JP2018122509A - 射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】成形材料の逆流による計画外の停止を抑制できる、射出成形機の提供。【解決手段】成形材料を加熱するシリンダ、前記シリンダの前端部に設けられるノズル、前記シリンダの内部に進退自在に且つ回転自在に配設されるスクリュ、および前記スクリュの前方から後方に向かう前記成形材料の逆流を防止する逆流防止弁を含む射出装置と、前記射出装置を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記成形材料の前記逆流による異常の有無を判定し、前記異常が有ると判定すると、前記射出装置の成形条件を補正する、射出成形機。【選択図】図２

Description

本発明は、射出成形機に関する。

特許文献１に記載の射出成形機のコントローラは、射出工程ではスクリュの前進速度が所定の設定速度となるように射出用のサーボモータを制御し、スクリュの位置がＶ／Ｐ切替位置に到達した時点で射出工程から保圧工程に切り換え、保圧工程ではスクリュの前端部における樹脂圧が保圧設定圧に保たれるように射出用のサーボモータを制御する。

特開２０１１-１８３７０５号公報

図３に示すようにスクリュ３３０の前部には、スクリュ３３０の前方（図３において左側）から後方（図３において右側）に向かう成形材料の逆流を防止する逆流防止弁としての逆流防止リング３３１が進退自在に取付けられる。

逆流防止リング３３１は、計量工程において図３に破線で示す開放位置に位置し、充填工程および保圧工程において図３に実線で示す閉塞位置に位置することを、ショット毎に繰り返す。ここで、ショットとは、成形品を得るための一連の動作をいい、例えば計量の開始から次の計量の開始までの動作をいう。

そのため、逆流防止リング３３１は、繰り返し進退させられ、徐々に摩耗する。そのため、逆流防止リング３３１のシール機能は徐々に低下し、充填工程や保圧工程においてスクリュ３３０を前方に押すときに、スクリュ３３０の前方から後方に向かう成形材料の逆流が生じるようになる。

図４に示すように成形材料の逆流が有る場合、成形材料の逆流が無い場合に比べ、充填工程や保圧工程においてスクリュ３３０の位置が前進する。成形材料の逆流が生じると、その分、金型装置１０の内部に入る成形材料の量が減るため、金型装置１０の内部を成形材料で充填すべくスクリュ３３０の前進量が増えるためである。

逆流する成形材料の量が多過ぎると、品質の良い成形品が得られなくなるため、計画外の停止がなされることがあった。例えば、逆流する成形材料の量が多過ぎると、保圧工程において、シリンダ３１０内に残る、スクリュ３３０よりも前方の成形材料の量が不足するため、保圧工程が中断される。その後、逆流防止リング３３１の交換や補修などが行われる。このとき、スクリュ３３０の交換や補修などが行われてもよい。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、成形材料の逆流による計画外の停止を抑制できる、射出成形機の提供を主な目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
成形材料を加熱するシリンダ、前記シリンダの前端部に設けられるノズル、前記シリンダの内部に進退自在に且つ回転自在に配設されるスクリュ、および前記スクリュの前方から後方に向かう前記成形材料の逆流を防止する逆流防止弁を含む射出装置と、
前記射出装置を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記成形材料の前記逆流による異常の有無を判定し、前記異常が有ると判定すると、前記射出装置の成形条件を補正する、射出成形機が提供される。

本発明の一態様によれば、成形材料の逆流による計画外の停止を抑制できる、射出成形機が提供される。

一実施形態による射出成形機の型開完了時の状態を示す図である。 一実施形態による射出成形機の型締時の状態を示す図である。 一実施形態による逆流防止リングの動作を示す図である。 一実施形態による成形材料の逆流を示す図である。 一実施形態による制御装置の処理を示すフローチャートである。 一実施形態による逆流による異常が有る場合と逆流による異常が無い場合とのスクリュ前端の計量完了位置を示す図である。 一実施形態による逆流による異常が有る場合と逆流による異常が無い場合との充填工程でのスクリュ前進速度を示す図である。 一実施形態による逆流による異常が有る場合と逆流による異常が無い場合とのスクリュ前端のＶ／Ｐ切替位置を示す図である。 一実施形態による温度低下後の成形材料の流れを示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。

（射出成形機）
図１は、一実施形態による射出成形機の型開完了時の状態を示す図である。図２は、一実施形態による射出成形機の型締時の状態を示す図である。図１〜図２に示すように、射出成形機は、型締装置１００と、エジェクタ装置２００と、射出装置３００と、移動装置４００と、制御装置７００とを有する。以下、射出成形機の各構成要素について説明する。

（型締装置）
型締装置１００の説明では、型閉時の可動プラテン１２０の移動方向（図１および図２中右方向）を前方とし、型開時の可動プラテン１２０の移動方向（図１および図２中左方向）を後方として説明する。

型締装置１００は、金型装置１０の型閉、型締、型開を行う。型締装置１００は例えば横型であって、型開閉方向が水平方向である。型締装置１００は、固定プラテン１１０、可動プラテン１２０、トグルサポート１３０、タイバー１４０、トグル機構１５０、型締モータ１６０、運動変換機構１７０、および型厚調整機構１８０を有する。

固定プラテン１１０は、フレームＦｒに対し固定される。固定プラテン１１０における可動プラテン１２０との対向面に固定金型１１が取付けられる。

可動プラテン１２０は、フレームＦｒに対し型開閉方向に移動自在とされる。フレームＦｒ上には、可動プラテン１２０を案内するガイド１０１が敷設される。可動プラテン１２０における固定プラテン１１０との対向面に可動金型１２が取付けられる。

固定プラテン１１０に対し可動プラテン１２０を進退させることにより、型閉、型締、型開が行われる。固定金型１１と可動金型１２とで金型装置１０が構成される。

トグルサポート１３０は、固定プラテン１１０と間隔をおいて連結され、フレームＦｒ上に型開閉方向に移動自在に載置される。尚、トグルサポート１３０は、フレームＦｒ上に敷設されるガイドに沿って移動自在とされてもよい。トグルサポート１３０のガイドは、可動プラテン１２０のガイド１０１と共通のものでもよい。

