JPH02238917A - 可視化加熱シリンダをもつ射出成形機における成形条件解析方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野】 本発明は，可視化加熱シリンダをもつインラインスクリ
ュータイプの射出成形機における成形条件解析方法に係
り、特に，スクリューを収納した加熱シリンダ内の樹脂
挙動などを、加熱シリンダに設けた観察窓を通しａ察・
分析して成形条件を解析する，射出成形機における成形
条件解析方法に関する． ［従来の技術］ インラインスクリュータイプの射出成形機において、良
品質の成形品を安定して継続的に得るには、樹脂材料の
可塑化計量（チャージ）及び射出に関する条件が肝要で
ある． 勿論、その前提としてスクリューの形状設計も重要で、 （ａ）スクリューの供給部（フイードゾーン）、圧縮部
（コンブレツションゾーン）、計量部（メータリングゾ
ーン）の構成比． （ｂ）Ｌ／Ｄ Ｌ：スクリューの全長 Ｄ＝スクリューの直径 （ｃ）圧縮比（ＣＲ＝ｈ　１／ｈ２） ｈ１：供給部のスクリュー溝深さ ｈ２：計量部のスクリュー溝深さ （Ｍ料供給部のスクリュー溝に溜っている樹脂の分量と
，計量部のスクリュー溝に溜っている樹脂の分量との比
．） （ｄ）Ｐ／Ｄ Ｐ：スクリューのネジピッチ Ｄ：スクリューの直径 などを充分考慮してスクリューデザインが決定され、こ
れによって可塑化計量の良否が先ず決まる．厳密に言う
と，成形する樹脂ごとに最適のスクユー形状が決まるが
，一般にはなるべく多くの樹脂材料に共通して使用でき
るような汎用スクリューデザインが選定される．すなわ
ち、前記（ａ）では，通常供給部の長さを５０〜６０％
と大きくしてチャージスピードの安定化と、昇温溶融点
に達するまでは樹脂が出来るだけ加圧されないような考
慮が払われると共に．圧縮部の長さの大小でせん断発熱
を制御する．また，前記（ｂ）では，Ｌ／Ｄを長くする
とチャージスピード、樹脂温，ａ！練の安定性が良くな
ることから，装置全体との兼合いもあるが、Ｌ／Ｄは通
常２０〜２２とされる．また、前記（ｃ）では、低温成
形が必要な場合はＣＲを小さくして前記混線部でのせん
断発熱を抑え、その反対に混線性を高めるためにはＣＲ
が大きくされる．さらにまた，前記（ｄ）のＰ／Ｄは移
送量と溶融状態での効率を考慮して通常は１．０程度の
値が選択される． この他に、加熱シリンダの肉厚／外程も，ヒ〜タからの
加熱を安定に伝達するという点で重要である． 上述したスクリューの設計は、過去の経験値に基づき、
コンピュータでシュミレーション計算を行ないなされる
が，前記したようにスクリューは多品種の樹脂材料に適
用可能な汎用スクリューとされるのが一般的で，このよ
うなスクリューをもつインラインタイプの射出成形機で
は、樹脂材料に応じてどのような成形条件で装置を作動
させるかが極めて重要な事柄となる． この成形条件を挙げると，可塑化計量（チャージ）時に
おいては、 ■各ゾーンのヒータ温度． ■計量ストローク． ■スクリュー回転数を計量ストロークに対してどのよう
に可変させるが． ■背圧を計量ストロークに対してどのように可変させる
か． ■サックパック量とその速度． などのファクターがあり、また，射出時には、■射出圧
力． ■射出速度を射出ストロークに対してどのように可変さ
せるか． ■保圧切替位置． ■保圧時の保圧力をどのように可変させるが６などのフ
ァクターがある． Ｃ発明が解決しようとする課題】 ところで，従来の射出成形機では、加熱シリンダの内部
を直接見ることが出来なかったので、上述したチャージ
行程及び射出行程時の条件設定は，経験値に基づく試行
錯誤の手法で，試ショットによって成形品を観察し，成
形条件を摸索設定するものであった． すなわち，従来は加熱シリンダの内部が観察できないた
め， （イ）可塑化計量（チャージ）時に，スクリューで移送
されながら，加熱された樹脂材料がヒータによる加熱，
スクリュー回転によるせん断力などによって，どのよう
に溶融し，固和から流動相になっていくかの溶融可塑化
の進み方．（口）流動相になった後の均一可塑化の様子
．（ハ）加熱シリンダ内部における樹脂温度の上昇の様
子，すなわち樹脂温分布や異常温度部位の有無． （二）樹脂が溶融可塑化される・時に発生するガス分が
うまく脱気されているかどうか． （ホ）流動相となった樹脂がスクリューの谷の間を流動
