(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動モータ及びボールねじ機構を備える駆動機構側とこの駆動機構側により進退駆動せしめられる可動部側の間に、荷重変換器を介在させて可動部に付加される圧力を検出する射出成形機の圧力検出装置において、前記ボールねじ機構のナット部又はボールねじ部にフランジ部を一体に設け、当該ナット部又はボールねじ部を、受圧ワッシャを介して加圧方向から可動部側に結合するとともに、リング部材の内周面に歪ゲージを備えることにより前記受圧ワッシャの変形から荷重を検出する荷重変換器における当該リング部材を、前記受圧ワッシャの外周面に装着することにより、可動部に付加される圧力を検出することを特徴とする射出成形機の圧力検出装置。
【請求項２】
前記可動部は、射出装置のスクリュであることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の圧力検出装置。
【請求項３】
前記ボールねじ機構は、左右に一対配設し、一方又は双方のボールねじ機構に前記荷重変換器を配設することを特徴とする請求項１記載の射出成形機の圧力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリュ等の可動部側と駆動機構側の間に荷重変換器を介在させて可動部に付加される圧力を検出する射出成形機の圧力検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、駆動モータ及びボールねじ機構を備える駆動機構側とこの駆動機構側により進退駆動せしめられるスクリュ側の間にロードセル（荷重変換器）を介在させて可動部に付加される圧力を検出する射出成形機の圧力検出装置は、特公平８−２５６７号公報及び特開平１０−１５１６５３号公報等で知られている。
【０００３】
この種の圧力検出装置は、スクリュを支持するスクリュ支持部材にロードセルの一端面を固定するとともに、ボールねじ機構におけるボールねじ部又はナット部にロードセルの他端面を固定し、スクリュ支持部材とボールねじ部又はナット部間に付加される荷重を検出する機能を備える。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した射出成形機に備える従来の圧力検出装置は、次のような問題点があった。
【０００５】
第一に、荷重変換器（ロードセル）は、固定ねじによりスクリュ支持部材とボールねじ機構の双方に固定されるため、ボールねじ部又はナット部における回転方向の無用な応力（荷重）が直接付与され、直進方向の圧力のみを正確かつ高精度に検出することができない。
【０００６】
第二に、荷重変換器は、スクリュ支持部材とボールねじ機構の連結部材を兼用するため、周辺部で発生する熱の影響を受けやすく、温度ドリフトによる更なる正確性及び検出精度の低下を招くとともに、メンテナンスが大変となり、しかも、荷重変換器の劣化（寿命）を速めてしまうなどの不具合を招く。
【０００７】
本発明は、このような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、無用な応力及び温度ドリフトを排除して正確かつ高精度の圧力検出を安定に行うことができるとともに、メンテナンス性の向上、さらには荷重変換器の長寿命化を図ることができる射出成形機の圧力検出装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明は、駆動モータ３及びボールねじ機構４を備える駆動機構５側とこの駆動機構５側により進退駆動せしめられるスクリュ２ｓ等の可動部２側の間に、荷重変換器を介在させて可動部２に付加される圧力を検出する射出成形機Ｍの圧力検出装置１を構成するに際して、ボールねじ機構４のナット部４ｎ又はボールねじ部４ｓにフランジ部６を一体に設け、当該ナット部４ｎ又はボールねじ部４ｓを、受圧ワッシャ８を介して加圧方向Ｈｐから可動部２側に結合するとともに、リング部材１１の内周面に歪ゲージ１２ｐ，１２ｑを備えることにより受圧ワッシャ８の変形から荷重を検出する荷重変換器９における当該リング部材１１を、受圧ワッシャ８の外周面に装着することにより、可動部２に付加される圧力を検出することを特徴とする。
【０００９】
この場合、好適な実施の形態により、ボールねじ機構４，４ｅは、左右に一対配設し、一方又は双方のボールねじ機構４に荷重変換器９を配設することができる。
【００１０】
これにより、駆動機構５から加圧され或いは可動部２から背圧が付与されれば、フランジ部６と可動部２側の間に介在する受圧ワッシャ８に対して軸方向から加圧力又は背圧力が付与される。この結果、受圧ワッシャ８は、当該加圧力又は背圧力の大きさに応じて軸方向に変形し、この変形量が荷重変換器９により検出される。即ち、受圧ワッシャ８の外周面に装着したリング部材１１の内周面に備える歪ゲージ１２ｐ，１２ｑにより当該変形量が検出され、これに基づいて可動部２に付加される圧力が検出される。
【００１１】
