(57)【要約】【課題】可塑化の異常の発生を即座にかつ、精確に検出できる可塑化状態の監視方法を提供することを目的とする。【解決手段】加熱筒２の後部に材料を投入し、該加熱筒２の内孔に嵌挿したスクリュ４により前記材料を可塑化する射出装置１において、可塑化中のスクリュ４の回転トルクを時間経過とともに測定し、該回転トルク値が第１所定時間Ｔ１を越えて下降し、その後第２所定時間Ｔ２を越えて上昇したことによって可塑化の異常を検出する。【選択図】図２
2006289824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱筒の後部に材料を投入し、該加熱筒の内孔に嵌挿したスクリュにより前記材料を可塑化する射出装置において、
可塑化中のスクリュの回転トルクを時間経過とともに測定し、該回転トルク値が第１所定時間を越えて下降し、その後第２所定時間を越えて上昇したことによって可塑化の異常を検出する射出装置における可塑化状態の監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出装置における可塑化状態の良否を監視する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機の射出装置における材料の可塑化は、加熱筒後部に投入された材料を、加熱筒内孔に嵌挿したスクリュのリードと加熱された加熱筒内孔壁とにより溶融しつつ加熱筒前方に搬送して実行される。加熱筒前方に搬送された溶融材料は、可塑化が良好に行われるときは、スクリュの回転数に応じた定量が加熱筒内孔のスクリュ前方に押出され貯留される。そして、スクリュ前方に貯留される溶融材料の圧力により、スクリュはスクリュの回転数に応じた略一定速度で後退する。
【０００３】
ところで、スクリュはスクリュ軸とその外周に螺旋状に連続して立設したリードとからなり、スクリュ軸の直径は基部から先端にかけて所定の変化により拡径している。すなわち、リードの立設する高さは基部で大きく、先端では小さくなっている。これにより、スクリュの基部から先端にかけて、フィードゾーン、コンプレッションゾーン及びメータリングゾーンが形成される。これらそれぞれのゾーンは材料（樹脂）の特性に応じて最適な長さと深さとなるように設計される。しかしながら、これらゾーンの設定が材料に対して不適切な場合、又は、スクリュを前進させて溶融材料を射出したときスクリュの先端から溶融材料が逆流した場合、又は、加熱筒のゾーン毎の加熱温度の設定が不適切な場合などでは、前記可塑化中のスクリュ後退速度が一定とはならず、極端な場合には、後退作動が一旦停止することもある。特に、材料がポリスチレン、ポリカーボネート、メタクリル樹脂等の非結晶性樹脂である場合には、顕著である。
【０００４】
この現象は、溶融中の材料がスクリュの特定のゾーン個所で停滞し、前方に搬送されないために生ずるものである。この現象が起こると、溶融中の材料に巻き込まれた空気が、溶融材料の射出時に成形品の表面に出てシルバーストリークの不良を生じさせる。また、前記空気が成形品の内部に気泡となって残ったり、溶融材料の射出時に断熱圧縮されて焼けの不良を生じさせる。
【０００５】
このような異常現象を検出するため、従来は、可塑化に要する時間やスクリュの後退速度の絶対値を監視していた。また、特許文献１に示すように、「スクリュトルク検出器にて射出スクリュの回転トルクＡを検出し、減算器にて、その回転トルクＡを、回転トルクＡの最大値より大きい所定値Ｂから減じた値Ｃを算出する。そして、ゲート信号発生器から材料のチャージ期間を表すゲート信号が出力されている間、積分器により減算値Ｃを積分する。この積分値は、材料の可塑化状態に対応したスクリュトルク及びチャージ時間の変化方向と同方向に変化するため、材料の可塑化状態に応じて大きく変化することとなり、この積分値と許容幅とを比較する比較器において、材料の可塑化状態の良・否を容易に且つ正確に判定できる。」というものもある。しかしながら、上記従来の可塑化状態の監視方法によれば、可塑化工程全体において変化する要素を監視するものであるから、異常の発見の時期が遅れるとともに監視の精度は低いものであった。
