JP4672044B2 - 射出成形機の圧力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧力センサから得る圧力検出値に基づいて油圧に対するフィードバック制御を行う射出成形機の圧力制御装置に関する。

一般に、油圧式の射出成形機は圧力制御装置を搭載しており、この圧力制御装置は、射出装置におけるスクリュを前進又は後退させる射出シリンダ及びスクリュを回転させるオイルモータを有するスクリュ駆動部を備えるとともに、このスクリュ駆動部を駆動する油圧駆動部を備えている。また、スクリュが後退する計量時やサックバック処理時に、スクリュに対して所定の背圧を付与する背圧制御手段を備えており、この背圧制御手段には、射出シリンダの後油室に接続する圧力制御弁が用いられる。この場合、背圧を付与するに際しては、圧力センサにより背圧（油圧）を検出し、検出した背圧が予め設定した背圧目標値となるように、射出シリンダの後油室に接続した圧力制御弁をフィードバック制御する。したがって、成形機コントローラには、このような背圧に対してフィードバック制御を行うフィードバック制御回路を備えている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、油圧（背圧）に対しては、このようなフィードバック制御が行われるため、油圧に影響する外乱となる油温変動が生じても、油圧は予め設定された圧力指令値に一致するように制御される。しかし、油温変動の影響を完全に回避することは困難であり、また、実際の成形品質にも少なからず影響することから、従来では、油温変動による運転条件への影響を回避するようにした方法も知られており、特許文献２には、射出成形機が所定の動作を行うための油圧回路と、油圧回路中の油温を検出する油温センサと、運転条件の実行値を検出する運転条件センサと、演算手段と、記憶手段と、設定手段と、前記油圧回路の途中に設けられた制御弁とを有し、油圧回路中の油温を順次変えて運転条件の設定値と実測値とのずれ量を予め検出し、そのずれ量から前記実測値が設定値と一致するための補正量を演算して、油温単位ごとの補正係数を記憶手段に記憶し、運転中の油温変化を油温センサで検知すると、記憶されている補正係数に基づいた信号によって制御弁への出力を制御する射出成形機の運転条件設定方法が開示されている。
特許２６６５８１５号公報 特公平６−４３０８８号公報

しかし、上述した従来における射出成形機の運転条件設定方法は、次のような問題点があった。

第一に、圧力センサと温度センサの位置関係が考慮されないため、圧力センサにより圧力を検出する作動油と温度センサにより温度を検出する作動油に温度差を生じやすい。即ち、圧力センサの圧力検知面は、作動油の流れの挙動を直接受けない凹んだ位置などに設けることが多いととともに、温度センサは、このような条件に規制されないため、両者の圧力が同一であっても両者間に温度差が生じやすい。特に、油温の変動により作動油の粘性なども変動するため、油圧が圧力指令値に一致する制御が行われていても、実際には良好（正常）な成形品が得れない場合が発生する。具体的には、図７に示すように、油温が高くなるに従って成形品質量が低下する現象を生じ、この影響は、圧力センサと温度センサ間の距離が長くなるほど大きくなる。

第二に、フィードバック制御が行われているため、圧力センサと制御部間、或いは温度センサと制御部間における信号線（クローズドループ制御回路）の配線距離が長くなりやすい。したがって、圧力センサや温度センサから得られる微弱な検出信号に対する外乱ノイズの影響が無視できない誤差要因となる。特に、油圧として、射出シリンダの後油室に生じる背圧を検出する場合、通常、背圧は、０．５〔ＭＰａ〕程度の小さな圧力となることから出力信号が外乱ノイズの影響を大きく受けやすく、精密成形が要求される成形品にとっては重要な問題となる。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した射出成形機の圧力制御装置の提供を目的とするものである。

本発明は、上述した課題を解決するため、油圧を検出する圧力センサ２と、この圧力センサ２から得る圧力検出値Ｓｐｄと成形機コントローラ３で設定された圧力指令値Ｓｐｃに基づいて油圧に対するフィードバック制御を行うフィードバック制御回路Ｃｓを備える射出成形機Ｍの圧力制御装置１を構成するに際して、圧力センサ２の圧力検知面２ｄ又はこの圧力検知面２ｄが臨む油路４内に配設して油温Ｔｏを検出する温度センサ５と、検出した油温Ｔｏにより圧力センサ２から得る圧力検出値に対して油温Ｔｏの変動による圧力検出値の変動を相殺する補正を行い、この補正後の圧力検出値Ｓｐｄを正規の圧力検出値として出力する圧力検出手段Ｆｐとを備えるとともに、圧力センサ２及びフィードバック制御回路Ｃｓを付設した圧力制御弁Ｖｓを備えることを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、圧力制御弁Ｖｓには、作動油の流入ポート７ｉ及び流出ポート７ｏから遮断された別途の接続ポート７ｓを設け、この接続ポート７ｓに連通する油路４に圧力センサ２を臨ませるとともに、少なくとも接続ポート７ｓと射出シリンダ６の後油室６ｒを所定の配油ライン８を介して接続可能に構成することができる。一方、温度センサ５を設けるに際しては、圧力検知面２ｄの近傍に位置する油路４内に配設してもよいし、或いは圧力センサ２の圧力検知面２ｄに、表面２ｄｆに圧力検出素子１１…を形成した基板１２を設け、この基板１２の表面２ｄｆにおける空スペースに、温度センサ５の温度検出素子１３を設けてもよい。他方、駆動モータ１６の回転数を可変制御して、少なくとも吐出流量を制御可能な油圧ポンプ部１７を用いることができる。

