JPH1119997A - 射出成形機の液圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化により設置性を向上させ且つ省エネル
ギ化を可能とする。 【解決手段】 ほぼ一定の圧力を発生するアキュムレー
タ８、それに接続される可変容量形液圧装置１、その容
量を変化させる容量操作装置１２、それに制御指令に応
じて操作信号を送る制御装置１０からなる液圧アクチュ
エータＡによって液圧ポンプ１５を駆動して型締めシリ
ンダ２３，計量モータ３３，射出シリンダ４１，ノズル
移動シリンダ５３，突出しシリンダ６２にそれぞれ圧液
を供給することにより、回生エネルギをアキュムレータ
８に回生して省エネルギ化を図るとともに、同出力のサ
ーボモータ及びモータドライバに比して動力密度が高い
液圧アクチュエータＡによって液圧装置の小型化を実現
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、樹脂等の射出成
形機の型締め，計量，射出，ノズル移動，突出しの各装
置を駆動する射出成形機の液圧装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来の射出成形機の液圧装置を
構成する液圧回路の一例を示すものである。射出成形機
のシーケンス制御により、流量／圧力指令値が入力され
ると、図示しない制御装置内で演算された指令信号によ
り、モータドライバ１０３を介してサーボモータ１０１
が所要の回転数でこれと共軸の液圧ポンプ１０２を駆動
する。

【０００３】液圧ポンプ１０２から吐出された作動液
は、型締め，型開きを切り換える方向切換弁１０４及び
高速型締め用の方向切換弁１０５を介して型締めシリン
ダ１０６へ、エジェクタ切換用の方向切換弁１０７を介
して突出しシリンダ１０８へ、スクリュー後退・背圧用
のセレクタ弁１０９及び射出・スクリュー回転用の方向
切換弁１１０を介して計量モータ１１１を備えた射出シ
リンダ１１２へ、ノズル切換用の方向切換弁１１３を介
してノズル移動シリンダ１１４へそれぞれ供給される。

【０００４】このような液圧回路を備えた従来の射出成
形機の作動は、まず、計量モータ１１１が図示しないス
クリューを回転して加熱筒内に樹脂が量り取られる。こ
のとき、射出シリンダ１１２は計量された樹脂によって
後退する。ここで、射出シリンダ１１２を僅かに後退さ
せて計量された樹脂を減圧する。ノズル移動シリンダ１
１４を後退させ、その間、前サイクルの樹脂を冷却す
る。

【０００５】次に、型締めシリンダ１０６を後退させて
金型を開き、突出しシリンダ１０８を前進させて前サイ
クルの成形品を取り出した後、型締めシリンダ１０６を
前進させて金型を閉じ、ノズル移動シリンダ１１４を前
進させてノズルを金型に押し付ける。この状態で射出シ
リンダ１１２を前進させて射出が開始され、金型キャビ
ティに樹脂が充填されると油圧回路圧力は上昇する。

【０００６】入力された圧力指令値と図示しない圧力セ
ンサからのフィードバック値を制御装置内で演算し、算
出された指令値によってサーボモータ１０１が減速し、
液圧ポンプ１０２が自動的に吐出流量を減少させて圧力
制御状態となる。そして、所定時間経過後に保圧をやめ
て射出圧抜き及び突出しが行われ、最初の工程からの作
業が繰り返される。なお、このとき、上記各シリンダの
速度，位置あるいは圧力をセンサにより検出してフィー
ドバックすることによりクローズループを構成し、液圧
ポンプ１０２の流量／圧力を制御することも可能であ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の射出成形機の液圧装置にあっては、サーボモ
ータ１０１の必要トルクは発生圧力と液圧ポンプ１０２
の押しのけ容積との積によって決定されるため、圧力制
御状態におけるサーボモータ１０１は、液圧ポンプ１０
２をその負荷回路及びポンプ内部のリーク量を補うよう
に、連続ストール状態に近いトルクを発生し続けなけれ
ばならない。

【０００８】したがって、液圧ポンプ１０２が押しのけ
容積一定の固定容量形である場合には、大トルクのサー
ボモータを選定する必要があり、結果的にサーボモータ
１０１及びモータドライバ１０３が大形化して高価にな
る。また、サーボモータ１０１に高い応答性を求めるた
めには、必然的にロータイナーシャを小さくしなければ
ならず、そのため、ロータは径方向を小さく軸方向を長
くする必要があるとともに、モータドライバ１０３も大
電流を制御する際、内部部品やその放熱等の理由から、
容量が大きくなって前述のサーボモータと組み合わせた
場合の設置の自由度が制約されるという問題があった。

