WO2023058213A1 - 射出成形機の制御装置及びプログラム - Google Patents

射出成形機の制御装置及びプログラム Download PDF

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WO2023058213A1
WO2023058213A1 PCT/JP2021/037284 JP2021037284W WO2023058213A1 WO 2023058213 A1 WO2023058213 A1 WO 2023058213A1 JP 2021037284 W JP2021037284 W JP 2021037284W WO 2023058213 A1 WO2023058213 A1 WO 2023058213A1
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WO
WIPO (PCT)
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heater
energy
amount
injection molding
molding machine
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/037284
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
謙佑 並木
Original Assignee
ファナック株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by ファナック株式会社 filed Critical ファナック株式会社
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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

Definitions

  • an injection molding machine that melts pellets (resin) placed in a hopper in a cylinder and injects them into a mold is known.
  • a heater is arranged around the cylinder of the injection molding machine. The pellets are melted by the heater heating the cylinder.
  • pellets fed from the hopper port are melted by heat transfer from the heater and shear heat generated by the rotation of the screw.
  • heat transfer is characterized by relatively low heat supply capability but relatively small variation.
  • shearing has a relatively high ability to supply heat, but is characterized by relatively large variations.
  • the proportions of "heat transfer” and “shear” are preferably optimally distributed according to the requirements for the molded product. It is preferable if the energy ratio of the injection molding machine can be grasped with respect to the power consumption.
  • the present disclosure is a control device for an injection molding machine that has a cylinder, a heater arranged around the cylinder, and a screw arranged inside the cylinder, and calculates an energy ratio to power consumption at a predetermined time.
  • a power consumption calculation unit that calculates power consumption of the injection molding machine; an operation information acquisition unit that acquires operation information including the heater operation rate of the heater and the rotation speed of the screw; and a capacity of the heater.
  • an energy ratio calculator that calculates an energy ratio of the injection molding machine based on the heat transfer energy amount, the shear energy amount, and the power consumption. control device.
  • the present disclosure provides control of an injection molding machine that has a cylinder, a heater arranged around the cylinder, and a screw arranged inside the cylinder, and calculates an energy ratio to power consumption at a predetermined time.
  • a program for operating a computer as a device comprising: a power consumption calculation unit that calculates the power consumption of the injection molding machine; and acquires operation information including the heater operation rate of the heater and the rotation speed of the screw.
  • an energy amount calculation unit that calculates the amount of thermal energy and the amount of shearing energy by the screw; and an energy ratio calculator that calculates the energy ratio of the injection molding machine based on the amount of heat transfer energy, the amount of shearing energy, and the power consumption. It relates to a program that functions as a department.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an injection molding machine including a control device according to a first embodiment of the present disclosure
  • FIG. It is a block diagram showing a control device of a 1st embodiment. It is a schematic diagram showing the contents of a display of the control device of a 1st embodiment.
  • 4 is a flow chart showing the flow of operation of the control device of the first embodiment
  • FIG. 7 is a block diagram showing a control device according to a second embodiment of the present disclosure
  • FIG. It is a schematic diagram showing an outline of operation of an estimation part of a control device of a 2nd embodiment.
  • 9 is a flow chart showing the flow of operation of the control device of the second embodiment
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing display contents of a control device according to a third embodiment of the present disclosure
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing display contents of a control device according to a fourth embodiment of the present disclosure
  • FIG. 11 is a block diagram showing a control device according to a fifth embodiment of the present disclosure
  • FIG. 14 is a flow chart showing the flow of operation of the control device of the fifth embodiment
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing display contents of a control device according to a sixth embodiment of the present disclosure
  • It is a block diagram which shows the control apparatus of 6th Embodiment.
  • FIG. 14 is a flow chart showing the flow of operation of the control device of the sixth embodiment
  • the injection molding machine 10 is an apparatus for molding by melting pellets and injecting them into a mold (not shown).
  • the injection molding machine 10 includes, for example, a cylinder 101, a heater 102, and a safety cover 103, as shown in FIG.
  • the cylinder 101 is, for example, a tubular body. One axial end of the cylinder 101 is tapered toward the end.
  • the cylinder 101 has a screw (not shown) inside along the axial direction. The screw moves the molten pellets to one end side of the cylinder 101 while stirring them.
  • the heater 102 is arranged around the cylinder 101 .
  • a plurality of heaters 102 are arranged, for example, along the axial direction of the cylinder 101 .
  • three heaters 102 are arranged along the axial direction so as to cover the outer periphery of the cylinder 101 .
  • the heater 102 heats the cylinder 101 to, for example, 200 degrees or higher.
  • the safety cover 103 is a concave body arranged around the heater 102 .
  • the safety cover 103 is arranged to avoid contact with the relatively hot heater 102 .
  • the pellets are melted inside the cylinder 101 heated to 200 degrees or more by the heater 102 .
  • a screw injects molten pellets from one end of cylinder 101 into the mold.
  • the injection molding machine 10 molds, for example, plastic products.
  • the control device 1 is a device that controls the injection molding machine 10 .
  • the control device 1 is a device that controls the molding conditions of the injection molding machine 10 .
  • the control device 1 is connected to an injection molding machine 10, for example, as shown in FIG.
  • the control device 1 designates and controls molding conditions such as injection molding speed, pressure, temperature of the cylinder 101, mold temperature, and injection amount of molten pellets.
  • the control device 1 includes an operation information storage unit 11, an operation information acquisition unit 12, a characteristic information storage unit 20, a characteristic information acquisition unit 21, a performance information storage unit 13, and a performance information acquisition unit.
  • a power consumption calculator 15 an energy amount calculator 22 , an energy ratio calculator 16 , an output unit 18 , and an output controller 19 .
  • the motion information storage unit 11 is, for example, a recording medium such as a hard disk.
  • the motion information storage unit 11 stores setting values and measured values of the injection molding machine 10 .
  • the motion information storage unit 11 also stores measured values from sensors.
  • the operation information storage unit 11 stores, for example, the screw rotation rate R per unit time, the load current rate r M during molding, the operation rate r i of the heater 102, the flow rate Q, the cooling water outlet temperature T OUT , and the cooling water inlet temperature.
  • TIN is stored as motion information.
  • the operation information acquisition unit 12 is implemented by, for example, the operation of the CPU.
  • the motion information acquisition unit 12 acquires motion information including the heater operation rate of the heater 102 and the rotation speed of the screw.
  • the motion information acquisition unit 12 acquires motion information from the motion information storage unit 11 .
  • the characteristic information storage unit 20 is, for example, a recording medium such as a hard disk.
  • the characteristic information storage unit 20 stores constants related to the injection molding machine 10 as characteristic information.
  • the characteristic information storage unit 20 stores, for example, the motor torque T including the mechanical efficiency and reduction ratio, the load current rate r M0 during idling, the capacity W i of the heater 102, the density ⁇ of water, and the specific heat CW of water as characteristic information. store as
  • the characteristic information acquisition unit 21 is implemented, for example, by the operation of the CPU.
  • the characteristic information acquisition unit 21 acquires characteristic information including the capacity of the heater 102 and the motor torque for driving the screw.
  • the performance information acquisition unit 14 is implemented by, for example, the operation of the CPU.
  • the performance information acquisition unit 14 acquires performance information from the performance information storage unit 13 .
  • the performance information acquisition unit 14 acquires the ratio of the amount of heat generated by the heater 102 and the amount of energy transferred from the heater 102 to the cylinder 101 as performance information.
  • the performance information acquiring unit 14 acquires the performance of the ratio ⁇ expressed by Equation 1 below, where E Hi is the amount of heat generated by the heater 102 and E Ei is the amount of heat transfer energy transmitted from the heater 102 to the cylinder 101 .
  • the energy amount calculator 22 is implemented by, for example, the operation of the CPU.
  • the energy amount calculator 22 calculates at least the heat transfer energy amount transmitted from the heater 102 to the resin and the shear energy amount by the screw based on the characteristic information and the operation information.
  • the energy amount calculation unit 22 calculates, for example, the amount of shear energy (J) due to screw rotation as ES , the motor torque (N m) including mechanical efficiency and reduction ratio as T, and the amount of screw rotation per unit time (rad/s ) is R, the load current rate during molding is r M , and the load current rate during idling is r M0 , Equation 2 below is calculated.
  • the energy amount calculator 22 calculates the amount of work of the motor for rotating the screw as the shear energy amount (J) ES .
  • the motor torque may be the rated torque or the maximum torque.
  • the load current rate is a command value from the controller that controls the screw rotation motor, and represents the ratio of the load torque to the motor torque.
  • the energy amount calculation unit 22 calculates the heat transfer energy amount (J) as E T , the heat generation amount (J) of the heater 102 as E Hi , and the heat generation amount E Hi of the heater 102 from the heater 102 to the cylinder without dissipating heat into the atmosphere.
  • the energy amount calculator 22 calculates the heat transfer energy amount ET .
  • the heater operating rate is described as a command value that indicates the amount of operation of the heater 102 from a controller (not shown) that controls the heater 102 . Also, the controller determines the command value based on the detected value at the temperature control point, for example.
  • the energy ratio calculator 16 is implemented by, for example, the operation of the CPU.
  • the energy ratio calculator 16 calculates a ratio in which the power consumption is the denominator and the sum of the heat transfer energy amount and the shear energy amount is the numerator.
  • the energy ratio calculator 16 calculates the energy ratio ⁇ E of the injection molding machine 10 based on the amount of heat transfer energy ET , the amount of shear energy ES , and the power consumption EP .
  • the energy ratio calculation unit 16 calculates, for example, the power consumption of the entire injection molding machine 10 as E P , the amount of heat transfer energy E T transmitted from the heater 102 to the resin, and the amount of shearing energy E S due to screw rotation.
  • An energy ratio ⁇ E which is a ratio to the amount of energy used EM , is obtained by calculating Equation 4 below.
  • the output unit 18 is, for example, a display unit such as a display.
  • the output unit 18 outputs the calculated heat release amount to the outside. For example, as shown in FIG. 3, the output unit 18 outputs the power consumption E P of the injection molding machine 10, the resin melting energy amount E M , and the energy ratio ⁇ E .
  • the output control unit 19 is implemented by, for example, the operation of the CPU.
  • the output control unit 19 outputs the calculated power consumption E P of the injection molding machine 10 , the resin melting energy amount E M , and the energy ratio ⁇ E ⁇ .
  • the characteristic information acquisition unit 21 acquires characteristic information (step S1).
  • the characteristic information acquisition unit 21 acquires characteristic information from the characteristic information storage unit 20, for example.
  • the power consumption calculator 15 calculates power consumption (step S2).
  • the motion information acquisition unit 12 acquires motion information (step S3).
  • the motion information acquisition unit 12 acquires, for example, motion information stored in advance in the motion information storage unit 11 .
  • the energy amount calculator 22 calculates the energy amount (step S4).
  • the energy ratio calculator 16 calculates the energy ratio (step S5).
  • the output unit 18 outputs power consumption, energy amount, and energy ratio (step S6).
  • step S7 it is determined whether or not to repeat the calculation of the energy amount and the energy ratio. If the calculation is repeated (step S7: YES), the process returns to step S2. On the other hand, when the calculation is finished (step S7: NO), the processing according to this flow is finished.
  • Non-transitory computer-readable media include various types of tangible storage media.
