JP4658908B2

JP4658908B2 - 射出成形機の制御方法

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Publication number: JP4658908B2
Application number: JP2006321180A
Authority: JP
Inventors: 隆箱田; 一喜宮入
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 2006-11-29
Filing date: 2006-11-29
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2026-11-29
Also published as: JP2008132685A

Description

本発明は、先端部に逆流防止バルブを設けたスクリュを前進させて射出工程を行う際に用いて好適な射出成形機の制御方法に関する。

一般に、インラインスクリュ式射出成形機は、成形材料を供給するホッパーを後部に配し、かつ射出ノズルを前部に設けた加熱筒を有するとともに、この加熱筒にスクリュを挿入した射出装置を備えている。そして、計量工程ではスクリュを回転させることにより溶融した成形材料をスクリュの前方に計量蓄積するとともに、射出工程ではスクリュを前進させて計量した成形材料を金型へ射出充填する。したがって、この種の射出成形機では、射出速度や射出圧力（保圧圧力）等を正確に制御することが、高精密、高品質、更には均質性の高い成形品を確保する上で極めて重要となる。

ところで、高品質かつ均質性の高い成形品を確保するには、射出工程におけるスクリュ角度の影響も無視できないことが知られている。この影響は、主に加熱筒の内径精度やスクリュ（フライト部）の外径精度等の機械的精度に依存するものであり、スクリュ角度が異なることによって成形品の品質及び均質性も異なる現象を生じる。

このため、従来、スクリュ角度を考慮した制御、即ち、スクリュの姿勢が同一となるようにして、成形品の品質、特に重量を安定させるようにした射出成形機の制御方法も、特開２００２−１４４３９０号公報により知られている。この制御方法は、スクリュの回転角度位置に基準角度位置をあらかじめ設定し、計量工程の直前あるいは直後において、スクリュの回転角度位置が基準角度位置に合うように補正する角度補正動作を任意のショット間隔で実行するようにしたものである。
特開２００２−１４４３９０号

しかし、上記公報で開示される従来における射出成形機の制御方法は、次のような問題点があった。

第一に、基準角度位置は、単にスクリュ角度を一定に維持するための基準に過ぎず、必ずしも成形上、最適（最良）なスクリュ角度を意味するものではない。したがって、機械的精度に依存する影響を排除することができず、高精密及び高品質の成形品を安定に確保するには限界がある。

第二に、計量工程の直前あるいは直後においてスクリュの回転角度位置を補正する角度補正動作を行うため、角度補正結果が計量動作に直接影響する虞れがある。即ち、角度補正が返って計量時の樹脂密度や樹脂量に少なからず影響を及ぼし、成形品における均質性の低下要因となる。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した射出成形機の制御方法の提供を目的とするものである。

本発明は、上述した課題を解決するため、先端部に逆流防止バルブ３を設けたスクリュ２を回転させて計量工程を行うとともに、この計量工程が終了したならスクリュ２を前進させて射出工程を行う射出成形機Ｍの制御方法において、予め、射出工程の開始からスクリュ２の回転を禁止する所定の回転禁止区間Ｚｎ及びスクリュ２の前進時における樹脂圧Ｐｒのショット毎のバラツキＲが相対的に小さいスクリュ角度（基準角度）Ｑｏを設定し、射出工程を行う際に、当該射出工程が開始してから回転禁止区間Ｚｎが経過した後に、スクリュ２を基準角度Ｑｏまで回転させ、以後、スクリュ２を基準角度Ｑｏに保持して射出工程を行うようにしたことを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、回転禁止区間Ｚｎは、射出工程が開始してから逆流防止バルブ３が閉鎖するまでの区間Ｚｓに基づいて設定、具体的には、試し成形時に、射出工程を開始してからスクリュ２の回転角Ｑｓが最大に達するまでの区間Ｚｓを検出し、この区間Ｚｓに基づいて設定することができる。なお、この射出工程では、スクリュ角度を一定に保持するサーボロックを行うことが望ましい。また、回転禁止区間Ｚｎは、時間ｔ又はスクリュ位置（スクリュ移動距離）により設定することができる。一方、基準角度Ｑｏは、試し成形時の所定の期間に、所定のスクリュ角度に保持するサーボロックを行い、かつこのサーボロックを行う際の回転トルクＴｒを検出するとともに、この回転トルクＴｒを検出する処理を、スクリュ２の一回転における複数の異なるスクリュ角度Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃ…に対して行い、検出した回転トルクＴｒ…の大きさが相対的に小さくなるスクリュ角度に基づいて設定することができる。なお、この所定の期間には、射出工程終了時から計量工程開始時までの期間、又は計量工程終了時から射出工程開始時までの期間を用いることができる。さらに、スクリュ２を基準角度Ｑｏまで回転させるに際しては、計量工程の回転方向に対して逆方向に回転させることができる。他方、射出工程が開始する際におけるスクリュ角度（開始角度）Ｑｉを検出し、当該射出工程が終了したなら、スクリュ２が開始角度Ｑｉになるように、計量工程の回転方向に対して逆方向に回転させるようにしてもよい。

