JPH0241645B2 - - Google Patents

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JPH0241645B2
JPH0241645B2 JP57146890A JP14689082A JPH0241645B2 JP H0241645 B2 JPH0241645 B2 JP H0241645B2 JP 57146890 A JP57146890 A JP 57146890A JP 14689082 A JP14689082 A JP 14689082A JP H0241645 B2 JPH0241645 B2 JP H0241645B2
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control
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pulse
feedback control
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B9/00Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member
    • F15B9/02Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type
    • F15B9/03Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type with electrical control means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Servomotors (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流体圧系におけるシリンダの速度制御
方法に関するものである。
従来より、例えば、ダイカストマシンや射出成
形機などの射出装置のように射出の途中で射出速
度を切替える装置においては、射出シリンダの速
度制御方法として、大別して、オープンループ制
御とクローズドループ制御の方法がある。
従来より、電磁切替弁を使用してオープンルー
プ制御を行う場合は、例えば、第1図に示すよう
な装置が用いられている。
第1図において、1は射出用の油圧シリンダ、
2は油圧ポンプ、3は低速射出用の電磁切替弁、
4は高速射出用の電磁切替弁、5は低速射出用の
流量調整弁、6は高速射出用の流量調整弁、7は
リリーフ弁、8はタンク、9はリミツトスイツチ
などの高速切替位置指令装置であり、低速射出中
にリミツトスイツチ9が作動し、高速射出に切替
わるようになつている。
しかし、この場合は、油圧配管が複雑になると
か、電磁切替弁3,4の切替時に、サージ圧力が
発生するとか、また、電磁切替弁4の切替をステ
ツプ状に切替えると、電磁切替弁4の切替直後
に、射出速度が所望の高速射出速度を一時的に越
えるオーバーシユートが発生するとか、温度の変
化に対する制御ができないという欠点があつた。
また、パルスモータを利用したオープンループ
制御においては、第2図に示すような装置が用い
られていた。
第2図において、油圧ポンプ2と油圧シリンダ
1の間の配管中には、パルスモータ10の作動に
よつて開き度が制御できる流量調整弁11が設け
られている。12は油圧シリンダ1のピストンロ
ツド1aの移動位置を検出する位置検出器であ
り、射出速度プログラム設定器13、パルス発生
器14および駆動装置15を経て、パルスモータ
10に指示を与え、位置検出器12からの出力信
号と射出速度プログラム設定器13であらかじめ
設定しておいた射出速度プログラムに基づいて流
量調整弁11の開度を制御しうるようになつてい
る。
しかし、作動油は油温の変化により粘度が変わ
り、流れの状態が変わるので、油圧シリンダ1は
油温の変化によつて移動速度が自然に変わる。ま
た、油圧シリンダはピストンロツド1aに作用す
るシリンダ負荷の変化等によつても速度が変化す
る。したがつて、上記オープンループ制御では、
このような外乱による設定値からのずれに対する
修正は行われがたい。
また、フイードバツク制御においては、第3図
に示すような装置が用いられていた。
