成形条件の設定方法
【課題】充填速度および保圧の応答度合いの選択肢を広げることで応答特性を最適化できると共にその選択作業を容易にする成形条件の設定方法を提供する。
【解決手段】射出充填の開始から終了までを１以上の区間に分割し、各区間に対して射出充填の速度と射出充填の圧力のうちいずれか一方を設定することで、成形条件を１段以上の階段状に設定し、前記１以上の区間のうち少なくとも一つの区間について、当該区間に設定した射出充填の速度又は射出充填の圧力となるまで射出軸の駆動を制御するための応答区間を設定すると共に当該応答区間における成形条件を、曲り度合いが異なる２種類以上の関数から選択する。
【解決手段】射出充填の開始から終了までを１以上の区間に分割し、各区間に対して射出充填の速度と射出充填の圧力のうちいずれか一方を設定することで、成形条件を１段以上の階段状に設定し、前記１以上の区間のうち少なくとも一つの区間について、当該区間に設定した射出充填の速度又は射出充填の圧力となるまで射出軸の駆動を制御するための応答区間を設定すると共に当該応答区間における成形条件を、曲り度合いが異なる２種類以上の関数から選択する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機における充填速度や保圧などの射出工程における成形条件の設定方法に関し、特に作業者が射出工程の成形条件を設定するにあたり、充填速度や保圧などの応答度合いの選択肢を広げることで応答特性を最適化できると共にその選択作業を容易にする成形条件の設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に射出成形機は少なくとも型締装置と射出装置とを備えて、その型締装置で金型装置の開閉や締め付けを行い、その射出装置で可塑化計量した樹脂材料を金型装置のキャビティ内に射出して充填を行う。
そのうち射出装置は、１本のインラインスクリュで可塑化と射出充填の両方を行うインラインスクリュ式射出装置と、可塑化スクリュで可塑化を行うとともに射出プランジャで射出充填を行うスクリュプリプラ式射出装置に大別される。
本明細書中においてはインラインスクリュ及び射出プランジャをまとめて「射出軸」という。
【０００３】
上記のような一般的な射出装置では、樹脂材料を金型装置のキャビティ内に射出充填するための射出工程が充填工程と保圧工程とからなり、通常、充填速度が優先して制御される充填工程において、金型のキャビティ内に溶融された樹脂材料（溶融樹脂）を充填したあと、圧力が優先して制御される保圧工程において、そのキャビティ内に充填した溶融樹脂の冷却にともなう熱収縮分を補うために必要な分の溶融樹脂をさらに充填するように制御している。さらに、保圧工程ではキャビティのゲート部分の溶融樹脂が固化するまでキャビティ内の溶融樹脂に圧力を付与する。また、保圧工程では、充填された溶融樹脂に気泡が入り込んだ場合に、そのガス抜きを行う効果もある。
なお、充填工程と保圧工程の切り換えを「ＶＰ切り換え」という。また、ＶＰ切り換えを行わずに例えば前述の充填工程のみですべての射出工程を完了させることもある。また、前述の充填工程とは違い、圧力優先制御による充填工程のみですべての射出工程を完了させることもある。また、圧力優先制御による充填工程のあと、前述の保圧工程を行って射出工程を完了させることもある。その他、適宜組合せによる射出工程の制御が考えられる。そのような射出工程のあとに、冷却工程において溶融樹脂を固化させてから、金型装置を開いてその固化した成形品を取り出すことになる。
【０００４】
充填速度や保圧は、射出軸の動作位置やその動作時間を切り換え条件として、速度や圧力を適宜切り換えるように設定されている。
例えば、充填工程において切り換え条件が射出軸の位置であり、設定値が充填速度である場合には、射出軸が所定の位置に到達する毎に設定速度を階段状に上昇又は下降させることで階段状の成形条件を設定することが一般的である。
また、保圧工程において切り換え条件が時間であり、設定値が保圧である場合には、２段の保圧設定を例にすると、1段目において切り換え条件として設定した時間が経過するまで１段目の設定圧力を維持したあと、次段に切り換えて、２段目において切り換え条件として設定した時間が経過するまで２段目の設定圧力を維持するように階段状の成形条件を設定することが一般的である。
【０００５】
ここで、成形条件の具体的な設定方法の一例について説明する。
例えば充填工程の場合、作業者はまず金型のスプルー部に溶融樹脂を充填するのに必要な射出軸の位置（樹脂充填量）と射出軸の前進速度（充填速度）を決定するべく、少なめの樹脂充填量と遅めの充填速度を設定した上で実際に充填作業を行い、順次樹脂充填量及び充填速度を増加させながら条件変更を繰り返していき、最終的な射出軸の位置と充填速度を決定する。
次にランナー部に必要な樹脂充填量と射出軸の充填速度を同様に条件変更を繰り返しながら導き出し、最終的な射出軸の位置と充填速度を決定する。
次にゲート及び製品部に必要な樹脂充填量と射出軸の充填速度を同様に条件変更を繰り返しながら導き出し、最終的な射出軸の位置と充填速度を決定する。
このように条件変更を繰り返しながら充填／保圧工程における成形条件を階段状に設定するのが一般的である。
【０００６】
ここで、充填／保圧工程の成形条件を階段状とした場合には、速度／圧力が階段状に変化する位置／時間では速度／圧力の立ち上がりや立ち下がりに応答遅れが生じる。
そこで、成形品形状が複雑な場合や、多数個取りあるいはマルチゲートなど、キャビティ及び溶融樹脂流路（スプルー、ランナー等）が複雑な形状の場合には、この応答遅れも考慮して成形条件を設定することで成形品の歩留まり及び品質を向上させている。
また、成形品の形状や溶融樹脂流路が複雑でない場合には多少の応答遅れが生じたとしても、階段状の成形条件の設定だけで十分な精度の成形品を得ることができる。
【０００７】
例えば、速度／圧力が階段状に変化する位置／時間における成形条件を所定の関数に沿った曲線形にすることで微調整や応答特性向上を可能にする技術が知られている（特許文献１及び２）。
特許文献１には、充填工程において初速度と最高速度の少なくともいずれか一方の立ち上がりの応答特性について、予め設定されている複数の関数から適当な特性を持つものを作業者がタッチパネルのボタンで選択・設定する方法が開示されている。
また、特許文献２には、矩形、勾配、折線または円形を表す関数をコード化し、時系列に位置、速度、関数コード等を入力することで速度制御パターンを設定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２５８０９７号公報
【特許文献２】特開２００２−８６５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上記従来技術では以下のような問題があった。
すなわち、特許文献１に開示された技術では、例えば初速度の立ち上がりの応答特性を複数の関数から選択することで初速度到達位置が自動的に決定されるようになっている。したがって、作業者が応答特性と初速度到達位置の両方を設定することができず、成形条件の設定が不十分になるおそれがあった。また、応答特性を与える関数として一次関数、二次関数、三角関数などが規定されているのみであり、選択肢が少なく、複雑な形状に対応した成形条件を設定することが困難という問題もあった。
また、特許文献２に開示された技術では、充填開始位置から時系列で位置、速度及び関数のコードを入力してパターンを設定する。つまり、上述したように、最初に階段状の成形条件を設定し、その後必要に応じて速度／圧力の微調整や応答特性向上を図るのではなく、階段状の成形条件を設定することなく矩形、勾配、円形等が混在した成形条件を時系列で設定するようになっているため、複雑な形状の成形品には向いておらず、また、設定作業に時間がかかるという問題があった。
【００１０】
