JP6795716B1

JP6795716B1 - 射出装置および射出制御方法

Info

Publication number: JP6795716B1
Application number: JP2020033115A
Authority: JP
Inventors: 合葉　修司; 修司合葉; 晋吾谷口; 翼岡野
Original assignee: Sodick Co Ltd
Current assignee: Sodick Co Ltd
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2020-02-28
Publication date: 2020-12-02
Anticipated expiration: 2040-02-28
Also published as: US11911944B2; JP2021133632A; CN113320107A; US20210268703A1

Abstract

【課題】ハイサイクル成形時においても射出ノズルからの洟垂れ現象を防止することができ、かつ熱安定性の悪い樹脂を適切に可塑化し成形することが可能な射出装置および射出制御方法を提供する。【解決手段】本発明の射出装置１０は成形材料を貯留し前方に射出ノズル３３を備えた射出シリンダ３０と、射出シリンダ３０内で後退移動する射出プランジャ３１と、射出プランジャ３１を後退移動させる射出プランジャ駆動装置５０，１５０と、射出制御装置６０，１６０を備え、射出制御装置６０，１６０は、射出シリンダ３０内に供給された成形材料を計量する可塑化計量工程において、射出プランジャ駆動装置５０，１５０により射出プランジャ３１を後退させて計量を行うことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、可塑化ユニットと射出ユニットとが分離されたスクリュプリプラ式射出成形機において、特に可塑化計量工程に特徴を有する射出装置および射出制御方法に関する。

一般的に射出成形機は、型締装置と射出装置を備えて、その型締装置で金型の開閉や締め付けを行い、その射出装置で流動可能な状態の成形材料を金型内のスプル部やランナ部やゲート部などの流路を介してキャビティに射出充填を行う。その射出成形機は、例えば１回の成形サイクルで、金型を閉じる型閉工程、金型を締め付ける型締工程、計量された流動可能な状態の成形材料を金型内に射出充填する射出工程、金型内の流動可能な状態の成形材料を固化させる固化工程（例えば、冷却工程）、金型を開く型開工程、そして、金型から成形品を取り出すための取り出し工程（例えば、突き出し工程）を順次行うとともに、前記固化工程を開始したあとから前記射出工程を開始する前までの間に、成形材料に応じて溶融や混合などを行うとともに流動可能な状態の成形材料を計量する計量工程（例えば熱可塑性樹脂材料の場合、可塑化計量工程）を同時に行う。また、使用される成形材料にも、熱可塑性樹脂材料や熱硬化性樹脂材料や金属材料や液状樹脂材料などがある。

例えば、熱可塑性樹脂材料を射出成形するプラスチック射出成形機の射出装置は、１本のインラインスクリュで樹脂材料の可塑化溶融とその溶融樹脂の射出充填とを行うインラインスクリュ式射出装置、または、可塑化スクリュで樹脂材料の可塑化溶融を行う可塑化ユニットとその溶融樹脂を射出プランジャで射出充填を行う射出ユニットを別設したスクリュプリプラ式射出装置に大別される。スクリュプリプラ式射出装置は、逆流防止用のチェックリングを射出プランジャに備えている必要がないので、そのリングの閉まり遅れによる溶融樹脂の計量のバラツキがなく、計量精度が良いとされる。

そのような射出成形機の射出装置は、射出シリンダと、その射出シリンダ内に進退自在に備えられる射出プランジャと、その射出シリンダ前部に射出ノズルと、その射出シリンダのシリンダ孔内であって、その射出プランジャの先端面の前方に形成される射出室と、を少なくとも備える。可塑化計量工程において、樹脂材料は、可塑化スクリュの回転による剪断発熱とヒータによる加熱によって可塑化溶融されながら、連通路を通して射出室内に向けて押し出されると共に、その溶融樹脂が、射出プランジャを後退させることによって所定の背圧を受けながら、射出プランジャが後退した距離に応じて溶融樹脂が計量される（特許文献１、特許文献２）。

特許第６２８１９９９号公報特開平０９−１２３２４１号公報

一般的に、可塑化計量工程においては、射出シリンダ内を流れる溶融樹脂に空気が巻き込まれるのを防ぐため、射出プランジャに対して正の背圧を設定するかもしくは背圧を０に設定している。正の背圧を設定すると、可塑化計量工程において射出シリンダ内の圧力が上昇し、それに伴い射出シリンダ内の温度が上昇する。このような射出シリンダ内の温度の上昇は、熱安定性の悪い樹脂を射出成形の材料として使用した場合、樹脂を分解させてしまうという問題が生じていた。また、射出プランジャの背圧を０に設定している場合であっても、成形サイクルを繰り返すうちに、射出プランジャの後方で射出シリンダと射出プランジャの間の隙間に固化した樹脂が残留し、その樹脂が抵抗となって射出プランジャの後方への移動を妨げてしまう。その結果、射出シリンダ内の圧力および温度が変動して、溶融樹脂に悪影響を及ぼしてしまう。

