JP7317476B2

JP7317476B2 - 射出成形機

Info

Publication number: JP7317476B2
Application number: JP2018175142A
Authority: JP
Inventors: 大大野; 竜一徳能
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2018-09-19
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2023-07-31
Anticipated expiration: 2038-09-19
Also published as: JP2020044730A

Description

本発明は、射出成形機に関する。

特許文献１に記載の射出成形機は、成形材料が内部に供給されるシリンダと、シリンダの内部に進退自在に配置されるスクリュと、スクリュを進退させる射出モータと、充填工程および保圧工程を制御する制御装置とを有する。充填工程では、射出モータを駆動してスクリュを設定移動速度で前進させ、シリンダの内部から金型装置の内部に成形材料を充填する。充填工程においてスクリュがＶ／Ｐ切換位置に達すると、充填工程から保圧工程への切換が行われる。保圧工程では、射出モータを駆動してスクリュを設定圧力で前方に押し、金型装置の内部に充填された成形材料に圧力をかける。冷却収縮による不足分の成形材料が補充できる。

特開２０１７－１７０８００号公報

シリンダの内部には、スクリュなどの射出部材が移動自在に配置される。射出部材は、充填工程において、充填開始位置（「射出開始位置」とも呼ぶ。）から、Ｖ／Ｐ切換位置まで前進する。射出開始位置やＶ／Ｐ切換位置が一定である場合、充填工程における射出部材の前進量は一定である。

ところで、シリンダの内部においてスクリュなどの射出部材の前方に蓄積される成形材料の密度がショット間でばらつく場合がある。この場合に、射出部材の前進量が一定であると、シリンダの内部から金型装置の内部に射出される成形材料の質量がばらつくので、成形不良が生じる。

本発明の一態様は、シリンダの内部において射出部材の前方に蓄積される成形材料の密度がショット間でばらつく場合に、成形不良を低減できる、技術を提供する。

成形材料が内部に供給されるシリンダと、
前記シリンダの内部に移動自在に配置され、前記シリンダ内の成形材料を金型装置に射出する射出部材と、
前記射出部材が前記成形材料に作用する圧力を検出する圧力検出器と、
前記射出部材の位置を検出する位置検出器と、
前記射出部材の移動を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記射出部材により前記シリンダ内の前記成形材料を金型装置に射出する射出工程を制御し、
前記射出工程の開始から、前記成形材料に作用する圧力の検出値に基づいて、前記射出部材の移動速度を設定するフィードバック制御を実施し、
予め設定された条件が成立すると、前記成形材料に作用する圧力に基づき前記射出部材の移動速度を設定するフィードバック制御に代えて、前記射出部材の位置に基づき前記射出部材の移動速度を設定するフィードバック制御を実施する、射出成形機。

本発明の一態様によれば、シリンダの内部において射出部材の前方に蓄積される成形材料の密度がショット間でばらつく場合に、成形不良を低減できる。

図１は、一実施形態に係る射出成形機の型開完了時の状態を示す図である。図２は、一実施形態に係る射出成形機の型締時の状態を示す図である。図３は、一実施形態に係る射出工程を制御する制御装置を示すブロック図である。図４は、計量が不安定な時の射出工程の制御に用いる設定値が入力される表示画面の一例を示す図である。図５は、図４に示す設定値に従って射出工程を制御したときの樹脂圧力の検出値の時間変化の一例を示すグラフである。図６は、計量が安定な時の射出工程の制御に用いる設定値が入力される表示画面の一例を示す図である。図７は、図６に示す設定値に従って射出工程を制御したときの樹脂圧力の検出値の時間変化の一例を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。尚、各図面において同一の又は対応する構成には同一の又は対応する符号を付し、説明を省略することがある。

（射出成形機）
図１は、一実施形態に係る射出成形機の型開完了時の状態を示す図である。図２は、一実施形態に係る射出成形機の型締時の状態を示す図である。図１～図２において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向は互いに垂直な方向である。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は水平方向を表し、Ｚ軸方向は鉛直方向を表す。型締装置１００が横型である場合、Ｘ軸方向は型開閉方向であり、Ｙ軸方向は射出成形機１０の幅方向である。Ｙ軸方向負側が操作側であり、Ｙ軸方向正側が反操作側である。

図１～図２に示すように、射出成形機１０は、型締装置１００と、エジェクタ装置２００と、射出装置３００と、移動装置４００と、制御装置７００と、フレーム９００とを有する。フレーム９００は、型締装置フレーム９１０と、射出装置フレーム９２０とを含む。型締装置フレーム９１０および射出装置フレーム９２０は、それぞれ、レベリングアジャスタ９３０を介して床２に設置される。射出装置フレーム９２０の内部空間に、制御装置７００が配置される。以下、射出成形機１０の各構成要素について説明する。

（型締装置）
型締装置１００の説明では、型閉時の可動プラテン１２０の移動方向（例えばＸ軸正方向）を前方とし、型開時の可動プラテン１２０の移動方向（例えばＸ軸負方向）を後方として説明する。

型締装置１００は、金型装置８００の型閉、昇圧、型締、脱圧および型開を行う。金型装置８００は、固定金型８１０と可動金型８２０とを含む。

型締装置１００は例えば横型であって、型開閉方向が水平方向である。型締装置１００は、固定プラテン１１０、可動プラテン１２０、トグルサポート１３０、タイバー１４０、トグル機構１５０、型締モータ１６０、運動変換機構１７０、および型厚調整機構１８０を有する。

固定プラテン１１０は、型締装置フレーム９１０に対し固定される。固定プラテン１１０における可動プラテン１２０との対向面に固定金型８１０が取付けられる。

可動プラテン１２０は、型締装置フレーム９１０に対し型開閉方向に移動自在に配置される。型締装置フレーム９１０上には、可動プラテン１２０を案内するガイド１０１が敷設される。可動プラテン１２０における固定プラテン１１０との対向面に可動金型８２０が取付けられる。固定プラテン１１０に対し可動プラテン１２０を進退させることにより、金型装置８００の型閉、昇圧、型締、脱圧、および型開が行われる。

トグルサポート１３０は、固定プラテン１１０と間隔をおいて配設され、型締装置フレーム９１０上に型開閉方向に移動自在に載置される。尚、トグルサポート１３０は、型締装置フレーム９１０上に敷設されるガイドに沿って移動自在に配置されてもよい。トグルサポート１３０のガイドは、可動プラテン１２０のガイド１０１と共通のものでもよい。

尚、本実施形態では、固定プラテン１１０が型締装置フレーム９１０に対し固定され、トグルサポート１３０が型締装置フレーム９１０に対し型開閉方向に移動自在に配置されるが、トグルサポート１３０が型締装置フレーム９１０に対し固定され、固定プラテン１１０が型締装置フレーム９１０に対し型開閉方向に移動自在に配置されてもよい。

タイバー１４０は、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０とを型開閉方向に間隔Ｌをおいて連結する。タイバー１４０は、複数本（例えば４本）用いられてよい。複数本のタイバー１４０は、型開閉方向に平行に配置され、型締力に応じて伸びる。少なくとも１本のタイバー１４０には、タイバー１４０の歪を検出するタイバー歪検出器１４１が設けられてよい。タイバー歪検出器１４１は、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。タイバー歪検出器１４１の検出結果は、型締力の検出などに用いられる。

尚、本実施形態では、型締力を検出する型締力検出器として、タイバー歪検出器１４１が用いられるが、本発明はこれに限定されない。型締力検出器は、歪ゲージ式に限定されず、圧電式、容量式、油圧式、電磁式などでもよく、その取付け位置もタイバー１４０に限定されない。

トグル機構１５０は、可動プラテン１２０とトグルサポート１３０との間に配置され、トグルサポート１３０に対し可動プラテン１２０を型開閉方向に移動させる。トグル機構１５０は、クロスヘッド１５１、一対のリンク群などで構成される。一対のリンク群は、それぞれ、ピンなどで屈伸自在に連結される第１リンク１５２と第２リンク１５３とを有する。第１リンク１５２は可動プラテン１２０に対しピンなどで揺動自在に取付けられる。第２リンク１５３はトグルサポート１３０に対しピンなどで揺動自在に取付けられる。第２リンク１５３は、第３リンク１５４を介してクロスヘッド１５１に取付けられる。トグルサポート１３０に対しクロスヘッド１５１を進退させると、第１リンク１５２と第２リンク１５３とが屈伸し、トグルサポート１３０に対し可動プラテン１２０が進退する。

尚、トグル機構１５０の構成は、図１および図２に示す構成に限定されない。例えば図１および図２では、各リンク群の節点の数が５つであるが、４つでもよく、第３リンク１５４の一端部が、第１リンク１５２と第２リンク１５３との節点に結合されてもよい。

