JP6804674B1 - 射出成形機および射出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ベントアップを抑制して射出成形を行う。【解決手段】ベント孔２１が形成された可塑化シリンダ１１と可塑化スクリュ１３とを含む可塑化部１と、射出シリンダ４１と射出プランジャ４３とを含む射出部４と、ジャンクション３と、ベントアップを検知するベントアップセンサ２５と、制御装置と、を備え、制御装置は、ベントアップが検知されたとき、通常条件から、ベントアップ抑制条件に切り換えて制御を行い、ベントアップ抑制条件は、可塑化スクリュ１３の回転数を通常条件よりも高くすること、通常条件において計量中樹脂材料の圧力以外に射出プランジャ４３に後退方向の力を加えて所定の後退速度で移動させる後退計量が行われていない場合、後退計量を使用すること、および、通常条件において後退計量が行われている場合、射出プランジャ４３の後退速度を通常条件よりも速くすること、のうち少なくとも１つを有する、射出成形機。【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形機および射出成形方法に関する。特に、本発明は、スクリュプリプラ方式のベント式射出成形機およびスクリュプリプラ方式のベント式射出成形機における射出成形方法に関する。

射出成形機は、樹脂材料を溶融し、所定量計量して金型へと射出して、所望の成形品を成形する。現在実用化されている射出成形機は、主にインラインスクリュ方式とスクリュプリプラ方式に大別される。

インラインスクリュ方式では、樹脂材料を溶融する溶融部と、溶融した樹脂材料を計量射出する射出部とが一体に形成される。具体的に、インラインスクリュ方式の射出成形機は、可塑化射出シリンダと、可塑化射出シリンダ内に回転および進退自在に設けられたインラインスクリュと、を備える。インラインスクリュ方式の射出成形機においては、インラインスクリュが回転して可塑化射出シリンダの後方から供給された樹脂材料を溶融しながら前方に送るとともに、インラインスクリュが後退して所定量の樹脂材料を計量し、計量後前進して樹脂材料を射出する。

対して、スクリュプリプラ方式では、樹脂材料を溶融する溶融部と、溶融した樹脂材料を計量射出する射出部とが個別に設けられる。具体的に、スクリュプリプラ方式の射出成形機は、可塑化シリンダと、可塑化シリンダ内に回転自在に設けられた可塑化スクリュと、射出シリンダと、射出シリンダ内に進退自在に設けられた射出プランジャとを備える。スクリュプリプラ方式の射出成形機においては、可塑化スクリュが回転して可塑化射出シリンダの後方から供給された樹脂材料を溶融して射出シリンダに送り、射出シリンダ内の射出プランジャが後退して樹脂材料を計量し、計量後前進して樹脂材料を射出する。

いずれの方式においても、樹脂材料を溶融するにあたり、残留モノマーや揮発性有機化合物等が気化しアウトガスとなる。また、樹脂材料の乾燥が不十分であるとき、樹脂材料に含まれる水分が水蒸気となる。以下、アウトガスや水蒸気を含めて単にガスという。これらのガスは、銀条、ヤケ、ブリスター、気泡、ショートショット、転写不良等の成形不良を引き起こす原因となる。また、これらのガスは、モールドデポジットとして金型のキャビティ内やガスベント等に付着するため、金型のメンテナンス周期を短くする原因となる。

溶融時に発生するガスの対策として、例えば特許文献１に示されるように、ベント式射出式成形機が知られている。ベント式射出成形機は、樹脂材料が溶融されるシリンダにベント孔が形成され、このベント孔からガスが排気される。これにより、ガスの影響を抑えて射出成形を行うことが可能となる。ベント式射出成形機は、ガスの発生量が多い樹脂材料や、未乾燥の樹脂材料を成形するときにおいて、特に有効である。

特許第６５０７１０８号公報

ベント式射出式成形機においては、ベント孔からシリンダ外部に樹脂材料が溢流する、いわゆるベントアップが発生することがある。ベントアップした樹脂材料によりベント孔が塞がれるとベント孔からの脱気ができなくなる。さらには、ベントアップした樹脂は、装置の故障を引き起こす可能性があり、また、劣化した状態で剥離し再度シリンダ内に戻されることでコンタミの原因になりうる。

そのため、ベントアップが発生する状況下では、定期的にベント孔からベントアップした樹脂材料を除去する必要がある。この作業は、長時間の無人運転の妨げになるとともに、オペレータの負担となる。また、ベントアップが極力発生しないよう、成形条件に気を配る必要がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ベントアップを抑制して射出成形を行うことを目的とする。

本発明によれば、樹脂材料が供給される材料投入口とガスが排出されるベント孔とが形成された可塑化シリンダと、可塑化シリンダ内に回転自在に設けられ材料投入口から供給された樹脂材料を溶融して送る可塑化スクリュと、を含む可塑化部と、可塑化シリンダから樹脂材料が送られる射出シリンダと、射出シリンダ内に進退自在に設けられ後退して樹脂材料を計量し計量後前進して樹脂材料を射出する射出プランジャと、を含む射出部と、可塑化シリンダと射出シリンダとを連通するジャンクションと、回転自在に設けられ前記樹脂原料を前記可塑化シリンダに供給するフィードスクリュを含む飢餓供給装置と、ベント孔から樹脂材料が溢流するベントアップを検知するベントアップセンサと、所定の成形条件に従って、少なくとも可塑化スクリュおよび射出プランジャを制御する制御装置と、を備え、制御装置は、ベントアップが検知されたとき、フィードバックした運転状況を参照して、通常の成形条件である通常条件から、ベントアップを抑制するための成形条件であるベントアップ抑制条件に切り換えて制御を行い、ベントアップ抑制条件は、可塑化スクリュの回転数を通常条件よりも高くすること、前記フィードスクリュの回転数を前記通常条件よりも低くすること、前記射出プランジャにかかる背圧を前記通常条件より低くすること、通常条件において計量中樹脂材料の圧力以外に射出プランジャに後退方向の力を加えて所定の後退速度で移動させる後退計量が行われていない場合、後退計量を使用すること、および、通常条件において後退計量が行われている場合、射出プランジャの後退速度を通常条件よりも速くすること、のうち１つ以上を任意の組み合わせで有する、射出成形機が提供される。

