(57)【要約】実際のプラスチック溶融圧力に基づいて射出成形プロセスを制御するための方法は、ベースラインサイクルに基づいて最適な実際のプラスチック溶融圧力曲線を経時的に識別することと、溶融熱可塑性材料の監視された圧力に、最適な実際のプラスチック溶融圧力曲線を経時的に追従させるように、後続のサイクルで射出圧力を調整することと、を含む。空洞圧力を使用して調整されたプラスチック溶融圧力設定値に基づいて射出成形プロセスを制御するための方法であって、空洞圧力は、プロセス係数に乗算される。さらに、リアルタイムの空洞圧力を使用して射出成形プロセスを制御するための方法は、ベースラインサイクルに基づいて最適な空洞圧力曲線を経時的に識別することと、監視された空洞圧力に、最適な空洞圧力曲線を経時的に追従させるように、後続のサイクルで射出圧力を調整することと、を含む。
2021535855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実際のプラスチック溶融圧力に基づいて射出成形プロセスを制御するための方法であって、
ベースラインサイクル中に溶融熱可塑性材料を金型空洞に射出することと、
ノズル内またはその近くのセンサを使用して、前記ベースラインサイクル中の前記溶融熱可塑性材料の圧力を測定することと、
コントローラによって、前記ベースラインサイクル中の前記溶融熱可塑性材料の前記測定された圧力を経時的に追跡することと、
前記コントローラによって、前記ベースラインサイクルに基づいて最適な実際のプラスチック溶融圧力曲線を経時的に識別することと、
後続のサイクル中に溶融熱可塑性材料を前記金型空洞に射出することと、
前記ノズル内またはその近くの前記センサを使用して、前記後続のサイクル中の前記溶融熱可塑性材料の前記圧力を監視することと、
前記後続のサイクル中の前記溶融熱可塑性材料の前記監視された圧力に、前記最適な実際のプラスチック溶融圧力曲線を経時的に追従させるように、前記コントローラによって射出圧力を調整することと、を含む、方法。
【請求項２】
前記射出成形プロセスが、従来の射出成形プロセスであり、前記後続のサイクル中の前記溶融熱可塑性材料の前記監視された圧力に、前記最適な実際のプラスチック溶融圧力曲線を経時的に追従させるように前記射出圧力を調整することが、前記後続のサイクルのパッキングまたは保持段階のうちの少なくとも１つの間中に発生する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記射出成形プロセスが、実質的に一定の低圧射出成形プロセスであり、前記後続のサイクル中の前記溶融熱可塑性材料の前記監視された圧力に、前記最適な実際のプラスチック溶融圧力曲線を経時的に追従させるように前記射出圧力を調整することが、前記後続のサイクルのすべての間中に発生する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記方法が、前記最適な実際のプラスチック溶融圧力曲線への変更を判定するために、機械学習アルゴリズムを適用することをさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
空洞圧力を使用して調整されたプラスチック溶融圧力設定値に基づいて射出成形プロセスを制御するための方法であって、
コントローラによって、実際のプラスチック溶融圧力設定値を設定することと、
溶融熱可塑性材料を金型空洞に射出することと、
コントローラによって、または前記金型空洞内もしくはその近くのセンサによって直接実行される計算によって、空洞圧力を判定することと、
調整量を計算するために、前記コントローラによって、前記空洞圧力にプロセス係数を乗算することと、
調整された設定値を計算するために、前記コントローラによって、前記実際のプラスチック溶融圧力設定値から前記調整量を加算または減算することと、
ノズル内またはその近くのセンサを使用して、前記溶融熱可塑性材料の圧力を監視することと、
前記溶融熱可塑性材料の前記監視された圧力を、前記調整された設定値に等しくするように、前記コントローラによって射出圧力を調整することと、を含む、方法。
【請求項６】
前記射出成形プロセスが、従来の射出成形プロセスであり、前記溶融熱可塑性材料の前記監視された圧力を、前記調整された設定値に等しくするように射出圧力を調整することが、パッキングまたは保持段階のうちの少なくとも１つの間中に発生する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記射出成形プロセスが、実質的に低い定圧射出成形プロセスであり、前記溶融熱可塑性材料の前記監視された圧力を、前記調整された設定値に等しくするように射出圧力を調整することが、射出成形サイクルのすべての段階中に発生する、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記プロセス係数が、０に等しい、請求項５〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記プロセス係数が、０未満である、請求項５〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記プロセス係数が、０よりも大きい、請求項５〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記方法が、前記プロセス係数を判定するために、機械学習アルゴリズムを適用することをさらに含む、請求項５〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
リアルタイムの空洞圧力を使用して射出成形プロセスを制御するための方法であって、
ベースラインサイクル中に溶融熱可塑性材料を金型空洞に射出することと、
コントローラによって、または前記金型空洞内もしくはその近くのセンサによって直接実行される計算によって、前記ベースラインサイクル中の空洞圧力を判定することと、
前記コントローラによって、前記ベースラインサイクル中の前記空洞圧力を経時的に追跡することと、
前記コントローラによって、前記ベースラインサイクルに基づいて最適な空洞圧力曲線を経時的に識別することと、
後続のサイクル中に溶融熱可塑性材料を前記金型空洞に射出することと、
前記コントローラによって、または前記金型空洞内もしくはその近くの前記センサによって直接実行される前記計算によって、前記後続のサイクル中の空洞圧力を監視することと、
前記監視された空洞圧力に、前記最適な空洞圧力曲線を経時的に追従させるように、前記コントローラによって射出圧力を調整することと、を含む、方法。
【請求項１３】
