JPH0599121A - 可変容量形油圧ポンプによる流量・圧力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御切換時にハンチング現象が発生せず、各
補償要素のゲインも最適に選択できるようにし、動特性
を損なうことなく静的な制御精度も向上させる。 【構成】 可変容量形油圧ポンプ２１の斜板角度を増幅
器２３の出力電流によって駆動される三方弁（制御弁）
２２によって油圧制御する。その油圧ポンプ２１の吐出
流量と吐出圧力を検出し、流量指令値Ｑｃと流量検出値
Ｑf/b との偏差ΔＱを第１の補償要素３３を介して増幅
器２３に入力させて流量制御を行なう第１の閉ループ系
と、圧力指令値Ｐｃと圧力検出値Ｐf/b との偏差ΔＰを
第２の補償要素３４を介して増幅器２３に入力させて圧
力制御を行なう第２の閉ループ系とを形成すると共に、
制御系切換回路３５によって、第１の補償要素３３の出
力Ｑｓと第２の補償要素３４の出力Ｐｓのうち値が小さ
い方の出力のみを増幅器２３に入力させるようにして流
量制御と圧力制御を切り換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、可変容量形油圧ポン
プによる吐出流量を流量指令値に保つ流量制御系と、該
ポンプによる吐出圧力を圧力指令値に保つ圧力制御系と
を備えた可変容量形油圧ポンプによる流量・圧力制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の可変容量形油圧ポンプによる流量
・圧力制御装置としては、例えば特開昭６４−３２０８
２号公報に記載されているようなものがある。

【０００３】すなわち、基本的なものは図１８に示すよ
うに構成され、通常の流量制御のときにはスイッチ４が
Ａ側に切り換わっており、可変容量形油圧ポンプ部（斜
板等の容量可変機構を制御する手段及びそれを駆動する
増幅器等を含む）１の例えば斜板に取付けた角度センサ
により斜板角度θすなわち吐出流量Ｑを検出し、流量指
示値Ｑｃとの偏差を補正要素であるサーボ増幅器２に入
力させ、その出力によって吐出流量Ｑが流量指示値Ｑｃ
と一致するように可変容量形油圧ポンプ部１の斜板角度
をフィードバック制御する。その結果、シリンダ６は一
定の移動速度で駆動される。

【０００４】そして、シリンダ６がストロークエンドに
達するか対象物１０に当って機械的に停止すると、シリ
ンダ６内の圧力が急激に上昇し始める。その圧力検出値
Ｐが圧力指令値Ｐｃと所定値αとの差（Ｐｃ−α；Ｐｃ
より僅かに低い値）に達すると、比較器５の出力が反転
してスイッチ４をＢ側に切り換え、圧力指示値Ｐｃと圧
力検出値Ｐの偏差をサーボ増幅器３に入力させ、その出
力によって圧力検出値Ｐが圧力指示値Ｐｃと一致するよ
うに可変容量形油圧ポンプ部１の斜板角度をフィードバ
ック制御する圧力制御が行なわれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この場合、流量制御状
態と圧力制御状態の切換は、（Ｐｃ−α）−Ｐによって
のみ、下記のように行なわれる。なお、Ｇｐ，Ｇｑはそ
れぞれサーボ増幅器３，２の増幅率である。 （Ｐｃ−α）−Ｐ ＳＷ４ 油圧ポンプ操作量 ≦０ Ｂ （Ｐｃ−Ｐ）Ｇｐ ＞０ Ａ （Ｑｃ−Ｑ）Ｇｑ

【０００６】ここで、制御状態が切り換わるとき、すな
わち（Ｐｃ−α）−Ｐ＝０のとき、（Ｐｃ−Ｐ）Ｇｐと
（Ｑｃ−Ｑ）Ｇｑは通常等しくない（等しくなることも
あり得るが、状態によって変化するため一般には等しく
ない）。したがって、吐出負荷回路圧が上昇して（Ｐｃ
−α）−Ｐ＝０になったとき、油圧ポンプ操作量に飛躍
が起きる。すなわち、（Ｑｃ−Ｑ）Ｇｑから（Ｐｃ−
Ｐ）Ｇｐへ信号が低下する、それによって瞬間的に負荷
圧力が降下して（Ｐｃ−α）−Ｐ＞０になり、操作量が
再度飛躍する。これを繰り返してハンチング状態とな
る。

【０００７】このような問題を改善するために、特開昭
６４−３２０８２号公報には図１９の(Ａ)及び(Ｂ)に示
すように構成した流量・圧力制御装置が提案されてい
る。これらの図において、図１８と対応する部分には同
一の符号を付してある。なお、１１は方向切換弁、１２
は出力電圧上限リミット回路である。

