JPH06143378A - 射出成形機の油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 射出成形工程における保圧切換を自動的に判
別して行なえるようにし、成形不良の要因も無くすと共
に、サイクルタイムやディレイタイムの低減を安全性を
損なうことなく可能にする 【構成】 射出シリンダ１の動作速度を速度指令値に近
付けるように第１の補償回路２２が、射出シリンダ１の
供給油圧を供給油圧力指令値に近付けるように第２の補
償回路２４が、金型６型室６ｃ内の樹脂圧を型室樹脂圧
指令値に近付けるように第３の補償回路がそれぞれ操作
量Ｓvc，Ｓpc，Ｓpmを出力し、操作量選択回路２７がそ
れらのうち値が最小の出力をサーボ弁１０の操作量Ｓｓ
としてサーボ弁ドライバ２８に入力させ、射出シリンダ
１への供給油圧を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、射出成形機における
射出シリンダの動作を制御する油圧制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、プラスチック製品の多くが、熱可
塑性樹脂材料を溶融流動させて金型内に射出し、その金
型内で冷却固化させて成形品を得る射出成形法によって
作られている。そのための射出成形機としては、インラ
インスクリュウ式射出成形機が最も一般的であり、型締
機構と射出機構から成っている。その射出機構は、スク
リュウを内蔵した加熱シリンダと、そのスクリュウを回
転させて樹脂材料を送り込む油圧モータ及びスクリュウ
を押し込んで溶融樹脂を射出させる射出シリンダ等を備
えている。

【０００３】このような射出成形機の射出シリンダは油
圧制御装置によって駆動制御されるが、射出工程におい
ては射出シリンダの動作速度のフィードバック値を速度
指令値に近付けるように制御補償回路を構成し、金型の
キャビティ(型室)内に樹脂が充満した後の保圧工程にお
いては、射出シリンダに対する供給油圧のフィードバッ
ク値を供給油圧指令値に近付けるように制御補償回路を
構成する必要がある。

【０００４】そのため、従来の油圧制御装置では、射出
シリンダの動作位置によって上記制御補償回路の切り換
えを行なっていた。すなわち、射出シリンダによって型
室内に樹脂が充分に充填されるであろう動作位置をプリ
セットしておき、射出工程において射出シリンダがその
動作位置に到達することによって、前者の制御補償回路
から後者の制御補償回路への切り換を行なう。

【０００５】しかしながら、この切換位置の設定はオペ
レータが行なうものであり、「樹脂が型室内に充填され
るであろう位置」に設定されるが、実際に充分に充填さ
れるとは限らない。したがって、この位置設定が適切で
ない場合があり、そうすると成形品の不良要因となる。
そのため、この切換位置の決定はオペレータの技能に依
存していた。また、この射出工程における射出圧力の最
高圧を抑えるように設定しなければならなかった。何故
なら、保圧切換位置が過充填位置になると、実際に樹脂
が過充填状態になり、バリが発生するからである。

【０００６】一方、電源投入時には、射出シリンダの加
熱シリンダ内に硬化した樹脂が滞留しているため、この
時誤って射出工程を起動すると、スクリュー等を破損す
る恐れがあり、それを回避するため、射出工程のインタ
ロック機能を設けてあるのが普通である。

【０００７】すなわち、滞留樹脂を射出できないため、
保圧切換位置に到達できずに射出シリンダの供給圧力が
最大圧力に達してしまうので、それを回避するため電源
投入後所定時間は射出工程を起動できないようにインタ
ロックする。しかし、一般にこのインタロック装置はタ
イマに設定された時間で解除されるようになっているた
め、しばしば冗長的であり、タイムロスとなっていた。

【０００８】この発明は、このような射出成形機におい
て射出シリンダの動作を制御する油圧制御装置における
従来の問題点に着目してなされたものであり、射出成形
工程における保圧切換を制御装置自身で判別して自動的
に行なえるようにして、オペレータによる切換位置の設
定を不要にし、成形不良の要因も無くすと共に、サイク
ルタイムやディレイタイムの低減を安全性を損なうこと
なく可能にすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、射出シリンダと、該射出シリンダに供給
する油圧の通路を制御するサーボ弁と、該サーボ弁を駆
動操作するサーボ弁ドライバとを備えた射出成形機の油
圧制御装置において、次の(a)〜(g)を設けたものであ
る。

