JP2010241059A - 移動体の速度制御方法とその方法を用いる速度制御装置および射出成形機用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プランジャなどの移動体の速度制御方法とその方法を用いる速度制御装置および射出成形機用制御装置において、簡単な構成により、移動体を効率的に減速させ、目的位置に位置精度良く停止させるように速度制御可能とする。
【解決手段】速度制御装置の位置偏差取得部１１は、エンコーダ２２の出力ｘｅに基づいて現在位置ｘを取得し、目的位置ｘ０までの位置偏差ｄ＝ｘ０−ｘを取得する。位置偏差ｄは、変換速度生成部１３に入力され、位置偏差ｄが小さくなるに連れて減速する変換速度ｖ２が生成される。速度指令値出力部１４から速度ｖ１，ｖ２の絶対値の小さい方の速度が速度指令値ｖｒとして出力される。目的位置ｘ０の近傍で変換速度ｖ２が優勢となる。制御部１０は、速度指令値ｖｒと移動速度ｖとの偏差を解消する操作量ｗを出力し、駆動部２１が動作して移動体２０の速度が制御され、目的位置ｘ０に停止される。
【選択図】図３

Description

本発明は、プランジャなどの移動体の減速時における速度を制御する速度制御方法とその方法を用いる制御装置および射出成形機用制御装置に関する。

従来から、所定の移動領域で移動する移動体の速度を制御しつつ、移動体を目的位置まで移動させ、目的位置で位置精度良く停止させることや、目的位置で所定の速度以下とすることについて、移動体の使用条件や使用目的に応じて種々の工夫がなされている。例えば、予め設定した加速度、減速度、最高速度を制約条件として、目的位置までの位置偏差に応じて現在の速度を加速または減速して速度が制御される。また、ＤＣモータの制御において目的位置までの位置偏差と速度の関係を予めプロファイルとして設定し、速度プロファイルに速度が沿うように速度を制御する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、移動体の移動によって発生する圧力を制約条件または達成条件として考慮して移動体の移動速度を制御する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特許第３４７２２７８号 特許第２９６１５８２号

しかしながら、予め減速度などを設定しておく速度制御方法や特許文献１に示されるような速度プロファイルを設定しておく速度制御方法においては、例えば、最短の移動時間で目的位置まで移動させることが必要なときに、制御対象である移動体の特性の変動や移動体への外乱の作用によって移動体に十分な制御入力（駆動力）を与えることができなかったり、速度プロファイルよりも大きな移動速度となって十分に減速できなかったりして、適切に目的位置で停止させたり所定の速度以下とすることができないことがある。また、特許文献２に示される速度制御方法は、インライン型射出成形機の射出工程時のスクリュウの移動制御において、圧力偏差に基づく速度指令と位置偏差に基づく速度指令とを比較して値の小さい速度指令に基づいて速度制御するものである。このような速度制御においては、圧力偏差が小さくなるとスクリュウの移動速度である射出速度が減速し、射出工程において設定した量の溶融樹脂を高速に充填するという目的を達成できなくなることが考えられる。

本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、プランジャなどの移動体を、適切に減速させて目的位置に位置精度良く停止させるように速度制御できる移動体の速度制御方法とその方法を用いる速度制御装置および射出成形機用制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、請求項１の発明は、移動体を目的位置に向かって設定速度で移動させ、停止させる移動体の速度制御方法であって、移動体の現在位置から目的位置までの位置偏差に関連して前記位置偏差の絶対値が小さくなるに連れて減速する変換速度を生成する変換速度生成ステップと、移動体の現在位置における予め設定された設定速度と前記変換速度生成ステップにおいて生成された変換速度とを比較して絶対値の小さい方の速度を速度指令値として出力する指令値出力ステップと、前記指令値出力ステップにおいて出力される速度指令値に基づいて移動体の速度を制御する制御ステップと、を含む移動体の速度制御方法である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の移動体の速度制御方法において、前記変換速度は、移動体の現在位置から目的位置までの位置偏差に係数を掛けた値として生成されるものである。