前記射出成形プロセスが、従来の射出成形プロセスであり、前記監視された空洞圧力に、前記最適な空洞圧力曲線を経時的に追従させるように、前記コントローラによって前記射出圧力を調整することが、パッキングまたは保持段階のうちの少なくとも１つの間中に発生する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記射出成形プロセスが、実質的に低い定圧射出成形プロセスであり、前記監視された空洞圧力に、前記最適な空洞圧力曲線を経時的に追従させるように、前記コントローラによって前記射出圧力を調整することが、射出成形サイクルのすべての段階中に発生する、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年９月１３日に出願された米国仮特許出願第６２／７３０，５９７号、発明の名称「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ａｃｔｕａｌ  Ｐｌａｓｔｉｃ  ｍｅｌｔ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｏｒ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ」の非仮出願であり、かつその出願日の利益を主張する。米国仮出願第６２／７３０，５９７号の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、一般に射出成形に関し、より具体的には、計算されたプラスチック溶融圧力または射出圧力ではなく、実際のプラスチック溶融圧力または空洞圧力を使用して射出成形機を制御するための手法に関する。
【背景技術】
【０００３】
射出成形は、熱可塑性材料で構成された部品の大量生産に一般的に使用される技術である。反復射出成形プロセス中に、熱可塑性樹脂は、典型的には、小さなペレットまたはビーズの形態で射出成形機に導入され、射出成形機は、熱、圧力、および剪断下でペレットを溶融する。射出成形サイクルでは、溶融熱可塑性材料は、特定の所望の空洞形状を有する金型空洞に強制的に射出される。射出されたプラスチックは、金型空洞内に圧力下で保持され、その後冷却されて、金型の空洞形状に非常に似た形状を有する固化部品として除去される。単一の金型は、溶融樹脂の流れを空洞に向けるゲートによって流路に接続することができる任意の数の個別の空洞を有することができる。典型的な射出成形手順には、一般に以下の４つの基本的な動作が含まれる。（１）射出成形機でプラスチックを加熱して、プラスチックが圧力下で流れることを可能にすること、（２）溶融したプラスチックを閉じた２つの金型の半分の間に画定された１つ以上の金型空洞に射出すること、（３）圧力下でプラスチックを１つ以上の空洞内で冷却および硬化させること、および（４）金型の半分を開き、金型から部品を取り出すこと。金型から部品を取り出すと、溶融したプラスチックを１つ以上の金型空洞に射出するデバイス（例えば、ねじまたはオーガ）は、回復段階に入り、元の位置に戻る。
【０００４】
これらのシステムでは、制御システムが、射出成形機の様々な構成要素の一連の制御値を定義する射出サイクルに従って射出成形プロセスを制御する。例えば、射出サイクルは、固定および／または可変の溶融圧力プロファイルによって駆動され得、コントローラは、例えば、射出圧力に基づいた推定溶融圧力を使用する。また、射出サイクルは、固定または可変のねじ速度プロファイルによって制御され得、制御は、材料に適用される駆動速度を判定するための入力として射出ねじの速度を感知する。
【０００５】
従来の射出成形プロセスでは、金型の充填に関連する２つの段階が存在する。最初の段階は、通常「充填」段階と呼ばれ、ねじ速度設定値（複数可）によって制御される。大部分の射出成形機は、通常１〜３の速度設定値を使用するが、機械の「充填」段階中は、最大１０の速度設定値を使用することを可能にし得る。速度設定値は、機械の操作者によって、手動で入力されなければならない。プラスチック部品が一定の割合まで充填されると、機械制御が速度制御から圧力制御に移行する。部品を充填する圧力制御段階は、「保持」段階と呼ばれる。場合によっては、「パック」および「保持」という用語の両方が、圧力制御段階を説明するために使用される。大部分の射出成形機は、通常「保持」段階中に１〜３の圧力設定値を使用するが、機械は、「保持」段階中、最大１０の圧力設定値を使用することが可能であり得る。圧力設定値は、機械の操作者によって、手動で入力される。
【０００６】
射出成形プロセスは、実行される射出成形の種類によって異なり得る。例えば、一定の低圧多空洞射出成形システムが開発されており、これは、単一の期間または段階に対して、実質的に一定の低圧、典型的には６，０００ｐｓｉ未満で溶融プラスチック材料を金型空洞に射出する。他の射出成形プロセスには、金属射出成形（ＭＩＭ）、反応射出成形（ＲＩＭ）、液状射出成形（ＬＩＭ）、構造発泡成形、液晶ポリマー（ＬＣＰ）成形、および射出延伸ブロー成形が含まれる。
【０００７】
射出成形プロセスにおけるプラスチックの射出全体を通して、射出成形機で溶融圧力に使用される典型的な代用品は、射出圧力である。射出圧力は、典型的には、射出ピストンの背面に及ぼされる油圧か、またはねじの背面にあるロードセルに及ぼされる力の量のいずれかである。力または圧力が測定されている場所と、溶融熱可塑性プラスチック材料に及ぼされているねじ先端の面積との間の面積の差を比較することにより、射出中のねじの前面の実際のプラスチック溶融圧力を概算するための計算が行われる。使用される計算は、機械の射出が油圧で制御されているか、または電気で制御されているかによって異なる。実際の溶融圧力を計算する本方法は、ねじ先端の前面の幾何学的形状の変動、ならびにねじとバレルとの間のすき間、ねじチェックリングの性能、およびミキサまたは拡張ノズルなどの追加の構成要素の幾何学的形状のうちの１つ以上に基づく圧力降下による変動によって損なわれる可能性がある。
【発明の概要】
【０００８】
本開示の範囲内の構成は、実際の溶融圧力を使用することによって、繰り返し一貫性のある部品を生産するための射出成形プロセスの制御を対象とするものである。射出ユニットのノズル先端またはその近くで圧力変換器を使用することにより、射出成形サイクルの充填、パック、または保持段階中に金型に流入するプラスチック材料の実際のプラスチック溶融圧力を、現在代用品として使用されている射出圧力よりもはるかに正確に測定することができる。言い換えると、射出圧力（油圧または電圧など）を使用して射出成形サイクルを制御すると、パックおよび保持段階の大部分で実際のプラスチック溶融圧力が変化し、品質および一貫性が低下した部品が生じるのに対し、実際の溶融圧力を使用して射出成形サイクルを制御すると、品質および一貫性が向上した部品が得られることとなる。
【０００９】
