JP7260424B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、溶融樹脂の減圧を最適に実行する射出成形機に関する。

特許文献１には、加熱筒と、加熱筒内で回転および前後進可能なスクリュと、を備えた射出成形機が開示されている。一般的な射出成形機は、特許文献１にも開示されているように、スクリュを順回転させながら後退させることで加熱筒内の溶融樹脂を可塑化する。また、一般的な射出成形機は、溶融樹脂を可塑化させた後、スクリュを逆回転させることで、またはスクリュを後退させることで、溶融樹脂に加わる圧力を減少させる。特許文献１では、スクリュが回転する時の回転数などの設定は、作業者が予め指定することとしている。

特開２０１０－５８４０号公報

溶融樹脂を減圧する際のスクリュの逆回転動作について、その回転速度や回転角度は、オペレータ（作業者）が指定することが一般的である。しかしながら、その指定を行う際には、溶融樹脂の材料特性や射出成形機の性能も含めた複雑な条件を考慮することがオペレータに要求される。したがって、これまでの一般的な射出成形機は、溶融樹脂の減圧時の動作設定に関してオペレータの練度に依存するところが大きく、オペレータによっては溶融樹脂の減圧を最適に実行することが困難であった。

溶融樹脂の減圧を最適に実行するための手法としては、減圧中に逐次検出される圧力に基づくフィードバック制御によってスクリュの逆回転を制御することが考えられる。しかしながら、減圧されているときの溶融樹脂の圧力の大きさは、スクリュの回転のトルクが溶融樹脂に付与され続けているために刻々と変化するというのが通常である。したがって、フィードバック制御では、制御指令と、その制御指令の出力の時点で溶融樹脂に対して行われるべき最適な制御と、の間にどうしても時間的なギャップ（制御遅れ）が生じてしまう。このように、一般的な射出成形機は、フィードバック制御によってでも、最適な溶融樹脂の減圧を実現することは困難というのが実情であった。

そこで、本発明は、溶融樹脂の減圧を最適に実行する射出成形機を提供することを目的とする。

発明の一つの態様は、樹脂を溶融する加熱筒と、前記加熱筒内に設けられたスクリュと、を備えた射出成形機であって、前記スクリュを前記加熱筒内で回転させる第１駆動装置と、前記スクリュを前記加熱筒内で進退させる第２駆動装置と、前記第１駆動装置および前記第２駆動装置を制御することで、前記スクリュを順回転させながら後退させて前記樹脂を溶融しつつ計量した後、前記スクリュを逆回転させて前記樹脂の圧力を減らす計量制御部と、前記圧力を検出する第１センサ部と、前記圧力の変化に影響を及ぼす１種類以上の物理量を前記射出成形機から検出する第２センサ部と、前記第１センサ部が検出した前記圧力と前記第２センサ部が検出した１種類以上の前記物理量とに基づいて、計量した後の前記スクリュの逆回転時に、前記圧力を目標圧力まで下げる回転角度、および前記圧力の単位時間あたりの変化量を所定の量以下とする回転速度の少なくとも一方を含む減圧回転情報を予測する予測部と、を備え、前記計量制御部は、前記予測部が予測した前記減圧回転情報に基づいて前記第１駆動装置を制御し、前記第２センサ部は、前記スクリュの回転速度、前記スクリュに生じるトルク、前記樹脂の温度、前記第１駆動装置および前記第２駆動装置の電流値、前記スクリュの位置、前記スクリュの回転の位相のうちの少なくとも１つを検出する。

本発明によれば、溶融樹脂の減圧を最適に実行する射出成形機が提供される。

実施の形態の射出成形機の側面図である。 実施の形態の射出成形機の部分的な概略構成図である。 実施の形態の制御装置の概略構成図である。 図４Ａは、実施の形態の射出成形機が計量および減圧処理を実行したときのスクリュの回転速度の変化の一例が示されたタイムチャートである。図４Ｂは、図４Ａと同時系列での樹脂の圧力の変化の一例が示されたタイムチャートである。 変形例４の制御装置の概略構成図である。

以下、本発明について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に記載する各方向は、各図面に示された矢印に従うものとする。

［実施の形態］
図１は、実施の形態の射出成形機１０の側面図である。

本実施の形態の射出成形機１０は、インライン型射出成形機とも呼ばれるものである。射出成形機１０は、金型を有する型締めユニット１２と、型締めユニット１２の金型に溶融樹脂（樹脂）を射出する射出ユニット１４と、型締めユニット１２および射出ユニット１４を支持する機台１６と、制御装置１８と、を備える。これらのうち、型締めユニット１２と機台１６とについては、既知の技術に基づいて構成することができる。したがって、型締めユニット１２と機台１６とについての詳細な説明は、本実施の形態では割愛する。

