JPH07111178B2 - 流体制御装置 - Google Patents

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、ダイキャ
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62−270803号
公報で知られている。

第５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の吐出流量、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、設定値と検出値が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55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57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５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、吐出量
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、最低吐出出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61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
題は何等解決されない。

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〕

本発明に係る流体制御装置１は、可変吐出量ポンプ２の
コントロールシリンダ３に制御弁４を介して圧力流体を
供給可能に構成するとともに、コントローラ５からの制
御信号Ｓにより、制御弁４を制御して可変吐出量ポンプ
２の吐出量を可変するようにした流体制御装置を構成す
るに際して、コントロールシリンダ３以外の他のアクチ
ュエータA2の駆動に兼用可能な補助ポンプ６と、この補
助ポンプ６から吐出する圧力流体又は可変吐出量ポンプ
２から吐出する圧力流体の一部を、制御弁４に対して選
択的に供給できるように、任意に切換可能な切換手段７
を設けたことを特徴とする。この場合、切換手段７は、
高精度及び高応答性が要求される制御系の場合には、補
助ポンプ６側に切換え、精度及び応答性が要求されない
制御系の場合には、可変吐出量ポンプ２側に切換える。
また、切換手段７としては、例えば、制御弁４に補助ポ
ンプ６側を接続する第一の切換盤８と可変吐出量ポンプ
２側を接続する第二の切換盤９を用意し、各切換盤８と
９を交換して切換えることができるとともに、電磁切換
弁10を利用することができる。

〔作用〕

次に、本発明の作用について説明する。

まず、切換手段７を補助ポンプ６側に切換えることによ
り、制御弁４に対して補助ポンプ６から吐出する圧力流
体を供給すれば、可変吐出量ポンプ２のコントロールシ
リンダ３は異なる他の回路系における圧力流体によって
駆動されることになり、高精度及び高応答性を要求され
る制御系に用いることができる。

一方、切換手段７を可変吐出量ポンプ２側に切換えるこ
とにより、制御弁４に対して可変吐出量ポンプ２から吐
出する圧力流体を供給すれば、コントロールシリンダ３
は同ポンプ２自身から吐出する圧力流体の一部を用いて
駆動されることになり、比較的低い精度及び応答性でよ
い制御系に用いることができる。

〔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１の構成について第１図及び第４図
を参照して説明する。

２はモータ12によって駆動されるピストン式ポンプを用
いた可変吐出量ポンプ（以下、主ポンプと記す）であ
り、また、６は同モータ12によって駆動されるベーン式
ポンプを用いた補助ポンプである。

補助ポンプ６は主ポンプ２に内蔵されており、第４図は
その構造を示す、同図において、15はケーシングであ
り、筒状のケーシング部15aと蓋状のケーシング部15bか
らなる。ケーシング15内にはベアリング16、17によって
回動自在に支持され、かつ主ポンプ２と補助ポンプ６に
共用される共用シャフト18を備え、この共用シャフト18
は前記モータ12によって回転せしめられる。ケーシング
15内の共用シャフト18には複数のシリンダ19…をシャフ
ト周方向に一定間隔置きに順次形成したシリンダブロッ
ク20を取付けるとともに、各シリンダ19…にはピストン
21…をスライド自在に挿入する。そして、各ピストン21
…の先端はリング板状に構成した斜板22の端面に、玉継
手を介して揺動自在に結合する。斜板22はガイド盤23に
よって回動自在にガイドされ、このガイド盤23の180度
対向位置における一端はコントロールシリンダ３を構成
する第一シリンダ3aに内挿する操作ピストン24の先端に
当接し、かつ他端は第二シリンダ3bに内挿するバイアス
ピストン25の先端に当接する。なお、バイアスピストン
25はスプリング26により斜板22が最大傾斜する方向に付
勢される。

よって、第一シリンダ3aに圧油を供給し、操作ピストン
24を突出させれば、斜板22は共用シャフト18に対して垂
直となる方向へ変位するため、各ピストン21…の作動ス
トロークは小、さらには零となり、主ポンプ２の吐出量
は対応して減少、さらには零となる。また、第二シリン
ダ3bに圧油を供給し、バイアスピストン25を突出させれ
ば、斜板22は共用シャフト18に対してより傾斜するた
め、各ピストン21…の作動ストロークは大となり、主ポ
ンプ２の吐出量は増加する。

一方、ケーシング部15bには必要な各種ポート27、28、2
9bを設ける。これら各ポートのうち、27は第一シリンダ
3aに、28は第二シリンダ3bに、29bは各シリンダ19…に
それぞれ連通し、各ポートの外端はケーシング部15bに
設けた接続端面31に開口する。なお、ポート29bから分
岐する吐出用ポート29aは各種アクチュエータを備える
主回路32（第１図）に連通する。

