JP4672042B2 - 射出成形機のスクリュ駆動方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、先端部に逆流防止バルブを設けたスクリュを駆動する射出成形機のスクリュ駆動方法及び装置に関する。

一般に、インラインスクリュ式射出成形機では、スクリュの先端部に逆流防止バルブを設けることにより、射出時における溶融樹脂の逆流防止を図っている。また、この種の射出成形機では、より確実な逆流防止を実現することを目的として、スクリュを回転（正回転）させて計量を行った後、スクリュを僅かな回転数（回転角）だけ逆回転させることにより、強制的に逆流防止バルブを閉鎖する方法も行われている。

しかし、スクリュを単純に逆回転させる方法は、逆回転後における逆流防止バルブの位置或いは樹脂圧にバラツキを生じやすく、計量した樹脂量のショット毎の変動を防止するには不十分となり、高い計量精度を確保できないとともに、逆流防止バルブの前方の樹脂圧よりも後方の樹脂圧が高い状態となる計量終了後にスクリュを逆回転させるため、逆流防止バルブが後方（閉鎖方向）へ移動しにくく、逆流防止バルブを十分な状態で閉鎖できない問題があった。

そこで、本出願人は、既に、この問題を解決する射出成形機の計量方法を特許文献１により提案した。この計量方法は、先端部に逆流防止バルブを設けたスクリュを正回転させて計量を行う計量主処理工程と、この計量主処理工程の終了後、スクリュを逆回転させて計量後処理を行う計量後処理工程とを含む計量方法であって、計量主処理工程の終了後、スクリュを回転自由状態にして前進移動させるとともに、この前進移動時におけるスクリュの回転状態を監視し、スクリュの回転が停止状態になったならスクリュを所定の回転量だけ逆回転させる計量後処理工程を行うようにしたものであり、逆回転後における樹脂圧のバラツキ、更には計量した樹脂量のショット毎の変動を低減し、高い計量精度を確保することができる。
特開２００６−３２７１２７号公報

しかし、上述した射出成形機の計量方法は、スクリュを回転自由状態にして前進移動させ、この前進移動時におけるスクリュの回転状態を監視するようにしたため、スクリュを駆動モータにより回転させる電動式の駆動部を搭載する射出成形機の場合には、所望の効果を期待できるが、スクリュをオイルモータにより回転させる油圧式の駆動部を搭載する射出成形機の場合には、スクリュに対する回転方向の抵抗が比較的大きくなるなど、十分な回転自由状態をつくり出すことができず、この計量方法を油圧式の駆動部を搭載する射出成形機にそのまま適用しても所望の効果を得れないという課題が存在した。

即ち、上述した射出成形機の計量方法は、油圧式の駆動部を搭載する射出成形機にとって必ずしもベストな手法とはいえず、計量した樹脂量のショット毎の変動を低減し、高い計量精度を確保する観点からは、油圧式の駆動部に対して最適化するための更なる改善の余地が残されていた。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した射出成形機のスクリュ駆動方法及び装置の提供を目的とするものである。

本発明に係る射出成形機Ｍのスクリュ駆動方法は、上述した課題を解決するため、先端部に逆流防止バルブ３を設けたスクリュ２を駆動するに際し、油圧駆動部４によりオイルモータ５を駆動してスクリュ２を正回転させる計量主処理工程Ｓａと、この計量主処理工程Ｓａの終了後、油圧駆動部４によりオイルモータ５を駆動してスクリュ２を所定の回転角Ｑ１，Ｑ２だけ逆回転させ、かつ当該逆回転時にはスクリュ２の回転開始時における前進方向の圧力を保持する制御を行う逆回転処理（Ｓ３，Ｓ７），及びこの逆回転処理（Ｓ３，Ｓ７）の終了後に油圧駆動部４により射出シリンダ６を駆動してスクリュ２を所定の加圧時間Ｔ１，Ｔ２だけ前進方向に加圧する加圧処理（Ｓ５，Ｓ９）を、少なくとも二回以上行う計量後処理工程Ｓｂを有することを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、加圧処理（Ｓ５，Ｓ９）には、スクリュ２を回転自由状態にして行う加圧処理（Ｓ９）を含ませることができる。また、油圧駆動部４には、駆動モータ１１の回転数を可変制御して、少なくとも吐出流量を制御可能な油圧ポンプ部９を有する油圧駆動部を用いることができる。

一方、本発明に係る射出成形機のスクリュ駆動装置１は、上述した課題を解決するため、先端部に逆流防止バルブ３を設けたスクリュ２を駆動するスクリュ駆動装置であって、スクリュ２を正回転又は逆回転可能なオイルモータ５及びスクリュ２を前進方向又は後退方向に加圧可能な射出シリンダ６を有するスクリュ駆動部７と、このスクリュ駆動部７に接続する油圧回路部８及びこの油圧回路部８に接続する油圧ポンプ部９を有する油圧駆動部４と、この油圧駆動部４を制御し、計量主処理工程Ｓａではオイルモータ５を駆動してスクリュ２を正回転させるとともに、計量後処理工程Ｓｂではオイルモータ５を駆動してスクリュ２を所定の回転角Ｑ１，Ｑ２だけ逆回転させ、かつ当該逆回転時にはスクリュ２の回転開始時における前進方向の圧力を保持する制御を行う逆回転処理（Ｓ３，Ｓ７），及びこの逆回転処理（Ｓ３，Ｓ７）の終了後に射出シリンダ６を駆動してスクリュ２を所定の加圧時間Ｔ１，Ｔ２だけ前進方向に加圧する加圧処理（Ｓ５，Ｓ９）を、少なくとも二回以上行う成形機コントローラ１０とを備えることを特徴とする。