また、本発明によれば、樹脂材料が供給される材料投入口とガスが排出されるベント孔とが形成された可塑化シリンダと、可塑化シリンダ内に回転自在に設けられ材料投入口から供給された樹脂材料を溶融して送る可塑化スクリュと、を含む可塑化部と、可塑化シリンダから樹脂材料が送られる射出シリンダと、射出シリンダ内に進退自在に設けられ後退して樹脂材料を計量し計量後前進して樹脂材料を射出する射出プランジャと、を含む射出部と、可塑化シリンダと射出シリンダとを連通するジャンクションと、回転自在に設けられ前記樹脂原料を前記可塑化シリンダに供給するフィードスクリュを含む飢餓供給装置と、ベント孔から樹脂材料が溢流するベントアップを検知するベントアップセンサと、所定の成形条件に従って、少なくとも可塑化スクリュおよび射出プランジャを制御する制御装置と、を備える射出成形機において、ベントアップが検知されたとき、フィードバックした運転状況を参照して、通常の成形条件である通常条件から、ベントアップを抑制するための成形条件であるベントアップ抑制条件に切り換えられて制御が行われ、ベントアップ抑制条件は、可塑化スクリュの回転数を通常条件よりも高くすること、前記フィードスクリュの回転数を前記通常条件よりも低くすること、前記射出プランジャにかかる背圧を前記通常条件より低くすること、通常条件において計量中樹脂材料の圧力以外に射出プランジャに後退方向の力を加えて所定の後退速度で移動させる後退計量が行われていない場合、後退計量を使用すること、および、通常条件において後退計量が行われている場合、射出プランジャの後退速度を通常条件よりも速くすること、のうち１つ以上を任意の組み合わせで有する、射出成形方法が提供される。

本発明に係る射出成形機は、スクリュプリプラ方式のベント式射出成形機であり、ベント孔が可塑化シリンダに形成されている。ベントアップを検知したときに、可塑化スクリュの回転数を上げるか、計量中樹脂材料の圧力以外に射出プランジャに後退方向の力を加えて所定の後退速度で移動させる後退計量を行う、またはその後退速度を高めることで、ベントアップを抑制して造形を継続することができる。

本発明の実施形態に係る射出成形機における射出ユニットの概略図である。 制御装置のブロック図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に説明される各種変形例は、それぞれ任意に組み合わせて実施することができる。

本実施形態の射出成形機は、いわゆるスクリュプリプラ方式の射出成形機であり、また、ベント式射出成形機である。本実施形態の射出成形機は、射出ユニット１００と、不図示の型締ユニットと、射出ユニット１００および型締ユニットを制御する制御装置７と、を備える。射出ユニット１００は、樹脂材料を可塑化させ、所定量を計量した後に、型締ユニットによって保持される不図示の金型に対して射出する。型締ユニットは、金型を開閉および型締可能に構成されている。型締ユニットは、樹脂材料が射出されるときは、金型を閉じ、所定圧力の型締力を金型に対して付与する。金型のキャビティ内に射出された樹脂材料が冷却されて成形品となった後、型締ユニットは金型を開いて成形品を排出し、再度金型を閉じる。型締ユニットとしては、直圧式やトグル式等、周知の構成が採用できる。

図１に示すように、射出ユニット１００は、可塑化部１と、ジャンクション３と、射出部４と、を備える。図１においては、一部の構成が断面図して示される。なお、以下においては、図１における左側を前側、図１における右側を後側として説明する。

可塑化部１は、可塑化シリンダ１１と、可塑化スクリュ１３と、逆止ユニット１５と、可塑化スクリュ駆動装置１７と、ヒータ１９と、を含む。可塑化シリンダ１１は、バンドヒータ等のヒータ１９によって所定の温度に加熱される筒体である。可塑化シリンダ１１の後側の端部には、樹脂材料が供給される材料投入口１１１が形成されている。可塑化スクリュ１３は、可塑化シリンダ１１内に回転自在に設けられる。可塑化スクリュ１３は、材料投入口１１１から可塑化シリンダ１１内に供給された樹脂材料を、ヒータ１９による熱と、剪断熱によって溶融しながら、前方へと送る。逆止ユニット１５は、例えば単動シリンダであり、計量完了時に可塑化スクリュ１３を前進させて流路を塞ぎ、射出時の樹脂材料の逆流を防止する。なお、逆止ユニット１５に代えてボールバルブ等の他の逆止機構が設けられてもよい。可塑化スクリュ駆動装置１７は、可塑化スクリュ１３を回転させる任意のアクチュエータであってよいが、例えば油圧モータまたは電動モータである。