他方、ケーシング部15bの内部には空間Ｐを形成し、同
空間Ｐ内の共用シャフト18に、複数のベーンをスライド
自在に有するロータ33を取付けてベーン式ポンプ（補助
ポンプ６）を構成する。このため、空間Ｐはベーン式ポ
ンプの円形リング部となる。また、34は補助ポンプ６に
連通する吐出用ポートであり、先端は前記接続端面31に
開口する。なお、第４図には現れないが、各ポンプ２と
６の吸入口は第１図に示す共通のオイルタンク35に接続
する。

そして、接続端面31には後述する切換手段７を介して制
御弁４を一体的に付設する。

一方、第１図に示すように、主ポンプ２には斜板22の角
度を検出するポテンショメータ、エンコーダ等の斜板角
度センサ36を付設する。斜板角度センサ36は流量センサ
として機能するもので、コントローラ５に接続し、検出
した斜板角度を演算処理して吐出量を算出する。また、
主回路32は駆動すべきアクチュエータの数量に応じて分
岐し、それぞれ切換弁37…を介してアクチュエータA1…
に接続するとともに、吐出圧力を検出する圧力センサ38
を付設し、同センサ38はコントローラ５に接続する。

コントローラ５はマイクロコンピュータを備え、斜板角
度センサ36及び圧力センサ38から得る検出値と設定器群
39における設定値を比較して偏差を得る比較演算機能、
さらに演算結果に基づいて偏差を零にするための制御信
号Ｓを出力する制御信号出力機能及びシーケンスコント
ロール機能等を有する。なお、設定器群39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。

また、切換手段７は補助ポンプ６から吐出する圧油と、
主ポンプ２からポート29bを通して供給される圧油を選
択的に制御弁４に供給する機能を有し、例えば、第１図
に示すシンボルからなる第一の切換盤８を、第４図中の
接続端面31と制御弁４間に介在させれば、補助ポンプ６
側を制御弁４に接続できるとともに、他方、第２図に示
すシンボルからなる第二の切換盤９を第一の切換盤８と
交換使用すれば、主ポンプ２側を制御弁４に接続でき
る。さらにまた、各切換盤８、９の代わりに、第３図に
示す電磁切換弁10を取付ければ、同弁10を電気的に切換
えることによって同様に実現できる。いずれの切換手段
７も、制御弁４側と接続端面31側が接続されるように接
続口の位置が選定されるとともに、制御弁４と各シリン
ダ3a及び3bに接続するポートを有する。制御弁４は切換
手段７から与えられる圧油を各シリンダ3a又は3bに対し
て選択的に供給又は遮断する機能を有し、コントローラ
２から出力する制御信号Ｓによって制御される。

なお、補助ポンプ６の吐出口は、さらに安全弁として機
能するリリーフ弁40を介してオイルタンク35に接続する
とともに、補助回路41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３の制御及びアクチュエータA2の制御を同時に
実行可能な容量を選定する。このように、補助ポンプ６
はコントロールシリンダ３の駆動と補助回路41の駆動に
兼用できるため、例えば、射出成形機の場合、主ポンプ
２による型開きの際に、補助回路41によりオイルモータ
を作動し、計量工程を実行できる。この補助回路41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３のみを駆動できる比較的小容量の補助ポンプ６で
足りる。図中42は減圧弁、43は電磁リリーフ弁、44は流
量弁、45は切換弁を示す。

次に、流体制御装置１における動作について説明する。

まず、アクチュエータA1…のピストンを所定速度で作動
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５からは制御弁４に対して設定
流量に対応した流量指令信号（制御信号Ｓ）を付与し、
主ポンプ２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３を駆動制御する。この際、制御弁４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４が第１図中の左側シンボル位置へ切換わる
と、切換手段７からの圧油は第二シリンダ3bに供給され
るとともに、第一シリンダ3aの油はオイルタンク35に排
出され、斜板22は傾斜して主ポンプ２の吐出量を増加さ
せる。他方、制御弁４が第１図中の右側シンホル位置に
切換われば、切換手段７からの圧油は第一シリンダ3aに
供給されるとともに、第二シリンダ3bの油がオイルタン
ク35に排出され、斜板22は起立して主ポンプ２の吐出量
を減少させる。