【０００８】これらの構成によれば、サーボ増幅器２，
３の増幅率をＧｑ，Ｇｐとしたとき、流量制御のゲイン
はＧｑで決定され、圧力制御のゲインはＧｐ×Ｇｑで決
定され、流量制御／圧力制御切換特性（カットオフ幅）
はＧｐによって決定される。これらによれば、前述の場
合のような制御切換時における油圧ポンプ操作量の飛躍
は起こらず、切換点におけるハンチング現象は改善され
る。

【０００９】しかし、一般に圧力制御は流量制御に比べ
てフィードバックゲインが高いため、制御ゲインを低く
おさえなければならない。そこで、Ｇｐ×Ｇｑを低くし
たいが、Ｇｑが高いためＧｐを非常に低くしなければな
らず、その結果カットオフ幅が大きくなり、ポンプの最
大動力点を使えなくなる等の問題が生じる。これを改善
する目的でＧｐを高くするとＧｑを低くせざるを得ず、
そうすると流量制御時の応答性が低下するという問題が
生じる。

【００１０】この発明はこれらの問題に鑑みてなされた
ものであり、可変容量形油圧ポンプによる流量・圧力制
御装置において、制御切換時にハンチング現象が発生す
ることなくなめらかに切り換えがなされるようにし、各
補償要素のゲインを最適に選択できるようにして効率を
よくし、静的な制御精度も向上させることを目的とす
る。さらに、制御切換時に吐出圧のオーバシュートが発
生するのを防止できるようにすることも目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明による可変容量
形油圧ポンプによる流量・圧力制御装置は、上記の目的
を達成するため、斜板等の容量可変機構を備えた可変容
量形油圧ポンプと、該油圧ポンプの容量可変機構を油圧
制御する制御弁と、該制御弁を駆動する増幅器と、上記
油圧ポンプの吐出流量に対応する容量可変機構の変移量
を検出する流量検出手段と、前記ポンプの吐出圧力を検
出する圧力検出手段とを有し、流量指令値と上記流量検
出手段による検出値との偏差を第１の補償要素を介して
上記増幅器に入力させて流量制御を行なう第１の閉ルー
プ系と、圧力指令値と上記圧力検出手段による検出値と
の偏差を第２の補償要素を介して上記増幅器に入力させ
て圧力制御を行なう第２の閉ループ系とを形成すると共
に、上記第１の補償要素の出力と第２の補償要素の出力
のうち値が小さい方の出力のみを上記増幅器に入力させ
るようにして上記第１の閉ループ系と第２の閉ループ系
を切り換える制御系切換手段を設けたものである。さら
に、上記第２の補正要素中に非線形要素を入れて、制御
の切換時に発生すかる吐出圧のオーバシュートを防止す
るようにするとよい。

【００１２】

【作用】この発明によれば、従来例の説明で用いたよう
に、流量指令値をＱｃ，流量検出値をＱ，圧力指令値を
Ｐｃ，圧力検出値をＰ，第１の補償要素のゲインをＧ
ｑ，第２の補償要素のゲインをＧｐとすると、 （Ｑｃ−Ｑ）Ｇｑ＜（Ｐｃ−Ｐ）Ｇｐ のときは操作量（Ｑｃ−Ｑ）Ｇｑが上記増幅器に入力さ
れて、第１の閉ループ系による流量制御が行なわれ、 （Ｑｃ−Ｑ）Ｇｑ≧（Ｐｃ−Ｐ）Ｇｐ のときは操作量（Ｐｃ−Ｐ）Ｇｐが上記増幅器に入力さ
れて、第２の閉ループ系による圧力制御が行なわれる。

【００１３】したがって、制御の切換点では（Ｑｃ−
Ｑ）Ｇｑ＝（Ｐｃ−Ｐ）Ｇｐであり、油圧ポンプの操作
量が（Ｑｃ−Ｑ）Ｇｑから（Ｐｃ−Ｐ）Ｇｐになっても
飛躍は起こらず、切換時にハンチング現象が発生するよ
うなことはない。また、各補償要素のゲインＧｑ，Ｇｐ
を各々単独に最適値に設定できるため、各制御の特性も
良好で効率のよいものとすることができ、Ｇｐに積分補
償などをすれば、非常にシャープなカットオフ特性を実
現することができる。さらに、第２の補償要素（圧力制
御用補償要素）中に非線形要素を入れることにより、吐
出圧のオーバシュートを防止することもできる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の実実施例を図面に基づいて
具体的に説明する。図１はこの発明の第１実施例の可変
容量形油圧ポンプによる流量・圧力制御装置の構成を示
すブロック図であり、図２はその具体的な機構及び回路
例を示す図である。

