JP2007237498A - 射出成形機のエラー監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 逆流防止バルブを設けたスクリュに係わるエラーを監視するに際し、監視のための余分な作業を不要にして生産効率の向上及び生産コストの削減を図るとともに、成形品質への悪影響を回避して成形不良の低減を図る。
【解決手段】 スクリュ３を正回転させて計量を行う計量主処理工程Ｓａの終了後、スクリュ３を回転自由状態にして前進移動させ、かつ前進移動によるスクリュ３の回転が停止状態になったら前進移動を停止させるとともに、当該前進移動に係わる所定の物理量Ｘｘ，θｘ，Ｘｙ，θｙ，Ｔｒ，Ｔｘを検出し、検出した物理量に基づく監視量（Ｘｙ−Ｘｘ），（θｙ−θｘ），Ｔｒ，Ｔｘが予め設定した監視幅Ｘｚ，θｚ，Ｔｒｚ，Ｔｘｚを越えたなら所定のエラー処理を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、先端部に逆流防止バルブを設けたスクリュに係わる射出装置のエラーを監視する射出成形機のエラー監視方法に関する。

一般に、インラインスクリュ式射出成形機では、スクリュの先端部に逆流防止バルブ（リングバルブ）を設け、射出時に樹脂通路を閉鎖することにより溶融樹脂の逆流防止を図っている。

ところで、スクリュの先端部に設けた逆流防止バルブは、成形サイクル（１ショット）毎に前後に変位する可動部品として機能することから、長期使用により摩耗や破損等のトラブルを発生する場合がある。この場合、逆流防止バルブを設けたスクリュは、射出装置における加熱筒の内部に搭載することから、摩耗や破損等が生じても発見しにくく、特に、摩耗の場合、その影響が明確な形では現れにくいことから発見が容易でない。

このため、従来、所定の測定を行うことにより発見するようにした方法も知られており、特開平４−２６３９１７号公報には、ノズルをシャットした状態でチャージを行い、次に、第１の射出工程を実行し、この第１の射出工程により、チェックリングをチェックシートに圧着する状態に移行させるとともに、第１の射出工程の後に、第２の射出工程を実行し、マイコンにより、第１と第２の射出工程終了後のスクリュの位置を対比・演算してバックフロー量を算出することにより、チェック弁機構に対する交換の必要性を判定するようにした射出成形機におけるバックフロー量の計測方法が開示されている。
特開平４−２６３９１７号

しかし、上述した従来の射出成形機におけるバックフロー量の計測方法は、次のような問題点があった。

第一に、ノズルをシャットした状態でチャージを行うなど、通常の成形（生産）とは異なる別途の計測工程が必要になるため、バックフロー量を計測する際における、準備作業，測定作業，後片付等の余分な作業が必要になり、生産効率の低下や生産コスト増を招く要因となる。

第二に、不良（異常）の発生をリアルタイムで検出する手法ではなく、定期的な計測（メンテナンス）により不良を発見する手法のため、不良の状態で相当期間にわたって成形（生産）が行われてしまう。したがって、成形品の品質にも少なからず悪影響が及ぶことになり、成形不良の増加要因となる。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した射出成形機のエラー監視方法の提供を目的とするものである。

本発明に係る射出成形機Ｍのエラー監視方法は、上述した課題を解決するため、先端部に逆流防止バルブ２を設けたスクリュ３に係わるエラーを監視するに際し、スクリュ３を正回転させて計量を行う計量主処理工程Ｓａの終了後、スクリュ３を回転自由状態にして前進移動させ、かつ前進移動によるスクリュ３の回転が停止状態になったら前進移動を停止させるとともに、当該前進移動に係わる所定の物理量Ｘｘ，θｘ，Ｘｙ，θｙ，Ｔｒ，Ｔｘを検出し、検出した物理量に基づく監視量（Ｘｙ−Ｘｘ），（θｙ−θｘ），Ｔｒ，Ｔｘが予め設定した監視幅Ｘｚ，θｚ，Ｔｒｚ，Ｔｘｚを越えたなら所定のエラー処理Ｓ１５を行うようにしたことを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、監視量は、スクリュ３の前進移動時における移動距離（Ｘｙ−Ｘｘ），スクリュ３の前進移動時における回転量（θｙ−θｘ），スクリュ３の前進移動時における回転時間Ｔｒ，スクリュ３の前進移動時における移動時間Ｔｘの一又は二以上を含ませることができる。また、前進移動時に、予め設定した、時間Ｔｓ，回転数又は樹脂圧に達してもスクリュ３の回転が停止状態にならないときは、所定のエラー処理Ｓ１２を行うことができる。なお、停止状態は、スクリュ３を回転させるスクリュ回転用サーボモータ５に付設したロータリエンコーダ６から得るエンコーダパルスＤｐにより検出することができる。一方、前進移動を停止させた後、スクリュ３を所定の回転量だけ逆回転させることが望ましい。さらに、計量主処理工程Ｓａが終了した後のスクリュ位置（計量終了位置Ｘｘ）及びスクリュ３を逆回転させた後のスクリュ位置（逆回転終了位置Ｘｙ´）をそれぞれ検出し、計量終了位置Ｘｘと逆回転終了位置Ｘｙ´の偏差から補正量Ｈを求めるとともに、この補正量Ｈにより、少なくとも射出工程における位置設定値Ｘ１，Ｘ２…を補正することができる。

