KR20140092763A - 사출성형기 - Google Patents
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Abstract
[과제] 사출 장치에는 전동 모터를 사용하여 고정밀도화 또한, 에너지절약화를 도모하면서, 장시간에 걸쳐 가압 체결이 필요한 형 체결 장치에 대해서도 에너지절약화를 도모할 수 있는 사출성형기를 제공한다.
[해결 수단] 사출 장치(13)의 스크루(14)의 작동을 전동 모터(15, 16)에 의해 행하고 형 체결 장치(17)의 형 체결 실린더(18)의 작동을 유압에 의해 행하는 사출성형기(11)에 있어서, 형 체결 장치(17)의 작동을 행하기 위하여 전동 모터(45)가 항상 회전되는 제 1 펌프(42)와, 형 체결 실린더의 작동 시에는 전동 모터를 회전시켜 작동유를 공급하여 형 체결 실린더(18) 이외의 어느 하나의 액추에이터(15, 16, 24, 31, 35, 39)의 작동시에 전동 모터(55)가 정지 또는 최저 회전수로 회전되는 제 2 펌프(56)가 구비된다.
[해결 수단] 사출 장치(13)의 스크루(14)의 작동을 전동 모터(15, 16)에 의해 행하고 형 체결 장치(17)의 형 체결 실린더(18)의 작동을 유압에 의해 행하는 사출성형기(11)에 있어서, 형 체결 장치(17)의 작동을 행하기 위하여 전동 모터(45)가 항상 회전되는 제 1 펌프(42)와, 형 체결 실린더의 작동 시에는 전동 모터를 회전시켜 작동유를 공급하여 형 체결 실린더(18) 이외의 어느 하나의 액추에이터(15, 16, 24, 31, 35, 39)의 작동시에 전동 모터(55)가 정지 또는 최저 회전수로 회전되는 제 2 펌프(56)가 구비된다.
Description
본 발명은 사출 장치의 스크루의 작동을 전동 모터에 의해 행하고 형 체결 장치의 형 체결 실린더의 작동을 유압에 의해 행하는 사출성형기에 관한 것이다.
사출성형기에서는, 정밀한 작동, 에너지절약화, 성형기의 컴팩트화, 저비용화의 각각의 요소를 겸비한 것이 요구되고 있다. 특히 정밀한 작동이 요구되는 사출 장치에 대해서는 스크루를 서보 모터에 의해 작동시키는 것이 바람직하다. 또한, 횡형의 형 체결 장치에 대해서는 토글 기구를 사용한 것보다도 형 체결 실린더를 사용한 것 쪽이 성형기의 전체 길이를 컴팩트하게 할 수 있다. 더욱이 또한, 대형의 사출성형기의 형 체결 장치에 대해서는, 구동에 필요한 전동 모터가 범용품에서는 도움이 되지 않아 비용이 대단히 고가인 것으로 되거나, 대응 가능한 전동 모터가 없는 등의 문제가 있어, 유압에 의해 작동되는 형 체결 실린더를 사용하는 경우가 많다.
상기와 같은 요구에 따른 것으로서, 사출 장치의 스크루의 작동을 전동 모터에 의해 행하고 형 체결 장치의 형 체결 실린더의 작동을 유압에 의해 행하는 사출성형기를 들 수 있지만, 이러한 사출성형기에 대해서는 특허문헌 1의 도 8에 기재된 것이 알려져 있다. 특허문헌 1에서는 정밀한 작동이 필요한 사출 장치의 스크루를 서보 모터에 의해 작동시켜, 형 체결 장치가 유압에 의해 작동되는 형 체결 실린더를 사용하고 있다. 또 형 체결 장치에 있어서의 가동 다이 플레이트 이동 수단에 전동 모터를 사용하고, 형 체결 기구에는 유압에 의한 형 체결 실린더를 사용한 것으로서는 특허문헌 2에 기재된 것이 알려져 있다. 특허문헌 2는, 펌프의 작동을 인버터 또는 서보 모터에 의해 회전수를 제어함으로써, 에너지절약화를 도모하고 있다. 게다가 특허문헌 3에서는, 사출성형기 전체를 유압에 의해 작동시키는 것에 있어서, 복수의 서보 모터에 의해 작동시키는 펌프를 사용하여, 필요에 따라 일방의 펌프를 정지시키는 것 등이 기재되어 있다.
(발명의 개요)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
확실히 특허문헌 1과 같이 사출 장치의 스크루의 작동을 전동 모터로 행하는 것은 사출시의 제어를 고정밀도로 행할 수 있고, 동시에 사출 장치의 에너지절약화를 실현할 수 있다. 그러나, 종래에는 형 체결 장치의 작동은 항상 펌프가 회전되는 대형의 펌프로 행하고 있었으므로, 사출성형기 전체의 에너지절약화는 충분히 실현할 수 없었다. 또한, 특허문헌 2는, 가동 다이 플레이트 이동 수단에 전동 모터를 사용하고 있으므로, 상기 이동 수단 부분의 에너지절약화와 고속으로 고정밀도의 이동을 실현할 수는 있다. 그러나, 사출 장치는 어떤 구동 방식인지 명시가 않고, 형 체결 장치의 다른 부분의 작동을 항상 펌프가 회전되는 대형의 펌프로 행하고 있으므로, 사출성형기 전체에서는 에너지절약화는 충분히 실현되지 않았다. 또한, 특허문헌 3은, 서보 모터에 의해 작동시키는 펌프를 복수 사용하고, 필요에 따라 일방의 펌프를 정지시키므로, 유압 기구로서는 에너지절약화를 도모할 수 있다. 그러나, 사출성형기의 모든 기구를 유압에 의해 제어하므로, 서보 모터 등의 전동 모터에 의해 사출 장치 등을 직접 작동시키는 것과 비교하여, 에너지절약화가 충분하지 않아, 사출 장치 등을 고정밀도로 제어할 수 없다고 하는 문제가 있었다.
