JP5694844B2 - 成形機の摩耗評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、型閉された金型のキャビティに加熱シリンダで溶融された樹脂をスクリューの前進動作により射出充填して成形体を製造する成形機の摩耗評価方法に関し、特に、摺動可能に設けられたスクリューや加熱シリンダの摩耗評価方向に関する。

射出成形により成形体を成形する射出成形機においては、金型のキャビティに溶融樹脂の射出充填を行ったり、金型のキャビティへ射出充填される溶融樹脂の計量を行ったりするときには、加熱シリンダ内に設けられたスクリューが進退動作や回転動作されることにより行われる。こうした射出成形機のスクリューは、耐摩耗性・耐焼付性（かじり防止）の観点から、スクリューの表面に対し、クロム（Ｃｒ）メッキ層で表面処理を施すことが知られており、こうした技術に関連するものとして、特許文献１には、射出成形用のスクリュー本体の作業面に、鉄クロム酸化物を主体とする酸化物層を形成したスクリューが開示されている。

特開平９−３０２４５５号公報

前記特許文献１に開示されているスクリューにおいては、耐摩耗性・耐焼付性を向上するために、スクリュー本体作業面に対し鉄クロム酸化物を主体とする酸化物層を形成したものではあるが、加熱シリンダ内で摺動しながら動作されるスクリューは、どうしても使用に従い表面の摩耗が進行してしまうことから、定期的に加熱シリンダ内からスクリューを取り出して、摩耗量を測定し所定の条件を満たしているか否かについて評価しなければならず、煩雑な作業を要するという実情があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、加熱シリンダやスクリュー等の摺動部材を取り出さなくても、これらの摩耗状態を容易に判別することができる成形機の摩耗評価方法を提供することを目的とする。

請求項１に係る成形機の摩耗評価方法の発明は、
動作されるときに摺動される摺動部材の表面に対しクロムメッキ処理を施しておき、該摺動部材に接触されるクロムの含有された原料を用いて成形体を製造する成形機において、
前記成形体を成形するための原料であるペレットの一定量を燃焼して樹脂を除去し、該樹脂が除去された第１の物質に、前記ペレットに含有されていない所定物質を所定量添加した第１の対象物質の成分を分析装置による蛍光Ｘ線の照射で分析し、
該分析した第１の対象物質の成分のうち、該第１の対象物質に含有されている第１のクロムの質量濃度Ｃと、第１の基準質量濃度Ａとして前記第１の対象物質に含有されている前記所定物質の質量濃度とを前記分析装置に抽出させ、
演算手段により、前記第１のクロムの質量濃度Ｃと前記第１の基準質量濃度Ａとを用いて、次の数式１により基準値Ｘを算出させ、
数式１： Ｘ＝Ｃ／Ａ
前記成形体から取り出した、前記ペレットの一定量と同質量の物質を、燃焼して樹脂を除去し、該樹脂が除去された第２の物質に、前記第１の物質に添加した物質と同質同量の所定物質を添加した第２の対象物質の成分を分析装置による蛍光Ｘ線の照射で分析し、
該分析した第２の対象物質の成分のうち、該第２の対象物質に含有されている第２のクロムの質量濃度Ｃ´と、第２の基準質量濃度Ａ´として前記第２の対象物質に含有されている前記所定物質の質量濃度とを前記分析装置に抽出させ、
演算手段により、前記第２のクロムの質量濃度Ｃ´と前記第２の基準質量濃度Ａ´とを用いて、次の数式２により比較値Ｘ´を算出させ、
数式２： Ｘ´＝Ｃ´／Ａ´
判別評価手段が、前記比較値Ｘ´が前記基準値Ｘの６０倍の数値以上のときには、前記摺動部材が摩耗していると判別し、前記比較値Ｘ´が前記基準値Ｘの６０倍の数値未満のときには、前記摺動部材の摩耗は少なく該摺動部材は使用可能であるとして前記摺動部材の摩耗状態を判別し、評価することを特徴とする。

請求項２に係る成形機の摩耗評価方法の発明は、請求項１において、
前記摺動部材は、前記ペレットを溶融した溶融材料の計量及び前記ペレットを溶融した溶融材料を金型のキャビティへ射出充填するとき、或いは、これらの何れかを行うときに動作されるスクリューであることを特徴とする。

請求項３に係る成形機の摩耗評価方法の発明は、請求項１において、
前記摺動部材は、前記ペレットを内部で溶融する加熱シリンダであることを特徴とする。

本発明によれば、摺動部材は、加熱シリンダに対し摺動されるスクリューやスクリューに対し摺動される加熱シリンダであるが、これらの摩耗について、比較値Ｘ´が基準値Ｘの６０倍の数値以上であるか否かに基づいて判別することができる。よって、加熱シリンダに対し摺動されるスクリューや、スクリューに対し摺動される加熱シリンダを成形機から取り外すことなく、これらの摩耗量を判別し評価することができる。

