射出成形機及びその制御方法
【課題】ポンプを作動させるのに伴って騒音が発生するのを抑制することができ、ポンプ及び液圧駆動装置のコストを低くすることができるようにする。
【解決手段】モータと、複数のシリンダが形成されたシリンダブロック、及び各シリンダに対して進退自在に配設されたピストンを備えたポンプと、ポンプの回転速度及びシリンダの数によって算出されるポンプの脈動周波数と同じ周波数の脈動抑制信号ｕｒ、ｖｒ、ｗｒを発生させ、モータを駆動するための駆動指令信号に脈動抑制信号ｕｒ、ｖｒ、ｗｒを加算する制御部とを有する。モータを駆動するための駆動指令信号に脈動抑制信号ｕｒ、ｖｒ、ｗｒが加算されるので、吐出圧の変化に伴う衝撃を小さくすることができる。ポンプの吐出圧に脈動が発生するのを抑制することができ、騒音が発生するのを抑制することができる。
【解決手段】モータと、複数のシリンダが形成されたシリンダブロック、及び各シリンダに対して進退自在に配設されたピストンを備えたポンプと、ポンプの回転速度及びシリンダの数によって算出されるポンプの脈動周波数と同じ周波数の脈動抑制信号ｕｒ、ｖｒ、ｗｒを発生させ、モータを駆動するための駆動指令信号に脈動抑制信号ｕｒ、ｖｒ、ｗｒを加算する制御部とを有する。モータを駆動するための駆動指令信号に脈動抑制信号ｕｒ、ｖｒ、ｗｒが加算されるので、吐出圧の変化に伴う衝撃を小さくすることができる。ポンプの吐出圧に脈動が発生するのを抑制することができ、騒音が発生するのを抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、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が、高圧で射出されて金型装置のキャビティ空間に充填され、該キャビティ空間内において冷却されて固化させられて、成形品が得られるようになっている。
【０００３】
前記射出成形機は金型装置、型締装置及び射出装置を有し、前記金型装置は固定金型及び可動金型から成る金型を備え、型締装置は、固定プラテン、可動プラテン、型締シリンダ等を備え、該型締シリンダを駆動することによって、推力を発生させて可動プラテンを進退させ、型閉じ、型締め及び型開きを行う。
【０００４】
また、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前記加熱シリンダ、及び溶融させられた樹脂を射出するための射出ノズルを備え、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、計量工程時に、計量用の油圧モータを駆動し、前記スクリューを回転させることによって、スクリューの前方に樹脂が溜められ、射出工程時に、射出用の射出シリンダを駆動し、前記スクリューを前進させることによって、射出ノズルから樹脂が射出される。
【０００５】
ところで、前記射出成形機においては、前記型締シリンダを駆動するために、液圧駆動装置が配設される。該液圧駆動装置は、液圧発生用モータ、該液圧発生用モータによって駆動されるポンプ等を備え、液圧駆動装置を駆動することによって発生させられた油圧が型締シリンダに供給されるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−６６８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の液圧駆動装置においては、ポンプを作動させる際に、ポンプの吐出圧に脈動が発生し、該脈動に起因して騒音が発生してしまう。
【０００７】
図２は従来の液圧駆動装置における液圧発生用モータを駆動するための電流の波形を示すタイムチャート、図３は従来の液圧駆動装置におけるポンプの吐出圧に発生する脈動を示すタイムチャートである。
【０００８】
液圧発生用モータのコイルに、図２に示されるような正弦波の電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを供給すると、ポンプが作動させられるが、該ポンプにおいては、複数のシリンダを備えたピストンケーシングを回転させ、各シリンダ内でピストンを進退させることによって油を吐出するようになっているので、ピストンケーシングを１回転させるたびに吐出圧がシリンダの数だけ変化し、吐出圧に図３に示されるような脈動が発生してしまう。その結果、騒音が発生してしまう。
【０００９】
そこで、騒音が発生するのを抑制するために、ポンプの弁板にヒゲ溝を形成したり、ポンプを防音カバーによって包囲したり、ポンプの部品に緩衝材を追加したりするようにしているが、ポンプ及び液圧駆動装置のコストがその分高くなってしまう。
【００１０】
本発明は、前記従来の液圧駆動装置の問題点を解決して、ポンプを作動させるのに伴って騒音が発生するのを抑制することができ、ポンプ及び液圧駆動装置のコストを低くすることができる射出成形機及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そのために、本発明の射出成形機においては、モータと、該モータを駆動することによって回転させられ、複数のシリンダが形成されたシリンダブロック、及び前記各シリンダに対して進退自在に配設されたピストンを備えたポンプと、該ポンプの回転速度及び前記シリンダの数によって算出されるポンプの脈動周波数と同じ周波数の脈動抑制信号を発生させ、前記モータを駆動するための駆動指令信号に前記脈動抑制信号を加算する制御部とを有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、射出成形機においては、モータと、該モータを駆動することによって回転させられ、複数のシリンダが形成されたシリンダブロック、及び前記各シリンダに対して進退自在に配設されたピストンを備えたポンプと、該ポンプの回転速度及び前記シリンダの数によって算出されるポンプの脈動周波数と同じ周波数の脈動抑制信号を発生させ、前記モータを駆動するための駆動指令信号に前記脈動抑制信号を加算する制御部とを有する。
【００１３】
この場合、ポンプの脈動周波数と同じ周波数の脈動抑制信号が発生させられ、モータを駆動するための駆動指令信号に脈動抑制信号が加算されるので、ポンプの吐出圧の変化に伴う衝撃を小さくすることができる。その結果、ポンプの吐出圧に脈動が発生するのを抑制することができ、騒音が発生するのを抑制することができる。
【００１４】
また、騒音が発生するのを抑制するために、ポンプの弁板にヒゲ溝を形成したり、ポンプを防音カバーによって包囲したり、ポンプの部品に緩衝材を追加したりする必要がないので、ポンプ及び液圧駆動装置のコストを低くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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、成形機としての射出成形機について説明する。
【００１６】
図４は本発明の実施の形態における射出成形機の概略図である。
【００１７】
図に示されるように、１１は金型装置、１２は型締装置、１３は射出装置、２２は可塑化移動装置２２であり、それぞれフレームｆｒ上に配設される。なお、前記金型装置１１、型締装置１２、射出装置１３及び可塑化移動装置２２によって射出成形機が構成される。
【００１８】
前記金型装置１１は第１の金型としての固定金型１１ａ、及び該固定金型１１ａに対して進退自在に配設された第２の金型としての可動金型１１ｂを備える。
【００１９】
また、前記型締装置１２は、固定金型１１ａを取り付けるための第１の固定支持部材としての固定プラテン１４、該固定プラテン１４と対向させて配設された第２の固定支持部材としてのベースプレート１５、前記固定プラテン１４とベースプレート１５との間に架設された複数のタイバー１６、該各タイバー１６に沿って進退自在に配設され、可動金型１１ｂを取り付けるための可動支持部材としての可動プラテン１７、型締用の駆動部としての、かつ、液圧シリンダとしての型締シリンダ１８、該型締シリンダ１８を駆動するための図示されない液圧駆動装置等を備える。なお、前記固定プラテン１４及びベースプレート１５は、図示されないボルト等の固定部材によってフレームｆｒに固定される。
【００２０】
前記型締シリンダ１８は、前記ベースプレート１５と一体に形成された油圧シリンダ１９、及び該油圧シリンダ１９内において進退自在に配設され、可動プラテン１７と一体に形成されたピストン２１を備える。前記油圧シリンダ１９内の空間は、ピストン２１によって区画され、第１、第２の油室２３、２４が形成され、該第１、第２の油室２３、２４が、それぞれ油路２５、２６を介して前記液圧駆動装置と接続される。
【００２１】
また、前記ベースプレート１５と可動プラテン１７との間には位置検出器２９が配設され、該位置検出器２９によって、前記可動プラテン１７及び可動金型１１ｂの位置が検出される。
【００２２】
