JP2015066700A - 粘度測定機能を有する射出成形機および射出成形機を用いた粘度測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルアダプタで圧力を測定することで、金型に合わせて交換する必要がないノズルから射出される樹脂の粘度を測定することが可能な射出成形機および樹脂粘度計測方法を提供する。
【解決手段】加熱シリンダ１にノズルアダプタ６０を介してノズル２を取り付ける。図２は圧力測定箇所６４を説明する図である。ノズルアダプタ６０に圧力測定用のセンサを取り付けて圧力を測定することで、ノズル２のように金型４０に合わせて交換する必要がなくなる。そして、ノズル２の前方が開けた状態で空中に溶融樹脂を射出し、溶融樹脂を空中に射出中に圧力測定手段で測定した樹脂圧力を元に、射出された溶融樹脂の粘度を求める。
【選択図】図２

Description

本発明は、射出された溶融樹脂の粘度を測定する射出成形機および射出成形機を用いた粘度測定方法に関する。

射出成形において溶融樹脂の粘度は、成形性を判断したり、同一樹脂でもロット間の特性の差を確認するなど、重要なファクターとなる。粘度の測定には、キャピラリーレオメータやメルトインデクサなどの専用の粘度測定装置を用いるのが一般的である。

これに対して、「容易に測定する」、「実成形に近い状態で粘度を測定する」といった目的で射出成形機を用いて、粘度を測定する方法が様々提案されている。粘度測定用金型を取付け、そこに樹脂を射出することによって粘度を算出する方法で、その金型には、溶融樹脂の流れる細孔、圧力センサ及び温度センサなどが備えられている（特許文献１、特許文献２を参照）。射出成形機にセンサ等を追加せずに粘度を算出する方法も提案されている（特許文献３を参照）。

特許文献４に提案されている方法では、ノズルに圧力センサを２箇所設置し、溶融樹脂上流側と下流側の圧力差から粘度を算出している。また、特許文献５では、圧力センサは１つとし下流側の圧力は大気圧として粘度を算出している。また、特許文献６によれば、樹脂の流動特性を評価するために用いる樹脂圧力について、「シリンダ先端、又はノズル部に設けた圧力センサ」の圧力を用いてもよいとの記述がある。

粘度を算出する目的でシリンダの先端に専用の部材を取付けたものが知られている（非特許文献１）。その専用部材とは具体的には、キャピラリと呼ばれる細管を有する部材と、そこに流入する樹脂圧力を測定するために圧力センサを取り付けた部材などから構成されている。

特開２０１１−２４０６３１号公報 特開平６−１６６０６８号公報 特開２００４−１４２２０４号公報 特開平５−３２９８６４号公報 特開平１１−１０６９３号公報 特開２００２−３３１５５８号公報

佐々木英幸、他１名、"高せん断レオメータを用いた溶融樹脂の粘度測定"、［ｏｎｌｉｎｅ］、岩手県工業技術センター研究報告 第９号（２００２）、［平成２５年８月２０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｒｅｆ．ｉｗａｔｅ．ｊｐ／〜ｋｉｒｉ／ｉｎｆｏｒ／ｔｈｅｍｅ／２００１／ｐｄｆ／Ｈ１３−４８−ｃａｐｉｒｏ．ｐｄｆ＞

特許文献１や特許文献２に開示されるこれらの手法では、生産用とは別に、粘度算出専用の金型を用意する必要がある。特許文献３で提案されている方法では、粘度算出に用いる形状としては、ノズル孔の直径と長さを用いているのに対して、圧力計測はスクリュを押すロードセル圧を用いている。このため、その測定した圧力には、スクリュがシリンダ内を移動する際に、そのフライト間に充満した樹脂による抵抗なども含まれ、ノズル孔に流入する時の樹脂圧とは誤差が生じていると予想され、すなわち、ノズルから射出される樹脂の溶融粘度とも誤差が生じていると予想される。

特許文献４に開示されている方法では、粘度測定用の流路分だけノズルが長くなってしまい、その分の圧損により成形性が損なわれる恐れがある。特許文献５に開示されている方法では、金型内に射出充填する成形中の、樹脂の先端部がノズル先端部に達したときに計測した圧力を用いるため、そのタイミングの検出には何かしら別のセンサが必要と考えられ、また急激に圧力が立ち上がる一瞬の圧力を用いるため繰返し精度は低いと考えられる。

