JP6950596B2 - 射出成形機の油圧供給システム - Google Patents
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Description
本発明の油圧供給システムは、作動油をアクチュエータに向けて吐出するときに正回転し、圧力制御において配管内の圧力を降下させるときに逆回転する主油圧ポンプおよび副油圧ポンプと、小流量動作のときに、主油圧ポンプから吐出される作動油だけをアクチュエータに向けて流し、かつ、大流量動作のときに主油圧ポンプおよび副油圧ポンプの双方から吐出される作動油をアクチュエータに向けて流す主作動油回路と、小流量動作のときに、副油圧ポンプから吐出される作動油を主作動油回路から迂回して貯油タンクに戻すバイパス回路と、ロジック弁と、を備える。
本発明におけるロジック弁は、大流量動作のときに、副油圧ポンプが吐出する作動油がバイパス回路に流れるのを阻止し、かつ、圧力制御において副油圧ポンプが逆回転するときには、バイパス回路を介して貯油タンクから吸い上げられる作動油が副油圧ポンプに流れるのを許容する、ことを特徴とする。
この形態において、本発明における切換弁は、小流量動作のときおよび主油圧ポンプおよび副油圧ポンプが逆回転するときに、主給油管と第二弁室とを連通する流路を閉じるとともに、第二弁室と貯油タンクを連通する流路を開く。また、本発明における切換弁は、大流量動作のときに、主給油管と第二弁室とを連通する流路を開くとともに、第二弁室と貯油タンクを連通する流路を閉じる。
小流量動作のときには、副油圧ポンプから吐出される作動油は、副配管、副給油管、ロジック弁の第一弁室および吸排管を通って貯油タンクに流れる。
主油圧ポンプおよび副油圧ポンプが逆回転するときには、貯油タンクから吸い上げられた作動油は、吸排管、ロジック弁の第一弁室および副配管を通って副油圧ポンプに吸い込まれる。
また、大流量動作のときには、主給油管からロジック弁の第二弁室に供給された作動油によって副給油管と吸排管を連通する流路が閉じられる。
本実施形態の型締装置1は、例えば充填工程から保圧工程に移行する過程で、流量制御から圧力制御に移行する際に、可変速可能な駆動モータとしてのサーボモータ45の回転を正回転から逆回転に速やかに切り替えることのできる油圧供給システム30を備える。以下、型締装置1の構成および動作の順に説明する。
図1に示すように、本実施形態の型締装置1は、所望の形状の成形品を得るための一対の固定金型14および可動金型15と、固定金型14と可動金型15との間に形成されるキャビティに射出材料である溶融樹脂を射出する射出シリンダ19と、型締めのための駆動力を発生させる型締シリンダ18と、型締シリンダ18に作動油を供給する油圧供給システム30と、各種構成を制御するコントローラ80と、を備える。
ベースフレーム11の他端側の上面には、固定ダイプレート12に対向して、可動金型15を保持する移動ダイプレート13が進退移動可能に設けられる。ベースフレーム11の上には、ガイドレール26が敷設されており、このガイドレール26にガイドされたリニアベアリング27が、スライド台28を介して移動ダイプレート13を支持している。なお、リニアベアリング27の代わりに摺動板を使用して、スライド台28を介して移動ダイプレート13を支持してもよい。
型締シリンダ18には、後述する主配管51が接続されており、この主配管51は、型締シリンダ18の型締側室181、型開側室182へ油を供給する。
各タイバー17の他端は、それぞれ等ピッチの複数のリング状の平行溝(または螺旋状のねじ溝)が形成されている。移動ダイプレート13の背面には、各タイバー17のリング状の平行溝と噛合するハーフナット29が設けられている。
油圧供給システム30は、図2に示すように、型締シリンダ18に向けて作動油を吐出する油圧源40と、油圧源40に連なり、油圧源40から吐出される作動油を型締シリンダ18に届ける作動油回路50と、を備える。
油圧供給システム30における油圧源40および作動油回路50の動作は、コントローラ80により制御される。
