JP2001153101A - サーボ機構および制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】制御時間を短縮し、位置決め精度等を高くする
ことができるサーボ機構を提供する。 【解決手段】各サーボバルブ１１，２１の制御ポートＣ
１，Ｃ２を作動流体の一対の送り先であるシリンダ３１
の型閉ポート３２と型開ポート３３にそれぞれ連結する
ようにし、両方の制御ポートＣ１，Ｃ２のいずれか一方
の圧力が他方の制御ポートの圧力に影響を与えることが
なく、例えば、各サーボバルブ１１，２１のスプール１
４，２４を共に閉弁位置に作動し、各サーボバルブ１
１，２１の制御ポートＣ１，Ｃ２を戻りポートＴ１，Ｔ
２にそれぞれ連通させて、各制御ポートＣ１，Ｃ２の圧
力を同時に下げることができ、また、オーバーラップ量
の大きなサーボバルブを使用する必要性をなくした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、制御対象に作動流
体の送り先が一対設けられており、作動流体の流れを制
御して、作動流体の送り先を切り換え、かつ流量を変化
させることにより、制御対象が所定の動作をするように
したサーボ機構および、該サーボ機構を備えた制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電気・油圧サーボシステムとして
は、例えば図７に示すようなものがある。すなわち、サ
ーボバルブ１が二つの制御ポートＣ１，Ｃ２を有し、各
制御ポートＣ１，Ｃ２が制御対象であるシリンダ２の各
ポート（型閉ポートおよび型開ポート）に対応している
ものである。

【０００３】図７に示すサーボシステムでは、目標値信
号発生装置３から出力される指令値ｒ（ｔ）と制御対象
の出力Ｙ（ｔ）の検出値ｙ（ｔ）の偏差ｅ（ｔ）をＰＩ
Ｄ(proportional integral derivation )コントローラ
４に入力する。ＰＩＤコントローラは、最適に調整され
た制御パラメータに従って計算された出力をサーボアン
プ５へ入力し、サーボアンプ５は出力ｕ（ｔ）をサーボ
バルブ１へ入力する。サーボバルブ１は、入力ｕ（ｔ）
に比例したｘ（ｔ）だけスプール１ａを移動する。シリ
ンダ２の各ポート（型開ポートおよび型閉ポート）へ作
動流体の流入または流出は、弁開度ｘ（ｔ）に比例し、
また、差圧（作動流体供給源６の供給圧と制御ポートＣ
１，Ｃ２に連通するシリンダ２の各ポートの圧力との差
圧）に比例する。

【０００４】ピストン２ａはシリンダ２の各ポートの圧
力差、受圧面積、負荷質量から成る運動方程式に従って
変位Ｙ（ｔ）する。ポテンショメータ７は変位Ｙ（ｔ）
に比例した出力ｙ（ｔ）をＰＩＤコントローラ４へ返す
ものである。

【０００５】図７に示すサーボシステムでは、フィード
バック制御（閉ループ制御）を工夫することにより、サ
ーボバルブの構造に起因する問題の発生を防止すること
ができる。このサーボバルブを型締装置（例えば、ダイ
キャストマシン、射出成形機など）に適用した電気・油
圧サーボシステムを図８に示す。図８に示すサーボシス
テムにおいては、サーボバルブ１の制御ポートＣ１に対
応するシリンダ２の型閉ポートは、切換弁であるソレノ
イドバルブＳＯＬ２によって、「早送り」と「高圧型
締」とに切り換えられる。また、安全ドア８が開くとピ
ストンが閉側に動かないように制御ポートＣ１をオペレ
ートチェックバルブＯＣＶでブロックするなど、動作モ
ードによって制御モードが切換わる複雑な構造となって
いる。さらに、制御ポートＣ２はソレノイドバルブＳＯ
Ｌ１を介して作動流体供給源６の戻り口に接続されてい
る。

【０００６】図５は自動型締サイクルの動作シーケンス
をモデル化したものである。自動型締１サイクルを以下
に説明する。

【０００７】型閉サイクル（「高速型閉」→「金型保
護」→「型閉限」）の後、高圧型締の前に、「昇圧ＳＯ
Ｌ ＳＥＱ」を行い、ソレノイドバルブＳＯＬ２を切換
える。切換えが完了したら、高圧型締サイクル（「高圧
型締」→「降圧」）を行い、「降圧ＳＯＬ ＳＥＱ」を
行い、ソレノイドバルブＳＯＬ２を切換え、高圧型締ポ
ートを制御ポートＣ１から切り離す。切換えが完了した
ら、型開サイクル（「低速型開」→「高速型開」→「型
開限」）を行い、自動型締１サイクルを終了する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のサーボシステムでは、図５に示す型閉サイク
ルにおいて、型閉限で位置制御のまま「昇圧ＳＯＬ Ｓ
ＥＱ」を開始すると切換時のショックと大騒音が発生す
る。これは、サーボバルブ１の応答が速いためにソレノ
イドバルブＳＯＬ２の切換ショックをフィードバックし
て過大な修正をしようとするためである。