  • Examples of non-transitory computer-readable media include magnetic recording media (e.g., flexible discs, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (e.g., magneto-optical discs), CD-ROMs (Read Only Memory), CD- R, CD-R/W, semiconductor memory (eg, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (random access memory)).
  • the display program may also be supplied to the computer on various types of transitory computer readable medium. Examples of transitory computer-readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves. Transitory computer-readable media can deliver the program to the computer via wired channels, such as wires and optical fibers, or wireless channels.
  • control device 1 and the program for the injection molding machine 10 have the following effects.
  • a control device 1 for an injection molding machine 10 that has a cylinder 101, a heater 102 arranged around it, and a screw arranged inside the cylinder 101, and calculates an energy ratio to power consumption at a predetermined time.
  • a power consumption calculation unit 15 for calculating the power consumption of the injection molding machine 10;
  • an operation information acquisition unit 12 for acquiring operation information including the heater operation rate of the heater 102 and the rotation speed of the screw; and the capacity of the heater 102.
  • an energy ratio calculator 16 that calculates the energy ratio of the injection molding machine 10 based on the amount of heat transfer energy, the amount of shear energy, and the power consumption.
  • the control device 1 of the injection molding machine 10 further includes a performance information acquisition unit 14 that acquires, as performance information, the ratio between the amount of heat generated by the heater 102 and the amount of energy transferred from the heater 102 to the cylinder 101.
  • the calculation unit 22 calculates at least the amount of heat transfer energy transmitted from the heater 102 to the resin and the amount of shearing energy by the screw based on the operation information, the characteristic information, and the performance information. As a result, the amount of heat transfer energy and the amount of shear energy can be easily calculated from the amount of heat generated by the heater 102 and the amount of energy transferred to the cylinder 101 .
  • the control device 1 of the injection molding machine 10 according to the second embodiment is intended to calculate the amount of heat transfer energy ET more accurately by using the surface temperature of the heater 102 in contrast to the first embodiment. do.
  • the control device 1 of the injection molding machine 10 according to the second embodiment uses the correlation between the actual surface temperature of the heater 102, the set temperature set to the heater 102, and the heater operation rate of the heater 102. Estimate the surface temperature at a given time.
  • the control device 1 of the injection molding machine 10 according to the second embodiment differs from the first embodiment in the contents acquired by the operation information acquisition unit 12, the characteristic information acquisition unit 21, and the performance information acquisition unit 14. Further, as shown in FIG. 5, the control device 1 of the injection molding machine 10 according to the second embodiment is the first embodiment in that it includes a surface temperature acquiring unit 23, an estimating unit 25, and a transition calculating unit 24. Different from the form.
  • the characteristic information acquisition unit 21 further acquires the heat radiation characteristic of the heater 102 as characteristic information.
  • the characteristic information obtaining unit 21 further obtains, for example, the heater surface area Ai , the heat transfer coefficient h, the emissivity ⁇ , and the Stefan-Boltzmann coefficient ⁇ .
  • the performance information acquisition unit 14 acquires performance information of the transition of the ratio of the surface temperature of the heater 102 to the set temperature with respect to the transition of the heater operation rate of the heater 102 in a predetermined period.
  • the performance information acquiring unit 14 further acquires, for example, the performance of transition of the ratio ⁇ jk between the surface temperature T Hjk of the heater 102 and the set temperature T Sjk of the heater 102 with respect to the transition of the heater operating rate r jk of the heater 102 .
  • the performance information acquiring unit 14 calculates the ratio ⁇ jk (surface temperature /setting temperature).
  • the surface temperature acquisition unit 23 is implemented by, for example, the operation of the CPU.
  • the surface temperature obtaining unit 23 obtains the surface temperature of the heater 102 during a predetermined period immediately before the predetermined time.
  • the surface temperature acquiring unit 23 acquires, for example, the surface temperature T H of the heater 102 during the period included in the acquired operation information at each sampling cycle.
  • the estimating unit 25 acquires a ratio ⁇ C between the set temperature TSC of the heater 102 and the surface temperature THC of the heater 102 at a predetermined time corresponding to the heater operation rate rC of the heater 102 at the predetermined time.
  • the estimating unit 25 multiplies the acquired ratio ⁇ C by the set temperature T SC of the heater 102 included in the operation information, thereby estimating the surface temperature THC of the heater 102 at a predetermined time.
  • the estimating unit 25 uses, as the track record similar to the transition, the track record with the highest matching rate (kappa coefficient, etc.) with the transition.
  • the estimating unit 25 estimates the surface temperature at a predetermined time by using a track record included in the track record information that is similar to or coincides with the transition of the ratio of the surface temperature of the heater 102 obtained with the operation information.
  • the transition calculator 24 is implemented by, for example, the operation of the CPU.
  • the transition calculation unit 24 calculates the transition of the ratio between the surface temperature and the set temperature with respect to the transition of the heater operation rate included in the operation information, based on the obtained operation information and the obtained surface temperature.
  • the transition calculating unit 24 calculates, for example, the transition of the ratio ⁇ k between the surface temperature of the heater 102 and the set temperature of the heater 102 with respect to the transition of the heater operating rate rk of the heater 102 included in the operation information.
  • the transition calculation unit 24 calculates, for example, the surface temperature T Hk of the heater 102 /the set temperature T Sk of the heater 102 for each heater operating rate r k of the heater 102 .
  • the energy amount calculator 22 calculates the amount of heat released from the surface of the heater 102 to the atmosphere based on the estimated surface temperature, characteristic information, and operation information. The energy amount calculator 22 also calculates at least the amount of heat transfer energy transmitted from the heater 102 to the resin and the amount of shearing energy by the screw.
  • the energy amount calculation unit 22 calculates the heat transfer energy amount (J) as E T , the heat generation amount (J) of the heater 102 as E Hi , and the convection heat release amount (J) from the heater 102 and part of the cylinder 101 as E Ci ', E Ri ' the heat radiation amount (J) from the heater 102 and part of the cylinder 101, E W the heat amount (J) taken away by the cooling water, E 0 the heat transfer amount (J) to the hopper side, W i is the capacity (W) of the heater 102; E RNi is the radiation heat release amount (J) of the water, ⁇ is the density of water (g/cm 3 ), CW is the specific heat of water (J/g ⁇ K), Q is the flow rate of water (cm 3 /s), and Q is the cooling Assuming that the water outlet temperature (K) is T OUT and the cooling water inlet temperature (K) is T IN , the heat transfer energy amount ET is calculated using Equation 6 below.
  • the characteristic information acquisition unit 21 acquires characteristic information (step S11).
  • the characteristic information acquisition unit 21 acquires characteristic information from the characteristic information storage unit 20, for example.
  • the power consumption calculator 15 calculates power consumption (step S12).
  • the motion information acquisition unit 12 acquires motion information (step S13).
  • the motion information acquisition unit 12 acquires, for example, motion information stored in advance in the motion information storage unit 11 .
  • the surface temperature acquisition unit 23 acquires the surface temperature during operation of the injection molding machine 10 (step S14).
  • the performance information acquisition unit 14 acquires performance information (step S15).
  • the transition calculator 24 calculates the transition of the ratio between the surface temperature and the set temperature (step S16).
  • the estimation unit 25 estimates the surface temperature of the injection molding machine 10 at a predetermined time (step S17).
  • the energy amount calculator 22 calculates the energy amount (step S18). Also, the energy ratio calculator 16 calculates the energy ratio. (Step S19) Next, the output unit 18 outputs the power consumption, the amount of energy, and the energy ratio (Step S20).
  • step S21 it is determined whether or not to repeat the calculation of the energy amount and the energy ratio (step S21). If the calculation is repeated (step S21: YES), the process returns to step S12. On the other hand, when the calculation is finished (step S21: NO), the processing according to this flow is finished.
  • the control device 1 of the injection molding machine 10 includes a surface temperature acquiring unit 23 that acquires the surface temperature of the heater 102 during a predetermined period immediately before the predetermined time, and an estimating unit 25 that estimates the surface temperature of the heater 102 at the predetermined time.
  • the operation information acquisition unit 12 further acquires the heater operation rate of the heater 102 in a predetermined period and the set temperature of the heater 102 as operation information
  • the characteristic information acquisition unit 21 further acquires the heater 102 as characteristic information further acquires the heat dissipation characteristics of
  • the performance information acquisition unit 14 acquires, as performance information, the performance of the transition of the ratio of the surface temperature of the heater 102 to the set temperature with respect to the transition of the heater operation rate of the heater 102 in a predetermined period
  • the estimation unit 25 estimates the surface temperature of the heater 102 at a predetermined time based on the operation information, performance information, and the acquired surface temperature
  • the energy amount calculation unit 22 calculates the estimated surface temperature, the characteristic information, and Based on the operation information, the amount of heat radiation from the surface of the heater 102 to the atmosphere is calculated, and at least the amount of heat transfer energy transmitted from the heater 102 to the resin and the amount of shearing energy by the screw are calculated.
  • the control device 1 of the injection molding machine 10 determines the transition of the ratio of the surface temperature and the set temperature with respect to the transition of the heater operation rate included in the operation information. and the estimating unit 25 uses results that are similar to or match the transitions of the operation information and the calculated ratio of the surface temperature to the set temperature, among the results included in the result information. to estimate the surface temperature at a given time. Thereby, the amount of heat transfer energy and the energy ratio can be calculated with higher accuracy.
  • control device 1 of the injection molding machine 10 is configured such that the energy amount calculator 22 calculates the ratio between the heat transfer energy amount and the shear energy amount. It differs from the second embodiment. Also, the output unit 18 outputs the energy ratio as shown in FIG.
  • the control device 1 and the program for the injection molding machine 10 according to the fourth embodiment have the following effects.
  • the power consumption calculation unit 15 calculates the power consumption by the heater 102
  • the energy amount calculation unit 22 calculates the ratio between the power consumption by the heater 102 and the heat transfer energy amount. Therefore, the efficiency of the heater 102 can be easily grasped. Therefore, it is possible to easily confirm to what extent the heat radiation from the heater 102 to the atmosphere, the cooling water, and the machine main body is suppressed.
  • FIG. 10 a control device 1 for an injection molding machine 10 according to a fifth embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 10 to 11.
  • FIG. 10 the same reference numerals are given to the same constituent elements, and the description thereof will be omitted or simplified.
  • the control device 1 of the injection molding machine 10 according to the fifth embodiment further calculates the plasticizing capacity.
  • the contents acquired by the operation information acquiring section 12, the characteristic information acquiring section 21, and the performance information acquiring section 14 are different from those in the first to fourth embodiments.
  • the control device 1 of the injection molding machine 10 according to the fifth embodiment differs from the first to fourth embodiments in that it further includes a plasticizing capacity calculation section 26 as shown in FIG.
  • the operation information acquisition unit 12 acquires the resin pressure and the resin temperature during the weighing process as operation information.
  • the motion information acquisition unit 12 further acquires the metering stroke S and the metering time TM .
  • Characteristic information acquisition part 21 further acquires a screw diameter as characteristic information.
  • the performance information acquisition unit 14 further acquires the performance information of the resin pressure and the resin temperature during the weighing process as performance information.
  • the plasticizing capacity calculator 26 is implemented by, for example, the operation of the CPU.
