(57)【要約】【課題】  各成形サイクルにおいてヒータからノズルに与える熱量を完全に一定なものにして、より一層の高品位の成形品を得るようにすること。【解決手段】  ノズルに巻装されたヒータを、１成形サイクル中の所定の工程期間に所定時間だけ加熱し、毎成形サイクルごとにヒータからノズルに与える熱量を常に一定に制御する手段を設ける。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱シリンダの先端に取り付けたノズルを、固定側金型の樹脂注入口近傍に押し付けた状態で、前記加熱シリンダ内の射出用部材を前進させて、金型内へ溶融樹脂を射出・充填する射出成形機において、
前記ノズルに巻装されたヒータを、１成形サイクル中の所定の工程期間に所定時間だけ加熱し、毎成形サイクルごとに前記ヒータから前記ノズルに与える熱量を常に一定に制御する手段を有することを特徴とする射出成形機。
【請求項２】
請求項１に記載の射出成形機において、
前記ヒータへ通電する電流値を可変することで、前記した毎成形サイクルごとに前記ヒータから前記ノズルに与える熱量を調整することを特徴とする射出成形機。
【請求項３】
請求項１に記載の射出成形機において、
前記ノズルを前記固定側金型へ押し付ける押付力を可変して、毎成形サイクルごとに前記ノズルから前記固定側金型に受け渡される熱量を調整することを特徴とする射出成形機。
【請求項４】
請求項１に記載の射出成形機において、
前記ノズルを前記固定側金型へ押し付けるノズルタッチ機構の駆動源にサーボモータを用いたことを特徴とする射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インラインスクリュー式の射出成形機やプリプラ式の射出成形機に係り、特に、射出成形機におけるノズルの温度制御にかかわる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機のノズルの温度制御は、一般的に、ノズルに巻装したバンドヒータ（ノズルヒータ）をＰＩＤ制御によって通電制御することで、ノズルの実測温度が設定温度に倣うように温度フィードバック制御することで行われている。上記のバンドヒータのＰＩＤ制御は、一定の周期毎に定められた通電制御期間において、ノズルの実測温度を設定温度に一致させるようにバンドヒータへの通電率（オン／オフのデューテイ比）を、適応的に可変制御することで行われている。
【０００３】
ところが、上記の一定の周期毎に定められたバンドヒータへの通電制御期間は、射出成形機の成形サイクルの周期とは無関係に設定されているため、バンドヒータへの通電制御期間が、１成形サイクルを構成する各工程に対してアトランダムに現れることとなって、例えば、型閉じ（型締め）工程中にバンドヒータへの通電が行われたり、行われなかったりする。１成形サイクルの時間が長い場合には、１成形サイクル中に複数の通電制御期間があるため、各成形サイクル毎にバンドヒータからノズルに与えられる熱量（熱エネルギー）は平均化して見ると概ね均等なものとなるが、１成形サイクルが短くなってくると、バンドヒータに通電制御を行っている成形サイクルと行っていない成形サイクルとが生じることとなる。
【０００４】
図４は、成形サイクルが短い場合（例えば、１成形サイクルが２秒程度の場合）の、従来の成形サイクルとバンドヒータへの通電制御期間との関係を示す図である。図４に示すように、ノズル温調用のバンドヒータへの通電制御期間は、成形サイクルとは無関係に一定の周期で定められているため、成形サイクルＣｎでは通電制御期間５１が存在し、次の成形サイクルＣｎ＋１では通電制御期間５１が存在せず、その次の成形サイクルＣｎ＋２では通電制御期間５１が存在するといったように、バンドヒータに通電制御を行っている成形サイクルと、バンドヒータに通電制御を行っていない成形サイクルとが混在する。このため、通電制御期間５１が存在する成形サイクルではバンドヒータから熱量が与えられるが、通電制御期間５１が存在しない成形サイクルではバンドヒータから熱量が与えられないことになり、通電制御期間５１が存在する成形サイクルでのノズルの温度は、通電制御期間５１が存在しない成形サイクルでの温度よりも高くなり、前者の成形サイクルではノズル温度が高すぎることにより糸引きが生じ易く、後者の成形サイクルではノズル温度が低すぎることによりシルバーが生じ易くなる。