【０００９】さらに、モータドライバは通常高周波のス
イッチング制御を行っているため、高周波のノイズを発
生して周辺機器に誤動作等の悪影響を及ぼすおそれがあ
り、サーボモータはその制動を專ら回生抵抗で熱にして
エネルギを消費しているという点にも問題があった。こ
の発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、構成が
簡単で小形化，省エネルギ化が可能な射出成形機の液圧
装置を安価に提供することを目的とする。

【００１０】

【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、射出成形機の型締め，計量，射出，ノズ
ル移動，突出しの各装置の少なくとも一つを液圧により
駆動するようにした射出成形機の液圧装置において、ほ
ぼ一定の圧力を発生する液圧源装置と、この液圧源装置
に接続される可変容量形液圧装置と、この可変容量形液
圧装置の容量を変化させる容量操作装置と、この容量操
作装置に制御指令に応じて操作信号を送る制御装置とか
らなる液圧アクチュエータと、この液圧アクチュエータ
によって駆動される液圧ポンプと、これらに供給する作
動液を貯蔵する液圧タンクとを有する射出成形機の液圧
装置を提供するものである。

【００１１】また、射出成形機の型締め，計量，射出，
ノズル移動，突出しの各装置の少なくとも一つを液圧に
より駆動するようにした射出成形機の液圧装置におい
て、ほぼ一定の圧力を発生する液圧源装置と、この液圧
源装置に接続される可変容量形液圧装置と、この可変容
量形液圧装置の容量を変化させる容量操作装置と、この
容量操作装置に制御指令に応じて操作信号を送る制御装
置とからなる液圧アクチュエータと、この液圧アクチュ
エータによって駆動される液圧ポンプと、この液圧ポン
プの吐出口に結合され速度制御可能な電気モータ及びモ
ータドライバによって駆動される補助の液圧ポンプと、
これらに供給する作動液を貯蔵する液圧タンクとを有す
る射出成形機の液圧装置も提供する。

【００１２】そして、上記の射出成形機の液圧装置にお
いて、液圧ポンプが固定容量形であってもよく、可変容
量形であっても差支えない。また、上記の射出成形機の
液圧装置において、液圧タンクが液圧ポンプの上方に設
置されているようにするのが好ましい。

【００１３】この発明による射出成形機の液圧装置は上
記のように構成することにより、従来回生抵抗で発熱に
よって消費していた回生エネルギを液圧源装置に回生す
ることによって省エネルギが可能になるとともに、高周
波ノイズの発生を激減させて周辺機器の誤操作が防止さ
れ、液圧装置の小形化が可能になって設置の自由度を向
上させることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
に基づいて具体的に説明する。図１は、この発明の一実
施形態を示す液圧回路図、図２は、その液圧アクチュエ
ータの部分を拡大して示す液圧回路図である。まず、図
２を参照して、この発明の液圧アクチュエータを説明す
る。この液圧アクチュエータは、通常セカンダリ・コン
トロール・システム、または、定圧力源システム（ＣＰ
Ｓ）と称されるものである。なお、図２では図示の都合
上、加減速駆動される負荷液圧アクチュエータを可変容
量形液圧装置１の出力軸２に機械的に結合させた重錘３
として示してある。

【００１５】例えば斜板式アキシャルピストンモータ等
の正負自在の可変容量形液圧装置（以下単に「液圧装
置」という）１に設けた第１のポート１ａには、低出力
の電動機４とそれによって駆動される小容量の液圧ポン
プ５とからなるポンプユニットの高圧の作動液を高圧管
路６により逆止弁７を介して供給するとともに、所定圧
以上の圧力を有する液圧源装置であるアキュムレータ８
からの高圧の作動液を直接供給するようにし、所定の圧
力以上の作動液を第２のポート１ｂから液圧タンク９に
還流する。

【００１６】液圧装置１の容量制御は、制御装置１０か
らの制御指令に応じてクローズドセンタ形の制御弁１１
を介して作動する第１，第２の容量制御用ピストン１２
Ａ，１２Ｂからなる容量操作装置１２によって制御され
る。制御装置１０へは制御指令値が入力されるととも
に、液圧装置１の軸速度センサ１３及び容量センサ１４
の出力がフィードバックされる。

