(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形時に射出シリンダ内のスクリュに加わる圧力を検出するためのロードセルを備えた射出成形機において、
冷却状態から加熱昇温中の射出シリンダの温度が設定温度の下限値に達してから射出成形開始迄の期間で、前記設定温度の下限値に達した後、所定の時間が経過してロードセルの出力値が略一定となった時のロードセルの出力値を新たな０点として更新・保持するようにした事を特徴とする射出成形機のオフセット調整方法。
【請求項２】
請求項１に記載の射出成形機のオフセット調整方法において、０点補正のためのロードセルの出力値を所定時間サンプリングし、その平均値を新たな０点として更新・保持するようにした事を特徴とする射出成形機のオフセット調整方法。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれかに記載の射出成形機のオフセット調整方法において、０点補正のためのサンプリング時間の間、スクリュを微速にて前進或いは後退又は前進・後退させ、スクリュの微速移動後、スクリュが十分に停止した後にロードセルの出力値をサンプリングし、その最小値或いはサンプリングした出力値の平均値を新たな０点として更新・保持するようにした事を特徴とする射出成形機のオフセット調整方法。
【請求項４】
内部にスクリュが収納された射出シリンダと、スクリュの後端に設置されたロードセルと、射出シリンダを加熱するヒータと、スクリュを前進・後退させる往復駆動機構と、スクリュを回転させる回転駆動機構と、制御装置とで構成された射出成形機において、
冷却状態から加熱昇温中の射出シリンダの温度を検出し、制御装置にて前記検出値が設定温度の下限値に達してから、射出成形開始迄で、所定の時間が経過してロードセルの出力値が略一定となった時のロードセルの１つの出力値或いは、ロードセルの出力値の平均値を新たな０点として更新・保持するようにした事を特徴とする射出成形機。
【請求項５】
請求項４の射出成形機において、０点補正のためのサンプリング時間の間、往復駆動機構又は回転駆動機構にてスクリュを微速にて前進或いは後退又は前進・後退させてロードセルの出力値をサンプリングし、制御装置にてサンプリングした出力値の最小値或いはサンプリングした出力値の平均値を新たな０点として更新・保持するようにした事を特徴とする射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は射出成形機におけるロードセルの簡易オフセット調整方法並びにその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インラインスクリュ式射出成形機においては、スクリュの後端にロードセルを配設し、このロードセルにかかる力をスクリュ先端にかかる樹脂圧として計測し、射出工程（射出充填工程とこれに続く保圧工程）における圧力制御を実行するようになっている。
【０００３】
従って、ロードセルの出力値がずれると成形条件そのものも変わってしまうため、ロードセルのオフセット調整（０点補正）は非常に重要なものであり、現状では、まず、射出成形機の出荷時やロードセルの交換時に理論式から導き出した計算値に従ってロードセルのオフセット調整を行い、射出成形機の組み立て時や、ロードセルの交換時におけるロードセルへのボルト締め付けトルクのばらつきを吸収するようにしている。
【０００４】
このように理論値に基づいて調整しても、設計値の締め付け状態と実際の締め付け状態とは若干の乖離が生ずる事は否めないものであるから、現実には射出シリンダ内に樹脂が充填されていない空の状態でのロードセルの出力を検出し、これをその射出成形機の０点と記録するようにしている。
【０００５】
このように完全に無負荷の状態で０点補正を行っても、長年の射出作業の間には、射出・計量駆動部に対するメンテナンスや経年変化、ロードセルの劣化によってロードセルに加わる力も次第に変化して０点がズレてくる。ロードセルの出力値がずれて来ると当然前述のように成形条件そのものも変わってしまうため、不良の発生原因にもなれば品質低下の原因にもなり、０点補正が必要となる。
【０００６】
そこで、射出・計量駆動部に対するメンテナンスを行ったときや、定期点検時に射出シリンダ内の樹脂をすべて排出清掃し、無負荷状態としてロードセルの０点の点検を行う事としていた。
【０００７】
【本発明の解決課題】
