JPH04160205A - 油圧制御装置 - 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］ 本発明は油圧シリンダなどの油圧作動装置を制御するた
めの油圧制御装置に係り、特に油圧作動装置の作動速度
が予め定められた作動速度となるように制御すると共に
、油圧ポンプの消費動力が低減されるよう改良された油
圧制御装置に関する。詳しくは、本発明は、例えば金型
鋳造装置の押湯装置の制御に好適な油圧制御装置に関す
る。

［従来の技術］ 射出成形機を用いた金型鋳造法では、キャビティ内に溶
湯を充填した後、加圧プランジャをキャビティ内に突出
させて押湯を行なう、この加圧プランジャの加圧力は、
従来は、例えば第３図に示すように時間に対して制御し
ていた。

第３図に示した例では、加圧プランジャの加圧力、即ち
、スクイズ圧Ｐ３゜を４段に変更している０時間０〜ｔ
ｌの間は、加圧プランジャがチル層と呼ばれる硬質表面
層を突き破る領域であり、加圧プランジャがこれを突き
破って、未だ半凝固状態にある溶湯内部に押し入るため
には、相当に高い圧力を必要とする。時間ｔｌ−ｔ２は
、未だ溶融状態にあるキャビティ内の溶湯が冷却される
間、冷却に伴って溶湯が収縮する、いわゆる、ヒケの速
度に見合った圧力でほどほどに加圧されるための領域で
ある。このｔ　Ｉ−ｔ　２の間の加圧力は、射出圧力Ｐ
ｍより若干高いか、又は、成形品の形状によっては射出
圧力Ｐｍよりも若干低く設定する時や、殆ど射出圧力Ｐ
ｍに等しく設定することもあるｍ　ｔ２〜ｔ３の間は、
キャビティ内の溶湯が半凝固状態になり、その冷却収縮
のためヒケ巣が極めて発生し易い状態となっている。そ
こで、時刻ｔ２に達した時は加圧プランジャによる加圧
力を高くし、ヒケ巣防止を図る。ｔ３〜ｔ４の間は、成
形品が複雑な形状である場合、あるいは、加圧プランジ
ャの本数に限りがある場合に、該加圧プランジャから遠
く離隔したキャビティ内において、ヒケ巣が発生するこ
とを防止するための加圧を行なう。

上記の鋳造装置を用いて金型が冷間状態にあるときから
鋳造を開始していくと、加圧プランジサと金型は溶湯に
より加熱されていくが、加圧プランジャと金型の熱膨張
係数の違い、あるいは、冷却方法、重量・吸収熱量の違
いから大きさが変化し、加圧プランジャと金型の摺動部
の摩擦抵抗力が変わる。また、溶湯が加圧プランジャと
金型間のクリアランスに差し込むことにより、その抵抗
力が変化する。

このように、加圧プランジャに対する抵抗力が変化する
要因は多々あるのに対し、従来の第３図に示したような
加圧プランジャの所定の段階状の制御のみでは、作動圧
力を多段に変化させることはできても、その負荷が変わ
ることから、時間の経過に対する加圧プランジャのキャ
ビティ内への突出Ｂ動代、即ち、突出による移動ストロ
ークが負荷により変化することになる。例えば、金型を
冷間状態から鋳造を開始していくと、Ｎ３図に示した特
定の圧力制御では、次第に成形数が増すにつれて、加圧
プランジャの８動ストロークＳｔは全体的に徐々に小さ
くなっていく。即ち、鋳造を開始した最初の射出時であ
る１シヨツト目には、時間に対する加圧プランジャの移
動ストロークは十分に大ぎいが、連続運転によりショツ
ト数が増加するにしたがって、前記したように、加圧プ
ランジャに対する作動抵抗が徐々に増し、負荷が徐々に
増してくるので、加圧プランジャの突出度合は徐々に小
さくなる。

加圧プランジャによる加圧は、前述のように、ヒケ、即
ち、溶湯の冷却収縮代に相当する容積の溶湯を加圧充填
することが主目的であるから、このように加圧プランジ
ャの摩擦抵抗や溶湯の差し込みなどによる外部要因によ
り、そのストロークの出方が一様にならないということ
は、このヒケの発生を防止できないことに他ならない。

