射出成形機及び射出成形機の調整方法
【課題】射出スクリュが前進限位置にあるときの射出ノズルの内壁とスクリュヘッドとの間の隙間のばらつきを抑えることができる射出成形機を提供すること。
【解決手段】射出シリンダ１０内に回転可能に且つ軸方向に移動可能に配置される射出スクリュ２０の軸方向位置を検出する射出スクリュ位置検出器３２を備えた射出成形機は、射出シリンダ１０の先端に配置された射出ノズル１２の内壁１２ａとスクリュヘッド２３との接触を検出する接触検出部５０ｂと、接触検出部５０ｂにより接触が検出された際の射出スクリュ位置検出器３２の出力値に基づいて射出スクリュ位置検出器３２の基準を決定する基準決定部５０ｃとを備える。
【解決手段】射出シリンダ１０内に回転可能に且つ軸方向に移動可能に配置される射出スクリュ２０の軸方向位置を検出する射出スクリュ位置検出器３２を備えた射出成形機は、射出シリンダ１０の先端に配置された射出ノズル１２の内壁１２ａとスクリュヘッド２３との接触を検出する接触検出部５０ｂと、接触検出部５０ｂにより接触が検出された際の射出スクリュ位置検出器３２の出力値に基づいて射出スクリュ位置検出器３２の基準を決定する基準決定部５０ｃとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出シリンダ内に回転可能に且つ軸方向に移動可能に配置される射出スクリュの軸方向位置を検出する位置検出部を備えた射出成形機及び射出成形機の調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、射出シリンダ内に回転可能に且つ軸方向に移動可能に配置される射出スクリュを備えた射出成形機が知られている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
これら従来の射出成形機は、通常、射出スクリュを前進限位置に移動させたときに射出スクリュの先端と射出シリンダの先端内壁との間にある程度の隙間を形成できるように、射出スクリュの軸方向位置を検出するための射出モータ用エンコーダの出力値に基づいて射出スクリュを移動させる。射出スクリュの先端と射出シリンダの先端内壁との接触を防止するためである。
【０００４】
具体的には、これら従来の射出成形機は、射出スクリュが後進限位置にあるときの射出モータ用エンコーダの出力値を基準値とし、射出モータ用エンコーダの出力値とその基準値との間の差が所定値に達した場合に射出スクリュが前進限位置にあると判断する。
【０００５】
なお、上述の所定値は、射出スクリュが前進限位置まで移動したときに射出ノズルの内壁に接触しないような値に設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−８６５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、従来の射出成形機において、その射出モータ用エンコーダが後進限位置を基準として調整される場合、各部品の公差の積み上げに起因して、前進限位置にある射出スクリュの先端と射出ノズルの内壁との間の距離が射出成形機毎にばらついてしまう。このため、成形安定性が低下する。
【０００８】
上述の点に鑑み、本発明は、射出スクリュが前進限位置にあるときの射出ノズルの内壁とスクリュヘッドとの間の隙間のばらつきを抑えることができる射出成形機及び射出成形機の調整方法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】
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係る射出成形機は、射出シリンダ内に回転可能に且つ軸方向に移動可能に配置される射出スクリュの軸方向位置を検出する位置検出部を備えた射出成形機であって、前記射出シリンダの先端に配置された射出ノズルの内壁と前記射出スクリュの先端との接触を検出する接触検出部と、前記接触検出部により接触が検出された際の前記位置検出部の出力値に基づいて該位置検出部の基準を決定する基準決定部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の実施例に係る射出成形機の調整方法は、射出シリンダ内に回転可能に且つ軸方向に移動可能に配置される射出スクリュの軸方向位置を検出する位置検出部を備えた射出成形機の調整方法であって、前記射出シリンダの先端に配置された射出ノズルの内壁と前記射出スクリュの先端との接触を検出し、前記接触が検出された際の前記位置検出部の出力に基づいて該位置検出部の基準を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上述の手段により、本発明は、射出スクリュが前進限位置にあるときの射出ノズルの内壁とスクリュヘッドとの間の隙間のばらつきを抑えることができる射出成形機及び射出成形機の調整方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例に係る射出成形機における射出装置の構成例を示す側面図である。
【図２】図１の射出装置に搭載される射出スクリュ位置検出器調整システムの構成例を示す機能ブロック図である。
【図３】基準決定処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】射出スクリュが射出シリンダ内を軸方向前方に直線駆動されている状態を示す図である。
【図５】射出ノズルの内壁とスクリュヘッドとが接触したときの状態を示す図である。
【図６】前進限位置記憶処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】射出スクリュが射出シリンダ内を軸方向後方に直線駆動されている状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の実施例に係る射出成形機における射出装置１００の構成例を示す側面図であり、射出装置１００は、主に、射出シリンダ１０、射出スクリュ２０、駆動部３０及び制御部５０で構成される。なお、図１は、射出シリンダ１０を断面図で示すものとする。
