特表 2022-539275 溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-09-08

(54)【発明の名称】溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/77 20060101AFI20220901BHJP

【ＦＩ】

B29C45/77

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021523156

(86)(22)【出願日】2020-06-30

(85)【翻訳文提出日】2021-04-21

(86)【国際出願番号】 CN2020099115

(87)【国際公開番号】W WO2021243779

(87)【国際公開日】2021-12-09

(31)【優先権主張番号】202010485142.7

(32)【優先日】2020-06-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521172723

【氏名又は名称】ハイティエン プラスティクス マシーナリー グループ カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】謝鵬程

(72)【発明者】

【氏名】傅南紅

(72)【発明者】

【氏名】王金領

(72)【発明者】

【氏名】許宇軒

(72)【発明者】

【氏名】焦暁龍

(72)【発明者】

【氏名】党開放

(72)【発明者】

【氏名】呉偉

(72)【発明者】

【氏名】応志峰

(72)【発明者】

【氏名】夏旻文

【テーマコード（参考）】

4F206

【Ｆターム（参考）】

4F206AM19

4F206AM23

4F206AP03

4F206AP05

4F206AP06

4F206AP16

4F206AR03

4F206AR06

4F206AR07

4F206AR17

4F206JA07

4F206JL02

4F206JL09

4F206JP12

4F206JP18

(57)【要約】

【課題】溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明により開示された溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法は、機器を初期化するステップと、事前計算段階では、溶融体が一定の速度で金型キャビティに充填され、各サンプリング周期Ｔ内の事前計算パラメータを収集し、かつ第１の計算式を用いて事前計算段階の第１の射出仕事を取得するステップと、適応段階では、溶融体が一定の速度で金型キャビティに充填され、各サンプリング周期Ｔ内の適応パラメータを収集し、かつ第２の計算式を用いて適応段階の第２の射出仕事を取得するステップと、現在の加工原料のＰＶＴ特性を呼び出してＰＶＴ関係関数を構築し、かつＰＶＴ重量制御モデルを用いて最適化済みのＶ／Ｐ切り替え点を取得するステップと、事前計算段階の射出仕事及び本段階の射出仕事に基づいて、射出仕事調整モデルによって最適化済みの保持圧力を取得する。本発明はＰＶＴ特性によって射出成形プロセスでの加工溶融体の粘度の変動に応答し、成形品重量の繰り返し精度と歩留まりを向上させる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法であって、
Ｓ１：機器を初期化し、初期Ｖ／Ｐ切り替え点、初期保持圧力、及び初期バレル温度を設定するステップと、
Ｓ２：事前計算段階に入り、溶融体が一定の速度で金型キャビティに充填され、各サンプリング周期Ｔ内の、射出圧力、スクリュー変位、及び溶融体温度を含む事前計算パラメータを収集するステップと、
Ｓ３：事前計算パラメータに基づいて、第１の計算式を用いて事前計算段階の第１の射出仕事を取得するステップと、
Ｓ４：適応段階に入り、溶融体が一定の速度で金型キャビティ内に充填され、各サンプリング周期Ｔ内の、射出圧力、スクリュー変位、及び溶融体温度を含む適応パラメータを収集するステップと、
Ｓ５：適応パラメータに基づいて、第２の計算式を用いて適応段階の第２の射出仕事を取得するステップと、
Ｓ６：現在の加工原料のＰＶＴ特性を呼び出してＰＶＴ関係関数を構築し、かつＰＶＴ重量制御モデルを用いて最適化済みのＶ／Ｐ切り替え点を取得するステップと、
Ｓ７：事前計算段階の射出仕事及び本段階の射出仕事に基づいて、射出仕事調整モデルによって最適化済みの保持圧力を取得するステップと、を含む、
ことを特徴とする溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法。

【請求項2】

前記ステップＳ１の前は、原料の種類に基づいてＰＶＴ特性ライブラリを構築するステップＳ０をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法。

【請求項3】

前記ステップＳ２において、予め設定された数のサンプリング周期Ｔの事前計算パラメータを収集する、
ことを特徴とする請求項１に記載の溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法。

【請求項4】

前記事前計算段階と適応段階とはサンプリング周期Ｔが一致する、
ことを特徴とする請求項１に記載の溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法。

【請求項5】

前記ステップＳ３において、前記第１の計算式は、

【数1】

であり、
ここで、Ｗ_０は第１の射出仕事であり、事前計算段階の開始時の圧力値はＰ_{ｓｔａｒｔ}に設定され、スクリュー変位値はＸ_{ｓｔａｒｔ}に設定され、事前計算段階の終了時の圧力はＰ_{ｓｗｉｔｃｈ}であり、スクリュー変位値はＸ_{ｓｗｉｔｃｈ}に設定され、ｐ_ｉ及びｘ_ｉはそれぞれ第ｉ個のサンプリング周期Ｔ内の射出圧力及びスクリュー変位を表し、Ｋは材料自身に関連する材料補正係数である、
ことを特徴とする請求項１に記載の溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法。