【００１０】(a) 上記射出シリンダの動作速度を検出す
る速度検出手段、(b) 上記射出シリンダへの供給油圧力
を検出する供給油圧検出手段、(c) 上記射出シリンダに
よって樹脂を充填される型室内の樹脂圧力を検出する樹
脂圧力検出手段、

【００１１】(d) 上記速度検出手段による検出速度を上
記射出シリンダに対する速度指令値に近付けるように操
作量を出力する第１の補償回路、(e) 上記供給油圧検出
手段による検出油圧を上記射出シリンダに対する供給油
圧力指令値に近付けるように操作量を出力する第２の補
償回路、(f) 上記樹脂圧力検出手段による検出樹脂圧力
を上記型室内の樹脂圧力指令値に近付けるように操作量
を出力する第３の補償回路、(g) 上記第１，第２，第３
の補償回路の各出力のうち値が最小の出力を上記サーボ
弁の操作量として前記サーボ弁ドライバに入力させる操
作量選択手段、

【００１２】上記(a),(b),(c)のうちのいずれかを省略
し、それに対応する(d),(e),(f)の何れかも省略して、
(g) の操作量選択手段が、２つの補償回路の各出力のう
ち値が小さい方の出力を上記サーボ弁の操作量として前
記サーボ弁ドライバに入力させるようにしてもよい。

【００１３】

【作用】この発明による油圧制御装置で実際に制御した
いのは、射出シリンダの動作速度と型室内の樹脂圧力で
あるが、いずれか一方を制御対象とするとき、他方は指
令値とかけ離れた低い値をフィードバックすることにな
り、制御回路は操作量を高めるように働くので、低い方
の値を操作量とすることによって、制御対象を自己判別
することができる。なお、射出シリンダの供給油圧指令
とそのフィードバック手段は、「空打ち」等を防止して
安全性を向上させるために加えたものである。なお、こ
れら射出シリンダの動作速度及び供給油圧と型室内の樹
脂圧力のうちの少なくとも２つの組み合わせで制御する
ようにしても有効である。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて具
体的に説明する。図１はこの発明の一実施例を示す射出
成形機の油圧制御装置の構成図であり、油圧回路と電気
回路を含む。

【００１５】１は内部にピストン１ａを往復動及び回転
可能に備えた射出シリンダであり、そのピストン１ａ
は、前方に延びるピストンロッド１ｂをホッパ４を有す
る加熱シリンダ２内のスクリュウ３の後端に連結し、後
方に延びるロッド１ｃを油圧モータ５に接続している。

【００１６】６は金型であり、図示しない型締機構によ
って開閉される固定型６ａと可動型６ｂからなり、固定
型６ａには加熱シリンダ２の先端のノズル部２ａに対応
する位置に注入孔６aiを有し、図示のように両型６ａ，
６ｂを閉じた状態で、内部に成形品の形状に応じた型室
（キャビティ）６ｃを形成する。

【００１７】射出ツシリンダ１の前室Ａと後室Ｂは、ラ
イン７，８及び方向切換弁９を介して油圧ポンプ等の油
圧源１１又はタンク１２に接続され、その供給油圧はサ
ーボ弁１０によって調整される。なお、油圧モータ５に
対する油圧ラインは図示を省略している。

【００１８】１３は射出シリンダ１の後室Ｂへの供給油
圧力Ｐcfを検出する圧力センサで、１４は金型６の型室
６ｃ内に充填された樹脂の圧力（樹脂圧力）Ｐmfを検出
する圧力センサである。また、射出工程におけるピスト
ンロッド１ｂの移動速度に応じた周波数のパルスを発生
するエンコーダ１５と、そのパルスを周波数に応じた電
圧信号(射出シリンダ動作速度）Ｖcfに変換するＦ／Ｖ
変換回路１６からなる射出シリンダ１の速度検出手段１
７を設けている。

【００１９】加熱シリンダ２は、ホッパ４から投入され
る熱可塑性樹脂を油圧モータ５によってスクリュウ３が
回転されることによってノズル部２ａ側へ搬送しながら
加熱して溶融状態にし、射出工程で射出シリンダ１のピ
ストン１ａが左行することによりスクリュウ３が左行さ
れると、その溶融樹脂１８をノズル部２ａから金型６の
注入孔６aiに射出し、型室６ｃ内に充填させる。射出工
程では、方向切換弁９は図示の状態に切り換わってい
て、射出シリンダ１の後室Ｂに圧油を供給し、前室Ａは
タンク１２に連通させる。

