CN104708786B - 成形装置及成形装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种成形装置及成形装置的控制方法，其能够使用由伺服马达或被变换器控制的马达驱动的泵，实现节能化，并且能提高液压缸的工作时的应答性、控制性。成形装置(11)通过将从泵(28)输送的工作油向液压缸(19)输送来进行至少一部分的机构(18)的工作，具备：泵(28)，其由伺服马达或被变换器控制的马达(30)驱动；以及控制装置(39)，其在一成形周期内使上述泵(28)的工作停止一定时间，并且，如果从开始向液压缸(19)输送工作油前开始上述泵(28)的工作并到达规定的设定条件(p1)，则使上述泵(28)的转数为待机转数(r1)。

Description

成形装置及成形装置的控制方法

技术领域

本发明涉及通过将从泵输送的工作油向液压缸输送来进行至少一部分动作的成形装置及成形装置的控制方法。

背景技术

以往，作为通过将从泵输送的工作油向液压缸输送来进行至少一部分动作的成形装置，作为代表的成形装置，列举注塑成型机，具有多个。尤其最近如专利文献1所示，利用伺服马达等控制转数并驱动的泵也用于注塑成型机。专利文献1中还记载了通过控制泵的斜板的角度来控制液压缸的压力。但是，专利文献1不使泵停止，泵总是进行动作，无法有助于较大的节能化。

专利文献2记载了使通过伺服马达进行工作的泵停止。另外，专利文献2还记载了通过利用由伺服马达驱动的小型的辅助泵控制流量及压力来提高低速区域的控制性。但是，专利文献2没有记载使停止的泵再次进行工作时，还存在使泵再次进行工作时到达规定的压力及流量花费时间，在液压缸的应答性或控制性方面存在问题的场合。

另外，专利文献3记载了尤其使叶片泵的立起提前。但是，专利文献3需要用于在泵间设置控制压力供给线，使其他泵总是旋转，从其他泵向叶片泵供给控制压力的结构。另外，液压缸开始工作时，由于与液压缸的工作开始同时使泵从停止状态进行动作，因此，不是对快速地得到泵的排出流量有利的方式。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2011-93139号公报(方案1、0007、图1)

专利文献2：日本特开平11-19997号公报(方案1、0033、图1)

专利文献3：日本特开2001-193706号公报(方案1、0018、图1、图5)

如上所述，在现有的成形装置中，当不使泵停止地持续进行工作时，无法实现充分的节能化，并且，当想要使泵停止并再次进行工作时，要到达规定的压力及流量花费时间，存在液压缸的应答性或控制性存在问题的情况之类的问题。还存在进行用于缩短泵到达规定的压力及流量的时间的努力，但结构复杂，具有在液压缸的应答性或控制性方面存在问题的场合。

发明内容

因此，在本发明中，其目的在于提供能够使用由伺服马达或被变换器控制的马达驱动的泵，实现节能化，并且能提高液压缸的工作时的应答性、控制性的成形装置及成形装置的控制方法。另外，其目的在于提供能够使用即使由伺服马达或被变换器控制的马达驱动的泵中也使用结构简单且比较廉价的泵，实现节能化，并且提高液压缸的工作时的应答性、控制性的成形装置及成形装置的控制方法。

本发明的方案一记载的成形装置通过将从泵输送的工作油向液压缸输送来进行至少一部分的工作，该成形装置的特征在于，具备：泵，其由伺服马达或被变换器控制的马达驱动；以及控制装置，其在一成形周期内使上述泵的工作停止一定时间，并且，如果从开始向液压缸输送工作油前开始上述泵的工作并到达规定的设定条件，则使上述泵的转数为待机转数。

本发明的方案二记载的成形装置的特征在于，在方案一中，上述泵是叶片泵，具备设于上述叶片泵或连接于上述叶片泵的管道上，并检测上述叶片泵的排出压力的液压传感器。

本发明的方案三记载的成形装置的控制方法通过从泵输送的工作油进行至少一部分的工作，该成形装置的控制方法的特征在于，设有由伺服马达或被变换器控制的伺服马达驱动的泵，在一成形周期内使泵的工作停止一定时间，并且，如果从开始向液压缸输送工作油前开始泵的工作，并到达规定的设定条件，则使泵的转数为待机转数。

