JP2007136961A - 射出装置及び射出装置に備えられた複数の軸の軸力差調整方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の軸により駆動対象を進退駆動する機構を備えた射出装置において、簡易な構造で、各軸の軸力を精度よく検出し、各軸の軸力に差が発生している場合にこれを調整して、各軸間の負荷バランスの均衡を図ることができる射出装置及び射出装置に備えられた複数の軸の軸力差調整方法を提供する。
【解決手段】複数の軸23、24により駆動対象30を進退駆動する機構を備えた射出装置は、各軸23、24の軸力を検出する複数の軸力検出部27、28と、前記複数の軸力検出部27、28によって検出される検出値を比較し、前記検出値が示す各軸の軸力の差に基づき、前記複数の軸のうち操作対象となる軸24の位置を操作すべき量を決定して当該位置を補正し、前記軸力の差を解消する制御部40と、を含む。
【選択図】図2
【解決手段】複数の軸23、24により駆動対象30を進退駆動する機構を備えた射出装置は、各軸23、24の軸力を検出する複数の軸力検出部27、28と、前記複数の軸力検出部27、28によって検出される検出値を比較し、前記検出値が示す各軸の軸力の差に基づき、前記複数の軸のうち操作対象となる軸24の位置を操作すべき量を決定して当該位置を補正し、前記軸力の差を解消する制御部40と、を含む。
【選択図】図2
Description
本発明は、複数の軸により駆動対象を進退駆動する機構を備えた射出装置及び射出装置に備えられた複数の軸の軸力差調整方法に関する。
従前より、複数の軸により駆動対象を進退駆動する機構を備えた射出装置が知られている。かかる機構は、負荷慣性(GD2)及びコスト面において、駆動対象を単軸駆動により進退駆動させる機構よりも優れている。
図1は、かかる機構を備えた従来の電動射出装置の射出スクリュ進退駆動系の概略構成図である(特許文献1参照)。
図1を参照するに、電動射出装置10は、射出スクリュ2と、当該射出スクリュ2を進退駆動する複数の電動モータ3A及び3Bを有する電動式アクチュエータ1と、を備える。
射出スクリュ2は、射出シリンダに進退可能に装備され、当該射出シリンダ内の樹脂材料を金型内に射出する。
電動射出装置10は更に、射出スクリュ2が目標位置に目標速度で移動するように電動式アクチュエータ1を位置及び/又は速度について制御する制御部7と、射出スクリュ2で電動モータ3A及び3Bからの駆動力(軸力)が加えられる複数の被駆動部分(射出スクリュ2の基部2−1又は基部2−1の左右に延設された延設部2−2A及び2−2B)の相互間又は各被駆動部分の近傍に設けられたひずみ検出部6と、を備える。ひずみ検出部6は、上述の軸力に対応する負荷に因り発生するひずみを検出する。
延設部2−2A及び2−2Bにはそれぞれボールねじナット4A及び4Bが形成され、
一対のボールねじ軸5A及び5Bが各ボールねじナット4A及び4Bに螺合するように設けられている。電動モータ3A及び3Bが駆動すると、ボールねじナット4A及び4B、及びボールねじ軸5A及び5Bによって、電動モータ3A及び3Bの回転力は並進力に変換され、射出スクリュ2を射出前進又は後退する。
一対のボールねじ軸5A及び5Bが各ボールねじナット4A及び4Bに螺合するように設けられている。電動モータ3A及び3Bが駆動すると、ボールねじナット4A及び4B、及びボールねじ軸5A及び5Bによって、電動モータ3A及び3Bの回転力は並進力に変換され、射出スクリュ2を射出前進又は後退する。
制御部7は、ひずみ検出部6により検出されたひずみ情報に基づいて該ひずみが解消されるように、電動モータ3A及び3Bを制御している。
特許第3556897号
しかしながら、射出スクリュ2の被駆動部分におけるひずみが解消され得る場合であっても、電動射出装置10の部品公差や、電動射出装置10の組み立てにおける取り付け誤差等の存在に因り、各ボールねじ軸5A及び5Bに不均衡な負荷が生じる場合がある。
この場合、図1に示す構造では、ひずみ検出部6は、射出スクリュ2の基部2−1又は基部2−1の左右に延設された延設部2−2A及び2−2Bの相互間又はその近傍に設けられているため、各ボールねじ軸5A及び5B間におけるひずみの差、即ち、各ボールねじ軸5A及び5Bに発生する負荷の差を検出することはできず、かかる差を無くすように電動モータ3A又は3Bを制御することは困難である。
かかる状況で、射出スクリュ2を射出前進及び後退させるために電動モータ3A及び3Bを駆動してボールねじナット4A及び4B、及びボールねじ軸5A及び5Bを介して電動モータ3A及び3Bの回転力を並進力に変換すると、何れかのボールねじナット4A又は4B等に偏芯荷重が集中し、局所的に応力が発生してしまう可能性がある。その結果、ボールねじナット4A又は4B、又はボールねじ軸5A又は5B等の寿命の低下等、電動射出装置10の機械的な寿命の悪化を招くおそれがある。
また、これを防止すべく、電動射出装置10に機械的な調整機構を設けるとしても、当該調整には多大な時間を必要とし、また調整作業は煩雑となる。
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、複数の軸により駆動対象を進退駆動する機構を備えた射出装置において、簡易な構造で、各軸の軸力を精度よく検出し、各軸の軸力に差が発生している場合にこれを調整して、各軸間の負荷バランスの均衡を図ることができる射出装置及び射出装置に備えられた複数の軸の軸力差調整方法を提供することを本発明の目的とする。
本発明の一観点によれば、複数の軸により駆動対象を進退駆動する機構を備えた射出装置であって、各軸の軸力を検出する複数の軸力検出部と、前記複数の軸力検出部によって検出される検出値を比較し、前記検出値が示す各軸の軸力の差に基づき、前記複数の軸のうち操作対象となる軸の位置を操作すべき量を算出して当該位置を補正し、前記軸力の差を解消する制御部と、を含むことを特徴とする射出装置が提供される。
前記制御部は、前記軸力の差が所定の基準値内にあるかどうかを判定し、前記軸力の差が前記所定の基準値を超えている場合に、前記操作対象となる軸の位置を操作することとしてもよい。
前記制御部は、更に、前記軸力の差が前記所定の基準値を超えている場合に、前記操作対象となる軸の位置を第1の方向に第1の長さ移動をする第1の操作を行い、第1の操作により前記軸力の差が減少した場合には、前記軸力の差が前記所定の基準値内にあるかどうかを判定し、前記軸力の差が前記所定の基準値を超えている場合に、前記操作対象となる軸の位置を前記第1の方向に前記第1の長さよりも短い第2の長さ移動をする第2の操作を行うこととしてもよい。
