特許 7189395 演算装置及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-05

(45)【発行日】2022-12-13

(54)【発明の名称】演算装置及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/78 20060101AFI20221206BHJP

   B29C 45/74 20060101ALI20221206BHJP

【ＦＩ】

B29C45/78

B29C45/74

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2022547312

(86)(22)【出願日】2022-05-20

(86)【国際出願番号】 JP2022021021

【審査請求日】2022-08-03

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(74)【代理人】

【識別番号】100160794

【弁理士】

【氏名又は名称】星野 寛明

(72)【発明者】

【氏名】中村 京祐

【審査官】▲高▼橋 理絵

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２１／２４６５２４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００４－２５５６０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２２５３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２４６８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０４２９９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ４５／００－４５／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリンダと、前記シリンダの周囲に配置されるヒータと、前記シリンダの内部に配置されるスクリュと、を備える射出成形機において、成形材料に加えられる熱量の割合を演算する演算装置であって、
加熱前の前記成形材料の温度及び前記シリンダから射出される前記成形材料の温度を温度情報として取得する温度取得部と、
前記スクリュを動作させるモータと前記ヒータの動作状態とを動作情報として取得する動作情報取得部と、
前記成形材料及び前記射出成形機の特性を特性情報として取得する特性情報取得部と、
取得された前記温度情報、前記動作情報、及び前記特性情報に基づいて、前記スクリュのせん断発熱量及び前記ヒータからのヒータ伝熱量を演算する演算部と、
演算結果を出力する出力部と、
を備える演算装置。

【請求項2】

前記演算部は、取得された前記温度情報、前記動作情報、及び前記特性情報に基づいて、前記成形材料のエネルギ変化量を算出する請求項１に記載の演算装置。

【請求項3】

前記演算部は、前記せん断発熱量と前記ヒータ伝熱量との割合を演算し、
前記出力部は、演算された割合を出力する請求項１に記載の演算装置。

【請求項4】

前記演算部は、前記ヒータによるヒータ発熱量及び前記せん断発熱量の和と前記エネルギ変化量との割合、及び前記ヒータ発熱量と前記ヒータ伝熱量の割合との少なくとも一方の割合を演算し、
前記出力部は、演算された割合を出力する請求項２に記載の演算装置。

【請求項5】

前記温度取得部は、前記シリンダから射出される前記成形材料の実測値を所定時間で平均した温度を温度情報として取得する請求項１に記載の演算装置。

【請求項6】

前記演算部は、前記成形材料の前記シリンダに投入されるタイミングから前記シリンダの射出口に移動するタイミングの時間を開けて取得された加熱前の前記成形材料の温度及び射出時の前記成形材料の温度を温度情報として割合を演算する請求項１に記載の演算装置。

【請求項7】

前記演算部は、前記スクリュによる前記成形材料へのせん断トルクの伝達時間を用いて前記せん断発熱量を演算する請求項１に記載の演算装置。

【請求項8】

前記演算部は、前記ヒータによる前記成形材料への伝熱時間を用いて前記ヒータ発熱量を演算する請求項４に記載の演算装置。

【請求項9】

前記演算部は、１成形サイクルごとに前記成形材料のエネルギ変化量、前記スクリュのせん断発熱量、及び前記ヒータからのヒータ伝熱量を演算する請求項２に記載の演算装置。

【請求項10】

前記出力部は、前記演算部の演算結果を所定区間ごとに散布図で出力する請求項１に記載の演算装置。

【請求項11】

前記射出成形機に設定される成形条件を取得する成形条件取得部をさらに備え、
前記出力部は、前記演算部による演算結果を時系列的に配置して出力するとともに、配置された演算結果を時系列に沿って選択可能なカーソルと前記カーソルによって選択された演算結果に対応する成形条件を出力する請求項１に記載の演算装置。

【請求項12】

複数のカーソルによって選択された前記成形条件を比較する比較部をさらに備え、
前記出力部は、複数のカーソルの間で異なる成形条件を出力する請求項１１に記載の演算装置。

