(57)【要約】【課題】成形サイクルの開始時において、成形品の品質が安定するまでの成形サイクルの回数を推定でき、このような開始時においても良品を成形できる射出成形機の運転方法を提供する。【解決手段】所定時間前射出成形機を停止した後に成形サイクルを開始するとき、成形サイクルの開始から、成形が安定するまでの成形サイクル回数を安定化回数として推定するようにする。安定化回数は、成形サイクルの開始時において加熱シリンダ内に残っている開始時樹脂量を、１回の射出の樹脂量である射出樹脂量で除して得るようにする。安定化回数の成形サイクルにおいては、定常時の成形条件である定常時成形条件とは異なる成形条件で運転する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱シリンダと該加熱シリンダ内に設けられているスクリュとを備えた射出成形機において、所定時間停止した後に成形サイクルを開始するとき、
前記成形サイクルの開始から、成形が安定するまでの成形サイクル回数を安定化回数として推定するようにし、
前記安定化回数は、前記成形サイクルの開始時において前記加熱シリンダ内に残っている樹脂量である開始時樹脂量を、成形サイクルで射出される１回の樹脂量である射出樹脂量で除して得るようにすることを特徴とする射出成形機の運転方法。
【請求項２】
請求項１に記載の運転方法において、前記開始時樹脂量は、前記停止中において前記加熱シリンダ内に残っていた樹脂量である停止時樹脂量を計算し、前記成形サイクルの開始に先だってパージ処理を実施する場合には、前記停止時樹脂量からパージ樹脂量を減じて得るようにし、前記パージ処理を実施しない場合には前記停止時樹脂量を前記開始時樹脂量とするようにすることを特徴とする射出成形機の運転方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の運転方法において、前記安定化回数内においては、定常時の成形条件である定常時成形条件とは異なる成形条件で運転することを特徴とする射出成形機の運転方法。
【請求項４】
請求項３に記載の運転方法において、前記安定化回数内における成形条件は、成形サイクル毎に線形的に変化させ、前記安定化回数後に前記定常時成形条件になるようにすることを特徴とする射出成形機の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機の運転方法に関するものであり、詳しくは、金型の交換後において成形サイクルを開始するとき、または中断されていた成形サイクルを再開するときの運転方法に特徴を有する、射出成形機の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機は、概略射出装置と型盤装置とから構成され、射出装置は、従来周知のように、加熱シリンダと、この加熱シリンダ内に回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュとから構成されている。一方、型盤装置は固定側金型が取り付けられている固定盤、可動側金型が取り付けられている可動盤、トグル機構等の型締機構等から構成されている。射出装置においてスクリュを回転すると共に、樹脂材料を加熱シリンダに供給すると、樹脂材料はスクリュの回転による摩擦・剪断作用により生じる熱、加熱シリンダの外周部から加えられる熱等により溶融し、加熱シリンダの先端部に計量される。スクリュを軸方向に駆動して型締めされた金型のキャビティに樹脂を射出・充填し、そして冷却固化を待って可動金型を開くと、所定形状の成形品が得られる。
【０００３】
ところで品質の高い成形品を得るには適切な成形条件で成形する必要がある。成形条件は、射出ストローク、射出圧力、射出速度、溶融樹脂温度、保圧圧力、保圧時間、射出段数等、色々な条件があり、成形品を成形する金型毎に最適な成形条件を設定する必要がある。また、射出する樹脂の種類によっても最適な成形条件は変わる。例えば、本出願人が特許文献１において提案しているように、作業者が成形条件を調整するときに、この作業を支援する参考情報が提供されるようになっている射出成形機もある。特許文献１に記載の射出成形機においては、例えば成形品の重量と、成形品が成形されるときのランナ重量と、加熱シリンダの内径と、使用する樹脂の種類等を入力すると、推奨される射出ストロークが計算される。他にも推奨される成形条件が計算されて作業者に提供されるので、作業者はそれらを参考にして成形条件を調整することができる。一般的に成形条件を調整する作業者は、このような支援の有無に拘わらず、品質の高い成形品が成形されるまで成形を繰り返し、適切な成形条件になるように調整する、いわゆる成形条件出しを実施している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１８７７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