具体的には、実際のプラスチック溶融圧力に基づいて射出成形プロセスを制御するための方法は、ベースラインサイクル中に溶融熱可塑性材料を金型空洞に射出することを含む。本方法は、ノズル内またはその近くのセンサを使用して、ベースラインサイクル中の溶融熱可塑性材料の圧力を測定することと、コントローラによって、ベースラインサイクル中の溶融熱可塑性材料の測定された圧力を経時的に追跡することと、をさらに含む。本方法は、コントローラによって、ベースラインサイクルに基づいて、最適な実際のプラスチック溶融圧力曲線を経時的に識別することを含む。次に、本方法は、後続のサイクル中に溶融熱可塑性材料を金型空洞に射出することと、ノズル内またはその近くのセンサを使用して、後続のサイクル中の溶融熱可塑性材料の圧力を監視することと、を含む。その後、本方法は、後続のサイクル中の溶融熱可塑性材料の監視された圧力に、最適な実際のプラスチック溶融圧力曲線を経時的に追従させるように、コントローラによって射出圧力を調整することを含む。
【００１０】
実際のプラスチック溶融圧力に基づいて射出成形プロセスを制御するための方法は、従来の射出成形プロセス、または実質的に低い定圧射出成形プロセスで使用することができる。また、本方法は、金属射出成形（ＭＩＭ）、反応射出成形（ＲＩＭ）、液状射出成形（ＬＩＭ）、構造発泡成形、液晶ポリマー（ＬＣＰ）成形、および射出延伸ブロー成形などの他の成形プロセスでも使用することができる。従来の射出成形プロセスでは、後続のサイクル中の溶融熱可塑性材料の監視された圧力に、最適な実際のプラスチック溶融圧力曲線を経時的に追従させるように射出圧力を調整することは、後続のサイクルのパッキングまたは保持段階のうちの少なくとも１つの間中に発生する可能性がある。実質的に低い定圧射出成形プロセスでは、後続のサイクル中の溶融熱可塑性材料の監視された圧力に、最適な実際のプラスチック溶融圧力曲線を経時的に追従させるように射出圧力を調整することは、後続のサイクルのすべての間中に発生する可能性がある。
【００１１】
実際のプラスチック溶融圧力に基づいて射出成形プロセスを制御するための方法は、最適な実際のプラスチック溶融圧力曲線への変更を判定するために機械学習アルゴリズムを適用することも含むことができる。例えば、いくつかの実装形態では、複数の射出サイクルの性能は、複数の異なる射出成形機、金型、および溶融材料に対して監視される。この履歴データは、射出成形機、金型、および／または溶融材料の特性、このような機械、金型、および／または溶融材料を用いて使用される最適な実際のプラスチック溶融圧力曲線、ならびに測定結果（部品の品質など）を相互に関連付け、次に、このような機械、金型、および／または溶融材料の最適な実際のプラスチック溶融圧力曲線への変更を実施して測定結果の改善をもたらすように、機械学習アルゴリズムを訓練するための入力として使用することができる。
【００１２】
また、本開示の範囲内の構成は、空洞圧力を使用することによって繰り返し一貫性のある部品を生産するための射出成形プロセスの制御を対象とするものである。空洞圧力値は、金型空洞内の空洞圧力センサを介して得ることができる。代替的に、空洞圧力は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、共同所有される米国特許出願第６２／６６１，９０１号、「Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  ｕｓｉｎｇ  Ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ」に記載されるように、仮想空洞圧力の読み取り値によって判定することができる。プラスチック部品のパッキングおよび保持中にプラスチック溶融圧力プロファイルを調整するために、実際の空洞圧力または計算された空洞圧力を使用することにより、射出圧力を使用するよりも重要な要件の精度および反復率が向上する。空洞圧力は、本開示においてプロセス係数と呼ばれる変数を含む制御アルゴリズムの一部として使用することができる。プロセス係数は、空洞圧力と組み合わせて使用され、プラスチック溶融圧力設定値を調整する。言い換えると、空洞圧力が増加し始めると、プラスチック溶融圧力設定値は、初期プロセス開発中に判定されたプロセス係数を使用してアルゴリズムによって計算された量だけ減少または増加することとなる。プロセス係数は、部品および材料に依存する。射出成形サイクル中のプラスチック溶融圧力を制御する本方法は、粘度の変更をより効果的に補正するため、単に静的なプラスチック溶融圧力設定値を使用するよりも信頼性が高い。
【００１３】
具体的には、空洞圧力を使用して調整されたプラスチック溶融圧力設定値に基づいて射出成形プロセスを制御するための方法は、コントローラによって、実際のプラスチック溶融圧力設定値を設定することと、溶融熱可塑性材料を金型空洞に射出することと、を含む。本方法は、コントローラによって、または金型空洞内もしくはその近くのセンサによって直接実行される計算によって、空洞圧力を判定することと、調整量を計算するために、コントローラによって、空洞圧力にプロセス係数を乗算することと、を含む。次に、本方法は、調整された設定値を計算するために、コントローラによって、実際のプラスチック溶融圧力設定値から調整量を加算または減算することを含む。本方法は、ノズル内またはその近くのセンサを使用して、溶融熱可塑性材料の圧力を監視することと、溶融熱可塑性材料の監視された圧力を、調整された設定値に等しくするように、コントローラによって射出圧力を調整することと、を含む。
【００１４】
本方法では、プロセス係数は、０に等しくてもよい。代替的に、プロセス係数は、０未満であってもよい。さらなる別の選択肢として、プロセス係数は、０よりも大きくてもよい。
【００１５】
空洞圧力を使用して調整されたプラスチック溶融圧力設定値に基づいて射出成形プロセスを制御するための方法は、従来の射出成形プロセス、または実質的に低い定圧射出成形プロセスで使用することができる。また、本方法は、金属射出成形（ＭＩＭ）、反応射出成形（ＲＩＭ）、液状射出成形（ＬＩＭ）、構造発泡成形、液晶ポリマー（ＬＣＰ）成形、および射出延伸ブロー成形などの他の成形プロセスでも使用することができる。従来の射出成形プロセスでは、溶融熱可塑性材料の監視された圧力を、調整された設定値に等しくするように射出圧力を調整することは、後続のサイクルのパッキングまたは保持段階のうちの少なくとも１つの間中に発生する可能性がある。実質的に低い定圧射出成形プロセスでは、溶融熱可塑性材料の監視された圧力を、調整された設定値に等しくするように射出圧力を調整することは、後続のサイクルのすべての間中に発生する可能性がある。
【００１６】
また、空洞圧力を使用して調整されたプラスチック溶融圧力設定値に基づいて射出成形プロセスを制御するための方法は、プロセス係数を判定するための機械学習アルゴリズムを適用することも含み得る。例えば、いくつかの実装形態では、複数の射出サイクルの性能は、複数の異なる射出成形機、金型、および溶融材料に対して監視される。この履歴データは、射出成形機、金型、および／または溶融材料の特性、このような機械、金型、および／または溶融材料を用いて使用される性能係数、ならびに測定結果（部品の品質など）を相互に関連付け、次に、このような機械、金型、および／または溶融材料の最適化されたプロセス係数を判定して測定結果の改善をもたらすように、機械学習アルゴリズムを訓練するための入力として使用することができる。
