JPH06511206A - 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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JPH06511206A JP4504305A JP50430592A JPH06511206A JP H06511206 A JPH06511206 A JP H06511206A JP 4504305 A JP4504305 A JP 4504305A JP 50430592 A JP50430592 A JP 50430592A JP H06511206 A JPH06511206 A JP H06511206A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 成形機のためのサーボ制御装置 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(inj ection ;molding machine)の諸装置!(device S)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:1njccLion)を行う注入ラム(射 出ラム:1njccLion 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(P I D)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ト処理を行い、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911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。
&男9橿ン 。
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: Ioop closure 1ntervals)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。
本発明の史に別の1」的は、熱電対接合の冷接点補償が悄゛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ま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40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5 a s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C1ncinnatj Mila cron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グイ構成要素19.21により形成される型腔 部(東部:mold caviLy)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:hy draul ic cyl 1ndcr)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I!am32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内部の可塑材化料の温度の制御を助ける。
可ffJ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つて生じる。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5 8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。
グ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。グイ高 さは、図1に示されるナツト72.74を含むグイ高さプラテン36を介して突 出する結合バ一端部へ螺合されるバーのナツトを回転させることにより調整され る。結果として得るグイ高さプラテン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・ナツト の回転は、スプロケット77.78を含むナツ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2 6の通路内でグイ構成要素19に組込まれたイジェクタ・ビ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911) 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1 10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10 4により行われる。2進制御信号、即ちON10 F F信号により制御される 成形機10と関連する諸装遣の動作は、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11 0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−ヒ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 ドレ又線は、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 T echno1ogies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、803878X数値コプロセツ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1 28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ヘインターフ エースされる。出願人は、キーボード・コントローラ128としてIntc1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ビツトのデータ・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12 8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・1r列人カバスを含み、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91表示データは、表示コントローラ1 34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 & Technolo gics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式する表示データは、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ヘコピーさ 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ビツ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、Chips &T echnologies社から入手可能な82C601周辺装孟コントローラを 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112は、24ビツトのアドレス・バ スと16ビツトのデータ・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 ビツトのメモリー・アドレスを生成する。バス・コントローラ114の16ビツ 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100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IUi二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1 14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・ボート・メモリー5041N記 憶場所に書込まれる。拡張バス100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ヘゲートされる。
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5 10を介して送られる。
デュアル・ボート・メモリー504を実現するため、出願人は、バス調停回路5 18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1 00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・ボート・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 Instrume nts社から入手可能な7M3 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50 6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1o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(P I D)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、圧力ド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 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 を監視する圧力ドランスジューサ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4o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TCSEL、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 C0NV。
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を含む人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・ボート・メモリーを 介してデータ転送のためのアドレス信号ADDR1およびモジュール読出し信号 DSPRD、’IJ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「532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5 06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TCSEL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 人力信号はアナログ・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1δ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 C0NV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DACWR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41: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552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型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型流から得る弁型流制御信号を表わ 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 測定された弁型流信号に対して、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通信号または0N10FF信号に応答して動作する8つのデバ イスに対するル制御信弓を提供する。2進デバイス制御信号は、過電流保護回路 を含むDC出力インターフエース回路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1、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・ボート・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48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)U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・ボート・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・ボート・メ モリー504における予約場所ヘコピーされ、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 線によりンf<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ずる。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5 06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、弁開gO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2 21においてディジタル/アナログ・コンバータ522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91I(F?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22G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・ボート ・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 ターベクトル・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234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4b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、弁型流制御部を含む制御弁 へ直接加えるためアナログ出)J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11 0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 、弁型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58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35 4において、プログラムされた値開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、予め定めた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、S  P E F−=S P E F−+ + (S T P T S P E F  N−+) * Kl+但し、 5PEF=有効設定点 5TPT=プログラムされた設定点 に、=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、 S P E FN=ST P T2+KPl* ((ACTP OSN P O 3り−b、)””(STPT、−3TPT2) 但し、 5PEF=有効設定点 5TPT、=過渡的位置までプログラムされた設定点5TPT2=過渡的位温か らプログラムされた設定点PO5,=過渡的位置 0 、、、=括弧式の絶対値 ACTPO3=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(、ACTPO5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カ呵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t・の4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、V CMD I M= V CMD + +5−21 + V K 1 * E N + V K 2* E (N−11+ V K:l* E@(N−21 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、VSPEF +sとVFDBKINの差イ11し、 VSPEF=有効速度設定点 VFDBK=測定速度 I=ループ這択指標 VK、=第1の速度ループ利得 VK2=第2=速度ループ利得 VKj=第3の速度ループ利得 N=相互作用指標 利得VK、、VK2およびVK、は、下式に従って比例VK、、積分VK、およ び微分VK、利得と関連する。即ち、 VKl=VK、+2VK、/T+VK、T/2VK2=VK、T−4VKd/T VK3=VK、T/2+2VK、/T−VK。