本発明はこのような問題に鑑み、作業者が成形条件を設定するにあたり、充填速度や保圧などの応答度合いの選択肢を広げることで応答特性を最適化できると共にその選択作業を容易にする成形条件の設定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明における成形条件の設定方法は、樹脂材料を金型装置のキャビティ内に射出充填するための射出工程における成形条件の設定方法であって、射出充填の開始から終了までを１以上の区間に分割し、各区間に対して射出充填の速度と射出充填の圧力のうちいずれか一方を設定することで、成形条件を１段以上の階段状に設定し、前記１以上の区間のうち少なくとも一つの区間について、当該区間に設定した射出充填の速度又は射出充填の圧力となるまで射出軸の駆動を制御するための応答区間を設定すると共に当該応答区間における成形条件を、曲り度合いが異なる２種類以上の関数から選択することを特徴とする。
請求項２の発明における成形条件の設定方法は、樹脂材料を金型装置のキャビティ内に射出充填するための射出工程における成形条件の設定方法であって、前記射出工程が充填工程と保圧工程とからなり、前記充填工程において、射出軸の充填開始位置からＶＰ切り換え位置までを１以上の区間に分割し、各区間に対して射出充填の速度である充填速度を設定することで、射出軸の位置と充填速度とから規定される成形条件を１段以上の階段状に設定し、前記１以上の区間のうち少なくとも一つの区間について、当該区間に設定した充填速度となるまで射出軸の駆動を制御するための応答区間を設定すると共に当該応答区間における成形条件を、曲り度合いが異なる２種類以上の関数から選択することを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明における成形条件の設定方法は、樹脂材料を金型装置のキャビティ内に射出充填するための射出工程における成形条件の設定方法であって、前記射出工程が充填工程と保圧工程とからなり、前記保圧工程において、射出軸のＶＰ切り換え時から保圧終了時までを１以上の区間に分割し、各区間に対して射出充填の圧力である保持圧力を設定することで、保圧時間と保持圧力とから規定される成形条件を１段以上の階段状に設定し、前記１以上の区間のうち少なくとも一つの区間について、当該区間に設定した保持圧力となるまで射出軸の駆動を制御するための応答区間を設定すると共に当該応答区間における成形条件を、曲り度合いが異なる２種類以上の関数から選択することを特徴とする。
請求項４の発明における成形条件の設定方法は、前記１以上の区間のうち最終の区間における保持圧力から保持圧力ゼロへ変化させるための応答区間も設定可能であることを特徴とする。
請求項５の発明における成形条件の設定方法は、請求項２に記載の設定方法と請求項３又は４に記載の設定方法を行うことを特徴とする。
請求項６の発明における成形条件の設定方法は、射出成形機の表示部に前記曲り度合いが異なる２種類以上の関数の中からいずれか一つを選択するための選択欄を表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜３の発明によれば、まず成形条件を１段以上の階段状に設定した後、少なくとも一つの区間について応答区間を設定し、当該応答区間における成形条件を曲り度合いが異なる２種類以上の関数から選択する。
したがって、作業者による成形条件の設定作業に要する時間の短縮及び作業の容易化が可能となる。
また、応答区間の距離／時間と当該応答区間における応答特性（関数）とを関連付けて設定できると共に、複数の関数の中から最適な関数を選択できるので、複雑な形状の成形品に対して応答特性の最適化が可能になり、歩留まりの向上や品質向上を図ることができる。
請求項４の発明によれば、保圧工程の最終区間における保持圧力から保持圧力ゼロへ変化させるための応答区間も設定可能となり、応答特性をより最適化できる。
請求項５の発明によれば、充填工程と保圧工程の両者について応答区間の設定による応答特性の最適化が可能となる。
請求項６の発明によれば作業者による関数選択作業を容易化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】充填工程における成形条件の設定方法を示す図である。
【図２】充填工程における成形条件の設定方法を示す図である。
【図３】立ち下がり曲線に関する関数を示す図である。
【図４】立ち上がり曲線に関する関数を示す図である。
【図５】保圧工程における成形条件の設定方法を示す図である。
【図６】保圧工程における成形条件の設定方法を示す図である。
【図７】表示部の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の成形条件の設定方法について図を用いて説明する。
本実施の形態においては、樹脂材料を金型装置のキャビティ内に射出充填するための射出工程が充填工程と保圧工程からなる。
充填工程では射出軸の位置と射出充填の速度である充填速度を制御しながら充填作業を行う。
図１に示すように、充填工程においては、射出軸の充填開始位置Ｘ０からＶＰ切り換え位置までを１以上の区間（本実施の形態においては３つの区間Ａ〜Ｃ）に分割している。区間Ａ〜Ｃはそれぞれ距離がＳ１〜Ｓ３に設定されており、各区間に対して充填速度Ｖ１〜Ｖ３を設定することで、成形条件を１段以上（本実施の形態においては３段）の階段状に設定している。
【００１６】
具体的な設定方法の一例としては、作業者が金型のスプルー部に溶融樹脂を充填するために必要な射出軸の位置（樹脂充填量）と充填速度を決定するべく、少なめの樹脂充填量と遅めの充填速度を設定した上で実際に充填作業を行い、樹脂充填量及び充填速度を増加させながら最終的な射出軸の位置Ｘ１（充填開始位置Ｘ０からの距離Ｓ１）と充填速度Ｖ１を決定する。これにより階段状の成形条件の１段目（区間Ａ）が形成される。
次にランナー部に必要な樹脂充填量と充填速度を同様に条件変更を繰り返しながら導き出し、最終的な射出軸の位置Ｘ２（位置Ｘ１からの距離Ｓ２）と充填速度Ｖ２を決定する。これにより階段状の成形条件の２段目（区間Ｂ）が形成される。
最後にゲート部及び製品部に必要な樹脂充填量と充填速度を同様に条件変更を繰り返しながら導き出し、最終的な射出軸の位置Ｘ３（位置Ｘ２からの距離Ｓ３）と充填速度Ｖ３を決定することで成形条件の３段目（区間Ｃ）が形成され、成形条件が３段の階段状に設定される。
なお、充填工程が終了する位置、すなわち位置Ｘ３がＶＰ切り換え位置となる。
【００１７】
次に、作業者は充填速度が変化する位置、すなわち充填速度がＶ０＝ゼロからＶ１に変化する位置Ｘ０、Ｖ１からＶ２に変化する位置Ｘ１及びＶ２からＶ３に変化する位置Ｘ２における成形条件を、充填速度の応答遅れを考慮して適宜設定することで応答特性の最適化を行う。
具体的には、図２に示すように、区間Ａ〜Ｃのうち応答度合いの調整が必要な区間に対して応答区間を設定すると共に当該応答区間における成形条件を選択する。
本実施の形態での充填工程における「応答区間」とは、当該応答区間を含む区間に射出軸の制御が切り換えられたあと、充填速度が当該区間に設定された値になるように射出軸の駆動を制御するための区間を指す。充填工程における応答区間は距離で規定される。なお、応答区間は、射出軸の制御が切り換えられる前に設定されても良いし、あるいは、射出軸の制御が切り換えられる時点を含むようにその前後にわたって設定されても良い。
また、「応答度合いの調整が必要な区間」とは、射出軸を駆動するためのモータ等の機械的特性に起因して当然に生じる応答遅れに基づいて射出軸を駆動すると成形品の品質低下や歩留まりの低下を招くおそれがある区間を指す。したがって、機械的特性に起因して当然に生じる応答遅れに基づいて射出軸を駆動したとしても成形品の品質低下等のおそれがない区間については必ずしも応答区間を設定する必要はない。
【００１８】
本実施の形態においては区間Ａ〜Ｃのうち区間Ａ及びＢについて応答区間ａ及びｂを設定する。区間Ｃについては応答区間を設けずに機械的特性に起因して生じる応答遅れに基づいて射出軸の駆動を制御するものとする。
応答区間ａは、区間Ａの充填開始位置Ｘ０における充填速度Ｖ０＝ゼロから充填速度Ｖ１になるように射出軸の駆動を制御するための区間であり、その距離をｓ１としている。また、区間Ｂでは充填速度Ｖ１から充填速度Ｖ２となるまで射出軸の駆動を制御するための応答区間ｂを設定し、その距離をｓ２としている。
また、図３及び図４に示すように、応答区間ａ及びｂにおける成形条件として、曲り度合いが異なる２種類以上（本実施の形態においては−５〜０〜＋５の１１種類）の関数が規定されている。図３は立ち下がり曲線に関する関数であり、図４は立ち上がり曲線に関する関数である。
【００１９】
