JP3542060B2 - 射出成形機およびそのノズル温度制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は射出成形機および、これに設けられた射出用ノズルの温度制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に射出成形機は、成形品の品質を安定化させるため、そのバレル温度を所定温度に制御するように構成されている。図５は、上記射出成形機を構成する射出ユニットの要部構造を示す概略縦断面図である。この射出ユニットでは、バレル２１内にスクリュウ２２が回転および進退自在に配設されている。バレル２１の外周面には電熱式のヒータ（バンドヒータなど）２４ａ，２４ｂ，２４ｃが、バレル２１の肉部には温度センサ２５ａ，２５ｂ，２５ｃがそれぞれ設けられている。これらの温度センサはそれぞれ加熱制御部２６ａ，２６ｂ，２６ｃに連絡され、これらの加熱制御部はそれぞれ開閉器２７ａ，２７ｂ，２７ｃに連絡され、さらにこれらの開閉器は加熱電源２６および、前記ヒータ２４ａ〜２４ｃに連絡されている。
図５において２８はノズルであり、その先端部には溶融樹脂の射出口２８ａが開口している。また、ノズル２８の前方には、図示されない金型が配備され、この金型に前記射出口２８ａを当接させて射出を行うようになっている。
【０００３】
上記射出成形機による成形工程は一般に、▲１▼型閉（型締）、▲２▼ノズルタッチ（ノズル先端部が金型に当接）、▲３▼射出（充填・保圧）、▲４▼金型冷却、▲５▼樹脂原料の可塑化・計量、▲６▼型開、▲７▼成形品取出し、▲１▼型閉、…の順に行われる。ただし、これらの工程は単独に行われるのではなく、それぞれが連携をとりながら自動的に行われる。
【０００４】
すなわち、スクリュウ２２が回転し、バレル２１に供給された樹脂原料がスクリュウ２２のスパイラル状フライト２３により、図示しない金型に向けて輸送される。この間において、樹脂原料はバレル２１とスクリュウ２２との隙間で生じる剪断作用と、上記ヒータ２４ａ〜２４ｃによる加熱とによって溶融されながら、成形１サイクル分の射出量がバレル２１内の先端部に計量される（可塑化・計量工程）。また、上記各ヒータの温度制御は、温度センサ２５ａ〜２５ｃからの信号を加熱制御部２６ａ〜２６ｃで受け、この加熱制御部により開閉器２７ａ〜２７ｃを開閉して加熱電源２６からの電力を各ヒータに供給／停止することで行われる。そして、上記バレル２１内先端部に計量された溶融樹脂は、スクリュウ２２の前進により、図示しない金型内に射出されて成形品に加工される（射出・充填・保圧工程）。
【０００５】
上記可塑化・計量工程において樹脂原料は、上記ヒータにより加熱されるだけではなく、スクリュウ２２の回転・後退による混練作用によって発熱する。ところが、スクリュウ２２が後退するため、スクリュウ２２とバレル２１との相対位置が変化するとともに、スクリュウ２２の混練有効長さが短くなっていく。
このため、上記温度制御装置を配備しているにもかかわらず、バレル２１内の溶融樹脂温度は、スクリュウ２２の前進限位置から後退限位置に向かって次第に低下する温度分布になりやすく、成形品の品質を均一にするのが難しいという問題があった。
【０００６】
上記問題点を解消するための手段が、特開平７−１８６２２７号公報に提案されている。この公報に開示された「射出成形機のバレル温度制御方法」では、温度検出手段を有するバレルの外周面にヒータを設け、前記温度検出手段によりバレル温度を検出して前記ヒータの作動制御（バレルの温度制御）を行うようにした射出成形機の温度制御方法において、成形サイクルに連動するシーケンス制御手段を設け、バレルの温度制御に際して、前記温度検出手段によるヒータの作動制御（加熱制御）に加えて、射出工程中の特定時間帯に前記シーケンス制御手段を介して追加補償的に前記ヒータの作動制御を行うようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の射出成形機では、加熱制御の変動による影響を小さくする（バレル温度の変動を小さくする）目的で、バレルの肉厚を相当に厚くしている。そのためバレル温度制御の応答性が低くなるので、上記公報に提案された温度制御方法は、前記計量工程の時間が長い成形の場合には有効であるが、計量時間が短い場合には、必ずしも充分な効果が得られないという不具合があった。
【０００８】
本発明は、従来技術の上記問題点を解決ようとするもので、第１の目的は、バレル先端部に、従来構造のノズルに代えて、所定構成のノズルと、これを加熱するための加熱手段と、この加熱手段用の温度制御手段とを設けることにより、成形サイクルの長短にかかわりなく、射出される溶融樹脂の温度を均一に制御して、品質が均一な成形品を安定して得ることができる射出成形機を提供することにある。
本発明の第２の目的は、このような射出成形機において、前記ノズルの温度を的確に制御する方法を提供することである。
以下、本発明の目的を請求項別に具体的に説明する。
【０００９】
（１）請求項１の発明
成形サイクルの長短に影響されずに、射出される溶融樹脂を均一温度に制御することができる射出成形機を提供することが目的である。
【００１０】
（２）請求項２の発明
請求項１の射出成形機で望まれることは、成形品の取出し後に、溶融樹脂がノズル先端部の射出口から漏れないうえ、次の成形サイクル開始時に前記ノズル先端部を迅速に加熱できること、すなわちノズル先端部の温度制御の応答性を高めること、さらに、次サイクルの射出分の樹脂が均一に所定の射出温度に保温されることなどである。
したがって請求項２の発明の目的は、請求項１の目的に加えて、上記要求を満たす射出成形機を提供することである。
【００１１】
（３）請求項３の発明
請求項２の発明では前記ノズルを、肉厚が異なる複数のノズル部分により構成する。したがって、請求項３の発明の目的は、それぞれのノズル部分の機能を充分に発揮させることができるノズル温度制御方法を提供することである。
【００１２】
（４）請求項４の発明
請求項３のノズル温度制御方法において、該ノズル内の溶融樹脂温度を、より精度よく制御することが目的である。
【００１３】
（５）請求項５の発明
請求項４のノズル温度制御方法において、金型への溶融樹脂の射出・充填工程以外の工程で、前記ノズル先端部から溶融樹脂が漏れるのを防止することを目的とする。
【００１４】
（６）請求項６の発明
請求項４のノズル温度制御方法において、前記ノズル内にある、次サイクルで射出される溶融樹脂の温度を、より精度よく制御することを目的とする。
【００１５】
（７）請求項７，８の発明
請求項４のノズル温度制御方法において、ノズル温度制御の変動の影響を小さくすることを目的とする。
【００１６】
（８）請求項９の発明
請求項４のノズル温度制御方法において、ノズル温度制御の外乱による変動の影響を小さくすることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の射出成形機は、バレル内にスクリュウを回転・進退自在に設け、バレルの適宜位置にヒータを設け、前記スクリュウおよびヒータの作動により樹脂原料を可塑化させるとともに、バレル内の前記スクリュウ直近前方部分に射出１サイクル分の溶融樹脂を計量した後、金型への射出を行う射出ユニットを備えた射出成形機において、前記バレルの先端部に射出１サイクル分の溶融樹脂量と同容積の内部空間を有するノズルを設け、該ノズルにはヒータと温度検出手段とを設け、これらのヒータおよび温度検出手段を、前記ヒータの作動を制御する加熱制御部に連絡したことを特徴とする。