制御装置１８は、射出ユニット１４に接続され、射出ユニット１４を制御する装置である。制御装置１８は、操作インターフェース（不図示）を有する。操作インターフェースは、例えば操作キーを備えた操作盤、キーボード、タッチパネルを備える。オペレータは、操作インターフェースを使うことで、例えば成形に使用する樹脂の種類や、成形の数などを指示することができる。

図２は、実施の形態の射出成形機１０の部分的な概略構成図である。

射出ユニット１４は、加熱筒２０と、加熱筒２０の外側に配置されたヒータ２１と、加熱筒２０内に設けられたスクリュ２２と、スクリュ２２に接続された第１駆動装置２４および第２駆動装置２６と、を備える。以下、この射出ユニット１４の構成について説明する。

加熱筒２０は、加熱筒２０内に溶融前の樹脂を供給するために後方向側に設けられた供給口２８と、前方向側の先端に設けられ、加熱筒２０内で溶融させた樹脂を射出するときに金型に接続されるノズル３０と、を有する。

スクリュ２２は、第１駆動装置２４の送り動作に従って、加熱筒２０内で順回転または逆回転する。また、スクリュ２２は、第２駆動装置２６の送り動作に従って、前後方向に沿って加熱筒２０内を進退する。ここで、第１駆動装置２４および第２駆動装置２６は、モータ、油圧ポンプ、ギア、ベルト・プーリ、およびボールねじなどを組み合わせて構成される装置である。

スクリュ２２には、らせん状の溝が形成されている。スクリュ２２が順回転することにより、供給口２８から加熱筒２０内に供給された樹脂には、スクリュ２２の順回転のトルクが付与される。これにより、加熱筒２０内の樹脂は、ヒータ２１により加熱されつつ、スクリュ２２の順回転に伴うようにして、スクリュ２２のらせん状の溝に沿って加熱筒２０内を後方向側から前方向側に向かって圧送される。また、その圧送の過程で、樹脂は溶融（可塑化）する。また、それに伴って、スクリュ２２が後退する。これにより、溶融した樹脂（溶融樹脂）が、所定の圧力を加えられながら加熱筒２０の前方向側に所定の量だけ蓄えられる（計量）。

スクリュ２２の先端には、後述するスクリュ２２の動作に伴い、加熱筒２０内の樹脂の流路を開放あるいは閉鎖する逆流防止リング（不図示）が設けられている。逆流防止リングは、加熱筒２０内を後方向から前方向に圧送されてくる樹脂から圧力を受けて流路を開放する。また、逆流防止リングは、樹脂の射出時には、自己の前方向側に蓄えられた樹脂からの圧力を受けて流路を閉鎖する。これにより、蓄えられた樹脂の過度な逆流が防止される。

図３は、実施の形態の制御装置１８の概略構成図である。

上記したように、射出ユニット１４は制御装置１８によって制御される。制御装置１８は、演算部３２と記憶部３４とを備える。演算部３２とは例えばプロセッサのことであり、記憶部３４とは例えばメモリのことである。本実施の形態の制御装置１８は、記憶部３４に記憶された所定のプログラムを演算部３２に実行させることにより、射出ユニット１４を制御する。

演算部３２は、第１駆動装置２４および第２駆動装置２６を制御する計量制御部３６を有する。計量制御部３６は、スクリュ２２が順回転しながら所定の位置（計量位置）まで後退するように第１駆動装置２４および第２駆動装置２６を制御することにより、成形のために必要な樹脂を計量する。なお、加熱筒２０内におけるスクリュ２２の前後方向での位置の計測自体は既知の技術に基づいて行われてよいので、本実施の形態では説明を割愛する。

また、計量制御部３６は、樹脂の計量を行った後に、第１駆動装置２４を制御してスクリュ２２を逆回転させる。スクリュ２２を逆回転させることにより、スクリュ２２において、ノズル３０に向かって樹脂を圧送しようとする前方向の圧力が低減される。したがって、スクリュ２２を逆回転させることで、ノズル３０からの樹脂の意図しない漏れ（ドローリング）が防止される。本実施の形態では、このように計量後の樹脂の圧力を減圧する方向で調整する動作処理を総称して「減圧処理」とも記載する。

なお、減圧処理としては、スクリュ２２を逆回転させるほか、スクリュ２２を所定位置まで後退させることでも、計量後の樹脂の減圧が可能である。射出成形機１０は、スクリュ２２の逆回転と後退とを適宜組み合わせて実行してもよいし、個別に実行してもよい。本実施の形態では、説明を簡易にするため、スクリュ２２の逆回転中に後退は行わないこととして説明する。

