JP3238398B2 - 成形機のためのサーボ制御装置 - Google Patents

成形機のためのサーボ制御装置

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JP3238398B2
JP3238398B2 JP50430592A JP50430592A JP3238398B2 JP 3238398 B2 JP3238398 B2 JP 3238398B2 JP 50430592 A JP50430592 A JP 50430592A JP 50430592 A JP50430592 A JP 50430592A JP 3238398 B2 JP3238398 B2 JP 3238398B2
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Description

【発明の詳細な説明】 1.発明の分野 本発明は、一般に成形機械の制御に関する。特に、本
発明は射出成形機（injection;molding machine）の諸
装置（devices）のサーボ制御に関する。
2.従来技術 例えば、型腔（即ち、巣:mold cavity）部を画成す
る係合ダイ構成要素を動作させるクランプ、成形品に形
成される材料を可塑化する押出し機、型腔部内への可塑
化材料の注入（射出:injection）を行う注入ラム（射出
ラム:injection ram）、および型腔部から完成品を取
出すイジェクタを含む射出成形機に対するサーボ制御を
提供することは公知である。アクチュエータが液圧動作
で操作される機械においては、このようなサーボ機構制
御は液圧作動シリンダおよびモータを制御する電気的に
動作される液圧作動弁を介して行われる。また、射出成
形される材料の温度を制御するため射出成形機ヒータの
サーボ制御を提供することもまた公知である。
米国特許第4,745,541号から、例えば、マイクロプロ
セッサによるプログラムの実行により制御アルゴリズム
が実現される成形機械の諸機構のサーボ制御を行うディ
ジタル・デバイスを提供することが公知である。この制
御アルゴリズムは、測定されたパラメータおよび制御信
号の数学的関係として定義され、これらの関係は比例積
分微分（PID）構成要素を含んでいる。前記文献から
は、調時された割込みの起生と同時にアルゴリズム処理
を行い、複数のアクティブ状態の制御アルゴリズムから
処理されるアルゴリズムを選択することが知られる。ア
ナログ制御構成の固有の短所を克服しながら、この文献
の制御は、唯１つのループ閉鎖間隔がアナログ信号プロ
セッサにより提供されることの短所から免れない。従っ
て、前記文献の制御プロセッサは、機械の諸機構および
ヒータの両者のサーボ制御を行うためには適さなかっ
た。更に、同文献のサーボ制御は、常に１つ以上のPID
アルゴリズムに応答して１つのアナログ出力の制御を行
うものではなかった。その結果、制御信号は、例えば速
度制御を実現しながら作動液圧の解放を行うのには有効
ではなかった。
発明の概要 本発明の目的は、第１および第２のループ閉鎖間隔
（ループ閉鎖インターバル:loop closure interval
s）を提供する単一信号処理モジュールにより、射出成
形機の諸機構およびヒータのサーボ制御の提供にある。
本発明の別の目的は、機械の諸機構のループ制御が信
号処理モジュールにおり第１のループ閉鎖間隔（ループ
閉鎖インターバル）でディジタル的に行われ、また射出
成形機ヒータのサーボ制御が同じ信号処理モジュールに
より第２のループ閉鎖間隔で行われる射出成形機機構の
サーボ制御の提供にある。
本発明の更に別の目的は、熱電対接合の冷接点補償が
信号処理モジュールにより行われる射出成形機ヒータの
サーボ制御の提供にある。
本発明の他の目的は、出力信号インターフェースが電
流制限期間に応答するラッチ電流制限回路を内蔵する過
電流保護回路により提供される射出成形機ヒータのサー
ボ制御の提供にある。
本発明の更に他の目的は、制御された装置の動作によ
り同時に影響を受ける所定の条件を定義する２つの制御
値の小さい方の選択により生じる制御信号に応答して１
つの制御される装置のサーボ制御の提供にある。
上記の目的に従って、第１および第２の予め定めたル
ープ閉鎖間隔で制御アルゴリズムを実行するディジタル
信号プロセッサを備えた射出成形機のサーボ制御が提供
される。アナログ制御アルゴリズムは、例えば機構制御
弁の制御のためのアナログ出力信号を生じるため第１の
ループ閉鎖間隔で処理される。１つのアナログ出力は、
制御される装置の動作により同時に影響を受ける機械の
条件と関連する２つの制御アルゴリズムに応答して定め
る制御値の小さい方に応答して制御される。温度制御ア
ルゴリズムは、例えば射出成形機の押出し機のバレル・
セグメントに与えられるヒータ・バンドに対する電力の
供給を制御する制御信号を提供するため第２のループ閉
鎖間隔で処理される。信号処理モジュールは、サーボ制
御アルゴリズムを実行する市販のディジタル信号プロセ
ッサを使用する。１つの別の実施態様においては、弁の
サーボ制御と関連して位置の制御および電流制御を行う
アルゴリズムが提供される。信号処理モジュールは、信
号処理モジュールにインターフェースされた熱電対によ
り生じる明らかな測定温度の補償を可能にする温度セン
サが設けられている。２進装置インターフェース回路
が、押出し機ヒータ・バンドに対する電力の供給を制御
するため設けられている。これらのインターフェース回
路は、予め定めた期間の電流制限の検出に応答する電流
制限およびラッチされる障害制御を含む過電流保護機能
を含む。
本発明の更に別の目的および利点については、添付図
面およびその記述から明らかになるであろう。
（図面の簡単な説明） 図１は、射出成形機の側面図、 図２は、図１の機械に用いられる機械のブロック図、 図３は、本発明のサーボ制御のブロック図、 図4a、図4bおよび図4cは、図３のサーボ制御のプロセ
ッサにより実行される主要手順のフローチャート、 図5a、図5bおよび図5cは、図4bのフローチャートと関
連する手順を示すフローチャート、 図６は、過電流保護を含むDC出力インターフェース回
路の回路図である。
（実施例） 本発明を例示するため、本発明の譲受人であるCincin
nati Milacron社により開発された射出成形機サーボ制
御装置について詳細に記述する。この制御装置は本発明
の望ましい実施例を構成するが、本発明の範囲をこの制
御装置の特定の細部に限定することは出願人の意図では
ない。むしろ、出願人の意図は、本発明が請求の範囲お
よびその相等する全てによって定義されることである。
（射出成形機） 図１は、クランプ機構12と、押出し機14と、射出ユニ
ット16と、イジェクタ18とを含む射出成形機10の側面図
である。成形品は、クランプ機構12により共働的に作動
させられる係合ダイ構成要素19、21により形成される型
腔部（巣部:mold cavity）内へ射出される可塑性材料
から形成される。機械の諸機構は各々、機械フレーム20
内に取付けられたポンプおよびタンク・ユニット22から
の加圧作動流体が供給される液圧作動アクチュエータ
（流体圧作動アクチュエータ:hydraulic actuator）な
どにより動作させられる。
更に図１によれば、クランプ機構12は、機械フレーム
20に固定的に取付けられた固定プラテン（固定盤）24
と、図１に示されるバー28、30を含む４本の結合バー上
に摺動自在に載置された可動プラテン（可動盤）26とを
含む。可動プラテン26の往復運動は、液圧作動シリンダ
（流体圧作動シリンダ:hydraulic cylinder）34により
作動させられるトグル機構32により行われる。トグル機
構32は、図１に示されるリンク37、38を含む一連のトグ
ル・リンク装置により可動プラテン26に対して作用力を
及ぼし、固定ダイ高さプラテン36に対して枢動する。リ
ンク37、38が機械フレームに対して平行に整合される
時、トグル機構は、型腔部内への材料の注入の結果とし
て、可動プラテン26に対して働く作用力に抗して機械的
にロックされる。可動プラテン26の往復運動が、係合ダ
イ構成要素19、21により画成される型腔部を開閉する。
押出し機14は、周知のように働く加熱と材料の組合わ
せにより射出成形される材料を可塑化する。押出し機14
は、押出し機モータ42により回転させられる可塑化スク
リュー（図示せず）を含む長手方向の貫通内孔を有する
バレル・セグメント40を含む。スクリューが回転するに
伴い、材料が圧搾されて材料自体を加熱する結果とな
る。外部ヒータ・バンド46乃至54は、バレル・セグメン
ト40の外側に固定されて押出し機14内部の可塑化材料の
温度の制御を助ける。可塑化される材料は、ホッパ56を
介して押出し機14内へ充填される。ノズル44がバレル・
セグメント40の出口端部に固定されている。ノズル44
は、可塑化材料を型腔部内へ注入するための経路を提供
する固定プラテン24内の流通路内へ挿入するためのノズ
ル先端部を含む。ノズル44は、可塑化材料のバレル40か
らの流出を制御するための遮断弁が備えられている。
可塑化材料の型腔部への注入を行うため、押出しスク
リューがバレル40内で固定プラテン24の方向に長手方向
に前送させられる。これにより、予め定めた量の可塑化
材料が型腔部内へ強制される。押出しスクリューの往復
運動は、押出し機モータ42が取付けられた注入ユニット
・ラム58のバレル・セグメント40が取付けられた引込み
ユニット63に対する長手方向運動によって生じる。注入
ユニット・ラム58と引込みユニット63の両者は、図１に
示された注入ユニットアン案内ロッド45を含む固定プラ
