(57)【要約】【課題】射出成形における射出成形部品質の再現をさらに向上させる方法を提供すること。【解決手段】製造サイクルの各段階（Ｉ〜ＩＩＩ）に少なくとも一つの機械パラメータ（Ｍ１〜Ｍ４）が割り当てられ、割り当てられた機械パラメータ（Ｍ１〜Ｍ４）は、製造サイクルのその段階（Ｉ〜ＩＩＩ）の内圧（ｐ）に与える影響が、割り当てられていない機械パラメータよりも大きく、複数の製造サイクル（Ｚ１〜Ｚ４）では、割り当てられた機械パラメータ（Ｍ１〜Ｍ４）が所定の順番で変更され、各製造サイクル（Ｚ０〜Ｚ４）ごとに厳密に１つの割り当てられた機械パラメータ（Ｍ１〜Ｍ４）が変更される。【選択図】図４
2018183994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形において射出成形部品質を再現する方法であって、
複数の段階（Ｉ〜ＩＩＩ）を有する製造サイクル（Ｚ０〜Ｚ４）において射出成形金型（１３）により射出成形部品（１４）を製造し、射出段階（Ｉ）で前記射出成形金型（１３）のキャビティ内に溶融物（１２）を射出し、保持圧力段階（ＩＩ）で前記溶融物（１２）をキャビティ内で凝固させ、残留冷却段階（ＩＩＩ）の最後に、冷まされ続けた前記溶融物（１２）が射出成形部品（１４）として前記キャビティから取り出され、
前記キャビティの内圧（ｐ）の時間による変化を検出して、内圧グラフ（１０、１０．Ｍ０〜１０．Ｍ４）として表示し、製造された射出成形部品（１４）が少なくとも一つの所定の品質特性を満たす製造サイクルの少なくとも一つの内圧グラフが基準グラフ（１０）として用いられ、
比較（Ｖ０）により、現製造サイクル（Ｚ０）の内圧グラフ（１０．Ｍ０）が少なくとも一つの所定の閾値を上回っているかどうかを判断し、現製造サイクル（Ｚ０）の内圧グラフ（１０．Ｍ０）が前記閾値を上回る場合、後続の製造サイクル（Ｚ１〜Ｚ４）の内圧グラフ（１０．Ｍ１〜１０．Ｍ４）が前記基準グラフ（１０）に適合するよう少なくとも一つの現機械パラメータ（Ｍ０）を変更する、方法であって、
前記製造サイクルの各段階（Ｉ〜ＩＩＩ）に少なくとも一つの機械パラメータ（Ｍ１〜Ｍ４）が割り当てられ、
前記割り当てられた機械パラメータ（Ｍ１〜Ｍ４）は、前記製造サイクルのその段階（Ｉ〜ＩＩＩ）の内圧（ｐ）に与える影響が、割り当てられていない機械パラメータよりも大きく、
複数の製造サイクル（Ｚ１〜Ｚ４）では、前記割り当てられた機械パラメータ（Ｍ１〜Ｍ４）が所定の順番で変更され、各製造サイクル（Ｚ０〜Ｚ４）ごとに厳密に１つの割り当てられた機械パラメータ（Ｍ１〜Ｍ４）が変更される、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記射出段階（Ｉ）には、前記所定の順番の第１機械パラメータ（Ｍ１）として射出速度が割り当てられ、第１後続製造サイクル（Ｚ１）では前記射出速度が変更され、切替点からの所定の偏差が第１閾値として用いられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記現製造サイクル（Ｚ０）の内圧グラフ（１０．Ｍ０）の切替点が前記基準グラフ（１０）の切替点よりも早い場合、前記射出速度を低下させることにより変更し、第１比較（Ｖ１）により、前記低下した射出速度により検出された第１後続製造サイクル（Ｚ１）の内圧グラフ（１０．Ｍ１）が前記第１閾値を上回っているかどうかを判断することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記現製造サイクル（Ｚ０）の内圧グラフ（１０．Ｍ０）の切替点が前記基準グラフ（１０）の切替点よりも後に生じる場合、前記射出速度を上昇させることにより変更し、第１比較（Ｖ１）により、前記上昇した射出速度で検出された第１後続製造サイクル（Ｚ１）の内圧グラフ（１０．Ｍ１）が前記第１閾値を上回っているかどうかを判断することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記保持圧力段階（ＩＩ）には、前記所定の順番の第２機械パラメータ（Ｍ２）として保持圧力レベルが割り当てられ、第２後続製造サイクル（Ｚ２）では前記保持圧力レベルが変更され、最大内圧からの所定の偏差が第２閾値として用いられることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記第１後続製造サイクル（Ｚ１）の内圧グラフ（１０．Ｍ１）の最大内圧が前記基準グラフ（１０）の最大内圧よりも高い場合、前記保持圧力レベルを低下させることにより変更し、第２比較（Ｖ２）により、前記低下した保持圧力レベルで検出された第２後続製造サイクル（Ｚ２）の内圧グラフ（１０．Ｍ２）が前記第２閾値を上回っているかどうかを判断することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１後続製造サイクル（Ｚ１）の内圧グラフ（１０．Ｍ１）の最大内圧が前記基準グラフ（１０）の最大内圧よりも低い場合、前記保持圧力レベルを上昇させることにより変更し、第２比較（Ｖ２）により、前記上昇した保持圧力レベルで検出された第２後続製造サイクル（Ｚ２）の内圧グラフ（１０．