(57)【要約】      （修正有）【課題】成形材料を加熱するためのシリンダ内の状況を簡単に知ることができる射出成形機の管理方法を提供する。【解決手段】成形材料を加熱するためのシリンダ１１を備える射出成形機２の管理方法であって、シリンダ１１内の樹脂が熱劣化して、炭化物などの異物がスクリュ２０に付着すると、あるとき異物が剥落して成形品に混入する。樹脂が熱劣化して炭化物などの異物が生成されるとき、樹脂の分解ガスが生成され、成形品の表面に分解ガスによる気泡が形成され、成形品の表面粗さが粗くなり、成形品の屈折率が低下する。成形品の屈折率と、シリン１１内の樹脂の劣化状況との間には相関関係があるので、シリンダ１１内の状況を簡単に知ることができ、また、成形品における異物の混入状況も簡単に知ることができる。【選択図】図１
2014083731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形材料を加熱するためのシリンダを備える射出成形機の管理方法であって、
基準の屈折率に対する成形品の屈折率の比率に基づいて、前記シリンダ内の状況を監視する、射出成形機の管理方法。
【請求項２】
成形材料を加熱するためのシリンダと、
基準の屈折率に対する成形品の屈折率の比率に基づいて、前記シリンダ内の状況を監視するモニタ装置とを備える、射出成形機。
【請求項３】
前記モニタ装置は、監視結果に基づいて、成形条件を評価する、請求項２に記載の射出成形機。
【請求項４】
前記モニタ装置は、監視結果に基づいて、成形条件を調整する、請求項２又は３に記載の射出成形機。
【請求項５】
前記モニタ装置は、監視結果を表示部で表示させる、請求項２〜４のいずれか１項に記載の射出成形機。
【請求項６】
前記モニタ装置は、前記シリンダ内の状況が不良の場合、警告を出力する装置を動作させる、請求項２〜５のいずれか１項に記載の射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機の管理方法、および射出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機は、成形材料としての樹脂を加熱するためのシリンダと、シリンダ内に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。スクリュのねじ溝内に供給された樹脂は、スクリュの回転に伴って前方に送られると共に、シリンダからの熱などによって徐々に溶融される。溶融された樹脂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溶融樹脂は、シリンダの前端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。充填された溶融樹脂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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３５１６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
シリンダ内の成形材料が熱劣化し、炭化物などの異物がスクリュに付着すると、あるとき異物が剥落して成形品に混入する。
【０００５】
しかしながら、シリンダ内の状況は、シリンダを分解しないと分からなかった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、シリンダ内の状況を簡単に知ることができる射出成形機の管理方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、
成形材料を加熱するためのシリンダを備える射出成形機の管理方法であって、
成形品の屈折率と、基準の屈折率との比率に基づいて、前記シリンダ内の状況を監視する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、シリンダ内の状況を簡単に知ることができる射出成形機の管理方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態の射出成形機を示す図である。
【図２】図１の駆動装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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、樹脂の射出方向を前方とし、樹脂の射出方向とは反対方向を後方として説明する。
【００１１】
射出成形機は、固定金型及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、金型装置内に溶融樹脂を流し込む充填工程、流し込んだ樹脂に圧力をかける保圧工程、保圧工程後に金型装置内で樹脂を固化させる冷却工程、次の成形品のための溶融樹脂を計量する計量工程、金型装置を開く型開き工程、及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。
【００１２】
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、型締装置及び射出装置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、及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、型締め及び型開きを行う。型締装置は、電動モータ及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、リニアモータ及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。
