JP2012200879A - 射出成形機のノズルタッチ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】射出シリンダの温度が上昇することで熱膨張し、全長が伸びて生じる過大な圧接力によって金型や射出装置が破損することを防止し、また、温度が下降することで熱収縮し、全長が縮むことでノズル先端より樹脂が漏れることを防止可能な射出成形機のノズルタッチ制御装置を提供する
【解決手段】射出装置を前進し（ＳＡ０１）、ノズルと金型は圧接したか否か判断し（ＳＡ０２）、圧接していない場合には射出装置の前進を継続し、圧接した場合にはブレーキを作動させ（ＳＡ０３）、射出シリンダの現在温度Ｔｒを測定して監視温度Ｔａとし、Ｔａを基準温度Ｔｂとして記憶し（ＳＡ０４）、射出シリンダの現在温度Ｔｒを測定して監視温度Ｔａとし（ＳＡ０５）、｜Ｔａ―Ｔｂ｜はＴｌｉｍｉｔより大きいか否か判断し（ＳＡ０６）、大きくない場合にはステップＳＡ０５へ戻り、大きい場合にはブレーキを解除し、処理を終了する。
【選択図】図３

Description

射出成形機において、射出シリンダの熱膨張によって生じる金型や射出装置の破損、及び射出シリンダの熱収縮によって生じる樹脂漏れを防止するノズルタッチ制御装置に関する。

一般に、射出成形機の射出装置が有する射出シリンダ内で溶融した樹脂を射出シリンダに付設されたノズル先端より金型内のキャビティに射出充填するには、ノズルタッチ用のモータや油圧装置を駆動して射出装置を前進させ、射出シリンダに付設されたノズルを射出成形機の固定プラテンに取り付けた金型に圧接した状態にて行う必要がある。
ここで、射出シリンダに付設されたノズルが金型に圧接した状態を保つことは、連続した成形を行う上で極めて重要であり、例えば、ノズルと金型が離れた場合にはノズル先端より溶融した樹脂が漏れたり、また、ノズルと金型に過大な圧接力が働いた場合にはノズルや金型、あるいは射出装置が破損する場合がある。

一方、射出シリンダには射出シリンダ内の樹脂を加熱溶融して樹脂の溶融状態を維持する加熱装置が付設されており、射出シリンダの現在温度が上昇あるいは下降している状態でノズルを金型に圧接させた場合、あるいはノズルが金型に圧接した状態で加熱装置の設定温度を変更した場合、射出シリンダの温度が変動する。ここで、射出シリンダの温度が上昇すると射出シリンダが熱膨張して射出シリンダの全長が伸びるが（図９参照）、射出装置が有するブレーキまたはノズルタッチ用モータの位置制御によって射出シリンダの位置が保持されているので、金型や射出装置に過大な圧接力が働き（図１０参照）、金型や射出装置が破損する場合もある。また、射出シリンダの温度が下降すると射出シリンダが熱収縮して射出シリンダの全長が縮み、ノズルと金型の圧接力が低下し、ノズルと金型とが離接し、ノズル先端より射出シリンダ内で溶融した樹脂が漏れ、成形を継続することができない。

射出成形機の射出装置が有するノズルと金型とを圧接させるには、手動操作で、射出装置や金型が破損しないような低速度かつ低トルクでノズルタッチ用モータを駆動し、ノズルが金型に圧接してノズルタッチ用モータの速度変化がゼロになった場合、あるいはノズルが金型に圧接してノズルタッチ用モータのトルクが上昇して所定の値となった場合、ノズルタッチ用モータの駆動を停止させ、射出装置の位置を保持していた。あるいは、射出装置の位置を検出するエンコーダを使用して、射出装置が金型に圧接した位置をエンコーダより検出し、この検出した位置をメモリに記録し、この記録した位置に射出装置を移動させてノズルと金型を圧接させていた。

特許文献１に開示される技術では、ノズルと金型を圧接させる手段としてバネを用いることによって、ノズルと金型の圧接力を実現している。しかしながら、射出シリンダが熱膨張するとバネの縮み量が増大して圧接力が大きくなり射出装置を破損させたり、射出シリンダが熱収縮するとバネが緩んで圧接力が不足して樹脂漏れする問題がある。
特許文献２に開示される技術では、ノズルと金型を円滑に圧接させる方法として、射出装置を駆動するモータを速度制御及びトルク制御することで、ノズルが金型に圧接する所定の圧接力を実現している。

特許文献３に開示される技術では、射出装置を駆動するモータを位置制御及びトルク制御することで、ノズルが金型に圧接する所定の圧接力を実現している。しかしながら、ノズルが金型に圧接した後も圧接力を維持するため、常にモータを駆動させたままにするので、モータは無駄に消費電力を要するだけでなく、モータを駆動するサーボアンプやインバータ装置が過負荷状態となり破損する場合もある。そこで、一般には、ノズルと金型が圧接した後は、射出装置の位置をブレーキにより保持することで、モータの駆動を停止し、所定の圧接力を維持する方法が用いられている。なお、本発明で取り上げている熱的な要因でノズルと金型の圧接力が変動した場合、射出装置の位置がブレーキで保持されているので、所望する圧接力に調整することはできない。

