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技術 射出成形機及び成形方法

出願人 住友重機械工業株式会社
発明者 佐藤洋
出願日 2007年10月12日 (12年8ヶ月経過) 出願番号 2007-266103
公開日 2009年4月30日 (11年2ヶ月経過) 公開番号 2009-090613
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の射出成形
主要キーワード 初期設定量 初期供給量 回転摺動部材 内側要素 外側要素 温度判定処理 シリンダ部材内 計量部材
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2009年4月30日)のものです。
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図面 (9)

課題

シリンダ部材内に適正な飢餓状態を形成することができ、作業を簡素化することができるようにする。

解決手段

シリンダ部材と、射出部材と、成形材料供給口に接続された成形材料供給装置と、成形材料の計量を行うための計量用の駆動部と、成形材料を射出するための射出用の駆動部と、シリンダ部材内に成形材料を供給するための供給用の駆動部と、シリンダ部材内における射出部材の位置を保持した状態で、計量用の駆動部及び供給用の駆動部を駆動したときの、所定の監視変量に基づいて、成形材料供給口の近傍における成形材料の状態を判断する状態判定処理手段と、成形材料の状態に基づいて、所定の制御変数を変更し、制御変数の初期設定値を設定する初期設定値設定処理手段とを有する。

概要

背景

従来、成形機、例えば、射出成形機においては、シリンダ部材としての加熱シリンダ内において加熱され溶融させられた樹脂を、高圧射出して金型装置キャビティ空間充填し、該キャビティ空間内において冷却して固化させることによって成形品を得ることができるようになっている。

そのために、前記射出成形機は前記金型装置、型締装置及び射出装置を有し、前記型締装置は、固定プラテン及び可動プラテンを備え、型締用シリンダが可動プラテンを進退させることによって金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行われる。

一方、前記射出装置は、一般に、インラインスクリュー方式のものが使用され、ホッパから供給された樹脂を加熱して溶融させる前記加熱シリンダ、及び溶融させられた樹脂を射出する射出ノズルを備え、加熱シリンダ内にスクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設される。そして、該スクリューを、後端に連結された駆動部によって前進させることにより射出ノズルから樹脂が射出され、前記駆動部によって後退させることにより樹脂の計量が行われる。

ところで、前記射出装置において、加熱シリンダに樹脂を供給するために樹脂投入部が形成され、該樹脂投入部には、樹脂を収容するホッパ、樹脂を案内する案内部、該案内部における樹脂の量を検出するレベルゲージ、樹脂の量の検出結果に基づいて開閉させられる開閉バルブ等が配設され、前記レベルゲージによって案内部における樹脂の量が検出される。そして、射出及び計量が繰り返されるのに伴って樹脂の量が少なくなると、前記開閉バルブが開放され、前記ホッパ内の樹脂が案内部に供給される。

ところが、前記ホッパから供給された樹脂が供給部に溜まり、供給部における樹脂の状態が密になると、樹脂に剪断熱が発生するので、樹脂が炭化し、成形品に炭化した樹脂が不純物として混入してしまう。

また、供給部における樹脂の状態が密になると、計量工程において加熱シリンダの内周面と樹脂との間の摩擦抵抗が大きくなるだけでなく、摩擦抵抗が変動してしまう。したがって、十分な量の樹脂を計量することができなくなるとともに、計量される樹脂の量にばらつきが生じ、成形品の品質が低下してしまう。

そこで、成形条件設定装置が配設され、供給部において、ホッパから加熱シリンダに供給される樹脂の量を少なくすることによって、飢餓計量を行い、供給部において樹脂の密の状態、すなわち、過多状態が形成されるのを防止し、疎の状態、すなわち、飢餓状態を形成するようにしている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2004−50415号公報

概要

シリンダ部材内に適正な飢餓状態を形成することができ、作業を簡素化することができるようにする。シリンダ部材と、射出部材と、成形材料供給口に接続された成形材料供給装置と、成形材料の計量を行うための計量用の駆動部と、成形材料を射出するための射出用の駆動部と、シリンダ部材内に成形材料を供給するための供給用の駆動部と、シリンダ部材内における射出部材の位置を保持した状態で、計量用の駆動部及び供給用の駆動部を駆動したときの、所定の監視変量に基づいて、成形材料供給口の近傍における成形材料の状態を判断する状態判定処理手段と、成形材料の状態に基づいて、所定の制御変数を変更し、制御変数の初期設定値を設定する初期設定値設定処理手段とを有する。

目的

本発明は、前記従来の射出装置の問題点を解決して、シリンダ部材内に適正な飢餓状態を形成することができ、作業を簡素化することができる射出成形機及び成形方法を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

(a)シリンダ部材と、(b)該シリンダ部材内において回転自在に、かつ、進退自在に配設された射出部材と、(c)前記シリンダ部材の所定の箇所に形成された成形材料供給口と接続され、シリンダ部材内に成形材料を供給する成形材料供給装置と、(d)前記射出部材を回転させることによって、シリンダ部材内の成形材料を前進させて計量を行うための計量用の駆動部と、(e)前記シリンダ部材を前進させて成形材料を射出するための射出用の駆動部と、(f)前記シリンダ部材内に成形材料を供給するための供給用の駆動部と、(g)前記シリンダ部材内における射出部材の位置を保持した状態で、前記計量用の駆動部及び供給用の駆動部を駆動したときの、所定の監視変量に基づいて、前記成形材料供給口の近傍における成形材料の状態を判断する状態判定処理手段と、(h)前記成形材料の状態に基づいて、所定の制御変数を変更し、該制御変数の初期設定値を設定する初期設定値設定処理手段とを有することを特徴とする射出成形機

請求項2

前記状態判定処理手段は、ノズル部材開放した状態で前記計量用の駆動部及び供給用の駆動部を駆動する請求項1に記載の射出成形機。

請求項3

前記監視変量は射出部材に加わる軸力である請求項1に記載の射出成形機。

請求項4

前記監視変量は、前記成形材料供給口の近傍における温度である請求項1に記載の射出成形機。

請求項5

前記監視変量は、前記成形材料供給口の近傍における熱流束である請求項1に記載の射出成形機。

請求項6

前記状態判定処理手段は、前記計量用の駆動部を駆動することによる成形材料の排出量を一定にして、供給用の駆動部を駆動することによる成形材料の供給量を変更する請求項1に記載の射出成形機。

請求項7

前記状態判定処理手段は、前記供給用の駆動部を駆動することによる成形材料の供給量を一定にして、計量用の駆動部を駆動することによる成形材料の排出量を変更する請求項1に記載の射出成形機。

請求項8

シリンダ部材、該シリンダ部材内において回転自在に、かつ、進退自在に配設された射出部材、前記シリンダ部材の所定の箇所に形成された成形材料供給口と接続され、シリンダ部材内に成形材料を供給する成形材料供給装置、前記射出部材を回転させることによって、シリンダ部材内の成形材料を前進させて計量を行うための計量用の駆動部、前記シリンダ部材を前進させて成形材料を射出するための射出用の駆動部、及び前記シリンダ部材内に成形材料を供給するための供給用の駆動部を有する射出成形機の成形方法において、(a)前記シリンダ部材内における射出部材の位置を保持した状態で、前記計量用の駆動部及び供給用の駆動部を駆動したときの、所定の監視変量に基づいて、前記成形材料供給口の近傍における成形材料の状態を判断し、(b)該成形材料の状態に基づいて、所定の制御変数を変更し、該制御変数の初期設定値を設定することを特徴とする射出成形機の成形方法。

