JP4115430B2

JP4115430B2 - 生産機械の駆動方法

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Publication number: JP4115430B2
Application number: JP2004203577A
Authority: JP
Inventors: 浩山浦; 義元海野
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2024-07-09
Also published as: US7519450B2; US20060006565A1; JP2006021499A; CN1721162A; CN100526045C

Description

本発明は、動力駆動源により射出成形機等の生産機械に備えるアクチュエータを駆動する際に用いて好適な生産機械の駆動方法に関する。

従来、油圧駆動源により射出成形機に備える油圧アクチュエータを駆動する駆動装置としては、既に、本出願人が提案した特許第３４５５４７９号公報で開示される射出成形機の油圧駆動装置が知られている。

同公報で開示される油圧駆動装置は、固定吐出型油圧ポンプ及びこの油圧ポンプを駆動するサーボモータを有し、サーボモータの回転速度を制御して油圧ポンプの吐出流量と吐出圧力を制御する油圧駆動源を備えるとともに、成形機本体の油圧アクチュエータに接続した制御弁のパイロットポートを、当該パイロットポートからの逆流を阻止する逆止弁及びこの逆止弁に直列に接続した切換弁を介して、油圧駆動源から吐出する作動油の供給ラインに接続したものである。
特許第３４５５４７９号

ところで、同公報で開示される射出成形機は、射出装置と型締装置を備え、型締装置では油圧駆動装置により型締シリンダ（油圧アクチュエータ）を駆動制御して金型に対する型締めを行う。具体的には、型締工程の場合、最初に、型開状態にある金型に対して高速型閉を行うとともに、可動型（可動盤）が低速位置に達したなら低速型閉を行い、この後、金型が閉鎖したなら高圧型締を行う。この場合、高速型閉は、油圧駆動源（油圧ポンプ）の定格出力（最大出力）を１００〔％〕とし、必要に応じて駆動出力を設定することができる。例えば、通常、標準的には９０〔％〕程度を設定するが、ユーザの判断によって、もう少し低速化させたいような場合には、駆動出力を８０〔％〕，７０〔％〕…のように低下させて設定することができる。

ところで、油圧駆動源の駆動出力を、８０〔％〕，７０〔％〕…のように低下させても、実際に駆動制御される型締シリンダによる型閉速度（型閉時間）は、油圧駆動源から型締シリンダに至る油圧回路内で発生する管路損失（熱損失）等の影響により、油圧駆動源の駆動出力にそのまま対応して低下することはない。油圧回路の構成や特性等によっても異なるが、通常、型閉速度（型閉時間）の低下率（変化率）は、油圧駆動源の駆動出力のそれよりも小さくなる。換言すれば、油圧駆動源の駆動出力を大きく低下させたとしても、型閉速度（型閉時間）はさほど低下しない。

図４は、型締工程における油圧駆動源の油圧ポンプを駆動するサーボモータに供給するモータ電流Ｉを、成形サイクル（成形工程）の進行に従って実測したものであり、Ｉｏは駆動出力を９０〔％〕出力に設定したときのモータ電流、Ｉｓは駆動出力を７０〔％〕出力に設定したときのモータ電流をそれぞれ示すとともに、Ｔｏは９０〔％〕出力時における高速型閉区間の型閉時間、Ｔｓは７０〔％〕出力時における高速型閉区間の型閉時間をそれぞれ示している。同図から明らかなように、９０〔％〕出力から７０〔％〕出力に低下させた場合、モータ電流Ｉは大きく低下するが、型閉時間Ｔはさほど低下しない区間が存在する。

図５は、このモータ電流Ｉと型閉時間Ｔの関係を対比できるように示したものであり、９０〔％〕出力から７０〔％〕出力に低下させた場合、モータ電流Ｉは、４．４５〔Ａ〕から２．６５〔Ａ〕まで低下するのに対して、型閉時間Ｔは、０．１６〔ｓｅｃ〕から０．１８〔ｓｅｃ〕まで増加するに過ぎない。即ち、モータ電流Ｉの低下率は、概ね−４０〔％〕程度であるのに対して型閉時間Ｔの増加率は、概ね１０〔％〕程度である。

