JP3786766B2 - 射出成形機の油圧回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧駆動源として固定吐出型油圧ポンプ及びこの油圧ポンプを駆動するサーボモータを備える射出成形機の油圧回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、射出成形機の油圧回路として、油圧駆動源に固定吐出型油圧ポンプ及びこの油圧ポンプを駆動するサーボモータを使用し、サーボモータの回転数を制御することにより当該油圧ポンプの吐出流量と吐出圧力を制御するようにした油圧回路が知られている。
【０００３】
ところで、この種の油圧回路では循環する作動油の温度を適温に維持することが、作動油の最適な粘性を確保し、油圧アクチュエータの円滑な作動を担保する上で重要である。作動油の適温は通常４０℃前後であるため、運転初期には油圧ポンプ等で発生する熱を利用して循環する作動油を加熱するとともに、４０℃前後の設定温度に達したならオイルクーラにより冷却し、運転継続中は設定温度に維持する制御が行われる。一方、サーボモータは作動中にコイルの銅損等により発熱するため、通常、モータシャフトに付設した冷却ファンによる空冷方式の冷却が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の油圧回路は、次のような問題点があった。
【０００５】
第一に、冬季等では作動油温度の低下により、作動油が運転開始から適温になるまでかなりの時間を要する。図３には従来の油圧回路における運転経過時間に対する作動油温度とサーボモータ温度の関係を一例としてＴｏｒ（作動油温度）とＴｍｒ（サーボモータ温度）により示すが、運転開始時の温度が２０℃の場合、作動油温度Ｔｏｒが適温に達するまでは３０分程度の時間を要し、結局、この間は安定成形を行えないとともに、生産効率の低下を招く。
【０００６】
第二に、サーボモータは空冷方式により冷却されるが、成形サイクルの高速化によりサーボモータの消費電力が大きくなった場合には、十分に冷却できず、図３に示すＴｍｒのように発熱が大きくなるとともに、温度ドリフトによる制御誤差を生じやすい。しかも、冷却ファンによる風により埃等が発生しやすくなるため、射出成形機や成形品にとっても好ましいものではない。
【０００７】
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、運転開始時における作動油の昇温時間を短縮して成形立上時の安定性を速やかに確保し、生産効率の向上を図るとともに、サーボモータにおける冷却ファンの排除と十分な冷却の確保を同時に実現する射出成形機の油圧回路の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明は、油圧駆動源２として固定吐出型油圧ポンプ３ｃ及びこの油圧ポンプ３ｃを駆動するサーボモータ４ｓを備えるとともに、油圧ポンプ３ｃにより循環する作動油Ｏを冷却するオイルクーラ５を備える射出成形機の油圧回路１を構成するに際して、作動油Ｏとサーボモータ４ｓの間で熱交換を行うことにより、サーボモータ４ｓの発熱により作動油Ｏを加熱し、かつ作動油Ｏによりサーボモータ４ｓを冷却する熱交換部６を設けたことを特徴とする。
【０００９】
この場合、好適な実施の形態により、熱交換部６は、作動油Ｏが循環する送油管１０をサーボモータ４ｓの外面に巻付けて構成できるとともに、特に、この形態では、作動油Ｏの温度を検出し、検出した温度が設定値以下のときは作動油Ｏを熱交換部６に流し、かつ検出した温度が設定値を越えたときは作動油Ｏを熱交換部６をバイパスして流すバイパス機能部１１を設けることができる。また、熱交換部６は、作動油Ｏを収容するオイルタンク１２とサーボモータ４ｓ間の伝熱部位１３により構成することもできる。
【００１０】
これにより、作動油Ｏとサーボモータ４ｓの間には熱交換部６が介在するため、射出成形機の運転開始時に、作動油Ｏの温度が低い場合には、固定吐出型油圧ポンプ３ｃで発生する熱により加熱されることに加え、サーボモータ４ｓの発熱によっても加熱されるため、作動油Ｏが適温（設定温度）に達するまでの昇温時間が短縮される。一方、作動油Ｏは適温に達した後、オイルクーラ５によって設定温度となるように冷却制御されるため、サーボモータ４ｓは作動油Ｏによる油冷方式によって冷却される。
【００１１】
【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。
【００１２】
まず、第一実施例に係る油圧回路１の構成について、図１及び図２を参照して説明する。
