CN109414859A - 油压式注塑成型机的控制方法及驱动控制装置 - Google Patents
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Abstract
如果达到减速开始点(Xs),则对油压驱动致动器(3)的入口节流侧进行流量控制,由此开始减速控制处理,检测可动部(4)的移动位置,根据与该移动位置对应的速度指令对油压驱动致动器(3)进行入口节流控制,并且检测可动部(4)的移动位置,求出该可动部(4)的移动速度,进行反馈控制以使该移动速度与速度指令一致,该反馈控制基于对油压驱动致动器(3)的出口节流控制而进行。
Description
技术领域
本发明涉及用于利用油压泵来驱动油压驱动致动器而使可动部移动时的控制的优选的油压式注塑成型机的控制方法及驱动控制装置。
背景技术
一般而言,油压式注塑成型机与电动式注塑成型机相比,具有难以进行正确的位置控制和速度控制的方面。即,在油压式注塑成型机的情况下,由于使用了工作油及油压驱动致动器,因此会因温度导致工作油的粘性、体积等变动,从而使油压驱动致动器产生惯性力,这些物理性变动直接影响控制精度、响应性。此外,在作为油压泵而使用了使泵马达的转速可变从而能够控制排出流量的可变排出型油压泵的情况下,存在从油压泵至油压驱动致动器的油压回路的长度增长的倾向,会大幅度影响工作油的粘性、体积的变动等。例如,假设将搭载于合模装置的模具开闭缸作为油压驱动致动器的情况下,即使进行对位置的反馈控制,每次注塑时的合模位置(模具闭合位置)或者闭模时间的偏差还是会增大,可动模具与固定模具会发生碰撞从而导致损坏、损伤的故障的发生等。并且,该问题在为了提高生产性而欲使闭模速度高速化来缩短闭模时间(成型周期时间)时成为更大的问题。
以往,为了应对该问题,本申请人已经根据专利文献1及2,提出应用于油压式的合模装置的控制方法。专利文献1的目的在于提供以下的合模装置的控制方法:在实现合模工序的高速化的情况下也会防止模具碰撞,同时排除成型品质(均质化)的下降主因及生产性的变动主因,并且有助于油压系统回路的成本降低、回路结构的简化及小型化,具体而言,设定规定的速度控制模式,从而在合模工序时,在闭模区间中根据闭模速度来进行闭模控制,且基于检测到的当前闭模速度及当前闭模位置,每隔规定时间间隔通过运算依次预测使得在虚拟停止位置上当前合模速度成为零的减速区间的减速开始位置,如果到达该减速开始位置则开始进入减速区间,并且在该减速区间中,基于检测到的当前闭模位置,通过运算依次求出与速度控制模式对应的速度指令值,根据该速度指令值进行减速控制,如果达到向合模过渡的速度,则经由低压低速区间来进行规定的合模处理。
此外,专利文献2的目的在于提供以下的合模装置的控制方法:减小每次注塑时的开模位置的偏差,可靠地避免模具产生不必要的越程,并且同时实现确保恒定的成型周期时间和高速化,具体而言,设定规定的速度控制模式,在开模控制时,在开模区间中根据开模速度进行开模控制,且基于检测到的当前开模速度及当前开模位置,每隔规定时间间隔通过运算依次预测使得在虚拟停止位置上当前开模速度成为零的减速区间的减速开始位置,如果达到该减速开始位置,则开始进入减速区间,并且在该减速区间中,基于检测到的当前开模位置,依次通过运算求出与速度控制模式对应的速度指令值,根据该速度指令值进行减速控制,如果达到向末期过渡的速度则进行规定的停止控制处理。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-202365号公报
专利文献2:日本特开2009-202366号公报
发明内容
发明要解决的课题
以往的合模装置的控制方法也存在以下这样的应解决的课题。
即,支承合模装置中的可动模具的可动盘具有被四根拉杆支承的结构,但是由于拉杆上被施加了包括可动模具及可动盘在内的相当大的重量,因此向下方产生挠曲。因此产生了可动盘不能顺畅地滑动移位的问题,所以,通常具有利用基台的上表面等来支承可动盘的下表面的结构。此外,虽然在进行使可动盘移动的开模工序及闭模工序中的停止处理的减速区间中,设定速度控制模式,从而按照该速度控制模式进行减速处理,但上述的可动盘的下表面与基台的上表面等接触,因此该状态(接触摩擦)会作为一定程度的制动功能而发挥作用。因此,如专利文献1及2所述,即使对使可动盘移动的油压驱动致动器进行了入口节流控制,也能够进行正常的减速处理。
但是,在合模装置的情况下,按照每次注塑来反复进行使可动盘反复移动的模具开闭动作,同时无法忽略在可动盘的下表面与基台的上表面等接触的状态(摩擦接触状态)下工作时的能量损失,并且控制精度下降也会对成型质量产生不良影响。因此,从排除这些问题的观点来看,优选减少该摩擦接触状态,进一步低负荷化,但相反地,如果没有上述的制动功能,会因惯性力导致不能够进行准确的减速处理,从而引起控制的不稳定。
具体而言,如图7所示,在油压驱动致动器的情况下,为了使得直到设定的目标位置Xo为止可动盘的移动都在减速,利用速度控制模式,从根据预先设定的减速时间Td求出的减速开始位置Xs起对入口节流回路的流量进行限流,以按照图7所示的减速模式Ps的方式进行减速控制,但在实现使可动盘的移动低负荷化的情况下,制动功能不工作而产生的可动盘的惯性力使得在减速区间Zd内不能进行充分的减速,如图7所示的虚拟线Pr那样,越过目标位置Xo而到达Xor的位置,并且如减速时间Tdx所示,截至到达为止的时间延长。其结果是不得不延长整体的成型周期,导致生产性及量产性下降,并且因控制精度的下降及控制的不稳定引起的目标位置的波动也对成型品质产生不良影响。
另外,还考虑通过利用出口节流回路对从油压驱动致动器流出的流量进行限流,施加与制动功能同样的作用,但在这种情况下,在切换时容易发生压缩的油压压力引起的急剧减速及油压释放时的飞溅等,并且可能发生机械性振动,因此不是充分的解决方案。
