JP6054215B2 - 射出成形機、および射出成形機の設定支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形機、および射出成形機の設定支援装置に関する。

射出成形機は、シリンダと、シリンダ内に成形材料を供給する材料供給部と、シリンダ内において回転自在に且つ進退自在に配設されるスクリュとを備える。スクリュに形成される螺旋状の溝内に供給された成形材料は、スクリュの回転に伴って前方に送られる。シリンダの外周には複数のバンドヒータが設けられ、複数のバンドヒータの熱はシリンダに伝わりシリンダ内を前進する成形材料を徐々に溶融させる。溶融させた成形材料がスクリュの前方に送られ、シリンダ前部に蓄積されるにつれ、スクリュが後退させられる。その後、スクリュが前進させられると、スクリュの前方に蓄積された成形材料は、シリンダの先端部に形成されるノズルから射出され、金型装置のキャビティ空間に充填される。充填された成形材料を固化させることによって成形品が得られる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３５１６６１号公報

従来、成形条件はユーザの経験や勘などに頼って試行錯誤で設定され、条件出しに時間がかかることがあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、成形条件の設定を支援できる射出成形機の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
シリンダと、
該シリンダ内に成形材料を供給する材料供給部と、
前記シリンダ内において回転自在に且つ軸方向に進退自在に配設されるスクリュと、
成形条件の設定を支援する設定支援装置とを備え、
前記材料供給部は、前記スクリュの回転と同期して、指令値に応じた供給速度で前記シリンダ内に成形材料を供給するものであり、
前記設定支援装置は、前記スクリュに形成される溝に沿って送られる成形材料の前記スクリュにおける圧力上昇位置を決める複数の成形条件のうちの前記スクリュの回転数および前記供給速度の一方に基づいて、前記圧力上昇位置が目標位置となる、前記回転数および前記供給速度の他方を算出する、射出成形機が提供される。

本発明の一態様によれば、成形条件の設定を支援できる射出成形機が得られる。

本発明の一実施形態の射出成形機を示す図である。 図１の駆動装置を示す図である。 図１のスクリュに形成される螺旋状の溝に沿って送られる成形材料の圧力分布の一例を示す図である。 本発明の一実施形態による設定支援装置の処理の一例を示す図である。 設定支援装置によって測定される射出圧と射出速度との関係の一例を示す図である。 設定支援装置によって測定される成形材料の粘度特性（せん断応力とせん断速度との関係）の一例を示す図である。 本発明の一実施形態による設定支援装置の処理の別の一例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。以下、充填工程におけるスクリュの移動方向を前方とし、計量工程におけるスクリュの移動方向を後方として説明する。

射出成形機は、固定金型および可動金型で構成される金型装置を閉じる型閉じ工程、金型装置を締める型締め工程、金型装置内に溶融した成形材料を流し込む充填工程、流し込んだ成形材料に圧力をかける保圧工程、保圧工程後に金型装置内で成形材料を固化させる冷却工程、次の成形品のための成形材料を計量する計量工程、金型装置を開く型開き工程、および型開き後の金型装置から成形品を突き出す突き出し工程を１サイクルとし、成形品を繰り返し製造する。成形サイクルの短縮のため、計量工程は、冷却工程の間に行われてよい。

図１は、本発明の一実施形態の射出成形機を示す図である。射出成形機２は、型締装置および射出装置１０を有する。型締装置は、固定金型が取り付けられる固定プラテン、および可動金型が取り付けられる可動プラテンを備え、可動プラテンを進退させ、可動金型を固定金型に接離させることによって型閉じ、型締めおよび型開きを行う。型締装置は、電動モータおよびトグル機構を用いたトグル式、流体圧シリンダを用いた直圧式、リニアモータおよび電磁石を用いた電磁式のいずれでもよく、その方式は特に限定されない。

射出装置１０は、シリンダ１１と、シリンダ１１内に成形材料（例えば樹脂ペレット）を供給する材料供給部８１と、シリンダ１１内において回転自在に且つ軸方向に進退自在に配設されたスクリュ２０とを備える。

スクリュ２０は、スクリュ本体２１と、該スクリュ本体２１より前方に配設された射出部２２とからなり、後端の軸部５１を介して駆動装置６０と連結される。スクリュ本体２１は、フライト部２３、およびフライト部２３の前端に配設された圧力部２４を備える。

フライト部２３は、棒状の本体部２３ａ、および該本体部２３ａの外周面に突出させて形成された螺旋状のフライト２３ｂを備え、該フライト２３ｂに沿って螺旋状の溝２６が形成される。フライト部２３の後端から前端にかけて、溝２６の深さは一定であってよく、スクリュ圧縮比が一定であってよい。