【０００９】これを防止するためには、オーバーラップ
のサーボバルブ１を使用する必要がある。また、図５に
示す「昇圧ＳＯＬ ＳＥＱ」過程では、図９に示すよう
に、ソレノイドバルブＳＯＬ２を切り換える（ステップ
Ｓ９０７）の前に、制御ポートＣ２の圧力をショックの
出ない圧力まで下げ（ステップＳ９０１）、その後、ス
プール１ａを中立位置に戻し（ステップＳ９０２）、ソ
レノイドバルブＳＯＬ１を切り換え（ステップＳ９０
３）、次に、所定時間が経過し、制御ポートＣ１の圧力
をショックの出ない圧力まで下げ（ステップＳ９０４，
Ｓ９０５）、その後、スプール１ａを中立位置に戻す
（ステップＳ９０６）必要がある。すなわち、ソレノイ
ドバルブＳＯＬ２を即座に切り換えることができず、制
御に長時間かかるという問題点がある。

【００１０】また、中立位置は作動流体の温度などの動
作環境により変動するので、中立位置の変動範囲よりオ
ーバーラップ量の大きなラップコンディションのサーボ
バルブを使用しなければならないため、位置決め精度、
整定時間など通常動作での制御精度が低下するなどの問
題点がある。

【００１１】同様に、図５に示す「降圧ＳＯＬ ＳＥ
Ｑ」過程では、ソレノイドバルブＳＯＬ１の切換時の切
換ショックと切換の大騒音の発生を防止すべく、図１０
に示すように、ソレノイドバルブＳＯＬ１をＯＦＦする
（ステップＳ１００７）前に、制御ポートＣ１の圧力を
下げ（ステップＳ１００１）、その後、スプール１ａを
中立位置に戻し（ステップＳ１００２）、ソレノイドバ
ルブＳＯＬ２をＯＦＦし（ステップＳ１００３）、次
に、所定時間が経過し、制御ポートＣ２の圧力を下げ
（ステップＳ１００４，Ｓ１００５）、その後、スプー
ル１ａを中立位置に戻す（ステップＳ１００６）必要が
ある。すなわち、ソレノイドバルブＳＯＬ１を即座にＯ
ＦＦすることができず、同じく、制御に長時間がかかる
という問題点がある。

【００１２】また、制御ポートＣ２の圧力を下げると制
御ポートＣ１の圧力は逆に上昇し、ソレノイドバルブＳ
ＯＬ１をＯＦＦする際には制御ポートＣ１の圧力は作動
流体供給源６の供給圧近くまで上昇するため、降圧後に
再度閉じ側に圧力がかかって２段型締め現象が発生する
という問題点がある。

【００１３】さらに、金型の取り付け、取り外しなどの
保守作業や作業者が射出成形機から成形品を取り出す半
自動運転などで、作動流体の圧力がＯＮ状態で安全ドア
８を開いて作業する場合に、安全ドア８を開くと安全ド
ア８によりカム操作されるメカニカルバルブ９がＯＮし
て、オペレートチェックバルブＯＣＶが閉じ、閉じ側を
ブロックするためピストン２ａは閉じ側には動かない
が、スプール１ａが中立位置にあるとき、ランド（ｌａ
ｎｄ）間の漏れ量のバランスが失われて、両方の制御ポ
ートＣ１，Ｃ２の圧力調整が十分にできない場合に、ピ
ストン２ａが開き側に徐々に動いてしまうという問題点
がある。

【００１４】従って、リミットスイッチや光電スイッチ
などにより、安全ドアの開きを電気的に検出して、安全
ドア８が開いたらサーボバルブ１のスプール１ａを中立
位置に戻した後、ピストン２ａがドリフトしないよう
に、サーボバルブ１への指令値を制御する特別なドリフ
ト防止手段が必要である。