前進している時に滞留したりしていないかどうかや、或
いは流動速度． （へ）射出開始時のチェックリングの動き．（ト）着色
剤混入時の樹脂のカラーリングの均一性． などの重要なチェックポイントは、全くブラックボック
スの中にあって，それを観察したり測定したりして，成
形条件の設定に結びつ１ｔることは不可能であった． 一方，コンピュータによるシュミレーション計算によっ
て成形条件設定に結びつける試みもなされているが，プ
ラスチックのレオロジー的な特性のため．その流動解析
は容易ではなく，結局上述したようなチェックポイント
に対するアクセスは、殆どカンと経験に頼っているのが
現状で，最適成形条件の設定は熟練と豊かな経験を必要
とし、時間と手間がかかるものであった．しかしながら
．近時のプラスチック産業は、樹脂材料の種類、配合が
より複雑に且つ高度化しつつあり，従来のようなカンと
試行錯誤による成形条件設定に代替して，より理論的な
成〜形条件の設定手法を求める機運が高まってきている
． 本発明は上記した事情に鑑みなされたもので，その目的
とするところは，加熱シリンダ内部の樹脂挙動などをダ
イレクトに観察・解析した結果に基づく，より理論的な
成形条件の設定などを可能とする射出成形機における成
形条件解析方法を提供することにある． ［課題を解決するための手段］ 本発明は上記した目的を達成するため，加熱シリンダ内
にスクリューを回転並びに進退可能に配設し、加熱シリ
ンダの周壁の一部に，透光体を配した内部観察用の観察
窓を設けてなる可視化加熱シリンダをもつ射出成形機に
おける成形条件解析方法において、例えば，サーモビジ
１ンなどの非接触型の温度トレーサによって、前記ＩＩ
察窓を通して前記加熱シリンダ内部の樹脂の表面温度分
布データを取込み，また，例えばビデオカメラなどの撮
像手段によって，前記観察窓を通して樹脂挙動などの画
像データを取込み、取込まれたデータをマイクロコンピ
ュータよりなる解析演算装置で処理して，例えば、所定
領域内の樹脂温度差，固相一粒度相の分布度合，溶融樹
脂内の気泡の発生度合，可塑化溶融される樹脂材料中の
マーカーの流れ具合，樹脂材料の着色度合，チェックリ
ングの動きなどを，計測・演算し，これに基づき可塑化
計量（チャージ）行程時及び射出行程時の条件を解析す
るようにされる． 【作用］ マイクロコンビ二一タよりなる解析演算装置は、観ａＳ
を通して取込まれた温度データ，画像データを予め作成
された演算プログラムによって演算処理する．すなわち
，例えば各部位の温度分布を演算して温度勾配の算出や
異常温度部位の有無を検出を行い，また，画像濃度分布
（輝度，色分布），マーカーの流動速度（樹脂流動速度
），チェックリング挙動などの演算解析を行い、固相一
流動相の分布度合，溶融樹脂内の気泡の発生度合、可履
化溶融される樹脂材料中のマーカーの流れ具合，樹脂材
料の着色度合、チェックリングの動きなどを演算解析す
る．これ等の演算結果は，前記したチャージ及び射出行
程時の各設定条件、用いた樹脂材料種別，スクリューデ
ザインなどと共に格納され、成形条件を種々変更するこ
とによって樹脂毎に定まる最も好適な成形条件が見出さ
れる．［実施例コ 以下、本発明を第１図〜第９図に示した１実施例によっ
て説明する．第１図は成形条件を解析するための構成要
素を示すブロック図，第２図は射出成形機の射出装置を
示す一部切断した正面図，第３図は射出装置の要部を示
す一部切断した要部正面図、第４図は加熱シリンダを軸
方向と直交する方向で切断した要部断側面図である．ま
ず、第２図を用いて射出成形機の射出装置の概略構成を
説明する．第２図において、１はベース、２は該ベース
１上に設置された支台で，加熱シリンダ３の後端を保持
したヘッドストックが取付けられている．４はスクリュ
ーで、加熱シリンダ３内に回転及び進退可能に配設され
ており，スクリュ一回転用駆動源５によって回転駆動さ
れると共に，射出用駆動源６によって前後動を制御され
るようになっている．なお、７は，スクリュー４の後端
と上記両駆動源５，６との間に配設された駆動伝達機構
，８は樹脂材料を加熱シリンダ３に供給するためのホツ
パー、９は加熱シリンダ３を加熱するためのバンドヒー
タ、ｌＯは加熱シリンダ３の先端に取付けられたノズル
である．上記ホッパ−８から加熱シリンダ３内のスクリ
ュー４の後部に供給された樹脂材料は、スクリュー４の
