(57)【要約】  金型と、前進により前記キャビティに溶融樹脂を充填するように変位可能に構成された射出スクリュを有し、前記射出スクリュを変位させて少なくとも充填動作と保圧動作とを含む複数の射出動作をする射出部と、前記射出スクリュの位置を検出する位置センサと、前記金型のキャビティ近傍の温度を測定可能な温度センサと、前記金型を加熱または冷却して金型温度を調整可能な温度調整部と、前記射出スクリュの変位、及び、前記金型温度を制御すると共に、前記スクリュの位置に基づいて前記射出動作の複数の切り替えタイミングの判定を行う制御部と、画像を表示する表示部とを備え、前記制御部は、前記温度センサからの入力に基づくキャビティ近傍の温度波形を作成し、該温度波形と該温度波形の推移に対応する所定の変化量との相関を示すと共に、前記判定した射出動作の複数の切り替えタイミングのうち少なくとも一部を示した第一相関図を、前記表示部に表示させる。
2010041483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを有する金型と、
前進により前記キャビティに溶融樹脂を充填するように変位可能に構成された射出スクリュを有し、前記射出スクリュを変位させて少なくとも充填動作と保圧動作とを含む複数の射出動作をする射出部と、
前記射出スクリュの位置であるスクリュ位置を検出する位置センサと、
前記金型のキャビティ近傍の温度を測定可能な温度センサと、
前記金型を加熱または冷却して金型温度を調整可能な温度調整部と、
前記射出スクリュの変位及び前記金型温度を制御すると共に、前記スクリュ位置に基づいて前記射出動作の複数の切り替えタイミングの判定を行う制御部と、
前記制御部の命令に基づいて画像を表示する表示部とを備え、
前記制御部は、前記温度センサからの入力に基づくキャビティ近傍の温度波形を作成し、該温度波形と該温度波形の推移に対応する所定の変化量との相関を示すと共に、前記判定した射出動作の複数の切り替えタイミングのうち少なくとも一部を示した第一相関図を、前記表示部に表示させることを特徴とする射出成形装置。
【請求項２】
前記温度調節部は、前記金型に加熱媒体を供給して前記金型の加熱を行うと共に、前記金型に冷却媒体を供給して前記金型の冷却を行うことを特徴とする請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記充填動作前に前記金型温度が所定の温度となるまで前記金型を加熱する充填前加熱を行う構成とされ、前記温度波形を、一の前記充填前加熱から次の前記充填前加熱まで作成することを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形装置。
【請求項４】
前記切り替えタイミングは、射出開始時と射出速度変更時と保圧開始時と保圧完了時とを含むことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載の射出成形装置。
【請求項５】
タイマーを備え、
前記所定の変化量は、時間であることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載の射出成形装置。
【請求項６】
前記射出スクリュの前進速度である射出速度を計測する射出速度計測部を備え、
前記制御部は、前記射出速度の計測値と、該射出速度の計測値の推移に対応する時間との相関を示す第二相関図を、前記第一相関図と同一の時間尺度で作成し、前記第一相関図と並べて前記表示部に表示することを特徴とする請求項５に記載の射出成形装置。
【請求項７】
前記射出スクリュの前進圧力である射出圧力を計測する圧力センサを備え、
前記制御部は、前記射出圧力の計測値と該射出圧力の計測値の推移に対応する時間との第三相関図を、前記第一相関図と同一の時間尺度で作成し、前記第一相関図と並べて前記表示部に表示することを特徴とする請求項５又は６に記載の射出成形装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記スクリュ位置の計測値と該スクリュ位置の計測値の推移に対応する時間との第四相関図を、前記第一相関図と同一の時間尺度で作成し、前記第一相関図と並べて前記表示部に表示することを特徴とする請求項５から７のうちいずれか一項に記載の射出成形装置。
【請求項９】
前記所定の変化量は、前記スクリュ位置であることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載の射出成形装置。
【請求項１０】
前記射出スクリュの前進速度である射出速度を計測する射出速度計測手段を備え、
前記制御部は、前記射出速度の計測値と、前記スクリュ位置の推移との相関を示す第五相関図を、前記第一相関図と同一の射出スクリュの位置尺度で作成し、前記第一相関図と並べて前記表示部に表示することを請求項９に記載の射出成形装置。
【請求項１１】
前記射出スクリュの前進圧力である射出圧力を計測する圧力センサを備え、
前記制御部は、前記射出圧力の計測値と前記スクリュ位置の推移との第六相関図を、前記第一相関図と同一の射出スクリュの位置尺度で作成し、前記第一相関図と並べて前記表示部に表示することを特徴とする請求項９又は１０に記載の射出成形装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記切り替えタイミングのうち少なくとも一つの切り替えタイミングにおける、前記キャビティ近傍の温度の計測値を表示することを特徴とする請求項１から１１のうちいずれか一項に記載の射出成形装置。
【請求項１３】
前記制御部は、予め前記温度センサの位置とキャビティとの位置関係に基づいて求めた補正値に基づいて、前記温度波形を補正して表示することを特徴とする請求項１から１２のうちいずれか一項に記載の射出成形装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記金型温度の制御プロセス設定に関する情報を前記第一相関図と並べて表示することを特徴とする請求項１から１３のうちいずれか一項に記載の射出成形装置。
【請求項１５】
複数の前記温度センサを備え、
前記制御部は、各温度センサからの入力に基づく複数の前記第一相関図を作成して前記表示部に表示させることを特徴とする請求項１から１４のうちいずれか一項に記載の射出成形装置。
【請求項１６】
前記制御部は、前記複数の第一相関図を重ねて表示することを特徴とする請求項１５に記載の射出成形装置。
【請求項１７】
前記制御部は、前記複数の第一相関図を選択可能に表示することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の射出成形装置。
【請求項１８】
請求項１から１７のうちいずれか一項に記載の射出成形装置を用いて、成形条件の評価又は選定を行うことを特徴とする射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融樹脂射出前に金型を加熱することにより金型内部における樹脂の流動を良好にする射出成形装置及び射出成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、射出成形における成形サイクルは、分割された金型を合わせてキャビティを構成する型締め工程、スクリュを有する射出部を用いて溶融樹脂を充填する充填工程、保圧工程、溶融樹脂の冷却工程、金型を分離する型開き工程、成形品の取り出し工程を有するのが通常である。これらの成形工程のうち充填、保圧、冷却における射出部の動作（射出動作）は、成形品の品質や生産性を左右する。このため、上記成形工程を自動的に行う射出成形装置においては、射出動作の制御タイミングや制御量等の制御条件をどのように決定するのかが重要となる。【０００３】
例えば、特許文献１に示す射出成形装置は、溶融樹脂をキャビティに充填する射出ユニットと、キャビティ内の圧力を検出する型内圧センサとを有しており、樹脂の充填開始時から型内圧力が所定値に達するまでの間は、射出スクリュの前進速度が予め定めた速度波形パターンに一致するように射出ユニットの射出圧力を制御し（定常充填工程）、型内圧力が所定値に達した後に、型内圧力が予め定めた圧力波形パターンに一致するように射出ユニットの射出圧力を制御している（型内圧制御工程）。これらの制御により、溶融樹脂を高速で射出する一方、型内圧力を全体的に低下させると共にキャビティ内の圧力分布を均一に維持して、成形品にウェルドマークや反りが生じるのを防止している。【０００４】
また、特許文献２に示す射出成形装置は、射出成形法の一種である加熱冷却成形を採用したものである。すなわち、この射出成形装置は、金型の温度を調整する温度調整部を備えており、成形工程の進捗に応じて金型調温工程がなされるように、成形工程の制御と金型温度の制御とを連携させている。