【請求項13】

シリンダと、前記シリンダの周囲に配置されるヒータと、前記シリンダの内部に配置されるスクリュと、を備える射出成形機において、成形材料に加えられる熱量の割合を演算する演算装置としてコンピュータを動作させるプログラムであって、
前記コンピュータを、
加熱前の前記成形材料の温度及び前記シリンダから射出される前記成形材料の温度を温度情報として取得する温度取得部、
前記スクリュを動作させるモータと前記ヒータの動作状態とを動作情報として取得する動作情報取得部、
前記成形材料及び前記射出成形機の特性を特性情報として取得する特性情報取得部、
取得された前記温度情報、前記動作情報、及び前記特性情報に基づいて、前記スクリュのせん断発熱量及び前記ヒータからのヒータ伝熱量を演算する演算部、
演算結果を出力する出力部、
として機能させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、演算装置及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、ホッパに入れられたペレットをシリンダ内で溶融して、金型に注入する射出成形機が知られている。射出成形機のシリンダの外周には、ヒータが配置される。ヒータがシリンダを加熱することにより、ペレット（成形材料）が溶融される。また、シリンダ内に配置されるスクリュを回転させることにより、成形材料が混錬されて、可塑化される。このように、成形材料は、ヒータからの伝熱と、スクリュ回転時のせん断作用により発生するせん断発熱とによって可塑化される。

【0003】

このような射出成形機の制御方法として、ヒータ熱量における加熱シリンダ温度と、予め測定されたシリンダ温度との温度差をせん断発熱による温度情報として検出する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００１－２２５３７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、成形材料へ付与される熱における伝熱とせん断発熱の割合は、可塑化された成形材料の溶融状態（品質）と密接な関係がある。一般的には、伝熱主体で可塑化を行えば、良好な品質の成形材料が得られると言われている。一方で、せん断主体の場合には、効率的に可塑化を行うことができる。

【0006】

特許文献１では、伝熱とせん断発熱とのエネルギ量が具体的に計算されない。そのため、伝熱とせん断発熱とを成形条件の決定の助けとすることが難しい。伝熱とせん断発熱との関係は品質と効率とのトレードオフの関係にあることから、伝熱とせん断発熱との関係を成形条件の指標として容易に得ることができれば好適である。

【課題を解決するための手段】

【0007】

（１）本開示は、シリンダと、その周囲に配置されるヒータと、前記シリンダの内部に配置されるスクリュと、を備える射出成形機において、成形材料に加えられる熱量の割合を演算する演算装置であって、加熱前の前記成形材料の温度及び前記シリンダから射出される前記成形材料の温度を温度情報として取得する温度取得部と、前記スクリュを動作させるモータと前記ヒータの動作状態とを動作情報として取得する動作情報取得部と、前記成形材料及び前記射出成形機の特性を特性情報として取得する特性情報取得部と、取得された前記温度情報、前記動作情報、及び前記特性情報に基づいて、前記スクリュのせん断発熱量及び前記ヒータからのヒータ伝熱量を演算する演算部と、演算結果を出力する出力部と、を備える演算装置に関する。

【0008】

（２）また、本開示は、シリンダと、その周囲に配置されるヒータと、前記シリンダの内部に配置されるスクリュと、を備える射出成形機において、成形材料に加えられる熱量の割合を演算する演算装置としてコンピュータを動作させるプログラムであって、前記コンピュータを、加熱前の前記成形材料の温度及び前記シリンダから射出される前記成形材料の温度を温度情報として取得する温度取得部、前記スクリュを動作させるモータと前記ヒータの動作状態とを動作情報として取得する動作情報取得部、前記成形材料及び前記射出成形機の特性を特性情報として取得する特性情報取得部、取得された前記温度情報、前記動作情報、及び前記特性情報に基づいて、前記スクリュのせん断発熱量及び前記ヒータからのヒータ伝熱量を演算する演算部、演算結果を出力する出力部、として機能させるプログラムに関する。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、伝熱とせん断発熱との関係を成形条件の指標として容易に得ることが可能な演算装置及びプログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の一実施形態に係る制御装置を含む射出成形機を示す概略図である。

