JP3014863U - 圧縮成形機の油圧回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 竪型の型締装置で熱硬化性樹脂を成形加工す
るための、省エネルギーで型停止精度の良い圧縮成形機
の油圧回路に関する。 【構成】 可変容量型ポンプと方向流量制御弁を組み合
わせたロードセンシング制御により竪型に置いた型締シ
リンダのラム位置の位置制御を行う。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

熱硬化性樹脂を成形加工するための、省エネルギーで型停止精度の良い圧縮成 形機の油圧回路に関す。

【０００２】

【従来の技術】

図３は原料供給装置と成形品取出装置を備え、竪型で型締シリンダを下に配し た型締装置からなる圧縮成形機による成形順序の説明図である。この図により成 形工程の説明を行うと、大きく５工程に分けることができる。（１）原料計量工 程において、底の無いホッパ１はシリンダ３により移動可能のチューブユニット ２の上に図示しないスプリングの付勢力により押圧されている。１３は原料シー ル用の樹脂板である。チューブユニット２は原料を計量する一種の升で筒を伸縮 して内容積を変え、下にはシリンダ４により開閉可能なシャッタ５が配設されて いる。図ではホッパ１内の樹脂９がチューブユニット２内に充填されているとこ ろで、成形品容積より少し多めに計量されている。

【０００３】 （２）原料供給工程では、チューブユニット２はシリンダ３により駆動され、 固定のホッパ１の下を接触して滑って金型内に挿入され、下型６の位置でシャッ タ５を開き原料を予め溶融温度に温調されている下型６のキャビティ内に供給す る。

【０００４】 （３）成形工程では、チューブユニット２が金型外に退避すると下型が上昇し 、同じく予め温調されている上型と半閉めの位置で一旦停止する。この位置でキ ャビティ内の樹脂を加熱し流動性を与える。その後ゆっくり閉鎖しながら樹脂を 圧縮し延伸させる。樹脂は圧縮され成形品１１を形成し、尚余剰の樹脂は隙間よ りバリ１２となって押し出される。その後一旦型を少し開いて硬化時に副生する 揮発性のガスを抜き再度型締し、加熱しながら硬化させる。

【０００５】 （４）成形品突出し工程では、下型が下方に移動して型開し、受け皿８が図示 しないシリンダにより駆動され上型の位置まで型内に進入すると、エジェクタシ リンダ１５に駆動されたエジェクタピン１４が上型に残っている成形品を受け皿 ８上に突き落とす。

【０００６】 （５）成形品取出し工程では、受け皿８内の成形品１１とバリ１２は型外に取 り出され、シリンダ１０の回転駆動によりバリ取りや艶だし用のガラ機内に落と される。

【０００７】 以上の経過を辿って成形されるわけであるが、成形工程においては型を単に圧 締めするのみでなく閉鎖途中の中間での位置決めが重要である。装置が竪型であ るために金型やラムの重力の影響を受けながら０．１ｍｍ台の位置精度を出すた めに閉ループによる位置制御を行っている。

【０００８】 図２の（イ）図はサイクル時間に対する下型の位置と型締シリンダ内の油圧力 の一般的な関係を示す図で、成形上の型の動きに関しては従来の技術に於いても 本考案に於いても変わりない。この図によりこの圧縮成形機の特徴的な成形法を 説明すると、後退している下型６は高速上昇するが途中の金型半閉めの状態で原 料加熱作動が有り、この位置で精度良く停止する必要がある。これは常に同じ位 置で止め、上，下型の間に樹脂を緩く挟み、加熱の条件を一定にすることにより 、その後の流動性を与えた樹脂の圧縮延伸を安定的に行う為である。加熱不足で あれば成形品の物性が落ち、加熱し過ぎであれば圧縮が済まないうちに硬化が始 まる。