特許文献４に開示される技術では、成形中の工程毎に予め設定した位置に射出装置を移動することで、工程毎にノズルと金型の圧接力を切り換えることができる。しかしながら、本発明で取り上げている熱的な要因でノズルと金型の圧接力が変動した場合、所望する圧接力に調整することができない。
特許文献５に開示される技術では、ノズルを金型に圧接する手段として油圧装置を用いることで、射出シリンダの温度変動など熱的な要因に影響されず常に一定の圧接力に保持することを実現している。しかしながら、圧接する手段として、油圧装置ではなく、モータを使用した場合には適用できない。

特開昭６０−２５９４１９号公報 特開昭６１−２７２２７号公報 特開昭６１−７６３３４号公報 特開２０００−３５１１３３号公報 特開２００２−１１３７５７号公報

従来技術では、射出装置と金型の圧接状態をブレーキまたはモータの位置制御により射出装置の位置を保持した場合、加熱装置の影響で生じる射出シリンダの熱膨張や熱収縮に起因するノズルと金型の圧接力の変動に対応できない。
また、射出装置と金型の圧接状態を、油圧装置またはモータのトルク制御によりノズルと金型の圧接力を維持する手段では、射出シリンダの熱膨張や熱収縮による圧接力の変動に対応することができる。しかしながら、圧接力を維持するために、常に油圧装置あるいはモータを駆動させる必要があり、多くの電力を消費する。また、モータを常に駆動させると、モータを駆動するサーボアンプやインバータ装置が過負荷状態となり破損する問題もある。

そこで、本発明の目的は、射出シリンダの温度が上昇することで射出シリンダが熱膨張し、射出シリンダの全長が伸びることで生じる過大な圧接力によって金型や射出装置が破損することを防止し、また、射出シリンダの温度が下降することで射出シリンダが熱収縮し、射出シリンダの全長が縮むことで生じる圧接力の不足によってノズル先端より樹脂が漏れることを防止可能な射出成形機のノズルタッチ制御装置を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、射出装置を前進させて射出シリンダを金型に圧接させる射出装置の前後進駆動部を有する射出成形機の制御装置であって、前記射出シリンダが金型に圧接している状態で前記前後進駆動部の位置を保持する位置保持部と、前記射出シリンダを加熱する加熱部と、前記射出シリンダの現在温度を監視温度として検出する温度検出部と、前記位置保持部により位置を保持した際の前記射出シリンダの監視温度を基準温度として記憶する記憶部と、を有し、前記基準温度と前記射出シリンダの現在の監視温度の差が予め設定された温度の監視幅を超えた際に前記位置保持部の位置保持状態を解除することを特徴とする射出成形機の制御装置である。
請求項２に係る発明は、前記射出シリンダの加熱部は複数の加熱ゾーンから構成されており、前記温度検出部は、前記複数の加熱ゾーンのそれぞれの温度を検出し、２箇所以上の該加熱ゾーンの平均温度を求め、求めた平均温度を監視温度として検出する温度検出部であることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の制御装置である。
請求項３に係る発明は、前記射出シリンダの加熱部は複数の加熱ゾーンから構成されており、前記温度検出部は、前記複数の加熱ゾーンのそれぞれの温度を検出し、２箇所以上の該加熱ゾーンの合計温度を求め、求めた合計温度を監視温度として検出する温度検出部であることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の制御装置である。

請求項４に係る発明は、前記記憶された射出シリンダの基準温度と射出シリンダの現在の監視温度の差が予め設定された温度の監視幅を超えた際に警告することを特徴とする請求項１〜３に記載の射出成形機の制御装置である。
請求項５に係る発明は、射出シリンダの温度が上昇し、前記記憶された射出シリンダの基準温度と射出シリンダの現在の監視温度の差が予め設定された温度の監視幅を超えた時、前記位置保持部の位置保持状態を解除した後、所定時間経過後に再び該位置保持部により位置を保持することを特徴とする請求項１〜４に記載の射出成形機の制御装置である。
請求項６に係る発明は、前記位置保持部の位置保持状態を解除後、所定時間経過後に前記射出装置の前後進駆動部によって射出装置を前進させて射出シリンダを金型に圧接させた後、再び該位置保持部により位置の保持を行うことを特徴とする請求項１〜５に記載の射出成形機の制御装置である。

請求項７に係る発明は、前記前後進駆動部の位置保持部は前記射出装置の前後進駆動部の動作を禁止するブレーキであることを特徴とする請求項１〜６に記載の射出成形機の制御装置である。
請求項８に係る発明は、前記射出装置の前後進駆動部は位置検出部を有するモータであって、前記位置保持部は該モータの位置制御によって位置保持し、前記モータを射出装置が後退する方向に動作させることによって位置保持状態を解除することを特徴とする請求項１〜６に記載の射出成形機の制御装置である。
請求項９に係る発明は、前記射出装置の前後進駆動部は位置検出部を有するモータであって、前記前後進駆動部の位置保持部は前記射出装置の前後進駆動部の動作を禁止するブレーキによって位置保持し、前記ブレーキを解除した後、前記モータを射出装置が後退する方向に動作させることによって位置保持状態を解除することを特徴とする請求項１〜６に記載の射出成形機の制御装置である。
請求項１０に係る発明は、前記モータを射出装置が後退する方向に動作させる際の後退量は、前記温度の監視幅に相当する射出シリンダの熱膨張量であることを特徴とする請求項８または９に記載の射出成形機の制御装置である。