【特許文献１】特開平６−１３４８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した問題を解決すべくなされたものであって、可塑化の異常の発生を即座にかつ、精確に検出できる可塑化状態の監視方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、加熱筒の後部に材料を投入し、該加熱筒の内孔に嵌挿したスクリュにより前記材料を可塑化する射出装置において、可塑化中のスクリュの回転トルクを時間経過とともに測定し、該回転トルク値が第１所定時間を越えて下降し、その後第２所定時間を越えて上昇したことによって可塑化の異常を検出する射出装置における可塑化状態の監視方法に関する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の射出装置における可塑化状態の監視方法によれば、可塑化異常の発生を即座にかつ、精確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明を実施する射出装置の概要と制御ブロックを示す説明図である。図２は、本発明の可塑化状態の監視方法を説明するためのスクリュ回転トルクのグラフである。
【００１０】
射出装置１は、厚肉円筒の加熱筒２と、加熱筒２の先端面に固着され加熱筒２の内孔と連通する貫通孔を有するノズル３と、加熱筒２の内孔に回転・往復動自在に嵌挿されたスクリュ４と、スクリュ４を回転駆動する回転駆動手段９と、回転駆動手段９の駆動力を検出する検出器１０と、回転駆動手段９を制御する制御手段１１と、スクリュ４を往復駆動する射出駆動手段１２とからなる。
【００１１】
スクリュ４は、スクリュ軸７と、スクリュ軸７の外周面に螺旋状に連続して立設したリード６と、スクリュ軸７の先端面に固着された逆止弁５とからなる。スクリュ軸７は、回転駆動手段９が設けられた基部から先端に向けて、その直径が滑らかに拡径されている。すなわち、リード６の立設する高さは基部で大きく、先端では小さくなっている。これにより、スクリュ４の基部から先端にかけて、フィードゾーン、コンプレッションゾーン及びメータリングゾーンが形成される。このような構成により、加熱筒２の後部上面に設けられた材料供給口８から供給された樹脂や金属等の材料は、加熱筒２の外周面に捲着された図示しないヒータにより加熱・温調された内孔壁とスクリュ４とにより溶融されつつスクリュ４の前方に搬送される。加熱筒２内孔のスクリュ４の前方に搬送された溶融材料は、加熱筒２内孔の前部に貯留される。
【００１２】
回転駆動手段９は、油圧モータや電気モータが好適に採用される。検出器１０は、回転駆動手段９が油圧モータの場合は油圧力センサであり、回転駆動手段９が電気モータの場合は電流センサ等となる。制御手段１１は、マイクロプロセッサ等からなり、材料に応じたスクリュ４の回転数が任意に設定され、設定された回転数に応じた信号に基づいて調製された作動油量や電流を出力して、回転駆動手段９を駆動・制御する。
【００１３】
射出駆動手段１２は、油圧シリンダ装置あるいは、サーボモータ、ボール螺子及びボールナット等を組み合わせたものからなる。射出駆動手段１２は、スクリュ４を前進駆動することにより、加熱筒２内孔の前部に貯留された溶融材料を、ノズル３が当接する図示しない金型に射出する。スクリュ４の射出工程が終了すると、スクリュ４は回転駆動手段９により回転され、材料の可塑化が行われる。このとき、ノズル３は金型に当接したままであり、先に射出・充填された材料により封止されているので、スクリュ４の前方に搬送される溶融材料の圧力が上昇し、スクリュ４は後退させられる。このスクリュ４の可塑化による後退力は、射出駆動手段１２により所定値になるよう制御される。したがって、材料の可塑化が安定していれば、スクリュ４の後退速度はスクリュ４の回転数に応じた一定値となる。
【００１４】