【請求項6】

前記ステップＳ５において、前記第２の計算式は、

【数2】

であり、
ここで、Ｗｔは第２の射出仕事であり、適応段階の開始時の圧力値はＰ_{ｓｔａｒｔ}に設定され、スクリュー変位値はＸ_{ｓｔａｒｔ}に設定され、かつこの変位値は事前計算段階のＸ_{ｓｔａｒｔ}と一致し、適応段階の終了時の圧力値は

【数3】

に設定され、スクリュー変位値は

【数4】

に設定され、ｐ_ｊ及びｘ_ｊはそれぞれ第ｊ個のサンプリング周期Ｔ内の射出圧力及びスクリュー変位を表し、Ｋは材料自身に関連する材料補正係数である、
ことを特徴とする請求項５に記載の溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法。

【請求項7】

前記ステップＳ６中、前記ＰＶＴ重量制御モデルは、

【数5】

であり、
ここで、ｘ_ｔは現在の段階の最適化済みのＶ／Ｐ切り替え点の位置であり、ｘ_０は初期Ｖ／Ｐ切り替え点の位置であり、V(T，P)は現在の加工材料のＰＶＴ関係関数であり、Ｔ_０及びＴ_ｔはそれぞれ事前計算段階及び適応段階での溶融体温度であり、Ｐ_０及びＰ_ｔはそれぞれ事前計算段階及び適応段階の射出圧力曲線における特徴点の圧力値であり、該特徴点はＶ／Ｐ切り替え点から安全距離Ｘ_ｓだけ離れた、収集された射出圧力曲線上の一点である、
ことを特徴とする請求項１に記載の溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法。

【請求項8】

前記ステップＳ７において、前記射出仕事調整モデルは

【数6】

であり、
ここで、Ｐ_ＫＬは最適化済みの各モデルの保持圧力値であり、Ｐ_ＫＯは初期保持圧力であり、Ｋ_０は材料製品に関連する補正係数である、
ことを特徴とする請求項５に記載の溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法。

【請求項9】

前記ステップＳ３の後は、保圧段階に入り、残された溶融体を初期保持圧力で金型キャビティに充填するステップＳ３１をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法。

【請求項10】

前記ステップＳ７の後は、
Ｓ７１：保圧段階に入り、残された溶融体を最適化済みの保持圧力で金型キャビティに充填するステップと、
Ｓ８：射出成形タスクが完了するようにステップＳ４に戻るステップと、をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は射出成形制御分野に関し、具体的に溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法に関する。

【背景技術】

【0002】

射出成形プロセスの各構成段階では、射出段階と保圧段階でしか溶融体がバレルから金型キャビティ内に入ることはない。ここで、射出段階では、スクリューは一定の速度で移動する状態であり、スクリューが２つの段階の境界点 （以下、Ｖ／Ｐ切り替え点と略称）に移動するまで、溶融体は一定の速度でスクリューによって金型のキャビティに充填される。保圧段階では、スクリューは定圧で移動する状態であり、残された溶融体は、製品の収縮を補うように、最終的に製品に対する加工を完成させるために、一定の圧力、即ち保持圧力でスクリューによって金型キャビティに充填される。

【0003】

一般的な生産加工状態では、加工溶融体の粘度はかなり簡単に外部からの干渉を受け、例えば原料自身の含水量の変化も、原料ロットの変化も、原料に含まれる再生材料の比率の変化さえも、加工溶融体の粘度の変化をもたらす。粘度の変化は射出プロセスのパラメータの変化に影響を与え、従って各加工周期の金型キャビティ内に入る溶融体の質量に影響する。しかし、従来の射出成形プロセスでは、キャビティ内に入る溶融体の重量を決定できるプロセスパラメータ、Ｖ／Ｐ切り替え点と保圧点は、溶融体粘度の変化によって変化することはなく、最終的には、成形品の重量の変動をもたらした。

【0004】

従来技術において、例えば公開番号ＵＳ７００８５７４の米国特許は、電動射出成形機と、射出速度の基準に準ずるように、成形材料をモータの駆動力で金型に射出する電動射出機構、射出制御ユニット、及び射出モータを制御するためのサーボドライバと、電動射出機構を射出するように制御する際に、射出圧力に対する射出速度の変動特性が射出速度に対する射出速度の変動特性に近づくように、油圧駆動システムの特性に応じて噴射速度リファレンスを補正するためのリファレンス補正ユニットとを開示している。それは射出の変動特性を制御することによって射出成形の成形質量を保証する。