圧力部２４は、棒状の本体部２３ａよりも外径の大きい円柱部で構成されてよい。本体部２３ａと円柱部との間には、本体部２３ａから円柱部にかけて外径が徐々に大きくなる図示されない円錐台状の傾斜部が設けられてもよく、傾斜部および円柱部で圧力部２４が構成されてもよい。

尚、圧力部２４を配設することなく、スクリュ本体２１の全体にわたってフライト部を形成してもよい。スクリュ本体２１は後端から前端にかけて、成形材料が供給される供給部、供給された成形材料を圧縮させながら溶融させる圧縮部、溶融された成形材料を一定量ずつ計量する計量部として区別されてもよい。この場合、螺旋状の溝の深さは、供給部で深く、計量部で浅く、圧縮部において前方に向かうほど浅くなる。

射出部２２は、先端に円錐形の部位を備えたヘッド部３１、該ヘッド部３１の後方に隣接させて形成されたロッド部３２、該ロッド部３２の周囲に配設された逆止リング３３、および圧力部２４の前端に取り付けられたシールリング（チェックリング）３４からなる。

計量工程時に、スクリュ２０の後退に伴って、ロッド部３２に対して逆止リング３３が前方に移動させられ、シールリング３４から離されると、射出部２２の後方から前方に成形材料が送られる。また、射出工程時に、スクリュ２０の前進に伴って、逆止リング３３がロッド部３２に対して後方に移動させられ、シールリング３４に当接させられると、成形材料の逆流が防止される。

材料供給部８１は、コントローラ４０からの指令値に応じた供給速度でシリンダ１１内に成形材料を供給する。シリンダ１１の後部に、成形材料供給口１４が形成される。

材料供給部８１は、成形材料（例えば樹脂ペレット）を収容するホッパ８２、ホッパ８２の下端から水平方向に延在するフィードシリンダ８３、フィードシリンダ８３の前端から下方に延在する筒状の案内部８４、フィードシリンダ８３内において回転自在に配設されたフィードスクリュ８５、およびフィードスクリュ８５を回転させるフィードモータ８６などを備える。尚、フィードシリンダ８３は、必ずしも水平方向に延在する必要はなく、例えば水平方向に対して斜めに延在してもよく、出口側が入口側よりも高くてもよい。

ホッパ８２内からフィードシリンダ８３内に供給された成形材料は、フィードスクリュ８５の回転に伴ってフィードスクリュ８５に形成される螺旋状の溝に沿って前進させられる。フィードスクリュ８５の前端から案内部８４内に送られた成形材料は、案内部８４内を落下し、シリンダ１１内に供給される。尚、フィードシリンダ８３内に供給された成形材料は、図示されないヒータによって加熱（予熱）されてもよい。この際、成形材料は、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てよい。

図２は、図１の駆動装置を示す図である。駆動装置６０は、シリンダ１１内においてスクリュ２０を回転させる計量モータ６１を含む。計量モータ６１は、サーボモータであってよい。計量モータ６１は、サポートフレームＦｒに固定される固定子６２、および固定子６２の内側に配設される筒状の回転子６３を含む。回転子６３の後端に固定されるスプラインナット６４は、回転部材６５とスプライン結合される。つまり、回転部材６５は、スプラインナット６４と共に回転自在、且つ、スプラインナット６４に対して進退自在となっている。回転部材６５は、スクリュ２０の軸部５１の後端にカップリング５２を介して連結される連結体６６と、連結体６６にボルトなどで固定される支持体６７とで構成される。支持体６７の外周には、スプラインナット６４と結合するためのスプライン溝６８が形成される。計量モータ６１の回転は、回転部材６５を介して、軸部５１に伝えられ、スクリュ２０が回転される。そうすると、フライト部２３のフライト２３ｂが動き、フライト部２３の溝２６内に供給された成形材料が前方に送られる。

駆動装置６０は、シリンダ１１内においてスクリュ２０を軸方向に移動させる射出モータ７１を含む。射出モータ７１はサーボモータであってよい。射出モータ７１は図示されない筒状の出力軸を有し、該出力軸にボールねじ軸７２がスプライン結合される。つまり、ボールねじ軸７２は、射出モータ７１の出力軸と共に回転自在、且つ、射出モータ７１の出力軸に対して進退自在となっている。ボールねじ軸７２と螺合されるボールねじナット７３は、ロードセル７４を介してサポートフレームＦｒに固定される。ロードセル７４は、サポートフレームＦｒと射出モータ７１との間に配設され、スクリュ２０の背圧（スクリュ２０を前方に押す圧力）を検出する。ボールねじ軸７２の前端から同軸的に延びるシャフト７５は、ベアリングＢｒ１、Ｂｒ２を介して回転部材６５に対して回転自在に且つ進退不能に支持されている。射出モータ７１を駆動すると、ボールねじ軸７２が回転しながら進退され、回転部材６５やスクリュ２０が進退される。充填工程でスクリュ２０が前進させられるとき、スクリュ２０が回転しないように、計量モータ６１を駆動して回転部材６５の回転を止めてよい。尚、計量モータ６１はブレーキ付きのモータでもよく、充填工程においてブレーキの制動力で回転部材６５の回転を止めてもよい。

