JP2022157852A - 射出成形機、射出成形機の制御装置、及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成形材料の損失の抑止と、成形開始になるまでの時間短縮と、を実現する。【解決手段】射出成形機は、シリンダ内で計量された成形材料を金型装置に充填する射出装置を制御する制御装置を備える。制御装置は、射出装置によるシリンダから金型装置に成形材料を充填するための処理が停止した後、シリンダのうち、固形状態を有する成形材料をシリンダのノズル側に搬送する部分の温度を取得する取得部と、取得した温度が、所定の条件を満たした場合に、部分に存在する成形材料の移動制御を行う移動制御部と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、射出成形機、射出成形機の制御装置、及び制御方法に関する。

射出成形機は、成形材料（例えば、樹脂ペレット）が供給すると共に、成形材料を溶融させるために加熱シリンダを備えている。射出成形機は、加熱シリンダで成形材料を溶融させ、溶融させた成形材料を金型装置内のキャビティ空間に充填させることで、成形品を製造している。

成形中においては、加熱シリンダからの熱と、スクリュの回転によるせん断熱と、による熱の合計量が一定の閾値を超えた場合に、成形材料が溶融する。つまり、成形の中断又は停止した場合であっても、成形材料に加えられた熱量が一定の閾値を超えた場合には、シリンダの根本付近で成形材料が溶ける可能性がある。

特開２００４－１９５８７９公報

特許文献１に記載された技術では、成形終了時に、成形運転の再開時を考慮して前進限ないしその近傍にスクリュが存在するか否かに応じて、加熱する際の設定値を異ならせる例について記載されている。つまり、特許文献１に記載された技術は、運転再開時に関する技術であって、成形の中断又は停止した場合に関する技術ではない。

このように、成形の中断又は停止した場合に、成形材料に加えられた熱量が一定の閾値を超えられ、加熱シリンダの根本付近で成形材料が溶融すると、成形材料が搬送できなくなる可能性がある。このため、従来は、例えば、中止する際には加熱シリンダを所定の温度まで下げる、又は加熱シリンダ内の成形材料を全て排出するなどの技術が用いられていた。

しかしながら、加熱シリンダを所定の温度まで下げる場合であっても、所定の温度に下がる前に、加熱シリンダ内の成形材料が溶融する可能性があった。また、加熱シリンダ内の成形材料を全て排出する場合には、大量の成形材量を浪費するという問題があった。

本発明の一態様は、成形材料に加えられた熱量に応じて、成形材料を移動させることで、成形材料の損失の抑止と、成形開始になるまでの時間短縮と、を実現させる技術を提供する。

本発明の一態様に係る射出成形機は、シリンダ内で計量された成形材料を金型装置に充填する射出装置を制御する制御装置を備える。制御装置は、射出装置によるシリンダから金型装置に成形材料を充填するための処理が停止した後、シリンダのうち、固形状態を有する成形材料をシリンダのノズル側に搬送する部分の温度を取得する取得部と、取得した温度が、所定の条件を満たした場合に、部分に存在する成形材料の移動制御を行う移動制御部と、を備える。

本発明の一態様によれば、成形材料に加えられた熱量に応じて、成形材料を移動させることで、成形材料の損失の抑止と、成形開始になるまでの時間短縮と、を実現する。

図１は、一実施形態に係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、一実施形態に係る射出成形機の型締時の状態を示す図である。 図３は、第１実施形態に係る射出装置の要部を示す図である。 図４は、第１実施形態に係る制御装置の構成要素を機能ブロックで示す図である。 図５は、温度Ｔ１の検出先となるスクリュ表面の位置、及び温度Ｔ２の検出先となるシリンダ内壁の位置を例示した図である。 図６は、第１実施形態に係る射出成形機における成形を停止した後に行われる制御を示したフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の又は対応する符号を付し、説明を省略することがある。

図１は、第１実施形態に係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、第１実施形態に係る射出成形機の型締時の状態を示す図である。本明細書において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向は互いに垂直な方向である。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は水平方向を表し、Ｚ軸方向は鉛直方向を表す。型締装置１００が横型である場合、Ｘ軸方向は型開閉方向であり、Ｙ軸方向は射出成形機１０の幅方向である。Ｙ軸方向負側を操作側と呼び、Ｙ軸方向正側を反操作側と呼ぶ。

図１～図２に示すように、射出成形機１０は、金型装置８００を開閉する型締装置１００と、金型装置８００で成形された成形品を突き出すエジェクタ装置２００と、金型装置８００に成形材料を射出する射出装置３００と、金型装置８００に対し射出装置３００を進退させる移動装置４００と、射出成形機１０の各構成要素を制御する制御装置７００と、射出成形機１０の各構成要素を支持するフレーム９００とを有する。フレーム９００は、型締装置１００を支持する型締装置フレーム９１０と、射出装置３００を支持する射出装置フレーム９２０とを含む。型締装置フレーム９１０および射出装置フレーム９２０は、それぞれ、レベリングアジャスタ９３０を介して床２に設置される。射出装置フレーム９２０の内部空間に、制御装置７００が配置される。以下、射出成形機１０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（例えばＸ軸正方向）を前方とし、型開時の可動プラテン１２０の移動方向（例えばＸ軸負方向）を後方として説明する。

型締装置１００は、金型装置８００の型閉、昇圧、型締、脱圧および型開を行う。金型装置８００は、固定金型８１０と可動金型８２０とを含む。
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、固定金型８１０が取付けられる固定プラテン１１０と、可動金型８２０が取付けられる可動プラテン１２０と、固定プラテン１１０に対し可動プラテン１２０を型開閉方向に移動させる移動機構１０２と、を有する。

固定プラテン１１０は、型締装置フレーム９１０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８１０が取付けられる。

可動プラテン１２０は、型締装置フレーム９１０に対し型開閉方向に移動自在に配置される。型締装置フレーム９１０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８２０が取付けられる。

移動機構１０２は、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、金型装置８００の型閉、昇圧、型締、脱圧、および型開を行う。移動機構１０２は、固定プラテン１１０と間隔をおいて配置されるトグルサポート１３０と、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０を連結するタイバー１４０と、トグルサポート１３０に対して可動プラテン１２０を型開閉方向に移動させるトグル機構１５０と、トグル機構１５０を作動させる型締モータ１６０と、型締モータ１６０の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構１７０と、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０の間隔を調整する型厚調整機構１８０と、を有する。

トグルサポート１３０は、固定プラテン１１０と間隔をおいて配設され、型締装置フレーム９１０上に型開閉方向に移動自在に載置される。なお、トグルサポート１３０は、型締装置フレーム９１０上に敷設されるガイドに沿って移動自在に配置されてもよい。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。

