(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出装置のスクリュを回動および進退させる油圧アクチュエータと、電動モータで駆動される可変容量油圧ポンプと、成形条件に基づいて前記油圧アクチュエータを駆動せしめるべく前記可変容量油圧ポンプに対する吐出圧力及び吐出流量指令値を生成するコントローラと、前記可変容量油圧ポンプの油圧回路に設けた方向切換弁とを備え、前記油圧アクチュエータを駆動制御する射出成形機の油圧制御方法であって、
予め前記コントローラに前記電動モータの停動トルク及び同停動トルクの範囲内で前記可変容量油圧ポンプの最大軸入力を設定する第１のステップと、
前記可変容量油圧ポンプの吐出圧力及び吐出流量を検出する第２のステップと、
前記検出された吐出圧力及び吐出流量に基づいてその検出時点での前記可変容量油圧ポンプの軸入力を算出する第３のステップと、
前記第３のステップで算出された可変容量油圧ポンプの軸入力の値が前記設定された最大軸入力の値の範囲を超えない場合には前記可変容量油圧ポンプへの吐出圧力及び吐出流量の指令値を保持せしめる第４のステップと、
前記第３のステップで算出された可変容量油圧ポンプの軸入力の値が前記設定された最大軸入力の値の範囲を超えた場合には前記可変容量油圧ポンプへの吐出圧力及び吐出流量の新たな指令値に対応する軸入力の値が前記設定された最大軸入力の値の範囲となるよう前記新たな指令値を生成する第５のステップとを含むことを特徴とする射出成形機の油圧制御方法。
【請求項２】
射出充填時もしくは計量工程時において、可変容量油圧ポンプの吐出圧力が上昇した際には、前記油圧ポンプの軸入力が一定となるように、前記油圧ポンプの吐出流量を低下させるように制御してなる請求項１記載の射出成形機の油圧制御方法。
【請求項３】
射出充填時もしくは計量工程時において、低粘度樹脂を使用する場合には、可変容量油圧ポンプの吐出圧力を低減させると共に前記油圧ポンプの軸入力が一定となるように、前記油圧ポンプの吐出流量を増大させるように制御してなる請求項１記載の射出成形機の油圧制御方法。
【請求項４】
射出装置のスクリュを回動および進退させる油圧アクチュエータと、電動モータで駆動される可変容量油圧ポンプと、成形条件に基づいて前記油圧アクチュエータを駆動せしめるべく前記可変容量油圧ポンプに対する圧力及び流量指令値を生成するコントローラと、前記可変容量油圧ポンプの油圧回路に設けた方向切換弁とを備え、前記油圧アクチュエータを駆動制御する射出成形機の油圧制御装置であって、
前記可変容量油圧ポンプの吐出圧力および吐出流量をそれぞれ検出する圧力検出手段および流量検出手段を備え、
前記コントローラには、
予め前記電動モータの停動トルク及び同停動トルクの範囲内で前記可変容量油圧ポンプの最大軸入力の値の設定手段を有し、さらに、前記圧力検出手段および流量検出手段により検出された吐出圧力及び吐出流量に基づいてその検出時点での前記可変容量油圧ポンプの軸入力を算出すると共に、同算出された可変容量油圧ポンプの軸入力の値が前記設定された最大軸入力の値の範囲を超えない場合には前記可変容量油圧ポンプへの吐出圧力及び吐出流量の指令値を保持せしめ、同算出された可変容量油圧ポンプの軸入力の値が前記設定された最大軸入力の値の範囲を超えた場合には前記可変容量油圧ポンプへの吐出圧力及び吐出流量の新たな指令値に対応する軸入力の値が前記設定された最大軸入力の値の範囲となるよう前記新たな指令値を生成する演算手段を有することを特徴とする射出成形機の油圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機の油圧制御方法に係り、特に低粘度樹脂に対する射出充填率および可塑化能力を向上させることができると共に成形サイクルを短縮化することができる射出成形機の油圧制御方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、射出成形機は、図４に示すように、溶融樹脂の射出装置１０のバレル１０ａ内に配置されるスクリュ１０ｂを、回動および進退させる油圧モータ１２および射出シリンダ１４と、電動モータ１６で駆動される可変容量油圧ポンプ１８とから形成されている。なお、前記射出装置１０は、その先端部に、図示しない金型に当接して溶融樹脂を射出するノズル１０ｃを有する。また、図４に示す一対の射出シリンダ１４、１４は、油圧モータ１２によって回転する回転部材２０ｂを回転自在に保持する保持部材２０ａに対して、それぞれピストンロッド１４ａ、１４ａの一端部が結合した構成からなる。