技術分野

0001

本発明は、射出成形機及び成形方法に関するものである。

背景技術

0002

従来、成形機、例えば、射出成形機においては、シリンダ部材としての加熱シリンダ内において加熱され溶融させられた樹脂を、高圧射出して金型装置キャビティ空間充填し、該キャビティ空間内において冷却して固化させることによって成形品を得ることができるようになっている。

0003

そのために、前記射出成形機は前記金型装置、型締装置及び射出装置を有し、前記型締装置は、固定プラテン及び可動プラテンを備え、型締用シリンダが可動プラテンを進退させることによって金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行われる。

0004

一方、前記射出装置は、一般に、インラインスクリュー方式のものが使用され、ホッパから供給された樹脂を加熱して溶融させる前記加熱シリンダ、及び溶融させられた樹脂を射出する射出ノズルを備え、加熱シリンダ内にスクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設される。そして、該スクリューを、後端に連結された駆動部によって前進させることにより射出ノズルから樹脂が射出され、前記駆動部によって後退させることにより樹脂の計量が行われる。

0005

ところで、前記射出装置において、加熱シリンダに樹脂を供給するために樹脂投入部が形成され、該樹脂投入部には、樹脂を収容するホッパ、樹脂を案内する案内部、該案内部における樹脂の量を検出するレベルゲージ、樹脂の量の検出結果に基づいて開閉させられる開閉バルブ等が配設され、前記レベルゲージによって案内部における樹脂の量が検出される。そして、射出及び計量が繰り返されるのに伴って樹脂の量が少なくなると、前記開閉バルブが開放され、前記ホッパ内の樹脂が案内部に供給される。

0006

ところが、前記ホッパから供給された樹脂が供給部に溜まり、供給部における樹脂の状態が密になると、樹脂に剪断熱が発生するので、樹脂が炭化し、成形品に炭化した樹脂が不純物として混入してしまう。

0007

また、供給部における樹脂の状態が密になると、計量工程において加熱シリンダの内周面と樹脂との間の摩擦抵抗が大きくなるだけでなく、摩擦抵抗が変動してしまう。したがって、十分な量の樹脂を計量することができなくなるとともに、計量される樹脂の量にばらつきが生じ、成形品の品質が低下してしまう。

0008

そこで、成形条件設定装置が配設され、供給部において、ホッパから加熱シリンダに供給される樹脂の量を少なくすることによって、飢餓計量を行い、供給部において樹脂の密の状態、すなわち、過多状態が形成されるのを防止し、疎の状態、すなわち、飢餓状態を形成するようにしている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2004−50415号公報

発明が解決しようとする課題

0009

しかしながら、前記従来の射出装置においては、計量される樹脂の量、ホッパから加熱シリンダに供給される樹脂の量等を計算し、計算結果に基づいて飢餓状態を形成したり、初期設定において、操作者が成形品の品質を監視しながら、経験に基づいて飢餓状態を形成したりする必要があるので、適正な飢餓状態を形成するのが困難になり、作業が複雑化してしまう。

0010

本発明は、前記従来の射出装置の問題点を解決して、シリンダ部材内に適正な飢餓状態を形成することができ、作業を簡素化することができる射出成形機及び成形方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0011

そのために、本発明の射出成形機においては、シリンダ部材と、該シリンダ部材内において回転自在に、かつ、進退自在に配設された射出部材と、前記シリンダ部材の所定の箇所に形成された成形材料供給口と接続され、シリンダ部材内に成形材料を供給する成形材料供給装置と、前記射出部材を回転させることによって、シリンダ部材内の成形材料を前進させて計量を行うための計量用の駆動部と、前記シリンダ部材を前進させて成形材料を射出するための射出用の駆動部と、前記シリンダ部材内に成形材料を供給するための供給用の駆動部と、前記シリンダ部材内における射出部材の位置を保持した状態で、前記計量用の駆動部及び供給用の駆動部を駆動したときの、所定の監視変量に基づいて、前記成形材料供給口の近傍における成形材料の状態を判断する状態判定処理手段と、前記成形材料の状態に基づいて、所定の制御変数を変更し、該制御変数の初期設定値を設定する初期設定値設定処理手段とを有する。

発明の効果

0012

本発明によれば、射出成形機においては、シリンダ部材と、該シリンダ部材内において回転自在に、かつ、進退自在に配設された射出部材と、前記シリンダ部材の所定の箇所に形成された成形材料供給口と接続され、シリンダ部材内に成形材料を供給する成形材料供給装置と、前記射出部材を回転させることによって、シリンダ部材内の成形材料を前進させて計量を行うための計量用の駆動部と、前記シリンダ部材を前進させて成形材料を射出するための射出用の駆動部と、前記シリンダ部材内に成形材料を供給するための供給用の駆動部と、前記シリンダ部材内における射出部材の位置を保持した状態で、前記計量用の駆動部及び供給用の駆動部を駆動したときの、所定の監視変量に基づいて、前記成形材料供給口の近傍における成形材料の状態を判断する状態判定処理手段と、前記成形材料の状態に基づいて、所定の制御変数を変更し、該制御変数の初期設定値を設定する初期設定値設定処理手段とを有する。

0013

この場合、前記シリンダ部材内における射出部材の位置を保持した状態で、前記計量用の駆動部及び供給用の駆動部を駆動したときの、所定の監視変量に基づいて、前記成形材料供給口の近傍における成形材料の状態が判断され、成形材料の状態に基づいて、所定の制御変数が変更され、該制御変数の初期設定値が設定されるようになっているので、初期設定において、シリンダ部材内に適正な飢餓状態を容易に形成することができる。しかも、初期設定において、操作者が成形品の品質を監視しながら、経験に基づいて飢餓状態を形成する必要がなくなるので、飢餓状態を形成するための作業を簡素化することができる。

発明を実施するための最良の形態

0014

以下、本発明の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。この場合、成形機としての射出成形機について説明する。

0015

図2は本発明の第1の実施の形態における射出装置を示す第1の図、図3は本発明の第1の実施の形態における射出装置を示す第2の図である。

0016

図において、31は射出成形機に配設されたインラインスクリュー方式の射出装置である。前記射出成形機は図示されない金型装置、型締装置及び前記射出装置31を有し、前記金型装置は、第1の金型としての固定金型及び第2の金型としての可動金型を備え、前記型締装置は、前記固定金型が取り付けられた固定プラテン、及び可動金型が取り付けられた可動プラテンを備え、型締用シリンダが可動プラテンを進退させることによって金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行われる。

0017

前記射出装置31は、シリンダ部材としての加熱シリンダ17、該加熱シリンダ17の前端に配設されたノズル部材としての射出ノズル18、前記加熱シリンダ17内において、回転自在に、かつ、進退自在に配設された射出部材としての、かつ、計量部材としてのスクリュー20、前記加熱シリンダ17の外周に取り付けられた加熱部材としてのヒータh11〜h13、前記加熱シリンダ17の後方に配設された駆動装置101等を備える。なお、ヒータh13の所定の箇所、本実施の形態においては、最上部の軸方向における中央に、加熱シリンダ17の温度を検出するための温度検出用の穴d1が形成され、該穴d1を介して、複数の、本実施の形態においては、二つの温度検出部としての温度センサso、siが埋設される。前記温度センサsoは加熱シリンダ17の外周面の近傍に配設され、外側検出部を、温度センサsiは加熱シリンダ17の内周面の近傍に配設され、内側検出部を構成する。