このような構成を有する本発明に係る射出成形機の圧力制御装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 圧力センサ２の圧力検知面２ｄ又はこの圧力検知面２ｄが臨む油路４内に配設して油温Ｔｏを検出する温度センサ５と、検出した油温Ｔｏにより圧力センサ２から得る圧力検出値に対して油温Ｔｏの変動による圧力検出値の変動を相殺する補正を行い、この補正後の圧力検出値Ｓｐｄを正規の圧力検出値として出力する圧力検出手段Ｆｐを設けたため、圧力センサ２により圧力を検出する作動油と温度センサ５により温度を検出する作動油に温度差はほとんど生じない。したがって、油温Ｔｏの変動（温度ドリフト）に影響されない正確で安定した圧力制御を実現できるという基本的な効果に加え、圧力検出値Ｓｐｄを油温Ｔｏにより補正した際には、油温Ｔｏの実質的な影響を皆無にすることができ、油温Ｔｏが高くなるに従って成形品の質量が低下する現象を解消し、成形品の均質化、更には品質向上に寄与することができる。

（２） 温度センサ５は、圧力検出値Ｓｐｄの補正に用いることに加え、油温Ｔｏを検出するため、作動油の温度検出値をデータとして取得するための温度センサにも兼用することができる。

（３） 圧力センサ２及びフィードバック制御回路Ｃｓを付設した圧力制御弁Ｖｓを設けたため、圧力センサ２とフィードバック制御回路Ｃｓ間、或いは温度センサ５とフィードバック制御回路Ｃｓ間における信号線の配線距離が短くて済むため、圧力センサ２や温度センサ５から得られる微弱な検出信号に対する外乱ノイズの影響を無視できる。したがって、精密成形が要求される成形品にとって最適となる。

（４） 好適な態様により、圧力制御弁Ｖｓに、作動油の流入ポート７ｉ及び流出ポート７ｏから遮断された別途の接続ポート７ｓを設け、この接続ポート７ｓに連通する油路４に圧力センサ２を臨ませるとともに、少なくとも接続ポート７ｓと射出シリンダ６の後油室６ｒを所定の配油ライン８を介して接続可能に構成すれば、圧力センサ２により射出シリンダ６における後油室６ｒの油圧（背圧）を直接検出することができる。したがって、背圧に対するフィードバック制御を高精度かつ安定に行うことができるとともに、射出シリンダ６に付設する他の圧力センサを削減できる。

（５） 好適な態様により、温度センサ５を設けるに際し、圧力検知面２ｄの近傍に位置する油路４内に配設すれば、圧力制御弁Ｖｓの内部に圧力センサ２を臨ませるために形成した油路４を利用して温度センサ５を容易に設けることができる。

（６） 好適な態様により、温度センサ５を設けるに際し、圧力センサ２の圧力検知面２ｄに、表面２ｄｆに圧力検出素子１１…を形成した基板１２を設け、この基板１２の表面２ｄｆにおける空スペースに、温度センサ５の温度検出素子１３を設ければ、圧力検出素子１１…を形成した基板１２に温度検出素子１３を一緒に形成できるため、圧力制御装置１を構成するに際しての小型化，省スペース化及び低コスト化に寄与できるとともに、更なる実施の容易化，圧力センサ２と温度センサ５の近接化に寄与できる。

（７） 好適な態様により、駆動モータ１６の回転数を可変制御して、少なくとも吐出流量を制御可能な油圧ポンプ部１７を用いれば、本発明に係る圧力制御装置１を最適な形態により実施できるとともに、実効性の高い実施態様として実現できる。また、ポンプ本体に対するインバータ制御により、省エネルギ性の向上及びランニングコストの削減を図ることができる。

（８） 好適な態様により、成形機コントローラ３に、圧力制御弁Ｖｓから付与される圧力検出値Ｓｐｄと成形機コントローラ３の内部から得る圧力指令値（正規指令値）Ｓｐｃｉに基づいて圧力制御弁Ｖｓに付与する圧力指令値Ｓｐｃを補正する第二のフィードバック制御回路Ｃｍを設ければ、正規指令値Ｓｐｃｉと補正前の出力指令値Ｓｐｃ間に生じる誤差分を排除できる。したがって、圧力制御対象の圧力指令値Ｓｐｃ（油圧）の大きさに左右されることなく、圧力指令値Ｓｐｃが小さい場合であっても正確で安定した圧力制御を実現できる。

次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る圧力制御装置１の構成及びこの圧力制御装置１を備える射出成形機Ｍの概略構成について、図１及び図２を参照して説明する。