ところで、本発明に係る射出成形機のエラー監視方法では、スクリュ３を正回転させて計量を行う計量主処理工程Ｓａの終了後、スクリュ３を回転自由状態にして前進移動させ、かつ前進移動によるスクリュ３の回転が停止状態になったら前進移動を停止させる工程区間が含まれる。この工程区間は、本来、逆流防止バルブ２を後方へ変位させ、樹脂通路を確実かつ安定に閉鎖するための工程区間であり、この後に行われるスクリュ３の逆回転処理やサックバック処理等において逆流防止バルブが再度開いてしまう弊害を排除できる。一方、この工程区間では、逆流防止バルブ２がいわば開から閉に切換わるため、切換わる際の物理量は、逆流防止バルブ２等の良否に密接に関係し、この物理量を監視することにより、少なくとも逆流防止バルブ２の良否を判別できる。本発明は、この原理を利用したものであり、樹脂通路を確実かつ安定に閉鎖することに加え、逆流防止バルブ２を設けたスクリュ３に係わる的確なエラー監視が可能になる。

このような手法による本発明に係る射出成形機のエラー監視方法によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 逆流防止バルブ２を設けたスクリュ３に係わるエラーを、通常の成形時（生産時）に監視できるため、監視のための別途の処理、即ち、余分な作業が不要となり、生産効率の向上及び生産コストの削減に寄与できる。

（２） 逆流防止バルブ２を設けたスクリュ３に係わるエラーを常時監視するため、エラーが発生した際に速やかにそれを検出することができる。したがって、迅速な対策を施すことが可能となり、成形品質への悪影響を回避して成形不良の低減に寄与できる。

（３） 好適な態様により、監視量として、スクリュ３の前進移動時における移動距離（Ｘｙ−Ｘｘ），スクリュ３の前進移動時における回転量（θｙ−θｘ），スクリュ３の前進移動時における回転時間Ｔｒ，スクリュ３の前進移動時における移動時間Ｔｘの一又は二以上を含ませれば、特に、逆流防止バルブ２の摩耗を確実かつ多面的に検出（監視）できる。

（４） 好適な態様により、前進移動時に、予め設定した、時間Ｔｓ，回転数又は樹脂圧に達してもスクリュ３の回転が停止状態にならないときは、所定のエラー処理Ｓ１２を行うようにすれば、特に、逆流防止バルブ２の破損等により樹脂通路を閉鎖できない異常を速やかに検知し、かつ当該異常に対する対策を迅速に講じることができる。

（５） 好適な態様により、停止状態を、スクリュ３を回転させるスクリュ回転用サーボモータ５に付設したロータリエンコーダ６から得るエンコーダパルスＤｐにより検出するようにすれば、別途の検出器等は不要となり、既設の装備を利用して容易かつ低コストに実施できる。

（６） 好適な態様により、前進移動を停止させた後、スクリュ３を所定の回転量だけ逆回転させるようにすれば、この逆回転は、逆流防止バルブ２の閉鎖から開始できるため、逆回転後における樹脂圧のバラツキ、更には計量した樹脂量のショット毎の変動を大幅に低減でき、高い計量精度を確保できる。

（７） 好適な態様により、計量主処理工程Ｓａが終了した後のスクリュ位置（計量終了位置Ｘｘ）及びスクリュ３を逆回転させた後のスクリュ位置（逆回転終了位置Ｘｙ´）をそれぞれ検出し、計量終了位置Ｘｘと逆回転終了位置Ｘｙ´の偏差から補正量Ｈを求めるとともに、この補正量Ｈにより、少なくとも射出工程における位置設定値Ｘ１，Ｘ２…を補正するようにすれば、計量後処理工程Ｓｂにおいて発生するスクリュ位置の誤差分を排除することができ、計量した樹脂量の更なる変動防止を図れるとともに、より高い計量精度を確保できる。

次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係るエラー監視方法を実施できる射出成形機Ｍの構成について、図３及び図４（ａ）を参照して説明する。

図３に示す射出成形機Ｍは、型締装置を除いた射出装置Ｍｉのみを示す。射出装置Ｍｉは、離間した射出台１１と駆動台１２を備え、この射出台１１の前面により加熱筒１３の後端が支持される。加熱筒１３は、前端に射出ノズル１４を、また、後部に当該加熱筒１３の内部に成形材料を供給するホッパ１５をそれぞれ備えるとともに、加熱筒１３の内部にはスクリュ３を挿通させる。