Ｍ２）が前記第２閾値を上回っているかどうかを判断することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記保持圧力段階（ＩＩ）と残留冷却段階（ＩＩＩ）には、前記所定の順番の第３機械パラメータ（Ｍ３）として金型温度が割り当てられ、第２後続製造サイクル（Ｚ３）では前記金型温度が変更され、前記保持圧力段階（ＩＩ）と残留冷却段階（ＩＩＩ）における前記基準グラフ（１０）の所定の内圧（ｐ）からの所定の偏差が第３閾値として用いられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記基準グラフ（１０）の封止点（ｔＩＩＩ）において、第２後続製造サイクル（Ｚ２）の内圧グラフ（１０．Ｍ２）の内圧（ｐ）が、前記基準グラフ（１０）の封止点圧力（ｐＩＩＩ）よりも高い場合、前記金型温度を低下させることにより変更し、第３比較（Ｖ３）により、低下した金型温度で検出された第３後続製造サイクル（Ｚ３）の内圧グラフ（１０．Ｍ３）が第３閾値を上回っているかどうかを判断することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記封止点（ｔＩＩＩ）において、第２後続製造サイクル（Ｚ２）の内圧グラフ（１０．Ｍ３）の内圧（ｐ）が、前記基準グラフ（１０）の封止点圧力（ｐＩＩＩ）よりも低い場合、前記金型温度を上昇させることにより変更し、第３比較（Ｖ３）により、上昇した金型温度で検出された第３後続製造サイクル（Ｚ３）の内圧グラフ（１０．Ｍ４）が第３閾値を上回っているかどうかを判断することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記残留冷却段階（ＩＩＩ）には、前記所定の順番の第４機械パラメータ（Ｍ４）として保持圧力時間が割り当てられ、この保持圧力時間が第４後続製造サイクル（Ｚ４）で変更され、封止点への到達が第４閾値として用いられることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記保持圧力時間を上昇させることにより変更し、第４比較（Ｖ４）により、前記上昇した保持圧力時間で検出された第４後続製造サイクル（Ｚ４）の内圧グラフ（１０．Ｍ４）が前記第４閾値を上回っているかどうかを判断することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第４比較（Ｖ４）が成功で、前記上昇した保持圧力時間で検出された第４後続製造サイクル（Ｚ４）の内圧グラフ（１０．Ｍ４）が前記第４閾値を上回っていない場合、前記基準グラフ（１０）に対する後続製造サイクル（Ｚ１〜Ｚ４）の内圧グラフ（１０．Ｍ１〜１０．Ｍ４）の調整が完了し、前記第４比較（Ｖ４）が失敗で、前記上昇した保持圧力時間で検出された第４後続製造サイクル（Ｚ４）の内圧グラフ（１０．Ｍ４）が前記第４閾値を上回っている場合、前記所定の順番の第１機械パラメータ（Ｍ１）がさらなる第１後続製造サイクル（Ｚ１）で変更されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法を行う射出成形ユニット（１）であって、
現製造サイクル（Ｚ０）の少なくとも一つの現機械パラメータ（Ｍ０）を前記射出成形ユニット（１）の入力部を介して入力可能であり、前記射出成形ユニット（１）は、電子データメモリ、出力部、プロセッサを有する評価部（１６）を備え、前記基準グラフ（１０）は、前記電子データメモリに保存可能であり、一つの割り当てられた機械パラメータ（Ｍ１〜Ｍ４）を所定の順番で変更することにより、前記基準グラフ（１０）に対する後続製造サイクル（Ｚ１〜Ｚ４）の内圧グラフ（１０．Ｍ１〜１０．Ｍ４）の調整を行う評価プログラムを前記プロセッサにロード可能であり、内圧グラフ（１０、１０．Ｍ０〜１０．Ｍ４）を前記出力部に表示することを特徴とする射出成形ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形における射出成形部品質の再現方法、並びに、独立項のプリアンブルに記載の上記方法を行う射出成形ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
射出成形は、複雑な形状を有し、ほぼいかなるサイズの射出成形部品でも、常に高い射出成形部品質で単一の処理ステップで大量に製造する重要な成形プロセスである。射出成形は、射出成形ユニットで行われる。このため、射出段階で、溶融物を射出成形金型のキャビティに圧力下で射出する。このキャビティが溶融物で完全に充填されると、その溶融物を冷ます保持圧力段階で凝固される。残留冷却段階では、凝固された溶融物がキャビティ内で冷まされ続け、この残留冷却段階の最後に、射出成形完成品がキャビティから取り出される。射出成形は、３つの段階が繰り返す製造サイクルで次々と実行される循環製造プロセスである。上記溶融物は、プラスチック、金属、セラミックなどのうちのいずれかであればよい。
【０００３】
