CN103402733A - 注射成形机及注射成形机的控制方法 - Google Patents

注射成形机及注射成形机的控制方法 Download PDF

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Abstract

注射成形机的液压供给装置具备:第一主液压源,具有由第一定转速马达驱动且容量可变的第一主液压泵及供工作油流通的第一主排出配管;副液压源,具有由伺服马达驱动并以特定容量运转的副液压泵、供工作油流通的副排出配管及限制工作油向副液压泵流入的逆流防止阀;液压控制部,控制第一主液压源及副液压源;合流配管,使第一主排出配管与副排出配管合流;及切换部,对液压促动器有无供给工作油进行切换。

Description

注射成形机及注射成形机的控制方法
技术领域
本发明涉及一种进行注射成形的注射成形机及注射成形机的控制方法。
背景技术
注射成形通过实施以下工序来进行:封闭模具而进行合模的合模工序、向模具内注射材料的注射工序、在所注射的材料固化后打开模具的模具打开工序、使固定于模具的成形品顶出的顶出工序等。而且,实施这样的注射成形的注射成形机具备:用于实施各工序的多个液压促动器;及用于向这些液压促动器供给工作油的液压供给装置。并且,通过液压供给装置来执行压力控制或流量控制,从而由这些液压促动器产生驱动力而实施各工序。
作为这样的注射成形机的液压供给装置,已知有如下结构:具备液压泵,该液压泵将与伺服电路连接的伺服马达的转速控制为可变来控制排出流量(例如参照专利文献1、2)。而且,在专利文献2的注射成形机的液压供给装置中,具备多个液压泵和旋转驱动液压泵的伺服马达,从而不需要大型的驱动马达,能够缩小驱动马达的动作能力不适合于各工序的区域,并实现控制的稳定性。
专利文献1:日本专利第3245707号公报
专利文献2:日本专利第4355309号公报
发明内容
但是,在专利文献1、2那样的通过伺服马达来旋转驱动液压泵的注射成形机中,存在以下的问题。
即:第一,存在压力控制时的能量损失大这一问题。在合模工序、保压工序等压力控制时,泵排出量变得极小,液压泵和伺服马达以低旋转运转。低旋转中的液压泵的运转是在液压泵的容积效率、伺服马达的马达效率均显著地为低效率的状况下的运转,所以能量损失增大。
另外,第二,存在压力控制时的液压泵损伤的风险高这一问题。如上所述,在压力控制时,泵排出量变得极小,所以无法期待工作油在液压泵内循环进行冷却的作用,液压泵内产生的发热蓄积于泵主体,液压泵与该液压泵内的工作油的温度变高。当液压泵和工作油的温度变高时,由于液压泵部件的热膨胀,滑动间隙变小,并且由于工作油的粘度降低,使得油膜容易切断,有可能产生因轴承部等部件彼此滑动的部分的润滑不良引起的部件的损伤、因热变形引起的部件的损伤。
另外,第三,存在与采用三相感应电动机等的情况相比在伺服马达的情况下需要容量大的马达这一问题。在压力控制、流量控制的任一控制中,在使液压泵运转期间,向所对应的所有伺服马达始终作用高负荷。另外,伺服马达被输入定位脉冲的脉冲数,基于编码器的旋转角度来进行反馈控制。因此,伺服马达在高负荷时的旋转阻力大的状态下容易引起位置偏差,由于对此进行反馈校正,因而将产生比三相感应电动机等大的转矩。特别是,在向模具内注射材料后一定时间内保持压力的注射保压工序等的高压低流量运转时,由于伺服马达处于高转矩低转速运转,所以伺服马达的平方平均转矩增大。因此,在作为液压泵的驱动源采用了伺服马达的情况下,需要容量大的马达,导致大幅度的成本增加。
本发明为了解决上述问题而作出,提供一种驱动液压泵的马达无需大型化就能够高效地通过液压来使各液压促动器工作而进行注射成形的注射成形机及注射成形机的控制方法。
为了解决上述问题,本发明提出以下的手段。
本发明提供一种注射成形机,具备多个液压促动器和向该液压促动器供给工作油而使其工作的液压供给装置,通过使所述液压促动器工作而进行注射成形,所述注射成型机的特征在于,所述液压供给装置具备:
第一主液压源,具有:第一定转速马达,以一定的转速旋转;第一主液压泵,由该第一定转速马达的旋转驱动来驱动而排出工作油,且容量可变;及第一主排出配管,供从该第一主液压泵排出的工作油流通;
至少一个副液压源,具有:伺服马达,由伺服控制电路进行转速控制;副液压泵,由该伺服马达的旋转驱动来驱动而排出工作油,并以预先设定的特定容量运转;副排出配管,供从该副液压泵排出的工作油流通;及逆流防止阀,设于该副排出配管而限制工作油向所述副液压泵流入;
液压控制部,控制所述第一主液压源和所述副液压源;合流配管,使所述第一主排出配管与所述副排出配管合流;及
切换部,连接该合流配管,并对有无向多个所述液压促动器的至少一部分供给工作油进行切换。
根据该结构,在第一主液压源中,通过以一定的转速旋转驱动第一定转速马达,从第一主液压泵排出工作油。而且,由于第一主液压泵为容量可变,所以能够通过使容量变化来调整工作油的排出量。另一方面,在副液压源中,通过旋转驱动伺服马达,能够从副液压泵排出工作油。而且,由于旋转驱动副液压泵的马达是伺服马达,所以能够通过基于伺服控制电路的控制使转速变化来调整工作油的排出量。并且,第一主液压源与副液压源通过合流配管合流,经由切换部而与各液压促动器连接,所以能够从第一主液压源和副液压源双方供给工作油,而设定为所希望的压力或流量。并且,由于副液压源通过伺服马达旋转驱动,所以能够以高响应性设定为所希望的压力或流量。而且,在副液压源中,在与合流配管连接的副排出配管设置有限制工作油向副液压泵流入的逆流防止阀,所以在副液压源的副液压泵和伺服马达停止的状态下,能够驱动第一主液压源的第一主液压泵和第一定转速马达。因此,即使压力控制时泵排出量变得极小,也能够通过限制副液压源的工作来确保每一台液压泵的泵排出量,而且,能够使马达以一定以上的转速旋转,能够抑制效率的降低。而且,由此能够可靠地防止因马达以低旋转进行旋转而使温度变高从而使液压泵损伤这一情况。而且,在需要输出高转矩的高压低流量运转时,仅使第一主液压源运转,而限制副液压源的运转,从而不需要应对副液压源成为高负荷的高压力低流量运转,能够实现副液压源的伺服马达的小型化。
在上述注射成形机中,当液压控制部接收到输入液压使得合流配管中成为规定的压力或流量的要求时,使所述第一主液压源运转,并且根据所要求的压力或流量使所述副液压源选择性地运转。
另外,本发明提供一种注射成形机的控制方法,该注射成形机具备多个液压促动器和向该液压促动器供给工作油而使其工作的液压供给装置,通过使所述液压促动器工作而进行注射成形,
所述液压供给装置具备:
第一主液压源,具有:第一定转速马达,以一定的转速旋转;第一主液压泵,由该第一定转速马达的旋转驱动来驱动而排出工作油,且容量可变;及第一主排出配管,供从该第一主液压泵排出的工作油流通;
至少一个副液压源,具有:伺服马达,由伺服控制电路进行转速控制;副液压泵,由该伺服马达的旋转驱动来驱动而排出工作油,并以预先设定的特定容量运转;副排出配管,供从该副液压泵排出的工作油流通;及逆流防止阀,设于该副排出配管而限制工作油向所述副液压泵流入;
液压控制部,控制所述第一主液压源和所述副液压源;
合流配管,使所述第一主排出配管与所述副排出配管合流;及
切换部,连接该合流配管,并对有无向多个所述液压促动器的至少一部分供给工作油进行切换,
该注射成形机的控制方法的特征在于,当接收到输入液压使得合流配管中成为规定的压力或流量的要求时,使所述第一主液压源运转,并且根据所要求的压力或流量使所述副液压源选择性地运转。
根据这些结构和方法,能够基于液压控制部的控制,通过第一主液压源及副液压江源,以所要求的压力或流量来供给工作油。这时,副液压源根据所要求的压力或流量来选择性地运转,从而确保每一台液压泵的泵排出量,而且,能够使马达以一定以上的转速旋转,能够抑制效率的降低。而且,能够限制高压力低流量状态下的副液压源的运转。
在上述注射成形机中,具备压力检测部,该压力检测部设于所述合流配管,并检测该合流配管内的工作油的压力,所述液压控制部具有:压力阈值设定部,基于所述液压促动器的压力控制值,与所述副液压源对应地设定比所述压力控制值低的压力阈值;压力指令生成部,生成与所述压力控制值对应的压力指令并向所述第一主液压源及所述副液压源输出;及压力判定部,判定由所述压力检测部检测出的工作油的压力是否为所述压力阈值设定部所设定的所述压力阈值以上,当所述压力判定部判定为工作油的压力大于所述压力阈值时,液压控制部输出用于使与该压力阈值对应的所述副液压源停止的停止指令。
另外,上述注射成形机的控制方法的特征在于,包括:压力阈值设定步骤,基于所述液压促动器的压力控制值,与所述副液压源对应地设定比所述压力控制值低的压力阈值;压力指令输出步骤,生成与所述压力控制值对应的压力指令并向所述第一主液压源及所述副液压源输出;及压力判定步骤,判定所述合流配管处的配管内的工作油的压力是否为所述压力阈值设定步骤中所设定的压力阈值以上,当所述压力判定步骤中判定为工作油的压力大于压力阈值时,输出用于使与该压力阈值对应的所述副液压源停止的停止指令。