型締モータ１６０は、トグルサポート１３０に取付けられており、トグル機構１５０を作動させる。型締モータ１６０は、トグルサポート１３０に対しクロスヘッド１５１を進退させることにより、第１リンク１５２と第２リンク１５３とを屈伸させ、トグルサポート１３０に対し可動プラテン１２０を進退させる。型締モータ１６０は、運動変換機構１７０に直結されるが、ベルトやプーリなどを介して運動変換機構１７０に連結されてもよい。

運動変換機構１７０は、型締モータ１６０の回転運動をクロスヘッド１５１の直線運動に変換する。運動変換機構１７０は、ねじ軸と、ねじ軸に螺合するねじナットとを含む。ねじ軸と、ねじナットとの間には、ボールまたはローラが介在してよい。

型締装置１００は、制御装置７００による制御下で、型閉工程、昇圧工程、型締工程、脱圧工程、および型開工程などを行う。

型閉工程では、型締モータ１６０を駆動してクロスヘッド１５１を設定移動速度で型閉完了位置まで前進させることにより、可動プラテン１２０を前進させ、可動金型８２０を固定金型８１０にタッチさせる。クロスヘッド１５１の位置や移動速度は、例えば型締モータエンコーダ１６１などを用いて検出する。型締モータエンコーダ１６１は、型締モータ１６０の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。

尚、クロスヘッド１５１の位置を検出するクロスヘッド位置検出器、およびクロスヘッド１５１の移動速度を検出するクロスヘッド移動速度検出器は、型締モータエンコーダ１６１に限定されず、一般的なものを使用できる。また、可動プラテン１２０の位置を検出する可動プラテン位置検出器、および可動プラテン１２０の移動速度を検出する可動プラテン移動速度検出器は、型締モータエンコーダ１６１に限定されず、一般的なものを使用できる。

昇圧工程では、型締モータ１６０をさらに駆動してクロスヘッド１５１を型閉完了位置から型締位置までさらに前進させることで型締力を生じさせる。

型締工程では、型締モータ１６０を駆動して、クロスヘッド１５１の位置を型締位置に維持する。型締工程では、可動金型８２０と固定金型８１０との間にキャビティ空間８０１（図２参照）が形成され、射出装置３００がキャビティ空間８０１に液状の成形材料を充填する。充填された成形材料が固化されることで、成形品が得られる。

キャビティ空間８０１の数は、１つでもよいし、複数でもよい。後者の場合、複数の成形品が同時に得られる。キャビティ空間８０１の一部にインサート材が配置され、キャビティ空間８０１の他の一部に成形材料が充填されてもよい。インサート材と成形材料とが一体化した成形品が得られる。

脱圧工程では、型締モータ１６０を駆動してクロスヘッド１５１を型締位置から型開開始位置まで後退させることにより、可動プラテン１２０を後退させ、型締力を減少させる。型開開始位置と、型閉完了位置とは、同じ位置であってよい。

型開工程では、型締モータ１６０を駆動してクロスヘッド１５１を設定移動速度で型開開始位置から型開完了位置まで後退させることにより、可動プラテン１２０を後退させ、可動金型８２０を固定金型８１０から離間させる。その後、エジェクタ装置２００が可動金型８２０から成形品を突き出す。

型閉工程および昇圧工程における設定条件は、一連の設定条件として、まとめて設定される。例えば、型閉工程および昇圧工程におけるクロスヘッド１５１の移動速度や位置（型閉開始位置、移動速度切換位置、型閉完了位置、および型締位置を含む）、型締力は、一連の設定条件として、まとめて設定される。型閉開始位置、移動速度切換位置、型閉完了位置、および型締位置は、後側から前方に向けてこの順で並び、移動速度が設定される区間の始点や終点を表す。区間毎に、移動速度が設定される。移動速度切換位置は、１つでもよいし、複数でもよい。移動速度切換位置は、設定されなくてもよい。型締位置と型締力とは、いずれか一方のみが設定されてもよい。

脱圧工程および型開工程における設定条件も同様に設定される。例えば、脱圧工程および型開工程におけるクロスヘッド１５１の移動速度や位置（型開開始位置、移動速度切換位置、および型開完了位置）は、一連の設定条件として、まとめて設定される。型開開始位置、移動速度切換位置、および型開完了位置は、前側から後方に向けて、この順で並び、移動速度が設定される区間の始点や終点を表す。区間毎に、移動速度が設定される。移動速度切換位置は、１つでもよいし、複数でもよい。移動速度切換位置は、設定されなくてもよい。型開開始位置と型閉完了位置とは同じ位置であってよい。また、型開完了位置と型閉開始位置とは同じ位置であってよい。

尚、クロスヘッド１５１の移動速度や位置などの代わりに、可動プラテン１２０の移動速度や位置などが設定されてもよい。また、クロスヘッドの位置（例えば型締位置）や可動プラテンの位置の代わりに、型締力が設定されてもよい。

ところで、トグル機構１５０は、型締モータ１６０の駆動力を増幅して可動プラテン１２０に伝える。その増幅倍率は、トグル倍率とも呼ばれる。トグル倍率は、第１リンク１５２と第２リンク１５３とのなす角θ（以下、「リンク角度θ」とも呼ぶ）に応じて変化する。リンク角度θは、クロスヘッド１５１の位置から求められる。リンク角度θが１８０°のとき、トグル倍率が最大になる。

金型装置８００の交換や金型装置８００の温度変化などにより金型装置８００の厚さが変化した場合、型締時に所定の型締力が得られるように、型厚調整が行われる。型厚調整では、例えば可動金型８２０が固定金型８１０にタッチする型タッチの時点でトグル機構１５０のリンク角度θが所定の角度になるように、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０との間隔Ｌを調整する。

型締装置１００は、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０との間隔Ｌを調整することで、型厚調整を行う型厚調整機構１８０を有する。型厚調整機構１８０は、例えば、タイバー１４０の後端部に形成されるねじ軸１８１と、トグルサポート１３０に回転自在に且つ進退不能に保持されるねじナット１８２と、ねじ軸１８１に螺合するねじナット１８２を回転させる型厚調整モータ１８３とを有する。

ねじ軸１８１およびねじナット１８２は、タイバー１４０ごとに設けられる。型厚調整モータ１８３の回転駆動力は、回転駆動力伝達部１８５を介して複数のねじナット１８２に伝達されてよい。複数のねじナット１８２を同期して回転できる。尚、回転駆動力伝達部１８５の伝達経路を変更することで、複数のねじナット１８２を個別に回転することも可能である。

回転駆動力伝達部１８５は、例えば歯車などで構成される。この場合、各ねじナット１８２の外周に受動歯車が形成され、型厚調整モータ１８３の出力軸には駆動歯車が取付けられ、複数の受動歯車および駆動歯車と噛み合う中間歯車がトグルサポート１３０の中央部に回転自在に保持される。尚、回転駆動力伝達部１８５は、歯車の代わりに、ベルトやプーリなどで構成されてもよい。

型厚調整機構１８０の動作は、制御装置７００によって制御される。制御装置７００は、型厚調整モータ１８３を駆動して、ねじナット１８２を回転させる。その結果、ねじナット１８２を回転自在に且つ進退不能に保持するトグルサポート１３０のタイバー１４０に対する位置が調整され、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０との間隔Ｌが調整される。尚、複数の型厚調整機構が組合わせて用いられてもよい。

間隔Ｌは、型厚調整モータエンコーダ１８４を用いて検出する。型厚調整モータエンコーダ１８４は、型厚調整モータ１８３の回転量や回転方向を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。型厚調整モータエンコーダ１８４の検出結果は、トグルサポート１３０の位置や間隔Ｌの監視や制御に用いられる。尚、トグルサポート１３０の位置を検出するトグルサポート位置検出器、および間隔Ｌを検出する間隔検出器は、型厚調整モータエンコーダ１８４に限定されず、一般的なものを使用できる。

尚、本実施形態の型締装置１００は、型開閉方向が水平方向である横型であるが、型開閉方向が上下方向である竪型でもよい。

尚、本実施形態の型締装置１００は、駆動源として、型締モータ１６０を有するが、型締モータ１６０の代わりに、油圧シリンダを有してもよい。また、型締装置１００は、型開閉用にリニアモータを有し、型締用に電磁石を有してもよい。

（エジェクタ装置）
エジェクタ装置２００の説明では、型締装置１００の説明と同様に、型閉時の可動プラテン１２０の移動方向（例えばＸ軸正方向）を前方とし、型開時の可動プラテン１２０の移動方向（例えばＸ軸負方向）を後方として説明する。

エジェクタ装置２００は、可動プラテン１２０に取り付けられ、可動プラテン１２０と共に進退する。エジェクタ装置２００は、金型装置８００から成形品を突き出すエジェクタロッド２１０と、エジェクタロッド２１０をＸ軸方向に移動させる駆動機構２２０とを有する。

