JPH02283879A - 流体制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は射出成形機、トランスファーマシン、グイキャ
ストマシン等における油圧回路に用いて好適な流体制御
装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、制御信号によって可変吐出量ポンプの吐出量を可
変制御する流体制御装置は、例えば特開昭６２−２７０
８０３号公報で知られている。

第４図に同公報開示の流体制御装置（油圧回路）を示す
。同図に示す流体制御装置５０はコントローラ５１から
の制御信号に基づいて可変吐出量ポンプ５２の斜板角度
を可変し、同ポンプ５２の吐出流看、吐出圧力を制御す
るものであり、圧力制御時には、設定器群５３における
圧力設定器の設定値と圧力センサ５４から得る検出値を
比較し、この偏差に基づいて制御弁５５を制御するとと
もに、制御弁５５は斜板をバランスさせる一方の操作ピ
ストン５６を駆動し、設定値と検出値か一致するように
制御する。また、流量制御時には、設定器群５３におけ
る流量設定器の設定値と斜板角度センサ６０から得る斜
板角度の検出値を比較し、この偏差に基づいて制御弁５
５を制御するとともに、制御弁５５は操作ピストン５６
を駆動し、設定値と検出値が一致するように制御する。

なお、斜板は操作ピストン５６と、他方のスプリング５
７及びバイアスピストン５８によってバランスし、また
、アンバランスにすることにより斜板角度を可変する。

スプリング５７は立上がり特性を確保するもので、斜板
を最大傾斜させる方向に付勢する。

ところで、吐出圧力又は吐出量を零にする制御信号が出
力された場合、制御弁５５は第４図の状態となり、操作
ピストン５６は可変吐出量ポンプ５２の吐出圧力によっ
て前進し、斜板を起立させて吐出量を零にする。この際
、可変吐出量ポンプ５２による制御可能な吐出圧力が最
低吐出圧力であり、もし、アクチュエータ６１の負荷圧
がこの最低吐出圧力よりも小さい場合には、圧油は操作
ピストン５６へ流れずにアクチュエータ６１へ流入する
。この結果、斜板はスプリング５７の付勢力によって最
大傾斜し、吐出型最大となってアクチュエータ６１は暴
走してしまう。そこで、最低吐出圧力以上の油圧が付加
されたときのみ、アクチュエータ６１を作動させるため
の圧力弁６２をアクチュエータ６１に連通する油路６３
中に設けていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような従来の流体制御装置５０は、アクチ
ュエータ６Ｉの暴走は防止できるものの、最低吐出圧力
よりも小さい負荷圧のアクチュエータ或は負荷圧の小さ
い領域で使用するアクチュエータに対する制御不能とい
う問題は何隻解決されない。

また、可変吐出量ポンプ５２自身から吐出する圧油の一
部を利用して操作ピストン５６を駆動するため、可変吐
出量ポンプ５２の制御状態によって応答速度に差が生じ
る。この結果、特に、負荷圧の小さいときは応答性が悪
くなり、制御切換時にオーバシュートやアンダシュート
を生じる等、安定制御を行うことができない問題があっ
た。

本発明はこのような従来技術に存在する問題点を解消し
た流体制御装置の提供を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、コントローラ２からの制御信号に基づいて可
変吐出量ポンプ３の吐出量を制御する流体制御装置ｌに
適用したもので、可変吐出量ポンプ３に設けた例えば吐
出量を増加させる第一シリンダ４ａと吐出型を減少させ
る第二シリンダ４ｂを対に配設してなるコントロールシ
リンダ４に、制御弁５を介して補助ポンプ６．３０を接
続し、コントローラ２からの制御信号によって制御弁５
を制御することを特徴とする。