【０００３】
そして、このような構成において、この射出成形機の油圧制御装置は、油圧モータ１２および射出シリンダ１４が、可変容量油圧ポンプ１８の油圧回路２２内に設けた２位置方向切換弁２４および３位置方向切換弁２６を、適宜制御部２８を介して操作することにより、作動するように構成されている。
【０００４】
そこで、まず原料樹脂の計量時には、２位置方向切換弁２４が、図示の位置から励磁されて切換え操作され、油圧ポンプ１８からの圧油が、油圧回路２２を介して油圧モータ１２に導入される。そして、この油圧モータ１２を回動することにより、射出装置１０のバレル１０ａ内の樹脂が、スクリュ１０ｂの作用により混練溶融される。
【０００５】
このようにして、射出装置１０において得られる溶融樹脂は、バレル１０ａの先端部に蓄積（計量）されて、スクリュ１０ｂが所定位置まで後退する。すなわち、計量が完了する。この時、２位置方向切換弁２４の励磁が解除される。
【０００６】
次いで、射出充填時においては、３位置方向切換弁２６が図示の位置から左側へ励磁されて切換え操作されると、油圧ポンプ１８からの圧油が、油圧回路３２を介して射出シリンダ１４の射出側室１４ｂへ導入される。そして、ピストンロッド１４ａが、図示において左行することにより、スクリュ１０ｂがバレル１０ａ内を左行して、前記蓄積されていた溶融樹脂は、ノズル１０ｃから金型内へ射出される。
【０００７】
なお、この射出充填時には、射出シリンダ１４の戻り側室１４ｃ内の油は、油圧回路３２および３位置方向切換弁２６を介してタンク３０内へ還流される。また、スクリュ１０ｂのバレル１０ａ内の初期位置への復帰（図示において右行）は、３位置方向切換弁２６が図示の位置から右側へ励磁されて切換えられることにより、達成されることは明らかである。
【０００８】
従って、このような制御装置によれば、各種の成形品を連続的に射出成形することができる。
【０００９】
しかるに、前述した射出成形機において、原料樹脂を可塑化するに際し、スクリュ１０ｂの駆動トルクは、原料樹脂の種類によって大きく異なる。このため、射出成形機においては、全ての樹脂に対応するため、一般的に油圧モータ１２を使用し、この油圧モータ１２に油圧ポンプ１８から油圧を供給するように構成されている。
【００１０】
この場合、射出成形サイクルを短縮化するには、スクリュ１０ｂの回転数を上げる必要があり、このため可変速式油圧モータが採用され、これにより可塑化すべき樹脂に適合したトルクを任意に選択して、油圧ポンプ１８を駆動する電動モータ１６の許容動力負荷の範囲内でスクリュ回転数を増大することが可能となる。
【００１１】
また、前記油圧ポンプ１８は、可変容量型のものを使用して、特に射出充填時に電動モータ１６を過負荷状態（オーバーロード）とし、これにより射出速度を上げることが行われている。
【００１２】
しかしながら、可変速式油圧モータは、一般に高価であり、その使用に際して電動モータ１６が許容負荷容量を越える部分が生じ、この状態で電動モータ１６を長時間使用すると、電動モータ１６が過熱して故障の原因となる。また、可変容量油圧ポンプ１８を計量工程に使用した場合、一般に計量工程は射出充填時に比べて極めて長時間となるために、前述したように電動モータ１６を過負荷運転した場合には、やはり電動モータ１６が過熱して故障の原因となる。
【００１３】
このような観点から、従来においては、スクリュの回転駆動を行う手段として、低コストの定容量型油圧モータを使用し、さらに可変容量油圧ポンプの吐出圧力および吐出流量を検出して、これら検出圧力および検出流量から、駆動源すなわち電動モータの駆動負荷を所定の時間間隔で算出して、これら算出駆動負荷を平均して平均駆動負荷を求め、そしてこの平均駆動負荷が予め設定された電動モータの許容駆動負荷を越えた場合、制御部が過負荷表示を行うようにし、この過負荷状態が所定の時間継続すると、可変容量油圧ポンプを停止制御するように構成した射出成形機が提案されている（特開平４−６７９２５号公報）。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記提案に係る射出成形機においては、可変容量油圧ポンプが、これを駆動する電動モータの許容駆動負荷を越えた場合に、過負荷状態が長時間継続して電動モータが過熱して故障することを防止するものであって、前記過負荷状態が頻繁に発生する場合には、可変容量油圧ポンプの停止により円滑な射出成形の運転を継続することができない難点がある。
【００１５】
