特許 7421964 射出成形機およびその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-17

(45)【発行日】2024-01-25

(54)【発明の名称】射出成形機およびその制御方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/77 20060101AFI20240118BHJP

   B29C 45/47 20060101ALI20240118BHJP

【ＦＩ】

B29C45/77

B29C45/47

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020043900

(22)【出願日】2020-03-13

(65)【公開番号】P2021142719

(43)【公開日】2021-09-24

【審査請求日】2023-01-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000222587

【氏名又は名称】東洋機械金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002608

【氏名又は名称】弁理士法人オーパス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】澤田 靖丈

【審査官】北澤 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－００７７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１２８８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０１３４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０６９６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１８３７０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－０３０９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２４５７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１１２４６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ４５／００－４５／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加熱シリンダと、前記加熱シリンダ内に収容されたスクリューと、前記スクリューを前後進させる駆動装置と、前記スクリューに加わる圧力を測定する測定器と、前記駆動装置を制御する制御装置と、を有する射出成形機であって、
前記制御装置は、射出動作において、
前記測定器によって測定された前記スクリューに加わる圧力の測定値が圧力上限値以下のとき、前記スクリューの移動速度が速度目標値となるように前記駆動装置を制御し、
前記測定値が前記圧力上限値を超えかつ前記測定値の上昇速度が制限判定値以下のとき、前記測定値が前記圧力上限値以下となるように前記駆動装置を制御し、
前記測定値が前記圧力上限値を超えかつ前記測定値の上昇速度が制限判定値を超えたとき、圧力許容期間にわたって、前記スクリューの移動速度が前記速度目標値となるように前記駆動装置を制御することを特徴とする射出成形機。

【請求項2】

前記制御装置は、射出動作において、前記測定値が前記圧力上限値を超えかつ前記測定値の上昇速度が制限判定値を超えたとき、圧力許容期間にわたって、前記測定値が前記圧力上限値だったものとみなして前記駆動装置を制御する、請求項１に記載の射出成形機。

【請求項3】

前記制御装置は、保圧動作において、
前記測定値が保圧目標値となるように前記駆動装置を制御し、
前記測定値が前記保圧目標値を超えかつ前記測定値の上昇速度が修正判定値を超えたとき、変動制限期間にわたって、修正測定値を前記測定値として用いて前記駆動装置を制御し、
前記制御装置は、
（ａ）前記測定値の上昇速度が前記修正判定値を超えたときの当該測定値を前記修正測定値として取得し、または、
（ｂ）前記測定値の上昇速度が前記修正判定値を超えたときの当該測定値を基準測定値として、前記測定値から前記基準測定値を差し引いた差分値に１より小さい係数を乗じて得た値を前記基準測定値に加えた値を前記修正測定値として取得し、または、
（ｃ）前記保圧目標値を前記修正測定値として取得する、請求項１または請求項２に記載の射出成形機。

【請求項4】

加熱シリンダと、前記加熱シリンダ内に収容されたスクリューと、前記スクリューに加わる圧力を測定する測定器と、を有する射出成形機の制御方法であって、
射出動作において、
前記測定器によって測定された前記スクリューに加わる圧力の測定値が圧力上限値以下のとき、前記スクリューの移動速度が速度目標値となるように前記スクリューを前進させ、
前記測定値が前記圧力上限値を超えかつ前記測定値の上昇速度が制限判定値以下のとき、前記測定値が前記圧力上限値以下となるように前記スクリューを前進させ、
前記測定値が前記圧力上限値を超えかつ前記測定値の上昇速度が制限判定値を超えたとき、圧力許容期間にわたって、前記スクリューの移動速度が前記速度目標値となるように前記スクリューを前進させることを特徴とする射出成形機の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、射出成形機およびその制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

繊維と樹脂を混合した材料を用いて射出成形を行う射出成形機が特許文献１に開示されている。図７に、このような射出成形機の構成の一部を示す。

【0003】

図７に示す射出成形機１０１は、射出動作において、移動速度が速度目標値となるようにスクリュー１１２を前進させる。射出成形機１０１は、スクリュー１１２に加わる圧力を加熱シリンダ１１１内の樹脂に加わる圧力（樹脂圧力）として測定する。射出成形機１０１は、加熱シリンダ１１１のノズル詰まりなどの異常を検出するために、樹脂圧力の上限値（圧力上限値）を設けている。射出成形機１０１は、樹脂圧力が圧力上限値を超えると、スクリューを前進させるモータの出力を制限する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－０１２２２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