尚、駆動装置６０は、シリンダ１１内でスクリュ２０を回転させたり進退させたりできるものであればよく、その構成は図２の構成に限定されない。例えば、射出モータ７１を駆動してスクリュ２０を進退させるとき、スクリュ２０や回転部材６５と共に計量モータ６１が進退してもよい。この場合、回転部材６５は、計量モータ６１の回転子６３と一体化されてよい。

次に、図１および図２を再度参照して、射出成形機２の動作について説明する。射出成形機２の動作（例えば射出装置１０の動作や材料供給部８１の動作）は、コントローラ４０によって制御される。コントローラ４０は、ＣＰＵ４１、制御プログラムなどを格納するＲＯＭ４２、演算結果などを格納する読書き可能なＲＡＭ４３、ハードディスクなどの記憶部４４、入力インターフェイス、出力インターフェイス、タイマ、およびカウンタなどで構成される。コントローラ４０は、ＲＯＭ４２又は記憶部４４などに記憶されたプログラムをＣＰＵ４１で実行させることにより、各種機能を実現する。

計量工程では、計量モータ６１を駆動し、スクリュ２０を設定回転数で回転させる。このとき、フィードモータ８６を駆動し、フィードスクリュ８５を設定回転数で回転させてよく、スクリュ２０の回転とフィードスクリュ８５の回転とは同時に開始されてよい。スクリュ２０の設定回転数、フィードスクリュ８５の設定回転数は、独立に設定され、スクリュ２０の位置や計量開始時からの経過時間などに応じて変更されてもよい。

ホッパ８２からフィードシリンダ８３内に供給された成形材料は、フィードスクリュ８５の回転に伴ってフィードスクリュ８５に形成される螺旋状の溝に沿って前進させられる。フィードスクリュ８５の前端から案内部８４内に送られた成形材料は、案内部８４内を落下し、シリンダ１１内に供給される。

シリンダ１１内に供給された成形材料は、成形材料供給口１４で滞留することなく、スクリュ２０によって直ちに前方に送られてよい。そのため、スクリュ２０の溝２６内に成形材料が密に充填されることはなく、溝２６内の成形材料の状態は疎の状態（飢餓状態）とされる。よって、材料供給部８１による成形材料の供給速度が速くなるほど、スクリュ２０によって単位時間当たりに前方に送られる成形材料の量が増える。

シリンダ１１内に供給された成形材料は、スクリュ２０の回転に伴ってスクリュ２０に形成される螺旋状の溝２６に沿って前進させられる。シリンダ１１の外周には複数のバンドヒータｈ１１〜ｈ１３が設けられ、複数のバンドヒータｈ１１〜ｈ１３の熱はシリンダ１１に伝わりシリンダ１１内を前進する成形材料を徐々に溶融させる。溶融させた成形材料がスクリュ２０の前方に送られ、シリンダ前部に蓄積されるにつれ、スクリュ２０が後退させられる。

計量工程では、スクリュ２０の急激な後退を制限すべく、スクリュ２０に対して所定の背圧を加えるように、射出モータ７１を駆動してよい。スクリュ２０が所定位置まで後退し、スクリュ２０の前方に所定量の成形材料が蓄積すると、計量モータ６１や射出モータ７１が駆動停止される。スクリュ２０の回転とフィードスクリュ８５の回転とは同時に停止されてよい。

このように、スクリュ２０の回転とフィードスクリュ８５の回転とは、同時に開始され、同時に停止されてよい。つまり、スクリュ２０とフィードスクリュ８５とは同期して回転されてよい。

充填工程では、射出モータ７１を駆動し、スクリュ２０を設定速度で前進させ、スクリュ２０の前方に蓄積された成形材料を、シリンダの前端に配設されたノズル１２から吐出させ、ノズル１２と接触する金型装置内のキャビティ空間に充填させる。スクリュ２０が所定位置（所謂Ｖ／Ｐ切換位置）まで前進すると、保圧工程が開始される。尚、充填工程開始からの経過時間が所定時間に達すると、保圧工程が開始されてもよい。スクリュ２０の設定速度は、一定でもよいし、スクリュ位置または経過時間に応じて変更してもよい。

