JP3018957B2 - 射出成形機の最適成形条件設定システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は射出成形機を利用
して樹脂等の熔融材料を射出成形する技術に係り、特
に、所定品質の成形品を成形するための最適成形条件を
自動的に計算することが可能な射出成形機における最適
成形条件設定システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、射出成形を行うに際し最適成形条
件の選定は、成形技能者が過去の経験を生かしながら試
行錯誤的にテスト成形を繰り返しながら求めて行くのが
一般的である。従ってこの作業は成形技能者の能力に負
うところが大きく、熟練技能者の養成が大きな課題であ
るが、現実には困難を極めている。従って、熟練技能者
無しで素人によっても最適成形条件が容易に得られるシ
ステムの開発が期待されていた。一方、成形品形状のモ
デルをコンピュータ上に作成し、このモデルに所定の成
形条件を与えて樹脂の流動解析を行い、その解析結果に
基づいて、より良い成形品デザインを得ようとするシス
テムが多用されている。

【０００３】しかしながら、このシステムは人が入力し
た成形条件に対して対応する結果が得られるだけであ
り、結果に対する評価判断機能を持たない。従って、こ
のシステムを、最適形成条件を求める為に使用するに
は、知識ある人が結果を評価判断して成形条件を変更し
て再度解析を行い、再度得られた結果を再評価すると言
う作業を繰り返さなければならない。すなわち、この場
合も専門的知識を持った人が必ず必要となる。しかしご
く最近、このような問題を解決すべく、システム中に、
解析結果に対する評価判断機能と、それに基づく成形条
件項目値自動変更機能とを備え、自動的に繰り返し計算
して最適成形条件を求める「成形条件最適化解析システ
ム」が開発されて来た。

【０００４】一方、特公平７−２０６５１号公報では
「射出成形条件設定システム」という提案が示されてい
る。この公報に示される技術は、上記の「成形条件最適
化解析システム」に代えて、流動解析システムを利用し
て人手により繰り返し計算を行い、この結果に基づい
て、初期成形条件と各種条件項目値の許容範囲とを求め
ると共に、射出成形機でテストショットを行い、発生す
る成形不良現象を人手により成形不良解消手段に入力
し、より良い修正成形条件を得て、再度テストショット
を行うという作業を繰り返すことにより、最適成形条件
を得ようとするシステムである。すなわち、この公報に
示されるシステムは、全てをコンピュータ上で行うので
無く、流動解析の時点においては比較的知識のある人の
判断を利用し、次の成形不良解消の時点では、テストシ
ョットにおける成形不良現象という比較的簡単な判断を
人に行わせ、それ以外はすべてコンピュータによるデー
タ処理を繰り返すことにより、結果として射出成形にお
ける最適成形条件を得ようとするものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】素人が最適成形条件を
求めるシステムとして、上記「成形条件最適化解析シス
テム」と「特公平７−２０６５１号の最適成形条件設定
システム」とを比較した場合、テストショットを要しな
いこと、人の判断が不要なことから「成形条件最適化解
析システム」の方が優れていることは明白である。しか
しながら、この「成形条件最適化解析システム」を以て
素人が射出成形条件を得て成形を行うには下記のような
問題があり、現実には実施できない状態であった。

【０００６】（１） 本システムから出力される最適成
形条件は射出条件のみであり、型締側の最適成形条件は
出力されない。素人には型締側条件を決定することがで
きず、従って成形は行えない。 （２） 本システムから出力される最適成形条件は理論
上のものであり、実際の成形機の設定条件とは若干ずれ
があり、成形機での成形品の成形程度を識別して、成形
条件に補正又は変換を加えなければ成形機用の最適成形
条件にはならない。

【０００７】本発明の目的は上記の事情に鑑みてなされ
たものであって、熟練技能を持たない素人が射出成形機
の最適成形条件を決定することが可能な射出成形機の最
適成形条件設定システムを提供することにある。具体的
には、最適成形条件の作成が専門的知識無しに自動的
に行える、万一成形不良が発生した場合でも専門的知
識無しに条件修正が行え、これによって、熟練技能者無
しに素人でも射出成形機の最適成形条件を設定すること
が可能な最適成形条件設定システムを提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第１の発明に係わる射出成形機の最適成形条件設定シ
ステムでは、図１に示すように、成形品形状モデルを作
成し、この成形品形状モデルにより樹脂流動解析を行う
と共に、該解析結果と、樹脂の性質に基づき定められた
最適化アルゴリズムとに基づいて繰り返して自動計算を
行うことにより、充填工程、保圧工程における樹脂の最
適流動条件を得る樹脂流動条件最適化手段（Ａ）と、該
樹脂流動条件最適化手段（Ａ）から供給されたデータに
基づいて、射出成形機（Ｃ）に対して供給する最適射出
条件と最適型締条件とからなる最適成形条件を作成する
運転条件作成手段（Ｂ）と、を具備し、前記最適流動条
件の一つである充填工程の樹脂の最適射出速度は、熔融
樹脂のフローフロントの進展速度を均等に保ちながら充
填完了時の樹脂温度分布が一定に近づくように繰り返し
自動計算されて決定され、前記最適流動条件の一つであ
る保圧工程の樹脂の最適保圧力は、前記決定された最適
射出速度を初期状態として解析され、成形品の収縮部分
差を最小にするように繰り返し自動計算されて決定さ
れ、前記運転条件作成手段（Ｂ）は、樹脂流動条件最適
化手段（Ａ）から得られる最適流動条件と、予め記憶保
持された射出条件に関する知識データベース内のデータ
とに基づいて、射出成形機（Ｃ）における最適射出条件
を得る射出条件作成部（Ｂ−１）と、この樹脂流動条件
最適化手段（Ａ）から供給された成形品形状モデルにつ
いての成形品形状データ及び樹脂流動解析の解析結果
と、金型設計データと、予め記憶されている型締条件に
関する知識データベース内のデータとに基づいて、射出
成形機（Ｃ）における最適型締条件を得る型締条件作成
部（Ｂ−２）と、を有していることを特徴とする。