【特許文献１】日本国特許第４１２７３３９号公報（図６）
【特許文献２】日本国特許出願公開２００６−１１０９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来例の射出成形装置は、金型温度の調整と成形工程との連携を最適なものとするために、多大な試行錯誤や設計者の経験を要するという問題がある。すなわち、例えば、金型温度の昇温要因は、温度調整部による加熱、溶融樹脂による加熱、高速充填時における樹脂の剪断発熱等が挙げられるが、これら昇温要因と金型温度との関連性を明確に把握することができないために、各制御量や制御タイミング等の制御条件を試行錯誤した上で決定しなければならない。
このような最適化の問題は、成形品の品質を向上させたり、生産性を向上させたりする上でも重要である。【０００６】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、最適な制御条件の決定に寄与することができる射出成形装置及び射出成形方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、成形品の品質と生産性とを向上させることのできる射出成形装置及び射出成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の問題点に対し、本発明は以下の手段により課題の解決を図る。
すなわち、本発明に係る射出成形装置は、キャビティを有する金型と、前進により前記キャビティに溶融樹脂を充填するように変位可能に構成された射出スクリュを有し、前記射出スクリュを変位させて少なくとも充填動作と保圧動作とを含む複数の射出動作をする射出部と、前記射出スクリュの位置であるスクリュ位置を検出する位置センサと、前記金型のキャビティ近傍の温度を測定可能な温度センサと、前記金型を加熱または冷却して金型温度を調整可能な温度調整部と、前記射出スクリュの変位及び前記金型温度を制御すると共に、前記スクリュ位置に基づいて前記射出動作の複数の切り替えタイミングの判定を行う制御部と、前記制御部の命令に基づいて画像を表示する表示部とを備え、前記制御部は、前記温度センサからの入力に基づくキャビティ近傍の温度波形を作成し、該温度波形と該温度波形の推移に対応する所定の変化量との相関を示すと共に、前記判定した射出動作の複数の切り替えタイミングのうち少なくとも一部を示した第一相関図を、前記表示部に表示させることを特徴とする。
なお、本発明に係る「射出成形装置」とは、射出成形機および金型のみでなく、射出成形機または金型に接続可能な金型温度調節装置などの周辺機器も含むものである。
また、「射出動作」とは、型締め、充填、保圧、型開き、取り出しを含む成形工程における射出部の動作をいう。
また、「スクリュ」は、射出スクリュと射出プランジャとを含む意味で用いている。【０００８】
また、本発明に係る射出成形方法は、上記の射出成形装置を用いて、成形条件の評価又は選定を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る射出成形装置によれば、温度波形と、温度波形の推移に対応する所定の変化量との相関を示すと共に、判定した射出動作の複数の切り替えタイミングのうち少なくとも一部を示した第一相関図が表示部に表示されるので、金型温度と射出動作との関係を明確に目視することができる。これにより、金型の温度推移の諸因子を検討し易くなり、各射出動作の切り替えタイミングの選定、射出動作の制御条件、金型温度の制御条件（加熱または冷却に熱媒体を使用する場合は、加熱媒体及び冷却媒体の切り換えタイミング）の妥当性を正確に評価することができる。これにより、最適な制御条件の決定に寄与することができる。【００１０】
また、本発明に係る射出成形方法によれば、上記射出成形装置を用いて、成形条件の評価又は選定を行うので、射出成形の安定性を向上させると共に、成形品の品質を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態において、本発明の実施形態に係わる成形方法を実施できる油圧射出ユニットを備えた射出成形装置と金型加熱冷却制御回路の模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態において、図１の金型加熱冷却制御回路に備えられた金型温度と型内圧制御装置の制御要素とを示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態において、図１の金型加熱冷却制御回路を用いた射出成形の工程図である。
【図４】本発明の第１実施形態において、１成形サイクルの金型温度と、射出時の射出圧と型内圧とを同じ時系列で表示した一例である。
【図５】本発明の第２実施形態において、画像表示装置５０の表示の一例を示した図であり、第一相関図８１を例示した図である。
【図６】本発明の第２実施形態において、第一相関図８１の一部を拡大した図である。
【図７】本発明の第３実施形態において、画像表示装置５０の表示の一例を示した図であり、第一相関図９１と他の種の相関図を並べて表示させた構成を示す図である。
【図８】本発明の第４実施形態において、画像表示装置５０の表示の一例を示した図であり、第一相関図１０１を示した図である。
【図９】本発明の第５実施形態において、画像表示装置５０の表示の一例を示した図であり、第一相関図１１１を示した図である。
【図１０】本発明の第６実施形態において、画像表示装置５０の表示の一例を示した図であり、第一相関図８１と金型温度制御のプロセス設定１２０とを示した図である。
【図１１】本発明の第７実施形態において、画像表示装置５０の表示の一例を示した図であり、スクリュ位置Ｓｔに対する金型温度ＴＭと射出速度ｖと射出圧力Ｐｈとのそれぞれの関係を表示させた構成を示す図である。
【図１２】本発明の第８実施形態に係る金型の温度センサ近傍の概略構成を示す図であり、図１２（Ａ）は、要部拡大断面図であり、図１２（Ｂ）は、金型温度ＴＭを所定値により補正した第一相関図１３１を示す図である。
【図１３】本発明の第９実施形態に係る金型の温度センサ近傍の概略構成を示す図であり、図１３（Ａ）は、要部拡大断面図であり、図１３（Ｂ）は、金型温度ＴＭを所定値により補正した第一相関図１３２を示す図である。
【図１４】従来の金型による型内圧力分布を示した模式図である。
【図１５】図１４におけるＡ部の詳細を示した模式図である。
【図１６】本発明による型内圧力分布を示した模式図である。
【図１７】図１６におけるＢ部の詳細を示した模式図である。
【図１８】従来の金型において異なる箇所に配置された各型内圧センサが検知した型内圧プロファイルを示した模式図である。
【図１９】本発明において異なる箇所に配置された各型内圧センサが検知した型内圧プロファイルを示した模式図である。
【図２０】図１の射出成形装置の異なる構造例である射出成形装置２００を示す図である。
【図２１】図１の金型加熱冷却回路を用いた成形手順の一例を示す工程図である。
【図２２】図１の金型加熱冷却回路を用いた成形手順の一例を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係わる成形方法を実施できる油圧射出ユニットを備えた射出成形装置と金型加熱冷却制御回路の模式図、図２は、図１の金型加熱冷却制御回路に備えられた金型温度と型内圧制御装置の制御要素とを示すブロック図、図３は図１の金型加熱冷却制御回路を用いた射出成形の工程図である。なお、図示した金型は、キャビティを形成した状態である。
【００１３】
図１において、射出成形装置１は、所望の形状の成形品を得るための可動金型２及び固定金型３を備える。可動金型２は、型締装置の可動盤（図示せず）に固定されており、固定金型３は、型締装置の固定盤（図示せず）に固定されている。この射出成形装置１を用いて樹脂製品を製造する際には、図示しない型締シリンダを作動させ、可動金型２と固定金型３とを型締めする。これにより、可動金型２と固定金型３とでキャビティ４が形成される。
なお、以下においては、可動金型２及び固定金型３の両方をいう場合には、単に「金型２，３」と表記する。
【００１４】
図１に示すように、固定金型３には、いわゆる、インラインスクリュ形式の射出ユニット（射出部）５に含まれる射出シリンダ（加熱シリンダ）６が接続されている。金型２，３とで形成されるキャビティ４内には、射出ユニット５からゲートＧを介して溶融樹脂を射出注入（充填）することができる。射出シリンダ６は、ユニット本体７から延出されており、その内部には、射出スクリュ８が配されている。射出スクリュ８には、連結軸９が接続されており、この連結軸９は、ユニット本体７の側方（図中右側）に配置されたスクリュ回転モータ１０の回転軸に接続されている。スクリュ回転モータ１０は、ユニット本体７に対してスライド自在に取り付けられている。