保圧工程では、射出モータ７１を駆動して、スクリュ２０を設定圧力で前方に押し、キャビティ空間における成形材料の冷却による体積収縮分の成形材料を補充する。キャビティ空間の入口（所謂ゲート）が固化した成形材料でシールされ、キャビティ空間からの成形材料の逆流が防止された後、冷却工程が開始される。冷却工程の間に、次の成形品のための成形材料を計量する計量工程が行われてよい。スクリュ２０の設定圧力は、一定でもよいし、経過時間などに応じて変更してもよい。

図３は、計量工程において、スクリュに形成される螺旋状の溝に沿って送られる成形材料の圧力分布の一例を示す図である。図３において、Ｓ０は圧力部２４の前端位置、Ｓ１は圧力部２４の後端位置（つまり圧力部２４とフライト部２３との境界位置）、Ｓ２はフライト部２３における成形材料の圧力上昇位置を表す。

圧力部２４の前端位置Ｓ０およびその前方では、スクリュ２０の背圧と同じ圧力Ｐ０が成形材料に作用する。成形材料に作用する圧力は、図３に示すように圧力部２４の前端位置Ｓ０から圧力部２４の後端位置Ｓ１にかけて徐々に増え、圧力部２４の後端位置Ｓ１で最大の圧力Ｐ１に達する。成形材料に作用する圧力は、図３に示すように圧力部２４の後端位置Ｓ１から後方にむけて徐々に減り、フライト部２３における成形材料の圧力上昇位置Ｓ２で略ゼロとなる。

圧力上昇位置Ｓ２は、主に、（１）材料供給部８１の供給速度（フィードスクリュ８５の回転数）、（２）スクリュ回転による成形材料の送り速度（スクリュ２０の回転数）、（３）スクリュ２０の寸法、（４）スクリュ２０の背圧Ｐ０、（５）１ショット容量（１ショットで用いられる成形材料の量）、（６）成形材料の粘度特性（せん断応力とせん断速度との関係）、（７）シリンダ１１の寸法、および（８）シリンダ１１の温度などで決まる。圧力上昇位置Ｓ２は、シリンダ１１に対する位置は変わるが、スクリュ２０に対する位置はほとんど変わらない。従って、スクリュ２０に対する圧力上昇位置は計量工程の間ほとんど変化しない。

（１）材料供給部８１の供給速度は、フィードスクリュ８５の回転数に比例する。フィードスクリュ８５の回転数が大きいほど、材料供給部８１の供給速度が速い。その供給速度が速いほど、成形材料の最大圧力Ｐ１が高く、フライト部２３における圧力勾配が緩やかであり、圧力上昇位置Ｓ２が後方にシフトする。

（２）スクリュ回転による成形材料の送り速度は、スクリュ２０の回転数に比例する。スクリュ２０の回転数が大きいほど、スクリュ回転による成形材料の送り速度が速い。成形材料の送り速度が速いほど、フライト部２３における圧力勾配が急であり、圧力上昇位置Ｓ２が前方にシフトする。

圧力上昇位置Ｓ２が圧力部２４の後端位置Ｓ１よりも後方の所定範囲内にあると、品質の良い成形品が安定して得られる。

そこで、圧力上昇位置Ｓ２が目標位置となる成形条件の設定を支援する設定支援装置としての機能をコントローラ４０が有する。尚、設定支援装置は、射出装置１０の動作や材料供給部８１の動作を制御するコントローラ４０と別に設けられてもよく、射出成形機２と別に設けられ射出成形機２と接続されてもよい。

コントローラ４０は、圧力上昇位置Ｓ２を決める複数の成形条件のうち一部の成形条件に基づいて、圧力上昇位置Ｓ２が目標位置となる残りの成形条件を算出する。圧力上昇位置Ｓ２を決める複数の成形条件は、例えば上記（１）〜（８）である。算出に用いられる成形条件、および圧力上昇位置Ｓ２の目標位置は、予めＲＯＭ４２または記憶部４４などに記憶してあってもよいし、入力部４５で受け付けてもよい。算出に用いられる成形条件のうち少なくとも１つは、ユーザによる入力部４５の入力操作で用意される。

例えば、コントローラ４０は、圧力上昇位置Ｓ２と、圧力上昇位置Ｓ２を決める複数の成形条件との関係を式の形態で記憶し、記憶した式を用いて算出を行う。算出に用いられる式は、記憶部４４などの記録媒体に予め格納されたものを読み出して用いる。

