(57)【要約】【課題】  各種のシリンダを１台の油圧ポンプで運転する形式の射出成形機において、自由にポンプ流量の上限や吐出圧力の上限を設定してもハンチングの発生を防止することができる制御技術を提供する。【解決手段】  図（ａ）では、流量設定＜圧力設定であるため対策は講じない。（ｂ）では、流量設定＞圧力設定であるため、流量設定を減少させる。（ｃ）は（ｂ）に替わる制御用特性図であり、流量設定が８０％であっても、５０％に減少して制御を行うようにする。【効果】  速度設定が圧力設定を超えるときには、速度指令並びに圧力指令に圧力設定を導入する。すなわち、速度設定＞圧力設定のときは速度設定＝圧力設定になるように速度設定を下げる処置を制御部内で実施する。これで、ハンチング現象の発生を未然に防止することができる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
型締シリンダ、射出シリンダ、射出装置移動シリンダ、エジェクタシリンダなどの多様のシリンダの内の少なくとも２つを備え、モータを駆動源とすると共にポンプ流量及び吐出圧力の上限を任意に設定することが可能な油圧ポンプを備え、前記ポンプ流量を制御する速度指令並びに前記吐出圧力を制御する圧力指令に基づいて前記油圧ポンプを制御すると共に、吐出圧力がカットオフ圧力未満の領域では前記速度指令に基づいてポンプ制御を実施し、吐出圧力がカットオフ圧力以上の領域では前記圧力指令に基づいてポンプ制御を実施する制御部を備え、シリンダ毎に入力する速度設定及び圧力設定に対応して前記制御部で前記速度指令、圧力指令及びカットオフ圧力を定めて前記油圧ポンプを制御しながら多数のシリンダを駆動する形式の射出成形機において、
前記カットオフ圧力は前記吐出圧力の一次関数で与え、
前記速度設定は定格を１００％とし、前記圧力設定は定格を１００％とすることで共通の単位で入力し、
前記速度設定と圧力設定とを比較し、
前記圧力設定が速度設定以上であるときには、前記速度指令に前記速度設定を導入して前記圧力指令に前記圧力設定を導入し、
前記圧力設定が速度設定未満であるときには、前記速度指令並びに前記圧力指令に前記圧力設定を導入することを、前記制御部で実施することを特徴とする射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機に備える油圧ポンプの制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧式射出成形機では、型締シリンダ、射出シリンダ、射出装置移動シリンダ、エジェクタシリンダなど複数の油圧シリンダを、油圧ポンプで駆動する。成形作業を円滑に行うには、各油圧シリンダは成形条件に応じて、ピストンロッドの速度制御や前進限での圧力制御を実施する必要がある。
【０００３】
油圧シリンダの制御には、油圧回路に配置した流量制御弁や圧力制御弁で実施することや、油圧ポンプの駆動源をインバータモータとしてインバータモータを回転速度制御することや、可変容量形油圧ポンプに代表される可変油圧ポンプを採用して流量や圧力を制御することが提案されている。
【０００４】
そのうち、可変油圧ポンプでシリンダの速度制御並びに圧力制御を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−２４４５７２号公報（請求項１、請求項２）
【０００５】
特許文献１の請求項１第７行〜第１１行に「射出ノズルが前進限位置に到達して油圧ポンプによる油圧制御が速度制御から圧力制御に切換わったことを油圧ポンプの可変機構の状態の変化により検知し、この検知信号に基づいて前記ノズルの押圧力を高速昇圧制御することを特徴とする・・・」、同請求項２第１行〜第４行に「可変容量形油圧ポンプは、斜板の傾転角を調節することによりピストンのストロークを変化させて吐出流量を可変に制御することができるアキシャルポンプ等・・・」の記載がある。