エジェクタロッド２１０は、可動プラテン１２０の貫通穴に進退自在に配置される。エジェクタロッド２１０の前端部は、可動金型８２０の内部に進退自在に配置される可動部材８３０と接触する。エジェクタロッド２１０の前端部は、可動部材８３０と連結されていても、連結されていなくてもよい。

駆動機構２２０は、例えば、エジェクタモータと、エジェクタモータの回転運動をエジェクタロッド２１０の直線運動に変換する運動変換機構とを有する。運動変換機構は、ねじ軸と、ねじ軸に螺合するねじナットとを含む。ねじ軸と、ねじナットとの間には、ボールまたはローラが介在してよい。

エジェクタ装置２００は、制御装置７００による制御下で、突き出し工程を行う。突き出し工程では、エジェクタロッド２１０を設定移動速度で待機位置から突き出し位置まで前進させることにより、可動部材８３０を前進させ、成形品を突き出す。その後、エジェクタモータを駆動してエジェクタロッド２１０を設定移動速度で後退させ、可動部材８３０を元の待機位置まで後退させる。

エジェクタロッド２１０の位置や移動速度は、例えばエジェクタモータエンコーダを用いて検出する。エジェクタモータエンコーダは、エジェクタモータの回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。尚、エジェクタロッド２１０の位置を検出するエジェクタロッド位置検出器、およびエジェクタロッド２１０の移動速度を検出するエジェクタロッド移動速度検出器は、エジェクタモータエンコーダに限定されず、一般的なものを使用できる。

（射出装置）
射出装置３００の説明では、型締装置１００の説明やエジェクタ装置２００の説明とは異なり、充填時のスクリュ３３０の移動方向（例えばＸ軸負方向）を前方とし、計量時のスクリュ３３０の移動方向（例えばＸ軸正方向）を後方として説明する。

射出装置３００はスライドベース３０１に設置され、スライドベース３０１は射出装置フレーム９２０に対し進退自在に配置される。射出装置３００は、金型装置８００に対し進退自在に配置される。射出装置３００は、金型装置８００にタッチし、金型装置８００内のキャビティ空間８０１に成形材料を充填する。射出装置３００は、例えば、シリンダ３１０、ノズル３２０、スクリュ３３０、計量モータ３４０、射出モータ３５０、圧力検出器３６０などを有する。

シリンダ３１０は、供給口３１１から内部に供給された成形材料を加熱する。成形材料は、例えば樹脂などを含む。成形材料は、例えばペレット状に形成され、固体の状態で供給口３１１に供給される。供給口３１１はシリンダ３１０の後部に形成される。シリンダ３１０の後部の外周には、水冷シリンダなどの冷却器３１２が設けられる。冷却器３１２よりも前方において、シリンダ３１０の外周には、バンドヒータなどの加熱器３１３と温度検出器３１４とが設けられる。

シリンダ３１０は、シリンダ３１０の軸方向（例えばＸ軸方向）に複数のゾーンに区分される。複数のゾーンのそれぞれに加熱器３１３と温度検出器３１４とが設けられる。複数のゾーンのそれぞれに設定温度が設定され、温度検出器３１４の検出温度が設定温度になるように、制御装置７００が加熱器３１３を制御する。

ノズル３２０は、シリンダ３１０の前端部に設けられ、金型装置８００に対し押し付けられる。ノズル３２０の外周には、加熱器３１３と温度検出器３１４とが設けられる。ノズル３２０の検出温度が設定温度になるように、制御装置７００が加熱器３１３を制御する。

スクリュ３３０は、シリンダ３１０内に回転自在に且つ進退自在に配置される。スクリュ３３０を回転させると、スクリュ３３０の螺旋状の溝に沿って成形材料が前方に送られる。成形材料は、前方に送られながら、シリンダ３１０からの熱によって徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ３３０の前方に送られシリンダ３１０の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ３３０が後退させられる。その後、スクリュ３３０を前進させると、スクリュ３３０前方に蓄積された液状の成形材料がノズル３２０から射出され、金型装置８００内に充填される。

スクリュ３３０の前部には、スクリュ３３０を前方に押すときにスクリュ３３０の前方から後方に向かう成形材料の逆流を防止する逆流防止弁として、逆流防止リング３３１が進退自在に取付けられる。

逆流防止リング３３１は、スクリュ３３０を前進させるときに、スクリュ３３０前方の成形材料の圧力によって後方に押され、成形材料の流路を塞ぐ閉塞位置（図２参照）までスクリュ３３０に対し相対的に後退する。これにより、スクリュ３３０前方に蓄積された成形材料が後方に逆流するのを防止する。

一方、逆流防止リング３３１は、スクリュ３３０を回転させるときに、スクリュ３３０の螺旋状の溝に沿って前方に送られる成形材料の圧力によって前方に押され、成形材料の流路を開放する開放位置（図１参照）までスクリュ３３０に対し相対的に前進する。これにより、スクリュ３３０の前方に成形材料が送られる。

逆流防止リング３３１は、スクリュ３３０と共に回転する共回りタイプと、スクリュ３３０と共に回転しない非共回りタイプのいずれでもよい。

尚、射出装置３００は、スクリュ３３０に対し逆流防止リング３３１を開放位置と閉塞位置との間で進退させる駆動源を有していてもよい。

計量モータ３４０は、スクリュ３３０を回転させる。スクリュ３３０を回転させる駆動源は、計量モータ３４０には限定されず、例えば油圧ポンプなどでもよい。

射出モータ３５０は、スクリュ３３０を進退させる。射出モータ３５０とスクリュ３３０との間には、射出モータ３５０の回転運動をスクリュ３３０の直線運動に変換する運動変換機構などが設けられる。運動変換機構は、例えばねじ軸と、ねじ軸に螺合するねじナットとを有する。ねじ軸とねじナットの間には、ボールやローラなどが設けられてよい。スクリュ３３０を進退させる駆動源は、射出モータ３５０には限定されず、例えば油圧シリンダなどでもよい。

圧力検出器３６０は、射出モータ３５０とスクリュ３３０との間で伝達される圧力を検出する。圧力検出器３６０は、射出モータ３５０とスクリュ３３０との間の圧力の伝達経路に設けられ、圧力検出器３６０に作用する圧力を検出する。

圧力検出器３６０は、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。圧力検出器３６０の検出結果は、スクリュ３３０が成形材料から受ける圧力、スクリュ３３０に対する背圧、スクリュ３３０から成形材料に作用する圧力などの制御や監視に用いられる。

射出装置３００は、制御装置７００による制御下で、計量工程、充填工程および保圧工程などを行う。充填工程と保圧工程とをまとめて射出工程とも呼ぶ。

計量工程では、計量モータ３４０を駆動してスクリュ３３０を設定回転速度で回転させ、スクリュ３３０の螺旋状の溝に沿って成形材料を前方に送る。これに伴い、成形材料が徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ３３０の前方に送られシリンダ３１０の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ３３０が後退させられる。スクリュ３３０の回転速度は、例えば計量モータエンコーダ３４１を用いて検出する。計量モータエンコーダ３４１は、計量モータ３４０の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。尚、スクリュ３３０の回転速度を検出するスクリュ回転速度検出器は、計量モータエンコーダ３４１に限定されず、一般的なものを使用できる。

計量工程では、スクリュ３３０の急激な後退を制限すべく、射出モータ３５０を駆動してスクリュ３３０に対して設定背圧を加えてよい。スクリュ３３０に対する背圧は、例えば圧力検出器３６０を用いて検出する。圧力検出器３６０は、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。スクリュ３３０が計量完了位置まで後退し、スクリュ３３０の前方に所定量の成形材料が蓄積されると、計量工程が完了する。

計量工程におけるスクリュ３３０の位置および回転速度は、一連の設定条件として、まとめて設定される。例えば、計量開始位置、回転速度切換位置および計量完了位置が設定される。これらの位置は、前側から後方に向けてこの順で並び、回転速度が設定される区間の始点や終点を表す。区間毎に、回転速度が設定される。回転速度切換位置は、１つでもよいし、複数でもよい。回転速度切換位置は、設定されなくてもよい。また、区間毎に背圧が設定される。

充填工程では、射出モータ３５０を駆動してスクリュ３３０を設定移動速度で前進させ、スクリュ３３０の前方に蓄積された液状の成形材料を金型装置８００内のキャビティ空間８０１に充填させる。スクリュ３３０の位置や移動速度は、例えば射出モータエンコーダ３５１を用いて検出する。射出モータエンコーダ３５１は、射出モータ３５０の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。スクリュ３３０の位置が設定位置に達すると、充填工程から保圧工程への切換（所謂、Ｖ／Ｐ切換）が行われる。Ｖ／Ｐ切換が行われる位置をＶ／Ｐ切換位置とも呼ぶ。スクリュ３３０の設定移動速度は、スクリュ３３０の位置や時間などに応じて変更されてもよい。

