JP2004009385A

JP2004009385A - 超高速射出成形機の油圧回路

Info

Publication number: JP2004009385A
Application number: JP2002163407A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Saiga; 雑賀　寛章
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】パイロット油量が不要となる超高速射出成形機の油圧回路を提供する。
【解決手段】回転方向の位置を切換えることにより油の流路を切換えるメインスプール６と、メインスプール６に直結され、電圧が供給されることにより駆動し、メインスプール６を回転駆動させるＡＣサーボモータ１０と、から構成されるＡＣサーボモータ直結駆動高速サーボ弁１２を、制御油を射出シリンダ１４に供給可能に油圧回路に設けるようにした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超高速射出成形機の射出側の油圧回路に関するものであり、ノズルフラッパ型油圧パイロット駆動方式の油圧サーボ弁をＡＣサーボモータ直結駆動高速サーボ弁に変更することにより、パイロット油量が不要となる超高速射出成形機の油圧回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超高速射出成形機の油圧回路には、図３〜６に示されるようなノズルフラッパ型油圧サーボ弁（以下、油圧サーボ弁とする）５０が設けられている。この油圧サーボ弁５０は、入力電流をコイル５２に流し、アマチュア５４に磁気的極性を与え、入力電流と極性に応じて発生したトルクによってアマチュア５４を、例えば図中矢印で示される方向に傾かせ、アマチュア５４と一体のフラッパ５６をアマチュア５４の傾きに連れて変位させて左右のノズルの背圧を変化させる（すなわち、フラッパ５６が近づいた方のノズル背圧は上がり、遠ざかった方のノズル背圧は下がる。）。左右のノズル背圧はメインスプール５８の両端に導かれており背圧の変化でメインスプール５８を変位させ、油の流路を切換え、図４に示すＡＣＣボンベ１６からの油量を制御して、射出シリンダ１４に制御された油を供給して射出速度及び圧力の制御を行うものである。
【０００３】
図３に示すメインスプール５８を制御するためには、パイロット弁６０にパイロット油量を供給する必要があり、射出速度及び圧力の制御の他、可塑化完了後のスクリュの位置保持を行うために、射出工程以外でもパイロット弁６０に常にパイロット油量を供給する必要がある。このため、油圧サーボ弁５０に供給するパイロット油量は通常１０ｌ／ｍｉｎから３０ｌ／ｍｉｎ必要になる。この油量を、図４に示されるように、ＡＣＣボンベ１６の回路と油圧サーボ弁５０のＰボート５０ａに通じているパイロットライン６２から供給すると、ＡＣＣボンベ１６の畜圧（以後、チャージとする）された圧力がすぐに下がるため、ＡＣＣボンベ１６のチャージが頻繁に繰返されるなどの問題が発生する。
【０００４】
このため、図５及び図６に示されるように、射出工程以外はメインポンプ１８の通路からもパイロット油量が供給できるような回路としているが、都度パイロット油量の供給ラインを切換える必要があるので、パイロットライン６２に切換弁としてシャトル弁６４などを設けている。
【０００５】
次に、動作について説明する。
図４に示すように、メインポンプ１８にて吐出された油は、電磁切換弁２０によりＡＣＣボンベ１６へのチャージを行う回路と、ポンプ圧を供給する回路とに別れる。ＡＣＣボンベ１６へのチャージは、ＡＣＣ圧抜き弁２２（通常は、ポンプ運転開始と同時に励磁し、ポンプオフにより非励磁となる）を励磁し、電磁切換弁２０のｂソレノイド２０ｂを励磁するとチェック弁２４を通り、あらかじめ設定された１６．２ＭＰａのＡＣＣチャージ圧まで圧力比例弁２５により昇圧される。
【０００６】
