JP2013256042A - 射出成形機、射出成形機のシリンダの曲がり量測定方法および測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱膨張によるシリンダの曲がり量を測定することができる射出成形機を提供する。
【解決手段】射出成形機１は、シリンダ２と、ベース部材７と、第１および第２の付勢手段１１，１２と、第１および第２の付勢手段１１，１２の伸縮変化量を測定する測定手段と、算出手段１８と、を備える。第１および第２の付勢手段１１は、シリンダ２のうちの、ベース部材７に支持された第１および第２の部位１４ａ，１４ｂをベース部材７に付勢する。算出手段１８は、第１および第２の付勢手段１１，１２の伸縮変化量に基づいて、シリンダ２のうちの、第１のシリンダ部分２ａおよび第２のシリンダ部分２ｂの熱膨張量を算出し、第１および第２のシリンダ部分２ａ，２ｂの熱膨張量に基づいてシリンダ２の曲がり量を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形材料を溶融するシリンダを有し、溶融状態の成形材料を金型へ向かって射出する射出成形機、当該射出成形機のシリンダの曲がり量を測定する方法および測定する装置に関する。

溶融状態の成形材料を金型内へ射出することによって成形品を成形する射出成形機が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示されている射出成形機の構造および動作について、図１１を用いて説明する。

図１１は、特許文献１に開示の射出成形機の概略側面図である。図１１に示すように、射出成形機１は、シリンダ２と、シリンダ２の軸方向に移動可能かつシリンダ２の軸周りに回転可能にシリンダ２内に収容されたスクリュ３と、シリンダ２の外周に配されたヒータ４と、を備える。シリンダ２の内部のうちの、シリンダ２の軸方向における一端部は、溶融状態の成形材料を貯留する貯留部５として形成されている。

シリンダ２内に投入された固形状態の成形材料は、スクリュ３の回転により貯留部５へ向けて移動するとともに、ヒータ４からシリンダ２を介して伝わる熱によって溶融する。そして、成形材料は、溶融状態で貯留部５に貯留される。

シリンダ２の軸方向の一端には貯留部５と連通するノズル６が設けられている。スクリュ３が貯留部５へ向かって移動することにより、貯留部５に貯留された溶融状態の成形材料はノズル６から射出される。

また、射出成形機１は、シリンダ２の他端を支持するベース部材７を備える。ベース部材７は、シリンダ２の軸方向に沿うＸ方向、およびＸ方向と交わるＹ，Ｚ方向に移動可能に設けられている。

シリンダ２内で成形材料を溶融する際には、射出成形機１は金型８から離されている。シリンダ２内で成形材料が溶融したところでベース部材７がＹ，Ｚ方向に移動し、ノズル６はＹ，Ｚ方向に関して金型８の注入口９の位置に合わせられる。

その後、ベース部材７が金型８へ向かってＸ方向に移動し、ノズル６は注入口９の周縁に当てられる。さらに、ベース部材７は、ノズル６と注入口９の周縁との間に隙間が形成されないようにノズル６を注入口９の周縁に比較的高い圧力で押し付ける。

ノズル６が注入口９の周縁に押し付けられた状態で射出成形機１が成形材料を金型８へ向けて射出すると、成形材料は注入口９を通って金型８の内部に流入する。その結果、金型８の内部は成形材料で満たされる。金型８の内部で成形材料が冷却凝固することによって所望の形状を有する成形品が成形される。

特開２００２−２６３８１４号公報

近年では、ベース部材７を用いてノズル６を注入口９の周縁に押し付けた状態でシリンダ２の内部で成形材料を溶融する射出成形機が提案されている。成形材料を溶融し始めてから金型８へ成形材料を射出するまでの時間を短縮するためである。ノズル６を注入口９の周縁に押し付けた状態でシリンダ２の内部で成形材料を溶融する場合、次のような問題が生じる可能性がある。

すなわち、ヒータ４からの熱の一部はシリンダ２に蓄積され、シリンダ２の温度が上昇してシリンダ２はシリンダ２の軸方向に膨張する。シリンダ２が均一に膨張しない場合、シリンダ２は曲がってしまう。

例えば、シリンダ２の軸が水平に保たれている場合、シリンダ２に投入される成形材料はシリンダ２内の下側に溜まる。そのため、シリンダ２の下側部分が成形材料と接触し、シリンダ２の上側部分は成形材料と接触しない。したがって、シリンダ２の下側部分に比べてシリンダ２の上側部分の熱は成形材料へ伝わりにくく、シリンダ２の下側部分に比べてシリンダ２の上側部分にヒータ４からの熱が蓄積しやすい。その結果、シリンダ２の上側部分がシリンダ２の下側部分よりもより大きく膨張し、シリンダ２は下方向へ向かって曲がってしまう。

シリンダ２が曲がると、ノズル６が注入口９に対してずれる。ノズル６のずれの程度によっては、注入口９の周縁とノズル６との間に隙間が形成され、当該隙間から成形材料が漏れてしまう。

以上のような問題から、ノズル６を注入口９の周縁に押し付けた状態でシリンダ２の内部で成形材料を溶融する場合には、シリンダ２が熱膨張により曲がるたびにノズル６を注入口９の位置に合わせ直す必要がある。

ところが、熱膨張によるシリンダ２の曲がり量は比較的小さく、シリンダ２の曲がり量が所定量を超えているか否かを目視で判断することは極めて困難である。そのため、シリンダ２の曲がり量が所定量を超えていることに射出成形機１の操作者が気付かず、注入口９の周縁とノズル６との間に隙間が形成された状態で成形材料がシリンダ２から射出されてしまう虞があった。