以上のように、油圧駆動装置の場合、実際に設定した設定値とその設定値に基づく結果は、比例などによりそのまま対応して変化するものではなく、油圧回路の構成や特性等によって大きく異なる場合があるとともに、ユーザはこの状態を明確な情報として知ることができない。もし、上述した高速型閉の状態を情報として的確に知ることができれば、例えば、ユーザは、９０〔％〕出力時の状態と７０〔％〕出力時の状態を比較し、９０〔％〕出力に設定したとしても、この程度の時間短縮効果であるなら７０〔％〕出力の方が節電効果の面において有利であると判断し、７０〔％〕出力を選択することができ、延いては、省エネルギ性（二酸化炭素排出削減効果）の観点からも望ましい。このように、従来は、油圧駆動装置（駆動装置）を駆動させるに際し、省エネルギ性の観点から見た場合、必ずしも十分な考慮がなされているとは言えず、更なる改善の余地が残されていた。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した生産機械の駆動方法の提供を目的とするものである。

本発明に係る生産機械の駆動方法は、動力駆動源２により所定の生産機械Ｍｏに備えるアクチュエータ３を駆動するに際して、動力駆動源２における複数の異なる大きさの駆動出力Ｐ１，Ｐ２…によりアクチュエータ３を駆動し、アクチュエータ３が正常に動作することを条件として、少なくともアクチュエータ３の動作状態に係わる物理量（Ｔ１，Ｔ２…）とこの動作状態に対応するエネルギ消費に係わる物理量（Ｉ１，Ｉ２…）をそれぞれ検出するとともに、検出した各物理量（検出結果）を選択画面Ｖｓによりディスプレイ４に表示し、かつこの選択画面Ｖｓから駆動出力Ｐ１…の大きさを選択し、又は前記検出結果に対して、予め設定した節電モードに基づいて自動で省エネルギ性の一番高い駆動出力Ｐ１…の大きさを選択し、選択した駆動出力Ｐ１…によりアクチュエータ３を駆動するようにしたことを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、動力駆動源２には、油圧駆動源２ｓを用いることができるとともに、アクチュエータ３には、油圧駆動源２により駆動される油圧アクチュエータ３ｓを用いることができる。また、物理量（Ｔ１…，Ｉ１…）の検出は、検出モードを設定し、この検出モードを選択することにより、検出処理を実行させてもよいし、或いは生産機械Ｍｏの工場出荷前に、標準的な条件により検出処理を行うことにより、予め設定しておいてもよい。なお、生産機械Ｍｏには、少なくとも射出成形機Ｍを含ませることができる。

このような手法による本発明に係る生産機械の駆動方法によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１）少なくともアクチュエータ３の動作状態に係わる物理量とこの動作状態に対応するエネルギ消費に係わる物理量をそれぞれ検出するとともに、検出した各物理量（検出結果）に基づいて駆動出力Ｐ１…の大きさを設定（選定）できるようにしたため、ユーザは、動作状態の情報を的確に知ることができ、より最適な設定を行うことができるとともに、省エネルギ性の向上に貢献することができる。

（２）検出結果を選択画面Ｖｓによりディスプレイ４に表示し、この選択画面Ｖｓから駆動出力Ｐ１…の大きさを選択できるようにしたため、ユーザの判断により任意の駆動出力Ｐ１…を選択することができる。

（３）検出結果に対し、予め設定した節電モードに基づいて自動で省エネルギ性の一番高い駆動出力Ｐ１…の大きさを選択できるため、節電モードを選択すれば、自動で省エネルギ性の一番高い駆動出力Ｐ１…により運転できる。

（４）好適な態様により、動力駆動源２として油圧駆動源２ｓを用いるとともに、アクチュエータ３として油圧駆動源２ｓにより駆動される油圧アクチュエータ３ｓを用いれば、特に、油圧系回路内において発生しやすい無用なエネルギ消費を回避することができる。

（５）好適な態様により、物理量（Ｔ１…，Ｉ１…）の検出を行うに際し、検出モードを設定し、この検出モードを選択することにより、検出処理を実行させるようにすれば、金型を変更したときなどに、その都度ユーザが正確な動作状態を知ることができる。

（６）好適な態様により、物理量（Ｔ１…，Ｉ１…）の検出を、生産機械Ｍｏの工場出荷前に、標準的な条件により検出処理を行うことにより、予め設定しておくようにすれば、ユーザによる検出処理が不要になる。

（７）好適な態様により、生産機械Ｍｏとして、少なくとも射出成形機Ｍを用いれば、特に、型締装置による金型の開閉等に伴って発生しやすい無用なエネルギ消費を回避することができる。

次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る駆動方法を実施できる射出成形機Ｍの概略構成について、図３を参照して説明する。

