JP6918474B2 - 射出成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形装置に関するものであり、特に、パージ動作後の成形開始処理に関するものである。

射出成形装置は、溶融樹脂を混錬して金型に射出する射出機構部を備え、射出機構部には、内部で樹脂を加熱・溶融させるための射出シリンダを有しており、この射出シリンダ内の樹脂の溶融状態を安定させることで、成形品の品質安定を図ることができる。このような射出成形装置としては、成形サイクルを一定に保つことで、溶融樹脂の熱履歴を安定させる技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２００９−１８４８５号公報

上記の特許文献１では、連続成形時における溶融樹脂の射出間隔を均一化することで、熱履歴を安定させるものであり、成形立ち上げ時や、異常停止後の復帰時などに、パージ動作を行ったあと、溶融樹脂の熱履歴は管理されていない。

しかし、パージ動作後、すぐに成形を開始すると、樹脂の可塑化が十分でなくショートとなったり、逆に成形開始が遅れ、樹脂の滞留時間が長くなるとバリが発生したりする。この現象は、樹脂の可塑化特性の影響を受けるため、最適な成形開始のタイミングは、使用する樹脂によって異なる。

また、パージされた樹脂を成形機内から除去し、成形開始操作を行うまでの所要時間が作業者によって異なるため、成形開始のタイミングが、作業者の作業習熟度に左右されてしまい、成形品の品質にも影響を与えてしまう。

そこで、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、パージ動作後に最適な成形開始を実施できる射出成形装置を提供することにある。

本発明の射出成形装置は、成形材料を溶融して金型内に射出する射出手段と、前記射出手段を加熱する加熱手段と、前記射出手段による前記金型内への射出制限時間を設定する設定手段と、前記射出手段の駆動を制御する制御手段と、ユーザに通知を行う報知手段と、を備え、前記制御手段は、前記金型に対する非連結状態の前記射出手段内に存在する成形材料を前記加熱手段により加熱溶融して射出するパージ動作を制御し、前記パージ動作の終了後であって且つ前記射出制限時間の経過後に、射出開始指令に基づいて前記射出手段によって成形材料の射出を開始させ、前記射出制限時間内に前記射出開始指令を取得していなかった場合、前記報知手段によって、ユーザに前記射出開始指令が確認できなかった通知を行うことを特徴とする。
また、本発明の射出成形装置は、成形材料を溶融して金型内に射出する射出手段と、前記射出手段を加熱する加熱手段と、前記金型内への射出制限時間を設定する設定手段と、前記射出手段を制御する制御手段と、ユーザに通知を行う報知手段と、を備え、前記制御手段は、前記金型に対する非連結状態の前記射出手段内に存在する成形材料を前記加熱手段により加熱溶融して射出するパージ動作を制御し、前記パージ動作の終了後において、前記射出手段による前記金型内への射出開始指令を取得したタイミングが前記射出制限時間内であれば前記射出制限時間の経過後に前記射出手段によって成形材料の射出を開始させ、前記射出制限時間内に前記射出開始指令を取得していなかった場合、前記報知手段によって、ユーザに前記射出開始指令が確認できなかった通知を行うことを特徴とする。

本発明によれば、パージ動作後に最適な成形開始を実施できる射出成形装置を実現できる。

一実施形態における射出成形装置の全体構成を示す図。 一実施形態における射出成形装置の主要部の断面図。 一実施形態における射出成形装置の回路ブロック図。 一実施形態における射出成形装置の射出制限時間の設定画面。 一実施形態における射出成形装置のパージ動作のフローチャート。 一実施形態における射出成形装置のパージ後、成形開始時のフローチャート。 一実施形態における射出成形装置の射出制限時間の状態図。

以下、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、本発明を適用した射出成形装置の一例を、図面を参照して説明する。

（射出成形装置の構成）
図１は本実施形態における射出成形装置の全体構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態の射出成形装置は、縦型の成形装置であり、鉛直方向上方（図中上側）に配置された射出シリンダ１から鉛直方向下流側（図中下側）に配置された金型内に成形材料が射出され、金型内で成形品を製造するための装置である。

このような射出成形装置においては、図１で型締モータ１６の回転を不図示のベルト、ボールねじ１７で直線運動に変換し、更にトグルリンク機構１８、１９で可動側型板ホルダ９の上下運動に変換する。

