(57)【要約】 【課題】成形運転開始時において糸引き現象や鼻たれ現象を回避することができる射出成形機のノズル温度制御装置及び制御方法を提供すること。【解決手段】ノズル１１Ａが固定型２２に接触する前までヒータ４２，４３でノズル１１Ａを成形時設定温度より低い温度であって溶融樹脂がノズルから流れ出ない待機温度にシフトし、ノズル１１Ａが金型２０に接触した後にヒータ４２，４３でノズル１１Ａを成形時設定温度まで上昇させる制御装置本体７０を備えた。そのため、成形運転を開始するにあたり、ノズル１１Ａが金型２０に接触する前に溶融樹脂がノズル１１Ａから流れ出ない温度にシフトするので、金型２０から離隔した状態のノズル１１Ａから溶融樹脂が漏れるという鼻たれ現象が生じたり、糸引き現象が生じたりしない。【選択図】 図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前進して金型に接触したノズルから前記金型に形成されたキャビティに溶融樹脂を供給して連続運転をするとともに、このノズルがヒータで加熱される射出成形機において成形運転開始時にノズルの温度を制御する装置であって、
前記ノズルが前記金型に接触する前までは前記ヒータで前記ノズルを成形時設定温度より低く溶融樹脂が前記ノズルから流れ出ない待機温度にシフトし、前記ノズルが前記金型に接触した後に前記ヒータで前記ノズルを前記成形時設定温度まで上昇させる制御装置本体を備えたことを特徴とする射出成形機のノズル温度制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載された射出成形機のノズル温度制御装置において、
前記制御装置本体は、前記ノズルが前記金型に接触して所定時間経過した後に前記ヒータを前記成形時設定温度まで上昇させることを特徴とする射出成形機のノズル温度制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された射出成形機のノズル温度制御装置において、
前記ノズルの前記金型への接触を検知するノズル検知センサを備え、前記制御装置本体は、前記ノズル検知センサからの検知信号を受けるまで前記ヒータに前記待機温度を指示する信号を送り前記ノズル検知センサからの検知信号を受けた後に前記ヒータに前記成形時設定温度まで上昇させる信号を送ることを特徴とする射出成形機のノズル温度制御装置。
【請求項４】
前進して金型に接触したノズルから前記金型に形成されたキャビティに溶融樹脂を供給して連続運転をするとともに、このノズルがヒータで加熱される射出成形機において成形運転開始時にノズルの温度を制御する方法であって、
前記ノズルが前記金型に接触する前までは前記ヒータで前記ノズルを成形時設定温度より低く溶融樹脂が前記ノズルから流れ出ない待機温度にシフトし、前記ノズルが前記金型に接触した後に前記ヒータで前記ノズルを前記成形時設定温度まで上昇させることを特徴とする射出成形機のノズル温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルから金型のキャビティに溶融樹脂を供給して連続運転をするとともに、ノズルがヒータで加熱される射出成形機において成形運転開始時のノズル温度を制御する制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機は、キャビティに連通するノズルが形成された射出バレルと、この射出バレル内に進退可能に配置されたスクリューとを有する射出装置を備えている。
この射出成形機は、射出成形時にノズルを金型に接触するように射出装置を前進させるものであり、金型にノズルが当接した後にスクリューを前進させて射出バレル内の溶融樹脂を金型のキャビティに射出する。
ノズルは射出バレルの先端部に装着され、このノズルと射出バレルとにはノズル及び射出バレルを昇温させるためのヒータが設けられている。
【０００３】
従来、ヒータは、運転開始時（成形立ち上げ時）においてノズルが金型と接触する前から成形時設定温度まで昇温させてある。運転開始のためにノズルが金型と接触すると、ノズルの熱はノズルより低温の金型に移行し、ノズル内、特に、ノズル先端部の樹脂温度が徐々に下がり、これらの間の熱が平衡状態となる。
この平衡状態となるまでの間、熱安定性のよくない樹脂材料を用いた場合や、薄肉成形、高転写成形のように樹脂温度を低く抑える成形を行うためバレル温度及びノズル温度を高めに設定する場合には、金型から取り出した成形品のスプルー部に糸引きが生じやすいという課題がある。
