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技術 射出成形機及び射出成形機の制御方法

出願人 住友重機械工業株式会社
発明者 丸尾大輔吉田直弘田中元基早川真博
出願日 2006年8月30日 (13年6ヶ月経過) 出願番号 2006-234146
公開日 2008年3月13日 (12年0ヶ月経過) 公開番号 2008-055714
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の射出成形
主要キーワード 割りフランジ 各抵抗線 回転摺動部材 負荷プレート 歪み検出器 規準電圧 回転運動成分 部担体
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図面 (11)

課題

圧力検出器を備えた射出成形機において、周辺部品周辺環境温度上昇に起因して当該圧力検出器の温度が変動する場合であっても、当該圧力検出器の出力を精度良く把握することができる射出成形機及び当該射出成形機の制御方法を提供する。

解決手段

圧力検出器35、48、87を備えた射出成形機1は、設定圧力値と、前記圧力検出器35、48、87の温度と、前記圧力検出器の出力値と、の相関関係を記憶する記憶部と、前記圧力検出器35、48、87の温度を検出する温度検出部114と、を備え、前記温度検出部114により検出された温度に基づき、前記記憶部に記憶された前記相関関係を用いて、前記圧力検出器35、48、87の出力値を補正して補正圧力値を算出することを特徴とする。

概要

背景

射出装置金型装置、及び型締装置を備えた射出成形機において、樹脂は射出装置の加熱シリンダ内において加熱され、溶融させられる。溶融樹脂高圧射出され、金型装置のキャビティ充填される。金型装置のキャビティ内において樹脂は冷却され、固化されて成形品となる。

金型装置は固定金型及び可動金型からなる。型締装置によって可動金型を固定金型に対してタイバーに沿って進退させることにより、型閉型締及び型開が行われる。

金型装置の型締が完了して射出装置が前進させられると、加熱シリンダノズル固定プラテンに形成されたノズル通過孔を通って、固定金型の背面に設けられたスプルーブッシュ押し付けられる。

続いて、射出装置で溶融された樹脂は、加熱シリンダ内のスクリュにより加圧され、ノズルから射出される。射出された溶融樹脂は、スプルーブッシュ及びスプルーを通って固定金型と可動金型との間に形成されたキャビティ内に充填される。

射出装置のスクリュ駆動機構には、スクリュに加えられた溶融樹脂の圧力(溶融樹脂の反力)を検出するための圧力検出器として、ロードセルが設けられている。

更に、型締装置のタイバーには、可動金型と固定金型の型締力計測するための圧力検出器として、型締力センサが設けられている。また、金型装置に実際に印加されている型締力を検出する圧力検出器として、可動金型が取り付けられた可動金型取付板可動プラテンとの間に、型締力検出用ロードセルが設けられる場合もある。

更に、型締装置の可動プラテンには、型開き後に成形品を金型から離型すべく、エジェクター装置が設けられ、エジェクター駆動部により発生するエジェクト力を計測するための圧力検出器が設けられている。

上述の圧力検出器として、歪みゲージブリッジ回路電圧を圧力に換算するロードセルが一般的に用いられる。具体的には、ロードセル本体に貼り付けられたブリッジ回路を構成する歪みゲージの抵抗変化に因る当該ブリッジ回路の電位差(出力電圧の変化)から、作用している荷重(圧力)が測定される。

なお、複数位置に設けられた歪みゲージでブリッジ回路を構成し、該ブリッジ回路の出力を用いて、歪みゲージに作用する複数の作用力の内から所定の作用力を測定するようにしたロードセル装置であって、複数位置に設けられた歪みゲージの温度を検出する温度センサと、温度センサの検出温度差に基づいて、前記ブリッジ回路の出力を補償する温度差算出器補正電圧算出器、出力電圧補正器とを備えたロードセル装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−325094号公報

概要

圧力検出器を備えた射出成形機において、周辺部品周辺環境温度上昇に起因して当該圧力検出器の温度が変動する場合であっても、当該圧力検出器の出力を精度良く把握することができる射出成形機及び当該射出成形機の制御方法を提供する。圧力検出器35、48、87を備えた射出成形機1は、設定圧力値と、前記圧力検出器35、48、87の温度と、前記圧力検出器の出力値と、の相関関係を記憶する記憶部と、前記圧力検出器35、48、87の温度を検出する温度検出部114と、を備え、前記温度検出部114により検出された温度に基づき、前記記憶部に記憶された前記相関関係を用いて、前記圧力検出器35、48、87の出力値を補正して補正圧力値を算出することを特徴とする。

目的

そこで、本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、圧力検出器を備えた射出成形機において、周辺部品や周辺環境の温度上昇に起因して当該圧力検出器の温度が変動する場合であっても、当該圧力検出器の出力を精度良く把握することができる射出成形機及び当該射出成形機の制御方法を提供することを、本発明の目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

圧力検出器を備えた射出成形機であって、設定圧力値と、前記圧力検出器の温度と、前記圧力検出器の出力値と、の相関関係を記憶する記憶部と、前記圧力検出器の温度を検出する温度検出部と、を備え、前記温度検出部により検出された温度に基づき、前記記憶部に記憶された前記相関関係を用いて、前記圧力検出器の出力値を補正して補正圧力値を算出することを特徴とする射出成形機。

請求項2

請求項1記載の射出成形機であって、前記記憶部には、前記圧力検出器の温度毎に、前記設定圧力値と、前記圧力検出器による出力を補正すべき値とのマトリクスが記憶されていることを特徴とする射出成形機。

請求項3

請求項1又は2記載の射出成形機であって、前記補正圧力値が、所定の閾値以内であれば、当該補正圧力値を示す信号が制御装置に送信されることを特徴とする射出成形機。

請求項4

請求項3記載の射出成形機であって、前記補正圧力値が、前記閾値を超えている場合は、当該射出成形機の異常を示す異常検出信号が前記制御装置に送信されることを特徴とする射出成形機。