尚、本実施形態では、固定プラテン１１０がフレームＦｒに対し固定され、トグルサポート１３０がフレームＦｒに対し型開閉方向に移動自在とされるが、トグルサポート１３０がフレームＦｒに対し固定され、固定プラテン１１０がフレームＦｒに対し型開閉方向に移動自在とされてもよい。

タイバー１４０は、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０とを型開閉方向に間隔Ｌをおいて連結する。タイバー１４０は、複数本用いられてよい。各タイバー１４０は、型開閉方向に平行とされ、型締力に応じて伸びる。少なくとも１本のタイバー１４０には、タイバー１４０の歪を検出するタイバー歪検出器１４１が設けられる。タイバー歪検出器１４１は、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。タイバー歪検出器１４１の検出結果は、型締力の検出などに用いられる。

尚、本実施形態では、型締力を検出する型締力検出器として、タイバー歪検出器１４１が用いられるが、本発明はこれに限定されない。型締力検出器は、歪みゲージ式に限定されず、圧電式、容量式、油圧式、電磁式などでもよく、その取付け位置もタイバー１４０に限定されない。

トグル機構１５０は、可動プラテン１２０とトグルサポート１３０との間に配設され、トグルサポート１３０に対し可動プラテン１２０を型開閉方向に移動させる。トグル機構１５０は、クロスヘッド１５１、一対のリンク群などで構成される。各リンク群は、ピンなどで屈伸自在に連結される第１リンク１５２および第２リンク１５３を有する。第１リンク１５２は可動プラテン１２０に対しピンなどで揺動自在に取付けられ、第２リンク１５３はトグルサポート１３０に対しピンなどで揺動自在に取付けられる。第２リンク１５３は、第３リンク１５４を介してクロスヘッド１５１に取付けられる。トグルサポート１３０に対しクロスヘッド１５１を進退させると、第１リンク１５２および第２リンク１５３が屈伸し、トグルサポート１３０に対し可動プラテン１２０が進退する。

尚、トグル機構１５０の構成は、図１および図２に示す構成に限定されない。例えば図１および図２では、各リンク群の節点の数が５つであるが、４つでもよく、第３リンク１５４の一端部が、第１リンク１５２と第２リンク１５３との節点に結合されてもよい。

型締モータ１６０は、トグルサポート１３０に取付けられており、トグル機構１５０を作動させる。型締モータ１６０は、トグルサポート１３０に対しクロスヘッド１５１を進退させることにより、第１リンク１５２および第２リンク１５３を屈伸させ、トグルサポート１３０に対し可動プラテン１２０を進退させる。型締モータ１６０は、運動変換機構１７０に直結されるが、ベルトやプーリなどを介して運動変換機構１７０に連結されてもよい。

運動変換機構１７０は、型締モータ１６０の回転運動をクロスヘッド１５１の直線運動に変換する。運動変換機構１７０は、ねじ軸１７１と、ねじ軸１７１に螺合するねじナット１７２とを含む。ねじ軸１７１と、ねじナット１７２との間には、ボールまたはローラが介在してよい。

型締装置１００は、制御装置７００による制御下で、型閉工程、型締工程、型開工程などを行う。

型閉工程では、型締モータ１６０を駆動してクロスヘッド１５１を設定速度で型閉完了位置まで前進させることにより、可動プラテン１２０を前進させ、可動金型１２を固定金型１１にタッチさせる。クロスヘッド１５１の位置や速度は、例えば型締モータ１６０のエンコーダ１６１などを用いて検出する。エンコーダ１６１は、型締モータ１６０の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。

型締工程では、型締モータ１６０をさらに駆動してクロスヘッド１５１を型閉完了位置から型締位置までさらに前進させることで型締力を生じさせる。型締時に可動金型１２と固定金型１１との間にキャビティ空間１４が形成され、射出装置３００がキャビティ空間１４に液状の成形材料を充填する。充填された成形材料が固化されることで、成形品が得られる。キャビティ空間１４の数は複数でもよく、その場合、複数の成形品が同時に得られる。

型開工程では、型締モータ１６０を駆動してクロスヘッド１５１を設定速度で型開完了位置まで後退させることにより、可動プラテン１２０を後退させ、可動金型１２を固定金型１１から離間させる。その後、エジェクタ装置２００が可動金型１２から成形品を突き出す。

ところで、トグル機構１５０は、型締モータ１６０の駆動力を増幅して可動プラテン１２０に伝える。その増幅倍率は、トグル倍率とも呼ばれる。トグル倍率は、第１リンク１５２と第２リンク１５３とのなす角θ（以下、「リンク角度θ」とも呼ぶ）に応じて変化する。リンク角度θは、クロスヘッド１５１の位置から求められる。リンク角度θが１８０°のとき、トグル倍率が最大になる。

金型装置１０の交換や金型装置１０の温度変化などにより金型装置１０の厚さが変化した場合、型締時に所定の型締力が得られるように、型厚調整が行われる。型厚調整では、例えば可動金型１２が固定金型１１にタッチする型タッチの時点でトグル機構１５０のリンク角度θが所定の角度になるように、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０との間隔Ｌを調整する。

型締装置１００は、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０との間隔Ｌを調整することで、型厚調整を行う型厚調整機構１８０を有する。型厚調整機構１８０は、タイバー１４０の後端部に形成されるねじ軸１８１と、トグルサポート１３０に回転自在に保持されるねじナット１８２と、ねじ軸１８１に螺合するねじナット１８２を回転させる型厚調整モータ１８３とを有する。

ねじ軸１８１およびねじナット１８２は、タイバー１４０ごとに設けられる。型厚調整モータ１８３の回転は、ベルトやプーリなどで構成される回転伝達部１８５を介して複数のねじナット１８２に伝達されてよい。複数のねじナット１８２を同期して回転できる。尚、回転伝達部１８５の伝達経路を変更することで、複数のねじナット１８２を個別に回転することも可能である。

尚、回転伝達部１８５は、ベルトやプーリなどの代わりに、歯車などで構成されてもよい。この場合、各ねじナット１８２の外周に受動歯車が形成され、型厚調整モータ１８３の出力軸には駆動歯車が取付けられ、複数の受動歯車および駆動歯車と噛み合う中間歯車がトグルサポート１３０の中央部に回転自在に保持される。