図１は型締めが完了した状態を図示しており、可動側型板ホルダ９は固定側型板ホルダ６を挟んで、タイバ２４に取付けられている、固定側プラテン３に押し付けられる。

可動側型板ホルダ９に不図示のねじで固定された金型のカセット型可動側型板７は、固定側型板ホルダ６に不図示のねじで固定された金型のカセット型固定側型板１０と共に、固定側プラテン３に押し付けられている。このときランナー保持手段１５はカセット型固定側型板１０に嵌め込まれた状態で固定側プラテン３に押し付けられている。

次に、射出モータ２０の回転をベルト２１でボールねじ２２に伝達する。材料供給口２３から供給された樹脂ペレットはバンドヒータ２で加熱された射出シリンダ１内で溶融され、ボールねじ２２が押し下げる不図示のプランジャによってノズル４から金型内に樹脂が射出され成形品が形成される。

成形品冷却後、型締モータ１６を回転させ、可動側型板ホルダ９を成形品イジェクト位置まで下降させて成形品を不図示の取出し機構で取出す。このとき、固定側型板ホルダ６は所定の位置まで下降して停止しており、固定側型板ホルダ６の下降に伴いカセット型固定側型板１０に設けられた溶融樹脂の経路に形成されたランナーはカセット型固定側型板１０及びノズル４から分離されて、ランナー保持手段１５に固着した状態となる。ランナー保持手段１５を型の外に抜き出すことでランナーはランナー保持手段１５から分離排出される。

次に、図２は本実施形態における射出成形装置の主要部の断面図を示す。射出シリンダ１は、ノズルプレート５と移動できない形で固定側プラテン３に固定されている。射出シリンダ１の周囲にはバンドヒータ２が巻き付けられ、使用する樹脂材料にあわせ所定の温度で制御される。ノズル４も同様に図示省略したヒータによって所定の温度で制御される。ノズル４は射出シリンダ１の先端部に配され、ノズルプレート５と緊密に接触した構成で配置されている。

このような射出シリンダ１が接続される金型は、カセット型となっており、それぞれ、カセット型固定側型板１０、カセット型可動側型板７、カセット型受板８、カセット型エジェクタープレート１３、カセット型リターンピン１１、カセット型エジェクターピン１２で構成される。

また、金型の型締め機構は、固定側プラテン３、金型のカセット型固定側型板１０を保持する固定側型板ホルダ６、金型のカセット型可動側型板７を保持する可動側型板ホルダ９、金型の開閉型締めを行う型締モータ１６によって構成される。

（射出成形装置の制御）
次に、図３は本実施形態における射出成形装置の回路ブロック図である。図３において、射出成形装置の駆動を制御する制御手段である制御装置１００は、演算処理用のＣＰＵ１０５、射出成形装置の制御プログラムおよび演算データを格納するＲＯＭ１０２、制御プログラムや演算データの一時記憶用に使用されるＲＡＭ１０３、各成形条件や成形回数などを記憶するためのＥ２ＰＲＯＭ１０１を有する。

また、制御装置１００は、射出および型締め用のサーボモータを駆動するサーボアンプ１０７、サーボアンプ１０７を制御するＦＰＧＡ１０４、ランナー保持手段１５などを駆動するモータを制御するモータドライバ１０６を有する

そして、このような制御装置１００には、射出シリンダ１を加熱するバンドヒータ１１０、ノズル４を加熱するためのリングヒータ１１１、射出シリンダ１の温度を検出するための温度センサ１１２、ノズル４の温度を検出するための温度センサ１１３、オペレータとのインタフェースを行うための表示装置および操作手段としてのタッチパネル機能を有するＬＣＤ１０８、補助操作手段としてのスイッチ１０９が接続される。

上記のような構成において、制御装置１００はＬＣＤ１０８にメニュー画面等（図示せず）を表示させ、例えば、成形条件の設定、パージ動作、成形動作を行う。成形条件は、成形される材料によって適宜調整されるため、Ｅ２ＰＲＯＭ１０１に成形条件を記憶できるように構成している。このように、制御装置１００は、操作手段であるＬＣＤ１０８で受け付けた各種設定情報を受け取って装置全体の各制御を行う機能を有している。また、ＣＰＵ１０５はタイマー機能を有し、射出制限時間の計測などのタイマー処理を行えるように構成している。本実施形態では、マイコン制御となっているが、シーケンサなど他の制御手段を用いてもよい。

