JP2003191285A - 射出成形機における射出圧力の測定方法 - Google Patents

射出成形機における射出圧力の測定方法

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JP2003191285A
JP2003191285A JP2001394509A JP2001394509A JP2003191285A JP 2003191285 A JP2003191285 A JP 2003191285A JP 2001394509 A JP2001394509 A JP 2001394509A JP 2001394509 A JP2001394509 A JP 2001394509A JP 2003191285 A JP2003191285 A JP 2003191285A
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JP
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screw
load cell
acceleration
heating barrel
inertial force
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Harumichi Tokuyama
晴道 徳山
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Shibaura Machine Co Ltd
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Toshiba Machine Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 射出成形機において、射出の際の加熱バレル
内の溶融樹脂の圧力を、スクリュの後方に取り付けられ
たロードセルを用いて精度良く測定することができる方
法を提供する。 【解決手段】 加熱バレル1内でスクリュ2を前進させ
て金型内に溶融樹脂を射出する際、スクリュ2に作用す
る軸方向の反力を、スクリュ2の後方に取り付けられた
ロードセル11を用いて検出する。これとともに、スク
リュ2の速度を測定し、その速度を時間について微分し
てスクリュ2の加速度を算出する。算出された加速度の
値に、スクリュ2及び中間プレート6などのロードセル
11の前方に接続された可動部材の質量を乗じ、その慣
性力を算出する。算出された慣性力を用いて、ロードセ
ル11で検出された上記反力を補正することにより、加
熱バレル1内の溶融樹脂の圧力を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形機におけ
る射出圧力の測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】射出成形機では、加熱バレル内に樹脂や
金属などの溶融原料を貯えた後、加熱バレル内でスクリ
ュを前進させて溶融原料を金型内に射出している。射出
の際の溶融原料の圧力(以下、射出圧力とも呼ぶ)は、
スクリュの後方に取り付けられたロードセルを用いて検
出されている。
【0003】(従来の射出圧力の測定方法の問題点)ロ
ードセルの出力には、スクリュの先端部に作用する溶融
原料による圧力の他に、スクリュの加減速時に発生する
スクリュ等(具体的には、ロードセルの前方に接続さ
れ、溶融原料とロードセルの間に介在する可動部材)の
慣性力が加算される。ここで、慣性力は、「質量×加速
度」であるので、スクリュ等の可動部材の重量が大きい
場合、あるいは加速度の絶対値が大きい場合には、慣性
力も大きな値となる。その結果、実際の溶融原料の圧力
の検出精度が低下するという問題が生ずる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の射出
成形機における以上のような問題点に鑑み成されたもの
で、本発明の目的は、射出の際の加熱バレル内の溶融原
料の圧力を、精度良く測定することができる 射出圧力
の測定方法 を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の射出成形機にお
ける射出圧力の測定方法は、加熱バレル内でスクリュを
前進させて金型内に溶融原料を射出する際、前記スクリ
ュの後方に取り付けられたロードセルを用いて、前記ス
クリュに作用する軸方向の反力を検出し、これと同時
に、前記スクリュの速度を測定し、この速度の測定値に
基づいて前記スクリュの加速度を算出し、この加速度の
値に基づいて、前記スクリュを含む前記ロードセルの前
方に接続された可動部材の慣性力を算出し、この慣性力
を用いて前記反力を補正して前記加熱バレル内の溶融原