特許文献６に開示される技術では、シリンダ先端に圧力センサを取付けると、シリンダ内径からノズル内径に樹脂流路が縮小される際に生じる圧損分も測定されてしまい、より正確に樹脂粘度を算出するためには誤差要因となる。精度よく粘度を算出するためには、ノズル先端部付近に圧力センサを設けることが望ましいが、一方でノズルは金型に応じて先端部形状等を変更する必要があり、全てのノズルに圧力センサを取付けるとすると高価になる上、ノズルを交換する度に圧力センサを付け外しすると手間になる。

非特許文献１に記載の測定装置は、型締機構を無くし、粘度測定用の部材が取付けられ、実際に射出成形できる形態ではない。また、溶融樹脂流路を９０度曲げ、更にその角部に圧力センサが備えられており、測定された樹脂圧力は真直ぐに流動している部分での樹脂圧力とは異なる可能性がある。

そこで本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、金型に合わせて交換する必要がないノズルアダプタを用いて圧力を測定することで、ノズルから射出される樹脂の粘度を測定することが可能な射出成形機および樹脂粘度計測方法を提供することである。

上記課題を解決するため本発明では、加熱シリンダ先端とノズルの間に取付けられ、溶融樹脂流路をシリンダからノズルへと接続するノズルアダプタにおいて樹脂圧力を測定するよう圧力センサを設置し、ノズルの前方が開けた状態で空中に射出した際のノズルアダプタの圧力センサで測定した圧力を用いて溶融樹脂粘度を求める。また、ノズルアダプタ内での圧力測定箇所は、ノズルアダプタのノズル側端面の内径と同じ径の円筒部で圧力測定を行う方が、溶融樹脂の流動による圧損の誤差が少ない状態で圧力測定できる。

そして、本願の請求項１に係る発明は、加熱シリンダ内で樹脂を溶融させた後、スクリュ又はプランジャを前進させることにより溶融樹脂をノズルから射出する射出成形機であって、前記加熱シリンダ先端部と前記ノズルとの間に取付けられ、溶融樹脂流路を加熱シリンダからノズルへと接続するノズルアダプタと、前記ノズルアダプタでの樹脂圧力を測定する圧力測定手段と、前記ノズルの前方が開けた状態で空中に溶融樹脂の射出する溶融樹脂射出手段とを備え、前記溶融樹脂射出手段によって溶融樹脂を空中に射出中に前記圧力測定手段で測定した樹脂圧力から、前記射出された溶融樹脂の粘度を求める手段を備えたことを特徴とした射出成形機である。

請求項２に係る発明は、前記ノズルアダプタにおける樹脂圧力測定箇所は、前記溶融樹脂流路の径が加熱シリンダ側端面の内径と同じ径となる軸方向位置の内、最もノズルに近い前記軸方向位置よりノズルに近い位置であることを特徴とした請求項１に記載の射出成形機である。
請求項３に係る発明は、前記ノズルアダプタにおける圧力測定箇所は、前記溶融樹脂流路の内、ノズル側端面の内径と同じ内径の円筒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である。
請求項４に係る発明は、ノズル先端細管部の穴径と長さ、スクリュ又はプランジャ径を記憶する手段を備え、前記粘度を求める手段は、設定スクリュ位置または射出開始からの設定経過時間での前記測定した樹脂圧力と、射出速度と前記記憶されたノズル先端細管部の穴径と長さ、スクリュ又はプランジャ径から粘度を求めることを特徴とする請求項１乃至請求項３の内いずれか一つに記載の射出成形機である。

請求項５に係る発明は、前記ノズル先端細管部の穴径と長さを組合せた情報をノズル形状データとしてデータベースに保存し、取付けられたノズルに基づいてノズル先端細管部の穴径と長さ情報を読み出し、粘度を求めることを特徴とした請求項４に記載の射出成形機である。