【図2】一実施形態の制御装置のヒータの発熱量と放熱量の関係を示す概略図である。

【図3】一実施形態の制御装置の構成を示すブロック図である。

【図4】一実施形態の制御装置の時間の流れと温度と発熱量との関係を示すグラフである。

【図5】一実施形態の制御装置の出力部によって出力される画面を示す画面図である。

【図6】一実施形態の制御装置の出力部によって出力される画面を示す画面図の他の例である。

【図7】一実施形態の制御装置の動作の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の一実施形態に係る演算装置１及びプログラムについて、図１から図７を参照して説明する。
まず、本実施形態により制御される射出成形機について説明する。
射出成形機１０は、ペレット（以下、成形材料ともいう）を溶融して金型（図示せず）に注入することで成形する装置である。射出成形機１０は、例えば、図１に示すように、シリンダ１０１と、ヒータ１０２と、安全カバー１０３と、を備える。

【0012】

シリンダ１０１は、例えば、筒状体である。シリンダ１０１の軸方向一端部は、端部に向けて縮径する。シリンダ１０１は、軸方向に沿って、内部にスクリュ（図示せず）を有する。スクリュは、溶融した成形材料を攪拌しつつシリンダ１０１の一端側に移動させる。

【0013】

ヒータ１０２は、シリンダ１０１の周囲に配置される。ヒータ１０２は、例えば、シリンダ１０１の軸方向に沿って、複数配置される。具体的には、ヒータ１０２は、シリンダ１０１の軸方向先端のノズル部から基端まで複数配置される。本実施形態において、ヒータ１０２はシリンダ１０１の外周を覆うように、軸方向に沿って４つ配置される。ヒータ１０２は、例えば、シリンダ１０１を２００度以上に加熱する。

【0014】

安全カバー１０３は、ヒータ１０２の周囲に配置される凹状体である。安全カバー１０３は、比較的高温となるヒータ１０２への接触を回避するために配置される。

【0015】

以上の射出成形機１０によれば、ヒータ１０２によって２００度以上に加熱されたシリンダ１０１の内部において、成形材料が溶融される。スクリュは、溶融した成形材料をシリンダ１０１の一端から金型に注入する。これにより、射出成形機１０は、例えば、プラスチック製品を成形する。ヒータ１０２の周囲には、安全カバー１０３が配置される。

【0016】

ここで、図２に示すように、成形材料が受け取る総熱量Ｅ_Ｍは、ヒータ１０２からの伝熱量をＥ_Ｔ、せん断発熱量をＥ_Ｓとすると、以下の数１で示され得る。

【0017】

【数1】

【0018】

以下の実施形態に係る演算装置１は、成形材料の温度変化と、上記相関を用いて、伝熱量Ｅ_Ｔを演算する。これにより、伝熱量とせん断発熱量との割合を演算するものである。これにより、伝熱とせん断発熱との関係を成形条件の指標として容易に得ることを図ったものである。

【0019】

次に、本開示の一実施形態に係る演算装置１について、図１から図７を参照して説明する。
演算装置１は、射出成形機１０において、成形材料に加えられる熱量の割合を演算する装置である。演算装置１は、図３に示すように、温度取得部１１と、成形条件取得部１２と、動作情報取得部１３と、特性情報格納部１４と、特性情報取得部１５と、演算部１６と、出力部１７と、比較部１８と、を備える。

【0020】

温度取得部１１は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。温度取得部１１は、加熱前の前記成形材料の温度及びシリンダ１０１から射出される成形材料の温度を温度情報として取得する。温度取得部１１は、例えば、シリンダ１０１の材料投入口に投入される成形材料の温度を取得する。温度取得部１１は、例えば、シリンダ１０１の材料投入口に配置されるセンサ（図示せず）の実測温度を取得する。また、温度取得部１１は、例えば、シリンダ１０１から射出される成形材料の温度を取得する。温度取得部１１は、例えば、シリンダ１０１の先端に配置されたセンサ（図示せず）の実測温度を取得する。温度取得部１１は、例えば、シリンダ１０１から射出される成形材料の実測値を所定時間で平均した温度を温度情報として取得する。