但し、T=ループ閉鎖間隔の時間 更に図53のフローチャートに関して、判断ステップ362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定される。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PCMD、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、P CMD III= P CMD I  +I+−21+ P Kl * EN+ P K2* E (N−11+ P  K:+* E (m−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、P S P  E F 1.およびPFDBK、、の差但し、 PSPEF=有効圧力設定点 PFDBK=測定圧力 ■=ニル−選択指標 PK、=第1の圧力ループ利得 PK2=第2=圧力ループ利得 PK3=第3=圧力ループ利得 N=相互作用指標 また、利得PKいPK、おわりPKl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PK、、積分PK、および微分PK、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1・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V CM D +値と圧力指令PCMD、値の大きい方が決 定される。
速度指令VCMD、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PCMD、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P CM D +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388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、弁型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、1 CMDIN= I CMD + n +−2,+ SKI* EN+ SKz* E (N−11+ sK** E  (N−21但し、 ICMD=弁電流を定電流る電流出力指令E=サーボ誤差、即ち、CM D I  Nおよび5FDBK、、の差但し、 CMD=弁位遣指位 置FDBK=測定弁位置 ■=ニル−選択指標 5Kl=第1の位置ループ利得 5K2=第2の位置ループ利得 5K3=第3の位置ループ利得 N=反復指標 また、利得SK1、SK、およびSK、は、速度ループ・アルゴリズムの計算各 二関して述べたように、比例SK、、積分SK、、微分sKa利得と関連して( X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5FDBKIよLV DT171から得られる。
更に図50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S′J−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引算される。即ち、I CNT+s= I C NT+ (N−21+ I Kl * EN+ I K2* E (s−11+  I K3* E (N−21但し、 ICNT=電流出力信号 E=サーボ誤差、即ち、ICMD+NとIFDBK、。
但し、 ICMD=弁電流指令 IFDBK=測定弁電流 ■=ニル−選択指標 1に、−第1の電流ループ利得 IK2=第2=電流ループ利得 1に3=第3の電流ループ利得 N=相互作用指標 また、生じるIK、、IK2およびIK、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IK、、積分積分、および微分積分、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I FDBKが分路抵抗17 2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 力供給のデユーティ・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。このデユーティ・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ユーティ・サイクルは、5%増 分にてプログラム可能である。デユーティ・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。デユーティ・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4 0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、冷接合補償サニミスタ値が、 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た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ユーティ・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つのデユーティ・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 対するデユーティ・サイクル制御を行う。処理ステップ282において、デユー 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。デユーティ・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。デユ ーティ・サイクルの5%増分を行うためには、デユーティ・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284において、デユーティ・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。
デユーティ・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40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、デユーティ・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、ここでデユーティ・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、 D CMD +N=D CMD I (N−21+HK + * EN+HK2 * E 01−11 +HKs* E (N−21但し、 DCMD=デユーティ・サイクル指令 E=サーボ誤差、即ち、TSPEF、、およびTFDBK、、の差但し、 TSPEF=温度有効設定点 TFDBK=測定温度 ■=ニル−選択指標 HK、=第1の加熱ループ利得 HK2−第2の加熱ループ利得 HK1=第1=加熱ループ利得 N=相互作用指標 また、利得HK、、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HK、、積分HK、および微分HK、利得と関連して いる。
デユーティ・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。有効デユーティ・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においてデユーティ・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、デユーティ・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ユーティ・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。デユーティ・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出カインターフェース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 、デユーティ・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においてデユーティ・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40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イ lI′1へ加算される1、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進出力インターフエースの最 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16 0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進出力インターフエ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MO3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・バイアス電圧を牛じる。
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4 18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Ll: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4 28およびコンデンサ430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432.434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400の人力と して現れる。フリップ70ツブ438がセットされると、駆動トランジスタ40 2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)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。
浄書(内容に変更なし) 浄書(内容に変更なし) 浄書(内容に変更なし) FIG、 5a FIG、 5b FIG、 6 手続補正書□ 1、事件の表示 PCT/US91109219 平成4年特許願第504305号 2、発明の名称 成形機のためのサーボ制御装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 名 称 シンシナティ・ミラクロン・インコーホレーテッド4、代理人 住 所 東京都千代田区大手町二丁目2番1号6、補正の対象 (1)出願人の代表音名を記載した国内書面(2)委任状及び翻訳文

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 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測定温度とに関連する温度ループ・アルゴリズムを周期的に 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生成するプロセ ッサと を設けてなる装置。
  2. 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. 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. 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. 5.前記成形様が、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. 6.前記プロセッサが、前記設定点速度を修正して前記可動盤の予め定めた場所 において速度変化を生じるランプ機能を実行する請求の範囲第5項記載の装置。
  7. 7.前記成形機が、単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位置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. 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. 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. 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・サイクル周期中有効なヒータ付勢の 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じる請求の範 囲第1項記載の装置。
  11. 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. 12.前記装置が更に、2進制御信号を選択された成形機のデバイスへ与えるD C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. 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ディセーブ ル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. 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.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、第1の 指令値を生成し、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 と、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、第2の指令 値を生成し、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、 c.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. 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. 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. 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 の動作を定被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の割込み生じるを 周期的に化成し、 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位 と、第2の選択された設定点値と、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するステップを含む方法。
  18. 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. 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. 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の所定の制御値位置指令 値を組合わせて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. 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、b.弁の更に厳密な位置を定義 する前記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. 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1 9項記載の方法。
  23. 23.前記機構制御信号を生成するステップが更にランプ機能を実行して設定点 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. 24.前記成形機が、単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節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. 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 定点に閲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。
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