請求項６に係る発明は、加熱シリンダ内で樹脂を溶融させた後、スクリュ又はプランジャを前進させることにより溶融樹脂をノズルから射出する射出成形機を用いた樹脂粘度計測方法であって、前記加熱シリンダ先端部と前記ノズルの間に取付けられ、溶融樹脂流路を加熱シリンダからノズルへと接続するノズルアダプタにおける樹脂圧力を測定する圧力測定手段を用いて、ノズル前方が開けた状態で空中に溶融樹脂の射出を行う際の樹脂圧力を測定し、該測定した樹脂圧力に基づいて前記射出された溶融樹脂の粘度を求めることを特徴とした射出成形機を用いた樹脂粘度計測方法である。
請求項７に係る発明は、前記ノズルアダプタにおける樹脂圧力測定箇所は、前記溶融樹脂流路の径が加熱シリンダ側端面の内径と同じ径となる軸方向位置の内、最もノズルに近い前記軸方向位置よりノズルに近い位置であることを特徴とした請求項６に記載の射出成形機を用いた樹脂粘度計測方法である。
請求項８に係る発明は、前記ノズルアダプタにおける圧力測定箇所は、前記溶融樹脂流路の内、ノズル側端面の内径と同じ内径の円筒部であることを特徴とする請求項６に記載の射出成形機を用いた樹脂粘度計測方法である。
請求項９に係る発明は、設定スクリュ位置または射出開始からの設定経過時間で測定した樹脂圧力と、射出速度とノズル先端細管部の穴径と長さ、スクリュ又はプランジャ径から粘度を求めることを特徴とした請求項６乃至請求項８の内いずれか一つに記載の射出成形機を用いた樹脂粘度計測方法である。

本発明により、金型に合わせて交換する必要がないノズルアダプタで圧力を測定することで、ノズルから射出される樹脂の粘度を測定することが可能な射出成形機および樹脂粘度測定方法を提供できる。

加熱シリンダにノズルアダプタを介してノズルを取り付けた本発明の実施形態を説明する図である。 圧力測定箇所を説明する図である。 圧力測定箇所を説明する図である。 射出成形機の構成を説明するブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
なお、本発明は、スクリュまたはプランジャを前進させることにより溶融樹脂をノズルから射出する射出成形機に適用できる。ここでは、スクリュを前進させることにより、溶融樹脂をノズルから射出する射出成形機を例として説明する。

図４に示されるように、射出成形機Ｍは、機台上に型締部Ｍｃ、および射出部Ｍｉを備えている。射出部Ｍｉは樹脂材料（ペレット）を加熱シリンダ１内で加熱溶融し、当該溶融樹脂を金型４０のキャビティ内に射出するものである。型締部Ｍｃは主に金型４０（４０ａ，４０ｂ）の開閉を行うものである。射出成形機Ｍの構成については後述する。

図１は加熱シリンダ１にノズルアダプタ６０を介してノズル２を取り付けた本発明の実施形態を説明する図である。図２は圧力測定箇所６４を説明する図である。図３は圧力測定箇所６５を説明する図である。

粘度を求めるための樹脂圧力を測定するには、粘度算出のためにその形状寸法を用いるノズル先端部に近い場所の方が、精度上望ましい。しかし、使い勝手からは、ノズル２は金型４０（図４参照）に合わせて変更する必要があるので、ノズルアダプタ６０に圧力測定用のセンサを取り付けて圧力を測定することで、ノズル２と一緒に圧力測定用のセンサを交換もしくは付け外しする必要がなくなる。

図２は請求項２、請求項６に係る圧力測定箇所を示した図で、ノズルアダプタ６０の断面（加熱シリンダ１に取り付けたときに、加熱シリンダ１の長軸を含む平面）を示している。真ん中の部分が溶融樹脂流路６１で、一端が加熱シリンダ側、もう一端がノズル側である。溶融樹脂は溶融樹脂流路６１を図面右から左に向かって流れる。

ノズルアダプタ６０内の溶融樹脂流路６１は、加熱シリンダ内径からノズル内径へ断面積が変わるのが一般的である。断面積の変化によって流動中の樹脂圧力も変化するので、ノズル先端部での樹脂圧力と近い樹脂圧力を測定する。このため、少なくとも加熱シリンダ側端面の内径と同じ径の部分よりノズル側で圧力測定を行う。圧力測定箇所６４は、ノズルアダプタ６０の溶融樹脂流路６１の内、加熱シリンダ側端面の内径と同じ径となる軸方向位置の内最もノズル側に近い軸方向位置よりノズルに近い部分である。

図３は請求項３、請求項７に係る圧力測定箇所６５を示した図で、更にノズル先端部での樹脂圧力と近い樹脂圧力を測定するため、ノズル側端面の内径と同じ径の円筒部で圧力測定を行う。ここで端面の内径とは、面取りやＲ形状があっても、その面取りやＲ形状分を含まない内径とする。また、「同じ径」とは、実際の径が同じというだけでなく、例えば、設計上の径は同じだが製作上の誤差などによって実際の径が異なるような場合も「同じ径」に含まれる。