【実施例】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１２】
まず、本実施例に係る圧力検出装置１を備える射出成形機Ｍの構成について、図１を参照して説明する。
【００１３】
図１は、射出装置Ｍｉ（平面図）の一部を示し、この射出装置Ｍｉと不図示の型締装置により射出成形機Ｍを構成する。同図中、２１は射出台、２２は射出駆動台であり、それぞれ不図示の機台上面に離間して設置するとともに、この射出台２１と射出駆動台２２間には四本のガイドシャフト２３…を架設し、このガイドシャフト２３…にスライダ２４をスライド自在に装填する。
【００１４】
また、射出台２１の前面には加熱筒２５の後端を固定する。加熱筒２５は後部に成形材料を供給するホッパー２６を備えるとともに、内部にはスクリュ２ｓ（可動部２）を挿入する。一方、スクリュ２ｓの後端は、射出台２１の後方に臨ませ、スライダ２４の中央に回動自在に支持されるスクリュカップリング３１の前端に結合する。この場合、スクリュカップリング３１は図２に示すように、ベアリング２７，２８，２９，３０を介してスライダ２４に支持される。他方、射出駆動台２２の中央には、回転伝達シャフト３２をベアリング３３を介して回動自在に支持する。そして、射出駆動台２２から前方に突出する回転伝達シャフト３２は、スクリュカップリング３１の後端に対してスプライン結合するとともに、射出駆動台２２から後方に突出する回転伝達シャフト３２には、歯付被動プーリ３４を取付ける。この歯付被動プーリ３４には、計量用のサーボモータ３５からタイミングベルト３６を介して回転伝達され、スクリュ２ｓが回転駆動せしめられる。
【００１５】
さらに、射出台２１と射出駆動台２２間には、左右一対のボールねじ機構４，４ｅを配設する。この場合、一方のボールねじ機構４のボールねじ部４ｓは、射出台２１と射出駆動台２２間にベアリングを介して回動自在に架設するとともに、ボールねじ機構４のナット部４ｎはスライダ２４の右側に結合する。また、他方のボールねじ機構４ｅのボールねじ部４ｅｓは、射出台２１と射出駆動台２２間にベアリングを介して回動自在に架設するとともに、ボールねじ機構４ｅのナット部４ｅｎはスライダ２４の左側に結合する。一方、射出駆動台２２から後方に突出する各ボールねじ部４ｓ，４ｅｓの後端には、それぞれ歯付被動プーリ３７，３８を取付ける。この歯付被動プーリ３７，３８には、射出用のサーボモータ３ｓ（駆動モータ３）からタイミングベルト３９を介して回転伝達される。このサーボモータ３ｓとボールねじ機構４，４ｅはスクリュ２ｓを進退駆動する駆動機構５を構成する。そして、一方のナット部４ｎとスライダ２４を利用して本実施例に係る圧力検出装置１を配設する。
【００１６】
次に、本実施例に係る圧力検出装置１の構成について、図１〜図３を参照して説明する。
【００１７】
前述したナット部４ｎは外周面が円柱状に形成されており、このナット部４ｎの後端部には、図２に示す大径のフランジ部６を一体に設ける。一方、可動部２（スクリュ２ｓ）側となるスライダ２４にはナット部４ｎを挿入する挿通孔７を設ける。また、受圧ワッシャ８を用意する。受圧ワッシャ８は、軸方向に一定の厚さを有し、内径は挿通孔７の内径に略一致させる。そして、ナット部４ｎをスライダ２４に結合する際には、受圧ワッシャ８を嵌めたナット部４ｎを、挿通孔７に対して加圧方向Ｈｐから挿入し、不図示のボルトによりフランジ部６と受圧ワッシャ８を固定するとともに、不図示のボルトにより受圧ワッシャ８をスライダ２４に固定する。これにより、ナット部４ｎはスライダ２４に対して回転方向には固定されるが、軸方向には固定されない。なお、以上の結合構造は、ナット部４ｅｎ側においても同様となる。
【００１８】
さらに、一方のナット部４ｎに装着した受圧ワッシャ８の外周面には、当該受圧ワッシャ８の変形から荷重を検出する荷重変換器（歪センサ）９を装着する。荷重変換器９は、図３に示すように、受圧ワッシャ８の外周面に装着するリング部材１１を有し、このリング部材１１の内周面に歪ゲージ１２ｐ，１２ｑを備える。リング部材１１は、二分割したリング半体１１ｐと１１ｑからなり、各リング半体１１ｐと１１ｑを受圧ワッシャ８の外周面に装着した後、リング半体１１ｐと１１ｑを固定ボルト１５，１６により結合することができる。また、各リング半体１１ｐと１１ｑの内周面の周方向中央には歪ゲージ１２ｐ，１２ｑを固定して取付けるとともに、各歪ゲージ１２ｐ，１２ｑはコントローラ１７に接続する。なお、各歪ゲージ１２ｐ，１２ｑは各リング半体１１ｐと１１ｑの内周面から若干突出する。よって、コントローラ１７は歪ゲージ１２ｐ，１２ｑによる検出結果に基づいてサーボモータ３ｓを駆動制御し、圧力に対するフィードバック制御を行なうことができる。
【００１９】
次に、本実施例に係る圧力検出装置１の機能を含む射出成形機Ｍにおける射出工程の動作について、各図を参照して説明する。
【００２０】
