(57)【要約】【課題】  サーボ弁ごとの制御遅れが無くなり、精度の良い高速射出が得られ、信頼性を向上させることができる油圧式射出装置等を得る。【解決手段】  射出成形機の油圧式射出装置において、２個以上の同サイズのサーボ弁を油圧回路上に並列に並べ、各サーボ弁を制御するサーボ指令部を１つとし、各サーボ弁に同一の指令信号を与えるようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形機に用いられる油圧式射出装置であって、
２個以上の同サイズのサーボ弁を油圧回路上に並列に並べ、各サーボ弁を制御するサーボ指令部を１つとし、各サーボ弁に同一の指令信号を与えるようにしたことを特徴とする油圧式射出装置。
【請求項２】
油圧式射出装置により油圧駆動源による射出制御を行う射出成形機であって、
前記油圧式射出装置が、油圧回路に並列に設けられた２個以上の同サイズのサーボ弁と、
前記各サーボ弁に同一の指令信号を与えるサーボ指令部と
を備えることを特徴とする油圧射出成形機。
【請求項３】
射出成形機の油圧式射出方法であって、
２個以上の同サイズのサーボ弁を油圧回路上に並列に並べ、各サーボ弁を制御するサーボ指令部を１つとし、各サーボ弁に同一の指令信号を与えるようにしたことを特徴とする射出成形機の油圧式射出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高速射出機成形機に搭載する射出装置において、同サイズの多数のサーボ弁を並列に使い、且つ各々のサーボ弁制御用信号は制御アンプを１台とし、同値の信号をサーボ弁に与えてサーボ弁を作動させる多段サーボ弁制御を行うようにした射出装置及び射出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の装置としては、図２に示される装置が知られる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図２に示される射出成形機は、その射出装置７と図示していない型締装置を備える。射出装置7はホッパ９を備えた加熱筒8を備え、この加熱筒８の内部にはスクリュ１０を挿入され、加熱筒８の後端にはスクリュ駆動部１１が結合されている。
【０００４】
スクリュ駆動部１１は両ロッドタイプのピストン１２を内蔵する射出シリンダ２を備え、ピストン１２の前ロッド１２ｆはスクリュ１０後端に結合されると共に、後ロッド１２ｒは射出シリンダ２の後端に配設したスクリュ１０の回転機構１３のシャフトにスプライン結合される。回転機構１３はオイルモータ、またはサーボモータである。
【０００５】
一方、射出シリンダ２には油圧制御回路１が接続されている。油圧制御回路１は油圧回路１４と制御回路１５を備える。油圧回路１４は同一特性を有する2つの４ポートサーボ弁３ｘ、３ｙを備え、各サーボ弁３ｘ、３ｙにおけるＡ、Ｂ、Ｐ、Ｔの各ポートはそれぞれ共通接続されると共に、Ａポートは射出シリンダ２の後油室２ｒに、Ｂポートは射出シリンダ２の前油室２ｆに、Ｐポートは油圧源（油圧ポンプ及びアキュームレータ）４に、Ｔポートはオイルタンク５にそれぞれ接続される。
【０００６】
また、制御回路１５は射出シリンダ２の前油室２ｆの圧力を検出する圧力センサ１６、射出シリンダ２の後油室２ｒの圧力を検出する圧力センサ１７、各圧力センサ１６と１７の差圧を求めるコンパレータ１８、コンパレータ１８から出力される圧力検出値Pdと圧力設定値Psの偏差値を求める差分検出器１９、差分検出器１９から得る偏差量に対して圧力補償した圧力操作量Pcを求める圧力補償部２０を備える。
【０００７】
また、スクリュ１０の位置を検出して速度検出値Vdを得る速度検出部２１、速度検出値Vdと速度設定値Vsの偏差値を求める差分検出器２２、差分検出器２２から得られる偏差量に対して速度補償した速度操作量Vcを求める速度補償部２３、圧力操作量Pc及び速度操作量Vcを選択するスイッチ機能部２４、２５、圧力操作量Pc又は速度操作量Vcをサーボ弁３ｘ、３ｙを制御する指令信号Scx、Scyにそれぞれ変換するサーボ指令部２６ｘ、２６ｙを備える。
【０００８】
各サーボ指令部２６ｘ、２６ｙから出力する指令信号Scx、Scyはサーボ弁３ｘ、３ｙの指令信号入力部にそれぞれ付与される。
【０００９】