【００１５】
射出シリンダ１０は、射出スクリュ２０を回転可能に且つ軸方向に移動可能に受け入れる内部空間を有する機能要素であり、主に、射出シリンダ本体１１、射出ノズル１２、シリンダヒータ１３及びホッパ１４で構成される。
【００１６】
なお、本実施例では、射出シリンダ１０の射出ノズル１２側を軸方向前方とし、射出シリンダ１０のホッパ１４側を軸方向後方とする。また、「軸方向」における「軸」は、射出スクリュ２０の回転軸を意味する。
【００１７】
射出シリンダ本体１１は、ホッパ１４から供給された樹脂ペレットを射出スクリュ２０と協働して溶融混練するための部材であり、溶融混練した樹脂が軸方向前方の射出ノズル１２に給送されるようにする。
【００１８】
射出ノズル１２は、射出シリンダ本体１１の先端に取り付けられる部材であり、ノズル口を金型装置（図示せず。）に接触させ、金型装置内のキャビティ空間に溶融混練した樹脂を射出する。なお、射出ノズル１２は、射出シリンダ本体１１と一体的に形成されていてもよい。
【００１９】
シリンダヒータ１３は、射出シリンダ１０の外周に設置されるヒータであり、射出シリンダ本体１１を加熱するヒータ１３ａ〜１３ｄと、射出ノズル１２を加熱するヒータ１３ｅとで構成される。
【００２０】
ホッパ１４は、樹脂ペレットを射出シリンダ本体１１に供給するための部材である。
【００２１】
射出スクリュ２０は、ホッパ１４から供給される樹脂を溶融混練しながら射出シリンダ１０の先端に給送する機能要素であり、主に、スクリュ軸２１、フライト２２及びスクリュヘッド２３で構成される。
【００２２】
スクリュ軸２１は、駆動部３０によって射出シリンダ１０内で回転駆動され且つ直線駆動される部材である。
【００２３】
フライト２２は、スクリュ軸２１に所定のピッチ間隔で配置される部材であり、フライト間にスクリュ溝を形成し、ホッパ１４から供給される樹脂ペレットをそのスクリュ溝に受け入れ、スクリュ軸２１の回転によりその樹脂ペレットを溶融混練しながら軸方向前方に給送する。
【００２４】
スクリュヘッド２３は、スクリュ軸２１の先端に取り付けられる部材であり、駆動部３０によって射出スクリュ２０が軸方向前方に高速で移動させられたときに、射出ノズル１２内に充填された溶融樹脂を金型装置のキャビティ空間内に押し出すようにする。
【００２５】
駆動部３０は、射出スクリュ２０を駆動するための機能要素であり、主に、射出モータ３１、射出モータ用エンコーダ３２、ボールねじ機構３３、計量モータ３４、計量モータ用エンコーダ３５及びロードセル３６で構成される。
【００２６】
射出モータ３１は、射出シリンダ１０内で射出スクリュ２０を軸方向に移動させるための装置であり、制御部５０からの制御信号に応じた回転方向及び回転速度で回転し、ボールねじ機構３３を介して射出スクリュ２０を軸方向に往復動させる。
【００２７】
射出モータ用エンコーダ３２は、射出モータ３１の回転変位（アナログ量）を電気的なパルス信号（デジタル量）に変換する装置であり、そのパルス信号を制御部５０に対して出力する。
【００２８】
ボールねじ機構３３は、射出モータ３１によって回転駆動されるボールねじナット３３ａと、スクリュ軸２１を回転可能に支持するボールねじ軸３３ｂとで構成され、ボールねじナット３３ａの回転運動をボールねじ軸３３ｂの直線運動に変換する。
【００２９】
計量モータ３４は、射出シリンダ１０内で射出スクリュ２０を回転させるための装置であり、制御部５０からの制御信号に応じた回転方向及び回転速度でロータを回転させ、そのロータに結合された射出スクリュ２０を回転させる。
【００３０】
計量モータ用エンコーダ３５は、計量モータ３４の回転変位（アナログ量）を電気的なパルス信号（デジタル量）に変換する装置であり、そのパルス信号を制御部５０に対して出力する。
【００３１】
ロードセル３６は、射出スクリュ２０が受ける軸方向後方を向く力（以下、「背圧」とする。）を検出するための装置であり、検出した値を制御部５０に対して出力する。
【００３２】
制御部５０は、射出装置１００の動作を制御するための機能要素であり、駆動部３０との間で各種情報をやり取りして射出スクリュ２０を駆動する。
【００３３】
また、制御部５０は、射出スクリュ位置検出器として機能する射出モータ用エンコーダ３２を調整するための射出スクリュ位置検出器調整システムＳＹＳの主要部を構成する。
【００３４】
図２は、射出装置１００に搭載される射出スクリュ位置検出器調整システムＳＹＳの構成例を示す機能ブロック図である。
【００３５】
射出スクリュ位置検出器調整システムＳＹＳは、主に、制御部５０、入力装置５１、射出モータ用エンコーダ３２、ロードセル３６、表示装置５２及び射出モータ３１で構成される。
【００３６】
本実施例において、制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ等を備えたコンピュータである。制御部５０は、調整動作制御部５０ａ、接触検出部５０ｂ及び基準決定部５０ｃのそれぞれに対応するプログラムをＲＯＭ等の不揮発記憶媒体から読み出し、ＲＡＭ等の揮発性記憶媒体に展開して各部に対応する処理をＣＰＵに実行させる。
【００３７】
入力装置５１は、操作者が制御部５０に対して各種情報を入力するために用いる装置であり、例えば、タッチパネル、キーボード、マウス、リモートコントローラ等である。
【００３８】
表示装置５２は、各種情報を操作者に提示するための装置であり、例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＬＥＤ等である。
【００３９】
調整動作制御部５０ａは、射出スクリュ位置検出器の調整のための射出スクリュ２０の動きを制御する機能要素であり、必要に応じて、射出スクリュ２０を駆動する射出モータ３１に対して制御信号を出力し、射出シリンダ１０内で射出スクリュ２０を往復動させる。
【００４０】
接触検出部５０ｂは、射出ノズル１２の内壁１２ａとスクリュヘッド２３との接触を検出する機能要素であり、例えば、接触検出器としてのロードセル３６の出力に基づいて射出ノズル１２の内壁１２ａとスクリュヘッド２３との接触を検出する。
【００４１】