請求項３の発明は、請求項２に記載の移動体の速度制御方法において、前記係数は、移動体の現在位置から目的位置までの位置偏差の関数とされているものである。

請求項４の発明は、請求項１に記載の移動体の速度制御方法において、前記変換速度は、移動体の現在位置から目的位置までの位置偏差をｄ、実数に対しその符号と同符号の１，−１、または０のいずれかを返す符号関数をｓｇｎ（）、予め設定された係数をａ、平方根演算関数をｓｑｒｔ（）としたとき、ｓｇｎ（ｄ）×ｓｑｒｔ（｜２×ａ×ｄ｜）として生成されるものである。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の移動体の速度制御方法を用いて移動体の速度を制御する速度制御装置である。

請求項６の発明は、溶融した樹脂を貯留するシリンダと、前記シリンダ内で後退移動して前記シリンダ内に樹脂を貯留すると共に前進移動して前記樹脂を前記シリンダに連通された金型に送り込むプランジャと、前記プランジャを移動させる駆動装置と、を備えた射出成形機における前記駆動装置を制御して当該射出成形機を制御する射出成形機用制御装置において、前記プランジャを移動体とし、前記シリンダ内の樹脂が前記金型に送り込み完了となる位置を目的位置として、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の移動体の速度制御方法を用いて前記射出成形機を制御する射出成形機用制御装置である。

請求項７の発明は、請求項６に記載の射出成形機用制御方法において、樹脂を貯留完了した位置から前記プランジャを更に後退移動させるサックバック処理を行うために、前記貯留完了した位置を予め設定した時間のあいだ目的位置として保持し、その後、後退移動を開始すると共にサックバック完了予定位置を新たな目的位置として前記速度制御方法を用いて前記射出成形機を制御するものである。

請求項１の発明によれば、詳細な速度プロファイルを設定することなく適切な速度指令値を発生させることができ、移動体を適切に減速させて目的位置に位置精度良く停止させるように速度制御をすることができる。予め設定された減速度と現在の速度とを用いて速度指令値を算出する方法では２乗計算や開平計算が必要な複雑な計算となるが、変換速度を用いる方法によれば、速度指令値の設定のための計算が簡単となる。

請求項２の発明によれば、単純な計算で変換速度を生成できる。

請求項３の発明によれば、目的位置までの遠近に応じて減速の方法を変更することができ、変換速度を適用する距離範囲や適用分野を広げることができる。

請求項４の発明によれば、目的位置の近距離において一次関数よりも急激な減速を、簡単な関数計算によって実現できる。

請求項５の発明によれば、移動体に負荷変動が発生しても、速度指令値を適切に出力できるので、頑健かつ適切に速度制御を行うことができる。

請求項６の発明によれば、射出工程から保圧工程への切り替え位置、すなわち、樹脂が金型に送り込み完了となる位置を目的位置として目的位置までの位置偏差に応じて生成される変換速度を速度指令値として用いるので、速度指令値の生成が容易で高速制御が可能である。また、切り替えを設定した目的位置（位置偏差ゼロの位置）にプランジャが到達した時点で速度を略０とすることができ、射出工程から保圧工程への切り替えを位置精度良く適切に行うことができる。

請求項７の発明によれば、プランジャをサックバック完了予定位置において位置精度良く停止させることができる。また、サックバックを開始する際に、予め設定した時間のあいだ、貯留完了した位置を目的位置とし、そこにプランジャを留めておくので、例えば、圧力制御から速度制御に切り替えてサックバック工程を行う場合に、この制御方式の切り替えによって発生する可能性のある不安定な状態を抑制または回避することができる。

本発明の一実施形態に係る速度制御装置のブロック構成図。 本発明の一実施形態に係る移動体の速度制御方法のフロー図。 同速度制御方法および速度制御装置におけるブロック線図。 同速度制御方法における速度指令値の例を示す速度の位置偏差変化グラフ。 同速度制御方法により停止する移動体の位置の時間変化グラフ。 図５の領域Ａ部分の拡大図。 同速度制御方法における設定速度の時間変化の例を示すグラフ。 本発明の一実施形態に係る射出成形機用制御装置を射出成形機に適用した構成図。 同射出成形機用制御装置を用いたプランジャ動作制御のフロー図。

