(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融した成形材料の溶湯を計量するために計量完了位置（ＤＭ）まで後退させたスクリュ（２）を射出のための射出位置（０）に向けて前進させ、所定の位置（Ｄ２）に到達するまでに、ノズル（４）に形成されたコールドプラグ（１９）を、コールドプラグ抜去力（Ｐ１２）以上の射出圧力によって、溶湯とともにノズル（４）から金型（３０，４０）のキャビティ（４１，４２，４３）内に射出する金属射出成形機の制御装置において、
前記所定の位置（Ｄ２）における射出圧力が設定圧力閾値（Ｐ２２）以上である場合には、前記コールドプラグ（１９）が正常には抜けないものと判断し、後続の工程を実行せずに、コールドプラグが抜けない場合の処理に移行する制御部（５０）を有することを特徴とする金属射出成形機の制御装置。
【請求項２】
溶融した成形材料の溶湯を計量するために計量完了位置（ＤＭ）まで後退させたスクリュ（２）を射出のための射出位置（０）に向けて前進させ、所定の位置（Ｄ２）に到達するまでに、ノズル（４）に形成されたコールドプラグ（１９）を、コールドプラグ抜去力（Ｐ１２）以上の射出圧力によって、溶湯とともにノズル（４）から金型（３０，４０）のキャビティ（４１，４２，４３）内に射出する金属射出成形機の制御装置において、
前記所定の位置（Ｄ２）におけるスクリュ（２）の速度が設定速度閾値（Ｖ２２）以下である場合には、前記コールドプラグ（１９）が正常には抜けないものと判断し、後続の工程を実行せずに、コールドプラグ（１９）が抜けない場合の処理に移行する制御部（５０）を有することを特徴とする金属射出成形機の制御装置。
【請求項３】
溶融した成形材料の溶湯を計量するために計量完了位置（ＤＭ）まで後退させたスクリュ（２）を射出のための射出位置（０）に向けて前進させ、所定の位置（Ｄ２）に到達するまでに、ノズル（４）に形成されたコールドプラグ（１９）を、コールドプラグ抜去力（Ｐ１２）以上の射出圧力によって、溶湯とともにノズル（４）から金型（３０，４０）のキャビティ（４１，４２，４３）内に射出する金属射出成形機の制御装置において、
射出位置（０）に向けてスクリュ（２）を前進させた後、規定時間内にスクリュ（２）が射出位置に対する所定の位置に到達していない場合には、前記コールドプラグ（１９）が正常には抜けないものと判断し、後続の工程を実行せずに、コールドプラグ（１９）が抜けない場合の処理に移行する制御部（５０）を有することを特徴とする金属射出成形機の制御装置。
【請求項４】
溶融した成形材料の溶湯を計量するために計量完了位置（ＤＭ）まで後退させたスクリュ（２）を射出のための射出位置（０）に向けて前進させ、所定の位置（Ｄ２）に到達するまでに、ノズル（４）に形成されたコールドプラグ（１９）を、コールドプラグ抜去力（Ｐ１２）以上の射出圧力によって、溶湯とともにノズル（４）から金型（３０，４０）のキャビティ（４１，４２，４３）内に射出する金属射出成形機の制御装置において、
射出時に前記ノズル（４）の温度が所定の温度だけ正常に上昇しない場合には、前記コールドプラグ（１９）が正常には抜けないものと判断し、後続の工程を実行せずに、コールドプラグ（１９）が抜けない場合の処理に移行する制御部（５０）を有することを特徴とする金属射出成形機の制御装置。
【請求項５】
溶融した成形材料の溶湯を計量するために計量完了位置（ＤＭ）まで後退させたスクリュ（２）を射出のための射出位置（０）に向けて前進させ、所定の位置（Ｄ２）に到達するまでに、ノズル（４）に形成されたコールドプラグ（１９）を、コールドプラグ抜去力（Ｐ１２）以上の射出圧力によって、溶湯とともにノズル（４）から金型（３０，４０）のキャビティ（４１，４２，４３）内に射出する金属射出成形機の制御装置において、
射出時に前記金型（３０，４０）内の温度または圧力が上昇しない場合には、前記コールドプラグ（１９）が正常には抜けないものと判断し、後続の工程を実行せずに、コールドプラグ（１９）が抜けない場合の処理に移行する制御部（５０）を有することを特徴とする金属射出成形機の制御装置。
【請求項６】
前記制御部（５０）は、コールドプラグ（１９）が抜けない場合の処理として、成形材料（１８）の新たな供給を停止させる請求項１ないし５のいずれかに記載の金属射出成形機の制御装置。
【請求項７】
前記制御部（５０）は、前記成形材料（１８）の新たな供給の停止とともに、警報の発生、および、ノズルを金型に当接させたままで、射出時に前記コールドプラグ（１９）がノズル（４）から抜ける程度にノズル（４）を昇温させるとともに、スクリュ（２）を計量完了位置（ＤＭ）に後退させ、射出動作を再度実行させる請求項６記載の金属射出成形機の制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の金属射出成形機の制御装置を備えてなる金属射出成形機。