本発明の一例における射出成形機の射出ユニットを示す概略構成図であり、一部を断面で示している。 分析装置の構成を示すブロック図である。 質量濃度を示す説明図であり、（ａ）は第１の対象物質の成分に含有される各元素に対応する質量濃度を示し、（ｂ）及び（ｃ）は第２の対象物質の成分に含有される各元素に対応する質量濃度を示し、（ｂ）はスクリューの摩耗が規定値の範囲内で摩耗がない場合の数値であり、（ｃ）はスクリューの摩耗が規定値を超えた摩耗がある場合の数値を示している。

以下、本発明の実施形態を図１〜図３により以下に説明する。もちろん、本発明は、その発明の趣旨に反しない範囲で、本実施形態において説明した以外の構成のものに対しても容易に適用可能なことは説明を要するまでもない。

本実施形態における成形機たる射出成形機は、型開閉を行う型締ユニット（図示せず）と射出ユニット１とを備えており、射出ユニット１には、図１に示すように、加熱シリンダ２、この加熱シリンダ２内に備えられた、表面にクロムメッキ処理を施した摺動部材たるスクリュー３、及び射出ノズル４等を備え、加熱シリンダ２内で回転可能に設けられたスクリュー３を回転させながら後退させることにより、加熱シリンダ２とスクリュー３との間に有する溶融樹脂（溶融されたペレット）の計量工程を行った後、射出工程としてスクリュー３を前進させることで加熱シリンダ２の先端に装着した射出ノズル４から型締ユニットの金型のキャビティへの溶融樹脂の射出充填を行う。

図２は、成形体を成形するうえで原料となるペレット等に含有される後述する第１の対象物質の成分、及び射出成形機で製造された合成樹脂製の成形体等に含有される後述する第２の対象物質の成分を分析・評価することが可能な分析装置１０である。同図に示すように、分析装置１０には、分析対象を設置する分析部１１、この分析部１１で蛍光Ｘ線の照射により分析された各種成分の数値が格納される記憶部１２、記憶部１２に格納された数値の演算処理を行う演算手段１３、各数値を対比して、これらの結果に基づき所定条件（スクリュー３の摩耗量等）を満たしているか否かの判定・評価を行なう判定評価手段１４、記憶部１２に格納された数値や前記判定・評価の結果等を表示する表示部１５等を備え、これらの動作処理は、記憶部１２に格納された各種プログラムに基づいて、射出成形機全体の制御を司る制御手段１６が指示を出すことで実行される。