【００１８】
すなわち、本発明の射出成形機は、従来構造の射出ユニットのノズルに代えて上記構成のノズルを配備したことを骨子としている。このノズルは、金型に射出される溶融樹脂の温度を均一化するための、いわば温度補償部であって、バレル内のスクリュウ直近、かつ前方部分に計量した、射出１サイクル分の溶融樹脂を射出１サイクル分の時間だけ蓄溜し、この間に前記溶融樹脂の温度を前記ヒータの作動制御により均一化して金型に射出する作用をなすものである。
【００１９】
請求項２に記載の射出成形機は、請求項１において前記ノズルを、肉厚が異なる複数のノズル部分により構成するとともに、先端部に近いノズル部分ほど肉厚を小さくしたしたことを特徴とする。
このように、金型に当接するノズル先端部の熱容量を最小にすることで、ヒータのｏｎ／ｏｆｆに対する前記ノズル先端部の応答速度が高くなり、昇温・降温操作が迅速に行なわれるため、前記ノズル先端部により、溶融樹脂の通路を開閉する開閉弁と同様な作用が得られる。
【００２０】
請求項３に記載の射出成形機のノズル温度制御方法は、請求項２に記載の射出成形機のノズル温度を制御する方法であって、各ノズル部分にヒータおよび温度検出手段を個別に設け、これらのヒータおよび温度検出手段を加熱制御部に連絡し、該加熱制御部により各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御することを特徴とする。
このように、各ノズル部分の温度を個別に制御することで、各ノズル部分による所期の作用を確実に発揮させることができ、主ノズル部により射出前の溶融樹脂温度の均一化を行うことができるうえ、ノズル先端部の射出口の温度低下による溶融樹脂の硬化によって、ノズルからの溶融樹脂の漏れを防止することができて、溶融樹脂の計量精度が向上する。
【００２１】
請求項４に記載の射出成形機のノズル温度制御方法は、請求項３において、成形サイクルに連動するシーケンス制御手段を介して、各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御することを特徴とする。
このように、成形サイクルに連動するシーケンス制御手段によって追加補償的な温度制御を行うので、請求項３によるノズル温度制御の精度を更に向上させることができて、射出するべき溶融樹脂の温度を高度に均一化するとともに、計量精度を更に高めることが可能となる。
【００２２】
請求項５に記載の射出成形機のノズル温度制御方法は、請求項４において前記ノズルの先端部を金型に当接させた状態で連続成形を行う場合において、各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するときには、金型への溶融樹脂の射出・充填完了後に、前記ノズルの先端部に位置するノズル部分に設けたヒータによる加熱を停止し、次の射出前の適宜時に加熱を再開することを特徴とする（図４を参照）。
【００２３】
請求項６に記載の射出成形機のノズル温度制御方法は、請求項４または５において、前記ノズルの先端部を金型に当接させた状態で連続成形を行う場合において、各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するときには、金型への溶融樹脂の射出・充填完了後に、前記ノズルの先端部に位置するノズル部分以外のノズル部分に設けたヒータによる加熱を停止し、溶融樹脂の計量完了後から次の射出・充填完了後までの間、加熱を行うことを特徴とする（図４を参照）。
このような制御方法は、連続成形に限らず、成形サイクルが相当に長い場合にも有効に適用できる。
【００２４】
請求項７に記載の射出成形機のノズル温度制御方法は、請求項４において各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するに際し、こまめなｏｎ／ｏｆｆの繰り返しでなく、１回の昇温・降温操作を行うことを特徴とする。
【００２５】
請求項８に記載の射出成形機のノズル温度制御方法は、請求項４において、各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するに際し、前記温度検出手段で検出された各ノズル部分の温度からのフィードバックによるＰＩＤ等のｏｎ／ｏｆｆの制御ではなく、アナログ的なリニアな制御を行うことを特徴とする。
【００２６】
請求項９に記載の射出成形機のノズル温度制御方法は、請求項４において、各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するに際し、前記ノズル周辺の外気温度を検出し、該検出温度と連動させて各ヒータの作動を制御することを特徴とするものである。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。
実施例１
図１は射出成形機を構成する射出ユニットの要部構造を示す概略縦断面図である。この射出ユニットは、図５に示す従来の成形機のノズル２８に代えて、バレル１の先端部に射出１サイクル分の溶融樹脂量と同容積の内部空間を有するノズル８を設け、このノズル８に電熱式のヒータと、温度センサーとを設け、これらのヒータおよび温度センサーを加熱制御部に連絡したものである。
【００２８】
上記ノズル８は、肉厚が異なる複数のノズル部分により構成するとともに、先端部に近いノズル部分ほど肉厚を小さくすることが好ましい（請求項２）。このため図１のノズル８は、肉厚および内径が大きく、ノズル８の内容積の大部分を占める主ノズル部８ａと、溶融樹脂の射出口１１が形成され、内容積が主ノズル部８ａに比べて相当に小さいノズル先端部８ｂとで構成してある。また、これらノズル部分の肉部に温度センサ１０ａ，１０ｂと、各ノズル部分の外周面に電熱式のヒータ９ａ，９ｂとをそれぞれを個別に設けてある。そして、温度センサ１０ａ，１０ｂをそれぞれ加熱制御部６ｃ，６ｄに、これらの加熱制御部をそれぞれ開閉器７ｃ，７ｄに、さらにこれらの開閉器を加熱電源６およびヒータ９ａ，９ｂに、それぞれ連絡してある（請求項３）。
【００２９】
上記射出ユニットのその他の部分の構成は図５の従来例と同様であり、１はバレル、２はスクリュウ、３はスクリュウのフライト、４ａおよび４ｂは電熱式のヒータ、５ａおよび５ｂは温度センサ、６ａおよび６ｂは加熱制御部、７ａおよび７ｂは開閉器であり、加熱電源６は全てのヒータ４ａ，４ｂ，９ａおよび９ｂへの電力供給を賄うようになっている。
【００３０】
上記射出成形機による成形工程は、基本的には図５に示す従来の成形機と同様であるが、以下の点で異なる。
成形開始時の樹脂原料の可塑化・計量工程では、スクリュウ２の回転と、ヒータ４ａ，４ｂの作動とによりノズル８内（図１のＡで示す部分）に成形１サイクル分（１回の射出分）の溶融樹脂と、バレル内のスクリュウ直近前方部分（バレル１の先端部内、すなわち図１のＢで示す部分）に成形１サイクル分の溶融樹脂とを計量する（図１の状態。ただし、溶融樹脂は図示されていない）。
【００３１】
ついで行う１回目の射出工程では、スクリュウ２の前進により、ノズル８内の溶融樹脂を金型に射出するのと並行して、バレル先端部内に計量した溶融樹脂をノズル８内に圧入する。２回目以降の成形では、図５の射出成形機の場合と同様に成形１サイクル分の溶融樹脂をバレル先端部内に計量（図１の状態）した後、上記と同様にスクリュウ２の前進によりノズル８内樹脂の射出を行う。
