JPH07119043B2

JPH07119043B2 - 射出成形機用可変容量ポンプの斜板角度調整装置

Info

Publication number: JPH07119043B2
Application number: JP1105581A
Authority: JP
Inventors: 吉哉谷口
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 1989-04-25
Filing date: 1989-04-25
Publication date: 1995-12-20
Anticipated expiration: 2010-12-20
Also published as: JPH02305618A

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の可変容量ポンプの斜板角度を電気
的に制御出来るようにした斜板角度調整装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

射出成形の射出充填工程中の速度制御及び射出保圧工程
中の圧力制御をフィードバック方式で行う場合は、例え
ば吐出量及び吐出油圧を可変にできる可変容量油圧ポン
プの斜板の傾斜角をフィードバック制御の負荷として駆
動する方式がとられていた。そのとき、フィードバック
の制御で吐出量や吐出油圧を制御する場合、従来は油圧
的に操作ピストンで斜板の傾斜角を変えていた。

第４図に油圧による従来技術の一実施例を示している
が、フィードバック制御される可変容量ポンプとしては
第２図、第３図に示すアキシアル形、斜板方式可変容量
ポンプ（１）について述べているので、第４図の構成部
品名番号も、第２図に共通な構成部品は同じ番号を使用
した。ポンプ（１）の説明は本発明の実施例の記載を参
照されたい。

操作ピストン（９）を介して、油圧的フィードバックの
構成として例えば比較電磁方式の制御弁（41）を使用
し、その油圧入力ポートＰには、ポンプの吐出口（13
b）からの管路（ｋ）からパイロット動力源管路（ｌ）
で分岐して接続する。

制御弁（41）のコイル（41a）に印加する比較増幅器（4
2）からの電流を大きくすると、制御弁（41）のスプー
ル（41b）が図の右方にシフトし、出力ポートＡを絞る
ので、パイロット管路（ｍ）を介して操作ピストン
（９）にかかる油圧は減じ、バネ機構（10）の張力で斜
板（６）の傾斜角は大きくなり、吐出口（13b）からの
吐出量も大きくなる。比較増幅器（42）には、設定装置
（43）からの吐出量，吐出圧の設定入力（Vs）、（Ps）
及び、管路（ｌ）に設定した圧力センサ（44）からの現
在の吐出圧力値（Pa）、斜板の傾斜角（θ）を検出する
斜板傾斜角センサ（45）からの現在の吐出量出力値（V
a）が入力される。そして（Vs−Va）、（Ps−Pa）の差
に比例する出力電流値（ｉ）が制御弁コイル（41a）に
入力されて、（Va）は（Vs）に（Pa）は（Ps）に近づく
ようにフィードバック制御される。

しかし、上述のように、フィードバック閉ループの中
に、パイロット油圧管路（ｌ），（ｍ）が介在し、追従
性に限度のある制御弁（41）が存在するためにフィード
バックの応答性が十分でなかった。応答性を上げようと
して、無理に比較増幅器（42）の増幅度を上げようとす
ると、ハンティング現象など不安定が発生しがちとな
る。一方、射出成形の射出工程における充填速度，保圧
力の多段設定どうりに速い応答性で追従してくれない
と、製品不良につながるような高度に難しいケースが多
くなり、応答性をよくすることが重要な問題点となって
きた。

また、第５図に例示するように、射出成形機の駆動に油
圧を一切使用しない電動サーボモータ（ｓ）で直接駆動
すれば制御の応答性は満足できるものとなるが、大容量
のサーボモータ（ｓ）が必要で、且つ機構（MC）並びに
電気回路（Ｅ）が複雑である欠点を持っていた。