しかしながら、このような点検は頻繁に行えるものでなく、半年或いは1年に1度程度であり、その間に０点が狂えば、狂った状態のまま射出作業を続けざるを得ず、ユーザーからは０点補正を頻繁に且つ簡易に行えるよう要望が出ていた。本発明はかかる要望に応えるもので、射出成形機の再稼動時毎に０点補正が行えるロードセルのオフセット調整方法並びにその装置の開発をその解決課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
「請求項１」は、本発明のオフセット調整方法の基本で「射出成形時に射出シリンダ(3)内のスクリュ(4)に加わる圧力を検出するためのロードセル(19)を備えた射出成形機において、冷却状態から加熱昇温中の射出シリンダ(3)の温度が設定温度の下限値(Tmin)に達してから射出成形開始迄の期間(tst)で、前記下限値(Tmin)に達した後、所定の時間(tw)が経過してロードセル(19)の出力値が略一定となった時のロードセル(19)の出力値を新たな０点として更新・保持するようにした」事を特徴とする。
【０００９】
これによれば、射出成形再開前の冷却状態では射出シリンダ(3)内の樹脂は、固化して収縮した状態であるために、射出シリンダ(3)を始め、固化して収縮した樹脂を介して該スクリュ(4)に接している他の部材との関係において、スクリュ(4)には複雑な力が加わって歪みを与えており、それがスクリュ(4)の後端に直結しているロードセル(19)に働く。そしてこの状態のロードセル(19)の出力は、無負荷状態からかけ離れた高い数値が出力される事になる。「図２(b)参照」
しかしながら、加熱昇温中の射出シリンダ(3)の温度が設定温度の下限値(Tmin)に達してから射出成形開始迄の期間(tst)で、設定温度の下限値(Tmin)に達した後、所定の時間(tw)が経過した時には、射出シリンダ(3)内の樹脂はほぼ溶解して液状或いはペースト状となっている。この状態になると樹脂は何らスクリュ(4)の拘束要件とならず、ロードセル(19)の出力は、無負荷状態に近い数値が出力される事になる。
【００１０】
この時点のロードセル(19)の出力値を新たな０点として更新・保持する事で、従来のような大掛かりな０点補正を行う事なく、射出成形再開の度毎に簡単に近似的であるが０点補正を行えるようになり、経年変化やロードセルの劣化その他機械的或いは電気的要因で発生する０点のズレによる不良発生を未然に防止する事が出来るようになった。
【００１１】
「請求項２」は、請求項１の改良に関し「０点補正のためのロードセル(19)の出力値を所定時間(ts)サンプリングし、その平均値を新たな０点として更新・保持するようにした」事を特徴とする。
【００１２】
０点補正のためのロードセル(19)の出力値の採取は、１点だけでもよいが、出力値のサンプリングを開始してから所定の時間(ts)中に複数の出力値を採取し、これらを平均することで、更新・保持すべき０点として、より正確且つ信頼性の高い値を得る事が出来る。
【００１３】
「請求項３」は、請求項１又は２に記載のサンプリングの改良で「０点補正のためのサンプリング時間(ts)の間、スクリュ(4)を微速にて前進或いは後退又は前進・後退させ、スクリュ(4)の微速移動後、スクリュ(4)が十分に停止した後にロードセル(19)の出力値をサンプリングし、その最小値を新たな０点として更新・保持するようにした」事を特徴とする。
【００１４】
スクリュ(4)の微速前進或いは後退にて射出シリンダ(3)内の流動状態にある樹脂が僅かに移動して攪拌される。その結果、樹脂の流動状態がより均質化されてスクリュ(4)に加わる力がより無負荷状態に近くなる。その値はロードセル(19)に検出されるが、その最小値は無負荷状態における０点に極めて近い値と考えられ、これを新たな０点として更新・保持するようにした。なお、スクリュ(4)の微速移動中の出力値には、溶融樹脂の流動抵抗値が重畳しているので、微速移動後、スクリュ(4)が十分に停止した後の出力値を採用する方が好ましい。また、スクリュ(4)の微速移動は回転による移動でもよいし、単なる軸方向の移動或いは両者の結合でもよい。
【００１５】
「請求項４」は前記請求項１，２に記載の方法を実施するための装置で「内部にスクリュ(4)が収納された射出シリンダ(3)と、スクリュ(4)の後端に設置されたロードセル(19)と、射出シリンダ(3)を加熱するヒータ(5)と、スクリュ(4)を前進・後退させる往復駆動機構(R)と、スクリュ(4)を回転させる回転駆動機構(r)と、制御装置(cont)とで構成された射出成形機において、冷却状態から加熱昇温中の射出シリンダ(3)の温度を検出し、制御装置(cont)にて前記検出値が設定温度の下限値(Tmin)に達してから、射出成形開始迄で、所定の時間(tw)が経過してロードセル(19)の出力値が略一定となった時のロードセル(19)の１つの出力値或いは、ロードセル(19)の出力値の平均値を新たな０点として更新・保持するようにした」事を特徴とする。
