JP4341719B1 - 射出成形機の油圧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】射出シリンダの背圧を零圧近くに制御できる上に、射出シリンダを高速で駆動できて、樹脂の高速射出ができ、かつ、電動モータの数が少なくて安価な射出成形機の油圧装置を提供すること。
【解決手段】計量工程時に、第２油圧ポンプ２１で油圧モータ１８を駆動して、スクリュー１２を回転駆動する。そして、双方向に回転して双方向に吐出可能な第１油圧ポンプ２を圧力センサ９の出力に基づいて、双方向に回転制御することによって、射出シリンダ１の背圧を零圧近くの低圧に制御することができる。一方、射出工程時には、第２切換弁２５によって、第２油圧ポンプ２１からの作動油を合流ライン２４およびチェック弁２８を介して、第１油圧ポンプ２の第１メインライン５に合流させて、射出シリンダ１を高速で駆動する。
【選択図】図１

Description

この発明は、射出成形機の油圧装置に関する。

従来、射出成形機の油圧装置としては、計量工程時に、射出シリンダのスクリューをスクリュー用の第１サーボ電動モータで駆動すると共に、双方向に回転して双方向に吐出可能な背圧制御用の油圧ポンプを第２サーボ電動モータで正逆回転制御するようにしたものがある（特許文献１：特開２００８−３０３７９号公報）。そして、この射出成形機の油圧装置では、射出保圧工程時には、射出保圧用の油圧ポンプを第３サーボ電動モータで駆動して、射出シリンダに作動油を供給するようにしている。

この従来の射出成形機の油圧装置は、計量工程時に、双方向に回転して双方向に吐出可能な背圧制御用の油圧ポンプを第２サーボ電動モータで正逆回転制御しているから、射出シリンダの背圧を零圧（０Ｍｐａ）近くに制御できると言う利点がある。

しかしながら、上記従来の射出成形機の油圧装置では、射出工程時に、射出保圧用の油圧ポンプのみからの作動油を射出シリンダに供給しているため、射出シリンダを高速で駆動できなくて、樹脂の高速射出ができないという問題がある。

また、上記従来の射出成形機の油圧装置では、スクリュー用の第１サーボ電動モータと、背圧制御用の油圧ポンプのための第２サーボ電動モータと、射出保圧用の油圧ポンプのための第３サーボ電動モータとの計３台のサーボ電動モータが必要であるため、非常に高価になると言う問題がある。
特開２００８−３０３７９号公報

そこで、この発明の課題は、射出シリンダの背圧を零圧（０Ｍｐａ）近くに制御できる上に、射出シリンダを高速で駆動できて、樹脂の高速射出ができ、かつ、電動モータの数が少なくて安価な射出成形機の油圧装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の射出成形機の油圧装置は、
ハウジング内を前室と後室とに仕切る射出ピストンとスクリューを有する射出シリンダと、
双方向に回転して双方向に吐出可能な第１油圧ポンプと、
上記第１油圧ポンプを正逆に可変速に駆動する第１電動モータと、
上記第１油圧ポンプに接続された第１メインラインを、上記射出シリンダの前室に接続された第１負荷ライン、または、上記射出シリンダの後室に接続された第２負荷ラインに切換接続する第１切換弁と、
上記スクリューを駆動する油圧モータと、
第２油圧ポンプと、
上記第２油圧ポンプを駆動する第２電動モータと、
上記第２油圧ポンプに接続された第２メインラインを、上記第１メインラインに合流する合流ライン、または、上記油圧モータに接続された第３負荷ラインに切換接続する第２切換弁と、
上記合流ラインに、上記第２メインラインから第１メインラインへの流れが順方向になるように、設けられたチェック弁と、
上記第１メインラインの圧力を検出する圧力センサと
を備え、
１つの圧力指令、１つの流量指令、および、上記圧力センサからの検出圧力を表す信号を受けて、上記圧力指令および流量指令に応じた圧力および流量を得るための操作量を出力する圧力流量制御部と、
上記圧力流量制御部から操作量を受けて、上記操作量が、予め定められた設定値以下であるときには、上記第１油圧ポンプが、操作量に応じて連続的に流量が変化する作動油を吐出すると共に、上記第２油圧ポンプが作動油を吐出しないように、第１および第２分配操作量を上記操作量に基づいて作成して上記第１および第２電動モータに出力する一方、上記操作量が、上記設定値を越えたときには、上記第１および第２油圧ポンプの吐出流量の合計流量が操作量に応じて連続的に変化するように、上記第１および第２油圧ポンプが夫々作動油を吐出するように、第１および第２分配操作量を上記操作量に基づいて作成して上記第１および第２電動モータに出力する操作量分配部と
を有する制御装置を
備えたことを特徴としている。

上記構成によれば、計量工程時に、第２切換弁によって、第２油圧ポンプの第２メインラインを、油圧モータの第３負荷ラインに接続して、油圧モータを駆動して、スクリューを回転駆動すると共に、上記第２切換弁によって、第２メインラインと合流ラインとの間を遮断する一方、第１メインラインの圧力を検出する圧力センサの出力に基づいて、双方向に回転して双方向に吐出可能な第１油圧ポンプを双方向に回転制御することによって、第１メインライン、第１切換弁、第２負荷ラインを介して、射出シリンダの後室の圧力、つまり、背圧を零圧（０Ｍｐａ）近くの低圧に制御することができる。

一方、射出工程時には、上記第２切換弁によって、第２油圧ポンプの第２メインラインを合流ラインに接続して、第２油圧ポンプからの作動油を合流ラインおよびチェック弁を介して、第１油圧ポンプの第１メインラインに合流させて、第１切換弁を介して射出シリンダに供給して、射出シリンダを高速で駆動して、樹脂を高速で射出することができる。

さらに、この発明の射出シリンダの油圧装置は、電動モータは、第１電動モータおよび第２電動モータの２つの電動モータしか必要でなくて、電動モータの必要数が少なくて、製造コストが安くなる。