コントローラ４０は、算出結果を表示部４６で表示してよい。尚、本実施形態では入力部４５と表示部４６とが別に設けられるが、入力部４５と表示部４６とは一体とされてもよく、例えばタッチパネルで構成されてよい。

次に、図４を参照して、コントローラ４０による成形条件の条件だし処理の一例について説明する。図４は、本発明の一実施形態による設定支援装置としてのコントローラの処理の一例を示す図である。

先ず、コントローラ４０は、圧力上昇位置Ｓ２を決める複数の成形条件のうち（２）スクリュ２０の回転数を除く他の成形条件を用意する（ステップＳ１０２）。他の成形条件には、（１）材料供給部８１の供給速度（フィードスクリュ８５の回転数）が含まれる。材料供給部８１の供給速度は、ユーザによる入力部４５の入力操作で用意してよい。

続いて、コントローラ４０は、圧力上昇位置Ｓ２が目標位置となるスクリュ２０の回転数を算出する（ステップＳ１０４）。よって、ユーザの経験や勘などに頼らずに、成形条件が短時間で決まる。

続いて、コントローラ４０は、スクリュ２０の回転数の算出結果を含む条件で成形材料の粘度特性を測定する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０２で用意した（６）成形材料の粘度特性の妥当性が確認できる。成形材料の粘度特性は、例えば射出圧と射出速度との関係から求められる。

図５は、設定支援装置によって測定される射出圧と射出速度との関係の一例を示す図である。射出圧と射出速度との関係は、ステップＳ１０４で算出した回転数でスクリュ２０の前方に蓄積した成形材料を所定の射出速度で射出したときの射出圧を測定することを、射出速度を変えて繰り返し行うことで測定される。射出圧と射出速度との関係から、せん断応力とせん断速度との関係が測定できる。せん断応力は射出圧に比例し、せん断速度は射出速度に比例する。

図６は、設定支援装置によって測定される成形材料の粘度特性（せん断応力とせん断速度との関係）の一例を示す図である。せん断応力とせん断速度との関係は、射出圧と射出速度との関係と同じ傾向を示す。

続いて、コントローラ４０は、ステップＳ１０６で測定した成形材料の粘度特性を含む成形条件を用意し（ステップＳ１０８）、再度、圧力上昇位置Ｓ２が目標位置となるスクリュ２０の回転数を算出する（ステップＳ１１０）。実際の射出成形と同様の条件で測定した粘度特性に基づいて、スクリュ２０の回転数を算出するため、信頼性が高い。

続いて、コントローラ４０は、スクリュ２０の回転数の算出結果が収束しているか否かを調べる（ステップＳ１１２）。前回の算出結果と、今回の算出結果との差が許容範囲内か否かで、算出結果が収束しているか否かがわかる。

ステップＳ１１２において算出結果が収束していない場合（ステップＳ１１２、ＮＯ）、ステップＳ１０６と同様に、今回の算出結果を含む条件で成形材料の粘度特性を再度測定する（ステップＳ１１４）。その後、コントローラ４０は、ステップＳ１０８に戻り、ステップＳ１１４で測定した粘度特性を含む成形条件を用意し、ステップＳ１１０以降の処理を再度実行し、スクリュ２０の回転数の算出を再度行う。収束判定を行うことで、信頼性がさらに高くなる。

一方、ステップＳ１１２において算出結果が収束している場合（ステップＳ１１２、ＹＥＳ）、コントローラ４０は、ステップＳ１１６に進む。

コントローラ４０は、スクリュ２０の回転数の算出結果が実際の成形条件として適切か否かをチェックする（ステップＳ１１６）。例えばコントローラ４０は、スクリュ２０の回転数が閾値を超えていれば計量モータ６１の能力を超えているので不適切とし、スクリュ２０の回転数が閾値以下の場合に適切とする。そして、コントローラ４０は、チェック結果に基づいて、算出に用いた成形条件の適否を判断する。

ステップＳ１１６において算出結果が実際の成形条件として不適切な場合（ステップＳ１１６、ＮＯ）、コントローラ４０は、算出に用いた成形条件を不適切と判断し（ステップＳ１１８）、計量時間を冷却時間内で再設定する（ステップＳ１２０）。コントローラ４０は、計量時間の再設定に伴い、（１）材料供給部８１の供給速度（フィードスクリュ８５の回転数）を再設定する。材料供給部８１の供給速度は、（５）１ショット容量を計量時間で割って算出される。その後、コントローラ４０は、ステップＳ１０２に戻り、ステップＳ１２０で再設定した材料供給部８１の供給速度を含む成形条件を用意し、ステップＳ１０４以降の処理を続行する。実用的な成形条件が算出できる。

