JP4436702B2

JP4436702B2 - 射出成形機

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Publication number: JP4436702B2
Application number: JP2004064236A
Authority: JP
Inventors: 浩之中家
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2004-03-08
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2024-03-08
Also published as: JP2005246919A

Description

本発明は、溶融樹脂を金型内に射出・充填して成形品を得る射出成形機に係り、特に、インラインスクリュー式の射出成形機のスクリューあるいはプリプラ式射出成形機の射出プランジャーにかかる樹脂圧力を検出するための技術に関する。

図６は、従来のインラインスクリュー式の射出成形機の射出系メカニズムの構成図である。図６において、５１は第１の保持プレート（ヘッドストック）、５２は、その基端部を第１の保持プレート５１に固定された加熱シリンダ、５３は、加熱シリンダ５２内に回転並びに前後進可能であるように配設されたスクリュー、５４は、第１の保持プレート５１と所定間隔をおいて対向する第２の保持プレート、５５は、第１の保持プレート５１と第２の保持プレート５４との間に架け渡された複数本のガイドシャフト、５６は、ガイドシャフト５５に挿通・案内されて前後進可能な前後進プレート、５７は、前後進プレート５６に軸受けを介して回転可能に保持されると共に、スクリュー５３の基端部が連結部材を介して固定された回転体、５８は、回転体５７に固定されると共に、図示せぬ計量用サーボモータの回転が伝達される被動プーリ、５９は、第２の保持プレート５４に軸受けを介して回転可能に保持されたボールネジ軸６０と、ボールネジ軸６０に螺合されたナット体６１とをもつボールネジ機構（回転→直線運動変換機構）、６２は、ボールネジ軸６０の端部に固定されると共に、図示せぬ射出用サーボモータの回転が伝達される被動プーリ、６３は、前後進プレート５６とナット体６１との間に挟持されるように配設され、前後進プレート５６とナット体６１に、取り付けボルトによりそれぞれ固定された環状のロードセル（荷重変換器）である。

図６に示す構成において、図示せぬ計量用サーボモータの回転により、被動プーリ５８、回転体５７を介して、スクリュー５３が回転する。また、図示せぬ射出用サーボモータの回転により、被動プーリ６２を介してボールネジ軸６０が回転することにより、ナット体６１が所定方向に直線移動し、これにより、ロードセル６３を介して前後進プレート５６が直線移動することで、前後進プレート５６と共に、回転体５７、スクリュー５３などが直線移動する。

そして、計量工程時には、図示せぬ計量用サーボモータによりスクリュー５３を所定方向に回転させて、スクリュー５３の後部側に供給される原料樹脂（樹脂ペレット）を、混練・可塑化しつつスクリュー５３の前方側へと送り込み、これにより、スクリュー５３の先端側に溶融樹脂が溜まるにしたがって、スクリュー５３が、溶融樹脂に与える背圧を制御するために圧力制御されつつ（これは、図示せぬ射出用サーボモータによる圧力フィードバック制御に基づく）、後退し、スクリュー５３の先端側に１ショット分の溶融樹脂が蓄えられた時点で、計量用サーボモータの回転は停止されるようになっている。

また、射出工程の一次射出時には、図示せぬ射出用サーボモータにより、ボールネジ軸６０を所定方向に回転させてナット体６１を前進させ、これにより、前後進プレート５６と共にスクリュー５３を前進させることで、スクリュー５３の先端側に蓄えられた溶融樹脂を金型内に射出・充填するようになっており、一次射出に引続く射出行程の保圧時には、図示せぬ射出用サーボモータにより、スクリュー５３に印加する圧力を所定のものに制御して、金型内の樹脂に保圧力を付与するようになっている。

ここで、上記の射出時や計量時には、公知のように、スクリュー５３の先端側の樹脂の圧力をロードセル６３で検出することで、一次射出制御・保圧制御や、計量制御を実現するようになっており、射出成形機の図示せぬコントローラは、樹脂圧力を検出することで、圧力フィードバック制御や、速度フィードバック制御時の圧力監視を行うようになっている。なお、図６に示した構成では、スクリュー５３、回転体５７、軸受けのスラスト軸受け機能部、前後進プレート５６を介して、ロードセル６３に対して樹脂圧力による荷重が加えられ、ロードセル６３は加えられた荷重に応じた電気信号を、図示せぬコントローラに出力するようになっている。

