(57)【要約】【課題】油圧ポンプを駆動するかご形誘導電動機を備えた射出成形機の油圧制御装置に関し、効率的に圧油を供給すると共に、消費電力の無駄を無くす。【解決手段】複数個の油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプ１を駆動するかご形誘導電動機２と、その負荷を検出する負荷検出器２０により出力される電気信号を速度信号に切換える速度切換コントローラ２１と、その出力された速度信号によりかご形電磁誘導機２の回転数を制御するインバータコントローラ２２とを備え、油圧ポンプ１の負荷に応じた必要な圧油量を効率的に供給できるように、インバータコントローラ２２でかご形誘導電動機２の回転数を制御するので、効率的に圧油を供給でき、消費電力の無駄を削減できる。【選択図】  図１
2005014474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形機の複数個の油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動するかご形誘導電動機と、前記かご形誘導電動機の負荷電力を検出する負荷検出器と、前記負荷検出器から出力される電気信号を負荷に対応した速度信号に切換える速度切換コントローラと、前記速度切換コントローラから出力された速度信号を入力し前記かご形誘導電動機の回転数を制御するインバータコントローラを備えたことを特徴とする射出成形機の油圧制御装置。
【請求項２】
射出成形機の複数個の油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動するかご形誘導電動機を備えた射出成形機の油圧制御方法であって、前記かご形誘導電動機の負荷を検出し前記負荷に応じて、相対的に前記負荷が大きい時は高速で相対的に負荷が小さい時は低速で前記かご形誘導電動機を回転させることを特徴とする射出成形機の油圧制御方法。
【請求項３】
かご形誘導電動機の回転数を低速から高速へ切換える場合、実際に軽負荷から重負荷に移行する時間の所定時間前に前記かご形誘導電動機の低速から高速への切換えを行なうことを特徴とする請求項２記載の射出成形機の油圧制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機の油圧アクチュエータに供給する油圧を制御する射出成形機の油圧制御装置と油圧制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、油圧式射出成形機の消費電力を低減するため、複数個の油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプを駆動するかご形誘導電動機を回転数制御することが提案されている。
【０００３】
従来の射出成形機の油圧制御装置としては、特許文献１に開示されているものがある。
【０００４】
以下、図面を参照しながら上記従来の射出成形機の油圧制御装置を説明する。
【０００５】
図５は、従来の射出成形機の油圧制御装置の概略構成図である。図５において、油圧ポンプ１は複数個の油圧アクチュエータに圧油を供給する。かご形誘導電動機２は油圧ポンプ１を駆動する。電磁流量制御弁４は油タンク３から吸い上げた圧油を油圧アクチュエータに供給する。
【０００６】
型締シリンダ５は電磁切換弁９の切換えにより型開閉を行なう。射出シリンダ７は電磁切換弁１０の切換えにより射出（スクリュー６の前進）および計量（スクリュー６の後退）を行なう。油圧モータ８はスクリュー６を回転させる。スクリュー６を回転させる油圧モータ８への圧油の供給、停止は電磁切換弁１２によって行なわれている。型締シリンダ５と射出シリンダ７と油圧モータ８は油圧アクチュエータに相当する。
【０００７】
リリーフ弁１３は圧力設定のための弁である。成形機コントローラ１４は各油圧アクチュエータの速度に必要な圧油量を通過させるための電気信号Ｓを電磁流量制御弁４に出力する。
【０００８】
図６は、従来の別の射出成形機の油圧制御装置の概略構成図である。図６に示した射出成形機の油圧制御装置は、油圧ポンプ１に替えて、夫々圧力設定用リリーフ弁１５，１６を設けた大容量油圧ポンプ１７と小容量ポンプ１８を用い、必要に応じて電磁切換弁１９を切換え、各油圧アクチュエータに両ポンプ１７，１８の吐出油を合流したり、或いは夫々単独で用いられたりしている。