【0005】

例えば公開番号ＣＮ１０１８９０７９２Ｂの中国特許は、射出成形又は押出成形機器を改善するための制御方法を開示し、溶融体質量パラメータの現在値が設定値から外れて１つの予定範囲になると、少なくとも１つのプロセス操作パラメータの設定値が自動的に調整され、加熱源及び機械駆動源からプラスチック溶融体まで伝達されるエネルギー値を制御し、かつ工程プロセスパラメータの設定値を自動的に調整することによってシステムのエネルギー消費と溶融体の質量を最適化する。それは溶融体質量の現在値と予め設定された範囲との比較を判断することによって、射出成形の質量を制御する。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、射出成形機は射出成形のプロセスにおいて原料水分の変化、原料ロットの変化、及び再生材料比率の変化による溶融体粘度の変化を十分に考慮することを確保し、成形品質量の変動の安定を確保しながら、成形品の繰り返し精度及び歩留まりを向上させる。本発明は、
Ｓ１：機器を初期化し、初期Ｖ／Ｐ切り替え点、初期保持圧力、及び初期バレル温度を設定するステップと、
Ｓ２：事前計算段階に入り、溶融体が一定の速度で金型キャビティに充填され、各サンプリング周期Ｔ内の、射出圧力、スクリュー変位、及び溶融体温度を含む事前計算パラメータを収集するステップと、
Ｓ３：事前計算パラメータに基づいて、第１の計算式を用いて事前計算段階の第１の射出仕事を取得するステップと、
Ｓ４：適応段階に入り、溶融体が一定の速度で金型キャビティ内に充填され、各サンプリング周期Ｔ内の、射出圧力、スクリュー変位、及び溶融体温度を含む適応パラメータを収集するステップと、
Ｓ５：適応パラメータに基づいて、第２の計算式を用いて適応段階の第２の射出仕事を取得するステップと、
Ｓ６：現在の加工原料のＰＶＴ特性を呼び出してＰＶＴ関係関数を構築し、かつＰＶＴ重量制御モデルを用いて最適化済みのＶ／Ｐ切り替え点を取得するステップと、
Ｓ７：事前計算段階の射出仕事及び本段階の射出仕事に基づいて、射出仕事調整モデルによって最適化済みの保持圧力を取得するステップと、を含む溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法を提供する。

【0007】

さらに、前記ステップＳ１の前は、原料の種類に基づいてＰＶＴ特性ライブラリを構築するステップＳ０をさらに含む。

【0008】

さらに、前記ステップＳ２において、予め設定された数のサンプリング周期Ｔの事前計算パラメータを収集する。

【0009】

さらに、前記事前計算段階と適応段階とはサンプリング周期Ｔが一致する。

【0010】

さらに、前記ステップＳ３において、前記第１の計算式は、下記式（１）；

【0011】

【数1】

【0012】

であり、
ここで、Ｗ_０は第１の射出仕事であり、事前計算段階の開始時の圧力値はＰ_{ｓｔａｒｔ}に設定され、スクリュー変位値はＸ_{ｓｔａｒｔ}に設定され、事前計算段階の終了時の圧力はＰ_{ｓｗｉｔｃｈ}であり、スクリュー変位値はＸ_{ｓｗｉｔｃｈ}に設定され、ｐ_ｉ及びｘ_ｉはそれぞれ第ｉ個のサンプリング周期Ｔ内の射出圧力及びスクリュー変位を表し、Ｋは材料自身に関連する材料補正係数である。

【0013】

さらに、前記ステップＳ５において、前記第２の計算式は、下記式（２）；

【0014】

【数2】

【0015】

であり、
ここで、Ｗ_ｔは第２の射出仕事であり、適応段階の開始時の圧力値はＰ_startに設定され、スクリュー変位値はＸ_startに設定され、且つこの変位値は事前計算段階のＸ_startと一致し、適応段階の終了時の圧力値は、

【0016】

【数3】

【0017】

に設定され、スクリュー変位値は、

【0018】

【数4】

【0019】

に設定され、ｐ_ｉ及びｘ_ｉはそれぞれ第ｊ個のサンプリング周期Ｔ内の射出圧力及びスクリュー変位を表し、Ｋは材料自身に関連する材料補正係数である。

【0020】

さらに、前記ステップＳ６において、前記ＰＶＴ重量制御モデルは、下記式（３）；

【0021】

【数5】

【0022】

であり、
ここで、ｘ_ｔは現在の段階の最適化済みのＶ／Ｐ切り替え点位置であり、ｘ_０は初期Ｖ／Ｐ切り替え点位置であり、V(T，P)は現在の加工材料のＰＶＴ関係関数であり、Ｔ_０及びＴ_tはそれぞれ事前計算段階及び適応段階での溶融体温度であり、Ｐ_０及びＰ_tはそれぞれ事前計算段階及び適応段階の射出圧力曲線における特徴点圧力値であり、該特徴点はＶ／Ｐ切り替え点から安全距離Ｘ_sだけ離れた、収集された射出圧力曲線上の一点である。

