JPH02255316A - 射出成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明はインラインスクリュータイプの射出成形機に係
り、特に、成形条件が自動的に的確に設定可能な射出成
形機に関する。

［従来の技術］ インラインスクリュータイプの射出成形機において、良
品質の成形品を安定して継続的に得るには、すなわち、
気泡発生、異常昇温によるヤケ、成形重量バラツキ、色
ムラ、光沢バラツキなどの不良がない良好な品質の成形
品を得るには、樹脂材料の可塑化計量（チャージ）及び
射出に関する条件が重要である。

勿論、その前提としてスクリューの形状設計も重要で。

（ａ）スクリューの供給部（フィードゾーン）、圧縮部
（コンプレッションゾーン）、計量部（メータリングゾ
ーン）の構成比。

（ｂ）Ｌ／Ｄ Ｌニスクリユーの全長 Ｄニスクリユーの直径 （Ｃ）圧縮比（ＣＲ＝ｈ　１／ｈ２） ｈｌ：供給部のスクリュー溝深さ ｈ２：計量部のスクリュー溝深さ （原料供給部のスクリュー溝に溜っている樹脂の分量と
、計量部のスクリュー溝に溜っている樹脂の分量との比
。） （ｄ）Ｐ／Ｄ Ｐニスクリユーのネジピッチ Ｄニスクリユーの直径 などを充分考慮してスクリューデザインが決定され、こ
れによって可塑化計量の良否が先ず決まる。

厳密に言うと、成形する樹脂ごとに最適のスクユー形状
が決まるが、一般にはなるべく多くの樹脂材料に共通し
て使用できるような汎用スクリューデザインが選定され
る。すなわち、前記（ａ）では、通常供給部の長さを５
０〜６０％と大きくしてチャージスピードの安定化と、
昇温溶融点に達するまでは樹脂が出来るだけ加圧されな
いような考慮が払われると共に、圧縮部の長さの大小で
せん断発熱を制御する。また、前記（ｂ）では、Ｌ／Ｄ
を長くするとチャージスピード、樹脂温、混練の安定性
が良くなることから、装置全体との兼合いもあるが、Ｌ
／Ｄは通常２０〜２２と・される。

また、前記（ｃ）では、低温成形が必要な場合はＣＲを
小さくして前記混練部でのせん断発熱を抑え、その反対
に混線性を高めるためにはＣＲが大きくされる。さらに
また、前記（ｄ）のＰ／Ｄは移送量と溶融状態での効率
を考慮して通常は１．０程度の値が選択される。

この他に、加熱シリンダの肉厚／外径も、ヒータからの
加熱を安定に伝達するという点で重要である。

上述したスクリューの設計は、過去の経験値に基づき、
コンピュータでシュミレーション計算を行なってなされ
るが、前記したようにスクリューは多品種の樹脂材料に
適用可能な汎用スクリューとされるのが一般的で、この
ようなスクリューをもつインラインタイプの射出成形機
では、樹脂材料に応じてどのような成形条件で装置を作
動させるかが極めて重要な事柄となる。

この成形条件を挙げると、可塑化計量（チャージ）時に
おいては、 （イ）各ゾーンのヒータ温度。

（ロ）計量ストローク。

（ハ）スクリュー回転数を計量ストロークに対してどの
ように可変させるか。

（ニ）背圧を計量ストロークに対してどのように可変さ
せるか。

（ホ）サックバック量とその速度。

などのファクターがあり、また、射出時には、（へ）射
出圧力。

（ト）射出速度を射出ストロークに対してどのように可
変させるか。

（チ）保圧切替位置。

（す）保圧時の保圧力をどのように可変させるか。

などのファクターがある。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、従来の射出成形機では、加熱シリンダの内部
を直接見ることが出来なかったので、上述したチャージ
行程及び射出行程時の条件設定は。

経験値に基づく試行錯誤の手法で、試ショットによって
成形品を観察し、成形条件を模索設定するものであった
。

すなわち、従来は加熱シリンダの内部がＩ！察できない
ため、 （Ａ）可塑化計量（チャージ）時に、スクリューで移送
されながら、加熱された樹脂材料がヒータによる加熱、
スクリュー回転によるせん断力などによって、どのよう
に溶融し、固相から流動相になっていくかの溶融可塑化
の進み方。

（Ｂ）流動相になった後の均一可塑化の様子。

（Ｃ）加熱シリンダ内部における樹脂温度の上昇の様子
、すなわち樹脂温分布や異常温度部位の有無。

ＣＤ）樹脂が溶融可塑化される時に発生するガス分がう
まく脱気されているかどうか。

（Ｅ）流動相となった樹脂がスクリューの谷の間を流動
前進している時に滞留したりしていないかどうかや、或
いは流動速度。

（Ｆ）射出開始時のチエツクリングの動き。

（Ｇ）着色剤混入時の樹脂のカラーリングの均一性・ などの重要なチエツクポイントは、全くブラックボック
スの中にあって、それをｓｉｎしたり測定したりして、
成形条件の設定に結びつけることは不可能であった。