図５に示されるように、射出工程中（速度・保圧・背圧・サックバック）は、電磁切換弁２６を励磁し、チェック弁２８及び油圧サーボ弁５０を開けることにより射出シリンダ１４に油を供給し、速度及び圧力への制御に切換える。このとき、油圧サーボ弁５０のメインスプール５８を駆動するために油圧サーボ弁５０のパイロット弁６０に供給される油は油圧サーボ弁５０のＰポート５０ａ側の油がシャトル弁６４、パイロットライン６２、ラインフィルタ６８を通り、油圧サーボ弁５０のＸポート５０ｂに供給され、メインスプール５８を設定された速度、圧力が得られるように制御する。
【０００７】
射出工程以外は、スクリュの位置を保持するための位置保持制御となるが、そのときの動作は、図６に示されるように、電磁切換弁２０のａソレノイド２０ａを励磁するとメインポンプ１８にて吐出された油が、チェック弁３０を通りあらかじめ設定された位置保持圧まで圧力比例弁２５により昇圧され、油圧サーボ弁５０のＰポート５０ａまで供給される。このとき、設定されたスクリュの位置を保持するように制御するため、油圧サーボ弁５０のパイロット弁６０に供給される油は、メインポンプ１８のパイロットライン６６からシャトル弁６４、パイロットライン６２、ラインフィルタ６８を通り、油圧サーボ弁５０のＸポート５０ｂに供給され、メインスプール５８を設定された位置に保持するように制御する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の超高速射出成形機の油圧回路では、パイロット圧を供給するための切換弁として、チェック弁又はシャトル弁６４などを使用しなくてはならず、そのためのマニホールドブロックの穴加工、外部からの配管が必要であり、複雑でコストアップとなっている。
また、射出（速度・圧力・背圧・サックバック）工程以外でもスクリュの位置保持制御を行う必要があるために、油圧サーボ弁５０に制御可能な３ＭＰａのパイロット圧を常に供給していなければならないため、電力の消費が大きいなどの問題がある。
本発明は、このような課題を解決するためのものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような従来の課題を解決するためのものであり、ノズルフラッパ型油圧パイロット駆動方式の油圧サーボ弁をＡＣサーボモータ直結駆動高速サーボ弁に変更することにより、パイロット油量が不要となる超高速射出成形機の油圧回路を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明のうちで請求項１記載の発明では、油圧により射出シリンダ（１４）へ供給する流量及び圧力の制御を行う超高速射出成形機の油圧回路において、
前記油圧回路には、回転方向の位置を切換えることにより油の流路を切換えるメインスプール（６）と、メインスプール（６）に直結されており、必要な電圧が供給されることにより、メインスプール（６）を回転駆動させるＡＣサーボモータ（１０）と、から構成されるＡＣサーボモータ直結駆動高速サーボ弁（１２）を備え、
ＡＣサーボモータ直結駆動高速サーボ弁（１２）は、制御油を射出シリンダ（１４）に供給可能に設けられていることを特徴とするものである。
なお、上記かっこ内の符号は、後述する実施の形態の対応する部材を示す。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に本発明を実施した油圧回路を、図２に本発明に使用したＡＣサーボモータ直結駆動高速サーボ弁１２の部分断面図をそれぞれ示す。
【００１２】
この油圧回路は、射出シリンダ１４に制御された油を供給するために、従来技術の油圧サーボ弁５０に代えてＡＣサーボモータ直結駆動高速サーボ弁１２を設け、パイロットライン６６、シャトル弁６４、パイロットライン６２、ラインフィルタ６８を削除した以外は、従来技術のものと同様の構成を有しており、従来技術で説明したものと同じ部材に関しては同じ符号を付し、説明を省略する。
【００１３】