根据这样的结构和方法,在排出工作油直至合流配管中的工作油的压力变为压力控制值时,在压力阈值以下的压力状态下,通过从第一主液压源和副液压源排出工作油,能够朝向压力控制值迅速地增大排出流量而使压力上升。特别是,副工作液压源由伺服马达驱动,所以能够以高响应性使排出流量和压力上升。另一方面,在比压力阈值高的压力状态下,与压力阈值对应的副液压源被输入停止指令而停止。因此,能够限制高压力低流量状态下的副液压源的运转。
上述注射成形机的特征在于,具备多个所述副液压源,所述压力阈值设定部对应各所述副液压源以不同的大小来设定所述压力阈值,并且所述压力判定部以各所述压力阈值来进行判定,所述液压控制部使所述副液压源阶段性地停止直至达到所述压力控制值。
根据该结构,通过具备多个副液压源,能够以更高的响应性使排出流量和压力上升至压力控制值,并且能够限制高压力低流量状态下的副液压源的工作。
上述注射成形机的特征在于,所述液压控制部具有流量指令生成部,该流量指令生成部基于作为目标的所述液压促动器的流量控制值来生成与所述第一主液压源及所述副液压源的各液压源对应的流量指令,并输出至所对应的所述第一主液压源及所述副液压源的各液压源,该流量指令生成部参照具有第一流量区段和第二流量区段的预先设定的表格,在所述流量控制值包含于所述第一流量区段的情况下,向所述第一主液压源输出与所述流量控制值对应的流量指令,在所述流量控制值包含于所述第二流量区段的情况下,根据所述流量控制值的大小,选择所驱动的所述副液压源,并向所选择的所述副液压源输出对各所述副液压源预先设定的流量指令,并且向所述第一主液压源输出与所选择的所述副液压源中产生的工作油的流量相对于所述流量控制值的不足的量对应的流量指令,其中,所述第一流量区段是仅使所述第一主液压源运转的流量区段,所述第二流量区段是流量设定为比该第一流量区段大并使所述第一主液压源及所述副液压源运转的流量区段。
另外,上述注射成形机的控制方法的特征在于,具有流量指令输出步骤,基于作为目标的所述液压促动器的流量控制值来生成与所述第一主液压源及所述副液压源的各液压源对应的流量指令,并输出至所对应的所述第一主液压源及所述副液压源的各液压源,该流量指令步骤中,参照具有第一流量区段和第二流量区段的预先设定的表格,在所述流量控制值包含于所述第一流量区段的情况下,向所述第一主液压源输出与所述流量控制值对应的流量指令,在所述流量控制值包含于所述第二流量区段的情况下,根据所述流量控制值的大小,选择所驱动的所述副液压源,并向所选择的所述副液压源输出与所述副液压源对应地预先设定的流量指令,并且向所述第一主液压源输出与所选择的所述副液压源中产生的工作油的流量相对于所述流量控制值的不足的量对应的流量指令,其中,所述第一流量区段是仅使所述第一主液压源运转的流量区段,所述第二流量区段是流量设定为比该第一流量区段大并使所述第一主液压源及所述副液压源运转的流量区段。
根据这样的结构和方法,在排出工作油使得合流配管中的流量为流量控制值时,在该流量控制值包含在预先设定的表格中流量比第二流量区段小的区段即第一流量区段中的情况下,能够通过仅使第一主液压源工作而确保每一台液压泵的排出量。而且,能够限制第一流量区段这样的低流量状态下的副液压源的运转。另一方面,在该流量控制值包含于流量比第一流量区段大的区段即第二流量区段的情况下,根据流量控制值的大小来选择所驱动的副液压源并输出流量指令,能够通过第一主液压源和所选择的副液压源来确保规定的液压促动器的动作速度。
上述的注射成形机的特征在于,具备多个所述副液压源,所述表格的所述第二流量区段被分割为数量等于或大于所述副液压源个数的多个段,所述液压控制部的流量指令生成部根据所述第二流量区段的所述段来增大运转的所述副液压源的个数。
根据该结构,通过具备多个副液压源,能够在第二流量区段内使副液压源根据流量以最佳的运转数频率运转。
上述的注射成形机的特征在于,所述流量指令生成部基于确定注射成形中的多个工序的种类的工序信息,对应每个工序使所述第二流量区段的各段中所选择的所述副液压源不同,并向所述副液压源输出流量指令。
根据该结构,通过对应每个工序使各段所选择的副液压源不同,能够消除多个副液压源的运转机会的不平衡。
上述注射成形机的特征在于,所述第二流量区段中的对所述副液压源的流量指令对应每个所述副液压源来设定以成为规定效率以上。
根据该结构,在第二流量区段中使副液压源运转时,能够以规定效率以上进行运转,能够提高整体的效率。
上述注射成形机的特征在于,作为所述液压促动器,具备:模开闭缸,对模具产生进行模开闭的驱动力;合模缸,对所述模具进行合模;注射缸,对注射装置产生用于向所述模具内注射材料的驱动力;计量马达,熔融计量所述材料;注射装置移动缸,产生使所述注射装置移动的驱动力;及顶出缸,产生用于进行所述模具内的成形品的顶出的驱动力,所述液压供给装置具备第二主液压源,该第二主液压源具有:第二定转速马达,以一定的转速旋转;第二主液压泵,由该第二定转速马达的旋转驱动来驱动而排出工作油;及第二主排出配管,供从该第二主液压泵排出的工作油流通,该第二主液压源与所述第一主液压源及所述副液压源独立,所述模开闭缸、所述合模缸、所述注射缸及所述计量马达经由所述切换部及所述合流配管而与所述第一主液压源及所述副液压源连接,并且所述注射装置移动缸及所述顶出缸与所述第二主液压源连接。
根据该结构,对不需要高压力大流量的注射移动缸和顶出缸,从与第一主液压源和副液压源独立的第二主液压源供给工作油,并且限制从第一主液压源及副液压源供给工作油的液压促动器。因此,能够与例如从第一主液压源和副液压源供给工作油的液压促动器即模开闭缸对模具的模开闭的动作、由计量马达计量加热筒内的熔融树脂的动作等并行地移动注射装置或者顶出模具的成形品,所以能够缩短成形周期,能够提高生产性。而且,这时,由于第一主液压源及副液压源和第二主液压源彼此独立而不受影响,所以即使在进行了上述的并行动作的情况下,也能够防止基于各液压源的动作控制的精度降低。
根据本发明,驱动液压泵的马达无需大型化而能够高效地通过液压来使各液压促动器工作并进行注射成形。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的注射成形机中注射装置的概要的剖视图。
图2是本发明的第一实施方式的注射成形机中液压供给装置的框图。
图3是本发明的第一实施方式的注射成形机中成形机控制部的框图。
图4是本发明的第一实施方式的注射成形机中成形机控制部的压力控制部的框图。
图5是表示本发明的第一实施方式的注射成形机中的压力控制的详细情况的流程图。
图6是表示说明本发明的第一实施方式的注射成形机中的压力控制的时间和压力的关系的坐标图。
图7是本发明的第一实施方式的注射成形机中成形机控制部的流量控制部的框图。
图8是说明本发明的第一实施方式的注射成形机的流量控制中参照的表格的说明图。
图9是表示本发明的第一实施方式的注射成形机中的流量控制的详细情况的流程图。
图10是说明本发明的第一实施方式的第一变形例的注射成形机的流量控制中参照的表格的说明图。
图11是说明本发明的第一实施方式的第二变形例的注射成形机的流量控制中参照的表格的说明图。
图12是说明本发明的第一实施方式的变形例的注射成形机中的流量控制中表示压力、液压泵的转速和泵的总效率的关系的表格的说明图。
图13是说明本发明的第一实施方式的第三变形例的注射成形机的流量控制中参照的表格的说明图。
图14是本发明的第二实施方式的注射成形机中成形机控制部的压力控制部的框图。
图15是表示本发明的第二实施方式的注射成形机中的压力控制的详细情况的流程图。
具体实施方式
(第一实施方式)
以下,参照附图说明本发明的第一实施方式。
如图1和图2所示,本实施方式的注射成形机1具备:用于获得所期望形状的成形品的可动模具2及固定模具3;注射装置5,向形成于可动模具2与固定模具3之间的腔室4注射作为注射材料的熔融树脂;液压促动器10,产生用于进行各种动作的驱动力;液压供给装置20,向液压促动器10供给工作油;及成形机控制部50,控制各种结构。本实施方式中,如图2所示,作为液压促动器10,具备模开闭缸11、合模缸12、注射缸13、计量马达14、注射装置移动缸15及顶出缸16。
在图1中,固定模具3固定于合模装置的固定盘(未图示)。而且,可动模具2在合模装置中固定于可动盘(未图示),该可动盘能够相对于将固定模具3固定的固定盘(未图示)进行接近动作或离开动作。并且,可动模具2能够通过模开闭缸11的进退而在与固定模具3接近并形成腔室4的封闭状态和相对于固定模具3离开的打开状态之间进行切换。而且,可动模具2和固定模具3在封闭状态下由合模缸2合模。
如图1所示,注射缸13具备:注射螺杆13a;加热筒13b,收容注射螺杆13a并能够与固定模具3的浇口G连接;连接轴13c,与注射螺杆13a的基端连接;活塞13d,设于连接轴13c;及壳体13e,与加热筒13b的基端连接并收容活塞13d。并且,通过使活塞13d前进,能够使加热筒13b内的熔融树脂经由浇口G向腔室4内注射。