一方、コンピュータによるシュミレーション計算によっ
て成形条件設定に結びつける試みもなされているが、プ
ラスチックのレオロジー的な特性のため、その流動解析
は容易ではなく、結局上述したようなチエツクポイント
に対するアクセスは、殆どカンと経験に頼っているのが
現状で、最適成形条件の設定は熟練と豊かな経験を必要
とし、時間と手間がかかるものであった。しかしながら
、近時のプラスチック産業は、樹脂材料の種類、配合が
より複雑に且つ高度化しつつあり、従来のようなカンと
試行錯誤による成形条件設定に代替して、より理論的で
迅速・的確な成形条件の設定手法を求める機運が高まっ
てきている。

本発明は上記した事情に鑑みなされたもので、その目的
とするところは、加熱シリンダ内部の樹脂挙動などをダ
イレクトにＩＩ！察・解析した結果に基づいた理論的な
最適成形条件が、迅速・的確に設定可能な射出成形機を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記した目的を達成するため、加熱シリンダ内
にスクリューを回転並びに進退可能に配設し、加熱シリ
ンダの周壁の一部に内部ａ察用の観察窓を設けてなる可
視化加熱シリンダをもつ射出成形機を用い、前記Ｉｌ！
察窓を通して加熱シリンダ内部の樹脂の温度分布データ
あるいは樹脂挙動の画像データを解析し、該解析結果に
よって得られた最適成形条件データを格納してなる記憶
手段を設け、この記憶手段に格納された最適成形条件デ
ータを用いて観察窓のない加熱シリンダをもつ射出成形
機の成形条件を制御するように、構成される。

［作　用コ 可視化加熱シリンダをもつ射出成形機を用い、前記ｍｖ
＋窓を通して加熱シリンダ内部の樹脂の温度分布データ
あるいは樹脂挙動の画像データなどをサーモビジョンあ
るいはビデオカメラなどの撮像手段で取込み、これを、
マイクロコンピュータよりなる解析演算装置が、予め作
成された演算プログラムによって演算処理する。すなわ
ち１例えば各部位の温度分布を演算して温度勾配の算出
や異常温度部位の有無を検出を行い、また、画像濃度分
布＜ｍ度、色分布）、マーカーの流動速度（樹脂流動速
度）、チエツクリング挙動などの演算解析を行い、固相
−流動相の分布度合、溶融樹脂内の気泡の発生度合、可
塑化溶融される樹脂材料中のマーカーの流れ具合、樹脂
材料の着色度合、チエツクリングの動きなどを演算解析
する。これ等の演算結果は、前記したチャージ及び射出
行程時の各設定条件、並びに用いた樹脂材料の種別、チ
ャージ量刑と共に格納され、成形条件を種々変更するこ
とによって樹脂毎に定まる最も好適な成形条件が見出さ
れる。

上述の如く、温度分布データ、画像データの解析結果に
よって得られた。樹脂材料の種別やチャージ量刑に定ま
る最適成形条件データは、前記した可視化加熱シリンダ
をもつ射出成形機とスクリューや加熱シリンダが同一メ
カニズムの、観察窓のない通常の射出成形機の制御装置
内のＰＲＯＭに転写・格納される。そして、上記ｌ！察
窓のない通常の射出成形機全体の制御を司どる制御装置
は、キー人力手段から入力指示された樹脂種別、射出量
（チャージ量）によって、前記ＦＲＯＭに格納された最
適成形データを演算抽出し、チャージ、射出条件を自動
設定し、成形プロセスを制御する。

［実施例］ 以下、本発明の１実施例を第１図〜第８図によって説明
する。

第１図は射出成形機の射出装置の機構部並びにこれと関
連する制御系を示す説明図である。

第１図において、ｌは加熱シリンダで、その後端側をヘ
ッドストック２に取付板３を介して固着されており、ヘ
ッドストック２は図示せぬ支持機構に保持されている。

４は加熱シリンダ１の外周に巻装されたバンドヒータ、
５は加熱シリンダ１の先端に取付けられたノズルで、該
ノズル５の外周にもバンドヒータ４が巻装されている。

６は。

上記加熱シリンダ１内に回転並びに前後進可能であるよ
うに配設されたスクリューで、公知のように、その後端
側から先端側に向ってフィードゾーン、コンプレッショ
ンゾーン、メータリングゾーンが形成されている。７は
、加熱シリンダ１内の上記スクリュー６の後部に樹脂材
料を供給するためのホッパーである。

８は、前記スクリュー６の後端部と連結された回転駆動
源で、該実施例においては電磁モータが用いられている
が、油圧モータに代替することも可能である。９は、ス
クリュー６の前後進駆動源で、射出行程時にスクリュー
６を前進させ、またチャージ行程の背圧を制御するよう
になっている。