油圧源40は、サーボモータ45と、サーボモータ45の回転速度および回転方向を検出するエンコーダ47と、サーボモータ45の回転駆動により動作して作動油を吐出する主油圧ポンプ41および副油圧ポンプ43と、を備える。
油圧供給システム30は、主油圧ポンプ41と副油圧ポンプ43の双方から吐出される作動油を型締シリンダ18に供給する大流量動作と、主油圧ポンプ41から吐出される作動油だけを型締シリンダ18に供給する小流量動作の、2段階に切り替えて運転できる。
作動油回路50は、油圧源40から吐出される作動油を流量制御による型締シリンダ18に供給する給油動作を担う。この基本的な動作は、主油圧ポンプ41からの作動油だけを型締シリンダ18に供給する小流量動作と、主油圧ポンプ41と副油圧ポンプ43双方からの作動油を型締シリンダ18に供給する大流量動作と、を含んでいる。
作動油回路50は、流量制御による給油動作のほかに、圧力制御動作を備える。この圧力制御動作は、作動油回路50が備える圧力センサ55の検出値が目標圧力に達すると、サーボモータ45をそれまでの正回転から逆回転に切り替えて運転して圧力を下げる動作である。この動作は、圧抜動作と称される。
作動油回路50は、以上の給油動作と圧抜動作を実現するために、以下の構成を備える。
バイパス回路58は、小流量動作のときに副油圧ポンプ43から吐出され副配管53に流れている作動油を、主作動油回路を迂回して、貯油タンク100Bに流すのに用いられる。
バイパス回路58は、ロジック弁70が途中に接続されており、副配管53とロジック弁70を接続する副給油管58Aと、ロジック弁70の第一弁室77と貯油タンク100Bを接続する吸排管58Bと、を備える。また、バイパス回路58は、ロジック弁70を動作するための作動油をロジック弁70の第二弁室78に流す流路を切り替える切換弁60を備える。なお、図2において、貯油タンク100A、100Bを区別しているが、実際にはそれぞれが連通しており、相互に作動油が流通する。
弁体61は、第一弁体63と、第二弁体64と、を備える。
また、切換弁60は、大流量動作のときには、図5に示すように、第二弁体64により主配管51とロジック弁70の第二弁室78とを連通する流路を開くとともに、第二弁室78と貯油タンク100Bを連通する流路を閉じる。
また、弁体61は、例えば、電磁ソレノイド67に通電されるオンの状態において、図5に示すように、第二弁体64が主配管51と接続されることで、第二弁室78は第二弁体64を介して主配管51に連通される。このとき、弁体61は大流量動作に対応する。
一方、ロジック弁70は、第二弁室78に油圧を作用させて弾性体76に上向きの外力が加わらなければ、図4、図6に示すように弁体75は副給油管58Aから下向きに離れて、バイパス回路58と副給油管58Aが連通して作動油が流れる開の状態をなす。このロジック弁70は、所謂、ノーマルオープン型のロジック弁である。
小流量動作のときには、電磁ソレノイド67に通電しないオフの状態とし、第二弁室78と吸排管58Bを連通させる。これにより、切換弁60と吸排管58Bを介して、第二弁室78が貯油タンク100Bと連通する。このため第二弁室78内の油圧がほぼゼロ(貯油タンク100Bと同圧)となるので、ロジック弁70には弾性体76に抗してロジック弁70の弁体75を上向きに変位させる力がなくなる。このとき弁体75は弾性体76により、図4に示すようにバイパス回路58から下向きに離れるので、副配管53からバイパス回路58に作動油が流れることが可能な開の状態となり、副配管53の作動油がロジック弁70、バイパス回路58、吸排管58Bをこの順に通って貯油タンク100Bに排出される。
次に、コントローラ80について図3を参照して説明する。
コントローラ80は、制御設定値を入力する入力部81と、サーボモータ45、切換弁60などへの制御指令を生成する制御部83と、制御部83により生成された制御指令を出力する指令出力部85と、制御指令を生成するのに必要な各種データが記憶されている記憶部87と、を備える。
また、制御部83は、切換弁60の動作指令を生成する。つまり、制御部83は、電磁ソレノイド67に通電されないオフの状態の指令または電磁ソレノイド67に通電するオンの状態の指令を選択的に生成する。
