成形用材料的流动速度测量方法及流动速度测量装置

摘要

本发明涉及成形用材料的流动速度测量方法及流动速度测量装置，在模型(1)内的模腔壁面(4)设置向通过模腔(3)内的成形用材料(M)的流动前沿(F)投射光的单一的光纤传感器(2)，在运算装置中，基于所述光纤传感器(2)的传感器输出计算表示该传感器输出降低的第一检测时间和该传感器输出稳定的第二检测时间之差的经过时间，根据该经过时间和表示光纤传感器(2)的光纤直径及成形用材料(M)的流动前沿的形状的函数，运算所述成形用材料(M)的流动前沿(F)的通过速度。根据本发明，不需要装配两个以上的传感器，不需要可视化模型那样的装入玻璃等的特殊模型，可通过小型单一的传感器容易地测量模型内的成形用材料的流动速度。

说明书

技术领域

本发明涉及在注射成形、压缩成形、传递模成形等所使用的模型内用于测量成形用材料的流动速度的方法及其系统。

背景技术

目前，作为在模型内用于测量成形用材料的流动速度的技术，已知有日本特开2000-102959号公报(专利文献1)、特开平11-165318号公报(专利文献2)、特开2002-160263号公报(专利文献3)、特开平9-19954号公报(专利文献4)。

专利文献1所示的成形用材料流动传感器，在注射有熔融材料的模腔设置由应变仪构成的三个检测装置，根据由各检测装置检测到的材料的通过时间差运算材料的流动方向、速度、压力等流动状态。另外，专利文献2所示的流动特性评价装置通过设于模型的多个测定件检测流动体的通过时间，并基于该通过时间运算流动体的移动速度。另外，作为测定件，使用光电传感器、非接触式开关、压力传感器、应变仪、热电偶、红外线传感器等。

专利文献3所示的流动速度向量传感器，在模型模腔内经由保持部件安装至少由两个以上的热电偶构成的传感器，根据由该传感器检测的树脂的通过时间和这些传感器间的距离的关系求出树脂的流动速度。另外，专利文献4所示的树脂速度测定装置，沿模型内的树脂流路隔开间隔地配置多个光纤传感器，根据由各传感器检测到的熔融树脂的前端通过时间运算上述溶融树脂的速度。

专利文献1：(日本)特开2000-102959号公报

专利文献2：(日本)特开平11-165318号公报

专利文献3：(日本)特开2002-160263号公报

专利文献4：(日本)特开平9-19954号公报

非专利文献1：金藤、横井、成形加工シンポジァ’04，49(2004)

在模型内流动材料的流动前沿速度测量中，除如下方式之外，即(1)如上述专利文献所示，在模型内的两处以上部位埋入温度传感器、压力传感器、光纤传感器等检测流动前沿通过的传感器，根据他们之间的时间差进行测量的方式，还存在(2)通过可视化模型直接可视化地测量流动前沿变动的方式等。但是，在这样的技术中，在上述(1)的方式中，虽然能够测量2点间的平均速度，但需要靠近地埋设多个传感器，需要准确地确定这些传感器间的距离，另外，检测误差也大，存在不能进行正确的速度测定的问题。另外，在上述(2)的方式中，需要可视化模型这样的特殊模型，存在不能测定在通常的模型内的速度的问题。

发明内容

本发明是为了解决现有的问题而作出的，其目的在于提供成形用材料的流动速度测量方法及流动速度测量装置，从而不需要装配两个以上的传感器，不需要可视化模型那样的装入玻璃等的特殊模型，可通过小型单一的传感器测量模型内的成形用材料的流动速度。

而且，为实现上述目的，本发明第一方面提供一种成形用材料的流动速度测量方法，用于测量模型内的成形用材料的流动速度，其特征在于，基于在模型内的模腔壁面设置且朝向通过模腔内的成形用材料的流动前沿投射光的单一的光纤传感器的传感器输出，计算表示该传感器输出降低的第一检测时间和该传感器输出稳定的第二检测时间之差的经过时间，并根据该经过时间和表示光纤传感器的光纤直径及成形用材料的流动前沿的形状的函数，运算所述成形用材料的流动前沿通过速度。

