(57)【要約】【課題】未溶融樹脂を精度良く検出できる射出成形機を提供する。【解決手段】射出成形機１は、射出装置３００と、この射出装置３００の動作を制御し、射出装置３００からパージ樹脂８０５を排出させる制御装置７００と、射出装置３００から排出されたパージ樹脂８０５を撮影するハイスピードカメラ８０１と、このハイスピードカメラ８０１により撮影されたパージ樹脂８０５の画像を取得する画像取得部８１１、及び、この画像に基づき射出装置３００内の樹脂が未溶融状態であるか否かを判定する溶融判定部８１３を有する評価装置８０４と、を備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出装置と、
前記射出装置の動作を制御し、前記射出装置からパージ樹脂を排出させる制御装置と、
前記射出装置から排出されたパージ樹脂を撮影するカメラと、
前記カメラにより撮影された前記パージ樹脂の画像を取得する画像取得部、及び、前記画像に基づき前記射出装置内の樹脂が未溶融状態であるか否かを判定する溶融判定部を有する評価装置と、
を備える射出成形機。
【請求項２】
前記未溶融状態は、未溶融樹脂を所定以上含む状態である、
請求項１に記載の射出成形機。
【請求項３】
前記評価装置は、成形時と同様の状態で前記射出装置内の樹脂を計量したパージ樹脂の画像に基づき未溶融状態を判定する、
請求項１または２に記載の射出成形機。
【請求項４】
前記射出装置に設けられ、ノズルを閉塞して前記ノズルから樹脂が漏れるのを防止するシャットオフ機構を備え、
前記評価装置は、前記制御装置によって、前記シャットオフ機構により前記ノズルを閉塞して、成形時と同様の状態で前記射出装置内の樹脂を計量したパージ樹脂の画像に基づき未溶融状態を判定する、
請求項３に記載の射出成形機。
【請求項５】
前記評価装置の前記溶融判定部が未溶融状態と判定した場合には、
前記制御装置は、樹脂が未溶融状態から溶融状態になるように前記射出装置の成形条件を調整する、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の射出成形機。
【請求項６】
前記評価装置は、前記カメラにより撮影された画像の中の前記パージ樹脂の部分に画像処理を施す画像処理部を有し、
前記溶融判定部は、前記画像処理部により画像処理を施された画像を用いて未溶融樹脂の有無を検出し、未溶融樹脂を所定量以上検出したときに未溶融状態と判定する、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の射出成形機。
【請求項７】
射出成形機の射出装置内の樹脂の溶融状態を評価する評価システムであって、
前記射出装置から排出されるパージ樹脂を撮影するカメラと、
前記カメラにより撮影された前記パージ樹脂の画像を取得する画像取得部、及び、前記画像に基づき前記射出装置内の樹脂が未溶融状態であるか否かを判定する溶融判定部を有する評価装置と、
を備える評価システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機と、この射出成形機の樹脂の溶融状態を判定する評価システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形においてペットボトルのキャップなどの成形では高い生産能力が要求されるため、成形サイクルを短縮させることが重要となる。サイクルを短縮させる方法の一つとして、射出装置のスクリュを高回転数で回して可塑化能力（溶融能力）を上げることで計量時間を短縮させる方法があるが、スクリュを高速で回転させると樹脂はシリンダから十分に受熱されることなくスクリュ前方に搬送され、射出される樹脂には未溶融樹脂が混じっている可能性がある。未溶融樹脂が射出されると成形品の外観不良や強度不足等の不具合が発生するため、射出される樹脂は未溶融樹脂の無い若しくは未溶融樹脂が問題とならないレベルにする必要がある。
【０００３】
上述の通り、未溶融樹脂の有無は成形品の品質に影響を及ぼすため、未溶融樹脂の評価は重要である。未溶融樹脂の判定方法としては、例えば特許文献１には、射出成形機のシリンダヘッドからノズルに至る樹脂流路に赤外線温度センサを設け、このセンサの出力を所定の時間毎に設定温度と比較する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−５９３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の手法では樹脂内部の温度を計測できないため、内部に未溶融樹脂が形成されている場合には正確な未溶融樹脂の有無の評価ができない可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、未溶融樹脂を精度良く検出できる射出成形機及び評価システム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】
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る射出成形機は、射出装置と、前記射出装置の動作を制御し、前記射出装置からパージ樹脂を排出させる制御装置と、前記射出装置から排出されたパージ樹脂を撮影するカメラと、前記カメラにより撮影された前記パージ樹脂の画像を取得する画像取得部、及び、前記画像に基づき前記射出装置内の樹脂が未溶融状態であるか否かを判定する溶融判定部を有する評価装置と、を備える。
【０００８】
同様に、本発明の一態様に係る評価システムは、射出成形機の射出装置内の樹脂の溶融状態を評価する評価システムであって、前記射出装置から排出されるパージ樹脂を撮影するカメラと、前記カメラにより撮影された前記パージ樹脂の画像を取得する画像取得部、及び、前記画像に基づき前記射出装置内の樹脂が未溶融状態であるか否かを判定する溶融判定部を有する評価装置と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、未溶融樹脂を精度良く検出できる射出成形機及び評価システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態による射出成形機の型開完了時の状態を示す図である。
【図２】一実施形態による射出成形機の型締時の状態を示す図である。
【図３】図５に示す揺動レバーを第１方向（例えば時計回り）に揺動させることにより、弁体を図５に示す開放位置から閉塞位置に移動させた状態を示す図である。
【図４】図３に示す揺動レバーを第２方向（例えば反時計回り）に揺動させた状態を示す図である。
【図５】図４に示す弁体を、成形材料の圧力によって閉塞位置から開放位置に移動させた状態を示す図である。
【図６】本実施形態に係る樹脂溶融状態の評価システムの概略構成を示す図である。
【図７】図６に示す評価システムをＹ軸正方向側から視たときの概略構成を示す図である。
【図８】本実施形態における樹脂溶融状態の評価処理を組み込んだ射出成形処理のフローチャートである。
【図９】図８中の溶融評価ステップのサブルーチン処理のフローチャートである。
【図１０】パージ樹脂の撮影画像から未溶融樹脂を抽出するための画像処理の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１２】
図１〜図６において、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は互いに垂直な方向である。Ｘ方向及びＹ方向は水平方向、Ｚ方向は鉛直方向である。Ｘ方向は、本実施形態に係る射出成形機１の可動プラテン１２０や射出装置３００の移動方向や型開閉方向と同一方向であり、Ｙ方向は射出成形機１の幅方向である。
【００１３】
まず図１及び図２を参照して、本実施形態に係る射出成形機１の全体の概略構成について説明する。
【００１４】
（射出成形機）