本发明的目的在于提供解决了这样的背景技术中存在的课题的油压式注塑成型机的控制方法及驱动控制装置。
用于解决课题的手段
在本发明的油压式注塑成型机1的控制方法中,为了解决上述课题,其特征在于,利用油压泵2驱动油压驱动致动器3而使可动部4移动,并且在可动部4的移动中,如果到达减速开始点Xs则进行停止在所设定的停止位置Xe的减速控制处理,且如果到达所设定的目标位置Xo则进行减速结束处理,此时,如果到达减速开始点Xs则对油压驱动致动器3的入口节流侧进行流量控制,由此开始减速控制处理,检测可动部4的移动位置,根据与该移动位置对应的速度指令对油压驱动致动器3进行入口节流控制,并且检测可动部4的移动位置,求出该可动部4的移动速度,进行反馈控制以使该移动速度与所述速度指令一致,该反馈控制是通过对油压驱动致动器3进行出口节流控制而进行的。
另一方面,本发明的油压式注塑成型机1的驱动控制装置C为了解决上述课题,具有如下功能:利用油压泵2驱动油压驱动致动器3使可动部4移动,并且在可动部4的移动中,如果到达减速开始点Xs则进行停止在设定的停止位置Xe的减速控制处理,且如果到达设定的目标位置Xo则进行减速结束处理,在构成上述的驱动控制装置时,油压式注塑成型机1的驱动控制装置C具备:入口节流回路5,其与油压驱动致动器3连接;出口节流回路6,其与该油压驱动致动器3连接;以及控制部7,至少如果到达减速开始点Xs则对与油压驱动致动器3对应的入口节流回路5进行流量控制,由此开始减速控制处理,检测可动部4的移动位置,求出该可动部4的移动速度,进行反馈控制以使该移动速度与速度指令一致,该反馈控制是通过对出口节流回路6进行出口节流控制而进行的。
此外,本发明根据优选的实施方式,作为油压驱动致动器3能够应用合模装置1c的模具开闭缸3c…,并且可动部4能够包括对支承合模装置1c中的可动模具4cm进行支承的可动盘4m。另外,停止位置Xe能够包括标准停止位置Xe或虚拟停止位置Xes。因此,减速开始点Xs以如下方式预先设定:设定包括以所设定的移动速度使可动部4移动的恒速移动区间Zc、从该恒速移动区间Zc的终点Xs起逐渐减速的减速移动区间Zd、和表明该减速移动区间结束的目标位置在内的规定的速度控制模式,在实际的恒速移动区间中,以所述设定的移动速度使可动部4移动,且将恒速移动区间Zc的终点Xs设定为减速开始点Xs,该恒速移动区间Zc的终点Xs是根据所检测到的移动速度和移动位置而每隔规定的时间间隔通过运算依次预测的,根据该恒速移动区间Zc的终点Xs,在虚拟停止位置Xes上移动速度会成为零。由此,速度指令能够根据检测到的可动部4的移动位置,基于速度控制模式Dp求出。
此外,监视模具开闭缸3c…的闭模方向Fc的前油室3cf…的油压Pf及模具开闭缸3c…的开模方向Fo的后油室3cr…的油压Pr,在开模动作时,当后油室3cr…的油压Pr比前油室3cf…的油压Pf大时,能够进行如下控制:将与后油室3cr…的油压Pr和前油室3cf…的油压Pf的压差对应大小的速度指令与基于出口节流控制的反馈控制的速度指令相加,并且监测模具开闭缸3c…的闭模方向Fc的前油室3cf…的油压Pf、模具开闭缸3c…的开模方向Fo的后油室3cr…的油压Pr及油压泵2的排出压Pp,当在闭模动作时前油室3cf…的油压Pf比后油室3cr…的油压Pr大、且前油室3cf…的油压Pf比油压泵2的排出压Pp大的情况下,能够进行如下控制:将入口节流控制的压力控制环路中的压力指令切换为前油室3cf…的油压Pf的大小。除此之外,监测模具开闭缸3c…的闭模方向Fc的前油室3cf…的油压Pf,当该油压Pf为负压时,能够进行如下控制:使入口节流控制中的流量增加,并且缩小入口节流控制中的开度。另一方面,作为合模装置1c,优选应用具备如下可动部支承机构11的合模装置,可动部支承机构11支承可动部以使之处于如下状态:基于与移动有关的移动阻力的负荷的大小为固定大小以下的负荷,作为可动部支承机构11,可以是设置有将可动部4支承为能够以接触状态而直接滑动的支承面11f的结构,也可以是设置有将可动部4支承为滑动移位自如的直线引导机构部11r的结构。另外,优选为,针对出口节流回路6使用能够通过出口节流控制可变地控制流量的流量控制阀13,并且,针对油压泵2使用能够通过使泵马达12的转速可变而控制排出流量的可变排出型油压泵2s。
发明效果
根据这样的本发明的油压式注塑成型机1的控制方法及驱动控制装置C,得到以下那样的显著效果。
(1)如果到达减速开始点Xs则对油压驱动致动器3的入口节流侧进行流量控制,由此开始减速控制处理,检测可动部4的移动位置,根据与该移动位置对应的速度指令对油压驱动致动器3进行入口节流控制,并且求出可动部4的移动速度,进行反馈控制以使该移动速度与速度指令一致,该反馈控制基于对油压驱动致动器3进行出口节流控制而进行,因此,通过提高对可动部4的移动的目标位置的控制精度及稳定性,实现提高成型品质,并且通过可动部4移动时的减速处理的高速化而实现成型周期的缩短,能够提高生产性及量产性,特别是在减小可动部4的移动的相关负荷来提高节能性时适合使用。
(2)根据优选实施方式,在作为油压驱动致动器3,应用合模装置1c的模具开闭缸3c…,并且使可动部4包括支承合模装置1c中的可动模具4cm的可动盘4m的情况下,则对于每次开模闭模都要使包括重量较大的可动盘4m及可动模具4cm在内的可动部4反复移动的合模装置1c,能够应用本发明的控制方法,因此从得到本发明的理想作用效果的观点出发能够作为最优选方式实施。
(3)根据优选的实施方式,如果使停止位置Xe包括标准停止位置Xe或虚拟停止位置Xes,则除了能够通过应用于通常的停止处理而用于具有通用性的停止控制之外,在应用虚拟停止位置Xes的情况下,能够在移动时实时预测准确的目标位置Xo,能够到达更准确的目标位置Xo等,能够应用于具有多样性的减速控制。
