(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、
前記シリンダ内に充填された樹脂を前記シリンダの外部に放出するための圧力を前記樹脂に加える加圧部と、
前記シリンダ内に充填された樹脂に接触する超音波振動部を有する超音波粘度センサと、を備え、
前記加圧部は、回転して、軸方向に移動し、
前記超音波振動部が前記シリンダ内の樹脂が充填される空隙に対して突き出るように、前記超音波粘度センサは、前記加圧部の先端に取り付けられ、
前記超音波粘度センサは、前記超音波振動部の軸が前記加圧部の軸と平行になるように取り付けられていることを特徴とする成形機。
【請求項２】
内部配線の一端は、前記超音波粘度センサに接続され、前記内部配線の他端は、スリップリングに接続され、
前記スリップリングを構成する各リングは、対応するブラシに接触し、前記ブラシは、対応する各端子に取り付けられ、前記端子には、対応する信号線または電力線が接続されている、請求項１に記載の成形機。
【請求項３】
さらに、内部配線、無線送信機、無線受信機、受電側コイル、および送電側コイルを備え、
前記内部配線の一端は、前記超音波粘度センサに接続され、前記内部配線の他端は、無線送信機および受電側コイルに接続されている、請求項１に記載の成形機。
【請求項４】
射出成形機であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の成形機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の成形機を制御するための制御装置であって、
前記超音波粘度センサによって測定された前記樹脂の粘度に応じた放出条件を設定する設定部を備えていることを特徴とする制御装置。
【請求項６】
前記設定部は、前記放出条件のうちの放出速度、放出圧力、保持圧力、および圧力保持時間の少なくともいずれかを、測定された前記樹脂の粘度に応じた値に設定することを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記成形機による前記樹脂の計量完了後から、前記樹脂が放出される前までの任意のタイミングで測定された前記樹脂の粘度に応じて、前記樹脂が放出される前に前記放出条件を設定することを特徴とする請求項５または６に記載の制御装置。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の成形機と、請求項５〜７のいずれか１項に記載の制御装置とを備えていることを特徴とする成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形品を製造するための成形機、制御装置、および成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形をはじめとする各種の樹脂成形に使われる樹脂には、溶融粘度に大きな差異がある。その原因として、樹脂材料メーカーが樹脂を製造する際の高分子重合工程において、分子量に差異が生じることが、知られている。さらに、樹脂材料への難燃剤、着色料、ガラスフィラーなどの強化剤の添加量の差異、および樹脂材料における難燃剤、着色料、強化剤の分布状態の差異も、樹脂の溶融粘度に差異を起こさせる要因となっている。樹脂の粘度が異なることによって、成形品にサイズ不良などの様々な不具合を生じさせる要因となっている。
【０００３】
樹脂には、常温で放置すると水分を吸収することによって溶融時の粘度が低くなり、流れやすくなるという性質がある。そのため、一般的には、樹脂を使う前に、樹脂を予め１００℃程度の温度に数時間さらすことによって、樹脂が吸収した水分を蒸発させるようにしている。しかし、その際の作業ミスまたは装置のトラブルによって、樹脂からの水分の蒸発が不十分な状態で成形品を成形することもよくある。このことも、成形品に不具合を発生させる要因となっている。
【０００４】
さらに、成形機のシリンダ内の温度分布が、季節による温度の気温変動または一日内の気温変化によって、変化することも知られている。これにより、シリンダの温度設定値を同条件に設定したとしても、暑い環境下と寒い環境下では、シリンダ内の溶融樹脂の温度に差異が発生する。これらの溶融樹脂の温度差によっても、樹脂溶融の粘度に差異が生じるので、成形品にサイズ不良などの様々な不具合を生じさせる要因となっている。
【０００５】
このような、樹脂の粘度の相違による不具合に対処すべく、従来、様々な技術が提案されている。それらの例が、特許文献１〜３に開示されている。
【０００６】
しかし、特許文献１の技術では、成形機のノズルを金型と分離した状態で樹脂を射出することから、樹脂の粘度をリアルタイムで測定することができない。すなわち、成形品の量産を停止して樹脂粘度を測定する必要がある。さらに、樹脂成形品を得るための実際の射出時と異なり、成形機のノズルを金型から分離した状態における樹脂粘度の測定であるため、樹脂の状態を実際の射出時と完全に一致させることは難しい。そのため、実際の射出時における樹脂粘度を正確に測定できない可能性がある。また、射出した樹脂を取り除く作業が発生するなど、生産効率に不具合を生じる。
【０００７】
特許文献２の技術では、樹脂粘度の測定時に、測定用のブロックを金型の代わりに成形機に設置する必要がある。したがって、成形品の量産中に樹脂粘度を測定することが困難である。
【０００８】