【0023】

さらに、前記ステップＳ７において、前記射出仕事調整モデルは、下記式（４）；

【0024】

【数6】

【0025】

であり、
ここで、Ｐ_ＫＬは最適化済みの各モデルの保持圧力値であり、Ｐ_ＫＯは初期保持圧力であり、Ｋ_０は材料製品に関連する補正係数である。

【0026】

さらに、前記ステップＳ３の後は、
Ｓ３１：保圧段階に入り、残された溶融体を初期保持圧力で金型キャビティに充填するステップをさらに含む。

【0027】

さらに、前記ステップＳ７の後は、
Ｓ７１：保圧段階に入り、残された溶融体を最適化済みの保持圧力で金型キャビティに充填するステップと、
Ｓ８：射出成形タスクが完了するようにステップＳ４に戻るステップと、をさらに含む。

【0028】

従来技術と比べ、本発明は少なくとも以下の有益な効果を有する。

【0029】

（１）本発明に記載の溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法は、従来の考え方と比べ、高分子材料のＰＶＴ特性関係及びメルトインデックス測定メカニズムを組み合わせることによって、射出成形プロセスにおけるＶ／Ｐ切り替え点及び保持圧力を調整し、従来のＶ／Ｐ切り替え点及び保持圧力の制御方法と比べ、射出成形プロセスでの加工溶融体の粘度の変動に応答し、かつこれらの変動に対して応答を調整および最適化することができ、成形品重量の繰り返し精度と歩留まりを向上させる。

【0030】

（２）金型にセンサを増設する必要はなく、金型自身に対する要件を低減し、適応性と汎用性をある程度向上させる。

【0031】

（３）射出成形機のインテリジェント化の度合いを大幅に向上させ、１つの生産段階だけで自己学習のプロセスを完成させることができ、第２の段階からＶ／Ｐ切り替え点および保持圧力を適応的に調整することができ、手動の介入が必要とされず、プロセス全体にかけて調整が自動的に完成する。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法のフローチャートである。

【図2】適応的調整前後の重量変動の比較図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下は本発明の具体的な実施例であり、かつ図面と併せて本発明の技術的解決手段をさらに説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。

【実施例1】

【0034】

上記課題を解決し、射出成形機が射出成形のプロセスにおいて原料水分の変化、原料ロットの変化、及び再生材料比率などの変化（即ち高分子材料自身ＰＶＴ特性が変化すること）による溶融体粘度の変化を十分に考慮することを確保し、成形品の質量の変動の安定を確保しながら、成形品の繰り返し精度及び歩留まりを向上させるために、図１に示すように、本発明は、
Ｓ１：機器を初期化し、初期Ｖ／Ｐ切り替え点、初期保持圧力、及び初期バレル温度を設定するステップと、
Ｓ２：事前計算段階に入り、溶融体が一定の速度で金型キャビティに充填され、各サンプリング周期Ｔ内の、射出圧力、スクリュー変位、及び溶融体温度を含む事前計算パラメータを収集するステップと、
Ｓ３：事前計算パラメータに基づいて、第１の計算式を用いて事前計算段階の第１の射出仕事を取得するステップと、
Ｓ４：適応段階に入り、溶融体が一定の速度で金型キャビティ内に充填され、各サンプリング周期Ｔ内の、射出圧力、スクリュー変位、及び溶融体温度を含む適応パラメータを収集するステップと、
Ｓ５：適応パラメータに基づいて、第２の計算式を用いて適応段階の第２の射出仕事を取得するステップと、
Ｓ６：現在の加工原料のＰＶＴ特性を呼び出してＰＶＴ関係関数を構築し、かつＰＶＴ重量制御モデルを用いて最適化済みのＶ／Ｐ切り替え点を取得するステップと、
Ｓ７：根据事前計算段階的射出仕事和本段階的射出仕事、射出仕事調整モデルによって最適化済みの保持圧力を取得するステップと、を含む溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法を提供する。

【0035】

ここで、前記ステップＳ１の前は、原料の種類に基づいてＰＶＴ特性ライブラリを構築するステップＳ０をさらに含む。

【0036】

さらに、前記ステップＳ２において、予め設定された数のサンプリング周期Ｔの事前計算パラメータを収集し、かつ前記事前計算段階と適応段階とはサンプリング周期Ｔが一致する。