さらに制御回路１５には、サーボ弁制御機能部６を含む制御機能部２７を備える。制御機能部２７は前記スイッチ機能部２４及び２５を開閉制御する機能を有すると共に、内蔵するサーボ弁制御機能部６により、サーボ指令部２６ｘ、２６ｙに付与される速度操作量Vc及び圧力操作量Pcに対し優先してサーボ弁３ｘ、３ｙを制御する機能を有する。
【００１０】
次に基本動作について説明する。速度制御時には制御機能部２７によりスイッチ機能部２５がON、スイッチ機能部２４がOFFとなる。一方、差分検出器２２からは速度設定値Vsと速度検出値Vdの偏差値が得られると共に、この偏差量は速度補償部２３に付与され、速度補償部２３からは速度補償された速度操作量Vcが得られる。そして、速度操作量Vcはサーボ指令部２６ｘ、２６ｙに同時に付与される。
【００１１】
サーボ司令部２６ｘ、２６ｙにおいては後述するサーボ弁制御機能部６からの制御指令を優先することを条件に、速度操作量Vcがサーボ弁３ｘ、３ｙを制御する為の指令信号Scx、Scyに変換される。よって、指令信号Scx、Scyは各サーボ弁３ｘ、３ｙの制御信号入力部にそれぞれ付与され、各サーボ弁３ｘ、３ｙにより流量が制御される。
【００１２】
この結果、射出シリンダ２の後油室２ｒに流量制御された圧油が供給され、スクリュ１０が前進する。また、速度検出部２１からは実際の速度検出値Vdが得られる為、これにより、指令信号Scx、Scyが変化し、スクリュ１０の前進速度が速度設定値Vsに一致するようにフィードバック制御される。
【００１３】
一方、圧力制御時には制御機能部２７によりスイッチ機能部２５がOFF、スイッチ機能部２４がONとなる。また、コンパレータ１８からは圧力センサ１６、１７から検出される圧力検出値Pdr、Pdfの差、即ち、圧力検出値Pdが得られると共に、差分検出器１９からは圧力検出値Psと圧力検出値Pdの偏差量が得られる。この偏差量は圧力補償部２０に付与され、圧力補償部２０からは圧力補償された圧力操作量Pcが得られる。
【００１４】
そして、圧力操作量Pcはサーボ指令部２６ｘ、２６ｙに同時に付与される。サーボ指令部２６ｘ、２６ｙにおいては後述するサーボ弁制御機能部６からの制御指令を優先することを条件に、圧力操作量Pcがサーボ弁３ｘ、３ｙを制御する為の指令信号Scx、Scyに変換される。よって、指令信号Scx、Scyは各サーボ弁３ｘ、３ｙの制御信号入力部にそれぞれ付与され、各サーボ弁３ｘ、３ｙにより油圧が制御される。
【００１５】
この結果、射出シリンダ２の後油室２ｒに圧力制御された圧油が供給され、スクリュ１０が加圧される。又、圧力センサ１６、１７からは実際の圧力検出値Pdf、Pdrが検出され、更にコンパレータ１８により圧力検出値Pdが求められる為、これにより、指令信号Scx、Scyが変化し、スクリュ１０の加圧力が圧力設定値Psに一致するようにフィードバック制御される。
【００１６】
他方、サーボ弁制御機能部６からはサーボ指令部２６ｘ、２６ｙに制御指令が付与され、これにより、各サーボ弁３ｘ、３ｙは前記速度操作量Vc及び圧力操作量Pcに左右されること無く優先して制御される。サーボ弁制御機能部６によるサーボ弁３ｘ、３ｙの制御形態は直列動作と並列動作を選択できる。
【００１７】
即ち、直列動作では、まず、サーボ弁３ｘが全開状態でない場合は、サーボ弁指令部２６ｙに制御指令が付与され、サーボ弁３ｙを全閉状態（弁開度０%）に固定した制御が行われる。これにより、圧力操作量Pc又は速度操作量Vcはサーボ弁指令部２６ｘのみにおいて指令信号Scxに変換され、図２に示すように、サーボ弁３ｘにより射出シリンダ２の動作（スクリュ１０の加圧力又は前進速度）に対するフィードバック制御が行われる。
【００１８】
次に、サーボ弁３ｘの弁開度が最大になれば、サーボ弁制御機能部６により、サーボ弁３ｘを全開状態（弁開度１００%）に固定した制御が行われる。一方、サーボ弁３ｙに対しては、全閉状態に固定する制御が解除され、圧力操作量Pc又は速度操作量Vcは、サーボ弁指令部２６ｙのみにおいて指令信号Scyに変換される。
【００１９】
この結果、図２に示すように、サーボ弁３ｘは全開時の流量を確保しつつ、サーボ弁３ｙにより射出シリンダ２の動作がフィードバック制御される。よって、以上の各制御の組み合わせにより、サーボ弁３ｘ、３ｙは直列動作する。
【００２０】