請求項5

請求項3又は4記載の射出成形機であって、前記圧力検出器の出力値が、所定の閾値を超えている場合は、前記圧力検出器の異常を示す異常検出信号が前記制御装置に送信されることを特徴とする射出成形機。

請求項6

請求項1記載の射出成形機であって、前記温度検出部は、前記圧力検出器の内部に設けられていることを特徴とする射出成形機。

請求項7

射出成形機の制御方法であって、前記圧力検出器の温度を検出する工程と、設定圧力値と、前記圧力検出器の温度と、前記圧力検出器の出力値と、の相関関係を用いて、検出された温度に基づき、前記圧力検出器の出力値を補正して補正圧力値を算出する工程と、を有することを特徴とする制御方法。

請求項8

請求項7記載の制御方法であって、前記相関関係は、前記圧力検出器の温度毎に、前記設定圧力値と、前記圧力検出器による出力値を補正すべき値とがマトリクス状に定められているものであることを特徴とする制御方法。

技術分野

0001

本発明は、射出成形機及び射出成形機の制御方法に関し、より具体的には、ロードセル型締力センサ等の圧力検出器を備えた射出成形機及び射出成形機に設けられたロードセル、型締力センサ等の圧力検出器の温度補償方法に関する。

背景技術

0002

射出装置金型装置、及び型締装置を備えた射出成形機において、樹脂は射出装置の加熱シリンダ内において加熱され、溶融させられる。溶融樹脂高圧射出され、金型装置のキャビティ充填される。金型装置のキャビティ内において樹脂は冷却され、固化されて成形品となる。

0003

金型装置は固定金型及び可動金型からなる。型締装置によって可動金型を固定金型に対してタイバーに沿って進退させることにより、型閉型締及び型開が行われる。

0004

金型装置の型締が完了して射出装置が前進させられると、加熱シリンダノズル固定プラテンに形成されたノズル通過孔を通って、固定金型の背面に設けられたスプルーブッシュ押し付けられる。

0005

続いて、射出装置で溶融された樹脂は、加熱シリンダ内のスクリュにより加圧され、ノズルから射出される。射出された溶融樹脂は、スプルーブッシュ及びスプルーを通って固定金型と可動金型との間に形成されたキャビティ内に充填される。

0006

射出装置のスクリュ駆動機構には、スクリュに加えられた溶融樹脂の圧力(溶融樹脂の反力)を検出するための圧力検出器として、ロードセルが設けられている。

0007

更に、型締装置のタイバーには、可動金型と固定金型の型締力計測するための圧力検出器として、型締力センサが設けられている。また、金型装置に実際に印加されている型締力を検出する圧力検出器として、可動金型が取り付けられた可動金型取付板可動プラテンとの間に、型締力検出用ロードセルが設けられる場合もある。

0008

更に、型締装置の可動プラテンには、型開き後に成形品を金型から離型すべく、エジェクター装置が設けられ、エジェクター駆動部により発生するエジェクト力を計測するための圧力検出器が設けられている。

0009

上述の圧力検出器として、歪みゲージブリッジ回路電圧を圧力に換算するロードセルが一般的に用いられる。具体的には、ロードセル本体に貼り付けられたブリッジ回路を構成する歪みゲージの抵抗変化に因る当該ブリッジ回路の電位差(出力電圧の変化)から、作用している荷重(圧力)が測定される。

0010

なお、複数位置に設けられた歪みゲージでブリッジ回路を構成し、該ブリッジ回路の出力を用いて、歪みゲージに作用する複数の作用力の内から所定の作用力を測定するようにしたロードセル装置であって、複数位置に設けられた歪みゲージの温度を検出する温度センサと、温度センサの検出温度差に基づいて、前記ブリッジ回路の出力を補償する温度差算出器補正電圧算出器、出力電圧補正器とを備えたロードセル装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−325094号公報

発明が解決しようとする課題

0011

しかしながら、周辺部品周辺環境温度上昇に起因して、上述の圧力検出器の出力が変動して正確な出力が得られなくなるおそれがある。

0012

例えば、スクリュに加えられた溶融樹脂の圧力を検出するための圧力検出器は、射出装置のスクリュ駆動機構に設けられた射出モータ熱源となり、圧力検出器の温度が上昇してしまう。その結果、保圧・計量工程等において、スクリュに加えられた溶融樹脂の圧力の検出には高精度が要求されるにも拘わらず、このような温度上昇が発生してしまうと、検出誤差が生じて、正確な圧力検出器の出力を精度良く把握することが困難となることがある。

0013

また、この問題に対応するために、例えば、圧力検出器の出力側に歪みゲージの抵抗を設けて、圧力検出器の温度上昇に因り増加する抵抗値選定し、温度上昇に基づく圧力検出器の出力の変動の影響を抑えるように補正をする方法も考えられる。しかしながら、かかる方法では、抵抗の個体差が発生し、厳密な補正を行うことは困難である。

0014

そこで、本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、圧力検出器を備えた射出成形機において、周辺部品や周辺環境の温度上昇に起因して当該圧力検出器の温度が変動する場合であっても、当該圧力検出器の出力を精度良く把握することができる射出成形機及び当該射出成形機の制御方法を提供することを、本発明の目的とする。

課題を解決するための手段

0015

本発明の一観点によれば、圧力検出器を備えた射出成形機であって、設定圧力値と、前記圧力検出器の温度と、前記圧力検出器の出力値と、の相関関係を記憶する記憶部と、前記圧力検出器の温度を検出する温度検出部と、を備え、前記温度検出部により検出された温度に基づき、前記記憶部に記憶された前記相関関係を用いて、前記圧力検出器の出力値を補正して補正圧力値を算出することを特徴とする射出成形機が提供される。

0016

前記記憶部には、前記圧力検出器の温度毎に、前記設定圧力値と、前記圧力検出器による出力を補正すべき値とのマトリクスが記憶されていてもよい。前記補正圧力値が、所定の閾値以内であれば、当該補正圧力値を示す信号が制御装置に送信されることとしてもよい。前記補正圧力値が、前記閾値を超えている場合は、当該射出成形機の異常を示す異常検出信号が前記制御装置に送信されることとしてもよい。前記圧力検出器の出力値が、所定の閾値を超えている場合は、前記圧力検出器の異常を示す異常検出信号が前記制御装置に送信されることとしてもよい。