図１、２に示されるように、ＡＣサーボモータ直結駆動高速サーボ弁１２は、回転方向の位置を切換えることにより油の流路を切換えるメインスプール６と、メインスプール６と直結し、電圧が供給されることによりメインスプール６を回転駆動させるＡＣサーボモータ１０と、から構成されている。
【００１４】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
メインポンプ１８にて吐出された油は、電磁切換弁２０によりＡＣＣボンベ１６へのチャージを行う回路と、ポンプ圧を射出シリンダ１４へ供給する回路とに分かれる。ＡＣＣボンベ１６へのチャージは、ＡＣＣ圧抜き弁２２を励磁し、電磁切換弁２０のｂソレノイド２０ｂを励磁するとチェック弁２４を通り、あらかじめ設定されたＡＣＣチャージ圧まで圧力比例弁２５により昇圧される。また、ポンプ圧とは、ＡＣＣボンベ１６から吐出される油が高圧、大流量となるために危険であるので、射出機の準備モードでの手動動作において、メインポンプ１８から吐出され、圧力比例弁２５にて制御された低圧（３０Ｍｐａ）の油をＡＣサーボモータ直結駆動高速サーボ弁１２を介して射出シリンダ１４へ供給し、スクリュの前後進動作を行うものである。
【００１５】
射出工程中（速度、保圧、背圧、サックバック）の制御は、電磁切換弁２６を励磁し、チェック弁２８を開けることによりＡＣＣボンベ１６へチャージされた油をＡＣサーボモータ直結駆動高速サーボ弁１２へ供給する。このとき、ＡＣサーボモータ直結駆動高速サーボ弁１２は、設定された電圧分でＡＣサーボモータ１０を回転させ、ＡＣサーボモータ１０に直結されたメインスプール６を回転させることにより油の流路を切換え、ＡＣＣボンベ１６から供給された油を切換えられた流路を介して射出シリンダ１４に供給する。このように、メインスプール６の回転により油の流路を切換え、射出シリンダ１４へ供給する油の流量及び圧力を変化させることができるので、射出シリンダ１４は、設定された射出速度及び圧力が得られるように制御される。
【００１６】
スクリュの位置を保持する位置保持制御も射出工程中の制御と同様に行なわれる。すなわち、ＡＣＣボンベ１６でチャージされた油において、スクリュの位置保持をするための油を、電磁切換弁２６を励磁し、チェック弁２８を開けることによりＡＣサーボモータ直結駆動高速サーボ弁１２のＰポート１２ａに供給する。このときＡＣサーボモータ直結駆動高速サーボ弁１２は、設定された電圧分でＡＣサーボモータ１０を回転させてメインスプール６を回転させることにより油の流路を切換え、射出シリンダ１４へ供給する。
【００１７】
次に、図７（ａ）に示される本発明の油圧回路を使用した高速射出成形機の射出成形工程における全半自動中のフローチャートと、図７（ｂ）に示される従来の油圧回路を使用した高速射出成形機の射出成形工程における全半自動中のフローチャートとを比較すると、本発明の油圧回路では、パイロット油量を必要としないので、サックバック後もＡＣＣボンベ１６のチャージ圧が下がる心配が無いので、射出成形の全行程に渡って、電磁切換弁２６を励磁してＡＣＣボンベ１６からＡＣサーボモータ直結駆動高速サーボ弁１２にチャージ圧を供給している。
【００１８】
一方、従来の油圧回路では、電磁切換弁２６を励磁してＡＣＣボンベ１６から油圧サーボ弁５０にチャージ圧を供給しているのは射出保圧の工程のみであり、その他の工程では、電磁切換弁２０のａソレノイド２０ａを励磁しメインポンプ１８の吐出油量を油圧サーボ弁５０に供給している。また、サックバック後の位置保持制御時にはＡＣＣボンベ１６のチャージ圧が下がるため、電磁切換弁２０のｂソレノイド２０ｂを励磁し、ＡＣＣボンベ１６のチャージを行っている。
【００１９】
このように、射出工程中も位置保持制御中もＡＣサーボモータ直結駆動高速サーボ弁１２へのパイロット供給油量が不要なため、ＡＣＣボンベ１６のチャージ圧はほとんど下がることが無いので、ＡＣサーボモータ直結駆動高速サーボ弁１２のＰポート１２ａまでチャージ圧を供給することができる。