さらにハイサイクル成形においては射出プランジャでの可塑化計量中に冷却工程が完了し、型開工程へと切り替わる。射出プランジャに対して正の背圧または背圧が０に設定されている状態で計量し、その計量中に金型を開くと、大気圧と比較して射出シリンダ内の圧力が高いため、射出ノズルから溶融樹脂が流れ出てしまい（洟垂れ現象）、この流れ出た溶融樹脂は次サイクルで金型が挟み込み、金型本体を傷つけてダメージを与えてしまうという問題があった。

また、上述で説明した洟垂れ現象を防止するために、可塑化計量工程が終了した後、射出工程を開始する前に射出プランジャをわずかに後退させる、いわゆるサックバック工程が行う場合がある。しかしながら、このサックバック工程は射出シリンダ内を負圧とするため、射出ノズルから空気が入り込み、気泡となって溶融樹脂内に混在してしまう。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、ハイサイクル成形時においても射出ノズルからの洟垂れ現象を防止することができ、かつ熱安定性の悪い樹脂を適切に可塑化し成形することが可能な射出装置および射出制御方法を提供することを目的とする。
また本発明はサックバック工程を省略しても洟垂れ現象を防止することが可能な射出装置および射出制御方法を提供することを目的とする。

本願発明者はかかる課題を鋭意検討した結果、可塑化計量工程において射出プランジャを能動的に後退させることおよび射出プランジャが後退した場合の射出プランジャの停止位置に対して創意工夫を凝らすことにより、ハイサイクル成形時においても射出ノズルからの洟垂れ現象を防止することが可能な射出装置を発明した。

本発明の射出装置は、成形材料を貯留し前方に射出ノズルを備えた射出シリンダと、前記射出シリンダ内で後退移動する射出プランジャと、前記射出プランジャを後退移動させる射出プランジャ駆動装置と、射出制御装置を備え、前記射出制御装置は、前記射出シリンダ内に供給された前記成形材料を計量する可塑化計量工程において、前記射出プランジャ駆動装置により前記射出プランジャを後退させて計量を行うことを特徴とする。

ここで「射出プランジャの後退移動」とは、射出プランジャが射出シリンダの中心からみて射出ノズルとは反対の方向へ移動することを示す。
本発明によれば、可塑化計量工程において射出プランジャを射出プランジャ駆動装置によって能動的に後退させることにより射出シリンダ内の圧力の上昇を防ぎ、その結果、射出シリンダ内の温度の上昇を抑えることができるため、熱安定性の悪い樹脂が高温で分解してしまう等の課題を解消することができる。また、射出シリンダ内が負圧となるため、ハイサイクル成形時であっても洟垂れ現象を防ぐことが可能で、洟垂れ現象を防ぐために実施していたサックバック工程を省略することができる。

本発明の射出装置は、さらに前記射出プランジャの位置を検出する位置検出装置を備え、射出制御装置がｎ−１回目の射出サイクルの可塑化計量工程において前記位置検出装置により計測した計量時間からｎ回目の射出サイクルの可塑化計量工程における前記射出プランジャの後退速度を算出し、前記後退速度で前記射出プランジャを後退させて計量を行うことを特徴とする。
さらに本発明の射出制御方法は、前方に射出ノズルを有する射出シリンダ内に供給された成形材料を射出プランジャが後退しながら計量する可塑化計量工程を有する射出制御方法であって、ｎ−１回目の射出サイクルの可塑化計量工程において計測した計量時間からｎ回目の射出サイクルの可塑化計量工程における前記射出プランジャの後退速度を算出し、前記後退速度で前記射出プランジャを後退させてｎ回目の射出サイクルの計量を行うことを特徴とする。

射出サイクルの可塑化計量工程において、射出プランジャの後退速度を決定するのは大変難しい問題である。射出プランジャの後退速度が速すぎると射出室内の樹脂密度が低くなって成形品不良が発生し、一方、射出プランジャの後退速度が遅すぎると射出室内の樹脂密度が過多となって洟垂れ現象が発生する。
本発明によれば、射出プランジャの位置を検出する位置検出装置を備え、ｎ−１回目の射出サイクルの可塑化計量工程において計測した計量時間と射出プランジャの計量終了位置とからｎ回目の射出サイクルの可塑化計量工程における射出プランジャの後退速度を算出しているため、適切な後退速度で射出プランジャを駆動することが可能となり、成形不良や洟垂れ現象を防止することが可能となる。

