JP2001088189A - 射出成形機の圧力検出装置及び圧力検出方法 - Google Patents

射出成形機の圧力検出装置及び圧力検出方法

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JP2001088189A JP26932799A JP26932799A JP2001088189A JP 2001088189 A JP2001088189 A JP 2001088189A JP 26932799 A JP26932799 A JP 26932799A JP 26932799 A JP26932799 A JP 26932799A JP 2001088189 A JP2001088189 A JP 2001088189A
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    • B29C45/77Measuring, controlling or regulating of velocity or pressure of moulding material
    • B29C2045/773Zero point correction

Abstract

(57)【要約】 【課題】直進方向の圧力のみを正確かつ高精度に検出す
るとともに、ロードセルの長寿命化を図り、また、正確
なゼロリセット処理を行う。 【解決手段】駆動モータ3及びボールねじ機構4を備え
る駆動機構5側と、この駆動機構5側により進退駆動せ
しめられるスクリュ2s等の可動部2側の間に、ロード
セル6を介在させた構成において、駆動機構5側に、ガ
イド部7により可動部2の進退方向へ変位自在にガイド
される圧受部材8を設け、この圧受部材8にボールねじ
機構4のボールねじ部4s又はナット部4nを固定する
とともに、可動部2側又は圧受部材8の一方にロードセ
ル6を固定し、かつ他方にロードセル6を当接させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スクリュ等の可動
部側と駆動機構側の間にロードセルを介在させて圧力を
検出する射出成形機の圧力検出装置及び圧力検出方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、駆動モータ及びボールねじ機構を
備える駆動機構側とこの駆動機構側により進退駆動せし
められるスクリュ側の間にロードセルを介在させて圧力
を検出する射出成形機の圧力検出装置は、特公平8−2
567号公報及び特開平10−151653号公報等で
知られている。
【0003】この種の圧力検出装置は、スクリュを支持
するスクリュ支持部材にロードセルの一端面を固定する
とともに、ボールねじ機構におけるボールねじ部又はナ
ット部にロードセルの他端面を固定し、スクリュ支持部
材とボールねじ部又はナット部間に付加される圧力を検
出する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した射出
成形機に備える従来の圧力検出装置は、次のような問題
点があった。
【0005】第一に、ロードセルは、固定ねじによりス
クリュ支持部材とボールねじ機構の双方に固定されるた
め、ボールねじ部又はナット部における回転方向の応力
(荷重)が、ロードセルに直接付与されることになり、
直進方向の圧力のみを正確かつ高精度に検出できない。
【0006】第二に、ロードセルは、スクリュ支持部材
とボールねじ機構の連結部材を兼用するため、ロードセ
ルの劣化(寿命)を速めてしまう。
【0007】第三に、ロードセルの検出値は、温度ドリ
フト等により変動するため、通常、圧力が付与されない
期間にゼロリセット処理を行っているが、ロードセルは
スクリュ支持部材とボールねじ機構の双方に固定される
ため、付与される圧力を完全にゼロにすることができ
ず、正確なゼロリセット処理を行うことができない。
【0008】本発明は、このような従来の技術に存在す
る課題を解決したものであり、直進方向の圧力のみを正
