(57)【要約】【課題】射出成形における成形可否を判断する際に、簡易な方法で流動解析の予測精度を向上させる。【解決手段】成形実験による圧力を取得するデータ取得ステップと、流動解析により圧力を算出する第１の流動解析ステップと、パラメータごとに、流動解析による圧力と成形実験による圧力との差を補正値として算出する補正値算出ステップと、パラメータごとに、圧力の許容値を設定する許容値設定ステップと、成形可否判断対象のパラメータを取得するパラメータ取得ステップと、取得したパラメータ基づく流動解析により圧力を算出する第２の流動解析ステップと、取得したパラメータに基づき補正値を取得する補正値取得ステップと、取得したパラメータに基づき許容値を取得する許容値取得ステップと、算出した圧力と補正値とを差分し、当該差分値と許容値とを比較して成形可否を判断する成形可否判断ステップとを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形における成形可否を判断する成形不良評価方法において、
所定のパラメータで成形実験を行った際に、当該パラメータに含まれる流動長に基づいて金型の成形品部分に取り付けられた圧力センサにより測定された圧力を取得するデータ取得ステップと、
前記成形実験と同一パラメータを用いて前記金型内での樹脂の流動解析を行い、前記圧力センサ位置における圧力を算出する第１の流動解析ステップと、
パラメータごとに、前記第１の流動解析ステップにおいて算出した圧力と前記データ取得ステップにおいて取得した圧力との差を補正値として算出する補正値算出ステップと、
パラメータごとに、圧力の許容値を設定する許容値設定ステップと、
成形可否判断対象のパラメータを取得するパラメータ取得ステップと、
前記パラメータ取得ステップにおいて取得したパラメータを用いて前記金型内での樹脂の流動解析を行い、当該パラメータに含まれる流動長に基づく位置における圧力を算出する第２の流動解析ステップと、
前記パラメータ取得ステップにおいて取得したパラメータに基づいて、前記補正値算出ステップにおいて算出した各補正値の中から該当する補正値を取得する補正値取得ステップと、
前記パラメータ取得ステップにおいて取得したパラメータに基づいて、前記許容値設定ステップにおいて設定した各許容値の中から該当する許容値を取得する許容値取得ステップと、
前記第２の流動解析ステップにおいて算出した圧力と前記補正値取得ステップにおいて取得した補正値とを差分し、当該差分値と前記許容値取得ステップにおいて取得した許容値とを比較して成形可否を判断する成形可否判断ステップと
を有することを特徴とする成形不良評価方法。
【請求項２】
前記成形可否判断ステップにおいて成形不可能であると判断した場合に、前記補正値算出ステップおよび前記許容値設定ステップで用いた各パラメータのうち、前記パラメータ取得ステップにおいて取得したパラメータとは異なるパラメータの一覧表を表示する表示ステップをさらに有し、
前記パラメータ取得ステップは、取得している成形可否判断対象のパラメータを、前記表示ステップにおいて表示した一覧表の中から選択されたパラメータに置き換える
ことを特徴とする請求項１記載の成形不良評価方法。
【請求項３】
前記成形可否判断ステップにおいて、前記許容値取得ステップにおいて取得した許容値に、前記パラメータに含まれる前記金型の流入通路の形状に基づく係数を乗算する
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の成形不良評価方法。
【請求項４】
射出成形における成形可否を判断する成形不良評価装置において、
所定のパラメータで成形実験を行った際に、当該パラメータに含まれる流動長に基づいて金型の成形品部分に取り付けられた圧力センサにより測定された圧力を取得するデータ取得手段と、
前記成形実験と同一パラメータを用いて前記金型内での樹脂の流動解析を行い、前記圧力センサ位置における圧力を算出する第１の流動解析手段と、
パラメータごとに、前記第１の流動解析手段により算出された圧力と前記データ取得手段により取得された圧力との差を補正値として算出する補正値算出手段と、
パラメータごとに、圧力の許容値を設定する許容値設定手段と、
成形可否判断対象のパラメータを取得するパラメータ取得手段と、
前記パラメータ取得手段により取得されたパラメータを用いて前記金型内での樹脂の流動解析を行い、当該パラメータに含まれる流動長に基づく位置における圧力を算出する第２の流動解析手段と、
前記パラメータ取得手段により取得されたパラメータに基づいて、前記補正値算出手段により算出された各補正値の中から該当する補正値を取得する補正値取得手段と、
前記パラメータ取得手段により取得されたパラメータに基づいて、前記許容値設定手段により設定された各許容値の中から該当する許容値を取得する許容値取得手段と、
前記第２の流動解析手段により算出された圧力と前記補正値取得手段により取得された補正値とを差分し、当該差分値と前記許容値取得手段により取得された許容値とを比較して成形可否を判断する成形可否判断手段と
