JP7463261B2

JP7463261B2 - 発泡成形を実施する射出成形機および射出成形機の制御方法

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Publication number: JP7463261B2
Application number: JP2020204664A
Authority: JP
Inventors: 章弘内藤; 拓也油布
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2024-04-08
Anticipated expiration: 2040-12-10
Also published as: JP2022092095A; KR20230117732A; WO2022124034A1; CN116568476A; DE112021006373T5; TW202228978A; US20240051208A1

Description

本発明は、射出材料に不活性ガスを注入して発泡成形品を成形する射出成形機、およびそのような射出成形機の制御方法に関するものである。

物理発泡剤つまり不活性ガスを利用して発泡成形品を得る射出成形機は概ね次のように構成されている。すなわち発泡成形用の射出成形機は、加熱シリンダとスクリュとから構成され、加熱シリンダ内はスクリュの形状に応じて複数の区間に区分され、上流から下流に向かって、第１の圧縮・計量区間、飢餓区間、第２の圧縮・計量区間を備えている。加熱シリンダには飢餓区間に対応するように不活性ガスの注入部が設けられている。不活性ガスは、ガスボンベなどのガス供給源から供給されるが、ガス供給源からガスの１次圧力は減圧弁により２次圧力に減圧され、この２次圧力の不活性ガスが注入部に接続されている。

射出材料は加熱シリンダ内をスクリュによって上流から下流に送られて溶融され、第１の圧縮・計量区間で混錬される。ついで飢餓区間において射出材料の圧力が低下して、２次圧力の不活性ガスが注入される。不活性ガスが注入された射出材料は第２の圧縮・計量区間で混錬・圧縮され、計量され、これが金型に射出されて発泡成形品が得られる。

特開２０１４-２００９３７号公報

発泡成形用の射出成形機においては、不活性ガスの注入部において射出材料が押し上がって注入部を閉塞する、いわゆるベントアップが発生することがある。特許文献１に記載の発泡成形用の射出成形機は、注入部にベントアップ検出機構が設けられ、ベントアップが発生するとこれを機械的に検出し、射出材料を加熱シリンダ内に押し戻すようになっている。

発泡成形用の射出成形機においては、ベントアップの他にも色々な問題が生じる。例えば不活性ガスの逆流、不活性ガスの供給不良等である。不活性ガスの２次圧力は減圧弁により適切に制御され、そして２次圧力は目視により確認が可能な圧力計により所望の圧力になっていることが確認されてはいる。また射出材料も適切に供給されるよう制御されてはいる。しかしながら、このような問題を完全に防止することはできず、問題が発生してもこれに気づかずに不良品が大量に発生するという問題がある。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本開示は、次の構成を備えた射出成形機とする。すなわち射出成形機は、ガス注入口が設けられている加熱シリンダと、スクリュと、ガスボンベと、ガスボンベからのガスの１次圧力を２次圧力に調整する圧力調整手段と、２次圧力のガスを加熱シリンダに供給するガス注入口と、２次圧力を検出する２次圧力検出手段と、制御手段と、を備えるようにする。そして制御手段は、射出成形機に予め設定されている設定圧力と、２次圧力とを比較して異常を検出するようにする。

本開示によると、ベントアップや、ガスの逆流、ガスの供給不良等が発生する予兆を速やかに捉えて、不良品の発生を防止することができる。

本実施の形態に係る射出成形機を示す正面図である。本実施の形態に係る射出装置を示す正面断面図である。本実施の形態に係る射出成形機において実施される制御方法を示す、フローチャートである。本実施の形態に係る射出成形機において実施される制御方法を示す、フローチャートである。本実施の形態に係る射出成形機において実施される制御方法を示す、フローチャートである。本実施の形態に係る射出成形機において実施される制御方法を示す、フローチャートである。本実施の形態に係る射出成形機において実施される制御方法を示す、フローチャートである。ガスの２次圧力に応じて実施される本実施の形態に係る射出成形機の制御方法を示す図である。

以下、具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、以下の実施の形態に限定される訳ではない。説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜簡略化されている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。また、図面が煩雑にならないように、ハッチングが省略されている部分がある。

本実施の形態を説明する。
＜射出成形機＞
本実施の形態に係る射出成形機１は、図１に示されているように、ベッドBに設けられている型締装置２と射出装置３とから概略構成され、コントローラ４によって制御されるようになっている。型締装置２は直圧式から構成することもできるが、本実施の形態においてはトグル式からなる。つまり型締装置２は、固定盤７と、可動盤８と、型締ハウジング９と、型締ハウジング９と固定盤７とを連結しているタイバー１０、１０、…と、トグル機構１１とから構成され、金型１３、１４が固定盤７と可動盤８とに設けられている。トグル機構１１を駆動すると金型１３、１４が型締めされるようになっている。

