JP6483049B2 - 射出成形機の設定支援方法 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形機における成形サイクル時間を最適化するための射出成形機の設定支援方法に関する。

一般に、射出成形機では成形材料として使用するペレット等の固形の樹脂材料を、射出装置の加熱筒内に投入するとともに、この加熱筒内で溶融した樹脂材料を金型に射出充填して成形を行う。一方、樹脂材料は溶融状態、即ち、加熱された状態で長い間放置された場合、樹脂材料の分解、更には分解に伴う劣化（炭化）を招くため、溶融した樹脂材料の監視は、成形品質を高めるとともに成形不良を低減する観点からも重要となり、このような監視を目的とした装置も提案されている。

従来、このような溶融した樹脂材料の監視又は監視に基づく制御を目的とした装置としては、特許文献１で開示される射出成形機の制御装置及び特許文献２で開示される射出成形機の樹脂の状態監視装置が知られている。特許文献１で開示される制御装置は、異常が発生して射出成形機の停止により樹脂が炭化したり分解したりするのを防止することを目的としたものであり、具体的には、加熱シリンダを加熱するヒータと、射出成形機に異常が発生したときに計時を開始するタイマと、樹脂の温度を検出するセンサと、タイマによって計時された時間が、樹脂の種類、及び検出された樹脂の温度と基準温度との差に基づいて設定された設定時間に到達したときに当該ヒータの設定値を変更する加熱制御手段とを設けたものである。これにより、タイマによって計時された時間が、樹脂の種類、及び検出された樹脂の温度と基準温度との差に基づいて設定された設定時間に到達したときに、ヒータの設定値が変更される。

また、特許文献２で開示される樹脂の状態監視装置は、樹脂を溶融するヒータを備えた射出成形機の状態監視装置であって、この状態監視装置は、ヒータの温度を検出する温度検出部と、ヒータにより溶融した樹脂を移動させる樹脂移動部と、樹脂の移動が行われたことを検出する樹脂移動検出部と、樹脂の劣化状態を、検出された温度の指数関数を樹脂の移動が行われていない間の時間により積分して求める樹脂劣化状態計算部とを備えており、これにより、求められた劣化状態があらかじめ設定された閾値を超えた場合に警告を発するようにしたものである。

特開平１１−１０５０９３号公報 特許第５３０２４３６号特許公報

しかし、上述した従来の射出成形機における溶融した樹脂材料の監視又は監視に基づく制御を目的にした装置は、次のような問題点があった。

第一に、いずれの装置も正常状態に対して異常状態が発生したときの対処技術として構築されたものである。即ち、異常を未然に防止する予防技術として構築されたものではなく、異常の発生が前提となるため、異常の発生に伴う成形品不良を確実に回避することは困難である。特に、温度により分解しやすい性質を有する樹脂材料の場合、表面的には正常状態であっても、成形サイクル時間とのミスマッチにより樹脂材料の劣化（炭化）が進行し、突然、成形品不良を生じることもあるなど、成形品不良を確実に防止する観点からは必ずしも十分とはいえない。

第二に、従来は、成形条件の設定に際して、速度設定，圧力設定，温度設定等の物理量に係わる設定に主眼を置いていたため、成形サイクル時間については、通常、成形条件の一つとしては捉えておらず、専ら生産性等の観点から生産計画や生産管理に利用していた。しかし、成形サイクル時間が適切に設定されない場合、樹脂材料として劣化に至らないまでも、樹脂の分子量低下や分解ガスの増加等の発生により、成形品質の低下やバラツキを招く虞れがあるなど、常に適切な（最適な）溶融状態に維持する観点からも更なる改善の余地があった。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した射出成形機の設定支援方法の提供を目的とするものである。