  • the plasticizing capacity calculator 26 calculates the density of the resin based on the operation information and the performance information, and uses the calculated density of the resin to calculate the amount of resin that can be melted per unit time of the injection molding machine 10 as the plasticizing capacity. Calculate as The plasticizing capacity calculator 26 calculates the plasticizing capacity P for each number of shots. In other words, the plasticizing capacity calculator 26 calculates the weight of the plastic material that can be melted by the injection molding machine 10 within a unit time for each number of shots. The plasticizing capacity calculator 26 calculates the mass flow rate of the resin weighed and accumulated in the front portion of the cylinder 101 during the weighing process.
  • P is the plasticizing capacity (g/s)
  • D is the screw diameter (mm)
  • ⁇ R is the resin density (g/mm 3 )
  • S is the metering stroke (mm)
  • TM is the metering time (s).
  • the characteristic information acquisition unit 21 acquires characteristic information (step S101).
  • the characteristic information acquisition unit 21 acquires characteristic information from the characteristic information storage unit 20, for example.
  • the power consumption calculator 15 calculates power consumption (step S102).
  • the motion information acquisition unit 12 acquires motion information (step S103).
  • the motion information acquisition unit 12 acquires, for example, motion information stored in advance in the motion information storage unit 11 .
  • the surface temperature acquisition unit 23 acquires the surface temperature during operation of the injection molding machine 10 (step S104).
  • the performance information acquisition unit 14 acquires performance information (step S105).
  • the energy amount calculator 22 calculates the energy amount (step S106). Also, the energy ratio calculator 16 calculates the energy ratio. (Step S107) Next, the plasticizing capacity calculator 26 calculates the plasticizing capacity (Step S108). Next, the output unit 18 outputs power consumption, energy amount, energy ratio, and plasticizing capacity (step S109).
  • step S110 it is determined whether or not to repeat the calculation of the energy amount, energy ratio, and plasticizing ability (step S110). If the calculation is repeated (step S110: YES), the process returns to step S102. On the other hand, when the calculation ends (step S110: NO), the processing according to this flow ends.
  • the operation information acquisition unit 12 acquires the resin pressure and the resin temperature during the measurement process as operation information
  • the performance information acquisition unit 14 acquires the resin pressure and the resin temperature during the measurement process as performance information.
  • the plasticizing capacity calculation unit 26 calculates the density of the resin based on the operation information and the performance information, and uses the calculated density of the resin that can be melted per unit time of the injection molding machine 10. The amount of resin is calculated as the plasticizing capacity. As a result, it is possible to confirm the status of the plasticizing ability with respect to the energy ratio. Therefore, molding can be carried out with a balance between the energy ratio and the plasticizing ability.
  • FIG. 12 to 14 a control device 1 for an injection molding machine 10 according to a sixth embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 12 to 14.
  • FIG. 12 to 14 the same reference numerals are given to the same components, and the description thereof will be omitted or simplified.
  • the control device 1 of the injection molding machine 10 according to the sixth embodiment can display changes in the energy ratio and the plasticizing capacity using a chart. Further, the control device 1 of the injection molding machine 10 according to the sixth embodiment accepts the selection of the displayed energy ratio and plasticizing capacity, and sets the selected energy ratio and plasticizing capacity as molding conditions to the injection molding machine 10 . is settable to
  • the control device 1 of the injection molding machine 10 according to the sixth embodiment differs from the first to fourth embodiments in that the output section 18 can display the energy ratio and the plasticizing capacity.
  • the control device 1 of the injection molding machine 10 according to the sixth embodiment includes a molding condition storage unit 27, an input acquisition unit 28, a molding condition acquisition unit 29, and a setting unit 30. It differs from the first to fifth embodiments in that it is further provided.
  • the output unit 18 displays molding information corresponding to the specified energy ratio and plasticizing ability.
  • the output unit 18 displays, for example, a table showing energy ratios and plasticizing capacities, as shown in FIG.
  • the output unit 18 displays, for example, the energy ratio and the plasticizing capacity for each number of shots.
  • the output unit 18 is configured to be able to display a cursor for selecting the energy ratio and the plasticizing ability.
  • the output unit 18 is configured to be able to display the details of the molding conditions related to the energy ratio and the plasticizing ability superimposed on the displayed cursor.
  • the molding condition storage unit 27 is, for example, a recording medium such as a hard disk.
  • the molding condition storage unit 27 stores molding conditions set in the injection molding machine 10 .
  • the molding condition storage unit 27 stores, for example, a conditional start shot, a conditional end shot, a metering position, and an injection speed for each different molding condition.
  • the molding condition storage unit 27 stores, for example, molding conditions during the cycle after the start of the cycle.
  • the input acquisition unit 28 is implemented, for example, by the operation of the CPU.
  • the input acquiring unit 28 acquires the specified energy ratio and plasticizing capacity from the displayed energy ratio and plasticizing capacity.
  • the input acquisition unit 28 acquires, for example, an input indicating that a molding condition overlapping the cursor position has been selected.
  • the molding condition acquisition unit 29 is implemented, for example, by the operation of the CPU.
  • the molding condition acquisition unit 29 acquires the molding conditions of the injection molding machine 10 and the period during which the operation was performed using the molding conditions as molding information.
  • the molding condition acquisition unit 29 acquires, for example, the operating period as the number of shots.
  • the setting unit 30 is implemented, for example, by the operation of the CPU.
  • the setting unit 30 sets molding conditions corresponding to the designated energy ratio and plasticizing capacity in the injection molding machine 10 .
  • the setting unit 30 acquires an instruction to be set in the injection molding machine 10 by the input acquisition unit 28, thereby setting the molding condition at the position where the cursor overlaps in the injection molding machine 10.
  • the characteristic information acquisition unit 21 acquires characteristic information (step S201).
  • the characteristic information acquisition unit 21 acquires characteristic information from the characteristic information storage unit 20, for example.
  • the power consumption calculator 15 calculates power consumption (step S202).
  • the motion information acquisition unit 12 acquires motion information (step S203).
  • the motion information acquisition unit 12 acquires, for example, motion information stored in advance in the motion information storage unit 11 .
  • the surface temperature acquisition unit 23 acquires the surface temperature during operation of the injection molding machine 10 (step S204).
  • the performance information acquisition unit 14 acquires performance information (step S205).
  • the energy amount calculator 22 calculates the energy amount (step S206). Also, the energy ratio calculator 16 calculates the energy ratio (step S207). Next, the plasticizing capacity calculator 26 calculates the plasticizing capacity (step S208). Next, the output unit 18 outputs power consumption, energy amount, energy ratio, and plasticizing capacity (step S209).
  • step S210 it is determined whether or not the molding conditions have been changed. If not changed (step S210: YES), the process proceeds to step S211. On the other hand, if changed (step S210: NO), the process proceeds to step S212.
  • step S211 it is determined whether or not to repeat the calculation of the energy amount, energy ratio, and plasticizing ability. If the calculation is repeated (step S211: YES), the process returns to step S202. On the other hand, when the calculation ends (step S211: NO), the processing according to this flow ends.
  • step S212 the molding condition storage unit 27 stores the changed molding conditions. The process then proceeds to step S211.
  • the molding condition storage unit 27 stores the molding conditions, for example, during the cycle after the start of the cycle when the molding conditions are changed. This makes it possible to store the molding conditions using the minimum required storage area, compared to the case of storing all the molding conditions related to molding.
  • the control device 1 of the injection molding machine 10 further includes a setting section 30 that sets molding conditions corresponding to the designated energy ratio and plasticizing capacity for the injection molding machine 10 . As a result, it is possible to easily set the injection molding machine 10 again to the molding conditions that exhibited the past energy ratio and plasticizing ability.
  • the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be modified as appropriate.
  • the injection molding machine 10 may be either an in-line screw type or a plunger type.
  • the measurement data related to the surface temperature included in the performance information may be measured by a temperature sensor which is a direct method, or may be measured by a thermography (radiation thermometer) which is an indirect method. good too.
  • the motion information acquisition unit 12 may acquire a set value on the injection molding machine 10 for the screw rotation amount R.
  • the motion information acquisition unit 12 may acquire values from a detector such as an encoder provided in the screw rotation motor.
  • the energy amount calculation unit 22 and the power consumption calculation unit 15 may calculate per unit time, every cycle time, or any other interval.
  • the energy amount calculation unit 22 and the power consumption calculation unit 15 may calculate the total energy amount and the total power consumption. Also, the energy amount calculation unit 22 and the power consumption calculation unit 15 may calculate the energy amount and power consumption per unit time in an arbitrary calculation interval.
  • the energy amount calculation unit 22 may use the work amount of the motor as the amount of shear energy, and the value displayed on the power meter attached to the screw rotation motor.
  • the energy amount calculator 22 may calculate the amount of shear energy by a method other than calculating the amount of work of the motor.
  • the energy amount calculator 22 may calculate, for example, the temperature rise of the resin due to frictional heat between the screw and the resin.
  • the energy amount calculator 22 may calculate, for example, the viscosity of the resin and the strain rate.
  • the energy amount calculation unit 22 or the power consumption calculation unit 15 may calculate the amount of heat EH of the heater 102 from the current value flowing through the heater 102 and the resistance value of the heater 102 .
  • the output unit 18 may output the average values of the energy amount, the energy ratio, and the plasticizing ability at regular time intervals. Also, the output unit 18 may output the energy amount and the energy ratio at a specific timing.
  • the output unit 18 may be a PC or the like located away from the injection molding machine 10 instead of the screen of the injection molding machine 10 . Also, the output unit 18 may be a centralized control device that manages a plurality of injection molding machines 10 .
  • the surface temperature acquisition unit 23 may acquire the surface temperature of the heater 102 as a ratio to the set temperature. That is, the surface temperature acquisition unit 23 may acquire the ratio ⁇ k between the surface temperature of the heater 102 and the set temperature of the heater 102 instead of the surface temperature of the heater 102 .
  • the control device 1 of the injection molding machine 10 does not have to include the transition calculator 24 .
  • the estimating unit 25 may estimate the surface temperature at a predetermined time by using a track record included in the track record information that is similar to or coincides with the transition of the ratio of the surface temperature of the heater 102 obtained with the operation information. .
  • the power consumption calculator 15 is used at least for the power used to drive the injection molding machine 10, the power used for the heater 102, and the control device 1 of the injection molding machine 10. Power may be calculated separately.
  • the power consumption calculator 15 may further detect the power used to drive the injection molding machine 10 by distinguishing it for each drive motor.
  • the power consumption calculator 15 may calculate the power consumption by the motor from the mechanical efficiency, the motor torque, the number of revolutions of the motor, and the load current rate of the motor. Further, the power consumption calculator 15 may calculate the power consumption by the heater 102 from the heater capacity and the heater operation rate.
  • the power consumption calculator 15 may calculate the amount of heat E Hi of the heater 102 .
  • the energy ratio calculator 16 may calculate the energy ratio ⁇ E using the power consumption in the injection section instead of the power consumption E P of the entire injection molding machine 10 . That is, the energy ratio calculator 16 may calculate the energy ratio by using the sum of the electric power used for the heater 102 and the electric power used for screw driving (rotation + forward/backward movement) as power consumption. Note that the output unit 18 displays the calculated energy amount and energy ratio at arbitrary timing (for example, the number of shots). At that time, the energy amount calculator 22 may calculate the energy amount and the energy ratio integrated at arbitrary timings.
  • the estimation unit 25 may also calculate the ratio ⁇ k between the set temperature T S of the heater 102 and the surface temperature T Hk of the heater 102 .
  • the estimating unit 25 may acquire a ratio calculated externally.