確かつ高精度に検出できるとともに、ロードセルの長寿
命化を図り、加えて、正確なゼロリセット処理を行うこ
とができる射出成形機の圧力検出装置及び圧力検出方法
の提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】本発明に
係る射出成形機Mの圧力検出装置1は、駆動モータ3及
びボールねじ機構4を備える駆動機構5側と、この駆動
機構5側により進退駆動せしめられるスクリュ2s等の
可動部2側の間に、ロードセル6を介在させて圧力を検
出する構成において、駆動機構5側に、ガイド部7によ
り可動部2の進退方向へ変位自在にガイドされる圧受部
材8を設け、この圧受部材8にボールねじ機構4のボー
ルねじ部4s又はナット部4nを固定するとともに、可
動部2側又は圧受部材8の一方にロードセル6を固定
し、かつ他方にロードセル6を当接させることを特徴と
する。これにより、可動部2側又は圧受部材8の一方
は、ロードセル6に対して接触するのみとなり、また、
ボールねじ機構4のボールねじ部4s又はナット部4n
から付与される回転方向の応力(荷重)は、圧受部材8
により受け止められるため、直進方向の圧力のみがロー
ドセル6に付与される。この場合、好適な実施の形態に
より、可動部2側と圧受部材8の間には、圧受部材8が
前後方向に所定のストロークLsだけ相対変位可能にす
る規制部9を設ける。
【0010】一方、本発明に係る射出成形機Mの圧力検
出方法は、駆動モータ3及びボールねじ機構4を備える
駆動機構5側とこの駆動機構5側により進退駆動する可
動部2側の間に介在させたロードセル6により圧力を検
出するに際し、駆動機構5側を後退方向に制御したとき
に、ロードセル6から検出する検出値を監視し、当該検
出値が初期値に対して異なるときは、補正により初期値
にリセットすることを特徴とする。この場合、好適な実
施の態様により、検出値が予め設定した設定値以上のと
きは、異常処理を行う。また、駆動機構5側に、ガイド
部7により可動部2の進退方向へ変位自在にガイドされ
る圧受部材8を設け、この圧受部材8にボールねじ機構
4のボールねじ部4s又はナット部4nを固定し、他
方、可動部2側又は圧受部材8の一方にロードセル6を
固定し、かつ他方にロードセル6を当接させるととも
に、可動部2側と圧受部材8の間に設けた規制部9によ
り、圧受部材8を前後方向に所定のストロークLsだけ
相対変位可能にする。
【0011】
【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。
【0012】まず、本実施例に係る圧力検出装置1を備
える射出成形機Mの構成について、図1〜図7を参照し
て説明する。
【0013】図1は、射出成形機Mの射出装置Miを示
す。同図中、20は機台であり、この機台20の上面に
は離間した射出台21と射出駆動台22を設置する。射
出台21と射出駆動台22間にはガイド部7を構成する
四本のガイドシャフト23…(図3参照)を架設し、こ
のガイドシャフト23…に前スライダ24とこの前スラ
イダ24に対して別体に構成した圧受部材8となる後ス
ライダ25をそれぞれスライド自在に装填する(図2参
照)。
【0014】前スライダ24は、内側に中空部を有する
筒形に形成し、この中空部に配したベアリング26によ
りスクリュカップリング27を回動自在に支持するとと
もに、前スライダ24の外側上面には計量用のサーボモ
ータ28を配設する。また、スクリュカップリング27
の前端には歯付被動プーリ29を取付けるとともに、サ
ーボモータ28のロータシャフト30には歯付駆動プー
リ31を取付け、さらに、歯付被動プーリ29と歯付駆
動プーリ31間に、タイミングベルト32を架け渡して
回転伝達機構を構成する。一方、射出台21の前端面に
は、加熱筒33の後端を取付ける。加熱筒33は後部に
ホッパー34を備えるとともに、内部にはスクリュ2s
(可動部2)を挿入し、このスクリュ2sの後端をスク
リュカップリング27(歯付被動プーリ29)の中央に
結合する。
【0015】他方、前スライダ24の後端にはベアリン