テン24に取付けられた１対の対向する注入ユニット案内
ロッドにより摺動自在に支持されている。注入ユニット
・ラム58の運動は、引込みユニット63に固定されたピス
トンを有する１対の液圧作動シリンダ60、61により行わ
れる。射出ユニット16全体の往復運動は、図１に示した
シリンダ62を含む引込みユニット63に固定された１対の
対向する引込みユニット液圧作動シリンダにより行われ
る。引込みユニット液圧作動シリンダのピストンは、注
入ユニット案内ロッドに対して固定されている。引込み
ユニットの引込み運動が、固定プラテンからの押出し機
ノズルの引込み運動を許容して固定プラテン24における
通路における突起の破壊を行い、ノズル44の変更を可能
にする。
ダイ高さとして知られる固定プラテン24と可動プラテ
ン26間の間隙の一部は、型構成要素19、21の厚さを受入
れるように調整することができる。ダイ高さは、図１に
示されるナット72、74を含むダイ高さプラテン36を介し
て突出する結合バー端部へ螺合されるバーのナットを回
転させることにより調整される。結果として得るダイ高
さプラテン36の変位が、可動プラテン26を含むクランプ
機構12の固定プラテン24に対する位置を変更する。結合
バー・ナットの回転は、スプロケット77、78を含むナッ
トのスプロケットの周囲に巻付けられたチェーン76と係
合するスプロケット75を介して駆動モータ70により生じ
る。
型腔部から完成した物品の取出しを確実にするため、
イジェクタ18が可動プラテン26に取付けられている。イ
ジェクタ・プレート80は、図１に示されるロッド82、84
を含む案内ロッドに摺動自在に取付けられ、シリンダ86
を含む１対のイジェクタ液圧作動シリンダにより往復運
動させられる。イジェクタ押しロッド（図示せず）は、
イジェクタ・プレート80に固定され、可動プラテン26の
通路内でダイ構成要素19に組込まれたイジェクタ・ピン
と共働するように働く。
キーボードおよびディスプレイを含むオペレータ・ス
テーション90は、固定プラテン24に取付けられている。
オペレータ・ステーション90は、オペレータが機械の動
作に介入して機械の性能を監視することを許容する。機
械の動作は、フレーム20に配置されたキャビネット92に
含まれる機械制御盤98により実行されるプログラムによ
り制御される。機械の機構アクチュエータおよびヒータ
の動作を制御するための設定点値を含むプログラムの実
行時に使用されるデータは、オペレータ・ステーション
90を介して入力される。
（機械の制御） 機械の制御のブロック図は、図２に関して説明され
る。制御装置盤98は、例えば出力インターフェース・モ
ジュール102、DC入力インターフェース・モジュール106
および信号処理モジュール104の如きインターフェース
・モジュールが接続されたプロセッサ・モジュール110
を含む。プロセッサ・モジュール110は、成形品の生産
のための機械の動作サイクルを定義する機械制御アプリ
ケーション・プログラム160を実行する。更に、プロセ
ッサ・モジュール110はユーザ・アプリケーション・プ
ログラム140を実行して、ディスプレイ94のための表示
データの生成の如き選択された周辺装置と関連する諸機
能を実施する。機構アクチュエータの動作および押出し
機ヒータに対する電力の供給のサーボ制御は、アプリケ
ーション・プログラム160の実行によりプロセッサ・モ
ジュール110により生じる設定点信号に応答して、信号
処理モジュール104により行われる。２進制御信号、即
ちON/OFF信号により制御される成形機10と関連する諸装
置の動作は、例えばDC出力インターフェース・モジュー
ル102の如き出力インターフェース・モジュールを介し
て行われる。２進状態信号を生じる装置の監視は、例え
ばDC入力インターフェース・モジュール106の如き入力
インターフェース・モジュールを介して得られる。モジ
ュール102、104および106の各々は、データ、アドレス
およびバス制御信号が送られる拡張バス100を構成する
対100A、100Bおよび100Cの如きプラグおよびソケット対
を含むコネクタを介して、プロセッサ・モジュール110
に電気的に接続される。拡張バス100は、インダストリ
・スタンダード・アーキテクチャ（ISA）バス規定に合
致し、拡張バス100における10個までのモジュールを受
入れるのに充分なコネクタ・ソケットがプロセッサ・モ
ジュール110に設けられている。
機械制御アプリケーション・プログラム160およびユ
ーザ・アプリケーション・プログラム140はメモリー116
に記憶されている。これらのプログラムは、読出し専用
メモリー（ROM）142に記録されたオペレーティング・シ
ステム・プログラムの制御下でマイクロプロセッサ112
により実行される。データは、直接ローカル・データ・
バス118上でマイクロプロセッサ112およびメモリー116
の内部データ・バス間へ送られる。メモリー・データ・
アドレスは、メモリー・アドレス・バス122上に送ら
れ、アドレス・ラッチ120でラッチされる。メモリー・
アドレス・バス122および拡張バスのデータおよびアド
レス線は、バス・コントローラ114により制御される。
マイクロプロセッサ112と拡張バス100間の全てのデータ
交換は、バス・コントローラ114により行われる。出願
人は、コントローラ114として、Chips and Technolog
ies社から入手可能な82C386SXバス・コントローラを選
択した。バス・コントローラ114は、拡張バス100におけ
るデータの転送を制御する制御信号を生成し、マイクロ
プロセッサ112により生成されるデータ・バス信号のバ
ッファリングを行い、割込みコントローラ、リアルタイ
ム・クロック・ジェネレータ、メモリー直接アクセス・
コントローラ、プログラム可能内部タイマー、80387SX
数値コプロセッサに対するインターフェース・ロジッ
ク、および8042キーボード・コントローラに対するイン
ターフェース・ロジックを内蔵する。
キーボード96により生じるキースイッチ信号は、キー
ボード・コントローラ128と接続された直列リンクによ
りプロセッサ・モジュール110へインターフェースされ
る。出願人は、キーボード・コントローラ128としてInt
el社から入手可能な8242プログラム可能キーボード・コ
ントローラを選択した。このデバイスは、キーボード・
データを逐次受取り、キーボード・データをバス・コン
トローラに接続された８ビットのデータ・バスで得られ
るようにする。キーボード文字が受取られると、キーボ
ード・コントローラ128は、キースイッチ・データが転
送の用意があることを表示するデータ使用可能割込み信
号を生じる。出願人は、「エコー」されるようキーボー
ド・コントローラ128へ予め定めた文字を送ることによ
り、キーボード・コントローラ128およびオペレータ・
ステーション90との通信の周期的な検証を行った。エコ
ー文字がキーボード・コントローラ128による転送の用
意ができると、キーボード・コントローラ128がデータ
使用可能割込み要求を生成される。キーボード・コント
ローラ128は、システム組込みおよび保守と関連して使
用されるジャンパ・ブロック（図示せず）と接続された
並列入力バスを含み、マイクロプロセッサ112によるプ
ログラムの実行に影響を及ぼす入力信号を与える。
ディスプレイ94は、320行および200列の表示要素とし
て構成されるバック・ライト付き液晶ディスプレイであ
る。表示データは、表示コントローラ134によりデータ
信号バッファ130を介してディスプレイ94へ出力され
る。出願人は、表示コントローラ134として、Chips ＆
Technologies社から入手可能な82C426LCD/CRTコント
ローラを選択した。ディスプレイ94の各要素の状態を定
義する表示データは、ユーザ・アプリケーション・プロ
グラム140の実行により生成される。表示データは、表
示コントローラ134の制御下で拡張バスのデータ線から
表示メモリー132へコピーされる。表示データは、表示
コントローラ134の制御下で４つの並列線上を一時に４
ビットずつディスプレイ94に対して送られる。
プログラミング・ユニット（図示せず）の如き外部デ
バイスに対するデータ通信は、例えば逐次通信によるデ
ータの転送を行う通信インターフェース136により行わ
れる。出願人は、通信インターフェース136として、Chi
ps ＆ Technologies社から入手可能な82C601周辺装置
コントローラを選択した。通信インターフェース136
は、接続されたデバイスがデータを受取る条件にあるこ
とに応答してデータが接続されたデバイスへ送られべき
時にデータ要求割込み要求を、また外部デバイスから受
取るデータの使用可能であることに応答してデータ使用
可能割込み要求を生成する。データは、拡張バス100の
データ線上で通信インターフェース136とバス・コント
ローラ114間に交換される。
以上のことから理解されるように、マイクロプロセッ
サ112とプロセッサ・モジュール110の他の構成要素との
間のデータ通信は、ローカル・データおよびアドレス・
バス、および拡張バス100のアドレスおよびデータ・バ
スの組合わせにおいて行われる。マイクロプロセッサ11
2は、24ビットのアドレス・バスと16ビットのデータ・
バスとを含む。マイクロプロセッサ112のアドレス・バ
スは、アドレス・トランシーバ124によりバッファされ
て拡張バス100に対するアドレス信号を生成する。バス
・コントローラ114は、バッファされないアドレス・バ
スで受取られるアドレスからアドレス・バス122に対す
る８ビットのメモリー・アドレスを生成する。バス・コ
