JP2001314954A - ダイカストマシンの射出制御方法 - Google Patents
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Abstract
度制御および自動調整も行えるダイカストマシンの射出
制御方法を提供すること。 【解決手段】予め前記射出シリンダ装置に要求される射
出動作を指定した目標速度データD14を設定しておき、
実際に射出動作を行い、この射出動作の間に前記射出シ
リンダ装置に与えられた指令データD17および前記射出
シリンダ装置が行った動作を示す計測速度データD15を
記録し、前記計測速度データD15と前記目標速度データD
14との差から補正値データD18を算出し、この補正値で
前回の射出動作の指令データD17を補正して次回の射出
動作の指令データとしてのアンプ指令補助データD19を
生成し、次回の射出動作の際には、前記生成されたアン
プ指令補助データD19を与えて前記射出シリンダ装置を
動作させることを特徴とするダイカストマシンの射出制
御方法。
Description
の射出制御方法に関し、特に高品質のダイカスト製品を
生産するために射出速度の調整を行うダイカストマシン
の射出制御に利用できる。
金型内に充填する際の射出速度や射出圧力に大きく影響
されることが知られており、これらの速度や圧力の制御
に様々な配慮がなされている。例えば、射出シリンダ装
置による金型内への溶湯射出にあたっては、最初は通路
内の溶湯が泡立たないように射出プランジャを低速で前
進させ、溶湯先端が金型内に達したら前進速度を高速に
切替え、溶湯を一気に押し込んで金型内に充満させる手
順等が採用される。
い時間の間に正確に行われる必要がある。このため、様
々な動作状態の調整を手動で行っていたのでは良好な結
果が得られないとともに、作業効率も低下する。これら
の設定は、熟練者により迅速に行われるが、誰にでも適
切な調整を行えるようにすることが求められている。
低速射出から高速射出に至る一連の射出動作を自動的に
調整できるようにする技術が開発されている。例えば、
本出願人によるダイカストマシンの制御方法(特開平9-
253824号公報)では、予め低速射出速度や高速射出速度
の目標値を設定しておき、実際の射出動作の際に検出さ
れた値(その平均値)と比較し、その差をなくすように
制御値の補正を行うことで自動的に目標状態に近づくよ
うな制御が行えるようになっている。
イカストマシンの制御方法では、高速射出動作および低
速射出動作の調整を行うものの、射出動作の全区間にわ
たっての対応は困難であった。また、金型特性などで決
まるゲート抵抗があるため、最初から射出速度のオープ
ンループ制御で実行すべき速度指令を生成することは容
易ではなかった。そのうえ、現在の主なダイカストマシ
ンは位置フィードバックを基本としており、位置フィー
ドバック方式との親和性を確保することが求められてい
る。
クを基本として、金型特性を含めた初期指令データを生
成し、これをベースに適切な速度制御およびその自動調
整が行えるダイカストマシンの射出制御方法を提供する
ことにある。
装置により鋳造型へ溶湯を射出するダイカストマシンの
射出制御方法であって、予め前記射出シリンダ装置に要
求される射出動作を指定した目標速度データを設定して
おき、実際に射出動作を行い、この射出動作の間に前記
射出シリンダ装置に与えられた指令データおよび前記射
出シリンダ装置が行った動作を示す計測速度データを記
録し、前記計測速度データと前記目標速度データとの差
から補正値を算出し、この補正値で前回の射出動作の指
令データを補正して次回の射出動作の指令データを生成
し、次回の射出動作の際には、前記生成された指令デー
タを与えて前記射出シリンダ装置を動作させることを特
徴とするダイカストマシンの射出制御方法。
作に基づいて補正値が算出され、この補正値により前回
の射出動作の指令データを補正することで、次回の射出
動作において正確な動作を確保することができる。この
際、計測速度データは位置フィードバックから算出で
き、従って本発明においては位置フィードバックを基本
とするダイカストマシンの射出制御においても適切な速
度制御を実現することができる。
ドバック制御により前記射出シリンダ装置を所定回数動
作させて補正値を取得し、その後、前記補正値と前回の
指令データとから生成される指令データによる射出速度
のオープンループ制御に移行することが望ましい。
い。このようにすれば、まず通常の射出位置のフィード
バック制御による動作を行うことで、本発明の補正値演
算などに必要な特別な準備などを回避することができ
る。そして、射出位置のフィードバック制御による動作
の間に得られた前回データを利用して次回からの射出速
