JPH10315293A - 射出成形機の油圧制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 油圧ポンプの軸入力（油動力）が常時これを
駆動する電動モータの停動トルクの範囲内となるように
制御することにより、特に低粘度樹脂に対する射出充填
率および可塑化能力を高める。 【解決手段】 油圧ポンプの油圧回路内に設けた方向切
換弁を操作することにより、前記油圧アクチュエータを
制御する射出成形機の油圧制御方法において、前記可変
容量油圧ポンプの吐出圧力および吐出流量を常時検知
し、これら検知された圧力および流量に基づいて前記油
圧ポンプの軸入力（油動力）を算出すると共に、算出さ
れた前記軸入力（油動力）が前記油圧ポンプを駆動する
電動モータの停動トルクの範囲内となるように演算し、
設定された最大軸入力（最大油動力）の範囲内において
前記油圧ポンプの吐出圧力および吐出流量をフィードバ
ック制御するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形機の油圧
制御方法に係り、特に低粘度樹脂に対する射出充填率お
よび可塑化能力を向上させることができると共に成形サ
イクルを短縮化することができる射出成形機の油圧制御
方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、射出成形機は、図４に示すよう
に、溶融樹脂の射出装置１０のバレル１０ａ内に配置さ
れるスクリュ１０ｂを、回動および進退させる油圧モー
タ１２および射出シリンダ１４と、電動モータ１６で駆
動される可変容量油圧ポンプ１８とから形成されてい
る。なお、前記射出装置１０は、その先端部に、図示し
ない金型に当接して溶融樹脂を射出するノズル１０ｃを
有する。また、図４に示す一対の射出シリンダ１４、１
４は、油圧モータ１２によって回転する回転部材２０ｂ
を回転自在に保持する保持部材２０ａに対して、それぞ
れピストンロッド１４ａ、１４ａの一端部が結合した構
成からなる。

【０００３】そして、このような構成において、この射
出成形機の油圧制御装置は、油圧モータ１２および射出
シリンダ１４が、可変容量油圧ポンプ１８の油圧回路２
２内に設けた２位置方向切換弁２４および３位置方向切
換弁２６を、適宜制御部２８を介して操作することによ
り、作動するように構成されている。

【０００４】そこで、まず原料樹脂の計量時には、２位
置方向切換弁２４が、図示の位置から励磁されて切換え
操作され、油圧ポンプ１８からの圧油が、油圧回路２２
を介して油圧モータ１２に導入される。そして、この油
圧モータ１２を回動することにより、射出装置１０のバ
レル１０ａ内の樹脂が、スクリュ１０ｂの作用により混
練溶融される。

【０００５】このようにして、射出装置１０において得
られる溶融樹脂は、バレル１０ａの先端部に蓄積（計
量）されて、スクリュ１０ｂが所定位置まで後退する。
すなわち、計量が完了する。この時、２位置方向切換弁
２４の励磁が解除される。

【０００６】次いで、射出充填時においては、３位置方
向切換弁２６が図示の位置から左側へ励磁されて切換え
操作されると、油圧ポンプ１８からの圧油が、油圧回路
３２を介して射出シリンダ１４の射出側室１４ｂへ導入
される。そして、ピストンロッド１４ａが、図示におい
て左行することにより、スクリュ１０ｂがバレル１０ａ
内を左行して、前記蓄積されていた溶融樹脂は、ノズル
１０ｃから金型内へ射出される。

【０００７】なお、この射出充填時には、射出シリンダ
１４の戻り側室１４ｃ内の油は、油圧回路３２および３
位置方向切換弁２６を介してタンク３０内へ還流され
る。また、スクリュ１０ｂのバレル１０ａ内の初期位置
への復帰（図示において右行）は、３位置方向切換弁２
６が図示の位置から右側へ励磁されて切換えられること
により、達成されることは明らかである。

【０００８】従って、このような制御装置によれば、各
種の成形品を連続的に射出成形することができる。

【０００９】しかるに、前述した射出成形機において、
原料樹脂を可塑化するに際し、スクリュ１０ｂの駆動ト
ルクは、原料樹脂の種類によって大きく異なる。このた
め、射出成形機においては、全ての樹脂に対応するた
め、一般的に油圧モータ１２を使用し、この油圧モータ
１２に油圧ポンプ１８から油圧を供給するように構成さ
れている。

【００１０】この場合、射出成形サイクルを短縮化する
には、スクリュ１０ｂの回転数を上げる必要があり、こ
のため可変速式油圧モータが採用され、これにより可塑
化すべき樹脂に適合したトルクを任意に選択して、油圧
ポンプ１８を駆動する電動モータ１６の許容動力負荷の
範囲内でスクリュ回転数を増大することが可能となる。