  • the surface temperature acquisition unit 23 may use a value actually measured by a sensor or a value provided from the outside as the surface temperature.
  • the surface temperature acquisition unit 23 may acquire the surface temperature estimated by the estimation unit 25 .
  • the performance information acquisition unit 14 acquires the ratio ⁇ of the amount of heat transfer energy E Ei transmitted from the heater 102 to the cylinder 101 without dissipating heat into the atmosphere with respect to the amount of heat generated by the heater E Hi .
  • the ratio ⁇ may be a constant (eg, 0.7).
  • the ratio ⁇ may be a variable.
  • the ratio ⁇ may be, for example, 0.95 when there is a heat insulating cover.
  • the ratio ⁇ may be, for example, 0.6 if there is normal cover.
  • the ratio ⁇ may be, for example, the above value multiplied by 1.05 when the set temperature is 250 degrees or higher.
  • the ratio ⁇ may be obtained by a regression equation using Equation 9 below. Note that the control device 1 of the injection molding machine 10 does not have to include the performance information acquisition unit 14 when the ratio ⁇ is input from the outside.
  • the resin density ⁇ R may be input from the outside as a constant. Also, the density ⁇ R of the resin may be acquired by the property information acquisition unit 21 . Further, the plasticizing capacity calculation unit may calculate the resin density ⁇ R as a variable that varies depending on the resin pressure and the resin temperature. In this case, the relationship between changes in resin pressure caused by resin density and resin temperature may be acquired in advance as performance information.
  • a pressure sensor may be installed in the nozzle or cylinder 101 and the measured value thereof may be obtained.
  • the resin pressure may be acquired as a value of a pressure detection sensor (load cell) attached for screw control.
  • the resin temperature may be a measured value from a temperature sensor installed in the nozzle or cylinder 101 . A value set for heater control may be used as the resin temperature.
  • the resin density may be calculated for each sampling period. Also, the resin density may be calculated as an average value for each arbitrary timing (for example, the number of shots).
  • Embodiment 1 and Embodiment 3 may be implemented in combination.

Abstract

消費電力に対して、射出成形機のエネルギー比まで把握することが可能な射出成形機の制御装置及びプログラムを提供すること。　シリンダとその周辺に配置されるヒータとシリンダの内部に配置されるスクリューとを有し、所定時刻における、消費電力に対するエネルギー比を算出する射出成形機の制御装置であって、射出成形機の消費電力を算出する消費電力算出部と、ヒータのヒータ稼働率とスクリューの回転数とを含む動作情報を取得する動作情報取得部と、ヒータの容量とスクリューを駆動するモータトルクとを含む特性情報を取得する特性情報取得部と、特性情報及び動作情報に基づいて、少なくともヒータから樹脂に伝わる伝熱エネルギー量及びスクリューによるせん断エネルギー量を算出するエネルギー量算出部と、伝熱エネルギー量、せん断エネルギー量、及び消費電力に基づいて、射出成形機のエネルギー比を算出するエネルギー比算出部と、を備える。

Description

射出成形機の制御装置及びプログラム
　本開示は、射出成形機の制御装置及びプログラムに関する。
　従来より、ホッパに入れられたペレット（樹脂）をシリンダ内で溶融して、金型に注入する射出成形機が知られている。射出成形機のシリンダの外周には、ヒータが配置される。ヒータがシリンダを加熱することにより、ペレットが溶融される。
　射出成形機は、ヒータからの供給熱とスクリューの回転によって生じる摩擦熱で樹脂を溶融する。省エネルギーの観点から、ヒータやモータの消費電力を把握することが好ましい。このような技術として、ヒータの消費電力を測定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、消費電力が所定値又は最小となるような成形条件を算出する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特許第５８８２８４８号公報 特許第５７１４８３８号公報
　ところで、射出成形機において、ホッパ口から投入されたペレットは、ヒータからの伝熱とスクリューの回転によるせん断発熱により溶融される。一般的に、「伝熱」は、熱量の供給能力が比較的低いものの、ばらつきが比較的小さいという特徴をもつ。また、「せん断」は、熱量の供給能力が比較的高いものの、ばらつきが比較的大きいという特徴をもつ。「伝熱」と「せん断」との割合は、成形品に対する要求に応じて最適に配分されるのが好ましい。そして、消費電力に対して、射出成形機のエネルギー比まで把握することができれば好ましい。
（１）本開示は、シリンダとその周辺に配置されるヒータと前記シリンダの内部に配置されるスクリューとを有し、所定時刻における、消費電力に対するエネルギー比を算出する射出成形機の制御装置であって、前記射出成形機の消費電力を算出する消費電力算出部と、前記ヒータのヒータ稼働率と前記スクリューの回転数とを含む動作情報を取得する動作情報取得部と、前記ヒータの容量と前記スクリューを駆動するモータトルクとを含む特性情報を取得する特性情報取得部と、前記特性情報及び前記動作情報に基づいて、少なくとも前記ヒータから前記樹脂に伝わる伝熱エネルギー量及び前記スクリューによるせん断エネルギー量を算出するエネルギー量算出部と、前記伝熱エネルギー量、前記せん断エネルギー量、及び前記消費電力に基づいて、前記射出成形機のエネルギー比を算出するエネルギー比算出部と、を備える射出成形機の制御装置に関する。
（２）また、本開示は、シリンダとその周辺に配置されるヒータと前記シリンダの内部に配置されるスクリューとを有し、所定時刻における、消費電力に対するエネルギー比を算出する射出成形機の制御装置としてコンピュータを動作させるプログラムであって、前記コンピュータを、前記射出成形機の消費電力を算出する消費電力算出部、前記ヒータのヒータ稼働率と前記スクリューの回転数とを含む動作情報を取得する動作情報取得部、前記ヒータの容量と前記スクリューを駆動するモータトルクとを含む特性情報を取得する特性情報取得部、前記特性情報及び前記動作情報に基づいて、少なくとも前記ヒータから前記樹脂に伝わる伝熱エネルギー量及び前記スクリューによるせん断エネルギー量を算出するエネルギー量算出部、前記伝熱エネルギー量、前記せん断エネルギー量、及び前記消費電力に基づいて、前記射出成形機のエネルギー比を算出するエネルギー比算出部、として機能させるプログラムに関する。
　本開示によれば、消費電力に対して、射出成形機のエネルギー比まで把握することが可能な射出成形機の制御装置及びプログラムを提供することができる。
本開示の第１実施形態に係る制御装置を含む射出成形機を示す概略図である。 第１実施形態の制御装置を示すブロック図である。 第１実施形態の制御装置の表示内容を示す概略図である。 第１実施形態の制御装置の動作の流れを示すフローチャートである。 本開示の第２実施形態に係る制御装置を示すブロック図である。 第２実施形態の制御装置の推定部の動作の概要を示す概略図である。 第２実施形態の制御装置の動作の流れを示すフローチャートである。 本開示の第３実施形態に係る制御装置の表示内容を示す概略図である。 本開示の第４実施形態に係る制御装置の表示内容を示す概略図である。 本開示の第５実施形態に係る制御装置を示すブロック図である。 第５実施形態の制御装置の動作の流れを示すフローチャートである。 本開示の第６実施形態に係る制御装置の表示内容を示す概略図である。 第６実施形態の制御装置を示すブロック図である。 第６実施形態の制御装置の動作の流れを示すフローチャートである。
　以下、本開示の一実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１及びプログラムについて、図１から図１４を参照して説明する。
　まず、本実施形態により制御される射出成形機１０について説明する。
　射出成形機１０は、ペレットを溶融して金型（図示せず）に注入することで成形する装置である。射出成形機１０は、例えば、図１に示すように、シリンダ１０１と、ヒータ１０２と、安全カバー１０３と、を備える。
　シリンダ１０１は、例えば、筒状体である。シリンダ１０１の軸方向一端部は、端部に向けて縮径する。シリンダ１０１は、軸方向に沿って、内部にスクリュー（図示せず）を有する。スクリューは、溶融したペレットを攪拌しつつシリンダ１０１の一端側に移動させる。
　ヒータ１０２は、シリンダ１０１の周囲に配置される。ヒータ１０２は、例えば、シリンダ１０１の軸方向に沿って、複数配置される。本実施形態において、ヒータ１０２はシリンダ１０１の外周を覆うように、軸方向に沿って３つ配置される。ヒータ１０２は、例えば、シリンダ１０１を２００度以上に加熱する。
　安全カバー１０３は、ヒータ１０２の周囲に配置される凹状体である。安全カバー１０３は、比較的高温となるヒータ１０２への接触を回避するために配置される。
　以上の射出成形機１０によれば、ヒータ１０２によって２００度以上に加熱されたシリンダ１０１の内部において、ペレットが溶融される。スクリューは、溶融したペレットをシリンダ１０１の一端から金型に注入する。これにより、射出成形機１０は、例えば、プラスチック製品を成形する。
　以下の実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１は、ヒータ１０２から樹脂に伝熱される伝熱エネルギー量と、スクリューの回転によるせん断エネルギー量とを算出する。また、以下の実施形態に係る射出成形機１０の制御装置は、射出成形機１０の消費電力と消費電力に対するエネルギー比（エネルギー効率と言われることもある）とを算出する。これにより、以下の実施形態では、射出成形機１０の動作状態の良否を容易に判断可能にすることを図る。なお、以下の実施形態において、「動作中」とは、射出成形機１０が現に動作している瞬間をいう。また、以下の実施形態において「所定時刻」とは、ヒータ１０２の表面温度の推定対象となる時刻をいう。