ここで、スクリュー３の摩耗状態を判定評価する方法の一例について以下に説明する。
＜第１の対象物質の成分分析について＞
１．先ず、クロム（Ｃｒ）が含有されている成形体の原料となるペレットの一定量（約１０ｇ）をるつぼに入れて発火点まで昇温し、ペレットに含有されている樹脂が発火した時点で昇温を止め、鎮火するまで放置する。
２．鎮火後、６００度まで昇温し、樹脂を完全に除去する。
３．るつぼに残ったものを集め、カルシウム（Ｃａ）の含まれた所定サイズの両面テープ（クロムが含まれていないもの）の粘着部に載置する。載置する量は、ここではミクロスパーテル一杯程度とする。
４．ミクロスパーテルで試料（るつぼに残ったもの）が粘着部上で平ら（均一）になるようにのばす。その際、のばしすぎてテープからはみ出ないようにする。のばす範囲は、直径５ｍｍ程度。
５．蛍光Ｘ線で分析部１１に配置された、前記試料と前記両面テープとからなる第１の対象物質の分析をする。
６．第１の対象物質の分析が終了すると、制御手段１６により、第１の対象物質に含まれている各種物質の質量濃度（％）の分析結果が記憶部１２に格納され、図３（ａ）に示すように、これらは表示部１５に一覧として表示される。
７．そして、第１の対象物質（試料＋両面テープ）の成分のうち、第１の対象物質に含有されている第１のクロムの質量濃度Ｃ（図３（ａ）の０．０７）と、第１の対象物質に含まれる両面テープのカルシウムの質量濃度とする第１の基準質量濃度Ａ（図３（ａ）の５１．６０）とが制御手段１６により抽出され、演算手段１３が、第１のクロムの質量濃度Ｃと第１の基準質量濃度Ａとを用いて、数式１（Ｘ＝Ｃ／Ａ）により基準値Ｘ（０．００１＝０．０７／５１．６０）を算出する。
＜第２の対象物質の成分分析について＞
８．続いて、射出成形機で製造を終えている成形体の一部を削り出し、これから一定量（約１０ｇであり、前記ペレットの一定量と同量）を取り出して、これをるつぼに入れて発火点まで昇温し、成形体に含有されている樹脂が発火した時点で昇温を止め、鎮火するまで放置する。
９．鎮火後、６００度まで昇温し、樹脂を完全に除去する。
１０．るつぼに残ったものを集め、カルシウム（Ｃａ）の含まれた所定サイズの両面テープ（クロムが含まれていないもの）の粘着部に載置する。載置する量は、ここではミクロスパーテル一杯程度とする。
１１．ミクロスパーテルで試料（るつぼに残ったもの）が粘着部上で平ら（均一）になるようにのばす。その際、のばしすぎてテープからはみ出ないようにする。のばす範囲は、直径５ｍｍ程度。
１２．蛍光Ｘ線で分析部１１に配置された、前記試料と前記両面テープとからなる第２の対象物質の分析をする。
１３．第２の対象物質の分析が終了すると、制御手段１６により、第２の対象物質に含まれている各種物質の質量濃度（％）の分析結果が記憶部１２に格納され、図３（ｂ）や（ｃ）に示すように、これらは表示部１５に一覧として表示される。
１４．そして、ここでは図３（ｃ）の分析結果に基づいて説明すると、第２の対象物質（試料＋両面テープ）の成分のうち、第２の対象物質に含有されている第２のクロムの質量濃度Ｃ´（図３（ｃ）の１３．９１）と、第２の対象物質に含まれる両面テープのカルシウムの質量濃度とする第２の基準質量濃度Ａ´（図３（ｃ）の４３．８０）とが制御手段１６により抽出され、演算手段１３が、第２のクロムの質量濃度Ｃ´と第２の基準質量濃度Ａ´とを用いて、数式２（Ｘ´＝Ｃ´／Ａ´）により比較値Ｘ´（０．３２＝１３．９１／４３．８０）を算出する。
１５．そして、所定の操作を行なうと、制御手段１６が判定評価手段１４を実行し、比較値Ｘ´（０．３２）が基準値Ｘ（０．００１）の６０倍の数値以上のとき（０．０６０（０．００１×６０）≦０．３２）には、スクリュー３が摩耗していると判別し、表示部１５には図３（ｃ）に示すように「摩耗あり」と表示される。また、例えば図３（ｂ）の数値に基づくように、比較値Ｘ´（０．００２＝０．１０／４６．１４）が基準値Ｘ（０．００１）の６０倍の数値未満のとき（０．００２＜０．０６０（０．００１×６０））には、表示部１５には図３（ｂ）に示すように「摩耗なし」と表示される。このように、スクリュー３の使用が可能か否かの判別が分析装置１０によりなされ、その評価結果が表示部１５に対して視覚化して表示される。なお、前記両面テープに含有するカルシウム（Ｃａ）の質量濃度を用いる理由としては、一定量含まれていることが事前にわかっているためであり、また、含まれている量も比較的おおいため用いる。

以上のように本実施形態よれば、動作されるときに加熱シリンダ２と摺動されるスクリュー３の表面に対しクロムメッキ処理を施しておき、このスクリュー３に接触されるクロムの含有された原料を用いて成形体を製造する射出成形機において、成形体を成形するための原料であるペレットの一定量に、このペレットに含有されていない所定物質（両面テープに含まれるカルシウム）を所定量添加した第１の対象物質の成分を分析装置１０による蛍光Ｘ線の照射で分析し、この分析した第１の対象物質の成分のうち、この第１の対象物質に含有されている第１のクロムの質量濃度Ｃと、第１の対象物質に含有されている前記所定物質（両面テープに含まれるカルシウム）の質量濃度（第１の基準質量濃度Ａ）とを分析装置１０の制御手段１６で抽出させ、演算手段１３により、第１のクロムの質量濃度Ｃと第１の基準質量濃度Ａとを用いて、数式１（Ｘ＝Ｃ／Ａ）により基準値Ｘを算出させる。そして、さらに、射出成形機で既に製造された成形体を削り取るなどして、前記ペレットの一定量と同じ質量を成形体から取り出し、取り出した物質に、前記ペレットに添加した物質と同質同量の所定物質（両面テープに含まれるカルシウム）を添加した第２の対象物質の成分を分析装置による蛍光Ｘ線で分析し、この分析した第２の対象物質の成分のうち、第２の対象物質に含有されている第２のクロムの質量濃度Ｃ´と、第２の対象物質に含有されている所定物質（両面テープに含まれるカルシウム）の質量濃度（第２の基準質量濃度Ａ´）とを分析装置１０の制御手段１６で抽出させ、演算手段１３により、第２のクロムの質量濃度Ｃ´と第２の基準質量濃度Ａ´とを用いて、数式２（Ｘ´＝Ｃ´／Ａ´）により比較値Ｘ´を算出させ、判別評価手段１４が、比較値Ｘ´が前記基準値Ｘの６０倍の数値以上のときには、スクリュー３が摩耗していると判別し、前記比較値Ｘ´が前記基準値Ｘの６０倍の数値未満のときには、スクリュー３の摩耗は少なくこのスクリュー３は使用可能であるとしてスクリュー３の摩耗状態を判別し評価する。これにより、加熱シリンダ２に対し摺動されるスクリュー３の摩耗について、比較値Ｘ´が基準値Ｘの６０倍とする当該閾値の以上・未満により判別することが可能となり、スクリュー３を射出成形機から取り外すことなく、これらの摩耗量を評価することができる。よって、煩雑なスクリュー３の取り出し作業を解消することができ、その効果は多大である。