【０００５】
そこで、ノズル温調用のバンドヒータへの通電制御期間を、成形サイクルの周期と関連付けるようにして、すなわち、１成形サイクル中の型閉じ工程期間にのみ、ノズル温調用のバンドヒータへのＰＩＤ制御による通電制御期間を設けることで、各成形サイクルでの射出直前のノズル温度を安定させるようにした技術を、本願出願人は先に提案した（特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３３０９３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献１に示された技術は、各成形サイクルでの射出直前のノズル温度を略安定させることが可能であるが、１成形サイクル中の型閉じ工程の通電制御期間において行われるバンドヒータの加熱制御は、ＰＩＤ（比例・積分・微分）動作に基づく温度フィードバック制御であるため、通電制御期間におけるバンドヒータへの通電率（オン／オフのデューテイ比）は微妙に変化することは否めない。すなわち、各成形サイクルにおいてバンドヒータからノズルに与えられる熱量は微妙に変化することは否めず、このため、近時行われているディスク基板の成形のように、温度が一定であるクリーンルーム内の射出成形において、より一層の高品位の成形品を得るには、各成形サイクルにおいてバンドヒータからノズルに与える熱量を完全に一定にしたいという要求を満たすことができない。また、ＰＩＤ動作に基づく温度フィードバック制御であるため、ＰＩＤ演算のための各定数を最適値に設定する必要があり、かつ、ＰＩＤ動作を行わせるためのソフトウェア設計も慣れない技術者には比較的に面倒な負担となる。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、各成形サイクルにおいてヒータからノズルに与える熱量を完全に一定なものにして、より一層の高品位の成形品を得るようにすることにある。また、そのためのノズル温調用のヒータの温度制御を簡易な手法で実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記した目的を達成するため、ノズルに巻装されたヒータを、１成形サイクル中の所定の工程期間に所定時間だけ加熱し、毎成形サイクルごとにヒータからノズルに与える熱量を常に一定に制御する手段を設けた、構成をとる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ノズルに巻装されたヒータ（ノズル温調用のヒータ）を、従来のようにフィードバック制御のための目標とする設定温度を定めることなく、１成形サイクル中の所定の工程期間（例えば、型閉じ工程期間）に所定時間だけ加熱し、毎成形サイクルごとにヒータからノズルに与える熱量を常に一定に制御するので、各成形サイクルにおいてヒータからノズルに与える熱量が、常に完全に一定となることが保証できる。したがって、例えば、温度が一定であるクリーンルーム内の射出成形においては、より一層の高品位の成形品を得ることが可能となる。また、ノズル温調用のヒータの動作制御は、予め定めた条件にしたがったオープン制御による動作制御も可能なので、ソフトウェア設計も簡単・容易なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。図１〜図３は、本発明の一実施形態（以下、本実施形態と記す）による射出成形機に係り、図１は、本実施形態の射出成形機のノズル近傍の構成を示す要部断面図である。
【００１１】
図１は型締め状態を示しており、図１において、１は加熱シリンダ、２は、加熱シリンダ１の先端に取り付けたノズル、３は、ノズル２に巻装されたバンドヒータ（ノズル温調用のバンドヒータ）、４は、ノズル２の温度を検出するノズル温度センサ、５は固定ダイプレート、６は、固定ダイプレート５に搭載された固定側金型、７は、図示せぬ可動ダイプレートに搭載された可動側金型、８は、固定側金型６と可動側金型７とで形作られる成形空間であるキャビティ、９は、キャビティ８と連なるスプル部、１０は、スプル部９と連なる樹脂注入口、１１は樹脂である。
