成形装置および成形装置の歯飛び検出方法
【課題】１基の電動機からタイミングベルトを介して複数の従動軸に対して駆動力が伝達され、前記複数の従動軸の回転により可動部が移動される成形装置において、比較的簡単な手段により従動プーリの歯飛びを検出することの可能な成形装置および成形装置の歯飛び検出方法を提供する。
【解決手段】１基の電動機１７の駆動軸１８からタイミングベルト２３を介して複数の従動軸２１，２２に対して駆動力が伝達され、前記複数の従動軸２１，２２の回転により可動部２８が直線移動される成形装置１１において、
駆動軸１８から次にタイミングベルト２３が送られる第１の従動軸２１の回転状態を検出する第１のセンサＡと、前記第１の従動軸２１以外の従動軸２２または駆動軸１８の少なくとも一方に対して設けられ回転状態を検出する第２のセンサＢと、前記第１のセンサＡと前記第２のセンサＢの信号が入力される制御装置３８とが備えられている。
【解決手段】１基の電動機１７の駆動軸１８からタイミングベルト２３を介して複数の従動軸２１，２２に対して駆動力が伝達され、前記複数の従動軸２１，２２の回転により可動部２８が直線移動される成形装置１１において、
駆動軸１８から次にタイミングベルト２３が送られる第１の従動軸２１の回転状態を検出する第１のセンサＡと、前記第１の従動軸２１以外の従動軸２２または駆動軸１８の少なくとも一方に対して設けられ回転状態を検出する第２のセンサＢと、前記第１のセンサＡと前記第２のセンサＢの信号が入力される制御装置３８とが備えられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１基の電動機からタイミングベルトを介して複数の従動軸に対して駆動力が伝達され、前記複数の従動軸の回転により可動部が直線移動される成形装置の歯飛び検出に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タイミングベルトを介して従動軸に対して駆動力が伝達され、従動軸の回転によりプッシャプレート等の可動部が移動される射出成形装置等の成形装置は、広く公知である。これらの成形装置において、１本の駆動軸と１本の従動軸の間にタイミングベルトが設けられたタイプ、１本の駆動軸と複数の従動軸の間にタイミングベルトが設けられたタイプ、および複数の駆動軸が設けられ、前記駆動軸とそれぞれ対応する従動軸の間にそれぞれタイミングベルトが設けられたタイプ等が存在する。そのうち２番目と３番目に記載されたタイプは、主に比較的幅広な可動部を直線移動させる場合等に使用され、射出成形装置においては、スクリュまたはその駆動軸を挟んで両側にボールネジからなる従動軸が設けられる射出装置や、エジェクタプレートを複数のボールネジにより移動させるエジェクタ装置等に広く用いられる。そしてその中でも前記の２番目のタイプは、従動軸の数に対してサーボモータ等の電動機の数が１基で済むことからコストダウンに繋がるとともに、サーボモータを２基設けた場合に必要となる同期制御等の複雑な制御を行わないで済むという利点を有する。
【０００３】
ところで前記サーボモータからタイミングベルトを介して従動軸に対して駆動力が伝達される際に、何らかの原因により、従動軸側の従動プーリとタイミングベルトとの噛合関係が変わってしまう歯飛びと呼ばれる現象が発生する場合がある。そして前記歯飛びが発生した場合は、サーボモータ側のロータリエンコーダによって把握される可動部の位置と、実際の可動部の位置が相違してしまい、不良品が発生したり、射出成形装置や金型等の成形装置を破損に繋がる恐れがある。そして特には、複数の従動軸のうち１本の従動軸で歯飛びが発生すると可動部の平行移動が困難となり、従動軸のベアリング保持部等を破損する可能性が増大する。
【０００４】
そして前記歯飛びは、１本の駆動軸と１本の従動軸の間にタイミングベルトが設けられたタイプのものと比較して、１本の駆動軸と複数本の従動軸の間にタイミングベルトが設けられたタイプの成形装置の方がより一層、発生しやすい。その理由を図５により説明する。図５の成形装置の回転伝達装置９は、１基の電動機の駆動軸１と、駆動軸１から次にタイミングベルト２が送られる従動プーリ３が固定されたボールネジ４からなる第１の従動軸５と、駆動軸１へ次にタイミングベルト２が送られる従動プーリ６が固定されたボールネジ７からなる第２の従動軸８の２本の従動軸が設けられている。そしてまず１基の電動機の駆動開始により駆動軸１が回転されると、駆動軸１と従動プーリ６の間のタイミングベルト２が矢印ａの方向に力が及ぼされ引っ張られる。同様に次に従動プーリ６と従動プーリ３の間のタイミングベルト２も矢印ｂの方向に引っ張られ、更に次に従動プーリ３と駆動軸１の間のタイミングベルト２が矢印ｃの方向へ引っ張られる。ところがタイミングベルト２の伸び等による駆動軸１の回転角度の変化に対して、従動プーリ３の回転角度の変化が追いつかない状況が発生すると従動プーリ３と駆動軸１の間のタイミングベルト２に撓みｄが発生する。そしてタイミングベルト２に撓みｄが発生すると、従動プーリ３の歯とタイミングベルト２の歯の間の噛合が外れやすくなり、従動プーリ３の噛合位置を飛び超える歯飛びと呼ばれる現象が発生してしまう。また歯飛びは、タイミングベルトが長期使用によって伸びた際や、従動プーリ３とタイミングベルト２の間に樹脂ペレットが噛み込んだ際により一層発生しやすくなる。
【０００５】
歯飛び対策が記載された文献としては、特許文献１ないし特許文献３に記載された射出成形装置が知られている。特許文献１については、射出作動時に緩み側となる従動プーリのベルト巻掛り開始位置に、ローラよりなる規制部材を設けることにより、前記従動プーリの歯とベルトの歯の歯飛びを防止することを意図している。しかしながら特許文献１については、ローラを新たに追加する必要がある上に、一旦歯飛びが発生した際には検出することは不可能であった。また特許文献２ではタイミングベルトの内側に前記ベルトを押圧する移動可能なテンションローラを設けるとともに、前記テンションローラの位置を検出することによりタイミングベルトの伸びを検出し、歯飛び等を防止する。しかし特許文献２についてもテンションローラ等を新たに設ける必要があり、またタイミングベルトの伸びを近接センサで正確に測定することは困難であり、誤作動が発生する可能性があった。また特許文献２は、複数の従動軸が設けられた装置の歯飛びを問題とするものではない。更に特許文献３は、プーリの側面に複数の突起を設けるとともに、前記突起に対向して近接スイッチ５を設け、近接センサから検出される単位時間当たりの突起の通過量が予め定めた量と異なるとき、歯飛び信号を発生して歯飛びを知らせる。しかし特許文献３は、単位時間当たりの突起の通過量を検出するものであるので、従動プーリの側面に複数の突起を設ける必要があり、かといって従動プーリの歯と同数の近接スイッチ５を設けることは出来ないので、正確な歯飛びの検出が出来ないものであった。また特許文献３も、特許文献２と同様に、複数の従動軸を設けた装置の歯飛びの検出を問題とするものではなく、複数の従動軸が設けられた装置の歯飛びの解決策等は何ら言及されていないものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−６３１２７号公報（請求項１、図２）
【特許文献２】特開２００３−１２０７６９号公報（請求項１、図１）
【特許文献３】特開２００３−１８４９６７号公報（請求項１、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明では上記の問題を鑑みて、１基の電動機からタイミングベルトを介して複数の従動軸に対して駆動力が伝達され、前記複数の従動軸の回転により可動部が移動される成形装置において、比較的簡単な手段により従動プーリの歯飛びを検出することの可能な成形装置および成形装置の歯飛び検出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】
【０００８】
