(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形プロセス、型押しプロセス、マルチコンポーネントプロセス又は発泡プロセスにて、処理すべき材料の溶融物を成形ツールのキャビティに正確な体積で充填する方法であって、
前記方法は、学習フェーズと生産フェーズとを含み、前記学習フェーズでは少なくとも以下の１）から５）のステップを実行し、前記生産フェーズでは少なくとも以下の６）から８）のステップを実行し、
前記学習フェーズでは、
１）成形ツールを備え、前記成形ツールのキャビティにおいて成形品を製造するように構成された射出成形機を準備するステップと、
２）成形品を取得するための学習射出成形サイクルを少なくとも１回実行し、質量圧力特性に相関する圧力特性ｐＬＭａｓｓｅ（ｔ）を記録するステップと、
３）前記学習射出成形サイクルの射出フェーズ（ＥＬ）において、又は、前記学習射出成形サイクルに先行する可塑化フェーズ（ＰＬ）において、前記学習射出成形サイクルの溶融物の特性を表す粘度指数（ＶＩＬ）を求めるステップと、
４）前記学習射出成形サイクルにおいて、成形品がキャビティへ正確な体積で充填されることを表す指標としての充填指数（ＦＩＬ）を求めるステップと、
を行い、
充填指数（ＦＩＬ）は、
【数１】
0006505090.tif 000008
であり、ここで、ｔ（ｓ＝ＣＯＰＬ）は、前記学習射出成形サイクルの射出フェーズ（ＥＰ）から保圧フェーズ（ＮＰ）への切り換え点（ＣＯＰＬ）のスクリュ位置（ｓ＝ＣＯＰＬ）に対応する時点であり、ｔ（ｓ＝ＣＰＬ）は、スクリュ位置（ｓ＝ＣＰＬ）が前記圧力特性ｐＬＭａｓｓｅ（ｔ）＝圧力設定値ｐＣＰの生じる位置に達した時点、又は、前記キャビティの充填開始位置に達した時点であり、ｓ＝ＣＰＬ＞ｓ＝ＣＯＰＬが当てはまり、
前記学習フェーズでは、
５）成形品体積当量
ＭＰＶｅｑ＝ＦＩＬ／ＶＩＬ
を形成するステップを行い、
前記生産フェーズでは、
６）前記成形ツールによる生産射出成形サイクルを複数回実行し、質量圧力特性に相関する少なくとも１つの圧力特性ｐＰＭａｓｓｅ（ｔ）を記録し、生産射出成形サイクルの前記射出フェーズ（ＥＰ）において、又は、生産射出成形サイクルに先行する可塑化フェーズ（ＰＰ）において、現在の生産射出成形サイクルの溶融物の特性を表す粘度指数（ＶＩＰ）を求めるステップと、
７）前記粘度指数（ＶＩＰ）が求められた後、前記現在の生産射出成形サイクルに要求される充填指数（ＦＩＰ）を
ＦＩＰ＝ＭＰＶｅｑ・ＶＩＰ
から計算するステップと、
８）前記生産射出成形サイクルの射出フェーズ（ＥＰ）から保圧フェーズ（ＮＰ）への切り換え点（ＣＯＰＰ）及び／又は残りの射出フェーズ（ＥＰ）における射出速度プロフィルを、
【数２】
0006505090.tif 000009
が成り立つように適応化するステップと、
を行う、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記学習射出成形サイクルの射出フェーズ（ＥＬ）において、前記学習射出成形サイクルの溶融物の特性を表す前記粘度指数（ＶＩＬ）を求めるステップを、
【数３】
0006505090.tif 000010
での、ＶＩＬ＝ＦＺＥＬ・Ｋ１／ｖＭＩによって行い、
ここで、（ｓ＝ＭＩＰｏｓ１）及び（ｓ＝ＭＩＰｏｓ２）は、射出フェーズ（ＥＬ）におけるそれぞれ異なるスクリュ位置（ｓ）であり、ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ１）及びｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ２）は、対応するスクリュ位置（ｓ＝ＭＩＰｏｓ１，ｓ＝ＭＩＰｏｓ２）についてのそれぞれ異なる時点（ｔ）であり、ＭＩＰｏｓ１＞ＭＩＰｏｓ２＞ＣＯＰＬが当てはまり、ｖＭＩは、スクリュ位置（ＭＩＰｏｓ１）及び（ＭＩＰｏｓ２）間のスクリュ速度ｖ（ｔ）の平均値であり、（Ｋ１）は、スケーリングのための定数である、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記学習射出成形サイクルに先行する可塑化フェーズ（ＰＬ）において、前記学習射出成形サイクルの溶融物の特性を表す前記粘度指数（ＶＩＬ）を求めるステップを、
【数４】
0006505090.tif 000011
での、ＶＩＬ＝ＦＺＰｌａｓｔＬ・Ｋ２／ＩＭＭによって行い、
ここで、（ｓ＝ＭＭＰｏｓ１）及び（ｓ＝ＭＭＰｏｓ２）は、それぞれ異なるスクリュ位置（ｓ）であり、ｔ（ｓ＝ＭＭＰｏｓ１）及びｔ（ｓ＝ＭＭＰｏｓ２）は、可塑化フェーズ（ＰＬ）における対応するスクリュ位置（ｓ＝ＭＭＰｏｓ１，ｓ＝ＭＭＰｏｓ２）についてのそれぞれ異なる時点（ｔ）であり、ＭＭＰｏｓ１＜ＭＭＰｏｓ２かつＩＭＭ＝ＭＭＰｏｓ２−ＭＭＰｏｓ１が当てはまり、ＭＬ（ｔ）は、可塑化スクリュの駆動モーメントであり、（Ｋ２）は、スケーリングのための定数である、
請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記生産射出成形サイクルの射出フェーズ（ＥＰ）において、前記生産射出成形サイクルの溶融物の特性を表す前記粘度指数（ＶＩＰ）を求めるステップを、
【数５】
0006505090.tif 000012
での、ＶＩＰ＝ＦＺＥＰ・Ｋ１／ｖＭＩによって行い、
ここで、（ｓ＝ＭＩＰｏｓ１）及び（ｓ＝ＭＩＰｏｓ２）は、それぞれ異なるスクリュ位置（ｓ）であり、ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ１）及びｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ２）は、射出フェーズ（ＥＰ）における対応するスクリュ位置（ｓ＝ＭＩＰｏｓ１，ｓ＝ＭＩＰｏｓ２）についてのそれぞれ異なる時点（ｔ）であり、ＭＩＰｏｓ１＞ＭＩＰｏｓ２＞ＣＯＰＰが当てはまり、ｖＭＩは、スクリュ位置（ＭＩＰｏｓ１）及び（ＭＩＰｏｓ２）間のスクリュ速度ｖ（ｔ）の平均値であり、（Ｋ１）は、スケーリングのための定数である、
請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記生産射出成形サイクルに先行する可塑化フェーズ（ＰＰ）において、前記生産射出成形サイクルの溶融物の特性を表す前記粘度指数（ＶＩＰ）を求めるステップを、
【数６】
0006505090.tif 000013
での、ＶＩＰ＝ＦＺＰｌａｓｔＰ・Ｋ２／ＩＭＭによって行い、
ここで、（ｓ＝ＭＭＰｏｓ１）及び（ｓ＝ＭＭＰｏｓ２）は、それぞれ可塑化フェーズ（ＰＰ）における異なるスクリュ位置（ｓ）であり、ｔ（ｓ＝ＭＭＰｏｓ１）及びｔ（ｓ＝ＭＭＰｏｓ２）は、対応するスクリュ位置（ｓ＝ＭＭＰｏｓ１，ｓ＝ＭＭＰｏｓ２）についてのそれぞれ異なる時点（ｔ）であり、ＭＭＰｏｓ１＜ＭＭＰｏｓ２かつＩＭＭ＝ＭＭＰｏｓ２−ＭＭＰｏｓ１が当てはまり、ＭＰ（ｔ）は、可塑化スクリュの駆動モーメントであり、（Ｋ２）は、定数である、
請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記質量圧力特性に相関する圧力特性ｐＬＭａｓｓｅ（ｔ），ｐＰＭａｓｓｅ（ｔ）を、射出圧特性もしくは液圧特性もしくはキャビティ内圧特性もしくは質量圧特性とするか、又は、射出モータのモータトルクから求める、