なお、図２、図３では例として加熱シリンダ側端面の内径よりノズル側端面の内径の方が小さい場合を示したが、この限りではなく、加熱シリンダ側端面の内径とノズル側端面の内径が同じ、もしくは加熱シリンダ側端面の内径よりノズル側端面の内径の方が大きくてもよい。また、加熱シリンダ側端面の内径とノズル側端面の内径が同じ場合、請求項２、請求項６に係る発明において圧力測定箇所は、どの位置でもよいとする。

次に粘度算出方法について説明する。粘度算出には、キャピラリーレオメータなどでも使用される一般的な式を用いる。

せん断粘度をη［Ｐａ・ｓｅｃ］、せん断応力をτ［Ｐａ］、せん断速度をγ［ｓｅｃ^−１］とすると、せん断粘度η［Ｐａ・ｓｅｃ］は数１式、せん断応力τ［Ｐａ］は数２式、せん断速度γ［ｓｅｃ^−１］は数３式により求められる。

ここで、各符号は下記のとおりの物理量である。
Ｐ：ノズルアダプタに設置した圧力センサで測定した圧力［Ｐａ］
ｒ：ノズル先端管部の穴径［ｍｍ］
Ｌ：ノズル先端管部の長さ［ｍｍ］
Ｑ：流量［ｍｍ^３／ｓｅｃ］
となる。

ここで、流量Ｑは加熱シリンダ内で移動した溶融樹脂がそのままノズル２から出るとすると、スクリュの断面積×射出速度（スクリュ前進速度）から求めることが出来る。すなわち、流量Ｑは数４式により表される。

ここで、
Ｒ：スクリュ径［ｍｍ］
ｖ：射出速度［ｍｍ／ｓｅｃ］
である。

ここで、粘度を測定するための動作を説明する。まず、加熱シリンダ１を樹脂を溶融させるのに必要な温度に温度制御した状態で、スクリュ３を回転させながら後退させることにより、樹脂材料を溶融させながらノズル側へ射出するための溶融樹脂を設定されたボリュームだけ溜める（以下、計量動作）。次に、スクリュ３を前進させることにより、その溜められた溶融樹脂を空中に射出し、その際の樹脂圧力を測定することにより樹脂粘度を求める。

しかし、射出開始直後のスクリュ加速中もしくは加速直後の場合、ノズル２からの樹脂の樹脂圧力が安定していないことが予想される。そこで、ノズル２からの樹脂の樹脂圧力が安定していると予想される、設定スクリュ位置や射出開始からの設定経過時間で測定した圧力を用いる。またはノズル２からの樹脂の樹脂圧力がより正確に安定している時点での樹脂圧力を検出するために、射出速度を検出して安定している時点での樹脂圧力や、樹脂圧力の射出開始からの変動を記録し、安定した時の樹脂圧力を用いることも出来る。なお、従来公知のように、スクリュ位置を検出する装置や射出開始からの経過時間を計測する装置を射出成形機の制御装置（図４参照）が備えている。

また、金型内に溶融樹脂を射出し製品形状を得る実際の射出成形では、樹脂に含まれるエアやガスなどを脱気する目的などで、計量動作において、溶融樹脂に圧力を加えた状態でスクリュ３の回転、後退が行う方法が一般的に用いられる。粘度測定においても、実際に製品を得る場合と同じ計量動作を用いることが望ましいが、この際射出時と同様にノズル前方が開けた状態で行うと、条件によってはノズルから溶融樹脂が流れ出て十分に加圧できない場合がある。その場合、ノズル先端を封止させるための部材を、計量動作中は当て、射出する際には離すことにより、加圧した状態での計量動作を行うことが出来る。ノズル先端を封止させるための部材は、例えば金型４０や固定プラテン３３に取付けられ、計量動作時は射出部Miを前進させて封止部材に突き当て、計量動作終了後、射出部前後進用モータ（図示せず）を駆動することにより射出部Miを後進させることで、ノズルの前方が開けた状態で空中に溶融樹脂を射出することが出来る。