回転によって混練・可塑化されつつ前方へ移送され、ス
クリュー４の先端側に溶融樹脂が貯えられるに従ってス
クリュー４が背圧を制御されつつ後退し、スクリュー４
の先端側に１ショット分の溶融樹脂が貯えられた時点（
計量終了時点）で，スクリュー４の回転が停止される．
そして，所定秒時を経た射出開始タイミングで、スクリ
ュー４が前進され、ノズル１０から溶融樹脂が図示せぬ
金型のキャビテイ内へ射出・充填されるようになってい
る． なお該実施例においては、チャージ行程時に前記スクリ
ュー４を正逆回転（例えば正転期間３に対し逆転期間１
というように）させたり，或いはチャージ行程時にスク
リューを振動させつつ回転させることも可能となってお
り，これによってチャージ条件設定項目を多くしてチャ
ージ条件のバリエーションを増し，また、きめ細がな制
御が可能となっている．（前者の正逆転転チャージにつ
いては、本願出願人が先に提案した特願昭６３−１７７
１２８号を，また、後者の振動を伴う回転チャージにつ
いては，同じく本願出願人が先に提案した特願昭６３−
１７７１２９号を，必要ならば、それぞれ参照されたい
．） 次に，加熱シリンダ３近辺の構造を第３図及び第４図に
よって説明する． 第３図に示すように，加熱シリンダ３の後端は、前記支
台２に固着されたヘッドストック１１に，取付板１２を
介して固定されている．この加熱シリンダ３の周壁には
，その前端側（図示左＠）がら後端側に向って断面円形
の円形穴１３が軸方向に沿って連続して穿設されている
．該実施例においては、円形穴１３は後端側までは完全
に貫通されないように形成されているが．円形穴１３は
加熱シリンダ３の周壁を軸方向に完全に貫通するもので
あってもよい． 第４図に示すように、上記円形穴１３と連通して図示上
下に２つのスリット１４．１４が穿設されている．該２
つのスリット１４．１４は円形穴ｌ３の直径の延長線上
に位置し，円形穴ｌ３と同様に加熱シリンダ３の前端側
から後端側に向って軸方向に沿って連続して穿設されて
いる．なお、円形穴１３並びにスリット１４は、例えば
ワイヤカットで形成される． 第３，４図に示すように、前記加熱シリンダ３の周壁の
外面側には、該周壁の外面から前記円形穴ｌ３に達する
軸方向に沿った細長いｔＲ察窓１５が，例えばエンドミ
ル加工によって複数個穿設されている．該実施例におい
ては，前記スクリュー４のフイードゾーン、コンブレッ
ションゾーン，メータリングゾーンに各々対応して、ｌ
ＩＩ察窓１５が３つ設けられているが，観察窓１５の数
は任意である．（なお、このｌＩ！察窓ｌ５は前記バン
ドヒータ９の非巻装部位に形成されている．）また，加
熱シリンダ３の周壁の内面側には、該周壁の内面から前
記円形穴ｌ３に達する軸方向に沿った細長い切欠きｌ６
が，複数個穿設されている．この切欠きｌ６は，観察窓
ｌ５と対応する位置に、観察窓１５の軸方向長さと略同
一長さとなるように、例えば８ｍ窓１５と同時にエンド
ミル加工によって穿設される． ｌ７は、前記加熱シリンダ３の円形穴ｌ３に挿入された
円柱状のガラス体で，例えば，透明な耐熱・高強度の高
純度石英ガラスよりなり，その断面は前記円形穴１３の
断面形状と一致するように設定されている．該実施例に
おいては，３本のガラス体１７を，加熱シリンダ３の前
端側解放部から円形穴１３内に，ガラス体１７間にスペ
ーサ１８を介して順次挿入し，前端側のガラス体１７の
端面を必要に応じスベーサ１８を介して図示せぬ圧接手
段（例えば締付けナット）で押圧するようになっている
．この結果，各ガラス体ｌ７は軸方向に緩みなく位置付
け・固定されることになる．なお、該実施例においては
、上記スペーサｌ８は，石綿系の適度の弾性ある材料が
用いられているが、この他に，耐熱性と適度の弾性を備
えた材料（例えば、銅，黄銅など）から任意のものを選
択可能である． １９は，前記観察窓１５の上下に穿設された複数個のネ
ジ穴で．該ネジ穴１９は第３図に示すように，前記スリ
ットｌ４と直交し且つ該スリット部分を貫通して形成さ
れている．このネジ穴ｌ９は、スリット部分を貫通した
奥方部位に雌ネジが刻設されており，該雌ネジに締付け
ネジ（ボルト）２０が螺合・締結さ九、それによって、
スリット１４を狭める方向の力を作用させるようになっ
ている．この結果、円形穴１３の内面がガラス体１７の
外周面を包持・締結し，シールを完全なものにするよう