【００１６】
「請求項５」は、請求項４の他の例で「０点補正のためのサンプリング時間の間、往復駆動機構(R)又は回転駆動機構(r)にてスクリュ(4)を微速にて前進或いは後退又は前進・後退させてロードセル(19)の出力値をサンプリングし、制御装置(cont)にてサンプリングした出力値の最小値を新たな０点として更新・保持するようにした」事を特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の態様】
以下、本発明を図示実施例に従って説明する。図１は本発明装置の射出機構部(a)を中心にした正面図である。(3)は射出シリンダで、内部にスクリュ(4)が回転・前後往復移動自在に配設されている。射出シリンダ(3)の外周にはヒータ(5)が巻着されており、内部の樹脂を加熱するようになっている。
【００１８】
射出シリンダ(3)の後部は、機構部ハウジング(6)内に取り付けられている。前記機構部ハウジング(6)にはホッパ(7)が搭載されており、連通孔(8)を通って原料樹脂ペレット(9)が射出シリンダ(3)に供給されるようになっている。
【００１９】
機構部ハウジング(6)にはスライドバー(10)の一端が取着されており、スライドバー(10)の他端はエンドブロック(11)に取り付けられている。エンドブロック(11)にはベアリング(12)を介して射出ネジ(13)の後部が回転自在に保持されており、射出ネジ(13)の後端突出部(13a)に従動プーリ(14)が取り付けられている。
【００２０】
この従動プーリ(14)にはタイミングベルト(15)の一方が懸架されており、駆動用のサーボモータ(1)に取り付けられた駆動プーリ(16)にそれぞれにその他方が懸架されていて、サーボモータ(1)の回転力を従動プーリ(14)に伝達するようになっている。
【００２１】
次に、往復移動機構(R)に付いて説明する。前記射出ネジ(13)には、射出ナット(17)が螺装されており、射出ネジ(13)を正転・逆転させる事で射出ナット(17)を前進・後退させるようになっている。また、射出ネジ(13)と射出ナット(17)とは、ボールネジ構造となっていて、ネジ構造による摩擦損失が出来るだけ小さくなるように工夫されている。
【００２２】
また、前記射出ナット(17)は、ロードセル(19)を介して往復移動ハウジング(18)に接続されており、射出ナット(17)と共に往復移動するようになっている。この往復移動ハウジング(18)には、スライドバー(10)が挿通されており、スライドバー(10)に沿って往復移動するようになっている。
【００２３】
次に、回転駆動機構(r)に付いて説明する。往復移動ハウジング(18)にはベアリング(20)を介して回転用プーリ(21)が回転自在に保持されており、そのセンタに設けられた接続孔(21a)にスクリュ(4)の後端接続部(4a)が着脱可能に装着されている。
【００２４】
また、前記往復移動ハウジング(18)には、スクリュ(4)の回転駆動用サーボモータ(22)が搭載されており、その駆動プーリ(23)と前記回転用プーリ(21)とがタイミングベルト(24)にて接続されている。
【００２５】
次に、本発明の作用について説明する。射出作業は、１日の作業を終えると日常的な点検を行った後、射出成形機の電源を落とす。これらにより、射出シリンダ(3)のヒータ(5)の通電は停止して射出シリンダ(3)は次第に冷却されて室温になる。射出シリンダ(3)内の樹脂も射出シリンダ(3)の冷却に伴って次第に固化・収縮していく。樹脂の固化に伴ってスクリュ(4)は次第に力を受けて歪み、その歪みがスクリュ(4)の後端に接続されているロードセル(19)の出力値となってアウトプットされる。図２(b)の電源投入時の高い出力値はこれを表している。
【００２６】
射出シリンダ(3)の昇温が開始されるとヒータ(5)にはフルパワーが投入され、一気に昇温が図られる。そして、射出シリンダ(3)の設定温度（その許容温度範囲を(Tmax)及び(Tmin)で示す。）の下限値(Tmin)に射出シリンダ(3)の温度が達した処で、例えばＰＩＤ制御に切り替わり、設定温度に射出シリンダ(3)が達するように温度制御される事になる。
【００２７】
ＰＩＤ制御に切り替わると、温度センサ(図示せず)の出力値に基づいてヒータ(5)に印加する電力量をフィードバック制御して次第に射出シリンダ(3)の温度が設定温度に収斂するように制御されて行く事になる。