溶融樹脂の圧力を測定する圧力センサとしては、溶融樹脂に直接接触して測定する（直圧式）タイプと、溶融樹脂流路を有する部材の流路近くに圧力センサ（歪みゲージ）を埋め込み、部材の変形により流路内の樹脂圧力を測定する非接触式（間接式）タイプがある。しかし、直圧式の場合、溶融樹脂流路に段差が出来てしまい、その段差部に滞留した樹脂が炭化して成形不良を引き起こす要因となるため、本発明の圧力センサでは非接触式（間接式）を用いることが望ましい。

本実施形態においては、圧力測定箇所を有するノズルアダプタを射出成形機が備え、射出成形機が樹脂の溶融と射出を行う。樹脂圧力の測定自体はノズルアダプタ６０に設置された圧力センサ等から出る信号を処理できれば、射出成形機Ｍであってもパソコン等他の機器で行ってもよい。また、粘度の算出に関しても、射出成形機Ｍ内で計算処理を行っても、パソコン等他の機器で行っても良い。この際、射出速度など射出成形機に関する粘度測定に必要な情報は、ネットワークや記憶媒体を通じて射出成形機からパソコン等他の機器へ取り込むことも出来る。

図４は、本発明の粘度測定を行う射出成形機の構成を説明する図である。射出成形機Ｍは、機台上（図示省略）に型締部Ｍｃ、および射出部Ｍｉを備える。射出部Ｍｉは樹脂材料（ペレット）を加熱溶融し、当該溶融樹脂を金型４０のキャビティ内に射出するものである。型締部Ｍｃは主に金型４０（４０ａ，４０ｂ）の開閉を行うものである。

まず、射出部Ｍｉを説明する。加熱シリンダ１の先端にはノズルアダプタ６０を介してノズル２が取り付けられ、加熱シリンダ１内には、スクリュ３が挿通されている。スクリュ３には、スクリュ３に掛る圧力により樹脂圧力を検出するロードセル等を用いた樹脂圧力センサ５が設けられている。樹脂圧力センサ出力信号は、Ａ／Ｄ変換器１６によりデジタル信号に変換されサーボＣＰＵ１５に入力される。ノズルアダプタ６０に取り付けられた樹脂圧力を測定する圧力センサ（図示せず）で検出された樹脂圧力出力信号は、Ａ／Ｄ変換器２７によりデジタル信号に変換されてサーボＣＰＵ１５に入力される。

スクリュ３は、スクリュ回転用サーボモータＭ２により、プーリ，ベルト等で構成された伝動機構６を介して回転させられる。また、スクリュ３は、スクリュ前後進用サーボモータＭ１によって、プーリ，ベルト，ボールねじ／ナット機構などの回転運動を直線運動に変換する機構を含む伝動機構７を介して駆動され、スクリュ３の軸方向に移動させられる。なお、符号Ｐ１はスクリュ前後進用サーボモータＭ１の位置，速度を検出することによって、スクリュ３の軸方向の位置，速度を検出する位置・速度検出器であり、符号Ｐ２はサーボモータＭ２の位置，速度を検出することによって、スクリュ３の軸周り回転位置，速度を検出する位置・速度検出器である。符号４は加熱シリンダ１に樹脂を供給するホッパである。

本発明では、ノズルアダプタ６０に取り付けた圧力測定手段により樹脂圧力を測定し、ノズル２の前方が開けた状態（つまり、ノズル２の先端部が固定側金型４０ｂに接触していない状態）で空中に溶融樹脂を射出し、溶融樹脂を空中に射出中に圧力測定手段で測定した樹脂圧力を元に、射出された溶融樹脂の粘度を求める。溶融樹脂の粘度を算出するためのプログラムは例えばＲＯＭ２１に格納されている。そして、ノズルアダプタ６０に取り付けられた圧力センサからの検出信号を制御装置１００に入力する。制御装置１００は圧力センサからの検出信号を元に粘度の値を算出する。

次に、型締部Ｍｃを説明する。型締部Ｍｃは、可動プラテン３０を前後進させる可動プラテン前後進用モータＭ３、リアプラテン３１、成形品を金型から押し出すエジェクタピンを突き出すためのエジェクタ前後進用モータＭ４、可動プラテン３０、タイバー３２、固定プラテン３３、クロスヘッド３４、エジェクタ機構３５、トグル機構３６を備える。リアプラテン３１と固定プラテン３３とは複数本のタイバー３２で連結されており、可動プラテン３０はタイバー３２にガイドされるように配置されている。可動プラテン３０に可動側金型４０ａ，固定プラテン３３に固定側金型４０ｂが取り付けられている。可動プラテン前後進用モータＭ３によって駆動されるボールねじ軸３８に取り付けられたクロスヘッド３４を進退させることによって、トグル機構３６を作動させることができる。この場合、クロスヘッド３４を前進（図における右方向に移動）させると、可動プラテン３０が前進させられて型閉じが行われる。そして、可動プラテン前後進用モータＭ３による推進力にトグル倍率を乗じた型締力が発生させられ、その型締力によって型締が行われる。