該実施例においては、上記前後進駆動源９は油圧シリン
ダよりなっており、そのピストンロッド９ａの先端部が
前記回転駆動源（モータ）のケーシングに取付けられて
おり、これによって、ピストンロッド９ａと共に、前記
回転駆動源８及びスクリュー６が一体となって前後進す
るようになっている。なお１前後進駆動源９は油圧シリ
ンダ以外にも、適宜回転−直線運動変換機構を付加する
ことによって油圧モータ或いは電磁モータに代替するこ
とも可能である。

１０は、前記バンドヒータ４に付設された例えば熱電対
等からなる温度センサで、図面では１個のみが示されて
いるが、実際には各部位のバンドヒータ４の総べてに設
置される。この各温度センサｌＯの計測情報は１図示せ
ぬＡ／Ｄ変換器などを経て後述する制御装置に送出され
て、制御装置によって各部位のバンドヒータ温度が認知
されるようになっている。１１は射出ストロークセンサ
で、該実施例においては、例えば前記回転駆動源８と一
体となって前後動するラック部材１２に噛合ったとニオ
ンと連動回転するパルスエンコーダ等からなっており、
この射出ストロークセンサ１１による計測情報も後述す
る制御装置に送出され、制御装置はスクリュー６のスト
ローク（位置）及び内蔵されたタイマを用いてスクリュ
ー６の速度を認知するようになっている。１３は、前記
前後進駆動源（油圧シリンダ）９に付設された圧力ヘッ
ド等よりなる射出圧力センサで、この射出圧力センサ１
３の計測情報も、図示せぬＡ／Ｄ変換器などを介して後
述する制御装置に送出され、制御装置は、射出圧力、保
圧圧力、背圧を認知するようになっている。

１４は、射出成形機全体の制御を司どる制御装置で、成
形条件算出部１５、条件算出用テーブル１６、成形プロ
セス制御部１７等々を具備している。上記条件算出用テ
ーブル１６には、スクリューデザイン種別、樹脂材料種
別、チャージ量（射出量）別に予めケーススタデイした
最適成形条件が格納されており、オペレータがキー人力
手段１８などによって、スクリュ一種別、樹脂材料種別
、チャージ量を指定することによって、前記成形条件算
出部１５が条件算出用テーブル１６の内容を算出して次
に述べるような成形条件の最適値を検索あるいは近似計
算するようになっている。

すなわち、条件算出用テーブル１６内には、例えば表−
１に示すように、該実施例の射出成形機とスクリューや
加熱シリンダの基本寸法が同一の可視化加熱シリンダを
もつ射出成形機において、スクリュ一種別Ａ、Ｂ、Ｃ・
・・・・・ごとに、樹脂材軒別、チャージ量刑に詳細に
ケーススタデイされた。

成形条件項目■〜［株］についてのデータが格納されて
いる。

前記■〜［相］の成形条件を具体的に述べると次の通り
である。

■各ゾーン（ノズル部、シリンダ前、中、後。

ホッパー下）のヒータ温度。

■スクリュー回転数を計量ストロークに対してどのよう
に変化させたか。

■背圧を計量ストロークに対してどのように変化させた
か。

■チャージ時にスクリューを正逆回転させる構成とした
場合（この構成について必要ならば本願出願人が先に提
案した特願昭６３−１７７１２８号を参照されたい）に
おいて、スクリューの正転／逆転の時間比率。

■チャージ時のスクリュー回転に振動を重畳させる構成
とした場合（この構成について必要ならば本願出願人が
先に提案した特願昭６３−１７７１２９号を参照された
い）において、回転に重畳させる振動の強さ並びにその
振動数。

■サックバック量とその速度。

■射出圧力の大きさ並びに立上り時間。

■射出速度を射出ストロークに対してどのように可変さ
せたか。

■保圧切替位置。

［相］保圧時の圧力、時間をどのように可変させたか。

そして、成形条件算出部１５は、オペレータが指示した
樹脂材料種別コード、チャージ量に基づき、条件算出用
テーブル１６の格納データから成形条件■〜［相］を抽
出するか、もしくは近似する性質の樹脂、近似するチャ
ージ量から成形条件■〜［相］を近似計算し、この算出
された成形条件設定データを前記成形プロセス制御部１
７に供給する。

成形プロセス制御部１７は、この成形条件算出部１５か
ら与えられたデータと、オペレータのキー人力操作によ
って指示された他の成形条件、すなわち、例えば型開閉
制御条件値、エジェクト制御条件値等々とを加味して全
体の成形条件を認知・設定し、予め作成されたプログラ
ムと前記した各センサ１０．１２．１３等々からの計測
情報とに基づき、射出成形機全体を駆動制御する。

