JP4214666B2 - ダイカストマシンの射出速度制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイカストマシンの射出速度制御方法に関するものであり、特に、高速射出時における射出速度切替位置の制御精度に優れた射出速度制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
これまでのダイカストマシンの射出速度制御方法は、流量調整弁に出力する開度指令の値を一定の周期で更新させながら、射出プランジャの射出速度を制御するものであった。この周期が極めて短いものであったとしても、射出速度が高くなるほど、開度指令の値が更新される時間間隔において射出プランジャが移動する移動量は大きくなる。たとえば、開度指令の値を更新させる周期が１／１０００秒であったとしても、射出プランジャの射出速度が５ｍ／ｓ（５０００ｍｍ／ｓ）であれば、開度指令の値が更新される時間間隔における移動量は、「射出速度×周期」であり、５ｍｍにも達するのである。このことを具体的な例を示して、以下に説明する。
【０００３】
具体的な例として、図３に従来のダイカストマシンにおける射出速度制御装置のブロック図を示す。
図３において、射出プランジャ１は図示しない駆動手段と油圧回路により移動または停止自在であり、射出プランジャ１の移動速度はサーボバルブ４の開度を調節することにより制御可能な構成となっている。
そして、射出プランジャ１の一定移動量毎に射出ストロークセンサ２から出力されるパルスがカウンタ３４の入力端子３４ａに入力されるように構成され、前記カウンタ３４の出力端子３４ｂはゲート３２の入力端子３２ａに接続されている。一方、タイマ３７から発せられる定周期のパルスが前記ゲート３２の制御端子３２ｃに入力され、さらに、前記ゲート３２の出力端子３２ｂは速度設定テーブル３８の入力端子３８ａおよび微分器３９の入力端子３９ａにそれぞれ接続されている。また、前記速度設定テーブル３８の出力端子３８ｂは演算器４０の入力端子４０ａに接続され、微分器３９の出力端子３９ｂは前記演算器４０の別の入力端子４０ｂに接続されている。さらに、詳細を後述する開度指令信号が前記演算器４０の出力端子４０ｃから出力され、サーボバルブ４に入力される構成となっている。
【０００４】
次に、従来の射出速度制御装置の動作を説明する。
射出プランジャ１が移動すると、射出ストロークセンサ２は射出プランジャ１の一定移動量毎、例えば１ｍｍ移動する毎に１パルスを発する。発せられたパルスの総数はカウンタ３４により積算され、積算されたパルスの総数は射出プランジャ１の総移動量に相当するストローク信号として出力される。ただし、ゲート３２が図３に示すようにＯＦＦ状態にある場合、ゲート３２以降の制御回路には前記ストローク信号が伝えられず、それぞれ現状態を維持したままである。一方、タイマ３７からは定周期のパルス（周波数：１〜数ＫＨｚ）が発せられており、このパルスがゲート３２の制御端子に到達した瞬間においてのみゲート３２はＯＮ状態となって、この瞬間における前記カウンタ３４の出力がゲート３２を通過して速度設定テーブル３８および微分器３９に入力されるのである。すなわち、タイマ３７から発せられるパルスの周期（ΔＴ）を時間間隔として前記カウンタ３４の出力はゲート３２を通過することになり、ゲート３２以降の制御回路にはパルスの周期に同期して更新されたストローク信号が伝えられることになる。
【０００５】
なお、前記速度設定テーブル３８にはあらかじめ射出プランジャ１の速度パターンが設定済みであり、各ストローク値それぞれに対応する目標速度が記憶されている。そして、この速度設定テーブル３８に前記の更新されたストローク信号が入力されると、そのストローク値に対応する目標速度を引き出し、目標速度信号を演算器４０に出力するようになっている。一方、微分器３９にストローク信号が入力されると、微分器３９では前に入力されたストローク値と今回のストローク値との差を算出し、さらに、このストローク値の差をタイマ３７から発せられるパルスの周期（ΔＴ）で数値微分（差分）することにより実速度を算出して演算器４０に実速度信号を出力するようになっている。
【０００６】