このような手法による本発明に係る射出成形機Ｍの制御方法によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１）射出工程を行う際に、当該射出工程が開始してからスクリュ２の回転を禁止する回転禁止区間Ｚｎが経過した後に、スクリュ２を、前進時における樹脂圧Ｐｒのショット毎のバラツキＲが相対的に小さい基準角度Ｑｏまで回転させ、以後、スクリュ２を基準角度Ｑｏに保持して射出工程を行うようにしたため、機械的精度に依存する影響を排除することにより、樹脂圧Ｐｒの安定した高精密かつ高品質の成形品を得ることができるとともに、計量時の樹脂密度（樹脂量）に与える影響を排除することにより、成形品（重量）の均質性をより高めることができる。

（２）好適な態様により、回転禁止区間Ｚｎを、射出工程が開始してから逆流防止バルブ３が閉鎖するまでの区間Ｚｓに基づいて設定すれば、逆流防止バルブ３が閉鎖するまでの間における当該逆流防止バルブ３を通した無用な樹脂の移動を阻止し、この区間Ｚｓにおける悪影響要因を有効に解消することができる。

（３）好適な態様により、回転禁止区間Ｚｎを設定するに際し、試し成形時に、射出工程を開始してからスクリュ２の回転角Ｑｓが最大に達するまでの区間Ｚｓを検出し、この区間Ｚｓに基づいて設定すれば、逆流防止バルブ３の閉鎖点を容易かつ確実に検出することができる。

（４）好適な態様により、試し成形時における射出工程において、スクリュ角度を一定に保持するサーボロックを行えば、樹脂の流量を安定化させることができるため、正確な回転角Ｑｓを検出できる。

（５）好適な態様により、基準角度Ｑｏの設定に際し、試し成形時の所定の期間に、所定のスクリュ角度に保持するサーボロックを行い、かつこのサーボロックを行う際の回転トルクＴｒを検出するとともに、この回転トルクＴｒを検出する処理を、スクリュ２の一回転における複数の異なるスクリュ角度Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃ…に対して行い、検出した回転トルクＴｒ…の大きさが相対的に小さくなるスクリュ角度に基づいて設定するようにすれば、スクリュ２の前進時における樹脂圧Ｐｒのショット毎のバラツキＲが相対的に小さい基準角度Ｑｏを、実際の樹脂圧Ｐｒを検出することなく容易に設定できるとともに、高価な圧力センサ等の使用を排除できる。

（６）好適な態様により、試し成形時の所定の期間に、射出工程終了時から計量工程開始時までの期間、又は計量工程終了時から射出工程開始時までの期間を用いれば、射出成形機の種類等に応じてより適した期間を選択することができる。

（７）好適な態様により、スクリュ２を基準角度Ｑｏまで回転させるに際して、計量工程の回転方向に対して逆方向に回転させるようにすれば、スクリュ２の回転による樹脂への影響を抑えることができる。

（８）好適な態様により、射出工程が開始する際におけるスクリュ角度（開始角度）Ｑｉを検出し、当該射出工程が終了したなら、スクリュ２が開始角度Ｑｉになるように、計量工程の回転方向に対して逆方向に回転させるようにすれば、ショット毎の回転を量的及び質的に一定にできるため、成形品の均質性をより高めることができる。

次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る制御方法を実施できる射出成形機Ｍの構成について、図５を参照して説明する。