図１は、一実施形態による射出成形機１の型開完了時の状態を示す図である。図２は、一実施形態による射出成形機１の型締時の状態を示す図である。図１〜図２に示すように、射出成形機１は、型締装置１００と、エジェクタ装置２００と、射出装置３００と、移動装置４００と、制御装置７００とを有する。以下、射出成形機１の各構成要素について説明する。
【００１５】
（型締装置）
型締装置１００の説明では、型閉時の可動プラテン１２０の移動方向（図１および図２中右方向）を前方とし、型開時の可動プラテン１２０の移動方向（図１および図２中左方向）を後方として説明する。
【００１６】
型締装置１００は、金型装置１０の型閉、型締、型開を行う。型締装置１００は例えば横型であって、型開閉方向が水平方向である。型締装置１００は、固定プラテン１１０、可動プラテン１２０、トグルサポート１３０、タイバー１４０、トグル機構１５０、型締モータ１６０、運動変換機構１７０、および型厚調整機構１８０を有する。
【００１７】
固定プラテン１１０は、フレームＦｒに対し固定される。固定プラテン１１０における可動プラテン１２０との対向面に固定金型１１が取付けられる。
【００１８】
可動プラテン１２０は、フレームＦｒに対し型開閉方向に移動自在とされる。フレームＦｒ上には、可動プラテン１２０を案内するガイド１０１が敷設される。可動プラテン１２０における固定プラテン１１０との対向面に可動金型１２が取付けられる。
【００１９】
固定プラテン１１０に対し可動プラテン１２０を進退させることにより、型閉、型締、型開が行われる。固定金型１１と可動金型１２とで金型装置１０が構成される。
【００２０】
トグルサポート１３０は、固定プラテン１１０と間隔をおいて連結され、フレームＦｒ上に型開閉方向に移動自在に載置される。尚、トグルサポート１３０は、フレームＦｒ上に敷設されるガイドに沿って移動自在とされてもよい。トグルサポート１３０のガイドは、可動プラテン１２０のガイド１０１と共通のものでもよい。
【００２１】
尚、本実施形態では、固定プラテン１１０がフレームＦｒに対し固定され、トグルサポート１３０がフレームＦｒに対し型開閉方向に移動自在とされるが、トグルサポート１３０がフレームＦｒに対し固定され、固定プラテン１１０がフレームＦｒに対し型開閉方向に移動自在とされてもよい。
【００２２】
タイバー１４０は、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０とを型開閉方向に間隔Ｌをおいて連結する。タイバー１４０は、複数本（例えば４本）用いられてよい。各タイバー１４０は、型開閉方向に平行とされ、型締力に応じて伸びる。少なくとも１本のタイバー１４０には、タイバー１４０の歪を検出するタイバー歪検出器１４１が設けられる。タイバー歪検出器１４１は、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。タイバー歪検出器１４１の検出結果は、型締力の検出などに用いられる。
【００２３】
尚、本実施形態では、型締力を検出する型締力検出器として、タイバー歪検出器１４１が用いられるが、本発明はこれに限定されない。型締力検出器は、歪みゲージ式に限定されず、圧電式、容量式、油圧式、電磁式などでもよく、その取付け位置もタイバー１４０に限定されない。
【００２４】
トグル機構１５０は、可動プラテン１２０とトグルサポート１３０との間に配設され、トグルサポート１３０に対し可動プラテン１２０を型開閉方向に移動させる。トグル機構１５０は、クロスヘッド１５１、一対のリンク群などで構成される。各リンク群は、ピンなどで屈伸自在に連結される第１リンク１５２および第２リンク１５３を有する。第１リンク１５２は可動プラテン１２０に対しピンなどで揺動自在に取付けられ、第２リンク１５３はトグルサポート１３０に対しピンなどで揺動自在に取付けられる。第２リンク１５３は、第３リンク１５４を介してクロスヘッド１５１に取付けられる。トグルサポート１３０に対しクロスヘッド１５１を進退させると、第１リンク１５２および第２リンク１５３が屈伸し、トグルサポート１３０に対し可動プラテン１２０が進退する。
【００２５】
尚、トグル機構１５０の構成は、図１および図２に示す構成に限定されない。例えば図１および図２では、各リンク群の節点の数が５つであるが、４つでもよく、第３リンク１５４の一端部が、第１リンク１５２と第２リンク１５３との節点に結合されてもよい。
【００２６】
型締モータ１６０は、トグルサポート１３０に取付けられており、トグル機構１５０を作動させる。型締モータ１６０は、トグルサポート１３０に対しクロスヘッド１５１を進退させることにより、第１リンク１５２および第２リンク１５３を屈伸させ、トグルサポート１３０に対し可動プラテン１２０を進退させる。型締モータ１６０は、運動変換機構１７０に直結されるが、ベルトやプーリなどを介して運動変換機構１７０に連結されてもよい。
【００２７】
運動変換機構１７０は、型締モータ１６０の回転運動をクロスヘッド１５１の直線運動に変換する。運動変換機構１７０は、ねじ軸１７１と、ねじ軸１７１に螺合するねじナット１７２とを含む。ねじ軸１７１と、ねじナット１７２との間には、ボールまたはローラが介在してよい。
【００２８】
型締装置１００は、制御装置７００による制御下で、型閉工程、型締工程、型開工程などを行う。
【００２９】
型閉工程では、型締モータ１６０を駆動してクロスヘッド１５１を設定速度で型閉完了位置まで前進させることにより、可動プラテン１２０を前進させ、可動金型１２を固定金型１１にタッチさせる。クロスヘッド１５１の位置や速度は、例えば型締モータエンコーダ１６１などを用いて検出する。型締モータエンコーダ１６１は、型締モータ１６０の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。
【００３０】
型締工程では、型締モータ１６０をさらに駆動してクロスヘッド１５１を型閉完了位置から型締位置までさらに前進させることで型締力を生じさせる。型締時に可動金型１２と固定金型１１との間にキャビティ空間１４が形成され、射出装置３００がキャビティ空間１４に液状の成形材料を充填する。充填された成形材料が固化されることで、成形品が得られる。キャビティ空間１４の数は複数でもよく、その場合、複数の成形品が同時に得られる。
【００３１】
型開工程では、型締モータ１６０を駆動してクロスヘッド１５１を設定速度で型開完了位置まで後退させることにより、可動プラテン１２０を後退させ、可動金型１２を固定金型１１から離間させる。その後、エジェクタ装置２００が可動金型１２から成形品を突き出す。
【００３２】
型閉工程および型締工程における設定条件は、一連の設定条件として、まとめて設定される。例えば、型閉工程および型締工程におけるクロスヘッド１５１の速度や位置（速度の切替位置、型閉完了位置、型締位置を含む）は、一連の設定条件として、まとめて設定される。尚、クロスヘッド１５１の速度や位置などの代わりに、可動プラテン１２０の速度や位置などが設定されてもよい。また、クロスヘッドの位置（例えば型締位置）や可動プラテンの位置の代わりに、型締力が設定されてもよい。
【００３３】
ところで、トグル機構１５０は、型締モータ１６０の駆動力を増幅して可動プラテン１２０に伝える。その増幅倍率は、トグル倍率とも呼ばれる。トグル倍率は、第１リンク１５２と第２リンク１５３とのなす角θ（以下、「リンク角度θ」とも呼ぶ）に応じて変化する。リンク角度θは、クロスヘッド１５１の位置から求められる。リンク角度θが１８０°のとき、トグル倍率が最大になる。
【００３４】
金型装置１０の交換や金型装置１０の温度変化などにより金型装置１０の厚さが変化した場合、型締時に所定の型締力が得られるように、型厚調整が行われる。型厚調整では、例えば可動金型１２が固定金型１１にタッチする型タッチの時点でトグル機構１５０のリンク角度θが所定の角度になるように、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０との間隔Ｌを調整する。