【００１５】以上のように、前記サーボシステムを型締
装置その他の産業機械に実際に適用しようとすると、サ
ーボバルブ１の構造に起因して、制御に長時間を要し、
位置決め精度等が低下するなどの多くの問題点が発生
し、問題点を回避しようとすると制御装置が大がかりと
なり、サーボシステムのコストやメンテナンス費用など
も高くなるため、利用できる分野が高価なシステムに限
られてしまう。

【００１６】このような問題点の発生は、サーボバルブ
１が、（１）中立位置領域の特性（中立位置のシフト、
中立位置にあるときの制御ポートＣ１，Ｃ２の圧力、中
立位置にあるときの圧力ゲインなど）が作動流体の温変
化などの動作条件により変動する構造であること、
（２）中立位置領域で、制御ポートＣ１，Ｃ２の圧力は
ランド間の漏れ量のバランスできまる構造であること、
（３）制御ポートＣ１，Ｃ２の圧力を相互に影響を与え
ることなく独立して任意に制御できない構造であること
に起因している。

【００１７】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、一対の送り先に送られる各作動流
体の流れを相互に独立して調整することができ、また、
制御ポートＣ１，Ｃ２の圧力を独立して任意に制御でき
ることにより、制御時間を短縮し、位置決め精度等を高
くすることができ、さらに、１つのサーボ機構により複
数の制御対象を切換えて制御可能なサーボ機構および制
御装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存
する。 ［１］制御対象（３０）に作動流体の送り先が一対設け
られており、作動流体の流れを制御して、作動流体の送
り先を切り換え、かつ流量を変化させることにより、制
御対象（３０）が所定の動作をするようにしたサーボ機
構において、前記一対の送り先（３２，３３）に送られ
る各作動流体の流れを相互に独立して制御すべく、前記
一対の送り先（３２，３３）に対応して一対のサーボバ
ルブ（１１，２１）を設けたことを特徴とするサーボ機
構。

【００１９】［２］制御対象（３０）に作動流体の送り
先が一対設けられており、作動流体の流れを制御して、
作動流体の送り先を切り換え、かつ流量を変化させるこ
とにより、制御対象（３０）が所定の動作をするように
したサーボ機構において、前記一対の送り先（３２，３
３）に対応して一対のサーボバルブ（１１，２１）を設
け、前記各サーボバルブ（１１，２１）は、作動流体の
供給ポート（Ｐ）、戻りポート（Ｔ１，Ｔ２）および、
前記対応すべき送り先に連結される制御ポート（Ｃ１，
Ｃ２）が形成された弁本体（１２，２２）と、該弁本体
（１２，２２）内に収容されるスプール（１４，２４）
とを有し、前記スプール（１４，２４）は、前記供給ポ
ート（Ｐ）と前記制御ポート（Ｃ１，Ｃ２）との間を連
通する一方、前記制御ポート（Ｃ１，Ｃ２）と前記戻り
ポート（Ｔ１，Ｔ２）との間を遮断する開弁位置と、前
記制御ポート（Ｃ１，Ｃ２）と前記戻りポート（Ｔ１，
Ｔ２）との間を連通する一方、前記供給ポート（Ｐ）と
前記制御ポート（Ｃ１，Ｃ２）との間を遮断する閉弁位
置とに作動されるものであることを特徴とするサーボ機
構。

【００２０】［３］前記［２］に記載のサーボ機構を備
えた制御装置において、前記各サーボバルブの制御ポー
ト（Ｃ１，Ｃ２）の物象の状態量を独立してそれぞれ制
御するサーボ制御手段（４５）を有することを特徴とす
る制御装置。

【００２１】［４］前記サーボ制御手段（４５）は、通
信手段あるいは、入力手段により書き換え可能な前記各
サーボバルブ（１１，２１）の制御情報が記録された記
憶部（４５３）を有していることを特徴とする［３］に
記載の制御装置。

【００２２】次に、前記各項に記載された発明の作用に
ついて説明する。制御対象（３０）の一対の送り先（３
２，３３）への各作動流体の流れを相互に独立して制御
するサーボバルブをそれぞれ設けたものでは、各送り先
への作動流体の流量・圧力を独立かつ任意に制御するこ
とができる。

【００２３】また、各サーボバルブ（１１，２１）のス
プール（１４，２４）を共に閉弁位置に作動すれば、各
サーボバルブの制御ポート（Ｃ１，Ｃ２）が戻りポート
（Ｔ１，Ｔ２）にそれぞれ連通して、各制御ポート（Ｃ
１，Ｃ２）の圧力を同時に下げることができるもので
は、各サーボバルブの制御ポート（Ｃ１，Ｃ２）の圧力
を順番に下げるべく、各サーボバルブ（１１，２１）の
スプール（１４，２４）をそれぞれ中立位置にわざわざ
戻す必要がなく、制御を短時間に行うことができ、ま
た、オーバーラップ量の大きなサーボバルブを使用する
必要もなく、制御対象（３０）の位置決め精度、整定時
間など通常動作での制御精度の低下を防止することがで
きる。

