(57)【要約】【課題】  樹脂の種類にマッチングした最適（的確）な温調温度を設定可能にして、加熱筒の効率化及び安定化を高めるとともに、成形条件全体の調整幅を広げて、可塑化品質の向上と高い成形品質を確保する。【解決手段】  加熱筒４の内部へ樹脂材料Ｒを供給する材料供給部５の温調を行う温調部６と、樹脂の種類を入力可能な基本データ入力部Ｆｉ，温調部６による最適な温調温度Ｔｒを樹脂の種類毎に設定した温調温度データテーブルＤＴ及び成形条件の設定時に基本データ入力部Ｆｉから樹脂の種類が入力されたなら温調温度データテーブルＤＴから入力された樹脂の種類に対応する温調温度Ｔｒを読み出すことにより温調部６の温調温度Ｔｒとして設定する温度設定処理部Ｆｃｓを有するデータ処理部Ｆ，並びに当該温調温度Ｔｒをディスプレイ７に表示処理する出力処理機能部Ｆｄを有する成形機コントローラ１０とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可塑化した溶融樹脂をスクリュにより金型に射出充填して成形する射出成形機に対する成形支援を行う射出成形機の成形支援装置であって、加熱筒の内部へ樹脂材料を供給する材料供給部の温調を行う温調部と、少なくとも樹脂材料の種類を入力可能な基本データ入力部，前記温調部による最適な温調温度を樹脂材料の種類毎に設定した温調温度データテーブル及び少なくとも成形条件の設定時に前記基本データ入力部から樹脂材料の種類が入力されたなら前記温調温度データテーブルから入力された樹脂材料の種類に対応する温調温度を読み出すことにより前記温調部の温調温度として設定する温度設定処理部を有するデータ処理部，並びに当該温調温度を少なくともディスプレイに表示処理する出力処理機能部を有する成形機コントローラとを備えてなることを特徴とする射出成形機の成形支援装置。
【請求項２】
前記材料供給部には、前記加熱筒に付設したホッパ又は材料供給装置，前記加熱筒の材料落下口の少なくとも一方又は双方を含むことを特徴とする請求項１記載の射出成形機の成形支援装置。
【請求項３】
前記樹脂材料は、ペレット材料であることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の成形支援装置。
【請求項４】
前記温調温度データテーブルには、前記温調温度の上限値を設定することを特徴とする請求項１記載の射出成形機の成形支援装置。
【請求項５】
前記基本データ入力部は、前記温調温度の少なくとも下限値をマニュアルにより入力可能な温調温度マニュアル入力機能を備えることを特徴とする請求項４記載の射出成形機の成形支援装置。
【請求項６】
前記基本データ入力部は、成形条件に係わる成形条件データ及びスクリュの形態に係わるスクリュデータを少なくとも含む基本データを入力する機能を備えることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の成形支援装置。
【請求項７】
前記データ処理部は、前記基本データに基づいて、前記加熱筒内における溶融樹脂の固相率を演算する固相率演算式データを設定した演算式データ設定部と、前記基本データ及び前記固相率演算式データに基づく演算処理により計量終了時における溶融樹脂の推定固相率を求める固相率演算処理部を有する演算処理機能部とを備えることを特徴とする請求項６記載の射出成形機の成形支援装置。
【請求項８】
前記スクリュデータには、スクリュ表面の材質の種類に係わるデータを含むことを特徴とする請求項６記載の射出成形機の成形支援装置。
【請求項９】
前記演算式データ設定部には、前記基本データに基づいて成形時におけるスクリュ表面の樹脂分解率を求める分解率演算式データを設定するとともに、前記演算処理機能部には、前記基本データ及び前記分解率演算式データに基づく演算処理により推定樹脂分解率を求める分解率演算処理部を有することを特徴とする請求項８記載の射出成形機の成形支援装置。
【請求項１０】
前記演算式データ設定部には、前記分解率演算式データによる演算処理に用いる剪断発熱量に係わるデータに基づいて推定上昇温度を求める上昇温度演算式データを設定するとともに、前記演算処理機能部には、前記上昇温度演算式データに基づく演算処理により推定上昇温度を求める上昇温度演算処理部を備えることを特徴とする請求項９記載の射出成形機の成形支援装置。
【請求項１１】
前記出力処理機能部は、前記上昇温度演算処理部により求めた推定上昇温度を前記ディスプレイに表示する上昇温度表示部を備えることを特徴とする請求項１０記載の射出成形機の成形支援装置。
【請求項１２】
前記データ処理部には、少なくとも前記成形条件データにおける前記樹脂材料の少なくとも一部の形状データ，及び成形サイクル時間データに基づいて、前記温調温度を樹脂材料温度に変換する樹脂温度変換式データを設定するとともに、この樹脂温度変換式データに基づく変換処理により当該樹脂材料温度を求める樹脂温度変換処理機能を備えることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の成形支援装置。
【請求項１３】
前記出力処理機能部は、前記樹脂温度変換処理機能により求めた前記樹脂材料温度を前記ディスプレイに表示する樹脂材料温度表示部を備えることを特徴とする請求項１２記載の射出成形機の成形支援装置。
【請求項１４】
前記演算処理機能部は、前記推定固相率及び／又は前記推定樹脂分解率の度合を判定処理し、この判定処理の結果を出力する判定処理部を備えることを特徴とする請求項９記載の射出成形機の成形支援装置。
【請求項１５】
前記出力処理機能部は、前記判定処理部から出力した判定処理の結果を表示する判定結果表示部を備えることを特徴とする請求項１４記載の射出成形機の成形支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可塑化した溶融樹脂をスクリュにより金型に射出充填して成形する射出成形機に対する成形支援を行う際に用いて好適な射出成形機の成形支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、射出成形機は、可塑化した溶融樹脂をスクリュにより金型に射出充填して成形を行うため、溶融樹脂の溶融状態を適正な状態に維持できるか否かは、望ましい成形品質を確保する上で重要な要素となる。特に、可塑化が過度に進行した場合、樹脂分解率が高くなり、溶融樹脂の変質（炭化等）や無用なガス発生の原因になるなどの不具合を招く。このような不具合は、溶融樹脂に係わる成形条件や滞留時間等と密接に関係し、成形条件が不適合の場合や滞留時間が長期化した場合には、可塑化が過度に進行することにより樹脂分解率が高まるリスクを生じる。したがって、加熱筒内における溶融樹脂の状態を把握して必要な対応処理を行うための技術も、例えば、特許文献１に開示される射出成形機及び特許文献２に開示される可塑化シミュレーション装置により提案されている。
【０００３】
一方、加熱筒内における溶融樹脂の状態は、加熱筒の内部に送り込まれる樹脂材料（ペレット材料）自身の温度（樹脂材料温度）にも影響を受けるため、加熱筒（スクリュ）手前の材料供給部に付設した、樹脂材料を温調する温調部の温度を安定化或いは調整を可能にした技術も提案されている。
【０００４】
従来、この種の技術としては、特許文献３に開示される射出成形機のホッパフランジ及び特許文献４に開示される射出成形機のホッパ下温調部の温度調整装置が知られている。特許文献３に開示のホッパフランジは、ホッパフランジの温度を速やかに上昇安定させ、ホッパ下部の温度を上げることで可塑化能力の向上と、安定した樹脂の可塑化を実現することを目的としたものであり、具体的には、ホッパフランジの前段に棒状のヒータと、ホッパフランジの後段に冷却水配管と、ホッパフランジの中央位置に熱電対とを設置し、ホッパフランジの温度を制御できるようにして、その温度を７０℃から１３０℃の範囲において制御するものである。また、特許文献４に開示の温度調整装置は、ホッパ下部温調部に設けられた冷却用穴と管で接続された温度調整装置本体を有し、かつこの温度調整装置本体は、冷却媒体のタンク、ポンプ、ラジエータ、該ラジエータに対向して冷風を送るモータで駆動されるファンを有し、ポンプの駆動により、冷却媒体がホッパ下温調部と温度調整装置本体間を循環するとともに、ホッパ下温調部には温度センサが設けられ、射出成形機を制御する制御装置により、温度センサで検出した温度が設定温度より高い場合には、ファンにより循環する冷却媒体を冷却し、ホッパ下温調部の温度をフィードバック制御するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０２２２６０号公報
【特許文献２】特開２０１５−１２３６６８号公報
【特許文献３】特開２００６−２７２６００号公報
【特許文献４】特開２００５−２８８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した従来の材料供給部における温調部の温度を安定化或いは調整可能にした技術は、次のような問題点もあった。
【０００７】
第一に、材料供給部（材料落下口，ホッパ）の温調は、樹脂材料を加熱筒の内部に供給する際の前段における予備加熱の観点からの温調であり、後段の加熱筒処理における効率化或いは安定化を考慮したものである。したがって、基本的には、材料供給部に対する独立した温調制御、即ち、設定した目標温度（温調温度）を安定かつ正確に維持する観点からの温調制御となるため、必ずしも的確な温調温度が設定されるとはいえず、加熱筒処理に対する効率化及び安定化を図る観点からは更なる改善の余地があった。
【０００８】
第二に、加熱筒における加熱温度の設定は、通常、ノズル部，ヘッド部，前部，中間部，後部にそれぞれ付設した各加熱部（バンドヒータ）に対して設定し、加熱筒の軸方向に所定の温度分布を得ている。したがって、加熱筒側に影響する材料供給部から供給される樹脂材料自身の温度、即ち、材料供給部に付設した温調部による温調温度を、全体の成形条件や加熱筒側の温度制御、更には樹脂の種類等と連携させることにより、より最適化すれば、加熱筒内における樹脂の溶融状態もより最適化することができる。しかし、従来の温調部では、このような連携思想が存在しないため、成形条件全体の調整幅を広げ、かつ調整の緻密化を図ることは困難であり、結局、高度の可塑化品質、更には成形品質を高めるには限界あった。