【０００４】
さらに、ノズルは高温で加熱されているので、射出装置を金型側へ前進させている間にノズルから溶融樹脂が漏れ出すという鼻たれ減少（ドルーリング）が生じる。この場合、ノズルの先端には溶融樹脂が残っているので、ノズルと金型との間に樹脂を挟みこんだ状態で射出成形を行わざるを得ず、挟み込まれた樹脂の断熱効果で成形開始直後だけでなくその後も連続して糸引きをする現象が生じることになる。
このように、従来では、運転開始時に糸引き現象や鼻たれ現象が生じるという課題がある。
【０００５】
ここで、糸引き現象や鼻たれ現象を解消する技術として、従来、ノズルボディ部に装着し射出する樹脂を溶融状態に保つヒータと、ノズル先端部に近い箇所に装着したヒータとを備え、射出サイクルに対応させて間歇的にヒータに通電してノズル先端部の樹脂温度を制御する装置（特許文献１）が知られている。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１０６５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
引用文献１は射出サイクルに対応させて間歇的にヒータへの通電を制御するものであって、具体的には、射出のためのノズル前進工程で、ヒータへの通電をＯＮし、射出後のノズル後退工程で、通電をＯＦＦすることで、ノズル先端の糸引き現象や鼻たれ現象を解決するという技術である。
すなわち、特許文献１は、金型に対して射出の１サイクル中にノズルが前進後退する構造であって、金型に接触したノズルからキャビティに溶融樹脂が連続供給されて運転される構造のものではなく、しかも、特許文献１は射出完了後にノズルを後退させ金型から離隔させる動作で問題となる糸引き現象や鼻たれ現象の対策に関するものであって、成形運転開始時の対策に関するものではない。
【０００８】
本発明の目的は、成形運転開始時において糸引き現象や鼻たれ現象を回避することができる射出成形機のノズル温度制御装置及び制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の射出成形機のノズル温度制御装置は、前進して金型に接触したノズルから前記金型に形成されたキャビティに溶融樹脂を供給して連続運転をするとともに、このノズルがヒータで加熱される射出成形機において成形運転開始時にノズルの温度を制御する装置であって、前記ノズルが前記金型に接触する前までは前記ヒータで前記ノズルを成形時設定温度より低く溶融樹脂が前記ノズルから流れ出ない待機温度にシフトし、前記ノズルが前記金型に接触した後に前記ヒータで前記ノズルを前記成形時設定温度まで上昇させる制御装置本体を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の射出成形機のノズル温度制御方法は、前進して金型に接触したノズルから前記金型に形成されたキャビティに溶融樹脂を供給して連続運転をするとともに、このノズルがヒータで加熱される射出成形機において成形運転開始時にノズルの温度を制御する方法であって、前記ノズルが前記金型に接触する前までは前記ヒータで前記ノズルを成形時設定温度より低く溶融樹脂が前記ノズルから流れ出ない待機温度にシフトし、前記ノズルが前記金型に接触した後に前記ヒータで前記ノズルを前記成形時設定温度まで上昇させることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、成形運転を開始するために、まず、ノズルが金型に接触する前に溶融樹脂が前記ノズルから流れ出ない（鼻たれしない）温度にシフトする。そのため、ノズルが加熱される温度は成形時設定温度より低いので、金型から離隔した状態のノズルから溶融樹脂が漏れるという鼻たれ現象が生じない。
その後、前進したノズルが金型に接触すると、一連の成形運転のために、金型に溶融樹脂がノズルから連続して供給される。この際、金型にノズルが接触した後ではノズルが成形時設定温度まで上昇しているので、効率的に射出成形を行うことができる。
【００１２】
本発明の射出成形機のノズル温度制御装置では、前記制御装置本体は、前記ノズルが前記金型に接触して所定時間経過した後に前記ヒータを前記成形時設定温度まで上昇させる構成が好ましい。