型厚調整機構１８０の動作は、制御装置７００によって制御される。制御装置７００は、型厚調整モータ１８３を駆動して、ねじナット１８２を回転させることで、ねじナット１８２を回転自在に保持するトグルサポート１３０の固定プラテン１１０に対する位置を調整し、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０との間隔Ｌを調整する。

尚、本実施形態では、ねじナット１８２がトグルサポート１３０に対し回転自在に保持され、ねじ軸１８１が形成されるタイバー１４０が固定プラテン１１０に対し固定されるが、本発明はこれに限定されない。

例えば、ねじナット１８２が固定プラテン１１０に対し回転自在に保持され、タイバー１４０がトグルサポート１３０に対し固定されてもよい。この場合、ねじナット１８２を回転させることで、間隔Ｌを調整できる。

また、ねじナット１８２がトグルサポート１３０に対し固定され、タイバー１４０が固定プラテン１１０に対し回転自在に保持されてもよい。この場合、タイバー１４０を回転させることで、間隔Ｌを調整できる。

さらにまた、ねじナット１８２が固定プラテン１１０に対し固定され、タイバー１４０がトグルサポート１３０に対し回転自在に保持されてもよい。この場合、タイバー１４０を回転させることで間隔Ｌを調整できる。

間隔Ｌは、型厚調整モータ１８３のエンコーダ１８４を用いて検出する。エンコーダ１８４は、型厚調整モータ１８３の回転量や回転方向を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。エンコーダ１８４の検出結果は、トグルサポート１３０の位置や間隔Ｌの監視や制御に用いられる。

型厚調整機構１８０は、互いに螺合するねじ軸１８１とねじナット１８２の一方を回転させることで、間隔Ｌを調整する。複数の型厚調整機構１８０が用いられてもよく、複数の型厚調整モータ１８３が用いられてもよい。

尚、本実施形態の型厚調整機構１８０は、間隔Ｌを調整するため、タイバー１４０に形成されるねじ軸１８１とねじ軸１８１に螺合されるねじナット１８２とを有するが、本発明はこれに限定されない。

例えば、型厚調整機構１８０は、タイバー１４０の温度を調節するタイバー温調器を有してもよい。タイバー温調器は、各タイバー１４０に取付けられ、複数本のタイバー１４０の温度を連携して調整する。タイバー１４０の温度が高いほど、間隔Ｌが大きくなる。複数本のタイバー１４０の温度は独立に調整することも可能である。

タイバー温調器は、例えばヒータなどの加熱器を含み、加熱によってタイバー１４０の温度を調節する。タイバー温調器は、水冷ジャケットなどの冷却器を含み、冷却によってタイバー１４０の温度を調節してもよい。タイバー温調器は、加熱器と冷却器の両方を含んでもよい。

尚、本実施形態の型締装置１００は、型開閉方向が水平方向である横型であるが、型開閉方向が上下方向である竪型でもよい。竪型の型締装置は、下プラテン、上プラテン、トグルサポート、タイバー、トグル機構、および型締モータなどを有する。下プラテンと上プラテンのうち、いずれか一方が固定プラテン、残りの一方が可動プラテンとして用いられる。下プラテンには下金型が取付けられ、上プラテンには上金型が取付けられる。下金型と上金型とで金型装置が構成される。下金型は、ロータリーテーブルを介して下プラテンに取付けられてもよい。トグルサポートは、下プラテンの下方に配設される。トグル機構は、トグルサポートと下プラテンとの間に配設され、可動プラテンを昇降させる。型締モータは、トグル機構を作動させる。タイバーは、上下方向に平行とされ、下プラテンを貫通し、上プラテンとトグルサポートとを連結する。型締装置が竪型である場合、タイバーの本数は通常３本である。尚、タイバーの本数は特に限定されない。

尚、本実施形態の型締装置１００は、駆動源として、型締モータ１６０を有するが、型締モータ１６０の代わりに、油圧シリンダを有してもよい。また、型締装置１００は、型開閉用にリニアモータを有し、型締用に電磁石を有してもよい。

（エジェクタ装置）
エジェクタ装置２００の説明では、型締装置１００の説明と同様に、型閉時の可動プラテン１２０の移動方向（図１および図２中右方向）を前方とし、型開時の可動プラテン１２０の移動方向（図１および図２中左方向）を後方として説明する。

エジェクタ装置２００は、金型装置１０から成形品を突き出す。エジェクタ装置２００は、エジェクタモータ２１０、運動変換機構２２０、およびエジェクタロッド２３０などを有する。

エジェクタモータ２１０は、可動プラテン１２０に取付けられる。エジェクタモータ２１０は、運動変換機構２２０に直結されるが、ベルトやプーリなどを介して運動変換機構２２０に連結されてもよい。

運動変換機構２２０は、エジェクタモータ２１０の回転運動をエジェクタロッド２３０の直線運動に変換する。運動変換機構２２０は、ねじ軸と、ねじ軸に螺合するねじナットとを含む。ねじ軸と、ねじナットとの間には、ボールまたはローラが介在してよい。

エジェクタロッド２３０は、可動プラテン１２０の貫通穴において進退自在とされる。エジェクタロッド２３０の前端部は、可動金型１２の内部に進退自在に配設される可動部材１５と接触する。エジェクタロッド２３０の前端部は、可動部材１５と連結されていても、連結されていなくてもよい。

エジェクタ装置２００は、制御装置７００による制御下で、突き出し工程を行う。

突き出し工程では、エジェクタモータ２１０を駆動してエジェクタロッド２３０を設定速度で前進させることにより、可動部材１５を前進させ、成形品を突き出す。その後、エジェクタモータ２１０を駆動してエジェクタロッド２３０を設定速度で後退させ、可動部材１５を元の位置まで後退させる。エジェクタロッド２３０の位置や速度は、例えばエジェクタモータ２１０のエンコーダ２１１を用いて検出する。エンコーダ２１１は、エジェクタモータ２１０の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。