本発明の請求項１に記載の成形装置は、１基の電動機の駆動軸からタイミングベルトを介して複数の従動軸に対して駆動力が伝達され、前記複数の従動軸の回転により可動部が直線移動される成形装置において、駆動軸から次にタイミングベルトが送られる第１の従動軸の回転状態を検出する第１のセンサと、前記第１の従動軸以外の従動軸または駆動軸の少なくとも一方に対して設けられ前記第１の従動軸以外の従動軸または前記駆動軸の回転状態を検出する第２のセンサと、前記第１のセンサと前記第２のセンサの信号が入力される制御装置とが備えられたことを特徴とする。従って複数の従動軸のうち、歯飛びが発生しやすい駆動軸から次にタイミングベルトが送られる第１の従動軸の歯飛びを確実に検出することができる。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の成形装置は、１基の電動機の駆動軸からタイミングベルトを介して複数の従動軸に対して駆動力が伝達され、前記複数の従動軸の回転により可動部が直線移動される成形装置において、駆動軸の駆動プーリから次にタイミングベルトが送られる従動プーリが固定されたボールネジからなる第１の従動軸と、駆動軸の駆動プーリへ次にタイミングベルトが送られる従動プーリが固定されたボールネジからなる第２の従動軸と、前記第１の従動軸の回転状態を検出する第１のセンサと、前記第２の従動軸の回転状態を検出する第２のセンサと、前記第１のセンサと前記第２のセンサの信号が入力される制御装置とが備えられたことを特徴とする。従って第１の従動軸と第２の従動軸の回転状態から歯飛びを確実に検出することができる。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の成形装置は、請求項１または請求項２において、前記第１のセンサと第２のセンサの少なくとも一方のセンサは、前記第１の従動軸の回転によりオンオフするセンサであることを特徴とする。従って比較的簡単かつ低コストで歯飛びを検出することができる。
【００１１】
本発明の請求項４に記載の成形装置は、請求項３において、前記第１のセンサと第２のセンサの少なくとも一方のセンサは、カムが近接したことにより反応する近接センサであり、前記第１の従動軸の従動プーリには１個のカムが設けられていることを特徴とする。従って請求項３の効果に加え、従動プーリに僅かに加工するだけで歯飛びを検出することができる。
【００１２】
本発明の請求項５に記載の歯飛び検出方法は、１基の電動機の駆動軸からタイミングベルトを介して複数の従動軸に対して駆動力が伝達され、前記複数の従動軸の回転により可動部が直線移動される成形装置の歯飛び検出方法において、駆動軸から次にタイミングベルトが送られる第１の従動軸の回転状態と、前記第１の従動軸以外の従動軸または駆動軸の少なくとも一方の軸の回転状態とを検出し、回転状態を比較することにより歯飛びを判断することを特徴とする。従って請求項１と同様に、複数の従動軸のうち、歯飛びが発生しやすい駆動軸から次にタイミングベルトが送られる第１の従動軸の歯飛びを確実に検出することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の成形装置は、１基の電動機の駆動軸からタイミングベルトを介して複数の従動軸に対して駆動力が伝達され、前記複数の従動軸の回転により可動部が直線移動される成形装置において、駆動軸から次にタイミングベルトが送られる第１の従動軸の回転状態を検出する第１のセンサと、前記第１の従動軸以外の従動軸または駆動軸の少なくとも一方に対して設けられ前記第１の従動軸以外の従動軸または前記駆動軸の回転状態を検出する第２のセンサと、前記第１のセンサと前記第２のセンサの信号が入力される制御装置とが備えられているので、従動軸の歯飛びを確実に検出することができる。また本発明の成形装置の歯飛び検出方法についても、同様の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本実施形態の射出成形装置のハウジングプレートを後方側から見た正面図である。
【図２】図２は、本実施形態の射出成形装置の要部の平面図である。
【図３】図３は、本実施形態の射出成形装置の歯飛び検出方法を示すフローチャート図である。
【図４】図４は、本実施形態の射出成形装置の各近接センサの作動を示す説明図である。
【図５】図５は、成形装置の回転伝達装置において歯飛びが発生するメカニズムの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の成形装置の一種である射出成形装置は、射出装置１１と図示しない型締装置とが設けられている。射出装置１１は、図示しないベースプレート上にハウジングプレート１２が固定され、型締装置に対して図示しないノズルタッチ装置により前後進可能に設けられている。図１、図２に示されるように、ハウジングプレート１２には、スクリュ１３が内挿された加熱筒１４が固着されている。またハウジングプレート１２の上面には成形材料の供給口１５が設けられている。またハウジングプレート１２の側面にはブラケット１６が設けられ、ブラケット１６に射出駆動機構の射出用のサーボモータ（電動機）１７が駆動軸１８を後方側に向けて固定され、サーボモータ１７の駆動軸１８には歯付きの駆動プーリ１９が固定されている。また射出用のサーボモータ１７には駆動軸１８の回転数を検出するロータリエンコーダ２０が設けられている。そしてロータリエンコーダ２０により射出時等のスクリュ１３の移動速度が検出される。
【００１６】
また前記ハウジングプレート１２の加熱筒１４が挿通される部分を挟んで両側には、射出駆動機構の第１の従動軸２１と第２の従動軸２２からなる２本の従動軸２１，２２が設けられている。図１において第１の従動軸２１は、右上側に示され、第２の従動軸２２は左下に示される。前記第１の従動軸２１は、ボールネジ２６の一端寄りに歯付きの従動プーリ２４が固定されているとともに、ボールネジ２６の軸の一端は、ハウジングプレート１２の図示しないベアリングにより回転自在に軸支されている。また第２の従動軸２２も同様に、ボールネジ２７の一端寄りに歯付きの従動プーリ２５が固定されるとともに、ボールネジ２７の軸の一端は、ハウジングプレート１２の図示しないベアリングにより回転自在に軸支されている。そして前記駆動プーリ１９、前記第１の従動軸２１の従動プーリ２４、第２の従動軸２２の従動プーリ２５には、内側に歯が形成されたエンドレス状のタイミングベルト２３が掛け渡されている。そして第１の従動軸２１の従動プーリ２４へは、駆動軸１８の駆動プーリ１９から次にタイミングベルト２３が送られ、第２の従動軸２２の従動プーリ２５からは、駆動軸１８の駆動プーリ１９へ次にタイミングベルト２３が送られる。またタイミングベルト２３は、サーボモータ１７が固定されるブラケット１６の取付位置の調整等により張力が規定の範囲に保たれるように調整されている。なお射出駆動機構の駆動プーリ１９、前記従動プーリ２４，２５、およびタイミングベルト２３等には安全カバーが取付けられているが、図１および図２では前記安全カバーは省略して記載されている。また射出駆動機構は、ハウジングプレート１２の前方に、タイミングベルト２３が加熱筒１４を囲むように設けてもよい。
【００１７】
またハウジングプレート１２の後方位置のベースプレートの上面には、図示しないリニアガイドが設けられ、前記リニアガイド上には射出駆動機構の可動部であるプッシャプレート２８がハウジングプレート１２と平行に所定間隔を保って移動可能に設けられている。プッシャプレート２８の両側には、前記ボールネジ２６，２７がそれぞれ挿通されるボールナット２９，３０がそれぞれ設けられている。またボールネジ２６，２７の他端は、射出装置１１がハウジングプレート１２とプッシャプレート２８からなる２枚プレートの場合は、軸支されていない。また射出装置１１がハウジングプレート１２とプッシャプレート２８と図示しないバックプレートからなる３枚プレートの場合、ボールネジ２６，２７の他端は、バックプレートに軸支されている。スクリュ１３の軸の他端は、スクリュスリーブ等を介して、プッシャプレート２８に軸支されるとともに、プッシャプレート２８に固定された図示しない計量用のサーボモータによりスクリュ１３が回転可能となっている。
【００１８】