なお、本実施形態では、固定プラテン１１０が型締装置フレーム９１０に対し固定され、トグルサポート１３０が型締装置フレーム９１０に対し型開閉方向に移動自在に配置されるが、トグルサポート１３０が型締装置フレーム９１０に対し固定され、固定プラテン１１０が型締装置フレーム９１０に対し型開閉方向に移動自在に配置されてもよい。

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（例えば４本）用いられてよい。複数本のタイバー１４０は、型開閉方向に平行に配置され、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が設けられてよい。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。

なお、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との間に配置され、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、型開閉方向に移動するクロスヘッド１５１と、クロスヘッド１５１の移動によって屈伸する一対のリンク群と、を有する。一対のリンク群は、それぞれ、ピンなどで屈伸自在に連結される第１リンク１５２と第２リンク１５３とを有する。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る。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と第２リンク１５３とが屈伸し、トグルサポート１３０に対し可動プラテン１２０が進退する。

なお、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と第２リンク１５３とを屈伸させ、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。

型締装置１００は、制御装置７００による制御下で、型閉工程、昇圧工程、型締工程、脱圧工程、および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を設定移動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８２０を固定金型８１０にタッチさせる。クロスヘッド１５１の位置や移動速度は、例えば型締モータエンコーダ１６１などを用いて検出する。型締モータエンコーダ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。

なお、クロスヘッド１５１の位置を検出するクロスヘッド位置検出器、およびクロスヘッド１５１の移動速度を検出するクロスヘッド移動速度検出器は、型締モータエンコーダ１６１に限定されず、一般的なものを使用できる。また、可動プラテン１２０の位置を検出する可動プラテン位置検出器、および可動プラテン１２０の移動速度を検出する可動プラテン移動速度検出器は、型締モータエンコーダ１６１に限定されず、一般的なものを使用できる。

昇圧工程では、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。

型締工程では、型締モータ１６０を駆動して、クロスヘッド１５１の位置を型締位置に維持する。型締工程では、昇圧工程で発生させた型締力が維持される。型締工程では、可動金型８２０と固定金型８１０との間にキャビティ空間８０１（図２参照）が形成され、射出装置３００がキャビティ空間８０１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８０１の数は、１つでもよいし、複数でもよい。後者の場合、複数の成形品が同時に得られる。キャビティ空間８０１の一部にインサート材が配置され、キャビティ空間８０１の他の一部に成形材料が充填されてもよい。インサート材と成形材料とが一体化した成形品が得られる。

脱圧工程では、型締モータ１６０を駆動してクロスヘッド１５１を型締位置から型開開始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、型締力を減少させる。型開開始位置と、型閉完了位置とは、同じ位置であってよい。

型開工程では、型締モータ１６０を駆動してクロスヘッド１５１を設定移動速度で型開開始位置から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８２０を固定金型８１０から離間させる。その後、エジェクタ装置２００が可動金型８２０から成形品を突き出す。

型閉工程、昇圧工程および型締工程における設定条件は、一連の設定条件として、まとめて設定される。例えば、型閉工程および昇圧工程におけるクロスヘッド１５１の移動速度や位置（型閉開始位置、移動速度切換位置、型閉完了位置、および型締位置を含む）、型締力は、一連の設定条件として、まとめて設定される。型閉開始位置、移動速度切換位置、型閉完了位置、および型締位置は、後側から前方に向けてこの順で並び、移動速度が設定される区間の始点や終点を表す。区間毎に、移動速度が設定される。移動速度切換位置は、１つでもよいし、複数でもよい。移動速度切換位置は、設定されなくてもよい。型締位置と型締力とは、いずれか一方のみが設定されてもよい。

脱圧工程および型開工程における設定条件も同様に設定される。例えば、脱圧工程および型開工程におけるクロスヘッド１５１の移動速度や位置（型開開始位置、移動速度切換位置、および型開完了位置）は、一連の設定条件として、まとめて設定される。型開開始位置、移動速度切換位置、および型開完了位置は、前側から後方に向けて、この順で並び、移動速度が設定される区間の始点や終点を表す。区間毎に、移動速度が設定される。移動速度切換位置は、１つでもよいし、複数でもよい。移動速度切換位置は、設定されなくてもよい。型開開始位置と型閉完了位置とは同じ位置であってよい。また、型開完了位置と型閉開始位置とは同じ位置であってよい。

なお、クロスヘッド１５１の移動速度や位置などの代わりに、可動プラテン１２０の移動速度や位置などが設定されてもよい。また、クロスヘッドの位置（例えば型締位置）や可動プラテンの位置の代わりに、型締力が設定されてもよい。
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８００の交換や金型装置８００の温度変化などにより金型装置８００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８２０が固定金型８１０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、型厚調整機構１８０を有する。型厚調整機構１８０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。なお、型厚調整のタイミングは、例えば成形サイクル終了から次の成形サイクル開始までの間に行われる。型厚調整機構１８０は、例えば、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に回転自在に且つ進退不能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の回転駆動力は、回転駆動力伝達部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。なお、回転駆動力伝達部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。

回転駆動力伝達部１８５は、例えば歯車などで構成される。この場合、各ねじナット１８２の外周に従動歯車が形成され、型厚調整モータ１８３の出力軸には駆動歯車が取付けられ、複数の従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。なお、回転駆動力伝達部１８５は、歯車の代わりに、ベルトやプーリなどで構成されてもよい。

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。その結果、トグルサポート１３０のタイバー１４０に対する位置が調整され、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０との間隔Ｌが調整される。なお、複数の型厚調整機構が組合わせて用いられてもよい。

間隔Ｌは、型厚調整モータエンコーダ１８４を用いて検出する。型厚調整モータエンコーダ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。型厚調整モータエンコーダ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。なお、トグルサポート１３０の位置を検出するトグルサポート位置検出器、および間隔Ｌを検出する間隔検出器は、型厚調整モータエンコーダ１８４に限定されず、一般的なものを使用できる。

型締装置１００は、金型装置８００の温度を調節する金型温調器を有してもよい。金型装置８００は、その内部に、温調媒体の流路を有する。金型温調器は、金型装置８００の流路に供給する温調媒体の温度を調節することで、金型装置８００の温度を調節する。
なお、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。

なお、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（例えばＸ軸正方向）を前方とし、型開時の可動プラテン１２０の移動方向（例えばＸ軸負方向）を後方として説明する。

エジェクタ装置２００は、可動プラテン１２０に取付けられ、可動プラテン１２０と共に進退する。エジェクタ装置２００は、金型装置８００から成形品を突き出すエジェクタロッド２１０と、エジェクタロッド２１０を可動プラテン１２０の移動方向（Ｘ軸方向）に移動させる駆動機構２２０とを有する。