另外，本发明第二方面的特征在于，基于根据所述成形条件预先确定的修正数据修正所述算出的成形用材料的流动前沿通过速度。

另外，本发明第三方面的特征在于，在基于来自所述光纤传感器的传感器输出算出的成形用材料的流动前沿通过速度处于预先确定的速度范围之外的情况下，判定为成形不良。

另外，本发明第四方面提供一种流动速度测量装置，其用于测量模型内的成形用材料的流动速度，其特征在于，具备：单一的光纤传感器，其设于模型内的模腔壁面，朝向通过模腔内的成形用材料的流动前沿投射光；运算装置，其基于该光纤传感器的传感器输出，计算表示该传感器输出降低的第一检测时间和该传感器输出稳定的第二检测时间之差的经过时间，并根据该经过时间和表示光纤传感器的光纤直径及成形用材料的流动前沿的形状的函数，运算所述成形用材料的流动前沿通过速度。

另外，本发明第五方面的特征在于，在所述运算装置设置有预先存储有修正数据的存储装置，该修正数据根据成形条件修正所述算出的成形用材料的流动前沿通过速度，所述运算装置基于该存储装置的修正数据将所述算出的成形用材料的流动前沿通过速度修正为适当值。

另外，本发明第六方面的特征在于，设置有判定由所述运算装置算出的成形用材料的流动前沿通过速度是否显示异常值的判定装置，在该判定装置中，在由所述运算装置算出的成形用材料的流动前沿通过速度处于预先确定的速度范围之外的情况下，判定为成形不良。

另外，本发明第七方面的特征在于，将单一的所述光纤传感器以在所述模型零件的端面露出单一的所述光纤传感器的端面的方式直接装填于推杆、带杆的嵌件梢(ィンサ一トピン)、嵌件块(ィンサ一トブロック)等的模型零件内，制作传感器单元并将该传感器单元装填于所述模型内，其中，所述模型零件的端面在所述模腔壁面露出。

本发明所示的成形用材料的流动速度测量方法中，基于在模型内的模腔壁面设置且朝向通过模腔内的成形用材料的流动前沿投射光的单一的光纤传感器的传感器输出，计算表示该传感器输出降低的第一检测时间和该传感器输出稳定的第二检测时间之差的经过时间，并根据该经过时间和表示光纤传感器的光纤直径及成形用材料的流动前沿的形状的函数，运算所述成形用材料的流动前沿通过速度。而且，通过如上所述进行运算，不需要像现有技术那样装配两个以上的传感器，且不需要可视化模型那样的装入玻璃等的特殊模型，可基于单一的光纤传感器的传感器输出计算模型内的成形用材料的流动速度，可将传感器部分小型化。

本发明所示的成形用材料的流动速度测量方法中，基于根据成形条件预先确定的修正数据将所述算出的成形用材料的流动前沿通过速度修正为适当值，因此，可将误差抑制在最小限度而以高精度求出上述成形用材料的流动前沿通过速度。

另外，本发明所示的成形用材料的流动速度测量方法中，在基于来自所述光纤传感器的传感器输出算出的成形用材料的流动前沿通过速度处于预先确定的速度范围之外的情况下，判定为成形不良，因此，通过检测成形用材料的流动前沿通过速度的降低，可以迅速地检测到供料不足(ショ一ト)这样的不良，通过检测通过速度的上升，可以迅速地检测到溢料(バリ)这样的不良。

本发明所示的成形用材料的流动速度测量装置中，在模型内的模腔壁面设置朝向通过模腔内的成形用材料的流动前沿投射光的单一的光纤传感器，在运算装置中，基于所述光纤传感器的传感器输出，计算表示该传感器输出降低的第一检测时间和该传感器输出稳定的第二检测时间之差的经过时间，并根据该经过时间和表示光纤传感器的光纤直径及成形用材料的流动前沿的形状的函数，运算所述成形用材料的流动前沿通过速度。而且，通过在这样的运算装置中的运算，不需要像现有技术那样装配两个以上的传感器，且不需要可视化模型那样的装入玻璃等的特殊模型，可基于单一的光纤传感器的传感器输出计算模型内的成形用材料的流动速度，可将传感器部分小型化。

