JP4554103B2 - 重量式フィーダの間欠運転制御装置及び方法 - Google Patents
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- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば射出成形機に適用され、原料をホッパからシリンダに供給する重量式フィーダの間欠運転制御装置及びその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば射出成形機に適用されるフィーダは、射出成形機の１ショット毎に行われる計量工程において、射出成形機のシリンダに原料供給を行う。このため、図６に示すような連続運転を基本とする押出機と異なり、図７に示すような間欠運転制御が行われる。
このフィーダにより原料を供給する場合、従来は、容量式フィーダを使用し、予め計量して設定されたモータ回転出力により計量工程にあわせてモータを一定回転させる定出力運転を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この場合、フィーダホッパ内の原料の充填状況によっては、原料の嵩密度が変化するため、供給量が変化し、射出成形機の計量が安定しないという問題点があった。また一方、重量式フィーダは連続運転を基本として設計されており、起動時のオーバーシュートを極力抑えるように調整されているため、立ち上がり時間が長くなる。従って、これを射出成形機に使用しようとすると、射出成形機の計量時間は通常数秒という短い場合が一般的なため、従来のフィーダの制御方法では定量供給が困難になるという問題点がある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、重量式フィーダを例えば射出成形機に適用したような場合において、そのフィーダ駆動のモータの応答性を高めることができると共に、安定した定量供給が行える重量式フィーダの間欠運転制御装置及びその方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係る重量式フィーダの間欠運転制御装置は、モータ（２）を駆動してホッパ（１ａ）内の原料を間欠的に供給する重量式フィーダ（１）の間欠運転制御装置において、フィードフォワード設定器（１１）とＰＩＤ調節計（９）を設けて、間欠的に駆動される前記モータ（２）の駆動制御を行うことで、供給される原料が所定重量となるよう制御するようにしたことを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明に係る重量式フィーダ（１）の間欠運転制御装置において、前記フィードフォワード設定器（１１）による設定値は、前記ホッパ（１ａ）内の原料の重量に基づいて定められることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明に係る重量式フィーダ（１）の間欠運転制御装置において、前記設定値は、前記ホッパ（１ａ）内の原料の重量が最大値のときの設定値と最小値のときの設定値とから現在の重量に対する補間値（Ｃｖ）を用いて定められることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明に係る重量式フィーダ（１）の間欠運転制御装置において、前記フィードフォワード設定器（１１）の出力にオーバーシュートを抑えるための安全係数を乗算する乗算器（１２）を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明は、モータ（２）を駆動してホッパ（１ａ）内の原料を間欠的に供給する重量式フィーダの間欠運転制御装置において、ｎ回分の原料供給量を検出し、該検出量に基づいて原料供給量が目標量となるように制御する第１制御ループと、各回の原料供給流量を検出し、該検出流量が設定流量となるように制御する第２制御ループとを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明に係る重量式フィーダ（１）の間欠運転制御装置において、前記重量式フィーダ（１）による供給量の変化を検出する検出手段（４）と、該検出手段により検出された供給量の変化に基づいて、前記重量式フィーダによる供給量の設定値を変化させる設定値変更手段（６）を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明に係る重量式フィーダの間欠運転制御装置（１）において、前記重量式フィーダ（１）は、射出成形機の計量工程において原料を供給するフィーダであることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明は、モータ（２）を駆動してホッパ（１ａ）内の原料を射出成形機のシリンダに間欠的に供給する重量式フィーダの間欠運転制御方法において、定量供給時に前記シリンダ内の原料滞留量が時間と共に変化する場合、間欠的に供給される各供給毎の重量変化をフィーダ停止時に測定積算し、所望の供給量とに差がある場合、該差に基づいて、フィーダへの設定流量を変化させるようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
以上のような構成によれば、フィーダ駆動のモータの応答性を高めることができると共に、安定した定量供給が行えることとなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の基本構成を示すブロック図である。図２は動作を重量の変化で示すタイムチャートである。