ントローラ114の16ビットのデータ・バスは、データ・
バス・トランシーバ126によりバッファされて拡張バス1
00のデータ線を生じる。
マイクロプロセッサ112により実行されるオペレーテ
ィング・システム・プログラムは、事象検出プログラム
144、データ取得プログラム146、バックグラウンド・プ
ログラム148、診断プログラム152、機械制御インタプリ
タ・プログラム154およびユーザ・プロセッサ・プログ
ラム158を含む。事象検出プログラム144は、選択された
信号、およびこれら信号の予め定められた（トリガー）
条件の検出に対するプログラムされた応答の連続的な監
視を制御する。データ取得プログラム146は、機械制御
アプリケーション・プログラムの制御下でのプロセス監
視を行う際に使用される選択された入力信号の周期的サ
ンプリングを制御する。診断プログラムは、制御システ
ム構成要素の診断、選択されたデータ値の初期化、およ
びシステム・プログラム実行の初期化に対する電力を提
供する。バックグラウンド・プログラム148は、ユーザ
・アプリケーション・プログラムに対するデータ・イン
ターフェース、ならびにバス・コントローラ114により
生成されるリアルタイム・クロック・データの管理を提
供する。
（信号プロセッサ・モジュール） 信号プロセッサ・モジュール104については、図３に
関して記述する。信号処理モジュール104が拡張バス100
によりプロセッサ・モジュール110に接続されることが
思出されよう。信号処理モジュール104とプロセッサ・
モジュール110間に交換されるデータは、デュアル・ポ
ート・メモリー504IN記憶場所に書込まれる。拡張バス1
00のアドレス線は、バス調停（アービトレーション）回
路518により生成される選択信号により制御されるアド
レス・マルチプレクサ508を介してデュアル・ポート・
メモリー504へゲートされる。データは、デュアル・ポ
ート・メモリー504と拡張バス100のデータ線間に、その
転送方向がバス調停回路518により制御されるデータ・
トランシーバ510を介して送られる。
デュアル・ポート・メモリー504を実現するため、出
願人は、バス調停回路518と関連して動作する従来の単
一アドレス・バス・ランダム・アクセス・メモリー・デ
バイスを使用することを選択した。バス調停回路518
は、拡張バス100のアドレス線に現れるアドレスと信号
処理モジュール104に生じる制御指令に応答して、アド
レス・マルチプレクサ508のアドレス選択入力を制御す
る。デュアル・ポート・メモリーを介するデータ転送
は、プロセッサ・モジュール110により実行される機械
制御インタプリタ・プログラム154の制御下で交換され
る多数のワード・ベクトルとして構成される。
信号処理モジュール104は、予め定めたループ閉鎖間
隔（ループ閉鎖インターバル）でサーボ制御アルゴリズ
ムの実行によりサーボ制御を行う。このアルゴリズム
は、ディジタル信号プロセッサ506としてTexas Instru
ments社から入手可能なTMS 320E14ディジタル信号プロ
セッサを選択した。このデバイスは、サーボ制御アルゴ
リズム・ルーチンとして出願人が選択したプログラム可
能読出し専用メモリーを含む。ディジタル信号プロセッ
サ506によりデュアル・ポート・メモリー504に関して読
出されあるいは書込まれるデータは、データ・トランシ
ーバ512を経てローカル・データ・バス514上を転送され
る。ディジタル信号プロセッサ506は、発振器516により
生じるクロック入力を受取り、これから500ミリ秒の第
１のループ閉鎖間隔および50ミリ秒の第２のループ閉鎖
間隔を定義するタイミング信号を得る。
制御される機械の処理と関連する処理パラメータは、
処理パラメータの測定値を表わすアナログ信号を生じる
ため測定される。信号処理モジュール104は、これらの
入力信号に対する入力インターフェースを提供し、アナ
ログ入力信号をそのディジタル表示へ変換し、ディジタ
ル信号プロセッサ506による制御アルゴリズムの交換時
にこのディジタル表示を使用する。射出成形機10に用い
られると、信号処理モジュール104は、測定パラメータ
および適当な制御パラメータの比例積分微分（PID）項
に関する制御アルゴリズムの実行により弁制御信号およ
びヒータ制御信号を生成する。弁制御の場合は、弁スプ
ール位置指令が、例えば制御される装置位置または速
度、ならびにポテンショメータ、タコジェネレータ、圧
力トランスジューサなどにより測定される流体圧力に応
答して生成される。例えば、可動プラテン26の位置が得
られるトグル・リンク位置を測定する位置検出回転ポテ
ンショメータ161が図２に示される。他の位置のトラン
スジューサは、イジェクタ・プレート80の位置を測定す
る図１に示した線形ポテンショメータ87、および注入ユ
ニット・ラム58の位置を測定するための図１に示した線
形ポテンショメータ65を含む。押出しスクリューの角速
度を測定するためタコジェネレータ43が使用される。比
例弁170の出力側の作動圧力を監視する圧力トランスジ
ューサ23が図２に示される。ヒータ制御の場合には、ヒ
ータ電力指令が、例えば図２に示され、バレル・セグメ
ント40内でヒータ・バンド46乃至54付近に配置される熱
電対162乃至169の如き熱電対などにより生成される測定
温度に応答して生成される。
更に図３に関して、ディジタル信号プロセッサ506の
データ・バス出力はデコーダ520により復号されて、ア
ナログ入力選択制御信号AIN SEL、熱電対入力選択制御
信号TC SEL、アナログ／ディジタル・コンバータ入力
選択信号A/D SEL、アナログ／ディジタル変換制御信号
A/D CONV、ディジタル／アナログ・コンバータ書込み
信号DACWR、およびアナログ出力選択信号AOP SELを含
む入出力信号処理のため使用されるデバイスを制御する
指令を生成する。更に、これらデコーダは、デュアル・
ポート・メモリーを介してデータ転送のためのアドレス
信号ADDR、およびモジュール読出し信号DSPRD、書込み
信号DSPWRおよびデータ要求信号DSPRQを生じる。
弁制御および温度の両者に対する測定パラメータ信号
処理は同様に行われる。測定パラメータ信号は、それぞ
れ、アナログ入力フィルタ530および熱電対入力f532に
よりフィルタされる。全ての測定されたパラメータ入力
信号は差の対として与えられ、信号のアナログ・バージ
ョンはディジタル信号プロセッサ506のデータ・バス出
力から復号される選択制御信号AIN SELおよびTC SEL
の制御下で、マルチプレクサにより選択される。アナロ
グ入力信号の選択は、選択制御信号AIN SELに応答して
アナログ・マルチプレクサ534により行われ、また熱電
対入力信号の選択は選択制御信号TC SELに応答してア
ナログ・マルチプレクサ536により行われる。選択され
た差の対信号は、それぞれ差動増幅器538および540によ
り増幅される。結果として得るアナログ入力信号はアナ
ログ・マルチプレクサ542へ入力され、ここでアナログ
／ディジタル・コンバータ546へ与えるための選択制御
信号A/D SELに応答して１つのアナログ信号が選択され
る。選択されたアナログ信号は、アナログ／ディジタル
・コンバータ546へ加える前に増幅回路545によりバッフ
ァされクランプされてアナログ／ディジタル・コンバー
タを過大な入力信号の大きさから保護する。
物理的な速度トランスジューサによることなく注入ラ
ムの速度のディジタル表示の最大分解能を得るため、ア
ナログ位置信号はアナログ微分回路548によりそのアナ
ログ形態で微分される。アナログ微分回路548の出力
は、アナログ／ディジタル・コンバータ546による選択
および変換のためアナログ・マルチプレクサ542へ入力
される。当業者には、注入ラム速度のディジタル表示が
位置の信号からディジタル手段により得られることが理
解されよう。しかし、低いラム速度では、弁制御ループ
閉鎖速度における位置の変化の大きさは、従来のディジ
タル手法の使用には適さないほど小さなものである。ア
ナログ微分回路548は、注入ラムの最も低いあり得る速
度を許容する時定数が与えられる。
出願人の望ましい実施態様においては、例えばバレル
・セグメント40内のヒータ・バンド46乃至54付近に配置
された熱電対により温度の検出が行われる。ノズル44に
おける温度およびポンプおよびタンク・ユニット22内部
の作動流体の温度別の熱電対を用いることができる。熱
電対の接続により生じる有効熱電対接合を許容するた
め、冷接合温度検出熱電対550が、信号処理モジュール1
04に載置され、また高精度電圧源により駆動される電圧
駆動ネットワークに内蔵されている。サーミスタ抵抗の
温度誘起変化を表わすサーミスタ電圧は、アナログ・マ
ルチプレクサ542に対する入力として与えられる。
入力信号処理は、ディジタル信号プロセッサ506のデ
ータ・バス出力から復号された変換制御信号A/D CONV
に応答して、制御ループ閉鎖間隔におけるアナログ表示
からディジタル表示への変換により完了する。アナログ
／ディジタル・コンバータ546は、変換制御信号に応答
して選択されたアナログ入力信号のサンプリングを行う
サンプルおよび保持回路を内蔵する。結果として得る入
力信号のディジタル表示は、ディジタル信号プロセッサ
506により読出され、プロセッサ・モジュール110による
アクセスのためデュアル・ポート・メモリー504へ周期
的に書込まれる。
アナログ指令信号は、ディジタル信号プロセッサ506
のデータ・バス出力から復号されたデータ書込み信号DA
CWRにより制御されるディジタル／アナログ・コンバー
タ522により生成される。ディジタル／アナログ・コン