を備えたことを特徴とする成形不良評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、射出成形における成形可否を判断する成形不良評価方法および成形不良評価装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から樹脂製品の成型方法には様々なものがあるが、中でも射出成形がよく知られている。射出成形では、まず、粒状の樹脂材料を収納容器であるホッパーに投入する。次いで、ホッパー内の樹脂材料を、ヒータで加熱されたシリンダ内に通すことによって溶かす。次いで、溶かした樹脂材料にスクリューで強い圧力をかけてノズルから金型に射出する。なお、金型は雄型・雌型からなり、樹脂材料をその間の製品の形をした窪み部分に流し込み圧力を加える。次いで、金型に流し込んだ樹脂材料が固まるまで冷却する。その後、金型を開き、固まった成形品を取り出す。
【０００３】
ここで、射出成形における成形可否の判断については、現状では熟練者の経験と勘に頼っている。そして、射出速度、圧力、温度等の微調整を行いながら何度も成形を行い、また、良品を得るために通常２〜３回の金型修正が必要となる。この金型修正回数を減らすため、流動解析によって金型内に射出された樹脂の圧力、温度等の物理量を算出し、成形可否を判断する方法が取られている（例えば特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−７３２４８号公報
【特許文献２】特開２００９−２３２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１，２に開示された従来の流動解析は、実際の流動現象を単純化したものであるため、現実との差異が生じて予測精度が低下してしまう。そのため、特に精密成形や複雑部品などを成形する場合には活用できないという課題がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、射出成形における成形可否を判断する際に、簡易な方法で流動解析の予測精度を向上させることができる成形不良評価方法および成形不良評価装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る成形不良評価方法は、所定のパラメータで成形実験を行った際に、当該パラメータに含まれる流動長に基づいて金型の成形品部分に取り付けられた圧力センサにより測定された圧力を取得するデータ取得ステップと、成形実験と同一パラメータを用いて金型内での樹脂の流動解析を行い、圧力センサ位置における圧力を算出する第１の流動解析ステップと、パラメータごとに、第１の流動解析ステップにおいて算出した圧力とデータ取得ステップにおいて取得した圧力との差を補正値として算出する補正値算出ステップと、パラメータごとに、圧力の許容値を設定する許容値設定ステップと、成形可否判断対象のパラメータを取得するパラメータ取得ステップと、パラメータ取得ステップにおいて取得したパラメータを用いて金型内での樹脂の流動解析を行い、当該パラメータに含まれる流動長に基づく位置における圧力を算出する第２の流動解析ステップと、パラメータ取得ステップにおいて取得したパラメータに基づいて、補正値算出ステップにおいて算出した各補正値の中から該当する補正値を取得する補正値取得ステップと、パラメータ取得ステップにおいて取得したパラメータに基づいて、許容値設定ステップにおいて設定した各許容値の中から該当する許容値を取得する許容値取得ステップと、第２の流動解析ステップにおいて算出した圧力と補正値取得ステップにおいて取得した補正値とを差分し、当該差分値と許容値取得ステップにおいて取得した許容値とを比較して成形可否を判断する成形可否判断ステップとを有するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、上記のように構成したので、射出成形における成形可否を判断する際に、簡易な方法で流動解析の予測精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る成形不良評価装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る成形不良評価装置による成形実験動作を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１における成形実験時の金型の状態を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１における流動解析による圧力と成形実験による圧力との差（補正値）を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る成形不良評価装置による成形可否判断動作を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１におけるデータベースであり、（ａ）補正値を示すデータベースであり、（ｂ）許容値を示すデータベースである。