【００３２】
上記射出成形機による成形工程においてヒータ４ａ，４ｂ，９ａ，９ｂの温度制御は、温度センサ５ａ，５ｂ，１０ａ，１０ｂからの信号を加熱制御部６ａ〜６ｄで受け、これらの加熱制御部により開閉器７ａ〜７ｄを開閉して加熱電源６からの電力を各ヒータに供給／停止することで行う。
【００３３】
上記射出ユニットでは、バレル１先端部内の溶融樹脂が、バレル１に設けたヒータの作動制御によってほぼ均一に加熱され、ついでノズル８内では、これに設けたヒータの作動制御より、成形１サイクル分の時間をかけて温度の均一化処理が行われるため、温度を高度に均一化した溶融樹脂を金型に射出することができ、高品質の成形品を安定して得ることが可能である。
このようにノズル８は、バレル先端部内に計量された温度ばらつきのある溶融樹脂の温度を均一化した後、金型に射出するための温度補償部として作用するものである。
【００３４】
なお、肉厚が異なる複数のノズル部分によりノズル８を構成するとともに、先端部に近いノズル部分（８ｂ）の肉厚を溶融樹脂の射出口１１から遠い方のノズル部分（８ａ）よりも小さくしたことによる作用効果、および、これらのノズル部分にヒータおよび温度センサを個別に設け、各ノズル部分のヒータの作動を加熱制御部により個別に制御することによる作用効果についての説明は、次の実施例２の説明の中で行う。
【００３５】
実施例２
図２に示す射出ユニットは、図１の射出ユニットにおける開閉器７ｃ，７ｄを、成形サイクルに連動するシーケンス制御手段１２に連絡し、各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するように構成したものである（請求項４）。以下、これによる作用効果につて説明する。
【００３６】
成形サイクルからみた場合、ノズル部の樹脂は射出時には抵抗無く流れ、それ以外の時には流れが止まっていることが望ましい。そこで、実施例１，２の射出成形機により連続成形する場合には、従来の成形機と同様に、ノズル８の射出口１１を金型に当接させた状態に維持するともに、金型の設定温度は、溶融樹脂を冷却するためにノズル８の制御温度よりも低くする。
したがって、実施例１，２の射出ユニットにおいては、射出・充填工程完了後にヒータ９ｂによるノズル先端部８ｂの加熱を止めることで、射出口１１からの溶融樹脂の漏れを防ぐことができる（請求項５、図４を参照）。
【００３７】
なぜなら、射出口１１は低温の金型に接しているとともに、ノズル先端部８ｂの熱容量が小さいため、これの加熱と中止すると、射出口１１が金型により急速に冷却され、射出口１１の溶融樹脂が硬化してシールされるからである。その結果、ノズル８内での溶融樹脂の計量を、より正確に行うことができるうえ、成形中の「糸引き」のトラブルがなくなる。逆に、射出前の適当な時に、ヒータ９ｂを作動させてノズル先端部８ｂを急速に加熱することができるので、成形サイクルに悪影響を与えることがないという効果もある（請求項５、図４を参照）。
これに対して主ノズル部８ａでは、ノズル先端部８ｂに比べて熱容量が大きいため、ヒータ９ａのｏｎ／ｏｆｆによる急激な温度変動が伴わないので、バレル１先端部で生じた溶融樹脂の温度ばらつきを確実に小さくすることができる。
【００３８】
また、成形サイクルが長い場合（連続成形を含む）、ノズル８の温度を高めに保つと「樹脂焼け」が生じやすくなるが、ヒータ９ａによる主ノズル部８ａの加熱制御を、溶融樹脂の計量完了後から次の射出・充填完了後までの間行うことで、必要な溶融状態を維持することができるとともに、上記「樹脂焼け」を防止することが可能となる（請求項６、図４を参照）。
【００３９】
図５の射出ユニットでは、ヒータ２４ａ〜２４ｃによる加熱制御を行うに際して、温度センサ２５ａ〜２５ｃによる検出温度が設定温度に比べて所定温度だけ下がればヒータのｏｎ操作を行い、逆に所定温度だけ上昇すればヒータのｏｆｆ操作を行うようにしている。
しかし、このような制御方法では、樹脂温度が常に設定温度の前後で、ある幅をもって変動することになり、成形サイクルとヒータのｏｎ／ｏｆｆが連動しない場合には、射出サイクル間で樹脂温度に差が生じる。例えば、前回の射出サイクルでは樹脂温度がほぼｔ１ であったものが、今回の射出サイクルではほぼｔ２ となり、ｔ１ とｔ２ との差が大きくなってしまう。
【００４０】
そこで、この実施例２では、各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するに際し、こまめなｏｎ／ｏｆｆの繰り返しでなく、１回の昇温・降温操作を行う（請求項７）。すなわち、ヒータ９ａおよび９ｂを成形サイクルに連動して作動させるに際して、成形サイクルの所定の工程になった時にこれらのヒータへの通電操作を行う。この場合、所定の時間だけ通電し、ノズル部の温度を昇温させる。この通電時間は、成形サイクルにより適宜に設定される。こうすることで、ノズル部の溶融樹脂温度は成形サイクルに対応して、滑らかな温度上昇・降下を繰り返すため上記従来の温度制御方法とは違って、射出される溶融樹脂の、成形サイクル間での温度差が小さくなる効果がある。
【００４１】
同様に、成形サイクルに合わせた電圧制御によりヒータ９ａ，９ｂの作動制御を行うことによっても、射出サイクル間で溶融樹脂温度差を小さくすることができる。また、ヒータ９ａ，９ｂの作動を個別に制御するに際し、昇温・降温操作のためのヒータ操作を、温度センサ１０ａ，１０ｂで検出された各ノズル部分の温度からのフィードバックによるＰＩＤ等のｏｎ／ｏｆｆ制御ではなく、アナログ的なリニアな制御により行うことが望ましい（請求項８）。これにより、成形サイクル間での射出溶融樹脂の温度差を小さくすることができる。
【００４２】
実施例３
図３に示す射出ユニットは、図２の射出ユニットにおける温度センサ１０ａ，１０ｂに代えて、ノズル８周辺の外気温度を検出する温度センサ１３ａ，１３ｂを設けたものである。すなわち、温度センサ１３ａを加熱制御部６ｃを介して開閉器７ｃに、温度センサ１３ｂを加熱制御部６ｄを介して開閉器７ｄに、それぞれ連絡し、開閉器７ｃおよび７ｄを、成形サイクルに連動するシーケンス制御手段１３を連絡してある（請求項９）。
【００４３】
ノズル周囲の外気温は、ノズル８の温度を降下させる最も大きく要因である。そこで、この実施例では温度センサ１３ａ，１３ｂでノズル８周辺の外気温度を検出し、検出された外気温度からのフィードバックにより、シーケンス制御手段１３を介してヒータ９ａ，９ｂの作動時間（ノズル８の加熱時間）を制御する。こうすることで、射出される溶融樹脂の、成形サイクル間での温度差を小さくすることができる。
【００４４】
上記実施例２，３では、ヒータ９ａ，９ｂへの通電（ノズル部分８ａ，８ｂの加熱）を図４に示すシーケンスにより行う。図４において横軸は成形工程を示しｏｎは通電を、ｏｆｆは通電停止をそれぞれ示している。具体的には、主ノズル部８ａでは、射出・充填工程完了後にヒータｏｆｆとし、金型冷却および計量工程が完了するまでヒータｏｆｆの状態を維持する。計量工程の完了後にヒータｏｎとし、次の成形サイクルの射出・充填工程完了まで間、この状態を維持する。ノズル先端部８ｂでは、射出・充填工程完了後に主ノズル部８ａと同じくヒータｏｆｆとする一方、型開・成形品取出し・型閉の工程中の適宜時にヒータｏｎとし、次の成形サイクルの射出・充填工程完了まで間、この状態を維持する。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば以下の作用効果が得られる。