図３は、射出成形機Ｍ（生産機械Ｍｏ）を示し、この射出成形機Ｍは、型締装置Ｍｃと射出装置Ｍｉを備える。型締装置Ｍｃは、離間して配した固定盤１１と圧受盤１２を備え、それぞれ不図示の機台上に固定される。また、固定盤１１と圧受盤１２間には、四本のタイバー１３…を架設するとともに、タイバー１３…には、可動盤１４をスライド自在に装填する。そして、この可動盤１４には可動型Ｃｍを取付けるとともに、固定盤１１には固定型Ｃｃを取付ける。この可動型Ｃｍと固定型Ｃｃにより金型Ｃが構成される。さらに、圧受盤１２には、油圧アクチュエータ３ｓ（アクチュエータ３）を構成する型締シリンダ１５を取付け、この型締シリンダ１５に内蔵する型締ピストンのピストンロッド１５ｒは、前方に突出させることにより可動盤１４の背面に結合する。

一方、２１は油圧駆動装置を示し、この油圧駆動装置２１は、油圧系回路２２と制御系回路（電気系回路）２３を備える。油圧系回路２２は、動力駆動源２を構成する油圧駆動源２ｓを備え、この油圧駆動源２ｓは、さらに、固定吐出型油圧ポンプ２４と、この油圧ポンプ２４を回転駆動するサーボモータ（ポンプモータ）２５を備える。そして、油圧ポンプ２４の吸入ポートはオイルタンク２６に接続するとともに、吐出ポートは油圧パネル２７の入力ポートに接続する。油圧パネル２７は、各種制御弁等を含む油圧回路網が構成されており、その出力ポートは、射出成形機Ｍに備える前述した型締シリンダ１５をはじめ、射出装置Ｍｉに備える射出シリンダ３ｉ、更には他の各種油圧アクチュエータに接続する。

他方、制御系回路２３は、コントローラ本体３１と、このコントローラ本体３１に接続した設定パネル３２及びディスプレイ４を備える。なお、設定パネル３２は、ディスプレイ４と一体に構成されたタッチパネルを用いる。また、コントローラ本体３１には、サーボモータ２５を接続する。さらに、コントローラ本体３１には、サーボモータ２５に付設して回転数を検出するロータリエンコーダ３４及び可動盤１４の位置を検出するリニアスケール３５を接続するとともに、射出成形機Ｍにおける各部の動作状態に係る物理量を検出する油圧センサ（圧力センサ），位置センサ等の各種センサを含む検出器群３６を接続する。この場合、コントローラ本体３１は、サーボ回路を内蔵し、ロータリエンコーダ３４から検出されるエンコーダパルスに基づいてサーボモータ２５をサーボ制御し、油圧ポンプ２４の吐出流量と吐出圧力を制御する機能を有する。

次に、本実施形態に係る射出成形機Ｍ（生産機械Ｍｏ）の駆動方法について、図１〜図３を参照して説明する。

実施形態に係る駆動方法は、型締装置Ｍｃにより高速型閉を行う場合を例示する。まず、油圧駆動源２ｓにより、複数の異なる大きさの駆動出力Ｐ１，Ｐ２…を用いて型締シリンダ１５を駆動し、型締シリンダ１５が正常に動作することを条件として、少なくとも型締シリンダ１５の動作状態に係わる物理量、即ち、高速型閉の型閉時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３…と、この動作状態に対応するエネルギ消費に係わる物理量、即ち、油圧駆動源２ｓにおけるサーボモータ２５のモータ電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３…をそれぞれ検出する。

この場合、物理量（Ｔ１…，Ｉ１…）の検出は、検出モードを設定し、ユーザが必要に応じて、この検出モードを選択することにより、検出処理を実行させることができる。また、他の方法としては、射出成形機Ｍの工場出荷前に、金型の重量等に関して標準的な条件により検出処理を行うことにより、工場出荷時に、図１に示すような出力選択画面Ｖｓを作成し、予め設定しておいてもよい。前者は、金型Ｃを変更したときなどに、その都度、ユーザが正確な動作状態を知ることができる利点があるとともに、後者は、ユーザによる検出処理が不要になる利点がある。いずれの場合も、検出結果が得られたなら、この検出結果は、図１に示すような出力選択画面Ｖｓとして作成され、ディスプレイ４に表示される。

以下、検出モードを設定し、ユーザがこの検出モードを選択することにより、検出処理が実行される場合について、具体的な処理手順を説明する。

例示は、成形条件設定時において、型締工程における型閉に係わる成形条件を設定する場合を示す。この場合、ディスプレイ４には、図２に示す型閉画面Ｖｃが表示されるため、この型閉画面Ｖｃを用いて型閉に係わる各種設定を行うことができる。なお、型閉画面Ｖｃには、高速型閉の駆動出力設定部４１，低速型閉の駆動出力設定部４２，低速切換位置設定部４３，高圧型締位置設定部４４，低圧型閉の駆動出力設定部４５，高圧型締の駆動出力設定部４６等の各種設定部を有するとともに、項目表示部４７，モータ現在検出値表示部４８，項目の現在検出値表示部４９，型現在位置表示部５０，型厚表示部５１等の各種表示部を有する。