【００１７】
加えて、リアルタイムの空洞圧力を使用して射出成形プロセスを制御することは、現在行われているように３、または１０などの手動で入力した速度または圧力設定値を使用して射出成形プロセスを制御するよりも大きな利点を提供する。リアルタイムの空洞圧力を使用して射出成形プロセスを制御するための方法は、ベースラインサイクル中に溶融熱可塑性材料を金型空洞に射出することと、コントローラによって、または金型空洞内もしくはその近くのセンサによって直接実行される計算によって、ベースラインサイクル中の空洞圧力を判定することと、を含む。本方法は、コントローラによって、ベースラインサイクル中の空洞圧力を経時的に追跡することと、コントローラによって、ベースラインサイクルに基づいて最適な空洞圧力曲線を経時的に識別することと、を含む。次に、本方法は、後続のサイクル中に溶融熱可塑性材料を金型空洞に射出することと、コントローラによって、または金型空洞内もしくはその近くのセンサによって直接実行される計算によって、後続のサイクル中の空洞圧力を監視することと、を含む。本方法は、最後に、監視された空洞圧力に、最適な空洞圧力曲線を経時的に追従させるように、コントローラによって射出圧力を調整することを含む。
【００１８】
リアルタイムの空洞圧力を使用して射出成形プロセスを制御するための方法は、従来の射出成形プロセス、または実質的に低い定圧射出成形プロセスで使用することができる。また、本方法は、金属射出成形（ＭＩＭ）、反応射出成形（ＲＩＭ）、液状射出成形（ＬＩＭ）、構造発泡成形、液晶ポリマー（ＬＣＰ）成形、および射出延伸ブロー成形などの他の成形プロセスでも使用することができる。従来の射出成形プロセスでは、監視された空洞圧力に、最適な空洞圧力曲線を経時的に追従させるように、コントローラによって射出圧力を調整することは、後続のサイクルのパッキングまたは保持段階のうちの少なくとも１つの間中に発生する可能性がある。実質的に低い定圧射出成形プロセスでは、監視された空洞圧力に、最適な空洞圧力曲線を経時的に追従させるように、コントローラによって射出圧力を調整することは、後続のサイクルのすべての間中に発生する可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本開示の様々な実施形態による、コントローラが結合された射出成形機の概略図を示す。
【図２】射出圧力が、実際のプラスチック溶融圧力から最終的に分岐する推定プラスチック溶融圧力を計算するために使用される、先行技術の従来の射出成形プロセスの図解例を示す。
【図３】実際のプラスチック溶融圧力を使用してプロセスを制御し、射出圧力の変動をもたらす従来の射出成形プロセスを、射出圧力を使用してプロセスを制御し、実際のプラスチック溶融圧力の変動をもたらす（その結果、部品の品質および一貫性の低下をもたらす）従来の射出成形プロセスと比較した図解例を示す。
【図４】実際のプラスチック溶融圧力を使用してプロセスを制御する、実質的に低い定圧射出成形プロセスと、射出圧力に基づいて計算されたプラスチック溶融圧力を使用してプロセスを制御する、実質的に低い定圧射出成形プロセスとの間の差を示す図解例を示す。
【図５】空洞圧力およびプロセス係数を使用して調整されたプラスチック溶融圧力設定値に基づいて制御される、実質的に低い定圧射出成形プロセスの図解例を示す。
【図６】空洞圧力と様々なプロセス係数を使用して調整されたプラスチック溶融圧力設定に基づいて制御される、様々な実質的に低い定圧射出成形プロセスの図解例を示す。
【図７】粘度の異なる溶融熱可塑性材料に対して実施され、これにより、従来の成形プロセスはすべて、同じように計算されたプラスチック溶融圧力に基づいて、次に、射出圧力に基づいて制御され、その結果、空洞圧力の変動をもたらす（その一部は最適下限である）、従来の射出成形プロセスの図解例を示す。
【図８】粘度の異なる溶融熱可塑性材料に対して実施され、これにより、実質的に低い定圧成形プロセスはすべて、同じように計算されたプラスチック溶融圧力に基づいて、次に、射出圧力に基づいて制御され、その結果、空洞圧力の変動をもたらす（その一部は最適下限である）、実質的に低い定圧射出成形プロセスの図解例を示す。
【図９】粘度の異なる溶融熱可塑性材料に対し実施され、これにより、従来の成形プロセスはすべて、リアルタイムの空洞圧力に基づいて制御され、その結果、各プロセスの実際の溶融圧力および射出圧力の変動にもかかわらず、すべての粘度に対して最適な空洞圧力をもたらす、従来の射出成形プロセスの図解例を示す。
【図１０】粘度の異なる溶融熱可塑性材料に対して実施され、これにより、実質的に低い定圧射出成形プロセスはすべて、リアルタイムの空洞圧力に基づいて制御され、その結果、各プロセスの実際の溶融圧力および射出圧力の変動にもかかわらず、すべての粘度に対して最適な空洞圧力をもたらす、実質的に低い定圧射出成形プロセスの図解例を示す。
【図１１】実際のプラスチック溶融圧力に基づいて射出成形プロセスを制御するための例示的な方法を示す。
【図１２】空洞圧力を使用して調整されたプラスチック溶融圧力設定値に基づいて射出成形プロセスを制御するための例示的な方法を示す。
【図１３】リアルタイムの空洞圧力を使用して射出成形プロセスを制御するための例示的な方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図面に目を向けると、射出成形プロセスが本明細書で説明される。本明細書に説明される手法は、電気プレス、サーボ油圧プレス、油圧プレス、および他の既知の機械に好適である可能性がある。図１に示されるように、射出成形機１００は、射出ユニット１０２およびクランプシステム１０４を含む。射出ユニット１０２は、ペレット１０８の形態または任意の他の好適な形態の材料を受け入れるように適合されたホッパ１０６を含む。これらの例の多くでは、ペレット１０８は、ポリマーまたはポリマーベースの材料であり得る。他の例も可能である。
【００２１】
ホッパ１０６は、ペレット１０８を射出ユニット１０２の加熱されたバレル１１０に供給する。加熱されたバレル１１０に供給されると、ペレット１０８は、往復ねじ１１２によって加熱されたバレル１１０の端部まで駆動され得る。加熱されたバレル１１０の加熱および往復ねじ１１２によるペレット１０８の圧縮により、ペレット１０８を溶融させ、それにより、溶融プラスチック材料１１４を形成する。溶融プラスチック材料１１４は、典型的には、約１３０℃〜約４１０℃の範囲内で選択された温度で処理される（特定のポリマーの製造業者は、通常、射出成形機に、所与の材料に対して推奨された温度範囲を提供する）。
【００２２】