以下、本発明の一実施形態に係る移動体の速度制御方法とその方法を用いる速度制御装置および射出成形機用制御装置について、図１乃至図８を参照して説明する。
（速度制御装置）
図１に示すように、速度制御装置１は、制御対象２における移動体２０の速度を制御して、移動体２０をＸ軸上の目的位置ｘ０に停止させる。その速度制御方法として、後述の図２に示す速度制御方法が用いられる。移動体２０は、機械的位置決め駆動のためのサーボ駆動部２１によってｘ軸に沿って移動される。サーボ駆動部２１はサーボアンプ２３からの信号または動力によって動作する。移動体２０の現在位置ｘは、駆動部２１に設けられたエンコーダ２２の出力ｘｅから算出され、現在位置ｘの時間変化から時々刻々の移動速度ｖを算出することができる。前記Ｘ軸は制御対象２に固定された座標系である。また、移動体２０に固定された座標系として、Ｘ軸と同様のΣ軸を設定する。Σ軸の原点Ｏは移動体２０に固定され、その原点位置によってＸ軸における移動体２０の現在位置ｘを決定する。以下において、ｘ，ｘ０等は、位置を表すと共に、座標値も表すものとする。

速度制御装置１は、移動体２０の現在位置ｘと目的位置ｘ０までの位置偏差ｄとを求める位置偏差取得部１１と、移動体２０の移動速度ｖを求める速度取得部１２と、移動体２０の現在位置ｘから目的位置ｘ０までの位置偏差ｄに応じて設定される変換速度ｖ２を生成する変換速度生成部１３と、予め定めた設定速度ｖ１と前記変換速度ｖ２とを比較して速度指令値ｖｒを出力する速度指令値出力部１４とを備えている。また、速度制御装置１は、目的位置ｘ０や設定速度ｖ１を記憶する記憶部１５と、速度制御装置１における各部を統合制御する制御部１０とを備えている。制御部１０は、移動速度ｖを速度指令値ｖｒとするための操作量ｗを算出する。速度制御装置１は、コンピュータに入出力機器を備えて構成される。速度制御装置１における情報処理や信号処理は、コンピュータ上で動作するプログラムによって行われる。位置偏差ｄは、Σ軸上の位置（座標値）で表すことができ、ｄ＝ｘ０−ｘの関係がある。移動体２０が、目的位置ｘ０に向けてＸ軸方向に移動している間は、移動速度ｖは、ｖ＞０であり、位置偏差ｄは、ｄ＞０である。移動体２０の初期位置が目的位置ｘ０よりもＸ軸の正方向側であったり、移動体２０が目的位置ｘ０を通り越してしまって引き返している場合などでは、ｖ＜０、ｄ＜０となる。

（移動体の速度制御方法）
図２に示すように、本速度制御方法は、射出成形機におけるプランジャなどの移動体を目的位置に向かって設定速度で移動させ、停止させる移動体の速度制御方法であり、上述の図１に示した速度制御装置１などを用いて実行することができる。移動体２０の現在位置から目的位置までの位置偏差ｄを取得し（Ｓ１）、目的位置に到達していたら、すなわち位置偏差ｄ＝０であったら（Ｓ２でＹｅｓ）、処理を終了する。到達していなかったら（Ｓ２でＮｏ）、位置偏差ｄが小さくなるに連れて減速する速度として定義される変換速度ｖ２を生成する（変換速度生成ステップＳ３）。変換速度ｖ２は、例えば、定数Ｈ、定数ａ、位置偏差ｄの関数Ｈ（ｄ）、実数に対しその符号と同符号の１，−１、または０のいずれかを返すＣ言語等で周知の符号関数ｓｇｎ（）、平方根演算関数ｓｑｒｔ（）などを用いて、ｖ２＝Ｈ×ｄ，ｖ２＝Ｈ（ｄ）×ｄ，ｖ２＝ｓｇｎ（ｄ）×ｓｑｒｔ（｜２×ａ×ｄ｜）などによって定義される。ここで、平方根演算関数の変数は絶対値とされている。ｖ２＝Ｈ×ｄは位置偏差ｄに係数として定数Ｈを掛けて定義され、ｖ２＝Ｈ（ｄ）×ｄは、その係数が位置偏差ｄの関数Ｈ（ｄ）とされた例である。ＨやＨ（ｄ）は、通常、Ｈ＞０，Ｈ（ｄ）≧０とされる。変換速度ｖ２は、移動体２０の現在位置、従って、位置偏差ｄの値に応じて正の値や負の値を取る。

