JPH06134825A - 射出成形材料の可塑化状態検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インラインスクリュ式の射出成形機の射出成
形材料の可塑化状態を検出する可塑化状態検出装置にお
いて、その検出結果から可塑化状態の良・否を容易に判
定できるようにすることを目的とする。 【構成】 スクリュトルク検出器６２にて射出スクリュ
の回転トルクＡを検出し、減算器６６にて、その回転ト
ルクＡを、回転トルクＡの最大値より大きい所定値Ｂか
ら減じた値Ｃを算出する。そして、ゲート信号発生器６
４から材料のチャージ期間を表すゲート信号が出力され
ている間、積分器６８により減算値Ｃを積分する。この
積分値は、材料の可塑化状態に対応したスクリュトルク
及びチャージ時間の変化方向と同方向に変化するため、
材料の可塑化状態に応じて大きく変化することとなり、
この積分値と許容幅とを比較する比較器７２において、
材料の可塑化状態の良・否を容易に且つ正確に判定でき
るようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱筒内に挿入された
射出スクリュの回転により射出成形材料の可塑化及び計
量を行なう、所謂インラインスクリュ式の射出成形機に
おいて、射出スクリュの回転トルクから成形材料の可塑
化状態を検出する、射出成形材料の可塑化状態検出装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、インラインスクリュ式の射出
成形機において射出成形材料の可塑化状態を検出する装
置として、射出スクリュの回転により射出成形材料の可
塑化及び計量を行なうチャージ期間に要する時間（すな
わち、チャージ時間）を計測する装置が知られている。

【０００３】しかしながら、最近の射出成形機では、加
熱筒の温度制御，射出スクリュの回転制御，射出スクリ
ュの背圧制御等が、高精度、高安定に行なわれるように
なってきたため、これに伴いチャージ時間が安定し、射
出成形材料の可塑化状態に伴うチャージ時間の変化は非
常に小さくなっている。

【０００４】例えば、射出スクリュのチャージ期間中の
移動量、すなわち計量ストロークが、数十ｍｍのように
短い場合に、チャージ時間は、殆ど０．１秒以内で安定
するため、このチャージ時間から射出成形材料の可塑化
状態の良・否を判定するには、０．０１秒或はそれ以下
の時間単位で判定しなければならない。

【０００５】このため、チャージ時間を計測することに
より射出成形材料の可塑化状態を検出する装置では、そ
のチャージ時間の計測を高精度に行なう必要があり、可
塑化状態の良・否判定が非常に難しいといった問題があ
った。一方、最近では、射出スクリュを回転駆動する油
圧モータの油圧や電動モータの電流値から、射出スクリ
ュの回転トルク（以下、スクリュトルクともいう。）を
検出し、これをチャージ期間中に積分することによっ
て、射出成形材料の可塑化状態を検出する装置も実用化
されている。

【０００６】すなわち、射出成形材料の温度が高く充分
可塑化できているときには、射出スクリュは回転し易く
なるので、スクリュトルクが低くなり、逆に射出成形材
料の温度が低く充分可塑化できていないときには、射出
スクリュは回転し難くなるので、スクリュトルクが高く
なることから、この装置では、チャージ期間中にスクリ
ュトルクを積分することにより、射出成形材料の可塑化
状態を検出するようにしているのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、射出成
形材料の温度が正常時より高い場合や、射出成形材料の
射出スクリュへの食い込み不良が生じている場合等に
は、図８（ａ）に示す如く、スクリュトルクは正常時に
比べて低くなるものの、そのチャージ時間は正常時より
長くなり、逆に、射出成形材料の温度が正常時より低い
場合には、図８（ｂ）に示す如く、スクリュトルクは正
常時に比べて高くなるものの、そのチャージ時間は正常
時より短くなる。このため、スクリュトルクのチャージ
期間中の積分値（つまり、図８に斜線を施した各領域の
面積）は、正常時と異常時とで変化が小さくなる。