図５に示す射出成形機Ｍは、型締装置を除いた射出装置Ｍｉのみを示す。射出装置Ｍｉは、離間した射出台１１と駆動台１２を備え、この射出台１１の前面により加熱筒１３の後端が支持される。加熱筒１３は、前端に射出ノズル１４を、また、後部に当該加熱筒１３の内部に成形材料を供給するホッパ１５をそれぞれ備えるとともに、加熱筒１３の内部にはスクリュ２を挿通させる。スクリュ２は、先端部に逆流防止バルブ３を備える。スクリュ２は、最先端部に、先端が尖形となる円錐状のスクリュヘッド部２ｈを有するとともに、このスクリュヘッド部２ｈからフライト部２ｆ側間に、比較的小径のバルブ装填軸部２ｓを有し、このバルブ装填軸部２ｓに円筒形（リング形）の逆流防止バルブ３を変位自在に装填する。これにより、逆流防止バルブ３は、バルブ装填軸部２ｓの軸方向（前後方向）に所定ストロークにわたってスライド自在となり、逆流防止バルブ３が後退し、フライト部２ｆ側に形成したバルブシート２ｒに当接すれば、フライト部２ｆ側からスクリュヘッド部２ｈ側に至る樹脂通路が遮断されるとともに、逆流防止バルブ３が前進し、バルブシート２ｒから離間すれば、当該樹脂通路が開放される。この場合、樹脂通路が遮断されるとは、逆流防止バルブ３が閉鎖することと同義である。

一方、射出台１１と駆動台１２間には四本のタイバー１６…を架設し、このタイバー１６…に、スライドブロック１７をスライド自在に装填する。スライドブロック１７の前端には、被動輪１８を一体に有するロータリブロック１９を回動自在に支持し、このロータリブロック１９の中央にスクリュ２の後端を結合する。また、スライドブロック１７の側面には、スクリュ回転用サーボモータ２０を取付け、このサーボモータ２０の回転シャフトに固定した駆動輪２１は、回転伝達機構２２を介して被動輪１８に接続する。この回転伝達機構２２は、伝達ギアを用いたギア式伝達機構であってもよいし、タイミングベルトを用いたベルト式伝達機構であってもよい。さらに、サーボモータ２０には、このサーボモータ２０の回転速度（回転数）を検出するロータリエンコーダ２３を付設する。

他方、スライドブロック１７の後部には、ナット部２５を同軸上一体に設けるとともに、駆動台１２に回動自在に支持されたボールねじ部２６の前側を、ナット部２５に螺合させることにより、ボールねじ機構２４を構成する。また、駆動台１２から後方に突出したボールねじ部２６の後端には、被動輪２７を取付けるとともに、駆動台１２に取付けた支持盤１２ｓには、スクリュ進退用のサーボモータ２８を取付け、このサーボモータ２８の回転シャフトに固定した駆動輪２９は、回転伝達機構３０を介して被動輪２７に接続する。この回転伝達機構３０は、伝達ギアを用いたギア式伝達機構であってもよいし、タイミングベルトを利用したベルト式伝達機構であってもよい。さらに、サーボモータ２８には、このサーボモータ２８の回転速度（回転数）を検出するロータリエンコーダ３１を付設する。

また、図５において、３２は射出成形機Ｍに備えるコントローラであり、格納した制御プログラム３２ｐにより本実施形態に係る制御方法における一連の制御（シーケンス制御）を実行することができる。一方、コントローラ３２には、上述したサーボモータ２０，２８及びロータリエンコーダ２３，３１をそれぞれ接続するとともに、ロータリブロック１９とスライドブロック１７間に介在させたロードセル（圧力検出器）３３を接続する。このロードセル３３によりスクリュ２が受ける圧力（樹脂圧）を検出することができる。さらに、コントローラ３２は成形条件等の各種データを格納したデータメモリ３２ｓを有する。

次に、射出成形機Ｍを用いた本実施形態に係る制御方法について、図１〜図１１を参照して説明する。

本実施形態に係る制御方法では、予め、所定の回転禁止区間Ｚｎ及び基準角度Ｑｏを設定する。この場合、回転禁止区間Ｚｎは、射出工程の開始からスクリュ２の回転を禁止する区間であり、射出工程が開始してから逆流防止バルブ３が閉鎖するまでの区間Ｚｓに基づいて設定、具体的には、試し成形を行うことにより、射出工程を開始してからスクリュ２の回転角Ｑｓが最大に達するまでの区間Ｚｓに基づいて設定する。