ここで、減圧処理による減圧量、あるいは減圧の勢い（減圧速度および逆回転時間）が過多であると、ノズル３０から加熱筒２０内に空気が引き込まれ、その結果、樹脂に気泡が生じる。射出成形機１０は、計量した樹脂を減圧処理の後にノズル３０を金型から型締めユニット１２の金型に向けて射出することで成形を行うが、樹脂に気泡が生じていると成形品の品質不良の原因となる。したがって、減圧処理は、ドローリングを防止しつつ、樹脂の気泡の発生も防止するように実行されることが理想である。

本実施の形態の射出成形機１０は、上記の理想的な減圧処理を実行するために、第１センサ部３８と、第２センサ部４０と、をさらに備える（図２）。また、制御装置１８の演算部３２は、予測部４２をさらに有する（図３）。以下、順を追って説明する。

第１センサ部３８は、圧力センサ素子を有し、スクリュ２２に接続される。本実施の形態では、図２のように、第１センサ部３８はスクリュ２２の後方向側の端部に接続される。また、第１センサ部３８は、制御装置１８にも接続される。これにより、第１センサ部３８は、スクリュ２２に加えられる樹脂の圧力を逐次検出して、その検出値を制御装置１８に出力することができる。

第２センサ部４０は、電流センサ素子を有し、第１駆動装置２４および制御装置１８に接続される。これにより、第２センサ部４０は、第１駆動装置２４に流れる電流を逐次検出して、その電流値を制御装置１８に出力することができる。なお、「第１駆動装置２４の電流値」とは、限定されないが、本実施の形態では「第１駆動装置２４のモータの電流値」を指す。

第１センサ部３８および第２センサ部４０は、予め決められた期間（検出期間）中に検出した圧力および第１駆動装置２４の電流値を、制御装置１８の予測部４２に逐次出力する。本実施の形態では、この「検出期間」を、計量中にスクリュ２２の後退した距離が後退開始位置と計量位置との間の距離の半分以上になった以降から、スクリュ２２が計量位置に到達して停止するまでの間とする。

予測部４２は、所定の変換式（関数）も参照しながら、第１センサ部３８が検出した圧力と、第２センサ部４０が検出した電流値と、に基づいて減圧回転情報を予測する。上記の変換式は、実験的に予め求めておき、予測部４２が適宜参照できるように記憶部３４に記憶しておけばよい。

上記の「減圧回転情報」は、計量した後のスクリュ２２の逆回転時に、圧力を目標圧力まで下げるスクリュ２２の回転角度（回転時間でもよい）、および圧力の単位時間あたりの変化量を所定の量以下とするスクリュ２２の回転速度を含む情報である。

減圧回転情報の「目標圧力」は、樹脂をノズル３０の方向に圧送しようとする力がゼロ近傍（理想的にはゼロ）になる樹脂の圧力の大きさである。本実施の形態では、目標圧力はゼロであるとする。

減圧回転情報の「回転速度」は、射出成形機１０が行う成形の時間効率の観点から、可能な限り速い速度であることが好ましい。また、この回転速度を制限する「所定の量」は、樹脂の性質や射出成形機１０の機械的な仕様も考慮して、圧力が目標圧力に到達するまでの間にノズル３０から加熱筒２０内への空気の巻き込みが生じない範囲で決定される。

なお、上記の「圧力が目標圧力に到達するまでの間にノズル３０から加熱筒２０内への空気の巻き込みが生じない範囲」は、スクリュ２２の逆回転のトルクの影響で刻々と変化するおそれがある。予測部４２は、検出期間中の樹脂の圧力の時系列的な変化と、スクリュ２２を逆回転させる第１駆動装置２４の電流値の時系列的な変化と、に基づいて、例えば「スクリュ２２がとある位置まで後退した以降は回転速度を変化させる」といった予測を行ってもよい。これにより、予測部４２は、樹脂の圧力を目標圧力にするためのスクリュ２２の逆回転の回転速度が常に最適（許容され得る範囲内で最速）に維持されるような減圧回転情報を予測することができる。

計量中の樹脂は、前述の通り、スクリュ２２の溝を圧送されながら前方へ送られている。このとき、樹脂には、前方向へ向かう流れが発生している。この流れは、樹脂の種類、粘度、加熱筒２０の温度、計量時のスクリュ２２の回転速度および圧力といった種々の要因による結果、生じている。計量後の圧力は、これら流れの影響を受け、刻々と変化する。したがって、単純に圧力を検出するのみでは、減圧処理について最適な回転角度および回転速度を予測するのは困難である。

そこで、本実施の予測部４２は、逆回転開始前の樹脂の圧力のほか、その圧力の変化に影響を与える物理量（スクリュ２２を回転させる第１駆動装置２４の電流値）も考慮する。これにより、予測部４２は、減圧処理に最適な回転角度および回転速度を、減圧処理の実行前に良好な精度で予測する。