（１）請求項１の射出成形機
バレルの先端部に射出１サイクル分の溶融樹脂量と同容積の内部空間を有するノズルを設け、該ノズルにはヒータと温度検出手段とを設け、さらにこれらのヒータおよび温度検出手段を加熱制御部に連絡し、前記ヒータの作動を加熱制御部により制御するように構成し、バレル内のスクリュウ直近前方部分に計量した、射出１サイクル分の溶融樹脂の温度を前記ノズル内で均一化して金型に射出するようにしたので、成形サイクルの長短に左右されずに、品質が均一な成形品を安定して得ることができる。
【００４６】
（２）請求項２の射出成形機
請求項１において前記ノズルを、肉厚が異なる複数のノズル部分により構成するとともに、先端部に近いノズル部分ほど肉厚を小さくしたため、肉厚大のノズル部分で溶融樹脂の温度均一化を的確に行うことができる。また、ノズル先端部の温度上昇・降下を迅速・正確に行うことができる。このためノズル内樹脂温度の均一化と、ノズルからの樹脂漏れ防止と、正確な樹脂計量とを同時に達成することが可能となる。
【００４７】
（３）請求項３のノズル温度制御方法
請求項２に記載の射出成形機のノズル温度を制御するに際して、各ノズル部分にヒータおよび温度検出手段を個別に設け、これらのヒータおよび温度検出手段を加熱制御部に連絡し、該加熱制御部により各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するようにしたので、ノズルからの樹脂漏もれ防止・正確な樹脂計量と、ノズル内樹脂温度の均一化とを両立させることができる。
【００４８】
（４）請求項４のノズル温度制御方法
請求項３において、成形サイクルに連動するシーケンス制御手段を介して、各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するように構成したため、成形サイクルに連動する形で各ノズル部分の温度制御を行うことができるので、射出される溶融樹脂の温度均一性を請求項３に比べて更に高めることができ、品質が著しく均一な成形品を安定して得ることができる。
【００４９】
（５）請求項５のノズル温度制御方法
請求項４において、金型への溶融樹脂の射出・充填完了後に、ノズル先端部の加熱を停止するため、該先端部の温度が迅速に低下するので、ノズルからの樹脂漏れを確実に防止することができるうえ、ノズル内での樹脂計量を正確に行うことが可能になる。
また、次の射出前の適宜時にノズル先端部の加熱を再開するため、前記先端部で硬化した樹脂を射出工程前に確実に溶融させることができるので、円滑に射出工程に移行することが可能となる。
【００５０】
（６）請求項６のノズル温度制御方法
請求項４において、ノズル先端部を除くノズル部分のヒータによる加熱を、溶融樹脂の計量完了後から次の射出・充填完了後までの間行うため、「樹脂やけ」の防止と、ノズル樹脂温度の均一化とを両立させることができる。
【００５１】
（７）請求項７のノズル温度制御方法
請求項４において各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するに際し、こまめなｏｎ／ｏｆｆの繰り返しでなく、１回の昇温・降温操作を行うため、ノズル内の溶融樹脂は成形サイクルに対応して、滑らかな温度上昇・降下を繰り返すので、射出される溶融樹脂の温度が成形サイクル間でばらつくことがなくなる。
【００５２】
（８）請求項８のノズル温度制御方法
請求項４において各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するに際し、温度検出手段で検出された各ノズル部分の温度からのフィードバックによるＰＩＤ等のｏｎ／ｏｆｆの制御ではなく、アナログ的なリニアな制御により行うため、請求項７と同様に安定した溶融樹脂温度の制御が可能となる。
【００５３】
（９）請求項９のノズル温度制御方法
請求項４において各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するに際し、ノズル周辺の外気温度を検出し、該検出温度と連動させて各ヒータの作動を制御するので、外気温度の変動にかかわらず、射出される溶融樹脂の温度の、成形サイクル間での差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る射出ユニットの要部構造を示す概略縦断面図である。
【図２】実施例２に係る射出ユニットの要部構造を示す概略縦断面図である。
【図３】実施例３に係る射出ユニットの要部構造を示す概略縦断面図である。
【図４】実施例１〜３の射出ユニットにおいてノズル温度を制御する場合の、ヒータのｏｎ／ｏｆｆシーケンスを示す説明図である。
【図５】従来の射出ユニットの要部構造を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
１ バレル
２ スクリュウ
３ フライト
４ａ，４ｂ ヒータ
５ａ，５ｂ 温度センサ
６ 加熱電源
６ａ〜６ｄ 加熱制御部
７ａ〜７ｄ 開閉器
８ ノズル
８ａ 主ノズル部
８ｂ ノズル先端部
９ａ，９ｂ ヒータ
１０ａ，１０ｂ 温度センサ
１１ 射出口
１２，１３ シーケンス制御手段
１３ａ，１３ｂ 温度センサ
２１ バレル
２２ スクリュウ
２３ フライト
２４ａ〜２４ｃ ヒータ
２５ａ〜２５ｃ 温度センサ
２６ 加熱電源
２６ａ〜２６ｃ 加熱制御部
２７ａ〜２７ｃ 開閉器
２８ ノズル
２８ａ 射出口
【発明の属する技術分野】
本発明は射出成形機および、これに設けられた射出用ノズルの温度制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に射出成形機は、成形品の品質を安定化させるため、そのバレル温度を所定温度に制御するように構成されている。図５は、上記射出成形機を構成する射出ユニットの要部構造を示す概略縦断面図である。この射出ユニットでは、バレル２１内にスクリュウ２２が回転および進退自在に配設されている。バレル２１の外周面には電熱式のヒータ（バンドヒータなど）２４ａ，２４ｂ，２４ｃが、バレル２１の肉部には温度センサ２５ａ，２５ｂ，２５ｃがそれぞれ設けられている。これらの温度センサはそれぞれ加熱制御部２６ａ，２６ｂ，２６ｃに連絡され、これらの加熱制御部はそれぞれ開閉器２７ａ，２７ｂ，２７ｃに連絡され、さらにこれらの開閉器は加熱電源２６および、前記ヒータ２４ａ〜２４ｃに連絡されている。
図５において２８はノズルであり、その先端部には溶融樹脂の射出口２８ａが開口している。また、ノズル２８の前方には、図示されない金型が配備され、この金型に前記射出口２８ａを当接させて射出を行うようになっている。
【０００３】
上記射出成形機による成形工程は一般に、▲１▼型閉（型締）、▲２▼ノズルタッチ（ノズル先端部が金型に当接）、▲３▼射出（充填・保圧）、▲４▼金型冷却、▲５▼樹脂原料の可塑化・計量、▲６▼型開、▲７▼成形品取出し、▲１▼型閉、…の順に行われる。ただし、これらの工程は単独に行われるのではなく、それぞれが連携をとりながら自動的に行われる。
【０００４】
