JP3563062B2 - 電動射出成形機のロードセルのゼロ点調整方法 - Google Patents

電動射出成形機のロードセルのゼロ点調整方法 Download PDF

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動射出成形機の射出圧力の制御に使用されるロードセル(荷重センサ)のゼロ点(原点)を調整する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電動射出成形機では、スクリュの後端に直結された出力軸がベアリングを介してプレートに支持されており、このプレートに取り付けられたロードセルにかかる力をスクリュ先端の樹脂にかかる荷重として計測し、設定された射出圧力に相当する荷重となるように圧力の制御が行われている。
【0003】
このため、ロードセルの出力値がずれると、実際に発生する射出圧力が変わってしまうこととなる。そこで、機械出荷時や、スクリュ交換時等、ロードセルに荷重がかからない状態でロードセルアンプのゼロ点調整を行っていた。
【0004】
例えば、特開平9−272144号公報には、シリンダ内に樹脂が無い状態で電動サーボモータを正逆転させて、検出値に変化が無い点をゼロ点とする射出成形機が開示されている。また、特開平9−225985号公報には、シリンダ内に樹脂が無い状態でスクリュを無負荷状態にし、ロードセルの出力値と、ロードセルを組み付けていない状態での出力値、あるいは前回の測定にて許容範囲内であった出力値とを比較して比較結果が許容範囲内にある場合は、スクリュが無負荷状態でのロードセルの出力値をゼロ点とする射出成形機が開示されている。
【0005】
また、機械出荷時や、スクリュ交換時といった時以外の、日常的な機械動作前に自動でロードセルのゼロ点調整を行う方法として、特開2000−233433号公報では、射出シリンダの加熱中にスクリュを微速移動させ、このときのロードセルの出力によりゼロ点調整を行う方法が開示されており、特開2000−6217号公報では、ゼロ点調整指令によりスクリュを前後進させてゼロ点調整を行う方法が開示されている。また、特開平9−117946号公報では、スクリュを任意の位置で減衰振動させ、振動の振幅が所定値以下になったときの圧力検出器の出力値に基づいてゼロ点を調整する方法が開示されている。この特開平9−117946号公報のゼロ点調整は、パージングを実施すると、必ずこのゼロ点調整が実施されるものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平9−272144号公報、および特開平9−225985号公報で開示されているようにシリンダ内に樹脂が無い状態では、樹脂材料の影響を受けずにゼロ点調整を行うことができるものの、シリンダ内に樹脂が無い状態は、定期点検時等に限定されてしまうこととなり、ユーザが容易に実施できるとは言い難い。
【0007】
一方、特開2000−233433号公報、特開2000−6217号公報、あるいは特開平9−117946号公報は、スクリュの前後進、あるいは減衰振動させて、その平均値をゼロ点とする方法では、日常的な機械動作前にゼロ点調整を実施できるものの、スクリュの位置や、樹脂材料の種類によりバラツキを生じてしまうおそれがある。特開平9−117946号公報では、パージング時にゼロ点調整を行う方法が開示されているものの、ユーザがパージング動作を選択しない場合にはゼロ点調整が行われないこととなってしまうことが考えられる。
【0008】
このため、樹脂の影響を受けないロードセルの正確なゼロ点調整は定期点検時等に限られる場合が多く、連続成形を行う前に常に行うことが困難な状況にあった。
【0009】
そこで、本発明は、シリンダ内に樹脂材料が残留した状態で、かつ、連続成形前に確実にロードセルのゼロ点調整を行うことができる電動射出成形機のロードセルのゼロ点調整方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための、本発明の電動射出成形機のロードセルのゼロ点調整方法は、サーボモータによりスクリュを前進させてシリンダ内の樹脂を射出する際の圧力がスクリュの後端側に取り付けられたロードセルにより測定される電動射出成形機のロードセルのゼロ点調整方法において、スクリュを前進させてスクリュの先端側にある樹脂を射出した後、スクリュを所定の位置まで後退させる第1の工程と、第1の工程終了後にサーボモータの電源をOFFする第2の工程と、第2の工程終了後、ロードセルの出力値の変動量が所定の許容範囲内になってから測定された、ロードセルからの出力値をゼロ点とする第3の工程とを含み、第1から第3の工程が連続生産を行う前の成形開始時に実施されることを特徴とする。