【０００６】
斜板をアキシャルピストン軸に直交させた状態を傾転角０（ゼロ）というときに、傾転角を０にするとピストン（アキシャルピストン）のストロークが０（ゼロ）になり、吐出流量は０になる。傾転角を増加するとピストンのストロークが増加して吐出流量が増加する。このように斜板の傾転角を調節することでポンプ流量を制御することができる。
【０００７】
次に油圧シリンダの特性を説明する。型締シリンダを例に説明すると、型開状態から型閉までのストローク途中では比較的低い油圧を供給することでピストンロッドの前進動作が実施できるため、速度を高めるには供給油量を増加すればよい。型閉から型締まではピストンロッドの移動は殆ど無く、押圧力を高める必要があり、供給油圧を高める。このように、多くの油圧シリンダは前進中は速度制御、前進限では圧力制御が求められる。
【０００８】
図６は従来の可変油圧ポンプの特性図であり、横軸は吐出圧力、縦軸は吐出流量を示す。可変油圧ポンプはアキシャルピストンの使用最大ストロークで１００％吐出流量が決まる。
吐出流量を１００％に設定した油圧ポンプで油圧シリンダを駆動する場合は、特性（圧力、流量）は、点Ａと点Ｂ（点Ｂはカットオフ圧力と呼ぶ。詳細は後述する。）の間の直線上を移動する。すなわち、吐出流量は１００％一定であるが、吐出圧力はピストンロッドが受ける負荷に対応した圧力と釣り合うため、点Ａと点Ｂの中間の値になる。
【０００９】
一方、油圧ポンプの軸動力は、吐出流量と吐出圧力の積に比例する。軸動力はポンプモータの能力を超えることはできないため、吐出流量を１００％にしたときの吐出圧力の上限は自ずと定まる。この上限を１００％（図中、点Ｃ）とする。すなわち、吐出流量が１００％以内で且つ吐出圧力が１００％以内であれば油圧ポンプを無理なく運転させることができる。
【００１０】
次に点Ｂを説明する。油圧シリンダを前進限直前まで速度制御するには、点Ｂを横軸に沿って点Ｃに接近させる必要がある。
【００１１】
一方、点Ｂと点Ｃとが接近しすぎると、圧力差が小さくなり、僅かな圧力変化のもとで吐出流量が大きく変化することになる。吐出流量が大きいと管路抵抗（圧力損失）が急増し、油が流れにくくなるため吐出流量が自然に減少する。吐出流量が減少すると管路抵抗が減少し、今度は油が流れやすくなり吐出流量が増加する。圧力の変化率と流量の変化率が大きく異なると、吐出流量の変動が発生し、吐出圧力が連動して変動し、ハンチング現象が起こる。ハンチングは圧力制御を困難にし、成形不良の要因となり、容認できない。
【００１２】
そこで、ハンチングが起こらないことと、出来るだけ点Ｂを点Ｃに接近させることの２つの条件から、点Ｂの位置を決定する。そして、この点Ｂは、カットオフ圧力と呼び、点Ａ〜点Ｂの領域で速度制御、点Ｂ〜点Ｃの領域で圧力制御とするごとくに、制御の切換点となる。
【００１３】
図７は従来のカットオフ圧力の設定図であり、横軸は吐出圧力、縦軸はカットオフ圧力を示し、この設定図が従来から広く採用されている。一次関数であるから、吐出圧力をＰｐ、カットオフ圧力をＰｃｕｔとすれば、Ｐｃｕｔ＝αＰｐ（ただしαは傾き）で表すことができる。
【００１４】
以上の要領でカットオフ圧力が設定されている油圧ポンプを搭載した射出成形機において、エジェクタシリンダや射出装置移動シリンダなどの比較的小径のシリンダを対象として、種々の条件で試運転を実施した。
【００１５】
図８は試運転での圧力−流量特性図である。
（ａ）では、吐出圧力の上限（圧力設定）を１００％、吐出流量の上限（流量設定）を５０％とした。点Ａ１〜点Ｂ１における速度制御及び点Ｂ１〜点Ｃ１における圧力制御は円滑に実施することができた。
