JP2009220575A - 射出力測定装置を備えたプラスチック射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が単純で、実質的に故障のない測定が可能な、射出力測定装置を備えたプラスチック射出成形機を提供する。
【解決手段】射出ユニット、射出ユニットの中央部分として射出ユニットハウジング、射出ユニットハウジングに連結した可塑化シリンダ、射出材料を調製するために回転し、軸方向の射出ストロークを生み出すために移動するために、可塑化シリンダ内に支持されたスクリュー、スクリューに連結し、スクリューの回転運動及び軸方向運動を生成し、モータフランジを介して射出ユニットハウジングに支持された駆動モータ、及びその射出ストロークを実行する際スクリューにより加えられる射出力を決定する射出力測定装置を有し、射出力測定装置は、射出ユニットハウジングに一体化された少なくとも１つの引張力センサを有し、射出力により生成され、モータ及びモータフランジを介して射出ユニットハウジングに導入される、射出力の反力が検出できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、特許請求項１のプレアンブル部分に記載の特徴を備えたプラスチック射出成形機に関する。

このような射出ユニットを備えた射出成形機は、例えば、特許文献１から知られている。この射出ユニットは、中央の「大黒柱」として、通常固いボックス又はフレーム状の基本構造を有する、いわゆる射出ユニットハウジングを有する。この射出ユニットハウジングに取り付けられているのが、可塑化シリンダ（プラスチックシリンダ）であり、これに、プラスチック射出コンパウンドを調製するために回転し、軸方向のその射出ストロークを実行するために移動するように、スクリューが支持されている。スクリューは、回転と軸方向運動を生成するための駆動モータに連結している。これらの駆動モータは、モータフランジを介して射出ユニットハウジングに支持されている。

プラスチック射出成形の間工程をモニターするために、スクリューの射出ストロークの間スクリューにより生成される射出力に関する知識を有することが重要である。射出力測定装置は基本的に従来から知られている。前記の特許文献１に従う射出成形機は、この目的のために、軸方向外周Ｕ形凹部に配置された歪みゲージ又は圧電素子の形式の歪みセンサを有し、スクリューの射出力から生じる反力の結果によるモータフランジの膨張に起因する変形を決定（算出）することができる。この反力は、スクリューを介して、モータケーシング内に軸方向に支持され、スクリューを駆動させるモータ軸に伝わる。反力は、この支持部を介してモータケーシング、従ってフランジに伝わる。

従来の射出力測定装置は様々な欠点を有する。歪みセンサが取り付けられるモータフランジは、射出ユニット内のコンポーネントであり、特に可塑化・射出操作の間ねじり振動や上下振動などの動的干渉にさらされる。これらはモータフランジに直接伝わり、従って、歪みセンサの測定信号を誤らせる。

さらに、歪みセンサの取り付け領域は、駆動モータ自体やモータベアリングなどの著しい熱源のすぐ近傍にあるため大きな温度変動を受ける。

結局、射出成形装置の従来の構造では、市場で入手可能な工業規格の引張力センサを使用できない。それに対して、使用すべき歪みゲージは使用するのが難しく、特に誤って取り付けられると誤差の恐れが高まる。

ＤＥ１０１１４００６Ｃ２

従来技術の前述の問題に基づき、本発明は、構造が単純で、実質的に故障のない測定が可能な、射出力測定装置を備えたプラスチック射出成形機を提供することを目的とする。

この目的は、特許請求項１の特徴部分に記載の特徴により解決される。従って、射出力測定装置は、射出ユニットハウジングに直接一体化した引張力センサを有する。この配置により、射出力により生成され、モータ及びモータフランジを介して射出ユニットハウジングに導入される射出力の反力が検出される。従って、測定領域は、引張応力にさらされるハウジングの領域にシフトされ、すなわち、従来技術において使用されるモータフランジから実質的に離れる。モータから生じるねじりモーメントと温度変動などの干渉は、ハウジング構造を介して機械ベッドに向きをそらされ、従って引張力センサに衝撃を与えず又は少なくとも著しくほとんど衝撃を与えない。

この効果は、引張力センサを射出力測定装置の壁のニュートラルな繊維（ファイバー）の領域に好ましく配置することにより請求項２に従ってさらに改善される。ニュートラルな繊維の領域に作用する力は、ハウジングの壁に非常に小さい影響を与えるだけである。

