JP4137361B2 - 射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法および装置 - Google Patents
射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法および装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機の作動を行う油圧アクチュエータを動作させる油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御に係り、特に複数の定吐出量油圧ポンプを駆動する電動機の駆動制御に際し、油圧アクチュエータの所定の動作に必要最少限の油量で対応し得るよう前記電動機の回転数を設定しかつ制御して、消費する電力および油圧の省エネ効率を高めることができる射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、射出成形機等の制御手段として、射出スクリュを回動および進退させる等の目的で使用される油圧アクチュエータを作動させるため、前記油圧アクチュエータの操作に必要な圧油を供給する油圧ポンプとその駆動用電動機とからなる構成が採用されている。この場合、前記油圧ポンプおよびその駆動用電動機は、省エネの目的をもって制御することが要望される。
【０００３】
そこで、従来においては、例えば複数の定吐出量油圧ポンプを使用し、前記各定吐出量油圧ポンプの吐出回路には、それぞれ方向切換弁を介してその吐出側を結合し、さらにその下流側に比例電磁弁を接続配置した構成からなり、適宜設定器に設定された油量に基づいて比例電磁弁の開度を調節して油圧アクチュエータに供給する油量を制御すると共に、前記設定された油量を前記アクチュエータに供給するのに必要かつ十分な前記油圧ポンプの組合せを自動的に選択して、選択された油圧ポンプに対応する方向切換弁をオンロードまたはアンロードするように構成した油圧制御装置が提案されている（特公昭５９−３５７７１号公報）。
【０００４】
前記構成からなる油圧制御装置は、射出成形機等の油圧アクチュエータに供給する油量を必要量だけ任意にかつ段階的に制御して送出し得ると共に、油圧配管内に必要最少限の油量が流れ、しかも油圧回路に配設したリリーフ弁の設定圧力を、油圧アクチュエータの負荷圧よりも高く設定し得ることにより、リリーフ弁を通じて排出される余剰油量を低減すると共に、油圧ポンプ駆動用電動機の出力を低減して、消費電力の節減を図ることが可能である。
【０００５】
しかしながら、前記従来の油圧制御装置においては、成形サイクルを実行する動作中において、アクチュエータの作動速度の設定状態によっては、オンロードしている油圧ポンプの合計吐出量から、アクチュエータを作動させるために必要な作動油量を差し引いた量の作動油は、アクチュエータを作動させることもなく、リリーフ弁を通じてタンクに流れ、高圧から低圧に切り換わる。この時に消費されるエネルギは、電動機から供給される。そのエネルギは、アクチュエータ動作に関係しない無駄なエネルギとして消費されるという不具合を有するものである。
【０００６】
このような観点より、従来において、油圧ポンプの駆動源として可変電動機を使用し、この可変電動機の回転数を変えることにより、必要とする圧油の吐出量のみを吐出することができるようにした油圧制御回路が提案されている（実開昭５９−３２１９０号公報）。すなわち、この油圧制御回路は、図８に示すように、複数台の定吐出量油圧ポンプ１０ａ、１０ｂ、１０ｃのいずれか１台の油圧ポンプ１０ａに可変電動機１２を使用し、他の油圧ポンプ１０ｂ、１０ｃには定回転電動機１４をそれぞれ接続して、必要とする圧油の吐出量の大小に応じて、前記定回転電動機１４の作動の有無を選択させると共に、可変電動機１２の回転数を任意に変更して、定吐出量油圧ポンプ１０ａの吐出量を適宜変化させ、しかもこれらの作動を組合せることによって、全ての電動機の最大出力から最低（零）出力までの間の駆動力を利用することができるように構成されている。従って、この場合、圧油の吐出量としては、図９に示すように、零から全ての油圧ポンプによる最大出力の合計値まで無段階に設定できるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記提案に係る油圧制御回路においては、図９に示すように、零から全ての油圧ポンプの最大出力の合計値まで無段階に圧油の吐出量を設定するには、それぞれポンプ吐出量の比が１：１：１からなる３台の定吐出量油圧ポンプ１０ａ、１０ｂ、１０ｃを使用する必要があるばかりでなく、いずれか１台の油圧ポンプのみが常に可変電動機により０〜１００％の制御をしなければならず、さらに他の油圧ポンプについてもそれぞれ定回転電動機で駆動する必要があり、流量調整弁を省略することができる利点はあるが、装置全体的には設備コストが増大すると共に消費電力も嵩む難点がある。
【０００８】
また、通常の可変電動機を使用して回転数制御をする場合には、０〜１００％の制御範囲において、特に５０％以下の低回転数領域の制御精度は低下するため、実際には前述したように無段階に吐出量を設定することは困難であり、また制御精度を改善するためには、極めて高価な可変電動機を使用する必要がある等の難点がある。
【０００９】
そこで、本出願人は、先に、電動機に対し多連に結合した吐出量の異なる複数の定吐出量油圧ポンプを、それぞれ選択ないし組合せて駆動することにより、油圧アクチュエータに対して必要な圧油の吐出量を得るように構成した油圧ポンプ駆動制御において、前記複数の油圧ポンプを選択ないし組合せてそれぞれ所要の吐出量を得るに際し、各吐出量がそれぞれ５０〜１００％の範囲において変化するように、電動機の回転数をそれぞれ５０〜１００％の範囲内で制御することにより、全油圧ポンプの駆動時における最大吐出量に対し、ほぼ０％から１００％の範囲において直線的に圧油の吐出量を高精度に調整制御することができると共に、圧油のエネルギ損失も少なく、しかも電動機駆動のための消費電力も節減することができることを突き止め、射出成形機等の油圧駆動制御方法および装置として特許出願を行った（特願平９−２７３００４号）。
【００１０】
しかるに、現在実施されている射出成形機においては、油圧ポンプの駆動源として３相誘導電動機が使用されている。この場合、単数ないしは複数の油圧ポンプが１台の電動機により同時に駆動され、それぞれ成形条件に応じてオンロードまたはアンロードの選択がなされて駆動制御されている。そして、アンロード中の油圧ポンプは、直接仕事をしなくても油を流し続けて、成形動作に際して不要となるエネルギを消費することになる。
【００１１】
そこで、このようなエネルギの消費による無駄を省くために、インバータ装置を使用して電動機の制御を行い、省エネ化を達成することが提案されている。例えば、インバータ内部における電動機に対する制御周波数を多段設定する方式が知られている。この方式によれば、単一の金型による成形の場合、各制御周波数の設定は１種類でよいが、複数の金型による成形の場合、成形条件も複数となり、個々の金型に応じて制御周波数の設定を再設定しなければならないという面倒がある。
【００１２】
しかしながら、前述したインバータの多段速度設定（例えば７〜１５段）は、成形条件に合せて周波数設定数が多くなる。従って、複数の金型による成形の場合には、周波数設定操作が繁雑となり、またたとえ設定パラメータをメモリ等により記憶する装置を付加しても、かなりのコストアップとなり実用的ではない。
【００１３】
そこで、本発明者等は、前述した従来の射出成形機における油圧ポンプの駆動制御方法を改善すべく鋭意研究並びに試作を重ねた結果、多連に結合された吐出量の異なる油圧ポンプを電動機により駆動すると共に、所要の油圧アクチュエータに対し予め設定された圧油の吐出量が得られるように前記電動機の回転数を制御する油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御を行うに際して、所要の油圧アクチュエータに対し設定された圧油の吐出量を得るため前記複数の油圧ポンプの選択ないし組合せを指令するポンプ選択信号と、選択された油圧ポンプの駆動により所要の圧油の供給量が得られるように流量調整弁を制御する流量制御信号とを得ると共に、前記ポンプ選択信号に基づいて選択された油圧ポンプの吐出流量域における下限流量を設定する電動機の予備回転数を演算し、この演算結果に基づく電動機の予備回転数からなる回転数制御指令により電動機の予備駆動を行うよう制御し、次いで前記指定された油圧ポンプの吐出流量域における前記下限流量および上限流量により比例的に変化する流量特性から前記流量制御信号に基づいて設定された吐出量を得る電動機の設定回転数を演算し、この演算結果に基づく電動機の設定回転数からなる回転数制御指令により電動機の設定駆動を行うよう制御することにより、電動機の回転数制御を適正に行うことができると共に、高精度の油圧駆動制御とエネルギ損失の低減並びに消費電力の節減を達成することができることを突き止めた。
【００１４】
従って、本発明の目的は、複数の定吐出量油圧ポンプを共通の電動機により駆動する油圧駆動制御において、吐出量の異なる複数の油圧ポンプを選択してそれぞれ所要の吐出量を得る場合に、前記電動機の回転数制御を適正に行うことにより、ポンプ吐出量の制御を円滑に行うことができると共に、高精度の油圧駆動制御とエネルギ損失の低減並びに消費電力の節減を達成することができる射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法および装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法は、多連に結合された吐出量の異なる油圧ポンプを電動機により駆動すると共に、所要の油圧アクチュエータに対し予め設定された圧油の吐出量が得られるように前記電動機の回転数を制御する射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法において、