本発明の射出装置は、ｎ回目の射出サイクルの可塑化計量工程において、予め設定された計量終了位置から前記射出ノズル側へ一定幅分移動した位置まで前記後退速度で前記射出プランジャを後退させることを特徴とする。
さらに本発明の射出制御方法は、ｎ回目の射出サイクルの可塑化計量工程において、前記射出プランジャが前記計量終了位置から前記射出ノズル側へ一定幅分移動した位置まで前記後退速度で前記射出プランジャを後退させることを特徴とする。

本発明によれば、前回の射出サイクルの計量終了位置から射出ノズル側手前の位置で射出プランジャが一旦停止し、成形材料の計量工程の最後は溶融樹脂の押し出す力（樹脂圧）をモニタリングして射出プランジャを後退させる。そのため、射出シリンダ内の樹脂密度の安定性向上を図ることが可能となる。

本発明の射出装置および射出制御方法は、可塑化計量時に能動的に射出プランジャを後退させること、さらに射出プランジャの後退速度に工夫を施すことで、ハイサイクル成形時においても射出ノズルからの洟垂れ現象を防止してサックバック工程を省略することができ、かつ熱安定性の悪い樹脂でも適切に成形することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る射出成形機１を示す概略図である。上記実施形態の射出プランジャ駆動装置５０の構造（油圧式）を示す概略図である。上記実施形態の射出プランジャ駆動装置５０の構造（電動式）を示す概略図である。上記実施形態の１回目の射出サイクルにおける可塑化計量工程の流れを示すフロー図である。上記実施形態の２回目の射出サイクルにおける可塑化計量工程の流れを示すフロー図である。上記実施形態の３回目以降の射出サイクルにおける可塑化計量工程の流れを示すフロー図である。上記実施形態の射出プランジャ３１の停止位置Ｅ_１を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について、成形材料が熱可塑性樹脂材料である場合を一例にして、図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態に係る射出成形機１を示す概略構成図であり、図２は上記実施形態の射出プランジャ駆動装置５０の構造（油圧式）を示す概略図である。本発明の射出成形機１は、成形材料を可塑化する可塑化ユニット２と、可塑化ユニット２から供給された可塑化された成形材料を金型４のキャビティ空間４１内に射出する射出ユニット３と、可塑化ユニット２と射出ユニット３とを連通する連通部材５と、金型４が取り付けられて当該金型４を開閉するとともに締め付ける型締装置（図示しない）とを備えている。なお可塑化ユニット２、射出ユニット３及び連通部材５とで射出装置１０が構成される。射出成形機１は、図示しない機台上に、射出装置１０及び型締装置が配置され、各々制御部（図示しない）によって駆動制御される。なお本実施形態においては、成形材料として熱可塑性樹脂材料を用いるものとして以下説明するが、成形材料には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、金属、又はこれらの複合材料等を使用してもよいし、特に限定されるものではない。

可塑化ユニット２は、図１に示すように、可塑化シリンダ２０と、可塑化シリンダ２０内の可塑化スクリュ（スクリュ）２１と、可塑化スクリュ２１を回転させる回転駆動装置２２を備える。またホッパ７が、可塑化シリンダ２０の後端側から樹脂材料を供給するために設けられる。ホッパ７の材料排出口と可塑化シリンダ２０の材料供給口は、ホッパ取付部材２ａの内孔で連通されている。可塑化ユニット２の可塑化シリンダ２０内は、射出ユニット３の射出室３５と連通部材５の連通路５ａを介して連通している。
また可塑化シリンダ２０、射出シリンダ３０、ノズルシリンダ３２、連通部材５、射出ノズル３３などの外周には、バンドヒータ等の加熱器３９（以下、単にヒータという）が設けられる。図１は、便宜上、可塑化シリンダ２０にヒータ３９が巻かれた状態を示しているが、射出シリンダ３０、ノズルシリンダ３２、連通部材５、射出ノズル３３にも巻かれる。
回転駆動装置２２により可塑化スクリュ２１が可塑化シリンダ２０内で回転すると、ホッパ７から供給された樹脂材料がヒータ３９から加えられる熱と剪断熱により溶融される。