次に従動軸２１，２２の回転を検出するセンサと歯飛びの検出装置３１について説明する。前記第１の従動軸２１に対しては、第１の従動軸２１の回転状態を検出するための第１のセンサである近接センサＡ（近接スイッチ）が設けられている。また前記第２の従動軸２２に対しては、第２の従動軸２２の回転状態を検出するための第２のセンサである近接センサＢ（近接スイッチ）が設けられている。更に近接センサＡと近接センサＢの具体的な配置について説明すると、ハウジングプレート１２の後面の第１の従動軸２１の従動プーリ２４の近傍には突出部材３２が後方に向けて設けられている。そして突出部材３２には、従動プーリ２４の外周輪（リム部）のハウジングプレート１２と対向する側の側面２４ａと対向する位置に向けて、ハウジングプレート１２と平行に取付プレート３３が固定されている。そして取付プレート３３には近接センサＡの感知部３９（コイル等）が固定されている。また従動プーリ２４の外周輪の側面２４ａには、一箇所に近接センサＡの検出用突起部である鉄等の金属性のカム３４が設けられている。前記カム３４は、従動プーリ２４の回転により、近接センサＡの感知部３９に対向して前記感知部３９によって検知可能な位置を通過可能となっている。本実施形態では、近接センサＡの感知部３９とカム３４の配置関係は、両者が対向した際に０．５ｍｍの間隔ｔとなるよう設定されている。この間隔ｔは、近接センサＡの種類にもよるが１ｍｍ以下とすることが望ましい。そして近接センサＡは、従動プーリ２４の回転により前記カム３４が対向位置に移動したときに１回転につき一度スイッチがオンとなり（カム３４が僅かに移動する範囲もオンの状態となる）、前記カム３４がそれ以外の位置にカム３４が移動しているときには、スイッチがオフの状態のままとなるようになっている。
【００１９】
また第２の従動軸２２の側についても、第１の従動軸２１の側と同様に、突出部材３５、取付プレート３６が設けられ、取付プレート３６に第２のセンサである近接センサＢの感知部４０が取付けられ、従動プーリ２５の側面２５ａには、一箇所に近接センサＢの検出用突起部であるカム３７が設けられている。従って第１の従動軸２１と第２の従動軸２２は、１回転につき一度、近接センサＡ，Ｂがオンオフすることにより、それぞれ回転状態を検出することが可能となっている。また前記第１のセンサである近接センサＡと第２のセンサである近接センサＢは、射出成形装置の制御装置３８にそれぞれ接続され、近接センサＡ，Ｂからの信号が入力されるようになっている。なお図１において従動プーリ２４，２５の回転位置は、近接センサＡ，ＢはＯＦＦとなる位置で記載され、図２において従動プーリ２４，２５の回転位置は、近接センサＡ，ＢがＯＮとなる位置で記載されている。
【００２０】
なお本実施形態では第１の従動軸２１、第２の従動軸２２に対してそれぞれ設けられる第１のセンサと第２のセンサは、低コストで応答性が速いとの理由から高周波発信型の近接センサＡ，Ｂとしたが、磁気型や静電容量型の近接センサでもよく、他のセンサ（スイッチ）であってもよい。例えばリミットスイッチ、光電管センサ（スイッチ）、レーザーセンサ（スイッチ）、および超音波センサ（スイッチ）等であってもよく、第１の従動軸２１等に対してロータリエンコーダ等の回転角度を検出する機構を設けたものでもよい。また背景技術欄において述べたように、歯飛びが発生しやすい第１の従動軸２１に第１のセンサを設けることは必須であるが、第２の従動軸２２には第２のセンサを設けずに駆動軸１８の回転を検出するロータリエンコーダ２０との間で回転状態を比較するようにしてもよい。その場合、前記駆動軸１８のロータリエンコーダ２０が第２のセンサの役割を果たす。また第１の従動軸２１と第２の従動軸２２で異なるスイッチ（センサ）を用いてもよい。また複数の従動軸は２本に限定されず３本以上の場合も想定され、他にアイドラプーリを含む場合も想定される。しかしその場合も駆動軸１８から次にタイミングベルト２３が送られる第１の従動軸２１には必ず第１のセンサが取付けられ、他の軸との相対的な回転状態（回転角度または回転位置の関係）が比較される。
【００２１】
次に本実施形態の射出成形装置の歯飛び検出方法について図３ないし図５により説明する。射出開始時に１基の電動機である射出用のサーボモータ１７の駆動軸１８に固定された駆動プーリ１９からタイミングベルト２３を介して、複数の従動軸２１，２２に固定された従動プーリ２４，２５へ駆動力が伝達される。そして第１の従動軸２１の従動プーリ２４およびボールネジ２６、第２の従動軸２２の従動プーリ２５およびボールネジ２７の回転により、可動部であるプッシャプレート２８が直線移動され、プッシャプレート２８に軸支されたスクリュスリーブとそれに接続されるスクリュ１３が加熱筒１４内で高速で前進される。その際に図５にも示されるようにタイミングベルト２３は、矢印ａ、矢印ｂ、矢印ｃの順に引っ張られ、正常な状態では第１の従動軸２１と第２の従動軸２２は同期して回転される。そして図４に示されるように第１の従動軸２１と第２の従動軸２２の回転は、歯飛び検出装置３１の第１のセンサである近接センサＡと第２のセンサである近接センサＢによりそれぞれ検出され、信号が歯飛び検出装置３１の制御装置３８へ送られ、近接センサＡ，Ｂのオンまたはオフの状態が比較される。
【００２２】
より詳細には図３のフローチャート図に示されるように、歯飛び監視がスタートされると、従動プーリ２４の回転状態を検出する近接センサＡの感知部３９によりカム３４が検出されてスイッチがＯＦＦからＯＮになるか、または従動プーリ２５の回転状態を検出する近接センサＢの感知部４０によりカム３７が検出されてスイッチがＯＦＦからＯＮになったかを判断する（Ｓ１）。そしていずれかの近接センサＡまたはＢがＯＮとなると次に、近接センサＡと近接センサＢの信号が比較される（Ｓ２）。そして近接センサＡとＢが共にＯＮ（ａｎｄ条件を満たす）されると、第１の従動軸２１と第２の従動軸２２は同期して回転されている判断され、従動プーリ２４、２５の次周の回転時にも近接センサＡ，Ｂにより（Ｓ１）からの監視が繰り返される。
【００２３】
なお前記（Ｓ２）において、歯飛びが発生していない正常な状態においては必ず近接センサＡ，Ｂが共にＯＮ（ａｎｄ条件を満たす）であることが検出されるためには、近接センサＡ，Ｂが共にＯＮとなるオーバーラップ時間（図４において斜線部分）がシーケンススキャンサイクルの２倍より長いことが必要である。本実施形態では、近接センサＡ，Ｂのシーケンススキャンサイクルは、３ｍｓであって、前記オーバーラップ時間は、６ｍｓよりも長いことが求められる。そうでないとオーバーラップ時間内に近接センサＡとＢの両方がＯＮになったことがスキャンできずに異常と判断されることが発生する。またオーバーラップ時間は、可動部であるプッシャプレート２８の移動速度（スクリュ１３の移動速度）や従動プーリ２４，２５の回転速度とそれぞれ一定の比例関係にあるので、プッシャプレート２８の移動速度を遅くすることが望ましい。本実施形態では、プッシャプレート２８とスクリュ１３の移動速度が２５ｍｍ／ｓｅｃの際には異常が発生しないオーバーラップ時間が確保できた。
【００２４】
また前記においていずれか一方の従動プーリ２４，２５とタイミングベルト２３の間で１歯分だけ歯飛びを発生させた状態での、プッシャプレート２８とスクリュ１３の移動速度が２５ｍｍ／ｓｅｃの際の近接センサＡと近接センサＢが共にＯＮとなるオーバーラップ時間（図４において斜線部分）は、０．６ｍｓであった。従って従動プーリ２４，２５のいずれか一方の従動プーリとタイミングベルト２３との間で１歯分だけ歯飛びが発生した状態であっても、近接センサＡ，Ｂのスキャンのタイミングによっては、近接センサＡ，Ｂが共にＯＮと検出されることもまったく無い訳ではない。しかし１歯分だけ歯飛びが発生した状態での従動プーリ２４，２５の回転時に、近接センサＡ，Ｂが共にＯＮとなってオーバーラップすることは確率的に非常に少ない。
【００２５】
次に近接センサＡとＢが共にＯＮとならない（ａｎｄ条件を満たさず、Ｓ２がＮの場合）は、近接センサＡとＢが共にＯＦＦとなるか（ａｎｄ条件を満たす）が判断される（Ｓ３）。そして閉ループのフローにより（Ｓ２）、（Ｓ３）のうちで、どちらが先に条件を満たすかが判断される。そして（Ｓ２）よりも先に（Ｓ３）が条件を満たした場合は、制御装置３８内の異常カウンタにおいて近接センサＡとＢの間で同期ズレが１回検出されたことをカウントする（ｎ＝ｎ＋１）（Ｓ４）。そして制御装置３８は、同期ズレの回数ｎが予め設定した設定回数に達しないとき（Ｓ５がＮの場合）は、再度（Ｓ１）に戻って近接センサＡ，Ｂにより第１の従動軸２１と第２の従動軸２２の同期がチェックを行う。そして同期ズレの回数ｎが所定回数に達するまでは、射出用のサーボモータ１７の駆動は継続され、前記の（Ｓ１）から（Ｓ５）までの工程が繰り返される。そして制御装置３８は、前記同期ズレの回数ｎが予め設定した設定回数以上となった時点（Ｓ５がＹの場合）で歯飛びであると判断して異常信号を発して、射出用のサーボモータ１７の駆動を停止し、表示画面に歯飛びのエラーメッセージを表示する（Ｓ６）。このように同期ズレの回数ｎが所定回数に達してから装置を停止するのは、第１の従動軸２１と第２の従動軸２２の僅かな回転ムラや振動等により検出にノイズが入る可能性があるためである。そして一回のノイズにより、実際に従動プーリ２４，２５等とタイミングベルト２３が歯飛びしていない状態でも同期ズレと判断してしまい、射出成形装置を停止させてしまうことを防止するためである。