可塑化シリンダ１１の側面には、ベント孔２１が形成されている。ベント孔２１からは、樹脂材料の溶融時に発生したガスが排出される。ここで、本実施形態の射出成形機は、ベント孔２１から樹脂材料が溢流するベントアップを検知するベントアップセンサを備えている。本実施形態においては、ベント孔２１の上方に、光学式のベントアップセンサ２５が設けられる。ベントアップセンサ２５は、ベント孔２１における任意の基準位置に対しての樹脂材料の高さを測定する。樹脂材料の高さが所定の閾値を超えたとき、ベントアップが発生したと判定される。なお、ベントアップセンサとしては他の手段が設けられてもよい。例えば、ベントアップセンサは、ベント孔２１付近の温度を測定する温度センサであってもよいし、ベント孔２１から溢流した樹脂へ接触検知を行う接触式センサであってもよいし、ベント孔２１付近の樹脂圧力を測定する圧力センサであってもよい。

なお、ベント孔２１を囲むように、側壁２３１と蓋２３３とを有するベント室２３が設けられてもよい。側壁２３１には不図示の真空ポンプが接続され、計量中、ベント室２３の真空引きが行われてもよい。このように構成することで、より効率よくガスの除去を行える。蓋２３３は開閉可能に構成され、蓋２３３にはベント孔２１を観察可能にするために透明な窓が設けられる。

以下において、ベント孔２１を境界にして、可塑化部１の後側を第１ゾーン、可塑化部１の前側を第２ゾーンと呼ぶ。可塑化スクリュ１３は、後側から順に、供給ゾーン、圧縮ゾーン、脱気ゾーン、計量ゾーンを有する。供給ゾーンにおいては、可塑化スクリュ１３の溝部は比較的深く形成され、主に未溶融の樹脂材料が前方に移送される。圧縮ゾーンにおいては、可塑化スクリュ１３の溝部が徐々に浅くなるよう形成され、溶融された樹脂材料が、樹脂密度を上げながら前方に移送される。脱気ゾーンは、ベント孔２１周辺に位置するよう設けられる。脱気ゾーンにおいては、可塑化スクリュ１３の溝部は比較的深く形成され、ベント孔２１から樹脂材料の溶融時に発生したガスが脱気される。計量ゾーンにおいては、可塑化スクリュ１３の溝部は比較的浅く形成され、計量ゾーンを通った樹脂材料が射出部４へと送られる。

ジャンクション３は、可塑化部１と射出部４とを接続する。具体的に、ジャンクション３の内部に設けられた連通路３１が、可塑化部１の可塑化シリンダ１１と、射出部４の射出シリンダ４１とを連通する。ジャンクション３にはヒータ３３が設けられ、ジャンクション３が所定温度に加熱されていることが望ましい。

射出部４は、射出シリンダ４１と、射出プランジャ４３と、射出プランジャ駆動装置４５と、射出ノズル４７と、ヒータ４８，４９と、を含む。射出シリンダ４１は、バンドヒータ等のヒータ４８によって所定の温度に加熱される筒体である。射出シリンダ４１には、ジャンクション３の連通路３１を介して、可塑化シリンダ１１から溶融した樹脂材料が送られる。射出プランジャ４３は、射出シリンダ４１内に進退自在に設けられる。射出プランジャ駆動装置４５は、射出プランジャ４３を前後退させる任意のアクチュエータであってよいが、例えば油圧シリンダまたは電動シリンダである。射出ノズル４７は、射出シリンダ４１の前方に設けられており、射出時は金型のゲートに当接している。射出ノズル４７は、ヒータ４９により所定温度に加熱される。射出プランジャ４３は、後退して所定量の樹脂材料を計量後、前進して樹脂材料を射出ノズル４７から金型に射出する。

スクリュプリプラ方式の射出成形機においては、樹脂材料の射出は射出プランジャ４３により行われ、射出時、可塑化スクリュ１３は移動しない。すなわち、射出時に可塑化シリンダ１１内の樹脂材料が、可塑化スクリュ１３によって加圧されることはない。このことから、スクリュプリプラ方式の射出成形機においては、インラインスクリュ方式の射出成形機と比べて、比較的ベントアップが起こりにくい。

なお、計量時においては、射出プランジャ４３は可塑化シリンダ１１から送られる樹脂材料の圧力によって後退する。このとき、射出プランジャ４３に対して、射出プランジャ４３が後退する範囲で前進方向の圧力が加えられてもよい。このような圧力を背圧という。但し、インラインスクリュ方式の射出成形機と異なり、スクリュプリプラ方式の射出成形機においては、計量時背圧がかけられることは必須ではない。

また、射出プランジャ４３を後退方向に移動させながら計量が行われてもよい。すなわち、計量中、樹脂材料の圧力以外に、射出プランジャ４３に後退方向の力が加えられてもよい。以下、このような制御を後退計量と呼ぶ。後退計量を行うことで、第２ステージにおける樹脂材料の圧力を低くしてベントアップの発生を抑制できる。

後退計量時の射出プランジャ４３の後退速度は、例えば、基準速度に任意の設定値を加算して求められる。すなわち、後退計量時は、基準速度よりも速い速度で射出プランジャ４３を後退させる。ここで、基準速度は、射出プランジャ４３にかかる背圧や摺動抵抗が略０である時の、計量時の射出プランジャ４３の後退速度である。