そこで、本発明は、熱膨張によるシリンダの曲がり量を測定することができる射出成形機、当該射出成形機のシリンダの熱膨張による曲がり量を測定する方法および測定する装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、金型に溶融材料を射出するためのシリンダと、シリンダの後端を支持するベース部材と、を備え、金型に対してシリンダの軸方向に沿って移動してベース部材でシリンダを金型へ押し付ける射出成形機に係る。この態様において、第１および第２の付勢手段と、第１および第２の付勢手段の軸方向に関する伸縮変化量を測定する測定手段と、シリンダの曲がり量を算出する算出手段と、をさらに備えることを特徴とする。第１および第２の付勢手段は、軸方向に沿って伸縮することによって、シリンダのうちの、ベース部材の支持された第１および第２の部位を軸方向に沿ってベース部材に付勢する。算出手段は、測定手段により測定された第１および第２の付勢手段の伸縮変化量に基づいて、ベース部材によって金型に押し付けられた状態のシリンダのうちの、第１の部位から軸方向に沿って金型まで延びる第１のシリンダ部分、および第２の部位から軸方向に沿って金型まで延びる第２のシリンダ部分の、軸方向に関する熱膨張量を算出し、第１および第２のシリンダ部分の熱膨張量に基づいて、ベース部材によって金型に押し付けられた状態のシリンダの曲がり量を算出する。

また、本発明は、金型に溶融材料を射出するためのシリンダと、シリンダの後端を支持するベース部材と、を備え、金型に対してシリンダの軸方向に沿って移動してベース部材でシリンダを金型へ押し付ける射出成形機の、ベース部材で金型に押し付けられた状態のシリンダの熱膨張による曲がり量を測定する方法に係る。この態様において、第１および第２の付勢手段を用意する用意ステップと、シリンダをベース部材に付勢する付勢ステップと、第１および第２の付勢手段の軸方向に関する伸縮変化量を測定する測定ステップと、シリンダの曲がり量を算出する算出ステップと、を含む。用意ステップにおいて用意される第１および第２の付勢手段は、軸方向に沿って伸縮することによって該軸方向に付勢力を作用させる。付勢ステップでは、シリンダのうちの、ベース部材に支持された第１の部位を第１の付勢手段を用いて軸方向に沿ってベース部材に付勢するとともに、シリンダのうちの、ベース部材に支持された第２の部位を第２の付勢手段を用いて軸方向に沿ってベース部材に付勢する。算出ステップでは、付勢ステップにおいて測定された第１および第２の付勢手段の伸縮変化量に基づいて、ベース部材によって金型に押し付けられた状態のシリンダのうちの、第１の部位から軸方向に沿って金型まで延びる第１のシリンダ部分、および第２の部位から軸方向に沿って金型まで延びる第２のシリンダ部分の、軸方向に関する熱膨張量を算出し、第１および第２のシリンダ部分の熱膨張量に基づいて、ベース部材によって金型に押し付けられた状態のシリンダの曲がり量を算出する。

また、本発明は、金型に溶融材料を射出するためのシリンダと、シリンダの後端を支持するベース部材と、を備え、金型に対してシリンダの軸方向に沿って移動してベース部材でシリンダを金型へ押し付ける射出成形機の、ベース部材で金型に押し付けられた状態のシリンダの熱膨張による曲がり量を測定する装置に係る。この態様において、第１および第２の付勢手段と、第１および第２の付勢手段の軸方向に関する伸縮変化量を測定する測定手段と、シリンダの曲がり量を算出する算出手段と、を備える。第１および第２の付勢手段は、軸方向に沿って伸縮することによって、シリンダのうちの、ベース部材の支持された第１および第２の部位を軸方向に沿ってベース部材に付勢する。算出手段は、測定手段により測定された第１および第２の付勢手段の伸縮変化量に基づいて、ベース部材によって金型に押し付けられた状態のシリンダのうちの、第１の部位から軸方向に沿って金型まで延びる第１のシリンダ部分、および第２の部位から軸方向に沿って金型まで延びる第２のシリンダ部分の、軸方向に関する熱膨張量を算出し、第１および第２のシリンダ部分の熱膨張量に基づいて、ベース部材によって金型に押し付けられた状態のシリンダの曲がり量を算出する。

本発明によれば、射出成形機のシリンダの熱膨張による曲がり量を算出することができる。

本発明の実施形態に係る射出成形機の概略側面図である。 本発明の第１の実施形態に係る射出成形機の支持面付近の概略側面図である。 図２に示される部分をシリンダの軸方向に沿ってシリンダの側からベース部材へ向かって見たときの概略正面図である。 測定手段としてひずみゲージを用いた場合の第１の付勢手段の伸縮量の測定方法を説明するための概略図である。 シリンダが熱により膨張していない状態の、支持面付近の概略側面図である。 シリンダの一部が熱により膨張している状態の、支持面付近の概略側面図である。 第１および第２のシリンダ部分の熱膨張量の差からシリンダの曲がり量を算出する方法を説明するための模式図である。 １２個の付勢手段を用いてシリンダがベース部材に付勢された射出成形機の支持面付近を、シリンダの軸方向に沿ってシリンダの側からベース部材へ向かって見たときの概略正面図である。 本発明の第２の実施形態に係る射出成形機の支持面付近を、シリンダの軸方向に沿ってシリンダの側からベース部材へ向かって見たときの概略正面図である。 第１、第２および第３のシリンダ部分の膨張量から、シリンダの曲がり量および曲がり方向を算出する方法を説明するための模式図である。 特許文献１に開示の射出成形機の概略側面図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を図に基づいて説明する。なお、図１１に示される構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明については省略する。