特許文献３の技術では、溶融樹脂の射出時の圧力差を測定することによって、樹脂粘度を計算する。すなわち、樹脂を射出しないと樹脂粘度を測定することができない。したがって、ショットごとに樹脂粘度に応じた成形条件を設定することができない。さらに、射出される樹脂の量が少ないと、流れる樹脂量が少なく圧力が安定しないまま射出が終了するので、正確な粘度を算出することができない。また、粘度算出の精度を高めるには、圧力差を大きくするために圧力センサ間の流路の断面積を小さくして流路をより長くする必要がある。断面積を小さくすれば圧力損失が大きくなるので射出品質に影響し、さらには流路を長く取れば成形機が大きくなり設置スペースの問題など不具合が生じる。
【０００９】
その他の技術として、押し出し成形機のシリンダ内の溶融樹脂に超音波を発信することによって、音波の応答時間と音波の位相ズレを検出し、これに基づき溶融樹脂の粘度を測定する方法も、考えられる。この方法では、原理上、樹脂を射出する直前に粘度を測定し、その結果に基づきショットごとにリアルタイムに射出条件を変更することが、可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１５−６６７００号公報（２０１５年４月１３日公開）
【特許文献２】特開２００６−１３７０５７号公報（２００６年６月１日公開）
【特許文献３】特開平５−３２９８６４号公報（１９９３年１２月１４日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、超音波の発信による粘度の測定には、予め樹脂のグレードごとに粘度の温度特性、および粘度の周波数特性のデータを取得をする必要がある。このとき取得されるデータは、粘度測定時に用いられる基本データであるので、正確に取得する必要がある。また、射出成形に用いるすべての樹脂のグレードに対して個別にデータを取得する必要もある。したがって、データの取得に膨大な時間と手間を有し、実用的ではない。
【００１２】
本発明は前記の課題を解決するためになされたものである。そして、その目的は、シリンダ内の樹脂粘度を事前の準備作業なく簡易に測定することができる成形機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の態様１に係る成形機は、シリンダと、前記シリンダ内に充填された樹脂を前記シリンダの外部に放出するための圧力を前記樹脂に加える加圧部と、前記シリンダ内に充填された樹脂に接触する超音波振動部を有する超音波粘度センサと、を備えていることを特徴としている。
【００１４】
前記の構成によれば、超音波振動部が溶融樹脂に直接接触する方式の超音波粘度センサによって、樹脂の粘度を測定するので、樹脂の種類によらず、測定対象の樹脂の物理的状態に応じた実際の粘度を、直接測定することができる。したがって、射出成形に用いられる樹脂の粘度に関する各種の特性を、事前に取得しておく必要がない。そのため、シリンダ内の樹脂の粘度を、事前の準備作業なく簡易に測定することができる。すなわち、超音波粘度センサを備えた成形機は、超音波照射方式によって粘度を測定する従来の成形機に比べて、十分に実用性が高い。
【００１５】
本発明の態様２に係る成形機は、前記態様１において、前記超音波粘度センサが、前記シリンダの側部に取り付けられていることを特徴としている。
【００１６】
前記の構成によれば、シリンダの内部に配線を配置することなく、超音波粘度センサを成形機に取り付けることができる。
【００１７】
本発明の態様３に係る成形機は、前記態様１において、前記超音波粘度センサが、前記加圧部の先端に取り付けられていることを特徴としている。
【００１８】
前記の構成によれば、シリンダを改変することなく、超音波粘度センサを成形機に取り付けることができる。
【００１９】
本発明の態様４に係る成形機は、前記態様３において、前記超音波粘度センサは、前記超音波振動部の軸が前記加圧部の軸と平行になるように取り付けられていることを特徴としている。
【００２０】
超音波振動部および加圧部がいずれも細長い棒状の形状を有する場合、これらの軸とはいずれも長さ方向の軸に相当する。したがって前記の構成によれば、シリンダへの樹脂充填時に超音波振動部に加わる圧力をより少なくすることができる。その結果、樹脂粘度をより安定して測定することができる。
【００２１】
本発明の態様５に係る成形機は、前記態様１〜４のいずれかにおいて、射出成形機であることを特徴としている。
【００２２】
前記の構成によれば、シリンダ内の樹脂粘度を事前の準備作業なく簡易に測定することができる射出成形機を実現できる。
【００２３】
本発明の態様６に係る制御装置は、前記態様１〜５のいずれかの成形機を制御するための制御装置であって、前記超音波粘度センサによって測定された前記樹脂の粘度に応じた放出条件を設定する設定部を備えていることを特徴としている。
【００２４】
前記の構成によれば、粘度の測定値に応じた最適な放出条件を設定することができる。
【００２５】
本発明の態様７に係る制御装置は、前記態様６において、前記設定部は、前記放出条件のうち、放出速度、放出圧力、保持圧力、および圧力保持時間のうち、少なくともいずれかを、測定された前記樹脂の粘度に応じた値に設定することを特徴としている。
【００２６】
前記の構成によれば、各種の放出条件を、粘度の測定値に応じて適切に設定することができる。
【００２７】
本発明の態様８に係る制御装置は、前記態様６または７において、前記成形機による前記樹脂の計量完了後から、前記樹脂が放出される前までの任意のタイミングで測定された前記樹脂の粘度に応じて、前記樹脂が放出される前に前記放出条件を設定することを特徴としている。