【0037】

本発明において、前記ステップＳ２～Ｓ３は本発明におけるデータ事前計算段階であり、収集された事前計算パラメータを整理して、以下の第１の計算式によって該段階での変位に対する圧力の積分値を取得して、射出仕事Ｗ_０として定義することによって該段階内の溶融体粘度を特徴付ける。

【0038】

【数7】

【0039】

ここで、Ｗ_０は第１の射出仕事であり、事前計算段階の開始時の圧力値はＰ_{ｓｔａｒｔ}に設定され、スクリュー変位値はＸ_{ｓｔａｒｔ}に設定され、事前計算段階の終了時の圧力はＰ_{ｓｗｉｔｃｈ}であり、スクリュー変位値はＸ_{ｓｗｉｔｃｈ}に設定され、Ｋは材料自身に関連する材料補正係数である。Ｐ_{ｓｔａｒｔ}の位置から、一定周期Ｔごとに第ｉ（ｉ＝１～ｎ）の周期の射出圧力及びスクリュー変位をサンプリングし、サンプリングポイントをそれぞれｐ_ｉ及びｘ_ｉとする。

【0040】

さらに、前記ステップＳ３は、
Ｓ３１：保圧段階に入り、残された溶融体を初期保持圧力で金型キャビティに充填するステップをさらに含む。

【0041】

本発明のステップＳ４～Ｓ７は本発明での適応段階であり、該段階において、収集された適応パラメータを整理して、以下の第２の計算式によって該段階での変位に対する圧力の積分値を取得し、射出仕事Ｗ_０として定義することによって現在の段階内の溶融体粘度を特徴づける。

【0042】

【数8】

【0043】

ここで、Ｗ_ｔは第２の射出仕事であり、適応段階の開始時の圧力値はＰ_startに設定され、スクリュー変位値はＸ_startに設定され、かつこの変位値は事前計算段階のＸ_startと一致し、適応段階の終了時の圧力値は

【0044】

【数9】

【0045】

に設定され、スクリュー変位値は

【0046】

【数10】

【0047】

に設定され、Ｋは材料自身に関連する材料補正係数である。Ｐ_{ｓｔａｒｔ}の位置から、一定周期Ｔごとに第ｊ（ｊ＝１～ｎ）の周期の射出圧力及びスクリュー変位をサンプリングし、サンプリングポイントをそれぞれｐ_ｊ及びｘ_ｊとする。

【0048】

第１の射出仕事と第２の射出仕事との比較により、かつ以下の射出仕事調整モデルに基づいて、計算することで最適化済みの保持圧力値を得ることができ、

【0049】

【数11】

【0050】

ここで、Ｐ_ＫＬは最適化済みの各モデルの保持圧力値であり、Ｐ_ＫＯは初期保持圧力であり、Ｋ_Ｏは材料製品に関連する補正係数である。

【0051】

圧力、比容、及び温度という三者はプラスチック成形プロセスにおいて極めて重要な３つのパラメータであり、材料の各側面の性能にも極めて大きな影響を及ぼし、最終的に射出成形の製品の品質にも決定的な約割を果たしている。これに基づいて、本発明は射出成形を制御する要素にＰＶＴ特性を加えた。溶融体のデュアルドメインＴａｉｔ方程式から分かるように、高分子材料が溶融状態である場合、その比容は以下のように表すことができる。

【0052】

【数12】

【0053】

ここで、V(T，P)は、温度Ｔ及び圧力Ｐの条件下の比容であり、Ｃは普遍定数であり、ｂ_１、ｂ_２、ｂ_３、ｂ_４、及びｂ_５はそれぞれ高分子材料の溶融状態下での状態定数である。

【0054】

そのため、ＰＶＴ特性の変化による溶融体粘度の変化がもたらした射出成形質量の偏差を解決するために、本発明は以下に基づくＰＶＴ重量制御モデルを提供することによって、改めて計算して最適化済みのＶ／Ｐ切り替え点を取得する。

【0055】

【数13】

【0056】

ここで、ｘ_ｔは現在の段階の最適化済みのＶ／Ｐ切り替え点位置であり、ｘ_０は初期Ｖ／Ｐ切り替え点位置であり、V(T，P)は現在の加工材料のＰＶＴ関係関数であり、Ｔ_０及びＴ_ｔはそれぞれ事前計算段階及び適応段階での溶融体温度であり、Ｐ_０及びＰ_ｔはそれぞれ事前計算段階及び適応段階の射出圧力曲線における特徴点圧力値であり、該特徴点はＶ／Ｐ切り替え点から安全距離Ｘ_ｓだけ離れた、収集された射出圧力曲線上の一点である（該特徴点が可能な限りＶ／Ｐ切り替え点に近づくが、自己最適化されたＶ／Ｐ切り替え点の出力と実行に影響しないように確保する）。