【００１２】
図１に示す構成において、可動側金型７を搭載した図示せぬ可動ダイプレートは、図示せぬ型締め駆動源の力によって図１において左右に前後進駆動され、型閉じ工程においては、可動ダイプレートは型開き完了位置から前進駆動され、可動側金型７が固定側金型６に所定の型締め力をもって押し付けられた状態で、型閉じ（型締め）完了状態となり、型開き工程においては、可動ダイプレートは型締め完了位置から後退駆動され、型開き完了位置に至ると、型開き動作は終了する。また、連続成形運転時には、ノズル２の先端は、図示せぬ公知のノズルタッチ／ノズルバック機構とその駆動源であるノズルタッチ用のサーボモータによって、固定側金型６の樹脂注入口１０の近傍に押し付けられており、射出工程においては、型締め状態にある金型のキャビティ１０内に、加熱シリンダ１内の図示せぬ射出用部材（インラインスクリュ式の射出成形機ではスクリュ、プリプラ式の射出成形機では射出プランジャ）の急速前進によって、溶融樹脂が、ノズル２、樹脂注入口１０、スプル部９を経由して、射出・充填されるようになっている。なお、本実施形態では、ノズル２を固定側金型６に押し付ける押付力は、オペレータの操作によって調整可能なようになっている。
【００１３】
図２は、本実施形態の射出成形機におけるノズル温調制御にかかわる構成を示すブロック図である。図２において、２１は、射出成形機全体の制御を司るシステムコントローラであり、ここでは、システムコントローラ２１中には、ノズル温調制御にかかわる構成のみを描いてある。このシステムコントローラ２１中において、２２は、通電期間設定部２２ａと通電電流値設定部２２ｂとをもち、ノズル２の温度コントロールをオープン制御で行うノズル温度制御部、２３は、ノズルタッチ用のサーボモータ２７を駆動制御して、図示せぬノズルタッチ／ノズルバック機構を駆動し、ノズルタッチ動作やノズルバック動作の制御、あるいはノズル２を固定側金型６に押し付ける押付力を可変する制御を行うノズルタッチ／ノズルバック制御部、２４は、ノズル温度センサ４からの温度検出信号を受け取り、ノズル２の温度を監視するノズル温度監視部である。また、２５は、ノズル温度制御部２２からの指令出力に基づき、ノズル温調用のバンドヒータ３を通電駆動するヒータドライバ、２６は、ノズルタッチ／ノズルバック制御部２３からの指令出力に基づき、ノズルタッチ用のサーボモータ２７を駆動するモータドライバである。
【００１４】
図２に示す構成において、ノズル温度制御部２２の通電期間設定部２２ａには、１成形サイクル中のどの工程期間にどれだけの時間だけ、バンドヒータ３を加熱するかを示すデータが、書き換え可能に格納されている。この通電期間設定部２２ａへの設定データは、マシンの出荷時に予め書き込んでおくようにされるが、作業現場のマシンのオペレータによっても書き換え可能であるようになっている。ここでは、通電期間設定部２２ａには、１成形サイクル中の型閉じ工程期間の全期間において、バンドヒータ３に通電制御を行うことを示すデータ（各成形サイクルの型閉じ工程期間の全期間を通電期間として規定するデータ）が、予め書き込まれてあるとする。また、ノズル温度制御部２２の通電電流値設定部２２ｂには、通電期間において、バンドヒータ３に通電する電流値のデータが書き換え可能に格納されている。この通電電流値設定部２２ｂへのデータの設定は、作業現場のマシンのオペレータによって行われ、バンドヒータ３に通電する電流値を適宜に設定することで、毎成形サイクルごとにバンドヒータ３からノズル２に与える熱量を決定するようにされる。
【００１５】
そして、ノズル温度制御部２２は、型閉じ開始を示す信号Ｓ１を受けると、通電電流値設定部２２ｂに設定されたデータにしたがった電流値でバンドヒータ３を加熱するようにヒータドライバ２５に指令を出力し、これによって、ヒータドライバ２５により所定の電流値の駆動電流がバンドヒータ３に通電開始される。この後、ノズル温度制御部２２は、型閉じ完了を示す信号Ｓ２の到来の有無を監視し、型閉じ完了を示す信号Ｓ２を受けると、ヒータドライバ２５に通電停止を指令して、これによって、バンドヒータ３への通電が停止される。このように、ノズル温度制御部２２は、オープン制御によって１成形サイクル中の型閉じ工程期間だけ、バンドヒータ３を加熱する。なお、上記のノズル温度制御部２２の制御は、連続成形運転の開始前にバンドヒータ３を所定時間だけ連続通電し、ノズル３の温度が許容範囲温度に達したことが、ノズル温度監視部２４によって確認された後、行われることは言うまでもない。