ところで、演算器４０における第１の役割は、速度設定テーブル３８で引き出した目標速度に応じて、サーボバルブ４への開度指令を演算することである。なお、ここでの開度指令の演算は、目標速度に一定の係数を乗ずる方法や、速度と開度の関係を記憶したテーブルから目標速度に相当する開度を引き出す方法などにより行われる。一方、演算器４０には閉ループ系を備えることが多く、閉ループ系を備えた演算器４０における第２の役割は、閉ループ系における微分器３９で算出した実速度が目標速度と異なるとき、補正分の開度指令を演算することである。そして、上記の目標速度に応じた開度指令に補正分の開度指令を加算したものを、最終的な開度指令信号としてサーボバルブ４に出力するようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来の射出速度制御では、タイマ３７から発せられるパルスに同期してストローク信号が更新されない限り、サーボバルブ４への開度指令信号は更新されない。このため、以下に説明するように、特に、高速射出時における射出速度切替位置のばらつきが避けられなかった。
ダイカストマシンの射出速度条件は、射出プランジャ１の移動ストローク末端近くの減速位置において、高速から低速に階段状に減速する速度パターンとして設定されるのが一般的である。ここで、サーボバルブ４への開度指令信号が更新されるタイミングでの射出プランジャ１の位置と減速位置とは一致しないため、射出プランジャ１が減速位置の直後にある時点でストローク信号が更新されると、ほとんど設定速度パターン通りの制御となるのに対し、減速位置の直前にある時点でストローク信号が更新された場合、次のストローク信号更新までの間、高速の設定速度を目標速度として制御することになってしまう。
【０００８】
すなわち、従来の射出速度制御方法では、タイマ３７から発せられる定周期のパルスに同期させてサーボバルブ４への開度指令信号を更新する方式であるので、タイマ３７から発せられるパルスの周期が制御における速度切替の遅れ時間のばらつきとなり、特に、減速位置がショット毎にばらついてダイカスト製品の品質が不安定になるという問題があった。
【０００９】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、実際の射出プランジャの速度切替が、設定された速度パターンの射出速度切替位置において正確に実行されるようにした射出速度制御方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上のような課題を解決するために、本発明においては、射出プランジャの一定移動量毎に１パルスを発する射出ストロークセンサを備えたダイカストマシンの射出速度制御方法であって、前記射出ストロークセンサから発せられるパルスに同期して前記パルス間の経過時間を前記パルスよりも高速の定周期パルスによりカウントして前記射出ストロークセンサから発せられるパルス間の実速度を算出すると共に、前記射出ストロークセンサから発せられるパルスに同期して各ストローク値に対応する目標速度を速度設定テーブルから読み出し、前記実速度と前記目標速度とに基づいて流量調整弁に出力する開度指令の値を更新させながら、前記射出プランジャの射出速度を制御するようにした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明の実施例の詳細について説明する。図１、図２はいずれも本発明の実施例に係り、図１は使用するダイカストマシンの射出速度制御装置のブロック図、図２は減速位置付近における射出プランジャの動作実態を示す説明図である。
図１おいて、射出プランジャ１は図示しない駆動手段と油圧回路により移動または停止自在であり、射出プランジャ１の移動速度はサーボバルブ４の開度を調節することにより制御可能な構成となっている。
そして、射出プランジャ１の一定移動量毎に射出ストロークセンサ２から発せられるパルスは、ゲート（１）１２の制御端子１２ｃおよびゲート（２）１３の制御端子１３ｃに入力されるように構成され、前記ゲート（１）１２の入力端子１２ａには、単なる１（ＯＮ）状態のパルスを出力する素子１１が接続されている。一方、ゲート（１）１２の出力端子１２ｂはカウンタ（１）１４の入力端子１４ａに接続され、さらに、カウンタ（１）１４の出力端子１４ｂは速度設定テーブル１８の入力端子１８ａおよび微分器１９の入力端子１９ａにそれぞれ接続されている。
【００１２】
また、前記微分器１９には微分時間（ΔＴ）の入力口１９ｃが設けられており、この入力口１９ｃは差分器１５の出力端子１５ｂに接続され、差分器１５の入力端子１５ａは前記ゲート（２）１３の出力端子１３ｂに接続されている。さらに、、前記ゲート（２）１３の入力端子１３ａはカウンタ（２）１６の出力端子１６ｂに接続され、カウンタ（２）１６の入力端子１６ａにはタイマ１７から発せられる定周期のパルスが入力される構成となっている。
そして、前記速度設定テーブル１８の出力端子１８ｂは演算器２０の入力端子２０ａに接続され、前記微分器１９の出力端子１９ｂは演算器２０の入力端子２０ｂに接続され、さらに、演算器２０の出力端子２０ｃはサーボバルブ４に接続されている。