＜射出装置＞
本実施の形態に係る射出装置３は物理発泡剤つまりガスを使用した発泡成形用の射出装置になっており、図２に示されている。射出装置３は加熱シリンダ１７と、この加熱シリンダ１７に入れられているスクリュ１８とから構成されている。スクリュ１８は、上流側から下流側に向かってフライトの溝深さが変化しており、加熱シリンダ１７内が複数の区間に区分されている。すなわち上流側から、射出材料が供給され溶融する供給区間２０、溶融した射出材料が圧縮される第１の圧縮・計量区間２１、射出材料の圧力が低下する飢餓区間２２、そして第２の圧縮・計量区間２３に区分されている。加熱シリンダ１７には飢餓区間２２にガス注入口２６が開けられており、射出材料にガスが注入されるようになっている。第２の圧縮・計量区間２３において射出材料とガスが混錬される。

＜ガス供給装置＞
ガス注入口２６には、本実施の形態に係るガス供給装置２８が接続されている。ガス供給装置２８は、ガス供給源である２本のガスボンベ３０、３０と、ガスボンベ開閉弁３１、３１と、これらガスボンベ開閉弁３１、３１を介してこれらガスボンベ３０、３０からのガスが供給される１次ガス管３３と、１次ガス管３３内のガス圧つまり１次圧力を調整する圧力調整手段としての減圧弁３４と、減圧弁３４によって２次圧力に減圧されたガスが供給される２次ガス管３６と、２次ガス管３６に設けられている逆止弁３８と、同様に２次ガス管３６に設けられている開閉手段としての開閉弁３９とから構成されている。１次ガス管３３には１次圧力を検出する１次圧力計４１が、２次ガス管３６には２次圧力を検出する２次圧力計４２がそれぞれ設けられている。２次ガス管３６の先端はガス供給部４３になっており、ガス注入口２６に接続されている。

ガス供給装置２８を構成しているこれらの機器のうち、ガスボンベ開閉弁３１、３１、減圧弁３４、開閉弁３９、１次圧力計４１、２次圧力計４２がコントローラ４に接続され、１次圧力と２次圧力がコントローラ４に入力されると共に、ガスボンベ開閉弁３１、３１、減圧弁３４と開閉弁３９がコントローラ４によって制御されるようになっている。

本実施の形態に係るガス供給装置２８はこのように構成されているが、ガスボンベ３０は１本でも、あるいは３本以上でも本発明を実施できる。ガス供給装置２８は、これ以外にも、例えばガスボンベ３０、３０と昇圧装置、あるいは窒素発生装置と昇圧装置などから構成しても良い。供給するガスは、一般的には不活性ガスである窒素、二酸化炭素などが利用されるが、空気、炭化水素ガスやアルゴン、ヘリウム、水素など、樹脂に溶解する気体であれば、種類は問わない。また、開閉弁３９は、ガス注入口に2次圧力のガスを供給するガス管の途中に設けても良いし、ガス注入部に圧縮空気などで作動するニードル弁などの開閉機構を設けても良い。本実施の形態では、ガスボンベ開閉弁３１、３１は、ガス供給源であるガスボンベ３０、３０のうちどちらを使用対象とするのかを選択切替するガス供給源切替手段になっており、ガスボンベ開閉弁３１、３１を開閉すると、使用対象のガスボンベ３０、３０を切り替えることができる。

ガス供給装置２８においてガスボンベ開閉弁３１、１次圧力計４１、逆止弁３８、開閉弁３９は必須ではないが、これらが設けられていると、供給するガスに関して異常が発生しているときに色々な対応が可能になる。また、コントローラ４には複数の機器が接続されているが、２次圧力計４２だけが接続されていても、最小限の対応は可能である。２次圧力をオンラインで監視することによって、速やかな異常の検出が行えるようになっている。

＜フィーダ＞
本実施の形態に係る射出装置３の加熱シリンダ１７にはフィーダ４４が取り付けられている。フィーダ４４もコントローラ４に接続されて制御されるようになっており、ホッパ４５からの射出材料の加熱シリンダ１７への供給量が制御されるようになっている。このフィーダ４４には射出材料検出手段としての射出材料検出センサ４６が設けられ、このセンサ４６もコントローラ４に接続されている。射出材料検出センサ４６からの信号によってフィーダ４４から射出材料が適切に供給されているか否かをコントローラ４が判断できるようになっている。なお、射出材料検出センサ４６は、フィーダ４４に取り付けても良いし、加熱シリンダ１７の射出材料供給口やホッパ４５に取り付けても良い。また、フィーダ４４やホッパ４５に射出材料を自動供給する材料搬送装置などに設けても良い。ホッパ４５や材料搬送装置などに射出材料検出センサ４６を設ける場合は、フィーダ４４に供給する射出材料が残っているかを検出すれば良い。

＜コントローラ＞
本実施の形態に係る射出成形機１は、次に詳しく説明するように、コントローラ４においてガスの２次圧力を監視することによって色々な異常を検出できるようになっている。またコントローラ４は異常を検出したとき、異常の内容に応じて色々な対応を採るようになっている。異常の検出や、異常に対する対応を採るために、コントローラ４には色々な設定値やプログラムが設けられている。設定値には、ガスの２次圧力についての設定値つまり設定圧力、異常を判断するための設定値である第１～５閾値、第１～４安定時間がある。プログラムとしては、警報出力、圧力低下制御、圧力増加制御、供給量減少制御、供給量増加制御、ガス供給源切替制御を実施するプログラムがコントローラ４に設けられている。