しかも、この発明の射出シリンダの油圧装置によれば、上記第１および第２油圧ポンプの回転速度を制御すればよいので、制御が簡単になる。

また、上記圧力流量制御部は、１つの圧力指令、１つの流量指令、および、上記圧力センサからの検出圧力を表す信号を受けて、上記圧力指令および流量指令に応じた圧力および流量を得るための操作量を上記操作量分配部に出力する。

上記操作量分配部は、上記操作量が、予め定められた設定値以下であるときには、上記第１油圧ポンプが上記操作量に応じて連続的に変化する流量の作動油を吐出すると共に、上記第２油圧ポンプが作動油を吐出しないように、第１および第２分配操作量を上記操作量に基づいて作成して、上記第１および第２電動モータに夫々出力する一方、上記操作量が、上記設定値を越えたときには、上記第１および第２油圧ポンプの吐出流量の合計流量が操作量に応じて連続的に変化するように、上記第１および第２油圧ポンプが作動油を吐出するように、第１および第２分配操作量を上記操作量に基づいて作成して上記第１および第２電動モータに夫々出力する。

このように、この発明によれば、指令は、１つの圧力指令と１つの流量指令との２つの指令のみでよいので、従来に比べて、制御が簡単になる。

従来例においては、スクリュー用の第１サーボ電動モータの速度指令と、射出シリンダの背圧制御用の第２サーボ電動モータの圧力指令と、射出保圧制御用の第３サーボ電動モータの圧力指令および流量指令との４個の指令が必要であったのである。

また、この発明によれば、第１油圧ポンプからの吐出流量と第２油圧ポンプからの吐出流量とを合流させると共に、操作量分配部で操作量を分配して作成した第１および第２分配操作量によって、第１および第２油圧ポンプを制御するので、単独運転と合流運転との切り替え時に、ショックが生じなくて、単独運転と合流運転との間の移行を滑らかにすることができる。

また、この発明によれば、圧力流量制御部の後段に操作量分配部を設けているので、圧力流量制御部により、流量が予め定められた設定値以下に減少した状態になったときに、第２油圧ポンプの動作が停止するから、省エネルギーを達成することができる。

１実施形態では、
上記制御装置は、射出保圧工程および計量工程を識別するための識別信号を受け、
上記制御装置は、
上記射出保圧工程および計量工程を識別する識別信号により切り換えられるスイッチ装置を備え、
上記スイッチ装置は、
射出保圧工程時には、上記操作量分配部からの第１分配操作量および第２分配操作量を、夫々、第１速度信号および第２速度信号として上記第１電動モータおよび第２電動モータに出力する一方、
計量工程時には、上記射出シリンダの背圧を制御するために、上記圧力指令と上記検出圧力とに基づいて作成された圧力信号を第１速度信号として上記第１電動モータに出力すると共に、上記圧力流量制御部および操作量分配部をバイパスした上記流量指令を第２速度信号として上記第２電動モータに出力する。

上記実施形態によれば、上記スイッチ装置は識別信号によって切り換えられて、射出保圧工程時には、上記操作量分配部からの第１分配操作量および第２分配操作量を、夫々、第１速度信号および第２速度信号として、第１電動モータおよび第２電動モータに出力する。一方、計量工程時には、上記射出シリンダの背圧を制御するために、上記スイッチ装置は、上記圧力指令と上記検出圧力とに基づいて作成された圧力信号を、第１速度信号として上記第１電動モータに出力すると共に、上記圧力流量制御部および操作量分配部をバイパスした上記流量指令を第２速度信号として上記第２電動モータに出力する。

このように、上記識別信号によって、上記スイッチ装置が切り換えられて、射出保圧工程時において、第１および第２分配操作量を第１および第２速度信号として出力する一方、計量工程時において、上記圧力信号および流量指令を第１速度信号および第２速度信号として出力するから、制御および構造が簡単、安価になる。

１実施形態では、
上記制御装置は、
上記圧力流量制御部と上記操作量分配部と上記スイッチ装置とを備えて上記第１電動モータを制御する第１コントローラと、
上記第１コントローラから上記第２速度信号を受けて上記第２電動モータを制御する第２コントローラと
からなる。

上記実施形態によれば、上記第２コントローラは、第１コントローラから第２速度信号を受けて第２電動モータを制御するので、第２コントローラの構造が簡単、安価になる。

上記制御装置は、第１コントローラと第２コントローラとからなるので、第１コントローラと第２コントローラとを別体として、夫々、１つの単位ユニットとすることで、修理、交換、取り扱いが容易になる。

尤も、第１コントローラと第２コントローラとを一体不可分にすることも可能である。

１実施形態では、
上記スイッチ装置は、
上記第１速度信号を出力端子から出力する第１スイッチと、
上記第２速度信号を出力端子から出力する第２スイッチと
からなり、
上記第1スイッチの第１入力端子には、上記操作量分配部からの分配された第１分配操作量が入力される一方、上記第１スイッチの第２入力端子には、上記圧力指令と上記検出圧力とに基づいて作成された上記圧力信号が入力され、
上記第２スイッチの第１入力端子には、上記操作量分配部からの分配された第２分配操作量が入力される一方、上記第２スイッチの第２入力端子には、上記流量指令が入力され、
計量工程時には、上記識別信号により、上記第１スイッチの第２入力端子と出力端子とが接続されて、上記圧力指令と上記検出圧力とに基づいて作成された上記圧力信号が第１速度信号として上記第１電動モータに入力され、かつ、上記第２スイッチの第２入力端子と出力端子とが接続されて、上記流量指令が、上記第２スイッチを介して、第２速度信号として上記第２電動モータに入力される。

上記実施形態によれば、計量工程時に、上記識別信号により、上記第１スイッチの第２入力端子と出力端子とが接続されるので、上記圧力指令と上記検出圧力とに基づいて作成された上記圧力信号を、第１速度信号として第１電動モータに入力でき、かつ、上記第２スイッチの第２入力端子と出力端子とが接続されるので、上記流量指令を、上記第２スイッチを介して、上記圧力流量制御部および操作量分配部をバイパスして、第２速度信号として第２電動モータに入力することができる。