【００３５】
型締装置１００は、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０との間隔Ｌを調整することで、型厚調整を行う型厚調整機構１８０を有する。型厚調整機構１８０は、タイバー１４０の後端部に形成されるねじ軸１８１と、トグルサポート１３０に回転自在に保持されるねじナット１８２と、ねじ軸１８１に螺合するねじナット１８２を回転させる型厚調整モータ１８３とを有する。
【００３６】
ねじ軸１８１およびねじナット１８２は、タイバー１４０ごとに設けられる。型厚調整モータ１８３の回転は、回転伝達部１８５を介して複数のねじナット１８２に伝達されてよい。複数のねじナット１８２を同期して回転できる。尚、回転伝達部１８５の伝達経路を変更することで、複数のねじナット１８２を個別に回転することも可能である。
【００３７】
回転伝達部１８５は、例えば歯車などで構成される。この場合、各ねじナット１８２の外周に受動歯車が形成され、型厚調整モータ１８３の出力軸には駆動歯車が取付けられ、複数の受動歯車および駆動歯車と噛み合う中間歯車がトグルサポート１３０の中央部に回転自在に保持される。尚、回転伝達部１８５は、歯車の代わりに、ベルトやプーリなどで構成されてもよい。
【００３８】
型厚調整機構１８０の動作は、制御装置７００によって制御される。制御装置７００は、型厚調整モータ１８３を駆動して、ねじナット１８２を回転させることで、ねじナット１８２を回転自在に保持するトグルサポート１３０の固定プラテン１１０に対する位置を調整し、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０との間隔Ｌを調整する。
【００３９】
尚、本実施形態では、ねじナット１８２がトグルサポート１３０に対し回転自在に保持され、ねじ軸１８１が形成されるタイバー１４０が固定プラテン１１０に対し固定されるが、本発明はこれに限定されない。
【００４０】
例えば、ねじナット１８２が固定プラテン１１０に対し回転自在に保持され、タイバー１４０がトグルサポート１３０に対し固定されてもよい。この場合、ねじナット１８２を回転させることで、間隔Ｌを調整できる。
【００４１】
また、ねじナット１８２がトグルサポート１３０に対し固定され、タイバー１４０が固定プラテン１１０に対し回転自在に保持されてもよい。この場合、タイバー１４０を回転させることで、間隔Ｌを調整できる。
【００４２】
さらにまた、ねじナット１８２が固定プラテン１１０に対し固定され、タイバー１４０がトグルサポート１３０に対し回転自在に保持されてもよい。この場合、タイバー１４０を回転させることで間隔Ｌを調整できる。
【００４３】
間隔Ｌは、型厚調整モータエンコーダ１８４を用いて検出する。型厚調整モータエンコーダ１８４は、型厚調整モータ１８３の回転量や回転方向を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。型厚調整モータエンコーダ１８４の検出結果は、トグルサポート１３０の位置や間隔Ｌの監視や制御に用いられる。
【００４４】
型厚調整機構１８０は、互いに螺合するねじ軸１８１とねじナット１８２の一方を回転させることで、間隔Ｌを調整する。複数の型厚調整機構１８０が用いられてもよく、複数の型厚調整モータ１８３が用いられてもよい。
【００４５】
尚、本実施形態の型厚調整機構１８０は、間隔Ｌを調整するため、タイバー１４０に形成されるねじ軸１８１とねじ軸１８１に螺合されるねじナット１８２とを有するが、本発明はこれに限定されない。
【００４６】
例えば、型厚調整機構１８０は、タイバー１４０の温度を調節するタイバー温調器を有してもよい。タイバー温調器は、各タイバー１４０に取付けられ、複数本のタイバー１４０の温度を連携して調整する。タイバー１４０の温度が高いほど、タイバー１４０は熱膨張によって長くなり、間隔Ｌが大きくなる。複数本のタイバー１４０の温度は独立に調整することも可能である。
【００４７】
タイバー温調器は、例えばヒータなどの加熱器を含み、加熱によってタイバー１４０の温度を調節する。タイバー温調器は、水冷ジャケットなどの冷却器を含み、冷却によってタイバー１４０の温度を調節してもよい。タイバー温調器は、加熱器と冷却器の両方を含んでもよい。
【００４８】
尚、本実施形態の型締装置１００は、型開閉方向が水平方向である横型であるが、型開閉方向が上下方向である竪型でもよい。竪型の型締装置は、下プラテン、上プラテン、トグルサポート、タイバー、トグル機構、および型締モータなどを有する。下プラテンと上プラテンのうち、いずれか一方が固定プラテン、残りの一方が可動プラテンとして用いられる。下プラテンには下金型が取付けられ、上プラテンには上金型が取付けられる。下金型と上金型とで金型装置が構成される。下金型は、ロータリーテーブルを介して下プラテンに取付けられてもよい。トグルサポートは、下プラテンの下方に配設され、タイバーを介して上プラテンと連結される。タイバーは、上プラテンとトグルサポートとを型開閉方向に間隔をおいて連結する。トグル機構は、トグルサポートと下プラテンとの間に配設され、可動プラテンを昇降させる。型締モータは、トグル機構を作動させる。型締装置が竪型である場合、タイバーの本数は通常３本である。尚、タイバーの本数は特に限定されない。
【００４９】
尚、本実施形態の型締装置１００は、駆動源として、型締モータ１６０を有するが、型締モータ１６０の代わりに、油圧シリンダを有してもよい。また、型締装置１００は、型開閉用にリニアモータを有し、型締用に電磁石を有してもよい。
【００５０】
（エジェクタ装置）
エジェクタ装置２００の説明では、型締装置１００の説明と同様に、型閉時の可動プラテン１２０の移動方向（図１および図２中右方向）を前方とし、型開時の可動プラテン１２０の移動方向（図１および図２中左方向）を後方として説明する。
【００５１】
エジェクタ装置２００は、金型装置１０から成形品を突き出す。エジェクタ装置２００は、エジェクタモータ２１０、運動変換機構２２０、およびエジェクタロッド２３０などを有する。
【００５２】
エジェクタモータ２１０は、可動プラテン１２０に取付けられる。エジェクタモータ２１０は、運動変換機構２２０に直結されるが、ベルトやプーリなどを介して運動変換機構２２０に連結されてもよい。
【００５３】
運動変換機構２２０は、エジェクタモータ２１０の回転運動をエジェクタロッド２３０の直線運動に変換する。運動変換機構２２０は、ねじ軸と、ねじ軸に螺合するねじナットとを含む。ねじ軸と、ねじナットとの間には、ボールまたはローラが介在してよい。
【００５４】
エジェクタロッド２３０は、可動プラテン１２０の貫通穴において進退自在とされる。エジェクタロッド２３０の前端部は、可動金型１２の内部に進退自在に配設される可動部材１５と接触する。エジェクタロッド２３０の前端部は、可動部材１５と連結されていても、連結されていなくてもよい。
【００５５】
エジェクタ装置２００は、制御装置７００による制御下で、突き出し工程を行う。
【００５６】
突き出し工程では、エジェクタモータ２１０を駆動してエジェクタロッド２３０を設定速度で待機位置から突き出し位置まで前進させることにより、可動部材１５を前進させ、成形品を突き出す。その後、エジェクタモータ２１０を駆動してエジェクタロッド２３０を設定速度で後退させ、可動部材１５を元の待機位置まで後退させる。エジェクタロッド２３０の位置や速度は、例えばエジェクタモータエンコーダ２１１を用いて検出する。エジェクタモータエンコーダ２１１は、エジェクタモータ２１０の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。
【００５７】
（射出装置）
射出装置３００の説明では、型締装置１００の説明やエジェクタ装置２００の説明とは異なり、充填時のスクリュ３３０の移動方向（図１および図２中左方向）を前方とし、計量時のスクリュ３３０の移動方向（図１および図２中右方向）を後方として説明する。