基準決定部５０ｃは、射出スクリュ位置検出器として機能する射出モータ用エンコーダ３２の基準を決定する機能要素であり、例えば、接触検出部５０ｂが接触を検出した時点における射出モータ用エンコーダ３２の出力値を基準値として決定する。なお、射出モータ用エンコーダ３２の出力値は、射出スクリュ２０の軸方向移動距離に比例するものとする。また、射出モータ用エンコーダ３２の出力値は、射出スクリュ２０が軸方向前方に移動するにつれて増加し、射出スクリュ２０が軸方向後方に移動するにつれて減少するものとする。
【００４２】
次に、図３を参照しながら、射出スクリュ位置検出器調整システムＳＹＳが射出モータ用エンコーダ３２の基準を決定する処理（以下、「基準決定処理」とする。）の流れについて説明する。なお、図３は、基準決定処理の流れを示すフローチャートであり、射出スクリュ位置検出器調整システムＳＹＳは、基準決定処理の開始を要求する操作者の入力を受け付けた場合に、この基準決定処理を開始する。なお、操作者が基準決定処理を実行するのは、典型的には、射出成形機を稼働させる前の段取り作業を行う際、或いは、射出シリンダ１０や射出スクリュ２０の部品交換を行った後に射出成形機を動作させる際であり、射出シリンダ１０内には樹脂が存在しないものとする。また、射出スクリュ位置検出器調整システムＳＹＳは、この基準決定処理を開始する前に、射出シリンダ１０内に樹脂が存在しないことを操作者に確認させるための画面を表示装置５２に表示させるようにしてもよい。射出シリンダ１０内に樹脂が存在する状態で基準決定処理を開始させると、射出ノズル１２の内壁１２ａとスクリュヘッド２３との間に樹脂を挟み込んでしまい、射出ノズル１２の内壁１２ａとスクリュヘッド２３との接触を適切に検出できないおそれがあるためである。
【００４３】
最初に、制御部５０は、調整動作制御部５０ａにより、射出モータ３１に対して制御信号を出力して射出モータ３１を正転させ、射出シリンダ１０内で射出スクリュ２０を軸方向前方に一定速度で移動させるようにする（ステップＳ１）。なお、射出モータ３１の正転は、射出シリンダ１０内で射出スクリュ２０を軸方向前方に移動させるための射出モータ３１の回転方向を意味し、射出モータ３１の逆転は、射出シリンダ１０内で射出スクリュ２０を軸方向後方に移動させるための射出モータ３１の回転方向を意味する。また、射出モータ３１の回転トルクは、スクリュヘッド２３が射出ノズル１２の内壁１２ａに接触したとしても射出シリンダ１０や射出スクリュ２０を損傷することがないよう、所定トルク未満に制限されるものとする。
【００４４】
その後、制御部５０は、接触検出部５０ｂにより、ロードセル３６の出力値が閾値ＰＴＨ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００４５】
ロードセル３６の出力値が閾値ＰＴＨ未満であると判定した場合（ステップＳ２のＮＯ）、制御部５０は、スクリュヘッド２３が射出ノズル１２の内壁１２ａに接触していないと判断し、ステップＳ２の判定を再度実行する。また、制御部５０は、ロードセル３６の出力値が閾値ＰＴＨ以上となるまで、ステップＳ２の判定を繰り返すようにする。
【００４６】
図４は、図１の破線円の部分を拡大した図であり、射出スクリュ２０が射出シリンダ１０内を矢印ＡＲ１で示す方向に直線駆動されている状態を示す。図４で示す状態は、ロードセル３６の出力値が閾値ＰＴＨ未満であるときの状態である。スクリュヘッド２３が射出ノズル１２の内壁１２ａに接触しておらず、ロードセル３６の出力値は、背圧がゼロであることを表す値（以下、「背圧ゼロ値」とする。）のまま変動しないためである。
【００４７】
ロードセル３６の出力値が閾値ＰＴＨ以上であると判定した場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、制御部５０は、スクリュヘッド２３が射出ノズル１２の内壁１２ａに接触したと判断し、調整動作制御部５０ａにより、射出モータ３１に対して制御信号を出力して射出モータ３１を停止させる（ステップＳ３）。
【００４８】
その後、制御部５０は、基準決定部５０ｃにより、射出モータ用エンコーダ３２の出力値を取得し、取得した値を基準値としてＮＶＲＡＭ等の不揮発性記憶媒体に記憶する（ステップＳ４）。
【００４９】
図５は、図４に対応する図であり、スクリュヘッド２３が射出ノズル１２の内壁１２ａに接触した状態を示す。また、図５で示す状態は、ロードセル３６の出力値が閾値ＰＴＨ以上となるときの状態である。スクリュヘッド２３が射出ノズル１２の内壁１２ａに接触し、ロードセル３６の出力値が背圧の増加と共に増加するためである。なお、このときの射出スクリュ２０の位置が射出スクリュ２０の基準位置として設定されることとなる。
【００５０】
このようにして、射出スクリュ位置検出器調整システムＳＹＳは、射出モータ用エンコーダ３２の基準を決定する。
【００５１】
次に、図６を参照しながら、射出スクリュ位置検出器調整システムＳＹＳが、
射出スクリュ２０が前進限位置にある場合における射出モータ用エンコーダ３２の出力値を前進限位置指定値として記憶する処理（以下、「前進限位置記憶処理」とする。）の流れについて説明する。なお、図６は、前進限位置記憶処理の流れを示すフローチャートであり、射出スクリュ位置検出器調整システムＳＹＳは、基準決定処理を実行した後に、この前進限位置記憶処理を実行するものとする。
【００５２】
最初に、制御部５０は、調整動作制御部５０ａにより、射出モータ３１に対して制御信号を出力して射出モータ３１を逆転させ、射出シリンダ１０内で射出スクリュ２０を軸方向後方に一定速度で移動させるようにする（ステップＳ１１）。
【００５３】
その後、制御部５０は、射出モータ用エンコーダ３２の出力値に基づいて射出スクリュ２０の後退距離が所定距離Ｌに達したか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００５４】