次に、応答区間の距離と関数の具体的な設定方法について、区間Ｂを例にして説明する。
位置Ｘ１において区間Ａから区間Ｂに射出軸の制御を切り換えたあと、充填速度をＶ１からＶ２へと変化させるにあたり、仮に作業者がＶ１に近い速度をできるだけ長く維持しながらＶ２に近づけていく必要があると判断した場合には、応答区間ｂにおける距離ｓ２を長くすると共に図３の立ち下がり曲線に関する１１種類の関数のうち上方に膨らんでいる関数−１〜−５のうち適当な一つを後述する表示部から選択する。実際には作業者が経験則に基づいてｓ２の距離と関数を適宜変更しながら実際に射出充填を行い、試作を繰り返しながら最適なｓ２の距離と関数を決定することになる。
なお、上述の通り区間Ｃについては応答区間を設定しておらず、区間Ｃにおいて充填速度がＶ２からＶ３に立ち上がる際には機械的特性に起因した応答遅れが生じることになるため、射出軸の実際の動作は図２に示した階段状とは異なるものになる。
応答区間ａ及びｂについて最適な距離と関数を決定することで充填工程における成形条件の設定作業が終了し、次に保圧工程における成形条件の設定作業を行う。
【００２０】
保圧工程では保圧時間と射出充填の圧力である保持圧力を制御しながら充填作業を行う。
図５に示すように、保圧工程においては、ＶＰ切り換え時Ｙ０から保圧終了時Ｙ３までを１以上の区間（本実施の形態においては３つの区間Ｄ〜Ｆ）に分割している。区間Ｄ〜Ｆはそれぞれ時間がＴ１〜Ｔ３に設定されており、各区間に対して保持圧力Ｐ１〜Ｐ３を設定することで、成形条件を１段以上（本実施の形態においては３段）の階段状に設定している。
なお、ＶＰ切り換え時の保持圧力Ｐ０は、充填工程が終了した時点での射出充填の圧力である。
次に、作業者は保持圧力が変化する時点、すなわち保持圧力がＰ０からＰ１に変化する時点Ｙ０、Ｐ１からＰ２に変化する時点Ｙ１及びＰ２からＰ３に変化する時点Ｙ２における成形条件を、保持圧力の応答遅れを考慮して適宜設定することで応答特性の最適化を行う。
【００２１】
具体的には、図６に示すように、区間Ｄ〜Ｆのうち応答度合いの調整が必要な区間に対して応答区間を設定すると共に当該応答区間における成形条件を選択する。
本実施の形態での保圧工程における「応答区間」とは、当該応答区間を含む区間に射出軸の制御が切り換えられたあと、保持圧力が当該区間に設定された値になるように射出軸の駆動を制御するための区間を指す。保圧工程における応答区間は時間で規定される。なお、応答区間は、射出軸の制御が切り換えられる前に設定されても良いし、あるいは、射出軸の制御が切り換えられる時点を含むようにその前後にわたって設定されても良い。
本実施の形態においては区間Ｄ〜Ｆの全てについて応答区間ｄ〜ｆを設定するものとする。
応答区間ｄは保持圧力Ｐ０から区間Ｄに設定された保持圧力Ｐ１になるように射出軸の駆動を制御するための区間であり、その時間をｔ１としている。
応答区間ｅは保持圧力Ｐ１から区間Ｅに設定された保持圧力Ｐ２になるように射出軸の駆動を制御するための区間であり、その時間をｔ２としている。
応答区間ｆは保持圧力Ｐ２から区間Ｆに設定された保持圧力Ｐ３になるように射出軸の駆動を制御するための区間であり、その時間をｔ３としている。
なお、本実施の形態においては最終の区間Ｆにおける保持圧力Ｐ３から保持圧力ゼロへ変化させるための応答区間ｇも設定しており、その時間をｔ４としている。
【００２２】
応答区間の時間と関数の具体的な設定方法について、区間Ｅを例にして説明する。
時間Ｙ１において区間Ｄから区間Ｅに射出軸の制御を切り換えたあと、保持圧力をＰ１からＰ２へと変化させるにあたり、仮に作業者ができるだけ短い時間で急激にＰ２に近づける必要があると判断した場合には、応答区間ｅにおける時間ｔ２を短くすると共に図４の立ち上がり曲線に関する１１種類の関数のうち上方に膨らんでいる関数−１〜−５のうち適当な一つを後述する表示部から選択する。実際には作業者が経験則に基づいてｔ２の時間と関数を適宜変更しながら実際に射出充填を行い、試作を繰り返しながら最適なｔ２の時間と関数を決定することになる。
応答区間ｄ〜ｇについて最適な時間と関数を決定することで保圧工程における成形条件の設定作業、すなわち射出工程における成形条件の設定作業が終了する。
【００２３】
次に、図３に示した立ち下がりの場合の各関数の式の例を保圧工程で示す。
［関数０］
Ｐ＝Ｐｉ＋Ｐｃ×ｔｃ÷ｔｉ（式１）
［関数１］
Ｐ＝Ｐｉ＋（Ｐｃ×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ（式２）
［関数２］
Ｐ＝Ｐｉ＋（（Ｐｃ×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ（式３）
［関数３］
Ｐ＝Ｐｉ＋（（（Ｐｃ×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ（式４）
［関数４］
Ｐ＝Ｐｉ＋（（（（Ｐｃ×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ（式５）
［関数５］
Ｐ＝Ｐｉ＋（（（（（Ｐｃ×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ（式６）
［関数−１］
Ｐ＝Ｐｉ−１−(Ｐｃ×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ（式７）
［関数−２］
Ｐ＝Ｐｉ−１−((Ｐｃ×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ（式８）
［関数−３］
Ｐ＝Ｐｉ−１−(((Ｐｃ×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ（式９）
［関数−４］
Ｐ＝Ｐｉ−１−((((Ｐｃ×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ（式１０）
［関数−５］
Ｐ＝Ｐｉ−１−(((((Ｐｃ×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ（式１１）
【００２４】
ここで、各区間（図６の例の場合Ｄ〜Ｆ）の開始時点（図６の例の場合Ｙ０〜Ｙ２）を基準（ゼロ）とし、そこから経過した時間を経過時間ｔとする。また、最終区間ｎ（図６の例の場合区間Ｆ）から保持圧力ゼロになるまでの応答は区間ｎ＋１とするが、最終区間ｎから圧力ゼロに落とす際にも応答区間を設定する場合にのみ必要となる。
Ｐｃ＝Ｐｉ−１−Ｐｉ:Ｐｉ−１は区間切り換え直前の保持圧力、Ｐｉは切り換え後の保持圧力
ｔｃ＝ｔｉ−経過時間ｔ
ｉ＝１、２、〜、ｎ、ｎ＋１
ｎ：設定区間の数（１以上）
Ｐ：保持圧力
Ｐ１、Ｐ２、〜、Ｐｉ、Ｐｎ、Ｐｎ＋１：各区間に設定した保持圧力
Ｐ０：ＶＰ切り換え時の圧力
Ｐｎ＋１：保持圧力ゼロ
Ｔ１、Ｔ２、〜、Ｔｉ、Ｔｎ：各区間の時間
ｔ１、ｔ２、〜、ｔｉ、ｔｎ、ｔｎ＋１：各応答区間の時間
ｔｎ＋１：圧力ゼロになるまでの応答区間の時間
【００２５】
なお、図４に示した立ち上がりの場合には［関数０］が上記式１、［関数１］が上記式７、［関数２］が上記式８、［関数３］が上記式９、［関数４］が上記式１０、［関数５］が上記式１１、［関数−１］が上記式２、［関数−２］が上記式３、［関数−３］が上記式４、［関数−４］が上記式５、［関数−５］が上記式６とすればよい。
このように、立ち上がりの場合と立ち下がりの場合とで共に関数が正の値（１〜５）では関数が窪んだ形とし、負の値（−１〜−５）では関数が膨らんだ形と関連付けることで、作業者の関数選択作業を容易にできる。
なお、各応答区間において充填速度／保持圧力が設定値に早く近づく関数（高応答関数）と遅く近づく関数（低応答関数）に分けて、関数の正負の値を設定することにしてもよい。
【００２６】
次に、射出成形機の表示部の構成例について説明する。
図７に示すように、表示部１０の右側は充填工程、左側は保圧工程における各種パラメータを設定するための射出設定画面になっている。
例えば、充填工程については、符号２０の欄の図面左端にＶＰ切り換え位置を示す位置Ｘ３を入力し、その右隣りに位置Ｘ２、その右隣りに位置Ｘ１を入力するようになっている。符号２１の欄には、計量完了位置（充填量）を示す位置Ｘ０を入力するようになっている。また、符号２２の欄には充填速度Ｖ１〜Ｖ３、符号２３の欄には応答区間の距離ｓ１〜ｓ３、符号２４の欄には応答区間における関数（応答度合い）−５〜５、符号２５の欄には各区間に応答区間を設定するか否かのＯＮ／ＯＦＦを入力するようになっている。なお、符号２０の欄には、各区間の距離Ｓ１〜Ｓ３を入力するようにしても良い。