このスクリュ３は、先端部にリングバルブ（逆流防止バルブ）２を備える。スクリュ３は、図４（ａ）に拡大して示すように、最先端部に、先端が尖形となる円錐状のスクリュヘッド３ｈを有するとともに、このスクリュヘッド３ｈからフライト３ｆ側間に、比較的小径のバルブ装填軸部３ｓを有し、このバルブ装填軸部３ｓに円筒形のリングバルブ２を変位自在に装填する。これにより、リングバルブ２は、バルブ装填軸部３ｓの軸方向（前後方向）に所定ストロークにわたってスライド自在となり、リングバルブ２が後退し、フライト３ｆ側に形成したバルブシート３ｒに当接すれば、フライト３ｆ側からスクリュヘッド３ｈ側に至る樹脂通路が遮断されるとともに、リングバルブ２が前進し、バルブシート３ｒから離間すれば、当該樹脂通路が開放される。この場合、樹脂通路が遮断されるとは、リングバルブ２が閉鎖することと同意である。

一方、射出台１１と駆動台１２間には四本のタイバー１６…を架設し、このタイバー１６…に、スライドブロック１７をスライド自在に装填する。スライドブロック１７の前端には、被動輪１８を一体に有するロータリブロック１９を回動自在に支持し、このロータリブロック１９の中央にスクリュ３の後端を結合する。また、スライドブロック１７の側面には、スクリュ回転用サーボモータ（電動モータ）５を取付け、このサーボモータ５の回転シャフトに固定した駆動輪２１は、回転伝達機構２２を介して被動輪１８に接続する。この回転伝達機構２２は、伝達ギアを用いたギア式伝達機構であってもよいし、タイミングベルトを用いたベルト式伝達機構であってもよい。さらに、サーボモータ５には、このサーボモータ５の回転速度（回転数）を検出するロータリエンコーダ６を付設する。

他方、スライドブロック１７の後部には、ナット部２５を同軸上一体に設けるとともに、駆動台１２に回動自在に支持されたボールねじ部２６の前側をナット部２５に螺合させることにより、ボールねじ機構２４を構成する。また、駆動台１２から後方に突出したボールねじ部２６の後端には、被動輪２７を取付けるとともに、駆動台１２に取付けた支持盤１２ｓには、スクリュ進退用のサーボモータ（電動モータ）２８を取付け、このサーボモータ２８の回転シャフトに固定した駆動輪２９は、回転伝達機構３０を介して被動輪２７に接続する。この回転伝達機構３０は、伝達ギアを用いたギア式伝達機構であってもよいし、タイミングベルトを利用したベルト式伝達機構であってもよい。さらに、サーボモータ２８には、このサーボモータ２８の回転速度（回転数）を検出するロータリエンコーダ３１を付設する。

また、図３において、３２は射出成形機Ｍに備えるコントローラであり、格納した制御プログラム３２ｐにより本実施形態に係るエラー監視方法における一連の制御（シーケンス制御）を実行することができる。一方、コントローラ３２には、上述したサーボモータ５，２８及びロータリエンコーダ６，３１をそれぞれ接続するとともに、ロータリブロック１９とスライドブロック１７間に介在させたロードセル（圧力検出器）３３を接続する。このロードセル３３によりスクリュ３が受ける圧力（樹脂圧）を検出することができる。さらに、コントローラ３２には、液晶表示器等を用いたディスプレイ７を接続する。

次に、このような射出成形機Ｍを用いた本実施形態に係るエラー監視方法について、図３〜図８を参照しつつ図１に示すフローチャートに従って説明する。

本実施形態に係るエラー監視方法を実施する射出成形機Ｍでは、計量主処理工程Ｓａと計量後処理工程Ｓｂに従って計量が行われ、同エラー監視方法は、計量後処理工程Ｓｂにおける一部の工程区間で実施される。この場合、計量主処理工程Ｓａ及び計量後処理工程Ｓｂが計量工程となる。

計量主処理工程Ｓａでは、まず、コントローラ３２によりスクリュ回転用サーボモータ５が駆動制御（速度制御）される。これにより、サーボモータ５の回転は回転伝達機構２２を介してスクリュ３に伝達され、スクリュ３が正回転することにより、可塑化された溶融樹脂が加熱筒１３の内部におけるスクリュ３の前方に計量蓄積されるとともに、これに対応してスクリュ３が後退する（ステップＳ１）。また、計量主処理工程Ｓａでは、スクリュ進退用サーボモータ２８が通電制御されることにより、スクリュ３に対する背圧制御が行われる（ステップＳ１）。図５（ａ），（ｂ）には、スクリュ回転用サーボモータ５及びスクリュ進退用サーボモータ２８の動作状態をタイミングチャートで示す。図５において、Ｘｏは計量開始位置，Ｖｍは計量主処理工程Ｓａにおけるスクリュ回転用サーボモータ５の回転速度をそれぞれ示す。一方、図４（ａ）は、計量主処理工程Ｓａにおけるスクリュ３の状態を示し、矢印Ｒｐはスクリュ３の回転方向（正回転方向）を示すとともに、矢印Ｆｆは溶融樹脂の相対移動方向を示す。