【００２４】また、一対のサーボバルブ（１１，２１）
に制御ポート（Ｃ１，Ｃ２）をそれぞれ設けたサーボ機
構の構成では、一方の制御ポート（Ｃ１，Ｃ２）の圧力
の降下に起因して他方の制御ポート（Ｃ１，Ｃ２）の圧
力が上昇するようなことがなく、このサーボ機構を前述
したような型締装置に適用した場合に、自動型締サイク
ルの「降圧ＳＯＬ ＳＥＱ」過程において、２段型締め
現象の発生を防止することができる。すなわち、各制御
ポート（Ｃ１，Ｃ２）の圧力を相互に独立して任意に調
整することができる。

【００２５】また、通信手段によりあるいは、入力手段
により、制御装置の記憶部（４５３）にサーボバルブの
制御情報を書き換え可能なものでは、異なる制御対象
（３０）に対応して、あるいは、制御対象（３０）の異
なる動作モードに対応してサーボバルブの制御情報を書
き換えて、サーボバルブの制御モードを変えることがで
きる。一つの制御装置により種々の制御対象（３０）を
制御することができ、また、一つの制御対象（３０）を
様々な動作モードで制御することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１〜図６は、本発明の一
実施の形態を示している。図１はサーボ機構の構造を示
す図、図２は制御装置の全体図、図３はデジタルサーボ
制御器のブロック図である。

【００２７】図１〜図３に示すように、本実施の形態に
係るサーボシステムのサーボ機構１０は、制御ポートＣ
１を制御する第１サーボバルブ１１と、制御ポートＣ２
を制御する第２サーボバルブ２１から構成される。制御
対象としては、射出成形機などの型締装置３０である。

【００２８】第１サーボバルブ１１は、作動流体の送り
先である型締装置３０のシリンダ３１の型閉ポート３２
に対応しており、第２サーボバルブ２１は、同じく作動
流体の送り先である型締装置３０のシリンダ３１の型開
ポート３３に対応している。型閉ポート３２は早送りポ
ート３２ａと高圧型締ポート３２ｂとから成り、高圧型
締ポート３２ｂは、ソレノイドバルブＳＯＬ２によっ
て、制御ポートＣ１に連結された状態と、作動流体供給
源６０のＴポートに連結された状態とに切り換えられ
る。

【００２９】シリンダ３１のピストン３４には、移動ダ
イプレート３５が支持され、移動ダイプレート３５に金
型３６が取り付けられている。型締装置３０の前面には
安全ドア３７が設けられ、また、安全ドア３７の開きを
検出するためのメカニカルバルブ３９が設けられてい
る。

【００３０】第１サーボバルブ１１と第２サーボバルブ
２１とは一体となってサーボ機構１０を構成し、対称的
に配置され、同じ構成をしている。すなわち、第１サー
ボバルブ１１は、作動流体供給源６０のＰポートに連結
された供給ポートＰ、作動流体供給源６０のＴポートに
連結された戻りポートＴ１および、送り先である型閉ポ
ート３２に連結される制御ポートＣ１が形成された弁本
体１２と、弁本体１２内に収容される第１スプール１４
と、対向する一対のノズル間の隙間内にあるフラッパ１
３ａを電気入力により微少変位させるための第１トルク
モータ１３とを有している。

【００３１】また、第２サーボバルブ２１は、第１サー
ボバルブ１１と共用の供給ポートＰ、作動流体供給源６
０のＴポートに連結された戻りポートＴ２および、送り
先である型開ポート３３に連結される制御ポートＣ２が
形成された弁本体２２と、弁本体２２内に収容される第
２スプール２４と、対向する一対のノズル間の隙間内に
あるフラッパ２３ａを電気入力により微少変位させるた
めの第２トルクモータ２３とを有している。

【００３２】なお、第１サーボバルブ１１の制御ポート
Ｃ１は、オペレートチェックバルブＯＣＶおよびソレノ
イドバルブＳＯＬ１を介して、型閉ポート３２の「早送
り」側と「高圧型締」側とに連結されている。オペレー
トチェックバルブＯＣＶは、メカニカルバルブ３９を介
して作動流体供給源６０のＴポートに連結されている。