になっている． 上記した構成を採る該実施例においては，各観察窓１５
からガラス体ｌ７を介して，加熱シリンダ３内の前記し
たフイードゾーン，コンブレツションゾーン、メータリ
ングゾーンの樹脂挙動が観察可能となるばかりか，ガラ
ス体１７が円柱状であるので，ガラス体１７が凸レンズ
として機能して，樹脂挙動を拡大して観察可能となって
視認性が向上する．また，ガラス体１７が円柱状である
ので、加熱シリンダ３内部の樹脂圧によって、ガラス体
１７が，前記円形穴１３の外方側の内面への押付け力を
受けても、円形穴１３とガラス体ｌ７とは円弧面同士が
圧接されるので，抑圧力は分散されてガラス体１７に局
部的な応力がかからず，ガラス体１７の破損は可及的に
防止される．これは，熱的応力、前記締付けネジ２０に
よる応力についても同様で，応力は略均一に拡散されて
ガラス体１７は破損の虞れなく長寿命が保証される．さ
らにはまた，前記締付けネジ２０によるシール効果で、
樹脂漏れの虞がないものとなっている．なお，該実施例
では、円柱状のガラス体ｌ７を用いているが，角柱状の
ものであっても良く，また，場合によってはガラス体１
７に代替してサフイアなどを用いても良く，この場合は
サフイアが高価であるので，観察窓１５は小さく設定さ
れる．さらにはまた、該実施例においては観察窓１５を
３つ設けているが、その数、形成個所などは任意である
． 第１図は前記観察窓ｌ５から加熱シリンダ３内の各ゾー
ンにおける樹脂挙動，樹脂温度などを撮影して解析する
ための構成を主に示すブロック図である． 同図において、３０は前記観察窓ｌ５に対向して設置さ
れた固体撮像素子、撮像管などを備えたビデオカメラ．
３１は同じく観察窓ｌ５に対向して設置されたストロボ
発光部で，ビデオカメラ３０からの同期信号を受けるス
トロボコントローラ３２によって発光制御される．上記
ビデオカメラ３０で撮影された画像は，一旦ビデオテー
ブレコーダ（以下ＶＴＲと称す）３４に記録され，この
画像データは，データバッファ３５に取込まれた後、Ａ
／Ｄ変換器３６によって適当なサンプリングレートでデ
ジタル信号に変換されて、後述する解析演算装置に送出
される．なお、３７はＶＴＲ３４に接続されたカラーＣ
ＲＴディスプレイよりなるモニタで，必要に応じビデオ
カメラ３０で撮影された画像がオペレータによって確認
されるようになっている． ３８は，前記Ｉｌｌ察窓１５に対向して設置されたサー
モビジＪンで．ＨｇＣｄＴｅ、ＩｎＳｈなどの温度検出
器を備え、前記観察窓ｌ５に接した樹脂温度を画像デー
タとして取込み，一旦ＶＴＲ３９に記録するようになっ
ている．そして．ＶＴＲ３９に記録された画像データは
，データバツファ４０に取込まれた後，Ａ／Ｄ変換器４
ｌによって適当なサンプリングレートでデジタル信号に
変換されて、後述する解析演算装置に送出される．なお
，４２はＶＴＲ３９４：接続されたカラー　Ｃ　Ｒ　Ｔ
ディスプレイよりなるモニタで、必要に応じサーモビジ
ョン３８で取込まれた温度分布画像がオペレータによっ
て直接視認されるようになっている．なお，前記ビデオ
カメラ３０、サーモビジョン３８は共に、ズーム機能を
もち，また図示していないが必要に応じ旋回回転台など
が付設される．また，該実施例においては，前記したよ
うに観察窓１５が３つ設けられているので、３つのＩＩ
Ｑ窓ｌ５を同時に観察する場合には，ビデオカメラ３０
，サーモビジョン３８などはこれに応じて複数台が配設
され、各観察窓１５を個別に時間的にずらせて観察する
場合には、ビデオカメラ３０，サーモビジョン３８など
は観察を必要とする観察窓ｌ５に対向する位置にその都
度移動される．４３は，ビデオカメラ３０、サーモビジ
ョン３８から得られたデータを解析するための解析演算
装置で，フレームバツファ４４、温度分布演算手段４５
、画像濃度分布演算手段４６，流動速度演算手段４７、
チェックリング挙動演算手段４８，データ格納部４９、
テーブル５０、成形条件演算部５１などを具備している
． 前記サーモビジョン３８から、ＶＴＲ３９、データバツ
ファ４０、Ａ／Ｄ変換器４ｌを介して解析演算装置４３
に送出されてきた画像データは，フレームバツファ４４
に一旦格納された後，前記温度分布演算手段４５に供給
され，温度分布演算手段４５はこのデータに基づき加熱
シリンダ３内の各ゾーンの樹脂温度分布を演算する．ま