射出ユニット３は、射出シリンダ３０と、射出シリンダ３０の射出シリンダ孔３０ａ内の射出プランジャ（プランジャ）３１と、射出プランジャ３１を後退させる射出プランジャ駆動装置５０と、射出シリンダ３０の前端にノズルシリンダ３２を介して取り付けられる射出ノズル３３とを有する。ノズルシリンダ３２の射出シリンダ３０側端面には、射出プランジャ３１の先端面３１ａと略等しい形状の前壁３２ｂが形成されている。その前壁３２ｂと射出シリンダ３０の射出シリンダ孔３０ａと射出プランジャ３１の先端面３１ａとで囲まれた空間として射出室３５が形成される。そして、射出室３５には、連通部材５の連通路５ａを介して可塑化シリンダ２０内と連通する連通路３２ａや射出ノズル３３の先端にまで連通する射出孔３３ａが開口している。
また射出ユニット３は、射出プランジャ３１を進退させる射出プランジャ駆動装置５０と、射出プランジャ３１の位置を検出する位置検出装置６１と、射出シリンダ３０内の成形材料の圧力を検出するための圧力検出装置６２と、射出プランジャ駆動装置５０を制御する射出制御装置６０を備える。

図２に示す射出ユニット３の射出プランジャ駆動装置５０は、射出プランジャ３１を油圧式で駆動する場合の構成の一例を示している。
射出プランジャ駆動装置５０は、射出プランジャ３１を後退させるための装置であり、カップリング３６によって射出プランジャ３１と射出プランジャ駆動装置５０の駆動ロッドが連結されている。
射出プランジャ駆動装置５０は、ピストン５１ａとシリンダ５１ｂから成る油圧シリンダ５１と、サーボ弁５２と、油圧供給源５３と、オイルタンク５９とを有する。油圧供給源５３は、油圧ポンプ５４と、油圧ポンプ５４を駆動するポンプモータ５５と、油圧ポンプ５４の吸入側に接続したフィルタ５６と、油圧ポンプ５４の吐出し側に接続して、その吐出方向の流れのみを許容する逆止弁５７、そして、その逆止弁５７の吐出側に接続したアキュムレータ５８等を有する。射出プランジャ３１を油圧シリンダ５１で駆動する射出プランジャ駆動装置５０では、油圧供給源５３として油圧ポンプ５４の他にアキュムレータ５８を備えて、そのアキュムレータ５８に高圧多量に蓄圧した作動油を一気に油圧シリンダ５１に供給することで、高速で射出プランジャ３１を駆動させるとともに、アキュムレータ５８と油圧シリンダ５１の間にサーボ弁５２を配置して、サーボ弁５２の駆動を制御することで油圧シリンダ５１への作動油の供給量および供給方向を調整して、射出プランジャ３１を高応答および高精密に駆動させることができる。

サーボ弁５２は、Ａ、Ｂ、Ｐ及びＴポートを有する４ポートサーボ弁５２であって、Ａポートが油圧シリンダ５１の後油室５１ｄ（ピストンヘッド側油室）に接続され、Ｂポートが前油室５１ｃ（ピストンロッド側油室）に接続され、Ｐポートがアキュムレータ５８に接続され、Ｔポートがオイルタンク５９に接続されている。図示省略するが、４ポートサーボ弁５２は、円筒形のスリーブにＡ、Ｂ、ＰおよびＴポートが形成されており、その内部に軸方向に変位するスプールを収容してあって、スプールの位置を移動させることで、ポート同士の接続を切り換え、各ポートの開口の開度（以下、スプール開度と称する）を可変して流量を調整し、そして、各ポートの開口を閉鎖してポートを遮断するようになっている。スプール開度は、射出制御装置６０から出力されて４ポートサーボ弁５２の指令値入力部５２ａに入力される指令信号（以下、指令値Ｑｒと称する）となる電圧値と正比例するように制御される。なお、射出装置１０の構成によっては、スプール開度が電圧値ではなく電流値と正比例するように制御されることもある。

例えば、図２に示す４ポートサーボ弁では、指令値Ｑｒとなる電圧値がゼロのときにスプールが中立位置、つまりは、全てのポートが遮断される状態で、その電圧値が正の値のときにＡポートにＰポートが接続されて油圧シリンダ５１の後油室５１ｄに油圧供給源５３から作動油が供給されるとともにＢポートにＴポートが接続されて油圧シリンダ５１の前油室５１ｃの作動油がオイルタンク５９に戻される状態で、その電圧値が負の値のときにＢポートにＴポートが接続されて油圧シリンダ５１の前油室５１ｃに油圧供給源５３から作動油が供給されるとともにＡポートにＴポートが接続されて油圧シリンダ５１の後油室５１ｄの作動油がオイルタンク５９に戻される状態となる。指令値Ｑｒとなる電圧値をゼロから負の方向に小さくするほど、すなわち、負の電圧値の絶対値が大きいほど、油圧供給源５３から油圧シリンダ５１の前油室５１ｃに流れる単位時間当たりの作動油の流量が大きくなるようにスプール開度が大きくなり、射出プランジャ３１の後退速度Ｖが大きくなる。なお、本実施の態様のように、必ずしも電圧値がゼロであるとは限らず、電圧値の正負のどちらか側にある場合もある。また、電圧値の正負に対するスプールが移動する方向が、本実施の態様とは逆の場合もある。