【００２８】
前記の構成によれば、リアルタイムに測定された樹脂の粘度に応じて、樹脂の放出前に最適な放出条件を設定することができる。したがって、放出される樹脂の粘度に応じた最適な条件で当該樹脂を放出することができるので、成形機によって製造される成形品の品質を安定させることができる。
【００２９】
本発明の態様９に係る成形装置は、前記態様１〜５のいずれかの成形機と、前記態様６〜８のいずれかの制御装置とを備えていることを特徴としている。
【００３０】
前記の構成によれば、シリンダ内の樹脂粘度を事前の準備作業なく簡易に測定することができる成形装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の一態様によれば、シリンダ内の樹脂粘度を事前の準備作業なく簡易に測定することができる成形機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態１に係る射出成形装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る射出成形機に取り付けられている超音波粘度センサの詳細な構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る射出成形装置が射出成形を行う際の処理の流れを説明するフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態１における１回の成形ショットにおける射出成形機の各動作を示す図である。
【図５】（ａ）は、成形ショットごとの粘度の変化の一例を示すグラフであり、（ｂ）は、粘度の測定値と設定される保持圧力との関係を示すグラフである。
【図６】（ａ）は、温度条件を変更しない場合の成形ショットごとの粘度の測定値の変化の一例を示すグラフであり、（ｂ）は、温度条件を変更する場合の成形ショットごとの粘度の測定値の変化の一例を示すグラフである。
【図７】（ａ）は、スクリューの先端に超音波粘度センサが取り付けられた射出成形機の構成を示す図であり、（ｂ）は、スクリューの先端に超音波粘度センサが取り付けられた射出成形機の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施形態２に係る押出成形機の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
〔実施形態１〕
図１〜図７を参照して、本発明に係る実施形態１について以下に説明する。
【００３４】
（射出成形装置１の構成）
図１は、本発明の実施形態１に係る射出成形装置１の構成を示す図である。この図に示すように、射出成形装置１（成形装置）は、射出成形機１０（成形機）、射出用モーター３１、計量用モーター３２、固定型４１、可動型４２、コントローラ５１（制御装置、設定部）、入力部５２、モニタ５３、温度調節機５４、測定部５５、モータードライバ５６、およびモータードライバ５７を備えている。
【００３５】
射出成形機１０は、スクリュー１１（加圧部）、シリンダ１２、ノズル１３、ロードセル１４、ヒーター１５、熱電対１６、ホッパー口１７、および超音波粘度センサ２０を備えている。
【００３６】
入力部５２は、たとえばタッチパネルまたは押しボタンなどの、情報を射出成形装置１に入力するためのデバイスである。モニタ５３は、たとえば液晶ディスプレイなどの、情報を表示するためのデバイスである。
【００３７】
ホッパー口１７は、射出成形に用いられるペレット状態の樹脂をシリンダ１２内に投入するための投入口である。この樹脂は、樹脂成形品を形成するための材料である。ホッパー口１７を通じてシリンダ１２内に投入された樹脂ペレットは、ヒーター１５によって加熱されることによって溶融する。溶融した樹脂は、後述する計量処理によって、射出成形機１０内部の空隙に充填される。
【００３８】
ロードセル１４は、シリンダ１２内の樹脂に加わる圧力を測定し、結果をコントローラ５１に通知する。
【００３９】
固定型４１および可動型４２は、成形品を製造するための金型を構成する。固定型４１は、ノズル１３に取り付けられている。固定型４１におけるノズル１３の先端に対応する位置にスプール・ランナ４３が形成されている。固定型４１には、可動型４２が取り付けられる。可動型４２を固定型４１に取り付けた状態では、固定型４１と可動型４２との間に空隙４４が形成される。スプール・ランナ４３の一端はノズル１３の射出口に繋がっており、他端は、空隙４４に繋がっている。これらの構成によって、樹脂の射出時に、シリンダ１２内の樹脂がノズル１３の先端からスプール・ランナ４３を通じて空隙４４内に充填されることが実現される。
【００４０】
コントローラ５１は、射出成形装置１における射出成形処理を統括的に制御する。樹脂の計量時、コントローラ５１は、モータードライバ５６を通じて計量用モーター３２を制御することによって、スクリュー１１を回転させる。これにより、溶融樹脂がシリンダ１２の前方に移動し、その結果、シリンダ１２内の空隙に溶融樹脂が充填される。また、この充填によりスクリュー１１が押されてシリンダ１２の後方に移動する。
【００４１】
樹脂の射出時、コントローラ５１は、モータードライバ５７を通じて射出用モーター３１を制御することによってスクリュー１１を前方に移動させる。これにより、充填された樹脂をシリンダ１２の外部に放出するための所定の圧力が樹脂に加わるので、スクリュー１１内の樹脂がスプール・ランナ４３を通じて金型空隙４４に射出（放出）される。
【００４２】