この３つの段階は、製造された射出成形部品の品質を決定する上で重要な段階である。つまり、オペレータによる射出成形ユニットの機械パラメータの設定の仕方によって、製造された射出成形部品は、少なくとも一つの所定の品質特性を満たすことになる。このため、溶融物が圧力下でキャビティに射出される射出段階では、射出速度が機械パラメータとなるのに対し、キャビティの内圧が保持される保持圧力段階では、機械パラメータは保持圧力レベルである。これらの段階間で、機械パラメータの射出速度が機械パラメータの保持圧力レベルに切り替えられる。オペレータによる保持圧力レベルへの切り替えが早すぎると、射出成形部品が不完全に形成されてしまう。また、オペレータによる保持圧力レベルへの切り替えが遅すぎると、機械的張力が射出成形部品の完全性を劣化させてしまう。いずれの場合も、所定の品質特性を満たさない粗悪な射出成形部品や不良品が製造される。高い射出成形部品質を得るためには、不良品の数をできる限り抑えることが望ましい。しかしながら、これは、溶融物の組成や粘度でさえ常に同じであるとは限らず、大気の圧力や温度などの環境要因も変わることがあるため難しい。
【０００４】
特許文献１には、射出成形ユニットの制御方法が開示され、この方法では、切替点を判断するため、キャビティの内圧の時間による変化を圧力センサで検出し、評価部により内圧グラフとして表示する。典型的な製造サイクルのサイクル時間は数秒である。内圧の時間による変化は、１ｋＨｚのサンプリング周波数を有する圧電圧力センサにより検出される。射出段階中に溶融物でキャビティを充填することにより、圧力が１秒未満の短い時間に大幅に上昇する。切替点とは、最大内圧が検出される直前の時点である。この圧力上昇時に、溶融物が圧縮される。最大内圧は、５００バール以上であってもよい。この内圧グラフの表示は、現製造サイクルの終了後、１秒にも満たない間に行われる。所定の品質特性を満たして製造された射出成形部品は良品と呼ばれる。良品が製造された製造サイクルの内圧グラフは、基準グラフと呼ばれる。このような基準グラフは、評価部の電子データメモリに保存したり、そこから読み出したりすることができる。
【０００５】
特許文献１によれば、現製造サイクルで測定された内圧グラフを基準グラフと比較する。この比較により、検出された内圧グラフが機械パラメータの所定の閾値を上回っているかどうかを判断する。検出された内圧グラフが所定の閾値を上回る場合、機械パラメータを再調整する。例えば、機械パラメータの保持圧力レベルについて判断するため、検出された内圧グラフを最大内圧の９０％の領域に統合し、基準グラフの対応する積分と比較する。測定された内圧グラフの積分が閾値を上回る場合、機械パラメータの保持圧力レベルを再調整して、次の製造サイクルで検出された内圧グラフを基準グラフに適合させることにより、射出成形部品の品質を再現する。このため、射出成形ユニットを制御するのに十分な反応時間が与えられ、サイクル時間が長くなる。
【０００６】
本発明の第１目的は、射出成形における射出成形部品質の再現をさらに向上させることにある。本発明の第２目的は、射出成形部品質の再現をできるだけ短いサイクル時間で行うことにある。さらに、本発明の目的は、射出成形部品質の再現を最小製造サイクル数で行うことにある。また、射出成形部品質の再現において機械パラメータの設定を分かりやすく透明性のある方法で表示することにある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許第０８９７７８６号明細書
【発明の概要】
【０００８】
これらの目的の少なくとも一つは、独立項の特徴により達成される。
【０００９】
本発明は、射出成形において射出成形部品質を再現する方法に関するものである。この方法では、多段階製造サイクルにおいて射出成形金型により射出成形部品を製造し、射出段階で射出成形金型のキャビティ内に溶融物を射出し、保持圧力段階でこのキャビティ内の溶融物を凝固させ、残留冷却段階の最後に、冷まされ続けた溶融物が射出成形部品としてキャビティから取り出され、キャビティの内圧の時間による変化を測定して、内圧グラフとして表示し、製造された射出成形部品が少なくとも一つの所定の品質特性を満たす製造サイクルの少なくとも一つの内圧グラフが基準グラフとして用いられ、比較により、現製造サイクルの内圧グラフが少なくとも一つの所定の閾値を上回っているかどうかを判断し、現製造サイクルの内圧グラフがその閾値を上回る場合、後続の製造サイクルの内圧グラフが基準グラフに適合するよう少なくとも一つの現機械パラメータを変更し、製造サイクルの各段階に一つの機械パラメータが割り当てられ、割り当てられた機械パラメータは、製造サイクルのその段階の内圧に対して、割り当てられていない機械パラメータよりも大きな影響を与え、複数の製造サイクルでは、割り当てられた機械パラメータが所定の順番で変更され、厳密に１つの割り当てられた機械パラメータが各製造サイクルごとに変更される。
【００１０】