以上の制御指令は、指令出力部85から各機器に向けて送られる。
制御部83は、圧力センサ55の検出圧力と目標圧力に関するデータの比較、圧力センサ55の検出圧力と減速制御圧力に関するデータの比較を継続的に行う。
次に、図4〜図6を参照して油圧供給システム30の動作を説明する。なお、図4は小流量動作を行っている油圧供給システム30を示し、図5は大流量動作を行っている油圧供給システム30を示す。小流量動作および大流量動作はいずれも流量制御に該当する。一方、図6は圧力制御を行っている油圧供給システム30を示す。図4〜図6において、太線で示される配管は、作動油が流れていることを示し、白抜きの矢印は作動油の流れる向きを示している。以下、小流量動作、大流量動作および圧力制御の順に説明する。
油圧供給システム30は、コントローラ80からの小流量動作を行うことの指示を受けると、切換弁60の第一弁体63が第二弁室78と吸排管58Bとを接続するように電磁ソレノイド67が駆動する。
サーボモータ45は、コントローラ80からの指示に基づいて所定の回転数Nで回転し、サーボモータ45に接続される主油圧ポンプ41と副油圧ポンプ43が正回転する。主油圧ポンプ41と副油圧ポンプ43は、機械的に連結されており、相互に連動して回転する。
油圧供給システム30は、コントローラ80からの大流量動作を行うことの指示を受けると、切換弁60の第二弁体64が第二弁室78と主配管51とを接続するように電磁ソレノイド67が駆動する。
サーボモータ45は、コントローラ80からの指示に基づいて所定の回転数Nで回転し、サーボモータ45に接続される二連の主油圧ポンプ41と副油圧ポンプ43が正回転する。
油圧供給システム30は、コントローラ80からの圧力制御動作を行うことの指示を受ける。このときに切換弁60の第二弁体64により第二弁室78と主配管51とを連通する流路を開いていたとする。そうだとすれば、第一弁体63により第二弁室78と吸排管58Bとを連通する流路を開くように電磁ソレノイド67を駆動させる。ロジック弁70はノーマルオープン型のロジック弁70である。したがって、第一弁体63による第二弁室78と吸排管58Bを介して貯油タンク100Bと連通して第二弁室78内の油圧が低下するのに遅延無く、速やかに弁体75を開動作させることができる。このように、油圧供給システム30は、大流量動作から小流量動作、圧力制御へ高応答で切り替えることができるので、目標圧力に対するオーバーシュートを小さく抑えることができる。
ただし、油圧供給システム30は、圧力制御動作を行うことの指示を受けたときに切換弁60の第二弁体64により第二弁室78と主配管51とを連通する流路を開いていたとしても、第二弁体64によって第二弁室78と主配管51とを連通する流路を開いた状態をそのまま維持することもできる。
サーボモータ45は、コントローラ80からの指示に基づいて所定の回転数Nで逆回転し、サーボモータ45に接続される二連の主油圧ポンプ41と副油圧ポンプ43が逆回転する。
一方で、油圧供給システム30は、バイパス回路58を介して貯油タンク100Bの作動油を吸い上げる。ロジック弁70はノーマルオープン型のロジック弁70であるので、このときに副配管53内の油圧が低下するのにともなって第一弁室77内の油圧が低下しても、弁体75を開位置に維持できる。つまり、図6に示すように、副配管53は、ロジック弁70を介して貯油タンク100Bに通じている。したがって、副油圧ポンプ43が逆回転すると、バイパス回路58のロジック弁70を介して貯油タンク100Bの作動油が吸い上げられる。
なお、バイパス回路58にロジック弁70を設けていない油圧供給システムを、以下、比較システムということがある。
次に、油圧供給システム30の動作について、射出成形機が充填工程から保圧工程に移行する過程を例にして説明する。なお、図7は本実施形態の油圧供給システム30による移行過程を示し、図8は比較システムによる移行過程を示している。
副油圧ポンプ43も逆回転するので、バイパス回路58を介して貯油タンク100Bの作動油が吸い上げられ、副油圧ポンプ43を通って貯油タンク100Aに到る。
