本発明は、例えば油圧駆動装置等の流体圧駆動装置に対して、複数のポンプユニットを合算状態と独立状態とで切り換えて使用できる流体圧回路および、該流体圧回路の作動流体量の制御によって流体圧駆動装置を制御する方法に関するものである。
現在、熱を与えて可塑化した樹脂の一定量を型締めされた金型内に射出充填するプラスチック射出成形装置として、インラインスクリュー式射出装置が多く用いられている。このインラインスクリュー式射出装置の一般的構成は、型締めシリンダによってエジェクタシリンダを介して前後進される可動盤とそれに対向した固定盤との間に支持された金型に対して加熱計量シリンダとその後方の射出シリンダおよび計量油圧モータを備えたものである(例えば特許文献1参照。)。
加熱計量シリンダは周囲に加熱ヒータを有し、内部のスクリューを計量油圧モータで回転することにより、原料樹脂をホッパから取り込んで内部で混練可塑化し、これにより樹脂が計量シリンダの内部を前方へ送られ、この時の吐出圧によりスクリューはモータと共に後退していく。所定ストロークだけスクリューが後退したときに位置検出手段などによってモータによるスクリュー回転を停止すれば必要量の樹脂が計量され、その後スクリューを射出シリンダによって前進させ、樹脂を加熱計量シリンダの先端ノズルから型締めされた金型内に射出充填する。
このような射出成形装置は、射出シリンダ、スクリューを回転させる計量油圧モータ、型締めシリンダ、エジェクタシリンダ等の各駆動部分に油圧機構が使用され、油圧回路で作動油を供給することにより駆動制御される油圧駆動装置となっている。この油圧駆動装置においては、母機側のサイズが大きくなっていくとポンプ吐出量の増加が要求される。そこで、複数のポンプユニットを設け、吐出量の増加の要求に伴ってポンプユニットを合算して用いる構成が考えられている(例えば、特許文献2参照。)。
例えば、図11に示す射出成形装置は、スクリューを回転させるための油圧モータからなる第1油圧駆動装置とその他のシリンダ駆動系の第2油圧駆動装置との2系統を設定し、油圧回路を介して2つのポンプユニットAおよびポンプユニットBからの吐出作動油を2系統の油圧駆動装置へ供給する構成において、各ポンプユニットの吐出口に接続された切換弁100によって、両ポンプユニットA,Bからの作動油を各2系統の油圧駆動装置へ独立して供給する接続回路状態と、両ポンプユニットからの作動油を合算して油圧駆動装置側へ供給する接続回路状態とに切り換える油圧回路を備えたものである。
図11の装置では、ポンプユニットAおよびポンプユニットBの合算使用時には、合算時用のモータ制御部1によって、ポンプユニットAのモータ回転数とポンプユニットBのモータ回転数とが互いに同期するように制御される。一方、ポンプユニットAおよびポンプユニットBの独立使用時には、油圧モータ系の第1油圧駆動装置へ連通する油圧回路とポンプユニットAの吐出口が接続されるが、このときポンプユニットAのモータ制御部2Aは、独立してポンプユニットAの作動油吐出量又は吐出圧が第1油圧駆動装置の駆動に対応するように単位時間当たりのモータ回転数を制御する。同時に、第2油圧駆動装置へ連通する油圧回路とポンプユニットBの吐出口が接続されるため、ポンプユニットBのモータ制御部2Bは、独立してポンプユニットBの作動油吐出量又は吐出圧が第2油圧駆動装置の駆動に対応するように単位時間当たりのモータ回転数を制御する。
実開平11−63号公報
特開昭63−13903号公報
しかしながら、上記の如き従来の油圧回路では、それぞれのポンプユニットからの作動油を独立して各油圧駆動装置へ送る独立使用状態において、個々のポンプユニット同士でモータが1サイクルの中で互いに異なる偏った負荷を受けることになる。例えば、図11に示した射出成形装置では、図12に示すように、独立使用時でそれぞれ1サイクル単位でポンプユニットAのトルクとポンプユニットBのトルクとは互いに異なり、両者間で実行負荷トルクに大きな偏りが生じている。
このような偏った負荷を受ける場合、ポンプユニットの選定時に体格の大きいものを配置することになってしまうが、ポンプモータサイズが上がると、高回転領域での使用が難しく、応答性も遅くなって駆動効率が悪くなるという問題が生じる。
また個々のモータへの制御指令信号が異なっているのに、もし切換弁の作動不良により両ポンプユニットの回路が接続されてしまうと、モータを破損してしまう恐れもある。
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、複数のポンプユニットの合算使用状態と独立使用状態を切換弁によって切り換える流体圧回路において、独立使用時に、個々のモータ間で偏った負荷が生じない流体圧回路およびこれを用いた流体圧駆動装置の制御方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明に係る流体圧回路は、それぞれ回転数制御が可能な第1と第2の原動機と、第1原動機によって駆動される流体圧ポンプを備えた第1のポンプユニット及び第2原動機によって駆動される流体圧ポンプを備えた第2のポンプユニットと、これら第1と第2の原動機の回転数を制御するモータ制御手段と、これら第1および第2のポンプユニットの各吐出口に接続されてポンプユニットそれぞれから吐出される作動流体を合流あるいは互いに独立させて第1流体圧駆動装置およびこれとは別の第2流体圧駆動装置の一方あるいは双方にそれぞれ導く切換弁とを備えた