射出動作においてスクリュー１１２が前進した際、図７に示すように、ホッパ１１１ｂから加熱シリンダ１１１に供給された材料Ｓが加熱シリンダ１１１とスクリュー１１２との間に挟まることがある。このとき、射出成形機１０１は、スクリュー１１２の移動速度を維持するために、スクリュー１１２を前進させる力を強くするようモータを制御する。これにより、加熱シリンダ１１１とスクリュー１１２との間に挟まれた材料Ｓが切断されることがある。

【0006】

しかしながら、材料Ｓを切断する力がスクリュー１１２に加わるため、スクリュー１１２に加わる圧力が一時的に上昇して圧力上限値を超えてしまうことがある。このとき、射出成形機１０１はモータの出力を制限し、スクリュー１１２の移動速度が一時的に低下するとともに加熱シリンダ１１１内の樹脂に加わる圧力も一時的に低下する。そのため、射出動作時のスクリュー１１２の移動速度、樹脂圧力にばらつきが生じてしまうことがあった。そして、これらのばらつきは、成形品の品質に影響を及ぼすおそれがあった。

【0007】

そこで、本発明は、射出動作時のスクリューの移動速度、樹脂圧力のばらつきを抑制できる射出成形機およびその制御方法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】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明に係る射出成形機は、加熱シリンダと、前記加熱シリンダ内に収容されたスクリューと、前記スクリューを前後進させる駆動装置と、前記スクリューに加わる圧力を測定する測定器と、前記駆動装置を制御する制御装置と、を有する射出成形機であって、前記制御装置は、射出動作において、前記測定器によって測定された前記スクリューに加わる圧力の測定値が圧力上限値以下のとき、前記スクリューの移動速度が速度目標値となるように前記駆動装置を制御し、前記測定値が前記圧力上限値を超えかつ前記測定値の上昇速度が制限判定値以下のとき、前記測定値が前記圧力上限値以下となるように前記駆動装置を制御し、前記測定値が前記圧力上限値を超えかつ前記測定値の上昇速度が制限判定値を超えたとき、圧力許容期間にわたって、前記スクリューの移動速度が前記速度目標値となるように前記駆動装置を制御することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、射出動作時のスクリューの移動速度、樹脂圧力のばらつきを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係る射出成形機の概略構成を示す図である。

【図2】図１の射出成形機における射出動作時のスクリューの位置とスクリューの移動速度および樹脂圧力との関係の例を模式的に示すグラフである（材料の挟み込みがない場合）。

【図3】図１の射出成形機における射出動作時のスクリューの位置とスクリューの移動速度および樹脂圧力との関係の例を模式的に示すグラフである（材料の挟み込みがなく、樹脂圧力が緩やかに圧力上限値を超えた場合）。

【図4】図１の射出成形機における射出動作時のスクリューの位置とスクリューの移動速度および樹脂圧力との関係の例を模式的に示すグラフである（材料の挟み込みによって樹脂圧力が急上昇して圧力上限値を超えた場合）。

【図5】従来の射出成形機における射出動作時のスクリューの位置とスクリューの移動速度および樹脂圧力との関係の例を模式的に示すグラフである（材料の挟み込みによって樹脂圧力が急上昇して圧力上限値を超えた場合）。

【図6】図１の射出成形機における射出動作時のスクリューの位置とスクリューの移動速度および樹脂圧力との関係の例を模式的に示すグラフである（異常発生によって樹脂圧力が急上昇して圧力上限値を超えた場合）。

【図7】従来の射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】

【0011】

以下、本発明の一実施形態に係る射出成形機について、図１～図６を参照して説明する。

【0012】

本実施形態の射出成形機は、繊維と樹脂とを混合した材料を用いて射出成形を行う。この射出成形機は、射出成形サイクルにおいて、射出動作、保圧動作、冷却動作（計量動作を含む）、型開閉動作などの各種動作を行う。

【0013】

図１に示すように、射出成形機１は、射出装置１０と、制御装置３０と、を有している。

【0014】

射出装置１０は、加熱シリンダ１１と、スクリュー１２と、計量用サーボモータ１３と、計量用タイミングベルト１４と、計量プーリ１５と、射出用サーボモータ１６と、射出用タイミングベルト１７と、ボールねじ機構１８と、計量用エンコーダ１９と、射出用エンコーダ２０と、測定器としてのロードセル２１と、を有している。