【００１３】
射出装置１０は、成形材料としての樹脂を加熱するためのシリンダ１１と、該シリンダ１１の前端に配設されたノズル１２と、シリンダ１１内に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、シリンダ１１を加熱する加熱源としてのヒータｈ１１〜ｈ１３と、シリンダ１１の後方に配設された駆動装置６０とを含む。
【００１４】
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、及びフライト部２３の前端に対して着脱自在に配設された圧力部材２４を備える。フライト部２３は、棒状の本体部２３ａ、及び該本体部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に沿って螺旋状のねじ溝２６が形成される。フライト部２３の後端から前端にかけて、ねじ溝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。
【００１５】
尚、圧力部材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く、スクリュ本体２１は後端から前端にかけて、樹脂が供給される供給部、供給された樹脂を圧縮させながら溶融させる圧縮部、溶融された樹脂を一定量ずつ計量する計量部として区別されてもよい。ねじ溝の深さは、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。
【００１６】
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、及び圧力部材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。
【００１７】
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の後方から前方に樹脂が送られる。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、樹脂の逆流が防止される。
【００１８】
シリンダ１１の後端の近傍には、成形材料供給口としての樹脂供給口１４が形成され、該樹脂供給口１４は、スクリュ２０をシリンダ１１内における前進限位置に置いた状態において、ねじ溝２６の後端部と対向する箇所に形成される。樹脂供給口１４には、シリンダ１１内に樹脂を供給する材料供給装置８１が取り付けられる。
【００１９】
材料供給装置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、及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。
【００２０】
ホッパ８２内からフィードシリンダ８３内に供給された樹脂は、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のねじ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内に送られた樹脂は、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内に供給された樹脂は、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、樹脂は、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。
【００２１】
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内でスクリュ２０を回転させる駆動源としての計量モータ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、及び固定子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のねじ溝２６内に供給された樹脂が前方に送られる。
【００２２】
駆動装置６０は、シリンダ１１内でスクリュ２０を軸方向に移動させる駆動源としての射出モータ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が進退されるとき、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。
【００２３】
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。
【００２４】
次に、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の動作や材料供給装置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、及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。
【００２５】
計量工程では、計量モータ６１を駆動し、スクリュ２０を回転させる。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を回転させてよく、成形時にスクリュ２０とフィードスクリュ８５とは同期して回転されてよい。スクリュ２０の回転数が設定回転数になるように計量モータ６１に電流が供給され、また、フィードスクリュ８５の回転数が設定回転数になるようにフィードモータ８６に電流が供給される。
【００２６】
スクリュ２０の設定回転数、及びフィードスクリュ８５の設定回転数は、それぞれ、一定であってよい。つまり、スクリュ２０の設定回転数と、フィードスクリュ８５の設定回転数との比率（同期率）は、一定であってよい。