流体圧回路において、前記切換弁は、前記第1のポンプユニットと第2のポンプユニットから吐出される作動流体を合流して第1及び第2流体圧駆動装置へ導く第1接続回路状態と、第1のポンプユニットからの作動流体を専ら第1流体圧駆動装置へ導くと共に第2のポンプユニットからの作動流体を専ら第2流体圧駆動装置へ導く第2接続回路状態と、第1のポンプユニットからの作動流体を専ら第2流体圧駆動装置へ導くと共に第2のポンプユニットからの作動流体を専ら第1流体圧駆動装置へ導く第3接続回路状態とを選択的に切り換えるものであり、前記モータ制御手段は、前記第1接続回路状態にて第1と第2の原動機同士を同期して回転数制御する第1モータ制御部と、前記第2接続回路状態にてそれぞれ導入される各流体圧駆動装置に応じて第1原動機と第2原動機の回転数制御をそれぞれ別個に行う第2モータ制御部と、前記第3接続回路状態にてそれぞれ導入される各流体圧駆動装置に応じて第1原動機と第2原動機の回転数制御をそれぞれ別個に行う第3モータ制御部とを備え、前記切換弁による接続回路状態の切換に対応してこれら第1モータ制御部と第2モータ制御部と第3モータ制御部とを切り換えるコントローラをさらに備えているものである。
請求項2に記載の発明に係る流体圧回路は、請求項1に記載の流体圧回路において、前記切換弁の作動の異常を検知する異常検知手段と、該異常検知手段からの信号が異常事態を示す場合に全ての原動機の駆動を停止させる駆動停止手段と、を備えたものである。
請求項3に記載の発明に係る流体圧駆動装置の制御装置は、それぞれ回転数制御が可能な第1と第2の原動機と、第1原動機によって駆動される流体圧ポンプを備えた第1のポンプユニット及び第2原動機によって駆動される流体圧ポンプを備えた第2のポンプユニットと、これら第1と第2の原動機の回転数を制御するモータ制御手段と、これら第1および第2のポンプユニットそれぞれから吐出される作動流体の供給により駆動される第1流体圧駆動装置およびこれとは別の第2流体圧駆動装置と、前記記第1のポンプユニットと第2のポンプユニットから吐き出される作動流体を合流して第1及び第2流体圧駆動装置へ導く第1接続回路状態と、第1のポンプユニットからの作動流体を専ら第1流体圧駆動装置へ導くと共に第2のポンプユニットからの作動流体を専ら第2流体圧駆動装置へ導く第2接続回路状態と、第1のポンプユニットからの作動流体を専ら第2流体圧駆動装置へ導くと共に第2のポンプユニットからの作動流体を専ら第1流体圧駆動装置へ導く第3接続回路状態とを選択的に切り換える切換弁と、前記第1接続回路状態にて第1と第2の原動機同士を同期して回転数制御する第1モータ制御部と、前記第2接続回路状態にてそれぞれ導入される各流体圧駆動装置に応じて第1原動機と第2原動機との回転数制御をそれぞれ別個に行う第2モータ制御部と、前記第3接続回路状態にてそれぞれ導入される各流体圧駆動装置に応じて第1原動機と第2原動機との回転数制御をそれぞれ別個に行う第3モータ制御部とを備えているモータ制御手段とを有する流体圧回路によって供給される作動流体で駆動する流体圧駆動装置の制御方法であって、第1と第2のポンプユニットからの作動流体をそれぞれ独立して流体圧駆動装置側へ導く際には、両ポンプユニット駆動の1サイクル毎に、前記切換弁を第2接続回路状態と第3接続回路状態とで交互に切り換えて各流体圧駆動装置に作動流体を導入するポンプユニットを入れ換えると同時に、コントローラによって前記モータ制御手段を第2モータ制御部と第3モータ制御部とで交互に切り換えるものである。
本発明は、第1と第2の流体圧駆動装置を第1と第2のポンプユニットの合算使用状態と独立使用状態とで切り換えて駆動するための流体圧回路において、独立使用時に、各ポンプユニットの接続状態を1サイクル毎に入れ換えることができ、ポンプユニット同士で受ける負荷を2サイクルで同じにすることができるため、原動機・流体圧ポンプのサイズアップの必要もなく、ポンプユニット同士の体格を同じにでき、合算使用状態と独立使用状態のいずれにおいてもバランスの良い作動油の供給を行うことができると共に、応答性が高く、母機サイズの増大にも容易に対応できるという効果がある。
本発明の流体圧回路においては、それぞれ回転数制御が可能な第1と第2の原動機とによって駆動される流体圧ポンプを備えた第1のポンプユニットと第2のポンプユニットとの各吐出口に接続されて、第1及び第2のポンプユニットそれぞれから吐出される作動流体を合流あるいは互いに独立させて第1流体圧駆動装置およびこれとは別の第2流体駆動装置の一方あるいは双方にそれぞれ導く切換弁が、第1のポンプユニットと第2のポンプユニットから吐出される作動流体を合流させて第1及び/又は第2流体圧駆動装置へ導く第1接続回路状態と、第1のポンプユニットからの作動流体を専ら第1流体圧駆動装置へ導くと共に第2のポンプユニットからの作動流体を専ら第2流体圧駆動装置へ導く第2接続回路状態と、第1のポンプユニットからの作動流体を専ら第2流体圧駆動装置へ導くと共に第2のポンプユニットからの作動流体を専ら第1流体圧駆動装置へ導く第3接続回路状態とを選択的に切り換えるものである。
従って、本発明においては、第1と第2のポンプユニットから吐出された作動油をそれぞれ独立状態で第1および第2流体圧駆動装置へ送る場合に、切換弁によって1サイクル毎に第2接続回路状態と第3接続回路状態とに切り換えて、第1と第2流体圧駆動装置へ作動油を供給するポンプユニットを1サイクル毎に入れ換えることができるものである。これによって、第1の原動機と第2の原動機とで、2サイクル毎に同じ負荷を受けることとなり、バランス良く作動油の供給を行うことができる。