而且,计量马达14与连接轴13c连接。因此,通过驱动计量马达14,能够使注射螺杆13a与连接轴13c一起绕轴旋转而计量加热筒13b内的熔融树脂。而且,计量马达14能够通过由注射装置移动缸15产生的驱动力朝向固定模具3而与注射装置5一起接近离开。这时,计量马达14可以是液压驱动马达,也可以是电动驱动马达。而且,可以在计量马达14与连接轴13之间设置未图示的减速器。另外,减速器不限于齿轮式、滑轮式、行星式等的形式。而且,注射成形机1具有将注射固化后固定于固定模具3的成形品顶出而拆除的顶出机构(未图示),该顶出机构通过顶出缸16的驱动力进行上述顶出动作。
如图2所示,液压供给装置20具备:作为工作油的液压源的一个第一主液压源21、三个副液压源22及一个第二主液压源23;合流配管25,使第一主液压源21与副液压源22合流;压力检测器26,设于合流配管25;第一切换部27,连接合流配管25,并对一部分的液压促动器10有无供给工作油进行切换;及第二切换部28,与第二主液压源23连接并对剩余的液压促动器10有无供给工作油进行切换。在此,成形机控制部50兼作对液压供给装置20中的第一主液压源21、副液压源22及第二主液压源23确定运转/停止及运转时的流量、压力的液压控制部。
第一主液压源21具有:第一定转速马达210,以一定的转速旋转;第一主液压泵211,由该第一定转速马达210的旋转驱动来驱动而排出工作油;第一主排出配管212,供从第一主液压泵211排出的工作油流通;及第一主控制部213,控制第一主液压泵211。另外,在本实施方式中,为了降低排出油流的流动阻力、使排出油流控制稳定,不在第一主排出配管212设置逆流防止阀,但是在与降低排出油流的流动阻力和使排出油流控制稳定相比泵保护优先的情况下,也可以在第一主排出配管212设置逆流防止阀。第一主排出配管212与合流配管25连接。第一定转速马达210在本实施方式中为三相感应电动机,以与所输入的三相交流的频率对应的一定的转速旋转。
而且,第一主液压泵211为可变容量型的泵,并具有:斜板214,能够通过第一定转速马达210而绕中心轴以一定的转速旋转并且能够变更相对于中心轴的倾斜角度;未图示的活塞,根据斜板214的旋转进行冲程运动而排出工作油;角度调整部215,调整斜板214的角度;及角度检测器216,检测斜板214的角度。角度调整部215具有:弹簧215a,对斜板214进行施力;液压式的角度调整用促动器215b,抵抗弹簧215a的施力而变更斜板214的倾斜角度;及电磁方向切换阀215c,进行油向液压促动器215b的供给控制。并且,第一主控制部213基于从成形机控制部50输入的压力指令或流量指令,控制角度调整部215的电磁方向切换阀215c而供给油,使角度调整用促动器215b工作,调整斜板214的角度以到达规定压力或流量,而且,基于角度检测器216的检测结果来反馈控制斜板214的倾斜角度。这时,为了提高斜板214的倾斜角度的控制精度,优选进行反馈控制,但是在排出泵额定的50%以上等的大流量而不需要微小的流量控制(高精度的斜板精度控制)的情况下,也可以进行开环控制。通过进行开环控制,能够降低液压控制部的负担,所以能够抑制因控制部发热引起的误动作、故障的风险,并且不需要检测斜板214的角度的角度检测器216,能够降低成本。
而且,本实施方式中,液压供给装置20如上所述,作为副液压源22而具备第一副液压源22-1、第二副液压源22-2、第三副液压源22-3这三个液压源。各副液压源22具有:伺服马达220;伺服控制电路221,进行伺服马达220的转速控制;副液压泵222,由伺服马达220的旋转驱动来驱动而排出工作油;副排出配管223,供从该副液压泵222排出的工作油流通;逆流防止阀224,设于副排出配管223而限制工作油向副液压泵222流入;及副控制部225,控制副液压泵222。副排出配管223与合流配管25连接。副液压泵222在本实施方式中为固定容量泵,例如齿轮泵、活塞泵、叶轮泵、涡旋泵等。
而且,在副液压源22中,伺服马达220具有检测旋转角度的编码器,将所检测出的旋转角度输出至伺服控制电路221。副控制部225基于从成形机控制部50输入的压力指令或流量指令,将达到规定压力或流量的转速作为转速指令而输出至伺服控制电路221。伺服控制电路221生成与所输入的转速指令对应的脉冲信号,并输出至伺服马达220,以与转速指令对应的转速旋转来驱动伺服马达220。在伺服控制电路221中输入由伺服马达220的编码器检测出的旋转角度,伺服控制电路221基于该旋转角度进行反馈校正,并控制伺服马达220以达到所对应的转速。
各副液压源22分别具备上述各结构,在进行彼此区别时,在附图标记上标以1~3的尾号进行区别。即,第一副液压源22-1具有第一伺服马达220-1、第一伺服控制电路221-1、第一副液压泵222-1、第一副排出配管223-1、第一逆流防止阀224-1和第一副控制部225-1。第二副液压源22-2具有第二伺服马达220-2、第二伺服控制电路221-2、第二副液压泵222-2、第二副排出配管223-2、第二逆流防止阀224-2和第二副控制部225-2。第三副液压源22-3具有第三伺服马达220-3、第三伺服控制电路221-3、第三副液压泵222-3、第三副排出配管223-3、第三逆流防止阀224-3和第三副控制部225-3。另外,三个副液压源22的各结构的规格不必相同,例如,副液压泵222的容量可以彼此不同,另外伺服马达220的额定输出也可以彼此不同。本实施方式中为了容易理解,将三个副液压源22的各结构的规格设为相同进行说明。
第二主液压源23具有:第二定转速马达230,以一定的转速旋转;第二主液压泵231,由该第二定转速马达230的旋转驱动来驱动而排出工作油;第二主排出配管232,供从第二主液压泵231排出的工作油流通;及第二主控制部233,控制第二主液压泵231。第二主排出配管232与第二切换部28连接。第二定转速马达230在本实施方式中是三相感应电动机,以与所输入的三相交流的频率对应的一定的转速旋转。
而且,第二主液压泵231是可变容量式的泵,具有:斜板234,能够通过第二定转速马达230而绕中心轴以一定的转速旋转,并且能够变更相对于中心轴的倾斜角度;未图示的活塞,根据斜板234的旋转而进行冲程运动;角度调整部235,调整斜板234的角度;及角度检测器236,检测斜板234的角度。角度调整部235具有:弹簧235a,对斜板234进行施力;液压式的角度调整用促动器235b,抵抗弹簧235a的施力而变更斜板234的倾斜角度;及电磁方向切换阀235c,进行油向液压促动器235b供给控制。并且,第二主控制部233基于从成形机控制部50输入的压力指令或流量指令,控制角度调整部235的电磁方向切换阀235c而供给油,使角度调整用促动器235b工作,调整斜板234的角度以到达规定压力或流量。
在此,作为第一主液压源21的第一定转速马达210、第二主液压源23的第二定转速马达230,从耐热性高、结构简单、维护性也良好、寿命长等方面来看,在实用方面三相感应电动机最为优选,但只要是不基于功率元件的电流开关对电流进行频率控制的电动机如单相感应电动机、直流电动机、同步电动机、交流换向器电动机、高效率电动机等,都可以。而且,在使用三相感应电动机的情况下的速度(转速)控制方法只要是基于外部电阻值的控制、基于极数的控制、基于电压的控制等以一定转速进行控制的方法,都可以。
而且,副液压源22的伺服马达220由于价格便宜、大型化、大输出化容易,所以AC伺服马达最为优选,但无论是DC伺服马达还是步进马达,只要是伺服机构中能够用于控制位置、速度等的用途的马达,则任何种类的马达都可以。另外,关于结构,例如,定子结构无论是分布卷绕型还是集中卷绕型都可以,转子结构无论是表面磁铁粘附型(SPM)马达还是内部磁铁埋入型(IPM)马达都可以。但是,转子结构中,为了以小型的液压泵获得大排出油量而优选IPM马达,该IPM马达进行等效磁场削弱控制,抑制电压并在电磁转矩分量的基础上还能够将电阻转矩分量活用为有效转矩,不会招致高速区域的转矩降低(可产生液压的降低),能够在额定速度值以上的高旋转区域中进行运转。
而且,作为副液压源22的副液压泵222,不限于固定容量型的液压泵,也可以是可变容量泵,只要是能够以预先设定的一个或多个特定的容量运转的液压泵,并能够以该特定的容量的设定通过转速控制来控制工作油的排出量即可。
在第一切换部27,作为液压促动器10而连接有模开闭缸11、合模缸12、注射缸13及计量马达14。因此,经由合流配管25而与第一切换部27连接的第一主液压源21及副液压源22能够根据第一切换部27的切换而向模开闭缸11、合模缸12、注射缸13或计量马达14供给工作油。