【００１５】
また、連結軸９には、ピストン１１が固定されており、このピストン１１は、シリンダ７ａ内に位置する。シリンダ７ａには、供給側と戻り側とが、それぞれ油圧配管１２を介してサーボバルブ１４、油圧ポンプ１５に接続されている。これにより、油圧ポンプ１５からサーボバルブ１４、油圧配管１２を介してシリンダ７ａに作動油を供給すれば、ピストン１１を介して射出スクリュ８を前進又は後退させることができる。
このような構成により、ピストン１１とシリンダ７ａとは、射出用油圧シリンダとして機能し、射出スクリュ８が変位可能となっている。なお、サーボバルブ１４と油圧ポンプ１５との間には、リリーフ弁１６が配されている。
【００１６】
油圧配管１２には、射出用油圧力を検出する圧力センサ１７が備えられている。この圧力センサ１７で検出された油圧力は、射出シリンダ６における射出スクリュ８の前進圧力である射出圧力Ｐｈに比例するものである。
また、射出ユニット５には、射出スクリュ８の移動量を検出するスクリュ移動量センサ（位置センサ）１８が設けられている。スクリュ移動量センサ１８は、連結軸９に固定された被検出体を介して、射出スクリュ８の原点位置からの移動量を電気的、磁気的又は光学的に検出するものである。
【００１７】
更に、可動金型２にはゲートＧ近傍におけるキャビティ４内の溶融樹脂の型内圧ＰＭを検出する型内圧センサ１９が設けられている。即ち、可動金型２には片端がキャビティ４に連通する流路２ｂが形成され、型内圧センサ１９はゲートＧの近傍から流路２ｂに流入する溶融樹脂の圧力を型内圧ＰＭとして検出する。また、可動金型２にはキャビティ４近傍の金型温度ＴＭを検出する型内樹脂温度センサ（温度センサ）２８が設けられている。なお、２ａ、３ａは熱媒体流路を示す。
【００１８】
上述した射出ユニット５の制御は、制御装置（制御部）２０によって行われる。制御装置２０は、図２に示すように、入力装置２６、出力装置２７、型内圧波形パターン記憶手段２２、設定圧力、設定温度などの基準データ記憶手段２３、各タイマー６１〜６５、ＣＰＵ２１を含み、ＣＰＵ２１は制御・演算処理のためのプログラムと、制御・演算の際の各種データを記憶する記憶回路を有している。ＣＰＵ２１は、射出ユニット５のスクリュ回転モータ１０及びサーボバルブ１４と、それぞれ、電力ライン、信号ラインを介して接続されており、所定のプログラムに従って、両者を制御する。同様に、このＣＰＵ２１には、圧力センサ１７、スクリュ移動量センサ１８、型内圧センサ１９及び型内樹脂温度センサ２８がそれぞれ信号ラインを介して接続されている。各センサ１７〜１９，２８はそれぞれ、検出値を示す信号をＣＰＵ２１に与える。
【００１９】
次に、図１中の金型加熱冷却制御回路の模式図により、金型２，３の加熱手段及び冷却手段の構成について説明する。前記金型２，３を加熱する手段として、蒸気発生器（蒸気発生手段）３１を用い、前記金型２、３を冷却する手段として、冷却装置（冷却水発生手段）４１を用いた構成とした。これら蒸気発生器３１と冷却装置４１とは、金型２，３の金型温度ＴＭの調整が可能な温度調整部２５を構成している。
【００２０】
蒸気発生器３１は、貯水タンク３６に貯留している加熱用水を高圧ポンプ３２で吸い上げて蒸気発生器３１の本体の圧力容器内に押し込み、加熱用水を加熱して蒸気（加熱媒体）を発生させる構成である。貯水タンク３６は、加熱用水供給兼回収タンクである。符号２９は、液面レベル計で、液面が設定高さ範囲を超えて低下したとき、水源に接続する図示せぬ切換弁を開いて水を補給する。また、本実施の形態では、加熱用蒸気を貯水タンク３６に回収する例を示したが、蒸気は回収せずに大気に解放しても良い。
【００２１】
図１では、蒸気発生器３１は、熱媒との熱交換により蒸気を発生させる装置で示したが、一般的には蒸気発生器３１は、ボイラーを用いる場合が多い。蒸気発生器３１で発生した蒸気を送出配管３５に繋がった切換弁４５を切換えて蒸気を金型２、３に供給する。Ｎ１は、蒸気の蒸気温度検出センサである。蒸気温度検出センサＮ１で検出された蒸気温度は、制御装置２０において、制御装置２０にメモリーされた蒸気設定温度と比較し、切換弁４６を開閉して熱媒をヒーター３１ａに通し設定温度になるように制御している。
【００２２】
また、図１では、蒸気発生器３１のヒーター３１ａは、電気抵抗ヒーター、高周波の電流による誘導加熱ヒーター、不活性ガスの断熱圧縮を利用したヒートポンプ等の加熱手段でもよい。
【００２３】
冷却装置４１は、冷却水タンク４３に貯留している冷却水（冷却媒体）をポンプ４２で吸い上げて冷却装置４１へ押し込む。冷却水の温度は、金型のキャビティ４内に充填された成形品温度が成形品の材料の固化温度以下になるような低温とする。
冷却水配管３９には、切換弁４９と冷却水温度検出センサＮ２とを設置する。冷媒配管４８に設置された切換弁４７を開閉して冷媒を冷却装置４１に通し冷却水が設定温度になるように制御される。また、本実施の形態では所定温度に調整した冷却水の冷却装置を冷却水の供給側に設けているが、代わりにクーリングタワーなどの冷却装置を設け、冷却水を所定温度に調整せずに用いても支障ない。３４，３７は排出管、５１，５２は切換弁を夫々示す。
【００２４】
制御装置２０には、蒸気を切換えて、金型を急速に加熱昇温するように制御する蒸気の供給を停止するタイミングを設定するタイマー６１、冷却水の供給を停止するタイミングを設定するタイマー６２、蒸気供給停止から冷却水供給開始を遅延させるタイマー６３、冷却水供給停止から蒸気供給開始を遅延させるタイマー６４、上述したスクリュ移動量センサ１８の検出値に基づいた射出スクリュ８の移動量を時間的に微分して射出速度ｖを検出する際に用いられるタイマー６５を備えている。なお、射出速度ｖは、射出スクリュ８を駆動するモータの回転数から求める構成にしてもよい。
【００２５】
この制御装置２０は、スクリュ移動量センサ１８により射出ユニット５の射出動作の切り替えタイミングを判定している。すなわち、所定の射出動作毎の射出スクリュ８のスクリュ位置Ｓｔが予め記憶されており、この記憶されたスクリュ位置Ｓｔとスクリュ移動量センサ１８の検出値とに基づいて射出ユニット５の各射出動作を判定するようになっている（図４参照）。この切り替えタイミングとしては、射出ユニット５の充填動作における充填開始時Ａ及び射出速度切替（変更）時Ｂ、保圧動作における保圧開始時Ｃ及び保圧完了時Dとしている。なお、図４では金型２，３の冷却開始を保圧完了時Ｄとして示しているが、冷却開始のタイミングを射出工程、保圧工程の任意のタイミングで行っても良い。
【００２６】
制御装置２０は、上述したタイマー６１〜６４に基づいて、切換弁４５，４６，４７，４９，５１，５２を制御し、金型２，３に設定された温度に昇温または降温するように蒸気及び冷却水を供給する。この供給の切り替えは、金型加熱工程及び金型冷却工程として制御装置２０に認識されるようになっている。
【００２７】
この制御装置２０は、型内樹脂温度センサ２８からの入力に基づく温度波形Ｆ１と、この温度波形Ｆ１の推移に対応する時間ｔとの相関を示すと共に、上記のようにして判定した複数の切り替えタイミング（充填開始時Ａ〜保圧完了時D）を示した第一相関図８１を、画像表示装置５０に表示させるようになっている（図４参照）。
【００２８】
また、この制御装置２０は、圧力センサ１７の計測値である射出圧力Ｐｈと、射出圧力Ｐｈの計測値の推移に対応する時間ｔとの第三相関図８３を、第一相関図８１と同一の時間尺度で作成し、第一相関図８１と両図が比較可能なように並べて画像表示装置５０に表示する（図４参照）。
さらに、この制御装置２０は、スクリュ位置Ｓｔの計測値と、スクリュ位置Ｓｔの計測値の推移に対応する時間ｔとの第四相関図８４を、第一相関図８１と同一の時間尺度で作成し、第一相関図８１と両図が比較可能なように並べて画像表示装置５０に表示する（図４参照）。
なお、この制御装置２０は、型内圧ＰＭの計測値と、型内圧ＰＭの計測値の推移に対応する時間ｔとの第八相関図８８を、第一相関図８１と同一の時間尺度で作成し、第一相関図８１と両図が比較可能なように並べて画像表示装置５０に表示してもよい（図４参照）。
なお、この画像表示装置５０は、単一画面の他、多画面で一つの表示装置を構成する場合を含んでいる。
【００２９】
続いて、射出成形装置１を使用して樹脂製品を製造する射出成形方法の一例について、図３の成形手順（ｓ１〜ｓ１４）を示す工程図に従って説明する。先ず、図示しない型締装置を作動させて金型２，３を型締めし、キャビティ４を形成する（型締工程）。また、射出シリンダ６内に所定の樹脂材料を供給する。