0018

前記スクリュー20は、射出部材本体としてのスクリュー本体52、及び該スクリュー本体52より前方に配設された射出部46から成り、後端の軸部51を介して前記駆動装置101と連結される。前記スクリュー本体52は、可塑化部としてのフライト部45、及び前端において、フライト部45に対して着脱自在に配設された圧力部材54を備え、前記フライト部45は、棒状の本体部分45a、及び該本体部分45aの外周面に突出させて形成された螺旋状のフライト53を備え、該フライト53に沿って螺旋状の溝67が形成される。

0019

前記圧力部材54は、前記フライト部45の前端より前方の所定の範囲に、逆流防止装置62と隣接させて形成され、所定の距離にわたって、表面に平坦な領域を形成する。

0020

また、前記射出部46は、先端に円錐形の部位を備えたヘッド部55、該ヘッド部55の後方に隣接させて形成されたロッド部56、該ロッド部56の周囲に配設された逆止リング57、及び圧力部材54の前端に取り付けられたシールリング58から成る。なお、前記ヘッド部55、ロッド部56及び図示されないねじ部によって射出部材ヘッド部としてのスクリューヘッドが、逆止リング57及びシールリング58によって、射出工程時に、成形材料としての樹脂が逆流するのを防止する逆流防止装置62が構成される。

0021

そして、計量工程時に、スクリュー20が後退させられるのに伴って、ロッド部56に対して逆止リング57が前方に移動させられ、シールリング58から離されると、逆流防止装置62によるシール解除される。また、射出工程時に、スクリュー20が前進させられるのに伴って、逆止リング57がロッド部56に対して後方に移動させられ、シールリング58に当接させられると、逆流防止装置62によるシールが行われる。

0022

前記加熱シリンダ17の後端の近傍の所定の位置には、成形材料供給口としての樹脂供給口65が形成され、該樹脂供給口65は、スクリュー20を加熱シリンダ17内における前進限位置に置いた状態において、前記溝67の後端部と対向する箇所に形成される。そして、前記樹脂供給口65に、樹脂を投入するための成形材料供給装置としての投入部81が取り付けられ、かつ、接続され、該投入部81の上端に、ペレット状の樹脂を収容する成形材料収容部としてのホッパ82が取り付けられる。該ホッパ82に収容された樹脂は、前記投入部81を介して樹脂供給口65に送られ、該樹脂供給口65から加熱シリンダ17内に供給される。

0023

前記投入部81は、水平方向に延在させて配設されたシリンダ部83、該シリンダ部83の前端から下方に延在させて配設された筒状の案内部84、前記シリンダ部83内において回転自在に配設された供給部材としてのフィードスクリュー85、該フィードスクリュー85を回転させる供給用の駆動部としてのフィードモータ86、前記シリンダ部83の外周に配設された加熱部材としてのヒータh21等を備え、前記シリンダ部83は、後端において前記ホッパ82と連結され、前端において案内部84と連通させられる。

0024

したがって、前記フィードモータ86を駆動してフィードスクリュー85を回転させると、ホッパ82内の樹脂は、シリンダ部83内に供給され、フィードスクリュー85の外周面に形成された溝に沿って前進させられ、その間に前記ヒータh21によって加熱され、予熱されて、フィードスクリュー85の前端から案内部84内に送られ、該案内部84内を落下し、加熱シリンダ17内に供給される。

0025

そして、前記樹脂供給口65の近傍に、加熱シリンダ17、樹脂供給口65及び案内部84の下端部を包囲して、冷却装置としての環状の冷却ジャケット88が配設され、該冷却ジャケット88に冷却媒体としての水が供給される。したがって、該水によって、案内部84内を落下し、樹脂供給口65を介して加熱シリンダ17に供給される樹脂が溶融するのが防止される。

0026

なお、前記スクリュー20には、前進限位置に置いたときの、主として、冷却ジャケット88及びヒータh13に対応する領域に供給部が、主として、ヒータh12に対応する領域に溶融部が、主として、ヒータh11に対応する領域に計量部が形成され、前記供給部に供給された樹脂が、溶融部で加圧されることなく溶融させられ、計量部で混練される。そのために、前記フライト部45において、フライト部45の全域、すなわち、前端から後端までの間において、前記フライト53が一定のフライトピッチで形成されるとともに、フライト53の外径であるフライト山径、及び本体部分45aの外径であるフライト谷径が一定にされ、溝67が一定の深さで形成される。

0027

本実施の形態においては、スクリュー本体52の前端に圧力部材54が配設されるようになっているが、該圧力部材54を配設することなく、スクリュー本体52の全体にわたってフライト部を形成することができる。その場合、スクリューには、前進限位置に置いたときの冷却ジャケット88及びヒータh13に対応する領域に供給部が、ヒータh12に対応する領域に圧縮部が、ヒータh11に対応する領域に計量部が形成され、供給部に供給された樹脂が、圧縮部で圧縮されながら溶融させられ、計量部で混練される。そのために、フライト部において、フライト谷径は一定にされず、供給部の前端から計量部の後端にかけて徐々に大きくされ、溝は徐々に浅くされる。

0028

次に、前記駆動装置101について説明する。

0029

図3に示されるように、前記加熱シリンダ17の後端は、前側支持部としての前方射出サポート118に取り付けられ、該前方射出サポート118と所定の距離を置いて後側支持部としての後方射出サポート119が配設される。そして、前記前方射出サポート118と後方射出サポート119との間に連結部材としての連結ロッド121が架設され、該連結ロッド121によって前記前方射出サポート118と後方射出サポート119との間に所定の距離が保持される。なお、前記前方射出サポート118、後方射出サポート119及び連結ロッド121によって射出枠が構成される。

0030

そして、前記スクリュー20の軸部51の後端には、カプラ159を介して円形の形状を有する連結体164が一体的に取り付けられ、該連結体164に筒状の支持体165が取り付けられる。なお、前記連結体164及び支持体165によって、スクリュー20と一体に回転する回転摺動部材168が構成される。前記支持体165は、軸方向においてスクリュー20のストローク分の長さを有し、外周面に雄スプライン167が形成される。

0031

前記前方射出サポート118の後端に隣接させて、前方射出サポート118と一体に、かつ、前記回転摺動部材168を包囲して、計量用の駆動部としての計量用モータ122が配設され、該計量用モータ122は、計量工程において第1の駆動状態に、射出工程において第2の駆動状態に置かれ、第1の駆動状態において前記回転摺動部材168を回転させ、第2の駆動状態において前記回転摺動部材168に伝達される回転を拘束する。

0032

また、前記計量用モータ122は、前方射出サポート118に取り付けられたステータ125、及び該ステータ125の径方向内方に配設された筒状のロータ126を備え、該ロータ126の後端にスプラインナット127が取り付けられる。

0033

該スプラインナット127は、前記計量用モータ122の第1の駆動状態において発生させられた回転を回転摺動部材168に伝達し、回転摺動部材168を回転させ、前記計量用モータ122の第2の駆動状態において発生させられた拘束力を回転摺動部材168に伝達し、回転摺動部材168が回転するのを拘束する。そのために、該回転摺動部材168は、ロータ126に対して軸方向に移動自在に配設され、前記連結体164の前端において、連結体164の外周面とロータ126の内周面とがシール130を介して摺動自在に接触させられ、前記支持体165の後端において、スプラインナット127の内周面に形成された雌スプラインと前記雄スプライン167とがスプライン係合させられる。