〔作　　用〕

次に、本発明の作用について説明する。

本発明に係る流体制御装置ｌによれば、可変吐出量ポン
プ３は駆動すべきアクチュエータのみに用いられる。

一方、可変吐出量ポンプ３の吐出量を制御するコントロ
ールシリンダ４の駆動は、独立した異なる回路系におけ
る補助ポンプ６．３０を用いて行われる。即ち、吐出量
を増加させる場合にはコントローラ２からの制御信号に
よって制御弁５を制御し、補助ポンプ６．３０からコン
トロールシリンダ４における第一シリンダ４ａへ圧油を
供給して可変吐出量ポンプ３の斜板角度を吐出量が増加
する方向へ傾斜させるとともに、吐出量を減少させる場
合には制御弁５を制御し、第二シリンダ４ｂへ圧油を供
給して斜板角度を吐出型が減少する方向へ傾斜させる。

〔実　施　例〕

以下には、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。

まず、流体制御装置ｌの基本形態の構成について第１図
を参照して説明する。

３はモータ１１によって駆動されるピストン式の可変吐
出量ポンプ（以下、主ポンプと記す）である。主ポンプ
３には斜板を内蔵し、斜板が傾斜するとピストンのスト
ロークが大きくなって吐出量を増加させるとともに、斜
板が起立するとピストンのストロークが零となって吐出
量を零にする。

また、斜板はバネにより常時傾斜方向に付勢され、コン
トロールシリンダ４を構成する一方の第一シリンダ４ａ
への圧油供給により起立し、同シリンダ４ユに対向して
配設した他方の第二シリンダ４ｂへの圧油供給により傾
斜する。

一方、主ポンプ３には斜板の角度を検出するボテンシタ
メータ、エンコーダ等を利用した斜板角度センサ１２を
付設する。斜板角度センサ１２は流量センサとして機能
するもので、コントローラ２に接続し、検出した斜板角
度を演算処理し、吐出量を算出する。。

さらにまた、主ポンプ３の吸入口はオイルタンク１３に
接続するとともに、吐出口は主回路１４に接続する。主
回路１４は駆動するアクチュエータの数量に応じて分岐
し、それぞれ切換弁１６・・・を介してアクチュエータ
ＡＩ・・・に接続する。

また、主回路１４には吐出圧力を検出する圧力センサ１
７を付設し、この圧力センサ１７はコントローラ２に接
続する。

一方、コントローラ２には成形サイクルにおける各工程
毎の流量、圧力、時間等の設定値を設定する設定器群１
８を接続する。コントローラ２はマイクロコンピュータ
を備え、斜板角度センサ１２及び圧力センサ１７から得
る検出値と設定器群１８における設定値を比較し、偏差
を得る比較演算機能、演算結果に基づいて偏差を零にす
るための制御信号を出力する制御信号出力機能、シーケ
ンスコントロール機能等を有する。

他方、本発明に従って、主ポンプ３の他に固定吐出量ポ
ンプを利用した補助ポンプ６を設ける。

補助ポンプ６はモータ２０により駆動され、その吸込口
はオイルタンク１３に接続するとともに、吐出口は制御
弁５に接続する。また、制御弁５は前記主ポンプ３にお
ける第一シリンダ４ａと第二シリンダ４ｂ、さらにはオ
イルタンク１３に接続し、制御弁５は各シリンダ４ａ又
は４ｂを補助ポンプ６又はオイルタンク１３に比例選択
的に接続する機能を有する。一方、制御弁５はコントロ
ーラ２に接続１５、コントローラ２から出力する制御信
号により制御される。

なお、補助ポンプ６の吐出路は、さらに安全弁として機
能するリリーフ弁２１を介してオイルタンク１３に接続
するとともに、補助回路２２に接続し、アクチュエータ
Ａ２を駆動する。この場合、補助ポンプ６の容量はコン
トロールシリンダ４の制御及びアクチュエータＡ２の制
御を同時に実行可能な定格を選定する。補助回路２２の
接続は任意であり、使用しない場合にはコントロールシ
リンダ４のみを駆動できる比較的小容量の補助ポンプで
足りる。図中２４は減圧弁、２５は電磁リリーフ弁、２
６は流量弁、２７は切換弁をそれぞれ示す。