【０００９】また、第２の発明に係わる射出成形機の最
適成形条件設定システムでは、図２〜図５に示すよう
に、前記運転条件作成手段（Ｂ）から供給された最適成
形条件に基づき運転される射出成形機の運転状況を、樹
脂圧センサ及び樹脂温度センサの検出信号に基づいて監
視すると共に監視すると共に、その監視した運転状況
を、前記運転条件作成手段（Ｂ）、樹脂流動条件最適化
手段（Ａ）、射出成形機（Ｃ）の少なくとも一つに供給
し、これら運転条件作成手段（Ｂ）、樹脂流動条件最適
化手段（Ａ）、射出成形機（Ｃ）に対して前記最適成形
条件を更に最適にする処理を行わせる成形監視手段
（Ｇ）を、更に有することを特徴とする。

【００１０】また、第３の発明に係わる射出成形機の最
適成形条件設定システムでは、図３〜図５に示すよう
に、前記樹脂流動条件最適化手段（Ａ）から供給された
成形品形状モデルのデータを利用して金型を設計し、該
金型の設計結果を金型設計データとして前記運転条件作
成手段（Ｂ）の型締条件作成部（Ｂ−２）に対して出力
する金型設計手段を、更に有することを特徴とする。

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】そして、以上のように構成された射出成形
機の最適成形条件設定システムでは、以下のような作用
を奏する。第１の発明に係わる射出成形機の最適成形条
件設定システムでは、樹脂流動条件最適化手段（Ａ）に
て、成形品形状モデルを作成し、この成形品形状モデル
により樹脂流動解析を行うと共に、該解析結果と、樹脂
の性質に基づき定められた最適化アルゴリズムとに基づ
いて繰り返して自動計算を行うことにより、充填工程、
保圧工程における樹脂の最適流動条件を得る。また、運
転条件作成手段（Ｂ）内の射出条件作成部（Ｂ−１）で
は、樹脂流動条件最適化手段（Ａ）から得られる最適流
動条件と、予め記憶保持された射出条件に関する知識デ
ータベース内のデータとに基づいて、射出成形機（Ｃ）
における最適射出条件を得ると共に、該運転条件作成手
段（Ｂ）内の型締条件作成部（Ｂ−２）では、樹脂流動
条件最適化手段（Ａ）から供給された成形品形状モデル
についての成形品形状データ及び樹脂流動解析の結果等
を示す情報と、金型設計データと、予め記憶されている
型締条件に関する知識データベース内のデータとに基づ
いて、射出成形機（Ｃ）における最適型締条件を得る。

【００１５】そして、これら射出条件作成部（Ｂ−１）
で作成された最適射出条件と、型締条件作成部（Ｂ−
２）で作成された最適型締条件とは共に最適成形条件と
して射出成形機（Ｃ）に供給され、これによって射出成
形機（Ｃ）ではこの最適成形条件に従って優良な成形品
を作成することが可能となる。すなわち、本発明に係わ
る射出成形機の最適成形条件設定システムによれば、樹
脂流動条件最適化手段（Ａ）、運転条件作成手段（Ｂ）
において、射出成形機（Ｃ）の運転に必要な射出側条件
と型締側条件に対する最適値を演算により求めることが
でき、これによって成形開始に当たって熟練技能者の知
識が不要であり、素人でも成形を行うことが可能とな
る。

【００１６】第２の発明に係わる射出成形機の最適成形
条件設定システムでは、成形監視手段（Ｇ）において、
運転条件作成手段（Ｂ）から供給された最適成形条件に
基づき運転される射出成形機の運転状況を監視すると共
に、その監視した運転状況を、前記運転条件作成手段
（Ｂ）、樹脂流動条件最適化手段（Ａ）、射出成形機
（Ｃ）の少なくとも一つに供給して前記最適成形条件を
更に最適にする処理を行わせるようにした。具体的に
は、成形監視手段（Ｇ）からの指示によりこれら運転条
件作成手段（Ｂ）、樹脂流動条件最適化手段（Ａ）、射
出成形機（Ｃ）において、例えば実際成形における射出
成形機の運転状況と、予定されていた上記最適成形条件
とのずれを判定し、かつこのずれに基づき次回の成形を
より適切な成形条件とする最適成形条件を作成するよう
にしており、このような最適成形条件によって一層高品
質の成形品を得ることが可能となる。

【００１７】第３の発明に係わる射出成形機の最適成形
条件設定システムでは、樹脂流動条件最適化手段（Ａ）
から供給された成形品形状モデルのデータを利用して金
型を設計し、その設計結果を金型設計データとして前記
運転条件作成手段（Ｂ）の型締条件作成部（Ｂ−２）に
対して出力する金型設計手段（Ｄ）を、更に具備したの
で、このような金型設計手段（Ｄ）によって金型設計デ
ータの作成及び供給が自動化され、その結果、上述した
運転条件作成手段（Ｂ）での最適成形条件の作成を効率
良く行うことが可能となる。

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係わる射出成形機
の最適成形条件設定システムの一実施の形態について、
図１〜図８を参照しながら以下詳細に説明する。図１は
本発明に係わる射出成形機の最適成形条件設定システム
のシステム構成図であって、射出成形機の運転に必要な
射出・型締両方の最適設定値の全てが計算されて射出成
形機に供給されるように構成される。具体的には、本シ
ステムでは、樹脂流動条件最適化手段（Ａ）と、射出条
件作成部（Ｂー１）と型締条件作成部（Ｂー２）とを併
せ備えた運転条件作成手段（Ｂ）とを具備し、樹脂流動
条件最適化手段（Ａ）から運転条件作成手段（Ｂ）へ、
運転条件作成手段（Ｂ）から射出成形機（Ｃ）へと、必
要なデータが供給できる構成となっている。尚、これら
構成要素において、樹脂流動条件最適化手段（Ａ）及び
運転条件作成手段（Ｂ）はいずれもコンピュータ内に具
備されているものである。