前記射出装置１３は、成形材料としての樹脂を加熱して溶融させるシリンダ部材としての加熱シリンダ３１、溶融させられた樹脂を射出する射出ノズル３２、前記加熱シリンダ３１内に回転自在に、かつ、進退自在に配設された射出部材としてのスクリュー３３、該スクリュー３３を回転させることによって、スクリュー３３の前方に一定の溶融させられた樹脂を溜めるための計量用の駆動部としての計量用モータ３４、前記スクリュー３３を前進させることによって、スクリュー３３の前方に溜められた樹脂を射出ノズル３２から射出するための射出用の駆動部としての、かつ、液圧シリンダとしての射出シリンダ３５等を備える。前記加熱シリンダ３１の後方の所定の箇所にホッパ３６が配設される。また、前記計量用モータ３４にはサーボモータ等の可変速な電動モータを使用することができる。本実施の形態においては、型締用の駆動部として型締シリンダ１８が、射出用の駆動部として射出シリンダ３５が使用されるようになっているが、型締シリンダ１８及び射出シリンダ３５のうちのいずれか一方をサーボモータに代えて、射出成形機を油圧式の駆動部と電動式の駆動部とを組み合わせた構造にすることができる。
【００２３】
次に、前記構成の射出成形機の動作について説明する。
【００２４】
前記射出装置１３において、計量工程時に、計量用モータ３４を駆動してスクリュー３３を回転させると、該スクリュー３３が所定の位置まで後退させられ、このとき、ホッパ３６から供給された樹脂は、加熱シリンダ３１内に落下し、加熱され、溶融させられ、スクリュー３３の後退に伴って、スクリュー３３の前方に溜められる。
【００２５】
また、射出工程時に、加熱シリンダ３１の前端の射出ノズル３２を固定金型１１ａに押し付け、射出シリンダ３５を駆動してスクリュー３３を前進させると、スクリュー３３の前方に溜められた樹脂は、射出ノズル３２から射出され、固定金型１１ａと可動金型１１ｂとの間に形成されたキャビティ空間内に充填される。
【００２６】
そして、前記型締装置１２において、油路２５を介して第１の油室２３に油圧が供給され、油路２６を介して第２の油室２４から油圧が排出されると、ピストン２１が所定の推力で前進させられ、可動プラテン１７が前進させられる。それに伴って可動金型１１ｂが前進させられて、金型装置１１において型閉じ及び型締めが行われる。また、油路２６を介して第２の油室２４に油圧が供給され、油路２５を介して第１の油室２３から油圧が排出されると、ピストン２１が所定の推力で後退させられ、可動プラテン１７が後退させられる。それに伴って可動金型１１ｂが後退させられて、金型装置１１において型開きが行われる。
【００２７】
なお、ピストン２１内に油室２７が形成され、該油室２７に油路２８が接続され、該油路２８は、前記油路２６と連通させられる。したがって、型閉じが行われる際に、油圧を油路２８を介して油室２７に供給することによって、ピストン２１を前進させるための推力を大きくすることができる。
【００２８】
次に、前記型締シリンダ１８に接続された液圧駆動装置について説明する。
【００２９】
図５は本発明の実施の形態における液圧駆動装置の縦断面図、図６は本発明の実施の形態におけるポートプレートの断面図である。
【００３０】
図５において、１５０は液圧駆動装置であり、該液圧駆動装置１５０は、正方向及び逆方向に駆動自在に配設された液圧発生用の駆動部としての、かつ、モータとしての液圧発生用モータ５１、並びに該液圧発生用モータ５１に隣接させて配設され、液圧発生用モータ５１を駆動することによって、圧力流体を双方向に吐出する液圧ポンプとしてのポンプ１５２を備える。なお、前記液圧発生用モータ５１の零点（Ｚ相）とポンプ１５２の零点（吐出開始位置）とは、あらかじめ位置補償がされる。
【００３１】
前記液圧発生用モータ５１はサーボモータ等によって構成され、ハウジング１５３、ステータ１５４、該ステータ１５４より径方向内方において回転自在に配設されたロータ１５５、該ロータ１５５に取り付けられた出力軸としての中空の中空軸１５６、該中空軸１５６をハウジング１５３に対して回転自在に支持するベアリングｂｒ１、ｂｒ２等を備える。
【００３２】
また、前記ポンプ１５２は、可変容量型の斜板式アキシャルプランジャポンプ（ピストンポンプ）によって構成され、前記ハウジング１５３に取り付けられたハウジング１６１、ポンプヘッドブロック１６２、弁板としてのポートプレート１６３、前記ハウジング１６１及びポンプヘッドブロック１６２に対して回転自在に配設された作動軸１６４、該作動軸１６４をハウジング１６１及びポンプヘッドブロック１６２に対して回転自在に支持するベアリングｂｒ３、ｂｒ４、前記作動軸１６４におけるポンプヘッドブロック１６２側の端部（前端部）に取り付けられたシリンダブロックとしてのピストンケーシング１６６、該ピストンケーシング１６６の円周方向における複数箇所に等ピッチで形成された複数の、本実施の形態においては、ｎ（＝９）個のシリンダ１６７（図においては２個のシリンダ１６７が示される。）に対して摺動自在に、かつ、進退自在に配設されたピストン１６８、該ピストン１６８に取り付けられたピストンロッド１７５、前記ハウジング１６１内において、前記作動軸１６４に対して傾斜させて配設された斜板１６９等を備える。なお、前記ピストンケーシング１６６、ピストン１６８及びピストンロッド１７５によってシリンダユニットが構成される。
【００３３】
前記斜板１６９は、中央に穴１７０が形成された環状体の構造を有し、前記ハウジング１６１に対して回転不能に、かつ、傾斜角度を調整することができるように取り付けられ、穴１７０内を前記作動軸１６４が貫通させられる。そして、作動軸１６４が回転させられるのに伴って、穴１７０と作動軸１６４とが干渉することがないように、穴１７０の内径は作動軸１６４の外径より十分に大きくされる。
【００３４】
また、前記各ピストン１６８に取り付けられたピストンロッド１７５は、先端が、前記斜板１６９におけるピストンケーシング１６６側の端面ｓ１に沿って摺動し、かつ、端面ｓ１と離れることなく、移動するように配設される。したがって、ピストンケーシング１６６が回転すると、シリンダ１６７内のピストン１６８が回転させられ、ピストンロッド１７５の先端が斜板１６９の端面ｓ１上を摺動しながら回転移動させられるので、前記ピストン１６８がシリンダ１６７内を進退させられる。また、上側のシリンダ１６７においては、ピストン１６８が上死点に位置し、シリンダ１６７内の容積が最大となっていて、下側のシリンダ１６７においては、ピストン１６８が下死点に位置し、シリンダ１６７内の容積が最小となっている。
【００３５】
そして、前記中空軸１５６の回転を作動軸１６４に伝達することができるように、中空軸１５６におけるポンプ１５２側の端部（前端部）に回転伝達部材としての筒状体１７１が取り付けられ、該筒状体１７１と作動軸１６４とがスプライン連結される。前記筒状体１７１は、筒状部１７２、及び該筒状部１７２におけるポンプ１５２側の端部に、径方向外方に向けて突出させて形成されたフランジ部１７３を備え、前記筒状部１７２の外周面に形成された雄スプラインと中空軸１５６の内周面に形成された雌スプラインとが噛合させられ、フランジ部１７３と中空軸１５６とが連結される。
【００３６】
また、前記ポートプレート１６３には、図６に示されるように、弧状の形状を有する複数の、本実施の形態においては、二つのポート１８１、１８２が形成される。該ポート１８１、１８２は、前記ピストンケーシング１６６が回転するのに伴って、各シリンダ１６７と選択的に連通させられ、各シリンダ１６７内に油を吸入する吸入ポート又はシリンダ１６７から油を吐出する吐出ポートとして機能する。そのために、ポートプレート１６３の回転方向におけるポート１８１より下流側で、かつ、ポート１８２より上流側にポート分離部１８３が、ポート１８２より下流側で、かつ、ポート１８１より上流側にポート分離部１８４が形成される。
【００３７】
なお、液圧発生用モータ５１が正方向及び逆方向に駆動されるのに伴って、ポート１８１、１８２は、吸入ポート及び吐出ポートの機能が逆転し、油をポート１８１、１８２のうちの一方に選択的に吐出する。また、前記ポートプレート１６３の中心部には、ポンプヘッドブロック１６２の環状の突起部１７７にポートプレート１６３を嵌合させることができるように、嵌合孔１７８が形成される。
【００３８】
したがって、液圧発生用モータ５１を正方向（液圧発生用モータ５１側からポンプ１５２を見て時計回り方向）に駆動して中空軸１５６を回転させると、該中空軸１５６の回転は筒状体１７１を介して作動軸１６４に伝達され、ピストンケーシング１６６に伝達される。その結果、シリンダ１６７の容積が変化させられ、ポンプ１５２による油の吸入及び吐出が行われる。
【００３９】
この場合、ピストン１６８が下死点から上死点に至るまでの吸入行程においては、油がポート１８１からシリンダ１６７内に吸入され、ピストン１６８が上死点から下死点に至るまでの吐出行程においては、油がシリンダ１６７からポート１８２に吐出される。前記ポート１８１におけるポート分離部１８４と隣接する端部が吸引開始部１８１ｓを、ポート分離部１８３と隣接する端部が吸引終了部１８１ｅを構成し、前記ポート１８２におけるポート分離部１８３と隣接する端部が吐出開始部１８２ｓを、ポート分離部１８４と隣接する端部が吐出終了部１８２ｅを構成する。
【００４０】