그래서 본 발명은 형 체결 장치의 형 체결 기구에는 유압을 사용한 사출성형기에서, 사출 장치에는 전동 모터를 사용하여 고정밀도화 또한, 에너지절약화를 도모하면서, 장시간에 걸쳐 가압 체결이 필요한 형 체결 장치에 대해서도 에너지절약화를 도모할 수 있는 사출성형기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 청구항 1에 기재된 사출성형기는, 사출 장치의 스크루의 작동을 전동 모터에 의해 행하고 형 체결 장치의 형 체결 실린더의 작동을 유압에 의해 행하는 사출성형기에 있어서, 전동 모터가 항상 회전되는 제 1 펌프와, 형 체결 실린더의 작동 시에는 전동 모터를 회전시켜 작동유를 공급하여 형 체결 실린더 이외의 어느 하나의 액추에이터의 작동시에 전동 모터가 정지 또는 최저 회전수로 회전되는 제 2 펌프가 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 항에 기재된 사출성형기는, 제 1 항에 있어서, 형 체결 장치의 형 개폐 기구의 작동은 전동 모터에 의해 행하고, 상기 형 개폐 기구의 작동 시간의 적어도 과반의 시간은 상기 제 2 펌프의 회전이 정지 또는 최저 회전수로 회전되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 항에 기재된 사출성형기는, 청구항 1 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 펌프는 인버터에 의해 펌프의 회전수가 제어되고, 상기 제 2 펌프는 서보 모터에 의해 펌프의 회전수가 제어되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 4 항에 기재된 사출성형기는, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 1항에 있어서, 형 체결 실린더는 파일럿압에 의해 작동되는 밸브에 의해 작동되고, 파일럿압은 상기 제 1 펌프의 작동에 의해 확보되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 사출성형기는, 사출 장치의 스크루의 작동을 전동 모터에 의해 행하고 형 체결 장치의 형 체결 실린더의 작동을 유압에 의해 행하는 사출성형기에 있어서, 형 체결 장치의 작동을 행하기 위하여 전동 모터가 항상 회전되는 제 1 펌프와, 형 체결 실린더 이외의 어느 하나의 액추에이터의 작동시에 전동 모터가 정지 또는 최저 회전수로 회전되는 제 2 펌프가 구비되어 있으므로, 사출 장치의 고정밀도화와 에너지절약화를 도모함과 아울러 형 체결 장치의 에너지절약화를 도모할 수 있다.
도 1은 본 실시형태의 사출성형기의 유압 회로와 제어 장치의 설명도이다.
도 2는 본 실시형태의 사출성형기의 각 공정을 나타내는 타임 차트 도면이다.
도 3은 본 실시형태의 사출성형기의 컷오프 제어 시의 펌프의 작동을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 실시형태의 사출성형기의 형 폐쇄 공정 등의 펌프의 작동 제어를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 실시형태의 사출성형기의 형 체결 공정의 펌프의 작동 제어를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 실시형태의 사출성형기의 강력 형 개방 공정의 펌프의 작동 제어를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 실시형태의 사출성형기의 추출 공정의 제 2 펌프의 작동 제어를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 실시형태의 사출성형기의 각 공정을 나타내는 타임 차트 도면이다.
도 3은 본 실시형태의 사출성형기의 컷오프 제어 시의 펌프의 작동을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 실시형태의 사출성형기의 형 폐쇄 공정 등의 펌프의 작동 제어를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 실시형태의 사출성형기의 형 체결 공정의 펌프의 작동 제어를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 실시형태의 사출성형기의 강력 형 개방 공정의 펌프의 작동 제어를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 실시형태의 사출성형기의 추출 공정의 제 2 펌프의 작동 제어를 나타내는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
본 발명의 실시형태의 사출성형기(11)에 대하여, 도 1을 참조해서 설명한다. 사출성형기(11)는 베드(12) 위에 설치된 사출 장치(13)의 스크루(14)의 작동을 전동 모터(15, 16)에 의해 행하고, 동일하게 베드(12) 위에 설치된 형 체결 장치(17)의 형 체결 실린더(18)의 작동을 유압에 의해 행하는 사출성형기(11)이다. 우선 사출 장치(13)에 대하여 설명하면 가열통(19)의 내부의 내측 구멍에는 스크루(14)가 회전 가능하고 또한, 전후진 가능하게 설치되어 있다. 그리고, 가열통(19)의 전방에는 노즐(20)이 설치되어 있다. 또한, 가열통(19)이 고정되는 프론트 플레이트(21)에는 재료의 공급구멍(22)이 가열통(19)의 내측 구멍을 향하여 설치되어 있다. 또한, 프론트 플레이트(21)의 전방부에는, 사출 장치(13) 전체를 전후진시켜, 노즐(20)을 고정금형(23)에 맞닿게 하는 노즐 터치 기구의 노즐 터치용의 유압 실린더(24)의 실린더부가 부착되어 있다. 또한, 노즐 터치 기구의 액추에이터는 전동 모터와 볼나사 등을 사용한 기구이어도 된다.
또한, 프론트 플레이트(21)의 후방(도 1에서는 우측)에는 백 플레이트(25)가 설치되고, 프론트 플레이트(21)와 백 플레이트(25) 사이에는 푸셔 플레이트(26)(중간 플레이트)가 베드(12)에 설치된 직동 가이드 위를 전후진 가능하게 설치되어 있다. 그리고, 백 플레이트(25)에는 스크루(14)를 전후진시키는 사출용의 서보 모터(15)(전동 모터)가 고정되고, 서보 모터(15)의 구동축과 볼나사가 연결되어 있다. 또 푸셔 플레이트(26)에는 볼나사 너트가 고정되어 있고, 상기 볼나사 너트에 볼나사가 삽입통과되고, 볼나사가 회전됨으로써 푸셔 플레이트(26)가 전후진 이동되게 되어 있다. 또한, 푸셔 플레이트(26)에는 스크루(14)를 회전시키는 계량용의 서보 모터(16)(전동 모터)가 고정되고, 서보 모터(16)의 구동축이 벨트를 통하여, 스크루(14)의 후방에 접속됨과 아울러 푸셔 플레이트(26)에 축지지되는 회전축에 고정된 풀리와 연결되어 있다. 또한, 사출 장치(13)는 프론트 플레이트(21)에 사출용의 서보 모터(전동 모터)가 고정되고, 백 플레이트에 계량용의 서보 모터(전동 모터)가 고정된 2장의 플레이트로 구성되는 것이어도 된다. 상기한 바와 같은 스크루(14)를 구동하는 액추에이터를 전동 모터로 한 사출 장치(13)는 사출시나 계량시에 고정밀도의 제어가 가능하고, 또한, 에너지절약화의 점에서도 우수하다.