【０００９】
以上のように構成された従来の射出成形機の油圧制御装置について、以下その動作を説明する。
【００１０】
まず、型締シリンダ５に予め成形機コントローラ１４に設定された所定の小容量の圧油が流れるように電気信号Ｓで制御された電磁流量調整弁４を介して油圧ポンプ１より圧油が作用し、図示していない移動金型が低速で型閉動作を開始する。
【００１１】
次に大容量の圧油を作用させ、移動金型を高速で移動させる。最後に金型保護のため、再び小容量の圧油を作用させ、低速で型閉動作を完了させた後、型締め力を保持するため小容量の圧油を作用させ続ける。
【００１２】
次に、大容量の圧油が射出シリンダ７に作用し、スクリュー６は前進し、図示していないスクリュー６前方に計量された溶融樹脂を金型内に充填する。充填が完了すると、金型内の成形品寸法を維持し充填された樹脂の冷却によるヒケ等を補うため、保圧冷却工程に入り、小容量の圧油が射出シリンダ７に作用し、金型内に充填された樹脂が冷却固化するまで押し続ける。
【００１３】
また、この保圧冷却工程と並行して、射出シリンダ７のノズルからの溶融樹脂のドルーリング防止のため、スクリュ６のサックバックが行なわれ、射出シリンダ７の金型ゲートからの後退し続いてスクリュ６が回転し、樹脂材料の計量が行なわれ、所定の樹脂材料が計量される。
【００１４】
次に、型開工程に入り、移動金型は最初は低速で、ストロークの中間は高速で、最後は低速で移動し、金型内で固化した成形品を押し出し、型開は終了し、１成形サイクルが完了する。
【００１５】
【特許文献１】
特開２０００−５２３９２号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成は、前者においては、油圧ポンプ１は射出時のスクリュ６の前進時に必要な最大流量の圧油を常時吐出しており、例えば、保圧冷却工程時の小容量の圧油が必要な場合は余剰な大容量の圧油をリリーフ弁１３から油圧タンク３へ戻しており、この間油圧ポンプ１はリリーフ弁１３の設定圧力で運転しており、甚だ消費電力の無駄という欠点があった。
【００１７】
また、後者においては、必要によりアクチュエータに大容量油圧ポンプ１７と小容量油圧ポンプ１８から吐出される圧油を合流したり、或いは夫々単独に作用させ、大容量、小容量の圧油を使い分けているが、大容量の圧油が不要の場合であっても油圧ポンプ駆動用かご形誘導電動機は依然として駆動しており、同様に消費電力の無駄という欠点があった。
【００１８】
本発明は従来の課題を解決するもので、油圧ポンプの負荷に応じた必要な圧油量を効率的に供給する油圧ポンプを駆動するかご形誘導電動機を備えた射出成形機の油圧制御装置および油圧制御方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の射出成形機の油圧制御装置の発明は、射出成形機の複数個の油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動するかご形誘導電動機と、前記かご形誘導電動機の負荷を検出する負荷検出器と、前記負荷検出器から出力される電気信号を負荷に対応した速度信号に切換える速度切換コントローラと、前記速度切換コントローラから出力された速度信号を入力し前記かご形電磁誘導機の回転数を制御するインバータコントローラとから構成したものであり、必要な圧油量が増加すると油圧ポンプの負荷が大きくなることに着目し、油圧ポンプを駆動するかご形誘導電動機の負荷を負荷検出器で検出し、負荷検出器から出力される電気信号を速度切換コントローラが負荷に対応した速度信号に切換え、速度切換コントローラから出力された速度信号をインバータコントローラが入力してかご形電磁誘導機の回転数を制御するので、油圧ポンプの負荷に応じた必要な圧油量を効率的に供給できるようになり、その時点における油圧ポンプを駆動するかご形誘導電動機の必要な電力のみ消費するので消費電力の無駄をなくせるという作用を有する。
【００２０】