（射出装置）
射出装置３００の説明では、型締装置１００の説明やエジェクタ装置２００の説明とは異なり、充填時のスクリュ３３０の移動方向（図１および図２中左方向）を前方とし、計量時のスクリュ３３０の移動方向（図１および図２中右方向）を後方として説明する。

射出装置３００は、フレームＦｒに対し進退自在なスライドベース３０１に設置され、金型装置１０に対し進退自在とされる。射出装置３００は、金型装置１０にタッチされ、金型装置１０内のキャビティ空間１４に成形材料を充填する。射出装置３００は、例えば、シリンダ３１０、ノズル３２０、スクリュ３３０、計量モータ３４０、射出モータ３５０、圧力検出器３６０などを有する。

シリンダ３１０は、供給口３１１から内部に供給された成形材料を加熱する。供給口３１１はシリンダ３１０の後部に形成される。シリンダ３１０の後部の外周には、水冷シリンダなどの冷却器３１２が設けられる。冷却器３１２よりも前方において、シリンダ３１０の外周には、バンドヒータなどの加熱器３１３と温度検出器３１４とが設けられる。

シリンダ３１０は、シリンダ３１０の軸方向（図１および図２中左右方向）に複数のゾーンに区分される。各ゾーンに加熱器３１３と温度検出器３１４とが設けられる。ゾーン毎に、温度検出器３１４の検出温度が設定温度になるように、制御装置７００が加熱器３１３を制御する。

ノズル３２０は、シリンダ３１０の前端部に設けられ、金型装置１０に対し押し付けられる。ノズル３２０の外周には、加熱器３１３と温度検出器３１４とが設けられる。ノズル３２０の検出温度が設定温度になるように、制御装置７００が加熱器３１３を制御する。

スクリュ３３０は、シリンダ３１０内において回転自在に且つ進退自在に配設される。スクリュ３３０を回転させると、スクリュ３３０の螺旋状の溝に沿って成形材料が前方に送られる。成形材料は、前方に送られながら、シリンダ３１０からの熱によって徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ３３０の前方に送られシリンダ３１０の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ３３０が後退させられる。その後、スクリュ３３０を前進させると、スクリュ３３０前方に蓄積された液状の成形材料がノズル３２０から射出され、金型装置１０内に充填される。

スクリュ３３０の前部には、スクリュ３３０を前方に押すときにスクリュ３３０の前方から後方に向かう成形材料の逆流を防止する逆流防止弁として、逆流防止リング３３１が進退自在に取付けられる。

逆流防止リング３３１は、スクリュ３３０を前進させるときに、スクリュ３３０前方の成形材料の圧力によって後方に押され、成形材料の流路を塞ぐ閉塞位置（図２参照）まで後退する。これにより、スクリュ３３０前方に蓄積された成形材料が後方に逆流するのを防止する。

一方、逆流防止リング３３１は、スクリュ３３０を回転させるときに、スクリュ３３０の螺旋状の溝に沿って前方に送られる成形材料の圧力によって前方に押され、成形材料の流路を開放する開放位置（図１参照）まで前進する。これにより、スクリュ３３０の前方に成形材料が送られる。

逆流防止リング３３１は、スクリュ３３０と共に回転する共回りタイプと、スクリュ３３０と共に回転しない非共回りタイプのいずれでもよい。

尚、射出装置３００は、逆流防止リング３３１を開放位置と閉塞位置との間で進退させる駆動源を有していてもよい。

計量モータ３４０は、スクリュ３３０を回転させる。スクリュ３３０を回転させる駆動源は、計量モータ３４０には限定されず、例えば油圧ポンプなどでもよい。

射出モータ３５０は、スクリュ３３０を進退させる。射出モータ３５０とスクリュ３３０との間には、射出モータ３５０の回転運動をスクリュ３３０の直線運動に変換する運動変換機構などが設けられる。運動変換機構は、例えばねじ軸と、ねじ軸に螺合するねじナットとを有する。ねじ軸とねじナットの間には、ボールやローラなどが設けられてよい。スクリュ３３０を進退させる駆動源は、射出モータ３５０には限定されず、例えば油圧シリンダなどでもよい。

圧力検出器３６０は、射出モータ３５０とスクリュ３３０との間で伝達される圧力を検出する。圧力検出器３６０は、射出モータ３５０とスクリュ３３０との間の力の伝達経路に設けられ、圧力検出器３６０に作用する圧力を検出する。

圧力検出器３６０は、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。圧力検出器３６０の検出結果は、スクリュ３３０が成形材料から受ける圧力、スクリュ３３０に対する背圧、スクリュ３３０から成形材料に作用する圧力などの制御や監視に用いられる。

射出装置３００は、制御装置７００による制御下で、充填工程、保圧工程、計量工程などを行う。

充填工程では、射出モータ３５０を駆動してスクリュ３３０を設定速度で前進させ、スクリュ３３０の前方に蓄積された液状の成形材料を金型装置１０内のキャビティ空間１４に充填させる。スクリュ３３０の位置や速度は、例えば射出モータ３５０のエンコーダ３５１を用いて検出する。エンコーダ３５１は、射出モータ３５０の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。スクリュ３３０の位置が設定位置に達すると、充填工程から保圧工程への切替（所謂、Ｖ／Ｐ切替）が行われる。Ｖ／Ｐ切替が行われる位置をＶ／Ｐ切替位置とも呼ぶ。スクリュ３３０の設定速度は、スクリュ３３０の位置や時間などに応じて変更されてもよい。

尚、充填工程においてスクリュ３３０の位置が設定位置に達した後、その設定位置にスクリュ３３０を一時停止させ、その後にＶ／Ｐ切替が行われてもよい。Ｖ／Ｐ切替の直前において、スクリュ３３０の停止の代わりに、スクリュ３３０の微速前進または微速後退が行われてもよい。

保圧工程では、射出モータ３５０を駆動してスクリュ３３０を前方に押し、スクリュ３３０の前端部における成形材料の圧力（以下、「保持圧力」とも呼ぶ。）を設定圧に保ち、シリンダ３１０内に残る成形材料を金型装置１０に向けて押す。金型装置１０内での冷却収縮による不足分の成形材料を補充できる。保持圧力は、例えば圧力検出器３６０を用いて検出する。圧力検出器３６０は、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。保持圧力の設定値は、保圧工程の開始からの経過時間などに応じて変更されてもよい。