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の金属射出成形機の制御装置を有し、スクリュのかわりにプランジャを用いて射出し、シリンダへの給湯器を別に備えてなる金属射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属射出成形機に関し、特に、インライン式射出成形機の形態をなし、溶融した成形材料の溶湯を計量するために計量完了位置まで後退させたスクリュを射出のための射出位置に向けて前進させ、所定の位置に到達するまでに、ノズルに形成されたコールドプラグを、コールドプラグ抜去力以上の射出圧力によって、溶湯とともにノズルから金型のキャビティ内に射出する金属射出成形機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、従来の金属射出成形機の射出前におけるノズルの付近の状態を示す図である。金属射出成形機の典型であるインライン式射出成形機のシリンダバレル１０１の周囲にはヒータ１０５およびヒータ１０５による加熱温度を検出する温度センサ１１４が配置され、先端にはノズル１０４が配置されている。ノズル１０４の周囲には、ノズルヒータ１２３（あるいは、誘導加熱要素）およびノズル１０４の温度を検出する温度センサ１２４が配置されている。図１０の場合、射出前なので、ノズル１０４においては、一旦溶融した成形材料（溶湯）が冷却してコールドプラグ１１９を形成しており、ノズル１０４の先端は、固定側型盤１２０を貫通して、固定側金型１３０のスプル孔１３１に当接している。また、固定側金型１３０の温度は、温度センサ１３４によって検出される。可動側金型１４０は、固定側金型１３０に当接して両者の間にコールドプラグキャッチャ１４１を含むキャビティを形成している。この場合、コールドプラグキャッチャ１４１は、可動側金型１４０に形成された凹部であり、コールドプラグ１１９は、射出時の最初の大きな射出圧力により射出されるので、コールドプラグキャッチャ１４１はこれを受け取り保持する。さらに、可動側金型１４０には、射出成形および型開きの後に、成型品を可動側金型１４０から分離するためのエジェクタピン１４４，１４５が配置されている。
【０００３】
上述したように、射出時にノズル１０４にはコールドプラグ１１９が形成されているので、シリンダバレル１０１の中に配置されたスクリュが高速前進して溶湯をノズル１０４の方に押圧し、ノズル１０４の先端部分に形成されたコールドプラグ１１９を金型の中のコールドプラグキャッチャ１４１まで押し出すとともに、溶湯を金型のキャビティの中に充填する。しかし、ノズル１０４、特に、その先端の温度にばらつきにより、温度が低いと、コールドプラグ１１９が硬くなり過ぎて抜けなくなることが発生する。コールドプラグ１１９が抜けないと、金型の中に溶湯は射出されず、そのサイクルは不良となる。この場合、コールドプラグ１１９が抜けて射出が良好になされたか否かは、射出工程に続く冷却工程、および計量工程が完了して、金型が開き、成型品取り出しロボットが金型内に入って成型品の取り出し動作を行ったときに、取り出し機に装着された製品検知センサが反応しないことにより、初めて不良状態が検知され、警報の発生や成形サイクルの停止等が行われている。この後にオペレータによる回復処理が行われて成形が再開可能となる。
【０００４】
上述の工程の一例を示したのが図１１のフローチャートである。すなわち、型閉め（Ｓ８１）および射出（Ｓ８２）を行い、コールドプラグ抜けはＯＫであったかＮＧであったか判断する（Ｓ８３）。ＯＫであれば、冷却・計量・チップ供給（Ｓ８４）、型開き（Ｓ８５）、製品取り出し（Ｓ８６）、離型剤噴霧（Ｓ８７）を順次に行い、成形完了であるか否かを判断し（Ｓ８８）、完了していれば終了し、完了していなければ、ステップＳ８１に戻る。ステップＳ８３において、コールドプラグ抜けがＮＧであると判断された場合には、冷却・計量・チップ供給を行わず（Ｓ９１）、型開き（Ｓ９２）、製品取り出し（Ｓ９３）を行い、製品無しを検出するので、警報などを発して待機状態になり（Ｓ９４）、回復処理が完了したか否かを判断し（Ｓ９５）、完了したらステップＳ８１に戻る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の金属射出成形機は、コールドプラグが抜けて射出が良好になされたか否かを判断する場合、射出工程に続く冷却工程、および計量工程が完了して、金型が開き、成型品取り出しロボットが金型内に入って成型品の取り出し動作を行ったときに、取り出し機に装着された製品検知センサが反応しないことにより、初めて不良状態が検知されるので、不良発生に対する対応が遅れるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決すべくなされたものであって、射出成形工程において、コールドプラグが正常に抜けて射出が良好になされたか否かを判断することができ、不良発生に対する対応が速やかに行える金属射出成形機及びその制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するために、本発明は、溶融した成形材料の溶湯を計量するために計量完了位置（ＤＭ）まで後退させたスクリュ（２）を射出のための射出位置（０）に向けて前進させ、所定の位置（Ｄ２）に到達するまでに、ノズル（４）に形成されたコールドプラグ（１９）を、コールドプラグ抜去力（Ｐ１２）以上の射出圧力によって、溶湯とともにノズル（４）から金型（３０，４０）のキャビティ（４１，４２，４３）内に射出する金属射出成形機の制御装置において、前記所定の位置（Ｄ２）における射出圧力が設定圧力閾値（Ｐ２２）以上である場合には、前記コールドプラグ（１９）が正常には抜けないものと判断し、後続の工程を実行せずに、コールドプラグが抜けない場合の処理に移行する制御部（５０）を有する。