請求項３は、引張力センサの射出ハウジングへの構造的に特に単純な一体化（集積）を教示する。好ましくは、引張力センサを受容するための凹部が、射出ユニットハウジングの壁の開口として構成される。結局、取り付けサイトは、センサの交換の観点でも良好にアクセスできるようになる。

請求項５に従う工業規格の引張力センサの使用は、一方で経済的な代替をつとめ、他方で射出力決定の高い測定精度と信頼性を伴う。

請求項６によれば、中央射出軸に対して反対の関係で射出ユニットハウジングに一体化された２つの引張力センサの使用は、測定精度をさらに改良する。

請求項７に従う本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、確認すべき異なる射出力、すなわち異なる機械クラスのために同じ測定範囲を有する同一のセンサを使用することができる。

本発明のさらなる特徴、詳細及び利点は、付属の図面に関連して実施例をより詳細に説明している以下の説明から明らかになる。

プラスチック射出成形機の射出ユニットの概略部分図である。 図１の射出ユニットの斜視図である。 図２の領域ＩＩＩの拡大詳細図である。 図１の部分線ＩＶ−ＩＶに沿う水平内部図である。 図４の部分線Ｖ−Ｖに沿う垂直断面図である。

図面は、全体的に１で示される、プラスチック射出成形機の射出ユニットを示す。この射出ユニット１の中央部は、ボックス又はフレーム状の固いケーシングを有する射出ユニットハウジング２である。ハウジング２のトラバース３に取り付けられているのは、それほど詳細には示されていないノズルアセンブリドライブであり、これは射出成形機の射出ノズルに向かって射出ユニット１全体を移動させる。

このトラバース３の領域に配置されているのは、可塑化シリンダ４であり、これに、図１で破線で示されたスクリュー５が、プラスチック射出材料を調製するために回転しかつ軸方向の射出ストロークを実行するために移動するように、支持されている。図１と異なり、図２は、調製すべきプラスチック射出材料のための供給ホッパ６と、可塑化シリンダ４の周りの温度制御ユニット７をさらに示している。

スクリュー５の後方端部８が、２つの駆動モータ１０，１１に向かってシャフト９により延ばされている。駆動モータは、互いの後ろに同軸に配置され、公知の態様でスクリュー５の回転と軸方向運動を作りだす。駆動モータ１０，１１は両方とも、トラバース３の向かいに（反対位置に）ハウジングのサイドのモータフランジ１２によって支持されている。トラバース３とモータフランジ１２は、スクリュー５の軸方向に平行関係に延在する、ハウジング２の２つの側壁１３，１４により接続している。

図３〜５から明瞭に分かるように、これらの側壁１３，１４は両方とも、以下により詳細に説明するように商業的に入手可能な工業規格の引張力センサ１６をそれぞれ取り付けるために厚さの方向に開口の形状をした実質的に長方形の凹部１５により、それぞれ形成されている。これらの引張力センサ１６は、全体として１７で示される、射出ユニットの射出力測定装置のコアを形成する。

その構造上の配置を詳細に説明する前に、測定装置１７の基礎をなす原理を説明する。駆動モータ１０，１１が適切に作動すると、スクリュー５は、射出ストロークを実行させる可塑化シリンダ４の前方端部の射出ノズル１８の方向に移動する。結局、図１において矢印Ｓで示される射出力は、可塑化シリンダ４における調製されるプラスチック射出材料に適用される。シャフト９を介して駆動モータ１０，１１に伝えられる対応する反力Ｒは、さらにモータフランジ１２に向かってシャフト９のそれぞれのサポートを介してモータ１０，１１に伝わる。結局、次に反力Ｒは、引張力Ｚの形式でハウジング２の２つの側壁１３，１４に伝わる。引張力Ｚは、射出力測定装置１７の補助により決定される。この引張力Ｚは、側壁１３，１４及び凹部１５の領域の材料の膨張を引き起こす。当該膨張は、２つの引張力センサ１６で検出される。