また、原動機・流体圧ポンプのサイズアップの必要もないため、高回転領域での使用も問題ないだけでなく、合算するポンプユニット同士の体格が異なることもなく、モータ制御手段で第1と第2の原動機を同期して回線数制御すれば、同等の吐出量及び/又は吐出圧の作動流体を吐出できるため、応答性が高く、母機サイズの増大にも容易に対応できる。
本発明においては、モータ制御手段によって第1と第2の原動機の回転数が制御されるものであり、まず作動流体の合算供給状態である第1接続回路状態においては第1モータ制御部により第1と第2の原動機同士を同期して回転数制御するが、前記第2接続回路状態においてはそれぞれ導入される各流体圧駆動装置に応じて第1原動機と第2原動機の回転数制御を第2モータ制御部によってそれぞれ別個に行い、前記第3接続回路状態においてはそれぞれ導入される各流体圧駆動装置に応じて第1原動機と第2原動機の回転数制御を第3モータ制御部によってそれぞれ別個に行うものであり、切換弁による接続回路状態の切換に対応してこれら第1モータ制御部と第2モータ制御部と第3モータ制御部とをコントローラで切り換えるものである。即ち、ポンプユニットの入れ換えと共に、それに応じてモータ制御部も入れ換えることができるため、個々の原動機制御については通常の制御方式と相違なく行える。
なお、本発明では、切換弁の作動不良を監視して原動機の破損を防ぐための手段を設けておくことが望ましい。即ち切換弁の作動異常を検知する異常検知手段を設け、この異常検知手段からの信号が異常事態を示す場合に全ての原動機の駆動を停止させる駆動停止手段とを備える構成とする。異常検知手段としては、例えば、切換弁の切換位置を検知するリミットスイッチを利用したものが挙げられる。これにより、切換弁が作動不良により所定の切換位置にない場合、駆動停止手段によって全原動機の駆動を停止することができる。
また、異常検知手段として、各ポンプユニットからの吐出作動流体の圧力をそれぞれ検知する圧力センサー等の圧力検知手段を設け、この圧力検知手段からの信号が、急激な圧力変動の発生などの異常事態を示す場合に駆動停止手段によって全原動機の駆動を停止する安全手段をさらに設けることが望ましい。
また、本発明の流体圧駆動装置の制御方法は、前記請求項1に記載の流体圧回路によって供給される作動流体で駆動する流体圧駆動装置の制御方法である。即ち、それぞれモータ制御手段によって回転数制御が可能な第1と第2の原動機によって駆動される流体圧ポンプを備えた第1のポンプユニット及び第2のポンプユニットから吐出される作動流体によって第1流体圧駆動装置と第2流体圧駆動装置を駆動する際に、切換弁によって、第1と第2のポンプユニットから吐き出される作動流体を合流して第1及び/又は第2流体圧駆動装置へ導く第1接続回路状態と、第1のポンプユニットからの作動流体を専ら第1流体圧駆動装置へ導くと共に第2のポンプユニットからの作動流体を専ら第2流体圧駆動装置へ導く第2接続回路状態と、第1のポンプユニットからの作動流体を専ら第2流体圧駆動装置へ導くと共に第2のポンプユニットからの作動流体を専ら第1流体圧駆動装置へ導く第3接続回路状態とを選択的に切り換えるものである。
この本発明においては、モータ制御部による制御にて、まず第1モータ制御部により前記第1接続回路状態にて第1と第2の原動機同士を同期して回転数制御し、前記第2接続回路状態においてはそれぞれ作動流体が導入される各流体圧駆動装置に応じて第1原動機と第2原動機との回転数制御を第2モータ制御部によってそれぞれ別個に行い、さらに前記第3接続回路状態においてはそれぞれ作動流体が導入される各流体圧駆動装置に応じて第1原動機と第2原動機との回転数制御を第3モータ制御部によってそれぞれ別個に行うものであり、第1と第2のポンプユニットからの作動流体をそれぞれ独立して流体圧駆動装置側へ導く際には、両ポンプユニット駆動の1サイクル毎に、切換弁を第2接続回路状態と第3接続回路状態とで交互に切り換えて各流体圧駆動装置に作動流体を導入するポンプユニットを入れ換えると同時に、コントローラによってモータ制御手段を第2モータ制御部と第3モータ制御部とで交互に切り換えるものである。
これによって、本発明においては、第1の原動機と第2の原動機とで、2サイクル毎に同じ負荷を受けることとなり、バランス良く作動油の供給を行うことができると共に、原動機・流体圧ポンプのサイズアップの必要もないため、高回転領域での使用も問題ないだけでなく、応答性が高く、母機サイズの増大にも容易に対応可能に、流体圧駆動装置を制御することができる。
本発明において用いられる原動機としては、例えば電気で駆動される電動機や燃料で駆動されるエンジンなど、回転数制御が可能であればよいが、回転数制御がより正確に行えるものがより望まれることから、電動機が好ましい。具体的には、例えば、インバータモータ、ステッピングモータ、サーボモータ等が挙げられる。
なお、本発明は、2つのポンプユニットの合算・独立使用状態を切り換える流体圧回路に限らず、3つ以上のポンプユニットを備えた流体圧回路においても有効であることは言うまでもない。