また、請求項２に記載の射出成形機の油圧制御方法の発明は、射出成形機の複数個の油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動するかご形誘導電動機を備えた射出成形機の油圧制御方法であって、前記かご形誘導電動機の負荷を検出し前記負荷に対応して、相対的に前記負荷が大きい時は高速で相対的に負荷が小さい時は低速で前記かご形誘導電動機を回転させるものであり、必要な圧油量が増加すると油圧ポンプの負荷が大きくなる特性を利用し、油圧ポンプの負荷に応じた必要な圧油量を効率的に供給できるようになり、その時点における油圧ポンプを駆動するかご形誘導電動機の必要な電力のみ消費するので消費電力の無駄をなくせるという作用を有する。
【００２１】
また、請求項３に記載の射出成形機の油圧制御方法の発明は、請求項２に記載の発明に、さらに、前記かご形誘導電動機の回転数を低速から高速へ切換える時、実際に軽負荷から重負荷に移行する時間の所定時間前に前記かご形誘導電動機の低速から高速への切換えを行なうようにしたものであり、インバータコントローラの回転数加速時の時間の遅れによる圧油量の減少による油圧アクチュエータの移動速度の低下を防止するという作用を有する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による射出成形機の油圧制御装置および油圧制御方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成については、同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態による射出成形機の油圧制御装置の図である。
【００２４】
図１において、負荷検出器２０は油圧ポンプ１を駆動するかご形誘導電動機２の負荷を検出する。速度切換コントローラ２１は負荷検出器２０から出力された電気信号を負荷に応じた速度信号に切換える。インバータコントローラ２２は速度切換コントローラ２１から出力された速度信号を入力し、かご形誘導電動機２の回転数を制御する。
【００２５】
本実施の形態の射出成形機の油圧制御装置は、図５に示された従来の射出成形機の油圧制御装置の構成に加えて、油圧ポンプ１を駆動するかご形誘導電動機２の負荷を検出する負荷検出器２０や負荷検出器２０から出力された電気信号を負荷に応じた速度信号に切換える速度切換コントローラ２１や速度切換コトローラ２１から出力された速度信号を入力し、かご形誘導電動機２の回転数を制御するインバータコントローラ２２を設けたものである。
【００２６】
以上のように構成された本実施の形態の射出成形機の油圧制御装置について、以下その動作を説明する。
【００２７】
まず、速度切換コントローラ２１からサンプリング周期毎に登録された速度運転パターンに基づき、成形サイクルがスタートした時点から速度信号（高速運転信号または低速運転信号）をインバータコントローラ２２に出力し、かご形誘導電動機２の回転数を制御する。
【００２８】
速度信号は、その時点において、かご形誘導電動機２が相対的に負荷が大きい時は高速運転信号で、相対的に負荷が小さい時であれば低速運転信号に登録されているので、かご形誘導電動機２の負荷に応じた回転数で制御するのでかご形誘導電動機２の消費電力を削減することができる。
【００２９】
図２は、同実施の形態の油圧ポンプ１の速度運転パターンの登録を説明する特性図である。
【００３０】
図２において、まず油圧ポンプ１を駆動するかご形誘導電動機２は負荷に関わらず高速で運転し、サンプリング周期毎に負荷検出器２０によりかご形誘導電動機２の負荷電力を検出し、１成形サイクル中の積算電力量（ハッチング部面積）と最小電力を計測する。積算電力量を成形サイクルタイムで除算すると平均電力が算出される。
【００３１】
前記平均電力を最初の閾値とし、次の成形サイクルでサンプリング周期毎に負荷検出器２０で検出したかご形誘導電動機２の電力と前記閾値を比較し、電力が前記閾値より大きい場合を計数する。
【００３２】
また、次成形サイクルからは、成形サイクル毎に閾値を平均電力から最小電力までを等分割した間隔で徐々に最小電力近傍まで変更し、成形サイクルサンプリング周期毎に負荷検出器２０で検出したかご形誘導電動機２の電力と前記閾値を比較し、電力が前記閾値より大きい場合を計数する。