バータ522へ書込まれるデータはローカル・バス514から
得られ、データ・バス・バッファ544によりバッファさ
れる。出願人は４つまでのアナログ出力信号を提供し、
信号の選択はアナログ・マルチプレクサ556において行
われる。別の実施例では、１つのアナログ出力を用い、
マルチプレクサ出力が有効にバイパスされる。ディジタ
ル／アナログ・コンバータ552の出力は、選択されたア
ナログ出力信号がディジタル／アナログ・コンバータ55
2の出力間に記憶される保持コンデンサを含むアナログ
出力増幅器558へ与えられる。図１の射出成形機に用い
られると、増幅されたアナログ出力信号は、例えばクラ
ンプ機構アクチュエータ34を制御するための図２に示さ
れる適当な弁170の如き液圧作動弁へ与えられる。先に
述べたように、４つまでのアナログ出力信号が信号処理
モジュール104により生成され、それぞれ例えば１つの
機構アクチュエータを制御する４つまでの比例値に対す
る制御信号を生じる。あるいはまた、１つの比例弁を複
数の機構アクチュエータを制御する指向性弁と組合わせ
て使用することができる。第１の別の実施例において
は、アナログ出力指令が弁スプール位置を指令し、弁ス
プール位置および弁電流制御回路を含む電力増幅器を備
えた液圧作動弁へ与えられる。第２の別の実施例では、
アナログ出力指令が、弁スプール位置指令、測定された
弁スプール位置および測定された弁電流から得る弁電流
制御信号を表わす。本例では、例えば、図２に示した線
形可変差動トランスフォーマ（LVDT）171などの如き位
置トランスジューサにより生じる測定された弁位置信
号、および例えば図２に示した抵抗172などの如き電流
検出分路抵抗により生じる測定された弁電流信号に対し
て、別のアナログ入力インターフェースが提供される。
サーボ制御に加えて、信号処理モジュール104は、例
えばヒータ・バンド46乃至54の如き２進信号またはON/O
FF信号に応答して動作する８つのデバイスに対する制御
信号を提供する。２進デバイス制御信号は、過電流保護
回路を含むDC出力インターフェース回路528へ与えられ
る。出願人の望ましい実施例はDC出力インターフェース
を含むが、２進動作のため意図されるAC出力インターフ
ェースをこれに代えてもよい。２つの２進制御信号がデ
ィジタル信号プロセッサ506のデータ・バス出力から復
号され、別の６つの制御信号がディジタル信号プロセッ
サ506の出力で直接生成される。
（信号プロセッサ・モジュールの動作） 弁制御および温度制御を行うためディジタル信号プロ
セッサ506により実行される手順については、図4a乃至
図4c、および図5a乃至図5cに関して記述する。制御は、
３つの主要な手順、即ち、プロセッサ・モジュール110
との通信と関連するバックグラウンド処理、弁制御ルー
プ処理、および温度制御ループ処理により行われる。弁
制御ループ処理および温度制御ループ処理は、ループ閉
鎖間隔タイミング信号から得られる各ループ閉鎖間隔信
号に応答して行われる。ディジタル信号プロセッサ506
は、ループ閉鎖割込み信号の起生まで連続的にバックグ
ラウンド処理を行う。
バックグラウンド処理は、図4Aのフローチャートによ
り示される。信号処理モジュール104に対する電力の最
初の供給により、診断ルーチンが処理ステップ200で実
行されて、モジュール構成要素の適正な機能を検証す
る。障害が検出される場合は、プロセッサ・モジュール
110によるアクセスのため障害出力がデュアル・ポート
・メモリー504にセットされる。診断ルーチンが成功裏
に完了すると、パワーアップ初期設定ルーチンの実行が
処理ステップ202において行われる。初期設定は、制御
アルゴリズムの最初の実行を中断する初期値に出力指令
をセットすることを含む。診断および初期設定ルーチン
の実行に続いて、バックグラウンド・ルーチンの連続的
処理が行われる。ループ閉鎖間隔信号のいずれかの起生
までバックグラウンド・ルーチンの連続的な実行を都合
よく表示する目的のため、判断ステップ204が図4aに示
される。ループ閉鎖間隔の起生と同時に、適当な割込み
ルーチンの実行が処理ステップ206により開始される。
バックグラウンド処理により行われる信号処理モジュ
ール104とプロセッサ・モジュール110間の通信は、
（ａ）弁制御アルゴリズム、ランプ機能定数およびアナ
ログ処理モード指令のための利得定数を提供するアナロ
グ形態ベクトル、および（ｂ）温度制御アナログおよび
温度ループ処理モード指令のための利得定数を提供する
ディジタル形態ベクトルを含む多数のワード・ベクトル
により行われる。各ループ閉鎖により行われる信号処理
モジュール104とプロセッサ・モジュール110間の通信
は、２つの別のワード・ベクトル、即ち、（ａ）アナロ
グ入力および測定温度のディジタル表示を行う入力レジ
スタ・ベクトル、および（ｂ）弁制御および温度制御の
ためのサーボ制御設定点値、および２進出力のための指
令を提供する出力レジスタ・ベクトルを含む。ループ閉
鎖間隔の起生まで、デュアル・ポート・メモリー504に
おけるレジスタ値が照合されて、形態ベクトル・データ
がプロセッサ・モジュール110により書込まれたかどう
かを判定する。形態ベクトル・データの存在の判定は、
判断ステップ208および処理ステップ210において行わ
れ、形態ベクトル・データがデュアル・ポート・メモリ
ー504における予約場所へコピーされ、ディジタル形態
データが受取られたことを示す状態フラッグがセットさ
れる。その後、判断ステップ204へ戻る線により示され
る如く、バックグラウンド処理ループが続けられる。
（弁制御処理） 弁制御処理については、図4bおよび図5a乃至図5cに関
して記述する。弁制御ループ処理は、500ミリ秒のルー
プ閉鎖間隔で起生する。図4bのフローチャートは、弁制
御ループ閉鎖割込み信号の起生毎にディジタル信号プロ
セッサ506により実行される手順を示す。プロセッサ・
モジュール110により行われる診断を可能にするため、
弁制御形態ベクトルに含まれる指令によってループ手順
が消勢される。判断ステップ220において、ループ処理
が消勢されるかどうかが判定され、もしそうでなけれ
ば、アナログ／ディジタル・コンバータ出力指令が処理
ステップ222において空白値と等しくセットされ、処理
ステップ221においてディジタル／アナログ・コンバー
タ552を介して出力される。処理ステップ223において、
DC出力がゼロに等しくセットされ、バックグラウンド処
理が端子245を介する戻りを介して再開される。
判断ステップ220において弁制御ループ処理が可能化
されると判定されるならば、図4bのフローチャートの実
行が処理ステップ224において継続し、ここでプロセッ
サ・モジュール110から受取る２進制御信号がDC出力イ
ンターフェース528へ出力される。処理ステップ226にお
いて、アナログ入力信号がアナログ／ディジタル・コン
バータ546によりディジタル表示へ変換される。処理ス
テップ228において、測定パラメータのディジタル表示
がアナログ表示を受けるオフセットおよび限度を勘案し
てスケールされる。全ての使用可能なディジタル範囲に
わたり拡張するようにディジタル表示を調整すること
が、スケール機能の目的である。処理ステップ230にお
いて、測定パラメータのディジタル表示がプロセッサ・
モジュール110によるアクセスのためデュアル・ポート
・メモリー504へ書込まれる。
弁制御ループと関連する次の３つの処理モードが提供
される。即ち、アナログ出力指令がゼロに等しくセット
される空白モード、アナログ出力指令が出力レジスタ・
ベクトル・データと共に含まれるベクトルに等しくセッ
トされるプログラム・モード、およびアナログ出力指令
値が制御アルゴリズムに従って計算される制御モードで
ある。判断ステップ232において、空白モードがプログ
ラムされたかどうかが判定される。空白モードがプログ
ラムされたならば、アナログ出力指令が処理ステップ23
4においてゼロあるいは適当な空値に等しくセットされ
る。処理ステップ236乃至240は、処理ステップ240に続
くフローチャートの主線へ戻るフロー制御線により示さ
れるように飛越される。空白モードがプログラムされな
かったとすると、判断ステップ236が、形態ベクトルに
よりプログラム・モードが真にセットされたかどうかを
検出する。もしそうであれば、アナログ出力指令が処理
ステップ238における設定点値と等しくセットされ、処
理ステップ240は飛越される。判断ステップ236において
プログラム・モードがアクティブ状態にセットされない
と判定されるならば、実行は処理ステップ240で継続
し、ここでアナログ出力指令が、以下に更に詳細に述べ
るように関連する制御アルゴリズムに従って計算され
る。
処理ステップ234、238および240の実行に続いて、図4
bのフローチャートの実行は処理ステップ250乃至244に
継続して２つの別の実施例に従って制御信号を生じる。
第１の別の実施例においては、弁電流制御部を含む制御
弁へ直接加えるためアナログ出力指令が生成される。本
例においては、ステップ234、238および240生じるアナ
ログ出力指令は処理ステップ250においてディジタル／
アナログ・コンバータ552を介して出力される。その
後、アナログ出力指令値が、処理ステップ242において
プロセッサ・モジュール110によるアクセスのためデュ
アル・ポート・メモリー504の出力ベクトル場所へ書込
まれる。第２の別の実施例においては、弁電流制御がデ
ィジタル信号プロセッサ506により行われ、ステップ250
は飛越される。ステップ242に続いて更に別の処理が行
われて弁制御信号を生じる。処理ステップ260におい
