JP2866159B2

JP2866159B2 - 油圧制御回路

Info

Publication number: JP2866159B2
Application number: JP18717090A
Authority: JP
Inventors: 孔康井辻
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1990-07-17
Filing date: 1990-07-17
Publication date: 1999-03-08
Anticipated expiration: 2014-03-08
Also published as: JPH0474631A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、油圧制御回路に関するものである。

（従来の技術）従来、加熱シリンダ内で加熱され流動化された成形材
料を高圧下で金型内に射出し、その中で冷却固化又は硬
化させ、次いで金型を開いて成形品を取り出すようにし
た射出成形機として、第５図に示すようなものが提供さ
れている。

第５図は従来の射出成形機の概要図である。

図において、機台１に型締装置２と射出装置３が設置
されており、該型締装置２は、固定金型取付体４と可動
金型取付体５を備えていて、型締用シリンダ６がタイバ
７に沿って可動プラテン５を往復動させると、固定金型
８と可動金型９が接離する。

また、上記射出装置３は、ホッパ10内の樹脂を加熱溶
融して射出するノズル11を往復動自在に備えており、該
ノズル11から金型凹部8a,9a内に溶融樹脂が注入され
る。一方、成形品は排出口12から機台１の下方に落下排
出される。

上記型締装置２には、油圧シリンダや電動機によって
発生させた力をトグル継手というリンクの組合わせによ
って増幅し、大きな型締力を得ようとするトグル式型締
装置と、型締シリンダに供給した油によって直接型締力
を発生させる直圧式型締装置がある。

該直圧式型締装置においては、成形効率を向上させる
必要性から高速で型開閉が行われるようにする必要があ
るが、型閉じを高速で行うとその可動プラテン、可動金
型等の慣性力によって可動金型が固定金型に衝突するこ
とがあり、また型開きを高速で行うと、上記と同様の慣
性力によって可動プラテンが型締シリンダ側に衝突する
ことがある。また、トグル式型締装置においては、型締
位置の近くでは機構的に金型の速度が低下するようにな
っているが、直圧式型締装置のものにおいては、それが
ない。

したがって、上記のような衝突を防止するために、機
械的なストッパが配設されている。

ところが、上記制御装置においては、型締シリンダの
位置制御を機械的なストッパで行っているため、慣性が
大きい場合には、金型、型締シリンダを破損することが
ある。まった、振動や騒音の原因にもなり型開閉速度を
所定以上に高めることはできない。

そこで、フィードバック制御によって型開閉位置制御
を行う制御装置が提供されている。この油圧による制御
には、ポンプから一定圧力の油の供給を得て制御弁によ
り制御する方式と、ポンプの吐出量を変化させこれによ
り直接制御する方式がある。

第６図は制御弁により制御する型開閉制御装置を示す
図である。

図において、21は型締シリンダであり、シリンダの中
にピストン22を摺動自在に配設している。該ピストン22
の両側には、大径ロッド23及び小径ロッド24が突出形成
されていて、該大径ロッドは図示しない可動プラテンを
介して可動金型に連結されている。

ピストン22は型締シリンダ21の作動により往復動して
型開閉を行う。

上記ピストン22の大径ロッド23側には、油室26が形成
され、該油室26には型開き時に油が供給される。また、
上記ピストン22の小径ロッド24側には型閉じ用の油室27
が形成される。

28はソレノイドの作動によって切換えが行われるとと
もに流量を比例制御する電磁比例流量制御弁であり、該
電磁比例流量制御弁28の各ポートは、上記型締シリンダ
21内の油室26,27、可変容量ポンプ29、油タンク30に接
続されている。そして、ソレノイドａが駆動されるとＩ
位置をとり、ソレノイドｂが駆動されるとII位置をと
り、しかも流量を比例制御することができる。なお、Ｎ
位置は中立位置である。

