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技術 射出成形機の負荷検出装置

出願人 ファナック株式会社
発明者 内山辰宏
出願日 2015年3月16日 (5年9ヶ月経過) 出願番号 2015-051870
公開日 2016年9月23日 (4年3ヶ月経過) 公開番号 2016-168819
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 温度ドリフト補正 突出装置 歪みセンサー 突出し力 自動運転プログラム 突出力 圧力荷重 負荷検出装置
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年9月23日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

別途温度センサを設ける必要がなく、簡単な方法で常時負荷が加わる場所で使用されているセンサ温度ドリフト補正を行うことができる射出成形機負荷検出装置を提供する。

解決手段

第1のセンサに加わる負荷が成形サイクル中に概ね無負荷の状態で取得した検出値に基づいて、前記射出成形機の周囲温度推定して第2のセンサの検出値を補正する。これにより、センサの補正のために別途温度センサ等を設ける必要なく、また、第2のセンサに無負荷の状態が存在しない場合であっても、第1のセンサにおいて無負荷の状態での検出値を取得することで、第2のセンサの検出値を適切に補正することが可能となる。

概要

背景

一般に、射出成形機や、その射出成形機に組み込まれている金型には、射出圧力型締力突出力ノズルタッチ力等の負荷を実測する様々なセンサが取り付けられている。そして、型閉じ、型締め、射出保圧、計量、冷却、型開き、突出し等から成る一連の工程を繰り返し実行する成形サイクル中に、これらのセンサから検出された負荷の実測値画面に表示したり、成形定性の評価に使用したり、所定の射出圧力、型締力、突出力、ノズルタッチ力を発生させるために、これらのセンサの検出値フィードバック制御することが行われている。

射出圧力、型締力、突出力、ノズルタッチ力等、射出成形機における圧力や力を検出するためのセンサとして、歪ゲージや、歪ゲージのブリッジ回路電圧を圧力に換算するロードセルが用いられている。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ゲージの抵抗変化による当該ブリッジ回路の電位差から、作用している圧力荷重が測定される。

ロードセルの構成として、複数位置に歪ゲージを設けてブリッジ回路を構成し、このブリッジ回路の出力を用いて、歪ゲージに作用する複数の作用力のうちから所定の作用力を測定するようにして、歪ゲージの温度を検出する温度センサを備えて、ブリッジ回路の出力を補償することも従来から行われている。

特許文献1には、複数の圧力検出器を備えておき、圧力検出器の温度と出力値との相関関係を記憶しておき、温度検出部により検出された温度と相関関係を用いて、圧力検出器の出力値を補正して補正圧力値を算出する技術が開示されている。
特許文献2には、射出成形機の型締装置構成部材の歪量を検知する歪センサ部を有し、歪センサで検知した歪量を型締力に換算することにより型締力を検知して、型締力をフィードバックする技術が開示されている。

特許文献3には、射出成形機において歪みが検出される部分に歪みセンサーを有し、ノズルタッチ力と歪みセンサーの検出値によって、ノズルタッチ力をフィードバック制御する技術が開示されている。
特許文献4には、射出成形機の金型に付設した圧力センサにより金型の内圧を検出するに際し、突出し終了後の所定期間に、その所定期間における圧力センサの出力に基づく圧力検出値補正値として記憶して、その補正値を用いて圧力検出値を補正する技術が開示されている。

概要

別途温度センサを設ける必要がなく、簡単な方法で常時負荷が加わる場所で使用されているセンサの温度ドリフト補正を行うことができる射出成形機の負荷検出装置を提供する。第1のセンサに加わる負荷が成形サイクル中に概ね無負荷の状態で取得した検出値に基づいて、前記射出成形機の周囲温度推定して第2のセンサの検出値を補正する。これにより、センサの補正のために別途温度センサ等を設ける必要なく、また、第2のセンサに無負荷の状態が存在しない場合であっても、第1のセンサにおいて無負荷の状態での検出値を取得することで、第2のセンサの検出値を適切に補正することが可能となる。