【００３３】サーボシステムの動作条件や制御定数など
のパラメータは、上位システム（例えばマイコン）から
通信ポート４１を介してダウンロードされ、デジタルサ
ーボ制御器４５に記憶される。デジタルＩ／Ｏ信号はＰ
ＩＯ（parallel input/output ）４２を介して、動作状
態を切換える信号や制御開始信号の入力や、動作状況を
示すステータス信号や警報信号の出力がされる。Ａ／Ｄ
変換器４３に入力される指令値入力は従来のサーボアン
プとの互換性のために外部から指令信号を入力する場合
に使用される。通常はデジタルサーボ制御器４５の内部
で発生する指令値信号を使用する。Ａ／Ｄ変換器４４に
は制御対象からのフィードバック信号が入力されデジタ
ル変換された値がデジタルサーボ制御器４５へ入力され
る。

【００３４】第１サーボバルブ１１の制御ポートＣ１の
圧力・流量制御は以下の如く行われる。すなわち、デジ
タルサーボ制御器４５からの出力ｄｕ１（ｋ）はＤ／Ａ
変換器４６でアナログ出力ｕ１（ｋ）へ変換されて第１
トルクモータ１３へ入力され、電気−油圧変換により第
１スプール１４を変位させる。第１スプール１４の変位
は、位置検出回路ＬＶＤＴ１、Ａ／Ｄ変換器４７でデジ
タル変位量ｖ１（ｋ）へ変換されてデジタルサーボ制御
器４５へフィードバックされる。また、制御ポートＣ１
の圧力は、圧力検出回路５２、Ａ／Ｄ変換器４８でデジ
タル圧力値ｐ１（ｋ）へ変換されてデジタルサーボ制御
器４５へフィードバックされる。

【００３５】ｕ１（ｋ）が正のときは第１スプール１４
の変位と差圧の平方根（供給ポートＰの圧力と制御ポー
トＣ１の圧力との差圧の平方根）との積に比例した流量
が供給ポートＰから制御ポートＣ１へ流入する。

【００３６】逆にｕ１（ｋ）が負のときは、第１スプー
ル１４の変位と差圧の平方根（制御ポートＣ１の圧力と
戻りポートＴ１の圧力との差圧の平方根）との積に比例
した流量が制御ポートＣ１から作動流体供給源６０のＴ
ポートへ流入する。

【００３７】同様に制御ポートＣ２の圧力・流量制御は
以下の如く行われる。すなわち、デジタルサーボ制御器
４５からの出力ｄｕ２（ｋ）はＤ／Ａ変換器４９でアナ
ログ出力ｕ２（ｋ）へ変換されて第２トルクモータ２３
へ入力され、電気−油圧変換により第２スプール２４を
変位させる。第２スプール２４の変位は、位置検出回路
ＬＶＤＴ２、Ａ／Ｄ変換器５０でデジタル変位量ｖ２
（ｋ）へ変換されてデジタルサーボ制御器４５へフィー
ドバックされる。また、制御ポートＣ２の圧力は、圧力
検出回路５３、Ａ／Ｄ変換器５１でデジタル圧力値ｐ２
（ｋ）へ変換されてデジタルサーボ制御器４５へフィー
ドバックされる。

【００３８】ｕ２（ｋ）が正のときは第２スプール２４
の変位と供給ポートＰと制御ポートＣ２の圧力との差圧
の平方根の積に比例した流量が供給ポートＰから制御ポ
ートＣ２へ流入する。

【００３９】逆にｕ２（ｋ）が負のときは第２スプール
２４の変位と制御ポートＣ２の圧力と戻りポートＴ２と
の差圧の平方根の積に比例した流量が制御ポートＣ２か
らＴ２ポートへ流入する。ここで（ｋ）内の値ｋは、サ
ンプリング間隔Ｔ毎の離散化された時刻を表わす。

【００４０】図３に示すように、デジタルサーボ制御器
４５の内部には目標値信号発生器４５１が設けられ、目
標値信号発生器４５１は、第１サーボバルブ１１、第２
サーボバルブ２１や制御対象である型締装置３０の制御
に必要な指令値を発生する。入力切換器４５２は、指令
値として、目標値信号発生器４５１からの信号を使用す
るか、上位システム（例えばマイコン）から通信ポート
４１を介して送られる外部信号を使用するかで入力切換
えるものである。