そして、射出成形機に用いられる従来のロードセルは、荷重を受けると微小に弾性変形する（たわみ変形）する変形部を１つだけ設けて、すなわち、図６に示した例では、ロードセル６３に、スクリュー５３の軸方向と直交する環状板部からなる変形部６３ａを形成して、この変形部６３ａに図示せぬ歪みゲージを貼着した構成をとっており、この単一の変形部６３ａに設けた歪みゲージによって、計量時の樹脂圧力および射出時の樹脂圧力を検出するようになっていた。

ところで、射出（一次射出および保圧）時に、スクリューなどの射出部材に、樹脂圧力によってかかる最大荷重は、計量密度を安定させるために行う計量時の背圧制御中に、スクリューなどの射出部材にかかる荷重よりも、１０倍程度以上も大きいことがあり得る。このため、最大の樹脂圧力による荷重に耐え得る定格荷重をもつロードセルを選択する必要がある。つまり、ロードセル６３の変形部６３ａが耐え得る許容荷重が、最大樹脂圧力による荷重に十分に耐え得るロードセルを選択する必要がある。ところが、ロードセルの有効測定範囲は、ロードセルの定格荷重の約１／１０以上であるため、背圧制御のための樹脂圧力の検出精度が悪く、計量密度の安定化を阻害する要因となっていた。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、計量時の樹脂圧力の検出が精度良く行え、しかも、最大樹脂圧力による荷重がかかっても、これに耐え得る構造をもつ圧力検出手段を実現することにある。

本発明は上記した目的を達成するため、射出用サーボモータにより回転されるボールネジ軸と、該ボールネジ軸に螺合されたナット体とからなり、前記射出用サーボモータの回転を前記ナット体を介して前後進プレートの直進移動に変換するボールネジ機構と、前記ナット体と前記前後進プレートとの間に設けられた圧力検出部とを備えた射出成形機において、
前記圧力検出部は、前記ナット体に固定される内環状部と、該内環状部の外周に配置される第１の変形部および該第１の変形部に設けられる第１の歪みゲージからなる低荷重検出部と、該低荷重検出部の外周に配置される第２の変形部および該第２の変形部に設けられる第２の歪みゲージからなる高荷重検出部と、該高荷重検出部の外周に配置され、前記前後進プレートに固定される外環状部とを具備した構成とされる。
また、第１の変形部は、所定量以上の荷重がかかると、それ以上の変形が阻止される構成とされる。

本発明によれば、低荷重検出部と高荷重検出部とをもつ構成となっているため、スクリューまたは射出プランジャーよりなる射出部材にかかる荷重が低荷重である場合には、低荷重検出部により樹脂圧力の検出を行い、射出部材にかかる荷重が高荷重である場合には、高荷重検出部により樹脂圧力の検出を行うことができるので、低荷重である場合も高荷重である場合にも、何れも検出精度の良い樹脂圧力の検出を行うことができる。したがって、計量工程の背圧制御のように、射出部材にかかる荷重が、射出（一次射出および保圧）時の最大樹脂圧力による荷重よりも、約１／１０以下程度の値である場合においても、低荷重検出部によって精度の良い樹脂圧力の検出を行うことができるので、精度が良く信頼性の高い背圧制御を実行することが可能となり、以って、計量密度の安定化に大いに寄与することができる。また、低荷重検出部の第１の変形部は、所定量以上の荷重がかかると、それ以上の変形が阻止されるので、低荷重検出部の第１の変形部がその許容値を超える変形を起こすことがなく、したがって、低荷重検出部が破損・劣化することが確実に防止できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係るインラインスクリュー式の射出成形機の要部構成を示す断面図である。本第１実施形態の射出成形機の構成は、図６に示した従来構成におけるロードセル６３を除いて、他の構成は図６に示した従来の射出成形機と同様であり、図１において、図６に示した構成要素と同一の構成要素には、同一符号を付してある。