目的

本発明は、別途温度センサを設ける必要がなく、簡単な方法で常時負荷が加わる場所で使用されているセンサの温度ドリフト補正を行うことができる射出成形機の負荷検出装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

樹脂金型内射出するノズルを備えた射出装置と、前記金型内に射出された前記樹脂を型締めする型締装置と、前記型締装置による型締後の成形品を突出しする突出装置と、を備えた射出成形機における負荷を検出する第1のセンサと第2のセンサとを備えた射出成形機の負荷検出装置において、前記第1のセンサに加わる負荷が概ね無負荷の状態で前記第1のセンサの検出値を取得する検出値取得手段と、前記検出値取得手段で取得した検出値に基づいて、前記射出成形機の周囲温度推定する温度推定手段と、前記温度推定手段によって推定された周囲温度に基づいて前記第2のセンサの検出値を補正する検出値補正手段と、を備えたことを特徴とする射出成形機の負荷検出装置。

請求項2

前記第1のセンサは、前記型締装置の型締力を検出する型締力センサ、前記突出装置の突出し力を検出する突出力センサのいずれかであることを特徴とする請求項1記載の射出成形機の負荷検出装置。

請求項3

前記第2のセンサは、前記射出装置または前記ノズル内部の樹脂圧力を検出する射出圧力センサ、前記ノズルの前記金型への接触力を検出するノズルタッチ力センサのいずれかであることを特徴とする請求項1又は2記載の射出成形機の負荷検出装置。

技術分野

0001

本発明は射出成形機において使用される負荷検出装置に関する。

背景技術

0002

一般に、射出成形機や、その射出成形機に組み込まれている金型には、射出圧力型締力突出力ノズルタッチ力等の負荷を実測する様々なセンサが取り付けられている。そして、型閉じ、型締め、射出保圧、計量、冷却、型開き、突出し等から成る一連の工程を繰り返し実行する成形サイクル中に、これらのセンサから検出された負荷の実測値画面に表示したり、成形定性の評価に使用したり、所定の射出圧力、型締力、突出力、ノズルタッチ力を発生させるために、これらのセンサの検出値フィードバック制御することが行われている。

0003

射出圧力、型締力、突出力、ノズルタッチ力等、射出成形機における圧力や力を検出するためのセンサとして、歪ゲージや、歪ゲージのブリッジ回路電圧を圧力に換算するロードセルが用いられている。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ゲージの抵抗変化による当該ブリッジ回路の電位差から、作用している圧力荷重が測定される。

0004

ロードセルの構成として、複数位置に歪ゲージを設けてブリッジ回路を構成し、このブリッジ回路の出力を用いて、歪ゲージに作用する複数の作用力のうちから所定の作用力を測定するようにして、歪ゲージの温度を検出する温度センサを備えて、ブリッジ回路の出力を補償することも従来から行われている。

0005

特許文献1には、複数の圧力検出器を備えておき、圧力検出器の温度と出力値との相関関係を記憶しておき、温度検出部により検出された温度と相関関係を用いて、圧力検出器の出力値を補正して補正圧力値を算出する技術が開示されている。
特許文献2には、射出成形機の型締装置構成部材の歪量を検知する歪センサ部を有し、歪センサで検知した歪量を型締力に換算することにより型締力を検知して、型締力をフィードバックする技術が開示されている。

0006

特許文献3には、射出成形機において歪みが検出される部分に歪みセンサーを有し、ノズルタッチ力と歪みセンサーの検出値によって、ノズルタッチ力をフィードバック制御する技術が開示されている。
特許文献4には、射出成形機の金型に付設した圧力センサにより金型の内圧を検出するに際し、突出し終了後の所定期間に、その所定期間における圧力センサの出力に基づく圧力検出値補正値として記憶して、その補正値を用いて圧力検出値を補正する技術が開示されている。