これらの図において、重量式フィーダ１は、モータ２の駆動により、図示しない射出成形機のシリンダにホッパ１ａ内の原料を供給する。モータ２の駆動制御には、目標重量とロードセル３の出力信号に基づいて重量積算部４が算出する積算重量信号ＷPVとの差分をとる加算器５と、この加算器５の出力が入力される流量設定器６と、流量設定器６の出力ＱSVとロードセル３の出力信号に基づいて流量検出部７からの流量信号ＱPVとの差分をとる加算器８と、この加算器８の出力が入力されるＰＩＤ調節計からなるモータ回転数の調節計９と、この調節計９の出力が入力されるインバータ１０とが用いられる。
【００１５】
重量積算部４により出力される積算重量信号ＷPVは、ロードセル３の検出重量からｎ回分の原料供給量を検出し、該検出量を加算して得られる信号であり、この積算重量信号ＷPVのフィードバックループは、ｎ回ショット分の原料供給量が目標量（製品重量×ｎ）となるように設定流量ＱSVを制御する第１制御ループを構成する。流量検出部７により検出される流量信号ＱPVはロードセル３の検出重量から１回毎の原料供給流量（実測されるショット内平均流量）を示す信号であり、この流量信号のフィードバックループは、この流量信号信号すなわち実測されるショット内平均流量（ΔＷ／Δｔ）が設定流量ＱSVとなるようにインバータ１０への操作量ＭＶを制御する第２制御ループを構成している。
【００１６】
積算重量信号は、ＷPV=ΔＷ〔１〕＋ΔＷ〔２〕＋…ΔＷ〔ｎ〕で示され、
流量信号は、ＱPV=ΔＷ／Δｔで示される。
【００１７】
これにより、シリンダに投入される原料の積算量を制御できるので、シリンダ内の原料滞留量を一定に制御することができる。また、以上の制御において、定量供給時にシリンダ内の原料滞留量が時間と共に変化する場合、間欠的に供給される各供給毎の重量変化をフィーダ停止時に測定積算し、所望の供給量とに差がある場合、該差に基づいて、フィーダへの設定流量を変化させるようにする。従って、図１における重量積算部４は、また前記重量式フィーダ１による供給量の変化を検出する検出手段として作用し、流量設定器６は、検出された供給量の変化に基づいて、重量式フィーダ１による供給量の設定値を変化させる設定値変更手段として作用する。
【００１８】
実施の形態２．
図３は図１に示した調節計９に並列に更にフィードフォワード設定器１１を設け、フィードバック制御とフィードフォワード制御を併用した構成を示すブロック図である。
このフィードフォワード設定器１１の出力は、モータ２の立ち上がり時間を極力速く設定し、予め計量して設定されたモータ回転出力をフィードフォワードで出力し、ＰＩＤ制御定数を応答が速くなるよう設定することにより、短時間での定量供給精度を確保できるようにしたものである。
【００１９】
フィードフォワード設定器１１の設定値は、図４に示すように、ホッパ内の原料の重量が最大値のときの設定値と最小値のときの設定値とから現在の重量に対する補間値を用いて定めるようにしている。
【００２０】
また、フィードフォワード設定器１１の出力側には、安全係数乗算器１２を設け、その出力が加算器１３によりＰＩＤ調節計９の出力と加算されている。このように、フィードフォワード出力に安全係数を掛けることで、オーバーシュートを抑えた速い応答をさせることができる。図５はフィードフォワード制御による間欠運転パターンを示したタイムチャートであり、応答速度の大きい制御が安定して行われていることを示している。
【００２１】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、モータを駆動してホッパ内の原料を間欠的に供給する重量式フィーダの間欠運転制御装置において、フィードフォワード設定器とＰＩＤ調節計を設けて、間欠的に駆動される前記モータの駆動制御を行うことで、供給される原料が所定重量となるよう制御するようにしたため、重量式フィーダを例えば射出成形機に適用したような場合において、そのフィーダ駆動のモータの応答性を高めることができると共に、安定した定量供給が行える重量式フィーダの間欠運転制御装置及びその方法を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を示す構成図である。
【図２】実施の形態１の動作を示すタイムチャートである。
【図３】実施の形態２を示すブロック図である。
【図４】フィードフォワード設定器の動作を示すタイムチャートである。
【図５】フィードフォワード制御による間欠運転パターンを示すタイムチャートである。
【図６】重量式フィーダの通常の連続供給の運転パターンにおける流量を示すタイムチャートである。
【図７】間欠運転のパターン例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 重量式フィーダ、１ａ ホッパ、２ モータ、３ ロードセル、４ 重量積算部、５ 加算器、６ 流量設定器、７ 流量検出部、８ 加算器、９ 調節計、１０ インバータ、１１ フィードフォワード設定器、１２ 安全係数乗算器。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば射出成形機に適用され、原料をホッパからシリンダに供給する重量式フィーダの間欠運転制御装置及びその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば射出成形機に適用されるフィーダは、射出成形機の１ショット毎に行われる計量工程において、射出成形機のシリンダに原料供給を行う。このため、図６に示すような連続運転を基本とする押出機と異なり、図７に示すような間欠運転制御が行われる。