エジェクタロッド２１０は、可動プラテン１２０の貫通穴に進退自在に配置される。エジェクタロッド２１０の前端部は、可動金型８２０のエジェクタプレート８２６と接触する。エジェクタロッド２１０の前端部は、エジェクタプレート８２６と連結されていても、連結されていなくてもよい。

駆動機構２２０は、例えば、エジェクタモータと、エジェクタモータの回転運動をエジェクタロッド２１０の直線運動に変換する運動変換機構とを有する。運動変換機構は、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、エジェクタロッド２１０を設定移動速度で待機位置から突き出し位置まで前進させることにより、エジェクタプレート８２６を前進させ、成形品を突き出す。その後、エジェクタモータを駆動してエジェクタロッド２１０を設定移動速度で後退させ、エジェクタプレート８２６を元の待機位置まで後退させる。

エジェクタロッド２１０の位置や移動速度は、例えばエジェクタモータエンコーダを用いて検出する。エジェクタモータエンコーダは、エジェクタモータの回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。なお、エジェクタロッド２１０の位置を検出するエジェクタロッド位置検出器、およびエジェクタロッド２１０の移動速度を検出するエジェクタロッド移動速度検出器は、エジェクタモータエンコーダに限定されず、一般的なものを使用できる。

（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（例えばＸ軸負方向）を前方とし、計量時のスクリュ３３０の移動方向（例えばＸ軸正方向）を後方として説明する。

射出装置３００はスライドベース３０１に設置され、スライドベース３０１は射出装置フレーム９２０に対し進退自在に配置される。射出装置３００は、金型装置８００に対し進退自在に配置される。射出装置３００は、金型装置８００にタッチし、シリンダ３１０内で計量された成形材料を、金型装置８００内のキャビティ空間８０１に充填する。射出装置３００は、例えば、成形材料を加熱するシリンダ３１０と、シリンダ３１０の前端部に設けられるノズル３２０と、シリンダ３１０内に進退自在に且つ回転自在に配置されるスクリュ３３０と、スクリュ３３０を回転させる計量モータ３４０と、スクリュ３３０を進退させる射出モータ３５０と、射出モータ３５０とスクリュ３３０の間で伝達される荷重を検出する荷重検出器３６０と、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。成形材料は、例えば樹脂などを含む。成形材料は、例えばペレット状に形成され、固体の状態で供給口３１１に供給される。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（例えばＸ軸方向）に複数のゾーンに区分される。複数のゾーンのそれぞれに加熱器３１３と温度検出器３１４とが設けられる。複数のゾーンのそれぞれに設定温度が設定され、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８００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内に回転自在に且つ進退自在に配置される。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８００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）までスクリュ３３０に対し相対的に後退する。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）までスクリュ３３０に対し相対的に前進する。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。

なお、射出装置３００は、スクリュ３３０に対し逆流防止リング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。

荷重検出器３６０は、射出モータ３５０とスクリュ３３０との間で伝達される荷重を検出する。検出した荷重は、制御装置７００で圧力に換算される。荷重検出器３６０は、射出モータ３５０とスクリュ３３０との間の荷重の伝達経路に設けられ、荷重検出器３６０に作用する荷重を検出する。

荷重検出器３６０は、検出した荷重の信号を制御装置７００に送る。荷重検出器３６０によって検出される荷重は、スクリュ３３０と成形材料との間で作用する圧力に換算され、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。

なお、成形材料の圧力を検出する圧力検出器は、荷重検出器３６０に限定されず、一般的なものを使用できる。例えば、ノズル圧センサ、又は型内圧センサが用いられてもよい。ノズル圧センサは、ノズル３２０に設置される。型内圧センサは、金型装置８００の内部に設置される。

射出装置３００は、制御装置７００による制御下で、計量工程、充填工程および保圧工程などを行う。充填工程と保圧工程とをまとめて射出工程と呼んでもよい。

計量工程では、計量モータ３４０を駆動してスクリュ３３０を設定回転速度で回転させ、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の回転速度は、例えば計量モータエンコーダ３４１を用いて検出する。計量モータエンコーダ３４１は、計量モータ３４０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。なお、スクリュ３３０の回転速度を検出するスクリュ回転速度検出器は、計量モータエンコーダ３４１に限定されず、一般的なものを使用できる。

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、例えば荷重検出器３６０を用いて検出する。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。

計量工程におけるスクリュ３３０の位置および回転速度は、一連の設定条件として、まとめて設定される。例えば、計量開始位置、回転速度切換位置および計量完了位置が設定される。これらの位置は、前側から後方に向けてこの順で並び、回転速度が設定される区間の始点や終点を表す。区間毎に、回転速度が設定される。回転速度切換位置は、１つでもよいし、複数でもよい。回転速度切換位置は、設定されなくてもよい。また、区間毎に背圧が設定される。

充填工程では、射出モータ３５０を駆動してスクリュ３３０を設定移動速度で前進させ、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８００内のキャビティ空間８０１に充填させる。スクリュ３３０の位置や移動速度は、例えば射出モータエンコーダ３５１を用いて検出する。射出モータエンコーダ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換（所謂、Ｖ／Ｐ切換）が行われる。Ｖ／Ｐ切換が行われる位置をＶ／Ｐ切換位置とも呼ぶ。スクリュ３３０の設定移動速度は、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。

充填工程におけるスクリュ３３０の位置および移動速度は、一連の設定条件として、まとめて設定される。例えば、充填開始位置（「射出開始位置」とも呼ぶ。）、移動速度切換位置およびＶ／Ｐ切換位置が設定される。これらの位置は、後側から前方に向けてこの順で並び、移動速度が設定される区間の始点や終点を表す。区間毎に、移動速度が設定される。移動速度切換位置は、１つでもよいし、複数でもよい。移動速度切換位置は、設定されなくてもよい。

スクリュ３３０の移動速度が設定される区間毎に、スクリュ３３０の圧力の上限値が設定される。スクリュ３３０の圧力は、荷重検出器３６０によって検出される。スクリュ３３０の圧力が設定圧力以下である場合、スクリュ３３０は設定移動速度で前進される。一方、スクリュ３３０の圧力が設定圧力を超える場合、金型保護を目的として、スクリュ３３０の圧力が設定圧力以下となるように、スクリュ３３０は設定移動速度よりも遅い移動速度で前進される。

なお、充填工程においてスクリュ３３０の位置がＶ／Ｐ切換位置に達した後、Ｖ／Ｐ切換位置にスクリュ３３０を一時停止させ、その後にＶ／Ｐ切換が行われてもよい。Ｖ／Ｐ切換の直前において、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。また、スクリュ３３０の位置を検出するスクリュ位置検出器、およびスクリュ３３０の移動速度を検出するスクリュ移動速度検出器は、射出モータエンコーダ３５１に限定されず、一般的なものを使用できる。