【００２６】
なお歯飛びが発生しやすいタイミングは、射出開始時や保圧開始時等の制御の立上がり時である。射出開始時においては、図５にも示されるように急激な射出用のサーボモータ１７の駆動に伴いタイミングベルト２は矢印ａ、矢印ｂの順に引っ張られ伸びが発生した分だけ駆動軸１の回転が先行する。一方第１の従動軸５と駆動軸１の間のタイミングベルト２は撓みが発生して歯飛びが発生しやすくなる。しかし本実施形態において、近接センサＡ，Ｂを歯飛び検出用のセンサとして使用した場合は、射出時には駆動プーリ１９および従動プーリ２４，２５の回転速度は高速となるため近接センサＡ，Ｂでは正確な検出が行えない恐れがあり、射出完了後の保圧時や計量時、手動後退時等、比較的前記プーリ１９，２４，２５の回転が遅いときに歯飛びを検出することが望ましい。（ただし第１の従動軸２１等の回転状態の検出に、ロータリエンコーダ等の精度が高いセンサを使用した場合は、射出開始時の歯飛びを検出して装置を停止することも可能である。）また本実施形態の第１の従動軸２１と第２の従動軸２２にそれぞれ近接センサＡ，Ｂを取付けて同時にスイッチがＯＮすることにより歯飛びを検出する方法は、特許文献３等と比較して確実性が高いが、どちらの従動軸に歯飛びが発生したかは検出できないが、歯飛び後には修正が必要となるので、特に問題はない。
【００２７】
そして従来は、歯飛びが発生していても気がつかずに射出成形装置が作動し続けて装置を故障させることがあったが、本実施形態では歯飛びが正確に検出されるので、装置を故障させることがなくなった。また従来は、プーリの外輪部の外周とタイミングベルトの側面に渡って、ペンキ等で印をつけておき、その印がずれることを目視して歯飛びを判断することも行われてきたが、作業員が検出する必要がある上に、カバーが設けられる場合は容易に目視することができず、結局カバーを外さないと歯飛びが確認できないという問題もなくなった。また第１の従動軸２１等の回転状態の検出に近接センサＡを使用した場合は、ロータリエンコーダを使用した場合よりも費用が削減できる。更には特許文献３のタイプではプーリ側面に多数の近接センサのカムを設けなければならない上に、予め設定された突起の通過量と発信される通過量を比較するという制御を行わなければならなかったが、本実施形態では、従動プーリ２４の側面２４ａと従動プーリ２５の側面２５ａに、それぞれ１個のカム３４，３７（突起）を設けるだけでよく、装置構造が簡略化できる。また本実施形態の歯飛び検出方法は、両方の近接センサのＯＮ、ＯＦＦを比較するだけなので、制御が簡単に行える。そして更に歯飛びしやすい第１の従動軸２１のみに近接センサＡを設ける（射出用のサーボモータ１７には元々ロータリエンコーダ２０がある）は、両方のプーリ１９，２４の直径が異なるが、ロータリエンコーダ２０による駆動軸１８の回転角度と第１の従動軸２１の回転状態（回転数）を比較することにより、第１の従動軸２１の歯飛びが検出でき、より一層費用が削減できる。
【実施例１】
【００２８】
また本発明は、射出成形装置のエジェクタ装置や、型締装置、ノズルタッチ装置等であっても、１基の電動機の駆動軸からタイミングベルトを介して複数の従動軸に対して駆動力が伝達され、前記複数の従動軸の回転により可動部が移動される装置に使用することができる。図示は省略するが、実施例１のエジェクタ装置の場合、可動盤の一側にエジェクタ用の１基のサーボモータが固定され、駆動軸には歯付きの駆動プーリが固定されている。また可動盤の背面には複数のガイドバーが受圧盤側に向けて突出されているとともに、前記ガイドバーと平行に従動軸である２本（複数本）のボールネジが回転自在に設けられている。またエジェクタプレートにはボールネジナットが固定され、前記ボールネジナットにはボールネジがそれぞれ挿通されている。またボールネジにはそれぞれ歯付きの従動プーリが固定されている。そして前記駆動プーリと前記各従動プーリとの間には歯付きのエンドレス状のタイミングベルトが掛けわたされている。そしてエジェクタ用のサーボモータの駆動により、タイミングベルトを介して、各ボールネジが回転され、各ボールネジナットを介してエジェクタプレートがガイドバーに沿って可動盤に対して近接離間するように直線移動され、金型内の突出ピンが突出される。上記のエジェクタ装置においても、本実施形態の射出装置と同様に、駆動軸からタイミングベルトが送られる側の第１の従動プーリのみに第１のセンサを設け、駆動軸に第２のセンサを設けるか、或いは第１の従動プーリと第２の従動プーリにそれぞれ第１のセンサと第２のセンサを設け、第１のセンサと第２のセンサをそれぞれ制御装置に接続し、第１のセンサと第２のセンサにより検出された第１の従動軸の回転状態を、他の軸の回転状態と比較することにより、歯飛びを検出することができる。なおセンサの種類等は限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の成形装置は、樹脂、金属、有機材料、および無機材料等を成形する射出成形装置のみならず、他の成形装置にも用いることができる。具体的にはダイカスト成形装置や、各種材料のプレス成形装置、各種の積層成形装置、金属成形装置である工作機械等であっても、複数の従動軸の回転により可動部が移動される電動機構の成形装置であれば、応用が可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１１ 射出装置
１２ ハウジングプレート
１３ スクリュ
１７ サーボモータ
１８ 駆動軸
１９ 駆動プーリ
２１ 第１の従動軸
２２ 第２の従動軸
２３ タイミングベルト
２４，２５ 従動プーリ
２６ ボールネジ
２８ プッシャプレート
３４，３７ カム
３８ 制御装置
３９，４０ 感知部
Ａ，Ｂ 近接センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１基の電動機からタイミングベルトを介して複数の従動軸に対して駆動力が伝達され、前記複数の従動軸の回転により可動部が直線移動される成形装置の歯飛び検出に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タイミングベルトを介して従動軸に対して駆動力が伝達され、従動軸の回転によりプッシャプレート等の可動部が移動される射出成形装置等の成形装置は、広く公知である。これらの成形装置において、１本の駆動軸と１本の従動軸の間にタイミングベルトが設けられたタイプ、１本の駆動軸と複数の従動軸の間にタイミングベルトが設けられたタイプ、および複数の駆動軸が設けられ、前記駆動軸とそれぞれ対応する従動軸の間にそれぞれタイミングベルトが設けられたタイプ等が存在する。そのうち２番目と３番目に記載されたタイプは、主に比較的幅広な可動部を直線移動させる場合等に使用され、射出成形装置においては、スクリュまたはその駆動軸を挟んで両側にボールネジからなる従動軸が設けられる射出装置や、エジェクタプレートを複数のボールネジにより移動させるエジェクタ装置等に広く用いられる。そしてその中でも前記の２番目のタイプは、従動軸の数に対してサーボモータ等の電動機の数が１基で済むことからコストダウンに繋がるとともに、サーボモータを２基設けた場合に必要となる同期制御等の複雑な制御を行わないで済むという利点を有する。
【０００３】
ところで前記サーボモータからタイミングベルトを介して従動軸に対して駆動力が伝達される際に、何らかの原因により、従動軸側の従動プーリとタイミングベルトとの噛合関係が変わってしまう歯飛びと呼ばれる現象が発生する場合がある。そして前記歯飛びが発生した場合は、サーボモータ側のロータリエンコーダによって把握される可動部の位置と、実際の可動部の位置が相違してしまい、不良品が発生したり、射出成形装置や金型等の成形装置を破損に繋がる恐れがある。そして特には、複数の従動軸のうち１本の従動軸で歯飛びが発生すると可動部の平行移動が困難となり、従動軸のベアリング保持部等を破損する可能性が増大する。