リアプラテン３１には型締位置調整用モータＭ５が配設されている。型締位置調整用モータＭ５の回転軸には、図示しない駆動用歯車が取り付けられている。図示しないタイバーナットの歯車および前記駆動用歯車には歯付きベルトなどの動力伝達部材が架け回されている。そのため、型締位置調整用モータＭ５を駆動して、前記駆動用歯車を回転させると、それぞれのタイバー３２のねじ部３７に螺合されたタイバーナットが同期して回転させられる。これにより、型締位置調整用モータＭ５を所定の方向に所定の回転数だけ回転させて、リアプラテン３１を所定の距離だけ進退させることができる。型締位置調整用モータＭ５は図示されるようにサーボモータが好ましく、回転位置検出用の位置検出器Ｐ５を備えている。位置検出器Ｐ５によって検出された型締位置調整用モータＭ５の回転位置の検出信号はサーボＣＰＵ１５に入力される。

射出成形機Ｍの制御装置１００は、数値制御用のマイクロプロセッサであるＣＮＣＣＰＵ２０、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であるＰＭＣＣＰＵ１７、及びサーボ制御用のマイクロプロセッサであるサーボＣＰＵ１５を有し、バス２６を介して相互の入出力を選択することにより各マイクロプロセッサ間で情報伝達が行えるように構成されている。

サーボＣＰＵ１５には、位置ループ，速度ループ，電流ループの処理を行うサーボ制御専用の制御プログラムを格納したＲＯＭ１３とデータの一時記憶に用いられるＲＡＭ１４が接続されている。また、サーボＣＰＵ１５は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器１６を介して射出成形機本体側に設けられた射出圧などの各種圧力を検出する樹脂圧力センサ５からの圧力信号を検出できるように接続されている。

サーボＣＰＵ１５には、サーボＣＰＵ１５からの指令に基づいて、射出軸に接続された射出用サーボモータ（スクリュ前後進用）Ｍ１，スクリュ回転軸に接続されたスクリュ回転用サーボモータＭ２を駆動するサーボアンプ１１，１２が接続され、各サーボモータＭ１，Ｍ２に取り付けられた位置・速度検出器Ｐ１，Ｐ２からの出力がサーボＣＰＵ１５に帰還されるようになっている。各サーボモータＭ１，Ｍ２の回転位置は、位置・速度検出器Ｐ１，Ｐ２からの位置のフィードバック信号に基づいてサーボＣＰＵ１５により算出され、各現在位置記憶レジスタに更新記憶される。

金型の型締めを行う型締め軸を駆動するサーボモータＭ３，成形品を金型から取り出すエジェクタ前後進用モータＭ４には、それぞれサーボアンプ８，９が接続されている。各サーボモータＭ３，Ｍ４に取り付けられた位置・速度検出器Ｐ３，Ｐ４からの出力がサーボＣＰＵ１５に帰還されるようになっている。各サーボモータＭ３，Ｍ４の回転位置は位置・速度検出器Ｐ３，Ｐ４からの位置のフィードバック信号に基づいてサーボＣＰＵ１５により算出され、各現在位置記憶レジスタに更新記憶される。

ＰＭＣＣＰＵ１７には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を記憶したＲＯＭ１８および演算データの一時記憶等に用いられるＲＡＭ１９が接続され、ＣＮＣＣＰＵ２０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、本発明に関連した型締力設定方法を実現する制御プログラムなどの各種プログラムを記憶したＲＯＭ２１および演算データの一時記憶に用いられるＲＡＭ２２が接続されている。

成形データ保存用ＲＡＭ２３は、不揮発性のメモリであって、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，マクロ変数等を記憶する成形データ保存用のメモリである。本発明の実施形態において、ノズル先端管部の穴径と長さ、スクリュ径を表示装置／ＭＤＩ（手動データ入力装置）２５から入力し、成形データ保存用ＲＡＭ２３に記憶する。または、ノズル先端管部の穴径と長さを組合せた情報をノズル形状データとしてデータベースに保存する。取付けられたノズルをデータベースから選択することによってノズル先端管部の穴径と長さ情報を読み出し、粘度を求める。