かかる問題点を解決するために、特開平２−９２４４６
号において、射出装置の作用によって金型内に溶湯を充
填すると共に、加圧プランジャを有する加圧装置の作用
によって金型内の溶湯を加圧するに際して、加圧プラン
ジャの作動開始時点からの時間を基準として、加圧プラ
ンジャの金型キャビティ内への移動ストローク量を目標
軌跡として予め定めておき、この目標軌跡とした加圧プ
ランジャの金型キャビティ内への移動ストローク量と、
加圧プランジャの実穆動ストローク量との偏差量に応じ
て、加圧プランジャを駆動する作用圧力を変化させるこ
とにより、時間に対する加圧プランジャの６動ストロー
ク量が前記目標軌跡に倣うように、加圧プランジャの作
動を制御することが提案された。この方法及び装置によ
り、押湯作用が常に確実容易に行なえるようになる。

３４４図はこの特開平２−９２４４６号の構成を概略的
に示すものであり、１は金型２内のキャビティへ加圧プ
ランジャ（押湯棒）６を突出させるための油圧シリンダ
であり、３は油圧切替弁、４は電磁リリーフ弁、５は油
圧ポンプである。

フィードバック制御器７のモデル部７ａには、時間ｔに
対する加圧プランジャ６の８動ストロークＳｔの所望の
軌跡が予めプログラムされている。

偏差検出部７ｂでは、位置検出器８で検知される加圧プ
ランジャ６の実位置Ｓｔ′との偏差△５ｔ（＝ｓｔ−ｓ
ｔ”）を演算し、これをゲイン設定部７Ｃに人力する。

ゲイン設定部フＣは、偏差△Ｓｔの結果に基いて、スト
ロークの偏差量△Ｓｔに対し、制御量である圧力指令値
Ｐｃに変換する。ドライバ９は圧力指令値Ｐｃを得て、
実際に電磁リリーフ弁４を駆動する信号ＰＲｆに変換し
、油圧ポンプ５の圧力を制御している。このように、目
標となる加圧プランジャ６の移動ストロークと、実際の
動きとの偏差を基準に、加圧シリンダ１を作動させる圧
力を制御することにより、確実に押湯を行なうことが可
能となる。

［発明が解決しようとするｉｌｌ！ｇｌ第４図に示した
油圧制御装置においては、油圧シリンダ１０ストローク
速度に関わりなく、油圧ポンプ５の吐出量は一定とされ
ており、低速ストローク時には余剰の作動油が大量に油
タンクに戻されていた。そして、このため、消費エネル
ギーが大きいという問題が生じていた。

［課題を解決するための手段］ 本発明では、油圧ピストン等の油圧作動装置の作動速度
を検出し、この検出速度が予め定められた速度となるよ
うに制御弁と油圧ポンプ用インバータとを制御するもの
である。

即ち、本発明は、作動油を貯える油タンクと、この油タ
ンクから作動油を圧送するポンプと、このポンプを駆動
するモータの回転数を制御するモータコントローラと、
このポンプの吐出油を制御弁を介して油圧作動装置に供
給する供給系と、該油圧作動装置の作動速度の検出手段
と、予め定められた油圧作動装置の作動速度を記憶する
記憶手段を有しており、該検出手段で検出された速度と
該記憶手段に記憶された設定速度とを比較し、この比較
結果に基いて前記モータコントローラ及び制御弁に制御
信号を出力する制御装置と、を備えてなるものである。

［作用］ かかる本発明にあっては、油圧シリンダ等の油圧作動装
置の実際の作動速度が、予め設定された作動速度と正確
に合致するようになる。また、油圧作動速度の作動速度
よりもわずかに多い作動油を送り出すようにポンプを制
御することができるので、ポンプが無駄に多量に作動油
を吐出することが解消され、消費エネルギーが減少され
る。

［実施例］ ′ｔＳｉ図は実施例に係る油圧制御装置の系統図であり
、油タンク１０内の作動油はポンプ１２で送り出される
。ポンプ１２は、モータコントローラとしてのインバー
タ１４で制御されるモータ１６で駆動される。

ポンプ１２の吐出側配管１８は配管２０．２２に二手に
分岐し、パイロット電磁式減圧弁２４．２６及び切替弁
２８．３０を介して油圧シリンダ３２．３４に油圧を供
給するよう配設されている。