【００２０】一点鎖線で囲んだ部分はフィードバック制
御回路２０であり、射出シリンダ速度指令値Ｖcsとエン
コーダ１４及びＦ／Ｖ変換回路１５によって検出される
射出シリンダ動作速度Ｖcfとを入力してその偏差ΔＶｃ
を検出する偏差検出部２１と、その偏差ΔＶｃをゼロに
近付ける（Ｖcf＝Ｖcsにする）ように操作量Ｓvcを出力
する第１の補償回路２２を有する。

【００２１】また、射出シリンダ供給油圧指令値Ｐcsと
圧力センサ１２によって検出される射出シリンダ供給油
圧Ｐcfとを入力してその偏差ΔＰｃを検出する偏差検出
部２３と、その偏差ΔＰｃをゼロに近付ける（Ｐcf＝Ｐ
csにする）ように操作量Ｓpcを出力する第２の補償回路
２４を有する。

【００２２】さらに、型室樹脂圧指令値Ｐmsと圧力セン
サ１３によって検出される型室樹脂圧Ｐmfとを入力して
その偏差ΔＰｍを検出する偏差検出部２５と、その偏差
ΔＰｍをゼロに近付ける（Ｐmf＝Ｐmsにする）ように操
作量Ｓpmを出力する第３の補償回路２６を有する。

【００２３】そして、これらの第１〜３の補償回路２
２，２４，２６が出力する操作量Ｓvc，Ｓpc，Ｓpmをそ
れぞれ操作量選択回路２７に入力させ、これらのうちで
値が最小の操作量をサーボ弁１０の操作量Ｓｓとしてサ
ーボドライバ２８に入力させ、このサーボ弁２８が入力
される操作量Ｓｓに応じてサーボ弁１０を駆動操作し
て、射出シリンダ１に供給する油圧を調整する。

【００２４】このように、射出シリンダ動作速度のフィ
ードバック回路と、射出シリンダ供給油圧のフィードバ
ック回路と、型室樹脂圧のフィードバック回路が選択的
に形成される。第１〜３の補償回路２２，２４，２６
は、いずれも例えば図２に示すように、比例増幅部Ｐ，
積分増幅部Ｉ，及び微分増幅部Ｄの並列回路で構成され
るが、場合によってはこれらの１つかあるいは２つの組
合せによって構成してもよい。

【００２５】図３はこの実施例による射出成形工程にお
ける各指令値と検出値（フィードバック値）及び射出シ
リンダ変位の関係を示す線図である。なお、この図では
見易いように供給油圧と樹脂圧を同レベルで表現してお
り、射出シリンダ１のピストン１ａとスクリュウ３の受
圧面積が等しい場合の例であるが、一般には等しくな
い。

【００２６】射出工程のスタート時に、射出シリンダ供
給油圧指令値Ｐcsとして最大仕様圧力（回路保護圧）
を、型室樹脂圧指令値Ｐmsとして保圧一次圧力に相当す
る信号を入力すると共に、射出シリンダ速度指令値Ｖcs
として所望射出速度（型等に応じて決定される最適射出
速度）に当る指令値を入力する。そして、射出シリンダ
１の後室Ｂに圧油が供給されてピストン１ａが前進し、
加熱シリンダ２内のスクリュウ３を押し込むと、金型６
の型室６ｃ内に溶融樹脂１８が射出され、それが型室６
ｃ内に充満すると型室内樹脂圧Ｐｍｆが上昇する。

【００２７】その間、図３から判るように、充填完了位
置までは射出シリンダ速度指令値Ｖvsと射出シリンダ動
作速度Ｖcfとの偏差ΔＶｃが他の偏差より小さく、図１
の第１の補償回路２２が出力する操作量Ｓvcの値が最も
小さいので、それが操作量選択回路２７によって選択さ
れて操作量Ｓｓとしてサーボドライバ２８に入力され
る。それによって、射出シリンダ動作速度Ｖcfを射出シ
リンダ速度指令値Ｖvsに近付けるようにサーボ弁１０が
制御される。

【００２８】型室６ｃ内に充満して型室内樹脂圧Ｐｍｆ
が上昇すると、射出シリンダ動作速度Ｖcfが急減し、型
室樹脂圧指令値Ｐmsと型室樹脂圧Ｐmfの偏差ΔＰｍが他
の偏差より小さくなり、図１の第３の補償回路２６が出
力する操作量Ｓpmの値が最も小さくなるので、それが操
作量選択回路２７によって選択されて操作量Ｓｓとして
サーボドライバ２８に入力される。