【００２２】次に、これら各手段の詳細について説明す
る。 『（Ａ）樹脂流動樹脂条件最適化手段について』樹脂流
動条件最適化手段（Ａ）においては、まず成形品形状モ
デルの作成を行う。この結果として、例えば成形品の投
影面積、高さ、肉厚、ゲート寸法、スプルー高さ等の成
形品形状データが副次的に得られる。尚、これら成形品
形状モデルの作成はコンピュータの画面上で行い、コン
ピュータが、該成形品形状モデルに基づいて自動計算に
よって成形品形状データを獲得する。また、これに限定
されず、オペレータがキーボード、マウス等の入力手段
によって成形品形状データを入力しても良い。

【００２３】次いで、成形に使用する樹脂グレード名を
入力して、データベース内の樹脂データ（粘度特性、温
度特性、ｐｖＴ特性等）を呼び出すか、あるいは樹脂デ
ータがデータベース内に無い場合には、直接、この樹脂
データを入力し、更に、最大射出圧力、最大射出速度、
スクリュ径等の使用する射出成形機の能力値を入力した
上で、この成形品形状モデルに対し、予め定められた最
適化アルゴリズム（後述する）に基づいて、樹脂流動解
析が繰り返し行われると、充填工程に対してはスクリュ
前進時の刻々のスクリュ位置に対する最適射出速度（最
適射出速度プロファイル）が、保圧工程に対しては保圧
時間の経過に対する最適保圧力（最適保圧プロファイ
ル）が、それぞれ算出される。

【００２４】最適化アルゴリズムの一例を示すと、例え
ば、最適射出速度については、熔融樹脂のフローフロン
トの進展速度を均等に保ちながら充填完了時の樹脂温度
分布が一定に近づくように最適化される。すなわち、熔
融樹脂のフローフロントの進展速度を均等に保ちなが
ら、充填完了時の樹脂温度分布が一定に近づく射出速度
が最適射出速度であり、このような最適速度が以下のア
ルゴリズムに基づいて計算される。そして、このような
最適射出速度が得られた場合には、成形品のソリは最小
化されることになる。

【００２５】具体的なアルゴリズムの例としては、 （１） 入力されている最大射出速度と成形品形状デー
タとに基づいて、各時間ステップでのフローフロントの
断面積が計算される。 （２） 上記（１）の計算結果に基づいて、フローフロ
ントがランナーを通過している際の最大剪断速度が計算
され、この最大剪断速度が、入力した樹脂のデータに推
奨されている最大剪断速度と比較される。そして、この
とき計算された最大剪断速度が、樹脂データに推奨され
ている最大剪断速度を越える場合は、計算された最大剪
断速度が、樹脂データに推奨されている最大剪断速度を
越えないように、スクリュー前進速度が調整される。

【００２６】（３） フローフロントがゲート・成形品
部を各時間ステップで通過する時の射出速度は、上記
（１）で計算された断面積に比例して設定され、これに
より１回目の最適射出速度、すなわち、射出速度プロフ
ァイルが求められる。具体的には、この（３）では、フ
ローフロントの断面積が大きい程、スクリュー前進速度
が大きく設定され、また、フローフロントの断面積が小
さい程、スクリュー前進速度が小さく設定される。

【００２７】（４） 上記（３）で求められた射出速度
プロファイルを使用して２回目の解析が行われ、解析の
結果、充填完了位置の樹脂温度が高すぎる（又は低すぎ
る）と判定された場合、最大射出速度の値がより低い値
（又はより高い値）に設定され、射出速度プロファイル
もこれに比例して変更設定される。 （５） 充填した樹脂の温度分布（複数点の温度）が、
保有する樹脂データの許容値の中に入るまで、前記
（４）の手順で自動繰り返し計算が行われ、結果として
最適射出速度プロファイルが作成される。

【００２８】尚、最適保圧力については、上記（１）〜
（５）によって算出された最適射出速度を初期状態とし
て解析が行われ、成形品の収縮部分差を最小にするよう
に最適値が算出される。計算の手段は、前記と同様な手
段で保圧力と保圧時間をパラメータ−として自動繰り返
し計算が行われ、結果として最適保圧力である最適保圧
プロファイルが得られる。具体的には、上記（１）〜
（５）によって得られた最適射出速度に基づいて、保圧
力を計算した後、この保圧力と予め設定した保圧時間と
に基づいて成形品の収縮量を計算する。そして、このと
き保圧力と保圧時間との種々の組み合わせによって、成
形品の収縮量をそれぞれ計算し、これによって保圧力
と、保圧時間と、収縮量との関係から、成形品の収縮量
を最小とする最適な保圧力と保圧時間との組み合わせを
みつけ、これら最適な保圧力及び保圧時間によって、上
記最適保圧プロファイルを得るものである。そして、以
上のようなデータ処理によって、最適射出速度プロファ
イルと最適保圧プロファイルとからなる最適流動条件が
得られるが、このとき、この条件における成形品の冷却
時間、所要型締力等の周辺条件データも副次的に同時に
得ることができる。

【００２９】そして、以上のようにて得られた最適射出
速度プロファイルと最適保圧プロファイルとからなる最
適流動条件、及び成形品の投影面積、高さ、ゲート寸法
等からなる成形品形状データ、及び冷却時間や所要型締
力等からなる周辺条件データは、全て運転条件作成手段
（Ｂ）に供給される。 『（Ｂ）運転条件作成手段について』運転条件作成手段
（Ｂ）は、射出成形機の射出側装置の条件を決定する射
出条件作成部（Ｂ−１）と、型締側装置の条件を決定す
る型締条件作成部（Ｂ−２）とから構成されている。射
出条件作成部（Ｂ−１）では、上述した最適流動条件
と、成形品形状データ、周辺条件データの供給を受け
て、予め記憶保持されている知識データベースに基づい
て、次のように最適射出条件を得るようにしている。