基準速度は、例えば以下のように求められる。所定の計量値Ａ［ｍｍ］の計量を行うにあたり、射出プランジャ４３は事前に、計量値Ａ［ｍｍ］から所定のオフセットＢ［ｍｍ］分前方の位置まで後退させられる。オフセットＢ［ｍｍ］は、具体的には０．数ｍｍから数ｍｍ程度が好ましく、本実施形態では具体的には０．５ｍｍである。０［ｍｍ］から（Ａ−Ｂ）［ｍｍ］までの計量は、射出プランジャ４３の摺動抵抗を無視して行うことができる。（Ａ−Ｂ）［ｍｍ］からＡ［ｍｍ］までの計量は、通常と同じように樹脂材料の圧力により射出プランジャ４３が後退することで行われてもよい。また、射出プランジャ４３が所定の圧力を受けるごとに、射出プランジャ４３がＡ［ｍｍ］に到達するまで、射出プランジャ駆動装置４５が少しずつ射出プランジャ４３を後退させてもよい。射出プランジャ４３にかかる圧力は不図示のエンコーダで検出される。射出プランジャ４３が計量値Ａ［ｍｍ］に到達した段階で、計量が完了する。以上の計量を行うにあたり、不図示のタイマが計量開始から計量完了までの時間である計量時間ｂｔ［ｓ］を測定している。基準速度は、（Ａ／ｂｔ）［ｍｍ／ｓ］として算出される。

また、基準速度は、以下のように求められてもよい。基準速度を算出するため、所定の計量値Ａ［ｍｍ］の計量を行う。射出プランジャ４３が０［ｍｍ］の位置から計量が開始される。射出プランジャ４３が所定の圧力を受けるごとに、射出プランジャ４３がＡ［ｍｍ］に到達するまで、射出プランジャ駆動装置４５が少しずつ射出プランジャ４３を後退させる。射出プランジャ４３が計量値Ａ［ｍｍ］に到達した段階で、計量が完了する。計量時間がｂｔ［ｓ］であるとき、基準速度は、（Ａ／ｂｔ）［ｍｍ／ｓ］として算出される。

以上に例示した基準速度の算出方法によれば、射出プランジャ４３に殆ど摺動抵抗をかけずに計量した際の、射出プランジャ４３の後退速度を基準速度として算出することができる。なお、計量時間が変わり得る成形条件の変更があった場合は、再度同様の手順で基準速度が算出される。

後退計量を行う設定がＯＮとなっているとき、少なくとも計量時の一部のタイミングにおいて、後退計量が行われる。具体的に、所定の計量値Ａ［ｍｍ］の計量を行うにあたり、計量値Ａ［ｍｍ］から所定のオフセットＣ［ｍｍ」分前方の位置まで、後退計量が行われる。オフセットＣ［ｍｍ］は、具体的には０．数ｍｍから数ｍｍ程度が好ましく、本実施形態では具体的には０．５ｍｍである。０［ｍｍ］から（Ａ−Ｃ）［ｍｍ］までの計量は、基準速度（Ａ／ｂｔ）［ｍｍ／ｓ］に所定の設定値Ｖ［ｍ／ｓ］を加算した後退速度（Ａ／ｂｔ＋Ｖ）［ｍｍ／ｓ］で射出プランジャ４３が後退しながら行われる。（Ａ−Ｃ）［ｍｍ］からＡ［ｍｍ］までの計量は、通常と同じように樹脂材料の圧力により射出プランジャ４３が後退することで行われてもよい。また、射出プランジャ４３が所定の圧力を受けるごとに、射出プランジャ４３がＡ［ｍｍ］に到達するまで、射出プランジャ駆動装置４５が少しずつ射出プランジャ４３を後退させてもよい。計量値よりも前方の位置で後退計量を終了することで、ベントアップの発生を抑制できるとともに、エアの巻き込み等を抑えて計量ができる。

なお、後退計量時の射出プランジャ４３の後退速度は、後退計量時に射出プランジャ４３が受ける圧力によって補正されてもよい。事前に射出プランジャ４３が受ける圧力の閾値Ｐが設定される。後退計量時に不図示のエンコーダがＰ以上の圧力を検出したとき、現在の後退速度に対して所定量または所定割合増加させ、新たな後退速度としてもよい。また、後退計量時の射出プランジャ４３の後退速度は、直前の後退計量を使用した計量時の計量値および計量時間とから算出してもよい。すなわち、ｎ回目の後退計量時の射出プランジャ４３の後退速度は、（ｎ−１）回目の計量値を（ｎ−１）回目の計量時間で除した値としてもよい。

射出ユニット１００は、飢餓供給装置５をさらに備えることが望ましい。飢餓供給装置５は、可塑化シリンダ１１の材料投入口１１１上に設けられ、可塑化シリンダ１１に対し樹脂材料を飢餓供給する。飢餓供給とは、可塑化スクリュ１３の供給ゾーンにおいて、樹脂材料が充満しない範囲の量の樹脂材料を供給する樹脂材料の供給方法である。樹脂材料を自重により供給するのに比べて、飢餓供給を行うことで可塑化シリンダ１１内にある程度空隙を設けて樹脂材料を溶融・移送することができる。これにより、ベントアップが抑制されるとともに、ガス排出が促進される。飢餓供給装置５は、フィードシリンダ５１と、フィードスクリュ５３と、フィードスクリュ駆動装置５５と、を含む。フィードシリンダ５１は筒体であり、一端部に樹脂材料が供給される供給口５１１が形成され、他端部に樹脂材料を材料供給口１１１に排出する排出口５１３が形成されている。フィードスクリュ５３は、フィードシリンダ５１内に回転自在に設けられる。フィードスクリュ５３は、供給口５１１から供給された樹脂材料を排出口５１３へと送り、材料投入口１１１に供給する。フィードスクリュ駆動装置５５は、フィードスクリュ５３を回転させる任意のアクチュエータであってよいが、例えば油圧モータまたは電動モータである。

