係わる情報をディスプレイ５に表示処理する機能を設けることができる。前述したように、推定固相率Ｘｃｓは、溶融樹脂の溶融状態を示す指標となるため、例えば、図示を省略したが、固相率Ｘｃの数値表示や固相率Ｘｃの大きさを棒グラフ等によりグラフィック表示できる。

　これにより、溶融樹脂の可塑化不足などの溶融状態を把握するに当たり、オペレータが成形品を目視し、これに基づく判断に頼っていた従来手法の不具合を解消できるため、溶融樹脂の可塑化不足を的確（定量的）に把握し、適切な対策を講じることができる。即ち、経験などが要求される人的判断が不要になり、経験の浅い初心者オペレータであっても成形品の歩留まり率や成形品質を高めることができるなど、より望ましい成形（生産）を行うことができる。

　この場合、推定固相率Ｘｃｓに係わる情報に加えて、溶融樹脂の劣化状態を示す指標となる推定樹脂分解率Ｘｒに係わる情報も一緒に表示することが望ましい。この場合も、推定樹脂分解率Ｘｒｓの数値表示や推定樹脂分解率Ｘｒｓの大きさを棒グラフ等によりグラフィック表示可能である。

　また、第二の表示機能は、前述した判定処理部Ｆｃｊから出力した支援メッセージデータＤｈに基づく支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２，ｍ３を、ディスプレイ５のメッセージ表示部５ｄに表示する機能である。

　この支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２，ｍ３には、判定処理の結果を示す判定メッセージｍｒｊ，ｍ１ｊ，ｍ２ｊ，ｍ３ｊ及びこの判定メッセージｍ１ｊ，ｍ２ｊ，ｍ３ｊに対応して、対策を行うための対策メッセージｍ１ｐ，ｍ２ｐ，ｍ３ｐを含ませる。したがって、内部メモリ２１ｍには、支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２，ｍ３に対応する支援メッセージデータＤｈが格納されている。

　図８ａ～図８ｄは、メッセージ表示部５ｄにおける支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２…の一例を示している。例示の場合、必要に応じ、上段に、判定処理の結果を示す判定メッセージｍ１ｊ，ｍ２ｊ…を表示し、下段に、この判定メッセージｍ１ｊ，ｍ２ｊ…に対応して対策を行うための対策メッセージｍ１ｐ，ｍ２ｐ…を表示した。

　具体的には、支援メッセージｍｒの場合、図８ａに示すように、例えば、判定メッセージｍｒｊとして「適正範囲です」の文字が表示される。例示の場合、対策メッセージは表示されないが、必要により適正範囲であっても必要な対策メッセージ、即ち、変更することにより、更に良くするためのメッセージ等を表示することができる。また、支援メッセージｍ１の場合、図８ｂに示すように、判定メッセージｍ１ｊとして、例えば、「樹脂に炭化を生じる可能性があります」の文字を表示し、対策メッセージｍ１ｐとして、例えば、「Ｔｓ，Ｐｒ，Ｒｍを下げ、又はＣｔを短くしてください」（Ｔｓ：加熱用の設定温度，Ｐｒ：背圧，Ｒｍ：回転数，Ｃｔ：サイクル時間）の文字を表示した。同様に、支援メッセージｍ２の場合、図８ｃに示すように、判定メッセージｍ２ｊとして、例えば、「未溶融樹脂を生じる可能性があります」の文字を表示し、対策メッセージｍ２ｐとして、例えば、「Ｔｓ，Ｐｒ，Ｒｍを上げ、又はＣｔを長くしてください」の文字を表示した。さらに、支援メッセージｍ３の場合は、図８ｄに示すように、対策メッセージｍ３ｐとして、例えば、「成形条件を見直してください」を表示し、成形条件に対する、いわば全面的な再設定を促す。例示の場合、判定メッセージは個別に表示されないが、判定メッセージは実質的に対策メッセージｍ３ｐに含まれる。

　このように、演算処理機能部Ｆｃに、推定固相率Ｘｃｓ及び／又は推定樹脂分解率Ｘｒｓの度合を判定処理し、この判定処理の結果に対応する支援メッセージデータＤｈを出力する判定処理部Ｆｃｊを設けるとともに、出力処理機能部Ｆｄに、判定処理部Ｆｃｊから出力した支援メッセージデータＤｈに基づく支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２…をディスプレイ５のメッセージ表示部５ｄに表示する機能を設ければ、オペレータは、視覚的手段により、判断の難しい溶融樹脂の溶融状態を容易に把握できるとともに、必要な対応処理を迅速に行うことができる。