〔本発明の目的〕本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、請求項
（１）の目的とする処は、斜板角度の調整を電気的に行
なえるようにして斜板角度調整の応答性の向上を図った
ものであり、請求項（２）の目的とする処は、フィード
バック閉ループ全体を電気的制御する事により、フィー
ドバックの応答性を図るにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の請求項（１）は、上記目的を達成するために；斜板角度を変えることにより圧油の吐出量を可変とす
る事の出来る可変容量ポンプ（１）と、斜板角度調整用の調整ねじ（14）と、調整ねじ（14）駆動用のモータ装置（Ｍ）と、射出成形の角工程における可変容量ポンプ（１）の吐
出量や油圧に関するデータを格納し、該データに従って
各工程毎にモータ装置（Ｍ）を制御して前記斜板角度を
調整するCPU（20）とで構成する。；という技術的手段
を採用しており、請求項（２）では、斜板角度を変える事により圧油の吐出量を可変とする
事の出来る可変容量ポンプ（１）と、斜板角度調整用の調整ねじ（16）と、調整ねじ駆動用のモータ装置（Ｍ）と、可変容量ポンプ（１）の吐出側に接続された圧油セン
サ（18）と、射出成形の各工程における可変容量ポンプ（１）の吐
出量に関するデータを格納し、各工程毎に該データを出
力するCPU（20）と、射出成形の射出充填工程にあっては前記CPU（20）か
らの回転角度データとモータ装置（Ｍ）からの回転角度
信号とを比較し、CPU（20）からの出力データに合致す
るようにモータ装置（Ｍ）を駆動し、射出充填工程に続
く射出保圧工程にあっては油圧センサ（18）からの油圧
信号とCPU（20）からの油圧データとを比較してCPU（2
0）からの油圧データに一致する油圧となるようにモー
タ装置（Ｍ）を駆動する比較増幅器とで構成する。

；という技術的手段を採用している。

〔作用〕

樹脂の射出充填工程においては、重要ファクタはスクリ
ューの前進速度である。そこで、この段階ではCPU（2
0）に格納されている射出充填時のデータが出力されて
比較増幅器（19）に入力し、更に連結線（ｆ）を介して
モータ装置（Ｍ）に入力し、モータ駆動がなされて斜板
（６）の角度がCPU（20）からの入力値に合致するよう
に変えられる。これと同時にエンコーダ（17）も回転し
て斜板（６）の角度に対応する回転角度，信号（測定
値）が連結線（ａ）を通してCPU（20）に入力し、この
信号がCPU（20）内にて処理された後、連結線（ｂ）を
介して比較増幅器（19）に入力し、前記連結線（ｄ）の
設定値と比較され、該設定値に前記測定値が一致する迄
モータ駆動がなされる。

射出保圧工程に至ると、スクリュー駆動用シリンダ（図
示せず）の背圧が問題になるため、連結線（ｃ）を介し
ての油圧センサ（18）からの油圧信号と、連結線（ｅ）
を介してのCPU（20）からの設定値とが比較増幅器（1
9）にて比較され、油圧信号がCPU（20）の設定値に合致
する迄モータ駆動がなされる。これらフィードバックは
電気信号にて行われるため瞬時に完了し、従来例のよう
に応答性不足によるハンチングは生じない。

〔実施例〕

以下、本発明について詳述する。

第１図は、本発明の一実施例における射出工程のフィー
ドバック回路の説明図、第２図は可変容量ポンプの説明
図、第３図は可変容量ポンプの外観図である。

先ず、本発明の実施例で使用している第２図の可変容量
ポンプ１について説明する。

このポンプ１は、アキシアル形の斜板方式可変容量ポン
プであって、その吐出量及び圧力をフィードバック制御
することは公知となっている。

シャフト（２）は図示しない電動機によって、シリンダ
ブロック（３）、ピボット（４）、ピストンシュー
（５）を一体にして回転駆動とするためのものである。
上記シャフト（２）による回転体に対して、回転しない
斜板（６）があり、この斜板（６）はポンプ体内壁
（７）に支点（８）で支持され、その傾斜角θを、操作
ピストン（９）と、ばね機構（10）によって例えば０〜
30℃程度に可変にできる構成となっている。

シリンダブロック（３）の内部には、複数個のシリンダ
室（3a）が形成されており、シリンダ室（3a）の内壁に
ピストン（11）が摺動自在に配設されている。ピストン
（11）の球状頭部（11a）は、上記したピストンシュー
（５）の半球状凹部（5a）に摺動自在に嵌入されてい
る。

一方、斜板（６）には、ピストンシュー部（５）に対応
してリテーナ（12）が図示の位置に固着してある。

従って、電動機が回転すると、シャフト（２）の回転と
ともにピストン（11）及びピストンシュー（５）が回転
するが、斜板（６）の傾斜角θによって、ピストンシュ
ー（５）はリテーナ（12）の面に沿って摺動しながら、
ポンプ１の軸方向に前後進することとなり、従って、ピ
ストン（11）がシリンダ室（3a）の内壁面に沿って往復
運動を行う。