図１中、Ｍは油圧式の射出成形機であり、特に、型締装置を省略した射出装置Ｍｉを示す。射出装置Ｍｉは、後部に配したスクリュ駆動部１４を備えるとともに、このスクリュ駆動部１４の前方に一体に組付けた加熱筒３１を備える。加熱筒３１は、前端に射出ノズル３２を有するとともに、後部にホッパー３３を備え、加熱筒３１には、先端部にリングバルブ（逆流防止バルブ）３０ｖを有するスクリュ３０を内蔵する。スクリュ駆動部１４は、射出シリンダ６及びこの射出シリンダ６の後端に配したオイルモータ１８を備える。射出シリンダ６は、片ロッドタイプのピストン６ｐを内蔵し、ピストン６ｐから突出する片ロッド部６ｐｒはシリンダ本体の前端から前方に突出してスクリュ３０の後端に結合する。したがって、射出シリンダ６の内部は、ピストン６ｐによって前油室６ｆと後油室６ｒに仕切られる。一方、ピストン６ｐの後端には、オイルモータ１８の駆動シャフト１８ｓがスプライン結合する。オイルモータ１８は正回転及び逆回転の双方に回転可能なタイプを用いる。これにより、射出シリンダ６はスクリュ３０を前進方向又は後退方向に加圧可能（移動可能）になるとともに、オイルモータ１８はスクリュ３０を正回転又は逆回転可能となる。

他方、スクリュ駆動部１４には、油圧駆動部１０を接続する。油圧駆動部１０は、油圧回路部１５及びこの油圧回路部１５に接続した油圧ポンプ部１７を備え、この油圧回路部１５及び油圧ポンプ部１７は成形機コントローラ３により制御される。この場合、成形機コントローラ３は、成形機全体の制御を司るコンピューティング機能を有し、格納した処理プログラム３ｐにより各種シーケンス制御（プロセス制御）及び通信制御等を実行するとともに、演算処理及び記憶処理等の各種データ処理を行う機能を備えている。図１中、３５はスクリュ３０の位置（スクリュ位置）を直接検出するリニアスケールを用いた位置センサを示すとともに、１９はオイルモータ１８の正回転時及び逆回転時の回転数又は回転角を直接検出するロータリエンコーダを示す。この位置センサ３５及びロータリエンコーダ１９は、成形機コントローラ３に付属し、それぞれ成形機コントローラ３の入力ポートに接続する。以上のスクリュ駆動部１４，油圧駆動部１０（油圧回路部１５，油圧ポンプ部１７）及び成形機コントローラ３が油圧駆動装置Ｍｏを構成し、この油圧駆動装置Ｍｏの一部に後述する本実施形態に係る圧力制御装置１が含まれる。なお、図１に示す油圧回路部１５は、圧力制御弁Ｖｓを抽出して示すとともに、油圧回路部１５から圧力制御弁Ｖｓを除いた回路部分を油圧回路本体部１５ｍで示した。

図２には、油圧駆動装置Ｍｏをより具体化した油圧系及び制御系における回路図の一例を示す。なお、図２において、図１と同一の部分には同一符号を付してその構成を明確にした。

まず、油圧ポンプ部１７には、油圧駆動源となる可変吐出型油圧ポンプ１７ｓを用いる。可変吐出型油圧ポンプ１７ｓは、ポンプ本体４１とこのポンプ本体４１を回転駆動するサーボモータ１６ｓ（駆動モータ１６）を備える。この可変吐出型油圧ポンプ１７ｓは、サーボモータ１６ｓの回転数を可変制御して、少なくとも吐出流量を制御することができる。サーボモータ１６ｓは、成形機コントローラ３の出力ポートに接続した交流サーボモータを用いる。サーボモータ１６ｓには、このサーボモータ１６ｓの回転数を検出するロータリエンコーダ１６ｅが付設され、このロータリエンコーダ１６ｅは成形機コントローラ３の入力ポートに接続する。また、ポンプ本体４１は、斜板型ピストンポンプにより構成する。したがって、ポンプ本体４１は、斜板４２を備え、この斜板４２の傾斜角（斜板角）を大きくすれば、ポンプ本体４１におけるポンプピストンのストロークが大きくなり、吐出流量が増加するとともに、斜板角を小さくすれば、同ポンプピストンのストロークが小さくなり、吐出流量が減少する。よって、斜板角を所定の角度に設定することにより、吐出流量が所定の大きさに固定される固定吐出流量を設定可能である。さらに、斜板４２には、コントロールシリンダ４３及び戻しスプリング４４を付設するとともに、コントロールシリンダ４３は、切換弁（電磁弁）Ｖｃ，絞り４５，逆止弁４６を介してポンプ本体４１の吐出口に接続する。これにより、コントロールシリンダ４３を制御すれば、斜板４２の角度（斜板角）を変更することができる。なお、４７はポンプ圧センサを示す。このように、油圧ポンプ部１７に、サーボモータ１６ｓの回転数を可変制御して、少なくとも吐出流量を制御可能な可変吐出型油圧ポンプ１７ｓを用いれば、本発明に係る圧力制御装置１を最適な形態により実施できるとともに、実効性の高い実施態様として実現できる。また、ポンプ本体に対するインバータ制御により、省エネルギ性の向上及びランニングコストの削減を図れる利点がある。そして、ポンプ本体４１の吸入口は、オイルタンク４８に接続するとともに、ポンプ本体４１の吐出口は油圧回路部１５に接続する。