すなわち、従来の射出成形機においては、射出充填速度およびスクリュ回転数は、これを油圧アクチュエータを介して制御する可変容量油圧ポンプの仕様数値が、電動モータの容量によって決定されており、例えば決定された仕様圧力（射出圧力、計量トルク）では、電動モータの容量範囲内に納まる負荷（許容最大負荷）によって最大流量も決定されており、このため低粘度樹脂で高圧力が不要な場合も、流量のリミッタが仕様圧力を考慮して決定されていることから、流量を増大することができず、従って射出成形機としての射出充填率および可塑化能力は、前記流量のリミッタにより制限されるという難点を有していた。
【００１６】
そこで、本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、可変容量油圧ポンプの吐出圧力および吐出流量を常時検知し、これら検知された圧力（Ｐ）および流量（Ｑ）から前記油圧ポンプの軸入力（油動力Ｌｏ  ＝Ｐ×Ｑ／６１２）を演算して、この軸入力（油動力）が電動モータの停動トルクの範囲内になるように油圧制御を行うこと、すなわち可変容量油圧ポンプの吐出圧力（Ｐ）が上昇した場合、その軸入力（油動力）が電動モータの停動トルクの範囲内に納まるよう一定（すなわちＰ×Ｑ＝一定）となるように、吐出流量（Ｑ）を低下させることにより、例えば前記低粘度樹脂を使用する場合には、前記吐出流量を増大させて、射出充填率および可塑化能力を向上することができると共に、負荷が増大しても停動トルクまで前記軸入力（油動力）が上昇しないため、電動モータのコイルの焼付き等の事故も防止することができることを突き止めた。
【００１７】
従って、本発明の目的は、可変容量油圧ポンプにおいて、その吐出圧力および吐出流量に基づいて前記油圧ポンプの軸入力（油動力）が常時これを駆動する電動モータの停動トルクの範囲内となるように油圧制御することにより、特に低粘度樹脂に対する射出充填率および可塑化能力を高めることができる簡単な構成で低コストに製造することができる射出成形機の油圧制御方法および装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る射出成形機の油圧制御方法は、射出装置のスクリュを回動および進退させる油圧アクチュエータと、電動モータで駆動される可変容量油圧ポンプと、成形条件に基づいて前記油圧アクチュエータを駆動せしめるべく前記可変容量油圧ポンプに対する吐出圧力及び吐出流量指令値を生成するコントローラと、前記可変容量油圧ポンプの油圧回路に設けた方向切換弁とを備え、前記油圧アクチュエータを駆動制御する射出成形機の油圧制御方法であって、
予め前記コントローラに前記電動モータの停動トルク及び同停動トルクの範囲内で前記可変容量油圧ポンプの最大軸入力を設定する第１のステップと、
前記可変容量油圧ポンプの吐出圧力及び吐出流量を検出する第２のステップと、
前記検出された吐出圧力及び吐出流量に基づいてその検出時点での前記可変容量油圧ポンプの軸入力を算出する第３のステップと、
前記第３のステップで算出された可変容量油圧ポンプの軸入力の値が前記設定された最大軸入力の値の範囲を超えない場合には前記可変容量油圧ポンプへの吐出圧力及び吐出流量の指令値を保持せしめる第４のステップと、
前記第３のステップで算出された可変容量油圧ポンプの軸入力の値が前記設定された最大軸入力の値の範囲を超えた場合には前記可変容量油圧ポンプへの吐出圧力及び吐出流量の新たな指令値に対応する軸入力の値が前記設定された最大軸入力の値の範囲となるよう前記新たな指令値を生成する第５のステップとから構成される。
【００１９】
この場合、射出充填時もしくは計量工程時において、可変容量油圧ポンプの吐出圧力が上昇した際には、前記油圧ポンプの軸入力（油動力）が一定となるように、前記油圧ポンプの吐出流量を低下させるように制御することができる。
【００２０】
また、前記射出充填時もしくは計量工程時において、低粘度樹脂を使用する場合には、可変容量油圧ポンプの吐出圧力を低減させると共に前記油圧ポンプの軸入力（油動力）が一定となるように、前記油圧ポンプの吐出流量を増大させるように制御することができる。
【００２１】
また、前記射出成形機の油圧制御方法を実施する装置としては、射出装置のスクリュを回動および進退させる油圧アクチュエータと、電動モータで駆動される可変容量油圧ポンプとからなり、前記油圧ポンプの油圧回路内に設けた方向切換弁を操作することにより、前記油圧アクチュエータを制御するように構成した射出成形機の油圧制御装置において、