Ｉ位置においては、可変容量ポンプ29から吐出された
油は型締シリンダ21内の油室27に供給され、大径ロッド
23を介して可動プラテンを右方向に移動させ、型閉じを
行う。また、II位置においては、可変容量ポンプ29から
吐出された油は型締シリンダ21内の油室26に供給され、
大径ロッド23を介して可動プラテンを左方向に移動さ
せ、型開きを行う。Ｎ位置においては、スプールが中立
状態に置かれ型締シリンダ21は停止する。

上記構成の型開閉制御装置においては、高精度の位置
制御を行うことが可能であるが、基本的には弁制御と同
じであり、動力の損失が大きい。

これに対して、型締シリンダの両油室に選択的に油を
供給する電磁切換弁を設け、該電磁切換弁の一方の油室
には可変容量ポンプを、他方の油室には電磁比例流量制
御弁を接続して、可変容量ポンプと電磁比例流量制御弁
を制御することによって位置制御を行うものが提供され
ている。

第７図は可変容量ポンプと電磁比例流量制御弁を制御
する型開閉制御装置を示す図である。

図において、31は型締シリンダであり、シリンダの中
にピストン32を摺動自在に配設している。該ピストン32
の両側には、大径ロッド33及び小径ロッド34が突出形成
されていて、該大径ロッド33には図示しない可動プラテ
ンを介して可動金型に連結されている。

ピストン32は型締シリンダ31の作動により往復動して
型開閉、型締めを行う。

上記ピストン32の小径ロッド34側である該小径ロッド
34の端面部分には油室35が形成され、該油室35には可動
プラテンを固定プラテン側に移動させる型閉じ時に油が
供給される。また、上記ピストン32の大径ロッド33側に
は、油室36が形成されるとともに該油室36には型開き時
に油が供給される。

さらに、上記ピストン32の小径ロッド34側であるピス
トン32の端面部分には型締め用の油室37が形成される。

38はソレノイドの作動によって切換えが行われる電磁
切換弁であり、該電磁切換弁38の各ポートは、上記型締
シリンダ31内の油室35,36、可変容量ポンプ39、電磁切
換弁45及び電磁比例流量制御弁40に接続されている。そ
して、ソレノイドａが駆動されるとＩ位置をとり、ソレ
ノイドｂが駆動されるとII位置をとる。なお、Ｎ位置は
中立位置である。

Ｉ位置においては、可変容量ポンプ39から吐出された
油は型締シリンダ31内の油室35に供給され、大径ロッド
33を介して可動プラテンを右方向に移動させ、型閉じを
行う。また、II位置においては、可変容量ポンプ39から
吐出された油は型締シリンダ31内の油室36に供給され、
大径ロッド33を介して可動プラテンを左方向に移動させ
て型開きを行う。Ｎ位置においては、スプールが中立状
態に置かれ型締シリンダ31は停止する。

39は、指令された信号によって斜板の傾転角が変わり
その吐出量が該信号に比例して変更される可変容量ポン
プである。

また、40はソレノイドａにより電気的に制御され、電
気信号により流量が比例制御される電磁比例流量制御弁
である。該電磁比例流量制御弁40はメータアウト回路を
構成し、該電磁比例流量制御弁40を制御することによ
り、型締シリンダ31内の油室35,36から排出される油量
を絞り、型締シリンダ31のピストン32に制動作用を与え
る。

41はソレノイドａの作動によりＩ位置とII位置をとる
電磁切換弁である。Ｉ位置においては、電磁比例流量制
御弁40とタンク44が連通され、II位置においては、油路
42と電磁比例流量制御弁40間を油路43が連絡する。

上記電磁切換弁45は、ソレノイドａの作動によってＩ
位置とII位置をとる。電磁切換弁45は型開き時及び型閉
じ時にはＩ位置をとり、型締め用の油室37はパイロット
チェック付プレフィル弁47を通じてタンク49との間で油
の吸入、吐出を行う。型締め時には電磁切換弁45はII位
置をとり、電磁切換弁38を通じて型締め用の油室37に圧
油が供給される。