本発明では、特許文献１とは異なり、機械パラメータを制御パラメータによって制御するのではなく、それを変更する方法を開示する。本発明は、射出成形の各段階には、この段階で内圧に対して他の機械パラメータよりも大きな影響を与える機械パラメータが存在するという研究結果に基づくものである。この機械パラメータが当該段階に割り当てられる。この割り当てられた機械パラメータを変更することにより、基準グラフに対する内圧グラフの調整が各段階特有の方法で行われる。
【００１１】
各段階では、変更する割り当てられた機械パラメータの値をオペレータに対して少なくとも一つの出力装置に表示することが好ましい。従って、オペレータは、射出成形ユニットで、その変更する割り当てられた機械パラメータの値を設定することができる。オペレータには、どのようにかつどの順番で機械パラメータを変更するのかについての指示が与えられ、これらの指示をオペレータに対して分かりやすく透明性のある方法で表示する。
【００１２】
このように、射出成形の各段階では、その段階の内圧に一番大きな影響を与え、小さくではあるが他の段階の内圧にも影響を与え得る、その段階に割り当てられた機械パラメータが存在する。従って、検出された内圧グラフを基準グラフに対して調整し、いくつかの段階にわたって作用する機械パラメータの影響を抑える際には、割り当てられた機械パラメータを複数の後続製造サイクルにおいて所定の順番で変更する。この順番は、第１割当機械パラメータによって達成された、基準グラフに対する検出された内圧グラフの適合の改善が他の割当機械パラメータによって部分的に覆されないようなやり方で事前に規定される。従って、基準グラフに対する検出された内圧グラフの適合が、短いサイクル時間かつ少ない製造サイクルで効果的に行われ、製造された射出成形部品が所定の品質特性を満たすようにする。
【００１３】
以下において、本発明を以下の図面を参照してさらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】製造サイクルにおいて射出成形部を製造する射出成形ユニットの一部を示す概略図である。
【図２】基準グラフとして用いられる良品につながる図１の射出成形ユニットの製造サイクルの内圧グラフを示す図である。
【図３】図２の基準グラフと、図１の射出成形ユニットの現製造サイクルの内圧グラフを示す図である。
【図４】図２の基準グラフと、図３の現製造サイクルの内圧グラフと、第１機械パラメータが変更された図１の射出成形ユニットの第１後続製造サイクルの内圧グラフを示す図である。
【図５】図２の基準グラフと、図３の現製造サイクルの内圧グラフと、第２機械パラメータが変更された図１の射出成形ユニットの第２後続製造サイクルの内圧グラフを示す図である。
【図６】図２の基準グラフと、図３の現製造サイクルの内圧グラフと、第３機械パラメータが変更された図１の射出成形ユニットの第３後続製造サイクルの内圧グラフを示す図である。
【図７】図２の基準グラフと、図３の現製造サイクルの内圧グラフと、第４機械パラメータが変更された図１の射出成形ユニットの第４後続製造サイクルの内圧グラフを示す図である。
【図８】本発明に係る処理ステップの要素を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
射出成形において射出成形部品質を再現する本発明の方法は、当業者に知られている市販の射出成形ユニット１で使用することができる。射出成形ユニット１は、図１に概略的に示すように、溶融物１２が液化されたインジェクタ１１を備えている。この溶融物１２は、プラスチック、金属、セラミックなどのうちのいずれかであればよい。この射出成形ユニット１は、その液化された溶融物１２がインジェクタ１１により圧力下で射出されるキャビティを有する射出成形金型１３を備えている。このキャビティに射出された溶融物１２をキャビティ内で凝固させて冷ます。この製造プロセスの最後に、射出成形完成品１４をキャビティから取り出す。このキャビティ内には、圧力センサが配置され、キャビティの内圧ｐの時間による変化を記録する。この圧力センサは、例えば、圧電圧力センサであってもよい。キャビティは、金型温度の時間による変化を記録する温度センサを有していてもよい。この温度センサは、例えば、熱電対であってもよい。
【００１６】
射出成形ユニット１は、製造された射出成型部品１４が少なくとも一つの所定の品質特性を満たすかどうかを判断する制御部１５を備えている。この所定の品質特性とは、重さ、寸法精度、大きさ、バリ形成、キャビティ充填、焼け跡などである。製造された射出成型部品１４が所定の品質特性を満たす場合、その部品は良品であり、その製造された射出成型部品１４が品質特性を満たさない場合、その部品は粗悪品である。
【００１７】