保圧工程では金型装置１０内のキャビティ空間１４の成形材料が徐々に冷却され、保圧工程完了時にはキャビティ空間１４の入口が固化した成形材料で塞がれる。この状態はゲートシールと呼ばれ、キャビティ空間１４からの成形材料の逆流が防止される。保圧工程後、冷却工程が開始される。冷却工程では、キャビティ空間１４内の成形材料の固化が行われる。成形サイクルの短縮のため、冷却工程中に計量工程が行われてよい。

計量工程では、計量モータ３４０を駆動してスクリュ３３０を設定回転数で回転させ、スクリュ３３０の螺旋状の溝に沿って成形材料を前方に送る。これに伴い、成形材料が徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ３３０の前方に送られシリンダ３１０の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ３３０が後退させられる。スクリュ３３０の回転数は、例えば計量モータ３４０のエンコーダ３４１を用いて検出する。エンコーダ３４１は、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。

計量工程では、スクリュ３３０の急激な後退を制限すべく、射出モータ３５０を駆動してスクリュ３３０に対して設定背圧を加えてよい。スクリュ３３０に対する背圧は、例えば圧力検出器３６０を用いて検出する。圧力検出器３６０は、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。スクリュ３３０が計量完了位置まで後退し、スクリュ３３０の前方に所定量の成形材料が蓄積されると、計量工程が完了する。

尚、本実施形態の射出装置３００は、インライン・スクリュ方式であるが、プリプラ方式などでもよい。プリプラ方式の射出装置は、可塑化シリンダ内で溶融された成形材料を射出シリンダに供給し、射出シリンダから金型装置内に成形材料を射出する。可塑化シリンダ内にはスクリュが回転自在にまたは回転自在に且つ進退自在に配設され、射出シリンダ内にはプランジャが進退自在に配設される。

（移動装置）
移動装置４００の説明では、射出装置３００の説明と同様に、充填時のスクリュ３３０の移動方向（図１および図２中左方向）を前方とし、計量時のスクリュ３３０の移動方向（図１および図２中右方向）を後方として説明する。

移動装置４００は、金型装置１０に対し射出装置３００を進退させる。また、移動装置４００は、金型装置１０に対しノズル３２０を押し付け、ノズルタッチ圧力を生じさせる。移動装置４００は、液圧ポンプ４１０、駆動源としてのモータ４２０、液圧アクチュエータとしての液圧シリンダ４３０などを含む。

液圧ポンプ４１０は、第１ポート４１１と、第２ポート４１２とを有する。液圧ポンプ４１０は、両方向回転可能なポンプであり、モータ４２０の回転方向を切り替えることにより、第１ポート４１１および第２ポート４１２のいずれか一方から作動液（例えば油）を吸入し他方から吐出して液圧を発生させる。尚、液圧ポンプ４１０はタンク４１３から作動液を吸引して第１ポート４１１および第２ポート４１２のいずれか一方から作動液を吐出することもできる。

モータ４２０は、液圧ポンプ４１０を作動させる。モータ４２０は、制御装置７００からの制御信号に応じた回転方向および回転トルクで液圧ポンプ４１０を駆動する。モータ４２０は、電動モータであってよく、電動サーボモータであってよい。

液圧シリンダ４３０は、シリンダ本体４３１、ピストン４３２、およびピストンロッド４３３を有する。シリンダ本体４３１は、射出装置３００に対して固定される。ピストン４３２は、シリンダ本体４３１の内部を、第１室としての前室４３５と、第２室としての後室４３６とに区画する。ピストンロッド４３３は、固定プラテン１１０に対して固定される。ピストンロッド４３３が前室４３５を貫通しているため、前室４３５の断面積は後室４３６の断面積より小さい。

液圧シリンダ４３０の前室４３５は、第１流路４０１を介して、液圧ポンプ４１０の第１ポート４１１と接続される。第１ポート４１１から吐出された作動液が第１流路４０１を介して前室４３５に供給されることで、射出装置３００が前方に押される。射出装置３００が前進され、ノズル３２０が固定金型１１に押し付けられる。前室４３５は、液圧ポンプ４１０から供給される作動液の圧力によってノズル３２０のノズルタッチ圧力を生じさせる圧力室として機能する。

一方、液圧シリンダ４３０の後室４３６は、第２流路４０２を介して液圧ポンプ４１０の第２ポート４１２と接続される。第２ポート４１２から吐出された作動液が第２流路４０２を介して液圧シリンダ４３０の後室４３６に供給されることで、射出装置３００が後方に押される。射出装置３００が後退され、ノズル３２０が固定金型１１から離間される。

第１リリーフ弁４４１は、第１流路４０１内の圧力が設定値を超えた場合に開き、第１流路４０１内の余分な作動液をタンク４１３に戻して、第１流路４０１内の圧力を設定値以下に保つ。

第２リリーフ弁４４２は、第２流路４０２内の圧力が設定値を超えた場合に開き、第２流路４０２内の余分な作動液をタンク４１３に戻して、第２流路４０２内の圧力を設定値以下に保つ。

フラッシング弁４４３は、前室４３５の断面積と後室４３６の断面積との差に起因する作動液の循環量の過不足を調整する弁であり、例えば図１および図２に示すように３位置４ポートのスプール弁で構成される。

第１チェック弁４５１は、第１流路４０１内の圧力がタンク４１３内の圧力よりも低い場合に開き、タンク４１３から第１流路４０１に作動液を供給する。

第２チェック弁４５２は、第２流路４０２内の圧力がタンク４１３の圧力よりも低い場合に開き、タンク４１３から第２流路４０２に作動液を供給する。

電磁切替弁４５３は、液圧シリンダ４３０の前室４３５と液圧ポンプ４１０の第１ポート４１１との間の作動液の流れを制御する制御弁である。電磁切替弁４５３は、例えば第１流路４０１の途中に設けられ、第１流路４０１における作動液の流れを制御する。