다음에, 형 체결 장치(17)에 대하여 설명하면 베드(12)에 대하여 고정적으로 설치되는 고정반(27)의 네 귀퉁이 근방에는 형 체결 실린더(18)가 설치되어 있다. 그리고, 형 체결 실린더(18)의 로드가 타이바(28)를 구성하고 있고, 타이바(28)는 가동반(29)의 네 귀퉁이 근방의 부시(가이드 구멍)에 삽입통과되어 있다. 또한, 고정반(27)의 중앙에는 사출 장치(13)의 노즐(20)이 삽입통과되는 원추형의 구멍이 형성되어 있다. 또한, 고정반(27)의 상기 구멍의 양측에는 상기 노즐 터치용의 유압 실린더(24)의 로드가 부착되어 있다. 또한, 고정반(27)에서, 반(反)사출 장치의 반면에는 고정금형(23)이 부착되고, 상기 구멍을 통하여 노즐(20)이 고정금형(23)에 맞닿아지게 되어 있다. 또 고정반(27)의 양측면에는 형 개폐 기구의 액추에이터인 서보 모터(31)(전동 모터)가 각각 고정되고, 서보 모터(31)의 구동축에는 볼나사(32)가 연결되어 있다. 또한, 가동반(29)의 양측면에는 볼나사 너트(33)가 고정되고, 상기 볼나사(32)는 볼나사 너트(33)에 삽입통과되어 있다. 이러한 기구에 의해 본 실시형태에서는 가동반(29)의 이동(형 개폐)은 전동 모터에 의해 행해진다. 또한, 형 개폐 기구의 서보 모터(31)는 베드(12)에 고정된 것이어도 되고, 형 개폐 기구는 유압 실린더에 의해 작동되는 것이어도 된다.
또한, 타이바(28)의 외주에는 복수의 홈이 형성된 걸음부(34)가 설치되고, 가동반(29)의 외측 벽면의 타이바(28)가 삽입통과되는 부시 부분의 근방에는 유압 실린더(35)에 의해 하프 너트(36)가 작동되는 하프 너트 기구가 설치되어 있다. 베드(12) 위에는 형 개폐 방향으로 직동 가이드 등의 가이드 레일(도시 생략)이 설치되고, 가동반(29)은 상기 가이드 레일에 가이드 되어 있다. 그리고, 가동반(29)은 형 개폐 기구에 의해 상기 가이드 레일과 타이바(28)에 가이드 되어 형 개폐 방향을 향하여 이동 가능하게 되어 있다. 고정반(27)에 대향하는 가동반(29)의 반면에는 가동 금형(38)이 부착된다. 또한, 가동반(29)의 배면(가동 금형(38)의 부착면의 반대측)에는 유압 실린더(39)를 구비한 이젝터 기구(40)가 부착되어 있다. 또한, 하프 너트 기구나 이젝터 기구(40)의 액추에이터는 전동 모터에 의해 작동되는 것이어도 된다.
다음에, 도 1을 참조하여 사출성형기(11)의 제어 장치(41)와 유압 회로에 대하여 설명한다. 우선 제 1 펌프(42)에 대하여 설명하면 탱크(43)에는 인버터(44)에 의해 시간당의 펌프의 회전수를 제어하여 회전구동 가능한 제 1 펌프(42)가 접속되어 있다. 그리고, 인버터(44)는 접속되는 제어 장치(41)에 의해 제어되고, 인버터(44)에 의해 주파수를 제어함으로써 전동 모터(45)(3상 유도 모터)의 회전수가 제어된다. 본 실시형태에서는 제 1 펌프(42)는 가변용량형의 액셜형 피스톤이 사용되고 있다. 그리고, 제 1 펌프(42)의 토출 용량을 변경하는 경사판의 각도는 토출 용량 변경 실린더(46)(캄펀세이터)에 의해 전환된다. 토출 용량 변경 실린더(46)로의 작동유의 공급은 토출 용량 전환 밸브(47)를 통하여 공급되고, 토출 용량 변경 실린더(46)로의 작동유의 공급량(공급압)이 적거나 없는 경우에는, 스프링에 의해 토출 용량 변경 실린더(46)의 로드는 되돌려져 경사판의 각도는 제로 또는 극소 상태로 된다.
또한, 제 1 펌프(42)의 파일럿 관(49)으로부터 분지되어 설정압이 상이한 제 1 릴리프 밸브(50)와 제 2 릴리프 밸브(51)가 병렬로 설치되어 있다. 그리고, 상기 제 1 릴리프 밸브(50) 또는 제 2 릴리프 밸브(51)의 어느 쪽이 토출 용량 변경 실린더(46)에 연통될지를 전환할 목적으로 전자 작동되는 전환 밸브(52)가 설치되어 있다. 제 1 릴리프 밸브(50) 및 제 2 릴리프 밸브(51)의 설정압은 설정입력함으로써 제어 장치(41)를 통하여 변경 가능하다. 또한, 상기 전환 밸브(52)도 제어 장치(41)로부터의 신호에 의해 전환된다. 이와 같이 본 실시형태의 제 1 펌프(42)는 2개의 설정압으로 제어 가능하며, 토출 유량도 인버터에 의해 클로즈드 루프 제어 가능한 펌프이므로 에너지절약화에 공헌한다. 또 제 1 펌프(42)의 회전수를 저하시켰을 때에는 소음 방지에도 공헌한다. 또한, 제 1 펌프(42)의 설정압은 1단이어도 3단 이상의 복수단으로 변경 가능한 것이어도 된다. 또는 제 1 펌프(42)의 설정압은 무단계로 변경 가능한 것이어도 된다. 설정압을 무단계로 변경 가능한 액셜 피스톤 펌프의 경우, 압력 제어 시에는 펌프(31) 측에서 설정되는 설정압 또는 설정압에 근접하게 되면 도시하지 않은 파일럿 비례 밸브나 솔레노이드 비례 밸브의 작동에 연동하여 조임 전환 밸브(39)가 작동되어 펌프(42)의 경사판의 각도가 변경된다. 이 경우 펌프측에서의 설정압을 상한과 하한 사이에서 무단계로 설정할 수 있다. 상기에서 펌프(42)의 컷오프 제어를 행하는 경우에는, 설정압에 근접하면 경사판의 각도가 서서히 변경되어 1회전당의 토출량이 감소되고, 설정압이 되면 펌프(42)로부터의 토출량은 제로 또는 제로에 가까운 값이 되므로, 펌프(42)를 회전시키는 전동 모터의 부하를 경감할 수 있다. 또한, 필요 이상으로 전력을 소비하지 않는다.