先行技術

0007

特開2008−55714号公報
特開平9−187853号公報
特開平2−45113号公報
特開平7−76034号公報

発明が解決しようとする課題

0008

歪ゲージや、その歪ゲージを用いたロードセルは、周囲の温度によって出力値が変化するという、温度ドリフトと呼ばれる現象が発生することが知られている。このように温度ドリフトが発生すると、圧力値を正確に検出できないことがある。これを解消するために、特許文献1に開示されている技術においては、周囲温度を測定する温度センサを設け、実測された温度に基づいて出力値を補正することが行われている。また、特許文献4に開示されている技術においては、突出し終了後に金型内圧になる期間があることに着目し、この検出期間における検出値を補正値として記憶して、その後の検出における温度ドリフトの補正値として利用することが行われている。

0009

しかしながら、特許文献1に開示されている技術は、出力値の補正のために、別途温度センサを設ける必要があり、コストアップにつながるおそれがある。また、特許文献4に開示されている技術は、温度センサを設ける必要はないが、成形サイクル中に圧力が零になる期間が必要である。したがって、圧力センサに常時負荷が加わる場所に使用されているセンサの温度ドリフト補正には適用できないという問題があった。

0010

そこで本発明は、別途温度センサを設ける必要がなく、簡単な方法で常時負荷が加わる場所で使用されているセンサの温度ドリフト補正を行うことができる射出成形機の負荷検出装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0011

本願の請求項1に係る発明では、樹脂金型内に射出するノズルを備えた射出装置と、前記金型内に射出された前記樹脂を型締めする型締装置と、前記型締装置による型締後の成形品を突出しする突出装置と、を備えた射出成形機における負荷を検出する第1のセンサと第2のセンサとを備えた射出成形機の負荷検出装置において、前記第1のセンサに加わる負荷が概ね無負荷の状態で前記第1のセンサの検出値を取得する検出値取得手段と、前記検出値取得手段で取得した検出値に基づいて、前記射出成形機の周囲温度を推定する温度推定手段と、前記温度推定手段によって推定された周囲温度に基づいて前記第2のセンサの検出値を補正する検出値補正手段と、を備えたことを特徴とする射出成形機の負荷検出装置が提供される。

0012

請求項1に係る発明では、無負荷の状態が存在する第1のセンサにおいて無負荷の状態での検出値を取得し、その検出値に基づいて、第2のセンサの検出値を補正するようにしたことによって、センサの補正のために別途温度センサ等を設ける必要なく、また、第2のセンサに無負荷の状態が存在しない場合であっても、第1のセンサにおいて無負荷の状態での検出値を取得することで、第2のセンサの検出値を適切に補正することが可能となる。

0013

本願の請求項2に係る発明では、前記第1のセンサは、前記型締装置の型締力を検出する型締力センサ、前記突出装置の突出し力を検出する突出力センサのいずれかであることを特徴とする請求項1記載の射出成形機の負荷検出装置が提供される。
本願の請求項3に係る発明では、前記第2のセンサは、前記射出装置または前記ノズル内部の樹脂圧力を検出する射出圧力センサ、前記ノズルの前記金型への接触力を検出するノズルタッチ力センサのいずれかであることを特徴とする請求項1又は2記載の射出成形機の負荷検出装置が提供される。

発明の効果

0014

本発明により、別途温度センサを設ける必要がなく、簡単な方法で常時負荷が加わる場所で使用されているセンサの温度ドリフト補正を行うことができる射出成形機の負荷検出装置を提供することが可能となる。

図面の簡単な説明

0015

本発明の実施形態における射出成形機の構成を示す図である。
無負荷時の第1のセンサの検出値と周囲温度との関係を示したグラフである。
第2のセンサの検出値の補正値と周囲温度との関係を示したグラフである。
第2のセンサの補正の様子を示したグラフである。

実施例

0016

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本実施形態の射出成形機の構成を示す図である。
射出成形機は機台上に射出装置と型締装置を備えている。型締装置は、可動プラテン12と固定プラテン14とを備え、可動プラテン12と固定プラテン14とは、タイバー15によって連結されており、可動プラテン12はタイバー15に沿って、固定プラテン14に近づく方向と遠ざかる方向に移動可能とされている。また、可動プラテン12には可動側金型16が装着されており、固定プラテン14には固定側金型18が装着されている。