他方、油圧回路部１５は、第一方向切換弁（電磁弁）Ｖ１，第二方向切換弁（電磁弁）Ｖ２，追加切換弁（電磁弁）Ｖ３及び圧力制御弁（背圧制御弁）Ｖｓを備え、図１に示すように接続して油圧回路部１５を構成する。なお、５１，５２，５３は逆止弁、５４は絞りを示す。したがって、この油圧回路部１５は、オイルモータ１８を逆回転させる以外の切換を行う二つの切換弁Ｖ１，Ｖ２に加え、オイルモータ１８に接続して当該オイルモータ１８を逆回転させる追加切換弁Ｖ３を備えている。このような構成を採用すれば、油圧式の駆動部におけるスクリュ３０を逆回転させるに際し、一つの切換弁の追加で足りるため、比較的簡易な構成により容易に実現できる利点がある。また、圧力制御弁Ｖｓは、スクリュ３０の後退に対して背圧制御を行うとともに、圧力センサ２を有することにより背圧に対するマイナループのフィードバック制御（クローズドループ制御）を行うことができるユニットとして構成する。したがって、このような圧力制御弁Ｖｓを用いれば、より精度の高い安定した計量工程を行うことができる。

圧力制御弁Ｖｓには、本実施形態に係る圧力制御装置１の主要部を含むため、以下、圧力制御弁Ｖｓ及び圧力制御装置１の構成及び動作（機能）について、図１〜図１１を参照して説明する。

図３，図４及び図５は、圧力制御弁Ｖｓの具体的な構造を示す。この圧力制御弁Ｖｓは、弁ボディ６１及び電磁ソレノイド６２を含む基本的な制御弁を構成する弁機構部６０を備えるとともに、圧力センサ２，温度センサ５及び回路ボックス６４を備える。弁ボディ６１は内部に弁座部６１ｓを形成するとともに、この弁座部６１ｓに対応する進退自在の弁体６１ｍを内蔵する。そして、この弁体６１ｍは電磁ソレノイド６２のアーマチュア６２ｓに結合するとともに、弁座部６１ｓは上流側となる作動油の流入ポート７ｉ及び下流側となる作動油の流出ポート７ｏにそれぞれ連通する。なお、６６は弁体６１ｍを戻し方向に付勢するスプリングを示す。

さらに、弁ボディ６１の外面には圧力センサ２をネジ込み式に取付け、圧力センサ２の先端に設けた圧力検知面２ｄを弁ボディ６１の内部に設けた油路４に臨ませる。この場合、圧力センサ２は、先端部に、図５（ａ）に示すような基板１２を備え、この基板１２が圧力検知面２ｄを構成する。基板１２はプリント基板として形成し、先端の表面２ｄｆには歪ゲージを用いた複数の圧力検出素子１１…を一体に配置され、この圧力検出素子１１…によりホイートストンブリッジ回路のブリッジ抵抗が構成される。

また、例示する油路４は、圧力検知面２ｄが対面する第三直線油路４ｃ，この第三直線油路４ｃに連通する第二直線油路４ｂ，この第二直線油路４ｂに連通する第一直線油路４ａにより構成し、第一直線油路４ａの外端は弁ボディ６１の外面に開口する接続ポート７ｓとなる。さらに、弁ボディ６１の外面に臨む第二直線油路４ｂ及び第三直線油路４ｃの開口は、閉塞キャップ６５ｂ及び６５ｃをそれぞれ螺着して閉塞する。この場合、閉塞キャップ６５ｃは温度センサ５の取付部材に兼用する。即ち、温度センサ５を閉塞キャップ６５ｃの中心に貫通して取付け、閉塞キャップ６５ｃを第三直線油路４ｃに螺着した際に、温度センサ５の先端検出部を第三直線油路４ｃの内部に臨ませる。これにより、温度センサ５は、図３に示すように、圧力検知面２ｄの近傍に位置する油路４内に配設され、圧力検知面２ｄに近接した作動油の温度を検出できる。即ち、圧力制御弁Ｖｓの内部に圧力センサ２を臨ませるために形成した油路４を利用して温度センサ５を容易に設けることができる。

そして、温度センサ５及び圧力センサ２は回路ボックス６４に接続する。この回路ボックス６４は、図１及び図２に示す電気系の回路、即ち、信号処理部７１，演算部７２及びアンプ部７３を内蔵し、この信号処理部７１に、温度センサ５及び圧力センサ２を接続することにより、マイナループのフィードバック制御回路Ｃｓを構成する。この場合、信号処理部７１は、主に温度センサ５の検出結果（油温Ｔｏ）に対応して圧力センサ２の出力信号を補正する機能を有する。即ち、信号処理部７１は、温度センサ５から検出した油温Ｔｏ（温度検出値）により、圧力センサ２から得る圧力検出値に対して、油温Ｔｏの変動による圧力検出値の変動を相殺する補正を行い、この補正後の圧力検出値Ｓｐｄを正規の圧力検出値として出力する圧力検出手段Ｆｐを構成する。なお、７４は、回路ボックス６４に設けた入力端子７４ａ及び出力端子７４ｂを有するコネクタである。