或いは、前記制御部は、前記軸力の差が前記所定の基準値を超えている場合に、前記操作対象となる軸の位置を第1の方向に第1の長さ移動をする第1の操作を行い、前記第1の操作によっても前記軸力の差が減少しない場合には、前記操作対象となる軸の位置を前記第1の方向とは異なる第2の方向に前記第1の長さ移動をする第2の操作を行い、前記第2の操作により前記軸力の差が所定の基準値内となったかどうかを判定し、前記軸力の差が前記所定の基準値を超えている場合に、前記操作対象となる軸の位置を前記第2の方向に前記第1の長さよりも短い第2の長さ移動をする第3の操作を行うこととしてもよい。
本発明の別の観点によれば、射出装置に備えられた複数の軸の軸力差調整方法であって、前記複数の軸の軸力を各々検出し、検出された前記各軸の軸力の差が所定の基準値を超えている場合に、操作対象となる軸の位置を補正して前記軸力の差を調整することを特徴とする方法が提供される。
本発明によれば、複数の軸により駆動対象を進退駆動する機構を備えた射出装置において、簡易な構造で、各軸の軸力を精度よく検出し、各軸の軸力に差が発生している場合にこれを調整して、各軸間の負荷バランスの均衡を図ることができる射出装置及び射出装置に備えられた複数の軸の軸力差調整方法を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
[本発明の基本概念及び軸力のバランス調整の方法]
まず、本発明の基本概念について図2を参照して説明する。ここで、図2は、本発明の基本概念を示す概略構成図である。
[本発明の基本概念及び軸力のバランス調整の方法]
まず、本発明の基本概念について図2を参照して説明する。ここで、図2は、本発明の基本概念を示す概略構成図である。
図2を参照するに、本発明は、複数の軸により駆動対象を進退駆動する射出装置の駆動系に適用される。
具体的には、射出装置の駆動系20は、駆動部として機能するマスターモータ21及びスレーブモータ22と、負荷対象として機能し移動自在に設けられた負荷プレート30と、マスターモータ21の回転を伝達するマスターモータ側ボールねじ軸23及びスレーブモータ22の回転を伝達するスレーブモータ側ボールねじ軸24と、マスターモータ側ボールねじ軸23に係合するマスターモータ側ボールねじナット25及びスレーブモータ側ボールねじ軸24に係合するスレーブモータ側ボールねじナット26と、を備える。
かかる構造の下、マスターモータ21及びスレーブモータ22によりマスターモータ側ボールねじ軸23及びスレーブモータ側ボールねじ軸24を回転させると、マスターモータ側ボールねじ軸23及びスレーブモータ側ボールねじ軸24に伝達された回転運動は、マスターモータ側ボールねじ軸23及びスレーブモータ側ボールねじ軸24とマスターモータ側ボールねじナット25及びスレーブモータ側ボールねじナット26とにより直線運動に変換され、負荷プレート30は前進又は後退する。
ところで、マスターモータ側ボールねじ軸23及びスレーブモータ側ボールねじ軸24には夫々、軸力検出器としてのマスター側軸力検出器27及びスレーブ側軸力検出器28が取り付けられている。従って、マスターモータ側ボールねじ軸23及びスレーブモータ側ボールねじ軸24に作用する負荷、即ち、軸力M及び軸力Sが検出される。
検出されたマスターモータ側ボールねじ軸23の軸力Mとスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸力Sを、制御部に設けられた軸力比較器41で比較し両者の差(軸力M−軸力S、又は軸力S−軸力M)を調べ、かかる差に応じて、軸位置操作量演算器43でスレーブモータ側ボールねじ軸24の位置を操作すべき量Δzを決定して、自動又は手動により当該位置を補正することにより、マスターモータ側ボールねじ軸23及びスレーブモータ側ボールねじ軸24に作用している負荷の差を無くし、両軸における軸力差を解消する。
ここで、軸力比較器41及び軸位置操作量演算器43による、マスターモータ側ボールねじ軸23及びスレーブモータ側ボールねじ軸24における軸力のバランス調整の方法について、図3及び図4を参照して詳述する。
図3は、マスターモータ側ボールねじ軸23及びスレーブモータ側ボールねじ軸24における軸力のバランス調整の方法の第1の例を示したフロチャートである。
図3を参照するに、ステップ1で、マスターモータ側ボールねじ軸23及びスレーブモータ側ボールねじ軸24の双方により、負荷プレート30を一定トルクで押し込み、マスターモータ側ボールねじ軸23に取り付けられたマスター側軸力検出器27によりマスターモータ側ボールねじ軸23の軸力Mと、スレーブモータ側ボールねじ軸24に取り付けられたスレーブ側軸力検出器28によりスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸力Sとを検出する。
以下のステップでは、マスターモータ側ボールねじ軸23を基準軸とし、スレーブモータ側ボールねじ軸24を軸位置の操作対象軸とする。
ステップ2で、マスター側軸力検出器27により検出されたマスターモータ側ボールねじ軸23の軸力の値と、スレーブ側軸力検出器28により検出されたスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸力の値とを比較し、両者の差、即ち軸力差(軸力M−軸力S、又は軸力S−軸力M)が、所定の基準値の上限及び下限内にあるかどうかを判定する。
当該軸力差が所定の基準値以内にあると判断された場合(ステップ2においてYESと判断された場合)は、マスターモータ側ボールねじ軸23の軸力及びスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸力は均衡しているとして処理を終了する。
当該軸力差が所定の基準値を超えて生じていると判断された場合(ステップ2においてNOと判断された場合)は、ステップ3に進む。
ステップ3において、当該軸力差が所定の基準値の上限を超えている場合は、ステップ4に進み、操作対象軸であるスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸位置を、当該軸力差が所定の基準値の上限を下回る方向(以下では、この方向を正(+)の方向という)に、任意の長さ移動操作する。