て、弁電流制御信号値が計算される。処理ステップ262
において、電流制御信号がディジタル／アナログ・コン
バータ552を介して出力される。処理ステップ264におい
て、電流指令および電流制御信号がプロセッサ・モジュ
ール110によるアクセスのためデュアル・ポート・メモ
リー504へ書込まれる。その後、端子244の戻りを介して
バックグラウンド処理が再開される。
図4bのフローチャートの処理ステップ240と関連する
アナログ出力指令を計算するための手順の詳細な説明
が、図5aのフローチャートに関して行われる。処理ステ
ップ350において、圧力および速度に対するプログラム
設定点が、デュアル・ポート・メモリーの出力レジスタ
・ベクトル場所からディジタル信号プロセッサ506のロ
ーカル・メモリーへ読出される。処理ステップ352にお
いて、制御アルゴリズム利得が、デュアル・ポート・メ
モリー504からディジタル信号プロセッサ506のローカル
・メモリーへ読出される。処理ステップ354において、
プログラムされた値間のゆるやかな変化を生じるように
デュアル・ポート・メモリー504から読出された設定点
値が予め定めた過渡的機能に従って調整される。特に、
速度指令における変更は、予め定め加速および減速機能
に従って行われ、圧力指令における変更は予め定めたラ
ンプ機能に従って行われる。加速、減速およびランプ機
能の一般的形態は下記の如くである。即ち、 SPEFN＝SPEFN-1＋（STPT−SPEFN-1）＊KR 但し、 SPEF＝有効設定点 STPT＝プログラムされた設定点 KR＝ランプ機能の利得 Ｎ＝相互作用指数 射出成形機のクランプ機構の制御と関連して用いられ
る如く設定点値の位置に基く切換えを許容するように、
過渡的位置に対する設定点値の勾配を生じるため更に他
の設定点調整が行われる。位置に基く勾配を生じるアル
ゴリズムは下記の如くである。即ち、 SPEFN＝STPT2＋KPR＊（（ACTPOSN−POS2）abs）1/2＊ （STPT1−STPT2） 但し、 SPEF＝有効設定点 STPT1＝過渡的位置までプログラムされた設定点 STPT2＝過渡的位置からプログラムされた設定点 POS2＝過渡的位置 （）abs＝括弧式の絶対値 ACTPOS＝測定位置 Ｎ＝相互作用指数 クランプ機構12に用いられる如く、ACTPOSはポテンショ
メータ161から得られる。
更に図5aに関して、判断ステップ356において、指標
Ｉにより示される出力指令に対して速度制御アルゴリズ
ムが可能化されたかどうか判定される。もしそうでなけ
れば、アナログ出力指令値CMDIが処理ステップ358にお
いて有効速度設定点値に等しくセットされる。判断ステ
ップ356において値制御アルゴリズムの計算が可能化さ
れると判定されるならば、実行は処理ステップ360で継
続し、ここで速度指令値が下記に従って計算される。即
ち、 VCMDIN=VCMDI(N-2)+VK1*EN+VK2*E(N-1)+VK3*E(N-2) 但し、 VCMD＝弁位置を定義する速度出力指令 Ｅ＝サーボ・誤差、即ち、VSPEFINとVFDBKINの差 但し、 VSPEF＝有効速度設定点 VFDBK＝測定速度 Ｉ＝ループ選択指標 VK1＝第１の速度ループ利得 VK2＝第２の速度ループ利得 VK3＝第３の速度ループ利得 Ｎ＝相互作用指標 利得VK1、VK2およびVK3は、下式に従って比例VKP、積
分VKiおよび微分VKd利得と関連する。即ち、 VK1＝VKp＋2VKd/T＋VKiT/2 VK2＝VKiT−4VKd/T VK3＝VKiT/2＋2VKd/T−VKp 但し、Ｔ＝ループ閉鎖間隔の時間 更に図5aのフローチャートに関して、判断ステップ36
2において、圧力制御アルゴリズムの計算が可能化され
たかどうかが判断される。もしそうでなければ、圧力指
令が処理ステップ368において最大値にセットされる。
判断ステップ362において、圧力ループ制御アルゴリズ
ムの計算が可能化されると判定されるならば、圧力指令
PCMDIが処理ステップ370において計算される。その後、
弁制御割込みルーチンの実行が端子372を介して続けら
れる。圧力指令の計算は下記に従って行われる。即ち、 PCMDIN=PCMDI(N-2)+１*EN+PK2*E(N-1)+PK3*E(N-2) 但し、 PCMD＝弁位置を定義する圧力出力指令 Ｅ＝サーボ誤差、即ち、PSPEFINおよびPFDBKINの差 但し、 PSPEF＝有効圧力設定点 PFDBK＝測定圧力 Ｉ＝ループ選択指標 PK1＝第１の圧力ループ利得 PK2＝第２の圧力ループ利得 PK3＝第３の圧力ループ利得 Ｎ＝相互作用指標 また、利得PK1、PK2おわりPK3は、速度ループ・アル
ゴリズム計算に関して述べたように、比例PKp,積分PKi
および微分PKd利得と関連している。
図4bのフローチャートの処理ステップ250と関連する
弁位置指令を出力する手順は、図5bのフローチャートに
より詳細に示される。判断ステップ380において、速度
指令VCMDI値と圧力指令PCMDI値の大きい方が決定され
る。速度指令VCMDIが制御される弁の比較的大きな閉鎖
位置を定義するならば、速度指令値は制御弁に対する最
終出力のためセーブされる。判断ステップ380におい
て、圧力指令PCMDIが制御弁の更に閉じた位置を定義す
ると判定されるならば、圧力指令値は処理ステップ384
において指令値としてセーブされる。圧力指令の計算が
アクティブ状態ループに対して可能にされなかったなら
ば、アクティブ状態指令PCMDIは速度制御が行われるこ
とを保証する最大値にセットされることが思出されよ
う。処理ステップ386において、セーブされた指令値は
予め定めた最小値および最大値より小さくないか大きく
ない大きさを定義するように調整される。図5bのフロー
チャートの比較および選択ルーチンの効果は、調整可能
な圧力設定点を用いて速度制御の間圧力の解放を行うこ
とである。その後、弁制御アルゴリズムの実行が端子38
8を通して続けられる。
弁電流制御を提供する別の実施例と関連する電流制御
信号を生じるための処理ステップ260と関連する手順の
詳細な説明は、図5cのフローチャートに関して行う。処
理ステップ340において、測定値位置信号がアナログ表
示からディジタル表示へ変換される。処理ステップ342
において、弁制御ループ利得がデュアル・ポート・メモ
リーからディジタル信号プロセッサ506のローカル・メ
モリーへ読出される。処理ステップ344において、弁電
流指令値が下記の制御アルゴリズムに従って計算され
る。即ち、 ICMDIN=ICMDI(N-2)+SK1*EN+SK2*E(N-1)＋SK3*E(N-2) 但し、 ICMD＝弁電流を定義する電流出力指令 Ｅ＝サーボ誤差、即ち、CMDINおよびSFDBKINの差 但し、 CMD＝弁位置指令 SFDBK＝測定弁位置 Ｉ＝ループ選択指標 SK1＝第１の位置ループ利得 SK2＝第２の位置ループ利得 SK3＝第３の位置ループ利得 Ｎ＝反復指標 また、利得SK1、SK2およびSK3は、速度ループ・アル
ゴリズムの計算に関して述べたように、比例SKp、積分S
Ki、微分SKd利得と関連している。図２の弁170の制御に
対するように、測定弁スプール位置SFDBKはLVDT171から
得られる。
更に図5cに関して、処理ステップ346において、アナ
ログ／ディジタル・コンバータ546により測定値電流信
号がアナログ表示からディジタル表示へ変換される．処
理ステップ348において、電流制御信号値が下記の形態
をもつ電流制御アルゴリズムに従って計算される。即
ち、 ICNTIN=ICNTI(N-2)+IK1*EN+IK2*E(N-1)＋IK3*E(N-2) 但し、 ICNT＝電流出力信号 Ｅ＝サーボ誤差、即ち、ICMDINとIFDBKIN 但し、 ICMD＝弁電流指令 IFDBK＝測定弁電流 Ｉ＝ループ選択指標 IK1＝第１の電流ループ利得 IK2＝第２の電流ループ利得 IK3＝第３の電流ループ利得 Ｎ＝相互作用指標 また、生じるIK1、IK2およびIK3は、速度ループ・ア
ルゴリズムの計算に関して述べたように、比例IKp,積分
積分ｉおよび微分積分ｄ利得と関連している。
図２の弁170の制御におけるように、測定弁電流IFDBK
が分路抵抗172から得られる。その後、弁制御手順の処
理が端子349を介して続けられる。
（温度制御処理） ディジタル信号プロセッサ506は、50ミリ秒の温度制
御ループ閉鎖間隔で温度制御アルゴリズムを実行する。
例えばヒータ・バンド46乃至54に対する電力供給のデュ
ーティ・サイクルを制御するための制御信号を生じる８
つまでの温度制御ループに対して処理が行われる。この
デューティ・サイクル周期はプログラム可能であり、プ
ログラム可能周期内の有効デューティ・サイクルは、５
％増分にてプログラム可能である。デューティ・サイク
ル周期は、ディジタル形態ベクトルでプログラムされた
データにより定義される。デューティ・サイクル指令値
の計算は、測定温度、温度設定点、およびループ・アル
ゴリズム利得定数により表わされる如きプラント・パラ
メータと関連するPID制御アルゴリズムに従って行われ
る。先に述べたように、測定温度は、熱電対から得ら
れ、信号処理モジュール104に対する熱電対リードの接
続により生じる有効熱電対の補償は各熱電対入力毎に行
われる。この補償は、以下本文において「冷接合補償」
と呼ばれる。
ディジタル信号プロセッサ506により実行される温度
制御手順の記述は、図4cのフローチャートに関して行わ
れる。弁制御手順の場合のように、温度制御処理は形態
ベクトルで与えられる指令によりプロセッサ・モジュー
ル110により不能化される。判断ステップ270において、
温度制御ループ処理が可能化されたかどうかが判定され