【0015】

加熱シリンダ１１は、筒状に形成されている。加熱シリンダ１１は、外周面に図示しないヒータを備えている。加熱シリンダ１１は、一端にノズル１１ａが設けられており、他端寄りの箇所にホッパ１１ｂが設けられている。ホッパ１１ｂは、グラスファイバーやカーボンファイバーなどの繊維と樹脂とが混合された材料を加熱シリンダ１１に供給する。なお、繊維と樹脂とを別々の箇所から加熱シリンダ１１に供給するようにしてもよい。スクリュー１２は、加熱シリンダ１１内に回転および前後方向に移動可能に収容されている。なお、本明細書において、図１の加熱シリンダ１１のノズル１１ａ側を前側、その反対側を後側としている。

【0016】

計量用サーボモータ１３は、スクリュー１２を回転させる駆動装置である。計量用サーボモータ１３は、その出力プーリ１３ａの回転が計量用タイミングベルト１４を介して計量プーリ１５に伝達される。計量プーリ１５は、スクリュー１２に同軸に固定されている。計量プーリ１５の回転により、スクリュー１２は軸を中心に回転される。

【0017】

射出用サーボモータ１６は、スクリュー１２を前進および後退させる駆動装置である。射出用サーボモータ１６は、その出力プーリ１６ａの回転が射出用タイミングベルト１７を介してボールねじ機構１８のねじ軸１８ａに同軸に固定された射出プーリ１８ｂに伝達される。射出プーリ１８ｂの回転により、ねじ軸１８ａは軸を中心に回転される。そして、ねじ軸１８ａの回転により、ねじ軸１８ａに螺合されているボールねじ機構１８のナット部１８ｃが軸方向（すなわち前後方向）に移動する。このナット部１８ｃの移動に伴って当該ナット部１８ｃに接続されたスクリュー１２が前後方向に移動される。

【0018】

計量用エンコーダ１９は、計量用サーボモータ１３の回転位置を測定して回転位置出力Ａ１として出力する。この回転位置出力Ａ１に基づいて制御装置３０の制御部３３がスクリュー１２の回転速度Ｒを取得する。

【0019】

射出用エンコーダ２０は、射出用サーボモータ１６の回転位置を測定して回転位置出力Ａ２として出力する。この回転位置出力Ａ２に基づいて制御装置３０の制御部３３がスクリュー１２の前後方向の位置Ｌおよび移動速度Ｖを取得する。

【0020】

ロードセル２１は、スクリュー１２に加わる圧力を測定して圧力出力Ａ３として出力する。この圧力出力Ａ３に基づいて制御装置３０の制御部３３が、スクリュー１２に加わる圧力を取得する。このスクリュー１２の圧力の測定値は、加熱シリンダ１１内におけるスクリュー１２の前方空間Ｅに溜められている樹脂に加わる圧力（以下、単に「樹脂圧力Ｐ」という。）を示す。また、制御部３３は、樹脂圧力Ｐの上昇速度Ｖｐも取得する。上昇速度Ｖｐは、単位時間当たりの樹脂圧力Ｐの増加量（Ｖｐ＝ΔＰ／Δｔ）である。

【0021】

制御装置３０は、設定格納部３１と、表示操作部３２と、制御部３３と、計量用サーボアンプ３４と、射出用サーボアンプ３５と、を有している。

【0022】

設定格納部３１は、例えばハードディスク装置や不揮発性メモリ等の書き換え可能な記憶媒体などを含んで構成されている。設定格納部３１には、射出成形サイクルに含まれる各種動作のための条件値などが格納されている。

【0023】

設定格納部３１には、例えば、射出開始位置Ｌｓおよび速度目標値Ｖｓが格納されている。射出開始位置Ｌｓは、射出動作開始時のスクリュー１２の位置である。速度目標値Ｖｓは、射出動作におけるスクリュー１２の移動速度Ｖの目標値である。

【0024】

設定格納部３１には、射出動作における樹脂圧力Ｐの上限値である圧力上限値Ｐｓが格納されている。圧力上限値Ｐｓは、例えば、射出用サーボモータ１６の定格出力などに基づいて設定される（例えば、定格出力の９０％など）。