飢餓供給装置５に対して樹脂材料を供給する手段は任意であるが、本実施形態ではホッパー６１と、不図示のローダーと、を含むホッパーローダーが設けられる。ホッパー６１は、飢餓供給装置５の供給口５１１上に設置される。ホッパー６１には材料センサ６３が設けられ、材料センサ６３がホッパー６１内の樹脂材料が所定量を下回ったことを検知すると、ホッパー６１内に樹脂材料が移送されるように構成されている。ホッパー６１に樹脂材料を輸送するローダーとしては、ホッパー６１内を減圧することで不図示のタンクから樹脂材料を輸送する吸引式であってもよいし、空気の流れにホッパー６１を載せてタンクから樹脂材料を輸送する圧送式であってもよい。

ローダーが吸引式や圧送式であるとき、樹脂材料をホッパー６１に輸送するにあたってホッパー６１内の気圧が変化する。これにより、ホッパー６１と接続される飢餓供給装置５のフィードシリンダ５１内の気圧も変化し、フィードシリンダ５１内の樹脂材料が吸い上げられたり押し出されたりして、安定した供給が行えなくなることがある。そのため、樹脂材料をホッパー６１に輸送する際は、ホッパー６１と供給口５１１間の通路を閉鎖することが望ましい。例えば、ホッパー６１またはホッパー６１と飢餓供給装置５の供給口５１１との間に、開閉式のシャッタ６５が設けられる。シャッタ６５は、ホッパーローダーが樹脂材料をホッパー６１に輸送するときに閉じられる。

制御装置７は、所定の成形条件に基づき、射出成形機の制御を行う。成形条件としては、例えば、可塑化スクリュ１３の回転数、フィードスクリュ５３の回転数、計量値、射出速度、Ｖ−Ｐ切換位置、保圧圧力、保圧時間、背圧、後退計量のＯＮ／ＯＦＦ、後退計量時の射出プランジャ４３の後退速度、ヒータ１９，３３，４８，４９の温度、型締力等を含んでいる。また、制御装置７は、ベントアップが検知されたとき、通常の成形条件（以下、通常条件）からベントアップを抑制するための成形条件（以下、ベントアップ抑制条件）に基づき、射出成形機の制御を行う。

図２に示すように、制御装置７は、射出成形機制御装置７１と、飢餓供給装置制御装置７３と、ホッパーローダー制御装置７５とを含む。なお、図２においては、本願発明と直接的に関係しない部材は図示省略している。また、図２に示す制御装置７はあくまで一例であり、本発明が実施可能な範囲で他の構成が採用されてもよい。例えば、本実施形態の制御装置７においては、射出成形機制御装置７１と、飢餓供給装置制御装置７３と、ホッパーローダー制御装置７５はそれぞれ別体として設けられるが、一体として設けられてもよい。制御装置７は、少なくとも可塑化スクリュ１３および射出プランジャ４３を制御可能に構成される。

射出成形機制御装置７１は、演算装置７１１とメモリ７１３を有する。演算装置７１１は、各種演算を行い演算結果に従って可塑化スクリュ１３および射出プランジャ４３を含む各部を動作させる。また、演算装置７１１は飢餓供給装置制御装置７３に対し、フィードスクリュ５３の回転数の指令を出すとともに、計量中であることを示す計量中信号を出力する。各部の運転状況は、各部に設けられたセンサ、エンコーダ、タイマ等からの信号により、射出成形機制御装置７１にフィードバックされる。メモリ７１３は、入力装置７７から入力される成形条件や、運転状況を記憶する。また、表示装置７９は成形条件や運転状況を表示する。入力装置７７と表示装置７９は一体として構成されてもよく、例えばタッチパネルと入力ボタンとを含む制御盤として構成可能である。

ベントアップセンサ２５は、前述の通り、ベント孔２１における任意の基準位置に対しての樹脂材料の高さを測定して、その測定結果を射出成形機制御装置７１へと送る。射出成形機制御装置７１は、樹脂材料の高さが任意に設定された所定の閾値以上のとき、ベントアップが発生していると判断し、成形条件を通常条件からベントアップ抑制条件へと切り換える。

飢餓供給装置制御装置７３は、成形条件として設定された所定の回転数に基づいてフィードスクリュ５３を回転させる。なお、フィードスクリュ５３は、計量中信号に基づき計量中のみ回転される。

ホッパーローダー制御装置７５は、材料センサ６３からの信号に基づき、ホッパー６１に樹脂材料を輸送する。このとき、ホッパーローダー制御装置７５はシャッタ６５を閉じ、ホッパー６１と供給口５１１間の通路を閉鎖する。樹脂材料の輸送が完了した後、ホッパーローダー制御装置７５はシャッタ６５を駆動させて、シャッタ６５を開く。