本发明的方案四记载的成形装置的控制方法的特征在于，在方案三中，开始上述泵的工作的时机是预先设定的时机或注塑成型机的传感器的检测值到达规定的设定条件的时机的至少一方。

本发明的效果如下。

本发明的成形装置通过将从泵输送的工作油向液压缸输送来进行至少一部分的工作，具备：泵，其由伺服马达或被变换器控制的马达驱动；以及控制装置，其在一成形周期内使上述泵的工作停止一定时间，并且，如果从开始向液压缸输送工作油前开始上述泵的动作并到达规定的设定条件，则使上述泵的转数为待机转数，因此，能实现节能化且提高液压缸的动作时的应答性双方。另外，本发明的成形装置的控制方法也具有与上述相同的效果。

附图说明

图1是本实施方式的注塑成型机的概略图。

图2是表示本实施方式的注塑成型机的泵的旋转控制方法的图。

图3是表示另一实施方式的注塑成型机的泵的旋转控制方法的图。

图中：11—注塑成型机(成形装置)，12—合模装置，13—注射装置，19—合模缸(液压缸)，27、28—泵，23、29、30、38、42、50—伺服马达，39—控制装置，47—液压传感器，t1—规定的时机，p1—规定的设定压力(规定的设定条件)，r1—规定的待机转数(待机转数)。

具体实施方式

根据图1，说明作为通过将从泵输送的工作油向液压缸输送来进行一部分的工作的成形装置的本实施方式的混合式注塑成型机11。注塑成型机11具备合模装置12与注射装置13。首先，对合模装置12进行说明，合模装置12在基座14上设有安装固定金属模具15的固定盘16与安装可动金属模具17的可动盘18。在本实施方式中，作为进行金属模具15、17的合模的合模机构，设有使用从泵27、28双方输送的工作油进行工作的作为液压缸的合模缸19。在固定盘16的四角附近分别设有合模缸19，合模缸19的杆为联杆20，分别插通至可动盘18的四角附近。另外，在联杆20上沿圆周方向形成槽。另外，在可动盘18的背面的联杆20插通的部分的周围分别设有与上述槽配合的对开螺母21。对开螺母21的驱动机构可以是液压缸，也可以由电动马达直接机械地驱动。另外，合模缸19可以设在可动盘18的四角附近，也可以设在另外设置的受压盘与可动盘之间、或与可动盘连动的合模盘和可动盘之间等。另外，合模缸19可以驱动肘杆机构。

另外，在合模装置12上，沿固定盘16与可动盘18设有使可动盘18相对于固定盘16移动的模开闭机构22。模开闭机构22将模开闭用伺服马达23固定于固定盘16，相对于伺服马达23的驱动轴，通过未图示的联轴节等连接滚珠丝杠24。滚珠丝杠24利用安装于固定盘16的托架等的轴承旋转自如地安装。另外，在可动盘18的侧面固定滚珠丝杠螺母25，滚珠丝杠螺母25被上述滚珠丝杠24插通。并且，通过利用伺服马达23的驱动使滚珠丝杠24旋转，包括滚珠丝杠螺母25的可动盘18能在模开闭方向(图1中左右方向)上移动。另外，模开闭机构22可以是使用电动马达的其他结构，也可以使用模开闭用液压缸。

另外，在可动盘18的背面设有用于使在粘贴于可动金属模具17的状态下脱模的成形品P突出的顶出机构26。在本实施方式中，顶出机构26由顶出用伺服马达50驱动，但也可以是其他结构，可以使用液压缸。