充填工程におけるスクリュ３３０の位置および移動速度は、一連の設定条件として、まとめて設定される。例えば、充填開始位置（「射出開始位置」とも呼ぶ。）、移動速度切換位置およびＶ／Ｐ切換位置が設定される。これらの位置は、後側から前方に向けてこの順で並び、移動速度が設定される区間の始点や終点を表す。区間毎に、移動速度が設定される。移動速度切換位置は、１つでもよいし、複数でもよい。移動速度切換位置は、設定されなくてもよい。

スクリュ３３０の移動速度が設定される区間毎に、スクリュ３３０の圧力の上限値が設定される。スクリュ３３０の圧力は、圧力検出器３６０によって検出される。圧力検出器３６０の検出値が設定圧力以下である場合、スクリュ３３０は設定移動速度で前進される。一方、圧力検出器３６０の検出値が設定圧力を超える場合、金型保護を目的として、圧力検出器３６０の検出値が設定圧力以下となるように、スクリュ３３０は設定移動速度よりも遅い移動速度で前進される。

尚、充填工程においてスクリュ３３０の位置がＶ／Ｐ切換位置に達した後、Ｖ／Ｐ切換位置にスクリュ３３０を一時停止させ、その後にＶ／Ｐ切換が行われてもよい。Ｖ／Ｐ切換の直前において、スクリュ３３０の停止の代わりに、スクリュ３３０の微速前進または微速後退が行われてもよい。また、スクリュ３３０の位置を検出するスクリュ位置検出器、およびスクリュ３３０の移動速度を検出するスクリュ移動速度検出器は、射出モータエンコーダ３５１に限定されず、一般的なものを使用できる。

保圧工程では、射出モータ３５０を駆動してスクリュ３３０を前方に押し、スクリュ３３０の前端部における成形材料の圧力（以下、「保持圧力」とも呼ぶ。）を設定圧に保ち、シリンダ３１０内に残る成形材料を金型装置８００に向けて押す。金型装置８００内での冷却収縮による不足分の成形材料を補充できる。保持圧力は、例えば圧力検出器３６０を用いて検出する。圧力検出器３６０は、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。保持圧力の設定値は、保圧工程の開始からの経過時間などに応じて変更されてもよい。保圧工程における保持圧力および保持圧力を保持する保持時間は、それぞれ複数設定されてよく、一連の設定条件として、まとめて設定されてよい。

保圧工程では金型装置８００内のキャビティ空間８０１の成形材料が徐々に冷却され、保圧工程完了時にはキャビティ空間８０１の入口が固化した成形材料で塞がれる。この状態はゲートシールと呼ばれ、キャビティ空間８０１からの成形材料の逆流が防止される。保圧工程後、冷却工程が開始される。冷却工程では、キャビティ空間８０１内の成形材料の固化が行われる。成形サイクル時間の短縮を目的として、冷却工程中に計量工程が行われてよい。

尚、本実施形態の射出装置３００は、インライン・スクリュ方式であるが、プリプラ方式などでもよい。プリプラ方式の射出装置は、可塑化シリンダ内で溶融された成形材料を射出シリンダに供給し、射出シリンダから金型装置内に成形材料を射出する。可塑化シリンダ内には、スクリュが回転自在に且つ進退不能に配置され、またはスクリュが回転自在に且つ進退自在に配置される。一方、射出シリンダ内には、プランジャが進退自在に配置される。

また、本実施形態の射出装置３００は、シリンダ３１０の軸方向が水平方向である横型であるが、シリンダ３１０の軸方向が上下方向である竪型であってもよい。竪型の射出装置３００と組み合わされる型締装置は、竪型でも横型でもよい。同様に、横型の射出装置３００と組み合わされる型締装置は、横型でも竪型でもよい。

（移動装置）
移動装置４００の説明では、射出装置３００の説明と同様に、充填時のスクリュ３３０の移動方向（例えばＸ軸負方向）を前方とし、計量時のスクリュ３３０の移動方向（例えばＸ軸正方向）を後方として説明する。

移動装置４００は、金型装置８００に対し射出装置３００を進退させる。また、移動装置４００は、金型装置８００に対しノズル３２０を押し付け、ノズルタッチ圧力を生じさせる。移動装置４００は、液圧ポンプ４１０、駆動源としてのモータ４２０、液圧アクチュエータとしての液圧シリンダ４３０などを含む。

液圧ポンプ４１０は、第１ポート４１１と、第２ポート４１２とを有する。液圧ポンプ４１０は、両方向回転可能なポンプであり、モータ４２０の回転方向を切換えることにより、第１ポート４１１および第２ポート４１２のいずれか一方から作動液（例えば油）を吸入し他方から吐出して液圧を発生させる。尚、液圧ポンプ４１０はタンクから作動液を吸引して第１ポート４１１および第２ポート４１２のいずれか一方から作動液を吐出することもできる。

モータ４２０は、液圧ポンプ４１０を作動させる。モータ４２０は、制御装置７００からの制御信号に応じた回転方向および回転トルクで液圧ポンプ４１０を駆動する。モータ４２０は、電動モータであってよく、電動サーボモータであってよい。

液圧シリンダ４３０は、シリンダ本体４３１、ピストン４３２、およびピストンロッド４３３を有する。シリンダ本体４３１は、射出装置３００に対して固定される。ピストン４３２は、シリンダ本体４３１の内部を、第１室としての前室４３５と、第２室としての後室４３６とに区画する。ピストンロッド４３３は、固定プラテン１１０に対して固定される。

液圧シリンダ４３０の前室４３５は、第１流路４０１を介して、液圧ポンプ４１０の第１ポート４１１と接続される。第１ポート４１１から吐出された作動液が第１流路４０１を介して前室４３５に供給されることで、射出装置３００が前方に押される。射出装置３００が前進され、ノズル３２０が固定金型８１０に押し付けられる。前室４３５は、液圧ポンプ４１０から供給される作動液の圧力によってノズル３２０のノズルタッチ圧力を生じさせる圧力室として機能する。

一方、液圧シリンダ４３０の後室４３６は、第２流路４０２を介して液圧ポンプ４１０の第２ポート４１２と接続される。第２ポート４１２から吐出された作動液が第２流路４０２を介して液圧シリンダ４３０の後室４３６に供給されることで、射出装置３００が後方に押される。射出装置３００が後退され、ノズル３２０が固定金型８１０から離間される。

尚、本実施形態では移動装置４００は液圧シリンダ４３０を含むが、本発明はこれに限定されない。例えば、液圧シリンダ４３０の代わりに、電動モータと、その電動モータの回転運動を射出装置３００の直線運動に変換する運動変換機構とが用いられてもよい。

（制御装置）
制御装置７００は、例えばコンピュータで構成され、図１～図２に示すようにＣＰＵ（Central Processing Unit）７０１と、メモリなどの記憶媒体７０２と、入力インターフェース７０３と、出力インターフェース７０４とを有する。制御装置７００は、記憶媒体７０２に記憶されたプログラムをＣＰＵ７０１に実行させることにより、各種の制御を行う。また、制御装置７００は、入力インターフェース７０３で外部からの信号を受信し、出力インターフェース７０４で外部に信号を送信する。

制御装置７００は、計量工程、型閉工程、昇圧工程、型締工程、充填工程、保圧工程、冷却工程、脱圧工程、型開工程、および突き出し工程などを繰り返し行うことにより、成形品を繰り返し製造する。成形品を得るための一連の動作、例えば計量工程の開始から次の計量工程の開始までの動作を「ショット」または「成形サイクル」とも呼ぶ。また、１回のショットに要する時間を「成形サイクル時間」または「サイクル時間」とも呼ぶ。

一回の成形サイクルは、例えば、計量工程、型閉工程、昇圧工程、型締工程、充填工程、保圧工程、冷却工程、脱圧工程、型開工程、および突き出し工程をこの順で有する。ここでの順番は、各工程の開始の順番である。充填工程、保圧工程、および冷却工程は、型締工程の間に行われる。型締工程の開始は充填工程の開始と一致してもよい。脱圧工程の終了は型開工程の開始と一致する。

尚、成形サイクル時間の短縮を目的として、同時に複数の工程を行ってもよい。例えば、計量工程は、前回の成形サイクルの冷却工程中に行われてもよく、型締工程の間に行われてよい。この場合、型閉工程が成形サイクルの最初に行われることとしてもよい。また、充填工程は、型閉工程中に開始されてもよい。また、突き出し工程は、型開工程中に開始されてもよい。ノズル３２０の流路を開閉する開閉弁が設けられる場合、型開工程は、計量工程中に開始されてもよい。計量工程中に型開工程が開始されても、開閉弁がノズル３２０の流路を閉じていれば、ノズル３２０から成形材料が漏れないからである。