このように、本実施の形態の射出成形機１０では、第１センサ部３８および第２センサ部４０が検出した圧力および第１駆動装置２４の電流値に基づいて、スクリュ２２の逆回転時の最適な減圧回転情報（回転角度および回転速度）を予測部４２が予測する。したがって、減圧処理のオペレータの練度への依存が低減される。

予測部４２は、予測した減圧回転情報を計量制御部３６に出力する。そして、計量制御部３６は、入力された減圧回転情報に基づいて減圧処理を実行する。このとき、減圧処理中のスクリュ２２の回転速度および回転角度は、計量制御部３６に入力された減圧回転情報に基づいて管理される。したがって、本実施の形態の射出成形機１０では、スクリュ２２の逆回転中のフィードバック制御が不要であり、減圧処理中の制御遅れが発生することはない。

なお、圧力の変化に影響を与える物理量が第１駆動装置２４の電流値のみに限定されないのは言うまでもない。例えば、第２センサ部４０は、スクリュ２２の回転の速度、位相、およびトルク、スクリュ２２の前後方向での位置、樹脂の温度、加熱筒２０（ヒータ２１）の温度、あるいは第２駆動装置２６の電流値を直接的あるいは間接的に検出してもよい。さらには、第１駆動装置２４および第２駆動装置２６の各々の油圧ポンプ、ギア、ベルト・プーリ、およびボールねじなどから検出される物理量でもよい。これらはいずれも、樹脂の圧力の変化に影響を与えると考えられる物理量である。このように、第２センサ部４０が検出する物理量は適宜変更されてもよい。これに関連し、第２センサ部４０は、温度センサ、エンコーダ、およびトルク計などを適宜有してもよく、必要に応じて、第１駆動装置２４以外の部位に接続されてもよい。

また、それに応じて、予測部４２が予測に用いる変換式が適宜用意されてもよい。ここで、予測部４２は、上記した検出可能な物理量を、定格値および減速比といった射出成形機１０の機械的な仕様や、射出成形機１０の動作設定などの予め定められた数値を用いて換算することで、上記以外の物理量を求めてもよい。そして、予測部４２は、換算して求めた物理量に基づいて、予測をおこなってもよい。

計量時の樹脂の状態は、上述のとおり、刻々と変化している。計量開始時と終了時とでは、計量終了時の物理量の方が、スクリュ２２を逆回転させているときの樹脂の状態により近いと考えられる。

そこで、本実施の形態では、計量中にスクリュ２２の後退した距離が後退開始位置と計量位置との間の距離の半分以上になった以降から、スクリュ２２が計量位置に到達して停止するまでの間を検出期間とした。これにより、予測部４２は、十分に可塑化した樹脂（すなわち、スクリュ２２の逆回転時になるべく近い状態の樹脂）の圧力と、当該圧力の変化に影響を与える物理量（例：第１駆動装置２４の電流値）とを、スクリュ２２の逆回転前に取得することができる。したがって、本実施の形態の予測部４２は、減圧回転情報を良好な精度で予想することができる。

ただし、検出期間が上記のみに限定されるわけではない。検出期間は、計量中にスクリュ２２が後退開始位置から計量位置まで後退している間の全範囲でもよいし、予め決められた当該全範囲のうちの一部でもよい。つまり、予測部４２は、スクリュ２２が順回転を開始してから逆回転を開始するまでの間に第１センサ部３８および第２センサ部４０が検出した圧力および１種類以上の物理量に基づいて減圧回転情報を予測してもよい。

以上が、本実施の形態の射出成形機１０の構成の一例である。以下、上記の射出成形機１０により計量および減圧処理を実行した場合の一例を説明する。

図４Ａは、実施の形態の射出成形機１０が計量および減圧処理を実行したときのスクリュ２２の回転速度の変化の一例が示されたタイムチャートである。図４Ｂは、図４Ａと同時系列での樹脂の圧力の変化の一例が示されたタイムチャートである。図４Ａにおいて、縦軸Ｖは「スクリュ２２の回転速度の大きさ」であり、横軸Ｔは「時刻」である。図４Ｂにおいて、縦軸Ｐは「加熱筒２０内の樹脂の圧力の大きさ」であり、横軸Ｔは「時刻」である。

本実施の形態の射出成形機１０においてスクリュ２２の回転速度を監視することにより、図４Ａのようなタイムチャートが一例として得られる。それと同時に、加熱筒２０内の樹脂の圧力を監視することにより、図４Ｂのタイムチャートが一例として得られる。

図４Ａおよび図４Ｂの期間ｔ１は、スクリュ２２が順回転しながら計量位置まで後退している時間帯である。このときのスクリュ２２の順回転の回転速度（Ｖ）は、図４Ａの例では一定である。また、このときのスクリュ２２の後退速度は、図４Ｂのように樹脂の圧力（Ｐ）が概ね所定の圧力となるように計量制御部３６が第２駆動装置２６を制御することで、逐次調整される。