また、当該軸力差が所定の基準値のうち下限を超えている場合は、ステップ5に進み、操作対象軸であるスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸位置を、当該軸力差が所定の基準値の下限を下回る方向(以下では、この方向を負(−)の方向という)に、任意の長さ移動操作する。
かかる操作後、再度ステップ1に戻り両軸の軸力を検出し、ステップ2で、両軸の軸力差が所定の基準値の上限及び下限内にあると判定される迄この処理を繰り返す。
このようにして、マスターモータ側ボールねじ軸23に取り付けられたマスター側軸力検出器27によりマスターモータ側ボールねじ軸23の軸力Mを検出し、スレーブモータ側ボールねじ軸24に取り付けられたスレーブ側軸力検出器28によりスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸力Sを検出し、軸力差(軸力M−軸力S、又は軸力S−軸力M)が所定の基準値内におさまるように、スレーブモータ側ボールねじ軸24の軸位置が調整される。
マスターモータ側ボールねじ軸23及びスレーブモータ側ボールねじ軸24における軸力のバランス調整にあっては、図3に示す方法に限られず、図4に示す方法であってもよい。
図4は、マスターモータ側ボールねじ軸23及びスレーブモータ側ボールねじ軸24における軸力のバランス調整の方法の第2の例を示したフロチャートである。
図4を参照するに、図3に示した例と同様に、ステップ11で、マスターモータ側ボールねじ軸23及びスレーブモータ側ボールねじ軸24の双方により、負荷プレート30を、一定トルクで押し込み、マスターモータ側ボールねじ軸23に取り付けられたマスター側軸力検出器27によりマスターモータ側ボールねじ軸23の軸力Mと、スレーブモータ側ボールねじ軸24に取り付けられたスレーブ側軸力検出器28によりスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸力Sとを検出する。
次いで、図3に示した例と同様に、ステップ12で、マスター側軸力検出器27により検出されたマスターモータ側ボールねじ軸23の軸力の値と、スレーブ側軸力検出器28により検出されたスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸力の値とを比較し、両者の差、即ち軸力差(軸力M−軸力S、又は軸力S−軸力M)が、所定の基準値の上限及び下限内にあるかどうかを判定する。
当該軸力差が所定の基準値以内にあると判断された場合(ステップ12においてYESと判断された場合)は、マスターモータ側ボールねじ軸23の軸力及びスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸力は均衡しているとして処理を終了する。
当該軸力差が所定の基準値を超えて生じていると判断された場合(ステップ12においてNOと判断された場合)は、ステップ13で、操作対象軸であるスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸位置を、当該軸力差が所定の基準値の上限を下回る方向(以下では、この方向を正(+)の方向という)に長さΔx移動する操作をする。
次に、かかる移動操作により軸力差が減少したか否かを、ステップ14で判断する。
ステップ13の移動操作により軸力差が減少したとステップ14で判断された場合(ステップ14においてYESと判断された場合)は、ステップ15に進み、軸力差(軸力M−軸力S、又は軸力S−軸力M)が、所定の基準値の上限及び下限内にあるかどうかを判定する。
当該軸力差が所定の基準値以内にあると判断された場合(ステップ15においてYESと判断された場合)は、ステップ13の移動操作によりマスターモータ側ボールねじ軸23及びスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸力は均衡したものとして、処理を終了する。
当該軸力差が所定の基準値を超えて生じていると判断された場合(ステップ15においてNOと判断された場合)は、ステップ16に進み、操作対象軸であるスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸位置を、正(+)の方向に、ステップ13における移動操作量の半分の長さΔx/2移動する操作をする。
次に、かかる移動操作により軸力差が減少したか否かを、ステップ17で判断する。
ステップ16の移動操作により軸力差が減少したとステップ17で判断された場合(ステップ17においてYESと判断された場合)は、ステップ18に進み、軸力差(軸力M−軸力S、又は軸力S−軸力M)が、所定の基準値の上限及び下限内にあるかどうかを判定する。
当該軸力差が所定の基準値以内にあると判断された場合(ステップ18においてYESと判断された場合)は、ステップ16の移動操作によりマスターモータ側ボールねじ軸23及びスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸力は均衡したものとして、処理を終了する。
当該軸力差が所定の基準値を超えて生じていると判断された場合(ステップ18においてNOと判断された場合)は、ステップ19に進み、操作対象軸であるスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸位置を、負(−)の方向に、ステップ16における移動操作量の半分の長さΔx/4移動する操作を行う。以降、軸力差が所定の基準値以内になり、マスターモータ側ボールねじ軸23及びスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸力は均衡したものと判断される迄、同様の処理が施される。
一方、ステップ16の移動操作によっても軸力差は減少していないとステップ17で判断された場合(ステップ17においてNOと判断された場合)は、ステップ20に進み、
操作対象軸であるスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸位置を、負(−)の方向に、ステップ16における移動操作量と同じ量である長さΔx/2移動する操作を行う。以降、軸力差が所定の基準値以内になり、マスターモータ側ボールねじ軸23及びスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸力は均衡したものと判断される迄、同様の処理が施される。