而且,在第二切换部28,作为液压促动器10而连接有注射装置移动缸15及顶出缸16。因此,与第二切换部28连接的第二主液压源23能够根据第二切换部28的切换而向注射装置移动缸15或顶出缸16供给工作油。而且,在本实施方式中,例示了将从一个可变容量泵231排出的工作油由第二切换部28进行工作油的切换而供给至注射装置移动缸15和顶出缸16的例子,但也可以不是对从一个可变容量泵排出的工作油进行切换而供给至注射装置移动缸15和顶出缸16,而是由分别不同的液压回路向注射装置移动缸15和顶出缸16供给工作油。具体而言,在设于第二定转速马达230的旋转轴的一端的可变容量泵231的基础上,还可以在第二定转速马达230的旋转轴的另一端设置未图示的可变容量液压泵,并且在一端的可变容量泵231连接注射装置移动缸15,在另一端的可变容量泵连接顶出缸16,并由不同的液压回路来构成注射装置移动缸15和顶出缸16。在这种情况下,能够由一个第二定转速马达230来驱动两个可变容量泵,并分别独立地向注射装置移动缸15和顶出缸16供给工作油,能够进行注射装置移动缸15和顶出缸16的并行动作。另外,通过独立地控制各个可变容量泵的斜板角度,可以分别调整压力或流量。在这种情况下,为了在顶出动作时不会顶破成形品,与顶出缸16连接的可变容量泵优选进行压力控制和流量控制,但是与不需要积极地进行速度控制的执行注射装置的移动动作的注射装置移动缸15连接的可变容量泵也可以仅进行压力控制。
另外,在本实施方式中,例示了注射装置移动缸15及顶出缸16与第二主液压源23连接的例子,但是在不需要使模开闭缸11对模具的模开闭的动作、由计量马达14计量加热筒13b内的熔融树脂的动作等与使注射装置5移动的动作或者使模具的成形品顶出的动作并行进行的情况下等,也可以将注射装置移动缸15及顶出缸16经由第一切换部27和合流配管24而与第一主液压源21和副液压源22连接。在这种情况下,除了模开闭缸11、合模缸12、注射缸13、计量马达14外,第一主液压源21和副液压源22还能够根据第一切换部27的切换而向注射装置移动缸15及顶出缸16供给工作油。
如图3所示,兼作液压控制装置20的液压控制部的成形机控制部50具备:控制值获取部51,获取所对应的液压促动器10的压力控制值或所对应的液压促动器的流量控制值;压力控制部52,当从控制值获取部51输入压力控制值时,生成对第一主液压源21、副液压源22及第二主液压源23的压力指令;流量控制部53,当从控制值获取部51输入流量控制值时,生成对第一主液压源21、副液压源22及第二主液压源23的流量指令;指令输出部54,输出由压力控制部52生成的压力指令或由流量控制部53生成的流量指令;切换控制部55,控制第一切换部27和第二切换部28;及存储部56,存储有各种数据。
切换控制部55基于从外部输入的作业指令,控制第一切换部27和第二切换部28,在规定的时刻对所对应的液压促动器10与液压源的连接进行切换。例如,在执行封闭模具的闭模工序、对模具进行合模的合模工序、计量向腔室4内注射的熔融树脂的计量工序、向腔室4内注射熔融树脂的注射工序及注射后在一定时间内保持为规定压力的注射保压工序、打开模具的开模工序中的任一工序的时刻,使第一切换部27连接于与工序对应的液压促动器10即模开闭缸11、合模缸12、计量马达14或注射缸13中的任一个或所选择的多个液压促动器10,形成能够通过第一主液压源21和副液压源22输入液压的状态。
而且,在执行使注射装置5向固定模具3前进的注射装置前进工序、从固定模具3顶出成形品的顶出工序、使注射装置5从固定模具3后退的注射装置后退工序中的任一工序的时刻,使第二切换部28连接于与工序对应的液压促动器10即注射装置移动缸15或顶出缸16中的任一个,形成能够通过第二主液压源23输入液压的状态。
另外,关于上述工序中能够同时实施的工序,也可以使与其分别对应的液压促动器10同时工作。例如,合模工序和注射装置5的前进工序能够同时实施,成形机控制部50可以为了实施合模工序而使第一主液压源21和所选择的副液压源22运转来使合模缸12工作,并且为了实施注射装置5的前进工序而使第二主液压源23运转来使注射装置移动缸15工作。
控制值获取部51获取向切换控制部55输入的作业指令作为工序信息,从存储部56获取与该工序信息对应的压力控制值或流量控制值。在存储部56中,与各工序对应地存储有用于通过液压促动器10获得所需驱动力的压力控制值或流量控制值。另外,控制值获取部51也可以通过用户向操作盘等输入部输入压力控制值或流量控制值(所对应的液压促动器10的动作速度)而从输入部获取。在获取了压力控制值的情况下,控制值获取部51向压力控制部52输出所获取的压力控制值和工序信息。另一方面,在获取了流量控制值的情况下,控制值获取部51向流量控制部53输出所获取的流量控制值和工序信息。
接着,对压力控制部52和流量控制部53的详细情况和基于各自的压力控制和流量控制的详细情况进行说明。首先,对压力控制部52和基于该压力控制部52的压力控制的详细情况进行说明。
如图4所示,压力控制部52具有:压力阈值设定部521,基于压力控制值,与各副液压源22对应地设定比压力控制值低的压力阈值;压力指令生成部522,生成并输出与压力控制值对应的压力指令;及压力判定部523,判定由压力检测器26检测出的工作油的压力是否为压力阈值设定部521所设定的压力阈值以上。向压力判定部523输入由压力检测器26检测出的压力。
接着,说明基于压力控制部52的压力控制的控制流程。
如图5所示,作为压力控制值接收步骤S11,当压力控制值和工序信息从控制值获取部51输入并由压力指令生成部522接收时,开始压力控制。而且,作为动作对象判定步骤S12,压力指令生成部522参照所接收的工序信息,判定是否为由第一主液压源21和副液压源22供给工作油的液压促动器10。而且,在判定为是由第一主液压源21和副液压源22供给工作油的液压促动器10的情况下(是),压力指令生成部522向压力阈值设定部521输出压力控制值,并转移至压力阈值设定步骤S13。
另一方面,在判定为不是由第一主液压源21和副液压源22供给工作油的液压促动器10、即是由第二主液压源23供给工作油的液压促动器10的情况下(否),作为压力指令生成步骤S15,生成与压力控制值对应的压力指令,与工序信息一起输出至指令输出部54。而且,指令输出部54基于工序信息而对第二主液压源23的第二主控制部233输出压力指令。因此,在第二主液压源23中,第二主控制部233以与所输入的压力指令对应的压力来执行压力控制。
而且,如上所述,在动作对象判定步骤S12中,在判定为是由第一主液压源21和副液压源22供给工作油的液压促动器10的情况下(是),执行压力阈值设定步骤S13。在压力阈值设定步骤S13中,压力阈值设定部521基于所接收的压力控制值来设定与各副液压源22对应的压力阈值。具体而言,在压力阈值设定部521中预先设定有压力差值。压力差值可以是液压绝对值,也可以是压力值比率(%)。在压力值比率的情况下,可以是相对于泵额定压力的比率,也可以是相对于该压力阈值的比率,只要是相对于规定的压力值的比率即可。而且,压力阈值设定部521将从压力控制值中扣除压力差值所得的压力作为压力阈值,并设定为与第一副液压源22-1对应的第一压力阈值。另外,压力阈值设定部521将从第一压力阈值中扣除压力差值所得的压力作为压力阈值,并设定为与第二副液压源22-2对应的第二压力阈值。同样地,作为压力阈值,对应于第三副液压源22-3,压力阈值设定部521设定比第二压力阈值减小压力差值所得的第三压力阈值。而且,压力阈值设定部521将所设定的各压力阈值输出至压力判定部523,并转移至压力判定步骤S14。另外,上述中,根据从作为基准的值减小预先设定的压力差值所得的值来设定压力阈值,但是不限于此,也可以根据对作为基准的压力控制值、预先确定的压力阈值乘以小于1的规定值所得的值来设定压力阈值。只要设定为至少比压力控制值小的值即可。而且,压力控制值与第一压力阈值的压力差值、第一压力阈值与第二压力阈值的压力差值、第二压力阈值与第三压力阈值的压力差值可以是全部相同的值,也可以是各自不同的值,或者任意两个压力差值相同而剩余一个压力差值不同等,各压力差值可以是任意的相互关系。
在压力判定步骤S14中,压力判定部523进行由压力检测器26所检测出的压力与各压力阈值的大小比较。首先,与最大的第一压力阈值进行比较(步骤S14a)。而且,在压力高于第一压力阈值的情况下,将高于第一压力阈值这一判定结果输出至压力指令生成部522,并转移至压力指令生成步骤S15。
另外,在压力为第一压力阈值以下的情况下,与第二大的第二压力阈值进行比较(步骤S14b)。而且,在压力高于第二压力阈值的情况下,将高于第二压力阈值这一判定结果输出至压力指令生成部522,并转移至压力指令生成步骤S15。同样地,关于第三压力阈值也进行比较(步骤S14c),向压力指令生成部522输出高于第一压力阈值、第二压力阈值或第三压力阈值这一判定结果、或者在与第三压力阈值的大小比较中压力为第三压力阈值以下的情况下输出为第三压力阈值以下这一判定结果。另外,本实施方式中,例示了压力判定步骤S14按照步骤S14a、步骤S14b、步骤S14c的顺序进行这一情况,但是压力的大小比较也可以按照步骤S14c、步骤S14b、步骤S14a的顺序进行,对步骤的顺序不作限定。