【００１５】この第１実施例において、図１における２
０は前述した図１８及び図１９の従来例におけ可変容量
形油圧ポンプ部１に相当する部分であり、容量可変機構
を備えた可変容量形油圧ポンプ（以下単に「油圧ポン
プ」とも云う）２１と、この油圧ポンプ２１の容量可変
機構を油圧制御する制御弁である三方弁２２と、この三
方弁２２を駆動する増幅器２３と、油圧ポンプ２１の吐
出流量に対応する容量可変機構の変移量すなわち斜板の
角度を検出する斜板角度センサ２４（流量検出手段）
と、油圧ポンプ２１の吐出圧力を検出する圧力センサ２
５（圧力検出手段）とからなる。

【００１６】油圧ポンプ２１は、この実施例では図２に
示すような斜板式プランジャポンプを用いるが、その他
に斜軸式プランジャポンプや可変吐出量形ベーンポンプ
などを用いることもできる。この油圧ポンプ２１の吐出
油は、図示を省略しているが前述の従来例と同様に、切
換弁等を介してシリンダ（例えば射出成形機の射出シリ
ンダ）などに供給される。

【００１７】一方、図１における３０は流量・圧力補償
部であり、偏差検出部３１，３２と第１の補償要素３
３，第２の補償要素３４と制御系切換回路３５（制御系
切換手段）とからなる。

【００１８】そして、偏差検出部３１によって流量指令
値Ｑｃと斜板角度センサ２４による検出値Ｑf/b との偏
差ΔＱを検出し、それを第１の補償要素３３を介して増
幅器２３に入力させて流量制御を行なう第１の閉ループ
系と、偏差検出部３２によって圧力指令値Ｐｃと圧力セ
ンサ２５による検出値Ｐf/bとの偏差ΔＰを検出し、そ
れを第２の補償要素３４を介して増幅器２３に入力させ
て圧力制御を行なう第２の閉ループ系とを形成し、制御
系切換回路３５が第１の補償要素３３の出力と第２の補
償要素３４の出力のうち値が小さい方の出力のみを増幅
器２３に入力させるようにして、第１の閉ループ系と第
２の閉ループ系を切り換える。

【００１９】図２の（Ａ）によってさらに具体的に説明
すると、油圧ポンプ２１は斜板式プランジャポンプであ
り、容量可変機構としてシリンダ２１ａによって傾斜角
度を変えられる斜板２１ｂを備え、シリンダブロック２
１ｃにそれぞれ摺動可能な多数のプランジャ２１ｄが環
状に配設されており、その各先端部が斜板２１ｂに固設
された環状保持部材２１ｅにその周方向に摺動可能に保
持され、斜板２１ｂとシリンダブロック２１ｃとの相対
回転によって、各プランジャ２１ｄがシリンダブロック
２１ｃ内で摺動し、タンク２６内の油を吸入して吐出口
から吐出する。

【００２０】この時の各プランジャ２１ｄの摺動ストロ
ーク、すなわち油を吸入して吐出するためのシリンダブ
ロック２１ｃ内に形成される油室の容量変化量が斜板２
１ｂの傾斜角度によって変化する。すなわち、斜板２１
ｂが軸線Ｌに直交する（傾斜角度θ＝０°）状態では、
上記容量変化はないので吐出流量はゼロになる。そし
て、この状態からの傾斜角度θが増加するほど容量変化
が大きくなり、吐出流量が増加する。

【００２１】三方弁２２はスプリングオフセット形の電
磁三方弁であり、シリンダ２２ａ内で摺動自在なスプー
ル２２ｂがスプリング２２ｃによって図で右方へ付勢さ
れており、ソレノイド２２ｄが増幅器２３の出力電流Ｉ
ｓによって付勢されると、その電磁力により作動するプ
ッシュロッド２２ｅによって左方へ押し戻される。

【００２２】そして、図示の中立状態ではシリンダ２１
ａに接続されたポートＣを閉鎖しており、斜板２１ｂを
現状に保持させるが、増幅器２３の出力電流Ｉｓが減少
するとソレノイド２２ｄの電磁力が弱まるのでスプール
２２ｂがスプリング２２ｃの付勢力によって右行し、ポ
ートＣを油圧ポンプ２１の吐出ラインに接続されたポー
トＰに接続する。それによって、シリンダ２１ａ内の油
圧が増加してそのピストンの突出動作により斜板２１ｂ
を傾斜角度θが小さくなる方向に回動させる。したがっ
て、油圧ポンプ２１の吐出流量が減少する。