操作対象軸であるスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸位置を、負(−)の方向に、ステップ16における移動操作量と同じ量である長さΔx/2移動する操作を行う。以降、軸力差が所定の基準値以内になり、マスターモータ側ボールねじ軸23及びスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸力は均衡したものと判断される迄、同様の処理が施される。
また、ステップ13の移動操作によっても軸力差は減少していないとステップ14で判断された場合(ステップ14においてNOと判断された場合)は、ステップ21で、負(−)の方向に、ステップ13における移動操作量と同じ量である長さΔx移動する操作を行う。
次に、ステップ22で、軸力差が、所定の基準値の上限及び下限内にあるかどうかを判定する。
当該軸力差が所定の基準値以内にあると判断された場合(ステップ22においてYESと判断された場合)は、マスターモータ側ボールねじ軸23及びスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸力のバランスを欠くような負荷の差は発生していないとして、処理を終了する。
当該軸力差が所定の基準値を超えて生じていると判断された場合(ステップ22においてNOと判断された場合)は、ステップ23で、操作対象軸であるスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸位置を、負(−)の方向に、ステップ21における移動操作量の半分である長さΔx/2移動する操作を行う。以降、軸力差が所定の基準値以内になり、マスターモータ側ボールねじ軸23及びスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸力は均衡したものと判断される迄、同様の処理が施される。
このようにして、マスターモータ側ボールねじ軸23に取り付けられたマスター側軸力検出器27によりマスターモータ側ボールねじ軸23の軸力Mを検出し、スレーブモータ側ボールねじ軸24に取り付けられたスレーブ側軸力検出器28によりスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸力Sを検出し、軸力差(軸力M−軸力S、又は軸力S−軸力M)が所定の基準値内におさまるように、ステップを経るにつれて調整量を段階的に順次変えながらスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸位置が調整される。
このような図3又は図4に示すマスターモータ側ボールねじ軸及びスレーブモータ側ボールねじ軸における軸力のバランス調整の方法により調整した結果を示したグラフを図5に示す。
図5を参照するに、操作対象軸であるスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸位置をΔx0移動操作した場合は、軸力差は所定の基準値の上限を超えてしまい、また、スレーブモータ側ボールねじ軸24の軸位置をΔx2移動操作した場合は、軸力差は所定の基準値の下限を超えてしまう。
しかしながら、図3又は図4に示すマスターモータ側ボールねじ軸及びスレーブモータ側ボールねじ軸における軸力のバランス調整の方法により、ステップを経るにつれて調整量を段階的に順次変えながらスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸位置を調整することにより、スレーブモータ側ボールねじ軸24の軸位置をΔx1移動操作した場合は、軸力差が所定の基準値以内におさまり、マスターモータ側ボールねじ軸23及びスレーブモータ側ボールねじ軸24の軸力のバランスを欠くような負荷の差は発生しないことを把握することができる。
[本発明の基本概念を適用した射出装置の例]
次に、上述の本発明の基本概念を適用した射出装置の例について説明する。
[本発明の基本概念を適用した射出装置の例]
次に、上述の本発明の基本概念を適用した射出装置の例について説明する。
本発明の基本概念を適用した射出装置は、金型装置及び型締装置と共に射出成形機に設けられる。射出成形機において、樹脂は加熱シリンダ内において加熱され、溶融させられる。溶融樹脂は高圧で射出され、固定金型及び可動金型からなる金型装置のキャビティに充填される。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。型締装置によって可動金型を固定金型に対し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、加熱シリンダのノズルが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に押し付けられる。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。
以下では、軸力検出部としてのロードセルの配置の仕方の観点から、4つの実施例について説明する。
[第1実施例]
図6は、本発明の第1実施例による射出装置の断面図である。また、図7は、図6に示す射出装置の射出駆動部の断面図である。
[第1実施例]
図6は、本発明の第1実施例による射出装置の断面図である。また、図7は、図6に示す射出装置の射出駆動部の断面図である。
図6に示す射出装置410は、射出フロントサポート110、射出駆動部(モータ)たるマスター側駆動部150M及びスレーブ側駆動部150Sの固定支持部である射出リアサポート111、射出フロントサポート110と射出リアサポート111間に配設されたガイドバー112、ガイドバー112をフロントサポート110に固定するガイドバーナット113を備える。
射出フロントサポート110の前端部(図中左側)に加熱シリンダ101が配設されている。加熱シリンダ101の内部には、射出部材としてのスクリュ102が前進、後退及び回転自在に設けられている。
ガイドバー112には、スクリュ102とともに軸方向に進退するプレッシャプレート120が摺動自在に支持される。プレッシャプレート120にはスクリュ102の軸線から等距離だけ離れた位置において、マスター側駆動部150Mに対応するマスター側ボールねじナット121M及びスレーブ側駆動部150Sに対応するスレーブ側ボールねじナット121Sが夫々固定されている。