この発明によれば、射出シリンダの背圧を零圧近くに制御できる上に、射出シリンダを高速で駆動できて、樹脂の高速射出ができ、かつ、電動モータの数を少なくして、簡単、安価な射出シリンダの油圧装置を提供することができる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１に示すように、射出シリンダ１は、ハウジング１０内に射出ピストン１１とスクリュー１２を備える。上記射出ピストン１１は、ハウジング１０内を前室１３と後室１４とを仕切る。

上記ハウジング１０には、射出口１５とホッパー１６とを設け、このホッパー１６からハウジング１０内に樹脂材料であるペレットを投入できるようにしている。

一方、双方向に回転して双方向に吐出可能な固定容量形油圧ポンプからなる第１油圧ポンプ２を、例えばサーボ電動モータからなる第１電動モータ３により正逆可変速で駆動するようにしている。

上記第１油圧ポンプ２に第１メインライン５を接続し、この第１メインライン５に第１切換弁８を接続している。この第１切換弁８は第１メインライン５を第１負荷ライン６または第２負荷ライン７に切換接続する。上記第１負荷ライン６は射出ピストン１１の前室１３に連通し、第２負荷ライン７は射出シリンダ１の後室１４に連通している。なお、４は、タンクである。

上記第１メインライン５には、圧力センサ９を接続している。この圧力センサ９は、第１メインライン５の検出圧力を表す信号を第１コントローラ３１に出力する。

上記第１コントローラ３１は、１つの圧力指令Ｐｉと、１つの流量指令Ｑｉと、射出保圧工程か計量工程かを識別するための識別信号Ｄｉと、上記圧力センサ９からの検出圧力を表す信号を受けて、第１電動モータ３の回転速度および回転方向を可変速に制御する。上記識別信号Ｄｉは、２値信号で、例えば、「ハイ（High）」で射出保圧工程を表し、「ロー（Low）」で計量工程を表す。

第２油圧ポンプ２１を、例えばサーボ電動モータからなる第２電動モータ２２により駆動するようにしている。なお、第２油圧ポンプ２１および第２電動モータ２２は、一方向のみの回転をするものであってもよい。

上記第２油圧ポンプ２１に第２メインライン２３を接続し、この第２メインライン２３に第２切換弁２５を接続している。この第２切換弁２５は、第２メインライン２３を、第１メインライン５に接続された合流ライン２４、または、第３負荷ライン２６に切換接続する。上記合流ライン２４には、第２メインライン２３から第１メインライン５への流れが順方向となるチェック弁２８を設けて、第１メインライン５から第２メインライン２３への逆流が生じないようにしている。上記第３負荷ライン２６には、計量用の油圧モータ１８を接続し、この油圧モータ１８により射出シリンダ１のスクリュー１２を回転駆動するようにしている。なお、計量用の油圧モータ１８は、一方向のみの回転をするものであってもよい。

一方、上記第２電動モータ２２を、第２コントローラ３２により駆動するようにしている。上記第２コントローラ３２は、第１コントローラ３１から第２速度信号Ｖ２を受ける。

上記第１コントローラ３１と第２コントローラ３２とは、制御装置３０を構成する。

図３に示すように、上記制御装置３０の第１コントローラ３１は、圧力流量制御部４０、操作量分配部５０、スイッチ装置６０および第１ドライバ７１を備えている。また、上記第２コントローラ３２は、第２ドライバ７２を備えている。

上記第１コントローラ３１の圧力流量制御部４０は、加合わせ点４２と圧力制御演算部４３と速度リミッタ４５を有する。

上記加合わせ点４２は、圧力指令Ｐｉから圧力センサ９からの検出圧力を減算して得られた信号を、圧力制御演算部４３に出力する。

上記圧力制御演算部４３は、加合わせ点４２からの信号を受けて、例えば、ＰＩＤ（比例積分微分）制御演算を行って、得られた圧力信号Ｖｐを速度リミッタ４５に出力する。尤も、上記圧力制御演算部４３は、ＰＩ（比例積分）制御演算等の他の公知の圧力制御演算を行うようにしてもよい。

上記速度リミッタ４５は、圧力制御演算部４３からの圧力信号Ｖｐと、流量指令Ｑｉとを受けて、圧力信号Ｖｐに対して、流量指令Ｑｉに応じた値を越えないように制限をかけて、操作量Ｖｑを出力する。

すなわち、上記速度リミッタ４５は、下記のアルゴリズムによって、圧力信号Ｖｐから操作量Ｖｑを得る。
Ｖｐ ≦ Ｑｉ → Ｖｑ = Ｖｐ
Ｑｉ ＜ Ｖｐ → Ｖｑ = Ｑｉ

このように、圧力制御演算部４３からの圧力信号Ｖｐに対して、流量指令Ｑｉに応じた値を越えないように制限をかけて、操作量Ｖｑを得ているので、簡単な演算で、圧力および流量の制御ができる。詳しく言うと、圧力信号Ｖｐ≦流量指令Ｑｉのときは、操作量Ｖｑ = 圧力信号Ｖｐとなって、圧力制御がされる一方、流量指令Ｑｉ＜圧力信号Ｖｐときには、操作量Ｖｑ = 流量指令Ｑｉとなって、自動的に流量制御される。

一方、上記操作量分配部５０は、下記のアルゴリズムで、上記操作量Ｖｑを第１分配操作量Ｖｑ１と第２分配操作量Ｖｑ２とに分配する。
Ｖｑ ≦ Ｖmax1 → Ｖｑ１ = Ｖｑ, Ｖｑ２ = 0
Ｖmax1 ＜ Ｖｑ → Ｖq１ = Vmax1, Ｖq２ = Ｖｑ − Vmax1

すなわち、上記操作量分配部５０は、操作量Ｖｑが、予め定められた設定値、例えば、第１電動モータ３の最高速度Ｖmax1以下であるときには、図４に示すように、その操作量Ｖｑを第１分配操作量Ｖｑ１として出力すると共に、図５に示すように、零である第２分配操作量Ｖｑ２を出力する。一方、上記操作量Ｖｑが、上記設定値Ｖmax1を越えたときには、図４に示すように、その最高速Ｖmax1を第１分配操作量Ｖｑ１として出力すると共に、図５および６に示すように、上記操作量Ｖｑから上記設定値Ｖmax1を減算して得られた値（Ｖｑ − Vmax1）を第２分配操作量Ｖｑ２として出力する。