た，該温度分布演算手段４５は，予めケーススタデイさ
れた温度分布情報が格納された前記テーブル５０の内容
を参照して，各部の温度が設定範囲内にあるかどうかや
，温度勾配が許容範囲内にあるかどうかや，或いは異常
温度発生部位があるかどうか等々の判別処理を実行する
． 前記ビデオカメラ３０から，ＶＴＲ３４．データバツフ
ァ３５、Ａ／Ｄ変換器３６を介して解析演算装置４３に
送出されてきた画像データは，同様にフレームバツファ
４４に一旦格納された後、前記画像濃度分布演算手段４
６，流動速度演算手段４７，チェックリング挙動演算手
段４８に所定のタイミングでそれぞれ供給される．画像
濃度分布演算手段４６は、輝度分布，色分布を演算し、
固相（樹脂ペレット）と流動相との輝度などの相違によ
る同相一流動相の分布度合、樹脂が溶融される時に生じ
るガスによる気泡の発生度合，樹脂中に混入されたマー
カーの分布度合、樹脂中に混入された着色剤の混り度合
等々を，前記テーブル５０に予め格納された固相一流動
相識別情報、気泡識別情報，マーカー識別情報、着色濃
度識別情報、などを参照して算出する．また，画像濃度
分布演算手段４６は，前記テーブル５０に予めケースス
タデイして格納された許容範囲情報などを参照して，上
記した演算結果が許容範囲にあるかどうか等の判別処理
も実行する． 前ｉ流動速度演算手段４７は、供給された複数フレーム
の画像データを処理し、前記テーブル５０に予め格納さ
れたマーカー識別情報を参照して、樹脂中に混入された
マーカーの流動速度から樹脂の流動速度を各部位ごとに
算出する．また，これによって樹脂の滞留箇所の有無、
滞留位置、滞留個所の大きさなどを演算・判別する．そ
してまた，流動速度演算手段４７は、前記テーブル５０
に予めケシススタデイして格納された許容範囲情報など
を参照して、上記した演算結果が許容範囲にあるかどう
か等の判別処理も実行する． 前記チェックリング挙動演算手段４８は，前記スクリュ
ー４の先端頚部に装着された公知のチェックリング（逆
止弁部材）の動きを、供給された複数フレームの画像デ
ータから，前記テーブル５０に予め格納されたチェック
リング識別情報を参照して演算する．また、チェックリ
ング挙動演算手段４８は、チェックリングが所定のタイ
ミング時点で所定の作動位置にあるかどうかを，前記テ
ーブル５０に予めケーススタデイして格納されたチェッ
クリング挙動許容範囲情報などを参照して、上記した演
算結果が許容範囲にあるかどうか等の判別処理も実行す
る． 上述した温度分布演算手段４５，画像濃度分布演算手段
４６、流動速度演算手段４７，チェックリング挙動演算
手段４８での演算処理結果は、前記データ格納部４９に
取込まれる．また，該データ格納部４９には、使用され
たスクリュー４に関する前記したスクリューデザインの
詳細，使用された樹脂材料種別，並びに，前記したチャ
ージ，射出行程時の設定条件（成形設定条件），すなわ
ち， ■各ゾーン（ノズル部，シリンダの前，中，後、ホツパ
ー下）のヒータ温度． ■計量ストローク． ■スクリュー回転数や背圧を計量ストロークに対してど
のように可変させたか． ■スクリューの正転／逆転の時間比率．■スクリュー回
転に重畳させる振動の強さ並びに振動数． ■サックバック量とその速度． ■射出圧力の大きさ並びに立上り時間．■射出ストロー
ク，並びに射出速度を射出ストロークに対してどのよう
に可変させたか．■保圧切替位置． ［相］保圧時の保圧力をどのように可変させたか．とい
う情報も合わせて格納される．なお，これ等の情報は図
示せぬキー人力装置による入力操作，もしくは射出成形
機全体の制御を司どるマイクロコンビータからなる制御
装置５２からの情報供給によって達成される． データ格納部４９には、成形設定条件を可変して試ショ
ットを繰返した際の，前述した各演算手段４５〜４８の
演算結果が順次記憶される．そして、各演算手段４５〜
４８の演算結果が最も好ましい状態を示した時の上記し
た成形条件■〜［相］が、最適成形条件として所定の記
憶エリアに格納される． 例えば、スクリューと加熱シリンダの形状設計毎に，順
次樹脂材料を，例えばポリカーボネイト，アクリル，ス
チロール等と変化させ、この各樹脂材料毎にチャージ量
を、１０〜１００％の間で１０％づつ変化させ、この上
で前記した成形条件■〜［相］を各々ケーススタデイし
た結果が，最適成形条件として所定の記憶エリアに格納