射出成形金型は、検出された内圧ｐを時間ｔにわたる内圧グラフ１０として示す評価部１６を備えている。これは、本発明の文脈においては、検出内圧グラフとも呼ばれる。このため、評価部１６は、検出された内圧グラフを示す、例えば、画面などの出力装置を少なくとも一つ含んでいる。図２〜図７は、以下では基準グラフ１０とも呼ばれる良品の内圧グラフ１０の例を示す。図２〜図７の時間ｔＩからｔＶＩ、ｐＩからｐＩＩＩ及びｐｍａｘは、基準グラフ１０を指す。この基準グラフ１０は、評価部１６の電子データメモリに保存することができ、そこから読み出して出力装置に表示することができる。射出成形金型１３は、複数のキャビティを有していてもよく、その各キャビティについて、それぞれ特定の基準グラフ１０が存在してもよい。本発明を認識している当業者であれば、評価部を射出成形ユニットの不可欠な部分として設計してもよいし、評価部とその構成要素を射出成形ユニットとは切り離されたユニットとして設計してもよい。従って、評価部は、射出成形ユニットから空間的に遠く離れていて、射出成形ユニットとはインターネットを介して通信可能としてもよい。また、出力部は、ノートパソコン、タブレット、スマートフォンなどのモバイルコンピュータデバイスの画面であってもよい。
【００１８】
射出成形は、繰り返す製造サイクルが次々と実行される循環製造プロセスである。この製造サイクルには、品質を決定する上で重要な段階ＩからＩＩＩが含まれる。次に、この段階ＩからＩＩＩについて図２を参照して説明する。射出段階Ｉでは、液化された溶融物１２がスプルーを介してキャビティに射出される。この射出段階Ｉは、内圧ｐＩの時点ｔＩから始まり、内圧ｐＩＩの時点ｔＩＩで終了する。キャビティには、溶融物１２が充填される。このため、インジェクタ１１は、溶融物１２の液化とキャビティへの射出を制御する制御装置１１’を備えている。機械パラメータＭである射出速度は、制御装置１１’によって変更することができる。このため、制御装置１１’は、少なくとも一つの機械パラメータＭを入力する入力装置を備えている。射出速度が速ければ速いほど、キャビティには早く溶融物が充填される。キャビティへの溶融物１２の充填中は、内圧ｐが短時間で最大内圧ｐｍａｘまで上昇する。最大内圧が検出される直前にキャビティが溶融物１２で完全に充填され、射出段階Ｉが完了する。この溶融物１２で完全に充填されたキャビティ内の圧力ｐＩＩは、充填圧力ｐＩＩとも呼ばれる。キャビティが溶融物で完全に充填された時間ｔＩＩは、切替点ｔＩＩとも呼ばれる。
【００１９】
この切替点ｔＩＩでは、射出成形ユニット１は、機械パラメータＭとしての射出速度から、機械パラメータとしての保持圧力に切り替えられ、保持圧力段階ＩＩが開始する。この保持圧力段階ＩＩでは、インジェクタ１１がスプルーを介してキャビティ内の溶融物１２に保持圧力を印加する。さらに、さらなる溶融物１２がキャビティに流れ込んでいくため、冷めていく溶融物１２の収縮が補われる。この処理において、制御部１１’は、内圧ｐを封止点圧力ｐＩＩＩまで低下させる。溶融物１２は、キャビティ内で凝固されて冷まされる。この保持圧力段階ＩＩは、時間ｔＩＩから始まり、封止点圧力ｐＩＩＩの時間ｔＩＩＩで終了する。保持圧力レベル及び保持圧力時間は、制御装置１１’によって機械パラメータとして変更されてもよい。この保持圧力レベルは、特に、溶融物１２が短時間圧縮され、内圧ｐが充填圧力ｐＩＩよりも高い最大内圧ｐｍａｘの範囲における内圧ｐのレベルに影響を与える。保持圧力時間は、内圧ｐが低下する速さに影響を与える。
【００２０】
残留冷却段階ＩＩＩは、時間ｔＩＩＩから始まり、凝固した溶融物１２が冷まされ続ける。この時間ｔＩＩＩは、キャビティに流れ込む溶融物１２がなくなるまでスプルーの領域にある溶融物１２が凝固される封止点ｔＩＩＩとも呼ばれ、キャビティのスプルーが封止される。射出成形金型１３の冷却は、冷却手段によって行うことができる。金型温度は、キャビティが保持段階ＩＩと残留冷却段階ＩＩＩにおいて多少強めに冷却されるよう、制御装置１１’によって機械パラメータとして変更されてもよい。残留冷却段階ＩＩＩは、射出成形完成品１４がキャビティから取り出される時間ｔＩＶに終了する。
【００２１】
射出成形品質を再現するには、現製造サイクルＺ０の内圧グラフ１０．Ｍ０と基準グラフ１０との比較Ｖ０を行う。この比較Ｖ０によって、現製造サイクルＺ０の内圧グラフ１０．Ｍ０が少なくとも一つの所定の閾値を上回っているかどうかの判断が行われる。この比較Ｖ０は、制御部による製造された射出成型部品１４の品質管理とは無関係に行われる。この比較Ｖ０は、評価部１６によって行われる。このため、評価部１６のプロセッサでは、少なくとも一つの評価プログラムが実行される。このような比較Ｖ０は、現在進行中の循環製造プロセスにおける溶融物１２の組成及び粘度の変化を検出したり、現在進行中の循環製造プロセスにおける大気の圧力や温度などの環境条件の変化を監視したりするのに有用である。また、このような比較Ｖ０は、例えば、射出成形ユニット１に早い段階で製造された射出成形部品１４を再び製造する場合や、射出成形ユニット１に早い段階で製造された射出成形部品１４と類似した新しい射出成形部品１４を射出成形ユニット１に製造する場合に、新しい製造プロセスを設定するのにも有用である。この場合、現製造サイクルＺ０の内圧グラフ１０．Ｍ０が閾値を上回っていない場合に良品が製造されるものとする。これは、現製造サイクルＺ０で製造された射出成形部品１４の品質管理を制御部１６によって行うことにより確認してもよい。
【００２２】