なお、図４において、Ｖｑ１maxは、第１分配操作量Ｖｑ１の最大値を表し、図５において、Ｖｑ２maxは、第２分配操作量Ｖｑ２の最大値を表す。

このように、上記操作量分配部５０は、操作量Ｖｑが第１電動モータ３の最高速度Ｖmax1以下であるときは、つまり、図６で流量指令Ｑｉが最大流量の４０％以下のときは、上記操作量Ｖｑを第１分配操作量Ｖｑ１とし、第２分配操作量Ｖｑ２を零として、後記するように、第１電動モータ３のみを第１速度信号Ｖ１としての第１分配操作量Ｖｑ１（Ｖ１ = Ｖｑ = Ｖｑ１）で駆動し、第２電動モータ２２を第２速度信号Ｖ２としての第２分配操作量Ｖｑ２（Ｖ２ =Ｖｑ２ = 0）で停止して、省エネルギーを達成する。

なお、ここで、第１電動モータ３の最高回転速度Ｖmax1と第２電動モータ２２の最高回転速度Ｖmax2との比が、４：６であり、第１油圧ポンプ２および第２油圧ポンプ２１の吐き出し容量Ｖccが同一であるとしているため、単独運転と合流運転との切り替えは、Ｖmax1×Ｖcc：Ｖmax2×Ｖcc＝４：６で分割された最大合流流量の４０％の流量指令Ｑｉの箇所で行われるとしている。尤も、単独運転と合流運転との切り替えは、４０％に限らず、それぞれの油圧ポンプの容量、モータの最高回転数に応じて、５０％、６０％等、任意の％で行ってもよい。

なお、図６〜８において、流量指令、流量、圧力とも、最高値に対する％で表示し、破線は、第１油圧ポンプ２の流量を表し、一点鎖線は、第２油圧ポンプ２１の流量を表し、実線は第１および第２油圧ポンプ２および２１の合計流量を表す。

一方、上記操作量分配部５０は、上記操作量Ｖｑが第１電動モータ３の最高速度Ｖmax1を越えると、つまり、図６で操作量相当の流量指令が最大合流流量の４０％を越えているときは、第１分配操作量Ｖｑ１を最大値Ｖｑ１max、つまり、最高速度Ｖmax1として、第１電動モータ３を、最高速度Ｖmax1で駆動すると共に、第２電動モータ２２を、第２分配操作量Ｖｑ２（Ｖｑ２ = Ｖｑ − Vmax1）で駆動する。

このように、上記操作量分配部５０は、操作量Ｖｑが第１モータ１２の最高速度Ｖmax1以下の場合は、第１分配操作量Ｖｑ１（Ｖｑ１＝Ｖｑ）で駆動する一方、操作量Ｖｑが第１電動モータ３の最高速度Ｖmax1を越えると、第１電動モータ３を、最高速度Ｖmax1で駆動すると共に、第２電動モータ２２を、第２第２分配操作量Ｖｑ２（Ｖｑ２ = Ｖｑ − Vmax1）で駆動するから、第１油圧ポンプ２からのみ作動油を吐出させている単独運転から、第１および第２油圧ポンプ２および２１からの作動油を合流させる合流運転への移行を、図６に示すように、滑らかにして、ショックがでないようにすることができる。

また、上記操作量分配部５０は、上述の如く、簡単な演算で、第１および第２分配操作量Ｖｑ１およびＶｑ２を得ることができる。

一方、上記スイッチ装置６０は、第１スイッチ６１と第２スイッチ６２とからなる。

上記第１スイッチ６１の第１入力端子６１ａには、操作量分配部５０からの第１分配操作量Ｖｑ１を入力すると共に、第２入力端子６１ｂには、圧力制御演算部４３からの圧力信号Ｖｐを入力する。上記第１スイッチ６１の出力端子６１ｃには、第１ドライバ７１を接続している。

また、上記第２スイッチ６２の第１入力端子６２ａには、操作量分配部５０からの第２分配操作量Ｖｑ２を入力すると共に、第２入力端子６２ｂには、流量指令Ｑｉを入力する。上記第２スイッチ６２の出力端子６２ｃには、第２コントローラ３２の第２ドライバ７２を接続している。

上記第１ドライバ７１は、第１電動モータ３を駆動し、エンコーダ８１から第１電動モータ３の回転速度を表す信号を受ける。同様に、上記第２ドライバ７２は、第２電動モータ２２を駆動し、エンコーダ８２から第２電動モータ２２の回転速度を表す信号を受ける。

上記構成の射出成形機の油圧装置は、次のように動作する。

今、この射出成形機の油圧装置は、図２に示す計量工程を行うとする。

このとき、図２に示すように、第１切換弁８はシンボル位置Ｓ１に位置して、第１メインライン５を第２負荷ライン７に接続して、双方向に回転して双方向に吐出可能な第１油圧ポンプ２を射出シリンダ１の後室１４に接続する。一方、第２切換弁８はシンボル位置Ｓ１２に位置して、第２メインライン２３を第３負荷ライン２６に接続して、第２油圧ポンプ２１を計量用の油圧モータ１８に接続すると共に、第２メインライン２３と合流ライン２４との間を遮断する。

また、この計量工程時には、図２および３に示す識別信号Ｄｉは、「ロー（Low）」であって、この識別信号Ｄｉによって、図３に示すスイッチ装置６０の第１スイッチ６１の第２入力端子６１ｂは出力端子６１ｃに接続されると共に、第２スイッチ６２の第２入力端子６２ｂは出力端子６２ｃに接続される。

この状態で、１つの流量指令Ｑｉは、制御装置３０の第１コントローラ３１の圧力流量制御部４０と、操作量分配部５０とをバイパスして、スイッチ装置６０の第２スイッチ６２の第２入力端子６２ｂおよび出力端子６２ｃを経由して、第２ドライバ７２に入力されて、上記流量指令Ｑｉに応じた速度で、第２電動モータ２２を駆動して、第２油圧ポンプ２１から計量用の油圧モータ１８に作動油を供給して、上記流量指令Ｑｉに応じた速度で、油圧モータ１８を介してスクリュー１２を駆動する。