例えば、第1、第2、第3のポンプユニットの3つを合算状態と独立状態とで切り換えて使用する流体圧回路では、まず、第1と第2と第3のポンプユニットから吐出される作動流体を合流して流体圧駆動装置側へ導く接続回路状態の他に、第1と第2のポンプユニットからの作動流体を合流させると共に第3のポンプユニットからの作動流体を単独としてそれぞれ流体圧駆動装置側へ導く接続回路状態と、第1と第3のポンプユニットからの作動流体を合流させると共に第2のポンプユニットからの作動流体を単独としてそれぞれ流体圧駆動装置側へ導く接続回路状態と、第2と第3のポンプユニットからの作動流体を合流させると共に第1のポンプユニットからの作動流体を単独として流体圧駆動装置側へ導く接続回路状態の3つの組合せ回路に切り換えることができる。
従って、これら3つの組合せ回路への切換を行うことによって、3サイクルで第1〜第3の原動機同士間の負荷を同じにすることができる。さらに第1の流体圧駆動装置側への作動油通路と第2の流体圧駆動装置側への作動油通路とで入れ換えて行うことによって、全体として6サイクルで第1〜第3の原動機同士間での負荷を全て同じにすることができる。
以上のような各接続回路状態の切り換えを行うための切換弁は、2つのポンプユニットの合算・独立状態での使用の場合に用いられる切換弁より多くのファンクションを必要とするが、必ずしも一つの弁部材で構成する必要はなく、複数個の弁部材を組み合わせて切換弁を構成しても良い。例えば、前記3つのポンプユニットと2つの流体圧駆動装置との間での接続回路状態の切換弁は、2〜3個のファンクションを有する電磁切換弁を3つ組み合わせれば構成できる。
本発明の第1の実施例として、2つのポンプユニットを備えた流体圧回路により駆動される射出成形装置を図1〜図3に示す。図1は本射出成形装置の概略全体構成図であり、図2は、本流体圧回路における2つのポンプユニットの合算使用時および独立使用時における各モータの2サイクルに亘る負荷量を示す波形図である。図3は、切換弁により接続回路状態が切り換えられた流体圧回路の状態を示す説明図であり、(a)は第1接続回路状態を、(b)は第2接続回路状態を、(c)は第3接続回路状態をそれぞれ示す。
本実施例における流体圧回路(油圧回路)では、第1のポンプユニットAおよび第2のポンプユニットBは、それぞれ回転制御が可能な第1と第2の原動機としてのサーボモータ(10a,10b)によって駆動される第1と第2の油圧ポンプ(11a,11b)の各吐出口からの流路(吐出流路)が、切換弁1に接続されている。従って、各ポンプユニット(A,B)から吐出された作動油が、切換弁1を介して射出成形装置側へ導入され、該装置が駆動する。本実施例における射出成形装置は、従来のものと基本構成が同一である。
即ち、本射出成形装置は、型締めシリンダ31によりエジェクタシリンダ32を介して前後進される可動盤33とこれに対向した固定盤34との間に支持された金型30に対して、加熱計量シリンダ22とその後方の射出シリンダ21および油圧モータ20を備えたものである。加熱計量シリンダ22は、周囲に加熱ヒータを有し、内部のスクリュー23を油圧モータ20で回転させることによってプラスチック原料をホッパ40から取り込んで内部で計量しつつ溶融、混練、圧縮ながら加熱計量シリンダ22の内部前方へ移送した後、移動シリンダ24によって加熱計量シリンダ22の先端部を前進させて、金型30の射出口に嵌合させ、射出シリンダ21でスクリュー23を前進させることにより原料を金型30内に射出充填する。
このように、本射出成形装置では、油圧モータ20、射出シリンダ21、移動シリンダ24、型締めシリンダ31、エジェクタシリンダ32と複数の駆動部を有しており、これらの動作にはポンプユニット側から切換弁1を介して供給される作動油を用い、対応する各切換弁(25,26,27,28,29)によって駆動制御される。
なお、本実施例では、切換弁1に接続される射出成形装置側の油圧回路は、油圧モータ20に連通するものと、その他の駆動部に連通するものとの2種あり、これによって、射出成形装置は油圧モータ20からなる第2流体圧駆動装置とそれ以外の第1流体圧駆動装置との2系統に設定されている。
また、本実施例における切換弁1は、3位置電磁操作切換弁であり、図3(a)に示すように両側ソレノイド(3a,3b)が通電されておらずスプリングの力でスプール2が中央位置に保持された状態にて、ポンプユニットAとポンプユニットBの両吐出流路を互いに連通させ、両ポンプユニットから吐出される作動油を合算してから第1流体圧駆動装置と第2流体圧駆動装置へ導入する第1接続回路状態を形成するものである。
なお、両ポンプユニット(A,B)のサーボモータ(10a,10b)と油圧ポンプ(11a,11b)とは、互いに同一性能のもので構成され、第1モータ制御部12によって両サーボモータ(10a,10b)同士を同期した回転数制御を行うことにより、同等の吐出量及び/または吐出圧の作動油を吐出することができ、何れか一方のポンプへ作動油が逆流するという弊害は生じない。
また、切換弁1は、図3(b)に示すように一方のソレノイド3aが通電されてプランジャが右側へ押され、右側のスプリングを押し切ってスプール2を移動させた第2接続回路状態において、ポンプユニットAそれぞれ連通され、各ポンプユニットA,Bの作動油は互いに独立して射出成形装置へ供給される。