【0025】

設定格納部３１には、射出動作における樹脂圧力Ｐの上昇速度Ｖｐの制限判定値Ｖｐｓ、および、圧力許容期間Ｔｐｓが格納されている。制限判定値Ｖｐｓは、射出動作において材料を加熱シリンダ１１とスクリュー１２との間に実際に挟んだとき、すなわち、材料の挟み込みが生じたときの樹脂圧力Ｐの上昇速度Ｖｐに基づいて（例えば、当該上昇速度Ｖｐより少し低い速度に）設定される。圧力許容期間Ｔｐｓは、材料の挟み込みが生じたときの樹脂圧力Ｐの一時的な上昇期間に基づいて（例えば、当該上昇期間より少し長い期間に）設定される。

【0026】

設定格納部３１には、保圧動作における樹脂圧力Ｐの目標値である保圧目標値Ｐｈが格納されている。保圧目標値Ｐｈは、射出成形機１の構成、成形品の形状、樹脂の種類などに応じて適宜設定される。

【0027】

設定格納部３１には、保圧動作における樹脂圧力Ｐの上昇速度Ｖｐの修正判定値Ｖｐｈ、および、変動制限期間Ｔｐｈが格納されている。修正判定値Ｖｐｈは、保圧動作において材料を加熱シリンダ１１とスクリュー１２との間に実際に挟んだときの樹脂圧力Ｐの上昇速度Ｖｐに基づいて（例えば、当該上昇速度Ｖｐより少し低い速度に）設定される。変動制限期間Ｔｐｈは、保圧動作において材料を加熱シリンダ１１とスクリュー１２との間に実際に挟んだときの樹脂圧力Ｐの一時的な上昇期間に基づいて（例えば、当該上昇期間より少し長い期間に）設定される。

【0028】

表示操作部３２は、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどのフラットパネルディスプレイで構成された表示部３２ａと、この表示部３２ａの表示面に重ねて配置されたタッチパネルおよびハードウェアキーを備えた操作部３２ｂとを有している。表示操作部３２は、射出成形機１の状態確認、および、各種操作の入力に用いられる。また、表示操作部３２は、設定格納部３１への条件値の格納などにも用いられる。

【0029】

制御部３３は、マイクロコンピュータ等により構成されている。制御部３３は、各種動作において制御信号を生成し、この制御信号を計量用サーボアンプ３４および射出用サーボアンプ３５に出力して、計量用サーボモータ１３および射出用サーボモータ１６の制御を行う。また、制御部３３は、制御信号を生成して図示しない型開閉機構の制御も行う。

【0030】

制御部３３は、上述した各種動作において、計量用エンコーダ１９の回転位置出力Ａ１、射出用エンコーダ２０の回転位置出力Ａ２およびロードセル２１の圧力出力Ａ３、ならびに、設定格納部３１に格納された条件値などに基づいて、上述したスクリュー１２の回転速度Ｒ、移動速度Ｖおよび位置Ｌ、ならびに樹脂圧力Ｐを調整する。

【0031】

次に、上述した射出成形機１が射出成形サイクルで行う動作の一例について説明する。

【0032】

射出成形サイクルにおいて、制御部３３は、スクリュー１２を前進させることにより加熱シリンダ１１内の前方空間Ｅに溜められた樹脂を金型内に射出する（射出動作）。射出動作に続いて、制御部３３は、スクリュー１２の前後方向の位置を調整することにより前方空間Ｅに溜められた樹脂を保圧する（保圧動作）。保圧動作に続いて、金型内の樹脂を固化させる（冷却動作）。冷却動作中に、制御部３３は、前方空間Ｅに樹脂を計量して溜める計量動作を行う。冷却動作に続いて、制御部３３は、図示しない型開閉機構によって金型を開いて成形品を取り出したのち金型を閉じる（型開閉動作）。

【0033】

射出動作における制御部３３の動作（制御方法）について詳細に説明する。

【0034】

射出動作において、制御部３３は、射出開始位置Ｌｓにあるスクリュー１２が速度目標値Ｖｓで位置０に向かって移動するように、射出用エンコーダ２０の回転位置出力Ａ２に基づいて射出用サーボモータ１６のフィードバック制御（例えばＰＩＤ制御）を行う。このとき、制御部３３は、ロードセル２１の圧力出力Ａ３に基づいて樹脂圧力Ｐ（スクリュー１２に加わる圧力の測定値）および樹脂圧力Ｐの上昇速度Ｖｐを取得する。

