JP5044604B2 - 射出成形機のモード切換方法 - Google Patents

Description

本発明は、逆流防止バルブを有するスクリュを内蔵する射出装置における計量モードを切換える際に用いて好適な射出成形機のモード切換方法に関する。

一般に、インラインスクリュ式射出成形機では、スクリュの先端部に逆流防止バルブを設けることにより、射出時における溶融樹脂の逆流防止を図っている。また、この種の射出成形機では、より確実な逆流防止を実現することを目的として、スクリュを回転（正回転）させて計量を行った後、スクリュを僅かな回転数（回転角）だけ逆回転させることにより、強制的に逆流防止バルブを閉鎖するようにした計量方法も従来より行われており、例えば、特許文献１には、サックバック（デコンプ）時や射出時に計量済みの射出すべき溶融混練樹脂の量が変動することを防止し、充填量のバラツキを小さくするようにしたインライン式の射出成形機の運転方法（計量方法）が開示されている。

しかし、このような従来の計量方法は、スクリュを逆回転させる際に、設定した時間又はスクリュの回転量により制御するため、逆回転後における逆流防止バルブ（チェックリング）の位置或いは樹脂圧にバラツキを生じやすく、計量した樹脂量のショット毎の変動を防止するには不十分となるなど、高い計量精度を確保することができないとともに、逆流防止バルブの前方の樹脂圧よりも後方の樹脂圧が高い状態となる計量終了後にスクリュを逆回転させるため、逆流防止バルブが後方（閉鎖方向）へ移動しにくくなり、この後にスクリュを後退させるデコンプ処理を行っても、閉じた逆流防止バルブが再度開いてしまう虞れもあるなど、射出開始前に逆流防止バルブを確実かつ安定に閉鎖できない問題があった。

一方、本出願人は、既に、この問題を有効に解決するための計量方法を特許文献２により提案した。この計量方法は、先端部に逆流防止バルブを設けたスクリュを正回転させて計量を行う計量主処理工程と、この計量主処理工程の終了後、スクリュを逆回転させて計量後処理を行う計量後処理工程とを含む計量工程を行う際に、計量主処理工程の終了後、スクリュを回転自由状態にして前進移動させるとともに、この前進移動時におけるスクリュの回転状態を監視し、スクリュの回転が停止状態になったならスクリュを所定の回転量だけ逆回転させる計量後処理工程を行うようにしたものであり、これにより、逆回転後における樹脂圧のバラツキ、更には計量した樹脂量のショット毎の変動を大幅に低減できるなど、高い計量精度を確保できる。

特開平１１−２４００５２号公報 特開２００６−３２７１２７号公報

しかし、上述した特許文献２による計量方法は、高い計量精度を確保できるものの、計量後処理工程の処理内容がやや複雑化するため、例えば、成形精度のさほど要求されない成形品をより速く生産したいケースでは、ユーザーによって、従来手法による一般的な計量モード（第一計量モード）を使用したい場合もある。したがって、特許文献２の計量方法による新しい計量モード（第二計量モード）と第一計量モードをユーザーにより選択できるようにすれば、より使い勝手や利便性を高め得るが、反面、異なる計量モード間の切換となるため、次のような解決すべき課題も存在した。

第一に、各計量モード間の動作（条件）が異なるため、計量モードを単に切換えても円滑に移行させることができない。特に、第一計量モードから第二計量モードに切換える場合、逆流防止バルブの閉鎖性に歴然とした差を生じる。即ち、第二計量モードでは第一計量モードに対して逆流防止バルブの閉鎖がバラツキなく確実に行われ、射出時における逆流防止バルブを通した溶融樹脂の逆流がほとんど生じないため、逆流防止バルブの閉鎖が不安定となる第一計量モードから第二計量モードに切換えた際には、金型に対する樹脂の過充填（オーバパック）により、バリやクラック等の外観不良や質量過多等の不良を生じてしまう。

第二、過充填によるこのような不具合（不良発生）に対しては、オペレータによる成形条件の見直し（再設定）が必要となるが、第二計量モードは、新しい計量モードとなるため、経験豊富なベテランオペレータであっても、成形条件の見直しは容易でない。結局、このような不良発生に対しては、十分で的確な見直しを行いにくく、しかも、見直しのための長い時間（工数）が取られるなど、生産効率の低下要因としても無視できない。