基準角度Ｑｏは、スクリュ２の前進時における樹脂圧Ｐｒのショット毎のバラツキＲが相対的に小さいスクリュ角度を設定、具体的には、試し成形を行うことにより、所定の期間に、所定のスクリュ角度に保持するサーボロックを行い、かつこのサーボロックを行う際の回転トルクＴｒを検出するとともに、この回転トルクＴｒを検出する処理を、スクリュ２の一回転における複数の異なるスクリュ角度Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃ…に対して行い、検出した回転トルクＴｒ…の大きさが相対的に小さくなるスクリュ角度に基づいて設定する。例示の場合、複数のスクリュ角度Ｑａ…は、３０〔゜〕単位、即ち、０，３０，６０，９０…３００，３３０〔゜〕の計十二の異なる角度を選定した。さらに、バラツキＲには、最大値−最小値、或いは標準偏差などを用いることができる。なお、スクリュ角度は、スクリュ２の回転方向における角度である。また、サーボロックは、スクリュ角度を一定に保持するようにフィードバック制御することである。

最初に、回転禁止区間Ｚｎの設定方法について、図６及び図７を参照しつつ図２に示すフローチャートに従って詳細に説明する。

回転禁止区間Ｚｎは、試し成形を行うことにより設定できるため、所定の成形材料を用いて計量工程を行う（ステップＳ１１）。計量工程が終了したならスクリュ２の回転を固定、即ち、サーボモータ２０をサーボロックする（ステップＳ１２，Ｓ１３）。そして、スクリュ２を射出開始位置から前進させる射出工程を実行する（ステップＳ１４）。この際、射出工程中におけるスクリュ２の回転角Ｑｓをサーボモータ２０に付設したロータリエンコーダ２３により検出する（ステップＳ１５）。検出した回転角Ｑｓ〔゜〕を図６に示す。図６は、横軸に射出工程の開始からの時間ｔ〔ｍｓ〕を示すとともに、縦軸には回転角Ｑｓ〔゜〕をはじめ、サーボモータ２０に電流を流してサーボロックする際の回転トルクＴｒ〔Ｍｍ〕、射出速度（スクリュ前進速度）Ｖｉ〔ｍｍ／ｓ〕、射出圧力Ｐｉ〔ＭＰａ〕、スクリュ位置Ｘ〔ｍｍ〕をそれぞれ示す。

図６から明らかなように、射出工程中は、スクリュ２が回転しないようにサーボロックを行うが、スクリュ２を回転させようとする外力が付加された場合、それを修正するためのフィードバック制御が行われるため、スクリュ２は僅かに回転する。なお、このときの回転は、最大でも０．１〔゜〕程度である。したがって、射出開始位置からスクリュ２を前進させた場合、最初は逆流防止バルブ３が開いた状態にあるため、樹脂圧がスクリュ２に付加されることによりスクリュ２が僅かに回転する。そして、この後に逆流防止バルブ３が閉鎖すれば、樹脂圧はスクリュ２に付加されなくなるため、フィードバック制御によりスクリュ２は元の位置（ロック位置）に戻される。このように、射出開始位置からスクリュ２を前進させた場合、図６に示すｔｒ時点でスクリュ２の回転角Ｑｓがピーク（最大）になる僅かな回転挙動を生じるため、このピークの発生時点を逆流防止バルブ３の閉鎖時点（閉鎖位置Ｘｃ）と見做すことができる。

図７は、回転角Ｑｓのピークを閉鎖位置Ｘｃと見做した場合における成形（ショット）毎の閉鎖位置Ｘｃ〔ｍｍ〕とこの閉鎖位置Ｘｃにおける成形品質量Ｇ〔ｇ〕の関係を示すデータである。このデータから明らかなように、成形品質量Ｇのバラツキと閉鎖位置Ｘｃのバラツキは明白な相関関係があり、回転角Ｑｓのピークを閉鎖位置Ｘｃと見做すことが可能である。なお、サーボモータ２０をサーボロックすることなくフリーにして回転角Ｑｓを検出することも可能であるが、この場合、スクリュ２は０．５〜３〔゜〕程度と大きく回転してしまう。したがって、樹脂の逆流量が不安定になり、正確で安定した回転角Ｑｓを検出できない。しかし、回転角Ｑｓの検出に際して、サーボモータ２０をサーボロックすることにより、樹脂の流量を安定化させることができるため、正確な回転角Ｑｓを検出できる。