本第１実施形態では、前記前後進プレート５６と、前記ボールネジ機構５９のナット体６１との間に、複合ロードセル体１を配設した構成となっている。この複合ロードセル体１は全体として環状に形成され、厚幅の（図示せぬスクリューの軸方向に沿う方向の寸法が、所定量以上の寸法をもつようにされた）内環状部２と、厚幅の中環状部３と、厚幅の外環状部４と、図示せぬスクリューの軸方向と直交する環状板部からなる第１の変形部５と、同じく図示せぬスクリューの軸方向と直交する環状板部からなる第２の変形部６と、第１の変形部５に設けられた第１の歪みゲージ７と、第２の変形部６に設けられた第２の歪みゲート８とを、有するものとして構成されている。

内環状部２、第１の変形部５、中環状部３、第２の変形部６、外環状部４は、金属円板を切削加工することによって一体に形成され、内環状部２と中環状部３との間に位置する第１の変形部５は、低荷重で弾性変形するように第２の変形部６よりも薄肉に形成され、中環状部３と外環状部４との間に位置する第２の変形部８は、高荷重で弾性変形するように第１の変形部５よりも厚肉に形成されており、第２の変形部８は、射出成形機が出し得る最大樹脂圧力による荷重にも、耐え得る機械的強度が与えられている。そして、第１の変形部５と第１の歪みゲージ７とを含んで、低荷重検出部が構成されており、第２の変形部６と第２の歪みゲージ８とを含んで、高荷重検出部が構成されている。ここでは例えば、低荷重検出部が０ｔｏｎから３ｔｏｎまでの荷重を検出する機能を担い、高荷重検出部が３ｔｏｎ以上から２０ｔｏｎまでの荷重を検出する機能を担うように、構成されている。

また、外環状部４が、取り付けボルト９により前後進プレート５６に密着・固定され、内環状部２が取り付けボルト１０によりナット体６１に密着・固定されることで、複合ロードセル体１は、前後進プレート５６とナット体６１が一体となって前後進するように両者５６、６１を連結すると共に、複合ロードセル体１は、図示せぬスクリューにかかる樹脂圧力による荷重を、前後進プレート５６を介して受けるようになっている。

また、複合ロードセル体１に荷重がかかっていない際には、中環状部３の端面とナット体６１の端面との間には、微小な（例えば、０．１ｍｍ程度の）隙間Ｓ１が形成されるようになっていて、低荷重検出部の第１の変形部５が所定量以上の荷重（ここでは３ｔｏｎ）を受けて変形したときには、中環状部３の端面がナット体６１の端面に当接して、第１の変形部５がそれ以上変形することを阻止されるように、構成されている。

このような構成の複合ロードセル体１を採用すると、スクリューにかかる荷重が低荷重である場合には、低荷重検出部により樹脂圧力の検出を行い、スクリューにかかる荷重が高荷重である場合には、高荷重検出部により樹脂圧力の検出を行うことができるので、低荷重である場合も高荷重である場合にも、何れも検出精度の良い樹脂圧力の検出を行うことができる。したがって、計量工程の背圧制御のように、スクリューにかかる荷重が、射出成形機で発現する最大樹脂圧力による荷重よりも、約１／１０以下程度の値である場合においても、低荷重検出部によって精度の良い樹脂圧力の検出を行うことができるので、精度が良く信頼性の高い背圧制御を実行することが可能となる。また、低荷重検出部の第１の変形部５は、所定量以上の荷重がかかるとそれ以上の変形が阻止されるので、第１の変形部５がその許容値を超える変形を起こすことがなく、したがって、低荷重検出部が破損・劣化することが確実に防止できる。

図２は、本発明の第２実施形態に係るインラインスクリュー式の射出成形機の要部構成を示す断面図である。本第２実施形態の射出成形機の構成も、図６に示した従来構成におけるロードセル６３を除いて、他の構成は図６に示した従来の射出成形機と同様であり、図２において、図６に示した構成要素と同一の構成要素には、同一符号を付してある。

