JPH0755530B2 - 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〕 本発明は油圧方式射出成形機における油圧回路の改良に
係るものである。

〔従来の技術並びに本発明が解決しようとする問題点〕

従来の中・小型射出成形機の油圧回路は通常単一の油圧
ポンプを使用し、１つの油圧ラインに作動用のシリンダ
を接続しているため、例えば型開きしながらエジェクト
するなどの複合動作を行うと互いに干渉し合って非常に
動作不安定になり、型締，射出，保圧他各工程が完了し
なければ次の動作を行えず、工程のハイサイクル化が妨
げられていた。

〔発明の目的〕

本発明はかかる従来例の問題点に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は油圧回路の改良において中，小
の油圧方式射出成形機において従来にはみられない作動
のハイサイクル化を達成出来た油圧回路を提供するにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は射出成形機において、原料チャージ中に射出さ
れた金型内の樹脂の冷却それに続く型開とエジェクトと
を同時に行うという高速度の作動によるハイサイクル化
を達成するために、請求項（１）において； 射出成形工程の大半を油圧作動にて実行される射出
成形機において、 射出シリンダ（10）のヘッド側（10a）を、開閉弁
（６）を介して油圧ポンプ（１）に接続され、且つアキ
ュムレータ（７）を有する油圧ラインに接続し、 スクリュ（16）を、その回転作動のみが油圧駆動系
から独立するように、サーボモータ（17）に接続する。

型開閉シリンダ（20）を油圧ポンプ（１）に接続
し、 開閉弁（６）を介して油圧ポンプ（１）に接続され
且つアキュムレータ（７）を有する油圧ラインとエジェ
クトシリンダ（19）とを接続する。

；という技術的手段を採用している。

〔作用〕

ハイサイクル化の方法としては第３図に示すように３通
りあり、第１が型開を行いながらキャビティ内の成形品
をエジェクトする場合であり、第２が樹脂をチャージし
ている間に型開し、続いて金型キャビティ内の成形品を
エジェクトする場合であり、第３が樹脂をチャージして
いる間に型開とエジェクトとを同時に行う場合である。
このうち、第３の場合が最も高速度に作動できるものと
なる。

この点から、本願請求項（１）において、スクリュ（1
6）をその回転作動が油圧ポンプ（１）による油圧駆動
系から独立するように、サーボモータ（17）に接続し、
且つ型開閉シリンダ（20）を油圧ポンプ（１）に接続す
ると共に開閉弁（６）を介して油圧ポンプ（１）に接続
され且つアキュムレータ（７）を有する油圧ラインとエ
ジェクトシリンダ（19）とを接続してあるので、開閉弁
（６）を閉じる事によってスクリュー回転動作は油圧ポ
ンプとは別個のサーボモータ（17）にて行われ、型開閉
シリンダ（20）の動作は油圧ポンプ（１）のラインにて
行われ、エジェクトシリンダ（19）は開閉弁（６）を閉
じる事によって油圧ポンプラインと切り離されてアキュ
ムレータ（７）を有する油圧ラインにて作動する事にな
り、その結果上記３つの動作が同時に行なえるようにな
り、より一層のハイサイクル化が実現出来たものであ
る。

〔実施例〕

本発明の実施例を図とともに説明する。第１図で（１）
は電動機（２）で駆動される可変吐出量ポンプで、ポン
プ制御装置（３）により、斜板角度調整用シリンダ
（４）を介して、射出成形の工程ごとに、必要なポンプ
圧力、吐出量を設定して圧油を送出する。該圧力、吐出
量の設定値はマイコン方式の制御装置（24）の設定値で
設定する。また可変吐出量ポンプ（１）から出た管路
（ａ）において、負荷が発生してもポンプ制御装置
（３）により負荷＋αの圧油を自動的に吐出するように
調整する。