【００２３】これと逆に、増幅器２３の出力電流Ｉｓが
増加するとソレノイド２２ｄの電磁力が強まるのでスプ
ール２２ｂがスプリング２２ｃの付勢力に抗して左行
し、ポートＣをタンクポートＴに接続する。それによっ
て、シリンダ２１ａ内の油圧が低下してそのピストンの
引込動作により斜板２１ｂを傾斜角度θが大きくなる方
向に回動させる。したがって、油圧ポンプ２１の吐出油
量が増加する。

【００２４】斜板角度センサ２４は、油圧ポンプ２１の
斜板２１ｂのシリンダ２１ａによる駆動点に誘導コアが
連結された直線差動トランス（ＬＶＤＴ）であり、斜板
２１ｂの傾斜角度（油圧ポンプ２１の吐出流量に対応す
る）に応じて誘導コア位置が変化し、それを角度θに比
例する電圧信号に変換して流量の検出値Ｑf/b として流
量・圧力補償部３０へフイードバックする。圧力センサ
２５は、油圧ポンプ２１の吐出ラインの圧力を検出して
電圧信号に変換し、吐出圧力の検出値Ｐf/b として流量
・圧力補償部３０へフイードバックする。

【００２５】流量・圧力補償部３０の第１の補償要素３
３は、比例増幅部３３ａ，積分増幅部３３ｂ，及び微分
増幅部３３ｃの並列回路で構成されており、場合によっ
てはこれらの１つあるいは２つを組み合わせて用いても
よい。第２の補償要素３４も、比例増幅部３４ａ，積分
増幅部３４ｂ，及び微分増幅部３４ｃの並列回路で構成
されており、場合によってはこれらの１つあるいは２つ
を組み合わせて用いてもよい。

【００２６】制御系切換回路３５は、第１の補償要素３
３の出力値Ｑｓ（Ｑ操作量）と第２の補償要素３４の出
力値Ｐｓ（Ｐ操作量）とを比較する比較器３６と、その
出力によって切換制御されるスイッチ回路３７とからな
り、Ｑｓ＜Ｐｓのときは、比較器３６の出力がローレベ
ル“Ｌ”になっていてスイッチ回路３７をＡ側にして、
第１の補償要素３３の出力値Ｑｓを操作量Ｓとして走査
増幅器２３に入力させ、Ｑｓ≧Ｐｓになると、比較器３
６の出力がハイレベル“Ｈ”になってスイッチ回路３７
をＢ側に切り換えて、第２の補償要素３４の出力値Ｐｓ
を操作量Ｓとして増幅器２３に入力させる。

【００２７】あるいは、この制御系切換回路３５に代え
て、図２の（Ｂ）に示すように、第１の補償要素３３の
出力値Ｑｓと第２の補償要素３４の出力値Ｐｓをそれぞ
れ反転入力とする２個のオペアンプ３９ａ，３９ｂと、
その各出力端子カソード側を非反転入力端子にアノード
側をそれぞれ接続した２個のダイオードＤａ，Ｄｂを組
合わせ、入力ＱｓとＰｓの値が小さい方の信号を操作量
Ｓとして増幅器２３に入力させるようにしてもよい。

【００２８】なお、この実施例では三方弁２２として、
スプリングオフセット形の電磁三方弁を用いているの
で、制御系切換回路３５からの出力がゼロのときに、こ
の三方弁２２が図示の中立位置となるように、加算回路
３８によって制御系切換回路３５からの出力にバイアス
電圧Ｅｂを加えて増幅器２３に入力させるようにしてい
る。

【００２９】次に、この実施例によって図示しない油圧
シリンダを速度制御（油圧ポンプ２１の吐出油の流量制
御）していて、そのシリンダのピストンが対象物（以下
「シリンダエンド」という）に至って圧力制御に移行す
る場合の作用を図３及び図４の線図によって説明する。
図３は流量指令値Ｑｃと吐出流量Ｑ（Ｑf/b として検
出）との関係及び圧力指令値Ｐｃと吐出圧力Ｐ（Ｐf/b
として検出）との関係を示す。図４の（イ）はその場合
の流量の誤差である偏差ΔＱ＝Ｑｃ−Ｑf/b と、圧力の
誤差である偏差ΔＰ＝Ｐｃ−Ｐf/b の各変化を示す。

【００３０】シリンダエンドに至ると、圧力Ｐは急激に
上昇して指令値Ｐｃに近づくため偏差ΔＰは急激に減少
して、第２の補償要素３４の出力Ｐｓが減少する。そし
て、この値がこれ迄流量Ｑを制御していた第１の補償要
素３３の出力Ｑｓを下回るため、流量は減少してゼロに
近づく。このとき、増幅器２３にはＰｓが受け渡されて
おり、ポンプ２１は負荷圧力Ｐf/b が圧力指令Ｐｃの値
を保つように斜板角を調整している。