マスター側ボールねじ軸122Mはマスター側ボールねじナット121Mと係合し、スレーブ側ボールねじ軸122Sはスレーブ側ボールねじナット121Sと係合している。かかるボールねじ軸122M、122S及びボールねじナット121M、121Sにより運動変換機構が構成されている。更に、射出リアサポート111には射出駆動部150M、150Sが、ボールねじ軸122M、122Sの各々と同軸線上に減速機構を介在させることなく回転を伝達するように取り付けられている。
従って、射出駆動部150M、150Sによりボールねじ軸122M、122Sを回転させると、ボールねじ軸122M、122Sに伝達された回転運動が、ボールねじ軸122M、122Sとボールねじナット121M、121Sとにより直線運動に変換される。ボールねじナット121M、121Sは、ガイドバー112に摺動自在に支持されたプレッシャプレート120に固定されている。このため、射出駆動部150M、150Sの回転運動がプレッシャプレート120の直線運動に変換される。
また、プレッシャプレート120の中心軸線上には、スラストベアリング128とベアリング127に両端を回転可能に支持された回転シャフト126が設けられる。回転シャフト126の一端には、カップリング103を介してスクリュ102が連結され、他端にはプレッシャプレート120上に設けられているスクリュ回転駆動モータ(図示せず)からの回転を伝達するプーリ125が固定されている。
図7に示すように、射出駆動部150M、150Sはモータフランジ154及び当該モータフランジ154に固定されたモータハウジング151等からなる。射出駆動部150M、150Sの内部には、図示を省略するステータ及びロータが配設されている。
ボールねじ軸122M、122Sには、ねじ部よりも小径のベアリング取り付け部が形成されている。また、ボールねじ軸122M、122Sのベアリング取り付け部の後部には、締付けナット78を取り付けるための細目のねじ部が形成されている。ボールねじ軸122M、122Sのねじ部とベアリング取り付け部との間の段差には、ベアリング押さえ177が取り付けられ、スラストベアリング171の内輪がベアリング押さえ177に当接している。スラストベアリング171の外輪は、潤滑保持部材としてのベアリングホルダ173の凸部端面に当接している。ベアリング172の外輪も同様にベアリングホルダ173の凸部端面に当接している。ベアリング172の内輪は、ボールねじ軸122M、122Sに取り付けられた締付けナット178に当接しており、締付けナット178によりスラストベアリング171とベアリング172は締付けナット178により予圧を加えられた状態となっている。
上述の構成において、ベアリング押さえ177、スラストベアリング171、ベアリングホルダ173、ベアリング172、及び締付けナット178により荷重伝達機構が構成される。ここで、荷重伝達機構は、回転許容部としても形成されることで、射出リアサポート111に対してボールねじ軸122M、122Sを回転自在に支持することができる。
射出リアサポート111の内部であって、マスター側ボールねじ軸122Mが設けられている部分には、マスター側ボールねじ軸122Mの軸力を検出する荷重検出器を構成する歪み部材であるマスター側ロードセル174Mが、また、スレーブ側ボールねじ軸122Sが設けられている部分には、スレーブ側ボールねじ軸122Sの軸力を検出する荷重検出器を構成する歪み部材であるスレーブ側ロードセル174Sが、取り付けボルト175により取り付けられている。
歪み部材であるロードセル174M、174Sは、中央に開口を有する円環形状であり側の固定部と内周側の受圧部と中央の歪み部とを有する。歪み部に歪み検出器が設けられることで、ロードセル174M、174Sは、ボールねじ軸122M、122Sの軸力検出器としての機能を果たす。ロードセル174M、174Sの内周側の受圧部は、取り付けボルト176によりベアリングホルダ173に固定される。また、ロードセル174M、174Sの外周側の固定部は、取り付けボルト175により射出リアサポート111に固定されている。
また、ロードセル174の内周側の受圧部が、スラストベアリング171を支持するベアリングホルダ173に取り付けられており、スラストベアリング171と射出リアサポート111との間で摺動抵抗が生じることがない。このため、ボールねじ軸122M、122Sの軸力をロードセル174M、174Sによって精度良く検出することができる。
更に、ロードセル174M、174Sの内周側の受圧部はベアリングホルダ173に取り付けられているため、ロードセル174M、174Sは締付けナット178の予圧の影響を受けることがない。これにより、ボールねじ軸122M、122Sの軸力を、ロードセル174M、174Sにより精度良く検出することができる。
ボールねじ軸122M、122Sの射出駆動部側の端部にスプライン部が形成され、射出駆動部150M、150Sの内部に設けられた回転シャフト(図示を省略)に形成されたスプライン部と協働して回転伝達部(図示を省略)が形成される。回転伝達部はスプライン構造を有しているため、ロードセル174M、174Sの歪み部材の軸方向の歪みにともなうボールねじ軸122M、122Sの軸方向への移動を許容する許容部が形成される。
より詳しくは、ボールねじ軸122M、122Sの射出駆動部側の端部に雄スプラインが形成され、回転シャフトの射出リアサポート側端部に形成された凹部の内面に雌スプラインが形成されており、ボールねじ軸122M、122Sと回転シャフトがスプライン結合している。これにより、ボールねじ軸122M、122Sと回転シャフトとは、回転不能に且つ軸方向に移動可能に接続される。
なお、ボールねじ軸122M、122Sと回転シャフトとを回転不能に且つ軸方向に移動可能に接続することができる限り、ボールねじ軸122M、122Sの接続部と回転シャフトの接続部との接続は如何なる形態であってもよい。例えば、キーと軸方向に延在するキー溝とによる接続であってもよい。
回転シャフトの端部(図中右側)には、エンコーダ160が取り付けられている。エンコーダ160は回転シャフトの回転を検出することにより、スクリュ102の軸方向の位置を検出する。
ボールねじ軸122M、122S及びベアリングホルダ173は、許容部により射出リアサポート111とは軸方向に相対的に移動可能である。このため、ロータがボールねじ軸122M、122Sの移動にともなって変位することを防止することができ、ロードセル174M、174Sはボールねじ軸122M、122Sの軸力を精度良く検出することができる。