る。もしそうでなかったならば、端子271の戻りを介し
てバックグラウンド処理が再開される。温度制御ループ
処理が可能化されたならば、処理ステップ272において
実行が継続し、ここでディジタル形態ベクトルがデュア
ル・ポート・メモリー504へ書込まれたことを示す状態
フラッグがセットされるかどうかが判定される。形態ベ
クトルが一切書込まれなかったならば、温度制御ループ
処理は行われない。その代わり、冷接合補償サーミスタ
値が、処理ステップ273においてアナログ／ディジタル
・コンバータ546により変換され、バックグラウンド処
理が端子274の戻りを介して再開される。
更に図4cに関して、温度制御ループ処理が可能化され
ディジタル形態ベクトルが書込まれたものとすれば、実
行は処理ステップ276において継続し、ここでループ処
理の速度を制御するため使用され割込みカウンタが増分
される。判断ステップ278において、割込みカウンタが
デューティ・サイクル周期内の温度制御ループ処理を行
うため要求される予め定めた限度に等しいかどうかが判
定される。判断ステップ278において、割込みカウンタ
がこの限度値に等しくないと判定されるならば、バック
グラウンド処理の実行は端子280を介する戻りを介して
再開される。
１つのデューティ・サイクル・カウンタを用いて、８
つの全ての温度制御出力に対するデューティ・サイクル
制御を行う。処理ステップ282において、デューティ・
サイクル・カウンタが、割込みがプログラムされた限度
値まで増分された毎に１回増分される。デューティ・サ
イクル・カウンタは、二次的に用いられて温度制御手順
の実行毎に実行されるヒータ制御信号処理の選択を制御
する。デューティ・サイクルの５％増分を行うために
は、デューティ・サイクル・カウンタが８つの温度制御
信号に対してデータを選択するため要求されるよりも大
きい状態数を持つことが判るであろう。判断ステップ28
4において、デューティ・サイクル・カウンタのその時
の値が温度制御処理が要求されない値と等しいかどうか
が判定される。もしそうであれば、バックグラウンド処
理の実行は端子286の戻りを介して再開される。
デューティ・サイクル・カウンタ値がノーオペレーシ
ョン値と等しくないものとすれば、図4cのフローチャー
トの実行は判断ステップ288において続行する。ここ
で、デューティ・サイクル・カウンタ値が冷接合補償処
理を行うため割当てられ値に対応するかどうかが判定さ
れる。もしそうでなければ、選択された温度制御手順の
処理が影響を受ける。処理ステップ294において、選択
された熱電対入力が変換される。判断ステップ296にお
いて、温度制御手順のプログラムされたモードがプロセ
ッサ・モジュール110によりノーオペレーション条件に
等しくセットされたかどうかが判定される。もしそうで
あれば、バックグラウンド処理の実行が端子298を介す
る戻りを介して続行する。
プロセッサ・モジュール110が温度制御処理の空白モ
ードを要求しなかったものとすると、図4cのフローチャ
ートの実行が判断ステップ300において続行し、ここで
ヒータ制御値が計算されるべきかどうかが判定される。
もしそうであれば、実行は処理ステップ302において続
行し、ここでデューティ・サイクルに対する新しい値が
下記のアルゴリズムに従って測定温度に応答して計算さ
れる。即ち、 DCMDIN=DCMDI(N-2)+HK1*EN+HK2*E(N-1)+HK3*E(N-2) 但し、 DCMD＝デューティ・サイクル指令 Ｅ＝サーボ誤差、即ち、TSPEFINおよびTFDBKINの差 但し、 TSPEF＝温度有効設定点 TFDBK＝測定温度 Ｉ＝ループ選択指標 HK1＝第１の加熱ループ利得 HK2＝第２の加熱ループ利得 HK3＝第３の加熱ループ利得 Ｎ＝相互作用指標 また、利得HK1、HK2およびHK3は、速度ループ・アル
ゴリズムの計算に関して述べたように、比例HKp,積分HK
iおよび微分HKd利得と関連している。
デューティ・サイクル指令値DCMDIの計算に続いて、
ヒータ制御信号の値が処理ステップ306において計算さ
れる。ヒータ制御信号は、電力が次の温度制御ループ閉
鎖間隔の間関連するヒータ・バンドへ与えられるべきか
どうかを定義する。有効デューティ・サイクル指令値
は、割込みカウンタのその時の値と組合わされて制御信
号の所要の状態を生じる。処理ステップ308において、
計算値がプロセッサ・モジュール110によるアクセスの
ためデュアル・ポート・メモリー504へ書込まれる。そ
の後、バックグラウンド処理の実行は、端子310を介す
る戻りを介して再開される。
判断ステップ300においてデューティ・サイクルの計
算が行われないと判定されるならば、処理ステップ302
が飛越され、デューティ・サイクル値がディジタル信号
プロセッサ506のローカル・メモリーにおけるデューテ
ィ・サイクル・レジスタへ直接ロードされることにな
る。その後、先に述べたように、ヒータ制御信号が処理
ステップ306において計算される。デューティ・サイク
ル・レジスタの内容はプロセッサ・モジュール110によ
り使用されて、例えば、信号処理モジュール104におけ
るDC出力インターフェース102またはDC出力インターフ
ェース回路528を介して、２進制御信号を生じる。信号
処理モジュール104に対する熱電対リードの接続におけ
る有効熱電対接合の冷接合補償は、デューティ・サイク
ル・カウンタの１つの状態に対して予約される。判断ス
テップ288においてデューティ・サイクル・カウンタが
冷接合補償を行うための状態に等しいと判定されるなら
ば、図4cのフローチャートの手順の実行は処理ステップ
290において続行し、ここで冷接合サーミスタ550のアナ
ログ表示がアナログ／ディジタル・コンバータ546によ
りディジタル表示へ変換される。処理ステップ292にお
いて、冷接合温度値が選択された測定温度値へ加算され
る。その後、図4cのフローチャートの実行は先に述べた
ように、判断ステップ296において続行する。
（DC出力インターフェース） ２進制御信号が図4bに示される処理ステップ224にお
いてDC出力インターフェース回路へ出力されることが思
出されよう。２進出力インターフェースの最終制御がプ
ロセッサ110により実行されるアプリケーション・プロ
グラム160により決定される間、出願人は、これら回路
が例えばヒータ・バンド46乃至54へ電力を供給するため
のスイッチング・デバイスを動作させるに充分なロード
電流容量を提供した。２進出力インターフェースが信号
処理モジュール104を介する制御に適する他の機械の諸
デバイスと関連して使用できることが認識されよう。い
ずれの場合も、回路構成要素に対する損傷を防止するた
め、これら出力インターフェース回路に対する過電流保
護を提供することが望ましい。
過電流保護回路を含む例示的な２進出力インターフェ
ース回路について、図６に関して記述する。出力駆動ト
ランジスタ400はMOS電界効果トランジスタである。出力
トランジスタ400のスイッチング動作は、駆動トランジ
スタ402により生じるゲート制御信号により制御され、
このトランジスタは通常の動作において、ディジタル信
号プロセッサ506から復号されるDC出力指令に応答して
オン／オフされる。抵抗408および410は、駆動トランジ
スタ402のベース−エミッタ接合に対する順バイアス電
圧を生じるためANDゲート412の出力に電圧分割ネットワ
ークを提供する。駆動トランジスタ402が導通状態にな
ると、抵抗404、406は電圧分割器を形成して出力トラン
ジスタ400の導通のため要求されるゲート・バイアス電
圧を生じる。
出力トランジスタ400に破壊のおそれがある電流レベ
ルが流れることを阻止するため、２段の過電流保護が提
供される。第１に、出力トランジスタ400を飽和状態か
ら一時的に切換えることにより、瞬間的な過電流条件に
応答して短期の電流制限が提供される。電流制限は、出
力電源と出力トランジスタ400の電源端子との間に接続
された電流検出抵抗412により測定される負荷電流によ
り制御される。電流検出抵抗電圧は、電流制限抵抗414
により電流制限トランジスタ418のベースに接続され
る。コンデンサ416は、電流制限トランジスタ418の応答
の遅れを生じて負荷電流信号のフィードバックからの振
動を防止する。負荷電流が予め定めた制限値に達する
と、電流検出抵抗412の両端に現れる電圧はトランジス
タ418のベース−エミッタ接合に順バイアスを与えるに
充分になり、トランジスタ418を導通状態にする。電流
制限トランジスタ418は出力トランジスタ400のゲートに
おける電圧を増加するように線形的に動作されて、出力
トランジスタ400を飽和状態から保護し、これにより流
される電流を制限する。
過電流保護の第２段は、電流制限トランジスタ418に
より行われる電流制限時間を監視し、長い過電流状態を
検出するとこれに応答して全てのDC出力インターフェー
ス回路に対してラッチされた禁止信号を生じる。電流制
限トランジスタ418の導通条件は、入力ダイオード422を
介して過電流ラッチ回路へ接続される。各DC出力インタ
ーフェース回路に対する電流制限出力信号は、同様に過
電流ラッチ回路の入力ダイオードへ与えられ、入力ダイ
オードの接続により有効にORされる。抵抗424および426
は、電圧分割器として働いて抵抗428およびコンデンサ4
30により生成される容量性調時ネットワークを充電する
ための電圧を生じる。抵抗428およびコンデンサ430のネ
ットワークの時定数は、出力を不能状態にする前に、予
め定めた電流制限期間を提供する。過電流制限期間が充
分に長ければ、コンデンサ430が予め定めた基準値を越