具体的には、制御部５０は、射出モータ用エンコーダ３２の出力値が、不揮発性記憶媒体に記憶された基準値から所定値を差し引いた値に達したか否かを判定する。なお、射出モータ用エンコーダ３２の出力値に関するこの所定値は、射出スクリュ２０の後退距離における所定距離Ｌに対応する。また、所定距離Ｌは、射出スクリュ２０が前進限位置にある場合におけるスクリュヘッド２３と射出ノズル１２の内壁１２ａとの間の隙間の大きさに相当し、その隙間に入り込んだ溶融樹脂による溶融樹脂の焼け付着や成形品質の低下を防止できる程度に小さい距離である。
【００５５】
射出スクリュ２０の後退距離が所定距離Ｌに達していないと判定した場合（ステップＳ１２のＮＯ）、制御部５０は、ステップＳ１２の判定を再度実行する。また、制御部５０は、射出スクリュ２０の後退距離が所定距離Ｌに達するまで、ステップＳ１２の判定を繰り返すようにする。
【００５６】
射出スクリュ２０の後退距離が所定距離Ｌに達したと判定した場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、制御部５０は、調整動作制御部５０ａにより、射出モータ３１に対して制御信号を出力して射出モータ３１を停止させる（ステップＳ１３）。
【００５７】
図７は、図４及び図５に対応する図であり、スクリュヘッド２３が射出ノズル１２の内壁１２ａに接触した後、射出スクリュ２０が射出シリンダ１０内を矢印ＡＲ２で示す方向に直線駆動され、スクリュヘッド２３と射出ノズル１２の内壁１２ａとの間の軸方向距離が所定距離Ｌに達した状態を示す。
【００５８】
その後、制御部５０は、ロードセル３６の出力値が閾値Ｐ０未満（背圧ゼロ値）であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。
【００５９】
ロードセル３６の出力値が閾値Ｐ０以上であると判定した場合（ステップＳ１４のＮＯ）、制御部５０は、警告メッセージを表示装置５２に表示し、射出スクリュ２０の現在位置が前進限位置として適切でない旨を操作者に通知する（ステップＳ１５）。
【００６０】
一方、ロードセル３６の出力値が閾値Ｐ０未満であると判定した場合（ステップＳ１４のＹＥＳ）、制御部５０は、射出スクリュ２０の現在位置が前進限位置として適切であるとし、射出モータ用エンコーダ３２の出力値を前進限位置指定値としてＮＶＲＡＭ等の不揮発性記憶媒体に記憶する（ステップＳ１６）。
【００６１】
以上の構成により、本実施例に係る射出成形機は、射出ノズル１２の内壁１２ａとスクリュヘッド２３とが接触した時点における射出モータ用エンコーダ３２の出力値に基づいて射出モータ用エンコーダ３２の基準値を決定して記憶する。また、本実施例に係る射出成形機は、その基準値に基づいて射出スクリュ２０の前進限位置指定値を決定して記憶する。そのため、本実施例に係る射出成形機は、射出装置１００を構成する各部品の公差に関係なく、射出スクリュ２０の基準位置と前進限位置との間の距離を所定距離Ｌとすることができる。すなわち、本実施例に係る射出成形機は、射出装置１００を構成する各部品の公差に関係なく、射出スクリュ２０が前進限位置にあるときの射出ノズル１２の内壁１２ａとスクリュヘッド２３との間の隙間を所定距離Ｌとすることができる。その結果、本実施例に係る射出成形機は、射出装置１００を構成する各部品の公差の積み上げに起因する隙間のばらつきを無くすことができ、成形安定性の低下を防止することができる。
【００６２】
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しに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。
【００６３】
例えば、上述の実施例において、接触検出部５０ｂは、ロードセル３６の出力に基づいて射出ノズル１２の内壁１２ａとスクリュヘッド２３との接触を検出する。しかしながら、接触検出部５０ｂは、射出スクリュ２０を軸方向前方に一定速度で移動させている際の射出モータ用エンコーダ３２の出力値の変化速度に基づいて接触を検出するようにしてもよい。射出ノズル１２の内壁１２ａとスクリュヘッド２３とが接触した場合、射出モータ用エンコーダ３２の出力値の変化速度は、ほぼゼロとなるためである。
【００６４】
なお、特許請求の範囲における「位置検出部」は、上述の実施例における「射出スクリュ位置検出器」を含むものとする。
【符号の説明】
【００６５】
１０・・・射出シリンダ １１・・・射出シリンダ本体 １２・・・射出ノズル １２ａ・・・射出ノズル内壁 １３、１３ａ〜１３ｅ・・・シリンダヒータ ２０・・・射出スクリュ ２１・・・スクリュ軸 ２２・・・フライト ２３・・・スクリュヘッド ３０・・・駆動部 ３１・・・射出モータ ３２・・・射出モータ用エンコーダ ３３・・・ボールねじ機構 ３３ａ・・・ボールねじナット ３３ｂ・・・ボールねじ軸 ３４・・・計量モータ ３５・・・計量モータ用エンコーダ ３６・・・ロードセル ５０・・・制御部 ５０ａ・・・調整動作制御部 ５０ｂ・・・接触検出部 ５０ｃ・・・基準決定部 ５１・・・入力装置 ５２・・・表示装置 １００・・・射出装置 ＳＹＳ・・・射出スクリュ位置検出器調整システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出シリンダ内に回転可能に且つ軸方向に移動可能に配置される射出スクリュの軸方向位置を検出する位置検出部を備えた射出成形機及び射出成形機の調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、射出シリンダ内に回転可能に且つ軸方向に移動可能に配置される射出スクリュを備えた射出成形機が知られている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
これら従来の射出成形機は、通常、射出スクリュを前進限位置に移動させたときに射出スクリュの先端と射出シリンダの先端内壁との間にある程度の隙間を形成できるように、射出スクリュの軸方向位置を検出するための射出モータ用エンコーダの出力値に基づいて射出スクリュを移動させる。射出スクリュの先端と射出シリンダの先端内壁との接触を防止するためである。
【０００４】