【０００４】
そして前記歯飛びは、１本の駆動軸と１本の従動軸の間にタイミングベルトが設けられたタイプのものと比較して、１本の駆動軸と複数本の従動軸の間にタイミングベルトが設けられたタイプの成形装置の方がより一層、発生しやすい。その理由を図５により説明する。図５の成形装置の回転伝達装置９は、１基の電動機の駆動軸１と、駆動軸１から次にタイミングベルト２が送られる従動プーリ３が固定されたボールネジ４からなる第１の従動軸５と、駆動軸１へ次にタイミングベルト２が送られる従動プーリ６が固定されたボールネジ７からなる第２の従動軸８の２本の従動軸が設けられている。そしてまず１基の電動機の駆動開始により駆動軸１が回転されると、駆動軸１と従動プーリ６の間のタイミングベルト２が矢印ａの方向に力が及ぼされ引っ張られる。同様に次に従動プーリ６と従動プーリ３の間のタイミングベルト２も矢印ｂの方向に引っ張られ、更に次に従動プーリ３と駆動軸１の間のタイミングベルト２が矢印ｃの方向へ引っ張られる。ところがタイミングベルト２の伸び等による駆動軸１の回転角度の変化に対して、従動プーリ３の回転角度の変化が追いつかない状況が発生すると従動プーリ３と駆動軸１の間のタイミングベルト２に撓みｄが発生する。そしてタイミングベルト２に撓みｄが発生すると、従動プーリ３の歯とタイミングベルト２の歯の間の噛合が外れやすくなり、従動プーリ３の噛合位置を飛び超える歯飛びと呼ばれる現象が発生してしまう。また歯飛びは、タイミングベルトが長期使用によって伸びた際や、従動プーリ３とタイミングベルト２の間に樹脂ペレットが噛み込んだ際により一層発生しやすくなる。
【０００５】
歯飛び対策が記載された文献としては、特許文献１ないし特許文献３に記載された射出成形装置が知られている。特許文献１については、射出作動時に緩み側となる従動プーリのベルト巻掛り開始位置に、ローラよりなる規制部材を設けることにより、前記従動プーリの歯とベルトの歯の歯飛びを防止することを意図している。しかしながら特許文献１については、ローラを新たに追加する必要がある上に、一旦歯飛びが発生した際には検出することは不可能であった。また特許文献２ではタイミングベルトの内側に前記ベルトを押圧する移動可能なテンションローラを設けるとともに、前記テンションローラの位置を検出することによりタイミングベルトの伸びを検出し、歯飛び等を防止する。しかし特許文献２についてもテンションローラ等を新たに設ける必要があり、またタイミングベルトの伸びを近接センサで正確に測定することは困難であり、誤作動が発生する可能性があった。また特許文献２は、複数の従動軸が設けられた装置の歯飛びを問題とするものではない。更に特許文献３は、プーリの側面に複数の突起を設けるとともに、前記突起に対向して近接スイッチ５を設け、近接センサから検出される単位時間当たりの突起の通過量が予め定めた量と異なるとき、歯飛び信号を発生して歯飛びを知らせる。しかし特許文献３は、単位時間当たりの突起の通過量を検出するものであるので、従動プーリの側面に複数の突起を設ける必要があり、かといって従動プーリの歯と同数の近接スイッチ５を設けることは出来ないので、正確な歯飛びの検出が出来ないものであった。また特許文献３も、特許文献２と同様に、複数の従動軸を設けた装置の歯飛びの検出を問題とするものではなく、複数の従動軸が設けられた装置の歯飛びの解決策等は何ら言及されていないものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−６３１２７号公報（請求項１、図２）
【特許文献２】特開２００３−１２０７６９号公報（請求項１、図１）
【特許文献３】特開２００３−１８４９６７号公報（請求項１、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明では上記の問題を鑑みて、１基の電動機からタイミングベルトを介して複数の従動軸に対して駆動力が伝達され、前記複数の従動軸の回転により可動部が移動される成形装置において、比較的簡単な手段により従動プーリの歯飛びを検出することの可能な成形装置および成形装置の歯飛び検出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】
【０００８】
本発明の請求項１に記載の成形装置は、１基の電動機の駆動軸からタイミングベルトを介して複数の従動軸に対して駆動力が伝達され、前記複数の従動軸の回転により可動部が直線移動される成形装置において、駆動軸から次にタイミングベルトが送られる第１の従動軸の回転状態を検出する第１のセンサと、前記第１の従動軸以外の従動軸または駆動軸の少なくとも一方に対して設けられ前記第１の従動軸以外の従動軸または前記駆動軸の回転状態を検出する第２のセンサと、前記第１のセンサと前記第２のセンサの信号が入力される制御装置とが備えられたことを特徴とする。従って複数の従動軸のうち、歯飛びが発生しやすい駆動軸から次にタイミングベルトが送られる第１の従動軸の歯飛びを確実に検出することができる。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の成形装置は、１基の電動機の駆動軸からタイミングベルトを介して複数の従動軸に対して駆動力が伝達され、前記複数の従動軸の回転により可動部が直線移動される成形装置において、駆動軸の駆動プーリから次にタイミングベルトが送られる従動プーリが固定されたボールネジからなる第１の従動軸と、駆動軸の駆動プーリへ次にタイミングベルトが送られる従動プーリが固定されたボールネジからなる第２の従動軸と、前記第１の従動軸の回転状態を検出する第１のセンサと、前記第２の従動軸の回転状態を検出する第２のセンサと、前記第１のセンサと前記第２のセンサの信号が入力される制御装置とが備えられたことを特徴とする。従って第１の従動軸と第２の従動軸の回転状態から歯飛びを確実に検出することができる。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の成形装置は、請求項１または請求項２において、前記第１のセンサと第２のセンサの少なくとも一方のセンサは、前記第１の従動軸の回転によりオンオフするセンサであることを特徴とする。従って比較的簡単かつ低コストで歯飛びを検出することができる。
【００１１】
本発明の請求項４に記載の成形装置は、請求項３において、前記第１のセンサと第２のセンサの少なくとも一方のセンサは、カムが近接したことにより反応する近接センサであり、前記第１の従動軸の従動プーリには１個のカムが設けられていることを特徴とする。従って請求項３の効果に加え、従動プーリに僅かに加工するだけで歯飛びを検出することができる。
【００１２】
本発明の請求項５に記載の歯飛び検出方法は、１基の電動機の駆動軸からタイミングベルトを介して複数の従動軸に対して駆動力が伝達され、前記複数の従動軸の回転により可動部が直線移動される成形装置の歯飛び検出方法において、駆動軸から次にタイミングベルトが送られる第１の従動軸の回転状態と、前記第１の従動軸以外の従動軸または駆動軸の少なくとも一方の軸の回転状態とを検出し、回転状態を比較することにより歯飛びを判断することを特徴とする。従って請求項１と同様に、複数の従動軸のうち、歯飛びが発生しやすい駆動軸から次にタイミングベルトが送られる第１の従動軸の歯飛びを確実に検出することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の成形装置は、１基の電動機の駆動軸からタイミングベルトを介して複数の従動軸に対して駆動力が伝達され、前記複数の従動軸の回転により可動部が直線移動される成形装置において、駆動軸から次にタイミングベルトが送られる第１の従動軸の回転状態を検出する第１のセンサと、前記第１の従動軸以外の従動軸または駆動軸の少なくとも一方に対して設けられ前記第１の従動軸以外の従動軸または前記駆動軸の回転状態を検出する第２のセンサと、前記第１のセンサと前記第２のセンサの信号が入力される制御装置とが備えられているので、従動軸の歯飛びを確実に検出することができる。また本発明の成形装置の歯飛び検出方法についても、同様の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本実施形態の射出成形装置のハウジングプレートを後方側から見た正面図である。