この場合、発明の好適な形態により、油圧駆動部４には、駆動モータ１１の回転数を可変制御して、少なくとも吐出流量を制御可能な油圧ポンプ部９を用いることができる。他方、油圧回路部８は、オイルモータ５を逆回転させる以外の切換を行う切換弁Ｖ１，Ｖ２に加え、オイルモータ５に接続して当該オイルモータ５を逆回転させる追加切換弁Ｖ３を備えて構成できる。また、油圧回路部８は、スクリュ２の後退に対して背圧制御を行うとともに、圧力センサ１２を有することにより背圧に対するマイナループのフィードバック制御を行う背圧制御弁Ｖ４を備えて構成できる。なお、この背圧制御弁Ｖ４には、外部の油圧を検出可能な圧力センサ１２を設けることが望ましい。さらに、オイルモータ５の正回転時及び逆回転時の回転数又は回転角を検出するロータリエンコーダ１３を備えて構成できる。

このような本発明に係る射出成形機のスクリュ駆動方法及び装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） スクリュ２を所定の回転角Ｑ１，Ｑ２だけ逆回転させ、かつ当該逆回転時にはスクリュ２の回転開始時における前進方向の圧力を保持する制御を行う逆回転処理（Ｓ３，Ｓ７），及びこの逆回転処理（Ｓ３，Ｓ７）の終了後にスクリュ２を所定の加圧時間Ｔ１，Ｔ２だけ前進方向に加圧する加圧処理（Ｓ５，Ｓ９）を、少なくとも二回以上行う計量後処理工程Ｓｂを設けたため、油圧式の駆動部を搭載する射出成形機Ｍであっても、計量後処理工程Ｓｂにおけるスクリュ２を回転自由状態にして前進させる際の挙動（作用）を電動式の駆動部に近似させることができる。したがって、油圧式の駆動部であってもスクリュ２の逆流防止バルブ３を的確に閉鎖することが可能となり、樹脂圧のバラツキ、更には計量した樹脂量のショット毎の変動を低減し、高い計量精度を確保できるなど、電動式の駆動部の場合と同等の効果を享受できる。

（２） 逆回転処理（Ｓ３，Ｓ７）では、スクリュ２の回転開始時における前進方向の圧力を保持する制御を行いながら逆回転させるようにしたため、樹脂密度を保持した状態で逆回転できる。これにより、逆流防止バルブ３の閉鎖をより安定に行うことができ、計量した樹脂量の変動防止（計量精度の向上）に寄与できる。

（３） 好適な態様により、加圧処理（Ｓ５，Ｓ９）に、スクリュ２を回転自由状態にして行う加圧処理（Ｓ９）を含ませれば、特に、逆回転処理（Ｓ７）と組合わせることにより、樹脂密度を保持した状態で加圧できるため、逆流防止バルブ３の閉鎖をより安定に行うことができ、計量した樹脂量の変動防止（計量精度の向上）に寄与できる。

（４） 好適な態様により、油圧駆動部４に、駆動モータ１１の回転数を可変制御して、少なくとも吐出流量を制御可能な油圧ポンプ部９を有する油圧駆動部を用いれば、本発明に係るスクリュ駆動方法をより円滑に実施できるとともに、実効性の高い実施態様として実現できる。また、ポンプ本体に対するインバータ制御により、省エネルギ性の向上及びランニングコストの削減を図ることができる。

（５） 好適な態様により、油圧回路部８を、オイルモータ５を逆回転させる以外の切換を行う切換弁Ｖ１，Ｖ２に加え、オイルモータ５に接続して当該オイルモータ５を逆回転させる追加切換弁Ｖ３を備えて構成すれば、油圧式の駆動部における逆回転処理（Ｓ３，Ｓ７）を実現するに際し、一つの切換弁の追加で足りるため、比較的簡易な構成により容易に実現できる。

（６） 好適な態様により、油圧回路部８を、スクリュ２の後退に対して背圧制御を行うとともに、圧力センサ１２を有することにより背圧に対するマイナループのフィードバック制御を行う背圧制御弁Ｖ４を備えて構成すれば、より精度の高い安定した計量主処理工程Ｓａ及び逆回転処理（Ｓ３，Ｓ７）を行うことができる。

（７） 好適な態様により、背圧制御弁Ｖ４に、外部の油圧を検出可能な圧力センサ１２を設ければ、この圧力センサ１２により射出シリンダ６の後油室６ｒにおける油圧を直接検出することができるため、背圧に対するマイナループのフィードバック制御を高精度で行うことができるとともに、射出シリンダ６に付設する他の圧力センサを削減することができる。

（８） 好適な態様により、オイルモータ５の正回転時及び逆回転時の回転数又は回転角を検出するロータリエンコーダ１３を用いれば、正回転時及び逆回転時におけるスクリュ２の回転数又は回転角を正確に検出することができ、より精度の高い安定した計量主処理工程Ｓａ及び逆回転処理（Ｓ３，Ｓ７）を行うことができる。

次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係るスクリュ駆動装置１の構成及びこのスクリュ駆動装置を備える射出成形機Ｍの概略構成について、図３〜図７を参照して説明する。

図３中、Ｍは油圧式の射出成形機であり、特に、型締装置を省略した射出装置Ｍｉを示す。射出装置Ｍｉは、後部に配したスクリュ駆動部７を備えるとともに、このスクリュ駆動部７の前方に一体に組付けた加熱筒３１を備える。加熱筒３１は、前端に射出ノズル３２を有するとともに、後部にホッパー３３を備え、加熱筒３１にはスクリュ２を内蔵する。スクリュ駆動部７は、射出シリンダ６及びこの射出シリンダ６の後端に配したオイルモータ５を備える。射出シリンダ６は、片ロッドタイプのピストン６ｐを内蔵し、ピストン６ｐから突出する片ロッド部６ｐｒはシリンダ本体の前端から前方に突出してスクリュ２の後端に結合する。したがって、射出シリンダ６の内部は、ピストン６ｐによって前油室６ｆと後油室６ｒに仕切られる。一方、ピストン６ｐの後端には、オイルモータ５の駆動シャフト５ｓがスプライン結合する。オイルモータ５は正回転及び逆回転の双方に回転可能なタイプを用いる。これにより、射出シリンダ６はスクリュ２を前進方向又は後退方向に加圧可能（移動可能）になるとともに、オイルモータ５はスクリュ２を正回転又は逆回転可能となる。