【0021】

成形条件取得部１２は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。成形条件取得部１２は、射出成形機１０に設定される成形条件を取得する。成形条件取得部１２は、例えば、計量ストローク、計量背圧、冷却時間、及び計量回転数等を成形条件として取得する。

【0022】

動作情報取得部１３は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。動作情報取得部１３は、スクリュを動作させるモータとヒータ１０２の動作状態とを動作情報として取得する。動作情報取得部は、スクリュを回転駆動するモータの電流負荷率、スクリュ回転角速度、各ヒータ１０２の稼働率をサンプリング周期毎に取得する。

【0023】

特性情報格納部１４は、例えば、ハードディスク等の記憶媒体である。特性情報格納部１４は、射出成形機１０の特性を特性情報として格納する。特性情報格納部１４は、例えば、成形材料の比熱、溶融時の密度、モータに関する情報（トルク定数、減速比、機械効率）、ヒータ１０２に関する情報（ヒータ容量）、加熱シリンダ１０１やスクリュの形状、等を特性情報として格納する。

【0024】

特性情報取得部１５は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。特性情報取得部１５は、射出成形機１０の特性情報を取得する。特性情報取得部１５は、例えば、特性情報格納部１４から特性情報を読み出すことにより特性情報を取得する。

【0025】

演算部１６は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。演算部１６は、取得された温度情報、動作情報、及び特性情報に基づいて、成形材料のエネルギ変化量、スクリュのせん断発熱量、及びヒータ１０２からのヒータ伝熱量を演算するとともに、せん断発熱量とヒータ伝熱量との割合を演算する。また、演算部１６は、取得された温度情報、動作情報、及び特性情報に基づいて、成形材料のエネルギ変化量、スクリュのせん断発熱量、ヒータ１０２によるヒータ発熱量、及びヒータ１０２からのヒータ伝熱量を演算するとともに、ヒータ発熱量及びせん断発熱量の和とエネルギ変化量との割合、及びヒータ発熱量とヒータ伝熱量の割合とを演算する。演算部１６は、例えば、１成形サイクルごとに成形材料のエネルギ変化量、スクリュのせん断発熱量、及びヒータからのヒータ伝熱量を演算する。演算部１６は、例えば、成形材料のシリンダ１０１に投入されるタイミングからシリンダ１０１の射出口に移動するまでのタイミングの時間差を開けて取得された加熱前の成形材料の温度及び射出時の前記成形材料の温度を温度情報として割合を演算する。すなわち、演算部１６は、成形材料の投入から射出までの移動時間を考慮して、移動前の成形材料の温度と移動後の成形材料の温度とを温度情報として割合を演算する。また、演算部１６は、例えば、スクリュによる成形材料へのせん断トルクの伝達時間を用いてせん断発熱量を演算する。また、演算部１６は、ヒータによる成形材料への伝熱時間を用いてヒータ発熱量を演算する。演算部１６は、例えば、図４に示すように、所定区間（１成形サイクル）ごとの演算結果を演算する。図４において、演算部１６は、例えば、投入口から投入された成形材料について、３サイクルで射出される場合に、成形材料の投入から射出までの移動時間を考慮して、エネルギ変化量を求めている。また、３サイクル分の動作情報を使用して、せん断発熱量およびヒータ発熱量を求めている。演算部１６は、エネルギ変化量演算部１６１と、せん断発熱量演算部１６２と、ヒータ伝熱量演算部１６３と、ヒータ発熱量演算部１６４と、割合演算部１６５と、を備える。

【0026】

エネルギ変化量演算部１６１は、成形材料のエネルギ変化量として、成形材料の可塑化に用いられた熱量を演算する。エネルギ変化量演算部１６１は、例えば、エネルギ変化量Ｅ_Ｍについて、成形材料の質量ｍ、成形材料の比熱ｃ、材料投入口とシリンダ１０１の先端との成形材料の温度差ΔＴとして、以下の数２を演算する。ここで、成形材料の質量ｍは、計量体積Ｖと成形材料の溶融時密度ρの積によって演算されてもよい。なお、比熱ｃは、一定ではなく、温度依存で変化する。エネルギ変化量演算部１６１は、例えば、入口温度から出口温度の平均値によって求められる比熱ｃを用いて演算する。