度のオープンループ制御に移行することで、本発明に基
づく補正値演算による動作制御を行うことができる。
置におけるサーボ遅れの値を設定しておき、前記補正値
の算出にあたって、前記計測速度データの位相を前記サ
ーボ遅れ分だけ進ませた状態で前記目標速度データとの
差を演算することが望ましい。
の計測速度データと目標速度データとの差分演算の際
に、対応する動作部分を確実に対応させることができ
る。すなわち、射出シリンダ装置のサーボ系においては
僅かであってもサーボ遅れが避けられない。このような
サーボ遅れが顕著になると、比較する計測速度データと
目標速度データとが正しく対応しなくなり、適切な補正
値が得られない。これに対し、サーボ遅れ分を加味して
演算することでより正確な補正値が得られるようにな
る。
低速区間、高速区間、減速区間の各々について行うこと
が望ましい。このようにすれば、サーボ遅れによる計測
速度データと目標速度データとのずれを一層確実に補償
することができ、より正確な補正値が得られるようにな
る。
定にあたり、予めユーザが射出動作を規定する位置と速
度とによるパターンを設定し、このパターンを位置と時
間とによる時系列位置指令データに変換して射出位置の
フィードバック制御に利用するとともに、このパターン
を速度と時間とによる目標速度データに変換することが
望ましい。
による射出波形パターンを念頭にプログラミングを行う
ことができる。このような位置と速度とによる射出波形
パターンは、従来よりダイカストマシンでは一般的かつ
オペレータに理解しやすい形式である。このため、この
ような位置と速度とによる射出波形パターンから、本発
明に必要な各形式のデータを誘導するようにすること
で、ユーザ設定の容易性を高め、取扱性能を更に向上で
きる。
面に基づいて説明する。図1において、ダイカストマシ
ンの制御装置10は、ダイカストマシン10の射出動作を制
御するものである。制御装置10は、数値制御装置(NC
装置)等のコンピュータシステムを利用したコントロー
ラ11を備えている。
イ14および操作用のキーボード15が接続されている。必
要に応じてマウス等の入力装置が付加される。コントロ
ーラ11には射出サーボアンプ12が接続され、この射出サ
ーボアンプ12の出力はダイカストマシン20に接続されて
いる。
21を有し、この射出シリンダ装置21は、導入される作動
油を調整する射出サーボバルブ22を備えている。射出サ
ーボバルブ22には射出サーボアンプ12の出力が接続さ
れ、コントローラ11からの指令に基づいて射出サーボバ
ルブ22が開閉されることで、射出シリンダ装置21の正確
な動作制御が行われるようになっている。
量を検出する位置センサ23が設置されている。位置セン
サ23の出力はコントローラ11に接続されており、コント
ローラ11は射出サーボアンプ12を介して射出サーボバル
ブ22を開閉する際に、位置センサ23からの移動位置デー
タをモニタすることで、位置フィードバック式の動作制
御を行って射出シリンダ装置21に所望の射出動作を行わ
せるようになっている。
コンピュータシステムであり、マイクロプロセッサ等の
CPU16、入出力インターフェイス(I/O)17、半導
体メモリ等を用いたプログラムメモリ18、データメモリ
19を備えている。入出力インターフェイス17は、CPU
16と前述した射出サーボアンプ12、位置センサ23、ディ
スプレイ14およびキーボード15との入出力を行うもので
ある。CPU16は、プログラムメモリ18に記録された動
作プログラムに基づいて動作を行うとともに、データメ
モリ19上に本発明に必要なデータの記録領域(111〜11
9)を確保する。
は、パラメータデータ領域111、ユーザ設定データ領域1
12、時系列位置指令データ領域113、目標速度データ領
域114、計測速度データ領域115、位置フィードバックデ
ータ領域116、アンプ指令データ領域117、補正値データ
領域118、アンプ指令補助データ領域119である。
タデータD11が記録される。パラメータデータD11は、ダ
イカストマシン20毎の定数等を含む。例えば、射出シリ
ンダ装置21に対するフィードバック制御のサーボゲイン
K、サーボ遅れTd、高速動作と低速動作との切替え位
置、あるいは低速動作および高速動作の基準速度等が含
まれる。
マシン20に応じて定まるものであり、ダイカストマシン
20あるいは制御装置10の設置時に設定される。これらの
データは、コントローラ11による射出制御の際に適宜参
照される。例えば、制御系のゲインK、具体的には図3
に示す射出位置のフィードバック制御におけるゲインK
1、図4に示す射出速度のオープンループ制御の射出前
処理におけるゲインK2、図4に示す射出速度のオープン
ループ制御の射出前処理における遅れTd等は、それぞれ
パラメータデータD11で与えられる。