本第２実施形態では、前記前後進プレート５６と、前記ボールネジ機構５９のナット体６１との間に、複合ロードセル体１１を配設した構成となっている。この複合ロードセル体１１は全体として環状に形成され、厚幅の（図示せぬスクリューの軸方向に沿う方向の寸法が、所定量以上の寸法をもつようにされた）内環状部１２と、厚幅の外環状部１３と、図示せぬスクリューの軸方向と直交する環状板部からなる第１の変形部１４と、スクリューの軸方向に沿った薄肉の管状部からなる第２の変形部１５と、第１の変形部１４に設けられた第１の歪みゲージ１６と、第２の変形部１５に設けられた第２の歪みゲート１７とを、有するものとして構成されている。

内環状部１２、第２の変形部１５、第１の変形部１４、外環状部１３は、金属円板を切削加工することによって一体に形成され、内環状部１２と外環状部１３との間に位置する第１の変形部１４は、低荷重で弾性変形するように第２の変形部１５よりも薄肉に形成され、内環状部１２に切削により形成された第２の変形部１５は、高荷重で弾性変形するように第１の変形部１４よりも厚肉に形成されており、第２の変形部１５は、射出成形機が出し得る最大樹脂圧力による荷重にも、耐え得る機械的強度が与えられている。そして、第１の変形部１４と第１の歪みゲージ１６とを含んで、低荷重検出部が構成されており、第２の変形部１５と第２の歪みゲージ１７とを含んで、高荷重検出部が構成されている。ここでは例えば、低荷重検出部が０ｔｏｎから３ｔｏｎまでの荷重を検出する機能を担い、高荷重検出部が３ｔｏｎ以上から２０ｔｏｎまでの荷重を検出する機能を担うように、構成されている。

また、外環状部１３が、取り付けボルト１８により前後進プレート５６に密着・固定され、内環状部１２が取り付けボルト１９によりナット体６１に密着・固定されることで、複合ロードセル体１１は、前後進プレート５６とナット体６１が一体となって前後進するように両者５６、６１を連結すると共に、複合ロードセル体１１は、図示せぬスクリューにかかる樹脂圧力による荷重を、前後進プレート５６を介して受けるようになっている。

また、複合ロードセル体１１に荷重がかかっていない際には、内環状部１２の端面と前後進プレート５６の端面との間には、微小な（例えば、０．１ｍｍ程度の）隙間Ｓ２が形成されるようになっていて、低荷重検出部の第１の変形部１４が所定量以上の荷重（ここでは３ｔｏｎ）を受けて変形したときには、内環状部１２の端面が前後進プレート５６の端面に当接して、第１の変形部１４がそれ以上変形することを阻止されるように、構成されている。

このような構成の複合ロードセル体１１を採用した場合にも、前記第１実施形態と同等の作用効果を奏する。また、本第２実施形態の複合ロードセル体１１では、第１の変形部１４を、スクリューの軸方向と直交する環状板部で形成した所謂ダイヤフラムタイプとし、第２の変形部１５を、スクリューの軸方向に沿った薄肉の管状部で形成した所謂センターホールタイプとしており、ダイヤフラムタイプをとる低荷重検出部は、低荷重による変形応答性に優れたものとでき、センターホールタイプをとる高荷重検出部は、低荷重による変形応答性はダイヤフラムタイプに較べると劣るものの、高荷重に耐え得る構成とすることが容易であり、さらに、前記第１実施形態の複合ロードセル１に較べると、径方向の寸法を小さくすることが可能となる。

図３は、本発明の第３実施形態に係るインラインスクリュー式の射出成形機において用いるロードセル組立体の構成を示す断面図である。本第３実施形態の射出成形機の構成も、図６に示した従来構成におけるロードセル６３を除いて、他の構成は図６に示した従来の射出成形機と同様である。

本第３実施形態では、図示を割愛してあるが、前記前後進プレート５６と前記ボールネジ機構５９のナット体６１との間に、ロードセル組立体２１を配設した構成となっている。このロードセル組立体２１は全体として環状に形成され、環状の第１のロードセル２２と、環状の連結プレート２３と、環状の第２のロードセル２４とを、組み合わせたものとして構成されている。