請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記生産射出成形サイクルの保圧フェーズ（ＮＰ）において、保圧力（ｐＮＰ）を、保圧力の予調整された与圧（ｐＮ）に対して、
ｐＮＰ＝ｐＮ・（１＋Ｋ３・（ＶＩＰ−ＶＩＬ）／ＶＩＬ）
となるように変化させ、ここで、Ｋ３は、定数であり、ＶＩＰは、現在の生産射出成形サイクルの粘度指数であり、ＶＩＬは、学習射出成形サイクルの粘度指数である、
請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
射出成形サイクルの前記射出フェーズ（ＥＰ）において粘度指数（ＶＩＰ）が求められる場合の前記スクリュ位置（ｓ＝ＭＩＰｏｓ２）を、充分な程度だけ、すなわち、前記粘度指数（ＶＩＰ）が求められてから切り換え点（ＣＯＰＰ）までの前記射出フェーズ（ＥＰ）の残りの過程において、前記切り換え点（ＣＯＰＰ）の移動又はスクリュの速度プロフィルの適応化によって、充填指数（ＦＩＰ）の大きさへの影響を充分に考慮でき、特に
ＭＩＰｏｓ２＞ＣＯＰＬ＋ｖＭＩ・ｔＲＺ＋Δｓｍａｘ
となる程度に、切り換え点（ＣＯＰＰ）の前方へ配置し、
ここで、ｔＲＺは、充填指数（ＦＩＰ）を求めるための計算時間であり、Δｓｍａｘは、切り換え点（ＣＯＰＬ）に対する切り換え点（ＣＯＰＰ）の予測される空間的移動についての最大量である、
請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記スクリュ位置（ｓ＝ＣＰＬ；ｓ＝ＣＰＰ）を固定の設定値ｐＣＰから求めるか、又は、逆止弁が閉鎖されているスクリュ位置（ｓ）とする、
請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
射出成形サイクルにつき、前記射出フェーズ（ＥＰ，ＥＬ）中、前記切り換え点（ＣＯＰＬ，ＣＯＰＰ）までは、スクリュ位置（ｓ）に関する位置制御を行うか又は位置制御及び圧力制限を行い、前記切り換え点（ＣＯＰＬ，ＣＯＰＰ）の後、保圧フェーズ（ＮＰ）の終了までは、圧力制御を行う、
請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記粘度指数（ＶＩＬ）又は（ＶＩＰ）を求める際の測定間隔（ＭＩ＝ＭＩＰｏｓ１−ＭＩＰｏｓ２）を、逆止弁の閉鎖特性に依存してシフトする、
請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
予め定められた基準圧（ｐＲｅｆ）が生産サイクルにおいて学習サイクルよりも空間的に早く通過される場合、すなわち、ｓ（ｐＲｅｆＰ）＞ｓ（ｐＲｅｆＬ）が当てはまる場合、測定間隔（ＭＩ＝ＭＩＰｏｓ１−ＭＩＰｏｓ２）をより大きいスクリュ位置（ｓ）の方へシフトする、
請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
予め定められた基準圧（ｐＲｅｆ）が生産サイクルにおいて学習サイクルよりも空間的に遅く通過される場合、すなわち、ｓ（ｐＲｅｆＰ）＜ｓ（ｐＲｅｆＬ）が当てはまる場合、測定間隔（ＭＩ＝ＭＩＰｏｓ１−ＭＩＰｏｓ２）をより小さいスクリュ位置（ｓ）の方へシフトする、
請求項１から１２でのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記予め定められた基準圧（ｐＲｅｆ）を、所定のスクリュ位置（ｓ＝ＭＩＰｏｓ１）での圧力よりも小さくなるように選定する、
請求項１２又は１３記載の方法。
【請求項１５】
前記粘度指数（ＶＩＰ）を、溶融温度、例えばシリンダ温度によって、又は、滞留圧もしくはスクリュ回転数によって、適応化する、
請求項１から１４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
成形品体積当量（ＭＰＶｅｑ）を求めるための学習フェーズを第１の射出成形機で行い、少なくとも前記成形品体積当量（ＭＰＶｅｑ）を表す値を第２の射出成形機の制御部へ引き渡して、前記第１の射出成形機から前記第２の射出成形機へ成形ツールを交換した後に、前記方法の生産フェーズを前記第２の射出成形機によって行う、
請求項１から１５までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機の成形充填過程のプロセス制御方法に関する。
【０００２】
従来技術から、障害影響によって発生し、射出成形機の成形充填過程に負の影響を与える個々のプロセス変動を補償する複数のアプローチが公知である。
【０００３】
ＥＰ２５８３８１１Ａ１から、射出成形機の射出過程におけるプロセス変動の定量化方法が公知である。当該方法は、射出成形機の射出装置が射出過程において辿る経路もしくは複数の位置ｘに沿った特徴量の基準曲線を利用している。ここでの特徴量は、圧力値、例えば射出圧もしくは溶融物圧もしくは型内圧であるか、又は、型内温度である。射出過程において射出装置の各位置を表す複数の特徴量のうち少なくとも１つが測定されることにより、測定関数が形成される。さらに、この文献に開示されている方法では、少なくとも１回の数学的変換により、測定で求められた測定関数が特徴量の基準関数へ最良にマッピングされる。このために、当該方法は任意に選定可能な変換パラメータを用いており、当該変換パラメータは、測定関数から得られた画像関数が設定されている誤差値に関して基準関数に最良に一致するように定められる。当該変換パラメータにプロセス変動が割り当てられ、このプロセス変動が基準関数に対して少なくとも１つの変換パラメータを使用して定量化される。可能なプロセス変動として、特に、射出体積の変動、及び、キャビティを充填するのに必要な圧力の変動が挙げられている。
【０００４】
ＤＥ３５２４３１０Ｃ１からは、プラスチック射出成形機を制御された状態で駆動するために、射出成形プロセスの制御に射出仕事量を利用することが公知である。ここでの目的は、複数のスクリュ、例えば、同じ射出時間で異なるスクリュ特性を有する第１のスクリュＡ及び第２のスクリュＢを、閉ループ制御のもとで動作させることである。スクリュ経路及び保圧プロフィルの終値が格納され、適応化係数の形成に用いられる。ただし、射出仕事量によるプロセス制御には、こうした射出仕事量の大きな特徴である射出過程の始動フェーズの不規則性のために、逆止弁の不規則な閉鎖特性を補償できないという欠点がある。
【０００５】
ＤＥ１０２００７０６１７７５Ａ１からは、射出成形過程の保圧フェーズにおいて、工具内圧の時間特性を測定する方法が公知である。工具内圧の時間特性から、時間に依存しない少なくとも１つの特性量が求められ、当該１つもしくは全ての特性量が格納されている特性量目標値と比較され、比較結果に基づいて、後続の射出成形過程のための保圧力の適応化値が自動的に求められる。つまり、この方法では、先行する射出成形過程において後続の射出成形過程に対する学習が行われ、保圧力の適応化として、変化した特性量値の補正が行われる。
【０００６】
ＤＥ１０２００５０３２３６７Ａ１からは、射出過程において溶融物がキャビティ内のセンサに達するまでの必要時間を監視し、この時間に過大な変化もしくは差が生じた場合、溶融物の粘度を適応化するというアプローチが知られる。粘度の適応化のために、溶融物の温度を変化させることが提案されている。当該方法は、溶融物の流動速度を溶融物の粘度変化によって変化させることができるという知識を利用している。