【0035】

制御部３３は、射出動作において、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓ以下の場合（Ｐ≦Ｐｓ）、スクリュー１２の移動速度Ｖが速度目標値Ｖｓとなるように射出用サーボモータ１６のフィードバック制御を行う。以下の説明では、このフィードバック制御のことを単に「移動速度Ｖに基づくフィードバック制御」という。

【0036】

制御部３３は、射出動作において、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓを超え、かつ、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓを超えたときの上昇速度Ｖｐが制限判定値Ｖｐｓ以下の場合（Ｐ＞ＰｓかつＶｐ≦Ｖｐｓ）、移動速度Ｖに基づくフィードバック制御に優先して、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓとなるように射出用サーボモータ１６の制御を行う。以下の説明では、この制御のことを単に「樹脂圧力Ｐに基づく制御」という。この制御では、射出用サーボモータ１６の出力を制限して、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓ（または圧力上限値Ｐｓ以下の値でもよい）となるようにする。樹脂圧力Ｐと釣り合うように、移動速度Ｖが速度目標値Ｖｓより低下する。その後、スクリュー１２に加わる圧力が低下して、樹脂圧力Ｐと釣り合うように移動速度Ｖが速度目標値Ｖｓに復帰すると、移動速度Ｖに基づくフィードバック制御に戻る。なお、上記「樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓを超えたとき」とは、文言通りのタイミングに加えて、当該タイミングから樹脂圧力Ｐの測定時間間隔程度ずれたタイミングも含む。

【0037】

制御部３３は、射出動作において、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓを超え、かつ、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓを超えたときの上昇速度Ｖｐが制限判定値Ｖｐｓを超えた場合（Ｐ＞ＰｓかつＶｐ＞Ｖｐｓ）、圧力許容期間Ｔｐｓにわたって、移動速度Ｖに基づくフィードバック制御を行う。具体的には、制御部３３は、圧力許容期間Ｔｐｓにわたって、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓだったものとみなす（Ｐ＝Ｐｓ）。これにより、制御部３３は、圧力許容期間Ｔｐｓにわたって、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓ以下（Ｐ≦Ｐｓ）のときと同じく、移動速度Ｖに基づくフィードバック制御を行う。

【0038】

図２～図６に、射出動作時のスクリューの位置Ｌとスクリューの移動速度Ｖおよび樹脂圧力Ｐとの関係の例を模式的に示す。図２～図６では、射出動作を開始すると、移動速度Ｖに基づくフィードバック制御を行う。樹脂圧力Ｐは、スクリューの位置Ｌが位置０に近づくにしたがって傾き（上昇速度Ｖｐ）が徐々に小さくなるように変化しながら上昇する。図２～図６において、実線は、制御部３３が取得した移動速度Ｖおよび樹脂圧力Ｐを示し、一点鎖線は、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓを超えたときに樹脂圧力Ｐに基づく制御を行うところを、仮にそのまま移動速度Ｖに基づくフィードバック制御を行った場合の樹脂圧力Ｐを示す。

【0039】

図２は、射出成形機１において、材料が加熱シリンダ１１とスクリュー１２との間に挟まらず、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓ以下で推移した場合（材料の挟み込みがない場合）を示す。この場合、制御部３３は、移動速度Ｖに基づくフィードバック制御を射出動作の最後まで行う。樹脂圧力Ｐは、傾き（上昇速度Ｖｐ）を徐々に小さくしながら圧力上限値Ｐｓに近づくように変化する。

【0040】

図３は、射出成形機１において、材料が加熱シリンダ１１とスクリュー１２との間に挟まらなかったものの、樹脂の粘度が高いために樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓを超えてしまった場合（材料の挟み込みがなく、樹脂圧力Ｐが緩やかに圧力上限値Ｐｓを超えた場合）を示す。この場合では、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓを超えたときの上昇速度Ｖｐは比較的低く、当該上昇速度Ｖｐは制限判定値Ｖｐｓ以下である。そのため、制御部３３は、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓを超えたとき、移動速度Ｖに基づくフィードバック制御より樹脂圧力Ｐに基づく制御を優先して行う。図３に示す例では、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓを超えたあと、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓで推移し、スクリュー１２の移動速度Ｖが速度目標値Ｖｓより低い速度となる。