所要の油圧アクチュエータに対し設定された圧油の吐出量を得るため前記複数の油圧ポンプの選択ないし組合せを指令するポンプ選択信号と、選択された油圧ポンプの駆動により所要の圧油の供給量が得られるように流量調整弁を制御する流量制御信号とを得ると共に、
前記ポンプ選択信号に基づいて選択された油圧ポンプの吐出流量域における下限流量を設定し、
次いで前記指定された油圧ポンプの吐出流量域における前記下限流量および上限流量により比例的に変化する流量特性から前記流量制御信号に基づいて設定された吐出量を得る電動機の設定回転数を演算し、
この演算結果に基づく電動機の設定回転数からなる回転数制御指令により電動機の設定駆動を行うよう制御することを特徴とする。
【００１６】
また、前記射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法を実施する装置としては、多連に結合された吐出量の異なる油圧ポンプを電動機により駆動すると共に、所要の油圧アクチュエータに対し予め設定された圧油の吐出量が得られるよう前記電動機の回転数を制御するように構成してなる射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置において、
所要の油圧アクチュエータに対し設定された圧油の吐出量を得るため前記複数の油圧ポンプの選択ないし組合せを指令するポンプ選択信号と、選択された油圧ポンプの駆動により所要の圧油の供給量が得られるように流量調整弁を制御する流量制御信号とを得るコントローラユニットと、
前記ポンプ選択信号に基づいて選択された油圧ポンプの吐出流量域における下限流量を設定し、
前記指定された油圧ポンプの吐出流量域における前記下限流量および上限流量により比例的に変化する流量特性から前記流量制御信号に基づいて設定された吐出量を得る電動機の設定回転数を演算する演算回路と、
この演算結果に基づく電動機の設定回転数からなる回転数制御指令により電動機の駆動を制御する制御回路とをそれぞれ設けることを特徴とする。
【００１７】
さらに、射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置において、所要の油圧アクチュエータに対し設定された圧油の吐出量を得る１サイクルの流量制御特性をパターン化し、この流量制御パターンにおける立上がり特性となる部分においては電動機の回転数制御指令値の設定された時刻より早めの時刻において電動機に対し制御指令を出力し、立下がり特性となる部分においては電動機の回転数制御指令値の設定された時刻のまま制御指令を出力するように設定することをも特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る射出成形機等における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法の実施例につき、この方法を実施する装置との関係において添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１９】
【実施例１】
１．基本的なシステム構成
図１は、本発明に係る射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置の基本的なシステム構成を示す概略説明図である。
【００２０】
すなわち、図１において、参照符号２０は射出成形機を示し、この射出成形機２０に対して予め設定した成形動作を行うために、所要の油圧アクチュエータを操作する油圧系を駆動制御するための射出成形機コントロールユニット２２を備えている。そして、この射出成形機コントロールユニット２２により、予め設定した成形条件に対応する油圧系の駆動制御指令を出力し、この駆動制御指令を、指令器２４を介して油圧系の制御機器に対する駆動制御を行うように構成されている。
【００２１】
しかるに、前記射出成形機コントロールユニット２２から出力される油圧系の駆動制御指令としては、後述する複数の油圧ポンプの駆動を選択するためのポンプ選択信号Ｓ1と、油圧ポンプの吐出量に対する流量制御信号Ｓ2と、油圧ポンプの吐出圧に対する圧力制御信号Ｓ3とが、一般に適用される。そこで、本発明においては、前記射出成形機コントロールユニット２２から出力されるポンプ選択信号Ｓ1と流量制御信号Ｓ2とを取り出し、これらの制御信号に対応した理論吐出量に見合う油圧ポンプの吐出量を、無駄なエネルギ消費をすることなく、適正にかつ経済的に得ることができる、油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御を行うための制御指令を算定するインバータ用インタフェース２６を設け、このインバータ用インタフェース２６で算定された制御指令に基づいて、単一または複数のインバータ２８A、２８Bを介して、それぞれ単一または複数の油圧ポンプ駆動用電動機Ｍ1、Ｍ2の駆動制御を達成するように構成したことを特徴とするものである。
【００２２】
２．油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置の構成
図２は、本発明に係る射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置の具体的な一実施例を示す概略構成図である。すなわち、本実施例においては、それぞれポンプ吐出量の比が１：２：４からなる３台の定吐出量油圧ポンプＰＦ1、ＰＦ2、ＰＦ4からなる油圧ポンプユニット３０を使用し、この油圧ポンプユニット３０の各油圧ポンプＰＦ1、ＰＦ2、ＰＦ4を共通の油圧ポンプ駆動用電動機３２により同時に駆動するように構成したものである。
【００２３】
しかるに、図２において、参照符号３４は射出装置のバレル内に挿通配置されるスクリュを進退移動させる射出シリンダからなる油圧アクチュエータを示し、この油圧アクチュエータ３４に対し、方向切換弁３６を介して前記油圧ポンプユニット３０と連通する油圧回路が設けられている。この場合、前記油圧ポンプユニット３０の各油圧ポンプＰＦ1、ＰＦ2、ＰＦ4の下流側は油タンク３８に連通し、各油圧ポンプＰＦ1、ＰＦ2、ＰＦ4の上流側は、それぞれリリーフ弁４０ａ、４０ｂ、４０ｃを介して前記油タンク３８へ連通する分岐回路が接続されると共に、チェック弁４４ａ、４４ｂ、４４ｃを介して相互に合流結合されて方向切換弁３６に連通接続されている。
【００２４】
なお、図２において、参照符号４２ａ、４２ｂ、４２ｃは前記リリーフ弁４０ａ、４０ｂ、４０ｃを解放するための電磁切換弁を示す。これらの電磁切換弁４２ａ、４２ｂ、４２ｃは、前述した射出成形機コントロールユニット２２より出力されるポンプ選択信号Ｓ1に含まれる油圧ポンプＰＦ1の選択指令ｐｆ1（オン／オフ操作信号）、油圧ポンプＰＦ2の選択指令ｐｆ2、油圧ポンプＰＦ4の選択指令ｐｆ4によってそれぞれ切換操作が行われ、実際にポンプ吐出量を得ることができる油圧ポンプの選択が行われる。そして、これらの油圧ポンプＰＦ1、ＰＦ2、ＰＦ4を順次選択し組合せて使用することにより、図３に示すような油圧ポンプユニット３０における圧油の吐出量の特性を得ることができる。すなわち、図３に示すように、最初第１の油圧ポンプＰＦ1を選択し、次いで吐出量が２倍の第２の油圧ポンプＰＦ2を選択し、次に第１の油圧ポンプＰＦ1と第２の油圧ポンプＰＦ2とを併用し（吐出量が最初の３倍となり）、次に吐出量が４倍の第３の油圧ポンプＰＦ4を選択し、以降第３の油圧ポンプＰＦ4と第１の油圧ポンプＰＦ1とを併用（吐出量が最初の５倍）、第３の油圧ポンプＰＦ4と第２の油圧ポンプＰＦ2とを併用（吐出量が最初の６倍）、そして最後に第３の油圧ポンプＰＦ4と第１の油圧ポンプＰＦ1と第２の油圧ポンプＰＦ2とを併用した（吐出量が最初の７倍となる）場合の特性を、それぞれ連続して得ることができる。
【００２５】
また、本実施例においては、図２において、方向切換弁３６の上流側に流量調整弁４６を設け、それぞれのポンプ選択において、予め定めた適正なポンプ吐出量が得られるように、前述した射出成形機コントロールユニット２２より出力される流量制御指令Ｓ2によって、流量調整弁ドライバ４８を介して前記記流量調整弁４６を制御して流量調整を行うよう構成することにより、後述するインバータを介して行う油圧ポンプ駆動用電動機３２によるポンプ吐出量の制御との適正なマッチングを達成することができる。なお、前記流量調整弁４６に代えて、比例流量調整弁やサーボ弁等を使用することも可能である。
【００２６】
しかるに、本実施例においては、前記射出成形機コントロールユニット２２より出力されるポンプ選択信号Ｓ1と流量制御指令Ｓ2とを取出し、これらの制御指令をインバータ用インタフェース２６に入力して、前記制御信号に対応した理論吐出量に見合う油圧ポンプの吐出量を得ることができる、前記電動機３２を駆動制御するための回転数制御指令を算定する。従って、このインバータ用インタフェース２６は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびＩ／Ｏポート等からなるマイクロコンピュータにより構成することができる。このようにして、インバータ用インタフェース２６により算定された前記電動機３２を駆動制御するための回転数制御指令は、インバータ２８を介して電動機３２を駆動制御する。