また、例えば、保圧工程については、符号３０の欄には各区間の時間Ｔ１〜Ｔ３、符号３１の欄には保持圧力Ｐ１〜Ｐ３、符号３２の欄には応答区間の時間ｔ１〜ｔ４、符号３３の欄には応答区間における関数（応答度合い）−５〜５、符号３４の欄には各区間に応答区間を設定するか否かのＯＮ／ＯＦＦを入力するようになっている。なお、符号３０の欄には、保圧開始から計時された保持圧力の切り換え時点Ｙ１〜Ｙ３を入力するようにしても良い。
【００２７】
実際の入力作業は、符号２０、２１、２２、３０及び３１の欄については、作業者が各欄にタッチすると表示部の別ウインドウが開き、数字入力用のテンキーが表示されるので、このテンキーを使って値を入力することで行われる。
また、符号２３、２４、３２及び３３の欄については、まず作業者が符号２５又は３４の欄を押すことでＯＮ／ＯＦＦの切り換えを行い、ＯＮを表示させた場合には、当該区間における距離ｓ１〜ｓ３、時間ｔ１〜ｔ３及び関数を適宜符号２３、２４、３２及び３３欄に入力できるようになる。また、ＯＦＦを表示させた場合には符号２５及び３４欄が反転し、入力不可の状態になる。
なお、表示部１０の画面表示や射出軸の駆動制御を行う制御装置、関数を記憶しておく記憶装置、各種センサー等については一般的な射出成形機が備える構成と同様であるため説明を省略する。また、入力作業は、タッチパネル以外にも適宜の入力手段を用いて行えば良い。
【００２８】
また、本実施の形態においては射出工程が充填工程と保圧工程からなり、充填工程と保圧工程の各々について応答区間を設けるものとしたが、これに限定するものではない。
例えば、射出工程が速度優先制御の充填工程のみであってもよく、あるいは射出工程が圧力優先制御の充填工程のみであってもよいので、それらの場合においても本発明を適用することができる。
そして、射出工程を速度優先制御による充填工程のみで行う場合には、充填工程の最終の区間における充填速度から充填速度ゼロへ変化させるための応答区間を設定してもよい。
また、射出工程が充填工程と保圧工程からなり、そのうち充填工程のみに応答区間を設け、保圧工程には応答区間を設けないことにしてもよく、あるいは充填工程には応答区間を設けず、保圧工程のみに応答区間を設けることにしてもよい。
【００２９】
また、本実施の形態では充填工程における応答区間ａ及びｂの距離ｓ１及びｓ２をそれぞれ独立して設定するものとしたが、これに限らず、ｓ１とｓ２について同一の値を設定することにしてもよい。同様に保圧工程における応答区間ｄ〜ｆの時間ｔ１〜ｔ３についても同一の値を設定することにしてもよい。これにより作業者による成形条件の設定作業を簡略化できる。
また、本実施の形態では充填工程における応答区間ａ及びｂの関数をそれぞれ独立して設定するものとしたが、これに限らず、応答区間ａ及びｂについて同一の関数を設定することにしてもよい。同様に保圧工程における応答区間ｄ〜ｆについても同一の関数を設定することにしてもよい。これにより作業者による成形条件の設定作業を簡略化できる。
【００３０】
また、充填工程では射出軸の位置と充填速度を制御し、保圧工程では保圧の時間と保持圧力を制御しながら充填作業を行うものとしたが、これに限らず、例えば充填工程において射出軸の駆動時間と充填速度を制御したり、保圧工程において溶融樹脂の充填量と保持圧力を制御するなど、制御の対象となるパラメータは適宜変更可能である。
また、本実施の形態では、ＶＰ切り換えを、射出軸の動作位置によって切り換えるとしたが、これに限らず、ＶＰ切り換えを、射出充填の圧力値や射出軸の駆動時間などの各種パラメータによって、切り換えるようにしても良い。
また、充填／保圧工程において区間の数をそれぞれ３つ設定するもの、すなわち、複数設定するものとしたが、１つだけでもよい。
また、立ち上がりと立ち下がりの場合でそれぞれ１１種類の関数を設定したが、少なくとも２種類の関数でよく、各関数の式についても１次関数、２次以上の複数次関数、指数関数等を適用できる。
また、表示部１０の構成は適宜変更可能であり、例えば応答区間を設定するための各欄については別ウインドウで表示するものとしてもよい。
また、表示部１０の欄２４及び３３において関数の番号（−５〜５）を入力するものとしたが、これに限らず、例えば図３及び図４に示したようなグラフを別ウインドウに表示し、作業者が所望の関数の曲線に触れることで関数を選択することにしてもよい。
また、熱可塑性樹脂を材料とする射出成形機の場合について説明したが、それに限定するものではなく、熱硬化性樹脂を材料とする射出成形機においても本発明を適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
射出成形機の成形条件を設定するにあたり、応答特性を最適化できると共にその選択作業を容易にするものであり産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００３２】
１０ 表示部
２０ 区間の位置の入力欄
２１ 計量完了位置の入力欄
２２ 充填速度の入力欄
２３ 応答区間の距離の入力欄
２４ 関数の入力欄
２５ 応答区間を設定するか否かの入力欄
３０ 区間の時間の入力欄
３１ 保持圧力の入力欄
３２ 応答区間の時間の入力欄
３３ 関数の入力欄
３４ 応答区間を設定するか否かの入力欄
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機における充填速度や保圧などの射出工程における成形条件の設定方法に関し、特に作業者が射出工程の成形条件を設定するにあたり、充填速度や保圧などの応答度合いの選択肢を広げることで応答特性を最適化できると共にその選択作業を容易にする成形条件の設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に射出成形機は少なくとも型締装置と射出装置とを備えて、その型締装置で金型装置の開閉や締め付けを行い、その射出装置で可塑化計量した樹脂材料を金型装置のキャビティ内に射出して充填を行う。
そのうち射出装置は、１本のインラインスクリュで可塑化と射出充填の両方を行うインラインスクリュ式射出装置と、可塑化スクリュで可塑化を行うとともに射出プランジャで射出充填を行うスクリュプリプラ式射出装置に大別される。
本明細書中においてはインラインスクリュ及び射出プランジャをまとめて「射出軸」という。
【０００３】
上記のような一般的な射出装置では、樹脂材料を金型装置のキャビティ内に射出充填するための射出工程が充填工程と保圧工程とからなり、通常、充填速度が優先して制御される充填工程において、金型のキャビティ内に溶融された樹脂材料（溶融樹脂）を充填したあと、圧力が優先して制御される保圧工程において、そのキャビティ内に充填した溶融樹脂の冷却にともなう熱収縮分を補うために必要な分の溶融樹脂をさらに充填するように制御している。さらに、保圧工程ではキャビティのゲート部分の溶融樹脂が固化するまでキャビティ内の溶融樹脂に圧力を付与する。また、保圧工程では、充填された溶融樹脂に気泡が入り込んだ場合に、そのガス抜きを行う効果もある。
なお、充填工程と保圧工程の切り換えを「ＶＰ切り換え」という。また、ＶＰ切り換えを行わずに例えば前述の充填工程のみですべての射出工程を完了させることもある。また、前述の充填工程とは違い、圧力優先制御による充填工程のみですべての射出工程を完了させることもある。また、圧力優先制御による充填工程のあと、前述の保圧工程を行って射出工程を完了させることもある。その他、適宜組合せによる射出工程の制御が考えられる。そのような射出工程のあとに、冷却工程において溶融樹脂を固化させてから、金型装置を開いてその固化した成形品を取り出すことになる。
【０００４】
充填速度や保圧は、射出軸の動作位置やその動作時間を切り換え条件として、速度や圧力を適宜切り換えるように設定されている。
例えば、充填工程において切り換え条件が射出軸の位置であり、設定値が充填速度である場合には、射出軸が所定の位置に到達する毎に設定速度を階段状に上昇又は下降させることで階段状の成形条件を設定することが一般的である。