逆に図3(c)に示すように他方のソレノイド3bが通電されてプランジャが左側へ押され、左側の吐出流路は専ら第1流体圧駆動装置へ作動油を導入する作動油通路5に、ポンプユニットBの吐出流路は専ら第2流体圧駆動装置へ作動油を導入する作動油通路6にスプリングを押し切ってスプール2を移動させた第3接続回路状態においては、ポンプユニットAの吐出流路は第2流体圧駆動装置側の作動油通路6へ、ポンプユニットBの吐出流路は第1流体圧駆動装置側の作動油通路5へ連通される。即ち、各ポンプユニットA,Bの作動油は、前記第2接続回路状態の場合と入れ換わった状態で互いに独立して射出成形装置へ供給される。
以上の第2接続回路状態または第3接続回路状態にてポンプユニットA,Bの作動油がそれぞれ独立して作動油通路5と作動油通路6へ供給される際には、切換弁1による第2接続回路状態と第3接続回路状態との間での油圧回路の切換に応じて、各ポンプユニットではその吐出流路が連通される側の流体圧駆動装置に応じたサーボモータの回転数制御をそれぞれ独立して行う必要がある。
従って、本実施例においては、第1接続回路状態においてサーボモータ10aとサーボモータ10bの回転数を同期制御する第1モータ制御部12の他に、第2接続回路状態において各対応する流体圧駆動装置に応じてサーボモータ10aおよびサーボモータ10bの回転数制御をそれぞれ独立して行う第2モータ制御部13と、第3接続回路状態において各対応する流体圧駆動装置に応じてサーボモータ10aおよびサーボモータ10bの回転数制御をそれぞれ独立して行う第3モータ制御部14とをさらに設け、コントローラCによってこれら第1〜第3のモータ制御部の切換を、切換弁1による油圧回路の切換に応じて行うものとした。
以上の構成を備えた本実施例の油圧回路では、ポンプユニットA、Bの独立使用状態において、1サイクル毎に切換弁1を切り換えて第2接続回路状態と第3接続回路状態とを交互に形成することにより、図2に示すように、それぞれ1サイクル内で互いに異なる負荷が、次のサイクルで入れ換わるため、2サイクル単位で両ポンプユニットA、Bのサーボモータ10a、10bは同じ負荷を受けることとなり、バランス良く作動油の供給を行うことができる。
これにより、大きく偏った負荷が生じないため、サーボモータ・油圧ポンプのサイズアップの必要もなく、高回転領域での使用も問題ない。加えて、合算するポンプユニット同士の体格が異なることもないため、第1接続回路状態にて第1モータ制御手段12でサーボモータ10aとサーボモータ10bの回転数を同期制御して、同等の吐出量及び/又は吐出圧の作動流体を吐出でき、応答性が高く、母機サイズの増大にも容易に対応できる。
また、本実施例においては、切換弁1の作動不良を監視してサーボモータの破損を防ぐために、異常検知手段として切換弁1のスプール位置を検知するリミットスイッチ4a,4bを設け、これらリミットスイッチ4a,4bからの信号が異常事態を示す場合に駆動停止手段(不図示)によりアラームを発生させ、各モータ制御部へモータ駆動を緊急停止させる指令とする。
具体的には、ソレノイド3aに通電して切換弁1のスプール2を(紙面に向かって)右方向に移動させ、第2接続回路状態を形成した際に、該スプール2の右端部がリミットスイッチ4bを押すものとする。駆動停止手段では、この切換弁1が良好に作動し、スプール2が第2接続回路状態を維持している間はソレノイド3aからの信号SOLaとリミットスイッチ4bからの信号LSbとが得られ、切換弁1の作動は正常と判断される。またソレノイドへの通電がなく、スプール2が中央位置で良好に第1接続回路状態を維持している間はこれらの信号は送られることなく、正常と判断される。
また、ソレノイド3bに通電して切換弁1のスプール2を(紙面に向かって)左方向に移動させ、第3接続回路状態を形成した際に、該スプール2の左端部がリミットスイッチ4aを押すが、この切換弁1の作動が良好で第3接続回路状態を維持している間はソレノイド3bからの信号SOLbとリミットスイッチ4aからの信号LSaとが得られ、切換弁1の作動は正常と判断される。
ここで、例えば図4に示すように、第3接続回路状態から第1接続回路状態へ切換弁1を切り換えるためにソレノイド3bの通電を切り、その信号SOLbが得られなくなった状態であるにも拘わらず、切換弁1のスプール2の作動不良によりリミットスイッチ4aからの信号LSaが継続して送られている場合、異常事態であると判断し、アラーム信号(ALARM )が発生し、駆動停止手段はサーボモータ(10a,10b)を停止するようにモータ制御部に指令する。
また逆に、第1接続回路状態から第3接続回路状態へ切換弁1を切り換えるためにソレノイド3bに通電し、その信号SOL3b が得られているのにも拘わらず、作動不良でスプール2がリミットスイッチ4aを押す所定位置まで移動できず、リミットスイッチ4aからの信号LSaが得られない場合、異常事態であると判断し、アラーム信号(ALARM )が発生し、駆動停止手段はサーボモータ(10a,10b)を停止するようにモータ制御部に指令する。
以上のように、本実施例によれば、各ソレノイドの通電状況に応じたリミットスイッチからの信号を検知することによって、切換弁1の作動不良を監視することができ、作動不良が生じた異常事態において速やかに全サーボモータ(10a,10b)の駆動を停止してその破損を防ぐことができる。
なお、本実施例では、さらなる安全手段として、各油圧ポンプ(11a,11b)の吐出口付近にそれぞれ圧力センサ(7a,7b)を配置し、これら圧力センサ(7a,7b)からの信号が異常事態を示す場合に前記駆動停止手段が全サーボモータの駆動を停止するようモータ制御部に指令するものとした。この場合、例えば、判断基準となる圧力の上限値及び/又は下限値を設定しておけば、この上限値を越えた場合および/又は下限値を下回った場合を異常事態と判断することができる。