射出制御装置６０は、射出ユニット３全体の制御を行うための装置であり、出力側が４ポートサーボ弁５２の指令値入力部５２ａに接続されていて、入力側に油圧シリンダ５１の後油室５１ｄの圧力、すなわち、溶融樹脂が射出プランジャ３１に与える圧力Ｐの実測値を検出するための圧力検出装置６２が接続されている。また、射出制御装置６０の入力側には、位置検出装置６１が接続されている。
射出制御装置６０は、駆動部６６、演算部６３、記憶部６４、タイマ６５、入力部６８、表示部６７を有する。

駆動部６６は、演算部６３によって演算された値によって指令値入力部５２ａに指令値Ｑｒを送り、射出プランジャ３１を後退および停止するとともに、射出プランジャ３１の後退速度を変更する。

演算部６３は、次の射出サイクルにおける可塑化計量工程の射出プランジャ３１の停止位置や後退速度を演算する。

記憶部６４は、射出成形を行うための各種設定値を格納している。例えば計量開始位置Ｓ_Ｓ、計量終了位置Ｓ_Ｅ、射出ストロークＤ、射出プランジャ３１を計量終了位置Ｓ_Ｅよりも手前で停止させるための停止幅Ｗ（射出プランジャ３１の停止位置Ｅと計量終了位置Ｓ_Ｅの間の距離）、樹脂圧基準値Ｐ_１を格納している。

タイマ６５は時間を計測するものであり、タイマ６５を使用して計量時間の計測を行う。

入力部６８は、例えばキーボード、表示部の表示面に重ねて設けられるタッチパネル等の入力装置であり、表示部６７は、例えば、液晶ディスプレイ等の表示デバイスにより構成され、設定画面等を表示するものである。

位置検出装置６１は、射出プランジャ３１の位置の実測値を検出するセンサであり、リニアエンコーダ等の各種の位置検出センサが採用できる。

圧力検出装置６２は、射出プランジャ３１にかかる成形材料の圧力（樹脂圧）を検出するためのセンサであり、射出プランジャ３１とピストンロッドの間に挟んだロードセル、射出プランジャ３１の先端に取り付けた圧力センサ等の金型内のキャビティ空間の一部に取り付けた圧力センサ等でも良い。

図３に示す射出ユニット３の射出プランジャ駆動装置１５０は、射出プランジャ３１を電動式で駆動する場合の構成の一例を示している。上述の射出プランジャ駆動装置５０は油圧式で駆動する場合の一例を示したが、射出プランジャ駆動装置１５０は電動で駆動することも可能であるため、以下説明を行う。
射出プランジャ駆動装置１５０は、モータ１５４と、このモータ１５４の駆動により回転するボールねじ１５１と、このボールねじ１５１と螺合するボールねじ用のナット１５２と、このナット１５２に連結された中空状のジョイント１５３とを備える。ボールねじ１５１、ナット１５２、ジョイント１５３等は射出シリンダ３０のケーシング内に収納されている。
射出プランジャ３１の端部はジョイント１５３に連結されている。

モータ１５４は、ＡＣサーボモータが採用される。モータ１５４の回転軸は、ボールねじ１５１と接続され、モータ１５４の駆動により、ボールねじ１５１が回転する。射出制御装置１６０の指令によりモータ１５４の回転速度を変更することで、ボールねじ１５１の回転速度が変更され、ジョイント１５３を介してナット１５２に接続された射出プランジャ３１の移動速度（後退速度）を変更することができる。
モータ１５４には、位置検出装置１６１であるエンコーダが配設されており、射出プランジャ３１の位置の実測値を検出する。

ボールねじ１５１は、ナット１５２を螺合するとともに、後端にはモータ１５４が接続され、前端はジョイント１５３の中空内部に侵入している。モータ１５４によりボールねじ１５１が回転することで、ナット１５２およびこのナット１５２に接続されたジョイント１５３が後退し、ボールねじ１５１の端部がジョイント１５３の内部に侵入する。
ボールねじ１５１は、ベアリング等により射出シリンダ３０のケーシングに回転可能に軸支されている。
ボールねじ１５１の後端周辺にはロードセル等の圧力検出装置１６２が設けられ、溶融樹脂から射出プランジャ３１がうける圧力を検出する。