【００３１】図４の（ロ）は、第２の補償要素３４内の
比例増幅部３４ａ，積分増幅部３４ｂ，及び微分増幅部
３４ｃの各出力値Ｐｐ（比例分），Ｉｐ（積分分），Ｄ
ｐ（微分分）を示し、それらの合計であるＰ操作量Ｐｓ
を（ハ）に示す。これが第２の補償要素３４の出力値と
してスイツチ回路３７の固定端子Ａへ送られる。

【００３２】図４の（ニ）は第１の補償要素３３内の比
例増幅部３３ａ，積分増幅部３３ｂ，及び微分増幅部３
３ｃの各出力値Ｐｑ（比例分），Ｉｑ（積分分），Ｄｑ
（微分分）を示し、それらの合計であるＱ操作量Ｑｓを
（ホ）に示す。これが第１の補償要素３３の出力値とし
てスイツチ回路３７の固定端子Ｂへ送られる。この操作
量ＱｓとＰｓのうちの小さい方が制御系切換回路３５に
よって選択されて、（ヘ）に示す操作量Ｓとして増幅器
２３に入力される。

【００３３】このようにして、操作量がＱｓ＜Ｐｓのと
きはＱ操作量Ｑｓによる流量制御を行ない、Ｑｓ≧Ｐｓ
になるとＰ操作量Ｐｓによる圧力制御を行なうので、そ
の切換点ではＱｓ＝Ｐｓであり、操作量ＳがＱｓからＰ
ｓに切り換わっても飛躍は起こらず、切換時にハンチン
グ現象が発生するようなことはない。

【００３４】なお、，第１の補償要素３３の総合ゲイン
をＧｑ，第２の補償要素３４の総合ゲインをＧｐとする
と、操作量Ｑｓ及びＰｓは次式により求められる。 Ｑｓ＝Ｐｑ＋Ｉｑ＋Ｄｑ＝（Ｑｃ−Ｑf/b）Ｇｑ Ｐｓ＝Ｐｐ＋Ｉｐ＋Ｄｐ＝（Ｐｃ−Ｐf/b）Ｇｐ そして、（Ｑｃ−Ｑ）Ｇｑ＜（Ｐｃ−Ｐ）Ｇｐ のとき
は第１の閉ループ系による流量制御が行なわれ、（Ｑｃ
−Ｑ）Ｇｑ≧（Ｐｃ−Ｐ）Ｇｐ のときは第２の閉ルー
プ系による圧力制御が行なわれる。

【００３５】さて、第１，第２の補償要素３３，３４の
形態は様々なものがあり、また本構成によればそれらに
対応することが容易である。ここでは、代表的なものと
してＰＩＤ補償を用いて説明する。この場合、各補償要
素のゲインＧｑ（比例増幅部３３ａ，積分増幅部３３
ｂ，及び微分増幅部３３ｃの各ゲイン），Ｇｐ（比例増
幅部３４ａ，積分増幅部３４ｂ，及び微分増幅部３４ｃ
の各ゲイン）を各々単独に最適値に設定できるため、各
制御の特性も良好で効率のよいものとすることができ、
Ｇｐに積分補償などを用いているので、非常にシャープ
なカットオフ特性を実現することができる。

【００３６】ここでさらに、図５乃至図７によってこの
実施例の特性を示す。図５は流量制御時の特性を示す線
図であり、（ａ）は静特性で、流量指令値Ｑｃと油圧ポ
ンプ２１の吐出流量Ｑとの関係を示し、（ｂ）と（ｃ）
は動特性で、それぞれ流量指令値Ｑｃと流量検出値Ｑf/
b の関係及び圧力指令値Ｐｃと圧力検出値Ｐf/b の関係
を示す。

【００３７】図６は圧力制御時の特性を示す線図であ
り、（ａ）は静特性で、圧力指令値Ｐｃと油圧ポンプ２
１の吐出圧力Ｐとの関係を示し、（ｂ）と（ｃ）は動特
性で、それぞれ図５の（ｂ）と（ｃ）に対応する。図７
は流量制御と圧力制御の切換特性を示す線図であり、
（ａ）静特性で、負圧力（吐出圧力Ｐに相当する）と吐
出流量Ｑとの関係を示し、（ｂ）と（ｃ）は動特性で、
それぞれ図５及び図６の（ｂ）と（ｃ）に対応する。