えるバイアス電圧まで充電される。この条件は、抵抗43
2、434により形成される電圧分割器により基準値が与え
られるコンパレータ436で検出される。コンパレータ436
において電流制限期間コンデンサが基準電圧まで充電さ
れたと判定されると、コンパレータ436の出力はフリッ
プフロップ438をセットして、各DC出力インターフェー
ス回路の入力におけるゲート回路へ与えられるラッチ出
力不能化信号を生じる。このラッチ信号は、ANDゲート4
00の入力として現れる。フリップフロップ438がセット
されると、駆動トランジスタ402は導通状態から出るよ
うバイアスされ、フリップフロップ438がディジタル信
号プロセッサ506の出力から復号されるリセット信号の
印加によりリセットされるまで、オンに切換えられるこ
とを不能化される。
望ましい実施態様において記載される２段の過電流保
護の教示は、電流の制限および時間に基くラッチ動作を
行うように別の構成要素を用いて応用できることが理解
されよう。この技法は、同じ技法がバイポーラ・電力ト
ランジスタにおける使用に容易に用いられるため、MOS
FETトランジスタに対する応用に限定されるものと見
做されるべきではない。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−221427（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−194822（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−8025（ＪＰ，Ａ) 米国特許4635182（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 45/76 - 45/82 B22D 17/32 G05B 11/36

Claims (29)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】測定温度および選択された射出成形機条件
    の測定値を表わす測定パラメータ信号を生成するトラン
    スジューサを備えた成形機の諸機構およびヒータを含む
    射出成形機の諸デバイスのサーボ制御のための装置であ
    って、前記諸デバイスの所定の動作を定義する設定点値
    を表わす指令入力信号に応答してデバイス制御信号を生
    成する装置において、 a.第１の予め定めたループ閉鎖インターバルで機構条件
    を表わす測定パラメータ信号を周期的にサンプリング
    し、かつ第２のループ閉鎖インターバルで温度を表わす
    測定条件信号を周期的にサンプリングする手段と、 b.前記指令入力信号と、前記測定パラメータ信号のサン
    プル値とに応答して、第１の選択された設定点値と第１
    の所定のループ閉鎖インターバルと機構条件値とに関連
    するアナログ・ループ・アルゴリズムを周期的に実行し
    て前記第１のループ閉鎖インターバルで機構制御信号を
    生成し、かつ第２の選択された設定点値と第２の所定の
    ループ閉鎖インターバルと測定温度とに関連する関数で
    ある温度ループ・アルゴリズムを周期的に実行して、前
    記温度ループ・アルゴリズムの実行が、前記第２の選択
    された設定値と第２のループ閉鎖インターバルと及び該
    測定された温度との関連する結果として該第２のループ
    閉鎖インターバルでヒータ制御信号を発生するプロセッ
    サと、 を設けてなる装置。
  2. 【請求項２】前記機構が、電気的に動作させられる液圧
    作動弁により制御され、前記プロセッサが、設定点値と
    測定値とに関連する各弁に対するアナログ・ループ・ア
    ルゴリズムを実行して弁閉鎖の大きさを定義する弁位置
    指令を生じ、弁位置指令値と測定値とに関連する各弁に
    対する弁位置ループ・アルゴリズムを実行し弁電流値を
    生じ、弁電流指令値と測定弁電流とに関連する各弁に対
    する電流ループ・アルゴリズムを実行して関連する機構
    制御信号により表わされる弁制御値を生じる請求の範囲
    第１項記載の装置。
  3. 【請求項３】前記機構が、電気的に動作させられる液圧
    作動弁により制御され、前記プロセッサが、設定点値と
    測定値とに関連する各弁に対するアナログ・ループ・ア
    ルゴリズムを実行して関連する機構の制御信号により表
    わされる弁閉鎖の大きさを定義する弁位置指令を生じる
    請求の範囲第１項記載の装置。
  4. 【請求項４】機構制御信号を弁へ与える弁駆動インター
    フェース回路を更に設けてなる請求の範囲第３項記載の
    装置。
  5. 【請求項５】前記成形機が、ダイ構成要素が取付けられ
    た可動盤と、該可動盤の実際の位置を測定する第１のト
    ランスジューサとを含み、前記プロセッサが、可動盤の
    測定位置の変化レートと設定点速度とに関連するクラン
    プ速度ループ・アルゴリズムを実行して前記可動盤の速
    度を制御する制御信号を生じる請求の範囲第３項記載の
    装置。
  6. 【請求項６】前記プロセッサが、前記設定点速度にラン
    プ機能を供給し前記可動盤の予め定めた場所において速
    度変化が生じる請求の範囲第５項記載の装置。
  7. 【請求項７】前記成形機が、巣部内へモールドされるよ
    うに材料を強制する射出ラムと、該射出ラムの実際の位
    置を測定する第２のトランスジューサと、材料を射出す
    るため与えられる液圧力を測定する第３のトランスジュ
    ーサとを含み、前記プロセッサが、ｉ）第１の所定の射
    出制御弁位置指令値を生じる射出ラムの測定位置の変化
    レートと射出速度設定点とに関連する射出速度ループ・
    アルゴリズムと、ii）測定射出圧力と、射出圧力設定点
    とに関連する射出圧力ループ・アルゴリズムとを実行し
    て、第２の所望の射出制御弁の位置指令値を生じ、プロ
    セッサは、前記第１および第２の所望の射出制御弁位置
    指令値を組合わせて射出ラム制御信号を生じる請求の範
    囲第３項記載の装置。
  8. 【請求項８】前記射出ラム位置の測定値について演算し
    て射出ラム位置の変化レートを決定するアナログ微分器
    を更に設けてなる請求の範囲第７項記載の装置。
  9. 【請求項９】前記成形機が、射出成形される材料を可塑
    化する押出し機と、実際の押出し機の角速度を測定する
    第４のトランスジューサとを含み、前記プロセッサが、
    押出し機の設定点速度と測定された押出し機の角速度と
    に関連する押出し機速度ループ制御アルゴリズムを実行
    して押出し機制御信号を生じる請求の範囲第３項記載の
    装置。
  10. 【請求項１０】前記プロセッサが、測定温度と温度設定
    点とに関連する熱制御アルゴリズムを実行して、プログ
    ラム可能デューティ・サイクル周期を規定するための動
    作のデューティ・サイクルを定義するデューティ・サイ
    クル指令値を生じる請求の範囲第１項記載の装置。
  11. 【請求項１１】前記温度測定トランスジューサが成形機
    に取付けられた熱電対であり、前記サンプリング手段に
    対する熱電対の接続の効果に対して測定温度を補償する
    冷接合補償手段を更に設ける請求の範囲第10項記載の装
    置。
  12. 【請求項１２】前記装置が更に、２進形式の制御信号を
    成形機のデバイスへ与えることにより装置を成形機のデ
    バイスへインターフェースするDCインターフェース回路
    を含む請求の範囲第１項記載の装置。
  13. 【請求項１３】前記DCインターフェース回路が、 a.前記インターフェース回路により負荷に対して送られ
    る電流を制限する電流制限回路と、 b.電流制限の期間中監視する手段と、 c.電流制限期間が予め定めた制限を越える時、前記監視
    手段に応答して前記インターフェース回路の出力を非動
    作状態にする手段とを含む請求の範囲第12項記載の装
    置。
  14. 【請求項１４】選択された射出成形機の条件の測定値を
    表わす測定パラメータ信号を生じるトランスジューサを
    備えた射出成形機の機構制御弁のサーボ制御の方法であ
    って、制御される機構の所定の動作が成形機の動作パラ
    メータの設定点値を表わす設定点信号により定義される
    方法において、 a.予め定めたループ閉鎖インターバルで機構条件を表わ
    す測定パラメータ信号を周期的にサンプリングしてアナ
    ログ入力信号を生成し、 b.第１の選択されたアナログ入力信号と、第１の設定点
    信号と、該第１の設定点値と制御される機構の動作によ
    り影響を受ける第１の測定パラメータ値に関連する予め
    定めたアルゴリズムとに応答して、前記射出成形機の機
    能条件を表す第１の指令値を前記ループ閉鎖インターバ
    ルで生成し、 c.第２の選択されたアナログ入力信号と、第２の設定点
    信号、該第２の設定点値と制御される機構の動作により
    影響を受ける第２の測定パラメータ値に関連する第２の
    予め定めたアルゴリズムとに応答して、前記射出成形機
    の機能条件を表す第２の指令値を前記ループ閉鎖インタ
    ーバル生成し、 d.制御される値の更に厳密な条件を定義する第１の指令
    値と第２の指令値の一方を選択し、 e.選択された指令値に応答して弁制御信号を生成する ステップを含む方法。
  15. 【請求項１５】前記第１の選択されたアナログ入力信号