(4)根据优选的实施方式,当设定减速开始点Xs时,预先设定包括以设定的移动速度使可动部4移动的恒速移动区间Zc、从该恒速移动区间Zc的终点(Xs)起逐渐减速的减速移动区间Zd、和表明该减速移动区间Zd结束的目标位置Xo在内的规定的速度控制模式Dp,在实际的恒速移动区间Zc中,以设定的移动速度使可动部4移动,且根据检测到的移动速度和移动位置,每隔规定的时间间隔通过运算依次预测使得在虚拟停止位置Xes上移动速度成为零的恒速移动区间Zc的终点(Xs),并将该终点(Xs)设定为减速开始点Xs,在该情况下,提高了对目标位置Xo的控制精度,能够大幅地减小进行移动的可动部4的位置、时间上的偏差,因此即使在实现了可动部4的高速化的情况下,也能够取得以下基本的作用效果,即能够避免可动部4的越程等故障,并且同时能够排除成型品质(均质化)的下降主因及生产性的变动主因。并且,通过软件处理就能够实现,因此不需要增加的硬件、例如制动动作所需要的制动阀、相关的回路要素等,因此能够有助于油压系统回路的成本降低,并且也有助于回路结构的简化及小型化。
(5)根据优选的实施方式,如果根据检测到的可动部4的移动位置,基于速度控制模式Dp求出速度指令,则在包括减速在内的移动控制时,能够设定精确地跟踪速度控制模式Dp的速度指令,因此始终能够确保偏差较少的正确的速度指令。
(6)根据优选的实施方式,监测模具开闭缸3c…的合模方向Fc的前油室3cf…的油压Pf及模具开闭缸3c…的开模方向Fo的后油室3cr…的油压Pr,在开模动作时,当后油室3cr…的油压Pr比前油室3cf…的油压Pf大时,进行如下控制:将与后油室3cr…的油压Pr与前油室3cf…的油压Pf的压差对应的大小的速度指令与基于出口节流控制的反馈控制的速度指令相加,在这样的情况下,在开模时能够消除后油室3cr…产生的不必要的压差,因此能够避免模具开闭缸3c…的损坏等故障,并且能够抑制急剧的动作变化。
(7)根据优选的实施方式,监测模具开闭缸3c…的闭模方向Fc的前油室3cf…的油压Pf、模具开闭缸3c…的开模方向Fo的后油室3cr…的油压Pr及油压泵2的排出压Pp,当在闭模动作的情况下、前油室3cf…的油压Pf比后油室3cr…的油压Pr大、且前油室3cf…的油压Pf比油压泵2的排出压Pp大时,进行如下控制:将入口节流控制的压力控制环路中的压力指令切换为前油室3cf…的油压Pf的大小,这样,则能够对闭模时前油室3cf…中产生的不必要的压差抑制速度指令,因此能够消除负荷过大而导致的驱动力不足的问题。
(8)根据优选的实施方式,监测模具开闭缸3c…的闭模方向Fc的前油室3cf…的油压Pf,当该油压Pf为负压时,进行如下控制:使入口节流控制中的流量增加,并且缩小入口节流控制中的开度,这样,则能够消除负压引起的流量的暂时增减,因此能够避免移动中的可动盘4m停止等问题。
(9)根据优选的实施方式,作为合模装置1c,如果应用具备如下可动部支承机构11的合模装置,则能够搭载使可动部4以低负荷状态移动的可动部支承机构11,能够使节能性提高,并且能够高精度且稳定地进行使支承可动模具4cm的可动盘4m移动时的模具开闭控制,所述可动部支承机构11支承可动部4以使之处于如下状态:基于与移动有关的移动阻力的负荷的大小为固定大小以下的负荷。
(10)根据优选的实施方式,当构成可动部支承机构11时,如果采用设置将可动部4支承成能够以接触状态直接进行滑动的支承面11f,则能够构成尤其考虑了结构简化及成本方面的通用的可动部支承机构11。
(11)根据优选的实施方式,在构成可动部支承机构11时,如果采用设置将可动部4支承成滑动移位自如的直线引导机构部11r的结构,则还能够应对基于直线引导机构部11r的几乎不产生负荷的低负荷状态,因此能够使用这种直线引导机构部11r,并且得到最理想的节能效果。
(12)根据优选的实施方式,如果作为出口节流回路6而使用能够通过出口节流控制可变地控制流量的流量控制阀13,则可使用能够进行精度高的流量控制的比例电磁阀或伺服阀等,因此能够实现响应性及精度较高的控制。
(13)根据优选的实施方式,如果作为油压泵2而使用能够通过使泵马达12的转速可变而控制排出流量的可变排出型油压泵2s,则能够通过对油压泵2进行变频控制来进行入口节流控制,因此可以不需要另外的入口节流回路。由此,能够有助于成本降低及提高节能性,特别是本发明的控制方法应用于搭载了这样的工作油中的温度等物理变动会受到较大影响的可变排出型油压泵2s的合模装置1c,能够得到更大的效果。
附图说明
图1是用于对本发明的优选实施方式的油压式注塑成型机的控制方法的处理步骤进行说明的流程图。
图2是本发明的优选实施方式的油压式注塑成型机所具备的驱动控制装置的油压回路图。
图3是具有该油压式注塑成型机中的可动部支承机构的合模装置的机械结构图。
图4是具有该油压式注塑成型机中的其他可动部支承机构的合模装置的机械结构图。
图5是示出该油压式注塑成型机的驱动控制装置的开模动作时的阀门切换状态的油压回路图。
图6是示出该油压式注塑成型机的驱动控制装置的闭模动作时的阀门切换状态的油压回路图。
图7是该油压式注塑成型机的控制方法中所使用的速度控制模式图。
图8是提取该油压式注塑成型机的变更例的驱动控制装置的主要部分而示出的油压回路图。
图9是用于说明该变更例的驱动控制装置的控制方法的处理步骤的流程图。
标号说明
