JPH0610482B2 - 射出成形機の油圧回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特に、負荷圧力変動或は流動変動の大きい射
出成形機の油圧回路に関する。

〔従来の技術〕

一般に、射出成形機では固定吐出ポンプを用いて、搭載
した各種油圧シリンダを駆動するとともに、油圧回路に
接続した流量調整弁及び圧力調整弁を用いて油圧シリン
ダの速度及び圧力等の出力要素を制御している。

しかし、このような油圧回路は負荷圧力或は圧油の流量
が一定の場合には問題ないが、射出成形機に搭載した射
出シリンダや型締シリンダ等のように負荷圧力変動或は
流量変動の大きい場合には、低圧領域及び低速領域でエ
ネルギー損失が大きくなる欠点があり、省エネルギーの
観点から好ましくない。

これを解決するため、最近では可変容量ポンプを用い
て、油圧シリンダの必要とする圧力及び流量を直接制御
する装置も実用化されている。

第３図はこのような従来における可変容量ポンプを用い
た射出成形機の油圧回路を示す。この油圧回路７０では
コントローラ７１からの信号によって比例流量弁７２、
比例圧力弁７３が制御され、流量及び圧力が設定され
る。そして、設定された流量及び圧力に対して可変容量
ポンプ７４からの吐出量、吐出圧力の大のときは、吐出
量制御弁７５、吐出圧制御弁７６の作用によってポンプ
７４の吐出量を減少させ、他方、吐出量、吐出圧力が小
のときは、各弁７５、７６の作用によってポンプ７４の
吐出量を増加させ、これにより、油圧シリンダ７７、７
８の出力を可変制御し、無駄なエネルギーの損失防止を
図っている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上述した従来の油圧回路は次のような問題点が
あった。

即ち、この種の油圧回路では吐出量制御弁７５の作用に
より比例流量弁７２の前後における差圧が一定となるよ
うに制御するため、比例流量弁７２の下流側（シリンダ
側）の油路に比例流量弁７２よりも流量抵抗の大きい、
例えば、絞り弁等が存在すると、この部分で無駄なエネ
ルギーが消費されてしまう。このため、圧油の流れを妨
げる絞り弁等は設けないことが必要となる。

ところで、射出成形機における射出装置のように射出シ
リンダによって移動せしめられる被動体（スクリュー
等）の重量が大きく、しかも、移動速度の速いものでは
慣性力も大きくなるため、高速移動状態から低速移動状
態又は停止状態へ切り換えた際に、射出シリンダの供給
側油室に生ずる負圧に抗して暴走（オーバラン）し、速
度切換制御、停止位置制御を正確かつ安定にできない問
題がある。

この問題は、固定吐出ポンプを用いた油圧回路では油圧
シリンダからの戻り回路に絞り弁を設けた、いわゆるメ
ータアウト制御によって解消できるが、上述した可変容
量ポンプを用いた油圧回路（第３図）では当該メータア
ウト制御によって上記暴走は阻止できるが、前述のよう
に絞り弁の抵抗により比例流量弁７２の前後差圧が小さ
くなる。この結果、可変容量ポンプ７４からの吐出量は
増加するが、その増加分のエネルギーは当該絞り弁で消
費され、本来の目的である省エネルギー化という有意性
を失ってしまう。

このように従来の可変容量ポンプを用いた油圧回路では
省エネルギー化、つまり損失を排除し効率を高めようと
すれば慣性力の大きい被動体の正確かつ安定な制御が行
えず、他方、正確で安定な制御を行おうとすれば効率を
悪くせざるを得ず、相反する問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述した従来の問題点を解決し、高効率化及び
制御の正確性双方の性能を満足する新規な射出成形機の
油圧回路を提供するもので、以下に示す油圧回路によっ
て達成できる。

即ち、本発明は入力する制御信号により斜板角度が変化
し、この斜板角度に対応して吐出量が変化する電磁比例
式可変吐出量形ピストンポンプ３を備える射出成形機の
油圧回路Ｃを構成するに際して、特に、ピストンポンプ
３に、４ポートの方向切換弁５０、５１、５２、５３、
５４を介して型締シリンダ３４、成形品突出しシリンダ
４３、射出装置移動用シリンダ４４、射出シリンダ４７
等の複数の油圧シリンダを接続し、かつ前記複数の油圧
シリンダの全部を油の供給量と排出量が等しくなるよう
に構成するとともに、前記複数の油圧シリンダから排出
される油の全部が前記ピストンポンプ３の吸込口に戻る
ように閉路を構成し、かつ前記ピストンポンプ３の吸込
口とオイルタンク１５を、当該吸込口からオイルタンク
１５への油の流れを阻止するチェックバルブ１４により
接続してなることを特徴とする。