この油圧シリンダ３２，３４のピストンロッド３２ａ；
　３４ａのストローク速度の検出用のセンサ（本実施例
ではロータリエンコーダ）３６．３８が設けられており
、これらセンサ３６．３８の検出信号は制御ＸＩ器４０
に入力されている。制御器４０はマイクロコンピュータ
を備えており、このマイクロコンピュータの記憶部には
予め各ピストンロッド３２ａ、３４ａのストローク速度
の設定値が記憶されている。この設定ストローク速度と
センサ３６．３８の検出ストローク速度との偏差に基い
て（この偏差が０になるように）、制御信号が前記パイ
ロット電磁式減圧弁２４．２６及びインバータ１４に制
御信号が出力されている。

パイロット電磁式減圧弁２４．２６では、圧力を制御す
ることにより、ピストンロッド３２　ａ　、。

３４ａのストローク速度を制御する。

また、インバータ１４では、ピストンロッド３２ａ、３
４ａのストロークに伴う作動油の流量よりもごくわずか
に多いだけの作動油がポンプ１２か・ら供給されるよう
にモータ１６を制御する。このごくわずかの過剰の作動
油は、配管１８から分岐した配管４２及びパイロットリ
リーフ弁４４を介してタンク１０に戻る。４６はパイロ
ットリリーフ弁４４を管制するための切替弁である。

なお、前記切替弁２８．３０の流路選択を切り替えるこ
とにより、ピストンロッド３２ａ、３４ａの前進、後退
が切り替えられる。

かかる実施例の油圧作動装置にあっては、油圧シリンダ
３２，３４のピストンロッド３２ａ。

３４ａのストローク速度が予め設定されたストローク速
度と正確に合致するようになる。即ち、ピストンロッド
３２ａ、３４ａのストローク速度が予定速度よりも遅い
ときには、減圧弁２４．２６の仕切圧力を高くすること
により、シリンダ３２．３４への供給油圧を高め、ピス
トンロッド３２ａ、３４ａのストローク速度を大きくで
きる。逆に、このストローク速度が設定速度を上回る場
合には、減圧＃２４．２６の仕切圧力を下げることによ
りストローク速度を小さくすることができる。

また、本実施例では、シリンダ３２．３４のストローク
速度よりもごくわずかに多い作動油を送り出すようにポ
ンプ１２が制御されるので、ポンプ１２が無駄に多量に
作動油を吐出することが解消され、消費エネルギーが減
少される。

なお、本実施例においては、油圧ポンプ１２の吐出圧力
は、シリンダ３２．３４の作動圧力よりも１５％程度も
高ければ十分であり、実際には作動圧力よりもごくわず
かに高ければ良い。

第１図に示した実施例装置では、作動油の流量ではなく
、油圧シリンダ３２．３４へ供給される油圧を制御する
ことによりピストンロッド３２ａ、３４ａの前進速度を
制御しているため、例えば、押湯棒の摺動抵抗や前違反
力が著しく高くなったと鮒でも、それに見合うように油
圧を高めることによりピストンロッド３２ａ、３４ｍを
所要の目的速度でストロークさせることが可能となる。

上記実施例ではインバータ制御された回転数可変型ポン
プが用いられているが、回転数を一定とした可変容量ポ
ンプを用いても良い。

上記実施例に係る油圧制御装置は２木の油圧シリンダ３
２．３４を制御するためのものであるが、これは例えば
第２図に示す射出成形機に使用される。

この射出成形機は金型装置５０と鋳込み装置５２とから
主として構成されている。金型装置５０は固定盤５４に
保持された固定金型５６と、可動盤５８に保持された可
動金型６０を備えている。固定盤５４にはナツト６２を
介してコラム６４が連結されており、可動盤５８は図示
しないトグル機構によフて該コラム６４に沿って固定盤
５４に対して接近及び離反する方向に移動自在とされて
いる。

固定金型５６と可動金型６０との合せ面にはキャビティ
６６、ランチ部６８、ビスケット部７０がＷｔ仕られて
いる。

固定金型５６にはシリンダ孔フ２、フ４が設け゛　られ
ており、ピストンフロ、フ８が内装されている。該ピス
トン７６．７８にはピストンロッド７６ａ１フ８ａを介
して押湯棒（加圧プランジャ）８０．８２が連結されて
おり、該押湯棒８０はキャビティ６６に、又、押湯棒８
２はランナ部６８内にそれぞれ突出可能とされている。