【０００７】
障害影響を補償するための、上述した各文献のアプローチは、しばしば、１つもしくは複数のプロセスパラメータの基準曲線を基礎としている。このため、いずれも、基準に対する補償を持続的に行わなくてはならないという欠点を有する。生産条件、例えば環境条件もしくは処理すべきプラスチックの材料特性などが所定の範囲を超えて変化すると、さらなる手動補正が必要となることも多い。また、上述したアプローチのうち少なくとも幾つかは複雑であり、技術的な実現可能性の点で手間とコストとがかかる。
【０００８】
したがって、本発明の課題は、射出成形機の工具のキャビティでの成形充填過程のプロセス制御方法を提供して、キャビティを個別に正確な体積で充填できるようにすることである。さらに、キャビティが正確な体積で充填されるよう、動作中の射出過程において後続の射出過程への作用を考慮できる方法を提供する。
【０００９】
また、本発明の方法では、例えば工場温度もしくは空気湿分もしくは使用される材料の充填量変動などの環境影響に基づいて生産時間中に変化する材料特性を補償できるようにする。同様に、射出成形プロセスの始動及び再始動も簡単化する。
【００１０】
本発明の、射出成形プロセスにおいて処理すべき材料の溶融物を成形ツールのキャビティに正確な体積で充填する方法は、少なくとも以下の１）から５）のステップを実行する学習フェーズと少なくとも以下の６）から８）のステップを実行する生産フェーズとを含む。学習フェーズの各ステップは、
１）成形ツールを備え、この成形ツールのキャビティにおいて成形品を製造するように構成された射出成形機を準備するステップ、
２）成形品を取得するための学習射出成形サイクルを少なくとも１回実行し、質量圧力特性に相関する圧力特性ｐＬＭａｓｓｅ（ｔ）を記録するステップ、
３）学習射出成形サイクルの射出フェーズＥＬにおいて、又は、学習射出成形サイクルに先行する可塑化フェーズＰＬにおいて、学習射出成形サイクルの溶融物の特性を表す粘度指数ＶＩＬを求めるステップ、
４）学習射出成形サイクルにおいて、成形品がキャビティへ正確な体積で充填されることを表す指標としての充填指数ＦＩＬを求めるステップであって、
【数１】
0006505090.tif 000002
であり、ここで、ｔ（ｓ＝ＣＯＰＬ）は学習射出成形サイクルの切り換え点ＣＯＰＬのスクリュ位置に対応する時点であり、ｔ（ｓ＝ＣＰＬ）はスクリュ位置ｓ＝ＣＰＬが圧力設定値ｐＬＭａｓｓｅ（ｔ）＝ｐＣＰの生じる位置に達した時点、又は、キャビティの充填開始位置に達した時点であり、ｓ＝ＣＰＬ＞ｓ＝ＣＯＰＬが当てはまるステップ、及び、
５）成形品体積当量
ＭＰＶｅｑ＝ＦＩＬ／ＶＩＬ
を形成するステップ、
である。生産フェーズの各ステップは、
６）成形ツールによる生産射出成形サイクルを複数回実行し、質量圧力特性に相関する少なくとも１つの圧力特性ｐＰＭａｓｓｅ（ｔ）を記録し、生産射出成形サイクルの射出フェーズＥＰにおいて、又は、生産射出成形サイクルに先行する可塑化フェーズＰＰにおいて、現在の生産射出成形サイクルの溶融物の特性を表す粘度指数ＶＩＰを求めるステップ、
７）粘度指数ＶＩＰが求められた後、現在の生産射出成形サイクルに要求される充填指数ＦＩＰを
ＦＩＰ＝ＭＰＶｅｑ・ＶＩＰ
から計算するステップ、及び、
８）生産射出成形サイクルの切り換え点ＣＯＰＰ及び／又は残りの射出フェーズＥＰにおける射出速度プロフィルを、
【数２】
0006505090.tif 000003
が成り立つように適応化するステップ、
である。
【００１１】
つまり、本発明では、学習フェーズで求められた成形品体積当量ＭＰＶｅｑが生産フェーズのサイクルにおいても達成される場合に、キャビティへの正確な体積での充填が達成されるという認識を基礎としている。成形品体積当量ＭＰＶｅｑは、ここでは、学習フェーズで求められた充填指数ＦＩＬと粘度指数ＶＩＬとの商として、学習フェーズにおいて形成される。学習射出成形サイクルの粘度指数ＶＩＬは、成形品製造時の射出成形機の種々の環境条件及びその他の動作条件のうち学習射出成形サイクルでの条件に対する、学習射出成形サイクルで使用される材料の溶融物の特性を表す。ここで、粘度指数ＶＩＬの計算は、学習射出成形サイクルの射出フェーズＥＬにおいて、又は、学習射出成形サイクルに先行する可塑化フェーズＰＬにおいて行われる。この場合、充填指数ＦＩＬは、学習射出成形サイクルにおいて成形品が成形品に正確な体積で充填されることを表す指標であり、端ｔ（ｓ＝ＣＰＬ）から端ｔ（ｓ＝ＣＯＰＬ）までの時間範囲にわたる圧力特性ｐＬＭａｓｓｅ（ｔ）の圧力積分として計算される。
【００１２】
ついで、生産フェーズでは、学習射出成形サイクルでの成形品体積当量ＭＰＶｅｑを生産射出成形サイクルにおいても一定に保持すべきであるという知識に基づいて、例えば生産射出成形サイクルにおける粘度指数ＶＩＰが求められる。この場合、粘度指数ＶＩＰは、現在の生産射出成形サイクルの溶融物の特性を表す。当該計算は、学習フェーズと同様に、生産射出成形サイクルの射出フェーズＥＰにおいて、又は、生産射出成形サイクルに先行する可塑化フェーズＰＰにおいて行われる。つまり、生産射出成形サイクルでの粘度指数ＶＩＰの値は、時点ｔ（ｓ＝ＭＭＰｏｓ２）で計算可能であるか、又は、遅くとも時点ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ２）までに既知となる。制御すべき生産射出成形サイクルでの粘度指数ＶＩＰが既知であれば、必要な充填指数ＦＩＰを、式
ＦＩＰ＝ＭＰＶｅｑ・ＶＩＰ
から求めることができる。学習プロセスと同様に、生産射出成形サイクルで要求される充填指数ＦＩＰは、式
【数３】
0006505090.tif 000004
によって示される。
【００１３】
当該積分は、動作中の制御すべき生産射出成形サイクルにつき、時点ｔ（ｓ＝ＣＰＰ）から記録される。当該積分の値が要求される充填指数ＦＩＰの値に達すると直ちに、機械制御部は射出フェーズＥＰから保圧フェーズＮＰへ切り換えられる。当該時点は、積分上端ｔ（ｓ＝ＣＯＰＰ）すなわち切り換え時点である。対応するスクリュ位置ｓ＝ＣＯＰＰは、現在の生産射出成形サイクルの切り換え点ＣＯＰＰのスクリュ位置ｓに対応する。
【００１４】
結果として、各生産射出成形サイクルは、当該生産射出成形サイクルについて求められた要求される充填指数ＦＩＰに基づいて、個別に制御される。達成すべき値ＦＩＰに基づく生産射出成形サイクルの個別制御から、生産射出成形サイクルごとの個別の切り換え点ＣＯＰＰが得られる。
【００１５】
上述したように、現在の生産射出成形サイクルに対する粘度指数ＶＩＰの計算は、射出フェーズＥＰにおいて、又は、生産射出成形サイクルに先行する可塑化フェーズＰＰにおいて、行うことができる。
【００１６】
先行の可塑化フェーズＰＰにおいて粘度指数ＶＩＰが求められる場合、現在の生産射出成形サイクルに要求される充填指数ＦＩＰを表す値は、射出フェーズＥＰの開始前に確定される。充填指数ＦＩＰに関する積分は、射出フェーズＥＰ中の時点ｔ（ｓ＝ＣＰＰ）で開始される。続いて、実際の適用のために、積分開始時点ｔ（ｓ＝ＣＰＰ）以降の生産射出成形サイクルの残り全ての射出フェーズＥＰが制御に利用される。
【００１７】
