JP2023032226A - 射出成形機の制御方法、及び射出成形機の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】充填性及び転写性と、成形サイクル時間の短縮とを両立する、技術を提供する。【解決手段】射出成形機の制御方法は、ノズルから金型装置に成形材料を射出することで、前記金型装置内でスキン層とコア層を含む成形品を成形する射出成形機を制御する。射出成形機の制御方法は、射出工程の開始時に、前記スキン層に相当する前記成形材料の温度を、前記コア層に相当する前記成形材料の温度よりも高く制御する。【選択図】図5
Description
本発明は、射出成形機の制御方法、及び射出成形機の制御装置に関する。
特許文献1の射出ノズルは、溶融樹脂を金型に充填する。射出ノズルは、ノズル本体部分と、ノズル本体部分の外周に設けられる加熱ヒータと、ノズル本体部分の先端に設けられる小径短小突出部分と、を備える。小径短小突出部分は、金型のスプルーブッシュに当接して、溶融樹脂を射出する。
射出成形機は、ノズルから金型装置に成形材料を射出することで、金型装置内で成形品を成形する。射出成形機は、成形品を成形することを繰り返し実施する。
ノズルの加熱温度を低く設定すると、成形材料の流動性が低下してしまい、金型装置に対する成形材料の充填性と、金型装置から成形品への形状の転写性とが低下してしまう。
一方、ノズルの加熱温度を高く設定すると、溶融した成形材料を固化させるのに時間がかかってしまい、成形サイクル時間が長くなってしまう。
本発明の一態様は、充填性及び転写性と、成形サイクル時間の短縮とを両立する、技術を提供する。
本発明の一態様に係る射出成形機の制御方法は、ノズルから金型装置に成形材料を射出することで、前記金型装置内でスキン層とコア層を含む成形品を成形する射出成形機を制御する。射出成形機の制御方法は、射出工程の開始時に、前記スキン層に相当する前記成形材料の温度を、前記コア層に相当する前記成形材料の温度よりも高く制御する。
本発明の一態様によれば、射出工程の開始時にスキン層に相当する成形材料の温度を比較的高く制御することで充填性及び転写性を向上でき、且つ、射出工程の開始時にコア層に相当する成形材料の温度を比較的低く制御することで成形サイクル時間を短縮できる。よって、充填性及び転写性と、成形サイクル時間の短縮とを両立できる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。
(射出成形機)
図1は、一実施形態に係る射出成形機の型開完了時の状態を示す図である。図2は、一実施形態に係る射出成形機の型締時の状態を示す図である。本明細書において、X軸方向、Y軸方向およびZ軸方向は互いに垂直な方向である。X軸方向およびY軸方向は水平方向を表し、Z軸方向は鉛直方向を表す。型締装置100が横型である場合、X軸方向は型開閉方向であり、Y軸方向は射出成形機10の幅方向である。Y軸方向負側を操作側と呼び、Y軸方向正側を反操作側と呼ぶ。
図1は、一実施形態に係る射出成形機の型開完了時の状態を示す図である。図2は、一実施形態に係る射出成形機の型締時の状態を示す図である。本明細書において、X軸方向、Y軸方向およびZ軸方向は互いに垂直な方向である。X軸方向およびY軸方向は水平方向を表し、Z軸方向は鉛直方向を表す。型締装置100が横型である場合、X軸方向は型開閉方向であり、Y軸方向は射出成形機10の幅方向である。Y軸方向負側を操作側と呼び、Y軸方向正側を反操作側と呼ぶ。
図1~図2に示すように、射出成形機10は、金型装置800を開閉する型締装置100と、金型装置800で成形された成形品を突き出すエジェクタ装置200と、金型装置800に成形材料を射出する射出装置300と、金型装置800に対し射出装置300を進退させる移動装置400と、射出成形機10の各構成要素を制御する制御装置700と、射出成形機10の各構成要素を支持するフレーム900とを有する。フレーム900は、型締装置100を支持する型締装置フレーム910と、射出装置300を支持する射出装置フレーム920とを含む。型締装置フレーム910および射出装置フレーム920は、それぞれ、レベリングアジャスタ930を介して床2に設置される。射出装置フレーム920の内部空間に、制御装置700が配置される。以下、射出成形機10の各構成要素について説明する。
(型締装置)
型締装置100の説明では、型閉時の可動プラテン120の移動方向(例えばX軸正方向)を前方とし、型開時の可動プラテン120の移動方向(例えばX軸負方向)を後方として説明する。
型締装置100の説明では、型閉時の可動プラテン120の移動方向(例えばX軸正方向)を前方とし、型開時の可動プラテン120の移動方向(例えばX軸負方向)を後方として説明する。
型締装置100は、金型装置800の型閉、昇圧、型締、脱圧および型開を行う。金型装置800は、固定金型810と可動金型820とを含む。
型締装置100は例えば横型であって、型開閉方向が水平方向である。型締装置100は、固定金型810が取付けられる固定プラテン110と、可動金型820が取付けられる可動プラテン120と、固定プラテン110に対し可動プラテン120を型開閉方向に移動させる移動機構102と、を有する。
固定プラテン110は、型締装置フレーム910に対し固定される。固定プラテン110における可動プラテン120との対向面に固定金型810が取付けられる。
可動プラテン120は、型締装置フレーム910に対し型開閉方向に移動自在に配置される。型締装置フレーム910上には、可動プラテン120を案内するガイド101が敷設される。可動プラテン120における固定プラテン110との対向面に可動金型820が取付けられる。
移動機構102は、固定プラテン110に対し可動プラテン120を進退させることにより、金型装置800の型閉、昇圧、型締、脱圧、および型開を行う。移動機構102は、固定プラテン110と間隔をおいて配置されるトグルサポート130と、固定プラテン110とトグルサポート130を連結するタイバー140と、トグルサポート130に対して可動プラテン120を型開閉方向に移動させるトグル機構150と、トグル機構150を作動させる型締モータ160と、型締モータ160の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構170と、固定プラテン110とトグルサポート130の間隔を調整する型厚調整機構180と、を有する。
トグルサポート130は、固定プラテン110と間隔をおいて配設され、型締装置フレーム910上に型開閉方向に移動自在に載置される。尚、トグルサポート130は、型締装置フレーム910上に敷設されるガイドに沿って移動自在に配置されてもよい。トグルサポート130のガイドは、可動プラテン120のガイド101と共通のものでもよい。
尚、本実施形態では、固定プラテン110が型締装置フレーム910に対し固定され、トグルサポート130が型締装置フレーム910に対し型開閉方向に移動自在に配置されるが、トグルサポート130が型締装置フレーム910に対し固定され、固定プラテン110が型締装置フレーム910に対し型開閉方向に移動自在に配置されてもよい。