［第１実施形態］
　次に、本開示の第１実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１について、図１から図４を参照して説明する。
　制御装置１は、射出成形機１０を制御する装置である。具体的には、制御装置１は、射出成形機１０の成形条件を制御する装置である。制御装置１は、例えば、図１に示すように、射出成形機１０に接続される。制御装置１は、射出成形の速度、圧力、シリンダ１０１の温度、金型温度、及び溶融されたペレットの射出量等の成形条件を指定して制御する。制御装置１は、図２に示すように、動作情報格納部１１と、動作情報取得部１２と、特性情報格納部２０と、特性情報取得部２１と、実績情報格納部１３と、実績情報取得部１４と、消費電力算出部１５と、エネルギー量算出部２２と、エネルギー比算出部１６と、出力部１８と、出力制御部１９と、を備える。
　動作情報格納部１１は、例えば、ハードディスク等の記録媒体である。動作情報格納部１１は、射出成形機１０の設定値及び計測値を格納する。また、動作情報格納部１１は、センサ類からの計測値を格納する。動作情報格納部１１は、例えば、単位時間当たりのスクリュー回転率Ｒ、成形時の負荷電流率ｒＭ、ヒータ１０２の稼働率ｒｉ、流量Ｑ、冷却水出口温度ＴＯＵＴ、及び冷却水入口温度ＴＩＮを動作情報として格納する。
　動作情報取得部１２は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。動作情報取得部１２は、ヒータ１０２のヒータ稼働率とスクリューの回転数とを含む動作情報を取得する。本実施形態において、動作情報取得部１２は、動作情報格納部１１から動作情報を取得する。
　特性情報格納部２０は、例えば、ハードディスク等の記録媒体である。特性情報格納部２０は、射出成形機１０に関する定数を特性情報として格納する。特性情報格納部２０は、例えば、機械効率及び減速比を含むモータトルクＴ、空転時の負荷電流率ｒＭ０、ヒータ１０２の容量Ｗｉ、水の密度ρ、並びに水の比熱ＣＷを特性情報として格納する。
　特性情報取得部２１は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。特性情報取得部２１は、ヒータ１０２の容量とスクリューを駆動するモータトルクとを含む特性情報を取得する。
　実績情報格納部１３は、例えば、ハードディスク等の記録媒体である。実績情報格納部１３は、射出成形機１０の動作の実績を実績情報として格納する。実績情報格納部１３は、例えば、ヒータ発熱量に対して、ヒータ１０２からシリンダ１０１に伝わる伝熱エネルギー量の割合の実績を実績情報として格納する。
　実績情報取得部１４は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。実績情報取得部１４は、実績情報格納部１３から実績情報を取得する。本実施形態において、実績情報取得部１４は、ヒータ１０２の発熱量とヒータ１０２からシリンダ１０１に伝熱するエネルギー量との割合を実績情報として取得する。実績情報取得部１４は、ヒータ１０２の発熱量をＥＨｉ、ヒータ１０２からシリンダ１０１に伝わる伝熱エネルギー量をＥＥｉとして、以下の数式１で示す比βの実績を取得する。ここで、ｉ（ｉ＝１，２・・・，ｋ）は、自然数であり、ｋ個のヒータ１０２を識別するための数を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　消費電力算出部１５は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。消費電力算出部１５は、少なくとも射出成形機１０全体の消費電力を算出する。消費電力算出部１５は、例えば、射出成形機１０全体の消費電力をサンプリング周期ごとに算出する。消費電力算出部１５は、射出成形機１０を流れる電力の電圧値及び電流値を測定することにより算出する。消費電力算出部１５は、例えば、任意のタイミング（例えば、ショット）ごとに積算した消費電力を算出する。なお算出された消費電力は、任意のタイミング（例えばショット）ごとに出力部１８で表示される。
　エネルギー量算出部２２は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。エネルギー量算出部２２は、特性情報及び動作情報に基づいて、少なくともヒータ１０２から樹脂に伝わる伝熱エネルギー量及びスクリューによるせん断エネルギー量を算出する。エネルギー量算出部２２は、例えば、スクリュー回転によるせん断エネルギー量（Ｊ）をＥＳ、機械効率及び減速比を含むモータトルク（Ｎ・ｍ）をＴ、単位時間当たりのスクリュー回転量（ｒａｄ／ｓ）をＲ、成形時の負荷電流率をｒＭ、空転時の負荷電流率をｒＭ０として、以下の数式２を算出する。これにより、エネルギー量算出部２２は、せん断エネルギー量（Ｊ）ＥＳとして、スクリューの回転用モータの仕事量を算出する。モータトルクは、定格トルクであってもよく、最大トルクであってもよい。負荷電流率は、スクリューの回転用モータを制御するコントローラからの指令値であって、モータトルクに対する負荷トルクの割合を表している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　また、エネルギー量算出部２２は、伝熱エネルギー量（Ｊ）をＥＴ、ヒータ１０２の発熱量（Ｊ）をＥＨｉ、ヒータ１０２の発熱量ＥＨｉに対する大気中に放熱せずヒータ１０２からシリンダ１０１に伝熱するエネルギー量ＥＥｉの割合β（０＜β≦１）、冷却水に奪われる熱量（Ｊ）をＥＷ、機械本体（ホッパ側）への伝熱量（Ｊ）をＥ０、ヒータ１０２の容量（Ｗ）をＷｉ、ヒータ１０２のヒータ稼働率をｒｉ、水の密度（ｇ／ｃｍ３）をρ、水の比熱（Ｊ／ｇ・Ｋ）をＣＷ、水の流量（ｃｍ３／ｓ）をＱ、冷却水出口温度（Ｋ）をＴＯＵＴ、冷却水入口温度（Ｋ）をＴＩＮとして、以下の数式３を算出する。これにより、エネルギー量算出部２２は、伝熱エネルギー量ＥＴを算出する。ヒータ稼働率は、ヒータ１０２を制御するコントローラ（図示せず）からのヒータ１０２の操作量を指示する指令値として説明される。また、コントローラは、一例として、温度制御点における検出値に基づいて指令値を定める。
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　エネルギー比算出部１６は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。エネルギー比算出部１６は、消費電力を分母とし、伝熱エネルギー量とせん断エネルギー量との和を分子とした比を算出する。エネルギー比算出部１６は、伝熱エネルギー量ＥＴ、せん断エネルギー量ＥＳ、及び消費電力ＥＰに基づいて、射出成形機１０のエネルギー比ηＥを算出する。エネルギー比算出部１６は、例えば、射出成形機１０全体の消費電力をＥＰと、ヒータ１０２から樹脂に伝わる伝熱エネルギー量ＥＴとスクリュー回転によるせん断エネルギー量ＥＳの和である樹脂溶融に使用されたエネルギー量ＥＭとの比であるエネルギー比ηＥを以下の数式４を算出することで求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　出力部１８は、例えば、ディスプレイ等の表示部である。出力部１８は、算出された放熱量を外部に出力する。出力部１８は、例えば、図３に示すように、射出成形機１０の消費電力ＥＰ、樹脂の溶融エネルギー量ＥＭ、及びエネルギー比ηＥを出力する。
　出力制御部１９は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。出力制御部１９は、算出された射出成形機１０の消費電力ＥＰ、樹脂の溶融エネルギー量ＥＭ、及びエネルギー比ηＥηを出力させる。
　次に、制御装置１による処理の流れについて、図４を参照して説明する。
　まず、特性情報取得部２１は、特性情報を取得する（ステップＳ１）。特性情報取得部２１は、例えば、特性情報を特性情報格納部２０から取得する。
　次いで、消費電力算出部１５は、消費電力を算出する（ステップＳ２）。次いで、動作情報取得部１２は、動作情報を取得する（ステップＳ３）。動作情報取得部１２は、例えば、予め動作情報格納部１１に格納されている動作情報を取得する。
　次いで、エネルギー量算出部２２は、エネルギー量を算出する（ステップＳ４）。次いで、エネルギー比算出部１６は、エネルギー比を算出する（ステップＳ５）。次いで、出力部１８は、消費電力、エネルギー量、及びエネルギー比を出力する（ステップＳ６）。
　次いで、エネルギー量及びエネルギー比の算出を繰り返すか否かが判断される（ステップＳ７）。算出が繰り返される場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、処理は、ステップＳ２に戻る。一方、算出が終了される場合（ステップＳ７：ＮＯ）、本フローによる処理は、終了する。
　次に、本実施形態のプログラムについて説明する。
　射出成形機１０の制御装置１に含まれる各構成は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせによりそれぞれ実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。
　プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｒｅａｄａｂｌｅ　ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ　ａｃｃｅｓｓ　ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、表示プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｒｅａｄａｂｌｅ　ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
　以上、第１実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１及びプログラムによれば、以下の効果を奏する。
（１）シリンダ１０１とその周辺に配置されるヒータ１０２とシリンダ１０１の内部に配置されるスクリューとを有し、所定時刻における、消費電力に対するエネルギー比を算出する射出成形機１０の制御装置１であって、射出成形機１０の消費電力を算出する消費電力算出部１５と、ヒータ１０２のヒータ稼働率とスクリューの回転数とを含む動作情報を取得する動作情報取得部１２と、ヒータ１０２の容量とスクリューを駆動するモータトルクとを含む特性情報を取得する特性情報取得部２１と、特性情報及び動作情報に基づいて、少なくともヒータ１０２から樹脂に伝わる伝熱エネルギー量及びスクリューによるせん断エネルギー量を算出するエネルギー量算出部２２と、伝熱エネルギー量、せん断エネルギー量、及び消費電力に基づいて、射出成形機１０のエネルギー比を算出するエネルギー比算出部１６と、を備える。これにより、消費電力とともに、エネルギー量及びエネルギー比とを得ることができる。したがって、消費電力に対するエネルギー比の良否を容易に判断することができる。
（２）射出成形機１０の制御装置１は、ヒータ１０２の発熱量とヒータ１０２からシリンダ１０１に伝熱するエネルギー量との割合を実績情報として取得する実績情報取得部１４をさらに備え、エネルギー量算出部２２は、動作情報、特性情報、及び実績情報に基づいて、少なくともヒータ１０２から樹脂に伝わる伝熱エネルギー量及びスクリューによるせん断エネルギー量を算出する。これにより、ヒータ１０２の発熱量とシリンダ１０１に伝熱するエネルギー量とから容易に伝熱エネルギー量及びせん断エネルギー量を算出することができる。
［第２実施形態］
　次に、本開示の第２実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１について、図５から図８を参照して説明する。第２実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
　第２実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１は、第１実施形態に対して、ヒータ１０２の表面温度を用いることにより、より精度よく伝熱エネルギー量ＥＴを算出することを目的とする。第２実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１は、ヒータ１０２の実際の表面温度と、ヒータ１０２に設定される設定温度と、ヒータ１０２のヒータ稼働率との間にある相関を用いて所定時刻の表面温度を推定する。