電磁切替弁４５３は、例えば図１および図２に示すように２位置２ポートのスプール弁で構成される。スプール弁が第１位置（図１および図２中左側の位置）の場合、前室４３５と第１ポート４１１との間の両方向の流れが許容される。一方、スプール弁が第２位置の場合（図１および図２中右側の位置）の場合、前室４３５から第１ポート４１１への流れが制限される。この場合、第１ポート４１１から前室４３５への流れは制限されないが、制限されてもよい。

第１圧力検出器４５５は、前室４３５の液圧を検出する。前室４３５の液圧によってノズルタッチ圧力が生じるため、第１圧力検出器４５５を用いてノズルタッチ圧力が検出できる。第１圧力検出器４５５は、例えば第１流路４０１の途中に設けられ、電磁切替弁４５３を基準として前室４３５側の位置に設けられる。電磁切替弁４５３の状態に関係なく、ノズルタッチ圧力が検出できる。

第２圧力検出器４５６は、第１流路４０１の途中に設けられ、電磁切替弁４５３を基準として第１ポート４１１側の位置に設けられる。第２圧力検出器４５６は、電磁切替弁４５３と第１ポート４１１との間における液圧を検出する。電磁切替弁４５３が第１ポート４１１と前室４３５との間の両方向の流れを許容する状態の場合、第１ポート４１１と電磁切替弁４５３との間における液圧と、電磁切替弁４５３と前室４３５との間における液圧とは等しい。よって、この状態の場合、第２圧力検出器４５６を用いてノズルタッチ圧力が検出できる。

尚、本実施形態では、第１流路４０１の途中に設けられる圧力検出器を用いてノズルタッチ圧力を検出するが、例えばノズル３２０に設けられるロードセルなどを用いてノズルタッチ圧力を検出してもよい。つまり、ノズルタッチ圧力を検出する圧力検出器は、移動装置４００、射出装置３００のいずれに設けられてもよい。

尚、本実施形態では、移動装置４００として、液圧シリンダ４３０が用いられるが、本発明はこれに限定されない。

（制御装置）
制御装置７００は、図１〜図２に示すようにＣＰＵ（Central Processing Unit）７０１と、メモリなどの記憶媒体７０２と、入力インターフェース７０３と、出力インターフェース７０４とを有する。制御装置７００は、記憶媒体７０２に記憶されたプログラムをＣＰＵ７０１に実行させることにより、各種の制御を行う。また、制御装置７００は、入力インターフェース７０３で外部からの信号を受信し、出力インターフェース７０４で外部に信号を送信する。

制御装置７００は、操作装置７５０や表示装置７６０と接続されている。操作装置７５０は、ユーザによる入力操作を受け付け、入力操作に応じた信号を制御装置７００に出力する。表示装置７６０は、制御装置７００による制御下で、操作装置７５０における入力操作に応じた操作画面を表示する。操作画面は、射出成形機の設定などに用いられる。操作画面は、複数用意され、切り替えて表示されたり、重ねて表示されたりする。ユーザは、表示装置７６０で表示される操作画面を見ながら、操作装置７５０を操作することにより射出成形機の設定（設定値の入力を含む）などを行う。操作装置７５０および表示装置７６０は、例えばタッチパネルで構成され、一体化されてよい。尚、本実施形態の操作装置７５０および表示装置７６０は、一体化されているが、独立に設けられてもよい。また、操作装置７５０は、複数設けられてもよい。

（成形材料の逆流）
図３は、一実施形態による逆流防止リングの動作を示す図である。図３において、破線は逆流防止リング３３１が開放位置にある状態を、実線は逆流防止リング３３１が閉塞位置にある状態を示す。

逆流防止リング３３１は、計量工程において開放位置に位置し、充填工程および保圧工程において閉塞位置に位置することを、ショット毎に繰り返す。ここで、ショットとは、成形品を得るための一連の動作をいい、例えば計量の開始から次の計量の開始までの動作をいう。

そのため、逆流防止リング３３１は、繰り返し進退させられ、徐々に摩耗する。そのため、逆流防止リング３３１のシール機能は徐々に低下し、充填工程や保圧工程においてスクリュ３３０を前方に押すときに、スクリュ３３０の前方から後方に向かう成形材料の逆流が生じるようになる。

図４は、一実施形態による成形材料の逆流を示す図である。図４において、矢印は、成形材料の逆流の流れを示す。

図４に示すように成形材料の逆流が有る場合、成形材料の逆流が無い場合に比べ、充填工程や保圧工程においてスクリュ３３０の位置が前進する。成形材料の逆流が有ると、その分、金型装置１０の内部に入る成形材料の量が減るため、金型装置１０の内部を成形材料で充填すべくスクリュ３３０の前進量が増えるためである。

制御装置７００は、成形材料の逆流による異常の有無を判定する（図５のステップＳ１０１）。この判定は、ショット毎に行われてもよいし、定期的に行われてもよい。

制御装置７００は、成形材料の逆流による異常（以下、単に「逆流による異常」とも呼ぶ。）の有無を、例えば（Ａ）クッション量、（Ｂ）成形材料の充填圧、（Ｃ）保持圧力、（Ｄ）計量時間のうちの少なくとも１つに基づいて判定する。また、制御装置７００は、逆流する成形材料の量を、例えば（Ａ）クッション量、（Ｂ）成形材料の充填圧、（Ｃ）保持圧力、（Ｄ）計量時間のうちの少なくとも１つに基づいて判定してもよい。

（Ａ）クッション量とは、保圧工程の開始から保圧工程の完了までの間にスクリュ３３０が最も前進した位置を、スクリュ３３０の機械的な前進限位置からの距離Ｄ（図４参照）で表したものである。クッション量は、例えば射出モータ３５０のエンコーダ３５１で検出する。

成形材料の逆流が有ると、その分、金型装置１０の内部に入る成形材料の量が減るため、金型装置１０の内部を成形材料で充填すべくスクリュ３３０の前進量が増え、その結果、クッション量が小さくなる。逆流する成形材料の量が多いほど、クッション量が小さくなる。