今、高速型閉における駆動出力の設定を行うものとする。この場合、図２に示す型閉画面Ｖｃにおける高速型閉の駆動出力設定部４１をタッチする。なお、ディスプレイ４は、タッチパネルにより構成されているため、必要な部位をタッチすることにより選択することができる。これにより、型閉画面Ｖｃの画面上に、図１に示す出力選択画面Ｖｓがウィンドウ表示される。この出力選択画面Ｖｓは、アクチュエータ表示部６１，工程表示部６２，設定項目表示部６３を有するとともに、検出結果選択表示部６５，更新キー６６を有する。検出結果選択表示部６５は、選択番号を表示した選択欄７１を有するとともに、この選択番号に対応した油圧駆動部２ｓによる駆動出力の表示欄７２，モータ電流の検出値表示欄７３，モータ電流における節電率表示欄７４，型閉時間表示欄７５，型閉時間の変化率表示欄７６を有する。例示は、選択番号１，２，３の三つを選択することができ、この選択番号１，２，３に対応して三つの異なる大きさの駆動出力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を設定（選択）することができる。したがって、駆動出力の表示欄７２には、Ｐ１となる９５〔％〕，Ｐ２となる９０〔％〕，Ｐ３となる８５〔％〕がそれぞれ表示されている。また、更新キー６６は、検出モードを選択する選択キーとなる。

そして、ユーザが更新キー６６をタッチして検出モードを選択すれば、自動で検出モードが実行される。まず、最初に、油圧駆動源２ｓの駆動出力に９５〔％〕が設定され、型開状態から自動で型締工程が実行される。この際、コントローラ本体３１により、サーボモータ２５のモータ電流Ｉ１が検出され、対応するモータ電流の検出値表示欄７３に表示されるとともに、高速型閉区間を移動する型閉時間Ｔ１が検出され、対応する型閉時間表示欄７５に表示される。この場合、モータ電流Ｉ１は、ピーク電流又は複数点でサンプリングした平均電流等を用いることができるとともに、必要により駆動出力Ｐ１に対応する予め設定されている指令値（目標値）を取り込んでもよい。したがって、本発明における検出するとは、このような指令値（目標値）の取り込みも含む概念である。また、型閉時間Ｔ１は、リニアスケール３５による可動盤１４の位置検出とコントローラ本体３１に内蔵するタイマ機能により検出できる。

さらに、９５〔％〕出力による一回目の型締工程が終了したなら、同様に、油圧駆動源２ｓの駆動出力が９０〔％〕に設定され、型開状態から自動で型締工程が実行されることにより、対応するモータ電流Ｉ２，型閉時間Ｔ２が検出されるとともに、この後、同様に、油圧駆動源２ｓの駆動出力が８５〔％〕に設定され、型開状態から自動で型締工程が実行されることにより、対応するモータ電流Ｉ３，型閉時間Ｔ３が検出される。

このような検出処理が終了したなら、図１に示すように、出力選択画面Ｖｓの検出結果選択表示部６５に各検出結果が表示される。また、モータ電流における節電率表示欄７４及び型閉時間の変化率表示欄７６には、それぞれ最大駆動出力Ｐ１（Ｉ１，Ｔ１）に対するモータ電流Ｉ２，Ｉ３の節電率及び型閉時間Ｔ２，Ｔ３の変化率がそれぞれ百分率表示される。なお、例示の節電率はモータ電流を電力変換した場合を示している。

一方、ユーザは、この出力選択画面Ｖｓを用いて駆動出力Ｐ１…の大きさを選択（設定）することができる。選択に際しては、例えば、製品の納期に余裕があり、生産スピードよりも節電（省エネルギ性）効果を重要視したい場合には、選択番号３を選択し、駆動出力Ｐ３を設定することができるし、他方、製品の納期に余裕がなく一刻も早く生産を完了させたい場合には、選択番号１を選択し、駆動出力Ｐ１を設定することができる。なお、選択は、選択欄７１における選択番号１…をタッチすることにより選択することができる。これにより、選択された駆動出力Ｐ１…は、図２に示す型閉画面Ｖｃにおける高速型閉の駆動出力設定部４１の表示窓に表示される。