このように、各ピストン１６８は、ピストンケーシング１６６が１回転するごとに油の吸入及び吐出を行うので、作動軸１６４を回転させ、ピストンケーシング１６６を回転させることによって、油の吸入及び吐出を連続的に行うことができる。
【００４１】
なお、前記ピストン１６８の行程容量は前記斜板１６９の傾斜角度に依存するので、斜板１６９の傾斜角度を変更することによって、各シリンダ１６７から吐出される油の量、すなわち、吐出流量を変更することができる。すなわち、前記斜板１６９の傾斜角度を小さくするとピストン１６８の行程が短くなり、行程容量が小さくなり、吐出流量が少なくなる。また、前記斜板１６９の傾斜角度を大きくすると、ピストン１６８の行程が長くなり、行程容量が大きくなり、吐出流量が多くなる。
【００４２】
そして、前記ポンプ１５２から吐出された油は、図示されない切換弁を介して油路２５、２６のいずれか一方を通り、型締シリンダ１８の第１、第２の油室２３、２４のいずれか一方に供給される。第１、第２の油室２３、２４の他方から排出された油は、油路２５、２６の他方を通り、図示されない油タンクに収容された後、ポンプ１５２によって吸引される。なお、該ポンプ１５２と切換弁との間の油路の所定の箇所に、図示されない圧力調整弁、流量調整弁、アキュムレータ等が配設され、前記圧力調整弁によって油圧が調整された油がアキュムレータに蓄えられ、流量調整弁によって流量が調整されて第１、第２の油室２３、２４に供給される。
【００４３】
次に、前記液圧発生用モータ５１を駆動するためのモータ制御装置について説明する。
【００４４】
図１は本発明の実施の形態における制御部のブロック図、図７は本発明の実施の形態におけるモータ制御装置のブロック図、図８は本発明の実施の形態における脈動と脈動抑制信号との関係を示すタイムチャート、図９は本発明の実施の形態における液圧発生用モータのコイルに供給される電流の波形を示すタイムチャートである。
【００４５】
図において、５１は液圧発生用モータ（Ｍ）であり、該液圧発生用モータ５１は、ステータ１５４及びロータ１５５を備え、前記ステータ１５４はＵ相、Ｖ相及びＷ相の各コイルを備える。そして、該各コイルにＵ相、Ｖ相及びＷ相の電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを供給することによって、液圧発生用モータ５１を駆動することができる。前記各コイルに供給される各電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷのうちの電流ＩＵ、ＩＶが電流検出部としての電流センサ５２、５３によって検出される。
【００４６】
前記液圧発生用モータ５１を駆動するために、駆動源としての交流の電源部５４、該電源部５４から供給される交流の電流を整流する整流回路５５、整流された電流を平滑して直流の電流を発生させるコンデンサＣ、及び前記直流の電流を受けて各相の電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを発生させ、電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを液圧発生用モータ５１に供給するインバータ５６が配設され、該インバータ５６に、６個のスイッチング素子としての図示されないトランジスタが配設される。
【００４７】
また、５８は操作部としての操作パネル、５９は記憶装置としてのメモリ、６１はロータの位置で表される磁極位置θを検出するための位置検出部としてのエンコーダであり、該エンコーダ６１は、磁極位置θを検出し、制御部５７に送る。そして、６３はインバータ５６を駆動するためのドライブ回路である。
【００４８】
ところで、前記ポンプ１５２を作動させて型締シリンダ１８を駆動するために、制御部５７は、前記液圧発生用モータ５１の制御を行う。そのために、前記エンコーダ６１から磁極位置θが制御部５７に送られると、該制御部５７のモータ回転速度検出処理手段としてのモータ回転速度検出部６５は、モータ回転速度検出処理を行い、磁極位置θを微分して液圧発生用モータ５１の回転速度、すなわち、モータ回転速度ＮＭを検出する。
【００４９】
また、前記制御部５７の図示されないモータ目標トルク設定処理手段としてのモータ目標トルク設定部６６は、モータ目標トルク設定処理を行い、前記モータ回転速度ＮＭの目標値を表す目標回転速度としてのモータ目標回転速度ＮＭ* 、及び前記モータ回転速度ＮＭを読み込み、モータ目標回転速度ＮＭ* とモータ回転速度ＮＭとの回転速度差ΔＮＭを算出し、該回転速度差ΔＮＭに基づいて比例積分制御を行うことによってモータトルクＴＭの目標値を表す目標トルクとしてのモータ目標トルクＴＭ* を算出し、設定する。なお、本実施の形態においては、あらかじめポンプ１５２の全体の単位時間当たりの吐出流量の目標値、すなわち、目標吐出流量Ｑ* が設定され、該目標吐出流量Ｑ* に基づいて、ポンプ１５２の回転速度、すなわち、ポンプ回転速度ＮＰの目標値を表すポンプ目標回転速度ＮＰ* が設定され、該ポンプ目標回転速度ＮＰ* がモータ目標回転速度ＮＭ* として読み込まれる。
【００５０】
そして、前記制御部５７の図示されないトルク制限処理手段としてのトルクリミッタ６７は、モータ目標トルクＴＭ* を制限する。
【００５１】
前記トルクリミッタ６７によって制限されたモータ目標トルクＴＭ* は、モータ目標トルクＴＳとして、前記制御部５７の図示されない電流指令値発生処理手段としての電流指令値発生部６８に送られる。該電流指令値発生部６８は、電流指令値発生処理を行い、前記モータ目標トルクＴＳに基づいて電流指令値ｉｄｓ、ｉｑｓを算出し、減算器ｄｍ、ｑｍに送る。この場合、前記メモリ５９に、前記モータ目標トルクＴＳに対応する電流指令値ｉｄｓ、ｉｑｓがあらかじめ設定され、記録される。
【００５２】
一方、前記制御部５７は、電流センサ５２、５３から検出電流ｉｕ、ｉｖを読み込み、該検出電流ｉｕ、ｉｖに基づいて検出電流ｉｗ
ｉｗ＝−ｉｕ−ｉｖ
を算出する。続いて、前記制御部５７の第１の相変換処理手段としての三相二相変換部６４は、第１の相変換処理を行い、検出電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを、軸座標としてのｄ−ｑ座標軸上の第１、第２の軸電流としてのｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑに変換し、前記減算器ｄｍ、ｑｍに送る。そして、減算器ｄｍは電流指令値ｉｄｓとｄ軸電流ｉｄとの偏差Δｉｄを、減算器ｑｍは電流指令値ｉｑｓとｑ軸電流ｉｑとの偏差Δｉｑを前記制御部５７の電圧指令値発生処理手段としての電圧指令値発生部６９に送る。
【００５３】
該電圧指令値発生部６９は、電圧指令値発生処理を行い、前記偏差Δｉｄ、Δｉｑが零（０）になるように電圧指令値ｖｄｓ、ｖｑｓを算出する。
【００５４】
続いて、前記制御部５７の第２の相変換処理手段としての二相三相変換部７０は、第２の相変換処理を行い、前記電圧指令値ｖｄｓ、ｖｑｓを電圧指令値ｖｕｓ、ｖｖｓ、ｖｗｓに変換し、前記制御部５７のパルス幅変調信号発生処理手段としてのパルス幅変調信号発生部７１は、パルス幅変調信号発生処理を行い、電圧指令値ｖｕｓ、ｖｖｓ、ｖｗｓに対応する液圧発生用モータ５１を駆動するための駆動指令信号としてのパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを発生させ、該パルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗをドライブ回路６３に対して出力する。そして、該ドライブ回路６３は前記パルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗに基づいて駆動信号を発生させ、インバータ５６に送る。該インバータ５６は前記駆動信号を受けて、各トランジスタをスイッチングし（オン・オフさせ）、電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを発生させる。
【００５５】
したがって、このようにして発生させられた電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷが液圧発生用モータ５１のコイルに供給されると、液圧発生用モータ５１はモータ目標回転速度ＮＭ* で駆動され、ポンプ１５２はポンプ目標回転速度ＮＰ* で作動させられ、ポンプ１５２から目標吐出流量Ｑ* の油が吐出される。
【００５６】
ところで、前記ポンプ１５２においては、前述されたように、各シリンダ１６７内の油圧が、各シリンダ１６７がポート１８２に沿って移動する間に高くなり、ポート分離部１８４を通過すると、急激に低くなる。したがって、各シリンダ１６７からの吐出圧は、各シリンダ１６７がポート分離部１８４を通過する前後で大きく変化する。
【００５７】
この場合、仮に、液圧発生用モータ５１のコイルに、図２に示されるような正弦波の波形の電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷが供給されると、各シリンダ１６７からの吐出圧が変化するのに伴って、ポンプ１５２の吐出圧に脈動が発生し、該脈動に起因して騒音が発生してしまう。