接着，对本实施方式的注塑成型机11的注射装置13进行说明。注射装置13在设有加热器的加热筒34的前端侧设有喷嘴35，在加热筒34的后部附近设有外壳板36。另外，在加热筒34的内孔能旋转且能前后移动地配置螺杆37。本实施方式的注射装置13的注射机构32与计量机构33分别由注射用伺服马达38与计量用伺服马达42驱动。但是，注射装置13的注射机构32可以使用注射用液压缸，计量机构33可以使用液压马达。另外，在外壳板36的前面设有用于使床14上的注射装置13整体向合模装置12侧移动，且将喷嘴35按压在固定金属模具15的喷嘴接触面的注射装置前后移动机构43(移动机构)。在本实施方式中，注射装置前后移动机构43由液压缸(移动缸44)构成，移动缸44的缸部安装于外壳板36，杆安装于固定盘16。

另外，在注塑成型机11中，除了图1记载的以外，设有金属模具型芯动作等多个液压缸，分别利用来自泵27、28的至少一方的工作油进行动作。另外，本发明的注塑成型机11(成形装置)通过将从泵输送的工作油向液压缸输送，进行至少一部分的动作，全部的机构的动作通过液压进行。

接着，对本实施方式的液压机构进行说明。本实施方式的液压机构的泵27、28分别使用由能控制泵的转数的伺服马达29、30驱动的泵。泵27连接于箱45，并且，也向合模缸19或移动缸44、液压回路31的未图示的控制线供给工作油。因此，泵27在一成形周期期间总是旋转。在本实施方式中，泵27使用作为可变排量泵的轴向活塞泵，在不需要供给工作油或供给极少量工作油时，通过调整斜板的角度，能使泵的排出量为0或极少。泵27的驱动用马达在图1的例子中使用由控制装置39控制转数的伺服马达29，但也可以是由变换器控制的能控制转数的马达，也可以是其他不能控制转数的马达。

泵28是通过液压回路在合模缸19工作时供给工作油的泵。泵28连接于箱45，并且，在连接于排出侧的管道46上设有检测从泵28排出的工作油的压力的液压传感器47。另外，液压传感器47可以直接设于泵28。另外，在比设于上述管道46的单向阀48靠从泵侧分支的管道侧设有安全阀49。安全阀49期望是能可变地控制设定压力的安全阀。泵28至少向合模缸19供给工作油，但也可以向其他液压缸供给工作油。

在本实施方式中，泵28的种类使用固定排出式叶片泵。如专利文献3的图5所示，叶片泵是通过从中心轴(转子)突出的叶片旋转来排出工作油的泵28，伺服马达30的驱动轴连结于泵的中心轴(转子)。固定排出式叶片泵结构比较简单，维修也容易，价格比较便宜。但是，叶片泵如专利文献3的第(0019)段记载那样，存在从泵28旋转开始直到叶片可靠地向中心轴(转子)的外侧突出花费时间，每转一圈的排出量到达规定值花费时间的问题。

另外，本发明所使用的泵28未限定于固定排出式叶片泵，也可以是可变排出式叶片泵、轴向活塞泵、以及齿轮泵等其他种类的泵。在轴向活塞泵的情况下，通过控制斜板的角度，也能控制泵转一圈的排出量，但价格比较高。在固定排出式齿轮泵的情况下，结构比较简单，维修也容易，价格也比较便宜。另外，泵28的驱动用马达使用由控制装置39控制转数的伺服马达30，但只要是能控制转数的马达，则可以是由变换器进行控制的马达。另外，在马达与泵之间设有减速机等减速机构。

就注塑成型机11的泵27、28的数量而言，在图1中，分别记载一个(共计两个)，但也可以只设置一个泵28，也可以使用共计三个以上的泵。尤其在大型的注塑成型机11中，在一成形周期内停止一定时间的泵28可以是两个以上。另外，在图1中，记载利用一个伺服马达30使一个泵28进行工作的泵，但也可以利用一个伺服马达30使两个、三个或四个以上的泵同时旋转的两连、三连、四连等泵。在使用两连、三连或四连以上的泵的情况下，只要在任一个泵或从泵排出工作油的管道上设置液压传感器即可。另外，泵可以使用能够向反向输送工作油的双方向泵。