上記１つの流量指令Ｑｉのスイッチ装置６０への入力と同時に、１つの圧力指令Ｐｉは、制御装置３０の第１コントローラ３１の圧力流量制御部４０の加合わせ点４２に入力される。そして、この加合わせ点４２で、上記圧力指令Ｐｉから、圧力センサ９からの検出圧力が減算されて、得られた信号が、加合わせ点４２から圧力制御演算部４３に入力される。

上記圧力制御演算部４３では、加合わせ点４２からの信号を受けて、ＰＩＤ（比例積分微分）制御演算を行って、圧力信号Ｖｐを生成する。この圧力信号Ｖｐは、第１スイッチ６１の第２入力端子６１ｂおよび出力端子６１ｃを経由して、第１ドライバ７１に入力されて、第１電動モータ３を正逆双方向に駆動して、双方向に回転して双方向に吐出可能な第１油圧ポンプ２に双方向に駆動して、吐出圧力を制御して、射出シリンダ１の後室１４の圧力、つまり、背圧を制御する。

このとき、双方向に回転して双方向に吐出可能な第１油圧ポンプ２を、第１電動モータ３で正逆双方向に駆動して、第１油圧ポンプ２をポンプまたはモータとして動作させているので、射出シリンダ１の後室１４の背圧を０ＭＰａ近傍の極めて低圧に制御することができる。

次に、図１に示す射出保圧工程を行うとする。

このとき、図１に示すように、第１切換弁８はシンボル位置Ｓ１に位置して、第１メインライン５を第２負荷ライン７に接続して、第１油圧ポンプ２を射出シリンダ１の後室１４に接続する。また、上記第２切換弁８はシンボル位置Ｓ１１に位置して、第２メインライン２３を合流ライン２４に接続して、第２油圧ポンプ２１を第１メインライン５に接続する。これにより、第２油圧ポンプ２１からの吐出作動油は、合流ライン２４およびチェック弁２８を介して、第１油圧ポンプ２からの吐出作動油に合流可能になる。

また、この射出保圧工程時には、図１および３に示す識別信号Ｄｉは、「ハイ（High）」であって、この識別信号Ｄｉによって、図３に示すスイッチ装置６０の第１スイッチ６１の第１入力端子６１ａは出力端子６１ｃに接続されると共に、第２スイッチ６２の第１入力端子６２ａは出力端子６２ｃに接続される。

この状態で、１つの圧力指令Ｐｉは、制御装置３０の第１コントローラ３１の圧力流量制御部４０の加合わせ点４２に入力される。そして、この加合わせ点４２で、上記圧力指令Ｐｉから、圧力センサ９からの検出圧力が減算されて、得られた信号が、加合わせ点４２から圧力制御演算部４３に入力される。

上記圧力制御演算部４３では、加合わせ点４２からの信号を受けて、ＰＩＤ（比例積分微分）制御演算を行って、圧力信号Ｖｐを生成する。この圧力信号Ｖｐは、速度リミッタ４５に入力される。

上記速度リミッタ４５では、圧力制御演算部４３からの圧力信号Ｖｐに対して、流量指令Ｑｉに応じた値を越えないように制限をかけて、操作量Ｖｑを得て、この操作量Ｖｑは操作量分配部５０に入力される。これにより、圧力信号Ｖｐ≦流量指令Ｑｉのときは、操作量Ｖｑ = 圧力信号Ｖｐとして、圧力制御がされる一方、流量指令Ｑｉ＜圧力信号Ｖｐときには、操作量Ｖｑ = 流量指令Ｑｉとして、自動的に流量制御がされるようになる。

上記操作量分配部５０は、上記操作量Ｖｑと、設定値としての第１モータ３の最高速度Ｖmax1とに基づいて、下記の速度分配アルゴリズムで、第１および第２分配操作量Ｖｑ１，Ｖｑ２を作成する。
Ｖｑ ≦ Ｖmax1 → Ｖｑ１ = Ｖｑ, Ｖｑ２ = 0
Ｖmax1 ＜ Ｖｑ → Ｖq１ = Vmax1, Ｖq２ = Ｖｑ − Vmax1

すなわち、上記操作量分配部５０は、操作量Ｖｑが、予め定められた設定値、例えば、第１電動モータ３の最高速度Ｖmax1以下であるときには、図４に示すように、その操作量Ｖｑを第１分配操作量Ｖｑ１として出力すると共に、図５に示すように、零である第２分配操作量Ｖｑ２を出力する。一方、上記操作量Ｖｑが、上記設定値Ｖmax1を越えたときには、図４に示すように、その最高速Ｖmax1を第１分配操作量Ｖｑ１として出力すると共に、図５および６に示すように、上記操作量Ｖｑから上記設定値Ｖmax1を減算して得られた値（Ｖｑ − Vmax1）を第２分配操作量Ｖｑ２として出力する。

このように、上記操作量分配部５０は、操作量Ｖｑが第１電動モータ３の最高速度Ｖmax1以下であるときは、図４および５に示すように、第１分配操作量Ｖｑ１および第２分配操作量Ｖｑ２を得る。つまり、図６で、操作量Ｖｑに相当する流量指令が第１および第２油圧ポンプ２，２１の吐出作動油の合流後の最大流量の４０％以下のときは、上記操作量Ｖｑを第１分配操作量Ｖｑ１とし、第２分配操作量Ｖｑ２を零として、第１電動モータ３のみを第１速度信号Ｖ１としての第１分配操作量Ｖｑ１（Ｖ１ = Ｖｑ = Ｖｑ１）で、第１スイッチ６１の第１入力端子６１ａ、出力端子６１ｃおよび第１ドライバ７１を介して駆動し、一方、第２電動モータ２２を第２速度信号Ｖ２としての第２分配操作量Ｖｑ２（ Ｖ２ = Ｖｑ２ = 0 ）で停止して、省エネルギーを達成する。

