JP2987756B2 - 射出成形機の位置検出装置 - Google Patents

射出成形機の位置検出装置

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JP2987756B2 JP8071461A JP7146196A JP2987756B2 JP 2987756 B2 JP2987756 B2 JP 2987756B2 JP 8071461 A JP8071461 A JP 8071461A JP 7146196 A JP7146196 A JP 7146196A JP 2987756 B2 JP2987756 B2 JP 2987756B2
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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
射出スクリュ等の移動部の位置を検出する射出成形機の
位置検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、射出成形機には、射出装置本
体,射出スクリュ,成形品の突出しロッド,型締装置の
可動盤等のように、前後方向に移動する各種の移動部を
備えている。そして、これらの各移動部は位置検出装置
によりその位置が検出されるとともに、目標位置に正確
に移動するようにフィードバック制御される。
【0003】従来、この種の位置検出装置としては、特
開平7−76035号公報等で開示されるアブソリュー
トタイプのリニアスケールが広く知られている。
【0004】一方、トランスデューサ機能を有する導波
管内に貫通させたコイル線を有する一本のスケール部
と、このスケール部に沿って移動自在に配し、かつ射出
成形機の移動部に結合した外部マグネット部と、コイル
線にパルス電流を流したときから外部マグネット部の位
置で導波管に誘起した超音波振動を当該導波管の所定位
置で受信するまでの時間により、移動部の位置を求める
計測処理部とを備える磁歪線式の位置検出装置も提案さ
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した磁
歪線式の位置検出装置における計測処理部は、コイル線
にパルス電流を流したときから外部マグネット部の位置
で導波管に誘起した超音波振動を受信するまでの時間に
より、移動部の位置を求める処理を繰り返す機能を有す
る。このため、一回の計測処理に要する時間は、導波管
における超音波振動の伝達速度を毎秒2831メートル
とし、1メートル離れた位置を検出する場合、353.
2マイクロ秒となり、時々刻々と変化する移動部の位置
を高分解能により緻密に計測できないとともに、移動部
の位置、さらには移動方向,移動速度及び加速度に係わ
る高精度かつ的確な計測結果をタイムリーに得れない問
題があった。
【0006】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、移動部の位置,移動方向,
移動速度及び加速度を、高分解能により緻密に計測し、
高精度かつ的確な計測結果をタイムリーに得ることがで
きる射出成形機の位置検出装置の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】本発明は
トランスデューサ機能を有する導波管3内に貫通させた
コイル線4を有する一本のスケール部2と、このスケー
ル部2に沿って移動自在に配し、かつ射出成形機Mの移
動部Mmに結合した外部マグネット部5と、コイル線4
にパルス電流を流したときから、外部マグネット部5の
位置で導波管3に誘起した超音波振動を当該導波管3の
所定位置で受信するまでの時間により、移動部Mmの位
置を求める計測処理部6とを備える射出成形機Mの位置
検出装置1を構成するに際して、特に、計測処理部6
を、パルス電流Ip1…を流したときから超音波振動を
受信するまでの時間Tcよりも短く設定した周期Tsで
パルス電流Ip1,Ip2,Ip3…を順次流すパルス電
流供給部7と、各パルス電流Ip1…により誘起した超
音波振動を順次受信する超音波振動受信部8と、各パル
ス電流Ip1…に対応する超音波振動を判別する判別機
能部9と、この判別機能部9の判別結果に基づいて周期
Ts毎に移動部Mmの位置を求める信号処理部10によ
り構成したことを特徴とする。
【0008】これにより、パルス電流供給部7からは、
コイル線4に対して10マイクロ秒程度の短い周期Ts
毎にパルス電流Ip1…が順次流されるとともに、超音
波振動受信部8により、各パルス電流Ip1…に対応し
た超音波振動が受信される。そして、判別機能部9によ
り、各パルス電流Ip1…に対応する超音波振動が判別
されるため、信号処理部10では周期Ts毎に移動部M
mの位置が順次求められ、高分解能による緻密な計測が
可能となる。
【0009】この場合、好適な実施の形態により、信号
処理部10は、周期Ts毎に求める移動部Mmの各位置
から、移動部Mmの移動方向,移動速度,加速度を求め
る機能を有する。
【0010】
【実施例】次に、本発明に係る最適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。
【0011】まず、本実施例に係る位置検出装置1を含
む射出成形機Mの構成について、図5を参照して説明す
る。
【0012】図中、11は機台であり、この機台11の