【００２７】
３．油圧ポンプユニットによるポンプ吐出量の特性
次に、前記構成からなる油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置における油圧駆動制御方法について説明する。
【００２８】
まず、第１の油圧ポンプＰＦ1のみを選択する場合、図２におけるリリーフ弁３０ｂ、３０ｃを解放して第２の油圧ポンプＰＦ2および第３の油圧ポンプＰＦ4により吐出される圧油を、全て油タンク３８へ還流させる。これにより、前記第１の油圧ポンプＰＦ1から得られる圧油の吐出量は、電動機３２の回転数を０％〜１００％に制御することにより、０％〜１００％に制御することができる。なお、この場合の油圧ポンプユニット３０としての圧油の吐出量は、前記第１の油圧ポンプＰＦ1と第２の油圧ポンプＰＦ2と第３の油圧ポンプＰＦ4とを併用した場合の最大吐出量を１００％とした場合、０％（下限流量）〜１４．３％（上限流量）の制御を行うことができる（図３参照）。
【００２９】
次に、第２の油圧ポンプＰＦ2のみを選択する場合、図２におけるリリーフ弁４０ａ、４０ｃを解放して第１の油圧ポンプＰＦ1および第３の油圧ポンプＰＦ4により吐出される圧油を、全て油タンク３８へ還流させる。これにより、前記第２の油圧ポンプから得られる圧油の吐出量は、第１の油圧ポンプＰＦ1がの時に第２の油圧ポンプＰＦ2は、５０％回転数に対応するので電動機３２の回転数を５０％〜１００％に制御することができる。すなわち、油圧ポンプユニット３０としての圧油の吐出量は、前記最大吐出量を１００％として１４．３％（下限流量）〜２８．６％（上限流量）の制御を行うことができる（図３参照）。
【００３０】
次いで、第１の油圧ポンプＰＦ1と第２の油圧ポンプＰＦ2とを併用する場合、図２におけるリリーフ弁４０ｃを解放して第３の油圧ポンプＰＦ4により吐出される圧油を、全て油タンク３８へ還流させる。これにより、油圧ポンプユニット３０から得られる圧油の吐出量は、電動機３２の回転数を６６％〜１００％に制御することにより、前記最大吐出量を１００％として２８．６％〜４２．９％に制御することができる（図３参照）。
【００３１】
さらに、第３の油圧ポンプＰＦ4のみを選択する場合、図２におけるリリーフ弁４０ａ、４０ｂを解放して第１の油圧ポンプＰＦ1および第２の油圧ポンプＰＦ2により吐出される圧油を、全て油タンク３８へ還流させる。これにより、油圧ポンプユニット３０から得られる圧油の吐出量は、電動機３２の回転数を７５％〜１００％に制御することにより、前記最大吐出量を１００％として４２．９％〜５７．１％に制御することができる（図３参照）。
【００３２】
また、第３の油圧ポンプＰＦ4と第１の油圧ポンプＰＦ1とを併用する場合、図２におけるリリーフ弁４０ｂを解放して第２の油圧ポンプＰＦ2により吐出される圧油を、全て油タンク３８へ還流させる。これにより、油圧ポンプユニット３０から得られる圧油の吐出量は、電動機３２の回転数を８０％〜１００％に制御することにより、前記最大吐出量を１００％として５７．１％〜７１．４％に制御することができる（図３参照）。
【００３３】
さらにまた、第３の油圧ポンプＰＦ4と第２の油圧ポンプＰＦ2とを併用する場合、図２におけるリリーフ弁４０ａを解放して第１の油圧ポンプＰＦ1により吐出される圧油を、全て油タンク３８へ還流させる。これにより、油圧ポンプユニット３０から得られる圧油の吐出量は、電動機３２の回転数を８３％〜１００％に制御することにより、前記最大吐出量を１００％として７１．４％〜８５．７％に制御することができる（図３参照）。
【００３４】
そして、第３の油圧ポンプＰＦ4と第１の油圧ポンプＰＦ1と第２の油圧ポンプＰＦ2とを併用する場合、図２におけるリリーフ弁４０ａ、４０ｂ、４０ｃを解放することなく、全量を油圧ポンプユニット３０から吐出させる。これにより、油圧ポンプユニット３０から得られる圧油の吐出量は、電動機３２の回転数を８６％〜１００％に制御することにより、前記最大吐出量を１００％として８５．７％〜１００％に制御することができる（図３参照）。
【００３５】
４．ポンプ吐出流量域による制御エリアの設定
そこで、本発明においては、前述した複数の油圧ポンプの選択組合せにより、それぞれ設定される油圧ポンプユニット３０から得られるポンプ吐出流量域との関係において制御エリア（AREA１〜AREA７）を設定し（図３参照）、これらの相関関係を前述したインバータ用インタフェース２６に記憶設定しておく。
【００３６】
５．各制御エリアにおける油圧ポンプ駆動用電動機の回転数制御
従って、本実施例においては、このインバータ用インタフェース２６において、図４のフローチャートに示すような制御プログラムに基づいて、射出成形機コントロールユニット２２から出力されるポンプ選択信号Ｓ1と流量制御指令Ｓ2とを入力し（ＳＴＥＰ−１〜ＳＴＥＰ−４）、これらの制御信号に対応して予め設定されたポンプ吐出流量域で、前記油圧ポンプユニット３０が電動機３２によって駆動制御されるように設定する（ＳＴＥＰ−５〜ＳＴＥＰ−９）。
【００３７】
このようにして、射出成形機コントロールユニット２２から出力される制御信号を入力したインバータ用インタフェース２６においては、油圧ポンプユニット３０のポンプ吐出流量域のエリアを演算により設定し（ＳＴＥＰ−５）、次いで設定された制御エリアにおけるポンプ吐出流量の下限流量を演算により設定する（ＳＴＥＰ−６）。
【００３８】
次いで、ポンプ吐出流量の下限流量が設定されると、この下限流量に対応して油圧ポンプユニット３０を駆動する電動機３２の該当する制御をすエリアの下限流量に対応する予備回転速度を得る予備回転数を演算により設定すると共に、設定されたエリア内におけるポンプ吐出流量の上限流量との関係から、ポンプ吐出流量の比例的な変化量すなわち電動機３２の比例的速度変化量（傾き）を演算により設定する（ＳＴＥＰ−７）。
【００３９】
さらに、この演算により設定される電動機３２の予備回転数および比例的速度変化量は、回転数制御指令としてインバータ２８を介し（ＳＴＥＰ−８）、電動機３２に対する回転数制御を達成する（ＳＴＥＰ−９）。また、この電動機３２に対する回転数制御において、前記射出成形機コントロールユニット２２から出力された流量制御指令Ｓ2を、前記インバータ用インタフェース２６へ入力することにより、前記回転数制御指令値が前記流量制御指令値と比較して一致した際に、この一致した回転数制御指令によって、電動機３２を設定されたポンプ吐出流量となるように安定かつ適正に駆動させることができる。
【００４０】
そして、前述したＳＴＥＰ−２〜ＳＴＥＰ−９の動作を、射出成形機コントロールユニット２２から出力される制御指令に基づいて、繰返し行うことにより、所要の射出成形機の成形操作を円滑かつ簡便に達成することができる。
【００４１】
６．各制御エリアにおける電動機の比例的速度変化量の設定
なお、前記ＳＴＥＰ−７において、ポンプ吐出流量の比例的な変化量すなわち電動機３２の比例的速度変化量（傾き）を演算により設定するに際しては、図５の（ａ）に示すように、各制御エリア（AREA１〜AREA３）におけるパラメータ入力アドレスにより、それぞれ速度変化量（傾き）Ｘを次式により求めることができる。
【００４２】
すなわち、図５において、制御エリアの座標値は、それぞれAREA１はD060〜D061、AREA２はD064〜D065、AREA３はD068〜D069とする。また、前記各制御エリアにおける電動機３２の％回転数の座標値は、それぞれAREA１はD062〜D063、AREA２はD066〜D067、AREA３はD06A〜D06Bとする。
【００４３】
【数１】
【００４４】
そして、一般的には、各制御エリア毎（Ｄ０００、Ｄ００１、Ｄ００２、Ｄ００３）にデータを読み込んで、速度変化量（傾き）Ｘを求めることから〔図５の（ｂ）参照〕、一般式は次式の通りとなる。
【００４５】
【数２】
【００４６】
前述した演算式に基づいて、図３に示すポンプ吐出流量域を設定する制御エリアについての速度変化量Ｘを算定すれば、図３の下方に示すような電動機回転数制御範囲としての特性線図が得られる。
【００４７】
【実施例２】
前述した本発明に係る射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法および駆動制御装置においては、射出成形機の１成形サイクルにおける油圧ポンプユニット３０の流量制御特性すなわち電動機３２の速度設定指令に基づいて、インバータ用インタフェース２６を介してインバータ２８に制御指令を与えると、インバータ２８により駆動制御される電動機３２の動作に際して、実際の電動機３２の動作は、図６に示すように、前記制御指令（実線で示す）のタイミングに対して、破線で示すように、時間的な遅れをを生じ、当初に目的とした動作と異なり、適正な成形動作を達成することができなくなる場合がある。
【００４８】
すなわち、図６からも明らかなように、制御指令値を上昇させる場合、実応答は、破線で示されるように、制御系の立上がりの遅れとオーバーシュートとを発生する。そこで、前記実施例１に示すように、インバータ２８を使用して電動機３２を駆動した場合、（１）立上がりの応答の遅れ、すなわち１成形サイクルの延長、（２）オーバーシュート、すなわち不要圧力の発生等の不都合を生じる。
【００４９】
また、制御指令値を下降させる場合の実応答は、制御系の立下がりの遅れとアンダーシュートとを発生する。この場合、（３）立下がりの応答の遅れは、必要油量が確保されているため、制御動作に対しては影響がなく、さらに（４）アンダーシュートは、制御動作として動作が一瞬停止するという息付き現象となる。
【００５０】