1:油压式注塑成型机;1c:合模装置;2:油压泵;2s:可变排出型油压泵;3:油压驱动致动器;3c…:模具开闭缸;3cf…:模具开闭缸中的前油室;3cr…:模具开闭缸中的后油室;4:可动部;4m:可动盘;4cm:可动模具;5:入口节流回路;6:出口节流回路;7:控制部;11:可动部支承机构;11f:支承面;11r:直线引导机构部;12:泵马达;13:流量控制阀;C:驱动控制装置;Xs:减速开始点;(Xs):恒速移动区间的终点;Xe:停止位置;Xes:虚拟停止位置;Xo:目标位置;Zc:恒速移动区间;Zd:减速移动区间;Dp:速度控制模式;Fc:闭模方向;Fo:开模方向。
具体实施方式
接下来,举出本发明的最佳实施方式,基于附图详细地进行说明。
首先,参照图2~图4来说明使用了本实施方式的控制方法的、优选的油压式注塑成型机1所具备的合模装置1c的结构。
在图2中,1是油压式注塑成型机,具备合模装置1c和以虚线示出了一部分的注塑装置1i。图3及图4中分别示出使用了本实施方式的控制方法的优选的合模装置1c…、特别是具备不同的可动部支承机构11…的两种类型的合模装置1c、1c。
作为图3所示的合模装置1c的基本结构其具备:固定盘22,其固定于成型机座21;受压盘23及可动盘4m,它们在成型机座21的上表面上以向开模方向Fo和闭模方向Fc移位自如的方式被可动部支承机构11支承及引导;以及多根(示例4根)拉杆24…,它们架设在固定盘22与受压盘23之间,一端固定于固定盘22,并且另一端侧贯穿插入受压盘23。并且,利用固定盘22支承由虚线示出的固定模具4cc,并且利用可动盘4m支承由虚线示出的可动模具4cm。该固定模具4cc与可动模具4cm构成模具4c。由此,支承可动模具4cm的可动盘4m作为本发明中的可动部4发挥功能。如图2所示,在受压盘23上设置合模缸25,内置于该合模缸25的驱动连杆25r与可动盘4m结合。
此外,在受压盘23与拉杆24…之间针对每根拉杆24…分别具备第一锁定机构部26…。任意的第一锁定机构部26(其他第一锁定机构部26…也相同)具备:被卡定部26s,其形成于从拉杆24的另一端起的轴向的规定范围内;以及卡定部26c,其设置于受压盘23,通过将该卡定部26c切换为锁定模式或锁定解除模式,能够锁定被卡定部26s的任意位置与受压盘23的位置,或者解除锁定。
并且,在受压盘23与可动盘4m之间配置多个第二锁定机构部27…。所示例的任意的第二锁定机构部27(其他第二锁定机构部27…也相同)具备:被卡定杆27r,其一端固定于可动盘4m,且具有形成于从另一端起的轴向的规定范围内的被卡定部27rs;以及卡定部27c,其设置于受压盘23,通过将该卡定部27c切换到锁定模式或锁定解除模式,能够对被卡定部27rs的任意位置、即可动盘4m的任意位置和受压盘23的位置进行锁定,或者解除锁定。
另一方面,配置在成型机座21的上表面的可动部支承机构11具备,将因可动盘4m的移动的移动阻力而产生的负荷的大小支承成一定的大小以下的负荷状态的功能。由此,由于能够使对尤其作为重物的可动模具4cm进行支承的可动盘4m以低负荷状态进行移动,因此能够减少因摩擦阻力等导致的能量损失,进一步使节能性提高。
图3所示的可动部支承机构11使用了直线引导机构部11r,由较大型的主直线引导件31与较小型的副直线引导件31的组合构成。具体而言,具备主直线引导件31,主直线引导件31由以下部分构成:主导轨部31r,其由设置在成型机座21的上表面上的左右一对导轨构件构成;主前滑动部31sf及主后滑动部31sr,它们由安装于主架台33的下表面的左右一对滑动件构成,沿着该主导轨部31r被滑动自如地支承,并且可动部支承机构11还具备副直线导轨32,副直线导轨32由以下部分构成:副导轨部32r,其由配置在主架台33的上表面的闭模方向Fc侧的左右一对导轨构件构成;以及副前滑动部32sf和副后滑动部32sr,它们由安装于副架台34的下表面的左右一对滑动件构成,沿着该副导轨部32r被滑动自如地支承。
并且,在主架台33的上表面的开模方向Fo侧载置并固定受压盘23,并且在副架台34的上表面载置并固定可动盘4m。在以此方式构成可动部支承机构11时,如果采用设置以滑动移位自如的方式支承可动部4的直线引导机构部11r的结构,由于尤其还能够应对直线引导机构部11r的几乎不产生负荷的低负荷状态,因此能够应用这种直线引导机构部11r,并且具有如下优点:能够得到最想要的节能效果。
此外,在固定盘22上固定左右一对模具开闭缸3c、3c(参照图2),并且从各模具开闭缸3c、3c突出的活塞杆3p…的前端与主架台33结合固定。该模具开闭缸3c…构成本发明的油压驱动致动器3。
以此方式,在将合模装置1c的模具开闭缸3c…应用于油压驱动致动器3,并且将上述的支承可动模具4cm的可动盘4m应用于可动部4的情况下,则能够将本发明的控制方法应用于每次开模闭模都要使包括重量较大的可动盘4m及可动模具4cm在内的可动部4反复移动的合模装置1c,因此从得到本发明所期望的作用效果的观点出发,能够作为最优选方式实施。
由此,在开模工序中,如果将第一锁定机构部26切换到锁定解除模式,且将第二锁定机构部27切换到锁定模式,并且向开模方向Fo驱动模具开闭缸3c、3c,则能够进行使可动盘4m及受压盘23一体地向开模方向Fo滑动移动的高速开模。
与此相对,在闭模工序中,如果在将第一锁定机构部26维持于锁定解除模式、且将第二锁定机构部27维持于锁定模式的状态下向闭模方向Fc驱动模具开闭缸3c、3c,则能够进行使可动盘4m及受压盘23一体地向闭模方向Fc滑动移动的高速合模。并且,如果移动到规定的闭模位置,进行停止处理(减速处理),并且在合模工序中,如果在将第一锁定机构部26切换到锁定模式、且将第二锁定机构部27切换到锁定解除模式的同时驱动合模缸25,则受压盘23的位置固定,可动盘4m被允许滑动移位,因此能够进行高压合模。
另一方面,图4所示的合模装置1c与图3所示的合模装置1c基本结构相同,但在如下方面是不同:作为可动部支承机构11,在成型机座21的上表面铺设具有低摩擦的支承面11f的低摩擦板35,由拉杆24…支承及引导可动盘4m。因此,对图4中的与图3相同部分标注相同标号,使其结构明确,并且省略其详细的说明。