タイバー140は、固定プラテン110とトグルサポート130とを型開閉方向に間隔Lをおいて連結する。タイバー140は、複数本(例えば4本)用いられてよい。複数本のタイバー140は、型開閉方向に平行に配置され、型締力に応じて伸びる。少なくとも1本のタイバー140には、タイバー140の歪を検出するタイバー歪検出器141が設けられてよい。タイバー歪検出器141は、その検出結果を示す信号を制御装置700に送る。タイバー歪検出器141の検出結果は、型締力の検出などに用いられる。
尚、本実施形態では、型締力を検出する型締力検出器として、タイバー歪検出器141が用いられるが、本発明はこれに限定されない。型締力検出器は、歪ゲージ式に限定されず、圧電式、容量式、油圧式、電磁式などでもよく、その取付け位置もタイバー140に限定されない。
トグル機構150は、可動プラテン120とトグルサポート130との間に配置され、トグルサポート130に対し可動プラテン120を型開閉方向に移動させる。トグル機構150は、型開閉方向に移動するクロスヘッド151と、クロスヘッド151の移動によって屈伸する一対のリンク群と、を有する。一対のリンク群は、それぞれ、ピンなどで屈伸自在に連結される第1リンク152と第2リンク153とを有する。第1リンク152は可動プラテン120に対しピンなどで揺動自在に取付けられる。第2リンク153はトグルサポート130に対しピンなどで揺動自在に取付けられる。第2リンク153は、第3リンク154を介してクロスヘッド151に取付けられる。トグルサポート130に対しクロスヘッド151を進退させると、第1リンク152と第2リンク153とが屈伸し、トグルサポート130に対し可動プラテン120が進退する。
尚、トグル機構150の構成は、図1および図2に示す構成に限定されない。例えば図1および図2では、各リンク群の節点の数が5つであるが、4つでもよく、第3リンク154の一端部が、第1リンク152と第2リンク153との節点に結合されてもよい。
型締モータ160は、トグルサポート130に取付けられており、トグル機構150を作動させる。型締モータ160は、トグルサポート130に対しクロスヘッド151を進退させることにより、第1リンク152と第2リンク153とを屈伸させ、トグルサポート130に対し可動プラテン120を進退させる。型締モータ160は、運動変換機構170に直結されるが、ベルトやプーリなどを介して運動変換機構170に連結されてもよい。
運動変換機構170は、型締モータ160の回転運動をクロスヘッド151の直線運動に変換する。運動変換機構170は、ねじ軸と、ねじ軸に螺合するねじナットとを含む。ねじ軸と、ねじナットとの間には、ボールまたはローラが介在してよい。
型締装置100は、制御装置700による制御下で、型閉工程、昇圧工程、型締工程、脱圧工程、および型開工程などを行う。
型閉工程では、型締モータ160を駆動してクロスヘッド151を設定移動速度で型閉完了位置まで前進させることにより、可動プラテン120を前進させ、可動金型820を固定金型810にタッチさせる。クロスヘッド151の位置や移動速度は、例えば型締モータエンコーダ161などを用いて検出する。型締モータエンコーダ161は、型締モータ160の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置700に送る。
尚、クロスヘッド151の位置を検出するクロスヘッド位置検出器、およびクロスヘッド151の移動速度を検出するクロスヘッド移動速度検出器は、型締モータエンコーダ161に限定されず、一般的なものを使用できる。また、可動プラテン120の位置を検出する可動プラテン位置検出器、および可動プラテン120の移動速度を検出する可動プラテン移動速度検出器は、型締モータエンコーダ161に限定されず、一般的なものを使用できる。
昇圧工程では、型締モータ160をさらに駆動してクロスヘッド151を型閉完了位置から型締位置までさらに前進させることで型締力を生じさせる。
型締工程では、型締モータ160を駆動して、クロスヘッド151の位置を型締位置に維持する。型締工程では、昇圧工程で発生させた型締力が維持される。型締工程では、可動金型820と固定金型810との間にキャビティ空間801(図2参照)が形成され、射出装置300がキャビティ空間801に液状の成形材料を充填する。充填された成形材料が固化されることで、成形品が得られる。
キャビティ空間801の数は、1つでもよいし、複数でもよい。後者の場合、複数の成形品が同時に得られる。キャビティ空間801の一部にインサート材が配置され、キャビティ空間801の他の一部に成形材料が充填されてもよい。インサート材と成形材料とが一体化した成形品が得られる。
脱圧工程では、型締モータ160を駆動してクロスヘッド151を型締位置から型開開始位置まで後退させることにより、可動プラテン120を後退させ、型締力を減少させる。型開開始位置と、型閉完了位置とは、同じ位置であってよい。
型開工程では、型締モータ160を駆動してクロスヘッド151を設定移動速度で型開開始位置から型開完了位置まで後退させることにより、可動プラテン120を後退させ、可動金型820を固定金型810から離間させる。その後、エジェクタ装置200が可動金型820から成形品を突き出す。
型閉工程、昇圧工程および型締工程における設定条件は、一連の設定条件として、まとめて設定される。例えば、型閉工程および昇圧工程におけるクロスヘッド151の移動速度や位置(型閉開始位置、移動速度切換位置、型閉完了位置、および型締位置を含む)、型締力は、一連の設定条件として、まとめて設定される。型閉開始位置、移動速度切換位置、型閉完了位置、および型締位置は、後側から前方に向けてこの順で並び、移動速度が設定される区間の始点や終点を表す。区間毎に、移動速度が設定される。移動速度切換位置は、1つでもよいし、複数でもよい。移動速度切換位置は、設定されなくてもよい。型締位置と型締力とは、いずれか一方のみが設定されてもよい。
脱圧工程および型開工程における設定条件も同様に設定される。例えば、脱圧工程および型開工程におけるクロスヘッド151の移動速度や位置(型開開始位置、移動速度切換位置、および型開完了位置)は、一連の設定条件として、まとめて設定される。型開開始位置、移動速度切換位置、および型開完了位置は、前側から後方に向けて、この順で並び、移動速度が設定される区間の始点や終点を表す。区間毎に、移動速度が設定される。移動速度切換位置は、1つでもよいし、複数でもよい。移動速度切換位置は、設定されなくてもよい。型開開始位置と型閉完了位置とは同じ位置であってよい。また、型開完了位置と型閉開始位置とは同じ位置であってよい。
尚、クロスヘッド151の移動速度や位置などの代わりに、可動プラテン120の移動速度や位置などが設定されてもよい。また、クロスヘッドの位置(例えば型締位置)や可動プラテンの位置の代わりに、型締力が設定されてもよい。
ところで、トグル機構150は、型締モータ160の駆動力を増幅して可動プラテン120に伝える。その増幅倍率は、トグル倍率とも呼ばれる。トグル倍率は、第1リンク152と第2リンク153とのなす角θ(以下、「リンク角度θ」とも呼ぶ)に応じて変化する。リンク角度θは、クロスヘッド151の位置から求められる。リンク角度θが180°のとき、トグル倍率が最大になる。
金型装置800の交換や金型装置800の温度変化などにより金型装置800の厚さが変化した場合、型締時に所定の型締力が得られるように、型厚調整が行われる。型厚調整では、例えば可動金型820が固定金型810にタッチする型タッチの時点でトグル機構150のリンク角度θが所定の角度になるように、固定プラテン110とトグルサポート130との間隔Lを調整する。