【０００９】 加熱後の圧縮ではゆっくりと型を締める必要がある。これより速過ぎると樹脂 の流動圧でピン等が折れたりするし、また遅すぎると樹脂圧が掛かり難く延伸不 足となる。金型の圧縮途中に於いてキャビティ内に樹脂が充填すると、その後の 圧縮では余分な樹脂がバリとなって押し出される。閉鎖が完了すると型締シリン ダ内の圧力が上昇し圧締めとなる。数十秒後キャビティ内のガス抜きのため下型 をゆっくり開く。型の固着の為急に開いたりすると成形品に擦り傷が付くため許 されない。また開く位置も必要最小限であり０．１ｍｍ台の精度を必要とする。

【００１０】 以上のような制御技術を必要とするが、常に重力の影響を受ている金型やラム を位置決めしたり圧締めする方法として、図６のサーボ弁を使用した油圧制御回 路がある。上盤４９と可動盤５０間に設けた相対位置を検出する位置センサー１ ６と、型締シリンダ１９の油室２２に取り付けた圧力センサー１７を用いてサー ボ弁により型締シリンダのラムの位置制御と型締シリンダの圧力制御を行う。

【００１１】 図６に於いて、固定容量型ポンプ２４の吐出口にブリードオフ用のリリーフ弁 ２６とフイルター３６が、また該ポンプの吸入口にはフイルタ３７が接続されて いる。フイルター３６はサーボ弁２３を塵芥から保護するための設備である。吐 出油はサーボ弁２３のＰポートに接続され、Ａポートが型締シリンダ１９の上昇 側に、Ｂポートが型締シリンダ１９の下降側に、またＴポートはクーラ２７を経 由してタンク３８に接続している。サーボ弁２３のＡ，Ｂポートには安全用のリ リーフ弁２８，２９が接続されている。また同ポートからチェック弁３１，３２ を介して圧力を取り出し、電磁弁３５によりプレフィル弁３４を操作するように なっている。電磁弁３０は機械停止時の安全用の切換弁である。

【００１２】 型締シリンダ１９の内部にラム１８が挿嵌されており、ラム１８内にブースタ ラム２０が挿嵌されていて高速型閉め用に用いられている。ラム１８先端に可動 盤５０と下型６が取り付けてあり、上盤４９には上型７が取り付けてある。

【００１３】 サーボ弁２３は電動機２５によりポンプ２４を駆動して常時一定に発生した油 圧力の中から必要な油圧力を精度良く取り出して、型締シリンダ１９に供給して いる。したがってどのような事態にも対処できるためにはポートＰに常に最大エ ネルギーの油圧力が届いている必要がある。そして不要な時にはリリーフ弁２６ より余った作動油はタンク３８に戻される。こうした理由によりリリーフ弁２６ は最大圧力に設定されている。そして最大圧力に昇圧された不要な作動油はリリ ーフ弁２６よりタンクに戻されるため大量の熱が発生して、冷却用のクーラ２７ は必需である。また電動機２５も常に最大の動力を発生していることになる。

【００１４】

【考案が解決しようとする課題】

サーボ弁を使用した油圧制御回路は精度的には申し分無いが、消費する電力エ ネルギーが多く、また高温度になる作動油を冷却するための冷却水も多量に使用 するエネルギー多消費型の油圧回路である。エネルギーの消費を押さえ、制御精 度を落とさない油圧制御回路が要求される。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

型締シリンダのラムの位置制御と型締シリンダ内の圧力制御をおこなうことに より、金型内に供給した熱硬化性樹脂を加熱して流動性を与え、圧縮延伸及びガ ス抜きをしながら硬化させ、成形を行う竪型の型締装置よりなる圧縮成形機の油 圧制御回路に於いて、 可変容量型ポンプと方向流量制御弁の組合せによるロードセンシング制御の回 路を用いて上記の制御を行い、省エネルギーの効果を出すこととする。

【００１６】

【作用】

ロードセンシング制御は方向流量制御弁による流量制御時に該弁前後に発生す る差圧力を可変容量型ポンプ内に取り込み、該可変容量型ポンプの吐出量を方向 流量制御弁の要求する吐出量に沿わせる制御で、必要な量の作動油のみ吐出する ことができる。また方向の制御能力も有り、Ａ，Ｂポートを型締シリンダの上昇 下降の油室に接続して駆動すると共に、タンクへ戻る作動油も方向流量制御弁を 通過するので絞ることによりブレーキ作用をさせて精度良く位置決め制御を行っ ている。