【０００８】
このような構成によれば、制御部（５０）は、射出時にスクリュ（２）がコールドプラグ（１９）が抜けているべき所定の位置（Ｄ２）に到達しても、射出圧力が設定圧力閾値（Ｐ２２）以上である場合には、コールドプラグ（１９）が正常に抜けていないと判断できる。その場合、後続の工程を実行せずに、コールドプラグが抜けない場合の処理に移行するので、無駄に時間や成形材料を費やすことがない。
【０００９】
また、本発明は、溶融した成形材料の溶湯を計量するために計量完了位置（ＤＭ）まで後退させたスクリュ（２）を射出のための射出位置（０）に向けて前進させ、所定の位置（Ｄ２）に到達するまでに、ノズル（４）に形成されたコールドプラグ（１９）を、コールドプラグ抜去力（Ｐ１２）以上の射出圧力によって、溶湯とともにノズル（４）から金型（３０，４０）のキャビティ（４１，４２，４３）内に射出する金属射出成形機の制御装置において、前記所定の位置（Ｄ２）におけるスクリュ（２）の速度が設定速度閾値（Ｖ２２）以下である場合には、前記コールドプラグ（１９）が正常には抜けないものと判断し、後続の工程を実行せずに、コールドプラグ（１９）が抜けない場合の処理に移行する制御部（５０）を有する。
【００１０】
このような構成によれば、制御部（５０）は、射出時にスクリュ（２）がコールドプラグ（１９）が抜けているべき所定の位置（Ｄ２）に到達しても、スクリュ（２）の速度が設定速度閾値（Ｖ２２）以下である場合には、コールドプラグ（１９）が正常に抜けていないと判断できる。その場合、後続の工程を実行せずに、コールドプラグが抜けない場合の処理に移行するので、無駄に時間や成形材料を費やすことがない。
【００１１】
また、本発明は、溶融した成形材料の溶湯を計量するために計量完了位置（ＤＭ）まで後退させたスクリュ（２）を射出のための射出位置（０）に向けて前進させ、所定の位置（Ｄ２）に到達するまでに、ノズル（４）に形成されたコールドプラグ（１９）を、コールドプラグ抜去力（Ｐ１２）以上の射出圧力によって、溶湯とともにノズル（４）から金型（３０，４０）のキャビティ（４１，４２，４３）内に射出する金属射出成形機の制御装置において、射出位置（０）に向けてスクリュ（２）を前進させた後、規定時間内にスクリュ（２）が射出位置に対する所定の位置に到達していない場合には、前記コールドプラグ（１９）が正常には抜けないものと判断し、後続の工程を実行せずに、コールドプラグ（１９）が抜けない場合の処理に移行する制御部（５０）を有する。
【００１２】
また、本発明は、溶融した成形材料の溶湯を計量するために計量完了位置（ＤＭ）まで後退させたスクリュ（２）を射出のための射出位置（０）に向けて前進させ、所定の位置（Ｄ２）に到達するまでに、ノズル（４）に形成されたコールドプラグ（１９）を、コールドプラグ抜去力（Ｐ１２）以上の射出圧力によって、溶湯とともにノズル（４）から金型（３０，４０）のキャビティ（４１，４２，４３）内に射出する金属射出成形機の制御装置において、射出時に前記ノズル（４）の温度が所定の温度だけ上昇しない場合には、前記コールドプラグ（１９）が正常には抜けないものと判断し、後続の工程を実行せずに、コールドプラグ（１９）が抜けない場合の処理に移行する制御部（５０）を有する。
【００１３】
また、本発明は、溶融した成形材料の溶湯を計量するために計量完了位置（ＤＭ）まで後退させたスクリュ（２）を射出のための射出位置（０）に向けて前進させ、所定の位置（Ｄ２）に到達するまでに、ノズル（４）に形成されたコールドプラグ（１９）を、コールドプラグ抜去力（Ｐ１２）以上の射出圧力によって、溶湯とともにノズル（４）から金型（３０，４０）のキャビティ（４１，４２，４３）内に射出する金属射出成形機の制御装置において、射出時に前記金型（３０，４０）内の温度または圧力が正常に上昇しない場合には、前記コールドプラグ（１９）が正常には抜けないものと判断し、後続の工程を実行せずに、コールドプラグ（１９）が抜けない場合の処理に移行する制御部（５０）を有する。
【００１４】
また、前記制御部（５０）は、コールドプラグ（１９）が抜けない場合の処理として、成形材料（１８）の新たな供給を停止させる。このことにより、成形材料（１８）を無駄に費やすことが無くなる。
【００１５】
さらに、本発明において、前記制御部（５０）は、前記成形材料（１８）の新たな供給の停止とともに、警報の発生、および、ノズルを金型に当接させたままで、射出時に前記コールドプラグ（１９）がノズル（４）から抜ける程度にノズル（４）を昇温させるとともに、スクリュ（２）を計量完了位置（ＤＭ）に後退させ、射出動作を再度実行させる。したがって、無駄な工程を経ずに、不具合のあった射出工程を直接に正常な状態に回復することができる。
【００１６】