往復ねじ１１２は、第１の位置１１２ａから第２の位置１１２ｂへと前方に前進み、溶融プラスチック材料１１４をノズル１１６に向かって押して、プラスチック材料のショットを形成し、このショットは、最終的に、溶融プラスチック材料１１４の流れを金型空洞１２２に導く１つ以上のゲート１２０を介して、金型１１８の金型空洞１２２に射出される。言い換えれば、往復ねじ１１２は、溶融プラスチック材料１１４に力を及ぼすように駆動される。他の実施形態では、ノズル１１６は、供給システム（図示せず）によって１つ以上のゲート１２０から分離され得る。金型空洞１２２は、金型１１８の第１の金型側面１２５と第２の金型側面１２７との間に形成され、第１および第２の金型側面１２５、１２７は、プレスまたはクランプユニット１２４を介して圧力下で一緒に保持される。
【００２３】
プレスまたはクランプユニット１２４は、成形プロセス中に、２つの金型半分１２５、１２７を分離するように作用する射出圧力によって及ぼされる力よりも大きい所定のクランプ力を加え、それにより、第１および第２の金型側面１２５、１２７を一緒に保持し、一方で、溶融プラスチック材料１１４は、金型空洞１２２に射出される。これらのクランプ力を支持するために、クランプシステム１０４は、タイバーなどの任意の他の数の構成要素に加えて、金型フレームおよび金型ベースを含むことができる。
【００２４】
溶融プラスチック材料１１４のショットが金型空洞１２２に射出されると、往復ねじ１１２は、前方への動きを停止する。溶融プラスチック材料１１４は、金型空洞１２２の形態を取り、プラスチック材料１１４が固化するまで金型１１８内で冷却される。固化すると、プレス１２４は、第１および第２の金型側面１１５、１１７を解放し、これらは次に互いに分離される。次に、完成した部品を金型１１８から取り出すことができる。金型１１８は、全体的な生産率を高めるために、任意の数の金型空洞１２２を含み得る。空洞の形状および／または設計は、互いに同一、類似、および／または異なり得る。例えば、組み合わせ金型は、互いに嵌合するか、さもなければ動作することを目的とした関連する構成部品の空洞を含み得る。いくつかの形態では、「射出サイクル」は、射出の開始と取り出しとの間に実行されるステップおよび機能として定義される。射出サイクルが完了すると、回復プロファイルが開始され、その間に往復ねじ１１２が第１の位置１１２ａに戻る。
【００２５】
射出成形機１００はまた、接続１４５を介して機械１００と通信可能に結合されたコントローラ１４０を含む。接続１４５は、電子信号を送信および／または受信するように適合された任意の種類の有線および／または無線通信プロトコルであり得る。これらの例では、コントローラ１４０は、少なくとも１つのセンサ、例えば、ノズル１１６内またはその近くに配置されたセンサ１２８、および／または金型空洞１２２内またはその近くに配置されたセンサ１２９と信号通信している。いくつかの例では、センサ１２８は、ねじ１１２の先端に配置され、センサ１２９は、射出機１００のマニホルドまたはランナに配置されている。代替的に、センサ１２８は、ねじ１１２のチェックリングの前の任意の位置に配置され得る。金型１１８および／または機械１００の任意の数の特性を感知することができる任意の数の追加の実センサおよび／または仮想センサを使用して、機械１００の所望の場所に置いてもよいことが理解される。さらなる例として、金型空洞１２２内の流頭進行を検出することができる任意の種類のセンサを使用してもよい。
【００２６】
コントローラ１４０は、射出成形機１００に対していくつかの位置に配設することができる。例として、コントローラ１４０は、機械１００と一体であるか、機械に取り付けられた筐体に含まれるか、機械に隣接または近接して位置付けられる別個の筐体に含まれるか、または機械から離れて位置付けられ得る。いくつかの実施形態では、コントローラ１４０は、当技術分野で既知であるおよび／または一般的に使用されている有線および／または有線信号通信を介して、機械の機能を部分的または完全に制御することができる。
【００２７】
センサ１２８は、溶融プラスチック材料１１４および／または機械１００の一部分の１つ以上の特性を（直接的または間接的に）測定するように適合された任意の種類のセンサであり得る。センサ１２８は、例えば、背力、温度、粘度、流量、硬度、ひずみ、半透明性、色、光屈折、および／または光反射などの光学特性などの当技術分野で既知であり、使用されている溶融プラスチック材料１１４の任意の特性、もしくはこれらを示す任意の数の追加の特性のうちの任意の１つ以上を測定してもよい。センサ１２８は、溶融プラスチック材料１１４と直接接触してもよいし、またはそうでなくてもよい。いくつかの例では、センサ１２８は、溶融プラスチック材料１１４に関連する特性だけでなく、射出成形機１００の任意の数の特性を測定するように適合され得る。一例として、センサ１２８は、ノズル１１６で溶融プラスチック材料１１４の（射出サイクル中の）溶融圧力および／または（押し出しプロファイルおよび／または回復プロファイル中の）背圧を測定する圧力変換器であってもよい。
【００２８】
前述のように、センサ１２８は、ねじ１１２に及ぼされる背圧を測定することができるが、背圧がねじ１１２の後端で測定される従来のシステムとは異なり、本手法では、背圧は、ねじの１１２の先端で測定される。この位置決めにより、センサ１２８は、溶融プラスチック材料１１４の圧縮性、バレル内の引き込み、および他の要因のために、ねじ１１２の後端で得られる測定値と比較して、溶融プラスチック材料１１４上の圧縮圧力を正確に測定することができる。
【００２９】
センサ１２８は、コントローラ１４０の入力に送信される信号を生成する。センサ１２８がノズル１１６内に配置されていない場合、コントローラ１４０は、ノズル１１６内の測定された特性の値を推定または計算するための適切な補正係数を提供するために、論理、コマンド、および／または実施可能なプログラム命令を用いて設定、構成、および／またはプログラムされ得る。例えば、前述のように、センサ１２８は、回復プロファイル中の背圧を測定するようにプログラムされ得る。コントローラ１４０は、これらの測定値を受信することができ、測定値を、粘度値などの溶融プラスチック材料１１４の他の特性に変換することができる。
【００３０】
同様に、センサ１２９は、溶融プラスチック材料１１４の１つ以上の特性を（直接的または間接的のいずれかで）測定して、金型空洞１２２内のその存在および／または状態を検出するように適合された任意の種類のセンサであり得る。様々な実施形態では、センサ１２９は、金型空洞１２２内の充填終了位置またはその近くに配置することができる。センサ１２９は、例えば、圧力、温度、粘度、流量、硬度、ひずみ、半透明性、色、光屈折、および／または光反射などの光学特性などの当技術分野で既知である溶融プラスチック材料１１４および／または金型空洞１２２の任意の数の特性、もしくはこれらを示す任意の数の追加の特性のうちの任意の１つ以上を測定しもよい。センサ１２９は、溶融プラスチック材料１１４と直接接触してもよいし、またはそうでなくてもよい。一例として、センサ１２９は、空洞１２２内の溶融プラスチック材料１１４の空洞圧力を測定する圧力変換器であってもよい。センサ１２９は、コントローラ１４０の入力に送信される信号を生成する。任意の数の追加のセンサを使用して、動作パラメータを感知および／または測定してもよい。