【０００９】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した射出成形機の成形支援装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述した課題を解決するため、可塑化した溶融樹脂をスクリュ３により金型２に射出充填して成形する射出成形機Ｍに対する成形支援を行う射出成形機の成形支援装置１を構成するに際して、加熱筒４の内部へ樹脂材料Ｒを供給する材料供給部５の温調を行う温調部６と、少なくとも樹脂の種類を入力可能な基本データ入力部Ｆｉ，温調部６による最適な温調温度Ｔｒを樹脂の種類毎に設定した温調温度データテーブルＤＴ及び少なくとも成形条件の設定時に基本データ入力部Ｆｉから樹脂の種類が入力されたなら温調温度データテーブルＤＴから入力された樹脂の種類に対応する温調温度Ｔｒを読み出すことにより温調部６の温調温度Ｔｒとして設定する温度設定処理部Ｆｃｓを有するデータ処理部Ｆ，並びに当該温調温度Ｔｒを少なくともディスプレイ７に表示処理する出力処理機能部Ｆｄを有する成形機コントローラ１０とを備えてなることを特徴とする。
【００１１】
この場合、発明の好適な態様により、材料供給部５には、加熱筒４に付設したホッパ５ｈ又は材料供給装置Ｐｒｍ，加熱筒４の材料落下口５ｄの少なくとも一方又は双方を含ませることができるとともに、樹脂材料Ｒには、ペレット材料Ｒｐを適用できる。また、温調温度データテーブルＤＴには、温調温度Ｔｒの上限値Ｔｒｕを設定することができるとともに、基本データ入力部Ｆｉには、温調温度Ｔｒの少なくとも下限値Ｔｒｍをマニュアルにより入力可能な温調温度マニュアル入力機能を設けることができる。さらに、基本データ入力部Ｆｉは、成形条件に係わる成形条件データＤｍ及びスクリュ３の形態に係わるスクリュデータＤｓを少なくとも含む基本データＤｏを入力させることができる。一方、データ処理部Ｆには、基本データＤｏに基づいて、加熱筒４内における溶融樹脂の固相率Ｘｃを演算する固相率演算式データＤｃを設定できるとともに、基本データＤｏ及び固相率演算式データＤｃに基づく演算処理により計量終了時における溶融樹脂の推定固相率Ｘｃｓを求める固相率演算処理部Ｆｃｐを設けることができる。他方、スクリュデータＤｓには、スクリュ表面３ｆの材質の種類に係わるデータを含ませることができ、これにより、データ処理部Ｆには、基本データＤｏに基づいて成形時におけるスクリュ表面３ｆの樹脂分解率Ｘｒを求める分解率演算式データＤｒを設定できるとともに、基本データＤｏ及び分解率演算式データＤｒに基づく演算処理により推定樹脂分解率Ｘｒｓを求める分解率演算処理部Ｆｃｒを設けることができる。また、データ処理部Ｆには、推定固相率Ｘｃｓ及び／又は推定樹脂分解率Ｘｒｓの度合を判定処理し、この判定処理の結果を出力する判定処理部Ｆｃｊを設けることができるとともに、出力処理機能部Ｆｄには、判定処理部Ｆｃｊから出力した判定処理の結果を表示する判定結果表示部８ｊを含むデータ表示部８を設けることができる。さらに、データ処理部Ｆには、分解率演算式データＤｒによる演算処理に用いる剪断発熱量Ｅに係わるデータに基づいて推定上昇温度ΔＴｕｓを求める上昇温度演算式データＤｗを設定できるとともに、上昇温度演算式データＤｗに基づく演算処理により推定上昇温度ΔＴｕｓを求める上昇温度演算処理部Ｆｃｔを設けることができる。したがって、出力処理機能部Ｆｄには、上昇温度演算処理部Ｆｃｔにより求めた推定上昇温度ΔＴｕｓをディスプレイ７に表示する上昇温度表示部８ｆｕを設けることができる。一方、データ処理部Ｆには、少なくとも成形条件データにおける樹脂材料Ｒの少なくとも一部の形状データ，及び成形サイクル時間データに基づいて、温調温度Ｔｒを樹脂材料温度Ｔｒｏに変換する樹脂温度変換式データを設定できるとともに、この樹脂温度変換式データに基づく変換処理により樹脂材料温度Ｔｒｏを求める樹脂温度変換処理機能を設けることができる。このため、出力処理機能部Ｆｄには、この樹脂温度変換処理機能により求めた樹脂材料温度Ｔｒｏをディスプレイ７に表示する樹脂材料温度表示部８ｔｏを設けることができる。
【発明の効果】
【００１２】
このような本発明に係る射出成形機の成形支援装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。
【００１３】
（１）  加熱筒４の内部へ樹脂材料Ｒを供給する材料供給部５の温調を行う温調部６による最適な温調温度Ｔｒを樹脂の種類毎に設定した温調温度データテーブルＤＴ及び少なくとも成形条件の設定時に基本データ入力部Ｆｉから樹脂の種類が入力されたなら温調温度データテーブルＤＴから入力された樹脂の種類に対応する温調温度Ｔｒを読み出すことにより温調部６の温調温度Ｔｒとして設定する温度設定処理部Ｆｃｓを設けたため、特に、樹脂の種類にマッチングした最適（的確）な温調温度Ｔｒを設定可能となり、加熱筒４における処理全体の効率化及び安定化をより高めることができる。
【００１４】
（２）  温調部６における温調温度Ｔｒは、少なくともディスプレイ７に表示処理するため、オペレータは、温調温度Ｔｒを確認し、可塑化品質をより高める観点から、成形支援装置１における成形条件の変更等の支援機能を利用し、又はマニュアルにより任意に、温調温度Ｔｒを変更（調整）可能となる。即ち、成形条件の変更に、温調温度Ｔｒの変更を加えることができるため、成形条件全体の調整幅を広げることができ、もって、可塑化品質の更なる向上による高い成形品質を確保できる。
【００１５】
（３）  好適な態様により、材料供給部５に、加熱筒４に付設したホッパ５ｈ又は材料供給装置Ｐｒｍ，加熱筒４の材料落下口５ｄの少なくとも一方又は双方を含ませれば、これら三つの材料供給手段を、温調部６による温調対象として選択できるため、射出成形機Ｍの構造等に制限されることなく、実施の柔軟性及び容易性を高めることができる。特に、加熱筒４の加熱温度や成形サイクル時間等の変更が困難な場合に有益な調整手段（設定変更手段）となる。
【００１６】
（４）  好適な態様により、樹脂材料Ｒに、ペレット材料Ｒｐを適用すれば、広く普及し、かつ円柱形等の定形性を有するペレット材料Ｒｐを対象にできるため、温調されるペレット材料Ｒｐ自身の温度を容易かつ正確に推定可能となり、温調温度Ｔｒの設定も的確に行うことができる。
【００１７】
（５）  好適な態様により、温調温度データテーブルＤＴに、温調温度Ｔｒの上限値Ｔｒｕを設定すれば、温調温度Ｔｒの制御を、上限値Ｔｒｕと下限値Ｔｒｍの設定により制御する場合の重要性の高い一方（上限値Ｔｒｕ）の温調温度を自動で設定可能になるため、各種制御方式を採用する場合であっても、温調温度（目標温度）に対する的確な制御を行うことができる。
【００１８】
（６）  好適な態様により、基本データ入力部Ｆｉに、温調温度Ｔｒの少なくとも下限値Ｔｒｍをマニュアルにより入力可能な温調温度マニュアル入力機能を設ければ、上限値Ｔｒｕを自動で設定する場合における下限値Ｔｒｍをマニュアル入力により任意に設定できるとともに、必要に応じて、温調温度Ｔｒ（上限値Ｔｒｕと下限値Ｔｒｍ）全体のマニュアル設定を容易に行うことができる。
【００１９】
（７）  好適な態様により、基本データ入力部Ｆｉに、成形条件に係わる成形条件データＤｍ及びスクリュ３の形態に係わるスクリュデータＤｓを少なくとも含む基本データＤｏを入力させる機能を持たせれば、加熱筒４内における溶融樹脂の溶融状態を把握する十分なデータを収集できるため、必要とする樹脂（溶融樹脂）の溶融状態を示す的確な推定固相率Ｘｃｓや推定樹脂分解率Ｘｒｓ等を確実に得ることができる。
【００２０】
（８）  好適な態様により、データ処理部Ｆに、基本データＤｏに基づいて、加熱筒４内における溶融樹脂の固相率Ｘｃを演算する固相率演算式データＤｃを設定するとともに、基本データＤｏ及び固相率演算式データＤｃに基づく演算処理により計量終了時における溶融樹脂の推定固相率Ｘｃｓを求める固相率演算処理部Ｆｃｐを設ければ、基本データＤｏに基づいて得られる推定固相率Ｘｃｓにより、樹脂の可塑化不足を的確（定量的）に把握できるため、当該可塑化不足に対する適切な対策を講じることができる。特に、経験などの人的判断が不要になるため、経験の浅い初心者オペレータであっても成形品の歩留まり率や成形品質を高めることが可能になり、より望ましい成形（生産）を行うことができる。しかも、樹脂材料Ｒの種類毎の物性（溶融特性等）を、推定固相率Ｘｃｓの演算に反映できるため、より的確（正確）な推定固相率Ｘｃｓを得ることができる。
【００２１】
（９）  好適な態様により、スクリュデータＤｓに、スクリュ表面３ｆの材質の種類に係わるデータを含ませれば、スクリュ表面３ｆの金属材質による溶融樹脂に対する触媒効果や接着し易さによる劣化要因を、演算処理に反映できるため、溶融状態に対する、より的確（正確）な推定を行うことができる。
【００２２】
（１０）  好適な態様により、データ処理部Ｆに、基本データＤｏに基づいて成形時におけるスクリュ表面３ｆの樹脂分解率Ｘｒを求める分解率演算式データＤｒを設定するとともに、基本データＤｏ及び分解率演算式データＤｒに基づく演算処理により推定樹脂分解率Ｘｒｓを求める分解率演算処理部Ｆｃｒを設ければ、固相率演算式データＤｃの演算処理に利用する基本データＤｏを、分解率演算式データＤｒの演算処理にも利用できるなど、推定樹脂分解率Ｘｒｓを容易に求めることができる。しかも、演算処理により容易に得れる推定樹脂分解率Ｘｒｓにより、溶融樹脂の劣化状態を的確に把握することができる。この結果、推定固相率Ｘｃｓによる溶融状態の一方側（可塑化不足側）の限界点に加え、推定樹脂分解率Ｘｒｓによる溶融状態の他方側（可塑化過度側）の限界点の双方により、溶融状態の適正範囲を設定可能となり、成形性及び成形品質の安定化及び高度化を図ることができる。
【００２３】
（１１）  好適な態様により、データ処理部Ｆに、推定固相率Ｘｃｓ及び／又は推定樹脂分解率Ｘｒｓの度合を判定処理し、この判定処理の結果を出力する判定処理部Ｆｃｊを設ければ、オペレータは、判断の難しい溶融樹脂の溶融状態を容易に把握できるため、必要な対応処理を迅速に行うことができる。