【００３０】
ｓ１：蒸気供給バルブである切換弁４５を開いて蒸気を金型２，３へ送る。
ｓ２：金型を加熱する。
ｓ３：金型温度ＴＭと金型の高温側の設定温度（設定金型上限温度）ＴＳを比較しＴＭ<ＴＳのときは金型の加熱を続け、ＴＭ=ＴＳになったら次工程ｓ４へ進む。（金型の高温側設定温度ＴＳは、金型キャビティ内に充填された樹脂の熱変形温度またはガラス転移温度以上とすることが一般的である。）
ｓ４：蒸気供給バルブである切換弁４５を閉じ、蒸気の供給を止める。
【００３１】
ｓ５：シリンダ７ａに作動油を送って、射出スクリュ８を前進させて溶融樹脂をキャビティ４に、主に射出工程を速度制御にて制御しながら射出充填する。
ｓ６：作動油の油圧を上昇させて型内圧制御工程に移行する。
ｓ７：型内圧（キャビティ内の樹脂圧）ＰＭと設定型内圧ＰＳを比較し、ＰＭ<ＰＳのときは作動油の圧力を上昇させ、ＰＭ=ＰＳとなった瞬間から、射出速度制御から射出圧力制御に切り換えて、所定の型内圧プロファイルに沿うように射出圧力を制御しつつ射出を行い、次工程ｓ８へ進む。
ｓ８：溶融樹脂充填。
ｓ９：作動油圧保持のまま溶融樹脂充填完了。
【００３２】
ｓ１０：冷却水供給バルブである切換弁４９を開いて金型内の熱媒体流路２ａ、３ａの蒸気を冷却水に置き換える。
ｓ１１：金型温度ＴＭと金型の低温側設定温度（設定金型下限温度）ＴＣを比較しＴＭ>ＴＣのときは金型の冷却を続け、ＴＭ=ＴＣになったら次工程ｓ１２へ進む。（金型の低温側設定温度ＴＣは、金型キャビティ内に充填された樹脂が固化する温度である。）
ｓ１２：冷却水供給バルブである切換弁４９を閉じて冷却水の供給を止める。
ｓ１３：放冷する。
ｓ１４：成形品が取出し可能な温度まで冷えたとき、型を開いて成形品を取出す。
【００３３】
図４は、１成形サイクルの金型温度と、射出時の射出圧と型内圧とを同じ時系列で比較可能なように表示した一例である。
図４の上段に成形工程を示し、その下側に成形工程のタイミングに合わせて射出圧力Ｐｈ(射出油圧)、型内圧ＰＭ、スクリュ位置Ｓｔを表示し、その下段に金型温度ＴＭを表示している。
すなわち、画面中央の下部から上部に掛けて、上述した第一相関図８１、第四相関図８４と、第八相関図８８と、第三相関図８３が順に並べられており、最上部に成形工程が、最下部に金型調温工程が表示されている。各時間軸は、上述した通り、共通したものとなっており、これに合わせて射出動作の切り替えタイミング（充填開始時Ａ〜保圧完了時D）が表示されている。
【００３４】
図４において、射出圧力Ｐｈ(射出油圧)と型内圧ＰＭとに係る各相関図において、樹脂充填を開始してｔａ時間後に定常充填工程Ｋａが始まり、射出スクリュ８は一定速度で定常充填工程Ｋａを経過し、型内圧制御工程Ｋ２へ移行後、型内圧制御工程Ｋ２を終了する。
【００３５】
金型温度ＴＭが所定冷却下限温度である低温側設定温度ＴＣに到達した時点で、金型に供給する熱媒体を冷却水から蒸気へ入れ替えが開始され、金型温度ＴＭが高温側設定温度ＴＳに達したことを確認したとき、次の成形サイクルの射出が開始される。次の成形サイクルの充填開始は、金型温度ＴＭが高温側設定温度ＴＳに達する前でもタイマーなどにより任意のタイミングで行っても良い。
【００３６】
この構成によれば、型内圧センサ１９により測定された型内圧プロファイルとキャビティ４近傍に備えた型内樹脂温度センサ２８により測定された金型２，３の温度波形を画像表示装置５０に同一の画面で表示して、樹脂の射出充填により高温の樹脂が金型内に流入して金型温度ＴＭが上昇するタイミングと温度上昇量を、型内圧力の変化と比較することにより、成形条件の妥当性を評価することができる。
特に比較のために、測定した前記型内圧プロファイルと、前記金型の温度波形は、共有した時間軸を横軸とし、且つそれぞれの値を縦軸とした同一グラフ上に重ね書きすることが好ましい。
【００３７】
これにより、蒸気と冷却水の切換えタイミングを適正に選定する為に、画像表示装置５０に表示された金型温度ＴＭと型内圧ＰＭのグラフとで、視覚的に確認することにより、工程の切り換えタイミングの選定をイメージし易くなり、適正な蒸気と冷却水の切換えタイミングの選定が容易になる。
【００３８】
型内圧ＰＭと金型温度ＴＭとが同じ成形工程の時系列で表示されるので、型内圧波形制御のための設定値と、加熱冷却制御の温度設定値、及び射出工程（射出速度ｖまたは射出圧力Ｐｈ）や金型の加熱工程と冷却工程の切り換えタイミングの設定値の選定の妥当性評価に有効であり、例えば、外乱に強く、かつ、金型加熱エネルギー及び圧力充填エネルギーを低減できる設定値と、型内圧センサ位置を決定することが容易である。
【００３９】
このような画像表示装置５０の表示のバリエーションを第２〜第９実施形態として、以下詳細に説明する。
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る画像表示装置５０の表示の一例を示した図であり、第一相関図８１を例示した図である。上述の構成と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４０】
図５に示す第一相関図８１は、１成形サイクルにおける金型温度ＴＭと時間ｔとの関係を示すものであって、この相関と共に切り替えタイミング（充填開始時Ａ〜保圧完了時D）の設定値を表示している。この第一相関図８１は、初期時間ｔ０として、金型の昇温開始時が設定されている。
この表示の構成によれば、金型温度ＴＭと射出動作との関係を明確に目視することができるので、金型温度ＴＭの推移の諸因子を検討し易くなり、各射出動作の切り替えタイミングの設定値の選定、射出動作の制御条件、金型温度ＴＭの制御条件（蒸気及び冷却水の切り換えタイミング等）の妥当性を正確に評価することができる。この具体例を図６を用いて説明する。
【００４１】
図６は、第一相関図８１の一部を拡大した図である。
上述したように、金型温度ＴＭの昇温因子として、キャビティ４への充填開始時の剪断発熱がある。仮に金型温度ＴＭだけを画像表示装置５０に表示したとすると、温度変化率が大きくなった場合に、この事象がどのような昇温因子によって生じたものであるのかを明確に推測することができなかった。
しかしながら、射出成形装置１によれば、図６に示すように、金型の加熱開始からの金型温度波形と射出動作の切り替えタイミング（充填開始時Ａ）を表示しているので、金型温度ＴＭと射出動作との対応関係を目視することができる。つまり、金型の加熱開始からの金型温度ＴＭを示す温度波形に、充填開始時Ａの直後に温度変化率が変わる不連続箇所ｔｂがあれば、この昇温因子が充填開始時の溶融樹脂の剪断発熱であることを容易に推測することができる。これに基づいて、溶融樹脂の剪断発熱が作用する温度上昇域Ｚ、及び、温度調整部２５のみによる温度変化の推移（図６中破線のグラフＨ）を推測することも容易となる。
また、金型２，３を高温で維持する場合は、温度検知またはタイマー等を用いて、金型２，３の加熱のＯＮとＯＦＦを交互に切り替える等して、金型温度ＴＭを所定の温度に維持する制御を行う場合があるが、この場合に対しても、金型温度表示と射出動作の切り替えタイミングとを同時に表示することにより、金型温度ＴＭと前記昇温因子との相関を明確にすることが出来るので、金型２，３の加熱のＯＮとＯＦＦのための制御調整値の選定が容易になる。
従って、例えば、金型温度ＴＭの上昇が、温度調整部２５のみで制御可能なものか、溶融樹脂による熱が加わっている温度上昇であり温度調整部２５のみでは制御できない剪断発熱によるものかの判断ができる。そして、剪断発熱の大きさを緩和するように、制御条件である射出速度ｖを変化させる等、射出動作の制御条件及び金型温度の制御条件の妥当性の評価が容易となり、最適な制御条件の決定に寄与することができる。なお、制御装置２０又は画像表示装置５０に拡大表示機能を持たせてもよいし、温度変化率が大きくなった箇所やその周辺を自動的に拡大する機能を持たせてもよい。色彩を変えて強調表示することも考えられる。
【００４２】
（第３実施形態）
図７は、本発明の第３実施形態に係る画像表示装置５０の表示の一例を示した図であり、第一相関図９１と他の種の相関図を各図が比較可能なように並べて表示させた構成を示す図である。なお、上述の構成と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４３】
具体的には、画像表示装置５０の下部から上部に掛けて、第一相関図９１，第四相関図８４，第二相関図８２を表示している。
第一相関図９１は、第一相関図８１とほぼ同様であるが、制御装置２０に記憶された金型２，３の加熱目標温度ＴＭ１と冷却目標温度ＴＭ２とを表示している点が異なる。