本発明により、射出シリンダの温度が上昇することで射出シリンダが熱膨張し、射出シリンダの全長が伸びることで生じる過大な圧接力によって金型や射出装置が破損することを防止し、また、射出シリンダの温度が下降することで射出シリンダが熱収縮し、射出シリンダの全長が縮むことで生じる圧接力の不足によってノズル先端より樹脂が漏れることを防止可能な射出成形機のノズルタッチ制御装置を提供できる。

射出成型機のノズルタッチ制御装置を説明する図である。 射出シリンダの温度の設定画面の例である。 請求項１に係る制御のアルゴリズムを示すフローチャートである。 請求項２に係る制御のアルゴリズムを示すフローチャートである。 請求項３に係る制御のアルゴリズムを示すフローチャートである。 請求項４に係る制御のアルゴリズムを示すフローチャートである。 請求項５に係る制御のアルゴリズムを示すフローチャートである。 請求項６に係る制御のアルゴリズムを示すフローチャートである。 射出シリンダの温度と射出シリンダ全長の変動関係を説明する図である。 射出シリンダ全長と圧接力の変動関係を説明する図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
＜実施形態１＞
図１は、射出成型機のノズルタッチ制御装置を説明する図である。
射出成形機は機台上に射出装置と型締装置を備えている。本発明はノズルタッチ制御装置に関するものであるから型締装置については記載を省略する。符号１は射出成形機の射出装置である。射出装置１は、ノズル４を取り付けた射出シリンダ６、射出シリンダ６を取り付けたフロントプレート８、射出用モータＭ１、ノズルタッチ用モータＭ２を備えている。ホッパ７に投入された樹脂材料は射出シリンダ６内に供給される。金型２は、中央に射出シリンダ６が挿通する貫通孔が形成された固定プラテン３に固定されている。

ベースフレーム１９上に固定プラテン３、射出装置可動用レール１８が設けられている。射出装置１は射出装置可動用レール１８上を図１中左右に摺動できる。金型２に対して前後進する射出シリンダ６の先端に設けられたノズル４が、射出シリンダ６の前進により金型２の図示しないスプルブッシュに当接する。射出用モータＭ１はフロントプレート８に対して相対移動しないように図示しない構成によって固定されている。ノズルタッチ用モータＭ２はベースフレーム１９に対して相対的に移動しないように図示しない構成によって固定されている。
軸１４はボールネジであって、ノズルタッチ用モータＭ２を正回転すると図示しない歯車やナットなどからなる回転運動を直線運動に変換する伝達機構によって軸１４は図中左方向に移動する。そうすると、バネ受け１６を介してバネ１５は圧縮し、バネ１５の弾性力によってフロントプレート８が紙面左方向に移動する。そして、射出シリンダ６に取付けられたノズル４が図示しないスプルブッシュに当接する。ノズル４が金型２を押圧する圧接力Ｆを所定の大きさになるようにノズルタッチ用モータＭ２を回転駆動する。ノズルタッチの圧接力Ｆを所定の大きさにするには、ノズルタッチ用モータＭ２を駆動する駆動電流の大きさを図示しない電流検出部によって検出し、圧接力Ｆが所定の圧接力Ｆｓに対応する駆動電流の大きさ以上になると、ブレーキ１３を作動させてノズルタッチ用モータＭ２をロックすれば、ノズルタッチ用モータＭ２への電流を切断しても、ノズル４はバネ１５に蓄積された弾性エネルギーによって金型２に押し付けられ続けることとなる。
そして、何らかの理由で射出装置１に力が加わり、射出装置１の位置が変動した場合、軸１４とノズルタッチ用モータＭ２の位置はブレーキ１３によって保持されているので、射出装置１の位置の変動に応じてバネ１５が伸縮し、バネ１５の伸縮量に比例したバネ１５の弾性力がフロントプレート８を介して射出装置１に作用し、ノズル４と金型２の圧接力が変動する。
ノズル４を金型２から離脱させるには、ノズルタッチ用モータＭ２を逆回転し、バネ受け１６を図１中右方向に移動しノズル４は金型２から離脱する。
射出シリンダ６内にはスクリュ１０が挿通されている。ノズル４にはノズル用のヒータ５が装着され、射出シリンダ６にもヒータ５が装着されている。ノズル４，射出シリンダ６に装着されるヒータ５は、図１に示されるように、ノズル４，射出シリンダ６を区分して加熱できるように、複数の加熱ゾーンに区分されている。
ノズル４、射出シリンダ６には、温度センサ１７が取り付けられている。温度センサ１７はノズル４、射出シリンダ６の複数の加熱ゾーンに対応して取り付けられている。スクリュ１０には射出シリンダ６内の樹脂圧力を測定するためにスクリュ１０にかかる圧力を検出するロードセル等の圧力センサ９が取り付けられている。
なお、図１のように、射出シリンダ６の温度変動を計測する温度検出器として、射出シリンダ６に付設されている加熱装置が有する温度センサ１７を使用する場合は、新たに温度検出器を追加する必要はないので、コストアップすることはない。また、温度検出器として、専用のセンサを新たに追加する場合は、加熱装置が有する温度センサ１７の配置場所の制約を受けないので、射出シリンダ６が最も熱膨張あるいは熱収縮する場所に温度検出器を配置することができる。