【0011】
上記の通りの本発明の電動射出成形機のロードセルのゼロ点調整方法は、スクリュの先端側にある樹脂を一旦射出しておき、その後、スクリュを後退させることでスクリュの先端側にある樹脂からの圧力がロードセルにかからないようにしておき、さらに、サーボモータの電源をOFFすることでサーボモータからロードセルにかかるトルクを解除した状態で、ロードセルの出力値の変動量が所定の許容範囲内となってからロードセルのゼロ点を調整する。このため、スクリュの先端側の樹脂の影響、およびサーボモータのトルクの影響を排除し、さらにはロードセルの出力値が変動しないようになった時点でゼロ点調整を行うことで、機械的な抵抗、スクリュの先端部にあるエアによる負圧等による影響を取り除くことができるため、より精度の高いゼロ点調整を行うことができる。
【0012】
この本発明のゼロ点調整方法は連続生産を行う前の成形開始時に実施される。すなわち、成形開始時にはシリンダが加熱状態にあるのでスクリュフライト間に残留する樹脂はロードセルに圧力がかからない溶融状態にあり、よって、スクリュフライト間に樹脂が残留していてもスクリュを無負荷状態にすることができる。また、スクリュを無負荷状態にしての精度の高いゼロ点調整を、定期点検時、あるいはパージング時のみならずに、ユーザが日常作業において容易に実施することができる。
【0013】
また、本発明の電動射出成形機のロードセルのゼロ点調整方法は、第3の工程が、第2の工程終了後、所定の時間が経過した後に実施されるものであってもよいし、第3の工程が、第2の工程終了後、ロードセルの出力値の変動量が所定の許容範囲内となってから実施されるものであってもよい。この場合、所定の時間待機、あるいはロードセルの出力値が変動しないようになった時点でゼロ点調整を行うことで、機械的な抵抗、スクリュの先端部にあるエアによる負圧等による影響を取り除くことができるため、より精度の高いゼロ点調整を行うことができる。
【0014】
本発明の電動射出成形機のロードセルのゼロ点調整方法は、サーボモータによりスクリュを前進させてシリンダ内の樹脂を射出する際の圧力がスクリュの後端側に取り付けられたロードセルにより測定される電動射出成形機のロードセルのゼロ点調整方法において、スクリュを前進させてスクリュの先端側にある樹脂を射出した後、スクリュを所定の位置まで後退させる第1の工程と、第1の工程終了後に、サーボモータの電源はOFFし、サーボモータの位置を測定するためのエンコーダの電源はONしておく第2の工程と、第2の工程終了後に測定された、ロードセルからの出力値をゼロ点とする第3の工程とを含み、第1から第3の工程が連続生産を行う前の成形開始時に実施されることを特徴とする。
よって本発明は、サーボモータの電源を復帰した際にサーボモータの位置が計測されているため、再度位置決めをするといった煩雑な作業を生じることなく連続射出成形へと移行することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0016】
図1に本実施形態における射出成形機の駆動装置の側断面図を示す。また、図2に、本実施形態における射出成形機のシリンダの概略的な側断面図を示す。
【0017】
まず、駆動装置の構成について説明する。
【0018】
コントローラ18からの信号により回転駆動される射出用サーボモータ1の先端には小プーリ5が装着されており、小プーリ5はタイミングベルト6により大プーリ7に回転を伝達可能に連結されている。大プーリ7は、第1のプレート8にベアリング9を介して回転可能に支持されているボールネジ軸2の一端と一体回転可能に連結されており、ボールネジ軸2の他端には、ボールナット3が螺合している。コントローラ18は、不図示のエンコーダからの信号に基づく射出用サーボモータ1の制御の他、射出用サーボモータ1の電源ON、OFFを行うものである。
【0019】