对液压回路31省略详细说明，但具备在使合模缸19工作时进行切换的盒式阀、用于上述盒式阀的切换控制的控制管及用于通过控制管向盒式阀输油的螺线管切换阀等。另外，根据注塑成型机11的控制需要，设有用于进行速度控制的流量控制阀、用于进行压力控制的压力控制阀等多种阀或液压传感器。另外，上述阀的螺线管或液压传感器连接于控制装置39。

在本实施方式中，控制装置39包括进行液压回路31的排序控制的控制器与进行伺服马达23、29、30、38、42、50的驱动控制的伺服泵等。另外，控制装置39具有保存成形条件或设定值的存储部40，还连接于进行成形条件等的设定及显示的设定显示画面41。

另外，在将本发明用于注塑成型机的情况下，未限定注射装置的数量或安装于盘的金属模具的数量。另外，可以是旋转盘能旋转地设于合模装置的盘且在旋转盘上安装金属模具、或在固定盘与可动盘之间设置以垂直方向的轴为中心旋转的盘或金属模具的结构。另外，合模装置可以在纵向上进行合模。另外，注塑成型机可以进行注射压缩成形。

接着，说明本实施方式的注塑成型机11的控制方法。图2是横轴(x轴)表示注塑成型机11的一成形周期内的一部分时间、纵轴(y轴)表示由液压传感器47检测的工作油的检测压力与对泵28进行旋转驱动的伺服马达30的转数的图表。图2未记载，但移动缸44普遍总是与固定金属模具15喷嘴接触，另外，液压回路31的未图示的控制管由于需要总是保持为规定压力，因此泵27总是旋转。另一方面，泵28用于合模缸19的，，因此，在一成形周期内使由控制装置39进行的控制停止一定时间(在此，为模开闭时间、冷却时间(计量时间)、取出时间等)。使泵28的动作停止是为了削减电力消耗量。

在利用模开闭机构的伺服马达23使可动盘18移动时，加速到规定位置后高速移动，再次从规定位置减速，可动盘18停止在闭模位置。并且，当确认对开螺母21的卡定结束时，合模缸19进行动作，开始合模。工作油向合模缸19的输送通过使泵27与泵28的工作油合流来输送。此时，在本发明中，为了提高合模缸19的动作的应答性，再次使从开始工作油向合模缸19的输送前停止的泵28进行动作。

在本实施方式中，在利用模开闭机构22的可动盘18的移动从高速移动开始减速的时机t1(预定的时机)开始泵28的工作。此时，以泵28的转数上升到预先设定的转数的方式利用控制装置39进行伺服马达30的转数的闭环控制。并且，从泵28排出的工作油的压力由液压传感器47检测，在检测出成为规定的设定压力p1(规定的设定条件)的时点t2，判断为泵28的叶片突出，工作油可正常地排出，控制装置39将伺服马达30的设定转数下降到规定的待机转数r1(待机转数)。

此时的泵28的规定的待机转数r1在保持暂时突出的泵28的叶片突出的状态，排出的工作油作为脉动等为不稳定的范围设定。在预先设定上述规定的待机转数r1的情况下，未限定于此，但作为一例期望为100min^-1～400min^-1。另外，规定的待机转数r1作为一例期望设定为成为泵28的额定转数的5％～30％。即使泵28的待机转数超过上述值，在合模装置19的工作开始的应答性方面也没有问题，但从节能的观点来看不是优选的。

另外，在本实施方式中，在可动盘18的移动从高速移动开始减速的时机t1开始泵28的工作，但只要是预先设定的时机或注塑成型机的传感器的检测值或注塑成型机的传感器的检测值到达规定的设定条件的至少一方即可。更具体地说，开始泵28的工作的时机可以是排序控制的控制切换时或从控制切换时用计时器计时的时机等预先设定的时机。另外，开始泵28的工作的时机可以是液压传感器47等的液压的检测值或可动盘18的位置的检测值(伺服马达23的编码器的检测值)、其他注塑成型机的传感器的值或泵的值等传感器的检测值到达规定的设定条件时。并且，尤其合模缸19的动作开始前的泵28的动作开始的时机可以在从模开闭机构22的动作开始减速时到双开螺母21的卡定结束的时点之间的时机t1开始泵28的工作。另外，即使开始泵28的工作后用于切换为规定的待机转数r1的规定的设定条件，也可以根据其他液压传感器的值、泵的转数(由伺服马达30的编码器检测的转数)、伺服马达30的电流值或转矩、伺服马达开始旋转后的时间等多种条件改变为待机转数r1。