本发明所示的成形用材料的流动速度测量装置中，在运算装置还设置存储有根据成形条件修正算出的成形用材料的流动前沿通过速度的修正数据的存储装置，在所述运算装置中，基于该存储装置的修正数据，将所述算出的成形用材料的流动前沿通过速度修正为适当值，因此，可将误差抑制在最小限度而以高精度求出上述成形用材料的流动前沿通过速度。

本发明所示的成形用材料的流动速度测量装置中，在通过运算装置基于从设于模型的模腔壁面的光纤传感器输出的传感器输出，算出成形用材料的流动前沿通过速度后，在由运算装置算出的成形用材料的流动前沿通过速度处于预先确定的速度范围之外的情况下，通过判定装置判定为成形不良。由此，通过检测成形用材料的流动前沿通过速度的降低，可迅速检测到供料不足这样的不良，通过检测通过速度的上升，能够迅速地检测到溢料这样的不良。

附图说明

图1A是表示流动前沿F到达光纤传感器2的传感器端面2A的状态的模型图；

图1B是表示流动前沿F覆盖光纤传感器2的传感器端面2A的状态的模型图；

图2是表示光纤传感器2的传感器输出的图；

图3是对图2的传感器输出进行微分的图；

图4是表示用于根据光纤传感器2的传感器输出计算流动前沿F的速度的步骤的流程图；

图5是在模腔壁面4上安装有两个光纤传感器2的图；

图6是表示流动速度测量装置100的图；

图7是表示用于实际测量的模腔3、和光纤传感器2的尺寸的图；

图8A是表示根据2点间测量的平均流动前沿速度的图表，是使用了被着色的PP的流动速度的测定结果；

图8B是表示根据2点间测量的平均流动前沿速度的图表，是使用了未着色的PP的流动速度的测定结果；

图8C是将根据是否含有CB(碳黑)的是否对PP着色的情况和模腔的厚度2mm或4mm的情况进行组合来测量相对于平均流动前沿速度的流动前沿速度的结果；

图9是使用图7所示的测量装置对GFPP(玻璃纤维强化PP)在不同的玻璃纤维(GF)充填率的条件下测得的相对于注射率的流动前沿速度测量结果；

图10是表示推杆型传感器单元的图。

附图标记说明

1模型

2光纤传感器

2A传感器端面

3模腔

4模腔壁面

10传感器部

11运算处理单元

12运算装置

13判定装置

14存储装置

15推杆

100流动速度测量装置

M成形用材料

F流动前沿

S传感器输出

具体实施方式

下面，参照图1～图8对本发明的成形用材料的流动速度测量方法及应用了该方法的流动速度测量装置进行说明。

首先，图1A及图1B是示意性地表示本发明实施方式所使用的模型1和设于该模型1的直径D的光纤传感器2的安装状态的图。模型1是用于注射成形、压缩成形、传递模成形等的模型，在该模型1内，以在上下方向具有一定间隔的方式形成模腔3，成形用材料M在该模腔3内沿箭头a所示的方向流动。另外，该模腔3形成为相对于与纸面垂直的方向具有宽度的板状。

光纤传感器2配置于下侧的模腔壁面4，以与模腔3的中心线3A正交的方式从下方朝向上方向模腔3内照射传感器光。而且，在没有成形用材料M的状态下，朝向模腔3从下方投射的传感器光，由相对的上侧模腔壁面4反射后，再次返回到光纤传感器2的传感器端面2A。而且，光纤传感器2接收并测量该反射光量，将其作为检测信号输出。在此，如图1A所示，当成形用材料M的流动前沿F接近光纤传感器2的传感器端面2A时，流动前沿F遮挡来自光纤传感器2的投射光，通过该遮挡方法(流动前沿F和光纤传感器2的位置关系)，传感器输出(参照图2)变动。