表示装置／ＭＤＩ（手動データ入力装置）２５はインタフェース（Ｉ／Ｆ）２４を介してバス２６に接続され、機能メニューの選択および各種データの入力操作等が行えるようになっている。数値データ入力用のテンキーおよび各種のファンクションキー等が設けられている。なお、表示装置としては、ＬＣＤ（液晶表示装置）、ＣＲＴ、その他の表示装置を用いたものでもよい。また、入力装置としてタッチパネルを用いてもよい。

以上の射出成形機の構成により、ＰＭＣＣＰＵ１７が射出成形機全体のシーケンスを制御し、ＣＮＣＣＰＵ２０がＲＯＭ２１の運転プログラムや成形データ保存用ＲＡＭ２３に格納された成形条件等に基づいて各軸のサーボモータに対して移動指令の分配を行い、サーボＣＰＵ１５は各軸に対して分配された移動指令と位置・速度検出器Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５で検出された位置および速度のフィードバック信号等に基づいて、デジタルサーボ処理を実行し、サーボモータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５を駆動制御する。

上記射出成形機Ｍを用いた成形動作を説明する。可動プラテン前後進用モータＭ３を正方向に回転させると、ボールねじ軸３８が正方向に回転させられ、ボールねじ軸３８に螺合したクロスヘッド３４は前進（図４における右方向）させられ、トグル機構３６が作動させられると、可動プラテン３０が前進させられる。

可動プラテン３０に取り付けられた可動側金型４０ａが固定側金型４０ｂと接触すると（型閉状態）、型締工程に移行する。型締工程では、可動プラテン前後進用モータＭ３を更に正方向に駆動することで、トグル機構３６によって金型４０に型締力が発生する。そして、射出部Ｍｉに設けられたスクリュ前後進用サーボモータＭ１が駆動されてスクリュ３の軸方向に前進することにより、金型４０内に形成されたキャビティ空間に溶融樹脂が充填される。型開きを行う場合、可動プラテン前後進用モータＭ３を逆方向に駆動すると、ボールねじ軸３８が逆方向に回転させられる。それに伴って、クロスヘッド３４が後退し、トグル機構３６が屈曲する方向に作動し、可動プラテン３０がリアプラテン３１の方向に後退する。型開工程が完了すると、成形品を可動側金型４０ａから押し出すエジェクタピンを突き出すためのエジェクタ前後進用モータＭ４が作動する。これによって、エジェクタピン（図示せず）が可動側金型４０ａの内面から突きだされ、可動側金型４０ａ内の成形品は可動側金型４０ａより突き出される。

本発明に係る粘度測定においては、型締部Ｍｃの動作を行わない。そして、射出部Ｍｉの加熱シリンダ１に装着されたノズル２の先端を金型４０に接触させず、溶融樹脂がノズル２から空中に放出される状態で、溶融樹脂の圧力をノズルアダプタ６０に取り付けられた圧力センサで測定する。溶融樹脂の圧力測定を行うと同時に、粘度の算出に必要な、射出速度および射出開始からの経過時間などの物理量も併せて測定する。得られた、物理量をもとに粘度の算出を行う。

Ｍ 射出成形機
Ｍｃ 型締部
Ｍｉ 射出部
Ｍ１ スクリュ前後進用サーボモータ
Ｍ２ スクリュ回転用サーボモータ
Ｍ３ 可動プラテン前後進用モータ
Ｍ４ エジェクタ前後進用モータ
Ｍ５ 型締位置調整用モータ

Ｐ１ 位置・速度検出器
Ｐ２ 位置・速度検出器
Ｐ３ 位置・速度検出器
Ｐ４ 位置・速度検出器
Ｐ５ 位置・速度検出器

１ 加熱シリンダ
２ ノズル
３ スクリュ
４ ホッパ
５ 樹脂圧力センサ
６ 伝動機構
７ 伝動機構
８ サーボアンプ
９ サーボアンプ
１０ サーボアンプ
１１ サーボアンプ
１２ サーボアンプ