他方、並列動作では、サーボ弁制御機能部６からサーボ弁指令部２６ｘ、２６ｙに対する制御指令は出力されない。この場合は、各サーボ弁３ｘ、３ｙの双方により同時に射出シリンダ２の動作に対するフィードバック制御が行われる。これによって、サーボ弁３ｘ、３ｙは並列動作する。
【００２１】
【特許文献１】特開平７−４７５８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
従来の射出装置は以上のように構成されており、複数のサーボ弁を制御する為の各々のサーボ指令部２６ｘ、２６ｙが必要になる。また、サーボ弁制御機能部６においてサーボ指令部２６ｘ、２６ｙが存在し、各サーボ弁３ｘ、３ｙを制御する信号Scx、Scyは独立している。さらに、油圧において設定流量と制御される流量が同値となることは、まず不可能である。
【００２３】
これにより、例えば直列動作をした場合、サーボ弁３ｘが全開状態付近において、サーボ弁３ｙが全閉状態から開き始めようとした場合（上記理由により、サーボ弁３ｘが全開に固定される前にサーボ弁３ｙが開き始め、或いは逆にサーボ弁３ｙが全閉に固定される前にサーボ弁３ｘが閉じ始めるような場合が生じ得る）において、図３、図４を参照すれば、例えば、流量Ｑ１でサーボ弁３ｙが全閉状態から動き始めるが、サーボ弁３ｙが動き出すことにより流量Ｑ１より増加する。制御したい流量はＱ１であるので、今度はサーボ弁３ｘが閉じる方向に動き、サーボ弁３ｙは全閉状態になる。
【００２４】
前述の状態になり流量がＱ１よりも少なくなると、サーボ弁３ｘは開く方向に動き、サーボ弁３ｙは全閉状態から開き方向に動き始める。この繰り返しにより、電気信号・油圧流量がチャタリングを起こす現象を生ずる。この現象が発生すると異常な振動や騒音を生む要因となり易い。
【００２５】
また、図４、図５に示されるように、並列動作をした場合でも、サーボ弁制御機能部６においてサーボ指令部２６ｘ、２６ｙが存在し、各サーボ弁３ｘ、３ｙを制御する信号Scx、Scyは独立している。各サーボ指令部の基板のサンプリング周波数が必ず存在する為に、同じタイミングで各サーボ指令部から各サーボ弁への指令信号Scx、Scyが出力する可能性は少ない。特に高速射出成形機の場合、スクリュ１０は高速で移動しているので、タイミングのずれは制御応答に多大な影響を与える。
【００２６】
例えば、基板のサンプリング周波数を500Hz、MAXスクリュ速度を1000mm/secとし、各サーボ指令部でのサンプリング周波数分タイミングがずれたとすると、応答遅れは2msecとなり、流量波形としては機敏さの無い波形となる。また、移動から停止における制御においても上記応答遅れが2msec有ったとすると、スクリュ１０は２mm移動してしまう。高速射出成形機にとって、高応答制御は必要不可欠であり、タイミングのずれは致命傷である。
【００２７】
従って、各サーボ指令部が独立している場合は上記の不具合が発生する。仮に同時タイミングで出力されるとしても、コストアップは免れないし、フィードバック制御に必要なパラメータ設定がそれぞれ必要となるので、入力ミスを行う可能性がある。また、遅れを検知する電気回路を設けると、確認信号を受け取り判断する時間がかかり、無駄時間を発生する。
【００２８】
そこで、本発明は、サーボ弁ごとの制御遅れが無くなり、精度の良い高速射出が得られ、信頼性を向上させることができる油圧式射出装置、それを用いた射出成形機、及び射出成形機の油圧式射出方法を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
この発明は、上記目的を達成するために、射出成形機に用いられる油圧式射出装置であって、２個以上の同サイズのサーボ弁を油圧回路上に並列に並べ、各サーボ弁を制御するサーボ指令部を１つとし、各サーボ弁に同一の指令信号を与えるようにしたことを特徴とする。
【００３０】
また、本発明は、油圧式射出装置により油圧駆動源による射出制御を行う射出成形機であって、前記油圧式射出装置が、油圧回路に並列に設けられた２個以上の同サイズのサーボ弁と、前記各サーボ弁に同一の指令信号を与えるサーボ指令部とを備えることを特徴とする。
【００３１】
さらに、本発明は、射出成形機の油圧式射出方法であって、２個以上の同サイズのサーボ弁を油圧回路上に並列に並べ、各サーボ弁を制御するサーボ指令部を１つとし、各サーボ弁に同一の指令信号を与えるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