変換速度ｖ２が得られると、移動体２０の現在位置における予め設定された設定速度ｖ１と変換速度ｖ２とを比較し（Ｓ４）、絶対値の小さい方を速度指令値ｖｒとして出力する（指令値出力ステップＳ５）。すなわち、｜ｖ１｜＜｜ｖ２｜ならば速度指令値ｖｒ＝ｖ１とし、｜ｖ２｜＜｜ｖ１｜ならば速度指令値ｖｒ＝ｖ２として出力する。｜ｖ１｜＝｜ｖ２｜ならば、速度指令値ｖｒ＝ｖ１、またはｖｒ＝ｖ２として出力する。この速度指令値ｖｒに基づいて移動体の速度ｖが速度指令値ｖｒに従うように制御される（制御ステップＳ６）。これらのステップ（Ｓ１〜Ｓ６）が、所定の制御周期や制御時間間隔に従って繰り返されることにより位置偏差ｄ＝０となり、移動体２０が目的位置に到達して処理が終了する。

（ブロック線図）
図１の速度制御装置１の動作を、図３のブロック線図を併せて参照して説明する。位置偏差取得部１１は、制御対象２のエンコーダ２２の出力ｘｅに基づいて現在位置ｘを取得し、現在位置ｘと記憶部１５に記憶されている目的位置ｘ０とから、目的位置ｘ０までの位置偏差ｄを差分、ｄ＝ｘ０−ｘによって取得する。位置偏差ｄは、変換速度生成部１３に入力され、例えば、変換速度ｖ２＝Ｈ×ｄが生成される。変換速度ｖ２、および記憶部１５に記憶されている設定速度ｖ１が、速度指令値出力部１４に入力され、速度ｖ１，ｖ２の各絶対値の大小比較により、絶対値の小さい方の速度が速度指令値ｖｒとして出力されて、制御部１０に入力される。

また、速度取得部１２は、制御対象２のエンコーダ２２からの過去および現在の出力ｘｅと、制御部１０におけるクロック情報とに基づいて、現在位置ｘの変化率すなわち現在の移動速度ｖを取得し、制御部１０に入力する。制御部１０は、速度指令値ｖｒと移動速度ｖとの速度偏差を解消するように調整して算出した操作量ｗを出力する。操作量ｗは、制御対象２のサーボアンプ２３に入力され、サーボアンプ２３によって増幅された信号または動力によって駆動部２１が動作して、移動体２０の速度が制御される。制御部１０における制御方式は、ＰＩＤ制御やＨ無限大制御などの制御方式から適宜選択して用いることができる。

（速度指令値の例と速度制御の実施例）
図４によって、上述の速度制御方法および速度制御装置における速度指令値の例を説明する。この図は、ｖ＞０，ｄ＞０であり、移動体２０がＸ軸の正方向に移動しつつ目的位置ｘ０に接近する状況に対応する。また、各座標軸の目盛りをマイナスにすれば、移動体２０がＸ軸の負方向に移動しつつ目的位置ｘ０に接近する状況に対応する。設定速度ｖ１は、位置偏差ｄ＝０〜９（ｍｍ）において一定であり、ｖ１＝８００（ｍｍ／ｓ）とされている。変換速度ｖ２は３種類が示されており、以下の（ａ）（ｂ）（ｃ）であり、対応する速度指令値をそれぞれｖｒａ，ｖｒｂ，ｖｒｃと表記する。
（ａ）ｖ２＝１００×ｄ（ｍｍ／ｓ）、
（ｂ）ｖ２＝２００×ｄ（ｍｍ／ｓ）、
（ｃ）ｖ２＝１００×ｄ（ｍｍ／ｓ）ただしｄ＜４、
ｖ２＝２００×ｄ（ｍｍ／ｓ）ただしｄ≧４である。

（ａ）の場合、８≦ｄではｖｒａ＝ｖ１であり、０≦ｄ≦８ではｖｒａ＝ｖ２である。（ｂ）の場合、４≦ｄではｖｒｂ＝ｖ１であり、０≦ｄ≦４ではｖｒｂ＝ｖ２である。（ｃ）の場合、ｖ２＝Ｈ（ｄ）×ｄに対応し、４≦ｄではｖｒｃ＝ｖ１であり、０≦ｄ≦４ではｖｒｃ＝ｖ２である。