図５から明瞭に分かるように、引張力センサ１６はそれぞれ、引張力Ｚに横断して延在するハウジング２の縁領域２１におけるねじ穴２０の締付ボルト１９により一方のサイドを凹部１５に対して固定される。締付ボルトと同軸に一直線に設けられているのは、それぞれ側壁１３，１４の受容穴２３のストッパ２４まで挿入されるソケットピン２２である。ソケットピンは、引張力センサ１６に向かう自由端を有し、引張力センサ１６の締付ボルト２５のねじ係合のために同軸のねじ穴２０も具備している。締付ボルト２５は、締付ボルト１９と反対に向いている。結局、締付ボルト２５は、凹部１５の縁領域２１，２６と強制係合により配置され、それぞれの側壁１３又は１４が膨張すると、引張力センサ１６の測定部分２７は膨張し、それぞれの電気信号が入力され、さらに接触スリーブ２８及び付属信号ケーブル（図示せず）を介してそれぞれの評価ユニットに伝えられる。

図４から明瞭に分かるように、それぞれの凹部１５を有する引張力センサ１６は、射出ユニットハウジング２のそれぞれの側壁１３，１４のニュートラルな繊維（位置、関係）に配置される。結局、射出力測定装置１７は、ねじり力、ねじりモーメント及びねじり振動の結果側壁１３，１４に作用する干渉影響が実質的にない。

最後に、図１はまた、軸円周方向における凹部１５の配置のための測定の一般的な指示として、軸円周方向の凹部１５の寸法Ａと、軸円周方向に延在する側壁１３，１４のエッジ２９から凹部１５までの距離Ｄを示す。引張力センサ１６の領域の凹部１５の膨張の一定の桁（大きさ）だけ射出力Ｓの差が伴うように、これらの変数、すなわち寸法Ａと距離Ｄはどちらも機械のタイプに依存して変わってもよい。従って、同じタイプの引張力センサ１６が、異なる桁（大きさ）の射出力を有する大きく異なる機械クラスのために使用され、部品の多角化及び貯蔵はこのような射出成形機械の製造及びメインテナンスのために小さく維持される。

１ 射出ユニット
２ 射出ユニットハウジング
４ 可塑化シリンダ
５ スクリュー
１０，１１ モータ
１２ モータフランジ
１６ 引張力センサ
１７ 射出力測定装置

Claims (7)

1. 射出ユニット（１）を有するプラスチック射出成形機であって、
   射出ユニット（１）の中央部分として射出ユニットハウジング（２）、
   射出ユニットハウジング（２）に連結した可塑化シリンダ（４）、
   射出材料を調製するために回転し、軸方向の射出ストロークを生み出すために移動するために、可塑化シリンダ（４）内に支持されたスクリュー（５）、
   スクリュー（５）に連結し、スクリュー（５）の回転運動及び軸方向運動を生成し、モータフランジ（１２）を介して射出ユニットハウジング（２）に支持された駆動モータ（１０，１１）、及び
   その射出ストロークを実行する際スクリュー（５）により加えられる射出力（Ｓ）を決定する射出力測定装置（１７）を有するプラスチック射出成形機において、
   射出力測定装置（１７）は、射出ユニットハウジング（２）に一体化された少なくとも１つの引張力センサ（１６）を有し、射出力（Ｓ）により生成され、モータ（１０，１１）及びモータフランジ（１２）を介して射出ユニットハウジング（２）に導入される、射出力の反力（Ｒ）が検出できることを特徴とするプラスチック射出成形機。
2. 少なくとも１つの引張力センサ（１６）は、射出ユニットハウジング（２）の壁（１３，１４）のニュートラルな繊維の領域に配置されることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック射出成形機。
3. 少なくとも１つの引張力センサ（１６）は、射出ユニットハウジング（２）の凹部（１５）に配置され、反力（Ｒ）に横断して延在する射出ユニットハウジング（２）の縁領域（２１，２６）と強制係合により凹部（１５）に対して配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラスチック射出成形機。
4. 少なくとも１つの凹部（１５）は、射出ユニットハウジング（２）の壁（１３，１４）における開口であることを特徴とする請求項３に記載のプラスチック射出成形機。
5. 少なくとも１つの引張力センサ（１６）は、工業規格の引張力センサであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラスチック射出成形機。
6. 射出力測定装置（１７）は、中央射出軸に関して反対の関係で射出ユニットハウジング（２）に一体化された２つの引張力センサ（１６）を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラスチック射出成形機。
7. 凹部（１５）は、ある機械タイプのためにカバーされる射出力測定範囲がタイプに依存する所望の凹部（１５）の膨張幅に一致するように、軸円周方向の配置（Ａ）と寸法（Ｄ）を構成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のプラスチック射出成形機。

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