また、本発明に係る金属射出成形機は、上述した制御装置を備えてなるものであり、さらに、スクリュのかわりにプランジャを用いて射出し、シリンダへの給湯器を別に備えてなるものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の金属射出成形機の典型であるインライン式射出成形機を示す構成図、図２は、図１の金属射出成形機において、溶湯を金型のキャビティに射出する前のノズルの近辺を詳細に示す拡大断面図、図３は、図１の金属射出成形機において溶湯を金型のキャビティに射出した時のノズルの近辺を詳細に示す拡大断面図、図４は、図１のスクリュ駆動装置がスクリュを駆動するための機構およびその動作を説明するための図、図５は、図４の射出ピストンが射出時にスクリュを駆動する際に、コールドプラグが正常に抜けた場合の射出圧力の変化およびスクリュ速度の変化を示すグラフ、図６は、図４の射出ピストンが射出時にスクリュを駆動する際に、コールドプラグが抜けなかった場合の射出圧力の変化およびスクリュ速度の変化を示すグラフ、図７は、射出時にコールドプラグが正常に抜けた場合の各工程におけるノズルの温度の変化を示すグラフ、図８は、射出時にコールドプラグが抜けなかった場合の各工程におけるノズルの温度の変化を示すグラフ、図９は、射出時にコールドプラグが抜けなかった場合の回復処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【００１８】
図１の金属射出成形機において、金属射出成形機の筒状のシリンダバレル１には、中心軸周りに回転可能、かつ、中心軸方向に移動可能なスクリュ２が収納されている。また、シリンダバレル１の先端部分には、溶融あるいは半溶融状態になった成形材料（以降、溶湯と記載する）をためるための貯蓄室３が形成され、さらに、その先には貯蓄室３に連結されたノズル４が配置されている。ノズル４は、固定側型盤２０を貫通して、その先端が固定側金型３０のスプル孔３１に当接している。固定側金型３０の温度は、温度センサ３４（例えば、熱電対）によって検出される（金型のキャビティに溶湯が射出された場合などにも温度センサ３４によって温度の上昇が検出される）。射出時において、可動側金型４０は、図１に示されるように、固定側金型３０に当接して、製品の成形のためのキャビティを形成する。
【００１９】
シリンダバレル１の周囲にはヒータ５が配置され、シリンダバレル１の後方部分には、成形材料をシリンダバレル１の中のスクリュ２の上に供給するための成形材料供給口８が設けられている。スクリュ２の先端より若干後方には、溶湯が貯蓄室３から後方に逆流するのを防止する逆流防止リング６が取り付けられている。すなわち、通常動作において、逆流防止リング６は、スクリュ２の回転により溶湯の所定量を貯蓄室３に送り込む計量時には、流路を広げて溶湯の貯蓄室３への送り込みを可能とさせ、送り込まれた溶湯を射出する溶湯射出時には、流路を閉じて貯蓄室３からの溶湯の逆流を防止する。
【００２０】
成形材料供給口８の上方には、制御指示がある毎に指示された規定量の成形材料（例えば、マグネシウム合金、亜鉛合金、鉛合金等）を計量して成形材料供給口８からシリンダバレル１の中に供給する成形材料供給用の容積式スクリュフィーダ９と、上記の成形材料を収納し、容積式スクリュフィーダ９に供給するホッパ１０とが配置されている。スクリュ２の後方には、制御指示に従ってスクリュ２を回転させるモータ１１と、スクリュ２に連結され、スクリュ２の位置データを出力するエンコーダ１２と、指示に従ってスクリュ２を前進または後退可能にさせるスクリュ駆動装置１３とが配置されている。制御部５０は、制御プログラムに従って、後述する種々のセンサ類１４，２４，２７，２８，３４，４６，４７からデータを読み取り、そのデータに基づいて上述の各部５，９，１１，１３および可動側金型４０の移動や加熱等に関する制御を行う。
【００２１】
この例においては、図２に示されるように、ヒータ５に近接して、ヒータ５の加熱温度を検出する温度センサ１４が配置されている。ノズル４の周囲には、ノズル４を加熱するノズルヒータ２３（あるいは、誘導加熱要素）と、ノズルヒータ２３の加熱温度を検出する温度センサ２４とが配置されている。固定側金型３０には、ノズル４から射出される溶湯をキャビティに導入するためのスプル孔３１が設けられるとともに、金型の温度を検出するための温度センサ３４が埋め込まれている。可動側金型４０においては、固定側金型３０のスプル孔３１に対向してコールドプラグキャッチャ４１が設けられている。コールドプラグキャッチャ４１は、可動側金型４０に形成された凹部である。ノズル４から溶湯が射出される前に、ノズル４の中において、溶湯がある程度冷却し凝固してコールドプラグ１９が形成され、通常、これが射出時の最初の大きな射出圧力により射出されるので、コールドプラグキャッチャ４１は、これを受け取り保持する。
【００２２】