（ｂ）では、吐出圧力の上限を５０％、吐出流量の上限を８０％とした。点Ｂ２〜点Ｃ２における圧力制御域においてハンチング現象が発生した。
【００１６】
ハンチングが発生すると射出成形機の運転が不安定化して成形不良を招くため、ハンチングの発生を防止する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、各種のシリンダを１台の油圧ポンプで運転する形式の射出成形機において、自由にポンプ流量の上限や吐出圧力の上限を設定してもハンチングの発生を防止することができる制御技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明者等は上記（ｂ）のように流量設定＞圧力設定であれば問題が発生するが、流量設定＝圧力設定になるように吐出流量の設定を下げればハンチングが解消できることに注目し、ハンチングの発生を防止する技術を確立することに成功した。
【００１９】
すなわち、請求項１に係る発明は、型締シリンダ、射出シリンダ、射出装置移動シリンダ、エジェクタシリンダなどの多様のシリンダの内の少なくとも２つを備え、モータを駆動源とすると共にポンプ流量及び吐出圧力の上限を任意に設定することが可能な油圧ポンプを備え、前記ポンプ流量を制御する速度指令並びに前記吐出圧力を制御する圧力指令に基づいて前記油圧ポンプを制御すると共に、吐出圧力がカットオフ圧力未満の領域では前記速度指令に基づいてポンプ制御を実施し、吐出圧力がカットオフ圧力以上の領域では前記圧力指令に基づいてポンプ制御を実施する制御部を備え、シリンダ毎に入力する速度設定及び圧力設定に対応して前記制御部で前記速度指令、圧力指令及びカットオフ圧力を定めて前記油圧ポンプを制御しながら多数のシリンダを駆動する形式の射出成形機において、
前記カットオフ圧力は前記吐出圧力の一次関数で与え、
前記速度設定は定格を１００％とし、前記圧力設定は定格を１００％とすることで共通の単位で入力し、
前記速度設定と圧力設定とを比較し、
前記圧力設定が速度設定以上であるときには、前記速度指令に前記速度設定を導入して前記圧力指令に前記圧力設定を導入し、
前記圧力設定が速度設定未満であるときには、前記速度指令並びに前記圧力指令に前記圧力設定を導入することを、前記制御部で実施することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に係る発明では、速度設定が圧力設定を超えるときには、速度指令並びに圧力指令に圧力設定を導入する。すなわち、速度設定＞圧力設定のときは速度設定＝圧力設定になるように速度設定を下げる処置を制御部内で実施する。これで、ハンチング現象の発生を未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る油圧式射出成形機の原理図であり、射出成形機１０は、ベース１１に、固定金型１２を支える固定盤１３及び型締シリンダ１４を支えるシリンダ支持盤１５を立て、このシリンダ支持盤１５からトグルリンク１６を延ばし、このトグルリンク１６の先端に可動盤１７を連結し、この可動盤１７に可動金型１８を固定することで、固定金型１２に可動金型１８を接離自在にすると共に、固定盤１３から射出装置移動シリンダ２１を延ばし、この射出装置移動シリンダ２１で、射出装置２２を図左右に移動可能にし、射出装置２２の先端に設けたノズル２３を固定型１２に接離自在に構成してなる。
【００２２】
射出装置２２に内蔵したスクリュ２４は、回転手段２５で回転させることができると共に、射出シリンダ２６で前進／後退させることができる。また、成形品は可動盤１７に備えたエジェクタシリンダ２７で突き出すことができる。
【００２３】
