JPH05220802A - 射出成形機における射出速度検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 射出成形器における射出スクリュの移動速度
を高精度に且つ安価に行なうことのできる方法を実現す
ること。 【構成】 射出スクリュに対して装着された射出スクリ
ュ位置検出用のロータリエンコーダを利用し、該ロータ
リエンコーダの出力信号におけるパルス間の基準クロッ
ク数をカウントし、かかるカウント値から、射出部材の
移動速度を算出するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、射出成形機における射出プラン
ジャまたは射出スクリュ（以下、射出部材と総称する）
の移動速度を、簡単な構造をもって容易に、且つ高精度
に測定することのできる射出成形機における射出速度検
出方法に関するものである。

【０００２】

【背景技術】射出成形機では、金型の成形キャビティ内
に溶融樹脂を射出充填する射出行程が、成形品の品質等
に大きな影響を及ぼす。そのために、射出成形機におい
ては、射出行程における射出速度をトレンド波形表示等
にて確認したり、それを適当な設定値に制御するため、
或いは成形品の良否判定の為の監視やポンプの性能確認
（射出速度から吐出量を換算する）等のため、射出速度
を高精度に検出する必要がある。

【０００３】そこで、従来の射出成形機では、例えば、
射出部材に対してポテンショメータを取り付け、アナロ
グ微分回路やＡ／Ｄ変換器度と組み合わせることによ
り、射出部材の移動速度を測定するようになっている。

【０００４】しかしながら、これらの装置による測定で
は、充分な測定精度が得られ難く、しかも測定に時間が
かかり、また装置が複雑で高価となるという問題があっ
た。

【０００５】一方、射出成形機にあっては、通常、射出
部材の位置を検出するためのロータリエンコーダ等を備
えていることから、かかるロータリエンコーダの出力信
号におけるパルス数を、一定時間カウントすることによ
り、一定時間内における射出部材の移動量から、該射出
部材の移動速度を測定するようにしたものも、用いられ
ている。

【０００６】ところが、かくの如き手法においては、ロ
ータリエンコーダの出力信号における１パルスを最小単
位として、射出部材の移動距離を測定するものであり、
１パルスに対応する射出部材の移動距離よりも小さな範
囲では測定不能となることから、ロータリエンコーダの
出力信号におけるパルス間隔の大きさによって、測定精
度が決定されることとなるが、ロータリエンコーダは光
学機器であり、そのパルス間隔を余り小さくすることが
できないために、充分な測定精度を得ることが難しかっ
たのである。

【０００７】また、かかる手法にあっては、一定時間内
における射出部材の移動量を、ロータリエンコーダの出
力信号におけるパルス数でカウントして測定することに
より、射出部材の移動速度を求めるものであることか
ら、その測定のためには、ロータリエンコーダの出力信
号に数パルス〜数十パルスが含まれるだけの射出部材の
移動量が必要とされることとなり、それ故、射出部材の
移動速度を連続して測定することができないという不具
合も有していたのである。

【０００８】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、上述の如き事情
を背景として為されたものであって、その解決課題とす
るところは、射出成形機における射出部材の移動速度
を、簡単な構造をもって容易に、且つ高精度に測定する
ことのできる方法を提供することにある。

【０００９】

【解決手段】そして、かかる課題を解決するために、本
発明の特徴とするところは、加熱筒内に挿入されて、該
加熱筒内の溶融樹脂を先端ノズル部から所定の成形キャ
ビティ内に射出充填せしめる射出部材の位置を、エンコ
ーダにより検出するようにした射出成形機において、前
記エンコーダの出力信号におけるパルス間の基準クロッ
ク数をカウントし、かかるカウント値から、前記射出部
材の移動速度を算出するようにした射出成形機における
射出速度検出方法にある。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を更に具体的に明らかにするた
めに、本発明の実施例について、図面を参照しつつ、詳
細に説明することとする。

【００１１】先ず、図１には、本発明が適用されるイン
ラインスクリュ式射出成形機の概略構成図が示されてい
る。そこにおいて、１０は、加熱筒１２内に挿入配置さ
れた射出スクリュである。この射出スクリュ１０には、
加熱筒１２より突出した後端部側に対して、図示しない
油圧モータ等が接続されて、軸心回りに回転駆動せしめ
られるようになっている。また、かかる射出スクリュ１
０の後端部には、ベアリングボックス１４を介して、図
示しない油圧シリンダ等が接続されており、かかる油圧
シリンダ等により、射出スクリュ１０が軸方向に駆動せ
しめられるようになっている。