　特に、支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２…に、判定処理の結果を示す判定メッセージｍｒｊ，ｍ１ｊ，ｍ２ｊ…及びこの判定メッセージｍ１ｊ，ｍ２ｊ…に対応して対策を行うための対策メッセージｍ１ｐ，ｍ２ｐ…を含ませれば、経験の浅い初心者オペレータであっても、溶融樹脂の溶融状態が適正であるか否かを容易かつ確実に確認できるとともに、成形条件の設定変更などの必要な対策を迅速に講じることができ、成形品生産の効率化及び能率化を図ることができる。

　次に、本実施形態に係る成形支援装置１を用いた成形支援方法について、各図を参照しつつ図９に示すフローチャートを参照して説明する。

　成形支援装置１は、基本的に、生産開始前における成形条件の設定時に利用することができる。なお、この成形支援方法は、内部メモリ２１ｍに格納された支援プログラムＰｓにより実行される。

　まず、オペレータ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）。この場合、成形条件の設定処理には、通常の成形条件に係わる情報、即ち、射出成形機Ｍを運転するための通常の各種情報（条件）を設定する。

　一方、成形条件の設定処理が終了し、本実施形態に係る成形支援装置１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、成形支援装置１を立ち上げれば、支援プログラムＰｓが実行される（ステップＳ２）。これにより、ディスプレイ５には、図示を省略した入力画面が表示される（ステップＳ３）。

　そして、表示された入力画面に対応するタッチパネル５ｔ（基本データ入力部Ｆｉ）を利用して、予め設定された成形条件に係わる成形条件データＤｍ及びスクリュ３の形態に係わるスクリュデータＤｓを含む前述した基本データＤｏを入力する（ステップＳ４）。具体的には、直接的な数値入力又はウィンドウ表示からの選択入力により行うことができる。この場合、成形条件やスクリュ等に係わるデータが既に登録されている場合には、この時点の入力は不要である。そして、基本データＤｏの入力処理が終了したなら、データの誤入力や入力漏れがないかなどを確認し、確認キー（不図示）をＯＮにする（ステップＳ５）。

　これにより、固相率演算処理部Ｆｃｐにおいては、入力された基本データＤｏと固相率演算式データＤｃに基づく演算処理が行われる（ステップＳ６）。この演算処理により、基本データＤｏに基づく推定固相率Ｘｃｓが算出されるため、得られた推定固相率Ｘｃｓは、内部メモリ２１ｍ内に少なくとも一時登録される（ステップＳ７）。また、分解率演算処理部Ｆｃｒにおいても、入力された基本データＤｏと分解率演算式データＤｒに基づく演算処理が行われる（ステップＳ８）。この演算処理により、基本データＤｏに基づく推定樹脂分解率Ｘｒｓが算出されるため、得られた推定樹脂分解率Ｘｒｓは、内部メモリ２１ｍ内に少なくとも一時登録される（ステップＳ９）。

　推定固相率Ｘｃｓ及び推定樹脂分解率Ｘｒｓが得られたなら、判定処理部Ｆｃｊにおいて、図７に示した判定基準に従って、推定固相率Ｘｃｓと推定樹脂分解率Ｘｒｓの度合を判定処理する（ステップＳ１０）。そして、この判定処理の結果に基づき、この結果に対応する図７に示す支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２，ｍ３が選択され、選択された支援メッセージｍｒ…に対応する支援メッセージデータＤｈが出力する（ステップＳ１１）。

　一方、出力処理機能部Ｆｄは、ステップＳ１１において、判定処理部Ｆｃｊから出力した支援メッセージデータＤｈに基づく選択された図８ａ～図８ｄに示す支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２又はｍ３を選択して、メッセージ表示部５ｄに表示する（ステップＳ１２）。

　この際、メッセージ表示部５ｄに、適正メッセージｍｒ以外の支援メッセージｍ１，ｍ２又はｍ３が表示されたなら、表示された支援メッセージｍ１，ｍ２又はｍ３、即ち、判定メッセージｍ１ｊ…及び対策メッセージｍ１ｐ…に従って、成形条件の変更処理を行う（ステップＳ１３，Ｓ１４）。例えば、支援メッセージｍ２（判定メッセージｍ２ｊ，対策メッセージｍ２ｐ）が表示されたなら、「未溶融樹脂を生じる可能性があります」（判定メッセージｍ２ｊ）及び「Ｔｓ，Ｐｒ，Ｒｍを上げ、又はＣｔを長くしてください」（対策メッセージｍ２ｐ）に従って、設定温度Ｔｓ，背圧Ｐｒ，回転数Ｒｍの一又は二以上を大きくするための設定変更を行うとともに、サイクル時間Ｃｔを長くするための設定変更を行えばよい。