料の圧力を算出することを特徴とする。
【0006】本発明に基づく射出圧力の測定方法によれ
ば、溶融原料を射出する際のスクリュの加速度を算出
し、その値に前記可動部材(即ち、溶融原料とロードセ
ルの間に介在する可動部材であって、前記スクリュを含
む。以下、単に「スクリュ等」と記す)の質量を乗じる
ことによって、スクリュ等の慣性力が求められる。従っ
て、ロードセルで検出された前記反力を、この慣性力を
用いて補正することによって、加熱バレル内の溶融原料
の圧力をより正確に求めることができる。具体的には、
スクリュの加速時には、ロードセルで検出された前記反
力から慣性力(絶対値)を減じ、スクリュの減速時に
は、前記反力に慣性力(絶対値)を加えることによっ
て、加熱バレル内の溶融原料の圧力を算出する。
【0007】なお、上記の方法において、スクリュの速
度の測定値に基づいてスクリュの加速度を算出する代り
に、スクリュの加速度を直接、測定しても良い。
【0008】また、スクリュの位置を測定し、この位置
の測定値に基づいてスクリュの速度を算出し、算出され
た速度から更にスクリュの加速度を算出してもよい。
【0009】また、上記の方法が使用される本発明の射
出成形機は、加熱バレル内でスクリュを前進させて金型
内に溶融原料を射出する射出成形機において、前記スク
リュの後方に取り付けられ、前記スクリュに作用する軸
方向の反力を検出するロードセルと、加熱バレル内を前
進する際の、前記スクリュの速度を測定する速度検出器
と、前記速度の測定値に基づいて前記スクリュの加速度
を算出し、この加速度の値に基づいて、前記スクリュを
含む前記ロードセルの前方に接続された可動部材の慣性
力を算出し、この慣性力を用いて前記反力を補正して前
記加熱バレル内の溶融原料の圧力を算出する演算装置
と、を備えたこと特徴とする。
【0010】なお、上記の射出成形機において、スクリ
ュの速度の測定値に基づいてスクリュの加速度を算出す
る代りに、加速度検出器を用いてスクリュの加速度を直
接、測定しても良い。
【0011】また、スクリュの位置を測定し、この位置
の測定値に基づいてスクリュの速度を算出し、算出され
た速度から更にスクリュの加速度を算出してもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】図1に、本発明に基づく射出圧力
の測定方法が使用される射出成形機の例を示す。図中、
1は加熱バレル、2はスクリュ、3はフロントプレー
ト、4はリアプレ−ト、5はガイドバー、6は中間プレ
ート、10はボールネジ、11はロードセル、13は射
出用のサーボモータ、21はエンコーダ(速度検出器)
を表わす。
【0013】加熱バレル1は、その先端側(図では左
側)でノズルを介して金型(図示せず)の背面に接続さ
れる。加熱バレル1の内部には、スクリュ2の先端側が
収容されている。加熱バレル1の後端部は、フロントプ
レート3の中央に支持されている。フロントプレート3
の後方には、フロントプレート3に対向してリアプレー
ト4が配置されている。フロントプレート3とリアプレ
ート4の間には、4本のガイドバー5が架け渡され、こ
れらガイドバー5を介して両者が互いに結合されてい
る。
【0014】フロントプレート3とリアプレート4の間
には、中間プレート6が配置されている。中間プレート
6の周縁部の四隅には貫通孔が設けられ、これら貫通孔
の中を上記のガイドバー5が貫通している。中間プレー
ト6は、ガイドバー5によってガイドされ、前後方向
(図では左右方向)に移動することができる。
【0015】中間プレート6の中央には、軸受7が組み
込まれ、この軸受7によってスクリュ2の後端部が回転
自在に支持されている。中間プレート6には、計量用の
サーボモータ8が搭載されている。サーボモータ8のシ
ャフトは、プーリ及びタイミングベルト9を介してスク
リュ2の後端部近傍に接続されている。
【0016】中間プレート6は、ロードセル11及びボ
ールネジ10を介してリアプレート4の前面に接続され
ている。ボールネジ10のネジ軸10aは、ロードセル
11の背面に固定され、ナット10bは、リアプレート
4の中央に軸受12を介して回転自在に支持されてい
る。リアプレート4には、射出用のサーボモータ13が
搭載されている。サーボモータ13のシャフトは、プー
リ及びタイミングベルト14を介してナット10bの後
端部に接続されている。
【0017】加熱バレル1内でスクリュ2を前進させて
金型内に溶融樹脂を射出する際、スクリュ2に作用する
軸方向の反力を、スクリュ2の後方に取り付けられたロ
ードセル11を用いて検出し、その値を演算装置22へ
送る。またこれとともに、エンコーダ21によりスクリ
ュ2の速度を測定し、その値を演算装置22に送る。演
算装置22は、スクリュ2の速度を時間について微分し