【0041】

図４は、射出成形機１において、材料が加熱シリンダ１１とスクリュー１２との間に挟まり、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓを超えてしまった場合（材料の挟み込みによって樹脂圧力Ｐが急上昇して圧力上限値Ｐｓを超えた場合）を示す。この場合では、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓを超えたときの上昇速度Ｖｐは比較的高く、当該上昇速度Ｖｐは制限判定値Ｖｐｓを超える。そのため、制御部３３は、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓを超えたときから圧力許容期間Ｔｐｓにわたって、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓだったものとみなす。これにより、制御部３３は、継続して、圧力許容期間Ｔｐｓにわたって移動速度Ｖに基づくフィードバック制御を行い、スクリュー１２の移動速度Ｖが速度目標値Ｖｓのまま維持される。そして、圧力許容期間Ｔｐｓを経過した時点で、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓ以下となり、引き続き、移動速度Ｖに基づくフィードバック制御を行う。なお、圧力許容期間Ｔｐｓを経過した時点で、樹脂圧力Ｐが圧力上限値以下に低下しない場合は、上昇速度Ｖｐに応じて、図３に示すような樹脂圧力Ｐに基づく制御（Ｖｐ≦Ｖｐｓ）や、図６に示すような異常発生時の制御（Ｖｐ＞Ｖｐｓ）を行う。

【0042】

図５は、従来の射出成形機において、材料が加熱シリンダとスクリューとの間に挟まり、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓを超えてしまった場合（材料の挟み込みによって樹脂圧力Ｐが急上昇して圧力上限値Ｐｓを超えた場合）を示す。この場合、従来の射出成形機は、移動速度Ｖに基づくフィードバック制御より樹脂圧力Ｐに基づく制御を優先して行う。図５に示す例では、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓを超えたあと、射出用サーボモータ１６の出力が一時的に制限されて樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓとなり、スクリュー１２の移動速度Ｖが一時的に速度目標値Ｖｓより低い速度となる。そのため、加熱シリンダ１１内の前方空間Ｅに溜められている樹脂に加わる圧力が一時的に低下する。

【0043】

図６は、射出成形機１において、何らかの原因によって樹脂圧力Ｐが急上昇して圧力上限値Ｐｓを超えてしまった場合（異常発生によって樹脂圧力Ｐが急上昇して圧力上限値Ｐｓを超えた場合）を示す。この場合では、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓを超えたときの上昇速度Ｖｐは比較的高く、当該上昇速度Ｖｐは制限判定値Ｖｐｓを超える。そのため、図４に示す場合と同様に、制御部３３は、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓを超えたときから圧力許容期間Ｔｐｓにわたって、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓだったものとみなす。これにより、制御部３３は、継続して、圧力許容期間Ｔｐｓにわたって移動速度Ｖに基づくフィードバック制御を行い、スクリュー１２の移動速度Ｖが速度目標値Ｖｓのまま維持される。そして、圧力許容期間Ｔｐｓを経過した時点で、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓを超えかつ上昇速度Ｖｐが制限判定値Ｖｐｓを超えていたとき、異常が発生したものとして、制御部３３は、射出用サーボモータ１６を停止する。なお、射出成形機１では、設定格納部３１に、圧力上限値Ｐｓより高い異常停止判定値Ｐｅを格納しておき、樹脂圧力Ｐが異常停止判定値Ｐｅを超えたときに、制御部３３が射出用サーボモータ１６を停止するようにしてもよい。

【0044】

次に、保圧動作における制御部３３の動作（制御方法）について詳細に説明する。

【0045】

保圧動作において、制御部３３は、ロードセル２１の圧力出力Ａ３に基づいて樹脂圧力Ｐおよび樹脂圧力Ｐの上昇速度Ｖｐを取得する。そして、制御部３３は、スクリュー１２を前進または後退させて樹脂圧力Ｐが保圧目標値Ｐｈとなるように射出用サーボモータ１６をフィードバック制御する。

【0046】

保圧動作において、樹脂圧力Ｐが保圧目標値Ｐｈより小さいとき（Ｐ＜Ｐｈ）、樹脂圧力Ｐを上昇させるために、制御部３３は、スクリュー１２が前進するように射出用サーボモータ１６をフィードバック制御する。