上記電磁切換弁38,41,45は、ソレノイドによって切り
換えられるだけのものであって、通過抵抗が小さい構造
となっている。

上記構成の油圧回路において、ピストン32が移動する
と、該移動ストロークを変位センサ51が検出し、該変位
センサ51からの変位指令信号が制御装置52に送られ、該
制御装置52からの制御信号によって電磁比例流量制御弁
40及び可変容量ポンプ39が制御される。

ところが、上記構成の油圧回路においては、可変容量
ポンプ39と電磁比例流量制御弁40の動作をマッチングす
る必要があり、可変容量ポンプ39、電磁比例流量制御弁
40のいずれの装置にも高い精度が要求される。したがっ
て、上記型開閉制御装置を高精度の位置制御に使用する
ことはできない。

そこで、可変容量ポンプ、電磁比例流量制御弁等の機
器の特性を制御的に補償することにより高精度の位置制
御を行うことを可能とした油圧制御回路が提供されてい
る。

第８図は高精度の位置制御が可能な油圧制御回路図で
ある。

図において、31は型締シリンダであり、該型締シリン
ダ31の中にピストン32を摺動自在に配設している。該ピ
ストン32は型締シリンダ31の作動により往復動して型開
閉、型締めを行う。

上記ピストン32の両端面には油室36,37が形成され、
油室36,37には図示しない電磁切換弁を介して電磁比例
流量制御弁61が接続される。

第８図においては、説明の便宜上電磁比例流量制御弁
61を油室37側に配設しているが、実際の油圧回路は上述
したように電磁比例流量制御弁61と型締シリンダ31間に
電磁切換弁が配設されているので、油室36側に配設して
いるものと機能上異ならない。

上記電磁比例流量制御弁61はソレノイドａにより作動
し、電気信号により流量が比例制御され、型締シリンダ
31内の油室37又は油室37から排出される油量を絞り、型
締シリンダ31のピストン32を制動する。

また、39は、指令された信号によって斜板53の傾転角
が変わりその吐出量が該信号に比例して変更される可変
容量ポンプである。

上記型締シリンダ31のピストン32には変位センサ51が
接続されていて、該ピストン32が移動すると、移動スト
ロークを変位センサ51が検出し、該変位センサ51からの
変位信号x_Lが減算器55に送られる。

一方、射出成形機本体の制御装置から速度指令信号dx
_Lref/dtが積分器54に与えられ、積分されて位置指令信
号x_Lrefとなる。そして、上記減算器55において該位置
指令信号x_Lrefと実際の可動プラテンの位置、すなわち
ピストン32の位置x_Lとの偏差が求められ、この偏差x
_Lref−x_Lが増幅器56,57に送られてゲインが掛けられ
る。そして、このゲインによって上記電磁比例流量制御
弁61及び可変容量ポンプ39が制御される。

ここで、電磁比例流量制御弁61は通常非線形特性を有
している。すなわち、電磁比例流量制御弁61の入力に対
して弁開度が比例しない。また、温度変化、機械的誤
差、経年変化、再現性等によって電磁比例流量制御弁61
が開き始めるゼロ点も変化してしまう。偏差の残った状
態、すなわち型締シリンダ31が目標に到達する前に磁比
例流量制御弁61が全閉になると、型締シリンダ31はそれ
以上進まなくなり、目標に到達しなくなる。そこで、上
記増幅器56と電磁比例流量制御弁61間にバルブ特性線形
化手段58が配設され、線形化されるとともにある一定値
のオフセットが加えられている。

上記バルブ特性線形化手段58と増幅器56の間には加算
器60が設けられていて、オフセットが加えられ、位置の
偏差x_Lref−x_Lが０の場合でもバルブ開度がある程度の
指令値y_refを有し、停止時においても圧力が残らないよ
うにしている。

第９図はオフセットを加えた場合のバルブ開度特性図
である。

図に示すように、偏差x_Lref−x_Lが０の場合に約２％
のオフセット量が形成されるようになっている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記従来の油圧制御回路においては、
低速作動時に摺動部分の抵抗によってスティックスリッ
プが発生し、型締シリンダ31の作動が不安定になること
がある。