以上、本実施形態の一例を詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、摺動部材の一例としてスクリュー３を挙げたが、摺動部材としては、スクリュー３と摺動される加熱シリンダ２であってもよい。また、本実施形態の一例では、スクリュー３の表面がクロムメッキ処理されていることから、クロムの質量濃度（Ｃ，Ｃ´）を用いて、Ｘ，Ｘ´を算出しているが、例えば、スクリュー３の表面が鉄（Ｆｅ）からなる場合には、前述したクロムの代わりに鉄（Ｆｅ）であってもよく、こうした選定はスクリュー３の表面の材質に応じて適宜選択するようにしてもよい。

１ 射出ユニット
２ 加熱シリンダ（摺動部材）
３ スクリュー（摺動部材）
４ 射出ノズル
１０ 分析装置
１１ 分析部
１２ 記憶部
１３ 演算手段
１４ 判別評価手段
１５ 表示部
１６ 制御手段
Ａ 第１の基準質量濃度
Ａ´ 第２の基準質量濃度
Ｃ 第１のクロムの質量濃度
Ｃ´ 第２のクロムの質量濃度
Ｘ 基準値
Ｘ´ 比較値

Claims (3)

1. 動作されるときに摺動される摺動部材の表面に対しクロムメッキ処理を施しておき、該摺動部材に接触されるクロムの含有された原料を用いて成形体を製造する成形機において、
   前記成形体を成形するための原料であるペレットの一定量を燃焼して樹脂を除去し、該樹脂が除去された第１の物質に、前記ペレットに含有されていない所定物質を所定量添加した第１の対象物質の成分を分析装置による蛍光Ｘ線の照射で分析し、
   該分析した第１の対象物質の成分のうち、該第１の対象物質に含有されている第１のクロムの質量濃度Ｃと、第１の基準質量濃度Ａとして前記第１の対象物質に含有されている前記所定物質の質量濃度とを前記分析装置に抽出させ、
   演算手段により、前記第１のクロムの質量濃度Ｃと前記第１の基準質量濃度Ａとを用いて、次の数式１により基準値Ｘを算出させ、
   数式１： Ｘ＝Ｃ／Ａ
   前記成形体から取り出した、前記ペレットの一定量と同質量の物質を、燃焼して樹脂を除去し、該樹脂が除去された第２の物質に、前記第１の物質に添加した物質と同質同量の所定物質を添加した第２の対象物質の成分を分析装置による蛍光Ｘ線の照射で分析し、
   該分析した第２の対象物質の成分のうち、該第２の対象物質に含有されている第２のクロムの質量濃度Ｃ´と、第２の基準質量濃度Ａ´として前記第２の対象物質に含有されている前記所定物質の質量濃度とを前記分析装置に抽出させ、
   演算手段により、前記第２のクロムの質量濃度Ｃ´と前記第２の基準質量濃度Ａ´とを用いて、次の数式２により比較値Ｘ´を算出させ、
   数式２： Ｘ´＝Ｃ´／Ａ´
   判別評価手段が、前記比較値Ｘ´が前記基準値Ｘの６０倍の数値以上のときには、前記摺動部材が摩耗していると判別し、前記比較値Ｘ´が前記基準値Ｘの６０倍の数値未満のときには、前記摺動部材の摩耗は少なく該摺動部材は使用可能であるとして前記摺動部材の摩耗状態を判別し、評価することを特徴とする成形機の摩耗評価方法。
2. 前記摺動部材は、前記ペレットを溶融した溶融材料の計量及び前記ペレットを溶融した溶融材料を金型のキャビティへ射出充填するとき、或いは、これらの何れかを行うときに動作されるスクリューであることを特徴とする請求項１に記載の成形機の摩耗評価方法。
3. 前記摺動部材は、前記ペレットを内部で溶融する加熱シリンダであることを特徴とする請求項１に記載の成形機の摩耗評価方法。

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