このように、制御系の実応答における遅れ、およびオーバーシュートやアンダーシュートは、射出成形機等を動作させた場合に不都合となるため、従来において、制御系としては前記オーバーシュートやアンダーシュートが最良（最少）となるように調整して、前述した不要圧力の発生や制御動作が一瞬停止することがないように使用することが行われている。従って、前記不要圧力の発生や制御動作が一瞬停止することは、ある程度回避することができる。
【００５１】
１．１成形サイクルにおける速度制御指令値のパターン化
そこで、本発明においては、前述した立上がりの応答の遅れを改善するため、図７の成形パターンに示すように、まず１成形サイクルの回転数制御指令からなる速度制御指令値を、インバータ用インタフェース２６において一端記憶保持する。すなわち、１成形サイクルの前記速度制御指令値をパターン化する。
【００５２】
２．速度制御指令値の立上がりのタイミングを早くする
次いで、前記パターン化した速度制御指令値において、立上がりの設定がある場合は、次の成形サイクルにおいて、設定された時刻より早めの時刻において制御指令を発生し、インバータ２８へ出力するように、前記インバータ用インタフェース２６において設定する（図７に修正パターンとして破線で示す）。
【００５３】
このようにして、本実施例によれば、射出動作のみならず計量および型締めの動作についてもインバータにより駆動される電動機における、速度制御に際しての立上り遅れによるサイクル延長を容易に解消することができる。
【００５４】
以上、本発明の好適な実施例について種々説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、例えば射出成形機等において、複数の油圧ポンプユニットを動作させるそれぞれ複数の電動機を同時に駆動制御する場合においても、本発明の駆動制御方法および装置を有効に適用することができると共に、その他本発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可能である。
【００５５】
【発明の効果】
前述したように、本発明に係る射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法は、多連に結合された吐出量の異なる油圧ポンプを電動機により駆動すると共に、所要の油圧アクチュエータに対し予め設定された圧油の吐出量が得られるように前記電動機の回転数を制御する射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法において、所要の油圧アクチュエータに対し設定された圧油の吐出量を得るため前記複数の油圧ポンプの選択ないし組合せを指令するポンプ選択信号と、選択された油圧ポンプの駆動により所要の圧油の供給量が得られるように流量調整弁を制御する流量制御信号とを得ると共に、前記ポンプ選択信号に基づいて選択された油圧ポンプの吐出流量域における下限流量を設定し、次いで前記指定された油圧ポンプの吐出流量域における前記下限流量および上限流量により比例的に変化する流量特性から前記流量制御信号に基づいて設定された吐出量を得る電動機の設定回転数を演算し、この演算結果に基づく電動機の設定回転数からなる回転数制御指令により電動機の設定駆動を行うよう制御するように設定することにより、電動機の駆動制御に際して油圧ポンプのエネルギ損失を著しく低減し得ると共に、消費電力の節減を達成することができる。
【００５６】
また、本発明においては、前記射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法を実施する装置として、多連に結合された吐出量の異なる油圧ポンプを電動機により駆動すると共に、所要の油圧アクチュエータに対し予め設定された圧油の吐出量が得られるよう前記電動機の回転数を制御するように構成してなる油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置において、所要の油圧アクチュエータに対し設定された圧油の吐出量を得るため前記複数の油圧ポンプの選択ないし組合せを指令するポンプ選択信号と、選択された油圧ポンプの駆動により所要の圧油の供給量が得られるように流量調整弁を制御する流量制御信号とを得るコントローラユニットと、前記ポンプ選択信号に基づいて選択された油圧ポンプの吐出流量域における下限流量を設定し、前記指定された油圧ポンプの吐出流量域における前記下限流量および上限流量により比例的に変化する流量特性から前記流量制御信号に基づいて設定された吐出量を得る電動機の設定回転数を演算する演算回路と、この演算結果に基づく電動機の設定回転数からなる回転数制御指令により電動機の駆動を制御する制御回路とをそれぞれ設けた構成とすることにより、前述した優れた油圧駆動制御を行うことができる装置を、簡単な構成で低コストに製造することができると共に、高精度の油圧駆動制御とエネルギ損失の低減並びに消費電力の節減を達成することができる。
【００５７】
さらに、本発明においては、射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置において、所要の油圧アクチュエータに対し設定された圧油の吐出量を得る１サイクルの流量制御特性をパターン化し、この流量制御パターンにおける立上がり特性となる部分においては電動機の回転数制御指令値の設定された時刻より早めの時刻において電動機に対し制御指令を出力し、立下がり特性となる部分においては電動機の回転数制御指令値の設定された時刻のまま制御指令を出力するように設定することにより、電動機における速度制御に際しての立上り遅れによるサイクル延長を容易に解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法を実施する制御系のシステム構成を示す概略油圧系統図である。
【図２】本発明に係る油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法を実施する制御装置の一実施例の概略構成を示す油圧系統図である。
【図３】図２に示す油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置における油圧ポンプユニットによる吐出量の制御特性線図である。
【図４】図２に示す油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置における電動機制御プログラムのフローチャート図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、図２に示す油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置における電動機制御特性を示す特性線図である。
【図６】油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法における油圧ポンプユニットによる吐出量の制御指令と実際の吐出特性とを比較対比した特性線図である。
【図７】本発明に係る油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法による油圧ポンプユニットに対する吐出量の制御指令特性線図である。
【図８】従来の油圧制御装置の概略構成を示す油圧回路図である。
【図９】図８に示す油圧制御装置によるポンプ吐出量の制御特性線図である。
【符号の説明】
２０ 射出成形機
２２ 射出成形機コントローラユニット
２４ 指令器
２６ インバータ用インタフェース
２８、２８A、２８B インバータ
３０ 油圧ポンプユニット
３２ 油圧ポンプ駆動用電動機
３４ 油圧アクチュエータ
３６ 方向切換弁
３８ 油タンク
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ リリーフ弁
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ 電磁切換弁
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ チェック弁
４６ 流量調整弁
４８ 流量調整弁ドライバ
ＰＦ1、ＰＦ2、ＰＦ4 定吐出量油圧ポンプ
ｐｆ1、ｐｆ2、ｐｆ4 ポンプ選択指令
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機の作動を行う油圧アクチュエータを動作させる油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御に係り、特に複数の定吐出量油圧ポンプを駆動する電動機の駆動制御に際し、油圧アクチュエータの所定の動作に必要最少限の油量で対応し得るよう前記電動機の回転数を設定しかつ制御して、消費する電力および油圧の省エネ効率を高めることができる射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、射出成形機等の制御手段として、射出スクリュを回動および進退させる等の目的で使用される油圧アクチュエータを作動させるため、前記油圧アクチュエータの操作に必要な圧油を供給する油圧ポンプとその駆動用電動機とからなる構成が採用されている。この場合、前記油圧ポンプおよびその駆動用電動機は、省エネの目的をもって制御することが要望される。
【０００３】
そこで、従来においては、例えば複数の定吐出量油圧ポンプを使用し、前記各定吐出量油圧ポンプの吐出回路には、それぞれ方向切換弁を介してその吐出側を結合し、さらにその下流側に比例電磁弁を接続配置した構成からなり、適宜設定器に設定された油量に基づいて比例電磁弁の開度を調節して油圧アクチュエータに供給する油量を制御すると共に、前記設定された油量を前記アクチュエータに供給するのに必要かつ十分な前記油圧ポンプの組合せを自動的に選択して、選択された油圧ポンプに対応する方向切換弁をオンロードまたはアンロードするように構成した油圧制御装置が提案されている（特公昭５９−３５７７１号公報）。