【００３０】まず、以下の（一）〜（三）により射出条
件作成部（Ｂ−１）のデータ処理内容について詳細に説
明する。 （一） 射出工程での運転条件は、基本的には樹脂流動
条件最適化手段（Ａ）から供給された最適流動条件をそ
のまま利用可能であるが、この最適流動条件をそのまま
利用すると、充填工程から保圧工程へ切り替わる際に、
実成形でオーバーパックと言う問題が発生することがあ
る。これは実際の金型のキャビティ容積と、解析に使用
した成形品形状モデルの体積とに若干の差があることか
ら生じるが、主たる原因は成形品形状モデルがコーナー
部などの小さな曲面を無視して作られることにある。こ
のまま成形を行うと金型の破損等の問題が発生する場合
がある。この為、予め記憶保持されている知識データベ
ースから実験に基づく余裕値が呼び出され、最適流動条
件値に対しこの余裕値を加えた値が充填・保圧切換位置
として運転条件に設定される。

【００３１】（二） 冷却時間に関しては、樹脂流動条
件最適化手段（Ａ）から供給された周辺条件データその
ものが利用できる。 （三） 樹脂を可塑化する可塑化工程の運転条件内、ス
クリュー回転数に関してはデータが無いので、樹脂流動
条件最適化手段（Ａ）から供給された周辺条件データに
示されている冷却時間と、知識データベースに記憶され
ている成形機（Ｃ）の可塑化能力とから、この冷却時間
内で、次の成形品に使用する樹脂の可塑化計量が完了す
るように、スクリュー回転数値が計算、決定される。 以上の（一）〜（三）によって必要な全ての最適射出条
件が決定される。

【００３２】一方、型締条件作成部（Ｂ−２）では、上
述した成形品形状データ、周辺条件データの供給を受け
ると共に、これら成形品形状データ、周辺条件データ
と、オペレータにより入力手段（図示略）を介して別途
外部入力された金型設計データと、予め記憶保持してい
る知識データベースとに基づいて、次のように最適型締
条件を得る。尚、ここで入力に必要な金型設計データは
金型厚さ値、アンギュラピンの有無、エジェクタ最大ス
トローク等であり、図面又は金型現品の持つ情報により
判断を要すること無く入力可能なものである。また、成
形品の高さ、肉厚、スプール高さ等の成形品形状データ
は、樹脂流動条件最適化手段（Ａ）から成形品形状デー
タとして供給されるものである。

【００３３】尚、図１では、型締条件作成部（Ｂ−２）
に対して、オペレータ操作により入力手段（図示略）を
介して金型設計データを外部入力するようにしたが、こ
れに限定されず、図３で示すような金型の具体的構造を
設計するＣＡＤ装置等の金型設計手段（Ｄ）から、金型
設計データを供給するようにしても良い。すなわち、前
記成形品形状モデルのデータを金型の設計を行うＣＡＤ
装置等の金型設計手段（Ｄ）で利用して具体的型構造の
設計を行うことは極めて一般的に行われることであり、
従って、金型設計手段（Ｄ）にて、具体的型構造の設計
が完了した後、それらの設計データの中から、上述した
必要な金型設計データを抽出し、これを上記型締条件作
成部（Ｂ−２）に供給するようにすれば、人手による金
型設計データの入力は不要となり、結果として作業能率
の向上につながる。

【００３４】次に、〜により型締条件作成部（Ｂ−
２）のデータ処理内容について詳細に説明する。 型締力設定に関しては所要型締力値が、樹脂流動条
件最適化手段（Ａ）から周辺条件データとして供給され
ているが、必要最小限の値であり実際の成形においては
バリ等の不具合が発生する可能性があり余裕が必要であ
る。従って、予め記憶保持されている知識データベース
から、成形する樹脂の種類に対応する余裕率（樹脂に対
応して複数設定記憶されている）が呼び出され、所要型
締力値にこの余裕率を乗ずることにより最適型締力値が
算出、決定される。

【００３５】 型開きストローク設定に関しては、樹
脂流動条件最適化手段（Ａ）から成形品形状データとし
て供給されている成形品の高さとスプール高さの値を利
用し、知識データベースに予め記憶されている最適型開
きストロークと、成形品の高さ、スプール高さとの関係
を示す関係式に基づいて、最適型開きストロークが計
算、決定される。この関係式の一例を示せば、例えば
「最適型開きストローク＝成形品の高さ×２．３＋スプ
ール高さ」で示される。 型開閉速度設定に関しては、樹脂流動条件最適化手
段（Ａ）から成形品形状データとして供給された成形品
肉厚、金型設計データとして供給されたアンギュラピン
の有無等に基づいて、知識データベースに予め記憶され
ている最適型開閉速度と、成形品肉厚、アンギュラピン
の有無等との関係式に基づいて、最適型開閉速度が計
算、決定される。

【００３６】 エジェクタストローク設定に関して
は、金型設計データとして供給されたエジェクタ最大ス
トロークと、知識データベースに予め記憶されているエ
ジェクタ余裕値とが呼び出され、エジェクタ機構と型構
造との機械的衝突が発生せず、かつ突き出し機能が順調
に行われるように、エジェクタ最大ストロークからこの
エジェクタ余裕値が減じられて最適エジェクタストロー
クが決定される。 エジェクタ速度設定に関しては、
樹脂流動条件最適化手段（Ａ）から成形品形状データと
して供給された成形品の肉厚値に基づいて、知識データ
ベースに予め記憶されている最適エジェクタ速度と成形
品肉厚値との関係を示す関係式から、最適エジェクタ速
度が算出、決定される。以上のような〜のデータ処
理によって、型締条件作成部（Ｂ−２）では必要な全て
の最適型締条件が決定される。