このフィーダにより原料を供給する場合、従来は、容量式フィーダを使用し、予め計量して設定されたモータ回転出力により計量工程にあわせてモータを一定回転させる定出力運転を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この場合、フィーダホッパ内の原料の充填状況によっては、原料の嵩密度が変化するため、供給量が変化し、射出成形機の計量が安定しないという問題点があった。また一方、重量式フィーダは連続運転を基本として設計されており、起動時のオーバーシュートを極力抑えるように調整されているため、立ち上がり時間が長くなる。従って、これを射出成形機に使用しようとすると、射出成形機の計量時間は通常数秒という短い場合が一般的なため、従来のフィーダの制御方法では定量供給が困難になるという問題点がある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、重量式フィーダを例えば射出成形機に適用したような場合において、そのフィーダ駆動のモータの応答性を高めることができると共に、安定した定量供給が行える重量式フィーダの間欠運転制御装置及びその方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係る重量式フィーダの間欠運転制御装置は、モータ（２）を駆動してホッパ（１ａ）内の原料を間欠的に供給する重量式フィーダ（１）の間欠運転制御装置において、フィードフォワード設定器（１１）とＰＩＤ調節計（９）を設けて、間欠的に駆動される前記モータ（２）の駆動制御を行うことで、供給される原料が所定重量となるよう制御するようにしたことを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明に係る重量式フィーダ（１）の間欠運転制御装置において、前記フィードフォワード設定器（１１）による設定値は、前記ホッパ（１ａ）内の原料の重量に基づいて定められることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明に係る重量式フィーダ（１）の間欠運転制御装置において、前記設定値は、前記ホッパ（１ａ）内の原料の重量が最大値のときの設定値と最小値のときの設定値とから現在の重量に対する補間値（Ｃｖ）を用いて定められることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明に係る重量式フィーダ（１）の間欠運転制御装置において、前記フィードフォワード設定器（１１）の出力にオーバーシュートを抑えるための安全係数を乗算する乗算器（１２）を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明は、モータ（２）を駆動してホッパ（１ａ）内の原料を間欠的に供給する重量式フィーダの間欠運転制御装置において、ｎ回分の原料供給量を検出し、該検出量に基づいて原料供給量が目標量となるように制御する第１制御ループと、各回の原料供給流量を検出し、該検出流量が設定流量となるように制御する第２制御ループとを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明に係る重量式フィーダ（１）の間欠運転制御装置において、前記重量式フィーダ（１）による供給量の変化を検出する検出手段（４）と、該検出手段により検出された供給量の変化に基づいて、前記重量式フィーダによる供給量の設定値を変化させる設定値変更手段（６）を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明に係る重量式フィーダの間欠運転制御装置（１）において、前記重量式フィーダ（１）は、射出成形機の計量工程において原料を供給するフィーダであることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明は、モータ（２）を駆動してホッパ（１ａ）内の原料を射出成形機のシリンダに間欠的に供給する重量式フィーダの間欠運転制御方法において、定量供給時に前記シリンダ内の原料滞留量が時間と共に変化する場合、間欠的に供給される各供給毎の重量変化をフィーダ停止時に測定積算し、所望の供給量とに差がある場合、該差に基づいて、フィーダへの設定流量を変化させるようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
以上のような構成によれば、フィーダ駆動のモータの応答性を高めることができると共に、安定した定量供給が行えることとなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の基本構成を示すブロック図である。図２は動作を重量の変化で示すタイムチャートである。
これらの図において、重量式フィーダ１は、モータ２の駆動により、図示しない射出成形機のシリンダにホッパ１ａ内の原料を供給する。モータ２の駆動制御には、目標重量とロードセル３の出力信号に基づいて重量積算部４が算出する積算重量信号ＷPVとの差分をとる加算器５と、この加算器５の出力が入力される流量設定器６と、流量設定器６の出力ＱSVとロードセル３の出力信号に基づいて流量検出部７からの流量信号ＱPVとの差分をとる加算器８と、この加算器８の出力が入力されるＰＩＤ調節計からなるモータ回転数の調節計９と、この調節計９の出力が入力されるインバータ１０とが用いられる。
【００１５】
重量積算部４により出力される積算重量信号ＷPVは、ロードセル３の検出重量からｎ回分の原料供給量を検出し、該検出量を加算して得られる信号であり、この積算重量信号ＷPVのフィードバックループは、ｎ回ショット分の原料供給量が目標量（製品重量×ｎ）となるように設定流量ＱSVを制御する第１制御ループを構成する。流量検出部７により検出される流量信号ＱPVはロードセル３の検出重量から１回毎の原料供給流量（実測されるショット内平均流量）を示す信号であり、この流量信号のフィードバックループは、この流量信号信号すなわち実測されるショット内平均流量（ΔＷ／Δｔ）が設定流量ＱSVとなるようにインバータ１０への操作量ＭＶを制御する第２制御ループを構成している。
