射出成形機へのリニアセンサ適用 — 高精度の位置・速度制御

課題：射出位置と速度の高精度制御

高精度射出成形は、現代の製造業において最も要求水準の高い工程の一つです。薄肉電子機器筐体、自動車部品、医療用プラスチック部品など、どのような製品を製造するにしても、完成品の品質は、サイクル各段階における射出スクリューの正確な位置と、各工程におけるその進み速度という、2つの極めて重要なパラメーターに大きく依存します。

ねじの位置がわずか0.1ミリメートル単位でずれたり、射出速度に制御不能なばらつきが生じたりするだけで、充填不足、バリ、沈み目、内部応力といった成形不良を引き起こす可能性があります。従来の限界スイッチやエンコーダー式フィードバック方式では、こうした課題に対応しきれず、しばしば不十分な結果に終わりました。その理由は、高速動作と周期的な負荷、油圧オイルの汚染、そして射出ユニットの極めて狭い物理的空間という、複数の厳しい条件が重なっていたためです。
顧客は、高温・多油の過酷な産業環境下においても、射出ストローク全体にわたって連続的かつ高分解能の位置フィードバックを、サイクルごとに確実に提供できるセンサーソリューションを求めていました。

ソリューション：射出ユニットへのSOP直線変位センサーの採用

顧客は、現場写真に示すように、KTCシリーズのSOP直線変位センサを射出ユニットのレールに直接取り付けました。センサ本体は射出ねじの移動軌道と平行に配置され、ロッド端部は可動式射出キャリッジに機械的に接続されています。この構成により、ねじの全ストロークをリアルタイムで計測できます。SOPを選定した主な理由は以下のとおりです：
・全ストローク連続計測 — リミットスイッチ方式とは異なり、射出行程の両端に死角がありません
・高分解能アナログ出力 — PLCが滑らかで高分解能の信号を受信できるため、充填・保圧・保持などすべての射出工程において、きめ細やかな速度プロファイリングが可能です
・コンパクトなレール取付構造 — 細長いセンサ形状により、機械の既存の設置スペース内に収まり、構造的な改造を必要としません
• 油・汚染耐性 — シーリング構造により、油圧油、潤滑油のミスト、プラスチック粒子がセンサの精度や寿命を低下させることを防ぎます
• 長寿命 — 耐摩耗性の抵抗体は数千万回以上の動作サイクルに対応し、射出成形機そのものの実用寿命と一致します

センサ信号をマシンのPLCに直接入力することで、射出制御器は閉ループ制御による高精度な速度プロファイルを実行できます。すなわち、スクリューの正確な位置で射出速度を上げたり下げたりでき、油圧の変動を自動的に補正し、各ショットの実際の位置軌跡を記録して品質のトレーサビリティを確保します。

どのように機能するか

01	射出スクリューが前進 — センサロッドはキャリッジとともに全行程にわたり移動します
02	抵抗体トラックが直線位置をリアルタイムで比例したアナログ電圧に変換します
03	PLCが位置信号を読み取り、瞬時射出速度（dX／dt）を計算します
04	コントローラーが油圧バルブの開度を調整し、各ストローク位置で設定された速度プロファイルを維持します
05	成形ごとに、位置トレースと速度曲線を含む射出データが記録され、統計的工程管理（SPC）および品質記録に使用されます

結果および主要パラメーター

仕様	価値	注記
用途	噴金型機	射出ユニットのスクリュー行程
センサータイプ	線形変位センサー	KTC レールマウントシリーズ
測定	全射出ストローク位置	連続アナログ出力
導出パラメータ	射出速度（dX／dt）	PLCが位置から算出
環境	高温・油霧・振動	密閉型産業用ハウジング
主なメリット	閉ループ式射出制御	不良率の低減と再現性の向上

SOPリニアセンサーを導入後、顧客からはショートショットやフラッシュなどの不良発生率が実測可能な水準で低下し、量産時の成形品重量のばらつきが狭まり、射出速度プロファイルの再現性が向上したとの報告がありました。また、このセンサーの長ストローク連続出力により、エンジニアリングチームは従来の限界スイッチ方式のフィードバックシステムでは実現できなかった多段射出プロファイルの微調整を可能にしました。

なぜ射出成形にSOPリニアセンサーなのか？

SOP社のリニア変位センサーシリーズは、世界中の数百台の射出成形機への導入実績によりその信頼性が実証されています。優れた性能と耐久性を兼ね備えたこのシリーズは、OEMメーカーおよびアフターマーケット向けの改造用途の双方において、業界で最も選ばれているソリューションです：

• ストローク範囲：50mm～1250mm — マイクロ射出ユニットから大型成形機まで対応
• 直線性 ±0.05％ — 医療機器、自動車部品、光学グレード成形など、高精度が求められる用途に対応
• IP65相当の密閉構造 — 液圧油への完全浸漬および洗浄（ウォッシュダウン）にも耐える
• 使用温度範囲：－30℃～＋100℃ — 高温エンジニアリング樹脂を用いる成形機での運用に適しています
• OEM向けカスタム仕様対応 — ケーブル出力方向、コネクタ形状、ストローク長、取付インターフェースを、お客様の機械レイアウトに合わせて最適化可能