【図７】この発明の実施の形態１における流入通路の形状と樹脂の入り難さを示す係数との関係を示した図であり、（ａ）直線状の流入通路の場合であり、（ｂ）略Ｌ字状の流入通路の場合である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る成形不良評価装置の構成を示すブロック図である。
成形不良評価装置は、射出成形における成形可否を判断するものである。成形不良評価装置は、図１に示すように、データ取得手段１、第１の流動解析手段２、補正値算出手段３、許容値設定手段４、パラメータ取得手段５、第２の流動解析手段６、補正値取得手段７、許容値取得手段８、成形可否判断手段９および表示手段１０から構成されている。
【００１１】
データ取得手段１は、所定のパラメータ（樹脂素材、樹脂温度、充填圧力、ゲート２２からの流動長）で成形実験を行った際に、金型２０の成形品部分２３に取り付けられた圧力センサ２６により測定された圧力（金型２０の所定充填位置での圧力）を取得するものである。なお、この成形実験は、パラメータを変更しながら複数回実施する。
【００１２】
第１の流動解析手段２は、成形実験と同一パラメータを用いて金型２０内での樹脂の流動解析を行い、金型２０の成形品部分２３に取り付けられた圧力センサ２６位置における圧力（金型２０の所定充填位置での圧力）を算出するものである。なお、第１の流動解析手段２は、流動解析として公知の手法（ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）解析など）を用いる。
【００１３】
補正値算出手段３は、パラメータごとに、第１の流動解析手段２により算出された圧力とデータ取得手段１により取得された圧力との差を補正値として算出するものである。そして、補正値算出手段３は、算出した各補正値をデータベース化（図６（ａ）参照）して保持する。
許容値設定手段４は、パラメータごとに、圧力の許容値を設定するものである。そして、許容値設定手段４は、設定した各許容値をデータベース化（図６（ｂ）参照）して保持する。
【００１４】
パラメータ取得手段５は、外部から入力された、成形可否判断対象のパラメータ（樹脂素材、樹脂温度、充填圧力、ゲート２２からの流動長）を取得するものである。また、パラメータ取得手段５は、表示手段１０により表示された樹脂素材の一覧表の中から所定の樹脂素材が選択された場合には、取得している成形可否判断対象のパラメータに含まれる樹脂素材を、選択された樹脂素材に置き換える。
【００１５】
第２の流動解析手段６は、パラメータ取得手段５により取得されたパラメータを用いて金型２０内での樹脂の流動解析を行い、このパラメータに含まれる流動長に基づく位置における圧力（金型２０の最終充填位置での圧力）を算出するものである。なお、第２の流動解析手段６は、流動解析として公知の手法（ＣＡＥ解析など）を用いる。
【００１６】
補正値取得手段７は、パラメータ取得手段５により取得されたパラメータに基づいて、補正値算出手段３により算出・保持されているデータベースから該当する補正値を取得するものである。
許容値取得手段８は、パラメータ取得手段５により取得されたパラメータに基づいて、許容値設定手段４により設定・保持されているデータベースから該当する許容値を取得するものである。
【００１７】
成形可否判断手段９は、第２の流動解析手段６により算出された圧力と、補正値取得手段７により取得された補正値と、許容値取得手段８により取得された許容値とに基づいて、パラメータ取得手段５により取得されたパラメータでの射出成形の成形可否を判断するものである。ここで、成形可否判断手段９は、圧力と補正値との差分を算出し、その差分値と許容値とを比較する。そして、差分値が許容値より小さい場合には成形不可能（ショートショット）と判断し、差分値が許容値以上の場合には成形可能と判断する。
【００１８】
表示手段１０は、成形可否判断手段９により成形不可能であると判断された場合に、補正値算出手段３および許容値設定手段４で用いた各パラメータ（樹脂素材、樹脂温度または充填圧力）のうち、パラメータ取得手段５により取得されたパラメータ（樹脂素材、樹脂温度または充填圧力）とは異なるパラメータの一覧表をモニタ（不図示）上に表示するものである。
【００１９】
次に、上記のように構成された成形不良評価装置の動作について説明する。まず、成形不良評価装置による成形実験動作について説明する。図２はこの発明の実施の形態１に係る成形不良評価装置による成形実験動作を示すフローチャートであり、図３は成形実験時の金型２０の状態を示す図である。
図３に示すように、成形実験で用いる金型２０には、流入通路２１（スプルー２１ａ、ランナー２１ｂ）のゲート２２手前部分に圧力センサ２４および温度センサ２５が取り付けられている。この圧力センサ２４および温度センサ２５により所定の充填圧力および樹脂温度となっているかを判断する。また、金型２０の成形品部分２３には、所定のゲート２２からの流動長に合わせて複数の圧力センサ２６が取り付けられている。この圧力センサ２６により各充填位置での圧力を測定する。