一方、ステップＳ１１６において算出結果が実際の成形条件として適切な場合（ステップＳ１１６、ＹＥＳ）、コントローラ４０は、算出に用いた成形条件を適切と判断し（ステップＳ１２２）、ステップＳ１２４に進む。

コントローラ４０は、スクリュ２０の回転数の算出結果に基づいて、圧力上昇位置での成形材料の温度を推定する（ステップＳ１２４）。成形材料の温度は、シリンダ１１からの伝熱、せん断による発熱などに依存する。スクリュ２０の回転数が大きく、スクリュ回転による成形材料の送り速度が速いほど、シリンダ１１からの伝熱が少なく、成形材料の温度が低い。また、スクリュ２０の回転数が大きく、せん断による発熱が多いほど、成形材料の温度が高い。

続いて、コントローラ４０は、圧力上昇位置での成形材料の推定温度が適切な温度範囲内か否かを判定する（ステップＳ１２６）。例えば、圧力上昇位置Ｓ２での成形材料の温度が適切な温度範囲の下限温度よりも低い場合、成形材料が固すぎて成形材料の混練が上手くできなかったり、また、成形材料に高いせん断応力が加わりせん断発熱により成形材料に焼けが生じたりする。適切な温度範囲には、上限温度が設定されてもよいし、設定されなくてもよい。適切な温度範囲は、コントローラ４０のＲＯＭ４２または記憶部４４などに予め記憶されたものを読み出して用いる。

ステップＳ１２６において推定温度が適切な温度範囲内にないと判定された場合（ステップＳ１２６、ＮＯ）、混練不足や焼けなどの問題を解決するため、（８）シリンダ１１の温度を再設定する（ステップＳ１２８）。その後、コントローラ４０は、ステップＳ１０２に戻り、ステップＳ１２８で再設定したシリンダ１１の温度を含む成形条件を用意し、ステップＳ１０４以降の処理を続行する。成形材料を十分に混練でき、焼けを抑制できる成形条件が得られる。

尚、ステップＳ１２６において推定温度が適切な温度範囲内にないと判定された場合、（１）材料供給部８１の供給速度（フィードスクリュ８５の回転数）、（４）スクリュ２０の背圧Ｐ０、（８）シリンダ１１の温度から選ばれる任意の条件を再設定してよい。このとき、複数の条件を再設定してもよく、その組合せは特に限定されない。

一方、ステップＳ１２６において推定温度が適切な温度範囲内にあると判定された場合（ステップＳ１２６、ＹＥＳ）、算出した成形条件で良質な成形品が安定して得られるので、コントローラ４０は処理を終了する。

尚、図４に示す処理において、各ステップの順序は変更可能である。例えば、スクリュ２０の回転数の算出結果が実際の成形条件として適切か否かをチェックするステップＳ１１６は、スクリュ２０の回転数の算出結果が収束しているか否かをチェックするステップＳ１１２よりも先に行われてもよい。

次に、図７を参照して、コントローラ４０による成形条件の条件だし処理の別の一例について説明する。図７は、本発明の一実施形態による設定支援装置としてのコントローラの処理の別の一例を示す図である。

先ず、コントローラ４０は、圧力上昇位置Ｓ２を決める複数の成形条件のうち（１）材料供給部８１の供給速度を除く他の成形条件を用意する（ステップＳ２０２）。他の成形条件には、（２）スクリュ２０の回転数が含まれる。スクリュ２０の回転数は、ユーザによる入力部４５の入力操作で用意してよい。

続いて、コントローラ４０は、圧力上昇位置Ｓ２が目標位置となる材料供給部８１の供給速度（フィードスクリュ８５の回転数）を算出する（ステップＳ２０４）。よって、ユーザの経験や勘などに頼らずに、成形条件が短時間で決まる。

続いて、コントローラ４０は、材料供給部８１の供給速度の算出結果を含む条件で成形材料の粘度特性を測定する（ステップＳ２０６）。ステップＳ２０２で用意した（６）成形材料の粘度特性の妥当性が確認できる。成形材料の粘度特性は、例えば射出圧と射出速度との関係から求められる。射出圧と射出速度との関係は、ステップＳ２０４で算出した供給速度で供給したシリンダ内の成形材料を所定の射出速度で射出したときの射出圧を測定することを、射出速度を変えて繰り返し行うことで測定される。

続いて、コントローラ４０は、測定した成形材料の粘度特性を含む成形条件を用意し（ステップＳ２０８）、再度、圧力上昇位置Ｓ２が目標位置となる材料供給部８１の供給速度（フィードスクリュ８５の回転数）を算出する（ステップＳ２１０）。実際の射出成形と同様の条件で測定した粘度特性に基づいて、材料供給部８１の供給速度を算出するため、信頼性が高い。