第二相関図８２は、射出速度ｖの計測値と、射出速度ｖの計測値の推移に対応する時間ｔとの相関を、第一相関図９１と同一の時間尺度で作成したものである。
【００４４】
一般に、射出速度ｖと射出圧力ｐｈの計測値は、射出スクリュ８に連結した動作部材の慣性などにより応答性が鈍く、動作切り替えタイミングが明確でないが、上記表示の構成によれば、第二相関図８２と、各射出動作の切り替えタイミング設定値を表示させた第一相関図９１とを、同一の時間尺度で両図が比較可能なように並べて表示させることにより、金型温度ＴＭに対する射出動作の切り替えタイミングの妥当性、逆に射出動作の切り替えタイミングに対する金型温度ＴＭの妥当性を高精度に評価でき、成形品質向上、生産性向上の為の効率の良い成形条件変更が可能になる。
【００４５】
また、この表示の構成によれば、第四相関図８４が表示されるため、溶融樹脂の充填度合いと、金型温度ＴＭとの関係を明確に把握することができ、金型温度ＴＭが樹脂の固化温度となる前に充填動作を完了するように、射出速度ｖ及び射出圧力Ｐｈ等の制御条件を変更することが可能となる。特に、スクリュ位置Ｓｔを示す第四相関図８４を表示する場合は、充填度合いがどれくらい進んだ状態の金型温度ＴＭは、どれくらいかを把握し、金型温度ＴＭが樹脂が固化する前に充填を完了するように射出速度ｖ、射出圧力Ｐｈを変更するなどの条件改善に有効である。これにより、成形品の外観、変形、バリなどの成形不具合に、射出条件、金型温度条件が与える影響を評価しやすくなり、成形性が向上する。  また、第一相関図９１に加熱目標温度ＴＭ１と、冷却目標温度ＴＭ２とを表示しているために、各目標温度と計測された金型温度ＴＭとの差分が容易に把握できるため、金型温度ＴＭの制御条件の評価を容易に行うことができる。
【００４６】
（第４実施形態）
図８は、本発明の第４実施形態に係る画像表示装置５０の表示の一例を示した図であり、第一相関図１０１を示した図である。上述の構成と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
図８に示すように、第一相関図１０１においては、初期時間ｔ０と、各切り換えタイミング（充填開始時Ａ〜保圧完了時D）における金型温度ＴＭの数値とをウィンドウｗ１〜ｗ５にそれぞれ表示している。
【００４７】
この表示の構成によれば、射出動作の切り替えタイミングにおける金型温度値を明確に把握することができるため、射出動作の切り替えタイミングと金型温度ＴＭとの相互の妥当性を定量的に評価することができる。これにより、例えば、フルショット間際のタイミングにおける金型温度値を、バリ等の成形不良が発生しない金型温度ＴＭとするように金型温度制御をすることが可能となる。
特に、保圧開始時Ｃと保圧完了時Ｄとにおける金型温度値を表示させる場合には、保圧動作における金型温度変化を明確に把握することができるので、保圧時に樹脂が流動状態を維持し、保圧が有効に作用するような金型温度に制御すること、あるいは保圧期間の制御が可能な制御条件を選定することができる。
【００４８】
（第５実施形態）
図９は、本発明の第５実施形態に係る画像表示装置５０の表示の一例を示した図であり、第一相関図１１１を示した図である。上述の構成と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
この第一相関図１１１は、温度波形Ｆ１と温度波形Ｆ２とを表示するものである。この第一相関図１１１を表示するために、射出成形装置１には、型内樹脂温度センサ２８の他に金型温度を計測する温度センサ１１９を備えている。より具体的には、温度センサ１１９は、キャビティ４内の溶融樹脂の流路上において、型内樹脂温度センサ２８よりも下流側に設けられている。
また、この第一相関図１１１には、初期時間ｔ０と、各切り換えタイミング（充填開始時Ａ〜保圧完了時Ｄ）における型内樹脂温度センサ２８が検出する金型温度ＴＭの数値とをウィンドウｗ１〜ｗ５にそれぞれ表示している。同様に、初期時間ｔ０と、各切り換えタイミング（充填開始時Ａ〜保圧完了時Ｄ）における温度センサ１１９が検出する金型温度ＴＭの数値とをウィンドウｗ６〜ｗ１０にそれぞれ表示している。
【００４９】
この表示の構成によれば、金型２，３における複数の金型温度ＴＭを計測可能であるため、流動状態と金型温度との関係を考慮した上で、制御条件を選定することができる。特に、この第一相関図１１１を、第二相関図８２または第四相関図８４と並べて表示させた場合は、溶融樹脂の充填量が第四相関図８４のスクリュ移動量によりイメージすることができる。これにより、各センサー位置の温度と射出工程の進捗や射出動作の切り替えタイミングを考慮しながら、当該温度センサー近傍の成形品状態を評価することによって、最適な蒸気（加熱媒体）と冷却水（冷却媒体）の切換えタイミング、および射出条件の選定を見出すことが容易になる。なお、複数の温度波形Ｆ１，Ｆ２は、重ねて表示してもよいし、選択可能に表示してもよい。
【００５０】
（第６実施形態）
図１０は、本発明の第６実施形態に係る画像表示装置５０の表示の一例を示した図であり、第一相関図８１と金型温度制御のプロセス設定１２０とを示した図である。なお、上述の構成と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５１】
このプロセス設定１２０は、金型温度制御の加熱期間、温度維持期間、残圧抜き期間、媒体排出期間、冷却期間とに分けられており、それぞれの期間が棒グラフで表示されている。プロセス設定１２０には上記の他、更に熱媒体の排出期間などの金型温度調節制御パラメータを含むことが好ましい。
この表示の構成によれば、金型温度制御における金型温度変化の応答性を把握することができるため、各期間を必要十分のものとし、１成形サイクルを短縮化すると共に、各期間の不足による成形品の不良の発生を抑止することができる。すなわち、金型温度制御の制御条件を最適化することが可能となる。
【００５２】
（第７実施形態）
図１１は、本発明の第７実施形態に係る画像表示装置５０の表示の一例を示した図であり、スクリュ位置Ｓｔに対する金型温度ＴＭと射出速度ｖと射出圧力Ｐｈとのそれぞれの関係を比較可能なように表示させた構成を示す図である。
図１１に示すように、制御装置２０は、スクリュ位置Ｓｔの測定値と金型温度ＴＭとの関係を示す第一相関図１２１と、スクリュ位置Ｓｔの測定値と射出速度ｖの算出値との関係を示す第五相関図８５と、スクリュ位置Ｓｔの測定値と射出圧力Ｐｈの計測値との関係を示す第六相関図８６とを順に並べて表示する。
これら第一相関図１２１と第五相関図８５と第六相関図８６とは、スクリュ位置が同じ尺度で統一されると共に、射出動作の切り替えタイミング（充填開始時Ａ〜保圧完了時Ｄ）が表示されるようになっている。
【００５３】
この表示の構成によれば、射出速度ｖが急激に変化したとしても、金型温度ＴＭと射出速度ｖとの関係が見易いものとなる。
すなわち、射出速度ｖが低速から高速に急激に立ち上がる場合や、高速から低速に急激に落ち込む場合には、時間的には短かったとしても射出スクリュ８の移動量（変位量）が大きくなることから、金型内に充填される樹脂量が大きくなる。しかし、金型温度ＴＭが樹脂の融点、ガラス転移点、熱変形温度、凝固点、結晶化温度などの相変化温度近傍の場合には、射出速度ｖの切り換え時の樹脂充填状態が成形品の品質に大きく影響する場合がある。
しかしながら、第一相関図１２１は、金型温度ＴＭとスクリュ位置Ｓｔとの関係を示しているので、射出速度ｖの変化率（加速度）に関わらず、金型温度ＴＭの変化をスクリュ移動量に対して表示する為、射出速度の加減速中の金型温度変化が確認しやすく、制御条件の妥当性を評価することができる。
【００５４】
（第８実施形態）
図１２は、本発明の第８実施形態に係る金型の温度センサ２８の近傍の概略構成を示す図であり、図１２（Ａ）は、要部拡大断面図であり、図１２（Ｂ）は、金型温度ＴＭを所定値により補正した第一相関図１３１を示す図である。なお、上述の構成と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５５】
金型温度制御の加熱冷却源（熱媒体流路２ａ，３ａ）と型内樹脂温度センサ２８との距離と、金型加熱冷却源とキャビティ壁面４ａとの距離の差による温度伝播時間の差により、キャビティ４の温度変化に対して型内樹脂温度センサ２８が検出する金型温度ＴＭの変化が遅れたり、進んだりすることが考えられる。このような温度ずれは、制御条件を決定する上で、不適切な制御条件が選定される要因となる。
制御装置２０は、この温度ずれを修正して、第一相関図１３１を表示するものである。
【００５６】