【００１１】また、前記油圧ポンプ１８は、可変容量型
のものを使用して、特に射出充填時に電動モータ１６を
過負荷状態（オーバーロード）とし、これにより射出速
度を上げることが行われている。

【００１２】しかしながら、可変速式油圧モータは、一
般に高価であり、その使用に際して電動モータ１６が許
容負荷容量を越える部分が生じ、この状態で電動モータ
１６を長時間使用すると、電動モータ１６が過熱して故
障の原因となる。また、可変容量油圧ポンプ１８を計量
工程に使用した場合、一般に計量工程は射出充填時に比
べて極めて長時間となるために、前述したように電動モ
ータ１６を過負荷運転した場合には、やはり電動モータ
１６が過熱して故障の原因となる。

【００１３】このような観点から、従来においては、ス
クリュの回転駆動を行う手段として、低コストの定容量
型油圧モータを使用し、さらに可変容量油圧ポンプの吐
出圧力および吐出流量を検出して、これら検出圧力およ
び検出流量から、駆動源すなわち電動モータの駆動負荷
を所定の時間間隔で算出して、これら算出駆動負荷を平
均して平均駆動負荷を求め、そしてこの平均駆動負荷が
予め設定された電動モータの許容駆動負荷を越えた場
合、制御部が過負荷表示を行うようにし、この過負荷状
態が所定の時間継続すると、可変容量油圧ポンプを停止
制御するように構成した射出成形機が提案されている
（特開平４−６７９２５号公報）。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記提
案に係る射出成形機においては、可変容量油圧ポンプ
が、これを駆動する電動モータの許容駆動負荷を越えた
場合に、過負荷状態が長時間継続して電動モータが過熱
して故障することを防止するものであって、前記過負荷
状態が頻繁に発生する場合には、可変容量油圧ポンプの
停止により円滑な射出成形の運転を継続することができ
ない難点がある。

【００１５】すなわち、従来の射出成形機においては、
射出充填速度およびスクリュ回転数は、これを油圧アク
チュエータを介して制御する可変容量油圧ポンプの仕様
数値が、電動モータの容量によって決定されており、例
えば決定された仕様圧力（射出圧力、計量トルク）で
は、電動モータの容量範囲内に納まる負荷（許容最大負
荷）によって最大流量も決定されており、このため低粘
度樹脂で高圧力が不要な場合も、流量のリミッタが仕様
圧力を考慮して決定されていることから、流量を増大す
ることができず、従って射出成形機としての射出充填率
および可塑化能力は、前記流量のリミッタにより制限さ
れるという難点を有していた。

【００１６】そこで、本発明者は、鋭意研究を重ねた結
果、可変容量油圧ポンプの吐出圧力および吐出流量を常
時検知し、これら検知された圧力（Ｐ）および流量
（Ｑ）から前記油圧ポンプの軸入力（油動力Ｌo ＝Ｐ×
Ｑ／６１２）を演算して、この軸入力（油動力）が電動
モータの停動トルクの範囲内になるように油圧制御を行
うこと、すなわち可変容量油圧ポンプの吐出圧力（Ｐ）
が上昇した場合、その軸入力（油動力）が電動モータの
停動トルクの範囲内に納まるよう一定（すなわちＰ×Ｑ
＝一定）となるように、吐出流量（Ｑ）を低下させるこ
とにより、例えば前記低粘度樹脂を使用する場合には、
前記吐出流量を増大させて、射出充填率および可塑化能
力を向上することができると共に、負荷が増大しても停
動トルクまで前記軸入力（油動力）が上昇しないため、
電動モータのコイルの焼付き等の事故も防止することが
できることを突き止めた。

【００１７】従って、本発明の目的は、可変容量油圧ポ
ンプにおいて、その吐出圧力および吐出流量に基づいて
前記油圧ポンプの軸入力（油動力）が常時これを駆動す
る電動モータの停動トルクの範囲内となるように油圧制
御することにより、特に低粘度樹脂に対する射出充填率
および可塑化能力を高めることができる簡単な構成で低
コストに製造することができる射出成形機の油圧制御方
法および装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る射出成形機の油圧制御方法は、射出装
置のスクリュを回動および進退させる油圧アクチュエー
タと、電動モータで駆動される可変容量油圧ポンプとか
らなり、前記油圧ポンプの油圧回路内に設けた方向切換
弁を操作することにより、前記油圧アクチュエータを制
御する射出成形機の油圧制御方法において、前記可変容
量油圧ポンプの吐出圧力および吐出流量を常時検知し、
これら検知された圧力および流量に基づいて前記油圧ポ
ンプの軸入力（油動力）を算出すると共に、算出された
前記軸入力（油動力）が前記油圧ポンプを駆動する電動
モータの停動トルクの範囲内となるように演算し、設定
された最大軸入力（最大油動力）の範囲内において前記
油圧ポンプの吐出圧力および吐出流量をフィードバック
制御することを特徴とする。