【0057】

該ＰＶＴ重量制御モデルによって最適化済みのＶ／Ｐ切り替え点を得るのは、従来の考え方と比べ、高分子材料のＰＶＴ特性関係及びメルトインデックス測定メカニズムを組み合わせることによって、射出成形プロセスにおけるＶ／Ｐ切り替え点及び保持圧力を調整し、従来のＶ／Ｐ切り替え点及び保持圧力の制御方法と比べ、射出成形プロセスでの加工溶融体の粘度の変動に応答し、かつこれらの変動に対して応答を調整および最適化することができ、成形品重量の繰り返し精度と歩留まりを向上させる。

【0058】

最適化済みのＶ／Ｐ切り替え点及び保持圧力を得た後に、適応段階において、スクリューは射出成形溶融体を最適化済みのＶ／Ｐ切り替え点まで押し出した後に停止し、同時に保圧段階、即ちＳ７１に入り、残された溶融体を最適化済みの保持圧で金型キャビティに充填する。

【0059】

上記ステップを完成させた後、該段階の射出成形タスクがすでに完成しており、この時にステップＳ４に戻り、次の段階の射出成形タスクに入り、ステップＳ４～Ｓ７１を繰り返し、現在の段階の射出成形仕事を第１の射出成形仕事と比較し続け、すべての射出成形タスクが完成するまで、新しいＰＶＴ特性に基づいて新しいＶ／Ｐ切り替え点を取得する。

【0060】

現在の段階及び事前計算段階の射出仕事及びＰＶＴ特性を比較し続け、かつ射出仕事調整モデル及びＰＶＴ重量制御モデルに代入することにより、最適化済みの保持圧力及びＶ／Ｐ切り替え点を取得し、射出成形機のインテリジェント化の度合いを大幅に向上させ、１つの生産段階だけで自己学習のプロセスを完成させることができ、第２の段階からＶ／Ｐ切り替え点および保持圧力を適応的に調整することができ、手動の介入が必要とされず、プロセス全体にかけて調整が自動的に完成する。

【0061】

同時に、該方法によって溶融体粘度変動に基づく射出成形を適応的に補償し、金型にセンサを増設する必要はなく、金型自身に対する要件を低減し、適応性と汎用性をある程度向上させる。

【実施例2】

【0062】

本発明をよりよく説明し、技術の要点をより明確に体現できるために、本実施例では、１つの具体的な実施例で本発明の動的調整を説明する。

【0063】

本実施例では、異なる粘度のポリスチレンを加工原料とし、標準の反り試験片を実験の製品とする。かつパラメータの収集準備を行い、射出成形機の射出圧力及びスクリュー変位がリアルタイムに収集され得ることを確保するとともに、１０ｍｓのサンプリング周期Ｔを設定する。同時に、表１に示すような一部の予め設定されたプロセスパラメータを設定する。

【0064】

【表1】

【0065】

適応段階に入る前、まず事前計算段階で１周期加工して、該加工周期内の事前計算パラメータ（射出仕事の計算の正確さを確保するために、本実施例では、該加工周期は３６０個のサンプリング周期Ｔを含む）を収集し、一連のサンプリングポイントを取得する。スクリュー変位に対する射出圧力の積分値を計算し始め、かつ対応する射出仕事を得る。具体的なサンプリングポイントは表２に示すとおりである。

【0066】

【表2】

【0067】

以上により、本発明により提供される第１の計算式に基づいて現在の周期（即ち事前計算段階）の第１の射出仕事を計算し、該値によって現在の周期の溶融体粘度を特徴付ける。

【0068】

【数14】

【0069】

ここで、Ｘ_{ｓｔａｒｔ}は８０．９９９９ｍｍであり、Ｐ_{ｓｔａｒｔ}は３．９６３３ｍｐａであり、Ｘ_{ｓｗｉｔｃｈ}は１３．１３２８ｍｍであり、Ｐ_{ｓｗｉｔｃｈ}は４２．３５６６ｍｐａである。この式で計算して得られた現在の周期の射出仕事Ｗ_０は１４１１８１．８４ｐａ・ｍｍである。

【0070】

スクリューが予め設定されたＶ／Ｐ切り替え点（即ち第３５９個のサンプリング周期に入ること）に達すると、スクリューは溶融体の押し出しを停止し、射出成形機は保圧段階に入り、製品の収縮を補うように、残された溶融体を予め設定された保持圧力で金型キャビティに充填する。事前計算段階が終了する。

【0071】

次に、射出成形機を起動して適応段階に入り、粘度の下がったポリスチレン原料を加え、加工生産を続け、射出圧力、スクリュー変位などを含むプロセス曲線をリアルタイムに取得し、かつ射出圧力及びスクリュー曲線に対して、サンプリング周期が同じく１０ｍｓであるサンプリング操作を行う。取得された対応するリアルタイム情報は表３に示すとおりである。