【００２４】
（１２）  好適な態様により、出力処理機能部Ｆｄに、判定処理部Ｆｃｊから出力した判定処理の結果を表示する判定結果表示部８ｊを含むデータ表示部８を設ければ、オペレータは、視覚的手段により判定処理の結果を確認できるため、経験の浅い初心者オペレータであっても、溶融樹脂の溶融状態が適正であるか否かを容易かつ確実に確認できるとともに、成形条件の設定変更などの必要な対策を迅速に講じることができ、成形品生産の効率化及び能率化を図ることができる。
【００２５】
（１３）  好適な態様により、データ処理部Ｆに、分解率演算式データＤｒによる演算処理に用いる剪断発熱量Ｅに係わるデータに基づいて推定上昇温度ΔＴｕを求める上昇温度演算式データＤｗを設定するとともに、上昇温度演算式データＤｗに基づく演算処理により推定上昇温度ΔＴｕｓを求める上昇温度演算処理部Ｆｃｔを設ければ、分解率演算式データＤｒによる演算処理に用いる剪断発熱量Ｅに係わるデータを、上昇温度演算式データＤｗの演算処理にも利用できるため、推定上昇温度ΔＴｕｓを容易に求めることができる。
【００２６】
（１４）  好適な態様により、出力処理機能部Ｆｄに、上昇温度演算処理部Ｆｃｔにより求めた推定上昇温度ΔＴｕｓをディスプレイ７に表示する上昇温度表示部８ｆｕを設ければ、推定固相率Ｘｃｓ及び／又は推定樹脂分解率Ｘｒｓに係わる情報に加え、推定上昇温度ΔＴｕｓに係わる情報も併せて確認できるため、溶融樹脂の溶融状態をより的確に把握することができる。
【００２７】
（１５）  好適な態様により、データ処理部Ｆに、少なくとも成形条件データにおける樹脂材料Ｒの少なくとも一部の形状データ，及び成形サイクル時間データに基づいて、温調温度Ｔｒを樹脂材料温度Ｔｒｏに変換する樹脂温度変換式データを設定するとともに、この樹脂温度変換式データに基づく変換処理により樹脂材料温度Ｔｒｏを求める樹脂温度変換処理機能を設ければ、得られる温調温度Ｔｒに基づき樹脂材料温度Ｔｒｏを推定できるため、樹脂材料温度Ｔｒｏ自体の温度状態、更にはこの温度状態に基づく樹脂の溶融状態、即ち、推定固相率Ｘｃｓ及び／又は推定樹脂分解率Ｘｒｓや推定上昇温度ΔＴｕｓ等との関係に係わる情報を的確に把握することができる。
【００２８】
（１６）  好適な態様により、出力処理機能部Ｆｄに、データ処理部Ｆにおける樹脂温度変換処理機能により求めた樹脂材料温度Ｔｒｏをディスプレイ７に表示する樹脂材料温度表示部８ｔｏを設ければ、樹脂材料温度Ｔｒｏを目視により容易に確認できるとともに、他の情報、即ち、推定固相率Ｘｃｓ及び／又は推定樹脂分解率Ｘｒｓや推定上昇温度ΔＴｕｓ等と比較した情報確認を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の好適実施形態に係る射出成形機の成形支援装置における処理系（制御系）のブロック系統図、
【図２】同成形支援装置を備える射出成形機の機械的構造を示す構成図、
【図３】同射出成形機に用いる樹脂材料であるペレット材料の模式的斜視図、
【図４】同成形支援装置に備える固相率演算処理部の演算機能を説明するためのスクリュの原理図、
【図５】同成形支援装置に備える固相率演算処理部の演算機能を説明するためのスクリュの位置に対する固相率の変化特性図、
【図６】同樹脂分解率の基礎となる金属に対する樹脂の接着し易さを種類別に示す一覧表、
【図７】同成形支援装置に備える樹脂分解率演算処理部により演算する樹脂分解率の基礎となる樹脂の劣化原理説明図、
【図８】同樹脂分解率の基礎となる金属に対する樹脂の分解し易さを種類別に示す一覧表、
【図９】同成形支援装置における推定上昇温度と実測上昇温度の関係を示す相関特性図、
【図１０】同成形支援装置に備える判定処理部の機能説明図、
【図１１】同成形支援装置におけるデータ表示部の画面図、
【図１２】同成形支援装置の有効性を説明するための樹脂の種類をパラメータとした実測樹脂材料温度と推定樹脂材料温度の関係を示す相関特性図、
【図１３】同成形支援装置の有効性を説明するための樹脂の上昇温度に対する樹脂温度のバラツキの関係を示す特性図、
【図１４】同成形支援装置の有効性を説明するための樹脂温度安定性を示す指標に対する樹脂温度のバラツキの関係を示す特性図、
【図１５】同成形支援装置に備える温調温度データテーブルの基礎となる樹脂の種類毎に検証した温調温度に対する樹脂材料温度のバラツキの関係を示す特性図、
【図１６】同成形支援装置を用いた成形支援の処理手順を示すフローチャート、
【図１７】同成形支援装置に備える出力処理機能部により表示する判定メッセージの一例を示す表示画面図、
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【００３１】
まず、本実施形態に係る成形支援装置１の理解を容易にするため、同成形支援装置１を利用できる射出成形機Ｍの概要について、図２を参照して説明する。
【００３２】
図２は、射出成形機Ｍ、特に、型締装置を省略した射出装置Ｍｉを示す。射出装置Ｍｉにおいて、４は加熱筒であり、この加熱筒４の前端部にはヘッド部４ｈを介してノズル４ｎを取付ける。ノズル４ｎは加熱筒４内部の溶融樹脂を仮想線で示す金型２に対して射出する機能を有する。また、加熱筒４の後端上部にはホッパ５ｈを備えるとともに、このホッパ５ｈの下端開口と加熱筒４の内部間には、加熱筒４を貫通する材料落下口５ｄを形成する。これにより、ホッパ５ｈと加熱筒４の内部は、材料落下口５ｄを介して連通し、ホッパ５ｈ内に仮想線で示す樹脂材料Ｒは、材料落下口５ｄを通して加熱筒４の内部に供給される。なお、ホッパ５ｈを例示したが、ホッパ５ｈの代わりに図２に示す材料供給装置Ｐｒｍであってもよい。材料供給装置Ｐｒｍを使用する場合には、図２において、加熱筒４のホッパ取付部からホッパ５ｈを取外し、代わりに材料供給装置Ｐｒｍを付設する。材料供給装置Ｐｒｍは、別途配した材料タンクに収容された樹脂材料Ｒを、投入アダプタにより定量ずつ材料落下口５ｄに投入する機能を備える。したがって、ホッパ５ｈ又は材料供給装置Ｐｒｍ，及び材料落下口５ｄは、加熱筒４の内部へ樹脂材料Ｒを供給する本実施形態の材料供給部５を構成する。
【００３３】
一方、ホッパ５ｈの外周面には、ホッパ５ｈの内部に収容した樹脂材料Ｒを加熱するヒータ６ｈを付設するとともに、材料落下口５ｄの周囲における加熱筒４には、ウォータージャケット６ｊを形成する。そして、ヒータ６ｈは、温調ドライバ６ｄの給電回路６ｄｅに接続するとともに、ウォータージャケット６ｊは、温調ドライバ６ｄの温調水循環回路６ｄｗに接続する。温調水循環回路６ｄｗは、温調された水媒体（温水又は冷却水）をウォータージャケット６ｊに循環させることにより、材料落下口５ｄを通過するペレット材料Ｒｐを温調（加熱又は冷却）することができる。さらに、給電回路６ｄｅ及び温調水循環回路６ｄｗはコントローラ本体２２にそれぞれ接続する。これにより、コントローラ本体２２から温調ドライバ６ｄには、給電回路６ｄｅ及び温調水循環回路６ｄｗに対する制御指令が付与される。また、温調温度Ｔｒは図示を省略した温度センサにより検出され、この検出信号は温調ドライバ６ｄに付与される。したがって、ヒータ６ｈ，ウォータージャケット６ｊ及び温調ドライバ６ｄは材料供給部５の温調を行う温調部６を構成する。
【００３４】
また、材料供給装置Ｐｒｍにもヒータ等を用いた材料温調部６ｐが付設されるため、この材料温調部６ｐを、温調ドライバ６ｄの給電回路６ｄｅに接続する。これにより、材料温調部６ｐに対する温度制御も射出成形機Ｍにおける後述するコントロール本体２２により可能になるとともに、特に、ヒータ６ｈ及びウォータージャケット６ｊに対する温調制御と一体の温調制御が可能になる。
【００３５】
樹脂材料Ｒには、図３に示す円柱形のペレット材料Ｒｐを適用する。このようなペレット材料Ｒｐを適用すれば、広く普及し、かつ円柱形等の定形性を有するペレット材料Ｒｐを対象にできるため、温調されるペレット材料Ｒｐ自身の温度を容易かつ正確に推定可能となり、温調温度Ｔｒの設定も的確に行うことができる。
【００３６】
なお、本実施形態では、ホッパ５ｈ又は材料供給装置Ｐｒｍ，及び材料落下口５ｄを材料供給部５としたが、ホッパ５ｈ，材料落下口５ｄ，材料供給装置Ｐｒｍのいずれか一つを材料供給部５としてもよいし、ホッパ５ｈと材料落下口５ｄ、或いは材料供給装置Ｐｒｍと材料落下口５ｄの双方を材料供給部５としてもよい。したがって、材料供給部５に付設する温調部６も、ホッパ５ｈ又は材料供給装置Ｐｒｍ，材料落下口５ｄの一方又は双方を温調対象とすることができる。例えば、例示の構成からヒータ６ｈ，材料温調部６ｐを除去又は非使用とし、ウォータージャケット６ｊのみを温調部６による温調対象としたり、ウォータージャケット６ｊを非使用とし、材料温調部６ｐ又はヒータ６ｈのみを温調部６による温調対象としてもよい。これにより、ホッパ５ｈ又は材料供給装置Ｐｒｍ，材料落下口５ｄの各材料供給手段を、温調部６による温調対象として選択できるため、射出成形機Ｍの構造等に制限されることなく、実施の柔軟性及び容易性を高めることができる。特に、加熱筒４の加熱温度や成形サイクル時間等の変更が困難な場合に有益な調整手段（設定変更手段）となる。
【００３７】
他方、加熱筒４の内部にはスクリュ３を回動自在及び進退自在に装填する。このスクリュ３の外周面には、螺旋状のフライト部３ｍｐが形成され、さらに、スクリュ表面３ｆには、耐久性等を考慮した所定の表面素材（金属）によるコーティング処理が施されている。このスクリュ３は、前側から後側に、メターリングゾーンＺｍ，コンプレッションゾーンＺｃ，フィードゾーンＺｆを有している。一方、スクリュ３の後端部は、スクリュ駆動部９に結合する。スクリュ駆動部９は、スクリュ３を回転させるスクリュ回転機構９ｒ及びスクリュ３を前進及び後退させるスクリュ進退機構９ｍを備える。なお、スクリュ回転機構９ｒ及びスクリュ進退機構９ｍの駆動方式は、例示の場合、電動モータを用いた電気方式を示しているが、油圧回路を用いた油圧方式であってもよく、その駆動方式は問わない。そして、スクリュ回転機構９ｒ及びスクリュ進退機構９ｍは給電ドライバ９ｄに接続するとともに、この給電ドライバ９ｄはコントローラ本体２２に接続する。これにより、コントローラ本体２２から給電ドライバ９ｄに、スクリュ回転機構９ｒ及びスクリュ進退機構９ｍに対する制御指令が付与される。また、スクリュ３の速度及び位置等の物理量は、図示を省略した速度センサ及び位置センサ等により検出され、この検出信号は給電ドライバ９ｄに付与される。