【００１９】この場合、射出充填時もしくは計量工程時
において、可変容量油圧ポンプの吐出圧力が上昇した際
には、前記油圧ポンプの軸入力（油動力）が一定となる
ように、前記油圧ポンプの吐出流量を低下させるように
制御することができる。

【００２０】また、前記射出充填時もしくは計量工程時
において、低粘度樹脂を使用する場合には、可変容量油
圧ポンプの吐出圧力を低減させると共に前記油圧ポンプ
の軸入力（油動力）が一定となるように、前記油圧ポン
プの吐出流量を増大させるように制御することができ
る。

【００２１】また、前記射出成形機の油圧制御方法を実
施する装置としては、射出装置のスクリュを回動および
進退させる油圧アクチュエータと、電動モータで駆動さ
れる可変容量油圧ポンプとからなり、前記油圧ポンプの
油圧回路内に設けた方向切換弁を操作することにより、
前記油圧アクチュエータを制御するように構成した射出
成形機の油圧制御装置において、前記可変容量油圧ポン
プの吐出圧力および吐出流量をそれぞれ検出する圧力検
出手段および流量検出手段を設け、これらの検出手段に
より検知された圧力および流量に基づいて前記油圧ポン
プの軸入力（油動力）を算出すると共に、算出された前
記軸入力（油動力）が前記油圧ポンプを駆動する電動モ
ータの停動トルクの範囲内となるように演算する演算手
段を設け、前記演算手段に設定された最大軸入力（最大
油動力）の範囲内において演算された前記油圧ポンプの
吐出圧力および吐出流量となるように前記油圧ポンプを
フィードバック制御するためのコントローラを設けるこ
とを特徴とする。

【００２２】

【実施例】次に、本発明に係る射出成形機の油圧制御方
法および装置の実施例につき、添付図面を参照しながら
以下詳細に説明する。

【００２３】図１は、本発明に係る射出成形機の油圧制
御装置の一実施例を示す概略構成図である。すなわち、
図１において、参照符号４０は射出装置のバレル内に挿
通配置されるスクリュを進退移動させる射出シリンダか
らなる油圧アクチュエータを示し、この油圧アクチュエ
ータ４０に対し、３位置方向切換弁４２を介して可変容
量油圧ポンプ４４と連通する油圧回路が設けられてい
る。前記可変容量油圧ポンプ４４は、電動モータ４６に
よって駆動するように構成されている。

【００２４】しかるに、前記可変容量油圧ポンプ４４の
吐出側ラインには、吐出流量Ｑ（ｌ／min ）を検知する
ための流量計等からなる流量検出手段４８が設けられる
と共に、油圧アクチュエータ４０に接続される油圧ライ
ンには、吐出圧力Ｐ（kg.f／cm² ）を検知するための圧
力センサ等からなる圧力検出手段５０が設けられる。

【００２５】前記構成において、射出充填時には、３位
置方向切換弁４２が図示の中立位置から左側へ励磁され
て切換え操作されると、可変容量油圧ポンプ４４からの
圧油が、油圧アクチュエータ４０の射出側室４０ａへ導
入される。そして、ピストンロッド４１が、図示におい
て左行することにより、スクリュが移動して所要の溶融
樹脂がノズル部から金型内へ射出される。なお、この射
出充填時には、油圧アクチュエータ４０の戻り側室４０
ｂ内の油は、前記方向切換弁４２を介してタンク５２内
ヘ還流される。また、スクリュのバレル内の初期位置へ
の復帰（図示において右行）は、前記方向切換弁４２が
図示の位置から右側へ励磁されて切換えられることによ
り達成される。

【００２６】そこで、本実施例の油圧制御装置において
は、前記圧力検出手段５０および流量検出手段４８によ
り、それぞれ検知された圧力Ｐおよび流量Ｑに関する信
号を、演算手段５４に入力して、前記可変容量油圧ポン
プ４４における軸入力（油動力）Ｌo （ｋＷ）を演算す
る。