図５、図６は、上述の設定速度ｖ１と３種類の変換速度ｖ２の定義のもとで移動体２０が目的位置ｘ０＝３０ｍｍに向けてＸ軸の正方向に移動して停止する様子を示している。上述の３種類の速度指令値の特性に対応して、（ａ），（ｃ），（ｂ）の順番に減速開始が早く、従って、逆に、目的位置に到達するのが遅くなっている。いずれも、停止を目的とする目的位置まで８００（ｍｍ／ｓ）という一定の設定速度ｖ１が設定されているにも関わらず、目的位置までの距離、すなわち位置偏差ｄの絶対値が小さくなるに連れて減速する設定の変換速度ｖ２の概念、および速度ｖ１，ｖ２の絶対値の小さい方の速度を速度指令値ｖｒとするという指令値選択方法を採用することにより、目的位置ｘ０の近傍で変換速度ｖ２を設定速度ｖ１よりも優勢として（そのようになるように変換速度ｖ２を定義して）、目的位置に停止させる制御を容易に実現することができる。

図７に示すように、設定速度ｖ１は移動体２０の移動区間において任意に設定することができる。本図の場合、位置ｘ＝０（ｍｍ）から初速ゼロで出発して、階段状に速度を上げた後、階段状に速度を落として目的位置ｘ０＝３０（ｍｍ）で速度をゼロとして停止する設定となっている。このような設定速度ｖ１の設定に対し、目的位置ｘ０で速度ゼロとなる点Ｐを通る直線や曲線によって変換速度ｖ２を定義することにより、上述のように、目的位置ｘ０で停止させるための速度指令値ｖｒを簡単に出力できるようになる。

本実施形態（速度制御方法および速度制御装置）によれば、詳細な速度プロファイルを設定することなく適切な速度指令値ｖｒを容易に発生させることができ、複雑な計算を経ずに効率的に減速させて目的位置ｘ０に位置精度良く停止または所定の速度以下とするように速度制御をすることができる。変換速度ｖ２を用いることにより、速度指令値出力のための計算が簡単となり、制御の高速化を図ることができる。また、目的位置からの遠近に応じて減速の方法を変更することができ、変換速度を適用する位置偏差の範囲や適用分野を広げることができる。本速度制御方法を用いる速度制御装置は、移動体に負荷変動が発生しても、速度指令値を適切に出力できるので、頑健かつ効率の良い速度制御を行うことができる。

（射出成形機用制御装置）
図８は上述の移動体の速度制御方法を用いて射出成形機４を制御する射出成形機用制御装置３（以下、制御装置３とする）について示す。制御装置３が制御対象とする射出成形機４は、溶融した樹脂を貯留するシリンダ４０と、シリンダ４０内で後退移動してシリンダ４０内に樹脂を貯留すると共に前進移動して樹脂をシリンダ４０にノズル４０ａを介して連通された金型Ｍに送り込むプランジャ４１と、樹脂を溶融可塑化してシリンダに送り込む可塑化シリンダ４３と、プランジャ４１を移動させる駆動装置であるリニアサーボ弁４５と、を備えたプリプラ式の射出成形機である。プランジャ４１は、油圧シリンダ４２に内蔵されたピストン４２ａに連結されており、ピストン４２ａと一体で往復運動する。リニアサーボ弁４５は、スプール（弁体）４５ａをリニアモータ（電磁石）４５ｂによって移動させることにより、油圧シリンダ４２に接続された流路を変更する。流路内の油は、ポンプ４５ｃによって加圧されており、流路の変更によって、ピストン４２ａが往動または復動される。プランジャ４１には、プランジャ４１の移動位置を検出するためのエンコーダ４４が接続されている。エンコーダ４４の出力ｘｅから現在位置ｘが取得される。また、ピストン４２ａの前後の油圧を測定するため、油圧計Ｐａ，Ｐｂが油圧シリンダ４２に設けられている。シリンダ４０内の樹脂圧ｐは、例えば、油圧計Ｐａ，Ｐｂによって計測された圧力の差によって求められる。