第１のロードセル２２は、厚幅の（図示せぬスクリューの軸方向に沿う方向の寸法が、所定量以上の寸法をもつようにされた）内環状部２５と、厚幅の外環状部２６と、図示せぬスクリューの軸方向と直交する環状板部からなる第１の変形部２７と、第１の変形部２７に設けられた第１の歪みゲージ２８とを、有するものとして構成されていて、内環状部２５、第１の変形部２７、外環状部２６は、金属円板を切削加工することによって一体に形成されている。内環状部２５と外環状部２６との間に位置する第１の変形部２７は、低荷重で弾性変形するように形成され、第１の変形部２７と第１の歪みゲージ２８とを含む第１のロードセル２２により、低荷重検出部が構成されており、ここでは例えば、低荷重検出部は０ｔｏｎから３ｔｏｎまでの荷重を検出する機能を担うようになっている。

この第１のロードセル２２は、外環状部２６が、取り付けボルト２９により連結プレート２３に密着・固定され、また、図示を割愛してあるが、外環状部２６が、図示せぬ取り付けボルトにより前記した前後進プレート５６に密着・固定されている。

また、ロードセル組立体２１に荷重がかかっていない際には、第１のロードセル２２の内環状部２５の端面と連結プレート２３の端面との間には、微小な（例えば、０．１ｍｍ程度の）隙間Ｓ３が形成されるようになっていて、低荷重検出部の第１の変形部２７が所定量以上の荷重（ここでは３ｔｏｎ）を受けて変形したときには、内環状部２５の端面が連結プレート２３の端面に当接して、第１の変形部２７がそれ以上変形することを阻止されるように構成されている。

第２のロードセル２４は、厚幅の（図示せぬスクリューの軸方向に沿う方向の寸法が、所定量以上の寸法をもつようにされた）内環状部３０と、厚幅の外環状部３１と、図示せぬスクリューの軸方向と直交する環状板部からなる第２の変形部３２と、第２の変形部３２に設けられた第２の歪みゲージ３３とを、有するものとして構成されていて、内環状部３０、第２の変形部３２、外環状部３１は、金属円板を切削加工することによって一体に形成されている。内環状部３０と外環状部３１との間に位置する第２の変形部３２は、高荷重で弾性変形するように形成され、射出成形機が出し得る最大樹脂圧力による荷重にも、耐え得る機械的強度が与えられている。そして、第２の変形部３２と第２の歪みゲージ３３とを含む第２のロードセル２４により、高荷重検出部が構成されており、ここでは例えば、高荷重検出部は３ｔｏｎ以上から２０ｔｏｎまでの荷重を検出する機能を担うようになっている。

この第２のロードセル２４は、内環状部３０が、取り付けボルト３０により連結プレート２３に密着・固定され、また、図示を割愛してあるが、外環状部３１が、図示せぬ取り付けボルトにより前記したナット体６１に密着・固定されている。

このような構成のロードセル組立体２１を採用した場合にも、前記第１実施形態と同等の作用効果を奏する。さらに、本第３実施形態のロードセル組立体２１は、形状が簡素な第１のロードセル２２、第２のロードセル２４を用いているので、製作性に優れたものとなる。

なお、上述した各実施形態における複合ロードセル体１１、２１やロードセル組立体２１が、樹脂圧力を受けたスクリュー５３からの荷重を伝達される経路は、図６に示した伝達経路に限定されるものではなく、任意の荷重伝達経路が採用可能である。

図４は、前記した第１〜第３実施形態について共通の制御系の要部構成を示すブロック図である。この図４に示した構成は、前記第１〜第３実施形態の低荷重検出部、高荷重検出部に全て共通のものであるが、ここでは説明の便宜上、図１の第１実施形態の低荷重検出部、高荷重検出部への適用を例にとって説明する。