图1A是表示成形用材料M的流动前沿F的前端到达光纤传感器2左端的延长线上的状态的图，将到达该状态的时间假定为“t＝t1”。另外，图1B是表示流动前沿F进一步向箭头a方向前进，成形用材料的前沿树脂与传感器端面2A完全相接并将其完全覆盖的状态的图，将到达该状态的时间假定为“t＝t2”。首先，如图1A所示，在流动前沿F的前端部到达传感器端面2A之前，从光纤传感器2投射的光由相对的上侧模腔壁面4反射后，返回到光纤传感器2的传感器端面2A。在此，图1A中，在从光纤传感器2投射的光的开口角α为0的情况下(图1A的开口角α＝0°的情况下)，光纤传感器2的投射光沿模腔3的厚度方向(由箭头b所示)直行，在由上侧的模腔壁面4反射后，该反射光直接沿着同一路径入射到传感器端面2A。另一方面，根据光纤传感器2的特性，存在之前的开口角α不是0而具有一定角度的情况，此时，如虚线所示，光纤传感器2的投射光具有一定的扩展范围，在模腔3内行进，因此，由相对的上侧模腔壁面4反射的反射光返回光纤传感器2的传感器端面2A的比率减少。在此，在流动前沿F的前端部到达光纤传感器2的传感器端面2A左端的情况(图1A所示的情况)下，对于开口角为0的光纤传感器2而言，其投射光在流动前沿F的前端部反射，能够准确地捕捉上述流动前沿F，但对于开口角具有一定角度的光纤传感器2而言，其投射光由不是流动前沿F前端部的曲面部(图1A中附图标记Fw所示)反射，该反射光向与传感器端面2A不同的方向行进，其结果是，反射光返回光纤传感器2的传感器端面2A的比率降低。因此，根据具有固有的开口角α的光纤传感器2的特性，需要乘以修正系数来修正传感器输出或基于传感器输出运算的运算值(将在后面叙述)。

而且，图2表示这样的光纤传感器2的输出电压的变化。图2是伴随流动前沿F的通过而对传感器端面2A的区域进行测量的传感器输出变化的事例。在成形用材料M通过光纤传感器2之前，存在大致一定的传感器输出，之后，伴随成形用材料M的通过，传感器输出开始急剧变动，在经过示出两个大的上下峰值的变动后，确认如下的输出变化，即再次以成为大致一定值的方式回归。这样，最初的变动开始时间“t1”和之后同样回归的变动结束时间“t2”与成形用材料M通过光纤传感器2的传感器端面2A的情况相关。

即，如图2所示，在流动前沿F的前端部到达传感器端面2A左端的情况下(图1A所示的状态)，传感器输出从该到达时间t1开始降低。光纤传感器2的传感器输出如图2中t1和t2之间所示，因光纤传感器2的输出特性(根据其与成为目标的成形用材料M的距离来表示峰值的输出特性)，示出在下侧和上侧形成两个峰值的变动。之后，成形用材料M与光纤传感器2的传感器端面2A接触，在完全覆盖该传感器端面2A的时间t2之后，传感器输出的变动消失，示出平稳的传感器输出。另外，也存在如下情况，即因成形材料的厚度不同而不形成上述峰值，在传感器输出单调递减后，在处于降低的值的状态下光纤传感器的输出稳定。

因此，本实施方式中，在流动前沿F的前端部到达传感器端面2A时，根据传感器输出降低的时刻t1、和成形用材料M与光纤传感器2的传感器端面2A接触且光纤传感器的输出稳定的时刻t2，计算成形用材料M的通过速度。

另外，图1的模式图中，与流动前沿F的速度无关，流动前沿F的截面形状假定为半圆形状。而且，在这样的假定下，如上所述，在如下进行规定的情况下，即光纤传感器2的传感器输出开始降低的时间t1为与流动前沿F的前端部到达传感器端面2A的时间对应的时刻，而且，光纤传感器2的传感器输出变动稳定的时间t2为流动前沿F与光纤传感器2的传感器端面2A全面接触的时刻，在该情况下，流动前沿F的通过速度(v)与流动前沿半径(r)、光纤直径(D)、经过时间(Δt＝t1-t2)可确定为存在如下关系。即，