第3図において、油圧ポンプ2と油圧シリンダ
1の間の配管中には、電磁比例式の流量制御弁1
6が設けられており、油圧シリンダ1のピストン
ロツド1aの移動路部には、位置検出器12と速
度検出器17が設けられている。速度検出器17
では、ピストンロツド1aの移動速度に対応した
電気信号が出され、インプツトバツフア18でこ
の電気信号がそれに応じた電圧信号または電流信
号に変えられる。一方、位置検出器12と射出速
度プログラム設定器13の作用に基づいて移動速
度の設定値がピストンロツド1aの移動距離に従
つて電圧信号として出力され、両方の電圧信号が
刻々比較され、射出速度プログラム設定器13か
らの出力がインプツトバツフア18からの出力よ
りも高いとプラスの偏差信号がフイードバツク制
御装置19に送られる。そして、増幅器20を介
して流量調整弁16は所定の開度に制御される。
この種のフイードバツク制御では、流量制御弁
16と射出シリンダを組合わせた系の伝達関数
は、積分要素を含む共振的な二次遅れ特性である
こと、流量制御弁16の応答性が遅いため、ステ
ツプ状の設定速度変更に対し、初期偏差が大きく
なると同時に、通常のフイードバツク制御では過
渡偏差が零になりにくく、これが安定性を悪くし
てオーバーシユート、アンダーシユートを発生さ
せる欠点があつた。そして、このオーバーシユー
ト、アンダーシユートが発生しないようにフイー
ドバツク制御の効きを悪くすると、応答性すなわ
ち追従性が悪くなる欠点があつた。
本発明は、このようなステツプ状の設定値変更
の欠点をなくすためのもので、油圧シリンダの速
度を大きく急に変えるような制御においては、応
答速度が速く、安定した正確な制御が簡単な制御
系で得られるようにしたものであり、そのため
に、本発明では、流体圧系におけるシリンダの速
度制御を行うとき、設定値を変更した直後の過渡
状態ではオープンループ制御を行い、その後、制
御対象が略定常状態になつたとき、オープンルー
プ制御からフイードバツク制御へ切替えるように
し、オープンループ制御とフイードバツク制御を
組合わせて制御することにより、両者の欠点を補
い、長所を最大に生かすようにした。
つぎに、図面に示した1実施例によつて、本発
明をさらに詳細に説明する。
なお、本発明の1実施例を示す第4図中におい
て、第1〜3図中に示したものと同じものは、同
一符号で示し、その説明は省略する。
第4図に示した装置においては、パルスモータ
10を連結した1個の流量調整弁11をシリンダ
1のピストンロツド1a移動用の油圧回路中に設
けた油圧回路装置を用いた。なお、この場合の流
量調整弁11としては、1個の弁で大容量の流量
を精度良く制御しうる弁を用い、例えば、本発明
の出願人会社が開発した実願昭57−22号(実公昭
61−40996号)のような流量調整弁を用いる。ピ
ストンロツド1aの移動路部には、ピストンロツ
ド1aの移動位置を検出してプログラム設定器1
3に電気信号を発信する位置検出器12と、ピス
トンロツド1aの移動速度に対応した電気信号を
発信する速度検出器17が設けられている。プロ
グラム設定器13には、ピストンロツド1aの設
定速度を低速から高速へ変更し始めた直後の過渡
状態でのオープンループ制御における速度変更状
態、すなわち、高速への立上り状態である時間ま
たは移動ストローク当りの速度上昇度合と、オー
プンループ制御の終了をつげてフイードバツク制
御への切替を指令する時点と、定常状態での高速
速度の大きさをあらかじめ設定しておく、そし
て、位置検出器12、プログラム設定器13、プ
ログラム設定器13での設定速度をパルス数に換
算する速度−パルス換算回路21、パルス発生回
路22、駆動装置15、パルスモータ10、流量
調整弁11とでオープンループ制御回路を構成
し、速度検出器17、インプツトバツフア18、
プログラム設定器13、プログラム設定器13で
の設定速度に対応する電圧信号と速度検出器17
で検出したピストンロツド1aの実速度である検
出速度に対応する電圧信号を比較する比較器、検
出速度と設定速度の偏差に対応する電圧信号を発
信するフイードバツク制御装置19、パルス発生
回路23、オープンループ制御からフイードバツ
ク制御への切替のための切替スイツチ24、駆動
装置15、パルスモータ10、流量調整弁11と
でフイードバツク制御回路を構成している。そし