他方、スクリュ２の回転角Ｑｓを検出したなら、ピークの回転角Ｑｓが発生した時間ｔｒを取込み、時間データとして一次記憶する（ステップＳ１６）。この後、同様の試し成形をＮ回繰り返し、Ｎ個の時間データを収集する（ステップＳ１７，Ｓ１１…）。Ｎ個の時間データを収集したなら、その平均値となる時間ｔｒを算出する（ステップＳ１８）。この時間ｔｒは、射出工程が開始してから逆流防止バルブ３が閉鎖するまでの区間Ｚｓに対応するため、得られた時間ｔｒに基づいて回転禁止区間Ｚｎを設定する。この場合の回転禁止区間Ｚｎは、逆流防止バルブ３が完全に閉鎖してからスクリュ回転制御を開始させるための区間であるため、例えば、時間ｔｒに所定の余裕時間を付加して設定でき、これにより、回転禁止区間Ｚｎの終了時間ｔｓａを求める（ステップＳ１９）。

このように、回転禁止区間Ｚｎを、射出工程が開始してから逆流防止バルブ３が閉鎖するまでの区間Ｚｓに基づいて設定すれば、逆流防止バルブ３が閉鎖するまでの間における当該逆流防止バルブ３を通した無用な樹脂の移動を阻止し、この区間Ｚｓにおける悪影響要因を有効に解消できる。特に、試し成形を行うとともに、射出工程を開始してからスクリュ２の回転角Ｑｓが最大に達するまでの区間Ｚｓに基づいて設定することにより、逆流防止バルブ３の閉鎖点を容易かつ確実に検出できる利点がある。

次に、基準角度Ｑｏの設定方法について、図１０を参照しつつ図３に示すフローチャートに従って詳細に説明する。

基準角度Ｑｏは、試し成形を行うことにより設定できるため、所定の成形材料を用いて計量工程を行う（ステップＳ２１）。計量が終了したならそのままスクリュ２を目標角度Ｑａまで回転させ、目標角度Ｑａに達した時点でスクリュ２の回転を停止させる（ステップＳ２２，Ｓ２３）。この場合、最初の目標角度Ｑａは０〔゜〕となるが、この０〔゜〕は任意の角度位置を選定できる。そして、目標角度Ｑａに達したなら、スクリュ２の回転を固定、即ち、サーボモータ２０をサーボロックして目標角度Ｑａに保持する（ステップＳ２４）。この時点を、図１０中ｔａで示す。この時点ｔａは、計量直後（射出直前）のため、樹脂圧Ｐｒがスクリュ２に付加され、かつ逆流防止バルブ３は開いた状態になっているため、スクリュ２を計量工程の回転方向に対して逆方向へ回転させようとする。したがって、サーボモータ２０にはこの回転に抗する回転トルクＴｒが必要となるため、このときの回転トルクＴｒ（図１０中、Ｔｒｄ）を検出し、回転トルクデータとして一時記憶する（ステップＳ２５）。

次いで、スクリュ２を前進させる通常の射出工程を行う（ステップＳ２６）。図１０中、ｔｂ時点が射出開始時点を示す。一方、射出工程が終了したなら、同様の試し成形をＮ回（例示は３０回）繰り返して行う（ステップＳ２７，Ｓ２１…）。これにより、Ｎ個の回転トルクデータが得られるため、その平均値となる回転トルクＴｒを算出して記憶する（ステップＳ２８）。以上の試し成形による回転トルクＴｒの収集を他の目標角度Ｑｂ…に対しても同様に行う（ステップＳ２９，Ｓ２１…）。即ち、目標角度を、Ｑｂ（３０〔゜〕），Ｑｃ（６０〔゜〕），Ｑｄ（９０〔゜〕）…Ｑｋ（３００〔゜〕），Ｑｌ（３３０〔゜〕）の順に変更して同様の試し成形を行う。そして、全目標角度Ｑａ…に対して回転トルクＴｒ…の収集が終了すれば、目標角度Ｑａ…と回転トルクＴｒ…の関係を、図８に示すレーダーチャートに表すことができる。このレーダーチャートは、外側ほど回転トルクＴｒが小さいことを示している。例示の場合、３０〔゜〕前後のスクリュ角度が相対的に最も回転トルクＴｒが小さいため、３０〔゜〕のスクリュ角度を基準角度Ｑｏとして設定できる（ステップＳ３０）。