【００１７】

【実施例】

図１は代表的なロードセンシング制御による圧縮成形機の油圧制御回路である 。図２はその作動表である。図５は方向流量制御弁の作動特性であり、図４には 参考の為にサーボ弁の作動特性を示してある。入力として＋の直流電流を流せば 図１の制御回路図の（＋）側ファンクションに移行し、−電流を流せば（−）側 のファンクションに移行する。また流す電流の大きさで通路の断面積が変化する ようになっている。図１の油圧制御回路に於いて、ロードセンシング弁４２とコ ントロールシリンダ４３を内蔵する可変容量型ポンプ４４の吐出口にピーク圧力 カット用のリリーフ弁４１と方向流量制御弁３９のＰポートが接続されている。

【００１８】 方向流量制御弁３９のＡポートは型締シリンダ１９の上昇側に、Ｂポートは下 降側につながるようになっている。またＴポートはタンク３８に接続されている 。該Ａ，Ｂポートの先は機械停止時の安全確保の為の電磁弁３０が接続され、Ａ ポートから分岐して電磁式リリーフ弁４０が、またＢポートから分岐してリリー フ弁２９が接続してある。チェック弁３１，３２を介してＡ，Ｂポートより圧力 を取り出し、電磁弁３５によりチェック弁タイプのプレフィル弁３４を操作して いる。電磁弁３０の一方の先はパイロットチェック弁４５とポペット弁４６が並 列の回路を通りブースタラム２０の油室４７に接続している。またブースタラム ２０の入口から分岐して電磁弁３３を通り型締シリンダ１９の油室２２に接続し ている。電磁弁３０の他方の出口は直接型締シリンダ１９の後退側油室２１に接 続している。

【００１９】 ロードセンシング制御では直接圧力制御は行わないので型締シリンダ１９の型 締圧力の制御は電磁式リリーフ弁４０で行っている。ここでロードセンシング制 御の説明をすると、可変容量型ポンプ４４はコントロールシリンダ４３に圧力が 作用しない時はスプリング４８の付勢力により常に最大吐出に移行している。ロ ードセンシング弁４２の一方のスプールエンド５３には可変容量型ポンプ４４の 吐出口が、また他のスプールエンド５２にはスプリング５１で付勢すると共に方 向流量制御弁４４のＬポートに接続し、内部通路を通りタンクに接続している。 そして該方向流量制御弁４４が切り換わった際には内部通路を通して出口側のＡ 又はＢポートに接続するようになっている。

【００２０】 従って方向流量制御弁４４がニュートラル時はロードセンシング弁４２のスプ ールエンド５２側はタンクに接続し大気圧となっている。またこの時可変容量型 ポンプ４４の吐出口は接続しているＰポートがブロックされており、行き場の無 いポンプ４４の吐出油はロードセンシング弁４２のスプールエンド５３側を押し 、スプリング５１が圧縮され、ファンクションの切換が起きる。作動油はスプー ルエンド５３の手前で分岐した回路から弁の内部通路を通り、コントロールシリ ンダ４３に入り伸張させ、可変容量型ポンプ４４の吐出量を減少させる。吐出量 はロードセンシング弁４２のオフセット用スプリング５１に対抗する圧力、約７ 〜１０ｋｇ／ｃｍ² を保持し、この圧力での漏洩量を補充できる最小限に減少す る。