【0027】

【数2】

【0028】

せん断発熱量演算部１６２は、動作情報及び特性情報に基づいて、せん断発熱量を演算する。せん断発熱量演算部１６２は、例えば、計量時のスクリュトルクＴと回転角速度ωとを時間積分することにより、せん断発熱量Ｅ_Ｓを演算する。なお、せん断発熱量演算部１６２は、成形材料に加えられたトルクを正確に演算するため、予め各回転速度で測定したスクリュ空転時のトルクを用いて、摩擦トルク分を計量時のスクリュトルクから差し引いてせん断発熱量Ｅ_Ｓを演算してもよい。せん断発熱量演算部１６２は、せん断発熱量Ｅ_Ｓについて、スクリュ回転モータのトルク定数Ｋ_Ｔ、計量時のモータの電流値ｒ_Ｍ、空転時のモータの電流値ｒ_Ｆ、モータとスクリュ間の減速比Ｒ、スクリュの回転角速度ω、機械効率η、計量開始時刻Ｔ_０、計量終了時刻Ｔ_１として、以下の数３又は数４で演算されてもよい。なお、空転時のモータの電流値ｒ_Ｆは、機種、スクリュサイズ、スクリュ形状、及び回転数に応じて事前に測定される値であってよい。また、せん断発熱量Ｅ_Ｓは、スクリュトルクから加速トルク分をさらに差し引いて求められてもよい。

【0029】

【数3】

【数4】

【0030】

ヒータ伝熱量演算部１６３は、ヒータ１０２の伝熱量を演算する。ヒータ伝熱量演算部１６３は、演算されたエネルギ変化量Ｅ_Ｍからせん断発熱量Ｅ_Ｓの差を求めることにより、ヒータ伝熱量Ｅ_Ｔを演算する。

【0031】

ヒータ発熱量演算部１６４は、各ヒータ１０２の稼働率と、ヒータ１０２の容量との積を時間積分することにより、ヒータ１０２の総発熱量Ｅ_Ｈｉを演算する。ヒータ発熱量演算部１６４は、ヒータ１０２の容量Ｗ_ｉ、各ヒータ１０２の稼働率ｒ_ｉ，計算開始時刻ｔ_２，計算終了時刻ｔ_３として、以下の数５を演算することにより求められてもよい。また、ヒータ発熱量演算部１６４は、動作情報として取得した成形時の電源電圧を補正することにより、ヒータ１０２の総発熱量Ｅ_Ｈｉを求めてもよい。

【0032】

【数5】

【0033】

割合演算部１６５は、成形材料のエネルギ変化量におけるヒータ１０２の伝熱量とせん断発熱量との割合を演算する。また、割合演算部１６５は、成形材料に伝達される可塑化時のエネルギの効率を示す可塑化エネルギ効率を演算する。割合演算部１６５は、例えば、ヒータ１０２の発熱量Ｅ_Ｈ及びせん断発熱量Ｅ_Ｓの和とエネルギ変化量Ｅ_Ｍとの比を演算することにより、可塑化エネルギ効率を演算する。また、割合演算部１６５は、成形材料に伝達される可塑化時のヒータのエネルギ効率を演算する。割合演算部１６５は、例えば、ヒータ１０２の発熱量Ｅ_Ｈとヒータ１０２の伝熱量Ｅ_ｒとの比を演算することにより、ヒータエネルギ効率を演算する。

【0034】

出力部１７は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。出力部１７は、演算結果を出力する。出力部１７は、例えば、ディスプレイ等の表示装置に演算結果を出力する。出力部１７は、例えば、演算部１６の演算結果を所定区間ごとに散布図で出力する。また、出力部１７は、演算部１６による演算結果を時系列的に配置するとともに、配置された演算結果を時系列に沿って選択可能なカーソルを出力する。出力部１７は、例えば、数値、円グラフ、又は棒グラフで演算結果を示す。また、出力部１７は、例えば、図５に示すように、所定区間（サイクル）ごとの演算結果を散布図として出力する。出力部１７は、カーソルを用いて各サイクルを選択可能に示すとともに、選択されたサイクルにおける伝熱量、せん断発熱量、伝熱量及びせん断発熱量の割合、可塑化エネルギ効率、ヒータ１０２のエネルギ効率、及び成形条件を出力する。