図１は、本実施形態に係る射出成形機の概略側面図である。図１に示すように、射出成形機１０は、シリンダ２と、シリンダ２を支持する支持面７ａを有するベース部材７と、を備える。本実施形態では、シリンダ２の軸は水平に保たれている。

シリンダ２の内部には、溶融状態の成形材料を貯留する貯留部５が形成されている。シリンダ２内に投入された固形状態の成形材料は、スクリュ３の回転によって貯留部５へ向けて移動するとともに、ヒータ４からシリンダ２を介して伝わる熱によって溶融する。

シリンダ２の一端には、貯留部５と連通するノズル６が設けられている。スクリュ３が貯留部５へ向かって移動することによって、貯留部５に貯留された溶融状態の成形材料はノズル６から射出される。

ベース部材７は、シリンダ２の軸方向に沿うＸ方向、およびＸ方向と交わるＹ，Ｚ方向に移動可能に設けられている。ベース部材７からＸ方向へ向かって所定の距離だけ離れた位置には金型８が配置されている。ベース部材７がＹ，Ｚ方向に移動することによって、ノズル６はＹ，Ｚ方向に関して金型８の注入口９の位置に合わせられる。ベース部材７がＸ方向に移動することによって、シリンダ２は比較的高い圧力で金型８へ押し付けられる。

また、射出成形機１０は、シリンダ２の軸方向に伸縮することによってシリンダ２の軸方向に沿ってシリンダ２をベース部材７に付勢する第１および第２の付勢手段１１，１２を備える。第１および第２の付勢手段１１，１２は、例えばボルトである。

ここで、図２および３を用いて、第１および第２の付勢手段１１，１２としてボルトを用いた場合の、シリンダ２へ作用するベース部材７への付勢力について説明する。なお、第２の付勢手段１２の構造や作用は、第１の付勢手段１１の構造と同じであるため、ここでは第１の付勢手段１１に関して説明する。

図２は、射出成形機１０の支持面７ａ付近の概略側面図である。図３は、図２に示される部分をシリンダ２の軸方向に沿ってシリンダ２の側からベース部材７へ向かって見たときの概略正面図である。なお、図３では、スクリュ３は省略されている。

図２，３に示されるように、第１の付勢手段１１としてのボルトは、ヘッド部１３ａと、軸部１３ｂと、先端部１３ｃを有する。シリンダ２にはフランジ部１４が設けられている。フランジ部１４には、シリンダ２の軸方向に沿ってフランジ部１４を貫通する貫通穴１５が形成されている。貫通穴１５の大きさは、軸部１３ｂを通し、ヘッド部１３ａを通さない大きさである。

ベース部材７の支持面７ａはＸ方向を向いており、支持面７ａには、軸部１３ｂに対応した形状を有するねじ穴１６が形成されている。先端部１３ｃをねじ穴１６の開口に当てて軸部１３ｂおよびヘッド部１３ａを所定の方向に回すと、先端部１３ｃがねじ穴１６にねじ込まれる。その結果、軸部１３ｂの軸方向がシリンダ２の軸方向に沿った状態で第１の付勢手段１１はベース部材７に保持される。

貫通穴１５に軸部１３ｂが通された状態で先端部１３ｃがねじ穴１６にねじ込まれると、ヘッド部１３ａが貫通穴１５の開口縁に接触する。ヘッド部１３ａが貫通穴１５の開口縁に接触している状態で先端部１３ｃがねじ穴１６のさらにねじ込まれると、軸部１３ｂが、シリンダ２の軸方向に沿って伸びる。

軸部１３ｂがシリンダ２の軸方向に沿って伸びることによって、軸部１３ｂには元の長さに戻ろうとする復元力が作用する。軸部１３ｂの復元力は、ヘッド部１３ａを介してフランジ部１４を支持面７ａへ押し付ける。

以上のように、軸部１３ｂの復元力が、ベース部材７への付勢力としてシリンダ２へ作用する。

第２の付勢手段１２は、シリンダ２の軸周りにおける、第１の付勢手段１１とは異なる位置でシリンダ２をベース部材７に固定している。すなわち、第１の付勢手段１１は、フランジ部１４の第１の部位１４ａをベース部材７に付勢しており、第２の付勢手段１２は、シリンダ２の周方向に関して第１の部位１４ａとは異なるフランジ部１４の第２の部位１４ｂをベース部材７に付勢している。

本実施形態では、第１の部位１４ａは、フランジ部１４の上側の部位であり、第２の部位１４ｂは、フランジ部１４の下側の部位である。言い換えれば、第１の付勢手段１１はシリンダ２の上側部分をベース部材７に付勢しており、第２の付勢手段はシリンダ２の下側部分をベース部材７に付勢している。

さらに、図１に示すように、射出成形機１０は、第１および第２の付勢手段１１，１２の、シリンダ２の軸方向に関する伸縮量、およびその変化量（以下、単に伸縮変化量と称す）を測定する測定手段１７（図４参照）を備える。そして、測定手段１７は、ベース部材７によって金型８に押し付けられた状態のシリンダ２の曲がり量を、測定手段１７により測定された第１および第２の付勢手段１１，１２の伸縮量から算出する算出手段１８に接続されている。

本実施形態では、測定手段１７としてひずみゲージが採用されている。図４は、測定手段１７としてひずみゲージを用いた場合の第１の付勢手段１１の伸縮量の測定方法を説明するための概略図である。