在图3所示的可动部支承机构11中,可动盘4m的下表面以与支承面11f的上表面接触的状态能够直接滑动的方式被支承,并且受压盘23的下表面也同样地,以与支承面11f的上表面接触的状态能够直接滑动的方式被支承。另一方面,从固定于固定盘22的左右一对模具开闭缸3c、3c突出的活塞杆3p…的前端贯穿插入设置于可动盘4m的开口部,与受压盘23结合从而固定。由此,能够进行与图4所示的合模装置1c相同的动作。在以此方式构成可动部支承机构11时,如果采用设置了以接触状态而能够直接滑动的方式对可动部4进行支承的支承面11f的结构,则具有如下优点:能够构成尤其考虑到了结构简化及成本方面的通用的可动部支承机构11。
此外,在图2所示的合模装置1c中,36、36表示辅助气缸,37v表示副油箱37t具备的预充阀。另外,注塑装置1i具备以下功能:通过将注塑喷嘴1in与模具4c(固定模具4cc)喷嘴接触,而向模具4c的腔室内注塑填充熔融树脂。
接下来,参照图2及图5,对在合模装置1c中使用的本实施方式的驱动控制装置C的结构进行说明。
驱动控制装置C大体由驱动合模装置1c的图2所示的油压驱动部Cd和控制该油压驱动部Cd的图5所示的控制部7(成型机控制器Cc)构成。
首先,对油压驱动部Cd的结构进行说明。油压驱动部Cd具备:油压泵2,其成为油压驱动源;以及油压回路51,其被供给从该油压泵2排出的工作油。
首先,对油压泵2的结构进行说明。使用的油压泵2是可变排出型油压泵2s(以下简称为油压泵2s)。如图2所示,油压泵2s具备泵主体41和对该泵主体41进行旋转驱动的伺服马达12s(泵马达12)。伺服马达12s使用与成型机控制器Cc的输出端口连接的交流伺服马达。伺服马达12s中附设有检测该伺服马达12s的转速的旋转编码器12e,该旋转编码器12e与成型机控制器Cc的输入端口连接。
此外,泵主体41由斜板型活塞泵构成。因此,泵主体41具备斜板42,如果增大斜板42的倾斜角(斜板角),泵主体41中的泵活塞的冲程增大,排出流量增加,并且如果减小斜板角,则该泵活塞的冲程减小,排出流量减少。因而,通过将斜板角设定为规定的角度,能够设定排出流量被固定为规定的大小的固定排出流量。并且,斜板42中附设控制缸43及回位弹簧44,并且控制缸43经由切换阀(电磁阀)45、节流阀46、单向阀47与泵主体41的排出口连接。由此,斜板42的角度(斜板角)能够通过控制控制缸43来变更。另外,48表示泵压传感器(排出压传感器)。
并且,泵主体41的吸入口与油箱49连接,并且泵主体41的排出口与后述的油压回路51连接。这样的可变排出型油压泵2s能够以使伺服马达12s的转速可变的方式控制排出流量,即能够可变地控制流入模具开闭缸3c、3c的工作油的流量,作为实质的入口节流回路5发挥功能。
像这样,如果作为油压泵2使用能够通过使泵马达12(伺服马达12s)的转速可变而控制排出流量的油压泵2s,通过对油压泵2的变频器控制,能够进行入口节流控制,因此可以不需要另外的入口节流回路。由此,能够有助于降低成本及进一步提高节能性,特别是将本发明的控制方法应用于较大地受工作油的温度等物理变动的影响的,搭载了这样的油压泵2s的合模装置1c,能够得到更大的效果。
接下来,对被供给从油压泵2s排出的工作油的油压回路51的结构进行说明。
油压回路51具备切换主要动作的电磁方向切换阀M1、电磁止回阀M2、内置有节流阀的流量控制阀13、以及油箱To…,以如图2所示的方式进行连接而构成油压回路51。在这种情况下,流量控制阀13能够可变地控制从模具开闭缸3c、3c流出的工作油的流量,因此作为出口节流回路6发挥功能。另外,图2所示的流量控制阀13示例为比例电磁阀,但可以是能够进行更高精度的控制的伺服阀等。由此,当构成出口节流回路6时,如果使用能够通过出口节流控制可变地控制流量的流量控制阀13,则能够使用能够进行高精度的流量控制的比例电磁阀或伺服阀等,因此具有能够实现响应性及精度高的控制的优点。
接下来,参照图5,对构成控制部7的成型机控制器Cc进行说明,该控制部7控制具有这样的结构的油压泵2及油压回路51。
成型机控制器Cc具备管理油压式注塑成型机1的整体控制的功能,并且特别是,作为与本实施方式的驱动控制装置C的关系,其作为控制部7发挥功能。因此,如图5所示,构成油压回路51的电磁方向切换阀M1、电磁止回阀M2、流量控制阀13分别与成型机控制器Cc的输出端口连接。此外,如上所述,油压泵2s中具备的伺服马达12s与成型机控制器Cc的输出端口连接,并且旋转编码器12e与成型机控制器Cc的输入端口连接。
接下来,参照图5及图6,按照图1所示的流程图,对包括具有这样的结构的合模装置1c中的模具开闭动作在内的本实施方式的控制方法进行说明。
另外,假设在模具开闭动作时,作为一例,如图7那样设定速度控制模式Dp,该速度控制模式Dp包括,以预先设定的规定的移动速度使可动盘4m移动的恒速移动区间Zc、从该恒速移动区间Zc的终点(Xs)起逐渐减速的减速移动区间Zd、表明该减速移动区间Zd结束的虚拟停止位置Xes。此外,尽管了省略了图示,还具备检测可动盘4m的移动位置及移动时间等的位置传感器及计时器等、控制所需要的检测单元。
首先,参照图5及图6,对开模工序及合模工序中的图7所示的恒速移动区间Zc的动作进行说明。图5示出开模工序中的油压回路51的切换状态,并且图6示出闭模工序中的油压回路51的切换状态。