分岐点（５）から電磁開閉弁（６）を介して、管路
（ｂ）となり、管路（ｂ）にアキュムレータ（７）、圧
力センサ（８）が取り付けられ、比例電磁弁方式の方向
流量制御弁（９）のＰポートに接続されている。該方向
流量制御弁（９）のＡポートからの管路（ｃ）は射出シ
リンダ（10）のヘッド側（10a）と、シャトル弁（11）
のポート（11a）を介してノズルタッチ用方向制御弁（1
2）のＰポートに接続されている。方向流量制御弁
（９）のＢポートからの管路（ｄ）はサックバック用方
向制御弁（13）のＰポートと、エジェクト用方向制御弁
（14）のＰポートに接続されている。サックバック用方
向制御弁（13）のＡポートからの管路（ｇ）は射出シリ
ンダ（10）のロッド側（10b）に接続されており、Ｂポ
ートからの管路（ｃ）に接続されている。

分岐点（５）からの別の管路（ｅ）はシャトル弁（11）
のポート（11b）に接続されており、分岐点（５）から
の第３の管路（ｆ）は型開閉用方向制御弁（15）のＰポ
ートに接続されている。

射出シリンダ（10）のピストン体（10c）は射出シリン
ダ（10）を貫通して前後進摺動自在に設置されている。
スクリュー（16）は該ピストン体（10c）に対して一体
的に前後進し且つ回転自在に装着されており、ピストン
体（10c）の後部に固着された電動機（ACサーボモー
タ）（17）によって回転駆動され、ホッパ（図示せず）
から供給されるプラスチック樹脂を溶融混練しながらス
クリュー（16）の前方に移送し、その反作用でスクリュ
ー（16）はピストントン体（10c）と共に後退してチャ
ージ作用を行う。そしてチャージ工程の最後に、サック
バック用方向制御弁（13）のＡポートからの圧油でピス
トン体（10c）を少し後退させるサックバックを行う。
次サイクルの射出工程では管路（ｃ）から圧油が射出シ
リンダ（10）のヘッド側（10a）に供給されて、ピスト
ン体（10c）がスクリュー（16）を押圧し、スクリュー
先端にチャージされた溶融樹脂を金型キャビティ内に射
出する。

ノズルタッチシリンダ（18）は射出装置全体を前進後退
させるもので、ノズルタッチ用方向制御弁（12）で作動
される。エジェクトシリンダ（19）は成形完了した成形
品を突き出すためのもので、エジェクト用方向制御弁
（14）で作動される。型開閉シリンダ（20）は型開閉用
方向制御弁（15）で作動されるが、型締は安全ドア（図
示せず）によって安全ドア弁（21）が復元状態の時しか
作動しない。

比例電磁弁方式の方向流量制御弁（９）について詳述す
る。この方向流量制御弁（９）は、 比例電磁弁方式で作動されるものであるが、サーボ
弁に似た機能を持っており、そのスプールはトルクモー
タ（9a）、（9b）に印加される電気信号通りに高応答で
正負に作動され、制御弁（９）内を通過する圧油の流量
及び圧力を制御する。スプールが最終端まで作動すれ
ば、従来の方向切替弁と同様にA,Bポートの切替を行
う。

制御弁（９）内部には差動トランス（9c）が設置さ
れていて、スプールの開度に比例した電気出力を電気信
号入力端子（25）にフィードバックしており、弁自身で
流量フィードバックを行う機能を持っている。従って従
来のサーボ弁の場合のように、射出部材に装着した位置
センサから電気信号を入力してやる必要がなく、射出速
度やチャージ時の背圧に対するフィードバック制御を行
うことができる。