図８は、射出成形において射出成形部品質を再現する本発明の方法で行われる工程を概略的に示す。この方法は、評価部１６の評価プログラムにより行われる。第１処理ステップでは、現製造サイクルＺ０の内圧グラフ１０．Ｍ０を検出する。現製造サイクルＺ０の機械パラメータは、現機械パラメータＭ０と呼ばれる。次の工程では、現製造サイクルＺ０の内圧グラフ１０．Ｍ０と基準グラフ１０との比較Ｖ０が行われる。図３は、現製造サイクルＺ０の内圧グラフ１０．Ｍ０と基準グラフ１０との比較Ｖ０の結果の例を示す。
【００２３】
図３に示す例では、現製造サイクルＺ０の内圧グラフ１０．Ｍ０の切替点が基準グラフ１０よりも早く生じる。好ましくは１％である切替点ｔＩＩの基準グラフ１０からの所定の偏差が、第１閾値として用いられる。
【００２４】
さらに、図３に示す例では、現製造サイクルＺ０の内圧グラフ１０．Ｍ０の最大内圧は、基準グラフ１０よりも大幅に高い。好ましくは５％である基準グラフ１０の最大内圧ｐｍａｘからの所定の偏差が、第２閾値として用いられる。
【００２５】
また、図３に示す例では、保持段階ＩＩ及び残留冷却段階ＩＩＩにおける現製造サイクルＺ０の内圧グラフ１０．Ｍ０の内圧ｐも、基準グラフ１０より高い。基準グラフ１０の封止時間ｔＩＩＩでの基準グラフ１０の封止点圧力ｐＩＩＩからの、好ましくは２％である内圧ｐの所定の偏差が、第３閾値として用いられる。
【００２６】
図３に示す例では、封止点への到達が第４閾値として用いられる。封止点に到達しないと、キャビティのスプルーの領域における溶融物１２が凝固されず、さらに、冷めていく溶融物の収縮が完全に行われない。この封止点に到達する前に保持圧力が解放されると、冷めていく溶融物の収縮が補償されなくなり、これが現製造サイクルＺ０の内圧グラフ１０．Ｍ０において特徴的な圧力低下として見られる。この特徴的な圧力低下は、封止点ｔＩＩＩに到達した場合には生じない。
【００２７】
本発明を認識している当業者であれば、他の閾値を用いてもよい。従って、熟練した技術者であれば、保持段階ＩＩ及び／又は残留冷却段階ＩＩＩにおける内圧グラフ１０の所定の内圧ｐからの所定の偏差を他の閾値として用いてもよい。さらに、熟練した技術者であれば、より大きい又は小さい偏差を示す閾値を用いてもよい。
【００２８】
図３に示す例では、現製造サイクルＺ０の内圧グラフ１０．Ｍ０が４つすべての閾値を上回っている。上記比較Ｖ０は、図８のｎで示すように、成功しなかった。成功した比較Ｖ０は、図８にｙで示す。成功した比較Ｖ０では、少なくとも一つの閾値を上回っておらず、いかなる処置も取る必要がないので、この処理は、処理ステップＥで終了する。
【００２９】
射出成形において射出成形部品質を再現する本発明に係る方法において、現製造サイクルＺ０の内圧グラフ１０．Ｍ０がいずれかの閾値を上回った場合、機械パラメータＭを変更することにより、後続の製造サイクルＺ１〜Ｚ４の内圧グラフ１０．Ｍ１〜１０．Ｍ４が基準グラフ１０に対して調整される。このように機械パラメータＭの変更による後続の製造サイクルＺ１〜Ｚ４の内圧グラフ１０．Ｍ１〜１０．Ｍ４の基準グラフ１０に対する調整は、評価部１６の評価プログラムによって行われる。内圧グラフ１０、１０．Ｍ０、１０．Ｍ４は、評価部１６の出力部に表示される。
【００３０】
このため、機械パラメータＭ１〜Ｍ４の少なくとも一つが、製造サイクルの各段階Ｉ〜ＩＩＩに割り当てられる。この割り当てられた機械パラメータＭ１〜Ｍ４は、製造サイクルの段階Ｉ〜ＩＩＩの内圧ｐに与える影響が、割り当てられていない機械パラメータＭよりも大きい。第１機械パラメータＭ１として、射出速度が射出段階Ｉに割り当てられる。第２機械パラメータＭ２として、保持圧力レベルが保持圧力段階ＩＩに割り当てられる。第３機械パラメータＭ３として、金型温度が残留冷却段階ＩＩＩに割り当てられる。さらに、第４機械パラメータＭ４として、保持圧力時間が残留冷却段階ＩＩＩに割り当てられる。この機械パラメータＭ１〜Ｍ４の段階Ｉ〜ＩＩＩへの割り当ては、評価部１６の評価プログラムによって行われる。
【００３１】
図８に示すように、複数の製造サイクルＺ１〜Ｚ４では、割り当てられた機械パラメータＭ１〜Ｍ４が所定の順番で変更される。各製造サイクルＺ１〜Ｚ４の後に比較Ｖ１〜Ｖ４を行って、後続の製造サイクルＺ１〜Ｚ４の内圧グラフ１０．Ｍ１〜１０．Ｍ４が所定の閾値を上回っているかどうかの判断が行われる。成功した比較Ｖ１〜Ｖ４を図８にｙで示す。失敗した比較Ｖ１〜Ｖ４を図８にｎで示す。割り当てられた機械パラメータＭ１〜Ｍ４の変更と、後続の製造サイクルＺ１〜Ｚ４の内圧グラフ１０．Ｍ１〜１０．Ｍ４が所定の閾値を上回っているかどうかの判断は、評価部１６の評価プログラムによって行われる。
【００３２】
本発明によれば、各製造サイクルＺ０〜Ｚ４ごとに厳密に１つの割り当てられた機械パラメータＭ１〜Ｍ４が変更される。この所定の順番は、第１機械パラメータＭ１、第２機械パラメータＭ２、第３機械パラメータＭ３、第４機械パラメータＭ４である。各製造サイクルＺ０〜Ｚ４で記録された内圧グラフ１０．Ｍ０〜１０．Ｍ４を図４〜図７に示す。割り当てられた機械パラメータＭ１〜Ｍ４の変更が後続の製造サイクルＺ１〜Ｚ４の内圧グラフ１０．Ｍ１〜１０．Ｍ４に与える影響について説明するため、現製造サイクルＺ０の内圧グラフ１０．Ｍ０と入力された基準グラフ１０も図４〜図７に示す。