【００３８】
さらに、加熱筒４は、前側から後側に、加熱筒前部４ｆ，加熱筒中部４ｍ，加熱筒後部４ｒを有し、各部４ｆ，４ｍ，４ｒの外周面には、前部加熱部１１ｆ，中部加熱部１１ｍ，後部加熱部１１ｒをそれぞれ付設する。同様に、ヘッド部４ｈの外周面には、ヘッド加熱部１１ｈを付設するとともに、ノズル４ｎの外周面には、ノズル加熱部１１ｎを付設する。これらの各加熱部１１ｆ，１１ｍ，１１ｒ，１１ｈ，１１ｎはバンドヒータ等により構成できる。したがって、ノズル加熱部１１ｎ，ヘッド加熱部１１ｈ，前部加熱部１１ｆ，中部加熱部１１ｍ，後部加熱部１１ｒは、加熱群部１１を構成する。そして、この加熱群部１１はヒータドライバ１１ｄに接続するとともに、ヒータドライバ１１ｄはコントローラ本体２２に接続する。これにより、コントローラ本体２２からヒータドライバ１１ｄに、各加熱部１１ｆ，１１ｍ，１１ｒ，１１ｈ，１１ｎに対する制御指令が付与され、また、加熱温度は、図示を省略した温度センサ（熱電対等）により検出され、この検出信号はヒータドライバ１１ｄに付与される。
【００３９】
一方、図１には、射出成形機Ｍの全体制御を司る成形機コントローラ１０を示す。成形機コントローラ１０は、ＣＰＵ及び内部メモリ１０ｍ等のハードウェアを内蔵したコンピュータ機能を有するコントローラ本体２２を備えるとともに、コントローラ本体２２には、ディスプレイ７を接続する。ディスプレイ７は、必要な情報表示を行うことができるとともに、タッチパネル７ｔが付設され、このタッチパネル７ｔを用いて、入力，設定，選択等の各種入力操作を行うことができる。また、コントローラ本体２２には、各種アクチュエータを駆動（作動）するドライバ群２４を接続する。このドライバ群２４には、図２に示した前述の給電回路６ｄｅ及び温調水循環回路６ｄｗを含む温調ドライバ６ｄ，給電ドライバ９ｄ及びヒータドライバ１１ｄが含まれる。
【００４０】
したがって、成形機コントローラ１０は、ＨＭＩ制御系及びＰＬＣ制御系を包含し、内部メモリ１０ｍには、ＰＬＣプログラム及びＨＭＩプログラムを格納する。ＰＬＣプログラムにより、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の監視等が実行されるとともに、ＨＭＩプログラムにより、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が実行される。
【００４１】
次に、このような射出成形機Ｍに利用できる本実施形態に係る成形支援装置１の構成について、図１〜図１６を参照して説明する。
【００４２】
本実施形態に係る成形支援装置１は、図１に示す成形機コントローラ１０及び周辺アクチュエータにより構成される。このため、成形機コントローラ１０の内部メモリ１０ｍには、成形支援装置１を機能させるアプリケーションプログラムによる支援プログラムＰｓを格納する。
【００４３】
成形支援装置１は、基本的に、加熱筒４内における樹脂の溶融状態を最適な状態に維持するための基本的機能を備える。加えて、本実施形態では、この加熱筒４に供給されるペレット材料Ｒｐを温調する温調部６の温調温度Ｔｒを最適化することにより、当該基本的機能を、より最適化する成形支援装置１を構築しようとするものである。
【００４４】
このため、本実施形態に係る成形支援装置１の理解を容易にするため、最初に、成形支援装置１の基本的機能について説明する。
【００４５】
基本的機能を備える成形支援装置１は、図１に示すように、少なくとも成形条件に係わる成形条件データＤｍ及びスクリュ３の形態に係わるスクリュデータＤｓを含む基本データＤｏを入力するための基本データ入力部Ｆｉを備える。この基本データ入力部Ｆｉは、ディスプレイ７に付設したタッチパネル７ｔを用いることができる。即ち、ディスプレイ７には、図示を省略した入力画面が表示されるため、タッチパネル７ｔを介して必要な数値の入力や選択等を行うことができる。
【００４６】
この場合、成形条件データＤｍには、射出成形機Ｍにより成形するための成形条件に係わる各種データ、具体的には、メルトフローレート，スクリュ回転数，計量時間，背圧，計量位置，前部温度，中部温度，後部１温度，後部２温度，成形サイクル時間等の各種物理量に係わる基本的なデータ、更には使用する各種樹脂材料Ｒ…、即ち、各種ペレット材料Ｒｐ…に係わるデータなど、成形条件に関係する複数の各種データが含まれる。なお、各ペレット材料Ｒｐ…に係わるデータには、溶融特性などのペレット材料Ｒｐ…毎の各種物性が含まれる。このように、成形条件データＤｍに、使用するペレット材料Ｒｐ…（樹脂材料Ｒ…）に係わるデータを含ませれば、後述する推定固相率Ｘｃｓの演算に、ペレット材料Ｒｐ…毎の物性（溶融特性等）を反映できるため、より的確（正確）な推定固相率Ｘｃｓを得ることができる。
【００４７】
また、スクリュデータＤｓには、スクリュ３の形態に係わる各種データ、具体的には、スクリュ外径，スクリュフライト幅，固体とスクリュの摩擦係数，スクリュ溝深さ，スクリュ幅方向長さ，スクリュリード，フライト係数，スクリュフライトのねじれ角，ピッチ数等の各種ディメンションに係わるデータ、更にはスクリュ表面３ｆの材質の種類に係わるデータなど、スクリュに関係する複数の各種データが含まれる。特に、スクリュ表面３ｆの材質の種類に係わるデータを含ませれば、スクリュ表面３ｆの金属材質による溶融樹脂に対する触媒効果や接着し易さによる劣化要因を、演算処理に反映できるため、溶融状態に対する、より的確（正確）な推定を行うことができる。
【００４８】
このように、基本データ入力部Ｆｉに、成形条件に係わる成形条件データＤｍ及びスクリュ３の形態に係わるスクリュデータＤｓを少なくとも含む基本データＤｏを入力させる機能を持たせれば、加熱筒４内における溶融樹脂の溶融状態を把握する十分なデータを収集できるため、必要とする樹脂（溶融樹脂）の溶融状態を示す的確な推定固相率Ｘｃｓや推定樹脂分解率Ｘｒｓ等を確実に得ることができる。
【００４９】
一方、成形支援装置１は、データ処理部Ｆを備える。データ処理部Ｆには、内部メモリ１０ｍを用いた演算式データ設定部Ｆｓを含み、この演算式データ設定部Ｆｓには、固相率演算式データＤｃ，分解率演算式データＤｒ及び上昇温度演算式データＤｗを設定する。固相率演算式データＤｃは、前述した基本データＤｏに基づいて加熱筒４内における溶融樹脂の固相率Ｘｃを演算するための演算式に係わるデータであり、分解率演算式データＤｒは、前述した基本データＤｏに基づいて成形時におけるスクリュ表面３ｆの樹脂分解率Ｘｒを演算するための演算式に係わるデータであり、上昇温度演算式データＤｗは、分解率演算式データＤｒによる演算処理に用いる剪断発熱量Ｅに係わるデータに基づいて上昇温度ΔＴｕを求めるための演算式に係わるデータである。
【００５０】
次に、固相率演算式データＤｃの基礎となる固相率Ｘｃを求めるための固相率演算式，分解率演算式データＤｒの基礎となる樹脂分解率Ｘｒを求めるための分解率演算式，及び上昇温度演算式データＤｗの基礎となる上昇温度ΔＴｕを求めるための上昇温度演算式について、それぞれ具体的に説明する。
【００５１】
最初に、固相率演算式について説明する。図４は、固相率Ｘｃの演算機能を説明するためのスクリュ３の原理図を示す。図４中、３はスクリュ、４は加熱筒をそれぞれ示すとともに、３１はスクリュ溝底、３２はスクリュフライト、３３はメルトフィルム、３４はソリッドベッド、３５はメルトプールをそれぞれ示す。また、Ｃｘは現位置における固体の幅、Ｃｗはピッチ幅からフライト幅を引いた長さをそれぞれ示す。
【００５２】
本実施形態で用いる固相率演算式の一例を［式１０１］に示す。
固相率Ｘｃ＝Ｃｘ／Ｃｗ
＝（Ｃｘ´／Ｃｗ）・（１−ｋａ・Φｉ）  …  ［式１０１］
ただし、Φｉ＝ｆ（Ｔｑ，Ｔｃ）・Φｅ
【００５３】
［式１０１］に示すように、固相率Ｘｃは、基本的に、Ｃｘ／Ｃｗにより求めることができる。なお、［式１０１］中、Ｃｘ´は１ピッチ前の固体の幅、ｋａは調整係数、Φｉは射出における溶融速度、Φｅは押出における溶融速度、Ｔｑは計量時間、Ｔｃは成形サイクル時間をそれぞれ示す。
【００５４】
一般に、押出成形機のように連続運転する加熱筒を備える溶融機構では、可塑化状態を予測する理論式として、１９７８年にＴａｄｍｏｒにより提唱された公知のモデル式が広く利用されている。
【００５５】
一方、射出成形機Ｍでは、間欠運転（射出→計量→待機）が行われるため、押出成形機の場合とは異なる射出位置やスクリュ停止時間などの射出条件が含まれる。したがって、公知のモデル式をそのまま射出成形機Ｍに適用することはできない。このため、本実施形態で用いる固相率演算式は、押出成形機に適用可能なモデル式を射出成形機Ｍに適用可能なモデル式に変換、即ち、押出成形機に適用可能なモデル式を、［式１０１］に示したｆ（Ｔｑ，Ｔｃ）・Φｅのように、計量時間Ｔｑとサイクル時間Ｔｃを含む関数式に、樹脂材料が溶ける速度Φｅ（溶融速度を示唆する量であって単位は無次元）に乗じて得るΦｉを固相率演算式に利用したものである。
【００５６】
これにより、［式１０１］に示す演算式を用いれば、押出成形機に適用可能なモデル式が、射出成形機Ｍに適用可能なモデル式に変換されるため、スクリュ３を収容した加熱筒４内の溶融樹脂における溶融割合（溶融度合）を示す固相率Ｘｃとして求めることが可能となる。したがって、この固相率演算式により得られる固相率Ｘｃは、入力された基本データＤｏに基づいて得られる推定した固相率Ｘｃ、即ち、推定固相率Ｘｃｓとして利用できる。
【００５７】
さらに、この推定固相率Ｘｃｓに対しては、実際に得られる溶融樹脂の固相率、即ち、実測した固相率に合致するか否かの検証を行うとともに、調整を行った後、ほぼ合致する固相率演算式を本実施形態における固相率演算式データＤｃとして設定することが望ましい。
【００５８】