以上の実施例においては、2つのポンプユニットを備えた流体圧回路(油圧回路)により駆動される射出成形装置を示したが、ポンプユニットを3つ以上備えた場合であっても、同様に切換弁で1サイクル毎にそのポンプユニット数に応じて形成される各接続回路状態を切り換えて、第1と第2流体圧駆動装置へ作動油を供給するポンプユニットを入れ換えることによって、各ポンプユニットの原動機同士間で所定数のサイクル毎に同じ負荷を受けるようにして、バランス良く作動油の供給を行うことができる。
本発明の第2の実施例として、2つのポンプユニットを備えた流体圧回路により駆動される射出成形装置を図5に示す。本実施例による射出成形装置は、ポンプユニット及び流体圧回路と対応する制御部以外の基本構成は、実施例1の図1に示した射出成形装置と同様であり、共通部分は同じ図番号で示した。
即ち、本実施例における流体圧回路(油圧回路)では、第1のポンプユニットX、第2のポンプユニットYおよび第3のポンプユニットZを備え、これら第1〜第3のポンプユニットX,Y,Zは、それぞれ回転制御が可能な第1、第2、第3の原動機としてのサーボモータ(10x,10y、10z)によって駆動される第1、第2、第3の油圧ポンプ(11x,11y、11z)の各吐出口からの流路(吐出流路)が、切換弁100に接続されており、この切換弁1を介して各ポンプユニット(X,Y,Z)から吐出された作動油が、第1流体圧駆動装置側の作動油通路5と第2流体圧駆動装置側の作動油通路6へ導入される。
このような2つの流体圧駆動装置に対する3つのポンプユニット(X,Y,Z)の合算使用状態と独立使用状態との切換を行うための切換弁100は、合算使用状態としての全ポンプユニットからの作動油を合算してから2つの流体圧駆動装置へ分配する接続回路状態から、3つのうちの2つのポンプユニットからの作動油を合算して一方の流体圧駆動装置へ導入すると共に残り1つのポンプユニットからの作動油を独立させて他方の流体圧駆動装置へ導入する接続回路状態へ切り換えるものである。
この独立使用状態としての接続回路状態には、第1のポンプユニットXと第2のポンプユニットYとからの作動油を合流させて第3のポンプユニットZからの作動油は独立させる状態(第1の組合せ接続回路状態)と、第1のポンプユニットXと第3のポンプユニットZとからの作動油を合流させて第2のポンプユニットYからの作動油は独立させる状態(第2の組合せ接続回路状態)と、第2のポンプユニットYと第3のポンプユニットZとからの作動油を合流させて第1のポンプユニットXからの作動油は独立させる状態(第3の組合せ接続回路状態)との3つの組合せ回路がある。
このような多数の接続回路状態の間の切換用の切換弁100としては、2つのポンプユニットの切換の場合に比べてより多くのファンクションが必要である。本実施例では、この切換弁100を、3つの電磁切換弁(101,102,103)で構成した。
さらに、切換弁100による各接続回路状態間での油圧回路の切換に応じて、各ポンプユニット(X,Y,Z)の吐出流路が連通される流体圧駆動装置に応じてそれぞれのサーボモータ(10x,10y,10z)の回転数制御を独立して行うための各モータ制御部を設けた。
即ち、図5、図6に示すように第1〜第3のポンプユニット(X,Y,Z)からの作動油を合算する接続回路状態においてサーボモータ10xとサーボモータ10yとサーボモータ10zとの回転数を同期制御する第1モータ制御部105と、第1の組合せ接続回路状態(図6(a))においてそれぞれ対応する流体圧駆動装置に応じてサーボモータ10xとサーボモータ10yとの回転数を同期制御する一方でサーボモータ10zの回転数制御を独立して行う第1組合せモータ制御部106と、第2の組合せ接続回路状態(図6(c))においてそれぞれ対応する流体圧駆動装置に応じてサーボモータ10xとサーボモータ10zとの回転数を同期制御する一方でサーボモータ10yの回転数制御を独立して行う第2組合せモータ制御部107と、第3の組合せ接続回路状態(図6(e))においてそれぞれ対応する流体圧駆動装置に応じてサーボモータ10yとサーボモータ10zとの回転数を同期制御する一方でサーボモータ10xの回転数制御を独立して行う第3組合せモータ制御部108とを設け、コントローラCによってこれらのモータ制御部の切換を切換弁100による油圧回路の切換に応じて行う。
以上の構成を備えた本実施例の油圧回路では、ポンプユニットX,Y,Zの独立使用状態において、1サイクル毎に切換弁100を切り換え第1組合せ接続回路状態と第2組合せ接続回路状態と第3組合せ接続回路状態とを交互に形成することにより、図7に示すように、それぞれ1サイクル内で互いに異なる負荷が3つの組合せが入れ換わることにより、3サイクル単位で3つのポンプユニットX,Y,Zの各サーボモータ10x,10y,10zは互いに同じ負荷を受けることとなり、バランス良く作動油の供給を行うことができる。
また本実施例においても、切換弁100を構成する各電磁切換弁のスプール位置を検知するリミットスイッチを設けることによって、これらリミットスイッチからの信号が異常事態を示す場合に駆動停止手段(不図示)によりアラームを発生させ、各モータ制御部へモータ駆動を緊急停止させる指令とする異常検知手段を構成し、切換弁100の作動不良を監視して各サーボモータの破損を防ぐことができる。