【００１７】この容量操作装置１２によってアキュムレ
ータ８の作動液が液圧装置１の内部に流れ込み、モータ
作用によって出力軸２が回転する。すなわち、制御装置
１０からの指令によって容量操作装置１２が働くことに
より、液圧装置１の出力軸２の回転数及びトルクが操作
される。

【００１８】そして、これらの液圧装置１，アキュムレ
ータ８，液圧タンク９，制御装置１０，制御弁１１，第
１，第２の容量制御用ピストン１２Ａ，１２Ｂ等により
液圧アクチュエータＡが構成され、アキュムレータ８の
圧力に比例した加速特性が得られる。これにより、同出
力のサーボモータのロータイナーシャに比して動力密度
の高い液圧アクチュエータＡによりサーボモータに劣ら
ぬ加減速特性を実現することが可能になる。

【００１９】このような構成からなる液圧アクチュエー
タＡは、液圧ポンプ５から高圧管路６を通り逆止弁７を
介してアキュムレータ８に蓄圧される。液圧装置１が作
動し、必要分のエネルギがアキュムレータ８から供給さ
れるが、液圧装置１の制動停止時には、重錘３の運動エ
ネルギがアキュムレータ８に回収される。その間の重錘
３を駆動するために必要な動力は、作動液の漏洩損失と
駆動による摩擦損失を除けば、液圧装置１の駆動に要す
るもののみであり、それに相当するエネルギ分は液圧ポ
ンプ５から供給されて、アキュムレータ８の内部液圧は
常に一定に保たれている。

【００２０】このように、この液圧アクチュエータＡ
は、制動エネルギを有効に再利用できるだけでなく、瞬
間的に必要なエネルギはアキュムレータ８から供給され
るので、定常的に小電力を供給すればよく、省エネルギ
化が可能になる。

【００２１】図１は、上記のような液圧アクチュエータ
Ａの液圧装置１と共軸に設けた液圧ポンプ１５を、樹脂
等の射出成形機の型締め装置２０，計量装置３０，射出
装置４０，ノズル移動装置５０及び突出し装置６０の駆
動手段として利用した射出成形機の液圧装置の一例を示
す液圧回路図である。

【００２２】液圧ポンプ１５から吐出された作動液は、
型締め，型開きを切り換える方向切換弁２１及び高速型
締め用の方向切換弁２２を介して型締めシリンダ２３へ
供給され、ロッド２４が図示しない型締め部材を駆動
し、トグル機構等を介して金型を固定する。

【００２３】また、上記の吐出作動液は、計量装置３０
のスクリュー後退・背圧用のセレクタ弁３１及び射出・
スクリュー回転用の方向切換弁３２を介して計量モータ
３３を備えた射出装置４０の射出シリンダ４１へ供給さ
れ、ホッパから投入された樹脂材料をスクリューの回転
移送作用で加熱シリンダの先端側に蓄積され、射出シリ
ンダの直進運動により金型内へ射出される。

【００２４】一方、ノズル移動装置５０への作動液は、
方向切換弁５１及び逆止弁５２を介してノズル移動シリ
ンダ５３へ供給され、上記の加熱シリンダのヘッド部に
設けられたノズルを前後に移動させる。また、突出し装
置６０への作動液は、エジェクタ切換用の方向切換弁６
１を介して突出しシリンダ６２へ供給される。

【００２５】以上のような構成からなる射出成形機のア
イドリング状態では、アキュムレータ８は所定圧力を貯
えた状態で待機し、このアキュムレータ８に接続された
液圧装置１は制御装置１０からの指令により駆動される
第１，第２の容量制御用ピストン１２Ａ，１２Ｂからな
る容量操作装置１２によって中立状態に保たれ、液圧装
置１の出力軸２に結合された液圧ポンプ１５も停止状態
にある。

【００２６】また、射出成形機の流量制御状態では、制
御装置１０から指令値が入力され、容量操作装置１２が
傾転し、アキュムレータ８に貯えられたほぼ一定圧力の
圧液が液圧装置１内に流れ込み、液圧装置１が加速され
る。液圧装置１が所要の回転数に近づくと容量操作装置
１２が逆傾転して液圧装置１を減速し、所要の回転数を
維持するようにほぼ中立位置で出力軸２は所要の回転数
に制御され、それに伴って液圧装置１に駆動される液圧
ポンプ１５の流量も制御される。