【００５８】
なお、各シリンダ１６７がポート分離部１８３を通過する際には、シリンダ１６７は上死点に置かれ、油圧が低い状態でポート１８１側からポート１８２側に移動するので、ポンプ１５２の吐出圧に脈動は発生しない。
【００５９】
したがって、ポンプ１５２において、ピストンケーシング１６６が１回転するごとに一つの脈動が発生するので、例えば、ポンプ回転速度ＮＰ（＝２０００）〔ｒｐｍ〕で液圧発生用モータ５１を駆動した場合、ポンプ１５２がｎ（＝９）個のシリンダ１６７を備えるので、ポンプ１５２の吐出圧には、１〔秒〕間にＷ個
Ｗ＝ｎ・ＮＰ／６０
＝９×２０００／６０
＝３００
の脈動が発生する。なお、該脈動の波形は、図２に示されるように正弦波で近似される。
【００６０】
そこで、本実施の形態においては、ポンプ１５２の吐出圧が変化するのに伴って、液圧発生用モータ５１に供給される電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを変化させ、ポンプ１５２の吐出圧に脈動が発生するのを抑制し、騒音が発生するのを抑制するようにしている。
【００６１】
そのために、本実施の形態においては、制御部５７において、パルス幅変調信号発生部７１より下流側に、演算処理部としての加算器ｕｋ、ｖｋ、ｗｋが配設され、該加算器ｕｋ、ｖｋ、ｗｋに脈動抑制信号発生処理手段としての脈動抑制信号発生部７５が接続される。そして、該脈動抑制信号発生部７５によって、ポンプ１５２の吐出圧に脈動が発生するのを抑制するための脈動抑制信号が発生させられ、加算器ｕｋ、ｖｋ、ｗｋにおいて前記パルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗに脈動抑制信号ｕｒ、ｖｒ、ｗｒが加算される。なお、該脈動抑制信号ｕｒ、ｖｒ、ｗｒは、各シリンダ１６７の位置に対応させて、前記ポンプ１５２からの吐出圧の脈動の振幅が小さくなるように、かつ、吐出流量の脈動の振幅が小さくなるように発生させられる。
【００６２】
そして、前記脈動抑制信号ｕｒ、ｖｒ、ｗｒは、脈動と同じ周波数及び同じ振幅で、かつ、正弦波で近似される信号にされる。前記脈動と脈動抑制信号ｕｒ、ｖｒ、ｗｒとが相殺されるように、脈動抑制信号ｕｒ、ｖｒ、ｗｒの波形は、脈動の波形の正負を反転させて形成されるのが好ましいが、本実施の形態においては、脈動の波形が正弦波で近似されるので、脈動の波形の位相を１８０〔°〕ずらして形成するようにしている。なお、前記振幅によって制御量が構成される。
【００６３】
このように、本実施の形態においては、各シリンダ１６７からの吐出圧の変化に対応させて脈動抑制信号ｕｒ、ｖｒ、ｗｒが発生させられ、パルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗに加算されるので、前記電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを、図９に示されるような正弦波に微少な振幅を有する波形が重畳された波形に変更することができる。
【００６４】
したがって、各シリンダ１６７がポート分離部１８３を通過する際に、液圧発生用モータ５１によって発生させられるトルクを小さくすることができるので、各シリンダ１６７からの吐出圧の変化に伴う衝撃を小さくすることができる。その結果、ポンプ１５２の吐出圧に脈動が発生するのを抑制することができ、脈動に起因した騒音が発生するのを抑制することができる。
【００６５】
また、騒音が発生するのを抑制するために、ポンプ１５２の弁板にヒゲ溝を形成したり、ポンプ１５２を防音カバーによって包囲したり、ポンプ１５２の部品に緩衝材を追加したりする必要がないので、ポンプ１５２及び液圧駆動装置１５０のコストを低くすることができる。
【００６６】
ところで、前記型締シリンダ１８においては、ポンプ１５２から吐出された油が、ポンプ１５２と切換弁との間の油路を介して第１の油室２３に供給され、第１の油室２３に供給される油圧に対応する型締力が発生させられるようになっているが、第１の油室２３に供給される油圧が高い場合、ポンプ１５２からの吐出圧が高くなる。
【００６７】
そして、ポンプ１５２の吐出圧が高くなると、ポンプ１５２に加わる負荷がその分大きくなるので、ポンプ１５２の吐出圧に脈動が発生しやすくなる。
【００６８】
そこで、前記油路に圧力検出部としての図示されない油圧センサが配設され、該油圧センサによって検出された前記油路の油圧が制御部５７に送られる。
【００６９】
そして、該制御部５７の図示されない脈動抑制信号変更処理手段は、脈動抑制信号変更処理を行い、前記油路の油圧を読み込み、油路の油圧が閾値より高いかどうかを判断し、油路の油圧が閾値より高い場合に脈動抑制信号を変更する。
【００７０】
また、前記型締シリンダ１８において、第１の油室２３に供給される油の流量が多い場合、ポンプ１５２からの吐出流量も多くなる。そして、ポンプ１５２の吐出流量が多くなると、ポンプ１５２に加わる負荷がその分大きくなるので、ポンプ１５２の吐出圧に脈動が発生しやすくなる。
【００７１】
そこで、前記油路に流量検出部としての図示されない流量センサが配設され、該流量センサによって検出された前記油路の流量が制御部５７に送られる。
【００７２】
そして、前記脈動抑制信号変更処理手段は、前記油路の流量を読み込み、油路の流量が閾値より多いかどうかを判断し、油路の流量が閾値より多い場合に脈動抑制信号を変更する。
【００７３】
本実施の形態においては、型締シリンダ１８を駆動するための液圧駆動装置について説明しているが、本発明を、射出シリンダ、可塑化移動装置２２を作動させるための液圧シリンダとしての可塑化移動シリンダ、エジェクタ装置を作動させるための液圧シリンダとしてのエジェクタシリンダ等の各シリンダを駆動するための液圧駆動装置に適用することができる。
【００７４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態における制御部のブロック図である。
【図２】従来の液圧駆動装置における液圧発生用モータを駆動するための電流の波形を示すタイムチャートである。
【図３】従来の液圧駆動装置におけるポンプの吐出圧に発生する脈動を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の実施の形態における射出成形機の概略図である。
【図５】本発明の実施の形態における液圧駆動装置の縦断面図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるポートプレートの断面図である。
【図７】本発明の実施の形態におけるモータ制御装置のブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態における脈動と脈動抑制信号との関係を示すタイムチャートである。
【図９】本発明の実施の形態における液圧発生用モータのコイルに供給される電流の波形を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００７６】
１１ 金型装置
１２ 型締装置
１３ 射出装置
５１ 液圧発生用モータ
１５２ ポンプ
１６６ ピストンケーシング
１６７ シリンダ
１６８ ピストン
Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗ パルス幅変調信号
ｕｒ、ｖｒ、ｗｒ 脈動抑制信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、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が、高圧で射出されて金型装置のキャビティ空間に充填され、該キャビティ空間内において冷却されて固化させられて、成形品が得られるようになっている。
【０００３】
前記射出成形機は金型装置、型締装置及び射出装置を有し、前記金型装置は固定金型及び可動金型から成る金型を備え、型締装置は、固定プラテン、可動プラテン、型締シリンダ等を備え、該型締シリンダを駆動することによって、推力を発生させて可動プラテンを進退させ、型閉じ、型締め及び型開きを行う。
【０００４】
また、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前記加熱シリンダ、及び溶融させられた樹脂を射出するための射出ノズルを備え、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、計量工程時に、計量用の油圧モータを駆動し、前記スクリューを回転させることによって、スクリューの前方に樹脂が溜められ、射出工程時に、射出用の射出シリンダを駆動し、前記スクリューを前進させることによって、射出ノズルから樹脂が射出される。
【０００５】