【図２】図２は、本実施形態の射出成形装置の要部の平面図である。
【図３】図３は、本実施形態の射出成形装置の歯飛び検出方法を示すフローチャート図である。
【図４】図４は、本実施形態の射出成形装置の各近接センサの作動を示す説明図である。
【図５】図５は、成形装置の回転伝達装置において歯飛びが発生するメカニズムの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の成形装置の一種である射出成形装置は、射出装置１１と図示しない型締装置とが設けられている。射出装置１１は、図示しないベースプレート上にハウジングプレート１２が固定され、型締装置に対して図示しないノズルタッチ装置により前後進可能に設けられている。図１、図２に示されるように、ハウジングプレート１２には、スクリュ１３が内挿された加熱筒１４が固着されている。またハウジングプレート１２の上面には成形材料の供給口１５が設けられている。またハウジングプレート１２の側面にはブラケット１６が設けられ、ブラケット１６に射出駆動機構の射出用のサーボモータ（電動機）１７が駆動軸１８を後方側に向けて固定され、サーボモータ１７の駆動軸１８には歯付きの駆動プーリ１９が固定されている。また射出用のサーボモータ１７には駆動軸１８の回転数を検出するロータリエンコーダ２０が設けられている。そしてロータリエンコーダ２０により射出時等のスクリュ１３の移動速度が検出される。
【００１６】
また前記ハウジングプレート１２の加熱筒１４が挿通される部分を挟んで両側には、射出駆動機構の第１の従動軸２１と第２の従動軸２２からなる２本の従動軸２１，２２が設けられている。図１において第１の従動軸２１は、右上側に示され、第２の従動軸２２は左下に示される。前記第１の従動軸２１は、ボールネジ２６の一端寄りに歯付きの従動プーリ２４が固定されているとともに、ボールネジ２６の軸の一端は、ハウジングプレート１２の図示しないベアリングにより回転自在に軸支されている。また第２の従動軸２２も同様に、ボールネジ２７の一端寄りに歯付きの従動プーリ２５が固定されるとともに、ボールネジ２７の軸の一端は、ハウジングプレート１２の図示しないベアリングにより回転自在に軸支されている。そして前記駆動プーリ１９、前記第１の従動軸２１の従動プーリ２４、第２の従動軸２２の従動プーリ２５には、内側に歯が形成されたエンドレス状のタイミングベルト２３が掛け渡されている。そして第１の従動軸２１の従動プーリ２４へは、駆動軸１８の駆動プーリ１９から次にタイミングベルト２３が送られ、第２の従動軸２２の従動プーリ２５からは、駆動軸１８の駆動プーリ１９へ次にタイミングベルト２３が送られる。またタイミングベルト２３は、サーボモータ１７が固定されるブラケット１６の取付位置の調整等により張力が規定の範囲に保たれるように調整されている。なお射出駆動機構の駆動プーリ１９、前記従動プーリ２４，２５、およびタイミングベルト２３等には安全カバーが取付けられているが、図１および図２では前記安全カバーは省略して記載されている。また射出駆動機構は、ハウジングプレート１２の前方に、タイミングベルト２３が加熱筒１４を囲むように設けてもよい。
【００１７】
またハウジングプレート１２の後方位置のベースプレートの上面には、図示しないリニアガイドが設けられ、前記リニアガイド上には射出駆動機構の可動部であるプッシャプレート２８がハウジングプレート１２と平行に所定間隔を保って移動可能に設けられている。プッシャプレート２８の両側には、前記ボールネジ２６，２７がそれぞれ挿通されるボールナット２９，３０がそれぞれ設けられている。またボールネジ２６，２７の他端は、射出装置１１がハウジングプレート１２とプッシャプレート２８からなる２枚プレートの場合は、軸支されていない。また射出装置１１がハウジングプレート１２とプッシャプレート２８と図示しないバックプレートからなる３枚プレートの場合、ボールネジ２６，２７の他端は、バックプレートに軸支されている。スクリュ１３の軸の他端は、スクリュスリーブ等を介して、プッシャプレート２８に軸支されるとともに、プッシャプレート２８に固定された図示しない計量用のサーボモータによりスクリュ１３が回転可能となっている。
【００１８】
次に従動軸２１，２２の回転を検出するセンサと歯飛びの検出装置３１について説明する。前記第１の従動軸２１に対しては、第１の従動軸２１の回転状態を検出するための第１のセンサである近接センサＡ（近接スイッチ）が設けられている。また前記第２の従動軸２２に対しては、第２の従動軸２２の回転状態を検出するための第２のセンサである近接センサＢ（近接スイッチ）が設けられている。更に近接センサＡと近接センサＢの具体的な配置について説明すると、ハウジングプレート１２の後面の第１の従動軸２１の従動プーリ２４の近傍には突出部材３２が後方に向けて設けられている。そして突出部材３２には、従動プーリ２４の外周輪（リム部）のハウジングプレート１２と対向する側の側面２４ａと対向する位置に向けて、ハウジングプレート１２と平行に取付プレート３３が固定されている。そして取付プレート３３には近接センサＡの感知部３９（コイル等）が固定されている。また従動プーリ２４の外周輪の側面２４ａには、一箇所に近接センサＡの検出用突起部である鉄等の金属性のカム３４が設けられている。前記カム３４は、従動プーリ２４の回転により、近接センサＡの感知部３９に対向して前記感知部３９によって検知可能な位置を通過可能となっている。本実施形態では、近接センサＡの感知部３９とカム３４の配置関係は、両者が対向した際に０．５ｍｍの間隔ｔとなるよう設定されている。この間隔ｔは、近接センサＡの種類にもよるが１ｍｍ以下とすることが望ましい。そして近接センサＡは、従動プーリ２４の回転により前記カム３４が対向位置に移動したときに１回転につき一度スイッチがオンとなり（カム３４が僅かに移動する範囲もオンの状態となる）、前記カム３４がそれ以外の位置にカム３４が移動しているときには、スイッチがオフの状態のままとなるようになっている。
【００１９】
また第２の従動軸２２の側についても、第１の従動軸２１の側と同様に、突出部材３５、取付プレート３６が設けられ、取付プレート３６に第２のセンサである近接センサＢの感知部４０が取付けられ、従動プーリ２５の側面２５ａには、一箇所に近接センサＢの検出用突起部であるカム３７が設けられている。従って第１の従動軸２１と第２の従動軸２２は、１回転につき一度、近接センサＡ，Ｂがオンオフすることにより、それぞれ回転状態を検出することが可能となっている。また前記第１のセンサである近接センサＡと第２のセンサである近接センサＢは、射出成形装置の制御装置３８にそれぞれ接続され、近接センサＡ，Ｂからの信号が入力されるようになっている。なお図１において従動プーリ２４，２５の回転位置は、近接センサＡ，ＢはＯＦＦとなる位置で記載され、図２において従動プーリ２４，２５の回転位置は、近接センサＡ，ＢがＯＮとなる位置で記載されている。
【００２０】
なお本実施形態では第１の従動軸２１、第２の従動軸２２に対してそれぞれ設けられる第１のセンサと第２のセンサは、低コストで応答性が速いとの理由から高周波発信型の近接センサＡ，Ｂとしたが、磁気型や静電容量型の近接センサでもよく、他のセンサ（スイッチ）であってもよい。例えばリミットスイッチ、光電管センサ（スイッチ）、レーザーセンサ（スイッチ）、および超音波センサ（スイッチ）等であってもよく、第１の従動軸２１等に対してロータリエンコーダ等の回転角度を検出する機構を設けたものでもよい。また背景技術欄において述べたように、歯飛びが発生しやすい第１の従動軸２１に第１のセンサを設けることは必須であるが、第２の従動軸２２には第２のセンサを設けずに駆動軸１８の回転を検出するロータリエンコーダ２０との間で回転状態を比較するようにしてもよい。その場合、前記駆動軸１８のロータリエンコーダ２０が第２のセンサの役割を果たす。また第１の従動軸２１と第２の従動軸２２で異なるスイッチ（センサ）を用いてもよい。また複数の従動軸は２本に限定されず３本以上の場合も想定され、他にアイドラプーリを含む場合も想定される。しかしその場合も駆動軸１８から次にタイミングベルト２３が送られる第１の従動軸２１には必ず第１のセンサが取付けられ、他の軸との相対的な回転状態（回転角度または回転位置の関係）が比較される。
【００２１】