図４において、７は前記した低荷重検出部の第１の歪みゲージ、８は前記した高荷重検出部の第２の歪みゲージ、４１は第１のＡ／Ｄ変換器、４２は第２のＡ／Ｄ変換器、４３は射出成形機の全体制御を司るシステムコントローラ、４４は液晶ディスプレイなどよりなる表示部である。また、システムコントローラ４３中において、４５は圧力検出処理部、４６は表示処理部、４７は圧力制御部、４８は測定値格納部である。

図４に示す構成において、第１の歪みゲージ７（低荷重検出部）による検出電流値は、第１のＡ／Ｄ変換器４１においてデジタル値に変換されて、圧力検出処理部４５に出力され、第２の歪みゲージ８（高荷重検出部）による検出電流値は、第２のＡ／Ｄ変換器４２においてデジタル値に変換されて、圧力検出処理部４５に出力される。圧力検出処理部４５では、第１のＡ／Ｄ変換器４１の出力および第２のＡ／Ｄ変換器４２の出力を取り込んで、これをそれぞれ検出圧力値に換算処理する。先にも述べたように、第１の歪みゲージ７（低荷重検出部）は、低荷重領域の荷重（ここでは、０ｔｏｎから３ｔｏｎまでの荷重）を検出する機能を担い、第２の歪みゲージ８（高荷重検出部）は、高荷重領域の荷重（ここでは、３ｔｏｎ以上から２０ｔｏｎまでの荷重）を検出する機能を担うようになっており、第２の歪みゲージ８（高荷重検出部）は、実際には、０ｔｏｎから２０ｔｏｎまでの荷重に対応する測定範囲（測定レンジ）をもっている。

図５は、第１の歪みゲージ７（低荷重検出部）、第２の歪みゲージ８（高荷重検出部）が測定する荷重（負荷）範囲、検出電流値、それに対応する検出圧力値などを示している。なお、図５では、０ｔｏｎでも測定精度が確保できるように、各荷重検出部の出力に対してオフセット調整を施した状態を示してある。測定範囲が０ｔｏｎから３ｔｏｎまでの第１の歪みゲージ７（低荷重検出部）における、荷重０ｔｏｎでの検出電流値は４ｍＡで、このときの第１のＡ／Ｄ変換器４１の出力は「４９０」、荷重３ｔｏｎでの検出電流値は２０ｍＡで、このときの第１のＡ／Ｄ変換器４１の出力は「４０９０」であるのに対し、測定範囲が０ｔｏｎ以上から２０ｔｏｎまでの第２の歪みゲージ８（高荷重検出部）における、荷重０ｔｏｎでの検出電流値は４ｍＡで、このときの第２のＡ／Ｄ変換器４２の出力は「４９０」、荷重２０ｔｏｎでの検出電流値は２０ｍＡで、このときの第２のＡ／Ｄ変換器４２の出力は「４０９０」ある。したがって、低荷重検出部と高荷重検出部の測定範囲の比率は、３：２０となるので、低荷重検出部と高荷重検出部の分解能の比率は、その逆の関係となり、おおよそ分解能は、低荷重検出部の方が一桁程度精度が良いものとなる。なお、ここでは、荷重３ｔｏｎに対応する検出圧力値は４５５ｋｇ／ｃｍ^２で、荷重２０ｔｏｎに対応する検出圧力値は３０３９ｋｇ／ｃｍ^２である。

圧力検出処理部４５は、第１のＡ／Ｄ変換器４１の出力および第２のＡ／Ｄ変換器４２の出力をそれぞれ取り込み、荷重が０ｔｏｎから３ｔｏｎまでは、第１のＡ／Ｄ変換器４１の出力値に基づいて換算した検出圧力値を測定値として採用し、荷重が３ｔｏｎ以上から２０ｔｏｎまでは、第２のＡ／Ｄ変換器４２の出力値に基づいて換算した検出圧力値を測定値として採用する。すなわち、圧力検出処理部４５は、検出圧力値が０ｋｇ／ｃｍ^２から４５５ｋｇ／ｃｍ^２までは、第１のＡ／Ｄ変換器４１の出力に基づく分解能の高い検出圧力値を、表示処理部４６、圧力制御部４７、測定値格納部４８にそれぞれ出力し、検出圧力値が４５５ｋｇ／ｃｍ^２以上から３０３９ｋｇ／ｃｍ^２までは、第２のＡ／Ｄ変換器４２の出力に基づく、上記した４５５ｋｇ／ｃｍ^２までよりも分解能の低い（この分解能は従来と同等のものである）検出圧力値を、表示処理部４６、圧力制御部４７、測定値格納部４８にそれぞれ出力する。