なお、［式１０１］における（１−ｋａ・Φｉ）の項は、０に近づくほど、即ち、速度Φｉが早いほど、固相率Ｘｃは０に近づき、加熱筒４内の溶融樹脂は完全に溶融されていることを示唆している。実施形態では、さらに、固相率Ｘｃから溶融していない固体がどの程度残っているのかを算出し、成形時の樹脂温度の振れ方との相関を考察した。メルトフィルム３３の厚さは、一般に、剪断発熱の算出に用いられるが、実測値と計算値では大きく乖離するため、本実施形態では、完全溶融時の固相率（調整値）を指定し、固体相と液体相とに分離することにより液体相のみが剪断発熱を生じるものとして計算した。この結果、実測値にほぼ合致することを確認できた。
【００５９】
図５は、固相率演算式から得られたスクリュ３の位置に対する固相率Ｘｃの変化を示している。図５の横軸はスクリュピッチ番号を示し、数字が大きくなるほどノズル側に近づく。また、縦軸は固相率Ｘｃを示し、固相率Ｘｃが０に近づくほど完全溶融状態に近づき、固相率Ｘｃが０のときは完全溶融状態となる。図５中、Ｘｃｓで示す位置における固相率Ｘｃを、計量終了時における溶融樹脂の推定固相率Ｘｃｓと見做している。
【００６０】
推定固相率Ｘｃｓは、実用上、必ずしも０である必要はない。この判断基準は、「０．０６」に選定することが望ましく、この数値は実験の結果により適切値であることを確認できた。これにより、推定固相率Ｘｃｓが、「Ｘｃｓ≦０．０６」の場合には、良好な溶融状態にあると判断できるとともに、「Ｘｃｓ＞０．０６」の場合には、溶融が不十分（可塑化不足）と判断できる。このように、推定固相率Ｘｃｓの大きさは、溶融樹脂の可塑化不足などの溶融状態を示す指標となる。なお、推定固相率Ｘｃｓとは、溶融樹脂の溶融レベルを示すものであるため、未溶融ポリマ分率を用いてもよい。
【００６１】
このように、演算式データ設定部Ｆｓに、基本データＤｏに基づいて、加熱筒４内における溶融樹脂の固相率Ｘｃを演算する固相率演算式データＤｃを設定すれば、後述する固相率演算処理部Ｆｃｐにより、基本データＤｏ及び固相率演算式データＤｃに基づく演算処理により計量終了時における溶融樹脂の推定固相率Ｘｃｓを求めることができるため、得られる推定固相率Ｘｃｓにより、樹脂の可塑化不足を的確（定量的）に把握でき、もって、当該可塑化不足に対する適切な対策を講じることができる。特に、経験などの人的判断が不要になるため、経験の浅い初心者オペレータであっても成形品の歩留まり率や成形品質を高めることが可能になり、より望ましい成形（生産）を行うことができる。しかも、ペレット材料Ｒｐ…の種類毎の物性（溶融特性等）を、推定固相率Ｘｃｓの演算に反映できるため、より的確（正確）な推定固相率Ｘｃｓを得ることができる。
【００６２】
次に、分解率演算式について説明する。本実施形態で用いた分解率演算式の一例を［式１０２］に示す。
樹脂分解率Ｘｒ＝Ｅ・Ｗａ・ｋｂ  …  ［式１０２］
ただし、Ｅ＝ｆ（Ｗ，Ｌ，σ，γ，ζ）
Ｗａ∝ｆ（Φｍ，Φｃ，Ｑｓ）
【００６３】
［式１０２］は、基本的にＴａｄｍｏｒのモデル式をベースにしたものであり、射出成形機Ｍにおける樹脂分解率Ｘｒを求める演算式となる。［式１０２］中、ＥはＴａｄｍｏｒのモデル式から算出した剪断発熱量〔ＭＪ〕であり、完全溶融位置からスクリュ３の先端までの剪断発熱量を積算した総剪断発熱量である。Ｗａは溶融樹脂と金属の接着仕事〔ＭＪ／平方メートル〕、ｋｂは金属の触媒効果を考慮した調整係数をそれぞれ示す。
【００６４】
また、剪断発熱量Ｅの算出において、Ｗはピッチ幅からフライト幅を引いた長さ、Ｌはスクリュ螺旋長さ、σは剪断応力、γは剪断速度、ζは無次元深さをそれぞれ示すととともに、接着仕事Ｗａの算出において、Φｍは母材金属の仕事関数、Φｃは母材金属の上にコーティングした金属の仕事関数、Ｑｓは最表面金属に付着している酸素量をそれぞれ示す。なお、酸素量ＱｓはＸ線分析装置（ＥＤＸ装置）により測定可能である。この接着仕事Ｗａは、溶融樹脂と金属の接着し易さを示すものであり、図６に、スクリュ表面３ｆの金属に対する溶融樹脂の接着し易さを種類別に示した。
【００６５】
加えて、金属の触媒効果（酸化誘導時間）は、溶融樹脂に対する劣化要因となるため、この触媒効果を係数ｋｂに反映させた。一般に、ポリマー（樹脂）を加熱した場合、水素が引き抜かれることにより、ポリマーラジカル活性種になることが知られている。ポリマーラジカル活性種の場合、この状態ではポリマーの分子量低下までには至らないが、金属に接触した場合、触媒作用を起こすことにより、空気中の酸素とラジカルに結び付き、溶融樹脂の分解が促進される現象を生じる。図７（ａ）〜（ｃ）は、この現象を模式化して示している。図７（ａ）は、高分子（ポリマー）４５が熱により活性化（熱分解）した状態を示す。この状態で金属種により触媒活性が行われた場合、図７（ｂ）に示すように、活性化したポリマー４５に酸素４６が結び付く酸化現象を生じる。そして、さらに進行した場合には、図７（ｃ）に示すように、ポリマー４５の酸化分解により低分子化する現象を生じる。図８は、スクリュ表面３ｆの金属に対する溶融樹脂の分解し易さを種類別に示した。
【００６６】
［式１０２］の分解率演算式に基づく樹脂分解率Ｘｒの演算結果には、溶融樹脂の滞留時間、接着仕事、酸化誘導時間、スクリュ形状などが考慮されるため、この分解率演算式により得られる樹脂分解率Ｘｒは、入力された基本データＤｏに基づいて得られる推定した樹脂分解率Ｘｒ、即ち、推定樹脂分解率Ｘｒｓとして利用できる。このような分解率演算式データＤｒを設定すれば、前述した固相率演算式データＤｃの演算処理に利用する基本データＤｏを、分解率演算式データＤｒの演算処理にも利用できるなど、推定樹脂分解率Ｘｒｓを容易に求めることができる。
【００６７】
また、実験（実証）の結果、推定樹脂分解率Ｘｒｓは、０．００が維持できている限りにおいて、劣化が生じないことを確認できた。したがって、０．００よりも大きい値の場合、溶融樹脂は劣化状態（劣化状態に移行するリスクが高い場合を含む）にあることを把握できる。即ち、推定樹脂分解率Ｘｒｓが、「Ｘｒｓ＝０．００」の場合には、劣化のない良好な溶融状態にあると判断できるとともに、「Ｘｒｓ＞０．００」の場合には、劣化状態又は劣化状態に移行するリスクが高いと判断できる。このように、推定樹脂分解率Ｘｒｓの大きさは、可塑化が過度に進行することにより生じる溶融樹脂の劣化状態を示す指標として用いることができる。
【００６８】
このように、演算式データ設定部Ｆｓに、基本データＤｏに基づいて成形時におけるスクリュ表面３ｆの樹脂分解率Ｘｒを求める分解率演算式データＤｒを設定すれば、後述する分解率演算処理部Ｆｃｒにより、基本データＤｏ及び分解率演算式データＤｒに基づく演算処理を行うことにより推定樹脂分解率Ｘｒｓを求めることができるため、固相率演算式データＤｃの演算処理に利用する基本データＤｏを、分解率演算式データＤｒの演算処理にも利用できるなど、推定樹脂分解率Ｘｒｓを容易に求めることができる。
【００６９】
しかも、演算処理により容易に得れる推定樹脂分解率Ｘｒｓにより、溶融樹脂の劣化状態を的確に把握できるため、推定固相率Ｘｃｓによる溶融状態の一方側（可塑化不足側）の限界点に加え、推定樹脂分解率Ｘｒｓによる溶融状態の他方側（可塑化過度側）の限界点の双方により、溶融状態の適正範囲を設定可能となり、成形性及び成形品質の安定化及び高度化を図ることができる。
【００７０】
次に、上昇温度演算式について説明する。上昇温度演算式データＤｗの基礎なる上昇温度演算式の一例を［式１０３］に示す。
上昇温度ΔＴｕ＝Ｅ／（Ｑ・Ｃｍ）  …  ［式１０３］
【００７１】
［式１０３］中、Ｅ〔ＭＪ〕には前述した樹脂分解率Ｘｒを求める［式１０２］における剪断発熱量Ｅを利用できる。なお、Ｑは可塑化能力、Ｃｍは溶融比熱（樹脂比熱）を示す。
【００７２】
このように、上昇温度ΔＴｕを求めるには、前述した剪断発熱量Ｅに係わるデータを利用できるため、推定上昇温度ΔＴｕｓを容易に求めることができる。即ち、推定上昇温度ΔＴｕｓを求めるには、完全溶融位置からスクリュ先端までの剪断発熱量Ｅを、可塑化能力Ｑと樹脂比熱Ｃｍを除して求めることができる。なお、溶融樹脂は水のようなニュートン流体としてではなく、水飴のような指数側流体として扱った。
【００７３】
前述した固相率Ｘｃ及び樹脂分解率Ｘｒは、樹脂の上昇温度ΔＴｕとも密接に関係する。したがって、推定固相率Ｘｃｓ及び／又は推定樹脂分解率Ｘｒｓに係わる情報に加え、推定固相率Ｘｃｓと推定樹脂分解率Ｘｒｓに関連する情報として、推定上昇温度ΔＴｕｓを溶融樹脂の溶融状態に係わる情報として表示すれば、推定上昇温度ΔＴｕｓに係わる情報も併せて確認できるため、オペレータ（ユーザー）は、当該溶融状態をより的確に把握することができる。
【００７４】
図９には、推定上昇温度ΔＴｕｓと実測上昇温度の相関特性を示す。この特性は、樹脂として、ＡＢＳ樹脂を使用したものであり、推定上昇温度ΔＴｕｓは、全てにおいて危険値ｐ＝０．０１を下回っており、十分な相関性を確認できた。
【００７５】
他方、データ処理部Ｆは、成形機コントローラ１０（コントロール本体２２及び内部メモリ１０ｍ）を用いた演算処理機能部Ｆｃを備える。この演算処理機能部Ｆｃは、前述した固相率演算式データＤｃ，分解率演算式データＤｒ及び上昇温度演算式データＤｗを利用した演算処理を行うことができる。
【００７６】
したがって、この演算処理機能部Ｆｃには、少なくとも、基本データＤｏ及び固相率演算式データＤｃに基づく演算処理により計量終了時における溶融樹脂の固相率Ｘｃ、即ち、推定固相率Ｘｃｓを求めるための固相率演算処理部Ｆｃｐ，基本データＤｏ及び分解率演算式データＤｒに基づく演算処理により溶融樹脂の樹脂分解率Ｘｒ、即ち、推定樹脂分解率Ｘｒｓを求める分解率演算処理部Ｆｃｒ，及び上昇温度演算式データＤｗに基づく演算処理により推定上昇温度ΔＴｕｓを求める上昇温度演算処理部Ｆｃｔが含まれる。
【００７７】
さらに、演算処理機能部Ｆｃには、推定固相率Ｘｃｓ及び／又は推定樹脂分解率Ｘｒｓの度合を判定処理し、この判定処理の結果に対応する支援メッセージデータＤｈを出力する判定処理部Ｆｃｊを備える。
【００７８】