【００２９】それによって、型室樹脂圧Ｐmfを型室樹脂
圧指令値Ｐmsに近付けるようにサーボ弁１０が制御され
る。そして型室樹脂圧Ｐmfが指令値Ｐmsに近付くと、サ
ーボ弁１０はその開度を小さくしていき、樹脂圧は保圧
一次圧を保つ。その後、金型等によって決定される保圧
二次，三次圧に切り換えるタイマの設定時間毎に、樹脂
圧を降下させる。これは射出シリンダ油圧を段階的に降
下させてもよく、図３に示す例では射出シリンダ油圧を
降下させている。

【００３０】このように、この実施例によれば、保圧切
換位置を条件として与える必要がないばかりか、常に樹
脂充填完了位置で保圧切換が行なわれるため、非常に安
定した成形品が得られる。

【００３１】なお、この射出成形過程で、射出シリンダ
供給油圧Ｐcfが射出シリンダ供給油圧指令値Ｐcsに近付
いて、その偏差ΔＰｃが最も小さくなると、第２の補償
回路２４が出力する操作量Ｓpcの値が最も小さくなり、
操作量選択回路２７がそれを選択して操作量Ｓｓとして
サーボドライバ２８に入力させるので、射出シリンダ供
給油圧Ｐcfが射出シリンダ供給油圧指令値Ｐcsに近く制
御され、それ以上に大きく上昇することはなく、油圧回
路が破損するようなことは起こらない。

【００３２】したがってこの実施例によれば、保圧切り
換えは型室内の樹脂圧力の上昇によって自動的に行なわ
れるので、成形条件の設定には影響しなくなるため、成
形不良原因が減るばかりでなく、保圧切換位置を設定す
る手間（保圧設定時の樹脂圧の油圧換算を含む）が省け
る。さらに、加熱シリンダ内の樹脂詰りなどの原因で射
出シリンダが動かなくなったときも上記保護圧になるよ
うに制御されるため、油圧回路が破壊されることはな
い。

【００３３】ところで、上記実施例では、射出シリンダ
動作速度、射出シリンダ供給油圧、及び型室内樹脂圧力
の３パラメータについて、それぞれの補償された出力操
作量のうちの最小値、あるいはそれらの２つのうち値が
小さい方を選んでサーボ弁を制御するようにしたが、こ
れに図３に示した射出シリンダ変位（ピストンの前進
量）を加えた４パラメータについてそれぞれの補償され
た出力操作量のうちの最小値、あるいはそのうちの任意
の３パラメータについてそれぞれの補償された出力操作
量のうちの最小値を選んでサーボ弁を制御するようにし
てもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば射出成形機の射出成形工程における保圧切換を油圧
制御装置自身で判別して自動的に行なうので、従来オペ
レータが切換位置の設定を行なっていたことによる成形
不良要因を取除くと共に、最適成形条件を容易に設定で
きる。したがって、成形品の品質向上が望めると共に、
そのためにオペレータに高い技能を要求することも必要
なくなる。また、サイクルタイムやディレイタイムの低
減が安全性を損なうことなく可能になる。また、そのた
めに高い計量精度を要求することもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す射出成形機の油圧制
御装置の構成図である。