射出制御装置１６０は、射出ユニット３全体の制御を行うための装置であり、駆動部１６６、演算部６３、記憶部６４、タイマ６５、入力部６８、表示部６７を有する。
駆動部１６６は、演算部１６３によって演算された値によってモータ１５４を駆動および停止することにより射出プランジャ３１を後退および停止するとともに、モータ１５４の回転速度を変更して、射出プランジャ３１の後退速度を変更する。
演算部６３、記憶部６４、タイマ６５、入力部６８、表示部６７は、油圧式の場合と同様であるため、説明を省略する。

（可塑化計量工程の流れ）
次に射出装置１０における可塑化計量工程の流れを以下説明を行う。ここでは、射出プランジャ駆動装置１５０を電動で駆動した場合を想定して以下の説明を行う。

（１回目の射出サイクルの可塑化計量工程の流れ）
図４は、本実施形態の１回目の射出サイクルにおける可塑化計量工程の流れを示すフロー図である。
まず射出プランジャ３１を計量開始位置Ｓ_Ｓまで後退させる（計量前サックバック工程：Ｓ１−１）。
次に、計量が開始され、樹脂材料が可塑化スクリュ２１の回転による剪断発熱とヒータ３９による加熱によって可塑化溶融されながら、可塑化スクリュ２１の回転によって連通路５ａ、３２ａを通して射出室３５内に向けて押し出される。（Ｓ１−２）
射出室３５内を流れる樹脂は計量開始位置Ｓ_Ｓまで到達し、射出プランジャ３１を押し出す。このとき、射出制御装置１６０は圧力検出装置１６２により射出プランジャ３１にかかる樹脂圧をモニタリングし、樹脂圧を受けるたびに射出プランジャ３１を少しずつ後退させる制御を行い、射出プランジャ３１は計量終了位置Ｓ_Ｅで停止する（Ｓ１−３）。
Ｓ１−１からＳ１−３までの可塑化計量工程が終わると、射出プランジャ３１を前進させて、射出シリンダ３０内の溶融樹脂を射出ノズル３３から金型４内のキャビティ空間４１に向かって射出して充填する（射出工程：Ｇ）。

（２回目の射出サイクルの可塑化計量工程の流れ）
図５は、本実施形態の２回目の射出サイクルにおける可塑化計量工程の流れを示すフロー図であり、図７は、上記実施形態の射出プランジャ３１の停止位置Ｅを示す模式図である。
射出制御装置１６０は、最初に計量前サックバックを行うように設定されている場合は（Ｓ２−１）、射出プランジャ３１を計量開始位置Ｓ_Ｓまで後退させる（計量前サックバック工程：Ｓ２−２）。

次に計量が開始され、溶融樹脂が可塑化スクリュ２１の回転によって連通路５ａ、３２ａを通して射出室３５内に向けて押し出される（Ｓ２−３）。
射出室３５内を流れる樹脂は射出プランジャ３１の先端面に接触し、射出プランジャ３１を押し出す。射出制御装置１６０は圧力検出装置１６２により射出プランジャ３１にかかる樹脂圧をモニタリングし（Ｓ２−４）、樹脂圧を受けるたびに射出プランジャ３１を少しずつ後退させる制御を行う（Ｓ２−５）。
射出制御装置１６０は、射出プランジャ３１が計量終了位置Ｓ_Ｅまで到達したことを位置検出装置１６１により検知した場合、射出プランジャ３１を停止し、計量開始から計量終了までにかかった計量時間Ｔ_２を記憶する（Ｓ２−６）。
Ｓ２−１からＳ２−６までの可塑化計量工程が終わると、射出プランジャ３１を前進させて、射出シリンダ３０内の溶融樹脂を射出ノズル３３から金型４内のキャビティ空間４１に向かって射出して充填する（射出工程：Ｇ）。

（３回目以降の射出サイクルの可塑化計量工程の流れ）
図６は、本実施形態の３回目以降の射出サイクルにおける可塑化計量工程の流れを示すフロー図である。
射出制御装置１６０はまず、記憶されている計量時間Ｔ_２から、射出プランジャ３１の後退速度Ｖ_３を演算する（数１）。ここで、Ｄは射出ストロークである。
また射出制御装置１６０は、停止幅Ｗおよび計量終了位置Ｓ_Ｅを読み出し、計量終了位置Ｓ_Ｅから停止幅Ｗ分手前となる射出プランジャ３１の停止位置Ｅを求める（数２）。