図１０は、判定処理のための判定基準を示している。図１０中、判定結果「０１」は、「Ｘｃｓ≦０．０６」かつ「Ｘｒｓ＝０．００」の場合である。この場合、溶融状態は十分な状態にあり、かつ劣化状態にもないため、良好な成形環境にあると判断できる。判定結果「０２」は、「Ｘｃｓ≦０．０６」かつ「Ｘｒｓ＞０．００」の場合である。この場合、溶融状態は十分な状態にあるが、劣化状態になる可能性があると判断できる。判定結果「０３」は、「Ｘｃｓ＞０．０６」かつ「Ｘｒｓ＝０．００」の場合である。この場合、可塑化不足を生じる可能性があるが、劣化状態にはならないと判断できる。判定結果「０４」は、「Ｘｃｓ＞０．０６」かつ「Ｘｒｓ＞０．００」の場合である。この場合、可塑化不足を生じる可能性があると同時に、劣化状態になる可能があると判定できる。
【００７９】
加えて、判定処理部Ｆｃｊには、判定結果「０１」〜「０４」に対応する支援メッセージデータＤｈを出力する機能を備える。具体的には、判定結果「０１」の場合は、支援メッセージｍｒを出力し、判定結果「０２」の場合は、支援メッセージｍ１を出力し、判定結果「０３」の場合は、支援メッセージｍ２を出力し、判定結果「０４」の場合は、支援メッセージｍ３を出力する。なお、具体的な、支援メッセージの内容については、後述する成形支援装置１を用いた成形支援方法において説明する。
【００８０】
また、成形支援装置１には、図１に示す出力処理機能部Ｆｄを備える。この出力処理機能部Ｆｄは、いわば判定結果の出力を利用するための処理機能であり、上述した支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２…をディスプレイ７に表示する表示機能を備える。この支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２，ｍ３には、判定処理の結果を示す判定メッセージｍｒｊ，ｍ１ｊ，ｍ２ｊ，ｍ３ｊ及びこの判定メッセージｍ１ｊ，ｍ２ｊ，ｍ３ｊに対応して、対策を行うための対策メッセージｍ１ｐ，ｍ２ｐ，ｍ３ｐを含ませる（図１７参照）。したがって、内部メモリ１０ｍには、支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２，ｍ３に対応する支援メッセージデータＤｈが格納されている。
【００８１】
なお、判定結果を利用する他の処理機能としては、図示を省略したが、推定固相率Ｘｃｓに係わるデータや推定樹脂分解率Ｘｒｓに係わるデータを、対策メッセージｍ１ｐ，ｍ２ｐ…に対応する補正データとして利用し、対応する成形条件を自動で補正する自動補正処理に利用することも可能である。
【００８２】
さらに、出力処理機能部Ｆｄには、図１１に示すデータ表示部８を備え、このデータ表示部８には、温調温度表示部８ｔ，樹脂状態表示部８ｆ，判定結果表示部８ｊを設ける。この場合、温調温度表示部８ｔには、さらに、ホッパ温度表示部（又は材料温調部温度表示部）８ｔｈ，材料落下口温度表示部８ｔｒ，樹脂材料温度表示部８ｔｏを設けるとともに、樹脂状態表示部８ｆには、推定樹脂分解率表示部８ｆｐ，推定固相率表示部８ｆｃ，推定上昇温度表示部８ｆｕを設ける。これらの各表示部には、各物理量が数値表示される。そして、判定結果表示部８ｊの中にメッセージ表示部８ｊｍが設けられる。
【００８３】
以上が、成形支援装置１の基本的機能となる。この基本的機能は、加熱筒４内における樹脂の溶融状態を最適な状態に維持するための機能となるが、一方、加熱筒４に供給されるペレット材料Ｒｐの状態（温調状態）も加熱筒４における樹脂の溶融状態に密接に関係する。
【００８４】
このため、本実施形態に係る成形支援装置１では、要部の構成として、このような基本的機能を更に最適化する観点から、ペレット材料Ｒｐの温調状態を最適化しようとするものであり、以下、要部の構成について具体的に説明する。
【００８５】
まず、図１に示すように、基本データ入力部Ｆｉにより入力する成形条件データＤｍには、注目データとして成形サイクル時間Ｔｃに係わるデータＤｍｃが含まれる。また、ペレット材料Ｒｐ…（樹脂材料Ｒ…）の種類を入力可能な樹脂選択部（選択リスト）Ｄｍｓを設けるとともに、温調部６の温度（温調温度）を入力可能な温調温度入力部Ｄｍｔを設ける。この場合、温調温度入力部Ｄｍｔは、マニュアル入力を想定したものである。本実施形態では、上記樹脂選択部Ｄｍｓにより樹脂が選択されれば、温調温度Ｔｒは自動で設定されるが、マニュアル操作によっても任意に入力できる点を考慮したものである。特に、温調温度Ｔｒを制御するに際し、上限値Ｔｒｕと下限値Ｔｒｍを設定して制御する場合には、上限値Ｔｒｕを、樹脂選択部（選択リスト）Ｄｍｓにより選択したペレット材料Ｒｐ…（樹脂材料Ｒ…）の種類により自動で設定し、下限値Ｔｒｍをマニュアル操作に設定することができる。なお、この場合にも、上限値Ｔｒｕと下限値Ｔｒｍの双方をマニュアル操作に設定することができる。したがって、基本データ入力部Ｆｉには、温調温度Ｔｒの下限値Ｔｒｍ（必要により上限値Ｔｒｕ）をマニュアルにより入力可能な温調温度マニュアル入力機能を備えている。
【００８６】
さらに、内部メモリ１０ｍには温調温度データテーブルＤＴを設けるとともに、演算処理機能部Ｆｃとして、温度設定処理部Ｆｃｓを設ける。温調温度データテーブルＤＴは、前述した温調部６による最適な温調温度Ｔｒを樹脂の種類毎に設定したものである。この場合、温調温度Ｔｒは、温調温度Ｔｒ自体を直接設定してもよいし、前述のように、温調温度Ｔｒの制御範囲となる上限値Ｔｒｕと下限値Ｔｒｕを選定し、上限値Ｔｒｕを温調温度データテーブルＤＴに設定し、下限値Ｔｒｍを、上述した基本データ入力部Ｆｉにおける温調温度マニュアル入力機能により設定してもよい。
【００８７】
このように、温調温度データテーブルＤＴに、温調温度Ｔｒの上限値Ｔｒｕを設定すれば、温調温度Ｔｒの制御を、上限値Ｔｒｕと下限値Ｔｒｍの設定により制御する場合の重要性の高い一方（上限値Ｔｒｕ）の温調温度を自動で設定可能になるため、各種制御方式を採用する場合であっても、温調温度（目標温度）に対する的確な制御を行うことができるとともに、基本データ入力部Ｆｉに、温調温度Ｔｒの少なくとも下限値Ｔｒｍをマニュアルにより入力可能な温調温度マニュアル入力機能を設ければ、上限値Ｔｒｕを自動で設定する場合における下限値Ｔｒｍをマニュアル入力により任意に設定できるとともに、必要に応じて、温調温度Ｔｒ（上限値Ｔｒｕと下限値Ｔｒｍ）全体のマニュアル設定を容易に行うことができる。
【００８８】
また、温度設定処理部Ｆｃｓは、後述する成形条件の設定時に基本データ入力部Ｆｉから樹脂の種類が入力（選択）されたなら、入力された樹脂の種類に対応する温調温度Ｔｒ（又は上限値Ｔｒｕ）を温調温度データテーブルＤＴから読み出すことにより、温調部６の温調温度Ｔｒとして設定する機能を備える。なお、この温調温度Ｔｒには、前述したように、ホッパ５ｈに付設したヒータ６ｈによる温調温度Ｔｒｈ又は材料供給装置Ｐｒｍの材料温調部６ｐによる温調温度，材料落下口５ｄに付設したウォータージャケット６ｊによる温調温度Ｔｒｄの、少なくとも一方又は双方が含まれる概念である。
【００８９】
次に、この温調温度データテーブルＤＴと温度設定処理部Ｆｃｓについて、図１〜図３及び図１２〜図１５を参照して具体的に説明する。
【００９０】
前述したＴａｄｍｏｒにより提唱された公知のモデル式には、［式１０４］で示すように、樹脂材料Ｒ、即ち、一般に広く使用されるペレット材料Ｒｐの樹脂材料温度Ｔｒｏに係わる項が存在している。
【００９１】
【数１】
2020001183.tif 000003
【００９２】
ここで、δはメルトフィルム厚、ｋｍは融体の熱伝導率、Ｔｂは加熱筒温度、Ｔｍｏは融点、Ｔｒｏは樹脂材料温度、Ｖａ，Ｖｂは溶融速度を示唆する係数、Ｘはソリッドベッド幅、Ｖｂｘはスクリュ幅方向のシリンダ周速成分、Ｃｓは固体比熱、ρｍは液体密度、λは溶融潜熱である。
【００９３】
したがって、射出成形機Ｍにおける温調部６の温調に係わる情報を、射出成形機Ｍにおける可塑化状態を予測するモデル式に反映できれば、より現実に近い溶融状態をシミュレーションすることができる。
【００９４】
このため、本実施形態では、最初に、図２に示す材料落下口５ｄの中央位置におけるペレット材料Ｒｐの温度（樹脂材料温度Ｔｒｏ）の実測値と、ペレット材料Ｒｐの真ん中の温度の推定値の相関性を検証した。この場合、実測値は、材料落下口５ｄの中央位置に熱電対を配置して温度の測定を行った。一方、推定値は、演算式［式１０５］を用いて推定した。
Ｔｒｏ（ｘ，ｔ）＝ｆ（Ｔｒｘ，Ｔｒｙ，Ｘ，α，Ｔｃ）  …  ［式１０５］
【００９５】
ここで、Ｔｒｏ（ｘ，ｔ）は、成形サイクル時間Ｔｃを考慮したペレット材料Ｒｐの温度、即ち、推定した樹脂材料温度であり、［式１０４］のＴｒｏに該当する。なお、Ｔｒｘは、図３に示す円柱形状のペレット材料Ｒｐの片面が材料落下口５ｄとホッパ５ｈ（又は材料供給装置Ｐｒｍ）の境界位置に接している時の温度、Ｔｒｙは、反対側の面がスクリュ３の入口３ｉの近傍の加熱筒４に成形サイクル時間Ｔｃだけ接している時の温度、αはペレット材料Ｒｐの熱伝導率ｋｎを熱容量で除した樹脂材料の固有値である。
【００９６】
そして、樹脂の種類毎に、試験条件（成形条件）を異ならせ、［式１０５］から得られる樹脂材料温度Ｔｒｏの推定値を求めるとともに、前述した実測条件、即ち、図２に示す材料落下口５ｄの中央位置におけるペレット材料Ｒｐの温度の実測値を求めた。この相関グラフを図１２に示す。実施形態では、樹脂の種類として、「ＰＰ（ポリプロピレン）」、「ＧＰＰＳ（汎用ポリスチレン）」、「ＰＯＭ（ポリアセタール）」、「ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）」の４種類を用いた。
【００９７】
図１２から明らかなように、８０℃付近の推測樹脂材料温度Ｔｒｏｓ及び実測樹脂材料温度Ｔｒｏｍは、他の温度と比較して点在度合が目立つが、全体的な実測値と推測値の相関係数は０．９８となる。即ち、概ね、１：１の右肩上がりのグラフを示しており、［式１０５］の妥当性が実証できた。したがって、ペレット材料Ｒｐの温度は、材料落下口５ｄの温調温度Ｔｒｄ及びホッパ５ｈの温調温度Ｔｒｈ（又は材料供給装置Ｐｒｍの温調温度）、更には、成形条件及び樹脂の物性値に依存する［式１０５］により推定が可能である。
【００９８】
さらに、ペレット材料Ｒｐの温度変化に伴う樹脂温度安定性評価を行った。図１３は、加熱筒４における樹脂の上昇温度ΔＴｕ〔℃〕に対する樹脂温度のバラツキ〔％〕を示したグラフである。図１３から明らかなように、上昇温度ΔＴｕが、０に近付くほど、樹脂温度のバラツキが最小となるＶ字状の曲線グラフが得られた。また、上昇温度ΔＴｕが負側に大きいほど、未溶融樹脂が増加し、上昇温度ΔＴｕが正側に大きいほど、炭化物が増加する結果が得られた。