本発明に係る射出成形機の設定支援方法は、上述した課題を解決するため、射出成形機Ｍにおける成形サイクル時間を最適化するに際し、予め、成形機コントローラ２に、樹脂材料の種別に対応した温度Ｈｔに対する樹脂分解率Ｓｘに係わる樹脂材料データＤｒをデータベース３として設定し、射出成形機Ｍに対する成形条件の設定時に、成形機コントローラ２により成形条件を設定した後、設定した成形条件に基づく成形サイクル時間である現サイクル時間Ｔｃｐを求めるとともに、加熱筒４に対して設定した加熱筒温度Ｈｔｃ及び使用する樹脂材料の種別に基づく成形サイクル時間である最適サイクル時間Ｔｃｓを、使用する樹脂材料に対して設定した樹脂分解率Ｓｘを超えないことを条件として演算処理により求め、現サイクル時間Ｔｃｐと最適サイクル時間Ｔｃｓを、少なくとも成形機コントローラ２のディスプレイ５に対比可能に表示することを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、現サイクル時間Ｔｃｐには、射出工程時に金型１１に対して射出充填を行う射出時間Ｔｉｎ，金型１１内の樹脂を冷却する冷却時間Ｔｃｏ，及び型開工程の終了から型締工程を開始するまでの中間時間Ｔｍｉを加算した時間を用いることができるとともに、加熱筒温度Ｈｔｃには、設定した複数の加熱筒温度Ｈｔｃ…における最大値を用いることができる。また、最適サイクル時間Ｔｃｓは、樹脂材料が加熱筒４の内部に滞留可能な予め設定した滞留時間Ｔｒを超えないことを条件に設定することができる。滞留時間Ｔｒは、樹脂分解率Ｓｘが、０．０１〜２〔ｗｔ％〕の範囲を満たすことを条件に設定することができ、この樹脂分解率Ｓｘは、任意の大きさに設定可能である。一方、ディスプレイ５に、成形条件を設定する条件設定画面１２を表示するとともに、この条件設定画面１２に、最適サイクル時間Ｔｃｓを表示するための第二設定画面１３を表示することができる。なお、この第二設定画面１３は、条件設定画面１２上にウィンドウ表示することができる。また、第二設定画面１３には、使用する樹脂材料を選択可能な複数の樹脂材料選択キーＲａ…を表示することができるとともに、樹脂分解率Ｓｘを任意に設定可能な樹脂分解率設定部１４を表示することができる。

このような手法による本発明に係る射出成形機の設定支援方法によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 現サイクル時間Ｔｃｐと最適サイクル時間Ｔｃｓを、少なくとも成形機コントローラ２のディスプレイ５に対比可能に表示するようにしたため、例えば、オペレータは、最適サイクル時間Ｔｃｓと現サイクル時間Ｔｃｐを対比し、現サイクル時間Ｔｃｐが最適サイクル時間Ｔｃｓに対してどの程度の差があるかを容易かつ的確に知ることができる。この結果、差が大きいなどにより、現サイクル時間Ｔｃｐに対する変更の必要性があると判断した場合には、成形サイクル時間を変更可能な成形条件である、例えば、射出速度を速める等の再設定を行うことができる。これにより、現サイクル時間Ｔｃｐを短縮させ、最適サイクル時間Ｔｃｓに適合させることが可能になり、常に、使用する樹脂材料にマッチングした最適な成形サイクル時間を維持できる。したがって、樹脂の分子量低下や分解ガスの増加等の発生を回避でき、常に本来の成形品質及び均質性を確保できるとともに、予防技術として機能させることにより異常の発生を未然に回避し、溶融した樹脂材料の劣化に伴う成形品不良の発生をより確実に防止することができる。

（２） 好適な態様により、現サイクル時間Ｔｃｐを設定するに際し、射出工程時に金型１１に対して射出充填を行う射出時間Ｔｉｎ，金型１１内の樹脂を冷却する冷却時間Ｔｃｏ，及び型開工程の終了から型締工程を開始するまでの中間時間Ｔｍｉを加算した時間を用いれば、成形サイクル時間のほぼ全体をカバーできるとともに、既設の設定値の利用により容易に設定することができる。

（３） 好適な態様により、加熱筒温度Ｈｔｃに、設定した複数の加熱筒温度Ｈｔｃ…における最大値を用いれば、加熱筒温度Ｈｔｃ…全体における最も高い温度を用いるため、溶融した樹脂材料の劣化を防止する観点から、より確実性を高めることができるとともに、特に、演算処理等における処理の単純化を図ることができる。

（４） 好適な態様により、最適サイクル時間Ｔｃｓを設定するに際し、樹脂材料が加熱筒４の内部に滞留可能な予め設定した滞留時間Ｔｒを超えないことを条件に設定すれば、樹脂材料の滞留時間Ｔｒの観点から樹脂材料の劣化を防止し、その信頼性をより高めることができる。

（５） 好適な態様により、滞留時間Ｔｒを設定するに際し、樹脂分解率Ｓｘが、０．０１〜２〔ｗｔ％〕の範囲を満たすことを条件に設定すれば、下限の規制により樹脂材料の溶融不足（可塑化不足）を回避しつつ上限の規制により樹脂材料の劣化を確実に防止することができる。

（６） 好適な態様により、樹脂分解率Ｓｘを任意の大きさに設定可能にすれば、オペレータの経験や勘等のノウハウを考慮した最適な樹脂分解率Ｓｘを設定できるため、樹脂材料の劣化を防止しつつ成形条件に対してもより望ましい設定を行うことができる。

（７） 好適な態様により、ディスプレイ５に、成形条件を設定する条件設定画面１２を表示するとともに、この条件設定画面１２に、最適サイクル時間Ｔｃｓを表示するための第二設定画面１３を表示するようにすれば、第二設定画面１３に、使用する樹脂材料を選択可能な複数の樹脂材料選択キーＲａ…を表示したり、樹脂分解率Ｓｘを任意に設定可能な樹脂分解率設定部１４を表示できるなど、条件設定画面１２上において、成形サイクル時間の最適化及び成形条件の設定（再設定）を一緒に行うことができるため、設定処理の容易化及び迅速化を図ることができる。