【0035】

比較部１８は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。比較部１８は、複数のカーソルによって選択された成形条件を比較する。比較部１８は、例えば、図６に示すように、複数のカーソルで選択された所定区間の演算結果及び成形条件を比較する。

【0036】

以上の比較部１８及び出力部１７によれば、出力部１７は、複数のカーソルの間で異なる成形条件を出力する。出力部１７は、例えば、図６に示すように、２つの所定区間において計量回転数、計量背圧について異なる成形条件として出力する。

【0037】

次に、演算装置１による処理の流れについて、図７を参照して説明する。
まず、特性情報取得部１５は、特性情報を取得する（ステップＳ１）。次いで、温度取得部１１は、温度情報を取得する（ステップＳ２）。次いで、成形条件取得部１２は、成形条件を取得する（ステップＳ３）。

【0038】

次いで、エネルギ変化量演算部１６１は、エネルギ変化量を演算する（ステップＳ４）。次いで、ヒータ発熱量演算部１６４は、ヒータ発熱量を演算する（ステップＳ５）。次いで、せん断発熱量演算部１６２は、せん断発熱量を演算する（ステップＳ６）。次いで、ヒータ伝熱量演算部１６３は、ヒータ伝熱量を演算する（ステップＳ７）。次いで、割合演算部１６５は、せん断発熱量とヒータ伝熱量との割合、ヒータ発熱量及びせん断発熱量の和とエネルギ変化量との割合、及びヒータ発熱量とヒータ伝熱量の割合を演算する（ステップＳ８）。次いで、出力部１７は、演算結果を出力する（ステップＳ９）。

【0039】

次いで、終了するか否かが判断される（ステップＳ１０）。終了する場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、本フローによる処理は、終了する。一方、終了しない場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、処理は、ステップＳ２に戻る。

【0040】

次に、本実施形態のプログラムについて説明する。
演算装置１に含まれる各構成は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせによりそれぞれ実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。

【0041】

プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、表示プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

【0042】

以上、一実施形態に係る演算装置１及びプログラムによれば、以下の効果を奏する。
（１）シリンダ１０１と、その周囲に配置されるヒータ１０２と、シリンダ１０１の内部に配置されるスクリュと、を備える射出成形機１０において、成形材料に加えられる熱量の割合を演算する演算装置１であって、加熱前の成形材料の温度及びシリンダ１０１から射出される成形材料の温度を温度情報として取得する温度取得部１１と、スクリュを動作させるモータとヒータ１０２の動作状態とを動作情報として取得する動作情報取得部１３と、成形材料及び射出成形機１０の特性を特性情報として取得する特性情報取得部１５と、取得された温度情報、動作情報、及び特性情報に基づいて、成形材料のエネルギ変化量、スクリュのせん断発熱量、及びヒータ１０２からのヒータ伝熱量を演算するとともに、せん断発熱量とヒータ伝熱量との割合を演算する演算部１６と、演算結果を出力する出力部１７と、を備える。これにより、伝熱とせん断発熱との関係を成形条件の指標として容易に得ることができる。

【0043】

（２）演算部１６は、取得された温度情報、動作情報、及び特性情報に基づいて、成形材料のエネルギ変化量を算出する。これにより、成形材料に対するエネルギ効率を容易に得ることができる。

【0044】

（３）演算部１６は、せん断発熱量とヒータ伝熱量との割合を演算し、出力部１７は、演算された割合を出力する。これにより、伝熱とせん断発熱との関係を成形条件の指標としてより分かりやすい値として得ることができる。