ところで、前記射出成形機においては、前記型締シリンダを駆動するために、液圧駆動装置が配設される。該液圧駆動装置は、液圧発生用モータ、該液圧発生用モータによって駆動されるポンプ等を備え、液圧駆動装置を駆動することによって発生させられた油圧が型締シリンダに供給されるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−６６８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の液圧駆動装置においては、ポンプを作動させる際に、ポンプの吐出圧に脈動が発生し、該脈動に起因して騒音が発生してしまう。
【０００７】
図２は従来の液圧駆動装置における液圧発生用モータを駆動するための電流の波形を示すタイムチャート、図３は従来の液圧駆動装置におけるポンプの吐出圧に発生する脈動を示すタイムチャートである。
【０００８】
液圧発生用モータのコイルに、図２に示されるような正弦波の電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを供給すると、ポンプが作動させられるが、該ポンプにおいては、複数のシリンダを備えたピストンケーシングを回転させ、各シリンダ内でピストンを進退させることによって油を吐出するようになっているので、ピストンケーシングを１回転させるたびに吐出圧がシリンダの数だけ変化し、吐出圧に図３に示されるような脈動が発生してしまう。その結果、騒音が発生してしまう。
【０００９】
そこで、騒音が発生するのを抑制するために、ポンプの弁板にヒゲ溝を形成したり、ポンプを防音カバーによって包囲したり、ポンプの部品に緩衝材を追加したりするようにしているが、ポンプ及び液圧駆動装置のコストがその分高くなってしまう。
【００１０】
本発明は、前記従来の液圧駆動装置の問題点を解決して、ポンプを作動させるのに伴って騒音が発生するのを抑制することができ、ポンプ及び液圧駆動装置のコストを低くすることができる射出成形機及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そのために、本発明の射出成形機においては、モータと、該モータを駆動することによって回転させられ、複数のシリンダが形成されたシリンダブロック、及び前記各シリンダに対して進退自在に配設されたピストンを備えたポンプと、該ポンプの回転速度及び前記シリンダの数によって算出されるポンプの脈動周波数と同じ周波数の脈動抑制信号を発生させ、前記モータを駆動するための駆動指令信号に前記脈動抑制信号を加算する制御部とを有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、射出成形機においては、モータと、該モータを駆動することによって回転させられ、複数のシリンダが形成されたシリンダブロック、及び前記各シリンダに対して進退自在に配設されたピストンを備えたポンプと、該ポンプの回転速度及び前記シリンダの数によって算出されるポンプの脈動周波数と同じ周波数の脈動抑制信号を発生させ、前記モータを駆動するための駆動指令信号に前記脈動抑制信号を加算する制御部とを有する。
【００１３】
この場合、ポンプの脈動周波数と同じ周波数の脈動抑制信号が発生させられ、モータを駆動するための駆動指令信号に脈動抑制信号が加算されるので、ポンプの吐出圧の変化に伴う衝撃を小さくすることができる。その結果、ポンプの吐出圧に脈動が発生するのを抑制することができ、騒音が発生するのを抑制することができる。
【００１４】
また、騒音が発生するのを抑制するために、ポンプの弁板にヒゲ溝を形成したり、ポンプを防音カバーによって包囲したり、ポンプの部品に緩衝材を追加したりする必要がないので、ポンプ及び液圧駆動装置のコストを低くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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、成形機としての射出成形機について説明する。
【００１６】
図４は本発明の実施の形態における射出成形機の概略図である。
【００１７】
図に示されるように、１１は金型装置、１２は型締装置、１３は射出装置、２２は可塑化移動装置２２であり、それぞれフレームｆｒ上に配設される。なお、前記金型装置１１、型締装置１２、射出装置１３及び可塑化移動装置２２によって射出成形機が構成される。
【００１８】
前記金型装置１１は第１の金型としての固定金型１１ａ、及び該固定金型１１ａに対して進退自在に配設された第２の金型としての可動金型１１ｂを備える。
【００１９】
また、前記型締装置１２は、固定金型１１ａを取り付けるための第１の固定支持部材としての固定プラテン１４、該固定プラテン１４と対向させて配設された第２の固定支持部材としてのベースプレート１５、前記固定プラテン１４とベースプレート１５との間に架設された複数のタイバー１６、該各タイバー１６に沿って進退自在に配設され、可動金型１１ｂを取り付けるための可動支持部材としての可動プラテン１７、型締用の駆動部としての、かつ、液圧シリンダとしての型締シリンダ１８、該型締シリンダ１８を駆動するための図示されない液圧駆動装置等を備える。なお、前記固定プラテン１４及びベースプレート１５は、図示されないボルト等の固定部材によってフレームｆｒに固定される。
【００２０】
前記型締シリンダ１８は、前記ベースプレート１５と一体に形成された油圧シリンダ１９、及び該油圧シリンダ１９内において進退自在に配設され、可動プラテン１７と一体に形成されたピストン２１を備える。前記油圧シリンダ１９内の空間は、ピストン２１によって区画され、第１、第２の油室２３、２４が形成され、該第１、第２の油室２３、２４が、それぞれ油路２５、２６を介して前記液圧駆動装置と接続される。
【００２１】
また、前記ベースプレート１５と可動プラテン１７との間には位置検出器２９が配設され、該位置検出器２９によって、前記可動プラテン１７及び可動金型１１ｂの位置が検出される。
【００２２】
前記射出装置１３は、成形材料としての樹脂を加熱して溶融させるシリンダ部材としての加熱シリンダ３１、溶融させられた樹脂を射出する射出ノズル３２、前記加熱シリンダ３１内に回転自在に、かつ、進退自在に配設された射出部材としてのスクリュー３３、該スクリュー３３を回転させることによって、スクリュー３３の前方に一定の溶融させられた樹脂を溜めるための計量用の駆動部としての計量用モータ３４、前記スクリュー３３を前進させることによって、スクリュー３３の前方に溜められた樹脂を射出ノズル３２から射出するための射出用の駆動部としての、かつ、液圧シリンダとしての射出シリンダ３５等を備える。前記加熱シリンダ３１の後方の所定の箇所にホッパ３６が配設される。また、前記計量用モータ３４にはサーボモータ等の可変速な電動モータを使用することができる。本実施の形態においては、型締用の駆動部として型締シリンダ１８が、射出用の駆動部として射出シリンダ３５が使用されるようになっているが、型締シリンダ１８及び射出シリンダ３５のうちのいずれか一方をサーボモータに代えて、射出成形機を油圧式の駆動部と電動式の駆動部とを組み合わせた構造にすることができる。
【００２３】
次に、前記構成の射出成形機の動作について説明する。
【００２４】
前記射出装置１３において、計量工程時に、計量用モータ３４を駆動してスクリュー３３を回転させると、該スクリュー３３が所定の位置まで後退させられ、このとき、ホッパ３６から供給された樹脂は、加熱シリンダ３１内に落下し、加熱され、溶融させられ、スクリュー３３の後退に伴って、スクリュー３３の前方に溜められる。
【００２５】
また、射出工程時に、加熱シリンダ３１の前端の射出ノズル３２を固定金型１１ａに押し付け、射出シリンダ３５を駆動してスクリュー３３を前進させると、スクリュー３３の前方に溜められた樹脂は、射出ノズル３２から射出され、固定金型１１ａと可動金型１１ｂとの間に形成されたキャビティ空間内に充填される。
【００２６】
そして、前記型締装置１２において、油路２５を介して第１の油室２３に油圧が供給され、油路２６を介して第２の油室２４から油圧が排出されると、ピストン２１が所定の推力で前進させられ、可動プラテン１７が前進させられる。それに伴って可動金型１１ｂが前進させられて、金型装置１１において型閉じ及び型締めが行われる。また、油路２６を介して第２の油室２４に油圧が供給され、油路２５を介して第１の油室２３から油圧が排出されると、ピストン２１が所定の推力で後退させられ、可動プラテン１７が後退させられる。それに伴って可動金型１１ｂが後退させられて、金型装置１１において型開きが行われる。
【００２７】
なお、ピストン２１内に油室２７が形成され、該油室２７に油路２８が接続され、該油路２８は、前記油路２６と連通させられる。したがって、型閉じが行われる際に、油圧を油路２８を介して油室２７に供給することによって、ピストン２１を前進させるための推力を大きくすることができる。
【００２８】
次に、前記型締シリンダ１８に接続された液圧駆動装置について説明する。
【００２９】
図５は本発明の実施の形態における液圧駆動装置の縦断面図、図６は本発明の実施の形態におけるポートプレートの断面図である。
【００３０】