図４Ａおよび図４Ｂの期間ｔ２は、スクリュ２２が計量位置に到達した後、スクリュ２２の順回転が停止するまでの時間帯である。図４Ａおよび図４Ｂの期間ｔ３は、上記の「検出期間」である。本実施の形態の期間ｔ３（検出期間）は、期間ｔ１の一部および期間ｔ２と重なる。予測部４２は、期間ｔ３の間に検出された樹脂の圧力（Ｐ）と第１駆動装置２４の電流値とに基づいて、減圧回転情報を予測する。

図４Ａおよび図４Ｂの期間ｔ４は、減圧回転情報に基づいた減圧処理が実行されている時間帯である。期間ｔ４において、スクリュ２２の回転速度（Ｖ）は、スクリュ２２が予測された回転角度で逆回転する間、単位時間あたりの減圧量が所定の量を超えないように、減圧回転情報に基づいて管理される。また、期間ｔ４において、スクリュ２２の回転角度は、樹脂の圧力（Ｐ）が目標圧力（ゼロ）になるように、減圧回転情報に基づいて管理される。

図４Ａおよび図４Ｂの期間ｔ５は、スクリュ２２の逆回転の後、スクリュ２２をさらに進退させている時間帯である。このように、本実施の形態の射出成形機１０は、スクリュ２２を進退させることにより、スクリュ２２の逆回転の後で樹脂の圧力（Ｐ）をさらに微調整してもよい。

このように、本実施の形態の射出成形機１０によれば、樹脂の減圧が最適に実行される。

［変形例］
以上、本発明の一例として実施の形態が説明されたが、上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることはもちろんである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

（変形例１）
実施の形態では、樹脂の圧力の変化に影響を与える物理量が複数考えられることを説明した。第２センサ部４０は、圧力の変化に影響を与える複数の種類の物理量を検出してもよい。また、それに応じて、変換式は適宜変更されてもよい。

例えば、第２センサ部４０は、第１駆動装置２４の電流値と第２駆動装置２６の電流値とのそれぞれを検出してもよい。その場合に、予測部４２は、第１センサ部３８が検出する圧力とこれら２種類の電流値とに基づいて減圧回転情報を予測してもよい。このように、減圧回転情報を予測するときの情報を増やすことにより、予測部４２の予測の精度の向上を見込むことができる。

なお、その場合、第２センサ部４０は、検出対象が互いに異なる複数のセンサ素子を有するセンサ素子群として構成されてもよい。センサ素子群は一体的に構成されている必要はなく、検出対象を検出するために適切な場所に複数のセンサ素子の各々が適宜設けられてもよい。

（変形例２）
減圧回転情報は、必要に応じて内容が適宜変更されてもよい。例えば、実施の形態では、減圧回転情報にスクリュ２２の逆回転時の回転角度および回転速度の両方が含まれることとして説明した。予測部４２は、減圧回転情報として、回転角度および回転速度のうちの一方のみを予測してもよい。その場合、計量制御部３６は、回転角度および回転速度のうちの他方を所定の設定値として、減圧処理を実行してもよい。

予測部４２が減圧回転情報として回転角度および回転速度のうちの回転角度のみを予測する場合には、少なくとも、減圧処理時の減圧の総量を最適化することができる。また、予測部４２が減圧回転情報として回転角度および回転速度のうちの回転速度のみを予測する場合には、少なくとも、所定の回転角度の範囲内で、単位時間あたりの減圧量を最適化することができる。

（変形例３）
計量制御部３６は、スクリュ２２を順回転させながら後退させた後、所定の回転速度および所定の回転角度の少なくとも一方を含んだ仮回転情報に基づいて所定の時間だけスクリュ２２を逆回転させてもよい。その場合に、計量制御部３６は、所定の時間だけスクリュ２２を逆回転させた後は予測部４２が予測した減圧回転情報に基づいてスクリュ２２を逆回転させてもよい。

なお、上記の「所定の回転速度」、「所定の回転角度」、および「所定の時間」の各々は、固定値として予め計量制御部３６に設定されてもよい値である。

また、予測部４２は、仮回転情報に基づいてスクリュ２２が逆回転している間に第１センサ部３８および第２センサ部４０が検出した圧力および１種類以上の物理量に基づいて、減圧回転情報を予測してもよい。

これにより、予測部４２は、固定値で決まる条件下ではあるが、実際にスクリュ２２が逆回転しているときに検出される圧力、および圧力の変化に影響を及ぼす物理量に基づいて、減圧回転情報を予測することができる。したがって、本変形例によれば、予測部４２が行う予測について精度の向上を見込むことができる。