また、保圧工程において切り換え条件が時間であり、設定値が保圧である場合には、２段の保圧設定を例にすると、1段目において切り換え条件として設定した時間が経過するまで１段目の設定圧力を維持したあと、次段に切り換えて、２段目において切り換え条件として設定した時間が経過するまで２段目の設定圧力を維持するように階段状の成形条件を設定することが一般的である。
【０００５】
ここで、成形条件の具体的な設定方法の一例について説明する。
例えば充填工程の場合、作業者はまず金型のスプルー部に溶融樹脂を充填するのに必要な射出軸の位置（樹脂充填量）と射出軸の前進速度（充填速度）を決定するべく、少なめの樹脂充填量と遅めの充填速度を設定した上で実際に充填作業を行い、順次樹脂充填量及び充填速度を増加させながら条件変更を繰り返していき、最終的な射出軸の位置と充填速度を決定する。
次にランナー部に必要な樹脂充填量と射出軸の充填速度を同様に条件変更を繰り返しながら導き出し、最終的な射出軸の位置と充填速度を決定する。
次にゲート及び製品部に必要な樹脂充填量と射出軸の充填速度を同様に条件変更を繰り返しながら導き出し、最終的な射出軸の位置と充填速度を決定する。
このように条件変更を繰り返しながら充填／保圧工程における成形条件を階段状に設定するのが一般的である。
【０００６】
ここで、充填／保圧工程の成形条件を階段状とした場合には、速度／圧力が階段状に変化する位置／時間では速度／圧力の立ち上がりや立ち下がりに応答遅れが生じる。
そこで、成形品形状が複雑な場合や、多数個取りあるいはマルチゲートなど、キャビティ及び溶融樹脂流路（スプルー、ランナー等）が複雑な形状の場合には、この応答遅れも考慮して成形条件を設定することで成形品の歩留まり及び品質を向上させている。
また、成形品の形状や溶融樹脂流路が複雑でない場合には多少の応答遅れが生じたとしても、階段状の成形条件の設定だけで十分な精度の成形品を得ることができる。
【０００７】
例えば、速度／圧力が階段状に変化する位置／時間における成形条件を所定の関数に沿った曲線形にすることで微調整や応答特性向上を可能にする技術が知られている（特許文献１及び２）。
特許文献１には、充填工程において初速度と最高速度の少なくともいずれか一方の立ち上がりの応答特性について、予め設定されている複数の関数から適当な特性を持つものを作業者がタッチパネルのボタンで選択・設定する方法が開示されている。
また、特許文献２には、矩形、勾配、折線または円形を表す関数をコード化し、時系列に位置、速度、関数コード等を入力することで速度制御パターンを設定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２５８０９７号公報
【特許文献２】特開２００２−８６５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上記従来技術では以下のような問題があった。
すなわち、特許文献１に開示された技術では、例えば初速度の立ち上がりの応答特性を複数の関数から選択することで初速度到達位置が自動的に決定されるようになっている。したがって、作業者が応答特性と初速度到達位置の両方を設定することができず、成形条件の設定が不十分になるおそれがあった。また、応答特性を与える関数として一次関数、二次関数、三角関数などが規定されているのみであり、選択肢が少なく、複雑な形状に対応した成形条件を設定することが困難という問題もあった。
また、特許文献２に開示された技術では、充填開始位置から時系列で位置、速度及び関数のコードを入力してパターンを設定する。つまり、上述したように、最初に階段状の成形条件を設定し、その後必要に応じて速度／圧力の微調整や応答特性向上を図るのではなく、階段状の成形条件を設定することなく矩形、勾配、円形等が混在した成形条件を時系列で設定するようになっているため、複雑な形状の成形品には向いておらず、また、設定作業に時間がかかるという問題があった。
【００１０】
本発明はこのような問題に鑑み、作業者が成形条件を設定するにあたり、充填速度や保圧などの応答度合いの選択肢を広げることで応答特性を最適化できると共にその選択作業を容易にする成形条件の設定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明における成形条件の設定方法は、樹脂材料を金型装置のキャビティ内に射出充填するための射出工程における成形条件の設定方法であって、射出充填の開始から終了までを１以上の区間に分割し、各区間に対して射出充填の速度と射出充填の圧力のうちいずれか一方を設定することで、成形条件を１段以上の階段状に設定し、前記１以上の区間のうち少なくとも一つの区間について、当該区間に設定した射出充填の速度又は射出充填の圧力となるまで射出軸の駆動を制御するための応答区間を設定すると共に当該応答区間における成形条件を、曲り度合いが異なる２種類以上の関数から選択することを特徴とする。
請求項２の発明における成形条件の設定方法は、樹脂材料を金型装置のキャビティ内に射出充填するための射出工程における成形条件の設定方法であって、前記射出工程が充填工程と保圧工程とからなり、前記充填工程において、射出軸の充填開始位置からＶＰ切り換え位置までを１以上の区間に分割し、各区間に対して射出充填の速度である充填速度を設定することで、射出軸の位置と充填速度とから規定される成形条件を１段以上の階段状に設定し、前記１以上の区間のうち少なくとも一つの区間について、当該区間に設定した充填速度となるまで射出軸の駆動を制御するための応答区間を設定すると共に当該応答区間における成形条件を、曲り度合いが異なる２種類以上の関数から選択することを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明における成形条件の設定方法は、樹脂材料を金型装置のキャビティ内に射出充填するための射出工程における成形条件の設定方法であって、前記射出工程が充填工程と保圧工程とからなり、前記保圧工程において、射出軸のＶＰ切り換え時から保圧終了時までを１以上の区間に分割し、各区間に対して射出充填の圧力である保持圧力を設定することで、保圧時間と保持圧力とから規定される成形条件を１段以上の階段状に設定し、前記１以上の区間のうち少なくとも一つの区間について、当該区間に設定した保持圧力となるまで射出軸の駆動を制御するための応答区間を設定すると共に当該応答区間における成形条件を、曲り度合いが異なる２種類以上の関数から選択することを特徴とする。
請求項４の発明における成形条件の設定方法は、前記１以上の区間のうち最終の区間における保持圧力から保持圧力ゼロへ変化させるための応答区間も設定可能であることを特徴とする。
請求項５の発明における成形条件の設定方法は、請求項２に記載の設定方法と請求項３又は４に記載の設定方法を行うことを特徴とする。
請求項６の発明における成形条件の設定方法は、射出成形機の表示部に前記曲り度合いが異なる２種類以上の関数の中からいずれか一つを選択するための選択欄を表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜３の発明によれば、まず成形条件を１段以上の階段状に設定した後、少なくとも一つの区間について応答区間を設定し、当該応答区間における成形条件を曲り度合いが異なる２種類以上の関数から選択する。
したがって、作業者による成形条件の設定作業に要する時間の短縮及び作業の容易化が可能となる。
また、応答区間の距離／時間と当該応答区間における応答特性（関数）とを関連付けて設定できると共に、複数の関数の中から最適な関数を選択できるので、複雑な形状の成形品に対して応答特性の最適化が可能になり、歩留まりの向上や品質向上を図ることができる。
請求項４の発明によれば、保圧工程の最終区間における保持圧力から保持圧力ゼロへ変化させるための応答区間も設定可能となり、応答特性をより最適化できる。
請求項５の発明によれば、充填工程と保圧工程の両者について応答区間の設定による応答特性の最適化が可能となる。
請求項６の発明によれば作業者による関数選択作業を容易化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】充填工程における成形条件の設定方法を示す図である。
【図２】充填工程における成形条件の設定方法を示す図である。
【図３】立ち下がり曲線に関する関数を示す図である。
