JP5680513B2

JP5680513B2 - 歪センサの取り付け構造及び歪測定装置

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Publication number: JP5680513B2
Application number: JP2011208156A
Authority: JP
Inventors: 修康渡邉
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-09-22
Filing date: 2011-09-22
Publication date: 2015-03-04
Anticipated expiration: 2031-09-22
Also published as: CN103017649A; EP2573535A1; CN107063596A; EP2573535B1; JP2013068552A

Description

本発明は、射出成形機の構成要素である歪計測対象部材に取り付けられる歪センサの取り付け構造及び歪測定装置に関する。

従来から、磁力により歪計測対象部材に吸着されて設けられる磁石を保持部材に結合すると共に、一端が歪センサ側に作用し他端が保持部材側に作用するスプリングを設け、磁石の吸着力により保持部材を歪計測対象部材側に引き付けることで、それに伴い圧縮するスプリングの反発力により歪センサを歪計測対象部材に押圧する歪センサの取り付け構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開2005-114403号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載の構造では、磁石の吸着力を間接的に使用し、最終的にはスプリングの反発力により、歪センサを歪計測対象部材に押圧するものであるので、構造が複雑で、部品点数が多くなるという問題がある。

そこで、本発明は、より簡易で部品点数の少ない態様で、歪センサを歪計測対象部材に押圧することができる歪センサの取り付け構造及び歪測定装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一局面によれば、射出成形機の構成要素である歪計測対象部材に取り付けられる歪センサの取り付け構造において、
前記歪計測対象部材に接触しない態様で前記歪計測対象部材に磁力により吸着されて設けられる磁石を備え、
前記歪センサは、前記歪計測対象部材の表面と前記磁石との間に挟まるように設けられることを特徴とする、歪センサの取り付け構造が提供される。

本発明によれば、より簡易で部品点数の少ない態様で、歪センサを歪計測対象部材に押圧することができる歪センサの取り付け構造及び歪測定装置が得られる。

本発明の実施の形態の射出成形機における型締装置の型閉じ時の状態を示す図である。本発明の実施の形態の射出成形機における型締装置の型開き時の状態を示す図である。荷重検出器５５の一例を示す斜視図である。荷重検出器５５の取り付け部分の断面図である。荷重検出器５５が取り付けられる射出装置１７の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。尚、本実施の形態において、型締装置については、型閉じを行う際の可動プラテンの移動方向を前方とし、型開きを行う際の可動プラテンの移動方向を後方とし、射出装置については、射出を行う際のスクリューの移動方向を前方とし、計量を行う際のスクリューの移動方向を後方として説明する。

図１は本発明の実施の形態の射出成形機における型締装置の型閉じ時の状態を示す図、図２は本発明の実施の形態の射出成形機における型締装置の型開き時の状態を示す図である。尚、図１及び図２において、ハッチングを付された部材は主要断面を示す。

図において、１０は型締装置、Ｆｒは射出成形機のフレーム（架台）、Ｇｄは、該フレームＦｒに対して可動なガイド、１１は、図示されないガイド上又はフレームＦｒ上に載置された固定プラテンであり、該固定プラテン１１と所定の間隔を置いて、かつ、固定プラテン１１と対向させてリヤプラテン１３が配設され、固定プラテン１１とリヤプラテン１３との間に４本のタイバー１４（図においては、４本のタイバー１４のうちの２本だけを示す。）が架設される。尚、リヤプラテン１３は、フレームＦｒに対して固定される。

タイバー１４の前端部（図において右端部）にはネジ部（図示せず）が形成され、該ネジ部にナットｎ１を螺合して締め付けることによって、タイバー１４の前端部が固定プラテン１１に固定される。タイバー１４の後端部はリヤプラテン１３に固定される。

そして、タイバー１４に沿って固定プラテン１１と対向させて可動プラテン１２が型開閉方向に進退自在に配設される。そのために、可動プラテン１２がガイドＧｄに固定され、可動プラテン１２におけるタイバー１４と対応する箇所にタイバー１４を貫通させるための図示されない又は切欠き部が形成される。尚、ガイドＧｄには、後述の吸着板２２も固定される。ガイドＧｄは、図示のように、吸着板２２と可動プラテン１２のそれぞれに対して別々に設けられてもよいし、吸着板２２と可動プラテン１２に対して共通の一体物により構成されてもよい。