なお、上記では、所定の時間だけ逆回転することを減圧回転情報に基づくスクリュ２２の逆回転に移行する条件としているが、本変形例はこれに限定されない。

本変形例の適用の一例として、例えば、計量制御部３６は、スクリュ２２が微小な所定の回転角度だけ逆回転したことを条件に、減圧回転情報に基づくスクリュ２２の逆回転に移行してもよい。この場合、予測部４２は、スクリュ２２が所定の回転角度だけ回転するまでに検出された圧力および圧力の変化に影響を及ぼす物理量に基づいて、減圧回転情報を予測してもよい。

また、本変形例の別の一例として、計量制御部３６は、第１センサ部３８から圧力を逐次取得し、樹脂の圧力が所定の圧力まで低下したことを条件に、減圧回転情報に基づくスクリュ２２の逆回転に移行してもよい。この場合、予測部４２は、樹脂の圧力が所定の圧力まで低下するまでに検出された圧力および圧力の変化に影響を及ぼす物理量に基づいて、減圧回転情報を予測してもよい。

（変形例４）
図５は、変形例４の制御装置１８’の概略構成図である。

射出成形機１０は、減圧回転情報に基づいて予測される圧力の変化と、その減圧回転情報に基づいて行われたスクリュ２２の逆回転時の実際の圧力の変化と、を比較する比較部４４をさらに備えてもよい。その場合に、射出成形機１０は、比較部４４が行った比較に基づいて、予測される圧力の変化と実際の圧力の変化との偏差が最小化されるように変換式を更新する変換式更新部４６をさらに備えてもよい。比較部４４および変換式更新部４６は、例えば図５のように、制御装置１８’に備わる。

本変形例における予測部４２（以下、区別のために「予測部４２’」とも記載する）は、予測した減圧回転情報を比較部４４に出力する。これにより、比較部４４は、減圧回転情報に基づく圧力の変化を予測することができる。また、本変形例において、第１センサ部３８は、減圧回転情報に基づくスクリュ２２の逆回転が行われている間、樹脂の圧力を逐次検出して比較部４４に出力する。これにより、比較部４４は、減圧回転情報に基づいて行われたスクリュ２２の逆回転時の実際の圧力の変化を把握することができる。

比較部４４は、例えば統計学的な情報解析に基づくことによって、予測される圧力の変化と実際の圧力の変化との偏差を求める。また、比較部４４は、求めた偏差を変換式更新部４６に出力する。

変換式更新部４６は、例えばコスト関数を用いることにより、予測される圧力の変化と実際の圧力の変化との偏差が最小化されるように変換式を更新する。このとき、変換式更新部４６は、減圧回転情報をはじめとして、コスト関数による偏差の最小化を実行するにあたって必要な情報を、予測部４２’、第１センサ部３８、第２センサ部４０、および比較部４４から適宜取得してもよい。定格値、減速比、スクリュ径など、射出成形機１０の機械的な仕様や動作設定などの予め定められた値を必要な情報として用いて変換式を更新してもよい。変換式更新部４６は、更新した変換式を記憶部３４に記憶させる。

予測部４２’は、その後の減圧処理においては、更新された変換式を用いて減圧回転情報を予測する。これにより、予測部４２’は、実際の圧力の変化に対して、それまでよりもより偏差が小さい減圧回転情報を予測することができる。

このように、本変形例によれば、射出成形機１０は、減圧処理を行う度に予測部４２’の予測の精度が向上するので、その次回以降の減圧処理をより最適に実行できるようになる。なお、比較部４４および変換式更新部４６は、予測部４２’の一部として構成されてもよい。

（変形例５）
予測部４２は、減圧回転情報の予測を、計量が行われる度に実行しなくてもよい。例えば、樹脂の計量、減圧、および射出が一連の成形サイクルとして連続で行われる場合には、最初に行われる成形サイクルにおける計量時に予測された減圧回転情報に基づいて、二回目以降の成形サイクルを行ってもよい。

これにより、例えば同じ条件での成形サイクルを繰り返し行って成形品を量産しようとするときに、射出成形機１０にかかる処理負荷が大きくなることを抑制することができる。

（変形例６）
実施の形態では、インライン型の射出成形機１０を説明した。第１センサ部３８、第２センサ部４０、および予測部４２が適用され得るのは、インライン型の射出成形機１０に限定されない。例えば、いわゆるプリプラ型の射出成形機においても、樹脂の計量および圧力制御を行うのであれば、本実施の形態の構成を適用することにより、樹脂の計量および圧力制御を最適に実行することができる。上記の各変形例についても同様であり、例えば変形例４の比較部４４および変換式更新部４６をプリプラ型の射出成形機に適用してもよい。