【００１６】
積算重量信号は、ＷPV=ΔＷ〔１〕＋ΔＷ〔２〕＋…ΔＷ〔ｎ〕で示され、
流量信号は、ＱPV=ΔＷ／Δｔで示される。
【００１７】
これにより、シリンダに投入される原料の積算量を制御できるので、シリンダ内の原料滞留量を一定に制御することができる。また、以上の制御において、定量供給時にシリンダ内の原料滞留量が時間と共に変化する場合、間欠的に供給される各供給毎の重量変化をフィーダ停止時に測定積算し、所望の供給量とに差がある場合、該差に基づいて、フィーダへの設定流量を変化させるようにする。従って、図１における重量積算部４は、また前記重量式フィーダ１による供給量の変化を検出する検出手段として作用し、流量設定器６は、検出された供給量の変化に基づいて、重量式フィーダ１による供給量の設定値を変化させる設定値変更手段として作用する。
【００１８】
実施の形態２．
図３は図１に示した調節計９に並列に更にフィードフォワード設定器１１を設け、フィードバック制御とフィードフォワード制御を併用した構成を示すブロック図である。
このフィードフォワード設定器１１の出力は、モータ２の立ち上がり時間を極力速く設定し、予め計量して設定されたモータ回転出力をフィードフォワードで出力し、ＰＩＤ制御定数を応答が速くなるよう設定することにより、短時間での定量供給精度を確保できるようにしたものである。
【００１９】
フィードフォワード設定器１１の設定値は、図４に示すように、ホッパ内の原料の重量が最大値のときの設定値と最小値のときの設定値とから現在の重量に対する補間値を用いて定めるようにしている。
【００２０】
また、フィードフォワード設定器１１の出力側には、安全係数乗算器１２を設け、その出力が加算器１３によりＰＩＤ調節計９の出力と加算されている。このように、フィードフォワード出力に安全係数を掛けることで、オーバーシュートを抑えた速い応答をさせることができる。図５はフィードフォワード制御による間欠運転パターンを示したタイムチャートであり、応答速度の大きい制御が安定して行われていることを示している。
【００２１】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、モータを駆動してホッパ内の原料を間欠的に供給する重量式フィーダの間欠運転制御装置において、フィードフォワード設定器とＰＩＤ調節計を設けて、間欠的に駆動される前記モータの駆動制御を行うことで、供給される原料が所定重量となるよう制御するようにしたため、重量式フィーダを例えば射出成形機に適用したような場合において、そのフィーダ駆動のモータの応答性を高めることができると共に、安定した定量供給が行える重量式フィーダの間欠運転制御装置及びその方法を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を示す構成図である。
【図２】実施の形態１の動作を示すタイムチャートである。
【図３】実施の形態２を示すブロック図である。
【図４】フィードフォワード設定器の動作を示すタイムチャートである。
【図５】フィードフォワード制御による間欠運転パターンを示すタイムチャートである。
【図６】重量式フィーダの通常の連続供給の運転パターンにおける流量を示すタイムチャートである。
【図７】間欠運転のパターン例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 重量式フィーダ、１ａ ホッパ、２ モータ、３ ロードセル、４ 重量積算部、５ 加算器、６ 流量設定器、７ 流量検出部、８ 加算器、９ 調節計、１０ インバータ、１１ フィードフォワード設定器、１２ 安全係数乗算器。
Claims (4)
- モータ（２）を駆動してホッパ（１ａ）内の原料を間欠的に供給する重量式フィーダ（１）の間欠運転制御装置において、
フィードフォワード設定器（１１）とＰＩＤ調節計（９）を設けて、間欠的に駆動される前記モータ（２）の駆動制御を行うことで、供給される原料が所定重量となるよう制御するようにし、
前記フィードフォワード設定器（１１）による設定値は、前記ホッパ（１ａ）内の原料の重量が最大値のときの設定値と最小値のときの設定値とから現在の重量に対する補間値（Ｃｖ）を用いて定められる
ことを特徴とする重量式フィーダの間欠運転制御装置。 - 請求項１に記載の重量式フィーダ（１）の間欠運転制御装置において、
前記フィードフォワード設定器（１１）の出力にオーバーシュートを抑えるための安全係数を乗算する乗算器（１２）を設けたことを特徴とする重量式フィーダの間欠運転制御装置。 - 請求項１または請求項２に記載の重量式フィーダ（１）の間欠運転制御装置において、
前記重量式フィーダ（１）による供給量の変化を検出する検出手段（４）と、該検出手段により検出された供給量の変化に基づいて、前記重量式フィーダによる供給量の設定値を変化させる設定値変更手段（６）を設けたことを特徴とする重量式フィーダの間欠運転制御装置。 - 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の重量式フィーダの間欠運転制御装置（１）において、
前記重量式フィーダ（１）は、射出成形機の計量工程において原料を供給するフィーダであることを特徴とする重量式フィーダの間欠運転制御装置。
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