0017

また、前記温度検出部は、前記圧力検出器の内部に設けられていることとしてもよい。前記温度検出部は、射出モータに設けてもよい。前記温度検出部は、エジェクターモータに設けてもよい。前記圧力検出器は、型締装置のタイバーに設けられた型締力センサであって、前記温度検出部は、前記型締装置のボールねじ軸に設けてもよい。前記温度検出部は、複数設けてもよい。

0018

本発明の別の観点によれば、射出成形機に設けられた圧力検出器の温度補償方法であって、前記圧力検出器の温度を検出する工程と、設定圧力値と、前記圧力検出器の温度と、前記圧力検出器の出力値と、の相関関係を用いて、検出された温度に基づき、前記圧力検出器の出力値を補正して補正圧力値を算出する工程と、を有することを特徴とする温度補償方法が提供される。

0019

前記相関関係は、前記圧力検出器の温度毎に、前記設定圧力値と、前記圧力検出器による出力値を補正すべき値とがマトリクス状に定められているものとしてもよい。前記補正圧力値が、所定の閾値以内であれば、当該補正圧力値を示す信号が制御装置に送信されることとしてもよい。前記補正圧力値が、前記閾値を超えている場合は、当該射出成形機の異常を示す異常検出信号が前記制御装置に送信されることとしてもよい。前記圧力検出器の出力値が、所定の閾値を超えている場合は、前記圧力検出器の異常を示す異常検出信号が前記制御装置に送信されることとしてもよい。

発明の効果

0020

本発明によれば、圧力検出器を備えた射出成形機において、周辺部品や周辺環境の温度上昇に起因して当該圧力検出器の温度が変動する場合であっても、当該圧力検出器の出力を精度良く把握することができる射出成形機及び当該射出成形機の制御方法を提供することができる。

発明を実施するための最良の形態

0021

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

0022

まず、図1を参照して、本発明が適用される射出成形機の概要を説明する。

0023

ここで、図1は本発明が適用される射出成形機の一例としてのスクリュ式電動射出成形機概略構成を示す図である。

0024

図1に示す電動射出成形機1は、フレーム10と、フレーム10上に配置された射出装置20及び型締装置50等から構成される。

0025

射出装置20は、加熱シリンダ21を備え、加熱シリンダ21にはホッパ22が設けられる。加熱シリンダ21の外周には、加熱シリンダ21を加熱するためのヒータ21aが設けられている。加熱シリンダ21内にはスクリュ23が進退自在かつ回転自在に設けられる。スクリュ23の後端可動支持部24によって回転自在に支持される。

0026

可動支持部24にはサーボモータ等の計量モータ25が駆動部として取り付けられる。計量モータ25の回転は出力軸31に取り付けられたタイミングベルト26を介して被駆動部のスクリュ23に伝達される。

0027

出力軸31の後端には回転検出器32が接続されている。回転検出器32は、計量モータ25の回転数又は回転量を検出することで、スクリュ23の回転速度を検出する。

0028

射出装置20は、スクリュ23に平行なボールねじ軸27を有する。ボールねじ軸27はボールねじナット90と螺合し、回転運動直線運動へ変換する運動方向変換機構を構成する。

0029

駆動部である射出モータ29を駆動し、タイミングベルト28を介してボールねじ軸27を回転させると、ボールねじナット90に固定された可動支持部24及びサポート30は前後進する。その結果、被駆動部であるスクリュ23を前後移動させることができる。

0030

射出モータ29の出力軸33の後端に接続された位置検出器34は、射出モータ29の回転数又は回転量を検出することで、スクリュ23の駆動状態を示すスクリュ23の位置を検出する。

0031

また、可動支持部24とサポート30との間には荷重検出器が配置されている。この場合、荷重検出器はスクリュ23に加えられた溶融樹脂の圧力(反力)を検出するための圧力検出装置としての樹脂圧検出用ロードセル35が備えられている。

0032

射出装置20は、射出装置20を駆動してノズルタッチ圧を印加する駆動機構として可塑化移動装置40を備えている。可塑化移動装置40は、可塑化移動駆動部91と射出装置ガイド部92とから構成されている。射出装置ガイド部92は、射出装置20を構成する可動支持部24、サポート30及び前部フランジ93と係合している。

0033

従って、加熱シリンダ21を含む射出装置20は、可塑化移動駆動部91が駆動すると共に射出装置ガイド部92に沿って、射出成形機のフレーム10上で水平に移動することができる。上述の可塑化移動装置40を駆動することにより、所定のタイミングで射出装置20を前進させて加熱シリンダ21のノズルを固定金型53に当接させ、ノズルタッチを行う。

0034

このとき、射出モータ29によって与えられた全軸力の反力が樹脂圧検出用ロードセル35によって検出される。この場合、射出装置の機構単体の特性を、接触部5と可動支持部24とが接触することにより把握することができる。また、必ずしも接触部5は前部フランジ93の後端に設ける必要はなく、加熱シリンダ21の後端を接触部5としてもよい。

0035

また、別の規制手段の形態として、加熱シリンダ21の先端を塞ぐことにより、スクリュ23の前進を制限し、規制手段として機能する負荷プレート11を備えた状態で反力を検出するようにしてもよい。加熱シリンダ21内に樹脂が満たされた状態で、スクリュ21の前進が規制される。

0036

従って、射出モータ29によって加熱シリンダ21内の樹脂に与えられた樹脂圧、即ち、全軸力の反力が上述の圧力検出器である樹脂圧検出用ロードセル35によって検出される。