【００３３】
その結果、最大計数になった時の閾値が油圧ポンプ１を駆動するかご形誘導電動機２の重負荷と軽負荷の境界近傍になる。そこで最大計数になった時の閾値を真の閾値とする。
【００３４】
そして、次成形サイクルで、サンプリング周期毎に負荷検出器２０で検出したかご形誘導電動機２の電力と前記真の閾値を比較し、電力が前記真の閾値より大きければその時点は高速運転信号とし、小さければ低速運転信号として速度運転パターンを速度切換コントローラ２１に登録する。
【００３５】
登録が終了した次の成形サイクルからは速度運転パターンに基づき、サンプリング周期毎に登録された速度信号（高速運転信号または低速運転信号）をインバータコントローラ２２に出力し、かご形誘導電動機２の負荷に応じて、相対的に前記負荷が大きい時は高速で相対的に前記負荷が小さい時は低速でかご形誘導電動機２を回転させることにより、かご形誘導電動機２の消費電力を削減するものである。更に、金型交換や成形条件が変わっても油圧ポンプ１の負荷に応じた速度運転パターンを自動で登録できるので調整は不要である。
【００３６】
図３は同実施の形態の油圧ポンプ１の速度運転パターンの変更を説明する特性図である。
【００３７】
図３において、成形サイクルタイム中のサンプリング周期と速度運転パターン１、および速度運転パターン２を示す。
【００３８】
速度運転パターン１において、低速運転から高速運転に切換わる場合、インバータコントローラ２２の加速時間を要するので速度切換コントローラ２１に登録されたままの速度運転パターン１で運転すると、急峻に油圧ポンプ１の回転数が低速運転から高速運転に立ち上がらないので圧油量の減少による油圧アクチュエータの移動速度の低下する可能性があるので、低速運転から高速運転へ移行する時点を所定時間前に行なう必要がある。
【００３９】
そこで、速度切換コントローラ２１に登録された速度運転パターン１の低速運転から高速運転に移行する時点をインバータコントローラ２２の加速時間より前の時点に速度運転パターン２を変更することによりインバータコントローラ２２の回転数加速時の時間の遅れによる圧油量の減少による油圧アクチュエータの移動速度の低下を防止することができる。
【００４０】
以上のように本実施の形態の射出成形機の油圧制御装置は、射出成形機の複数個の油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプ１と、油圧ポンプ１を駆動するかご形誘導電動機２と、かご形誘導電動機２の負荷を検出する負荷検出器２０と、負荷検出器２０から出力される電気信号を負荷に対応した速度信号に切換える速度切換コントローラ２１と、速度切換コントローラ２１から出力された速度信号を入力しかご形電磁誘導機２の回転数を制御するインバータコントローラ２２とから構成したものであり、必要な圧油量が増加すると油圧ポンプ１の負荷が大きくなることに着目し、油圧ポンプ１を駆動するかご形誘導電動機２の負荷を負荷検出器２０で検出し、負荷検出器２０から出力される電気信号を速度切換コントローラ２１が負荷に対応した速度信号に切換え、速度切換コントローラ２１から出力された速度信号をインバータコントローラ２２が入力してかご形電磁誘導機２の回転数を制御するので、油圧ポンプ１の負荷に応じた必要な圧油量を効率的に供給できるようになり、その時点における油圧ポンプ１を駆動するかご形誘導電動機２の必要な電力のみ消費するので消費電力の無駄をなくせる。
【００４１】
また、本実施の形態の射出成形機の油圧制御方法の発明は、射出成形機の複数個の油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプ１と、油圧ポンプ１を駆動するかご形誘導電動機２を備えた射出成形機の油圧制御方法であって、かご形誘導電動機２の負荷を検出し負荷に対応して、相対的に負荷が大きい時は高速で相対的に負荷が小さい時は低速でかご形誘導電動機２を回転させるものであり、必要な圧油量が増加すると油圧ポンプ１の負荷が大きくなる特性を利用し、油圧ポンプ１の負荷に応じた必要な圧油量を効率的に供給できるようになり、その時点における油圧ポンプ１を駆動するかご形誘導電動機２の必要な電力のみ消費するので消費電力の無駄をなくせる。