ここで、ベントアップ抑制条件について詳述する。ベントアップが起きる状況としては、例えば、第１ステージにおいて可塑化される樹脂材料の量が、第２ステージから射出シリンダ４１に送られる樹脂材料の量に対して大きい場合や、第２ステージから射出シリンダ４１に送られる樹脂材料の圧力が、射出プランジャ４３の後退抵抗に対して十分でない場合が考えられる。そこで、可塑化スクリュ１３の回転数を上げる、フィードスクリュ５３の回転数を下げる、または射出プランジャ４３の後退速度を上げることで、ベントアップの発生を抑制できると考えられる。射出プランジャ４３の後退速度を上げるには、背圧を下げるか、前述の後退計量を使用すればよい。

すなわち、ベントアップ抑制条件は、可塑化スクリュ１３の回転数を通常条件よりも高くすること、フィードスクリュ５３の回転数を通常条件よりも低くすること、射出プランジャ４３にかかる背圧を通常条件よりも低くすること（０ＭＰａを含む）、通常条件で後退計量が行われていない場合後退計量を使用すること、通常条件で後退計量が行われている場合射出プランジャ４３の後退速度を通常条件よりも速くすることのうち、１つ以上を任意の組み合わせで有している。なお、ベントアップ抑制条件に含まれないその他の条件は、通常条件から変更されない。特に、スクリュプリプラ方式の射出成形機においては、可塑化部１と射出部４とが分離しているため、可塑化スクリュ１３の回転数を通常条件よりも高くすることが容易である。また、スクリュプリプラ方式の射出成形機においては、射出プランジャ４３に背圧をかけることは必須ではないため、いわば負の背圧をかける、後退計量を使用することが容易である。

可塑化スクリュ１３の回転数を上げることで、第２ステージから射出シリンダ４１に送られる樹脂材料の圧力を高めることができるので、ベントアップの発生が抑制される。また、フィードスクリュ５３の回転数を下げることで、第１ステージにおいて可塑化される樹脂材料の量を減らすことができるので、ベントアップの発生が抑制される。また、射出プランジャ４３の後退速度を上げることで、計量時の射出プランジャ４３の後退抵抗を低下させることができるので、ベントアップの発生が抑制される。

なお、ベントアップが発生しているかどうかの判定は、成形中常時行われてもよいし、計量中に行われてもよいし、計量前に行われてもよい。また、ベントアップを検知した時点で即時通常条件からベントアップ抑制条件に切り換えてもよいし、ベントアップを検知した次の計量時に通常条件からベントアップ抑制条件に切り換えてもよい。

ベントアップ抑制条件による成形は、少なくともベントアップが検知されなくなるまで行われる。ベントアップが検知されなくなった後、任意の回数の成形サイクルが経過するまで、ベントアップ抑制条件による成形が継続されてもよい。ベントアップ抑制条件による成形を完了した後は、成形条件を再度ベントアップ抑制条件から通常条件に切り換えて成形が続行される。なお、成形サイクルとは、樹脂材料の計量を開始してから、射出が完了し、次の射出に係る樹脂材料の計量が開始される直前までの一連の工程をいう。

なお、ベントアップ抑制条件による成形後、通常条件をベントアップ抑制条件に近づける条件補正が行われてもよい。以下、説明のため、所定のベントアップ抑制条件による成形の直前の成形における成形条件を補正前通常条件、所定のベントアップ抑制条件による成形の直後の成形における成形条件であり、条件補正が行われた成形条件を補正後通常条件と呼ぶ。可塑化スクリュ１３の回転数またはフィードスクリュ５３の回転数が変更されると、射出プランジャ４３を後退させる樹脂材料の圧力も変化する。そのため、可塑化スクリュ１３の回転数およびフィードスクリュ５３の回転数の少なくとも一方、ならびに射出プランジャ４３の後退速度が速くなる条件に条件補正が行われる場合、可塑化スクリュ１３の回転数またはフィードスクリュ５３の回転数を補正した後に、射出プランジャ４３の後退速度が速くなる条件を補正することが望ましい。

可塑化スクリュ１３の回転数の条件補正は、例えば下記のように行われる。演算装置７１１は、メモリ７１３に記憶された運転状況を参照し、補正前通常条件による成形における、可塑化スクリュ１３の回転数の平均値ｐｖ１［ｒ／ｍｉｎ］、可塑化スクリュ１３の回転時間の合計値ｐｔ１［ｍｉｎ］およびサイクル数ｍ１［回］ならびにベントアップ抑制条件による成形における、可塑化スクリュ１３の回転数の平均値ｐｖ２［ｒ／ｍｉｎ］、可塑化スクリュ１３の回転時間の合計値ｐｔ２［ｍｉｎ］およびサイクル数ｍ２［回］を求める。ここで、補正後通常条件における１サイクルあたりの可塑化スクリュ１３の回転時間を（ｐｔ１／ｍ１）［ｍｉｎ］と推定する。実際は、補正後通常条件における１サイクルあたりの可塑化スクリュ１３の回転時間は（ｐｔ１／ｍ１）［ｍｉｎ］よりも短くなるが、微差であるため当該差異は無視する。演算装置７１１は、下記の数式１に基づき、補正後通常条件の可塑化スクリュの回転数ｐｖ３［ｒ／ｍｉｎ］を算出し、条件補正を行う。

可塑化スクリュ１３の回転数の条件補正は、他の方法でなされてもよい。例えば、可塑化スクリュ１３の回転数の条件補正は、ベントアップ抑制条件における可塑化スクリュ１３の回転数の設定値を上回らない範囲で、所定量または所定割合ずつ可塑化スクリュ１３の回転数が上げられることでなされてもよい。