図6を再度参照するに、かかる構造の下、マスター側ロードセル174M及びスレーブ側ロードセル174Sにより検出されたマスターモータ側ボールねじ軸122Mの軸力M及びスレーブモータ側ボールねじ軸122Sの軸力Sを、制御部400において比較して両者の差(軸力M−軸力S、又は軸力S−軸力M)を調べる。
かかる差に応じて、図3又は図4を参照して説明したマスターモータ側ボールねじ軸及びスレーブモータ側ボールねじ軸における軸力のバランス調整の方法を用いて、スレーブモータ側ボールねじ軸122Sの位置を操作すべき量を決定して当該位置を補正することにより、マスターモータ側ボールねじ軸122M及びスレーブモータ側ボールねじ軸122Sに作用している負荷の差を無くし、両軸における軸力差を解消する。
なお、本実施例における射出装置410の動作は以下の通りである。
計量工程では、スクリュ回転駆動部としてプレッシャプレート120に取り付けられているモータ(図示せず)を駆動してプーリ125を回転させてスクリュ102を回転して樹脂を溶融可塑化する。溶融樹脂は加熱シリンダ101の先部に溜められる。この際、溶融樹脂の反力を受けてスクリュ102は射出駆動部側(図中右方)に回転しながら後退する。溶融樹脂の反力は、スクリュ102に作用する背圧となる。背圧荷重は、プレッシャプレート120を介してボールねじ軸122M、122Sに伝達される。ボールねじ軸122M、122Sに伝達された背圧荷重は、スラストベアリング171及びベアリングホルダ173を介してロードセル174M、174Sに伝えられ、ロードセル174M、174Sの歪み部が背圧荷重の大きさに応じて歪む。
このように、背圧荷重は、プレッシャプレート120、ボールねじ軸122M、122S、スラストベアリング171及びベアリングホルダ173を介してロードセル174M、174Sに伝達される。即ち、プレッシャプレート120、ボールねじ軸122M、122S、スラストベアリング171及びベアリングホルダ173は、背圧荷重を伝達する荷重伝達機構を構成する。
また、ボールねじ軸122M、122Sは、回転伝達部159において射出駆動部150M、150Sとスプライン結合しているため、背圧荷重を受けると、射出リアサポート111に対して相対的に後方へ滑らかに移動する。このため、摺動部分はスプライン構造の回転伝達部159だけとなるので、ロードセル174M、174Sの検出精度を向上させることができる。従って、各ショット毎における溶融樹脂の計量を安定させることができ、且つ、成形品を安定して生産することができる。
計量工程が完了し、射出工程に入ると、スクリュ102の回転が制限された状態で、射出駆動部150M、150Sが駆動される。これにより、ボールねじ軸122M、122Sが回転する。それに伴いプレッシャプレート120が前進(図中左方側)して、加熱シリンダ101の先部に溜められた溶融樹脂が、金型(図示せず)の中に充填される。この際、スクリュ102に充填圧力が加えられ背圧を受けても、計量工程と同様に、ボールねじ軸122M、122Sは回転伝達部159において射出駆動部150M、150Sとスプライン結合しているため、射出リアサポート111に対して相対的に後方に滑らかに移動することができる。従って、充填圧力をロードセル174M、174Sにより精度良く検出することができるので、バリやひけなどの成形不具合を低減することができ、成形品を安定して生産することができる。
[第2実施例]
次に、本発明の第2実施例による射出装置について説明する。
[第2実施例]
次に、本発明の第2実施例による射出装置について説明する。
図8は、本発明の第2実施例による射出装置の断面図である。
図8に示す射出装置510において、前方フランジ部材216と後方フランジ部材217との間に、スクリュ支持部材であって可動プレートとしてのプレッシャプレート221が、加熱シリンダ211内に回転可能に設けられたスクリュ214の軸方向に移動可能に、且つ、他の方向に移動不能に配設されている。
後方フランジ部材217には、射出駆動部(モータ)たるマスター側駆動部233A及びスレーブ側駆動部233Bが取り付けられている。マスター側駆動部233M及びスレーブ側駆動部233Sは、スラスト荷重を計測する荷重検出器としてのマスター側ロードセル234M及びスレーブ側ロードセル234Sを介して、後方フランジ部材217に取り付けられている。
また、プレッシャプレート221のマスター側駆動部233M及びスレーブ側駆動部233Sに対応する位置には、マスター側ボールねじナット231M及びスレーブ側ボールねじナッット231Sが夫々取り付けられている。マスター側ボールねじナット231M及びスレーブ側ボールねじナット231Sには、マスター側駆動部233M及びスレーブ側駆動部233Sによって夫々回転させられるマスター側ボールねじ軸232M及びスレーブ側ボールねじ軸232Sが夫々係合している。
マスター側ボールねじナット231Mとマスター側ボールねじ軸232M、及び、スレーブ側ボールねじナット231Sとスレーブ側ボールねじ軸232Sは、回転運動を直線運動に変換する運動方向変換機構として機能し、射出駆動部233M、233Sと、ボールねじナット231M、231S及びボールねじ軸232M、232Sは同一直線上に配設されている。
ロードセル234M、234Sは、概略穴空き円盤状の形状を有し、外周近傍部分である固定部がボルト等の締結部材によって後方フランジ部材217の後面(図における右側面)に固定されている。また、ロードセル234M、234Sの内周近傍部分である受圧部は、ベアリングホルダ235と射出駆動部233M、233Sの端板242とによって挟まれた状態で、ベアリングホルダ235と前部端板242とに固定されている。
かかる構造の下、マスター側ロードセル234M及びスレーブ側ロードセル234Sにより検出されたマスターモータ側ボールねじ軸232Mの軸力M及びスレーブモータ側ボールねじ軸232Sの軸力Sを、制御部500において比較して両者の差(軸力M−軸力S、又は軸力S−軸力M)を調べる。
かかる差に応じて、図3又は図4を参照して説明したマスターモータ側ボールねじ軸及びスレーブモータ側ボールねじ軸における軸力のバランス調整の方法を用いて、スレーブモータ側ボールねじ軸232Sの位置を操作すべき量を決定して当該位置を補正することにより、マスターモータ側ボールねじ軸23SM及びスレーブモータ側ボールねじ軸232Sに作用している負荷の差を無くし、両軸における軸力差を解消する。