この場合、前記制御信号はフィードバック制御を行うた
めの制御信号であり、また、ピストンポンプ３の吐出口
とオイルタンク１５はリリーフバルブ１３により接続す
ることが望ましい。

〔作 用〕

次に、本発明の作用について説明する。

本発明は、複数の油圧シリンダと可変容量ポンプを接続
してなる射出成形機の油圧回路Ｃを閉路で構成するた
め、同回路Ｃ内の油は少なくとも正常作動時において回
路Ｃ外部へ流出することはない。また、各油圧シリンダ
の油の供給量と排出量は等しい。

したがって可変容量ポンプ１は入力信号によって本来の
吐出量制御が行われるも、上記条件によりポンプ１の吐
出量、油圧シリダの供給量及び排出量、ポンプ１の吸入
量はそれぞれ常に同量となる。

よって、例えば、ポンプ１の吐出量が減少した場合にも
油の逃げは無く、慣性力等の外乱に基づく圧油の移動を
阻止する作用を呈す。

〔実 施 例〕

以下には本発明に係る実施例を図面に基づき詳細に説明
する。第１図は本発明に係る射出成形機の油圧回路にお
ける基本回路を示す。

同図において３は電磁比例式可変吐出量形ピストンポン
プ（以下、ポンプと略記する）であってモータ４により
不図示のカップリングを介して駆動される。ポンプ３に
は複数の設定器５…を備えたコントローラ６を接続す
る。設定器５は制御対象である油圧シリンダの出力、例
えば速度、圧力の大きさ及び制御位置等の情報をコント
ローラ６へインプットする。また、コントローラ６は設
定器からの情報に対応した制御信号をポンプ３へ供給
し、ポンプ吐出量が当該情報に一致するようにポンプ３
を制御する。なお、実施例に示すポンプ３の場合には電
磁的手段によりポンプ斜板角度を制御信号の大きさに比
例して可変する。

一方、７、８は両ロッド式復動形シリンダを示す。この
シリンダ７、８はそれぞれ左右同径の油室を形成するシ
リンダ部７ａ、８ａと、左右同径のロッド部７ｂ、８ｂ
と、ピストン部７ｃ、８ｃを備え、これにより各シリン
ダ７、８における左右の油室における圧油の供給量と排
出量は等しくなる。

そして、上記ポンプ３の吐出口は中途で二方向へ分岐し
た吐出路９を介して４ポートの方向切換弁１０、１１へ
それぞれ接続するとともに、当該切換弁１０、１１のド
レン回路にはそれぞれ戻り路１２を接続する。この戻り
路１２は中途で集合しポンプ３の吸込口に直接接続す
る。

また、一方のシリンダ７の左右の油室はそれぞれ上記切
換弁１０に接続するとともに、他方のシリンダ８の左右
の油室はそれぞれ上記切換弁１１に接続する。各切換弁
１０、１１の各ポートに対する接続位置は図示の通りで
ある。

なお、安全装置として吐出路９の中途にはリリーフバル
ブ１３を接続し、また、ポンプ３の吸込口にはチェック
バルブ１４を介してオイルタンク１５を接続する。

よって、例えば、油圧回路Ｃ内に設定圧以上の圧力が生
じた場合にはリリーフバルブ１３により油をオイルタン
ク１５へ逃がす一方、不足の油はチェックバルブ１４を
介してオイルタンク１５から供給される。

次に、油圧回路Ｃによる制御内容について説明する。

同回路Ｃはポンプ３、吐出路９、方向切換弁１０、１
１、シリンダ７、８、戻り路１２によって閉回路を構成
する。また、シリンダ７、８における油の供給量と吐出
量は等しくなっており、さらにシリンダ７、８の排出量
はそのままポンプ３の吸入量となっている。

したがって、今、回路Ｃ内に油を満たすとともに、一方
の方向切換弁１１を中立位置に、他方の方向切換弁１０
を非中立位置に切り換え、さらにコントローラ６から所
定のポンプ吐出量を指令する制御信号をポンプ３へ供給
すれば対応する圧油がシリンダ７に供給される。この
際、ピストン部７ｃの移動速度、圧力等の出力は負荷に
対するポンプ３の吐出量で決定される。