【００２０】
以上のように、射出シリンダ１４に制御された油を供給するサーボ弁をＡＣサーボモータ直結駆動高速サーボ弁１２にすることにより、従来の油圧サーボ弁５０では必要であったパイロット油量が不要になるため、油圧回路中のシャトル弁６４、パイロットライン６２及び６６、ラインフィルタ６８が不要になる。したがって、部品点数の削減を行うことができる上、これらを省略した油圧回路を構成すればよいので、油圧回路の構造が従来よりも簡単になる。
【００２１】
また、スクリュの位置保持制御のためにＡＣサーボモータ直結駆動高速サーボ弁１２へパイロット油量を供給しないため、従来ではパイロットとしてロスしていたパイロット油量が不要になり、消費電力を少なくすることができる。
【００２２】
（実施例）
次に、従来の油圧パイロット駆動サーボ弁（Ａ社サーボ）と、ＡＣサーボモー直結駆動高速サーボ弁（ＲＤＶ）１２とをそれぞれ搭載し、成形でのサイクルを約２２秒、樹脂をＰＣ＋ＡＢＳとし、アンロード状態及び成形動作での消費電力をそれぞれ測定した。この結果を図８に示す。アンロード状態では、Ａ社サーボの消費電力は４．６４ｋｗ／ｈであるところ、ＡＣサーボモー直結駆動高速サーボ弁１２では２．５０ｋｗ／ｈとなり、従来に比べて４６％省エネ効果を得ることができた。また、成形動作時では、Ａ社サーボの消費電力は５．７１ｋｗ／ｈであるところ、ＡＣサーボモー直結駆動高速サーボ弁１２では３．４９ｋｗ／ｈとなり、従来に比べて３９％の省エネ効果を得ることができた。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のうち請求項１記載の発明は、射出シリンダに供給する油の流量及び圧力を制御するサーボ弁に、ＡＣサーボモータ直結駆動高速サーボ弁を用いたことにより、パイロット圧が無くてもＡＣサーボモータに必要な電圧を供給することによりメインスプールの駆動が可能となるので、従来の油圧サーボ弁においては必要であったパイロット油量が全く不要となる。このため、パイロットラインを構成するバルブ、配管、ラインフィルタなどの部品を削減することができ、これによりコストダウンを図ることができる。
【００２４】
また、油圧回路の構造が簡単になるため、これを加工する手間も削減でき、これによりさらにコストダウンを図ることができる。
また、従来ではパイロットとしてロスしていたパイロット油量が不要になるため、消費電力を少なくすることができる。
また、従来の油圧サーボ弁よりも射出成形機の応答性が良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の油圧回路を示す図である。
【図２】ＡＣサーボモータ直結駆動高速サーボ弁を示す図である。
【図３】ノズルフラッパ型油圧サーボ弁を示す図である。
【図４】従来の油圧回路を示す図である。
【図５】従来の油圧回路を示す図である。
【図６】従来の油圧回路を示す図である。
【図７】本発明と従来技術の射出成形工程のフローチャートである。
【図８】ＡＣサーボモータ直結駆動高速サーボ弁とＡ社サーボとのアンロード状態及び成形動作での消費電力の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
６　メインスプール
１０　ＡＣサーボモータ
１２　ＡＣサーボモータ直結駆動高速サーボ弁
１４　射出シリンダ

Claims

射出シリンダ（１４）に供給する油の流量及び圧力を制御する超高速射出成形機の油圧回路において、
前記油圧回路には、回転方向の位置を切換えることにより油の流路を切換えるメインスプール（６）と、メインスプール（６）に直結されており、必要な電圧が供給されることにより、メインスプール（６）を回転駆動させるＡＣサーボモータ（１０）と、から構成されるＡＣサーボモータ直結駆動高速サーボ弁（１２）を備え、
ＡＣサーボモータ直結駆動高速サーボ弁（１２）は、制御油を射出シリンダ（１４）に供給可能に設けられていることを特徴とする超高速射出成形機の油圧回路。