【００１３】
図１中、Ｍは射出成形機であり、射出装置Ｍ１と型締装置Ｍ２を備える。一方、油圧回路１において、２１は各種制御弁等を備える油圧パネルであり、この油圧パネル２１には射出成形機Ｍにおける各種油圧アクチュエータが接続される。実施例は、油圧パネル２１に接続される油圧アクチュエータとして、射出装置Ｍ１の射出シリンダ２２及び型締装置Ｍ２の型締シリンダ２３を例示する。
【００１４】
また、２は油圧駆動源であり、油圧ポンプ３を構成する固定吐出型油圧ポンプ３ｃと、この油圧ポンプ３ｃを駆動する駆動モータ４を構成するサーボモータ４ｓを備える。この油圧駆動源２は、サーボモータ４ｓの回転数を制御することにより油圧ポンプ３ｃの吐出流量と吐出圧力を制御できる。そして、油圧ポンプ３ｃの吐出ポート３ｏは油圧パネル２１の供給ポート２１ｉに接続するとともに、油圧ポンプ３ｃの吸入ポート３ｉはオイルタンク２４に接続する。これにより、油圧ポンプ３ｃから吐出する作動油Ｏは油圧パネル２１の供給ポート２１ｉを通して射出成形機Ｍの油圧アクチュエータに供給される。
【００１５】
他方、油圧パネル２１には射出成形機Ｍの油圧アクチュエータから戻される作動油Ｏを排出する排出ポート２１ｏを備え、この排出ポート２１ｏは本発明に従ってサーボモータ４ｓに付設した熱交換部６を介してオイルクーラ５の入口ポート５ｉに接続する。この場合、熱交換部６は図２に示すように、油圧パネル２１の排出ポート２１ｏとオイルクーラ５の入口ポート５ｉを接続する送油管１０を、サーボモータ４ｓの外面に密着するように巻付けて構成する。また、オイルクーラ５の出口ポート５ｏはオイルタンク２４に接続する。なお、２５は油圧ポンプ３ｃとオイルクーラ５間に接続したケースドレイン（外部ドレイン）、２６はサーボモータ４ｓのモータシャフトを示す。
【００１６】
次に、第一実施例に係る油圧回路１の動作について、図１〜図３を参照して説明する。
【００１７】
今、比較的寒い気温環境下で射出成形機Ｍの運転を開始する場合を想定する。まず、電源の投入により、サーボモータ４ｓが作動して油圧ポンプ３ｃが駆動せしめられる。これにより、油圧ポンプ３ｃには吸入ポート３ｉからオイルタンク２４の作動油Ｏが吸入されるとともに、油圧ポンプ３ｃの吐出ポート３ｏから作動油Ｏが吐出し、この吐出した作動油Ｏは油圧パネル２１の供給ポート２１ｉに供給される。一方、射出成形機Ｍの油圧アクチュエータは停止しているため、油圧パネル２１の供給ポート２１ｉに供給された作動油Ｏは排出ポート２１ｏから排出（リリーフ）され、熱交換部６を備える送油管１０及びオイルクーラ５を通ってオイルタンク２４に戻される。
【００１８】
この際、一例として、作動油Ｏの設定温度が４０℃，運転開始時の温度が２０℃であるとした場合、運転初期にはオイルクーラ５は作動しないため、油圧駆動源２の回路を循環する作動油Ｏは、油圧ポンプ３等で発生する熱により加熱されるとともに、さらに、サーボモータ４ｓの発熱によっても加熱される。即ち、サーボモータ４ｓで発生した熱は、当該サーボモータ４ｓに巻付けられた送油管１０（熱交換部６）に伝達され、送油管１０を流れる作動油Ｏが熱交換により加熱される。図３は運転経過時間に対する作動油温度Ｔｏとサーボモータ温度Ｔｍの関係を示すが、同図に示すように、熱交換部６を設けることにより、作動油Ｏが適温となる設定温度（４０℃）に達するまでの昇温時間が短縮される。実施例で示す作動油温度Ｔｏの場合、昇温時間は２０分程度となり、熱交換部６を用いない従来の技術（Ｔｏｒ）に比べて１０分程度短縮される。よって、成形立上時の安定性が速やかに確保され、生産効率の向上が図られる。
【００１９】
一方、作動油温度Ｔｏが上昇して設定温度（４０℃）に達した場合には、不図示の温度センサによる検出に基づいてオイルクーラ５が作動し、作動油Ｏが冷却される。即ち、作動油温度Ｔｏが設定温度を維持するようにフィードバック制御される。また、設定温度に維持された作動油Ｏは熱交換部６を構成する送油管１０を流れるため、今度はサーボモータ４ｓが熱交換部６による油冷方式により冷却され、図３にＴｍで示すように、十分かつ安定した冷却が確保されることにより、温度ドリフトによる制御誤差が低減される。しかも、冷却ファンが不要になるため、冷却ファンによる埃等の発生がなくなるとともに、コスト面でも有利になる。
【００２０】
他方、図４及び図５には第二実施例を示す。なお、図４及び図５における図１及び図２と同一部分にはそれぞれ同一符号を付し、各部の構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。
【００２１】