　この場合、変更する度合は、オペレータの判断により行うことができる。この際、前述したように、推定固相率Ｘｃｓ及び推定樹脂分解率Ｘｒｓを数値表示又はグラフィック表示等により視覚的に表示するようにすれば、オペレータは、適正範囲を外れている度合を確認できるため、これに応じて、成形条件の変更度合を判断することができる。

　そして、成形条件の変更処理が終了したなら、不図示の再処理キーをＯＮにすることにより、推定固相率Ｘｃｓ及び推定樹脂分解率Ｘｒｓの再演算処理が行われ、再判定処理が行われる（ステップＳ１５，Ｓ６…）。

　他方、ステップＳ１２において、メッセージ表示部５ｄに、適正メッセージｍｒが表示されれば、溶融状態は十分な状態にあり、かつ劣化状態にもないため、良好な成形環境にあることを確認できる。したがって、次の段階への移行が可能となるため、不図示の終了キーをＯＮして、支援プログラムＰｓの実行を終了させる（ステップＳ１３，Ｓ１６）。即ち、成形支援装置１の利用を終了させることができる。

　次に、本実施形態に成形支援装置１の変更例について、図１０～図１２を参照して説明する。

　固相率Ｘｃ及び樹脂分解率Ｘｒは、樹脂の上昇温度とも密接に関係する。したがって、前述した推定固相率Ｘｃｓと推定樹脂分解率Ｘｒｓに関連する情報として、推定上昇温度ΔＴを樹脂の溶融状態に係わる情報として表示すれば、オペレータ（ユーザー）は、当該溶融状態をより的確に把握することができる。

　このため、成形支援装置１を構成するに際して、図１０に示すように、前述した演算式データ設定部Ｆｓに、樹脂分解率演算式データＤｒによる演算処理に用いる剪断発熱量Ｅに係わるデータに基づいて推定上昇温度ΔＴを求める上昇温度演算式データＤｗを設定し、また、演算処理機能部Ｆｃに、上昇温度演算式データＤｗに基づく演算処理により推定上昇温度ΔＴを求める上昇温度演算処理部Ｆｃｔを設けるとともに、さらに、出力処理機能部Ｆｄに、上昇温度演算処理部Ｆｃｔにより求めた推定上昇温度ΔＴをディスプレイ５に表示する上昇温度表示部１０を設けた。

　上昇温度演算式データＤｗの基礎なる上昇温度演算式の一例を［式１０３］に示す。
　　　　推定上昇温度ΔＴ＝Ｅ／（Ｑ・Ｃｍ）　…　［式１０３］

　［式１０３］中、Ｅ〔ＭＪ〕には前述した樹脂分解率Ｘｒを求める［式１０２］における剪断発熱量Ｅを利用できる。このように、推定上昇温度ΔＴを求めるには、前述した樹脂分解率演算式データＤｒによる演算処理に用いる剪断発熱量Ｅに係わるデータを、上昇温度演算式データＤｗの演算処理にも利用できるため、推定上昇温度ΔＴを容易に求めることができる利点がある。また、Ｑは可塑化能力、Ｃｍは溶融比熱（樹脂比熱）を示す。即ち、推定上昇温度ΔＴを求めるには、完全溶融位置からスクリュ先端までの剪断発熱量Ｅを、可塑化能力Ｑと樹脂比熱Ｃｍを除して求めることができる。なお、溶融樹脂は水のようなニュートン流体としてではなく、水飴のような指数側流体として扱った。図１１に推定上昇温度ΔＴと実測上昇温度の関係を示す相関特性により示す。この特性は、樹脂として、ＡＢＳ樹脂を使用したものであり、推定上昇温度ΔＴは、全てにおいて危険値ｐ＝０．０１を下回っており、十分な相関性を確認できた。