現在の生産射出成形サイクルの粘度指数ＶＩＰが現在の生産射出成形サイクルの射出フェーズＥＰにおいて求められ、この計算が（後述するように）測定間隔ＭＩでの圧力特性ｐＰＭａｓｓｅ（ｔ）の積分により充填指数ＦＩＰの積分計算に時間的に重なって行われる場合、この実施形態では、現在の生産射出成形サイクルの基礎となっている粘度指数ＶＩＰは、粘度指数ＶＩＰに関する積分が終了しないと確定されない。最も早くてこの時点で、要求される充填指数ＦＩＰを求めることができる。つまり、この実施形態では、粘度指数ＶＩＰが求められた後に、射出フェーズＥＰの残り部分が、要求される充填指数ＦＩＰを達成するという目的をともなった生産射出成形サイクルの制御に利用される。なお、実用上はこれで充分であると判明している。
【００１８】
最後に挙げた手段の利点は、射出フェーズＥＰにおいて粘度指数ＶＩＰが求められる場合、粘度指数ＶＩＰが高い精度を有し、先行の可塑化フェーズＰＰ中に求められた粘度指数ＶＩＰよりも良好に、現在の生産射出成形サイクルの溶融物の特性が表されるということである。
【００１９】
したがって、まとめると、式
ＦＩＰ＝ＭＰＶｅｑ・ＶＩＰ
を満足させるための２つの手段が存在する。
１．生産射出成形サイクルのプロセス制御を、設定されたスクリュ速度プロフィルのもとで、積分値
【数４】
0006505090.tif 000005
が、粘度指数ＶＩＰと成形品体積当量ＭＰＶｅｑとから求められた、要求される充填指数ＦＩＰに一致するまで行う。充填指数ＦＩＰの要求値が達成されたら、射出フェーズＥＰから保圧フェーズＮＰへの切り換えを行い、ここから、生産射出成形サイクルごとに個別の切り換え点ＣＯＰＰを取得する。
２．これに代えてもしくはこれに加えて、残りの射出フェーズＥＰの時間が充分に長い場合、射出速度プロフィルを適応化してもよい。このようにすれば、質量圧力特性に相関する圧力の時間特性ｐＰＭａｓｓｅ（ｔ）を変化させることができる。
【００２０】
学習射出成形サイクル又は生産射出成形サイクルでの粘度指数ＶＩＬ，ＶＩＰの計算に際しては、複数の選択手段が存在する。
【００２１】
第１の手段
第１の手段によれば、学習射出成形サイクルでの粘度指数ＶＩＬは、学習射出成形サイクルの射出フェーズＥＬにおいて、流動性ＦＺＥＬと補正係数Ｋ１との積を平均射出速度ｖＭＩの値で正規化したものとして表され、ここで、流動性ＦＺＥＬは、端ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ１）から端ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ２）までの圧力特性ｐＬＭａｓｓｅ（ｔ）の圧力積分である。この場合、スクリュ位置ｓ＝ＭＩＰｏｓ１は、好ましくは、初期的な加速効果の後、スクリュ速度ｖがはじめて一定値に達した領域内に来るように選定される。状況によっては、過渡特性に起因して生じうる障害が除去されるよう、当該位置に対し、適切な大きさのさらなる安全距離ΔｘｖＣｏｍｐを加算できる。また、第２の位置ｓ＝ＭＩＰｏｓ２はいずれの場合にも学習射出成形サイクルの切り換え点ＣＯＰＬの位置より大きく、つまり、相応に時点ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ２）はつねに時点ｔ（ＣＯＰＬ）より小さい。位置ｓ＝ＭＩＰｏｓ１はいずれの場合にも位置ｓ＝ＭＩＰｏｓ２よりかなり大きく、つまり、スクリュはつねに位置ｓ＝ＭＩＰｏｓ２よりも早く位置ｓ＝ＭＩＰｏｓ１に到達する。
【００２２】
このようにして求められた粘度指数ＶＩＬは、本発明で認識されているように、学習射出成形サイクルで使用される溶融物の特性、特に粘度を、充分な精度で表している。
【００２３】
第２の手段
これに代わる第２の手段として、粘度指数ＶＩＬを、学習射出成形サイクルの可塑化フェーズＰＬにおいて求めることもできる。ここで求められる粘度指数ＶＩＬは、学習射出成形サイクルの可塑化フェーズＰＬにおいて求められた流動性ＦＺＰｌａｓｔＬと補正係数Ｋ２との積を期間ＩＭＭによって正規化したものとして表される。ここで、流動性ＦＺＰｌａｓｔＬは、種々のスクリュ位置ｓ、例えば第１のスクリュ位置ｓ＝ＭＭＰｏｓ１及び第２のスクリュ位置ｓ＝ＭＭＰｏｓ２の通過によって定められる時間範囲にわたる、可塑化スクリュの駆動モーメントＭＬ（ｔ）の積分である。積分の両端ｔ（ｓ＝ＭＭＰｏｓ１），ｔ（ｓ＝ＭＭＰｏｓ２）は、当該領域内で駆動モーメントＭＬ（ｔ）が例えば加速効果もしくは過渡効果による障害影響をほとんどもしくは全く有さなくなるように選定される。
【００２４】
第３の手段
粘度指数ＶＩＰの計算は、上述した第１の手段と同様の方式で、生産射出成形サイクルの射出フェーズＥＰにおいて行われる。この場合、学習射出成形サイクルに即して上述した相応のパラメータが、粘度指数ＶＩＰの計算の基礎となる現在の生産射出成形サイクルから取り出される。この場合、第１の手段と同様に補正係数Ｋ１が用いられる。
【００２５】
第４の手段
第４の手段として、粘度指数ＶＩＰを、第２の手段と同様の方式で、生産射出成形サイクルの可塑化フェーズＰＰにおいて求めることもできる。この場合、粘度指数ＶＩＬの計算に用いられたパラメータが、生産射出成形サイクルの粘度指数ＶＩＰの計算時にも同様に求められる。特に、流動性ＦＰＰｌａｓｔの計算の基礎となるのは、生産射出成形サイクルにおける可塑化スクリュのトルクＭＰ（ｔ）である。
【００２６】
例えば、質量圧力特性に相関する圧力特性ｐＬＭａｓｓｅ（ｔ），ｐＰＭａｓｓｅ（ｔ）は、射出圧特性もしくは液圧特性もしくはキャビティ内圧特性もしくは質量圧特性であってよく、又は、射出モータのモータトルクから求めることができる。
【００２７】
また、生産射出成形サイクルの保圧フェーズＮＰにおいて、保圧力ｐＮＰを、保圧力の予調整値ｐＮに対して、
ｐＮＰ＝（ｐＮ）・（１＋Ｋ３・（ＶＩＰ−ＶＩＬ）／ＶＩＬ）
にしたがって係数ＶＩＰ／ＶＩＬだけ変化させると有利であることが判明している。ここで、補正係数Ｋ３は、主として製造すべき成形品に依存する入力値である。成形品の壁厚が薄ければ弱い適応化しか必要なく、壁厚が厚ければ強い適応化が必要である。例えば、係数Ｋ３に対し、制御部において２つ以上の適応化段階を設けることができる。この場合、機械のオペレータは、製造すべき成形品の空間形状及び／又はその他の特性に基づき、自身の経験に応じて、係数Ｋ３を選定できる。例えば、機械のオペレータが経験に応じて有意な選択を行うために、４つの適応化段階「弱」「中」「強」「最強」が設けられる。
【００２８】
有利には、少なくとも生産射出成形サイクルの射出フェーズＥＰのたびに粘度指数ＶＩＰが求められる場合、スクリュ位置ｓ＝ＭＩＰｏｓ２が、充分な程度だけ、切り換え点ＣＯＰＰの前方へ配置される。充分な程度とは、切り換え点ＣＯＰＰの空間的移動により、又は、残りの射出フェーズＥＰにおけるスクリュ速度プロフィルの適応化により、粘度指数ＶＩＰが求められてから切り換え点ＣＯＰＰまでの残り時間、すなわち、射出フェーズＥＰの残り過程において、充填指数ＦＩＰの大きさへの影響を充分に考慮でき、本発明の基礎となる式ＦＩＰ＝ＭＰＶｅｑ・ＶＩＰが満足される程度である。この場合、位置ｓ＝ＭＩＰｏｓ２の設定は、学習射出成形サイクルの切り換え点ＣＯＰＬから出発して、切り換え点ＣＯＰＰに予測される最大シフト量の大きさΔｓｍａｘと、粘度指数ＶＩＰが求められてから充填指数ＦＩＰを求めるまでの計算時間ｔＲＺに必要な経路区間とが考慮されるように行わなければならない。
【００２９】