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モード切換方法の提供を目的とするものである。

本発明に係る射出成形機１のモード切換方法は、上述した課題を解決するため、第一計量モードＭ１による計量工程から当該第一計量モードＭ１とは異なる動作を行う第二計量モードＭ２による計量工程に切換えるに際し、第一計量モードＭ１から第二計量モードＭ２に切換えられたなら、第一計量モードＭ１による計量工程（Ｓ１０１）に基づく射出工程を行い、かつこの射出工程中における所定の動作物理量をスクリュ２の移動距離により積分する積分処理（Ｓ１０６）を行うとともに、スクリュ２が射出工程中における一又は二以上の条件切換位置Ｘｃ…に達したなら当該条件切換位置Ｘｃ…における積分値を基準積分値Ｄｓ…として記憶する条件学習処理（Ｓ９，Ｓ１０７〜Ｓ１０９）を行い、この後、第二計量モードＭ２による計量工程（Ｓ１４１〜Ｓ１４９）に基づく射出工程を行い、かつこの射出工程中における動作物理量をスクリュ２の移動距離により積分する積分処理（Ｓ１５３）を行うとともに、得られる積分値Ｄｄが記憶した一又は二以上の各基準積分値Ｄｓ…に達したなら当該基準積分値Ｄｓ…に達した位置を新たな条件切換位置Ｘｃ…に変更する条件適用処理（Ｓ１４，Ｓ１５４〜Ｓ１５７）を行うことを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、第一計量モードＭ１から第二計量モードＭ２への切換は、第一計量モードＭ１による生産稼働中に行うことができる。また、動作物理量には、射出圧力又はスクリュ２を前進移動させる駆動モータ３の負荷トルクを用いることができる。一方、積分処理（Ｓ１０６，Ｓ１５３）は、設定したサンプリング周期毎に、スクリュ移動位置と動作物理量を検出し、検出したスクリュ移動位置から得るサンプリング周期間の移動距離と動作物理量の乗算値を求めるとともに、求めた乗算値を順次積算する処理により行うことができる。また、条件学習処理（Ｓ９，Ｓ１０７〜Ｓ１０９）は、複数回の成形サイクルにおいて実行し、各条件切換位置Ｘｃ…で得られる複数の積分値の平均値を基準積分値Ｄｓ…として記憶することができる。さらに、条件切換位置Ｘｃ…には、一又は二以上の速度切換位置、及び／又は速度制御から圧力制御に切換えるＶ−Ｐ切換位置を含ませることができる。他方、第二計量モードＭ２による計量工程は、少なくとも、先端部に逆流防止バルブ４を設けたスクリュ２を正回転させて計量を行う計量主処理工程（Ｓ１４１）と、この計量主処理工程（Ｓ１４１）の終了後、スクリュ２を所定の回転量だけ逆回転させる計量後処理工程とを含ませることができるとともに、この計量後処理工程には、計量主処理工程（Ｓ１４１）の終了後、スクリュ２を回転自由状態にして前進移動させるとともに、この前進移動時におけるスクリュ２の回転状態を監視し、スクリュ２の回転が停止状態になったならスクリュ２を所定の回転量だけ逆回転させる計量後処理工程とを含ませることができる。また、計量後処理工程には、スクリュ２を逆回転させた後、スクリュ２を所定ストロークだけ後退移動させるデコンプ処理（Ｓ１４９）を含ませることができる。さらに、スクリュ２を逆回転させる際は、スクリュ２の前後方向位置又は圧力を固定する制御を行うことができる。

このような手法による本発明に係る射出成形機１のモード切換方法によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 第一計量モードＭ１による計量工程から当該第一計量モードＭ１とは異なる動作を行う第二計量モードＭ２による計量工程に切換える場合であっても、例えば、金型に対する樹脂の過充填（オーバパック）により、バリやクラック等の外観不良や質量過多等の不良を生じる不具合を解消できるとともに、的確な設定変更が行われることにより円滑に移行させることができる。

（２） 第一計量モードＭ１による計量工程から第二計量モードＭ２による計量工程に切換える場合であっても、オペレータによる成形条件の見直しが不要、或いは補助的な見直しで足りるため、見直しのための時間（工数）を解消又は大幅に短縮することができ、生産効率を高めることができる。

（３） 好適な態様により、第一計量モードＭ１から第二計量モードＭ２への切換は、第一計量モードＭ１による生産稼働中に行うようにすれば、生産稼働を中断することなく切換を行うことができ、生産の遅れ等の不具合を回避することができる。

（４） 好適な態様により、動作物理量として、樹脂の充填量に最も影響の大きい射出圧力又はスクリュ２を前進移動させる駆動モータ３の負荷トルクを用いれば、条件切換位置Ｘｃ…を変更するための的確（最適）な基準積分値Ｄｓ…を得ることができる。

（５） 好適な態様により、積分処理（Ｓ１０６，Ｓ１５３）を、設定したサンプリング周期毎に、スクリュ移動位置と動作物理量を検出し、検出したスクリュ移動位置から得るサンプリング周期間の移動距離と動作物理量の乗算値を求めるとともに、求めた乗算値を順次積算する処理により行うようにすれば、積分処理（Ｓ１０６，Ｓ１５３）を容易に行うことができるとともに、処理の高速化を図ることができる。

（６） 好適な態様により、条件学習処理（Ｓ１０，Ｓ１０７〜Ｓ１０９）を、複数回の成形サイクルにおいて実行し、各条件切換位置Ｘｃ…で得られる複数の積分値を平均した平均値を基準積分値Ｄｓ…として記憶するようにすれば、誤差を低減したより正確な基準積分値Ｄｓ…を得ることができる。

（７） 好適な態様により、条件切換位置Ｘｃ…に、一又は二以上の速度切換位置、及び／又は速度制御から圧力制御に切換えるＶ−Ｐ切換位置を含ませれば、第一計量モードＭ１による計量工程から第二計量モードＭ２による計量工程への切換を円滑に行うための十分な切換位置を確保できる。