また、シリンダ７からは当該吐出量と同量の油が排出さ
れ、この排出量と同量の油がポンプ３に戻され、吸入さ
れる。

次に、この状態においてコントローラ６からポンプ吐出
量を零にする制御信号をポンプ３へ供給すれば、これに
対応してポンプ３の吐出量は零になる。この際ピストン
部７ｃはこれに結合した不図示の制御対象物の重量によ
って慣性力が働き、さらに前進しようとするが油圧回路
Ｃは閉回路で、しかも油が満たされているため、かかる
前進は確実に阻止される。

このように、本発明は複数の油圧シリンダをシーケンス
的に制御し、しかも、各油圧シリンダの慣性力が大き
く、同時に速度、圧力の大きさを複数の段階によって制
御する場合に適している。

次に、第２図を参照して本発明に係る射出成形機におけ
る実際の油圧回路を説明する。なお、同図において第１
図と同一部分については同一符号を付しその構成を明確
にするとともにその詳細な説明は省略する。

まず、符号３０で示す射出成形機の概略構成について油
圧系を中心にして説明する。

機台３１の上面左側には型開閉装置３２を、また同上面
右側にはインラインスクリュー式の射出装置３３を備え
る。

型開閉装置３２は型締シリンダ３４を備え、この型締シ
リンダ３４は高速シリンダ３５と強力シリンダ３６から
なる。型締シリンダ３４内には型締ラム３７を備え、こ
のラム３７の先端に可動盤３８を備える。可動盤３８は
タイバー３９…上を進退動し、可動盤３８及び固定盤４
０に取付けた可動型４１及び固定型４２の型開閉を行
う。また、可動盤３８内には可動型４１に付着した成形
品を離型せしめるための成形品突出しシリンダ４３を備
える。

一方、射出装置３３は下部に設けた射出装置移動用シリ
ンダ４４によって前進又は後退する。射出装置３３は加
熱筒４５内にスクリュー４６を備え、このスクリュー４
６は射出シリンダ４７によって進退動する。なお、４８
はオイルモータであって、その出力軸は射出シリンダ４
７内の射出ラム４９にスプライン結合している。

以上、射出成形機３０に用いる型締シリンダ３４（高速
シリンダ３４，強力シリンダ３６）、成形品突出しシリ
ンダ４３、射出装置移動用シリンダ４４、射出シリンダ
４７はいずれも両ロッド式の複動形であり、本発明に従
ってラム（ロッド）の外径、及びシリンダ部の内径が軸
方向に同径である。この結果、各シリンダ３４（３５，
３６）、４３、４４、４７の左右における供給側油室と
排出側油室に対する油の供給量と排出量は等しくなる。

また、各シリンダ３４（３５，３６）、４３、４４、４
７はそれぞれ４ポートの方向切換弁５０、５１、５２、
５３、５４を介してポンプ３に並列的に接続する。これ
により、油圧回路に着目すれば、第１図に示す油圧回路
Ｃに対して油圧シリンダをさらに３台並列接続した構成
となる。さらにまた、強力シリンダ３６に設けた左右の
油室の圧力を検出する圧力センサ６０、６１、突出しシ
リンダ４３の突出しピストンの位置を検出する位置セン
サ６２、射出装置３３に設けたスクリュー４６の位置検
出を行う位置センサ６３、射出シリンダ４７の後室の油
圧を検出する圧力センサ６４、移動シリンダ４４の位置
検出を行う位置センサ６５、可動盤３８の位置検出を行
う位置センサ６６等をそれぞれコントローラ６に接続す
る。これにより、コントローラ６からポンプ３に制御信
号が付与され、クローズドループによるフィードバック
制御が行われる。

次に、動作の一例として射出工程について説明する。

今、型示工程が完了し、射出装置３３を金型（固定型４
０）に当接させた状態を想定する。この状態において、
方向切換弁５４を図中右側に切り換えるとポンプ３から
吐出した圧油は同弁５４を介して射出シリダ４７の後室
に供給される。

この結果、射出ラム４９、さらには一体のスクリュー４
６が前進し、スクリュー前方に蓄積された溶融樹脂は金
型キャビティ内に充填される。この場合、射出ラム４９
を含む油圧回路は閉回路を構成している。

ところで、このような射出工程では射出ラム４９の移動
速度が多段に制御される。また他の工程を含め、射出ラ
ム４９は射出速度制御領域と射出圧力制御領域にわたっ
て制御され、当該圧力も多段に制御される。この場合射
出ラム４９の移動速度及び圧力はポンプ３からの吐出量
によって制御される。