式(1)v＝(D+r)/Δt

在此，如图1A所示，上述运算式(式1)假定来自传感器端面2A的投射光直行(α＝0°)而确定。但是，来自传感器端面2A的光实际上具有一开口角α而扩散地投射。因此，在流动前沿F接近光纤传感器2的情况下，开始遮蔽光纤传感器2的投射光的开口角区域的流动前沿F的位置，与假定为直行(α＝0°)的情况相比稍向上游侧移动。其结果是，随着开口角α增大，示出流动前沿半径的“r”也增大，基于测量的t1、t2而由运算式(式1)算出的v值，与α＝0°的情况相比也变得稍大。因此，需要根据光纤传感器2的开口角α进行修正。

另外，如上所述，流动前沿F的截面形状假定为半圆形，但实际上其根据注射速度而微妙地变化，也需要进行与流动前沿F的前端形状对应的修正。另一方面，根据成形用材料M是否着色，之前的运算式(式1)的计算结果也有所不同，需要进行对应于成形用材料的种类的修正。即，根据各种条件(来自光纤传感器2的投射光的开口角α、流动前沿F的截面形状、成形用材料M的着色、充填材料的种类和含有率等)，可以进行在之前的运算式(式1)的计算结果上乘以预先设定的修正系数等修正。

另外，在上述记载中，将流动前沿的形状设为半圆形来进行运算，但也可以使用椭圆函数或二次曲线等函数生成近似流动前沿形状的运算式(与上述式1的运算式相对应)来进行运算。

接着，使用图4的流程图，具体说明使用以上的运算式(式1)用于计算实际上成形用材料M的流动前沿F的速度的方法。

(1)在开始取入光纤传感器2的传感器输出之后(步骤1)，首先，在充填于模型1的模腔3内的成形用材料M的流动前沿F如图1A所示到达光纤传感器2的传感器端面2A左端的情况下，作为大致稳定值的光纤传感器2的传感器输出(用附图标记S表示)如图2所示急速降低。此时，将传感器输出急速降低的位移点S1的时间检测为第一检测时间“t1”。具体而言，如图3所示，该位移点S1通过判定表示传感器输出S斜度的微分值(f′(t))是否低于预先确定的阈值N1(例如N1＝-100)来求出(步骤S2)。即，在表示传感器输出S的斜度的微分值(f′(t))不低于预先确定的阈值N1(例如N1＝-100)的情况下，判定为成形用材料M的流动前沿F尚未到达光纤传感器2的传感器端面2A的左端，另外，在低于预先确定的阈值N1(例如N1＝-100)的情况下，判定为成形用材料M的流动前沿F到达光纤传感器2的传感器端面2A的左端，将此时的时间作为表示位移点S1的第一检测时间t1。

(2)之后，随着成形用材料M的流动前沿F通过光纤传感器2的传感器端面2A，光纤传感器2的传感器输出S产生在下侧和上侧形成两个峰值的变动。即，传感器输出S的较大变动是指成形用材料M的流动前沿F通过光纤传感器2的传感器端面2A，因此，通过检查该变动，检测成形用材料M的流动前沿F是否处于通过光纤传感器2的传感器端面2A的过程中(步骤3)。

作为具体的处理，在步骤2之后如图3所示，监测表示传感器输出S的斜度的微分值(f′(t))是否在预先确定的阈值N2(例如N2＝+80～-80)的范围内存在一定时间，当不处在阈值N2的范围内(即微分值大)的情况下，判断为成形用材料M的流动前沿F正在通过光纤传感器2的传感器端面2A，另外，在处于阈值N2的范围内(即朝向收敛)的情况下，判定为成形用材料M的流动前沿F通过光纤传感器2的传感器端面2A成为图1B所示的状态。而且，将到达图1B的传感器输出S稳定的时间，作为表示位移点S2的第二检测时间t2。