そして、スクリュ３が予め設定した計量終了位置Ｘｘまで後退することにより計量主処理工程Ｓａが終了する（ステップＳ２）。図４（ｂ）は計量終了位置Ｘｘにおけるスクリュ３の状態を示している。この状態では、リングバルブ２に対してフライト３ｆ側の樹脂圧Ｐｆがノズルヘッド３ｈ側の樹脂圧Ｐｈよりも相対的に高い状態、即ち、Ｐｈ＜Ｐｆの状態にある。

次いで、計量後処理工程Ｓｂに移行する。本実施形態に係るエラー監視方法では、この計量後処理工程Ｓｂの開始から監視を行う。このため、まず、計量後処理工程Ｓｂを行う前に、所定の物理量（監視物理量）として、スクリュ３の位置（スクリュ位置＝計量終了位置）Ｘｘ及び回転角度θｘを検出し、コントローラ３２に一時記憶する（ステップＳ３）。この場合、スクリュ位置Ｘｘは、サーボモータ２８に付設したロータリエンコーダ３１から得るエンコーダパルスにより検出できるとともに、回転角度θｘは、サーボモータ５に付設したロータリエンコーダ６から得るエンコーダパルスＤｐにより検出できる。このようなロータリエンコーダ３１，６を利用すれば、別途の検出器等は不要となり、既設の装備を利用して容易かつ低コストに実施できる利点がある。

監視物理量の取込みが終了したなら、リングバルブ２がバルブシート３ｒに当接する位置（タッチ位置）までスクリュ３を前進移動させる処理を行う（ステップＳ４…）。この場合、スクリュ３は回転自由状態、即ち、外力により受動回転可能となるように切換えられるとともに、コントローラ３２によりスクリュ進退用サーボモータ２８が駆動制御される。この際の駆動制御は、圧力リミッタの付加された速度制御となり、サーボモータ２８の回転は、回転伝達機構３０及びボールねじ機構２４を介して運動変換され、スクリュ３を前進移動させる（ステップＳ４，Ｓ５）。図５（ｂ）において、Ｖｆはスクリュ３の前進移動時におけるスクリュ進退用サーボモータ２８の回転速度を示す。

また、コントローラ３２は、スクリュ３の前進移動の開始と同時に計時を開始するとともに、スクリュ３の受動回転による回転状態の監視（回転検出）を開始する（ステップＳ４）。この場合、図４（ｃ）に示すように、スクリュ３の前進移動により、スクリュヘッド３ｈ側の溶融樹脂がフライト３ｆ側（矢印Ｆｒ方向）に逆流するとともに、この逆流によりスクリュ３は正回転に対して逆方向（矢印Ｒｒｓ方向）に受動回転する。したがって、この状態では、リングバルブ２に対してノズルヘッド３ｈ側の樹脂圧Ｐｈがフライト３ｆ側の樹脂圧Ｐｆよりも相対的に高くなり、Ｐｆ＜Ｐｈの関係になる。

そして、この際、リングバルブ２は、逆流する溶融樹脂により後方に押されて後退変位するとともに、バルブシート３ｒに当接した位置（タッチ位置）で停止する。したがって、リングバルブ２は、事実上、このタッチ位置で閉鎖した状態となる（図４（ｄ）の位置参照）。この時点では、同時に溶融樹脂の逆流が止まるとともに、スクリュ３の受動回転も停止する。スクリュ３はこのような挙動を伴うため、コントローラ３２はスクリュ３の回転状態を監視し、スクリュ３の回転が停止状態になったなら、上述したスクリュ３の前進移動の開始時と同様に、停止状態になった時点における監視物理量として、スクリュ３の位置（スクリュ位置）Ｘｙ及び回転角度θｙを検出するとともに、計時時間を取込むことにより前進移動時におけるスクリュ３の回転時間Ｔｒを検出し、コントローラ３２に一時記憶する（ステップＳ７，Ｓ８）。

また、スクリュ３の回転が停止状態になったなら、直ちにスクリュ３の前進移動を停止させる制御を行う（ステップＳ７，Ｓ９）。そして、この時点における計時時間を取込むことにより、スクリュ３の前進移動時間Ｔｘを監視物理量として検出し、コントローラ３２に一時記憶する（ステップＳ１０）。この場合、スクリュ３の回転状態及び停止状態は、コントローラ３２により、サーボモータ５に付設したロータリエンコーダ６から得るエンコーダパルスＤｐを監視して行うことができる。具体的には、予め設定した監視時間内のパルス数が所定数になったり或いはパルス出力間隔が所定間隔（時間）になったなら停止状態と判断できる。したがって、停止状態とは完全に停止する場合のみならず所定の速度以下まで低下した状態をも含む概念である。スクリュ３の停止状態を検出したなら、同時に計時をリセットする（ステップＳ１１）。