（設定画面）
次に、図４は本実施形態における射出成形装置の射出制限時間の設定画面である。本実施形態の特徴部分である射出制限時間の設定は、ＬＣＤ１０８に表示された設定画面から、タッチパネルを通じた入力により行われる。設定値は、制御装置１００がＥ２ＰＲＯＭ１０１に記憶する。また、オペレータは、所定の操作を行い、ＬＣＤ１０８にタイマー設定画面を表示させることができる。このように、制御装置１００は、射出制限時間を設定する設定手段としての機能を有し、例えば、射出制限時間の入力操作は、上述したＬＣＤ１０８に表示された設定画面から行われるが、その入力情報を制御装置１００が受け付けることで射出制限時間の設定が完了する。

ここで、タイマー設定画面には、前記射出制限時間の入力項目がある。オペレータは、この設定画面で射出制限時間を設定することができる。例えば、本実施形態では、ＬＣＤ１０８の設定画面から、射出制限時間を設定しているが、通信による設定や、外部記憶媒体を介して設定を行っても良い。

（射出成形装置のパージ動作フロー）
次に、図５は本実施形態における射出成形装置のパージ動作のフローチャートである。本実施形態の特徴部分であるパージ動作について説明する。まず、オペレータがパージ開始の操作を行い、パージシーケンスが開始される（ステップＳ５０１）。

次に、ステップＳ５０１でパージシーケンスが開始されると、射出プランジャが自動的に下降（ステップＳ５０２）し、溶融樹脂が射出される。このタイミングで、制御装置１００は、射出制限時間の計測を開始する（ステップＳ５０３）。

続いて、射出プランジャが上昇（ステップＳ５０４）し、同時に、材料供給ユニットが動作する（ステップＳ５０５）。この材料供給ユニットからは、成形材料が射出シリンダ内に供給される。

次に、パージ可塑化時間経過後、パージ回数設定に基づき、パージを終了するか継続するか確認する（ステップＳ５０６）。ステップＳ５０６において継続の場合、射出プランジャを下降させるステップＳ５０２に戻る。他方、終了の場合、追加の材料供給を行い（ステップＳ５０７）、自動パージ終了となる（ステップＳ５０８）。

ここで、本実施形態では、射出プランジャの下降後のタイミングで、射出制限時間の計測を開始した例を説明したが、例えば、材料供給動作終了後のタイミングで計測を開始するなど、パージシーケンス中の他のタイミングで計測を開始するようにしてもよい。

（射出成形装置のパージ動作後の成形開始フロー）
次に、図６は本実施形態における射出成形装置のパージ後、成形開始時のフローチャートである。ここでは主に、本実施形態の特徴部分であるパージ動作の直後、１回目の成形開始までの動作を中心に説明する。

まず、オペレータがパージ開始の操作を行うと、制御装置１００が射出成形装置を制御して、自動パージが実行される。ここで、所定の回数パージが行われるか、あるいはオペレータがパージ終了の操作を行うと、自動パージ終了となる（ステップＳ６０１）。

続いて、制御装置１００は、自動パージによる最後の射出動作が実行されてからの経過時間が、予め設定された射出制限時間に達したかを確認する（ステップＳ６０２）。このとき、オペレータは自動パージ終了後、射出成形装置内に残留するパージされた樹脂を除去した後、成形開始の操作を行うことなる。

次に、制御装置１００は、オペレータが成形開始の操作を行ったことを確認した時点で、射出開始指令ありと判断する（ステップＳ６０３）。ここで、ステップＳ６０２での射出制限時間の経過、及び、ステップＳ６０３での成形情報ありが両方確認できれば（ステップＳ６０４）、制御装置１００は、自動成形動作を開始する（ステップＳ６０７）。このように、制御装置１００は、射出開始指令を取得する取得手段としての機能を有している。

また、ステップＳ６０２において、制御装置１００は、射出制限時間の経過が確認された時点で、射出開始指令ありが確認できなかったら（ステップＳ６０５）、メッセージを表示するなどして、オペレータに射出開始指令が確認できなかった状態を通知する（ステップＳ６０６）。

ここで、本実施形態の射出成形装置において、パージ動作後における１回目の射出開始までの間のシーケンスについて詳細に説明する。図７は本実施形態における射出成形装置の射出制限時間の状態図である。

例えば、本実施形態の制御装置１００は、パージ動作における溶融樹脂の射出が完了するタイミングで、射出制限時間の計測を開始する。この計測開始（ステップＳ７０１）から、射出制限時間経過（ステップＳ７０２）するまでの時間（Ｔ７０１）内に、射出開始指令を取得した場合、射出制限時間が経過するまで成形動作の開始を保留し、射出制限時間経過のタイミングで、成形動作を開始する。