また、スクリュ２の先端部には、図４（ａ），（ｂ）に示すように、リングバルブ（逆流防止バルブ）３を備える。スクリュ２は、最先端部に先端尖形となる円錐状のスクリュヘッド２ｈを有するとともに、このスクリュヘッド２ｈからフライト２ｆ側間に、比較的小径のバルブ装填軸部２ｓを有し、このバルブ装填軸部２ｓに円筒形のリングバルブ３を変位自在に装填する。これにより、リングバルブ３は、バルブ装填軸部２ｓの軸方向（前後方向）に所定のストロークにわたってスライド自在となる。したがって、リングバルブ３が後退し、図４（ｂ）に示すように、フライト２ｆ側に形成したバルブシート２ｒに当接すれば、フライト２ｆ側からスクリュヘッド２ｈ側に至る樹脂通路が遮断、即ち、リングバルブ３が閉鎖するとともに、リングバルブ３が前進し、図４（ａ）に示すように、バルブシート２ｒから離間すれば、当該樹脂通路が開放される。

他方、スクリュ駆動部７には油圧駆動部４を接続する。油圧駆動部４は、油圧回路部８及びこの油圧回路部８に接続した油圧ポンプ部９を備え、この油圧回路部８及び油圧ポンプ部９は成形機コントローラ１０により制御される。この場合、成形機コントローラ１０は、成形機全体の制御を司るコンピューティング機能を有し、格納した処理プログラム１０ｐにより各種シーケンス制御（プロセス制御）及び通信制御等を実行するとともに、演算処理及び記憶処理等の各種データ処理を行う機能を備えており、特に、後述する本実施形態に係るスクリュ駆動方法における一連の制御（シーケンス制御）を実行することができる。図３中、３５はスクリュ２の位置（スクリュ位置）を直接検出するリニアスケールを用いた位置センサを示すとともに、１３はオイルモータ５の正回転時及び逆回転時の回転数又は回転角を直接検出するロータリエンコーダを示す。この位置センサ３５及びロータリエンコーダ１３は、成形機コントローラ１０に付属し、それぞれ成形機コントローラ１０の入力ポートに接続する。このようなロータリエンコーダ１３を用いれば、正回転時及び逆回転時におけるスクリュ２の回転数又は回転角を正確に検出できるため、後述する主計量処理及び逆回転処理を高精度かつ安定に行うことができる。以上のスクリュ駆動部７，油圧駆動部４（油圧回路部８，油圧ポンプ部９）及び成形機コントローラ１０が本実施形態に係るスクリュ駆動装置１を構成する。

図５には、スクリュ駆動装置１をより具体化した油圧系及び制御系における回路図の一例を示す。なお、図５において、図３と同一の部分には同一符号を付してその構成を明確にした。

まず、油圧ポンプ部９には、油圧駆動源となる可変吐出型油圧ポンプ９ｓを用いる。可変吐出型油圧ポンプ９ｓは、ポンプ本体４１とこのポンプ本体４１を回転駆動するサーボモータ１１ｓ（駆動モータ１１）を備える。この可変吐出型油圧ポンプ９ｓは、サーボモータ１１ｓの回転数を可変制御して、少なくとも吐出流量を制御することができる。サーボモータ１１ｓは、成形機コントローラ１０の出力ポートに接続した交流サーボモータを用いる。サーボモータ１１ｓには、このサーボモータ１１ｓの回転数を検出するロータリエンコーダ１１ｅが付設され、このロータリエンコーダ１１ｅは成形機コントローラ１０の入力ポートに接続する。また、ポンプ本体４１は、斜板型ピストンポンプにより構成する。したがって、ポンプ本体４１は、斜板４２を備え、この斜板４２の傾斜角（斜板角）を大きくすれば、ポンプ本体４１におけるポンプピストンのストロークが大きくなり、吐出流量が増加するとともに、斜板角を小さくすれば、同ポンプピストンのストロークが小さくなり、吐出流量が減少する。よって、斜板角を所定の角度に設定することにより、吐出流量が所定の大きさに固定される固定吐出流量を設定可能である。さらに、斜板４２には、コントロールシリンダ４３及び戻しスプリング４４を付設するとともに、コントロールシリンダ４３は、切換弁（電磁弁）Ｖｃ，絞り４５，逆止弁４６を介してポンプ本体４１の吐出口に接続する。これにより、コントロールシリンダ４３を制御すれば、斜板４２の角度（斜板角）を変更することができる。なお、４７はポンプ圧センサを示す。このように、油圧ポンプ部９に、サーボモータ１１ｓの回転数を可変制御して、少なくとも吐出流量を制御可能な可変吐出型油圧ポンプ９ｓを用いれば、後述する本実施形態に係るスクリュ駆動方法をより円滑に実施できるとともに、実効性の高い実施態様として実現できる。しかも、ポンプ本体４１に対するインバータ制御により、省エネルギ性の向上及びランニングコストの削減を図れる利点がある。そして、ポンプ本体４１の吸入口は、オイルタンク４８に接続するとともに、ポンプ本体４１の吐出口は油圧回路部８に接続する。

他方、油圧回路部８は、第一方向切換弁（電磁弁）Ｖ１，第二方向切換弁（電磁弁）Ｖ２，追加切換弁（電磁弁）Ｖ３及び背圧制御弁Ｖ４を備え、図５に示すように接続して油圧回路部８を構成する。なお、５１，５２，５３は逆止弁、５４は絞りを示す。したがって、この油圧回路部８は、オイルモータ５を逆回転させる以外の切換を行う二つの切換弁Ｖ１，Ｖ２に加え、オイルモータ５に接続して当該オイルモータ５を逆回転させる追加切換弁Ｖ３を備えている。このような構成を採用すれば、油圧式の駆動部におけるスクリュ２に対する逆回転処理を実現するに際し、一つの切換弁の追加で足りるため、比較的簡易な構成により容易に実現できる利点がある。