すなわち、スクリュウ２２が回転し、バレル２１に供給された樹脂原料がスクリュウ２２のスパイラル状フライト２３により、図示しない金型に向けて輸送される。この間において、樹脂原料はバレル２１とスクリュウ２２との隙間で生じる剪断作用と、上記ヒータ２４ａ〜２４ｃによる加熱とによって溶融されながら、成形１サイクル分の射出量がバレル２１内の先端部に計量される（可塑化・計量工程）。また、上記各ヒータの温度制御は、温度センサ２５ａ〜２５ｃからの信号を加熱制御部２６ａ〜２６ｃで受け、この加熱制御部により開閉器２７ａ〜２７ｃを開閉して加熱電源２６からの電力を各ヒータに供給／停止することで行われる。そして、上記バレル２１内先端部に計量された溶融樹脂は、スクリュウ２２の前進により、図示しない金型内に射出されて成形品に加工される（射出・充填・保圧工程）。
【０００５】
上記可塑化・計量工程において樹脂原料は、上記ヒータにより加熱されるだけではなく、スクリュウ２２の回転・後退による混練作用によって発熱する。ところが、スクリュウ２２が後退するため、スクリュウ２２とバレル２１との相対位置が変化するとともに、スクリュウ２２の混練有効長さが短くなっていく。
このため、上記温度制御装置を配備しているにもかかわらず、バレル２１内の溶融樹脂温度は、スクリュウ２２の前進限位置から後退限位置に向かって次第に低下する温度分布になりやすく、成形品の品質を均一にするのが難しいという問題があった。
【０００６】
上記問題点を解消するための手段が、特開平７−１８６２２７号公報に提案されている。この公報に開示された「射出成形機のバレル温度制御方法」では、温度検出手段を有するバレルの外周面にヒータを設け、前記温度検出手段によりバレル温度を検出して前記ヒータの作動制御（バレルの温度制御）を行うようにした射出成形機の温度制御方法において、成形サイクルに連動するシーケンス制御手段を設け、バレルの温度制御に際して、前記温度検出手段によるヒータの作動制御（加熱制御）に加えて、射出工程中の特定時間帯に前記シーケンス制御手段を介して追加補償的に前記ヒータの作動制御を行うようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の射出成形機では、加熱制御の変動による影響を小さくする（バレル温度の変動を小さくする）目的で、バレルの肉厚を相当に厚くしている。そのためバレル温度制御の応答性が低くなるので、上記公報に提案された温度制御方法は、前記計量工程の時間が長い成形の場合には有効であるが、計量時間が短い場合には、必ずしも充分な効果が得られないという不具合があった。
【０００８】
本発明は、従来技術の上記問題点を解決ようとするもので、第１の目的は、バレル先端部に、従来構造のノズルに代えて、所定構成のノズルと、これを加熱するための加熱手段と、この加熱手段用の温度制御手段とを設けることにより、成形サイクルの長短にかかわりなく、射出される溶融樹脂の温度を均一に制御して、品質が均一な成形品を安定して得ることができる射出成形機を提供することにある。
本発明の第２の目的は、このような射出成形機において、前記ノズルの温度を的確に制御する方法を提供することである。
以下、本発明の目的を請求項別に具体的に説明する。
【０００９】
（１）請求項１の発明
成形サイクルの長短に影響されずに、射出される溶融樹脂を均一温度に制御することができる射出成形機を提供することが目的である。
【００１０】
（２）請求項２の発明
請求項１の射出成形機で望まれることは、成形品の取出し後に、溶融樹脂がノズル先端部の射出口から漏れないうえ、次の成形サイクル開始時に前記ノズル先端部を迅速に加熱できること、すなわちノズル先端部の温度制御の応答性を高めること、さらに、次サイクルの射出分の樹脂が均一に所定の射出温度に保温されることなどである。
したがって請求項２の発明の目的は、請求項１の目的に加えて、上記要求を満たす射出成形機を提供することである。
【００１１】
（３）請求項３の発明
請求項２の発明では前記ノズルを、肉厚が異なる複数のノズル部分により構成する。したがって、請求項３の発明の目的は、それぞれのノズル部分の機能を充分に発揮させることができるノズル温度制御方法を提供することである。
【００１２】
（４）請求項４の発明
請求項３のノズル温度制御方法において、該ノズル内の溶融樹脂温度を、より精度よく制御することが目的である。
【００１３】
（５）請求項５の発明
請求項４のノズル温度制御方法において、金型への溶融樹脂の射出・充填工程以外の工程で、前記ノズル先端部から溶融樹脂が漏れるのを防止することを目的とする。
【００１４】
（６）請求項６の発明
請求項４のノズル温度制御方法において、前記ノズル内にある、次サイクルで射出される溶融樹脂の温度を、より精度よく制御することを目的とする。
【００１５】
（７）請求項７，８の発明
請求項４のノズル温度制御方法において、ノズル温度制御の変動の影響を小さくすることを目的とする。
【００１６】
（８）請求項９の発明
請求項４のノズル温度制御方法において、ノズル温度制御の外乱による変動の影響を小さくすることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の射出成形機は、バレル内にスクリュウを回転・進退自在に設け、バレルの適宜位置にヒータを設け、前記スクリュウおよびヒータの作動により樹脂原料を可塑化させるとともに、バレル内の前記スクリュウ直近前方部分に射出１サイクル分の溶融樹脂を計量した後、金型への射出を行う射出ユニットを備えた射出成形機において、前記バレルの先端部に射出１サイクル分の溶融樹脂量と同容積の内部空間を有するノズルを設け、該ノズルにはヒータと温度検出手段とを設け、これらのヒータおよび温度検出手段を、前記ヒータの作動を制御する加熱制御部に連絡したことを特徴とする。
【００１８】
すなわち、本発明の射出成形機は、従来構造の射出ユニットのノズルに代えて上記構成のノズルを配備したことを骨子としている。このノズルは、金型に射出される溶融樹脂の温度を均一化するための、いわば温度補償部であって、バレル内のスクリュウ直近、かつ前方部分に計量した、射出１サイクル分の溶融樹脂を射出１サイクル分の時間だけ蓄溜し、この間に前記溶融樹脂の温度を前記ヒータの作動制御により均一化して金型に射出する作用をなすものである。
【００１９】
請求項２に記載の射出成形機は、請求項１において前記ノズルを、肉厚が異なる複数のノズル部分により構成するとともに、先端部に近いノズル部分ほど肉厚を小さくしたしたことを特徴とする。
このように、金型に当接するノズル先端部の熱容量を最小にすることで、ヒータのｏｎ／ｏｆｆに対する前記ノズル先端部の応答速度が高くなり、昇温・降温操作が迅速に行なわれるため、前記ノズル先端部により、溶融樹脂の通路を開閉する開閉弁と同様な作用が得られる。
【００２０】
請求項３に記載の射出成形機のノズル温度制御方法は、請求項２に記載の射出成形機のノズル温度を制御する方法であって、各ノズル部分にヒータおよび温度検出手段を個別に設け、これらのヒータおよび温度検出手段を加熱制御部に連絡し、該加熱制御部により各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御することを特徴とする。