この構成の発明では、金型にノズルが接触した直後ではなく所定時間経過した後にヒータを成形時設定温度に上昇させるので、ノズルが金型に接触するまでの間はヒータでノズルを加熱する温度を確実に鼻たれしない温度に設定することができるので、鼻たれ現象や糸引き現象をより確実に防止することができる。
【００１３】
さらに、本発明の射出成形機のノズル温度制御装置では、前記ノズルの前記金型への接触を検知するノズル検知センサを備え、前記制御装置本体は、前記ノズル検知センサからの検知信号を受けるまで前記ヒータに前記待機温度を指示する信号を送り前記ノズル検知センサからの検知信号を受けた後に前記ヒータに前記成形時設定温度まで上昇させる信号を送る構成が好ましい。
この構成の発明では、ノズル検知センサによってノズルと金型との接触を確実に検知することができるので、鼻たれしない温度から成形時設定温度への切換を正確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には本実施形態の概略構成が示されている。
図１において、射出成形機１０は金型２０に溶融樹脂を射出するものであって、この金型２０は固定プレート２１に取り付けられた固定型２２と、可動プレート２３に取り付けられた可動型２４とを備えており、これらの固定型２２と可動型２４との間にはキャビティ２０Ａが形成されている。
可動プレート２３はトグル機構３０に連結されている。
トグル機構３０は可動プレート２３に連結されたトグル機構本体３１と、このトグル機構本体３１を駆動する駆動機構３２とを備えている。この駆動機構３２は、モータ３３と、このモータ３３と連結される歯車機構３４とを備えている。
【００１５】
射出成形機１０はキャビティ２０Ａに連通するノズル１１Ａが装着された射出バルブ１１と、この射出バルブ１１内で進退可能に配置された射出スクリュー１２と、この射出スクリュー１２を前進させて溶融樹脂をキャビティ２０Ａに射出する射出装置１３とを備えている。
射出バルブ１１は、先端側にノズル１１Ａが設けられたバレル本体１１Ｂを備え、このバレル本体１１Ｂの基端側には樹脂材料を投入するホッパ１４が設けられている。
このバレル本体１１Ｂのノズル１１Ａ側の端部外周には１個のヒータ４１が周方向に沿って設けられており、ノズル１１Ａの外周には２個のヒータ４２，４３が周方向に沿ってそれぞれ設けられている。なお、本実施形態ではノズル１１Ａに設けられたヒータの数は限定されるものではなく、１個であってもよく、３個、それ以上であってもよい。
【００１６】
これらのヒータ４１〜４３は、コイルヒータ、その他の適宜な構造のヒータを採用することができる。
射出装置１３は、射出スクリュー１２の基端部に連結され射出スクリュー１２を回転操作する第１歯車機構１５と、この第１歯車機構１５を駆動する第１ステッピングモータ１６と、射出スクリュー１２の基端に連結され射出スクリュー１２を進退操作する第２歯車機構１７と、この第２歯車機構１７を駆動する第２ステッピングモータ１８とを備えている。本実施形態では第１歯車機構１５は図１で示されるように射出スクリュー１２に設けられた歯車と第１ステッピングモータ１６に設けられたピニオンとの間にタイミングベルトを設けた構造のものでもよく、あるいは、タイミングベルトに代えて歯車を介在させる構造でもよい。同様に、第２歯車機構１７は図１で示されるように射出スクリュー１２の軸線上に連結された軸部に設けられた歯車と第２ステッピングモータ１８に設けられたピニオンとの間にタイミングベルトを設けた構造のものでもよく、あるいは、タイミングベルトに代えて歯車を介在させる構造でもよい。そして、本実施形態ではステッピングモータに代えて油圧シリンダを設ける構造であってもよい。
【００１７】
射出バレル１１に底部には射出成形機１０を金型２０に対して進退させる進退機構５０が設けられている。
この進退機構５０は射出バレル１１の底部に固定されたベース部５１と、このベース部５１に固定されたナット部材５２と、このナット部材５２に螺合されるボールねじ軸５３と、このボールねじ軸５３に連結されたサーボモータ５４とを備えている。
成形運転開始にあたり、サーボモータ５４が一方向に回転すると、射出成形機１０が金型２０に向けて前進しノズル１１Ａが固定型２２のノズル嵌合用凹部に接触する。成形運転終了にあたり、サーボモータ５４が他方向に回転すると、射出成形機１０が金型２０から後退しノズル１１Ａがノズル嵌合用凹部から離脱する。
【００１８】