또한, 제 1 펌프(42)에 대해서는, 액셜형의 피스톤 펌프에 한정되지 않고, 기어 펌프나 베인 펌프 등이어도 된다. 또 제 1 펌프(42)의 구동원은 서보 모터를 사용하여 회전수를 클로즈드 루프 제어하는 것이어도 되고, 클로즈드 루프 제어되지 않은 전동 모터에 의해 상시 일정 회전으로 회전되는 것이어도 된다.
제 1 펌프(42)로부터의 관로(48)에는 체크 밸브(53)가 설치되고, 그 앞(펌프로부터 먼 측)에는, 클로즈드 루프 제어되는 리듀싱 밸브(54)(전자 압력 제어 밸브)가 설치되어 있다. 따라서, 제 1 펌프(42)에서 공급 압력이 2압력 중 어느 것으로 제어된 것이어도, 리듀싱 밸브(54)에 의해 더욱 원하는 압력으로 압력 제어하여 형 체결 실린더(18) 등에 작동유를 공급할 수 있다. 리듀싱 밸브(54)의 앞은 관로(48)가 분기되어 있고, 본 실시형태에서는, 형 체결 기구의 형 체결 실린더(18), 하프 너트 기구의 유압 실린더(35), 노즐 터치 기구의 노즐 터치용의 유압 실린더(24)에 접속되어 있다. 여기에서는 이젝터 기구(40)의 유압 실린더(39)는 후술하는 서보 모터(55)에 의해 제어되는 제 2 펌프(56)에 의해 작동유가 공급되지만, 제 1 펌프(42)로부터 작동유를 공급하도록 해도 된다.
액추에이터인 각각의 유압 실린더(18, 24, 35, 39)의 유압 회로에 대하여 설명하면, 형 체결 실린더(18)의 형 체결용 유실(油室)(18a)에는 카트리지 밸브(57)를 통하여 작동유가 공급되도록 형 체결용 유실(18a) 측의 관로가 접속되고, 카트리지 밸브(57)의 앞의 형 체결용 유실(18a) 측의 관로에는 유압 센서(58)가 설치되어 있다. 또한, 형 체결용 유실(18a) 측의 관로로부터 분기된 관로에는 압빼기용의 개폐 밸브(59)가 설치되어 있다. 또한, 상기 카트리지 밸브(57)에 대해서는 파일럿 관(60)을 통하여 파일럿압에 의해 제어되므로, 파일럿 관(60)의 파일럿압을 공급 및 차단하기 위하여 전자작동되는 전환 밸브(61)가 설치되어 있다. 또한, 형 체결 실린더(18)의 형 개방용 유실(18b)도 마찬가지로 카트리지 밸브(62)를 통하여 접속되고, 카트리지 밸브(62)의 앞의 형 개방용 유실(18b)측의 관로가 형 개방용 유실(18b)에 접속되어 있다. 또한, 형 개방용 유실(18b)측의 관로로부터 분기된 관로에는 압빼기용의 개폐 밸브(63)가 설치되어 있다. 또한, 상기 카트리지 밸브(62)에 대해서는 파일럿 관(64)을 통하여 파일럿압에 의해 제어되므로, 파일럿 관(64)에는 파일럿압을 공급 및 차단하기 위하여 전자작동되는 전환 밸브(65)가 설치되어 있다.
하프 너트 기구의 유압 실린더(35) 및 노즐 터치 기구의 노즐 터치용의 유압 실린더(24)에 대해서는, 감압밸브(66, 67)를 통하여 그 앞(실린더측)에 전자작동되는 사방 전환 밸브(75, 76)가 설치되고, 실린더의 작동유를 공급하는 쪽의 실이 전환되도록 되어 있다. 또한, 도시하지 않지만 고정금형(23) 또는 가동금형(38)에도 게이트 밸브, 코어 이동 기구, 금형 부착 기구 등에서 유압 실린더가 사용되는 경우도 있다.
다음에, 제 2 펌프(56)에 대하여 설명하면 탱크(43)에는 서보 모터(55)에 의해 펌프의 회전수가 제어되는 제 2 펌프(56)가 접속되어 있다. 제 2 펌프(56)는 1회전당의 토출량이 고정된 기어 펌프이다. 그리고, 제 2 펌프(56)의 서보 모터(55)는 서보 앰프(68)에 의해 전류값이 제어되어 전동 모터의 시간당의 회전수가 클로즈드 루프 제어된다. 또한, 제 2 펌프(56)는 정지 및 회전개시의 응답성도 우수하다. 서보 앰프(68)는 제어 장치(41)로부터의 신호에 의해 제어된다. 본 실시형태의 제 2 펌프(56)는 2연 펌프이며, 일방의 펌프(56a)가 이젝터 기구(40)의 유압 실린더(39)에 대하여 관로(69)와 관로(69)에 설치된 전자작동되는 사방 전환 밸브(70)를 통하여 접속되어 있다. 또한, 이젝터 기구(40)의 유압 실린더(39)는 오픈 제어의 사방 전환 밸브(70)로 바꾸고, 서보 밸브나, 그 밖의 클로즈드 루프 제어되는 방향 전환 기능을 가진 유량 제어 밸브를 사용함으로써 더욱 고정밀도로 제어 가능하다. 또 다른 일방의 펌프(56b)는 관로(71)와 상기 관로(71)에 설치된 체크 밸브(72)를 통하여 제 1 펌프(42)로부터 작동유가 보내지는 관로(48)와 접속되어 있다. 그리고, 양쪽 펌프(56a, 56b)에서 작동유가 공급되는 관로(69, 71)는 관로(73)와 전자 작동되는 개폐 밸브(74)에 의해 접속 및 차단 가능하게 설치되어 있다. 또 각각의 관로(69, 71)는 서보 모터(55)가 제어 불능으로 되었을 때의 회로 보호를 위해 일방의 작동유를 언로드시킬 때 등을 위해 릴리프 밸브(77, 78)가 각각 설치되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는 이젝터 기구(40)의 유압 실린더(39)를 제 2 펌프(56)에 의해 작동시키고 있지만, 다른 유압 실린더(35) 등도 제 2 펌프(56)에 의해 작동시키는 것이어도 된다.