上述のように溶湯がノズル４から射出されると、図３に示されるように、コールドプラグ１９をコールドプラグキャッチャ４１に残して、溶湯は、成型品キャビティ４２に流れ込み、成型品キャビティ４２を充填し、残余はオーバフロー部４３に流れ出る。この場合、充填される溶湯の圧力は、エジェクタプレート４９に植設されたエジェクタピン４４，４５の底部に埋め込まれた圧力センサ４６，４７によって検出される。したがって、溶湯の射出時の保圧やキャビティに射出された溶湯の圧力等は、この圧力センサ４６，４７のデータを参照して検出される。溶湯がキャビティ内に射出された後に金型の中で凝固すると、可動側金型４０は、成型品を保持したままで、固定側金型３０から離される。
【００２３】
成型品を保持した可動側金型４０が固定側金型３０から切り離された後に、可動側金型４０に設けられたエジェクタピン４４，４５が成型品を突き出し、成型品を可動側金型４０から分離させる。他方、このとき、ノズル４の中には、貯蓄室３から送られた溶湯が金型等に熱を奪われ冷却し、成型品のスプルから分離され、コールドプラグ１９として残る。このコールドプラグ１９により、金型からの成型品取り出し、および、離型剤噴霧工程等の期間において、シリンダパレル１の貯蓄室３から溶湯がノズル４を通って漏出しないようにしている。したがって、この期間において、溶湯は酸化燃焼を起こさないで貯蓄室３などに保持される。
【００２４】
スクリュ駆動装置１３は、図４に示されるように、射出シリンダ２５、射出ピストン２６、射出ピストン２６の後方の作動油供給路に配置された射出油圧センサ２７、射出ピストン２６の前方の作動油供給路に配置された背圧油圧センサ２８を有する。したがって、スクリュ２および溶湯に加えられる圧力は、図４に示されるように、射出油圧センサ２７と背圧油圧センサ２８との差分に関連して検出される。また、スクリュ２の位置は、エンコーダ１２の位置データから、スクリュ２の移動速度はエンコーダ１２の位置データの変化からそれぞれ検出される。
【００２５】
次に、上述の各部の制御に関する制御部５０の一連の制御動作について説明する。制御部５０は、計量時には図２に示されるように各部を設定する。すなわち、ノズル４は、コールドプラグ１９によって閉塞状態にされており、その先端は、固定側金型３０のスプル孔３１に当接している。制御部５０は、ヒータ５、容積式スクリュフィーダ９、モータ１１、スクリュ駆動装置１３、可動側金型４０等を制御し、温度センサ１４，２４，３４、圧力センサ４６，４７（図３）、エンコーダ１２のデータから計量開始の条件が満足されたことを検出すると、貯蓄室３へ所定の量の溶湯を計量するために、エンコーダのデータを参照してスクリュ２の位置を検出しつつ、スクリュ２に連結されたモータ１１を回転させる。
【００２６】
スクリュ２の回転により、溶湯は、逆流防止リング６を通過して、貯蓄室３に送り込まれる。溶湯は、貯蓄室３に送り込まれ、ノズル４を通過しようとするが、ノズル４がコールドプラグ１９によって閉塞されているので、通過できず、また、逆流しようとしても逆流防止リング６に通過を阻止されるので計量送り込み圧力程度では逆流できず、結局、スクリュ２を押し戻すこととなる。制御部５０は、スクリュ２が所定の距離だけ押し戻され、計量完了位置に到達したことを検出することで、ノズル４と逆流防止リング６との間に所望の量の溶湯が溜められたことを検知し、計量を完了する。
【００２７】
計量が完了すると、制御部５０は、エンコーダ１２のデータおよび油圧センサ２７，２８のデータを参照してスクリュ駆動装置１３に作動油の供給、すなわち、射出工程の開始を指示する。そこで、スクリュ駆動装置１３は、作動油を射出ピストン２６（図４）の後方、すなわち、油圧センサ２７のある射出側に供給し、ピストン２６およびそれに連結されたスクリュ２を矢印ＤＤの方向に移動させる。このとき、油圧センサ２８のある背圧側の作動油は、ドレイン装置（不示）に排出される。コールドプラグ１９が正常に抜ける場合に、この移動の様子を示すのが図５であって、射出油圧センサ２７によって検出される油圧を示すのが油圧曲線ＰＰであり、エンコーダ１２のデータによって検出されるスクリュ２の移動速度を示すのが速度曲線ＳＶである。
【００２８】
上述の曲線ＰＰ，ＳＶから分かるように、計量工程によって図５の原点である最前進位置から距離ＤＭだけ離れた計量完了位置まで後退したスクリュ２がピストン２６に押されて、最前進位置から距離Ｄ３の位置に近付くと、コールドプラグ１９の抵抗を受けて、射出油圧センサ２７によって検出される油圧は次第に上昇するとともに、スクリュ２の進行速度ＳＶも次第に上昇してくる。スクリュ２が距離Ｄ３にある位置に到達すると、ノズル４の中に形成されていたコールドプラグ１９が射出圧力Ｐ１２（コールドプラグ抜去力）に抗しきれずにノズル４から抜けて、溶湯とともに金型キャビティのコールドプラグキャッチャ４１の中に射出される。したがって、射出油圧センサ２７によって検出される油圧は急速に下降する一方、スクリュ２の進行速度ＳＶは速度Ｖ１１から急速度に上昇する。
【００２９】
スクリュ２が進んで最前進位置から距離Ｄ２の位置に到達すると、射出油圧センサ２７によって検出される油圧は安定した低い油圧Ｐ１１となり、スクリュ２の進行速度ＳＶは安定した高速度Ｖ１２になる。すなわち、溶湯が高速に金型のキャビティの中に射出されている。このような状態は、スクリュ２が最前進位置から距離Ｄ１の位置に到達するまで続く。スクリュ２が最前進位置から距離Ｄ１の位置に到達すると、溶湯の金型のキャビティの中への充填が次第に完了に近付くので、射出油圧センサ２７によって検出される油圧は徐々に上昇を始め、スクリュ２の進行速度ＳＶは徐々に下降し始める。スクリュ２が最前進位置（原点）に到達すると、キャビティは、溶湯によって完全に充填され、射出油圧センサ２７によって検出される油圧ＰＰは、射出時の最大圧力に等しい充填完了圧力Ｐ１３を示し、スクリュ２の進行速度ＳＶはゼロとなる。