てスクリュ2の加速度を算出し、この加速度の値に、ス
クリュ2及び中間プレート6などのロードセル1の前方
に接続された可動部材の質量を乗じ、その慣性力を算出
する。算出された慣性力を用いて、ロードセル11で検
出された上記反力を補正することにより、加熱バレル1
内の溶融樹脂の圧力を算出する。
【0018】図2に、加熱バレル1内に溶融樹脂が入っ
ていない状態で射出動作を行った時の、スクリュ2の速
度及びロードセル11の出力の測定波形の一例を示す。
加熱バレル1内が空の状態であるので、スクリュ2の先
端部分に作用している圧力が零であるにも関わらず、ス
クリュ2等の慣性力をロードセル11が検出して、測定
波形に非零の出力が現われていることが分かる。
【0019】そこで、上記の慣性力の影響をロードセル
11の出力から取り除くため、スクリュ2の加速度から
上記の慣性力を算出する。
【0020】図3に、先に図2に示した速度波形を時間
について微分して得られた加速度の波形、及びこの加速
度にスクリュ等の質量(この例では、スクリュ2、中間
プレート6、中間プレート6に搭載されているサーボモ
ータ8及びプーリ及びタイミングベルト9などの質量の
合計値)を乗じて求められた慣性力の波形を示す。この
ようにして求められた慣性力の波形と、先に図2に示し
たロードセルの出力の波形がほぼ一致していることが分
かる。
【0021】図4に、ロードセルの出力、慣性力、及び
ロードセルの出力から慣性力を差し引いた後の値(以
下、補正後のロードセル出力と呼ぶ)の波形を示す。補
正後のロードセル出力がほぼ零になっており、加熱バレ
ル1内に溶融樹脂が入っていない状態を正確に表してい
ることが分かる。
【0022】次に、実際に溶融樹脂を用いて射出成形を
行った際の、各波形の例を示す。
【0023】図5に、射出成形を行った際の、スクリュ
2の速度及びロードセル11の出力の測定波形の一例を
示す。スクリュ2の加減速時には、ロードセルの出力
は、スクリュの先端部において溶融樹脂から受ける力
に、スクリュ等の慣性力が加算された値となる。
【0024】図6に、図5に示した速度波形を微分して
得られた加速度の波形、及びこの加速度にスクリュ等の
質量を乗じて求められた慣性力の波形を示す。
【0025】図7に、ロードセルの出力、慣性力、及び
補正後のロードセル出力の波形を示す。補正前のロード
セルの出力波形には、加減速時に不規則に変化する箇所
が見られるが、これは慣性力の影響を受けているためで
ある。補正後のロードセルの出力波形は、加減速時にも
比較的滑らかに変化しており、溶融樹脂から受ける力を
正確に表していると考えられる。この補正後のロードセ
ル出力の値をスクリュの断面積で割ることにより、溶融
樹脂の圧力(射出圧力)を求めることができる。
【0026】
【発明の効果】本発明の方法によれば、スクリュの後方
に取り付けられたロードセルの出力を、スクリュ等の慣
性力を用いて補正することによって、溶融樹脂の圧力を
正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく射出圧力の測定方法が使用され
る射出成形機の例を示す図。
【図2】加熱バレル内に溶融樹脂が入っていない状態で
射出動作を行った時の、スクリュの速度及びロードセル
の出力の測定波形の例を示す図。
【図3】図2に示した速度波形を微分して得られた加速
度の波形、及びこの加速度にスクリュ等の質量を乗じて
求められた慣性力の波形を示す図。
【図4】加熱バレル内に溶融樹脂が入っていない状態で
射出動作を行った時の、ロードセルの出力、慣性力、及
び補正後のロードセル出力の波形を示す図。
【図5】溶融樹脂を用いて射出成形を行った際の、スク
リュの速度及びロードセルの出力の測定波形の例を示す
図。
【図6】図5に示した速度波形を微分して得られた加速
度の波形、及びこの加速度にスクリュ等の質量を乗じて
求められた慣性力の波形を示す図。
【図7】溶融樹脂を用いて射出成形を行った際の、ロー
ドセルの出力、慣性力、及び補正後のロードセル出力の
波形を示す図。
【符号の説明】
1・・・加熱バレル、 2・・・スクリュ、 3・・・フロントプレート、 4・・・・リアプレ−ト、 5・・・ガイドバー、 6・・・中間プレート、 7・・・軸受、 8・・・サーボモータ、 9・・・プーリ及びタイミングベルト、 10・・・ボールネジ、 10a・・・ネジ軸、 10b・・・ナット、 11・・・ロードセル、 12・・・軸受、 13・・・サーボモータ、 14・・・プーリ及びタイミングベルト14。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加熱バレル内でスクリュを前進させて金
    型内に溶融原料を射出する際、 前記スクリュの後方に取り付けられたロードセルを用い