図４に示すように、測定手段１７としてのひずみゲージは、抵抗体を有する。抵抗体は軸部１３ｂの側面に貼り付けられている。軸部１３ｂがシリンダ２の軸方向に沿って伸縮すると、ひずみゲージの抵抗体も軸部１３ｂと同じ伸縮率で伸縮する。抵抗体は変形することによって抵抗値が変化する特性を有しており、抵抗体の抵抗値の変化量を測定することによって抵抗体の伸縮量、すなわち軸部１３ｂの伸縮量を得ることができる。

測定手段１７は、測定した伸縮量を記憶する記憶部を備えており、当該記憶部に記憶された複数の伸縮量を比較することによって伸縮変化量を得ることができる。算出手段１８に記憶部設け、算出手段１８の記憶部を用いて伸縮変化量を算出してもよい。

続いて、ベース部材７によって金型８（図１参照）に押し付けられた状態のシリンダ２の曲がり量を、算出手段１８（図１参照）が第１および第２の付勢手段１１，１２の伸縮量から算出する原理について、図５および６を用いて説明する。図５は、シリンダ２が熱により膨張していない状態の、支持面７ａ付近の概略側面図である。図６は、シリンダ２の一部が熱により膨張している状態の、支持面７ａ付近の概略側面図である。

シリンダ２の一部が熱により膨張する状態は、シリンダ２内に投入された成形材料が、シリンダ２内の所定の部分に溜まることによって生じる。

例えば、シリンダ２の軸が水平に保たれている場合、成形材料はシリンダ２内の下側に溜まりやすい。そのため、シリンダ２の下側部分が成形材料と接触し、シリンダ２の上側部分は成形材料と接触しない。したがって、シリンダ２の上側部分の熱はシリンダ２の下側部分に比べて成形材料へ伝わりにくく、シリンダ２の下側部分に比べてシリンダ２の上側部分にヒータ４からの熱が蓄積しやすい。その結果、シリンダ２の上側部分がシリンダ２の下側部分よりもより大きく膨張する。

シリンダ２の先端部は固定されていないため、シリンダ２の上側部分のみが熱により膨張すると、シリンダ２が下方向へ曲がる。シリンダ２が下方向へ曲がることによって、ベース部材７の、シリンダ２の上側部分を支持する部分に曲げモーメントが作用する。

ベース部材７の、シリンダ２の上側部分を支持する部分に曲げモーメントが作用すると、第１の付勢手段１１がシリンダ２の軸方向に引っ張られ、軸部１３ｂの伸縮量が増大する。すなわち、第１の付勢手段１１の伸縮量の変化から、シリンダ２の上側部分の熱膨張量を算出することができる。

シリンダ２の下側部分は熱により膨張しないため、ベース部材７の、シリンダ２の下側部分を支持する部分はシリンダ２の軸方向に引っ張られない。したがって、第２の付勢手段１２の、シリンダ２の軸方向に沿った伸縮量は図５に示す状態とほとんど変わらない。

このように、第１の付勢手段１１の伸縮量と、第２の付勢手段１２の伸縮量と、を比較することによって、シリンダ２の上側部分と下側部分の熱膨張量の差を算出することができる。当該熱膨張量の差から、シリンダ２の曲がり量を算出することが可能になる。

なお、本実施形態では、第１の部位１４ａをフランジ部１４の上側部分とし、第２の部位１４ｂをフランジ部１４の下側部分としているが、この態様に限られない。第１および第２の部位１４ａをフランジ部１４の横側部分としてもよい。この場合には、シリンダ２の横側部分の熱膨張量差を算出することができ、シリンダ２の横方向への曲がり量を算出することができる。

言い換えれば、第１の付勢手段１１の伸縮量変化を測定することによって、シリンダ２のうちの、第１の部位１４ａからシリンダ２の軸方向に沿って金型８（図１参照）まで延びる第１のシリンダ部分２ａの、当該軸方向に関する熱膨張量を算出することができる。同様に、第２の付勢手段１２の伸縮量変化を測定することによって、シリンダ２のうちの、第２の部位１４ｂからシリンダ２の軸方向に沿って金型８（図１参照）まで延びる第２のシリンダ部分２ｂの、当該軸方向に関する熱膨張量を算出することができる。

シリンダ２の曲がり方向があらかじめ予測できる場合には、シリンダ２の曲がり量をより正確に測定するため、第１および第２の部位１４ａ，１４ｂを、シリンダ２の軸から該曲がり方向に互いに反対側に向かった部位とすることが好ましい。

図７は、第１および第２のシリンダ部分２ａ，２ｂの熱膨張量の差からシリンダ２の曲がり量を算出する方法を説明するための模式図である。図７に示すように、シリンダ２が円弧状に曲がった場合、第１および第２のシリンダ部分２ａ，２ｂの長さＬ１，Ｌ２は、円弧の中心角θ、仮想点Ｏから第２のシリンダ部分２ｂまでの距離Ｒ、並びに第１および第２のシリンダ部分２ａ，２Ｂの間の寸法ｒを用いて、
Ｌ１＝２π（Ｒ＋ｒ）θ／３６０° （式１）
Ｌ２＝２πＲθ／３６０° （式２）
と表される。したがって、第１および第２のシリンダ部分２ａ，２ｂの熱膨張量の差Ｌ１−Ｌ２は、
Ｌ１−Ｌ２＝２πｒθ／３６０° （式３）
となる。寸法ｒはシリンダ２が有する固有の寸法であるため、あらかじめ測定しておけばよく、既知の値である。熱膨張量の差Ｌ１−Ｌ２は、測定手段１８によって測定された伸縮変化量から算出される。したがって、式３から、円弧の中心角θを算出することができ、式１または式２から距離Ｒを算出することができる。