0034

そして、前記前方射出サポート118より後方に、互いに螺合させられたボールねじ軸181及びボールナット182から成るボールねじ183が配設される。該ボールねじ183によって運動方向変換部が、ボールねじ軸181によって第1の変換要素が、ボールナット182によって第2の変換要素が構成される。前記ボールねじ183は、ボールねじ軸181に伝達される回転の回転運動を、ボールねじ軸181の回転する直進運動、すなわち、回転直進運動に変換する。

0035

前記ボールねじ軸181は、前端から後端にかけて順次形成された小径シャフト部184、大径のねじ部185、及び射出用の駆動部としての射出用モータ123とボールねじ軸181とを連結するための連結部としての図示されないスプラインから成り、前端において、支持部材としてのベアリングbr1、br2によって回転摺動部材168に対して回転自在に、かつ、軸方向に移動不能に支持され、中央において、ボールナット182に対して回転自在に螺合させられ、支持される。そして、該ボールナット182は、荷重検出部としての、かつ、軸力検出部としてのロードセル196を介して後方射出サポート119に固定される。なお、前記ロードセル196は、第1の要素としての外側要素201、及び第2の要素としての内側要素202を備え、前記外側要素201が後方射出サポート119と射出用モータ123とによって挟まれ、内側要素202がボールナット182のフランジ部f1に固定される。

0036

次に、前記構成の射出装置31の動作について説明する。

0037

まず、計量工程時に、前記計量用モータ122を第1の駆動状態に置いて正方向に駆動するとともに、フィードモータ86を正方向に駆動すると、前記フィードスクリュー85及びスクリュー20が正方向に回転させられる。このとき、前記ホッパ82からシリンダ部83内に供給された樹脂は、前記フィードスクリュー85の溝に沿って前進させられ、その間に、予熱され、シリンダ部83の前端から案内部84内に供給され、樹脂供給口65を介して加熱シリンダ17内に供給される。なお、シリンダ部83内において樹脂は、溶融することがない温度、例えば、ガラス転移点以下の所定の温度に予熱される。

0038

そして、前記加熱シリンダ17内に供給された樹脂は、前記溝67に沿って前進させられるとともに、前記ヒータh11〜h13によって加熱され、溶融させられる。なお、樹脂は、圧力部材54より所定の距離だけ手前の圧力上昇開始点からスクリュー本体52の前端にかけて前進させられるのに伴って、圧力が次第に高くされる。

0039

続いて、樹脂は、加熱シリンダ17と圧力部材54との間の樹脂流路を通過して、更に圧力が高くされ、その間に、十分に混練された後、加熱シリンダ17とロッド部56との間の樹脂流路を通過して前進させられ、スクリューヘッドの前方に送られる。なお、計量工程時に、スクリュー20に背圧を加えるために、前記射出用モータ123が駆動され、スクリュー20の後退を抑制する。

0040

また、射出工程時に、前記射出用モータ123を駆動すると、射出用モータ123によって発生させられた回転は、ボールねじ軸181に伝達され、ボールねじ183によって回転運動が回転直進運動に変換される。その結果、ボールねじ軸181が回転しながら前進させられる。このとき、前記計量用モータ122は第2の駆動状態に置かれ、ロータ126の回転速度が制御されて0〔rpm〕にされ、拘束力が発生させられる。そして、該拘束力が前記スプラインナット127を介して回転摺動部材168に伝達され、ボールねじ軸181を介して回転摺動部材168に伝達された回転が拘束される。その結果、回転摺動部材168に一体的に取り付けられたスクリュー20は回転しない状態で前進させられる。

0041

このようにして、前記スクリュー20が前進させられると、スクリューヘッドの前方に送られた樹脂は、射出ノズル18から射出され、前記金型装置のキャビティ空間に充填される。

0042

前記ロードセル196は、計量工程時に、樹脂の圧力によってスクリュー20に加わる力(後方に向けて発生させられる。)、すなわち、軸力を検出し、射出工程時に、スクリュー20を前進させる力、すなわち、射出力を検出する。なお、前記軸力は、スクリュー20に背圧が加えられる場合、背圧と同じ値を採る。

0043

次に、前記構成の射出成形機の制御部について説明する。

0044

図1は本発明の第1の実施の形態における射出成形機の制御部を示す図である。

0045

前記射出成形機においては、射出成形機を制御し、前記フィードモータ86、計量用モータ122、射出用モータ123等を駆動したり、ヒータh11〜h13、h21を通電したりするために、制御部100が配設される。該制御部100は、演算装置としての図示されないCPU、記録装置としての図示されないメモリ等を備えるほかに、表示部105、操作部106等を備え、所定のプログラム、データ等に従って各種の演算を行い、コンピュータとして機能する。

0046

また、前記制御部100には、各温度センサso、si、ロードセル196、回転速度検出部としての、かつ、回転位置検出部としてのエンコーダ107〜109が接続される。該エンコーダ107〜109は、それぞれ、フィードモータ86、計量用モータ122及び射出用モータ123に配設され、フィードモータ86、計量用モータ122及び射出用モータ123の各回転速度及び各回転位置磁極位置)を検出する。

0047

ところで、前記ホッパ82から供給された樹脂が樹脂供給口65の近傍に位置させられる前記供給部に溜まり、供給部において樹脂の過多状態が形成されると、樹脂に剪断熱が発生するので、樹脂が炭化し、成形品に炭化した樹脂が不純物として混入してしまう。

0048

また、樹脂の過多状態が形成されると、計量工程において加熱シリンダ17の内周面と樹脂との間の摩擦抵抗が大きくなるだけでなく、摩擦抵抗が変動してしまう。したがって、十分な量の樹脂を計量することができなくなるとともに、計量される樹脂の量にばらつきが生じ、成形品の品質が低下してしまう。

0049

そこで、供給部において、ホッパ82から加熱シリンダ17に供給される樹脂の量を少なくすることによって、飢餓計量を行い、供給部において樹脂が過多状態を形成するのを防止し、飢餓状態を形成するようにしている。

0050

そのために、飢餓計量を行うに当たり、スクリュー20の径から計量される樹脂の量、ホッパ82から加熱シリンダ17に供給される樹脂の量等を計算し、計算結果に基づいて飢餓状態を形成したり、射出装置31の運転を開始するための初期設定において、操作者が成形品の品質を監視しながら、経験に基づいて飢餓状態を形成したりする必要があるので、適正な飢餓状態を形成するのが困難になり、作業が複雑化してしまう。

0051

そこで、前記制御部100は、スクリュー20及びフィードモータ86のうちの一方の回転速度、本実施の形態においては、スクリュー20の回転速度を一定にし、他方の回転速度、本実施の形態においては、フィードモータ86の回転速度を変化させることによって、射出装置31の運転を開始する際に、供給部に樹脂の飢餓状態を形成するための初期設定を行い、フィードスクリュー85を回転させたときの加熱シリンダ17に供給される樹脂の量、すなわち、供給量(供給樹脂量)の初期値を表す初期供給量を算出するようにしている。この場合、供給量は、供給部に形成される樹脂の状態を設定するための所定の変数、すなわち、制御変数を構成し、前記初期供給量は、前記制御変数の初期設定値を構成し、成形条件を表す。