（８） 好適な態様により、第二設定画面１３を表示するに際し、条件設定画面１２上にウィンドウ表示するようにすれば、成形サイクル時間の最適化処理を行いつつ、本来の成形条件の設定（再設定）を行うことができる。

本発明の好適実施形態に係る設定支援方法の処理手順の一例を示すフローチャート、 同設定支援方法を適用することができるディスプレイに表示される条件設定画面の抽出拡大図を含む射出成形機の全体外観図、 同条件設定画面の詳細図、 同設定支援方法を実行できる成形機コントローラのブロック系統図、 同設定支援方法を説明するための要部系統図、 同設定支援方法に用いることができる樹脂材料データであって温度に対する樹脂材料の１〔ｗｔ％〕減少時の時間を示す樹脂材料毎の特性グラフ、

次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る設定支援方法の理解を容易にするため、同設定支援方法を適用できる射出成形機Ｍの概要について、図２〜図４を参照して説明する。

図２に、射出成形機Ｍの全体外観図を示す。射出成形機Ｍは、成形機ベッドＭｂ上に設置した射出装置Ｍｉと型締装置Ｍｃを備える。射出装置Ｍｉは、外周面にヒータを付設した加熱筒４を備え、この加熱筒４の前端に、図に現れない射出ノズルを有するとともに、加熱筒４の後部には樹脂材料が供給されるホッパ２１を備える。一方、型締装置Ｍｃには可動型と固定型からなる金型１１を備え、この金型１１には冷却用のウォータージャケットが設けられている。

また、成形機ベッドＭｂ上には保護パネル２３を設置し、特に、中央付近に位置する中間パネル２３ｓにはディスプレイ５を付設する。さらに、射出成形機Ｍには、図４に示す成形機コントローラ２を内蔵し、この成形機コントローラ２にディスプレイ５を接続する。成形機コントローラ２とディスプレイ５は、本実施形態に係る設定支援方法を実行するための要部を構成する。一方、図２には、同設定支援方法を実行する際に使用するディスプレイ５に表示される条件設定画面１２の概略図を抽出して示すとともに、図３には、条件設定画面１２を拡大した詳細図を示す。

次に、本実施形態に係る設定支援方法を実行する際に使用する成形機コントローラ２及びディスプレイ５の構成及び機能について、図３〜図５を参照して具体的に説明する。

図４は、成形機コントローラ２のブロック系統を示す。成形機コントローラ２は、ＣＰＵ等のハードウェアを内蔵するコントローラ本体４１を備えるとともに、このコントローラ本体４１に管理されるＳＳＤ等の内部メモリ４２を備える。前述したディスプレイ５は、表示インタフェース４３を介してコントローラ本体４１に接続する。例示するディスプレイ５は、各種表示を行うディスプレイ本体部５ｄとこのディスプレイ本体部５ｄに付設して各種入力等を行うタッチパネル部５ｔにより構成する。

また、内部メモリ４２は、各種データを書き込み可能なデータエリア４２ｄを有するとともに、各種プログラムを格納可能なプログラムエリア４２ｐを有する。したがって、データエリア４２ｄには、本実施形態に係る設定支援方法の実施に関連して、少なくとも、異なる樹脂材料毎の種別データＤｒｓ…及び各樹脂材料に対応した温度Ｈｔに対する樹脂分解率Ｓｘ…に係わる樹脂分解率データＤｒｘを含む樹脂材料データＤｒを書き込むことができる。このデータエリア４２ｄは、データベース３として機能する。

一方、プログラムエリア４２ｐには、ＰＬＣプログラムとＨＭＩプログラムを格納するとともに、各種演算処理（算出処理）及び各種制御処理（シーケンス制御）を実行するための各種処理プログラムを格納する。したがって、成形機コントローラ２は、基本的に、コンピュータシステムとして構成し、射出成形機Ｍ全体の制御を司る機能を備える。なお、ＰＬＣプログラムは、射出成形機Ｍにおける各種工程のシーケンス動作や射出成形機Ｍの監視等を実現するためのソフトウェアであり、ＨＭＩプログラムは、射出成形機Ｍの動作パラメータの設定及び表示，射出成形機Ｍの動作監視データの表示等を実現するためのソフトウェアである。

また、プログラムエリア４２ｐには、特に、本実施形態に係る設定支援方法を実行するための設定支援プログラムを格納する。この設定支援プログラムは、図４に示すように、少なくとも、成形機コントローラ２により成形条件を設定した後、設定した成形条件に基づく成形サイクル時間である現サイクル時間Ｔｃｐを求めて表示する現サイクル時間表示機能Ｆｐ，加熱筒４に対して設定した加熱筒温度Ｈｔｃ及び使用する樹脂材料の種別に基づく成形サイクル時間である最適サイクル時間Ｔｃｓを、使用する樹脂材料に対して設定した樹脂分解率Ｓｘを超えないことを条件として演算処理により求める最適サイクル時間演算機能Ｆｂ，現サイクル時間Ｔｃｐと最適サイクル時間Ｔｃｓを、少なくともディスプレイ５に対比可能に表示するサイクル時間対比表示機能Ｆｃ，をそれぞれ実行することができる。