0037

この場合、射出装置20の機構部担体の特性のみならず、スクリュ23の破損等、スクリュ23や加熱シリンダ21等の可塑化部の影響を含めて射出装置20全体の特性を把握することができる。更に、接触部5で検出された機構部担体の特性と、負荷プレート11によって検出された射出装置20全体の特性と、を用いることにより、可塑化部担体の特性を算出することができる。

0038

計量モータ25と、回転検出器32と、射出モータ29と、位置検出器34、樹脂圧検出用ロードセル35とは、制御装置45に接続されている。回転検出器32と、位置検出器34、及びロードセル35から出力される検出信号は、制御装置45に送られる。制御装置45は、検出信号に基づいて計量モータ25及び射出モータ29の動作を制御する。

0039

なお、制御装置45は単独で設けられてもよいし、射出成形機全体の制御を司る制御部の一部として設けられてもよい。

0040

型締装置50は、フレーム10に固定された固定金型支持装置としての固定プラテン54と、固定プラテン54との間に所定の距離を置いてフレーム10に対して移動可能に配設されたベースプレートとしてのトグルサポート56とを具備する。トグルサポート56はトグル式型締装置支持装置として機能する。

0041

固定プラテン54とトグルサポート56との間には、複数(例えば、四本)のガイド手段としてのタイバー55が延在している。

0042

可動プラテン52は、固定プラテン54に対向して配設され、タイバー55に沿って進退(図における左右方向に移動)可能に配設された可動金型支持装置として機能し、トグル機構57の作動により、可動プラテン52はタイバー55に沿って移動し、型閉じ、型締め及び型開きが行なわれる。

0043

金型装置70は、固定金型53と可動金型51とから成る。

0044

固定金型53は、固定プラテン54における可動プラテン52と対向する金型取付面に取り付けられる。一方、可動金型51は、可動プラテン52における固定プラテン54と対向する金型取付面に取り付けられる。

0045

可動プラテン52の後端(図における左端)にはエジェクター装置が設けられている。エジェクター装置のエジェクターモータ80は、可動プラテン52の後上方に設けられ、当該モータ80の出力軸にベルト81が巻回され、エジェクターモータ80が駆動すると、当該モータ80の回転駆動がベルト81に伝達される。

0046

そうすると、ベルト81を介してボールねじ軸82が回転し、ナット83が進退し、ナット83が固定されているエジェクタープレート84がガイドピン85に沿って進退する。エジェクタープレート84が前進すると、エジェクターロッド86は可動金型51内の図示を省略する突き出しプレートを押し、成形品が離型される。

0047

エジェクターロッド86の後端部には、エジェクターロッド86によるエジェクト力を検出するための圧力検出装置としてのエジェクト力検出用ロードセル87が備えられている。

0048

可動プラテン52とトグルサポート56との間には、トグル式型締装置としてのトグル機構57が取り付けられる。トグルサポート56の後端にはトグル機構57を作動させる型締用駆動源としての型締モータ46が配設される。

0049

型締モータ46は、回転運動を往復運動に変換するボールねじ機構等から成る図示されない運動方向変換装置を備え、ボールねじ軸59を進退(図における左右方向に移動)させることによって、トグル機構57を作動させることができる。

0050

なお、型締モータ46は、サーボモータであることが好ましく、回転数を検出するエンコーダとしての型開閉位置センサ47を備える。

0051

駆動部である型締モータ46が駆動してクロスヘッド60を進退させることによって、トグル機構57を作動させることができる。この場合、クロスヘッド60を前進(図における右方向に移動)させると、被駆動部である可動プラテン52が前進させられて型閉が行われる。そして、型締モータ46による推進力トグル倍率を乗じた型締力が発生させられ、その型締力によって型締が行われる。

0052

トグルサポート56の後端における上方部には、型締位置調整用駆動源としての型厚モータ41が配設される。

0053

なお、型厚モータ41は、サーボモータであることが好ましく、回転数を検出するエンコーダとしての型締位置センサ42を備える。

0054

また、本実施の形態では、タイバー55の一つに、荷重検出器として型締力センサ48が配設される。型締力センサ48は、タイバー55の歪み(主に、伸び)を検出するセンサである。タイバー55には、型締の際に型締力に対応して引張力が加わり、型締力に比例して僅かではあるが伸長する。

0055

従って、タイバー55の伸び量を型締力センサ48により検出することで、金型装置70に実際に印加されている型締力を把握することができる。固定金型53と可動金型51とが接触することにより、駆動部である型締モータ46によって与えられた全軸力の反力が圧力検出器である型締力センサ48によって検出される。即ち、可動プラテン52の前進運動が固定金型53によって規制されるため、固定金型53が規制手段として機能している。

0056

上述の、エジェクト力検出用ロードセル87、型締力センサ48、型開閉位置センサ42、型締モータ46及び型厚モータ41は制御装置45に接続され、エジェクト力検出用ロードセル87、型締力センサ48及び型開閉位置センサ42から出力される検出信号は制御装置45に送られる。制御装置45は、検出信号に基づいてエジェクターモータ80、型締モータ46及び型厚モータ41の動作を制御する。

0057

次に、かかる構成を備えた射出成形機の成形時における動作について説明する。

0058

型締モータ46を正方向に駆動させると、ボールねじ軸59は正方向に回転し前進(図1における右方向に移動)する。これに伴って、クロスヘッド60が前進し、トグル機構57が作動させられると、可動プラテン52が前進する。

0059

かかる可動プラテン52に取り付けられた可動金型51が固定金型53と接触すると、型締工程に移行する。型締工程では、型締モータ46を更に正方向に駆動させることで、トグル機構57によって金型装置70に型締力が発生する。

0060

加熱シリンダ21内でスクリュ23を回転させると、ホッパ22から供給される成形材料である樹脂ペレットは、加熱シリンダ21に設けられたヒータ21aにより溶融する。溶融した樹脂はスクリュ23の先端に蓄えられ、加熱シリンダ21の先端のノズルから射出され、金型装置70内に形成されたキャビティ空間に溶融樹脂が充填される。