（射出成形機における工程説明）
（１．計量工程）可塑化シリンダ４３とシリンダ４０との間の弁（不図示）が開き、樹脂の移動が可能になると可塑化シリンダ４３内のスクリュ４３ａを回転させ、ホッパ４３ｂからスクリュ４３ａ後部に落ちてきた樹脂を溶融させ、スクリュ４３ａを回転させることによってシリンダ４０内に設定した量だけの樹脂を送り込む。このとき油圧シリンダ４２内の圧力（上部油圧計Ｐａと下部油圧計Ｐｂの計測圧力値の差）が設定圧力値となるようにリニアサーボ弁４５が制御され、プランジャ４１が押し上げられる。

（２．サックバック工程）
スクリュ４３ａ停止後、樹脂の洟垂れや圧抜きのために、設定された位置までプランジャ４１をさらに上昇移動させる。このとき、設定された移動速度になるようにリニアサーボ弁４５が制御される。このときスクリュ４３ａとシリンダ４０との間の弁（不図示）が閉まり、この間の樹脂の移動はない。

（３．射出工程）
リニアサーボ弁４５を制御して、プランジャ４１を移動させて、シリンダ４０内の溶融した樹脂を金型Ｍに送り込む。送り込む樹脂量によって、プランジャ４１を停止させる位置が設定される。設定した樹脂量を送りこむことが成形品の品質に大きく影響する。さらに、溶融樹脂が金型Ｍ内流路の表面に触れて冷却されることでスキン層が成長し、流路が次第に狭くなり閉塞されてしまう前までに充填を完了させる。このため、成形材料や成形品形状に応じて適切に設定した速度（設定速度）で溶融樹脂を金型Ｍ内に送り込む必要があり、そのため、プランジャ４１の移動速度を適切に制御する必要がある。

（４．保圧工程）
金型Ｍ内に設定された樹脂量が送り込まれると（プランジャ４１が設定された位置に到達すると）、リニアサーボ弁４５によって油圧シリンダ４２、従ってプランジャ４１が制御（圧力制御）され、金型Ｍ内の樹脂の圧力ｐが設定された値の状態に、設定された時間の間、保持される。これらの４工程が、射出成形の間、繰り返される。

（制御装置）
制御装置３は、上述の射出成形機４を制御して射出成形プロセスを行わせる。一連の射出成形プロセスにおいて、プランジャ４１を速度制御して移動させる射出工程から、樹脂圧を一定に保つようにプランジャ４１を制御（圧力制御）してその位置を固定ないし微動させる保圧工程へのプロセス切替（Ｖ−Ｐ切替）が行われる。Ｖ−Ｐ切替の位置は、シリンダ４０内の樹脂が金型Ｍに送り込み完了となる位置である。プランジャ４１は、急速制動してＶ−Ｐ切替位置において位置精度良く停止させる必要がある。制御装置３は、プランジャ４１を移動体とし、Ｖ−Ｐ切替位置を目的位置ｘ０として、上述の速度制御方法を用いて射出成形機４を制御する。射出成形機４に固定してプランジャ４１の往復移動方向に設定した座標系のＸ軸（射出方向が正方向）、およびＸ軸と同様の座標軸であってプランジャ４１に固定したΣ軸によってプランジャ４１の位置を定義し、プランジャ４１の位置偏差ｄをｄ＝ｘ０−ｘで定義する。

制御装置３は、上述の図２に示した速度制御装置１の構成に加え、射出成形プロセスを実施するために必要な構成を備えている。ここでは、制御装置３の動作のうち、Ｖ−Ｐ切替に関連する制御についてのみ説明する。制御装置３は、速度の位置変化プロファイルとして予め入力された、プランジャ４１の速度制御のための設定速度ｖ１を記憶している。また、制御装置３は、Ｖ−Ｐ切替位置である目的位置ｘ０と、位置偏差ｄの関数として定義された変換速度ｖ２と、を入力されて記憶している。制御装置３は、エンコーダ４４の出力ｘｅから現在位置ｘ、位置偏差ｄ、およびプランジャ４１の移動速度ｖを取得し、射出成形機４を制御するための速度指令値、さらに操作量ｗを出力する。操作量ｗは、射出成形機４のサーボアンプ４６に入力され、サーボアンプ４６からの出力によって駆動装置であるリニアサーボ弁４５が動作される。プランジャ４１は、目的位置ｘ０に近づいたとき、上述の速度制御方法によって速度制御され、目的位置ｘ０において停止または所定の速度以下とされ、Ｖ−Ｐ切替が完了する。制御装置３は、Ｖ−Ｐ切替が完了した後は、油圧計Ｐａ，Ｐｂの計測値に基づく樹脂圧ｐを所定の設定圧に保持する保圧工程を実施する。