このように、各ノズル部分の温度を個別に制御することで、各ノズル部分による所期の作用を確実に発揮させることができ、主ノズル部により射出前の溶融樹脂温度の均一化を行うことができるうえ、ノズル先端部の射出口の温度低下による溶融樹脂の硬化によって、ノズルからの溶融樹脂の漏れを防止することができて、溶融樹脂の計量精度が向上する。
【００２１】
請求項４に記載の射出成形機のノズル温度制御方法は、請求項３において、成形サイクルに連動するシーケンス制御手段を介して、各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御することを特徴とする。
このように、成形サイクルに連動するシーケンス制御手段によって追加補償的な温度制御を行うので、請求項３によるノズル温度制御の精度を更に向上させることができて、射出するべき溶融樹脂の温度を高度に均一化するとともに、計量精度を更に高めることが可能となる。
【００２２】
請求項５に記載の射出成形機のノズル温度制御方法は、請求項４において前記ノズルの先端部を金型に当接させた状態で連続成形を行う場合において、各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するときには、金型への溶融樹脂の射出・充填完了後に、前記ノズルの先端部に位置するノズル部分に設けたヒータによる加熱を停止し、次の射出前の適宜時に加熱を再開することを特徴とする（図４を参照）。
【００２３】
請求項６に記載の射出成形機のノズル温度制御方法は、請求項４または５において、前記ノズルの先端部を金型に当接させた状態で連続成形を行う場合において、各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するときには、金型への溶融樹脂の射出・充填完了後に、前記ノズルの先端部に位置するノズル部分以外のノズル部分に設けたヒータによる加熱を停止し、溶融樹脂の計量完了後から次の射出・充填完了後までの間、加熱を行うことを特徴とする（図４を参照）。
このような制御方法は、連続成形に限らず、成形サイクルが相当に長い場合にも有効に適用できる。
【００２４】
請求項７に記載の射出成形機のノズル温度制御方法は、請求項４において各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するに際し、こまめなｏｎ／ｏｆｆの繰り返しでなく、１回の昇温・降温操作を行うことを特徴とする。
【００２５】
請求項８に記載の射出成形機のノズル温度制御方法は、請求項４において、各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するに際し、前記温度検出手段で検出された各ノズル部分の温度からのフィードバックによるＰＩＤ等のｏｎ／ｏｆｆの制御ではなく、アナログ的なリニアな制御を行うことを特徴とする。
【００２６】
請求項９に記載の射出成形機のノズル温度制御方法は、請求項４において、各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するに際し、前記ノズル周辺の外気温度を検出し、該検出温度と連動させて各ヒータの作動を制御することを特徴とするものである。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。
実施例１
図１は射出成形機を構成する射出ユニットの要部構造を示す概略縦断面図である。この射出ユニットは、図５に示す従来の成形機のノズル２８に代えて、バレル１の先端部に射出１サイクル分の溶融樹脂量と同容積の内部空間を有するノズル８を設け、このノズル８に電熱式のヒータと、温度センサーとを設け、これらのヒータおよび温度センサーを加熱制御部に連絡したものである。
【００２８】
上記ノズル８は、肉厚が異なる複数のノズル部分により構成するとともに、先端部に近いノズル部分ほど肉厚を小さくすることが好ましい（請求項２）。このため図１のノズル８は、肉厚および内径が大きく、ノズル８の内容積の大部分を占める主ノズル部８ａと、溶融樹脂の射出口１１が形成され、内容積が主ノズル部８ａに比べて相当に小さいノズル先端部８ｂとで構成してある。また、これらノズル部分の肉部に温度センサ１０ａ，１０ｂと、各ノズル部分の外周面に電熱式のヒータ９ａ，９ｂとをそれぞれを個別に設けてある。そして、温度センサ１０ａ，１０ｂをそれぞれ加熱制御部６ｃ，６ｄに、これらの加熱制御部をそれぞれ開閉器７ｃ，７ｄに、さらにこれらの開閉器を加熱電源６およびヒータ９ａ，９ｂに、それぞれ連絡してある（請求項３）。
【００２９】
上記射出ユニットのその他の部分の構成は図５の従来例と同様であり、１はバレル、２はスクリュウ、３はスクリュウのフライト、４ａおよび４ｂは電熱式のヒータ、５ａおよび５ｂは温度センサ、６ａおよび６ｂは加熱制御部、７ａおよび７ｂは開閉器であり、加熱電源６は全てのヒータ４ａ，４ｂ，９ａおよび９ｂへの電力供給を賄うようになっている。
【００３０】
上記射出成形機による成形工程は、基本的には図５に示す従来の成形機と同様であるが、以下の点で異なる。
成形開始時の樹脂原料の可塑化・計量工程では、スクリュウ２の回転と、ヒータ４ａ，４ｂの作動とによりノズル８内（図１のＡで示す部分）に成形１サイクル分（１回の射出分）の溶融樹脂と、バレル内のスクリュウ直近前方部分（バレル１の先端部内、すなわち図１のＢで示す部分）に成形１サイクル分の溶融樹脂とを計量する（図１の状態。ただし、溶融樹脂は図示されていない）。
【００３１】
ついで行う１回目の射出工程では、スクリュウ２の前進により、ノズル８内の溶融樹脂を金型に射出するのと並行して、バレル先端部内に計量した溶融樹脂をノズル８内に圧入する。２回目以降の成形では、図５の射出成形機の場合と同様に成形１サイクル分の溶融樹脂をバレル先端部内に計量（図１の状態）した後、上記と同様にスクリュウ２の前進によりノズル８内樹脂の射出を行う。
【００３２】
上記射出成形機による成形工程においてヒータ４ａ，４ｂ，９ａ，９ｂの温度制御は、温度センサ５ａ，５ｂ，１０ａ，１０ｂからの信号を加熱制御部６ａ〜６ｄで受け、これらの加熱制御部により開閉器７ａ〜７ｄを開閉して加熱電源６からの電力を各ヒータに供給／停止することで行う。
【００３３】
上記射出ユニットでは、バレル１先端部内の溶融樹脂が、バレル１に設けたヒータの作動制御によってほぼ均一に加熱され、ついでノズル８内では、これに設けたヒータの作動制御より、成形１サイクル分の時間をかけて温度の均一化処理が行われるため、温度を高度に均一化した溶融樹脂を金型に射出することができ、高品質の成形品を安定して得ることが可能である。
このようにノズル８は、バレル先端部内に計量された温度ばらつきのある溶融樹脂の温度を均一化した後、金型に射出するための温度補償部として作用するものである。
【００３４】
なお、肉厚が異なる複数のノズル部分によりノズル８を構成するとともに、先端部に近いノズル部分（８ｂ）の肉厚を溶融樹脂の射出口１１から遠い方のノズル部分（８ａ）よりも小さくしたことによる作用効果、および、これらのノズル部分にヒータおよび温度センサを個別に設け、各ノズル部分のヒータの作動を加熱制御部により個別に制御することによる作用効果についての説明は、次の実施例２の説明の中で行う。
【００３５】
実施例２
図２に示す射出ユニットは、図１の射出ユニットにおける開閉器７ｃ，７ｄを、成形サイクルに連動するシーケンス制御手段１２に連絡し、各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するように構成したものである（請求項４）。以下、これによる作用効果につて説明する。