他方、図４中、Ｍｍは、射出成形機Ｍにおける成形機本体を示しており、成形機本体Ｍｍに備える各種駆動アクチュエータを含む駆動系４５及びヒータ等に対して給電を行うドライバを含む温調系４６は、コントローラ本体４１に接続する。これにより、コントローラ本体４１からは各種制御信号（制御指令）が駆動系４５及び温調系４６に付与されるとともに、駆動系４５及び温調系４６からは、センサ類及びスイッチ類により検出される各種検出信号（検出データ）がコントローラ本体４１に付与される。

さらに、ディスプレイ５には、図３（図４）に示すように、成形条件を設定するための条件設定画面１２を表示する。この条件設定画面１２を利用して本実施形態に係る設定支援方法を実施することができる。この場合、条件設定画面１２の最上部と最下部には、それぞれ複数の画面切換キーを配列表示するため、最上部に配した「主要条件」切換キー３５をＯＮすることにより、図３に示す条件設定画面１２を表示させることができる。例示の条件設定画面１２には、型締条件設定部３６ａ，型開条件設定部３６ｂ，エジェクタ条件設定部３６ｃ，温度条件設定部３６ｄ，充填速度条件設定部３６ｅ，リミット圧条件設定部３６ｆ及び速度−圧力（Ｖ−Ｐ）切換条件設定部３６ｇ等を備えるとともに、各種トレンドデータをグラフィック表示可能なグラフィック表示部３７を備える。成形条件に係わる通常の設定は、この条件設定画面１２を用いて行うことができる。

一方、条件設定画面１２には、本実施形態に係る設定支援方法の実施に関連して、現サイクル時間Ｔｃｐを表示する現サイクル時間表示部５１及び最適サイクル時間Ｔｃｓを表示する最適サイクル時間表示部１３ｃを設ける。例示の場合、図３に示すように、条件設定画面１２内に「樹脂」選択キー３８を設け、この「樹脂」選択キー３８をＯＮすることにより第二設定画面１３をウィンドウ表示させるようにした。この第二設定画面１３を図５に示す。なお、図３には、仮想線により第二設定画面１３の表示位置のみを示している。これにより、現サイクル時間表示部５１及び最適サイクル時間表示部１３ｃは、第二設定画面１３内に表示される。

現サイクル時間表示部５１に表示する現サイクル時間Ｔｃｐ、即ち、射出成形機Ｍに対する成形条件の設定時に、成形機コントローラ２により成形条件を設定した後、設定した成形条件に基づく成形サイクル時間である現サイクル時間Ｔｃｐは、図３に示すように、条件設定画面１２に表示される工程時間設定部３９の設定時間を利用した。例示の場合、工程時間設定部３９には、射出工程時に金型１１に対して射出充填を行う射出時間Ｔｉｎを設定する射出時間設定部３９ａ，金型１１内の樹脂を冷却する冷却時間Ｔｃｏを設定する冷却時間設定部３９ｂ，型開工程の終了から型締工程を開始するまでの中間時間Ｔｍｉを設定する中間時間設定部３９ｃを備えるため、これら射出時間Ｔｉｎ，冷却時間Ｔｃｏ，及び中間時間Ｔｍｉを加算した時間を、現サイクル時間Ｔｃｐとして用いた。このように、現サイクル時間Ｔｃｐを設定するに際し、射出時間Ｔｉｎ，冷却時間Ｔｃｏ及び中間時間Ｔｍｉを加算した時間を用いれば、成形サイクル時間のほぼ全体をカバーできるとともに、既設の設定値の利用により容易に設定できる利点がある。

したがって、このように加算して得られる現サイクル時間Ｔｃｐは、現サイクル時間表示機能Ｆｐにより、第二設定画面１３における現サイクル時間表示部５１に表示され、例示の場合、３９．００〔秒〕であることを示している。

なお、実施形態では、現サイクル時間Ｔｃｐを表示するに際し、第二設定画面１３における現サイクル時間表示部５１を用いた場合を示したが、工程時間設定部３９を現サイクル時間表示部５１に兼用させることも可能である。即ち、例示の場合、図５に示すように、工程時間設定部３９には、射出時間Ｔｉｎとして、１５．００〔秒〕が表示され、冷却時間Ｔｃｏとして、２４．００〔秒〕が表示され、中間時間Ｔｍｉとして０〔秒〕が表示されているため、オペレータは、１５．００と２４．００を加算した時間、即ち、３９．００〔秒〕であることを容易に認識できるため、工程時間設定部３９をそのまま現サイクル時間表示部５１として兼用させることも可能である。