【００３３】
上記射出成形ユニット１は、オペレータによって操作される。このオペレータは、制御装置１１’により機械パラメータＭの値を設定することができる。オペレータは、制御装置１１’により機械パラメータＭを変更することができる。また、オペレータは、制御部１５で所定の品質特性をチェックすることができる。オペレータに対して、検出された内圧グラフ又は基準グラフ１０が出力装置に表示される。オペレータに対して、比較Ｖ０〜Ｖ４の結果が出力装置に表示される。オペレータに対して、段階Ｉ〜ＩＩＩに割り当てられた少なくとも一つの機械パラメータＭ１〜Ｍ４が出力装置に表示される。また、オペレータに対して、変更される割当済み機械パラメータＭ１〜Ｍ４の値が出力装置に表示される。また、オペレータに対して、変更される割当済み機械パラメータＭ１〜Ｍ４の値が所定の順番で出力装置に表示される。従って、オペレータは、評価部１６と制御部１１’との間のリンクとしての役割を果たす。オペレータは、制御装置１１’により、変更する割当済み機械パラメータＭ１〜Ｍ４の値を所定の順番で入力することができる。しかしながら、本発明を認識している当業者であれば、評価部１６に制御装置１１’上で変更する割当済み機械パラメータの値を設定させることにより、変更する割当済み機械パラメータの変更を自動で行ってもよい。このため、評価部１６と制御装置１１’は、例えば、電子インタフェースを介して互いに接続されていてもよい。
【００３４】
第１後続製造サイクルＺ１では、射出段階Ｉの射出速度を変更する。変更する射出速度の値は、出力装置に表示される。現製造サイクルＺ０の内圧グラフ１０．Ｍ０の切替点が基準グラフ１０の切替点よりも早い場合、射出速度を低下させることにより変更する。これは、図３に示す例の場合である。例えば、第１後続製造サイクルＺ１では、現製造サイクルＺ０の射出速度を２％低下させる。
【００３５】
第１比較Ｖ１により、低下した射出速度により測定された第１後続製造サイクルＺ１の内圧グラフ１０．Ｍ１が第１閾値を上回っているかどうかの判断が行われる。この第１比較Ｖ１の結果の例を図４に示す。第１閾値としては、基準グラフ１０の切替点ｔＩＩからの所定の偏差が用いられる。図４に示す例では、射出速度を低下させることにより、第１後続製造サイクルＺ１の内圧グラフ１０．Ｍ１の切替点を、現製造サイクルＺ０の内圧グラフ１０．Ｍ０の切替点よりも後に生じさせる。しかしながら、第１後続製造サイクルＺ１の内圧グラフ１０．Ｍ１の切替点が基準グラフ１０の切替点ｔＩＩよりも早く生じる。第１後続製造サイクルＺ１の内圧グラフ１０．Ｍ１の切替点は、基準グラフ１０の切替点ｔＩＩから所定の偏差以上ずれている。これは、第１比較Ｖ１が失敗したことを意味する。
【００３６】
現製造サイクルＺ０の内圧グラフ１０．Ｍ０の切替点が基準グラフ１０の切替点よりも後に生じる場合、射出速度を上げることにより変更する。例えば、現製造サイクルＺ０の射出速度を２％上昇させる。
【００３７】
第１比較Ｖ１により、上昇させた射出速度により検出された第１後続製造サイクルＺ１の内圧グラフ１０．Ｍ１が第１閾値を上回っているかどうかの判断が行われる。この第１比較Ｖ１が成功した場合、処理ステップＥで処理を終了することができる。
【００３８】
第２後続製造サイクルＺ２では、保持圧力段階ＩＩの保持圧力レベルを変更する。変更する保持圧力レベルの値は、出力装置に表示される。第１後続製造サイクルＺ１の内圧グラフ１０．Ｍ１の最大内圧が基準グラフ１０の最大内圧よりも高い場合、保持圧力レベルを低下させることにより変更する。これは、図４に示す例の場合である。例えば、第２後続製造サイクルＺ２の保持圧力レベルを現製造サイクルＺ０よりも１０％低下させる。
【００３９】
第２比較Ｖ２により、低下した保持圧力レベルにより検出された第２後続製造サイクルＺ２の内圧グラフ１０．Ｍ２が第２閾値を上回っているかどうかの判断が行われる。この第２比較Ｖ２の結果の例を図５に示す。第２閾値としては、基準グラフ１０の最大内圧ｐｍａｘからの所定の偏差が用いられる。図５に示す例では、保持圧力レベルを低下させることにより、第２後続製造サイクルＺ２の内圧グラフ１０．Ｍ２は、現製造サイクルＺ０の内圧グラフ１０．Ｍ０よりも大幅に低い最大内圧を示す。第２後続製造サイクルＺ２の内圧グラフ１０．Ｍ２の最大内圧は、所定の偏差に比べて、基準グラフの最大内圧ｐｍａｘからのずれが小さい。これは、第２比較Ｖ２が成功したことを意味する。第２比較Ｖ２が成功すると、ステップＥで処理を終了することができる。
【００４０】
第１後続製造サイクルＺ１の内圧グラフ１０．Ｍ１の最大内圧が基準グラフ１０の最大内圧よりも低い場合、保持圧力レベルを上昇させることにより変更する。例えば、第２後続製造サイクルＺ２の保持圧力レベルを、現製造サイクルＺ０よりも５％上昇させる。
【００４１】
第２比較Ｖ２により、上昇した保持圧力レベルにより検出された第２後続製造サイクルＺ２の内圧グラフ１０．Ｍ２が第２閾値を上回っているかどうかの判断が行われる。
【００４２】