特に、差動回路を有する油圧回路においては、有効受
圧面積が小さいため、低速時のスティックスリップが発
生しやすい傾向にある。これは、電磁比例流量制御弁61
を絞ることによって抑制することができる。

第10図はスティックスリップの発生範囲を示す図であ
る。

図に示すように、スティックスリップの発生範囲は、
型締シリンダ31の速度dx/dtとバルブ開度y_refの関係上
斜線部分において発生する。

すなわち、低速時かつバルブ開度が大の時に、スティ
ックスリップが発生する。

本発明は、上記従来の油圧制御回路の問題点を解決し
て、低速時におけるスティックスリップの発生を防止
し、作動を安定化させることができる油圧制御回路を提
供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）そのために、本発明の油圧制御回路においては、可動
金型を配設した可動プラテンにロッドが連結され、ピス
トンの両側に型移動用の油室及び片側に型締め用の油室
を形成した型締シリンダが設けられ、該型締シリンダの
両油室に選択的に油を供給する電磁切換弁と、該電磁切
換弁に接続され、一方の油室に油を供給する可変容量ポ
ンプを有している。

そして、電磁比例流量制御弁に接続され、他方の油室
から油が供給されるようになっている。

また、可動プラテンの位置を検出して位置信号を発生
する手段と、可動プラテンの位置を指令する位置指令信
号を発生する手段が設けられていて、上記両信号の偏差
が求められてそれに対応して上記電磁比例流量制御弁の
バルブ開度指令が発生させられる。

そして、上記偏差が設定値以下になってスティックス
リップが発生しやすい領域になると、バルブ開度を上記
偏差に対応して求めたバルブ開度指令より低下させるよ
うにしてある。

（作用）本発明によれば、上記のように可動金型を配設した可
動プラテンにロッドが連結され、ピストンの両側に型移
動用の油室及び片側に型締め用の油室を形成した型締シ
リンダと、上記両油室に選択的に油を供給する電磁切換
弁と、該電磁切換弁に接続され、一方の油室に油を供給
する可変容量ポンプを有しているので、可変容量ポンプ
から吐出された油は電磁切換弁を介して型締シリンダの
一方の油室に供給された型締シリンダを移動させる。

その時、上記電磁切換弁に接続され、他方の油室から
油が供給される電磁比例流量制御弁が設けられており、
該電磁比例流量制御弁によって油量が制御されるため、
型締シリンダに制動が掛けられる。

そして、可動プラテンの位置を検出して位置信号を発
生する手段と、可動プラテンの位置を指令する位置指令
信号を発生する手段と、上記両信号の偏差を求める手段
と、上記偏差に対応して上記電磁比例流量制御弁のバル
ブ開度指令を発生する手段が設けられているので、上記
偏差に対応して型締シリンダを制動する。

この時、偏差が小さい場合にはスティックスリップが
発生しやすいので、上記偏差が設定値以下になると、バ
ルブ開度を上記偏差に対応して求めたバルブ開度指令よ
り低下させるようにしてある。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳
細に説明する。

第１図は本発明の油圧制御回路の制御ブロック図であ
る。

上記型締シリンダ31のピストン32には変位センサ51が
接続されていて、該ピストン32が移動すると、該移動ス
トロークを変位センサ51が検出し、該変位センサ51から
の変位信号x_Lが減算器55に送られる。

一方、射出成形機本体の制御装置から速度指令信号dx
_Lref/dtが積分器54に与えられ、積分されて位置指令信
号x_Lrefとなる。そして、上記減算器55において該位置
指令信号x_Lrefと実際の可動プラテンの位置すなわちピ
ストン32の位置x_Lとの偏差x_Lref−x_Lが増幅器57,63,65
に送られてゲインが掛けられる。そして、このゲインに
よって上記電磁比例流量制御弁61及び可変容量ポンプ39
が制御される。