本実施の形態に係る射出成形機１は、射出材料中のガスの溶解量は、加熱シリンダ１７内に供給されるガスの圧力で制御されている。飢餓区間２２は、フライトの溝深さが深く、フライト間の溝の体積が大きいため、上流の第１の圧縮・計量区間２１から流入した樹脂は減圧されて、射出材料圧力は概ねゼロとなる。そのため、ガスボンベなどから供給可能な比較的低い圧力のガスでも安定して供給できる。加熱シリンダ１７内に供給されたガスは、加熱シリンダ１７の飢餓区間内に充満する。ガスは、流体圧として等方的に作用するため、飢餓区間の射出材料圧力は2次圧力とほぼ同圧になる。ガスは飢餓区間において溶融樹脂に接触し、ガス圧力に応じた量が溶解する。すなわち、2次圧力に比例して溶融樹脂中のガス溶解量が増加する。

一方で何らかの原因で飢餓区間２２内の樹脂が増加して射出材料圧力が高くなると、樹脂がガス供給口２６に侵入するベントアップが発生し、ガスが加熱シリンダ１７内に供給できなくなる恐れがある。この際、ガス供給口２６を閉塞させた樹脂が2次ガス管３６内のガスを圧縮し、2次圧力が増加する。これを検出することでベントアップによるガス供給不良の検知が可能になる。

また、ガス供給源から供給されるガスの１次圧力が2次圧力に対して十分に高くないと、2次圧力の低下や加熱シリンダ１７内に供給されるガス量の減少により、加熱シリンダ１７内の飢餓区間におけるガスの圧力が低下し、溶融樹脂中のガス溶解量が減少する。この際、1次圧力、あるいは2次圧力の低下を検出することで、ガス供給源からのガス供給不足による不良の検知が可能になる。

他方、本実施の形態では、フィーダ４４を使用して樹脂材料の供給量を絞るようになっている。通常、加熱シリンダ１７内に供給されたガスは、飢餓区間と第1の圧縮・計量区間の間で溶融樹脂により液密的にシールされている。しかし、フィーダ４４からの樹脂供給量が少なすぎる場合、あるいはフィーダ４４を使わない場合でも材料がなくなった場合など、一時的に、あるいは継続的にシールが破られてガスが一次側に逆流する恐れがある。この際、2次圧力の急激な変化を検出することでガスの逆流の検知が可能になる。

このようなベントアップやガス圧力の低下、ガスの逆流などがあると、成形不良が頻発するため、本実施の形態に係る射出成形機１では、2次圧力の管理および異常の検出が重要となる。

＜本実施の形態に係る射出成形機の制御方法＞
以下、本実施の形態に係る射出成形機の制御方法を説明する。本実施の形態に係る射出成形機の制御方法では、２次圧力計４２によって検出されるガスの２次圧力がコントローラ４に入力され、コントローラ４が正常／異常を判断し、必要な対応を採る。コントローラ４は、２次圧力の正常／異常を判断する基準として、そして採るべき対応を決定する基準として、第１～５閾値を使用する。図８には、２次圧力について第１～５閾値に応じて正常／異常が判断され、採られる対応がまとめられている。これを参考にして以下、コントローラ４の処理を説明する。

＜コントローラの処理＞
コントローラ４は、図３に示されているように、スタートからステップS１に移行して２次圧力が設定値に第１閾値を加算した値より大きいか否かを判定する。２次圧力が設定値に第１閾値を加算した値未満である場合にはステップS２に移行する。コントローラ４はステップS２において、ガスの２次圧力が設定値から第２閾値を減じた値より小さいか否かを判定する。２次圧力が設定値から第２閾値を減じた値より大きい場合には正常と判断する。つまり、設定値を基準として、下側の第２閾値より大きく、上側の第１閾値未満の範囲を正常圧力範囲とする。２次圧力が正常圧力範囲であれば、正常と判断してスタートに戻る。

ステップS１において２次圧力が設定値より大きくその差が第１閾値以上大きいと判断したら、ステップS３に移行する。ステップS３において、２次圧力が設定値より大きく、その差が第３閾値未満であるか否かをチェックする。もし第３閾値以上になっていれば、ベントアップが発生している可能性が高い。このときコントローラ４は停止処理SSを実施する。

停止処理SSは、図５に示されているように、ステップS２１において開閉手段すなわち開閉弁３９が制御可能か否かをチェックする。コントローラ4は、開閉弁３９がある場合、ステップS２２を実行して開閉弁３９を閉じてガスの供給を停止する。ついで、開閉弁３９の有無にかかわらずステップS２３を実行して、現在実行中の成形サイクルの完了を待って成形サイクルを停止する。なお、停止処理SSは、その原因や緊急性、有人運転と無人運転の区分などに応じて、すぐに実行しても良いし、一定の時間あるいは一定のサイクルの猶予の後、実行しても良い。また、コントローラ４は、作業者に異常を知らせるため、停止処理SSと同時に、あるいは先行して、後で説明する警報処理SBを行っても良い。