【００４１】動作条件や制御定数などのパラメータは、
フラッシュメモリ（書き換え可能な不揮発性ＲＯＭ）や
電池バックアップされたＲＡＭである記憶部４５３に記
録される。電源投入時のシステムの初期化にも使用され
る。また、記憶部４５３に記録されたパラメータは、シ
ステムの制御対象に応じて、上位システムから通信ポー
ト４１を介して送られる外部信号によって書き換えられ
る。

【００４２】制御対象コントローラ４５４は動作条件や
制御定数などのパラメータの設定値とデジタルＩ／Ｏか
ら入力される信号に従って第１サーボバルブ１１や第２
サーボバルブ２１への最適な指令値ｘ１（ｋ）、ｘ２
（ｋ）を計算して出力する。制御対象コントローラ４５
４の第１コントローラ４５５は第１サーボバルブ１１の
第１スプール１４の位置を最適に制御するための出力を
計算して出力する。制御対象コントローラ４５４の第２
コントローラ４５６も同様に第２サーボバルブ２１の第
２スプール２４の位置を最適に制御するための出力を計
算して出力する。

【００４３】次に、前記サーボ機構１０を用いたサーボ
システムによる図５に示す自動型締サイクルについて説
明する。自動型締サイクルの開始時において、シリンダ
３１のピストン３４は、型開限にある。「高速型閉」過
程では、ソレノイドバルブＳＯＬ２が「早送り」側に切
り換えられており、型閉ポート３２の高圧型締ポート３
２ｂは作動流体供給源６０のＴポート側に連結されてい
る。

【００４４】第２サーボバルブ２１の第２スプール２４
は中立位置から閉弁位置に作動して、第２サーボバルブ
２１の制御ポートＣ２が戻りポートＴ２に連通する。一
方、第１サーボバルブ１１の第１スプール１４は中立位
置から開弁位置に作動して、供給ポートＰが制御ポート
Ｃ１を介してシリンダ３１の型閉ポート３２の早送りポ
ート３２ａに連通する。供給ポートＰから制御ポートＣ
１へ作動流体が所定量流入すると、「金型保護」過程と
なる。シリンダ３１のピストン３４が型閉限になると、
「昇圧ＳＯＬ ＳＥＱ」過程となる。

【００４５】図６に示すように、「昇圧ＳＯＬ ＳＥ
Ｑ」過程においては、ソレノイドバルブＳＯＬ２を切り
換える（ステップＳ６０２）前に、制御ポートＣ１およ
び制御ポートＣ２の圧力を共に下げる（ステップＳ６０
１）だけでよい。それにより、ソレノイドバルブＳＯＬ
２を切り換えるまでの時間が短縮され、型締装置３０を
迅速に制御することができる。また、制御ポートＣ１お
よび制御ポートＣ２の各圧力を共に低下させることによ
り、ソレノイドバルブＳＯＬ２の切換時の油圧ショック
や騒音の発生が防止される。

【００４６】ソレノイドバルブＳＯＬ２が「高圧型締」
側に切り換えられることにより、シリンダ３１の型閉ポ
ート３２の高圧型締ポート３２ｂが制御ポートＣ１に連
結され、「高圧型締」過程になる。供給ポートＰから制
御ポートＣ１を介して型閉ポート３２の高圧型締ポート
３２ｂに作動流体が流入する。供給ポートＰから制御ポ
ートＣ１へ所定流量が流入すると、「降圧」過程にな
る。そして、制御ポートＣ１の圧力が所定圧以下になる
と、「降圧」過程が終了し、「降圧ＳＱＬ ＳＥＱ」過
程になる。

【００４７】「降圧ＳＱＬ ＳＥＱ」過程では、第１サ
ーボバルブ１１の第１スプール１４および、第２サーボ
バルブ２１の第２スプール２４を共に閉弁位置にしてお
く。制御ポートＣ１および制御ポートＣ２の圧力が共に
低下した状態に維持され、「降圧」過程の後に再度閉じ
側に圧力がかかることがなく、２段型締め現象の発生が
防止される。「降圧ＳＱＬ ＳＥＱ」過程で、シリンダ
３１のピストン３４が型閉限になると、「低速型開」過
程になる。

【００４８】「低速型開」過程では、第２サーボバルブ
２１の第２スプール２４が閉弁位置から開弁位置に作動
し、供給ポートＰから制御ポートＣ２に作動流体が所定
量流入すると、「高速型開」過程になる。では、「高速
型開」過程において、シリンダ３１のピストン３４が型
開限になると、同じく、供給ポートＰから制御ポートＣ
２に作動流体が所定量流入すると、第１サーボバルブ１
１の第１スプール１４および第２サーボバルブ２１の第
２スプール２４が共に中立位置に作動する。このように
して、自動型締サイクルが終了する。

