JPH0647266B2

JPH0647266B2 - 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

Info

Publication number: JPH0647266B2
Application number: JP1057937A
Authority: JP
Inventors: 吉哉谷口
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Innovex Co Ltd
Priority date: 1989-03-13
Filing date: 1989-03-13
Publication date: 1994-06-22
Anticipated expiration: 2009-06-22
Also published as: JPH02238917A

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
ユ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、スクリユ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観察・
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］インラインスクリユ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（チヤージ）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ユーの形状設計も重要で、 (a)スクリユーの供給部（フイードゾーン）、圧縮部
（コンプレツシヨンゾーン）、計量部（メータリングゾ
ーン）の構成比。

(b)Ｌ／ＤＬ：スクリユーの全長Ｄ：スクリユーの直径 (c)圧縮比（ＣＲ＝ｈ１／ｈ２）ｈ１：供給部のスクリユー溝深さｈ２：計量部のスクリユー溝深さ（原料供給部のスクリユー溝に溜つている樹脂の分量
と、計量部のスクリユー溝に溜つている樹脂の分量との
比。） (d)Ｐ／ＤＰ：スクリユーのネジピツチＤ：スクリユーの直径などを充分考慮してスクリユーデザインが決定され、こ
れによつ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リユー形
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ユ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５
０〜６０％と大きくしてチヤ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
長くするとチヤージスピード、樹脂温、混練の安定性が
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練部での
せん断発熱を抑え、その反対に混練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／外径も、ヒータからの
加熱を安定に伝達するという点で重要である。

上述したスクリユーの設計は、過去の経験値に基づき、
コンピユータでシユミレーシヨン計算を行ないなされる
が、前記したようにスクリユーは多品種の樹脂材料に適
用可能な汎用スクリユーとされるのが一般的で、このよ
うなスクリユ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（チヤージ）時に
おいては、各ゾーンのヒータ温度。

計量ストローク。

スクリユー回転数を計量ストロークに対してどのよう
に可変させるか。

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。

サツクバツク量とその速度。

などのフアクターがあり、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か。

などのフアクターがある。

［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つたので、上述したチヤージ
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、試シヨツトによつて成形品を観察し、成
形条件を模索設定するものであつた。

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（チヤージ）時に、スクリユーで移送さ
れながら、加熱された樹脂材料がヒータによる加熱、ス
クリユー回転によるせん断力などによつて、どのように
溶融し、固相から流動相になつていくかの溶融可塑化の
進み方。

(ロ)流動相になつ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、
すなわち樹脂温度分布や異常温度部位の有無。

(ニ)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)流動相となつた樹脂がスクリユ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。

(ヘ)射出開始時のチエツクリングの動き。

(ト)着色剤混入時の樹脂のカラーリングの均一性。

などの重要なチエツクポイントは、全くブラツクボツク
スの中にあつて、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けることは不可能であつた。

一方、コンピユータによるシユミレーシヨン計算によつ
て成形条件設定に結びつける試みもなされているが、プ
ラスチツ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エツクポイント
に対するアクセスは、殆どカンと経験に頼つているのが
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つた。しかしなが
ら、近時のプラスチツク産業は、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つてきてい
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
にスクリユ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
ヨンなどの非接触型の温度トレーサによつて、前記観察
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
手段によつて、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ユ
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−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、チエツクリン
グの動きなどを、計測・演算し、これに基づき可塑化計
量（チヤージ）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］マイクロコンピユータよりなる解析演算装置は、観察窓
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つて演算処理する。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）、チエツクリング挙動などの演算解析を行い、固相
−流動相の分布度合、溶融樹脂内のの気泡の発生度合、
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、チエツ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、前記したチヤージ及び射
出行程時の各設定条件、用いた樹脂材料種別、スクリユ
ーデザインなどと共に格納され、成形条件を種々変更す
ることによつ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］以下、本発明を第１図〜第９図に示した１実施例によつ
て説明する。第１図は成形条件を解析するための構成要
素を示すブロツク図、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
持したヘツドストツクが取付けられている。４はスクリ
ユーで、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、スクリユー回転用駆動源５によつて回転駆動
されると共に、射出用駆動源６によつて前後動を制御さ
れるようになつている。なお、７は、スクリユー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、１０は加熱シリンダ３の先端に取付けられたノズ
ルである。