このように射出成形機１０は、型締シリンダ１４、射出装置移動シリンダ２１、射出シリンダ２６、エジェクタシリンダ２７に代表される各種の油圧シリンダを備え、これらの油圧シリンダはバルブユニット３１に内蔵された方向制御弁で各々移動方向が決定される。そして、これらの油圧シリンダへは１台の油圧ポンプ３２で圧油を供給し、この油圧ポンプ３２は制御部３３で制御する。油圧ポンプ３２に関する流量上限は速度設定子３４で設定し、圧力上限は圧力設定子３５で、人為的に入力し、随時変更することができる。
【００２４】
なお、吐出圧力は圧力センサ３６で検出し、その情報を制御部３３へ送る。また、速度設定子３４及び圧力設定子３５は数値入力手段であり、ダイヤル、テンキーなど手段の種類、形式は問わない。
【００２５】
図２は本発明で実施するハンチング対策説明図である。
（ａ）では、流量設定＜圧力設定であるため対策は講じない。
（ｂ）では、流量設定＞圧力設定であるため、下向き矢印で示すように流量設定を減少させる。
（ｃ）は（ｂ）に替わる制御用特性図であり、流量設定が８０％であっても、５０％に減少させて制御を行うようにする。
【００２６】
図３は本発明方法に係る制御フロー図であり、小径のエジェクタシリンダを制御対象とした。ＳＴ××はステップ番号を示す。なお、油圧ポンプの吐出流量を制御することと、エジェクタシリンダの速度を制御することとは、同目的の制御であるため、以下のフローでは「流量」を「速度」に替えて説明する。
また、エジェクタシリンダは、フロー図中ではスペースの都合で「エジェクタ」と省略記載する。
【００２７】
ＳＴ０１：エジェクタシリンダの速度設定Ｅｖ１と圧力設定Ｅｐ１とを制御部に入力する。なお、速度と圧力は単位が異なるため、％（ただし、定格を１００％）で表すことで次元の共通化を図る。
ＳＴ０２：速度設定Ｅｖ１（％）が圧力設定Ｅｐ１（％）以下であるか否かを調べる。
ＳＴ０３：速度設定Ｅｖ１（％）が圧力設定Ｅｐ１（％）以下であれば、Ｅｖ１を油圧ポンプへの速度指令Ｖｏｕｔに入れる。
ＳＴ０４：速度設定Ｅｖ１（％）が圧力設定Ｅｐ１（％）より大きければ、小さい方の圧力設定Ｅｐ１を油圧ポンプへの速度指令Ｖｏｕｔに入れる。
【００２８】
ＳＴ０５：油圧ポンプへの圧力指令Ｐｏｕｔに圧力設定Ｅｐ１を入れる。
ＳＴ０６：油圧ポンプへの速度指令Ｖｏｕｔ及び圧力指令Ｐｏｕｔを出力して油圧ポンプを運転する。
ＳＴ０７：エジェクタシリンダが前進を開始する。
ＳＴ０８：油圧ポンプの吐出圧力Ｐｐを読込む。
【００２９】
ＳＴ０９：吐出圧力Ｐｐがカットオフ圧力（αＥｐ１）以上であるか否かを調べる。
ＳＴ１０：ＳＴ０９でＮＯであれば、エジェクタシリンダを速度制御により制御する。
ＳＴ１１：ＳＴ０９でＹＥＳであれば、エジェクタシリンダを圧力制御により制御する。
ＳＴ１２：エジェクタシリンダの位置を読込む。
ＳＴ１３：エジェクタシリンダが前進限位置に達したら、エジェクタシリンダの前進制御を終える。
【００３０】
以上の発明は、カットオフ圧力が吐出圧力の一次関数であることを前提とした。カットオフ圧力は、速度制御と圧力制御の切換圧力であると共に、油圧ポンプに過剰の負荷が作用しないようにするためのポンプ保護を目的に定めた圧力でもある。
カットオフ圧力を安易に変更することは、油圧ポンプのトラブルを招く虞があるため、カットオフ圧力は、吐出圧力の一次関数に固定的に定めたのが、上記発明である。
【００３１】
しかし、油圧ポンプの保護が別途考慮されれば、カットオフ圧力を調整することは許される。
そこで、カットオフ圧力を制御ファクタとした別実施例を以下に説明する。
【００３２】
図４は本発明で使用する油圧ポンプの特性図であり、本発明者等はこの特性図に基づいて制御する場合はハンチングが発生しないことに注目した。すなわち、点Ｂと点Ｃとを結ぶ線Ｄの傾きβがハンチング防止に関わっていることに気づいた。点Ｂの座標を（Ｐ２，１００）、点Ｃの座標を（１００，０）とすれば、傾きβは、（０−１００）／（１００−Ｐ２）＝−１００／（１００−Ｐ２）となる。