一方、第二設定画面１３を用いて最適サイクル時間Ｔｃｓを求めることができ、求めた最適サイクル時間Ｔｃｓは最適サイクル時間表示部１３ｃに表示される。この場合、最適サイクル時間演算機能Ｆｂにより、加熱筒４に対して設定した加熱筒温度Ｈｔｃ及び使用する樹脂材料の種別に基づく成形サイクル時間である最適サイクル時間Ｔｃｓを、使用する樹脂材料に対して設定した樹脂分解率Ｓｘを超えないことを条件として演算処理により求め、求めた最適サイクル時間Ｔｃｓが、最適サイクル時間表示部１３ｃに表示される。この第二設定画面１３はサイクル時間対比表示機能Ｆｃを備えることになる。

したがって、第二設定画面１３には、図５に示すように、使用する樹脂材料を選択可能な複数の樹脂材料選択キーＲａ…を表示した樹脂選択部３２を備えるとともに、使用する樹脂材料に対して許容できる樹脂分解率Ｓｘを設定する樹脂分解率設定部１４を備える。この場合、樹脂選択部３２には、合計十六の樹脂材料選択キーＲａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄ…Ｒｎ，Ｒｏ，Ｒｐを配置する。これにより、任意の樹脂材料選択キーＲａ…を選択することが可能となり、ＯＮすることにより、使用する樹脂材料が設定される。また、樹脂分解率設定部１４には、使用する樹脂材料に対する任意の樹脂分解率Ｓｘを設定することができ、後述するように、設定する樹脂分解率Ｓｘは、０．０１〜２〔ｗｔ％〕の範囲から設定可能である。なお、第二設定画面１３において、符号５２は「確認」キーを、５３は「閉じる」キーをそれぞれ示す。

このように、成形条件を設定する条件設定画面１２に、最適サイクル時間Ｔｃｓを表示するための第二設定画面１３を表示するようにすれば、第二設定画面１３に、使用する樹脂材料を選択可能な複数の樹脂材料選択キーＲａ…を表示したり、樹脂分解率Ｓｘを任意に設定可能な樹脂分解率設定部１４を表示できるなど、条件設定画面１２上において、成形サイクル時間の最適化及び成形条件の設定（再設定）を一緒に行うことができるため、設定処理の容易化及び迅速化を図れる利点がある。また、例示のように、第二設定画面１３を表示するに際し、条件設定画面１２上にウィンドウ表示すれば、成形サイクル時間の最適化処理を行いつつ、本来の成形条件の設定（再設定）を行うことができる。

次に、本実施形態に係る設定支援方法について、図１〜図６を参照して具体的に説明する。

最初に、本実施形態に係る設定支援方法の基本的な考え方について説明する。まず、成形機コントローラ２には、予め、樹脂材料の種別に対応した、温度Ｈｔに対する樹脂分解率Ｓｘに係わる樹脂材料データＤｒ…をデータベース３として設定する。樹脂分解率Ｓｘに係わる樹脂材料データＤｒとしては、図６に示すような温度Ｈｔに対する樹脂材料の１〔ｗｔ％〕減少時の時間を示す樹脂材料毎の特性データを用いることができる。図６は、いわゆる小沢法と呼ばれる算出法により求めたものであり、例えば、「ＰＰ」の場合は、１９０〔℃〕による１０〔分〕間の加熱により１〔％〕の質量が分解することを示している。また、「ＰＰＳ」の場合は、３４０〔℃〕による１００〔分〕間の加熱により１〔％〕の質量が分解することを示している。この場合、「ＰＰ」は、非常に劣化しやすい樹脂材料であることが分かる。

したがって、樹脂分解率Ｓｘを、劣化とは見做さない任意の値に設定し、この設定した樹脂分解率Ｓｘを超えないように、時間或いは温度等の必要な制御を行えば、樹脂材料の劣化を防止することが可能となる。この場合、劣化と見做さない樹脂分解率Ｓｘとは、成形品に「焼け」や「黒点」等の不良要素が発生しない値であり、望ましくは、０．０１〜２〔ｗｔ％〕の範囲となる。この範囲において、０．０１〔ｗｔ％〕未満の場合には、十分に加熱されないため、溶融不足を生じる虞れがあるとともに、他方、２〔ｗｔ％〕を超える場合には、樹脂材料の劣化が無視できなくなり、不良品を生じる虞れがある。

このため、オペレータは、前述した樹脂分解率設定部１４により、この範囲（０．０１〜２〔ｗｔ％〕）内において、任意の樹脂分解率Ｓｘを設定することができる。このように、樹脂分解率Ｓｘを任意の大きさに設定できるようにすれば、オペレータの経験や勘等のノウハウを考慮した最適な樹脂分解率Ｓｘを設定できるため、樹脂材料の劣化を防止しつつ成形条件に対してもより望ましい設定を行える利点がある。