【図２】図１における第１乃至第３の補償回路の構成例
を示す図である。

【図３】図１に示した実施例による射出成形工程におけ
る各指令値と検出値（フィードバック値）及び射出シリ
ンダ変位の関係を示す線図である。

【符号の説明】

１ 射出シリンダ １ａ ピストン １ｂ ピスト
ンロッド ２ 加熱シリンダ ２ａ ノズル部 ３ スクリウ
４ ホッパ ５ 油圧モータ ６ 金型 ６ａ 固定型 ６ｂ
可動型 ７，８ ライン ９ 方向切換弁 １０ サーボ弁
１１ 油圧源 １２ タンク １３ 圧力センサ（供給油圧検出手
段） １４ 圧力センサ（型室樹脂圧検出手段） １５ エ
ンコーダ １６ Ｆ／Ｖ変換回路 １７ 速度検出手段 １８
溶融樹脂 ２０ フィードバック制御回路 ２１，２３，２５
偏差検出部 ２２ 第１の補償回路 ２４ 第２の補償回路 ２
６ 第３の補償回路 ２７ 操作量選択回路 ２８ サーボ弁ドライバ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出シリンダと、該射出シリンダに供給
   する油圧の通路を制御するサーボ弁と、該サーボ弁を駆
   動操作するサーボ弁ドライバとを備えた射出成形機の油
   圧制御装置において、 前記射出シリンダの動作速度を検出する速度検出手段
   と、 前記射出シリンダへの供給油圧力を検出する供給油圧検
   出手段と、 前記射出シリンダによって樹脂を充填される型室内の樹
   脂圧力を検出する樹脂圧力検出手段と、 前記速度検出手段による検出速度を前記射出シリンダに
   対する速度指令値に近付けるように操作量を出力する第
   １の補償回路と、 前記供給油圧検出手段による検出油圧を前記射出シリン
   ダに対する供給油圧力指令値に近付けるように操作量を
   出力する第２の補償回路と、 前記樹脂圧力検出手段による検出樹脂圧力を前記型室内
   の樹脂圧力指令値に近付けるように操作量を出力する第
   ３の補償回路と、 前記第１，第２，第３の補償回路の各出力のうち値が最
   小の出力を前記サーボ弁の操作量として前記サーボ弁ド
   ライバに入力させる操作量選択手段とを設けたことを特
   徴とする射出成形機の油圧制御装置。
2. 【請求項２】 射出シリンダと、該射出シリンダに供給
   する油圧の通路を制御するサーボ弁と、該サーボ弁を駆
   動操作するサーボ弁ドライバとを備えた射出成形機の油
   圧制御装置において、 前記射出シリンダの動作速度を検出する速度検出手段
   と、 前記射出シリンダへの供給油圧力を検出する供給油圧検
   出手段と、 前記速度検出手段による検出速度を前記射出シリンダに
   対する速度指令値に近付けるように操作量を出力する第
   １の補償回路と、 前記供給油圧検出手段による検出油圧を前記射出シリン
   ダに対する供給油圧力指令値に近付けるように操作量を
   出力する第２の補償回路と、 前記第１，第２の補償回路の各出力のうち値が小さい方
   の出力を前記サーボ弁の操作量として前記サーボ弁ドラ
   イバに入力させる操作量選択手段とを設けたことを特徴
   とする射出成形機の油圧制御装置。
3. 【請求項３】 射出シリンダと、該射出シリンダに供給
   する油圧の通路を制御するサーボ弁と、該サーボ弁を駆
   動操作するサーボ弁ドライバとを備えた射出成形機の油
   圧制御装置において、 前記射出シリンダの動作速度を検出する速度検出手段
   と、 前記射出シリンダによって樹脂を充填される型室内の樹
   脂圧力を検出する樹脂圧力検出手段と、 前記速度検出手段による検出速度を前記射出シリンダに
   対する速度指令値に近付けるように操作量を出力する第
   １の補償回路と、 樹脂圧力検出手段による検出樹脂圧力を前記型室内の樹
   脂圧力指令値に近付けるように操作量を出力する第２の
   補償回路と、 前記第１，第２の補償回路の各出力のうち値が小さい方
   の出力を前記サーボ弁の操作量として前記サーボ弁ドラ
   イバに入力させる操作量選択手段とを設けたことを特徴
   とする射出成形機の油圧制御装置。
4. 【請求項４】 射出シリンダと、該射出シリンダに供給
   する油圧の通路を制御するサーボ弁と、該サーボ弁を駆
   動操作するサーボ弁ドライバとを備えた射出成形機の油
   圧制御装置において、 前記射出シリンダへの供給油圧力を検出する供給油圧検
   出手段と、 前記射出シリンダによって樹脂を充填される型室内の樹
   脂圧力を検出する樹脂圧力検出手段と、 前記供給油圧検出手段による検出油圧を前記射出シリン
   ダに対する供給油圧力指令値に近付けるように操作量を
   出力する第１の補償回路と、 樹脂圧力検出手段による検出樹脂圧力を前記型室内の樹
   脂圧力指令値に近付けるように操作量を出力する第２の
   補償回路と、 前記第１，第２の補償回路の各出力のうち値が小さい方
   の出力を前記サーボ弁の操作量として前記サーボ弁ドラ
   イバに入力させる操作量選択手段とを設けたことを特徴
   とする射出成形機の油圧制御装置。