フィードスクリュ５３の回転数の条件補正は、例えば下記のように行われる。演算装置７１１は、メモリ７１３に記憶された運転状況を参照し、補正前通常条件による成形における、フィードスクリュ５３の回転数の平均値ｆｖ１［ｒ／ｍｉｎ］、フィードスクリュ５３の回転時間の合計値ｆｔ１［ｍｉｎ］およびサイクル数ｍ１［回］ならびにベントアップ抑制条件による成形における、フィードスクリュ５３の回転数の平均値ｆｖ２［ｒ／ｍｉｎ］、フィードスクリュ５３の回転時間の合計値ｆｔ２［ｍｉｎ］およびサイクル数ｍ２［回］を求める。ここで、補正後通常条件における１サイクルあたりのフィードスクリュ５３の回転時間を（ｆｔ１／ｍ１）［ｍｉｎ］と推定する。実際は、補正後通常条件における１サイクルあたりのフィードスクリュ５３の回転時間は（ｆｔ１／ｍ１）［ｍｉｎ］より長くなるが、微差であるため当該差異は無視する。演算装置７１１は、下記の数式２に基づき、補正後通常条件の可塑化スクリュの回転数ｆｖ３［ｒ／ｍｉｎ］を算出し、条件補正を行う。

フィードスクリュ５３の回転数の条件補正は、他の方法でなされてもよい。例えば、フィードスクリュ５３の回転数の条件補正は、ベントアップ抑制条件におけるフィードスクリュ５３の回転数の設定値を下回らない範囲で、所定量または所定割合ずつフィードスクリュ５３の回転数が下げられることでなされてもよい。

射出プランジャ４３の背圧の条件補正は、例えば、ベントアップ抑制条件における背圧の設定値を下回らない範囲で、所定量または所定割合ずつ射出プランジャ４３の背圧が下げられることでなされてもよい。なお、ベントアップ抑制条件が後退計量を行う条件を有している場合、段階的に背圧を低下させ０ＭＰａになった段階で後退計量を行うようにしてもよいし、すぐに背圧を０ＭＰａにして後退計量を行うようにしてもよい。

後退計量時の射出プランジャ４３の後退速度の条件補正は、下記のように行われる。直近の後退計量後に、可塑化スクリュ１３の回転数の条件補正およびフィードスクリュ５３の回転数の条件補正を含め、計量時間が変わり得る成形条件の変更があった場合、前述の方法等により基準速度を再度算出する。そして、ベントアップ抑制条件における後退速度を上回らない範囲で、所定量または所定割合ずつ射出プランジャ４３の後退速度が上げられる。

このような条件補正を実施することにより、徐々に通常条件の最適化がなされる。これにより、ベントアップの発生を抑制して、より安定して成形を行うことができる。

１ 可塑化部
３ ジャンクション
４ 射出部
５ 飢餓供給装置
７ 制御装置
１１ 可塑化シリンダ
１３ 可塑化スクリュ
２１ ベント孔
２５ ベントアップセンサ
４１ 射出シリンダ
４３ 射出プランジャ
５１ フィードシリンダ
５３ フィードスクリュ
６１ ホッパー
６５ シャッタ
１１１ 材料投入口
５１１ 供給口
５１３ 排出口

Claims (10)