【００２１】 下型の上昇工程では＋電流を方向流量制御弁３９のトルクモータに与える。方 向流量制御弁３９が（＋）側のファンクションに移行し、ロードセンシング弁４ ２のスプールエンド５２はポートＬから内部回路を通り、ポートＡに接続する。 即ちロードセンシング弁４２の 両スプールエンド５２，５３には方向流量制御 弁３９の入口と出口の圧力が導入されており該方向流量制御弁３９に発生する差 圧を検出している。与えた＋電流によって方向流量制御弁３９が変位し、規定の 通路断面積となるが、ここを通過する可変容量型ポンプ４４の吐出量が多いと方 向流量制御弁３９に発生する差圧が大きく出て、ロードセンシング弁４２のスプ ールエンド５３側の圧力が高く、オフセット用スプリング５１が圧縮され、ポン プ４４は吐出量を減らす方向に移行する。与えた＋電流に対して可変容量型ポン プ４４の吐出量が少ないと、オフセット用スプリング５１の付勢力が強く、ファ ンクションの切り換えが起き、ポンプ４４のコントロールシリンダ４３はタンク に接続し、ポンプ４４は吐出量を増加する方向に移行する。このようにして方向 流量制御弁３９の前後に発生する差圧が、スプリング５１の付勢力により決まる る一定の圧力（７〜１０ｋｇ／ｃｍ² ）となるように、可変容量型ポンプ４４の 吐出量が自動的に制御される。

【００２２】 次に図２の作動表で成形工程の説明を行う。（イ）のチャート部分には下型６ の時間に対する位置と、型締シリンダ１９内の油圧力の関係を表している。（ロ ）の表はソレノイドとトルクモータの作動表である。この表で成形工程の説明を すると、型閉めでは電磁弁のソレノイドＣ，ＯＦ，Ｚ，Ｒ，が励磁し、方向流量 制御弁３９のＦはトルクモータが使用されているがこれに＋電流を通し、（＋） 側のファンクションに移行させる。可変容量型ポンプ４４の吐出油は方向流量制 御弁３９のＡポートから電磁弁３０を通過し、パイロットチェック弁４５を通過 しブースタラム２０の油室４７に導入される。また電磁弁３５によりプレフィル 弁３４が強制的に開放されている。油室４７に導入される作動油でラム１８は高 速で上昇し、油室２２は真空となることを利用してタンク３８から作動油を吸い 込む。

【００２３】 また油室２１からは作動油が排出され、電磁弁３０と方向流量制御弁３９を通 過してタンクに戻る。然し方向流量制御弁３９内では、可変容量型ポンプ４４の 吐出量を制御すると同時に戻りの作動油も同様に制御しているのである。ラム１ ８のオーバランを抑制するために作動油の通路を絞りブレーキを掛けている。

【００２４】 金型を半閉め状態で停止する少し手前の位置でソレノイドＺを解磁してプレフ ィル弁３４を閉鎖し、油室２２をタンク３８から切り放すと同時にソレノイドＳ を励磁し、作動油を型締シリンダ１９の油室２２内にも供給し、またＦの＋電流 値を減らしてラム１８のスピードを減速する。停止位置に到達するとその位置を 位置センサ１６で検出しその位置を保持する。Ｆには閉ループ制御のための＋， −の電流が流れて位置制御を行い方向流量制御弁３９も僅かな（＋）方向，（− ）方向への移行を繰り返す。

【００２５】 一定時間金型の半閉めの位置を保持して原料を加熱した後圧縮延伸を行う。ラ ム１８は決められた速度に従ってゆっくりと金型を閉鎖する。金型の閉鎖が完了 すると吐出量は１０〜１５％の固定となり、電磁式リリーフ弁４０と圧力センサ １７により型締シリンダ１９を圧力制御して任意の圧力に保持する。

【００２６】 型締圧力の保持時間の特に重要としない後の部分は型締シリンダ１９自身によ る自己保持を行う。全てのソレノイドとトルクモータを解磁すると、可変容量型 ポンプ４４は吐出しなくなり、またパイロットチェック弁４５とポペット弁４６ が閉鎖する。チェック弁タイプのプレフィル弁３４はもともと閉鎖しているので 型締シリンダ１９内の作動油は圧縮されたまま閉じ込められ、型締圧力が保持で きることになる。しかし内部漏れにより圧力はゆっくりと低下する。