このフィードバック制御回路Ｃｓは、次のように動作（機能）する。まず、圧力センサ２の出力信号及び温度センサ５の出力信号は信号処理部７１に付与される。これにより、信号処理部７１では、温度センサ５の検出結果（油温Ｔｏ）に対応して圧力センサ２の出力信号が補正される。図８に信号処理部７１の入出力特性を示す。図８中、点線で示すＳｐｄｒは、信号処理部７１に入力する圧力センサ２からの圧力検出値（出力信号〔ｍＶ〕）を示し、油温Ｔｏによる補正を行わない場合には、油温Ｔｏが上昇に応じて出力信号〔ｍＶ〕（圧力検出値Ｓｐｄｒ）は大きくなる方向に変動する。しかし、信号処理部７１により補正を行うことにより、油温Ｔｏが変動しても信号処理部７１から出力する補正後の圧力検出値Ｓｐｄは、実線で示すように略一定となる。そして、信号処理部７１から出力する温度補正された圧力検出値Ｓｐｄは、演算部７２の反転入力部に入力する。

一方、成形機コントローラ３からは、背圧に対する指令信号（圧力指令値）Ｓｐｃが付与され、この圧力指令値Ｓｐｃは、入力端子７４ａを介して演算部７２の非反転入力部に入力する。これにより、演算部７２の出力部からは、圧力指令値Ｓｐｃと圧力検出値Ｓｐｄの偏差に基づく制御信号が得られ、この制御信号は、アンプ部７３を介して電磁ソレノイド６２に供給される。よって、制御信号により弁体６１ｍの軸方向位置が可変制御され、圧力検出値Ｓｐｄが圧力指令値Ｓｐｃに一致するように、背圧に対するマイナループのフィードバック制御が行われる。

このように、圧力検出値Ｓｐｄに、圧力センサ２の近傍に配した温度センサ５により検出した油温Ｔｏにより補正した圧力検出値Ｓｐｄを用いれば、圧力センサ２により圧力を検出する作動油と温度センサ５により温度を検出する作動油に温度差はほとんど生じない。したがって、油温Ｔｏの変動（温度ドリフト）に影響されない正確で安定した圧力制御を実現できる。特に、圧力検出値Ｓｐｄを油温Ｔｏにより補正した際には、油温Ｔｏの実質的な影響を皆無にすることができるため、油温Ｔｏが高くなるに従って成形品の質量が低下する現象を解消することができ、成形品の均質化、更には品質向上に寄与することができる。なお、温度センサ５は、圧力検出値Ｓｐｄの補正に用いることに加え、油温Ｔｏを検出するため、作動油の温度検出値をデータとして取得するための温度センサにも兼用可能である。

また、圧力センサ２及びフィードバック制御回路Ｃｓを付設した圧力制御弁Ｖｓを用いるため、圧力センサ２とフィードバック制御回路Ｃｓ間、或いは温度センサ５とフィードバック制御回路Ｃｓ間における信号線の配線距離が短くて済むことになり、圧力センサ２や温度センサ５から得られる微弱な検出信号に対する外乱ノイズの影響を無視できる。したがって、精密成形が要求される成形品にとって最適となる。

図９は、実際に成形動作を行った際における油圧（背圧）〔ＭＰａ〕の変化を示す。信号処理部７１により圧力検出値Ｓｐｄに対する補正を行わない場合には、分布特性Ｐｒのように、成形開始からショット回数が増えて行くに従って背圧〔ＭＰａ〕が低下する。しかし、信号処理部７１により圧力検出値Ｓｐｄに対する補正を行った場合には、分布特性Ｐｉのように、成形開始からショット回数が増えて行っても、背圧成形品〔ＭＰａ〕はほとんど変化しない。また、図１０及び図１１は、油温Ｔｏ〔℃〕に対する成形品質量〔ｇ〕の分布特性を示す。信号処理部７１により圧力検出値Ｓｐｄに対する補正を行わない場合には、図１１に示す分布特性Ｕｒのように、油温Ｔｏ〔℃〕に２０〜５０〔℃〕の変動が生じた場合、油温Ｔｏ〔℃〕が高くなるに従って成形品質量〔ｇ〕が低下する。しかし、信号処理部７１により圧力検出値Ｓｐｄに対する補正を行った場合には、図１０に示す分布特性Ｕｉのように、油温Ｔｏ〔℃〕に２０〜５０〔℃〕の変動が生じてもほとんど分布傾向に変化は生じない。