このように、本実施形態における「射出」とは、シリンダ１２の内部に充填された規定量の溶融樹脂を、固定型４１と可動型４２との間にある空隙４４内に注入されるように圧力によってシリンダ１２の外部に放出することを意味する。すなわち、本実施形態における「樹脂の射出」とは、「樹脂の放出」の一具体例に相当する概念である。
【００４３】
温度調節機５４は、ヒーター１５を制御することによって、シリンダ１２内の温度を調整する。個々のヒーター１５に対して個々の熱電対１６が一対となっており、温度調節機５４は、この熱電対１６を通じてシリンダ１２の現在温度を得ることができる。温度調節機５４は、熱電対１６から得られる現在温度の変化を監視しながら、シリンダ１２が所望の温度になるようにヒーター１５を適宜制御する。
【００４４】
測定部５５は、超音波粘度センサ２０によって測定されたシリンダ１２内の樹脂の粘度を取得する。超音波粘度センサ２０には温度センサ２４が備えられており、測定部５５は、この温度センサ２４によって測定された樹脂の温度も取得する。測定部５５は、取得した粘度を温度センサ２４から取得した温度によって補正することによって、粘度の測定値を確定させる。この補正によって、樹脂の粘度をより正確に測定することができる。なお、温度センサ２４による温度の測定は必ずしも必須ではなく、測定部５５は、超音波粘度センサ２０によって測定した粘度自体を、粘度の測定として確定させてもよい。
【００４５】
（超音波粘度センサ２０の構成）
図２は、本発明の実施形態１に係る射出成形機１０に取り付けられている超音波粘度センサ２０の詳細な構成を示す図である。この図に示すように、超音波粘度センサ２０は、超音波振動部２１、振動子２２、基部２３、および温度センサ２４を備えている。
【００４６】
超音波粘度センサ２０は、シリンダ１２の側部（壁部）に、保持ボルト２５を用いて取り付けられている。超音波粘度センサ２０は、シリンダ１２内のスクリュー１１に接触しないように、スクリュー１１の可動範囲外の位置に取り付けられている。すなわち、スクリュー１１が最大限前方に移動したとしても、超音波振動部２１はスクリュー１１に接触しないようになっている。その条件を満たすことができれば、超音波粘度センサ２０の取り付け位置は、たとえば、ノズル１３の先端近辺から、スクリュー１１が最大限前方に移動した際のスクリュー１１の先端近辺までであれば、どこでもよい。
【００４７】
基部２３の中に振動子２２および温度センサ２４が埋め込まれており、振動子２２の一端に超音波振動部２１が取り付けられている。図２に示すように、超音波振動部２１は細長い棒状の形状を有しており、シリンダ１２内の、樹脂が充填される空隙に対して基部２３から突き出るように、配置されている。これにより、超音波振動部２１は、シリンダ１２内の充填された樹脂に物理的に（すなわち、直接）接触される。
【００４８】
超音波粘度センサ２０による樹脂粘度測定は、次のように行われる。溶融樹脂に超音波振動部２１が接触している状態で、振動子２２が超音波振動を発生する。これにより、超音波振動部２１をねじれ振動させる。このとき、樹脂の粘性抵抗によって、超音波振動部２１の振動が抑制されるので、超音波振動部２１の振幅が低下する。超音波粘度センサ２０に備えられる図示しない定振幅回路が、樹脂の粘性抵抗によって抑制される超音波振動部２１の振動力に打ち勝つように、振動子２２への入力電力を増加させる。超音波粘度センサ２０は、この際の入力電力を測定し、これを粘度に変換して測定部５５に出力する。
【００４９】
振動子２２および超音波振動部２１による超音波振動の伝達率および減衰率は、周囲の温度に応じて変化する。そこで、温度センサ２４によって超音波粘度センサ２０の周囲の温度を測定し、測定部５５に出力する。上述したように、測定部５５は、超音波粘度センサ２０から出力された粘度の測定値の値を、温度センサ２４から出力された温度の測定値で補正することによって、より正確な粘度の測定値を取り付け得ることができる。
【００５０】
（射出成形の流れ）
図３は、本発明の実施形態１に係る射出成形装置１が射出成形を行う際の処理の流れを説明するフローチャートである。この図に示すように、射出成形装置１を起動する（Ｓ１）。この後、射出成形装置１のユーザは、測定された粘度に応じて設定が変更される射出条件（放出条件）の優先度を射出成形装置１に設定する（Ｓ２）。射出成形装置１に設定可能な射出条件として、射出速度（放出速度）、射出圧力（放出圧力、射出ピーク圧力）、保持圧力、および圧力保持時間などが挙げられる。ユーザは、これらに対して優先度を設定する。
【００５１】
次に、ユーザは、成形品の射出成形に用いる樹脂の種類に応じて、デフォルトの温度条件および射出条件をそれぞれ射出成形装置１に設定する（Ｓ３、Ｓ４）。各設定の完了後、コントローラ５１が、射出成形機１０による樹脂の計量を開始する（Ｓ５）。樹脂計量が完了する（Ｓ６）と、測定部５５が、シリンダ１２内に充填された樹脂が射出される前に、充填された樹脂の粘度を、超音波粘度センサ２０によって測定する（Ｓ７）。測定部５５は、測定された樹脂の粘度をコントローラ５１に通知する。
【００５２】
コントローラ５１は、測定された粘度に基づき、射出成形の温度条件を変更すべきか否かを判定する（Ｓ８）。Ｓ８がＹＥＳなら、コントローラ５１は、測定された粘度に応じた最適な温度条件を算出し（Ｓ９）、射出成形装置１に設定する。具体的には、ヒーター１５の温度を、粘度の測定値に応じた温度に変更するように、温度調節機５４に指示する。これを受けて、温度調節機５４は、ヒーター１５の温度が、指示された温度まで変化するように、ヒーター１５を制御する。