接着,作为压力指令生成步骤S15,压力指令生成部522生成对第一主液压源21、第一副液压源22-1、第二副液压源22-2和第三副液压源22-3的各液压源的压力指令。在此,压力指令生成部522基于从压力判定部523输入的判定结果,在判定为第三压力阈值以下的情况下,对所有第一主液压源21的第一主控制部213、第一副液压源22-1的第一副控制部225-1、第二副液压源22-2的第二副控制部225-2及第三副液压源22-3的第三副控制部225-3生成与压力控制值对应的压力指令,并与工序信息一起输出至指令输出部54。而且,指令输出部54基于工序信息输出第一主液压源21和副液压源22的压力指令,第一主液压源21、第一副液压源22-1、第二副液压源22-2及第三副液压源22-3都排出工作油以达到压力控制值。
而且,压力指令生成部522基于从压力判定部523输入的判定结果,在判定为大于第三压力阈值的情况下,对第一主液压源21的第一主控制部213、第一副液压源22-1的第一副控制部225-1及第二副液压源22-2的第二副控制部225-2生成与压力控制值对应的压力指令,对第三副液压源22-3的第三副控制部225-3生成停止指令以代替压力指令,并将它们与工序信息一起输出至指令输出部54。而且,指令输出部54基于工序信息对第一主液压源21和副液压源22输出压力指令或停止指令,使第一主液压源21、第一副液压源22-1及第二副液压源22-2都排出工作油以达到压力控制值,另一方面,使第三副液压源22-3停止而不排出工作油。
而且,压力指令生成部522基于从压力判定部523输入的判定结果,在判定为大于第二压力阈值的情况下,对第一主液压源21的第一主控制部213及第一副液压源22-1的第一副控制部225-1生成与压力控制值对应的压力指令,对第二副液压源22-2的第二副控制部225-2及第三副液压源22-3的第三副控制部225-3生成停止指令以代替压力指令,将它们与工序信息一起输出至指令输出部54。而且,指令输出部54基于工序信息对第一主液压源21和副液压源22输出压力指令或停止指令,使第一主液压源21、第一副液压源22-1都排出工作油以达到压力控制值,另一方面,使第二副液压源22-2和第三副液压源22-3停止而不排出工作油。
另外,压力指令生成部522基于从压力判定部523输入的判定结果,在判定为大于第一压力阈值的情况下,对第一主液压源21的第一主控制部213生成与压力控制值对应的压力指令,对各副液压源22的副控制部225生成停止指令以代替压力指令,将它们与工序信息一起输出至指令输出部54。而且,指令输出部54基于工序信息对第一主液压源21和副液压源22输出压力指令或停止指令,仅使第一主液压源21排出工作油以达到压力控制值,使副液压源22停止而都不排出工作油。
而且,压力控制部52每隔一定时间就基于从压力检测器26输入的压力反复进行压力判定步骤S14和压力指令生成步骤S15,更新用于向第一主液压源21和副液压源22输出的压力指令或停止指令。另外,在输入了新的压力控制值的情况下,从压力控制值接收步骤S1重新开始。
图6表示基于上述压力控制流程的压力控制的模式。如图6所示,输入压力控制值和流量控制值,在为了达到流量控制值而刚开始排出工作油之后,压力检测器26检测出的压力低,从所有第一主液压源21、第一副液压源22-1、第二副液压源22-2及第三副液压源22-3排出工作油。因此,能够朝向流量控制值以高的响应速度迅速地使工作油的流量上升。另一方面,伴随工作油的流量上升,工作油的压力变高,若由压力检测器26检测出的压力达到第三压力阈值,则第三副液压源22-3停止,若达到第二压力阈值则进一步使第二副液压源22-2停止,因而运转的副液压源22将依次减少。在此,各副液压源22在与合流配管25连接的副排出配管223设置有逆流防止阀224,从而即使停止,从其他运转的液压源排出的工作油也不会逆流。
并且,最后,仅由第一主液压源21以压力控制值供给工作油。第一主液压源21的第一主控制部213向液压促动器215b供给油而对斜板角度进行反馈控制,使斜板角度维持为规定的角度直至达到压力控制值。当由压力检测器26检测出的压力达到压力控制值时,第一主控制部213控制电磁方向切换阀215c,停止向液压促动器215b供给油。由此,从第一主液压泵211排出的油被切断,第一主液压泵211以该压力恒定的方式运转。而且,在输入了压力控制值的情况下,反复执行上述控制流程。而且,在假设由于某个原因而导致工作油的压力急剧降低、所需工作油量急剧增大的情况下,通过上述控制流程,基于所检测出的压力与各压力阈值的关系,副液压源22的一部分或全部再次运转,使流量恢复。这时,副液压源22的驱动源为伺服马达220,从而能够以高响应速度迅速地使泵以规定的转速旋转,使工作油的流量恢复到流量控制值。因此,能够不损害液压促动器10的连续性而进行动作控制。
而且,一般地在压力控制时抑制副液压源的排出油量的情况下,副液压源连续运转,所以在液压促动器的工作液压刚达到压力控制中的压力控制值之前等的液压促动器的负荷阻力容易变动的状态等情况下,有可能发生主液压源侧的液压变动而副液压源的液压间歇性地下降的现象,但是在这种情况下,逆流防止阀打开,副液压源与液压促动器连通,在向液压促动器供给的油仅由主液压源供给的情况下和由主液压源与副液压源供给的情况下,会发生变动、振动而无法进行稳定的控制。相对于此,本发明中,由于副液压源22停止,所以即使在第一主液压源21的压力降低的情况下,也不会出现逆流防止阀22打开而使副液压源22与液压促动器10连通的情况,能够进行稳定的控制。另外,由于在压力控制时液压达到压力控制值之前油量依次降低,所以能够抑制液压达到压力控制值的时刻的冲击压力(压力的过冲)的发生。
接着,对流量控制部53和基于该流量控制部53的流量控制的详细情况进行说明。
如图7所示,流量控制部53具有流量指令生成部531,该流量指令生成部531参照存储于存储部56中的表格,基于流量控制值,生成与第一主液压源21和副液压源22的各液压源对应的流量指令。图8表示存储于存储部56中的表格T1。表格T1表示流量控制值与由各液压源所控制的流量即控制流量的关系。表格T1大致划分而具有仅使第一主液压源21运转的流量区段即第一流量区段M1和设定为流量比该第一流量区段M1大并使第一主液压源21和副液压源22运转的流量区段即第二流量区段P2。
在第一流量区段M1中,作为流量控制值的流量被分配为第一主液压源21的流量Q1。另外,第二流量区段M2被分为第一段N1、第二段N2及第三段N3这样与副液压源22的台数相当的段。并且,在流量最小的第一段N1中,第一副液压源22-1也与第一主液压源21一起运转。向第一副液压源22-1分配表格T1中所示的预先设定的一定的流量Q2。而且,向第一主液压源21分配与分配到所选择的第一副液压源22-1的工作油的流量相对于流量控制值的不足的量对应的流量Q1。因此,分配到第一主液压源21的流量Q1根据流量控制值而变化。
在流量稍大的第二段N2中,第二副液压源22-2也与第一主液压源21和第一副液压源22-1一起运转。向第一副液压源22-1和第二副液压源22-2分别分配分别在表格T1中所示的预先设定的一定的流量Q2、Q3。而且,向第一主液压源21分配与分配到所选择的第一副液压源22-1和第二副液压源22-2的工作油的流量相对于流量控制值的不足的量对应的流量Q1。因此,分配到第一主液压源21的流量Q1根据流量控制值而变化。
在流量更大的第三段N3中,第三主液压源22-3也与第一主液压源21、第一副液压源22-1及第二副液压源22-2一起运转。向第一副液压源22-1、第二副液压源22-2及第三副液压源22-3分别分配分别在表格T1中所示的预先设定的一定的流量Q1、Q2、Q3。而且,向第一主液压源21分配与分配到所选择的第一副液压源22-1、第二副液压源22-2及第三副液压源22-3的工作油的流量相对于流量控制值的不足的量对应的流量Q1。因此,分配到第一主液压源21的流量Q1根据流量控制值而变化。
接着,表示流量控制中的流量控制的控制流程。
如图9所示,作为流量控制值接收步骤S21,当流量控制值和工序信息从控制值获取部51输入并由流量指令生成部531接收时,开始流量控制。而且,作为动作对象判定步骤S22,流量指令生成部531参照所接收的工序信息,判定是否为由第一主液压源21和副液压源22供给工作油的液压促动器10。而且,在判定为是由第一主液压源21和副液压源22供给工作油的液压促动器10的情况下(是),转移至第一流量指令生成步骤S23,另外,在判定为不是由第一主液压源21和副液压源22供给工作油的液压促动器10的情况下(否),转移至第二流量指令生成步骤S24。
在第二流量指令生成步骤S24中,流量指令生成部531生成与流量控制值对应的流量的流量指令,并与工序信息一起输出至指令输出部54。而且,指令输出部54基于工序信息,向第二主液压源23的第二主控制部233输出流量指令。因此,在第二主液压源23中,为了成为与所输入的流量指令对应的流量,第二主控制部233控制角度调整部215,将斜板214的角度调整为与该流量对应的角度,并执行成为流量控制值这样的流量控制。