具体的には、図１２（Ａ）に示すように、キャビティ４から熱媒体流路２ａ，３ａまでの距離Ｌ１が、型内樹脂温度センサ２８から加熱冷却源までの距離Ｌ２よりも大きい場合には、加熱開始又は冷却開始から型内樹脂温度センサ２８が温度変化を検知するまでの時間ｔｃが、加熱開始又は冷却開始からキャビティ壁面４ａが温度変化するまでの時間ｔｄよりも小さくなる。要するに、型内樹脂温度センサ２８の方が、キャビティ４よりも早く温度変化するので、キャビティ４の温度変化が遅れる。
制御装置２０は、この遅れを考慮し、金型温度ＴＭの波形全体を時間｜ｔｃ−ｔｄ｜＝Δｔだけ遅らせて表示する。すなわち、金型温度ＴＭからキャビティ壁面４ａの温度を推定してこれを第一相関図１３１として表示する。なお、射出動作の切り換えタイミング（充填開始時Ａ〜保圧完了時Ｄ）は補正されずにそのまま示される。
【００５７】
図１３は、本発明の第９実施形態に係る金型の温度センサ２８の近傍の概略構成を示す図であり、図１３（Ａ）は、要部拡大断面図であり、図１３（Ｂ）は、金型温度ＴＭを所定値により補正した第一相関図１３２を示す図である。なお、上述の構成と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
上記図１２の構成に対して、図１３（Ａ）に示すように、キャビティ４から熱媒体流路２ａ，３ａまでの距離Ｌ１が、型内樹脂温度センサ２８から加熱冷却源までの距離Ｌ２よりも小さい場合には、加熱開始又は冷却開始から型内樹脂温度センサ２８が温度変化を検知するまでの時間ｔｃが、加熱開始又は冷却開始からキャビティ壁面４ａが温度変化するまでの時間ｔｄよりも大きくなる。要するに、キャビティ壁面４ａの方が、型内樹脂温度センサ２８よりも早く温度変化するので、型内樹脂温度センサ２８の温度変化が遅れる。
【００５９】
制御装置２０は、この遅れを考慮し、金型温度の波形全体を時間｜ｔｃ−ｔｄ｜＝Δｔだけ早めて表示する。すなわち、金型温度ＴＭからキャビティ壁面４ａの温度を推定してこれを第一相関図１３２として表示する。
なお、上記のΔｔは、熱解析により求めてもよいし、実験により求めてもよい。型内樹脂温度センサ２８の実測値を表示する構成としてもよいし、波形を示す横軸は時間ｔでもスクリュ位置Ｓｔであってもよい。
【００６０】
キャビティ４の温度変化に対する型内樹脂温度センサ２８が検出する金型温度ＴＭの変化の遅れ又は進みを考慮して第一相関図１３１又は１３２を表示することにより、充填された溶融樹脂の流動状態に直接影響を与えるキャビティ壁面温度と、射出動作の切り替えタイミングがより精度良く同期した表示が可能であり、射出動作設定、および温度調整部２５の設定の妥当性の評価を更に高精度とすることが出来る。
【００６１】
続いて、上記のように、金型温度ＴＭと射出圧力Ｐｈとを連携して制御することにより得られる効果を図１４〜図２０を用いて説明する。図１４と図１５とに従来成形におけるキャビティ段付き部の流動、圧力状態を示す。
図１８に従来成形における型内圧のプロファイルを示す。実線は低圧射出時の型内圧のプロファイルであり、二点破線は高圧射出時の型内圧のプロファイルである。図１６と図１７に本発明におけるキャビティ段付き部の流動、圧力状態を示す。図１９に本発明における型内圧のプロファイルを示す。実線は低圧射出時の型内圧のプロファイルであり、二点破線は高圧射出時の型内圧のプロファイルである。
【００６２】
図１４及び図１５では金型温度が通常、熱変形温度以下の樹脂固化温度であるため、充填中にスキン層が発生し、樹脂の流動可能領域が狭くなり、特に薄肉部では大きな圧力損失が発生し、局部的に樹脂圧が低い領域が発生してしまう。これに対し、例えば型内圧センサ１９ａが検知する型内圧値は、他部に設けられた型内圧センサ、例えばゲート直近に設けられた型内圧センサ１９ｂや、ゲートから離れた部分に設けられた型内圧センサ１９ｃが検知する型内圧変化度合いに対し、極端に小さな型内圧値の変化しか発生しない。
【００６３】
このため、図１８に示すように型内圧センサ１９ａが検知した型内圧値ＰＭによって、射出圧力Ｐｈを制御すると、目標型内圧値ＰＭ１を大きく変化させても、型内圧センサ１９ａのような型内圧値ＰＭが小さく樹脂の充填量が小さい箇所に発生する圧力値は期待ほど大きくは変化せず、充填不良、充填不足が発生してしまう。また、充填不良、充填不足が無く、成形不良が発生しない型内圧センサ位置を見出すのは多数回にわたる試行錯誤が必要となり、作業効率が悪い。
【００６４】
図１６及び図１７は本発明により射出充填中の金型の温度が樹脂の流動開始温度以上に保たれている為、スキン層が発生せず樹脂の流動可能領域が金型のキャビティ幅全域となり、樹脂の流動圧力損失が最小限となり型内圧力の差を緩やかにすることが出来る。よって薄肉部の型内圧センサ１９ｃが検知する型内圧値は、他部の型内圧センサ１９ｂ、１９ｃが検知する型内圧値との差が小さくなる。
【００６５】
このため図１９に示すように型内圧センサ１９ｂが検知する型内圧値によって射出圧力を制御し、目標型内圧値ＰＭ１を変化させれば、型内圧センサ１９ａが設けられた薄肉の部分でも、期待通りの型内圧変化を得ることが出来ることから、充填不良、充填不足が無く、成形不良が発生しない型内圧センサ位置を見出すことが容易になる。また、どの位置に型内圧センサを備えても、制御性が高い適正な型内圧値の選定が容易にできるので、型内圧センサの設置位置の選定も短時間で行うことができる。
【００６６】
通常、金型温度は冷却に十分なだけ低い温度（例えば、熱変形温度より低い温度）に設定されているため、射出充填中に樹脂の温度が下がる。結晶性樹脂での成形の場合は冷却により結晶化温度付近では結晶化により樹脂の粘度が急激に上昇する。また、非晶性で且つ粘度が１×１０３Ｐａ・Ｓ以上である高粘度な樹脂成形の場合は流動により圧力損失が大きい。このような樹脂を成形する場合で、成形品形状に局部的に薄肉部が在る場合は、その薄肉部分の固化が他の部分の固化より進み、樹脂流動が減少するなどして、流動圧損が大きくなるなどにより、金型内部の圧力分布が不均一になり成形品の厚さの変動や表面にフローマーク、凹凸、ウェルド等の欠陥を生じる虞がある。そのため、再現性の高い、安定した制御が可能な圧力センサの領域は非常に狭い。よって圧力センサの適正な位置を見つけるための長い時間や多大な労力を要する。
上記の手順によれば、樹脂の射出充填時の金型温度を高温に保つことにより、薄肉部でも樹脂の粘度上昇、および冷却固化を遅らせることができ、充填圧力伝搬を良好に保つことが出来るので、型内圧分布を単純一様にすることが可能となる。また、充填中の樹脂の固化速度が遅くなるので、万一、圧縮性流体である溶融樹脂に圧力伝播の遅れが生じて、型内圧フィードバック制御のための圧力検知が遅れても、圧力フィードバック補正制御指令は、樹脂の固化が進行する前に出すことができるので、圧力センサの位置を厳密に選定する必要なく従来の金型の構成を殆ど変えることなく、再現性、安定性の高い射出成形をすることができる。
【００６７】
本発明は、以下のような装置構成や工程においても良好に適用することができる。以下の説明においては、射出成形装置１と同様の構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６８】
図２０は、射出成形装置２００の模式図である。この射出成形装置２００は、射出ユニット２３０以外は図１の射出成形装置１と殆ど同じ構成である。
射出成形装置２００の射出ユニット２３０は、上述の射出成形装置１の射出シリンダ６と同じ構成の射出シリンダに一体の両側に直角に延びた一対のアーム２５７ａ、２５７ａを備えた射出シリンダ２５７と、射出スクリュ部が上述の射出成形装置１の連結軸９と同じ形状でピストン１１を有せず、回転駆動モータ６０と直結する射出スクリュ２５８と、回転駆動モータ６０のハウジング両側に延びたアームに対称にボールねじナット２６３，２６３を固定している移動アーム部材２６２と、射出シリンダ２５７のアーム２５７ａ、２５７ａに取付けられた一対のモータ２６１，２６１に直結し、ボールねじナット２６３，２６３に螺合するボールねじ軸２５９，２５９とにより構成されている。
【００６９】
図示しないヒーターにより射出シリンダ２５７を加熱し、回転駆動モータ６０を回転駆動することにより射出シリンダ２５７内に送り込まれた樹脂材料を可塑化溶融し、モータ２６１，２６１を回転して溶融樹脂を金型のキャビティ４へ送り出す手順は、射出充填に油のシリンダ７ａと油圧のピストン１１の代わりに、電動のモータ２６１，２６１を使用したこと以外は、上述の射出成形装置１の場合と同じである。
【００７０】
この射出ユニット２３０は、溶融樹脂の射出充填時の射出スクリュ２５８の前進後の電動モータ２６１の減速時に発生する回生電力を、蓄電装置２７０、電気加熱手段２３８からなる金型加熱用の電力回路２６４へ制御装置２４０より回流回路２６５を介し、或いは、蓄電装置２５６、電気式冷却手段２５５からなる冷却装置２４１を駆動する電力回路２６６へ回流回路５４を介して回生することができる。（例えば、特公昭６４−４８９６号公報）