以上のように、この発明によればサーボ弁を制御するサーボ指令部が１つであり、且つ出力は同値の値が複数のサーボ弁に与えられるので、サーボ弁ごとの制御遅れが無くなり、精度の良い高速射出が得られる効果がある。高速射出でのメリットの一つとして速度立ち上がり応答時間がうたわれているが、上記発明により、同時に各サーボ弁がベストの状態から稼動する為、メリットがある。また、各サーボ弁制御用の切換え電気回路が不要であり、且つ、各サーボ指令部の数が少なくてすむので、コストを減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態における射出装置３７と図示していない型締装置を備える射出成形機を示す図である。なお、この射出成形機は、高速射出を行うことができる高速射出成形機であり、射出装置は油圧式（油圧式射出装置）が用いられている。
【００３４】
射出装置３７はホッパ３９を備えた加熱筒３８を備え、この加熱筒３８の内部にはスクリュ４０が挿入されると共に、加熱筒３８の後端にはスクリュ駆動部４１が結合される。スクリュ駆動部４１は両ロッドタイプのピストン４２を内蔵する射出シリンダ３２を備え、ピストン４２の前ロッド４２ｆはスクリュ４０の後端に結合されると共に、後ロッド４２ｒは射出シリンダ３２の後端に配設したスクリュ４０の回転機構４３のシャフトにスプライン結合されている。回転機構４３はオイルモータ、またはサーボモータが用いられている。
【００３５】
一方、射出シリンダ３２には油圧制御回路３１が接続されている。油圧制御回路３１は油圧回路４４と制御回路４５を備える。油圧回路４４は同一特性を有する２つの４ポートサーボ弁３３ｘ、３３ｙを備え、各サーボ弁３３ｘ、３３ｙにおけるＡ、Ｂ、Ｐ、Ｔの各ポートはそれぞれ共通接続されると共に、Ａポートは射出シリンダ３２の後油室３２ｒに、Ｂポートは射出シリンダ２の前油室３２ｆに、Ｐポートは油圧源（油圧ポンプ及びアキュームレータ）３４に、Ｔポートはオイルタンク３５にそれぞれ接続される。
【００３６】
また、制御回路４５は射出シリンダ３２の前油室３２ｆの圧力を検出する圧力センサ４６、射出シリンダ３２の後油室３２ｒの圧力を検出する圧力センサ４７、各圧力センサ４６と４７の差圧を求めるコンパレータ４８、コンパレータ４８から出力される圧力検出値Pdと圧力設定値Psの偏差値を求める差分検出器４９、差分検出器４９から得られる偏差量に対して圧力補償した圧力操作量Pcを求める圧力補償部５０を備える。
【００３７】
また、スクリュ４０の位置を検出して速度検出値Vdを得る速度検出部５１、速度検出値Vdと速度設定値Vsの偏差値を求める差分検出器５２、差分検出器５２から得られる偏差量に対して速度補償した速度操作量Vcを求める速度補償部５３、圧力操作量Pc及び速度操作量Vcを選択するスイッチ機能部５４、５５、圧力操作量Pc又は速度操作量Vcを、サーボ弁３３ｘ、３３ｙを制御する指令信号Scx、Scyにそれぞれ変換するサーボ指令部５６を備える。
【００３８】
そして、サーボ指令部５６から出力される指令信号Scx、Scyは、サーボ弁３３ｘ、３３ｙの指令信号入力部にそれぞれ付与される。
【００３９】
さらに制御回路４５には、サーボ弁制御機能部３６を含む制御機能部５７を備える。制御機能部５７は前記スイッチ機能部５４及び５５を開閉制御する機能を有すると共に、内蔵するサーボ弁制御機能部３６により、サーボ指令部５６に付与される速度操作量Vc及び圧力操作量Pcに対し優先してサーボ弁３３ｘ、３３ｙを制御する機能を有する。
【００４０】
次に本実施の形態の基本動作について説明する。速度制御時には制御機能部５７によりスイッチ機能部５５がON、スイッチ機能部５４がOFFとなる。一方、差分検出器５２からは速度設定値Vsと速度検出値Vdの偏差値が得られると共に、この偏差量は速度補償部５３に付与され、速度補償部５３からは速度補償された速度操作量Vcが得られ、速度操作量Vcはサーボ指令部５６に付与される。
【００４１】
サーボ司令部５６においては、サーボ弁制御機能部３６からの制御指令を優先することを条件に、速度操作量Vcがサーボ弁３３ｘ、３３ｙを制御する為の指令信号Scに変換され、各サーボ弁へ信号を送る為に並列に信号を出力する。ここで、Sc＝Scx＝Scyである。よって、同一の指令信号Scがそれぞれ指令信号Scx、Scyとして、各サーボ弁３３ｘ、３３ｙの制御信号入力部にそれぞれ付与され、各サーボ弁３３ｘ、３３ｙにより流量が制御される。