0017

可動プラテン12は、型締用モータM1の回転によりタイバー15に沿って移動する。可動側金型16と固定側金型18とが接触した後もさらに型締用モータM1の回転を継続することによって、型締めを行うことができる。その際に発生する型締力は、型締力センサS1によって検出する。
型締動作後、成形された成形品は突出用モータM2を回転させることによって、エジェクタ(突出装置)17を駆動させて成形品の突出しを行う。その際に発生する突出力は、突出力センサS2によって検出する。

0018

射出装置は、主として樹脂を貯留するホッパ32と、射出シリンダ34と、射出シリンダ34内に設けられたスクリュ36と、射出シリンダ34の先端に設けられたノズル38と、射出シリンダ34とノズル38とを固定側金型18に近づく方向と遠ざかる方向の移動させるためのボールねじ39とから構成される。ホッパ32内に貯留された樹脂は、射出シリンダ34内に投入される。そして、図示しないヒータによって加熱されながら、スクリュ回転用モータM4の回転によりスクリュ36が回転され、樹脂が溶融しながら射出シリンダ34の先端部方向に搬送される。このときの射出シリンダ34の内部の圧力は、射出圧力センサS3によって検出される。

0019

また、ノズル前後進用モータM5を回転させることによって、ボールねじ39に沿って、射出シリンダ34とその先端に設けられたノズル38とが前後進する。ノズル38を固定側金型18方向に前進させることによって、ノズル38が固定側金型18に接触する。その際に発生するノズルタッチ力は、ノズルタッチ力センサS4によって検出される。
ノズル38が固定側金型18に接触して所定のノズルタッチ力が発生した後、射出用モータM3の駆動により、射出シリンダ34内部の溶融された樹脂が固定側金型18内に射出される。

0020

各モータには、それぞれのモータを駆動するためのアンプが接続されており、図1に示されているように、サーボアンプ30aが型締用モータM1、突出用モータM2を制御しており、サーボアンプ30bがスクリュ回転用モータM4を制御し、サーボアンプ30cが、射出用モータM3、ノズル前後進用モータM5を制御している。
サーボCPU20には、位置ループ速度ループ電流ループの処理を行うサーボ制御専用の制御プログラムを格納したROM22やデータの一時記憶に用いられるRAM21が接続されている。

0021

各モータの動作状況等はサーボCPU20に入力される。また、型締力センサS1と突出力センサS2との検出値は、A/D変換器23aを通じてサーボCPU20に入力され、射出圧力センサS3とノズルタッチ力センサS4との検出値は、A/D変換器23bを通じてサーボCPU20に入力される。

0022

PMCCPU24には、射出成形機のシーケンス動作を制御するシーケンスプログラム等を記憶したROM26および演算データの一時記憶等に用いられるRAM25が接続されている。CNCCPU27には、射出成形機を全体的に制御する自動運転プログラム等を記憶したROM29および演算データの一時記憶等に用いられるRAM28が接続されている。

0023

液晶表示装置などで構成される表示装置を有するLCD/MDI(表示装置付き入力装置)42は、LCD表示回路41を介してバス26に接続されている。さらに、不揮発性メモリで構成される成形データ保存用RAM40もバス26に接続されている。この成形データ保存用RAM40には射出成形作業に関する成形条件と各種設定値パラメータマクロ変数等が記憶されている。

0024

以上の構成により、PMCCPU24が射出成形機全体のシーケンス動作を制御し、CNCCPU27がROM29の運転プログラムや成形データ保存用RAM40に格納された成形条件等に基づいて各モータに対して移動指令分配を行ない、サーボCPU20は、従来と同様に位置ループ制御、速度ループ制御、さらには電流ループ制御のサーボ制御を行い、いわゆるデジタルサーボ処理を実行する。

0025

次に、本実施形態の動作について説明する。まず、射出成形機に取り付けられている複数のセンサのうち、成形サイクル中に概ね無負荷となることがあるセンサを抽出する。射出成形機において、型締力は可動側金型16と固定側金型18が閉鎖している際に発生するが、両金型が開いている状態では発生しない。そのため、型締力センサS1については、両金型が開いている状態の時に概ね無負荷となる状態となる。また、エジェクタ17を駆動させて成形品の突出しを行う際に発生する突出力を検出する突出力センサS2についても、突出しを行っていない期間は概ね無負荷となる状態となる。