そこで、制御装置７００は、クッション量が所定量以下である場合に、逆流による異常が有ると判定する。一方、制御装置７００は、クッション量が所定量よりも大きい場合に、逆流による異常が無いと判定する。

また、制御装置７００は、クッション量に基づいて、逆流する成形材料の量を推定してもよい。逆流する成形材料の量が多いほど、クッション量が小さくなる。逆流する成形材料の量は、クッション量の減少量と、シリンダ３１０の内径とから算出できる。

（Ｂ）成形材料の充填圧とは、充填工程において金型装置１０の内部に成形材料を充填する充填圧のことである。成形材料の充填圧は、例えば圧力検出器３６０で検出する。例えば、成形材料の充填圧のピーク値（以下、「成形材料のピーク充填圧」とも呼ぶ。）、または成形材料の充填圧のパターンなどが用いられる。

成形材料の逆流が有ると、スクリュ３３０より前方の成形材料の量が少なくなって、成形材料を前方に押す力が弱くなるため、成形材料の充填圧が小さくなる。逆流する成形材料の量が多いほど、成形材料の充填圧が小さくなる。

そこで、制御装置７００は、成形材料のピーク充填圧が所定値以下である場合に、逆流による異常が有ると判定する。一方、制御装置７００は、成形材料のピーク充填圧が所定値よりも大きい場合に、逆流による異常が無いと判定する。

また、制御装置７００は、成形材料のピーク充填圧に基づいて、逆流する成形材料の量を推定してもよい。逆流する成形材料の量が多いほど、成形材料のピーク充填圧が小さくなる。

（Ｃ）保持圧力は、上述の如く、保圧工程でスクリュ３３０の前端部にかかる成形材料の圧力のことである。保持圧力は、例えば圧力検出器３６０で検出する。

成形材料の逆流が有ると、スクリュ３３０より前方の成形材料の量が少なくなって、成形材料を前方に押す力が弱くなるため、保持圧力が設定値に達しないことがある。逆流する成形材料の量が多いほど、保持圧力が設定値よりも小さくなりやすい。

そこで、制御装置７００は、保持圧力が許容範囲から外れる場合に、逆流による異常が有ると判定する。一方、制御装置７００は、保持圧力が許容範囲に収まる場合に、逆流による異常が無いと判定する。許容範囲は保持圧力の設定値に基づき設定され、例えば保持圧力が設定値を基準として所定量以上小さい場合に、逆流による異常が有るとの判定がなされる。

また、制御装置７００は、保持圧力に基づいて、逆流する成形材料の量を推定してもよい。逆流する成形材料の量が多いほど、保持圧力が小さくなる。

（Ｄ）計量時間とは、計量工程の開始から計量工程の終了までの時間である。その時間は、例えばタイマーなどで検出する。

成形材料の逆流が有ると、上述の如くスクリュ３３０の前進量が増え、クッション量が小さくなるため、スクリュ３３０が計量完了位置まで戻るのに時間がかかり、計量時間が長くなる。逆流する成形材料の量が多いほど、計量時間が長くなる。

そこで、制御装置７００は、計量時間が所定時間以上である場合に、逆流による異常が有ると判定する。一方、制御装置７００は、計量時間が所定時間未満である場合に、逆流による異常が無いと判定する。

また、制御装置７００は、計量時間に基づいて、逆流する成形材料の量を推定してもよい。逆流する成形材料の量が多いほど、計量時間が長くなる。

制御装置７００は、逆流による異常が無いと判定すると（図５のステップＳ１０１、Ｎｏ）、今回の処理を終了する。

一方、制御装置７００は、逆流による異常が有ると判定すると（図５のステップＳ１０１、Ｙｅｓ）と、制御装置７００によって制御する射出装置３００の成形条件を補正する（図５のステップＳ１０２）。その補正量は、逆流する成形材料の量に応じて調整されてもよい。

成形条件とは、制御装置７００によって制御する制御量のことである。制御装置７００は、制御量の検出値と制御量の設定値との偏差がゼロになるように、操作量を算出する。操作量の算出には、例えばＰＩＤ演算、ＰＩ演算などが用いられる。

制御量の補正は、（１）制御量の設定値の補正、（２）制御量の検出値の補正、（３）制御量の設定値と制御量の検出値との偏差の補正、（４）その偏差から算出される操作量の補正のいずれでもよい。

補正する制御量としては、スクリュ３３０の動作、シリンダ３１０の温度、ノズル３２０の温度などが挙げられる。スクリュ３３０の動作は、スクリュ３３０の計量完了位置、充填工程におけるスクリュ３３０の前進速度、スクリュ３３０のＶ／Ｐ切替位置などを含む。補正する制御量は、１つでもよいし、複数でもよい。また、補正する制御量が複数である場合、その組合せは特に限定されない。

例えば、制御装置７００は、逆流による異常が有ると判定すると、逆流による異常が無いと判定する場合に比べて、図６に示すようにスクリュ３３０の計量完了位置を後方に補正する。これにより、計量工程の完了時にスクリュ３３０の前方に蓄えられる成形材料の量を増大でき、保圧工程においてスクリュ３３０の前方の成形材料が不足することを抑制できる。

スクリュ３３０の計量完了位置は、保圧工程においてスクリュ３３０の位置がクッション位置よりも前方にならないように補正される。クッション位置とは、クッション量の下限値を表すものである。保圧工程においてスクリュの位置がクッション位置よりも前方になると、スクリュ３３０よりも前方の成形材料の量が不足するため、制御装置７００は保圧工程を中断する。

スクリュ３３０の計量完了位置は、逆流する成形材料の量が多いほど後方に補正されてもよい。これにより、成形材料の逆流によって保圧工程中にスクリュ３３０がクッション位置よりも前方に行くことがないため、保圧工程の中断を抑制でき、計画外停止を抑制することができる。

スクリュ３３０の計量完了位置は、ショット間のクッション量のばらつきが小さくなるように補正されてもよい。

また、制御装置７００は、逆流による異常が有ると判定すると、逆流による異常が無いと判定する場合に比べて、図７に示すように充填工程におけるスクリュ３３０の前進速度を大きく補正する。これにより、逆流による異常が有る場合に、逆流による異常が無い場合と同程度の成形材料の充填圧を得ることができ、逆流による異常が無い場合と同程度の密度の成形品を得ることができる。