有利には、スクリュ位置ｓ＝ＣＰは固定の圧力設定値ｐＣＰとして定義されるかもしくはこの値から求められる。又は、当該スクリュ位置を、逆止弁が確実に閉鎖される位置ｓとして選択することもできる。これにより、逆止弁の閉鎖までにキャビティへ輸送される溶融物に関して発生する不鮮鋭性が確実に除去される。
【００３０】
さらに、射出成形サイクルにつき、射出フェーズＥＰ，ＥＬ中、切り換え点ＣＯＰＬ，ＣＯＰＰまでは、スクリュ位置ｓに関する位置制御又は位置制御及び圧力制限を行い、切り換え点ＣＯＰＬ，ＣＯＰＰの後、保圧フェーズＮＰの終了までは、圧力制御を行うと有利であることが判明している。
【００３１】
例えば、逆止弁の閉鎖特性に依存して、溶融物の粘度の変化ひいては粘度指数ＶＩＬ，ＶＩＰの変化に基づかない、記録された圧力曲線ｐＬＭａｓｓｅ（ｔ），ｐＰＭａｓｓｅ（ｔ）のずれが生じることがある。こうした誤差を補償するために、逆止弁の閉鎖特性に依存して、測定間隔ＭＩ＝ＭＩＰｏｓ１−ＭＩＰｏｓ２を、必要に応じて空間的により大きなスクリュ位置もしくはより小さなスクリュ位置の方へシフトすることができる。ここで、有利には、予め定められた基準圧ｐＲｅｆが生産サイクルにおいて学習サイクルよりも空間的に早く（前方の位置で）通過される場合、すなわち、ｓ（ｐＲｅｆＰ）＞ｓ（ｐＲｅｆＬ）が当てはまる場合、測定間隔ＭＩは空間的により大きなスクリュ位置ｓの方へシフトされる。
【００３２】
逆に、予め定められた基準圧ｐＲｅｆが生産サイクルにおいて学習サイクルよりも空間的に遅く（後方の位置で）通過される場合、すなわち、ｓ（ｐＲｅｆＰ）＜ｓ（ｐＲｅｆＬ）が当てはまる場合には、測定間隔ＭＩ＝ＭＩＰｏｓ１−ＭＩＰｏｓ２は空間的により小さいスクリュ位置ｓの方へシフトされる。
【００３３】
さらには、基準圧ｐＲｅｆを、位置ＭＩＰｏｓ１での圧力よりも小さい圧力として、すなわち、粘度指数ＶＩＰの計算開始よりも前に存在する圧力ｐＲｅｆとして選択すると有利であることが判明している。この場合、基準圧ｐＲｅｆは、質量圧力特性に相関する記録された圧力特性曲線ｐＰＭａｓｓｅ（ｔ），ｐＬＭａｓｓｅ（ｔ）上の所定の点である。
【００３４】
本発明の方法によれば、求められた粘度指数ＶＩＰに依存して、正確な成形充填のための制御が広い限界範囲において可能となる。ただし、例えば、粘度指数ＶＩＰが生産サイクルごとに連続して求められる場合、生産サイクルごとの粘度指数ＶＩＰの偏差が長く続く傾向が認識されることがある。このような場合、有利には、粘度指数ＶＩＰを、溶融温度、例えばシリンダ温度の設定、又は、滞留圧の設定、又は、スクリュ回転数の設定を変化させることによって適応化できる。
【００３５】
別の有利な実施形態は他の従属請求項に記載されている。
【００３６】
以下に本発明を例示の図に即して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】成形品体積当量ＭＰＶｅｑを求めるための学習射出成形サイクルを示す概略的なグラフである。
【図２】積分の両端ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ１），ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ２）を求める有意な手段を説明するための、図１と同様の概略的なグラフである。ただし、充填指数ＦＩＬはハッチングでは示されていない。
【図３】粘度指数ＶＩＬ，ＶＬＰを求める手段を説明するための概略的なグラフである。
【図４】学習射出成形サイクルよりも高い粘性を有する材料の圧力特性ｐＰＭａｓｓｅ（ｔ）を示す概略的なグラフであり、材料の流動性ＦＺＥＰと要求される充填指数ＦＩＰとがハッチングで示されている。
【図５】学習プロセスよりも低い粘性を有する材料の流動性ＦＺＥＰとこれに必要な充填指数ＦＩＰとをハッチングで示した、図４と同様のグラフである。
【図６】測定間隔ＭＩのシフトを説明するためのグラフである。
【図７】従来技術の方法（本発明の制御は行われない）で使用される材料と、本発明の方法で使用される材料とについての、成形品重量と粘度指数ＶＩＰとの関係を複数の生産サイクルにわたって示す概略的なグラフである。
【図８】材料の粘度指数ＶＩＰが変化する場合に、従来技術の方法では一定である切り換え点ＣＯＰＰを本発明の方法で変化させる手法を複数の生産サイクルにわたって示す概略的なグラフである。
【００３８】
本発明の方法（図１）の学習フェーズは、成形ツールを備えた射出成形機を準備し、当該射出成形機が成形ツールのキャビティに成形品を製造するように構成することを基礎としている。
【００３９】
以下に説明する各グラフをより良く理解してもらうために、図１，図２のスクリュ位置ｓ（ｔ）は、初期位置ｓＡから切り換え点ＣＯＰＬもしくはＣＯＰＰでのスクリュ位置すなわちｓ＝ＣＯＰＬもしくはｓ＝ＣＯＰＰへ向かって低下していくことを強調しておく。
【００４０】
成形品を取得するための学習射出成形サイクルの実行中、学習射出成形サイクルの質量圧力特性と相関する圧力特性ｐＬＭａｓｓｅ（ｔ）が記録される。圧力特性の記録は時間ｔにわたって行われる。圧力特性ｐＬＭａｓｓｅ（ｔ）のほか、図１では破線でスクリュ位置ｓ（ｔ）及びスクリュ速度ｖ（ｔ）が示されている。時間軸には、特徴的な時点ｔ（ｓ＝ＣＰＬ），ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ１），ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ２），ｔ（ｓ＝ＣＯＰＬ）が示されている。曲線ｐＬＭａｓｓｅ（ｔ）の下方、端ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ１）から端ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ２）までの範囲内の面積は、ここでの溶融物の流動性ＦＺＥＬを表しており、式
【数５】
0006505090.tif 000006
によって規定される。
【００４１】
積分の端ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ１）から端ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ２）までの範囲内で、スクリュ速度ｖ（ｔ）の平均値が形成される。当該平均値はｖＭＩと称される。当該平均値ｖＭＩで正規化され、場合によりスケーリングのための補正係数Ｋ１と乗算される流動性ＦＺＥＬから、粘度指数ＶＩＬが得られる。これは、射出フェーズＥＬで求められた、学習射出成形サイクルの溶融物特性を表す。
【００４２】
学習射出成形サイクルにおいて成形品が正確な体積で充填されることを表す指標として、充填指数ＦＩＬが求められる。ここで、充填指数ＦＩＬは、曲線ｐＬＭａｓｓｅ（ｔ）の下方、端ｔ（ｓ＝ＣＰＬ）から端ｔ（ｓ＝ＣＯＰＬ）までの範囲内の面積に相当し、積分
【数６】
0006505090.tif 000007
によって求められる。
【００４３】