上面11fの一側には、移動部Mmを構成する射出装置
Uiを配設するとともに、上面11fの他側には、金型
を支持する型締装置Ucを配設する。
【0013】射出装置Uiは射出装置本体12を備え、
この射出装置本体12は、機台11の上面11fに固定
した射出装置移動駆動部13により前後方向、即ち、ノ
ズルタッチ方向及びノズルタッチ解除方向に移動せしめ
られる。射出装置本体12は、前端に射出ノズル14
を、後部にホッパ15をそれぞれ設けた加熱筒16を備
え、加熱筒16の内部には射出スクリュ17が挿通す
る。また、加熱筒16の後端には、射出スクリュ17を
回転方向と前後方向に移動させるスクリュ駆動部18を
備える。スクリュ駆動部18はピストン19を内蔵する
射出シリンダ20を備え、ピストンロッド19rの前端
は、射出スクリュ17の後端に結合するとともに、ピス
トンロッド19rの後端は、射出シリンダ20の後端に
配設したオイルモータ21のシャフトにスプライン結合
する。なお、13mは射出装置本体12に一体に取付
け、かつ射出装置移動駆動部13上をスライドするスラ
イダである。
【0014】一方、スライダ13mには射出スクリュ1
7の位置を検出する本実施例に係る位置検出装置1を付
設する。位置検出装置1はスライダ13mの側面に固定
した一対の支持部22と23間に架け渡した一本のスケ
ール部2を備え、このスケール部2の外周には、リンク
部材24を介して射出スクリュ17に結合した外部マグ
ネット部5を配する。これにより、外部マグネット部5
は内部を通るスケール部2に対して非接触の状態で前後
方向に移動する。
【0015】次に、位置検出装置1の構成について、図
1〜図4を参照して具体的に説明する。
【0016】まず、スケール部2はトランスデューサ機
能を有する導波管(磁歪線)3を有し、この導波管3内
に一本のコイル線4を貫通させて構成する。また、外部
マグネット部5はリング状に形成する。
【0017】一方、スケール部2には計測処理部6を接
続する。計測処理部6において、7はパルス電流供給部
であり、コイル線4に対して、図2(a)に示すパルス
電流(インタロケーションパルス)Ip1,Ip2,Ip
3…を、予め設定した周期Tsで所定間隔おきに流す機
能を有する。この場合、周期Tsはパルス電流Ip1
を流したときから超音波振動を受信するまでの時間Tc
(図2参照)の数十分の一程度となる10マイクロ秒程
度に設定する。8は超音波振動受信部であり、超音波振
動を受信した際に振動する検出コイル33,この検出コ
イル33の近傍に配したバイアスマグネット34,検出
コイル33に接続した超音波振動検出部35を備える。
この超音波振動検出部35は超音波振動を受信したタイ
ミングで図2(b)に示す超音波振動パルスPe1,P
2,Pe3…を出力する。また、36及び37はパルス
電流Ip1…及び超音波振動パルスPe1…をそれぞれカ
ウントするカウンタ、10はパルス電流Ip1…,超音
波振動パルスPe1…及びカウンタ36,37の出力に
基づいて、周期Ts毎に射出スクリュ17(外部マグネ
ット部5)の位置を求める信号処理部である。
【0018】この場合、信号処理部10は周期Ts毎に
求めた射出スクリュ17の各位置から、射出スクリュ1
7の移動方向,移動速度,加速度を求める機能を有す
る。また、カウンタ36,37及び信号処理部10によ
り、各パルス電流Ip1,Ip2,Ip3…に対応する超
音波振動(超音波振動パルスPe1,Pe2,Pe3…)
を判別する判別機能部9を構成する。
【0019】なお、図3は位置検出装置1の外観構成
を、図4は位置検出装置1におけるスケール部2の断面
をそれぞれ示し、40はスケール部2の外部カバー、4
2は検出コイル33及びバイアスマグネット34等を内
蔵するケースに覆われた主部、43は超音波振動検出部
35及びパルス発生部31に接続するコードである。
【0020】次に、本実施例に係る位置検出装置1の動
作(機能)について、図2(図1)を参照して説明す
る。
【0021】まず、パルス電流供給部7はコイル線4に
対して、図2(a)に示すパルス電流Ip1,Ip2,I
3…を流す。これにより、外部マグネット部5の位置
では、この外部マグネット部5の発生する磁界とコイル
線4に流れるパルス電流Ip1…の相互作用による磁歪
効果(ウィーデマン効果)によって、外部マグネット部
5の位置する部位の導波管3に、ねじれモードの超音波
振動を誘起する。この超音波振動は導波管3を一定の速
度で伝搬するとともに、超音波振動受信部8により受信
される。超音波振動受信部8では、超音波振動を受信す
ることにより、バイアスマグネット34の磁界中に置か
れた検出コイル33が振動し、検出コイル33に検出電
流が流れる。検出電流は超音波振動検出部35に付与さ
れ、超音波振動検出部35からは図2(b)に示す超音
波振動パルスPe1,Pe2,Pe3…を出力する。
【0022】一方、パルス電流(インタロケーションパ
ルス)Ip1,Ip2,Ip3…は、同時に信号処理部1
0にも供給されるとともに、パルス電流Ip1…はカウ
ンタ36により順次カウントされる。また、超音波振動
パルスPe1,Pe2,Pe3…は、信号処理部10に付
与されるとともに、カウンタ37により順次カウントさ
れる。そして、信号処理部10はカウンタ36及び37
からの同一カウンタ値における各パルス電流Ip1…の
発生時間(時刻)と各超音波振動パルスPe1…の受信
時間(時刻)から、各パルス電流Ip1…の発生時間