　第２実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１は、動作情報取得部１２と、特性情報取得部２１と、実績情報取得部１４との取得する内容が第１実施形態と異なる。また、第２実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１は、図５に示すように、表面温度取得部２３と、推定部２５と、推移算出部２４と、を備える点で第１実施形態と異なる。
　動作情報取得部１２は、動作情報として、所定期間におけるヒータ１０２のヒータ稼働率とヒータ１０２の設定温度をさらに取得する。動作情報取得部１２は、例えば、ヒータ１０２の設定温度ＴＳｉと、ヒータ１０２近くの大気温度ＴＲとをさらに取得する。
　特性情報取得部２１は、特性情報として、ヒータ１０２の放熱の特性をさらに取得する。特性情報取得部２１は、例えば、ヒータ表面積Ａｉと、熱伝達率ｈと、放射率εと、ステファン－ボルツマン係数σとをさらに取得する。
　実績情報取得部１４は、所定期間におけるヒータ１０２のヒータ稼働率の推移に対するヒータ１０２の表面温度と設定温度との比の推移の実績を実績情報として取得する。実績情報取得部１４は、例えば、ヒータ１０２のヒータ稼働率ｒｊｋの推移に対するヒータ１０２の表面温度ＴＨｊｋとヒータ１０２の設定温度ＴＳｊｋとの比αｊｋの推移の実績をさらに取得する。具体的には、実績情報取得部１４は、過去のヒータ１０２のヒータ稼働率ｒｊｋごとに、過去のヒータ１０２の設定温度と過去のヒータ１０２の表面温度との比αｊｋ（表面温度／設定温度）を取得する。ここで、ｊ（ｊ＝１，２・・・，ｍ）は、自然数であり、ｍ回分の測定実績を識別するための数を表す。ここで、ｋ（ｋ＝０，１・・・，ｎ）は、整数であり、ｎまでの各時刻を識別するための数を表す。
　表面温度取得部２３は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。表面温度取得部２３は、所定時刻の直前の所定期間におけるヒータ１０２の表面温度を取得する。表面温度取得部２３は、例えば、取得された動作情報に含まれる期間におけるヒータ１０２の表面温度ＴＨをサンプリング周期ごとに取得する。
　推定部２５は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。推定部２５は、所定時刻におけるヒータ１０２の表面温度を推定する。推定部２５は、実績情報に含まれる実績のうち、動作情報及び算出された表面温度と設定温度との比の推移に類似する又は一致する実績を用いて、所定時刻の表面温度を推定する。推定部２５は、例えば、動作情報、実績情報、及び取得された表面温度に基づいて、所定時刻におけるヒータ１０２の表面温度ＴＨＣを推定する。推定部２５は、例えば、図６に示すように、所定時刻の直前の所定期間の動作情報に含まれるヒータ１０２のヒータ稼働率ｒｋの推移と、ヒータ１０２の設定温度ＴＳｋ及びヒータ１０２の表面温度ＴＨｋの比αｋの推移と類似又は一致する期間となる実績を実績情報から特定する。推定部２５は、所定時刻のヒータ１０２のヒータ稼働率ｒＣに対応する、所定時刻におけるヒータ１０２の設定温度ＴＳＣとヒータ１０２の表面温度ＴＨＣとの比αＣを取得する。推定部２５は、取得した比αＣと動作情報に含まれるヒータ１０２の設定温度ＴＳＣとを乗算することで、所定時刻におけるヒータ１０２の表面温度ＴＨＣを推定する。推定部２５は、例えば、推移に類似する実績として、推移との一致率（カッパ係数等）が最も高い実績を用いる。推定部２５は、実績情報に含まれる実績のうち、動作情報及び取得されたヒータ１０２の表面温度の比の推移に類似又は一致する実績を用いて、所定時刻の表面温度を推定する。
　推移算出部２４は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。推移算出部２４は、取得された動作情報と取得された表面温度とに基づいて、動作情報に含まれるヒータ稼働率の推移に対する表面温度と設定温度との比の推移を算出する。推移算出部２４は、例えば、動作情報に含まれるヒータ１０２のヒータ稼働率ｒｋの推移に対するヒータ１０２の表面温度とヒータ１０２の設定温度との比αｋの推移を算出する。推移算出部２４は、例えば、ヒータ１０２のヒータ稼働率ｒｋごとに、ヒータ１０２の表面温度ＴＨｋ／ヒータ１０２の設定温度ＴＳｋの値を算出する。
　エネルギー量算出部２２は、推定された表面温度、特性情報、及び動作情報に基づいて、ヒータ１０２の表面から雰囲気への放熱量を算出する。また、エネルギー量算出部２２は、少なくともヒータ１０２から樹脂に伝わる伝熱エネルギー量及びスクリューによるせん断エネルギー量を算出する。エネルギー量算出部２２は、例えば、ヒータ１０２から雰囲気への放熱量（Ｊ）をＥＡｉ、対流放熱量（Ｊ）をＥＣｉ、放射放熱量（Ｊ）をＥＲｉ、ヒータ１０２の表面温度（Ｋ）をＴＨ、ヒータ１０２近くの大気温度（Ｋ）をＴＲ、ヒータ１０２の表面積（ｍ２）をＡｉ、熱伝達率（Ｗ／ｍ２Ｋ）をｈ、放射率をε、ステファン－ボルツマン係数（Ｗ／ｍ２Ｋ４）をσ、ｋ個のヒータ１０２を識別する数をｉ＝１、２．．．ｋとして、以下の数式５を用いて放熱量ＥＡｉを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　また、エネルギー量算出部２２は、熱伝達率ｈとして、ヒータ１０２の表面温度と雰囲気温度との温度差の関数を用いて対流放熱量ＥＣｉを算出してもよい。このように、エネルギー量算出部２２は、表面温度から算出したパラメータを特性情報の一部に用いて伝熱エネルギー量及びせん断エネルギー量を算出する。
　また、エネルギー量算出部２２は、伝熱エネルギー量（Ｊ）をＥＴ、ヒータ１０２の発熱量（Ｊ）をＥＨｉ、ヒータ１０２及びシリンダ１０１の一部からの対流放熱量（Ｊ）をＥＣｉ’、ヒータ１０２及びシリンダ１０１の一部からの放射放熱量（Ｊ）をＥＲｉ’、冷却水に奪われる熱量（Ｊ）をＥＷ、ホッパ側への伝熱量（Ｊ）をＥ０、ヒータ１０２の容量（Ｗ）をＷｉ、ヒータ１０２のヒータ稼働率をｒｉ、ヒータ１０２が巻かれていない領域からの対流放熱量（Ｊ）をＥＣＮｉ、ヒータ１０２が巻かれていない領域からの放射放熱量（Ｊ）をＥＲＮｉ、水の密度（ｇ／ｃｍ３）をρ、水の比熱（Ｊ／ｇ・Ｋ）をＣＷ、水の流量（ｃｍ３／ｓ）をＱ、冷却水出口温度（Ｋ）をＴＯＵＴ、冷却水入口温度（Ｋ）をＴＩＮとして、以下の数式６を用いて伝熱エネルギー量ＥＴを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　次に、制御装置１による処理の流れについて、図７を参照して説明する。
　まず、特性情報取得部２１は、特性情報を取得する（ステップＳ１１）。特性情報取得部２１は、例えば、特性情報を特性情報格納部２０から取得する。
　次いで、消費電力算出部１５は、消費電力を算出する（ステップＳ１２）。次いで、動作情報取得部１２は、動作情報を取得する（ステップＳ１３）。動作情報取得部１２は、例えば、予め動作情報格納部１１に格納されている動作情報を取得する。
　次いで、表面温度取得部２３は、射出成形機１０の動作中の表面温度を取得する（ステップＳ１４）。次いで、実績情報取得部１４は、実績情報を取得する（ステップＳ１５）。次いで、推移算出部２４は、表面温度と設定温度との比の推移を算出する（ステップＳ１６）。次いで、推定部２５は、所定時刻における射出成形機１０の表面温度を推定する（ステップＳ１７）。
　次いで、エネルギー量算出部２２は、エネルギー量を算出する（ステップＳ１８）。また、エネルギー比算出部１６は、エネルギー比を算出する。（ステップＳ１９）次いで、出力部１８は、消費電力、エネルギー量、及びエネルギー比を出力する（ステップＳ２０）。
　次いで、エネルギー量及びエネルギー比の算出を繰り返すか否かが判断される（ステップＳ２１）。算出が繰り返される場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、処理は、ステップＳ１２に戻る。一方、算出が終了される場合（ステップＳ２１：ＮＯ）、本フローによる処理は、終了する。
　以上、第２実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１及びプログラムによれば、以下の効果を奏する。
（３）射出成形機１０の制御装置１は、所定時刻の直前の所定期間におけるヒータ１０２の表面温度を取得する表面温度取得部２３と、所定時刻におけるヒータ１０２の表面温度を推定する推定部２５と、をさらに備え、動作情報取得部１２は、動作情報として、所定期間におけるヒータ１０２のヒータ稼働率とヒータ１０２の設定温度をさらに取得し、特性情報取得部２１は、特性情報として、ヒータ１０２の放熱の特性をさらに取得し、実績情報取得部１４は、所定期間におけるヒータ１０２のヒータ稼働率の推移に対するヒータ１０２の表面温度と設定温度との比の推移の実績を実績情報として取得し、推定部２５は、動作情報、実績情報、及び取得された表面温度に基づいて、所定時刻におけるヒータ１０２の表面温度を推定し、エネルギー量算出部２２は、推定された表面温度、特性情報、及び動作情報に基づいて、ヒータ１０２の表面から雰囲気への放熱量を算出するとともに、少なくともヒータ１０２から樹脂に伝わる伝熱エネルギー量及びスクリューによるせん断エネルギー量を算出する。推定したヒータ１０２の表面温度から放熱量を算出することにより、ヒータ１０２から樹脂に伝わる伝熱エネルギー量を精度良く算出することができる。また、エネルギー比についても精度良く算出することができる。
（４）射出成形機１０の制御装置１は、取得された動作情報と取得された表面温度とに基づいて、動作情報に含まれるヒータ稼働率の推移に対する表面温度と設定温度との比の推移を算出する推移算出部２４をさらに備え、推定部２５は、実績情報に含まれる実績のうち、動作情報及び算出された表面温度と設定温度との比の推移に類似する又は一致する実績を用いて、所定時刻の表面温度を推定する。これにより、伝熱エネルギー量及びエネルギー比をより精度良く算出することができる。
［第３実施形態］
　次に、本開示の第３実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１について、図８を参照して説明する。第３実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
　第３実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１は、図８に示すように、エネルギー量算出部２２が、伝熱エネルギー量とせん断エネルギー量との比を算出する点で、第１及び第２実施形態と異なる。また、出力部１８は、図８に示すように、エネルギー比を出力する。
　以上、第３実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１及びプログラムによれば、以下の効果を奏する。
（５）エネルギー量算出部２２は、ヒータ１０２から樹脂に伝わる伝熱エネルギー量とスクリューによるせん断エネルギー量との比を算出する。これにより、伝熱エネルギー量及びせん断エネルギー量の比を容易に確認することができる。
［第４実施形態］
　次に、本開示の第４実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１について、図９を参照して説明する。第４実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
　第４実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１は、消費電力算出部１５が、ヒータ１０２による消費電力を算出する点で第１から第３実施形態と異なる。また、第４実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１は、エネルギー比算出部１６が、ヒータ１０２による発熱量ＥＨｉとヒータ１０２から樹脂に伝わる伝熱エネルギー量ＥＴとの比であるヒータ効率ηＨを以下の数式７で算出する点で、第１から第３実施形態と異なる。また、出力部１８は、図９に示すように、ヒータ効率を出力する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　以上、第４実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１及びプログラムによれば、以下の効果を奏する。
（６）消費電力算出部１５は、ヒータ１０２による消費電力を算出し、エネルギー量算出部２２は、ヒータ１０２による消費電力と伝熱エネルギー量との比を算出する。これにより、ヒータ１０２の効率を容易に把握することができる。したがって、ヒータ１０２から大気中、冷却水、及び機械本体への放熱がどの程度抑制できているかを容易に確認することができる。
［第５実施形態］
　次に、本開示の第５実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１について、図１０から図１１を参照して説明する。第５実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