ステップS３において、２次圧力と設定値の差が第３閾値未満であると判断したら、ステップS４に移行する。ステップS４では減圧弁３４がコントローラ４によって操作できるようになっているか否か、すなわち圧力制御手段の有無を判断する。圧力制御手段がなければステップS７に移行する。なお、ステップS３において２次圧力と設定値の差が第３閾値未満であると判断したら、ステップS４の判断にかかわらず、つまり圧力制御手段の有無にかかわらず警報処理SAを実施してもよい。警報処理SAでは、コントローラ４はガス注入口２６においてベントアップの危険がある旨の警報を出力する。警報はコントローラ４に付属しているモニタにおいてメッセージ表示してもよいし、スピーカから警報音を出力してもよい。あるいはメール等により管理者に通知してもよい。

ステップS４において、圧力制御手段があることが確認されたら、コントローラ４はステップS５に移行して圧力低下制御を実施する。圧力低下制御は、減圧弁３４を制御して２次圧力を低下させて正常圧力範囲になるようにする。減圧弁３４を制御して2次圧力を低下させても逆止弁３８より下流にある2次圧力計４２の圧力は直ちに低下しないが、ガス供給口が樹脂によって閉塞していなければ、配管内のガスが加熱シリンダ内に供給されて、溶融樹脂に溶解するため、徐々に圧力が低下するからである。

圧力低下制御を実施したら、コントローラ４はステップS６によって経過を観察する。すなわちコントローラ４は２次圧力を監視して、第１安定時間内に２次圧力が正常圧力範囲に戻るか否かをチェックする。もし第１安定時間内に正常圧力範囲に戻ったら正常と判断する。つまりコントローラ４はスタートに処理を戻す。しかしながらもし第１安定時間内に２次圧力が正常圧力範囲に戻ることなく、かつ２次圧力と設定圧力の差が第３閾値未満であれば、ステップS７に移行する。

ステップS７は、ステップS４から直接移行するか、ステップS６から移行して実行する処理である。コントローラ４はステップS７において、フィーダ制御手段の有無をチェックする。すなわち、フィーダ４４を備え、かつこれがコントローラ４によって制御可能か否かをチェックする。フィーダ制御手段がない場合、すでに説明した停止処理SSを実施する。フィーダ制御手段がある場合、ステップS８の供給量減少制御を実施する。すなわち、フィーダ４４を制御して射出材料の供給量を減少させる。射出材料の供給量が減少すれば、ガス注入口において射出材料が盛り上がりにくくなるからである。

供給量減少制御を実施したら、コントローラ４はステップS９によって経過を観察する。すなわちコントローラ４は２次圧力を監視して、第２安定時間内に２次圧力が正常圧力範囲に戻るか否かをチェックする。もし第２安定時間内に正常圧力範囲に戻ったら正常と判断する。つまりコントローラ４はスタートに処理を戻す。しかしながらもし第２安定時間内に２次圧力が正常圧力範囲に戻ることがなければ、すでに説明した停止処理SSを実施する。

コントローラ４が、ステップS２において、ガスの２次圧力が設定値より第２閾値以上小さいと判断した場合、処理Aに移行する。コントローラ４は、図４に示されているように、ステップS１１に移行する。ステップS１１において、ガスの２次圧力が設定圧力を下回って、設定圧力との差が第５閾値以上であるか否かをチェックする。もし第５閾値以上になっていれば、ガスの供給異常が発生していると判断して、すでに説明した停止処理SSを実施する。一方、２次圧力と設定圧力の差が第５閾値未満であれば、コントローラ４はステップS１２に移行する。

ステップS１２では、ガスの2次圧力の低下速度を確認する。すなわちガスの２次圧力について、単位時間あたりの低下の割合つまり低下速度を計算し、この低下速度が第４閾値以上であるか否かをチェックする。低下速度が第４閾値以上であるとき、ガスが加熱シリンダ１７内を瞬間的に逆流した可能性が高い。この場合コントローラ４はステップS１６に移行する。

コントローラ４はステップS１６において、フィーダ制御手段の有無をチェックする。すなわち、フィーダ４４を備え、かつこれがコントローラ４によって制御可能か否かをチェックする。フィーダ制御手段がない場合、すでに説明した停止処理SSを実施する。フィーダ制御手段がある場合、ステップS１７の供給量増加制御を実施する。すなわち、フィーダ４４を制御して射出材料の供給量を増加させる。射出材料の供給量が増加すれば、シール部の樹脂が増加して液密的にガスの逆流を防止できるからである。

供給量増加制御を実施したら、ステップS１８により経過を観察する。基準となる成形サイクル回数、例えば５回の成形サイクルの間、２次圧力の低下速度が第４閾値を下回っていれば、正常であると判断してもよいし、基準となる第４安定時間の間、２次圧力の低下速度が第４閾値を下回っていれば、正常であると判断してもよい。この際、供給量増加制御の効果が表れるまでに数ショットを要することもあるため、基準となる回数、あるいは基準となる時間の間、経過観察の判断を行わない、遅延時間を設けても良い。供給量増加制御の実施によっても、２次圧力の低下速度が第４閾値以上になるようであればコントローラ４はすでに説明した停止処理SSを実施する。