（８） 好適な態様により、第二計量モードＭ２による計量工程として、少なくとも、先端部に逆流防止バルブ４を設けたスクリュ２を正回転させて計量を行う計量主処理工程（Ｓ１４１）と、この計量主処理工程（Ｓ１４１）の終了後、スクリュ２を所定の回転量だけ逆回転、望ましくは、計量主処理工程（Ｓ１４１）の終了後、スクリュ２を回転自由状態にして前進移動させるとともに、この前進移動時におけるスクリュ２の回転状態を監視し、スクリュ２の回転が停止状態になったならスクリュ２を所定の回転量だけ逆回転させる計量後処理工程とを含ませれば、逆回転後における樹脂圧のバラツキ、更には計量した樹脂量のショット毎の変動を大幅に低減でき、高い計量精度を確保できる。

（９） 好適な態様により、計量後処理工程に、スクリュ２を逆回転させた後、スクリュ２を所定ストロークだけ後退移動させるデコンプ処理（Ｓ１４９）を含ませれば、デコンプ処理の前に、逆流防止バルブ４に対して前方の樹脂圧を後方の樹脂圧よりも高くした状態で逆流防止バルブ４を閉鎖できるため、この後のデコンプ処理により逆流防止バルブ４が再度開いてしまう弊害を排除できる。したがって、射出開始の前に逆流防止バルブ４を確実かつ安定に閉鎖することができる。

（１０） 好適な態様により、スクリュ２を逆回転させる際に、スクリュ２の前後方向位置又は圧力を固定する制御を行うようにすれば、計量した樹脂量の更なる変動防止及び計量精度の向上に寄与できる。

本発明の好適実施形態に係る射出成形機のモード切換方法における全体の処理手順を説明するためのフローチャート、 同モード切換方法における条件学習処理の処理手順を説明するためのフローチャート、 同モード切換方法における条件適用処理の処理手順を説明するためのフローチャート、 同モード切換方法を実施できる射出成形機の一部断面平面図、 同モード切換方法により切換える第二計量モードによる計量工程におけるスクリュの状態を示す作用説明図、 同第二計量モードによる計量工程を実施する際におけるスクリュ回転用サーボモータ及びスクリュ進退用サーボモータの動作状態を示すタイミングチャート、

次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係るモード切換方法を実施できる射出成形機１の構成について、図４及び図５（ａ）を参照して説明する。

図４に示す射出成形機１は、型締装置を除いた射出装置１ｉのみを示す。射出装置１ｉ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を挿入する。

このスクリュ２は、先端部に円筒形の逆流防止バルブ（リングバルブ）４を備える。スクリュ２は、図５（ａ）に拡大して示すように、最先端部に、先端が尖形となる円錐状のスクリュヘッド２ｈを有するとともに、このスクリュヘッド２ｈからフライト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に逆流防止バルブ４を変位自在に装填する。これにより、逆流防止バルブ４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４が後退し、フライト２ｆ側に形成したバルブシート２ｒに当接すれば、フライト２ｆ側からスクリュヘッド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４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４が閉鎖することと同意である。

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（駆動モータ）３を取付け、このサーボモータ３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３には、このサーボモータ３の回転数を検出するロータリエンコーダ３ｅ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（駆動モータ）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２８ｅを付設する。

また、図４において、３２は射出成形機１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モード切換方法における一連の処理及び制御を実行することができるとともに、この制御プログラム３２ｐには、第一計量モードＭ１及び第二計量モードＭ２を実行するための制御プログラム（シーケンス制御プログラム）が含まれる。一方、コントローラ３２には、上述したサーボモータ３，２８及びロータリエンコーダ３ｅ，２８ｅ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，射出圧力）を検出することができる。さらに、コントローラ３２には、液晶表示器等を用いたディスプレイ３４を接続する。このディスプレイ３４にはタッチパネルが付設されており、各種データ入力を行うことができるとともに、少なくとも本実施形態のモード切換方法に関連して、第一計量モードＭ１又は第二計量モードＭ２に切換えるモード切換キー３５を有する。

次に、このような射出成形機１に適用できる本実施形態に係るモード切換方法について、図４〜図６を参照しつつ図１〜図３に示すフローチャートに従って説明する。

まず、射出成形機１は、上述したように、第一計量モードＭ１による計量工程と第二計量モードＭ２による計量工程を行うことができ、この第一計量モードＭ１と第二計量モードＭ２はモード切換キー３５により選択することができる。例示の第一計量モードＭ１は従来手法による一般的な計量モードであり、第二計量モードＭ２は前述した特許文献２で開示される逆流防止バルブ４を確実に閉鎖するための改良された計量モードである。

今、射出成形機１は、第一計量モードＭ１が選択されており、自動運転モードによる生産稼働中であるものとする（ステップＳ１）。本実施形態に係るモード切換方法、即ち、第一計量モードＭ１から第二計量モードＭ２への切換は、このような第一計量モードＭ１による生産稼働中に行うことができる。したがって、生産稼働を中断することなく切換を行うことができ、生産の遅れ等の不具合を回避することができる。第一計量モードＭ１では、当該第一計量モードＭ１による計量工程と、この計量工程に基づく射出工程が行われる。