【００３１】
コントローラ１４０はまた、ねじ制御１２６と信号通信している。いくつかの実施形態では、コントローラ１４０は、コントローラ１４０の出力からねじ制御１２６に送信される信号を生成する。コントローラ１４０は、例えば、（ねじ制御１２６を制御して、ねじ１１２を、ノズル１１６内の溶融プラスチック材料１１４に対応する所望の値を維持する速度で前進させることによる）射出圧力、バレル温度、クランプの閉速度および／または開速度、冷却時間、射出前進時間、全体のサイクル時間、圧力設定値、取り出し時間、ねじ回復速度、ねじ１１２に及ぼされる背圧値、ならびにねじ速度などの機械の任意の数の特性を制御することができる。
【００３２】
コントローラ１４０からの１つ以上の信号は、一般に、材料粘度、金型温度、溶融温度の変動、および充填速度に影響を与える他の変動がコントローラ１４０によって考慮されるように、成形プロセスの動作を制御するために使用され得る。代替的または追加的に、コントローラ１４０は、体積および／または粘度などの材料特性を制御するために必要な調整を行うことができる。調整がリアルタイムまたはほぼリアルタイムで（すなわち、センサ１２８、１２９の感知値とプロセスに加えられる変更との間の最小の遅延を伴って）コントローラ１４０によって行われてもよく、または補正が後続のサイクルで行われ得る。さらに、任意の数の個々のサイクルから導出されるいくつかの信号を、成形プロセスを調整するための基礎として使用してもよい。コントローラ１４０は、当技術分野で既知である任意の種類の信号通信手法を介して、センサ１２８、１２９、ねじ制御１２６、および／または機械１００内の任意の他の構成要素に接続してもよい。
【００３３】
コントローラ１４０は、その動作を制御するように適合されたソフトウェア１４１、任意の数のハードウェア要素１４２（例えば、非一時的メモリモジュールおよび／またはプロセッサなど）、任意の数の入力１４３、任意の数の出力１４４、ならびに任意の数の接続１４５を含む。ソフトウェア１４１は、非一時的なコンピュータ可読媒体の形態でコントローラ１４０の非一時的なメモリモジュールに直接ロードされ得るか、または代替的にコントローラ１４０から離れて配置され、任意の数の制御手法を介してコントローラ１４０と通信し得る。ソフトウェア１４１は、金型サイクルに従って射出成形機１００を制御するための論理および／またはコマンドを含み得る論理、コマンド、および／または実施可能なプログラム命令を含む。ソフトウェア１４１は、オペレーティングシステム、動作環境、アプリケーション環境、および／またはユーザインターフェースを含んでもよく、または含まなくてもよい。
【００３４】
いくつかの構成では、コントローラ５０は、ソフトウェア１４１を介して機械学習アルゴリズムを適用する。例えば、いくつかの実装形態では、複数の射出サイクルの性能は、複数の異なる射出成形機、金型、および溶融材料に対して監視される。この履歴データは、射出成形機、金型、および／または溶融材料の特性、このような機械、金型、および／または溶融材料を用いて使用される最適な実際のプラスチック溶融圧力曲線、ならびに測定結果（部品の品質など）を相互に関連付け、次に、このような機械、金型、および／または溶融材料の最適な実際のプラスチック溶融圧力曲線への変更を実施して測定結果の改善をもたらすように、機械学習アルゴリズムを訓練するための入力として使用することができる。別の例として、いくつかの実装形態では、複数の射出サイクルの性能は、複数の異なる射出成形機、金型、および溶融材料に対して監視される。この履歴データは、射出成形機、金型、および／または溶融材料の特性、このような機械、金型、および／または溶融材料を用いて使用される性能係数、ならびに測定結果（部品の品質など）を相互に関連付け、次に、このような機械、金型、および／または溶融材料の最適化されたプロセス係数を判定して測定結果の改善をもたらすように、機械学習アルゴリズムを訓練するための入力として使用することができる。
【００３５】
ハードウェア１４２は、入力１４３を使用して、コントローラ１４０によって制御されている射出成形機から信号、データ、および情報を受信する。ハードウェア１４２は、出力１４４を使用して、信号、データ、および／または他の情報を射出成形機に送信する。接続１４５は、信号、データ、および情報がコントローラ１４０とその射出成形機１００との間で送信され得る経路を表す。様々な実施形態では、この経路は、本明細書に記載されるかまたは当技術分野で既知である任意の方法で構成された、直接または間接の物理的接続に類似して機能する物理的接続または非物理的通信リンクであり得る。様々な実施形態では、コントローラ１４０は、当技術分野で既知である任意の追加または代替の方法で構成することができる。
【００３６】
接続１４５は、信号、データ、および情報がコントローラ１４０と射出成形機１００との間で送信され得る経路を表す。様々な実施形態では、これらの経路は、本明細書に記載されるかまたは当技術分野で知られている任意の方法で構成された、直接または間接の物理的接続のいずれかと同様に機能する物理的接続または非物理的通信リンクであり得る。様々な実施形態では、コントローラ１４０は、当技術分野で既知である任意の追加または代替の方法で構成することができる。
【００３７】
図２〜図４では、実際のプラスチック溶融圧力に基づいて射出成形プロセスを制御するための開示された方法の理論的根拠を提供し、図１１では、実際のプラスチック溶融圧力自体に基づいて射出成形プロセスを制御するための方法を示す。図２に示されるように、射出成形機１００の例示的な射出サイクルグラフ２００が、先行技術で一般的に使用されるような従来の射出成形プロセスについて表されている。射出段階は２０１に示され、パックおよび保持段階は、２０２に示されている。実際のまたは仮想の空洞圧力２０４は、パックおよび保持段階２０２に示されている。射出圧力２０３を使用して、パックおよび保持段階２０２中の射出成形プロセスを制御する。射出圧力２０３を使用して射出成形プロセスを制御するため、射出圧力２０３は、２０６に丸で囲んだように変動しないのに対し、実際のプラスチック溶融圧力２０８は、圧力損失および補正のために２０５に丸で囲んだように変動する。射出圧力２０３は、２０７に示されるように、最終的には一定レベルに維持される。所望のプラスチック溶融圧力２０９は、点線で示されている。経時的に、実際のプラスチック溶融圧力２０８は、所望のプラスチック溶融圧力２０９から分岐し、２１０に示される全体的な変動をもたらす。これにより、部品の品質および一貫性が低下する可能性がある。
【００３８】