しかもサーボ弁の欠点である作動油ゴミや異物の影
響を受けることが少なく、保守管理し易い。

という特長をもっている。

上述の方向流量制御弁（９）に対する比較器（22）の入
力端子（23）には、射出圧力・流量設定信号がマイコン
制御装置（24）の入力装置から信号線（ｋ）を介して入
力され、入力増幅機（22）の出力端子（25）から制御弁
（９）内部のアンプ（9d）を介して、方向流量制御弁
（９）のスプールを作動させるトルクモータ（9a）（9
b）に接続されている。また圧力フィードバック機能の
ために、射出シリンダ（10）のヘッド側に装着した圧力
センサ（26）からの電気信号線（ｏ）が比較器（22）の
入力端子（27）に接続されている。ポンプ用電動機
（２）及びスクリュー駆動用電動機の電源U,V,Wをまと
めた入力側に、三相電力計（28）が設置してあり、入力
電源R,S,Tから成形機に流入する刻々の電力を測定し、
その測定値はマイコン方式制御盤（24）に信号線（ｎ）
を介して入力される。又、アキュムレータ（７）の射出
工程における元圧低下の状態を刻々センシングしている
圧力センサ（８）の信号は、信号線（ｐ）を通してマイ
コン方式制御装置（24）に入力している。一方マイコン
方式制御装置（24）からはACサーボモータ（17）を制御
するための信号線（ｍ）、並びにポンプ制御装置（３）
を制御するための信号線（ｌ）がそれぞれ出ている。

以上第１図の本発明の油圧回路構成を、第２図の従来の
油圧回路構成と比較すると、本発明は下記のような構造
を持っている。（第２図では第１図と同じ機能を持つ部
品は同じ番号とした。） 差動トランス（9c）により弁開度をマイナークロズ
ド制御できる比例電磁方式の方向流量制御弁（９）と、
射出シリンダ（10）のヘッド側（10a）に装着した圧力
センサ（26）とにより、サーボ弁と同じように射出圧
力、及びチャージ時の背圧は、フィードバック制御を行
い、また射出速度については、射出位置センサーは使用
しないが、ほぼフィードバック制御に近い制御を行う。

従来回路では、ポンプ（１）の吐出口からの管路
（ｘ）が、すべてのシリンダのための方向制御弁のＰポ
ートに接続されていたが、本発明では、分岐点５から３
本の管路に分かれ、射出・エジェクトシリンダには管路
（ｂ）、ノズルタッチシリンダには管路（ｅ）、型開閉
シリンダには管路（ｆ）が接続されており、またスクリ
ュー（16）の回転駆動は従来の油圧モータ（53）に代え
て、ACサーボモータ（17）によって油圧回路に関係なく
行われる。これらにより、後述する複合動作が行われ、
サイクル短縮となる。

ポンプ用電動機（２）及びスクリュー駆動用電動機
（17）の電源入力側に電力測定装置（28）を設置し、刻
々の負荷電力を測定できるようにしてある。

油圧回路及び電動機（２）の全作動系を制御するマ
イコン方式制御装置（24）は、計数能力を持っており、
出力回路は方向流量制御弁（６）に至る信号線（ｋ）、
可変吐出量ポンプ（１）の制御装置（３）に至る信号線
（ｌ）、チャージ用のACサーボモータ（17）に至る信号
線（ｍ）を有している。また入力回路としては、射出シ
リンダ（10）の圧力センサ（26）からの信号線（Ｑ）、
アキュムレータ用圧力センサ（８）からの信号線（ｐ）
を備えている。

以上のように構成した本発明の作用を、第３図に従って
述べる。

型締工程 可変吐出量ポンプ（１）が負荷に必要な油圧・油量を測
定通りに型開閉シリンダ（20）に与える。このときは電
磁開閉弁（６）及び方向流量制御弁（９）は全閉にし
て、可変吐出量ポンプ（１）だけで型締を行う。

射出工程 前のサイクルでチャージされた溶融樹脂をキャビティに
充填する射出速度工程では、方向流量制御弁（９）はＰ
→Ａ、Ｂ→Ｔに切替えられ、アキュムレータ（７）から
の圧油を、入力端子（23）からの射出速度設定値と、差
動トランス（9c）による制御弁（９）自身の流量フィー
ドバック作用によってセミクローズドに制御される。こ
のとき電磁開閉弁（６）は開にして、アキュムレータ
（７）の圧力が吐出によって落ちるのを圧力センサ
（８）で測定し、マイコン方式制御装置（24）及びポン
プ制御装置（３）を介して可変吐出量ポンプ（１）の吐
出量を増やして、アキュムレータ（７）へ圧油を補充す
る。