まず、コントローラ３２によりスクリュ回転用サーボモータ３が駆動制御（速度制御）される。これにより、サーボモータ３の回転は回転伝達機構２２を介してスクリュ２に伝達され、スクリュ２が正回転することにより、可塑化された溶融樹脂が加熱筒１３の内部におけるスクリュ２の前方に計量蓄積されるとともに、これに対応してスクリュ２が後退する。この際、スクリュ進退用サーボモータ２８が通電制御されることにより、スクリュ２に対する背圧制御が行われる。そして、スクリュ２が設定された計量終了位置に達すれば、サーボモータ３（スクリュ２）の回転が停止するとともに、スクリュ２を予め設定したストロークだけ後退移動させて圧抜き（デコンプ処理）を行う。

一方、自動運転モードによる生産稼働中に、オペレータがモード切換キー３５を操作（タッチ）することにより、第二計量モードＭ２に切換えた場合を想定する（ステップＳ２）。これにより、自動運転モードによる生産稼働はそのまま継続するも、コントローラ３２は、モード切換確認処理を行う（ステップＳ３）。モード切換確認処理では、設定値の相対的な大きさ関係などを確認し、第二計量モードＭ２への切換が可能であるか否かを判断する。この際、第二計量モードＭ２への切換が可能であれば、モード切換処理を開始し、ディスプレイ３４には第二計量モードＭ２に切換えられた旨の表示が行われる（ステップＳ４，Ｓ５）。

これに対して、モード切換確認処理を行った際に、例えば、背圧設定値が後述するスクリュ加圧力設定値よりも大きい場合には、第二計量モードＭ２を実質的に行うことができないため、ディスプレイ３４に、「スクリュ圧力不足」等の警告表示、即ち、切換が不可である旨の表示を行う（ステップＳ４，Ｓ６）。これにより、オペレータは警告表示を見ることにより、スクリュ加圧力設定値を大きくするなどの設定変更、即ち、切換不可の状態を解消する処理を行うことができる（ステップＳ７）。そして、切換不可の状態が解消されれば、この時点で、モード切換処理を開始し、ディスプレイ３４には第二計量モードＭ２に切換えられた旨の表示が行われる（ステップＳ５）。

この際、射出成形機１は、自動運転モードによる生産稼働を継続しているとともに、第一計量モードＭ１による計量工程も継続しているが、ステップＳ５によるモード切換処理の開始により、第一計量モードＭ１による計量工程に基づく射出工程に対する条件学習処理を行う（ステップＳ８，Ｓ９）。

図２には、図１におけるステップＳ８，Ｓ９に対応する条件学習処理の詳細な処理手順を示す。条件学習処理が行われる条件学習工程では、第一計量モードＭ１による計量工程がそのまま行われる（ステップＳ１０１）。計量工程が終了すれば、射出開始のタイミングまで待機し、射出開始タイミングになれば、射出工程を開始する（ステップＳ１０２，Ｓ１０３，Ｓ１０４）。射出工程の開始によりスクリュ２が前進し、計量した溶融樹脂を不図示の金型に射出充填する射出工程が行われる（ステップＳ１０５）。一方、射出工程の開始から射出工程中における所定の動作物理量となる射出圧力をロードセル３３により検出するとともに、スクリュ移動位置をロータリエンコーダ２８ｅにより検出し、コントローラ３２により射出圧力をスクリュ２の移動距離により積分する積分処理を行う（ステップＳ１０６）。具体的には、５００〔μｓ〕に設定したサンプリング周期毎に、スクリュ移動位置と射出圧力を検出し、検出したスクリュ移動位置から得るサンプリング周期間の移動距離と動作物理量の乗算値を求めるとともに、求めた乗算値を順次積算する処理により積分値を得る。積分処理にこのような処理方法を用いれば、目的の積分処理を容易に行うことができるとともに、処理の高速化を図ることができる。

そして、コントローラ３２は、射出工程中における所定の条件切換位置Ｘｃ…に達したか否かを監視し、条件切換位置Ｘｃ…に達したなら当該条件切換位置Ｘｃ…における積分値を取込むとともに、取込んだ積分値を基準積分値Ｄｓとして、コントローラ３２のメモリに一時記憶する（ステップＳ１０７，Ｓ１０８，Ｓ１０９）。この場合、条件切換位置Ｘｃ…には、一又は二以上の速度切換位置と、速度制御から圧力制御に切換えるＶ−Ｐ切換位置が含まれる。条件切換位置Ｘｃ…に、このような一又は二以上の速度切換位置、及び／又は速度制御から圧力制御に切換えるＶ−Ｐ切換位置を含ませれば、第一計量モードＭ１による計量工程から第二計量モードＭ２による計量工程への切換を円滑に行うための十分な切換位置を確保できる。この条件学習処理は射出工程が終了するまで行う（ステップＳ１１０）。以上により、１成形サイクルにおける条件学習処理が終了する。なお、所定の動作物理量として、樹脂の充填量に最も影響の大きい射出圧力を用いれば、条件切換位置Ｘｃ…を変更するための的確（最適）な基準積分値Ｄｓを得ることができる。