第３後続製造サイクルＺ３では、保持圧力段階ＩＩ及び残留冷却段階ＩＩＩの金型温度を変更する。変更する金型温度の値は、出力装置に表示される。第２後続製造サイクルＺ２の内圧グラフ１０．Ｍ２の内圧ｐが、保持段階ＩＩ及び残留冷却段階ＩＩＩの基準グラフ１０の所定の内圧ｐよりも高い場合、金型温度を低下させることにより変更する。これは、図５に示す例の場合である。例えば、第３後続製造サイクルＺ３の金型温度を現製造サイクルＺ０よりも２％低下させる。
【００４３】
第３比較Ｖ３により、低下した金型温度により検出された第３後続製造サイクルＺ３の内圧グラフ１０．Ｍ３が第３閾値を上回っているかどうかの判断が行われる。この第３比較Ｖ３の結果の例を図６に示す。第３閾値としては、保持段階ＩＩ及び／又は残留冷却段階ＩＩＩにおける基準グラフ１０の所定の内圧ｐからの所定の偏差が用いられる。この第３閾値としては、基準グラフ１０の封止点ｔＩＩＩにおける基準グラフ１０の封止点圧力ｐＩＩＩからの内圧ｐの所定の偏差を用いることが好ましい。図６に示す例では、金型温度を低下させることにより、第３後続製造サイクルＺ３の内圧グラフ１０．Ｍ３は、現製造サイクルＺ０の内圧グラフ１０．Ｍ０よりも大幅に低い内圧ｐを示す。さらに、内圧グラフ１０．Ｍ３の内圧ｐは、所定の偏差に比べて、基準グラフ１０の封止点ｔＩＩＩにおける基準グラフ１０の封止点圧力ｐＩＩＩからのずれが小さい。これは、第３比較Ｖ３が成功したことを意味する。第３比較Ｖ３が成功すると、処理ステップＥで処理を終了することができる。
【００４４】
封止点ｔＩＩＩにおいて、第２後続製造サイクルＺ２の内圧グラフ１０．Ｍ２の内圧ｐが基準グラフ１０の封止点圧力ｐＩＩＩよりも低い場合、金型温度を上昇させることにより変更する。例えば、第３後続製造サイクルＺ３の金型温度を現製造サイクルＺ０よりも２％上昇させる。
【００４５】
第３比較Ｖ３により、上昇した金型温度により検出された第３後続製造サイクルＺ３の内圧グラフ１０．Ｍ３が第３閾値を上回っているかどうかの判断が行われる。
【００４６】
第４後続製造サイクルＺ４では、残留冷却段階ＩＩＩの保持圧力時間を変更する。変更する保持圧力時間の値は、出力装置に表示される。この保持圧力時間は、増減させることにより変更する。例えば、第４後続製造サイクルＺ４では、第３後続製造サイクルＺ３の保持圧力時間を２％削減する。
【００４７】
図７は、第４後続製造サイクルＺ４の検出された内圧グラフ１０．Ｍ１を示す。第３後続製造サイクルＺ３の内圧グラフ１０．Ｍ３と比べて、保持圧力時間を削減することにより、第４後続製造サイクルＺ４の内圧グラフ１０．Ｍ４の内圧ｐがより速く低下する。
【００４８】
第４比較Ｖ４により、増加した保持圧力時間により検出された第４後続製造サイクルＺ４の内圧グラフ１０．Ｍ４が第４閾値を上回っているかどうかの判断が行われる。この第４比較Ｖ４の結果の例を図７に示す。第４閾値としては、封止点への到達が用いられる。封止点に到達し、スプルーの領域で溶融物が凝固されると、キャビティへと流れ込む溶融物がなくなって冷却による収縮が補償されなくなり、保持圧力時間ができるだけ短く保たれて、サイクル時間が最短となる。図７に示す例では、保持圧力時間を削減することにより、第４後続製造サイクルＺ４の内圧グラフ１０．Ｍ４が封止点において特徴的な圧力低下を示さない。これは、第４比較Ｖ４が成功したことを意味し、第４後続製造サイクルＺ４では封止点に到達することを意味する。
【００４９】
第４比較Ｖ４が成功せず、第４後続製造サイクルＺ４では、増加した保持圧力時間により封止点が得られなかった場合、所定の順番の第１機械パラメータＭ１が別の第１後続製造サイクルＺ１で再び変更される。
【００５０】
再び、射出速度を第１後続製造サイクルＺ１よりもさらに増減させることにより変更する。例えば、第１後続製造サイクルＺ１の射出速度を現製造サイクルＺ０より３％低下させる。このように射出速度を繰り返し漸増減させることは、第４比較Ｖ４が失敗した場合に複数回行われてもよい。射出速度の漸増減は、最大５回行われることが好ましい。射出速度の漸増減を５回行った後でも第４比較Ｖ４が失敗した場合には、処理を終了する。
【符号の説明】
【００５１】
１  射出成形ユニット
１０  基準グラフ
１０．Ｍ０  現内圧グラフ
１０．Ｍ１−１０．Ｍ４  変更した機械パラメータが割り当てられた内圧グラフ
１１  インジェクタ
１１’  制御装置
１２  溶融物
１３  射出成形金型
１４  射出成形部品
１５  制御部
１６  評価部
Ｅ  内圧グラフの適合終了
Ｉ  射出段階
ＩＩ  保持圧力段階
ＩＩＩ  残留冷却段階
ｎ  比較失敗
ｐ  内圧
ｐＩ  射出段階開始時の内圧
ｐＩＩ  充填圧力
ｐＩＩＩ  封止点圧力
ｐｍａｘ  最大内圧
ｔ  時間
ｔＩ  射出段階の開始
ｔＩＩ  切替点
ｔＩＩＩ  封止点
ｔＩＶ  残留冷却段階の終了
Ｖ０〜Ｖ４  内圧グラフの比較
Ｍ  機械パラメータ
Ｍ０  現機械パラメータ
Ｍ１〜Ｍ４  割当済み機械パラメータ
ｙ  比較成功
Ｚ０〜Ｚ４  製造サイクル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
2018183994000001.pdf