型締装置100は、型厚調整機構180を有する。型厚調整機構180は、固定プラテン110とトグルサポート130との間隔Lを調整することで、型厚調整を行う。なお、型厚調整のタイミングは、例えば成形サイクル終了から次の成形サイクル開始までの間に行われる。型厚調整機構180は、例えば、タイバー140の後端部に形成されるねじ軸181と、トグルサポート130に回転自在に且つ進退不能に保持されるねじナット182と、ねじ軸181に螺合するねじナット182を回転させる型厚調整モータ183とを有する。
ねじ軸181およびねじナット182は、タイバー140ごとに設けられる。型厚調整モータ183の回転駆動力は、回転駆動力伝達部185を介して複数のねじナット182に伝達されてよい。複数のねじナット182を同期して回転できる。尚、回転駆動力伝達部185の伝達経路を変更することで、複数のねじナット182を個別に回転することも可能である。
回転駆動力伝達部185は、例えば歯車などで構成される。この場合、各ねじナット182の外周に従動歯車が形成され、型厚調整モータ183の出力軸には駆動歯車が取付けられ、複数の従動歯車および駆動歯車と噛み合う中間歯車がトグルサポート130の中央部に回転自在に保持される。尚、回転駆動力伝達部185は、歯車の代わりに、ベルトやプーリなどで構成されてもよい。
型厚調整機構180の動作は、制御装置700によって制御される。制御装置700は、型厚調整モータ183を駆動して、ねじナット182を回転させる。その結果、トグルサポート130のタイバー140に対する位置が調整され、固定プラテン110とトグルサポート130との間隔Lが調整される。尚、複数の型厚調整機構が組み合わせて用いられてもよい。
間隔Lは、型厚調整モータエンコーダ184を用いて検出する。型厚調整モータエンコーダ184は、型厚調整モータ183の回転量や回転方向を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置700に送る。型厚調整モータエンコーダ184の検出結果は、トグルサポート130の位置や間隔Lの監視や制御に用いられる。尚、トグルサポート130の位置を検出するトグルサポート位置検出器、および間隔Lを検出する間隔検出器は、型厚調整モータエンコーダ184に限定されず、一般的なものを使用できる。
型締装置100は、金型装置800の温度を調節する金型温調器を有してもよい。金型装置800は、その内部に、温調媒体の流路を有する。金型温調器は、金型装置800の流路に供給する温調媒体の温度を調節することで、金型装置800の温度を調節する。
尚、本実施形態の型締装置100は、型開閉方向が水平方向である横型であるが、型開閉方向が上下方向である竪型でもよい。
尚、本実施形態の型締装置100は、駆動部として、型締モータ160を有するが、型締モータ160の代わりに、油圧シリンダを有してもよい。また、型締装置100は、型開閉用にリニアモータを有し、型締用に電磁石を有してもよい。
(エジェクタ装置)
エジェクタ装置200の説明では、型締装置100の説明と同様に、型閉時の可動プラテン120の移動方向(例えばX軸正方向)を前方とし、型開時の可動プラテン120の移動方向(例えばX軸負方向)を後方として説明する。
エジェクタ装置200の説明では、型締装置100の説明と同様に、型閉時の可動プラテン120の移動方向(例えばX軸正方向)を前方とし、型開時の可動プラテン120の移動方向(例えばX軸負方向)を後方として説明する。
エジェクタ装置200は、可動プラテン120に取付けられ、可動プラテン120と共に進退する。エジェクタ装置200は、金型装置800から成形品を突き出すエジェクタロッド210と、エジェクタロッド210を可動プラテン120の移動方向(X軸方向)に移動させる駆動機構220とを有する。
エジェクタロッド210は、可動プラテン120の貫通穴に進退自在に配置される。エジェクタロッド210の前端部は、可動金型820のエジェクタプレート826と接触する。エジェクタロッド210の前端部は、エジェクタプレート826と連結されていても、連結されていなくてもよい。
駆動機構220は、例えば、エジェクタモータと、エジェクタモータの回転運動をエジェクタロッド210の直線運動に変換する運動変換機構とを有する。運動変換機構は、ねじ軸と、ねじ軸に螺合するねじナットとを含む。ねじ軸と、ねじナットとの間には、ボールまたはローラが介在してよい。
エジェクタ装置200は、制御装置700による制御下で、突き出し工程を行う。突き出し工程では、エジェクタロッド210を設定移動速度で待機位置から突き出し位置まで前進させることにより、エジェクタプレート826を前進させ、成形品を突き出す。その後、エジェクタモータを駆動してエジェクタロッド210を設定移動速度で後退させ、エジェクタプレート826を元の待機位置まで後退させる。
エジェクタロッド210の位置や移動速度は、例えばエジェクタモータエンコーダを用いて検出する。エジェクタモータエンコーダは、エジェクタモータの回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置700に送る。尚、エジェクタロッド210の位置を検出するエジェクタロッド位置検出器、およびエジェクタロッド210の移動速度を検出するエジェクタロッド移動速度検出器は、エジェクタモータエンコーダに限定されず、一般的なものを使用できる。
(射出装置)
射出装置300の説明では、型締装置100の説明やエジェクタ装置200の説明とは異なり、充填時のスクリュ330の移動方向(例えばX軸負方向)を前方とし、計量時のスクリュ330の移動方向(例えばX軸正方向)を後方として説明する。
射出装置300の説明では、型締装置100の説明やエジェクタ装置200の説明とは異なり、充填時のスクリュ330の移動方向(例えばX軸負方向)を前方とし、計量時のスクリュ330の移動方向(例えばX軸正方向)を後方として説明する。
射出装置300はスライドベース301に設置され、スライドベース301は射出装置フレーム920に対し進退自在に配置される。射出装置300は、金型装置800に対し進退自在に配置される。射出装置300は、金型装置800にタッチし、金型装置800内のキャビティ空間801に成形材料を充填する。射出装置300は、例えば、成形材料を加熱するシリンダ310と、シリンダ310の前端部に設けられるノズル320と、シリンダ310内に進退自在に且つ回転自在に配置されるスクリュ330と、スクリュ330を回転させる計量モータ340と、スクリュ330を進退させる射出モータ350と、射出モータ350とスクリュ330の間で伝達される荷重を検出する荷重検出器360と、を有する。
シリンダ310は、供給口311から内部に供給された成形材料を加熱する。成形材料は、例えば樹脂などを含む。成形材料は、例えばペレット状に形成され、固体の状態で供給口311に供給される。供給口311はシリンダ310の後部に形成される。シリンダ310の後部の外周には、水冷シリンダなどの冷却器312が設けられる。冷却器312よりも前方において、シリンダ310の外周には、バンドヒータなどの第1加熱器313と第1温度検出器314とが設けられる。
シリンダ310は、シリンダ310の軸方向(例えばX軸方向)に複数のゾーンに区分される。複数のゾーンのそれぞれに第1加熱器313と第1温度検出器314とが設けられる。複数のゾーンのそれぞれに設定温度が設定され、第1温度検出器314の検出温度が設定温度になるように、制御装置700が第1加熱器313を制御する。