基本的な挙動は、図7に示した本実施形態と同じであるが、サーボモータ45が逆回転する前に、主油圧ポンプ41と副油圧ポンプ43の動作が大流量動作から小流量動作に移行する。この理由は前述したとおりである。
したがって、図7(c)と図8(c)を比較すれば判るように、油圧供給システム30は比較システムに比べ、油圧供給システム30はキャビテーション発生を防止できることによりサーボモータ45の逆回転を高速で行うことができるので、圧抜きを迅速に行うことができる。これにより、図7(a)と図8(a)に示すように、油圧供給システム30は比較システムに比べて、目標圧力まで戻る、具体的には目標圧力まで圧力が降圧する時間が短い。
以下、本実施形態の油圧供給システム30による効果を説明する。
はじめに、油圧供給システム30は、小流量動作のときに副油圧ポンプ43から吐出される作動油を主作動油回路から迂回して貯油タンク100Bに戻すバイパス回路58を介して圧抜動作を行う。しかも油圧供給システム30は、流路断面積の大きく、流路抵抗の小さいロジック弁70を用いる。したがって、サーボモータ45を逆回転に切り換える際のキャビテーションの発生を防止することができる。
ここで、比較システムだと、副油圧ポンプ43が逆回転すれば、副配管53、流路断面積の小さい切換弁などを介して貯油タンク100Bから作動油を吸い上げることになる。ところが、切換弁などは流路抵抗が大きいために、副油圧ポンプ43にキャビテーションが生じて、破損するおそれがある。
これに対して、比較システムだと、流路抵抗が大きいために、吸い上げ時に副配管53内の圧力が負圧になりやすいため、キャビテーションの発生を防止するために逆回転するサーボモータ45の回転速度は低速に留まる。
図9のケース1に示すように、ロジック弁70は最大の逆回転速度が3000rpmであっても、圧力降下値が0.071kgf/cm2であり、ポンプの吸込み許容抵抗値(0.214kgf/cm2)に対して十分小さいためポンプ破損を防止できる。これに対して、比較システムで本実施形態と同程度の圧力降下値を得ようとすると、800rpm程度の逆回転速度まで逆回転数を低下させなければならない(ケース2、比較システム例2)。また図9に示す油圧機器の構成の場合、比較システムにおけるポンプ吐出容量を大吐出容量から小吐出容量への切替えから圧力センサ55による圧力検出値が目標圧力値まで低下するための時間T2が約1秒必要であるのに対し、本実施形態のポンプ吐出容量を大吐出容量から小吐出容量への切替えから圧力センサ55による圧力検出値が目標圧力値まで低下するための時間T1は約0.3秒とすることができる。
例えば、本実施形態では、副油圧ポンプ43の逆回転動作は、コントローラ80からの指示に基づいて行ったが、本発明はこれに限定されない。例えば、主配管51内の圧力と貯油タンク100A内の圧力の差圧による、主配管51から貯油タンク100Aに向かう逆流によって、主油圧ポンプ41に引き起こされる逆回転を利用して主油圧ポンプ41に連結された副油圧ポンプ43を逆回転させてもよい。
もっとも、小流量動作または逆回転動作から大流量動作に切り替えるためにロジック弁70を閉じる際、ロジック弁70の閉動作を高応答にて行う観点からかると、本実施形態に従って第二弁室78が主配管51と連通するように切換弁60を設けることが好ましい。
さらに、以上で示した型締装置1の構成はあくまで一例にすぎず、型締装置1が備えていない要素を含んでもよく、また、型締装置1が備える要素を省いてもよい。
12 固定ダイプレート
13 移動ダイプレート
14 固定金型
15 可動金型
17 タイバー
18 型締シリンダ
19 射出シリンダ
30 油圧供給システム
40 油圧源
41 主油圧ポンプ
43 副油圧ポンプ
45 サーボモータ
47 エンコーダ
50 作動油回路
51 主配管
53 副配管
55 圧力センサ
57 逆止弁
58 バイパス回路
58A 副給油管
58B 吸排管
60 切換弁
61 弁体
63 第一弁体
64 第二弁体
67 電磁ソレノイド
70 ロジック弁
71 主給油管
74 弁箱
75 弁体
76 弾性体
77 第一弁室
78 第二弁室
79 接続管
80 コントローラ
81 入力部
83 制御部
85 指令出力部
87 記憶部