そして、計量を開始し、溶融樹脂を可塑化スクリュ２１の回転によって連通路５ａ、３２ａを通して射出室３５内に向けて押し出す（Ｓ３−１）。
射出制御装置１６０は、圧力検出装置１６２により射出プランジャ３１にかかる樹脂圧をモニタリング（Ｓ３−２）しながら、射出プランジャ駆動装置１５０により射出プランジャ３１を後退速度Ｖ_３で移動させる（Ｓ３−３）。
このとき射出制御装置１６０は、圧力検出装置１６２により樹脂圧基準値Ｐ_１以上の樹脂圧をうけたか否かをモニタリングし（Ｓ３−４）、Ｐ_１以上の樹脂圧を受けていた場合は、（数２）で演算した後退速度Ｖ_３に対してｍ％（ｍは増加率）増加させた後退速度を新たな後退速度Ｖ_３とする（Ｓ３−５）。
射出制御装置１６０は（Ｓ３−２）から（Ｓ３−５）まで、射出プランジャ３１が停止位置Ｅに到達したことを位置検出装置１６１により検知するまで繰り返される。
射出制御装置１６０は、射出プランジャ３１が停止位置Ｅに到達すると、今度は圧力検出装置１６２により射出プランジャ３１にかかる樹脂圧をモニタリングし、樹脂圧を受けるたびに射出プランジャ３１を少しずつ後退させる制御を行う（Ｓ３−６）。
通常は射出室３５内を流れる樹脂の速度は後退速度Ｖ_３よりも遅いため、射出プランジャ３１は停止位置Ｅで樹脂圧を受けるまで一旦停止する状態となる。
そして射出制御装置１６０は、射出プランジャ３１が計量終了位置Ｓ_Ｅまで到達したことを位置検出装置１６１により検知した場合、射出プランジャ３１を停止し、計量開始から計量終了までにかかった計量時間Ｔ_３を記憶する（Ｓ３−７）。
Ｓ３−１からＳ３−７までの可塑化計量工程が終わると、射出プランジャ３１を前進させて、射出シリンダ３０内の溶融樹脂を射出ノズル３３から金型４内のキャビティ空間４１に向かって射出して充填する（射出工程：Ｇ）。

Ｓ３−１からＳ３−７の工程は、４回目以降の射出サイクルでも繰り返し行われる。
具体的には、ｎ回目の射出サイクルである可塑化計量工程を行う場合、射出制御装置１６０はまずｎ−１回目の射出サイクルの可塑化計量工程において計測した計量時間Ｔ_ｎ−１から、ｎ回目の射出サイクルの射出プランジャ３１の後退速度Ｖ_ｎを演算する（数３）。ここでｎは３以上の整数とする。

そして、溶融樹脂を可塑化スクリュ２１の回転によって連通路５ａ、３２ａを通して射出室３５内に向けて押し出すとともに、射出制御装置１６０は、射出プランジャ駆動装置１５０により射出プランジャ３１を後退速度Ｖ_ｎで移動させる。射出プランジャ３１が停止位置Ｅに到達したことを位置検出装置１６１により検知した場合、その後射出プランジャ３１が樹脂圧を受けるまで射出プランジャ３１を一旦停止させる。その他の動作は、（Ｓ３−１）から（Ｓ３−７）と同様であるため、説明を省略する。

ｎ回目の射出サイクルの可塑化計量工程において、後退速度Ｖ_ｎをｎ−１回目の射出サイクルで計測した値を使用して算出し、さらに射出プランジャ３１を計量終了位置Ｓ_Ｅの手前で停止させる理由として以下が挙げられる。
ｎ回目の射出サイクルの可塑化計量工程において、射出プランジャ３１を射出プランジャ駆動装置５０により後退速度Ｖ_ｎで移動させると、可塑化ユニット２から供給された溶融樹脂が射出室３５内を進む流速よりも射出プランジャ３１の後退速度のほうが速くなり、射出室３５内の樹脂密度が低い状態となってしまう。この状態のまま射出を行うと、ショートショットと呼ばれる成形品の一部が欠け不完全な形状となる成形不良が発生する。一方、射出プランジャ３１の後退速度を遅く設定すると、今度は射出室３５内の樹脂密度が過多となって、射出ノズル３３から溶融樹脂が流れ出てしまう洟垂れ現象が発生する。