首先,如图5所示,在开模工序中,根据从成型机控制器Cc施加的阀切换信号,将流量控制阀13切换为标号a位置,将电磁方向切换阀M1切换为标号a位置,将电磁止回阀M2切换为标号a位置。由此,从油压泵2s排出的工作油在图5中向箭头方向Ko流动,经由电磁方向切换阀M1的标号a位置流入模具开闭缸3c、3c的前油室3cf、3cf,使驱动活塞杆向开模方向Fo移动。此外,从模具开闭缸3c、3c的后油室3cr、3cr流出的工作油在图5中向箭头方向Kr流动,与如下的工作油供给线合流:该工作油供给线是,经由电磁止回阀M2的标号a位置、电磁方向切换阀M1的标号a位置、流量控制阀13的标号a位置向模具开闭缸3c、3c的前油室3cf、3cf流入的工作油供给线。因此,在恒速移动区间Zc中,进行对移动速度的反馈控制,以达到设定的开模速度。
另一方面,如图6所示,在闭模工序中,根据从成型机控制器Cc施加的阀切换信号,将流量控制阀13切换到标号b位置,将电磁方向切换阀M1切换到标号b位置,将电磁止回阀M2切换到标号b位置。由此,从油压泵2s排出的工作油在图6中向箭头方向Ko流动,分别经由电磁方向切换阀M1的标号b位置、电磁止回阀M2的标号b位置流入模具开闭缸3c、3c的后油室3cr、3cr,使驱动活塞杆向闭模方向Fc移动。
此外,从模具开闭缸3c、3c的前油室3cf、3cf流出的工作油在图6中向箭头方向Kr流动,经由作为第一路径的电磁方向切换阀M1的标号b位置、流量控制阀13的标号b位置而排出到油箱To,并且经由作为第二路径的流量控制阀13的标号b位置排出到油箱To。因此,在恒速移动区间Zc中,进行对移动速度的反馈控制,以达到设定的闭模速度。
接下来,按照图1所示的流程图,对作为本发明的主要部分的减速移动区间Zd的控制方法具体地进行说明。
假设目前在油压式注塑成型机1中,正持续进行着规定的产品的成型工序(步骤S1)。然后,假想向开模工序或闭模工序转移,并输出开模指令或闭模指令的情况(步骤S2)。由此,模具开闭缸3c、3c被驱动,支承可动模具4cm的可动盘4m开始向开模方向Fo或闭模方向Fc移动,并且通过上述的恒速移动区间Zc进行恒速控制,以达到预先设定的移动速度(步骤S3)。
此外,在该恒速移动区间Zc中,检测可动盘4m的移动速度和移动位置,并且根据检测到的移动速度和移动位置,求出每隔规定的时间间隔通过运算依次预测的、使得在虚拟停止位置Xes上移动速度成为零的恒速移动区间的终点(Xs),将该恒速移动区间Zc的终点(Xs)设定为减速开始点Xs。即,减速区间Zd的距离Ld被估计为Ld=(移动速度·移动时间)/2,因此如果达到(Xes-Ld)≦移动位置的条件,则判断为到达减速开始点(减速开始位置)Xs。
如果到达减速开始位置Xs,则进入减速区间Zd,首先,利用入口节流回路5开始抑制流量(限流)(步骤S4、S5)。在该减速区间Zd中,以恒定的采样间隔依次检测可动盘4m(可动模具4cm)的移动位置,根据检测的移动位置求出移动速度(步骤S6、S7)。然后,基于前述的速度控制模式Dp,通过运算求出检测到的移动位置上的目标移动速度(速度指令值),对入口节流回路5进行入口节流控制,使得该移动位置上的实际的移动速度达到目标移动速度(步骤S8)。即,通过进行油压泵2s的流量控制来进行移动速度的控制。以此方式,如果根据检测到的可动盘4m的移动位置,基于速度控制模式Dp求出速度指令(速度指令值),则在对包括减速在内的移动进行移动控制时,会精确地按照速度控制模式Dp来进行控制,因此始终能够设定偏差少的正确的速度指令。
这种情况下的速度指令值Dm能够通过以下的〔数学式1〕求出。另外,在〔数学式1〕中,Xrs为减速切换位置(图7中为Xc)、Xd为检测到的移动位置,Vds为在减速开始位置Xs处的移动速度,Td为减速区间的移动时间,Vm为减速前的移动速度(速度指令值)。
[数学式1]
此外,在减速区间Zd中,检测在移动位置的实际的移动速度与目标移动速度(速度指令)的偏差,根据该偏差进行对流量控制阀13的反馈控制(PID控制)。具体而言,将基于偏差的控制指令施加给构成出口节流回路6的流量控制阀13,尤其是在移动速度过快的情况下要进行抑制控制(步骤S9)。
这种情况下对流量控制阀13施加的控制输出(操作量)Do通过〔数学式2〕得到。另外,在〔数学式2〕中,SV为设定值(目标速度),PVt为检测到的移动速度,et为偏差(SV-PVt),Kp为比例增益、Ti为积分时间,Td为微分时间。
[数学式2]
由此,对可动盘4m的移动速度,进行流量控制(开环控制)与反馈控制(闭环控制)的所谓的双向复合控制,流量控制是在模具开闭缸3c…的流入侧的入口节流回路5的速度控制模式Dp下进行的控制,反馈控制是利用模具开闭缸3c…的流出侧的出口节流回路6进行的控制,从而会正确地按照图7所示的速度控制模式Dp下的减速移动区间Zc进行减速处理。
然后,下降到恒速移动区间Zc的移动速度的大概10~60〔%〕的低速移动速度,即如果到达图7中Xc所示的切换位置,则结束减速移动区间Zd,进入后续工序即合模工序(步骤S10、S11、S12)。另外,示例中设定虚拟停止位置Xes作为停止位置Xe,以减速移动区间Zd结束的切换位置Xc作为目标位置Xo,但也可以将该切换位置Xc设定为实际停止的标准停止位置Xe。因此,虽然在将停止位置Xe设定为虚拟停止位置Xes的情况下,目标位置Xo与停止位置Xe不同,但在将停止位置Xe设定为实际的标准停止位置Xe的情况下,目标位置Xo与停止位置Xe相同。该目标位置Xe成为本实施方式中的开模位置或闭模位置。
像这样,停止位置Xe能够包括标准停止位置Xe或虚拟停止位置Xes,因此在应用于通常的停止处理的情况下,则能够用于具有通用性的停止控制,而在应用虚拟停止位置Xes的情况下,能够在移动时实时预测准确的目标位置Xo,从而能够到达更准确的目标位置Xo等,从而能够应用于具有多样性的减速控制。