【００３８】次に、この実施例によって射出成形機の射
出シリンダの工程を制御する場合の作用について、図８
乃至図１０によって説明する。図８乃至図１０におい
て、図１及び図２と対応する部分には同一の符号を付し
てある。４０は固定型４０ａと移動型４０ｂからなる金
型で、内部に成形すべき品物の形状に応じたキャビティ
４０ｃとそこへ通じるゲート４０ｄを形成している。

【００３９】４１は先端にノズル４１ａを備えた加熱シ
リンダで、内部に回転及び摺動可能なスクリュ４２を有
し、図示しないホッパから樹脂材料が供給されると、図
示しないヒータによって加熱して溶融させる。そして、
スクリュ４２が図示しない油圧モータによって回転さ
れ、射出シリンダ４４によって矢示方向へ押し込まれる
と、溶融した樹脂４３が押し出されてノズル４１ａから
金型４０のゲート４０ｄ内に射出される。これらは公知
の射出成形機の構成である。この射出シリンダ４４の後
部室４４ａ又は前部室４４ｂに方向切換弁４５を介して
油圧ポンプ２１の吐出油を導入して、射出成形工程を制
御する。

【００４０】この射出シリンダ４４の動きは、始めは加
熱シリンダ４１の先頭部のノズル４１ａから樹脂４３が
射出され、金型４０のゲート４０ｄに至るまで軽負荷で
速く動き、次に金型４０のキャビティ４０ｃに樹脂４３
を注入するとき、ゲート通過の圧力損失分だけ加熱シリ
ンダ４１内の樹脂圧が上昇する。同時に、射出シリンダ
４４の後部室４４ａの油圧力、すなわちポンプ負荷圧力
が上昇する。この値が圧力指令値Ｐｃに近づくことによ
り、流量Ｑを減少し、樹脂４３のゲート部圧力損失を補
償する“圧力射出”となり、低速行程となる。次に、圧
力指令値Ｐｃを上昇させることにより再度高速射出が行
なわれ、金型４０のキャビティ４０ｃが充填されると樹
脂圧力は更に上昇し、再度圧力指定値Ｐｃに近づくた
め、流量Ｑは減少し、圧力制御をする“保圧行程”に移
行する。

【００４１】図８は、加熱シリンダ４１のノズル４１ａ
が金型４０に到達して、樹脂４３がゲート孔４０ｄ内に
注入され始めるまでの工程を示す。この工程では、射出
シリンダ４４がスクリュ４２を高速で押すので、油圧ポ
ンプ２１の負荷圧は軽く、射出シリンダ４４への供給流
量は多いため、図５に示したような流量制御を行なう。
これは図７の（ａ）に矢示イで示す吐出流量一定の制御
領域である。

【００４２】すなわち、流量検出値Ｑf/b は流量指令値
Ｑｃに近づき、圧力検出値Ｐf/b は圧力指令値Ｐｃより
かなり小さいので、流量偏差ΔＱと圧力偏差ΔＰとを比
較するとΔＱ＜ΔＰなので、第１の補償要素３３が出力
する操作量Ｑｓと第２の補償要素３４が出力する操作量
ＰｓもＱｓ＜Ｐｓになるので、制御系切換回路３５は小
さい方の操作量Ｑｓを選択して操作量Ｓとして増幅器２
３に入力させる。それにより、増幅器２３はその入力操
作量Ｓに応じて出力電流Ｉｓ即ち三方弁２２のソレノイ
ドに流す電流を増減して油圧ポンプ２１の斜板角度を制
御し、その吐出流量を制御する。

【００４３】この工程では、樹脂４３がゲート４０ｄを
通過するために圧力損失を生じ、これを補償するために
油圧ポンプ２１の負荷圧が上昇し、これによってＰf/b
はＰｃに近づく。従ってＰｓの値が減少し、Ｑｓの値を
下回るようになるため、ポンプ２１は吐出流量を減少
し、射出シリンダ４４の速度が遅くなる。すなわち、油
圧ポンプ２１は加熱シリンダ４１内の樹脂圧力が一定
（＝Ｐｃ）となるように、その吐出流量を減少する。こ
のことにより、樹脂４３がゲート４４ｄを通過する圧力
損失が補償されたようになるものである。これは、図７
の（ａ）に矢示ロで示す負荷圧力一定の制御領域であ
る。

【００４４】図１０は、金型４０の型室４０ｃ内に樹脂
４３が充満した後の保圧工程を示す。この工程では、射
出シリンダ４４のピストンが停止するので、油圧ポンプ
からの供給流量はゼロになるが、一定の圧力を保持する
必要があるため、前述の圧力制御を継続する。これは図
７の（ａ）に矢示ハで示す吐出流量ゼロで負荷圧力一定
の制御点である。