具体的には、これら従来の射出成形機は、射出スクリュが後進限位置にあるときの射出モータ用エンコーダの出力値を基準値とし、射出モータ用エンコーダの出力値とその基準値との間の差が所定値に達した場合に射出スクリュが前進限位置にあると判断する。
【０００５】
なお、上述の所定値は、射出スクリュが前進限位置まで移動したときに射出ノズルの内壁に接触しないような値に設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−８６５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、従来の射出成形機において、その射出モータ用エンコーダが後進限位置を基準として調整される場合、各部品の公差の積み上げに起因して、前進限位置にある射出スクリュの先端と射出ノズルの内壁との間の距離が射出成形機毎にばらついてしまう。このため、成形安定性が低下する。
【０００８】
上述の点に鑑み、本発明は、射出スクリュが前進限位置にあるときの射出ノズルの内壁とスクリュヘッドとの間の隙間のばらつきを抑えることができる射出成形機及び射出成形機の調整方法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】
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係る射出成形機は、射出シリンダ内に回転可能に且つ軸方向に移動可能に配置される射出スクリュの軸方向位置を検出する位置検出部を備えた射出成形機であって、前記射出シリンダの先端に配置された射出ノズルの内壁と前記射出スクリュの先端との接触を検出する接触検出部と、前記接触検出部により接触が検出された際の前記位置検出部の出力値に基づいて該位置検出部の基準を決定する基準決定部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の実施例に係る射出成形機の調整方法は、射出シリンダ内に回転可能に且つ軸方向に移動可能に配置される射出スクリュの軸方向位置を検出する位置検出部を備えた射出成形機の調整方法であって、前記射出シリンダの先端に配置された射出ノズルの内壁と前記射出スクリュの先端との接触を検出し、前記接触が検出された際の前記位置検出部の出力に基づいて該位置検出部の基準を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上述の手段により、本発明は、射出スクリュが前進限位置にあるときの射出ノズルの内壁とスクリュヘッドとの間の隙間のばらつきを抑えることができる射出成形機及び射出成形機の調整方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例に係る射出成形機における射出装置の構成例を示す側面図である。
【図２】図１の射出装置に搭載される射出スクリュ位置検出器調整システムの構成例を示す機能ブロック図である。
【図３】基準決定処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】射出スクリュが射出シリンダ内を軸方向前方に直線駆動されている状態を示す図である。
【図５】射出ノズルの内壁とスクリュヘッドとが接触したときの状態を示す図である。
【図６】前進限位置記憶処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】射出スクリュが射出シリンダ内を軸方向後方に直線駆動されている状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の実施例に係る射出成形機における射出装置１００の構成例を示す側面図であり、射出装置１００は、主に、射出シリンダ１０、射出スクリュ２０、駆動部３０及び制御部５０で構成される。なお、図１は、射出シリンダ１０を断面図で示すものとする。
【００１５】
射出シリンダ１０は、射出スクリュ２０を回転可能に且つ軸方向に移動可能に受け入れる内部空間を有する機能要素であり、主に、射出シリンダ本体１１、射出ノズル１２、シリンダヒータ１３及びホッパ１４で構成される。
【００１６】
なお、本実施例では、射出シリンダ１０の射出ノズル１２側を軸方向前方とし、射出シリンダ１０のホッパ１４側を軸方向後方とする。また、「軸方向」における「軸」は、射出スクリュ２０の回転軸を意味する。
【００１７】
射出シリンダ本体１１は、ホッパ１４から供給された樹脂ペレットを射出スクリュ２０と協働して溶融混練するための部材であり、溶融混練した樹脂が軸方向前方の射出ノズル１２に給送されるようにする。
【００１８】
射出ノズル１２は、射出シリンダ本体１１の先端に取り付けられる部材であり、ノズル口を金型装置（図示せず。）に接触させ、金型装置内のキャビティ空間に溶融混練した樹脂を射出する。なお、射出ノズル１２は、射出シリンダ本体１１と一体的に形成されていてもよい。
【００１９】
シリンダヒータ１３は、射出シリンダ１０の外周に設置されるヒータであり、射出シリンダ本体１１を加熱するヒータ１３ａ〜１３ｄと、射出ノズル１２を加熱するヒータ１３ｅとで構成される。
【００２０】
ホッパ１４は、樹脂ペレットを射出シリンダ本体１１に供給するための部材である。
【００２１】
射出スクリュ２０は、ホッパ１４から供給される樹脂を溶融混練しながら射出シリンダ１０の先端に給送する機能要素であり、主に、スクリュ軸２１、フライト２２及びスクリュヘッド２３で構成される。
【００２２】
スクリュ軸２１は、駆動部３０によって射出シリンダ１０内で回転駆動され且つ直線駆動される部材である。
【００２３】
フライト２２は、スクリュ軸２１に所定のピッチ間隔で配置される部材であり、フライト間にスクリュ溝を形成し、ホッパ１４から供給される樹脂ペレットをそのスクリュ溝に受け入れ、スクリュ軸２１の回転によりその樹脂ペレットを溶融混練しながら軸方向前方に給送する。
【００２４】
スクリュヘッド２３は、スクリュ軸２１の先端に取り付けられる部材であり、駆動部３０によって射出スクリュ２０が軸方向前方に高速で移動させられたときに、射出ノズル１２内に充填された溶融樹脂を金型装置のキャビティ空間内に押し出すようにする。
【００２５】