特别是如果应用虚拟停止位置Xes,则当设定减速开始点Xs时,要设定规定的速度控制模式Dp,该规定的速度控制模式Dp包括以预先设定的移动速度使可动部4移动的恒速移动区间Zc、从该恒速移动区间Zc的终点(Xs)起逐渐减速的减速移动区间Zd、和表明该减速移动区间Zd结束的目标位置Xo在内,在实际的恒速移动区间Zc中,如果以所述设定的移动速度使可动部4移动,且根据检测到的移动速度和移动位置,每隔规定的时间间隔通过运算依次预测出使得在虚拟停止位置Xes上移动速度为零的恒速移动区间Zc的终点(Xs),并将该(Xs)终点设定为减速开始点Xs,则提高了对目标位置Xo的控制精度,能够大幅地减小移动的可动部4的位置、时间上的偏差,因此即使在实现可动部4的高速化的情况下,也能够具有以下基本的作用效果,即能够避免可动部4的越程等故障,并且同时能够排除成型品质(均质化)的下降主因及生产性的变动主因。并且,通过软件处理就能够实现,因此不需要追加硬件、例如制动动作所需要的制动阀、相关的回路要素等,因此具有能够有助于油压系统回路的成本降低,并且也有助于回路结构的简化及小型化的优点。
接下来,参照图8及图9,对本实施方式的变更例的控制方法及驱动控制装置C进行说明。
图8示出提取出变更例所涉及的驱动控制装置C的主要部分而示出的油压回路图。变更例的驱动控制装置C是使图2所示的基本形式的驱动控制装置C的油压回路51与检测模具开闭缸3c、3c中的前油室3cf…的油压Pf的油压传感器71f连接,并且与检测模具开闭缸3c、3c中的后油室3cr…的油压Pr的油压传感器71r连接而得到的。各油压传感器71f、71r与控制部7(成型机控制器Cc)连接。48为前述的泵压传感器(排出压传感器),具备检测油压泵2s的排出压Pp并将其传送给控制部7的功能。变更例进行监测以上的油压Pf、Pr及排出压Pp的控制。因此,图8中省略的其他驱动控制装置C中的油压回路51的结构与图2中的相同。因此,对图8中的与图2相同的部分标注相同标号,使其结构明确,并且省略其详细说明。
图9示出了用于说明变更例的驱动控制装置C的控制方法的处理步骤的流程图。
设在油压式注塑成型机1中,持续进行针对规定的产品的成型工序(步骤S21)。然后,假想当前向开模工序转移并进行开模工序的情况。(步骤S22)。另外,在开模工序中,进行基于前述的图1所示的流程图的控制处理。此外,在开模工序中,按照变更例的控制方法,检测模具开闭缸3c…的闭模方向Fc的前油室3cf…的油压Pf及模具开闭缸3c…的开模方向Fo的后油室3cr…的油压Pr,并利用控制部7监测油压Pf和Pr的大小(步骤S23)。然后,在进行开模动作时,当后油室3cr…的油压Pr比前油室3cf…的油压Pf大时,即Pr>Pf时,计算出油压Pr与Pf的压差(步骤S24、S25)。然后,进行以下控制:将与计算出的油压Pr与Pf的压差对应的大小的速度指令与基于出口节流控制的反馈控制的速度指令相加(步骤S6)。由此,能够消除开模时在后油室3cr…中产生的不必要的压差,因此能够避免模具开闭缸3c…的损坏等故障,并且能够抑制急剧的动作变化。
另一方面,假想向闭模工序转移而进行闭模工序的情况(步骤S27)。另外,在闭模工序中也进行基于前述的按照图1所示的流程图的控制处理。此外,在开模工序中,按照变更例的控制方法,检测模具开闭缸3c…的闭模方向Fc的前油室3cf…的油压Pf、模具开闭缸3c…的开模方向Fo的后油室3cr…的油压Pr及油压泵2的排出压Pp,并利用控制部7监测油压Pf和Pr的大小及油压泵2的排出压Pp的大小(步骤S28)。然后,当进行闭模动作时,在前油室3cf…的油压Pf为负压时,即Pf<0时,进行使入口节流控制中的流量增加,并且缩小入口节流控制中的开度的控制(步骤S29、S30)。由此,能够消除负压导致的流量的暂时增减,从而能够避免移动中的可动盘4m停止的问题。
此外,在闭模动作时,当前油室3cf…的油压Pf比后油室3cr…的油压Pr大时,即Pr<Pf时(步骤S31),且前油室3cf…的油压Pf比油压泵2的排出压Pp大时,即Pf>Pp时(步骤S32),进行如下控制:将入口节流控制的压力控制环路中的压力指令切换为前油室3cf…的油压Pf的大小,并针对闭模时前油室3cf…中产生的不必要的压差进行降速(步骤S33、S34)。由此,能够消除因负荷过大导致驱动力不足的不良情况。
然后,在未产生以上的压力差的情况或者已消除的情况下,按照前述的图1所示的流程图持续进行成型工序(步骤S35)。
这样,根据本实施方式的油压式注塑成型机的控制方法,作为基本的方法,如果达到减速开始点Xs,则对模具开闭缸3c、3c(油压驱动致动器3)的入口节流侧进行流量控制,由此开始减速控制处理,检测支承可动模具4cm的可动盘4m(可动部4)的移动位置,根据与该移动位置对应的速度指令对模具开闭缸3c、3c进行入口节流控制,并且检测可动盘4m的移动位置,求出该可动盘4m的移动速度,为了使该移动速度与速度指令一致,进行反馈控制,该反馈控制是基于对模具开闭缸3c、3c的出口节流控制进行的,因此,通过提高对可动盘4m的移动的目标位置Xo进行控制的控制精度及稳定性,实现提高成型品,并且实现可动盘4m移动时的减速处理的高速化引起的成型周期的缩短,能够提高生产性及量产性,特别是在减小可动盘4m的移动的相关负荷而提高节能性时适合使用。
以上对包含变更例的优选实施方式详细地进行了说明,但本发明并不限于这样的实施方式,对于细节结构、形状、素材、数量、数值等,在不脱离本发明的主旨的范围内,能够任意地变更、追加、削除。
例如,作为可动部支承机构11,示例了将可动部4支承为能够以接触状态直接滑动的支承面11f、和将可动部4支承为能够滑动自如的直线引导机构部11r,但也可以是使用辊的结构等、使用了具有同样功能的其他结构的可动部支承机构11。此外,作为出口节流回路6示例了流量控制阀13,但也能够利用能够实现同样的出口节流控制的其他油压回路部件等置换。并且,作为油压泵2,示例了可变排出型油压泵2s,但也并不排除其他类型的油压泵2。因此,在这种情况下,入口节流回路5能够构成为另外的油压回路。另一方面,为了容易理解速度控制模式Dp,例举了最简单的模式作为一例,但能够应用包括复杂的模式的各种模式。