【0045】

（４）演算部１６は、ヒータ発熱量及びせん断発熱量の和とエネルギ変化量との割合、及びヒータ発熱量とヒータ伝熱量の割合との少なくとも一方の割合を演算し、出力部１７は、演算された割合を出力する。これにより、成形条件の指標について、より詳細な情報を容易に得ることができる。

【0046】

（５）温度取得部１１は、シリンダ１０１から射出される成形材料の実測値を所定時間で平均した温度を温度情報として取得する。これにより、成形材料の温度を精度よく得ることができる。

【0047】

（６）演算部１６は、成形材料のシリンダ１０１に投入されるタイミングからシリンダ１０１の射出口に移動するタイミングの時間を開けて取得された加熱前及び射出時の成形材料の温度を温度情報として割合を演算する。これにより、投入口から投入される成形材料に着目して、シリンダ１０１内を移動した後に射出される成形材料の温度変化を温度情報として得ることができるので、エネルギ変化量を精度よく演算することができる。

【0048】

（７）演算部１６は、スクリュによる成形材料へのせん断トルクの伝達時間を用いてせん断発熱量を演算する。これにより、せん断発熱量を精度よく演算することができる。

【0049】

（８）演算部１６は、ヒータ１０２による成形材料への伝熱時間を用いてヒータ発熱量を演算する。これにより、ヒータ発熱量を精度よく演算することができる。

【0050】

（９）演算部１６は、計量及び射出を１サイクルとして、１サイクルごとに成形材料のエネルギ変化量、スクリュのせん断発熱量、及びヒータからのヒータ伝熱量を演算する。これにより、サイクルごとに成形条件の指標を演算することができるので、後の成形条件の検証をより効率的にすることができる。

【0051】

（１０）出力部１７は、演算部１６の演算結果を所定区間ごとに散布図で出力する。これにより、演算部１６の演算結果をより分かりやすく出力することができる。

【0052】

（１１）演算装置１は、射出成形機１０に設定される成形条件を取得する成形条件取得部１２をさらに備え、出力部１７は、演算部１６による演算結果を時系列的に配置して出力するとともに、配置された演算結果を時系列に沿って選択可能なカーソルとカーソルによって選択された演算結果に対応する成形条件を出力する。これにより、演算部１６の演算結果をより分かりやすく出力することができる。

【0053】

（１２）演算装置１は、複数のカーソルによって選択された成形条件を比較する比較部１８をさらに備え、出力部１７は、複数のカーソルの間で異なる成形条件を出力する。これにより、演算部１６の演算結果をより分かりやすく出力することができる。

【0054】

以上、本開示の演算装置及びプログラムの好ましい各実施形態につき説明したが、本開示は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、上記実施形態において、演算部１６は、ヒータ発熱量及びせん断発熱量の和とエネルギ変化量との割合、及びヒータ発熱量とヒータ伝熱量の割合との少なくとも一方の割合を演算するようにしてもよい。

【0055】

また、上記実施形態において、温度取得部１１は、成形機が材料投入口の温度を制御するための、制御用温度センサの実測温度を取得してもよい。また、温度取得部１１は、材料投入口の設定温度として、成形機に入力された温度（定数）を取得してもよい。また、温度取得部１１は、使用者により入力された任意の温度（定数）を取得してもよい。これにより、樹脂の温度を測定するための追加のセンサを必要としないため、低コスト化を図ることができる。

【0056】

また、上記実施形態において、温度取得部１１は、成形機が加熱シリンダ１０１の先端の温度を制御するための、制御用温度センサの実測温度を取得してもよい。また、温度取得部１１は、加熱シリンダ１０１の先端の設定温度として、成形機に入力された温度（定数）を取得してもよい。また、温度取得部１１は、使用者により入力された任意の温度（定数）を取得してもよい。これにより、樹脂の温度を測定するための追加のセンサを必要としないため、低コスト化、センサ強度による成形条件の制約からの解放、シリンダ強度の低下の回避等を図ることができる。

【0057】

また、上記実施形態において、成形材料の質量ｍは、使用者によって測定される成形品の質量が用いられてもよい。これにより、測定の手間は増えるが、計量された樹脂の質量を正確に測定することができる。射出成形における成形品の質量の変動は非常に小さいので、一定値としてもよい。