【００４２】
また、さらに、かご形誘導電動機２の回転数を低速から高速へ切換える時、実際に軽負荷から重負荷に移行する時間の所定時間前にかご形誘導電動機２の低速から高速への切換えを行なうようにしたものであり、インバータコントローラ２２の回転数加速時の時間の遅れによる圧油量の減少による油圧アクチュエータの移動速度の低下を防止する。
【００４３】
以上、本実施の形態の射出成形機の油圧制御装置および制御方法は、油圧ポンプを駆動するかご形誘導電動機の回転数を油圧アクチュエータの移動速度に応じた必要な圧油量に合わせることにより効率的に圧油を供給するとともに、消費電力の無駄を無くす。従来の油圧制御装置と本実施の形態の油圧制御装置の消費電力の比較を図４に示すと、明らかに大幅な電力節約ができ、ハッチング部分の面積分が節約されたことになり、従来の油圧制御装置の消費電力４２．８ｋＷｈに対し、本発明の油圧制御装置の消費電力は３６．７ｋＷｈとなり、従来比約１４．３％の消費電力の削減となったことが確認できた。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の射出成形機の油圧制御装置の発明は、必要な圧油量が増加すると油圧ポンプの負荷が大きくなることに着目し、油圧ポンプを駆動するかご形誘導電動機の負荷を負荷検出器で検出し、負荷検出器から出力される電気信号を速度切換コントローラが負荷に対応した速度信号に切換え、速度切換コントローラから出力された速度信号をインバータコントローラが入力してかご形電磁誘導機の回転数を制御するので、射出成形機の油圧アクチュエータの負荷（油圧ポンプの負荷）に応じた必要な圧油量を効率的に供給できるようになり、その時点における油圧ポンプを駆動するかご形誘導電動機の必要な電力のみ消費するので消費電力の無駄をなくせ、消費電力を低減できる。
【００４５】
また、請求項２に記載の射出成形機の油圧制御方法の発明は、油圧ポンプを駆動するかご形誘導電動機の負荷を検出し前記負荷に応じて、相対的に前記負荷が大きい時は高速で相対的に負荷が小さい時は低速で前記かご形誘導電動機を回転させるので、射出成形機の油圧アクチュエータの負荷（油圧ポンプの負荷）に応じた必要な圧油量を効率的に供給でき、かご形誘導電動機の消費電力を削減するものである。更に、金型交換や成形条件が変わっても油圧ポンプの負荷に応じて速度信号を自動で登録できるので調整は不要である。
【００４６】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明に加えて、かご形誘導電動機の回転数を低速から高速へ切換える場合は実際に軽負荷から重負荷に移行する時間の所定時間前に前記かご形誘導電動機の低速から高速への切換えを行なうので、インバータコントローラの回転数加速時の時間の遅れによる圧油量の減少による油圧アクチュエータの移動速度の低下を防止することができるので、成形サイクルタイムが長くなることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による射出成形機の油圧制御装置の概略構成図
【図２】同実施の形態の油圧ポンプ１の速度運転パターンの登録を説明する特性図
【図３】同実施の形態の油圧ポンプ１の速度運転パターンの変更を説明する特性図
【図４】同実施の形態の油圧制御装置と従来の油圧制御装置の消費電力を比較した特性図
【図５】従来の射出成形機の油圧制御装置の概略特性図
【図６】従来の他の射出成形機の油圧制御装置の概略特性図
【符号の説明】
１    油圧ポンプ
２    かご形誘導電動機
５    型締シリンダ（油圧アクチュエータ）
７    射出シリンダ（油圧アクチュエータ）
８    油圧モータ（油圧アクチュエータ）
２０  負荷検出器
２１  速度切換コントローラ
２２  インバータコントローラ
【図１】
2005014474.tif 000003
【図２】
2005014474.tif 000004
【図３】
2005014474.tif 000005
【図４】
2005014474.tif 000006
【図５】
2005014474.tif 000007
【図６】
2005014474.tif 000008