【０００８】従って、上記のようにスクリュトルクをチ
ャージ期間中に積分することにより射出成形材料の可塑
化状態を検出する装置においても、その積分結果から射
出成形材料の可塑化状態の良・否を判定することは難し
いといった問題があった。本発明は、こうした問題に鑑
みなされたもので、その検出結果から、射出成形材料の
可塑化状態の良・否を容易に判定することのできる射出
成形材料の可塑化状態検出装置を提供することを目的と
している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた本発明は、加熱筒内に摺動可能に挿入され
た射出スクリュを回転させて、該加熱筒内に供給された
射出成形材料を可塑化しつつ該射出スクリュの前方に導
くことにより、該射出成形材料の可塑化及び計量を行な
い、その後、前記射出スクリュを前方へ押し出すことに
より可塑化後の射出成形材料を所定の金型内に射出する
射出成形機に設けられ、前記射出スクリュの前方に導か
れた前記射出成形材料の可塑化状態を検出する、射出成
形材料の可塑化状態検出装置であって、前記射出スクリ
ュの回転トルクを検出するトルク検出手段と、該トルク
検出手段により検出された回転トルクを、該回転トルク
の最大値より大きい所定値から減じる減算手段と、前記
射出スクリュの回転により前記射出成形材料の可塑化及
び計量を行なうチャージ期間中に、前記減算手段による
減算結果を積分する積分手段と、を備え、該積分手段に
よる積分結果を前記射出成形材料の可塑化状態を表す値
として検出するように構成してなることを特徴としてい
る。

【００１０】

【作用】このように構成された本発明の射出成形材料の
可塑化状態検出装置においては、トルク検出手段が、射
出スクリュの回転トルク（スクリュトルク）を検出し、
減算手段が、その検出されたスクリュトルクを、その最
大値より大きい所定値から減じる。そして、積分手段
が、チャージ期間中に、減算手段による減算結果を積分
する。

【００１１】従って、本発明の可塑化状態検出装置によ
る検出結果（すなわち、積分手段による積分結果）は、
射出成形材料の可塑化状態に応じて変化するスクリュト
ルク及びチャージ時間の変化方向と同方向に変化するこ
ととなり、射出成形材料の可塑化状態に応じて大きく変
化する。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明の一実施例を図面と共に説明
する。まず図２〜図４を用いて、本実施例の可塑化状態
検出装置が設けられた射出成形機１２の構成を説明す
る。

【００１３】本実施例の射出成形機１２は、射出成形材
料である樹脂を溶融して図示しない金型に射出するため
のものであり、図２及び図３に示すように、樹脂を溶融
するための加熱筒１６を備えている。加熱筒１６は、一
端に射出ノズル１８を備え、他の端部がコモンベース２
０に挿通されることにより固着されている。また加熱筒
１６には、射出スクリュ２２が回転自在、かつ摺動自在
に挿通されている。

【００１４】この射出スクリュ２２の後端部２２ａは、
加熱筒１６から突出されている。そして、この後端部２
２ａには、ベアリングボックス２４を介して、射出スク
リュ２２を回転駆動する油圧モータ２６が連結されてい
る。なお、油圧モータ２６は、図示省略した作動油供給
路を介して供給される作動油にて回転駆動される。

【００１５】次に、ベアリングボックス２４には、射出
スクリュ２２と略直交して水平方向に張り出した一対の
凸部２４ａ、２４ｂが設けられている。この凸部２４
ａ、２４ｂには、それぞれピストンロッド２８ａ、２８
ｂの一端が連結されている。ピストンロッド２８ａ、２
８ｂの他端は、コモンベース２０に設けられた一対の射
出シリンダ３０ａ、３０ｂに内蔵されたピストン（図示
省略）に連結されている。なお、射出シリンダ３０ａ、
３０ｂには、図示省略した作動油供給路を介して作動油
が給排され、この作動油の給排を制御することで、前記
ピストンを介してピストンロッド２８ａ、２８ｂを往復
駆動可能である。