スクリュ１０は、射出用モータＭ１によって、プーリ，ベルト，ボールネジ・ナット機構等の回転運動を直線運動に変換する機構を含む伝動機構（図示しない）を介して駆動され、スクリュ１０の軸方向に移動させられる。Ｐ１は、射出用モータＭ１の位置，速度を検出することによって、スクリュの位置，速度を検出する位置・速度検出器である。

本発明のノズルタッチ制御装置を備えた射出成形機の制御装置４０は、数値制御用のマイクロプロセッサＣＮＣＣＰＵ，プログラマブルマシンコントローラ用のマイクロプロセッサＰＭＣＣＰＵ，サーボ制御用のマイクロプロセッサであるサーボＣＰＵを総称したプロセッサであるＣＰＵ２７を有する。ＲＯＭ２８には、射出成形機を全体的に制御する自動運転プログラム、サーボ制御専用の制御プログラムや、射出成形機のシーケンス動作を制御するシーケンスプログラム等が記憶されている。また、ＲＡＭ２９は、データの一時記憶に用いられる。

ＣＰＵ２７には、ＣＰＵ２７からの指令に基づいて射出用モータＭ１，ノズルタッチ用モータＭ２を駆動するサーボアンプ２０，２１がサーボインタフェース２２を介して接続されている。射出用モータＭ１，ノズルタッチ用モータＭ２にはそれぞれ、位置・速度検出器Ｐ１，位置検出器Ｐ２が内蔵されており、これらの検出器Ｐ１，Ｐ２からの出力信号はＣＰＵ２７にフィードバックされる。各モータＭ１，Ｍ２の回転位置は、検出器Ｐ１，Ｐ２からのフィードバック信号より求められ、各現在位置記憶レジスタに更新記憶される。なお、図１には、射出用モータＭ１，ノズルタッチ用モータＭ２に関連する構成のみを記載している。

ＣＰＵ２７には、圧力センサ９からの圧力信号を検出できるように圧力センサ９が図示しないＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器を介して接続されている。不揮発性メモリで構成される成形データ保存用メモリ３０は、射出成形作業に関する成形条件と各種設定値，パラメータ等を記憶する成形データ保存用のメモリである。
表示装置付手動入力装置（表示装置／ＭＤＩ）３２は表示回路３１を介してバス２６に接続され、数値データの入力用のテンキーや各種のファンクションキーが設けられ、グラフ表示画面や機能メニューの選択、及び、各種データの入力操作を行えるようになっている。例えば、図２に示される射出シリンダ６の温度設定画面は、表示装置付手動入力装置（表示装置／ＭＤＩ）３２の表示装置の表示画面に表示される。また、設定温度Ｔｓは表示装置付手動入力装置（表示装置／ＭＤＩ）３２のテンキーなどを用いて入力することができる。

入出力インタフェース２５は、射出成形機のノズル４や射出シリンダ６に配置された温度センサ１７からの温度検出信号を、熱電対アンプ２３を介して受信するためのインタフェースであり、かつ、ノズル４や射出シリンダ６に配置されたヒータ５への電源３３からの電力の供給を制御する制御信号をリレー２４に出力するためのインタフェースである。 プロセッサ（ＣＰＵ）２７は、ノズル４および射出シリンダ６に装着された複数の加熱ゾーンに区分されたヒータ５を加熱ゾーン毎に、設定温度Ｔｓおよび温度センサ１７で検出される検出温度に基づいてＰＩＤ制御などを行い、各加熱ゾーンを加熱制御して設定温度Ｔｓに制御する。これによって、射出シリンダ６は、ヒータ５の温度設定値（図２，射出シリンダ６の温度設定画面を参照）に一致するよう温度制御され、温度センサ１７により射出シリンダ６の現在温度Ｔｒが常に計測されている。

図２は、射出シリンダ６の温度の設定画面の例である。設定画面の例に示されるように、ノズル４および射出シリンダ６を複数に区分された加熱ゾーンが図示されると共に、現在温度Ｔｒが表示され、オペレータなどが表示装置付手動入力装置（表示装置／ＭＤＩ）３２により入力した各加熱ゾーンの設定温度Ｔｓが表示される。
次に、ノズルタッチ用モータＭ２を駆動してバネ１５を介して射出装置１を前進させ、射出シリンダ６の先端に付設されたノズル４を金型２に圧接させ、圧接力Ｆが所定の圧接力Ｆｓとなった状態でブレーキ１３を作動させて射出装置１の位置を保持する。
ここで、ノズル４が金型２に圧接してブレーキ１３が作動した際に、射出シリンダ６の現在温度Ｔｒを温度センサ１７にて測定して監視温度Ｔａとし、測定した監視温度Ｔａを
基準温度Ｔｂとして成形データ保存用メモリ３０に記憶する。なお、監視温度Ｔａは、射出シリンダ６に付設されたノズル４の現在温度Ｔｒを測定して求めた監視温度Ｔａを使用してもよい。

ここで、射出シリンダ６の温度と射出シリンダ６の全長の変動について説明する。射出シリンダ６の温度と射出シリンダ６の全長の変動の関係は数１式で表される。その関係を図示すると図９のようになる。
（数１）
ΔＬ＝α＊Ｌ＊ΔＴ
ただし、
ΔＬ：射出シリンダ全長の変動量［ｍ］、
α：熱膨張係数［１／℃］、
Ｌ：基準温度Ｔｂでの射出シリンダ全長［ｍ］、
ΔＴ：温度差（＝監視温度Ｔａ―基準温度Ｔｂ）［℃］、
である。