される．前記成形条件演算部５ｌは，データ格納部４９
に格納された樹脂ごとの最適成形条件データを参照して
，未解析の新しい樹脂の成形に際し、近似する樹脂材料
における既知の成形条件に基づき成形条件を算出設定し
，また、未解析の樹脂を試ショットすることで得られた
画像データからの前記した処理結果を参照して，未解析
の樹脂における成形条件を最適値に近づけるように成形
条件を算出する．この成形条件演算部５１による演算結
果は，前記した射出成形機の制御装Ｗ１５２に送出され
，これによって，成形条件が可変設定されるようになっ
ている． なお，ここで上述してきた機能部をもつ前記解析演算装
！！４３は．実際にはマイクロコンピュータよりなって
おり，各種Ｉ／Ｏインターフェス、主プログラム並びに
固定データなどを格納したＲＯＭ，各種フラグ並びに計
測データ、変換処理データなどを読み書きするＲＡＭ．
全体の制御を司どるμＣＰＵ（マイクロセントラルプロ
セッサユニット）等を具備しており、上述した各機能は
予め作成されたプログラムによって実呪されることは当
業者には自明であろう．また，解析演算装置４３の演算
処理結果は，必要に応じカラーＣＲＴディスプレイより
なる表示装Ｉ！５３、プリンタ５４゜などの出力装置に
送出され，オペレータに解析結果などを視認させるよう
にされる．また，解析演算装置４３は、磁気ディスク装
置などの外部メモリ５５とも接続され，必要に応じ所定
データの授受が行われるようになっている． 次に第５図〜第９図によって成形条件の解析手法の数例
を説明する． 第５図（ａ），（ｂ），（ｃ）は、加熱シリンダ３の観
察窓ｌ５から前記ビデオカメラで得られた画像を示す説
明図である．同各図は，樹脂の同相一流動相の分布状態
を示しており，図示白抜で示した部位５６が固相を、図
示ドット付与の部位５７が流動相を各々示している．ま
た，同図は総べてコンブレツションゾーンが示されてお
り、（ａ），（ｂ），（ｃ）の順に樹脂送り方向の下流
側の適宜部位がピックアップされている．良好な溶融可
塑化を達成するためには，コンブレツションゾーンの終
端で、同図（ｅ）のように１００％溶融が完了して且つ
この溶融完了位置が安定し、また，溶融開始位置も安定
していることが望ましい．また，溶融開始位置から溶融
完了位置の間において，溶融化が早過ぎも遅過ぎもせず
、且つ溶融化率が一定して漸次進行することが望ましい
． そこで，前記画像濃度分布演算手段４６は、コンブレツ
ションゾーンを細分化して、各部位の固相と流動相との
比を参照し，また，前記成形条件演算部５ｌは計測デー
タが適正でない場合は、溶融開始位置と溶融完了位置と
が安定し，且つ両位置間で溶融化が早過ぎも遅過ぎもせ
ず、且つ溶融化率が一定して漸次進行するように、前記
した成形条件■〜［相］のうちの必要なファクターを変
更調整する． 第６図は、前記加熱シリンダ３の先端部分の断面図であ
る．同図において、４ａは前記スクリュー４の先端頭部
、４ｂは頚部、４Ｃはネジ山で、５８は上記頚部４ｂ部
分に装着されたチェックリング、５７は貯えられた溶融
樹脂（流動相）を示しており，図示２点鎖線で示した前
記観察窓１５から加熱シリンダ３内が観測・観察できる
．第７図は，第６図に図示した観察窓１５から前記サー
モビジョン３８で得られる画像を示す説明図である．同
図において、領域Ｚ１の温度をＴＩ、領域ｚ２の温度を
Ｔ２、領域Ｚ３の温度をＴ３とすると，ＴＩ＞Ｔ２＞Ｔ
３の関係にあり，貯えられた溶融樹脂５７の温度分布が
一様でないことが判る．この貯えられた溶融樹脂５７の
温度分布は一様であることが望ましく，前記温度分布演
算手段４５は、例えば貯えられた溶融樹脂領域全体の平
均温度Ｔ　ａｗｅと、温度差範囲Ｒ＝Ｔｍａｘ−Ｔ自ｉ
ｎを算出し、また前記成形条件演算部５ｌは、Ｒ／Ｔａ
ｖｅが最小となるように，前記した成形条件■〜［相］
のうちの必要なファクターを変更調整する．なお、他の
観察窓１５においても同様にして温度分布が観察され，
異常高温、異常低温発生部位があった場合には，これに
対処する成形条件の変更がなされる． ゛第８図は，第６図に図示した観祭窓ｌ５から前記ビデ
オカメラ３０で得られる画像を示す説明図である．同図
は、溶融樹脂５７が前記ノズル１０から漏れるドルーリ
ング現象を防止するために，計量完了後に前記スクリュ