駆動部３０は、射出スクリュ２０を駆動するための機能要素であり、主に、射出モータ３１、射出モータ用エンコーダ３２、ボールねじ機構３３、計量モータ３４、計量モータ用エンコーダ３５及びロードセル３６で構成される。
【００２６】
射出モータ３１は、射出シリンダ１０内で射出スクリュ２０を軸方向に移動させるための装置であり、制御部５０からの制御信号に応じた回転方向及び回転速度で回転し、ボールねじ機構３３を介して射出スクリュ２０を軸方向に往復動させる。
【００２７】
射出モータ用エンコーダ３２は、射出モータ３１の回転変位（アナログ量）を電気的なパルス信号（デジタル量）に変換する装置であり、そのパルス信号を制御部５０に対して出力する。
【００２８】
ボールねじ機構３３は、射出モータ３１によって回転駆動されるボールねじナット３３ａと、スクリュ軸２１を回転可能に支持するボールねじ軸３３ｂとで構成され、ボールねじナット３３ａの回転運動をボールねじ軸３３ｂの直線運動に変換する。
【００２９】
計量モータ３４は、射出シリンダ１０内で射出スクリュ２０を回転させるための装置であり、制御部５０からの制御信号に応じた回転方向及び回転速度でロータを回転させ、そのロータに結合された射出スクリュ２０を回転させる。
【００３０】
計量モータ用エンコーダ３５は、計量モータ３４の回転変位（アナログ量）を電気的なパルス信号（デジタル量）に変換する装置であり、そのパルス信号を制御部５０に対して出力する。
【００３１】
ロードセル３６は、射出スクリュ２０が受ける軸方向後方を向く力（以下、「背圧」とする。）を検出するための装置であり、検出した値を制御部５０に対して出力する。
【００３２】
制御部５０は、射出装置１００の動作を制御するための機能要素であり、駆動部３０との間で各種情報をやり取りして射出スクリュ２０を駆動する。
【００３３】
また、制御部５０は、射出スクリュ位置検出器として機能する射出モータ用エンコーダ３２を調整するための射出スクリュ位置検出器調整システムＳＹＳの主要部を構成する。
【００３４】
図２は、射出装置１００に搭載される射出スクリュ位置検出器調整システムＳＹＳの構成例を示す機能ブロック図である。
【００３５】
射出スクリュ位置検出器調整システムＳＹＳは、主に、制御部５０、入力装置５１、射出モータ用エンコーダ３２、ロードセル３６、表示装置５２及び射出モータ３１で構成される。
【００３６】
本実施例において、制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ等を備えたコンピュータである。制御部５０は、調整動作制御部５０ａ、接触検出部５０ｂ及び基準決定部５０ｃのそれぞれに対応するプログラムをＲＯＭ等の不揮発記憶媒体から読み出し、ＲＡＭ等の揮発性記憶媒体に展開して各部に対応する処理をＣＰＵに実行させる。
【００３７】
入力装置５１は、操作者が制御部５０に対して各種情報を入力するために用いる装置であり、例えば、タッチパネル、キーボード、マウス、リモートコントローラ等である。
【００３８】
表示装置５２は、各種情報を操作者に提示するための装置であり、例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＬＥＤ等である。
【００３９】
調整動作制御部５０ａは、射出スクリュ位置検出器の調整のための射出スクリュ２０の動きを制御する機能要素であり、必要に応じて、射出スクリュ２０を駆動する射出モータ３１に対して制御信号を出力し、射出シリンダ１０内で射出スクリュ２０を往復動させる。
【００４０】
接触検出部５０ｂは、射出ノズル１２の内壁１２ａとスクリュヘッド２３との接触を検出する機能要素であり、例えば、接触検出器としてのロードセル３６の出力に基づいて射出ノズル１２の内壁１２ａとスクリュヘッド２３との接触を検出する。
【００４１】
基準決定部５０ｃは、射出スクリュ位置検出器として機能する射出モータ用エンコーダ３２の基準を決定する機能要素であり、例えば、接触検出部５０ｂが接触を検出した時点における射出モータ用エンコーダ３２の出力値を基準値として決定する。なお、射出モータ用エンコーダ３２の出力値は、射出スクリュ２０の軸方向移動距離に比例するものとする。また、射出モータ用エンコーダ３２の出力値は、射出スクリュ２０が軸方向前方に移動するにつれて増加し、射出スクリュ２０が軸方向後方に移動するにつれて減少するものとする。
【００４２】
次に、図３を参照しながら、射出スクリュ位置検出器調整システムＳＹＳが射出モータ用エンコーダ３２の基準を決定する処理（以下、「基準決定処理」とする。）の流れについて説明する。なお、図３は、基準決定処理の流れを示すフローチャートであり、射出スクリュ位置検出器調整システムＳＹＳは、基準決定処理の開始を要求する操作者の入力を受け付けた場合に、この基準決定処理を開始する。なお、操作者が基準決定処理を実行するのは、典型的には、射出成形機を稼働させる前の段取り作業を行う際、或いは、射出シリンダ１０や射出スクリュ２０の部品交換を行った後に射出成形機を動作させる際であり、射出シリンダ１０内には樹脂が存在しないものとする。また、射出スクリュ位置検出器調整システムＳＹＳは、この基準決定処理を開始する前に、射出シリンダ１０内に樹脂が存在しないことを操作者に確認させるための画面を表示装置５２に表示させるようにしてもよい。射出シリンダ１０内に樹脂が存在する状態で基準決定処理を開始させると、射出ノズル１２の内壁１２ａとスクリュヘッド２３との間に樹脂を挟み込んでしまい、射出ノズル１２の内壁１２ａとスクリュヘッド２３との接触を適切に検出できないおそれがあるためである。
【００４３】
最初に、制御部５０は、調整動作制御部５０ａにより、射出モータ３１に対して制御信号を出力して射出モータ３１を正転させ、射出シリンダ１０内で射出スクリュ２０を軸方向前方に一定速度で移動させるようにする（ステップＳ１）。なお、射出モータ３１の正転は、射出シリンダ１０内で射出スクリュ２０を軸方向前方に移動させるための射出モータ３１の回転方向を意味し、射出モータ３１の逆転は、射出シリンダ１０内で射出スクリュ２０を軸方向後方に移動させるための射出モータ３１の回転方向を意味する。また、射出モータ３１の回転トルクは、スクリュヘッド２３が射出ノズル１２の内壁１２ａに接触したとしても射出シリンダ１０や射出スクリュ２０を損傷することがないよう、所定トルク未満に制限されるものとする。