0026

このため、型締力センサS1、突出力センサS2は第1のセンサとして使用可能である。図2は、これらの第1のセンサにおける、無負荷時の第1のセンサの検出値と周囲温度との間の関係を示したグラフである。検出値と周囲温度との関係は、実測によってあらかじめ求めておくこともできるし、第1のセンサの歪ゲージの金属抵抗体線膨張係数歪みゲージ被測定体の線膨張係数から求めることもできる。いずれにせよ、無負荷時の第1のセンサの検出値と周囲温度との間には相関があり、無負荷時の第1のセンサの検出値を求めることによって、周囲温度を推定することが可能である。

0027

ここで、射出成形機に取り付けられている複数のセンサのうち、射出圧力センサS3及びノズルタッチ力センサS4については、常に負荷がかかっているため、概ね無負荷となる状態が存在しない。これらのセンサを第2のセンサとすると、これらの第2のセンサについては各成形サイクルごとに、無負荷状態を作り出すことができない。図3は、第2のセンサの検出値の補正値と周囲温度との関係を示したグラフである。これらの関係についても、あらかじめ実測によって求めておくこともできるし、第2のセンサの歪ゲージの金属抵抗体の線膨張係数や歪ゲージの被測定体の線膨張係数から求めることもできる。

0028

これらの関係を用いて、まず図2の関係を用いて、第1のセンサの無負荷時の検出値から、その成形サイクルにおける周囲の温度を推定し、次に図3の関係を用いて、推定された周囲温度に基づいて、その成形サイクルにおける第2のセンサのセンサ検出値の補正値を求める。これにより、図4に示されているように、第2のセンサの検出値を、周囲温度の推定値に基づいて補正することが可能となる。
ここで、射出成形機内部の温度は概ね同様の温度となることから、第1のセンサの検出値に基づいて推定された射出成形機の周囲温度の値を、そのまま第2のセンサの補正値を求める際に使用することができるが、第1のセンサの設置箇所と第2のセンサの設置箇所によって、温度に差が出る場合などには、両者の関係をあらかじめ求めておいて、第1のセンサの検出値に基づいて推定された周囲温度を補正した上で、その温度補正値に基づいて、第2のセンサ検出値の補正値を求めるようにすることも可能である。

0029

なお、本実施形態においては、無負荷時の第1センサの検出値から周囲温度を求めた後で、さらに周囲温度からこの第2のセンサの検出値を補正するようにしたが、第1のセンサと第2のセンサの歪ゲージの負荷に対する出力特性が同じである場合には、周囲温度を推定し、さらに推定した周囲温度からセンサの検出値を補正する処理を省略して、無負荷時の第1のセンサの検出値を直接、第2のセンサの補正値としてもよい。

0030

また、上述した無負荷時の第1センサの検出値の取得と、第2のセンサの検出値の補正は、毎成形サイクル行ってもよいし、所定成形サイクル毎に行ってもよい。あるいは、無負荷時の第1のセンサの検出値の取得を所定成形サイクルにわたって行った後、取得した検出値を平均化した上で第2のセンサの検出値を補正することもできる。

0031

さらに、本実施形態においては、第1のセンサとして型締力センサS1、突出力センサS2を用い、第2のセンサとして射出圧力センサS3、ノズルタッチ力センサS4を用いた例で説明したが、第1のセンサとしては、成形サイクル中に概ね無負荷に近い状態が生じるセンサであれば、その他のセンサを用いることもでき、第2のセンサとしても、成形サイクル中に無負荷状態が発生しないセンサとして、他のセンサを用いることも可能である。

0032

12可動プラテン
14固定プラテン
15タイバー
16可動側金型
17エジェクタ
18固定側金型
M1型締用モータ
M2 突出用モータ
M3射出用モータ
M4スクリュ回転用モータ
M5ノズル前後進用モータ
S1型締力センサ
S2突出力センサ
S3射出圧力センサ
S4ノズルタッチ力センサ

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