次に本実施形態の射出成形装置の歯飛び検出方法について図３ないし図５により説明する。射出開始時に１基の電動機である射出用のサーボモータ１７の駆動軸１８に固定された駆動プーリ１９からタイミングベルト２３を介して、複数の従動軸２１，２２に固定された従動プーリ２４，２５へ駆動力が伝達される。そして第１の従動軸２１の従動プーリ２４およびボールネジ２６、第２の従動軸２２の従動プーリ２５およびボールネジ２７の回転により、可動部であるプッシャプレート２８が直線移動され、プッシャプレート２８に軸支されたスクリュスリーブとそれに接続されるスクリュ１３が加熱筒１４内で高速で前進される。その際に図５にも示されるようにタイミングベルト２３は、矢印ａ、矢印ｂ、矢印ｃの順に引っ張られ、正常な状態では第１の従動軸２１と第２の従動軸２２は同期して回転される。そして図４に示されるように第１の従動軸２１と第２の従動軸２２の回転は、歯飛び検出装置３１の第１のセンサである近接センサＡと第２のセンサである近接センサＢによりそれぞれ検出され、信号が歯飛び検出装置３１の制御装置３８へ送られ、近接センサＡ，Ｂのオンまたはオフの状態が比較される。
【００２２】
より詳細には図３のフローチャート図に示されるように、歯飛び監視がスタートされると、従動プーリ２４の回転状態を検出する近接センサＡの感知部３９によりカム３４が検出されてスイッチがＯＦＦからＯＮになるか、または従動プーリ２５の回転状態を検出する近接センサＢの感知部４０によりカム３７が検出されてスイッチがＯＦＦからＯＮになったかを判断する（Ｓ１）。そしていずれかの近接センサＡまたはＢがＯＮとなると次に、近接センサＡと近接センサＢの信号が比較される（Ｓ２）。そして近接センサＡとＢが共にＯＮ（ａｎｄ条件を満たす）されると、第１の従動軸２１と第２の従動軸２２は同期して回転されている判断され、従動プーリ２４、２５の次周の回転時にも近接センサＡ，Ｂにより（Ｓ１）からの監視が繰り返される。
【００２３】
なお前記（Ｓ２）において、歯飛びが発生していない正常な状態においては必ず近接センサＡ，Ｂが共にＯＮ（ａｎｄ条件を満たす）であることが検出されるためには、近接センサＡ，Ｂが共にＯＮとなるオーバーラップ時間（図４において斜線部分）がシーケンススキャンサイクルの２倍より長いことが必要である。本実施形態では、近接センサＡ，Ｂのシーケンススキャンサイクルは、３ｍｓであって、前記オーバーラップ時間は、６ｍｓよりも長いことが求められる。そうでないとオーバーラップ時間内に近接センサＡとＢの両方がＯＮになったことがスキャンできずに異常と判断されることが発生する。またオーバーラップ時間は、可動部であるプッシャプレート２８の移動速度（スクリュ１３の移動速度）や従動プーリ２４，２５の回転速度とそれぞれ一定の比例関係にあるので、プッシャプレート２８の移動速度を遅くすることが望ましい。本実施形態では、プッシャプレート２８とスクリュ１３の移動速度が２５ｍｍ／ｓｅｃの際には異常が発生しないオーバーラップ時間が確保できた。
【００２４】
また前記においていずれか一方の従動プーリ２４，２５とタイミングベルト２３の間で１歯分だけ歯飛びを発生させた状態での、プッシャプレート２８とスクリュ１３の移動速度が２５ｍｍ／ｓｅｃの際の近接センサＡと近接センサＢが共にＯＮとなるオーバーラップ時間（図４において斜線部分）は、０．６ｍｓであった。従って従動プーリ２４，２５のいずれか一方の従動プーリとタイミングベルト２３との間で１歯分だけ歯飛びが発生した状態であっても、近接センサＡ，Ｂのスキャンのタイミングによっては、近接センサＡ，Ｂが共にＯＮと検出されることもまったく無い訳ではない。しかし１歯分だけ歯飛びが発生した状態での従動プーリ２４，２５の回転時に、近接センサＡ，Ｂが共にＯＮとなってオーバーラップすることは確率的に非常に少ない。
【００２５】
次に近接センサＡとＢが共にＯＮとならない（ａｎｄ条件を満たさず、Ｓ２がＮの場合）は、近接センサＡとＢが共にＯＦＦとなるか（ａｎｄ条件を満たす）が判断される（Ｓ３）。そして閉ループのフローにより（Ｓ２）、（Ｓ３）のうちで、どちらが先に条件を満たすかが判断される。そして（Ｓ２）よりも先に（Ｓ３）が条件を満たした場合は、制御装置３８内の異常カウンタにおいて近接センサＡとＢの間で同期ズレが１回検出されたことをカウントする（ｎ＝ｎ＋１）（Ｓ４）。そして制御装置３８は、同期ズレの回数ｎが予め設定した設定回数に達しないとき（Ｓ５がＮの場合）は、再度（Ｓ１）に戻って近接センサＡ，Ｂにより第１の従動軸２１と第２の従動軸２２の同期がチェックを行う。そして同期ズレの回数ｎが所定回数に達するまでは、射出用のサーボモータ１７の駆動は継続され、前記の（Ｓ１）から（Ｓ５）までの工程が繰り返される。そして制御装置３８は、前記同期ズレの回数ｎが予め設定した設定回数以上となった時点（Ｓ５がＹの場合）で歯飛びであると判断して異常信号を発して、射出用のサーボモータ１７の駆動を停止し、表示画面に歯飛びのエラーメッセージを表示する（Ｓ６）。このように同期ズレの回数ｎが所定回数に達してから装置を停止するのは、第１の従動軸２１と第２の従動軸２２の僅かな回転ムラや振動等により検出にノイズが入る可能性があるためである。そして一回のノイズにより、実際に従動プーリ２４，２５等とタイミングベルト２３が歯飛びしていない状態でも同期ズレと判断してしまい、射出成形装置を停止させてしまうことを防止するためである。
【００２６】
なお歯飛びが発生しやすいタイミングは、射出開始時や保圧開始時等の制御の立上がり時である。射出開始時においては、図５にも示されるように急激な射出用のサーボモータ１７の駆動に伴いタイミングベルト２は矢印ａ、矢印ｂの順に引っ張られ伸びが発生した分だけ駆動軸１の回転が先行する。一方第１の従動軸５と駆動軸１の間のタイミングベルト２は撓みが発生して歯飛びが発生しやすくなる。しかし本実施形態において、近接センサＡ，Ｂを歯飛び検出用のセンサとして使用した場合は、射出時には駆動プーリ１９および従動プーリ２４，２５の回転速度は高速となるため近接センサＡ，Ｂでは正確な検出が行えない恐れがあり、射出完了後の保圧時や計量時、手動後退時等、比較的前記プーリ１９，２４，２５の回転が遅いときに歯飛びを検出することが望ましい。（ただし第１の従動軸２１等の回転状態の検出に、ロータリエンコーダ等の精度が高いセンサを使用した場合は、射出開始時の歯飛びを検出して装置を停止することも可能である。）また本実施形態の第１の従動軸２１と第２の従動軸２２にそれぞれ近接センサＡ，Ｂを取付けて同時にスイッチがＯＮすることにより歯飛びを検出する方法は、特許文献３等と比較して確実性が高いが、どちらの従動軸に歯飛びが発生したかは検出できないが、歯飛び後には修正が必要となるので、特に問題はない。
【００２７】
そして従来は、歯飛びが発生していても気がつかずに射出成形装置が作動し続けて装置を故障させることがあったが、本実施形態では歯飛びが正確に検出されるので、装置を故障させることがなくなった。また従来は、プーリの外輪部の外周とタイミングベルトの側面に渡って、ペンキ等で印をつけておき、その印がずれることを目視して歯飛びを判断することも行われてきたが、作業員が検出する必要がある上に、カバーが設けられる場合は容易に目視することができず、結局カバーを外さないと歯飛びが確認できないという問題もなくなった。また第１の従動軸２１等の回転状態の検出に近接センサＡを使用した場合は、ロータリエンコーダを使用した場合よりも費用が削減できる。更には特許文献３のタイプではプーリ側面に多数の近接センサのカムを設けなければならない上に、予め設定された突起の通過量と発信される通過量を比較するという制御を行わなければならなかったが、本実施形態では、従動プーリ２４の側面２４ａと従動プーリ２５の側面２５ａに、それぞれ１個のカム３４，３７（突起）を設けるだけでよく、装置構造が簡略化できる。また本実施形態の歯飛び検出方法は、両方の近接センサのＯＮ、ＯＦＦを比較するだけなので、制御が簡単に行える。そして更に歯飛びしやすい第１の従動軸２１のみに近接センサＡを設ける（射出用のサーボモータ１７には元々ロータリエンコーダ２０がある）は、両方のプーリ１９，２４の直径が異なるが、ロータリエンコーダ２０による駆動軸１８の回転角度と第１の従動軸２１の回転状態（回転数）を比較することにより、第１の従動軸２１の歯飛びが検出でき、より一層費用が削減できる。
【実施例１】
【００２８】