【００４２】
この結果、射出シリンダ３２の後油室３２ｒに流量制御された圧油が供給され、スクリュ４０が前進する。また、速度検出部５１からは実際の速度検出値Vdが得られる為、これにより、指令信号Scx、Scyが変化し、スクリュ４０の前進速度が速度設定値Vsに一致するようにフィードバック制御される。
【００４３】
一方、圧力制御時には制御機能部５７によりスイッチ機能部５５がOFF、スイッチ機能部５４がONとなる。また、コンパレータ４８からは圧力センサ４６、４７から検出される圧力検出値Pdr、Pdfの差、即ち圧力検出値Pdが得られると共に、差分検出器４９からは圧力検出値Psと圧力検出値Pdの偏差量が得られる。この偏差量は圧力補償部５０に付与され、圧力補償部５０からは圧力補償された圧力操作量Pcが得られる。そして、圧力操作量Pcはサーボ指令部５６に付与される。
【００４４】
サーボ指令部５６においてはサーボ弁制御機能部３６からの制御指令を優先することを条件に、圧力操作量Pcがサーボ弁３３ｘ、３３ｙを制御する為の指令信号Scに変換され、各サーボ弁へ信号を送る為に並列に信号を出力する。ここで、Sc＝Scx＝Scyである。よって、この場合も、同一の指令信号Scがそれぞれ指令信号Scx、Scyとして、各サーボ弁３３ｘ、３３ｙの制御信号入力部にそれぞれ付与され、各サーボ弁３３ｘ、３３ｙにより油圧が制御される。
【００４５】
この結果、射出シリンダ３２の後油室３２ｒに圧力制御された圧油が供給され、スクリュ４０が加圧される。又、圧力センサ４６、４７からは実際の圧力検出値Pdf、Pdrが検出され、更にコンパレータ４８により圧力検出値Pdが求められる為、これにより、指令信号Scx、Scyが変化し、スクリュ４０の加圧力が圧力設定値Psに一致するようにフィードバック制御される。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態においては、高速射出成形機の油圧式射出装置において、２個以上の同サイズのサーボ弁を油圧回路上に並列に並べ、各サーボ弁を制御するサーボ指令部を１つとし、同値の信号を同時タイミングで与えるようにした。
【００４７】
そして、かかる構成において、次の作用が行われる。すなわち、上位制御指令部よりサーボ弁制御用制御指令部へ予め分かっている指令信号を送り、かつ、スクリュ位置・速度・ピストンの圧力は油圧制御回路に直接接続されている。また、サーボ指令部から複数のサーボ弁への信号はサーボ指令部から並列に複数のサーボ弁へ制御信号を送る。これによって、サーボ弁へ制御信号を出すサーボ指令部は1つであるので、サーボ弁に与える信号は同値となり、各々のサーボ弁への制御遅れが無くなるので、精度の良い高速射出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態における射出装置と図示しない型締装置を備える射出成形機を示す図である。
【図２】従来の射出成形機を示す図である。
【図３】従来の射出成形機において、２つのサーボ弁を直列動作させた場合の指令信号と流量の関係を示す図である。
【図４】図３の場合における指令信号の経時変化を示す図である。
【図５】従来の射出成形機において、２つのサーボ弁を並列動作させた場合の指令信号と流量の関係を示す図である。
【図６】図５の場合における指令信号の経時変化を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
３１  油圧制御回路、３２  射出シリンダ、３３  サーボ弁、３４  油圧源、３５  オイルタンク、３６  サーボ弁制御機能部、３７  射出装置、３８  加熱筒、３９  ホッパ、４０  スクリュ、４１  スクリュ駆動部、４２  ピストン、４３  回転機構、４４  油圧回路、４５  制御回路、４６，４７  圧力センサ、４８  コンパレータ、４９  圧力差分検出器、５０  圧力補償部、５１  速度検出部、５２  速度差分検出器、５３  速度補償部、５４，５５  スイッチ機能部、５６  サーボ指令部、５７  制御機能部。
【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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