尚、一回の成形サイクルは、計量工程、型閉工程、昇圧工程、型締工程、充填工程、保圧工程、冷却工程、脱圧工程、型開工程、および突き出し工程以外の工程を有してもよい。

例えば、保圧工程の完了後、計量工程の開始前に、スクリュ３３０を予め設定された計量開始位置まで後退させる計量前サックバック工程が行われてもよい。計量工程の開始前にスクリュ３３０の前方に蓄積された成形材料の圧力を低減でき、計量工程の開始時のスクリュ３３０の急激な後退を防止できる。

また、計量工程の完了後、充填工程の開始前に、スクリュ３３０を予め設定された充填開始位置（「射出開始位置」とも呼ぶ。）まで後退させる計量後サックバック工程が行われてもよい。充填工程の開始前にスクリュ３３０の前方に蓄積された成形材料の圧力を低減でき、充填工程の開始前のノズル３２０からの成形材料の漏出を防止できる。

制御装置７００は、操作装置７５０や表示装置７６０と接続されている。操作装置７５０は、ユーザによる入力操作を受け付け、入力操作に応じた信号を制御装置７００に出力する。表示装置７６０は、制御装置７００による制御下で、操作装置７５０における入力操作に応じた表示画面を表示する。

表示画面は、射出成形機１０の設定などに用いられる。表示画面は、複数用意され、切換えて表示されたり、重ねて表示されたりする。ユーザは、表示装置７６０で表示される表示画面を見ながら、操作装置７５０を操作することにより射出成形機１０の設定（設定値の入力を含む）などを行う。

操作装置７５０および表示装置７６０は、例えばタッチパネルで構成され、一体化されてよい。尚、本実施形態の操作装置７５０および表示装置７６０は、一体化されているが、独立に設けられてもよい。また、操作装置７５０は、複数設けられてもよい。操作装置７５０および表示装置７６０は、型締装置１００（より詳細には固定プラテン１１０）のＹ軸方向負側に配置される。Ｙ軸方向負側を操作側と呼び、Ｙ軸方向正側を反操作側と呼ぶ。

（射出工程の制御）
図３は、一実施形態に係る射出工程を制御する制御装置を示すブロック図である。射出工程は、スクリュ３３０の移動によってシリンダ３１０の内部から金型装置８００の内部に成形材料を射出する工程である。射出工程において、スクリュ３３０は、基本的に前進するが、一時的に停止または後退してもよい。

制御装置７００は、射出工程におけるスクリュ３３０の位置を設定する位置設定部７１１と、スクリュ位置の設定値Ｘｓとスクリュ位置の検出値Ｘｄとの偏差（Ｘｓ－Ｘｄ）を算出する減算器７１２とを有する。また、制御装置７００は、スクリュ位置の偏差（Ｘｓ－Ｘｄ）に基づき、スクリュ３３０の移動速度を設定する移動速度設定部７１３を有する。

位置設定部７１１は、例えば図６に示す表示画面７８０で入力された射出開始位置Ｘｓ１とＶ／Ｐ切換位置Ｘｓ２と移動速度Ｖｓ１とに基づき、射出工程におけるスクリュ３３０の位置を設定する。スクリュ３３０の位置は、例えば、スクリュ３３０の前進限位置からの距離で表される。尚、上述の如く、射出開始位置Ｘｓ１とＶ／Ｐ切換位置Ｘｓ２との間に移動速度切換位置が設定されてもよい。

ここで、Ｖ／Ｐ切換とは、スクリュ位置の偏差（Ｘｓ－Ｘｄ）に基づきスクリュ移動速度を設定するフィードバック制御から、樹脂圧力の偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）に基づきスクリュ移動速度を設定するフィードバック制御への切換のことである。

減算器７１２は、位置設定部７１１によって設定されるスクリュ位置の設定値Ｘｓと、射出モータエンコーダ３５１によって検出されるスクリュ位置の検出値Ｘｄとの偏差（Ｘｓ－Ｘｄ）を算出する。尚、上述の如く、スクリュ位置検出器は、射出モータエンコーダ３５１に限定されず、一般的なものを使用できる。

移動速度設定部７１３は、減算器７１２の算出したスクリュ位置の偏差（Ｘｓ－Ｘｄ）に基づき、スクリュ３３０の移動速度を設定する。スクリュ３３０の移動速度の設定値Ｖｓは、スクリュ位置の偏差（Ｘｓ－Ｘｄ）がゼロになるように算出され、例えばＰＩ演算またはＰＩＤ演算などにより算出される。

制御装置７００は、射出工程における成形材料である樹脂の圧力を設定する圧力設定部７２１と、樹脂圧力の設定値Ｐｓと樹脂圧力の検出値Ｐｄとの偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）を算出する減算器７２２とを有する。また、制御装置７００は、樹脂圧力の偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）に基づき、スクリュ３３０の移動速度を設定する移動速度設定部７２３を有する。

圧力設定部７２１は、例えば図４に示す表示画面７７０または図６に示す表示画面７８０で入力された樹脂圧力Ｐｓ１、Ｐｓ２と、樹脂圧力Ｐｓ１、Ｐｓ２を保持する保持時間Ｔｓ１、Ｔｓ２とに従って、樹脂圧力の設定値Ｐｓを設定する。

減算器７２２は、圧力設定部７２１によって設定される樹脂圧力の設定値Ｐｓと、圧力検出器３６０によって検出される樹脂圧力の検出値Ｐｄとの偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）を算出する。圧力検出器３６０は、スクリュ３３０を介して射出モータ３５０から樹脂に作用する圧力を検出する。圧力検出器３６０は、スクリュ３３０と射出モータ３５０との圧力の伝達経路の途中に配置される。従来から使用されている圧力検出器３６０を利用するので、射出成形機１０の構造変更が不要である。また、射出成形機１０の製造コストの増加を防止できる。

尚、本実施形態の圧力検出器３６０はスクリュ３３０と射出モータ３５０との圧力の伝達経路の途中に配置されるが、本発明はこれに限定されない。樹脂圧力の検出値Ｐｄを検出する圧力検出器３６０は、スクリュ３３０を介して射出モータ３５０から樹脂に作用する圧力を検出するものであればよい。例えば、圧力検出器３６０として、型内圧検出器またはノズル圧検出器などが使用可能である。型内圧検出器は、金型装置８００に設置され、金型装置８００の内部の樹脂の圧力を検出する。また、ノズル圧検出器は、ノズル３２０に設置され、ノズル３２０の内部の樹脂の圧力を検出する。複数の圧力検出器が組合わせて用いられてもよく、圧力検出器毎に設定値Ｐｓが設定されてもよい。

移動速度設定部７２３は、減算器７２２の算出した樹脂圧力の偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）に基づき、スクリュ３３０の移動速度を設定する。スクリュ３３０の移動速度の設定値Ｖｓは、樹脂圧の偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）がゼロになるように算出され、例えばＰＩ演算またはＰＩＤ演算などにより算出される。

制御装置７００は、スクリュ移動速度の設定値Ｖｓとスクリュ移動速度の検出値Ｖｄとの偏差（Ｖｓ－Ｖｄ）を算出する減算器７３１を有する。減算器７３１に入力される設定値Ｖｓは、切換部７３２によって切換えられる。切換部７３２は、減算器７３１に入力される設定値Ｖｓを、スクリュ位置の偏差（Ｘｓ－Ｘｄ）に基づくものと、樹脂圧力の偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）に基づくものとに切換える。切換の条件については後述する。一方、減算器７３１に入力される検出値Ｖｄは、射出モータエンコーダ３５１によって検出される。切換部７３２は、スイッチなどで構成される。上述の如く、スクリュ移動速度検出器は、射出モータエンコーダ３５１に限定されず、一般的なものを使用できる。

制御装置７００は、スクリュ移動速度の偏差（Ｖｓ－Ｖｄ）に基づき、射出モータ３５０の電流を設定する電流設定部７３３を有する。射出モータ３５０の電流の設定値Ｉｓは、スクリュ移動速度の偏差（Ｖｓ－Ｖｄ）がゼロになるように算出され、例えばＰＩ演算またはＰＩＤ演算などにより算出される。

電流設定部７３３は、スクリュ移動速度の偏差（Ｖｓ－Ｖｄ）がゼロになるように、ＰＩ演算またはＰＩＤ演算などによってドライバ部７３４の出力波を作成する。電流設定部７３３は、ドライバ部７３４の出力波と搬送波とを比較することにより、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を作成する。

制御装置７００は、電流設定部７３３によって設定される電流の設定値Ｉｓに従って、射出モータ３５０に電流を供給するドライバ部７３４を有する。ドライバ部７３４は、直流電力を交流電力に変換するインバータなどで構成される。インバータは、例えば２つのスイッチング素子で構成されるレグを複数有する。各スイッチング素子に対し逆並列にダイオードが接続される。ダイオードは、各スイッチング素子に内蔵されてもよい。インバータは、電流設定部７３３からのＰＷＭ信号に従ってスイッチングし、交流電力を射出モータ３５０に供給する。尚、ドライバ部７３４の制御方式は、ＰＷＭには限定されない。

