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JP2736753B2 - 射出成形機の駆動制御方法及び装置 - Google Patents

射出成形機の駆動制御方法及び装置

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JP2736753B2
JP2736753B2 JP6319089A JP31908994A JP2736753B2 JP 2736753 B2 JP2736753 B2 JP 2736753B2 JP 6319089 A JP6319089 A JP 6319089A JP 31908994 A JP31908994 A JP 31908994A JP 2736753 B2 JP2736753 B2 JP 2736753B2
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valve
injection
pressure
control
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紀泰 甲田
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NITSUSEI JUSHI KOGYO KK
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    • B29C45/76—Measuring, controlling or regulating
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    • B29C45/50—Axially movable screw
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はサーボ弁により射出シリ
ンダを駆動制御する射出成形機の駆動制御方法及び装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来の駆動制御装置を備えた射出
成形機を示す。同図中、６０は射出成形機を構成する射
出装置であり、射出装置本体６１とこの射出装置本体６
１を駆動制御する駆動制御装置７１を備える。
【０００３】射出装置本体６１は、前端に射出ノズル６
２を有し、かつ後部にホッパー６３を有する加熱筒６４
を備え、この加熱筒６４にはスクリュ６５を内蔵する。
また、加熱筒６４の後端はスクリュ駆動部６６に結合す
る。スクリュ駆動部６６は、両ロッドタイプのピストン
６８ｐを内蔵する射出シリンダ６７と、ピストンロッド
６８ｒの後端に回転シャフトをスプライン結合したオイ
ルモータ６９を備え、射出シリンダ６７の前端から突出
するピストンロッド６８ｒはスクリュ６５の後端に結合
する。
【０００４】一方、駆動制御装置７１は射出シリンダ６
７及びオイルモータ６９を駆動する油圧回路７２と、こ
の油圧回路７２を制御する制御回路７３を備える。油圧
回路７２は、油圧ポンプ７４ｐび蓄圧器７４ａを備える
油圧源７５，オイルタンク７６，切換弁７７，サーボ弁
７８及び逆止弁７９を備える。これにより、油圧源７５
及びオイルタンク７６は、切換弁７７及びサーボ弁７８
を介して射出シリンダ６７の前油室及び後油室に選択的
に接続される。なお、オイルモータ６９側における油圧
回路の図示は省略した。また、制御回路７３は、スクリ
ュ６５の位置を検出する位置センサ８０及び射出シリン
ダ６７の前油室及び後油室の油圧を検出する圧力センサ
８１，８２を備え、各センサ８０，８１及び８２はコン
トローラ８３に接続する。
【０００５】これにより、成形動作時には切換弁７７を
開くとともに、射出工程ではサーボ弁７８により射出速
度を制御し、他方、保圧工程ではサーボ弁７８により保
圧力を制御する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の駆動制御装置７１は次のような問題があった。
【０００７】即ち、射出シリンダ６７の駆動制御に用い