前記可変容量油圧ポンプの吐出圧力および吐出流量をそれぞれ検出する圧力検出手段および流量検出手段を設け、これらの検出手段により検知された圧力および流量に基づいて前記油圧ポンプの軸入力（油動力）を算出すると共に、算出された前記軸入力（油動力）が前記油圧ポンプを駆動する電動モータの停動トルクの範囲内となるように演算する演算手段を設け、前記演算手段に設定された最大軸入力（最大油動力）の範囲内において演算された前記油圧ポンプの吐出圧力および吐出流量となるように前記油圧ポンプをフィードバック制御するためのコントローラを設けることを特徴とする。
【００２２】
【実施例】
次に、本発明に係る射出成形機の油圧制御方法および装置の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る射出成形機の油圧制御装置の一実施例を示す概略構成図である。すなわち、図１において、参照符号４０は射出装置のバレル内に挿通配置されるスクリュを進退移動させる射出シリンダからなる油圧アクチュエータを示し、この油圧アクチュエータ４０に対し、３位置方向切換弁４２を介して可変容量油圧ポンプ４４と連通する油圧回路が設けられている。前記可変容量油圧ポンプ４４は、電動モータ４６によって駆動するように構成されている。
【００２４】
しかるに、前記可変容量油圧ポンプ４４の吐出側ラインには、吐出流量Ｑ（ｌ／ｍｉｎ  ）を検知するための流量計等からなる流量検出手段４８が設けられると共に、油圧アクチュエータ４０に接続される油圧ラインには、吐出圧力Ｐ（ｋｇ．ｆ／ｃｍ２  ）を検知するための圧力センサ等からなる圧力検出手段５０が設けられる。
【００２５】
前記構成において、射出充填時には、３位置方向切換弁４２が図示の中立位置から左側へ励磁されて切換え操作されると、可変容量油圧ポンプ４４からの圧油が、油圧アクチュエータ４０の射出側室４０ａへ導入される。そして、ピストンロッド４１が、図示において左行することにより、スクリュが移動して所要の溶融樹脂がノズル部から金型内へ射出される。なお、この射出充填時には、油圧アクチュエータ４０の戻り側室４０ｂ内の油は、前記方向切換弁４２を介してタンク５２内ヘ還流される。また、スクリュのバレル内の初期位置への復帰（図示において右行）は、前記方向切換弁４２が図示の位置から右側へ励磁されて切換えられることにより達成される。
【００２６】
そこで、本実施例の油圧制御装置においては、前記圧力検出手段５０および流量検出手段４８により、それぞれ検知された圧力Ｐおよび流量Ｑに関する信号を、演算手段５４に入力して、前記可変容量油圧ポンプ４４における軸入力（油動力）Ｌｏ  （ｋＷ）を演算する。
【００２７】
以下、本実施例に係る油圧制御装置の動作につき、図２に示す制御フローチャート図も併せ参照しながら説明する。
【００２８】
まず、ステップＳ１において、所要の圧力指令および流量指令に基づいて可変容量油圧ポンプ４４が駆動制御される。次いで、ステップＳ２において、前記油圧ポンプ４４の吐出動作が行われ、射出成形機の射出充填動作ないし計量工程が実施される。この際に、ステップＳ３において、前記油圧ポンプ４４の吐出圧力および吐出流量が、それぞれ圧力検出手段５０および流量検出手段４８により検出される。
【００２９】
そこで、ステップＳ４において、演算手段５４により、前記検出された圧力Ｐおよび流量Ｑに基づいて、前記軸入力（油動力）Ｌｏ  （ｋＷ）が次式により算出される。
【００３０】
Ｌｏ  ＝Ｐ×Ｑ×定数    …  （１）
但し、Ｐ：圧力（ｋｇ．ｆ／ｃｍ２  ）
Ｑ：流量（ｌ／ｍｉｎ  ）
【００３１】
しかるに、前記演算手段５４においては、電動モータ４６の定格トルク、停動トルクＴS をパラメータとして記憶保持しており、最大軸入力Ｌmax （最大油動力）を予め設定しておく。ここで、前記停動トルクとは、当該電動モータが一定電圧・一定周波数で出しうる最大トルクであり、これ以上の負荷がかかれば、当該電動モータは停止する。通常、この停動トルクは前記定格トルクより高い値である。
【００３２】
そして、射出成形機の射出充填時および計量工程時において、常時前記油圧ポンプ４４における軸入力（油動力）を演算すると共に、前記油圧ポンプ４４を駆動する電動モータ４６の停動トルクＴＳ  の範囲内となるように演算し、この演算値が前記最大軸入力Ｌｍａｘ  （最大油動力）を越えない範囲内において、前記油圧ポンプ４４の吐出圧力および吐出流量を、コントローラ５６を介してフィードバック制御するように構成する。
【００３３】