ところで、マイナループのフィードバック制御回路Ｃｓを備える従来の圧力制御弁Ｖｓにおける圧力センサ２は、通常、流入ポート７ｉ内の油圧を検出できるように組付けている。即ち、上述した油路４は、弁ボディ６１の外面に臨むことなく流入ポート７ｉに連通する構造となる。しかし、本実施形態に係る圧力制御弁Ｖｓでは、油路４と流入ポート７ｉを遮断し、油路４の先端を接続ポート７ｓとすることにより、外部の油圧を検出可能にしている。したがって、本実施形態では、図１及び図２に示すように、接続ポート７ｓを、外部の配油ライン（配油管）８を介して射出シリンダ６の後油室６ｒに接続する。これにより、圧力センサ２は、射出シリンダ６の後油室６ｒに生じる背圧を直接検出することができ、背圧に対するマイナループのフィードバック制御を高精度かつ安定に行うことができる。また、射出シリンダ６に付設する他の圧力センサを兼用できるため、他の圧力センサを削減できる。なお、図２からも明らかなように、圧力制御弁Ｖｓは、通常、第一方向切換弁Ｖ１の下流側に接続するため、圧力センサ２を内蔵する圧力制御弁Ｖｓでは、圧力センサ２により射出シリンダ６の後油室６ｒにおける背圧を直接検出することは困難となり、結局、正確な背圧制御を行うことができない。

一方、このような圧力制御弁Ｖｓであっても、流入ポート７ｉ（又は流出ポート７ｏ）と接続ポート７ｓを所定の油路形成手段（オプション配油管等）により連通可能に構成すれば、圧力制御弁Ｖｓに圧力センサ２を内蔵して圧力制御弁Ｖｓを流通する作動油の油圧を直接検出する一般的なタイプ（従来態様）としても使用できる。したがって、必要により用途の相違等に対応して、本実施形態に係る使用態様又は従来態様を使い分けることができる。

また、圧力制御弁Ｖｓには、背圧に対する第二のフィードバック制御系（クローズドループ制御系）を付設する。即ち、圧力制御弁Ｖｓにおける信号処理部７１から出力する温度補正された圧力検出値Ｓｐｄは、出力端子７４ｂを介して成形機コントローラ３に付与されるとともに、成形機コントローラ３により、圧力検出値Ｓｐｄの大きさに基づいて圧力指令値Ｓｐｃが補正され、この補正された圧力指令値Ｓｐｃが圧力制御弁Ｖｓの入力端子７４ａに付与される第二のフィードバック制御回路Ｃｍを備える。図５に、成形機コントローラ３における第二のフィードバック制御回路Ｃｍを構成する機能ブロック図を示す。図５中、９１は圧力制御弁Ｖｓから付与される圧力検出値Ｓｐｄと成形機コントローラ３の内部から得る圧力指令値（正規指令値）Ｓｐｃｉの偏差Ｅｐを求める演算部、９２は偏差Ｅｐを正規指令値Ｓｐｃｉに加算して圧力制御弁Ｖｓに付与する圧力指令値（出力指令値）Ｓｐｃを得る加算部、９３は出力指令値ＳｐｃをＰＩＤ定数により補償して圧力制御弁Ｖｓに対して出力するＰＩＤ補償部をそれぞれ示す。

このフィードバック制御回路Ｃｍは、次の理由により設けている。前述したように、通常、成形機コントローラ３と圧力制御弁Ｖｓは、離間した異なる設置環境に配設されるため、圧力制御弁Ｖｓに備える電気系の回路の内部電位と成形機コントローラ３の内部電位間には、微妙な電位差（数十〔ｍＶ〕程度）を生じる虞れがある。この場合、射出圧力や型締圧力などは、通常、１５〔ＭＰａ〕程度の大きな圧力となるため、このような電位差（オフセットレベル）を生じてもほとんど問題にならないが、背圧の場合、通常、０．５〔ＭＰａ〕程度の小さな圧力となるため、このようなオフセットレベルの発生は無視できない誤差要因となる。そこで、成形機コントローラ３に、圧力検出値Ｓｐｄと正規指令値Ｓｐｃｉに基づいて圧力制御弁Ｖｓに付与する圧力指令値Ｓｐｃを補正する第二のフィードバック制御回路Ｃｍを設け、正規指令値Ｓｐｃｉと圧力指令値Ｓｐｃ間に生じる誤差分を排除するようにした。

このフィードバック制御回路Ｃｍは、次のように動作（機能）する。まず、圧力制御弁Ｖｓから出力する圧力検出値Ｓｐｄは、演算部９１の反転入力部に付与されるとともに、成形機コントローラ３の内部から得る正規指令値Ｓｐｃｉは、演算部９１の非反転入力部に付与される。これにより、演算部９１の出力部には、圧力検出値Ｓｐｄと正規指令値Ｓｐｃｉの偏差Ｅｐが得られ、この偏差Ｅｐは加算部９２の一方の入力部に付与される。また、加算部９２の他方の入力部には、正規指令値Ｓｐｃｉが付与されるため、加算部９２の出力部からは、正規指令値Ｓｐｃｉに偏差Ｅｐを加算した出力指令値Ｓｐｃが得られる。そして、この出力指令値ＳｐｃはＰＩＤ定数を設定したＰＩＤ補償部９３により補償され、このＰＩＤ補償された出力指令値（圧力指令値）Ｓｐｃが圧力制御弁Ｖｓに付与される。したがって、例えば、圧力検出値Ｓｐｄが正規の圧力指令値Ｓｐｃｉよりも小さい値になっているときは、その偏差Ｅｐ分を正規指令値Ｓｐｃｉに加算し、これより得る圧力指令値（出力指令値）Ｓｐｃを圧力制御弁Ｖｓに付与することにより、圧力検出値Ｓｐｄが常に正規の圧力指令値Ｓｐｃｉの大きさに一致するようにフィードバック制御される。

