JP3455488B2 - 射出成形機の油圧駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧シリンダを駆
動制御するサーボ弁を用いた油圧駆動回路を備える射出
成形機の油圧駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、サーボ弁により油圧シリンダを駆
動制御する油圧駆動回路を備える射出成形機の油圧駆動
装置としては、特開平８−１５０６４２号公報で開示さ
れる射出成形機に備える油圧駆動装置が知られている。

【０００３】同公報で開示される油圧駆動装置は、サー
ボ弁の一次側に備えるＰポート及びＴポートに油圧駆動
源側及びオイルタンク側をそれぞれ接続するとともに、
サーボ弁の二次側に備えるＡポート及びＢポートに射出
シリンダ（油圧シリンダ）の前油室及び後油室をそれぞ
れ接続し、コントローラからの制御信号をサーボ弁の信
号入力部に付与することにより、射出シリンダを駆動制
御するとともに、スクリュの射出速度，保圧力等を制御
していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、溶融樹脂の
射出充填を高速で行うためには、溶融樹脂の粘性に対抗
する十分な射出圧力が必要となり、射出成形機の仕様と
しては、高射出率及び高射出圧が要求される。このた
め、特に、大型で高速の射出成形機におけるいわゆる射
出馬力は相当に大きくなり、一般仕様の射出成形機に対
して数十倍の大きさが要求される。したがって、現状の
サーボモータを用いた電動方式では、大型で高速の射出
成形機を実用化することは困難となり、専らアキュムレ
ータ（蓄圧器）を備える油圧方式に頼らざるを得ないの
が実情である。

【０００５】しかし、油圧方式であっても油圧駆動回路
にサーボ弁を用いた場合には、サーボ弁に相当の大容量
が要求されるため、サーボ弁の大型化と高コスト化を招
くとともに、大型化するに伴って応答性が低下し、制御
性の低下及び制御精度の低下を招く問題があった。

【０００６】本発明はこのような従来の技術に存在する
課題を解決したものであり、大型で高速の射出成形機を
容易に実用化できるとともに、加えて、サーボ弁の小型
化及び低コスト化を図り、さらに応答性，制御性及び制
御精度を高めることができる射出成形機の油圧駆動装置
の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び実施の形態】本発明
は、油圧シリンダ（主シリンダ）２を駆動制御するサー
ボ弁Ｖ１を用いた油圧駆動回路（主回路）３を備える射
出成形機Ｍの油圧駆動装置１を構成するに際して、主シ
リンダ２に対して当該主シリンダ２を補助する補助シリ
ンダ４を併設するとともに、主シリンダ２の負荷圧の上
昇により、補助シリンダ４に圧油をより多く供給し、か
つ補助シリンダ４の負荷圧が主シリンダ２の負荷圧より
も上昇することにより、補助シリンダ４の圧抜きを行う
ように、当該補助シリンダ４を駆動制御する圧力制御弁
Ｖ２を用いた油圧駆動回路（補助回路）５を設けたこと
を特徴とする。この場合、好適な実施の形態により、補
助シリンダ４は、主シリンダ２の両側に平行に配した一
対の単体シリンダ４ｐ，４ｑを備える。

【０００８】これにより、補助シリンダ４は、圧力制御
弁Ｖ２により駆動制御され、かつ主シリンダ２の負荷に
対応して制御されるとともに、主シリンダ２を補助する
方向に働かせることができるため、全体の負荷は主シリ
ンダ２と補助シリンダ４により分担される。したがっ
て、例えば、補助シリンダ４と主シリンダ２の容積（受
圧面積）比率を１：１に設定すれば、主シリンダ２の分
担する負荷は本来の負荷の半分となり、サーボ弁Ｖ１の
能力（容量）も半分にすることができる。

【０００９】

【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。

【００１０】まず、本実施例に係る油圧駆動装置１及び
この油圧駆動装置１を備える射出成形機Ｍの概略構成に
ついて、図２を参照して説明する。

【００１１】実施例は、射出成形機Ｍを構成する射出装
置Ｍｉに備える油圧駆動装置１を示す。射出装置Ｍｉ
は、後部にホッパ１１を有する仮想線で示す加熱筒１０
を備えるとともに、加熱筒１０の内部にはスクリュ１２
が挿通する。射出装置Ｍｉは、不図示の型締装置と共に
射出成形機Ｍを構成する。また、スクリュ１２の後端は
本実施例に係る油圧駆動装置１に結合する。これによ
り、スクリュ１２は、油圧駆動装置１により前後方向へ
進退移動せしめられるとともに、不図示の回転駆動装置
により回転せしめられる。