また、固定プラテン１１には固定金型１５が、可動プラテン１２には可動金型１６がそれぞれ固定され、可動プラテン１２の進退に伴って固定金型１５と可動金型１６とが接離させられ、型閉じ、型締め及び型開きが行われる。尚、型締めが行われるのに伴って、固定金型１５と可動金型１６との間に図示されないキャビティ空間が形成され、射出装置１７の射出ノズル１８から射出された図示されない樹脂がキャビティ空間に充墳される。また、固定金型１５及び可動金型１６によって金型装置１９が構成される。

吸着板２２は、可動プラテン１２と平行にガイドＧｄに固定される。これにより、吸着板２２は、リヤプラテン１３より後方において進退自在となる。吸着板２２は、磁性材料で形成されてよい。例えば、吸着板２２は、強磁性体から成る薄板を積層することによって形成される電磁積層鋼板により構成されてもよい。或いは、吸着板２２は、鋳造により形成されてもよい。

リニアモータ２８は、可動プラテン１２を進退させるため、ガイドＧｄに設けられる。リニアモータ２８は、固定子２９、及び可動子３１を備え、固定子２９は、フレームＦｒ上において、ガイドＧｄと平行に、かつ、可動プラテン１２の移動範囲に対応させて形成され、可動子３１は、可動プラテン１２の下端において、固定子２９と対向させて、かつ、所定の範囲にわたって形成される。

可動子３１は、コア３４及びコイル３５を備える。そして、コア３４は、固定子２９に向けて突出させて、所定のピッチで形成された複数の磁極歯３３を備え、コイル３５は、各磁極歯３３に巻装される。尚、磁極歯３３は可動プラテン１２の移動方向に対して直角の方向に、互いに平行に形成される。また、固定子２９は、図示されないコア、及び該コア上に延在させて形成された図示されない永久磁石を備える。該永久磁石は、Ｎ極及びＳ極の各磁極を交互に着磁させることによって形成される。コイル３５に所定の電流を供給することによってリニアモータ２８を駆動すると、可動子３１が進退させられ、それに伴って、ガイドＧｄにより可動プラテン１２が進退させられ、型閉じ及び型開きを行うことができる。

尚、本実施の形態においては、固定子２９に永久磁石を、可動子３１にコイル３５を配設するようになっているが、固定子にコイルを、可動子に永久磁石を配設することもできる。その場合、リニアモータ２８が駆動されるのに伴って、コイルが移動しないので、コイルに電力を供給するための配線を容易に行うことができる。

尚、ガイドＧｄに可動プラテン１２と吸着板２２を固定する構成に限られず、可動プラテン１２又は吸着板２２にリニアモータ２８の可動子３１を設ける構成としてもよい。また、型開閉機構としては、リニアモータ２８に限定されず、油圧式や電動式等であってもよい。

可動プラテン１２が前進させられて可動金型１６が固定金型１５に当接すると、型閉じが行われ、続いて、型締めが行われる。リヤプラテン１３と吸着板２２との間に、型締めを行うための電磁石ユニット３７が配設される。また、リヤプラテン１３及び吸着板２２を貫通して延び、かつ、可動プラテン１２と吸着板２２とを連結するセンターロッド３９が進退自在に配設される。該センターロッド３９は、型閉じ時及び型開き時に、可動プラテン１２の進退に連動させて吸着板２２を進退させ、型締め時に、電磁石ユニット３７によって発生させられた吸着力を可動プラテン１２に伝達する。

尚、固定プラテン１１、可動プラテン１２、リヤプラテン１３、吸着板２２、リニアモータ２８、電磁石ユニット３７、センターロッド３９等によって型締装置１０が構成される。