また、背圧制御弁Ｖ４は、スクリュ２の後退に対して背圧制御を行うとともに、圧力センサ１２を有することにより背圧に対するマイナループのフィードバック制御（クローズドループ制御）を行うことができるユニットとして構成する。このような背圧制御弁Ｖ４を用いれば、より精度の高い安定した計量処理（計量主処理工程）及びスクリュ２に対する逆回転処理を行うことができる利点がある。

図６及び図７に、背圧制御弁Ｖ４の具体的な構造を示す。この背圧制御弁Ｖ４は、弁ボディ６１及び電磁ソレノイド６２を含む基本的な制御弁を構成する弁機構部６０を備えるとともに、圧力センサ１２，温度センサ６３及び回路ボックス６４を備える。弁ボディ６１は内部に弁座部６１ｓを形成するとともに、この弁座部６１ｓに対応する進退自在の弁体６１ｍを内蔵する。そして、この弁体６１ｍは電磁ソレノイド６２のアーマチュア６２ｓに結合するとともに、弁座部６１ｓは上流側となる作動油の流入ポート６５ｉ及び下流側となる作動油の流出ポート６５ｏにそれぞれ連通する。なお、６６は弁体６１ｍを戻し方向に付勢するスプリングを示す。

さらに、弁ボディ６１の外面には圧力センサ１２をネジ込み式に取付け、圧力センサ１２の先端に設けた圧力検知面１２ｄを弁ボディ６１の内部に設けた油路６７に臨ませる。例示する油路６７は、圧力検知面１２ｄが対面する第三直線油路６７ｃ，この第三直線油路６７ｃに連通する第二直線油路６７ｂ，この第二直線油路６７ｂに連通する第一直線油路６７ａにより構成し、第一直線油路６７ａの外端は弁ボディ６１の外面に開口する接続ポート６７ｓとなる。また、弁ボディ６１の外面に臨む第二直線油路６７ｂ及び第三直線油路６７ｃの開口は、閉塞キャップ６８ｂ及び６８ｃをそれぞれ螺着して閉塞する。この場合、閉塞キャップ６８ｃは温度センサ６３の取付部材に兼用する。即ち、温度センサ６３を閉塞キャップ６８ｃの中心に貫通して取付け、閉塞キャップ６８ｃを第三直線油路６７ｃに螺着した際に、温度センサ６３の先端検出部を第三直線油路６７ｃの内部に臨ませる。これにより、温度センサ６３は、図６に示すように、圧力検知面１２ｄに近接した作動油の温度を検出することができる。

そして、温度センサ６３及び圧力センサ１２は回路ボックス６４に接続する。この回路ボックス６４は、図５に示す電気系の回路、即ち、信号処理部７１，演算部７２及びアンプ部７３を内蔵し、この信号処理部７１に、温度センサ６３及び圧力センサ１２を接続することにより、マイナループのフィードバック制御回路Ｃｓを構成する。なお、７４は、回路ボックス６４に設けた入力端子７４ａ及び出力端子７４ｂを有するコネクタである。このフィードバック制御回路Ｃｓは、次のように動作（機能）する。まず、信号処理部７１は、主に温度センサ６３の検出結果（油温）に対応して圧力センサ１２の出力信号を補正する機能を有する。したがって、圧力センサ１２の出力信号及び温度センサ６３の出力信号が信号処理部７１に付与されることにより、信号処理部７１からは、温度補正された圧力センサ１２の出力信号（圧力検出値）Ｓｐｄが得られ、この圧力検出値Ｓｐｄは、演算部７２の反転入力部に入力する。一方、成形機コントローラ１０からは、背圧に対する指令信号（圧力指令値）Ｓｐｃが付与され、この圧力指令値Ｓｐｃは、入力端子７４ａを介して演算部７２の非反転入力部に入力する。これにより、演算部７２の出力部からは、圧力指令値Ｓｐｃと圧力検出値Ｓｐｄの偏差に基づく制御信号が得られ、この制御信号は、アンプ部７３を介して電磁ソレノイド６２に供給される。よって、制御信号により弁体６１ｍの軸方向位置が可変制御され、圧力検出値Ｓｐｄが圧力指令値Ｓｐｃに一致するように背圧に対するマイナループのフィードバック制御が行われる。

ところで、マイナループのフィードバック制御回路Ｃｓを備える従来の背圧制御弁Ｖ４における圧力センサ１２は、通常、流入ポート６５ｉ内の油圧を検出できるように組付けている。即ち、上述した油路６７は、弁ボディ６１の外面に臨むことなく流入ポート６５ｉに連通する構造となる。しかし、本実施形態に係る背圧制御弁Ｖ４では、油路６７と流入ポート６５ｉを遮断し、油路６７の先端を接続ポート６７ｓとすることにより、外部の油圧を検出可能にしている。したがって、本実施形態では、図５に示すように、接続ポート６７ｓを、外部の配油管を介して射出シリンダ６の後油室６ｒに接続し、射出シリンダ６の後油室６ｒに生じる背圧を直接検出できることになり、背圧に対するマイナループのフィードバック制御を高精度で行うことができる。また、射出シリンダ６に付設する他の圧力センサを兼用できるため、他の圧力センサを削減できる利点がある。