（変形例７）
上記の実施の形態および各変形例は、矛盾の生じない範囲で適宜組み合わされてもよい。

［実施の形態から得られる発明］
上記実施の形態および変形例から把握しうる発明について、以下に記載する。

樹脂を溶融する加熱筒（２０）と、前記加熱筒（２０）内に設けられたスクリュ（２２）と、を備えた射出成形機（１０）であって、前記スクリュ（２２）を前記加熱筒（２０）内で回転させる第１駆動装置（２４）と、前記スクリュ（２２）を前記加熱筒（２０）内で進退させる第２駆動装置（２６）と、前記第１駆動装置（２４）および前記第２駆動装置（２６）を制御することで、前記スクリュ（２２）を順回転させながら後退させて前記樹脂を溶融しつつ計量した後、前記スクリュ（２２）を逆回転させて前記樹脂の圧力を減らす計量制御部（３６）と、前記圧力を検出する第１センサ部（３８）と、前記圧力の変化に影響を及ぼす１種類以上の物理量を前記射出成形機（１０）から検出する第２センサ部（４０）と、前記第１センサ部（３８）が検出した前記圧力と前記第２センサ部（４０）が検出した１種類以上の前記物理量とに基づいて、計量した後の前記スクリュ（２２）の逆回転時に、前記圧力を目標圧力まで下げる回転角度、および前記圧力の単位時間あたりの変化量を所定の量以下とする回転速度の少なくとも一方を含む減圧回転情報を予測する予測部（４２、４２’）と、を備え、前記計量制御部（３６）は、前記予測部（４２、４２’）が予測した前記減圧回転情報に基づいて前記第１駆動装置（２４）を制御する。

これにより、溶融樹脂の減圧を最適に実行する射出成形機（１０）が提供される。

前記第２センサ部（４０）は、前記スクリュ（２２）の回転速度、前記スクリュ（２２）に生じるトルク、前記樹脂の温度、前記第１駆動装置（２４）および前記第２駆動装置（２６）の電流値、前記スクリュ（２２）の位置、前記スクリュ（２２）の回転の位相のうちの少なくとも１つを検出してもよい。これにより、予測部（４２、４２’）は、逆回転開始前の樹脂の圧力を検出するのみでは予測が困難な減圧回転情報を精度よく予測することができる。また、第２センサ部（４０）が複数の物理量を検出することで、予測部（４２、４２’）が行う予測について精度の向上を見込むことができる。

前記予測部（４２、４２’）は、前記スクリュ（２２）が順回転を開始してから逆回転を開始するまでの間に前記第１センサ部（３８）および前記第２センサ部（４０）が検出した前記圧力および１種類以上の前記物理量に基づいて前記減圧回転情報を予測してもよい。これにより、予測部（４２、４２’）は、スクリュ（２２）の逆回転が開始される前に、減圧回転情報を予測することができる。

前記計量制御部（３６）は、前記スクリュ（２２）を順回転させながら前記スクリュ（２２）を予め決められた計量位置まで後退させ、前記予測部（４２、４２’）は、前記スクリュ（２２）の後退した距離が後退開始位置と前記計量位置との間の距離の半分以上になった以降に前記第１センサ部（３８）および前記第２センサ部（４０）が検出した前記圧力および１種類以上の前記物理量に基づいて前記減圧回転情報を予測してもよい。これにより、スクリュ（２２）の逆回転時になるべく近い状態の樹脂の圧力と第１駆動装置（２４）の電流値とを、スクリュ（２２）の逆回転前に取得することができる。

前記計量制御部（３６）は、前記スクリュ（２２）を順回転させながら後退させた後、所定の回転速度および所定の回転角度の少なくとも一方を含んだ仮回転情報に基づいて所定の時間だけ前記スクリュ（２２）を逆回転させ、前記所定の時間だけ前記スクリュ（２２）を逆回転させた後は前記予測部（４２、４２’）が予測した前記減圧回転情報に基づいて前記スクリュ（２２）を逆回転させ、前記予測部（４２、４２’）は、前記仮回転情報に基づいて前記スクリュ（２２）が逆回転している間に前記第１センサ部（３８）および前記第２センサ部（４０）が検出した前記圧力および１種類以上の前記物理量に基づいて前記減圧回転情報を予測してもよい。これにより、実際にスクリュ（２２）が逆回転しているときに検出される圧力、および圧力の変化に影響を及ぼす物理量に基づいて、減圧回転情報を予測することができる。