よって、このようなスクリュ前進処理を行うことにより、スクリュ３は、常に、リングバルブ２がバルブシート３ｒに当接するタッチ位置で正確に停止させることができる。また、このようなタッチ位置（停止状態）を、ロータリエンコーダ６から得るエンコーダパルスＤｐにより検出することにより、別途の検出器等は不要となる。

ところで、スクリュ３の前進移動中に、リングバルブ２の一部が欠けたりリングバルブ２に異物が挟まるなどによる異常が発生することも考えられる。このような異常が発生した場合、スクリュ３の回転が正常に停止することなく無用に回転が継続する。そこで、本実施形態では、スクリュ３の前進移動の開始と同時に計時を開始し、予め設定した時間（判定時間）Ｔｓに達してもスクリュ３の停止状態を検出できないときは、所定のエラー処理（第一エラー処理）を行う（ステップＳ６，Ｓ１２）。エラー処理としては、運転（動作）の停止処理やアラーム報知処理等を行うことができる。これにより、特に、リングバルブ２により樹脂通路を閉鎖できない異常を速やかに検知し、かつ当該異常に対する対策を迅速に講じることができる。

一方、コントローラ３２には、スクリュ３を前進移動させる前のスクリュ位置Ｘｘ及び回転角度θｘ，スクリュ３を前進移動させた後のスクリュ位置Ｘｙ及び回転角度θｙ、更にはスクリュ３の回転時間Ｔｒ及び前進移動時間Ｔｘに係わる検出データが、監視物理量として一時記憶されているため、これら検出データに基づく監視量を算出する（ステップＳ１３）。この場合、監視量は、スクリュ３の前進移動時における移動距離（Ｘｙ−Ｘｘ），スクリュ３の前進移動時における回転量（θｙ−θｘ），スクリュ３の前進移動時における回転時間Ｔｒ，スクリュ３の前進移動時における移動時間Ｔｘを用いる。したがって、スクリュ３の前進移動時における移動距離と回転量は、それぞれ（Ｘｙ−Ｘｘ）と（θｙ−θｘ）により算出するとともに、回転時間と移動時間は、それぞれＴｒとＴｘを直接用いる。

そして、監視量が得られたなら、予め設定した監視幅Ｘｚ，θｚ，Ｔｒｚ，Ｔｘｚと比較する（ステップＳ１４）。この場合、監視幅Ｘｚ，θｚ，Ｔｒｚ，Ｔｘｚは、基準値に対して上下（±）に設定した上限値と下限値の幅を監視幅Ｘｚ…として設定する。基準値は、例えば、移動距離Ｘｚの場合、初期段階において実際に検出される複数の移動距離の平均値を用いてもよいし、実験値や算出値などを用いてもよい。なお、監視幅Ｘｚ，θｚ，Ｔｒｚ，Ｔｘｚは、基準値に対して上（＋）又は下（−）の一方に設定した上限値又は下限値に対する幅を監視幅Ｘｚ…として設定してもよい。

これにより、いずれかの監視量（Ｘｙ−Ｘｘ）…が対応する監視幅Ｘｚ…を越えた（外れた）なら所定のエラー処理（第二エラー処理）を行う（ステップＳ１５）。この場合、エラー処理としては、運転（動作）の停止処理やアラーム報知処理等を行うことができる。なお、いずれかの監視量（Ｘｙ−Ｘｘ）…が監視幅Ｘｚ…を一回でも越えた（外れた）なら第二エラー処理を行ってもよいし、或いは重要度に応じて有効となる異常回数をそれぞれ設定し、例えば、三回連続して監視幅Ｘｚ…を越えた時点で第二エラー処理を行うようにしてもよい。このような四つの監視量を監視することにより、特に、逆流防止バルブ２の摩耗を確実かつ多面的に検出（監視）できる利点がある。

他方、スクリュ３の回転が停止状態になり、スクリュ３の前進移動を停止させる制御を行なったなら、次いで、スクリュ３を逆回転させる処理を行う。なお、スクリュ３の逆回転は上述したスクリュ３の停止状態の検出から直ちに行ってもよいし、所定の設定時間を経てから行ってもよい。この場合、コントローラ３２によりスクリュ回転用サーボモータ５が駆動制御（速度制御）される。これにより、スクリュ３は図４（ｄ）に示すように、矢印Ｒｒ方向へ能動的に逆回転する（ステップＳ１６）。図５（ａ）において、Ｖｒはスクリュ３の逆回転時におけるサーボモータ５の回転速度を示すとともに、θｙ，θｅはスクリュ３の角度を示している。逆回転させるスクリュ３の回転量は、成形機毎に任意に設定できるが、概ね１／４回転前後に設定できる。したがって、この場合には、図５（ａ）における（θｅ−θｙ）を概ね９０〔°〕前後に設定できる。また、スクリュ３の逆回転時には、コントローラ３２によりスクリュ進退用サーボモータ２８が駆動制御され、スクリュ３の前後方向位置が固定される位置制御が行われる。これにより、スクリュ３が逆回転してもスクリュ３の前後方向位置が固定されるため、計量した樹脂量の更なる変動防止及び計量精度の向上に寄与できる。図５（ａ）において、Ｘｙ´はスクリュ３を逆回転させた後のスクリュ位置（逆回転終了位置）を示している。