【0047】

スクリュー１２の前進によって、樹脂圧力Ｐが保圧目標値Ｐｈを超え、かつ、樹脂圧力Ｐが保圧目標値Ｐｈを超えたときの上昇速度Ｖｐが修正判定値Ｖｐｈ以下の場合（Ｐ＞ＰｈかつＶｐ≦Ｖｐｈ）、制御部３３は、樹脂圧力Ｐを低下させるために、スクリュー１２が停止するようにまたはスクリュー１２が後退するように射出用サーボモータ１６をフィードバック制御する。なお、上記「樹脂圧力Ｐが保圧目標値Ｐｈを超えたとき」とは、文言通りのタイミングに加えて、当該タイミングから樹脂圧力Ｐの測定時間間隔程度ずれたタイミングも含む。

【0048】

スクリュー１２の前進によって、樹脂圧力Ｐが保圧目標値Ｐｈを超え、かつ、樹脂圧力Ｐが保圧目標値Ｐｈを超えたときの上昇速度Ｖｐが修正判定値Ｖｐｈを超えた場合、修正測定値である修正樹脂圧力Ｐａを取得する。そして、制御部３３は、変動制限期間Ｔｐｈにわたって、修正樹脂圧力Ｐａを樹脂圧力Ｐとして用いて射出用サーボモータ１６のフィードバック制御を行う。このようにすることで、樹脂圧力Ｐが急上昇した場合であっても、樹脂圧力Ｐの変動を鈍らせてフィードバック制御を行うことができる。

【0049】

制御部３３は、次の（ａ）～（ｃ）の方法により、修正樹脂圧力Ｐａを取得する。

【0050】

（ａ）制御部３３は、上昇速度Ｖｐが修正判定値Ｖｐｈを超えたときの樹脂圧力Ｐを修正樹脂圧力Ｐａとして取得する。

【0051】

（ｂ）制御部３３は、上昇速度Ｖｐが修正判定値Ｖｐｈを超えたときの樹脂圧力Ｐを基準測定値Ｐｃとして、樹脂圧力Ｐから基準測定値Ｐｃを差し引いた差分値に１より小さい係数（例えば、０．２～０．８）を乗じて得た値を基準測定値Ｐｃに加えた値を修正樹脂圧力Ｐａとして取得する。
（ｃ）制御部３３は、保圧目標値Ｐｈを修正樹脂圧力Ｐａとして出力する。

【0052】

従来の射出成形機では、保圧動作において、スクリュー１２を前進させた際に材料が加熱シリンダ１１とスクリュー１２との間に挟まると、スクリュー１２に後退方向の力が働いて、樹脂圧力Ｐが急上昇することがある。そのため、加熱シリンダ１１内の前方空間Ｅの樹脂に加わる圧力が上昇していないにもかかわらず、樹脂圧力Ｐを下げるようにフィードバック制御を行ってしまい、これにより、加熱シリンダ１１内の前方空間Ｅの樹脂に加わる圧力が一時的に低下してしまう。そして、本実施形態の射出成形機１では、上述した制御を行うので、保圧動作において、スクリュー１２を前進させた際に材料が加熱シリンダ１１とスクリュー１２との間に挟まった場合でも、樹脂圧力Ｐの変動を鈍らせてフィードバック制御を行うことができる。

【0053】

以上説明したように、射出成形機１は、加熱シリンダ１１と、加熱シリンダ１１内に収容されたスクリュー１２と、スクリュー１２を前後進させる射出用サーボモータ１６と、スクリュー１２に加わる圧力（樹脂圧力Ｐ）を測定するロードセル２１と、射出用サーボモータ１６を制御する制御装置３０と、を有する。制御装置３０は、射出動作において、ロードセル２１によって測定された樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓ以下のとき、スクリュー１２の移動速度Ｖが速度目標値Ｖｓとなるように射出用サーボモータ１６を制御する。制御装置３０は、射出動作において、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓを超えかつ樹脂圧力Ｐの上昇速度Ｖｐが制限判定値Ｖｐｓ以下のとき、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓ以下となるように射出用サーボモータ１６を制御する。そして、制御装置３０は、射出動作において、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓを超えかつ樹脂圧力Ｐの上昇速度Ｖｐが制限判定値Ｖｐｓを超えたとき、圧力許容期間Ｔｐｓにわたって、スクリュー１２の移動速度Ｖが速度目標値Ｖｓとなるように射出用サーボモータ１６を制御する。このようにしたことから、制御装置３０は、材料を加熱シリンダ１１とスクリュー１２との間に挟んだときに、射出用サーボモータ１６の出力を制限することなく、スクリュー１２の移動速度Ｖが速度目標値Ｖｓとなるように射出用サーボモータ１６を制御する。そのため、射出成形機１は、射出動作時にスクリュー１２の移動速度Ｖが一時的に低下することを抑制でき、加熱シリンダ１１内の前方空間Ｅに溜められている樹脂に加わる圧力が一時的に低下することを抑制できる。

