JPWO2004111465A1 - 成形機及び成形方法 - Google Patents

Abstract

油圧供給源に加わる負荷を低くすることができ、消費エネルギーを少なくすることができる成形機及び成形方法を提供することを目的とする。油が供給されることによって駆動されるアクチュエータと、該アクチュエータに油を供給するための油路に配設されたアキュムレータと、前記アクチュエータを駆動するための駆動圧を検出する駆動圧検出部と、前記アキュムレータのチャージ圧を検出するチャージ圧検出部と、検出された検出チャージ圧、及び検出された検出駆動圧に基づいて前記チャージ圧を設定するチャージ圧設定処理手段とを有する。この場合、検出チャージ圧及び検出駆動圧に基づいて前記チャージ圧が設定されるので、無用に高いチャージ圧の油がアキュムレータに蓄えられることがなくなる。したがって、油圧供給源に加わる負荷がその分低くなり、消費エネルギーを少なくすることができる。

Description

本発明は、成形機及び成形方法に関するものである。

従来、油圧回路によって作動させられる駆動装置を備えた成形機、例えば、射出成形機においては、加熱シリンダ内において加熱され溶融させられた樹脂を、高圧で射出して金型装置のキャビティ空間に充填（てん）し、該キャビティ空間内において冷却して固化させることによって成形品を得るようにしている。

そのために、前記射出成形機は型締装置及び射出装置を有し、前記型締装置は、固定プラテン及び可動プラテンを備え、型締シリンダを駆動し、可動プラテンを進退させることによって金型装置の型閉じ、型締め及び型開きを行う。

一方、前記射出装置は、ホッパから供給された樹脂を加熱して溶融させる加熱シリンダ、及び溶融させられた樹脂を射出する射出ノズルを備え、前記加熱シリンダ内にスクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設される。そして、射出シリンダを駆動し、前記スクリューを前進させると、射出ノズルから樹脂が射出され、前記キャビティ空間に充填される。

ところで、前記型締シリンダ、射出シリンダ等のアクチュエータを駆動するために油圧回路が配設され、該油圧回路において、油圧供給源としての油圧ポンプを作動させることによって吐出された油をアクチュエータの油室に供給するようになっている。ところが、アクチュエータを駆動するために大量の油を油室に供給する必要がある場合、前記油圧ポンプから吐出された油の量では不足する。そこで、前記油圧回路にアキュムレータを配設し、該アキュムレータに所定の圧力、すなわち、チャージ圧の油を充填して蓄え、前記アクチュエータを駆動するときに、アキュムレータに蓄えた油を油室に供給するようにしている。

そのために、前記油圧回路に、チャージ圧を検出するチャージ圧センサ、該チャージ圧センサによって検出されたチャージ圧、すなわち、検出チャージ圧に基づいてオンロード位置及びアンロード位置を採るロジック弁、該ロジック弁を切り換えるためのオンロード切換弁等が配設され、前記検出チャージ圧が、あらかじめ設定された下限値より低くなると、オンロード切換弁によってロジック弁を切り換えてオンロード位置に置き、油圧ポンプから吐出された油をアキュムレータに蓄え、前記検出チャージ圧が、あらかじめ設定された上限値より高くなると、オンロード切換弁によってロジック弁を切り換えてアンロード位置に置き、油圧ポンプから吐出された油をドレーンさせるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平５−９２４６２号公報

しかしながら、前記従来のアキュムレータにおいては、前記下限値及び上限値が固定されているので、アクチュエータが低圧で駆動される場合、無用に高いチャージ圧の油がアキュムレータに蓄えられることになり、油圧ポンプに加わる負荷がその分高くなり、消費エネルギーが多くなってしまう。

本発明は、前記従来のアキュムレータの問題点を解決して、油圧供給源に加わる負荷を低くすることができ、消費エネルギーを少なくすることができる成形機及び成形方法を提供することを目的とする。

そのために、本発明の成形機においては、油が供給されることによって駆動されるアクチュエータと、該アクチュエータに油を供給するための油路に配設されたアキュムレータと、前記アクチュエータを駆動するための駆動圧を検出する駆動圧検出部と、前記アキュムレータのチャージ圧を検出するチャージ圧検出部と、検出された検出チャージ圧、及び検出された検出駆動圧に基づいて前記チャージ圧を設定するチャージ圧設定処理手段とを有する。