【００１６】また、コモンベース２０の中央上部には、
材料供給路３２を介してフィードスクリュ３４が設置さ
れている。フィードスクリュ３４の図示右端には、モー
タ３６が設けられ、フィードスクリュ３４を回転駆動可
能になっている。さらに、フィードスクリュ３４の上方
には、樹脂を蓄えるホッパ３８が設けられている。

【００１７】図４に示すように、材料供給路３２は、加
熱筒１６に設けられた材料供給孔４０を介して加熱筒１
６の内室１６ａと連通している。これにより、ホッパ３
８内の樹脂を、フィードスクリュ３４の回転に応じて、
材料供給路３２から加熱筒１６の内室１６ａへ供給可能
になっている。

【００１８】また、コモンベース２０は、下部に設けら
れた支持部材４２を介して、スライドベース４４に設け
られたガイドレール４６に、摺動可能に支承されてい
る。スライドベース４４には、コモンベース２０に連結
されたシフトシリンダ（図示省略）が収納されており、
コモンベース２０をガイドレール４６に沿って往復駆動
可能であるとともに、コモンベース２０のガイドレール
４６に対する相対位置を固定可能になっている。

【００１９】ガイドレール４６には、また、ベアリング
ボックス２４が支持部材４８を介して摺動可能に取り付
けられている。したがって、コモンベース２０およびベ
アリングボックス２４は、ガイドレール４６に沿って移
動可能であり、同時にガイドレール４６に沿った方向に
互いの相対位置を変化可能である。さらに、スライドベ
ース４４は、基台５０に固定されている。

【００２０】このように構成された射出成形機１２にお
いては、フィードスクリュ３４を回転駆動するモータ３
６、射出スクリュ２２を回転駆動する油圧モータ２６、
及び、射出スクリュ２２を油圧モータ２６と共に前後進
駆動する一対の射出シリンダ３０ａ，３０ｂが、操作パ
ネルや表示盤等を備えた図示しない制御部によって駆動
制御されることにより、ホッパ３８内の樹脂を加熱筒１
６内に取り込み、溶融して、射出ノズル１８から射出す
る。

【００２１】すなわち、射出スクリュ２２が加熱筒１６
内にて図４における左端にある状態で、射出シリンダ３
０ａ，３０ｂにより射出スクリュ２２に低背圧を加えな
がら、油圧モータ２６により射出スクリュ２２を回転さ
せることにより、フィードスクリュ３４の回転により加
熱筒１６内に供給された樹脂を可塑化しつつ、射出スク
リュ２２の前方に導く。この動作により、射出スクリュ
２２は、その前方に移動した樹脂の量に応じて後退する
ため、このときの射出スクリュ２２の移動量（ストロー
ク）から可塑化した樹脂の計量を行ない、その計量スト
ロークが所定値となって、射出スクリュ２２の前方に可
塑化後の樹脂が所定量溜ると、射出シリンダ３０ａ，３
０ｂにより射出スクリュ２２に射出圧を加えて、射出ス
クリュ２２を前方（すなわち図４における左端）へ押し
出し、射出ノズル１８から樹脂を射出させる。

【００２２】このように、射出成形機１２においては、
射出スクリュ２２の回転及びその軸方向への移動によっ
て、樹脂の可塑化，計量，射出といった一連の動作を行
なうのであるが、こうした動作実行時に、樹脂の可塑化
を良好に実行できなければ、射出成形品の品質が低下し
てしまう。そこで、この射出成形機１２には、樹脂の可
塑化状態を検出し、その検出結果が許容範囲から外れる
と警報を発する可塑化状態検出装置が設けられている。
以下、この可塑化状態検出装置について説明する。