【０００４】
前記構成からなる油圧制御装置は、射出成形機等の油圧アクチュエータに供給する油量を必要量だけ任意にかつ段階的に制御して送出し得ると共に、油圧配管内に必要最少限の油量が流れ、しかも油圧回路に配設したリリーフ弁の設定圧力を、油圧アクチュエータの負荷圧よりも高く設定し得ることにより、リリーフ弁を通じて排出される余剰油量を低減すると共に、油圧ポンプ駆動用電動機の出力を低減して、消費電力の節減を図ることが可能である。
【０００５】
しかしながら、前記従来の油圧制御装置においては、成形サイクルを実行する動作中において、アクチュエータの作動速度の設定状態によっては、オンロードしている油圧ポンプの合計吐出量から、アクチュエータを作動させるために必要な作動油量を差し引いた量の作動油は、アクチュエータを作動させることもなく、リリーフ弁を通じてタンクに流れ、高圧から低圧に切り換わる。この時に消費されるエネルギは、電動機から供給される。そのエネルギは、アクチュエータ動作に関係しない無駄なエネルギとして消費されるという不具合を有するものである。
【０００６】
このような観点より、従来において、油圧ポンプの駆動源として可変電動機を使用し、この可変電動機の回転数を変えることにより、必要とする圧油の吐出量のみを吐出することができるようにした油圧制御回路が提案されている（実開昭５９−３２１９０号公報）。すなわち、この油圧制御回路は、図８に示すように、複数台の定吐出量油圧ポンプ１０ａ、１０ｂ、１０ｃのいずれか１台の油圧ポンプ１０ａに可変電動機１２を使用し、他の油圧ポンプ１０ｂ、１０ｃには定回転電動機１４をそれぞれ接続して、必要とする圧油の吐出量の大小に応じて、前記定回転電動機１４の作動の有無を選択させると共に、可変電動機１２の回転数を任意に変更して、定吐出量油圧ポンプ１０ａの吐出量を適宜変化させ、しかもこれらの作動を組合せることによって、全ての電動機の最大出力から最低（零）出力までの間の駆動力を利用することができるように構成されている。従って、この場合、圧油の吐出量としては、図９に示すように、零から全ての油圧ポンプによる最大出力の合計値まで無段階に設定できるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記提案に係る油圧制御回路においては、図９に示すように、零から全ての油圧ポンプの最大出力の合計値まで無段階に圧油の吐出量を設定するには、それぞれポンプ吐出量の比が１：１：１からなる３台の定吐出量油圧ポンプ１０ａ、１０ｂ、１０ｃを使用する必要があるばかりでなく、いずれか１台の油圧ポンプのみが常に可変電動機により０〜１００％の制御をしなければならず、さらに他の油圧ポンプについてもそれぞれ定回転電動機で駆動する必要があり、流量調整弁を省略することができる利点はあるが、装置全体的には設備コストが増大すると共に消費電力も嵩む難点がある。
【０００８】
また、通常の可変電動機を使用して回転数制御をする場合には、０〜１００％の制御範囲において、特に５０％以下の低回転数領域の制御精度は低下するため、実際には前述したように無段階に吐出量を設定することは困難であり、また制御精度を改善するためには、極めて高価な可変電動機を使用する必要がある等の難点がある。
【０００９】
そこで、本出願人は、先に、電動機に対し多連に結合した吐出量の異なる複数の定吐出量油圧ポンプを、それぞれ選択ないし組合せて駆動することにより、油圧アクチュエータに対して必要な圧油の吐出量を得るように構成した油圧ポンプ駆動制御において、前記複数の油圧ポンプを選択ないし組合せてそれぞれ所要の吐出量を得るに際し、各吐出量がそれぞれ５０〜１００％の範囲において変化するように、電動機の回転数をそれぞれ５０〜１００％の範囲内で制御することにより、全油圧ポンプの駆動時における最大吐出量に対し、ほぼ０％から１００％の範囲において直線的に圧油の吐出量を高精度に調整制御することができると共に、圧油のエネルギ損失も少なく、しかも電動機駆動のための消費電力も節減することができることを突き止め、射出成形機等の油圧駆動制御方法および装置として特許出願を行った（特願平９−２７３００４号）。
【００１０】
しかるに、現在実施されている射出成形機においては、油圧ポンプの駆動源として３相誘導電動機が使用されている。この場合、単数ないしは複数の油圧ポンプが１台の電動機により同時に駆動され、それぞれ成形条件に応じてオンロードまたはアンロードの選択がなされて駆動制御されている。そして、アンロード中の油圧ポンプは、直接仕事をしなくても油を流し続けて、成形動作に際して不要となるエネルギを消費することになる。
【００１１】
そこで、このようなエネルギの消費による無駄を省くために、インバータ装置を使用して電動機の制御を行い、省エネ化を達成することが提案されている。例えば、インバータ内部における電動機に対する制御周波数を多段設定する方式が知られている。この方式によれば、単一の金型による成形の場合、各制御周波数の設定は１種類でよいが、複数の金型による成形の場合、成形条件も複数となり、個々の金型に応じて制御周波数の設定を再設定しなければならないという面倒がある。
【００１２】
しかしながら、前述したインバータの多段速度設定（例えば７〜１５段）は、成形条件に合せて周波数設定数が多くなる。従って、複数の金型による成形の場合には、周波数設定操作が繁雑となり、またたとえ設定パラメータをメモリ等により記憶する装置を付加しても、かなりのコストアップとなり実用的ではない。
【００１３】
そこで、本発明者等は、前述した従来の射出成形機における油圧ポンプの駆動制御方法を改善すべく鋭意研究並びに試作を重ねた結果、多連に結合された吐出量の異なる油圧ポンプを電動機により駆動すると共に、所要の油圧アクチュエータに対し予め設定された圧油の吐出量が得られるように前記電動機の回転数を制御する油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御を行うに際して、所要の油圧アクチュエータに対し設定された圧油の吐出量を得るため前記複数の油圧ポンプの選択ないし組合せを指令するポンプ選択信号と、選択された油圧ポンプの駆動により所要の圧油の供給量が得られるように流量調整弁を制御する流量制御信号とを得ると共に、前記ポンプ選択信号に基づいて選択された油圧ポンプの吐出流量域における下限流量を設定する電動機の予備回転数を演算し、この演算結果に基づく電動機の予備回転数からなる回転数制御指令により電動機の予備駆動を行うよう制御し、次いで前記指定された油圧ポンプの吐出流量域における前記下限流量および上限流量により比例的に変化する流量特性から前記流量制御信号に基づいて設定された吐出量を得る電動機の設定回転数を演算し、この演算結果に基づく電動機の設定回転数からなる回転数制御指令により電動機の設定駆動を行うよう制御することにより、電動機の回転数制御を適正に行うことができると共に、高精度の油圧駆動制御とエネルギ損失の低減並びに消費電力の節減を達成することができることを突き止めた。
【００１４】
従って、本発明の目的は、複数の定吐出量油圧ポンプを共通の電動機により駆動する油圧駆動制御において、吐出量の異なる複数の油圧ポンプを選択してそれぞれ所要の吐出量を得る場合に、前記電動機の回転数制御を適正に行うことにより、ポンプ吐出量の制御を円滑に行うことができると共に、高精度の油圧駆動制御とエネルギ損失の低減並びに消費電力の節減を達成することができる射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法および装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法は、多連に結合された吐出量の異なる油圧ポンプを電動機により駆動すると共に、所要の油圧アクチュエータに対し予め設定された圧油の吐出量が得られるように前記電動機の回転数を制御する射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法において、
所要の油圧アクチュエータに対し設定された圧油の吐出量を得るため前記複数の油圧ポンプの選択ないし組合せを指令するポンプ選択信号と、選択された油圧ポンプの駆動により所要の圧油の供給量が得られるように流量調整弁を制御する流量制御信号とを得ると共に、
前記ポンプ選択信号に基づいて選択された油圧ポンプの吐出流量域における下限流量を設定し、
次いで前記指定された油圧ポンプの吐出流量域における前記下限流量および上限流量により比例的に変化する流量特性から前記流量制御信号に基づいて設定された吐出量を得る電動機の設定回転数を演算し、
この演算結果に基づく電動機の設定回転数からなる回転数制御指令により電動機の設定駆動を行うよう制御することを特徴とする。
【００１６】
また、前記射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法を実施する装置としては、多連に結合された吐出量の異なる油圧ポンプを電動機により駆動すると共に、所要の油圧アクチュエータに対し予め設定された圧油の吐出量が得られるよう前記電動機の回転数を制御するように構成してなる射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置において、