而且,在第一流量指令生成步骤S23中,流量指令生成部531,流量控制部53参照图8所示的表格T1(步骤S23a),基于流量控制值,确定运转的副液压源22,确定分配到运转的副液压源22与第一主液压源21的流量,生成与该流量对应的流量指令,并输出至指令输出部54(步骤S23b)。而且,指令输出部54基于工序信息,向第一主液压源21的第一主控制部213和所选择的副液压源22的副控制部225输出所对应的流量指令。因此,在第一主液压源21中,为了成为与所输入的流量指令对应的流量,第一主控制部213对角度调整部215进行控制,将斜板214的角度调整到与该流量对应的角度,并执行成为与流量指令对应的流量这样的流量控制。而且,在副液压源22中,副控制部225向伺服控制电路221输出成为与所输入的流量指令对应的流量的转速指令,伺服控制电路221向伺服马达220输出成为与转速指令对应的转速这样的脉冲信号,由此执行成为与流量指令对应的流量这样的流量控制。即,通过第一主液压源21和所选择的副液压源22来执行在合流配管25中成为流量控制值这样的流量控制。如此,在流量控制值为低流量值的情况下,能够限制副液压源22的运转,特别是在第一流量区段M1中仅使第一主液压源21运转而不使副液压源22运转。
以上的本实施方式的注射成形机1中,起到以下的效果。即,在执行压力控制时,随着压力变高而减少运转的液压源,从而能够确保每一台液压泵的泵排出量,而且能够以一定以上的转速使马达旋转,能够抑制效率的降低。如此,随着压力变高而减少工作的液压源,从而能够确保每一台液压泵的泵排出量,而且能够以一定以上的转速使马达旋转,能够抑制效率的降低。而且,由此能够可靠地防止因以低转速使马达旋转而使液压泵的温度变高而受损。而且,当接近压力控制值时,变为高压低流量运转条件而需要高转矩,但是通过使第一主液压源21运转并同时限制副液压源22的运转,副液压源22不需要进行高压低流量运转,所以能够实现副液压源22的伺服马达220的小型化。特别是在压力上升至压力控制值附近后,工作油的排出量变为极低的流量,但是仅使第一主液压源21运转。即,在压力控制值附近,不以副液压源22的伺服马达220的转速控制来执行压力控制,而是以可变容量式的第一主液压泵211对斜板214角度进行的切断控制来执行压力控制,所以不会对副液压源22的伺服马达220施加负荷。
压力控制时的副液压源22的运转限制随着压力上升而依次进行,所以在刚达到压力控制值之前等液压促动器10的负荷阻力容易变动的状态下等,即使在第一主液压源21的压力降低的情况下,也不会出现逆流防止阀224打开而使副液压源22与液压促动器连通的情况,能够进行稳定的控制。另外,由于在压力控制时工作油的压力达到压力控制值之前依次控制副液压源22的运转而使工作油量依次降低,所以能够抑制在达到压力控制值的时刻产生冲击压力。
而且,在液压控制装置20中,从副液压源22的副排出配管223经由逆流防止阀224而向合流配管25合流,从而压力控制时的负荷不会施加到停止中的副液压源22,能够降低副液压源22中的构成驱动源的伺服马达220的负荷,能够节能且抑制伺服马达220的大型化,能够实现成本降低。另外,如上所述,第一主液压源21始终持续运转,在高压低流量条件下也运转,但是排出量由斜板214角的调整来控制,使作为驱动源的第一定转速马达210的转速保持恒定。因此,能够可靠地防止因低转速旋转引起的能量损失的增大、由散热引起的泵损伤。
如现有液压控制装置那样,即使在高压力状态下也由伺服马达220驱动液压泵的情况下,即使是低旋转,转矩负荷所要求的伺服马达220的容量也变大,造成大幅度的成本增加。相对于此,本实施方式的液压控制装置中,高压力状态下运转的驱动源不采用伺服马达220而采用定转速马达,液压泵采用可变容量型的液压泵,从而能够实现节能和大幅度的成本降低。
各液压源的流量控制和压力控制中,从兼作液压控制部的成形机控制部50向各液压源的控制部执行流量、压力指令,并由各液压源的控制部分别独立地控制,所以只要由各液压源对预先分配到各液压源的流量值或流量比率或压力值进行反馈控制或开环控制即可。由此,与由成形机控制部50统一检测并计算合流后的整体流量、压力或各液压源的流量、压力而对各液压源进行控制的情况相比,能够缩小反馈信号处理量、计算处理量,所以能够高响应且高精度地进行控制。
而且,由于通过伺服马达220进行副液压源22的驱动,所以即使在压力控制中负荷压力降低、所需油量增大的情况下,通过伺服马达220的高响应性,能够瞬间驱动在压力控制时处于停止的副液压源22的副液压泵222而排出工作油,能够不损害促动器动作的连续性而进行动作控制。另外,在采用了可变容量型的活塞泵作为第一主液压源21的第一主液压泵211的情况下,在副液压源22瞬时起动、逆流防止阀224打开而与第一主排出配管212在合流配管25合流时,在合流配管25中产生的高压作用于斜板214,支撑斜板214的角度调整部215的缸因配管内和液压室内的工作油被压缩等而无法推压,有可能导致斜板214的设定角度偏移而无法排出规定流量。在这种情况下,需要通过反馈控制来校正斜板214的角度,但是在副液压源22中使用了固定容量型的液压泵作为由伺服马达220驱动的副液压泵222的情况下,由于若以规定的转速驱动液压泵则能够获得规定的排出量,所以不会像可变型的活塞泵那样因斜板214的角度偏移而使排出流量减少,也能够提高控制响应性,由此也能够不损害促动器动作的连续性而进行动作控制。
特别是在采用了齿轮泵作为由伺服马达220驱动的固定容量型的液压泵的情况下,能够在直到3000rpm左右的高旋转区域使用而不会出现泵咬合、噪音等不良情况,所以即使在需要高周期时等大排出量的情况下也能够由小型的液压泵和伺服马达220应对,在节能和降低成本方面是有效的(一般而言活塞1泵和叶轮泵的最高运转转速区域为1700~2500rpm左右)。而且,齿轮泵是低噪音,所以即使为了高周期化而在高旋转区域使用,也不会特别由于噪音而降低作业者的作业性,在生产性的提高方面是有效的。而且,由于在大转速区域使用小型的液压泵、即每旋转一周的排出量少的液压泵,所以对转速差的排出量的偏差造成的影响小,能够利用液压泵排出量的细致进行高精度的控制,即使是流量、压力的微小变化也能够高精度地进行控制。另外,能够提高液压促动器10的加速、减速的平滑性,能够进行动作冲击少的控制。
而且,在本实施方式的注射成形机1的液压控制装置20的情况下,第一主液压源21是即使单独也能够驱动大容量促动器的主液压源,所以需要能够排出高压大容量的工作油,所以驱动第一主液压泵211的第一定转速马达210也是大容量(例如马达容量为30kW以上)。在这种情况下,当对第一定转速马达210进行可变速度控制(例如变频控制)时,在控制电路中进行速度控制的功率元件的开关电流也变大。大电流的开关有可能使功率元件过度发热而使控制电路破损。相对于此,本实施方式的液压控制装置以固定值进行第一定转速马达210的速度控制,不使用功率元件,所以能够抑制因运转时的发热引起的控制电路的破损。
而且,本实施方式的液压控制装置20中,从与第一主液压源21和副液压源22独立的第二主液压源23向不需要高压力大流量的注射装置移动缸15和顶出缸16供给工作油,从而能够进行开模工序、闭模工序、合模工序或可塑化工序与注射装置前进工序、注射装置后退工序或顶出工序的并行动作。而且,即使在进行了并行动作的情况下,开模工序、闭模工序、合模工序、可塑化工序的流量控制或压力控制与注射装置前进工序、注射装置后退工序、顶出工序的流量控制或压力控制彼此不受影响,所以能够提高各自的动作控制的精度。
另外,使从第一主液压源21和副液压源22供给工作油的液压促动器10通过流量控制而工作的情况下,流量控制部53参照图8所示的表格T1来确定各液压源的流量,但是不限于此。只要是具有至少仅以第一主液压源21运转的第一流量区段M1和流量比第一流量区段M1大并使副液压源22与第一主液压源21一起选择性地运转的第二流量区段M2的表格,则能够适用各种模式的表格来执行流量控制。
图10表示第一变形例的流量控制中的表格T2。
如图10所示,本变形例的表格T2中,第二流量区段M2中的段设定不同,相对于三个副液压源22而设定六段。
从第一段N1到第三段N3,与图8所示的表格T1同样地,增加按照第一副液压源22-1、第二副液压源22-2、第三副液压源22-3的顺序依次运转的副液压源22的台数。在此,从第一段N1到第三段N3,从各副液压源22排出的流量Q2、Q3、Q4被设定为能够在包含马达效率和泵效率的泵总效率高的区域使伺服马达220旋转而排出的值。一般而言,具有液压泵的液压源的、特别是负荷压为高压条件下的泵总效率在液压泵(伺服马达220)的容许最大转速或额定转速的大约一半左右的转速下达到最大效率。因此,从第一段N1到第三段N3,进行设定使得与泵总效率为一定以上的转速对应的流量被分配。例如,在实际应用中所使用的液压即50MPa以上中,优选分配泵效率为80%以上的流量(转速)。使用转速一般而言优选为能够获得泵总效率为80%以上的流量的、泵额定转速的20%以上。具体而言,优选设定为与转速为1000~2000rpm对应的流量。并且,进行设定以将剩余的流量Q1分配到第一主液压源21。