続いて、コントローラ４０は、材料供給部８１の供給速度の算出結果が収束しているか否かを調べる（ステップＳ２１２）。前回の算出結果と、今回の算出結果との差が許容範囲内か否かで、算出結果が収束しているか否かがわかる。

ステップＳ２１２において算出結果が収束していない場合（ステップＳ２１２、ＮＯ）、ステップＳ２０６と同様に、今回の算出結果を含む条件で成形材料の粘度特性を再度測定する（ステップＳ２１４）。その後、コントローラ４０は、ステップＳ２０８に戻り、ステップＳ２１４で測定した粘度特性を含む成形条件を用意し、ステップＳ２１０以降の処理を再度実行し、材料供給部８１の供給速度の算出を再度行う。収束判定を行うことで、信頼性がさらに高くなる。

一方、ステップＳ２１２において算出結果が収束している場合（ステップＳ２１２、ＹＥＳ）、コントローラ４０は、ステップＳ２１６に進む。

コントローラ４０は、材料供給部８１の供給速度の算出結果が実際の成形条件として適切か否かをチェックする（ステップＳ２１６）。例えばコントローラ４０は、材料供給部８１の供給速度が閾値を超えていれば計量時間が冷却時間を超えており冷却工程中に計量工程が終わらないので不適切とし、材料供給部８１の供給速度が閾値以下の場合に適切とする。そして、コントローラ４０は、チェック結果に基づいて、算出に用いた成形条件の適否を判断する。

ステップＳ２１６において算出結果が実際の成形条件として不適切な場合（ステップＳ２１６、ＮＯ）、コントローラ４０は、算出に用いた成形条件を不適切と判断し（ステップＳ２１８）、スクリュ２０の回転数を許容範囲内で再設定する（ステップＳ２２０）。その後、コントローラ４０は、ステップＳ２０２に戻り、ステップＳ２２０で再設定したスクリュ２０の回転数を含む成形条件を用意し、ステップＳ２０４以降の処理を続行する。実用的な成形条件が算出できる。

一方、ステップＳ２１６において算出結果が実際の成形条件として適切な場合（ステップＳ２１６、ＹＥＳ）、コントローラ４０は、算出に用いた成形条件を適切と判断し（ステップＳ２２２）、ステップＳ２２４に進む。

コントローラ４０は、材料供給部８１の供給速度の算出結果に基づいて、圧力上昇位置での成形材料の温度を推定する（ステップＳ２２４）。成形材料の温度は、シリンダ１１からの伝熱、せん断による発熱などに依存する。

続いて、コントローラ４０は、圧力上昇位置での成形材料の推定温度が適切な温度範囲内か否かを判定する（ステップＳ２２６）。例えば、圧力上昇位置Ｓ２での成形材料の温度が適切な温度範囲の下限温度よりも低い場合、成形材料が固すぎて成形材料の混練が上手くできなかったり、成形材料に高いせん断応力が加わりせん断発熱により成形材料に焼けが生じたりする。適切な温度範囲には、上限温度が設定されてもよいし、設定されなくてもよい。適切な温度範囲は、コントローラ４０のＲＯＭ４２または記憶部４４などに予め記憶されたものを読み出して用いる。

ステップＳ２２６において推定温度が適切な温度範囲内にないと判定された場合（ステップＳ２２６、ＮＯ）、混練不足や焼けなどの問題を解決するため、（８）シリンダ１１の温度を再設定する（ステップＳ２２８）。その後、コントローラ４０は、ステップＳ２０２に戻り、ステップＳ２２８で再設定したシリンダ１１の温度を含む成形条件を用意し、ステップＳ２０４以降の処理を続行する。成形材料を十分に混練でき、焼けを抑制できる成形条件が得られる。

尚、ステップＳ２２６において推定温度が適切な温度範囲内にないと判定された場合、（１）材料供給部８１の供給速度（フィードスクリュ８５の回転数）、（４）スクリュ２０の背圧Ｐ０、（８）シリンダ１１の温度から選ばれる任意の条件を再設定してよい。このとき、複数の条件を再設定してもよく、その組合せは特に限定されない。

一方、ステップＳ２２６において推定温度が適切な温度範囲内にあると判定された場合（ステップＳ２２６、ＹＥＳ）、算出した成形条件で良質な成形品が安定して得られるので、コントローラ４０は処理を終了する。