【００７１】
図２１は、射出成形装置１又は射出成形装置２００を用いた図３とは異なる成形手順を示す工程図である。この図２１に示す成形手順が、図３に示す成形手順と異なる点は、工程ｓ３の金型温度の比較制御工程をタイマー６１の工程ｓ１５に、同様に、金型冷却時の工程ｓ１１の金型温度の比較制御工程をタイマー６２の工程ｓ１６に置き換えたことであり、その他の工程と順序に変わりは無い。
ｓ１５：タイマー６１のカウントアップ
ｓ１６：タイマー６２のカウントアップ
【００７２】
金型の冷却が開始した時点でカウント開始し始めたタイマー６２がカウントアップした時点で、金型に供給する熱媒体を冷却水から蒸気へ入れ替えが開始され、金型の加熱を始めた時点Ｋ３においてタイマー６１がカウント開始する。タイマー６１がカウントアップした時点で、次の成形サイクルの射出が開始される。
【００７３】
タイマー６１、タイマー６２は、いずれも、始点と時間の調整が可能であり、金型の昇温、降温のオーバーシュートを考慮して早め、遅めにセットを調整して、最適な始点のタイミングとタイムアップ時点を決めることができる。
【００７４】
金型の加熱時間、或いは、冷却の時間は、蒸気又は、冷却水の温度と供給速度が同じであれば、各成形サイクル毎に殆ど変わることは無いので、多少の余裕をとってタイマー６１又は、タイマー６２の時間を設定して置けば、蒸気又は、冷却水の切換を行っても成形条件から外れることはない。
【００７５】
図２２は、射出成形装置１又は射出成形装置２００を用いた図３とは異なる成形手順を示す工程図である。この図２２に示す成形手順が、図３に示す成形手順と異なる点は、工程ｓ４の蒸気供給バルブ閉と、工程ｓ１０の冷却水供給バルブ開との間にｓ１７のタイマー６３の工程を挿入し、また、工程ｓ１２の冷却水供給停止と、工程ｓ１の蒸気供給開始との間にｓ１８のタイマー６４の工程を挿入したことであり、その他の工程と順序に変わりは無い。
【００７６】
ｓ１７：タイマー６３カウントスタート。タイマー６３カウントアップにより工程ｓ１０：冷却水供給開始に移行する。
ｓ１８：タイマー６４カウント開始。タイマー６４カウントアップにて、工程ｓ１の蒸気供給開始に移行する。
【００７７】
金型温度ＴＭが所定の低温側設定温度（設定金型下限温度）ＴＣに到達した時点でカウント開始し始めたタイマー６４がカウントアップした時点で、冷却から加熱に切り換え、次サイクルのタイマー６１がカウント開始する。
【００７８】
成形作業の初期においての温度比較制御が不安定なときは、蒸気と冷却水の切換えタイミングを温度とタイマーの２つの条件が成立したタイミングとしても良い。
【００７９】
また、冷却開始のタイミングを充填完了時またはタイマーのカウントアップとしているが、キャビティの所定位置の圧力が予め定めた所定の圧力値に達した時点で冷却を開始しても良い。当該キャビティの所定位置を高外観、高転写性が必要な箇所に選定すれば、射出工程中に高外観、高転写性が必要な箇所の圧力が、転写に有効な圧力値に達したことを確認して冷却を開始できるので、確実な転写性を得ることが出来る上、成形サイクルの短縮に有効である。
【００８０】
更には、冷却開始は射出スクリュ８または２５８が予め設定された所定の位置に達した時点で冷却開始としても良い。型内圧ＰＭが設定型内圧ＰＳに到達後は、射出工程は圧力制御にて行う為、予め設定された設定型内圧ＰＳが充填に不十分であった場合、射出スクリュ８または２５８はキャビティ４を充満させる前に前進が出来なくなり停止してしまう。この状態で、制御装置２０、２４０が充填完了を判断し冷却を開始させた場合、充填不足のままキャビティ４内の樹脂が固化してしまい成形不良が発生する。この場合に対して、射出スクリュ８または２５８が予め設定されたキャビティ４内が樹脂で十分充満可能なスクリュ位置まで達していることが冷却開始の必要条件であれば、充填不足のままキャビティ４内の樹脂が固化してしまい成形不良の発生を防止できる。
【００８１】
また、冷却開始は、前記蒸気供給終了と同時または蒸気供給終了とともにスタートするタイマーのカウントアップ時点と、前記キャビティ４の所定位置の圧力の予め定めた所定の圧力値への到達と、射出スクリュ８または２５８が予め設定された所定の位置に達した時点の、少なくとも１つを選択して、前記冷却水供給の開始のタイミングとしても良い。タイマーとキャビティ内圧力とスクリュ位置のいずれか１つ乃至２つ、あるいは全ての条件を選定できることから、成形条件の設定幅を大きくでき成形性を向上できる。当該条件の選定要領としては、選定した条件が全て満足すること、選定した条件の内１つが成立することなど種々の方法が可能である。
【００８２】
例えば、上記の射出成形方法は、樹脂が結晶性樹脂である場合に好適である。
結晶性樹脂は冷却固化時に結晶化温度付近で急激に粘度上昇が発生し、流動状態を維持できなくなり、急激に圧力伝搬性が悪くなる。この為、金型の温度を結晶化温度よりも十分高温である流動開始温度以上にすることで、樹脂を流動状態に保つことができ、圧力伝搬を良好に保つことにより、型内の圧力分布を単純一様にできるので、冷却時の制御目標温度値の選定が容易となる利点がある。
【００８３】
また、上記の射出成形方法は、前記樹脂粘度が１×１０３Ｐａ・Ｓ以上である高粘度の非晶性樹脂である場合に好適である。
粘度が１×１０３Ｐａ・Ｓ以上である高粘度の非晶性樹脂は、結晶性樹脂のように温度によって急激な粘度の変化はないが、高粘度であるので流動時に薄肉部などでは急激な圧力損失を発生し、圧力伝搬性が悪くなる。この為、金型の温度を樹脂が十分な流動状態が得られる流動開始温度以上にすることで、樹脂を流動状態に保つことができ、圧力伝搬を良好に保つことにより、型内の圧力分布を単純一様にできるので、冷却時の制御目標温度値の選定が容易となる利点がある。
【００８４】
また、上記の射出成形方法は、金型キャビティ内の樹脂圧力を測定可能な少なくとも１つの型内圧センサと、キャビティ近傍の温度を測定可能な温度センサを少なくとも１つ備えた金型と、前記金型内に射出プランジャまたはスクリュの前進により溶融樹脂を充填する射出装置と、所定のキャビティ内の型内圧値を入力可能な入力装置と、前記圧力センサにより測定された圧力値が前記入力装置により入力された型内圧値となるように、前記射出プランジャまたはスクリュの前進圧力である射出圧力を制御する射出圧力制御装置とを備えた射出成形機と、金型を加熱するための加熱媒体と金型を冷却するための冷却媒体をそれぞれ供給することが可能な金型加熱冷却装置とを備え、加熱媒体と冷却媒体を切換えるバルブを備え加熱媒体と冷却媒体を前記バルブにより切換えて共通の流路に供給し金型の温度を制御しながら前記射出成形機を操作して成形品を製造する射出成形方法において、前記射出装置が金型内に溶融樹脂を射出する前に、加熱媒体の供給を開始することにより金型の温度を加熱昇温し、前記キャビティ近傍に備えた前記温度センサにより測定された金型の温度が、所定の加熱目標温度に達し、かつ、金型を加熱開始からスタートするタイマーがタイムアップした時点で加熱媒体の供給を終了し、一方、前記金型の加熱途中または加熱終了後に前記射出装置が金型内への溶融樹脂の充填を開始し、該充填工程において、前記圧力センサにより測定した金型内の圧力が、前記入力装置により入力された型内圧値となるように、前記射出プランジャまたはスクリュの射出圧力を制御し、該充填工程の充填中または充填後に、冷却媒体の供給を開始することにより金型の温度を降温し、前記キャビティ近傍に備えた前記温度センサにより測定された金型の温度が、所定の冷却目標温度に達し、かつ、金型を冷却開始からスタートするタイマーがタイムアップした時点で冷却媒体の供給を終了すると良い。
【００８５】
また、上記の射出成形方法は、前記冷却媒体供給の開始のタイミングが、前記加熱媒体の供給終了時点または加熱媒体供給終了と同時にスタートするタイマーのカウントアップ時点と、射出プランジャまたはスクリュが所定の位置に到達した時点と、キャビティの所定位置の圧力が予め定めた所定の圧力値に達した時点の、少なくとも１つを選択して、前記冷却媒体供給の開始のタイミングとすると良い。
【００８６】
上記の射出成形方法は、成形品の肉厚分布にかかわらず、充填中の金型内樹脂を溶融状態に保てるので、冷却によるスキン層（成形品表層の固化層）の成長により有効樹脂流路が狭くなることが無くなり、型内の樹脂圧力分布が単純になり、かつ、再現性の高い圧力分布が得られるため、適正な型内圧センサ位置の範囲が広くなるので、型内圧センサの取付け位置の決定が容易となる。特に流動圧力損失が大きくなる薄肉部を局部的に有する金型において有効である。また金型の温度センサを複数設けた場合は、温度が所定の温度に達していない箇所の有無など型内の温度ムラの有無を確認でき、樹脂流動の圧力損失に影響を与える箇所の温度が低い場合は、当該箇所を選定、かつ基準にして金型の加熱工程を制御することが出来る。