【００３６】
成形サイクルからみた場合、ノズル部の樹脂は射出時には抵抗無く流れ、それ以外の時には流れが止まっていることが望ましい。そこで、実施例１，２の射出成形機により連続成形する場合には、従来の成形機と同様に、ノズル８の射出口１１を金型に当接させた状態に維持するともに、金型の設定温度は、溶融樹脂を冷却するためにノズル８の制御温度よりも低くする。
したがって、実施例１，２の射出ユニットにおいては、射出・充填工程完了後にヒータ９ｂによるノズル先端部８ｂの加熱を止めることで、射出口１１からの溶融樹脂の漏れを防ぐことができる（請求項５、図４を参照）。
【００３７】
なぜなら、射出口１１は低温の金型に接しているとともに、ノズル先端部８ｂの熱容量が小さいため、これの加熱と中止すると、射出口１１が金型により急速に冷却され、射出口１１の溶融樹脂が硬化してシールされるからである。その結果、ノズル８内での溶融樹脂の計量を、より正確に行うことができるうえ、成形中の「糸引き」のトラブルがなくなる。逆に、射出前の適当な時に、ヒータ９ｂを作動させてノズル先端部８ｂを急速に加熱することができるので、成形サイクルに悪影響を与えることがないという効果もある（請求項５、図４を参照）。
これに対して主ノズル部８ａでは、ノズル先端部８ｂに比べて熱容量が大きいため、ヒータ９ａのｏｎ／ｏｆｆによる急激な温度変動が伴わないので、バレル１先端部で生じた溶融樹脂の温度ばらつきを確実に小さくすることができる。
【００３８】
また、成形サイクルが長い場合（連続成形を含む）、ノズル８の温度を高めに保つと「樹脂焼け」が生じやすくなるが、ヒータ９ａによる主ノズル部８ａの加熱制御を、溶融樹脂の計量完了後から次の射出・充填完了後までの間行うことで、必要な溶融状態を維持することができるとともに、上記「樹脂焼け」を防止することが可能となる（請求項６、図４を参照）。
【００３９】
図５の射出ユニットでは、ヒータ２４ａ〜２４ｃによる加熱制御を行うに際して、温度センサ２５ａ〜２５ｃによる検出温度が設定温度に比べて所定温度だけ下がればヒータのｏｎ操作を行い、逆に所定温度だけ上昇すればヒータのｏｆｆ操作を行うようにしている。
しかし、このような制御方法では、樹脂温度が常に設定温度の前後で、ある幅をもって変動することになり、成形サイクルとヒータのｏｎ／ｏｆｆが連動しない場合には、射出サイクル間で樹脂温度に差が生じる。例えば、前回の射出サイクルでは樹脂温度がほぼｔ１ であったものが、今回の射出サイクルではほぼｔ２ となり、ｔ１ とｔ２ との差が大きくなってしまう。
【００４０】
そこで、この実施例２では、各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するに際し、こまめなｏｎ／ｏｆｆの繰り返しでなく、１回の昇温・降温操作を行う（請求項７）。すなわち、ヒータ９ａおよび９ｂを成形サイクルに連動して作動させるに際して、成形サイクルの所定の工程になった時にこれらのヒータへの通電操作を行う。この場合、所定の時間だけ通電し、ノズル部の温度を昇温させる。この通電時間は、成形サイクルにより適宜に設定される。こうすることで、ノズル部の溶融樹脂温度は成形サイクルに対応して、滑らかな温度上昇・降下を繰り返すため上記従来の温度制御方法とは違って、射出される溶融樹脂の、成形サイクル間での温度差が小さくなる効果がある。
【００４１】
同様に、成形サイクルに合わせた電圧制御によりヒータ９ａ，９ｂの作動制御を行うことによっても、射出サイクル間で溶融樹脂温度差を小さくすることができる。また、ヒータ９ａ，９ｂの作動を個別に制御するに際し、昇温・降温操作のためのヒータ操作を、温度センサ１０ａ，１０ｂで検出された各ノズル部分の温度からのフィードバックによるＰＩＤ等のｏｎ／ｏｆｆ制御ではなく、アナログ的なリニアな制御により行うことが望ましい（請求項８）。これにより、成形サイクル間での射出溶融樹脂の温度差を小さくすることができる。
【００４２】
実施例３
図３に示す射出ユニットは、図２の射出ユニットにおける温度センサ１０ａ，１０ｂに代えて、ノズル８周辺の外気温度を検出する温度センサ１３ａ，１３ｂを設けたものである。すなわち、温度センサ１３ａを加熱制御部６ｃを介して開閉器７ｃに、温度センサ１３ｂを加熱制御部６ｄを介して開閉器７ｄに、それぞれ連絡し、開閉器７ｃおよび７ｄを、成形サイクルに連動するシーケンス制御手段１３を連絡してある（請求項９）。
【００４３】
ノズル周囲の外気温は、ノズル８の温度を降下させる最も大きく要因である。そこで、この実施例では温度センサ１３ａ，１３ｂでノズル８周辺の外気温度を検出し、検出された外気温度からのフィードバックにより、シーケンス制御手段１３を介してヒータ９ａ，９ｂの作動時間（ノズル８の加熱時間）を制御する。こうすることで、射出される溶融樹脂の、成形サイクル間での温度差を小さくすることができる。
【００４４】
上記実施例２，３では、ヒータ９ａ，９ｂへの通電（ノズル部分８ａ，８ｂの加熱）を図４に示すシーケンスにより行う。図４において横軸は成形工程を示しｏｎは通電を、ｏｆｆは通電停止をそれぞれ示している。具体的には、主ノズル部８ａでは、射出・充填工程完了後にヒータｏｆｆとし、金型冷却および計量工程が完了するまでヒータｏｆｆの状態を維持する。計量工程の完了後にヒータｏｎとし、次の成形サイクルの射出・充填工程完了まで間、この状態を維持する。ノズル先端部８ｂでは、射出・充填工程完了後に主ノズル部８ａと同じくヒータｏｆｆとする一方、型開・成形品取出し・型閉の工程中の適宜時にヒータｏｎとし、次の成形サイクルの射出・充填工程完了まで間、この状態を維持する。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば以下の作用効果が得られる。
（１）請求項１の射出成形機
バレルの先端部に射出１サイクル分の溶融樹脂量と同容積の内部空間を有するノズルを設け、該ノズルにはヒータと温度検出手段とを設け、さらにこれらのヒータおよび温度検出手段を加熱制御部に連絡し、前記ヒータの作動を加熱制御部により制御するように構成し、バレル内のスクリュウ直近前方部分に計量した、射出１サイクル分の溶融樹脂の温度を前記ノズル内で均一化して金型に射出するようにしたので、成形サイクルの長短に左右されずに、品質が均一な成形品を安定して得ることができる。
【００４６】
（２）請求項２の射出成形機
請求項１において前記ノズルを、肉厚が異なる複数のノズル部分により構成するとともに、先端部に近いノズル部分ほど肉厚を小さくしたため、肉厚大のノズル部分で溶融樹脂の温度均一化を的確に行うことができる。また、ノズル先端部の温度上昇・降下を迅速・正確に行うことができる。このためノズル内樹脂温度の均一化と、ノズルからの樹脂漏れ防止と、正確な樹脂計量とを同時に達成することが可能となる。
【００４７】
（３）請求項３のノズル温度制御方法
請求項２に記載の射出成形機のノズル温度を制御するに際して、各ノズル部分にヒータおよび温度検出手段を個別に設け、これらのヒータおよび温度検出手段を加熱制御部に連絡し、該加熱制御部により各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するようにしたので、ノズルからの樹脂漏もれ防止・正確な樹脂計量と、ノズル内樹脂温度の均一化とを両立させることができる。