【００２０】
成形不良評価装置による成形実験動作では、図２に示すように、まず、所定の樹脂素材を金型２０に射出して成形実験を行う（ステップＳＴ２１）。この際、流入通路２１のゲート２２手前部分に取り付けた圧力センサ２４および温度センサ２５による測定データを確認しながら、所定の充填圧力および樹脂温度となるように調整する。そして、この状態において成形品部分２３に取り付けられた各圧力センサ２６によって圧力（各充填位置での圧力）を測定する。
なお、この成形実験はパラメータを変更しながら複数回実施し、各圧力センサ２６が測定した圧力を示すデータはデータ取得手段１により取得される（ステップＳＴ２２、データ取得ステップ）。
【００２１】
次いで、第１の流動解析手段２は、成形実験と同一パラメータを用いて金型２０内での樹脂の流動解析を行い、金型２０の成形品部分２３に取り付けられた各圧力センサ２６位置での圧力（各充填位置での圧力）を算出する（ステップＳＴ２３、第１の流動解析ステップ）。
【００２２】
ここで、流動解析により算出された圧力と成形実験により取得された圧力とには、図４に示すような誤差が生じる。そこで、補正値算出手段３は、パラメータごとに、流動解析による最大圧力と成形実験による最大圧力との差εを補正値として算出する（ステップＳＴ２４、補正値算出ステップ）。そして、補正値算出手段３は、算出した各補正値をデータベース化（図６（ａ）参照）して保持する。
また、許容値設定手段４は、パラメータごとに、圧力の許容値を設定する（ステップＳＴ２５、許容値設定ステップ）。そして、許容値設定手段４は、設定した各許容値をデータベース化（図６（ｂ）参照）して保持する。
【００２３】
次に、成形不良評価装置による成形可否判断動作について説明する。図５はこの発明の実施の形態１に係る成形不良評価装置による成形可否判断動作を示すフローチャートである。
成形不良評価装置による成形可否判断動作では、図５に示すように、まず、パラメータ取得手段５は、外部から入力された、成形可否判断対象のパラメータ（樹脂素材、樹脂温度、充填圧力、ゲート２２からの流動長）を取得する（ステップＳＴ５１、パラメータ取得ステップ）。
【００２４】
次いで、第２の流動解析手段６は、パラメータ取得手段５により取得されたパラメータを用いて金型２０内での樹脂の流動解析を行い、このパラメータに含まれる流動長に基づく位置における圧力（金型２０の最終充填位置の圧力）を算出する（ステップＳＴ５２、第２の流動解析ステップ）。
【００２５】
次いで、補正値取得手段７は、パラメータ取得手段５により取得されたパラメータに基づいて、補正値算出手段３により算出・保持されているデータベースから該当する補正値を取得する（ステップＳＴ５３、補正値取得ステップ）。
次いで、許容値取得手段８は、パラメータ取得手段５により取得されたパラメータに基づいて、許容値設定手段４により設定・保持されているデータベースから該当する許容値を取得する（ステップＳＴ５４、許容値取得ステップ）。
【００２６】
次いで、成形可否判断手段９は、第２の流動解析手段６により算出された圧力と補正値取得手段７により取得された補正値とを差分する。これにより、パラメータ取得手段５により取得されたパラメータで実際に成形を行った場合に金型２０の最終充填位置で発生する圧力を間接的に知ることができる。そして、成形可否判断手段９は、この差分値が許容値取得手段８により取得された許容値より小さいかを判断する（ステップＳＴ５５、成形可否判断ステップ）。
このステップＳＴ５５において、成形可否判断手段９は、差分値が許容値以上であると判断した場合には、パラメータ取得手段５により取得されたパラメータで成形可能であると判断する（ステップＳＴ５６）。その後、シーケンスは終了する。
【００２７】
一方、ステップＳＴ５５において、成形可否判断手段９は、差分値が許容値より小さいと判断した場合には、パラメータ取得手段５により取得されたパラメータでは成形不可能（ショートショット）であると判断する（ステップＳＴ５７）。
【００２８】
次いで、表示手段１０は、補正値算出手段３および許容値設定手段４で用いた各パラメータ（樹脂素材、樹脂温度または充填圧力）のうち、パラメータ取得手段５により取得されたパラメータ（樹脂素材、樹脂温度または充填圧力）とは異なるパラメータの一覧表をモニタ上に表示する（ステップＳＴ５８、表示ステップ）。なお、モニタに一覧表示するパラメータ（樹脂素材、樹脂温度または充填圧力）は、予め設定しておくようにしてもよいし、ステップＳＴ５５において成形不可能と判断された際に選択させるようにしてもよい。
次いで、パラメータ取得手段５は、取得している成形可否判断対象のパラメータを、表示手段１０により表示されたパラメータの一覧表の中から選択されたパラメータに置き換える（ステップＳＴ５９）。その後、シーケンスはステップＳＴ５２に戻り、置き換えたパラメータに対して再度、成形可否判断を実施する。