0052

図4は本発明の第1の実施の形態における制御部の動作を示すフローチャート図5は本発明の第1の実施の形態における樹脂の特性を示す図、図6は本発明の第1の実施の形態における制御部の動作を示すタイムチャートである。なお、図5において、横軸に時間を、縦軸に軸力を採ってある。

0053

まず、射出ノズル18を開放した状態(ノズルタッチをしていない状態)で、前記制御部100の図示されない主回転速度制御処理手段(主回転速度制御処理部)は、主回転速度制御処理を行い、計量用モータ122を正方向に駆動し、エンコーダ108によって検出されたスクリュー20の回転速度及び設定値に基づいて、スクリュー20を設定値(一定の回転速度)で回転させ、計量を行う。この場合、必要に応じて加熱シリンダ17の温度が設定される。なお、この時点では、フィードモータ86は駆動されていないので、実際には樹脂は加熱シリンダ17内に供給されていない。

0054

続いて、前記制御部100の図示されない位置保持処理手段(位置保持処理部)は、位置保持処理を行い、射出用モータ123の回転位置に基づいて射出用モータ123を駆動し、スクリュー20を所定の位置、本実施の形態においては、前進限位置に保持する。なお、射出用モータ123の回転位置は、スクリュー20の位置に比例するので、回転位置を検出することによってスクリュー20の位置を検出することができる。

0055

次に、前記制御部100の図示されない副回転速度制御処理手段(副回転速度制御処理部)は、副回転速度制御処理を行い、フィードモータ86を正方向に駆動し、フィードスクリュー85を正方向に回転させて、前記初期供給量を算出する処理を開始するに当たり、初期条件による樹脂の供給、本実施の形態においては、供給量の算出開始値で樹脂の供給を開始する。

0056

この場合、前記算出開始値は、スクリュー20を前記設定値で回転させることによって射出ノズル18から排出される樹脂の量、すなわち、排出量(計量樹脂量)の1/5程度にされる。なお、前記算出開始値は、少ないほど好ましい。

0057

そして、加熱シリンダ17に樹脂が供給され、加熱シリンダ17内において樹脂が溶融させられ、スクリューヘッドの前方に送られると、スクリュー20は樹脂の圧力を受けて後退しようとする。その場合、前述されたように、前記位置保持処理手段は、射出用モータ123を駆動してスクリュー20を前進限位置に保持するので、ロードセル196によって軸力(背圧と同じ値を採る。)を検出することができる。

0058

ところで、ホッパ82によって加熱シリンダ17に樹脂が供給されているときの軸力を監視すると、図5に示されるように、供給部において樹脂が飢餓状態を形成している場合、軸力はパターンQ1で示されるように低い領域で安定するのに対して、供給部において樹脂が過多状態を形成している場合、軸力はパターンQ2で示されるように高い領域で大きく変動する。

0059

したがって、軸力を監視することによって、供給部において樹脂が飢餓状態を形成しているかどうか、又は過多状態を形成しているかどうかを判断することができる。なお、本実施の形態においては、軸力によって監視変量が構成され、ロードセル196によって監視変量検出部が構成される。

0060

また、図6に示されるように、ホッパ82による樹脂の供給が開始されるのに伴って、徐々に軸力が大きくなり、樹脂の供給量が少ない場合、軸力が小さい領域AR1で定常状態になり、飢餓状態が形成され、樹脂の供給量が多い場合、軸力が大きい領域AR2で定常状態になり、過多状態が形成される。

0061

そこで、前記制御部100の監視変量判定処理手段(監視変量判定処理部)としての図示されない軸力判定処理手段(軸力判定処理部)は、監視変量判定処理としての軸力判定処理を行い、ロードセル196によって検出された軸力を読み込み、軸力が定常状態になるのを待機する。この場合、軸力が定常状態になったかどうかは、例えば、所定の時間内における軸力の最小値最大値との差が設定範囲内に収まるかどうかによって判断することができる。すなわち、前記軸力判定処理手段は、軸力の最小値と最大値との差が設定範囲内に収まる場合、軸力が定常状態になったと判断し、軸力の最小値と最大値との差が設定範囲内に収まらない場合、軸力が定常状態になっていないと判断する。

0062

そして、軸力が定常状態になると、前記制御部100の図示されない状態判定処理手段(状態判定処理部)は、状態判定処理を行い、樹脂が飢餓状態を形成しているか、又は過多状態を形成しているかを判断する。この場合、樹脂が飢餓状態を形成しているか、又は過多状態を形成しているかは、例えば、所定の時間内における軸力の微分値の絶対値の合計が所定の範囲内に収まるかどうかによって判断することができる。すなわち、前記状態判定処理手段は、軸力の微分値の絶対値の合計が所定の範囲内に収まる場合、樹脂が飢餓状態を形成していると判断し、軸力の微分値の絶対値の合計が所定の範囲内に収まらない場合、樹脂が過多状態を形成していると判断する。

0063

そして、前記制御部100の図示されない初期設定値設定処理手段(初期設定値設定処理部)は、初期設定値設定処理を行い、前記状態判定処理手段によって判定された樹脂の状態に基づいて、供給量を変更し、初期供給量を算出して設定する。そのために、前記初期設定値設定処理手段の変数変更処理手段(変数変更処理部)は、変数変更処理を行い、樹脂が過多状態を形成していると判断されると、前記供給量を少なくし、樹脂が飢餓状態を形成していると判断されると、前記供給量を多くする。この場合、最初の供給量は前記算出開始値にされる。

0064

樹脂が飢餓状態を形成している場合、前記変数変更処理手段は、そのときの算出された供給量に、1より大きい値の増加用の係数αを乗算することによって前記供給量を多くし、係数αを乗算する前の供給量を下方の閾値としての下限値として設定する。そして、新たに算出された供給量の樹脂を供給しても、樹脂が飢餓状態を形成している場合、その都度、前記係数αによる乗算によって供給量を多くし、下限値を更新する。一方、樹脂が過多状態を形成している場合、前記変数変更処理手段は、そのときの算出された供給量に、1より小さい値の減少用の係数βを乗算することによって前記供給量を少なくし、係数βを乗算する前の供給量を上方の閾値としての上限値として設定する。そして、新たに算出された供給量の樹脂を供給しても、樹脂が過多状態を形成している場合、その都度、前記係数βによる乗算よって供給量を少なくし、上限値を更新する。なお、前記係数αは、
1<α<2
の範囲の値とし、前記係数βは、
0<β<1
の範囲の値とし、かつ、
α<1/β
とする。

0065

続いて、前記初期設定値設定処理手段の収束判定処理手段(収束判定処理部)は、収束判定処理を行い、前記供給量が所定の収束条件収束したかどうかを判断する。該収束条件は、前記変数変更処理において供給量を多くしていく場合、供給量がその都度設定された下限値より少なくなったときに成立し、前記変数変更処理において供給量を少なくしていく場合、供給量がその都度設定された上限値より多くなったときに成立する。

0066

例えば、係数αによる乗算を行って、供給量を多くした結果、樹脂が過多状態を形成し、それに伴って、係数βによる乗算を行って、供給量を少なくしたときに、供給量が下限値より少なくなった場合に前記収束条件は成立する。なお、このとき、収束判定処理手段は、前記下限値を初期供給量を算出するための基準値とする。