本発明によれば、成形機においては、油が供給されることによって駆動されるアクチュエータと、該アクチュエータに油を供給するための油路に配設されたアキュムレータと、前記アクチュエータを駆動するための駆動圧を検出する駆動圧検出部と、前記アキュムレータのチャージ圧を検出するチャージ圧検出部と、検出された検出チャージ圧、及び検出された検出駆動圧に基づいて前記チャージ圧を設定するチャージ圧設定処理手段とを有する。

この場合、検出チャージ圧及び検出駆動圧に基づいて前記チャージ圧が設定されるので、無用に高いチャージ圧の油がアキュムレータに蓄えられることがなくなる。したがって、油圧供給源に加わる負荷がその分低くなり、消費エネルギーを少なくすることができる。

［図１］本発明の実施の形態における油圧回路の制御装置を示すブロック図である。
［図２］本発明の実施の形態における油圧回路を示す図である。
［図３］本発明の実施の形態におけるアキュムレータの動作を示すタイムチャートである。

符号の説明

１１ 射出シリンダ
１９ 駆動圧センサ
３１ 制御部
３５ アキュムレータ
３６ チャージ圧センサ
Ｌ−３ 油路

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、駆動装置としての射出成形機の射出装置に配設されたアクチュエータとしての射出シリンダについて説明するが、アクチュエータとして、型締シリンダ、エジェクタ装置においてエジェクタピンを進退させるためのエジェクタシリンダ、射出装置を固定金型に対して進退させるための可塑化移動装置に使用される可塑化移動シリンダ等を使用したり、駆動装置としての機械装置のアクチュエータとして油圧シリンダ等を使用したりすることができる。

図１は本発明の実施の形態における油圧回路の制御装置を示すブロック図、図２は本発明の実施の形態における油圧回路を示す図、図３は本発明の実施の形態におけるアキュムレータの動作を示すタイムチャートである。

図２において、１１は射出シリンダであり、該射出シリンダ１１を駆動することによって、射出工程において、図示されない加熱シリンダ内に配設されたスクリューを進退させ、成形材料としての樹脂を射出したり、サックバックを行ったりすることができる。そのために、前記射出シリンダ１１は、シリンダ本体１２、該シリンダ本体１２内において進退（図２において左右方向に移動）させられるピストン１３、及び該ピストン１３から前方（図２において左方）に突出させて形成されたピストンロッド１４を備え、該ピストンロッド１４と前記スクリューとが連結される。そして、前記シリンダ本体１２内におけるピストンヘッド側に第１室としての油室１５が、ピストンロッド１４側に第２室としての油室１６が形成され、油室１５に油を供給し、油室１６の油をドレーンすることによって前記ピストン１３を前進（図２において左方向に移動）させ、スクリューを前進させることができ、油室１６に油を供給し、油室１５の油をドレーンすることによって前記ピストン１３を後退（図２において右方向に移動）させ、スクリューを後退させることができる。

前記射出シリンダ１１には、ピストン１３の位置を検出するための位置検出器１８、及び油室１５に供給される油の圧力、すなわち、駆動圧ＤＰを検出するための駆動圧検出部としての駆動圧センサ１９が配設され、該駆動圧センサ１９によって検出された駆動圧ＤＰを表す検出駆動圧ＤＰＳが制御部３１に送られる。ところで、射出シリンダ１１に油を供給するための油供給源として油圧ポンプ２１が配設され、該油圧ポンプ２１を作動させるために、駆動源としてのモータ（Ｍ）２２が油圧ポンプ２１と連結される。そして、前記モータ２２を駆動すると、油圧ポンプ２１が作動させられ、油タンク２３内の油が吸引され、該油は、油路Ｌ−１に吐出され、油路Ｌ−２、逆流防止弁２４及び油路Ｌ−３を介してサーボ弁２５に供給される。

該サーボ弁２５は、第１の位置Ａ、第２の位置Ｂ及び第３の位置Ｎを採り、制御部３１からのソレノイド信号ＳＧ１に基づいてソレノイド（ＳＯＬ）３２を駆動することによって、第１〜第３の位置Ａ、Ｂ、Ｎに置かれ、かつ、油の流量を調整する。そして、サーボ弁２５が第１の位置Ａに置かれると、油路Ｌ−３と油路Ｌ−４とが連通させられ、油路Ｌ−５と油タンク２３とが連通させられ、サーボ弁２５が第２の位置Ｂに置かれると、油路Ｌ−３と油路Ｌ−５とが連通させられ、油路Ｌ−４と油タンク２３とが連通させられ、サーボ弁２５が第３の位置Ｎに置かれると、油路Ｌ−４、Ｌ−５と油タンク２３とが連通させられる。