【００２７】
尚、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、それぞれ、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。また、同期率は、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。
【００２８】
ホッパ８２からフィードシリンダ８３内に供給された樹脂は、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のねじ溝に沿って前進させられる。フィードスクリュの前端から案内部８４内に送られた樹脂は、案内部８４内を落下し、シリンダ１１内に供給される。
【００２９】
シリンダ１１内に供給された樹脂は、樹脂供給口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。スクリュ２０のねじ溝２６内に樹脂が密に充填されることはなく、ねじ溝２６内の樹脂の状態は疎の状態（飢餓状態）とされる。よって、材料供給装置８１による樹脂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樹脂の量が増える。
【００３０】
シリンダ１１内に供給された樹脂は、スクリュ２０の回転に伴ってスクリュ２０のねじ溝２６に沿って前進させられると共に、ヒータｈ１１〜ｈ１３によって加熱され、溶融される。また、樹脂は、スクリュ本体２１における樹脂の圧力上昇開始位置からスクリュ本体２１の前端にかけて、次第に加圧される。圧力上昇開始位置は、圧力部材２４から後方に所定の距離だけ離れた位置にあり、スクリュ２０の回転数と、フィードスクリュ８５の回転数との比率（同期率）などに応じて変位する。圧力部材２４から所定範囲内の距離に圧力上昇開始位置があると、樹脂の溶融状態が安定化し、成形品の重量が安定化する。
【００３１】
スクリュ２０のねじ溝２６に沿って前進された樹脂は、圧力部材２４とシリンダ１１との間の樹脂流路を通過し、その間に混練された後、シリンダ１１とロッド部３２との間の樹脂流路を通過して前進させられ、スクリュ２０の前方に送られ、シリンダ前部に蓄積される。スクリュ２０の前方に溶融樹脂が蓄積されるにつれ、スクリュ２０は後退する。
【００３２】
計量工程では、射出モータ７１を駆動して、スクリュ２０に背圧を加え、スクリュ２０の急激な後退を抑制する。これにより、樹脂の混練性が向上し、また、樹脂中のガスが後方に逃げやすくなる。スクリュ２０の背圧が設定背圧になるように、射出モータ７１に電流が供給される。
【００３３】
スクリュ２０を後退させる間、コントローラ４０は図示されない位置センサでスクリュ２０の位置を監視する。スクリュ２０が計量完了位置まで後退し、スクリュ２０の前方に所定量の樹脂が蓄積されると、計量モータ６１の駆動が停止され、スクリュ２０の回転が停止され、計量工程が完了する。計量工程の完了と同時に、フィードモータ８６の駆動が停止され、フィードスクリュ８５の回転が停止されてよい。
【００３４】
充填工程では、射出モータ７１を駆動し、スクリュ２０を前進させ、型締め状態の金型装置内のキャビティ空間に樹脂を押し込む。スクリュ２０が樹脂を前方に押す圧力（樹脂の充填圧）は、ロードセル７４により反力として検出される。キャビティ空間に充填された樹脂は冷却によって収縮するため、収縮分の樹脂を補充すべく、保圧工程では、樹脂の充填圧が設定圧になるように、射出モータ７１に電流が供給される。
【００３５】
ところで、シリンダ１１内の樹脂が熱劣化して、炭化物などの異物がスクリュ２０に付着すると、あるとき異物が剥落して成形品に混入する。樹脂が熱劣化して炭化物などの異物が生成されるとき、樹脂の分解ガスが生成される。分解ガスの大部分は後方に送られ樹脂供給口１４などから排気されるが、分解ガスの一部は溶融樹脂と共にノズル１２から金型装置内に充填される。すると、成形品の表面に分解ガスによる気泡が形成され、成形品の表面粗さが粗くなり、成形品の屈折率が低下する。このように、成形品の屈折率と、シリンダ１１内の樹脂の劣化状況との間には相関関係がある。
【００３６】
そこで、本実施形態のコントローラ４０は、基準の屈折率ｎ０に対する成形品の屈折率ｎの比率（ｎ／ｎ０×１００）に基づいて、シリンダ１１内の状況を監視するモニタ装置として機能する。成形品の屈折率と、シリンダ１１内の樹脂の劣化状況との間には相関関係があるので、シリンダ１１内の状況を簡単に知ることができ、また、成形品における異物の混入状況も簡単に知ることができる。
【００３７】
尚、本実施形態では、コントローラ４０がモニタ装置を兼ねるが、モニタ装置は、射出装置１０の動作や材料供給装置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い。
【００３８】
成形品の屈折率ｎの測定方法は、一般的な方法でよく、例えばアッベ法などが用いられる。成形品が複屈折性を有する場合、成形品の屈折率ｎは平均屈折率を意味する。成形品の屈折率ｎの測定は、基準の屈折率ｎ０の測定と同じ波長の光を用いて、同じ温度で行われればよく、特に限定されないが、例えばフラウンホーファーのｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を用いて室温（２５℃）で行われる。成形品の屈折率ｎは、金型装置から取り出した成形品の表面を研磨せずに測定される。
【００３９】
成形品の屈折率ｎの測定結果は、ネットワーク等を介して屈折率測定器からコントローラ４０に入力されてもよいし、測定結果を見たユーザの入力操作を受け付ける入力部４５を介してコントローラ４０に入力されてもよい。屈折率の測定は、成形品の全数又は一部について行われ、シリンダ１１内の状況は、常時又は定期的に監視される。