[第3実施例]
次に、本発明の第3実施例による射出装置について説明する。
[第3実施例]
次に、本発明の第3実施例による射出装置について説明する。
図9は、本発明の第3実施例による射出装置の射出駆動部の断面図である。本発明の第3実施例による射出装置は、図6及び図7を参照して説明した本発明の第1実施例による射出装置の変形例である。従って、図9において、図7に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明を省略する。
図9に示す射出装置において、ベアリングホルダ173及び射出駆動部150M、150Sは、荷重検出器又は歪み部材としてのロードセル174M、174Sを介して、後方フランジ部材111に取り付けられている。
ロードセル174M、174Sは、概略穴空き円盤状の形状を有し、外周近傍部分である固定部174aがボルト175等の締結部材によって後方フランジ部材111の後面(図における右側の面)に固定されている。また、ロードセル174M、174Sの内周近傍部分である受圧部174cは、ベアリングホルダ173と射出駆動部150M、150Sの端板154とによって挟まれた状態で、ベアリングホルダ173と端板154とに固定されている。これにより、射出駆動部150M、150Sは、ロードセル174M、174Sを介して後方フランジ部材111に対して軸方向に移動自在に取り付けられる。
更に、端板154の前面における内周端縁には、図示を省略するが、前方に突出してロードセル174M、174Sの穴内に嵌入する概略円筒状の嵌合突起が形成されている。この嵌合突起がロードセル174M、174Sの穴内に嵌入することによって、端板154とロードセル174M、174Sとは、それらの軸芯が一致した状態に位置決めされた状態となる。ロードセル174M、174Sは後方フランジ部材111に取り付けられているので、端板154は後方フランジ部材111に対し軸芯が一致した状態に位置決めされた状態となる。
ロードセル174M、174Sにおける固定部174aと受圧部174cとの境界部分は、ストレインゲージ等の図示されない歪み計測器が取り付けられる境界部174bである。境界部174bは、比較的肉薄になっていて、ボールねじ軸122M、122Sのスラスト荷重がベアリングホルダ173を介して受圧部174cに伝達されると、歪みが発生する。境界部174bに発生した歪みを歪み計測器によって計測することにより、スラスト荷重の大きさを計測することができる。
かかる構造の下、本実施例においても、マスター側ロードセル174M及びスレーブ側ロードセル174Sにより検出されたマスターモータ側ボールねじ軸122Mの軸力M及びスレーブモータ側ボールねじ軸122Sの軸力Sを、図示を省略する制御部において比較して両者の差(軸力M−軸力S、又は軸力S−軸力M)を調べる。
かかる差に応じて、図3又は図4を参照して説明したマスターモータ側ボールねじ軸及びスレーブモータ側ボールねじ軸における軸力のバランス調整の方法を用いて、スレーブモータ側ボールねじ軸122Sの位置を操作すべき量を決定して当該位置を補正することにより、マスターモータ側ボールねじ軸23SM及びスレーブモータ側ボールねじ軸232Sに作用している負荷の差を無くし、両軸における軸力差を解消する。
[第4実施例]
次に、本発明の第4実施例による射出装置について説明する。
[第4実施例]
次に、本発明の第4実施例による射出装置について説明する。
図10は、本発明の第4実施例による射出装置の断面図である。図10において、図6に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明を省略する。
図6に示す本発明の第1実施例による射出装置では、射出リアサポート111の内部であって、マスター側ボールねじ軸122Mが設けられている部分にロードセル174Mが、また、スレーブ側ボールねじ軸122Sが設けられている部分にロードセル174Sが、取り付けられていた。
図10に示す射出装置610においては、ガイドバー112に摺動自在に支持されスクリュ102と共に軸方向に進退するプレッシャプレート120と、マスター側ボールねじ軸122Mと係合する軸係合部たるマスター側ボールねじナット121Mとの間に、マスター側ボールねじ軸122Mの軸力を検出する荷重検出器を構成する歪み部材であるロードセル374Mが配置されている。同様に、プレッシャプレート120と、スレーブ側ボールねじ軸122Sと係合する軸係合部たるスレーブ側ボールねじナット121Sとの間に、スレーブ側ボールねじ軸122Sの軸力を検出する荷重検出器を構成する歪み部材であるロードセル174Sが配置されている。
かかる構造においても、マスター側ロードセル374M及びスレーブ側ロードセル374Sにより検出されたマスターモータ側ボールねじ軸122Mの軸力M及びスレーブモータ側ボールねじ軸122Sの軸力Sを、制御部600において比較して両者の差(軸力M−軸力S、又は軸力S−軸力M)を調べる。
かかる差に応じて、図3又は図4を参照して説明したマスターモータ側ボールねじ軸及びスレーブモータ側ボールねじ軸における軸力のバランス調整の方法を用いて、スレーブモータ側ボールねじ軸122Sの位置を操作すべき量を決定して当該位置を補正することにより、マスターモータ側ボールねじ軸122M及びスレーブモータ側ボールねじ軸122Sに作用している負荷の差を無くし、両軸における軸力差を解消する。
このように、本発明の各実施例においては、マスター側ロードセル及びスレーブ側ロードセルが、マスター側ボールねじ軸及びスレーブ側ボールねじ軸に、又は、プレッシャプレートとマスター側ボールねじナット及びスレーブ側ボールねじナットとの間に、設けられ、マスター側ボールねじ軸及びスレーブ側ボールねじ軸の軸力を検出している。そして、かかる軸力差に応じて、図3又は図4を参照して説明したマスターモータ側ボールねじ軸及びスレーブモータ側ボールねじ軸における軸力のバランス調整の方法を用いて、スレーブモータ側ボールねじ軸の位置を操作すべき量を決定して当該位置を補正する。その結果、マスターモータ側ボールねじ軸及びスレーブモータ側ボールねじ軸に発生している負荷の差を無くして両軸における軸力差を解消している。
従って、射出成形機の部品公差や、射出成形機の組み立てにおける取り付け誤差等が存在し、各ボールねじ軸に負荷が平衡に作用していない場合であっても、簡易な構造でこれを検知し調整することができ、両ボールねじ軸間の負荷バランスの均衡を図ることができる。