したがって、制御部３１の図示されない射出処理手段は、射出処理を行い、ソレノイド３２にソレノイド信号ＳＧ１を送ると、サーボ弁２５は第１の位置Ａに置かれ、油路Ｌ−３と油路Ｌ−４とが連通させられ、油路Ｌ−５と油タンク２３とが連通させられる。その結果、油室１５に油が供給され、油室１６の油がドレーンされ、前記ピストン１３が前進させられ、スクリューが前進させられて、樹脂が射出される。なお、ソレノイド信号ＳＧ１の値を変化させることによって、サーボ弁２５のバルブ開度が変更され、スクリューの移動速度、すなわち、スクリュー速度を変更することができる。また、制御部３１の図示されないサックバック処理手段は、サックバック処理を行い、ソレノイド信号ＳＧ１をオフにすると、サーボ弁２５は第２の位置Ｂに置かれ、油路Ｌ−３と油路Ｌ−５とが連通させられ、油路Ｌ−４と油タンク２３とが連通させられる。その結果、油室１６に油が供給され、油室１５の油がドレーンされ、前記ピストン１３が後退させられ、スクリューが後退させられて、サックバックが行われる。

ところで、前記射出シリンダ１１を駆動することによってスクリューを前進させるためには、大量の油を油室１５に供給する必要があり、前記油圧ポンプ２１から吐出された油の量では不足する。そこで、油路Ｌ−３に、アキュムレータ３５を配設し、該アキュムレータ３５に所定のチャージ圧ＣＰの油を充填して蓄え、前記射出シリンダ１１を駆動するときに、アキュムレータ３５に蓄えた油を油室１５に供給するようにしている。

そのために、前記油路Ｌ−３に、チャージ圧ＣＰを検出するチャージ圧検出部としてのチャージ圧センサ３６が配設され、該チャージ圧センサ３６によって検出されたチャージ圧ＣＰを表す検出チャージ圧ＣＰＳが制御部３１に送られる。また、油路Ｌ−１、Ｌ−２の接続点から分岐させて形成された油路Ｌ−８に、アキュムレータ３５に蓄えられる油を調整する充填油調整装置としてのロジック弁３７が接続される。該ロジック弁３７は、オンロード位置Ｏ及びアンロード位置Ｕを採り、オンロード位置Ｏにおいて、油路Ｌ−８、Ｌ−９間が遮断され、アンロード位置Ｕにおいて、油路Ｌ−８と油路Ｌ−９及び油タンク２３とが連通させられる。

また、油路Ｌ−３における逆流防止弁２４とアキュムレータ３５及びチャージ圧センサ３６との間から油路Ｍ−１が分岐させられ、該油路Ｍ−１に信号油圧発生装置としてのオンロード切換弁３８が接続される。そして、チャージ圧ＣＰがパイロット油圧としてオンロード切換弁３８に送られる。該オンロード切換弁３８は、第１の位置Ａ及び第２の位置Ｂを採り、制御部３１からのソレノイド信号ＳＧ２に基づいてソレノイド（ＳＯＬ）３９を駆動することによって、第１、第２の位置Ａ、Ｂに置かれ、前記パイロット油圧を受け、油路Ｍ−２を介して前記パイロット油圧を信号油圧としてロジック弁３７に選択的に送る。そして、ソレノイド３９が第１の位置Ａに置かれると、油路Ｍ−１と油路Ｍ−２とが連通させられ、ソレノイド３９が第２の位置Ｂに置かれると、油路Ｍ−２と油路Ｍ−３及び油タンク２３とが連通させられる。

したがって、制御部３１の図示されない圧力調整処理手段は、圧力調整処理を行い、チャージ圧センサ３６から検出チャージ圧ＣＰＳを読み込み、該検出チャージ圧ＣＰＳに基づいてロジック弁３７を作動させ、チャージ圧ＣＰを調整する。そのために、前記圧力調整処理手段は、前記検出チャージ圧ＣＰＳがあらかじめ設定された第１の設定値としての下限値ＣＰＬより低いかどうかを判断し、検出チャージ圧ＣＰＳが下限値ＣＰＬより低い場合、ソレノイド信号ＳＧ２をオンにし、ソレノイド３９を駆動する。