【００３３】
図５は本発明に係る一般化した油圧ポンプの特性図であり、速度設定Ｅｖ１（１００以下の値）と圧力設定Ｅｐ１（１００以下の値）とを与えたときに、点Ｃから傾きβの直線Ｄを上げ、点Ａと点Ｂを結ぶ線（ｙ＝Ｅｖ１）との交点（点Ｂ）の座標を求める。
点Ｂのｘ座標は、−βＥｖ１（βは負値であり、正値にするために−を付した。）だけｘ軸に平行に原点側へ寄せて得られる。この結果、点Ｂの座標は、（（Ｅｐ１＋βＥｖ１），Ｅｖ１）となる。
すなわち、カットオフ圧力は（Ｅｐ１＋βＥｖ１）で表すことができる。ただし、Ｅｐ１は圧力設定、Ｅｖ１は速度設定、βは−１００／（１００−Ｐ２）、Ｐ２はＥｖ１＝Ｅｐ１＝１００％におけるカットオフ圧力。
【００３４】
カットオフ圧力を（Ｅｐ１＋βＥｖ１）で与えることで、直線Ｄの傾きβを維持することができ、油圧ポンプのハンチング発生を防止することができる。
【００３５】
尚、実施例では、圧力設定が速度設定未満であるときに速度指令に圧力設定を導入したが、圧力設定に予め定めた許容値を加算又は減算した値（圧力設定±許容値）と速度設定とを比較して、その値が速度設定未満である場合には値（圧力設定±許容値）を速度指令に導入することもできる。値（圧力設定±許容値）を採用することにより、ポンプやシリンダ類に速度設定の幅を持たせることができるからである。
【００３６】
すなわち、速度設定と圧力設定±許容値とを比較し、この圧力設定±許容値が速度設定以上であるときには、速度指令に速度設定を導入して圧力指令に圧力設定を導入し、圧力設定±許容値が速度設定未満であるときには、速度指令に圧力設定±許容値を導入し、圧力指令に圧力設定を導入しすることを、制御部で実施する。
【００３７】
また、実施例では、型締シリンダ、射出シリンダ、射出装置移動シリンダ及びエジェクタシリンダの全てを発明の対象としたが、本発明方法は少なくとも２種のシリンダを対象とすればよい。そのため、全油圧駆動による射出成形機の他、油圧／電動混合駆動による射出成形機に本発明を適用することができる。
【００３８】
油圧ポンプは、実施例のものに限らず、例えばポンプを駆動するサーボモータの回転数によって吐出量を可変調整するタイプのポンプであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は１台の油圧ポンプを備えた射出成形機に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る油圧式射出成形機の原理図である。
【図２】本発明で実施するハンチング対策説明図である。
【図３】本発明方法に係る制御フロー図である。
【図４】本発明で使用する油圧ポンプの特性図である。
【図５】本発明に係る一般化した油圧ポンプの特性図である。
【図６】従来の可変油圧ポンプの特性図である。
【図７】従来のカットオフ圧力の設定図である。
【図８】試運転での圧力−流量特性図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０…射出成形機、１４…型締シリンダ、２１…射出装置移動シリンダ、２２…射出装置、２６…射出シリンダ、２７…エジェクタシリンダ、３２…油圧ポンプ、３３…制御部、３４…速度設定子、３５…圧力設定子、αＥｐ１…カットオフ圧力、Ｅｖ１…速度設定、Ｅｐ１…圧力設定、Ｖｏｕｔ…速度指令、Ｐｏｕｔ…圧力指令。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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