て、位置検出器12からのシリンダストローク信
号の変化に従い、予め設定されている速度設定値
を順次切替えて出力するプログラム設定器13か
らの速度設定信号により、オープンループ制御と
フイードバツク制御を行う。ピストンロツド1a
の前進途中において、位置検出器12からの信号
に応じて、プログラム設定器13からの速度設定
信号が高速への速度変更状態の信号に切替わる
と、オープンループ制御が始まり、それに応じて
速度−パルス数換算回路21が作動して、速度変
更状態を規制する設定値に対応したパルス数を演
算する。演算されたパルス数は、パルス発生回路
22へ伝達され、パルス発生回路22でパルス信
号に変換され、出力する。この場合、指令パルス
である出力パルス信号のパルス数とパルス間隔お
よび設定変更タイミング信号はプログラム設定器
13の設定に基づいて制御される。パルス信号
は、実験結果に基づき、シリンダ速度が追従でき
る最大の速度で出すようにし、かつ、オーバーシ
ユートが生じないような速度で出すようにする。
そして、駆動装置15、パルスモータ10を介し
て流量調整弁11の弁開度が制御される。なお、
例えば、1パルス出力すると、パルスモータ10
が定められたステツプ角度ずつ回り、それに応じ
て弁開度が変わるようになつている。ただし、こ
の場合、1つの流量調整弁11を用いて、射出速
度を制御する。
パルス信号の出力が完了すると、オープンルー
プ制御による弁開度の変更も完了しており、発明
者等の実験においては、この時に、油圧シリンダ
1の速度はほぼ定常状態になつているので、その
後のフイードバツク制御ループを有効にする。
オープンループ制御用としてプログラム設定器
13にあらかじめ設定しておいた数のパルス信号
がパルス発生回路22から発信され終つたら、パ
ルス発生回路22からパルス出力完了信号が発信
され、切替スイツチ24が切替わり、オープンル
ープ制御からフイードバツク制御へ自動的に切替
わる。
フイードバツク制御ループでは、速度検出器1
7からのシリンダ速度をインプツトバツフア18
で受けて、プログラム設定器13からの高速設定
速度に対応する設定信号との偏差信号を演算し、
フイードバツク制御を行う。すなわち、検出速度
信号と定常状態での設定速度信号を順次比較し
て、設定速度信号の方が大きければ、その偏差信
号の大きさに応じたパルス信号を順次発信させて
流量調整弁11の弁開度を若干大きくし、逆に、
検出速度信号の方が大きければ、その偏差信号の
大きさに応じたパルス信号を順次発信させて流量
調整弁11の弁開度を若干小さくするように制御
し続け、検出速度が定常状態での設定速度信号に
可及的すみやかに一致するように制御する。この
場合、フイードバツク制御装置19からの操作信
号は、パルス信号に変換されて、パルス発生回路
23から切替スイツチ24を介して駆動装置15
へ出力される。
なお、設定変更タイミング信号は、プログラム
設定器13から出力される設定信号を変更すると
き出力され、速度−パルス数換算回路21、パル
ス発生回路22へ設定変更があつたことを伝達
し、両回路へ演算を開始させるためのタイミング
信号であり、パルス出力完了信号はパルス発生回
路22で所定の指令パルスをすべて出力したこと
により発せられ、切替スイツチ24に伝達され
る。
油圧シリンダの低速前進中に、射出速度が急に
大きく変わり、高速射出に変わる過渡状態域にお
いて、ここでフイードバツク制御を行えば、設定
値と検出値の偏差が大きいので、それに基づく出
力信号が多く出、その結果、過剰に修正しようと
することになる。したがつて、この設定変更のと
きは、フイードバツク制御を行わず、オープンル
ープ制御を行うようにした。また、オープンルー
プ制御により速度が変更されてそれに基づく検出
値が設定値に近づき、一定になると、偏差が小に
なるので、フイードバツク制御を行つても制御が
有効に行われることになる。したがつて、ここで
は、流体温度やシリンダ負荷等によつて微妙に変
わろうとする油圧シリンダの速度をフイードバツ
ク制御によつて制御するようにした。
このように、本発明においては、設定値をステ
ツプ状に大きく変更した直後の過渡状態ではオー
プンループ制御を行い、制御対象が略定常状態に
なつたときはフイードバツク制御を行うようにし
たので、つぎに示すような効果が得られ、有効で