【００１６】
また、本実施形態では、ノズル２を固定側金型６へ押し付ける押付力を可変して、毎成形サイクルごとにノズル２から固定側金型６に受け渡される熱量を、調整できるようにしてある。すなわち、ノズルタッチ／ノズルバック制御部２３は、オペレータの入力指示に基づく押付力の調整指示信号Ｓ３を受けると、モータドライバ２６を介してノズルタッチ用のサーボモータ２７を駆動制御し、これによって、ノズル２を固定側金型６へ押し付ける押付力を調整するようになっている。
【００１７】
図３は、本実施形態の射出成形機における、成形サイクルとバンドヒータへの通電期間との関係を示す図である。図３に示すように、本実施形態では、バンドヒータ３への通電期間３１は、１成形サイクル中の型閉じ工程期間であり、かつ、通電制御はオープン制御であるので、各成形サイクルＣｎ、Ｃｎ＋１、Ｃｎ＋２……の型閉じ工程期間においてバンドヒータ３への通電は同一の条件で行われ、各成形サイクルＣｎ、Ｃｎ＋１、Ｃｎ＋２……においてバンドヒータ３からノズル２に与えられる熱量は、常に完全に一定のものとなる。なお、バンドヒータ３への通電は、連続通電であってもよいし、オン／オフデューテイ比の通電であってもよい。
【００１８】
以上のように本実施形態では、従来のようにフィードバック制御のための目標とする設定温度を定めることなく、オープン制御によって１成形サイクル中の型閉じ工程期間だけバンドヒータ３を加熱し、毎成形サイクルごとにバンドヒータ３からノズル２に与える熱量が常に一定となるように制御するので、各成形サイクルにおいてバンドヒータ３からノズル２に与える熱量が、常に完全に一定となることが保証できる。したがって、例えば、温度が一定であるクリーンルーム内の射出成形においては、より一層の高品位の成形品を得ることが可能となる。また、バンドヒータ３の動作制御は、予め定めた条件にしたがったオープン制御によるものなので、ソフトウェア設計も簡単・容易なものとすることができる。
【００１９】
なお、上述した本実施形態では、型閉じ工程期間の全期間において、ノズル温調用のバンドヒータ３に通電するようにしているが、型閉じ工程期間の一部において所定時間だけバンドヒータ３に通電するようにしてもよい。また、バンドヒータ３への通電期間は、１成形サイクル中の複数の工程に跨るように、すなわち例えば、型閉じ工程期間と射出工程の前半期間とに跨るようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る射出成形機のノズル近傍の構成を示す要部断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る射出成形機おける、ノズル温調制御にかかわる構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る射出成形機おける、成形サイクルとバンドヒータへの通電期間との関係を示す説明図である。
【図４】従来の射出成形機おける、成形サイクルとバンドヒータへの通電期間との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  加熱シリンダ
２  ノズル
３  バンドヒータ
４  ノズル温度センサ
５  固定ダイプレート
６  固定側金型
７  可動側金型
８  キャビティ
９  スプル部
１０  樹脂注入口
１１  樹脂
２１  システムコントローラ
２２  ノズル温度制御部
２２ａ  通電期間設定部
２２ｂ  通電電流値設定部
２３  ノズルタッチ／ノズルバック制御部
２４  ノズル温度監視部
２５  ヒータドライバ
２６  モータドライバ
２７  ノズルタッチ用のサーボモータ
３１  通電期間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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