キャビティに充填された溶融樹脂に充填圧力をかけ、保
圧に移行してゆく保圧工程では、方向流量制御弁（９）
はＰ→Ａの状態のまま圧力制御となり、入力端子（23）
からの充填・保圧設定値と、圧力センサ（26）からの実
測値が等しくなるようにクローズド制御を行う。かくし
て成形品の表面品質および重量のバラツキなく精密安定
な射出が行われる。この保圧工程でもアキュムレータ
（７）への圧油の補充が行われる。

チャージ工程 ACサーボモータ（17）により制御装置（24）からの命令
通りスクリュー（16）を回転駆動し、プラスチック樹脂
を溶融混練しながらスクリュー（16）の前方にチャージ
し、その反作用でスクリュー（16）はピストン体（10
c）とともに後退する。比例電磁弁方式の方向流量制御
弁（９）はＰ→Ｂ、Ａ→Ｔに切替えられるが、Ａ→Ｔ通
過の際の抵抗値すなわち背圧は、その設定値と圧力セン
サ（26）による実測値とが等しくなるようにクローズド
制御される。従来の背圧制御はレリーフ弁（52）によっ
てオープン制御されるだけであった。

またチャージ工程の最後に、サックバック用方向制御弁
（13）はＰ→Ａとなり、Ａポートからの圧油でピストン
体（10c）を少し後退させるが、このときの速度は差動
トランス（9c）による制御弁（９）自身の流量フィード
バック作用によって、セミクローズドに制御され、正確
なサックバック量が確保される。この保圧、サックバッ
ク工程でも電磁開閉弁（６）は開いており、アキュムレ
ータ（７）への圧油の補充が行われる。

型開きしながらのエジェクト、チャージなど複合動作
について。

第２図のような従来回路では型開き完了してからエジェ
クトしないと型開閉、エジェクトのシリンダを単一の油
圧源で作動させることになり、双方の作動が不確実にな
ってしまう。第１図に示す本発明の回路では、型開閉は
ポンプで行い、エジェクトは、方向流量制御弁（９）を
Ｐ→Ｂに切替えアキュムレータ（７）から管路（ｂ），
（ｄ）を介して行うことが出来るので、油圧による型開
きと、アキュムレータによるエジェクト動作とを重畳さ
せて複合動作させる事が可能となる。

また、チラーを使用するなどして成形品の冷却時間を短
くすると、早く冷却完了型開きできるが、第２図のよう
な従来回路ではチャージのためのスクリュー駆動を油圧
モータで行っていたので、チャージ完了まで待たねばな
らなかった。第１図に示す本発明の回路ではスクリュー
駆動は油圧回路に関係ないACサーボモータ（17）で行う
ので型開きしながら、チャージという複合動作も自由に
行なえる。

以上述べた複合動作を第３図に従ってまとめてみると、
同図（ｂ）のようにチャージの後に行われる型開とエジ
ェクト動作を同時に行って工程短縮を図る場合、同図
（ｃ）のようにチャージ中に型開とエジェクトとを順次
行って工程の短縮を図る場合、更に同図（ｄ）に示すよ
うにチャージ中に型開とエジェクトとを同時に行う場合
などがあり、この場合が最も速いサイクルとなる。

更に、スクリューを油圧ポンプから独立して回転する別
駆動源に接続してあるので、射出しながらチャージする
こともできるものであり、例えば大型成形品で、スクリ
ュー径×スクリューストロークによって規定されるチャ
ージ量では射出量不足の場合、油圧で射出しながら、電
動機（17）でチャージする、いわゆる回転射出を行うこ
とができる。これは複合動作による性能アップである。

以上本発明による作動系は、ポンプ（１）からの油圧管
路、アキュムレータ（７）からの油圧管路、電動機によ
るスクリュー回転駆動と、独立した３系列があるので上
記のような複合動作が行なえるのである。