【００２７】 ガス抜きでは、ソレノイドＣ，ＯＦ，Ｓ，Ｒを励磁し、トルクモータＦに−電 流を与えゆっくりとした速度で型開を行う。成形品に擦り傷を付けないように速 い動きは禁物である。開く隙間は内部に発生した揮発性ガスが抜ける程度の僅か である。設定された位置迄開くとその位置を保持するため位置制御に入り、トル クモータＦには＋，−の電流が流れる。

【００２８】 その後成形品の硬化を行うため再加圧及び保圧をし強力型開に至る迄はソレノ イドとトルクモータに対し前記と同様に操作を行う。硬化後型開ではガス抜き時 ど同様ゆっくり型を開き、型開高速では、ソレノイドＣ，ＯＦ，Ｚ，Ｒを励磁し 、とトルクモータＦに−電流を流す。型開停止時の減速はトルクモータＦの−電 流を減らし、また方向流量制御弁３９で型締シリンダ１９の油室２１から排出さ れる作動油をタイミング良く絞り、ブレーキを掛けて停止させる。

【００２９】 一般に型締シリンダ１９は早送りをするために二つ以上の油室を持ち、必要に 応じて面積の違う油室を使用するが、これらの油室からの戻り油を方向流量制御 弁３９内においてタイミング良く吐出量に連動して絞りブレーキとする為に、方 向流量制御弁３９は図５の作動特性に示すように吐出特性（Ｐ→Ａ又はＰ→Ｂ） に連動して排出特性（Ａ→Ｔ又はＢ→Ｔ）に任意の傾きを与えており、要求に応 じて必要な傾きにすることが可能である。比較の為に一般的なサーボ弁の作動特 性を図４に示したが、吐出特性，排出特性共同一の傾きであり、サーボ弁を使用 するためには逆にシリンダの面積を適合させる必要があった。

【００３０】

【考案の効果】

ロードセンシング制御により可変容量型ポンプは必要な作動油量しか吐出せず 、またリリーフ弁の吹く時は型締保持の初期に於いて吐出量の１０〜１５％の吐 出で使用され、後の型締保持は型締シリンダによる自己保持となり、可変容量ポ ンプの吐出量は０となり、使用電力が僅かである。このため使用する電動機の設 備容量は一般にサーボ弁使用時の半分以下で済む。

【００３１】 油圧制御回路にチェック弁を使用することにより、型締シリンダ内に圧縮作動 油を閉じ込めて自己保持を行い、使用電力の節約を行っている。

【００３２】 方向流量制御弁の特性をシリンダの有効面積や金型，ラムの重量を考慮して変 化できる容易性がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のロードセンシング制御による圧縮成形
機の油圧回路

【図２】図１の制御回路の作動表

【図３】圧縮成形の工程図

【図４】サーボ弁の作動特性

【図５】方向流量制御弁の作動特性

【図６】サーボ弁を用いた圧縮成形機の油圧制御回路

【符号の説明】

６ 下型 ７ 上型 １６ 位置センサ １７ 圧力センサ １８ ラム １９ 型締シリンダ ２３ サーボ弁 ２４ 固定容量型ポンプ ３９ 方向流量制御弁 ４０ 電磁式リリーフ弁 ４２ ロードセンシング弁 ４３ コントロールシリンダ ４４ 可変容量型ポンプ ５１ スプリング

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 型締シリンダのラムの位置制御と型締シ
   リンダ内の圧力制御をおこなうことにより、金型内に供
   給した熱硬化性樹脂を加熱して流動性を与え、圧縮延伸
   及びガス抜きをしながら硬化させ、成形を行う竪型の型
   締装置よりなる圧縮成形機の油圧制御回路に於いて、 可変容量型ポンプと方向流量制御弁の組合せによるロー
   ドセンシング制御の回路を用いて上記の位置制御を行う
   ことを特徴とする圧縮成形機の油圧回路。
2. 【請求項２】 請求項１に於いて型締シリンダの型締側
   の油室に接続する全ての通路にチェック弁タイプの弁を
   配し、圧縮した作動油を型締シリンダ内に閉じ込めるこ
   とにより該型締シリンダによる自己保持を行うことを特
   徴とする圧縮成形機の油圧回路。