ステップS１２において、コントローラがガスの２次圧力の低下速度が第４閾値未満であると判断した場合には、ガス供給源からの供給圧力、すなわち1次圧力が低下している可能性が高いと判断してステップS１３に移行する。

ステップS１３では、圧力制御手段の有無をチェックする。圧力制御手段がない場合には、コントローラ４は処理Bに移行する。処理Bは図６に示されているが、コントローラ４は最初にステップS３１を実行する。つまりガス供給源切替手段の有無をチェックする。本実施の形態においてガス供給源切替手段はガスボンベ開閉弁３１、３１であり、ガス供給源であるガスボンベ３０、３０を切り替えるようになっている。ガス供給源切替手段があると判断したら、コントローラ４はステップS３２を実行して、ガスボンベ開閉弁３１、３１を操作し、現在使用中のガスボンベ３０を他のガスボンベ３０に切り替えるガス供給源切替制御を実施する。

ガス供給源切替手段がない場合、あるいはガス供給源切替制御を実行しても2次圧力が正常範囲に戻らない場合、コントローラ４は警報処理SBを実施して、ガスボンベ３０の交換を促す警報を発する。警報はモニタへのメッセージ出力でも、スピーカへの警報音の出力でも、あるいは管理者へのメール送信でもよい。
また、警報処理SBと同時に停止処理を実行しても良い。

ステップS１４において、圧力制御手段があると判断した場合、コントローラ４はステップS１４に移行する。

コントローラ４はステップS１４において圧力増加制御を実施する。すなわち減圧弁３４を制御して２次圧力が正常圧力範囲になるようにする。

圧力増加制御を実施したら、コントローラ４はステップS１５によって経過を観察する。すなわちコントローラ４は２次圧力を監視して、第３安定時間内に２次圧力が正常圧力範囲に戻るか否かをチェックする。もし第３安定時間内に正常圧力範囲に戻ったら正常と判断する。つまりコントローラ４はスタートに処理を戻す。しかしながらもし第３安定時間内に２次圧力が正常圧力範囲に戻ることなく、２次圧力と設定圧力の差が第５閾値未満であれば、すでに説明した処理Bを実行する。

本実施の形態に係る射出成形機１においては、射出材料の供給が正常か否かについてもチェックを行なっている。すなわちコントローラ４は、図７に示されているように、ステップS４１を実施する。射出材料検出センサ４６によって所定間隔で射出材料が加熱シリンダ１７内に落下しているか否かをチェックする。もし射出材料の供給が正常でなければ、射出材料切れにより、シールが破られてガスがフィーダ側に逆流する可能性があるため、すでに説明した停止処理SSを実施する。

なお、本実施例のS１３、S１５では、処理Bすなわちガス供給源切替制御を実行するための判断基準として、第１、第２、第４、第5閾値、圧力制御手段の有無を使用した。しかし、より直接的に設定圧力あるいは2次圧力と1次圧力との差を判断基準とすることもできる。その場合、1次圧力と設定圧力あるいは2次圧力との差の判断基準として第6閾値を使用し、１次圧力と設定圧力あるいは2次圧力との差が第6閾値未満になると処理Bを実行するとしても良い。第６閾値としては、ガス使用量に応じて適宜定めることができるが、例えば１MPaを一つの基準とできる。

以上が本実施の形態に係る射出成形機の制御方法であるが、２次圧力の正常／異常等を判断するのに設定圧力に対して第１、２閾値等を使用する旨説明した。成形機のサイズやガス供給装置の構成にもよるが、正常な成形機の使用の範囲でも、2次圧力は射出材料へのガスの溶解によって、標準的なサイズの成形機ではレンジで0～0.5MPa程度、大型の成形機では0.5～1.0MPa程度は変動する可能性がある。そのため、第１、２閾値は、0.1～1.5MPa、より好ましくは、0.2～1.0MPaの範囲を設定することが望ましい。第３、５閾値は、それより大きくする必要があり、例えば、ガス圧力の変動幅に応じて0.5～3.0MPaの範囲で適宜定めれば良い。

しかしながら、このような判断において割合を使用してもよい。例えば、２次圧力は設定圧力の９５％から１１０％が正常範囲とする、としてもよい。このように割合を使用して判断しても、実質的には第１、２閾値を使用して判断しているのと同じになる。つまり、第１閾値を設定圧力の１０％、第２閾値を設定圧力の５％として設定することと同じであるからである。

また、正常範囲の上限値、下限値を用いることも可能である。例えば、ガス圧力設定値を10MPaと設定した場合に、10.5MPaから9.5MPaを正常範囲としても良い。しかし、この場合、ガス圧力の設定値を変更する度に正常範囲の値も変更する必要があるため、第１、２閾値、あるいは割合を使用して判断する方がユーザーの手間が省けられ、望ましい。