１３ ＲＯＭ
１４ ＲＡＭ
１５ サーボＣＰＵ
１６ Ａ／Ｄ変換器
１７ ＰＭＣＣＰＵ
１８ ＲＯＭ
１９ ＲＡＭ
２０ ＣＮＣＣＰＵ
２１ ＲＯＭ
２２ ＲＡＭ
２３ 成形データ保存用ＲＡＭ
２４ インタフェース（Ｉ／Ｆ）
２５ 表示装置／ＭＤＩ（手動データ入力装置）
２６ バス
２７ Ａ／Ｄ変換器
３０ 可動プラテン
３１ リアプラテン
３２ タイバー
３３ 固定プラテン
３４ クロスヘッド
３５ エジェクタ機構
３６ トグル機構
３７ ねじ部
３８ ボールねじ軸

４０ 金型
４０ａ 可動側金型
４０ｂ 固定側金型

６０ ノズルアダプタ
６１ 溶融樹脂流路
６２ 加熱シリンダ側端面の内径
６３ ノズル側端面の内径
６４ 圧力測定箇所
６５ 圧力測定箇所

１００ 制御装置

Claims (9)

1. 加熱シリンダ内で樹脂を溶融させた後、スクリュ又はプランジャを前進させることにより溶融樹脂をノズルから射出する射出成形機であって、
   前記加熱シリンダ先端部と前記ノズルとの間に取付けられ、溶融樹脂流路を加熱シリンダからノズルへと接続するノズルアダプタと、
   前記ノズルアダプタでの樹脂圧力を測定する圧力測定手段と、
   前記ノズルの前方が開けた状態で空中に溶融樹脂を射出する溶融樹脂射出手段とを備え、前記溶融樹脂射出手段によって溶融樹脂を空中に射出中に前記圧力測定手段で測定した樹脂圧力から、前記射出された溶融樹脂の粘度を求める手段を備えたことを特徴とした射出成形機。
2. 前記ノズルアダプタにおける樹脂圧力測定箇所は、前記溶融樹脂流路の径が加熱シリンダ側端面の内径と同じ径となる軸方向位置の内、最もノズルに近い前記軸方向位置よりノズルに近い位置であることを特徴とした請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記ノズルアダプタにおける圧力測定箇所は、前記溶融樹脂流路の内、ノズル側端面の内径と同じ内径の円筒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。
4. ノズル先端管部の穴径と長さ、スクリュ又はプランジャ径を記憶する手段を備え、
   前記粘度を求める手段は、設定スクリュ位置または射出開始からの設定経過時間での前記測定した樹脂圧力と、射出速度と前記記憶されたノズル先端管部の穴径と長さ、スクリュ又はプランジャ径から粘度を求めることを特徴とする請求項１乃至請求項３の内いずれか一つに記載の射出成形機。
5. 前記ノズル先端管部の穴径と長さを組合せた情報をノズル形状データとしてデータベースに保存し、取付けられたノズルに基づいてノズル先端管部の穴径と長さ情報を読み出し、粘度を求めることを特徴とした請求項４に記載の射出成形機。
6. 加熱シリンダ内で樹脂を溶融させた後、スクリュ又はプランジャを前進させることにより溶融樹脂をノズルから射出する射出成形機を用いた樹脂粘度計測方法であって、
   前記加熱シリンダ先端部と前記ノズルの間に取付けられ、溶融樹脂流路を加熱シリンダからノズルへと接続するノズルアダプタにおける樹脂圧力を測定する圧力測定手段を用いて、ノズル前方が開けた状態で空中に溶融樹脂の射出を行う際の樹脂圧力を測定し、該測定した樹脂圧力に基づいて前記射出された溶融樹脂の粘度を求めることを特徴とした射出成形機を用いた樹脂粘度計測方法。
7. 前記ノズルアダプタにおける樹脂圧力測定箇所は、前記溶融樹脂流路の径が加熱シリンダ側端面の内径と同じ径となる軸方向位置の内、最もノズルに近い前記軸方向位置よりノズルに近い位置であることを特徴とした請求項６に記載の射出成形機を用いた樹脂粘度計測方法。
8. 前記ノズルアダプタにおける圧力測定箇所は、前記溶融樹脂流路の内、ノズル側端面の内径と同じ内径の円筒部であることを特徴とする請求項６に記載の射出成形機を用いた樹脂粘度計測方法。
9. 設定スクリュ位置または射出開始からの設定経過時間で測定した樹脂圧力と、射出速度とノズル先端細管部の穴径と長さ、スクリュ又はプランジャ径から粘度を求めることを特徴とした請求項６乃至請求項８の内いずれか一つに記載の射出成形機を用いた樹脂粘度計測方法。