よって、ボールねじ軸に作用する負荷の差に基づいて何れかのボールねじナット等に偏芯荷重が集中し、局所的に応力が発生することを回避でき、ボールねじナット又はボールねじ軸等の寿命の低下等を防止することが出来る。
また、射出駆動部(モータ)からの軸力が加えられる射出スクリュの被駆動部分の相互間又は近傍にロードセルが設けられている図1に示す例とは異なり、各軸ごとに軸力を検出しているため、精度よく軸力差を把握でき、両軸の軸力のバランスをとることができる。特に、図6乃至図9に示す例では、ロードセルは駆動部と、射出リアサポート、後方フランジ部材という固定部と、の間に設けられているため、軸力の検出対する回転モーメントの低減を図ることができる。
以上、本発明の実施の形態について詳述したが、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。
例えば、ボールねじ軸の軸力を検出するためのロードセルの配置の仕方は図6乃至図10に示す例に限られず、各軸の軸力を検出することができる限り、他の配置の仕方であってもよい。
また、上述の実施の形態では、検出器により検出された軸力を制御部(制御部40等)内で演算し、軸位置を補正する例を示したが、本発明はこれに限定されず、必ずしも制御部内で当該演算を行う必要はない。
例えば、マスター側軸力検出器27及びスレーブ側軸力検出器28の検出値、又は当該検出値の差を、図示を省略する表示部に表示させてもよい。そして、オペレータは、当該表示部に表示されたマスター側軸力検出器27及びスレーブ側軸力検出器28の検出値、又は当該検出値の差を見ながら、一方のモータ(例えば、マスターモータ21)の停止位置を保持させた状態で、他方のモータ(例えば、スレーブモータ22)を駆動させて、検出値を比較して調整するようにしてもよい。この場合、オペレータは、当該検出値の差が予め定められた値以下になるまで、図示を省略する設定部に前記他方のモータの調整量を入力する。
更に、表示部には、検出値の差を基に制御部内で演算された前記他方のモータの調整量を表示するようにしてもよい。この場合、オペレータは、表示されたモータの調整量を基に、設定部に前記他方のモータの調整量を入力するようにしてもよい。
また、上述の実施の形態では、モータとボールねじとの組合せが2組の例を示したが、3組以上の場合であっても、本発明を適用することができる。
20、410、510 射出装置
21、22、150、150、233、233 射出駆動部
23、24、122M、122S、232M、232S ボールねじ軸
25、26、121M、121S、231M、231S ボールねじナット
27、28、174M、174S、234M、234S、374M、374S ロードセル
40、400、500 制御部
111 射出リアサポート
175 締結部材
217 後方フランジ部材
21、22、150、150、233、233 射出駆動部
23、24、122M、122S、232M、232S ボールねじ軸
25、26、121M、121S、231M、231S ボールねじナット
27、28、174M、174S、234M、234S、374M、374S ロードセル
40、400、500 制御部
111 射出リアサポート
175 締結部材
217 後方フランジ部材
Claims (9)
- 複数の軸により駆動対象を進退駆動する機構を備えた射出装置であって、
各軸の軸力を検出する複数の軸力検出部と、
前記複数の軸力検出部によって検出される検出値を比較し、前記検出値が示す各軸の軸力の差に基づき、前記複数の軸のうち操作対象となる軸の位置を操作すべき量を算出して当該位置を補正し、前記軸力の差を解消する制御部と、を含むことを特徴とする射出装置。 - 前記制御部は、
前記軸力の差が所定の基準値内にあるかどうかを判定し、
前記軸力の差が前記所定の基準値を超えている場合に、前記操作対象となる軸の位置を操作することを特徴とする請求項1記載の射出装置。 - 前記制御部は、
前記軸力の差が前記所定の基準値を超えている場合に、前記操作対象となる軸の位置を第1の方向に第1の長さ移動をする第1の操作を行い、
第1の操作により前記軸力の差が減少した場合には、前記軸力の差が前記所定の基準値内にあるかどうかを判定し、
前記軸力の差が前記所定の基準値を超えている場合に、前記操作対象となる軸の位置を前記第1の方向に前記第1の長さよりも短い第2の長さ移動をする第2の操作を行うことを特徴とする請求項2記載の射出装置。 - 前記制御部は、
前記軸力の差が前記所定の基準値を超えている場合に、前記操作対象となる軸の位置を第1の方向に第1の長さ移動をする第1の操作を行い、
前記第1の操作によっても前記軸力の差が減少しない場合には、前記操作対象となる軸の位置を前記第1の方向とは異なる第2の方向に前記第1の長さ移動をする第2の操作を行い、
前記第2の操作により前記軸力の差が所定の基準値内となったかどうかを判定し、
前記軸力の差が前記所定の基準値を超えている場合に、前記操作対象となる軸の位置を前記第2の方向に前記第1の長さよりも短い第2の長さ移動をする第3の操作を行うことを特徴とする請求項2記載の射出装置。 - 前記軸力検出部は、前記軸を回転する射出駆動部の固定部の内部であって、前記軸が設けられている部分に設けられていることを特徴とする請求項1乃至4いずれか一項記載の射出装置。
- 前記軸力検出部は、前記軸を回転する射出駆動部と、前記射出駆動部の固定部とに挟持されて設けられていることを特徴とする請求項1乃至4いずれか一項記載の射出装置。
- 前記軸力検出部は、前記射出駆動部の前記固定部に締結部材を介して固定されていることを特徴とする請求項6記載の射出装置。
- 前記軸力検出部は、
射出駆動部により回転させられる前記軸に係合する軸係合部であって、前記軸に伝達された回転運動を前記軸と共に前記駆動対象を進退させる直線運動に変換する当該軸係合部と、
前記駆動対象と、の間に設けられていることを特徴とする請求項1乃至4いずれか一項記載の射出装置。 - 射出装置に備えられた複数の軸の軸力差調整方法であって、
前記複数の軸の軸力を各々検出し、
検出された前記各軸の軸力の差が所定の基準値を超えている場合に、操作対象となる軸の位置を補正して前記軸力の差を調整することを特徴とする方法。
Priority Applications (7)
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