(57)【要約】【課題】射出装置における射出力やスクリュ背圧力を低価格の汎用ロードセルで高精度に検出可能とする小容積のロードセル取付け構造を有する射出装置を提供する。【解決手段】ハウジングに取付けた加熱筒と、加熱筒に回転・往復動可能に嵌挿したスクリュ２１と、スクリュ２１を前後進させる移動盤１５と、移動盤１５に取付けられスクリュ２１を回転させるモータ２９とからなる射出装置において、前記移動盤１５の凹部底面４１と、前記凹部２６に前後進自在に嵌挿され前記スクリュ２１の延長された軸２２を前後進不能かつ回転自在に軸支する受圧筒１６の当接面４２との間に複数のロードセル２７を設けている。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに取付けた加熱筒と、加熱筒に回転・往復動可能に嵌挿したスクリュと、スクリュを前後進させる移動盤と、移動盤に取付けられスクリュを回転させるモータとからなる射出装置において、
前記移動盤の凹部底面と、前記凹部に前後進自在に嵌挿され前記スクリュの延長された軸を前後進不能かつ回転自在に軸支する受圧筒の当接面との間に複数のロードセルを設けたことを特徴とする射出装置。
【請求項２】
前記ロードセルは円柱形状であることを特徴とする請求項１に記載の射出装置。
【請求項３】
前記移動盤を後進させたとき前記移動盤と前記受圧筒とを係合させ、前記ロードセルを介さずに前記受圧筒に力を伝達する係合部材が設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の射出装置。
【請求項４】
前記受圧筒を前記移動盤に対して回転不能に案内するように設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の射出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、射出成形機の射出装置においてスクリュがうける射出力やスクリュ背圧力を検出するロードセルの取付け構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、ロードセル３２の取付け構造を示す従来の射出装置の要部部分断面図である。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６４−２７９２１号公報　（第１０５−１０８頁、第１−４図）
【０００４】
なお、図４における符号が図２等に示す本発明のロードセル２７の取付け構造における符号と同一の部材である場合は、同一の形態と機能を有するものとする。
【０００５】
ロードセル３２は、円形板状であり中心にその外周と同心円の開口を有するいわゆるワッシャ型である。このようなワッシャ形状体の表裏には環状溝３３が設けられ該環状溝３３の外周部３４と内周部３５で力をうけると、表裏の環状溝３３によって薄くなった部分はダイヤフラムとして作用し、うけた力により弾性変形する。該ダイヤフラム部には複数の歪ゲージが貼着されブリッジに接続されており、ダイヤフラムが弾性変形するとそれに応じて歪ゲージから信号が得られる。この信号は歪み量に比例し、歪み量は弾性変形量に比例するので、ロードセル３２はうけた力に比例した信号を発信することになる。このようなロードセル３２は、特殊な形状であることから単純な円柱形状のロードセルに比較して高価なものとなるのである。
【０００６】
また、このロードセル３２は、ボールネジ１３とボールナット１４を介してサーボモータで駆動される移動盤１５の前進力および後進力を、受圧筒３１を介してスクリュ２１に伝えるように構成されている。すなわち、移動盤１５の前進時（図４において左方向）にはその前進力は、ロードセル３２の外周部３４、ロードセル３２の内周部３５、受圧筒３１、ベアリング１８、段部２３および軸２２を通じてスクリュ２１に伝達される。一方、移動盤１５の後進時（図４において右方向）にはその後進力は、複数のボルト３７、ロードセル３２の外周部３４、ロードセル３２の内周部３５、複数のボルト３６、受圧筒３１、ベアリング１９、段部２４および軸２２を通じてスクリュ２１に伝達される。このように、ロードセル３２を介して移動盤１５の後進力をスクリュ２１へ伝達する場合にはボルト３６，３７が不可欠である。そのため、ロードセル３２は、ボルト３６，３７を収容するに十分な容積、および、移動盤１５前進時の圧縮と移動盤１５後進時の引張りの双方を伝達可能とするための環状溝３３を外周と同心に有することが要求されることから、ロードセル３２およびそれを配設する移動盤１５等は比較的大きく形成されなければならない。したがって、ロードセル３２および移動盤１５を含む射出装置の価格が上昇するとともに射出成形機の設置面積の増大を招き成形工場の設備効率が低下するのである。