なお、図５からも明らかなように、背圧制御弁Ｖ４は、通常、第一方向切換弁Ｖ１の下流側に接続するため、圧力センサ１２を内蔵する背圧制御弁Ｖ４では、圧力センサ１２により射出シリンダ６の後油室６ｒにおける背圧を直接検出することは困難となり、結局、正確な背圧制御を行うことができない。勿論、本実施形態に係る背圧制御弁Ｖ４であっても、必要に応じてオプション配油管等により流入ポート６５ｉと接続ポート６７ｓを接続すれば、従来構造の背圧制御弁Ｖ４として用いることもできる。

また、背圧制御弁Ｖ４には、背圧に対する第二のフィードバック制御系（クローズドループ制御系）が付設されている。即ち、背圧制御弁Ｖ４における信号処理部７１から出力する温度補正された圧力検出値Ｓｐｄは、出力端子７４ｂを介して成形機コントローラ１０に付与されるとともに、成形機コントローラ１０により、圧力検出値Ｓｐｄの大きさに基づいて圧力指令値Ｓｐｃが補正され、この補正された圧力指令値Ｓｐｃが背圧制御弁Ｖ４の入力端子７４ａに付与される第二のフィードバック制御回路Ｃｍを備えている。

このフィードバック制御回路Ｃｍは次の理由により設けている。成形機コントローラ１０と背圧制御弁Ｖ４は異なる設置環境等の原因により、両者の内部電位間には、微妙な電位差（数十〔ｍＶ〕程度）を生じる虞れがある。この場合、射出圧力や型締圧力などは、通常、１５〔ＭＰａ〕程度の大きな圧力となるため、このような電位差（オフセットレベル）はほとんど問題にならない。しかし、背圧の場合、通常、０．５〔ＭＰａ〕程度の小さな圧力となるため、このようなオフセットレベルの発生は無視できない誤差要因となる。そこで、フィードバック制御回路Ｃｍを設けることにより、信号処理部７１から出力する温度補正された圧力検出値Ｓｐｄを成形機コントローラ１０にも取り込み、例えば、圧力検出値Ｓｐｄが正規の圧力指令値よりも小さい値になっているときは、その偏差分を正規の圧力指令値に加算し、この加算された圧力指令値Ｓｐｃを背圧制御弁Ｖ４に付与することにより、圧力検出値Ｓｐｄが常に正規の圧力指令値の大きさに一致するようにフィードバック制御を行っている。

さらに、成形機コントローラ３には、図５に示すように、ロータリエンコーダ１３が接続され、オイルモータ５の回転数（回転数検出値）が得られるため、この回転数検出値と予め設定した回転数設定値に基づいてサーボモータ１１ｓの回転数を可変制御する第三のフィードバック制御回路Ｃｒを設けている。これにより、
オイルモータ５で回転させるスクリュ２の回転状態を直ちに油圧ポンプ部９の制御に反映できるため、スクリュ２の回転数を速やかに目標の回転数に立ち上げることができるなど、スクリュ２を回転させる際の応答性を高めることができる。特に、上述した背圧制御弁Ｖ４と組み合わせることにより、背圧制御にも良い影響を与えることができ、背圧制御を安定かつ的確に行うことができる。

次に、このような構成を有するスクリュ駆動装置１の動作を含む本実施形態に係るスクリュ駆動方法について、図１〜図９を参照して説明する。

まず、計量主処理工程Ｓａ及び計量後処理工程Ｓｂを含む計量工程の動作について説明する。計量工程の処理手順を図１にフローチャートで示す。

最初に計量主処理工程Ｓａが行われる。計量主処理工程Ｓａでは、図５の油圧回路部８における切換弁Ｖ１及びＶ２を共にシンボルｂに切換えるとともに、切換弁Ｖ３をシンボルａに切換える。なお、切換弁Ｖｃは図５に示すポジションを維持する。これにより、可変吐出型油圧ポンプ９ｓの作動油は、オイルモータ５を正回転、即ち、スクリュ２を正回転させて計量を行う（ステップＳ１）。この場合、可塑化された溶融樹脂が加熱筒３１の内部におけるスクリュ２の前方に計量蓄積されるとともに、これに対応してスクリュ２が後退する。スクリュ２の後退に伴って射出シリンダ６における後油室６ｒの作動油が排出され、この排出された作動油は、背圧制御弁Ｖ４を通ってオイルタンク４８に戻される。したがって、スクリュ２の後退に対して背圧制御弁Ｖ４による背圧制御が行われる。背圧に対しては、上述したように、背圧制御弁Ｖ４に備えるフィードバック制御回路Ｃｓによるマイナループのフィードバック制御と、背圧制御弁Ｖ４に付設した成形機コントローラ１０による第二のフィードバック制御回路Ｃｍによるフィードバック制御（クローズドループ制御）が行われる。即ち、二重のフィードバック制御系により、背圧に対する精度の高い安定した制御が行われる。図４（ａ）は、計量主処理工程Ｓａにおけるスクリュ２の状態を示し、矢印Ｒｐはスクリュ２の回転方向（正回転方向）を示すとともに、矢印Ｆｆは溶融樹脂の相対移動方向を示す。