【0054】

また、制御装置３０は、射出動作において、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓを超えかつ樹脂圧力Ｐの上昇速度Ｖｐが制限判定値Ｖｐｓを超えたとき、圧力許容期間Ｔｐｓにわたって、樹脂圧力Ｐが圧力上限値Ｐｓだったものとみなして射出用サーボモータ１６を制御する。このようにすることで、射出成形機１は、簡易な処理で射出動作時にスクリュー１２の移動速度Ｖが一時的に低下することを抑制でき、加熱シリンダ１１内の前方空間Ｅに溜められている樹脂に加わる圧力が一時的に低下することを抑制できる。

【0055】

また、制御装置３０は、保圧動作において、樹脂圧力Ｐが保圧目標値Ｐｈとなるように射出用サーボモータ１６を制御する。制御装置３０は、保圧動作において、樹脂圧力Ｐが保圧目標値Ｐｈを超えかつ樹脂圧力Ｐの上昇速度Ｖｐが修正判定値Ｖｐｈを超えたとき、変動制限期間Ｔｐｈにわたって、修正樹脂圧力Ｐａを樹脂圧力Ｐとして用いて射出用サーボモータ１６を制御する。（ａ）制御装置３０は、樹脂圧力Ｐの上昇速度Ｖｐが修正判定値Ｖｐｈを超えたときの当該樹脂圧力Ｐを修正樹脂圧力Ｐａとして取得する。または、（ｂ）制御装置３０は、樹脂圧力Ｐの上昇速度Ｖｐが修正判定値Ｖｐｈを超えたときの当該樹脂圧力Ｐを基準測定値Ｐｃとして、樹脂圧力Ｐから基準測定値Ｐｃを差し引いた差分値に１より小さい係数を乗じて得た値を基準測定値Ｐｃに加えた値を修正樹脂圧力Ｐａとして取得する。または、（ｃ）制御装置３０は、保圧目標値Ｐｈを修正樹脂圧力Ｐａとして取得する。このようにすることで、射出成形機１は、保圧動作において、材料を加熱シリンダ１１とスクリュー１２との間に挟んだことにより樹脂圧力Ｐが急上昇した場合であっても、樹脂圧力Ｐの変動を鈍らせてフィードバック制御を行うことができる。そのため、不適切なフィードバック制御を抑制できる。

【0056】

上記に本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

【符号の説明】

【0057】

１…射出成形機、１０…射出装置、１１…加熱シリンダ、１１ａ…ノズル、１１ｂ…ホッパ、１２…スクリュー、１３…計量用サーボモータ、１３ａ…出力プーリ、１４…計量用タイミングベルト、１５…計量プーリ、１６…射出用サーボモータ、１６ａ…出力プーリ、１７…射出用タイミングベルト、１８…ボールねじ機構、１８ａ…ねじ軸、１８ｂ…射出プーリ、１８ｃ…ナット部、１９…計量用エンコーダ、２０…射出用エンコーダ、２１…ロードセル、３０…制御装置、３２…表示操作部、３２ａ…表示部、３２ｂ…操作部、３３…制御部、３４…計量用サーボアンプ、３５…射出用サーボアンプ、Ｌｓ…射出開始位置、Ｐ…樹脂圧力、Ｐｓ…圧力上限値、Ｐｈ…保圧目標値、Ｖｐ…上昇速度、Ｖｐｓ…制限判定値、Ｖｐｈ…修正判定値、Ｖ…移動速度、Ｖｓ…速度目標値、Ｔｐｓ…圧力許容期間、Ｔｐｈ…変動制限期間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】