0061

型開きを行なう場合は、型締モータ46を逆方向に駆動させ、ボールねじ軸59が逆方向に回転する。これに伴って、クロスヘッド60が後退し、トグル機構57が作動させられると、可動プラテン52が後退する。

0062

型開工程が完了すると、エジェクターモータ80が駆動され、可動プラテン52に取り付けられたエジェクター装置が作動し、可動金型51内の成形品は可動金型51から突き出される。

0063

次に、タイバー55の伸び量を検出する型締力センサ48の構造について、図2を参照して、説明する。ここで、図2は、型締力センサ48の構造を示す断面図である。

0064

型締力センサ48は、2つの弾性体支持部材142と2本の保持部材144とを有する。弾性体支持部材142は本体部142aの一部として固定部142bを有する。

0065

保持部材144は、固定部142bを介してタイバー55に巻回され、固定部142bをタイバー55に押し付ける機能を有する。すなわち、保持部材144はタイバー55の外径に合わせて略円形に形成された帯状の部材であり、両端をボルト146及びナット148で締め付けて径を縮小させることにより、固定部142bをタイバー55に対して押し付けることができる。

0066

この場合、保持部材144の周方向において、1箇所で締め付けるため、割りフランジのように2箇所で締め付ける構造よりも、締め付ける際にバランスを崩すことなく、歪ゲージ54を締め付けることができる。

0067

弾性体支持部材142の本体部142aは、中空構造を有しておりその中に、弾性部材としてのコイルバネ160と、固定部材152とが収容され、固定部材152の上部に歪センサとしての歪ゲージ154とが設けられている。

0068

固定部材152は、歪ゲージ154をコイルバネ160の反発力により全体的にタイバー55に対して押圧するために設けられる剛性部材である。また、固定部材152の内部には、歪ゲージ154の温度を計測する温度センサ(図2では図示を省略)が組み込まれている。

0069

コイルバネ160はボルト部材162の頭部162aと本体部142aとの間にボルト部材160が貫通した状態で配置されている。ボルト部材160のねじ部162bは本体部142aを貫通して外部に突出しており、この突出した部分にナット部材164がねじ込まれている。

0070

ボルト部材162が回転しないようにナット部材を回転させて締め付けたり緩めたりする際に、ボルト部材62が回転しないようにするため、ねじ部162bの先端にすり割り回り止め用の溝)162cが形成されている。

0071

次に、スクリュ23に加えられた溶融樹脂の圧力(反力)を検出するための圧力検出装置としての樹脂圧検出用ロードセル35、及びエジェクターロッド86によるエジェクト力を検出するための圧力検出装置としてのエジェクト力検出用ロードセル87の構造について、図3及び図4を参照して説明する。

0072

ここで、図3は、樹脂圧検出用ロードセル35及びエジェクト力検出用ロードセル87の構造を示す正面図である。図4は、図3に示すロードセル35、87の断面図である。

0073

図3及び図4を参照するに、樹脂圧検出用ロードセル35及びエジェクト力検出用ロードセル87は、所謂ワッシャ型ロードセルである。

0074

より具体的には、ロードセル35,87は、外円筒部110と内円筒部111との間に薄い板状の可撓体から成る歪み計測部112が設けられた一体構造を示している。

0075

外円筒部110と内円筒部111には、樹脂圧検出用ロードセル35を可動支持部24とサポート30との間に備えるために(図1参照)、また、エジェクト力検出用ロードセル87をエジェクターロッド86の後端部に備えるために(図1参照)用いられるボルトを設けるためのボルト孔115が複数形成されている。

0076

歪み計測部112の円周上の4箇所に等間隔(略90度の角度位置)に歪みゲージ113が配設されている。また、各歪みゲージ113の近傍には、それらの部位の温度を計測する温度センサ114が設けられている。

0077

各歪みゲージ113の近傍に、温度センサ114が設けられているため、温度センサ114の取り付け位置により温度分布が異なる場合であっても、平均化することができ、より正確に温度変化を把握することができる。但し、本発明は、温度センサ114は必ずしも複数設けられている必要はなく、温度センサ114が単数設けられる場合にも本発明を適用することができる。

0078

次に、図5を参照して、上述のロードセル35、87及び型締力センサ48の回路構成を説明する。ここで、図5は、ロードセル35、87及び型締力センサ48の概略回路構成図である。

0079

ロードセル35、87及び型締力センサ48は、電圧VINが入力されて歪みを検出する歪み検出器であり、4個の歪みゲージ113(ロードセル35、87の場合)又は154(型締力センサ48の場合)が用いられる。4個の歪みゲージ113、154は、ブリッジ回路を構成し、歪みゲージ113、154の抵抗変化に因る当該ブリッジ回路の電位差(出力電圧の変化)から、作用している荷重(圧力)が測定される。

0080

ブリッジ回路は、通常、入力電圧VINの規準電圧接地電位(0ボルト)になるように構成されている。ブリッジ回路は、各抵抗線に変化がない(即ち、抵抗値に変化がない)場合に、0ボルトを出力する。抵抗線のうち一つ又は二つに変化があった場合(即ち、抵抗線が伸び縮みして抵抗値が変化した場合)、ブリッジ回路内の抵抗値のバランスがくずれ、抵抗値の変化に比例した電圧が出力される。

0081

ロードセル35、87及び型締力センサ48は、図5において点線で示すように、上述したブリッジ回路と、増幅器301と、演算器302と、温度センサ114(型締力センサ48の場合にあっては、図2では図示を省略)等から構成される。

0082

増幅器301は、ブリッジ回路の所定の位置からの出力電圧VOUT増幅し、電圧信号として、演算器302に出力する。

0083

また、温度センサ114により検出された歪みゲージ113、154の近傍の部位の温度は、信号として、演算器302に出力される。

0084

演算器302には、図示を省略する不揮発性メモリが備えられている。当該不揮発性メモリには、後述する温度補償のための設定圧力−温度−検出電圧(ブリッジ回路の出力電圧VOUT)のマトリクスデータ(相関関係)が予め記憶されている。