作動油吸入のため、吸入口（13a）と吐出口（13b）を備
えたポートプレート（13）がポンプ体内壁（７）に固着
され、その反対側面は回転するシリンダブロック（３）
が摺動可能となるように配設されているので、図示しな
い作動油タンクから吸入口（13a）を介し、吐出口（13
b）へ圧油が吐出されてゆく。

今、斜板（６）の傾斜角θが０°のときはシャフト
（２）が回転してもピストン（11）はシリンダ室（3a）
内を往復作動を行わないので、圧油の吐出は行われな
い。θが大きくなるにつれて、吐出口（13b）からの吐
出量は増大する。操作ピストン（９）は、斜板角度の調
整により上述の可変容量ポンプ（１）の吐出量や吐出油
圧を設定するためのもので、ピストン（９）に圧接し、
シリンダ（9a）に螺設されている調節ねじ（14）によっ
てピストン（９）を出し入れし、斜板（６）の傾斜角θ
を変更することによって設定作用を行う。

調節ねじ（14）はクラッチ（16）を介してモータ装置
（Ｍ）に接続されている。モータ装置（Ｍ）はサーボ電
動機（15）とエンコーダ（17）とで構成されており、サ
ーボ電動機（15）の回転角度がエンコーダ（17）を通じ
てCPU（20）に入力されるようになっている。

（18）は油圧センサで、吐出ラインに接続されており、
吐出された作動油の油圧を電気信号に変更してCPU（2
0）に出力するようになっている。

（20）はCPUで、射出全工程における圧油の吐出量並び
に吐出圧などのデータが格納されている。これらデータ
はキーボード（20′）によってCPU（20）に入力される
ようになっている。

（19）は比較増幅器で、CPU（20）や油圧センサ（18）
からの入力により、これらを後述するように比較増幅し
てモータ装置（Ｍ）の制御を行う。

本発明のフィードバック回路の各構成要素の作用につい
て説明する。

可変容量ポンプ（１）の操作ピストン（９）の前進後退
駆動は小型のサーボ電動機（15）（型締力80t機では0.2
kw程度の小型のサーボ電動機でよい。）で行う。即ち、
クラッチ（16）を介して調節ねじ（14）に直結し、操作
ピストン（９）の前後進運動のガイドとなるシリンダ
（9a）の頂部（9b）に螺設されている雌ねじと調整ねじ
（14）の螺合によりサーボ電動機（15）の正転／逆転運
動を調整ねじ（14）の前進／後進運動にダイレクトに変
換する。操作ピストン（９）と、調整ねじ（14）とは当
接しているが、調整ねじ（14）前進のときはピストン
（９）は、等速で前進し、調整ねじ（14）が後退すると
きはばね機構（10）の張力によって斜板（６）が後退し
ようとするのでこの場合も調整ねじ（14）とピストン
（９）は等速で後退する。

斜板角度（θ）はサーボ電動機（15）に付設されたエン
コーダ（17）の出力信号と１対１の対応となるのでエン
コーダ（17）の出力信号を、連結線（ａ）を介してCPU
（20）に入力し、斜板角度（θ）→ポンプ（１）の吐出
量→射出充填速度と演算して射出充填速度の測定値とし
て連結線（ｂ）を介して比較増幅器（19）に入力する。

そして、この連結線（ｂ）の測定値と、キーボード（2
0′）からCPU（20）に入力し、CPU（20）から比較増幅
器（19）に入力された設定値と比較し、設定値に連結線
（ｂ）の測定値が一致する迄モータ装置（Ｍ）に駆動信
号を送り続ける。金型（図示せず）のキャビティ（図示
せず）に樹脂を注入する射出充填工程ではスクリュー
（図示せず）の前進速度が問題となるので、CPU（20）
と設定値とエンコーダ（17）からの出力値の比較とな
る。

射出充填工程から射出保圧工程に切り替ると、スクリュ
ーの駆動シリンダ（図示せず）の背圧が重要となるため
に吐出ラインに接続した油圧センサ（18）からの油圧信
号とCPU（20）からの出力データとが比較され、CPU（2
0）からの出力データに油圧信号が一致するようにモー
タ装置（Ｍ）が制御されて斜板角度が調整され、圧油の
吐出圧が正確且つ迅速に制御される。