具体的に言うと、成形プロセス制御部１７は、ドライバ
１９を介して各部位の前記バンドヒータ４の温度を制御
し、ドライバ２０を介して前記回転駆動源８によるスク
リュー回転を制御し、また、ドライバ２１、油圧制御弁
２２を介して前記前後進駆動源９によって背圧、射出速
度、射出・保圧圧力などを制御する。（勿論、型開閉駆
動源等々も成形プロセス制御部１７が制御するが、ここ
では説明の簡略化のため図示していない。）すなわち、
前記ホッパー７から加熱シリンダ１内のスクリュー６の
後部に供給された樹脂材料は。

制御装置１４（成形プロセス制御部１７）の指令に基づ
くスクリュー６の回転によって混線・可塑化されつつ前
方へ移送され、制御装置ｉ！１４の指令に基づき背圧を
制御されてスクリュー６がその先端側に貯えられつつあ
る樹脂圧によって後退する。

そして、スクリュー６の先端側に１ショット分の溶融樹
脂が貯えられた時点（計量終了時点）でスクリュー６の
回転が停止され、然る後、必要に応じ制御装置１Ｗ１４
は前後進駆動源９によってスクリュー６を微小量強制後
退させて、公知のサックバック制御を行なう、その後、
所定秒時を経た射出開始タイミング時点で、制御装置１
４が前後進駆動ｇ９を駆動制御してスクリュー６を所定
射出速度で前進させ、前記ノズル５から溶融樹脂を図示
せぬ金型のキャビティ内へ射出・充填した後、所定圧力
・時間だけ保圧行程を行なうようになっている。

斯る構成を採る該実施例の射出成形機においては、スク
リュ一種別、樹脂材料種別、チャージ量をオペレータが
入力指示するだけで、前記した成形条件項目■〜［有］
が最適値で自動的に設定されるので、成形条件の設定が
短時間で且つ確実に行える。

なお、ここで上述してきた機能部をもつ制御装置１４は
、実際にはマイクロコンピュータよりなっており、各種
Ｉ１０インターフェス、主制御プログラム並びに固定デ
ータなどを格納したＲＯＭ、各種フラグ並びにデータな
どを読み書きするＲＡＭ、全体の制御を司どるμＣＰＵ
等を具備しておリ、上述した機能は予め作成されたプロ
グラムによって実行され、前記条件算出用テーブル１６
は例えばＦＲＯＭによって実現される。また、制御装［
１４の演算処理結果は、必要に応じカラーＣＲＴデイス
プレィなどよりなる表示装置２３、プリンタ２４等の出
力装置に送出されて、所望形態の表示、プリントアウト
がなされる。さらにまた、制御装置１４は、磁気ディス
ク記録装巴などの外部メモリ２５とも接続され、必要に
応じ所定データの授受が行われるようになっている。な
お、前記条件算出用テーブル１６内のデータは、このよ
うな外部メモリ２５内に記憶しておいても良い。

次に、前記条件算出用テーブル１６に格納された前述し
た如き、スクリュ一種別、樹脂材料種別、チャージ量刑
の最適成形条件■〜［相］を解析・算出するための装置
及び手法を第２図〜第８図によって説明する。

第２図は、前述してきた第１図の射出装置と同一メカニ
ズムの可視化加熱シリンダをもつ射出装置の要部を示し
ており、加熱シリンダ１の周壁の一部には軸方向に沿っ
た細長穴２６が穿設され、該細長穴２６内に耐熱性ある
複数のガラス体２７が、各ガラス体１７間にスペーサ２
８を介して嵌挿入されている。また、加熱シリンダ１の
外周面から上記細長穴２６に達する３つの細長い観察窓
２９が穿設され１図示していないが該観察窓２９と対応
して加熱シリンダ１の内周面から細長穴２６に達する細
長い切欠きが３つ形成されている。

そして、これによって加熱シリンダ１内の樹脂温度、樹
脂挙動などが各Ｘｌｌ察窓２９から計測あるいは観察可
能なように構成されている。なお、上記観察窓２９は、
それぞれフィードゾーン、コンプレッションゾーン、メ
ータリングゾーンに対応して設けられている。

第３図は前記観察窓２９から加熱シリンダｌ内の各ゾー
ンにおける樹脂挙動、樹脂温度などを撮影して解析し、
最適成形条件を求めるための構成を示すブロック図であ
る。

同図において、３０は前記観察窓２９に対向して設置さ
れた固体撮像素子、撮像管などを備えたビデオカメラ、
３１は同じく観察窓２９に対向して設置されたストロボ
発光部で、ビデオカメラ３０からの同期信号を受けるス
トロボコントローラ３２によって発光制御される。上記
ビデオカメラ３０で撮影された画像は、−旦ビデオテー
プレコーダ（以下ＶＴＲと称す）３４に記録され、この
画像データは、データバッファ３５に取込まれた後、Ａ
／Ｄ変換器３６によって適当なサンプリングレートでデ
ジタル信号に変換されて、後述する解析演算装置に送出
される。なお、３７はＶＴＲ３４に接続されたカラーＣ
ＲＴデイスプレィよりなるモニタで、必要に応じビデオ
カメラ３０で撮影された画像がオペレータによって確認
されるようになっている。