このような条件学習処理は、一回の成形サイクルでもよいが、複数回の成形サイクルにおいて実行することが望ましい（ステップＳ１０，Ｓ８，Ｓ９）。例示はＮ回の成形サイクルを行う場合を示している。これにより、各条件切換位置Ｘｃ…におけるＮ個の積分値が得られるため、各条件切換位置Ｘｃ…毎に得られるＮ個の積分値の平均値を演算により求める（ステップＳ１１）。そして、各条件切換位置Ｘｃ…毎に求めた積分値（平均値）は基準積分値Ｄｓ…としてコントローラ３２のメモリに記憶する（ステップＳ１２）。このように、条件学習処理を、複数回の成形サイクルにおいて実行し、各条件切換位置Ｘｃ…で得られる複数の積分値を平均した平均値を基準積分値Ｄｓ…として記憶すれば、誤差を低減したより正確な基準積分値Ｄｓ…を得ることができる。以上の処理が終了したなら、第二計量モードＭ２への切換が行われる（ステップＳ１３）。したがって、以後は、第一計量モードＭ１に対して異なる条件が設定された第二計量モードＭ２により計量工程が行われる。

第二計量モードＭ２に切換わることにより、コントローラ３２は第二計量モードＭ２により計量工程を実行するとともに、最初の射出工程では前述した基準積分値Ｄｓ…を利用して条件適用処理を行う（ステップＳ１４）。

図３には、図１におけるステップＳ１４に対応する条件適用処理の詳細な処理手順を示す。計量工程では、まず、計量主処理工程による計量が行われる（ステップＳ１４１）。計量主処理工程では、コントローラ３２によりサーボモータ３が駆動制御（速度制御）され、スクリュ２が正回転することにより、可塑化された溶融樹脂が加熱筒１３の内部におけるスクリュ２の前方に計量蓄積されるとともに、これに対応してスクリュ２が後退する。この際、サーボモータ２８が通電制御されることにより、スクリュ２に対する背圧制御が行われる。

図６（ａ），（ｂ）には、スクリュ回転用サーボモータ３及びスクリュ進退用サーボモータ２８の動作状態をタイミングチャートで示す。図６において、Ｘｏは計量開始位置，Ｖｍは計量主処理工程におけるサーボモータ３の回転速度をそれぞれ示す。一方、図５（ａ）は、計量主処理工程におけるスクリュ２の状態を示し、矢印Ｒｐはスクリュ２の正回転方向を示すとともに、矢印Ｆｆは溶融樹脂の相対移動方向を示す。そして、スクリュ２が予め設定した計量終了位置Ｘｍまで後退することにより計量主処理工程が終了し、サーボモータ３の回転を停止させる。図５（ｂ）は計量終了位置Ｘｍにおけるスクリュ２の状態を示している。この状態では、逆流防止バルブ４に対してフライト２ｆ側の樹脂圧Ｐｆがノズルヘッド２ｈ側の樹脂圧Ｐｈよりも相対的に高い状態、即ち、Ｐｈ＜Ｐｆの状態にある。

計量主処理工程の終了により計量後処理工程に移行する（ステップＳ１４２）。計量後処理工程では、最初に、逆流防止バルブ４がバルブシート２ｒに当接する位置（タッチ位置）までスクリュ２を前進移動させる処理を行う（ステップＳ１４３）。この場合、スクリュ２は回転自由状態、即ち、外力により受動回転可能となるように切換えられるとともに、コントローラ３２によりサーボモータ２８が駆動制御される。この際の駆動制御は、加圧力に対する圧力リミッタ（スクリュ加圧力値）の設定された速度制御となり、サーボモータ２８の回転は、回転伝達機構３０及びボールねじ機構２４を介して運動変換され、スクリュ２を前進移動させる。図６（ｂ）において、Ｖｆはスクリュ２の前進移動時におけるサーボモータ２８の回転速度を示す。

また、コントローラ３２は、スクリュ２の前進移動の開始と同時に計時を開始するとともに、スクリュ２の受動回転による回転状態の監視（回転検出）を開始する。この場合、図５（ｃ）に示すように、スクリュ２の前進移動により、スクリュヘッド２ｈ側の溶融樹脂がフライト２ｆ側（矢印Ｆｒ方向）に逆流するとともに、この逆流によりスクリュ２は正回転に対して逆方向（矢印Ｒｒｓ方向）に受動回転する。したがって、この状態では、逆流防止バルブ４に対してノズルヘッド２ｈ側の樹脂圧Ｐｈがフライト２ｆ側の樹脂圧Ｐｆよりも相対的に高くなり、Ｐｆ＜Ｐｈの関係になる。

そして、逆流防止バルブ４は、逆流する溶融樹脂により後方に押されて後退変位するとともに、バルブシート２ｒに当接した位置（タッチ位置）で停止する。したがって、逆流防止バルブ４は、事実上、このタッチ位置で閉鎖した状態となる（図５（ｄ）の位置参照）。この時点では、同時に溶融樹脂の逆流が止まるとともに、スクリュ２の受動回転も停止する。スクリュ２はこのような挙動を伴うため、コントローラ３２はスクリュ２の回転状態を監視し、スクリュ２の回転が停止状態になったなら、直ちにスクリュ２の前進移動を停止させる制御を行う（ステップＳ１４４，Ｓ１４５）。

この場合、スクリュ２の回転状態及び停止状態は、コントローラ３２により、サーボモータ３に付設したロータリエンコーダ３ｅから得るエンコーダパルスを監視して行うことができる。具体的には、予め設定した監視時間内のパルス数が所定数になったり或いはパルス出力間隔が所定間隔（時間）になったなら停止状態と判断できる。したがって、停止状態とは完全に停止する場合のみならず所定の速度以下まで低下した状態をも含む概念である。そして、スクリュ２の停止状態を検出したなら、同時に計時をリセットする。