充填工程においてスクリュ３３０の前進速度がスクリュ３３０の位置や経過時間などに基づいて段階的に変更される場合、制御装置７００は充填工程の少なくとも一部においてスクリュ３３０の前進速度を補正すればよい。

充填工程におけるスクリュ３３０の前進速度は、逆流による異常が有る場合と逆流による異常が無い場合とで成形材料の充填圧が同程度になるように、補正される。成形材料の充填圧が大き過ぎると、成形品の密度が大き過ぎ、成形品の重量が重くなり過ぎる。一方、成形材料の充填圧が小さ過ぎると、成形品の密度が小さ過ぎ、成形品の重量が軽くなり過ぎる。

充填工程におけるスクリュ３３０の前進速度は、逆流する成形材料の量が多いほど大きく補正されてもよい。これにより、逆流による異常が無い場合と比べて、成形材料の充填圧を同程度に維持でき、成形品の密度を同程度に維持できる。

充填工程におけるスクリュ３３０の前進速度は、ショット間の充填圧のばらつきが小さくなるように補正されてもよい。

また、制御装置７００は、逆流による異常が有ると判定すると、逆流による異常が無いと判定する場合に比べて、図８に示すようにスクリュ３３０のＶ／Ｐ切替位置を前方に補正する。これにより、逆流による異常が有る場合と逆流による異常が無い場合とで、充填工程完了時までに金型装置１０内に充填される成形材料の量を同程度に維持でき、成形品の重量を同程度に維持できる。

スクリュ３３０のＶ／Ｐ切替位置は、逆流による異常が有る場合と逆流による異常が無い場合とで、充填工程完了時までに金型装置１０内に充填される成形材料の量が同程度になるように補正される。充填工程完了時までに金型装置１０内に充填される成形材料の量が多過ぎると、成形品の重量が重くなり過ぎる。一方、充填工程完了時までに金型装置１０内に充填される成形材料の量が少な過ぎると、成形品の重量が軽くなり過ぎる。

スクリュ３３０のＶ／Ｐ切替位置は、逆流する成形材料の量が多いほど前方に補正されてもよい。これにより、逆流による異常が無い場合と比べて、充填工程完了時までに金型装置１０内に充填される成形材料の量を同程度に維持でき、成形品の重量を同程度に維持できる。

また、制御装置７００は、逆流による異常が有ると判定すると、逆流による異常が無いと判定する場合に比べて、シリンダ３１０の温度およびノズル３２０の温度の少なくとも一方を低く補正する。これにより、スクリュ３３０よりも前方に蓄えられる成形材料の温度を低くでき、成形材料の粘度を大きくできる。その結果、図９に示すように逆流防止リング３３１の摩耗によって形成される隙間からの成形材料の漏れを抑制でき、スクリュ３３０の前方から後方に向かう成形材料の逆流を抑制できる。

シリンダ３１０の温度およびノズル３２０の温度は、予め定められた温度範囲内で補正されてよい。その温度範囲の上限値は、成形材料の逆流を抑制できるように設定される。一方、その温度範囲の下限値は、金型装置１０の内部への成形材料の充填を妨げないように設定される。

シリンダ３１０の温度およびノズル３２０の温度は、逆流する成形材料の量が多いほど低く補正されてもよい。逆流防止リング３３１の摩耗によって形成される隙間からの成形材料の漏れを抑制でき、スクリュ３３０の前方から後方に向かう成形材料の逆流を抑制できる。

以上説明したように、制御装置７００は、逆流による異常が有ると判定すると、射出装置３００の成形条件を補正する。これにより、成形材料の充填不足などを抑制できるため品質の良い成形品を得ることができ、また、計画外の停止を抑制できる。

尚、上記成形条件の補正は、逆流防止リング３３１の交換や補修などが行われる時期を遅らせるための延命処理であって、次回の計画停止時に逆流防止リング３３１の交換や補修などが行われてよい。これによって、計画外の停止を抑制できる。尚、逆流防止リング３３１付きのスクリュ３３０の交換や補修などが行われてもよい。

ところで、上述の如く、逆流防止リング３３１は徐々に摩耗され、逆流防止リング３３１のシール機能は徐々に低下し、逆流が生じるようになる。その後、ショットを重ねるにつれ、逆流する成形材料の量は緩やかに増える。

逆流する成形材料の量は緩やかに増えるため、逆流による異常の有無の判定から、射出装置３００の成形条件の補正までに、時間差があってもよい。従って、射出装置３００の成形条件を補正するショットは、逆流による異常の有無を判定するショットの次回以降のショットであってもよい。

尚、射出装置３００の成形条件を補正するショットは、逆流による異常の有無を判定するショットと同じショットでもよい。例えば、逆流による異常の有無を成形材料の充填圧に基づいて判定する場合、ショット間の充填圧のばらつきが小さくなるようにスクリュ３３０の前進速度を補正してもよい。

（変形、改良）
以上、射出成形機の実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

３００ 射出装置
３１０ シリンダ
３１３ 加熱器
３１４ 温度検出器
３２０ ノズル
３３０ スクリュ
３３１ 逆流防止リング
３４０ 計量モータ
３５０ 射出モータ
３６０ 圧力検出器
７００ 制御装置

Claims (3)

1. 成形材料を加熱するシリンダ、前記シリンダの前端部に設けられるノズル、前記シリンダの内部に進退自在に且つ回転自在に配設されるスクリュ、および前記スクリュの前方から後方に向かう前記成形材料の逆流を防止する逆流防止弁を含む射出装置と、
   前記射出装置を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記成形材料の前記逆流による異常の有無を判定し、前記異常が有ると判定すると、前記射出装置の成形条件を補正する、射出成形機。
2. 前記制御装置は、前記異常が有ると判定すると、前記スクリュの動作に関する設定値を補正する、請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記制御装置は、前記異常が有ると判定すると、前記シリンダの温度に関する設定値および前記ノズルの温度に関する設定値の少なくとも一方を補正する、請求項１または２に記載の射出成形機。

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