また、成形機コントローラ２のデータベース３には、加熱筒４及びこの加熱筒４に挿入したスクリュのディメンション及び成形品の体積（金型１１におけるキャビティ容積）を登録する。これにより、加熱筒４内に滞留している全樹脂量により成形されるショット数を算出できるとともに、このショット数と成形サイクル時間により樹脂材料の滞留時間Ｔｒを算出することができる。

したがって、樹脂分解率Ｓｘが、上述した０．０１〜２〔ｗｔ％〕の範囲を満たすことを条件に、滞留時間Ｔｒの設定を行えば、下限の規制により樹脂材料の溶融不足（可塑化不足）を回避しつつ上限の規制により樹脂材料の劣化を確実に防止することができる。そして、滞留時間Ｔｒが設定されれば、このときの成形サイクル時間を算出することができる。これにより、最適サイクル時間Ｔｃｓを設定するに際し、樹脂材料が加熱筒４の内部に滞留可能な予め設定した滞留時間Ｔｒを超えないことを条件に設定可能になるため、樹脂材料の滞留時間Ｔｒの観点から樹脂材料の劣化を防止し、その信頼性をより高めることができる。

次に、本実施形態に係る設定支援方法に係わる具体的な処理手順について、各図を参照しつつ図１に示すフローチャートに従って説明する。

まず、図３に示すディスプレイ５の任意の画面において、「主要条件」切換キー３５をＯＮにすることにより、同図に示す条件設定画面１２が表示されるため、この条件設定画面１２を用いて各種成形条件の設定処理を行う（ステップＳ１）。具体的には、主要条件となる、型締条件設定部３６ａを用いた型締条件の設定、型開条件設定部３６ｂを用いた型開条件の設定、エジェクタ条件設定部３６ｃを用いたエジェクタ条件の設定、温度条件設定部３６ｄを用いた温度条件の設定、充填速度条件設定部３６ｅを用いた充填速度条件の設定、リミット圧条件設定部３６ｆを用いたリミット圧条件の設定、速度−圧力（Ｖ−Ｐ）切換条件設定部３６ｇを用いたＶ−Ｐ切換条件の設定等を行うことができる。

成形条件の設定が終了したなら、射出時間設定部３９ａを用いた射出時間Ｔｉｎの設定、冷却時間設定部３９ｂを用いた冷却時間Ｔｃｏの設定、中間時間表示部３９ｃを用いた中間時間Ｔｍｉの設定を行う（ステップＳ２，Ｓ３）。この設定は、オペレータのマニュアルによる設定でもよいし、他の成形条件が設定された後、設定された成形条件に基づいた自動による設定でもよい。或いはマニュアルによる設定と自動による設定を組合わせた設定であってもよい。図５は、射出時間Ｔｉｎを１５〔秒〕に、冷却時間Ｔｃｏを２４〔秒〕に、中間時間Ｔｍｉを０〔秒〕に、それぞれ設定した場合を例示する。

以上の設定が終了したなら、オペレータは、本実施形態に係る設定支援方法に基づく成形サイクル時間の最適化処理を行うか否かの判断を行う（ステップＳ４）。この場合、使用する樹脂材料が、図６に示した「ＰＰＳ」のように、劣化しにくい樹脂材料のときは、成形サイクル時間に係わる最適化処理が必ずしも必要にならないため、このような場合には最適化処理を省略することができる。

これに対して、本実施形態に係る成形サイクル時間の最適化処理を行うと判断した場合には、まず、条件設定画面１２における「樹脂」選択キー３８をＯＮにする（ステップＳ５）。これにより、条件設定画面１２上に、図５に示す第二設定画面１３がウィンドウ表示される（ステップＳ６）。そして、第二設定画面１３の樹脂選択部３２における複数の樹脂材料選択キーＲａ…から使用する樹脂材料を選択し、選択した樹脂材料選択キーＲａ…をＯＮにする（ステップＳ７）。

また、樹脂分解率設定部１４を用いて樹脂分解率Ｓｘを設定する（ステップＳ８）。この場合、樹脂分解率設定部１４の表示窓をタッチすることによりテンキーボードが表示されるため、このテンキーボードを用いて樹脂分解率Ｓｘに係わる数値を入力することができる。樹脂分解率Ｓｘは、前述したように、０．０１〜２〔ｗｔ％〕の範囲から設定する。設定する際には、例えば、熟練者オペレータが、使用する樹脂材料から適切な値と判断した任意の値を設定してもよいし、或いは初心者オペレータが、判断できないことに基づき、ある程度の余裕を付加した値を設定してもよく、基本的には、０．０１〜２〔ｗｔ％〕の範囲を満たすことを条件に、任意の値を設定することができる。例示は、１．０〔ｗｔ％〕を設定した場合を示している。