表示部４４上に樹脂圧力の実測値を表示するモードであるときには、表示処理部４６は、圧力検出処理部４５からの出力に基づき、表示部４４上にグラフィック表示させる圧力グラフのプロット精度を、０ｋｇ／ｃｍ^２から４５５ｋｇ／ｃｍ^２までは、４５５ｋｇ／ｃｍ^２以上から３０３９ｋｇ／ｃｍ^２までよりも、一桁精度を上げたものとして表示させる。また、表示処理部４６は、グラフィック表示された圧力グラフ上の点をオペレータがペンツールなどでタッチした際の表示する、その点を数値表示する際の圧力値の精度を、０ｋｇ／ｃｍ^２から４５５ｋｇ／ｃｍ^２までは、４５５ｋｇ／ｃｍ^２以上から３０３９ｋｇ／ｃｍ^２までよりも、一桁細かく表示させるように制御する。図５中には、表示部４４上にグラフィック表示させる圧力グラフのプロット精度の様子を模式的に示してある。よって、樹脂圧力が比較的に低圧力にある範囲では、従来よりも圧力検出値の表示精度を、約一桁向上させることができる。

また、圧力制御部４７により、樹脂圧力をフィードバック制御するモードである際には、圧力制御部４７は、検出圧力値が０ｋｇ／ｃｍ^２から４５５ｋｇ／ｃｍ^２までの範囲は、第１のＡ／Ｄ変換器４１の出力に基づく分解能の高い検出圧力値を用いて圧力フィードバック制御を行うことができるので、比較的に低圧力の範囲での圧力フィードバック制御の精度を、約一桁向上させることができる。

本発明の各実施形態では、計量工程の背圧制御時には、第１のＡ／Ｄ変換器４１の出力を用いた圧力制御を行い、分解能の高い検出圧力値を用いた精緻な圧力フィードバック制御を行うようになっている。また、射出行程時の圧力制御時には、予め定められた所定の圧力値（ここでは、例えば４５５ｋｇ／ｃｍ^２）までは、第１のＡ／Ｄ変換器４１の出力を用いた圧力フィードバック制御を行い、予め定められた所定の圧力値（ここでは、例えば４５５ｋｇ／ｃｍ^２）をオーバーすると、第２のＡ／Ｄ変換器４２の出力を用いた圧力フィードバック制御を行うようになっている。したがって、射出行程時の圧力制御における最大設定圧力が、予め定められた所定の圧力値（ここでは、例えば４５５ｋｇ／ｃｍ^２）未満であるような、低圧の射出圧力制御を行う場合には、背圧制御の場合と同様に、分解能の高い検出圧力値を用いた精緻な圧力フィードバック制御を行えることとなる。

なお、上述した実施形態においては、インラインスクリュー式の射出成形機への適用例について説明したが、プリプラ式射出成形機の射出プランジャーにかかる樹脂圧力を検出する場合にも、本発明が適用可能であることは言うまでもない。

本発明の第１実施形態に係るインラインスクリュー式の射出成形機の要部構成を示す断面図である。本発明の第２実施形態に係るインラインスクリュー式の射出成形機の要部構成を示す断面図である。本発明の第３実施形態に係るインラインスクリュー式の射出成形機において用いるロードセル組立体の構成を示す断面図である。本発明の第１〜第３実施形態について共通の制御系の要部構成を示すブロック図である。図４中の第１の歪みゲージ（低荷重検出部）、第２の歪みゲージ（高荷重検出部）が測定する荷重（負荷）範囲、検出電流値、それに対応する検出圧力値などを示す説明図である。従来のインラインスクリュー式の射出成形機の射出系メカニズムの構成を示す説明図である。