次に、流体制御装置ｌにより流量制御と圧力制御を行う
場合の動作について説明する。

実施例の流体制御装置Ｉは射出成形機に用いて好適であ
り、アクチュエータＡ１・・・とじては型開閉シリンダ
、射出シリンダ等を利用できる。

まず、アクチュエータＡＩ・・・を所定速度で作動させ
るための流量制御について説明する。

この場合、コントローラ２からは制御弁５に対して制御
信号、即ち、設定流量に対応した流量指令信号を付与し
、主ポンプ３の吐出量が設定流量となるようにコントロ
ールシリンダ４を駆動制御する。この際、制御弁５が中
立位置にあれば、油圧は遮断され、斜板角度は変化しな
いが、制御弁５が第１図中の右側シンボル位置へ切換わ
ると、補助ポンプ６から第二シリンダ４ｂに圧油が供給
されるとともに、第一シリンダ４ａの油はオイルタンク
１３に排出され、斜板は傾斜して主ポンプ３の吐出量を
増加させる。他方、制御弁５が第１図中の左側シンボル
位置に切換われば、補助ポンプ６から第一シリンダ４ａ
に圧油が供給されるとともに、第二シリンダ４ｂの油が
オイルタンク１３に排出され、斜板は起立して主ポンプ
３の吐出量を減少させる。

次に、アクチュエータＡＩ・・・を所定圧力で作動させ
る圧力制御について説明する。

この場合、コントローラ２からは制御弁５に対して制御
信号、即ち、設定圧力に対応した流量指令信号を付与し
、主ポンプ３の吐出圧力が設定圧力となるようにコント
ロールシリンダ４を駆動制御する。この場合の動作は前
記流量制御の場合と同じであり、斜板が傾斜すれば主回
路１４の流１か増加し１．圧力は上昇するとともに、他
方、斜板が起立すれば流量が減少し、圧力は低下する。

このように、主ポンプ３はアクチュエータＡｔ・・のみ
を駆動する駆動源として利用され、主ポンプ３の吐出量
を制御するコントロールシリンダ４を駆動する駆動源に
は補助ポンプ６が利用される。

主ポンプ３と補助ポンプ６は独立した異なる制御系を構
成し、両者は何隻干渉しない。このため、負荷圧の小さ
いアクチュエータであっても確実に駆動制御できるとと
もに、安定した制御を行うことができる。

また、補助ポンプ６はこのようなコントロールシリンダ
４の駆動と補助回路２２の駆動に兼用できる。例えば、
射出成形機の場合において、型開きを主ポンプ３によっ
て行っている際に、補助回路２２によってオイルモータ
を作動し、計量工程を実行できる。

第２図には他の実施例に係る補助ポンプ３０を示す。

補助ポンプ３０は可変吐出量ポンプを利用したものであ
り、この点が固定吐出量ポンプを利用した第１図の補助
ポンプ６とは異なる。

補助ポンプ３０は自己圧制御形ポンプであり、コントロ
ールシリンダ３１ａ、３１ｂを駆動制御するための制御
弁３２を備えている。また、補助ポンプ３０の吐出口は
逆止弁３３を介して萌述した制御弁５及び補助回路２２
に接続するとともに、必要に応じてリリーフ弁２１（第
１図参照）に接続し、さらに逆止弁３３の吐出側にはア
キュームレータ３４を接続する。このような可変吐出量
ポンプを利用すれば、補助ポンプの消費エネルギを節減
できるとともに、アキュームレータ３４の蓄圧機能によ
って自己圧制御形ポンプの応答遅れを解消できる。

第３図には他の実施例に係る流体制御装置１ａを示す。

本例に係る流体制御装置１ａは主ポンプ４１ａ。

４１ｂを用いた二系統の主回路４２ａ、４２ｂを備えて
おり、一般的には任意の複数系統の主回路が存在する場
合に適用できる。第３図に示すように、−台の補助ポン
プ４３から吐出する圧油は分岐され、主ポンプ４１ａ、
４１ｂにそれぞれ接続した制御弁４４ａ、４４ｂに供給
される。なお、制御弁４４ａは主ポンプ４１ａのコント
ロールシリンダ４５ａ、４５ｂを、また、制御弁４４ｂ
は主ポンプ４１ｂのコントロールシリンダ４６ａ、４６
ｂを駆動制御する。一方、主ポンプ４１ａ１４１ｂから
吐出する圧油は逆止弁４７ａ、４７ｂを介してそれぞれ
対応するアクチュエータ側に供給される。なお、逆止弁
４７ａ、４７ｂの吐出側に接続する配管は切換弁４８を
介して相接続する。