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８００に向けて押す。金型装置８００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、例えば荷重検出器３６０を用いて検出する。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。保圧工程における保持圧力および保持圧力を保持する保持時間は、それぞれ複数設定されてよく、一連の設定条件として、まとめて設定されてよい。

保圧工程では金型装置８００内のキャビティ空間８０１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８０１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８０１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８０１内の成形材料の固化が行われる。成形サイクル時間の短縮を目的として、冷却工程中に計量工程が行われてよい。

なお、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且つ進退不能に配置され、またはスクリュが回転自在に且つ進退自在に配置される。一方、射出シリンダ内には、プランジャが進退自在に配置される。

また、本実施形態の射出装置３００は、シリンダ３１０の軸方向が水平方向である横型であるが、シリンダ３１０の軸方向が上下方向である竪型であってもよい。竪型の射出装置３００と組み合わされる型締装置は、竪型でも横型でもよい。同様に、横型の射出装置３００と組み合わされる型締装置は、横型でも竪型でもよい。

（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（例えばＸ軸負方向）を前方とし、計量時のスクリュ３３０の移動方向（例えばＸ軸正方向）を後方として説明する。

移動装置４００は、金型装置８００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８００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の回転方向を切換えることにより、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。なお、液圧ポンプ４１０はタンク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。

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８１０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８１０から離間される。

なお、本実施形態では移動装置４００は液圧シリンダ４３０を含むが、本発明はこれに限定されない。例えば、液圧シリンダ４３０の代わりに、電動モータと、その電動モータの回転運動を射出装置３００の直線運動に変換する運動変換機構とが用いられてもよい。

（制御装置）
制御装置７００は、例えばコンピュータで構成され、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、計量工程、型閉工程、昇圧工程、型締工程、充填工程、保圧工程、冷却工程、脱圧工程、型開工程、および突き出し工程などを繰り返し行うことにより、成形品を繰り返し製造する。成形品を得るための一連の動作、例えば計量工程の開始から次の計量工程の開始までの動作を「ショット」または「成形サイクル」とも呼ぶ。また、１回のショットに要する時間を「成形サイクル時間」または「サイクル時間」とも呼ぶ。

一回の成形サイクルは、例えば、計量工程、型閉工程、昇圧工程、型締工程、充填工程、保圧工程、冷却工程、脱圧工程、型開工程、および突き出し工程をこの順で有する。ここでの順番は、各工程の開始の順番である。充填工程、保圧工程、および冷却工程は、型締工程の間に行われる。型締工程の開始は充填工程の開始と一致してもよい。脱圧工程の完了は型開工程の開始と一致する。

なお、成形サイクル時間の短縮を目的として、同時に複数の工程を行ってもよい。例えば、計量工程は、前回の成形サイクルの冷却工程中に行われてもよく、型締工程の間に行われてよい。この場合、型閉工程が成形サイクルの最初に行われることとしてもよい。また、充填工程は、型閉工程中に開始されてもよい。また、突き出し工程は、型開工程中に開始されてもよい。ノズル３２０の流路を開閉する開閉弁が設けられる場合、型開工程は、計量工程中に開始されてもよい。計量工程中に型開工程が開始されても、開閉弁がノズル３２０の流路を閉じていれば、ノズル３２０から成形材料が漏れないためである。

なお、一回の成形サイクルは、計量工程、型閉工程、昇圧工程、型締工程、充填工程、保圧工程、冷却工程、脱圧工程、型開工程、および突き出し工程以外の工程を有してもよい。

例えば、保圧工程の完了後、計量工程の開始前に、スクリュ３３０を予め設定された計量開始位置まで後退させる計量前サックバック工程が行われてもよい。計量工程の開始前にスクリュ３３０の前方に蓄積された成形材料の圧力を削減でき、計量工程の開始時のスクリュ３３０の急激な後退を防止できる。

また、計量工程の完了後、充填工程の開始前に、スクリュ３３０を予め設定された充填開始位置（「射出開始位置」とも呼ぶ。）まで後退させる計量後サックバック工程が行われてもよい。充填工程の開始前にスクリュ３３０の前方に蓄積された成形材料の圧力を削減でき、充填工程の開始前のノズル３２０からの成形材料の漏出を防止できる。

制御装置７００は、ユーザによる入力操作を受け付ける操作装置７５０や画面を表示する表示装置７６０と接続されている。操作装置７５０および表示装置７６０は、例えばタッチパネル７７０で構成され、一体化されてよい。表示装置７６０としてのタッチパネル７７０は、制御装置７００による制御下で、画面を表示する。タッチパネル７７０の画面には、例えば、射出成形機１０の設定、現在の射出成形機１０の状態等の情報が表示されてもよい。また、タッチパネル７７０の画面には、例えば、ユーザによる入力操作を受け付けるボタン、入力欄等の操作部が表示されてもよい。操作装置７５０としてのタッチパネル７７０は、ユーザによる画面上の入力操作を検出し、入力操作に応じた信号を制御装置７００に出力する。これにより、例えば、ユーザは、画面に表示される情報を確認しながら、画面に設けられた操作部を操作して、射出成形機１０の設定（設定値の入力を含む）等を行うことができる。また、ユーザが画面に設けられた操作部を操作することにより、操作部に対応する射出成形機１０の動作を行わせることができる。なお、射出成形機１０の動作は、例えば、型締装置１００、エジェクタ装置２００、射出装置３００、移動装置４００等の動作（停止も含む）であってもよい。また、射出成形機１０の動作は、表示装置７６０としてのタッチパネル７７０に表示される画面の切り替え等であってもよい。

なお、本実施形態の操作装置７５０および表示装置７６０は、タッチパネル７７０として一体化されているものとして説明したが、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。操作装置７５０および表示装置７６０は、型締装置１００（より詳細には固定プラテン１１０）の操作側（Ｙ軸負方向）に配置される。

（第１実施形態）
図３は、第１実施形態による射出装置３００の要部を示す図である。図３に示されるように、第１実施形態に係る射出装置３００は、シリンダ３１０と、シリンダ３１０内で成形材料（樹脂ペレット）を送るスクリュ３３０と、を有する。また、本実施形態に係る射出装置３００は、シリンダ３１０の外周に、加熱器３１３として、ゾーン毎に分割された５個の加熱器３１３＿１～３１３＿５を備えている。

スクリュ３３０は、スクリュ回転軸３３２と、スクリュ回転軸３３２の周りに螺旋状に設けられるフライト３３３とを一体的に有する。スクリュ３３０が回転すると、スクリュ３３０のフライト３３３が動き、スクリュ３３０のねじ溝内に充填された樹脂ペレットが前方に送られる。図３に示される例では、成形材料として、樹脂ペレットを用いる。