一方、計量処理が進行し、スクリュ２が設定した計量終了位置Ｘｍに達したなら切換弁Ｖ１を中立ポジションに切換えて、スクリュ２の回転を停止させるとともに、切換弁Ｖ３をシンボルｂに切換えて、オイルモータ５を逆回転、即ち、スクリュ２を逆回転させる一回目の逆回転処理を行う（ステップＳ２，Ｓ３）。この場合、切換弁Ｖ１を中立ポジションに切換えることにより、計量主処理工程Ｓａが終了するとともに、切換弁Ｖ３をシンボルｂに切換えることにより、計量後処理工程Ｓｂが開始する。また、逆回転処理によりスクリュ２を逆回転させる回転角は、予め第一回転角Ｑ１として設定する。第一回転角Ｑ１としては、例えば、２０〜８０〔゜〕程度に設定することができる。逆回転処理に伴う実際の回転角はロータリエンコーダ１３により検出される。さらに、逆回転処理時には、スクリュ２の回転開始時における前進方向の圧力を保持する制御を行う。これにより、樹脂密度を保持した状態で逆回転できるため、リングバルブ３の閉鎖をより安定に行うことができ、計量した樹脂量の変動防止（計量精度の向上）に寄与できる。そして、検出される回転角が第一回転角Ｑ１に達したなら、切換弁Ｖ３を中立ポジションに切換える。これにより、スクリュ２の回転を停止させ、逆回転処理を終了させる（ステップＳ４）。次いで、切換弁Ｖ１及びＶ３を共にシンボルａに切換えて、スクリュ２を前進方向に加圧する一回目の加圧処理を行う（ステップＳ５）。この場合、加圧は、予め設定した加圧時間Ｔ１だけ行う。加圧時間Ｔ１としては、例えば、０．５〜１．５〔秒〕程度に設定できる。そして、設定した加圧時間Ｔ１に達したなら、切換弁Ｖ１を中立ポジションに切換え、スクリュ２の加圧（前進）を停止させて加圧処理を終了させる。

次いで、切換弁Ｖ３をシンボルｂに切換え、オイルモータ５を逆回転、即ち、スクリュ２を逆回転させる二回目の逆回転処理を行う（ステップＳ６，Ｓ７）。スクリュ２を逆回転させる回転角は、予め第二回転角Ｑ２として設定する。第二回転角Ｑ２としては、例えば、８０〜１６０〔゜〕程度に設定することができる。逆回転処理に伴う実際の回転角はロータリエンコーダ１３により検出される。そして、検出される回転角が第二回転角Ｑ２に達したなら、切換弁Ｖ３を中立ポジションに切換える。これにより、スクリュ２の回転を停止させ、逆回転処理を終了させる（ステップＳ８）。次いで、切換弁Ｖ１をシンボルａに切換えて、スクリュ２を前進方向に加圧する二回目の加圧処理を行う（ステップＳ９）。この場合、加圧は、予め設定した加圧時間Ｔ２だけ行う。加圧時間Ｔ２としては、上述した加圧時間Ｔ１と同様に、例えば、０．５〜１．５〔秒〕程度に設定できる。この際、切換弁Ｖ３は中立ポジションを維持し、スクリュ２は回転自由状態にする。加圧処理を行うに際し、スクリュ２を回転自由状態にして行う加圧処理を含ませれば、特に、前段に行う逆回転処理と組合わせることにより、樹脂密度を保持した状態で加圧できるため、リングバルブ３の閉鎖をより安定に行うことができ、計量した樹脂量の変動防止（計量精度の向上）に寄与できる。そして、設定した加圧時間Ｔ２に達したなら、切換弁Ｖ１をシンボルｂに切換えた後、中立ポジションに切換えるとともに、切換弁Ｖ２をシンボルａに切換え、加圧処理を終了させ、かつスクリュ２を後退させるサックバック処理に移行させる（ステップＳ１０，Ｓ１１）。

サックバック処理では、スクリュ２を予め設定したストローク（例えば、１〜２〔ｍｍ〕前後）だけ後退移動させる。この場合、スクリュ２の後退速度は、後退時にリングバルブ３が開かない比較的低速となる後退速度により行う。これにより、スクリュ２の後退速度が速すぎてリングバルブ３が開いてしまう弊害を回避できる。なお、この低速による後退移動は、背圧制御弁４の制御により実現可能となる。また、スクリュ２を設定したストロークだけ後退させたなら、切換弁Ｖ２をシンボルｂに切換え、射出工程への待機状態に移行させる（ステップＳ１２，Ｓ１３）。図４（ｂ）は、サックバック処理を行った後におけるスクリュ２の状態を示す。このように、第二の加圧処理を行った後にサックバック処理を行えば、サックバック処理の前に、リングバルブ３に対して前方の樹脂圧を後方の樹脂圧よりも高くした状態でリングバルブ３を閉鎖できるため、この後のサックバック処理によりリングバルブ３が再度開いてしまう弊害を排除できる。したがって、射出開始の前にリングバルブ３を確実かつ安定に閉鎖できる利点がある。そして、この後、射出開始のタイミングになったなら後述する射出工程を行う（ステップＳ１４，Ｓ１５）。

なお、以上の計量後処理工程Ｓｂでは、スクリュ２を所定の回転角Ｑ１，Ｑ２だけ逆回転させる逆回転処理及びスクリュ２を所定の加圧時間Ｔ１，Ｔ２だけ前進方向に加圧する加圧処理をそれぞれ二回行った場合を示したが、この逆回転処理及び加圧処理は、三回以上行ってもよいし、一回行う場合を排除するものではない。しかし、一回では、十分な効果を得る観点からはやや難があり、他方、三回以上行っても回数に見合った効果を得れないため、時間対効果（効率）の観点からは、二回が好適である。

他方、計量工程では次の処理を行うことができる。まず、成形機コントローラ１０は、計量主処理工程Ｓａの終了により計量終了位置Ｘｍを検出して記憶する。なお、計量終了位置Ｘｍは予め設定されているため、設定された計量終了位置Ｘｍ（設定値）を用いてもよい。また、第二回転角Ｑ２だけ逆回転させる二回目の逆回転処理が終了したなら、このときのスクリュ位置Ｘｎを検出する（ステップＳ１０１）。そして、検出したスクリュ位置Ｘｎと上述した計量終了位置Ｘｍとの偏差を求めるとともに、求めた偏差を補正量Ｅｃとして記憶する（ステップＳ１０２）。この補正量Ｅｃはスクリュ位置の偏差であるため、計量後処理工程Ｓｂの終了後に行う射出工程における位置設定値の補正に用いることができる。さらに、得られた計量終了位置Ｘｍ，スクリュ位置Ｘｎ及び補正量Ｅｃ等の検出（演算）データは、記憶することにより他の目的（データ表示や解析等）に利用することもできる。