成形品に対して最適な成形条件が見いだされ、このような最適な成形条件によって射出成形機を運転するようにすれば高品質の成形品が安定的に成形できるはずである。しかしながら所定の条件においては必ずしも成形される成形品の品質は安定しない。具体的には、成形サイクルの開始時が該当する。射出成形機では色々な理由で成形サイクルを停止する。例えば成形する成形品を変更する場合には金型を交換する必要があるが、この場合当然に成形サイクルは停止する。また作業員の休憩時間等には成形サイクルを停止する。成形サイクルの停止の後に成形サイクルを開始するとき、最初の数回までは成形される成形品の品質が安定しないという問題が発生する。具体的には最初の数回に成形される成形品は、最適な成形品に比してその重量がわずかに大きくなる傾向があり、これによって外観不良が生じる可能性がある。これは成形サイクルの開始、あるいは再開時にはキャビティに通常よりわずかに多めに樹脂が充填されるからであると考えられる。成形サイクルの停止・中断の時間が短い場合には加熱シリンダ内の樹脂の品質はほとんど変化しないはずである。また停止・中断の時間が比較的長くなる場合であっても、加熱シリンダの温度を若干低下させて加熱シリンダ内の樹脂温度を低下させ、それによって樹脂の変質を防止しているので、樹脂の品質が変化することは考えにくい。しかしながら成形品重量にわずかに影響する程度には、樹脂の粘性がわずかに低下して流動性が若干大きくなっていることが予想される。いずれにしても、最適な成形条件が設定されているとしても、成形サイクルの開始時には成形品の重量が安定しないという問題がある。高い精度が要求される成形品によっては、良品の成形品に比して重量の大きい成形品は良品として扱うことができない。そうすると、成形品が無駄になってしまう。成形品の重量が安定するための成形サイクルの回数の予想ができないという問題もある。予想ができないので、安心して成形することができない。
【０００６】
本発明は、上記したような問題点を解決した射出成形機の運転方法を提供することを目的としている。具体的には成形サイクルの開始時において、成形品の品質が安定するまでの成形サイクルの回数を推定することができる射出成形機の運転方法を提供することを目的としている。そして、その推定された回数の成形サイクルにおいても、成形品の品質が安定するような射出成形機の運転方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、所定時間前射出成形機を停止した後に成形サイクルを開始するとき、成形サイクルの開始から、成形が安定するまでの成形サイクル回数を安定化回数として推定するようにする。安定化回数は、成形サイクルの開始時において加熱シリンダ内に残っている開始時樹脂量を、１回の射出の樹脂量である射出樹脂量で除して得るようにする。安定化回数の成形サイクルにおいては、定常時の成形条件である定常時成形条件とは異なる成形条件で運転するように構成する。
【０００８】
かくして請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、加熱シリンダと該加熱シリンダ内に設けられているスクリュとを備えた射出成形機において、所定時間停止した後に成形サイクルを開始するとき、前記成形サイクルの開始から、成形が安定するまでの成形サイクル回数を安定化回数として推定するようにし、前記安定化回数は、前記成形サイクルの開始時において前記加熱シリンダ内に残っている樹脂量である開始時樹脂量を、成形サイクルで射出される１回の樹脂量である射出樹脂量で除して得るようにすることを特徴とする射出成形機の運転方法として構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の運転方法において、前記開始時樹脂量は、前記停止中において前記加熱シリンダ内に残っていた樹脂量である停止時樹脂量を計算し、前記成形サイクルの開始に先だってパージ処理を実施する場合には、前記停止時樹脂量からパージ樹脂量を減じて得るようにし、前記パージ処理を実施しない場合には前記停止時樹脂量を前記開始時樹脂量とするようにすることを特徴とする射出成形機の運転方法として構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の運転方法において、前記安定化回数内においては、定常時の成形条件である定常時成形条件とは異なる成形条件で運転することを特徴とする射出成形機の運転方法として構成される。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の運転方法において、前記安定化回数内における成形条件は、成形サイクル毎に線形的に変化させ、前記安定化回数後に前記定常時成形条件になるようにすることを特徴とする射出成形機の運転方法として構成される。