【００３７】そして、以上のように射出条件作成部（Ｂ
−１）にて最適射出条件が決定され、かつ型締条件作成
部（Ｂ−２）にて最適型締条件が決定されたならば、こ
れら最適射出条件、最適型締条件とからなる最適成形条
件は、共に射出成形機（Ｃ）に供給される。

【００３８】以上詳細に説明したように本実施例に示す
射出成形機の最適成形条件設定システムでは、コンピュ
ータ内にある樹脂流動条件最適化手段（Ａ）、運転条件
作成手段（Ｂ）において、射出成形機（Ｃ）の運転に必
要な射出側条件と型締側条件の全てに対する最適値が計
算されて設定されることになるので、成形開始に当たっ
て熟練技能者の知識は不要であり、素人でも成形が行え
るようになる。尚、射出成形機（Ｃ）としては勿論一般
的油圧式成形機でも良いが、設定された最適値が気温変
化等の外乱があっても変動すること無く、そのまま実行
値となりえる電動式成形機の方が本発明の目的を実現し
易く望ましい。

【００３９】さて、上記により本発明の基本的構成が示
されたが、実は樹脂流動条件最適化手段（Ａ）からのデ
ータと、実際の射出成形機（Ｃ）の運転状況とにズレが
発生する事もある。この様な場合の例として、射出工程
での充填工程から保圧工程への切り換わりに於けるオー
バーパック問題に対し、知識データベースを用いて解決
している例を既に示したが、図２に示す様に構成すると
一層至便であると共に成形品品質の向上が図られる。

【００４０】『（Ｇ）成形監視手段について』図２で
は、射出成形機（Ｃ）に取り付けられたセンサー（樹脂
圧センサー（Ｓ１）、樹脂温度センサー（Ｓ２））によ
り成形の状況が把握され、その成形の状況が成形監視手
段（Ｇ）に送られる。成形監視手段（Ｇ）では、この送
られて来た情報を判断し、必要により、その結果を運転
条件作成手段（Ｂ）、樹脂流動条件最適化手段（Ａ）、
射射出成形機（Ｃ）に送る様に構成されている。具体的
例を上げて以下説明する。

【００４１】１．充填工程から保圧工程への切り換わり
に於けるズレの例 図６にこの様なズレがあった場合の、射出工程中の射出
圧の変化を示す。点ａが樹脂流動条件最適化手段（Ａ）
から与えられた充填工程・保圧工程切換点であるが、ス
クリュがこの点に達する以前にキャビティが樹脂で満た
されているため、この点に於ける樹脂圧は異常に大きな
値へと増大している。そして結果としてオーバーパック
と言う問題を引き起こしている。本当は充填工程・保圧
工程切換点は丁度キャビティが樹脂で満たされた点ｂで
あるべきであった訳である。この点ａと点ｂの差が、こ
こで言うズレである。さて、図２の構成では、射出成形
機（Ｃ）に取り付けられた樹脂圧センサー（Ｓ１）に依
り、射出工程中のスクリュ位置に対応した樹脂圧が樹脂
圧データ（G1）として成形監視手段（Ｇ）に送られる。
この成形監視手段（Ｇ）では、樹脂圧データ（G1）に基
づき樹脂圧とスクリュ位置の関係を演算し、樹脂圧曲線
の傾きを刻々と求め、更にこの傾きが予め定められてい
る値を丁度超えた点が、正しい充填工程・保圧工程切換
点ｂであると判断する様に予め設定されている。（尚、
この正しい充填工程・保圧工程切換点ｂを求める手法と
しては他に、オーバーパック領域に入るとスクリュ速度
が急速に減速する事を利用して、スクリユ速度とスクリ
ュ位置の関係から求める事も可能である。）

【００４２】この様にして初回の成形で求められた正し
い充填工程・保圧工程切換点ｂを示すデータ（G2）は運
転条件作成手段（Ｂ）に送られ、前の値である点ａと置
き換えられる。この様にして２回目の成形からは点ｂを
基にして成形が行われ、オーバーパックと言う問題を解
決できる。尚、上記の方法では、この測定を行っている
初回の成形では、オーバーパック問題を解決出来ない事
となるが、これは以下の様に解決することができる。初
回の成形で、成形監視手段（Ｇ）が正しい充填工程・保
圧工程切換点ｂに達したと判断したら、この充填工程・
保圧工程切換点ｂを示すデータ（G3）は射出成形機
（Ｃ）に伝達される。このデータ（G3）を受けると射出
成形機（Ｃ）では、直ちに充填工程を中止し、保圧工程
に移行する様に予め設定されている。又、射出成形機
（Ｃ）自身が持っている成形運転条件中の充填工程・保
圧工程切換点は、点ａから点ｂへと書換えられる。この
様にして初回の成形も含めて正しい充填工程・保圧工程
切換点を使用した成形を行うことが可能となる。

【００４３】２．樹脂温度のズレ キャビティに流入する樹脂の温度状態は成形の大きなフ
ァクターであり、重要な項目である。しかしながら現存
する樹脂流動条件最適化手段（Ａ）では、図７に示す様
に樹脂温は充填工程にわたって一定温度であると言う前
提で計算が行われる。これは樹脂温度を決定しているス
クリュ内の樹脂の挙動が複雑すぎて、現実的には計算出
来ない事から、この様になされている。しかし現実の樹
脂温度の状態は、一例を図８に示す様に、一定温度であ
ると言う前提とは程遠いものであり、ズレがある。