【0072】

【表3】

【0073】

同様に、本発明の第２の計算式で第２の射出仕事Ｗ_ｔを計算し、現在の周期（即ち適応段階）の射出仕事Ｗ_ｔは以下のように表すことができる。

【0074】

【数15】

【0075】

ここで、Ｘ_{ｓｔａｒｔ}は８１．０００１ｍｍであり、Ｐ_{ｓｔａｒｔ}は４．４４７４ｍｐａであり、

【0076】

【数16】

【0077】

は１３．８６０４ｍｍであり、

【0078】

【数17】

【0079】

は３８．０９０７ｍｐａである。この式で計算して得られた現在の周期の射出仕事は１３３９５０．４ｐａ・ｍｍである。

【0080】

事前計算段階及び現在の段階の射出仕事を計算した後、表４に示すような、ＰＶＴ特性ライブラリ内における該種類のポリスチレンのＰＶＴ特性関数の重要な値を呼び出す。

【0081】

【表4】

【0082】

即ち該ポリスチレンのＰＶＴ特性関数は以下のとおりである。

【0083】

【数18】

【0084】

上記表２及び表３から分かるように、適応段階に入った後、射出圧力は４２．３５６６ｍｐａから３８．０９０７ｍｐａに低下し、バレル温度は一定の２１０℃であり、それによって、表４に示すＰＶＴの重要パラメータ表に基づいて計算して、溶融体比容が１０．０５×１０^－４ｍ^３／ｋｇから１０．１２×１０^－４ｍ^３／ｋｇに変化するという結果を得ることができる。バレル温度が変化しなかったにもかかわらず、加工溶融体の粘度が低下したため、以下のＰＶＴ重量制御モデルに基づいて、

【0085】

【数19】

【0086】

ここで、ｘ_０は１３ｍｍであり、Ｐ_０は４２．０２３８ｍｐａであり、Ｐ_ｔは３６．８５０３であり、従って、最適化済みのｘ_ｔが１３．１ｍｍであることを得る。

【0087】

同時に、求められた射出仕事の変化率（即ち粘度）を利用して、射出仕事調整モデルに合わせて、最適化済みの現在の段階の保持圧力値を出力する：

【0088】

【数20】

【0089】

Ｐ_Ｋ０、Ｗ_０、及びＷ_ｔを代入して、最適化済みの保持圧力Ｐ_ＫＬが３５．１０ｍｐａであることを得る。

【0090】

ステップにしたがって加工を続け、現在の加工段階及び事前計算段階の射出仕事及びＰＶＴ特性を順次計算しかつ比較し、成形された試験片を称量し、最終的な結果をプロットし、図２に示すような適応的調整前後の重量変動の比較図を得る。図２から明確に分かるように、自由化機能が有効になった後、製品の重量の変動は明らかに最適化された。

【0091】

以上により、本発明に記載の溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法は、従来の考え方と比べ、高分子材料のＰＶＴ特性関係及びメルトインデックス測定メカニズムを組み合わせることによって、射出成形プロセスにおけるＶ／Ｐ切り替え点及び保持圧力を調整し、従来のＶ／Ｐ切り替え点及び保持圧力の制御方法と比べ、射出成形プロセスでの加工溶融体の粘度の変動に応答し、かつこれらの変動に対して応答を調整および最適化することができ、成形品重量の繰り返し精度と歩留まりを向上させる。

【0092】

同時に、設定された事前計算段階及び適応段階により、射出成形機のインテリジェント化の度合いを大幅に向上させ、１つの生産段階だけで自己学習のプロセスを完成させることができ、第２の段階からＶ／Ｐ切り替え点および保持圧力を適応的に調整することができ、手動の介入が必要とされず、プロセス全体にかけて調整が自動的に完成する。かつ、本方法は金型にセンサを増設する必要はなく、金型自身に対する要件をさらに低減し、本方法の適応性と汎用性をある程度向上させる。

【0093】

本明細書で説明された具体的な実施例は本発明の趣旨を説明する例に過ぎない。当業者は、本発明の趣旨、又は添付の特許請求の範囲によって定義される範囲から逸脱することなく、説明された具体的な実施例に対して様々な修正や追加を行うか、又は類似する方式で置き換えることができる。