ー４を強制的に微小量だけ後退させて溶融樹脂５７の圧
力を一時低減させる公知のサックバック制御を行なった
場合の画像を示している．（なお，サックバック制御の
詳細については、必要ならば本願出願人が先に提案した
特願昭６３−２４８９５８号を参照されたい．）同図に
おいて、５９は樹脂圧の減圧によって生じた気泡を示し
ており，前記画像濃度分布演算手段４６はこの気泡の発
生度合を演算する．サックバックによって生じる気泡５
９は出来るだけ少いことが望ましく，例えば前記成形条
件演算部５１は気泡５９が僅かでも発生した時点でスク
リュー４の強制後退をストツブさせるように、サックバ
ック量を算出する． なお、他の観察窓ｌ５においても同様に気泡５９の発生
度合を示す画像が得られ，例えば、樹脂が溶融可塑化さ
れる時に発生するガスがうまく脱気されているか否かが
所定部位における気泡５９の発生個数で判別され，脱気
不良と判断されると、成形条件演算部５ｌによってこれ
に対処するチャージ条件の変更がなされる． なおまた，図示していないが第６図に示した観察窓ｌ５
から，前記チェックリング５８の動きを示す画像データ
が得られ，前記チェック挙動演算手段４８でチェックリ
ング５８の挙動が判別されるのは自明であろう． 第９図は，樹脂材料（樹脂ペレット）中にマーカーを所
定量混入した場合に、前記ビデオカメラ３０によって例
えば加熱シリンダ３の中央の観察窓１５から得られる画
像データを示す説明図である．マーカーとしては、測定
・解析する成形用の樹脂よりも溶融温度の高い着色樹脂
ペレット、或いは、成形用の樹脂と略同程度の比重をも
つ着色無機物のチップを用い，これを前記ホッパ−８か
ら例えば少量だけ間欠的に投入してマーカーの挙動を捉
えるようにされる． ゛第９図において、６０は樹脂中に混入されたマーカー
、矢印Ａは樹脂送り方向を示しており，マーカー６０が
ほぼ均一に分布している状態が示されている．しかしな
がら，溶融樹脂の流動挙動は複雑で、経験的にスクリュ
ー４のネジ山４Ｃの後側に樹脂のこびり付きが生じ易い
ことが知られている．すなわち，図中点線で示した領域
Ｓで樹脂の滞留が生じることがままあり，この場合には
、マーカー６０の一部が前方へ移送されずに滞留してい
ることが，前記画像濃度分布演算手段４６による経時的
な分析で樹脂滞留の有無と場所とが識別される．また，
マーカー６０の流速（平均流速，或いは鋼別流速）を前
記流動速度演算手段４７で算出することによって、樹脂
の平均流速や，流速が遅くなっている滞留個所が演算・
判別される．勿論、この滞留は少ければ少い方が望まし
いので，成形条件演算部５１によってこれに対処するチ
ャージ条件の変更がなされる． また図示していないが，測定・解析用の樹脂に、これと
同材料の着色樹脂よりなるマスターバッチを数％程度混
入し、これを前記ビデオカメラ３０で撮影した画像デー
タを，前記画像濃度分布演算手段４６において着色の濃
淡として計数処理すれば，可塑化の均一性などが判別で
きる．そして，例えば，所定領域内の最大濃淡差／濃度
平均値が所定範囲以下に抑まるように，前記成形条件演
算部５１がこれに対処するチャージ条件の変更・設定を
行う．なお、着色剤を混入した場合は，バージング（樹
脂替，色替）時の樹脂挙動の解析にも大いに役立つこと
は言う京でもない． 以上本発明を図示した実施例によって詳述したが，当業
者には本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可
能であり、解析演算装置４３内の処理は作成されるプロ
グラムによって種々の形態をとり得る． ［発明の効果］ 叙上のように本発明によれば，加熱シリンダ内部の樹脂
挙動などをダイレクトに観察・解析した結果に基づく，
より理論的な成形条件の設定を可能とし，また，スクリ
ューの設計，評価にも大きぐ寄与する射出成形機におけ
る成形条件解析方法を提供でき，その産業的価値は多大
である．

【図面の簡単な説明】

図面は何れも本発明の１実施例に係り、第１図は成形条
件を解析するための構成を示すブロック図、第２図は射
出成形機の射出装置を示す一部切断した正面図，第３図
は射出装置の要部を示す一部切断した要部正面図，第４
図は加熱シリンダを軸方向と直交する方向で切断した要
部断側面図，第５図はビデオカメラで得られる固相一流
動相の分布状態の様子を示す説明図、第６図は加熱シリ