【００２３】図１に示す如く、本実施例の可塑化状態検
出装置は、射出スクリュ２２を回転駆動する油圧モータ
２６の油圧を射出スクリュ２２の回転トルク（スクリュ
トルク）Ａとして検出するスクリュトルク検出器６２
と、射出スクリュ２２の回転により樹脂の可塑化及び計
量を開始した後、一定時間ｔ後にオン状態となり、射出
スクリュ２２の移動量が計量ストロークに達するか或は
計量ストロークから一定の距離手前でオフ状態となるゲ
ート信号を発生するゲート信号発生器６４と、スクリュ
トルク検出器６２により検出されたスクリュトルクＡ
を、スクリュトルクＡの最大値より大きい所定値（定
数）Ｂから減じる減算器６６と、ゲート信号発生器６４
からゲート信号が出力されている期間中（すなわち、チ
ャージ期間中）、減算器６６による減算結果Ｃ（＝Ｂ−
Ａ）を積分する積分器６８と、この積分器６８による積
分値の許容幅を外部から設定するための許容幅設定器７
０と、積分器６８による積分値と許容幅設定器７０によ
り設定された許容幅とを比較し、積分値が許容幅から外
れた場合に、樹脂の可塑化状態が異常であると判定し
て、警報を発するための警報信号を出力する比較器７２
とから構成されている。

【００２４】つまり、本実施例の可塑化状態検出装置に
おいては、図５に示す如く、ゲート信号発生器６４から
ゲート信号が出力されるチャージ期間中に、スクリュト
ルクＡを定数Ｂから減じた値Ｃを積分することにより、
樹脂の可塑化状態を検出し、その積分値を外部から設定
された許容幅と比較して、積分値が許容幅から外れたと
きに、樹脂の可塑化異常を判定して、警報を発生する。

【００２５】このため、本実施例の可塑化状態検出装置
によれば、樹脂の可塑化状態を表す値として検出される
積分値が、樹脂の可塑化状態に応じて変化するスクリュ
トルク及びチャージ時間の変化方向と同方向に変化する
こととなり、積分値は、樹脂の可塑化状態に応じて大き
く変化するようになる。

【００２６】すなわち、図６（ａ）は、樹脂の可塑化，
計量，射出を行なう一連のショット動作毎に、本実施例
の可塑化状態検出装置により樹脂の可塑化状態を検出し
た検出結果（積分値）を表し、図６（ｂ）は、チャージ
時間により樹脂の可塑化状態を検出する従来装置による
検出結果（チャージ時間）を表しているが、この検出結
果から、樹脂の可塑化状態をチャージ時間から検出する
従来装置では、ショット毎のチャージ時間が略安定して
しまい、ショット毎に異なる樹脂の可塑化状態を良好に
検出することができないのに対し、本実施例の可塑化状
態検出装置によれば、ショット毎に異なる樹脂の可塑化
状態を高精度に検出することができるのが分かる。ま
た、本実施例の可塑化状態検出装置によれば、その検出
結果から、ショット回数の増加に従い積分値が大きくな
る傾向もよく分かる。

【００２７】また図７は、一定条件で渦巻状の射出成形
品（スパイラルフロー）を繰返し射出成形した際の、２
０ショットから１２０ショットまでのスパイラルフロー
の長さ（ｂ）と、その時の樹脂の可塑化状態を本実施例
の可塑化状態検出装置により検出した検出結果（ａ）と
を表しているが、この図から、ショット回数の増加に伴
いスパイラルフローは全体的に除々に短くなる傾向があ
り、積分値にもその傾向が全体的な増加としてよく現れ
ている。

【００２８】なお、スパイラルフローの長さと積分値と
の間の大きな変化傾向は、射出成形時の条件等によって
図７の場合と逆になる場合もあるが、いずれにしても積
分値から可塑化状態の変動を検出できる。またショット
毎の積分値の変動は、スパイラルフローの長さと１対１
で対応しないが、これは可塑化した樹脂の滞留による遅
れと、射出時の溶融樹脂温度以外の制御上の要因（速
度、圧力、射出スクリュ位置検出精度等）によるものと
考えられる。

【００２９】このように、本実施例の可塑化状態検出装
置によれば、樹脂の可塑化状態に対応して大きく変化す
る積分値を得ることができる。このため、比較器７２に
おいて、その積分値と許容幅設定器７０により設定され
た許容幅とを比較することにより、樹脂の可塑化状態の
良・否を、容易にしかも正確に判定することができるよ
うになる。