また、射出シリンダ全長Ｌと圧接力Ｆの変動の関係は数２式で表される。その関係を図示すると図１０のようになる。
（数２）
ΔＦ＝β＊ΔＬ （ノズル４と金型２が圧接している場合）
０ （ノズル４と金型２が離接している場合）
ただし、
ΔＦ：ノズルと金型の圧接力の変動量［Ｎ］、
β：係数［Ｎ／ｍ］、
ΔＬ：射出シリンダ全長の変動量［ｍ］、
である。
そして、上記数１式と数２式より、数３式が導かれる。
（数３）
ΔＦ＝α＊β＊Ｌ＊ΔＴ （ノズル４と金型２が圧接している場合）
０ （ノズル４と金型２が離接している場合）

上記数３式からわかるように、ノズルと金型が圧接している場合、射出シリンダの温度変動ΔＬと圧接力Ｆの変動ΔＦは比例関係にある。これは、射出シリンダ６の温度が上昇するとノズル４と金型２の圧接力Ｆが増大し、射出シリンダ６の温度が下降するとノズル４と金型２の圧接力Ｆが低下することを表している。そこで、本発明では、ノズル４と金型２の圧接力Ｆの監視を、射出シリンダ６の温度変動ΔＴを監視することで実現する。
具体的には、ノズル４と金型２が圧接して位置保持部が作動した際の射出シリンダ６の監視温度Ｔａを基準温度Ｔｂとして成形データ保存用メモリ３０に記憶する。そして、ノズル４が金型２に圧接している状態では常に射出シリンダ６の監視温度Ｔａを計測し、数４式で表されるように、監視温度Ｔａと基準温度Ｔｂとの温度差ΔＴが予め成形データ保存用メモリ３０に設定しておいた温度の監視幅Ｔｌｉｍｉｔを超えた場合、射出装置１のブレーキ１３を解除する。

（数４）
｜ΔＴ｜＞Ｔｌｉｍｉｔ
ただし、
ΔＴ：Ｔａ−Ｔｂ、
Ｔａ：射出シリンダの監視温度［℃］
Ｔｂ：射出シリンダの基準温度［℃］
Ｔｌｉｍｉｔ：温度の監視幅［℃］

例えば、射出シリンダ６を加熱するヒータ５の温度設定値をより大きな値に変更した場合、射出シリンダ６の温度が上昇するとともに、ノズル４と金型２の圧接力Ｆが増大する。ここで、射出シリンダ６の温度上昇分が温度の監視幅Ｔｌｉｍｉｔを超えた場合、射出装置１の位置を保持していたブレーキ１３を解除することによって、ノズル４を金型２に押し付けていた過大な圧接力が解放され、ノズル４及び射出シリンダ６は後方に押し戻される。これにより金型２やノズル４などを有する射出装置１が破損することを防止できる。

図３は、請求項１に係る制御のアルゴリズムを示すフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。
●［ステップＳＡ０１］射出装置を前進させる。
●［ステップＳＡ０２］ノズルと金型は圧接したか否か判断し、圧接していない場合には射出装置の前進を継続し、圧接した場合にはステップＳＡ０３へ移行する。
●［ステップＳＡ０３］ブレーキを作動する。
●［ステップＳＡ０４］射出シリンダの現在温度Ｔｒを測定して監視温度Ｔａとし、測定した監視温度Ｔａを基準温度Ｔｂとして記憶する。
●［ステップＳＡ０５］射出シリンダの現在温度Ｔｒを測定して監視温度Ｔａとする。
●［ステップＳＡ０６］｜Ｔａ―Ｔｂ｜は温度の監視幅Ｔｌｉｍｉｔより大きいか否か判断し、大きくない場合にはステップＳＡ０５へ戻り、大きい場合にはステップＳＡ０７へ移行する。
●［ステップＳＡ０７］ブレーキを解除し、処理を終了する。

ここで、補足して説明すると、射出シリンダ６の温度が上昇した場合にブレーキ１３を解除すると、ノズル４及び射出シリンダ６を有する射出装置１は過大な圧接力が開放された位置まで押し戻されて後退移動を停止するが、その後の動作を規定しない処理である。なお、ブレーキ１３を解除する直前に、定格のノズルタッチ力（所定の圧接力Ｆｓ）に抗することが可能なトルクを発生するようにモータＭ２に所定の電流を流し、その後に、ブレーキ１３を解除してもよい。また、ブレーキ１３を作動させる場合にはブレーキ１３を作動させた後に、モータＭ２に流されている所定の電流を切断することができる。ブレーキを作動・解除する場合のモータＭ２への所定の電流の供給は他の実施形態も同様である。

＜実施形態２，３＞
上述したように一般に、射出シリンダ６を加熱するヒータ５は、複数の加熱ゾーンから構成されている。したがって、射出シリンダ６の現在温度Ｔｒを加熱ゾーン毎に計測して監視温度Ｔａとし、加熱ゾーン毎に基準温度Ｔｂや温度の監視幅Ｔｌｉｍｉｔを設ける。あるいは、射出シリンダ６の加熱に要する２箇所以上の加熱ゾーンの平均の温度またはそれらの合計の温度を計算した値を監視温度Ｔａとし、基準温度Ｔｂや温度の監視幅Ｔｌｉｍｉｔを平均の現在温度や合計の現在温度に対応するものとしてもよい。例えば、射出シリンダ６の監視温度Ｔａとして、加熱ゾーン１と加熱ゾーン３の２箇所の検出温度の平均値を監視温度Ｔａとして用いることができる。