このように、本実施形態に係る射出成形機Ｍの駆動方法は、型締シリンダ１５の動作状態に係わる型締時間Ｔ１…とこの動作状態に対応するエネルギ消費に係わる油圧駆動源２ｓにおけるサーボモータ２５のモータ電流Ｉ１…に対する検出結果を、ディスプレイ４における出力選択画面Ｖｓに表示し、ユーザが、この出力選択画面Ｖｓを利用して、油圧駆動源２ｓの駆動出力Ｐ１…の大きさを任意に設定（選定）できるようにしたため、ユーザは、動作状態の情報を的確に知ることができ、より最適な設定を行うことができるとともに、省エネルギ性の向上に貢献することができる。この際、検出結果は、出力選択画面Ｖｓとしてディスプレイ４に表示し、選択欄７１により駆動出力Ｐ１，Ｐ２…の大きさを選択するようにしたため、ユーザの判断により任意の駆動出力Ｐ１…を選択できる利点がある。また、型締装置Ｍｃによる金型Ｃの開閉等に伴って発生しやすい無用なエネルギ消費を回避することができる。しかも、動力駆動源２として、油圧駆動源２ｓを用いるとともに、アクチュエータ３として、油圧駆動源２ｓにより駆動される型締シリンダ１５（油圧アクチュエータ３ｓ）を用いたため、油圧系回路内において発生しやすい無用なエネルギ消費を回避することができる。

以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の手法，構成，数値等において、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、射出成形機Ｍの型締工程における高速型閉時の駆動方法について説明したが、他の工程において駆動する場合にも同様に適用することができる。また、生産機械Ｍｏとして、射出成形機Ｍを例示したが、他の成形機をはじめ、プレス機械やＮＣ加工機等の生産に係わる各種生産機械Ｍｏに適用できる。さらに、動力駆動源２及びアクチュエータ３として、油圧駆動源２ｓ及び油圧アクチュエータ３ｓを例示したが、機械的及び電気的な他の動力駆動源２及びアクチュエータ３にも同様に適用できる。他方、アクチュエータ３の動作状態に係わる物理量として型閉時間Ｔ１…を例示し、エネルギ消費に係わる物理量として、モータ電流Ｉ１…を例示したが、他の任意の物理量を適用できる。また、所定の選択方法として、検出結果を選択画面Ｖｓに表示し、この選択画面Ｖｓにより駆動出力Ｐ１…の大きさを選択する場合を例示したが、検出結果に対して、予め設定した所定の選択条件に基づいて自動で駆動出力Ｐ１…の大きさを選択することもできる。この場合、例えば、予め設定した節電モードを選択することにより、省エネルギ性の一番高い駆動出力Ｐ１…を自動で選択させることができる。

本発明の最良の実施形態に係る生産機械の駆動方法に用いることができる出力選択画面図、同駆動方法に用いる型閉画面図、同駆動方法を実施できる射出成形機（生産機械）の構成図、背景技術を説明するための時間（成形サイクルの進行）に対するモータ電流の特性図、背景技術を説明するための駆動出力に対するモータ電流及び型閉時間の特性図、

符号の説明

２動力駆動源
２ｓ油圧駆動源
３アクチュエータ
３ｓ油圧アクチュエータ
４ディスプレイ
Ｍｏ生産機械
Ｍ射出成形機
Ｖｓ選択画面

Claims

動力駆動源により所定の生産機械に備えるアクチュエータを駆動する生産機械の駆動方法において、前記動力駆動源における複数の異なる大きさの駆動出力により前記アクチュエータを駆動し、前記アクチュエータが正常に動作することを条件として、少なくとも前記アクチュエータの動作状態に係わる物理量とこの動作状態に対応するエネルギ消費に係わる物理量をそれぞれ検出するとともに、検出した各物理量（検出結果）を選択画面によりディスプレイに表示し、かつこの選択画面から前記駆動出力の大きさを選択し、又は前記物理量の検出結果に対して、予め設定した節電モードに基づいて自動で省エネルギ性の一番高い駆動出力の大きさを選択し、選択した前記駆動出力により前記アクチュエータを駆動することを特徴とする生産機械の駆動方法。
前記動力駆動源に油圧駆動源を用いるとともに、前記アクチュエータに前記油圧駆動源により駆動される油圧アクチュエータを用いることを特徴とする請求項１記載の生産機械の駆動方法。
前記物理量の検出は、検出モードを設定し、この検出モードを選択することにより、検出処理を実行することを特徴とする請求項１記載の生産機械の駆動方法。
前記物理量の検出は、生産機械の工場出荷前に、標準的な条件により検出処理を行うことにより、予め設定しておくことを特徴とする請求項１記載の生産機械の駆動方法。
前記生産機械には、少なくとも射出成形機を含むことを特徴とする請求項１記載の生産機械の駆動方法。