定データD12が記録される。ユーザ設定データD12は、ダ
イカストマシン20が行うべき動作(成型品により異な
る)を指定するものであり、具体的には図6のようなユ
ーザ設定目標波形パターンとして与えられる。
つのポイントを有し、s0〜s2までは低速射出区間、s2-s
4までが高速射出区間、s4〜s6が減速区間となってい
る。各ポイントs1〜s6は各々の位置Lと速度Vとで規定さ
れる。つまり、どの位置まで達したら低速射出から高速
射出に切替える(ポイントs2の例)等のように、既存の
設定に準じたパラメータ形式となっている。
1〜L6)は、キーボード15から数値入力すればよい。例
えば、図7に示す枠表をディスプレイ14に表示させ、各
枠に数値を入力してゆくことができる。この際、位置に
ついてはL1…等の位置情報としてもよく、w1…等の距離
情報で累積させてもよい。一方、図6のパターンをディ
スプレイ14に表示させ、各ポイントをマウスで移動させ
て設定するようにしてもよく、画像により概略を設定し
たのち図7の数値表示で詳細に設定する等の手法を採用
してもよい。
トローラ11による射出制御の際の動作基準として参照さ
れる。例えば、図3に示す射出位置のフィードバック制
御では位置指令の基本データとして扱われる。
列位置指令データD13が記録されている。時系列位置指
令データD13は、ユーザ設定データD12に設定されたユー
ザ設定目標波形パターン(図6、図7参照)から導かれ
る。ユーザ設定目標波形パターンは位置と速度との関数
であったが、このパターンは時間をパラメータとして図
8に示す時系列化データテーブルのように展開すること
ができる。
1.000sec時であったとすると、この時の位置L=L1であ
る。同様に、全てのポイントs0-S6を含むユーザ設定目
標波形パターンの各点について時間Tと位置Lとの関係が
データ化できる。これにより時間Tと位置Lとで表される
時系列位置指令データD13が生成される(図9参照)。
このように得られた時系列位置指令データD13は、図3
に示す射出位置のフィードバック制御では位置指令の基
本データとして扱われ、射出シリンダ装置21の制御の際
に利用される。
ータD14が記録されている。目標速度データD14は、時系
列位置指令データD13と同様に、ユーザ設定データD12に
設定されたユーザ設定目標波形パターン(図6、図7参
照、位置と速度との関数)を図8に示す時系列化データ
テーブルのように展開することで導かれ、時間Tと速度V
との関数として生成される(図10参照)。
は、図4に示す射出速度のオープンループ制御の射出前
処理では、図3の射出位置のフィードバック制御におけ
る位置指令の基本データである時系列位置指令データD1
3に替えて射出動作1ショット分が記録され、本発明に
基づく補正値の演算のための基準として利用される(後
述)。
ータD15が記録される。位置フィードバックデータ領域1
16には、位置フィードバックデータD16が記録される。
位置フィードバックデータD16は、図3に示す射出位置
のフィードバック制御による射出動作の間、または図5
に示す射出速度のオープンループ制御による射出動作の
間に、ダイカストマシン20の位置センサ23からの出力の
射出動作1ショット分を時系列で記録するものであり、
位置Lと時間Tの関数となる。
クデータD16から誘導された速度Vと時間Tによる射出動
作1ショット分のデータである。具体的には、位置フィ
ードバックデータD16の各時点における時間微分として
演算するか、あるいは位置フィードバックデータD16に
おける区間距離(位置Lの差)を該当区間の時間Tの差で
割ることで速度Vとすることができる。
令データD17が記録される。アンプ指令補助データ領域1
19には、アンプ指令補助データD19が記録される。アン
プ指令データD17およびアンプ指令補助データD19は、図
3〜図5に示すように射出サーボアンプ12に入力される
べき射出動作1ショット分のデータであり、速度Vと時
間Tの関数となっている。
のフィードバック制御で動作する状態では、射出サーボ
アンプ12には時系列位置指令データD13にゲインK1を乗
じた値が入力される。この状態では、ゲインK1からのデ
ータがアンプ指令データD17としてアンプ指令データ領
域117に順次1ショット分づつ繰り返し記録される。後
述する射出速度のオープンループの射出前処理との関連
で、一旦アンプ指令補助データD19としてアンプ指令補
助データ領域119に記録し、これをアンプ指令データD17
として転送してもよい。
基づいて射出速度のオープンループ制御で動作するため
に射出前処理を行う状態では、アンプ指令データ領域11
7から特定時点のアンプ指令データD17が読出され、後述
の補正値データD18による補正値演算が行われ、その結