次に、アクチュエータA1…のピストンを所定圧力で作動
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５からは制御弁４に対して設定
圧力に対応した流量指令信号（制御信号Ｓ）を付与し、
主ポンプ２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５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22が傾斜すれば主回
路32の流量が増加し、圧力は上昇するとともに、他方、
斜板22が起立すれば流量が減少し、圧力は低下する。

ところで、これらの各制御時において、切換手段７を切
換えることにより、制御弁４に対し補助ポンプ６からの
圧油と主ポンプ２からの圧油を選択的に供給できる。し
たがって、例えば射出成形機の制御時において、スクリ
ュの射出制御を行う場合には補助ポンプ６から圧油を供
給すればよく、これにより主ポンプ２はアクチュエータ
A1…のみを駆動する駆動源として利用できるとともに、
主ポンプ２の吐出量を制御するコントロールシリンダ３
の駆動源には補助ポンプ６を利用できる。即ち、主ポン
プ２と補助ポンプ６は独立した異なる制御系を構成し、
両者は何等干渉しないため、負荷圧の小さいアクチュエ
ータであっても確実な駆動制御と安定制御が可能とな
り、高精度かつ高応答性を実現できる。

他方、切換手段７を切換えることにより、制御弁４に対
し主ポンプ２から吐出する圧油の一部を供給でき、この
場合には、例えば射出成形機の型開閉動作制御時のよう
に精度と応答性がさほど要求されない制御系に利用でき
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い。例えば、補助
ポンプ６はベーン式ポンプを例示したが、主ポンプ２と
同様の可変吐出量ポンプ或はギヤポンプ等の任意形式の
ポンプを利用できる。また、主ポンプ２としてベーン式
ポンプを利用してもよい。さらにまた圧力流体とは圧油
を始め、水等の各種流体を含む概念である。その他、細
部の構成等において、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、主ポンプの
吐出量を可変制御するに際して、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可能な補助ポン
プと、前記補助ポンプから吐出する圧力流体または前記
可変吐出量ポンプから吐出する圧力流体の一部を、制御
弁に対して選択的に供給できるように、任意に切換可能
な切換手段を設けてなるため、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の駆動は独
立した油圧回路系における補助ポンプによって行うこと
ができるため、アクチュエータの負荷圧には何等制限さ
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。

コントロールシリンダの駆動に対して、切換手段に
より補助ポンプ側と主ポンプ側を切換利用できるように
したため、補助ポンプ側を用いれば、精度及び応答性の
高い制御系を構成でき、他方、主ポンプ側を用いれば、
制御及び応答性は低下するが、補助ポンプは不要になる
とともに、この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利用できるなど、制御系
の種類に応じて近い分けでき、融通性に優れる。

【図面の簡単な説明】

第１図：本発明に係る流体制御装置の油圧回路図、 第２図，第３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４図：同流体制御装置に用いるポンプの内部構成図、 第５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:流体制御装置、2:可変吐出量ポンプ 3:コントロールシリンダ 4:制御弁、6:補助ポンプ 7:切換手段、A2:アクチュエータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−270803（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−41681（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−129991（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−97395（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−101605（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−4083（ＪＰ，Ｕ)

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可変吐出量ポンプのコントロールシリンダ
   に制御弁を介して圧力流体を供給可能に構成するととも
   に、コントローラからの制御信号により、制御弁を制御
   して可変吐出量ポンプの吐出量を可変する流体制御装置
   において、コントロールシリンダ以外の他のアクチュエ
   ータの駆動に兼用可能な補助ポンプと、前記補助ポンプ
   から吐出する圧力流体または前記可変吐出量ポンプから
   吐出する圧力流体の一部を、制御弁に対して選択的に供
   給できるように、任意に切換可能な切換手段を設けてな
   ることを特徴とする流体制御装置。
2. 【請求項２】切換手段は、高精度及び高応答性が要求さ
   れる制御系の場合には、補助ポンプ側に切換え、精度及
   び応答性が要求されない制御系の場合には、可変吐出量
   ポンプ側に切換えることを特徴とする請求項１記載の流
   体制御装置。
3. 【請求項３】可変吐出量ポンプに補助ポンプを内蔵する
   とともに、可変吐出量ポンプのケーシングの一部に前記
   切換手段を介して制御弁を一体的に付設してなることを
   特徴とする請求項１記載の流体制御装置。
4. 【請求項４】切換手段は制御弁に対して補助ポンプ側を
   接続する第一の切換盤と可変吐出量ポンプ側を接続する
   第二の切換盤からなり、各切換盤を交換して切換ること
   を特徴とする請求項1,2又は３記載の流体制御装置。
5. 【請求項５】切換手段は電磁切換弁であることを特徴と
   する請求項1,2又は３記載の流体制御装置。