３８は、前記観察窓２９に対向して設置されたサーモビ
ジョンで、ＨｇＣｄＴｅ、ＩｎＳｂなどの温度検出器を
備え、前記観察窓２９に接した樹脂温度を画像データと
して取込み、−旦ＶＴＲ３９に記録するようになってい
る。そして、ＶＴＲ３９に記録された画像データは、デ
ータバッファ４０に取込まれた後、Ａ／Ｄ変換器４１に
よって適当なサンプリングレートでデジタル信号に変換
されて、後述する解析演算装置に送出される。なお、４
２はＶＴＲ３９に接続されたカラーＣＲＴデイスプレィ
よりなるモニタで、必要に応じサーモビジョン３８で取
込まれた温度分布画像がオペレータによって直接視認さ
れるようになっている。

なお、前記ビデオカメラ３０．サーモビジョン３８は共
に、ズーム機能をもち、また図示していないが必要に応
じ旋回回転台などが付設される。

また、前記したようにｗｔ祭窓２９が３つ設けられてい
るので、３つの＊祭窓２９を同時にａｍする場合には、
ビデオカメラ３０．サーモビジョン３８などはこれに応
じて複数台が配設され、各Ｍ祭窓２９を個別に時間的に
ずらせてａ察する場合には、ビデオカメラ３０、サーモ
ビジョン３８などは観察を必要とするａ察窓２９に対向
する位置にその都度移動される。

４３は、ビデオカメラ３０、サーモビジョン３８から得
られたデータを解析するための解析演算装置で、フレー
ムバッファ４４、温度分布演算手段４５、画像濃度分布
演算手段４６．流動速度演算手段４７、チエツクリング
挙動演算手段４８、データ格納部４９．テーブル５０、
成形条件演算部５１などを具備している。

前記サーモビジョン３８から、ＶＴＲ３９、データバッ
ファ４０、Ａ／Ｄ変換器４１を介して解析演算装置４３
に送出されてきた画像データは、フレームバッファ４４
に一旦格納された後、前記温度分布演算手段４５に供給
され、温度分布演算手段４５はこのデータに基づき加熱
シリンダ３内の各ゾーンの樹脂温度分布を演算する。ま
た、該温度分布演算手段４５は、予めケーススタデイさ
れた温度分布情報が格納された前記テーブル５０の内容
を参照して、各部の温度が許容範囲内にあるかどうかや
、温度勾配が許容範囲内にあるかどうか等々の判別処理
を実行する。

前記ビデオカメラ３０から、ＶＴＲ３４，データバッフ
ァ３５、Ａ／Ｄ変換器３６を介して解析演算装置！４３
に送出されてきた画像データは、同様にフレームバッフ
ァ４４に一旦格納された後、前記画像濃度分布演算手段
４６、流動速度演算手段４７、チエツクリング挙動演算
手段４８に所定のタイミングでそれぞれ供給される０画
像濃度分布演算手段４６は、輝度分布、色分布を演算し
。

同相（樹脂ペレット）と流動相との輝度などの相違によ
る固相−流動相の分布度合、樹脂が溶融される時に生じ
るガスによる気泡の発生度合、樹脂中に混入されたマー
カーの分布度合、樹脂中に混入された着色剤の混り度合
等々を、前記テーブル５０に予め格納された固相−流動
相識別情報、気泡識別情報、マーカー識別情報１着色濃
度識別情報、などを参照して算出する。また、画像濃度
分布演算手段４６は、前記テーブル５０に予めケースス
タデイして格納された許容範囲情報などを参照して、上
記した演算結果が許容範囲にあるかどうか等の判別処理
も実行する。

前記流動速度演算手段４７は、供給された複数フレーム
の画像データを処理し、前記テーブル５０に予め格納さ
れたマーカー識別情報を参照して、樹脂中に混入された
マーカーの流動速度から樹脂の流動速度を各部位ごとに
算出する。また、これによって樹脂の滞留箇所の有無、
滞留位置、滞留個所の大きさなどを演算・判別する。そ
してまた、流動速度演算手段４７は、前記テーブル５０
に予めケーススタデイして格納された許容範囲情報など
を参照して、上記した演算結果が許容範囲にあるかどう
か等の判別処理も実行する。

前記チエツクリング挙動演算手段４８は、前記スクリュ
ー４の先端頚部に装着された公知のチエツクリング（逆
止弁部材）の動きを、供給された複数フレームの画像デ
ータから、前記テーブル５０に予め格納されたチエツク
リング識別情報を参照して演算する。また、チエツクリ
ング挙動演算手段４８は、チエツクリングが所定のタイ
ミング時点で所定の作動位置にあるかどうかを、前記テ
ーブル５０に予めケーススタデイして格納されたチエツ
クリング挙動許容範囲情報などを参照して。