0085

演算器302では、ブリッジ回路の出力電圧VOUTと、温度センサ114から入力された歪みゲージ113、154の近傍の部位の温度に基づき、図6乃至図8を参照して後述する温度補償処理を行う。即ち、周辺部品や周辺環境の温度上昇に起因して歪みゲージ113、154の出力が変動している場合であっても、演算器302は、マトリクスデータに基づく温度補償を行い、出力電圧VOUTと歪みゲージ113、154の近傍の部位の温度とから補正圧力値を算出する。

0086

かかる補正圧力値が所定の閾値内であれば、演算器302は、圧力データPOUTを図1に示す射出成形機1の制御装置45に送信する。かかる補正圧力値が所定の閾値を超えている場合、演算器302は、異常検出信号を図1に示す射出成形機1の制御装置45に送信する。

0087

なお、図5に示す例では、ロードセル35、87及び型締力センサ48が、当該ブリッジ回路及び温度センサ114のほかに、増幅器301及び演算器302を含んだ構成となっているが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、ロードセル35、87及び型締力センサ48は、当該ブリッジ回路及び温度センサ114を備える一方、増幅器301及び演算器302は図1に示す射出成形機1の制御装置45に配設された構造にも、本発明を適用することができる。

0088

次に、上述のブリッジ回路の出力電圧VOUTの温度補償処理について、図6を参照して説明する。ここで、図6は、ブリッジ回路の出力電圧VOUTの温度補償処理を説明するためのフローチャートである。

0089

まず、ロードセル35、87及び型締力センサ48のブリッジ回路の、入力電圧VINに対する出力電圧VOUTを演算器302に入力する(ステップS1)。

0090

次に、温度センサ114により検出された歪みゲージ113、154の近傍の部位の温度を、信号として、演算器302に入力する(ステップS2)。

0091

ところで、演算器302には、不揮発性メモリが備えられている。当該不揮発性メモリには、後述する図7に示す設定圧力−温度−検出電圧(ブリッジ回路の出力電圧VOUT)のマトリクスデータが予め記憶されている。ここで、図7は、演算器302の不揮発性メモリに記憶されている、設定圧力−温度−検出電圧(ブリッジ回路の出力電圧VOUT)のデータのマトリクスを示す図である。

0092

図7に示すマトリクスデータがどのようにして作成されるのかを、図8を参照して説明する。ここで、図8は、図7に示すマトリクスデータがどのようにして作成されるのかを説明するためのグラフである。

0093

図8に示すグラフでは、横軸が設定圧力Pを、縦軸がブリッジ回路の出力電圧VOUTを示す。

0094

図8に示すグラフ中、太線は、基準温度Ts(例えば、20℃)における設定圧力Pとブリッジ回路の出力電圧VOUTを示す。図8に示すグラフでは更に、温度T1における設定圧力Pとブリッジ回路の出力電圧VOUTを、温度T2における設定圧力Pとブリッジ回路の出力電圧VOUTが示されている。

0095

例えば、設定圧力がPaの場合、基準温度Tsのときのブリッジ回路の出力電圧VOUTはVsとなり、温度T1のときのブリッジ回路の出力電圧VOUTはV1となる。よって、かかる温度の相違により、ブリッジ回路の出力電圧は、Vs−V1相違する。

0096

従って、実際に温度センサにより測定された温度がT1の場合、実際にロードセル35、87又は型締力センサ48に作用している圧力の算出は、検出されたブリッジ回路の出力電圧VOUTから「Vs−V1」を減算した電圧に基づく必要がある、
これを纏めたものが図7に示すマトリクスデータである。図7に示すマトリクスは、ロードセル35、87及び型締力センサ48のブリッジ回路の設定入力圧力と、実際に温度センサにより測定された温度と基準温度Tsとの温度差と、ブリッジ回路から検出(出力)される電圧に補正すべき電圧と、を表に表したものである。

0097

例えば、実際に温度センサにより測定された温度が基準温度Tsと20℃相違し、更に設定圧力が0.2MPaの場合、ブリッジ回路の出力電圧VOUTから0.4V減算(オフセット)した電圧に基づいて、実際にロードセル35、87又は型締力センサ48に作用している圧力が補正圧力値として算出される(図6のステップS3)。

0098

複数の温度パターンから成るマトリクスデータは予め実験シミュレーション等により求められ、上述の不揮発性メモリに記憶されている。

0099

これらのデータは、各ロードセル固有の値として不揮発性メモリの中に記憶されても良いが、型式が同一のロードセルには、同じマトリクスデータを記憶させるように、型式毎に統一するようにしてもよい。

0100

このように、本実施の形態では、基準温度と実際の温度との相違に基づく、ブリッジ回路の出力電圧VOUTの変動を、マトリクスデータを用いて補正(オフセット)し、実際に、ロードセル35、87又は型締力センサ48に作用している圧力を的確に算出することができる。ここでは、基準温度の下での圧力値になるように、出力電圧は補正される。このため、圧力検出値外部環境の影響を受けることを防ぐことができる。

0101

図6のステップ4において、かかる補正圧力値が所定の閾値以内か否かを判断する。

0102

補正圧力値が所定の閾値以内であると判断された場合(図6のステップ4がYESの場合)、演算器302は、当該補正圧力値を圧力データPOUTとして、デジタル信号AD変換して図1に示す射出成形機1の制御装置45に送信する。

0103

補正圧力値が所定の閾値を超えていると判断された場合(図6のステップ4がNOの場合)、演算器302は、射出成形機の異常として、異常検出信号を図1に示す射出成形機1の制御装置45に送信する。

0104

また、検出されたブリッジ回路の出力電圧VOUTが、予め定められた所定の閾値を超えている場合には、ロードセル35、87又は型締力センサ48の温度異常であるとして、異常検出信号を図1に示す射出成形機1の制御装置45に送信することとしてもよい。