また、上記操作量分配部５０は、図４および５に示すように、上記操作量Ｖｑが第１電動モータ３の最高速度Ｖmax1を越えると、つまり、図６で流量指令Ｑｉが合流後の最大流量の４０％を越えているときは、第１分配操作量Ｖｑ１を最高速度Ｖmax1とする一方、第２分配操作量Ｖｑ２を、Ｖｑ２ = Ｖｑ − Ｖmax1 とする。そして、この最高速度Ｖmax1である第１速度信号Ｖ１としての第１分配操作量Ｖｑ１で、第１電動モータ３は、第１スイッチ６１の第１入力端子６１ａ、出力端子６１ｃおよび第１ドライバ７１を介して駆動される。その結果、第１電動モータ３は最高速度Ｖmax1で駆動される。一方、第２電動モータ２２は、第２速度信号Ｖ２としての第２分配操作量Ｖｑ２（ Ｖｑ２ = Ｖｑ − Ｖmax1 ）で、第２スイッチ６２の第１入力端子６２ａ、出力端子６２ｃおよび第２ドライバ７２を介して駆動される。その結果、第２電動モータ２２は、第２速度信号Ｖ２としての第２分配操作量Ｖｑ２（ Ｖｑ２ = Ｖｑ −Ｖmax1 ）で駆動される。

したがって、射出シリンダ１には、第１油圧ポンプ２からの作動油に、第２油圧ポンプ２１からの作動油が合流ライン２４およびチェック弁２８を介して合流して、第１油圧ポンプ２からの作動油と第２油圧ポンプ２１からの作動油とが射出シリンダ１に供給されて、射出シリンダ１を高速で駆動することができて、樹脂を高速で射出することができる。

さらに、上記操作量分配部５０は、操作量Ｖｑが第１電動モータ３の最高速度Ｖmax1以下の場合は、第１電動モータ３のみを第１速度信号Ｖ１としての第１分配操作量Ｖｑ１で駆動する一方、操作量Ｖｑが第１電動モータ３の最高速度Ｖmax1を越えると、第１電動モータ３を、第１速度信号Ｖ１としての第１分配操作量Ｖｑ１である最高速度Ｖmax1で駆動すると共に、第２電動モータ２２を、第２速度信号Ｖ２としての第２分配操作量Ｖｑ２（Ｖｑ２ = Ｖｑ − Vmax1）で駆動するから、第１油圧ポンプ２からのみ作動油を吐出させている単独運転から、第１および第２油圧ポンプ２および２１からの作動油を合流させる合流運転への移行を、図６に示すように、滑らかにして、ショックがでないようにすることができる。

さらにまた、この射出成形機の油圧装置では、圧力流量制御部４０の後段に操作量分配部５０を設けて、圧力流量制御部４０からの操作量Ｖｑを分配して、第１速度信号Ｖ１としての第１分配操作量Ｖｑ１、および、第２速度信号Ｖ２としての第２分配操作量Ｖｑ２を作成し、この第１分配操作量Ｖｑ１、および、第２分配操作量Ｖｑ２をスイッチ装置６０の第１および第２スイッチ６１および６２を介して、第１および第２ドライバ７１，７２に入力しているから、図７の要部拡大図である図８から分かるように、第２電動モータ２２の回転速度が徐々に低下して、第２油圧ポンプ２１の吐出流量が、合流後の最大流量の９０％から徐々に低下して、圧力が最大圧力の９６％で吐出流量は零になる。一方、第１電動モータ３は、圧力が最大圧力の９６％になるまでは一定回転速度で回転して、第１油圧ポンプ２の吐出流量は合流後の最大流量の４０％で一定であるが、圧力が最大圧力の９６％を越えると、第１電動モータ３の回転速度が徐々に低下して、第１油圧ポンプ２の吐出流量が合流後の最大流量の４０％から徐々に低下して、圧力が最大圧力の１００％で吐出流量は零になる。

このように、圧力流量制御部４０の後段に設けられた操作量分配部５０が上記圧力流量制御部４０からの操作量Ｖｑを分配して、第１速度信号Ｖ１、第２速度信号Ｖ２としての第１および第２分配操作量Ｖｑ１，Ｖｑ２を作成するから、図示しないカットオフ特性部で、図７に示すカットオフ特性（最大圧力に近づくにつれて、制御流量を徐々に小さくする特性）を付与した場合、図７の拡大図である図８から分かるように、９６％以上の高圧で流量が減少した状態になったときに、第２油圧ポンプ２１の動作が停止するから、つまり、第２油圧ポンプ２１の吐出量を、圧力が９６〜１００％の範囲で、零とするから、省エネルギーを達成することができる。

もし、仮に、流量指令Ｑｉを、圧力流量制御部４０の前段で分配すると、第１油圧ポンプ２および第２油圧ポンプ２１の両方を圧力が１００％直前になるまで駆動することになって、省エネルギーを達成することができなくなるのである。

上記実施の形態の射出シリンダの油圧装置は、電動モータは、第１電動モータ３および第２電動モータ２２の２つの電動モータしか必要でなくて、電動モータの必要数が少なくて、安価であると言う利点を有する。

しかも、この実施の形態の射出シリンダの油圧装置によれば、第１および第２油圧ポンプ２，２１の２つのみの油圧ポンプを制御すればよいので、制御が簡単になる。

また、上記実施の形態の射出シリンダの油圧装置によれば、指令は、１つの圧力指令Ｐｉと１つの流量指令Ｑｉとの２つの指令のみでよいので、４個の指令が必要であった従来例に比べて、制御が簡単になる。従来例においては、スクリュー用の第１サーボ電動モータの速度指令と、射出シリンダの背圧制御用の第２サーボ電動モータの圧力指令と、射出保圧制御用の第３サーボ電動モータの圧力指令および流量指令との４個の指令が必要であったのである。

また、上記実施の形態の射出シリンダの油圧装置によれば、２値信号である識別信号Ｄｉによって、スイッチ装置６０の第１スイッチ６１および第２スイッチ６２が切り換えられて、射出保圧工程時において、第１および第２分配操作量Ｖｑ１，Ｖｑ２を第１および第２速度信号Ｖ１，Ｖ２として出力する一方、計量工程時において、上記圧力信号Ｖｐおよび流量指令Ｑｉを第１速度信号Ｖ１および第２速度信号Ｖ２として出力されるから、制御および構造が簡単、安価になる。