本例は大型システムを駆動する場合等に利用でき、例え
ば切換弁４８を切換えることにより、−台の大型アクチ
ュエータは二台（複数）の主ポンプ４１ａ、４１ｂから
の吐出量を合流させることによって駆動できる。他方、
切換弁４８を切換えることにより二台（複数）のアクチ
ュエータを各主ポンプ４１ａ、４１ｂによって個別に駆
動することもできる。このように、本例では主回路が複
数系統存在しても、使用する補助ポンプ４３は一台で足
りる利点がある。その他、第１図と同一部分は同一符号
を付し、その詳細な説明は省略する。

また、実施例では主ポンプ３としてピストン式ポンプを
利用した場合を示したが、ベーン式ポンプを用いてもよ
い。この場合、軸芯をコントロールシリンダによって変
位させるとともに、流量センサとしてはボテンシタメー
タ、エンコーダ等を用いて軸芯の変位量を検出すること
ができ、また、タービン形流量計によって主回路の流１
を直接検出することもできる。

以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこの
ように実施例に限定されるものではなく、細部の構成、
部品等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意
に変更できる。

〔発明の効果〕

このように、本発明に係る流体制御装置は可変吐出量ポ
ンプ（主ポンプ）に設けた吐出量を増減させるためのコ
ントロールシリンダに、制御弁を介して補助ポンプを接
続し、制御信号によって制御弁を制御するようにしたた
め、次のような効果を奏する。

■　主ポンプに設けたコントロールシリンダに対する駆
動は独立した補助ポンプによって行うため、アクチュエ
ータの負荷圧には同等制限されず、低圧、低流量から高
圧、高流量まで、自由に制御でき、制御範囲や用途を大
幅に拡大できる。

■　主ポンプと補助ポンプの制御系は独立し、便箋干渉
しないため、それぞれの系における安定性と応答性を高
めることができるとともに、オーパンニートやアンダシ
ュート等の制御不良による成形不良を防止できる。

■　高圧、高流量の補助ポンプを使用すれば、補助ポン
プの制御系の剛性を高めることができ、さらなる応答性
と安定性の向上を達成できるととらに、全体の制御の多
様性、発展性を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図二本発明に係る流体制御装置の油圧回路図、 第２図、同流体制御装置の他の実施例に係る補助ポンプ
の油圧回路図、 第３図二本発明の他の実施例に係る流体制御装置の油圧
回路図、 第４図、従来の技術に係る流体制御装置の油圧回路図。 尚図面中、 １、Ｉａ：流体制御装置　２．コントローラ３．４１ａ
、４１ｂ：可変吐出量ポンプ４．４５ａ、４５ｂ、４６
ａ、４６ｂ ：コントロールシリンダ ４ａ：第一シリンダ　　　４ｂ：第二シリンダ５．４４
ａ、４４ｂ：制御弁 ６．３０．４３　＋補助ポンプ 第１図 第２図 第３ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕コントローラからの制御信号に基づいて可変吐出
   量ポンプの吐出量を制御する流体制御装置において、可
   変吐出量ポンプに設けた吐出量を増減させるためのコン
   トロールシリンダに、制御弁を介して補助ポンプを接続
   し、制御信号によって制御弁を制御することを特徴とす
   る流体制御装置。 〔２〕コントロールシリンダは可変吐出量ポンプの吐出
   量を増加させる第一シリンダと吐出量を減少させる第二
   シリンダからなることを特徴とする請求項１記載の流体
   制御装置。 〔３〕補助ポンプは複数の可変吐出量ポンプに共用する
   ことを特徴とする請求項１記載の流体制御装置。 〔４〕補助ポンプはコントロールシリンダ以外の他のア
   クチュエータの駆動に兼用することを特徴とする請求項
   １記載の流体制御装置。