【００５３】
Ｓ８がＮＯであるか、またはＳ１０の後、コントローラ５１は、測定された粘度に基づき、射出成形の射出条件を変更すべきか否かを判定する（Ｓ１１）。たとえばコントローラ５１は、測定された粘度が基準範囲内なら、射出条件を変更しないと判定し、一方、粘度が基準範囲外なら、射出条件を変更すると判定する。
【００５４】
Ｓ１１がＹＥＳなら、コントローラ５１は、測定された粘度に応じた最適な射出条件を算出する（Ｓ１２）。その際、コントローラ５１は、算出対象の射出条件を、射出速度等の各射出条件のうち、もっとも優先度が高い射出条件とする。たとえば、射出速度にもっとも高い優先度が設定されている場合、コントローラ５１は、測定された粘度に応じた最適な射出速度を算出する。
【００５５】
コントローラ５１は射出条件の設定を変更する（Ｓ１３）。すなわち、現在の射出条件を、算出した新たな射出条件に変更する。これにより、たとえば測定された粘度に応じた新たな射出速度が算出された場合、この新たな射出速度が、現在および今後の成形ショットに適用される射出速度として設定される。
【００５６】
Ｓ１１がＮＯであるか、または、Ｓ１３の後、コントローラ５１は、射出成形機１０による樹脂の射出を開始する。もしＳ１３において、現在充填されている樹脂の粘度の測定値に応じた新たな射出速度が射出成形装置１に設定されていれば、その射出速度で樹脂が射出される。したがって、成形ショット前の充填樹脂の粘度に応じた適切な射出速度によって、樹脂を射出（放出）することができる。その結果、溶融樹脂を空隙４４に適切に充填することができる。
【００５７】
樹脂射出の完了後、シリンダ１２内部の保持圧力を切り替える。ここで、もしＳ１３において、現在充填されている樹脂の粘度の測定値に応じた新たな保持圧力が射出成形装置１に設定されていれば、樹脂射出の完了後、そのシリンダ１２の内部の圧力がその保持圧力に切り替わる。したがって、シリンダ１２内部を、射出された樹脂の粘度に応じた適切な圧力で保持することができる。その結果、空隙４４内の樹脂の粘度に応じた適切な圧力を、空隙４４内に与えることができるので、得られる樹脂成形品の品質を安定させることができる。
【００５８】
圧力保持が完了する（Ｓ１６）と、図３の処理はＳ５に戻る。そして、次の成形ショットが行われる。こうして、射出成形装置１は、成形ショットを繰り返し行うことによって、樹脂成形品を製造し続ける。
【００５９】
（射出成形機１０の各動作）
図４は、本発明の実施形態１における１回の成形ショットにおける射出成形機１０の各動作を示す図である。
【００６０】
図４に示すように、１回の成形ショットを行う際、まず、成形ショットに必要な量の樹脂の計量を開始する。具体的には、ホッパー口１７から樹脂を投入し、かつヒーター１５を加熱しながら、スクリュー１１を回転させる（図４の（ａ））。これにより、ヒーター１５の熱によって溶融した樹脂が、シリンダ１２内の前方に移動して充填され、その結果、移動した樹脂によってスクリュー１１が押されて後方に移動する。予め設定された一定量の樹脂がシリンダ１２内に充填されると、樹脂の計量が完了する（図４の（ｂ））。
【００６１】
樹脂計量の完了後、射出を開始する前に、シリンダ１２内の粘度を測定する。粘度を測定するタイミングは、樹脂の計量完了後から樹脂の射出開始前の間の、任意の時点であればよい。粘度の測定後、必要に応じて、温度条件または射出条件の設定を変更する。その後、スクリュー１１を前方に移動させることによって、空隙４４への樹脂の射出が開始される（図４の（ｃ））。射出の完了後、シリンダ１２内部の保持圧力を切り替える。これにより、１回の成形ショットが完了し、空隙４４内に樹脂成形品が形成される（図４の（ｄ））。その後、可動型４２を固定型４１から取り外し、空隙４４内に形成されている樹脂成形品を取り出す（図４の（ｅ））。
【００６２】
（粘度の測定値に応じた射出条件設定の変更例）
図５の（ａ）は、成形ショットごとの粘度の変化の一例を示すグラフであり、（ｂ）は、粘度の測定値と設定される保持圧力との関係を示すグラフである。
【００６３】
図５の（ａ）に示す例では、成形ショットごとに、粘度の測定結果は変化する。射出成形装置１には、粘度の測定値の値に関する所定の基準範囲が、予め設定されている。測定された粘度がこの基準範囲内にある場合、コントローラ５１は、測定された粘度に値に関わらず、射出条件の設定を変更しない。これにより、同じ保持圧力の設定のまま、樹脂の射出が行われる。一方、粘度の測定値がこの基準範囲から外れた場合、コントローラ５１は、測定された粘度の値に応じて、射出条件の設定を変更する。これにより、たとえば異なる射出速度または保持圧力で、射出が行われる。
【００６４】
なお、射出成形装置１には、図５の（ｂ）に示すグラフに対応する、粘度の測定値と、設定される保持圧力とを個別に対応付けたテーブルが、予め用意されている。このテーブルでは、基準範囲内に粘度に対して、同じ保持圧力が対応付けられている。コントローラ５１は、測定された粘度を用いて、このテーブルを参照することによって、設定すべき保持圧力を特定する。そして、もしテーブルから特定した保持圧力が、現在の設定値と同じであれば、保持圧力の設定を変更しない。一方、テーブルから特定した保持圧力が、現在の設定値と異なれば、保持圧力の設定を変更する。
【００６５】
保持圧力に限らず、射出条件として射出成形装置１に設定可能なすべてのパラメータ（射出速度等）について、粘度の測定値と、当該パラメータとを個別に対応付けたテーブルが、射出成形装置１に用意されてもよい。