【００２９】
次に、成形不良評価装置による成形可否判断動作について具体例を参照しながら説明する。図６（ａ）は補正値を示すデータベースであり、図６（ｂ）は許容値を示すデータベースである。
図６に示したデータベースは、樹脂素材が樹脂Ａであり、樹脂温度がＴ［℃］である場合に、所定の充填圧力Ｐ１〜Ｐ３［ＭＰａ］・ゲート２２からの流動長Ｌ１〜Ｌ３［ｍｍ］ごとの補正値ε１１〜ε３３［ＭＰａ］と許容値Ｃ１１〜Ｃ３３［ＭＰａ］を示したものである。
【００３０】
ここで、パラメータに含まれる充填圧力をＰ２［Ｍｐａ］とし、ゲート２２からの流動長をＬ２［ｍｍ］とした場合に、流動解析による最終充填位置（ゲート２２からＬ２［ｍｍ］の位置）における圧力がＰＣＡＥ［ＭＰａ］であったとする。
この場合において、上記パラメータ（充填圧力Ｐ２［ＭＰａ］、流動長Ｌ２［ｍｍ］）に基づいて図６（ａ）に示すデータベースを参照すると、補正値はε２２［ＭＰａ］であることが分かる。同様に、上記パラメータに基づいて図６（ｂ）に示すデータベースを参照すると、許容値はＣ２２［ＭＰａ］であることが分かる。
【００３１】
そして、流動解析により算出された圧力と補正値との差分値は、ＰＣＡＥ−ε２２［ＭＰａ］となる。この差分値は、上記パラメータで実際に成形を行った際に金型２０の最終充填位置で発生する圧力である。そして、この差分値（ＰＣＡＥ−ε２２［ＭＰａ］）が許容値（Ｃ２２［ＭＰａ］）以上の場合、上記パラメータで成形可能であると判断できる。一方、差分値が許容値より小さい場合には、上記パラメータでは成形不可能（ショートショット）であると判断できる。
【００３２】
以上のように、この実施の形態１によれば、流動解析により算出された圧力に成形実験に基づいて得られた補正値を加味するように構成したので、射出成形における成形可否を判断する際に、簡易な方法で流動解析の予測精度を向上させることができる。よって、精密成形や複雑部品などを成形する場合であっても成形可否判断を行うことができる。
【００３３】
なお、実施の形態１では、金型２０の成形品部分２３の圧力が許容値より小さい場合に成形不可能（ショートショット）であると判断するようにしたが、これに限るものではなく、例えば、離型時の力が所定の許容値以上の場合には食いつきが発生しているため成形不可能であると判断するようにしてもよい。
また、成形実験で製造した成形品にヒケが発生していた場合に、そのときの成形品部分２３の圧力をもとに設定した許容値にヒケ情報を付加するようにしてもよい。この場合、成形品部分２３の圧力が、ヒケ情報が付加された許容値より小さい場合にヒケ発生と判断する。
【００３４】
また、実施の形態１では、流入通路２１の形状による樹脂の入り難さについては考慮していないが、パラメータにこれを含めるようにしてもよい。例えば図７（ａ）に示すように、流入通路２１の形状が直線状の場合には樹脂の入り難さを示す係数をα＝１．０としている。また、図７（ｂ）に示すように、流入通路２１の形状が略Ｌ字状の場合には、直線状に対して樹脂が入り難くなるため、α＝１．５としている。そして、成形可否判断手段９は、成形可否判断を行う際に、許容値に上記係数を乗算した上で判断する。これにより、より高精度に成形可否判断を行うことができる。
また、実施の形態１では、パラメータとして、樹脂素材、樹脂温度、充填圧力、ゲート２２からの流動長を用いて説明を行ったが、さらに、ゲート２２のサイズを含めるようにしてもよい。この場合には、ゲート２２のサイズごとに、補正値および許容値をデータベース化する。これにより、より高精度に成形可否判断を行うことができる。
【００３５】
また、実施の形態１では、図４に示すように、流動解析による圧力が成形実験による圧力より高くなる場合を想定しているため、成形可否判断手段９にて、第２の流動解析手段６により算出された圧力から補正値取得手段７により取得された補正値を差し引いて実際の圧力を算出するようにした。しかしながら、これに限るものではなく、例えば、流動解析による圧力が成形実験による圧力より低くなる場合には、成形可否判断手段９にて、第２の流動解析手段６により算出された圧力と補正値取得手段７により取得された補正値とを加算することで実際の圧力を算出する。
【００３６】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  データ取得手段
２  第１の流動解析手段
３  補正値算出手段
４  許容値設定手段
５  パラメータ取得手段
６  第２の流動解析手段
７  補正値取得手段
８  許容値取得手段
９  成形可否判断手段
１０  表示手段
２０  金型
２１  流入通路
２１ａ  スプルー
２１ｂ  ランナー
２２  ゲート
２３  成形品部分
２４  圧力センサ
２５  温度センサ
２６  圧力センサ
【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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