    が、制御されるデバイスの動作により影響を受ける速度
    を表わし、前記第１の予め定めたアルゴリズムが速度設
    定点値と測定速度値とに関連する請求の範囲第14項記載
    の方法。
  16. 【請求項１６】前記第２の選択されたアナログ入力信号
    が、制御される弁を介して与えられる作動流体圧力を表
    わし、前記第２の予め定めたアルゴリズムが、圧力設定
    点値と測定作動流体圧力とに関連する請求の範囲第15項
    記載の方法。
  17. 【請求項１７】測定温度および選択された成形機条件の
    値を表わす測定パラメータ信号を生成するトランスジュ
    ーサを備えた、諸機構およびヒータを含む射出成形機の
    デバイスのサーボ制御のための方法であって、前記デバ
    イスが、該デバイスの所望の動作を定義する設定点値を
    表わす設定点信号に応答して生成される制御信号に応答
    して制御される方法において、 a.第１の予め定めたループ閉鎖インターバルを定義する
    第１の割込み信号を周期的に生成し、 b.第２の予め定めたループ閉鎖インターバルを定義する
    第２の割込み信号を周期的に生成し、 c.第１の予め定めたループ閉鎖インターバルで成形機の
    条件を表わす測定パラメータ信号をサンプリングし、 d.第２のループ閉鎖インターバルで温度を表わす測定条
    件信号をサンプリングし、 e.第１の選択されたパラメータ値と、第１の選択された
    設定点値と、機構の条件値とに関連するアナログ・ルー
    プ・アルゴリズムを実行して、第１のループ閉鎖インタ
    ーバルで機構の制御信号を生成し、 f.第２の選択されたパラメータ値と、第２の選択された
    設定点値と、前記第２の予め定められたループ閉鎖イン
    ターバルと、測定された温度とに関連する制御温度ルー
    プ・アルゴリズムを実行して、前記第２のループ閉鎖イ
    ンターバルでヒータ制御信号を発生する ステップを含む方法。
  18. 【請求項１８】前記機構が電気的に動作させられる液圧
    作動弁により制御され、機構の制御信号を生成するステ
    ップが更に、 a.設定点値と測定値とに関連する各弁に対するループ・
    アルゴリズムを実行して、弁の閉鎖の大きさを定義する
    弁位置指令を生成し、 b.弁位置指令値に関する各弁と測定弁位置に関する各弁
    に対する弁位置ループ・アルゴリズムを実行して弁電流
    値を生成し、 c.弁電流指令値と測定弁電流とに関連する各弁に対する
    電流ループ・アルゴリズムを実行して、関連する機構制
    御信号により表わされる弁制御値を生成するステップを
    含む請求の範囲第17項記載の方法。
  19. 【請求項１９】前記機構が、電気的に動作させられる液
    圧作動弁により制御され、機構の制御信号を生成するス
    テップが更に、設定点値と測定値とに関連する各弁に対
    するループ・アルゴリズムを実行して関連する機構制御
    信号により表わされる弁の閉鎖量を定義する弁位置指令
    を生成する請求の範囲第17項記載の方法。
  20. 【請求項２０】前記成形機が該成形機の構成要素の実際
    の位置を測定する位置トランスジューサと、関連する機
    構アクチュエータへ与えられる作動流体圧力を測定する
    圧力トランスジューサとを含み、機構の制御信号を生成
    するステップが更に、 a.成形機構成要素の測定位置の変化レートと速度設定点
    とに関連する速度ループ・アルゴリズムを実行して、第
    １の所定の制御弁位置指令値を生成し、 b.測定圧力と圧力設定点とに関連する圧力ループ・アル
    ゴリズムを実行して、第２の所定の制御弁位置指令値を
    生成し、 c.前記第１および第２の所定の制御弁位置指令値を組合
    わせて前記射出成形機の制御のために使用される機構制
    御信号を生成するステップを含む請求の範囲第19項記載
    の方法。
  21. 【請求項２１】前記第１および第２の制御弁位置指令値
    を組合わせるステップが更に、 a.第１および第２の制御弁位置指令値を比較し、前記第
    １及び第２の制御弁位置指令値の大きい方を決定し、 b.補正された前記制御弁位置指令値を得るために該比較
    に応答して制御弁位置指令値を選択することを含む請求
    の範囲第20項記載の方法。
  22. 【請求項２２】ダイ構成要素が載置される可動盤を作動
    させるクランプ機構と、該可動盤の実際の位置を測定す
    る第１のトランスジューサとを設け、前記クランプ機構
    に対する機構制御信号を生成するステップが更に、前記
    可動盤の測定位置の変化レートおよび設定点速度に関す
    るクランプ速度ループ・アルゴリズムを実行して、可動
    盤の速度を制御する機構制御信号を生成するステップを
    含む請求の範囲第19項記載の方法。
  23. 【請求項２３】前記機構制御信号を生成するステップが
    更にクランプ機能の供給を実行して設定点速度を修正
    し、可動盤の予め定めた場所における速度変化を生じる
    ことを含む請求の範囲第22項記載の方法。
  24. 【請求項２４】前記成形機が、巣部内へモールドされる
    ように材料を強制する射出ラムと、該射出ラムの実際の
    位置を測定する第２のトランスジューサと、射出される
    作動流体圧力を測定する第３のトランスジューサとを含
    み、機構制御信号を生成するステップが更に、 a.射出ラムの測定位置の変化レートおよび射出速度設定
    点に関する射出速度ループ・アルゴリズムを実行して第
    １の所望の射出制御弁位置指令値を生成し、 b.測定された射出圧力および射出圧力設定点に関する圧
    力ループ・アルゴリズムを実行して、第２の所望の射出
    制御弁位置指令値を生成し、かつ c.前記第１および第２の所望の射出制御弁位置指令値を
    組合わせて前記射出成形機の制御に使用される制御信号
    を生成することを含む請求の範囲第19項記載の方法。
  25. 【請求項２５】ヒータ制御信号を生成するステップが更
    に、測定された温度および温度設定点に関する熱制御ア
    ルゴリズムを実行して、プログラム可能デューティ・サ
    イクル期間におけるヒータ付勢のデューティ・サイクル
    を定義するデューティ・サイクル指令値を生成するステ
    ップを含む請求の範囲第17項記載の方法。
  26. 【請求項２６】選択された射出形成機条件の測定値を表
    す測定パラメータ信号を生成するトランスジューサを備
    え、制御された該諸機構の所望の動作が機械動作パラメ
    ータの設定点値を表す設定点信号により定義される、射
    出形成機の諸機構制御弁のサーボ制御の方法であって、 ａ）予め定められたループ閉鎖インターバルで機構条件
    を表す測定パラメータ信号を周期定期にサンプリング
    し、アナログ入力信号を発生するステップと、 ｂ）予め定められたループ閉鎖インターバルで、選択さ
    れたアナログ入力信号、設定点信号および制御された諸
    機構の動作により影響された測定パラメータ値と設定点
    値に関連する予め定められたアルゴリズムとに応答し
    て、指令値を発生するステップと、 ｃ）予め定められたループ閉鎖インターバルで、指令値
    と、予め定められたループインターバルと、および測定
    された弁位置とに関連する弁位置ループアルゴリズムの
    実行に応答して、弁電流指令値を発生するステップと、 ｄ）予め定められたループ閉鎖インターバルで、弁電流
    指令値と、予め定められたループ閉鎖インターバルと、
    および測定された弁電流とに関連する電流ループアルゴ
    リズムの実行に応答して、弁制御信号を発生するステッ
    プと、 を含む方法。
  27. 【請求項２７】指令値を発生するステップが、更に、 ａ）第１の選択されたアルゴリズム入力信号と、第１の
    設定点信号と、および第１の設定点値とおよび制御され
    た機構の動作により影響された第１の測定されたパラメ
    ータ値とに関連する第１の予め定められたアルゴリズム
    に応答して前記射出成形機の機能条件を表す第１の指令
    値を発生するステップと、 ｂ）第２の選択されたアルゴリズム入力信号と、第２の
    設定点信号と、および第２の設定点値とおよび制御され
    た機構の動作により影響された第２の測定されたパラメ
    ータ値とに関連した第２の予め定められたアルゴリズム
    に応答して第２の指令値を発生するステップと、 ｃ）第１の指令値と第２の指令値とを比較するステップ
    と、 ｄ）補正された制御弁位置指令値を得るために該比較に
    応答して第１の指令値と第２の指令の一方を選択するス
    テップと、 を備える請求項26記載の方法。
  28. 【請求項２８】第１の選択されたアルゴリズム入力信号
    が、制御されたデバイスの動作により影響された速度を
    表し、第１の予め定められたアルゴリズムが速度設定点
    値と測定された速度値とに関連する請求項27記載の方
    法。
  29. 【請求項２９】第２の選択されたアルゴリズム入力信号
    が、制御弁の動作により影響された圧力を表し、第２の
    予め定められたアルゴリズムが、圧力設定点値と測定さ
    れた圧力値に関連する請求項28記載の方法。
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