【００１２】そして、良く知られているように、材料供
給口１６から供給される樹脂材料が、加熱筒１２内にお
いて、射出スクリュ１０の回転作動により、可塑化およ
び計量されて前方に導入、貯留され、その後、該射出ス
クリュ１０の前進移動により、かかる樹脂材料が、先端
ノズル部１８を通じて、図示しない成形キャビティ内に
射出充填せしめられることとなるのである。

【００１３】さらに、上記射出スクリュ１０には、ロー
タリエンコーダ２４を用いて構成されたスクリュ位置検
出手段２０が設けられている。かかるスクリュ位置検出
手段２０は、従来から公知のものであり、ベアリングボ
ックス１４に対して固定されて、射出スクリュ１０の軸
方向に延び出し、該射出スクリュ１０と一体的に移動せ
しめられるラック２２と、ロータリエンコーダ２４の回
転軸に取り付けられたピニオン２６とからなるラック・
ピニオン機構を含んで構成されている。そして、このロ
ータリエンコーダ２４の出力信号が、図示しない移動位
置検出回路に入力されて処理されることにより、射出ス
クリュ１０の移動位置が検出され得るようになっている
のである。

【００１４】また、そこにおいて、かかるロータリエン
コーダ２４の出力信号は、射出スクリュ１０の移動位置
検出回路とは別途、図２にブロック図が示されている如
き、射出スクリュ１０の移動速度検出回路に対して入力
せしめられる。

【００１５】すなわち、かかる移動速度検出回路におい
ては、ロータリエンコーダ２４が、波形整形部２８を経
て、パルス変換部３０に接続されている。それによっ
て、先ず、ロータリエンコーダ２４の出力のうち、回転
量に対応した２相出力：Ａ，Ｂ相（所謂、ゼロ信号発生
用のＺ相出力を除いた出力）が、波形整形部２８におい
てパルス信号：Ｐとされ、その後、このパルス信号：Ｐ
が、パルス変換部３０において、図３に示されている如
く、その隣接する二つのパルス間隔をパルス長：Ｔとす
るパルス波形のゲート信号：ＧＡに変換されるようにな
っている。

【００１６】さらに、パルス変換部３０は、カウンタ３
２に接続されている。また、カウンタ３２には、基準ク
ロック発生部３３が接続されており、基準クロックが入
力されるようになっている。

【００１７】それによって、前記パルス変換部３０か
ら、ゲート信号：ＧＡが、カウンタ３２に入力され、こ
のカウンタ３２において、基準クロック発生部３３から
入力されるクロック数に合わせてカウントされることに
より、かかるゲート信号：ＧＡが、カウント値であるＤ
ＡＴＡに変換されるようになっている。

【００１８】そして、上記パルス変換部３０およびカウ
ンタ３２は、それぞれ、ＣＰＵ３４のバスラインに接続
されており、それらパルス変換部３０およびカウンタ３
２の作動が制御されると共に、ＣＰＵ３４，ＲＯＭ３
６，ＲＡＭ３８から成る演算処理部において、カウンタ
３２にて得られるＤＡＴＡより、射出スクリュ１０の移
動速度が算出され得るようになっているのである。

【００１９】より具体的には、かかる射出スクリュ１０
の移動速度の算出のフロー図が、図４に示されている。

【００２０】すなわち、射出スクリュ１０の移動速度を
算出するに際しては、先ず、ステップＳ１において、カ
ウンタ３２に対して、リセット信号：ＲＳＴが入力され
て、カウント値がリセットされる。

【００２１】続くステップＳ２において、パルス変換部
３０に対して、カウント信号：ＣＮＴが入力されて、該
パルス変換部３０の動作が開始せしめられる。即ち、波
形整形部２８からのパルス信号：Ｐの入力により、カウ
ンタ３２に対してゲート信号：ＧＡが出力される。ま
た、カウンタ３２においては、かかるゲート信号：ＧＡ
の入力中、基準クロックがカウントせしめられる。そし
て、パルス変換部３０に対して、波形整形部２８から、
次のパルス信号：Ｐが入力されると、カウンタ３２に対
するゲート信号：ＧＡの出力が切られると共に、ＣＰＵ
３４のバスラインに対してイント信号：ＩＮＴが出力さ
れる。

【００２２】続くステップＳ３において、計数（カウン
ト）が完了してＩＮＴが出力されたか否かの判断が為さ
れる。そして、このステップにおいて計数が完了したと
判断されると、引き続いてステップＳ４が実行され、カ
ウンタ３２からカウント値（ＤＡＴＡ）が読み込まれ
て、ＲＡＭ３８に記憶される。