接着,从第四段N4到第六段N6,由于所有副液压源22已经运转,所以将从第一副液压源22-1起依次分配的流量Q2、Q3、Q4设定为在与容许最大转速对应的流量以下的范围内比从第一段N1到第三段N3中所设定的流量大的流量。如此,在第二流量区段M2中,在与第三段N3相当的流量以下,能够效率良好地使各液压源运转,并且,也能够对应于与第三段N3相当的流量以上。
图11表示第二变形例的流量控制中的表格T3。
如图11所示,本变形例的表格T3中,在第二流量区段M2中,相对于三个副液压源22而设定四段。第一流量区段M1和第二流量区段M2的第一段N1到第三段N3,与图10所示的第一变形例的表格T2相同。
在本变形例中,在第四段N4,以从第一段N1到第三段N3中所设定的流量为初始值,且与第一主液压源21一起成比例地分配流量控制值来设定分配到各副液压源22的流量Q2、Q3、Q4。因此,在第四段N4中,根据流量控制值,逐渐分配到第一主液压源21和各副液压源22的流量将增大。如此,在第二流量区段M2中与第三段N3相当的流量以下,能够效率良好地使各液压源运转,并且也能够对应于与第三段N3相当的流量以上。
而且,在上述第一、第二变形例的表格T2、T3中,可以根据由压力检测器26检测的压力来变更第一段N1到第三段N3中分配到副液压源22的流量。
相对于液压泵(伺服马达220)的转速的泵总效率根据工作油的压力而发生相关变化。图12表示额定转速为2500rpm的泵中的各压力的液压泵(伺服马达220)的转速与泵总效率的关系。可知通过使转速为500rpm以上进行运转能够使泵总效率为80%以上。而且,如图12所示可知,最高效率点依赖于压力和转速,压力越高,则最高效率点越向高转速的区域推移,最高效率的值也为高的值,但特别是1000rpm附近的泵总效率不管负荷压力的大小如何都能够获得高效率。因此,在成形运转中被频繁使用,在对消耗能量影响较大的第一段N1到第三段N3中,优选使用1000rpm附近的转速。另外,在实际应用中使用更多的压力区域即10MPa以上,优选使用能够使泵总效率为85%以上的转速即1000~2000rpm。
而且,由于最高效率点依赖于压力和转速而发生变化,所以将图12所示的坐标图预先作为表格T4存储于存储部56中,流量控制部53中的流量指令生成部531从压力检测器26获取压力,获取所对应的液压泵(伺服马达220)的转速与泵总效率的关系。而且,可以将存储于存储部56中的表格T1的从第一段N1到第三段N3中的流量替换为基于该关系而与最高效率点的转速对应的流量,在此基础上,由该替换的表格T1来确定分配到第一主液压源21和各副液压源22的流量。如此,能够进一步实现效率的提高。
另外,作为图12所示的坐标图的利用方法,不限于仅提取与最高效率点对应的转速(流量)。例如,可以对应各副液压源22而设定多个段,在依次增大流量的情况下,设定流量增大的范围。即,例如在图12所示的坐标图中,可以以最高效率点为基准来确定转速的下限值和上限值,在下限值与上限值之间阶段性地增大流量。或者,也可以设定泵效率的下限值,确定与该下限值对应的转速的下限值和上限值,在下限值与上限值之间阶段性地增大流量。
而且,在上述说明中,在流量控制中,基本上参照一个表格来确定流量,但是不限于此,也可以对应各工序而参照所不同的表格。
图13表示第三变形例的表格T5、T6。
本变形例中,对应各工序而将所不同的表格T1存储于存储部56中。例如,具有图13(a)所示的开模工序和闭模工序用的表格T1和图13(b)所示的注射工序用的表格T1。图13(a)所示的开模工序和闭模工序用的表格T5中,在第二流量区段M2中设定为,在第一段N1第一副液压源22-1开始运转(流量Q2),在第二段N2第二副液压源22-2开始运转(流量Q3),在第三段N3第三副液压源22-3开始运转(流量Q4)。相对于此,在图13(b)所示的注射工序用的表格T6中设定为,在第一段N1第三副液压源22-3开始运转(流量Q4),在第二段N2第二副液压源22-2开始运转(流量Q3),在第三段N3第一副液压源22-1开始运转(流量Q2)。即,两个表格T5、T6中,使各副液压源22的运转开始的流量Q2、Q3、Q4的时刻不同。如此,对应各工序使在各阶段所选择的副液压源22不同,从而能够消除多个副液压源22的运转机会的不平衡。另外,不对应各工序,而只是每次参照时参照不同的表格,也能够获得同样的效果。
(第二实施方式)
根据图14、图15说明第二实施方式。图14是将压力判定部设于副控制部的情况下的第二主液压源的压力控制框图。图15是表示本实施方式的压力控制的详细情况的流程图。本实施方式的结构相对于第一实施方式的结构的不同点仅在于:压力判定部设于副控制部,能够并行且同时进行压力判定处理;压力阈值设定步骤S13;及压力控制时的压力判定步骤S14,所以其他结构的说明省略。
如图14所示,压力控制部52具有:压力阈值设定部521,基于压力控制值,与各副液压源22对应地设定比压力控制值低的压力阈值;及压力指令生成部522,生成并输出与压力控制值对应的压力指令。而且,在第一副控制部225-1、第二副控制部225-2及第三副控制部225-3分别具备判定由压力检测器26检测出的工作油的压力是否为压力阈值设定部521所设定的压力阈值以上的压力判定部即第一压力判定部523-1、第二压力判定部523-2及第三压力判定部523-3。向压力判定部523-1、523-2、523-3分别输入由压力检测器26检测出的压力。
接着,说明基于压力控制部52的压力控制的控制流程。
如图15所示,在压力阈值设定步骤S13中,压力阈值设定部521将所设定的各压力阈值输出至所对应的副控制部的各压力判定部523-1、523-2、523-3,并转移至压力判定步骤S14。另外,关于压力阈值,与第一实施方式同样地,只要是根据比基准值减小预先设定的压力差值所得的值来设定压力阈值,则可以任意设定。
在压力判定步骤S14中,作为步骤S14a、S14b、S14c,各压力判定部523同时进行压力检测器26检测出的压力和压力阈值的大小比较。反复进行压力判定步骤S14(S14a、S14b、S14c)。具体而言,在压力小于第一压力阈值的情况下,第一压力判定部523-1不进行任何输出,第一副控制部225-1使第一副液压源22-1继续运转并排出工作油以成为压力控制值,并且反复进行压力判定步骤S14a。另外,在压力大于第一压力阈值的情况下,第一压力判定部523-1将高于压力阈值这一判定结果输出至第一副控制部225-1。由此,第一副控制部225-1向第一伺服控制电路221-1输出停止指令,使第一副液压源22-1的运转停止,结束工作油的排出。
而且,在压力小于第二压力阈值的情况下,第二压力判定部523-2不进行任何输出,第二副控制部225-2使第二副液压源22-2继续运转并排出工作油以成为压力控制值,并且反复进行压力判定步骤S14b。另外,在压力大于第二压力阈值的情况下,第二压力判定部523-2将高于压力阈值这一判定结果输出至第二副控制部225-2。由此,第二副控制部225-2向第二伺服控制电路221-2输出停止指令,使第二副液压源22-2的运转停止,结束工作油的排出。
而且,在压力小于第三压力阈值的情况下,第三压力判定部523-3不进行任何输出,第三副控制部225-3使第三副液压源22-3继续运转并排出工作油以成为压力控制值,并且反复进行压力判定步骤S14c。另外,在压力大于第三压力阈值的情况下,第三压力判定部523-3将高于压力阈值这一判定结果输出至第三副控制部225-3。由此,第三副控制部225-3向第三伺服控制电路221-3输出停止指令,使第三副液压源22-3的运转停止,结束工作油的排出。
而且,如以上所示,各压力判定部523-1、523-2、523-3彼此独立且并行地进行压力判定处理,反复进行压力判定步骤S14(S14a、S14b、S14c)。另外,在假设由于某些原因导致工作油的压力急剧降低、所需的工作油量急剧增大的情况下,通过上述控制流程,基于所检测出的压力与各压力阈值的关系,副液压源22的一部分或全部再次运转,使流量恢复,这与第一实施方式相同。
在以上所示的本实施方式的注射成形机1中,能够获得与第一实施方式相同的效果,而且还能够不经由成形机的控制部50的处理而由设于各副液压源的各副控制部225-1、225-2、225-3来分别独立且并行地进行各副液压源22-1、22-2、22-3的控制,所以各副液压源的控制响应性高,能够进行高速高精度的液压泵的运转。
以上,参照附图详细说明了本发明的实施方式,但是具体的结构不限于该实施方式,还包含不脱离本发明的主旨的范围内的设计变更等。