ところで、制御装置７００は、自動運転開始ボタンが押されたことを検出すると、成形サイクルを自動で繰り返す自動運転を開始する。先ず、制御装置７００は、１回目のショットの計量工程を実施する。具体的には、制御装置７００は、計量モータ３４０を駆動してスクリュ３３０を設定回転速度で回転させ、スクリュ３３０の螺旋状の溝に沿って樹脂を前方に送る。これに伴い、樹脂が徐々に溶融される。溶融樹脂がスクリュ３３０の前方に送られシリンダ３１０の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ３３０が後退させられる。制御装置７００は、スクリュ３３０の急激な後退を制限すべく、射出モータ３５０を駆動してスクリュ３３０に対して設定背圧を加える。

１回目のショットの計量工程では、スクリュ３３０の背圧によって溶融樹脂がノズル３２０から漏れる。漏れた樹脂が金型装置８００の内部に充填されることを防止すべく、１回目のショットの計量工程は、ノズル３２０が金型装置８００から離間した状態で行われる。

一方、２回目以降のショットの計量工程は、ノズル３２０が金型装置８００に押し付けられた状態で行われる。２回目以降のショットの計量工程は、前回の成形サイクルの冷却工程中に行われ、金型装置８００の内部で固化した樹脂がノズル３２０の吐出口を塞いだ状態で行われる。それゆえ、２回目以降のショットの計量工程では、溶融樹脂がノズル３２０から漏れない。

１回目のショットの計量工程では、上述の如く、２回目以降のショットの計量工程とは異なり、ノズル３２０から溶融樹脂が漏れる。それゆえ、１回目のショットの計量工程では、２回目以降のショットの計量工程に比べて、計量される溶融樹脂の密度が低くなる。計量される溶融樹脂とは、シリンダ３１０の内部においてスクリュ３３０の前方に蓄積される樹脂のことである。

また、２回目以降の計量工程において、計量される溶融樹脂の密度がショット間でばらつくことがある。シリンダ３１０の内部には、樹脂ペレットが供給される。樹脂ペレットの供給は、自動運転の開始から始まり、安定化するまで時間を要する。樹脂ペレットの供給が安定化するまで、計量される溶融樹脂の密度がショット間でばらつく。

自動運転の初期において、計量が不安定な時間帯が存在する。計量が不安定とは、計量される溶融樹脂の密度がショット間でばらつくことである。

シリンダ３１０の内部から金型装置８００の内部に射出される溶融樹脂の質量は、例えば、スクリュ３３０の前進量と、計量される溶融樹脂の密度とで決まる。スクリュ３３０の前進量が同じ場合、計量される溶融樹脂の密度が小さいほど、得られる成形品の質量が小さくなる。

制御装置７００がスクリュ位置の偏差（Ｘｓ－Ｘｄ）に基づきスクリュ移動速度を設定するフィードバック制御を実施する場合、制御量はスクリュ位置、つまりスクリュ３３０の前進量である。スクリュ３３０の前進量の制御では、計量が不安定な場合に、得られる成形品の質量が不安定になり、成形不良が生じる。

そこで、制御装置７００は、計量が不安定な場合に成形不良を低減すべく、射出工程の開始から、樹脂圧力の偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）に基づきスクリュ移動速度を設定するフィードバック制御を実施する。制御量は、樹脂圧力である。切換部７３２は、射出工程の開始から、樹脂圧力の偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）に基づくスクリュ移動速度の設定値Ｖｓを、減算器７３１に入力する。

金型装置８００の内部の空間の体積は一定であるので、金型装置８００の内部に充填された溶融樹脂の質量が多くなるほど、樹脂圧力が高くなる。それゆえ、樹脂圧力と、金型装置８００の内部に充填される溶融樹脂の質量とは、１対１で対応する。つまり、金型装置８００の内部に充填される溶融樹脂の質量は、樹脂圧力で決まる。従って、樹脂圧力を制御すれば、計量が不安定な場合に、得られる成形品の質量を安定化でき、成形不良を低減できる。

制御装置７００は、射出工程の開始から、樹脂圧力の偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）に基づきスクリュ移動速度を設定するフィードバック制御を実施する。制御装置７００は、射出工程の開始から、スクリュ移動速度の設定値Ｖｓの大きさに上限値Ｖｓ０（図３参照）を設ける。つまり、制御装置７００は、射出工程の開始から、樹脂圧力の偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）に基づくスクリュ移動速度の設定値Ｖｓの大きさを、上限値Ｖｓ０以下に制限する。射出工程の開始から所定時間の間は、樹脂圧力の偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）が大きいので、スクリュ３３０が急激に移動しないように制御装置７００（より詳細には移動速度設定部７２３）が上限値Ｖｓ０を設ける。上限値Ｖｓ０は、スクリュ３３０などの保護を目的として、設定される。スクリュ３３０の急激な移動を抑制できるので、スクリュ３３０、シリンダ３１０および金型装置８００などを保護できる。

制御装置７００は、射出工程の開始から射出工程の終了まで、樹脂圧力の偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）に基づきスクリュ移動速度を設定するフィードバック制御を実施する。計量が不安定な場合でも、成形不良を低減するためである。射出工程の終了後に、冷却工程が行われる。冷却工程中に次回のショットの計量工程が行われる。計量工程は射出工程の終了後に行われる。射出工程および冷却工程は、型締工程の間に行われる。

図４は、計量が不安定な時の射出工程の制御に用いる設定値が入力される表示画面の一例を示す図である。図４に示す表示画面７７０は、図６に示す表示画面７８０と共通の入力欄を有する。

表示画面７７０は、射出開始位置の設定値が入力される入力欄７７１と、Ｖ／Ｐ切換位置の設定値が入力される入力欄７７２とを有する。入力欄７７１と入力欄７７２とには、例えば、同じ設定値Ｘｓ１が入力される。この場合、制御装置７００は、射出工程の開始から、樹脂圧力の偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）に基づきスクリュ移動速度を設定するフィードバック制御を実施することができる。充填工程および保圧工程を行う従来の制御の設定画面で、射出工程の開始から、樹脂圧力の偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）に基づきスクリュ移動速度を設定するフィードバック制御の設定を行うことができる。

表示画面７７０は、射出開始位置からＶ／Ｐ切換位置までのスクリュ移動速度の設定値Ｖｓ１が入力される入力欄７７３を有する。射出開始位置とＶ／Ｐ切換位置とは同じ位置であるので、入力欄７７３に対する設定値Ｖｓ１の入力は不要である。入力欄７７３は、画面の共通化を目的として、設けられる。

表示画面７７０は、樹脂圧力の設定値Ｐｓが入力される入力欄７７５と、入力欄７７５に入力された設定値Ｐｓを保持する保持時間Ｔｓが入力される入力欄７７６との組合せを複数組（例えば２組）有する。制御装置７００は、射出工程の開始の時刻ｔ０から樹脂圧力の設定値Ｐｓ１を保持時間Ｔｓ１の間保持し、続いて、樹脂圧力の設定値Ｐｓ２を保持時間Ｔｓ２の間保持する。

２段目の樹脂圧力の設定値Ｐｓ２は、図５に示すように１段目の樹脂圧力の設定値Ｐｓ１よりも小さくてもよいし、１段目の樹脂圧力の設定値Ｐｓ１よりも大きくてもよい。また、制御装置７００は、射出工程の開始の時刻ｔ０に樹脂圧力の設定値をゼロからＰｓ１に不連続的に変化させるが、上記時刻ｔ０から時間をかけて、樹脂圧力の設定値をゼロからＰｓ１まで連続的に変化させてもよい。同様に、制御装置７００は、保持時間Ｔｓ１の経過した時刻ｔ２に樹脂圧力の設定値をＰｓ１からＰｓ２に不連続的に変化させるが、上記時刻ｔ２から時間をかけて、樹脂圧力の設定値をＰｓ１からＰｓ２に連続的に変化させてもよい。

図５は、図４に示す設定値に従って射出工程を制御したときの樹脂圧力の検出値Ｐｄの時間変化の一例を示すグラフである。図５において、実線は計量が安定化した時の射出工程における樹脂圧力の検出値Ｐｄを示す。また、図５において、一点鎖線は計量される溶融樹脂の密度が大きい場合の射出工程における樹脂圧力の検出値Ｐｄを示し、二点鎖線は計量される溶融樹脂の密度が小さい場合の射出工程における樹脂圧力の検出値Ｐｄを示す。

図５に一点鎖線および二点鎖線で示すように、計量される溶融樹脂の密度が低いほど、樹脂圧力の検出値Ｐｄが設定値Ｐｓ１に達するまでの時間が長い。樹脂を圧縮すべく、スクリュ３３０の移動量（前進量）が長いからである。