또한, 이 형 체결 실린더(18) 이외의 어느 액추에이터의 작동시에 전동 모터인 서보 모터(55)가 정지 또는 최저 회전수로 회전되는 제 2 펌프(56)에 대해서는, 기어 펌프에 한정되지 않고, 액셜형의 피스톤 펌프나 베인 펌프 등이어도 된다. 또한, 제 2 펌프(56)의 구동원은 인버터를 사용하여 회전수를 제어하는 전동기이어도 된다. 또한, 본 실시형태에서는, 제 2 펌프(56)는 다연 펌프가 사용되고 있지만, 단독의 펌프이어도 된다. 또한, 본 실시형태에서는, 작동유를 공급하는 펌프는 제 1 펌프(42)와 제 2 펌프(56)의 2개의 펌프(42, 56)로 구성되지만, 게다가 제 3 펌프, 제 4 펌프, 제 5 펌프··· 등 복수의 펌프가 설치된 것이어도 된다. 또한, 상기에서 제 3 펌프, 제 4 펌프, 제 5 펌프 등은 항상 회전되는 펌프이어도, 회전이 정지되는 펌프이어도 된다. 그리고, 종래는 펌프를 항상 작동시킨 채 탱크에 대량의 작동유가 언로드 되고 있었지만, 본 발명에서는 그러한 대량의 작동유의 언로드는 행해지지 않으므로, 에너지절약화로 이어진다.
또한, 상기한 사출용의 서보 모터(15), 계량용의 서보 모터(16), 가동반(29)의 형 개폐 기구의 서보 모터(31)에 대해서도, 도시하지 않은 서보 앰프를 통하여 제어 장치(41)에 접속되고, 제어 장치(41)에 의해 클로즈드 루프 제어가 이루어진다.
다음에, 도 2 또는 도 7을 참조하여 사출성형기(11)의 제어 방법에 대하여 설명한다. 본 실시형태의 형태에서는, 일례로서 도 3에 도시되는 바와 같이, 제 1 펌프(42)의 공급 압력을 전환하는 제 1 릴리프 밸브(50)의 설정압은 일례로서 8Ma이며 제 2 릴리프 밸브(51)의 설정압은 일례로서 18MPa로 되어 있다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 형 폐쇄 공정의 가동반(29)이 이동시키는 액추에이터는 서보 모터(31)에 의해 행해진다. 이때, 제 1 펌프(42)는 전환 밸브(52)에 의해 제 1 릴리프 밸브(50)와 토출 용량 변경 실린더(46)(캄펀세이터)가 접속되도록 되어 있다. 따라서, 제 1 펌프(42)로부터 관로(48)에 보내지는 작동유의 설정 압력은, 도 4에 도시되는 바와 같이, 파일럿 관(60, 64) 등의 파일럿압을 유지하는데 필요한 8MPa로 되어 있다. 그리고, 제 1 펌프(42)의 회전수도 인버터(44)를 제어하여 저속으로 회전된다. 이때 관로(48) 및 제 1 펌프(42)의 파일럿 관(49)의 작동유의 압력이 8MPa로 근접하면 제 1 릴리프 밸브(50)의 오프셋이 작용하고, 제 1 릴리프 밸브(50)로부터 토출 용량 전환 밸브(47)를 통하여 토출 용량 변경 실린더(46)에 공급되는 작동유가 증가되어, 제 1 펌프(42)의 경사판의 경사각은 대경사각으로부터 소경사각으로 전환되고, 컷오프 제어가 이루어진다. 따라서, 관로(48) 등의 작동유의 압력이 설정압 또는 설정압 근처가 되면 제 1 펌프(42)의 1회전당의 토출량이 자동적으로 감소되어, 제 1 펌프(42)를 구동하는 전동 모터(45)의 부하가 감소되어 에너지절약화로 이어진다. 또한, 이때 제 2 펌프(56)의 서보 모터(55)는 회전구동을 정지하고 있다. 또한, 이때 서보 모터(55)를 제 2 펌프(56)를 약간 회전시킬 수 있는 최저 회전수로 회전시켜도 된다.
다음에, 가동반(29)이 형 폐쇄되고, 고정금형(23)과 가동금형(38) 사이에 캐버티가 형성되어 형 폐쇄 공정이 완료되면, 사방 전환 밸브(66)를 작동시켜 하프 너트 기구의 유압 실린더(35)를 작동시켜, 하프 너트(36)를 타이바(28)의 걸음부(34)에 걸어맞추어지게 한다. 그리고, 다음에, 증압 공정으로 이행한다. 증압 공정에서는 우선 형 체결 실린더(18)를 작동시켜서 피스톤 및 타이바(28)를 이동시켜 하프 너트(36)와 걸음부(34)의 간극을 해소한다. 그리고, 그 후에 형 체결측 유실(18a)의 작동유의 압력을 승압하여 형 체결을 행한다. 그때 형 체결 실린더(18)는 수압 면적이 크므로 피스톤 및 타이바(28)를 이동시키기 위해서는 대량의 작동유를 공급할 필요가 있다. 증압 공정에 있어서의 유압 회로의 작동으로서는 우선 전환 밸브(61)를 작동시켜 파일럿압에 의해 카트리지 밸브(57)를 조작하고, 관로(48)측과 형 체결측 유실(18a)을 연통시킨다.