よって、このようなフィードバック制御回路Ｃｍを設けることにより、圧力制御対象の圧力指令値Ｓｐｃ（油圧）の大きさに左右されることなく、圧力指令値Ｓｐｃが小さい場合であっても正確で安定した圧力制御を実現できる。特に、スクリュ３０の後退時に射出シリンダ６の後油室６ｒに生じる背圧を適用すれば、例えば、通常、０．５〔ＭＰａ〕程度となる比較的小さな背圧の場合であっても正確で安定した背圧制御を実現することができる。また、このフィードバック制御回路Ｃｍは、比較的簡易な回路構成により容易かつ低コストに実施できる利点がある。

さらに、成形機コントローラ３には、図３に示すように、ロータリエンコーダ１９が接続され、オイルモータ１８の回転数（回転数検出値Ｒｄ）が得られるため、この回転数検出値Ｒｄと予め設定した回転数設定値Ｒｓに基づいて、サーボモータ１６ｓの回転数を可変制御する第三のフィードバック制御回路Ｃｒを設けている。これにより、オイルモータ１８で回転させるスクリュ３０の回転状態を直ちに油圧ポンプ部１７の制御に反映できるため、スクリュ３０の回転数を速やかに目標の回転数に立ち上げることができるなど、スクリュ３０を回転させる際の応答性を高めることができる。特に、上述した圧力制御弁Ｖｓと組み合わせることにより、背圧制御にも良い影響を与えることができ、背圧制御を安定かつ的確に行うことができる。

他方、図５（ｂ）は、温度センサ５を設ける際の変更実施形態を示す。図３及び図４は、温度センサ５を設けるに際し、圧力検知面２ｄの近傍に位置する油路４内に配設した場合を示したが、図５（ｂ）は、温度センサ５を設けるに際し、圧力センサ２における圧力検知面２ｄを構成する基板１２の表面２ｄｆにおける空スペースに、温度センサ５を構成する温度検出素子１３を設けたものである。この場合、温度検出素子１３には、例えば、温度−電気抵抗変換素子を利用できる。このような変更実施形態によれば、圧力検出素子１１…を形成した基板１２に温度検出素子１３を一緒に形成できるため、圧力制御装置１を構成するに際しての小型化，省スペース化及び低コスト化に寄与できるとともに、更なる実施の容易化，圧力センサ２と温度センサ５の近接化に寄与できる。

次に、本実施形態に係る圧力制御装置１を備える油圧駆動装置Ｍｏの全体の動作（機能）であって、圧力制御弁Ｖｓに関連する動作について、各図を参照して説明する。

今、計量工程が行われている場合を想定する。この場合、図２の油圧回路部１５における切換弁Ｖ１及びＶ２は共にシンボルｂに切換えるとともに、切換弁Ｖ３はシンボルａに切換える。なお、切換弁Ｖｃは図２に示すポジションを維持する。これにより、可変吐出型油圧ポンプ１７ｓの作動油は、オイルモータ１８を正回転、即ち、スクリュ３０を正回転させて計量を行う。この場合、可塑化された溶融樹脂が加熱筒３１の内部におけるスクリュ３０の前方に計量蓄積されるとともに、これに対応してスクリュ３０が後退する。スクリュ３０の後退に伴って射出シリンダ６における後油室６ｒの作動油が排出され、この排出された作動油は、圧力制御弁Ｖｓを通ってオイルタンク４８に戻される。したがって、スクリュ３０の後退に対して圧力制御弁Ｖｓによる背圧制御が行われる。

背圧に対しては、上述したように、圧力制御弁Ｖｓに備えるフィードバック制御回路Ｃｓによるマイナループのフィードバック制御と、圧力制御弁Ｖｓに付設した成形機コントローラ３による第二のフィードバック制御回路Ｃｍによるフィードバック制御（クローズドループ制御）が行われる。即ち、二重のフィードバック制御系により、背圧に対する精度の高い安定した制御が行われる。加えて、サーボモータ１６ｓに付設した第三のフィードバック制御回路Ｃｒを備えるため、これによっても圧力制御弁Ｖｓによる背圧制御が安定かつ的確に行われる。

一方、計量が進行し、スクリュ３０が設定した計量終了位置に達したなら切換弁Ｖ１を中立ポジションに切換えて、スクリュ３０の回転を停止させるとともに、切換弁Ｖ３をシンボルｂに切換えてオイルモータ１８を逆回転させる逆回転処理、及び切換弁Ｖ１及びＶ３を共にシンボルａに切換えてスクリュ３０を前進方向に加圧する加圧処理を少なくとも一回以上、望ましくは二回繰り返して行う。これにより、油圧式の駆動部であってもスクリュ３０のリングバルブ３０ｖを的確に閉鎖することが可能となり、樹脂圧のバラツキ、更には計量した樹脂量のショット毎の変動を低減し、高い計量精度を確保できる。