る切換弁７７及びサーボ弁７８の容量は、少なくとも流
量が最大となる射出工程（速度制御領域）における最大
射出速度を確保できる大きさに選定する必要がある。こ
れに対して、保圧工程（圧力制御領域）ではスクリュ６
５はほとんど移動せず、流量は零に近くなる。したがっ
て、射出成形機では、最大流量を十分に確保できる容量
を有する大流量用の切換弁７７及びサーボ弁７８を用い
る必要があるとともに、反面、流量が零に近い圧力制御
においても大流量用の切換弁７７及びサーボ弁７８を用
いなければならない。
【０００８】一方、容量の大きいサーボ弁を用いた場
合、サーボ弁のスプール変位に対する制御圧力の特性は
図４にＲｏで示すようになり、圧力ゲインは容量の小さ
いサーボ弁に比べて相対的に大きくなる。
【０００９】このため、容量の大きい従来のサーボ弁７
８を用いた場合、保圧工程では、サーボ弁７８のスプー
ルが零近傍で変位するとともに、サーボ弁７８の内部漏
量を抑えるためにオーバラップ状態になる。即ち、通
常、クローズドループ方式による圧力制御では、圧力検
出値が圧力目標値となるように、流量を増減させる制御
を行うが、スクリュ６５がほとんど移動しない領域で圧
力制御を行う場合、容量の大きいサーボ弁７８のスプー
ルは、図４に示す零点Ｓｏに対して左側の不感帯Ｚａと
右側の圧力ゲインＺｂ間を反復移動する。この結果、圧
力ゲインの大きいサーボ弁７８を用いた場合には零点Ｓ
ｏ付近における圧力変動が相対的に大きくなり、保圧工
程における圧力制御は極めて不安定になるとともに、特
に、高度の成形品質が要求される成形品には適用できな
い難点があった。
【００１０】本発明はこのような従来の技術に存在する
課題を解決したものであり、速度制御及び圧力制御共に
安定に制御し、高度の成形品質を得れるとともに、低コ
ストに実施できる射出成形機の駆動制御方法及び装置の
提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係る射出成形機
の駆動制御方法は、射出シリンダ２にサーボ弁３を介し
て油圧源４及びオイルタンク５を接続し、サーボ弁３に
より射出シリンダ２を駆動制御するに際し、油圧源４と
サーボ弁３間に、容量の大きい第一切換弁６を接続する
とともに、この第一切換弁６に、絞り弁７を直列に接続
した容量の小さい第二切換弁８を有する流量制限回路９
を並列に接続し、射出工程では第一切換弁６と第二切換
弁８を共に開く制御を行い、他方、保圧工程では第一切
換弁６を閉じる制御を行うようにしたことを特徴とす
る。この場合、少なくとも射出工程から保圧工程への切
換時には、第一切換弁６を徐々に閉じる制御を行う。
【００１２】また、本発明に係る射出成形機の駆動制御
装置１は、射出シリンダ２にサーボ弁３を介して油圧源
４及びオイルタンク５を接続し、サーボ弁３により射出
シリンダ２を駆動制御する駆動制御装置を構成するに際
して、油圧源４とサーボ弁３間に接続した容量の大きい
第一切換弁６と、絞り弁７と容量の小さい第二切換弁８
を直列に接続し、かつ第一切換弁６に対して並列に接続
した流量制限回路９と、射出工程で第一切換弁６と第二
切換弁８を共に開く制御を行い、かつ保圧工程で第一切
換弁６を閉じる制御を行う切換弁制御部１０を具備して
なることを特徴とする。この場合、少なくとも射出工程
から保圧工程への切換時に、第一切換弁６を徐々に閉じ
る切換弁動作制限回路１１を設ける。
【００１３】
【作用】本発明に係る射出成形機の駆動制御方法及び装
置１によれば、速度制御を行う射出工程（大流量制御
時）では、切換弁制御部１０の制御によって、容量の大
きい第一切換弁６と、絞り弁７を直列に接続した容量の
小さい第二切換弁８が共に開かれる。この結果、サーボ
弁３には第一切換弁６と第二切換弁８の双方に流れる流
量を合わせた流量が供給され、大流量に適した制御が行
われる。
【００１４】一方、圧力制御を行う保圧工程（小流量制
御時）では、切換弁制御部１０の制御により、容量の大
きい第一切換弁６は閉じられる。この結果、サーボ弁３
には第二切換弁８に流れる流量、即ち、絞り弁７により