次に、充填工程及び保圧工程を含む射出工程の動作について説明する。射出工程の処理手順を図２にフローチャートで示す。

射出工程の開始に先だって、上述した補正量Ｅｃにより射出工程における位置設定値を補正する（ステップＳ２１）。この位置設定値には、多段設定した射出速度の切換位置等を含めることができる。なお、この補正処理は、上述したサックバック処理が終了し、射出工程が開始するまでの待機期間に行うことができる。このような補正を行えば、計量後処理工程Ｓｂにおいて発生するスクリュ位置の誤差分を排除することができ、計量した樹脂量の更なる変動防止を図れるとともに、より高い計量精度を確保できる。

一方、射出開始のタイミングになったなら、切換弁Ｖ１及びＶ２を共にシンボルａに切換える。これにより、スクリュ２がスクリュ開始位置から前進し、計量された溶融樹脂を不図示の金型に射出充填する（ステップＳ２２）。そして、スクリュ２が予め設定したＶＰ切換位置、即ち、速度制御区間から圧力制御区間に切換えるＶＰ切換位置に達したなら、ＶＰ切換を行い、保圧工程に移行させる（ステップＳ２３，Ｓ２４，Ｓ２５）。なお、このＶＰ切換位置も上述した補正量Ｅｃによる補正対象に含めることができる。この後、保圧工程の終了タイミングに達したなら保圧工程を終了させる（ステップＳ２６）。これにより、一連の射出工程が終了する。射出工程が終了し、次ショット（成形サイクル）が続行する場合には、次ショットの計量工程に移行し、上述した計量工程と同様の処理が繰り返して行われる。

他方、射出工程では次の処理を行うことができる。まず、充填工程では、スクリュ２を回転自由状態にして前進させる。これにより、スクリュ２は樹脂状態（粘性や樹脂圧等）に基づいて回転することができるため、成形機コントローラ１０は、スクリュ２の回転状態を監視する（ステップＳ２０１）。この場合、スクリュ２の回転状態、即ち、回転角はロータリエンコーダ１３により検出できる。そして、この回転状態に基づいて成形に対する良否判定を行う（ステップＳ２０２）。具体的には、検出した逆回転方向の回転角が予め設定した閾値以上のときに成形不良と判定する。このような判定を行えば、リングバルブ３の閉鎖が不十分となることに基づく成形不良の想定される成形品を確実に判別できるとともに、成形条件の最適化，検証及び解析等に利用することができる利点がある。なお、充填工程において、このような処理を行うか否か、即ち、スクリュ２を回転自由状態にするか否かは任意に選択できる。

図８は、本実施形態に係るスクリュ駆動方法及び従来方法により成形を行った実際の成形品（バーフロー）の一部（先端部）を配列して示す。同図中、符号Ｇｉ…が本実施形態に係るスクリュ駆動方法により成形したバーフローであり、符号Ｇｒ…が計量（計量主工程）終了後、続けてサックバック処理を行う方法により成形したバーフローである。バーフローＧｉ…は長さのバラツキが少なく、目標値に近い質量を得ている。これに対して、バーフローＧｒ…はバラツキが大きく、しかも、目標値よりも質量が多めになる傾向を示しており、バリ等の不良品に結びつきやすい。なお、成形したバーフローは、横幅が１０〔ｍｍ〕、厚さが１〔ｍｍ〕である。

図９は、より具体的なデータを示している。図９において、実施例２が本実施形態に係るスクリュ駆動方法により成形したバーフローであり、図８のバーフローＧｉ…に対応する。また、比較例が計量（計量主工程）終了後、続けてサックバック処理を行う方法により成形したバーフローであり、図８のバーフローＧｒ…に対応する。さらに、実施例１は、本発明に係るスクリュ駆動方法により成形するも逆回転処理及び加圧処理をそれぞれ一回行った場合である。したがって、実施例２は、逆回転処理及び加圧処理をそれぞれ二回行った場合である。図９は、３０個の試料（バーフロー）を成形した際の質量〔ｇ〕を示している。図９から明らかなように、バラツキ度合を示す変動係数６ＣＶを見た場合、比較例では１．４４、実施例１では０．４７、実施例２では０．４２となる。このように、実施例１及び実施例２の変動係数６ＣＶは、比較例に対して１／３程度となり、質量のショット毎のバラツキは大幅に低減されている。また、実施例１と実施例２を対比した場合には、実施例２のほうが良好な結果を得ている。なお、図９中、Ａｖｅは平均値、Ｍａｘは最大値、Ｍｉｎは最小値、Ｒａｎｇｅは最大値と最小値の偏差、σｎは標準偏差をそれぞれ示している。

よって、このような本実施形態に係るスクリュ駆動方法及び装置１によれば、スクリュ２を所定の回転角Ｑ１，Ｑ２だけ逆回転させ、かつ当該逆回転時にはスクリュ２の回転開始時における前進方向の圧力を保持する制御を行う逆回転処理（Ｓ３，Ｓ７），及びこの逆回転処理（Ｓ３，Ｓ７）の終了後にスクリュ２を所定の加圧時間Ｔ１，Ｔ２だけ前進方向に加圧する加圧処理（Ｓ５，Ｓ９）を、少なくとも二回以上行う計量後処理工程Ｓｂを設けたため、油圧式の駆動部を搭載する射出成形機Ｍであっても、計量後処理工程Ｓｂにおけるスクリュ２を回転自由状態にして前進させる際の挙動（作用）を電動式の駆動部に近似させることができる。したがって、油圧式の駆動部であってもスクリュ２の逆流防止バルブ３を的確に閉鎖することが可能となり、樹脂圧のバラツキ、更には計量した樹脂量のショット毎の変動を低減し、高い計量精度を確保できるなど、電動式の駆動部の場合と同等の効果を享受できる。