(時刻)における射出スクリュ17の位置を求める。
【0023】この場合、各パルス電流Ip1…の発生時
間から超音波振動パルスPe1…が検出されるまでの時
間ΔT1…(Tc)は、外部マグネット部5と超音波振
動受信部8間の距離Lに比例するため、当該距離Lは超
音波振動の伝搬速度と時間ΔT1…から算出される。ま
た、射出スクリュ17の最前進位置における外部マグネ
ット部5と超音波振動受信部8間の距離をβとした場
合、射出スクリュ17の位置Kは、K=β−Lにより求
められる。これにより、周期Ts毎に射出スクリュ17
の位置が順次求められる。なお、時間は図2(c)に示
す基準クロックScをカウントして求められる。
【0024】さらに、信号処理部10は順次求められる
射出スクリュ17の各位置から、射出スクリュ17の移
動方向,移動速度及び加速度を求める。今、図2におい
て、パルス電流Ip1と対応する超音波振動パルスPe1
の時間差をΔT1,パルス電流Ip2と対応する超音波振
動パルスPe2の時間差をΔT2,パルス電流Ip3と対
応する超音波振動パルスPe3の時間差をΔT3とした場
合、ΔT1,ΔT2,ΔT3の順に大きくなれば、射出ス
クリュ17は前進し、ΔT1,ΔT2,ΔT3の順に小さ
くなれば、射出スクリュ17は後退しているため、これ
により、移動方向が求められる。一方、ΔT2−ΔT1
ΔT3−ΔT2及び周期Tsにより移動速度が求められる
とともに、ΔT2−ΔT1とΔT3−ΔT2の差に基づいて
加速度が求められる。このように、射出スクリュ17の
移動方向,移動速度及び加速度も周期Ts毎に緻密に求
められる。
【0025】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い。
例えば、パルス電流Ip1…は、図6に示すようにその
振幅を順次変えたり、或いはパルス幅を順次変えてもよ
く、これにより、パルス電流Ip1…と超音波振動パル
スPe1…の対応関係をより確実に判別できる。また、
移動部Mmは射出スクリュ17を例示したが、他の移動
部Mmである射出装置本体12,成形品の突出しロッ
ド,型締装置Ucの可動盤等にも同様に適用できる。そ
の他、細部の構成,形状,手法等において、本発明の精
神を逸脱しない範囲で任意に変更できる。
【0026】
【発明の効果】このように、本発明に係る射出成形機の
位置検出装置は、計測処理部を、パルス電流を流したと
きから超音波振動を受信するまでの時間よりも短く設定
した周期で前記パルス電流を順次流すパルス電流供給部
と、各パルス電流により誘起した超音波振動を順次受信
する超音波振動受信部と、各パルス電流に対応する超音
波振動を判別する判別機能部と、この判別機能部の判別
結果に基づいて周期毎に移動部の位置を求める信号処理
部により構成したため、移動部の位置,移動方向,移動
速度及び加速度を、高分解能により緻密に計測すること
ができ、もって、高精度かつ的確な計測結果をタイムリ
ーに得ることができるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る位置検出装置のブロック構成図、
【図2】同位置検出装置の各部における信号のタイムチ
ャート、
【図3】同位置検出装置の外観斜視図、
【図4】同位置検出装置におけるスケール部の断面図、
【図5】同位置検出装置を備える射出成形機の一部断面
側面図、
【図6】同位置検出装置におけるパルス電流の他の実施
例を示すタイムチャート、
【符号の説明】
1 位置検出装置 2 スケール部 3 導波管 4 コイル線 5 外部マグネット部 6 計測処理部 7 パルス電流供給部 8 超音波振動受信部 9 判別機能部 10 信号処理部 M 射出成形機 Mm 移動部 Tc パルス電流を流したときから超音波振動を受信す
るまでの時間 Ts パルス電流の周期 Ip1… パルス電流

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トランスデューサ機能を有する導波管内
    に貫通させたコイル線を有する一本のスケール部と、前
    記スケール部に沿って移動自在に配し、かつ射出成形機
    の移動部に結合した外部マグネット部と、前記コイル線
    にパルス電流を流したときから、前記外部マグネット部
    の位置で前記導波管に誘起した超音波振動を当該導波管
    の所定位置で受信するまでの時間により、前記移動部の
    位置を求める計測処理部とを備える射出成形機の位置検
    出装置において、前記計測処理部を、パルス電流を流し
    たときから超音波振動を受信するまでの時間よりも短く
    設定した周期で前記パルス電流を順次流すパルス電流供
    給部と、各パルス電流により誘起した超音波振動を順次
    受信する超音波振動受信部と、各パルス電流に対応する
    超音波振動を判別する判別機能部と、この判別機能部の
    判別結果に基づいて前記周期毎に前記移動部の位置を求
    める信号処理部により構成してなることを特徴とする射
    出成形機の位置検出装置。
  2. 【請求項2】 前記信号処理部は、前記周期毎に求める
    前記移動部の各位置から、前記移動部の移動方向,移動
    速度,加速度の一又は二以上を求める機能を有すること
    を特徴とする請求項1記載の射出成形機の位置検出装
    置。
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