0067

また、係数βによる乗算を行って、供給量を少なくした結果、樹脂が飢餓状態を形成し、それに伴って、係数αによる乗算を行って、供給量を多くしたときに、供給量が上限値より多くなった場合に成立する。なお、このとき、収束判定処理手段は、前記上限値を初期供給量を算出するための基準値とする。

0068

このようにして、供給量を多くしていく場合、飢餓状態から過多状態に移行する直前の供給量が、供給量を少なくしていく場合、過多状態から飢餓状態に移行する直前の供給量が、前記基準値とされる。すなわち、樹脂が飢餓状態から過多状態に移行したり、過多状態から飢餓状態に移行したりする際の供給量が基準値とされる。

0069

なお、本実施の形態においては、供給量が下限値より少なくなった場合、又は上限値より多くなった場合に収束条件が成立するように設定されているが、供給量を少なくした場合の値と下限値との差が、あらかじめ設定された範囲内になった場合、又は供給量を多くした場合の値と上限値との差が、あらかじめ設定された範囲内になった場合に収束条件が成立するように設定することができる。

0070

続いて、収束条件が成立すると、前記初期設定値設定処理手段の初期設定値算出処理手段(初期設定値算出処理部)は、初期設定値算出処理を行い、前記基準値に安全率γ
0<γ<1
を乗算し、初期供給量を算出し、設定する。したがって、基準値より小さい初期供給量で樹脂が供給されるので、過多状態が形成されるのを確実に防止することができる。

0071

このように、本実施の形態においては、軸力のパターンに基づいて樹脂の供給量を変更することによって、過多状態が形成されず、供給量と排出量とが均衡した状態を形成することができる初期供給量を算出することができる。したがって、初期設定において、加熱シリンダ17内に適正な飢餓状態を容易に形成することができる。しかも、初期設定において、操作者が成形品の品質を監視しながら、経験に基づいて飢餓状態を形成する必要がなくなるので、飢餓状態を形成するための作業を簡素化することができる。

0072

次に、フローチャートについて説明する。
テップS1スクリュー20を前進限位置に保持する。
ステップS2初期条件による樹脂の供給を開始する。
ステップS3軸力が定常状態になるのを待機し、定常状態になった場合はステップS4に進む。
ステップS4状態判定処理を行う。
ステップS5過多状態を形成しているかどうかを判断する。過多状態を形成している場合はステップS6に、形成していない場合はステップS7に進む。
ステップS6供給量を少なくする。
ステップS7 供給量を多くする。
ステップS8 供給量が収束したかどうかを判断する。供給量が収束した場合はステップS9に進み、収束していない場合はステップS3に戻る。
ステップS9初期供給量を算出し、処理を終了する。

0073

ところで、ホッパ82によって加熱シリンダ17に樹脂が供給されているときの供給部の近傍における温度を監視すると、供給部において樹脂が飢餓状態を形成している場合、温度は所定の領域で安定するのに対して、供給部において樹脂が過多状態を形成している場合、温度は低い領域で変動する。

0074

そこで、初期設定において、温度を監視することによって、供給部における樹脂の飢餓状態を形成するようにした本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

0075

図7は本発明の第2の実施の形態における制御部の動作を示すフローチャートである。

0076

まず、ノズル部材としての射出ノズル18を開放した状態で、前記主回転速度制御処理手段は、計量用の駆動部としての計量用モータ122を正方向に駆動し、エンコーダ108によって検出された射出部材としての、かつ、計量部材としてのスクリュー20の回転速度及び設定値に基づいて、スクリュー20を設定値で回転させ、計量を行う。

0077

続いて、前記位置保持処理手段は、射出用の駆動部としての射出用モータ123の回転位置に基づいて射出用モータ123を駆動し、スクリュー20を所定の位置、本実施の形態においては、前進限位置に保持する。

0078

次に、前記副回転速度制御処理手段は、供給用の駆動部としてのフィードモータ86を正方向に駆動し、供給部材としてのフィードスクリュー85を正方向に回転させて、前記初期供給量を算出する処理を開始するに当たり、前記算出開始値で成形材料としての樹脂の供給を開始する。

0079

ところで、前記温度検出部としての二つの温度センサso、siのうちの一方、本実施の形態においては、温度センサsiによってシリンダ部材としての加熱シリンダ17の温度を監視することにより、供給部における樹脂の飢餓状態が形成されているかどうかを判断するようにしている。なお、本実施の形態においては、温度によって監視変量が構成され、温度センサso、siによって監視変量検出部が構成される。

0080

そのために、成形材料収容部としてのホッパ82によって加熱シリンダ17に樹脂が供給されているときの供給部の近傍における温度を監視すると、供給部において樹脂が飢餓状態を形成している場合、温度は所定の領域で安定するのに対して、供給部において樹脂が過多状態を形成している場合、温度は低い領域で変動する。

0081

したがって、温度を監視することによって、供給部において樹脂が飢餓状態を形成しているかどうか、又は過多状態を形成しているかどうかを判断することができる。

0082

また、加熱部材としてのヒータh11〜h13がオンにされ、ホッパ82による樹脂の供給が開始されるのに伴って、加熱シリンダ17の温度が徐々に高くなるが、樹脂の供給量が少ない場合、温度は所定の高さの領域で定常状態になり、飢餓状態が形成され、樹脂の供給量が多い場合、温度は低い領域で定常状態になり、過多状態が形成される。

0083

そこで、前記制御部100の監視変量判定処理手段としての図示されない温度判定処理手段(温度判定処理部)は、監視変量判定処理としての温度判定処理を行い、温度センサsiによって検出された温度を読み込み、温度が定常状態になるのを待機する。この場合、温度が定常状態になったかどうかは、例えば、所定の時間内における温度の最小値と最大値との差が設定範囲内に収まるかどうかによって判断することができる。すなわち、前記温度判定処理手段は、温度の最小値と最大値との差が設定範囲内に収まる場合、温度が定常状態になったと判断し、温度の最小値と最大値との差が設定範囲内に収まらない場合、温度が定常状態になっていないと判断する。

0084

そして、温度が定常状態になると、前記状態判定処理手段は、樹脂が飢餓状態を形成しているか、又は過多状態を形成しているかを判断する。この場合、樹脂が飢餓状態を形成しているか、又は過多状態を形成しているかは、例えば、温度が所定の範囲内に収まり、かつ、所定の時間内における温度の微分値の絶対値の合計が所定の範囲内に収まるかどうかによって判断することができる。すなわち、前記状態判定処理手段は、温度が所定の範囲内に収まり、温度の微分値の絶対値の合計が所定の範囲内に収まる場合、樹脂が飢餓状態を形成していると判断し、前記温度が所定の範囲より低く、温度の微分値の絶対値の合計が所定の範囲内に収まらない場合、樹脂が過多状態を形成していると判断する。

0085

そして、前記初期設定値設定処理手段は、前記状態判定処理手段によって判定された樹脂の状態に基づいて、供給量を変更し、初期供給量を算出して設定する。そのために、前記変数変更処理手段は、樹脂が過多状態を形成していると判断されると、前記供給量を少なくし、樹脂が飢餓状態を形成していると判断されると、前記供給量を多くする。