【００５８】
射出装置３００は、フレームＦｒに対し進退自在なスライドベース３０１に設置され、金型装置１０に対し進退自在とされる。射出装置３００は、金型装置１０にタッチし、金型装置１０内のキャビティ空間１４に成形材料を充填する。射出装置３００は、例えば、シリンダ３１０、ノズル３２０、スクリュ３３０、計量モータ３４０、射出モータ３５０、圧力検出器３６０などを有する。
【００５９】
シリンダ３１０は、供給口３１１から内部に供給された成形材料を加熱する。供給口３１１はシリンダ３１０の後部に形成される。シリンダ３１０の後部の外周には、水冷シリンダなどの冷却器３１２が設けられる。冷却器３１２よりも前方において、シリンダ３１０の外周には、バンドヒータなどの加熱器３１３と温度検出器３１４とが設けられる。
【００６０】
シリンダ３１０は、シリンダ３１０の軸方向（図１および図２中左右方向）に複数のゾーンに区分される。各ゾーンに加熱器３１３と温度検出器３１４とが設けられる。ゾーン毎に、温度検出器３１４の検出温度が設定温度になるように、制御装置７００が加熱器３１３を制御する。
【００６１】
ノズル３２０は、シリンダ３１０の前端部に設けられ、金型装置１０に対し押し付けられる。ノズル３２０の外周には、加熱器３１３と温度検出器３１４とが設けられる。ノズル３２０の検出温度が設定温度になるように、制御装置７００が加熱器３１３を制御する。
【００６２】
スクリュ３３０は、シリンダ３１０内において回転自在に且つ進退自在に配設される。スクリュ３３０を回転させると、スクリュ３３０の螺旋状の溝に沿って成形材料が前方に送られる。成形材料は、前方に送られながら、シリンダ３１０からの熱によって徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ３３０の前方に送られシリンダ３１０の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ３３０が後退させられる。その後、スクリュ３３０を前進させると、スクリュ３３０前方に蓄積された液状の成形材料がノズル３２０から射出され、金型装置１０内に充填される。
【００６３】
スクリュ３３０の前部には、スクリュ３３０を前方に押すときにスクリュ３３０の前方から後方に向かう成形材料の逆流を防止する逆流防止弁として、逆流防止リング３３１が進退自在に取付けられる。
【００６４】
逆流防止リング３３１は、スクリュ３３０を前進させるときに、スクリュ３３０前方の成形材料の圧力によって後方に押され、成形材料の流路を塞ぐ閉塞位置（図２参照）までスクリュ３３０に対し相対的に後退する。これにより、スクリュ３３０前方に蓄積された成形材料が後方に逆流するのを防止する。
【００６５】
一方、逆流防止リング３３１は、スクリュ３３０を回転させるときに、スクリュ３３０の螺旋状の溝に沿って前方に送られる成形材料の圧力によって前方に押され、成形材料の流路を開放する開放位置（図１参照）までスクリュ３３０に対し相対的に前進する。これにより、スクリュ３３０の前方に成形材料が送られる。
【００６６】
逆流防止リング３３１は、スクリュ３３０と共に回転する共回りタイプと、スクリュ３３０と共に回転しない非共回りタイプのいずれでもよい。
【００６７】
尚、射出装置３００は、スクリュ３３０に対し逆流防止リング３３１を開放位置と閉塞位置との間で進退させる駆動源を有していてもよい。
【００６８】
計量モータ３４０は、スクリュ３３０を回転させる。スクリュ３３０を回転させる駆動源は、計量モータ３４０には限定されず、例えば油圧ポンプなどでもよい。
【００６９】
射出モータ３５０は、スクリュ３３０を進退させる。射出モータ３５０とスクリュ３３０との間には、射出モータ３５０の回転運動をスクリュ３３０の直線運動に変換する運動変換機構などが設けられる。運動変換機構は、例えばねじ軸と、ねじ軸に螺合するねじナットとを有する。ねじ軸とねじナットの間には、ボールやローラなどが設けられてよい。スクリュ３３０を進退させる駆動源は、射出モータ３５０には限定されず、例えば油圧シリンダなどでもよい。
【００７０】
圧力検出器３６０は、射出モータ３５０とスクリュ３３０との間で伝達される圧力を検出する。圧力検出器３６０は、射出モータ３５０とスクリュ３３０との間の力の伝達経路に設けられ、圧力検出器３６０に作用する圧力を検出する。
【００７１】
圧力検出器３６０は、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。圧力検出器３６０の検出結果は、スクリュ３３０が成形材料から受ける圧力、スクリュ３３０に対する背圧、スクリュ３３０から成形材料に作用する圧力などの制御や監視に用いられる。
【００７２】
射出装置３００は、制御装置７００による制御下で、充填工程、保圧工程、計量工程などを行う。
【００７３】
充填工程では、射出モータ３５０を駆動してスクリュ３３０を設定速度で前進させ、スクリュ３３０の前方に蓄積された液状の成形材料を金型装置１０内のキャビティ空間１４に充填させる。スクリュ３３０の位置や速度は、例えば射出モータエンコーダ３５１を用いて検出する。射出モータエンコーダ３５１は、射出モータ３５０の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。スクリュ３３０の位置が設定位置に達すると、充填工程から保圧工程への切替（所謂、Ｖ／Ｐ切替）が行われる。Ｖ／Ｐ切替が行われる位置をＶ／Ｐ切替位置とも呼ぶ。スクリュ３３０の設定速度は、スクリュ３３０の位置や時間などに応じて変更されてもよい。
【００７４】
尚、充填工程においてスクリュ３３０の位置が設定位置に達した後、その設定位置にスクリュ３３０を一時停止させ、その後にＶ／Ｐ切替が行われてもよい。Ｖ／Ｐ切替の直前において、スクリュ３３０の停止の代わりに、スクリュ３３０の微速前進または微速後退が行われてもよい。
【００７５】
保圧工程では、射出モータ３５０を駆動してスクリュ３３０を前方に押し、スクリュ３３０の前端部における成形材料の圧力（以下、「保持圧力」とも呼ぶ。）を設定圧に保ち、シリンダ３１０内に残る成形材料を金型装置１０に向けて押す。金型装置１０内での冷却収縮による不足分の成形材料を補充できる。保持圧力は、例えば圧力検出器３６０を用いて検出する。圧力検出器３６０は、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。保持圧力の設定値は、保圧工程の開始からの経過時間などに応じて変更されてもよい。
【００７６】
保圧工程では金型装置１０内のキャビティ空間１４の成形材料が徐々に冷却され、保圧工程完了時にはキャビティ空間１４の入口が固化した成形材料で塞がれる。この状態はゲートシールと呼ばれ、キャビティ空間１４からの成形材料の逆流が防止される。保圧工程後、冷却工程が開始される。冷却工程では、キャビティ空間１４内の成形材料の固化が行われる。成形サイクル時間の短縮のため、冷却工程中に計量工程が行われてよい。
【００７７】
計量工程では、計量モータ３４０を駆動してスクリュ３３０を設定回転数で回転させ、スクリュ３３０の螺旋状の溝に沿って成形材料を前方に送る。これに伴い、成形材料が徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ３３０の前方に送られシリンダ３１０の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ３３０が後退させられる。スクリュ３３０の回転数は、例えば計量モータエンコーダ３４１を用いて検出する。計量モータエンコーダ３４１は、計量モータ３４０の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。
【００７８】