【００６６】
粘度の測定値に応じた射出条件の設定変更は、１つの射出条件ではなく、異なる複数種類の温度条件を対象に行ってもよい。たとえば、射出速度および射出圧力の両方の現在の設定値を、射出前の樹脂粘度の測定値に応じた最適な値にそれぞれ変更してもよい。
【００６７】
（粘度の測定値に応じた温度条件設定の変更例）
図６の（ａ）は、温度条件を変更しない場合の成形ショットごとの粘度の測定値の変化の一例を示すグラフであり、（ｂ）は、温度条件を変更する場合の成形ショットごとの粘度の測定値の変化の一例を示すグラフである。
【００６８】
図６の（ａ）に示す例では、成形ショットごとに測定した粘度は、１４．５Ｐａ・Ｓ前後の範囲に収まっており、成形ショット数の増加による顕著な粘度増加は見られない。そのため、粘度の測定値が図６の（ａ）に示すように推移する場合、コントローラ５１は、ヒーター１５の温度条件を粘度の測定値に応じて変更することはない。
【００６９】
図６の（ｂ）に示す例では、ある時点での成形ショット後、成形ショットを繰り返すたびに粘度の測定値が一方的に増加し続け、やがて一定の値に収束する。すなわち、成形ショット数の増加によって、粘度の測定値が１４．５Ｐａ・Ｓから１５．０Ｐａ・Ｓへと顕著に増加することが見られる。このような場合、すなわち、ある期間内（ある数の成形ショットの繰り返し以内）において、粘度の測定値が規定の値だけ変化（上昇または下降）した場合、コントローラ５１は、現在の成形ショット時に測定された粘度に応じた温度条件をヒーター１５に設定する。具体的には、ヒーター１５の温度を、粘度の測定値に応じた温度に変更するように、温度調節機５４に指示する。これを受けて、温度調節機５４は、ヒーター１５の温度が、指示された温度まで変化するように、ヒーター１５を制御する。
【００７０】
樹脂の温度条件を変更しても、樹脂の実際の温度が設定変更後の温度に到達するまでには、一定の時間が必要になる。そこで、粘度の測定値に応じた温度条件の設定変更は、樹脂粘度の大きな変化に対してのみ実行する。すなわち、図６の（ｂ）のように、粘度が基準値よりも大きく変化した場合、たとえば０．５Ｐａ・Ｓ以上変化した場合には、温度条件を変更する。一方、短期間内の、基準値に満たない粘度の変化があったとしても、温度条件は変更しない。
【００７１】
（本実施形態の利点）
多くの成形品の品質と、射出成形時の樹脂の粘度との間には、一定の相関関係がある。たとえば、成形品の品質の１つである成形品の大きさと、樹脂粘度とに間には明確な相関関係があり、樹脂の粘度が高いと、成形品は小さくなり、逆に樹脂粘度が低いと成形品が大きくなることが分かっている。また、バリ（樹脂の充填過多による樹脂のはみ出し不良）、ヒケ（樹脂の充填不足による樹脂の収縮不良）、およびフローマーク（樹脂の流動模様による成形品の外観不良）なども、樹脂の粘度との間に相関関係を有している。すなわち、樹脂の粘度が変化すると、これらの成形品の品質に影響を及ぼす恐れがある。
【００７２】
実施形態１の射出成形装置１では、樹脂の射出開始前に、樹脂の粘度を測定し、その結果に応じて、射出時の射出条件を適宜変更する。たとえば、樹脂の粘度が大きくなれば、溶融樹脂が流れにくくなり、射出時の圧力が金型の空隙４４の末端まで伝わりにくくなる。その結果、十分な量の樹脂が金型の空隙４４に充填されない恐れがある。そこで、射出成形装置１は、粘度が基準値よりも大きければ、射出圧力および保持圧力の設定を、標準値よりも大きい値に変更した上で、樹脂の射出を開始する。これにより、粘度が増加した場合でも、増加前と同じ一定量の溶融樹脂を空隙４４まで確実に充填することができる。
【００７３】
また、逆に、樹脂の粘度が小さくなれば、溶融樹脂が流れやすくなるので、射出時の圧力が金型の空隙４４の末端まで過剰に伝わりかねない。その結果、過剰な量の樹脂が金型の空隙４４に充填される恐れがある。そこで、射出成形装置１は、粘度が基準値よりも小さければ、射出圧力および保持圧力の設定を、標準値よりも小さい値に変更した上で、樹脂の射出を開始する。これにより、粘度が減少した場合でも、減少前と同じ一定量の溶融樹脂を空隙４４まで確実に充填することができる。
【００７４】
粘度の測定値に応じた温度条件または射出条件の設定変更は、必ずしも、リアルタイムで行う必要はない。たとえば、現在充填中の樹脂に対する粘度の測定結果に基づき、後の成形ショット時の温度条件または射出条件の設定を変更してもよい。また、たとえば成形ショットごとの粘度の測定値を、一定回数（５回など）成形ショット分だけ平均し、その平均値に応じた温度条件または射出条件を、射出成形装置１に設定することもできる。
【００７５】
また、超音波振動部２１が、シリンダ１２内の空隙に充填される樹脂に直接接触することから、射出成形装置１は、樹脂の射出を開始する前に、充填された樹脂の粘度を測定し、その結果に応じて射出条件の設定を変更することができる。したがって、樹脂の粘度をリアルタイムに測定することができる。
【００７６】
また、超音波振動部２１が溶融樹脂に直接接触する方式の超音波粘度センサ２０によって、樹脂の粘度を測定するので、樹脂の種類によらず、測定対象の樹脂の物理的状態に応じた実際の粘度を、直接測定することができる。したがって、射出成形に用いられる樹脂の粘度に関する各種の特性を、事前に取得しておく必要がない。そのため、シリンダ１２内の樹脂の粘度を、事前の準備作業なく簡易に測定することができる。すなわち、超音波粘度センサ２０を備えた射出成形機１０は、樹脂粘度をリアルタイムに測定できる射出成形機１０として、超音波照射方式によって粘度を測定する従来に射出成形機１０に比べて、十分に実用性が高い。