また本発明は、射出成形装置のエジェクタ装置や、型締装置、ノズルタッチ装置等であっても、１基の電動機の駆動軸からタイミングベルトを介して複数の従動軸に対して駆動力が伝達され、前記複数の従動軸の回転により可動部が移動される装置に使用することができる。図示は省略するが、実施例１のエジェクタ装置の場合、可動盤の一側にエジェクタ用の１基のサーボモータが固定され、駆動軸には歯付きの駆動プーリが固定されている。また可動盤の背面には複数のガイドバーが受圧盤側に向けて突出されているとともに、前記ガイドバーと平行に従動軸である２本（複数本）のボールネジが回転自在に設けられている。またエジェクタプレートにはボールネジナットが固定され、前記ボールネジナットにはボールネジがそれぞれ挿通されている。またボールネジにはそれぞれ歯付きの従動プーリが固定されている。そして前記駆動プーリと前記各従動プーリとの間には歯付きのエンドレス状のタイミングベルトが掛けわたされている。そしてエジェクタ用のサーボモータの駆動により、タイミングベルトを介して、各ボールネジが回転され、各ボールネジナットを介してエジェクタプレートがガイドバーに沿って可動盤に対して近接離間するように直線移動され、金型内の突出ピンが突出される。上記のエジェクタ装置においても、本実施形態の射出装置と同様に、駆動軸からタイミングベルトが送られる側の第１の従動プーリのみに第１のセンサを設け、駆動軸に第２のセンサを設けるか、或いは第１の従動プーリと第２の従動プーリにそれぞれ第１のセンサと第２のセンサを設け、第１のセンサと第２のセンサをそれぞれ制御装置に接続し、第１のセンサと第２のセンサにより検出された第１の従動軸の回転状態を、他の軸の回転状態と比較することにより、歯飛びを検出することができる。なおセンサの種類等は限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の成形装置は、樹脂、金属、有機材料、および無機材料等を成形する射出成形装置のみならず、他の成形装置にも用いることができる。具体的にはダイカスト成形装置や、各種材料のプレス成形装置、各種の積層成形装置、金属成形装置である工作機械等であっても、複数の従動軸の回転により可動部が移動される電動機構の成形装置であれば、応用が可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１１ 射出装置
１２ ハウジングプレート
１３ スクリュ
１７ サーボモータ
１８ 駆動軸
１９ 駆動プーリ
２１ 第１の従動軸
２２ 第２の従動軸
２３ タイミングベルト
２４，２５ 従動プーリ
２６ ボールネジ
２８ プッシャプレート
３４，３７ カム
３８ 制御装置
３９，４０ 感知部
Ａ，Ｂ 近接センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１基の電動機の駆動軸からタイミングベルトを介して複数の従動軸に対して駆動力が伝達され、前記複数の従動軸の回転により可動部が直線移動される成形装置において、
駆動軸から次にタイミングベルトが送られる第１の従動軸の回転状態を検出する第１のセンサと、
前記第１の従動軸以外の従動軸または駆動軸の少なくとも一方に対して設けられ前記第１の従動軸以外の従動軸または前記駆動軸の回転状態を検出する第２のセンサと、
前記第１のセンサと前記第２のセンサの信号が入力される制御装置とが備えられたことを特徴とする成形装置。
【請求項２】
１基の電動機の駆動軸からタイミングベルトを介して複数の従動軸に対して駆動力が伝達され、前記複数の従動軸の回転により可動部が直線移動される成形装置において、
駆動軸の駆動プーリから次にタイミングベルトが送られる従動プーリが固定されたボールネジからなる第１の従動軸と、
駆動軸の駆動プーリへ次にタイミングベルトが送られる従動プーリが固定されたボールネジからなる第２の従動軸と、
前記第１の従動軸の回転状態を検出する第１のセンサと、
前記第２の従動軸の回転状態を検出する第２のセンサと、
前記第１のセンサと前記第２のセンサの信号が入力される制御装置とが備えられたことを特徴とする成形装置。
【請求項３】
前記第１のセンサと第２のセンサの少なくとも一方のセンサは、前記第１の従動軸の回転によりオンオフするセンサであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の成形装置。
【請求項４】
前記第１のセンサと第２のセンサの少なくとも一方のセンサは、カムが近接したことにより反応する近接センサであり、前記第１の従動軸の従動プーリには１個のカムが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の成形装置。
【請求項５】
１基の電動機の駆動軸からタイミングベルトを介して複数の従動軸に対して駆動力が伝達され、前記複数の従動軸の回転により可動部が直線移動される成形装置の歯飛び検出方法において、
駆動軸から次にタイミングベルトが送られる第１の従動軸の回転状態と、前記第１の従動軸以外の従動軸または駆動軸の少なくとも一方の軸の回転状態とを検出し、
回転状態を比較することにより歯飛びを判断することを特徴とする成形装置の歯飛び検出方法。
【請求項１】
１基の電動機の駆動軸からタイミングベルトを介して複数の従動軸に対して駆動力が伝達され、前記複数の従動軸の回転により可動部が直線移動される成形装置において、
駆動軸から次にタイミングベルトが送られる第１の従動軸の回転状態を検出する第１のセンサと、
前記第１の従動軸以外の従動軸または駆動軸の少なくとも一方に対して設けられ前記第１の従動軸以外の従動軸または前記駆動軸の回転状態を検出する第２のセンサと、
前記第１のセンサと前記第２のセンサの信号が入力される制御装置とが備えられたことを特徴とする成形装置。
【請求項２】
１基の電動機の駆動軸からタイミングベルトを介して複数の従動軸に対して駆動力が伝達され、前記複数の従動軸の回転により可動部が直線移動される成形装置において、
駆動軸の駆動プーリから次にタイミングベルトが送られる従動プーリが固定されたボールネジからなる第１の従動軸と、
駆動軸の駆動プーリへ次にタイミングベルトが送られる従動プーリが固定されたボールネジからなる第２の従動軸と、
前記第１の従動軸の回転状態を検出する第１のセンサと、
前記第２の従動軸の回転状態を検出する第２のセンサと、
前記第１のセンサと前記第２のセンサの信号が入力される制御装置とが備えられたことを特徴とする成形装置。
【請求項３】
前記第１のセンサと第２のセンサの少なくとも一方のセンサは、前記第１の従動軸の回転によりオンオフするセンサであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の成形装置。
【請求項４】
前記第１のセンサと第２のセンサの少なくとも一方のセンサは、カムが近接したことにより反応する近接センサであり、前記第１の従動軸の従動プーリには１個のカムが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の成形装置。
【請求項５】
１基の電動機の駆動軸からタイミングベルトを介して複数の従動軸に対して駆動力が伝達され、前記複数の従動軸の回転により可動部が直線移動される成形装置の歯飛び検出方法において、
駆動軸から次にタイミングベルトが送られる第１の従動軸の回転状態と、前記第１の従動軸以外の従動軸または駆動軸の少なくとも一方の軸の回転状態とを検出し、
回転状態を比較することにより歯飛びを判断することを特徴とする成形装置の歯飛び検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２８４９３１（Ｐ２０１０−２８４９３１Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４１８５６（Ｐ２００９−１４１８５６）
【出願日】平成２１年６月１５日（２００９．６．１５）
【出願人】（０００１５５１５９）株式会社名機製作所 (255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１５日（２００９．６．１５）
【出願人】（０００１５５１５９）株式会社名機製作所 (255)
【Ｆターム（参考）】
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