所要の油圧アクチュエータに対し設定された圧油の吐出量を得るため前記複数の油圧ポンプの選択ないし組合せを指令するポンプ選択信号と、選択された油圧ポンプの駆動により所要の圧油の供給量が得られるように流量調整弁を制御する流量制御信号とを得るコントローラユニットと、
前記ポンプ選択信号に基づいて選択された油圧ポンプの吐出流量域における下限流量を設定し、
前記指定された油圧ポンプの吐出流量域における前記下限流量および上限流量により比例的に変化する流量特性から前記流量制御信号に基づいて設定された吐出量を得る電動機の設定回転数を演算する演算回路と、
この演算結果に基づく電動機の設定回転数からなる回転数制御指令により電動機の駆動を制御する制御回路とをそれぞれ設けることを特徴とする。
【００１７】
さらに、射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置において、所要の油圧アクチュエータに対し設定された圧油の吐出量を得る１サイクルの流量制御特性をパターン化し、この流量制御パターンにおける立上がり特性となる部分においては電動機の回転数制御指令値の設定された時刻より早めの時刻において電動機に対し制御指令を出力し、立下がり特性となる部分においては電動機の回転数制御指令値の設定された時刻のまま制御指令を出力するように設定することをも特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る射出成形機等における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法の実施例につき、この方法を実施する装置との関係において添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１９】
【実施例１】
１．基本的なシステム構成
図１は、本発明に係る射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置の基本的なシステム構成を示す概略説明図である。
【００２０】
すなわち、図１において、参照符号２０は射出成形機を示し、この射出成形機２０に対して予め設定した成形動作を行うために、所要の油圧アクチュエータを操作する油圧系を駆動制御するための射出成形機コントロールユニット２２を備えている。そして、この射出成形機コントロールユニット２２により、予め設定した成形条件に対応する油圧系の駆動制御指令を出力し、この駆動制御指令を、指令器２４を介して油圧系の制御機器に対する駆動制御を行うように構成されている。
【００２１】
しかるに、前記射出成形機コントロールユニット２２から出力される油圧系の駆動制御指令としては、後述する複数の油圧ポンプの駆動を選択するためのポンプ選択信号Ｓ1と、油圧ポンプの吐出量に対する流量制御信号Ｓ2と、油圧ポンプの吐出圧に対する圧力制御信号Ｓ3とが、一般に適用される。そこで、本発明においては、前記射出成形機コントロールユニット２２から出力されるポンプ選択信号Ｓ1と流量制御信号Ｓ2とを取り出し、これらの制御信号に対応した理論吐出量に見合う油圧ポンプの吐出量を、無駄なエネルギ消費をすることなく、適正にかつ経済的に得ることができる、油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御を行うための制御指令を算定するインバータ用インタフェース２６を設け、このインバータ用インタフェース２６で算定された制御指令に基づいて、単一または複数のインバータ２８A、２８Bを介して、それぞれ単一または複数の油圧ポンプ駆動用電動機Ｍ1、Ｍ2の駆動制御を達成するように構成したことを特徴とするものである。
【００２２】
２．油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置の構成
図２は、本発明に係る射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置の具体的な一実施例を示す概略構成図である。すなわち、本実施例においては、それぞれポンプ吐出量の比が１：２：４からなる３台の定吐出量油圧ポンプＰＦ1、ＰＦ2、ＰＦ4からなる油圧ポンプユニット３０を使用し、この油圧ポンプユニット３０の各油圧ポンプＰＦ1、ＰＦ2、ＰＦ4を共通の油圧ポンプ駆動用電動機３２により同時に駆動するように構成したものである。
【００２３】
しかるに、図２において、参照符号３４は射出装置のバレル内に挿通配置されるスクリュを進退移動させる射出シリンダからなる油圧アクチュエータを示し、この油圧アクチュエータ３４に対し、方向切換弁３６を介して前記油圧ポンプユニット３０と連通する油圧回路が設けられている。この場合、前記油圧ポンプユニット３０の各油圧ポンプＰＦ1、ＰＦ2、ＰＦ4の下流側は油タンク３８に連通し、各油圧ポンプＰＦ1、ＰＦ2、ＰＦ4の上流側は、それぞれリリーフ弁４０ａ、４０ｂ、４０ｃを介して前記油タンク３８へ連通する分岐回路が接続されると共に、チェック弁４４ａ、４４ｂ、４４ｃを介して相互に合流結合されて方向切換弁３６に連通接続されている。
【００２４】
なお、図２において、参照符号４２ａ、４２ｂ、４２ｃは前記リリーフ弁４０ａ、４０ｂ、４０ｃを解放するための電磁切換弁を示す。これらの電磁切換弁４２ａ、４２ｂ、４２ｃは、前述した射出成形機コントロールユニット２２より出力されるポンプ選択信号Ｓ1に含まれる油圧ポンプＰＦ1の選択指令ｐｆ1（オン／オフ操作信号）、油圧ポンプＰＦ2の選択指令ｐｆ2、油圧ポンプＰＦ4の選択指令ｐｆ4によってそれぞれ切換操作が行われ、実際にポンプ吐出量を得ることができる油圧ポンプの選択が行われる。そして、これらの油圧ポンプＰＦ1、ＰＦ2、ＰＦ4を順次選択し組合せて使用することにより、図３に示すような油圧ポンプユニット３０における圧油の吐出量の特性を得ることができる。すなわち、図３に示すように、最初第１の油圧ポンプＰＦ1を選択し、次いで吐出量が２倍の第２の油圧ポンプＰＦ2を選択し、次に第１の油圧ポンプＰＦ1と第２の油圧ポンプＰＦ2とを併用し（吐出量が最初の３倍となり）、次に吐出量が４倍の第３の油圧ポンプＰＦ4を選択し、以降第３の油圧ポンプＰＦ4と第１の油圧ポンプＰＦ1とを併用（吐出量が最初の５倍）、第３の油圧ポンプＰＦ4と第２の油圧ポンプＰＦ2とを併用（吐出量が最初の６倍）、そして最後に第３の油圧ポンプＰＦ4と第１の油圧ポンプＰＦ1と第２の油圧ポンプＰＦ2とを併用した（吐出量が最初の７倍となる）場合の特性を、それぞれ連続して得ることができる。
【００２５】
また、本実施例においては、図２において、方向切換弁３６の上流側に流量調整弁４６を設け、それぞれのポンプ選択において、予め定めた適正なポンプ吐出量が得られるように、前述した射出成形機コントロールユニット２２より出力される流量制御指令Ｓ2によって、流量調整弁ドライバ４８を介して前記記流量調整弁４６を制御して流量調整を行うよう構成することにより、後述するインバータを介して行う油圧ポンプ駆動用電動機３２によるポンプ吐出量の制御との適正なマッチングを達成することができる。なお、前記流量調整弁４６に代えて、比例流量調整弁やサーボ弁等を使用することも可能である。
【００２６】
しかるに、本実施例においては、前記射出成形機コントロールユニット２２より出力されるポンプ選択信号Ｓ1と流量制御指令Ｓ2とを取出し、これらの制御指令をインバータ用インタフェース２６に入力して、前記制御信号に対応した理論吐出量に見合う油圧ポンプの吐出量を得ることができる、前記電動機３２を駆動制御するための回転数制御指令を算定する。従って、このインバータ用インタフェース２６は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびＩ／Ｏポート等からなるマイクロコンピュータにより構成することができる。このようにして、インバータ用インタフェース２６により算定された前記電動機３２を駆動制御するための回転数制御指令は、インバータ２８を介して電動機３２を駆動制御する。
【００２７】
３．油圧ポンプユニットによるポンプ吐出量の特性
次に、前記構成からなる油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置における油圧駆動制御方法について説明する。
【００２８】
まず、第１の油圧ポンプＰＦ1のみを選択する場合、図２におけるリリーフ弁３０ｂ、３０ｃを解放して第２の油圧ポンプＰＦ2および第３の油圧ポンプＰＦ4により吐出される圧油を、全て油タンク３８へ還流させる。これにより、前記第１の油圧ポンプＰＦ1から得られる圧油の吐出量は、電動機３２の回転数を０％〜１００％に制御することにより、０％〜１００％に制御することができる。なお、この場合の油圧ポンプユニット３０としての圧油の吐出量は、前記第１の油圧ポンプＰＦ1と第２の油圧ポンプＰＦ2と第３の油圧ポンプＰＦ4とを併用した場合の最大吐出量を１００％とした場合、０％（下限流量）〜１４．３％（上限流量）の制御を行うことができる（図３参照）。
【００２９】
次に、第２の油圧ポンプＰＦ2のみを選択する場合、図２におけるリリーフ弁４０ａ、４０ｃを解放して第１の油圧ポンプＰＦ1および第３の油圧ポンプＰＦ4により吐出される圧油を、全て油タンク３８へ還流させる。これにより、前記第２の油圧ポンプから得られる圧油の吐出量は、第１の油圧ポンプＰＦ1がの時に第２の油圧ポンプＰＦ2は、５０％回転数に対応するので電動機３２の回転数を５０％〜１００％に制御することができる。すなわち、油圧ポンプユニット３０としての圧油の吐出量は、前記最大吐出量を１００％として１４．３％（下限流量）〜２８．６％（上限流量）の制御を行うことができる（図３参照）。
【００３０】