絞られた小流量のみが供給され、小流量に適した制御が
行われる。この場合、サーボ弁３に供給される流量が減
少することから、サーボ弁３のスプール変位に対する制
御圧力の特性は圧力ゲインが小さくなる。したがって、
小流量時においてサーボ弁３の内部漏量を抑えるため
に、サーボ弁３のスプールが零の近傍で変位しても、圧
力変動は抑制され、小流量制御時においても安定した圧
力制御が可能となる。
【００１５】なお、少なくとも第一切換弁６を閉じる際
には、切換弁動作制限回路１１によって第一切換弁６は
徐々に閉じるため、ショックによる流量変動は無くな
り、大流量から小流量に安定に移行する。
【００１６】
【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。
【００１７】まず、本発明に係る駆動制御装置１の構成
について、図１及び図２を参照して説明する。
【００１８】図１は本発明に係る駆動制御装置１を備え
た射出成形機Ｍを示す。同図中、１２は射出成形機Ｍを
構成する射出装置であり、射出装置本体１３とこの射出
装置本体１３を駆動制御する駆動制御装置１を備える。
【００１９】射出装置本体１３は、前端に射出ノズル１
４を有し、かつ後部にホッパー１５を有する加熱筒１６
を備え、この加熱筒１６にはスクリュ１７を内蔵する。
また、加熱筒１６の後端はスクリュ駆動部１８に結合す
る。スクリュ駆動部１８は、両ロッドタイプのピストン
１９ｐを内蔵する射出シリンダ２と、ピストンロッド１
９ｒの後端に回転シャフトをスプライン結合してなるオ
イルモータ２０を備え、射出シリンダ２の前端から突出
するピストンロッド１９ｒはスクリュ１７の後端に結合
する。
【００２０】一方、駆動制御装置１は射出シリンダ２及
びオイルモータ２０を駆動する油圧回路２１と、この油
圧回路２１を制御する制御回路２２を備える。油圧回路
２１は、油圧ポンプ２３及び蓄圧器２４を有する油圧源
４と、オイルタンク５を備える。また、３は四ポートの
サーボ弁であり、Ａポート及びＢポートは射出シリンダ
２の前油室及び後油室にそれぞれ接続するとともに、サ
ーボ弁３のＴポートはオイルタンク５に接続する。さら
に、サーボ弁３のＰポートは大流量を制御可能な容量の
大きい第一切換弁６を介して油圧源４に接続する。一
方、絞り弁７と容量の小さい第二切換弁８を直列に接続
して流量制限回路９を構成し、この流量制限回路９を第
一切換弁６に対して並列に接続する。他方、第一切換弁
６のパイロット回路部は第三切換弁２５を介して油圧源
４又はオイルタンク５に接続可能に構成するとともに、
第三切換弁２５と油圧源４間には絞り弁２６を接続し、
また、第三切換弁２５とオイルタンク５間には絞り弁２
７を接続する。この場合、第三切換弁２５，絞り弁２６
及び絞り弁２７は切換弁動作制限回路１１を構成する。
図中、２８はサーボ弁３のＡポートとＴポート間に接続
した逆止弁を示す。なお、オイルモータ２０側における
油圧回路の図示は省略した。
【００２１】また、制御回路２２はスクリュ１７の位置
を検出する位置センサ３１と、射出シリンダ２の前油室
及び後油室の油圧を検出する圧力センサ３２及び３３を
備え、各センサ３１，３２及び３３は、コントローラ３
４の入力側に接続する。他方、コントローラ３４の出力
側はサーボ弁３，第二切換弁８及び第三切換弁２５の制
御信号入力部に接続する。これにより、コントローラ３
４は切換弁制御部１０を構成する。
【００２２】なお、図２にはコントローラ３４の詳細を
示す。同図において、位置センサ３１から得る位置検出
値は速度変換部３５において時間により微分され、速度
検出値に変換される。また、圧力センサ３２及び３３か
ら得る圧力検出信号は差分検出部３６により差圧が求め
られ、この差圧が圧力検出値となる。
【００２３】一方、３７は、速度設定部３８，偏差演算
部３９及び速度補償部４０を含む速度のフィードバック
制御回路である。フィードバック制御回路３７では、速
度制御を行う射出工程において、速度変換部３５から得
る速度検出値と速度設定部３８から得る速度指令値が偏
差演算部３９に付与され、速度検出値と速度指令値の偏