　一方、図１２は、変更例における上昇温度表示部１０の表示画面の一例を示す。例示する上昇温度表示部１０は、メッセージ表示部５ｄの上側に、このメッセージ表示部５ｄと一緒に表示するとともに、この推定上昇温度ΔＴの演算値を表示する上昇温度表示部１０に加えて、推定樹脂分解率Ｘｒｓの演算値を表示する樹脂分解率表示部４１と推定固相率Ｘｃｓの演算値を表示する固相率表示部４２を設けた。このように、出力処理機能部Ｆｄに、上昇温度演算処理部Ｆｃｔにより求めた推定上昇温度ΔＴをディスプレイ５に表示する上昇温度表示部１０を設ければ、推定固相率Ｘｃｓ及び／又は推定樹脂分解率Ｘｒｓに係わる情報に加えて、推定上昇温度ΔＴに係わる情報も目視により一緒に確認可能になるため、樹脂の溶融状態をより的確に把握できる利点がある。なお、図１０～図１２において、図１～図９と同一部分には同一符号を付して、その構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。

　以上、最良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、基本データＤｏとして成形条件データＤｍ及びスクリュデータＤｓを例示したが、他のデータを含めてもよいし、例示のデータの一部であってもよい。また、基本データ入力部Ｆｉとして、ディスプレイ５のタッチパネル５ｔを例示したが、基本データＤｏを記憶する外部メモリのデータを転送したり通信手段により送信する場合、さらには全データを予め内部メモリ２１ｍに登録し、この全データから基本データＤｏを選択するなど、各種入力手段を基本データ入力部Ｆｉとして適用できる。一方、固相率演算式データＤｃ及び分解率演算式データＤｒは、一例であり、固相率Ｘｃ及び樹脂分解率Ｘｒを求めることができる他の演算式データを排除するものではない。また、支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２…の数や内容は一例であり、他の各種メッセージを適用可能である。

　本発明に係る成形支援装置は、可塑化した溶融樹脂をスクリュにより金型に射出充填して成形を行う各種射出成形機に利用することができる。

Claims

　可塑化した溶融樹脂をスクリュにより金型に射出充填して成形する射出成形機に対する成形支援を行う射出成形機の成形支援装置であって、少なくとも成形条件に係わる成形条件データ及びスクリュの形態に係わるスクリュデータを含む基本データを入力する基本データ入力部と、この基本データに基づいて加熱筒内における溶融樹脂の固相率を演算する固相率演算式データを設定した演算式データ設定部と、前記基本データ及び前記固相率演算式データに基づく演算処理により計量終了時における溶融樹脂の推定固相率を求める固相率演算処理部を有する演算処理機能部と、推定固相率に係わる情報をディスプレイに表示処理する出力処理機能部とを備えることを特徴とする射出成形機の成形支援装置。
　前記成形条件データには、使用する樹脂材料の種類に係わるデータを含むことを特徴とする請求項１記載の射出成形機の成形支援装置。
　前記スクリュデータには、スクリュ表面の材質の種類に係わるデータ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装置。
　前記演算式データ設定部には、前記基本データに基づいて成形時におけるスクリュ表面の樹脂分解率を求める分解率演算式データを設定することを特徴とする請求項３記載の射出成形機の成形支援装置。
　前記演算処理機能部は、前記基本データ及び前記分解率演算式データに基づく演算処理により、推定樹脂分解率を求める分解率演算処理部を有することを特徴とする請求項４記載の射出成形機の成形支援装置。
　前記演算処理機能部は、前記推定固相率及び／又は前記推定樹脂分解率の度合を判定処理し、この判定処理の結果に対応する支援メッセージデータを出力する判定処理部を備えることを特徴とする請求項５記載の射出成形機の成形支援装置。
　前記出力処理機能部は、前記判定処理部から出力した前記支援メッセージデータに基づく支援メッセージを前記ディスプレイのメッセージ表示部に表示する機能を備えることを特徴とする請求項６記載の射出成形機の成形支援装置。
　前記支援メッセージには、判定処理の結果を示す判定メッセージ及びこの判定メッセージに対応して対策を行うための対策メッセージを含むことを特徴とする請求項７記載の射出成形機の成形支援装置。
　前記演算式データ設定部には、前記樹脂分解率演算式データによる演算処理に用いる剪断発熱量に係わるデータに基づいて推定上昇温度を求める上昇温度演算式データを設定することを特徴とする請求項１記載の射出成形機の成形支援装置。
　前記演算処理機能部は、前記上昇温度演算式データに基づく演算処理により推定上昇温度を求める上昇温度演算処理部を備えることを特徴とする請求項９記載の射出成形機の成形支援装置。
　前記出力処理機能部は、前記上昇温度演算処理部により求めた推定上昇温度を前記ディスプレイに表示する上昇温度表示部を備えることを特徴とする請求項１０記載の射出成形機の成形支援装置。