負荷電力測定による計算制御について。

本発明では、油圧負荷の入力である電動機（２）と、チ
ャージ用ACサーボモータ（17）の入力U.V.W線をまとめ
た電源R.S.Tに電力計（28）を装備して、射出成形の全
工程にわたって綜合負荷電力を測定し、信号線（ｎ）を
介してマイコン方式制御装置（24）に入力させている。
その測定結果の一例が第３図であるが、この電力変動曲
線から１サイクルの平均電力Ｗを演算して、Ｗに対する
山，谷が平均するようにアキュムレータ（７）に補充す
る電力に相当するW_Hを調節する。

〔効果〕

本願請求項（１）に係る発明は、射出成形の工程の全部
乃至その大半を油圧作動にて実行される射出成形機にお
いて、型開閉シリンダを油圧ポンプに接続すると共に開
閉弁を介して油圧ポンプに接続され且つアキュムレータ
を有する油圧ラインとエジェクトシリンダとを接続して
あるので、開閉弁を閉じる事によって油圧ポンプのライ
ンとアキュムレータを有するラインとが独立する事にな
り、その結果型開閉シリンダとエジェクトシリンダとを
同時に安定的に作動させる事が出来るものであり、サイ
クル時間をその分だけ短縮出来るという利点がある。

又、射出成形工程の大半を油圧作動にて実行される射出
成形機において、型開閉シリンダとエジェクトシリンダ
とを油圧ラインに接続すると共にスクリューを油圧ポン
プから独立して回転する別駆動源に接続してあるので、
型開及びエジェクト作業を油圧ラインで行い、スクリュ
ーの回転動作をこれとは別の駆動源で行う事が出来、そ
の結果スクリュー回転動作による原料チャージ中に型開
及びエジェクト作業を順次行う事が出来、チャージの後
に型開とエジェクトとを順次行わねばならなかった従来
方式に比べて格段のハイサイクル化が可能になった。

更に、スクリュー（16）を油圧ポンプ（１）から独立し
て回転する別駆動源（17）に接続し、且つ型開閉シリン
ダ（20）を油圧ポンプ（１）に接続すると共に開閉弁
（６）を介して油圧ポンプ（１）に接続され且つアキュ
ムレータ（７）を有する油圧ラインとエジェクトシリン
ダ（19）とを接続してあるので、開閉弁（６）を閉じる
事によってスクリュー回転動作は油圧ポンプとは別個の
駆動源（17）にて行われ、型開閉シリンダ（20）の動作
は油圧ポンプ（１）のラインにて行われ、エジェクトシ
リンダ（19）は開閉弁（６）を閉じる事によって油圧ポ
ンプラインと切り離されてアキュムレータ（７）を有す
る油圧ラインにて作動する事になり、その結果上記３つ
の動作が同時に行なえるようになり、より一層のハイサ
イクル化が実現出来たものである。

【図面の簡単な説明】

第１図…本発明の油圧回路図、 第２図…従来例の油圧回路図、 第３図…従来の射出成形時の１サイクル工程と本発明の
第１〜３実施例の１サイクル工程の比較図。 （１）……油圧ポンプ、（６）……開閉弁、 （７）……アキュムレータ、（10）……射出シリンダ、 （10a）……射出シリンダのヘッド側、 （16）……スクリュー、（17）……別駆動源、 （19）……エジェクトシリンダ、（20）……型開閉シリ
ンダ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】射出成形工程の大半を油圧作動にて実行さ
   れる射出成形機において、スクリュをサーボモータに接
   続してスクリュの回転作動のみを油圧ポンプによる油圧
   駆動系から独立するように構成し、且つ型開閉シリンダ
   を油圧ポンプに接続すると共に開閉弁を介して油圧ポン
   プに接続され且つアキュムレータを有する油圧ラインと
   エジェクトシリンダとを接続して成る事を特徴とする射
   出成形機の油圧回路。