【図1】

【図2】

【手続補正書】

【提出日】2021-04-21

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法であって、
Ｓ１：機器を初期化し、初期Ｖ／Ｐ切り替え点、初期保持圧力、及び初期バレル温度を設定するステップと、
Ｓ２：事前計算段階に入り、溶融体が一定の速度で金型キャビティに充填され、各サンプリング周期Ｔ内の、射出圧力、スクリュー変位、及び溶融体温度を含む事前計算パラメータを収集するステップと、
Ｓ３：事前計算パラメータに基づいて、第１の計算式を用いて事前計算段階の第１の射出仕事を取得するステップと、
Ｓ４：適応段階に入り、溶融体が一定の速度で金型キャビティ内に充填され、各サンプリング周期Ｔ内の、射出圧力、スクリュー変位、及び溶融体温度を含む適応パラメータを収集するステップと、
Ｓ５：適応パラメータに基づいて、第２の計算式を用いて適応段階の第２の射出仕事を取得するステップと、
Ｓ６：現在の加工原料のＰＶＴ特性を呼び出してＰＶＴ関係関数を構築し、かつＰＶＴ重量制御モデルを用いて最適化済みのＶ／Ｐ切り替え点を取得するステップと、
Ｓ７：事前計算段階の第１の射出仕事及び適応段階の第２の射出仕事に基づいて、射出仕事調整モデルによって最適化済みの保持圧力を取得するステップと、を含む、
ことを特徴とする溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法。

【請求項2】

前記ステップＳ１の前は、原料の種類に基づいてＰＶＴ特性ライブラリを構築するステップＳ０をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法。

【請求項3】

前記ステップＳ２において、予め設定された数のサンプリング周期Ｔの事前計算パラメータを収集する、
ことを特徴とする請求項１に記載の溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法。

【請求項4】

前記事前計算段階と適応段階とはサンプリング周期Ｔが一致する、
ことを特徴とする請求項１に記載の溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法。

【請求項5】

前記ステップＳ３において、前記第１の計算式は、

【数1】

であり、
ここで、Ｗ_０は第１の射出仕事であり、事前計算段階の開始時の圧力値はＰ_{ｓｔａｒｔ}に設定され、スクリュー変位値はＸ_{ｓｔａｒｔ}に設定され、事前計算段階の終了時の圧力はＰ_{ｓｗｉｔｃｈ}であり、スクリュー変位値はＸ_{ｓｗｉｔｃｈ}に設定され、ｐ_ｉ及びｘ_ｉはそれぞれ第ｉ個のサンプリング周期Ｔ内の射出圧力及びスクリュー変位を表し、Ｋは材料自身に関連する材料補正係数である、
ことを特徴とする請求項１に記載の溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法。

【請求項6】

前記ステップＳ５において、前記第２の計算式は、

【数2】

であり、
ここで、Ｗｔは第２の射出仕事であり、適応段階の開始時の圧力値はＰ_{ｓｔａｒｔ}に設定され、スクリュー変位値はＸ_{ｓｔａｒｔ}に設定され、かつこの変位値は事前計算段階のＸ_{ｓｔａｒｔ}と一致し、適応段階の終了時の圧力値は

【数3】

に設定され、スクリュー変位値は

【数4】

に設定され、ｐ_ｊ及びｘ_ｊはそれぞれ第ｊ個のサンプリング周期Ｔ内の射出圧力及びスクリュー変位を表し、Ｋは材料自身に関連する材料補正係数である、
ことを特徴とする請求項５に記載の溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法。

【請求項7】

前記ステップＳ６中、前記ＰＶＴ重量制御モデルは、

【数5】

であり、
ここで、ｘ_ｔは現在の段階の最適化済みのＶ／Ｐ切り替え点の位置であり、ｘ_０は初期Ｖ／Ｐ切り替え点の位置であり、V(T，P)は現在の加工材料のＰＶＴ関係関数であり、Ｔ_０及びＴ_ｔはそれぞれ事前計算段階及び適応段階での溶融体温度であり、Ｐ_０及びＰ_ｔはそれぞれ事前計算段階及び適応段階の射出圧力曲線における特徴点の圧力値であり、該特徴点はＶ／Ｐ切り替え点から安全距離Ｘ_ｓだけ離れた、収集された射出圧力曲線上の一点である、
ことを特徴とする請求項１に記載の溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法。

【請求項8】

前記ステップＳ７において、前記射出仕事調整モデルは

【数6】

であり、
ここで、Ｐ_ＫＬは最適化済みの各モデルの保持圧力値であり、Ｐ_ＫＯは初期保持圧力であり、Ｋ_０は材料製品に関連する補正係数である、
ことを特徴とする請求項５に記載の溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法。

【請求項9】

前記ステップＳ３の後は、保圧段階に入り、残された溶融体を初期保持圧力で金型キャビティに充填するステップＳ３１をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法。

【請求項10】

前記ステップＳ７の後は、
Ｓ７１：保圧段階に入り、残された溶融体を最適化済みの保持圧力で金型キャビティに充填するステップと、
Ｓ８：射出成形タスクが完了するようにステップＳ４に戻るステップと、をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の溶融体粘度変動に基づく射出成形適応補償法。

【国際調査報告】