【００２７】さらに、射出成形機の圧力制御状態では、
前述の型締めシリンダ２３，計量モータ３３，射出シリ
ンダ４１，ノズル移動シリンダ５３，突出しシリンダ６
２等の負荷液圧アクチュエータ内部の圧力上昇を各負荷
液圧アクチュエータに設けた圧力センサにより検出し、
各圧力センサからのフィードバック値と入力された圧力
指令値とを比較して制御装置１０内で演算し、その指令
値によって容量操作装置１２が液圧装置１の出力軸２の
回転数を減少させる。

【００２８】これにより、液圧装置１によって駆動され
る液圧ポンプ１５の回転数が減少し、自動的に圧力制御
状態となり、各負荷液圧アクチュエータ及び液圧ポンプ
１５の内部のリーク量を補うためのごく低速回転で圧力
制御状態を維持する。このような流量／圧力制御を射出
成形機の型締め，計量，射出，ノズル移動，突出しの各
工程で繰り返すことにより、一連の成形工程が終了す
る。

【００２９】上記の射出成形機の液圧装置において、各
負荷液圧アクチュエータに、パルス発生器あるいはポテ
ンショメータ等のセンサを設けて速度と位置をフィード
バックするとともに、圧力センサを設けて圧力をフィー
ドバックするようにし、それぞれのフィードバック信号
を制御装置１０の内部で演算して上記各負荷液圧アクチ
ュエータを制御することも可能である。

【００３０】なお、このような射出成形機の液圧装置に
おいて、図３の（ａ），（ｂ）に示すように、液圧アク
チュエータＡの液圧装置１と共軸に設けた液圧ポンプ１
５の上方に液圧タンク９を一体的に設け、この液圧タン
ク９と上記液圧ポンプ１５とを吸込管１６により接続し
て吐出口１５ａから作動液を供給すれば、配管等の組立
時の手間が省略され、液圧タンク９を含めた液圧装置全
体の設置自由度を向上させることが可能になる。

【００３１】これまで述べた射出成形機の液圧装置にお
ける液圧ポンプ１５は、容積を変化させることによって
吸込み口から低圧力の作動液を吸い込み、吐出口から高
圧力の作動液を吐出することができるが、このとき液圧
ポンプ１５の内部には容積変化に伴う圧力脈動が発生す
る。同時に、ごく低速であるために停止と回転を繰り返
すときのスティックスリップによるトルク変動に伴う圧
力変動も発生する。これらの圧力変動は、液圧ポンプ１
５が大容量の場合には圧力制御時に顕著な影響が現れ
る。

【００３２】図４は、このような問題を解決するこの発
明の他の実施形態を示す液圧回路図である。この実施形
態は、モータドライバ７３で駆動される小型のサーボモ
ータ７１により流量，圧力を制御される小容量の補助の
液圧ポンプ７２を設け、この液圧ポンプ７２の吐出口を
前実施形態に示した液圧ポンプ１５の吐出口に結合し、
液圧ポンプ１５，７２とその結合点Ｐとの間に逆止弁７
４，電磁弁７５をそれぞれ挿入したものであり、その他
の構成は図１に示した前実施形態と同様であり、この図
４では液圧アクチュエータＡの図示は省略してある。

【００３３】このような構成によれば、図１に示した液
圧アクチュエータＡの作動を停止して小型のサーボモー
タ７１で駆動する補助の液圧ポンプ７２により流量及び
圧力を制御することによって、ごく低速領域の制御性を
向上させることができる。このことは、大型のサーボモ
ータを使用しなければならなかった従来の射出成形機の
液圧装置に代えてこの実施形態を用いることにより、液
圧装置の小型化とそれに伴う設置の自由度が向上する点
できわめて有効な手段となる。

【００３４】上記の各実施形態において、液圧ポンプ１
５を固定容量形とすることにより、射出成形機の液圧装
置を安価に供給することができるが、これを可変容量形
とすれば液圧装置１との容量及び圧力比率を任意に変更
することが可能になる。また、液圧ポンプ１５の上方に
液圧タンク９を設置することにより、射出成形機の液圧
装置をコンパクトに一体化することができ、設置の自由
度をさらに向上させることが可能になる。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、この発明による射出
成形機の液圧装置において、その請求項１に係る発明
は、ほぼ一定の圧力を発生する液圧源装置と、これに接
続される可変容量型液圧装置と、その容量を変化させる
容量操作装置と、この容量操作装置に操作信号を送る制
御装置とからなる液圧アクチュエータにより液圧ポンプ
を駆動して射出成形機の各装置の少なくとも一つを駆動
するようにしたので、従来の大型のサーボモータの代わ
りに使用することにより、小型化による設置自由度の向
上と生産コストの低減が可能となる。同時に、モータド
ライバからのノイズの発生とそれに伴う周辺機器の電気
的誤動作をきわめて少なくすることができ、従来回生抵
抗で発熱によって消費していた回生エネルギをアキュム
レータに回生して省エネルギ化が可能になる。