【００２７】以下、本実施例に係る油圧制御装置の動作
につき、図２に示す制御フローチャート図も併せ参照し
ながら説明する。

【００２８】まず、ステップＳ１において、所要の圧力
指令および流量指令に基づいて可変容量油圧ポンプ４４
が駆動制御される。次いで、ステップＳ２において、前
記油圧ポンプ４４の吐出動作が行われ、射出成形機の射
出充填動作ないし計量工程が実施される。この際に、ス
テップＳ３において、前記油圧ポンプ４４の吐出圧力お
よび吐出流量が、それぞれ圧力検出手段５０および流量
検出手段４８により検出される。

【００２９】そこで、ステップＳ４において、演算手段
５４により、前記検出された圧力Ｐおよび流量Ｑに基づ
いて、前記軸入力（油動力）Ｌo （ｋＷ）が次式により
算出される。

【００３０】Ｌo ＝Ｐ×Ｑ×定数 … (1) 但し、Ｐ：圧力（kg.f／cm² ） Ｑ：流量（ｌ／min ）

【００３１】しかるに、前記演算手段５４においては、
電動モータ４６の定格トルク、停動トルクＴS をパラメ
ータとして記憶保持しており、最大軸入力Ｌmax （最大
油動力）を予め設定しておく。

【００３２】そして、射出成形機の射出充填時および計
量工程時において、常時前記油圧ポンプ４４における軸
入力（油動力）を演算すると共に、前記油圧ポンプ４４
を駆動する電動モータ４６の停動トルクＴS の範囲内と
なるように演算し、この演算値が前記最大軸入力Ｌmax
（最大油動力）を越えない範囲内において、前記油圧ポ
ンプ４４の吐出圧力および吐出流量を、コントローラ５
６を介してフィードバック制御するように構成する。

【００３３】従って、例えば射出充填時もしくは計量工
程時に際し、可変容量油圧ポンプ４４の吐出圧力Ｐが上
昇した際には、ステップＳ５において、前記油圧ポンプ
４４の軸入力（油動力）が一定となるように、前記油圧
ポンプ４４の吐出流量Ｑを低下させるように制御するこ
とができる（図３参照）。

【００３４】また、射出充填時もしくは計量工程時に際
し、低粘度樹脂を使用する場合には、ステップＳ５にお
いて、可変容量油圧ポンプ４４の吐出圧力Ｐを低減させ
ると共に前記油圧ポンプ４４の軸入力（油動力）が一定
となるように、前記油圧ポンプ４４の吐出流量Ｑを増大
させるように制御することができる（図３参照）。

【００３５】なお、前述した演算手段５４における演算
結果が、前記油圧ポンプ４４における軸入力（油動力）
が電動モータ４６の停動トルクＴS の範囲内である場合
には、ステップＳ６において、それぞれ設定指令をその
まま維持するようにフィードバック制御する。

【００３６】前述した実施例から明らかなように、本発
明によれば、図３に示されるように、可変容量油圧ポン
プに対する従来の制御域よりも斜線で示す範囲まで制御
域を拡大することができ、制御性を著しく改善すること
ができる。

【００３７】以上、本発明の好適な実施例について種々
説明したが、本発明は前記実施例に限定されることな
く、本発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設
計変更が可能である。

【００３８】

【発明の効果】前述したように、本発明に係る射出成形
機の油圧制御方法は、射出装置のスクリュを回動および
進退させる油圧アクチュエータと、電動モータで駆動さ
れる可変容量油圧ポンプとからなり、前記油圧ポンプの
油圧回路内に設けた方向切換弁を操作することにより、
前記油圧アクチュエータを制御する射出成形機の油圧制
御方法において、前記可変容量油圧ポンプの吐出圧力お
よび吐出流量を常時検知し、これら検知された圧力およ
び流量に基づいて前記油圧ポンプの軸入力（油動力）を
算出すると共に、算出された前記軸入力（油動力）が前
記油圧ポンプを駆動する電動モータの停動トルクの範囲
内となるように演算し、設定された最大軸入力（最大油
動力）の範囲内において前記油圧ポンプの吐出圧力およ
び吐出流量をフィードバック制御することにより、可変
容量油圧ポンプにおいて、その吐出圧力および吐出流量
に基づいて前記油圧ポンプの軸入力（油動力）が常時こ
れを駆動する電動モータの停動トルクの範囲内となるよ
うに油圧制御され、特に低粘度樹脂に対する射出充填率
および可塑化能力を向上させることができる。