グ保持リング36を取付けるとともに、このベアリング
保持リング36の後端面に、図4に示すように、ロード
セル6の外環部6oを複数の固定ねじ38…により固定
する。また、ベアリング保持リング36には、規制部9
を構成する四つの規制ストッパ39…を取付け、この規
制ストッパ39…により後スライダ25を規制する。な
お、各規制ストッパ39…はロードセル6とは接触しな
い。一つの規制ストッパ39(他も同じ)は、一定の長
さを有するガイドパイプ40と、このガイドパイプ40
の先端に配したストッパリング41と、ガイドパイプ4
0とストッパリング41に挿通してベアリング保持リン
グ36に固定する固定ねじ42からなり、このガイドパ
イプ40が後スライダ25に設けたガイド孔43に挿通
して当該後スライダ25をスライド自在にガイドする
(図3参照)。この場合、後スライダ25が前後方向へ
所定のストロークLsだけ相対変位可能となるように、
ガイドパイプ40…の長さを選定する。このストローク
Lsは後スライダ25を後方へ変位させた際に、ロード
セル6に対する接触が解除される僅かなストロークで足
りる。これにより、後スライダ25は、前方へ変位する
ことにより前端面がロードセル6の内環部6iに当接
し、後方へ変位することによりストッパリング41…に
より規制される。また、ロードセル6の内環部6iと外
環部6o間は、比較的薄肉の中間起歪部6mとなり、こ
の中間起歪部6mに設けた複数の歪ゲージ6g…は、コ
ントローラ44の入力側に接続する。
【0016】一方、後スライダ25の後端面にはボール
ねじ機構4のナット部4nの前端を複数の固定ねじ50
…により固定する。他方、射出駆動台22は、内側に中
空部を有し、この中空部に配したベアリング51により
ボールねじ機構4のボールねじ部4sの後端軸部52を
回動自在に支持する。なお、53は射出駆動台22の前
端面に固定したベアリング保持リングである。
【0017】また、射出駆動台22の後端面には、複数
の固定ねじ54…により射出用のサーボモータ(駆動モ
ータ)3を取付ける。サーボモータ3は、図6に示すよ
うに、非磁性体により形成したケーシング60を備え、
このケーシング60の内部に、前後一対のベアリング6
1f,61rを介して非磁性体のロータシャフト62を
回動自在に支持する。ケーシング60の内部に位置する
ロータシャフト62の外周には周方向へ等間隔に配した
四つのマグネット63…を固定してロータ部(マグネッ
トロータ)64を構成する(図7参照)。この場合、で
きるだけ磁束密度が高くなるように、マグネット63…
の種類及び大きさを選定する。なお、65…は各マグネ
ット63…間に設けたスペーサである。
【0018】一方、ケーシング60の内周面であって、
ロータ部64に対向する位置には、ステータ部66を設
ける。ステータ部66は、リング状に形成した多数のケ
イ素鋼板を積層することにより筒状に構成した継鉄部6
7を有し、この継鉄部67の内側には周方向へ一定のピ
ッチで形成した多数のコア部68…を有する。そして、
各コア部68…には、それぞれステータコイル69…を
巻回(装着)する。この際、コア部68…の数量(スロ
ット数)はできるだけ多くし、望ましくは三十六以上に
設定することにより、前記マグネット63…による高い
磁束密度と合わせて、低速かつ高トルクの回転を出力す
る同期型のACサーボモータを構成する。このサーボモ
ータ3は、図4に示すように、コントローラ44の出力
側に接続する。
【0019】また、ロータシャフト62の前端部62e
とボールねじ機構4のボールねじ部4s(後端軸部5
2)の後端部4seは、図6に示すように直結する。直
結する際の構造は、ロータシャフト62の端面62fか
ら軸方向に形成した凹部71に、ボールねじ部4sの端
部4seを挿入し、かつシャフト規制部72によりロー
タシャフト62に対するボールねじ部4sの相対回転を
規制する直結構造73を用いる。この場合、シャフト規
制部72は、図7に示すように、凹部71の内周面に形
成した軸方向の凹溝75と、後端部4seの外周面に形
成した軸方向の凹溝76と、この凹溝75と凹溝76に