次に、制御装置１００は、射出制限時間経過（ステップＳ７０２）後、樹脂滞留時間（ステップＳ７０３）が経過するまでの時間（Ｔ７０２）内に、射出開始指令を取得した場合、成形動作の開始を保留せず、射出開始指令取得と同時に、成形動作を開始する。

次に、制御装置１００は、樹脂滞留時間経過（ステップＳ７０３）後、保温切替時間（ステップＳ７０４）が経過するまでの時間（Ｔ７０３）内に、射出開始指令を取得した場合、成形動作を開始せず、メッセージ表示を行い、樹脂が滞留していることをオペレータに通知する。射出開始指令が取得できない状態で、保温切替時間（ステップＳ７０４）を経過した場合、メッセージ表示を行い、温調モードを保温に切り替える。

以上説明したように、本実施形態によれば、パージ動作の終了後において、制御装置１００が射出開始指令を取得したタイミングが射出制限時間内であれば射出制限時間の経過後に射出シリンダを制御して成形材料の射出を開始させることができる。そのため、オペレータ（ユーザ）は、成形に使用する樹脂の可塑化特性に応じて、パージ動作後の射出制限時間を任意に設定すれば、作業者の習熟度に左右されずに成形開始のタイミングを制御できるため、パージ直後の成形から、成形品の品質を安定させることが可能である。

以上、本発明を一実施形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上述した一実施形態に限定されるものではない。
例えば、上述した一実施形態では、射出制限時間内においてユーザの射出開始指令を受け付けられるようにしたが、本発明は勿論これに限定されず、射出制限時間内だけはユーザの射出開始指令を受け付けられないようにしてもよい。具体的には、射出制限時間内は、操作手段において射出開始の操作ボタンを非表示又は操作不能として、ユーザの操作が受け付けられないようにし、射出制限時間経過後は、当該操作手段を通じた射出開始の受付を可能とするようにしてもよい。これにより、射出制限時間内での成形開始を未然に防ぐことができる。また、このような射出開始の操作制限を可能とする制御モードと、上述した一実施形態における射出制限時間内での射出開始の操作受付を可能とする制御モードとが初期設定によりユーザが任意に選択できるようにしてもよい。これにより、操作の受付を優先するユーザ、操作制限を優先するユーザの何れにも対応した操作性を実現できる。

なお、本発明は、その特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態における事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接関係ない構成も含め、その用途や目的に応じて任意に変更し得るものである。

Claims (4)

1. 成形材料を溶融して金型内に射出する射出手段と、
   前記射出手段を加熱する加熱手段と、
   前記射出手段による前記金型内への射出制限時間を設定する設定手段と、
   前記射出手段の駆動を制御する制御手段と、
   ユーザに通知を行う報知手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記金型に対する非連結状態の前記射出手段内に存在する成形材料を前記加熱手段により加熱溶融して射出するパージ動作を制御し、前記パージ動作の終了後であって且つ前記射出制限時間の経過後に、射出開始指令に基づいて前記射出手段によって成形材料の射出を開始させ、前記射出制限時間内に前記射出開始指令を取得していなかった場合、前記報知手段によって、ユーザに前記射出開始指令が確認できなかった通知を行うことを特徴とする射出成形装置。
2. 成形材料を溶融して金型内に射出する射出手段と、
   前記射出手段を加熱する加熱手段と
   前記射出手段による前記金型内への射出制限時間を設定する設定手段と、
   前記射出手段の駆動を制御する制御手段と、
   ユーザに通知を行う報知手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記金型に対する非連結状態の前記射出手段内に存在する成形材料を前記加熱手段により加熱溶融して射出するパージ動作を制御し、前記パージ動作の終了後において、射出開始指令を取得したタイミングが前記射出制限時間の経過前であれば前記射出制限時間の経過後に前記射出手段によって成形材料の射出を開始させ、前記射出制限時間内に前記射出開始指令を取得していなかった場合、前記報知手段によって、ユーザに前記射出開始指令が確認できなかった通知を行うことを特徴とする射出成形装置。
3. 前記制御手段は、前記パージ動作の終了後において、前記射出開始指令を取得したタイミングが前記射出制限時間を経過した後であれば前記射出手段によって成形材料の射出を開始させることを特徴とする請求項２に記載の射出成形装置。
4. 前記射出手段の射出開始を操作する操作部と、前記設定手段に対する前記射出制限時間の設定入力部とを有する操作手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の射出成形装置。

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