ここで、電磁比例流量制御弁61は特に高級な制御弁で
ないかぎり通常非線形特性を有している。すなわち、電
磁比例流量制御弁61の入力に対して弁開度が比例しな
い。また、温度変化、機械的誤差、経年変化、再現性等
によって電磁比例流量制御弁61が開き始めるゼロ点も変
化してしまう。偏差の残った状態、すなわち可動プラテ
ンが目標に到達する前に電磁比例流量制御弁61が全閉に
なると、型締シリンダ31はそれ以上進まなくなり、目標
に到達しなくなる。そこで、上記増幅器56と電磁比例流
量制御弁61間にバルブ特性線形化手段58を配設して線形
化し、また、ある一定のオフセットを加え多少の誤差が
あっても全開することがないようにしている。

また、可変容量ポンプ39には位置の偏差x_Lref−x_Lに
比例ゲインPGをかけて得られる傾転角指令Z_refが入力さ
れ、該指令値Z_refに比例する吐出量q₀の油が可変容量ポ
ンプ39から吐出されるようになっている。

そして、上記型締シリンダ31のP₂側すなわち油室36に
はこの吐出量q₀とP₁側すなわち油室37からの流量q₁が合
流して流入し、合流後の流量q₂（＝q₀＋q₁）に比例した
速度で型開きが行われるが、結果的に型締シリンダ31の
速度dx_L/dtは可変容量ポンプ39の傾転角指令Z_refつまり
偏差x_Lref−x_Lに比例する。

したがって、常に位置指令信号x_Lrefの値に対応して
位置制御を行うことになるが、速度指令信号dx_Lref/dt
が一定であれば、上記位置指令信号x_Lrefは速度指令信
号dx_Lref/dtで表される傾きを持ったランプ状の指令と
なり、上記位置指令信号x_Lrefに対して連続的に位置制
御を行えば上記速度指令信号dx_Lref/dtに対して行う速
度制御と同じ結果を得ることになる。

すなわち、制御系を切り換えることなく位置制御と速
度制御を行うことができる。

しかし、上記可変容量ポンプ39は減速力を発生するこ
とはできないので、上述したように電磁比例流量制御弁
61が設けられ、可変容量ポンプ39の傾転角指令Z_refにほ
ぼ比例したバルブ開度の指令y_refがソレノイドａに入力
される。

この結果、電磁比例流量制御弁61の開度ｙは、可変容
量ポンプ39の吐出量q₀に比例する。すなわち、可変容量
ポンプ39の吐出量q₀を減少させて型締シリンダ31を減速
しようとする場合には、電磁比例流量制御弁61の開度ｙ
を減少させるとよい。

この場合、型締シリンダ31が停止した時に油室36,37
に圧力が残った状態となるので、これを防ぐため電磁比
例流量制御弁61への開度指令y_refにオフセットが加えら
れる。該オフセットは、加算器66において増幅器63の出
力とオフセット信号を加算することによって加えること
ができる。

また、上記加算器66とバルブ特性線形化手段58の間に
スイッチ67が配設される。該スイッチ67は、増幅器63,6
5を選択してゲインを変更するものである。

第２図は本発明の油圧制御回路の偏差／バルブ開度関
係図である。

ラインy_ref1は第８図に示す従来の油圧制御回路によ
って得られる開度指令を示し、ラインy_ref2は第10図に
示すスティックスリップ発生範囲の境界すなわちスティ
ックスリップ限界を示す。

開度指令のラインy_ref1よりスティックスリップ限界
のラインy_ref2が下まわればスティックスリップが発生
する。したがって、上記スイッチ67は、例えば比較器70
の出力によって作動させられ、これを防止するためy
_ref1＞y_ref2となった時点でスイッチ67を操作して、電
磁比例流量制御弁61への開度指令を第２図の実線に示す
ように切り換える。

y_ref1＞y_ref2か否かの判断は、比較器70において偏差
x_Lref−x_Lと基準信号Δx₁を比較することによって行う
ことができる。

上記実施例の場合、電磁比例流量制御弁61に微妙な制
御が求められるため、精度の低い電磁比例流量制御弁61
を使用することが困難である。その場合、次のような制
御回路とするとよい。