そして、最後の加圧処理が終了したなら、切換弁Ｖ１を中立ポジションに切換えるとともに、切換弁Ｖ２をシンボルａに切換えることにより、スクリュ３０を後退させるサックバック処理を行う。サックバック処理では、スクリュ３０を予め設定したストローク（例えば、１〜２〔ｍｍ〕前後）だけ後退移動させる。この場合、スクリュ３０の後退速度は、後退時にリングバルブ３０ｖが開かない比較的低速となる後退速度により行う。これにより、スクリュ３０の後退速度が速すぎてリングバルブ３０ｖが開いてしまう弊害を回避できる。この低速による後退移動は、圧力制御弁Ｖｓの制御により実現可能となる。また、スクリュ３０を設定したストロークだけ後退させたなら、切換弁Ｖ２をシンボルｂに切換え、射出工程への待機状態に移行させる。この後、射出開始のタイミングになったなら射出工程が行われる。

以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，数量，数値，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。例えば、温度センサ５を設けるに際し、基板１２の表面２ｄｆにおける空スペースに、温度センサ５の温度検出素子１３を一緒に形成した場合を示したが、当該空スペースを、別途の温度センサ５を支持する支持部として利用してもよい。さらに、油圧駆動部１０として、駆動モータ１６の回転数を可変制御して、少なくとも吐出流量を制御可能な油圧ポンプ部１７を有する油圧駆動部を例示したが、固定吐出ポンプと流量制御弁を組合わせた油圧ポンプ部など、他の油圧ポンプ部を用いてもよいし、油圧回路部１５は、例示の回路構成に限定されるものではなく、同様の機能を発揮する他の回路構成により置換してもよい。

本発明の最良の実施形態に係る圧力制御装置を備える射出成形機の概略構成図、 同圧力制御装置の油圧系及び制御系の回路図、 同圧力制御装置に用いる圧力制御弁の一部断面側面図、 同圧力制御弁の平面図、 同圧力制御弁に用いる圧力センサの圧力検知面（ａ）及びこの圧力検知面に温度センサを形成した変更実施形態（ｂ）を示す斜視図、 同圧力制御装置に備える第二のフィードバック制御回路の回路図、 油温に対する成形品質量の変化を示すグラフ、 油温に対する圧力センサの出力信号及び信号処理部の出力信号の変化を示すグラフ、 ショット回数に対する油圧（背圧）の変化を示すグラフ、 信号処理部により補正した場合の油温に対する成形品質量の変化を示すグラフ、 信号処理部により補正しない場合の油温に対する成形品質量の変化を示すグラフ、

符号の説明

１：圧力制御装置，２：圧力センサ，２ｄ：圧力検知面，２ｄｆ：基板の表面，３：成形機コントローラ，４：油路，５：温度センサ，６：射出シリンダ，６ｒ：射出シリンダの後油室，７ｉ：流入ポート，７ｏ：流出ポート，７ｓ：接続ポート，８：配油ライン，１１…：圧力検出素子，１２：基板，１３：温度検出素子，１６：駆動モータ，１７：油圧ポンプ部，Ｓｐｄ：圧力検出値，Ｓｐｃｉ：圧力指令値，Ｓｐｃ：圧力指令値，Ｃｓ：フィードバック制御回路，Ｃｍ：第二のフィードバック制御回路，Ｍ：射出成形機，Ｆｐ：圧力検出手段，Ｖｓ：圧力制御弁

Claims (5)

1. 油圧を検出する圧力センサと、この圧力センサから得る圧力検出値と成形機コントローラで設定された圧力指令値に基づいて前記油圧に対するフィードバック制御を行うフィードバック制御回路を備える射出成形機の圧力制御装置において、前記圧力センサの圧力検知面又はこの圧力検知面が臨む油路内に配設して油温を検出する温度センサと、検出した油温により前記圧力センサから得る圧力検出値に対して油温の変動による圧力検出値の変動を相殺する補正を行い、この補正後の圧力検出値を正規の圧力検出値として出力する圧力検出手段とを備えるとともに、前記圧力センサ及び前記フィードバック制御回路を付設した圧力制御弁を備えることを特徴とする射出成形機の圧力制御装置。
2. 前記圧力制御弁に、作動油の流入ポート及び流出ポートから遮断された別途の接続ポートを設け、この接続ポートに連通する油路に前記圧力センサを臨ませるとともに、少なくとも前記接続ポートと前記射出シリンダの後油室を所定の配油ラインを介して接続可能に構成することを特徴とする請求項１記載の射出成形機の圧力制御装置。
3. 前記温度センサは、前記圧力検知面の近傍に位置する前記油路内に配設することを特徴とする請求項２記載の射出成形機の圧力制御装置。
4. 前記圧力センサの圧力検知面は、表面に圧力検出素子を形成した基板を有し、この基板の表面における空スペースに、前記温度センサの温度検出素子を設けることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の圧力制御装置。
5. 駆動モータの回転数を可変制御して、少なくとも吐出流量を制御可能な油圧ポンプ部を備えることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の圧力制御装置。

Images