差が求められる。この偏差は速度補償部４０に付与さ
れ、速度補償された後、ループ切換部４１及びサーボ弁
制御回路４２を介してサーボ弁３に付与される。これに
より、速度検出値（射出速度）が速度指令値に一致する
ようにフィードバック制御される。
【００２４】また、４３は、位置設定部４４，偏差演算
部４５及び位置補償部４６を含む位置のフィードバック
制御回路である。フィードバック制御回路４３では、位
置センサ３１から得る位置検出値と位置設定部４４から
得る位置指令値が偏差演算部４５に付与され、位置検出
値と位置指令値の偏差が求められる。この偏差は位置補
償部４６に付与され、位置補償された後、ループ切換部
４１及びサーボ弁制御回路４２を介してサーボ弁３に付
与される。これにより、位置検出値（スクリュ位置）が
位置指令値に一致するようにフィードバック制御され
る。
【００２５】さらにまた、４８は、圧力設定部４９，偏
差演算部５０及び圧力補償部５１を含む圧力のフィード
バック制御回路である。フィードバック制御回路４８で
は、圧力制御を行う保圧工程において、差分検出部３６
から得る圧力検出値と圧力設定部４９から得る圧力指令
値が偏差演算部５０に付与され、圧力検出値と圧力指令
値の偏差が求められる。この偏差は圧力補償部５１に付
与され、圧力補償された後、ループ切換部４１及びサー
ボ弁制御回路４２を介してサーボ弁３に付与される。こ
れにより、圧力検出値（保圧力）が圧力指令値に一致す
るようにフィードバック制御される。
【００２６】次に、駆動制御装置１の動作を含む本発明
に係る駆動制御方法について、図１〜図４を参照して説
明する。
【００２７】まず、射出速度に対する速度制御を含む射
出工程では大流量制御が行われる。したがって、まず、
コントローラ３４の制御により、容量の大きい第一切換
弁６と、絞り弁７を直列に接続した容量の小さい第二切
換弁８が共に開かれる。この場合、第二切換弁８及び第
三切換弁２５はそれぞれシンボルａに切換られる。これ
により、第一切換弁６のパイロット回路部は絞り弁２７
を介してオイルタンク５に接続されるため、第一切換弁
６のパイロット圧は徐々に低下し、第一切換弁６は徐々
に開いて行く。図３（Ｃ）及び（Ｄ）は第三切換弁２５
及び第二切換弁８の開閉状態をそれぞれ示し、ｔａ時点
で第三切換弁２５及び第二切換弁８が開かれる。また、
図３（Ｅ）は流量を示し、第一切換弁６が徐々に開くこ
とにより、流量がｔａ時点から徐々に増加する状態を示
している。よって、サーボ弁３には第一切換弁６と第二
切換弁８の双方に流れる流量を合わせた流量が供給され
るため、大流量に適した制御を行うことができる。
【００２８】そして、流量が安定したなら射出工程を行
う。図３（Ａ）はｔｂ時点から射出工程を開始し、ｔｃ
時点で射出工程が終了した状態を示している。
【００２９】一方、射出工程の終了により保圧工程に移
行する。図３（Ｂ）はｔｃ時点から保圧工程を開始し、
ｔｄ時点で保圧工程が終了した状態を示している。とこ
ろで、保圧力に対する圧力制御を含む保圧工程では小流
量制御が行われる。したがって、コントローラ３４の制
御により、容量の大きい第一切換弁６が閉じられる。こ
の場合、図３（Ｃ）に示すように、ｔｃ時点において、
第三切換弁２５はシンボルｂに切換られ、第一切換弁６
のパイロット回路部は絞り弁２６を介して油圧源４に接
続される。これにより、第一切換弁６は徐々に閉じら
れ、図３（Ｅ）において、Ｋで示すように、サーボ弁３
に供給される流量は、時間Ｔｍをかけて徐々に減少す
る。
【００３０】よって、大流量から小流量に安定に移行
し、第一切換弁６のみを用いた場合に生ずる仮想線Ｋｏ
で示すようなショックによる流量変動は防止される。
【００３１】この結果、サーボ弁３には第二切換弁８に
流れる流量、即ち、絞り弁７により絞られた小流量のみ
が供給されるため、小流量に適した制御を行うことがで
きる。この場合、サーボ弁３に供給される流量が減少す
ることから、サーボ弁３のスプール変位に対する制御圧
力の特性は図４に示すＲのようになり、第一切換弁６の
みを用いた従来方法による特性Ｒｏに比べて圧力ゲイン