【００４５】このように、この実施例の装置を用いるこ
とにより、射出成形機における流量／圧力制御を行なう
工程を、単一の油圧ポンプと射出シリンダの組合せで実
現できる。しかも、そのためのコストアップを最小限に
抑えることができる。

【００４６】さて、上述の実施例においては、流量／圧
力制御の切り換え時に図７の（ｃ）に見られるように多
少のオーバシュートが発生するが、これを小さくするよ
うにしたこの発明の第２実施例について、図１１及び図
１２によって説明する。図１１はこの第２実施例の要部
のみを示す回路図であり、その他の部分は図２に示した
第１実施例と同じである。

【００４７】この実施例は、第１の補償要素３３の積分
増幅部３３ｂと第２の補償要素３４の積分増幅部３４ｂ
にそれぞれディスチャージ用のを設けると共に、一対の
コンパレータ５１ａ，５１ｂ及びダイオードＤ１，Ｄ２
からなるウンドコンパレータ回路５１と、一対のコンパ
レータ５２ａ，５２ｂ及びダイオードＤ３，Ｄ４からな
るウンドコンパレータ回路５２とを設け、ウンドコンパ
レータ回路５１の出力でスイッチＳＷ１を制御し、ウン
ドコンパレータ回路５２の出力でスイッチＳＷ２を制御
するようにしたものである。

【００４８】すなわち、流量指令値Ｑｃに対する流量検
出値Ｑf/b の偏差ΔＱが所定値Δｑを超えたとき（Ｑｃ
−Ｑf/b ＜−Δｑ又はＱｃ−Ｑf/b ＞Δｑ）には、スイ
ッチＳＷ１をＯＮにして積分増幅部３３ｂの積分値をデ
イスチャージし、第１の補償要素３３における積分補償
をやめる。

【００４９】同様に、圧力指令値Ｐｃに対する圧力検出
値Ｐf/b の偏差ΔＰが所定値Δｐを超えたとき（Ｐｃ−
Ｐf/b ＜−Δｐ又はＰｃ−Ｐf/b ＞Δｐ）には、スイッ
チＳＷ２をＯＮにして積分増幅部３３ｂの積分値をデイ
スチャージし、第２の補償要素３３における積分補償を
やめる。なお、この場合の所定値Δｑ，Δｐを固定値と
せず、Δｑ＝ｋ１・Ｑｃ，Δｐ＝ｋ２・Ｐｃのようにす
ることもできる。

【００５０】図１２の（イ）〜（ヘ）は、この第２実施
例における第１実施例の図４の（イ）〜（ヘ）にそれぞ
れ対応する制御切換時の特性を示す線図である。この
（ヘ）に示す操作量Ｓの落ち込みにより、切換時の圧力
Ｐのオーバシュートを抑制する。

【００５１】さらに、別の方法によってオーバシュート
を小さくするこの発明の第３実施例について図１３乃至
図１６によって説明する。図１３はこの第３実施例の要
部のみを示す回路図であり、その他の部分は図２に示し
た第１実施例と同じである。

【００５２】この実施例は、第２の補償要素３４′が図
２の第２の補償要素３４と若干異なり、その比例増幅部
３４ａ′の特性を図１４に示すような非線形特性にす
る。さらに、比例増幅部３４ａ′，積分増幅部３４ｂ，
微分増幅部３４ｃの各出力を合算した後補正増幅部３４
ｄを通して出力するようにし、その補正増幅部３４ｄの
特性を図１５に示すように非線形（必ずしも非線形でな
くてもよい）にすることにより、更にオーバシュートを
抑えられるが、この補正増幅部３４ｄを設けずに、比例
増幅部３４ａ′の特性を図１４に示すような非線形特性
にするだけでも有効である。

【００５３】図１６の（イ）〜（ヘ）は、この第２実施
例における第１実施例の図４の（イ）〜（ヘ）にそれぞ
れ対応する制御切換時の特性を示す線図である。また、
図１７の（イ）〜（ヘ）は、前述の第２実施例のオーバ
シュート対策とこの第３実施例のオーバシュート対策と
を組み合わせた場合の同様な特性を示す線図である。

【００５４】このように、制御切換時のオーバシュート
（圧力ピーク）を抑制することにより、この装置を使用
する場合の安全性を高め、ショック（騒音や振動）を低
減することができ、しかもそれによって各々の制御性を
損なうことはない。ショック低減は、構造振動を抑える
ものであり、工作機械や射出成形機等の産業機械におい
ては、公害低減の効果がある他に、製品の寸法精度向上
にも寄与すると思料される。