(3)根据由上述(1)及(2)求出的第一检测时间(t1)、第二检测时间(t2)计算经过时间(Δt＝t1-t2)，根据该经过时间(Δt)和预先测量并设定的流动前沿半径(r)、光纤直径(D)，通过之前的运算式(式1)计算成形用材料M的流动前沿通过速度(v)(步骤4)。

根据如上的成形用材料的流动速度测量方法，基于在模型1内的模腔壁面4设置且朝向通过模腔3内的成形用材料M的流动前沿F投射光的单一的光纤传感器2的传感器输出S，计算表示该传感器输出S降低的第一检测时间和该传感器输出S的变动越过峰值而变得稳定的第二检测时间之差的经过时间(Δt)，根据该经过时间和光纤传感器2的光纤直径(D)及成形用材料M的流动前沿半径(r)，并基于运算式(式1)可以运算上述成形用材料M的流动前沿F的通过速度(v)(步骤2～步骤4的处理)。而且，在此算出的通过速度(v)根据预先设定的各种条件(来自光纤传感器2的投射光的开口角α、流动前沿F的截面形状、成形用材料M的着色、充填材料的种类和含有率等)进行乘以预先设定的修正系数等修正。

另外，在上述成形用材料的流动速度测量方法中，在基于来自光纤传感器2的传感器输出而算出的成形用材料的流动前沿通过速度(v)处于预先确定的速度范围之外的情况下，判定为成形不良，由此，通过检测成形用材料的流动前沿通过速度的降低，也可以迅速地检测到供料不足这样的不良，通过检测通过速度的上升，也可以迅速地检测到溢料这样的不良。此时，如图5所示，上述那样的光纤传感器2也可以隔开一定间隔地设于模型1的模腔壁面4的多处(图5中为两处)。而且，基于来自分别设于模型1的模腔壁面4的多处的光纤传感器2的传感器输出S，分别运算各光纤传感器2的设置部位的成形用材料M的流动前沿F的通过速度(v)，在算出的各光纤传感器2设置部位的流动前沿F的通过速度(v)处于预先确定的速度范围之外的情况下，判定为成形不良。

接着，对应用上述成形用材料的流动速度测量方法的流动速度测量装置100进行说明。如图6所示，该流动速度测量装置100由传感器部10和运算处理单元11构成，该传感器部10具有设于该模型1的模腔壁面4且朝向模腔3照射光的直径D的光纤传感器2，该运算处理单元11处理来自传感器部10的输出数据。该运算处理单元11的主要构成要素包括：取入光纤传感器2的传感器输出S并基于上述传感器输出S运算流动前沿F的通过速度(v)的运算装置12；基于由运算装置12计算出的流动前沿F的通过速度(v)，判定是否在模型1内产生成形不良的判定装置13。

传感器部10与图1A及图1B所示的结构相同，在向在模型1的模腔3内流动的成形用材料M的流动前沿F从光纤传感器2投射光后，由传感器端面2A接收该投射的光的反射光，将与在上述传感器端面2A的光的受光量相对应的输出电压作为传感器输出S输出。

运算装置12预先设定图4所示的处理流程，基于该处理流程执行之前说明的运算处理。另外，该运算处理所使用的流动前沿F的通过速度(v)的运算式(式1)、光纤传感器2的光纤直径(D)、成形用材料M的流动前沿半径(r)这样的数据被预先存储于附图标记14所示的存储装置。另外，在该运算装置12中，可以根据另行存储于存储装置14的修正系数(根据来自光纤传感器2的投射光的开口角α、流动前沿F的截面形状、成形用材料M的着色、充填材料的种类和含有率等条件进行各种设定)修正利用之前的流速运算式(式1)计算出的流动前沿F的通过速度(v)。