よって、このようなスクリュ前進処理を行うことにより、スクリュ２は、常に、逆流防止バルブ４がバルブシート２ｒに当接するタッチ位置で正確に停止させることができる。また、このようなタッチ位置（停止状態）を、ロータリエンコーダ３ｅから得るエンコーダパルスにより検出することにより、別途の検出器等は不要となり、既設の装備を利用して容易かつ低コストに実施できる利点がある。

ところで、スクリュ２の前進移動中に、逆流防止バルブ４の一部が欠けたり逆流防止バルブ４に異物が挟まるなどによる異常が発生することも考えられる。このような異常が発生した場合、スクリュ２の回転が正常に停止することなく無用に回転が継続する。そこで、スクリュ２の前進移動の開始と同時に計時を開始し、予め設定した時間（判定時間）に達してもスクリュ２の停止状態を検出できないときは、所定のエラー処理を行う。エラー処理としては、運転（動作）の停止処理やアラーム報知処理等を行うことができる。これにより、逆流防止バルブ４の動作異常を速やかに検知し、かつ動作異常に対する対策を迅速に講じることができる。

次いで、スクリュ２を強制的に逆回転させる処理を行う（ステップＳ１４６）。なお、スクリュ２の逆回転は上述したスクリュ２の停止状態の検出から直ちに行ってもよいし、所定の設定時間を経てから行ってもよい。この場合、コントローラ３２によりサーボモータ３が駆動制御（速度制御）される。これにより、スクリュ２は図５（ｄ）に示すように、矢印Ｒｒ方向へ能動的に逆回転する。図６（ａ）において、Ｖｒはスクリュ２の逆回転時におけるサーボモータ３の回転速度を示すとともに、θｓ，θｅはスクリュ２の角度を示している。逆回転させるスクリュ２の回転量は、成形機毎に任意に設定できるが、概ね１／４回転前後に設定できる。したがって、この場合には、図６（ａ）における（θｅ−θｓ）を概ね９０〔°〕前後に設定できる。また、スクリュ２の逆回転時には、コントローラ３２によりサーボモータ２８が駆動制御され、スクリュ２の前後方向位置が固定される位置制御が行われる。これにより、スクリュ２が逆回転してもスクリュ２の前後方向位置が固定されるため、計量した樹脂量の変動防止及び計量精度の向上に寄与できる。図６（ａ）において、Ｘｄはスクリュ２を逆回転させた後のスクリュ位置（逆回転終了位置）を示している。

なお、スクリュ２を逆回転させる際における回転数（回転角）又は回転速度は、コントローラ３２に接続したディスプレイ３４に表示することができる。このような表示を行うことにより、オペレータは逆流防止バルブ４の動作状態を視覚的にも容易に把握することができる。そして、スクリュ２の逆回転が、設定した回転量（回転角）に達したならスクリュ２の回転を停止させる制御を行う（ステップＳ１４７，Ｓ１４８）。

ところで、スクリュ２の逆回転時には、スクリュ２の前後方向位置が固定されることから、図５（ｄ）に示すように、溶融樹脂に対して後方（矢印Ｆｉ方向）への圧力が付与される。この場合、スクリュ２を逆回転させる直前では、逆流防止バルブ４に対してノズルヘッド２ｈ側の樹脂圧Ｐｈがフライト２ｆ側の樹脂圧Ｐｆよりも相対的に高い状態、即ち、Ｐｆ＜Ｐｈの状態にあるため、スクリュ２を逆回転させた後は、逆流防止バルブ４に対してノズルヘッド２ｈ側の樹脂圧Ｐｈがフライト２ｆ側の樹脂圧Ｐｆよりも更に高い状態、即ち、Ｐｆ≪Ｐｈの状態になる。

一方、スクリュ２を逆回転させる処理が終了したなら、スクリュ２を予め設定したストローク（例えば、１〜２〔ｍｍ〕前後）だけ後退移動させて圧抜きを行うデコンプ処理を行う（ステップＳ１４９）。デコンプ処理では、コントローラ３２によりサーボモータ２８が駆動制御（速度制御）され、スクリュ２が後退移動する。この場合、スクリュ２の後退ストロークは、圧抜きが完了する位置を考慮し、当該後退ストロークの終端をデコンプ終了位置Ｘｓとして予め設定する。これにより、スクリュ２がデコンプ終了位置Ｘｓに達すれば、スクリュ２の後退移動を停止し、デコンプ処理を終了させるとともに、次の工程である射出工程に移行させる。図６において、Ｖｓはデコンプ処理時におけるサーボモータ２８の回転速度、Ｘｓはデコンプ終了位置をそれぞれ示し、このデコンプ終了位置Ｘｓは射出開始位置となる。なお、デコンプ処理は、計量終了後、スクリュ２を予め設定した僅かなストロークだけ後退させて圧抜きを行い、型開き時の樹脂圧による弊害、即ち、低粘度樹脂による所謂鼻ダレ現象や高粘度樹脂による成形スプルからの所謂糸引き現象等の発生を防止する処理である。