【００１２】一方、油圧駆動装置１は、油圧回路部２
０，この油圧回路部２０により駆動制御するシリンダユ
ニット部２１，このシリンダユニット部２１とスクリュ
１２を結合するカップリング部２２を備える。油圧回路
部２０は主回路（油圧駆動回路）３及び補助回路（油圧
駆動回路）５を備えるとともに、主回路３と補助回路５
に圧油を供給する油圧源回路２３を備える。また、主回
路３には制御信号を付与するコントローラ２４を接続す
る。なお、コントローラ２４には、シーケンスコントロ
ール部，サーボ制御部，設定部，表示部等を含む。

【００１３】さらに、シリンダユニット部２１は、両ロ
ッドタイプの主シリンダ（油圧シリンダ）２と、この主
シリンダ２の両側に平行に配した両ロッドタイプの一対
の単体シリンダ４ｐ，４ｑを備え、この単体シリンダ４
ｐと４ｑは補助シリンダ４を構成する。各単体シリンダ
４ｐと４ｑは、主シリンダ２の左右に配してもよいし上
下に配してもよい。なお、主シリンダ２と補助シリンダ
４（単体シリンダ４ｐ＋４ｑ）の容積（受圧面積）比率
は、１：１に選定することが望ましい。

【００１４】他方、カップリング部２２は各シリンダ
２，４ｐ及び４ｑのピストンロッド２ｒ，４ｐｒ及び４
ｑｒの前端が結合するベース部３０と、このベース部３
０によりベアリング３１，３２を介して回動自在に支持
されるロータ部３３からなり、ロータ部３３の前端にス
クリュ１２の後端を結合する。なお、不図示の回転駆動
装置からはロータ部３３に回転伝達される。また、図２
中、３４はカップリング部２２（スクリュ１２）の位置
を検出する位置検出部である。

【００１５】次に、本実施例に係る油圧駆動装置１に備
える油圧回路部２０の構成について、図１を参照して具
体的に説明する。

【００１６】図１中、３は主回路であり、四ポートのサ
ーボ弁Ｖ１を備える。サーボ弁Ｖ１の二次側に備えるＡ
ポート及びＢポートは、主シリンダ２の前油室及び後油
室にそれぞれ接続するとともに、サーボ弁Ｖ１の一次側
に備えるＰポート及びＴポートは、油圧源回路２３及び
オイルタンク４０にそれぞれ接続する。また、４１，４
２は圧力センサ，Ｖ１０はサーボ弁Ｖ１に接続したパイ
ロット切換弁である。なお、油圧源回路２３には、二次
ポートをサーボ弁Ｖ１のＰポートに接続したロジック弁
Ｖ３及びこのロジック弁Ｖ３に接続したパイロット弁Ｖ
４を備えるとともに、油圧ポンプ等を含む油圧源４４及
びアキュムレータ４３を備える。

【００１７】一方、５は補助回路であり、圧力制御弁Ｖ
２（三ポートの減圧弁）及び四ポートの回路切換弁Ｖ７
を備える。この場合、回路切換弁Ｖ７の二次側に備える
Ａポート及びＢポートは補助シリンダ４を構成する各単
体シリンダ４ｐ，４ｑにおける前油室及び後油室にそれ
ぞれ接続する。さらに、回路切換弁Ｖ７の一次側に備え
るＰポートは圧力制御弁Ｖ２の二次ポートに接続すると
ともに、回路切換弁Ｖ７の一次側に備えるＴポートは、
圧抜弁Ｖ８及び背圧弁Ｖ９の並列回路を介してオイルタ
ンク４０に接続する。また、圧力制御弁Ｖ２の一方の一
次ポートはロジック弁Ｖ５を介してロジック弁Ｖ３の二
次ポートに接続するとともに、他方の一次ポートはオイ
ルタンク４０に接続する。なお、Ｖ６はロジック弁Ｖ５
に接続したパイロット弁である。

【００１８】そして、サーボ弁Ｖ１のＢポート（主シリ
ンダ２の後油室）の油圧（負荷圧）は、圧力制御弁Ｖ２
の一方のパイロットポートに付与するとともに、サーボ
弁Ｖ１のＡポート（主シリンダ２の前油室）の油圧（背
圧）は、背圧弁（リリーフ弁）Ｖ９のパイロットポート
に付与し、さらに、回路切換弁Ｖ７のＢポートの油圧
は、圧力制御弁Ｖ２の他方のパイロットポートに付与す
る。これにより、主シリンダ２（主回路３）と補助シリ
ンダ４（補助回路５）が連動する連動回路４５が構成さ
れる。