電磁石ユニット３７は、リヤプラテン１３側に形成された電磁石４９、及び吸着板２２側に形成された吸着部５１からなる。また、リヤプラテン１３の後端面の所定の部分、本実施の形態においては、センターロッド３９まわりに溝４５が形成され、溝４５よりも内側にコア４６、及び溝４５よりも外側にヨーク４７が形成される。そして、溝４５内でコア４６まわりにコイル４８が巻装される。尚、コア４６及びヨーク４７は、鋳物の一体構造で構成されるが、強磁性体から成る薄板を積層することによって形成され、電磁積層鋼板を構成してもよい。

尚、本実施の形態において、リヤプラテン１３とは別に電磁石４９が、吸着板２２とは別に吸着部５１が形成されもよいし、リヤプラテン１３の一部として電磁石を、吸着板２２の一部として吸着部を形成してもよい。また、電磁石と吸着部の配置は、逆であってもよい。例えば、吸着板２２側に電磁石４９を設け、リヤプラテン１３側に吸着部を設けてもよい。

電磁石ユニット３７において、コイル４８に電流を供給すると、電磁石４９が駆動され、吸着部５１を吸着し、型締力を発生させることができる。

センターロッド３９は、後端部において吸着板２２と連結させて、前端部において可動プラテン１２と連結させて配設される。したがって、センターロッド３９は、型閉じ時に可動プラテン１２と共に前進させられて吸着板２２を前進させ、型開き時に可動プラテン１２と共に後退させられて吸着板２２を後退させる。そのために、リヤプラテン１３の中央部分に、センターロッド３９を貫通させるための穴４１が形成される。

型締装置１０のリニアモータ２８及び電磁石４９の駆動は、制御部６０によって制御される。制御部６０は、ＣＰＵ及びメモリ等を備え、ＣＰＵによって演算された結果に応じて、リニアモータ２８のコイル３５や電磁石４９のコイル４８に電流を供給するための回路も備える。制御部６０には、また、荷重検出器５５が接続される。荷重検出器５５は、型締装置１０において、少なくとも１本のタイバー１４の所定の位置（固定プラテン１１とリヤプラテン１３との間における所定の位置）に設置され、当該タイバー１４にかかる荷重を検出する。図中では、上下二本のタイバー１４に荷重検出器５５が設置された例が示されている。荷重検出器５５は、例えば、タイバー１４の伸び量を検出するセンサによって構成される。荷重検出器５５によって検出された荷重（歪）は、制御部６０に送られる。制御部６０は、荷重検出器５５の出力に基づいて、型締力を検出する。尚、制御部６０は、図２においては便宜上省略されている。

尚、図示の例では、吸着板２２の後方側には、型厚調整機構４４が設けられる。型厚調整機構４４は、金型装置１９の厚さに対応させて、可動プラテン１２と吸着板２２との相対的な位置（即ちこれらの間の距離）を調整する機構である。型厚調整機構４４の構成自体は任意であってよい。例えば、型厚調整機構４４は、図示しない型厚調整用モータにより吸着板２２に対するセンターロッド３９の位置を可変する。これにより、吸着板２２に対するセンターロッド３９の位置が調整され、固定プラテン１１に対する可動プラテン１２の位置が調整される。すなわち、可動プラテン１２と吸着板２２との相対的な位置を変えることによって、型厚の調整が行われる。

次に、型締装置１０の動作について説明する。

制御部６０の型開閉処理部６１によって型閉じ工程が制御される。図２の状態（型開き時の状態）において、型開閉処理部６１は、コイル３５に電流を供給する。続いて、リニアモータ２８が駆動され、可動プラテン１２が前進させられ、図１に示されるように、可動金型１６が固定金型１５に当接させられる。このとき、リヤプラテン１３と吸着板２２との間、すなわち、電磁石４９と吸着部５１との間には、ギャップδが形成される。尚、型閉じに必要とされる力は、型締力と比較されて十分に小さくされる。

続いて、制御部６０の型締処理部６２は、型締工程を制御する。型締処理部６２は、コイル４８に電流を供給し、吸着部５１を電磁石４９の吸着力によって吸着する。それに伴って、吸着板２２及びセンターロッド３９を介して型締力が可動プラテン１２に伝達され、型締めが行われる。型締め開始時等、型締力を変化させる際に、型締処理部６２は、当該変化によって得るべき目標となる型締力、すなわち、定常状態で目標とする型締力を発生させるために必要な定常的な電流の値をコイル４８に供給するように制御している。