図４は、請求項２に係る制御のアルゴリズムを示すフローチャートである。ステップＳＢ０４，ステップＳＢ０５以外の各ステップは図３に示されるフローチャートの各ステップの説明と同様の処理であるので説明を省略する。ステップＳＢ０４では射出シリンダ６の２箇所以上の加熱ゾーンのそれぞれの温度を検出し、検出された温度の平均温度を求めて監視温度Ｔａとし、求められた監視温度Ｔａを基準温度Ｔｂとして記憶する。また、ステップＳＢ０５では基準温度Ｔｂを求める際に温度を検出した加熱ゾーンの温度を検出し、それらの温度の平均温度を求め、求めた温度を監視温度Ｔａとする。

図５は、請求項３に係る制御のアルゴリズムを示すフローチャートである。ステップＳＣ０４，ステップＳＣ０５以外の各ステップは図３に示されるフローチャートの各ステップの説明と同様の処理であるので説明を省略する。ステップＳＣ０４では射出シリンダ６の２箇所以上の加熱ゾーンのそれぞれの温度を検出し、検出された温度の合計温度を求めて監視温度Ｔａとし、求められた監視温度Ｔａを基準温度Ｔｂとして記憶する。また、ステップＳＣ０５では基準温度Ｔｂを求める際に温度を検出した加熱ゾーンの温度を検出し、それらの温度の合計温度を求め、求めた温度を監視温度Ｔａとする。

＜実施形態４＞
実施形態１〜３において、ブレーキ１３を解除した場合、警告信号を入出力インタフェース２５を介して出力して警告灯３４を点灯するようにしてもよいし、表示装置／ＭＤＩ３２の表示装置にアラームメッセージを表示することができる。例えば、前記表示装置に、次のアラームメッセージを表示する。
「アラーム：射出シリンダを保護するため、射出装置の位置保持装置を解除しました。」
図６は、請求項４に係る制御のアルゴリズムを示すフローチャートである。図６のフローチャートの処理は、図３のフローチャートの処理に、ステップＳＤ０８の処理を付加した処理である。

＜実施形態５＞
射出シリンダ６の温度が上昇した場合、図３において、ステップＳＡ０６｜Ｔａ―Ｔｂ｜＞Ｔｌｉｍｉｔと絶対値で判断している箇所の代わりに、図７のフローチャートではステップＳＥ０６のＴａ―Ｔｂ＞Ｔｌｉｍｉｔと判断して、処理を実行する。
図７は、請求項５に係る制御のアルゴリズムを示すフローチャートである。図３のフローチャートの処理では、射出シリンダ６の温度が上昇した場合にブレーキ１３を解除すると、ノズル４及び射出シリンダ６は過大な圧接力が解放された位置まで押し戻されて後退移動を停止するが、その後の動作について規定していない。図７のフローチャートの処理では、ブレーキ１３を解除後、予め成形データ保存用メモリ３０に設定した所定時間を経過した後、再びブレーキ１３を作動させ、射出装置１の位置を保持する。
成形データ保存用メモリ３０に設定する所定時間の設定方法として、例えば、ブレーキ１３を解除してから射出装置１が後退移動して停止するのに十分余裕がある時間を設定することができる。この場合、ブレーキ１３を解除して射出装置１が押し戻されて停止した後で、ブレーキ１３を作動させるので、ノズル２と金型４を破損させるような過大な圧接力を開放した位置に停止した状態を保持することができる。

また、別の所定時間の設定方法として、予め所定時間と圧接力Ｆとの関係を実験により測定して得られた値をテーブルとして成形データ保存用メモリ３０に記録しておき、このテーブルより、所望する圧接力を実現する時間を抽出して所定時間として使用してもよい。この場合、所定時間が経過してブレーキ１３が作動すると、所望する圧接力で射出装置１の位置を保持することができる。

以下、図７のフローチャートの処理を各ステップに従って説明する。ステップＳＥ０１〜ＳＥ０７までの処理は図３のステップＳＡ０１〜ＳＡ０７の処理と同じである。
●［ステップＳＥ０１］射出装置を前進させる。
●［ステップＳＥ０２］ノズルと金型は圧接したか否か判断し、圧接していない場合には射出装置の前進を継続し、圧接した場合にはステップＳＥ０３へ移行する。
●［ステップＳＥ０３］ブレーキを作動する。
●［ステップＳＥ０４］射出シリンダの現在温度Ｔｒを測定して監視温度Ｔａとし、測定した監視温度Ｔａを基準温度Ｔｂとして記憶する。
●［ステップＳＥ０５］射出シリンダの現在温度Ｔｒを測定して監視温度Ｔａとする。
●［ステップＳＥ０６］Ｔａ―ＴｂはＴｌｉｍｉｔより大きいか否か判断し、大きくない場合にはステップＳＥ０５へ戻り、大きい場合にはステップＳＥ０７へ移行する。
●［ステップＳＥ０７］ブレーキを解除し、ステップＳＥ０８へ移行する。
●［ステップＳＥ０８］所定の時間経過するのを待ち、ステップＳＥ０３へ戻りブレーキを作動する。