中心角θおよび距離Ｒから、シリンダ２の曲がり量Ｍは、
Ｍ＝Ｒ（１−ｃｏｓθ） （式４）
によって算出される。

図１ないし図６に示される例では、第１および第２の付勢手段１１，１２という２つの付勢手段を用いてシリンダ２がベース部材７に付勢されているが、３つ以上の付勢手段を用いてシリンダ２がベース部材７に付勢されていてもよい。図８は、１２個の付勢手段１９を用いてシリンダ２がベース部材７に付勢された射出成形機の支持面７ａの付近を、シリンダ２の軸方向に沿ってシリンダ２の側からベース部材７へ向かって見たときの概略正面図である。なお、図８では、スクリュ３は省略されている。

３つ以上の付勢手段１９を備える射出成形機では、すべての付勢手段１９の、シリンダ２の軸方向に関する伸縮変化量を測定する必要はなく、３つ以上の付勢手段１９のうちの少なくとも２つの付勢手段１９の伸縮変化量を測定すればよい。

シリンダ２の軸が水平に保たれている必要はない。例えば、シリンダ２の軸が水平方向に対して傾斜していてもよい。

また、本実施形態ではフランジ部１４を介してシリンダ２を支持面７ａに付勢しているが、第１および第２の付勢手段１１，１２を用いてシリンダ２が支持面７ａに直接付勢されていてもよい。

さらに、本実施形態では、第１および第２の付勢手段１１，１２としてボルトを用い、ベース部材７に形成されたねじ穴１６に先端部１３ｃがねじ込まれることによってシリンダ２をベース部材７に付勢しているが、これに限られない。例えば、ねじ穴１６の代わりにベース部材７を貫通する貫通穴を設け、ボルトとナットを用いてシリンダ２をベース部材７に付勢してもよい。また、第１および第２の付勢手段として、クランプといった締め具を用いてもよい。

次に、射出成形機１０の動作について、図１を用いて説明する。

まず、射出成形機１０の操作者または制御部は、ベース部材７をＹ，Ｚ方向に移動させてノズル６を金型８の注入口９の位置に合わせ、ベース部材７をＸ方向へ移動させてシリンダ２を金型８へ押し付ける（押し付けステップ）。

このとき、測定手段１７（図４参照）は、第１および第２の付勢手段１１，１２の伸縮量を記憶する。押し付けステップ直後における第１および第２の付勢手段１１，１２の伸縮量を基準伸縮量と称する。

シリンダ２を金型８へ押し付けたところで、シリンダ２内へ成形材料を投入する。スクリュ３を回転させて成形材料を貯留部５へ向けて移動させるとともに、ヒータ４でシリンダ２へ熱を加えて成形材料を溶融する（溶融ステップ）。成形材料は、溶融状態で貯留部５に貯留される。

なお、押し付けステップと溶融ステップとを同時に行ってもよいし、溶融ステップを行った後に押し付けステップを行ってもよい。

押し付けステップと溶融ステップが完了したところで、スクリュ３を貯留部５へ向けて移動させ、貯留部５に貯留された溶融状態の成形材料をノズル６から射出する（射出ステップ）。射出成形機１０から射出された成形材料は、注入口９を通って金型８の内部へ流入する。金型８の内部は成形材料で満たされ、金型８の内部で成形材料が冷却凝固することによって所望の形状を有する成形品が成形される（凝固ステップ）。

金型８は、内部を開放可能に作製されている。金型８の内部で成形材料が固まったところで金型８を開放する。開放された金型８から成形品を取り外すことによって、所望の形状を有する成形品が得られる。金型８から成形品を取り外すためのエジェクタプレートが金型８に設けられていてもよい。

成形品を再び成形する場合には、金型８を閉じるとともに、溶融ステップを行う。このとき、シリンダ２は金型８に押し付けられたままである。すなわち、押し付けステップを省略することができる。したがって、成形材料の溶融を開始してから金型８へ成形材料を射出するまでの時間を短縮することができる。

なお、凝固ステップと溶融ステップとを同時に行ってもよい。凝固ステップと溶融ステップとを同時に行うことによって、より多くの成形品をより短い時間で成形することが可能になる。

シリンダ２を金型８へ押し付けた状態で溶融ステップを繰り返すと、シリンダ２の一部に熱が蓄積されて当該一部が熱膨張する。その結果、シリンダ２が曲がり、ノズル６が注入口９に対してずれる。

測定手段１７（図４参照）は、随時測定された第１および第２の付勢手段１１，１２の伸縮量と、基準伸縮量とを比較し、第１および第２の付勢手段１１，１２の、基準伸縮量からの伸縮変化量を算出する。そして、算出手段１８は、第１の付勢手段１１の伸縮変化量と、第２の付勢手段１２の伸縮変化量と、から、シリンダ２の曲がり量を算出する。

算出手段１８がシリンダ２の曲がり量を算出することによって、射出成形機１０の操作者または制御部は、シリンダ２の曲がり量を知ることができる。射出成形機１０の操作者または制御部は、シリンダ２の曲がり量が所定の値を超えたところで注入口９に対してノズル６の位置がずれたと判断し、注入口９に対するノズル６の位置ずれを修正する。