具体的には、それぞれ対向するバネに抗する左右両側のソレノイド(101Sa,101Sb)により3位置が電磁操作される第1の電磁切換弁101には、スプールの左右両側にそれぞれリミットスイッチ(101La,101Lb)を配置し、左側バネに抗する右側ソレノイド102Sbにより2位置が電磁操作される第2の電磁切換弁102には、スプールの左側にリミットスイッチ103Laを配置し、右側バネに抗する左側ソレノイド103Saにより2位置が電磁操作される第3の電磁切換弁103には、スプールの右側にリミットスイッチLb を配置した。
従って、図8に示すように、第1の電磁切換弁101の左側ソレノイド101Saに通電してスプールを(紙面に向かって)右方向に移動させると共に、第3の電磁切換弁103のソレノイド103Saに通電してスプールを右方向に移動させて第1組合せ接続回路状態を形成した際に、それぞれのスプールが対応するリミットスイッチ(101Lb,103Lb)を押す。これらスプールが必要な時間第1組合せ接続回路状態を維持し、各ソレノイド(101Sa,103Sa)からの各信号(S2-Sola,M-Sola )およびリミットスイッチ(101Lb,103Lb)からの各信号(S2-LSb,M-LSb )が得られていれば、駆動停止手段では、切換弁100が良好に作動し、正常であると判断される。
しかしながら、例えば接続回路状態を切り換える際に第3の電磁切換弁103のスプールを中立位置に戻すためにソレノイド103Saへの通電を切り、その信号S2-Sola が得られなくなったにも拘わらず、その後もリミットスイッチ103LBからの信号M-LSbが消えることなく継続して送られている状態であると、駆動停止手段は、異常事態であると判断してアラーム信号を発生し、全サーボモータ(10x、10y、10z)を停止するように各モータ制御部に指令する。
同様に、それぞれ対応するソレノイドへの通電により各電磁切換弁のスプールを所定位置に移動させて第2組合せ接続回路状態または第3組合せ接続回路状態を形成する際も、各ソレノイドからの信号の有無とその対向側のリミットスイッチからの信号の有無とが一致して得られれば、切換弁100の作動は良好で正常であると判断され、ソレノイドからの信号の有無と対向側にリミットスイッチからの信号の有無とが一致しない場合は異常事態であると判断して駆動停止手段は全てのサーボモータを停止するように各モータ制御部に指令し、サーボモータの破損を回避することができる。
以上のように、3つのポンプユニットを合算使用状態と独立使用状態とで切り換えて用いる場合も、第1〜第3の組合せ接続回路状態に切り換えることによって3サイクル毎に各原動機同士で偏りなく同じ負荷とすることができる。
なお、本実施例においては、図5に示すように、これら第1〜第3のポンプユニットの3つの組合せ接続回路状態について、2つのユニットポンプからの合流作動油を第1の流体圧駆動装置側に連通する作動油通路5へ導入し、独立作動油を第2の流体圧駆動装置側に連動する作動通路6へ導入する場合を示したが、さらに、前記3つの組合せ回路の合流側からの導入と独立側からの導入を、作動通路5側と作動通路6側とで入れ換えた場合、即ち第1の流体圧駆動装置側と第2の流体圧駆動装置側とで入れ換えた場合を加えれば、6サイクル毎に完全に3つのサーボポンプ(10x、10y、10z)間での負荷が同一になる。
この場合、図10に示すように、図5、図6における最も下流側の第3の切換弁103に作動通路5と作動通路6との接続を入れ換えるファンクションを一つ増やして3位置切換となる電磁切換弁113を第1と第2の電磁切換弁(101,102)と組み合わせて切換弁110を構成することによって、全ポンプユニット合算用の接続回路状態(図10(a))と6つの組合せ接続回路状態を互いに切り換えることができる。
この時、作動通路(5,6)との接続以外は共通する回路状態では同じモータ制御部によって各サーボモータの回転数制御が行える。即ち、第1組合せ接続回路タイプ(図10(c)、(f))では、図10(i)に示すように第1組合せモータ制御部106により、それぞれ対応する流体圧駆動装置に応じて回転数制御が行われ、第2組合せ接続回路タイプ(図10(d)、(g))では、図10(j)に示すように第2組合せモータ制御部107により、それぞれ対応する流体圧駆動装置に応じて回転数制御が行われ、第3組合せ接続回路タイプ(図10(e)、(h))では、図10(k)に示すように第3組合せモータ制御部106により、それぞれ対応する流体圧駆動装置に応じて回転数制御が行われる。
また、異常検知手段の構成も、検知すべき信号として第3の電磁切換弁113の右側ソレノイドからの信号M-Solbと左側リミットからの信号M−LSaが追加されるだけで、各接続回路状態においてソレノイドとリミットスイッチからの信号の有無の一致、不一致に基づいて正常、異常事態の判断を行うのは前記第2実施例の図5、6に示した構成の場合と同様である。
さらに、4つ以上のポンプユニットを合算使用状態と独立使用状態とで切り換えて用いる場合、用いるポンプユニットの数に応じて考えられる組合せ回路状態全てに切り変えられるファンクションを備えた切換弁を構成し、各接続回路状態に応じて各原動機を独立して回転数制御できるだけのモータ制御部を切換可能に設けて行けば、原動機同士の負荷の偏りをなくすことができる。