尚、型締力は荷重検出器５５によって検出される。検出された型締力は制御部６０に送られ、制御部６０において、型締力が設定値になるようにコイル４８に供給される電流が調整され、フィードバック制御が行われる。この間、射出装置１７において溶融させられた樹脂が射出ノズル１８から射出され、金型装置１９のキャビティ空間に充墳される。

キャビティ空間内の樹脂が冷却されて固化すると、型開閉処理部６１は、型開き工程を制御する。型締処理部６２は、図１の状態において、コイル４８への電流の供給を停止する。それに伴って、リニアモータ２８が駆動され、可動プラテン１２が後退させられ、図２に示されるように、可動金型１６が後退限位置に置かれ、型開きが行われる。

ここで、図３以降を参照して、本発明の特徴的な構成について説明する。

図３は、荷重検出器５５の一例を示す斜視図である。図４は、荷重検出器５５の取り付け部分の断面図である。尚、荷重検出器５５は、上述の如く、タイバー１４に設けられる。従って、本例では、タイバー１４が「歪計測対象部材」に対応する。図示の例では、荷重検出器５５は、タイバー１４まわりの対角位置にそれぞれ設けられる。

荷重検出器５５は、歪センサ５５３を備える。歪センサ５５３は、歪計測対象部材（本例ではタイバー１４）の歪を計測するセンサであり、例えば、歪ゲージ、半導体ゲージ、線ゲージ等であってよい。

図示の例では、歪センサ５５３は、板状の金属プレート５５２上にゴム等の弾性部材を介して接着等により保持される。尚、金属プレート５５２は、アルミ、プラスティック等のような磁石が付かない材質で構成された板状部材で代替されてもよい。金属プレート５５２には、その他、調整抵抗等が実装されてもよいが、これらは省略されてもよい。また、歪センサ５５３には、制御部６０に接続される信号線５６２（図３参照）が接続される。信号線５６２は、シールド線であってもよいが、シールド線でない簡易な構成であってもよい。

荷重検出器５５は、タイバー１４に磁力により吸着されて設けられる磁石（永久磁石）５５４を備える。磁石５５４は、その吸着力により、タイバー１４の表面に歪センサ５５３を押圧するように機能する。即ち、図４にて矢印Ｆで示すように、磁石５５４とタイバー１４の間には、磁石５５４がタイバー１４に引き付けられる方向に吸着力Ｆが発生する。この吸着力Ｆを利用して、タイバー１４の表面に歪センサ５５３が押圧される。これにより、タイバー１４の歪の計測に必要なタイバー１４の表面と歪センサ５５３の間の押圧力を実現することができる。尚、必要な吸着力Ｆを確保するために、磁石５５４は、磁性体からなるヨーク５５６を備えてもよい。ヨーク５５６は、磁石５５４と一体的に結合される。

より具体的には、歪センサ５５３は、タイバー１４の表面と磁石５５４との間に挟まるように設けられる。磁石５５４は、タイバー１４の径方向外側から金属プレート５５２上に重ねられる。これにより、歪センサ５５３に実質的に直接的に吸着力Ｆを作用させることができる。従って、従来技術で使用されていたスプリングを廃止することが可能であり、簡易で部品点数の少ない構成を実現することができる。

磁石５５４は、好ましくは、金属プレート５５２と実質的に同一の外形を有する。これにより、後述のブラケット５５８の縦壁部５５８ａにより磁石５５４及び金属プレート５５２の双方の位置決めを同時に実現することができる。

荷重検出器５５は、好ましくは、ブラケット５５８によりタイバー１４に取り付けられる。ブラケット５５８は、図４に示すように、タイバー１４の表面に沿って、タイバー１４のまわりを囲繞するリング状の部材である。ブラケット５５８は、可撓性を有してもよい。ブラケット５５８は、端部同士をボルト５６０及びナット５６２で締結することで、タイバー１４まわりに取り付けられてもよい。ブラケット５５８は、好ましくは、金属プレート５５２の外形に対応した穴５５８ｂ（より正確には、金属プレート５５２の外形よりも僅かに大きい穴５５８ｂ）と、穴５５８ｂまわりに形成され、タイバー１４の表面から離れる方向に延在する縦壁部５５８ａとを備える。縦壁部５５８ａは、好ましくは、ブラケット５５８と一体に形成される。例えば、縦壁部５５８ａは、ブラケット５５８の曲げ加工により形成されてもよい。