注入口９に対するノズル６の位置ずれを修正するには、ベース部材７をＹ，Ｚ方向に移動させればよい。このとき、シリンダ２を金型８から離してもよい。シリンダ２の、熱膨張を起こした部分を冷却することによってシリンダ２の曲がりを直し、ノズル６の位置ずれを修正してもよい。

以上のように、射出成形機１０の操作者や制御部は、熱膨張によるシリンダ２の曲がり量を知ることができる。したがって、ノズル６が注入口９に対して許容範囲以上ずれる前に注入口９に対するノズル６の位置ずれを修正することができる。その結果、注入口９の周縁とノズル６との間に隙間が形成されて当該隙間から成形材料が漏れるといった事態を事前に防ぐことが可能になる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る射出成形機について、図９を用いて説明する。なお、第１の実施形態に係る射出成形機１０（図１参照）の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明については省略する。また、本実施形態に係る射出成形機の概略側面図、および付勢手段の伸縮量の測定方法を説明するための概略図は図１，４に示されるものと同じであるため、これらの図については省略する。

図９は、本実施形態に係る射出成形機２０の支持面７ａの付近を、シリンダ２の軸方向に沿ってシリンダ２の側からベース部材７へ向かって見たときの概略正面図である。なお、図９では、スクリュ３は省略されている。

図９に示すように、射出成形機２０は、シリンダ２と、ベース部材７と、第１および第２の付勢手段１１，１２と、測定手段１７（図４参照）と、算出手段１８（図１参照）と、を備える。また、射出成形機２０は、シリンダ２の軸方向に沿って伸縮することによって、フランジ部１４の第３の部位１４ｃをシリンダ２の軸方向に沿ってベース部材７に付勢する第３の付勢手段２１をさらに備える。第３の部位１４ｃは、シリンダ２の周方向に関して第１および第２の部位１４ａ，１４ｂとは異なる部位である。

そして、測定手段１７は、第３の付勢手段２１の、シリンダ２の軸方向に関する伸縮量および伸縮変化量も測定する。算出手段１８は、測定手段１７により測定された第１および第２の付勢手段１１，１２の伸縮量変化に基づいて、第１および第２のシリンダ部分２ａ，２ｂの膨張量を算出する。

また、算出手段１８は、測定手段１７により測定された第３の付勢手段２１の伸縮量変化に基づいて、シリンダ２のうちの、第３の部位１４ｃからシリンダ２の軸方向に沿って金型８（図１参照）まで延びる第３のシリンダ部分２ｃの膨張量を算出する。そして、算出手段１８は、第１、第２および第３のシリンダ部分２ａ，２ｂ，２ｃの熱膨張量から、ベース部材７によって金型８に押し付けられた状態のシリンダ２の曲がり量を算出する。

本実施形態では、シリンダ２のうちの３つの部分、すなわち第１、第２および第３のシリンダ部分２ａ，２ｂ，２ｃの膨張量を知ることができる。したがって、第１，第２および第３のシリンダ部分２ａ，２ｂ，２ｃの膨張量からシリンダ２の曲がり方向も算出することができる。算出手段１８は、シリンダ２の曲がり方向を算出可能になっている。

第１、第２および第３のシリンダ部分２ａ，２ｂ，２ｃの膨張量から、シリンダ２の曲がり量および曲がり方向を算出する方法を、図１０を用いて説明する。図１０は、当該方法を説明するための模式図である。なお、図２では、シリンダ２の軸方向に沿ってシリンダ２の側からベース部材７側を見た模式図である。

図１０に示すように、シリンダ２が所定の方向（図１０の白抜き矢印方向）へ円弧状に曲がった場合、シリンダ２の、所定の方向に関して互いに対向する部分Ｓ１，Ｓ２において、最大および最小の熱膨張を起こす。熱膨張を起こした後の部分Ｓ１，Ｓ２の長さＬｍａｘ，Ｌｍｉｎは、円弧の中心角θ（図７参照）、仮想点Ｏから部分Ｓ２までの距離Ｒ、並びに部分Ｓ１，Ｓ２の間の寸法ｒを用いて、
Ｌｍａｘ＝２π（Ｒ＋ｒ）θ／３６０° （式５）
Ｌｍｉｎ＝２πＲθ／３６０° （式６）
と表される。したがって、シリンダ部分Ｓ１，Ｓ２の熱膨張量の差Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎは、
Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ＝２πｒθ／３６０° （式７）
となる。寸法ｒはシリンダ２が有する固有の寸法であるため、あらかじめ測定しておけばよく、既知の値である。

部分Ｓ２から部分Ｓ１まで熱膨張量が一定の比率で増加していると仮定すると、シリンダ２の中心Ｃおよび第２のシリンダ部分２ａを結ぶ線分と、中心Ｃおよび部分Ｓ２を結ぶ線分との間の角αを用いて、熱膨張を起こした後の第１のシリンダ部分２ａの長さＬ１は、
Ｌ１＝Ｌｍｉｎ＋（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）（１−ｃｏｓα）／２ （式８）
となる。

同様に、中心Ｃおよび第２のシリンダ部分２ｂを結ぶ線分と、中心Ｃおよび部分Ｓ２を結ぶ線分との間の角β、並びに、中心Ｃおよび第３のシリンダ部分３ｂを結ぶ線分と、中心Ｃおよび部分Ｓ２を結ぶ線分との間の角γを用いて、熱膨張を起こした後の第２および第３のシリンダ部分２ｂ，２ｃの長さＬ２，Ｌ３は、
Ｌ２＝Ｌｍｉｎ＋（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）（１−ｃｏｓβ）／２ （式９）
Ｌ３＝Ｌｍｉｎ＋（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）（１−ｃｏｓγ）／２ （式１０）
となる。