【００３９】また、本発明においては、前記油圧制御方
法を実施する装置として、射出装置のスクリュを回動お
よび進退させる油圧アクチュエータと、電動モータで駆
動される可変容量油圧ポンプとからなり、前記油圧ポン
プの油圧回路内に設けた方向切換弁を操作することによ
り、前記油圧アクチュエータを制御するように構成した
射出成形機の油圧制御装置において、前記可変容量油圧
ポンプの吐出圧力および吐出流量をそれぞれ検出する圧
力検出手段および流量検出手段を設け、これらの検出手
段により検知された圧力および流量に基づいて前記油圧
ポンプの軸入力（油動力）を算出すると共に、算出され
た前記軸入力（油動力）が前記油圧ポンプを駆動する電
動モータの停動トルクの範囲内となるように演算する演
算手段を設け、前記演算手段に設定された最大軸入力
（最大油動力）の範囲内において演算された前記油圧ポ
ンプの吐出圧力および吐出流量となるように前記油圧ポ
ンプをフィードバック制御するためのコントローラを設
けた構成とすることにより、前述した優れた油圧制御を
行うことができる装置を、簡単な構成で低コストに製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る射出成形機の油圧制御方法を実施
する油圧制御装置の一実施例の概略構成を示す油圧回路
図である。

【図２】図１に示す射出成形機の油圧制御装置の制御動
作を示すフローチャート図である。

【図３】図１に示す射出成形機の油圧制御装置の可変容
量油圧ポンプの動作特性を示す圧力−流量特性線図であ
る。

【図４】従来の射出成形機の油圧制御装置の概略構成を
示す油圧回路図である。

【符号の説明】

４０ 油圧アクチュエータ ４０ａ 射出側室 ４０ｂ 戻り側室 ４１ ピストンロッド ４２ ３位置方向切換弁 ４４ 可変容量油圧ポンプ ４６ 電動モータ ４８ 流量検出手段 ５０ 圧力検出手段 ５２ タンク ５４ 演算手段 ５６ コントローラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出装置のスクリュを回動および進退さ
   せる油圧アクチュエータと、電動モータで駆動される可
   変容量油圧ポンプとからなり、前記油圧ポンプの油圧回
   路内に設けた方向切換弁を操作することにより、前記油
   圧アクチュエータを制御する射出成形機の油圧制御方法
   において、 前記可変容量油圧ポンプの吐出圧力および吐出流量を常
   時検知し、これら検知された圧力および流量に基づいて
   前記油圧ポンプの軸入力（油動力）を算出すると共に、
   算出された前記軸入力（油動力）が前記油圧ポンプを駆
   動する電動モータの停動トルクの範囲内となるように演
   算し、設定された最大軸入力（最大油動力）の範囲内に
   おいて前記油圧ポンプの吐出圧力および吐出流量をフィ
   ードバック制御することを特徴とする射出成形機の油圧
   制御方法。
2. 【請求項２】 射出充填時もしくは計量工程時におい
   て、可変容量油圧ポンプの吐出圧力が上昇した際には、
   前記油圧ポンプの軸入力（油動力）が一定となるよう
   に、前記油圧ポンプの吐出流量を低下させるように制御
   してなる請求項１記載の射出成形機の油圧制御方法。
3. 【請求項３】 射出充填時もしくは計量工程時におい
   て、低粘度樹脂を使用する場合には、可変容量油圧ポン
   プの吐出圧力を低減させると共に前記油圧ポンプの軸入
   力（油動力）が一定となるように、前記油圧ポンプの吐
   出流量を増大させるように制御してなる請求項１記載の
   射出成形機の油圧制御方法。
4. 【請求項４】 射出装置のスクリュを回動および進退さ
   せる油圧アクチュエータと、電動モータで駆動される可
   変容量油圧ポンプとからなり、前記油圧ポンプの油圧回
   路内に設けた方向切換弁を操作することにより、前記油
   圧アクチュエータを制御するように構成した射出成形機
   の油圧制御装置において、 前記可変容量油圧ポンプの吐出圧力および吐出流量をそ
   れぞれ検出する圧力検出手段および流量検出手段を設
   け、これらの検出手段により検知された圧力および流量
   に基づいて前記油圧ポンプの軸入力（油動力）を算出す
   ると共に、算出された前記軸入力（油動力）が前記油圧
   ポンプを駆動する電動モータの停動トルクの範囲内とな
   るように演算する演算手段を設け、前記演算手段に設定
   された最大軸入力（最大油動力）の範囲内において演算
   された前記油圧ポンプの吐出圧力および吐出流量となる
   ように前記油圧ポンプをフィードバック制御するための
   コントローラを設けることを特徴とする射出成形機の油
   圧制御装置。