上記実施の形態の射出シリンダの油圧装置によれば、第２コントローラ３２は、第１コントローラ３１から第２速度信号Ｖ２を受けて第２電動モータ２２を制御するので、第２コントローラ３２の構造が簡単、安価になる。

さらに、上記実施の形態の射出シリンダの油圧装置によれば、制御装置３０が第１コントローラ３１と第２コントローラ３２とからなるので、第１コントローラ３１と第２コントローラ３２とを別体として、夫々、１つの単位ユニットとすることができて、修理、交換、取り扱いが容易になる。

また、上記実施の形態の射出シリンダの油圧装置によれば、計量工程時に、識別信号Ｄｉにより、第１スイッチ６１の第２入力端子６１ｂと出力端子６１ｃとが接続されるので、圧力指令Ｐｉと圧力センサ９の検出圧力とに基づいて作成された圧力信号Ｖｐを、第１速度信号Ｖ１として第１電動モータ３に入力でき、かつ、第２スイッチ６２の第２入力端子６２ｂと出力端子６２ｃとが接続されるので、流量指令Ｑｉを、第２スイッチ６２を介して、圧力流量制御部４０および操作量分配部５０をバイパスして、第２速度信号Ｖ２として第２電動モータ２２に入力することができる。

また、上記実施の形態の射出成形機の油圧装置の制御方法によれば、射出シリンダ１の背圧を零圧近くの低圧に制御できる上に、射出シリンダ１を高速で駆動できて、樹脂の高速射出ができ、かつ、電動モータ３，２２の数を２つと少なくすることができる。

上記実施の形態の射出成形機の油圧装置では、第１油圧ポンプ２および第２油圧ポンプ２１を用いたが、さらに、第３油圧ポンプ、第４油圧ポンプ等を用いて、これらの第３油圧ポンプおよび第４油圧ポンプ等の吐出作動油を、夫々、チェック弁を介して第１メインライン５に合流させてもよい。

また、上記実施の形態の射出成形機の油圧装置では、第２油圧ポンプ２１および計量用の油圧モータ１８は、双方向に回転して双方向に作動油を排出することが可能であったが、これらは、一方向のみに回転して、一方向のみに作動油を排出するものであってもよい。

また、上記実施の形態の射出成形機の油圧装置では、操作量分配部５０は、操作量Ｖｑ、予め定めた設定値としての第１電動モータ３の最高速度Ｖmax1に基づいて、
Ｖｑ ≦ Ｖmax1 → Ｖｑ１ = Ｖｑ, Ｖｑ２ = 0
Ｖmax1 ＜ Ｖｑ → Ｖq１ = Vmax1, Ｖq２ = Ｖｑ − Vmax1
という速度分配アルゴリズムで、第１および第２速度信号Ｖ１，Ｖ２としての第１および第２分配操作量Ｖｑ１，Ｖｑ２を作成したが、上記設定値は、第１電動モータ３の最高回転速度Ｖmax1よりも小さな値にしてもよい。

また、操作量分配部５０の速度分配アルゴリズムは、上述の例に限らず、要は、上記操作量Ｖｑが、予め定められた設定値以下であるときには、第１油圧ポンプ２が、操作量Ｖｑに応じて連続的に流量が変化する作動油を吐出すると共に、第２油圧ポンプ２１が作動油を吐出しないように、第１および第２速度信号Ｖ１，Ｖ２としての第１および第２分配操作量Ｖｑ１，Ｖｑ２を操作量Ｖｑに基づいて作成し、上記操作量Ｖｑが、上記設定値を越えたときには、上記第１および第２油圧ポンプ２，２１が、合計流量が操作量Ｖｑに応じて連続的に変化するように、夫々作動油を吐出するように、第１および第２分配操作量Ｖｑ１，Ｖｑ２を上記操作量Ｖｑに基づいて作成するものならば、上記の例に限らず、多くの屈曲点を有する折れ線、曲線等で特性を表すことができるもので有っても良い。

また、上記実施の形態の射出成形機の油圧装置の圧力流量制御部４０、信号分配部５０、スイッチ装置６０は、ソフトウエアで構成してもよく、あるいは、ディジタル回路で構成してもよく、あるいは、アナログ回路で構成してもよい。

また、圧力センサとして、第１電動モータ３の駆動電流を検出して、間接的に第１メインライン５の圧力を検出する電流センサを用いてもよい。

図１は、この発明の１実施の形態の射出成形機の油圧装置の射出保圧工程時を示す回路図である。 図２は、上記実施の形態の射出成形機の油圧装置の計量工程時を示す回路図である。 図３は、上記実施の形態の射出成形機の油圧装置の制御装置のブロック図である。 図４は、操作量と第１分配操作量との関係を示すグラフである。 図５は、操作量と第２分配操作量との関係を示すグラフである。 図６は、流量指令と流量との間の流量特性を示す図である。 図７は、圧力と流量との間の圧力流量特性を示す図である。 図８は、図７の拡大図である。

１ 射出シリンダ
２ 第１油圧ポンプ
３ 第１電動モータ
５ 第１メインライン
６ 第１負荷ライン
７ 第２負荷ライン
８ 第１切換弁
９ 圧力センサ
１０ ハウジング
１１ 射出ピストン
１２ スクリュー
１３ 前室
１４ 後室
１８ 油圧モータ
２１ 第２油圧ポンプ
２２ 第２電動モータ
２３ 第２メインライン
２４ 合流ライン
２６ 第３負荷ライン
２８ チェック弁
３０ 制御装置
３１ 第１コントローラ
３２ 第２コントローラ
４０ 圧力流量制御部
４２ 加合わせ点
４３ 圧力制御演算部
４５ 速度リミッタ
５０ 操作量分配部
６０ スイッチ装置
６１ 第１スイッチ
６２ 第２スイッチ

Claims (4)