押湯棒８２は、それが突出した状態にあっても後退した
状態にあっても、ランナ部６８のビスケット部フ０への
連通口８３に被さるように、かつ該連通口８３と押湯棒
８２との間に０．５〜５ｍｍの間［ｄが形成されるよう
に設置されている。

なお、このシリンダ孔７２．７４へは第１図に示した油
圧制御装置（第２図では図示路）を介して油圧が供給さ
れるよう構成されている。

前記鋳込み装置１２のスリーブ８４の上端が前記金型装
置５０のビスケット部７０の下端に挿入可能とされてお
り、該スリーブ８４内にはプランジャチップ８６が摺動
自在に設置されている。

このように構成された射出成形機において、スリーブ８
４内に金属溶湯を注ぎ込み、スリーブ８４を金型装置５
０のビスケット部フ０に挿入した後、プランジャチップ
８６を上昇させる。そうすると、スリーブ８４内に溜め
られていた金属溶湯がビスケット部７０、ランナ部６８
を経てキャビティ６６内に導入される。

キャビティ６６内に溶湯が完全に充填された後、シリン
ダ孔７２、フ４のヘッドエンド側の室に油圧を導入して
ピストン７６．７８及びこれに連結されている押湯棒８
０．８２を予め定められた速度で前進させ、正確に押湯
効果を与える。

なお、ランナ部６８のビスケット部７０への連通口８３
には、押湯棒８２が所要の間［ｄを介して被さるように
配置されている。そのため、この連通口８３の部分では
溶湯が押湯棒８２に奪熱されて急速に凝固し、溶湯充填
完了直後にあっても該連通口８３は凝固した金属で塞が
れた状態となる。

そのため、溶湯充填完了後に押湯棒８０．８２を前進さ
せると、ランナ部６８内の溶湯は、その退路が押湯棒８
２によって塞がれた状態となっているので、押湯棒８０
．８２から受ける圧力は全てキャビティ６６内に伝達さ
れ、確実な押湯効果を与えることができる。

キャビティ６６内の溶湯の凝固が終了した後は、可動盤
５８を後退させ型開きを行ない、例えば可動金型６０に
設けられている製品押出装置（図示せず）により製品を
押し出す。

［効果］ 以上の通り、本発明にあっては、油圧シリンダ等の油圧
作動装置の実際の作動速度を検出し、この速度が予め設
定された作動速度と正確に合致するように油圧制御弁が
制御されるので、常に正確な作動速度とすることができ
る。また、油圧作動装置の作動速度よりもわずかに多い
作動油を送り出すようにポンプが制御されるので、ポン
プが無駄に多量に作動油を吐出することが解消され、消
費エネルギーが減少される。従って、本発明装置を組み
込んだ射出成形機などのランニングコストを低減するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例装置の系統図、第２図は実施例装置を用
いた射出成形機の断面図、第３図は従来の押湯圧力図、
第４図は従来装置の系統図である。 １０・・・油タンク、　　　１２・・・ポンプ、１４・
・・インバータ、　　１６・・・モータ、２４．２６・
・・パイロット電磁式減圧弁、２８．３０−・・切替弁
、 ３２．３４・・・油圧シリンダ、 ３２ａ、３４ａ”・ピストンロッド、 ３６．３８・・・センサ（ロータリエンコーダ）、４０
・・・制御器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 作動油を貯える油タンクと、 この油タンクから作動油を圧送するポンプと、このポン
   プを駆動するモータの回転数を制御するモータコントロ
   ーラと、 このポンプの吐出油を制御弁を介して油圧作動装置に供
   給する供給系と、 該油圧作動装置の作動速度の検出手段と、 予め定められた油圧作動装置の作動速度を記憶する記憶
   手段を有しており、該検出手段で検出された速度と該記
   憶手段に記憶された設定速度とを比較し、この比較結果
   に基いて前記モータコントローラ及び制御弁に制御信号
   を出力する制御装置と、 を備えてなる油圧制御装置。