前記予測部（４２’）は、所定の変換式に基づくことで、前記第１センサ部（３８）が検出した前記圧力と前記第２センサ部（４０）が検出した１種類以上の前記物理量とから前記減圧回転情報を予測し、第１センサ部（３８）は、前記減圧回転情報に基づく前記スクリュ（２２）の逆回転が行われている間の前記圧力を逐次検出し、前記射出成形機（１０）は、前記減圧回転情報に基づいて予測される前記圧力の変化と、その前記減圧回転情報に基づいて行われた前記スクリュ（２２）の逆回転時の実際の前記圧力の変化と、を比較する比較部（４４）と、前記比較部（４４）が行った比較に基づいて、前記予測される前記圧力の変化と前記実際の前記圧力の変化との間の偏差が最小化されるように前記変換式を更新する変換式更新部（４６）と、をさらに備えてもよい。これにより、射出成形機（１０）は、溶融樹脂の減圧を実行する度に、その次回以降の溶融樹脂の減圧をより最適に実行できるようになる。

１０…射出成形機 ２０…加熱筒
２２…スクリュ ２４…第１駆動装置
２６…第２駆動装置 ３６…計量制御部
３８…第１センサ部 ４０…第２センサ部
４２、４２’…予測部 ４４…比較部
４６…変換式更新部

Claims (5)

1. 樹脂を溶融する加熱筒と、前記加熱筒内に設けられたスクリュと、を備えた射出成形機であって、
   前記スクリュを前記加熱筒内で回転させる第１駆動装置と、
   前記スクリュを前記加熱筒内で進退させる第２駆動装置と、
   前記第１駆動装置および前記第２駆動装置を制御することで、前記スクリュを順回転させながら後退させて前記樹脂を溶融しつつ計量した後、前記スクリュを逆回転させて前記樹脂の圧力を減らす計量制御部と、
   前記圧力を検出する第１センサ部と、
   前記圧力の変化に影響を及ぼす１種類以上の物理量を前記射出成形機から検出する第２センサ部と、
   前記第１センサ部が検出した前記圧力と前記第２センサ部が検出した１種類以上の前記物理量とに基づいて、計量した後の前記スクリュの逆回転時に、前記圧力を目標圧力まで下げる回転角度、および前記圧力の単位時間あたりの変化量を所定の量以下とする回転速度の少なくとも一方を含む減圧回転情報を予測する予測部と、
   を備え、
   前記計量制御部は、前記予測部が予測した前記減圧回転情報に基づいて前記第１駆動装置を制御し、
   前記第２センサ部は、前記スクリュの回転速度、前記スクリュに生じるトルク、前記樹脂の温度、前記第１駆動装置および前記第２駆動装置の電流値、前記スクリュの位置、前記スクリュの回転の位相のうちの少なくとも１つを検出する、射出成形機。
2. 請求項１に記載の射出成形機であって、
   前記予測部は、前記スクリュが順回転を開始してから逆回転を開始するまでの間に前記第１センサ部および前記第２センサ部が検出した前記圧力および１種類以上の前記物理量に基づいて前記減圧回転情報を予測する、射出成形機。
3. 請求項２に記載の射出成形機であって、
   前記計量制御部は、前記スクリュを順回転させながら前記スクリュを予め決められた計量位置まで後退させ、
   前記予測部は、前記スクリュの後退した距離が後退開始位置と前記計量位置との間の距離の半分以上になった以降に前記第１センサ部および前記第２センサ部が検出した前記圧力および１種類以上の前記物理量に基づいて前記減圧回転情報を予測する、射出成形機。
4. 請求項１に記載の射出成形機であって、
   前記計量制御部は、前記スクリュを順回転させながら後退させた後、所定の回転速度および所定の回転角度の少なくとも一方を含んだ仮回転情報に基づいて所定の時間だけ前記スクリュを逆回転させ、前記所定の時間だけ前記スクリュを逆回転させた後は前記予測部が予測した前記減圧回転情報に基づいて前記スクリュを逆回転させ、
   前記予測部は、前記仮回転情報に基づいて前記スクリュが逆回転している間に前記第１センサ部および前記第２センサ部が検出した前記圧力および１種類以上の前記物理量に基づいて前記減圧回転情報を予測する、射出成形機。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の射出成形機であって、
   前記予測部は、所定の変換式に基づくことで、前記第１センサ部が検出した前記圧力と前記第２センサ部が検出した１種類以上の前記物理量とから前記減圧回転情報を予測し、
   第１センサ部は、前記減圧回転情報に基づく前記スクリュの逆回転が行われている間の前記圧力を逐次検出し、
   前記射出成形機は、
   前記減圧回転情報に基づいて予測される前記圧力の変化と、その前記減圧回転情報に基づいて行われた前記スクリュの逆回転時の実際の前記圧力の変化と、を比較する比較部と、
   前記比較部が行った比較に基づいて、前記予測される前記圧力の変化と前記実際の前記圧力の変化との間の偏差が最小化されるように前記変換式を更新する変換式更新部と、をさらに備える、射出成形機。

Images