【００１９】次に、本実施例に係る油圧駆動装置１の成
形工程における動作（機能）について、図１〜図３を参
照して説明する。

【００２０】図３は各工程における各弁Ｖ１〜Ｖ１０の
状態を示している。まず、射出工程の開始時（直前）に
は、ロジック弁Ｖ３は開，パイロット弁Ｖ４はＯＮ，ロ
ジック弁Ｖ５は開，パイロット弁Ｖ６はＯＮ，回路切換
弁Ｖ７はｂシンボルがＯＮ，圧抜弁Ｖ８はＯＦＦ，パイ
ロット切換弁Ｖ１０はＯＮの状態になっている。また、
この状態では、サーボ弁Ｖ１に付与される制御信号は速
度Ｏの指令であるため、スクリュ１２は射出開始位置に
停止している。

【００２１】そして、射出工程が開始し、速度指令の制
御信号がサーボ弁Ｖ１に付与されれば、サーボ弁Ｖ１の
Ｂポート（主シリンダ２の後油室）の油圧（負荷圧）が
上昇し、スクリュ１２は設定された射出速度で前進移動
する。この際、サーボ弁Ｖ１のＢポートの負荷圧は、圧
力制御弁Ｖ２の一方のパイロットポートに付与されるた
め、当該負荷圧が上昇すれば、圧力制御弁Ｖ２は補助シ
リンダ４（単体シリンダ４ｐ，４ｑ）に圧油をより多く
供給する方向に動くとともに、補助シリンダ４の負荷圧
が主シリンダ２の負荷圧よりも上昇すれば、補助シリン
ダ４の圧抜きを行うように動く。また、圧力制御弁Ｖ２
は、減速時に減圧弁として働くとともに、サーボ弁Ｖ１
のＴポートの油圧、即ち、主回路３におけるオイルタン
ク４０への戻り側圧力が上昇するため、メータアウト回
路を構成する背圧弁Ｖ７の制御圧力も上昇して制動力が
働く。

【００２２】なお、主シリンダ２の受圧面積をＳｍ，補
助シリンダ４（単体シリンダ４ｐ＋４ｑ）の受圧面積を
Ｓｓ，主シリンダ２の負荷圧をＰｍとすれば、補助シリ
ンダ４のシリンダ圧力は圧力制御弁Ｖ２により負荷圧Ｐ
ｍに制御され、油圧駆動装置１の出力Ｆは、Ｆ＝（Ｓｍ
×Ｐｍ）＋（２×Ｓｓ×Ｐｍ）となる。

【００２３】よって、主シリンダ２は補助シリンダ４に
より補助され、負荷は主シリンダ２と補助シリンダ４に
より分担される。したがって、補助シリンダ４の受圧面
積と主シリンダ２の受圧面積を１：１に設定すれば、主
シリンダ２の分担する負荷は本来の負荷の半分となり、
サーボ弁Ｖ１の能力（容量）も半分で足りる。このよう
に、本実施例に係る油圧駆動装置１を採用することによ
り、大型で高速の射出成形機Ｍを容易に実用化できると
ともに、加えて、大型で高速の射出成形機Ｍにおけるサ
ーボ弁Ｖ１の小型化及び低コスト化が図られ、さらに応
答性，制御性及び制御精度が飛躍的に高められる。

【００２４】一方、射出工程（保圧工程）が終了すれ
ば、ロジック弁Ｖ３は閉，パイロット弁Ｖ４はＯＦＦ，
ロジック弁Ｖ５は閉，パイロット弁Ｖ５はＯＦＦ，回路
切換弁Ｖ７はＯＦＦ，圧抜弁Ｖ８はＯＮ，パイロット切
換弁Ｖ１０はＯＮの状態になる。また、この状態では、
サーボ弁Ｖ１に付与される制御信号は圧力Ｏの指令であ
るため、スクリュ１２は計量開始位置に停止している。
この状態でスクリュ１２が回転すれば、計量工程が行わ
れるとともに、計量工程ではサーボ弁Ｖ１に背圧指令の
制御信号が付与される。