【0058】

また、上記実施形態において、演算部１６は、射出成形機１０の１サイクルに限定されず、数サイクルをまとめて、成形材料のエネルギ変化量、スクリュのせん断発熱量、ヒータ１０２からのヒータ伝熱量、せん断発熱量とヒータ伝熱量との割合、ヒータ発熱量及びせん断発熱量の和とエネルギ変化量との割合、及びヒータ発熱量とヒータ伝熱量の割合を演算してもよい。これにより、複数サイクル分の計算をまとめて行うことにより、計算結果を安定化することができる。例えば、異なる成形条件における割合を比較する際などは複数サイクル分の値を比較するのが望ましい。

【0059】

また、上記実施形態において、温度取得部１１は、射出成形機１０の射出ノズル（図示せず）、ノズルアダプタ（図示せず）、及びシリンダ１０１の先端の温度のいずれかの温度を取得するようにしてよい。シリンダ体積や射出体積の大小によって、射出直前の樹脂がノズル・ノズルアダプタ・シリンダのどの部品内に最も多く存在しているかが変わる。そこで、それに応じて適する部品の温度を使用することにより、演算精度を向上することができる。

【0060】

また、上記実施形態において、温度取得部１１は、複数本のセンサを用いて射出される成形材料の温度及び投入口の温度を取得してもよい。温度取得部１１は、複数のセンサのうち、特定のセンサの値だけを使用してもよい。また、温度取得部１１は、複数のセンサの平均値等を使用してもよい。複数のセンサのデータを取得することで、より精度よくエネルギ変化量の計算をすることができる。

【0061】

また、温度取得部１１は、材料の温度を直接測定してもよい。材料の温度を直接測定することにより、精度を向上することができる。また、温度取得部１１は、壁内温度を取得してもよい。これにより、センサの強度を考慮せずに温度を測定することができる。

【0062】

また、温度取得部１１は、ノズル、ノズルアダプタ、加熱シリンダ１０１等、複数の制御点温度が使用できる場合、特定の制御点の温度だけを取得してもよく、平均値等を取得してもよい。また、温度取得部１１は、複数の設定温度が使用できる場合、特定の設定温度だけを取得してもよく、平均値等を取得してもよい。計量された樹脂が各部品に満遍なく存在する場合等では、各制御点温度や設定温度の平均値等を使用すると精度を向上することができる。

【0063】

また、上記実施形態において、割合演算部１６５は、演算結果をスコア化してもよい。出力部１７は、スコア化した結果を出力してもよい。割合演算部１６５は、例えば、伝熱とせん断との割合、又はエネルギ効率をスコア化してもよい。割合演算部１６５は、例えば、予め設定された品質重視又は成形効率重視の目標値に対して、伝熱とせん断との割合の適否をスコア化してもよい。また、割合演算部１６５は、予め目標値として設定されるエネルギ効率に対して、実際の動作におけるエネルギ効率の適否をスコア化してもよい。

【符号の説明】

【0064】

１ 演算装置
１０ 射出成形機
１１ 温度取得部
１２ 成形条件取得部
１３ 動作情報取得部
１４ 特性情報取得部
１６ 演算部
１７ 出力部
１０１ シリンダ
１０２ ヒータ

【要約】

伝熱とせん断発熱との関係を成形条件の指標として容易に得ることが可能な演算装置及びプログラムを提供すること。
シリンダと、その周囲に配置されるヒータと、シリンダの内部に配置されるスクリュと、を備える射出成形機において、成形材料に加えられる熱量の割合を演算する演算装置であって、加熱前の成形材料の温度及びシリンダから射出される成形材料の温度を温度情報として取得する温度取得部と、スクリュを動作させるモータとヒータの動作状態とを動作情報として取得する動作情報取得部と、成形材料及び射出成形機の特性を特性情報として取得する特性情報取得部と、取得された温度情報、動作情報、及び特性情報に基づいて、スクリュのせん断発熱量及びヒータからのヒータ伝熱量を演算する演算部と、演算結果を出力する出力部と、を備える。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】