図３に示されるように、射出成形機１００の例示的な射出サイクルグラフ３００が、好ましい従来の射出成形プロセスについて表されている。充填３０１部分の射出の後、プラスチック溶融圧力制御は、コントローラ１４０に加えてプラスチック溶融圧力を測定するように適合されたセンサ１２８、１２９からの読み取り値を使用して、パック３０２段階および保持３０７段階中に使用される。射出圧力３０３は、プラスチック圧力設定値を維持するために変動し、その後、より一定した射出圧力３０８に近づく。対照的に、標準的な射出圧力曲線３０５（図２に関して議論されたものなど）は、点線で示され、結果として生じるプラスチック溶融圧力応答３０４もまた、比較のために点線を使用して示されている。空洞圧力曲線３０６は、金型空洞１２２内のプラスチックに及ぼされるパック圧力および保持圧力の結果として生成される。プラスチック溶融圧力プロファイル３０２、３０７は、ソフトウェア１４１に格納され得る。
【００３９】
図４に示されるように、射出成形機１００の例示的な射出サイクルグラフ４００が、好ましい実質的に低い定圧射出成形プロセスについて表されている。射出段階は、４０１に示されている。パック保持段階中の実際の溶融圧力は、４０２に示されている。パック保持段階中の推定溶融圧力は、４０３に示されている。実際のまたは仮想の空洞圧力は、４０４に示されている。実際の溶融圧力４０２と推定溶融圧力４０３とは異なるが、実際の溶融圧力４０２は、実際のまたは仮想の空洞圧力４０４が低下するにつれて、４０５に示されるように推定溶融圧力４０３に等しくなる。
【００４０】
図５〜図６では、空洞圧力を使用して調整されたプラスチック溶融圧力設定値に基づいて射出成形プロセスを制御するための方法の図解説を提供し、図１２では、空洞圧力自体を使用して調整されたプラスチック溶融圧力設定値に基づいて射出成形プロセスを制御するための方法を示す。図５に示されるように、射出成形機１００の例示的な射出サイクルグラフ５００が、実質的に低い定圧射出成形プロセスについて表されている。充填５０１部分の射出の後、プラスチック溶融圧力制御は、コントローラ１４０に加えてプラスチック溶融圧力を測定するように適合されたセンサ１２８、１２９からの読み取り値を使用して、パック５０２段階および保持５０５段階中に使用される。プロセス係数Ａ（この例では＝１）として記述された変数とともに、空洞圧力の読み取り値５０４、５０６を含むアルゴリズムが使用される。結果として生じる射出圧力５０３、５０７は、アルゴリズムによって計算されたプラスチック溶融圧力プロファイル設定値を維持するために生成される。プラスチック溶融圧力プロファイル５０２、５０５、プロセス係数Ａ、およびアルゴリズムは、ソフトウェア１４１に格納され得る。
【００４１】
図６に示されるように、射出成形機１００の例示的な射出サイクルグラフ６００が、実質的に低い定圧射出成形プロセスについて表されている。充填６０１部分の射出の後、プラスチック溶融圧力制御は、コントローラ１４０に加えてプラスチック溶融圧力を測定するように適合されたセンサ１２８、１２９からの読み取り値を使用して、パック６０２段階および保持６０５、６０６、６０７、６０８段階中に使用される。保持圧力プロファイル６０５は、０のプロセス係数Ａの値の表示である。保持圧力プロファイル６０６は、０．７５のプロセス係数Ａの値の表示である。保持圧力プロファイル６０７は、１．２５のプロセス係数Ａの値の表示である。保持圧力プロファイル６０８は、１のプロセス係数Ａの値の表示である。プロセス係数Ａ（この例では＝１）として記述された変数とともに、空洞圧力の読み取り値６０４を含むアルゴリズムが使用される。結果として生じる射出圧力６０３は、アルゴリズムによって計算されたプラスチック溶融圧力プロファイル設定値を維持するために生成される。プラスチック溶融圧力プロファイル６０２、６０８、プロセス係数Ａ、およびアルゴリズムは、ソフトウェア１４１に格納され得る。
【００４２】
図７〜図１０では、リアルタイムの空洞圧力を使用して射出成形プロセスを制御するための方法の背後にある理論的根拠を提供し、図１３では、リアルタイムの空洞圧力自体を使用して射出成形プロセスを制御するための方法を示す。図７に示されるように、射出成形機１００の例示的な射出サイクルグラフ７００が、従来の射出成形プロセスについて表されている。充填７０１部分の射出の後、プラスチック溶融圧力制御は、コントローラ１４０に加えてプラスチック溶融圧力を測定するように適合されたセンサ１２８、１２９からの読み取り値を使用して、パック７０２段階および保持７０７段階中に使用される。射出圧力７０３は、プラスチック圧力設定値を維持するために変動し、その後、より一定した射出圧力７０８に近づく。空洞圧力曲線７０４、７０５、７０６は、金型空洞１２２内のプラスチックに及ぼされるのと同じパック圧力および保持圧力の結果として生成されるが、異なる材料粘度を有する。公称（および最適）粘度材料は、空洞圧力曲線７０４によって表され、低粘度材料は、空洞圧力曲線７０５を生成し、高粘度材料は、空洞圧力曲線７０６を生成する。プラスチック溶融圧力プロファイル７０２、７０７は、ソフトウェア１４１に格納され得る。本質的に、射出圧力７０３が射出成形プロセスを制御しているので、すべての粘度材料が最適な空洞圧力曲線７０４を生成しているわけではない。結果として、低粘度材料および高粘度材料では、一貫性および精度が低い部品を生成しやすくなる。
【００４３】
図８に示されるように、射出成形機１００の例示的な射出サイクルグラフ８００が、実質的に低い定圧射出成形プロセスについて表されている。充填８０１部分の射出の後、プラスチック溶融圧力制御は、コントローラ１４０に加えてプラスチック溶融圧力を測定するように適合されたセンサ１２８、１２９からの読み取り値を使用して、パック段階および保持８０２段階中に使用される。射出圧力８０３は、プラスチック圧力設定値を維持する結果となる。空洞圧力曲線８０４、８０５、８０６は、金型空洞１２２内のプラスチックに及ぼされるのと同じパック圧力および保持圧力の結果として生成されるが、異なる材料粘度を有する。公称（および最適）粘度材料は、空洞圧力曲線８０４によって表され、低粘度材料は、空洞圧力曲線８０５を生成し、高粘度材料は、空洞圧力曲線８０６を生成する。プラスチック溶融圧力プロファイル８０２は、ソフトウェア１４１に格納され得る。本質的に、射出圧力８０３が射出成形プロセスを制御しているので、すべての粘度材料が最適な空洞圧力曲線８０４を生成しているわけではない。結果として、低粘度材料および高粘度材料では、一貫性および精度が低い部品を生成しやすくなる。
【００４４】