スクリュ３３０は、例えば、軸方向に沿って後方（ホッパ３３５側）から前方（ノズル３２０側）にかけて、供給部３３０ａ、圧縮部３３０ｂ、計量部３３０ｃとして区別される。供給部３３０ａは、樹脂ペレットを受け取り前方に搬送する部分である。圧縮部３３０ｂは、供給された樹脂を圧縮しながら溶融する部分である。計量部３３０ｃは、溶融した樹脂を一定量ずつ計量する部分である。スクリュ３３０のねじ溝の深さは、供給部３３０ａで深く、計量部３３０ｃで浅く、圧縮部３３０ｂにおいて前方に向かうほど浅くなっている。なお、スクリュ３３０の構成は特に限定されない。例えばスクリュ３３０のねじ溝の深さは、一定であってもよい。

射出成形機１０は、シリンダ３１０内で溶融した樹脂をノズル３２０から射出し、金型装置８００内のキャビティ空間８０１に充填する。金型装置８００は固定金型及び可動金型で構成され、型締め時に固定金型と可動金型との間にキャビティ空間８０１が形成される。キャビティ空間８０１で冷却固化された樹脂は、型開き後に成形品として取り出される。成形材料としての樹脂ペレットは、ホッパ３３５からシリンダ３１０の後部に供給される。

シリンダ３１０の所定位置に供給口３１１が形成され、樹脂供給口にはホッパ３３５が接続されている。ホッパ３３５内の樹脂ペレットが樹脂供給口を通ってシリンダ３１０内に供給される。

シリンダ３１０は、ノズル３２０に至る長手方向に沿って５つのゾーンに分割されている。本実施形態では、５つのゾーン（ゾーンＺ１～Ｚ５）に加熱器３１３（ヒータ）が設けられている。また、ホッパ３３５が接続されている樹脂供給口近傍には冷却器３１２が設けられている。また、各ゾーンには、温度検出器３１４＿１～３１４＿５が設けられている。

本実施形態では、樹脂供給口近傍から順に、第１ゾーンＺ１、第２ゾーンＺ２、第３ゾーンＺ３、第４ゾーンＺ４、第５ゾーンＺ５と称する。第１ゾーンＺ１、及び第２ゾーンＺ２は、樹脂ペレットを受け取り前方に搬送する供給部３３０ａに設けられている。第３ゾーンＺ３は、供給された樹脂を圧縮しながら溶融する圧縮部３３０ｂに設けられている。第４ゾーンＺ４は、溶融した樹脂を一定量ずつ計量する計量部３３０ｃに設けられている。第５ゾーンＺ５は、ノズル３２０近傍に設けられている。

第１ゾーンＺ１、第２ゾーンＺ２、第３ゾーンＺ３、第４ゾーンＺ４、及び第５ゾーンＺ５には、個別に通電される加熱器３１３＿１～３１３＿５がそれぞれシリンダ３１０の外周に配置されている。加熱器３１３＿１～３１３＿５としては、例えばシリンダ３１０を外側から加熱するバンドヒータが用いられる。バンドヒータは、シリンダ３１０の外周を囲むように設けられる。換言すれば、シリンダ３１０の外周には、第１ゾーンＺ１～第５ゾーンＺ５に対応して面状の加熱器３１３＿１～３１３＿５が取り付けられている。加熱器３１３＿１～３１３＿５に通電することによりシリンダ３１０内で樹脂ペレットを加熱して、溶融させることができる。

複数の加熱器３１３＿１～３１３＿５は、シリンダ３１０の長手方向に沿って配列され、シリンダ３１０を長手方向に分割した、第１ゾーンＺ１～第５ゾーンＺ５の各々について個別に加熱する。各ゾーンＺ１～Ｚ５の温度が設定された温度になるように、複数の加熱器３１３＿１～３１３＿５が制御装置７００によってフィードバック制御される。各ゾーンＺ１～Ｚ５の温度は、温度検出器３１４＿１～３１４＿５により測定される。射出成形機１０の動作は、制御装置７００によって制御される。

次に、射出成形機１０の動作について説明する。

計量工程では、計量処理部６０２が、計量モータ３４０を回転駆動し、スクリュ３３０を回転させる。そうすると、スクリュ３３０のフライト（ねじ山）が動き、スクリュ３３０のねじ溝内に充填された樹脂ペレット（固体状の成形材料）が前方に送られる。樹脂ペレットは、シリンダ３１０内を前方に移動しながら、シリンダ３１０を介した加熱器３１３＿１～３１３＿５からの熱などで加熱されることで、徐々に溶融される。そして、樹脂ペレットは、シリンダ３１０の先端部において完全に溶融した状態となる。そして、液状の成形材料（樹脂）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は後退する。

計量モータエンコーダ３４１は、計量モータ３４０の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送信する。スクリュ３３０の回転速度を検出するスクリュ回転速度検出器は、計量モータエンコーダ３４１に限定されず、一般的なものを使用できる。

図４は、一実施形態に係る制御装置７００の構成要素を機能ブロックで示す図である。図４に図示される各機能ブロックは概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。各機能ブロックの全部または一部を、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。各機能ブロックにて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵ７０１にて実行されるプログラムにて実現される。または各機能ブロックをワイヤードロジックによるハードウェアとして実現してもよい。図４に示すように、制御装置７００は、入力処理部７１１と、温調制御部７１２と、取得部７１３と、判定部７１４と、移動制御部７１５と、を備える。

入力処理部７１１は、入力インターフェース７０３を介して、操作装置７５０からのユーザの操作を入力処理する。例えば、入力処理部７１１は、ユーザから、成形停止を示す操作を入力処理する。さらに、入力処理部７１１は、成形停止の後に、シリンダ３１０に設けられた加熱器３１３＿１～３１３＿５全てのオフにする操作を入力処理する。他の例としては、入力処理部７１１は、ユーザから、成形停止の後に、シリンダ３１０に設けられた加熱器３１３＿１～３１３＿５を制御温度にする操作を入力処理する。

制御温度とは、成形材料である樹脂ペレットが溶けない温度であって、すぐに成形可能な温度を示す。例えば、成形材料である樹脂ペレットが結晶性樹脂の場合、樹脂の融点から所定の温度（例えば２０°）下げた温度を、制御温度として定義する。他の例としては、成形材料である樹脂ペレットが非晶性樹脂の場合、ガラス転移点温度から所定の温度（例えば２０°）下げた温度を、制御温度として定義する。なお、所定の温度は、２０°に制限するものではなく、成形材料として用いる樹脂ペレットなどの実施態様に適切な温度が設定される。