【００４４】さて、図２の構成では、射出成形機（Ｃ）
に取り付けられた樹脂温度センサー（Ｓ２）に依り、射
出工程中のスクリュ位置に対応したノズル部通過樹脂温
度がデータ（G1）として成形監視手段（Ｇ）に送られ
る。そして成形監視手段（Ｇ）では、この送られてきた
樹脂温度をスクリュ位置に対応した樹脂温度測定データ
（G4）として取り纏めると共に、この樹脂温度測定デー
タ（G4）を樹脂流動条件最適化手段（Ａ）に転送する。
転送された樹脂流動条件最適化手段（Ａ）では、一定で
あることが前提の樹脂温度データに換えて、この転送さ
れた樹脂温度測定データ（G4）を使用することになる。
従って、樹脂流動条件最適化手段（Ａ）では、この転送
された樹脂温度測定データに基づいて最適流動条件を求
め直し、この新しい最適流動条件を運転条件作成手段
（Ｂ）に転送して行く事により、一層高品質の成形品を
得ることが可能となる。

【００４５】さて、上記の図１、図２、図３の説明から
熟練技能者の知識は不要であり、素人でも成形が行える
ようになる射出成形機の最適成形条件設定システムが示
されたが、これがそのまま適用できない成形品も一部で
はあるが存在する。そして、このような成形品が存在す
る理由は、現在実用化されている樹脂流動条件最適化手
段の能力に限界があり、一部の成形品に対して、射出成
形機の運転に必要な射出側条件の最適値が得られないか
らである。例えば、ガス焼けやジェッティングと言った
不良現象を発生させる成形品に対して、これを最適化し
て最適成形条件を得る能力は、現在実用化されている樹
脂流動条件最適化手段には無い。

【００４６】但し、ここで述べていることは、現在実用
化されている樹脂流動条件最適化手段においてはそのよ
うな能力を持たないと言うことだけであり、本発明の請
求範囲に定義される樹脂流動条件最適化手段（Ａ）は、
それに限定されること無く、これらの不良現象をも最適
化可能なものとすることに留意する必要がある。何故な
らばこれらに関する最適化も技術としては可能である
が、顧客の要求の程度や所要計算時間が実用的で無いな
ど、主として商品性の観点から現在実用化されている樹
脂流動最化手段においては省かれているからである。例
えば、ガス焼け不良に関しては、現在実用化されている
樹脂流動条件最適化手段においては、樹脂流入前のキャ
ビティ中は真空であるとして計算の簡素化が計られてい
る為に最適化計算ができないが、事実そうであるよう
に、ここに空気があるものとして計算を行い、キャビテ
ィからの空気排出能力値と、樹脂の温度と時間と変質の
関係のデータがあれば気体の断熱圧縮の関係式等で解
析、最適化は技術として可能である。

【００４７】さて、このような現在実用化されている樹
脂流動条件最適化手段の実状を踏まえて、上記実施例は
以下に示すように成形条件修正手段（Ｅ）、不良現象識
別手段（Ｆ）を設けるようにしても良い。尚、これら成
形条件修正手段（Ｅ）、不良現象識別手段（Ｆ）は、上
述した樹脂流動条件最適化手段（Ａ）、運転条件作成手
段（Ｂ）、成形監視手段（Ｇ）と同様、いずれもコンピ
ュータ内に具備されているものである。 『（Ｅ）成形条件修正手段について』図４に示すように
この成形条件修正手段（Ｅ）は、運転条件作成手段
（Ｂ）と射出成形機（Ｃ）との間に設けられるものであ
る。この成形条件修正手段（Ｅ）では、成形品にて発生
する不良現象に関する情報（符号E1で示す）が供給され
ると共に、不良原因の推定や対策の推定に必要な初期デ
ータとして、運転条件作成手段（Ｂ）から最適成形条
件、及び運転条件作成手段（Ｂ）を経由して樹脂流動条
件最適化手段（Ａ）から樹脂の種類名やゲート寸法や成
形品肉厚などの情報（符号E2で示す）が供給されるよう
になっており、これらE1・E2で示される情報と、後述す
る不良原因推定知識データベース、対策知識データベー
スとに基づいて、最適成形条件をより良く修正した修正
成形条件を作成する。

【００４８】不良原因推定知識データベースは、成形品
に発生する不良現象に基づいて、該不良現象が発生する
不良原因を推定する為のデータが多数記憶されているも
のであって、具体的には、樹脂の種類、ゲート寸法、成
形品肉厚などの項目に応じて、一つの不良現象（例え
ば、ショートショット、ヒケなど）に対して一又は複数
の不良原因（例えば、保圧の不足、樹脂の流動不良、ガ
ス抜け不良など）が設定され、これら不良現象とそのレ
ベルに応じて、不良原因を特定するものである。尚、不
良原因はこれらが複数ある場合に、予め定めた優先順位
に従って選択されるものとする。

【００４９】対策知識データベースは、不良原因推定知
識データベースを基にして推定された不良原因に対し、
その対策を推定すると共にその対策に対応するように、
運転条件作成手段（Ｂ）から供給された最適成形条件
（最適射出条件・最適型締条件）内の条件項目内容を変
更するためのものである。具体的には、対策知識データ
ベースには、上記不良原因推定知識データベースに基づ
いて特定された不良原因（例えば、保圧の不足、樹脂の
流動不良、ガス抜け不良など）と、不良原因を特定する
根拠となった不良現象とに基づいて、それぞれ対応する
対策がマトリックス状に設定されているものであって、
対策の一例としては「保圧をａ〔kgf/cm2〕上昇させ
る」「保圧 時間をｂ〔sec〕長くする」「金型温度をｃ
〔℃〕上げる」……などがあり、このような対策に基づ
いて、上述した最適成形条件（最適射出条件・最適型締
条件）内の条件項目の数値を修正した修正成形条件が射
出成形機（Ｃ）に対して供給される。そして、この射出
成形機（Ｃ）では、成形条件修正手段（Ｅ）から供給さ
れた修正成形条件に基づいて再度、成形が行なわれる。

【００５０】尚、不良原因の推定や対策の推定に必要な
初期データである最適成形条件は、運転条件作成手段
（Ｂ）から供給したが、これに限定されずに射出成形機
（Ｃ）から供給しても良い。また、成形品に発生する不
良現象（符号E1で示す）に関するデータは、成形条件修
正手段（Ｅ）に対して、キーボード等の入力手段により
供給しても良いが、図５に示すように別途設けた不良現
象識別手段（Ｆ）を通じて自動的に供給するようにして
も良い。