さらに、中心Ｃおよび第１のシリンダ部分２ａを結ぶ線分と、中心Ｃおよび第２のシリンダ部分２ｂを結ぶ線分との間の角度ζは、
ζ＝α＋β （式１１）
である。また、中心Ｃおよび第３のシリンダ部分３ａを結ぶ線分と、中心Ｃおよび第２のシリンダ部分２ｂを結ぶ線分との間の角度ηは、
η＝γ＋β （式１２）
である。角度ζおよびηはシリンダ２が有する固有の値であるため、あらかじめ測定しておけばよく、既知の値である。もちろん、長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、測定手段１７によって測定される値であるため、既知の値である。

式７ないし式１２の６つの式で、未知の値は、Ｌｍａｘ、Ｌｍｉｎ、θ、α、βおよびγの６つであるから、これらの式を解くことによって、Ｌｍａｘ、Ｌｍｉｎ、θ、α、βおよびγが算出される。

熱膨張を起こした後の部分Ｓ２の長さＬｍｉｎおよび中心角θが算出されれば、式６から距離Ｒを算出することができる。

中心角θおよび距離Ｒから、シリンダ２の曲がり量Ｍ（図７参照）は、式４によって算出される。角度α、βおよびγが算出されれば、シリンダ２の曲がり方向を特定できることは明らかである。

例えば、シリンダ２の軸が水平に保たれ、成形材料がシリンダ２の下側に溜まりやすい射出成形機であっても、ヒータ４の配置やシリンダ２の熱の受け方によっては、シリンダ２は下方向以外の方向に曲がる可能性がある。本実施形態は、シリンダ２の曲がり方向を予測することができない場合に有利である。

もちろん、４つ以上の付勢手段の伸縮変化量を用いてシリンダ２の曲がり量およびシリンダ２の曲がり方向を算出してもよい。

シリンダ２の曲がり量および曲がり方向に応じてベース部材７をＹ，Ｚ方向に移動させることによって、注入口９に対するノズル６の位置ずれを修正することができる。その結果、注入口９の周縁とノズル６との間に隙間が形成されて当該隙間から成形材料が漏れるといった事態を事前に防ぐことが可能になる。

２ シリンダ
２ａ 第１のシリンダ部分
２ｂ 第２のシリンダ部分
７ ベース部材
８ 金型
１０ 射出成形機
１１ 第１の付勢手段
１２ 第２の付勢手段
１４ フランジ部
１４ａ 第１の部位
１４ｂ 第２の部位
１７ 測定手段
１８ 算出手段

Claims (8)