本実施の形態では2次圧力計４２を用いる形態を説明したが、2次圧力計４２を用いる代りに圧力スイッチを用いることも可能である。その場合、圧力スイッチに第1、２、３、５閾値に相当する正常範囲の上限値、下限値等を設定し、2次圧力が正常範囲を外れた場合にコントローラ４が圧力スイッチから信号を受け取るようにしても良い。圧力スイッチの設定は、手動で行っても良いし、コントローラ4と通信して設定するようにしても良い。しかし、手動で設定する場合、ガス圧力の設定値を変更する度に圧力スイッチの設定も変更する必要がある。そのため、コントローラ４と通信して、設定値と連動して圧力スイッチを設定する方がユーザーの手間が省けられ、望ましい。

また、第4閾値の圧力低下速度の検出は、2次圧力計４２の圧力低下速度ではなく、流量計や差圧計を用いて、ガス流量からガスの加熱シリンダ内での逆流を検出しても良い。逆流による2次圧力の低下は、ガス流量の増加と同じことだからである。流量計や差圧計を用いる場合、予め正常な運転範囲で使用するガスの流量を測定しておき、それを超える範囲を第４閾値の代替指標として用いることができる。

また、本実施の形態に係る射出成形機の制御方法は、複数のガス圧力設定値を有し、圧力を段階的に変化させる制御を行う場合にも応用可能である。その場合、複数あるガス圧力設定値の最大値、最小値を含むように第１、２閾値等を設定するか、あるいは各々のガス圧力設定値ごとに第１、２閾値に相当する設定値を設定しても良い。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではない。例えば、各ステップの順番を入替たり、2次圧力が正常範囲を外れただけで警報SS処理や停止SS処理を実施したりなど、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。また、有人運転の場合と無人運転の場合とで対応を変えることもできる。例えば、有人運転の場合は、フィーダ４４の供給量増加制御や供給量減少制御の代りに成形条件変更の指針をガイダンス的に表示しても良いし、緊急性の低い場合は、停止処理SSを実行せず、警報処理に留めておいて作業者に対処させても良い。以上で説明した複数の例は、適宜組み合わせて実施されることもできる。

１射出成形機２型締装置
３射出装置４コントローラ
１７加熱シリンダ１８スクリュ
２０供給区間２１第１の圧縮・計量区間
２２飢餓区間２３第２の圧縮・計量区間
２６ガス注入口２８ガス供給装置
３０ガスボンベ３１ガスボンベ開閉弁
３３１次ガス管３４減圧弁
３６２次ガス管３８逆止弁
３９開閉弁４１１次圧力計
４２２次圧力計４４フィーダ
４５ホッパ４６射出材料検出センサ