よって、ｎ回目の射出サイクルの可塑化計量工程における射出プランジャ３１の停止位置Ｅを計量終了位置Ｓ_Ｅから停止幅Ｗ分手前とすること、さらに、前回の射出サイクルの情報から後退速度Ｖ_ｎを算出し、算出した後退速度Ｖ_ｎが遅い場合はリアルタイムに後退速度Ｖ_ｎをｍ％増加することで、射出シリンダ３０内の樹脂密度の安定性を向上することができる。

上記の射出装置１０における可塑化計量工程の流れは、射出プランジャ駆動装置１５０を電動で駆動した場合を想定して説明を行ったが、射出プランジャ駆動装置５０を油圧式で駆動する場合は、停止位置Ｅからの射出プランジャ３１の動きは異なり、以下のようになる。
具体的には、電動式の場合は射出プランジャ３１が停止位置Ｅに到達したことを位置検出装置により検知した場合は、樹脂圧をモニタリングし、少しずつ射出プランジャ３１の後退制御を行ったが、油圧式の場合は射出プランジャ３１の駆動を解除し、樹脂圧のみで射出プランジャ３１を後退させる。

本明細書においては、計量終了位置Ｓ_Ｅや射出ストロークＤは格納された固定値を使用したが、計量終了位置Ｓ_Ｅや射出ストロークＤが逆止補正等により射出サイクルごとに異なる場合は、射出サイクルごとに変更された計量終了位置Ｓ_Ｅや射出ストロークＤを使用する。

本実施形態においては、射出プランジャ駆動装置５０，１５０は、油圧式および電動式を採用したが、空圧式を使用してもよい。
また本実施形態においては、スクリュプリプラ方式の射出成形機に関して説明を行ったが、インラインスクリュ式の射出装置にも適用可能である。具体的には、本実施形態の可塑化計量工程における射出プランジャ３１の制御方法に関しては、インラインスクリュの制御に対しても適用可能である。

本発明の射出成形機は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

１射出成形機
１０射出装置
２可塑化ユニット
２ａホッパ取付部材
２０可塑化シリンダ
２１可塑化スクリュ
２２回転駆動装置
３射出ユニット
３０射出シリンダ
３０ａ射出シリンダ孔
３１射出プランジャ
３２ノズルシリンダ
３２ａ連通路
３２ｂ前壁
３３射出ノズル
３３ａ射出孔
３５射出室
３６カップリング
３９加熱器（ヒータ）
４金型
４１キャビティ空間
５連通部材
５ａ連通路
５０，１５０射出プランジャ駆動装置
５１油圧シリンダ
５１ａピストン
５１ｂシリンダ
５１ｃ前油室
５１ｄ後油室
５２サーボ弁
５２ａ指令値入力部
５３油圧供給源
５４油圧ポンプ
５５ポンプモータ
５６フィルタ
５７逆止弁
５８アキュムレータ
５９オイルタンク
６０，１６０射出制御装置
６１，１６１位置検出装置
６２，１６２圧力検出装置
７ホッパ

Claims

成形材料を貯留し前方に射出ノズルを備えた射出シリンダと、
前記射出シリンダ内で後退移動する射出プランジャと、
前記射出プランジャを後退移動させる射出プランジャ駆動装置と、射出制御装置と、前記射出プランジャの位置を検出する位置検出装置を備え、
前記射出制御装置は、ｎ−１回目の射出サイクルの可塑化計量工程において前記位置検出装置により計測した前記射出プランジャの計量時間からｎ回目の射出サイクルの可塑化計量工程における前記射出プランジャの後退速度を算出し、前記後退速度で前記射出プランジャを後退させて計量を行うことを特徴とする射出装置。ただし、ｎは３以上の整数とする。
前記射出制御装置は、ｎ回目の射出サイクルの可塑化計量工程において、予め設定された計量終了位置から前記射出ノズル側へ一定幅分移動した位置まで前記後退速度で前記射出プランジャを後退させることを特徴とする請求項１記載の射出装置。
前方に射出ノズルを有する射出シリンダ内に供給された成形材料を射出プランジャが後退しながら計量する可塑化計量工程を有する射出制御方法であって、
ｎ−１回目の射出サイクルの可塑化計量工程において計測した計量時間からｎ回目の射出サイクルの可塑化計量工程における前記射出プランジャの後退速度を算出し、前記後退速度で前記射出プランジャを後退させてｎ回目の射出サイクルの計量を行うことを特徴とする射出制御方法。ただし、ｎは３以上の整数とする。
ｎ回目の射出サイクルの可塑化計量工程において、前記射出プランジャが予め設定された計量終了位置から前記射出ノズル側へ一定幅分移動した位置に達するまで前記後退速度で前記射出プランジャを後退させることを特徴とする請求項３記載の射出制御方法。