上記した演算結果が許容範囲にあるかどうか等の判別処
理も実行する。

上述した温度分布演算手段４５１画像濃度分布演算手段
４６、流動速度演算手段４７、チエツクリング挙動演算
手段４８での演算処理結果は、前記データ格納部４９に
取込まれる。また、該データ格納部４９には、使用され
たスクリュー６に関する前記したスクリューデザインの
詳細、使用された樹脂材料種別、チャージ量、並びに、
前記したチャージ、射出行程時の設定条件（前記した■
〜［相］の成形設定条件）も合わせて格納される。なお
、これ等の情報は図示せぬキー人力装置による入力操作
、もしくは射出成形機全体の制御を司どる前記制御装置
１４からの情報供給によって達成される。

データ格納部４９には、成形設定条件を可変して試ショ
ットを繰返した際の、前述した各演算手段４５〜４８の
演算結果が順次記憶される。そして、各演算手段４５〜
４８の演算結果が最も好ましい状態を示した時の上記し
た成形条件■〜［相］が、最適成形条件として所定の記
憶エリアに格納される。

例えば、スクリューの形状設計毎に、順次樹脂材料を、
例えばポリカーボネイト、アクリル、スチロール等と変
化させ、この各樹脂材料毎にチャージ量を、１ｏ−ｉｏ
ｏ％の間で１０％づつ変化させ、この上で前記した成形
条件■〜［相］を各々ケーススタデイした結果が、Ｉｋ
適成形条件として所定の記憶エリアに格納される。

前記成形条件演算部５１は、データ格納部４９に格納さ
れた樹脂ごとの最適成形条件データを参照して、未解析
の新しい樹脂の成形に際し、近似する樹脂材料における
既知の成形条件に基づき成形条件を算出設定し、また、
未解析の樹脂を試ショットすることで得られた画像デー
タからの前記した処理結果を参照して、未解析の樹脂に
おける成形条件を最適値に近づけるように成形条件を算
出する。この成形条件演算部５Ｉによる演算結果は、前
記した射出成形機の制御装置１４に送出され、これによ
って、成形条件が可変設定されるようになっている。

なお、ここで上述してきた機能部をもつ前記解析演算装
に４３も、実際にはマイクロコンピュータよりなってお
り、上述した各機能は予め作成されたプログラムによっ
て実現されることは当業者には自明であろう６また。解
析演算装置４３の演算処理結果は、必要に応じカラーＣ
ＲＴデイスプレィよりなる表示装置５２．プリンタ５３
などの出力装置に送出され、オペレータに解析結果など
を視認させるようにされる。また、解析演算装置４３は
、磁気ディスク装置などの外部メモリ５４とも接続され
、必要に応じ所定データの授受が行われるようになって
いる。

次に第４図〜第８図によって成形条件の解析手法の数例
を説明する。

第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、加熱シリンダ１の観
察窓２９から前記ビデオカメラ３０で得られた画像を示
す説明図である。同各回は、樹脂の固相−流動相の分布
状態を示しており１図示白抜で示した部位５６が固相を
、図示ドツト付与の部位５７が流動相を各々示している
。また、同図は総べてコンプレッションゾーンが示され
ており、（ａ）。

（ｂ）、（ｃ）の順に樹脂送り方向の下流側の適宜部位
がピンクアップされている。良好な溶融可塑化を達成す
るためには、コンプレッションゾーンの終端で、同図（
ｃ）のように１００％溶融が完了して且つこの溶融完了
位置が安定し、また、溶融開始位置も安定していること
が望ましい。また、溶融開始位置から溶融完了位置の間
において、溶融化が早過ぎも遅過ぎもせず、且つ溶融化
率が一定して漸次増加することが望ましい。

そこで、前記画像濃度分布演算手段４６は、コンプレッ
ションゾーンを細分化して、各部位の固相と流動相との
比を参照し、また、前記成形条件演算部５１は計測デー
タが適正でない場合は、溶融開始位置と溶融完了位置と
が安定し、且つ開位置間で溶融化が早過ぎも遅過ぎもせ
ず、且つ溶融化率が一定して漸次増加するように、前記
した成形条件■〜［相］のうちの必要なファクターを変
更調整する。

第５図は、前記加熱シリンダｌの先端部分の断面図であ
る。同図において一６ａは前記スクリュー６の先端頭部
、６ｂは頚部、６ｃはネジ山で。

５８は上記頚部６ｂ部分に装着されたチエツクリング、
５７は貯えられた溶融樹脂（流動相）を示しており、図
示２点鎖線で示した前記観察窓２９から加熱シリンダｌ
内が観測・観察できる。