ここでの積分上端ｔ（ｓ＝ＣＯＰＬ）は、学習射出成形サイクルにおいて予調整された切り換え点ＣＯＰＬの位置であり、これはスクリュ位置ｓが相応の時間値ｔ（ｓ＝ＣＯＰＬ）の切り換え点に達した点に相当する。本発明によれば、射出フェーズＥＬにおいて、成形充填が切り換え点ＣＯＰＬで終了したところから出発する。射出フェーズＥＰに続く保圧フェーズＮＰにおけるさらなる成形充填にはここでは立ち入らない。充填指数ＦＩＬを求めるための積分が開始される積分下端ｔ（ｓ＝ＣＰＬ）は、積分開始時ｔ（ｓ＝ＣＰＬ）に成形ツールのキャビティの有効な充填が開始されるか又は既に開始されているように設定される。これは特に、逆止弁が設けられる場合にこれが確実に閉鎖されるケースである。逆止弁の正確な閉鎖時点の計算は技術的に複雑であるか又は単純な技術的手段では正確に行えないものであるので、これに代えて、実験によって得られた、キャビティの有効な充填が開始されている時点すなわち逆止弁の閉鎖が既に行われている時点の圧力設定値ｐＣＰを選択できる。こうした圧力値ｐＣＰ＝ｐＬＭａｓｓｅ（ｔ（ｓ＝ＣＰＬ））は、有利には、大きさの点で、当該圧力値の大きさが時点ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ１）での圧力値ｐＬＭａｓｓｅ（ｔ）よりも小さくなるように選択される。
【００４４】
成形品のサイクルにおいて、上述した２種類の積分が記録され、続いて、粘度指数ＶＩＬ及び充填指数ＦＩＬの計算値から相互の比が形成され、この比ＦＩＬ／ＶＩＬから成形品体積当量ＭＰＶｅｑが得られる。
【００４５】
以下に、図２に即して、積分の両端ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ１），ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ２）を求める手段の例を説明する。粘度指数ＶＩＬが実際に学習射出成形サイクルにおける溶融物の特性を表す尺度量となるよう、積分開始時点ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ１）を適切に定める必要がある。ここで、ｓ＝ＭＩＰｏｓ１はいずれの場合にもｓ＝ＭＩＰｏｓ２より大きくなければならない。つまり、ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ１）からｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ２）までの積分間隔をできるだけ大きくして、粘度指数ＶＩＬをできるだけ正確に求めるために、積分開始時点ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ１）をできるだけ小さく、言い換えれば位置ｓ＝ＭＩＰｏｓ１をできるだけ大きく選定すべきである。他方で、スクリュの始動過程及び加速過程ひいてはここから生じる圧縮効果及び過渡特性が溶融物内部の粘度指数ＶＩＬに負の影響を与えることを回避するには、最小値ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ１）は下方超過されてはならない。このような対立を解消するために、値ｓ＝ＭＩＰｏｓ１を次のように求めることが有意である。
【００４６】
スクリュが射出成形機の制御部において設定された速度プロフィルの第１段階で設定速度ｖ（ｔ）に達すると、スクリュ位置ｓ＝ｘｖが記憶される。当該位置ｓ＝ｘｖから安全距離としての最大圧縮距離ΔｘｖＣｏｍｐが減算される。ここでは、安全距離ΔｘｖＣｏｍｐは、溶融物内の過渡特性又は圧縮特性が確実に減衰されるように選定されている。当該位置から、流動性ＦＺＥＬを充分な精度で計算できることが充分に保証される。したがって、粘度指数を計算する際の積分の第１の端は
ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ１）＝ｔ（ｓ＝ｘｖ−ΔＭｖＣｏｍｐ）
で得られる。
【００４７】
粘度指数ＶＩＬを計算する際に積分上端ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ２）を有効に取得するには、スクリュ位置ｓ＝ＭＩＰｏｓ２を適切に求める必要がある。適切な手法は、まず、学習射出成形サイクルの切り換え点ＣＯＰＬの位置ｓ＝ＣＯＰＬから出発する。この場合、位置ｓ＝ＣＯＰＬは位置ｓ＝ＭＩＰｏｓ２より小さい。本発明はとりわけ、生産サイクルでの粘度指数ＶＩＰの計算後の射出フェーズＥＰの充分な大きさの残り過程を利用し、射出フェーズＥＰで求められた粘度指数ＶＩＰに依存して、なお充分な規模で、同じ射出フェーズＥＰの充填指数ＦＩＰへの影響があるようにすることを基礎としている。この場合、要求される充填指数ＦＩＰを計算するには、粘度指数ＶＩＰを求める積分の終了から、或る程度の時間が必要である。当該計算時間ｔＲＺは数ミリ秒であり、この時間で走行されるスクリュ距離を含め、所定の計算区間Δｓ＝ｖＭＩ・ｔＲＺが得られる。
【００４８】
さらに、本発明によれば、特に切り換え点ＣＯＰＰをより大きなもしくはより小さなスクリュ位置ｓの方へシフトすることによって、充填指数ＦＩＰの適応化が行われる。このように切り換え点ＣＯＰＰをより大きなスクリュ位置ｓの方へシフトする際の最大可能量はΔｓｍａｘとされ、これにより、積分上端のスクリュ位置ｓ＝ＭＩＰｏｓ２を
ｓ＝ＭＩＰｏｓ２＞ＣＯＰＬ＋ｖＭＩ・ｔＲＺ＋Δｓｍａｘ
と選定すると有利であることが判明している。
【００４９】
学習射出成形サイクルの射出フェーズＥＬでいったん定められた積分間隔、すなわち、始点ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ１）から終点ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ２）までの間隔は、対応するスクリュ位置ｓに関連して、測定間隔ＭＩ＝ＭＩＰｏｓ１−ＭＩＰｏｓ２と称される。この場合、学習フェーズで求められた測定間隔ＭＩの大きさが、後続の生産射出成形サイクルにおいて維持される。
【００５０】
学習射出成形サイクルでの粘度指数ＶＩＬ又は同様の生産射出成形サイクルでの粘度指数ＶＩＰを求めるための別の手段を、図３に即して説明する。図３には、学習射出成形サイクルにおける可塑化スクリュの典型的なモーメント特性ＭＬ（ｔ）が示されている。こうした典型的な特性は生産射出成形サイクルにおいてもＭＰ（ｔ）として現れる。特性ＭＬ（ｔ），ＭＰ（ｔ）は、ここでは、可塑化フェーズＰＰ中の可塑化スクリュのトルク特性を表している。なお、可塑化フェーズＰＰは、溶融物の粘度指数ＶＩＬもしくはＶＩＰを求めるのに好適であると判明している。ここでは、まず、流動性ＦＺＰｌａｓｔＬが、端ｔ（ｓ＝ＭＭＰｏｓ１）から端ｔ（ｓ＝ＭＭＰｏｓ２）までの時間に依存する駆動モーメントＭＬ（ｔ）の積分として形成される。当該流動性ＦＺＰｌａｓｔＬは、期間ＩＭＭ＝ＭＭＰｏｓ２−ＭＭＰｏｓ１にわたって正規化され、場合によりスケーリングのための補正係数Ｋ２と乗算される。この場合、積分の両端ＭＭＰｏｓ１，ＭＭＰｏｓ２は、一方では粘度指数ＶＩＬ，ＶＩＰを充分な精度で求めるために両位置間の充分な間隔が得られるように、他方では位置ＭＭＰｏｓ１，ＭＭＰｏｓ２が可塑化スクリュの始動時もしくは制動時の立ち上がり過程乃至立ち下がり過程から充分に離れるように、定められる。学習射出成形サイクルでいったん設定された、位置ＭＭＰｏｓ１，ＭＭＰｏｓ２に対応する時点ｔ（ｓ＝ＭＭＰｏｓ１），ｔ（ｓ＝ＭＭＰｏｓ２）間の積分領域は、後続の生産射出成形サイクルにおいても維持される。該当する可塑化フェーズＰＰとして、例えば、後続の射出フェーズＥＰのために溶融物を処理する可塑化フェーズＰＰが考察される。本発明によれば、可塑化フェーズＰＰで求められた粘度指数ＶＩＬと後続の射出フェーズＥＬで求められた充填指数ＦＩＬとを用いて、式ＭＰＶｅｑ＝ＦＩＬ／ＶＩＬにしたがい、成形品体積当量ＭＰＶｅｑの値が求められる。