ノズル320は、シリンダ310の前端部に設けられ、金型装置800に対し押し付けられる。ノズル320の外周には、第2加熱器323と第2温度検出器324とが設けられる。ノズル320の検出温度が設定温度になるように、制御装置700が第2加熱器323を制御する。
スクリュ330は、シリンダ310内に回転自在に且つ進退自在に配置される。スクリュ330を回転させると、スクリュ330の螺旋状の溝に沿って成形材料が前方に送られる。成形材料は、前方に送られながら、シリンダ310からの熱によって徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ330の前方に送られシリンダ310の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ330が後退させられる。その後、スクリュ330を前進させると、スクリュ330前方に蓄積された液状の成形材料がノズル320から射出され、金型装置800内に充填される。
スクリュ330の前部には、スクリュ330を前方に押すときにスクリュ330の前方から後方に向かう成形材料の逆流を防止する逆流防止弁として、逆流防止リング331が進退自在に取付けられる。
逆流防止リング331は、スクリュ330を前進させるときに、スクリュ330前方の成形材料の圧力によって後方に押され、成形材料の流路を塞ぐ閉塞位置(図2参照)までスクリュ330に対し相対的に後退する。これにより、スクリュ330前方に蓄積された成形材料が後方に逆流するのを防止する。
一方、逆流防止リング331は、スクリュ330を回転させるときに、スクリュ330の螺旋状の溝に沿って前方に送られる成形材料の圧力によって前方に押され、成形材料の流路を開放する開放位置(図1参照)までスクリュ330に対し相対的に前進する。これにより、スクリュ330の前方に成形材料が送られる。
逆流防止リング331は、スクリュ330と共に回転する共回りタイプと、スクリュ330と共に回転しない非共回りタイプのいずれでもよい。
尚、射出装置300は、スクリュ330に対し逆流防止リング331を開放位置と閉塞位置との間で進退させる駆動源を有していてもよい。
計量モータ340は、スクリュ330を回転させる。スクリュ330を回転させる駆動源は、計量モータ340には限定されず、例えば油圧ポンプなどでもよい。
射出モータ350は、スクリュ330を進退させる。射出モータ350とスクリュ330との間には、射出モータ350の回転運動をスクリュ330の直線運動に変換する運動変換機構などが設けられる。運動変換機構は、例えばねじ軸と、ねじ軸に螺合するねじナットとを有する。ねじ軸とねじナットの間には、ボールやローラなどが設けられてよい。スクリュ330を進退させる駆動源は、射出モータ350には限定されず、例えば油圧シリンダなどでもよい。
荷重検出器360は、射出モータ350とスクリュ330との間で伝達される荷重を検出する。検出した荷重は、制御装置700で圧力に換算される。荷重検出器360は、射出モータ350とスクリュ330との間の荷重の伝達経路に設けられ、荷重検出器360に作用する荷重を検出する。
荷重検出器360は、検出した荷重の信号を制御装置700に送る。荷重検出器360によって検出される荷重は、スクリュ330と成形材料との間で作用する圧力に換算され、スクリュ330が成形材料から受ける圧力、スクリュ330に対する背圧、スクリュ330から成形材料に作用する圧力などの制御や監視に用いられる。
尚、成形材料の圧力を検出する圧力検出器は、荷重検出器360に限定されず、一般的なものを使用できる。例えば、ノズル圧センサ、又は型内圧センサが用いられてもよい。ノズル圧センサは、ノズル320に設置される。型内圧センサは、金型装置800の内部に設置される。
射出装置300は、制御装置700による制御下で、計量工程、充填工程および保圧工程などを行う。充填工程と保圧工程とをまとめて射出工程と呼んでもよい。
計量工程では、計量モータ340を駆動してスクリュ330を設定回転速度で回転させ、スクリュ330の螺旋状の溝に沿って成形材料を前方に送る。これに伴い、成形材料が徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ330の前方に送られシリンダ310の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ330が後退させられる。スクリュ330の回転速度は、例えば計量モータエンコーダ341を用いて検出する。計量モータエンコーダ341は、計量モータ340の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置700に送る。尚、スクリュ330の回転速度を検出するスクリュ回転速度検出器は、計量モータエンコーダ341に限定されず、一般的なものを使用できる。
計量工程では、スクリュ330の急激な後退を制限すべく、射出モータ350を駆動してスクリュ330に対して設定背圧を加えてよい。スクリュ330に対する背圧は、例えば荷重検出器360を用いて検出する。スクリュ330が計量完了位置まで後退し、スクリュ330の前方に所定量の成形材料が蓄積されると、計量工程が完了する。
計量工程におけるスクリュ330の位置および回転速度は、一連の設定条件として、まとめて設定される。例えば、計量開始位置、回転速度切換位置および計量完了位置が設定される。これらの位置は、前側から後方に向けてこの順で並び、回転速度が設定される区間の始点や終点を表す。区間毎に、回転速度が設定される。回転速度切換位置は、1つでもよいし、複数でもよい。回転速度切換位置は、設定されなくてもよい。また、区間毎に背圧が設定される。
充填工程では、射出モータ350を駆動してスクリュ330を設定移動速度で前進させ、スクリュ330の前方に蓄積された液状の成形材料を金型装置800内のキャビティ空間801に充填させる。スクリュ330の位置や移動速度は、例えば射出モータエンコーダ351を用いて検出する。射出モータエンコーダ351は、射出モータ350の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置700に送る。スクリュ330の位置が設定位置に達すると、充填工程から保圧工程への切換(所謂、V/P切換)が行われる。V/P切換が行われる位置をV/P切換位置とも呼ぶ。スクリュ330の設定移動速度は、スクリュ330の位置や時間などに応じて変更されてもよい。
充填工程におけるスクリュ330の位置および移動速度は、一連の設定条件として、まとめて設定される。例えば、充填開始位置(「射出開始位置」とも呼ぶ。)、移動速度切換位置およびV/P切換位置が設定される。これらの位置は、後側から前方に向けてこの順で並び、移動速度が設定される区間の始点や終点を表す。区間毎に、移動速度が設定される。移動速度切換位置は、1つでもよいし、複数でもよい。移動速度切換位置は、設定されなくてもよい。
スクリュ330の移動速度が設定される区間毎に、スクリュ330の圧力の上限値が設定される。スクリュ330の圧力は、荷重検出器360によって検出される。スクリュ330の圧力が設定圧力以下である場合、スクリュ330は設定移動速度で前進される。一方、スクリュ330の圧力が設定圧力を超える場合、金型保護を目的として、スクリュ330の圧力が設定圧力以下となるように、スクリュ330は設定移動速度よりも遅い移動速度で前進される。