【０００７】
さらに、従来のロードセル取付け構造については、以下に示す先行技術文献にもその内容が記載されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
【特許文献２】
特開平４−７７２２５号公報　（第１４３−１４７頁、第１−７図）
【０００９】
図４等に示される従来のロードセル取付け構造においては、軸２２の回転力の一部がロードセルに作用して、ロードセル３２の検出信号にはスクリュ２１の軸方向の力に対して誤差となる信号が発生する。そのため、モータ２９でスクリュ２１を回転させ原料を可塑化する際のスクリュ背圧力をロードセル３２で検出して制御するときには、スクリュ背圧力が射出圧力に比較してその１０％以下の低い値であることもあって、ロードセル３２の信号における誤差の割合が高くなり影響が無視できなくなるのである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記した従来の技術における問題を解決するために提案されたものであって、射出装置における射出力やスクリュ背圧力を低価格の汎用ロードセルで高精度に検出可能とする小容積のロードセル取付け構造を有する射出装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１の発明は、ハウジングに取付けた加熱筒と、加熱筒に回転・往復動可能に嵌挿したスクリュと、スクリュを前後進させる移動盤と、移動盤に取付けられスクリュを回転させるモータとからなる射出装置において、前記移動盤の凹部底面と、前記凹部に前後進自在に嵌挿され前記スクリュの延長された軸を前後進不能かつ回転自在に軸支する受圧筒の当接面との間に複数のロードセルを設けたことを特徴とする射出装置に係る。
【００１２】
また、請求項２の発明は、請求項１において、前記ロードセルは円柱形状であることを特徴とする射出装置に係る。
【００１３】
さらに、請求項３の発明は、請求項１または２において、前記移動盤を後進させたとき前記移動盤と前記受圧筒とを係合させ、前記ロードセルを介さずに前記受圧筒に力を伝達する係合部材が設けられたことを特徴とする射出装置に係る。
【００１４】
またさらに、請求項４の発明は、請求項１または２において、前記受圧筒を前記移動盤に対して回転不能に案内するように設けたことを特徴とする射出装置に係る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１はこの発明を実施する射出装置からなる射出成形機の部分平面図であり、図２は図１における射出装置の要部部分断面図であり、図３は図２におけるＡ−Ａ矢視断面図であり、図４は従来技術における射出装置の要部部分断面図である。
【００１６】
図１及び図２に示す射出成形機１は、固定盤４と図示しない可動盤とに取付けた金型３を開閉かつ圧締する型締装置２と、原料樹脂を可塑化して得た溶融樹脂を前記金型３へ射出する射出装置１０とからなる。射出装置１０は、前記固定盤４との間で移動シリンダ５によって近接・離隔移動可能に設けたハウジング１２と、ハウジング１２の固定盤４側に固着した加熱筒３８と、加熱筒３８の中心孔に往復動・回転自在に嵌挿したスクリュ２１と、ハウジング１２の固定盤４側に加熱筒３８を挟んで対照に設けたサーボモータ１１と、サーボモータ１１の回転子に接続されハウジング１２の反固定盤４側に突出して設けたボールネジ１３と、ボールネジ１３に螺合するボールナット１４に固着された移動盤１５と、移動盤１５の中心部に設けた凹部２６に配設したロードセル２７と、ロードセル２７と受圧筒１６を介してスクリュ２１との間で力を伝達するとともに移動盤１５に取付けたモータ２９の回転力を伝達する軸２２とから主に構成される。
【００１７】