另外,在上述实施方式中,作为液压促动器10而具备模开闭缸11、合模缸12、注射缸13、计量马达14、注射装置移动缸15及顶出缸16,但这只不过是一例,也可以具备其他液压促动器。另外,具有三个副液压源22,但是不限于此,只要至少具有一个即可。另外,成形机控制部50兼作液压控制部,作为液压控制部而具备控制值获取部51、压力控制值52、流量控制部53、指令输出部54、切换控制部55和存储部56,但是也可以将液压控制部设为单体。另外,液压控制部具备存储部56,获取各种设定值,并能够参照流量控制中的表格,但是也可以从外部获取这些设定值。
附图标记说明
1    注射成形机
10   液压促动器
20   液压供给装置
21   第一主液压源
22   副液压源
23   第二主液压源
25   合流配管
27   第一切换部(切换部)
50   成形机控制部(液压控制部)
210  第一定转速马达
211  第一主液压泵
212  第一主排出配管
213  第一主控制部
220  伺服马达
221  伺服控制电路
222  副液压泵
223  副排出配管
224  逆流防止阀
225  副控制部
230  第二定转速马达
231  第二主液压泵
232  第二主排出泵
233  第二主控制部
521  压力阈值设定部
522  压力指令生成部
523  压力判定部
531  流量指令生成部

Claims (12)

1.一种注射成形机,具备多个液压促动器和向该液压促动器供给工作油而使其工作的液压供给装置,通过使所述液压促动器工作而进行注射成形,所述注射成形机的特征在于,
所述液压供给装置具备:
第一主液压源,具有:第一定转速马达,以一定的转速旋转;第一主液压泵,由该第一定转速马达的旋转驱动来驱动而排出工作油,且容量能够改变;及第一主排出配管,供从该第一主液压泵排出的工作油流通;
至少一个副液压源,具有:伺服马达,由伺服控制电路进行转速控制;副液压泵,由该伺服马达的旋转驱动来驱动而排出工作油,并以预先设定的特定容量运转;副排出配管,供从该副液压泵排出的工作油流通;及逆流防止阀,设于该副排出配管而限制工作油向所述副液压泵流入;
液压控制部,控制所述第一主液压源和所述副液压源;
合流配管,使所述第一主排出配管与所述副排出配管合流;及
切换部,连接该合流配管,并对有无向多个所述液压促动器的至少一部分供给工作油进行切换。
2.根据权利要求1所述的注射成形机,其特征在于,
当液压控制部接收到输入液压使得合流配管中成为规定的压力或流量的要求时,使所述第一主液压源运转,并且根据所要求的压力或流量使所述副液压源选择性地运转。
3.根据权利要求2所述的注射成形机,其特征在于,
具备压力检测部,所述压力检测部设于所述合流配管,并检测该合流配管内的工作油的压力,
所述液压控制部具有:
压力阈值设定部,基于所述液压促动器的压力控制值,与所述副液压源对应地设定比所述压力控制值低的压力阈值;
压力指令生成部,生成与所述压力控制值对应的压力指令并向所述第一主液压源及所述副液压源输出;及
压力判定部,判定由所述压力检测部检测出的工作油的压力是否为所述压力阈值设定部所设定的所述压力阈值以上,
当所述压力判定部判定为工作油的压力大于所述压力阈值时,所述液压控制部输出用于使与该压力阈值对应的所述副液压源停止的停止指令。
4.根据权利要求3所述的注射成形机,其特征在于,
具备多个所述副液压源,
所述压力阈值设定部对应各所述副液压源以不同的大小来设定所述压力阈值,并且所述压力判定部以各所述压力阈值来进行判定,所述液压控制部使所述副液压源阶段性地停止直至达到所述压力控制值。
5.根据权利要求2~4中任一项所述的注射成形机,其特征在于,
所述液压控制部具有流量指令生成部,所述流量指令生成部基于作为目标的所述液压促动器的流量控制值来生成与所述第一主液压源及所述副液压源的各液压源对应的流量指令,并输出至所对应的所述第一主液压源及所述副液压源的各液压源,
该流量指令生成部参照具有第一流量区段和第二流量区段的预先设定的表格,在所述流量控制值包含于所述第一流量区段的情况下,向所述第一主液压源输出与所述流量控制值对应的流量指令,在所述流量控制值包含于所述第二流量区段的情况下,根据所述流量控制值的大小来选择所驱动的所述副液压源,并向所选择的所述副液压源输出对各所述副液压源预先设定的流量指令,并且向所述第一主液压源输出与所选择的所述副液压源中产生的工作油的流量相对于所述流量控制值的不足的量对应的流量指令,其中,所述第一流量区段是仅使所述第一主液压源运转的流量区段,所述第二流量区段是流量设定为比该第一流量区段大并使所述第一主液压源及所述副液压源运转的流量区段。
6.根据权利要求5所述的注射成形机,其特征在于,
具备多个所述副液压源,
所述表格的所述第二流量区段被分割为数量等于或大于所述副液压源个数的多个段,
所述液压控制部的流量指令生成部根据所述第二流量区段的所述段来增大运转的所述副液压源的个数。
7.根据权利要求6所述的注射成形机,其特征在于,
所述流量指令生成部基于确定注射成形中的多个工序的种类的工序信息,对应每个工序使所述第二流量区段的各段中所选择的所述副液压源不同,并向所述副液压源输出流量指令。
8.根据权利要求5~7中任一项所述的注射成形机,其特征在于,
所述第二流量区段中的对所述副液压源的流量指令对应每个所述副液压源被设定为成为规定效率以上的流量。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的注射成形机,其特征在于,
作为所述液压促动器,具备:模开闭缸,对模具产生进行模开闭的驱动力;注射缸,对注射装置产生用于向所述模具内注射材料的驱动力;注射装置移动缸,产生使所述注射装置移动的驱动力;及顶出缸,产生用于进行所述模具内的成形品的顶出的驱动力,
所述液压供给装置具备第二主液压源,该第二主液压源具有:第二定转速马达,以一定的转速旋转;第二主液压泵,由该第二定转速马达的旋转驱动来驱动而排出工作油;及第二主排出配管,供从该第二主液压泵排出的工作油流通,该第二主液压源与所述第一主液压源及所述副液压源独立,
所述模开闭缸及所述注射缸经由所述切换部及所述合流配管而与所述第一主液压源及所述副液压源连接,
并且,所述注射装置移动缸及所述顶出缸与所述第二主液压源连接。
10.一种注射成形机的控制方法,该注射成形机具备多个液压促动器和向该液压促动器供给工作油而使其工作的液压供给装置,通过使所述液压促动器工作而进行注射成形,
所述液压供给装置具备:
第一主液压源,具有:第一定转速马达,以一定的转速旋转;第一主液压泵,由该第一定转速马达的旋转驱动来驱动而排出工作油,且容量能够变化;及第一主排出配管,供从该第一主液压泵排出的工作油流通;
至少一个副液压源,具有:伺服马达,由伺服控制电路进行转速控制;副液压泵,由该伺服马达的旋转驱动来驱动而排出工作油,并以预先设定的特定容量运转;副排出配管,供从该副液压泵排出的工作油流通;及逆流防止阀,设于该副排出配管而限制工作油向所述副液压泵流入;
液压控制部,控制所述第一主液压源和所述副液压源;
合流配管,使所述第一主排出配管与所述副排出配管合流;及
切换部,连接该合流配管,并对有无向多个所述液压促动器的至少一部分供给工作油进行切换,
所述注射成形机的控制方法的特征在于,
当接收到输入液压使得合流配管中成为规定的压力或流量的要求时,使所述第一主液压源运转,并且根据所要求的压力或流量使所述副液压源选择性地运转。
11.根据权利要求10所述的注射成形机的控制方法,其特征在于,包括:
压力阈值设定步骤,基于所述液压促动器的压力控制值,与所述副液压源对应地设定比所述压力控制值低的压力阈值;
压力指令输出步骤,生成与所述压力控制值对应的压力指令并向所述第一主液压源及所述副液压源输出;及
压力判定步骤,判定所述合流配管处的配管内的工作油的压力是否为压力阈值设定步骤中所设定的压力阈值以上,
当所述压力判定步骤中判定为工作油的压力大于压力阈值时,输出用于使与该压力阈值对应的所述副液压源停止的停止指令。
12.根据权利要求10所述的注射成形机的控制方法,其特征在于,
具有流量指令输出步骤,基于作为目标的所述液压促动器的流量控制值来生成与所述第一主液压源及所述副液压源的各液压源对应的流量指令,并输出至所对应的所述第一主液压源及所述副液压源的各液压源,
该流量指令步骤中,参照具有第一流量区段和第二流量区段的预先设定的表格,在所述流量控制值包含于所述第一流量区段的情况下,向所述第一主液压源输出与所述流量控制值对应的流量指令,在所述流量控制值包含于所述第二流量区段的情况下,根据所述流量控制值的大小,选择所驱动的所述副液压源,并向所选择的所述副液压源输出与所述副液压源对应地预先设定的流量指令,并且向所述第一主液压源输出与所选择的所述副液压源中产生的工作油的流量相对于所述流量控制值的不足的量对应的流量指令,其中,所述第一流量区段是仅使所述第一主液压源运转的流量区段,所述第二流量区段是流量设定为比该第一流量区段大并使所述第一主液压源及所述副液压源运转的流量区段。
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