【００３０】
図６は、図５とは異なり、コールドプラグ１９が正常でない（正常に抜けない）場合のスクリュ２の移動の様子を示している。ノズル４に対する設定温度の不適正やノズル４の先端に離型剤が噴霧されたこと等によりノズル４の先端の温度が異常に低くなってしまったときに、コールドプラグ１９が正常に抜けないことが発生する。計量工程によって図６の原点である最前進位置から距離ＤＭだけ離れた計量完了位置まで後退したスクリュ２がピストン２６に押されて、最前進位置から距離Ｄ３の位置に近付くと、射出油圧センサ２７によって検出される油圧は次第に上昇するとともに、スクリュ２の進行速度ＳＶも次第に上昇してくる。スクリュ２が距離Ｄ３にある位置に到達しても、ノズル４の中に形成されていたコールドプラグ１９が射出圧力Ｐ２１では抜けないので、スクリュ２を押す射出ピストン２６の射出圧力はさらに上昇し、スクリュ２の進行速度ＳＶは上昇しない。
【００３１】
スクリュ２がＶ２１以下の低い速度で進んで最前進位置から距離Ｄ２の位置に到達するころになると、油圧センサ２７によって検出される油圧ＰＰは、射出時の最大圧力にほぼ等しい充填完了圧力Ｐ２３を示し、スクリュ２の進行速度ＳＶは極めて低い値となる（例えば、通常時２ｍ／ｓのところ０．１ｍ／ｓ以下になる）。極めて低い速度でスクリュ２が進行するわけは、油圧ＰＰが最大圧力近辺のままであると、圧力に負けて逆流防止リング６から溶湯が漏出し、その分だけスクリュ２の緩やかな進行を可能にしているからである。この動作は、射出開始から予め設定された射出時間（例えば、１秒）が経過すると、ピストン２６の射出側への作動油の供給は停止され、スクリュ２の前進動作は停止され、従来であれば、既に述べた後続の工程が行われ、コールドプラグ１９が抜けなかったことが検出される。
【００３２】
しかし、本発明の実施の形態の制御部５０は、図６におけるスクリュ２が最前進位置から距離Ｄ２にある位置に到達したら、射出油圧センサ２７が検出する油圧をチェックし、油圧がコールドプラグ抜去力（Ｐ１２）よりも充分に大きい設定圧力閾値Ｐ２２（例えば、射出時の最大圧力が１０ＭＰａの場合、設定圧力閾値は８Ｍｐａ。この場合、閾値による判断の安全を考慮すれば大きい方がよいのであるが、Ｄ２がＤ３から充分に離れていれば、設定圧力閾値は、コールドプラグ抜去力（Ｐ１２）でも実施可能である）を超えている場合には、コールドプラグ１９が抜けないと判断し、通常の後続の工程には入らずに、コールドプラグ１９が抜けない場合の処理を自動的に開始する。他の方法としては、図６におけるスクリュ２が最前進位置から距離Ｄ３にある位置に到達したら、エンコーダ１２の出力データから検出したスクリュ２の前進速度ＳＶが設定速度閾値Ｖ２２（例えば、０．２ｍ／ｓ）以下の場合には、コールドプラグ１９が抜けないと判断し、通常の後続の工程は行わず、コールドプラグ１９が抜けない場合の処理を自動的に開始する。
【００３３】
上述の方法以外に、これらの２つの判断が両方とも成立したときに、コールドプラグ１９が抜けないと判断し、コールドプラグ１９が抜けない場合の処理を開始してもよい。また、制御部５０は、コールドプラグ１９が抜けない場合、スクリュ２は、上述のように極めて遅い速度で前進するので、例えば、最前進位置から距離Ｄ１にある位置に規定時間内に到達しなかったら、コールドプラグ１９が抜けないと判断し、コールドプラグ１９が抜けない場合の処理を開始してもよい。さらに、射出時に、金型に配置された圧力センサ４６，４７の検出する圧力が正常に上昇しない場合、あるいは、温度センサ３４が検出する温度が正常に上昇しない場合にもコールドプラグ１９が抜けないと判断し、コールドプラグ１９が抜けない場合の処理を開始してもよい。
【００３４】
さらに、上述の処理方法以外に次に述べるような処理方法を行ってもよい。ノズル４の先端には、ノズルヒータ２３の加熱を検出するための温度センサ２４が配置されているが、射出時を除けば、ノズル４の先端にコールドプラグ１９を形成するためにシリンダバレル１よりも低い温度（例えば、成形材料がＡＺ９１Ｄマグネシウム合金の場合、５２０℃くらい）になるように設定されている（図７の型閉を参照）。射出工程の前にシリンダバレル１を含む射出ユニットが前進して、その先端のノズル４が固定側金型３０（２００℃くらいに温度調節されている）のスプル孔３１の部分に押圧される。すると、ノズル４の熱が金型に奪われ、ノズル４の温度がやや低下する（図７のユニット前進を参照）。その後、射出のために５９０℃に設定され、シリンダバレル１の中に保持されている高温の溶湯が、正常な射出時には、ノズル４を通って金型のキャビティの中に射出されて行く。
【００３５】