另外，即使待机转数r1，在从控制装置39对伺服马达30的转数进行闭环控制的情况下，从最初到最后未必只保持一定的待机转数，可以以在规定幅度内例如后半部上升的方式改变待机转数。另外，可以以液压传感器47的检测值成为设定值的方式进行闭环控制，最终保持为待机转数r1。另外，可以将进行旋转的泵28能保持叶片突出的状态的规定的电流值输送到马达且以待机转数r1使泵28旋转。在后者的两个例子的情况下，控制装置39未设定待机转数r1的设定值。

由于从自该泵28的旋转开始以待机转数r1继续旋转期间的泵28排出的工作油不是太大的流量，且在该阶段也未连通泵28与合模缸19，在液压回路31内没有去处，因此从安全阀49返回箱45。此时，只要将安全阀49的设定压力设定为规定的低压，就能够降低伺服马达30及泵28的负荷，有助于减小消耗电力。另外，在液压回路31设有储压器的结构中，能够对从泵28排出的工作油进行蓄压，能量效率也变得良好。另外，使用储压器的结构也期望用于在注塑成型机等中、在合模缸19的升压时需要一次蓄压大量的工作油的情况。

并且，接下来经过对开螺母21的配合等开始合模缸19的动作(t3)。此时，切换未图示的控制管的螺线管切换阀等，利用控制压力使盒式阀等进行动作，对连接于泵27、28的管道与合模缸19的合模侧油室进行连接。与此同时，以泵27、28的转数也上升为最大转数或规定的设定转数(高转数)的方式进行控制。在本发明中，直到该合模缸19工作的时机t3，泵28以规定的转数r1旋转，连接于泵28的管道46的压力为规定的压力后，能够提高使泵28上升为最大转数或规定的设定转数时的合模缸19(液压缸)的应答性，能够缩短从工作开始到升压结束的时间。另外，与从泵28停止的状态急速地进行驱动的情况相比，因为泵28的负荷减少，因此还具有泵28的寿命延长的优点。

并且，当合模缸19升压结束时，从注射装置13向固定金属模具15与可动金属模具17之间的型腔内进行注射填充与保压，接下来为冷却工序(在注射装置侧为计量工序)。上述期间的向合模缸19的合模侧油室的工作油的供给如果暂时升压，则只补充泄漏量，因此，停止泵28的伺服马达30，只从泵27根据合模缸19的压力下降供给工作油。

当冷却工序结束时，合模缸19的合模侧油室的工作油暂时释放而消除压力，接下来向模开侧油室从泵27、28供给工作油，利用合模缸19进行以规定距离对可动金属模具17进行脱模的强力开模。此时也与合模开始前相同，开始从向合模缸19开始输送工作油前停止的泵28的工作。具体地说，可以在与消除压力开始相同的时机t1开始泵28的动作，也可以在其前后的时机t1。并且，与图2相同，如果到达规定的设定条件p1，则将泵28的转数作为规定的待机转数r1等待接下来的强力开模的开始时机t3。强力开模通过切换液压回路31的未图示的盒式阀并使泵27、28与合模缸19的开模侧油室连通而开始，与此同时，以泵27、28的转数也为最大转数或规定的设定转数(高转数)的方式进行控制。这一连串的控制当然根据来自控制装置39的指令进行。