【００３６】また、請求項２に係る発明は、請求項１に
係る発明の液圧アクチュエータで駆動される液圧ポンプ
の吐出口に、速度制御可能な電気モータ及びモータドラ
イバによって駆動される補助の液圧ポンプの吐出口を結
合したので、特に保圧時間の長い高馬力の射出成形機に
おいてサーボモータの代わりに使用した場合、サーボモ
ータ及びモータドライバを大型にする必要がなくなり、
上記の効果に加えて、ごく低速領域の制御性を大幅に向
上させることができる。

【００３７】そして、これらの射出成形機の液圧ポンプ
が固定容量形であるようにすると、構成が簡単になって
安価に供給することができ、一方、液圧ポンプが可変容
量形であるようにすると、可変容量形液圧装置との容量
及び圧力比率を任意に変更することが可能となって、よ
り一層の省エネルギ化ができ、また、液圧タンクが液圧
ポンプの上方に設置されているようにすると、液圧装置
をコンパクトに一体化することが可能となり、配管等の
組立時の手間が省けて液圧タンクを含めた装置の設置自
由度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態を示す液圧回路図であ
る。

【図２】同じくその液圧アクチュエータ部の詳細を示す
液圧回路図である。

【図３】図１に示した液圧回路を有する液圧装置の外観
の一例を示す正面図及び側面図である。

【図４】この発明の他の実施形態を示す液圧回路図であ
る。

【図５】従来の射出成形機の液圧装置を例示する液圧回
路図である。

【符号の説明】

１：可変容量形液圧装置 ２：出力軸 ４：電動機 ５：液圧ポンプ ８：アキュムレータ（液圧源装置） ９：液圧タンク １０：制御装置 １１：制御弁 １２Ａ：第１の容量制御用ピストン １２Ｂ：第２の容量制御用ピストン １２：容量操作装置 １５：液圧ポンプ ２０：型締め装置 ２３：型締めシリンダ ３０：計量装置 ３３：計量モータ ４０：射出装置 ４１：射出シリンダ ５０：ノズル移動装置 ５３：ノズル移動シリンダ ６０：突出し装置 ６２：突出しシリンダ ７１：サーボモータ ７２：補助の液圧ポンプ ７３：モータドライバ Ａ：液圧アクチュエータ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出成形機の型締め，計量，射出，ノズ
   ル移動，突出しの各装置の少なくとも一つを液圧により
   駆動するようにした射出成形機の液圧装置において、 ほぼ一定の圧力を発生する液圧源装置と、該液圧源装置
   に接続される可変容量形液圧装置と、該可変容量形液圧
   装置の容量を変化させる容量操作装置と、該容量操作装
   置に制御指令に応じて操作信号を送る制御装置とからな
   る液圧アクチュエータと、該液圧アクチュエータによっ
   て駆動される液圧ポンプと、これらに供給する作動液を
   貯蔵する液圧タンクとを有することを特徴とする射出成
   形機の液圧装置。
2. 【請求項２】 射出成形機の型締め，計量，射出，ノズ
   ル移動，突出しの各装置の少なくとも一つを液圧により
   駆動するようにした射出成形機の液圧装置において、 ほぼ一定の圧力を発生する液圧源装置と、該液圧源装置
   に接続される可変容量形液圧装置と、該可変容量形液圧
   装置の容量を変化させる容量操作装置と、該容量操作装
   置に制御指令に応じて操作信号を送る制御装置とからな
   る液圧アクチュエータと、該液圧アクチュエータによっ
   て駆動される液圧ポンプと、該液圧ポンプの吐出口に結
   合され速度制御可能な電気モータ及びモータドライバに
   よって駆動される補助の液圧ポンプと、これらに供給す
   る作動液を貯蔵する液圧タンクとを有することを特徴と
   する射出成形機の液圧装置。
3. 【請求項３】 液圧ポンプが固定容量形であることを特
   徴とする請求項１又は２記載の射出成形機の液圧装置。
4. 【請求項４】 液圧ポンプが可変容量形であることを特
   徴とする請求項１又は２記載の射出成形機の液圧装置。
5. 【請求項５】 液圧タンクが液圧ポンプの上方に設置さ
   れていることを特徴とする請求項１又は２記載の射出成
   形機の液圧装置。