図５において、１５０は液圧駆動装置であり、該液圧駆動装置１５０は、正方向及び逆方向に駆動自在に配設された液圧発生用の駆動部としての、かつ、モータとしての液圧発生用モータ５１、並びに該液圧発生用モータ５１に隣接させて配設され、液圧発生用モータ５１を駆動することによって、圧力流体を双方向に吐出する液圧ポンプとしてのポンプ１５２を備える。なお、前記液圧発生用モータ５１の零点（Ｚ相）とポンプ１５２の零点（吐出開始位置）とは、あらかじめ位置補償がされる。
【００３１】
前記液圧発生用モータ５１はサーボモータ等によって構成され、ハウジング１５３、ステータ１５４、該ステータ１５４より径方向内方において回転自在に配設されたロータ１５５、該ロータ１５５に取り付けられた出力軸としての中空の中空軸１５６、該中空軸１５６をハウジング１５３に対して回転自在に支持するベアリングｂｒ１、ｂｒ２等を備える。
【００３２】
また、前記ポンプ１５２は、可変容量型の斜板式アキシャルプランジャポンプ（ピストンポンプ）によって構成され、前記ハウジング１５３に取り付けられたハウジング１６１、ポンプヘッドブロック１６２、弁板としてのポートプレート１６３、前記ハウジング１６１及びポンプヘッドブロック１６２に対して回転自在に配設された作動軸１６４、該作動軸１６４をハウジング１６１及びポンプヘッドブロック１６２に対して回転自在に支持するベアリングｂｒ３、ｂｒ４、前記作動軸１６４におけるポンプヘッドブロック１６２側の端部（前端部）に取り付けられたシリンダブロックとしてのピストンケーシング１６６、該ピストンケーシング１６６の円周方向における複数箇所に等ピッチで形成された複数の、本実施の形態においては、ｎ（＝９）個のシリンダ１６７（図においては２個のシリンダ１６７が示される。）に対して摺動自在に、かつ、進退自在に配設されたピストン１６８、該ピストン１６８に取り付けられたピストンロッド１７５、前記ハウジング１６１内において、前記作動軸１６４に対して傾斜させて配設された斜板１６９等を備える。なお、前記ピストンケーシング１６６、ピストン１６８及びピストンロッド１７５によってシリンダユニットが構成される。
【００３３】
前記斜板１６９は、中央に穴１７０が形成された環状体の構造を有し、前記ハウジング１６１に対して回転不能に、かつ、傾斜角度を調整することができるように取り付けられ、穴１７０内を前記作動軸１６４が貫通させられる。そして、作動軸１６４が回転させられるのに伴って、穴１７０と作動軸１６４とが干渉することがないように、穴１７０の内径は作動軸１６４の外径より十分に大きくされる。
【００３４】
また、前記各ピストン１６８に取り付けられたピストンロッド１７５は、先端が、前記斜板１６９におけるピストンケーシング１６６側の端面ｓ１に沿って摺動し、かつ、端面ｓ１と離れることなく、移動するように配設される。したがって、ピストンケーシング１６６が回転すると、シリンダ１６７内のピストン１６８が回転させられ、ピストンロッド１７５の先端が斜板１６９の端面ｓ１上を摺動しながら回転移動させられるので、前記ピストン１６８がシリンダ１６７内を進退させられる。また、上側のシリンダ１６７においては、ピストン１６８が上死点に位置し、シリンダ１６７内の容積が最大となっていて、下側のシリンダ１６７においては、ピストン１６８が下死点に位置し、シリンダ１６７内の容積が最小となっている。
【００３５】
そして、前記中空軸１５６の回転を作動軸１６４に伝達することができるように、中空軸１５６におけるポンプ１５２側の端部（前端部）に回転伝達部材としての筒状体１７１が取り付けられ、該筒状体１７１と作動軸１６４とがスプライン連結される。前記筒状体１７１は、筒状部１７２、及び該筒状部１７２におけるポンプ１５２側の端部に、径方向外方に向けて突出させて形成されたフランジ部１７３を備え、前記筒状部１７２の外周面に形成された雄スプラインと中空軸１５６の内周面に形成された雌スプラインとが噛合させられ、フランジ部１７３と中空軸１５６とが連結される。
【００３６】
また、前記ポートプレート１６３には、図６に示されるように、弧状の形状を有する複数の、本実施の形態においては、二つのポート１８１、１８２が形成される。該ポート１８１、１８２は、前記ピストンケーシング１６６が回転するのに伴って、各シリンダ１６７と選択的に連通させられ、各シリンダ１６７内に油を吸入する吸入ポート又はシリンダ１６７から油を吐出する吐出ポートとして機能する。そのために、ポートプレート１６３の回転方向におけるポート１８１より下流側で、かつ、ポート１８２より上流側にポート分離部１８３が、ポート１８２より下流側で、かつ、ポート１８１より上流側にポート分離部１８４が形成される。
【００３７】
なお、液圧発生用モータ５１が正方向及び逆方向に駆動されるのに伴って、ポート１８１、１８２は、吸入ポート及び吐出ポートの機能が逆転し、油をポート１８１、１８２のうちの一方に選択的に吐出する。また、前記ポートプレート１６３の中心部には、ポンプヘッドブロック１６２の環状の突起部１７７にポートプレート１６３を嵌合させることができるように、嵌合孔１７８が形成される。
【００３８】
したがって、液圧発生用モータ５１を正方向（液圧発生用モータ５１側からポンプ１５２を見て時計回り方向）に駆動して中空軸１５６を回転させると、該中空軸１５６の回転は筒状体１７１を介して作動軸１６４に伝達され、ピストンケーシング１６６に伝達される。その結果、シリンダ１６７の容積が変化させられ、ポンプ１５２による油の吸入及び吐出が行われる。
【００３９】
この場合、ピストン１６８が下死点から上死点に至るまでの吸入行程においては、油がポート１８１からシリンダ１６７内に吸入され、ピストン１６８が上死点から下死点に至るまでの吐出行程においては、油がシリンダ１６７からポート１８２に吐出される。前記ポート１８１におけるポート分離部１８４と隣接する端部が吸引開始部１８１ｓを、ポート分離部１８３と隣接する端部が吸引終了部１８１ｅを構成し、前記ポート１８２におけるポート分離部１８３と隣接する端部が吐出開始部１８２ｓを、ポート分離部１８４と隣接する端部が吐出終了部１８２ｅを構成する。
【００４０】
このように、各ピストン１６８は、ピストンケーシング１６６が１回転するごとに油の吸入及び吐出を行うので、作動軸１６４を回転させ、ピストンケーシング１６６を回転させることによって、油の吸入及び吐出を連続的に行うことができる。
【００４１】
なお、前記ピストン１６８の行程容量は前記斜板１６９の傾斜角度に依存するので、斜板１６９の傾斜角度を変更することによって、各シリンダ１６７から吐出される油の量、すなわち、吐出流量を変更することができる。すなわち、前記斜板１６９の傾斜角度を小さくするとピストン１６８の行程が短くなり、行程容量が小さくなり、吐出流量が少なくなる。また、前記斜板１６９の傾斜角度を大きくすると、ピストン１６８の行程が長くなり、行程容量が大きくなり、吐出流量が多くなる。
【００４２】
そして、前記ポンプ１５２から吐出された油は、図示されない切換弁を介して油路２５、２６のいずれか一方を通り、型締シリンダ１８の第１、第２の油室２３、２４のいずれか一方に供給される。第１、第２の油室２３、２４の他方から排出された油は、油路２５、２６の他方を通り、図示されない油タンクに収容された後、ポンプ１５２によって吸引される。なお、該ポンプ１５２と切換弁との間の油路の所定の箇所に、図示されない圧力調整弁、流量調整弁、アキュムレータ等が配設され、前記圧力調整弁によって油圧が調整された油がアキュムレータに蓄えられ、流量調整弁によって流量が調整されて第１、第２の油室２３、２４に供給される。
【００４３】
次に、前記液圧発生用モータ５１を駆動するためのモータ制御装置について説明する。
【００４４】
図１は本発明の実施の形態における制御部のブロック図、図７は本発明の実施の形態におけるモータ制御装置のブロック図、図８は本発明の実施の形態における脈動と脈動抑制信号との関係を示すタイムチャート、図９は本発明の実施の形態における液圧発生用モータのコイルに供給される電流の波形を示すタイムチャートである。
【００４５】
図において、５１は液圧発生用モータ（Ｍ）であり、該液圧発生用モータ５１は、ステータ１５４及びロータ１５５を備え、前記ステータ１５４はＵ相、Ｖ相及びＷ相の各コイルを備える。そして、該各コイルにＵ相、Ｖ相及びＷ相の電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを供給することによって、液圧発生用モータ５１を駆動することができる。前記各コイルに供給される各電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷのうちの電流ＩＵ、ＩＶが電流検出部としての電流センサ５２、５３によって検出される。
【００４６】
前記液圧発生用モータ５１を駆動するために、駆動源としての交流の電源部５４、該電源部５４から供給される交流の電流を整流する整流回路５５、整流された電流を平滑して直流の電流を発生させるコンデンサＣ、及び前記直流の電流を受けて各相の電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを発生させ、電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを液圧発生用モータ５１に供給するインバータ５６が配設され、該インバータ５６に、６個のスイッチング素子としての図示されないトランジスタが配設される。