従って、例えば射出充填時もしくは計量工程時に際し、可変容量油圧ポンプ４４の吐出圧力Ｐが上昇した際には、ステップＳ５において、前記油圧ポンプ４４の軸入力（油動力）が一定となるように、前記油圧ポンプ４４の吐出流量Ｑを低下させるように制御することができる（図３参照）。
【００３４】
また、射出充填時もしくは計量工程時に際し、低粘度樹脂を使用する場合には、ステップＳ５において、可変容量油圧ポンプ４４の吐出圧力Ｐを低減させると共に前記油圧ポンプ４４の軸入力（油動力）が一定となるように、前記油圧ポンプ４４の吐出流量Ｑを増大させるように制御することができる（図３参照）。
【００３５】
なお、前述した演算手段５４における演算結果が、前記油圧ポンプ４４における軸入力（油動力）が電動モータ４６の停動トルクＴＳ  の範囲内である場合には、ステップＳ６において、それぞれ設定指令をそのまま維持するようにフィードバック制御する。
【００３６】
前述した実施例から明らかなように、本発明によれば、図３に示されるように、可変容量油圧ポンプに対する従来の制御域よりも斜線で示す範囲まで制御域を拡大することができ、制御性を著しく改善することができる。
【００３７】
以上、本発明の好適な実施例について種々説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可能である。
【００３８】
【発明の効果】
前述したように、本発明に係る射出成形機の油圧制御方法は、射出装置のスクリュを回動および進退させる油圧アクチュエータと、電動モータで駆動される可変容量油圧ポンプとからなり、前記油圧ポンプの油圧回路内に設けた方向切換弁を操作することにより、前記油圧アクチュエータを制御する射出成形機の油圧制御方法において、前記可変容量油圧ポンプの吐出圧力および吐出流量を常時検知し、これら検知された圧力および流量に基づいて前記油圧ポンプの軸入力（油動力）を算出すると共に、算出された前記軸入力（油動力）が前記油圧ポンプを駆動する電動モータの停動トルクの範囲内となるように演算し、設定された最大軸入力（最大油動力）の範囲内において前記油圧ポンプの吐出圧力および吐出流量をフィードバック制御することにより、可変容量油圧ポンプにおいて、その吐出圧力および吐出流量に基づいて前記油圧ポンプの軸入力（油動力）が常時これを駆動する電動モータの停動トルクの範囲内となるように油圧制御され、特に低粘度樹脂に対する射出充填率および可塑化能力を向上させることができる。
【００３９】
また、本発明においては、前記油圧制御方法を実施する装置として、射出装置のスクリュを回動および進退させる油圧アクチュエータと、電動モータで駆動される可変容量油圧ポンプとからなり、前記油圧ポンプの油圧回路内に設けた方向切換弁を操作することにより、前記油圧アクチュエータを制御するように構成した射出成形機の油圧制御装置において、前記可変容量油圧ポンプの吐出圧力および吐出流量をそれぞれ検出する圧力検出手段および流量検出手段を設け、これらの検出手段により検知された圧力および流量に基づいて前記油圧ポンプの軸入力（油動力）を算出すると共に、算出された前記軸入力（油動力）が前記油圧ポンプを駆動する電動モータの停動トルクの範囲内となるように演算する演算手段を設け、前記演算手段に設定された最大軸入力（最大油動力）の範囲内において演算された前記油圧ポンプの吐出圧力および吐出流量となるように前記油圧ポンプをフィードバック制御するためのコントローラを設けた構成とすることにより、前述した優れた油圧制御を行うことができる装置を、簡単な構成で低コストに製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る射出成形機の油圧制御方法を実施する油圧制御装置の一実施例の概略構成を示す油圧回路図である。
【図２】図１に示す射出成形機の油圧制御装置の制御動作を示すフローチャート図である。
【図３】図１に示す射出成形機の油圧制御装置の可変容量油圧ポンプの動作特性を示す圧力−流量特性線図である。
【図４】従来の射出成形機の油圧制御装置の概略構成を示す油圧回路図である。
【符号の説明】
４０  油圧アクチュエータ
４０ａ  射出側室
４０ｂ  戻り側室
４１  ピストンロッド
４２  ３位置方向切換弁
４４  可変容量油圧ポンプ
４６  電動モータ
４８  流量検出手段
５０  圧力検出手段
５２  タンク
５４  演算手段
５６  コントローラ
【図１】
0003559424.tif 000002
【図２】
0003559424.tif 000003
【図３】
0003559424.tif 000004
【図４】
0003559424.tif 000005