【００４８】
（４）請求項４のノズル温度制御方法
請求項３において、成形サイクルに連動するシーケンス制御手段を介して、各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するように構成したため、成形サイクルに連動する形で各ノズル部分の温度制御を行うことができるので、射出される溶融樹脂の温度均一性を請求項３に比べて更に高めることができ、品質が著しく均一な成形品を安定して得ることができる。
【００４９】
（５）請求項５のノズル温度制御方法
請求項４において、金型への溶融樹脂の射出・充填完了後に、ノズル先端部の加熱を停止するため、該先端部の温度が迅速に低下するので、ノズルからの樹脂漏れを確実に防止することができるうえ、ノズル内での樹脂計量を正確に行うことが可能になる。
また、次の射出前の適宜時にノズル先端部の加熱を再開するため、前記先端部で硬化した樹脂を射出工程前に確実に溶融させることができるので、円滑に射出工程に移行することが可能となる。
【００５０】
（６）請求項６のノズル温度制御方法
請求項４において、ノズル先端部を除くノズル部分のヒータによる加熱を、溶融樹脂の計量完了後から次の射出・充填完了後までの間行うため、「樹脂やけ」の防止と、ノズル樹脂温度の均一化とを両立させることができる。
【００５１】
（７）請求項７のノズル温度制御方法
請求項４において各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するに際し、こまめなｏｎ／ｏｆｆの繰り返しでなく、１回の昇温・降温操作を行うため、ノズル内の溶融樹脂は成形サイクルに対応して、滑らかな温度上昇・降下を繰り返すので、射出される溶融樹脂の温度が成形サイクル間でばらつくことがなくなる。
【００５２】
（８）請求項８のノズル温度制御方法
請求項４において各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するに際し、温度検出手段で検出された各ノズル部分の温度からのフィードバックによるＰＩＤ等のｏｎ／ｏｆｆの制御ではなく、アナログ的なリニアな制御により行うため、請求項７と同様に安定した溶融樹脂温度の制御が可能となる。
【００５３】
（９）請求項９のノズル温度制御方法
請求項４において各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するに際し、ノズル周辺の外気温度を検出し、該検出温度と連動させて各ヒータの作動を制御するので、外気温度の変動にかかわらず、射出される溶融樹脂の温度の、成形サイクル間での差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る射出ユニットの要部構造を示す概略縦断面図である。
【図２】実施例２に係る射出ユニットの要部構造を示す概略縦断面図である。
【図３】実施例３に係る射出ユニットの要部構造を示す概略縦断面図である。
【図４】実施例１〜３の射出ユニットにおいてノズル温度を制御する場合の、ヒータのｏｎ／ｏｆｆシーケンスを示す説明図である。
【図５】従来の射出ユニットの要部構造を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
１ バレル
２ スクリュウ
３ フライト
４ａ，４ｂ ヒータ
５ａ，５ｂ 温度センサ
６ 加熱電源
６ａ〜６ｄ 加熱制御部
７ａ〜７ｄ 開閉器
８ ノズル
８ａ 主ノズル部
８ｂ ノズル先端部
９ａ，９ｂ ヒータ
１０ａ，１０ｂ 温度センサ
１１ 射出口
１２，１３ シーケンス制御手段
１３ａ，１３ｂ 温度センサ
２１ バレル
２２ スクリュウ
２３ フライト
２４ａ〜２４ｃ ヒータ
２５ａ〜２５ｃ 温度センサ
２６ 加熱電源
２６ａ〜２６ｃ 加熱制御部
２７ａ〜２７ｃ 開閉器
２８ ノズル
２８ａ 射出口
Claims (9)
- バレル内にスクリュウを回転・進退自在に設け、バレルの適宜位置にヒータを設け、前記スクリュウおよびヒータの作動により樹脂原料を可塑化させるとともに、バレル内の前記スクリュウ直近前方部分に射出１サイクル分の溶融樹脂を計量した後、金型への射出を行う射出ユニットを備えた射出成形機において、前記バレルの先端部に射出１サイクル分の溶融樹脂量と同容積の内部空間を有するノズルを設け、該ノズルにはヒータと温度検出手段とを設け、これらのヒータおよび温度検出手段を、前記ヒータの作動を制御する加熱制御部に連絡したことを特徴とする射出成形機。
- 請求項１において前記ノズルを、肉厚が異なる複数のノズル部分により構成するとともに、先端部に近いノズル部分ほど肉厚を小さくしたしたことを特徴とする射出成形機。
- 請求項２に記載の射出成形機のノズル温度を制御する方法であって、各ノズル部分にヒータおよび温度検出手段を個別に設け、これらのヒータおよび温度検出手段を加熱制御部に連絡し、該加熱制御部により各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御することを特徴とする射出成形機のノズル温度制御方法。
- 請求項３において、成形サイクルに連動するシーケンス制御手段を介して、各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御することを特徴とする射出成形機のノズル温度制御方法。
- 請求項４において前記ノズルの先端部を金型に当接させた状態で連続成形を行う場合に、各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するときには、金型への溶融樹脂の射出・充填完了後に、前記ノズルの先端部に位置するノズル部分に設けたヒータによる加熱を停止し、次の射出前の適宜時に加熱を再開することを特徴とする射出成形機のノズル温度制御方法。
- 請求項４または５において前記ノズルの先端部を金型に当接させた状態で連続成形を行う場合に、各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するときには、金型への溶融樹脂の射出・充填完了後に、前記ノズルの先端部に位置するノズル部分以外のノズル部分に設けたヒータによる加熱を停止し、溶融樹脂の計量完了後から次の射出・充填完了後までの間、加熱を行うことを特徴とする射出成形機のノズル温度制御方法。
- 請求項４において各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するに際し、こまめなｏｎ／ｏｆｆの繰り返しでなく、１回の昇温・降温操作を行うことを特徴とする射出成形機のノズル温度制御方法。
- 請求項４において各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するに際し、前記温度検出手段で検出された各ノズル部分の温度からのフィードバックによるＰＩＤ等のｏｎ／ｏｆｆの制御ではなく、アナログ的なリニアな制御を行うことを特徴とする射出成形機のノズル温度制御方法。
- 請求項４において各ノズル部分のヒータの作動を個別に制御するに際し、前記ノズル周辺の外気温度を検出し、該検出温度と連動させて各ヒータの作動を制御することを特徴とする射出成形機のノズル温度制御方法。
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