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように本発明によると、加熱シリンダと該加熱シリンダ内に設けられているスクリュとを備えた射出成形機において、所定時間停止した後に成形サイクルを開始するときの運転方法を対象としている。そして、本発明の運転方法では成形サイクルの開始から、成形が安定するまでの成形サイクル回数を安定化回数として推定するようにし、安定化回数は、成形サイクルの開始時において加熱シリンダ内に残っている樹脂量である開始時樹脂量を、成形サイクルで射出される１回の樹脂量である射出樹脂量で除して得るようにする。このように本発明では、成形サイクルを開始してから成形が安定するまでの安定化回数を推定するようにしている。この推定においては、加熱シリンダ内に残存していた樹脂が、成形サイクル開始後に供給される樹脂によって実質的に完全に入れ替えられるまでの成形サイクルの回数として計算されている。そうすると、成形サイクルの停止中に滞留していた樹脂は安定化回数の成形サイクルで射出され、安定化回数の後には、新しい樹脂によって成形品が成形されることが保証される。これによって安定化回数後は良品が成形されることが保証されるので、安心して成形品を生産することができる。安定化回数内に成形される成形品は、若干時間が経過した樹脂によって成形されたと推定できるので、そのような成形品を除外することできる。他の発明によると、開始時樹脂量は、停止中において加熱シリンダ内に残っていた樹脂量である停止時樹脂量を計算し、成形サイクルの開始に先だってパージ処理を実施する場合には、停止時樹脂量からパージ樹脂量を減じて得るようにし、パージ処理を実施しない場合には停止時樹脂量を開始時樹脂量とするように構成されている。停止時樹脂量は、加熱シリンダの内径と、スクリュの形状とによって決定される樹脂量であって、射出成形機に固有のデータとして得ることができる。パージ樹脂量は、パージ処理において駆動するスクリュのストロークによって計算できるので、開始時樹脂量は正確にかつ容易に計算することができる。他の発明によると、安定化回数内においては、定常時の成形条件である定常時成形条件とは異なる成形条件で運転するように構成されている。安定化回数内においては、樹脂の流動性は若干大きくなっている。そこで、例えば成形条件のうち射出時のスクリュ速度である射出速度を数％低下させるようにする。そうすると射出される樹脂は、定常時と同等の挙動を示すことになり、その結果成形される成形品の重量が安定することになる。このように安定化回数内において定常時成形条件と異なる成形条件によって成形することによって、定常時の成形品と同等の品質の成形品が成形できることになる。他の発明によると、安定化回数内における成形条件は、成形サイクル毎に線形的に変化させ、安定化回数後に定常時成形条件になるようにする。本発明の実施の形態の説明のところで詳しく説明するが、成形品の重量は成形サイクルの開始直後に最も大きく、その後次第に定常時のサイクルにおいて成形される成形品の重量に近づいていく。この発明によって成形条件を成形サイクル毎に線形的に変化させることによって、成形品の重量を一定にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る射出成形機の運転方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施の形態に係る射出成形機において、従来の運転方法を実施した場合と、本実施の形態に係る運転方法を実施した場合のそれぞれにおいて成形サイクルを繰り返したときに得られる成形品の重量の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る射出成形機は、従来の射出成形機と同様に構成されており、概略射出装置と型締装置とから構成されている。射出装置は加熱シリンダと、この加熱シリンダ内で軸方向と回転方向とに駆動可能に設けられているスクリュとから構成されている。射出成形機には、各装置を制御するコントローラが設けられており、コントローラには、スクリュ形状等の射出成形機の仕様に関する各種データや、各種成形条件が格納されている。
【００１２】
射出成形機においては時々成形サイクルを停止する。例えば、成形する成形品を変更するときには、金型を交換するために成形サイクルを停止する。また、射出成形機を操作する作業者の休憩時にも、成形サイクルを停止する。このような成形サイクルの停止から成形サイクルを開始するとき、最初のうちは成形品の重量がばらついて安定しないが、本実施の形態に係る射出成形機の運転方法では、重量ばらつきが減少して重量が安定するまでの成形サイクルの回数、すなわち安定化回数を推定する。そしてこの安定化回数において一時的に成形条件を変更して運転するようにし、それによって成形サイクル開始後の成形品の重量ばらつきが発生しないように抑制する。このような運転を実現するために、本実施の形態に係る射出成形機のコントローラには次のようなデータが格納されている。