　第５実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１は、さらに可塑化能力を算出するものである。第５実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１は、動作情報取得部１２と、特性情報取得部２１と、実績情報取得部１４との取得する内容が第１から第４実施形態と異なる。また、第５実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１は、図１０に示すように、可塑化能力算出部２６をさらに備える点で、第１から第４実施形態と異なる。
　動作情報取得部１２は、動作情報として、計量工程中において樹脂圧力と樹脂温度とを取得する。また、動作情報取得部１２は、計量ストロークＳおよび計量時間ＴＭをさらに取得する。
　特性情報取得部２１は、特性情報として、スクリュー直径をさらに取得する。
　実績情報取得部１４は、実績情報として、計量工程中における樹脂圧力と樹脂温度の実績を実績情報としてさらに取得する。
　可塑化能力算出部２６は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。可塑化能力算出部２６は、動作情報及び実績情報に基づいて樹脂の密度を算出し、算出された樹脂の密度を用いて射出成形機１０の単位時間当たりに溶融可能な樹脂量を可塑化能力として算出する。可塑化能力算出部２６は、ショット数ごとに可塑化能力Ｐを算出する。すなわち、可塑化能力算出部２６は、ショット数ごとに単位時間内に射出成形機１０が溶融可能なプラスチック材料の重量を算出する。可塑化能力算出部２６は、計量工程中においてシリンダ１０１前方部に計量されて溜まる樹脂の質量流量を算出する。すなわち可塑化能力（ｇ／ｓ）をＰ、スクリュー直径（ｍｍ）をＤ、樹脂の密度（ｇ／ｍｍ３）をρＲ、計量ストローク（ｍｍ）をＳ、計量時間（ｓ）をＴＭとして、以下の数式８を用いて可塑化能力を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　次に、制御装置１による処理の流れについて、図１１を参照して説明する。
　まず、特性情報取得部２１は、特性情報を取得する（ステップＳ１０１）。特性情報取得部２１は、例えば、特性情報を特性情報格納部２０から取得する。
　次いで、消費電力算出部１５は、消費電力を算出する（ステップＳ１０２）。次いで、動作情報取得部１２は、動作情報を取得する（ステップＳ１０３）。動作情報取得部１２は、例えば、予め動作情報格納部１１に格納されている動作情報を取得する。
　次いで、表面温度取得部２３は、射出成形機１０の動作中の表面温度を取得する（ステップＳ１０４）。次いで、実績情報取得部１４は、実績情報を取得する（ステップＳ１０５）。
　次いで、エネルギー量算出部２２は、エネルギー量を算出する（ステップＳ１０６）。また、エネルギー比算出部１６は、エネルギー比を算出する。（ステップＳ１０７）次いで、可塑化能力算出部２６は、可塑化能力を算出する（ステップＳ１０８）。次いで、出力部１８は、消費電力、エネルギー量、エネルギー比、及び可塑化能力を出力する（ステップＳ１０９）。
　次いで、エネルギー量、エネルギー比、及び可塑化能力の算出を繰り返すか否かが判断される（ステップＳ１１０）。算出が繰り返される場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、処理は、ステップＳ１０２に戻る。一方、算出が終了される場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、本フローによる処理は、終了する。
　以上、第５実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１及びプログラムによれば、以下の効果を奏する。
（７）動作情報取得部１２は、動作情報として、計量工程中において樹脂圧力と樹脂温度とを取得し、実績情報取得部１４は、実績情報として、計量工程中における樹脂圧力と樹脂温度の実績を実績情報として取得し、可塑化能力算出部２６は、動作情報及び実績情報に基づいて樹脂の密度を算出し、算出された樹脂の密度を用いて射出成形機１０の単位時間当たりに溶融可能な樹脂量を可塑化能力として算出する。これにより、エネルギー比に対して可塑化能力の状況についても確認することができる。したがって、エネルギー比と可塑化能力とのバランスを図った成形を実施することができる。
［第６実施形態］
　次に、本開示の第６実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１について、図１２から図１４を参照して説明する。第６実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
　第６実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１は、図１２に示すように、エネルギー比及び可塑化能力の変化について図表を用いて表示可能にするものである。また、第６実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１は、表示されたエネルギー比及び可塑化能力の選択を受け付けて、選択されたエネルギー比及び可塑化能力を成形条件として射出成形機１０に設定可能にするものである。
　第６実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１は、出力部１８がエネルギー比及び可塑化能力を表示可能な点で、第１から第４実施形態と異なる。また、第６実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１は、図１３に示すように、成形条件格納部２７と、入力取得部２８と、成形条件取得部２９と、設定部３０とをさらに備える点で、第１から第５実施形態と異なる。
　出力部１８は、指定されたエネルギー比及び可塑化能力に対応する成形情報を表示する。出力部１８は、例えば、図１２に示すように、エネルギー比及び可塑化能力を示す表を表示する。出力部１８は、例えば、ショット数ごとにエネルギー比と可塑化能力とを表示する。また、出力部１８は、エネルギー比と可塑化能力とを選択するためのカーソルを表示可能に構成される。出力部１８は、表示されたカーソルに重なるエネルギー比と可塑化能力とに関する成形条件の詳細を表示可能に構成される。
　成形条件格納部２７は、例えば、ハードディスク等の記録媒体である。成形条件格納部２７は、射出成形機１０に設定された成形条件を格納する。成形条件格納部２７は、例えば、異なる成形条件ごとに、条件の開始ショット、条件の終了ショット、計量位置、及び射出速度を格納する。成形条件格納部２７は、例えば、サイクル開始後のサイクル中に成形条件を記憶する。
　入力取得部２８は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。入力取得部２８は、表示されたエネルギー比及び可塑化能力のうち指定されたエネルギー比及び可塑化能力を取得する。入力取得部２８は、例えば、カーソルの位置に重なる成形条件について、選択されたことを示す入力を取得する。
　成形条件取得部２９は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。成形条件取得部２９は、射出成形機１０の成形条件と成形条件を用いて動作した期間とを成形情報として取得する。成形条件取得部２９は、例えば、動作した期間をショット数として取得する。
　設定部３０は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。設定部３０は、射出成形機１０に、指定されたエネルギー比及び可塑化能力に対応する成形条件を設定する。設定部３０は、例えば、入力取得部２８において射出成形機１０に設定する指示を取得することにより、カーソルに重なる位置の成形条件を射出成形機１０に設定する。
　次に、制御装置１による処理の流れについて、図１４を参照して説明する。
　まず、特性情報取得部２１は、特性情報を取得する（ステップＳ２０１）。特性情報取得部２１は、例えば、特性情報を特性情報格納部２０から取得する。
　次いで、消費電力算出部１５は、消費電力を算出する（ステップＳ２０２）。次いで、動作情報取得部１２は、動作情報を取得する（ステップＳ２０３）。動作情報取得部１２は、例えば、予め動作情報格納部１１に格納されている動作情報を取得する。
　次いで、表面温度取得部２３は、射出成形機１０の動作中の表面温度を取得する（ステップＳ２０４）。次いで、実績情報取得部１４は、実績情報を取得する（ステップＳ２０５）。
　次いで、エネルギー量算出部２２は、エネルギー量を算出する（ステップＳ２０６）。また、エネルギー比算出部１６は、エネルギー比を算出する（ステップＳ２０７）。次いで、可塑化能力算出部２６は、可塑化能力を算出する（ステップＳ２０８）。次いで、出力部１８は、消費電力、エネルギー量、エネルギー比、及び可塑化能力を出力する（ステップＳ２０９）。
　次いで、成形条件の変更の有無が判断される（ステップＳ２１０）。変更されない場合（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、処理は、ステップＳ２１１に進む。一方、変更される場合（ステップＳ２１０：ＮＯ）、処理は、ステップＳ２１２へ進む。
　ステップＳ２１１において、エネルギー量、エネルギー比、及び可塑化能力の算出を繰り返すか否かが判断される。算出が繰り返される場合（ステップＳ２１１：ＹＥＳ）、処理は、ステップＳ２０２に戻る。一方、算出が終了される場合（ステップＳ２１１：ＮＯ）、本フローによる処理は、終了する。
　ステップＳ２１２において、成形条件格納部２７は、変更された成形条件を記憶する。次いで、処理は、ステップＳ２１１に進む。
　以上、第６実施形態に係る射出成形機１０の制御装置１及びプログラムによれば、以下の効果を奏する。
（８）射出成形機１０の制御装置１は、エネルギー比及び可塑化能力を表示可能な出力部１８と、表示されたエネルギー比及び可塑化能力のうち指定されたエネルギー比及び可塑化能力を取得する入力取得部２８と、射出成形機１０の成形条件と成形条件を用いて動作した期間とを成形情報として取得する成形条件取得部２９と、をさらに備え、出力部１８は、指定されたエネルギー比及び可塑化能力に対応する成形情報を表示する。これにより、動作中の射出成形機１０に関して、エネルギー比及び可塑化能力の推移を容易に確認することができる。また、指定されたエネルギー比及び可塑化能力について、成形条件を容易に確認することができる。
（９）成形条件格納部２７は、成形条件が変更された場合、例えば、サイクル開始後のサイクル中に成形条件を格納する。これにより、成形に係る全ての成形条件を格納する場合に比べ、必要最小限の記憶領域を用いて成形条件を記憶することが可能である。
（１０）射出成形機１０の制御装置１は、射出成形機１０に、指定されたエネルギー比及び可塑化能力に対応する成形条件を設定する設定部３０をさらに備える。これにより、過去のエネルギー比及び可塑化能力を発揮した成形条件を射出成形機１０に再度容易に設定することができる。
　以上、本開示の射出成形機の制御装置及びプログラムの好ましい各実施形態につき説明したが、本開示は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
　例えば、上記実施形態において、射出成形機１０は、インラインスクリュ式・プランジャ式のいずれであってもよい。
　また、上記実施形態において、実績情報に含まれる表面温度に関する測定データは、直接的な方法である温度センサで測定してもよく、間接的な方法であるサーモグラフィ（放射温度計）で測定されてもよい。
　また、上記実施形態において、実績情報に含まれる表面温度に関する測定データは、各ヒータ１０２で少なくとも１点あればよく、測定点が多いほどエネルギー量計算時の精度を高めることができる。
　また、上記実施形態において、動作情報取得部１２は、スクリュー回転量Ｒについて、射出成形機１０上での設定値を取得してもよい。また、動作情報取得部１２は、スクリュー回転用モータに備わっているエンコーダといった検出器からの値を取得してもよい。
　また、上記実施形態において、エネルギー量算出部２２および消費電力算出部１５は、単位時間当たり、サイクルタイム毎、等任意の区間で算出してよい。
　また、上記実施形態において、エネルギー量算出部２２及び消費電力算出部１５は、総エネルギー量および総消費電力を算出してもよい。また、エネルギー量算出部２２及び消費電力算出部１５は、任意の計算区間における単位時間当たりエネルギー量および消費電力を算出してもよい。
　また、上記実施形態において、エネルギー量算出部２２は、せん断エネルギー量としてモータの仕事量を、スクリュー回転用モータに取り付けられた電力計に表示される値を用いてもよい。