即ち、本発明においては、複数の流体圧駆動装置に対して複数のポンプユニットを合算使用状態と独立使用状態とで切り換えて作動油の導入を行う場合、ポンプユニットの合流と独立の全ての組合せ回路状態を設定できる切換弁を構成すると共に、各接続回路状態に応じたモータ制御部を設け、全組合せ接続回路状態に順次切り換えれば、一通り巡ったサイクル毎に各ポンプユニットの原動機同士間での負荷の偏りは無くなり、同一にすることができる。
本発明の第1実施例による射出成形装置の概略全体構成図である。
本第1実施例の流体圧回路(油圧回路)における2つのポンプユニットの合算使用時および独立使用時での各サーボモータの2サイクルに亘る負荷量を示す波形図であり、(a)はポンプユニットAおよびポンプユニットBの負荷量を重ねて表した波形図、(b)はポンプユニットAのみの負荷量を表した波形図、(c)はポンプユニットBのみの負荷量を表した波形図である。
本第1実施例における切換弁により接続回路状態が切り換えられた油圧回路の状態を示す説明図であり、(a)は第1接続回路状態を、(b)は第2接続回路状態を、(c)は第3接続回路状態をそれぞれ示す。
本第1実施例において異常事態を判断するための信号検知状態を示す同一経時上の信号パターンの模式図である。
本発明の第2実施例による射出成形装置の油圧回路が切換弁により合算使用状態にある場合の概略全体構成図である。
本第2実施例の油圧回路における3つのポンプユニットの独立使用時における各組合せ接続回路状態に切り換えられた切換弁とモータ制御部の状態を示す説明図であり、(a)は第1組合せ接続回路状態を、(b)は第1組合せモータ制御部に切り換えられた状態を、(c)は第2組合せ接続回路状態を、(d)は第2組合せモータ制御部に切り換えられた状態を、(e)は第3組合せ接続回路状態を、(f)は第3組合せモータ制御部に切り換えられた状態をそれぞれ示す。
本第2実施例の油圧回路における3つのポンプユニットの合算使用時および独立使用時での各サーボモータの3サイクルに亘る負荷量を示す波形図であり、(a)はポンプユニットX,Y,Zの負荷量を重ねて表した波形図、(b)はポンプユニットXのみの負荷量を表した波形図、(c)はポンプユニットYのみの負荷量を表した波形図、(d)はポンプユニットZのみの負荷量を表した波形図である。
本第2実施例において以上自体を判断するための信号検知状態を示す同一経時上の信号パターンの模式図である。
本第2実施例における異常検知手段の説明図であり、(a)は各ソレノイド及びリミッタスイッチからの信号処理部の概略部分拡大図、(b)は信号処理部のソレノイド切換判定回路の部分拡大図である。
本第2実施例の応用例としての油圧回路の各組合せ接続回路状態に切り換えられた切換弁とモータ制御部の状態を示す説明図であり、(a)は3つのポンプユニットの合算使用における接続回路状態を、(b)は合算使用におけるモータ制御部に切り換えられた状態を、(c)〜(e)は第3の電磁切換弁により単独作動油を第1流体圧駆動装置へ導入すると共に合流作動油を第2流体圧駆動装置へ導入する場合であって、それぞれ第1組合せ接続回路タイプ、第2組合せ接続回路タイプ、第3組合せ接続回路タイプ、をそれぞれ示し、(f)〜(h)は第3の電磁切換弁により単独作動油を第2流体圧駆動装置へ導入すると共に合流作動油を第1流体圧駆動装置へ導入する場合であって、それぞれ第1組合せ接続回路タイプ、第2組合せ接続回路タイプ、第3組合せ接続回路タイプ、をそれぞれ示し、(i)は(c)(f)において第1組合せモータ制御部に切り換えられた状態、(j)は(d)(g)において第2組合せモータ制御部に切り換えられた状態、(k)は(e)(h)において第3組合せモータ制御部に切り換えられた状態をそれぞれ示す。
従来の射出成形装置の一例を示す概略全体構成図である。
従来の油圧回路における2つのポンプユニットの合算使用時および独立使用時での各サーボモータの2サイクルに亘る負荷量を示す波形図であり、(a)はポンプユニットAおよびポンプユニットBの負荷量を重ねて表した波形図、(b)はポンプユニットAのみの負荷量を表した波形図、(c)はポンプユニットBのみの負荷量を表した波形図である。
符号の説明
1,100,110:電磁切換弁
2:スプール
3a,3b,101Sb,102Sb,103Sa,113Sa,113Sb:ソレノイド
4a,4b,101La,101Lb,102La,103Lb,113La,113Lb:リミットスイッチ
5:(第1流体圧駆動装置側)作動油通路
6:(第2流体圧駆動装置側)作動油通路
A:第1のポンプユニット
B:第2のポンプユニット
X:第1のポンプユニット
Y:第2のポンプユニット
Z:第3のポンプユニット
7a,7b,7X,7Y,7Z:圧力センサ
10a:第1のサーボポンプ
10b:第2のサーボポンプ
10x:第1のサーボポンプ
10y:第2のサーボポンプ
10z:第3のサーボポンプ
11a:第1の油圧ポンプ
11b:第2の油圧ポンプ
11x:第1の油圧ポンプ
11y:第2の油圧ポンプ
11z:第3の油圧ポンプ
C:コントローラ
12:第1モータ制御部
13:第2モータ制御部
14:第3モータ制御部
105:合算使用モータ制御部
106:第1組合せモータ制御部
107:第2組合せモータ制御部
108:第3組合せモータ制御部
20:油圧モータ
21:射出シリンダ
22:加熱計量シリンダ
23:スクリュー
24:移動シリンダ
25,26,27,28,29:切換弁
30:金型
31:型締めシリンダ
32:エジェクタシリンダ
33:可動盤
34:固定盤