【００１３】
次に、本発明の実施例における射出制御装置の動作を説明する。
射出プランジャ１が移動すると、射出ストロークセンサ２は射出プランジャ１の一定移動量毎、例えば１ｍｍ移動する毎に１パルスを発生する。一方において、このパルスはゲート（１）１２をＯＮ状態にして、素子１１から出力される単なる１（ＯＮ）状態のパルスをカウンタ（１）１４に入力させる。そして、カウンタ（１）１４は素子１１から出力されたパルスの総数を積算し、積算したパルスの総数をストローク信号として速度設定テーブル１８および微分器１９に出力し、速度設定テーブル１８および微分器１９におけるストローク値が更新されるようになっている。他方において、射出ストロークセンサ２から発せられるパルスは、同時にゲート（２）１３をＯＮ状態にする。そして、タイマ１７から発せられる定周期のパルス（周波数：数ＭＨｚ）の総数を積算しているカウンタ（２）１６の出力である積算時間が、ゲート（２）１３がＯＮ状態となった瞬間に差分器１５に入力される。すると、積算時間が入力された差分器１５からは、前に入力された積算時間と今回の積算時間との差、つまり射出ストロークセンサ２のパルス間の経過時間ΔＴを算出して微分器１９に出力し、微分器１９のΔＴが更新されるのである。
【００１４】
なお、前記速度設定テーブル１８にはあらかじめ射出プランジャ１の速度パターンが設定済みであり、各ストローク値それぞれに対応する目標速度が記憶されている。速度設定テーブル１８に前記のように更新されたストローク信号が入力されると、そのストローク値に対応する目標速度を引き出し、目標速度信号を演算器２０に出力するようになっている。他方、微分器１９に前記のように更新されたストローク信号が入力されると、前に入力されたストローク値と今回のストローク値との差を算出し、このストローク値の差を前記差分器１５から入力された経過時間ΔＴで数値微分（差分）することにより実速度を算出して、実速度信号を演算器２０に出力するようになっている。
【００１５】
ところで、演算器２０の第１の役割は、速度設定テーブル１８で引き出した目標速度に応じて、サーボバルブ４への開度指令を演算することである。なお、ここでの開度指令の演算は、目標速度に一定の係数を乗ずる方法や、速度と開度の関係を記憶したテーブルから目標速度に相当する開度を引き出す方法などにより行われる。一方、前記演算器２０には閉ループ系を備えており、演算器２０の第２の役割は、閉ループ系における微分器１９で算出した実速度が目標速度と異なるとき、補正分の開度指令を演算することである。そして、上記の目標速度に応じた開度指令に補正分の開度指令を加算したものを、最終的な開度指令信号としてサーボバルブ４に出力するようになっている。なお、本発明は、開ループ系の演算器で構成される射出制御装置にも適用することができる。
【００１６】
以上述べたように、本発明のダイカストマシンの射出速度制御方法は、射出プランジャの一定移動量毎に射出ストロークセンサ２から発せられるパルスに同期してサーボバルブ４への開度指令信号を更新する方式である。そして、速度パターンは射出プランジャの各ストローク値それぞれに対応する目標速度として設定されており、速度切替の設定ストローク値は射出ストロークセンサ２から発せられるパルスによって直接的に検知されるので、サーボバルブ４への開度指令信号は速度パターンのとおりに遅れ時間なしで更新され、射出速度切替位置がショット毎にばらつくことはないのである。また、射出ストロークセンサ２からパルスが発せられる時間間隔は射出速度が高い場合は短くなり、射出速度が低い場合は長くなって、サーボバルブ４への開度指令信号が射出速度に応じて自動的に制御上適正な時間間隔で更新されるという利点を有している。なお、本発明は、サーボバルブ４に代えて電磁流量調整弁等の他の流量調整弁で構成される射出制御装置にも適用することができる。
【００１７】
本発明のダイカストマシンの射出速度制御方法によれば、実際の射出プランジャの速度切替が設定された速度パターンの射出速度切替位置において正確に実行されるので、従来の射出速度制御方法のようにショット毎に射出速度切替位置がばらつくことはない。特に、高速射出時における減速位置の精度が飛躍的に向上するので、減速位置を理想条件に設定することができる。そして、速度パターンのとおりに毎ショツトの射出速度を制御するので、ダイカスト製品の品質安定性が格段に向上する。
【００１８】
（実施例）
図１に示すブロック図で構成され、射出ストロークセンサ２は射出プランジャ１が１ｍｍ移動する毎に１パルスを発するものである射出速度制御装置を備えた型締力６５０ＴＯＮのダイカストマシンを用い、ドライショットにおける射出プランジャ１の動作の実態を実測した。なお、射出速度の条件は、「高速設定速度：５．０ｍ／ｓ」から「減速設定速度：０．５ｍ／ｓ」にステップ状に減速する速度パターンに設定した。