【００４４】
その後、制御部５０は、接触検出部５０ｂにより、ロードセル３６の出力値が閾値ＰＴＨ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００４５】
ロードセル３６の出力値が閾値ＰＴＨ未満であると判定した場合（ステップＳ２のＮＯ）、制御部５０は、スクリュヘッド２３が射出ノズル１２の内壁１２ａに接触していないと判断し、ステップＳ２の判定を再度実行する。また、制御部５０は、ロードセル３６の出力値が閾値ＰＴＨ以上となるまで、ステップＳ２の判定を繰り返すようにする。
【００４６】
図４は、図１の破線円の部分を拡大した図であり、射出スクリュ２０が射出シリンダ１０内を矢印ＡＲ１で示す方向に直線駆動されている状態を示す。図４で示す状態は、ロードセル３６の出力値が閾値ＰＴＨ未満であるときの状態である。スクリュヘッド２３が射出ノズル１２の内壁１２ａに接触しておらず、ロードセル３６の出力値は、背圧がゼロであることを表す値（以下、「背圧ゼロ値」とする。）のまま変動しないためである。
【００４７】
ロードセル３６の出力値が閾値ＰＴＨ以上であると判定した場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、制御部５０は、スクリュヘッド２３が射出ノズル１２の内壁１２ａに接触したと判断し、調整動作制御部５０ａにより、射出モータ３１に対して制御信号を出力して射出モータ３１を停止させる（ステップＳ３）。
【００４８】
その後、制御部５０は、基準決定部５０ｃにより、射出モータ用エンコーダ３２の出力値を取得し、取得した値を基準値としてＮＶＲＡＭ等の不揮発性記憶媒体に記憶する（ステップＳ４）。
【００４９】
図５は、図４に対応する図であり、スクリュヘッド２３が射出ノズル１２の内壁１２ａに接触した状態を示す。また、図５で示す状態は、ロードセル３６の出力値が閾値ＰＴＨ以上となるときの状態である。スクリュヘッド２３が射出ノズル１２の内壁１２ａに接触し、ロードセル３６の出力値が背圧の増加と共に増加するためである。なお、このときの射出スクリュ２０の位置が射出スクリュ２０の基準位置として設定されることとなる。
【００５０】
このようにして、射出スクリュ位置検出器調整システムＳＹＳは、射出モータ用エンコーダ３２の基準を決定する。
【００５１】
次に、図６を参照しながら、射出スクリュ位置検出器調整システムＳＹＳが、
射出スクリュ２０が前進限位置にある場合における射出モータ用エンコーダ３２の出力値を前進限位置指定値として記憶する処理（以下、「前進限位置記憶処理」とする。）の流れについて説明する。なお、図６は、前進限位置記憶処理の流れを示すフローチャートであり、射出スクリュ位置検出器調整システムＳＹＳは、基準決定処理を実行した後に、この前進限位置記憶処理を実行するものとする。
【００５２】
最初に、制御部５０は、調整動作制御部５０ａにより、射出モータ３１に対して制御信号を出力して射出モータ３１を逆転させ、射出シリンダ１０内で射出スクリュ２０を軸方向後方に一定速度で移動させるようにする（ステップＳ１１）。
【００５３】
その後、制御部５０は、射出モータ用エンコーダ３２の出力値に基づいて射出スクリュ２０の後退距離が所定距離Ｌに達したか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００５４】
具体的には、制御部５０は、射出モータ用エンコーダ３２の出力値が、不揮発性記憶媒体に記憶された基準値から所定値を差し引いた値に達したか否かを判定する。なお、射出モータ用エンコーダ３２の出力値に関するこの所定値は、射出スクリュ２０の後退距離における所定距離Ｌに対応する。また、所定距離Ｌは、射出スクリュ２０が前進限位置にある場合におけるスクリュヘッド２３と射出ノズル１２の内壁１２ａとの間の隙間の大きさに相当し、その隙間に入り込んだ溶融樹脂による溶融樹脂の焼け付着や成形品質の低下を防止できる程度に小さい距離である。
【００５５】
射出スクリュ２０の後退距離が所定距離Ｌに達していないと判定した場合（ステップＳ１２のＮＯ）、制御部５０は、ステップＳ１２の判定を再度実行する。また、制御部５０は、射出スクリュ２０の後退距離が所定距離Ｌに達するまで、ステップＳ１２の判定を繰り返すようにする。
【００５６】
射出スクリュ２０の後退距離が所定距離Ｌに達したと判定した場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、制御部５０は、調整動作制御部５０ａにより、射出モータ３１に対して制御信号を出力して射出モータ３１を停止させる（ステップＳ１３）。
【００５７】
図７は、図４及び図５に対応する図であり、スクリュヘッド２３が射出ノズル１２の内壁１２ａに接触した後、射出スクリュ２０が射出シリンダ１０内を矢印ＡＲ２で示す方向に直線駆動され、スクリュヘッド２３と射出ノズル１２の内壁１２ａとの間の軸方向距離が所定距離Ｌに達した状態を示す。
【００５８】
その後、制御部５０は、ロードセル３６の出力値が閾値Ｐ０未満（背圧ゼロ値）であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。
【００５９】
ロードセル３６の出力値が閾値Ｐ０以上であると判定した場合（ステップＳ１４のＮＯ）、制御部５０は、警告メッセージを表示装置５２に表示し、射出スクリュ２０の現在位置が前進限位置として適切でない旨を操作者に通知する（ステップＳ１５）。
【００６０】
一方、ロードセル３６の出力値が閾値Ｐ０未満であると判定した場合（ステップＳ１４のＹＥＳ）、制御部５０は、射出スクリュ２０の現在位置が前進限位置として適切であるとし、射出モータ用エンコーダ３２の出力値を前進限位置指定値としてＮＶＲＡＭ等の不揮発性記憶媒体に記憶する（ステップＳ１６）。
【００６１】