〔効果〕

本発明の請求項（１）にあっては、斜板角度を変えるこ
とにより圧油の吐出量を可変とする事の出来る可変容量
ポンプと、斜板角度調整用の調整ねじと、調整ねじ駆動
用のモータ装置と、射出成形の各工程における可変容量
ポンプの吐出量や油圧に関するデータを格納し、該デー
タに従って各工程毎にモータ装置を制御して前記斜板角
度を調整するCPUとで構成してあるので、CPUから出力さ
れたデータ値は直ちにモータ装置に入力されてデータ値
通りのねじ駆動がなされ、その結果時間的な遅れがほと
んどない状態で斜板角度の調整がなされるものであり、
従来例のように応答遅れによる斜板角度設定時のハンチ
ング現象などが解消されるものであり、更に、請求項
（２）では、斜板角度を変える事により圧油の吐出量を可変とする事
の出来る可変容量ポンプと、斜板角度調整用の調整ねじ
と、調整ねじ駆動用のモータ装置と、可変容量ポンプの
吐出側に接続された圧油センサと、射出成形の各工程に
おける可変容量ポンプの吐出量や油圧に関するデータを
格納し、各工程毎該データを出力するCPUと、射出成形
の射出充填工程にあっては前記CPUからの回転角度デー
タとモータ装置からの回転角度信号とを比較し、CPUか
らの出力データに合致するようにモータ装置を駆動し、
射出充填工程に続く射出保圧工程にあっては油圧センサ
からの油圧信号とCPUからの油圧データとを比較してCPU
からの油圧データに一致する油圧となるようにモータ装
置を駆動する比較増幅器とで構成されているので、射出
充填工程ではCPUからのデータがモータ装置に伝わって
時間的遅れがほとんどなくデータ通りの斜板角度に調整
され、データ通りの射出速度が得られ、射出充填工程か
ら保圧工程に切り替ると油圧センサから得られた油圧信
号とCPUからの油圧データの比較が行われて油圧センサ
からの油圧信号がCPUの油圧データに合致するようにモ
ータ装置が駆動するような指令が出され、時間的遅れの
ほとんどない状態で斜板角度の調整が行われ、CPUのデ
ータ通りの油圧で作動油が送出される事になり、応答性
が格段に向上したのみならず、従来例のような油圧的操
作時におけるハンティング現象のようなものも完全に解
消でき、しかも大容量のサーボモータを必要とし、且つ
その制御系も非常に複雑になる電気方式への欠点も解消
出来たものである。

【図面の簡単な説明】

第１図……本発明の一実施例における射出工程のフィー
ドバック回路の説明図、第２図……可変容量ポンプの断面図、第３図……可変容量ポンプの外観図、第４図……従来の油圧式フィードバック回路の説明図、第５図……従来の電気式フィードバック回路の説明図、（１）……斜板方式可変容量ポンプ、（６）……斜板、
（14）……調整ねじ、（Ｍ）……モータ装置、（18）…
…油圧センサ、（19）……比較増幅器、（20）……CP
U。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２９Ｃ 45/77 7365−4ＦＦ０４Ｂ 27/10 49/00 ３４１

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】斜板角度を変えることにより圧油の吐出量
を可変とする事の出来る可変容量ポンプと、斜板角度調
整用の調整ねじと、調整ねじ駆動用のモータ装置と、射
出成形の各工程における可変容量ポンプの吐出量や油圧
に関するデータを格納し、該データに従って各工程毎に
モータ装置を制御して前記斜板角度を調整するCPUとで
構成した事を特徴とする射出成形機用可変容量ポンプの
斜板角度調整装置。
【請求項２】斜板角度を変える事により圧油の吐出量を
可変とする事の出来る可変容量ポンプと、斜板角度調整
用の調整ねじと、調整ねじ駆動用のモータ装置と、可変
容量ポンプの吐出側に接続された圧油センサと、射出成
形の各工程における可変容量ポンプの吐出量や油圧に関
するデータを格納し、各工程毎該データを出力するCPU
と、射出成形の射出充填工程にあっては前記CPUからの
回転角度データとモータ装置からの回転角度信号とを比
較し、CPUからの出力データに合致するようにモータ装
置を駆動し、射出充填工程に続く射出保圧工程にあって
は油圧センサからの油圧信号とCPUからの油圧データと
を比較してCPUからの油圧データに一致する油圧となる
ようにモータ装置を駆動する比較増幅器とで構成された
事を特徴とする射出成形機用可変容量ポンプの斜板角度
調整装置。