跨がる一本の平行ピン77を有する。このように構成す
る直結構造73は、ロータシャフト62の外径よりも大
きくならない利点がある。なお、サーボモータ3とボー
ルねじ機構4は、スクリュ2sを進退駆動する駆動機構
5を構成する。
【0020】これにより、サーボモータ3の回転は、ボ
ールねじ機構4のボールねじ部4sに対して直接伝達さ
れる。よって、タイミングベルトを有する回転伝達機構
は不要となり、成形機本体の小型コンパクト化及び騒音
の低減に寄与できる。また、剛性化によりゲイン(制御
定数)を大きくできるため、制御の安定性を高めること
ができる。
【0021】さらに、ケーシング60の後端面には、ロ
ータ部64の回転数(回転速度)を検出するロータリエ
ンコーダ78を付設する。ロータリエンコーダ78は、
ロータ部64の回転速度が低速であっても正確に検出で
きるように、特に、高分解能に構成する。即ち、ロータ
部64の一回転当たりに得られるパルス数ができるだけ
多くなるように構成する。
【0022】よって、以上の構成には、駆動機構5側
に、ガイドシャフト23…によりスクリュ2sの進退方
向へ変位自在にガイドされる後スライダ25を設け、こ
の後スライダ25にボールねじ機構4のナット部4nを
固定するとともに、スクリュ2s側となるベアリング保
持リング36にロードセル6を固定し、かつ後スライダ
25にはロードセル6が当接する本実施例に係る圧力検
出装置1が含まれる。
【0023】次に、射出成形機Mにおける射出工程の動
作及び本実施例に係る圧力検出方法について、図1〜図
7を参照しつつ、図8に示すフローチャートに従って説
明する。
【0024】今、射出成形機Mは、計量工程の終了した
状態にあるものとする。したがって、スクリュ2sは後
退した射出開始位置に位置する。射出工程の開始によ
り、サーボモータ3はコントローラ44により駆動制御
され、ロータシャフト62が回転する。ロータシャフト
62の回転はボールねじ機構4のボールねじ部4sに伝
達され、ボールねじ部4sの回転によりナット部4nが
前進する。この結果、ナット部4nを取付けた後スライ
ダ25,ロードセル6,ベアリング保持リング36,前
スライダ24,スクリュカップリング27が一体に前進
するため、スクリュ2sも前進移動し、スクリュ2sの
前方に計量された樹脂は、不図示の金型内に射出充填さ
れる(ステップS1)。
【0025】この際、サーボモータ3からボールねじ機
構4のボールねじ部4sに対して、低速かつ高トルクの
回転出力が直接伝達されるため、制御の応答性,制御精
度及び制御の正確性が飛躍的に高められるとともに、サ
ーボモータ3のロータシャフト62に対してタイミング
ベルトから偏荷重がかかる不具合も解消される。
【0026】また、スクリュ2sの前進移動時における
スクリュ位置及び射出速度は、分解能の高いロータリエ
ンコーダ78により検出されるため、スクリュ位置及び
射出速度は正確かつ高精度に制御される。
【0027】さらに、射出工程におけるナット部4n
は、図4に示すように、矢印Hf方向に移動するため、
後スライダ25の前端部はロードセル6の内環部6iに
圧接し、ロードセル6から検出される圧力に基づいて射
出圧力及び保圧力等の圧力制御が行われる。この際、後
スライダ25はロードセル6に対して接触するのみであ
り、また、後スライダ25はガイドシャフト23…に装
填されているため、ナット部4nに対してボールねじ部
4sから付与される回転方向の応力(荷重)は、後スラ
イダ25により受け止められ、ロードセル6に付与され
る不具合は生じない。よって、直進方向の圧力のみを正
確かつ高精度に検出できる。
【0028】他方、射出工程の終了により圧抜き処理が
行われる(ステップS2,S3)。圧抜き処理では駆動
機構5が後退方向に制御されるため、ナット部4nは、
図5に示すように、矢印Hr方向に移動し、後スライダ
25はロードセル6に対してストロークLsだけ後方へ
相対変位する。この結果、後スライダ25の前端部とロ
ードセル6の内環部6iの圧接が解除される。
【0029】コントローラ44は、この圧抜き処理の期