判定装置13基于由运算装置12算出的流动前沿F的通过速度(v)，判定是否产生成形不良。具体而言，在流动前沿F的通过速度(v)低于既定值的情况下判定为供料不足，在通过速度(v)超过既定值的情况下判定为产生溢料，基于该判定结果能够迅速地检测成形时的不良。另外，该既定值可以事先存储于之前的存储装置14。另外，这样的成形不良的判定也可以如下进行判定，即如图5所示在模型1的模腔壁面4的多处配置光纤传感器2，基于这些光纤传感器2的传感器输出S分别运算光纤传感器2的各设置部位的成形用材料M的流动前沿F的通过速度(v)，判定各通过速度(v)是否适当。另外，也可以不必设置这样的判定装置13而直接输出由运算装置12算出的流动前沿F的通过速度(v)。

接着，参照图7对实际使用本发明的流动速度测量装置100的测量例进行说明。该图7具体表示用于测量的模腔3的形状(从传感器的长轴方向看到的图)。模腔3为宽度30mm、长度85mm、厚度2mm或4mm的矩形(准备两种厚度)，沿模腔3的中心线3A，在距浇口3B的距离为45mm、60mm的位置埋入直径0.5mm的光纤传感器2(分别称作ch1、ch2)。成形用材料M的树脂使用未着色以及着色为黑色的PP(プラィムポリプロJ-3054HP、(株)プラィムポリマ一)。在成形时，将树脂温度设为220℃，将模型1温度设为50℃。在此，使注射率分成六阶段(5、10、20、40、60、80cm³/s)地变化，求出流动前沿F通过时ch1、ch2各自的流动前沿F的通过速度(v)(基于运算装置12的运算结果)，将该通过速度(v)与基准值(图8中V1所示)进行比较，根据这些值存在多大差异的情况，验证流动速度测量装置100测量到的通过速度(v)的精度。

将其结果在图8A及图8B进行比较地显示。图8A是使用着色的PP作为成形用材料M的情况下的测量结果，图8B是使用未着色的PP作为成形用材料M的情况下的测量结果，将模腔3的厚度设为2mm和4mm，通过光纤传感器2的ch1、ch2分别测量流动前沿F的通过速度(v)。无论哪种情况，各曲线如下表示。●：ch1、模腔3的厚度4mm，□：ch2、模腔3的厚度4mm，△：ch1、模腔3的厚度2mm，◇：ch2、模腔3的厚度2mm。而且，参照由这些ch1、ch2测量出的流动前沿F的通过速度(v)可知，无论哪种板厚，利用注射率的ch1、ch2的测定结果均大致呈一条直线状(都由虚线表示)，特别是着色树脂示出近似于基准值V1的测定结果。而且，这些测定结果(用虚线表示)都示出比例关系，相对于基准值V1仅有稍倾斜的差，因此，通过在由这些ch1、ch2测量出的流动前沿F的通过速度(v)乘以与基于试验事先求出的树脂的特性相对应的修正系数，能够高精度地测量流动前沿速度。另外，使用未着色的PP作为成形材料M的情况下的测量结果，因测定精度提高，事后即使在图8C所示的不对PP着色的情况下，也能够得到近似于基准值V1的测定结果。图8C是将根据是否含有CB(碳黑)的是否对PP着色的情况和模腔的厚度2mm或4mm的情况进行组合来测量流动前沿速度的结果。图8C的纵轴(流动前沿速度)为使用ch2的情况。各曲线表示如下。●：模腔3的厚度4mm、含有CB，■：模腔的厚度2mm、含有CB，○模腔3的厚度4mm，不含CB，□：模腔3的厚度2mm、不含CB。