＜実施形態６＞
実施形態１や実施形態５では、射出シリンダ６の温度が上昇してブレーキ１３を解除した結果、ノズル４を金型２に押し付ける過大な圧接力を開放する効果は得られる。しかしながら、射出装置１が後方に押し戻される後退量が大きいと、ブレーキ１３を解除した後の圧接力Ｆは所定の圧接力Ｆｓより小さくなる。同様に、射出シリンダ６の温度が下降してブレーキ１３を解除すると、射出シリンダ６が熱収縮して射出シリンダ全長Ｌが縮むので、ブレーキ１３を解除した後の圧接力Ｆは所定の圧接力Ｆｓより小さくなる。
ここで、ノズル４と金型２の圧接力Ｆが不足すると、ノズル４と金型２の圧接状態を保てずにノズル４の先端から溶融した樹脂が漏れる場合がある。さらに、射出成形の連続運転中に樹脂漏れが生じると、連続運転を継続できない問題がある。

そこで、ブレーキ１３を解除した後、予め成形データ保存用メモリ３０に記憶した所定時間が経過した後、再びノズル４が金型２に圧接した状態となるまで射出装置を前進させ、再びブレーキを作動させてノズル４と金型２の圧接力Ｆを保持することができる。ここで、所定時間は、例えば、実施形態５の所定時間と同様に求めてもよい。

このように、実施形態１にてブレーキ１３を解除した後で、実施形態６の動作として、所定時間の経過後に射出装置を前進させて、再び所定の圧接力Ｆｓとなるようにノズル４を金型に圧接させることによって、射出シリンダ６が熱膨張あるいは熱収縮する前の所定の圧接力Ｆｓを復元することができる。
なお、実施形態５や６において、ノズル４と金型２を所定の圧接力Ｆｓとなるように接触させる手段は、従来技術で説明した特許文献１や特許文献３などにより公知の技術である。

図８は、請求項６に係る制御のアルゴリズムを示すフローチャートである。
●［ステップＳＦ０１］射出装置を前進させる。
●［ステップＳＦ０２］ノズルと金型は圧接したか否か判断し、圧接していない場合には射出装置の前進を継続し、圧接した場合にはステップＳＦ０３へ移行する。
●［ステップＳＦ０３］ブレーキを作動する。
●［ステップＳＦ０４］射出シリンダの現在温度Ｔｒを測定して監視温度Ｔａとし、測定した監視温度Ｔａを基準温度Ｔｂとして記憶する。
●［ステップＳＦ０５］射出シリンダの現在温度Ｔｒを測定して監視温度Ｔａとする。
●［ステップＳＦ０６］｜Ｔａ―Ｔｂ｜はＴｌｉｍｉｔより大きいか否か判断し、大きくない場合にはステップＳＦ０５へ戻り、大きい場合にはステップＳＦ０７へ移行する。
●［ステップＳＦ０７］ブレーキを解除し、ステップＳＦ０８へ移行する。
●［ステップＳＦ０８］所定の時間経過するのを待ち、ステップＳＦ０１戻り射出装置を前進させる。

＜実施形態７，８＞
上述した各実施形態の説明では、射出装置１の位置保持部としてブレーキ１３を例として説明したが、射出装置１の位置保持部としてノズルタッチ用モータＭ２の位置制御を使用してもよい。この場合、ノズルタッチ用モータＭ２の位置制御によって射出装置１の位置を保持し、射出シリンダ６の温度変動が温度の監視幅Ｔｌｉｍｉｔを超えたら、ノズルタッチ用モータＭ２を駆動して射出装置１を後方に移動させることによって、射出装置１の位置保持状態を解除することができる。

＜実施形態９＞
また、射出装置１の静止摩擦が大きい場合、過大な圧接力がノズル４と金型２に作用している状態においてブレーキ１３を解除しても、静止摩擦の影響で射出装置１が後退しない場合がある。
この場合、射出装置１の位置保持部としてブレーキ１３を用いるが、位置保持部の解除部としてはブレーキ１３を解除した後、ノズルタッチ用モータＭ２の位置制御によって射出装置１を後方に移動させることによって、射出装置１の位置保持状態を解除することができる。

＜実施形態１０＞
ノズルタッチ用モータＭ２の位置制御を用いる場合、射出装置１を後方に移動させる後退量ΔＸは射出シリンダ６の熱膨張量より計算で求めることができ、射出装置１の後退動作は後退量ΔＸだけ移動するように位置制御することができる。
なお、この計算によって得られる後退量ΔＸは、数２式よりノズル４と金型２の圧接力Ｆの変動分ΔＦに相当する。すなわち、射出装置１を数５式によって求められる後退量ΔＸだけ後退させることによって、後退量ΔＸに相当する過大な圧接力の増分ΔＦを開放することができるので、射出シリンダ６が熱膨張する前の所定の圧接力Ｆｓに復元することができる。
（数５）
後退量ΔＸ＝射出シリンダの熱膨張量
＝熱膨張係数＊射出シリンダ全長＊温度の監視幅