・  加熱シリンダ内径
加熱シリンダの内径である。
・  加熱シリンダ内最小容積
スクリュが最前進位置にあるときの加熱シリンダ内壁とスクリュのフライト溝との間に形成されている空間の総容積。この容積に溶融した樹脂が残存している。
・  定常時成形条件
安定化回数後の成形が安定しているときに成形するための成形条件である。射出時のスクリュ速度である射出速度、射出時のスクリュのストロークである射出ストローク、保圧時に印加する保圧圧力、保圧時間、樹脂温度等のデータがある。
・  開始時成形条件
成形サイクルの開始時に成形するための成形条件である。射出速度、射出ストローク、保圧圧力、保圧時間、樹脂温度等のデータがある。
【００１３】
本実施の形態に係る射出成形機の運転方法を説明する。成形サイクルを所定時間停止した状態から成形サイクルを開始するとき、図１に示されているように、開始に先立ってコントローラはまず停止時樹脂量を計算する（ステップＳ１）。停止時樹脂量は停止時において加熱シリンダ内に残留している樹脂量である。具体的には、現在のスクリュ位置と加熱シリンダ内径とからスクリュの先端に形成されている容積を計算し、これと加熱シリンダ内最小容積とを合計する。この合計の容積を停止時樹脂量とする。なお、この場合「樹脂量」の単位は体積（ｃｍ３）であり、以下の他の「樹脂量」についてもその単位は体積（ｃｍ３）として統一して取り扱っている。なお、停止時樹脂量はその単位として重量（ｇ）を採用してもよい。この場合には、以下の他の「樹脂量」についても同様であるが容積に樹脂の比重を乗じて重量を計算する必要がある。つまり「樹脂量」は体積（ｃｍ３）と重量（ｇ）のどちらでも取り扱うことができるが、全体として一方の単位に統一して取り扱う必要がある。以下の説明では、停止時樹脂量だけでなく他の「樹脂量」についても、全て単位は体積（ｃｍ３）として取り扱う。
【００１４】
成形サイクルの開始に先だって、パージ処理を実施するか否かによって次のようにする（ステップＳ２）。パージ処理を実施する場合、パージする樹脂量であるパージ樹脂量を計算する（ステップＳ３）。すなわちパージ処理において駆動するスクリュのストロークと加熱シリンダ内径とから、パージ樹脂量を計算する。複数回ストロークするときには、全てのストロークの合計、つまり延べストロークを計算してパージ樹脂量を計算する。パージ処理を実施しない場合には、パージ樹脂量は０とする。ステップＳ４において、停止時樹脂量からパージ樹脂量を減じて、開始時樹脂量とする。
【００１５】
ステップＳ５により安定化回数を計算する。まず、加熱シリンダ内径から得られる断面積と、定常時成形条件の射出ストロークとの積により、１回の成形サイクルで射出される樹脂量すなわち射出樹脂量を計算する。ステップＳ４で計算した開始時樹脂量を射出樹脂量で除す。そうすると停止時に加熱シリンダ内に滞留していた樹脂がすべて射出されるのに必要な成形サイクル回数が得られる。すなわち安定化回数が得られる。なお、除すときに余りが発生したら、切り捨てたり四捨五入してもいいが、本実施の形態においては切り上げるようにしている。すなわち、安定化回数として計算された回数が、８．２回のような場合には９回としている。
【００１６】
成形サイクルを開始して成形品を成形するが、最初にステップＳ６により成形サイクルの開始からの回数をチェックする。最初の成形サイクルは１回目であり安定化回数は終了していないので、ステップＳ７に移行する。１回目の成形サイクルでは開始時成形条件を選択する。開始時成形条件は、定常時成形条件と概ね同じであるが一部の条件がわずかに相違している。例えば、射出速度が定常時成形条件の射出速度より０．３％小さくなっている。あるいは保圧圧力が定常時成形条件の保圧圧力より０．３％小さくなっている。これによって流動性が若干大きくなっている樹脂であっても、定常時に成形される成形品と同等の重量の成形品を成形することができる。開始時成形条件をステップＳ８によりコントローラに設定し、ステップＳ９により成形サイクルを実施する。成形品が得られる。
【００１７】
成形サイクルが完了したらステップＳ６に戻る。次に実施する成形サイクルについて安定化回数を終了しているか否かをチェックする。安定化回数を終了していない場合にはステップＳ７に移行する。２回目以降の成形サイクルの場合には、線形補間によって成形条件を計算する。すなわち成形サイクルの初回では開始時成形条件にして、安定化回数の次の成形サイクルにおいては定常時成形条件になるように、それぞれの成形サイクル毎に成形条件が線形に変化するように決定する。例えば、射出速度の場合は成形サイクル毎に同じ幅で少しずつ大きくなるようにし、安定化回数の次の回において定常時成形条件の射出速度になるようにする。このようにして計算された成形条件を一時的成形条件とし、ステップＳ８によりコントローラに設定する。ステップＳ９により成形サイクルを実施し、成形品を得る。ステップＳ６に戻って、同様の処理を繰り返す。