1. ハウジング（１０）内を前室（１３）と後室（１４）とに仕切る射出ピストン（１１）とスクリュー（１２）を有する射出シリンダ（１）と、
   双方向に回転して双方向に吐出可能な第１油圧ポンプ（２）と、
   上記第１油圧ポンプ（２）を正逆に可変速に駆動する第１電動モータ（３）と、
   上記第１油圧ポンプ（２）に接続された第１メインライン（５）を、上記射出シリンダ（１）の前室（１３）に接続された第１負荷ライン（６）、または、上記射出シリンダ（１）の後室（１４）に接続された第２負荷ライン（７）に切換接続する第１切換弁（８）と、
   上記スクリュー（１２）を駆動する油圧モータ（１８）と、
   第２油圧ポンプ（２１）と、
   上記第２油圧ポンプ（２１）を駆動する第２電動モータ（２２）と、
   上記第２油圧ポンプ（２１）に接続された第２メインライン（２３）を、上記第１メインライン（５）に合流する合流ライン（２４）、または、上記油圧モータ（１８）に接続された第３負荷ライン（２６）に切換接続する第２切換弁（２５）と、
   上記合流ライン（２４）に、上記第２メインライン（２３）から第１メインライン（５）への流れが順方向になるように、設けられたチェック弁（２８）と、
   上記第１メインライン（５）の圧力を検出する圧力センサ（９）と
   を備え、
   １つの圧力指令（Ｐｉ）、１つの流量指令（Ｑｉ）、および、上記圧力センサ（９）からの検出圧力を表す信号を受けて、上記圧力指令（Ｐｉ）および流量指令（Ｑｉ）に応じた圧力および流量を得るための操作量（Ｖｑ）を出力する圧力流量制御部（４０）と、
   上記圧力流量制御部（４０）から操作量（Ｖｑ）を受けて、上記操作量（Ｖｑ）が、予め定められた設定値以下であるときには、上記第１油圧ポンプ（２）が、操作量（Ｖｑ）に応じて連続的に流量が変化する作動油を吐出すると共に、上記第２油圧ポンプ（２１）が作動油を吐出しないように、第１および第２分配操作量（Ｖｑ１およびＶｑ２）を上記操作量（Ｖｑ）に基づいて作成して上記第１および第２電動モータ（３，２２）に出力する一方、上記操作量（Ｖｑ）が、上記設定値を越えたときには、上記第１および第２油圧ポンプ（２，２１）の吐出流量の合計流量が操作量（Ｖｑ）に応じて連続的に変化するように、上記第１および第２油圧ポンプ（２，２１）が夫々作動油を吐出するように、第１および第２分配操作量（Ｖｑ１およびＶｑ２）を上記操作量（Ｖｑ）に基づいて作成して上記第１および第２電動モータ（３，２２）に出力する操作量分配部（５０）と
   を有する制御装置（３０）を
   備えることを特徴とする射出成形機の油圧装置。
2. 請求項１に記載の射出成形機の油圧装置において、
   上記制御装置（３０）は、射出保圧工程および計量工程を識別するための識別信号（Ｄｉ）を受け、
   上記制御装置（３０）は、
   上記射出保圧工程および計量工程を識別する識別信号（Ｄｉ）により切り換えられるスイッチ装置（６０）を備え、
   上記スイッチ装置（６０）は、
   射出保圧工程時には、上記操作量分配部（５０）からの第１分配操作量（Ｖｑ１）および第２分配操作量（Ｖｑ２）を、夫々、第１速度信号（Ｖ１）および第２速度信号（Ｖ２）として上記第１電動モータ（３）および第２電動モータ（２２）に出力する一方、
   計量工程時には、上記射出シリンダ（１）の背圧を制御するために、上記圧力指令（Ｐｉ）と上記検出圧力とに基づいて作成された圧力信号（Ｖｐ）を第１速度信号（Ｖ１）として上記第１電動モータ（３）に出力すると共に、上記圧力流量制御部（４０）および操作量分配部（５０）をバイパスした上記流量指令（Ｑｉ）を第２速度信号（Ｖ２）として上記第２電動モータ（２２）に出力する
   ことを特徴とする射出成形機の油圧装置。
3. 請求項２に記載の射出成形機の油圧装置において、
   上記制御装置（３０）は、
   上記圧力流量制御部（４０）と上記操作量分配部（５０）と上記スイッチ装置（６０）とを備えて上記第１電動モータ（３）を制御する第１コントローラ（３１）と、
   上記第１コントローラ（３１）から上記第２速度信号（Ｖ２）を受けて上記第２電動モータ（２２）を制御する第２コントローラ（３２）と
   からなることを特徴とする射出成形機の油圧装置。
4. 請求項２または３に記載の射出成形機の油圧装置において、
   上記スイッチ装置（６０）は、
   上記第１速度信号（Ｖ１）を出力端子から出力する第１スイッチ（６１）と、
   上記第２速度信号（Ｖ２）を出力端子から出力する第２スイッチ（６２）と
   からなり、
   上記第１スイッチ（６１）の第１入力端子には、上記操作量分配部（５０）からの分配された第１分配操作量（Ｖｑ１）が入力される一方、上記第１スイッチ（６１）の第２入力端子には、上記圧力指令（Ｐｉ）と上記検出圧力とに基づいて作成された上記圧力信号（Ｖｐ）が入力され、
   上記第２スイッチ（６２）の第１入力端子には、上記操作量分配部（５０）からの分配された第２分配操作量（Ｖｑ２）が入力される一方、上記第２スイッチ（６２）の第２入力端子には、上記流量指令（Ｑｉ）が入力され、
   計量工程時には、上記識別信号（Ｄｉ）により、上記第１スイッチ（６１）の第２入力端子と出力端子とが接続されて、上記圧力指令（Ｐｉ）と上記検出圧力とに基づいて作成された上記圧力信号（Ｖｐ）が第１速度信号（Ｖ１）として上記第１電動モータ（３）に入力され、かつ、上記第２スイッチ（６２）の第２入力端子と出力端子とが接続されて、上記流量指令（Ｑｉ）が、上記第２スイッチ（６２）を介して、第２速度信号（Ｖ２）として上記第２電動モータ（２２）に入力される
   ことを特徴とする射出成形機の油圧装置。

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