进而，使用图7所示的测量装置对GFPP(玻璃纤维强化PP)进行不同的玻璃纤维(GF)充填率下的流动前沿速度测量。纵轴(流动前沿速度)为使用ch2的情况。图9表示各GF充填率(10重量％、20重量％、30重量％)下的流动前沿速度比较。另外，各曲线表示如下。●：玻璃纤维充填率10重量％，□：玻璃纤维充填率20重量％，▲：玻璃纤维充填率30重量％。在GFPP中，与图8C所示的无充填材料相比，示出波形的再现性低。另外，从图9可知存在如下趋势，即CF充填率越高，输出越低。由于本方法将流动前沿截面形状假定为半圆形，所以当流动前沿形状不同时，误差增大。从金藤、横井、成形加工シンポジァ’04，49(2004)(非专利文献1)可明了：在GF高充填率材料中，在流动前沿前端部形成纤维的滞留层，生成非对称的涌出流。由此，在GFPP中，纤维充填率越高，因流动前沿前端区域的纤维滞留层，流动前沿越大地突出，可认为流动前沿长度(相当于图1A所示的半圆形状的流动前沿F的半径)变长。其结果，推测在t2产生时间延迟，算出的速度低。另外，可认为再现性因非对称的涌出流而降低。但是，由于已明了无论在哪种GF充填率下注射率和流动前沿速度均成比例关系，因此，给出如下启示：即通过基于各种条件下的试验值和根据传感器输出计算出的速度的比较数据进行修正处理，在误差因素大的GFPP中也可以进行流动前沿速度的监测。

如以上详细说明，本实施方式所示的成形用材料的流动速度测量装置100中，在模型1内的模腔壁面4设置朝向通过模腔3内的成形用材料M的流动前沿F投射光的单一的光纤传感器2，在运算装置12中，基于上述光纤传感器2的传感器输出S计算表示该传感器输出S降低的第一检测时间(t1)和该传感器输出S的变动越过峰值而变得稳定的第二检测时间(t2)之差的经过时间(Δt)，根据该经过时间(Δt)和光纤传感器2的光纤直径(D)及成形用材料M的流动前沿半径(r)，通过运算式(式1)运算上述成形用材料M的流动前沿F的通过速度(v)。而且，通过利用这样的运算装置12进行运算，不需要像现有技术那样装配两个以上的传感器，另外不需要可视化模型那样的装入玻璃等的特殊模型，可基于单一的光纤传感器2的传感器输出S计算出模型1内的成形用材料M的流动速度，可将传感器部分大幅度减小。

另外，上述成形用材料M的流动速度测量装置100中，运算装置12上还设有存储根据成形条件(材料着色、流动前沿的形状、传感器开口角α、充填材料的种类和含有率等条件)修正算出的成形用材料M的流动前沿F的通过速度(v)的修正数据的存储装置14，在上述运算装置12中，基于该存储装置14的修正数据将上述算出的成形用材料M的流动前沿F的通过速度(v)修正为适当值，因此，可以将误差抑制为最小限度并以高精度求得之前的通过速度(v)。

另外，在上述成形用材料M的流动速度材料装置100中，在通过运算装置12基于从设于模型1的模腔壁面4的光纤传感器2输出的传感器输出算出成形用材料M的流动前沿通过速度(v)后，在由运算装置12算出的成形用材料M的流动前沿通过速度(v)处于预先确定的速度范围之外的情况下，通过判定装置13判定为成形不良。由此，通过检测成形用材料M的流动前沿通过速度(v)的降低，可迅速检测到供料不足这样的不良，通过检测通过速度的上升，能够迅速地检测到溢料这样的不良。

另外，在模型1内装填本流动速度测量装置100时，在图10所示的推杆15或其它带杆的嵌件梢、嵌件块等模型零件内(或与模型零件形状相同或形状类似的零件内)，以上述光纤传感器2的端面2A在上述模型零件的端面露出的方式直接装填上述光纤传感器2来制作传感器单元，并将该传感器单元装填到模型内，其中该模型零件的端面在所述模腔壁面露出。

通过如上所述将传感器单元化，可以不对上述模型模腔及浇道等直接实施埋设上述光纤传感器等加工，而是通过插入上述传感器单元，容易地将本测量方法应用于作为测定对象的模型。

工业实用性

根据本发明，可提供成形用材料的流动速度测量方法及流动速度测量装置，不需要装配两个以上的传感器，不需要可视化模型那样的装入玻璃等的特殊模型，可以通过小型单一的传感器容易地测量模型内的成形用材料的流动速度。

本申请基于2007年10月31日在日本申请的特愿2007-283853号主张优先权，在此引用其内容。