第６図は、第５図に図示したｆｉｔ察窓２９から前盃サ
ーモビジョン３８で得られる画像を示す説明図である。

同図において、領域ｚ１の温度をＴ１、領域Ｚ２の温度
をＴ２、領域Ｚ３の温度をＴ３とすると、Ｔｌ＞Ｔ２＞
Ｔ３の関係にあり、貯えられた溶融樹脂５７の温度分布
が一様でないことが判る。この貯えられた溶融樹脂５７
の温度分布は一様であることが望ましく、前記温度分布
演算手段４５は、例えば貯えられた溶融樹脂領域全体の
平均温度Ｔａｖｅと、温度差範囲Ｒ＝　Ｔ　ｗａｘ　−
Ｔ　ｍｉｎを算出し、また前記成形条件演算部５１は、
Ｒ／Ｔ　ａｖｅが最小となるように、前記した成形条件
■〜０のうちの必要なファクターを変更調整する。

なお、他のｌｌ！察窓２９においても同様にして温度分
布が観察され、異常高温、異常低温発生部位があった場
合には、これに対処する成形条件の変更がなされる。

第７図は、第５図に図示した観察窓２９から前記ビデオ
カメラ３０で得られる画像を示す説明図である。同図は
、溶融樹脂５７が前記ノズル１０から漏れるドルーリン
グ現象を防止するために、計量完了後に前記スクリュー
６を強制的に微小量だけ後退させて溶融樹脂５７の圧力
を一時低減させる公知のサックバック制御を行なった場
合の画像を示している。（なお、サックバック制御の詳
細については、必要ならば本願出願人が先に提案した特
願昭６３−２４８９５８号を参照されたい。

）同図において、５９は樹脂圧の減圧によって生じた気
泡を示しており、前記画像濃度分布演算手段４６はこの
気泡の発生度合を演算する。サックバックによって生じ
る気泡５９は出来るだけ少いことが望ましく、また、各
サイクル毎にサックバックによる減圧値が一定している
ことが望ましい。

そこで、例えば前記成形条件演算部５１は気泡５９が僅
かでも発生した時点（所定減圧状態となった状態）でス
クリュー６の強制後退をストップさせるように、サック
バック量を算出する。これによって、従前不安定であっ
たサックバック制御が的確にコントロール可能となる。

なお、他の観察窓２９においても同様に気泡５９の発生
度合を示す画像が得られ５例えば、樹脂が溶融可塑化さ
れる時に発生するガスがうまく脱気されているか否かが
所定部位における気泡５９の発生個数で判別され、脱気
不良と判断されると、成形条件演算部５１によってこれ
に対処するチャージ条件の変更がなされる。

なおまた、図示していないが第５図に示した観察窓２９
から、前記チエツクリング５８の動きを示す画像データ
が得られ、前記チエツク挙動演算手段４８でチエツクリ
ング５８の挙動が判別されるのは自明であろう。

第８図は、樹脂材料（樹脂ペレット）中にマーカーを所
定量混入した場合に、前記ビデオカメラ３０によって例
えば加熱シリンダ１の中央の１！察＄２９から得られる
画像データを示す説明図である。マーカーとしては、測
定・解析する成形用の樹脂よりも溶融温度の高い着色樹
脂ペレット、或いは、成形用の樹脂と略同程度の比重を
もつ着色無機物のチップを用い、これを前記ホッパー７
がら例えば少量だけ間欠的に投入してマーカーの挙動を
捉えるようにされる。

第８図において、６０は樹脂中に混入されたマ。

−カー、矢印Ａは樹脂送り方向を示しており、マーカー
６０がほぼ均一に分布している状態が示されている。し
かしながら、溶融樹脂の流動挙動は複雑で、経験的にス
クリュー６のネジ山６ｃの後側に樹脂のこびり付きが生
じ易いことが知られている。すなわち１図中点線で示し
た領域Ｓで樹脂の滞留が生じることがままあり、この場
合には。

マーカー６０の一部が前方へ移送されずに滞留している
ことが、前記画像濃度分布演算手段４６による経時的な
分析で樹脂滞留の有無と場所とが識別される。また、マ
ーカー６ｏの流速（平均流速。

或いは個別流速）を前記流動速度演算手段４７で算出す
ることによって、樹脂の平均流速や、流速が遅くなって
いる滞留個所が演算・判別される。

勿論、この滞留は少ければ少い方が望ましいので、成形
条件演算部５１によってこれに対処するチャージ条件の
変更がなされる。

また図示していないが、測定・解析用の樹脂に、これと
同材料の着色樹脂よりなるマスターバッチを数％程度混
入し、これを前記ビデオカメラ３０で撮影した画像デー
タを、前記画像濃度分布演算手段４６において着色の濃
淡として計数処理すれば、可塑化の均一性などが判別で
きる。そして、例えば、所定領域内の最大濃淡差／濃度
平均値が所定範囲以下に抑まるように、前記成形条件演
算部５１がこれに対処するチャージ条件の変更・設定を
行う、なお１着色剤を混入した場合は、パージング（樹
脂替１色替）時の樹脂挙動の解析にも大いに役立つこと
は言うまでもない。