    て、前記スクリュに作用する軸方向の反力を検出し、 これと同時に、前記スクリュの速度を測定し、 この速度の測定値に基づいて前記スクリュの加速度を算
    出し、 この加速度の値に基づいて、前記スクリュを含む前記ロ
    ードセルの前方に接続された可動部材の慣性力を算出
    し、 この慣性力を用いて前記反力を補正して前記加熱バレル
    内の溶融原料の圧力を算出することを特徴とする射出成
    形機における射出圧力の測定方法。
  2. 【請求項2】 加熱バレル内でスクリュを前進させて金
    型内に溶融原料を射出する際、 前記スクリュの後方に取り付けられたロードセルを用い
    て、前記スクリュに作用する軸方向の反力を検出し、 これと同時に、前記スクリュの加速度を測定し、 この加速度の測定値に基づいて、前記スクリュを含む前
    記ロードセルの前方に接続された可動部材の慣性力を算
    出し、 この慣性力を用いて前記反力を補正して前記加熱バレル
    内の溶融原料の圧力を算出することを特徴とする射出成
    形機における射出圧力の測定方法。
  3. 【請求項3】 加熱バレル内でスクリュを前進させて金
    型内に溶融原料を射出する際、 前記スクリュの後方に取り付けられたロードセルを用い
    て、前記スクリュに作用する軸方向の反力を検出し、 これと同時に、前記スクリュの位置を測定し、 この位置の測定値に基づいて前記スクリュの速度を算出
    し、算出された速度から更に前記スクリュの加速度を算
    出し、 この加速度の値に基づいて、前記スクリュを含む前記ロ
    ードセルの前方に接続された可動部材の慣性力を算出
    し、 この慣性力を用いて前記反力を補正して前記加熱バレル
    内の溶融原料の圧力を算出することを特徴とする射出成
    形機における射出圧力の測定方法。
  4. 【請求項4】 加熱バレル内でスクリュを前進させて金
    型内に溶融原料を射出する射出成形機において、 前記スクリュの後方に取り付けられ、前記スクリュに作
    用する軸方向の反力を検出するロードセルと、 加熱バレル内を前進する際の、前記スクリュの速度を測
    定する速度検出器と、 前記速度の測定値に基づいて前記スクリュの加速度を算
    出し、この加速度の値に基づいて、前記スクリュを含む
    前記ロードセルの前方に接続された可動部材の慣性力を
    算出し、この慣性力を用いて前記反力を補正して前記加
    熱バレル内の溶融原料の圧力を算出する演算装置と、 を備えたこと特徴とする射出成形機。
  5. 【請求項5】 加熱バレル内でスクリュを前進させて金
    型内に溶融原料を射出する射出成形機において、 前記スクリュの後方に取り付けられ、前記スクリュに作
    用する軸方向の反力を検出するロードセルと、 加熱バレル内を前進する際の、前記スクリュの加速度を
    測定する加速度検出器と、 前記加速度の測定値に基づいて、前記スクリュを含む前
    記ロードセルの前方に接続された可動部材の慣性力を算
    出し、この慣性力を用いて前記反力を補正して前記加熱
    バレル内の溶融原料の圧力を算出する演算装置と、 を備えたこと特徴とする射出成形機。
  6. 【請求項6】 加熱バレル内でスクリュを前進させて金
    型内に溶融原料を射出する射出成形機において、 前記スクリュの後方に取り付けられ、前記スクリュに作
    用する軸方向の反力を検出するロードセルと、 加熱バレル内を前進する際の、前記スクリュの位置を測
    定する位置検出器と、前記位置の測定値に基づいて前記
    スクリュの速度を算出し、算出された速度から更に前記
    スクリュの加速度を算出し、この加速度の値に基づい
    て、前記スクリュを含む前記ロードセルの前方に接続さ
    れた可動部材の慣性力を算出し、この慣性力を用いて前
    記反力を補正して前記加熱バレル内の溶融原料の圧力を
    算出する演算装置と、 を備えたこと特徴とする射出成形機。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7214049B2 (en) 2003-09-09 2007-05-08 Fanuc Ltd System for controlling nozzle touch force
AT504927B1 (de) * 2007-03-02 2009-04-15 Engel Austria Gmbh Tragheitserkennung bei einer spritzgiessmaschine
JP2010111019A (ja) * 2008-11-06 2010-05-20 Toshiba Mach Co Ltd 射出成形機、及びその制御方法

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