【００９９】
したがって、不安定要素が増加するに伴い、樹脂温度のバラツキが大きくなることから、このバラツキをより少なくするには、未溶融樹脂，炭化物，樹脂の上昇温度ΔＴｕのそれぞれが０に近いことが最適な溶融状態を得る条件となることがわかる。即ち、前述した推定固相率Ｘｃｓ，推定樹脂分解率Ｘｒｓ，推定上昇温度ΔＴｕｓは、それぞれ推定により得ることができるため、計算による樹脂温度安定性を示す指標として、ｆ（Ｘｃｓ，Ｘｒｓ，ΔＴｕｓ）となる無次元関数を作成し、樹脂温度のバラツキ〔％〕（実測値）との相関性を考察した。
【０１００】
図１４に、ｆ（Ｘｃｓ，Ｘｒｓ，ΔＴｕｓ）と樹脂温度のバラツキの相関グラフを示す。図１４に示す相関グラフは、ｆ（Ｘｃｓ，Ｘｒｓ，ΔＴｕｓ）から計算された値と樹脂温度のバラツキとの相関係数は、０．６７（ｐ＝２．３７Ｅ−２４）を示している。したがって、計算により、樹脂温度のバラツキを予想することが可能であると推察される。
【０１０１】
そこで、ホッパ５ｈ（又は材料供給装置Ｐｒｍ）と材料落下口５ｄの温度、即ち、温調温度Ｔｒｈ及び／又はＴｒｄを成形条件として設定し、温調温度（Ｔｒｈ，Ｔｒｄ）を、４０〔℃〕，６０〔℃〕，８０〔℃〕に変化させることにより、樹脂温度のバラツキを実測するとともに、ｆ（Ｘｃｓ，Ｘｒｓ，ΔＴｕｓ）に対し、ホッパ５ｈ（又は材料供給装置Ｐｒｍ）と材料落下口５ｄの温調温度（Ｔｒｈ，Ｔｒｄ）を成形条件として入力可能にすることにより樹脂温度のバラツキを計算した。
【０１０２】
図１５に、各ペレット材料Ｒｐ…の種類毎の結果を示す。図１５（ａ）はペレット材料Ｒｐとして「ＰＰ」を使用し、材料落下口５ｄの温調温度Ｔｒｄとホッパ５ｈ（又は材料供給装置Ｐｒｍ）の温調温度Ｔｒｈを同一にすることを条件に温度を変動させた場合、図１５（ｂ）はペレット材料Ｒｐとして「ＧＰＰＳ」を使用し、材料落下口５ｄの温調温度Ｔｒｄとホッパ５ｈ（又は材料供給装置Ｐｒｍ）の温調温度Ｔｒｈを同一にすることを条件に温度を変動させた場合、図１５（ｃ）はペレット材料Ｒｐとして「ＡＢＳ」を使用し、ホッパ５ｈ（又は材料供給装置Ｐｒｍ）の温調温度ｔｒｈを８０〔℃〕一定にして材料落下口５ｄの温調温度Ｔｒｄを変動させた場合、図１５（ｄ）はペレット材料Ｒｐとして「ＰＯＭ」を使用し、ホッパ５ｈ（又は材料供給装置Ｐｒｍ）の温調温度Ｔｒｈを８０〔℃〕一定にして材料落下口５ｄの温調温度Ｔｒｄを変動させた場合をそれぞれ示す。
【０１０３】
図１５から明らかなように、「ＰＰ」では、材料落下口５ｄ及びホッパ５ｈ（又は材料供給装置Ｐｒｍ）における温調温度Ｔｒ（Ｔｒｄ，Ｔｒｈ）が高くなれば、樹脂温度のバラツキは大きくなるが、計算では、６０〔℃〕における樹脂温度のバラツキが最も大きくなった。「ＧＰＰＳ」，「ＡＢＳ」，「ＰＯＭ」に関しては、計算値と実測値がほぼ一致している。したがって、温調温度Ｔｒ（Ｔｒｄ，Ｔｒｈ）は計算することが可能になるとともに、樹脂の種類毎に、適切な温調温度Ｔｒ（Ｔｒｄ，Ｔｒｈ）、更には材料落下口５ｄとホッパ５ｈ（又は材料供給装置Ｐｒｍ）の温調温度ＴｒｄとＴｒｈの組合わせが可能になることを確認できた。
【０１０４】
本実施形態に係る成形支援装置１では、温調温度データテーブルＤＴにより、樹脂の種類毎に適切な温調温度Ｔｒｄ，Ｔｒｈを設定し、樹脂の種類を選択（入力）すれば、温度設定処理部Ｆｃｓにより、材料落下口５ｄとホッパ５ｈ（又は材料供給装置Ｐｒｍ）の適切な温調温度Ｔｒｄ，Ｔｒｈをいわば自動で設定できるようにしたものである。
【０１０５】
さらに、出力処理機能部Ｆｄには、当該温調温度Ｔｒ（Ｔｒｄ，Ｔｒｈ）を少なくともディスプレイ７に表示処理する機能を持たせている。この機能に基づく温調温度表示部８ｔを図１１に示す。また、データ処理部Ｆには、少なくとも成形条件データＤｍにおける樹脂材料Ｒの少なくとも一部の形状データＤｍｐ，及び成形サイクル時間データＤｍｃに基づいて、温調温度Ｔｒ（Ｔｒｄ，Ｔｒｈ）をペレット材料Ｒｐの温度（樹脂材料温度Ｔｒｏ）に変換する樹脂温度演算式データを設定するとともに、この樹脂温度演算式データに基づく演算処理により樹脂材料温度Ｔｒｏを求める樹脂温度演算処理機能を設ける。これにより、得られる温調温度Ｔｒに基づき樹脂材料温度Ｔｒｏを推定できるため、樹脂材料温度Ｔｒｏ自体の温度状態、更にはこの温度状態に基づく樹脂の溶融状態、即ち、推定固相率Ｘｃｓ及び／又は推定樹脂分解率Ｘｒｓや推定上昇温度ΔＴｕｓ等との関係に係わる情報を的確に把握することができる。
【０１０６】
そして、出力処理機能部Ｆｄには、このデータ処理部Ｆにおける樹脂温度変換処理機能により求めた樹脂材料温度Ｔｒｏをディスプレイ７に表示する樹脂材料温度表示部８ｔｏを設け、樹脂材料温度表示部８ｔｏにより得られた樹脂材料温度Ｔｒｏを表示する。これにより、樹脂材料温度Ｔｒｏを目視により容易に確認できるとともに、他の情報、即ち、推定固相率Ｘｃｓ及び／又は推定樹脂分解率Ｘｒｓや推定上昇温度ΔＴｕｓ等と比較した情報確認を容易に行うことができる。
【０１０７】
次に、本実施形態に係る成形支援装置１を用いた成形支援方法について、各図を参照しつつ図１６に示すフローチャートを参照して説明する。
【０１０８】
成形支援装置１は、基本的に、生産開始前における成形条件の設定時に利用することができる。なお、この成形支援処理に係わる動作は、内部メモリ１０ｍに格納された支援プログラムＰｓにより実行される。
【０１０９】
まず、オペレータは通常の設定手順に従って、射出成形機Ｍにおける成形条件の設定処理を行う（ステップＳ１）。この場合、成形条件の設定処理には、通常の成形条件に係わる情報、即ち、射出成形機Ｍを運転するための通常の各種情報（条件）を設定する。
【０１１０】
一方、成形条件の設定処理が終了し、本実施形態に係る成形支援装置１を利用する場合には、所定の支援開始キー（不図示）をＯＮにし、成形支援装置１を立ち上げれば、支援プログラムＰｓが実行される（ステップＳ２）。これにより、ディスプレイ７には、図示を省略した入力画面が表示される（ステップＳ３）。
【０１１１】
そして、表示された入力画面に対応するタッチパネル７ｔ（基本データ入力部Ｆｉ）を利用して、予め設定された成形条件に係わる成形条件データＤｍ及びスクリュ３の形態に係わるスクリュデータＤｓを含む前述した基本データＤｏを入力する（ステップＳ４）。具体的には、直接的な数値入力又はウィンドウ表示からの選択入力により行うことができる。また、特に、本実施形態に関連して使用する樹脂の種類を、樹脂選択部Ｄｍｓの樹脂リストから選択する（ステップＳ５）。これにより、温調温度データテーブルＤＴから、選択した樹脂に対応する温調温度Ｔｒｄ，Ｔｒｈが読み出され、温調部６の温調温度Ｔｒ（Ｔｒｄ，Ｔｒｈ）として温度設定処理部Ｆｃｓに設定される（ステップＳ６）。さらに、図１１に示す温調温度表示部８ｔに表示される（ステップＳ７）。なお、この場合、成形条件やスクリュ等に係わるデータが既に登録されている場合には、この時点の入力は不要である。そして、基本データＤｏの入力処理が終了したなら、データの誤入力や入力漏れがないかなどを確認し、確認キー（不図示）をＯＮにする。
【０１１２】
これにより、固相率演算処理部Ｆｃｐにおいては、入力された基本データＤｏと固相率演算式データＤｃに基づく演算処理が行われる（ステップＳ８）。この演算処理により、基本データＤｏに基づく推定固相率Ｘｃｓが算出されるため、得られた推定固相率Ｘｃｓは、内部メモリ１０ｍ内に少なくとも一時登録される。また、分解率演算処理部Ｆｃｒにおいて、入力された基本データＤｏと分解率演算式データＤｒに基づく演算処理が行われる（ステップＳ９）。この演算処理により、基本データＤｏに基づく推定樹脂分解率Ｘｒｓが算出されるため、得られた推定樹脂分解率Ｘｒｓは、内部メモリ１０ｍ内に少なくとも一時登録される。さらに、上昇温度演算処理部Ｆｃｔにおいて、上昇温度演算式データＤｗに基づく演算処理が行われる（ステップＳ１０）。この演算処理により、推定上昇温度ΔＴｕｓが算出されるため、得られた推定上昇温度ΔＴｕｓは、内部メモリ１０ｍ内に少なくとも一時登録される。そして、得られた推定固相率Ｘｃｓ，推定樹脂分解率Ｘｒｓ，推定上昇温度ΔＴｕｓは、図１１に示す樹脂状態表示部８ｆに表示される（ステップＳ１１）。このように、推定固相率Ｘｃｓ及び推定樹脂分解率Ｘｒｓに係わる情報に加え、推定上昇温度ΔＴｕｓに係わる情報も一緒に表示されるため、推定上昇温度ΔＴｕｓに係わる情報も併せて確認できる。したがって、オペレータは、樹脂の溶融状態をより的確に把握することができる。
【０１１３】
また、推定固相率Ｘｃｓ及び推定樹脂分解率Ｘｒｓが得られたなら、判定処理部Ｆｃｊにおいて、図１０に示した判定基準に従って、推定固相率Ｘｃｓと推定樹脂分解率Ｘｒｓの度合を判定処理する（ステップＳ１２）。そして、この判定処理の結果に基づいて、この結果に対応する図１０に示す支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２，ｍ３が選択されるとともに、選択された支援メッセージｍｒ…に対応する支援メッセージデータＤｈが出力するこれにより、出力処理機能部Ｆｄでは、判定処理部Ｆｃｊから出力した支援メッセージデータＤｈに基づく選択された図１７に示す支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２又はｍ３を、メッセージ表示部８ｊに表示する（ステップＳ１３）。
【０１１４】
図１７（ａ）〜（ｄ）は、メッセージ表示部８ｊにおける支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２…の一例を示している。例示の場合、必要に応じ、上段に、判定処理の結果を示す判定メッセージｍ１ｊ，ｍ２ｊ…を表示し、下段に、この判定メッセージｍ１ｊ，ｍ２ｊ…に対応して対策を行うための対策メッセージｍ１ｐ，ｍ２ｐ…を表示した。
【０１１５】