以上の如くして解析演算装置４３によって画像データに
基づき解析された結果によって、スクリュー別、樹脂材
斜削、チャージ量刑に求めた前記した成形条件項目■〜
［相］の最適設定データは、デ−タ格納部４９、あるい
は外部メモリー５４に取込れる。そして、上述した可視
化加熱シリンダをもつ射出成形機と同一メカニズムのも
つ（観察窓のない）通常の射出成形機の出荷前に、前記
した制御装置！１４のＰＲＯＭなどへ、前記の如（して
ケーススタデイされたスクリュー別、樹脂材斜削、チャ
ージ量刑の最適成形条件がＲＯＭライターなどで書き込
まれる。

［発明の効果］ 叙上のように本発明によれば、加熱シリンダ内部の樹脂
挙動などをダイレクトにｍ察・解析した結果に基づく、
より理論的な成形条件の設定が迅速・的確に行える射出
成形機が提供でき、その産業的価値は多大である。

【図面の簡単な説明】

図面は何れも本発明の１実施例に係り、第１図は射出成
形機の射出装置の機構部並びにこれと関連する制御系を
示す説明図、第２図は可視化加熱シリンダをもつ射出装
置の一部切断した要部正面図、第３図は可視化加熱シリ
ンダをもつ射出成形機によって成形条件を解析するため
の構成を示すブロック図、第４図はビデオカメラで得ら
れる固相−流動相の分布状態の様子を示す説明図、第５
図は加熱シリンダの先端部分の断正面図、第６図はサー
モビジョンで得られる画像を示す説明図、第７図はビデ
オカメラで得られる気泡の発生の様子を示す説明図、第
８図はビデオカメラで得られるマーカーの流動・分布の
様子を示す説明図である。 ■・・・・・・加熱シリンダ、２・・・・・・ヘッドス
トック。 ３・・・・・・取付板、４・・・・・・バンドヒータ、
５・・・・・・ノズル、６・・・・・・スクリュー、６
ａ・・・・・・先端頭部、６ｂ・・・・・・頚部、６ｃ
・・・・・・ネジ山、７・・・・・・ホッパー、８・・
・・・・回転駆動源、９・・・・・・前後進駆動源、９
ａ・・・・・・ピストンロッド、１０・・・・・・温度
センサ、１１・・・・・・射出ストロークセンサ、１２
・・・・・・ラック部材、１３・・・・・・射出圧力セ
ンサ、１４・・・・・・制御装置、１５・・・・・・成
形条件算出部、１６・・・・・・条件算出用テーブル、
１７・・・・・・成形プロセス制御部、１８・・・・・
・キー人力手段、１９，２０．２１・・・・・・ドライ
バ、２２・・・・・・油圧制御弁、２３・・・・・・表
示装置、２４・・・・・・プリンタ、２５・・・・・・
外部メモリ、２６・・・・・・細長穴。 ２７・・・・・・ガラス体、２８・・・・・・スペーサ
、２９・・・・・・観察窓、３０・・・・・・ビデオカ
メラ、３１・・・・・・ストロボ発光部、３２・・・・
・・ストロボコントローラ、３４・・・・・・ビデオテ
ープレコーダ、３５・・・・・・データバッファ、３６
・・・・・・Ａ／Ｄ変換器、３７・旧・・モニタ。 ３８・・・・・・サーモビジョン、３９・・・・・・ビ
デオテープレコーダ、４０・・・・・・データバッファ
、４１・・・・・・Ａ／Ｄ変換器、４２・・・・・・モ
ニタ、４３・・・・・・解析演算装置、４４・・・・・
・フレームバッファ、４５・・・用温度分布演算手段、
４６・・・・・・画像濃度分布演算手段、４７・・・・
・・流動速度演算手段、４８・・・・・・チエツクリン
グ挙動演算装置、４９・・・・・・データ格納部、５０
・・・・・・テーブル、５１・・・・・・成形条件演算
部、５２・・・・・・表示装置、５３・・・・・・プリ
ンタ、５４・・・・・・外部メモリ、５６・・・・・・
固相、５７・・・・・・流動相（溶融樹脂）５８・・・
・・・チエツクリング、５９・・・・・・気泡、６０第
４図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加熱シリンダ内にスクリューを回転並びに進退可能に配
   設し、加熱シリンダの周壁の一部に内部観察用の観察窓
   を設けてなる可視化加熱シリンダをもつ射出成形機を用
   い、前記観察窓を通して加熱シリンダ内部の樹脂の温度
   分布データあるいは樹脂挙動の画像データを解析し、該
   解析結果によつて得られた最適成形条件データを格納し
   てなる記憶手段を設け、この記憶手段に格納された最適
   成形条件データを用いて観察窓のない加熱シリンダをも
   つ射出成形機の成形条件を制御するようにしたことを特
   徴とする射出成形機。