ボールナット3の先端は、ロードセル10の一方の面に取り付けられ、一体に移動可能に連結されている。ロードセル10の他方の面は第2のプレート11に一体に移動可能に連結されている。第2のプレート11はガイド軸12に沿って移動可能に支持されており、ガイド軸12の一端は第3のプレート17に、他端は第1のプレート8にそれぞれ支持されている。第2のプレート11にはベアリング13を介して出力軸14が支持されており、出力軸14は可塑化用プーリ15と連結されている。可塑化用プーリ15は不図示のタイミングベルトを介して、不図示のスクリュ回転用モータに取り付けられたプーリに連結されている。出力軸14にはスクリュ4の一端が連結されており、スクリュ4の他端は加熱シリンダ16内に軸方向に移動可能に配置されている。加熱シリンダ16の一端は、第3のプレート17に取り付けられている。加熱シリンダ16の外周には、樹脂を溶融させるためのヒータ20が取り付けられている。
【0020】
次に、上述の射出成形機による、不図示の金型への溶融樹脂の充填動作に関して概略を説明する。
【0021】
ホッパ22から加熱シリンダ16の後方に供給される樹脂を、ヒータ20による加熱、およびスクリュ4を回転させることによるスクリュフライト19の先端部と加熱シリンダ16の内面との間での剪断作用により溶融させながら加熱シリンダ16の先端領域21に一定量送り込む。この際、スクリュ4は先端領域21、すなわち、加熱シリンダ16の先端とスクリュ4の先端部との間に樹脂が溜まるにつれ、樹脂からの圧力を受けて徐々に後退(図中右側方向)していく。
【0022】
一定量の溶融樹脂が先端領域21に溜まると、射出用サーボモータ1の回転を、小プーリ5、タイミングベルト6、大プーリ7を介してボールネジ軸2に伝達し、これにより、ボールナット3、ロードセル10、第2のプレート11およびスクリュ4を前進(図中左方向)させる。
【0023】
スクリュ4の前進により、先端領域21に溜められた溶融樹脂がノズルから金型内に充填されることとなる。
【0024】
以上のようにしてなされる射出成形は、成形を開始してから数ショットは試し打ちとしての射出動作を行ってから連続生産に移行する。
【0025】
次に、本実施形態におけるロードセルのゼロ点調整方法について、図2および図3に示すフローチャートを用いて説明する。なお、以下に説明する、ロードセル10のゼロ点調整のための各ステップは、連続成形に移行する前の射出動作の際になされるものであり、連続成形の最中にはなされるものではない。
【0026】
まず、上述したように、射出用サーボモータ1を駆動してスクリュ4を前進させて加熱シリンダ16内の先端領域21の樹脂を射出する(ステップS1)。
【0027】
次に、射出したことで最前進位置にあるスクリュ4を、射出用サーボモータ1を逆転駆動して所定量後退させる(ステップS2)。これにより先端領域21には樹脂が残留していない状態となるため、スクリュ4の先端に樹脂の圧力がかからず、よって、ロードセル10には、図2中右方向への力がかかっていない状態となる。
【0028】
次に、射出用サーボモータ1の電源をOFFにしてトルクが発生していない状態とする(ステップS3)。これにより、ロードセル10は、射出用サーボモータ1によるトルクが印加されていない状態となる。なお、この場合、射出用サーボモータ1用のエンコーダへの通電は保持しておく。
【0029】
射出用サーボモータ1の電源OFF後、コントローラ18に内蔵されている待機タイマを作動させ、予め設定しておいた時間だけ待機する(ステップS4)。
【0030】
以上により、ロードセル10は、スクリュ4先端からの樹脂圧、および射出用サーボモータ1からのトルクによる荷重から解放され、その後、さらに所定の時間だけ待機することで、機械的な抵抗、スクリュ4の先端部にあるエアによる負圧等が取り除かれた無負荷状態となる。この状態をロードセル10のゼロ点として記憶する(ステップS5)。なお、スクリュフライト19間に残留している樹脂23は、ヒータ20により加熱され続けていることで溶融状態にあるのでスクリュ4が樹脂23から圧力を受けることはない。また、待機時間は、予め時間を設定しておく以外に、ロードセル10の出力値の所定時間内での変動量が出力の最大値に対して0.1%以内の変化になった時点で終了とするものであってもよい。ただし、この変動量は、この数値に限定されるものではない。また、待機時間は、ロードセル10の出力値の変動が認められなくなった時点で終了とするものであってもよい。
【0031】
ゼロ点調整終了後、射出用サーボモータ1の電源をONし、連続射出成形に移行する。
【0032】