計量が不安定である場合、樹脂圧力の検出値Ｐｄは、時間差はあるものの、設定値Ｐｓ１に達し、設定値Ｐｓ１で維持される。樹脂圧力が同じになるので、金型装置８００の内部に充填される溶融樹脂の質量も同じになる。金型装置８００の内部の空間の体積は一定であるから、金型装置８００の内部に充填される溶融樹脂の質量と樹脂圧力とは、１対１で対応する。

制御装置７００は、図５に示すように、射出工程において、射出工程の開始の時刻ｔ０における樹脂圧力の設定値Ｐｓ１に、樹脂圧力の検出値Ｐｄを維持する。射出工程において樹脂圧力の検出値Ｐｄが同じ設定値Ｐｓ１に到達するので、計量が不安定な場合に、得られる成形品の質量を安定化でき、成形不良を低減できる。射出工程において樹脂圧力の検出値Ｐｄが同じ設定値Ｐｓ１に到達するように、保持時間Ｔｓ１が設定される。

尚、本実施形態では樹脂圧力の検出値Ｐｄが設定値Ｐｓ１に到達するように保持時間Ｔｓ１が設定されるが、本発明はこれに限定されない。保持時間Ｔｓ１の間に、樹脂圧力の検出値Ｐｄが設定値Ｐｓ１に到達しなくてもよい。射出工程の開始から、制御量として、スクリュ位置の代わりに、樹脂圧力が用いられれば、成形不良を比較的低減できる。樹脂圧力と、金型装置８００の内部に充填される溶融樹脂の質量とは、１対１で対応するからである。

以上説明したように、制御装置７００は、射出工程の開始から、樹脂圧力の偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）に基づきスクリュ移動速度を設定するフィードバック制御を実施する。制御量は、樹脂圧力である。樹脂圧力と、金型装置８００の内部に充填される溶融樹脂の質量とは、１対１で対応する。従って、樹脂圧力を制御すれば、計量が不安定な場合に、得られる成形品の質量を安定化でき、成形不良を低減できる。また、成形不良を低減できる効果に加えて、下記（１）の効果および下記（２）の効果も得られる。

（１）図４に示す表示画面７７０と図６に示す表示画面７８０とを比較すれば明らかなように、射出成形機１０のユーザの手間を軽減できる。例えば、Ｖ／Ｐ切換位置の設定値としては、射出開始位置の設定値と同じものを用いればよいので、条件出しの手間を削減できる。また、射出開始位置からＶ／Ｐ切換位置までのスクリュ移動速度を設定せずに済むので、条件出しの手間を削減できる。さらに、品質の良い成形品を得るべく、調整の必要な物理量を１つ（例えば移動速度）減らすことができるので、その他の物理量（例えば樹脂圧力）の条件出しが容易になる。

尚、射出開始位置は、スクリュ３３０のクッション位置がスクリュ３３０の前進限位置よりも後方になるように設定される。クッション位置とは、射出工程においてスクリュ３３０の最も前進した位置である。射出開始位置は、安全性の観点から最適位置よりも後方に配置してよい。それゆえ、射出開始位置の設定は、Ｖ／Ｐ切換位置の設定に比べて、要求される精度が緩やかである。その後、制御装置７００は、Ｋ（Ｋは１以上の自然数）回目のショットのクッション位置に基づき、Ｌ（ＬはＫよりも大きい自然数）回目のショットの射出開始位置を補正してよい。制御装置７００は、射出工程の後にシリンダ３１０内に残留する樹脂量を低減すべく、クッション位置が前進限位置に近づくように、射出開始位置を前方にシフトする。溶融樹脂のシリンダ３１０内に滞留する平均時間を短縮できので、溶融樹脂の熱劣化を抑制できる。

（２）制御量のオーバーシュートまたは制御量のアンダーシュートを抑制できる。制御装置７００は、射出工程の途中で、制御量をスクリュ位置から樹脂圧力に切換えないからである。射出工程の開始から樹脂圧力の偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）に基づきスクリュ移動速度を設定するフィードバック制御を実施するので、スクリュ移動速度の設定値が不連続になることを抑制でき、制御量のオーバーシュートまたは制御量のアンダーシュートを抑制できる。

ところで、自動運転の開始から、時間が経過すると、計量される溶融樹脂の密度が安定化する。計量される溶融樹脂の密度が安定化すれば、スクリュ３３０の前進量で、シリンダ３１０の内部から金型装置８００の内部に射出される溶融樹脂の質量が決まる。従って、計量される溶融樹脂の密度が安定化すれば、スクリュ３３０の前進量を制御することで、シリンダ３１０の内部から金型装置８００の内部に射出される溶融樹脂の質量を制御でき、得られる成形品の質量を制御できる。

そこで、制御装置７００は、予め設定された条件が成立すると、射出工程の開始から、樹脂圧力の偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）に基づきスクリュ移動速度を設定するフィードバック制御に代えて、スクリュ位置の偏差（Ｘｓ－Ｘｄ）に基づきスクリュ移動速度を設定するフィードバック制御を実施してよい。制御量が樹脂圧力ではなくスクリュ位置であるので、スクリュ位置の異常およびスクリュ移動速度の異常を抑制できる。制御量が樹脂圧力である場合、例えばシリンダ３１０の内部への樹脂ペレットの供給不足などが生じてしまったときに、スクリュの過剰な前進およびスクリュの急激な前進などの不具合が生じうる。本実施形態によれば、予め設定された条件が成立すると、制御量が樹脂圧力からスクリュ位置に切換わるので、スクリュ位置の異常やスクリュ移動速度の異常を抑制できる。

上記予め設定された条件は、例えば、下記（Ａ）～（Ｃ）の少なくとも１つである。下記（Ａ）～（Ｃ）の少なくとも１つが成立すれば、計量される溶融樹脂の密度が安定化したと判断できる。計量される溶融樹脂の密度が安定化した否かの判断には、下記（Ａ）～（Ｃ）の複数が任意の組合わせで用いられてもよい。

（Ａ）成形サイクルを繰り返し実施する自動運転の開始からのショット数Ｓが閾値Ｓ_Ｔを超える。閾値Ｓ_Ｔは、成形品の種類に応じて設定され、予め記憶媒体７０２に記憶される。樹脂ペレットの供給は、自動運転の開始から始まり、安定化するまで時間を要する。ショット数Ｓが閾値Ｓ_Ｔを超えると、樹脂ペレットの供給が安定化し、計量される溶融樹脂の密度が安定化する。

（Ｂ）射出工程の開始から射出工程の開始の時刻ｔ０における樹脂圧力の設定値Ｐｓ１に樹脂圧力の検出値Ｐｄが達するまでの経過時間の、ばらつきの大きさΔＴ（図５参照）が閾値ΔＴ_Ｔよりも小さくなる。ばらつきの大きさΔＴは、例えば連続する予め定められた回数のショットについて算出される。閾値ΔＴ_Ｔは、成形品の種類に応じて設定され、予め記憶媒体７０２に記憶される。

計量される溶融樹脂の密度が安定化すると、スクリュ３３０の前進量で、シリンダ３１０の内部から金型装置８００の内部に射出される溶融樹脂の質量が決まる。また、金型装置８００の内部の空間の体積は一定であるので、金型装置８００の内部に充填された溶融樹脂の質量が多くなるほど、樹脂圧力が高くなる。つまり、金型装置８００の内部に充填される溶融樹脂の質量は、樹脂圧力で決まる。従って、計量される溶融樹脂の密度が安定化すると、ばらつきの大きさΔＴ（図５参照）が閾値ΔＴ_Ｔよりも小さくなる。

（Ｃ）射出工程の開始の時刻ｔ０における樹脂圧力の設定値Ｐｓ１に樹脂圧力の検出値Ｐｄが達する時点でのスクリュ位置の、ばらつきの大きさΔＸが、閾値ΔＸ_Ｔよりも小さくなる。ばらつきの大きさΔＴは、例えば連続する予め定められた回数のショットについて算出される。閾値ΔＸ_Ｔは、成形品の種類に応じて設定され、予め記憶媒体７０２に記憶される。

計量される溶融樹脂の密度が安定化すると、スクリュ３３０の前進量で、シリンダ３１０の内部から金型装置８００の内部に射出される溶融樹脂の質量が決まる。また、金型装置８００の内部の空間の体積は一定であるので、金型装置８００の内部に充填された溶融樹脂の質量が多くなるほど、樹脂圧力が高くなる。つまり、金型装置８００の内部に充填される溶融樹脂の質量は、樹脂圧力で決まる。従って、計量される溶融樹脂の密度が安定化すると、ばらつきの大きさΔＸが閾値ΔＸ_Ｔよりも小さくなる。ばらつきの大きさΔＸと、ばらつきの大きさΔＴとは、相関関係を有する。

図６は、計量が不安定な時の射出工程の制御に用いる設定値が入力される表示画面の一例を示す図である。図６に示す表示画面７８０は、図４に示す表示画面７７０と共通の入力欄を有する。