縦壁部５５８ａは、穴５５８ｂまわりの全周に亘って設けられてもよいし、図示の例のように、穴５５８ｂまわりの複数の所定位置に離散的に設けられてもよい。図示の例では、縦壁部５５８ａは、信号線５６２を取り出すための間隔を有する態様で、信号線５６２の取り出し側に２つ設けられ、その他の３方の側では、１つずつ設けられる。但し、縦壁部５５８ａの位置や数については任意である。但し、縦壁部５５８ａの位置や数は、好ましくは、ブラケット５５８と一体に形成でき、且つ、信号線５６２を取り出すため間隔が形成されるように、決定される。

穴５５８ｂまわりの各縦壁部５５８ａは、図３及び図４に示すように、協動して、金属プレート５５２及び磁石５５４を位置決めする機能を果たす。

組み付け時、先ず、タイバー１４の表面に対してブラケット５５８が取り付けられる。次いで、ブラケット５５８の各縦壁部５５８ａで囲まれた空間内に金属プレート５５２を挿入する。このとき、金属プレート５５２の外形は、穴５５８ｂよりも僅かに小さいので、金属プレート５５２は、タイバー１４の表面に対して、タイバー１４の径方向に移動可能である。次いで、磁石５５４とヨーク５５６の一体物が取り付けられる。このとき、磁石５５４がブラケット５５８の各縦壁部５５８ａで囲まれた空間内に入るように取り付けられる。磁石５５４は、金属プレート５５２上に載置された状態で、タイバー１４に吸着されるので、磁石５５４とヨーク５５６の一体物を保持等する追加の部材は不要である。また、磁石５５４は、タイバー１４に吸着されるので、金属プレート５５２は、タイバー１４の表面に対して、タイバー１４の径方向に移動不能となる。また、磁石５５４がタイバー１４に引き付けられる方向に吸着力により、タイバー１４の歪の計測に必要なタイバー１４の表面と歪センサ５５３の間の押圧力が実現される。このようにして、簡素な組み付け工程で、荷重検出器５５をタイバー１４に組み付けることができる。尚、磁石５５４とヨーク５５６及び金属プレート５５２（及びそこに保持される歪センサ５５３）は組み付け前に一体化され、一体化された状態でブラケット５５８の各縦壁部５５８ａで囲まれた空間内に装着されてもよい。

尚、以上説明した実施例では、歪計測対象部材はタイバー１４であったが、歪計測対象部材は、任意であるし、測定する歪に基づいて検出される荷重の種類についても任意である。例えば、歪計測対象部材は、センターロッド３９であってもよい。また、歪計測対象部材の断面は、円形である必要はなく、矩形や多角形等であってもよい。また、歪計測対象部材は、射出成形機における型締装置以外の装置における部材であってもよい。例えば、図５に示すように、荷重検出器５５は、射出装置１７のフレーム１１４ａに、同様の態様で取り付けられてもよい。

図５に示す射出装置１７について概説すると、射出装置１７は、射出用のサーボモータ１１１を備える。射出用のサーボモータ１１１の回転はボールネジ１１２に伝えられる。ボールネジ１１２の回転により前後進するナット１１３はプレッシャプレート１１４に固定されている。プレッシャプレート１１４は、ベースフレーム（図示せず）に固定されたガイドバー１１５、１１６に沿って移動可能である。プレッシャプレート１１４の前後進運動は、ベアリング１１７、射出軸１１９を介してスクリュー１２０に伝えられる。スクリュー１２０は、加熱シリンダ１２１内に回転可能に、しかも軸方向に移動可能に配置されている。加熱シリンダ１２１におけるスクリュー１２０の後部には、樹脂供給用のホッパ１２２が設けられている。射出軸１１９には、ベルトやプーリ等の連結部材１２３を介してスクリュー回転用のサーボモータ１２４の回転運動が伝達される。すなわち、スクリュー回転用のサーボモータ１２４により射出軸１１９が回転駆動されることにより、スクリュー１２０が回転する。可塑化／計量工程においては、加熱シリンダ１２１の中をスクリュー１２０が回転しながら後退することにより、スクリュー１２０の前部、すなわち加熱シリンダ１２１の射出ノズル１８側に溶融樹脂が貯えられる。射出工程においては、スクリュー１２０の前方に貯えられた溶融樹脂を金型内に充填し、加圧することにより成形が行われる。この時、樹脂を押す力が荷重検出器５５により反力として検出される。つまり、スクリュー前部における樹脂圧力が検出される。検出された圧力は、制御部６０に入力される。また、保圧工程では、金型内に充填した樹脂が所定の圧力に保たれる。