ンダの先端部分の断正面図，第７図はサーモビジョンで
得られる画像を示す説明図，第８図はビデオカメラで得
られる気泡の発生の様子を示す説明図、第９図はビデオ
カメラで得られるマーカーの流動・分布の様子を示す説
明図である．１・・・・・・ペース、２・・・・・・支
台，３・・・・・・加熱シリンダ，４・・・・・・スク
リュー．４ａ・・・・・・先端頭部．４ｂ・・・・・・
頚部．４ｃ・・・・・・ネジ山、５・・・・・・スクリ
ュー回転用駆動源，６・・・・・・射出用駆動源，７・
・・・・・駆動伝達機構，８・・・・・・ホッパ−　９
・・・・・・バンドヒータ，１０・・・・・・ノズル．
１１・・・・・・ヘッドストック．１２・・・・・・取
付板．１３・・・・・・円形穴．１４・・・・・・スリ
ット，ｌ５・・・・・・観察窓．１６・・・・・・切欠
き．１７・・・・・・ガラス体．１８・・・・・・スペ
ーサ，１９・・・・・・ネジ穴、２０・・・・・・締付
けネジ，３０・・・・・・ビデオカメラ，３１・・・・
・・ストロボ発光部，３２・・・・・・ストロボコント
ローラ，３４・・・・・・ビデオテーブレコーダ，３５
・・・・・・データバッファ、３６・・・・・・Ａ／Ｄ
変換器、３７・・・・・・モニタ，３８・・・・・・サ
ーモビジョン，３９・．．．．．ビデオテープレコーダ
，４０・・・・・・データバツファ、４ｌ・・・・・・
Ａ／Ｄ変換器，４２・・・・・・モニタ，４３・・・・
・・解析演算装置、４４・・・・・・フレームバツファ
、４５・・・・・・温度分布演算手段，４６・・・・・
・画像濃度分布演算手段、４７・・・・・・流動速度演
算手段，４８・・・・・・チェックリング挙動演算装置
、４９・・・・・・データ格納部、５０・・・・・・テ
ーブル、５１・・・・・・成形条件演算部、５２・・・
・・・射出成形機の制御装置、５３・・・・・・表示装
置、５４・・・・・・プリンタ、５５・・・・・・外部
メモリ、５６・・・・・・固相，５７・・・・・・流動
相（溶融樹脂）、５８・・・・・・チェックリング，５
９・・・・・・気泡、６０・・・・・・マーカー 第４！！ 第５図 第７図 Ｚ２ Ｚ３ ｚ２

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱シリンダ内にスクリューを回転並びに進退可
   能に配設し、加熱シリンダの周壁の一部に、透光体を配
   した内部観察用の観察窓を設けてなる可視化加熱シリン
   ダをもつ射出成形機において、前記観察窓を通して前記
   加熱シリンダ内部の樹脂の温度分布データもしくは樹脂
   挙動などの画像データの少くとも一方を収集し、収集さ
   れたデータに基づき可塑化計量行程時（チャージ行程時
   ）もしくは射出行程時の条件を解析するようにしたこと
   を特徴とする可視化加熱シリンダをもつ射出成形機にお
   ける成形条件解析方法。
2. （２）請求項１記載において、前記の画像データから、
   溶融樹脂内の気泡の発生度合を計測・演算するようにし
   たことを特徴とする可視化加熱シリンダをもつ射出成形
   機における成形条件解析方法。
3. （３）請求項１記載において、可塑化溶融される樹脂材
   料中にマーカーとして、該樹脂材料よりも溶融温度の高
   い着色樹脂、または樹脂材料と略同程度の比重の着色無
   機物からなるチップを混入し、前記マーカーの流れ具合
   を前記画像データから分析して、樹脂の滞留箇所の有無
   などを計測・演算するようにしたことを特徴とする可視
   化加熱シリンダをもつ射出成形機における成形条件解析
   方法。
4. （４）請求項１記載において、可塑化溶融される樹脂材
   料中に着色剤を混入し、前記画像データから、樹脂材料
   の着色度合を計測・演算するようにしたことを特徴とす
   る可視化加熱シリンダをもつ射出成形機における成形条
   件解析方法。
5. （５）請求項１記載において、前記スクリューの先端頚
   部に位置するチェックリングの動きを、前記画像データ
   から計測・演算するようにしたことを特徴とする可視化
   加熱シリンダをもつ射出成形機における成形条件解析方
   法。
6. （６）請求項１記載において、所定領域内の各部の樹脂
   温度差などを計測・演算するようにしたことを特徴とす
   る可視化加熱シリンダをもつ射出成形機における成形条
   件解析方法。