【００２８】
この間、即ち、射出シリンダ(3)の温度が設定温度の下限値(Tmin)に達したところから、制御装置(cont)はロードセル(19)の出力の監視を開始し、所定の監視時間(tw)の経過後、ロードセル(19)の出力がほぼ一定となった時点でロードセル(19)の出力のサンプリングを始める。この時点では射出シリンダ(3)内の樹脂は殆ど溶融状態となり、スクリュ(4)を拘束しなくなる。その結果、スクリュ(4)は無負荷状態にほぼ近い状態となり、スクリュ(4)の後端に接続されているロードセル(19)の出力は、スクリュ(4)が無負荷状態にほぼ近い状態の出力値となる。
【００２９】
前記監視時間(tw)は、経験的に予測可能であるためタイマ設定するようにしていてもよいし、ロードセル(19)の出力値を監視していて、微小時間における出力値の変化率を演算（演算方法は種々のものがある）し、一定以下となった処でサンプリングを開始するようにしてもよい。いずれにせよ、ロードセル(19)の出力値が略一定となった時点で０点補正のためのサンプリングが開始される事になる。
【００３０】
サンプリングが開始された後も、ロードセル(19)の出力値は当然若干ふらつくものであり、どれを０点補正の基準値にするかが問題になる。そこで、▲１▼サンプリング期間(ts)中にサンプリングされた出力値の内の最低値を選択する場合、▲２▼サンプリング開始後の或る時点（例えば、一定時間を決めておき、その時間のサンプリング値を採用する場合や最終サンプリングに得られた最終値を採用する場合）の１つ値を選択する場合、▲３▼一定時間毎にサンプリングした値の平均値を選択する場合、等が考えられる。いずれの場合を選定してもよいが、平均値を取るのが最も適切と考えられる。
【００３１】
前記サンプリング期間(ts)は、ロードセル(19)の出力値が安定しておれば、どのような期間を採ってもよく、図２(b)では射出シリンダ(3)の温度が設定温度の下限値(Tmin)に達した時刻から所定時間(tst)［一般的には１５分程度で、この段階では射出シリンダ(3)内の固化樹脂は完全に溶融状態になっている。］が経過する迄に完了する事になる。
【００３２】
サンプリング期間(ts)が終了すると、制御装置(cont)において前記０点の基準値が書き換えられる事になり、以後の射出工程は書き換えられた新たな０点を基準値として射出成形が再開されることになる。
【００３３】
なお、サンプリング期間(ts)に、スクリュ(4)を微速にて前進或いは後退又は前進・後退させて射出シリンダ(3)内の溶融樹脂の流動を図り、以て溶融樹脂の均一化を図った上で、出力値をサンプリングし、前述のようにその最小値或いは平均値を新たな０点として更新・保持するようにしてもよい。
【００３４】
このようにして０点補正がなされた後、インタロックが解除され、通常の射出成形作業が再開される事になる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明では、冷却状態から加熱昇温中の射出シリンダの温度が設定温度の下限値(Tmin)に達してから、射出成形開始迄で、所定の時間(tw)が経過した時のロードセルの出力値を新たな０点として更新・保持するようにしたので、射出シリンダ内の樹脂がほぼ溶解して液状或いはペースト状となった状態で０点補正のサンプリングを行う事になり、射出成形再開の度毎に簡単に近似的であるが０点補正を行えるようになり、経年変化やロードセルの劣化その他機械的或いは電気的要因で発生する０点のズレによる不良発生を未然に防止する事が出来るようになった。前記サンプリング期間中に採取した出力値の平均値を新たな０点として採用することで、より信頼性の高い近似値を得ることが出来る。
【００３６】
また、サンプリング時間(ts)の間、スクリュを微速にて前進或いは後退又は前進・後退させる事で、射出シリンダ内の流動状態にある樹脂を僅かに移動させて均一化を図り、この出力値をサンプリングすることでより均一性が高く、信頼性に優れた０点補正値を検出する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の射出機構部の主要部の正断面図
【図２】本発明における射出シリンダの温度変化とロードセルの出力変化グラフ
【図３】本発明のフローチャート
【符号の説明】
(1)  サーボモータ
(2)  樹脂
(3)  射出シリンダ
(4)  スクリュ
(5)  ヒータ
【図１】
0003771072.tif 000002
【図２】
0003771072.tif 000003
【図３】
0003771072.tif 000004