ところで、基準角度Ｑｏには、スクリュ２の前進時における樹脂圧Ｐｒのショット毎のバラツキＲが相対的に小さいスクリュ角度を設定する必要がある。したがって、上述した回転トルクＴｒに基づいて設定した基準角度Ｑｏが、樹脂圧Ｐｒのショット毎のバラツキＲが相対的に小さいスクリュ角度として使用できるか否かの検証が必要である。

次に、この点を検証するため、樹脂圧Ｐｒのショット毎のバラツキＲと回転トルクＴｒの大きさの関係について、図９及び図１１を参照しつつ図４に示すフローチャートに従って詳細に説明する。

樹脂圧Ｐｒは、試し成形を行うことにより得られるため、所定の成形材料を用いて計量工程を行う（ステップＳ３１）。計量が終了したならそのままスクリュ２を目標角度Ｑａまで回転させ、目標角度Ｑａに達した時点でスクリュ２の回転を停止させる（ステップＳ３２，Ｓ３３）。この場合、最初の目標角度Ｑａは０〔゜〕となるが、この０〔゜〕は上述した回転トルクＴｒを検出した際における角度位置に一致させる。そして、目標角度Ｑａに達したなら、スクリュ２の回転を固定、即ち、サーボモータ２０をサーボロックして目標角度Ｑａに保持する（ステップＳ３４）。次いで、スクリュ２を前進させる通常の射出工程を行う（ステップＳ３５）。射出工程中は樹脂圧（ピーク値）Ｐｒを検出し、樹脂圧データとして一次記憶する（ステップＳ３６）。樹脂圧Ｐｒの検出は、前述したロードセル３３による検出も可能であるが、できるだけ正確な樹脂圧Ｐｒを求めるため、射出ノズル又は金型に対して実験用に付設した圧力センサにより直接樹脂圧Ｐｒを検出することが望ましい。

一方、射出工程が終了したなら、同様の試し成形をＮ回（例示は３０回）繰り返して行う（ステップＳ３７，Ｓ３１…）。これにより、Ｎ個の樹脂圧データが得られるため、この樹脂圧データを利用して樹脂圧Ｐｒ…のバラツキＲを求める。具体的には、最大値−最小値、或いは標準偏差を算出して記憶する（ステップＳ３８）。以上の試し成形による樹脂圧Ｐｒ…のバラツキＲに係わる収集を他の目標角度Ｑｂ…に対しても同様に行う（ステップＳ３９，Ｓ３１…）。即ち、目標角度を、Ｑｂ（３０〔゜〕），Ｑｃ（６０〔゜〕），Ｑｄ（９０〔゜〕）…Ｑｋ（３００〔゜〕），Ｑｌ（３３０〔゜〕）の順に変更して同様の試し成形を行う。そして、全目標角度Ｑａ…に対する樹脂圧Ｐｒ…のバラツキＲ…に係わる収集が終了すれば、目標角度Ｑａ…と樹脂圧Ｐｒ…のバラツキＲ…の関係を図９に示すレーダーチャートに表すことができる。図９のレーダーチャートは、外側ほどバラツキＲが大きいことを示しており、例示の場合、３０〔゜〕前後のスクリュ角度が相対的に最もバラツキＲが小さい。

よって、図８に示すレーダーチャートに基づき設定した基準角度Ｑｏ＝３０〔゜〕は、図９に示すレーダーチャートに基づく最もバラツキＲが小さいスクリュ角度＝３０〔゜〕とほぼ一致する（ステップＳ４０）。換言すれば、スクリュ２の前進時における樹脂圧Ｐｒのショット毎のバラツキＲが相対的に小さいスクリュ角度を基準角度Ｑｏとして設定する場合、前述したスクリュ２の回転トルクＴｒの大きさに基づいて設定することが可能であり、実際の樹脂圧Ｐｒを検出することなく容易に設定できるとともに、高価な圧力センサ等の使用を排除できる。