尚、充填工程においてスクリュ330の位置がV/P切換位置に達した後、V/P切換位置にスクリュ330を一時停止させ、その後にV/P切換が行われてもよい。V/P切換の直前において、スクリュ330の停止の代わりに、スクリュ330の微速前進または微速後退が行われてもよい。また、スクリュ330の位置を検出するスクリュ位置検出器、およびスクリュ330の移動速度を検出するスクリュ移動速度検出器は、射出モータエンコーダ351に限定されず、一般的なものを使用できる。
保圧工程では、射出モータ350を駆動してスクリュ330を前方に押し、スクリュ330の前端部における成形材料の圧力(以下、「保持圧力」とも呼ぶ。)を設定圧に保ち、シリンダ310内に残る成形材料を金型装置800に向けて押す。金型装置800内での冷却収縮による不足分の成形材料を補充できる。保持圧力は、例えば荷重検出器360を用いて検出する。保持圧力の設定値は、保圧工程の開始からの経過時間などに応じて変更されてもよい。保圧工程における保持圧力および保持圧力を保持する保持時間は、それぞれ複数設定されてよく、一連の設定条件として、まとめて設定されてよい。
保圧工程では金型装置800内のキャビティ空間801の成形材料が徐々に冷却され、保圧工程完了時にはキャビティ空間801の入口が固化した成形材料で塞がれる。この状態はゲートシールと呼ばれ、キャビティ空間801からの成形材料の逆流が防止される。保圧工程後、冷却工程が開始される。冷却工程では、キャビティ空間801内の成形材料の固化が行われる。成形サイクル時間の短縮を目的として、冷却工程中に計量工程が行われてよい。
尚、本実施形態の射出装置300は、インライン・スクリュ方式であるが、プリプラ方式などでもよい。プリプラ方式の射出装置は、可塑化シリンダ内で溶融された成形材料を射出シリンダに供給し、射出シリンダから金型装置内に成形材料を射出する。可塑化シリンダ内には、スクリュが回転自在に且つ進退不能に配置され、またはスクリュが回転自在に且つ進退自在に配置される。一方、射出シリンダ内には、プランジャが進退自在に配置される。
また、本実施形態の射出装置300は、シリンダ310の軸方向が水平方向である横型であるが、シリンダ310の軸方向が上下方向である竪型であってもよい。竪型の射出装置300と組み合わされる型締装置は、竪型でも横型でもよい。同様に、横型の射出装置300と組み合わされる型締装置は、横型でも竪型でもよい。
(移動装置)
移動装置400の説明では、射出装置300の説明と同様に、充填時のスクリュ330の移動方向(例えばX軸負方向)を前方とし、計量時のスクリュ330の移動方向(例えばX軸正方向)を後方として説明する。
移動装置400の説明では、射出装置300の説明と同様に、充填時のスクリュ330の移動方向(例えばX軸負方向)を前方とし、計量時のスクリュ330の移動方向(例えばX軸正方向)を後方として説明する。
移動装置400は、金型装置800に対し射出装置300を進退させる。また、移動装置400は、金型装置800に対しノズル320を押し付け、ノズルタッチ圧力を生じさせる。移動装置400は、液圧ポンプ410、駆動源としてのモータ420、液圧アクチュエータとしての液圧シリンダ430などを含む。
液圧ポンプ410は、第1ポート411と、第2ポート412とを有する。液圧ポンプ410は、両方向回転可能なポンプであり、モータ420の回転方向を切換えることにより、第1ポート411および第2ポート412のいずれか一方から作動液(例えば油)を吸入し他方から吐出して液圧を発生させる。尚、液圧ポンプ410はタンクから作動液を吸引して第1ポート411および第2ポート412のいずれか一方から作動液を吐出することもできる。
モータ420は、液圧ポンプ410を作動させる。モータ420は、制御装置700からの制御信号に応じた回転方向および回転トルクで液圧ポンプ410を駆動する。モータ420は、電動モータであってよく、電動サーボモータであってよい。
液圧シリンダ430は、シリンダ本体431、ピストン432、およびピストンロッド433を有する。シリンダ本体431は、射出装置300に対して固定される。ピストン432は、シリンダ本体431の内部を、第1室としての前室435と、第2室としての後室436とに区画する。ピストンロッド433は、固定プラテン110に対して固定される。
液圧シリンダ430の前室435は、第1流路401を介して、液圧ポンプ410の第1ポート411と接続される。第1ポート411から吐出された作動液が第1流路401を介して前室435に供給されることで、射出装置300が前方に押される。射出装置300が前進され、ノズル320が固定金型810に押し付けられる。前室435は、液圧ポンプ410から供給される作動液の圧力によってノズル320のノズルタッチ圧力を生じさせる圧力室として機能する。
一方、液圧シリンダ430の後室436は、第2流路402を介して液圧ポンプ410の第2ポート412と接続される。第2ポート412から吐出された作動液が第2流路402を介して液圧シリンダ430の後室436に供給されることで、射出装置300が後方に押される。射出装置300が後退され、ノズル320が固定金型810から離間される。
尚、本実施形態では移動装置400は液圧シリンダ430を含むが、本発明はこれに限定されない。例えば、液圧シリンダ430の代わりに、電動モータと、その電動モータの回転運動を射出装置300の直線運動に変換する運動変換機構とが用いられてもよい。
(制御装置)
制御装置700は、例えばコンピュータで構成され、図1~図2に示すようにCPU(Central Processing Unit)701と、メモリなどの記憶媒体702と、入力インターフェース703と、出力インターフェース704とを有する。制御装置700は、記憶媒体702に記憶されたプログラムをCPU701に実行させることにより、各種の制御を行う。また、制御装置700は、入力インターフェース703で外部からの信号を受信し、出力インターフェース704で外部に信号を送信する。
制御装置700は、例えばコンピュータで構成され、図1~図2に示すようにCPU(Central Processing Unit)701と、メモリなどの記憶媒体702と、入力インターフェース703と、出力インターフェース704とを有する。制御装置700は、記憶媒体702に記憶されたプログラムをCPU701に実行させることにより、各種の制御を行う。また、制御装置700は、入力インターフェース703で外部からの信号を受信し、出力インターフェース704で外部に信号を送信する。
制御装置700は、計量工程、型閉工程、昇圧工程、型締工程、充填工程、保圧工程、冷却工程、脱圧工程、型開工程、および突き出し工程などを繰り返し行うことにより、成形品を繰り返し製造する。成形品を得るための一連の動作、例えば計量工程の開始から次の計量工程の開始までの動作を「ショット」または「成形サイクル」とも呼ぶ。また、1回のショットに要する時間を「成形サイクル時間」または「サイクル時間」とも呼ぶ。
一回の成形サイクルは、例えば、計量工程、型閉工程、昇圧工程、型締工程、充填工程、保圧工程、冷却工程、脱圧工程、型開工程、および突き出し工程をこの順で有する。ここでの順番は、各工程の開始の順番である。充填工程、保圧工程、および冷却工程は、型締工程の間に行われる。型締工程の開始は充填工程の開始と一致してもよい。脱圧工程の完了は型開工程の開始と一致する。