【００１８】
成形サイクルの回数が進み、安定化回数が終了したら、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０において、定常時成形条件によって成形サイクルを実施し、成形品を得る。なお、ステップＳ１０の後は、ステップＳ６に戻って安定化回数が終了したか否かのチェックを繰り返してもよいが、ステップＳ１０だけを繰り返すようにしてもよい。
【実施例１】
【００１９】
本実施の形態に係る射出成形機の運転方法を実施すると、成形サイクルの開始直後の成形品であっても良品が得られることを確認するため、実験を行った。
実験内容：
内径３５ｍｍの加熱シリンダとスクリュを備えた射出成形機を使用し、成形サイクルを繰り返し実施してＡＢＳ樹脂により成形品を成形した。成形が安定してきたときに、成形された成形品の重量を測定したところ平均２７．４５ｇであり、成形品毎の重量のばらつきは０．０１ｇ以内であった。
成形サイクルを３０分間停止した。停止中の加熱シリンダ内の樹脂量、つまり停止時樹脂量は３８１．６３ｇであった。なおこの実験では「樹脂量」は全て重量で取り扱っている。成形サイクルの開始に先立ってパージ処理を実施し、１４０．１ｇのパージ樹脂量を排出した。定常時成形条件により成形条件を設定し、成形サイクルを開始した。成形サイクル毎の成形品の重量を測定し、図２のグラフ１０が得られた。なお、安定化回数は以下のように計算した。
安定化回数＝（３８１．６３−１４０．１）／２７．４５＝８．８≒９回
グラフ内において、符号１１が安定化回数を示している。
再び成形サイクルを３０分間停止した。停止時樹脂量は３８１．６３ｇになるようにし、パージ処理によるパージ樹脂量は１４０．１ｇになるように排出した。パージ処理後、本実施の形態に係る射出成形機の運転方法により成形サイクルを開始した。具体的には初回の成形サイクルにおいては射出条件として開始時成形条件により成形し、２回目以降の成形サイクルにおいては線形補間により次第に定常時成形条件に近づくように一時的成形条件を計算して成形サイクルを実施した。なお開始時成形条件は射出速度を除いてすべて定常時成形条件と同じとし、射出速度は、定常時成形条件の射出速度に比して０．３％小さくした。本実施の形態に係る射出成形機の運転方法により成形サイクルを繰り返して成形品を得たところ、成形品の重量の変化はグラフ１３のようになった。
考察：
成形サイクルを停止した後に、定常時成形条件で成形サイクルを開始すると、開始時には成形品重量が定常時に比して約０．３％大きくなり、成形サイクルを繰り返す内に成形品重量は定常時の重量に近づき、安定化回数後に定常時の重量に落ち着く。これに対して成形サイクルの開始時に開始時成形条件によって成形する本実施の形態に係る射出成形機の運転方法を実施すると、成形サイクルの初回から成形品重量が安定する。これによって無駄になる成形品を少なくすることができる。本実施の形態に係る射出成形機の運転方法は良品の成形品を得るために有効であることが確認できた。
なお、実験では成形サイクルの停止時間は３０分間としたが、１時間の停止時間後、１時間３０分の停止時間後のそれぞれにおいて定常時成形条件によって成形サイクルを開始したところ、初回の成形サイクルにおいて成形される成形品の重量は、いずれの場合においても０．３％大きくなっていた。つまり成形サイクルの開始の初回の成形品の重量は、停止時間の長短とはほとんど関係がなく、常に０．３％大きくなることが分かった。
【００２０】
本実施の形態に係る射出成形機の運転方法は色々な変形が可能である。例えば、成形サイクルを開始してから安定化回数内においては、成形サイクルの回数毎に成形条件が線形的に変化するように説明したが、線形的に変化しなくてもよい。例えば指数関数的に変化するようにしてもよいし、他の方法で変化するようにしてもよい。さらには成形条件が変化しないようにしてもよい。つまり安定化回数内においては、成形サイクルの回数にかかわらず全て開始時成形条件で成形するようにし、安定化回数後に定常時成形条件で成形するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２１】
１０    成形品重量の変化を示すグラフ
１１    安定化回数
１３    成形品重量の変化を示すグラフ
【図１】
2018111297.tif 000003
【図２】
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