なお、スクリュ３を逆回転させる際における回転数（回転角）又は回転速度は、コントローラ３２に接続したディスプレイ７に表示することができる。このような表示を行うことにより、オペレータはリングバルブ２の動作状態を視覚的にも容易に把握することができる。そして、スクリュ３の逆回転が、設定した回転量（回転角）に達したならスクリュ３の回転を停止させる制御を行う（ステップＳ１７，Ｓ１８）。

ところで、スクリュ３の逆回転時には、スクリュ３の前後方向位置が固定されることから、図４（ｄ）に示すように、溶融樹脂に対して後方（矢印Ｆｉ方向）への圧力が付与される。この場合、スクリュ３を逆回転させる直前では、リングバルブ２に対してノズルヘッド３ｈ側の樹脂圧Ｐｈがフライト３ｆ側の樹脂圧Ｐｆよりも相対的に高い状態、即ち、Ｐｆ＜Ｐｈの状態にあるため、スクリュ３を逆回転させた後は、リングバルブ２に対してノズルヘッド３ｈ側の樹脂圧Ｐｈがフライト３ｆ側の樹脂圧Ｐｆよりも更に高い状態、即ち、Ｐｆ≪Ｐｈの状態になる。

一方、スクリュ３を逆回転させる処理が終了したなら、スクリュ３を予め設定したストローク（例えば、１〜２〔ｍｍ〕前後）だけ後退移動させて圧抜きを行うサックバック処理を行う（ステップＳ１９）。サックバック処理では、コントローラ３２によりサーボモータ２８が駆動制御（速度制御）され、スクリュ３が後退移動する。この場合、スクリュ３の後退ストロークは、圧抜きが完了する位置を考慮し、当該後退ストロークの終端をサックバック終了位置Ｘｓとして予め設定する。これにより、スクリュ３がサックバック終了位置Ｘｓに達すれば、スクリュ３の後退移動を停止し、サックバック処理を終了させるとともに、次の工程である射出工程に移行させる。図５において、Ｖｓはサックバック処理時におけるスクリュ進退用サーボモータ２８の回転速度、Ｘｓはサックバック終了位置をそれぞれ示し、このサックバック終了位置Ｘｓは射出開始位置となる。なお、サックバック処理は、計量終了後、スクリュ３を予め設定した僅かなストロークだけ後退させて圧抜きを行い、型開き時の樹脂圧による弊害、即ち、低粘度樹脂による所謂鼻ダレ現象や高粘度樹脂による成形スプルからの所謂糸引き現象等の発生を防止する処理である。

図４（ｅ）は、このようなサックバック処理を行った後におけるスクリュ３の状態を示し、リングバルブ２に対してノズルヘッド３ｈ側の樹脂圧Ｐｈがフライト３ｆ側の樹脂圧Ｐｆよりも相対的にやや高い状態かほぼ同じ状態、即ち、Ｐｆ＜Ｐｈの状態かＰｆ≒Ｐｈの状態にある。したがって、サックバック処理を行っても、サックバック処理の前に、リングバルブ２に対して前方（スクリュヘッド３ｈ側）の樹脂圧Ｐｈを後方（フライト３ｆ側）の樹脂圧Ｐｆよりも常に高くした状態でリングバルブ２を閉鎖できるため、この後のサックバック処理によりリングバルブ２が再度開いてしまう弊害を排除できる。これにより、射出開始の前に逆流防止バルブ２を確実かつ安定に閉鎖することができる。

他方、コントローラ３２では、さらに計量後処理工程Ｓｂで発生するスクリュ位置のバラツキを補正する処理を行う。以下、この補正の処理方法について、図２に示すフローチャートに従って説明する。

まず、前述した計量主処理工程Ｓａが終了したなら、終了後のスクリュ位置である計量終了位置Ｘｘを検出して取込む（ステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３）。なお、この場合、計量終了位置Ｘｘは予め設定されているため、設定された計量終了位置Ｘｘ（設定値）を用いてもよい。また、スクリュ３を逆回転させたなら、逆回転後のスクリュ位置である逆回転終了位置Ｘｙ´を検出して取込む（ステップＳ２４，Ｓ２５，Ｓ２６）。この場合、計量終了位置Ｘｘ及び逆回転終了位置Ｘｙ´は、サーボモータ２８に付設したロータリエンコーダ３１によりそれぞれ検出できる。そして、計量終了位置Ｘｘと逆回転終了位置Ｘｙ´が得られたなら、計量終了位置Ｘｘと逆回転終了位置Ｘｙ´の偏差から補正量Ｈ（＝Ｘｙ´−Ｘｘ）を求める（ステップＳ２７）。一方、補正量Ｈを求めたなら、この補正量Ｈにより、少なくとも射出工程における位置設定値Ｘ１，Ｘ２…を補正する（ステップＳ２８）。