尚、図５に示す例では、プレッシャプレート１１４のフレーム１１４ａに荷重検出器５５が取り付けられているが、同様の軸方向の力が掛かる部位であれば、他の部位に荷重検出器５５が取り付けられてもよい。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述では、特定の構成の型締装置１０を例示しているが、型締装置１０は、電磁石を利用して型締めを行う任意の構成であってよい。更に、型締装置１０は、電磁石を利用して型締めを行うもの以外であってもよく、例えばトグル式の構成であってもよいし、電動式とトグル式の複合型であってもよい。これらの場合も、荷重検出器５５が上述と同様の態様でタイバー等に設けることができる。

Ｆｒフレーム
Ｇｄガイド
１０型締装置
１１固定プラテン
１２可動プラテン
１３リヤプラテン
１４タイバー
１５固定金型
１６可動金型
１７射出装置
１８射出ノズル
１９金型装置
２２吸着板
２８リニアモータ
２９固定子
３１可動子
３３磁極歯
３４コア
３５コイル
３７電磁石ユニット
３９センターロッド
４１穴
４４型厚調整機構
４５溝
４６コア
４７ヨーク
４８コイル
４９電磁石
５１吸着部
５５荷重検出器
６０制御部
６１型開閉処理部
６２型締処理部
１１１サーボモータ
１１２ボールネジ
１１３ナット
１１４プレッシャプレート
１１４フレーム
１１５，１１６ガイドバー
１１７ベアリング
１１９射出軸
１２０スクリュ
１２１加熱シリンダ
１２２ホッパ
１２３連結部材
１２４サーボモータ
５５２金属プレート
５５３歪センサ
５５４磁石
５５６ヨーク
５５８ブラケット
５５８ａ縦壁部
５５８ｂ穴
５６０ボルト
５６１ナット
５６２信号線

Claims

射出成形機の構成要素である歪計測対象部材に取り付けられる歪センサの取り付け構造において、
前記歪計測対象部材に接触しない態様で前記歪計測対象部材に磁力により吸着されて設けられる磁石を備え、
前記歪センサは、前記歪計測対象部材の表面と前記磁石との間に挟まるように設けられることを特徴とする、歪センサの取り付け構造。
前記歪センサを保持するプレートを更に備え、
前記磁石は、前記プレート上に載置される、請求項１に記載の歪センサの取り付け構造。
前記プレートは、前記磁石の外形に対応した外形を有する、請求項２に記載の歪センサの取り付け構造。
前記歪計測対象部材の表面を周方向に囲繞するブラケットを更に備え、
前記ブラケットは、前記プレートの外形に対応した穴と、前記穴まわりに形成され、前記歪計測対象部材の表面から離れる方向に延在する縦壁部とを備える、請求項３に記載の歪センサの取り付け構造。
前記プレートは、磁性体である、請求項２〜４のうちのいずれか１項に記載の歪センサの取り付け構造。
前記プレートは、非磁性体である、請求項２〜４のうちのいずれか１項に記載の歪センサの取り付け構造。
歪センサと磁石とを備える歪測定装置であって、
前記磁石は、射出成形機の構成要素である歪計測対象部材に、前記歪計測対象部材に接触しない態様で磁力により吸着されて設けられ、
前記歪センサは、前記歪計測対象部材の表面と前記磁石との間に挟まるように設けられることを特徴とする、歪測定装置。