尚、成形サイクル時間の短縮を目的として、同時に複数の工程を行ってもよい。例えば、計量工程は、前回の成形サイクルの冷却工程中に行われてもよく、型締工程の間に行われてよい。この場合、型閉工程が成形サイクルの最初に行われることとしてもよい。また、充填工程は、型閉工程中に開始されてもよい。また、突き出し工程は、型開工程中に開始されてもよい。ノズル320の流路を開閉する開閉弁が設けられる場合、型開工程は、計量工程中に開始されてもよい。計量工程中に型開工程が開始されても、開閉弁がノズル320の流路を閉じていれば、ノズル320から成形材料が漏れないためである。
尚、一回の成形サイクルは、計量工程、型閉工程、昇圧工程、型締工程、充填工程、保圧工程、冷却工程、脱圧工程、型開工程、および突き出し工程以外の工程を有してもよい。
例えば、保圧工程の完了後、計量工程の開始前に、スクリュ330を予め設定された計量開始位置まで後退させる計量前サックバック工程が行われてもよい。計量工程の開始前にスクリュ330の前方に蓄積された成形材料の圧力を削減でき、計量工程の開始時のスクリュ330の急激な後退を防止できる。
また、計量工程の完了後、充填工程の開始前に、スクリュ330を予め設定された充填開始位置(「射出開始位置」とも呼ぶ。)まで後退させる計量後サックバック工程が行われてもよい。充填工程の開始前にスクリュ330の前方に蓄積された成形材料の圧力を削減でき、充填工程の開始前のノズル320からの成形材料の漏出を防止できる。
制御装置700は、ユーザによる入力操作を受け付ける操作装置750や画面を表示する表示装置760と接続されている。操作装置750および表示装置760は、例えばタッチパネル770で構成され、一体化されてよい。表示装置760としてのタッチパネル770は、制御装置700による制御下で、画面を表示する。タッチパネル770の画面には、例えば、射出成形機10の設定、現在の射出成形機10の状態等の情報が表示されてもよい。また、タッチパネル770の画面には、例えば、ユーザによる入力操作を受け付けるボタン、入力欄等の操作部が表示されてもよい。操作装置750としてのタッチパネル770は、ユーザによる画面上の入力操作を検出し、入力操作に応じた信号を制御装置700に出力する。これにより、例えば、ユーザは、画面に表示される情報を確認しながら、画面に設けられた操作部を操作して、射出成形機10の設定(設定値の入力を含む)等を行うことができる。また、ユーザが画面に設けられた操作部を操作することにより、操作部に対応する射出成形機10の動作を行わせることができる。なお、射出成形機10の動作は、例えば、型締装置100、エジェクタ装置200、射出装置300、移動装置400等の動作(停止も含む)であってもよい。また、射出成形機10の動作は、表示装置760としてのタッチパネル770に表示される画面の切り替え等であってもよい。
尚、本実施形態の操作装置750および表示装置760は、タッチパネル770として一体化されているものとして説明したが、独立に設けられてもよい。また、操作装置750は、複数設けられてもよい。操作装置750および表示装置760は、型締装置100(より詳細には固定プラテン110)の操作側(Y軸負方向)に配置される。
(成形材料の温度制御)
次に、図3を参照して、制御装置700の構成要素の一例について説明する。なお、図3に図示される各機能ブロックは概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。各機能ブロックの全部または一部を、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。各機能ブロックにて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、CPUにて実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現されうる。
次に、図3を参照して、制御装置700の構成要素の一例について説明する。なお、図3に図示される各機能ブロックは概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。各機能ブロックの全部または一部を、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。各機能ブロックにて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、CPUにて実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現されうる。
制御装置700は、例えば、型締制御部711と、エジェクタ制御部712と、射出制御部713と、計量制御部714と、温度制御部715と、冷却制御部716と、を有する。型締制御部711は、型締装置100を制御し、図4に示す型閉工程、昇圧工程、型締工程、脱圧工程、及び型開工程を実施する。エジェクタ制御部712は、エジェクタ装置200を制御し、突き出し工程を実施する。射出制御部713は、射出装置300の射出モータ350を制御し、射出工程を実施する。射出工程は、充填工程、及び保圧工程を含む。射出工程は、型締工程中に行われる。計量制御部714は、射出装置300の計量モータ340を制御し、計量工程を実施する。計量工程は、冷却工程中に行われる。温度制御部715と冷却制御部716の詳細については後述する。
温度制御部715は、射出装置300の第1加熱器313と第2加熱器323を制御し、成形材料の温度を制御する。射出装置300の構成の一例について、図5を参照して説明する。射出装置300は、例えば、シリンダ310と、ノズル320と、第1加熱器313と、第2加熱器323と、スクリュ330と、計量モータ340と、射出モータ350と、を備える。
シリンダ310は、射出方向(例えばX軸方向)に沿って複数(図5では1つのみ図示)のゾーンCZを有する。各ゾーンCZの各々に、第1加熱器313と第1温度検出器314が設けられ、設定温度が設定される。第1温度検出器314の検出温度が設定温度になるように、温度制御部715が第1加熱器313を制御する。第1加熱器313は、シリンダ310の外周に設けられ、シリンダ310を加熱する。
ノズル320は、シリンダ310の先端に設けられる。ノズル320は、シリンダ310とは別に設けられ、シリンダ310に取り付けられる。ノズル320は、シリンダ310に対して交換可能に取り付けられてもよい。ノズル320は、シリンダ310よりも小さな外径を有する。図示しないが、シリンダ310とノズル320の間には、シリンダ310とノズル320を中継するアダプタが設けられてもよい。第2加熱器323は、ノズル320の外周に設けられ、ノズル320を加熱する。
ノズル320は、射出方向(例えばX軸方向)に沿って複数のゾーンNZ1~NZ4を有する。各ゾーンNZ1~NZ4の各々に、第2加熱器323と第2温度検出器324が設けられ、設定温度が設定される。隣り合う2つのゾーン(例えばゾーンNZ1、NZ2)間の間には、2つのゾーン間での熱の移動を遮る断熱部328が設けられてもよい。断熱部328は、例えば溝を含む。第2温度検出器324の検出温度が設定温度になるように、温度制御部715が第2加熱器323を制御する。なお、後述するように、第2加熱器323の数は、1つでもよい。