図２は、上記の条件における射出プランジャ１の減速位置付近における連続する６ショット分の実測データを、横軸を射出プランジャのストローク、縦軸を射出プランジャの速度とする速度波形として重ね書きしたものである。図２に示すように、６ショット分の減速位置付近の速度波形は互いに重なっており、本発明のダイカストマシンの射出速度制御方法による射出速度切替位置制御の安定性を実証する結果となっている。
【００１９】
（比較例）
図３に示すブロック図で構成され、タイマ３７は１／１０００秒の周期でパルスを発するものである射出速度制御装置を備えた型締力６５０ＴＯＮのダイカストマシンを用い、ドライショットにおける射出プランジャ１の動作の実態を実測した。なお、射出速度の条件は、実施例と同じ速度パターンに設定した。
図４は、上記の条件における射出プランジャ１の減速位置付近における連続する６ショット分の実測データを、横軸を射出プランジャのストローク、縦軸を射出プランジャの速度とする速度波形として重ね書きしたものである。図４に示すように、６ショット分の減速位置付近の速度波形は５ｍｍ程度ずれており、「射出速度×周期」で求められる理論上のばらつき幅５ｍｍと一致する結果となっている。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。
（１）射出プランジャの一定移動量毎に１パルスを発する射出ストロークセンサから発せられるパルスに同期して、サーボバルブへの開度指令信号を遅れ時間なしで更新するので、射出速度が高くても射出速度切替位置がばらつくことがなく、ダイカスト製品の品質安定性が格段に向上する。
（２）速度パターンの設定条件が射出速度切替位置のばらつきにより制限されることがなく、特に、高速射出時における減速位置の設定において理想の成形条件を追求することができる。
（３）サーボバルブへの開度指令信号が射出速度に応じて自動的に制御上適正な時間間隔で更新される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に使用するダイカストマシンにおける射出速度制御装置のブロック図である。
【図２】本発明の射出速度制御方法による、減速位置付近における射出プランジャの動作実態を示す説明図である。
【図３】従来のダイカストマシンにおける射出速度制御装置のブロック図である。
【図４】従来の射出速度制御方法による、減速位置付近における射出プランジャの動作実態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 射出プランジャ
２ 射出ストロークセンサ
４ サーボバルブ
１１ 素子
１２ ゲート（１）
１２ａ 入力端子
１２ｂ 出力端子
１２ｃ 制御端子
１３ ゲート（２）
１３ａ 入力端子
１３ｂ 出力端子
１３ｃ 制御端子
１４ カウンタ（１）
１４ａ 入力端子
１４ｂ 出力端子
１５ 差分器
１５ａ 入力端子
１５ｂ 出力端子
１６ カウンタ（２）
１６ａ 入力端子
１６ｂ 出力端子
１７ タイマ
１８ 速度テーブル
１８ａ 入力端子
１８ｂ 出力端子
１９ 微分器
１９ａ 入力端子
１９ｂ 出力端子
１９ｃ 微分時間の入力口
２０ 演算器
２０ａ 入力端子
２０ｂ 入力端子
２０ｃ 出力端子
３２ ゲート
３２ａ 入力端子
３２ｂ 出力端子
３２ｃ 制御端子
３４ カウンタ
３４ａ 入力端子
３４ｂ 出力端子
３８ 速度テーブル
３８ａ 入力端子
３８ｂ 出力端子
３９ 微分器
３９ａ 入力端子
３９ｂ 出力端子
４０ 演算器
４０ａ 入力端子
４０ｂ 入力端子
４０ｃ 出力端子

Claims (1)

1. 射出プランジャの一定移動量毎に１パルスを発する射出ストロークセンサを備えたダイカストマシンの射出速度制御方法であって、
   前記射出ストロークセンサから発せられるパルスに同期して前記パルス間の経過時間を前記パルスよりも高速の定周期パルスによりカウントして前記射出ストロークセンサから発せられるパルス間の実速度を算出すると共に、
   前記射出ストロークセンサから発せられるパルスに同期して各ストローク値に対応する目標速度を速度設定テーブルから読み出し、
   前記実速度と前記目標速度とに基づいて流量調整弁に出力する開度指令の値を更新させながら、前記射出プランジャの射出速度を制御するようにしたことを特徴とするダイカストマシンの射出速度制御方法。

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