【００７７】
（変形例）
射出成形機１０における超音波粘度センサ２０の取り付け位置は、図１に示すようなシリンダ１２に限らず、たとえばスクリュー１１の先端であってもよい。この例を図７に示す。
【００７８】
図７の（ａ）は、スクリュー１１の先端に超音波粘度センサ２０が取り付けられた射出成形機１０ａの構成を示す図であり、（ｂ）は、スクリュー１１の先端に超音波粘度センサ２０が取り付けられた射出成形機１０ｂの構成を示す図である。
【００７９】
図７の（ａ）に示す射出成形機１０ａは、図１に示す射出成形機１０が備える各部材に加えて、さらに、内部配線６１、スリップリング６２、ブラシ６３、端子６４、信号線６５、および電力線６６を備えている。射出成形機１０ａでは、超音波粘度センサ２０の取り付け位置は、スクリュー１１の先端である。超音波振動部２１の軸とスクリュー１１の軸とは、互いに平行である。超音波振動部２１およびスクリュー１１は、図７に示すようにいずれも細長い棒状の形状を有するので、これらの軸は、いずれも長さ方向の軸に相当する。
【００８０】
シリンダ１２の内部において、内部配線６１がスクリュー１１の外表面に沿って配置されている。内部配線６１の一端は、超音波粘度センサ２０に接続され、他端は、スリップリング６２に接続されている。内部配線は、信号線および電力線によって構成されている。
【００８１】
スリップリング６２は、スクリュー１１におけるロードセル１４の取り付け位置側の端部に、取り付けられている。スリップリング６２を構成する各リングは、対応するブラシ６３に接触している。各ブラシは、対応する各端子６４に取り付けられており、各端子６４には、対応する信号線６５または電力線６６が接続されている。
【００８２】
ブラシ６３、端子６４、信号線６５、および電力線６６は、射出成形装置１において固定されている。一方、内部配線６１およびスリップリング６５は、スクリュー１１の回転に併せて同時に回転する。その際、スリップリング６２を構成する各リングが、対応するブラシ６３と接触しながら回転するので、内部配線６１と、信号線６５および電力線６６は、対応するリング、ブラシ、および端子を介して常に導通状態にあることができる。また、スクリュー１１と、内部配線６１とは、互いの相対的位置関係を維持したまま、同時に回転することができる。取り付けから、スクリュー１１の回転時に内部配線６１がねじれたり、スクリュー１１に絡んだりすることがなく、超音波粘度センサ２０に電力を供給したり、または超音波粘度センサ２０との間でのデータ通信を行うことができる。
【００８３】
（非接触式給電およびデータ通信）
図７の（ｂ）に示す射出成形機１０ｂは、図１に示す射出成形機１０が備える各部材に加えて、さらに、内部配線７１、無線送信機７２、無線受信機７３、受電側コイル７４、送電側コイル７５、信号線７６、および電力線７６を備えている。射出成形機１０ｂでは、超音波粘度センサ２０の取り付け位置は、スクリュー１１の先端である。超音波振動部２１の軸とスクリュー１１の軸とは、互いに平行である。
【００８４】
シリンダ１２の内部において、内部配線７１がスクリュー１１の外表面に沿って配置されている。内部配線７１の一端は、超音波粘度センサ２０に接続され、他端は、無線送信機７２および受電側コイル７４に接続されている。内部配線は、信号線および電力線によって構成されている。
【００８５】
射出成形機１０ｂでは、スクリュー１１の端部に超音波粘度センサ２０および受電側コイル７４が取り付けられている。送電側コイル７５は、受電側コイル７４と少し間隔をおいて、射出成形装置１に固定されている。送電側コイル７５に、電力線７６が接続されている。無線受信機７３は、射出成形装置１における任意の位置に固定されている。無線受信機７３に、信号線７６が接続されている。
【００８６】
電源から電力線７６を介して供給される電力は、送電側コイル７５から受電側コイル７４に非接触給電方式で伝達され、内部配線７１を通じて超音波粘度センサ２０に提供される。これにより、シリンダ１２の内部にある超音波粘度センサ２０への給電が実現される。
【００８７】
超音波粘度センサ２０による測定結果の信号は、内部配線７１を通じて無線送信機７２に伝わり、無線通信によって無線受信機７３に送信される。無線受信機７３は、受信した無線信号をコントローラ５１に出力する。これにより、シリンダ１２に内部にある超音波粘度センサ２０による粘度および温度の測定結果を、コントローラ５１に通知することができる。
【００８８】
無線受信機７３、電力線７６、受電側コイル７４、および信号線７６は、いずれも射出成形装置１において固定されている。すなわち、スクリュー１１が回転しても、これらは回転しない。一方、内部配線７１、無線送信機７２、および受電側コイル７４は、スクリュー１１の回転に併せて同時に回転する。その際、受電側コイル７４と送電側コイル７５とが常に対向した状態が維持されるので、スクリュー１１の回転中における超音波粘度センサ２０への給電が維持される。
【００８９】
また、スクリュー１１と内部配線７１とは、互いの相対的位置関係を維持したまま、同時に回転することができる。このことから、スクリュー１１の回転時に内部配線７１がねじれたり、スクリュー１１に絡んだりすることがなく、超音波粘度センサ２０に電力を供給したり、または超音波粘度センサ２０との間でのデータ通信を行うことができる。
【００９０】