よって、射出ラム４９はその速度を低下させても、重
く、しかも、速度の速いスクリュー４６の移動による慣
性力に影響を受けることなしに制御指令に正確に追従
し、もって精密成形を容易に行うことができる。

射出工程を例示したが、その他、型開閉工程、突出し工
程、それに射出装置の前後移動等においても各方向切換
弁を切換ることにより各シリンダ３５、３６、４３、４
４による移動速度制御、圧力制御を行うことができる。

このように、本発明に係る射出成形機の油圧回路は、油
圧シリンダの負荷圧力変動や流動変動が大きく、しかも
慣性力の大きい対象物を制御する場合に好適であり、正
確かつ安定な制御を高効率で行うことができる。

以上、実施例について詳細に説明したが本発明はこのよ
うな実施例に限定されるものではない。例えば油圧シリ
ンダにおける油の供給量と排出量は当該油圧シリンダ内
の油室の形状により等しくなるように設定したが、その
他油室の形状が異なる場合には比率設定器等を用いるこ
とにより等しくてもよい。その他、細部において本発明
の精神を逸脱しない範囲において任意に変更実施でき
る。

〔発明の効果〕

このように、本発明に係る射出成形機の油圧回路は、電
磁比例式可変吐出量形ピストンポンプに、４ポートの方
向切換弁を介して型締シリンダ、成形品突出しシリン
ダ、射出装置移動用シリンダ、射出シリンダ等の複数の
油圧シリンダを接続し、かつ前記複数の油圧シリンダの
全部を油の供給量と排出量が等しくなるように構成する
とともに、前記複数の油圧シリンダから排出される油の
全部がピストンポンプの吸込口に戻るように閉路を構成
し、かつピストンポンプの吸込口とオイルタンクを、当
該吸込口からオイルタンクへの油の流れを阻止するチェ
ックバルブにより接続してなるため、次のような顕著な
効果を奏する。

制御対象物の慣性力による暴走を防止し、正確で安
定な位置制御および速度制御を行うことができ、しかも
高速化を図れる。

電磁比例式可変吐出量形ピストンポンプの制御のみ
で出力制御を行えるため装置の高効率化を図れ、従来の
問題であった正確性と高効率化双方の課題を達成でき
る。

構成を単純化できるため低コスト化が図れ、しか
も、油の効率的使用により省エネルギー化にも資する。

【図面の簡単な説明】

第１図：本発明に係る射出成形機の油圧回路における基
本回路図、 第２図：本発明に係る油圧回路を備える射出成形機の部
分断面を含む回路図、 第３図：従来の技術に係る射出成形機の油圧回路の回路
図。 尚図面中、 ３：電磁比例式可変吐出量形ピストンポンプ １３：リリーフバルブ １４：チェックバルブ １５：オイルタンク ３４：型締シリンダ ４３：成形品突出しシリンダ ４４：射出装置移動用シリンダ ４７：射出シリンダ ５０：方向切換弁 ５１：方向切換弁 ５２：方向切換弁 ５３：方向切換弁 ５４：方向切換弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−47004（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−121676（ＪＰ，Ａ) 実公 昭54−9199（ＪＰ，Ｙ２) 特開 昭56−42703（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−68369（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−33130（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力する制御信号により斜板角度が変化
   し、この斜板角度に対応して吐出量が変化する電磁比例
   式可変吐出量形ピストンポンプ（３）を備える射出成形
   機の油圧回路において、前記ピストンポンプ（３）に、
   ４ポートの方向切換弁（５０）、（５１）、（５２）、
   （５３）、（５４）を介して型締シリンダ（３４）、成
   形品突出しシリンダ（４３）、射出装置移動用シリンダ
   （４４）、射出シリンダ（４７）等の複数の油圧シリン
   ダを接続し、かつ前記複数の油圧シリンダの全部を油の
   供給量と排出量が等しくなるように構成するとともに、
   前記複数の油圧シリンダから排出される油の全部が前記
   ピストンポンプ（３）の吸込口に戻るように閉路を構成
   し、かつ前記ピストンポンプ（３）の吸込口とオイルタ
   ンク（１５）を、当該吸込口からオイルタンク（１５）
   への油の流れを阻止するチェックバルブ（１４）により
   接続してなることを特徴とする射出成形機の油圧回路。
2. 【請求項２】前記制御信号はフィードバック制御を行う
   ための制御信号であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の射出成形機の油圧回路。
3. 【請求項３】前記ピストンポンプ（３）の吐出口とオイ
   ルタンク（１５）はリリーフバルブ（１３）により接続
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の射出
   成形機の油圧回路。