上述のように正常に射出されて行く場合、溶湯の熱がノズル４にも伝わり、温度センサ２４で検出される温度も通常１０℃（温度センサとノズル４の孔との距離等の条件によっては温度上昇の程度は変わる）くらい上昇する（図７の射出を参照）。しかし、溶湯が射出された後に、溶湯が冷えて凝固していく期間（冷却期間）においては、ノズル４の熱が再び金型に奪われるので、ノズル４の温度は下がって行く（図７の冷却を参照）。冷却期間の後、シリンダバレル１が後退して、その先端のノズル４が固定側金型３０から離れ、ノズル４は、ノズルヒータ２３によって設定温度なるように制御される。しかし、射出時にコールドプラグ１９が抜けない場合には、溶湯がノズル４を通過しないので、射出時に温度センサ２４が検出する温度は上昇しないか、金型に温度を奪われて徐々に低下して行く（図８の射出および冷却を参照）。したがって、制御部５０は、射出時に、温度センサ２４が検出する温度が正常に上昇しない場合には、コールドプラグ１９が抜けないと判断し、コールドプラグ１９が抜けない場合の処理を開始する。
【００３６】
次に、コールドプラグが抜けない場合のシリンダバレルへの成形材料の投入について説明する。成形材料の投入方法については様々な方法があるが、最も一般的なのは、射出後にスクリュ２が回転しながら後退するスクリュ回転時間においてのみ容積式スクリュフィーダ９を駆動することにより、一定の供給速度で成形材料を投入する方法と、スクリュ回転時間とは別に、予め設定されたタイマ時間だけ容積式スクリュフィーダ９を駆動して一定の供給速度で成形材料を投入する方法とである。これらの場合、それぞれ予想される標準的なスクリュ回転時間やタイマ時間により、射出されるべき重量に相当する成形材料がシリンダバレル１の中に供給されるように供給速度が予め設定されている。
【００３７】
上述の２つの例の内前者の場合、逆流を伴いながらスクリュ２が前進してしまうと、スクリュ２の回転は行われるので、正常時と同様に、スクリュ２の後退時のスクリュ回転時間において成形材料がシリンダバレル１に供給されてしまう。また、後者の場合、前者と同様にタイマ時間の間に成形材料が供給されてしまう。正常な成形状態においては、シリンダバレル１に供給された成形材料は溶湯となって射出時に常にシリンダバレル１から排出されるので問題ないが、射出時にコールドプラグが抜けない場合には、溶湯が排出されないのに、容積式スクリュフィーダ９が成形材料の供給を停止しないので、シリンダバレル１の中に成形材料が過剰に詰め込まれることとなる。
【００３８】
このように、シリンダバレル１の中に成形材料が過剰に詰め込まれる結果、スクリュ２の回転圧が高くなって、スクリュ２が回転できないという事態が発生することがある。さらに、このような事態が継続されると、やがて成形材料投入口８（４００℃以上）においてチップ状の成形材料が凝着のために固まってしまい、ブリッジング（架橋現象）を起こしてシリンダバレル１の中への成形材料の供給が不可能になってしまう。上述したようにコールドプラグ１９が抜けないことを遅滞なく的確に判断できれば、このような成形材料の過剰供給を速やかに回避することができる。
【００３９】
上述の説明において、コールドプラグが抜けないと判断した場合の処理について説明する。最も簡易な方法は、コールドプラグが抜けないと判断したときには、警報を発生したり、成形動作をその時点で停止させ、オペレータによる回復処理を要求することである。このことにより、製品取り出し機の掴みミスを待つことなく、製品取り出し機の取り出し工程やそれに続く離型剤噴霧工程を実行せずに、オペレータは抜けなかったコールドプラグの適切な処理を指示し、次の成形サイクルに移行させることができ、成形材料や工数を有効に利用できる。もちろん、この場合、実行しなかった取り出し工程や離型剤噴霧工程に見合った待機時間をとってやることが好ましく、そうすることで、成形サイクルは、通常時と同じに保たれ、成形停止に伴う成形サイクルのばらつきによる製品品質のばらつきを低減することができる。
【００４０】
上述の回復処理を自動的に実行する場合について説明する。この実施の形態の制御部５０は、射出工程時、あるいは、射出工程終了時の成形状態からコールドプラグが抜けたか否かを型開き前に判断するので、コールドプラグが抜けなかった場合には速やかに対応することができる。例えば、抜けなかったコールドプラグが抜け易くなるように、ノズル４の設定温度を適宜に上昇させ、抜けやすくなったところで、射出動作を再開する。この場合、コールドプラグが抜けなかったことで、貯蓄室３の中に貯蓄された溶湯の圧力が高く保たれていることがあり、このような状態のまま、射出ユニットが後退させられ、ノズル４が金型から離されると、ノズル４の熱は金型によって奪われなくなるので、ノズル４の温度が上昇し、コールドプラグが柔らかくなり、貯蓄室３の中の溶湯が漏出する恐れがある。
【００４１】
上述のような状態によって、貯蓄室３の中の溶湯がノズル４から漏出するのを防ぐために、コールドプラグが抜けなかったことが検出されたときは、射出ユニットは、後退させず、ノズル４の先端を金型に当接させた状態で保持し、ノズル４の温度を適宜に上昇させるとともに、後続の計量工程に関し、スクリュ回転を停止したままで、スクリュ２を後退させるだけの計量動作を行わせ、それに引き続いて射出動作を再度行うことにより、加熱されて柔らかくなったコールドプラグは、金型のコールドプラグキャッチャ４１に射出されることとなり、自動的に回復処理がなされる。その後は、通常の成形動作に移行すればよい。もちろん、１回の回復処理で回復しない場合、回復処理は指定された回数だけ繰り返すようにしてもよい。このようにすれば、自動的に回復処理を実行することができ、成形材料や工数を節約できる。