上記ホツパー８から加熱シリンダ３内のスクリユー４の
後部に供給された樹脂材料は、スクリユー４の回転によ
つて混練・可塑化されつつ前方へ移送され、スクリユー
４の先端側に溶融樹脂が貯えられるに従つてスクリユー
４が背圧を制御されつつ後退し、スクリユー４の先端側
に１シヨツト分の溶融樹脂が貯えられた時点（計量終了
時点）で、スクリユー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、スクリユー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
ヤビテイ内へ射出・充填されるようになつている。

なお該実施例においては、チヤージ行程時に前記スクリ
ユー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、或いはチヤージ行程時にスク
リユーを振動させつつ回転させることも可能となつてお
り、これによつてチヤージ条件設定項目を多くしてチヤ
ージ条件のバリエーシヨンを増し、また、きめ細かな制
御が可能となつている。（前者の正逆転転チヤージにつ
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ヤージにつ
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
よつて説明する。

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に固着されたヘツドストツク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（図示左側）から後端側に向つて断面円
形の円形穴１３が軸方向に沿つ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
であつてもよい。

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つのスリツト１４，１４が穿設されている。該２
つのスリツト１４，１４は円形穴１３の直径の延長線上
に位置し、円形穴１３と同様に加熱シリンダ３の前端側
から後端側に向つて軸方向に沿つて連続して穿設されて
いる。なお、円形穴１３並びにスリツト１４は、例えば
ワイヤカツトで形成される。

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１３に達する
軸方向に沿つた細長い観察窓１５が、例えばエンドミル
加工によつて複数個穿設されている。該実施例において
は、前記スクリユー４のフイードゾーン、コンプレツシ
ヨンゾーン、メータリングゾーンに各々対応して、観察
窓１５が３つ設けられているが、観察窓１５の数の任意
である。（なお、この観察窓１５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１
３に達する軸方向に沿つた細長い切欠き１６が、複数個
穿設されている。この切欠き１６は、観察窓１５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、例えば観察窓１５と同時にエンドミル加工に
よつて穿設される。

１７は、前記加熱シリンダ３の円形穴１３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ペーサ１８を介して図示せぬ圧接手
段（例えば締付けナツト）で押圧するようになつてい
る。この結果、各ガラス体１７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１８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
ツト１４と直交し且つ該スリツト部分を貫通して形成さ
れている。このネジ穴１９は、スリツト部分を貫通した
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・締結され、それによつて、
スリツト１４を狭める方向の力を作用させるようになつ
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
になつている。

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１７を介して、加熱シリンダ３内の前記し
たフイードゾーン、コンプレツシヨンゾーン、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つて
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内部の樹脂圧によつて、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１７とは円弧面同士が
圧接されるので、押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つている。

なお、該実施例では、円柱状のガラス体１７を用いてい
るが、角柱状のものであつても良く、また、場合によつ
てはガラス体１７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１５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ツク図である。

同図において、３０は前記観察窓１５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１５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によつて発光制御される。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
プレコーダ（以下ＶＴＲと称す）３４に記録され、この
画像データは、データバツフア３５に取込まれた後、Ａ
／Ｄ変換器３６によつ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デイ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つて確認
されるようになつている。

３８は、前記観察窓１５に対向して設置されたサーモビ
ジヨンで、ＨｇＣｄＴｅ、ＩｎＳｂなでの温度検出器を
備え、前記観察窓１５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つてい
る。そして、ＶＴＲ３９に記録された画像データは、デ
ータバツフア４０に取込まれた後、Ａ／Ｄ変換器４１に
よつ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、４
２はＶＴＲ３９に接続されたカラーＣＲＴデイスプレイ
よりなるモニタで、必要に応じサーモビジヨン３８で取
込まれた温度分布画像がオペレータによつて直接視認さ
れるようになつている。

なお、前記ビデオカメラ３０、サーモビジヨン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つの観察窓１５を同時に観察する場合には、ビ
デオカメラ３０、サーモビジヨン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
ジヨン３８などは観察を必要とする観察窓１５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、サーモビジヨン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
ムバツフア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、チエツクリング
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。

前記サーモビジヨン３８から、ＶＴＲ３９、データバツ
フア４０、Ａ／Ｄ変換器４１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、フレームバツフア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
ア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ア
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、チエツ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（樹脂ペレツト）と流動相との輝度などの相違によ
る固相−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−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。

前記流動速度演算手段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、これによつ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。

前記チエツクリング挙動演算手段４８は、前記スクリユ
ー４の先端頚部に装着された公知のチエツクリング（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エツク
リング識別情報を参照して演算する。また、チエツクリ
ング挙動演算手段４８は、チエツ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エツ
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、チエツクリング挙動演算
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
たスクリユー４に関する前記したスクリユーデザインの
詳細、使用された樹脂材料種別、並びに、前記したチヤ
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。