0086

樹脂が飢餓状態を形成している場合、前記変数変更処理手段は、そのときの算出された供給量に、1より大きい値の増加用の係数αを乗算することによって前記供給量を多くし、係数αを乗算する前の供給量を下方の閾値としての下限値として設定する。そして、新たに算出された供給量の樹脂を供給しても、樹脂が飢餓状態を形成している場合、その都度、前記係数αによる乗算によって供給量を多くし、下限値を更新する。一方、樹脂が過多状態を形成している場合、前記変数変更処理手段は、そのときの算出された供給量に、1より小さい値の減少用の係数βを乗算することによって前記供給量を少なくし、係数βを乗算する前の供給量を上方の閾値としての上限値として設定する。そして、新たに算出された供給量の樹脂を供給しても、樹脂が過多状態を形成している場合、その都度、前記係数βによる乗算よって供給量を少なくし、上限値を更新する。なお、前記係数α、βは、第1の実施の形態と同じ値を採る。

0087

続いて、前記収束判定処理手段は、供給量が所定の収束条件で収束したかどうかを判断する。該収束条件が成立するかどうかは、第1の実施の形態と同様に、前記変数変更処理における供給量、下限値及び上限値に基づいて判断される。

0088

このようにして、供給量を多くしていく場合、飢餓状態から過多状態に移行する直前の供給量が、供給量を少なくしていく場合、過多状態から飢餓状態に移行する直前の供給量が、前記基準値とされる。すなわち、樹脂が飢餓状態から過多状態に移行したり、過多状態から飢餓状態に移行したりする際の供給量が基準値とされる。

0089

次に、収束条件が成立すると、前記初期設定値算出処理手段は、前記基準値に、第1の実施の形態と同様に、安全率γを乗算し、初期供給量を算出し、設定する。したがって、基準値より小さい初期供給量で樹脂が供給されるので、過多状態が形成されるのを確実に防止することができる。

0090

このように、本実施の形態においては、温度のパターンに基づいて樹脂の供給量を変更することによって、過多状態が形成されず、供給量と排出量とが均衡した状態を形成することができる初期供給量を算出することができる。したがって、初期設定において、加熱シリンダ17内に適正な飢餓状態を容易に形成することができる。しかも、初期設定において、操作者が成形品の品質を監視しながら、経験に基づいて飢餓状態を形成する必要がなくなるので、飢餓状態を形成するための作業を簡素化することができる。

0091

次に、フローチャートについて説明する。
ステップS11スクリュー20を前進限位置に保持する。
ステップS12初期条件による樹脂の供給を開始する。
ステップS13 温度が定常状態になるのを待機し、定常状態になった場合はステップS14に進む。
ステップS14状態判定処理を行う。
ステップS15過多状態を形成しているかどうかを判断する。過多状態を形成している場合はステップS16に、形成していない場合はステップS17に進む。
ステップS16供給量を少なくする。
ステップS17 供給量を多くする。
ステップS18 供給量が収束したかどうかを判断する。供給量が収束した場合はステップS19に進み、収束していない場合はステップS13に戻る。
ステップS19初期供給量を算出し、処理を終了する。

0092

ところで、ホッパ82によって加熱シリンダ17に樹脂が供給されているときの供給部の近傍におけるヒータh11〜h13から樹脂への熱の流れ、すなわち、熱流束を監視すると、供給部において樹脂が飢餓状態を形成している場合、温度は所定の領域で安定するのに対して、供給部において樹脂が過多状態を形成している場合、温度は低い領域で変動する。

0093

そこで、初期設定において、熱流束を監視することによって、供給部における樹脂の飢餓状態を形成するようにした本発明の第3の実施の形態について説明する。なお、第1、第2の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

0094

図8は本発明の第3の実施の形態における制御部の動作を示すフローチャートである。

0095

まず、ノズル部材としての射出ノズル18を開放した状態で、前記主回転速度制御処理手段は、計量用の駆動部としての計量用モータ122を正方向に駆動し、エンコーダ108によって検出された射出部材としての、かつ、計量部材としてのスクリュー20の回転速度及び設定値に基づいて、スクリュー20を設定値で回転させ、計量を行う。

0096

続いて、前記位置保持処理手段は、射出用の駆動部としての射出用モータ123の回転位置に基づいて射出用モータ123を駆動し、スクリュー20を所定の位置、本実施の形態においては、前進限位置に保持する。

0097

次に、前記副回転速度制御処理手段は、供給用の駆動部としてのフィードモータ86を正方向に駆動し、供給部材としてのフィードスクリュー85を正方向に回転させて、前記初期供給量を算出する処理を開始するに当たり、供給量の算出開始値で成形材料としての樹脂の供給を開始する。

0098

ところで、前記温度検出部としての二つの温度センサso、siによって加熱部材としての加熱シリンダ17の温度を検出し、検出された温度、すなわち、検出温度を比較すると、前記温度センサsoは加熱シリンダ17の外周面の近傍に配設され、温度センサsiは加熱シリンダ17の内周面の近傍に配設されるので、加熱シリンダ17内の樹脂の状態によって検出温度が変動する。そして、各検出温度に基づいて熱流束を算出し、監視することができる。

0099

そこで、本実施の形態においては、熱流束を監視することによって、供給部における樹脂の飢餓状態が形成されるかどうかを判断するようにしている。なお、本実施の形態においては、熱流束によって監視変量が構成され、温度センサso、siによって監視変量検出部が構成される。

0100

そのために、成形材料収容部としてのホッパ82によって加熱シリンダ17に樹脂が供給されているときの供給部の近傍における熱流束を監視すると、供給部において樹脂が飢餓状態を形成している場合、熱流束は所定の領域で安定するのに対して、供給部において樹脂が過多状態を形成している場合、樹脂が熱を奪うので、熱流束は低い領域で変動する。

0101

したがって、熱流束を監視することによって、供給部において樹脂が飢餓状態を形成しているかどうか、又は過多状態を形成しているかどうかを判断することができる。

0102

また、加熱部材としてのヒータh11〜h13がオンにされ、ホッパ82による樹脂の供給が開始されるのに伴って、熱流束が徐々に大きくなるが、樹脂の供給量が少ない場合、熱流束は所定の高さの領域で定常状態になり、飢餓状態が形成され、樹脂の供給量が多い場合、熱流束は低い領域で定常状態になり、過多状態が形成される。

0103

そこで、前記制御部100の監視変量判定処理手段としての図示されない熱流束判定処理手段(熱流束判定処理部)は、監視変量判定処理としての熱流束判定処理を行い、温度センサso、siによって検出された温度を読み込み、検出温度に基づいて熱流束を算出し、熱流束が定常状態になるのを待機する。この場合、熱流束が定常状態になったかどうかは、例えば、所定の時間内における熱流束の最小値と最大値との差が設定範囲内に収まるかどうかによって判断することができる。すなわち、熱流束判定処理手段は、熱流束の最小値と最大値との差が設定範囲内に収まる場合、熱流束が定常状態になったと判断し、熱流束の最小値と最大値との差が設定範囲内に収まらない場合、熱流束が定常状態になっていないと判断する。