【００３０】ここで、本実施例では、積分器６８に対し
て積分区間を指示するゲート信号を発生するゲート信号
発生器６４を、射出スクリュ２２の回転により樹脂の可
塑化及び計量を行なう全チャージ期間中にゲート信号を
発生するのではなく、チャージ期間に入った後一定時間
ｔ経過してから、射出スクリュ２２の移動量が計量スト
ロークに達するか或は計量ストロークから一定の距離手
前でオフ状態となるまでの間のチャージ期間中にゲート
信号を発生するように構成したが、これは、チャージの
立上がりと立下がりとでスクリュトルクを除外するため
である。

【００３１】つまり、本実施例では、スクリュトルクＡ
を定数Ｂから減じた値を積分するので、チャージの立上
がり及び立下がり部分まで含めると大きな信号になって
しまい、また実質的な可塑化状態を示す信号とはならな
いため、上記のようにゲート信号発生器６４により積分
区間を設定しているのである。

【００３２】一方、本実施例では、射出スクリュ２２の
回転トルクを、射出スクリュ２２を駆動する油圧モータ
２６の油圧から検出するように構成したが、射出スクリ
ュ２２の駆動に電動モータを用いた射出成形機であれ
ば、その電動モータに流れる電流をスクリュトルクとし
て検出するようにすればよい。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の射出成形
材料の可塑化状態検出装置によれば、射出成形材料の可
塑化状態に応じて変化するスクリュトルク及びチャージ
時間の変化方向と同方向に変化する積分値を得ることが
でき、その検出結果から、射出成形材料の可塑化状態の
良・否を容易に且つ正確に判定することができるように
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の可塑化状態検出装置の構成を表すブロ
ック図である。

【図２】実施例の可塑化状態検出装置が設けられた射出
成形機の上面図である。

【図３】同じく射出成形機の側面図である。

【図４】同じく射出成形機の加熱筒周辺の一部断面図で
ある。

【図５】実施例の可塑化状態検出装置の動作を表す説明
図である。

【図６】実施例の可塑化状態検出装置による検出結果と
チャージ時間を測定する従来装置による検出結果とを比
較して表す説明図である。

【図７】射出成形機によりスパイラルフローを射出成形
した際の実施例の可塑化状態検出装置による検出結果と
スパイラルフローの長さとを比較して表す説明図であ
る。

【図８】チャージ期間中にスクリュトルクをそのまま積
分する従来装置の問題点を説明する説明図である。

【符号の説明】

１２…射出成形機 １６…加熱筒 ２２…射出スク
リュ ２６…油圧モータ ６２…スクリュトルク検出器（ト
ルク検出手段） ６４…ゲート信号発生器 ６６…減算器（減算手段） ６８…積分器（積分手段） ７０…許容幅設定器
７２…比較器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱筒内に摺動可能に挿入された射出ス
   クリュを回転させて、該加熱筒内に供給された射出成形
   材料を可塑化しつつ該射出スクリュの前方に導くことに
   より、該射出成形材料の可塑化及び計量を行ない、その
   後、前記射出スクリュを前方へ押し出すことにより可塑
   化後の射出成形材料を所定の金型内に射出する射出成形
   機に設けられ、前記射出スクリュの前方に導かれた前記
   射出成形材料の可塑化状態を検出する、射出成形材料の
   可塑化状態検出装置であって、 前記射出スクリュの回転トルクを検出するトルク検出手
   段と、 該トルク検出手段により検出された回転トルクを、該回
   転トルクの最大値より大きい所定値から減じる減算手段
   と、 前記射出スクリュの回転により前記射出成形材料の可塑
   化及び計量を行なうチャージ期間中に、前記減算手段に
   よる減算結果を積分する積分手段と、 を備え、該積分手段による積分結果を前記射出成形材料
   の可塑化状態を表す値として検出するように構成してな
   ることを特徴とする射出成形材料の可塑化状態検出装
   置。