【００４９】すなわち、型締サイクルの「昇圧ＳＯＬ
ＳＥＱ」過程や、「降圧ＳＯＬ ＳＥＱ」過程におい
て、作動流体供給源６０をオフすることなく制御ポート
Ｃ１，Ｃ２に対応するシリンダ３１の型閉ポート３２お
よび型開ポート３３の各圧力を作動流体供給源６０のＴ
ポートの圧力まで任意に低下させることができ、制御ポ
ートＣ２の圧力を単独でＴポートの圧力まで低下させる
ことができるので、例えば、制御ポートＣ２の圧力を開
放するためのソレノイドバルブＳＯＬ１（図８に示す）
を不要にすることができる。

【００５０】さらに、第１サーボバルブ１１および、第
２サーボバルブ２１においては、オーバーラップ量の大
きなラップコンディションのものを使用する必要がない
ため、位置決め精度等の低下を防止することがない。

【００５１】さらに、金型の保守作業や作業者が射出成
形機から成形品を取り出す作業時に、安全ドア３７を開
き、メカニカルバルブ３９の操作によりオペレートチェ
ックバルブＯＣＶが閉じ、制御ポートＣ１がブロックさ
れた場合でも、第１サーボバルブ１１の制御ポートＣ１
および第２サーボバルブ２１の制御ポートＣ２を同時に
作動流体供給源６０のＴポートへ開放して、低圧力に維
持することができるため、安全ドア２７が開き側に徐々
に動いてしまうということがなく、安全に作業できる。

【００５２】また、二つの制御ポートＣ１，Ｃ２を有す
るサーボバルブが使われていたサーボ機構の構造では、
油温変動などの動作環境の変化により、サーボバルブの
中立位置領域の特性が変動すると、二つの制御ポートＣ
１，Ｃ２の圧力が相互に影響し合って、サーボシステム
の制御精度が低下していたが、サーボ機構１０の構造で
はサーボ機構に二つの第１サーボバルブ１１，第２サー
ボバルブ２１が備えられ、第１サーボバルブ１１に一つ
の制御ポートＣ１が設けられ、第２サーボバルブ２１に
一つの制御ポートＣ２が設けられているので、各制御ポ
ートＣ１，Ｃ２は相互に影響し合うことがなく、サーボ
システムの制御精度の低下を抑えることができる。

【００５３】なお、前記実施の形態に係るサーボ機構１
０によれば、第１サーボバルブ１１および第２サーボバ
ルブ２１が相互に独立に、かつ、任意に、流量制御、圧
力制御、ＯＮ／ＯＦＦ制御が可能であることにより、第
１サーボバルブ１１と第２サーボバルブ２１との各制御
の組み合わせにより種々の制御モードの設定が可能とな
る。

【００５４】図４は、制御対象の制御モードと第１サー
ボバルブ１１および、第２サーボバルブ２１の各々の制
御の組み合わせを示す図表である。

【００５５】すなわち、第１サーボバルブ１１および第
２サーボバルブ２１を共に流量制御することにより、並
びに、第１サーボバルブ１１を流量制御する一方、第２
サーボバルブ２１を一定圧に制御することにより、制御
モードを位置制御や速度制御にすることができる。ま
た、第１サーボバルブ１１および第２サーボバルブ２１
を共に圧力制御することにより、制御モードを負荷圧力
制御や加速度制御にすることができる。

【００５６】さらに、第１サーボバルブ１１を流量制御
する一方、第２サーボバルブ２１の制御ポートＣ２を戻
りポートＴ２に切換制御することにより、制御モードを
メータイン制御にすることができる。さらに、第１サー
ボバルブ１１の供給ポートＰを制御ポートＣ１に切換制
御する一方、第２サーボバルブ２１を流量制御すること
により、制御モードをメータアウト制御にすることがで
きる。さらにメータイン制御とメータアウト制御のダイ
ナミックな組み合わせ制御が可能となりエネルギ効率を
大幅に向上できる。

【００５７】

【発明の効果】本発明に係るサーボ機構によれば、作動
流体の一対の送り先に対応して一対のサーボバルブを設
けたので、各作動流体送り先の流量・圧力を独立かつ任
意に制御することができる。