が小さくなるため、結果的に、サーボ弁３のスプールが
零（Ｓｏ点）の近傍で変位しても、圧力変動は相対的に
抑制され、小流量制御時においても安定した圧力制御が
可能となる。
【００３２】以上、実施例について詳細に説明したが、
本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、
細部の構成、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できる。
【００３３】
【発明の効果】このように、本発明に係る射出成形機の
駆動制御方法及び装置は、油圧源とサーボ弁間に、容量
の大きい第一切換弁を接続するとともに、この第一切換
弁に、絞り弁を直列に接続した容量の小さい第二切換弁
を有する流量制限回路を並列に接続し、切換弁制御部に
より、射出工程では第一切換弁と第二切換弁を共に開く
制御を行うとともに、保圧工程では第一切換弁を閉じる
制御を行うようにしたため、次のような顕著な効果を奏
する。
【００３４】 大流量による速度制御及び小流量によ
る圧力制御共に安定に制御することができるため、高度
の成形品質を得ることができる。
【００３５】 基本的には絞り弁と容量の小さい第二
切換弁の追加により実現可能なため、低コストに実施で
きる。
【００３６】 少なくとも射出工程から保圧工程への
切換時に、第一切換弁を徐々に閉じる制御を行えば、シ
ョックによる流量変動を防止でき、大流量から小流量に
安定に移行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る駆動制御装置を含む射出成形機の
構成図、
【図２】同射出成形機に備えるコントローラのブロック
構成図、
【図３】発明に係る駆動制御方法を実施した際の各部動
作のタイミングチャート、
【図４】サーボ弁のスプール変位に対する制御圧力の特
性図、
【図５】従来の技術に係る駆動制御装置を含む射出成形
機の構成図、
【符号の説明】
１ 駆動制御装置 ２ 射出シリンダ ３ サーボ弁 ４ 油圧源 ５ オイルタンク ６ 第一切換弁 ７ 絞り弁 ８ 第二切換弁 ９ 流量制限回路 １０ 切換弁制御部 １１ 切換弁動作制限回路

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 射出シリンダにサーボ弁を介して油圧源
    及びオイルタンクを接続し、サーボ弁により射出シリン
    ダを駆動制御する射出成形機の駆動制御方法において、
    油圧源とサーボ弁間に、容量の大きい第一切換弁を接続
    するとともに、この第一切換弁に、絞り弁を直列に接続
    した容量の小さい第二切換弁を有する流量制限回路を並
    列に接続し、射出工程では第一切換弁と第二切換弁を共
    に開く制御を行い、他方、保圧工程では第一切換弁を閉
    じる制御を行うことを特徴とする射出成形機の駆動制御
    方法。
  2. 【請求項２】 少なくとも射出工程から保圧工程への切
    換時には、第一切換弁を徐々に閉じる制御を行うことを
    特徴とする請求項１記載の射出成形機の駆動制御方法。
  3. 【請求項３】 射出シリンダにサーボ弁を介して油圧源
    及びオイルタンクを接続し、サーボ弁により射出シリン
    ダを駆動制御する射出成形機の駆動制御装置において、
    油圧源とサーボ弁間に接続した容量の大きい第一切換弁
    と、絞り弁と容量の小さい第二切換弁を直列に接続し、
    かつ第一切換弁に対して並列に接続した流量制限回路
    と、射出工程で第一切換弁と第二切換弁を共に開く制御
    を行い、かつ保圧工程で第一切換弁を閉じる制御を行う
    切換弁制御部を具備してなることを特徴とする射出成形
    機の駆動制御装置。
  4. 【請求項４】 少なくとも射出工程から保圧工程への切
    換時に、第一切換弁を徐々に閉じる切換弁動作制限回路
    を備えることを特徴とする請求項３記載の射出成形機の
    駆動制御装置。
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