另外，在上述本实施方式中，对与合模缸19的工作开始同时从泵28供给工作油的例子进行记载，但就本发明的成形装置的控制方法而言，可以是从一个泵供给工作油且液压缸已经进行动作的过程中，从其他泵开始向相同的液压缸供给工作油。具体地说，如图3的另一实施方式的注塑成型机的泵的旋转控制方法所示，在利用液压缸使模开闭机构进行工作的场合等，是利用两个或两个以上的泵得到期望的速度的情况。在图3(a)中，直到规定的转数s2(是由伺服马达的编码器检测的转数，与流量大致一致)，只从泵A向液压缸供给工作油，当成为规定的泵的转数s2时，由于只有泵A，流量不足，因此从泵A与泵B向液压缸均等地供给工作油。另外，在图3(b)中，直到规定的泵的转数s2，只从泵A向液压缸供给工作油，当成为规定的泵的转数S2时，只有泵A，流量不足，因此，开始从泵B供给100％工作油，也根据速度从泵A向液压缸供给工作油。

在这种情况下，在泵A的转数s2到达规定的设定值，从泵B也向液压缸供给工作油的时机t3(泵切换的时机)开始泵B的驱动的结构中，存在无法得到图3(a)、(b)那样的顺畅的上升速度(控制性)的情况。因此，如图3虚线所示，从到达泵A的转数s2前的规定时机t1开始泵B的旋转，如果检测到规定的设定压力p1等则以规定的待机转数r1使泵B连续旋转。在上述中，就开始泵B的旋转的规定时机t1而言，可以与泵A的驱动开始同时，也可以是泵A的驱动开始的前后。

另一实施方式在泵B在检测出规定的设定条件s1的时点t2使泵B的转数成为规定的待机转数r1的方式开始控制方面、来自泵B的工作油未原样向液压缸供给而是通过安全阀返回箱这一点与之前的该实施方式的合模缸19的控制相同。另外，上述对泵A与泵B的合流回路的速度控制的例子进行说明，但通过检测规定的压力，之后使泵B的工作油合流的场合也相同。另外，之后合流的泵的数量未限定于两个，可以是三个以上。

另外，作为又一实施方式省略图示，但在小型的注塑成型机等中不需要总是供给工作油，在供给时也不需要一次大量地供给工作油的注塑成型机的情况下，能控制向液压缸供给工作油的转数的泵可以是一个。另外，在又一实施方式的情况下，在不需要供给工作油的工序中，上述泵也停止旋转，液压缸与泵连通而供给工作油，从液压缸进行工作之前开始泵的旋转。此时的泵控制的顺序与本实施方式相同，因此省略说明。

工业上的可利用性如下。

对本发明未一一列举，但并未限定于上述实施方式，本领域技术人员当然可以根据本发明的主旨进行改变。本发明的成形装置除了包括压铸成型机的注塑成型机11之外，还可以是压缩成形装置、冲压装置等。另外，在成形装置中成形的材料也除了树脂之外，可以是金属、陶瓷等无机材料等，未作限定。

Claims (4)

1.一种成形装置，其通过将从多个泵输送的工作油向液压缸输送来进行至少一部分的工作，该成形装置的特征在于，

具备控制装置，其在一成形周期内使由伺服马达或被变换器控制的马达驱动并停止一定时间的泵的工作停止一定时间，并且，如果从开始至少向合模缸输送工作油前开始上述泵从停止状态再次进行的工作并到达规定的设定条件，则使上述泵的转数为待机转数。

2.根据权利要求1所述的成形装置，其特征在于，

上述泵是叶片泵，

具备设于上述叶片泵或连接于上述叶片泵的管道上，并检测上述叶片泵的排出压力的液压传感器。

3.一种成形装置的控制方法，其通过从多个泵输送的工作油进行至少一部分的工作，该成形装置的控制方法的特征在于，

在一成形周期内使由伺服马达或被变换器控制的马达驱动并停止一定时间的泵的工作停止一定时间，并且，如果从开始至少向合模缸输送工作油前开始泵从停止状态再次进行的工作，并到达规定的设定条件，则使泵的转数为待机转数。

4.根据权利要求3所述的成形装置的控制方法，其特征在于，

开始上述泵的工作的时机是预先设定的时机或注塑成型机的传感器的检测值到达规定的设定条件的时机的至少一方。