次に、図１〜図３に基づいてロードセル２７の取付け構造を詳細に説明する。移動盤１５は、ボールネジ１３，１３により駆動されるボールナット１４，１４を両端に固着し、サーボモータ１１，１１の同期回動運転によって加熱筒３８の軸方向に前進および後進移動する。移動盤１５のボールネジ１３の軸と平行な中心軸には軸２２を遊嵌する貫通孔があり、この貫通孔のハウジング１２側には貫通孔と同軸で内径が軸２２の直径より十分大きい凹部２６が開口している。凹部２６には受圧筒１６が前後進自在に嵌挿され、移動盤１５のハウジング１２側端面近傍の凹部２６は受圧筒１６との摺動部分となっており、その摺動部分より奥の凹部２６の底面４１までは前記摺動部分より内径がより大きい非摺動部４０が形成される。そして、前記凹部２６の非摺動部４０、凹部２６の底面４１、受圧筒１６の当接面４２および軸２２とで形成される空間には複数のロードセル２７が配設される。
【００１８】
すなわち、三のロードセル２７が凹部２６の底面４１にボルト２８によって凹部２６の内周と同心円上に等角度で固着されている。ボルト２８はロードセル２７を移動盤１５に固定するのみであって、従来技術に用いたボルト３６，３７のように後進力をうけないので、ボルト２８はボルト３６，３７に比較して細いものを採用することができる。
【００１９】
ロードセル２７は比較的小荷重用の汎用型であり小型の同一仕様のものを複数採用するが、それらの信号を増幅する増幅器もロードセル２７と同数必要とするため、採算上最適なロードセル２７の数は制御装置における増幅器の予備の有無等に応じて適宜選択されることとなる。しかしながら、一般的に力の平衡も考慮するとロードセル２７の数は三とするのが好ましい。ロードセル２７は、従来の技術で採用したワッシャ型ではなく単純な円柱形状を有し、引張り力は検出できず圧縮力のみを検出するものである。また、ロードセル２７において歪ゲージを貼着する弾性変形部は円柱面であり、弾性変形を有効に現出させるため浅い環状溝３９が設けてある。なお、複数のロードセル２７の各信号は制御装置に入力され、制御装置は各信号を加算して一の信号にして演算処理する。
【００２０】
受圧筒１６はその底部の中心に軸２２を遊嵌する貫通孔を有する筒状体であり、受圧筒１６の端面である当接面４２はロードセル２７の他の端面に当接されるとともに、受圧筒１６の内底部にはベアリング１８が嵌挿される。ベアリング１８の他部は軸２２に嵌挿されるとともに軸２２の段部２３に当接される。また、受圧筒１６の筒開放端には、軸２２を遊嵌しベアリング１９を嵌挿する押え板２０が固着される。ベアリング１９の他部は軸２２に嵌挿されるとともに軸２２の段部２４に当接される。したがって、受圧筒１６は押え板２０と一体になって、スクリュ２１に連結され延長された軸２２を軸方向に前後進不能かつ回転自在に軸支する。
【００２１】
受圧筒１６の外周面には、スクリュ２１の軸方向に貫通孔４３を有する複数の鍔３０が突設され、貫通孔４３に摺動自在にピン１７が嵌挿されている。ピン１７はボルト状であり、貫通孔４３との摺動部より大径の頭部を有し、他端のネジ部は移動盤１５のハウジング１２側端面に螺着して固定される。
【００２２】
スクリュ２１がこの射出成形機１として最大の射出力をうけて受圧筒１６がロードセル２７を圧縮して移動盤１５側に微小距離移動したとき、鍔３０と移動盤１５との間には微小間隙Ｇが形成されて、受圧筒１６の移動が規制されないように構成している。また、スクリュ２１が前後進力をうけていないときに、ピン１７の頭部と鍔３０とが当接して係合しないように構成している。
【００２３】
したがって、スクリュ２１を後進させるときには、サーボモータ１１を駆動して移動盤１５を後進方向（図２において右方向）に移動させると、移動盤１５の力は、ピン１７、ピン１７の頭部、受圧筒１６、押え板２０、ベアリング１９、段部２４、軸２２およびスクリュ２１へと伝達される。このとき受圧筒１６は係合部材としてのピン１７の頭部と鍔３０との当接・係合によって力が伝達され、ロードセル２７には引張り力としての力は伝達されないのである。
【００２４】
一方、加熱筒３８内のスクリュ２１の前方に蓄積された溶融樹脂を、スクリュ２１の前進により金型３へ射出するときの射出力は、サーボモータ１１の駆動による移動盤１５の前進方向（図２において左方向）の移動により発生し、移動盤１５の力は、複数のロードセル２７、受圧筒１６、ベアリング１８、段部２３、軸２２およびスクリュ２１へと伝達される。
【００２５】
ところで、原料樹脂を加熱筒３８に流入させてそれを可塑化する行程では、モータ２９を回転駆動させて軸２２を介してスクリュ２１を回転させる。このとき、原料樹脂は加熱筒３８の熱量で加熱されながらスクリュ２１により搬送されて可塑化され溶融樹脂となって加熱筒３８内部のスクリュ２１の前方に蓄積される。そして、スクリュ２１はこの溶融樹脂の反力をうけて後進方向の力をうける。サーボモータ１１はこの反力に対抗して、蓄積される溶融樹脂に所定のスクリュ背圧力が発生するように、前進方向に駆動制御される。