その結果、オンロード切換弁３８が第１の位置Ａに置かれ、油路Ｍ−１と油路Ｍ−２とが連通させられ、ロジック弁３７に信号油圧が供給される。また、ロジック弁３７がオンロード位置Ｏに置かれ、油路Ｌ−８、Ｌ−９間が遮断されるので、油路Ｌ−１に吐出された油は、逆流防止弁２４を介して油路Ｌ−３に送られ、アキュムレータ３５に蓄えられる。これに伴って、チャージ圧ＣＰは徐々に高くなり、前記検出チャージ圧ＣＰＳが高くなるが、前記圧力調整処理手段は、検出チャージ圧ＣＰＳが下限値ＣＰＬ以上になってもソレノイド信号ＳＧ２をオンにしたままにする。

続いて、前記圧力調整処理手段は、前記検出チャージ圧ＣＰＳがあらかじめ設定された第２の設定値としての上限値ＣＰＨより高いかどうかを判断し、検出チャージ圧ＣＰＳが上限値ＣＰＨより高い場合、ソレノイド信号ＳＧ２をオフにし、ソレノイド３９の駆動を停止させる。このようにして、下限値ＣＰＬと上限値ＣＰＨとの間にヒステリシス領域が設定される。

その結果、オンロード切換弁３８が第２の位置Ｂに置かれ、油路Ｍ−２と油路Ｍ−３及び油タンク２３とが連通させられ、ロジック弁３７に信号油圧が供給されなくなる。その結果、ロジック弁３７がアンロード位置Ｕに置かれ、油路Ｌ−８、Ｌ−９間が連通させられるので、油路Ｌ−１に吐出された油は、油路Ｌ−８、ロジック弁３７及び油路Ｌ−９を介してドレーンされる。これに伴って、油路Ｌ−２内の油圧が低くなるが、逆流防止弁２４は油路Ｌ−３内の油が油路Ｌ−２側に流れるのを阻止するので、チャージ圧ＣＰは一定にされる。

このようにして、チャージ圧ＣＰは、前記検出チャージ圧ＣＰＳ並びに上限値ＣＰＨ及び下限値ＣＰＬに基づいて調整され、上限値ＣＰＨの値に維持される。そして、所定のタイミングで、前記射出処理手段は、ソレノイド３２にソレノイド信号ＳＧ１を送り、サーボ弁２５を第１の位置Ａに置き、油路Ｌ−３と油路Ｌ−４とを連通させ、油路Ｌ−５と油タンク２３とを連通させる。その結果、油室１５に油が供給され、油室１６の油がドレーンされ、前記ピストン１３が前進させられ、スクリューが前進させられて、樹脂が射出される。

このとき、アキュムレータ３５内の油は油路Ｌ−３、サーボ弁２５及び油路Ｌ−４を介して油室１５に送られるが、これに伴って、チャージ圧ＣＰは低くなる。

ところで、前記下限値ＣＰＬ及び上限値ＣＰＨが固定されている場合、射出シリンダ１１が低圧で駆動されると、無用に高いチャージ圧ＣＰの油がアキュムレータ３５に蓄えられることになり、油圧ポンプ２１に加わる負荷がその分高くなり、消費エネルギーが多くなってしまう。

そこで、本実施の形態においては、下限値ＣＰＬ及び上限値ＣＰＨを可変とし、必要となる最適な圧力をチャージ圧ＣＰとしてアキュムレータ３５に蓄えるようにしている。

そのために、制御部３１の図示されないチャージ圧設定処理手段は、チャージ圧設定処理を行い、あらかじめ設定された成形条件に従って射出成形機を作動させ、射出成形を数回行い、この間、検出駆動圧ＤＰＳ及び検出チャージ圧ＣＰＳを読み込み、検出駆動圧ＤＰＳ及び検出チャージ圧ＣＰＳの検出結果に基づいて、下限値ＣＰＬ及び上限値ＣＰＨを設定する。

そのために、前記チャージ圧設定処理手段の実績値取得処理手段は、実績値取得処理を行い、検出駆動圧ＤＰＳの最大値を表す最大検出駆動圧ＤＰｍａｘ、及び検出チャージ圧ＣＰＳの最小値を表す最小検出チャージ圧ＣＰｍｉｎを取得する。続いて、前記チャージ圧設定処理手段の油圧判定処理手段は、油圧判定処理を行い、前記最小検出チャージ圧ＣＰｍｉｎ及び最大検出駆動圧ＤＰｍａｘを読み込み、最小検出チャージ圧ＣＰｍｉｎと最大検出駆動圧ＤＰｍａｘとの差圧ΔＰ
ΔＰ＝ＣＰｍｉｎ−ＤＰｍａｘ
を算出し、該差圧ΔＰが成形品ごと決定されるあらかじめ設定された基準圧αより大きいかどうかを判断し、チャージ圧ＣＰと駆動圧ＤＰとの圧力関係を判断する。