図６は、求めた補正量Ｈにより射出工程における位置設定値Ｘ１，Ｘ２…を補正する場合を示している。同図中、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３…は、多段設定した射出速度を示す。同図から明らかなように、スクリュ３のサックバック終了位置（射出開始位置）Ｘｓから射出工程を開始するとともに、射出速度Ｖ１からＶ２に切換える場合、補正前における基準となる設定では、設定位置Ｘ１で切換えを行うが、補正量Ｈが得られ、補正を行った場合には、設定位置（Ｘ１＋Ｈ）で切換えを行う場合を示している。同様に、射出速度Ｖ２からＶ３に切換える場合にも、設定位置（Ｘ２＋Ｈ）で切換えを行う。このような補正を行うことにより、計量後処理工程Ｓｂにおいて発生するスクリュ位置の誤差分を排除することができ、計量した樹脂量の更なる変動防止を図れるとともに、より高い計量精度を確保することができる。

この例では、計量終了位置Ｘｘ，逆回転終了位置Ｘｙ´及び補正量Ｈを求めることにより、射出工程における位置設定値Ｘ１，Ｘ２…を補正する場合を示したが、計量終了位置Ｘｘ，逆回転終了位置Ｘｙ´及び補正量Ｈ等の検出（演算）データは、記憶することにより他の目的（データ表示や解析等）に利用することもできる。

なお、射出工程では、コントローラ３２によりサーボモータ２８が駆動制御される。これにより、サーボモータ２８の回転は回転伝達機構３０を介してボールねじ部２６に伝達されるため、ボールねじ部２６は正方向に回転してナット部２５が前進移動する。この結果、スクリュ３が前進し、計量された溶融樹脂は金型に射出充填される。そして、射出工程が終了し、次ショット（成形サイクル）が続行する場合には、次ショットの計量工程に移行し、同様の計量工程に係わる処理が行われる。

図７及び図８は、上述した計量主処理工程Ｓａ及び計量後処理工程Ｓｂにより計量を行った場合の実際の成形品（バーフロー）の質量〔ｇ〕を示している。また、比較のため、本実施形態に係る計量方法を用いない計量、即ち、通常成形において使用する計量方法により計量を行った場合の実際の成形品（バーフロー）の質量〔ｇ〕を併記した。なお、本実施形態に係る計量方法とは、計量主処理工程Ｓａの終了後、スクリュ３を回転自由状態にして前進移動させるとともに、この前進移動時におけるスクリュ３の回転状態を監視し、スクリュ３の回転が停止状態になった後に、スクリュ３を所定量だけ逆回転させる処理を行い、さらにサックバック処理を行った場合であり、通常成形とは、計量主処理工程Ｓａの終了後、直ちにサックバック処理を行った場合である。図７及び図８に示すデータグラフ及びデータ表から明らかなように、本実施形態に係る計量方法によるリングバルブ２の強制閉鎖を行えば、成形品質量のショット毎のバラツキを大幅に低減することができ、変動係数を示す６ＣＶは、概ね１／３に低減できた。

よって、このような本実施形態に係るエラー監視方法によれば、逆流防止バルブ２を設けたスクリュ３に係わるエラーを、通常の成形（生産）時に監視できるため、監視のための別途の処理、即ち、別途の余分な作業が不要となり、生産効率の向上及び生産コストの削減に寄与できる。また、逆流防止バルブ２を設けたスクリュ３に係わるエラーを常時監視するため、エラーが発生した際に速やかにそれを検出することができる。したがって、迅速な対策を施すことが可能となり、成形品質への悪影響を回避して成形不良の低減に寄与できる。

しかも、本実施形態で用いた計量主処理工程Ｓａ及び計量後処理工程Ｓｂによれば、計量後処理工程Ｓｂにおけるスクリュ３の逆回転処理は、スクリュ３を回転自由状態にして前進移動させ、この前進移動時におけるスクリュ３の回転が停止状態、即ち、逆流防止バルブ２が閉鎖してから開始させるため、逆回転後における樹脂圧のバラツキ、更には計量した樹脂量のショット毎の変動を大幅に低減でき、もって、高い計量精度を確保できるとともに、不良率の低減及び生産に要するエネルギ削減にも寄与できる。