ノズル320は、例えば、第2加熱器323が設けられるノズルボディ321と、ノズルボディ321の先端に設けられるノズルチップ322と、を有する。ノズルボディ321の外周には、第2加熱器323が射出方向に間隔をおいて複数設けられてもよい。また、複数の第2加熱器323の間には、断熱部328が設けられてもよい。ノズルチップ322は、ノズルボディ321よりも小さい外径を有する。ノズルチップ322は、金型装置800にタッチされ、金型装置800に成形材料を射出する。
スクリュ330は、シリンダ310及びノズル320の内部の成形材料をノズル320から射出する射出部材である。なお、射出部材は、スクリュ330には限定されず、例えばプランジャであってもよい。射出部材は、シリンダ310の内部に進退可能に設けられる。射出部材の前方に、溶融した成形材料が蓄えられる。
射出モータ350は、射出部材を進退させる駆動源である。射出モータ350は、例えばスクリュ330を前進させることで、スクリュ330の前方に蓄えられた、溶融した成形材料をノズル320から射出する。射出部材を進退させる駆動源は、射出モータ350に限定されず、例えば油圧シリンダであってもよい。
射出装置300は、溶融した成形材料を金型装置800のキャビティ空間801(図2参照)に充填し、充填した成形材料を固化することで、成形品20(図7参照)を製造する。成形品20の形状及び寸法は、キャビティ空間801の形状及び寸法で決まる。金型装置800を交換することで、成形品20の寸法及び形状を変更することが可能である。
成形材料は、キャビティ空間801の入口からキャビティ空間801の内部に流れ込み、キャビティ空間801の壁面に接触したところから冷却され、例えばスキン層21を形成する。スキン層21の厚みは、例えば0.05mm~1mmである。スキン層21の厚みは、例えば光学顕微鏡を用いた断面観察によって計測する。
成形材料は、スキン層21を形成しながら、スキン層21の内部に充填されるコア層22を形成する。キャビティ空間801が成形材料で満たされた後、キャビティ空間801の入口を塞ぐシール層23が形成される。その結果、スキン層21と、コア層22と、シール層23とを含む成形品20が得られる。
従来、ノズル320の加熱温度を低く設定すると、成形材料の流動性が低下してしまい、金型装置800に対する成形材料の充填性と、金型装置800から成形品20への形状の転写性とが低下してしまうという問題があった。一方、ノズル320の加熱温度を高く設定すると、溶融した成形材料を固化させるのに時間がかかってしまい、成形サイクル時間が長くなってしまうという問題があった。
温度制御部715は、射出工程の開始時に、スキン層21に相当する成形材料の温度を、コア層22に相当する成形材料の温度よりも高く制御する。スキン層21に相当する成形材料は、コア層22に相当する成形材料よりも、先にキャビティ空間801に流れ込むので、射出方向前方(X軸負方向)に位置する。射出工程の開始時に、スキン層21に相当する成形材料はノズル320に収容されており、コア層22に相当する成形材料はシリンダ310に収容されている。
温度制御部715は、例えば、射出工程の開始時に、ノズル320内の成形材料の少なくとも一部の温度を、シリンダ310内の成形材料の温度よりも高温に制御する。具体的には、例えば、温度制御部715は、図6に示すように、少なくとも一部の第2加熱器323の温度(例えばゾーンNZ2、NZ3、NZ4の温度)を、第1加熱器313の温度(例えばゾーンCZの温度)よりも高く制御する。
第1加熱器313がシリンダ310の軸方向に複数設けられる場合、複数の第1加熱器313のうち、ノズル320に最も近い第1加熱器313の温度に比べて、少なくとも一部の第2加熱器323の温度が高く制御される。隣り合う2つの第2加熱器323は、射出方向前方(X軸負方向側)の第2加熱器323の温度が、射出方向後方(X軸正方向側)の第2加熱器323の温度以上に制御される(図6参照)。
温度制御部715は、上記の通り、射出工程の開始時に、スキン層21に相当する成形材料の温度を比較的高く制御する。射出工程の開始時にスキン層21に相当する成形材料の温度は、例えば(Tg+100)℃以上(Tg+200)℃以下である。ここで、Tgは、成形材料である樹脂のガラス転移点である。従って、少なくとも一部の第2加熱器323の温度は、例えば(Tg+100)℃以上(Tg+200)℃以下である。スキン層21に相当する成形材料の温度が高いほど、キャビティ空間801の壁面に沿って成形材料が滑らかに流動する。よって、金型装置800に対する成形材料の充填性と、金型装置800から成形品20への形状の転写性とを向上できる。
また、温度制御部715は、上記の通り、射出工程の開始時にコア層22に相当する成形材料の温度を低く制御する。射出工程の開始時にコア層22に相当する成形材料の温度は、例えば(Tg+60)℃以上(Tg+130)℃以下である。従って、ノズル320に最も近い第1加熱器313の温度は、例えば(Tg+60)℃以上(Tg+130)℃以下である。成形材料の温度が低いほど、成形材料が短時間で固化する。よって、成形サイクル時間を短縮できる。
温度制御部715は、少なくとも一部の第2加熱器323の温度を第1加熱器313の温度よりも高くすることで、第1加熱器313の温度を従来よりも低く設定でき、第1加熱器313及び第2加熱器323で消費する電力を削減できる。射出成形機10全体で消費する電力に占める、第1加熱器313及び第2加熱器323で消費する電力の割合は高く、例えば40%~80%である。従って、第1加熱器313及び第2加熱器323で消費する電力を削減することで、射出成形機10全体で消費する電力を十分に削減できる。
温度制御部715は、射出工程の開始時にシリンダ310内の成形材料の温度よりも高温に制御されるノズル320内の成形材料の体積を、スキン層21の体積に応じて変更してもよい。スキン層21の体積は、金型装置800のキャビティ空間801の形状及び寸法で決まり、より詳細にはキャビティ空間801の壁面の形状、及び寸法で決まる。金型装置800の交換に対応することが可能になる。
例えば、図5に示すように、射出方向に沿って複数の第2加熱器323が設けられる場合、温度制御部715は、第1加熱器313の温度よりも高い温度に制御される第2加熱器323の数を、スキン層21の体積に応じて変更する。温度制御部715は、ゾーンNZ1~NZ4のうち、ゾーンCZの温度よりも高い温度のゾーンの数を、スキン層21の体積に応じて変更する。スキン層21の体積が大きいほど、高い温度のゾーンの数が増える。
次に、図8及び図9を参照して、射出装置300の変形例について説明する。図8に示すように、第2加熱器323の数は1つであってもよい。この場合も、温度制御部715は、図9に示すように、第2加熱器323の温度(例えばゾーンNZ1の温度)を、第1加熱器313の温度(例えばゾーンCZの温度)よりも高く制御する。
射出制御部713は、図8(A)に示すように射出工程の完了時にノズル320内に挿入されるスクリュ330の位置を制御することで、シリンダ310内の成形材料の温度よりも高温に制御されるノズル320内の成形材料の体積を制御してもよい。
図8(A)に示すように、射出工程の完了時に、スクリュ330の先端は、ゾーンCZよりも高い温度に加熱されるゾーンNZ1に挿入されている。その後、図8(B)に示すように計量工程の完了時までに、スクリュ330の先端は、ゾーンNZ1から引き抜かれる。