Claims

ガス注入口が設けられている加熱シリンダと、
前記加熱シリンダ内で駆動可能に設けられているスクリュと、
前記ガス注入口にガスを供給するガス供給装置と、
制御手段と、を備えた射出成形機であって、
前記加熱シリンダ内は前記スクリュのフライトの形状の変化により複数の区間に区分され、少なくとも上流側から下流側に向かって、溶融した射出材料が圧縮される第１の圧縮・計量区間と、射出材料の圧力が低下する飢餓区間と、再び射出材料が圧縮される第２の圧縮・計量区間とを備え、前記ガス注入口は前記飢餓区間に設けられており、
前記ガス供給装置は、
ガスを供給するガス供給源と、
前記ガス供給源からのガスの１次圧力を２次圧力に調整する圧力調整手段と、
前記圧力調整手段の下流に設けられている逆止弁と、
前記逆止弁の下流において前記２次圧力を検出するようになっている２次圧力検出手段と、を備え、
前記逆止弁の下流に前記ガス注入口が接続され、前記２次圧力のガスが前記ガス注入口に供給されるようになっており、
前記制御手段は、前記２次圧力のガスについての設定圧力と、0.1MPa以上の値である第１閾値と、0.1MPa以上の値である第２閾値と、を備え、
前記２次圧力の正常な圧力範囲である正常圧力範囲は前記設定圧力から前記第２閾値だけ減じた値より大きくかつ前記設定圧力に前記第１閾値を加算した値未満であるとし、
前記２次圧力が前記正常圧力範囲を逸脱したら異常であると判断する、射出成形機。
前記制御手段は前記第１閾値より大きい第３閾値を備え、前記２次圧力が前記正常圧力範囲より大きく、かつ前記２次圧力が前記設定圧力に第３閾値を加算した値未満のとき、前記ガス注入口におけるベントアップの危険の警報を発する、請求項１に記載の射出成形機。
前記制御手段は前記第１閾値より大きい第３閾値を備え、前記２次圧力が前記設定圧力に前記第３閾値を加算した値以上のとき、実行中の成形サイクルの完了後に成形サイクルを停止する、請求項１に記載の射出成形機。
前記ガス供給装置は前記ガス注入口に前記２次圧力のガスを供給するガス管、もしくはガス注入部に開閉手段を備え、
前記制御手段は前記第１閾値より大きい第３閾値を備え、前記２次圧力が前記設定圧力に前記第３閾値を加算した値以上のとき、前記開閉手段を閉じると共に実行中の成形サイクルの完了後に成形サイクルを停止する、請求項１に記載の射出成形機。
前記制御手段は前記圧力調整手段を制御する圧力制御手段と前記第１閾値より大きい第３閾値とを備え、前記２次圧力が前記正常圧力範囲より大きく、かつ前記２次圧力が前記設定圧力に前記第３閾値を加算した値未満のとき、前記圧力制御手段により前記２次圧力が前記正常圧力範囲になるよう圧力低下制御を実施する、請求項１に記載の射出成形機。
前記制御手段は、前記圧力低下制御の開始から第１安定時間の間、前記２次圧力が前記正常圧力範囲を上回り続けている場合、実行中の成形サイクルの完了後に成形サイクルを停止する、請求項５に記載の射出成形機。
前記ガス供給装置は前記ガス注入口に前記２次圧力のガスを供給するガス管、もしくはガス注入部に開閉手段を備え、
前記制御手段は、前記圧力低下制御の開始から第１安定時間の間、前記２次圧力が前記正常圧力範囲を上回り続けている場合、前記開閉手段を閉じると共に実行中の成形サイクルの完了後に成形サイクルを停止する、請求項５に記載の射出成形機。
前記加熱シリンダには射出材料の供給量を調整するフィーダが取り付けられ、
前記制御手段は、前記圧力低下制御の開始から第１安定時間の間、前記２次圧力が前記正常圧力範囲を上回り続けている場合、前記フィーダを制御して射出材料の供給量を減少させる供給量減少制御を実施する、請求項５に記載の射出成形機。
前記加熱シリンダには射出材料の供給量を調整するフィーダが取り付けられ、
前記制御手段は前記第１閾値より大きい第３閾値を備え、前記２次圧力が前記正常圧力範囲より大きく、かつ前記２次圧力が前記設定圧力に前記第３閾値を加算した値未満のとき、前記フィーダを制御して射出材料の供給量を減少させる供給量減少制御を実施する、請求項１に記載の射出成形機。
前記制御手段は、前記供給量減少制御の開始から第２安定時間の間、前記２次圧力が前記正常圧力範囲を上回り続けている場合、実行中の成形サイクルの完了後に成形サイクルを停止する、請求項８または９に記載の射出成形機。
前記ガス供給装置は前記ガス注入口に前記２次圧力のガスを供給するガス管、もしくはガス注入部に開閉手段を備え、
前記制御手段は、前記供給量減少制御の開始から第２安定時間の間、前記２次圧力が前記正常圧力範囲を上回り続けている場合、前記開閉手段を閉じると共に実行中の成形サイクルの完了後に成形サイクルを停止する、請求項８または９に記載の射出成形機。
前記制御手段は第４閾値を備え、前記２次圧力が前記正常圧力範囲より小さく、前記２次圧力の低下速度が前記第４閾値以上になったとき、実行中の成形サイクルの完了後に成形サイクルを停止する、請求項１に記載の射出成形機。
前記ガス供給装置は前記ガス注入口に前記２次圧力のガスを供給するガス管、もしくはガス注入部に開閉手段を備え、
前記制御手段は第４閾値を備え、前記２次圧力が前記正常圧力範囲より小さく、前記２次圧力の低下速度が前記第４閾値以上になったとき、前記開閉手段を閉じると共に実行中の成形サイクルの完了後に成形サイクルを停止する、請求項１に記載の射出成形機。
前記加熱シリンダには射出材料の供給量を調整するフィーダが取り付けられ、
前記制御手段は第４閾値と、前記第２閾値より大きい第5閾値とを備え、前記2次圧力が前記設定圧力から前記第５閾値減じた値より大きく、前記２次圧力の低下速度が前記第４閾値以上になったとき、前記フィーダを制御して射出材料の供給量を増加させる供給量増加制御を実施する、請求項１に記載の射出成形機。
前記制御手段は、前記供給量増加処理の開始から所定サイクルの間、あるいは前記供給量増加処理の開始から第４安定時間の間に、前記2次圧力の低下速度が前記第4閾値を一時的に上回った場合、実行中の成形サイクルの完了後に成形サイクルを停止する、請求項１４に記載の射出成形機。