【００５１】『（Ｆ）不良現象識別手段について』この
不良現象識別手段（Ｆ）は図５に示されるように、射出
成形機（Ｃ）に設けられたセンサＳ３から供給された検
出データに基づいて、成形品に発生する不良現象とその
不良現象のレベルを自動的に判定し、これら不良現象及
び不良現象のレベルを示す情報を、前記成形条件修正手
段（Ｅ）に供給するようにしたものであって、このよう
な不良現象識別手段（Ｆ）によって人の判断と入手の作
業が不要となり、作業効率の向上が図られるものであ
る。尚、不良現象識別手段（Ｆ）の例としてはビジョン
システムと呼ばれる技術があり、射出成形機（Ｃ）に設
けられたイメージセンサＳ３から画像データを取り込
み、この画像データを予め記憶させておいた基準画像デ
ータと比較することにより、成形品の不良現象とその不
良現象のレベルを識別する。

【００５２】そして、上記のような成形条件修正手段
（Ｅ）、あるいは成形条件修正手段（Ｅ）及び不良現象
識別手段（Ｆ）を設けることによって、運転条件作成手
段（Ｂ）にて作成した最適成形条件を、成形品が良品と
なるまで繰り返し自動修正することができ、その結果と
して最良の最適修正条件を得ることが可能となる。尚、
この成形条件修正手段（Ｅ）の一例としては例えば特公
平７−２０６５１号公報に示される技術がある。

【００５３】また、本実施例に示されている射出成形機
における最適成形成形条件設定システムの一連の作業を
時間列でみると、勿論全ての作業を同時期に実施するこ
とも可能であるが、一般には次のようになる。 （１）成形品設計時期 成形品のデザイン、強度、成形性等が検討され決定され
る時期であり、この時期においては樹脂流動条件最適化
手段（Ａ）が用いられる。 （２）金型設計製作時期 成形品のデザインに基づいて具体的な金型の設計と製作
がなされる時期であり、この時期においては金型設計手
段（Ｄ）が用いられる。 （３）成形時期 完成した金型により成形を行う時期であり、この時期に
は、射出成形機（Ｃ）及び運転条件作成手段（Ｂ）、成
形条件修正手段（Ｅ）、不良現象識別手段（Ｆ）、成形
監視手段（Ｇ）が用いられる。

【００５４】そして、これらから理解されるように〔樹
脂流動条件最適化手段（Ａ）〕と〔金型設計手段
（Ｄ）〕と〔運転条件作成手段（Ｂ）、成形条件修正手
段（Ｅ）、不良現象識別手段（Ｆ）、成形監視手段
（Ｇ）〕とは時期と場所を異にして使用されることが多
く、従って、これら手段を一つのコンピュータ内に収め
ず、複数のコンピュータに分散して配置しても良い。ま
た、このとき射出成形機（Ｃ）に対して直接データを入
出力する運転条件作成手段（Ｂ）、成形条件修正手段
（Ｅ）、不良現象識別手段（Ｆ）、成形監視手段（Ｇ）
の全て、あるいは一部を、該射出成形機（Ｃ）に内蔵す
るように構成しても良く、この場合、特別にコンピュー
タを設置するスペースを確保する必要が無く、また、操
作性が向上するという点において更なる効果が得られ
る。

【００５５】また、樹脂流動条件最適化手段（Ａ）、運
転条件作成手段（Ｂ）、射出成形機（Ｃ）、金型設計手
段（Ｄ）、成形条件修正手段（Ｅ）、不良現象識別手段
（Ｆ）、成形監視手段（Ｇ）間において種々のデータが
授受されているが、これらデータの授受は同一コンピュ
ータ内においては、基板回路上で行われることになり、
また、複数のコンピュータの各間においては、通信回線
等のケーブル、あるいはフロッピーディスク、ＩＣカー
ドなどの記憶媒体が利用されることになる。また、上述
した実施例は本発明の一例を示すものであって、これに
限定されること無く、本発明の精神を逸脱しない範囲に
おいて実施例の技術内容に種々の変更が可能であること
は言うまでも無い。

【００５６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように第１の発明に
係わる射出成形機の最適成形条件設定システムでは、樹
脂流動条件最適化手段にて、成形品形状モデルを作成
し、この成形品形状モデルにより樹脂流動解析を行うと
共に、該解析結果と、樹脂の性質に基づき定められた最
適化アルゴリズムとに基づいて繰り返して自動計算を行
うことにより、充填工程、保圧工程における樹脂の最適
流動条件を得る。また、運転条件作成手段内の射出条件
作成部では、樹脂流動条件最適化手段から得られる最適
流動条件と、予め記憶保持された射出条件に関する知識
データベース内のデータとに基づいて、射出成形機にお
ける最適射出条件を得ると共に、該運転条件作成手段内
の型締条件作成部では、樹脂流動条件最適化手段から供
給された成形品形状モデルについての成形品形状データ
及び樹脂流動解析の結果等を示す情報と、金型設計デー
タと、予め記憶されている型締条件に関する知識データ
ベース内のデータとに基づいて、射出成形機における最
適型締条件を得る。

【００５７】そして、これら射出条件作成部で作成され
た最適射出条件と、型締条件作成部で作成された最適型
締条件とは共に最適成形条件として射出成形機に供給さ
れ、これによって射出成形機ではこの最適成形条件に従
って優良な成形品を作成することが可能となる。すなわ
ち、本発明の本発明に係わる射出成形機の最適成形条件
設定システムによれば、樹脂流動条件最適化手段、運転
条件作成手段において、射出成形機の運転に必要な射出
側条件と型締側条件に対する最適値を演算により求める
ことができ、これによって成形開始に当たって熟練技能
者の知識が不要であり、素人でも成形を行うことが可能
となる。