【図４】立ち上がり曲線に関する関数を示す図である。
【図５】保圧工程における成形条件の設定方法を示す図である。
【図６】保圧工程における成形条件の設定方法を示す図である。
【図７】表示部の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の成形条件の設定方法について図を用いて説明する。
本実施の形態においては、樹脂材料を金型装置のキャビティ内に射出充填するための射出工程が充填工程と保圧工程からなる。
充填工程では射出軸の位置と射出充填の速度である充填速度を制御しながら充填作業を行う。
図１に示すように、充填工程においては、射出軸の充填開始位置Ｘ０からＶＰ切り換え位置までを１以上の区間（本実施の形態においては３つの区間Ａ〜Ｃ）に分割している。区間Ａ〜Ｃはそれぞれ距離がＳ１〜Ｓ３に設定されており、各区間に対して充填速度Ｖ１〜Ｖ３を設定することで、成形条件を１段以上（本実施の形態においては３段）の階段状に設定している。
【００１６】
具体的な設定方法の一例としては、作業者が金型のスプルー部に溶融樹脂を充填するために必要な射出軸の位置（樹脂充填量）と充填速度を決定するべく、少なめの樹脂充填量と遅めの充填速度を設定した上で実際に充填作業を行い、樹脂充填量及び充填速度を増加させながら最終的な射出軸の位置Ｘ１（充填開始位置Ｘ０からの距離Ｓ１）と充填速度Ｖ１を決定する。これにより階段状の成形条件の１段目（区間Ａ）が形成される。
次にランナー部に必要な樹脂充填量と充填速度を同様に条件変更を繰り返しながら導き出し、最終的な射出軸の位置Ｘ２（位置Ｘ１からの距離Ｓ２）と充填速度Ｖ２を決定する。これにより階段状の成形条件の２段目（区間Ｂ）が形成される。
最後にゲート部及び製品部に必要な樹脂充填量と充填速度を同様に条件変更を繰り返しながら導き出し、最終的な射出軸の位置Ｘ３（位置Ｘ２からの距離Ｓ３）と充填速度Ｖ３を決定することで成形条件の３段目（区間Ｃ）が形成され、成形条件が３段の階段状に設定される。
なお、充填工程が終了する位置、すなわち位置Ｘ３がＶＰ切り換え位置となる。
【００１７】
次に、作業者は充填速度が変化する位置、すなわち充填速度がＶ０＝ゼロからＶ１に変化する位置Ｘ０、Ｖ１からＶ２に変化する位置Ｘ１及びＶ２からＶ３に変化する位置Ｘ２における成形条件を、充填速度の応答遅れを考慮して適宜設定することで応答特性の最適化を行う。
具体的には、図２に示すように、区間Ａ〜Ｃのうち応答度合いの調整が必要な区間に対して応答区間を設定すると共に当該応答区間における成形条件を選択する。
本実施の形態での充填工程における「応答区間」とは、当該応答区間を含む区間に射出軸の制御が切り換えられたあと、充填速度が当該区間に設定された値になるように射出軸の駆動を制御するための区間を指す。充填工程における応答区間は距離で規定される。なお、応答区間は、射出軸の制御が切り換えられる前に設定されても良いし、あるいは、射出軸の制御が切り換えられる時点を含むようにその前後にわたって設定されても良い。
また、「応答度合いの調整が必要な区間」とは、射出軸を駆動するためのモータ等の機械的特性に起因して当然に生じる応答遅れに基づいて射出軸を駆動すると成形品の品質低下や歩留まりの低下を招くおそれがある区間を指す。したがって、機械的特性に起因して当然に生じる応答遅れに基づいて射出軸を駆動したとしても成形品の品質低下等のおそれがない区間については必ずしも応答区間を設定する必要はない。
【００１８】
本実施の形態においては区間Ａ〜Ｃのうち区間Ａ及びＢについて応答区間ａ及びｂを設定する。区間Ｃについては応答区間を設けずに機械的特性に起因して生じる応答遅れに基づいて射出軸の駆動を制御するものとする。
応答区間ａは、区間Ａの充填開始位置Ｘ０における充填速度Ｖ０＝ゼロから充填速度Ｖ１になるように射出軸の駆動を制御するための区間であり、その距離をｓ１としている。また、区間Ｂでは充填速度Ｖ１から充填速度Ｖ２となるまで射出軸の駆動を制御するための応答区間ｂを設定し、その距離をｓ２としている。
また、図３及び図４に示すように、応答区間ａ及びｂにおける成形条件として、曲り度合いが異なる２種類以上（本実施の形態においては−５〜０〜＋５の１１種類）の関数が規定されている。図３は立ち下がり曲線に関する関数であり、図４は立ち上がり曲線に関する関数である。
【００１９】
次に、応答区間の距離と関数の具体的な設定方法について、区間Ｂを例にして説明する。
位置Ｘ１において区間Ａから区間Ｂに射出軸の制御を切り換えたあと、充填速度をＶ１からＶ２へと変化させるにあたり、仮に作業者がＶ１に近い速度をできるだけ長く維持しながらＶ２に近づけていく必要があると判断した場合には、応答区間ｂにおける距離ｓ２を長くすると共に図３の立ち下がり曲線に関する１１種類の関数のうち上方に膨らんでいる関数−１〜−５のうち適当な一つを後述する表示部から選択する。実際には作業者が経験則に基づいてｓ２の距離と関数を適宜変更しながら実際に射出充填を行い、試作を繰り返しながら最適なｓ２の距離と関数を決定することになる。
なお、上述の通り区間Ｃについては応答区間を設定しておらず、区間Ｃにおいて充填速度がＶ２からＶ３に立ち上がる際には機械的特性に起因した応答遅れが生じることになるため、射出軸の実際の動作は図２に示した階段状とは異なるものになる。
応答区間ａ及びｂについて最適な距離と関数を決定することで充填工程における成形条件の設定作業が終了し、次に保圧工程における成形条件の設定作業を行う。
【００２０】
保圧工程では保圧時間と射出充填の圧力である保持圧力を制御しながら充填作業を行う。
図５に示すように、保圧工程においては、ＶＰ切り換え時Ｙ０から保圧終了時Ｙ３までを１以上の区間（本実施の形態においては３つの区間Ｄ〜Ｆ）に分割している。区間Ｄ〜Ｆはそれぞれ時間がＴ１〜Ｔ３に設定されており、各区間に対して保持圧力Ｐ１〜Ｐ３を設定することで、成形条件を１段以上（本実施の形態においては３段）の階段状に設定している。
なお、ＶＰ切り換え時の保持圧力Ｐ０は、充填工程が終了した時点での射出充填の圧力である。
次に、作業者は保持圧力が変化する時点、すなわち保持圧力がＰ０からＰ１に変化する時点Ｙ０、Ｐ１からＰ２に変化する時点Ｙ１及びＰ２からＰ３に変化する時点Ｙ２における成形条件を、保持圧力の応答遅れを考慮して適宜設定することで応答特性の最適化を行う。
【００２１】
具体的には、図６に示すように、区間Ｄ〜Ｆのうち応答度合いの調整が必要な区間に対して応答区間を設定すると共に当該応答区間における成形条件を選択する。
本実施の形態での保圧工程における「応答区間」とは、当該応答区間を含む区間に射出軸の制御が切り換えられたあと、保持圧力が当該区間に設定された値になるように射出軸の駆動を制御するための区間を指す。保圧工程における応答区間は時間で規定される。なお、応答区間は、射出軸の制御が切り換えられる前に設定されても良いし、あるいは、射出軸の制御が切り換えられる時点を含むようにその前後にわたって設定されても良い。
本実施の形態においては区間Ｄ〜Ｆの全てについて応答区間ｄ〜ｆを設定するものとする。
応答区間ｄは保持圧力Ｐ０から区間Ｄに設定された保持圧力Ｐ１になるように射出軸の駆動を制御するための区間であり、その時間をｔ１としている。
応答区間ｅは保持圧力Ｐ１から区間Ｅに設定された保持圧力Ｐ２になるように射出軸の駆動を制御するための区間であり、その時間をｔ２としている。
応答区間ｆは保持圧力Ｐ２から区間Ｆに設定された保持圧力Ｐ３になるように射出軸の駆動を制御するための区間であり、その時間をｔ３としている。
なお、本実施の形態においては最終の区間Ｆにおける保持圧力Ｐ３から保持圧力ゼロへ変化させるための応答区間ｇも設定しており、その時間をｔ４としている。
【００２２】
応答区間の時間と関数の具体的な設定方法について、区間Ｅを例にして説明する。
時間Ｙ１において区間Ｄから区間Ｅに射出軸の制御を切り換えたあと、保持圧力をＰ１からＰ２へと変化させるにあたり、仮に作業者ができるだけ短い時間で急激にＰ２に近づける必要があると判断した場合には、応答区間ｅにおける時間ｔ２を短くすると共に図４の立ち上がり曲線に関する１１種類の関数のうち上方に膨らんでいる関数−１〜−５のうち適当な一つを後述する表示部から選択する。実際には作業者が経験則に基づいてｔ２の時間と関数を適宜変更しながら実際に射出充填を行い、試作を繰り返しながら最適なｔ２の時間と関数を決定することになる。