スクリユ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。

スクリユーの正転／逆転の時間比率。

スクリユー回転に重畳させる振動の強さ並びに振動
数。

サツクバツク量とその速度。

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。

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
は図示せぬキー入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ピユータからな
る制御装置５２からの情報供給によつて達成される。

データ格納部４９には、成形設定条件を可変して試シヨ
ツトを繰返した際の、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〜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、スクリユ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ヤージ量
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〜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５１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ヨツ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置５２に送出され、これによ
つて、成形条件が可変設定されるようになつている。

なお、ここで上述してきた機能部をもつ前記解析演算装
置４３は、実際にはマイクロコンピユータよりなつてお
り、各種Ｉ／Ｏインターフエス、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
ツサユニツト）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つて実現されることは当業
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デイスプレイよりな
る表示装置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、磁気デイスク装置など
の外部メモリ５５とも接続され、必要に応じ所定のデー
タの授受が行われるようになつている。

次に第５図〜第９図によつ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１５
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、樹脂の固相−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、図示ドツト
付与の部位５７が流動相を各々示している。また、同図
は総べてコンプレツシヨ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
がピツクアツプされている。良好な溶融可塑化を達成す
るためには、コンプレツシヨンゾーンの終端で、同図
(c)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、コンプレツ
シヨ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５１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〜のうちの必要なフアクターを変更調
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は前記スクリユー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エツクリング、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
ビジヨン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Ｔ１、領域Ｚ２の温度をＴ
２、領域Ｚ３の温度をＴ３とすると、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３
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Taveと、温度差範囲Ｒ＝Tmax−Tminを算出し、また
前記記成形条件演算部５１は、Ｒ／Taveが最小となるよ
うに、前記した成形条件〜のうちの必要なフアクタ
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
部位があつた場合には、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図に図示した観察窓１５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ユ
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ツクバツク制御を行なつた
場合の画像を示している。（なお、サツクバツク制御の
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つ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。サツクバツクによつて生じる気泡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
ユー４の強制後退をストツプさせるように、サツクバツ
ク量を算出する。

なお、他の観察窓１５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５１によつてこれ
に対処するチヤ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１５
から、前記チエツクリング５８の動きを示す画像データ
が得られ、前記チエツク挙動演算手段４８でチエツクリ
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（樹脂ペレツト）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によつて例
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
ペレツト、或いは、成形用の樹脂と略同程度の比重をも
つ着色無機物のチツプを用い、これを前記ホツパー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、経験的にスクリユー
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、或いは個別流速）を前記
流動速度演算手段４７で算出することによつて、樹脂の
平均流速が、流速が遅くなつている滞留個所が演算・判
別される。勿論、この滞留は少なけれ少い方が望ましい
ので、成形条件演算部５１によつてこれに対処するチヤ
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ツチを数％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ヤージ条件の変更・設定を
行う。なお、着色剤を混入した場合は、パージング（樹
脂替、色替）時の樹脂挙動の解析にも大いに役立つこと
は言うまでもない。

以上本発明を図示した実施例によつて詳述したが、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
グラムによつ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
ユーの設計、評価にも大きく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ツク図、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−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図はサーモビジヨンで
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……ベース、２……支台、３……加熱シリンダ、４…
…スクリユー、４ａ……先端頭部、４ｂ……頚部、４ｃ
……ネジ山、５……スクリユー回転用駆動源、６……射
出用駆動源、７……駆動伝達機構、８……ホツパー、９
……バンドヒータ、１０……ノズル、１１……ヘツドス
トツク、１２……取付板、１３……円形穴、１４……ス
リツト、１５……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
オテープレコーダ、３５……データバツフア、３６……
Ａ／Ｄ変換器、３７……モニタ、３８……サーモビジヨ
ン、３９……ビデオテープレコーダ、４０……データバ
ツフア、４１……Ａ／Ｄ変換器、４２……モニタ、４３
……解析演算装置、４４……フレームバツフア、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……チエツクリング挙
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……チエツクリング、５９……気泡、６０…
…マーカー。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱シリンダ内にスクリユーを回転並びに
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（チヤージ
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。
【請求項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。
【請求項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ツプを混入し、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。
【請求項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。
【請求項５】請求項１記載において、前記スクリユーの
先端頚部に位置するチエツクリングの動きを、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。
【請求項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。