次いで、第１の油圧ポンプＰＦ1と第２の油圧ポンプＰＦ2とを併用する場合、図２におけるリリーフ弁４０ｃを解放して第３の油圧ポンプＰＦ4により吐出される圧油を、全て油タンク３８へ還流させる。これにより、油圧ポンプユニット３０から得られる圧油の吐出量は、電動機３２の回転数を６６％〜１００％に制御することにより、前記最大吐出量を１００％として２８．６％〜４２．９％に制御することができる（図３参照）。
【００３１】
さらに、第３の油圧ポンプＰＦ4のみを選択する場合、図２におけるリリーフ弁４０ａ、４０ｂを解放して第１の油圧ポンプＰＦ1および第２の油圧ポンプＰＦ2により吐出される圧油を、全て油タンク３８へ還流させる。これにより、油圧ポンプユニット３０から得られる圧油の吐出量は、電動機３２の回転数を７５％〜１００％に制御することにより、前記最大吐出量を１００％として４２．９％〜５７．１％に制御することができる（図３参照）。
【００３２】
また、第３の油圧ポンプＰＦ4と第１の油圧ポンプＰＦ1とを併用する場合、図２におけるリリーフ弁４０ｂを解放して第２の油圧ポンプＰＦ2により吐出される圧油を、全て油タンク３８へ還流させる。これにより、油圧ポンプユニット３０から得られる圧油の吐出量は、電動機３２の回転数を８０％〜１００％に制御することにより、前記最大吐出量を１００％として５７．１％〜７１．４％に制御することができる（図３参照）。
【００３３】
さらにまた、第３の油圧ポンプＰＦ4と第２の油圧ポンプＰＦ2とを併用する場合、図２におけるリリーフ弁４０ａを解放して第１の油圧ポンプＰＦ1により吐出される圧油を、全て油タンク３８へ還流させる。これにより、油圧ポンプユニット３０から得られる圧油の吐出量は、電動機３２の回転数を８３％〜１００％に制御することにより、前記最大吐出量を１００％として７１．４％〜８５．７％に制御することができる（図３参照）。
【００３４】
そして、第３の油圧ポンプＰＦ4と第１の油圧ポンプＰＦ1と第２の油圧ポンプＰＦ2とを併用する場合、図２におけるリリーフ弁４０ａ、４０ｂ、４０ｃを解放することなく、全量を油圧ポンプユニット３０から吐出させる。これにより、油圧ポンプユニット３０から得られる圧油の吐出量は、電動機３２の回転数を８６％〜１００％に制御することにより、前記最大吐出量を１００％として８５．７％〜１００％に制御することができる（図３参照）。
【００３５】
４．ポンプ吐出流量域による制御エリアの設定
そこで、本発明においては、前述した複数の油圧ポンプの選択組合せにより、それぞれ設定される油圧ポンプユニット３０から得られるポンプ吐出流量域との関係において制御エリア（AREA１〜AREA７）を設定し（図３参照）、これらの相関関係を前述したインバータ用インタフェース２６に記憶設定しておく。
【００３６】
５．各制御エリアにおける油圧ポンプ駆動用電動機の回転数制御
従って、本実施例においては、このインバータ用インタフェース２６において、図４のフローチャートに示すような制御プログラムに基づいて、射出成形機コントロールユニット２２から出力されるポンプ選択信号Ｓ1と流量制御指令Ｓ2とを入力し（ＳＴＥＰ−１〜ＳＴＥＰ−４）、これらの制御信号に対応して予め設定されたポンプ吐出流量域で、前記油圧ポンプユニット３０が電動機３２によって駆動制御されるように設定する（ＳＴＥＰ−５〜ＳＴＥＰ−９）。
【００３７】
このようにして、射出成形機コントロールユニット２２から出力される制御信号を入力したインバータ用インタフェース２６においては、油圧ポンプユニット３０のポンプ吐出流量域のエリアを演算により設定し（ＳＴＥＰ−５）、次いで設定された制御エリアにおけるポンプ吐出流量の下限流量を演算により設定する（ＳＴＥＰ−６）。
【００３８】
次いで、ポンプ吐出流量の下限流量が設定されると、この下限流量に対応して油圧ポンプユニット３０を駆動する電動機３２の該当する制御をすエリアの下限流量に対応する予備回転速度を得る予備回転数を演算により設定すると共に、設定されたエリア内におけるポンプ吐出流量の上限流量との関係から、ポンプ吐出流量の比例的な変化量すなわち電動機３２の比例的速度変化量（傾き）を演算により設定する（ＳＴＥＰ−７）。
【００３９】
さらに、この演算により設定される電動機３２の予備回転数および比例的速度変化量は、回転数制御指令としてインバータ２８を介し（ＳＴＥＰ−８）、電動機３２に対する回転数制御を達成する（ＳＴＥＰ−９）。また、この電動機３２に対する回転数制御において、前記射出成形機コントロールユニット２２から出力された流量制御指令Ｓ2を、前記インバータ用インタフェース２６へ入力することにより、前記回転数制御指令値が前記流量制御指令値と比較して一致した際に、この一致した回転数制御指令によって、電動機３２を設定されたポンプ吐出流量となるように安定かつ適正に駆動させることができる。
【００４０】
そして、前述したＳＴＥＰ−２〜ＳＴＥＰ−９の動作を、射出成形機コントロールユニット２２から出力される制御指令に基づいて、繰返し行うことにより、所要の射出成形機の成形操作を円滑かつ簡便に達成することができる。
【００４１】
６．各制御エリアにおける電動機の比例的速度変化量の設定
なお、前記ＳＴＥＰ−７において、ポンプ吐出流量の比例的な変化量すなわち電動機３２の比例的速度変化量（傾き）を演算により設定するに際しては、図５の（ａ）に示すように、各制御エリア（AREA１〜AREA３）におけるパラメータ入力アドレスにより、それぞれ速度変化量（傾き）Ｘを次式により求めることができる。
【００４２】
すなわち、図５において、制御エリアの座標値は、それぞれAREA１はD060〜D061、AREA２はD064〜D065、AREA３はD068〜D069とする。また、前記各制御エリアにおける電動機３２の％回転数の座標値は、それぞれAREA１はD062〜D063、AREA２はD066〜D067、AREA３はD06A〜D06Bとする。
【００４３】
【数１】
そして、一般的には、各制御エリア毎（Ｄ０００、Ｄ００１、Ｄ００２、Ｄ００３）にデータを読み込んで、速度変化量（傾き）Ｘを求めることから〔図５の（ｂ）参照〕、一般式は次式の通りとなる。
【００４５】
【数２】
前述した演算式に基づいて、図３に示すポンプ吐出流量域を設定する制御エリアについての速度変化量Ｘを算定すれば、図３の下方に示すような電動機回転数制御範囲としての特性線図が得られる。
【００４７】
【実施例２】
前述した本発明に係る射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法および駆動制御装置においては、射出成形機の１成形サイクルにおける油圧ポンプユニット３０の流量制御特性すなわち電動機３２の速度設定指令に基づいて、インバータ用インタフェース２６を介してインバータ２８に制御指令を与えると、インバータ２８により駆動制御される電動機３２の動作に際して、実際の電動機３２の動作は、図６に示すように、前記制御指令（実線で示す）のタイミングに対して、破線で示すように、時間的な遅れをを生じ、当初に目的とした動作と異なり、適正な成形動作を達成することができなくなる場合がある。
【００４８】
すなわち、図６からも明らかなように、制御指令値を上昇させる場合、実応答は、破線で示されるように、制御系の立上がりの遅れとオーバーシュートとを発生する。そこで、前記実施例１に示すように、インバータ２８を使用して電動機３２を駆動した場合、（１）立上がりの応答の遅れ、すなわち１成形サイクルの延長、（２）オーバーシュート、すなわち不要圧力の発生等の不都合を生じる。
【００４９】
また、制御指令値を下降させる場合の実応答は、制御系の立下がりの遅れとアンダーシュートとを発生する。この場合、（３）立下がりの応答の遅れは、必要油量が確保されているため、制御動作に対しては影響がなく、さらに（４）アンダーシュートは、制御動作として動作が一瞬停止するという息付き現象となる。
【００５０】
このように、制御系の実応答における遅れ、およびオーバーシュートやアンダーシュートは、射出成形機等を動作させた場合に不都合となるため、従来において、制御系としては前記オーバーシュートやアンダーシュートが最良（最少）となるように調整して、前述した不要圧力の発生や制御動作が一瞬停止することがないように使用することが行われている。従って、前記不要圧力の発生や制御動作が一瞬停止することは、ある程度回避することができる。
【００５１】
１．１成形サイクルにおける速度制御指令値のパターン化
そこで、本発明においては、前述した立上がりの応答の遅れを改善するため、図７の成形パターンに示すように、まず１成形サイクルの回転数制御指令からなる速度制御指令値を、インバータ用インタフェース２６において一端記憶保持する。すなわち、１成形サイクルの前記速度制御指令値をパターン化する。
【００５２】
２．速度制御指令値の立上がりのタイミングを早くする
次いで、前記パターン化した速度制御指令値において、立上がりの設定がある場合は、次の成形サイクルにおいて、設定された時刻より早めの時刻において制御指令を発生し、インバータ２８へ出力するように、前記インバータ用インタフェース２６において設定する（図７に修正パターンとして破線で示す）。
【００５３】
このようにして、本実施例によれば、射出動作のみならず計量および型締めの動作についてもインバータにより駆動される電動機における、速度制御に際しての立上り遅れによるサイクル延長を容易に解消することができる。
【００５４】
以上、本発明の好適な実施例について種々説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、例えば射出成形機等において、複数の油圧ポンプユニットを動作させるそれぞれ複数の電動機を同時に駆動制御する場合においても、本発明の駆動制御方法および装置を有効に適用することができると共に、その他本発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可能である。