応答区間ｄ〜ｇについて最適な時間と関数を決定することで保圧工程における成形条件の設定作業、すなわち射出工程における成形条件の設定作業が終了する。
【００２３】
次に、図３に示した立ち下がりの場合の各関数の式の例を保圧工程で示す。
［関数０］
Ｐ＝Ｐｉ＋Ｐｃ×ｔｃ÷ｔｉ（式１）
［関数１］
Ｐ＝Ｐｉ＋（Ｐｃ×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ（式２）
［関数２］
Ｐ＝Ｐｉ＋（（Ｐｃ×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ（式３）
［関数３］
Ｐ＝Ｐｉ＋（（（Ｐｃ×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ（式４）
［関数４］
Ｐ＝Ｐｉ＋（（（（Ｐｃ×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ（式５）
［関数５］
Ｐ＝Ｐｉ＋（（（（（Ｐｃ×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ）×ｔｃ÷ｔｉ（式６）
［関数−１］
Ｐ＝Ｐｉ−１−(Ｐｃ×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ（式７）
［関数−２］
Ｐ＝Ｐｉ−１−((Ｐｃ×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ（式８）
［関数−３］
Ｐ＝Ｐｉ−１−(((Ｐｃ×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ（式９）
［関数−４］
Ｐ＝Ｐｉ−１−((((Ｐｃ×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ（式１０）
［関数−５］
Ｐ＝Ｐｉ−１−(((((Ｐｃ×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ)×経過時間ｔ÷ｔｉ（式１１）
【００２４】
ここで、各区間（図６の例の場合Ｄ〜Ｆ）の開始時点（図６の例の場合Ｙ０〜Ｙ２）を基準（ゼロ）とし、そこから経過した時間を経過時間ｔとする。また、最終区間ｎ（図６の例の場合区間Ｆ）から保持圧力ゼロになるまでの応答は区間ｎ＋１とするが、最終区間ｎから圧力ゼロに落とす際にも応答区間を設定する場合にのみ必要となる。
Ｐｃ＝Ｐｉ−１−Ｐｉ:Ｐｉ−１は区間切り換え直前の保持圧力、Ｐｉは切り換え後の保持圧力
ｔｃ＝ｔｉ−経過時間ｔ
ｉ＝１、２、〜、ｎ、ｎ＋１
ｎ：設定区間の数（１以上）
Ｐ：保持圧力
Ｐ１、Ｐ２、〜、Ｐｉ、Ｐｎ、Ｐｎ＋１：各区間に設定した保持圧力
Ｐ０：ＶＰ切り換え時の圧力
Ｐｎ＋１：保持圧力ゼロ
Ｔ１、Ｔ２、〜、Ｔｉ、Ｔｎ：各区間の時間
ｔ１、ｔ２、〜、ｔｉ、ｔｎ、ｔｎ＋１：各応答区間の時間
ｔｎ＋１：圧力ゼロになるまでの応答区間の時間
【００２５】
なお、図４に示した立ち上がりの場合には［関数０］が上記式１、［関数１］が上記式７、［関数２］が上記式８、［関数３］が上記式９、［関数４］が上記式１０、［関数５］が上記式１１、［関数−１］が上記式２、［関数−２］が上記式３、［関数−３］が上記式４、［関数−４］が上記式５、［関数−５］が上記式６とすればよい。
このように、立ち上がりの場合と立ち下がりの場合とで共に関数が正の値（１〜５）では関数が窪んだ形とし、負の値（−１〜−５）では関数が膨らんだ形と関連付けることで、作業者の関数選択作業を容易にできる。
なお、各応答区間において充填速度／保持圧力が設定値に早く近づく関数（高応答関数）と遅く近づく関数（低応答関数）に分けて、関数の正負の値を設定することにしてもよい。
【００２６】
次に、射出成形機の表示部の構成例について説明する。
図７に示すように、表示部１０の右側は充填工程、左側は保圧工程における各種パラメータを設定するための射出設定画面になっている。
例えば、充填工程については、符号２０の欄の図面左端にＶＰ切り換え位置を示す位置Ｘ３を入力し、その右隣りに位置Ｘ２、その右隣りに位置Ｘ１を入力するようになっている。符号２１の欄には、計量完了位置（充填量）を示す位置Ｘ０を入力するようになっている。また、符号２２の欄には充填速度Ｖ１〜Ｖ３、符号２３の欄には応答区間の距離ｓ１〜ｓ３、符号２４の欄には応答区間における関数（応答度合い）−５〜５、符号２５の欄には各区間に応答区間を設定するか否かのＯＮ／ＯＦＦを入力するようになっている。なお、符号２０の欄には、各区間の距離Ｓ１〜Ｓ３を入力するようにしても良い。
また、例えば、保圧工程については、符号３０の欄には各区間の時間Ｔ１〜Ｔ３、符号３１の欄には保持圧力Ｐ１〜Ｐ３、符号３２の欄には応答区間の時間ｔ１〜ｔ４、符号３３の欄には応答区間における関数（応答度合い）−５〜５、符号３４の欄には各区間に応答区間を設定するか否かのＯＮ／ＯＦＦを入力するようになっている。なお、符号３０の欄には、保圧開始から計時された保持圧力の切り換え時点Ｙ１〜Ｙ３を入力するようにしても良い。
【００２７】
実際の入力作業は、符号２０、２１、２２、３０及び３１の欄については、作業者が各欄にタッチすると表示部の別ウインドウが開き、数字入力用のテンキーが表示されるので、このテンキーを使って値を入力することで行われる。
また、符号２３、２４、３２及び３３の欄については、まず作業者が符号２５又は３４の欄を押すことでＯＮ／ＯＦＦの切り換えを行い、ＯＮを表示させた場合には、当該区間における距離ｓ１〜ｓ３、時間ｔ１〜ｔ３及び関数を適宜符号２３、２４、３２及び３３欄に入力できるようになる。また、ＯＦＦを表示させた場合には符号２５及び３４欄が反転し、入力不可の状態になる。
なお、表示部１０の画面表示や射出軸の駆動制御を行う制御装置、関数を記憶しておく記憶装置、各種センサー等については一般的な射出成形機が備える構成と同様であるため説明を省略する。また、入力作業は、タッチパネル以外にも適宜の入力手段を用いて行えば良い。
【００２８】
また、本実施の形態においては射出工程が充填工程と保圧工程からなり、充填工程と保圧工程の各々について応答区間を設けるものとしたが、これに限定するものではない。
例えば、射出工程が速度優先制御の充填工程のみであってもよく、あるいは射出工程が圧力優先制御の充填工程のみであってもよいので、それらの場合においても本発明を適用することができる。
そして、射出工程を速度優先制御による充填工程のみで行う場合には、充填工程の最終の区間における充填速度から充填速度ゼロへ変化させるための応答区間を設定してもよい。
また、射出工程が充填工程と保圧工程からなり、そのうち充填工程のみに応答区間を設け、保圧工程には応答区間を設けないことにしてもよく、あるいは充填工程には応答区間を設けず、保圧工程のみに応答区間を設けることにしてもよい。
【００２９】
また、本実施の形態では充填工程における応答区間ａ及びｂの距離ｓ１及びｓ２をそれぞれ独立して設定するものとしたが、これに限らず、ｓ１とｓ２について同一の値を設定することにしてもよい。同様に保圧工程における応答区間ｄ〜ｆの時間ｔ１〜ｔ３についても同一の値を設定することにしてもよい。これにより作業者による成形条件の設定作業を簡略化できる。
また、本実施の形態では充填工程における応答区間ａ及びｂの関数をそれぞれ独立して設定するものとしたが、これに限らず、応答区間ａ及びｂについて同一の関数を設定することにしてもよい。同様に保圧工程における応答区間ｄ〜ｆについても同一の関数を設定することにしてもよい。これにより作業者による成形条件の設定作業を簡略化できる。
【００３０】
また、充填工程では射出軸の位置と充填速度を制御し、保圧工程では保圧の時間と保持圧力を制御しながら充填作業を行うものとしたが、これに限らず、例えば充填工程において射出軸の駆動時間と充填速度を制御したり、保圧工程において溶融樹脂の充填量と保持圧力を制御するなど、制御の対象となるパラメータは適宜変更可能である。
また、本実施の形態では、ＶＰ切り換えを、射出軸の動作位置によって切り換えるとしたが、これに限らず、ＶＰ切り換えを、射出充填の圧力値や射出軸の駆動時間などの各種パラメータによって、切り換えるようにしても良い。