表示画面７８０は、射出開始位置の設定値Ｘｓ１が入力される入力欄７８１と、Ｖ／Ｐ切換位置の設定値Ｘｓ２が入力される入力欄７８２とを有する。入力欄７８１と入力欄７８２とには、異なる設定値Ｘｓ１、Ｘｓ２が入力される。この場合、制御装置７００は、射出工程の開始から、スクリュ位置の偏差（Ｘｓ－Ｘｄ）に基づきスクリュ移動速度を設定するフィードバック制御を実施する。また、制御装置７００は、スクリュ位置がＶ／Ｐ切換位置Ｘｓに到達すると、樹脂圧力の偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）に基づきスクリュ移動速度を設定するフィードバック制御を実施する。

制御装置７００は、図６に示す入力欄７８２に入力するＶ／Ｐ切換位置の設定値Ｘｓ２として、図５に示す時刻ｔ１でのスクリュ位置を使用してもよい。図５では、射出工程の開始から、樹脂圧力の偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）に基づきスクリュ速度を設定する制御を実施する。図５に示す時刻ｔ１は、計量が安定化した時の、射出工程の開始の時刻ｔ０における樹脂圧力の設定値Ｐｓ１に樹脂圧力の検出値Ｐｄが達する時刻である。制御装置７００がＶ／Ｐ切換位置を設定するので、ユーザがＶ／Ｐ切換位置を設定する手間を削減できる。また、射出工程の開始から、樹脂圧力の偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）に基づくフィードバック制御を実施する場合と同様の樹脂圧力の波形を得ることができる。

表示画面７８０は、射出開始位置からＶ／Ｐ切換位置までのスクリュ移動速度の設定値Ｖｓ１が入力される入力欄７８３を有する。尚、射出開始位置とＶ／Ｐ切換位置との間には、本実施形態では移動速度切換位置が設定されないが、移動速度切換位置が設定されてもよい。後者の場合、区間毎に移動速度が設定され、区間毎に入力欄７８３が設けられる。

制御装置７００は、図６に示す入力欄７８３に入力するスクリュ移動速度の設定値Ｖｓ１として、図５に示す時刻ｔ０から時刻ｔ１までのスクリュ移動速度の平均値を用いてもよい。図５では、射出工程の開始から、樹脂圧力の偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）に基づきスクリュ速度を設定する制御を実施する。図５に示す時刻ｔ０は、射出工程の開始の時刻である。図５に示す時刻ｔ１は、計量が安定化した時の、射出工程の開始の時刻ｔ０における樹脂圧力の設定値Ｐｓ１に樹脂圧力の検出値Ｐｄが達する時刻である。制御装置７００がスクリュ移動速度を設定するので、ユーザがスクリュ移動速度を設定する手間を削減できる。また、射出工程の開始から、樹脂圧力の偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）に基づきスクリュ移動速度を設定する場合と同様の樹脂圧力の波形を得ることができる。

表示画面７８０は、樹脂圧力の設定値Ｐｓが入力される入力欄７８５と、入力欄７８５に入力された設定値Ｐｓを保持する保持時間Ｔｓが入力される入力欄７８６との組合せを複数組（例えば２組）有する。制御装置７００は、射出工程の開始の時刻ｔ０から樹脂圧力の設定値Ｐｓ１を保持時間Ｔｓ１の間保持し、続いて、樹脂圧力の設定値Ｐｓ２を保持時間Ｔｓ２の間保持する。

制御装置７００は、図６に示す入力欄７８５に入力する保持時間Ｔｓ１として、図５に示す時刻ｔ１から時刻ｔ２までの経過時間を使用してもよい。図５では、射出工程の開始から、樹脂圧力の偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）に基づきスクリュ速度を設定する制御を実施する。図５に示す時刻ｔ１は、計量が安定化した時の、射出工程の開始の時刻ｔ０における樹脂圧力の設定値Ｐｓ１に樹脂圧力の検出値Ｐｄが達する時刻である。図５に示す時刻ｔ２は、樹脂圧力の設定値をＰｓ１からＰｓ２に切換える時刻である。制御装置７００が保持時間Ｔｓ１を設定するので、ユーザが保持時間Ｔｓ１を設定する手間を削減できる。また、射出工程の開始から、樹脂圧力の偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）に基づきスクリュ移動速度を設定する場合と同様の樹脂圧力の波形を得ることができる。

２段目の樹脂圧力の設定値Ｐｓ２は、図７に示すように１段目の樹脂圧力の設定値Ｐｓ１よりも小さくてもよいし、１段目の樹脂圧力の設定値Ｐｓ１よりも大きくてもよい。また、制御装置７００は、射出工程の開始の時刻ｔ０に樹脂圧力の設定値をゼロからＰｓ１に不連続的に変化させるが、上記時刻ｔ０から時間をかけて、樹脂圧力の設定値をゼロからＰｓ１まで連続的に変化させてもよい。同様に、制御装置７００は、保持時間Ｔｓ１の経過した時刻ｔ２に樹脂圧力の設定値をＰｓ１からＰｓ２に不連続的に変化させるが、上記時刻ｔ２から時間をかけて、樹脂圧力の設定値をＰｓ１からＰｓ２に連続的に変化させてもよい。

図７は、図６に示す設定値に従って射出工程を制御したときの樹脂圧力の検出値Ｐｄの時間変化の一例を示すグラフである。図４に示す実線を比較すれば明らかなように、射出工程の開始から、樹脂圧力の偏差（Ｐｓ－Ｐｄ）に基づきスクリュ移動速度を設定する同様の樹脂圧力の波形を得ることができる。

（変形例等）
以上、射出成形機の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、および組合わせが可能である。それらについても当然に本発明の技術的範囲に属する。

シリンダ３１０の内部に移動自在に配置される射出部材は、スクリュ３３０には限定されず、例えばプランジャなどでもよい。また、射出部材を移動させる駆動源は、射出モータ３５０には限定されず、例えば油圧シリンダなどでもよい。

１０射出成形機
３１０シリンダ
３３０スクリュ（射出部材）
３５０射出モータ（駆動源）
３５１射出モータエンコーダ（位置検出器）
３６０圧力検出器
７００制御装置

Claims

成形材料が内部に供給されるシリンダと、
前記シリンダの内部に移動自在に配置され、前記シリンダ内の成形材料を金型装置に射出する射出部材と、
前記射出部材が前記成形材料に作用する圧力を検出する圧力検出器と、
前記射出部材の位置を検出する位置検出器と、
前記射出部材の移動を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記射出部材により前記シリンダ内の前記成形材料を金型装置に射出する射出工程を制御し、
前記射出工程の開始から、前記成形材料に作用する圧力の検出値に基づいて、前記射出部材の移動速度を設定するフィードバック制御を実施し、
予め設定された条件が成立すると、前記成形材料に作用する圧力に基づき前記射出部材の移動速度を設定するフィードバック制御に代えて、前記射出部材の位置に基づき前記射出部材の移動速度を設定するフィードバック制御を実施する、射出成形機。
成形材料が内部に供給されるシリンダと、
前記シリンダの内部に移動自在に配置され、前記シリンダ内の成形材料を金型装置に射出する射出部材と、
前記射出部材が前記成形材料に作用する圧力を検出する圧力検出器と、
前記射出部材の位置を検出する位置検出器と、
前記射出部材の移動を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記射出部材により前記シリンダ内の前記成形材料を金型装置に射出する射出工程を制御し、
第１条件が成立した場合に、前記射出工程の開始から、前記成形材料に作用する圧力の検出値に基づいて、前記射出部材の移動速度を設定するフィードバック制御を実施し、
前記第１条件と異なる第２条件が成立した場合に、前記射出工程の開始から、前記射出部材の位置に基づき前記射出部材の移動速度を設定するフィードバック制御を実施する、射出成形機。
前記制御装置は、前記射出工程の開始から前記射出部材の位置に基づくフィードバック制御を実施する場合に、１回の成形サイクルの途中から前記圧力の検出値に基づくフィードバック制御に切り替える、請求項２に記載の射出成形機。
前記予め設定された条件は、
前記射出工程を含む成形サイクルを繰り返し実施する自動運転の開始からのショット数が閾値を超えること、
前記射出工程の開始から前記射出工程の開始の時刻における前記成形材料に作用する圧力の設定値に前記成形材料に作用する圧力の検出値が達するまでの経過時間の、ばらつきの大きさが閾値よりも小さくなること、
および、前記射出工程の開始の時刻における前記成形材料に作用する圧力の設定値に前記成形材料に作用する圧力の検出値が達する時点での前記射出部材の位置の、ばらつきの大きさが閾値よりも小さくなること、
の少なくとも１つである、請求項１に記載の射出成形機。
前記圧力検出器は、前記射出部材と前記射出部材を移動させる駆動源との圧力の伝達経路の途中に配置される、請求項１～４のいずれか１項に記載の射出成形機。