図７に示す射出成形機１０ａ（１０ｂ）では、超音波振動部２１の軸が、スクリュー１１の軸に平行である。したがって、樹脂がスクリュー１１に充填される際の樹脂の移動方向と、超音波振動部２１の軸（長さ方向の軸）が平行になるので、樹脂充填時に超音波振動部２１に加わる圧力をより少なくすることができる。その結果、樹脂粘度をより安定して測定することができる。
【００９１】
〔実施形態２〕
図８を参照して、本発明に係る実施形態２について以下に説明する。
【００９２】
図８は、本発明の実施形態２に係る押出成形機１０ｃの構成を示す図である。この図に示すように、押出成形機１０ｃ（成形機）は、スクリュー８１（加圧部）、シリンダ８２、アダプタ８３、ダイ８４、ヒーター８５、熱電対８６、ホッパー８７、プーリー８８、伝導ベルト８９、およびモーター９０を備えている。
【００９３】
押出成形機１０ｃは、図示しない押出成形装置（成形装置）を構成する。すなわち、図８に示す押出成形機１０ｃを備える押出成形装置も、本発明の範疇に入る。
【００９４】
図８の例では、シリンダ８２の先端にアダプタ８３が取り付けられ、さらにその先にダイ８４が取り付けられている。超音波粘度センサ２０は、アダプタ８３の側面に取り付けられている。スクリュー８１、アダプタ８３、およびダイ８４の内部には、溶融樹脂が充填される空隙が存在する。超音波粘度センサ２０を構成する超音波振動部２１は、当該空隙に突き出した状態で配置されている。したがって、樹脂がアダプタ８３の空隙に充填されると、樹脂は超音波振動部２１に接触する。
【００９５】
シリンダ８２の外部に複数のヒーター１５が取り付けられている。ヒーター１５の温度を制御することによって、シリンダ８２の内部に充填される樹脂の温度を調整することができる。
【００９６】
シリンダ８２の内部にスクリュー８１が配置される。スクリュー８１の先端はアダプタ８３側を向いている。スクリュー８１の端部に、プーリー８８が取り付けられている。プーリー８８には伝導ベルト８９が設けられており、この伝導ベルト８９は、モーター９０に接続される別のプーリーにも設けられている。モーター９０を駆動することによって、モーター９０側のプーリーを回転させると、その回転力が伝導ベルト８９を通じてプーリー８８に伝わり、これによりプーリー８８が固定されたスクリュー８１を回転させることができる。
【００９７】
ホッパー８７を通じて樹脂ペレット９１をシリンダ８２の内部に投入し、ヒーター１５で樹脂を加熱しながら、スクリュー８１を順方向に回転させる。これにより押し出し成型が開始され、溶融した樹脂をシリンダ８２の外部に放出するための圧力が樹脂に加わる。その結果、樹脂がシリンダ８２、アダプタ８３、およびダイ８４の内部の空隙を通過して、最終的にシリンダ８２の外部に連続的に押し出される。
【００９８】
このように、本実施形態における「押し出し」とは、シリンダ８２に投入された溶融樹脂を、シリンダ８２の外部に圧力によって連続的に放出し、その際、放出された樹脂が四方に飛散せずにまとまった状態を維持することを意味する。すなわち、本実施形態における「樹脂の押し出し」とは、「樹脂の放出」の一具体例に相当する概念である。
【００９９】
図８に示す押出成形機１０ｃでは、連続的な押し出し成形によって、電線またはフィルム等の所定の形状の樹脂成形品を形成することができる。押し出し成形の実行中に、定期的に（たとえば、１０００分の１秒〜１分間隔で）測定した粘度に応じて、適宜、押し出し成形時の温度条件または押し出し条件の設定を、変更することができる。
【０１００】
たとえば、測定された粘度が低い（すなわち樹脂が柔らかい）場合、ヒーター１５の温度を１〜２℃下げる。一方、測定された粘度が高い（すなわち樹脂が固い）場合、ヒーター１５の温度を１〜２℃上げる。このように、測定された粘度に応じてヒーター１５の温度を制御することによって、シリンダ８２内の溶融樹脂の粘度を一定の範囲の値に保つことができるので、成形品の品質を安定させることができる。
【０１０１】
図８では、超音波粘度センサ２０はアダプタ８３に取り付けられているが、これに限られない。超音波粘度センサ２０は、図１と同じようにシリンダ８２に取り付けられてもよいし、図７と同じようにシリンダ８２の先端に取り付けられてもよい。あるいは、超音波粘度センサ２０は、ダイ８４に取り付けられてもよい。いずれにせよ、超音波粘度センサ２０を構成する超音波振動部２１が、シリンダ８２、アダプタ８３、またはダイ８４内の空隙に配置され、当該空隙内に充填される溶融樹脂に物理的に接触する必要があることに変わりはない。
【０１０２】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることによって、新しい技術的特徴を形成することもできる。
【符号の説明】
【０１０３】
１  射出成形装置（成形装置）
１０、１０ａ、１０ｂ  射出成形機（成形機）
１０ｃ  押出成形機（成形機）
１１、８１  スクリュー（加圧部）
１２、８２  シリンダ
５１  コントローラ（制御装置、設定部）
２０  超音波粘度センサ
２１  超音波振動部
２２  振動子
２３  基部
２４  温度センサ
２５  保持ボルト
５４  温度調節機
５５  測定部
【図１】
0006493242.tif 000002
【図２】
0006493242.tif 000003
【図３】
0006493242.tif 000004
【図４】
0006493242.tif 000005
【図５】
0006493242.tif 000006
【図６】
0006493242.tif 000007
【図７】
0006493242.tif 000008
【図８】
0006493242.tif 000009