固定プレート２１とノズル１１Ａとにはノズル１１Ａの金型２０への接触を検知するノズル検知センサ６０が設けられている。
このノズル検知センサ６０は、その具体的な構造は限定されるものではないが、例えば、固定プレート２１に固定されたセンサ部本体６１と、ノズル１１Ａに固定された検知素子６２とを備え、センサ部本体６１から照射する検出光が検知素子６２で反射してセンサ部本体６１で検出することで、ノズル１１Ａが金型２０に接触することが検知される構成を採用することができる。
【００１９】
ヒータ４１〜４３は制御装置本体７０に接続されている。この制御装置本体７０とノズル検知センサ６０とを備えて本実施形態のノズル温度制御装置８が構成されている。
制御装置本体７０はノズル検知センサ６０からの信号を受けるコントローラ７１と、このコントローラ７１からの信号を受けてヒータ４１〜４３を所定温度で加熱させるドライバ７２とを備えて構成される。
コントローラ７１は、図２に示される通り、ノズル検知センサ６０からの検知信号を受けるまでヒータ４２，４３に待機温度Ｔ１を指示する信号をドライバ７２に送り、ノズル検知センサ６０からの検知信号を受けて所定の昇温遅延時間Δｔが経過した後にヒータ４２，４３に成形時設定温度Ｔ２まで上昇させる信号をドライバ７２に送るものである。なお、ヒータ４１はドライバ７２からの信号を受けて所定の温度でバレル本体１１Ｂを加熱する。また、ノズル１１Ａには図示しない温度センサが設けられ、この温度センサで検出される温度データが成形時設定温度になるまでドライバ７２を作動させる構成であってもよい。
【００２０】
ここで、本実施形態では、成形時設定温度Ｔ２は溶融樹脂がノズル１１Ａから金型２０に容易に射出できる流動性を有する温度をいうものであり、その具体的な数値は樹脂材料の種類や成形方法により異なる。また、待機温度Ｔ１は成形時設定温度より低く溶融樹脂がノズル１１Ａから流れ出ない（鼻たれ現象が生じない）程度の流動性を有する温度であり、その具体的な数値は樹脂材料の種類や成形方法により異なる。同様に、所定時間Δｔも具体的な数値は樹脂材料の種類や成形方法により異なる。
例えば、ポリカーボネートを用いてＤＶＤ等の製品を射出成形する場合には、成形時設定温度Ｔ２は２８０〜２９０℃であり、待機温度Ｔ１は２６０〜２７０℃であり、所定時間Δｔは０〜１０秒である。
【００２１】
次に、射出成形機１０の射出バレル１１の温度を制御する方法を図３のフローチャートに基づいて説明する。
まず、成形運転を行う前では、ノズル１１Ａが金型２０から離隔した位置にあり、この状態では、ノズル１１Ａ及びバレル本体１１Ｂを所定温度まで予め暖めておく。
その後、進退機構５０を作動して射出成形機１０を金型２０に向けて前進させる。
金型２０の固定型２２にノズル１１Ａが接触すると、これをノズル検知センサ６０で検知し、この検知信号を制御装置本体７０に送る。ここで、ノズル１１Ａの加熱温度はノズル１１Ａが金型２０に接触する時にノズル１１Ａからの鼻たれ現象が生じない待機温度にシフトされていればよく、ノズル１１Ａが金型２０から離隔した位置にある場合では、ノズル１１Ａの加熱温度が待機温度より高くても低くてもよい。
【００２２】
制御装置本体７０では、コントローラ７１がノズル検知センサ６０からの検知信号を受領したか否かを検知し（Ｓ１０１）、さらに、検知信号を受領したら受領時から所定時間Δｔだけ経過したか否かを判断する（Ｓ１０２）。
所定時間Δｔ経過したら、コントローラ７１はヒータ４２，４３でノズル１１Ａを成形時設定温度まで上昇させるようにドライバ７２に信号を送る（Ｓ１０３）。
ヒータ４２，４３でノズル１１Ａの温度が成形時設定温度となったら温度制御は終了する。
【００２３】
射出バレル１１の温度制御が終了したら、金型２０にノズル１１Ａを接触させた状態で連続した一連の射出操作を行う。
つまり、射出装置１３で射出スクリュー１２を回転させてホッパ１４から送られる樹脂材料を混練溶融するとともに射出スクリュー１２を前進させる。すると、射出バレル１１のノズル１１Ａから金型２０のキャビティ２０Ａに溶融樹脂が射出される。この際、トグル機構３０で金型２０の型締めを行う。
キャビティ２０Ａに溶融樹脂が射出されて所定時間経過したら金型２０を型開きし、製品を取り出す。
その後、金型２０を閉じ、射出装置１３を操作してキャビティ２０Ａに溶融樹脂を射出する。以後、同様の行程を繰り返すことで一連の連続運転が行われる。
【００２４】