図１１は、回転トルクＴｒと樹脂圧ＰｒのバラツキＲの相関図（散布図）を示すが、回転トルクＴｒと樹脂圧ＰｒのバラツキＲはマイナス相関があり、例示の場合の相関係数は、−０．８６である。なお、回転トルクＴｒと樹脂圧Ｐｒは、一回の試し成形において同時に検出することが可能であるが、本実施形態では、説明上の理解を容易にするため、それぞれ別々の試し成形により検出する場合を示した。

次に、実際の成形工程における制御について、各図を参照しつつ図１に示すフローチャートに従って説明する。

まず、所定の成形材料を用いて計量工程を行う（ステップＳ１）。計量工程ではサーボモータ２０を正方向に駆動制御し、スクリュ２を正方向に回転させて計量を行う。計量工程が終了したならスクリュ２の回転を固定、即ち、サーボモータ２０をサーボロックする（ステップＳ２，Ｓ３）。また、この時点におけるスクリュ角度をロータリエンコーダ２３から検出し、開始角度Ｑｉとして一時記憶する（ステップＳ４）。そして、射出工程を開始する（ステップＳ５）。射出工程では、サーボモータ２８を駆動制御してスクリュ２を射出開始位置から前進させる。この場合、データメモリ３２ｓから射出速度目標値が付与され、スクリュ２は射出速度目標値となるように駆動制御される。

他方、射出工程が開始すると同時に計時を開始する（ステップＳ６）。この後、設定された回転禁止区間Ｚｎを経過、即ち、前述した終了時間ｔｓａに達したならサーボモータ２０に対するサーボロックを解除し、スクリュ２を基準角度Ｑｏまで回転させる。この際、スクリュ２は、計量工程における回転方向に対して逆方向に回転させる（ステップＳ７，Ｓ８）。これにより、スクリュ２の回転による樹脂への影響が抑えられる。そして、回転禁止区間Ｚｎを経過した以後は、スクリュ２を基準角度Ｑｏに保持、即ち、基準角度Ｑｏを維持するようにサーボモータ２０をサーボロックして射出工程を終了まで行う（ステップＳ９，Ｓ１０）。また、射出工程が終了したなら、スクリュ２が開始角度Ｑｉになるように、計量工程の回転方向に対して逆方向に回転させ、射出工程の終了時におけるスクリュ角度を開始角度Ｑｉに一致させる（ステップＳ１１）。これにより、ショット毎の回転を量的及び質的に一定にできるため、成形品の均質性をより高めることができる。さらに、次の成形工程を継続して行う場合にも、同様の成形工程が行われる（ステップＳ１２，Ｓ１…）。

よって、このような本実施形態に係る制御方法によれば、射出工程を行う際に、当該射出工程が開始してからスクリュ２の回転を禁止する回転禁止区間Ｚｎが経過した後に、スクリュ２を、前進時における樹脂圧Ｐｒのショット毎のバラツキＲが相対的に小さい基準角度Ｑｏまで回転させ、以後、スクリュ２を基準角度Ｑｏに保持して射出工程を行うようにしたため、機械的精度に依存する影響を排除することにより、樹脂圧Ｐｒの安定した高精密かつ高品質の成形品を得ることができるとともに、計量時の樹脂密度（樹脂量）に与える影響を排除することにより、成形品（重量）の均質性をより高めることができる。

以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，数値，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、逆流防止バルブ３としてリング形のバルブ（リングバルブ）を例示したが必ずしもリングバルブに限定されるものではない。また、回転禁止区間Ｚｎは、時間ｔにより設定する場合を示したが、スクリュ位置（スクリュ移動距離）により設定してもよい。さらに、回転禁止区間Ｚｎは、射出工程が開始してから逆流防止バルブ３が閉鎖するまでの区間Ｚｓに基づいて設定した場合を示したが、他の条件により設定することも可能であり、例えば、速度制御領域に係わる区間、或いは、計量工程が終了した後、射出工程が開始するまでの区間などに基づいて設定することができる。一方、基準角度Ｑｏは、回転トルクＴｒを検出して設定する場合を例示したが、樹脂圧Ｐｒを直接検出して設定してもよい。また、基準角度Ｑｏを設定するための回転トルクＴｒを検出する所定の期間として、計量工程終了時から射出工程開始時までの期間を用いた場合を示したが、射出工程終了時から計量工程開始時までの期間を用いることも可能であり、射出成形機の種類等に応じてより適した期間を選択することができる。他方、射出工程が開始する際における開始角度Ｑｉを検出し、当該射出工程が終了したなら、スクリュ２が開始角度Ｑｉになるように回転させる手法を含ませたが、必ずしも含ませることを要しない。