このような制御装置３によれば、射出工程から保圧工程への切り替え位置、すなわち、樹脂が金型Ｍに送り込み完了となる位置を目的位置ｘ０として、目的位置ｘ０までの位置偏差ｄに応じて生成される変換速度を速度指令値として用いるので、実時間（リアルタイム）で行う速度指令値の生成が容易で高速制御が可能であり、また、切り替えを設定した目的位置（位置偏差ゼロの位置）にプランジャ４１が到達した時点で速度を略ゼロとすることができ、射出工程から保圧工程への切り替えを位置精度良く適切に行うことができる。

（サックバック工程における速度制御）
制御装置３による目的位置ｘ０と変換速度ｖ２とを用いる速度制御方法は、上述のＶ−Ｐ切替に関する制御に限らず、プランジャ４１を一旦停止して、または略ゼロに近い速度として、プロセスを切り替えたりするときに適用することができる。例えば、計量工程からサックバック工程に切り替える時や、サックバック工程から射出工程に切り替える時に、上記速度制御方法を適用することができる。以下、これを説明する。

図９に示すように、計量工程が終了すると（＃１）、プランジャ４１の計量完了位置を目的位置ｘ０として、一定時間、その目的位置ｘ０を保持する（＃２）。つまり、一定時間の間、変換速度ｖ２がｖ２＝０となるように、ｖ２を生成する関数を時間に依存する関数として設定しておく。なお、一定時間の間、設定速度ｖ１＝０としても目的位置ｘ０が保持される。一定時間が経過した後、サックバック完了予定位置を、新たな目的位置ｘ０として設定する（＃３）。この設定は、リアルタイムで設定するのではなく、設定速度ｖ１などと同様に、目的位置ｘ０を時間関数（プロファイル）として事前に設定しておいて、時間経過と共にその設定値が有効になるという意味である。変換速度ｖ２は、目的位置ｘ０の近くで有効となるように、目的位置ｘ０から遠方では設定速度ｖ１よりも絶対値が大きくなるように設定されている。変換速度ｖ２、すなわち、その生成方法を決める関数も、予め設定されている。プランジャ４１は、予め設定されている設定速度ｖ１のプロファイルに従って、時間経過と共に移動され、目的位置ｘ０までの位置偏差ｄが計測される（＃４）。プランジャ４１は、目的位置ｘ０に近付くまで設定速度ｖ１に従って速度制御され、目的位置ｘ０の近傍で変換速度ｖ２が（上記のｖ１，ｖ２絶対値比較の結果）有効になると、上記の速度制御方法によって速度制御されて、目的位置ｘ０、すなわち、サックバック終了位置に停止される（＃５，＃６）。サックバック終了位置は、プランジャ４１の移動方向が反転する位置であり、プランジャ４１が必ず停止する位置である。

上述のような制御装置３による制御によれば、プランジャ４１をサックバック完了予定位置において位置精度良く停止しさせることができる。また、サックバックを開始する際に、通常、圧力制御から速度制御に切り替えることになるが、予め設定した時間のあいだ、計量工程によって樹脂を貯留完了した位置を目的位置ｘ０として、そこにプランジャ４１を留めておくので、圧力制御から速度制御への制御方式の切り替えによって発生する可能性のある不安定な状態を抑制または回避することができる。逆に、速度制御から圧力制御への制御形態の切り替えについても本制御方法は有効であり、一般に、制御形態の切り替えについて有効である。

上述した、射出成形の間、繰り返される４工程において、成形品の品質に影響を与える制御要因として、（１）射出工程において設定した速度への追従と減速のタイミング、（２）射出工程の速度制御から、保圧工程の圧力制御への設定した位置での位置精度良い切り替え、（３）計量工程の圧力制御からサックバック工程の速度制御への切り替え時の安定した制御、などがある。上述した制御装置３によると、Ｖ−Ｐ切替位置を目的位置ｘ０とすることにより、目的位置ｘ０に到達するまでに十分減速してＶ−Ｐ切替位置で位置精度良く、Ｖ−Ｐ切替をすることができ、制御要因（２）に対応することができる。また、要因（１）の減速のタイミングへの対応も、自動で行われることになる。