第二実施例は、熱交換部６を構成するに際し、作動油Ｏを収容するオイルタンク１２とサーボモータ４ｓ間の伝熱部位１３により構成したものである。即ち、オイルタンク１２の側面部１２ｓにサーボモータ４ｓを収容する収容凹部３１を設け、この収容凹部３１にサーボモータ４ｓを収容した。したがって、この収容凹部３１の壁面が伝熱部位１３となる。第二実施例の場合には、油圧パネル２１の排出ポート２１ｏとオイルクーラ５が直接送油管１０により接続される。なお、基本的な動作及び作用は第一実施例と同じである。
【００２２】
さらに、図６には図１に示した第一実施例の変更例を示す。この変更例は、熱交換部６に対してバイパス機能部１１を付設したものである。このバイパス機能部１１は、作動油Ｏの温度を温度センサ４１により検出し、検出した温度が設定値以下のときは、三方切換弁４２を一方側に切換えて作動油Ｏを熱交換部６に流すとともに、検出した温度が設定値を越えたときは、三方切換弁４２を他方側に切換えて作動油Ｏをバイパス管４３に流し、熱交換部６をバイパスさせる機能を有する。このような変更例は、運転立上時にサーボモータによる作動油の加熱は行われるも、作動油によるサーボモータの冷却は行われない。したがって、発熱を伴うも冷却が不要なサーボモータ、即ち、自然冷却方式のサーボモータを用いた場合に適用できる。
【００２３】
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，形状等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。例えば、第二実施例において、サーボモータ４ｓを耐油処理し、直接オイルタンク１２の中に収容することにより、モータシャフト２６のみをオイルタンク１２の外部に露出させる構造であってもよい。
【００２４】
【発明の効果】
このように、本発明に係る射出成形機の油圧回路は、固定吐出型油圧ポンプにより循環する作動油とサーボモータの間で熱交換を行うことにより、サーボモータの発熱により作動油を加熱し、かつ作動油によりサーボモータを冷却する熱交換部を設けたため、次のような顕著な効果を奏する。
【００２５】
▲１▼ 運転初期における作動油の昇温時間を短縮できるため、成形立上時の安定性を速やかに確保し、生産効率の向上を図ることができる。
【００２６】
▲２▼ サーボモータに対する十分かつ安定した冷却を確保し、温度ドリフトによる制御誤差を低減するとともに、同時に冷却ファンを不要にできるため、冷却ファンによる埃等の発生がなくなり、しかも、コスト面でも有利になる。
【００２７】
▲３▼ 別途の追加部品を使用することなく容易かつ低コストに実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例に係る油圧回路のブロック系統図を含む射出成形機の構成図、
【図２】同油圧回路に備える熱交換部の一部断面構成図、
【図３】同油圧回路における運転経過時間に対する作動油温度とサーボモータ温度の関係を示す特性図、
【図４】本発明の第二実施例に係る油圧回路のブロック系統図、
【図５】同油圧回路に備える熱交換部の断面構成図、
【図６】第一実施例の変更例に係る油圧回路のブロック系統図、
【符号の説明】
１ 油圧回路
２ 油圧駆動源
３ｃ 固定吐出型油圧ポンプ
４ｓ サーボモータ
５ オイルクーラ
６ 熱交換部
１０ 送油管
１１ バイパス機能部
１２ オイルタンク
１３ 伝熱部位
Ｏ 作動油

Claims (4)

1. 油圧駆動源として固定吐出型油圧ポンプ及びこの油圧ポンプを駆動するサーボモータを備えるとともに、前記油圧ポンプにより循環する作動油を冷却するオイルクーラを備える射出成形機の油圧回路において、前記作動油と前記サーボモータの間で熱交換を行うことにより、前記サーボモータの発熱により前記作動油を加熱し、かつ前記作動油により前記サーボモータを冷却する熱交換部を設けたことを特徴とする射出成形機の油圧回路。
2. 前記熱交換部は、前記作動油が循環する送油管を前記サーボモータの外面に巻付けて構成することを特徴とする請求項１記載の射出成形機の油圧回路。
3. 前記作動油の温度を検出し、検出した温度が設定値以下のときは前記作動油を前記熱交換部に流し、かつ検出した温度が設定値を越えたときは前記作動油を前記熱交換部をバイパスして流すバイパス機能部を備えることを特徴とする請求項２記載の射出成形機の油圧回路。
4. 前記熱交換部は、前記作動油を収容するオイルタンクと前記サーボモータ間の伝熱部位により構成することを特徴とする請求項１記載の射出成形機の油圧回路。

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