以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，数量，数値，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。例えば、逆流防止バルブ３としてリングバルブを例示したが必ずしもリングバルブに限定されるものではない。また、逆回転処理では、スクリュ２を設定した回転角Ｑ１，Ｑ２だけ逆回転させる場合を示したが、この回転角Ｑ１，Ｑ２は、時間（及び回転速度）により設定してもよい。さらに、油圧駆動部４として、駆動モータ１１の回転数を可変制御して、少なくとも吐出流量を制御可能な油圧ポンプ部９を有する油圧駆動部を例示したが、固定吐出ポンプと流量制御弁を組合わせた油圧ポンプ部など、他の油圧ポンプ部を用いてもよいし、油圧回路部８は、例示の回路構成に限定されるものではなく、同様の機能を発揮する他の回路構成により置換してもよい。

本発明の最良の実施形態に係る射出成形機のスクリュ駆動方法による計量工程の処理手順を示すフローチャート、 同スクリュ駆動方法による射出工程の処理手順を示すフローチャート、 同スクリュ駆動方法を実施できる射出成形機の概略構成図、 同射出成形機に備えるスクリュの逆流防止バルブが開いた状態（ａ）及び逆流防止バルブが閉鎖した状態（ｂ）を示す模式的構成図、 本発明の最良の実施形態に係る射出成形機のスクリュ駆動装置の油圧系及び制御系の回路図、 同スクリュ駆動装置に用いる背圧制御弁の一部断面側面図、 同背圧制御弁の平面図、 同スクリュ駆動方法（同スクリュ駆動装置）により成形した成形品（バーフロー）の一部（先端部）を配列して示す正面図、 同スクリュ駆動方法（同スクリュ駆動装置）により成形した成形品（バーフロー）の質量データを示す表、

１：スクリュ駆動装置，２：スクリュ，３：逆流防止バルブ，４：油圧駆動部，５：オイルモータ，６：射出シリンダ，６ｒ：射出シリンダの後油室，７：スクリュ駆動部，８：油圧回路部，９：油圧ポンプ部，１０：成形機コントローラ，１１：駆動モータ，１２：圧力センサ，１３：ロータリエンコーダ，Ｍ：射出成形機，Ｓａ：計量主処理工程，Ｓｂ：計量後処理工程，（Ｓ３，Ｓ７）：逆回転処理，（Ｓ５，Ｓ９）：加圧処理，（Ｓ１１）：サックバック処理，Ｖ１：切換弁，Ｖ２：切換弁，Ｖ３：追加切換弁，Ｖ４：背圧制御弁

Claims (9)

1. 先端部に逆流防止バルブを設けたスクリュを駆動する射出成形機のスクリュ駆動方法において、油圧駆動部によりオイルモータを駆動して前記スクリュを正回転させる計量主処理工程と、この計量主処理工程の終了後、前記油圧駆動部により前記オイルモータを駆動して前記スクリュを所定の回転角だけ逆回転させ、かつ当該逆回転時には前記スクリュの回転開始時における前進方向の圧力を保持する制御を行う逆回転処理，及びこの逆回転処理の終了後に前記油圧駆動部により射出シリンダを駆動して前記スクリュを所定の加圧時間だけ前進方向に加圧する加圧処理を、少なくとも二回以上行う計量後処理工程を有することを特徴とする射出成形機のスクリュ駆動方法。
2. 前記加圧処理には、前記スクリュを回転自由状態にして行う加圧処理を含むことを特徴とする請求項１記載の射出成形機のスクリュ駆動方法。
3. 前記油圧駆動部には、駆動モータの回転数を可変制御して、少なくとも吐出流量を制御可能な油圧ポンプ部を有する油圧駆動部を用いることを特徴とする請求項１記載の射出成形機のスクリュ駆動方法。
4. 先端部に逆流防止バルブを設けたスクリュを駆動する射出成形機のスクリュ駆動装置において、前記スクリュを正回転又は逆回転可能なオイルモータ及び前記スクリュを前進方向又は後退方向に加圧可能な射出シリンダを有するスクリュ駆動部と、このスクリュ駆動部に接続する油圧回路部及びこの油圧回路部に接続する油圧ポンプ部を有する油圧駆動部と、この油圧駆動部を制御し、計量主処理工程では前記オイルモータを駆動して前記スクリュを正回転させるとともに、計量後処理工程では前記オイルモータを駆動して前記スクリュを所定の回転角だけ逆回転させ、かつ当該逆回転時には前記スクリュの回転開始時における前進方向の圧力を保持する制御を行う逆回転処理，及びこの逆回転処理の終了後に前記射出シリンダを駆動して前記スクリュを所定の加圧時間だけ前進方向に加圧する加圧処理を、少なくとも二回以上行う成形機コントローラとを備えることを特徴とする射出成形機のスクリュ駆動装置。
5. 前記油圧駆動部は、駆動モータの回転数を可変制御して、少なくとも吐出流量を制御可能な油圧ポンプ部を備えることを特徴とする請求項４記載の射出成形機のスクリュ駆動装置。
6. 前記油圧回路部は、前記オイルモータを逆回転させる以外の切換を行う切換弁に加え、前記オイルモータに接続して当該オイルモータを逆回転させる追加切換弁を備えることを特徴とする請求項４記載の射出成形機のスクリュ駆動装置。
7. 前記油圧回路部は、前記スクリュの後退に対して背圧制御を行うとともに、圧力センサを有することにより背圧に対するマイナループのフィードバック制御を行う背圧制御弁を備えることを特徴とする請求項４又は６記載の射出成形機のスクリュ駆動装置。
8. 前記背圧制御弁は、前記射出シリンダの後油室の油圧を直接検出可能な圧力センサを備えることを特徴とする請求項７記載の射出成形機のスクリュ駆動装置。
9. 前記オイルモータの正回転時及び逆回転時の回転数又は回転角を検出するロータリエンコーダを備えることを特徴とする請求項４記載の射出成形機のスクリュ駆動装置。

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