図8(B)において、領域Aは、ゾーンNZ1の一部であり、射出工程の完了から計量工程の完了までに、スクリュ330の先端が引き抜かれ、スクリュ330の代わりに成形材料が流れ込む領域である。領域Aには、比較的冷たい成形材料が流れ込む。成形サイクル時間が短ければ、次回の射出工程の開始時に領域Aの成形材料の温度は冷たいままである。
従って、射出工程の完了時にノズル320内に挿入されるスクリュ330の位置を制御することで、次回の射出工程の開始時にシリンダ310内の成形材料の温度よりも高温に制御されるノズル320内の成形材料の体積を制御することができる。この制御は、第2加熱器323の数が複数である場合にも適用可能である。
射出制御部713は、射出工程の完了時にノズル320内に挿入されるスクリュ330の位置を、スキン層21の体積に応じて変更してもよい。これにより、金型装置800の交換に対応できる。金型装置800を交換すると、キャビティ空間801の形状及び寸法が変わり、スキン層21の体積が変わる。
次に、図4及び図10を参照して、図3に示す冷却制御部716の一例について説明する。冷却制御部716は、冷却器325を制御し、ノズル320の先端を冷却する。冷却器325は、図10に示すように、ノズル320の先端、具体的には例えばノズルチップ322の外周に設けられる。
冷却器325は、例えば、冷却パイプ326と、冷却パイプ326に冷媒を供給する冷媒供給器327と、を有する。冷媒としては、空気などの気体、又は水などの液体が用いられる。冷却パイプ326は、ノズルチップ322の外周にコイル状に巻き付けられるが、射出方向に沿って筒状に形成されてもよい。
冷媒供給器327は、冷却制御部716による制御下で、所定の温度に温調された冷媒を冷却パイプ326に供給する。冷媒は、冷却パイプ326を流れる間にノズルチップ322から熱を吸収することで、ノズルチップ322を冷却する。冷媒供給器327は、冷却パイプ326に対する冷媒の供給を開始することで、ノズルチップ322の冷却を開始する。冷媒供給器327は、冷却パイプ326に対する冷媒の供給を停止することで、ノズルチップ322の冷却を停止する。
なお、冷却器325は、冷却パイプ326と冷媒供給器327の代わりに、ペルチェ素子と電流供給器とを含んでもよい。電流供給器は、ペルチェ素子に対する電流の供給を開始することで、ノズルチップ322の冷却を開始する。電流供給器は、ペルチェ素子に対する電流の供給を停止することで、ノズルチップ322の冷却を停止する。なお、ペルチェ素子は、電流の向きを逆向きにすることで、ノズルチップ322を加熱することも可能である。
冷却器325は、型開工程の開始時に、所謂糸引きを防止できる程度にノズルチップ322を冷却する。糸引きは、ノズルチップ322と金型装置800の境界において固化しきらなかった成形材料が型開によって糸状に伸びる現象である。糸引きは、成形品20の外観不良、又は金型装置800の損傷を生じさせてしまう。
冷却器325が成形サイクル中、ノズルチップ322を冷却し続けると、射出工程の開始時にノズルボディ321内の成形材料の温度が低くなってしまう。そこで、冷却制御部716は、図4に示すように、成形サイクルの一部のみで、ノズル320の先端を冷却してもよい。
冷却制御部716は、型開工程の開始時に、所謂糸引きを防止できる程度にノズルチップ322を冷却すべく、型開工程の開始よりも前から、ノズル先端の冷却を開始する。ノズル先端の冷却を開始するタイミングは、例えば型閉工程の開始から射出工程の開始までの間である。
また、冷却制御部716は、次回の射出工程の開始時に、ノズルボディ321内の成形材料の温度を高めるべく、所望のタイミングで、ノズル先端の冷却を停止する。ノズル先端の冷却を停止するタイミングは、例えば射出工程の完了から型開工程の完了までの間であり、好ましくは射出工程の完了から型開工程の開始までの間である。
以上、本発明に係る射出成形機の制御方法、及び射出成形機の制御装置の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組み合わせが可能である。それらについても当然に本発明の技術的範囲に属する。
10 射出成形機
20 成形品
21 スキン層
22 コア層
310 シリンダ
313 第1加熱器
320 ノズル
323 第2加熱器
330 スクリュ(射出部材)
350 射出モータ(駆動源)
700 制御装置
800 金型装置
20 成形品
21 スキン層
22 コア層
310 シリンダ
313 第1加熱器
320 ノズル
323 第2加熱器
330 スクリュ(射出部材)
350 射出モータ(駆動源)
700 制御装置
800 金型装置
Claims (10)
- ノズルから金型装置に成形材料を射出することで、前記金型装置内でスキン層とコア層を含む成形品を成形する射出成形機を制御する制御方法であって、
射出工程の開始時に、前記スキン層に相当する前記成形材料の温度を、前記コア層に相当する前記成形材料の温度よりも高く制御する、射出成形機の制御方法。 - 射出工程の開始時に、前記ノズル内の前記成形材料の少なくとも一部の温度を、前記ノズルが先端に設けられるシリンダ内の前記成形材料の温度よりも高温に制御する、請求項1に記載の射出成形機の制御方法。
- 射出工程の完了時に前記ノズル内に挿入される射出部材の位置を制御することで、前記シリンダ内の前記成形材料の温度よりも高温に制御される前記ノズル内の前記成形材料の体積を制御する、請求項2に記載の射出成形機の制御方法。
- 射出工程の開始時に前記シリンダ内の前記成形材料の温度よりも高温に制御される前記ノズル内の前記成形材料の体積を、前記スキン層の体積に応じて変更する、請求項2に記載の射出成形機の制御方法。
- 前記ノズルには、射出方向に沿って複数の第2加熱器が設けられており、
前記シリンダには、第1加熱器が設けられており、
前記第1加熱器の温度よりも高い温度に制御される前記第2加熱器の数を、前記スキン層の体積に応じて変更する、請求項4に記載の射出成形機の制御方法。 - 射出工程の完了時に前記ノズル内に挿入される射出部材の位置を、前記スキン層の体積に応じて変更する、請求項4又は5に記載の射出成形機の制御方法。
- ノズルから金型装置に成形材料を射出することで、前記金型装置内でスキン層とコア層を含む成形品を成形する射出成形機を制御する制御装置であって、
射出工程の開始時に、前記スキン層に相当する前記成形材料の温度を、前記コア層に相当する前記成形材料の温度よりも高く制御する温度制御部を有する、射出成形機の制御装置。 - シリンダと、前記シリンダの先端に設けられるノズルと、前記シリンダを加熱する第1加熱器と、前記ノズルを加熱する第2加熱器と、を備え、前記ノズルから金型装置に成形材料を射出することで、前記金型装置内でスキン層とコア層を含む成形品を成形する射出成形機を制御する制御装置であって、
少なくとも一部の前記第2加熱器の温度を、前記第1加熱器の温度よりも高く制御する温度制御部を有する、射出成形機の制御装置。 - 射出工程の完了時に前記ノズル内に挿入される射出部材の位置を制御する射出制御部を有する、請求項8に記載の射出成形機の制御装置。
- 前記ノズルの先端に設けられる冷却器を制御する冷却制御部を有し、
前記冷却制御部は、成形サイクルの一部のみで、前記ノズルの先端を冷却する、請求項8又は9に記載の射出成形機の制御装置。
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