前記ガス供給装置は前記ガス注入口に前記２次圧力のガスを供給するガス管、もしくはガス注入部に開閉手段を備え、
前記制御手段は、前記供給量増加処理の開始から所定サイクルの間、あるいは前記供給量増加処理の開始から第４安定時間の間に、前記2次圧力の低下速度が前記第4閾値を一時的に上回った場合、前記開閉手段を閉じると共に実行中の成形サイクルの完了後に成形サイクルを停止する、請求項１４に記載の射出成形機。
前記制御手段は前記第２閾値より大きい第５閾値を備え、前記２次圧力が前記設定圧力から前記第５閾値を減じた値以下のとき、実行中の成形サイクルの完了後に成形サイクルを停止する、請求項１に記載の射出成形機。
前記ガス供給装置は前記ガス注入口に前記２次圧力のガスを供給するガス管、もしくはガス注入部に開閉手段を備え、
前記制御手段は前記第２閾値より大きい第５閾値を備え、前記２次圧力が前記設定圧力から前記第５閾値を減じた値以下のとき、前記開閉手段を閉じると共に実行中の成形サイクルの完了後に成形サイクルを停止する、請求項１に記載の射出成形機。
前記制御手段は第４閾値と、前記第２閾値より大きい第５閾値とを備え、前記２次圧力が前記正常圧力範囲を下回るが前記設定圧力から前記第５閾値減じた値より大きく、前記２次圧力の低下速度が前記第４閾値未満のとき、前記ガス供給源の交換を促す警報を発する、請求項１に記載の射出成形機。
前記ガス供給装置は、複数の前記ガス供給源と、複数の前記ガス供給源から使用する対象としての１個のガス供給源を選択切替するガス供給源切替手段と、を備え、
前記制御手段は第４閾値と、前記第２閾値より大きい第５閾値とを備え、前記２次圧力が前記正常圧力範囲を下回るが前記設定圧力から前記第５閾値減じた値より大きく、前記２次圧力の低下速度が前記第４閾値未満のとき、前記ガス供給源切替手段により現在使用中のガス供給源を他のガス供給源に切換える、請求項１に記載の射出成形機。
前記制御手段は前記圧力調整手段を制御する圧力制御手段と第４閾値と、前記第２閾値より大きい第５閾値とを備え、
前記２次圧力が前記正常圧力範囲を下回るが前記設定圧力から前記第５閾値減じた値より大きく、前記２次圧力の低下速度が前記第４閾値未満のとき、前記圧力制御手段により前記２次圧力が前記正常圧力範囲になるよう圧力増加制御を実施する、請求項１に記載の射出成形機。
前記制御手段は、前記圧力増加制御の開始から第３安定時間の間、前記２次圧力が前記正常圧力範囲を下回って前記設定圧力から前記第５閾値を減じた値より大きい値で維持した場合、前記ガス供給源の交換を促す警報を発する、請求項２１に記載の射出成形機。
前記ガス供給装置は、複数の前記ガス供給源と、複数の前記ガス供給源から使用する対象としての１個のガス供給源を選択切替するガス供給源切替手段と、を備え、
前記制御手段は、前記圧力増加制御の開始から第３安定時間の間、前記２次圧力が前記正常圧力範囲を下回って前記設定圧力から前記第５閾値を減じた値より大きい値で維持した場合、前記ガス供給源切替手段により現在使用中のガス供給源を他のガス供給源に切換える、請求項２１に記載の射出成形機。
前記ガス供給装置は、複数の前記ガス供給源と、複数の前記ガス供給源から使用する対象としての１個のガス供給源を選択切替するガス供給源切替手段と、前記ガス供給源からのガスの前記１次圧力を検出する１次圧検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記１次圧力と前記設定圧力あるいは前記２次圧力との差を比較して前記ガス供給源の圧力低下を検知し、
前記ガス供給源の圧力低下を検知した場合、前記ガス供給源切替手段により現在使用中のガス供給源を他のガス供給源に切換える、請求項１～２３のいずれかに記載の射出成形機。
前記射出成形機は、前記加熱シリンダへの射出材料の供給を確認する射出材料検出手段を備え、
前記射出材料検出手段は、前記射出材料が途切れて射出材料切れを検出したときに、実行中の成形サイクルの完了後に成形サイクルを停止する、請求項１に記載の射出成形機。
前記射出成形機は、前記加熱シリンダへの射出材料の供給を確認する射出材料検出手段を備え、
前記ガス供給装置は前記ガス注入口に前記２次圧力のガスを供給するガス管、もしくはガス注入部に開閉手段を備え、
前記射出材料検出手段は、前記射出材料が途切れたて射出材料切れを検出したときに、前記開閉手段を閉じると共に実行中の成形サイクルの完了後に成形サイクルを停止する、請求項１に記載の射出成形機。
ガス注入口が設けられている加熱シリンダと、
前記加熱シリンダ内で駆動可能に設けられているスクリュと、
前記ガス注入口にガスを供給するガス供給装置と、を備え、
前記加熱シリンダ内は前記スクリュのフライトの形状の変化により複数の区間に区分され、少なくとも上流側から下流側に向かって、溶融した射出材料が圧縮される第１の圧縮・計量区間と、射出材料の圧力が低下する飢餓区間と、再び射出材料が圧縮される第２の圧縮・計量区間とを備え、前記ガス注入口は前記飢餓区間に設けられており、
前記ガス供給装置は、
ガスを供給するガス供給源と、
前記ガス供給源からのガスの１次圧力を２次圧力に調整する圧力調整手段と、
前記圧力調整手段の下流に設けられている逆止弁と、
前記逆止弁の下流において前記２次圧力を検出するようになっている２次圧力検出手段と、を備え、
前記逆止弁の下流に前記ガス注入口が接続され、前記２次圧力のガスが前記ガス注入口に供給されるようになっている射出成形機において、
前記２次圧力のガスについての設定圧力と、0.1MPaより大きな値の第１閾値と、同様に0.1MPaより大きな値の第２閾値とを設定し、
前記設定圧力から前記第２閾値だけ減じた値より大きくかつ前記設定圧力に前記第１閾値を加算した値未満の圧力範囲を正常圧力範囲とするようにし、
前記２次圧力が前記正常圧力範囲を逸脱したら異常であると判断する、射出成形機の制御方法。