図９に示されるように、射出成形機１００の例示的な射出サイクルグラフ９００が、従来の射出成形プロセスについて表されている。充填９０１部分の射出の後、プラスチック溶融圧力制御は、空洞圧力設定値９１０を維持するために、コントローラ１４０に加えてプラスチック溶融圧力を測定するように適合されたセンサ１２８、１２９からの読み取り値を使用して、パック９０２段階および保持９０４、９０５、９０６段階中に使用される。射出圧力９０３、９０７、９０８、９０９は、空洞圧力設定値を維持するために必要なプラスチック圧力を維持するために変動する。プラスチック溶融圧力曲線９０４、９０５、９０６は、異なる材料粘度を用いて空洞圧力設定値９１０を維持するために、金型空洞１２２内のプラスチックに及ぼされるパック圧力および保持圧力の変更の結果として生成される。公称粘度材料は、プラスチック溶融圧力曲線９０４で表され、その結果、射出圧力曲線９０７が得られる。低粘度材料は、プラスチック溶融圧力曲線９０５で表され、その結果、射出圧力曲線９０８が得られる。高粘度材料は、プラスチック溶融圧力曲線９０６で表され、その結果、射出圧力曲線９０９が得られる。空洞圧力プロファイル９１０は、ソフトウェア１４１に格納され得る。本質的に、空洞圧力設定値９１０が射出成形プロセスを制御しているので、プラスチック溶融圧力曲線９０４、９０５、および９０６、ならびに射出圧力曲線９０７、９０８、９０９で変動が発生している場合でも、すべての粘度材料が最適な空洞圧力曲線９１０を生成している。結果として、すべての粘度の材料によって作製された部品は、一貫性があり、高品質である可能性が高くなる。
【００４５】
図１０に示されるように、射出成形機１００の例示的な射出サイクルグラフ１０００が、実質的に低い定圧射出成形プロセスについて表されている。充填１００１部分の射出の後、プラスチック溶融圧力制御は、空洞圧力設定値１００７を維持するために、コントローラ１４０に加えてプラスチック溶融圧力を測定するように適合されたセンサ１２８、１２９からの読み取り値を使用して、パック１００２段階および保持１００４、１００５、１００６段階中に使用される。射出圧力１００３、１００８、１００９、１０１０は、空洞圧力設定値を維持するために必要なプラスチック圧力を維持するために変動する。プラスチック溶融圧力曲線１００４、１００５、１００６は、異なる材料粘度を用いて空洞圧力設定値１００７を維持するために、金型空洞１２２内のプラスチックに及ぼされるパック圧力および保持圧力の変更の結果として生成される。公称粘度材料は、プラスチック溶融圧力曲線１００４で表され、その結果、射出圧力曲線１００８が得られる。低粘度材料は、プラスチック溶融圧力曲線１００５で表され、その結果、射出圧力曲線１００９が得られる。高粘度材料は、プラスチック溶融圧力曲線１００６で表され、その結果、射出圧力曲線１０１０が得られる。空洞圧力プロファイル１００７は、ソフトウェア１４１に格納され得る。本質的に、空洞圧力設定値１００７が射出成形プロセスを制御しているので、プラスチック溶融圧力曲線１００４、１００５、および１００６、ならびに射出圧力曲線１００８、１００９、１０１０で変動が発生している場合でも、すべての粘度材料が最適な空洞圧力曲線１００７を生成している。結果として、すべての粘度の材料によって作製された部品は、一貫性があり、高品質である可能性が高くなる。
【００４６】
図１１では、実際のプラスチック溶融圧力に基づいて射出成形プロセスを制御するための方法１１００を示す。ボックス１１０２において、本方法は、ベースラインサイクル中に溶融熱可塑性材料を金型空洞に射出することを含む。ボックス１１０４において、本方法は、ノズル内またはその近くのセンサを使用して、ベースラインサイクル中の溶融熱可塑性材料の圧力を測定することを含む。ボックス１１０４において、本方法は、ベースラインサイクル中の溶融熱可塑性材料の測定された圧力をコントローラによって経時的に追跡することを含む。ボックス１１０６において、本方法は、コントローラによって、ベースラインサイクルに基づいて最適な実際のプラスチック溶融圧力曲線を経時的に識別することを含む。ボックス１１０８において、本方法は、後続のサイクル中に溶融熱可塑性材料を金型空洞に射出することを含む。ボックス１１１０において、本方法は、ノズル内またはその近くのセンサを使用して、後続のサイクル中の溶融熱可塑性材料の圧力を監視することを含む。ボックス１１１２において、本方法は、後続のサイクル中の溶融熱可塑性材料の監視された圧力に、最適な実際のプラスチック溶融圧力曲線を経時的に追従させるように、コントローラによって射出圧力を調整することを含む。
【００４７】
図示されていないが、空洞圧力を使用して調整されたプラスチック溶融圧力設定値に基づいて射出成形プロセスを制御するための本方法は、従来の射出成形プロセスにも使用することができる。図１２では、空洞圧力を使用して調整されたプラスチック溶融圧力設定値に基づいて射出成形プロセスを制御するための方法１２００を示す。ボックス１２０２において、本方法は、コントローラによって、プラスチック溶融圧力設定値を設定することを含む。ボックス１２０４において、本方法は、溶融熱可塑性材料を金型空洞に射出することを含む。ボックス１２０６において、本方法は、コントローラによって、または金型空洞内もしくはその近くのセンサによって直接実行される計算によって、空洞圧力を判定することを含む。ボックス１２０８において、本方法は、調整量を計算するために、コントローラによって、空洞圧力にプロセス係数を乗算することを含む。ボックス１２１０において、本方法は、調整された設定値を計算するために、コントローラによって、実際のプラスチック溶融圧力設定値から調整量を加算または減算することを含む。ボックス１２１２において、本方法は、ノズル内またはその近くのセンサを使用して、溶融熱可塑性材料の圧力を監視することを含む。ボックス１２１４において、本方法は、溶融熱可塑性材料の監視された圧力を、調整された設定値に等しくするように、コントローラによって射出圧力を調整することを含む。
【００４８】
図１３では、リアルタイムの空洞圧力を使用して射出成形プロセスを制御するための方法１３００を示す。ボックス１３０２において、本方法は、ベースラインサイクル中に溶融熱可塑性材料を金型空洞に射出することを含む。ボックス１３０４において、本方法は、コントローラによって、または金型空洞内もしくはその近くのセンサによって直接実行される計算によって、ベースラインサイクル中の空洞圧力を判定することを含む。ボックス１３０６において、本方法は、コントローラによって、ベースラインサイクル中の空洞圧力を経時的に追跡することを含む。ボックス１３０８において、本方法は、コントローラによって、ベースラインサイクルに基づいて最適な空洞圧力曲線を経時的に識別することを含む。ボックス１３１０において、本方法は、後続のサイクル中に溶融熱可塑性材料を金型空洞に射出することを含む。ボックス１３１２において、本方法は、コントローラによって、または金型空洞内もしくはその近くのセンサによって直接実行される計算によって、後続のサイクル中の空洞圧力を監視することを含む。ボックス１３１４において、本方法は、監視された空洞圧力に、最適な空洞圧力曲線を経時的に追従させるように、コントローラによって射出圧力を調整することを含む。
【００４９】
本発明は、特定の実施形態に関して説明されてきたが、添付の特許請求の範囲およびそれらの同等物の範囲内で依然として考慮される変形がなされ得ることが理解されるであろう。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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