0105

このように、本実施の形態によれば、ロードセルや型締力センサ等の圧力検出器を備えた射出成形機において、周辺部品や周辺環境の温度上昇に起因して当該圧力検出器の温度が変動する場合であっても、当該温度の変動に起因する圧力検出器の出力の変動を、マトリクスデータを用いて補正(温度補償)し、実際に、圧力検出器に作用している圧力を的確に算出することができる。よって、実際に作用している圧力をより正確に把握することができ、的確に射出動作型締動作、又はエジェクト動作等を行うことができる。

0106

なお、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

0107

上述の実施の形態では、温度センサは、ロードセル35、87又は型締力センサ48内に設けられている例を示したが、本発明はかかる例に限定されない。

0108

例えば、ロードセル35、87の温度上昇の熱源は夫々、射出モータ29、エジェクターモータ80に因るところが大きいため、射出モータ29、エジェクターモータ80の近傍に設けられ、射出モータ29、エジェクターモータ80の温度を検出する温度センサを、上述の温度センサ114の代わりに用いてもよい。また、型締力センサ48の温度センサを、ボールねじ軸82の近傍に設けてもよい。

0109

また、上述の実施の形態では、金型装置70の型締力は型締力センサ48によって検出される構造を例に説明したが、本発明はこの構造に限られない。例えば、図9に示す構造に本発明を適用することができる。

0110

ここで、図9は、本発明が適用される射出成形機の型締装置の他の例の概略構成を示す図である。なお、図1で示した箇所と同じ箇所には同じ符号を付してその説明を省略する。

0111

図9を参照するに、この例では、可動金型51は可動金型取付板150に取り付けられている。かかる可動金型取付板150と可動プラテン52との間に型締力検出用ロードセル151が設けられている。型締力検出用ロードセル151は、図1に示す型締力センサ48と同様に、金型装置70に実際に印加されている型締力を検出する。かかる型締力検出用ロードセル151に対しても本発明を適用することができる。

0112

この場合、図3及び図4に示した圧力検出装置と同様の構造をしている。更に、荷重検出器を可動金型取付板150と可動プラテン52との間に配置した場合、可動金型51の温度調整の影響を受けるため、成形条件下によってロードセルの値が変動しやすい。このため、圧力検出値と温度検出値との相関関係に基づく補正を行うことで、成形条件の如何にかかわらず、正確な型締力を検出することができる。また、温度検出器は必ずしもロードセル151に備える必要はなく、もっとも影響を受ける金型の温度検出器の温度検出値をそのまま適用してもよい。

0113

また、射出装置に設けられる射出モータ及び計量モータの取り付けは、図1に示す例に限られない。射出装置に設けられる射出モータ及び計量モータの取り付け構造は、例えば、図10に示す構造であってもよく、この場合も本発明を適用することができる。

0114

ここで、図10は、本発明が適用される射出成形機の射出装置における射出モータ及び計量モータの取り付け構造を示す図である。

0115

図10を参照するに、この例では、射出用モータ290は、荷重検出器としての樹脂圧検出用ロードセル296を介して後方射出サポート262に固定され、前環状体291a、スリーブ291b、後環状体291c及び後プレート291dから成るケース291、該ケース291に取り付けられたステータ292、該ステータ292の径方向における内方に配設されたロータ293、該ロータ293に取り付けられた中空の出力軸294、該出力軸294の後端にボルトbt4によって取り付けられ、出力軸294の内周面に沿って前方(図における左方)に延びるスリーブ295、前記出力軸294を前記ケース291に対して回転自在に支持するベアリングb5、b6、及び前記スリーブ295に取り付けられ、射出用モータ290の回転速度を検出するエンコーダ290aを備え、エンコーダ290aの検出信号に基づいて制御される。

0116

そして、前記スプライン部287の外周面の全体にわたって形成された雄スプライン287aと前記スリーブ295の前端部(図における左端部)に形成されたスプラインナット部の雌スプライン295aとがスプライン係合させられる。

0117

またスリーブ295及びスプライン部287によって回転力伝達部が構成され、スリーブ295及びスプライン部287は、射出用モータ290が駆動されたときに、出力軸294に対するねじ部285の軸方向における相対的な移動を許容しながら、射出用モータ90を駆動することによって発生させられた回転をねじ部285に伝達する。そして、前記ボールねじ283は、射出用モータ290によって発生させられた回転による回転運動を回転直進運動に変換し、当該回転直進運動を回転摺動部材268に伝達する。

0118

そのために、ボールねじ軸281は、前端においてベアリングb7、b8によって回転摺動部材268に対して回転自在に、且つ、軸方向に移動不能に支持され、後端において、ボールナット282に対して回転自在に螺合させられ、支持される。即ち、回転摺動部材268は、ボールねじ283に対して回転自在に、且つ、軸方向に移動不能に配設される。また、シャフト部284の前端部に図示されない雄ねじが形成され、当該雄ねじに螺合させてベアリングナット280が配設される。ベアリングナット280は、筒状体265の内周面に形成された突起265aと共にベアリングb7を位置決めする。

0119

そして、ボールナット282は、ロードセル296を介して後方射出サポート62に固定される。ロードセル296は、射出力を検出する射出力検出部、及び保圧力を検出する保圧力検出部を構成する。

0120

ロードセル296は、前環状体291aと後方射出サポート262とにより挟持され、ボルトbt1により固定され、ボールねじ283のフランジ部283fとロードセルリテーナ200とにより挟持され、ボルトbt2により固定されている。

0121

射出用モータ290を正方向及び逆方向に駆動することによって発生させられた回転が、スリーブ295及びスプライン部287を介してボールねじ軸281に伝達されると、ボールねじ軸281は、ねじ部285とボールナット282とが螺合させられているので、回転しながら進退させられる。

0122

ボールねじ軸281の運動成分は、ボールねじ軸281を進退させる直進運動成分、及びボールねじ軸281を回転させる回転運動成分から成り、直進運動成分及び回転運動成分は、ベアリングb7、b8を介して回転摺動部材268に伝達される。