また、充填／保圧工程において区間の数をそれぞれ３つ設定するもの、すなわち、複数設定するものとしたが、１つだけでもよい。
また、立ち上がりと立ち下がりの場合でそれぞれ１１種類の関数を設定したが、少なくとも２種類の関数でよく、各関数の式についても１次関数、２次以上の複数次関数、指数関数等を適用できる。
また、表示部１０の構成は適宜変更可能であり、例えば応答区間を設定するための各欄については別ウインドウで表示するものとしてもよい。
また、表示部１０の欄２４及び３３において関数の番号（−５〜５）を入力するものとしたが、これに限らず、例えば図３及び図４に示したようなグラフを別ウインドウに表示し、作業者が所望の関数の曲線に触れることで関数を選択することにしてもよい。
また、熱可塑性樹脂を材料とする射出成形機の場合について説明したが、それに限定するものではなく、熱硬化性樹脂を材料とする射出成形機においても本発明を適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
射出成形機の成形条件を設定するにあたり、応答特性を最適化できると共にその選択作業を容易にするものであり産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００３２】
１０ 表示部
２０ 区間の位置の入力欄
２１ 計量完了位置の入力欄
２２ 充填速度の入力欄
２３ 応答区間の距離の入力欄
２４ 関数の入力欄
２５ 応答区間を設定するか否かの入力欄
３０ 区間の時間の入力欄
３１ 保持圧力の入力欄
３２ 応答区間の時間の入力欄
３３ 関数の入力欄
３４ 応答区間を設定するか否かの入力欄
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材料を金型装置のキャビティ内に射出充填するための射出工程における成形条件の設定方法であって、
射出充填の開始から終了までを１以上の区間に分割し、各区間に対して射出充填の速度と射出充填の圧力のうちいずれか一方を設定することで、成形条件を１段以上の階段状に設定し、
前記１以上の区間のうち少なくとも一つの区間について、当該区間に設定した射出充填の速度又は射出充填の圧力となるまで射出軸の駆動を制御するための応答区間を設定すると共に当該応答区間における成形条件を、曲り度合いが異なる２種類以上の関数から選択することを特徴とする成形条件の設定方法。
【請求項２】
樹脂材料を金型装置のキャビティ内に射出充填するための射出工程における成形条件の設定方法であって、
前記射出工程が充填工程と保圧工程とからなり、
前記充填工程において、射出軸の充填開始位置からＶＰ切り換え位置までを１以上の区間に分割し、各区間に対して射出充填の速度である充填速度を設定することで、射出軸の位置と充填速度とから規定される成形条件を１段以上の階段状に設定し、
前記１以上の区間のうち少なくとも一つの区間について、当該区間に設定した充填速度となるまで射出軸の駆動を制御するための応答区間を設定すると共に当該応答区間における成形条件を、曲り度合いが異なる２種類以上の関数から選択することを特徴とする請求項１に記載の成形条件の設定方法。
【請求項３】
樹脂材料を金型装置のキャビティ内に射出充填するための射出工程における成形条件の設定方法であって、
前記射出工程が充填工程と保圧工程とからなり、
前記保圧工程において、射出軸のＶＰ切り換え時から保圧終了時までを１以上の区間に分割し、各区間に対して射出充填の圧力である保持圧力を設定することで、保圧時間と保持圧力とから規定される成形条件を１段以上の階段状に設定し、
前記１以上の区間のうち少なくとも一つの区間について、当該区間に設定した保持圧力となるまで射出軸の駆動を制御するための応答区間を設定すると共に当該応答区間における成形条件を、曲り度合いが異なる２種類以上の関数から選択することを特徴とする請求項１に記載の成形条件の設定方法。
【請求項４】
前記１以上の区間のうち最終の区間における保持圧力から保持圧力ゼロへ変化させるための応答区間も設定可能であることを特徴とする請求項３に記載の成形条件の設定方法。
【請求項５】
請求項２に記載の設定方法と請求項３又は４に記載の設定方法を行うことを特徴とする成形条件の設定方法。
【請求項６】
射出成形機の表示部に前記曲り度合いが異なる２種類以上の関数の中からいずれか一つを選択するための選択欄を表示することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の成形条件の設定方法。
【請求項１】
樹脂材料を金型装置のキャビティ内に射出充填するための射出工程における成形条件の設定方法であって、
射出充填の開始から終了までを１以上の区間に分割し、各区間に対して射出充填の速度と射出充填の圧力のうちいずれか一方を設定することで、成形条件を１段以上の階段状に設定し、
前記１以上の区間のうち少なくとも一つの区間について、当該区間に設定した射出充填の速度又は射出充填の圧力となるまで射出軸の駆動を制御するための応答区間を設定すると共に当該応答区間における成形条件を、曲り度合いが異なる２種類以上の関数から選択することを特徴とする成形条件の設定方法。
【請求項２】
樹脂材料を金型装置のキャビティ内に射出充填するための射出工程における成形条件の設定方法であって、
前記射出工程が充填工程と保圧工程とからなり、
前記充填工程において、射出軸の充填開始位置からＶＰ切り換え位置までを１以上の区間に分割し、各区間に対して射出充填の速度である充填速度を設定することで、射出軸の位置と充填速度とから規定される成形条件を１段以上の階段状に設定し、
前記１以上の区間のうち少なくとも一つの区間について、当該区間に設定した充填速度となるまで射出軸の駆動を制御するための応答区間を設定すると共に当該応答区間における成形条件を、曲り度合いが異なる２種類以上の関数から選択することを特徴とする請求項１に記載の成形条件の設定方法。
【請求項３】
樹脂材料を金型装置のキャビティ内に射出充填するための射出工程における成形条件の設定方法であって、
前記射出工程が充填工程と保圧工程とからなり、
前記保圧工程において、射出軸のＶＰ切り換え時から保圧終了時までを１以上の区間に分割し、各区間に対して射出充填の圧力である保持圧力を設定することで、保圧時間と保持圧力とから規定される成形条件を１段以上の階段状に設定し、
前記１以上の区間のうち少なくとも一つの区間について、当該区間に設定した保持圧力となるまで射出軸の駆動を制御するための応答区間を設定すると共に当該応答区間における成形条件を、曲り度合いが異なる２種類以上の関数から選択することを特徴とする請求項１に記載の成形条件の設定方法。
【請求項４】
前記１以上の区間のうち最終の区間における保持圧力から保持圧力ゼロへ変化させるための応答区間も設定可能であることを特徴とする請求項３に記載の成形条件の設定方法。
【請求項５】
請求項２に記載の設定方法と請求項３又は４に記載の設定方法を行うことを特徴とする成形条件の設定方法。
【請求項６】
射出成形機の表示部に前記曲り度合いが異なる２種類以上の関数の中からいずれか一つを選択するための選択欄を表示することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の成形条件の設定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２１８１９０（Ｐ２０１２−２１８１９０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８３２２１（Ｐ２０１１−８３２２１）
【出願日】平成２３年４月５日（２０１１．４．５）
【特許番号】特許第４８３４１８４号（Ｐ４８３４１８４）
【特許公報発行日】平成２３年１２月１４日（２０１１．１２．１４）
【出願人】（３０１０５６２７０）株式会社ソディックプラステック (35)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月５日（２０１１．４．５）
【特許番号】特許第４８３４１８４号（Ｐ４８３４１８４）
【特許公報発行日】平成２３年１２月１４日（２０１１．１２．１４）
【出願人】（３０１０５６２７０）株式会社ソディックプラステック (35)
【Ｆターム（参考）】
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