제 1 펌프(42)는 제어 장치(41)로부터의 지령에 의해 인버터(44)가 주파수를 제어하여 전동 모터의 회전수를 증속시키고, 펌프를 고속회전시킨다. 또 전환 밸브(52)를 전환하여 제 2 릴리프 밸브(51)와 토출 용량 변경 실린더(46)(캄펀세이터)가 접속되도록 한다. 이것에 의해 제 1 펌프(42)로부터 공급되는 작동유의 설정압은 18MPa로 변경된다. 또한, 상기의 회전수 및 설정압의 변경은 하프 너트(36)의 걸어맞춤의 방법에 따라 따르지만, 형 폐쇄가 완료되기 직전 또는 직후이어도 된다. 또 제 2 펌프(56)에 대해서는, 본 실시형태에서는 형 폐쇄가 완료되기 직전부터 회전을 개시시키고, 형 폐쇄의 완료와 동시에 회전수를 최대로 하여 토출을 행한다. 이때, 개폐 밸브(74)는 개방됨과 아울러 이젝터 기구(40)의 유압 실린더(39)로의 사방 전환 밸브(70)는 폐쇄되어 있고, 2연 펌프(56a, 56b)의 쌍방으로부터 형 체결 실린더(18)에 작동유가 공급된다. 또한, 이 공급 개시도, 형 폐쇄의 완료와 동시, 또는 약간 늦게 제 2 펌프(56)의 회전을 개시하는 것이어도 된다.
따라서, 본 발명에서는, 가장 작동유가 필요한 형 체결 실린더(18)의 작동(여기에서는 증압 작동)을 행할 때에, 도 5에 도시되는 바와 같이, 제 2 펌프(56)를 작동시켜 제 1 펌프(42)로부터의 작동유와 가산, 합류시켜 형 체결 실린더(18)를 작동시킨다. 이 때문에 형 체결 실린더(18)가 수압 면적이 큰 것이어도 비교적 고속으로 작동시켜 비교적 고속으로 승압할 수 있다.
그리고, 증압 공정에서 유압 센서(58)에 의해 검출되는 작동유의 압력이 설정압(예를 들면, 18MPa)에 도달하면 제 2 펌프(56)는 회전을 정지한다(또는 최저 회전수까지 회전을 저하시킨다). 그러나, 체크 밸브(72)가 설치되어 있기 때문에, 제 2 펌프(56)를 정지해도 제 1 펌프(42)로부터 공급되는 작동유는 제 2 펌프(56) 측으로는 역류하지 않는다. 이때 거의 동시이거나 약간 전후하여 관로(48)의 압력은 18MPa에 도달하므로, 그 조금 전부터 제 2 릴리프 밸브(51)의 오프셋이 작용하여, 제 2 릴리프 밸브(51)로부터는 작동유가 리크하여 토출 용량 전환 밸브(47)를 통하여 토출 용량 변경 실린더(46)에 공급되는 작동유가 증가된다. 그리고, 도 3에 도시되는 바와 같이, 제 1 펌프(42)의 경사판의 경사각은 대경사각으로부터 소경사각으로 전환되는 컷오프 제어가 이루어진다. 또한, 제 2 펌프(56)의 정지는 제 1 펌프(42)의 경사각의 각도, 미리 설정된 타이밍(시퀸스적으로 제어), 센서에 의해 검출된 형 체결력, 형 체결 실린더(18)의 위치 등에 의해 정지되는 것이어도 된다. 또한, 상기에서는 형 체결 실린더(18)의 설정 압력이 제 1 펌프(42)의 공급측의 설정 압력과 같은 18MPa의 예로 기재했다. 그러나, 리듀싱 밸브(54)에 의해 형 체결 실린더(18)의 설정 압력은 임의로 제어 가능하고, 예를 들면, 형 체결 실린더(18)를 16MPa로 제어하는 경우에는, 형 체결 실린더(18)의 설정 압력을 제 1 펌프(42)의 공급측의 설정 압력과 상이하도록 제어된다. 그리고, 유압 센서(58)가 형 체결 실린더(18)측의 설정 압력 16MPa(리듀싱 밸브(54)의 설정 압력)를 검출했을 때에 제 2 펌프(56)의 작동을 정지시킨다.
그리고, 다음 유지 공정에서는 형 체결 실린더(18)의 형 체결측 유실(18a)이나 관로(48) 등은 이미 설정압까지 승압되어 있기 때문에, 제 1 펌프(42)의 경사판의 각도는 자동적으로 소경사각을 유지한 상태가 계속된다. 또한, 제 1 펌프(42)의 회전수는 인버터(44)에 의해 회전수가 제어되지만 고속 회전인채로 유지된다. 또한, 유지 공정에서 제 1 펌프(42)의 회전수를 저하시키는 것이어도 된다. 유지 공정에서는 형 체결 실린더(18)의 형 체결측 유실(18a)의 작동유의 압력이 저하되지 않도록 형 체결 실린더(18) 및 유압 회로로부터 리크된 분량 등을 보충할 뿐이므로, 실제로는 제 1 펌프(42)로부터 상기 형 체결측 유실(18a)에 공급되는 작동유는 극히 미미하다. 그리고, 소정의 지연시간이 경과되면 사출 장치(13)의 사출용의 서보 모터(15)를 구동시켜 스크루(14)를 전진시키고, 사전에 계량된 용융 수지를 캐버티 내에 사출 충전한다. 이때까지 노즐 터치용의 유압 실린더(24)에 작동유를 공급하여 사출 장치(13)를 전진시켜 노즐(20)을 고정금형(23)에 맞닿게 해 둔다. 또는 성형 방법에 따라서는 노즐(20)을 고정금형(23)에 맞닿은 채 유지해 두는데, 그 경우는 노즐 터치용의 유압 실린더(24)에는 압력을 봉해 둔다. 본 실시형태에서는 사출 장치(13)의 사출 기구의 액추에이터는 서보 모터(15)(전동 모터)에 의해 구동되므로, 고정밀도의 제어가 가능하다.
사출 충전 및 압력 유지 후의 유지 공정에서는, 캐버티 내의 용융 수지는 냉각 고화가 진행된다. 그리고, 용융 수지의 냉각 고화와 병행하여, 사출 장치(13)에서는 노즐 터치한 상태인 채이거나 또는 노즐(20)을 후퇴시켜 노즐(20)을 폐쇄한 상태에서, 계량용의 서보 모터(16)를 구동시켜 스크루(14)를 회전시키고, 다음에, 사출을 행하기 위한 용융 수지의 계량이 행해진다.