図５（ｅ）は、このようなデコンプ処理を行った後におけるスクリュ２の状態を示し、逆流防止バルブ４に対してノズルヘッド２ｈ側の樹脂圧Ｐｈがフライト２ｆ側の樹脂圧Ｐｆよりも相対的にやや高い状態かほぼ同じ状態、即ち、Ｐｆ＜Ｐｈの状態かＰｆ≒Ｐｈの状態にある。したがって、デコンプ処理を行っても、デコンプ処理の前に、逆流防止バルブ４に対して前方（スクリュヘッド２ｈ側）の樹脂圧Ｐｈを後方（フライト２ｆ側）の樹脂圧Ｐｆよりも常に高くした状態で逆流防止バルブ４を閉鎖できるため、この後のデコンプ処理により逆流防止バルブ４が再度開いてしまう弊害を排除できる。これにより、射出開始の前に逆流防止バルブ４を確実かつ安定に閉鎖することができる。

他方、計量工程が終了すれば、射出開始のタイミングまで待機し、射出開始タイミングになれば、射出工程を開始する（ステップＳ１５０，Ｓ１５１）。射出工程の開始によりスクリュ２が前進し、計量した溶融樹脂を不図示の金型に射出充填する射出工程が行われる（ステップＳ１５２）。また、射出工程の開始と同時に条件適応処理を行う（ステップＳ１４）。この場合、前述した条件学習処理（ステップＳ９）の場合と同様に、射出工程の開始から射出工程中における射出圧力をロードセル３３により検出するとともに、スクリュ２の移動距離をロータリエンコーダ２８ｅにより検出し、コントローラ３２により射出圧力をスクリュ２の移動距離により積分する積分処理を行う（ステップＳ１５３）。具体的には、５００〔μｓ〕に設定したサンプリング周期毎に、スクリュ移動位置と射出圧力を検出し、検出したスクリュ移動位置から得るサンプリング周期間の移動距離と動作物理量の乗算値を求めるとともに、求めた乗算値を順次積算する処理により積分値Ｄｄを得る。

さらに、コントローラ３２は、得られた積分値Ｄｄを監視し、記憶されている基準積分値Ｄｓ…に一致するか否かを判断する（ステップＳ１５４）。この場合、一番小さい基準積分値Ｄｓに最初に一致するため、一致したなら一致した時点における条件切換位置Ｘｃ…を取り込んで記憶する（ステップＳ１５５）。したがって、このときの条件切換位置Ｘｃ…が最初の条件切換位置Ｘｃ…となる。同様の処理を射出工程が終了するまで順次行い、全ての条件切換位置Ｘｃ…を取込んで記憶する（ステップＳ１５６，Ｓ１５２…）。

そして、全ての基準積分値Ｄｓ…に対応する条件切換位置Ｘｃ…を取込み、射出工程が終了したなら、既設定の条件切換位置Ｘｃ…を今回取込んだ条件切換位置Ｘｃ…に設定変更する。即ち、条件切換位置Ｘｃ…の書き換えを行う（ステップＳ１５６，Ｓ１５７）。これにより、第一計量モードＭ１から第二計量モードＭ２への切換処理（条件適用処理）が終了するため、以後は、第二計量モードＭ２による計量工程を用いた成形動作（生産稼働）が行われる（ステップＳ１５）。なお、例示の場合、全ての条件切換位置Ｘｃ…を取込んで記憶し、射出工程の終了後に一括して全ての条件切換位置Ｘｃ…の書き換えを行う場合を示したが、各条件切換位置Ｘｃ…を取込む毎に書き換えを行ってもよい。したがって、この場合には必ずしも記憶することを要しない。このように、第二計量モードＭ２による計量工程として、少なくとも、先端部に逆流防止バルブ４を設けたスクリュ２を正回転させて計量を行う計量主処理工程と、この計量主処理工程の終了後、スクリュ２を回転自由状態にして前進移動させるとともに、この前進移動時におけるスクリュ２の回転状態を監視し、スクリュ２の回転が停止状態になったならスクリュ２を所定の回転量だけ逆回転させる計量後処理工程とを含ませれば、逆回転後における樹脂圧のバラツキ、更には計量した樹脂量のショット毎の変動を大幅に低減でき、高い計量精度を確保できる利点がある。

よって、このような本実施形態に係る好適実施形態によれば、第一計量モードＭ１による計量工程から当該第一計量モードＭ１とは異なる動作を行う第二計量モードＭ２による計量工程に切換える場合であっても、例えば、金型に対する樹脂の過充填（オーバパック）により、バリやクラック等の外観不良や質量過多等の不良を生じる不具合を解消できるとともに、的確な設定変更が行われることにより円滑に移行させることができる。また、第一計量モードＭ１による計量工程から第二計量モードＭ２による計量工程に切換える場合であっても、オペレータによる成形条件の見直しが不要、或いは補助的な見直しで足りるため、見直しのための時間（工数）を解消又は大幅に短縮することができ、生産効率を高めることができる。