1. 金型に溶融材料を射出するためのシリンダと、
   前記シリンダの後端を支持するベース部材と、を備え、前記金型に対して前記シリンダの軸方向に沿って移動して前記ベース部材で前記シリンダを前記金型へ押し付ける射出成形機において、
   前記軸方向に沿って伸縮することによって、前記シリンダのうちの、前記ベース部材の支持された第１の部位を前記軸方向に沿って前記ベース部材に付勢する第１の付勢手段と、
   前記軸方向に沿って伸縮することによって、前記シリンダのうちの、前記ベース部材に支持された第２の部位を前記軸方向に沿って前記ベース部材に付勢する第２の付勢手段と、
   前記第１および第２の付勢手段の、前記軸方向に関する伸縮変化量を測定する測定手段と、
   前記測定手段により測定された前記第１および第２の付勢手段の前記伸縮変化量に基づいて、前記ベース部材によって前記金型に押し付けられた状態の前記シリンダのうちの、前記第１の部位から前記軸方向に沿って前記金型まで延びる第１のシリンダ部分、および前記第２の部位から前記軸方向に沿って前記金型まで延びる第２のシリンダ部分の、前記軸方向に関する熱膨張量を算出し、前記第１および第２のシリンダ部分の前記熱膨張量に基づいて、前記ベース部材によって前記金型に押し付けられた状態の前記シリンダの曲がり量を算出する算出手段と、をさらに備えたことを特徴とする射出成形機。
2. 前記射出成形機の動作を制御する制御部をさらに備え、
   前記射出成形機は、前記第１から第２の部位へ向かう所定の方向へ前記金型に対して移動可能に設けられており、
   前記制御部は、前記算出手段により算出された前記シリンダの曲がり量に応じて前記射出成形機を前記金型に対して前記所定の方向に移動させることを特徴とする、請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記軸方向に沿って伸縮することによって、前記シリンダのうちの、前記ベース部材に支持された第３の部位を前記軸方向に沿って前記ベース部材に付勢する第３の付勢手段をさらに備え、
   前記測定手段は、前記第３の付勢手段の、前記軸方向に関する伸縮変化量を測定し、
   前記算出手段は、前記測定手段により測定された第３の付勢手段の前記伸縮変化量に基づいて、前記ベース部材によって前記金型に押し付けられた状態の前記シリンダのうちの、前記第３の部位から前記軸方向に沿って前記金型まで延びる第３のシリンダ部分の前記軸方向に関する熱膨張量を算出し、前記第１、第２および第３のシリンダ部分の前記熱膨張量に基づいて、前記ベース部材によって前記金型に押し付けられた状態の前記シリンダの曲がり量および該シリンダの曲がり方向を算出することを特徴とする、請求項１に記載の射出成形機。
4. 前記射出成形機の動作を制御する制御部をさらに備え、
   前記ベース部材は、前記金型に対して前記シリンダの軸方向と交わる所定の方向にも移動可能に設けられており、
   前記制御部は、前記算出手段により算出された前記シリンダの曲がり量および曲がり方向に応じて前記ベース部材を前記金型に対して前記所定の方向に移動させることを特徴とする、請求項３に記載の射出成形機。
5. 金型に溶融材料を射出するためのシリンダと、
   前記シリンダの後端を支持するベース部材と、を備え、
   前記金型に対して前記シリンダの軸方向に沿って移動して前記ベース部材で前記シリンダを前記金型へ押し付ける射出成形機の、前記ベース部材で前記金型に押し付けられた状態の前記シリンダの熱膨張による曲がり量を測定する方法であって、
   前記軸方向に沿って伸縮することによって、該軸方向に付勢力を作用させる第１および第２の付勢手段を用意する用意ステップと、
   前記シリンダのうちの、前記ベース部材に支持された第１の部位を前記第１の付勢手段を用いて前記軸方向に沿って前記ベース部材に付勢するとともに、前記シリンダのうちの、前記ベース部材に支持された第２の部位を前記第２の付勢手段を用いて前記軸方向に沿って前記ベース部材に付勢する付勢ステップと、
   前記第１および第２の付勢手段の、前記軸方向に関する伸縮変化量を測定する測定ステップと、
   前記測定ステップにおいて測定された前記第１および第２の付勢手段の前記伸縮変化量に基づいて、前記ベース部材によって前記金型に押し付けられた状態の前記シリンダのうちの、前記第１の部位から前記軸方向に沿って前記金型まで延びる第１のシリンダ部分、および前記第２の部位から前記軸方向に沿って前記金型まで延びる第２のシリンダ部分の、前記軸方向に関する熱膨張量を算出し、前記第１および第２のシリンダ部分の前記熱膨張量に基づいて、前記ベース部材によって前記金型に押し付けられた状態の前記シリンダの曲がり量を算出する算出ステップと、を含む、シリンダ曲が曲がり量測定方法。
6. 前記用意ステップにおいて、前記軸方向に沿って伸縮することによって該軸方向に付勢力を作用させる第３の付勢手段を用意し、
   前記付勢ステップにおいて、前記シリンダのうちの、前記ベース部材に支持された第３の部位を前記第３の付勢手段を用いて前記軸方向に沿って前記ベース部材に付勢し、
   前記測定ステップにおいて、前記第３の付勢手段の、前記軸方向に関する伸縮変化量を測定し、
   前記算出ステップにおいて、前記測定ステップにおいて測定された前記第１、第２および第３の付勢手段の前記伸縮変化量に基づいて、前記ベース部材によって前記金型に押し付けられた状態の前記シリンダのうちの、前記第１のシリンダ部分、前記第２のシリンダ部分、および前記第３の部位から前記軸方向に沿って前記シリンダの前記金型に押し付けられた部位まで延びる第３のシリンダ部分の、前記軸方向に関する熱膨張量を算出し、前記第１、第２および第３のシリンダ部分の前記熱膨張量に基づいて、前記ベース部材によって前記金型に押し付けられた状態の前記シリンダの曲がり量および該シリンダの曲がり方向を算出する、請求項５に記載のシリンダ曲がり量測定方法。
7. 金型に溶融材料を射出するためのシリンダと、
   前記シリンダの後端を支持するベース部材と、を備え、
   前記金型に対して前記シリンダの軸方向に沿って移動して前記ベース部材で前記シリンダを前記金型へ押し付ける射出成形機の、前記ベース部材で前記金型に押し付けられた状態の前記シリンダの熱膨張による曲がり量を測定する装置であって、
   前記軸方向に沿って伸縮することによって、前記シリンダのうちの、前記ベース部材に支持された第１の部位を付勢する第１の付勢手段と、
   前記軸方向に沿って伸縮することによって、前記シリンダのうちの、前記ベース部材に支持された第２の部位を付勢する第２の付勢手段と、
   前記第１および第２の付勢手段の、前記軸方向に関する伸縮変化量を測定する測定手段と、
   前記測定手段により測定された前記第１および第２の付勢手段の前記伸縮変化量に基づいて、前記ベース部材によって前記金型に押し付けられた状態の前記シリンダのうちの、前記第１の部位から前記軸方向に沿って前記金型まで延びる第１のシリンダ部分、および前記第２の部位から前記軸方向に沿って前記金型まで延びる第２のシリンダ部分の、前記軸方向に関する熱膨張量を算出し、前記第１および第２のシリンダ部分の前記熱膨張量に基づいて、前記ベース部材によって前記金型に押し付けられた状態の前記シリンダの曲がり量を算出する算出手段と、を備えた検出装置。
8. 前記軸方向に沿って伸縮することによって、前記シリンダのうちの、前記ベース部材に支持された第３の部位を前記軸方向に沿って前記ベース部材に付勢する第３の付勢手段をさらに備え、
   前記測定手段は、前記第３の付勢手段の、前記軸方向に関する伸縮変化量を測定し、
   前記算出手段は、前記測定手段により測定された第３の付勢手段の前記伸縮変化量に基づいて、前記ベース部材によって前記金型に押し付けられた状態の前記シリンダのうちの、前記第３の部位から前記軸方向に沿って前記金型まで延びる第３のシリンダ部分の前記軸方向に関する熱膨張量を算出し、前記第１、第２および第３のシリンダ部分の前記熱膨張量に基づいて、前記ベース部材によって前記金型に押し付けられた状態の前記シリンダの曲がり量および該シリンダの曲がり方向を算出する、請求項７に記載の検出装置。

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