　また、上記実施形態において、エネルギー量算出部２２は、せん断エネルギー量をモータの仕事量を算出する以外の方法で算出してもよい。エネルギー量算出部２２は、例えば、スクリューと樹脂との摩擦熱による樹脂の温度上昇分から算出してもよい。エネルギー量算出部２２は、例えば、樹脂の粘度とひずみ速度から算出してもよい。
　また、上記実施形態において、エネルギー量算出部２２又は消費電力算出部１５は、ヒータ１０２の発熱量ＥＨは、ヒータ１０２に流れる電流値とヒータ１０２の抵抗値から算出してもよい。
　また、上記実施形態において、出力部１８は、エネルギー量、エネルギー比、及び可塑化能力について、一定時間毎の平均値を出力してもよい。また、出力部１８は、特定のタイミングでのエネルギー量及びエネルギー比を出力してもよい。
　また、上記実施形態において、出力部１８は、射出成形機１０の画面でなく、射出成形機１０とは離れた場所にあるＰＣ等であってもよい。また、出力部１８は、複数の射出成形機１０を管理する集中管理装置でもよい。
　また、上記実施形態において、出力部１８は、算出されるパラメータについて上記以外に全てを表示するようにしてもよい。
　また、上記実施形態において、表面温度取得部２３は、設定温度に対する比としてヒータ１０２の表面温度を取得してもよい。すなわち、表面温度取得部２３は、ヒータ１０２の表面温度に代えてヒータ１０２の表面温度とヒータ１０２の設定温度との比αｋを取得してもよい。この場合、射出成形機１０の制御装置１は、推移算出部２４を備えなくてもよい。推定部２５は、実績情報に含まれる実績のうち、動作情報及び取得されたヒータ１０２の表面温度の比の推移に類似又は一致する実績を用いて、所定時刻の表面温度を推定してもよい。
　また、上記実施形態において、消費電力算出部１５は、少なくとも射出成形機１０の駆動に使用される電力、ヒータ１０２に使用される電力、その他の射出成形機１０の制御装置１等に使用される電力を区別して算出してもよい。消費電力算出部１５は、射出成形機１０の駆動に使用される電力は、さらに駆動用のモータ毎に区別して検出してもよい。消費電力算出部１５は、モータによる消費電力として、機械効率とモータトルク、モータの回転数、モータの負荷電流率から算出してもよい。また、消費電力算出部１５は、ヒータ１０２による消費電力として、ヒータ容量とヒータ稼働率から算出してもよい。消費電力算出部１５は、ヒータ１０２の発熱量ＥＨｉを算出してもよい。
　また、上記実施形態において、エネルギー比算出部１６は、エネルギー比ηＥについて、射出成形機１０全体の消費電力ＥＰの代わりに、射出部における消費電力を使用して算出してもよい。すなわち、エネルギー比算出部１６は、ヒータ１０２に使用される電力と、スクリュー駆動（回転＋前後進）に使用される電力の和を消費電力としてエネルギー比を算出してもよい。なお、出力部１８は、算出されたエネルギー量、エネルギー比は任意のタイミング（例えばショット数）ごとに表示される。その際、エネルギー量算出部２２は、任意のタイミングごとに積算したエネルギー量、エネルギー比を算出してもよい。
　また、上記実施形態において、推定部２５は、ヒータ１０２の設定温度ＴＳとヒータ１０２の表面温度ＴＨｋの比αｋを算出してもよい。また、推定部２５は、外部で算出された比を取得してもよ
　また、上記実施形態において、表面温度取得部２３は、表面温度として、センサによる実測値又は外部から提供される値を用いてもよい。表面温度取得部２３は、推定部２５で推定された表面温度を取得してもよい。
　また、上記第１実施形態において、実績情報取得部１４は、ヒータ発熱量ＥＨｉに対して、大気中に放熱せずヒータ１０２からシリンダ１０１に伝わる伝熱エネルギー量ＥＥｉの割合βを取得した。割合βは、定数（例えば、０．７）であってもよい。また、割合βは、変数であってもよい。割合βは、保温カバーがある場合、例えば、０．９５であってもよい。割合βは、通常カバーがある場合、例えば、０．６であってもよい。また、割合βは、設定温度が２５０度以上である場合、例えば、上記の値を１．０５倍してもよい。また、割合βは、以下の数式９を用いた回帰式で求められてもよい。なお、割合βが外部から入力される場合、射出成形機１０の制御装置１は、実績情報取得部１４を備えなくてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　また、上記実施形態において、樹脂の密度ρＲは、定数として外部から入力されてもよい。また、樹脂の密度ρＲは、特性情報取得部２１によって取得されてもよい。また、可塑化能力算出部は、樹脂の密度ρＲを樹脂圧力と樹脂温度によって変化する変数として算出してもよい。この場合、予め樹脂の密度と樹脂温度とに起因する樹脂圧力の変化の関係を実績情報として取得してもよい。樹脂圧力はノズルもしくはシリンダ１０１に圧力センサを設置し、その計測値が取得されてもよい。また、樹脂圧力は、スクリュー制御用に取り付けられた圧力検出センサ（ロードセル）の値として取得されてもよい。また、樹脂温度は、ノズルもしくはシリンダ１０１に設置された温度センサからの計測値としてもよい。また、樹脂温度は、ヒータ制御用に設定された値を用いられてもよい。樹脂密度は、サンプリング周期ごとに算出されてもよい。また、樹脂密度は、任意のタイミング（例えばショット数）ごとに平均値として算出されてもよい。
　全ての実施形態は単体で実施されるのみでなく、組み合わせて実施されてもよい。例えば、実施形態１と実施形態３とは、組み合わせて実施されてもよい。
　１　制御装置
　１０　射出成形機
　１２　動作情報取得部
　１４　実績情報取得部
　１５　消費電力算出部
　１６　エネルギー比算出部
　２１　特性情報取得部
　２２　エネルギー量算出部
　２３　表面温度取得部
　２４　推移算出部
　２５　推定部
　２６　可塑化能力算出部
　２８　入力取得部
　２９　成形条件取得部
　３０　設定部
　１０１　シリンダ
　１０２　ヒータ
　１０３　安全カバー

 

Claims (14)

  1. 　シリンダとその周辺に配置されるヒータと前記シリンダの内部に配置されるスクリューとを有し、所定時刻における、消費電力に対するエネルギー比を算出する射出成形機の制御装置であって、
    　前記射出成形機の消費電力を算出する消費電力算出部と、
    　前記ヒータのヒータ稼働率と前記スクリューの回転数とを含む動作情報を取得する動作情報取得部と、
    　前記ヒータの容量と前記スクリューを駆動するモータトルクとを含む特性情報を取得する特性情報取得部と、
    　前記特性情報及び前記動作情報に基づいて、少なくとも前記ヒータから樹脂に伝わる伝熱エネルギー量及び前記スクリューによるせん断エネルギー量を算出するエネルギー量算出部と、
    　前記伝熱エネルギー量、前記せん断エネルギー量、及び前記消費電力に基づいて、前記射出成形機のエネルギー比を算出するエネルギー比算出部と、
    を備える射出成形機の制御装置。
  2. 　前記ヒータの発熱量と前記ヒータから前記シリンダに伝熱するエネルギー量との比を実績情報として取得する実績情報取得部をさらに備え、
    　前記エネルギー量算出部は、前記動作情報、前記特性情報、及び前記実績情報に基づいて、少なくとも前記ヒータから前記樹脂に伝わる伝熱エネルギー量及び前記スクリューによるせん断エネルギー量を算出する請求項１に記載の射出成形機の制御装置。
  3. 　前記所定時刻の直前の所定期間における前記ヒータの表面温度を取得する表面温度取得部と、
    　前記所定時刻における前記ヒータの表面温度を推定する推定部と、
    をさらに備え、
    　前記動作情報取得部は、前記動作情報として、前記所定期間における前記ヒータのヒータ稼働率と前記ヒータの設定温度をさらに取得し、
    　前記特性情報取得部は、前記特性情報として、前記ヒータの放熱の特性をさらに取得し、
    　前記実績情報取得部は、前記所定期間における前記ヒータのヒータ稼働率の推移に対する前記ヒータの表面温度と設定温度との比の推移の実績を実績情報として取得し、
    　前記推定部は、前記動作情報、前記実績情報、及び取得された前記表面温度に基づいて、前記所定時刻における前記ヒータの表面温度を推定し、
    　前記エネルギー量算出部は、推定された表面温度、前記特性情報、及び前記動作情報に基づいて、前記ヒータの表面から雰囲気への放熱量を算出するとともに、少なくとも前記ヒータから前記樹脂に伝わる伝熱エネルギー量及び前記スクリューによるせん断エネルギー量を算出する請求項２に記載の射出成形機の制御装置。
  4. 　取得された前記動作情報と取得された前記表面温度とに基づいて、前記動作情報に含まれるヒータ稼働率の推移に対する前記表面温度と前記設定温度との比の推移を算出する推移算出部をさらに備え、
    　前記推定部は、前記実績情報に含まれる実績のうち、前記動作情報及び算出された前記表面温度と前記設定温度との比の推移に類似する又は一致する実績を用いて、前記所定時刻の表面温度を推定する請求項３に記載の射出成形機の制御装置。
  5. 　前記表面温度取得部は、前記設定温度に対する比の形式で前記ヒータの表面温度を取得し、
    　前記推定部は、前記実績情報に含まれる実績のうち、前記動作情報及び取得された比の形式の前記ヒータの表面温度の推移に類似又は一致する実績を用いて、前記所定時刻の表面温度を推定する請求項３に記載の射出成形機の制御装置。
  6. 　前記推定部は、前記ヒータの表面温度の推移に類似又は一致する実績によって示される時刻の表面温度と設定温度との比から前記所定時刻の表面温度を推定する請求項４又は５に記載の射出成形機の制御装置。
  7. 　前記エネルギー量算出部は、前記表面温度から算出したパラメータを前記特性情報の一部に用いて前記伝熱エネルギー量及び前記せん断エネルギー量を算出する請求項３から６のいずれかに記載の射出成形機の制御装置。
  8. 　前記エネルギー比算出部は、前記消費電力を分母とし、前記伝熱エネルギー量と前記せん断エネルギー量との和を分子とした比を算出する請求項１から７のいずれかに記載の射出成形機の制御装置。
  9. 　前記エネルギー量算出部は、前記ヒータから前記樹脂に伝わる伝熱エネルギー量と前記スクリューによるせん断エネルギー量との比を算出する請求項１から８のいずれかに記載の射出成形機の制御装置。
  10. 　前記消費電力算出部は、前記ヒータによる消費電力を算出し、
    　前記エネルギー比算出部は、前記ヒータによる消費電力と前記伝熱エネルギー量との比を算出する請求項１から７のいずれかに記載の射出成形機の制御装置。
  11. 　前記射出成形機の単位時間当たりに溶融可能な樹脂量を可塑化能力として算出する可塑化能力算出部をさらに備え、
    　前記動作情報取得部は、前記動作情報として、計量工程中において樹脂圧力と樹脂温度とを取得し、
    　前記実績情報取得部は、前記実績情報として、計量工程中における樹脂圧力と樹脂温度の実績を実績情報として取得し、
    　前記可塑化能力算出部は、前記動作情報及び前記実績情報に基づいて樹脂の密度を算出し、算出された前記樹脂の密度を用いて前記射出成形機の単位時間当たりに溶融可能な樹脂量を可塑化能力として算出する請求項２から１０のいずれかに記載の射出成形機の制御装置。
  12. 　前記エネルギー比及び前記可塑化能力を表示可能な出力部と、
    　表示された前記エネルギー比及び前記可塑化能力のうち指定された前記エネルギー比及び前記可塑化能力を取得する入力取得部と、
    　前記射出成形機の成形条件と前記成形条件を用いて動作した期間とを成形情報として取得する成形条件取得部と、
    をさらに備え、
    　前記出力部は、指定された前記エネルギー比及び前記可塑化能力に対応する前記成形情報を表示する請求項１１に記載の射出成形機の制御装置。
  13. 　前記射出成形機に、指定された前記エネルギー比及び前記可塑化能力に対応する前記成形条件を設定する設定部をさらに備える請求項１２に記載の射出成形機の制御装置。
  14. 　シリンダとその周辺に配置されるヒータと前記シリンダの内部に配置されるスクリューとを有し、所定時刻における、消費電力に対するエネルギー比を算出する射出成形機の制御装置としてコンピュータを動作させるプログラムであって、
    　前記コンピュータを、
    　前記射出成形機の消費電力を算出する消費電力算出部、
    　前記ヒータのヒータ稼働率と前記スクリューの回転数とを含む動作情報を取得する動作情報取得部、
    　前記ヒータの容量と前記スクリューを駆動するモータトルクとを含む特性情報を取得する特性情報取得部、
    　前記特性情報及び前記動作情報に基づいて、少なくとも前記ヒータから前記樹脂に伝わる伝熱エネルギー量及び前記スクリューによるせん断エネルギー量を算出するエネルギー量算出部、
    　前記伝熱エネルギー量、前記せん断エネルギー量、及び前記前記消費電力に基づいて、前記射出成形機のエネルギー比を算出するエネルギー比算出部、
    として機能させるプログラム。
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