なお、図１では、射出装置１を前後進させるノズルタッチ用モータＭ２として、サーボモータを用いているが、サーボモータに替えてギヤードモータを用いてもよい。
さらに、モータの位置検出部として、サーボモータＭ１，Ｍ２が有する位置検出器Ｐ１，Ｐ２より読み取った位置を使用してもよい。ギヤードモータのように位置検出器を備えていないモータにおいては、位置検出部として、エンコーダを付加することによってエンコーダにて検出した位置を使用してもよい。
また、図１では、ノズルタッチ用モータＭ２と射出装置１のフロントプレート８の結合部として、バネ１５を用いているが、バネ１５を省いたシステムであってもよい。
なお、本発明において、連続運転中にノズルタッチ力の調整を行う時期は、１成形サイクル内にてノズルと金型の圧接力を必要とする射出工程、保圧工程、計量工程などを除いた適時な時期に実施するとよい。

１ 射出装置
２ 金型
３ 固定プラテン
４ ノズル
５ ヒータ
５Ｎ ノズル部のヒータ
５Ａ 第１ゾーンのヒータ
５Ｂ 第２ゾーンのヒータ
５Ｃ 第３ゾーンのヒータ
５Ｈ 材料供給ゾーンのヒータ
６ 射出シリンダ
７ ホッパ
８ フロントプレート
９ 圧力センサ
１０ スクリュ

１３ ブレーキ
１４ 軸
１５ バネ
１６ バネ受け
１７ 温度センサ
１８ 射出装置可動用レール
１９ ベースフレーム

２０，２１ サーボアンプ
２２ サーボインタフェース
２３ 熱電対アンプ
２４ リレー
２５ 入出力インタフェース
２６ バス
２７ ＣＰＵ
２８ ＲＯＭ
２９ ＲＡＭ
３０ 成形データ保存用メモリ
３１ 表示回路
３２ 表示装置／ＭＤＩ
３３ 電源
３４ 警告灯
４０ 制御装置

Ｍ１ 射出用モータ
Ｐ１ 位置検出器
Ｍ２ ノズルタッチ用モータ
Ｐ２ 位置検出器
Ｆｓ 所定の圧接力
Ｆ 圧接力
Ｔｌｉｍｉｔ 温度の監視幅
Ｔａ 監視温度
Ｔｂ 基準温度
Ｔｒ 現在温度

Claims (10)

1. 射出装置を前進させて射出シリンダを金型に圧接させる射出装置の前後進駆動部を有する射出成形機の制御装置であって、
   前記射出シリンダが金型に圧接している状態で前記前後進駆動部の位置を保持する位置保持部と、
   前記射出シリンダを加熱する加熱部と、
   前記射出シリンダの現在温度を監視温度として検出する温度検出部と、
   前記位置保持部により位置を保持した際の前記射出シリンダの監視温度を基準温度として記憶する記憶部と、
   を有し、
   前記基準温度と前記射出シリンダの現在の監視温度の差が予め設定された温度の監視幅を超えた際に前記位置保持部の位置保持状態を解除することを特徴とする射出成形機の制御装置。
2. 前記射出シリンダの加熱部は複数の加熱ゾーンから構成されており、
   前記温度検出部は、前記複数の加熱ゾーンのそれぞれの温度を検出し、２箇所以上の該加熱ゾーンの平均温度を求め、求めた平均温度を監視温度として検出する温度検出部であることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の制御装置。
3. 前記射出シリンダの加熱部は複数の加熱ゾーンから構成されており、
   前記温度検出部は、前記複数の加熱ゾーンのそれぞれの温度を検出し、２箇所以上の該加熱ゾーンの合計温度を求め、求めた合計温度を監視温度として検出する温度検出部であることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の制御装置。
4. 前記記憶された射出シリンダの基準温度と射出シリンダの現在の監視温度の差が予め設定された温度の監視幅を超えた際に警告することを特徴とする請求項１〜３に記載の射出成形機の制御装置。
5. 射出シリンダの温度が上昇し、前記記憶された射出シリンダの基準温度と射出シリンダの現在の監視温度の差が予め設定された温度の監視幅を超えた時、前記位置保持部の位置保持状態を解除した後、所定時間経過後に再び該位置保持部により位置を保持することを特徴とする請求項１〜４に記載の射出成形機の制御装置。
6. 前記位置保持部の位置保持状態を解除後、所定時間経過後に前記射出装置の前後進駆動部によって射出装置を前進させて射出シリンダを金型に圧接させた後、再び該位置保持部により位置の保持を行うことを特徴とする請求項１〜５に記載の射出成形機の制御装置。
7. 前記前後進駆動部の位置保持部は前記射出装置の前後進駆動部の動作を禁止するブレーキであることを特徴とする請求項１〜６に記載の射出成形機の制御装置。
8. 前記射出装置の前後進駆動部は位置検出部を有するモータであって、前記位置保持部は該モータの位置制御によって位置保持し、前記モータを射出装置が後退する方向に動作させることによって位置保持状態を解除することを特徴とする請求項１〜６に記載の射出成形機の制御装置。
9. 前記射出装置の前後進駆動部は位置検出部を有するモータであって、前記前後進駆動部の位置保持部は前記射出装置の前後進駆動部の動作を禁止するブレーキによって位置保持し、前記ブレーキを解除した後、前記モータを射出装置が後退する方向に動作させることによって位置保持状態を解除することを特徴とする請求項１〜６に記載の射出成形機の制御装置。
10. 前記モータを射出装置が後退する方向に動作させる際の後退量は、前記温度の監視幅に相当する射出シリンダの熱膨張量であることを特徴とする請求項８または９に記載の射出成形機の制御装置。

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