また、上述の図９を参照して説明したように、計量工程の最終段階で目的位置ｘ０を現在位置として切り替えることにより、上記要因（３）に対応することができる。このとき、現在位置と目標位置の偏差が十分小さいため、制御量の変動も小さくなり、この状態で制御方式を切り替えることにより、大きな操作量が発生することなく圧力制御から速度制御への、安定な切り替えを実現できる。

なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した各実施形態の構成を互いに組み合わせた構成とすることができる。また、上記実施形態において、射出成形機４として、可塑化シリンダ４３を備えた、いわゆるプリプラ式の装置を例にとって説明したが、本発明は、プリプラ式の装置に限らず、インライン式の射出成形装置用の射出制御装置としても適用することができる。一般に、設定速度ｖ１や変換速度ｖ２は、位置と時間の両方の関数、またはいずれか一方の関数として定義することができる。また、本発明は、移動体２０が上述したようにＸ軸に沿って直進運動する場合に限らず、移動体２０を任意の曲線に沿って移動させ、その曲線上に設定した目的位置ｘ０に停止させる場合にも適用することができる。

１ 速度制御装置
２０ 移動体
３ 射出成形機用制御装置
４ 射出成形機
４１ プランジャ
ｄ 位置偏差
Ｈ，Ｈ（ｄ） 係数
ｖ１ 設定速度
ｖ２ 変換速度
ｖｒ 速度指令値
ｘ 現在位置
ｘ０ 目的位置

Claims (7)

1. 移動体を目的位置に向かって設定速度で移動させ、停止させる移動体の速度制御方法であって、
   移動体の現在位置から目的位置までの位置偏差に関連して前記位置偏差の絶対値が小さくなるに連れて減速する変換速度を生成する変換速度生成ステップと、
   移動体の現在位置における予め設定された設定速度と前記変換速度生成ステップにおいて生成された変換速度とを比較して絶対値の小さい方の速度を速度指令値として出力する指令値出力ステップと、
   前記指令値出力ステップにおいて出力される速度指令値に基づいて移動体の速度を制御する制御ステップと、を含むことを特徴とする移動体の速度制御方法。
2. 前記変換速度は、移動体の現在位置から目的位置までの位置偏差に係数を掛けた値として生成されることを特徴とする請求項１に記載の移動体の速度制御方法。
3. 前記係数は、移動体の現在位置から目的位置までの位置偏差の関数とされていることを特徴とする請求項２に記載の移動体の速度制御方法。
4. 前記変換速度は、移動体の現在位置から目的位置までの位置偏差をｄ、実数に対しその符号と同符号の１，−１、または０のいずれかを返す符号関数をｓｇｎ（）、予め設定された係数をａ、平方根演算関数をｓｑｒｔ（）としたとき、ｓｇｎ（ｄ）×ｓｑｒｔ（｜２×ａ×ｄ｜）として生成されることを特徴とする請求項１に記載の移動体の速度制御方法。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の移動体の速度制御方法を用いて移動体の速度を制御することを特徴とする速度制御装置。
6. 溶融した樹脂を貯留するシリンダと、前記シリンダ内で後退移動して前記シリンダ内に樹脂を貯留すると共に前進移動して前記樹脂を前記シリンダに連通された金型に送り込むプランジャと、前記プランジャを移動させる駆動装置と、を備えた射出成形機における前記駆動装置を制御して当該射出成形機を制御する射出成形機用制御装置において、
   前記プランジャを移動体とし、前記シリンダ内の樹脂が前記金型に送り込み完了となる位置を目的位置として、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の移動体の速度制御方法を用いて前記射出成形機を制御することを特徴とする射出成形機用制御装置。
7. 樹脂を貯留完了した位置から前記プランジャを更に後退移動させるサックバック処理を行うために、前記貯留完了した位置を予め設定した時間のあいだ目的位置として保持し、その後、後退移動を開始すると共にサックバック完了予定位置を新たな目的位置として前記速度制御方法を用いて前記射出成形機を制御することを特徴とする請求項６に記載の射出成形機用制御装置。

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