従って、本実施形態によれば、前進して金型２０の固定型２２に接触したノズル１１Ａからキャビティ２０Ａに溶融樹脂を供給して連続運転をするとともにノズル１１Ａ及びバレル本体１１Ｂがヒータ４２，４３で加熱される射出成形機１０において成形運転開始時に用いられるノズル温度制御装置８であって、ノズル１１Ａが固定プレート２１に接触する前までヒータ４２，４３でノズル１１Ａ及びバレル本体１１Ｂを成形時設定温度より低い温度で溶融樹脂がノズルから流れ出ない待機温度Ｔ１にシフトし、ノズル１１Ａが金型２０に接触した後にヒータ４２，４３でノズル１１Ａを成形時設定温度Ｔ２まで上昇させる制御装置本体７０を備えた。そのため、成形運転を開始するにあたり、ノズル１１Ａが金型２０に接触する前に溶融樹脂がノズル１１Ａから流れ出ない温度にシフトするので、金型２０から離隔した状態のノズル１１Ａから溶融樹脂が漏れるという鼻たれ現象が生じたり、糸引き現象が生じたりしない。
【００２５】
制御装置本体７０は、ノズル１１Ａが金型２０に接触して所定時間Δｔの昇温遅延時間が経過した後にヒータ４２，４３を成形時設定温度Ｔ２まで上昇させる構成であるので、金型２０の固定プレート２１にノズル１１Ａが接触した直後ではなく所定時間Δｔを経過した後にヒータ４１〜４３でノズル１１Ａを成形時設定温度Ｔ２まで上昇させることになり、ノズル１１Ａが金型２０に接触するまでの間はヒータ４２，４３でノズル１１Ａを加熱する温度を確実に鼻たれしない温度に設定することができるから、鼻たれ現象や糸引き現象をより確実に防止することができる。
【００２６】
ノズル温度制御装置８はノズル１１Ａの固定型２２への接触を検知するノズル検知センサ６０を備え、このノズル検知センサ６０からの検知信号を受けるまでヒータ４１〜４３に待機温度Ｔ１を指示する信号を送りノズル検知センサ６０からの検知信号を受けた後にヒータ４１〜４３に成形時設定温度Ｔ２まで上昇させる信号を送る構成とした。そのため、ノズル検知センサ６０によってノズル１１Ａと金型２０の固定型２２との接触を確実に検知することができるので、鼻たれしない待機温度Ｔ１から成形時設定温度Ｔ２への切換を正確に行うことができる。
【００２７】
所定時間Δｔとして設定された昇温遅延時間はノズル検知センサ６０でノズル１１Ａが固定プレート２１に接触した直後から計時されるので、金型２０へノズル１１Ａが接触しない場合にはノズル１１Ａが昇温されることがない。そのため、装置の誤動作を防止することができる。
【００２８】
ヒータ４１〜４３はノズル１１Ａに設けられているものの他、バレル本体１１Ｂにも設けられているので、射出バレル１１を広い範囲に渡って加熱することができ、待機温度Ｔ１から成形時設定温度Ｔ２までの昇温時間を短くすることができる。
【００２９】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、ノズル１１Ａの他にバレル本体１１Ｂにヒータ４１を設けたが、本発明のヒータはノズル１１Ａのみであってもよい。
【００３０】
さらに、所定時間Δｔとして設定される昇温遅延時間を省略し、ノズル検知センサ６０でノズル１１Ａの金型２０への接触を検知した直後にヒータ４１〜４３に昇温させる構成でもよい。また、昇温遅延時間を計時する場合、別途タイマーを用いるのでもよい。
そして、本発明では、ノズル１１Ａが金型２０に接触する前から昇温を開始してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、種々の成形品を射出成形する射出成形機に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態にかかる射出成形機の全体構成を示す概略図。
【図２】時間ｔとノズル温度Ｔとの関係を示すグラフ。
【図３】前記実施形態におけるノズル温度制御方法を説明するフローチャート。
【符号の説明】
【００３３】
８…ノズル温度制御装置
１０…射出成形機
１１…射出バレル
１１Ａ…ノズル
１１Ｂ…バレル本体
１２…射出スクリュー
２０…金型
２０Ａ…キャビティ
２２…固定型
２３…可動プレート
２４…可動型
６０…ノズル検知センサ
７０…制御装置本体
【図１】
2007098815.tif 000003
【図２】
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【図３】
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