以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，数量，数値，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、逆流防止バルブ２としてリングバルブを例示したが必ずしもリングバルブに限定されるものではない。一方、監視量は、スクリュ３の前進移動時における移動距離（Ｘｙ−Ｘｘ），スクリュ３の前進移動時における回転量（θｙ−θｘ），スクリュ３の前進移動時における回転時間Ｔｒ，スクリュ３の前進移動時における移動時間Ｔｘの四つを同時に監視する場合を例示したが、いずれか一つ又は任意の二つ以上の組合わせにより実施可能である。また、スクリュ３の回転状態（停止状態）を検出する方法として、ロータリエンコーダ６から得るエンコーダパルスＤｐを利用する方法を例示したが、他の検出方法を排除するものではない。さらに、スクリュ３を逆回転させる回転量としてスクリュ３の回転数（回転角）により設定する場合を示したが、時間により設定する場合を排除するものではない。他方、時間Ｔｓの監視により動作異常を検出する例を挙げたが、その他、スクリュ３の回転数（回転角）又は樹脂圧の監視により検出することも可能である。したがって、この場合、検出されるスクリュ３の回転数又は樹脂圧が、予め設定した回転数又は樹脂圧に達しても停止状態を検出しないときは、所定のエラー処理（第一エラー処理）を行うことができる。また、例示の実施形態では、スクリュ３を逆回転させる際に、スクリュ３の前後方向位置が固定される位置制御を行う場合を示したが、スクリュ３の圧力が固定される圧力制御を行ってもよい。なお、本発明に係るエラー監視方法は、逆流防止バルブ２の摩耗の発見に着目して説明したが、基本的には、加熱筒１３内で発生する可能性のある各種エラー、例えば、スクリュ３の摩耗や破損，加熱筒１３の内面摩耗等の各種エラーの発見（監視）に利用することができる。

本発明の最良の実施形態に係る射出成形機のエラー監視方法の処理手順を示すフローチャート、 同エラー監視方法を用いた計量後処理工程で発生するスクリュ位置のバラツキを補正する処理手順を示すフローチャート、 同エラー監視方法を実施できる射出成形機の一部断面平面図、 同エラー監視方法を実施する際のスクリュの状態を示す作用説明図、 同エラー監視方法を実施する際のスクリュ回転用サーボモータ及びスクリュ進退用サーボモータの動作状態を示すタイミングチャート、 同エラー監視方法を用いた計量後処理工程で発生するスクリュ位置のバラツキを補正する際の説明図、 同エラー監視方法を用いた計量工程の効果を説明するためのショット数に対する成形品質量の変動データグラフ、 同エラー監視方法を用いた計量工程の効果を説明するためのデータ表、

符号の説明

２：逆流防止バルブ，３：スクリュ，５：スクリュ回転用サーボモータ，６：ロータリエンコーダ，Ｍ：射出成形機，Ｓａ：計量主処理工程，Ｓ１２：エラー処理，Ｓ１５：エラー処理，Ｘｘ：物理量（計量終了位置），Ｘｙ：物理量，θｘ：物理量，θｙ：物理量，Ｔｒ：物理量（スクリュの前進移動時における回転時間），Ｔｘ：物理量（スクリュの前進移動時における移動時間），（Ｘｙ−Ｘｘ）：監視量（スクリュの前進移動時における移動距離），（θｙ−θｘ）：監視量（スクリュの前進移動時における回転量），Ｄｐ：エンコーダパルス，Ｘｙ´：スクリュ位置（逆回転終了位置），Ｘ１…：位置設定値，Ｈ：補正量

Claims (6)

1. 先端部に逆流防止バルブを設けたスクリュに係わるエラーを監視する射出成形機のエラー監視方法において、前記スクリュを正回転させて計量を行う計量主処理工程の終了後、前記スクリュを回転自由状態にして前進移動させ、かつ前進移動による前記スクリュの回転が停止状態になったら前進移動を停止させるとともに、当該前進移動に係わる所定の物理量を検出し、検出した物理量に基づく監視量が予め設定した監視幅を越えたなら所定のエラー処理を行うことを特徴とする射出成形機のエラー監視方法。
2. 前記監視量は、前記スクリュの前進移動時における移動距離，前記スクリュの前進移動時における回転量，前記スクリュの前進移動時における回転時間，前記スクリュの前進移動時における移動時間の一又は二以上を含むことを特徴とする請求項１記載の射出成形機のエラー監視方法。
3. 前記前進移動時に、予め設定した、時間，回転数又は樹脂圧に達しても前記スクリュの回転が停止状態にならないときは、所定のエラー処理を行うことを特徴とする請求項１記載の射出成形機のエラー監視方法。
4. 前記停止状態は、前記スクリュを回転させるスクリュ回転用サーボモータに付設したロータリエンコーダから得るエンコーダパルスにより検出することを特徴とする請求項１又は３記載の射出成形機のエラー監視方法。
5. 前記前進移動を停止させた後、前記スクリュを所定の回転量だけ逆回転させることを特徴とする請求項１記載の射出成形機のエラー監視方法。
6. 前記計量主処理工程が終了した後のスクリュ位置（計量終了位置）及び前記スクリュを逆回転させた後のスクリュ位置（逆回転終了位置）をそれぞれ検出し、前記計量終了位置と前記逆回転終了位置の偏差から補正量を求めるとともに、この補正量により、少なくとも射出工程における位置設定値を補正することを特徴とする請求項５記載の射出成形機のエラー監視方法。

Images