【００５８】第２の発明に係わる射出成形機の最適成形
条件設定システムでは、成形監視手段（Ｇ）において、
運転条件作成手段（Ｂ）から供給された最適成形条件に
基づき運転される射出成形機の運転状況を監視すると共
に、その監視した運転状況を、前記運転条件作成手段
（Ｂ）、樹脂流動条件最適化手段（Ａ）、射出成形機
（Ｃ）の少なくとも一つに供給して前記最適成形条件を
更に最適にする処理を行わせるようにした。具体的に
は、成形監視手段（Ｇ）からの指示によりこれら運転条
件作成手段（Ｂ）、樹脂流動条件最適化手段（Ａ）、射
出成形機（Ｃ）において、例えば実際成形における射出
成形機の運転状況と、予定されていた上記最適成形条件
とのずれを判定し、かつこのずれに基づき次回の成形を
より適切な成形条件とする最適成形条件を作成するよう
にしており、このような最適成形条件によって一層高品
質の成形品を得ることが可能となる。

【００５９】第３の発明に係わる射出成形機の最適成形
条件設定システムでは、樹脂流動条件最適化手段から供
給された成形品形状モデルのデータを利用して金型を設
計し、その設計結果を金型設計データとして前記運転条
件作成手段の型締条件作成部に対して出力する金型設計
手段を、更に具備したので、このような金型設計手段に
よって金型設計データの作成及び供給が自動化され、そ
の結果、上述した運転条件作成手段での最適成形条件の
作成を効率良く行うことが可能となる。

【００６０】

【００６１】

【００６２】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係わる射出成形機の最適成形条
件システムの一実施例を示すブロック図。

【図２】図２は図１に示されるブロック図に成形監視手
段（Ｇ）を更に付加したブロック図。

【図３】図３は図２に示されるブロック図に金型設計手
段（Ｄ）を更に付加したブロック図。

【図４】図４は図３に示されるブロック図に示される成
形条件修正手段（Ｅ）を更に付加したブロック図。

【図５】図５は図４に示されるブロック図に不良現象識
別手段（Ｆ）を更に付加したブロック図。

【図６】図６は射出工程中の射出圧の挙動を示すグラ
フ。

【図７】図７は樹脂流動条件最適化手段中で用いられて
いる樹脂温度を表すグラフ。

【図８】図８は実際の射出工程中の樹脂温度の変化の一
例を示すグラフ。

【符号の説明】

（Ａ） 樹脂流動条件最適化手段 （Ｂ） 運転条件作成手段 （Ｂ−１） 射出条件作成部 （Ｂ−２） 型締条件作成部 （Ｃ） 射出成形機 （Ｄ） 金型設計手段 （Ｅ） 成形条件修正手段 （Ｆ） 不良現象識別手段 （Ｇ） 成形監視手段 （Ｓ１） 樹脂圧センサー （Ｓ２） 樹脂温度センサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 純 埼玉県大宮市吉野１丁目405番３号 株 式会社新潟鉄工所内 (72)発明者 大関 公英 埼玉県大宮市吉野１丁目405番３号 株 式会社新潟鉄工所内 (56)参考文献 特開 平２−128824（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−224（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−209918（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成形品形状モデルを作成し、この成形品
   形状モデルにより樹脂流動解析を行うと共に、該解析結
   果と、樹脂の性質に基づき定められた最適化アルゴリズ
   ムとに基づいて繰り返して自動計算を行うことにより、
   充填工程、保圧工程における樹脂の最適流動条件を得る
   樹脂流動条件最適化手段と、 該樹脂流動条件最適化手段から供給されたデータに基づ
   いて、射出成形機に対して供給する最適射出条件と最適
   型締条件とからなる最適成形条件を作成する運転条件作
   成手段と、を具備し、前記最適流動条件の一つである充填工程の樹脂の最適射
   出速度は、熔融樹脂のフローフロントの進展速度を均等
   に保ちながら充填完了時の樹脂温度分布が一定に近づく
   ように繰り返し自動計算されて決定され、前記最適流動
   条件の一つである保圧工程の樹脂の最適保圧力は、前記
   決定された最適射出速度を初期状態として解析され、成
   形品の収縮部分差を最小にするように繰り返し自動計算
   されて決定され、 前記運転条件作成手段は、 樹脂流動条件最適化手段から得られる最適流動条件と、
   予め記憶保持された射出条件に関する知識データベース
   内のデータとに基づいて、射出成形機における最適射出
   条件を得る射出条件作成部と、 この樹脂流動条件最適化手段から供給された成形品形状
   モデルについての成形品形状データ及び樹脂流動解析の
   解析結果と、金型設計データと、予め記憶されている型
   締条件に関する知識データベース内のデータとに基づい
   て、射出成形機における最適型締条件を得る型締条件作
   成部と、を有していることを特徴とする射出成形機の最
   適成形条件設定システム。
2. 【請求項２】 前記運転条件作成手段から供給された最
   適成形条件に基づき運転される射出成形機の運転状況
   を、樹脂圧センサ及び樹脂温度センサの検出信号に基づ
   いて監視すると共に、その監視した運転状況を、前記運
   転条件作成手段、樹脂流動条件最適化手段、射出成形機
   の少なくとも一つに供給し、これら運転条件作成手段、
   樹脂流動条件最適化手段、射出成形機に対して前記最適
   成形条件を更に最適にする処理を行わせる成形監視手段
   を、更に有することを特徴とする請求項１記載の射出成
   形機の最適成形条件設定システム。
3. 【請求項３】 前記樹脂流動条件最適化手段から供給さ
   れた成形品形状モデルのデータを利用して金型を設計
   し、該金型の設計結果を金型設計データとして前記運転
   条件作成手段の型締条件作成部に対して出力する金型設
   計手段を、更に有することを特徴とする請求項１又は２
   のいずれかに記載の射出成形機の最適成形条件設定シス
   テム。