【００４７】
また、５８は操作部としての操作パネル、５９は記憶装置としてのメモリ、６１はロータの位置で表される磁極位置θを検出するための位置検出部としてのエンコーダであり、該エンコーダ６１は、磁極位置θを検出し、制御部５７に送る。そして、６３はインバータ５６を駆動するためのドライブ回路である。
【００４８】
ところで、前記ポンプ１５２を作動させて型締シリンダ１８を駆動するために、制御部５７は、前記液圧発生用モータ５１の制御を行う。そのために、前記エンコーダ６１から磁極位置θが制御部５７に送られると、該制御部５７のモータ回転速度検出処理手段としてのモータ回転速度検出部６５は、モータ回転速度検出処理を行い、磁極位置θを微分して液圧発生用モータ５１の回転速度、すなわち、モータ回転速度ＮＭを検出する。
【００４９】
また、前記制御部５７の図示されないモータ目標トルク設定処理手段としてのモータ目標トルク設定部６６は、モータ目標トルク設定処理を行い、前記モータ回転速度ＮＭの目標値を表す目標回転速度としてのモータ目標回転速度ＮＭ* 、及び前記モータ回転速度ＮＭを読み込み、モータ目標回転速度ＮＭ* とモータ回転速度ＮＭとの回転速度差ΔＮＭを算出し、該回転速度差ΔＮＭに基づいて比例積分制御を行うことによってモータトルクＴＭの目標値を表す目標トルクとしてのモータ目標トルクＴＭ* を算出し、設定する。なお、本実施の形態においては、あらかじめポンプ１５２の全体の単位時間当たりの吐出流量の目標値、すなわち、目標吐出流量Ｑ* が設定され、該目標吐出流量Ｑ* に基づいて、ポンプ１５２の回転速度、すなわち、ポンプ回転速度ＮＰの目標値を表すポンプ目標回転速度ＮＰ* が設定され、該ポンプ目標回転速度ＮＰ* がモータ目標回転速度ＮＭ* として読み込まれる。
【００５０】
そして、前記制御部５７の図示されないトルク制限処理手段としてのトルクリミッタ６７は、モータ目標トルクＴＭ* を制限する。
【００５１】
前記トルクリミッタ６７によって制限されたモータ目標トルクＴＭ* は、モータ目標トルクＴＳとして、前記制御部５７の図示されない電流指令値発生処理手段としての電流指令値発生部６８に送られる。該電流指令値発生部６８は、電流指令値発生処理を行い、前記モータ目標トルクＴＳに基づいて電流指令値ｉｄｓ、ｉｑｓを算出し、減算器ｄｍ、ｑｍに送る。この場合、前記メモリ５９に、前記モータ目標トルクＴＳに対応する電流指令値ｉｄｓ、ｉｑｓがあらかじめ設定され、記録される。
【００５２】
一方、前記制御部５７は、電流センサ５２、５３から検出電流ｉｕ、ｉｖを読み込み、該検出電流ｉｕ、ｉｖに基づいて検出電流ｉｗ
ｉｗ＝−ｉｕ−ｉｖ
を算出する。続いて、前記制御部５７の第１の相変換処理手段としての三相二相変換部６４は、第１の相変換処理を行い、検出電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを、軸座標としてのｄ−ｑ座標軸上の第１、第２の軸電流としてのｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑに変換し、前記減算器ｄｍ、ｑｍに送る。そして、減算器ｄｍは電流指令値ｉｄｓとｄ軸電流ｉｄとの偏差Δｉｄを、減算器ｑｍは電流指令値ｉｑｓとｑ軸電流ｉｑとの偏差Δｉｑを前記制御部５７の電圧指令値発生処理手段としての電圧指令値発生部６９に送る。
【００５３】
該電圧指令値発生部６９は、電圧指令値発生処理を行い、前記偏差Δｉｄ、Δｉｑが零（０）になるように電圧指令値ｖｄｓ、ｖｑｓを算出する。
【００５４】
続いて、前記制御部５７の第２の相変換処理手段としての二相三相変換部７０は、第２の相変換処理を行い、前記電圧指令値ｖｄｓ、ｖｑｓを電圧指令値ｖｕｓ、ｖｖｓ、ｖｗｓに変換し、前記制御部５７のパルス幅変調信号発生処理手段としてのパルス幅変調信号発生部７１は、パルス幅変調信号発生処理を行い、電圧指令値ｖｕｓ、ｖｖｓ、ｖｗｓに対応する液圧発生用モータ５１を駆動するための駆動指令信号としてのパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを発生させ、該パルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗをドライブ回路６３に対して出力する。そして、該ドライブ回路６３は前記パルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗに基づいて駆動信号を発生させ、インバータ５６に送る。該インバータ５６は前記駆動信号を受けて、各トランジスタをスイッチングし（オン・オフさせ）、電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを発生させる。
【００５５】
したがって、このようにして発生させられた電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷが液圧発生用モータ５１のコイルに供給されると、液圧発生用モータ５１はモータ目標回転速度ＮＭ* で駆動され、ポンプ１５２はポンプ目標回転速度ＮＰ* で作動させられ、ポンプ１５２から目標吐出流量Ｑ* の油が吐出される。
【００５６】
ところで、前記ポンプ１５２においては、前述されたように、各シリンダ１６７内の油圧が、各シリンダ１６７がポート１８２に沿って移動する間に高くなり、ポート分離部１８４を通過すると、急激に低くなる。したがって、各シリンダ１６７からの吐出圧は、各シリンダ１６７がポート分離部１８４を通過する前後で大きく変化する。
【００５７】
この場合、仮に、液圧発生用モータ５１のコイルに、図２に示されるような正弦波の波形の電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷが供給されると、各シリンダ１６７からの吐出圧が変化するのに伴って、ポンプ１５２の吐出圧に脈動が発生し、該脈動に起因して騒音が発生してしまう。
【００５８】
なお、各シリンダ１６７がポート分離部１８３を通過する際には、シリンダ１６７は上死点に置かれ、油圧が低い状態でポート１８１側からポート１８２側に移動するので、ポンプ１５２の吐出圧に脈動は発生しない。
【００５９】
したがって、ポンプ１５２において、ピストンケーシング１６６が１回転するごとに一つの脈動が発生するので、例えば、ポンプ回転速度ＮＰ（＝２０００）〔ｒｐｍ〕で液圧発生用モータ５１を駆動した場合、ポンプ１５２がｎ（＝９）個のシリンダ１６７を備えるので、ポンプ１５２の吐出圧には、１〔秒〕間にＷ個
Ｗ＝ｎ・ＮＰ／６０
＝９×２０００／６０
＝３００
の脈動が発生する。なお、該脈動の波形は、図２に示されるように正弦波で近似される。
【００６０】
そこで、本実施の形態においては、ポンプ１５２の吐出圧が変化するのに伴って、液圧発生用モータ５１に供給される電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを変化させ、ポンプ１５２の吐出圧に脈動が発生するのを抑制し、騒音が発生するのを抑制するようにしている。
【００６１】
そのために、本実施の形態においては、制御部５７において、パルス幅変調信号発生部７１より下流側に、演算処理部としての加算器ｕｋ、ｖｋ、ｗｋが配設され、該加算器ｕｋ、ｖｋ、ｗｋに脈動抑制信号発生処理手段としての脈動抑制信号発生部７５が接続される。そして、該脈動抑制信号発生部７５によって、ポンプ１５２の吐出圧に脈動が発生するのを抑制するための脈動抑制信号が発生させられ、加算器ｕｋ、ｖｋ、ｗｋにおいて前記パルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗに脈動抑制信号ｕｒ、ｖｒ、ｗｒが加算される。なお、該脈動抑制信号ｕｒ、ｖｒ、ｗｒは、各シリンダ１６７の位置に対応させて、前記ポンプ１５２からの吐出圧の脈動の振幅が小さくなるように、かつ、吐出流量の脈動の振幅が小さくなるように発生させられる。
【００６２】
そして、前記脈動抑制信号ｕｒ、ｖｒ、ｗｒは、脈動と同じ周波数及び同じ振幅で、かつ、正弦波で近似される信号にされる。前記脈動と脈動抑制信号ｕｒ、ｖｒ、ｗｒとが相殺されるように、脈動抑制信号ｕｒ、ｖｒ、ｗｒの波形は、脈動の波形の正負を反転させて形成されるのが好ましいが、本実施の形態においては、脈動の波形が正弦波で近似されるので、脈動の波形の位相を１８０〔°〕ずらして形成するようにしている。なお、前記振幅によって制御量が構成される。
【００６３】
このように、本実施の形態においては、各シリンダ１６７からの吐出圧の変化に対応させて脈動抑制信号ｕｒ、ｖｒ、ｗｒが発生させられ、パルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗに加算されるので、前記電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを、図９に示されるような正弦波に微少な振幅を有する波形が重畳された波形に変更することができる。