以上の設定が終了したなら、「確認」キー５２をＯＮにする（ステップＳ９）。これにより、コントローラ本体４１は、樹脂選択部３２により選択された樹脂材料に係わる樹脂材料データＤｒ（図６）と、樹脂分解率設定部１４により設定された樹脂分解率Ｓｘ（１．０〔ｗｔ％〕）と、加熱筒４に対して設定された加熱筒温度Ｈｔｃとに基づいて、加熱筒４内に滞留可能な樹脂材料の滞留時間Ｔｒを演算処理により求める。また、得られた滞留時間Ｔｒから成形サイクル時間を演算処理により求める。これより得られる成形サイクル時間が最適サイクル時間Ｔｃｓとなり、第二設定画面１３における最適サイクル時間表示部１３ｃに表示される（ステップＳ１０）。例示する最適サイクル時間Ｔｃｓは１５．００〔秒〕であることを示している。

この場合、加熱筒温度Ｈｔｃには、例えば、ゾーン毎に設定される異なる複数の加熱筒温度Ｈｔｃ…のうちの最大値を用いる。このように、加熱筒温度Ｈｔｃに、設定した複数の加熱筒温度Ｈｔｃ…における最大温度Ｈｔｃを用いれば、加熱筒温度Ｈｔｃ…全体における最も高い温度を用いるため、溶融した樹脂材料の劣化を防止する観点から、より確実性を高めることができるとともに、特に、演算処理等における処理の単純化を図れる利点がある。

これにより、最適サイクル時間表示部１３ｃに、最適サイクル時間Ｔｃｓが表示されるとともに、現サイクル時間表示部５１には、現サイクル時間Ｔｃｐが表示される。したがって、オペレータは両者を対比することができる。例示の場合、最適サイクル時間Ｔｃｓは１５．００〔秒〕であるのに対して、現サイクル時間Ｔｃｐは３９．００〔秒〕であることを示している。即ち、最適サイクル時間Ｔｃｓに対して、現サイクル時間Ｔｃｐは、２４．００〔秒〕も長い状態にあり、オペレータは、現サイクル時間Ｔｃｐを短縮するため、成形条件に対する再設定を行うことができる（ステップＳ１１，Ｓ１２）。

具体的には、射出速度を速くしたり、加熱筒温度をＨｔｃ…を調整したり、樹脂分解率Ｓｘを若干高めに設定するなど、現サイクル時間Ｔｃｐを短くするための再設定を行うことができ、この再設定には、様々な設定要素を含めることができる。勿論、成形条件に対する再設定の余裕がないような場合には、必ずしも再設定を行う必要はなく、例えば、不良品に対する監視を強化するなどの対処法を行ってもよい。したがって、成形条件の再設定は対処法の一例であり、最適サイクル時間Ｔｃｓと現サイクル時間Ｔｃｐの対比結果に基づく対処法については様々な選択肢を含ませることができる。

一方、例示した再設定処理が終了したなら、再度、「確認」キー５２をＯＮにする（ステップＳ１３，Ｓ９）。これにより、現サイクル時間Ｔｃｐが再設定された成形条件に基づいて変更される。したがって、このような再設定処理を繰り返すことにより、現サイクル時間Ｔｃｐを、最終的に１５．００〔秒〕以内に追い込むことが可能になるため、最適化されたと判断したなら最適化処理を終了させる（ステップＳ１１）。

よって、このような本実施形態に係る設定支援方法によれば、基本的手法として、予め、成形機コントローラ２に、樹脂材料の種別に対応した温度Ｈｔに対する樹脂分解率Ｓｘに係わる樹脂材料データＤｒをデータベース３として設定し、射出成形機Ｍに対する成形条件の設定時に、成形機コントローラ２により成形条件を設定した後、設定した成形条件に基づく成形サイクル時間である現サイクル時間Ｔｃｐを求めるとともに、加熱筒４に対して設定した加熱筒温度Ｈｔｃ及び使用する樹脂材料の種別に基づく成形サイクル時間である最適サイクル時間Ｔｃｓを、使用する樹脂材料に対して設定した樹脂分解率Ｓｘを超えないことを条件として演算処理により求め、現サイクル時間Ｔｃｐと最適サイクル時間Ｔｃｓを、少なくとも成形機コントローラ２のディスプレイ５に対比可能に表示するようにしたため、例えば、オペレータは、最適サイクル時間Ｔｃｓと現サイクル時間Ｔｃｐを対比し、現サイクル時間Ｔｃｐが最適サイクル時間Ｔｃｓに対してどの程度の差があるかを容易かつ的確に知ることができる。この結果、差が大きいなどにより、現サイクル時間Ｔｃｐに対する変更の必要性があると判断した場合には、成形サイクル時間を変更可能な成形条件である、例えば、射出速度を速める等の再設定を行うことができる。これにより、現サイクル時間Ｔｃｐを短縮させ、最適サイクル時間Ｔｃｓに適合させることが可能になり、常に、使用する樹脂材料にマッチングした最適な成形サイクル時間を維持できる。したがって、樹脂の分子量低下や分解ガスの増加等の発生を回避でき、常に本来の成形品質及び均質性を確保できるとともに、予防技術として機能させることにより異常の発生を未然に回避し、溶融した樹脂材料の劣化に伴う成形品不良の発生をより確実に防止することができる。