果がアンプ指令補助データD19に記録される。図5のよ
うに、コントローラ11が本発明に基づいて射出速度のオ
ープンループ制御で射出動作を行う状態では、アンプ指
令補助データD19はアンプ指令データD17に転送され、こ
のアンプ指令データD17は射出動作の進行に応じて順次
読出され、射出サーボアンプ12に入力される。
18が記録される。補正値データD18は、前述したアンプ
指令データD17を補正するためのものであり、前述した
目標速度データD14と計測速度データD15と(それぞれ前
回の射出動作で1ショット分蓄積されている)の差分か
ら算出される。
速度データD15にしばしば発生するサーボ遅れの影響を
回避するために、パラメータデータD11として設定され
ているサーボ遅れTdを参照し、計測速度データD15の位
相を進めさせて各データの比較として適切な対応がとれ
るように調整する。
著なポイント(低速射出の開始、高速射出への切替え、
減速の開始など)毎に個別に設定してもよく、より精密
な演算が行える。具体的には、図11のように、低速射
出区間の調整はポイントs0でサーボ遅れTd1の調整を行
い、高速射出区間の調整はポイントs2でサーボ遅れTd2
の調整を行い、減速区間の調整はポイントs5でサーボ遅
れTd3の調整を行う等とすることが望ましい。
は、次のような動作を行う。図12において、ダイカス
トマシン20を制御装置10で制御する際には、予めサーボ
遅れTd(Td1〜Td3等)およびサーボゲインK等のシステ
ム定数をパラメータデータD11に設定しておく(処理P
1)。ダイカスト射出成形を行うにあたっては、成型品
毎の目標波形パターン(図6、図7参照)をユーザが設
定する(処理p2)。
出動作に先立ってコントローラ11は時系列位置指令デー
タD13および目標速度データD14を演算する(処理p3、処
理p4)。これらのデータが準備できたら、射出動作が可
能となる。この状態で、射出指示が出されれば、制御装
置10の元でダイカストマシン20が射出動作を行う。
フィードバック制御が行われる(処理p5)。すなわち、
時系列位置指令データD13と位置フィードバックデータD
16とに基づいて通常の射出位置のフィードバック制御が
行われるこの際、位置フィードバックデータD16とアン
プ指令データD17が蓄積される(処理p51、図3の制御モ
デル)。
回のショットが完了したら、第2回のショットを射出速
度のオープンループ制御で行うために必要な射出前処理
を行う(処理p6)。すなわち、位置フィードバックデー
タD16が得られたら、この値に基づいて計測速度データD
15を生成する(処理p61、図4の制御モデル)。更に、
計測速度データD15を適宜サーボ遅れTd分調整した上で
目標速度データD14と比較し、各々の差分から補正値デ
ータD18を生成する(処理p62)。
む)で記録したアンプ指令データD17に補正値データD18
を加算し、これをアンプ指令補助データD19に書き込む
(処理p63)。ここで、書き込まれたアンプ指令補助デ
ータD19は、図5に示す次回の射出速度のオープンルー
プ制御による射出動作(図12における第2ショット=
処理p7)を開始するまでに、アンプ指令データD17に転
送される。
してではなく、ショットの間に並行して行ってもよい。
ショットの間に行う場合、処理p61だけ、あるいは処理p
61と処理p62、あるいは処理p61〜p63の一連をまとめて
等、適宜選択することができる。これらの通常の射出位
置のフィードバック制御が1回でも行われたら、補正を
伴う射出速度のオープンループ制御を行うことができ
る。本実施形態では第1ショットの1回だけだが、射出
位置のフィードバック制御は2回以上行ってもよい。
度のオープンループ制御による第2ショットを実行する
(処理p7)。すなわち、時系列位置指令データD13と位
置フィードバックデータD16とに基づく通常の射出位置
のフィードバック制御は停止され、代りにアンプ指令デ
ータD17の値(先にアンプ指令補助データD19から転送さ
れた値)を逐次読出して射出速度のオープンループ制御
が行われる(p71、図5の制御モデル)
前処理(処理p6)に戻り、以下同様に射出速度のオープ
ンループ制御の射出前処理(処理p6)と射出動作(処理
p7)とを繰り返す。なお、射出速度のオープンループ制
御による射出動作(処理p7)の間に並行して、射出前処
理(処理p61〜p63)を行ってもよい。ショットの間に行
う場合、処理p61だけ、あるいは処理p61と処理p62、あ
るいは処理p61〜p63の一連をまとめて等、適宜選択する
ことができる。
な効果がある。前回の射出動作に基づいて補正値が算出
され、この補正値により前回の射出動作の指令データを
補正することで、次回の射出動作において正確な動作を