しかしながら、スクリュ４の前記フィードゾーン、コンプレッションゾーン及びメータリングゾーンそれぞれの長さと深さの設定が材料に対して不適切な場合、又は、スクリュを前進させて溶融材料を射出したときスクリュ４先端の逆止弁５からリード６部分へ溶融材料が逆流した場合、又は、加熱筒２のゾーン毎の加熱温度の設定が不適切な場合などには、溶融中の材料がスクリュ４の特定のゾーン個所で停滞して前方に搬送されず、可塑化中のスクリュ４の後退速度が不規則となる。
【００１５】
この現象を図２に基づいて説明する。図２は、可塑化中のスクリュ４の回転トルクを回転駆動手段９の駆動力として検出器１０で検出した信号を、可塑化時間中連続して測定し記録したものである。可塑化開始とともにスクリュ４の回転トルクは立上り、次第に上昇してゆく。下降開始時点Ａにおいて、溶融材料の停滞が始まりスクリュ４は空転するので、回転トルクは下降する。その状況が第１所定時間Ｔ１経た下降監視終了時点Ｂを越えて継続した後、上昇開始時点Ｃにおいて、溶融材料の停滞が解除されて新しい冷えた材料が前方に押出されるため、スクリュ４の回転トルクは再び上昇し始める。この状況が第２所定時間Ｔ２経た上昇監視終了時点Ｄを越えて継続した場合には、可塑化の状態が異常であると判断して警報を発したり可塑化を中断して成形サイクルを中止したりするのである。
【００１６】
第１所定時間Ｔ１と第２所定時間Ｔ２は、下降開始時点Ａ、上昇開始時点Ｃ及び上昇監視終了時点Ｄで形成されるＶ字状波形が、シルバー、気泡又は焼け等の成形不良に繋がる異常と見なされる程度に大きなものであることを検出するための設定である。すなわち、前記Ｖ字状波形は、可塑化の状況によってはシルバー、気泡又は焼け等の成形不良に至らない程の小さなものが頻発するので、それらを誤検出しないようにするため第１所定時間Ｔ１と第２所定時間Ｔ２の設定が設けられている。
【００１７】
制御手段１１は、検出器１０から伝送される回転トルクの電気信号を入力し、アナログ的又はデジタル的にローパスフィルタで波形処理して、小さなリップルを除去する。そして制御手段１１は、その信号を演算処理して回転トルク信号の下降又は上昇を認識する。例えば、制御手段１１はその演算スキャン毎に回転トルク信号を前の演算スキャンで記憶した回転トルク信号から減算し、その結果が負であれば回転トルクが下降し、正であれば回転トルクが上昇したと認識する。また、回転トルク信号を時間で微分して微係数が零となることにより波形のピークを検出してもよい。このようにして、図２において、回転トルクの下降開始時点Ａと、回転トルクの上昇開始時点Ｃが検出される。下降開始時点Ａ及び上昇開始時点Ｃからそれぞれタイマが計時開始し、第１所定時間Ｔ１の経過中連続して下降が継続し、その後第２所定時間Ｔ２の経過中連続して上昇が継続したと判断されたとき、制御手段１１は可塑化異常として警報を出力する。
【００１８】
このように、本発明はシルバー、気泡又は焼け等の成形不良に繋がるスクリュ４の回転トルクのＶ字状波形を、その発生の瞬間に検出するので、従来の監視技術と比較して、極めて早い時期にしかも高精度に可塑化状態の異常を検出できる。
【００１９】
この発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を付加して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を実施する射出装置の概要と制御ブロックを示す説明図である。
【図２】本発明の可塑化状態の監視方法を説明するためのスクリュ回転トルクのグラフである。
【符号の説明】
【００２１】
１    射出装置
２    加熱筒
３    ノズル
４    スクリュ
５    逆止弁
６    リード
７    スクリュ軸
８    材料供給口
９    回転駆動手段
１０  検出器
１１  制御手段
１２  射出駆動手段
Ａ    下降開始時点
Ｂ    下降監視終了時点
Ｃ    上昇開始時点
Ｄ    上昇監視終了時点
Ｔ１  第１所定時間
Ｔ２  第２所定時間
【図１】
2006289824.tif 000003
【図２】
2006289824.tif 000004