【００５５】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
る可変容量形油圧ポンプによる流量・圧力制御装置は、
制御切換時にハンチング現象が発生することなくなめら
かに切り換えがなされ、各補償要素のゲインも最適に選
択できるので効率がよく、動特性を損なうことなく静的
な制御精度も向上させることができる。また、制御切換
時に吐出圧のオーバシュートが発生するのを抑制し、安
全性を高めると共にショックを低減することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例の構成を示すブロック図
である。

【図２】同じくその具体的な機構及び回路例を示す構成
図である。

【図３】同じくその流量指令値と吐出流量及び圧力指令
値と吐出圧力との関係を示す線図である。

【図４】同じくその制御切換時の作用を説明するための
各部の特性を示す線図である。

【図５】同じく流量制御時の特性を示す線図である。

【図６】同じく圧力制御時の特性を示す線図である。

【図７】同じく流量制御と圧力制御の切換特性を示す線
図である。

【図８】この発明の第１実施例によって射出成形機の射
出シリンダの工程を制御する場合の金型内への樹脂の注
入が始まるまでの初期工程を示す図である。

【図９】同じく樹脂の注入が開始された後の中期工程を
示す図である。

【図１０】同じく金型内に樹脂が充満した後の保圧工程
を示す図である。

【図１１】この発明の第２実施例の要部のみを示す回路
図である。

【図１２】同じくその各特性を示す図４と同様な線図で
ある。

【図１３】この発明の第３実施例の要部のみを示す回路
図である。

【図１４】図１３における比例増幅部３４ａ′の特性例
を示す線図である。

【図１５】同じく図１３における補正増幅部３４ｄの特
性例を示す線図である。

【図１６】同じくその各特性を示す図４と同様な線図で
ある。

【図１７】図１１の第２実施例と図１３の第３実施例の
オーバシュート対策を組み合わせて実施した場合の各特
性を示す図４と同様な線図である。

【図１８】従来の可変容量形油圧ポンプによる流量・圧
力制御装置の一例を示すブロック図である。

【図１９】同じくそれを改良した従来の流量・圧力制御
装置の異なる例を示すブロック図である。

【符号の説明】

２０ 可変容積形油圧ポンプ部 ２１ 可変容積形油
圧ポンプ ２２ 三方弁（制御弁） ２３ 増幅器 ２４ 斜板角度センサ（流量検出手段） ２５ 圧力センサ（圧力検出手段） ２６ タンク ３０ 流量・圧力補償部 ３１，３２ 偏差検
出部 ３３ 第１の補償要素 ３４，３４′ 第２
の補償要素 ３３ａ，３４ａ，３４ａ′ 比例増幅部 ３３ｂ，３４ｂ 積分増幅部 ３３ｃ，３４ｃ 微
分増幅部 ３４ｄ 補正増幅部 ３５ 制御系切換回
路 ３６ 比較器 ３７ スイッチ回路 ３８ 加算回路 ４０ 金型 ４１ 加熱シリンダ ４２ スクリュ ４３ 樹脂 ４４ 射出シリンダ ４５
方向切換弁 ５１，５２ ウインドコンパレータ回路 Ｑｃ 流量指令値 Ｐｃ 圧力指令値 Ｑ 吐出流量 Ｐ 吐出圧力 Ｑf/b 流量検出値 Ｐf/b 圧力検出値 ΔＱ 流量の偏差 ΔＰ 圧力の偏差 Ｑｓ Ｑ操作量 Ｐｓ Ｐ操作量 Ｓ 操作量 Ｉｓ 増幅器２３の
出力電流

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 斜板等の容量可変機構を備えた可変容量
   形油圧ポンプと、該油圧ポンプの前記容量可変機構を油
   圧制御する制御弁と、該制御弁を駆動する増幅器と、前
   記油圧ポンプの吐出流量に対応する前記容量可変機構の
   変移量を検出する流量検出手段と、前記ポンプの吐出圧
   力を検出する圧力検出手段とを有し、 流量指令値と前記流量検出手段による検出値との偏差を
   第１の補償要素を介して前記増幅器に入力させて流量制
   御を行なう第１の閉ループ系と、圧力指令値と前記圧力
   検出手段による検出値との偏差を第２の補償要素を介し
   て前記増幅器に入力させて圧力制御を行なう第２の閉ル
   ープ系とを形成すると共に、 前記第１の補償要素の出力と前記第２の補償要素の出力
   のうち値が小さい方の出力のみを前記増幅器に入力させ
   るようにして前記第１の閉ループ系と第２の閉ループ系
   を切り換える制御系切換手段を設けたことを特徴とする
   可変容量形油圧ポンプによる流量・圧力制御装置。
2. 【請求項２】 前記第２の補正要素中に非線形要素を入
   れたことを特徴とする請求項１記載の可変容量形油圧ポ
   ンプによる流量・圧力制御装置。