0123

回転摺動部材268を回転させることなく、進退させる射出工程等においては、計量用モータ222を第2の駆動状態、即ち、回転拘束状態に置き、射出用モータ290を駆動状態におくことによって、回転摺動部材268に伝達される回転を拘束し、回転摺動部材268に一体的に取り付けられたスクリュ23に直進運動が伝達され、スクリュ23を加熱シリンダ21内において前進(図における左方に移動)させることができる。なお、ホッパ22(図1参照)の図示は省略している。

0124

この場合でも、図3及び図4に示した圧力検出装置と同様の構造をしている。更に、荷重検出器を射出モータ290と後方射出サポート291との間に配置した場合、射出モータ290の発熱の影響を受けるため、成形条件下によってロードセルの値が変動しやすい。また、ロードセル296の内円筒部111はボールねじ283のフランジ部283fと接触しているので、ボールねじ283によって発生する熱の影響も受ける。このため、圧力検出値と温度検出値との相関関係に基づく補正を行うことで、成形条件の如何にかかわらず、正確な射出力を検出することができる。また、温度検出器は必ずしもロードセル296に備える必要はなく、もっとも影響を受ける射出モータ290の温度検出器の温度検出値をそのまま適用してもよく、ボールねじ283に温度検出器を備えてもよい。

0125

このような構造を有する本例の樹脂圧検出用ロードセル296に対しても本発明を適用することができる。

0126

以上の説明に関し、更に以下の項を開示する。

0127

(付記1)
圧力検出器を備えた射出成形機であって、
設定圧力値と、前記圧力検出器の温度と、前記圧力検出器の出力値と、の相関関係を記憶する記憶部と、
前記圧力検出器の温度を検出する温度検出部と、を備え、
前記温度検出部により検出された温度に基づき、前記記憶部に記憶された前記相関関係を用いて、前記圧力検出器の出力値を補正して補正圧力値を算出することを特徴とする射出成形機。

0128

(付記2)
付記1記載の射出成形機であって、
前記記憶部には、前記圧力検出器の温度毎に、前記設定圧力値と、前記圧力検出器による出力を補正すべき値とのマトリクスが記憶されていることを特徴とする射出成形機。

0129

(付記3)
付記1又は2記載の射出成形機であって、
前記補正圧力値が、所定の閾値以内であれば、当該補正圧力値を示す信号が制御装置に送信されることを特徴とする射出成形機。

0130

(付記4)
付記3記載の射出成形機であって、
前記補正圧力値が、前記閾値を超えている場合は、当該射出成形機の異常を示す異常検出信号が前記制御装置に送信されることを特徴とする射出成形機。

0131

(付記5)
付記3又は4記載の射出成形機であって、
前記圧力検出器の出力値が、所定の閾値を超えている場合は、前記圧力検出器の異常を示す異常検出信号が前記制御装置に送信されることを特徴とする射出成形機。

0132

(付記6)
付記1記載の射出成形機であって、
前記温度検出部は、前記圧力検出器の内部に設けられていることを特徴とする射出成形機。

0133

(付記7)
付記1記載の射出成形機であって、
前記温度検出部は、射出モータに設けられたことを特徴とする射出成形機。

0134

(付記8)
付記1記載の射出成形機であって、
前記温度検出部は、エジェクターモータに設けられたことを特徴とする射出成形機。

0135

(付記9)
付記1記載の射出成形機であって、
前記圧力検出器は、型締装置のタイバーに設けられた型締力センサであって、
前記温度検出部は、前記型締装置のボールねじ軸に設けられたことを特徴とする射出成形機。

0136

(付記10)
付記1乃至9いずれか一項記載の射出成形機であって、
前記温度検出部は、複数設けられていることを特徴とする射出成形機。

0137

(付記11)
射出成形機の制御方法であって、
前記圧力検出器の温度を検出する工程と、
設定圧力値と、前記圧力検出器の温度と、前記圧力検出器の出力値と、の相関関係を用いて、検出された温度に基づき、前記圧力検出器の出力値を補正して補正圧力値を算出する工程と、を有することを特徴とする制御方法。

0138

(付記12)
付記11記載の制御方法であって、
前記相関関係は、前記圧力検出器の温度毎に、前記設定圧力値と、前記圧力検出器による出力値を補正すべき値とがマトリクス状に定められているものであることを特徴とする制御方法。

0139

(付記13)
付記11又は12記載の制御方法であって、
前記補正圧力値が、所定の閾値以内であれば、当該補正圧力値を示す信号が制御装置に送信されることを特徴とする制御方法。

0140

(付記14)
付記13記載の制御方法であって、
前記補正圧力値が、前記閾値を超えている場合は、当該射出成形機の異常を示す異常検出信号が前記制御装置に送信されることを特徴とする制御方法。

0141

(付記15)
付記13又は14記載の制御方法であって、
前記圧力検出器の出力値が、所定の閾値を超えている場合は、前記圧力検出器の異常を示す異常検出信号が前記制御装置に送信されることを特徴とする制御方法。

図面の簡単な説明

0142

本発明が適用される射出成形機の一例としてのスクリュ式電動射出成形機の概略構成を示す図である。
型締力センサの構造を示す断面図である。
樹脂圧検出用ロードセル及びエジェクト力検出用ロードセルの構造を示す正面図である。
図3に示すロードセルの断面図である。
ロードセル及び型締力センサの概略回路構成図である。
ブリッジ回路の出力電圧VOUTの温度補償処理を説明するためのフローチャートである。
演算器302の不揮発性メモリに記憶されている、設定圧力−温度−検出電圧(ブリッジ回路の出力電圧VOUT)のデータのマトリクスを示す図である。
図7に示すマトリクスデータがどのようにして作成されるのかを説明するためのグラフである。
本発明が適用される射出成形機の型締装置の他の例の概略構成を示す図である。
本発明が適用される射出成形機の射出装置における射出モータ及び計量モータの取り付け構造を示す図である。

符号の説明

0143

1射出成形機
29射出モータ
35、87ロードセル
45制御装置
48型締力センサ
50型締装置
80エジェクターモータ
82ボールねじ軸
114 温度センサ

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