【００２３】そうして、続くステップＳ５において、か
かるＤＡＴＡから、後述する算式に従い、射出スクリュ
１０の移動速度が算出される。そして、その後、ステッ
プＳ６において、カウント信号：ＣＮＴの入力が切ら
れ、パルス変換部３０の作動が停止せしめられて、終了
する。

【００２４】なお、実際には、上記ステップＳ１〜Ｓ６
を繰り返して行なうことにより、射出スクリュ１０の移
動速度が、連続的に測定されることとなる。

【００２５】すなわち、上述の如くして得られたカウン
ト値（ＤＡＴＡ）は、ロータリエンコーダ２４の出力信
号におけるパルス間隔の時間値を表すものであり、それ
故、かかるカウント値から、下記（１）式により、射出
スクリュ１０の移動速度を算出することができるのであ
る。

【００２６】 Ｖ ＝ （ ΔＣＬＫ ÷ Ｎ ） × ΔＬ ・・・（１） 但し、 Ｖ：射出スクリュ１０の移動速度（mm/se
c) ΔＣＬＫ：基準クロック周波数（Hz）又は（パルス／se
c) Ｎ：基準クロックのカウント値 ΔＬ：ロータリエンコーダ２４の出力信号における１パ
ルスに相当する射出スクリュ１０の移動距離（mm）

【００２７】従って、このような手法によれば、基準ク
ロックのカウント値を最小単位として、ロータリエンコ
ーダ２４の出力信号における１パルスに相当する距離：
ΔＬだけ、射出スクリュ１０が移動するに要した時間
を、基準クロックのカウント値として検出することによ
り、射出スクリュの移動速度を測定することができるの
であり、それ故、前述した従来のロータリエンコーダを
用いた手法の如く、ロータリエンコーダの出力信号にお
ける１パルスを最小単位として、一定時間内における射
出スクリュの移動距離を測定する場合に比して、その測
定精度が、飛躍的に向上され得るのである。

【００２８】かかる測定精度の向上効果を、より具体的
に示すため、以下に、本実施例手法によって測定した場
合と、従来方法によって測定した場合とにおける、それ
ぞれの測定誤差（１カウント値に対応する誤差）を求め
た結果を示す。

【００２９】なお、使用するロータリエンコーダの性能
や射出条件は、下記の通り、統一するものとする。 ・ロータリエンコーダ：２０００Ｐ／Ｒ（８０mmにて１
回転，１パルスに相当する射出スクリュの移動距離：
０．０４mm） ・射出スクリュの移動速度：１３０（mm/sec)

【００３０】また、上述の如き実施例手法において使用
する基準クロック周波数（ΔＣＬＫ）は１MHz とし、従
来の手法においてロータリエンコーダの出力信号を測定
する測定時間：Ｓは５msecとする（１スキャン毎に修正
するには、５msec以下とする必要があるため）。

【００３１】先ず、本実施例手法によれば、 射出スクリュの移動速度：１３０mm/secのときのカウ
ント値：Ｎは、前記（１）式より、 Ｎ＝（ΔＣＬＫ・ΔＬ）／Ｖ ＝４００００／１３０＝３０７．７（パルス） カウント値：Ｎ＝３０７（パルス）のときの射出スク
リュの移動速度：Ｖ１は、前記（１）式より、 Ｖ１＝（ΔＣＬＫ・ΔＬ）／Ｎ ＝４００００／３０７＝１３０．３（mm/sec) カウント値：Ｎ＝３０８（パルス）のときの射出スク
リュの移動速度：Ｖ２は、同様に、 Ｖ２＝４００００／３０８＝１２９．９（mm/sec) よって、１カウント値の誤差：δは、 δ＝１３０．３−１２９．９＝０．４（mm/sec) となる。また、かかる誤差：δは、射出スクリュの移動
速度が遅いほど、小さくなる。

【００３２】一方、従来手法によれば、射出スクリュの
移動速度：Ｖは、下記（２）式にて算出されることとな
る。 Ｖ ＝ （ ΔＬ ・ ＮＰ ） ／ Ｓ ・・・（２） 但し、ＮＰ：ロータリエンコーダの出力信号におけるパ
ルスカウント値 Ｓ：ロータリエンコーダの出力信号を測定する測定時間