間に、ロードセル6から検出される検出値を監視し、検
出値が初期値に対して異なるときは、補正により初期値
にリセットする(ステップS4,S5,S6)。即ち、
圧抜き処理の期間では、後スライダ25の前端部とロー
ドセル6の内環部6iの圧接が解除されるため、ロード
セル6に付与される圧力は完全にゼロとなる。したがっ
て、この際に検出される圧力の検出値は、本来ゼロにな
らなければならないが、もし、ゼロ(初期値)になって
いないときは、補正によりゼロリセットする。そして、
ゼロリセット処理が行われた後に、次工程に移行する
(ステップS7)。
【0030】一方、圧力の検出値が初期値(ゼロ)に対
して異なるも、その差が予め設定した設定値以上の場合
には、ロードセル6の故障等が考えられるため、アラー
ムランプを点灯或いは制御を停止するなどの異常処理を
実行する(ステップS8,S9)。
【0031】このように、本実施例に係る圧力検出方法
によれば、ロードセル6に付与される圧力が完全にゼロ
の状態でゼロリセットするため、常に、正確なゼロリセ
ット処理を行うことができる。また、駆動機構5が後退
方向に制御されるときは、後スライダ25の前端部とロ
ードセル6の内環部6iの圧接が解除されるため、ロー
ドセル6には無用な応力が付加されず、ロードセル6の
長寿命化に貢献することができる。
【0032】以上、実施例について詳細に説明したが、
本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、
細部の構成,形状,素材,数量,手法等において、本発
明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更,追加,削除す
ることができる。例えば、可動部2としてスクリュ2s
を例示したが、可動部2は、型締機構,エジェクタピ
ン,射出装置自身などであってもよい。また、圧受部材
8にボールねじ機構4のナット部4nを固定したが、ボ
ールねじ部4sを固定してもよいし、ロードセル6は可
動部2側に固定したが、圧受部材8に固定してもよい。
さらに、規制部9は可動部2側に取付けたが、圧受部材
8に取付けてもよい。また、ガイド部7としてガイドシ
ャフト23…を利用した場合を示したが、機台20の上
に敷設したガイドレール等であってもよい。
【0033】一方、本発明において、所定のストローク
Lsだけ相対変位可能にするとは、後スライダ25の前
端部とロードセル6の内環部6iの圧接を解除し、ロー
ドセル6に付与される圧力を完全にゼロにすることを意
味する。したがって、後スライダ25の前端部とロード
セル6の内環部6iは、加圧状態になければ目的を達す
ることができるため、所定のストロークLsには「0」
も含まれる。また、ボールねじ機構には、いわゆるロー
ラねじ機構も含まれる。
【0034】
【発明の効果】このように、本発明に係る射出成形機の
圧力検出装置は、駆動機構側に、ガイド部により可動部
の進退方向へ変位自在にガイドされる圧受部材を設け、
この圧受部材にボールねじ機構のボールねじ部又はナッ
ト部を固定するとともに、可動部側又は圧受部材の一方
にロードセルを固定し、かつ他方にロードセルを当接さ
せるため、次のような顕著な効果を奏する。
【0035】 ボールねじ機構から付与される回転方
向の応力(荷重)は、圧受部材により受け止められ、ロ
ードセルには付与されないため、直進方向の圧力のみを
正確かつ高精度に検出できる。
【0036】 ロードセルは、スクリュ支持部材とボ
ールねじ機構を連結するものではないため、無用な応力
が付加されず、ロードセルの長寿命化を図れる。
【0037】一方、本発明に係る射出成形機の圧力検出
方法は、駆動モータ及びボールねじ機構を備える駆動機
構側と、この駆動機構側により進退駆動する可動部側の
間に介在させたロードセルにより圧力を検出するに際
し、駆動機構側を後退方向に制御したときに、ロードセ
ルから検出する検出値を監視し、当該検出値が初期値に
対して異なるときは、補正により初期値にリセットする
ようにしたため、ロードセルに付与される圧力が完全に