1. 樹脂材料が供給される材料投入口とガスが排出されるベント孔とが形成された可塑化シリンダと、前記可塑化シリンダ内に回転自在に設けられ前記材料投入口から供給された前記樹脂材料を溶融して送る可塑化スクリュと、を含む可塑化部と、
   前記可塑化シリンダから前記樹脂材料が送られる射出シリンダと、前記射出シリンダ内に進退自在に設けられ後退して前記樹脂材料を計量し計量後前進して前記樹脂材料を射出する射出プランジャと、を含む射出部と、
   前記可塑化シリンダと前記射出シリンダとを連通するジャンクションと、
   回転自在に設けられ前記樹脂原料を前記可塑化シリンダに供給するフィードスクリュを含む飢餓供給装置と、
   前記ベント孔から前記樹脂材料が溢流するベントアップを検知するベントアップセンサと、
   所定の成形条件に従って、少なくとも前記可塑化スクリュおよび前記射出プランジャを制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記ベントアップが検知されたとき、フィードバックした運転状況を参照して、通常の前記成形条件である通常条件から、ベントアップを抑制するための前記成形条件であるベントアップ抑制条件に切り換えて制御を行い、
   前記ベントアップ抑制条件は、
   前記可塑化スクリュの回転数を前記通常条件よりも高くすること、
   前記フィードスクリュの回転数を前記通常条件よりも低くすること、
   前記射出プランジャにかかる背圧を前記通常条件より低くすること、
   前記通常条件において計量中前記樹脂材料の圧力以外に前記射出プランジャに後退方向の力を加えて所定の後退速度で移動させる後退計量が行われていない場合、前記後退計量を使用すること、および、
   前記通常条件において前記後退計量が行われている場合、前記射出プランジャの前記後退速度を前記通常条件よりも速くすること、
   のうち１つ以上を任意の組み合わせで有する、射出成形機。
2. 前記制御装置は、前記ベントアップが検知されなくなった後に、再度前記ベントアップ抑制条件から前記通常条件に切り換えて制御を行う、請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記制御装置は、前記ベントアップ抑制条件による制御後、
   前記通常条件における前記可塑化スクリュの回転数を、前記ベントアップ抑制条件における前記可塑化スクリュの回転数を超えない範囲で上昇させる、
   前記通常条件における前記フィードスクリュの回転数を、前記ベントアップ抑制条件における前記フィードスクリュの回転数を下回らない範囲で低くする、
   前記通常条件における前記射出プランジャにかかる背圧を、前記ベントアップ抑制条件における前記射出プランジャの背圧を下回らない範囲で低くする、
   前記ベントアップ抑制条件による制御の直前の前記通常条件において前記後退計量が行われていない場合、前記通常条件において前記後退計量を使用する、または、
   前記ベントアップ抑制条件による制御の直前の前記通常条件において前記後退計量が行われている場合、前記通常条件における前記射出プランジャの前記後退速度を、前記ベントアップ抑制条件における前記射出プランジャの前記後退速度を超えない範囲で上昇させる、請求項１に記載の射出成形機。
4. 前記飢餓供給装置は、前記樹脂材料が供給される供給口および前記樹脂材料が排出される排出口が形成されたフィードシリンダと、前記フィードシリンダ内に回転自在に設けられ前記供給口から供給された前記樹脂材料を前記排出口に送り前記材料投入口に供給する前記フィードスクリュと、を含んでなる、請求項１に記載の射出成形機。
5. 前記供給口に前記樹脂材料を供給するホッパーが前記供給口上に設置され、
   前記ホッパーまたは前記ホッパーと前記供給口との間に開閉式のシャッタが設けられ、
   前記制御装置は、前記ホッパーに前記樹脂材料が供給されるとき、前記シャッタを閉じ
   る、請求項４に記載の射出成形機。
6. 樹脂材料が供給される材料投入口とガスが排出されるベント孔とが形成された可塑化シリンダと、前記可塑化シリンダ内に回転自在に設けられ前記材料投入口から供給された前記樹脂材料を溶融して送る可塑化スクリュと、を含む可塑化部と、
   前記可塑化シリンダから前記樹脂材料が送られる射出シリンダと、前記射出シリンダ内に進退自在に設けられ後退して前記樹脂材料を計量し計量後前進して前記樹脂材料を射出する射出プランジャと、を含む射出部と、
   前記可塑化シリンダと前記射出シリンダとを連通するジャンクションと、
   回転自在に設けられ前記樹脂材料を前記可塑化シリンダに供給するフィードスクリュを含む飢餓供給装置と、
   前記ベント孔から前記樹脂材料が溢流するベントアップを検知するベントアップセンサと、
   所定の成形条件に従って、少なくとも前記可塑化スクリュおよび前記射出プランジャを制御する制御装置と、を備える射出成形機において、
   前記制御装置は、前記ベントアップが検知されたとき、フィードバックした運転状況を参照して、通常の前記成形条件である通常条件から、ベントアップを抑制するための前記成形条件であるベントアップ抑制条件に切り換えられて制御が行われ、
   前記ベントアップ抑制条件は、
   前記可塑化スクリュの回転数を前記通常条件よりも高くすること、
   前記フィードスクリュの回転数を前記通常条件よりも低くすること、
   前記射出プランジャにかかる背圧を前記通常条件より低くすること、
   前記通常条件において計量中前記樹脂材料の圧力以外に前記射出プランジャに後退方向の力を加えて所定の後退速度で移動させる後退計量が行われていない場合、前記後退計量を使用すること、および、
   前記通常条件において前記後退計量が行われている場合、前記射出プランジャの前記後退速度を前記通常条件よりも速くすること、
   のうち１つ以上を任意の組み合わせで有する、射出成形方法。
7. 前記ベントアップが検知されなくなった後に、再度前記ベントアップ抑制条件から前記通常条件に切り換えて制御が行われる、請求項６に記載の射出成形方法。
8. 前記制御装置は、前記ベントアップ抑制条件による制御後、
   前記通常条件における前記可塑化スクリュの回転数を、前記ベントアップ抑制条件における前記可塑化スクリュの回転数を超えない範囲で上昇させる、
   前記通常条件における前記フィードスクリュの回転数を、前記ベントアップ抑制条件における前記フィードスクリュの回転数を下回らない範囲で低くする、
   前記通常条件における前記射出プランジャにかかる背圧を、前記ベントアップ抑制条件における前記射出プランジャの背圧を下回らない範囲で低くする、
   前記ベントアップ抑制条件による制御の直前の前記通常条件において前記後退計量が行われていない場合、前記通常条件において前記後退計量を使用する、または、
   前記ベントアップ抑制条件による制御の直前の前記通常条件において前記後退計量が行われている場合、前記通常条件における前記射出プランジャの前記後退速度を、前記ベントアップ抑制条件における前記射出プランジャの前記後退速度を超えない範囲で上昇させる、請求項６に記載の射出成形方法。
9. 前記飢餓供給装置は、前記樹脂材料が供給される供給口および前記樹脂材料が排出される排出口が形成されたフィードシリンダと、前記フィードシリンダ内に回転自在に設けられ前記供給口から供給された前記樹脂材料を前記排出口に送り前記材料投入口に供給する前記フィードスクリュと、を含んでなる、請求項６に記載の射出成形方法。
10. 前記供給口に前記樹脂材料を供給するホッパーが前記供給口上に設置され、
    前記ホッパーまたは前記ホッパーと前記供給口との間に開閉式のシャッタが設けられ、
    前記ホッパーに前記樹脂材料が供給されるとき、前記シャッタが閉じられる、請求項９に記載の射出成形方法。

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