【００３３】それ故、かかる従来手法によれば、 射出スクリュの移動速度：１３０mm/secのときのカウ
ント値：ＮＰは、前記（２）式より、 ＮＰ＝（Ｓ・Ｖ）／ΔＬ ＝（０．００５×１３０）／０．０４＝１６．２５（パルス） カウント値：ＮＰ＝１６（パルス）のときの射出スク
リュの移動速度：Ｖ１′は、前記（２）式より、 Ｖ１′＝（０．０４×１６）／０．００５ ＝１２８．０（mm/sec) カウント値：ＮＰ＝１７（パルス）のときの射出スク
リュの移動速度：Ｖ２′は、同様に、 Ｖ２′＝（０．０４×１７）／０．００５ ＝１３６．０（mm/sec) よって、１カウント値の誤差：δ′は、 δ′＝１３６−１２８＝８（mm/sec) となる。また、かかる誤差：δ′は、射出スクリュの移
動速度が遅いほど、大きくなる。

【００３４】従って、これらδ，δ′の算出結果から
も、本実施例手法によって、飛躍的な測定精度の向上が
達成され得ることが、明らかなところである。

【００３５】また、かくの如き手法によれば、ロータリ
エンコーダ２４の出力信号における１パルス間で、射出
スクリュの移動速度を検出することができることから、
実質上、連続的な測定が可能となるのである。

【００３６】しかも、かかる手法にあっては、検出装置
としてロータリエンコーダを用いるものであって、Ａ／
Ｄ変換器等が不要であることから、迅速な測定が可能と
なるのである。

【００３７】さらに、かかる手法においては、従来か
ら、射出スクリュ１０の位置を検出するために用いられ
ているロータリエンコーダがそのまま使用され得ること
から、射出スクリュの移動速度を検出するための装置
が、極めて簡略な構造をもって、容易に且つ安価に実現
され得るという、実施上の大きな利点をも、有している
のである。

【００３８】以上、本発明の実施例について詳述してき
たが、これは文字通りの例示であって、本発明は、かか
る具体例にのみ限定して解釈されるものではない。

【００３９】例えば、前記実施例では、射出スクリュの
位置検出手段としてロータリエンコーダが採用されてお
り、それを射出スクリュの移動速度検出用に用いたが、
その他、射出スクリュの位置検出手段として、ロータリ
エンコーダ以外のパルス信号を出力する他のエンコーダ
が採用されている場合には、それを射出スクリュの移動
速度検出用に用いることも可能である。

【００４０】また、前記実施例では、インラインスクリ
ュタイプの射出装置に対して、本発明を適用したものの
一例を示したが、本発明は、その他、プランジャタイプ
の射出装置等に対しても、同様に適用され得るものであ
る。

【００４１】その他、一々列挙はしないが、本発明は、
当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等
を加えた態様において実施され得るものであり、また、
そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限
り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであること
は、言うまでもないところである。

【００４２】

【発明の効果】本発明手法にあっては、エンコーダの出
力信号におけるパルス間の基準クロックをカウントし、
かかるカウント値から射出部材の移動速度を算出するも
のであることから、エンコーダの出力信号におけるパル
ス間に相当する極めて短い時間内で、基準クロックのカ
ウント値に対応する極めて高い測定精度をもって、目的
とする射出部材の移動速度を検出することができるので
ある。

【００４３】しかも、かかる本発明手法によれば、エン
コーダの出力信号における１パルス間で、射出部材の移
動速度を検出することができることから、実質上、連続
的な測定が可能となるのである。

【００４４】さらに、かかる本発明手法においては、従
来から、射出部材の位置を検出するために用いられてい
るエンコーダがそのまま使用されることから、射出部材
の移動速度を検出するための装置が、簡略な構造をもっ
て、容易に且つ安価に実現され得るという、実施上の利
点をも、有しているのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるインラインスクリュ式射出
成形機を示す概略構成図である。

【図２】本発明に従う射出スクリュの移動速度検出回路
の一具体例を示すブロック図である。

【図３】図２に示された射出スクリュの移動速度検出回
路において、波形整形部から出力されるパルス信号：Ｐ
とパルス変換部から出力されるゲート信号：ＧＡとの関
係を示す説明図である。

【図４】図２に示された射出スクリュの移動速度検出回
路において、射出スクリュの移動速度を算出する作動を
説明するためのフロー図である。

【符号の簡単な説明】

１０ 射出スクリュ １２ 加熱筒 １４ ベアリングボックス ２０ スクリュ位置検出手段 ２２ ラック ２４ ロータリエンコーダ ２６ ピニオン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱筒内に挿入されて、該加熱筒内の溶
   融樹脂を先端ノズル部から所定の成形キャビティ内に射
   出充填せしめる射出部材の位置を、エンコーダにより検
   出するようにした射出成形機において、 前記エンコーダの出力信号におけるパルス間の基準クロ
   ック数をカウントし、かかるカウント値から、前記射出
   部材の移動速度を算出することを特徴とする射出成形機
   における射出速度検出方法。