本発明の最良の実施形態に係る射出成形機の制御方法の処理手順を示すフローチャート、同制御方法における回転禁止区間を設定する際の処理手順を示すフローチャート、同制御方法に用いるスクリュの基準角度を設定する際の処理手順を示すフローチャート、同制御方法の検証に用いる樹脂圧のバラツキを求める際の処理手順を示すフローチャート、同制御方法を実施できる射出成形機の一部断面平面図、図２に示す処理手順により回転禁止区間を設定する試し成形を行った際の時間に対するスクリュの回転角を含むデータ図、図２に示す処理手順により回転禁止区間を設定する試し成形を行った際の逆流防止バルブの閉鎖位置と成形品質量の関係を示すデータ図、同制御方法に用いるスクリュの基準角度を設定する際に用いるスクリュ角度と回転トルクの関係を示すレーダーチャート、同制御方法の検証に用いるスクリュ角度と樹脂圧のバラツキの関係を示すレーダーチャート、同制御方法におけるスクリュの基準角度を設定する際の時間対各種物理量の変化特性図、同制御方法における回転トルクに対する樹脂圧のバラツキを示す相関図（散布図）、

符号の説明

２：スクリュ，３：逆流防止バルブ，Ｍ：射出成形機，Ｚｎ：回転禁止区間，Ｚｓ：逆流防止バルブが閉鎖するまでの区間，Ｐｒ：樹脂圧，Ｑｏ：基準角度，Ｑｓ：スクリュの回転角，Ｑａ…：スクリュ角度，ｔ：時間，Ｔｒ：回転トルク

Claims

先端部に逆流防止バルブを設けたスクリュを回転させて計量工程を行うとともに、この計量工程が終了したならスクリュを前進させて射出工程を行う射出成形機の制御方法において、予め、前記射出工程の開始から前記スクリュの回転を禁止する所定の回転禁止区間及び前記スクリュの前進時における樹脂圧のショット毎のバラツキが相対的に小さいスクリュ角度（基準角度）を設定し、前記射出工程を行う際に、当該射出工程が開始してから前記回転禁止区間が経過した後に、前記スクリュを前記基準角度まで回転させ、以後、前記スクリュを前記基準角度に保持して前記射出工程を行うことを特徴とする射出成形機の制御方法。
前記回転禁止区間は、前記射出工程が開始してから前記逆流防止バルブが閉鎖するまでの区間に基づいて設定することを特徴とする請求項１記載の射出成形機の制御方法。
前記回転禁止区間は、試し成形時に、射出工程を開始してから前記スクリュの回転角が最大に達するまでの区間を検出し、この区間に基づいて設定することを特徴とする請求項２記載の射出成形機の制御方法。
前記試し成形時における射出工程では、前記スクリュ角度を一定に保持するサーボロックを行うことを特徴とする請求項３記載の射出成形機の制御方法。
前記回転禁止区間は、時間又はスクリュ位置（スクリュ移動距離）により設定することを特徴とする請求項１，２又は３記載の射出成形機の制御方法。
前記基準角度は、試し成形時の所定の期間に、所定のスクリュ角度に保持するサーボロックを行い、かつこのサーボロックを行う際の回転トルクを検出するとともに、この回転トルクを検出する処理を、前記スクリュの一回転における複数の異なるスクリュ角度に対して行い、検出した回転トルクの大きさが相対的に小さくなるスクリュ角度に基づいて設定することを特徴とする請求項１記載の射出成形機の制御方法。
前記所定の期間は、射出工程終了時から計量工程開始時までの期間、又は計量工程終了時から射出工程開始時までの期間を用いることを特徴とする請求項６記載の射出成形機の制御方法。
前記スクリュを前記基準角度まで回転させるに際しては、計量工程の回転方向に対して逆方向に回転させることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の制御方法。
前記射出工程が開始する際におけるスクリュ角度（開始角度）を検出し、当該射出工程が終了したなら、前記スクリュが前記開始角度になるように、計量工程の回転方向に対して逆方向に回転させることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の制御方法。