温調制御部７１２は、入力処理部７１１により入力処理された操作に従って、加熱器３１３＿１～３１３＿５を制御する。

例えば、加熱器３１３＿１～３１３＿５をオフにする操作が入力処理された場合、温調制御部７１２は、加熱器３１３＿１～３１３＿５の加熱をオフにするよう制御する。

他の例としては、制御温度にする操作が入力処理された場合、温調制御部７１２は、加熱器３１３＿１～３１３＿５を制御温度にするよう制御する。

取得部７１３は、温度検出器３１４＿１～３１４＿５によって検出された温度を取得する。

例えば、制御温度にする操作が入力処理された場合、取得部７１３が温度検出器３１４＿１～３１４＿５によって検出された温度を取得する。そして、温調制御部７１２は、温度検出器３１４＿１～３１４＿５から取得した温度に基づいて、加熱器３１３＿１～３１３＿５の各々が制御温度になるように制御する。

本実施形態においては、射出装置３００によるシリンダ３１０から金型装置８００に成形材料を充填するための処理が停止した後、シリンダ３１０を加熱する加熱器３１３＿１～３１３＿５を停止させる制御が行われた場合、加熱器３１３＿１～３１３＿５を制御温度に低下させる制御が行われた場合、又は、加熱器３１３＿１～３１３＿５を成形可能な温度（以下、成形温度とも称する）を継続させる場合に、シリンダ３１０のうち、固形状態を有する樹脂ペレットをシリンダ３１０のノズル側に搬送する部分である供給部（例えばゾーンＺ１）の温度を、温度検出器３１４＿１から取得する。

つまり、本実施形態においては、シリンダ３１０内のゾーン１（固形状態を有する樹脂ペレットをシリンダ３１０のノズル側に搬送する部分である供給部の例）のようなスクリュ３３０の根元において、樹脂ペレットが溶融すると、樹脂ペレットをノズル側に搬送するのが難しくなる。根元で溶融した樹脂を取り切れない場合には、シリンダ３１０近傍のアッシーの分解が必要となり、時間を浪費する可能性がある。そこで、本実施形態においては、シリンダ３１０内のゾーン１の温度を、温度検出器３１４＿１から取得し、判定部７１４が、取得した温度に基づいて、ゾーン１に存在する樹脂ペレットが溶融しそうと判定した場合に、移動制御部７１５が、ゾーン１に存在する樹脂ペレットを移動させる制御を行う。本実施形態においては、ゾーン１に存在する樹脂ペレットを移動させるために、ノズル３２０から、溶融した樹脂（成形材料）のパージを行う例とする。

なお、溶融した樹脂をパージさせる量は、実施態様に応じて定められるものとするが、例えば、ゾーン１に存在する樹脂ペレットをゾーン２に移動させる量だけパージさせてもよい。つまり、シリンダ３１０の根本近傍で樹脂ペレットが溶融しなければよい。例えば、ゾーン２の樹脂ペレットが溶融した場合には、ゾーン１に存在する樹脂ペレットがゾーン２に存在する樹脂ペレットをノズル３２０側に押し出せるので、ノズル３２０側に樹脂を搬送可能なためである。

判定部７１４は、取得部７１３が温度検出器３１４＿１から取得した温度が、ゾーン１に存在する樹脂ペレットが溶融するか否かの基準として定められた所定の条件を満たしたか否かを判定する。

本実施形態に係る判定部７１４は、ゾーン１に存在する樹脂ペレットに与えられる熱量の積算値に基づいた条件による判定を行う。加熱器３１３＿１が設けられたシリンダ３１０の内壁から、樹脂ペレットに与えられる熱量の積算値Ｇ[J]は下記の式（１）から算出される。式（１）で示されるように、温度を取得時の時間ｔ２と、パージが行われた場合にはパージ終了時の時間、パージが行われていない場合には成形停止時の時間ｔ１と、との間の熱流量の積算値を算出する。

なお、加熱器３１３＿１が設けられたシリンダ３１０の内壁から樹脂ペレットに与えられる、単位長さ当たりの熱流量Ｑ[J/s]は、フーリエの法則に基づいて、下記の式（２）から算出される。なお、固体樹脂及び空隙の熱伝導率ｋ、単位長さ当たりのシリンダ内壁面積Ａ、スクリュ表面の温度Ｔ１、及びシリンダ内壁の温度Ｔ２、シリンダ内壁とスクリュ表面との間の距離Ｌと定義する。

図５は、温度Ｔ１の検出先となるスクリュ表面の位置、及び温度Ｔ２の検出先となるシリンダ内壁の位置を例示した図である。図５に示されるシリンダ内壁の温度Ｔ２は、温度検出器３１４＿１が検出する温度に基づいて推定可能である。また、スクリュ表面の温度Ｔ１は、当該シリンダ３１０内の温度変化を示した数式モデルと、温度検出器３１４＿１が検出する温度と、の組み合わせに基づいて、推測可能である。

これにより、本実施形態に係る判定部７１４は、温度検出器３１４＿１が検出する温度に基づいて、ゾーン１に存在する樹脂ペレットに与えられる熱量の積算値Ｇ[J]を算出できる。

判定部７１４は、ゾーン１に存在する樹脂ペレットに与えられる熱量の積算値Ｇ[J]が、閾値以上となるか否かを判定する。当該判定は、式（３）として表すことができる。なお、補正値Ｘ、樹脂ペレットの質量ｍ、樹脂ペレットの比熱ｃ、樹脂ペレットが結晶性樹脂の場合には樹脂の融点又は非晶性樹脂の場合にはガラス転移点温度Ｔｇと定義する。補正値Ｘは、実施態様に応じて定められる値とする。例えば、補正値Ｘは、ゾーン１の樹脂ペレットの半分が溶融するために必要な熱量の積算値になるように設定するなどが考えられる。さらに、パージが行われた場合にはパージ停止時のゾーン１（シリンダ３１０の根本の一例）の樹脂の温度、パージが行われていない場合には成形停止時のゾーン１の樹脂の温度Ｔ０[K]と定義する。ゾーン１の樹脂の温度Ｔ０とは、例えば、ゾーン１内に存在する樹脂の温度の平均値とする。上述したシリンダ３１０内の温度変化を示した数式モデルから、判定部７１４は、ゾーン１内の樹脂の温度分布を推定できる。そして、判定部７１４は、当該温度分布からゾーン１内の樹脂の温度の平均値を算出できる。

式（３）で示される例では、結晶性樹脂の場合には樹脂の融点又は非晶性樹脂の場合にはガラス転移点温度に達する熱量の９０％を閾値とした例について説明するが、熱量の９０％を閾値とする例に制限するものではない。閾値は、樹脂の融点又は非晶性樹脂の場合にはガラス転移点温度に達する前の熱量であり、パージの回数を減らせるように大きめの値であればよい。