具体的には、支援メッセージｍｒの場合、図１７（ａ）に示すように、例えば、判定メッセージｍｒｊとして「適正範囲です」の文字が表示される。例示の場合、対策メッセージは表示されないが、必要により適正範囲であっても必要な対策メッセージ、即ち、変更することにより、更に良くするためのメッセージ等を表示することができる。また、支援メッセージｍ１の場合、図１７（ｂ）に示すように、判定メッセージｍ１ｊとして、例えば、「樹脂に炭化を生じる可能性があります」の文字を表示し、対策メッセージｍ１ｐとして、例えば、「Ｔｍ，Ｔｒ，Ｐｒ，Ｒｍを下げ、又はＴｃを短くしてください」（Ｔｍ：加熱用の設定温度，Ｔｒ：温調温度，Ｐｒ：背圧，Ｒｍ：回転数，Ｔｃ：成形サイクル時間）の文字を表示した。同様に、支援メッセージｍ２の場合、図１７（ｃ）に示すように、判定メッセージｍ２ｊとして、例えば、「未溶融樹脂を生じる可能性があります」の文字を表示し、対策メッセージｍ２ｐとして、例えば、「Ｔｍ，Ｔｒ，Ｐｒ，Ｒｍを上げ、又はＴｃを長くしてください」の文字を表示した。さらに、支援メッセージｍ３の場合は、図１７（ｄ）に示すように、対策メッセージｍ３ｐとして、例えば、「成形条件を見直してください」を表示し、成形条件に対する、いわば全面的な再設定を促す。例示の場合、判定メッセージは個別に表示されないが、判定メッセージは実質的に対策メッセージｍ３ｐに含まれる。
【０１１６】
このように、演算処理機能部Ｆｃに、推定固相率Ｘｃｓ及び／又は推定樹脂分解率Ｘｒｓの度合を判定処理し、この判定処理の結果に対応する支援メッセージデータＤｈを出力する判定処理部Ｆｃｊを設けるとともに、出力処理機能部Ｆｄに、判定処理部Ｆｃｊから出力した支援メッセージデータＤｈに基づく支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２…をディスプレイ７のメッセージ表示部８ｊに表示する機能を設ければ、オペレータは、判断の難しい樹脂の溶融状態を容易に把握でき、必要な対応処理を迅速に行うことができる。
【０１１７】
特に、支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２…に、判定処理の結果を示す判定メッセージｍｒｊ，ｍ１ｊ，ｍ２ｊ…及びこの判定メッセージｍ１ｊ，ｍ２ｊ…に対応して対策を行うための対策メッセージｍ１ｐ，ｍ２ｐ…を含ませれば、視覚的手段により判定処理の結果を確認できるため、経験の浅い初心者オペレータであっても、樹脂の溶融状態が適正であるか否かを容易かつ確実に確認できるとともに、成形条件の設定変更などの必要な対策を迅速に講じることができ、成形品生産の効率化及び能率化を図ることができる。
【０１１８】
この結果、メッセージ表示部８ｊに、適正メッセージｍｒ以外の支援メッセージｍ１，ｍ２又はｍ３が表示されたなら、表示された支援メッセージｍ１，ｍ２又はｍ３、即ち、判定メッセージｍ１ｊ…及び対策メッセージｍ１ｐ…に従って、成形条件の変更処理を行う（ステップＳ１４，Ｓ１５）。例えば、支援メッセージｍ２（判定メッセージｍ２ｊ，対策メッセージｍ２ｐ）が表示されたなら、「未溶融樹脂を生じる可能性があります」（判定メッセージｍ２ｊ）及び「Ｔｍ，Ｔｒ，Ｐｒ，Ｒｍを上げ、又はＴｃを長くしてください」（対策メッセージｍ２ｐ）に従って、設定温度Ｔｍ，背圧Ｐｒ，回転数Ｒｍの一又は二以上を大きくするための設定変更を行うとともに、成形サイクル時間Ｔｃを長くするための設定変更を行えばよい。
【０１１９】
この場合、変更する度合は、オペレータの判断により行うことができる。この際、前述したように、推定固相率Ｘｃｓ及び推定樹脂分解率Ｘｒｓを数値表示又はグラフィック表示等により視覚的に表示するようにすれば、オペレータは、適正範囲を外れている度合を確認できるため、これに応じて、成形条件の変更度合を判断することができる。
【０１２０】
特に、成形条件の変更には、温調温度Ｔｒ（Ｔｒｄ，Ｔｒｈ）も含ませることができる。したがって、成形環境や各種条件等により加熱筒４の加熱温度や成形サイクル時間等の変更が困難な場合には、温調温度Ｔｒ（Ｔｒｄ，Ｔｒｈ）を変更することができる。この場合の変更は、図１に示した基本データ入力部Ｆｉにおけるマニュアル操作により任意に入力できる温調温度入力部Ｄｍｔを利用することができる。なお、この場合の変更は、温調温度表示部８ｔの表示に反映される。さらに、変更する度合等は、樹脂状態表示部８ｆ及び判定結果表示部８ｊの表示を確認して行うことができる。
【０１２１】
このように、本実施形態では、温調温度Ｔｒ（Ｔｒｄ，Ｔｒｈ）を変更が可能なため、加熱筒４の加熱温度や成形サイクル時間等の変更が困難な場合には有益な調整手段（設定変更手段）となる。
【０１２２】
そして、成形条件の変更処理が終了したなら、不図示の再処理キーをＯＮにすることにより、推定固相率Ｘｃｓ及び推定樹脂分解率Ｘｒｓの再演算処理が行われ、再判定処理が行われる（ステップＳ１６，Ｓ８…）。
【０１２３】
他方、ステップＳ１４において、メッセージ表示部８ｊに、適正メッセージｍｒが表示されれば、溶融状態は十分な状態にあり、かつ劣化状態にもないため、良好な成形環境にあることを確認できる。したがって、次の段階への移行が可能となるため、不図示の終了キーをＯＮして、支援プログラムＰｓの実行を終了させる（ステップＳ１４，Ｓ１７）。即ち、成形支援装置１の利用を終了させることができる。
【０１２４】
このように、本実施形態に係る成形支援装置によれば、加熱筒４の内部へ樹脂材料Ｒを供給する材料供給部５の温調を行う温調部６による最適な温調温度Ｔｒを樹脂の種類毎に設定した温調温度データテーブルＤＴ及び少なくとも成形条件の設定時に基本データ入力部Ｆｉから樹脂の種類が入力されたなら温調温度データテーブルＤＴから入力された樹脂の種類に対応する温調温度Ｔｒを読み出すことにより温調部６の温調温度Ｔｒとして設定する温度設定処理部Ｆｃｓを設けたため、特に、樹脂の種類にマッチングした最適（的確）な温調温度Ｔｒを設定可能となり、加熱筒４における処理全体の効率化及び安定化をより高めることができる。また、温調部６における温調温度Ｔｒは、少なくともディスプレイ７に表示処理するため、オペレータは、温調温度Ｔｒを確認し、可塑化品質をより高める観点から、成形支援装置１における成形条件の変更等の支援機能を利用し、又はマニュアルにより任意に、温調温度Ｔｒを変更（調整）可能となる。即ち、成形条件の変更に、温調温度Ｔｒの変更を加えることができるため、成形条件全体の調整幅を広げることができ、もって、可塑化品質の更なる向上による高い成形品質を確保できる。
【０１２５】
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，材料，数量，数値，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。
【０１２６】
例えば、樹脂材料Ｒに、ペレット材料Ｒｐを適用した例を上げたが、ペレット材料Ｒｐに類似する樹脂材料など、必ずしもペレット材料Ｒｐに限定されるものではない。また、基本データＤｏとして、成形条件データＤｍ及びスクリュデータＤｓを例示したが、他のデータを含めてもよいし、例示のデータの一部であってもよい。さらに、基本データ入力部Ｆｉとして、ディスプレイ７のタッチパネル７ｔを例示したが、基本データＤｏを記憶する外部メモリのデータを転送したり、通信手段により送信する場合、全データを予め内部メモリ１０ｍに登録し、この全データから基本データＤｏを選択する場合など、各種入力手段を基本データ入力部Ｆｉとして適用できる。一方、固相率演算式データＤｃ及び分解率演算式データＤｒは、一例であり、固相率Ｘｃ及び樹脂分解率Ｘｒを求めることができる他の演算式データを排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本発明に係る成形支援装置は、可塑化した溶融樹脂をスクリュにより金型に射出充填して成形を行う各種射出成形機に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２８】
１：成形支援装置，２：金型，３：スクリュ，３ｆ：スクリュ表面，４：加熱筒，５：材料供給部，５ｈ：ホッパ，５ｄ：材料落下口，６：温調部，６ｐ：材料温調部，７：ディスプレイ，８：データ表示部，８ｊ：判定結果表示部，８ｆｕ：上昇温度表示部，８ｔｏ：樹脂材料温度表示部，１０：成形機コントローラ，Ｍ：射出成形機，Ｒ：樹脂材料，Ｒｐ：ペレット材料，Ｆ：データ処理部，Ｆｉ：基本データ入力部，Ｆｄ：出力処理機能部，Ｆｃｓ：温度設定処理部，Ｆｃｐ：固相率演算処理部，Ｆｃｒ：分解率演算処理部，Ｆｃｊ：判定処理部，Ｆｃｔ：上昇温度演算処理部，Ｔｒ：温調温度，ＤＴ：温調温度データテーブル，Ｄｍ：成形条件データ，Ｄｓ：スクリュデータ，Ｄｏ：基本データ，Ｄｃ：固相率演算式データ，Ｄｒ：分解率演算式データ，Ｄｗ：上昇温度演算式データ，Ｘｃ：固相率，Ｘｒ：樹脂分解率，Ｘｃｓ：推定固相率，Ｘｒｓ：推定樹脂分解率，ΔＴｕｓ：推定上昇温度，材料供給装置Ｐｒｍ
【図１】
2020001183.tif 000004
【図２】
2020001183.tif 000005
【図３】
2020001183.tif 000006
【図４】
2020001183.tif 000007
【図５】
2020001183.tif 000008
【図６】
2020001183.tif 000009
【図７】
2020001183.tif 000010
【図８】
2020001183.tif 000011
【図９】
2020001183.tif 000012
【図１０】
2020001183.tif 000013
【図１１】
2020001183.tif 000014
【図１２】
2020001183.tif 000015
【図１３】
2020001183.tif 000016
【図１４】
2020001183.tif 000017
【図１５】
2020001183.tif 000018
【図１６】
2020001183.tif 000019
【図１７】
2020001183.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月24日(2019.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2020001183.tif 000021