产业上的可利用性
本发明以油压式注塑成型机中的合模装置为代表,能够用作注塑装置、喷射器装置等各种油压驱动致动器的控制方法及驱动控制装置。
Claims (16)
1.一种油压式注塑成型机的控制方法,在该油压式注塑成型机的控制方法中,利用油压泵来驱动油压驱动致动器而使可动部移动,并且在可动部的移动中,如果到达减速开始点则进行在所设定的停止位置上停止的减速控制处理,且如果到达所设定的目标位置则进行减速结束处理,
所述油压式注塑成型机的控制方法的特征在于,如果到达所述减速开始点,则通过对所述油压驱动致动器的入口节流侧进行流量控制而开始进行减速控制处理,检测所述可动部的移动位置,通过与该移动位置对应的速度指令对所述油压驱动致动器进行入口节流控制,并且求出所述可动部的移动速度,进行反馈控制以使得该移动速度与所述速度指令一致,其中通过对所述油压驱动致动器进行出口节流控制而进行该反馈控制。
2.根据权利要求1所述的油压式注塑成型机的控制方法,其特征在于,
所述油压驱动致动器使用合模装置的模具开闭缸,并且所述可动部使用对所述合模装置中的可动模具进行支承的可动盘。
3.根据权利要求1或2所述的油压式注塑成型机的控制方法,其特征在于,
所述可动部处于如下状态:基于与移动有关的移动阻力的负荷的大小为固定大小以下的负荷。
4.根据权利要求1所述的油压式注塑成型机的控制方法,其特征在于,
所述停止位置包括标准停止位置或虚拟停止位置。
5.根据权利要求4所述的油压式注塑成型机的控制方法,其特征在于,
所述减速开始点以如下方式预先设定:设定包括以所设定的移动速度使所述可动部移动的恒速移动区间、从该恒速移动区间的终点起逐渐减速的减速移动区间、和表明该减速移动区间结束的目标位置的、规定的速度控制模式,在实际的恒速移动区间中,以所述设定的移动速度使所述可动部移动,且将所述恒速移动区间的终点设定为所述减速开始点,所述恒速移动区间的终点是根据所检测到的移动速度和移动位置而每隔规定的时间间隔通过运算依次预测到的,根据该恒速移动区间的终点,在虚拟停止位置上移动速度会成为零。
6.根据权利要求5所述的油压式注塑成型机的控制方法,其特征在于,
根据检测到的所述可动部的移动位置,基于所述速度控制模式求出所述速度指令。
7.根据权利要求2所述的油压式注塑成型机的控制方法,其特征在于,
监视所述模具开闭缸的闭模方向上的前油室的油压及所述模具开闭缸的开模方向上的后油室的油压,当在开模动作时所述后油室的油压比所述前油室的油压大的情况下,进行如下控制:将与所述后油室的油压和所述前油室的油压的压差对应的大小的速度指令与基于所述出口节流控制的反馈控制的速度指令相加。
8.根据权利要求2所述的油压式注塑成型机的控制方法,其特征在于,
监视所述模具开闭缸的闭模方向上的前油室的油压、所述模具开闭缸的开模方向上的后油室的油压、以及所述油压泵的排出压,如果在闭模动作时所述前油室的油压比所述后油室的油压大且所述前油室的油压比所述油压泵的排出压大,则进行如下控制:将所述入口节流控制的压力控制环路中的压力指令切换为所述前油室的油压的大小。
9.根据权利要求2所述的油压式注塑成型机的控制方法,其特征在于,
监视所述模具开闭缸的闭模方向上的前油室的油压,当该油压为负压时,进行如下控制:使入口节流控制中的流量增加,并且缩小入口节流控制中的开度。
10.一种油压式注塑成型机的驱动控制装置,该油压式注塑成型机的驱动控制装置具备以下功能:利用油压泵驱动油压驱动致动器而使可动部移动,并且在可动部的移动中,如果到达减速开始点则进行在设定的停止位置上停止的减速控制处理,且如果达到设定的目标位置则进行减速结束处理,
所述油压式注塑成型机的驱动控制装置的特征在于,所述油压式注塑成型机的驱动控制装置具备:
入口节流回路,其与所述油压驱动致动器连接;
出口节流回路,其与该油压驱动致动器连接;以及
控制部,如果到达所述减速开始点则对与所述油压驱动致动器对应的入口节流回路进行流量控制,由此开始进行减速控制处理,检测所述可动部的移动位置,根据与该移动位置对应的速度指令对所述入口节流回路进行入口节流控制,并且求出所述可动部的移动速度,进行反馈控制以使得该移动速度与所述速度指令一致,其中通过对所述出口节流回路进行出口节流控制而进行所述反馈控制。
11.根据权利要求10所述的油压式注塑成型机的驱动控制装置,其特征在于,
所述油压驱动致动器使用合模装置的模具开闭缸,并且所述可动部使用对合模装置中的可动模具进行支承的可动盘。
12.根据权利要求11所述的油压式注塑成型机的驱动控制装置,其特征在于,
所述合模装置具备可动部支承机构,所述可动部支承机构支承所述可动部以使所述可动部处于如下状态:基于与移动有关的移动阻力的负荷的大小为固定大小以下的负荷。
13.根据权利要求12所述的油压式注塑成型机的驱动控制装置,其特征在于,
所述可动部支承机构具备支承面,该支承面将所述可动部支承为能够以接触状态直接进行滑动。
14.根据权利要求12所述的油压式注塑成型机的驱动控制装置,其特征在于,
所述可动部支承机构具备直线引导机构部,该直线引导机构部将所述可动部支承成能够自如地滑动移位。
15.根据权利要求10所述的油压式注塑成型机的驱动控制装置,其特征在于,
所述出口节流回路具备流量控制阀,该流量控制阀能够利用出口节流控制对流量进行可变控制。
16.根据权利要求10所述的油压式注塑成型机的驱动控制装置,其特征在于,
所述油压泵是能够通过使泵马达的转速可变来控制排出流量的可变排出型油压泵。
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