【００８７】
また、図２０に示される射出成形装置は、射出動作（射出スクリュの前進動作）の減速時、あるいは可塑化動作（射出スクリュの回転動作）の減速時に回生電力が発生するが、型内圧波形制御により型内樹脂流動状態の高い再現性が得られるので、ショット毎の回生電力のバラツキを抑制することができる。この回生電力をエネルギー消費の大きい加熱冷却媒体供給装置の使用電力に供給することによって、成形のために消費されるエネルギーを安定して低減させることができる。
【００８８】
また、上記の射出成形方法は、温度低下によって樹脂の結晶化が起こり、圧力の伝搬性が急激に低下する結晶性樹脂、および流動圧力損失の大きい高粘度の非晶性樹脂に有効である。更に、充填中又は充填後に金型を強制的に冷却することにより、ハイサイクルな成形工程が可能である。また、型内圧制御により樹脂の固化前に樹脂圧を切換え、型内の樹脂にその圧力を充分に伝播させることが可能であり、型内圧のフィードバック制御がやり易くなる。
【００８９】
本発明の射出成形サイクル中における温度制御については、金型加熱回路の各部の構成、成形手順については、上記したものに何ら限定する意図は無く、適宜に変更されることを許容する。これ以外にも本発明の意図を逸脱しない限り、上記実施の形態に挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１…射出成形装置
２…可動金型
２ａ，３ａ…熱媒体流路
２ｂ…流路
３…固定金型
４…キャビティ
５…射出ユニット（射出部）
８…射出スクリュ
７…ユニット本体
１８…スクリュ移動量センサ
１９…型内圧センサ
２０…制御装置
２５…温度調整部
２８…型内樹脂温度センサ
５０…画像表示装置（表示部）
６５…タイマー
８１，９１，１０１，１１１，１２１，１３１，１３２…第一相関図
８２…第二相関図
８３…第三相関図
８４…第四相関図
８５…第五相関図
８６…第六相関図
８８…第八相関図
Ａ…充填開始時
Ｂ…射出速度切替（変更）時
Ｃ…保圧開始時
Ｄ…保圧終了時
Ｆ１，Ｆ２…温度波形
Ｐｈ…射出圧力
Ｓｔ…スクリュ位置
ｔ…時間
Ｍ…金型温度
ｖ…射出速度
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年7月30日(2009.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを有する金型と、
前進により前記キャビティに溶融樹脂を充填するように変位可能に構成された射出スクリュを有し、前記射出スクリュを変位させて少なくとも充填動作と保圧動作とを含む複数の射出動作をする射出部と、
前記射出スクリュの位置であるスクリュ位置を検出する位置センサと、
前記金型のキャビティ近傍の温度を測定可能な温度センサと、
前記金型を加熱または冷却して金型温度を調整可能な温度調整部と、
前記射出スクリュの変位及び前記金型温度を制御すると共に、前記スクリュ位置に基づいて前記射出動作における射出工程の射出開始時と射出速度変更時を含む複数の切り替えタイミングの判定を行う制御部と、
前記制御部の命令に基づいて画像を表示する表示部とを備え、
前記制御部は、所定の変化量に対応させて前記温度センサからの入力に基づくキャビティ近傍の温度波形図を作成し、該温度波形図中に前記判定した射出動作における射出工程の複数の切り替えタイミングのうち少なくとも一部を示した第一相関図を、前記表示部に表示させることを特徴とする射出成形装置。
【請求項２】
前記温度調節部は、前記金型に加熱媒体を供給して前記金型の加熱を行うと共に、前記金型に冷却媒体を供給して前記金型の冷却を行うことを特徴とする請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記充填動作前に前記金型温度が所定の温度となるまで前記金型を加熱する充填前加熱を行う構成とされ、前記温度波形図を、一の前記充填前加熱から次の前記充填前加熱まで作成することを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形装置。
【請求項４】
前記複数の切り替えタイミングは、さらに保圧工程の保圧開始時と保圧完了時とを含むことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載の射出成形装置。
【請求項５】
タイマーを備え、
前記所定の変化量は、時間であることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載の射出成形装置。
【請求項６】
前記射出スクリュの前進速度である射出速度を計測する射出速度計測部を備え、
前記制御部は、前記射出速度の計測値と、該射出速度の計測値の推移に対応する時間との相関を示す第二相関図を、前記第一相関図と同一の時間尺度で作成し、前記第一相関図と並べて前記表示部に表示することを特徴とする請求項５に記載の射出成形装置。
【請求項７】
前記射出スクリュの前進圧力である射出圧力を計測する圧力センサを備え、
前記制御部は、前記射出圧力の計測値と該射出圧力の計測値の推移に対応する時間との第三相関図を、前記第一相関図と同一の時間尺度で作成し、前記第一相関図と並べて前記表示部に表示することを特徴とする請求項５又は６に記載の射出成形装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記スクリュ位置の計測値と該スクリュ位置の計測値の推移に対応する時間との第四相関図を、前記第一相関図と同一の時間尺度で作成し、前記第一相関図と並べて前記表示部に表示することを特徴とする請求項５から７のうちいずれか一項に記載の射出成形装置。
【請求項９】
前記所定の変化量は、前記スクリュ位置であることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載の射出成形装置。
【請求項１０】
前記射出スクリュの前進速度である射出速度を計測する射出速度計測手段を備え、
前記制御部は、前記射出速度の計測値と、前記スクリュ位置の推移との相関を示す第五相関図を、前記第一相関図と同一の射出スクリュの位置尺度で作成し、前記第一相関図と並べて前記表示部に表示することを請求項９に記載の射出成形装置。
【請求項１１】
前記射出スクリュの前進圧力である射出圧力を計測する圧力センサを備え、
前記制御部は、前記射出圧力の計測値と前記スクリュ位置の推移との第六相関図を、前記第一相関図と同一の射出スクリュの位置尺度で作成し、前記第一相関図と並べて前記表示部に表示することを特徴とする請求項９又は１０に記載の射出成形装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記切り替えタイミングのうち少なくとも一つの切り替えタイミングにおける、前記キャビティ近傍の温度の計測値を表示することを特徴とする請求項１から１１のうちいずれか一項に記載の射出成形装置。
【請求項１３】
前記制御部は、予め前記温度センサの位置とキャビティとの位置関係に基づいて求めた補正値に基づいて、前記温度波形図を補正して表示することを特徴とする請求項１から１２のうちいずれか一項に記載の射出成形装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記金型温度の制御プロセス設定に関する情報を前記第一相関図と並べて表示することを特徴とする請求項１から１３のうちいずれか一項に記載の射出成形装置。
【請求項１５】
複数の前記温度センサを備え、
前記制御部は、各温度センサからの入力に基づく複数の前記第一相関図を作成して前記表示部に表示させることを特徴とする請求項１から１４のうちいずれか一項に記載の射出成形装置。
【請求項１６】
前記制御部は、前記複数の第一相関図を重ねて表示することを特徴とする請求項１５に記載の射出成形装置。
【請求項１７】
前記制御部は、前記複数の第一相関図を選択可能に表示することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の射出成形装置。
【請求項１８】
請求項１から１７のうちいずれか一項に記載の射出成形装置を用いて、成形条件の評価又は選定を行うことを特徴とする射出成形方法。
【国際調査報告】
2010041483.tif 000025
2010041483.tif 000026
2010041483.tif 000027
2010041483.tif 000028