前記差圧ΔＰが基準圧αより大きい場合は、チャージ圧ＣＰが無用に高いことが分かるので、前記チャージ圧設定処理手段の設定圧変更処理手段は、設定圧変更処理を行い、差圧ΔＰと基準圧αとが等しくなるように、前記上限値ＣＰＨを設定する。続いて、前記設定圧変更処理手段は、射出工程が開始される前、すなわち、サーボ弁２５が第１の位置Ａに置かれ、油室１５に油が供給される前の検出チャージ圧ＣＰＳと上限値ＣＰＨとが等しくなるように、油圧ポンプ２１の吐出能力及びアキュムレータ３５の容量によって決定される圧力勾（こう）配、並びに成形条件を考慮して、下限値ＣＰＬを算出し、設定する。

このように、チャージ圧ＣＰが無用に高い分だけ上限値ＣＰＨが低くされ、それに伴って、下限値ＣＰＬが低くされるので、図３に示されるように、チャージ圧ＣＰを線Ｌ２で示される従来の値より、線Ｌ１で示される値にすることができる。なお、図３において、線Ｌ３は駆動圧ＤＰの値を示す。

したがって、無用に高いチャージ圧ＣＰの油がアキュムレータ３５に蓄えられることがなくなるので、油圧ポンプ２１に加わる負荷がその分低くなり、消費エネルギーを少なくすることができる。なお、射出シリンダ１１、アキュムレータ３５、駆動圧センサ１９、チャージ圧センサ３６、前記チャージ圧設定処理手段等によって油圧制御装置が構成される。

また、前記上限値ＣＰＨ及び下限値下限値ＣＰＬは、一つの成形サイクルにおいて複数設定することができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

油圧回路によって作動させられる駆動装置を備えた射出成形機に適用される。

Claims (10)

1. （ａ）油が供給されることによって駆動されるアクチュエータと、
   （ｂ）該アクチュエータに油を供給するための油路に配設されたアキュムレータと、
   （ｃ）前記アクチュエータを駆動するための駆動圧を検出する駆動圧検出部と、
   （ｄ）前記アキュムレータのチャージ圧を検出するチャージ圧検出部と、
   （ｅ）検出された検出チャージ圧、及び検出された検出駆動圧に基づいて前記チャージ圧を設定するチャージ圧設定処理手段とを有することを特徴とする成形機。
2. 前記チャージ圧設定処理手段は、検出チャージ圧の最小検出チャージ圧、及び検出駆動圧の最大検出駆動圧に基づいて前記チャージ圧を設定する請求項１に記載の成形機。
3. 前記チャージ圧設定処理手段は、前記最小検出チャージ圧と最大検出駆動圧との差圧に基づいて前記チャージ圧の上限値を設定する請求項２に記載の成形機。
4. 前記チャージ圧設定処理手段は、前記上限値に基づいてチャージ圧の下限値を設定する請求項３に記載の成形機。
5. 前記検出チャージ圧並びに上限値及び下限値に基づいて、前記チャージ圧を調整する圧力調整処理手段を有する請求項４に記載の成形機。
6. （ａ）アクチュエータを駆動するための駆動圧を検出し、
   （ｂ）前記アクチュエータに油を供給するための油路に配設されたアキュムレータのチャージ圧を検出し、
   （ｃ）検出された検出チャージ圧、及び検出された検出駆動圧に基づいて前記チャージ圧を設定することを特徴とする成形方法。
7. 前記検出チャージ圧の最小検出チャージ圧、及び検出駆動圧の最大検出駆動圧に基づいて前記チャージ圧を設定する請求項６に記載の成形方法。
8. 前記最小検出チャージ圧と最大検出駆動圧との差圧に基づいて前記チャージ圧の上限値を設定する請求項７に記載の成形方法。
9. 前記上限値に基づいてチャージ圧の下限値を設定する請求項８に記載の成形方法。
10. 検出チャージ圧並びに上限値及び下限値に基づいて、前記チャージ圧を調整する請求項９に記載の成形方法。

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