【００６４】
したがって、各シリンダ１６７がポート分離部１８３を通過する際に、液圧発生用モータ５１によって発生させられるトルクを小さくすることができるので、各シリンダ１６７からの吐出圧の変化に伴う衝撃を小さくすることができる。その結果、ポンプ１５２の吐出圧に脈動が発生するのを抑制することができ、脈動に起因した騒音が発生するのを抑制することができる。
【００６５】
また、騒音が発生するのを抑制するために、ポンプ１５２の弁板にヒゲ溝を形成したり、ポンプ１５２を防音カバーによって包囲したり、ポンプ１５２の部品に緩衝材を追加したりする必要がないので、ポンプ１５２及び液圧駆動装置１５０のコストを低くすることができる。
【００６６】
ところで、前記型締シリンダ１８においては、ポンプ１５２から吐出された油が、ポンプ１５２と切換弁との間の油路を介して第１の油室２３に供給され、第１の油室２３に供給される油圧に対応する型締力が発生させられるようになっているが、第１の油室２３に供給される油圧が高い場合、ポンプ１５２からの吐出圧が高くなる。
【００６７】
そして、ポンプ１５２の吐出圧が高くなると、ポンプ１５２に加わる負荷がその分大きくなるので、ポンプ１５２の吐出圧に脈動が発生しやすくなる。
【００６８】
そこで、前記油路に圧力検出部としての図示されない油圧センサが配設され、該油圧センサによって検出された前記油路の油圧が制御部５７に送られる。
【００６９】
そして、該制御部５７の図示されない脈動抑制信号変更処理手段は、脈動抑制信号変更処理を行い、前記油路の油圧を読み込み、油路の油圧が閾値より高いかどうかを判断し、油路の油圧が閾値より高い場合に脈動抑制信号を変更する。
【００７０】
また、前記型締シリンダ１８において、第１の油室２３に供給される油の流量が多い場合、ポンプ１５２からの吐出流量も多くなる。そして、ポンプ１５２の吐出流量が多くなると、ポンプ１５２に加わる負荷がその分大きくなるので、ポンプ１５２の吐出圧に脈動が発生しやすくなる。
【００７１】
そこで、前記油路に流量検出部としての図示されない流量センサが配設され、該流量センサによって検出された前記油路の流量が制御部５７に送られる。
【００７２】
そして、前記脈動抑制信号変更処理手段は、前記油路の流量を読み込み、油路の流量が閾値より多いかどうかを判断し、油路の流量が閾値より多い場合に脈動抑制信号を変更する。
【００７３】
本実施の形態においては、型締シリンダ１８を駆動するための液圧駆動装置について説明しているが、本発明を、射出シリンダ、可塑化移動装置２２を作動させるための液圧シリンダとしての可塑化移動シリンダ、エジェクタ装置を作動させるための液圧シリンダとしてのエジェクタシリンダ等の各シリンダを駆動するための液圧駆動装置に適用することができる。
【００７４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態における制御部のブロック図である。
【図２】従来の液圧駆動装置における液圧発生用モータを駆動するための電流の波形を示すタイムチャートである。
【図３】従来の液圧駆動装置におけるポンプの吐出圧に発生する脈動を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の実施の形態における射出成形機の概略図である。
【図５】本発明の実施の形態における液圧駆動装置の縦断面図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるポートプレートの断面図である。
【図７】本発明の実施の形態におけるモータ制御装置のブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態における脈動と脈動抑制信号との関係を示すタイムチャートである。
【図９】本発明の実施の形態における液圧発生用モータのコイルに供給される電流の波形を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００７６】
１１ 金型装置
１２ 型締装置
１３ 射出装置
５１ 液圧発生用モータ
１５２ ポンプ
１６６ ピストンケーシング
１６７ シリンダ
１６８ ピストン
Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗ パルス幅変調信号
ｕｒ、ｖｒ、ｗｒ 脈動抑制信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）モータと、
（ｂ）該モータを駆動することによって回転させられ、複数のシリンダが形成されたシリンダブロック、及び前記各シリンダに対して進退自在に配設されたピストンを備えたポンプと、
（ｃ）該ポンプの回転速度及び前記シリンダの数によって算出されるポンプの脈動周波数と同じ周波数の脈動抑制信号を発生させ、前記モータを駆動するための駆動指令信号に前記脈動抑制信号を加算する制御部とを有することを特徴とする射出成形機。
【請求項２】
前記制御部は、ポンプからの吐出圧の脈動の振幅が小さくなるように前記脈動抑制信号を発生させる請求項１に記載の射出成形機。
【請求項３】
前記制御部は、ポンプからの吐出流量の脈動の振幅が少なくなるように前記脈動抑制信号を発生させる請求項１に記載の射出成形機。
【請求項４】
前記制御部は、前記各シリンダの位置に対応させて前記脈動抑制信号を発生させる請求項１に記載の射出成形機。
【請求項５】
前記モータの零点と前記ポンプの零点とは、あらかじめ位置補償がされる請求項１に記載の射出成形機。
【請求項６】
前記制御部は、前記ポンプの吐出圧が閾値を超えると、前記駆動指令信号の制御量を大きくする請求項１に記載の射出成形機。
【請求項７】
前記制御部は、前記ポンプの吐出流量が閾値を超えると、前記駆動指令信号の制御量を大きくする請求項１に記載の射出成形機。
【請求項８】
モータ、並びに該モータを駆動することによって回転させられ、複数のシリンダが形成されたシリンダブロック、及び前記各シリンダに対して進退自在に配設されたピストンを備えたポンプを有する射出成形機の制御方法において、
前記ポンプの回転速度及び前記シリンダの数によって算出されるポンプの脈動周波数と同じ周波数の脈動抑制信号を発生させ、前記モータを駆動するための駆動指令信号に前記脈動抑制信号を加算することを特徴とする射出成形機の制御方法。
【請求項１】
（ａ）モータと、
（ｂ）該モータを駆動することによって回転させられ、複数のシリンダが形成されたシリンダブロック、及び前記各シリンダに対して進退自在に配設されたピストンを備えたポンプと、
（ｃ）該ポンプの回転速度及び前記シリンダの数によって算出されるポンプの脈動周波数と同じ周波数の脈動抑制信号を発生させ、前記モータを駆動するための駆動指令信号に前記脈動抑制信号を加算する制御部とを有することを特徴とする射出成形機。
【請求項２】
前記制御部は、ポンプからの吐出圧の脈動の振幅が小さくなるように前記脈動抑制信号を発生させる請求項１に記載の射出成形機。
【請求項３】
前記制御部は、ポンプからの吐出流量の脈動の振幅が少なくなるように前記脈動抑制信号を発生させる請求項１に記載の射出成形機。
【請求項４】
前記制御部は、前記各シリンダの位置に対応させて前記脈動抑制信号を発生させる請求項１に記載の射出成形機。
【請求項５】
前記モータの零点と前記ポンプの零点とは、あらかじめ位置補償がされる請求項１に記載の射出成形機。
【請求項６】
前記制御部は、前記ポンプの吐出圧が閾値を超えると、前記駆動指令信号の制御量を大きくする請求項１に記載の射出成形機。
【請求項７】
前記制御部は、前記ポンプの吐出流量が閾値を超えると、前記駆動指令信号の制御量を大きくする請求項１に記載の射出成形機。
【請求項８】
モータ、並びに該モータを駆動することによって回転させられ、複数のシリンダが形成されたシリンダブロック、及び前記各シリンダに対して進退自在に配設されたピストンを備えたポンプを有する射出成形機の制御方法において、
前記ポンプの回転速度及び前記シリンダの数によって算出されるポンプの脈動周波数と同じ周波数の脈動抑制信号を発生させ、前記モータを駆動するための駆動指令信号に前記脈動抑制信号を加算することを特徴とする射出成形機の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２３４１５（Ｐ２０１０−２３４１５Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９０１１０（Ｐ２００８−１９０１１０）
【出願日】平成２０年７月２３日（２００８．７．２３）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２３日（２００８．７．２３）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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