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

例えば、成形機コントローラ２のディスプレイ５とは、必ずしも成形機コントローラ２に対して一体である必要なく、スマートフォン等のモバイル端末のディスプレイに転送して表示するなど、少なくとも対比可能に表示できればよい。また、現サイクル時間Ｔｃｐとして、射出時間Ｔｉｎ，冷却時間Ｔｃｏ及び中間時間Ｔｍｉを加算した時間を用いた場合を例示したが、他の時間を付加するなどにより、より正確な時間を用いてもよい。さらに、加熱筒温度Ｈｔｃには、設定した複数の加熱筒温度Ｈｔｃ…における最大値を用いる場合を示したが、最大値をそのまま使用してもよいし、余裕値や補正値を付加するなど、変更を加えた値であってもよい。一方、樹脂分解率Ｓｘは、任意の大きさに設定する場合を示したが、予め樹脂材料毎に設定した固有の樹脂分解率Ｓｘを用いてもよい。また、条件設定画面１２に、最適サイクル時間Ｔｃｓを表示するための第二設定画面１３を表示するに際し、条件設定画面１２上にウィンドウ表示する場合を示したが、条件設定画面１２内に第二設定画面１３を表示するエリアを設けてもよい。

本発明に係る射出成形機の設定支援方法は、成形サイクルの繰り返しにより成形を行う各種射出成形機における成形サイクル時間を最適化する際に利用できる。

２：成形機コントローラ，３：データベース，４：加熱筒，５：ディスプレイ，１１：金型，１２：条件設定画面，１３：第二設定画面，１３ｃ：最適サイクル時間表示部，１４：樹脂分解率設定部，Ｍ：射出成形機，Ｓｘ：樹脂分解率，Ｄｒ：樹脂材料データ，Ｔｃｐ：現サイクル時間，Ｔｉｎ：射出時間，Ｔｃｏ：冷却時間，Ｔｍｉ：中間時間，Ｒａ…：樹脂材料選択キー

Claims (10)

1. 射出成形機の成形サイクル時間を最適化するための射出成形機の設定支援方法であって、予め、成形機コントローラに、樹脂材料の種別に対応した温度に対する樹脂分解率に係わる樹脂材料データをデータベースとして設定し、射出成形機に対する成形条件の設定時に、前記成形機コントローラにより成形条件を設定した後、設定した成形条件に基づく成形サイクル時間である現サイクル時間を求めるとともに、加熱筒に対して設定した加熱筒温度及び使用する樹脂材料の種別に基づく成形サイクル時間である最適サイクル時間を、使用する樹脂材料に対して設定した樹脂分解率を超えないことを条件として演算処理により求め、前記現サイクル時間と前記最適サイクル時間を、少なくとも前記成形機コントローラのディスプレイに対比可能に表示することを特徴とする射出成形機の設定支援方法。
2. 前記現サイクル時間には、射出工程時に金型に対して射出充填を行う射出時間，金型内の樹脂を冷却する冷却時間，及び型開工程の終了から型締工程を開始するまでの中間時間を加算した時間を用いることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の設定支援方法。
3. 前記加熱筒温度には、設定した複数の加熱筒温度における最大値を用いることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の設定支援方法。
4. 前記最適サイクル時間は、樹脂材料が加熱筒の内部に滞留可能な予め設定した滞留時間を超えないことを条件に設定することを特徴とする請求項１記載の射出成形機の設定支援方法。
5. 前記滞留時間は、前記樹脂分解率が、０．０１〜２〔ｗｔ％〕の範囲を満たすことを条件に設定することを特徴とする請求項４記載の射出成形機の設定支援方法。
6. 前記樹脂分解率は、任意の大きさに設定可能であることを特徴とする請求項５記載の射出成形機の設定支援方法。
7. 前記ディスプレイに、前記成形条件を設定する条件設定画面を表示するとともに、この条件設定画面に、前記最適サイクル時間を表示するための第二設定画面を表示することを特徴とする請求項１記載の射出成形機の設定支援方法。
8. 前記第二設定画面は、前記条件設定画面上にウィンドウ表示することを特徴とする請求項７記載の射出成形機の設定支援方法。
9. 前記第二設定画面には、使用する樹脂材料を選択可能な複数の樹脂材料選択キーを表示することを特徴とする請求項７又は８記載の射出成形機の設定支援方法。
10. 前記第二設定画面には、前記樹脂分解率を任意に設定可能な樹脂分解率設定部を表示することを特徴とする請求項７又は８記載の射出成形機の設定支援方法。

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