ゼロの状態でゼロリセットするため、常に、正確なゼロ
リセット処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適な実施例に係る圧力検出装置を備
える射出成形機における射出装置の一部断面側面図、
【図2】同射出装置の一部を示す平面図、
【図3】同圧力検出装置に備える圧受部材(後スライ
ダ)の背面図、
【図4】同圧力検出装置の断面側面図、
【図5】駆動機構を後退方向に制御した状態における同
圧力検出装置の断面側面図、
【図6】同射出装置に用いるサーボモータの模式的断面
側面構成図、
【図7】同射出装置に用いるサーボモータの一部を示す
模式的断面正面構成図、
【図8】本実施例に係る圧力検出方法による処理を順に
示すフローチャート、
【符号の説明】
1 圧力検出装置 2 可動部 2s スクリュ 3 駆動モータ(サーボモータ) 4 ボールねじ機構 4s ボールねじ部 4n ナット部 5 駆動機構 6 ロードセル 7 ガイド部 8 圧受部材 9 規制部 M 射出成形機 Ls 所定のストローク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 敬三 長野県埴科郡坂城町大字南条2110番地 日 精樹脂工業株式会社内 Fターム(参考) 4F206 AP02 JA07 JL02 JP11 JP15 JQ11 JT02 JT33 JT38

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 駆動モータ及びボールねじ機構を備える
    駆動機構側とこの駆動機構側により進退駆動せしめられ
    る可動部側の間に、ロードセルを介在させて圧力を検出
    する射出成形機の圧力検出装置において、前記駆動機構
    側に、ガイド部により前記可動部の進退方向へ変位自在
    にガイドされる圧受部材を設け、この圧受部材に前記ボ
    ールねじ機構のボールねじ部又はナット部を固定すると
    ともに、前記可動部側又は前記圧受部材の一方に前記ロ
    ードセルを固定し、かつ他方に前記ロードセルを当接さ
    せることを特徴とする射出成形機の圧力検出装置。
  2. 【請求項2】 前記可動部は、射出装置のスクリュであ
    ることを特徴とする請求項1記載の射出成形機の圧力検
    出装置。
  3. 【請求項3】 前記可動部側と前記圧受部材の間に、当
    該圧受部材が前後方向に所定のストロークだけ相対変位
    可能にする規制部を設けることを特徴とする請求項1記
    載の射出成形機の圧力検出装置。
  4. 【請求項4】 駆動モータ及びボールねじ機構を備える
    駆動機構側とこの駆動機構側により進退駆動する可動部
    側の間に介在させたロードセルにより圧力を検出する射
    出成形機の圧力検出方法において、前記駆動機構側を後
    退方向に制御したときに、前記ロードセルから検出する
    検出値を監視し、当該検出値が初期値に対して異なると
    きは、補正により初期値にリセットすることを特徴とす
    る射出成形機の圧力検出方法。
  5. 【請求項5】 前記検出値が予め設定した設定値以上の
    ときは、異常処理を行うことを特徴とする請求項4記載
    の射出成形機の圧力検出方法。
  6. 【請求項6】 前記駆動機構側に、ガイド部により前記
    可動部の進退方向へ変位自在にガイドされる圧受部材を
    設け、この圧受部材に前記ボールねじ機構のボールねじ
    部又はナット部を固定し、他方、前記可動部側又は前記
    圧受部材の一方に前記ロードセルを固定し、かつ他方に
    前記ロードセルを当接させるとともに、前記可動部側と
    前記圧受部材の間に設けた規制部により、前記圧受部材
    を前後方向に所定のストロークだけ相対変位可能にする
    ことを特徴とする請求項4記載の射出成形機の圧力検出
    方法。
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