計量工程では、スクリュ３３０の急激な後退を制限すべく、射出モータ３５０を駆動してスクリュ３３０に対して設定背圧を加えてよい。スクリュ３３０に対する背圧は、例えば圧力検出器３６０を用いて検出する。圧力検出器３６０は、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。スクリュ３３０が計量完了位置まで後退し、スクリュ３３０の前方に所定量の成形材料が蓄積されると、計量工程が完了する。
【００７９】
尚、本実施形態の射出装置３００は、インライン・スクリュ方式であるが、プリプラ方式などでもよい。プリプラ方式の射出装置は、可塑化シリンダ内で溶融された成形材料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成形材料を射出する。可塑化シリンダ内にはスクリュが回転自在にまたは回転自在に且つ進退自在に配設され、射出シリンダ内にはプランジャが進退自在に配設される。
【００８０】
また、本実施形態の射出装置３００は、シリンダ３１０の軸方向が水平方向である横型であるが、シリンダ３１０の軸方向が上下方向である竪型であってもよい。竪型の射出装置３００と組み合わされる型締装置は、竪型でも横型でもよい。同様に、横型の射出装置３００と組み合わされる型締装置は、横型でも竪型でもよい。
【００８１】
（移動装置）
移動装置４００の説明では、射出装置３００の説明と同様に、充填時のスクリュ３３０の移動方向（図１および図２中左方向）を前方とし、計量時のスクリュ３３０の移動方向（図１および図２中右方向）を後方として説明する。
【００８２】
移動装置４００は、金型装置１０に対し射出装置３００を進退させる。また、移動装置４００は、金型装置１０に対しノズル３２０を押し付け、ノズルタッチ圧力を生じさせる。移動装置４００は、液圧ポンプ４１０、駆動源としてのモータ４２０、液圧アクチュエータとしての液圧シリンダ４３０などを含む。
【００８３】
液圧ポンプ４１０は、第１ポート４１１と、第２ポート４１２とを有する。液圧ポンプ４１０は、両方向回転可能なポンプであり、モータ４２０の回転方向を切り替えることにより、第１ポート４１１および第２ポート４１２のいずれか一方から作動液（例えば油）を吸入し他方から吐出して液圧を発生させる。尚、液圧ポンプ４１０はタンクから作動液を吸引して第１ポート４１１および第２ポート４１２のいずれか一方から作動液を吐出することもできる。
【００８４】
モータ４２０は、液圧ポンプ４１０を作動させる。モータ４２０は、制御装置７００からの制御信号に応じた回転方向および回転トルクで液圧ポンプ４１０を駆動する。モータ４２０は、電動モータであってよく、電動サーボモータであってよい。
【００８５】
液圧シリンダ４３０は、シリンダ本体４３１、ピストン４３２、およびピストンロッド４３３を有する。シリンダ本体４３１は、射出装置３００に対して固定される。ピストン４３２は、シリンダ本体４３１の内部を、第１室としての前室４３５と、第２室としての後室４３６とに区画する。ピストンロッド４３３は、固定プラテン１１０に対して固定される。
【００８６】
液圧シリンダ４３０の前室４３５は、第１流路４０１を介して、液圧ポンプ４１０の第１ポート４１１と接続される。第１ポート４１１から吐出された作動液が第１流路４０１を介して前室４３５に供給されることで、射出装置３００が前方に押される。射出装置３００が前進され、ノズル３２０が固定金型１１に押し付けられる。前室４３５は、液圧ポンプ４１０から供給される作動液の圧力によってノズル３２０のノズルタッチ圧力を生じさせる圧力室として機能する。
【００８７】
一方、液圧シリンダ４３０の後室４３６は、第２流路４０２を介して液圧ポンプ４１０の第２ポート４１２と接続される。第２ポート４１２から吐出された作動液が第２流路４０２を介して液圧シリンダ４３０の後室４３６に供給されることで、射出装置３００が後方に押される。射出装置３００が後退され、ノズル３２０が固定金型１１から離間される。
【００８８】
尚、本実施形態では移動装置４００は液圧シリンダ４３０を含むが、本発明はこれに限定されない。例えば、液圧シリンダ４３０の代わりに、電動モータと、その電動モータの回転運動を射出装置３００の直線運動に変換する運動変換機構とが用いられてもよい。
【００８９】
（制御装置）
制御装置７００は、図１〜図２に示すようにＣＰＵ（Central Processing Unit）７０１と、メモリなどの記憶媒体７０２と、入力インターフェース７０３と、出力インターフェース７０４とを有する。制御装置７００は、記憶媒体７０２に記憶されたプログラムをＣＰＵ７０１に実行させることにより、各種の制御を行う。また、制御装置７００は、入力インターフェース７０３で外部からの信号を受信し、出力インターフェース７０４で外部に信号を送信する。
【００９０】
制御装置７００は、型閉工程や型締工程、型開工程などを繰り返し行うことにより、成形品を繰り返し製造する。また、制御装置７００は、型締工程の間に、計量工程や充填工程、保圧工程などを行う。成形品を得るための一連の動作、例えば計量工程の開始から次の計量工程の開始までの動作を「ショット」又は「成形サイクル」とも呼ぶ。また、１回のショットに要する時間を「成形サイクル時間」とも呼ぶ。
【００９１】
制御装置７００は、操作装置７５０や表示装置７６０と接続されている。操作装置７５０は、ユーザによる入力操作を受け付け、入力操作に応じた信号を制御装置７００に出力する。表示装置７６０は、制御装置７００による制御下で、操作装置７５０における入力操作に応じた操作画面を表示する。
【００９２】
操作画面は、射出成形機１の設定などに用いられる。操作画面は、複数用意され、切り替えて表示されたり、重ねて表示されたりする。ユーザは、表示装置７６０で表示される操作画面を見ながら、操作装置７５０を操作することにより射出成形機１の設定（設定値の入力を含む）などを行う。
【００９３】
操作装置７５０および表示装置７６０は、例えばタッチパネルで構成され、一体化されてよい。尚、本実施形態の操作装置７５０および表示装置７６０は、一体化されているが、独立に設けられてもよい。また、操作装置７５０は、複数設けられてもよい。
【００９４】
（射出装置のノズルの開閉）
図３は、図５に示す揺動レバーを第１方向（例えば時計回り）に揺動させることにより、弁体を図５に示す開放位置から閉塞位置に移動させた状態を示す図である。図４は、図３に示す揺動レバーを第２方向（例えば反時計回り）に揺動させた状態を示す図である。図５は、図４に示す弁体を、成形材料の圧力によって閉塞位置から開放位置に移動させた状態を示す図である。
【００９５】
射出装置３００は、ノズル３２０における成形材料の流路３２１を開く開放位置（図５参照）と流路３２１を閉じる閉塞位置（図３、図４参照）との間で移動させられる弁体３２２を有する。弁体３２２が閉塞位置にあるとき、弁体３２２と流路３２１の壁面との間に、前方に向けて先細り状のくさび形隙間３２３が形成されてよい。くさび形隙間３２３における成形材料の圧力が十分に大きくなると、弁体３２２が成形材料の粘着力に打ち勝って閉塞位置から開放位置に移動させられる。
【００９６】
弁体３２２の移動方向は、ノズル３２０の軸方向に直交する方向であってよく、ノズル３２０の流路３２１の径方向であってよい。弁体３２２が閉塞位置から開放位置に移動することで、流路３２１の径が広くなるため、成形材料がノズル３２０を通過しやすい。よって、充填工程においてノズル３２０での成形材料の流動抵抗を低減でき、成形材料の発熱を抑制できる。そのため、冷却工程の時間を短縮でき、成形サイクルを短縮できる。
【００９７】
尚、弁体３２２の移動方向は、本実施形態ではノズル３２０の軸方向に直交する方向であるが、従来と同様にノズル３２０の軸方向であってもよい。
【００９８】
射出装置３００は、弁体３２２を開放位置と閉塞位置との間で移動させる移動機構３２４を有する。移動機構３２４は、例えば、ノズル３２０に対し揺動自在に取り付けられる揺動レバー３２５と、揺動レバー３２５を第１方向に揺動させることにより弁体３２２を開放位置から閉塞位置に移動させる流体圧シリンダ３２６とを有する。