【００２６】
このようなスクリュ背圧力は、射出力と同様にロードセル２７で検出されるが、その検出値は射出力に対してその１０％程度の小さい値である。また、スクリュ背圧力は、ベアリング１８，１９により軸２２の回転が阻止された受圧筒１６を介して検出される。しかしながら、ベアリング１８，１９の摩擦力により受圧筒１６には少なからず回転力が与えられるので、ロードセル２７には圧縮力以外のずれの力が作用して、ロードセル２７の信号には誤差が含まれることになる。スクリュ背圧力は前記したように小さい値であるから、わずかな誤差信号であってもスクリュ背圧力の検出値に与える影響は大きく、この検出値に基づいてフィードバック制御されるスクリュ背圧力は不安定となるため、溶融樹脂の温度が不安定になるのである。この発明では、上記した受圧筒１６の回転力は、ピン１７と貫通孔４３との摺動部分で阻止・吸収されてロードセル２７に伝達されないので、スクリュ背圧力は安定して制御可能である。
【００２７】
この発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を付加して実施することができる。例えば、移動盤１５と受圧筒１６とを係合する係合部材は、ピン１７の頭部によらず、受圧筒１６の外周突部に係合するように移動盤１５に設けたＬ字状部材としてもよい。
【００２８】
また、受圧筒１６の移動盤１５に対する回転を阻止する手段としては、移動盤１５に設けたピン１７を鍔３０に設けた貫通孔４３へ嵌挿することによらず、受圧筒１６を移動盤１５の凹部２６へ嵌挿する摺動部分をスプラインにしたり、キーとキー溝との係合にすることにより実現してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上図示し説明したように、この発明の射出装置は、移動盤の凹部底面と受圧筒の当接面との間に複数のロードセルが設けられており、従来における一のワッシャ型ロードセルのような特殊形状のロードセルではなく、低価格の汎用ロードセルを採用して射出装置の低価格化を実現することができる。
【００３０】
請求項２の発明は、前記ロードセルは円柱形状であり、その取付け容積が従来のワッシャ型ロードセルに比べて小さくなり、射出装置ひいては射出成形機が従来より小型となって低価格の射出成形機が提供できるとともに成形工場の設備利用効率の向上をはかることができる。
【００３１】
請求項３の発明は、前記移動盤を後進させたとき該移動盤と前記受圧筒とを係合させ、前記ロードセルを介さずに該受圧筒に力を伝達する係合部材が設けられており、ロードセルには引張り力を伝達せず圧縮力のみを伝達するものを採用することができる。そこで、従来における圧縮力と引張り力の双方を伝達可能なロードセルに比べてその取付け容積が小さくなり、射出装置ひいては射出成形機が従来より小型となって低価格の射出成形機が提供できるとともに成形工場の設備利用効率の向上をはかることができる。
【００３２】
請求項４の発明は、受圧筒を前記移動盤に対して回転不能に案内するように設けており、前記ロードセルには誤差信号となる力が作用せず、スクリュ背圧力のような小さい力の検出時においても、ロードセルが誤差を含まない信号を検出することができ、スクリュ背圧力を高精度に検出可能とするロードセル取付け構造を有する射出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を実施する射出装置からなる射出成形機の部分平面図である。
【図２】図１における射出装置の要部部分断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】従来技術における射出装置の要部部分断面図である。
【符号の説明】
１　射出成形機
２　型締装置
１０　射出装置
１２　ハウジング
１５　移動盤
１６　受圧筒
１７　ピン
２１　スクリュ
２２　軸
２６　凹部
２７　ロードセル
２９　モータ
３０　鍔
３８　加熱筒
４１　凹部の底面
４２　受圧筒の当接面
４３　貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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