符号の説明

１複合ロードセル体
２内環状部
３中環状部
４外環状部
５第１の変形部
６第２の変形部
７第１の歪みゲージ
８第２の歪みゲート
９、１０取り付けボルト
１１複合ロードセル体
１２内環状部
１３外環状部
１４第１の変形部
１５第２の変形部
１６第１の歪みゲージ
１７第２の歪みゲート
１８、１９取り付けボルト
２１ロードセル組立体
２２第１のロードセル
２３連結プレート
２４第２のロードセル
２５内環状部
２６外環状部
２７第１の変形部
２８第１の歪みゲージ
２９取り付けボルト
３０内環状部
３１外環状部
３２第２の変形部
３３第２の歪みゲージ
３４取り付けボルト
４１第１のＡ／Ｄ変換器
４２第２のＡ／Ｄ変換器
４３システムコントローラ
４４表示部
４５圧力検出処理部
４６表示処理部
４７圧力制御部
４８測定値格納部
５１第１の保持プレート
５２加熱シリンダ
５３スクリュー
５４第２の保持プレート
５５ガイドシャフト
５６前後進プレート
５７回転体
５８被動プーリ
５９ボールネジ機構
６０ボールネジ軸
６１ナット体
６２被動プーリ
６３ロードセル

Claims

射出用サーボモータにより回転されるボールネジ軸と、該ボールネジ軸に螺合されたナット体とからなり、前記射出用サーボモータの回転を前記ナット体を介して前後進プレートの直進移動に変換するボールネジ機構と、前記ナット体と前記前後進プレートとの間に設けられた圧力検出部とを備えた射出成形機において、
前記圧力検出部は、前記ナット体に固定される内環状部と、該内環状部の外周に配置される第１の変形部および該第１の変形部に設けられる第１の歪みゲージからなる低荷重検出部と、該低荷重検出部の外周に配置される第２の変形部および該第２の変形部に設けられる第２の歪みゲージからなる高荷重検出部と、該高荷重検出部の外周に配置され、前記前後進プレートに固定される外環状部とを具備することを特徴とする射出成形機。
請求項１に記載の射出成形機において、
前記第１の変形部は、所定量以上の荷重がかかると、それ以上の変形を阻止されることを特徴とする射出成形機。
請求項１および２の何れか１項に記載の前記低荷重検出部および前記高荷重検出部を含む前記圧力検出部と、
前記低荷重検出部による検出値をデジタル値に変換する第１の変換器と、
前記高荷重検出部による検出値をデジタル値に変換する第２の変換器と、
前記第１の変換器の出力および前記第２の変換器の出力をそれぞれ取り込んで検出圧力値に換算すると共に、予め定められた所定の圧力値までは前記第１の変換器の出力に基づく検出圧力値を測定値として用い、前記予め定められた所定の圧力値をオーバーすると前記第２の変換器の出力に基づく検出圧力値を測定値として用いる圧力検出処理手段とを具備し、
前記低荷重検出部の出力に基づく検出圧力値の分解能は、前記高荷重検出部の出力に基づく検出圧力値の分解能よりも、精度が高くなるように設定されることを特徴とする射出成形機。
請求項３に記載の射出成形機において、
前記圧力検出処理手段からの出力に基づいて樹脂圧力の実測値の表示を行う表示手段を有し、この表示手段に表示される樹脂圧力の実測値のプロット精度を、前記予め定められた所定の圧力値を境にして切り替えることを特徴とする射出成形機。
請求項３に記載の射出成形機において、
前記圧力検出処理手段からの出力に基づいて樹脂圧力のフィードバック制御を行う圧力制御部を有することを特徴とする射出成形機。
請求項３に記載の射出成形機において、
計量工程の背圧制御時には、前記第１の変換器の出力を用いた圧力制御を行い、
射出行程時の圧力制御時には、前記予め定められた所定の圧力値までは前記第１の変換器の出力を用いた圧力制御を行い、前記予め定められた所定の圧力値をオーバーすると前記第２の変換器の出力を用いた圧力制御を行う
ことを特徴とする射出成形機。