【００９９】
揺動レバー３２５は、ノズル３２０に対し固定される揺動軸３７１を中心に揺動自在とされ、流体圧シリンダ３２６の伸縮によって揺動させられる。揺動レバー３２５は、弁体３２２と接触するが、弁体３２２と連結されていない。
【０１００】
流体圧シリンダ３２６は、シリンダ本体３２７と、シリンダ本体３２７の内部に供給される流体の圧力によって移動するピストンロッド３２８とを有する。ピストンロッド３２８の基端部は、シリンダ本体３２７の内部において摺動するピストンに連結される。ピストンは、シリンダ本体３２７の内部を２つの部屋に区切る。いずれか一方の部屋に圧力を供給することにより、ピストンが移動させられ、ピストンロッド３２８が移動させられる。
【０１０１】
シリンダ本体３２７は、ノズル３２０に対し固定される揺動軸３７２を中心に揺動自在とされる。一方、ピストンロッド３２８は、ピン３７３で揺動レバー３２５と揺動自在に連結される。尚、シリンダ本体３２７とピストンロッド３２８との配置は逆でもよい。つまり、シリンダ本体３２７はピン３７３で揺動レバー３２５と連結され、ピストンロッド３２８は揺動軸３７２を中心に揺動自在とされてもよい。
【０１０２】
図５に示すように弁体３２２が開放位置にある状態で流体圧シリンダ３２６を伸ばすと、揺動レバー３２５が第１方向（例えば時計回り）に揺動させられる。これにより、弁体３２２は、揺動レバー３２５に押されて、図３に示すように閉塞位置に移動させられる。
【０１０３】
一方、図３に示すように弁体３２２が閉塞位置にある状態で流体圧シリンダ３２６を縮めると、揺動レバー３２５が第１方向とは逆向きの第２方向（例えば反時計回り）に揺動させられる。これにより、揺動レバー３２５は、図４に示すように元の位置に戻り、弁体３２２の閉塞位置から開放位置への移動を妨害しなくなる。
【０１０４】
その結果、弁体３２２は、くさび形隙間３２３における成形材料の圧力によって、図４に示す閉塞位置から図５に示す開放位置へ移動させられる。弁体３２２の閉塞位置から開放位置への移動は、揺動レバー３２５の第２方向の揺動と同時に行われてもよいし、揺動レバー３２５の第２方向の揺動よりも遅れて行われてもよい。
【０１０５】
尚、本実施形態では揺動レバー３２５を第２方向に揺動させて元の位置に戻すため、流体圧シリンダ３２６の駆動力を利用するが、充填工程において生じる成形材料の圧力を利用することも可能である。この場合、制御装置７００は、流体圧シリンダ３２６に圧力を供給する代わりに、流体圧シリンダ３２６から圧力を抜き、ピストンによって区画される２つの部屋と外部との流体の出入りを自由とする。例えば、流体圧シリンダ３２６が空気圧シリンダである場合、ピストンによって区画される２つの部屋を大気開放とする。これにより、ピストンが両方向に自由に移動できる。よって、充填工程において生じる成形材料の圧力を利用して、弁体３２２を閉塞位置から開放位置に移動させると共に、弁体３２２で揺動レバー３２５を押して揺動レバー３２５を第２方向に揺動させることができる。揺動レバー３２５を元の位置に戻すために充填工程において生じる成形材料の圧力を利用する場合、揺動レバー３２５と弁体３２２とはピンなどで連結されていてもよい。なお、計量工程において生じる成形材料の圧力を利用して、弁体３２２を閉塞位置から開放位置に移動させてもよい。
【０１０６】
制御装置７００は、１ショット（例えば計量工程の開始から、次回の計量工程の開始まで）の間に、弁体３２２を開放位置と閉塞位置との間で往復移動させる。弁体３２２の位置は、例えば、充填工程や保圧工程では開放位置とされ、計量工程では閉塞位置とされる。計量工程を型開状態で行う場合に、ノズル３２０から成形材料が漏れるのを防止できる。
【０１０７】
以下の説明では、図３〜図５を参照して説明した、弁体３２２の動作によってノズル３２０を閉塞する構造を「シャットオフ機構３７０」と表記する。本実施形態の射出成形機１は、シャットオフ機構３７０を備えることにより、射出装置３００のノズル３２０が金型装置１０にタッチしていない状態でも実成形と同じように背圧を掛けた状態での計量が可能となり、サイクル時間の短縮を図ることができ、特にハイサイクル成形への適用に有利である。
【０１０８】
（樹脂溶融状態の評価システム）
図６及び図７を参照して本実施形態に係る樹脂溶融状態の評価システム８００について説明する。本実施形態に係る射出成形機１は、射出装置３００内の樹脂（成形材料）の溶融状態を評価するための評価システム８００を備えている。
【０１０９】
図６は、本実施形態に係る樹脂溶融状態の評価システム８００の概略構成を示す図である。図７は、図６に示す評価システム８００をＹ軸正方向側から視たときの概略構成を示す図である。図６及び図７に示すように、評価システム８００は、射出装置３００から排出されるパージ樹脂８０５を利用して、射出装置３００内の樹脂が未溶融状態であるか否かを判定する。なお本実施形態では、「未溶融状態」とは、射出装置３００内の樹脂が未溶融樹脂を所定以上含む状態を意味する。未溶融状態と判定するための閾値は、例えば正常な成形品を製造できた成形条件でパージしたときの撮影画像中の、パージ樹脂に対する未溶融樹脂の割合（面積や数など）を予め算出しておき、この割合を閾値とすることができる。また、「未溶融樹脂」とは、粘度が所定以上であり溶融樹脂に対して相対的に硬い状態の樹脂を意味する。
【０１１０】
評価システム８００は、ハイスピードカメラ８０１と、ライト８０２と、暗幕８０３と、評価装置８０４とを有する。
【０１１１】
ハイスピードカメラ８０１は、射出装置３００のノズル３２０から排出されるパージ樹脂８０５を撮影し、撮影した画像データを評価装置８０４に出力する。ハイスピードカメラ８０１は、射出成形機１がノズルタッチしていない状態のときに、ノズル３２０からパージ（排出）されたパージ樹脂８０５を撮影できる位置に設置されている。ハイスピードカメラ８０１は、例えば図６に示すように、射出装置３００の幅方向の一方側（Ｙ軸正方向側）に配置されている。なお、パージ樹脂８０５を撮影できれば、例えばシャッターカメラなどハイスピードカメラ８０１以外の撮影手段（カメラ）を用いてもよい。また、撮像手段は連続する複数枚の画像を撮影するものでもよいし、１枚の画像を撮影するものでもよい。
【０１１２】
ライト８０２及び暗幕８０３は、ハイスピードカメラ８０１での未溶融樹脂の撮影をクリアにするために設置されている。ライト８０２は、ハイスピードカメラ８０１の撮影範囲のパージ樹脂８０５を光で照らす位置に設置されており、例えば図６に示すように射出装置３００の幅方向のハイスピードカメラ８０１と同じ側（Ｙ軸正方向側）に配置されている。暗幕８０３は、ハイスピードカメラ８０１から視てパージ樹脂８０５の後方に設置されており、例えば図６に示すように射出装置３００の幅方向のハイスピードカメラ８０１と反対側（Ｙ軸負方向側）に配置されている。
【０１１３】
なお、評価システム８００は、ライト８０２及び暗幕８０３を必ずしも備えていなくてもよい。また、図７では、図示の都合上、ハイスピードカメラ８０１及びライト８０２の配置が上記の説明と異なっているが、本実施形態では図６の配置が正しい配置である。
【０１１４】
評価装置８０４は、ハイスピードカメラ８０１により撮影されたパージ樹脂８０５の画像データに基づき、射出装置３００内の樹脂の溶融状態が、未溶融樹脂を所定以上含む未溶融状態であるか否かを判定する。評価装置８０４は、画像取得部８１１と、画像処理部８１２と、溶融判定部８１３と、を有する。
【０１１５】
画像取得部８１１は、ハイスピードカメラ８０１により撮影されたパージ樹脂８０５の画像データを取得する。
【０１１６】
画像処理部８１２は、画像取得部８１１により取得されたカメラ画像の中のパージ樹脂８０５の部分に画像処理（図１０参照）を施す。
【０１１７】
溶融判定部８１３は、画像処理部８１２により画像処理を施された画像を用いて未溶融樹脂の有無を検出し、未溶融樹脂を所定量以上検出したときに射出装置３００内の樹脂が未溶融状態であると判定する。