【００５８】また、各サーボバルブの制御ポートを一対
の送り先にそれぞれ連結するようにしたので、一方の制
御ポートの圧力が他方の制御ポートの圧力に影響を与え
ることがなく、例えば、各サーボバルブのスプールを共
に閉弁位置に作動し、各サーボバルブの制御ポートを戻
りポートにそれぞれ連通させて、各制御ポートの圧力を
同時に下げることができ、制御を短時間に行うことがで
き、また、オーバーラップ量の大きなサーボバルブを使
用する必要もなく、制御対象の位置決め精度等の低下を
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るサーボ機構の構造
を示す図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係る制御装置の全体図
である。

【図３】本発明の一実施の形態に係るデジタルサーボ制
御器のブロック図である。

【図４】本発明の一実施の形態に制御対象の制御モード
と各サーボバルブの制御の組み合わせを示す図表であ
る。

【図５】本発明の一実施の形態に係る自動型締サイクル
の動作シーケンスを示す図である。

【図６】本発明の一実施の形態に係る自動型締サイクル
の昇圧シーケンスのフロー図である。

【図７】従来のサーボバルブの制御装置の構造を示す図
である。

【図８】従来のサーボバルブを使用した型締装置の全体
図である。

【図９】従来例に係る自動型締サイクルの昇圧シーケン
スのフロー図である。

【図１０】従来例に係る自動型締サイクルの降圧シーケ
ンスのフロー図である。

【符号の説明】

Ｃ１…制御ポート Ｃ２…制御ポート ＬＶＤＴ１…位置検出回路 ＬＶＤＴ２…位置検出回路 ＯＣＶ…オペレートチェックバルブ Ｐ…供給ポート ＳＯＬ１…ソレノイドバルブ ＳＯＬ２…ソレノイドバルブ Ｔ１…戻りポート Ｔ２…戻りポート １０…サーボ機構 １１…第１サーボバルブ １２，２２…弁本体 １３…第１トルクモータ １４…第１スプール ２１…第２サーボバルブ ２３…第２トルクモータ ２４…第２スプール ３０…型締装置 ３１…シリンダ ３２…型閉ポート ３２ａ…早送りポート ３２ｂ…高圧型締ポート ３３…型開ポート ３４…ピストン ３５…移動ダイプレート ３６…金型 ３７…安全ドア ３９…メカニカルバルブ ４１…通信ポート ４２…ＰＩＯ ４３，４４，４７，４８，５０，５１…Ａ／Ｄ変換器 ４５…デジタルサーボ制御器 ４６…Ｄ／Ａ変換器 ４９…Ｄ／Ａ変換器 ５２，５３…圧力検出回路 ６０…作動流体供給源 ４５１…目標値信号発生器 ４５２…入力切換器 ４５３…記憶部 ４５４…制御対象コントローラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御対象に作動流体の送り先が一対設けら
   れており、作動流体の流れを制御して、作動流体の送り
   先を切り換え、かつ流量を変化させることにより、制御
   対象が所定の動作をするようにしたサーボ機構におい
   て、 前記一対の送り先に送られる各作動流体の流れを相互に
   独立して制御すべく、前記一対の送り先に対応して一対
   のサーボバルブを設けたことを特徴とするサーボ機構。
2. 【請求項２】制御対象に作動流体の送り先が一対設けら
   れており、作動流体の流れを制御して、作動流体の送り
   先を切り換え、かつ流量を変化させることにより、制御
   対象が所定の動作をするようにしたサーボ機構におい
   て、 前記一対の送り先に対応して一対のサーボバルブを設
   け、 前記各サーボバルブは、作動流体の供給ポート、戻りポ
   ートおよび、前記対応すべき送り先に連結される制御ポ
   ートが形成された弁本体と、該弁本体内に収容されるス
   プールとを有し、 前記スプールは、前記供給ポートと前記制御ポートとの
   間を連通する一方、前記制御ポートと前記戻りポートと
   の間を遮断する開弁位置と、前記制御ポートと前記戻り
   ポートとの間を連通する一方、前記供給ポートと前記制
   御ポートとの間を遮断する閉弁位置とに作動されるもの
   であることを特徴とするサーボ機構。
3. 【請求項３】前記請求項２に記載のサーボ機構を備えた
   制御装置において、 前記各サーボバルブの制御ポートの物象の状態量を独立
   してそれぞれ制御するサーボ制御手段を有することを特
   徴とする制御装置。
4. 【請求項４】前記サーボ制御手段は、通信手段あるい
   は、入力手段により書き換え可能な前記各サーボバルブ
   の制御情報が記録された記憶部を有していることを特徴
   とする請求項３に記載の制御装置。