0104

そして、熱流束が定常状態になると、前記状態判定処理手段は、樹脂が飢餓状態を形成しているか、又は過多状態を形成しているかを判断する。この場合、樹脂が飢餓状態を形成しているか、又は過多状態を形成しているかは、例えば、熱流束が所定の範囲内に収まり、かつ、所定の時間内における熱流束の微分値の絶対値の合計が所定の範囲内に収まるかどうかによって判断することができる。すなわち、前記状態判定処理手段は、熱流束が所定の範囲内に収まり、熱流束の微分値の絶対値の合計が所定の範囲内に収まる場合、飢餓状態を形成していると判断し、前記熱流束が所定の範囲より低く、熱流束の微分値の絶対値の合計が所定の範囲内に収まらない場合、過多状態を形成していると判断する。

0105

そして、前記変数変更処理手段は、樹脂が過多状態を形成していると判断されると、前記供給量を少なくし、樹脂が飢餓状態を形成していると判断されると、前記供給量を多くする。

0106

樹脂が飢餓状態を形成している場合、前記変数変更処理手段は、そのときの算出された供給量に、1より大きい値の増加用の係数αを乗算することによって前記供給量を多くし、係数αを乗算する前の供給量を下方の閾値としての下限値として設定する。そして、新たに算出された供給量の樹脂を供給しても、樹脂が飢餓状態を形成している場合、その都度、前記係数αによる乗算によって供給量を多くし、下限値を更新する。一方、樹脂が過多状態を形成している場合、前記変数変更処理手段は、そのときの算出された供給量に、1より小さい値の減少用の係数βを乗算することによって前記供給量を少なくし、係数βを乗算する前の供給量を上方の閾値としての上限値として設定する。そして、新たに算出された供給量の樹脂を供給しても、樹脂が過多状態を形成している場合、その都度、前記係数βによる乗算よって供給量を少なくし、上限値を更新する。なお、前記係数α、βは、第1の実施の形態と同じ値を採る。

0107

続いて、前記収束判定処理手段は、供給量が所定の収束条件で収束したかどうかを判断する。該収束条件が成立するかどうかは、第1の実施の形態と同様に、前記変数変更処理における供給量、下限値及び上限値に基づいて判断される。

0108

このようにして、供給量を多くしていく場合、飢餓状態から過多状態に移行する直前の供給量が、供給量を少なくしていく場合、過多状態から飢餓状態に移行する直前の供給量が、前記基準値とされる。すなわち、樹脂が飢餓状態から過多状態に移行したり、過多状態から飢餓状態に移行したりする際の供給量が基準値とされる。

0109

続いて、収束条件が成立すると、前記初期設定値算出処理手段は、前記基準値に、第1の実施の形態と同様に、安全率γを乗算し、初期供給量を算出し、設定する。したがって、基準値より小さい初期供給量で樹脂が供給されるので、過多状態が形成されるのを確実に防止することができる。

0110

このように、本実施の形態においては、熱流束のパターンに基づいて樹脂の供給量を変更することによって、過多状態が形成されず、供給量と排出量とが均衡した状態を形成することができる初期供給量を算出することができる。したがって、初期設定において、加熱シリンダ17内に適正な飢餓状態を容易に形成することができる。しかも、初期設定において、操作者が成形品の品質を監視しながら、経験に基づいて飢餓状態を形成する必要がなくなるので、飢餓状態を形成するための作業を簡素化することができる。

0111

次に、フローチャートについて説明する。
ステップS21スクリュー20を前進限位置に保持する。
ステップS22初期条件による樹脂の供給を開始する。
ステップS23熱流束が定常状態になるのを待機し、定常状態になった場合はステップS24に進む。
ステップS24状態判定処理を行う。
ステップS25過多状態を形成しているかどうかを判断する。過多状態を形成している場合はステップS26に、形成していない場合はステップS27に進む。
ステップS26供給量を少なくする。
ステップS27 供給量を多くする。
ステップS28 供給量が収束したかどうかを判断する。供給量が収束した場合はステップS29に進み、収束していない場合はステップS23に戻る。
ステップS29初期供給量を算出し、処理を終了する。

0112

ところで、前記各実施の形態において、前記制御部100は、スクリュー20の回転速度を一定にし、フィードモータ86の回転速度を変化させることによって、供給量の初期供給量を算出するようにしているが、フィードモータ86の回転速度を一定にし、スクリュー20の回転速度を変化させることによって、射出装置31の運転を開始する際に、供給部に樹脂の飢餓状態を形成するための初期設定を行い、スクリュー20回転させることによって射出ノズル18からの排出量の初期排出量を算出することができる。なお、この場合、排出量は、供給部に形成される樹脂の状態を設定するための所定の変数、すなわち、制御変数を構成し、前記初期排出量は、前記制御変数の初期設定値を構成し、成形条件を表す。

0113

そして、まず、前記主回転速度制御処理手段は、計量用モータ122を正方向に駆動し、スクリュー20を回転させ、計量を行い、前記初期設定量を算出する処理を開始するに当たり、初期条件による樹脂の排出、すなわち、排出量の算出開始値で樹脂の排出を開始する。

0114

続いて、前記位置保持処理手段は、射出用モータ123の回転位置に基づいて射出用モータ123を駆動し、スクリュー20を所定の位置、本実施の形態においては、前進限位置に保持する。

0115

次に、前記副回転速度制御処理手段は、フィードモータ86を正方向に駆動し、エンコーダ107によって検出されたフィードスクリュー85の回転速度及び設定値に基づいて、フィードスクリュー85を設定値(一定の回転速度)で回転させ、樹脂を供給する。

0116

この状態で、スクリュー20によって樹脂が排出されているときの軸力、供給部の近傍における温度、供給部の近傍におけるヒータh11〜h13から樹脂への熱の流れを表す熱流束等を監視すると、供給部において樹脂が飢餓状態を形成しているか、過多状態を形成しているかを判断することができる。

0117

したがって、ロードセル196によって検出された軸力、供給部の近傍における温度、供給部の近傍におけるヒータh11〜h13から樹脂への熱の流れを表す熱流束等に基づいて、軸力、温度、熱流束等が定常状態になったかどうかを判断し、定常状態になった場合、供給部において、樹脂が飢餓状態を形成しているか、又は過多状態を形成しているかを判断することができる。

0118

そして、樹脂が過多状態を形成していると判断されると、前記排出量が多くされ、樹脂が飢餓状態を形成していると判断されると、前記排出量が少なくされ、排出量が所定の収束条件で収束したかどうかが判断される。そして、収束条件が成立すると、基準値に安全率が乗算され、初期設定量が算出される。

0119

前記各実施の形態においては、射出装置31の運転を開始するための初期設定において、初期供給量又は初期排出量を設定する場合について説明しているが、射出装置31の運転を開始した後の計量工程時に、樹脂の供給量又は排出量が最適な値になるように、再び初期供給量又は初期排出量を設定する場合に適用することもできる。

0120

なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

図面の簡単な説明

0121

本発明の第1の実施の形態における射出成形機の制御部を示す図である。
本発明の第1の実施の形態における射出装置を示す第1の図である。
本発明の第1の実施の形態における射出装置を示す第2の図である。
本発明の第1の実施の形態における制御部の動作を示すフローチャートである。
本発明の第1の実施の形態における樹脂の特性を示す図である。
本発明の第1の実施の形態における制御部の動作を示すタイムチャートである。
本発明の第2の実施の形態における制御部の動作を示すフローチャートである。
本発明の第3の実施の形態における制御部の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

0122

17加熱シリンダ
20スクリュー
31射出装置
65樹脂供給口
81投入部
86フィードモータ
122計量用モータ
123 射出用モータ

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