尚、図７に示す処理において、各ステップの順序は変更可能である。例えば、材料供給部８１の供給速度の算出結果が実際の成形条件として適切か否かをチェックするステップＳ２１６は、材料供給部８１の供給速度の算出結果が収束しているか否かをチェックするステップＳ２１２よりも先に行われてもよい。

以上、射出成形機の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で、種々の変形、改良が可能である。

例えば、上記実施形態の材料供給部は、フィードスクリュを含むが、真空ローダを含んでもよく、その構成は特に限定されない。また、材料供給部は、供給速度を制御しないものであってもよく、成形材料供給口１４に接続されるホッパで構成されてもよい。

また、上記実施形態の射出装置は、スクリュ２０とフィードスクリュ８５とを同期して回転させるが、別々に回転させてもよい。例えば、計量工程の一部（例えば前半）のみにおいて、フィードスクリュ８５を回転させてもよい。つまり、上記実施形態では、材料供給部８１の供給時間と、計量時間とが同じであるが、異なってもよい。

また、上記実施形態の射出装置は、スクリュ・インライン方式のものであるが、スクリュ・プリプラ方式のものでもよい。スクリュ・プリプラ方式では、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。スクリュ・プリプラ方式では、可塑化シリンダ内にスクリュが配設される。

２ 射出成形機
１０ 射出装置
１１ シリンダ
２０ スクリュ
２１ スクリュ本体
２２ 射出部
２３ フライト部
２４ 圧力部
２６ ねじ溝
４０ コントローラ（設定支援装置）
４５ 入力部
４６ 表示部
６０ 駆動装置
６１ 計量モータ
７１ 射出モータ
８１ 材料供給部
８３ フィードシリンダ
８５ フィードスクリュ
８６ フィードモータ

Claims (10)

1. シリンダと、
   該シリンダ内に成形材料を供給する材料供給部と、
   前記シリンダ内において回転自在に且つ軸方向に進退自在に配設されるスクリュと、
   成形条件の設定を支援する設定支援装置とを備え、
   前記材料供給部は、前記スクリュの回転と同期して、指令値に応じた供給速度で前記シリンダ内に成形材料を供給するものであり、
   前記設定支援装置は、前記スクリュに形成される溝に沿って送られる成形材料の前記スクリュにおける圧力上昇位置を決める複数の成形条件のうちの前記スクリュの回転数および前記供給速度の一方に基づいて、前記圧力上昇位置が目標位置となる、前記回転数および前記供給速度の他方を算出する、射出成形機。
2. 前記設定支援装置は、前記材料供給部の供給速度に基づいて、前記圧力上昇位置が目標位置となる前記スクリュの回転数を算出する、請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記設定支援装置は、前記スクリュの回転数に基づいて、前記圧力上昇位置が目標位置となる前記材料供給部の供給速度を算出する、請求項１に記載の射出成形機。
4. 前記設定支援装置は、前記回転数および前記供給速度の前記他方の算出結果が実際の成形条件として適切か否かをチェックする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の射出成形機。
5. 前記設定支援装置は、チェック結果に基づいて、前記回転数および前記供給速度の前記他方の算出に用いた前記回転数および前記供給速度の前記一方の適否を判断する、請求項４に記載の射出成形機。
6. 前記設定支援装置は、前記回転数および前記供給速度の前記他方の算出結果を含む条件で測定された前記成形材料の粘度特性に基づいて、前記回転数および前記供給速度の前記他方の算出を再度行う、請求項１〜５のいずれか１項に記載の射出成形機。
7. 前記設定支援装置は、前記回転数および前記供給速度の前記他方の算出結果が予め定められた許容範囲内に収束しているか否かを判定する、請求項６に記載の射出成形機。
8. 前記設定支援装置は、前記回転数および前記供給速度の前記他方の算出結果に基づいて目標の前記圧力上昇位置での前記成形材料の温度を推定する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の射出成形機。
9. 前記設定支援装置は、前記目標の前記圧力上昇位置での成形材料の推定温度が予め定められた適切な温度範囲内か否かをチェックする、請求項８に記載の射出成形機。
10. シリンダと、該シリンダ内に成形材料を供給する材料供給部と、前記シリンダ内において回転自在に且つ軸方向に進退自在に配設されるスクリュとを備え、前記材料供給部は前記スクリュの回転と同期して、指令値に応じた供給速度で前記シリンダ内に成形材料を供給するものである射出成形機の設定を支援する設定支援装置であって、
    前記スクリュに形成される溝に沿って送られる成形材料の前記スクリュにおける圧力上昇位置を決める複数の成形条件のうちの前記スクリュの回転数および前記供給速度の一方に基づいて、前記圧力上昇位置が目標位置となる、前記回転数および前記供給速度の他方を算出する、射出成形機の設定支援装置。

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