上述したゼロ点調整は、連続動作に移行する前に必ず行われる射出動作時に行われるため、一連の日常作業として確実にロードセル10のゼロ点調整を行うことができる。また、スクリュ4を前後進させて平均値をとるのではなく、スクリュ4を完全に停止させて、かつ無負荷状態にてゼロ点調整を行うため、ゼロ点調整が樹脂材料の種類に影響されることはない。さらに、ロードセル10に射出用サーボモータ1のトルクがかからない状態にするために射出用サーボモータ1の電源はOFFにしたが、エンコーダの電源は保持、すなわち、ONされているのでゼロ点調整を行う前の位置が計測されている状態にあり、再度位置決めをしなければならないといった煩雑な作業を生じることなく、連続射出成形へと移行することができる。
【0033】
なお、ロードセル10のゼロ点調整は、連続成形に移行する前に必ず行われる射出動作時以外に、例えば、パージングの際に行うことも可能である。すなわち、パージングにより、先端領域21の樹脂のみならずスクリュフライト19間の樹脂23も無い状態にしておき、その後、上述したステップS2〜ステップS5の動作を行うことで無負荷状態でのロードセル10のゼロ点調整が可能となる。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ロードセルのゼロ点調整を、先端領域の樹脂を射出後、スクリュを後退させるとともにサーボモータの電源をOFFすることでロードセルを無負荷状態にし、ロードセルの出力値の変動量が所定の許容範囲内となってから行う。このため、樹脂の材質等の影響を受けない精度の高いゼロ点調整を行うことができる。さらに、本発明のロードセルのゼロ点調整方法は、連続生産を行う前の成形開始時に行われる。このため、この精度の高いゼロ点調整を、定期点検時、あるいはパージング時のみならずにユーザが容易に、かつ忘れることなく実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の射出成形機の駆動装置の一例の側断面図である。
【図2】本発明の射出成形機におけるシリンダの概略的な側断面図である。
【図3】本発明の、ロードセルのゼロ点調整方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
1 射出用サーボモータ
2 ボールネジ軸
3 ボールナット
4 スクリュ
5 小プーリ
6 タイミングベルト
7 大プーリ
8 第1のプレート
9 ベアリング
10 ロードセル
11 第2のプレート
12 ガイド軸
13 ベアリング
14 出力軸
15 可塑化用プーリ
16 加熱シリンダ
17 第3のプレート
18 コントローラ
19 スクリュフライト
20 ヒータ
21 先端領域
22 ホッパ
23 樹脂

Claims (4)

  1. サーボモータによりスクリュを前進させてシリンダ内の樹脂を射出する際の圧力が前記スクリュの後端側に取り付けられたロードセルにより測定される電動射出成形機のロードセルのゼロ点調整方法において、
    前記スクリュを前進させて前記スクリュの先端側にある樹脂を射出した後、前記スクリュを所定の位置まで後退させる第1の工程と、前記第1の工程終了後に前記サーボモータの電源をOFFする第2の工程と、前記第2の工程終了後、前記ロードセルの出力値の変動量が所定の許容範囲内になってから測定された、前記ロードセルからの出力値をゼロ点とする第3の工程とを含み、前記第1から第3の工程が連続生産を行う前の成形開始時に実施されることを特徴とする電動射出成形機のロードセルのゼロ点調整方法。
  2. 前記第2の工程が、前記サーボモータの位置を測定するためのエンコーダの電源をONしておく工程を含む、請求項に記載の電動射出成形機のロードセルのゼロ点調整方法。
  3. サーボモータによりスクリュを前進させてシリンダ内の樹脂を射出する際の圧力が前記スクリュの後端側に取り付けられたロードセルにより測定される電動射出成形機のロードセルのゼロ点調整方法において、
    前記スクリュを前進させて前記スクリュの先端側にある樹脂を射出した後、前記スクリュを所定の位置まで後退させる第1の工程と、前記第1の工程終了後に、前記サーボモータの電源はOFFし、前記サーボモータの位置を測定するためのエンコーダの電源はONしておく第2の工程と、前記第2の工程終了後に測定された、前記ロードセルからの出力値をゼロ点とする第3の工程とを含み、前記第1から第3の工程が連続生産を行う前の成形開始時に実施されることを特徴とする電動射出成形機のロードセルのゼロ点調整方法。
  4. 前記第3の工程が、前記第2の工程終了後、前記ロードセルの出力値の変動量が所定の許容範囲内になってから実施される、請求項に記載の電動射出成形機のロードセルのゼロ点調整方法。
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