移動制御部７１５は、取得部７１３が温度検出器３１４＿１から取得した温度が所定の条件を満たした場合に、ゾーン１に存在する樹脂ペレットの移動制御を行う。本実施形態では、判定部７１４が、所定の条件として、式（３）を満たしたと判定した場合に、ゾーン１に存在する樹脂ペレットの移動制御を行う。なお、本実施形態は、所定の条件を式（３）を満たす場合に制限するものではなく、温度検出器３１４＿１から取得した温度に基づいて、ゾーン１に存在する樹脂ペレットが溶融すると推測可能な条件であればよく、周知の手法を問わず、どのような条件を定めてもよい。

このように、移動制御部７１５は、取得部７１３が取得した温度に基づいて算出された、充填する処理が停止した後に、シリンダ３１０から、ゾーン１に存在する樹脂ペレットに与えられた熱量が、樹脂ペレットが溶融する熱量に基づいて定められた閾値以上となった場合（所定の条件を満たした場合）に、ゾーン１に存在する樹脂ペレットをノズル３２０側に移動させる。本実施形態に係る移動制御部７１５は、ゾーン１に存在する樹脂ペレットをノズル３２０側に移動させるために、溶融した樹脂をノズル３２０から射出するパージ制御を行う。本実施形態では、パージ制御を行う例について説明するが、パージ制御に制限するものではない。つまり、射出成形機１０が、ゾーン１に存在する樹脂ペレットを、ゾーン１から移動させればよく、例えば、ゾーン１に存在する樹脂ペレットを、供給口３１１から取り除くような機構を設けてもよい。

次に、第１実施形態に係る射出成形機１０における成形を停止した後に行われる制御方法について説明する。図６は、第１実施形態に係る射出成形機における成形を停止した後に行われる制御を示したフローチャートである。

まず、射出成形機１０の制御装置７００は、成形を停止する（Ｓ７０１）。本実施形態においては、成形が停止した後、射出装置３００のシリンダ３１０の前端部に設けられるノズル３２０が、金型装置８００から離れるように、射出装置３００が移動される。本実施形態においては、成形の停止が、シリンダ３１０に成形材料を充填して計量が終わったタイミングで止める例について説明するが、成形の停止のタイミングは任意でよい。例えば、計量途中等であってもよい。

その後、入力処理部７１１は、加熱器３１３を全て停止させる操作を受け付けたか否かを判定する（Ｓ７０２）。加熱器３１３を全て停止させる場合としては、例えば、長時間成形を停止する場合が考えられる。

加熱器３１３を全て停止させる操作を受け付けたと判定した場合（Ｓ７０２：Ｙｅｓ）、温調制御部７１２は、加熱器３１３（全てのゾーンの加熱器３１３＿１～３１３＿５）をオフにする制御を行う（Ｓ７０３）。

次に、取得部７１３は、ゾーン１の温度検出器３１４＿１から温度を取得する（Ｓ７０４：取得工程の一例）。判定部７１４は、取得した温度に基づいて、パージ終了時の時間、又はパージが行われていない場合には成形停止時の時間から、樹脂ペレットに与えられる熱量の積算値を算出する（Ｓ７０５）。

そして、判定部７１４は、熱量の積算値が、閾値（上述した閾値（０．９・Ｘ・ｍ・ｃ（Ｔｇ－Ｔ１）とする）以上か否かを判定する（Ｓ７０６）。熱量の積算値が、閾値より小さいと判定した場合（Ｓ７０６：Ｎｏ）、Ｓ７０９の処理に進む。

一方、判定部７１４は、熱量の積算値が、閾値以上と判定した場合（Ｓ７０６：Ｙｅｓ）、移動制御部７１５が、溶融した樹脂をノズル３２０から射出するパージ制御を行い、ゾーン１の樹脂ペレットを、ゾーン１から移動させる（Ｓ７０７：移動制御工程の一例）。判定部７１４は、熱量の積算値を初期化する（Ｓ７０８）。

そして、判定部７１４は、取得部７１３が取得した温度が、制御温度以下になったか否かを判定する（Ｓ７０９）。制御温度より大きいと判定した場合（Ｓ７０９：Ｎｏ）、Ｓ７０４のゾーン１の温度検出器３１４＿１から温度の取得から再開する。

一方、判定部７１４は、取得部７１３が取得した温度が、制御温度以下になったと判定した場合（Ｓ７０９：Ｙｅｓ）、処理を終了する。

一方、入力処理部７１１が、加熱器３１３を全て停止させる操作を受け付けていないと判定した場合（Ｓ７０２：Ｎｏ）、さらに、加熱器３１３を制御温度に切り替える操作を受け付けたか否かを判定する（Ｓ７１０）。制御温度に切り替える場合としては、例えば、停止後の立ち上げ時の昇温は早くしたいが、パージする成形材料の量を少なくしたい場合が考えられる。

加熱器３１３を制御温度に切り替える操作を受け付けたと判定した場合（Ｓ７１０：Ｙｅｓ）、Ｓ７０４～Ｓ７０８と同様に、加熱器３１３（全てのゾーンの加熱器３１３＿１～３１３＿５）をオフにする制御を行った後に、樹脂ペレットに与えられる熱量の積算値を算出し、積算値に応じてパージ制御及び積算値の初期化を行う（Ｓ７１２～Ｓ７１６）。

その後、判定部７１４は、取得部７１３が取得した温度が、制御温度近傍になったか否かを判定する（Ｓ７１７）。制御温度近傍になったと判定した場合（Ｓ７１７：Ｙｅｓ）、
温調制御部７１２は、加熱器３１３（全てのゾーンの加熱器３１３＿１～３１３＿５）をオンにした上で、制御温度を維持するように制御を行う（Ｓ７１８）。制御温度近傍になっていないと判定した場合（Ｓ７１７：Ｎｏ）、Ｓ７１９の処理に進む。

そして、判定部７１４は、取得部７１３が取得した温度が、制御温度以下になったか否かを判定する（Ｓ７１９）。制御温度より大きいと判定した場合（Ｓ７１９：Ｎｏ）、Ｓ７１２のゾーン１の温度検出器３１４＿１から温度の取得から再開する。

一方、判定部７１４は、取得部７１３が取得した温度が、制御温度以下になったと判定した場合（Ｓ７１９：Ｙｅｓ）、処理を終了する。

Ｓ７１０において、加熱器３１３を制御温度に切り替える操作を受け付けていないと判定した場合（Ｓ７１０：Ｎｏ）、取得部７１３は、ゾーン１の温度検出器３１４＿１から温度を取得する（Ｓ７２０：取得工程の一例）。このように、成形温度を維持する場合としては、例えば、パージ量は多くてもいいから成形温度を維持したい場合が考えられる。このように、成形温度を維持したい場合でも、ゾーン１の樹脂ペレットが溶融するのは抑止したい。そこで、本実施形態では、以下の処理を行う。