今、射出成形機Ｍは、計量工程が終了した状態にあるものとする。したがって、スクリュ２ｓは後退した射出開始位置に位置する。射出工程の開始により、サーボモータ３ｓはコントローラ１７により駆動制御され、サーボモータ３ｓの回転は、ボールねじ機構４，４ｅのボールねじ部４ｓ，４ｅｓに伝達される。これにより、ナット部４ｎ，４ｅｎ、スライダ２４及びスクリュカップリング３１が一体に前進することにより、スクリュ２ｓも前進移動し、スクリュ２ｓの前方に計量された樹脂は、不図示の金型内に射出充填される。
【００２１】
この際、ナット部４ｎが前進移動すれば、フランジ部６と可動部２側の間に介在する受圧ワッシャ８に対し、フランジ部６から軸方向に加圧力が付与される。これにより、受圧ワッシャ８は、当該加圧力の大きさに応じて軸方向に変形し、この変形量は荷重変換器９により検出される。即ち、受圧ワッシャ８の外周面に装着したリング部材１１の内周面に備える歪ゲージ１２ｐ，１２ｑにより当該変形量が検出され、これにより、コントローラ１７では当該変形量に対応した圧力（可動部２に付加される圧力）を検出する。よって、コントローラ１７は、この検出した圧力値に基づいてサーボモータ３ｓを駆動制御し、加圧力（射出圧力，保圧力等）に対するフィードバック制御を行う。
【００２２】
なお、射出工程における動作を説明したが、計量工程においては、圧力検出装置１によりスクリュ２ｓ（可動部２）からの背圧力を同様に検出できる。
【００２３】
このように、本実施例に係る圧力検出装置１によれば、受圧ワッシャ８の外周面に装着した荷重変換器９には、ナット部（ボールねじ部）における回転方向の無用な応力（荷重）が直接付与されないため、直進方向の圧力のみを正確かつ高精度に検出することができる。また、荷重変換器９は、従来のようにスクリュ支持部材とボールねじ機構の連結部材を兼用しないとともに、特に、左右に配設したボールねじ機構の一方に配設したため、メンテナンス性の向上、さらには荷重変換器９の劣化（寿命）を速めてしまう不具合を回避できる。しかも、周辺部で発生する熱の影響を受けにくいため、温度ドリフトによる正確性及び検出精度の低下が回避される。
【００２４】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更，追加，削除することができる。例えば、可動部２としてスクリュ２ｓを例示したが、可動部２は、型締機構，射出装置自身などであってもよい。また、荷重変換器９は、一対のボールねじ機構４，４ｅにおける一方のボールねじ機構４に配設した場合を示したが、双方のボールねじ機構４，４ｅに配設し、二つの荷重変換器９…の平均値を利用してもよいし、単一のボールねじ機構を備える場合であっても同様に実施できる。さらに、実施例はナット部４ｎが進退移動する場合を示したが、ナット部４ｎが回転し、ボールねじ部４ｓが進退移動する場合には、例えば、ボールねじ部４ｓの先端形状をナット部４ｎ及びフランジ部６の外郭形状と同じに形成すれば、同様に実施できる。
【００２５】
【発明の効果】
このように、本発明に係る射出成形機の圧力検出装置は、ボールねじ機構のナット部又はボールねじ部にフランジ部を一体に設け、当該ナット部又はボールねじ部を、受圧ワッシャを介して加圧方向から可動部側に結合するとともに、リング部材の内周面に歪ゲージを備えることにより受圧ワッシャの変形から荷重を検出する荷重変換器における当該リング部材を、受圧ワッシャの外周面に装着することにより、可動部に付加される圧力を検出するため、次のような顕著な効果を奏する。
【００２６】
▲１▼  受圧ワッシャの外周面に装着した荷重変換器には、ナット部（ボールねじ部）における回転方向の無用な応力（荷重）が直接付与されないため、直進方向の圧力のみを正確かつ高精度に検出することができる。
【００２７】
▲２▼  荷重変換器は、従来のようにスクリュ支持部材とボールねじ機構の連結部材を兼用しないため、周辺部で発生する熱の影響を受けにくく、温度ドリフトによる正確性及び検出精度の低下を回避して安定した圧力検出を行うことができるとともに、メンテナンス性の向上、さらには荷重変換器の長寿命化に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係る圧力検出装置を備える射出成形機における射出装置の一部平面図、
【図２】同射出装置に備える圧力検出装置を抽出して示す断面図、
【図３】同圧力検出装置の荷重変換器と受圧ワッシャを示す一部断面正面図、
【符号の説明】
１      圧力検出装置
２      可動部
２ｓ    スクリュ
３      駆動モータ
４      ボールねじ機構
４ｅ    ボールねじ機構
４ｎ    ナット部
４ｓ    ボールねじ部
５      駆動機構
６      フランジ部
８      受圧ワッシャ
９      荷重変換器
１１    リング部材
１２ｐ  歪ゲージ
１２ｑ  歪ゲージ
Ｍ      射出成形機
Ｈｐ    加圧方向
【図１】
0003552970.tif 000002
【図２】
0003552970.tif 000003
【図３】
0003552970.tif 000004