以上、好適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，形状，数量，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、第一計量モードＭ１と第二計量モードＭ２は例示の計量方法に限定されるものではなく、各種計量方法を適用することができる。したがって、例示の第一計量モードＭ１を第二計量モードＭ２とし、例示の第二計量モードＭ２を第一計量モードＭ１として置換してもよい。また、動作物理量として、射出圧力を例示したが、スクリュ２を前進移動させる駆動モータ（サーボモータ）３の負荷トルクを用いてもよい。この場合、射出圧力をそのまま負荷トルクに置換すれば実施することができるとともに、油圧式射出成形機を用いた場合には射出圧力を油圧に置換することができる。一方、積分処理は、設定したサンプリング周期毎に、スクリュ移動位置と動作物理量を検出し、検出したスクリュ移動位置から得るサンプリング周期間の移動距離と動作物理量の乗算値を求めるとともに、求めた乗算値を順次積算する処理により行う場合を示したが、積分値を求めることができるものであれば他の処理方法であってもよい。他方、逆流防止バルブ４として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、スクリュ２の回転状態（停止状態）やスクリュ移動位置を検出する方法として、ロータリエンコーダ３ｅから得るエンコーダパルスを利用する方法を例示したが、他の検出方法を排除するものではない。さらに、スクリュ２を逆回転させる回転量としてスクリュ２の回転数（回転角）により設定する場合を示したが、時間により設定する場合を排除するものではない。なお、例示の実施形態では、スクリュ２を逆回転させる際に、スクリュ２の前後方向位置が固定される位置制御を行う場合を示したが、スクリュ２の圧力が固定される圧力制御を行ってもよい。

本発明に係るモード切換方法は、逆流防止バルブを有するスクリュを内蔵する射出装置を備える電動式射出成形機や油圧式射出成形機等の各種射出成形機に利用できる。

１：射出成形機，２：スクリュ，３：駆動モータ，４：逆流防止バルブ，Ｍ１：第一計量モード，Ｍ２：第二計量モード，（Ｓ１０１）：第一計量モードによる計量工程，（Ｓ１４１〜Ｓ１４９）：第二計量モードによる計量工程，（Ｓ１４１）：計量主処理工程，（Ｓ１０６）：積分処理，（Ｓ１５３）：積分処理，（Ｓ９，Ｓ１０７〜Ｓ１０９）：条件学習処理，（Ｓ１４，Ｓ１５４〜Ｓ１５７）条件適用処理，（Ｓ１４９）：デコンプ処理

Claims (10)

1. 第一計量モードによる計量工程から当該第一計量モードとは異なる動作を行う第二計量モードによる計量工程に切換えるに際し、前記第一計量モードから前記第二計量モードに切換えられたなら、前記第一計量モードによる計量工程に基づく射出工程を行い、かつこの射出工程中における所定の動作物理量をスクリュの移動距離により積分する積分処理を行うとともに、前記スクリュが前記射出工程中における一又は二以上の条件切換位置に達したなら当該条件切換位置における積分値を基準積分値として記憶する条件学習処理を行い、この後、前記第二計量モードによる計量工程に基づく射出工程を行い、かつこの射出工程中における前記動作物理量を前記スクリュの移動距離により積分する積分処理を行うとともに、得られる積分値が記憶した一又は二以上の前記各基準積分値に達したなら当該基準積分値に達した位置を新たな条件切換位置に変更する条件適用処理を行うことを特徴とする射出成形機のモード切換方法。
2. 前記第一計量モードから前記第二計量モードへの切換は、前記第一計量モードによる生産稼働中に行うことを特徴とする請求項１記載の射出成形機のモード切換方法。
3. 前記動作物理量には、射出圧力又はスクリュを前進移動させる駆動モータの負荷トルクを用いることを特徴とする請求項１又は２記載の射出成形機のモード切換方法。
4. 前記積分処理は、設定したサンプリング周期毎に、スクリュ移動位置と前記動作物理量を検出し、検出したスクリュ移動位置から得るサンプリング周期間の移動距離と前記動作物理量の乗算値を求めるとともに、求めた乗算値を順次積算する処理により行う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モード切換方法。
5. 前記条件学習処理は、複数回の成形サイクルにおいて実行し、各条件切換位置で得られる複数の積分値を平均した平均値を基準積分値として記憶することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の射出成形機のモード切換方法。
6. 前記条件切換位置には、一又は二以上の速度切換位置、及び／又は速度制御から圧力制御に切換えるＶ−Ｐ切換位置を含むことを特徴とする請求項１記載の射出成形機のモード切換方法。
7. 前記第二計量モードによる計量工程は、少なくとも、先端部に逆流防止バルブを設けたスクリュを正回転させて計量を行う計量主処理工程と、この計量主処理工程の終了後、前記スクリュを所定の回転量だけ逆回転させる計量後処理工程とを含むことを特徴とする請求項１記載の射出成形機のモード切換方法。
8. 前記計量後処理工程は、前記計量主処理工程の終了後、前記スクリュを回転自由状態にして前進移動させるとともに、この前進移動時における前記スクリュの回転状態を監視し、前記スクリュの回転が停止状態になったなら前記スクリュを所定の回転量だけ逆回転させることを特徴とする請求項７記載の射出成形機のモード切換方法。
9. 前記計量後処理工程には、前記スクリュを逆回転させた後、前記スクリュを所定ストロークだけ後退移動させるデコンプ処理を含むことを特徴とする請求項７又は８記載の射出成形機のモード切換方法。
10. 前記スクリュを逆回転させる際は、前記スクリュの前後方向位置又は圧力を固定する制御を行うことを特徴とする請求項７又は８記載の射出成形機のモード切換方法。

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