【０１１８】
また、評価装置８０４は、ハイスピードカメラ８０１、ライト８０２、制御装置７００と電気的に接続されており、ハイスピードカメラ８０１及びライト８０２の動作を制御すると共に、制御装置７００と協働して射出装置３００の動作を制御する。
【０１１９】
評価装置８０４は、物理的には、ＣＰＵ、メモリ、入力インターフェース、出力インターフェース等を有するコンピュータ装置である。評価装置８０４は、上述の制御装置７００の一部として実装されてもよいし、制御装置７００と別の演算装置として実装されてもよい。
【０１２０】
また、図６では、評価装置８０４の構成要素を機能ブロックで示しているが、各機能ブロックは概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。各機能ブロックの全部または一部を、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。各機能ブロックにて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵにて実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現されうる。
【０１２１】
次に図８及び図９を参照して、本実施形態における樹脂溶融状態の評価処理について説明する。図８は、本実施形態における樹脂溶融状態の評価処理を組み込んだ射出成形処理のフローチャートである。図９は、図８中の溶融評価ステップのサブルーチン処理のフローチャートである。図８のフローチャートに示すように、本実施形態では、樹脂溶融状態の評価は、射出装置３００が金型装置１０にノズルタッチする直前に実施される。
【０１２２】
ステップＳ１０１では、制御装置７００により、操作装置７５０を介したユーザからの入力情報に基づき、成形に要求されるサイクル時間を達成できる計量時間と射出ボリュームを満足するように、各種成形条件が設定される。成形条件は、例えば、スクリュ回転数、計量ストロークなどである。ステップＳ１０１の処理が完了するとステップＳ１０２に進む。
【０１２３】
ステップＳ１０２では、制御装置７００により射出装置３００のパージ動作が実行される。パージ動作としては任意の周知の手法を適用することができる。例えば、シャットオフ機構３７０を解放した状態で、スクリュ３３０の位置を固定しつつ回転させて成形材料を前方に送りノズル３２０から排出させる。または、スクリュ３３０の回転により成形材料をシリンダ３１０の前部に蓄積するにつれてスクリュ３３０を後退し、その後にスクリュ３３０を前方に押してシリンダ３１０内の樹脂をノズル３２０から排出させる。ステップＳ１０２の処理が完了するとステップＳ１０３に進む。
【０１２４】
ステップＳ１０３では、制御装置７００により、パージ動作の繰り返し回数が所定の安定パージ回数に到達したか否かが判定される。安定パージ回数としては、例えば、シリンダ３１０内の成形材料の溶融状態が安定するまでに必要なパージ動作の繰り返し回数を設定することができる。パージ動作が安定パージ回数に到達していない場合には、ステップＳ１０２に戻り、成形材料の溶融状態が安定化するまでパージ動作が繰り返される。
【０１２５】
ステップＳ１０３の判定の結果、パージ動作が安全パージ回数に到達した場合には、シリンダ３１０内の成形材料の溶融状態が安定化したと判定され、ステップＳ１０４にて溶融状態評価処理が実行される。溶融状態評価処理では、図９に示すステップＳ２０１〜Ｓ２０８のサブルーチンの各処理が行われる。溶融状態評価処理は、評価装置８０４により実施される。
【０１２６】
まず評価装置８０４が制御装置７００と協働して射出装置３００の動作を制御して、シャットオフ機構３７０が閉塞されて（ステップＳ２０１）ステップＳ１０１にて設定された成形条件で射出装置３００の計量工程が行われる（ステップＳ２０２）。また、評価システム８００では、評価装置８０４の制御により、ライト８０２が点灯され、ハイスピードカメラ８０１による撮影の準備が行われる（ステップＳ２０３）。
【０１２７】
次に、シャットオフ機構３７０が解放されて（ステップＳ２０４）、ノズル３２０からパージ樹脂８０５が排出され始めると、ハイスピードカメラ８０１によるパージ樹脂８０５の撮影が開始される（ステップＳ２０５）。ハイスピードカメラ８０１は、溶融状態評価に必要なショット数だけ撮影を行い、撮影した画像データを評価装置８０４の画像取得部８１１に出力する。画像取得部８１１は、取得した画像データを画像処理部８１２に出力する。
【０１２８】
評価装置８０４の画像処理部８１２により、ステップＳ２０５にてハイスピードカメラ８０１により撮影されたパージ樹脂８０５の画像データには画像処理が施され、画像データからパージ樹脂８０５の未溶融部分が抽出される（ステップＳ２０６）。
【０１２９】
ここで図１０を参照して、評価装置８０４の画像処理部８１２において行われる、パージ樹脂８０５の撮影画像から未溶融部分を抽出するための画像処理の一例を説明する。図６に示したように、パージ樹脂８０５の後方には暗幕８０３が設置されているので、図１０（ａ）に示すように、ハイスピードカメラ８０１により撮影された生画像Ａでは、背景が黒色に統一されて、ライト８０２により照射されているパージ樹脂８０５の流れが目立つように撮影されている。パージ樹脂８０５では光が反射する一方で、背景の暗幕８０３では光が吸収されるためである。
【０１３０】
まず図１０（ｂ）に示すように、この生画像Ａを二値化して、パージ樹脂の部分の輪郭を抽出した輪郭画像Ｂを作成する。輪郭画像Ｂは、例えば生画像Ａを、光が最も強い白から最も弱い黒まで間の灰色の明暗も含めて表現するグレースケールに変換し、グレースケール値が所定の閾値より大きい部分（図１０（ｂ）では白い部分）を、樹脂が存在する部分としてピクセル座標を記録するなどの手法で作成できる。なお、上記の閾値は、例えば予め官能評価などに基づき設定することができる。
【０１３１】
次に図１０（ｃ）に示すように、輪郭画像Ｂを生画像Ａに当てはめて、生画像Ａからパージ樹脂領域を切り出し、このパージ樹脂領域の縁端部を暗く加工した加工画像Ｃを作成する。パージ樹脂８０５の端の部分は、ライト８０２の光がより多く反射し、この反射により輝度が高い状態となっている。このため、パージ樹脂領域の輪郭からの距離に応じて輝度を下げる処理を行う。例えば、輪郭から近いピクセルほど輝度の下げ幅を大きくする。
【０１３２】
次に図１０（ｄ）に示すように、加工画像Ｃを二値化して、未溶融部分が抽出された抽出画像Ｄを作成する。例えば、加工画像Ｃの所定閾値より高い部分（図１０（ｄ）では白い部分）を未溶融部分として抽出する。加工画像Ｃ中の白い部分は黒い部分と比べて輝度が高い部分であり、未溶融部分は溶融部分に比べて密度が高く光に反射しやすいためである。これにより、撮影された生画像Ａのパージ樹脂領域の範囲に、どの程度の未溶融部分が入っているかを判定可能となる。
【０１３３】
図９に戻り、ステップＳ２０７では、評価装置８０４の溶融判定部８１３により、ステップＳ２０６にて抽出された未溶融部分の面積が所定の許容値より小さいか否かが判定される。この許容値は、例えば正常な成形品を製造できた成形条件でパージしたときの撮影画像中の未溶融部分の面積を予め算出しておき、この値を許容値として設定することができる。
【０１３４】
ステップＳ２０７の判定の結果、未溶融部分の面積が許容値以上の場合には、溶融判定部８１３は未溶融樹脂が許容量より多い未溶融状態であると判定し、ステップＳ２０８にて制御装置７００により成形条件が調整される。例えば、成形条件のうちスクリュ回転数を下げると、スクリュ３３０の螺旋状の溝に沿って成形材料が前方に送られる際に未溶融樹脂が溶けやすくなる。また、成形条件のうちシリンダ設定温度を上げると、シリンダ３１０の内部の未溶融樹脂が溶けやすくなる。またスクリュ３３０に対する背圧を上げると、スクリュ３３０により前方へ送られる成形材料が受けるせん断応力が高くなり、せん断応力による成形材料の発熱量も高くなるため、未溶融樹脂が溶けやすくなる。このように、未溶融樹脂を溶けやすくして樹脂が未溶融状態から溶融状態になるように、射出装置３００の成形条件のパラメータが調整される。成形条件が調整された後にステップＳ２０１に戻り、調整後の成形条件を用いて再度溶融状態評価が行われる。