判定部７１４は、取得した温度に基づいて、パージ終了時の時間、又はパージが行われていない場合には成形停止時の時間から、樹脂ペレットに与えられる熱量の積算値を算出する（Ｓ７２１）。

そして、判定部７１４は、熱量の積算値が、閾値（上述した閾値（０．９・Ｘ・ｍ・ｃ（Ｔｇ－Ｔ１）とする）以上か否かを判定する（Ｓ７２２）。熱量の積算値が、閾値より小さいと判定した場合（Ｓ７２２：Ｎｏ）、Ｓ７２５の処理に進む。

一方、判定部７１４は、熱量の積算値が、閾値以上と判定した場合（Ｓ７２２：Ｙｅｓ）、移動制御部７１５が、溶融した樹脂をノズル３２０から射出するパージ制御を行い、ゾーン１の樹脂ペレットを、ゾーン１から移動させる（Ｓ７２３：移動制御工程の一例）。判定部７１４は、熱量の積算値を初期化する（Ｓ７２４）。

そして、判定部７１４は、成形を開始したか否かを判定する（Ｓ７２５）。開始されていないと判定した場合（Ｓ７２５：Ｎｏ）、Ｓ７２０のゾーン１の温度検出器３１４＿１から温度の取得から再開する。

一方、判定部７１４は、成形を開始したと判定した場合（Ｓ７２５：Ｙｅｓ）、処理を終了する。

上述した処理手順のように、本実施形態では、加熱器３１３の温度を監視するだけではなく、当該温度から導出される成形材料（樹脂ペレット）に積算される熱量に基づいて、成形材料が溶融しているか否かを判定する。これにより、成形材料が溶融しているか否かの判定精度を向上させることができる。当該判定結果に応じて、成形材料の移動制御を行うことで、シリンダ３１０の根本近傍で成形材料が溶融することを抑止できる。

本実施形態の取得部７１３が温度検出器３１４＿１から温度を取得する間隔は、例えば、加熱器３１３の制御可能な間隔等に基づいて設定される。

本実施形態においては、成形を停止した後に再立ち上げを行う際に、シリンダ３１０に樹脂（成形材料）が充填された状態で行われるため、再立ち上げの時間を短縮できる。同様に、加熱器３１３の温度を制御温度まで低下させた場合、再び成形可能な温度に上昇させる際に、シリンダ３１０に樹脂（成形材料）が充填された状態で行われるため、再立ち上げの時間を短縮できる。

従来、成形を行わないにもかかわらず、加熱器３１３を成形可能な温度（成形温度）を維持しておく場合に、長時間放置すると樹脂ペレット（成形材料）がスクリュ３３０の根元で過剰に熱量が加わることで溶けてしまい、樹脂ペレットが上手く搬送できなくなってしまうという問題が生じていた。この場合、加熱器３１３を制御温度に低下させることで、樹脂ペレットの溶融を抑止することが考えられるが、制御温度に低下するまでに加えられた熱量で、樹脂ペレットが溶融する可能性があった。

これに対して、本実施形態においては、上述したように、熱量の積算値が閾値を超えた場合に限り、パージ制御を行うことで、シリンダ３１０の根本近傍で成形温度が溶融することを抑止できる。また、上述したパージ制御によって、従来のようにシリンダ３１０内の成形材料を全て排出する必要がなくなるため、成形材料の消費量を削減できる。

このように上述した実施形態に係る射出成形機１０は、成形材料に加えられた熱量に応じて、樹脂ペレット（成形材料）を移動させることで、成形材料の損失の抑止と、成形開始になるまでの時間短縮と、を実現させる。

さらに、停止する際に行う処理を自動化することで、制御に関する負担を軽減できる。これによる人件費を削減できる。

以上、本発明に係る射出成形機の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組み合わせが可能である。それらについても当然に本発明の技術的範囲に属する。

１０ 射出成形機
３００ 射出装置
３３０ スクリュ
７００ 制御装置
７１１ 入力処理部
７１２ 温調制御部
７１３ 取得部
７１４ 判定部
７１５ 移動制御部

Claims (6)

1. シリンダ内で計量された成形材料を金型装置に充填する射出装置を制御する制御装置を備え、
   前記制御装置は、
   前記射出装置による前記シリンダから前記金型装置に前記成形材料を充填するための処理が停止した後、前記シリンダのうち、固形状態を有する前記成形材料を前記シリンダのノズル側に搬送する部分の温度を取得する取得部と、
   前記取得した温度が、所定の条件を満たした場合に、前記部分に存在する前記成形材料の移動制御を行う移動制御部と、を備える、
   射出成形機。
2. 前記移動制御部は、前記部分に存在する前記成形材料の移動制御として、前記ノズルから前記成形材料を射出することで、前記部分に存在する前記成形材料を前記ノズル側に移動させる、
   請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記移動制御部は、前記取得した温度に基づいて算出された、前記充填する処理が停止した後に、前記シリンダから、前記部分に存在する前記成形材料に与えられた熱量が、前記成形材料が溶融する熱量に基づいて定められた閾値以上となった場合に、前記部分に存在する前記成形材料を前記ノズル側に移動させる、
   請求項１又は２に記載の射出成形機。
4. 前記取得部は、前記充填する処理が停止した後、前記シリンダを加熱する加熱器を停止させる制御、前記加熱器を所定の温度に低下させる制御、及び、前記加熱器によって、前記射出装置が前記成形材料を用いた成形が可能な温度を継続させる制御のうち、いずれか一つの制御を行う場合に、前記シリンダのうち、前記部分の温度を取得する、
   請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の射出成形機。
5. 射出装置によるシリンダから金型装置に成形材料を充填するための処理が停止した後、前記シリンダのうち、固形状態を有する前記成形材料を前記シリンダのノズル側に搬送する部分の温度を取得する取得部と、
   前記取得した温度が、所定の条件を満たした場合に、前記部分に存在する前記成形材料の移動制御を行う移動制御部と、
   を備える射出成形機の制御装置。
6. 射出装置によるシリンダから金型装置に成形材料を充填するための処理が停止した後、前記シリンダのうち、固形状態を有する前記成形材料を前記シリンダのノズル側に搬送する部分の温度を取得する取得工程と、
   前記取得した温度が、所定の条件を満たした場合に、前記部分に存在する前記成形材料の移動制御を行う移動制御工程と、
   を有する射出成形機の制御方法。

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