다음에, 압빼기 공정에서는 전환 밸브(61)를 전환하여 카트리지 밸브(57)도 폐쇄하고, 제 1 펌프(42)측으로부터 작동유가 형 체결측 유실(18a)에 공급되지 않도록 한다. 그리고, 개폐 밸브(59)를 개방하여 형 체결측 유실(18a)의 작동유를 탱크(43)에 되돌리고, 형 체결측 유실(18a)의 압력을 0으로 한다. 또한, 그것과 동시이거나 약간 전후하여, 전환 밸브(52)를 전환함으로써 제 1 펌프(42)의 설정압을 저압으로 한다. 이때 병행하여 제 1 펌프(42)의 회전수는 인버터(44)를 제어함으로써 저속 회전으로 변경한다. 또한, 압빼기 공정의 제 1 펌프(42)의 회전수는 고속회전인 상태이어도 된다. 사출 장치(13)에 의해 계량을 병행해 가고 있는 유지 공정 동안 및 압빼기 공정 동안, 제 2 펌프(56)는 정지 상태인 채이다.
다음에, 형 체결 실린더(18)를 사용하여 고정금형(23)으로부터 가동금형(38)을 개방하는 강력 형 개방 공정을 개시한다. 강력 형 개방 공정에서는 전환 밸브(65)를 전환하여 카트리지 밸브(62)를 작동시켜, 펌프측의 관로(48)와 형 개방측 유실(18b)에 접속되는 관로를 접속한다. 동시이거나 약간 전후하여 제 1 펌프(42)의 설정압을 고압으로 함과 아울러 인버터(44)를 제어함으로써 펌프의 회전수를 고속회전으로 한다. 또한, 정지해 있던 서보 모터(55)를 회전구동시킴으로써 제 2 펌프(56)로부터 작동유를 공급한다. 이때 압빼기 공정의 후반부터 저속으로 서보 모터(55)를 회전구동시키는 것이어도 된다.
강력 형 개방 공정에서는 소정의 스크로크(예를 들면, 수십 mm 정도) 형 체결 실린더(18)의 피스톤 및 로드(타이바(28))를 형 개방 방향으로 이동시키지만, 이 때는 속도 제어를 행한다. 속도 제어에 대해서는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 제 1 펌프(42)는 능력 한계까지 작동유를 공급시켜, 제 2 펌프(56)의 서보 모터(55)의 회전수를 클로즈드 루프 제어함으로써, 형 체결 실린더(18)에 의한 가동반(29) 및 가동 금형(38)의 이동속도의 제어가 행해진다. 강력 형 개방 공정에서는 상기한 바와 같이 속도 제어가 이루어지지만, 압력과의 관계에서는 제 1 펌프(42)는 설정압의 직전이 되면 컷오프 제어가 이루어진다. 또한, 제 2 펌프(56)는 회전수를 컨트롤하여 속도 제어가 행해지지만 압력이 설정값으로 된 경우에는, 릴리프 밸브(77, 78)로부터 작동유를 리크(leak) 시킨다(안전 밸브). 또한, 강력 형 개방 공정에서의 제 1 펌프(42)의 설정 압력은 리듀싱 밸브(54)에 의해 제어되지만, 제 1 펌프(42)측의 설정압과 동일해도 된다.
다음의 형 개방 공정은 형 체결 실린더(18)의 작동을 정지시켜, 하프 너트(36)와 타이바(28)의 걸음부(34)의 걸어맞춤을 해제한 후, 형 개폐 기구의 서보 모터(31)를 구동시켜 가동반(29) 및 가동 금형(38)을 형 개방 완료 위치까지 이동시킨다. 이때는 제 1 펌프(42)는 저속, 저회전수로 하고 제 2 펌프(56)는 정지시킨다.
가동반(29) 및 가동 금형(38)이 형 개방 완료 위치에서 정지하여 형 개방 공정이 종료되면, 다음에, 이젝터 기구(40)에 의해 성형품을 밀어내고 도시하지 않은 취출 장치로 옮겨싣는 취출 공정으로 된다. 취출 공정에서는 이젝터 기구(40)를 작동시키기 위하여 제 2 펌프(56)의 서보 모터(55)를 회전구동시킨다. 이때에 릴리프 밸브(78)는 개방되어 펌프(56b)의 작동유는 탱크로 언로드되고, 펌프(56a)의 작동유만이 사방 전환 밸브(70)를 통하여 이젝터 기구(40)의 유압 실린더(39)에 공급된다. 이때에 개폐 밸브(74)는 폐쇄되어 있고, 체크 밸브(72)가 설치되어 있으므로 제 1 펌프측(42)으로부터의 작동유의 유입은 없다. 따라서, 도 7에 도시되는 바와 같이, 이젝터 기구(40)는 제 2 펌프(56)의 서보 모터(55)의 회전수를 제어함으로써 속도 제어된다. 또한, 이 때, 사방 전환 밸브(70) 대신에, 서보 밸브나 그 밖의 클로즈드 루프 제어되는 방향 전환 기능을 가진 유량 제어 밸브를 사용함으로써, 더욱 고정밀도로 이젝터 기구(40)가 제어 가능하게 된다. 또한, 이젝터 기구(40)가 전동 모터에 의해 작동되는 경우에는, 당연하지만 제 2 펌프(56)는 작동되지 않는다. 또한, 이젝터 기구(40)는 제 1 펌프(42)로부터 공급되는 작동유에 의해 작동되는 것이어도 된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 제 1 펌프(42)는 각 유압 실린더(17, 24, 35)의 작동과 파일럿 관(60, 64) 등의 파일럿압의 유지를 위해 전동 모터(45)가 항상 회전되고 있다. 또한, 제 2 펌프(56)는 형 체결 실린더(18) 이외의 어느 하나의 액추에이터(예를 들면, 사출용의 서보 모터(15), 계량용의 서보 모터(16), 형 개폐용의 서보 모터(31)의 작동시나 하프 너트용의 유압 실린더(35) 등의 작동시)에 전동 모터(서보 모터(55))가 정지 또는 최저 회전수로 회전되어, 제 1 펌프(42)로부터만으로는 작동유의 공급이 부족한 경우에 적어도 최저 회전수보다 고속 회전으로 회전구동되어, 작동유를 공급한다.