確保することができる。この際、計測速度データは位置
フィードバックから算出できる。従って、本発明におい
ては位置フィードバックを基本とするダイカストマシン
の射出制御においても適切な速度制御を実現することが
できる。
ィードバック制御による動作を行うことで、本発明の補
正値演算などに必要な特別な準備などを回避することが
できる。そして、射出位置のフィードバック制御による
動作の間に得られた前回データを利用して次回からの射
出速度のオープンループ制御に移行することで、本発明
に基づく補正値演算による動作制御を行うことができ
る。
うことで、補正値を算出するための計測速度データと目
標速度データとの差分演算の際に、対応する動作部分を
確実に対応させることができる。特に、サーボ遅れの調
整は、射出動作の低速区間、高速区間、減速区間の各々
について行うようにしたため、サーボ遅れによる計測速
度データと目標速度データとのずれを一層確実に補償す
ることができ、より正確な補正値が得られるようにな
る。
による射出波形パターンを念頭にプログラミングを行う
ことができる。このような位置と速度とによる射出波形
パターンは、従来よりダイカストマシンでは一般的かつ
オペレータに理解しやすい形式である。このため、この
ような位置と速度とによる射出波形パターンから、本発
明に必要な各形式のデータを誘導するようにすること
で、ユーザ設定の容易性を高め、取扱性能を更に向上で
きる。
ものではなく、本発明の目的を達成する範囲内の変形は
本発明に含まれるものである。例えば、射出シリンダ装
置21の形式や規格等は任意であり、コントローラ11を含
む制御装置10のハードウェア構成、システムを実現する
ためのソフトウェア手段なども既存のコンピュータ技術
に基づいて適宜設定すればよい。
射出シリンダ装置の速度補正を適切に行うことができ、
位置フィードバックを基本とするダイカストマシンの射
出制御においても適切な速度制御および自動調整を実現
することができる。
状態の制御モデルを示すブロック図である。
の射出前処理の制御モデルを示すブロック図である。
の射出動作時の制御モデルを示すブロック図である。
フである。
である。
模式図である。
ラフである。
である。
フである。
ある。
Claims (5)
- 【請求項1】 射出シリンダ装置により鋳造型へ溶湯を
射出するダイカストマシンの射出制御方法であって、 予め前記射出シリンダ装置に要求される射出動作を指定
した目標速度データを設定しておき、 実際に射出動作を行い、この射出動作の間に前記射出シ
リンダ装置に与えられた指令データおよび前記射出シリ
ンダ装置が行った動作を示す計測速度データを記録し、 前記計測速度データと前記目標速度データとの差から補
正値を算出し、この補正値で前回の射出動作の指令デー
タを補正して次回の射出動作の指令データを生成し、 次回の射出動作の際には、前記生成された指令データを
与えて前記射出シリンダ装置を動作させることを特徴と
するダイカストマシンの射出制御方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載したダイカストマシンの
射出制御方法において、 通常の射出位置のフィードバック制御により前記射出シ
リンダ装置を所定回数動作させて補正値を取得し、 その後、前記補正値と前回の指令データとから生成され
る指令データによる射出速度のオープンループ制御に移
行することを特徴とするダイカストマシンの射出制御方
法。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載したダイ
カストマシンの射出制御方法において、 予め前記射出シリンダ装置におけるサーボ遅れの値を設
定しておき、 前記補正値の算出にあたって、前記計測速度データの位
相を前記サーボ遅れ分だけ進ませた状態で前記目標速度
データとの差を演算することを特徴とするダイカストマ
シンの射出制御方法。 - 【請求項4】 請求項3に記載したダイカストマシンの
射出制御方法において、 前記サーボ遅れの調整は、射出動作の低速区間、高速区
間、減速区間の各々について行うことを特徴とするダイ
カストマシンの射出制御方法。 - 【請求項5】 請求項1から請求項4までの何れかに記
載したダイカストマシンの射出制御方法において、 前記目標速度データの設定にあたり、予めユーザが射出
動作を規定する位置と速度とによるパターンを設定し、
このパターンを位置と時間とによる時系列位置指令デー
タに変換して射出位置のフィードバック制御に利用する
とともに、このパターンを速度と時間とによる目標速度
データに変換することを特徴とするダイカストマシンの
射出制御方法。
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