【０１３５】
一方、ステップＳ２０７の判定の結果、未溶融部分の面積が許容値未満の場合には、溶融判定部８１３は未溶融樹脂が許容量より少なく、未溶融状態ではないものと判定し、溶融評価処理を終了してメインフローにもどる。
【０１３６】
図８に戻り、制御装置７００により、射出装置３００が金型装置１０にノズルタッチされて（ステップＳ１０５）、射出装置３００から金型装置１０内のキャビティ空間１４へ溶融状態の樹脂（成形材料）が充填されて、金型での成形が行われる（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６の処理が完了すると本制御フローを終了する。
【０１３７】
なお、ステップＳ１０４の溶融状態評価処理では、例えば、射出されたパージ樹脂８０５の最初から最後までの画像を用いて未溶融状態を評価してもよいし、未溶融樹脂が形成されやすいパージ樹脂８０５の最後の画像だけを用いて評価してもよい。また、未溶融状態か否かの判定手法としては、上述のように未溶融部分の面積で評価する他にも、例えば図１０の抽出画像Ｄにおける未溶融樹脂の部分の個数を許容値と比較して評価してもよい。また、未溶融状態の判定に用いる許容値は、完全に未溶融樹脂が無い状態を許容値としてもよい。
【０１３８】
次に、本実施形態に係る射出成形機１の効果を説明する。本実施形態の射出成形機１は、射出装置３００と、この射出装置３００の動作を制御し、射出装置３００からパージ樹脂８０５を排出させる制御装置７００と、射出装置３００から排出されたパージ樹脂８０５を撮影するハイスピードカメラ８０１と、このハイスピードカメラ８０１により撮影されたパージ樹脂８０５の画像を取得する画像取得部８１１、及び、この画像に基づき射出装置３００内の樹脂が未溶融樹脂を所定以上含む未溶融状態であるか否かを判定する溶融判定部８１３を有する評価装置８０４と、を備える。
【０１３９】
同様に、本実施形態に係る射出成形機１の射出装置３００内の樹脂の溶融状態を評価する評価システム８００は、射出装置３００から排出されるパージ樹脂８０５を撮影するハイスピードカメラ８０１と、このハイスピードカメラ８０１により撮影されたパージ樹脂８０５の画像を取得する画像取得部８１１、及び、この画像に基づき射出装置３００内の樹脂が未溶融樹脂を所定以上含む未溶融状態であるか否かを判定する溶融判定部８１３を有する評価装置８０４と、を備える。
【０１４０】
上述のとおり、従来の未溶融樹脂の判定方法としては、射出装置３００の内部の樹脂流路に赤外線温度センサを設け、赤外線温度センサにより計測された樹脂の表面温度を設置温度と比較する手法があった。しかし、この手法では、樹脂内部の温度を計測できないため、内部に未溶融樹脂が形成されている場合には正確な未溶融樹脂の有無の評価ができない可能性があった。
【０１４１】
これに対して本実施形態では、上記構成のとおり射出装置３００から排出されたパージ樹脂８０５の画像を利用するので、パージ樹脂８０５の流れの表面だけでなく内部の未溶融状態も判定でき、未溶融樹脂を精度良く検出できる。また、実際に金型での成形を行う前のパージ段階で樹脂の溶融状態を判定できるので、未溶融樹脂による成形不具合を排除できる。
【０１４２】
また、本実施形態の射出成形機１は、射出装置３００に設けられ、ノズル３２０を閉塞してノズル３２０から樹脂が漏れるのを防止するシャットオフ機構３７０を備える。評価装置８０４は、制御装置７００によって、シャットオフ機構３７０によりノズル３２０を閉塞して、成形時と同様の状態で射出装置３００内の樹脂を計量したパージ樹脂８０５の画像に基づき未溶融状態を判定する。
【０１４３】
この構成により、シャットオフ機構３７０を利用して、実成形時と同様の条件下で生成されたパージ樹脂８０５を評価に用いることができるので、実際に金型装置１０に供給される樹脂に近い状態の樹脂で未溶融状態を判定することが可能となり、未溶融樹脂の検出精度を高くできる。
【０１４４】
また、本実施形態の射出成形機１では、評価装置８０４の溶融判定部８１３が未溶融状態と判定した場合には、制御装置７００は、樹脂が未溶融状態から溶融状態になるように射出装置３００の成形条件を調整する。
【０１４５】
この構成により、当初（図８のステップＳ１０１）は成形条件を大まかに設定し、未溶融状態の判定結果に応じて調整すれば適切な成形条件を得ることができるので、成形条件を容易に設定でき、条件出しに掛かる時間を短縮することができる。
【０１４６】
また、本実施形態の射出成形機１では、評価装置８０４は、ハイスピードカメラ８０１により撮影された画像の中のパージ樹脂８０５の部分に画像処理を施す画像処理部８１２を有する。評価装置８０４の溶融判定部８１３は、画像処理部８１２により画像処理を施された画像を用いて未溶融樹脂の有無を検出し、未溶融樹脂を所定量以上検出したときに未溶融状態と判定する。
【０１４７】
この構成により、未溶融樹脂を抽出しやすくなるようにパージ樹脂の画像を加工した上で未溶融状態の判定を行うので、未溶融樹脂の検出精度を高くできる。
【０１４８】
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【０１４９】
上記実施形態では、評価装置８０４が未溶融状態の判定に用いるパージ樹脂８０５の画像を取得する際に、シャットオフ機構３７０によりノズル３２０を閉塞することによって、成形時と同様の状態で射出装置３００内の樹脂を計量する構成を例示したが、他の手法によって成型時と同条件で樹脂を計量する構成でもよい。例えば、シャットオフ機構３７０を使用せずノズル３２０を開放したままで、射出装置３００を金型装置１０にノズルタッチさせた状態で計量を行う手法によっても、成形時と同様の状態で射出装置３００内の樹脂を計量することができる。この手法の場合、計量後にノズルバックしてパージ樹脂８０５を排出する。
【０１５０】
また、上記実施形態では、未溶融状態の評価に用いる画像を取得する際のパージ動作として、シャットオフ機構３７０によりノズル３２０を閉塞した後にパージ樹脂８０５を射出装置３００からパージする構成を例示したが、シャットオフ機構３７０を使用しないでパージ動作を行ってもよい。この場合、図９のフローチャートでは、ステップＳ２０１，Ｓ２０２，Ｓ２０４が実行されない。ステップＳ２０５では、スクリュ３３０の回転によりシリンダ３１０の前部に送り出された成形材料がそのままパージされて撮影される。または、ステップＳ２０５では、図８のフローチャートのステップＳ１０２の最後のパージ動作にて射出装置３００からパージされたパージ樹脂を撮影してもよい。
【符号の説明】
【０１５１】
１    射出成形機
３００    射出装置
３７０    シャットオフ機構
７００    制御装置
８００    評価システム
８０１    ハイスピードカメラ（カメラ）
８０４    評価装置
８０５    パージ樹脂
８１１    画像取得部
８１２    画像処理部
８１３    溶融判定部
【図１】
2018165033.tif 000003
【図２】
2018165033.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018165033.tif 000006
【図５】
2018165033.tif 000007
【図６】
2018165033.tif 000008
【図７】
2018165033.tif 000009
【図８】
2018165033.tif 000010
【図９】
2018165033.tif 000011
【図１０】
2018165033.tif 000012