100A,100B 貯油タンク
Claims (8)
- 小流量動作と、前記小流量動作よりも流量の大きい大流量動作と、の少なくとも2段階に切換えて射出成形機のアクチュエータに作動油を供給する油圧供給システムであって、
前記作動油を前記アクチュエータに向けて吐出するときに正回転し、圧力制御において配管内の圧力を降下させるときに逆回転する主油圧ポンプおよび副油圧ポンプと、
前記小流量動作のときに、前記主油圧ポンプから吐出される前記作動油だけを前記アクチュエータに向けて流し、かつ、前記大流量動作のときに前記主油圧ポンプおよび前記副油圧ポンプの双方から吐出される前記作動油を前記アクチュエータに向けて流す主作動油回路と、
前記小流量動作のときに、前記副油圧ポンプから吐出される前記作動油を前記主作動油回路から迂回して貯油タンクに戻すバイパス回路と、
前記大流量動作のときに、前記副油圧ポンプが吐出する前記作動油が前記バイパス回路に流れるのを阻止し、かつ、
前記圧力制御において前記副油圧ポンプが逆回転するときには、前記バイパス回路を介して前記貯油タンクから吸い上げられる前記作動油が前記副油圧ポンプに流れるのを許容するロジック弁と、を備える、
ことを特徴とする油圧供給システム。
- 前記主油圧ポンプから吐出される前記作動油を前記アクチュエータに向けて流す主配管と、
前記副油圧ポンプから吐出される前記作動油を前記アクチュエータに向けて流し、前記主配管と合流する副配管と、
前記主配管から前記ロジック弁に前記作動油を流す主給油管と、
前記副配管から前記ロジック弁に前記作動油を流す副給油管と、
前記ロジック弁と前記貯油タンクの間を前記作動油が流れる吸排管と、
前記主給油管および前記吸排管のいずれを前記ロジック弁に連通させるかを切り換える切換弁と、を備える、
請求項1に記載の油圧供給システム。
- 前記ロジック弁は、
前記副給油管と連通する第一弁室と、接続管と連通する第二弁室を備え、
前記切換弁は、
前記小流量動作のときおよび前記主油圧ポンプおよび前記副油圧ポンプが逆回転するときに、前記主給油管と前記第二弁室とを連通する流路を閉じるとともに、前記第二弁室と前記貯油タンクを連通する流路を開き、
前記大流量動作のときに、前記主給油管と前記第二弁室とを連通する流路を開くとともに、前記第二弁室と前記貯油タンクを連通する流路を閉じる、
請求項2に記載の油圧供給システム。
- 前記小流量動作のときに、
前記副油圧ポンプから吐出される前記作動油は、前記副配管、前記副給油管、前記ロジック弁の前記第一弁室および前記吸排管を通って前記貯油タンクに流れ、
前記主油圧ポンプおよび前記副油圧ポンプが逆回転するときに、
前記貯油タンクから吸い上げられた前記作動油は、前記吸排管、前記ロジック弁の前記第一弁室および前記副配管を通って前記副油圧ポンプに吸い込まれ、
前記大流量動作のときに、
前記主給油管から前記ロジック弁の前記第二弁室に供給された前記作動油によって前記副給油管と吸排管の流路が閉じられる、
請求項3に記載の油圧供給システム。
- 前記主配管を流れる前記作動油の圧力を検知する圧力センサを備える、
請求項2〜請求項4のいずれか一項に記載の油圧供給システム。
- 前記副配管は、
前記主配管との合流点と前記副給油管が接続される位置との間に、前記主配管から流れる前記作動油が前記副油圧ポンプに流れるのを阻止する逆止弁を備える、
請求項2〜請求項5のいずれか一項に記載の油圧供給システム。
- 前記主油圧ポンプおよび前記副油圧ポンプを可変速でかつ正回転または逆回転させる駆動モータを備え、
前記主油圧ポンプおよび前記副油圧ポンプは、相互に連動して正回転または逆回転する、
請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の油圧供給システム。
- 前記主油圧ポンプおよび前記副油圧ポンプが逆回転する前記圧力制御が、
前記小流量動作および前記大流量動作のいずれにおいても行われる、
請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の油圧供給システム。
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