【００２５】なお、図４には本発明の変更実施例に係る
油圧駆動装置１を示す。変更実施例と図１で示した前記
実施例（基本実施例）の異なる点は、基本実施例が補助
シリンダ４を構成する単体シリンダ４ｐ，４ｑに両ロッ
ドタイプの油圧シリンダを用いたのに対して、変更実施
例では単体シリンダ４ｐ，４ｑに片ロッドタイプの油圧
シリンダを用いた点にある。この場合、変更実施例にお
ける補助回路５の構成は若干変更されるも、基本的な動
作（機能）は、図１に示した基本実施例と同じでなる。
このため、図４において、図１と同一部分には同一符号
を付し、その構成を明確にするとともに、その詳細な説
明は省略する。また、図３に示した各弁Ｖ１〜Ｖ１０の
状態を示す表は、そのまま図４に示す変更実施例に係る
油圧駆動装置１に適用できる。

【００２６】以上、実施例（変更実施例）について詳細
に説明したが、本発明はこのような実施例に限定される
ものではなく、細部の構成，手法等において本発明の要
旨を逸脱しない範囲で任意に変更，追加，削除すること
ができる。例えば、実施例は、補助シリンダ４として、
主シリンダ２の両側に平行に配した一対の単体シリンダ
４ｐ，４ｑにより構成した場合を例示したが、一つの単
体シリンダ４ｐであってもよいし、三つ以上の単体シリ
ンダ４ｐ…を組合わせてもよい。なお、一つの単体シリ
ンダ４ｐを用いる場合には、主シリンダ２のピストンロ
ッド２ｒと単体シリンダ４ｐ（補助シリンダ４）のピス
トンロッド４ｐｒをリンクにより連結し、このリンクの
中央にスクリュ１２を配することができる。また、実施
例は、射出装置Ｍｉに適用した場合を示したが、型締装
置等の他の用途における油圧駆動装置１としても利用で
きる。

【００２７】

【発明の効果】このように、本発明は、油圧シリンダ
（主シリンダ）を駆動制御するサーボ弁を用いた油圧駆
動回路（主回路）を備える射出成形機の油圧駆動装置を
構成するに際して、主シリンダに対して当該主シリンダ
を補助する補助シリンダを併設するとともに、主シリン
ダの負荷圧の上昇により、補助シリンダに圧油をより多
く供給し、かつ補助シリンダの負荷圧が前記主シリンダ
の負荷圧よりも上昇することにより、補助シリンダの圧
抜きを行うように、当該補助シリンダを駆動制御する圧
力制御弁を用いた油圧駆動回路（補助回路）を設けたた
め、大型で高速の射出成形機を容易に実用化できるとと
もに、加えて、大型で高速の射出成形機におけるサーボ
弁の小型化及び低コスト化を図り、さらに応答性，制御
性及び制御精度を高めることができるという顕著な効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施例に係る油圧駆動装置の油
圧回路図、

【図２】同油圧駆動装置を備える射出成形機における射
出装置の一部を示す断面図、

【図３】同油圧駆動装置に備える各弁の成形工程におけ
る状態を示す表、

【図４】本発明の変更実施例に係る油圧駆動装置の油圧
回路図、

【符号の説明】

１ 油圧駆動装置 ２ 主シリンダ（油圧シリンダ） ３ 主回路（油圧駆動回路） ４ 補助シリンダ ４ｐ 単体シリンダ ４ｑ 単体シリンダ ５ 補助回路（油圧駆動回路） Ｖ１ サーボ弁 Ｖ２ 圧力制御弁 Ｍ 射出成形機

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84 F15B 11/00 - 11/22

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧シリンダ（主シリンダ）を駆動制御
   するサーボ弁を用いた油圧駆動回路（主回路）を備える
   射出成形機の油圧駆動装置において、前記主シリンダに
   対して当該主シリンダを補助する補助シリンダを併設す
   るとともに、前記主シリンダの負荷圧の上昇により、前
   記補助シリンダに圧油をより多く供給し、かつ前記補助
   シリンダの負荷圧が前記主シリンダの負荷圧よりも上昇
   することにより、前記補助シリンダの圧抜きを行うよう
   に、当該補助シリンダを駆動制御する圧力制御弁を用い
   た油圧駆動回路（補助回路）を設けたことを特徴とする
   射出成形機の油圧駆動装置。
2. 【請求項２】 前記補助シリンダは、前記主シリンダの
   両側に平行に配した一対の単体シリンダを備えることを
   特徴とする請求項１記載の射出成形機の油圧駆動装置。