【００５１】
図２に示されているような、学習射出成形サイクルの射出フェーズＥＬにおいて粘度指数ＶＩＬを求めるケースに対し、後続の生産射出成形サイクルの射出フェーズＥＰにおいてももちろん粘度指数ＶＩＰを計算できることを、明確性のために指摘しておく。学習射出成形サイクルの可塑化フェーズＰＰにおいて粘度指数ＶＩＬを求めるケースに対しても同様に、生産射出成形サイクルの可塑化フェーズＰＰにおいて粘度指数ＶＩＰを計算できる。
【００５２】
したがって、学習フェーズ、すなわち、少なくとも１つの成形品を製造する過程では、射出成形サイクルに基づいて、次に挙げる値が学習される。
ａ）成形品体積当量ＭＰＶｅｑの値；
ｂ）流動性ＦＺＥＬが求められた測定間隔ＭＩ＝ＭＩＰｏｓ１−ＭＩＰｏｓ２の値；この測定間隔ＭＩの大きさは後続の生産サイクルにおいても基礎とされる。
ｃ）また、学習フェーズの圧力設定値ｐＣＰも同様に生産サイクルへ引き渡される。学習フェーズと同様に、生産フェーズで充填指数ＦＩＰが求められる場合、生産フェーズにおいても、積分下端として、圧力特性ｐＰＭａｓｓｅ（ｔ）が圧力設定値もしくは求められた圧力値ｐＣＰを通過する時点ｔ（ｓ＝ＣＰＰ）が用いられる。
ｄ）射出フェーズＥＬにおいて粘度指数ＶＩＬが求められている場合、付加的に、スクリュ位置ｓ＝ＭＩＰｏｓ１，ｓ＝ＭＩＰｏｓ２が引き渡され、場合によりその絶対値が図６に即して後述するように適応化される。
ｅ）粘度指数ＶＩＬが可塑化フェーズＰＬにおいて求められている場合、スクリュ位置ｓ＝ＭＭＰｏｓ１，ｓ＝ＭＭＰｏｓ２の値が引き渡される。
ｆ）学習フェーズにおいて係数Ｋ１≠１かつＫ２≠１が用いられている場合、係数Ｋ１，Ｋ２も生産フェーズに引き渡される。
【００５３】
以下では、本発明の方法の生産フェーズを図４−図６に即して説明する。図４には、時間ｔに関する質量圧ｐＰＭａｓｓｅ（ｔ）のグラフが示されている。生産射出成形サイクルにおける材料の質量圧力特性ｐＰＭａｓｓｅ（ｔ）が実線で示されており、また、比較のために、学習射出成形サイクルにおいて記録された質量圧力特性ｐＬＭａｓｓｅ（ｔ）が点線で示されている。さらに、射出フェーズＥＰ及び保圧フェーズＮＰの一部も示されている。圧力特性ｐＰＭａｓｓｅ（ｔ）のレベルは、積分の端ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ１）から端ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ２）までの範囲内では、同じ範囲内の圧力特性ｐＬＭａｓｓｅ（ｔ）に比べて著しく高くなっている。したがって、ここから、端ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ１）から端ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ２）までの範囲内で圧力特性ｐＰＭａｓｓｅ（ｔ）の積分が求められる場合に、流動性ＦＺＥＰのより大きな値が得られることがわかる。また、学習フェーズと同様に、係数Ｋ１と平均速度ｖＭＩとにより、材料の粘度指数ＶＩＰが求められる。遅くとも時点ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ２）で確定される材料の粘度指数ＶＩＰの値から、式ＦＩＰ＝ＭＰＶｅｑ・ＶＩＰを適用して、当該材料について達成すべき充填指数ＦＩＰの値が求められる。これは、正確な体積で成形充填を行い、学習フェーズとは異なる粘度指数ＶＩＰを有する材料での生産射出成形サイクルによって成形品を取得するための値である。当該計算は、充填指数ＦＩＰを求めるための時点ｔ（ｓ＝ＣＰＰ）からの積分を時間的に連続して行い、ＶＩＰが既知となった時点でただちに、要求される充填指数ＦＩＰを求めることにより達成される。現在の充填指数ＦＩＰを求める積分が要求される充填指数ＦＩＰの値に達した場合には、保圧フェーズＮＰへの切換が行われる。
【００５４】
材料の粘性が高い場合、切り換え点ＣＯＰＰは例えば切り換え点ｔ（ｓ＝ＣＯＰＬ）よりも時間的に後方に位置する。本発明によれば、学習射出成形サイクルで求められた値ＭＰＶｅｑが、学習プロセスで使用された材料とは異なる材料特性を有する材料を用いた生産射出成形サイクルにおいても維持され、これにより、正確な体積でのキャビティの充填ひいては成形品の形成が達成される。溶融物特性の変動があっても、つまり、学習プロセスで求められた粘度指数ＶＩＬに比べて粘度指数ＶＩＰが変化しても、生産フェーズでの保圧力ｐＮＰが例えば学習フェーズで行われた保圧の保圧力予調整値ｐＮに対して適応化されれば、部材品質のさらなる改善が達成される。この場合、生産フェーズでの保圧力ｐＮＰは、式
ｐＮＰ＝（ｐＮ）・（１＋Ｋ３（ＶＩＰ−ＶＩＬ）／ＶＩＬ）
にしたがって適応化され、ここでＫ３は補正係数である。補正係数Ｋ３は、製造すべき成形品の被加工物特性をシミュレートするものであってよい。例えば、補正係数Ｋ３は、特に成形品の壁厚さが薄い場合、壁厚さが厚い場合よりも小さく定められる。その理由は、壁厚さの薄い成形品では、壁厚さの厚い成形品に比べ、保圧フェーズでの成形充填の効果が小さくなるからである。
【００５５】
図５には、圧力特性ｐＰＭａｓｓｅ（ｔ）が圧力特性ｐＬＭａｓｓｅ（ｔ）に比べて低いレベルにある生産射出成形サイクルが示されている。このことは、他の境界条件が等しいとして、ここでの材料が、学習射出成形サイクルの学習フェーズで使用された材料よりも低い粘性もしくは低い粘度指数ＶＩＰを有することを意味する。当該材料に対する、生産射出成形サイクルでの保圧力のレベルｐＮＰは、学習射出成形サイクルでの保圧力のレベル又は保圧力予調整値ｐＮに比べて低下している。この場合、時点ｔ（ｓ＝ＣＯＰＰ）が時点ｔ（ｓ＝ＣＯＰＬ）よりも“前方へ”ずれるが、これは、切り換え点ＣＯＰＰが、生産射出成形サイクルの材料の切り換え点のスクリュ位置ｓ＝ＣＯＰＰよりも絶対値の大きなスクリュ位置ｓの方へずれることを意味する。
【００５６】
所定の効果、例えば逆止弁の閉鎖特性が変化したことに基づいて、基準圧力値ｐＲｅｆ、例えば圧力値ｐＣＰが時点ｔ’（ｓ＝ＣＰ）より時間的に前方で通過されることがある（図６を参照）。この場合、充填指数ＦＩＰを求めるための積分下端が変化し、積分の両端ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ１），ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ２）を維持しようとすると、粘度指数ＶＩＰの計算ひいては要求される充填指数ＦＩＰの計算に誤りが生じる。その結果、欠陥品が生産されることがある。これを防止するには、基準圧力値ｐＲｅｆが時間Δｔだけ“前方”もしくは“後方”へずれる場合に、積分の両端ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ１），ｔ（ｓ＝ＭＩＰｏｓ２）を時間Δｔだけ“前方”もしくは“後方”へシフトさせるのが有利である。これに代えて、好ましくは測定間隔ＭＩの大きさが一定に保持されるよう、測定間隔ＭＩを相応により大きなスクリュ位置もしくはより小さなスクリュ位置の方へシフトさせてもよい。