以上の構成により、本実施例に係る射出成形機は、射出ノズル１２の内壁１２ａとスクリュヘッド２３とが接触した時点における射出モータ用エンコーダ３２の出力値に基づいて射出モータ用エンコーダ３２の基準値を決定して記憶する。また、本実施例に係る射出成形機は、その基準値に基づいて射出スクリュ２０の前進限位置指定値を決定して記憶する。そのため、本実施例に係る射出成形機は、射出装置１００を構成する各部品の公差に関係なく、射出スクリュ２０の基準位置と前進限位置との間の距離を所定距離Ｌとすることができる。すなわち、本実施例に係る射出成形機は、射出装置１００を構成する各部品の公差に関係なく、射出スクリュ２０が前進限位置にあるときの射出ノズル１２の内壁１２ａとスクリュヘッド２３との間の隙間を所定距離Ｌとすることができる。その結果、本実施例に係る射出成形機は、射出装置１００を構成する各部品の公差の積み上げに起因する隙間のばらつきを無くすことができ、成形安定性の低下を防止することができる。
【００６２】
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しに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。
【００６３】
例えば、上述の実施例において、接触検出部５０ｂは、ロードセル３６の出力に基づいて射出ノズル１２の内壁１２ａとスクリュヘッド２３との接触を検出する。しかしながら、接触検出部５０ｂは、射出スクリュ２０を軸方向前方に一定速度で移動させている際の射出モータ用エンコーダ３２の出力値の変化速度に基づいて接触を検出するようにしてもよい。射出ノズル１２の内壁１２ａとスクリュヘッド２３とが接触した場合、射出モータ用エンコーダ３２の出力値の変化速度は、ほぼゼロとなるためである。
【００６４】
なお、特許請求の範囲における「位置検出部」は、上述の実施例における「射出スクリュ位置検出器」を含むものとする。
【符号の説明】
【００６５】
１０・・・射出シリンダ １１・・・射出シリンダ本体 １２・・・射出ノズル １２ａ・・・射出ノズル内壁 １３、１３ａ〜１３ｅ・・・シリンダヒータ ２０・・・射出スクリュ ２１・・・スクリュ軸 ２２・・・フライト ２３・・・スクリュヘッド ３０・・・駆動部 ３１・・・射出モータ ３２・・・射出モータ用エンコーダ ３３・・・ボールねじ機構 ３３ａ・・・ボールねじナット ３３ｂ・・・ボールねじ軸 ３４・・・計量モータ ３５・・・計量モータ用エンコーダ ３６・・・ロードセル ５０・・・制御部 ５０ａ・・・調整動作制御部 ５０ｂ・・・接触検出部 ５０ｃ・・・基準決定部 ５１・・・入力装置 ５２・・・表示装置 １００・・・射出装置 ＳＹＳ・・・射出スクリュ位置検出器調整システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出シリンダ内に回転可能に且つ軸方向に移動可能に配置される射出スクリュの軸方向位置を検出する位置検出部を備えた射出成形機であって、
前記射出シリンダの先端に配置された射出ノズルの内壁と前記射出スクリュの先端との接触を検出する接触検出部と、
前記接触検出部により接触が検出された際の前記位置検出部の出力値に基づいて該位置検出部の基準を決定する基準決定部と、
を備えることを特徴とする射出成形機。
【請求項２】
前記基準決定部は、前記接触検出部により接触が検出された際の前記位置検出部の出力値を基準値とする、
ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
【請求項３】
前記基準決定部は、前記接触検出部により接触が検出された際の前記位置検出部の出力値から所定距離後退させた位置を前記射出スクリュの前進限位置とする、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形機。
【請求項４】
射出シリンダ内に回転可能に且つ軸方向に移動可能に配置される射出スクリュの軸方向位置を検出する位置検出部を備えた射出成形機の調整方法であって、
前記射出シリンダの先端に配置された射出ノズルの内壁と前記射出スクリュの先端との接触を検出し、
前記接触が検出された際の前記位置検出部の出力に基づいて該位置検出部の基準を決定する、
ことを特徴とする射出成形機の調整方法。
【請求項１】
射出シリンダ内に回転可能に且つ軸方向に移動可能に配置される射出スクリュの軸方向位置を検出する位置検出部を備えた射出成形機であって、
前記射出シリンダの先端に配置された射出ノズルの内壁と前記射出スクリュの先端との接触を検出する接触検出部と、
前記接触検出部により接触が検出された際の前記位置検出部の出力値に基づいて該位置検出部の基準を決定する基準決定部と、
を備えることを特徴とする射出成形機。
【請求項２】
前記基準決定部は、前記接触検出部により接触が検出された際の前記位置検出部の出力値を基準値とする、
ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
【請求項３】
前記基準決定部は、前記接触検出部により接触が検出された際の前記位置検出部の出力値から所定距離後退させた位置を前記射出スクリュの前進限位置とする、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形機。
【請求項４】
射出シリンダ内に回転可能に且つ軸方向に移動可能に配置される射出スクリュの軸方向位置を検出する位置検出部を備えた射出成形機の調整方法であって、
前記射出シリンダの先端に配置された射出ノズルの内壁と前記射出スクリュの先端との接触を検出し、
前記接触が検出された際の前記位置検出部の出力に基づいて該位置検出部の基準を決定する、
ことを特徴とする射出成形機の調整方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１９２６９４（Ｐ２０１２−１９２６９４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５９８７７（Ｐ２０１１−５９８７７）
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]