【００４２】
上述の内容を考慮して提示している回復処理の一例が図９のフローチャートに示されている。すなわち、型閉め（Ｓ１１）および射出（Ｓ１２）を行い、コールドプラグ抜けはＯＫであったかＮＧであったか判断する（Ｓ１３）。ＯＫであれば、冷却・計量・チップ供給（Ｓ１４）、型開き（Ｓ１５）、製品取り出し（Ｓ１６）、離型剤噴霧（Ｓ１７）を順次行い、成形完了であるか否かを判断し、完了していれば終了し、完了していなければ、ステップＳ１１に戻る。ステップＳ１３において、コールドプラグ抜けがＮＧであると判断された場合には、チップ状の成形材料の供給無しに、冷却・計量の動作を行った（Ｓ２１）後に、コールドプラグが抜けるように、ノズルの温度を再調整して（Ｓ２２）、ステップＳ１２に戻る。なお、上述の方法は、それぞれ個別に行ってもよいが、他のものと組み合わせて行ってもよい。また、コールドプラグ抜けがＮＧである場合には、警報を出力したり、成形機の動作を停止するようにすることもできることは言うまでもない。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の金属射出成形機又はその制御装置は、以上において説明したように構成されているので、射出時にスクリュがコールドプラグの抜けているべき所定の位置に到達しても、射出圧力が設定圧力閾値以上である場合には、制御部は、コールドプラグが正常に抜けていないと判断できることにより、後続の工程を実行せずに、コールドプラグが抜けない場合の処理に移行するので、無駄に時間や成形材料を費やすことがない。また、制御部は、コールドプラグが抜けない場合の処理として、成形材料の新たな供給を停止させることにより、成形材料を無駄に費やすことを無くすとともに、抜けなかったコールドプラグがノズルから抜ける程度にノズルの温度を再調整した後に再度射出を行うので、自動的に回復処理の実行が可能となる。したがって、無駄な工程を経ずに、不具合のあった射出工程を直接的に正常な状態に回復でき、材料と工数との有効利用が行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属射出成形機の典型であるインライン式射出成形機を示す構成図である。
【図２】図１の金属射出成形機において、溶湯を金型のキャビティに射出する前のノズルの近辺を詳細に示す拡大断面図である。
【図３】図１の金属射出成形機において溶湯を金型のキャビティに射出した時のノズルの近辺を詳細に示す拡大断面図である。
【図４】図１のスクリュ駆動装置がスクリュを駆動するための機構およびその動作を説明するための図である。
【図５】図４の射出ピストンが射出時にスクリュを駆動する際に、コールドプラグが正常に抜けた場合の射出圧力の変化およびスクリュ速度の変化を示すグラフである。
【図６】図４の射出ピストンが射出時にスクリュを駆動する際に、コールドプラグが抜けなかった場合の射出圧力の変化およびスクリュ速度の変化を示すグラフである。
【図７】射出時にコールドプラグが正常に抜けた場合の各工程におけるノズルの温度の変化を示すグラフであう。
【図８】射出時にコールドプラグが抜けなかった場合の各工程におけるノズルの温度の変化を示すグラフである。
【図９】射出時にコールドプラグが抜けなかった場合の回復処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１０】従来の金属射出成形機の射出前におけるノズルの付近の状態を示す図である。
【図１１】図１０の金属射出成形機による成形工程の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  シリンダバレル、２  スクリュ、３  貯蓄室、４  ノズル、５  ヒータ、６  逆流防止リング、８  成形材料供給口、９  容積式スクリュフィーダ、１０ホッパ、１１  モータ、１２  エンコーダ、１３  スクリュ駆動装置、１４，２４，３４  温度センサ、１８  成形材料、１９  コールドプラグ、２０  固定側型盤、２３  ノズルヒータ、２５  射出シリンダ、２６  射出ピストン、２７射出油圧センサ、２８  背圧油圧センサ、３０  固定側金型、３１  スプル孔、４０  可動側金型、４１  コールドプラグキャッチャ、４２  成形品キャビティ、４３  オーバフロー室、４４，４５  エジェクタピン、４６，４７  圧力センサ、４９  エジェクタプレート、５０  制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003600523.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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