確実な速度制御を容易に行うことができる。
ステツプ状の大きな設定変更の場合、小さな設
定変更の場合、液体温度変動、シリンダの負荷変
動等の外乱のいずれにおいても、シリンダ速度の
制御精度が高く、早い安定性が得られる。そし
て、本発明においては、設定値を変更した直後の
過渡状態でのオープンループ制御時も、制御対象
が略定常状態になつた後のフイードバツク制御時
も、パルスモータを連結した1個の流量調整弁を
用いて制御しているので、構成が比較的に簡単で
あり、制御作動も比較的に簡単である。なお、流
量調整弁としては、パルスモータと連結した1個
の弁で大容量の流量を精度良く制御しうる弁を用
いることにより、ダイカストマシンの射出速度制
御のように、大容量の流量調整を極めて短時間で
行う必要がある場合でも、正確で効果的な制御を
確実容易に行うことがきる。
また、本発明では、全制御にパルス信号を用い
たので、正確で効果的な制御をより確実容易に行
うことができる。
勿論、オープンループ制御からフイードバツク
制御への切替も、オープンループ制御でのパルス
出力完了信号の発信により、オープンループ制御
からフイードバツク制御への切替スイツチを少し
早目に切替えて行うようにしているので、円滑に
行うことができる。
従来、大きなステツプ状の速度設定変更が行わ
れているダイカストマシンの射出速度制御系は、
殆んどがオープンループ制御のみで制御されてい
たが、プランジヤ速度の精度、安定性が製品品質
に多大な影響を及ぼすから、本システムの適用は
大きなメリツトがある。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は本発明に類した従来の方法を
実施するための装置のそれぞれ異なつた例を示す
油圧回路図およびブロツク線図、第4図は本発明
を実施する装置の1実施例を示すブロツク線図で
ある。 1……油圧シリンダ、2……油圧ポンプ、10
……パルスモータ、5,6,11,16……流量
調整弁、12……位置検出器、13……プログラ
ム設定器、15……駆動装置、17……速度検出
器、18……インプツトバツフア、19……フイ
ードバツク制御装置、22,23……パルス発生
回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 流体圧系におけるシリンダの速度制御を行う
    とき、設定値を変更した直後の過渡状態ではオー
    プンループ制御を行い、その後、制御対象が略定
    常状態になつたとき、オープンループ制御からフ
    イードバツク制御へ切替えるようにした流体圧系
    におけるシリンダの速度制御方法において、 パルスモータを連結した1個の流量調整弁をシ
    リンダのピストンロツド移動用の油圧回路中に設
    けた油圧回路装置を用い、 前記過渡状態でのオープンループ制御時には、
    過渡状態での速度変更状態と、オープンループ制
    御の終了をつげてフイードバツク制御への切替を
    指令する時点と、定常状態での速度を、あらかじ
    め設定しておいたプログラム設定器からの出力信
    号に基づいて、パルス信号を発信させて前記パル
    スモータと流量調整弁を作動させ、 前記略定常状態になつた後のフイードバツク制
    御時には、ピストンロツド用の速度検出器からの
    検出速度に対応する信号を前記プログラム設定器
    で設定しておいた定常状態での設定速度に対応す
    る信号と順次比較し、その偏差に基づくパルス信
    号を順次発信させて前記オープンループ制御時に
    用いたものと同一のパルスモータと流量調整弁を
    作動させ、定常状態で検出速度が設定速度に一致
    するようにフイードバツク制御をし、 前記過渡状態でのオープンループ制御から略定
    常状態でのフイードバツク制御への切替を、オー
    プンループ制御時において前記プログラム設定器
    にあらかじめ設定しておいた数のパルス信号が発
    信し終つた時点でのパルス出力完了信号の発信に
    より、オープンループ制御からフイードバツク制
    御への切替スイツチを切替えて行うようにした流
    体圧系におけるシリンダの速度制御方法。
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