【００５５】
【発明の効果】
前述したように、本発明に係る射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法は、多連に結合された吐出量の異なる油圧ポンプを電動機により駆動すると共に、所要の油圧アクチュエータに対し予め設定された圧油の吐出量が得られるように前記電動機の回転数を制御する射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法において、所要の油圧アクチュエータに対し設定された圧油の吐出量を得るため前記複数の油圧ポンプの選択ないし組合せを指令するポンプ選択信号と、選択された油圧ポンプの駆動により所要の圧油の供給量が得られるように流量調整弁を制御する流量制御信号とを得ると共に、前記ポンプ選択信号に基づいて選択された油圧ポンプの吐出流量域における下限流量を設定し、次いで前記指定された油圧ポンプの吐出流量域における前記下限流量および上限流量により比例的に変化する流量特性から前記流量制御信号に基づいて設定された吐出量を得る電動機の設定回転数を演算し、この演算結果に基づく電動機の設定回転数からなる回転数制御指令により電動機の設定駆動を行うよう制御するように設定することにより、電動機の駆動制御に際して油圧ポンプのエネルギ損失を著しく低減し得ると共に、消費電力の節減を達成することができる。
【００５６】
また、本発明においては、前記射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法を実施する装置として、多連に結合された吐出量の異なる油圧ポンプを電動機により駆動すると共に、所要の油圧アクチュエータに対し予め設定された圧油の吐出量が得られるよう前記電動機の回転数を制御するように構成してなる油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置において、所要の油圧アクチュエータに対し設定された圧油の吐出量を得るため前記複数の油圧ポンプの選択ないし組合せを指令するポンプ選択信号と、選択された油圧ポンプの駆動により所要の圧油の供給量が得られるように流量調整弁を制御する流量制御信号とを得るコントローラユニットと、前記ポンプ選択信号に基づいて選択された油圧ポンプの吐出流量域における下限流量を設定し、前記指定された油圧ポンプの吐出流量域における前記下限流量および上限流量により比例的に変化する流量特性から前記流量制御信号に基づいて設定された吐出量を得る電動機の設定回転数を演算する演算回路と、この演算結果に基づく電動機の設定回転数からなる回転数制御指令により電動機の駆動を制御する制御回路とをそれぞれ設けた構成とすることにより、前述した優れた油圧駆動制御を行うことができる装置を、簡単な構成で低コストに製造することができると共に、高精度の油圧駆動制御とエネルギ損失の低減並びに消費電力の節減を達成することができる。
【００５７】
さらに、本発明においては、射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置において、所要の油圧アクチュエータに対し設定された圧油の吐出量を得る１サイクルの流量制御特性をパターン化し、この流量制御パターンにおける立上がり特性となる部分においては電動機の回転数制御指令値の設定された時刻より早めの時刻において電動機に対し制御指令を出力し、立下がり特性となる部分においては電動機の回転数制御指令値の設定された時刻のまま制御指令を出力するように設定することにより、電動機における速度制御に際しての立上り遅れによるサイクル延長を容易に解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法を実施する制御系のシステム構成を示す概略油圧系統図である。
【図２】本発明に係る油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法を実施する制御装置の一実施例の概略構成を示す油圧系統図である。
【図３】図２に示す油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置における油圧ポンプユニットによる吐出量の制御特性線図である。
【図４】図２に示す油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置における電動機制御プログラムのフローチャート図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、図２に示す油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置における電動機制御特性を示す特性線図である。
【図６】油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法における油圧ポンプユニットによる吐出量の制御指令と実際の吐出特性とを比較対比した特性線図である。
【図７】本発明に係る油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法による油圧ポンプユニットに対する吐出量の制御指令特性線図である。
【図８】従来の油圧制御装置の概略構成を示す油圧回路図である。
【図９】図８に示す油圧制御装置によるポンプ吐出量の制御特性線図である。
【符号の説明】
２０ 射出成形機
２２ 射出成形機コントローラユニット
２４ 指令器
２６ インバータ用インタフェース
２８、２８A、２８B インバータ
３０ 油圧ポンプユニット
３２ 油圧ポンプ駆動用電動機
３４ 油圧アクチュエータ
３６ 方向切換弁
３８ 油タンク
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ リリーフ弁
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ 電磁切換弁
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ チェック弁
４６ 流量調整弁
４８ 流量調整弁ドライバ
ＰＦ1、ＰＦ2、ＰＦ4 定吐出量油圧ポンプ
ｐｆ1、ｐｆ2、ｐｆ4 ポンプ選択指令
Claims (3)
- 多連に結合された吐出量の異なる油圧ポンプを電動機により駆動すると共に、所要の油圧アクチュエータに対し予め設定された圧油の吐出量が得られるように前記電動機の回転数を制御する射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法において、
所要の油圧アクチュエータに対し設定された圧油の吐出量を得るため前記複数の油圧ポンプの選択ないし組合せを指令するポンプ選択信号と、選択された油圧ポンプの駆動により所要の圧油の供給量が得られるように流量調整弁を制御する流量制御信号とを得ると共に、
前記ポンプ選択信号に基づいて選択された油圧ポンプの吐出流量域における下限流量を設定し、
次いで前記指定された油圧ポンプの吐出流量域における前記下限流量および上限流量により比例的に変化する流量特性から前記流量制御信号に基づいて設定された吐出量を得る電動機の設定回転数を演算し、
この演算結果に基づく電動機の設定回転数からなる回転数制御指令により電動機の設定駆動を行うよう制御することを特徴とする射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御方法。 - 多連に結合された吐出量の異なる油圧ポンプを電動機により駆動すると共に、所要の油圧アクチュエータに対し予め設定された圧油の吐出量が得られるよう前記電動機の回転数を制御するように構成してなる射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置において、
所要の油圧アクチュエータに対し設定された圧油の吐出量を得るため前記複数の油圧ポンプの選択ないし組合せを指令するポンプ選択信号と、選択された油圧ポンプの駆動により所要の圧油の供給量が得られるように流量調整弁を制御する流量制御信号とを得るコントローラユニットと、
前記ポンプ選択信号に基づいて選択された油圧ポンプの吐出流量域における下限流量を設定し、
前記指定された油圧ポンプの吐出流量域における前記下限流量および上限流量により比例的に変化する流量特性から前記流量制御信号に基づいて設定された吐出量を得る電動機の設定回転数を演算する演算回路と、
この演算結果に基づく電動機の設定回転数からなる回転数制御指令により電動機の駆動を制御する制御回路とをそれぞれ設けることを特徴とする射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置。 - 射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置において、所要の油圧アクチュエータに対し設定された圧油の吐出量を得る１サイクルの流量制御特性をパターン化し、この流量制御パターンにおける立上がり特性となる部分においては電動機の回転数制御指令値の設定された時刻より早めの時刻において電動機に対し制御指令を出力し、立下がり特性となる部分においては電動機の回転数制御指令値の設定された時刻のまま制御指令を出力するように設定することを特徴とする射出成形機における油圧ポンプ駆動用電動機の駆動制御装置。
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