따라서, 예를 들면, 형 체결 장치(17)의 형 체결 기구의 형 체결 실린더(18)에 더하여 형 개폐 기구를 유압 실린더에 의해 작동시키는 경우에는, 형 개폐용의 유압 실린더는 다량의 작동유를 공급할 필요가 있으므로, 형 폐쇄 공정 및 형 개방 공정도 제 2 펌프(56)를 회전구동하여 작동유를 공급한다. 본 발명에서는, 사출 장치(13)를 전동 모터로 작동시키는 경우에 있어서, 형 체결 장치(17)측의 작동유의 공급량이 큰 유압 실린더를 서보 모터(55)를 사용한 제 2 모터(56)를 병용하여 작동유의 공급을 행하고, 그 밖의 작동유의 공급량이 작은 유압 실린더(본 실시형태에서는 이젝터 기구(40)의 유압 실린더(39)를 제외함)나 파일럿 관으로의 작동유의 공급은 인버터 제어에 의한 전동 모터(45)를 사용한 제 1 펌프(42)에 의해 작동유의 공급을 행함으로써 에너지절약화를 실현할 수 있다.
본 발명에 대해서는 일일이 열거는 하지 않지만, 상기한 본 실시형태의 것에 한정되지 않고, 당업자가 본 발명의 취지를 근거로 하여 변경을 가한 것에 대해서도, 적용되는 것은 말할 필요도 없는 것이다. 본 발명이 대상으로 하는 사출성형기는 크기나 구조는 한정은 되지 않지만, 일례로서 형 체결력이 800t 이상이라고 하는 것과 같은 대형의 사출성형기이며, 토글 기구를 사용하지 않고 형 체결 실린더에 의해 형 체결을 행하는 것에 적합하게 사용된다. 또한, 사출성형기는 가동반이 수직방향으로 승강 이동하는 수직형 사출성형기이어도 된다. 또 사출성형기는 가동반에 로터리 테이블이 부착된 것이어도 된다. 또한, 사출 장치의 수는 1기에 한정되지 않고, 복수의 사출 장치를 사용하여 다색 성형품을 성형하는 것이어도 된다. 게다가, 사출성형기는, 다색 성형품을 성형하는 것에서는, 고정반, 가동반 이외에, 고정반과 가동반 사이에, 회전하는 중간반이 설치되고 고정반에 부착된 고정금형과 중간반에 부착된 중간금형, 중간반에 부착된 중간금형과 가동반에 부착된 가동금형 사이에서 각각 다른 수지에 의해 성형을 행하고, 다음에, 중간반과 중간금형을 회전시켜 동일하게 성형을 행함으로써, 다색 성형품의 성형을 행하는 것이어도 된다.
또한, 사출성형기는, 상기에서, 사출 압축 성형이나 발포 성형을 행하는 것이어도 된다. 사출 압축 성형을 행하는 경우 등에서는 유압 회로에 어큐뮬레이터를 설치하고, 형 체결시의 고속으로의 승압을 도모하는 것이어도 된다. 또 상기 사출 압축 성형이나 발포 성형 등에서는 압력센서의 값을 검출하여 서보 모터의 회전수를 컨트롤하는 압력 제어나 리듀싱 밸브를 제어하는 압력 제어 등을 행해도 된다. 또한, 4개의 형 체결 실린더를 사용한 것에서는 압축성형시에 각각의 형 체결 실린더를 서보 밸브 등의 클로즈드 루프 제어 가능한 밸브에 의해 개별적으로 제어함으로써 평행 제어를 행해도 된다. 또한, 사출성형기는, 수지 성형품 외에, 금속 성형품, 무기 성형품, 수지 이외의 유기 성형품 등, 각종 성형품에 사용되는 것이어도 된다. 게다가, 상기의 본 실시형태의 제 1 펌프(42)와 제 2 펌프(56)를 사용한 유압 회로와 그 제어 방법을, 사출 장치의 스크루의 작동을 유압으로 행하는 사출성형기에 사용해도 된다. 그 경우도 종래의 같은 장치와 비교하여 에너지절약화를 도모할 수 있다.
11 사출성형기
13 사출 장치
14 스크루
15, 16, 31, 55 서보 모터
17 형 체결 장치
18 형 체결 실린더
42 제 1 펌프
44 인버터
45 전동 모터
54 리듀싱 밸브
56 제 2 펌프
13 사출 장치
14 스크루
15, 16, 31, 55 서보 모터
17 형 체결 장치
18 형 체결 실린더
42 제 1 펌프
44 인버터
45 전동 모터
54 리듀싱 밸브
56 제 2 펌프
Claims (4)
- 사출 장치의 스크루의 작동을 전동 모터에 의해 행하고 형 체결 장치의 형 체결 실린더의 작동을 유압에 의해 행하는 사출성형기에 있어서,
전동 모터가 항상 회전되는 제 1 펌프와,
형 체결 실린더의 작동 시에는 전동 모터를 회전시켜 작동유를 공급하여 형 체결 실린더 이외의 어느 하나의 액추에이터의 작동시에 전동 모터가 정지 또는 최저회전수로 회전되는 제 2 펌프가 구비된 것을 특징으로 하는 사출성형기. - 제 1 항에 있어서, 형 체결 장치의 형 개폐 장치의 작동은 전동 모터에 의해 행하고, 상기 형 개폐 기구의 작동 시간의 적어도 과반의 시간은 상기 제 2 펌프의 회전이 정지 또는 최저 회전수로 회전되고 있는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 펌프는 인버터에 의해 펌프의 회전수가 제어되고, 상기 제 2 펌프는 서보 모터에 의해 펌프의 회전수가 제어되는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 형 체결 실린더는 파일럿압에 의해 작동되는 밸브에 의해 작동되고, 파일럿압은 상기 제 1 펌프의 작동에 의해 확보되는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
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