第３図は本発明の第二の実施例を示す油圧制御回路の
制御ブロック図、第４図は本発明の油圧制御回路の偏差
／バルブ開度関係図である。

この実施例の場合、電磁比例流量制御弁61への開度指
令y_refを与えるためには増幅器56のみがあればよい。ま
た、加算器60とバルブ特性線形化手段58の間にスイッチ
73が配設される。該スイッチ73は、電磁比例流量制御弁
61に増幅器56の出力によって開度指令y_refを与えるか、
全閉指令を与えるかを選択するためのものである。

第４図において、ラインy_ref1は第８図に示す従来の
油圧制御回路によって得られる開度指令を示し、ライン
y_ref2は第10図に示すスティックスリップ発生範囲の境
界すなわちスティックスリップ限界を示す。

開度指令のラインy_ref1よりスティックスリップ限界
のラインy_ref2が下まわればスティックスリップが発生
する。したがって、上記スイッチ67は例えば比較器70の
出力によって作動させられ、これを防止するためy_ref1
＞y_ref2となった時点でスイッチ73を操作して、電磁比
例流量制御弁61への開度指令を全閉とし、第４図の実線
に示すように切り換える。

y_ref1＞y_ref2か否かの判断は、比較器70において偏差
x_Lref−x_Lと基準信号Δx₁を比較することによって行う
とができる。

上記電磁比例流量制御弁61への開度指令を全閉とした
時、油は電磁比例流量制御弁61をバイパスするように配
設された油路75を介して流れる。該油路75には、固定絞
り77が設けられており、偏差x_Lref−x_Lが０の時にバル
ブ開度y₀が得られる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、そ
れらを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果）以上詳細に説明したように、本発明によれば、可動プ
ラテンの位置を検出して位置信号を発生する手段と、可
動プラテンの位置を指令する位置指令信号を発生する手
段と、上記両信号の偏差を求める手段と、上記偏差に対
応して電磁比例流量制御弁のバルブ開度指令を発生する
手段と、上記偏差が設定値以下になると、バルブ開度を
上記偏差に対応して求めたバルブ開度指令より低下させ
る手段を有しているので、スティックスリップの発生を
防止することができ、型締シリンダの作動を安定化させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の油圧制御回路の制御ブロック図、第２
図は本発明の油圧制御回路の偏差／バルブ開度関係図、
第３図は本発明の第二の実施例を示す油圧制御回路の制
御ブロック図、第４図は本発明の油圧制御回路の偏差／
バルブ開度関係図、第５図は従来の射出成形機の概要
図、第６図は制御弁により制御する型開閉制御装置を示
す図、第７図は可変容量ポンプと電磁比例流量制御弁を
制御する型開閉制御装置を示す図、第８図は高精度の位
置制御が可能な油圧制御回路図、第９図はオフセットを
加えた場合のバルブ開度特性図、第10図はスティックス
リップの発生範囲を示す図である。 31…型締シリンダ、32……ピストン、36,37…油室、38,
41,45…電磁切換弁、39…可変容量ポンプ、40,61…電磁
比例流量制御弁、51…変位センサ、56,57,63,65…増幅
器、58…バルブ特性線形化手段、67,73…スイッチ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）可動金型を配設した可動プラテンに
ロッドが連結され、ピストンの両側に型移動用の油室及
び片側に型締め用の油室を形成した型締シリンダと、（ｂ）上記両油室に選択的に油を供給する電磁切換弁
と、（ｃ）該電磁切換弁に接続され、一方の油室に油を供給
する可変容量ポンプと、（ｄ）上記電磁切換弁に接続され、他方の油室から油が
供給される電磁比例流量制御弁と、（ｅ）可動プラテンの位置を検出して位置信号を発生す
る手段と、（ｆ）可動プラテンの位置を指令する位置指令信号を発
生する手段と、（ｇ）上記両信号の偏差を求める手段と、（ｈ）上記偏差に対応して上記電磁比例流量制御弁のバ
ルブ開度指令を発生する手段と、（ｉ）上記偏差が設定値以下になると、バルブ開度を上
記偏差に対応して求めたバルブ開度指令より低下させる
手段を有していることを特徴とする油圧制御回路。