【００５７】
図６には、粘性が一定の材料の例に即して、上記時間シフト量Δｔが定量的に示されている。
【００５８】
図７からは、本発明の方法のポジティブな作用が明らかである。図７には、第１の曲線（白い四角）として、複数の生産サイクルにわたり、溶融物の特性を表す粘度指数ＶＩＰが示されている。この実施形態では、１７番目のサイクルから、粘度指数ＶＩＰが最初著しく増大し、ついで上方の限界値に徐々に近づくことが示されている。こうした特性は、例えば、溶融物が冷えて高い粘度指数ＶＩＰが生じるケースに相当する。
【００５９】
第２の曲線（白い丸）に示されている従来のプロセス制御では、粘度指数ＶＩＰが増大するこうした変化によって、成形品重量の著しい低下が生じている。これは、キャビティの充填体積が充分でなかったために成形品重量が低下し、キャビティに空孔もしくは充填不足部分が生じたことを意味する。この場合には欠陥品が発生する。
【００６０】
第３の曲線（白い三角）として、本発明の方法を適用した場合の成形品重量の特性が示されている。ここでは、１７番目のサイクルからの粘度指数ＶＩＰの上昇にもかかわらず、本発明の方法によって、溶融物特性の変化に対して成形品重量をほぼ一定に保持できることがわかる。１７番目のサイクルから粘度指数ＶＩＰに関して溶融物特性が著しく変化しているが、本発明の方法では成形品重量をほぼ一定に保持できるので、正確な体積でキャビティを充填する制御が行われ、成形品の正確な製造が達成される。
【００６１】
図８には、従来のプロセス制御と本発明のプロセス制御とにおいて、複数の生産サイクルにわたる粘度指数ＶＩＰの変化が切り換え点ｓ＝ＣＯＰＰにどのように作用するかが示されている。第１の曲線（白い四角）には、複数のサイクルにわたる粘度指数ＶＩＰの特性が示されている。図７に即して説明したのと同様に、粘度指数ＶＩＰは１７番目のサイクルから著しく上昇し、３５番目のサイクルまでに上方レベルに近づいている。従来のプロセス制御（白い丸）では、切り換え点ＣＯＰＰへの影響は考慮されていない。切り換え点ｓ＝ＣＯＰＰは３５個の全サイクルの間、ほぼ一定にとどまっている。対して、本発明の方法が適用される場合、第３の曲線（白い三角）から、粘度指数ＶＩＰの上昇に相関するように切り換え点の位置ｓ＝ＣＯＰＰが小さいスクリュ位置の方へシフトされ、２６番目のサイクルあたりからほぼ一定の小さい値を取ることが明らかである。
【００６２】
本発明の方法は、あらゆる構造寸法の電気式及び液圧機械式の射出成形機に適用可能である。射出成形機の駆動ソフトウェアなどのプログラミングに際し、本発明の方法を新たな機械に組み込むことは、特に容易である。また、本発明の方法は、現行の射出成形機で一般的に測定可能な測定値、例えば、射出フェーズ中及び／又は保圧フェーズ中の圧力測定、射出フェーズ中のスクリュの経路測定、可塑化フェーズ中の可塑化スクリュの経路測定及びトルク測定などにおける測定値を基礎としており、本発明の方法のために付加的な測定電子回路等を設ける必要がない。この点で、本発明の方法は、上述した射出成形機のレトロフィット手段に特に適する。
【００６３】
本発明の方法によって動作する射出成形機は、例えば充填量の変動による成形品の品質への負の影響を自動的に補償できる。いずれの場合にも、成形品の品質に対する負の作用は、例えば障害発生後もしくは所定の静止状態後の機械の再始動時に、本発明の状態依存性のプロセス制御によって自動的に補償される。機械のオペレータは、例えば射出成形機のパラメータを手動で追従制御するために生産プロセスへアクセスする頻度を低くしなければならない。個々の成形品の品質の差は、生産条件及び／又は環境条件が変化する場合にも、最小値へ低減される。
【００６４】
材料特性、例えば材料湿性乃至材料組成（充填量の変動）と、その射出成形機の動作への影響、例えば逆止弁の閉鎖特性への影響とに依存して、機械のオペレータの介入なしに、本発明の方法により自動補正を行うことができる。これにより、特に成形品を製造する際に、キャビティへの過射出又はキャビティ内の充填不足が防止される。このようにして大幅なコスト節約が達成される。プロセスの安全性及び自動化の程度も高まる。
【００６５】
また、本発明の方法によれば、外部影響、例えば、射出成形機が設置された工場における環境温度の変化も補償可能である。調整設定が固定されている場合、例えば、太陽光の入射の相違、又は、工場内で駆動される射出成形機もしくは装置の数の相違などから生じる環境温度の変化によって、処理すべき溶融物に僅かな粘性変動が生じる。こうした粘性変動も成形品の品質に対して負の影響を有する。本発明の方法によれば、こうした溶融物特性の変化、特に粘性変動が識別され、プロセス制御の変更によって、成形ツールのキャビティの確実かつ完全な充填が保証される。
【符号の説明】
【００６６】
ｐＬＭａｓｓｅ（ｔ）  学習射出成形サイクルにおける圧力特性、  ＶＩＬ  学習射出成形サイクルでの粘度指数、  ＥＬ  学習射出成形サイクルの射出フェーズ、  ＰＬ  学習射出成形サイクルの可塑化フェーズ、  ＦＩＬ  学習射出成形サイクルでの充填指数、  ｓ  スクリュ位置、  ｔ（ｓ）  所定のスクリュ位置ｓに対応する時点、  ＣＯＰＬ  切り換え点、  ｓ＝ＣＯＰＬ  切り換え点でのスクリュ位置、  ｓ＝ＣＰＬ  充填指数ＦＩＬを求めるための積分を開始するスクリュ位置、  ＭＰＶｅｑ  成形品体積当量、  ｐＰＭａｓｓｅ（ｔ）  生産フェーズ中の質量圧力特性に相関する圧力特性、  ＶＩＰ  生産射出成形サイクルでの粘度指数、  ＥＰ  生産射出成形サイクルの射出フェーズ、  ＰＰ  生産射出成形サイクルの可塑化フェーズ、  ＦＩＰ  生産射出成形サイクルでの充填指数、  ＭＥＰ  機械調整パラメータ、  ＦＺＥＬ  学習射出成形サイクルの射出フェーズ中に求められた流動性、  Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３  補正係数、  ｖＭＩ  スクリュ位置ＭＩＰｏｓ１からスクリュ位置ＭＩＰｏｓ２までのスクリュ速度ｖ（ｔ）の平均値、  ＦＺＰｌａｓｔＬ  学習射出成形サイクルの可塑化フェーズＰＬ中に求められた流動性、  ＭＭＰｏｓ１，ＭＭＰｏｓ２  可塑化フェーズＰＬ中のスクリュ位置ｓ、  ＩＭＭ  可塑化フェーズＰＰ中の測定間隔、  ＭＬ（ｔ）  学習射出成形サイクル中の駆動モーメント、  ＭＩ  射出フェーズ（ＥＰ又はＥＬ）中の測定間隔、  ＦＺＥＰ  生産射出成形サイクルの射出フェーズＥＰ中に求められた流動性、  ＦＺＰｌａｓｔＰ  生産射出成形サイクルの可塑化フェーズＰＰ中に求められた流動性、  ＭＰ（ｔ）  生産射出成形サイクルの可塑化スクリュの駆動モーメントのモーメント特性、  ｐＮＰ  保圧力の適応化値、  ｐＮ  保圧力の予調整値、  ｔＲＺ  計算時間、  Δｓｍａｘ  切り換え点の最大シフト量、  ｐＣＰ  スクリュ位置ｓ＝ＳＰＬ又はｓ＝ＣＰＰでの圧力の予調整値、  ｐＲｅｆ  基準圧、  ｐＲｅｆＰ  生産サイクルの基準圧、  ｐＲｅｆＬ  学習サイクルの基準圧
【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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