【００４０】
基準の屈折率ｎ０は、ＲＯＭ４４又は記憶部４４などに記憶されたものを読み出して用いる。基準の屈折率ｎ０は、シリンダ１１内の状況が最適な状況のときの成形品の測定値でもよいし、樹脂メーカのカタログ値でもよい。基準の屈折率ｎ０は、樹脂の種類や成形品の種類などに応じて設定されてよい。
【００４１】
成形品の屈折率ｎの測定結果がコントローラ４０に入力されると、コントローラ４０は上記比率（ｎ／ｎ０×１００）を算出し、算出結果に基づいて、シリンダ１１内の状況を推定する。例えば、比率（ｎ／ｎ０×１００）が所定値未満であれば、樹脂の熱劣化が進んでおり、シリンダ１１内の状況が悪いと推定する。一方、比率（ｎ／ｎ０×１００）が上記所定値以上であれば、樹脂の熱劣化が進んでおらず、シリンダ１１内の状況が良いと推定する。所定値は、樹脂の種類や成形品の種類などに応じて設定されてもよい。なお、比率（ｎ／ｎ０×１００）は数値で表されるため、シリンダ１１内の状況の数値化も可能である。
【００４２】
コントローラ４０は、監視結果（シリンダ１１内の状況）に基づいて、成形条件を評価してもよい。成形条件としては、例えばシリンダ１１の設定温度、スクリュ２０の設定回転数などが挙げられる。シリンダ１１の設定温度が低くなるほど、シリンダ１１内で樹脂が熱劣化しにくく、シリンダ１１内の状況が良くなる。また、スクリュ２０の回転数が大きいほど、計量時間が短くなり、成形サイクルが速くなり、樹脂のシリンダ滞留時間が短く、シリンダ１１内で樹脂が熱劣化しにくく、シリンダ１１内の状況が良くなる。このように、成形条件がシリンダ１１内の状況に影響を与えるので、シリンダ１１内の状況に基づいて成形条件を評価することができる。例えば、比率（ｎ／ｎ０×１００）が所定値未満であれば、樹脂の熱劣化が進んでおり、シリンダ１１内の状況が悪いので、成形条件が悪いと評価する。一方、比率（ｎ／ｎ０×１００）が上記所定値以上であれば、樹脂の熱劣化が進んでおらず、シリンダ１１内の状況が良いので、成形条件が良好と評価する。なお、比率（ｎ／ｎ０×１００）は数値で表されるので、成形条件の評価の数値化も可能である。
【００４３】
コントローラ４０は、監視結果（シリンダ１１内の状況）に基づいて、成形条件を調整してもよい。例えば、比率（ｎ／ｎ０×１００）が所定値未満であれば、樹脂の熱劣化が進んでおり、シリンダ１１内の状況が悪いので、成形条件が変更される。変更される成形条件は、シリンダ１１の設定温度、スクリュ２０の設定回転数の少なくとも一方であってよい。シリンダ１１の設定温度が低温に変更されると、シリンダ１１内で樹脂が熱劣化しにくくなり、シリンダ１１内の状況が改善される。また、スクリュ２０の設定回転数が大きい値に変更されると、樹脂のシリンダ滞留時間が短く、シリンダ１１内で樹脂が熱劣化しにくくなり、シリンダ１１内の状況が改善される。シリンダ１１の設定温度、スクリュ２０の設定回転数のいずれを変更するかは、他の成形条件（樹脂の種類を含む）に基づいて決められる。また、成形条件をどの程度変更するかは、比率（ｎ／ｎ０×１００）と所定値との差に基づいて決められ、差が大きくなるほど、成形条件が大きく変更される。一方、比率（ｎ／ｎ０×１００）が上記所定値以上であれば、樹脂の熱劣化が進んでおらず、シリンダ１１内の状況が良いので、成形条件は変更されない。成形条件の調整を繰り返し行うことで、成形条件が最適化できる。
【００４４】
尚、コントローラ４０は、成形条件を変更する前に、成形条件を変更してよいか否かを確認する確認画像を表示部４６で表示させてもよい。確認画像を見たユーザが入力部４５で所定の入力を行うと、変更後の成形条件で成形動作が行われる。
【００４５】
コントローラ４０は、監視結果（シリンダ１１内の状況）を表示部４６で表示させてもよい。表示部４６を見たユーザが、シリンダ１１内の状況を知ることができる。
【００４６】
コントローラ４０は、シリンダ１１内の状況が不良の場合、警告を出力する装置を動作させてよい。警告を出力する装置としては、例えば表示部４６、警告ブザー、警告ランプなどが用いられる。ユーザの注意を喚起できる。
【００４７】
以上、射出成形機の管理方法、および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。
【００４８】
例えば、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、プリプラ方式のものでもよい。プリプラ方式では、可塑化シリンダ内で溶融された樹脂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溶融樹脂を射出する。プリプラ方式では、請求項１に記載のシリンダは、可塑化シリンダ、射出シリンダのいずれでもよい。
【００４９】
また、上記実施形態の射出装置は、材料供給装置８１を有するが、材料供給装置８１の代わりに、成形材料を収容するホッパを有してもよく、ホッパの下端から樹脂供給口に樹脂を供給してもよい。
【符号の説明】
【００５０】
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  圧力部材
２６  ねじ溝
４０  コントローラ（モニタ装置）
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  材料供給装置
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
【図１】
2014083731.tif 000003
【図２】
2014083731.tif 000004