JPH07108541B2 - 射出成形機 - Google Patents
射出成形機Info
- Publication number
- JPH07108541B2 JPH07108541B2 JP8664987A JP8664987A JPH07108541B2 JP H07108541 B2 JPH07108541 B2 JP H07108541B2 JP 8664987 A JP8664987 A JP 8664987A JP 8664987 A JP8664987 A JP 8664987A JP H07108541 B2 JPH07108541 B2 JP H07108541B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control
- injection
- command value
- position command
- molding machine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シリンダ内に充填された樹脂を射出用駆動手
段で駆動制御されるピストンによって金型内に射出する
よう構成された射出成形機に関し、特に射出用駆動手段
に予見制御特性をもたせたものである。
段で駆動制御されるピストンによって金型内に射出する
よう構成された射出成形機に関し、特に射出用駆動手段
に予見制御特性をもたせたものである。
従来の射出成形機は第７図に示したように固定型17と移
動型18とからなる金型16と、先端にノズル12が設けられ
たシリンダ11と樹脂を供給するホッパ13と外周面に計量
供給用のスクリュー15が設けられたピストン14とから形
成された計量射出手段の10と、シリンダ11内でピストン
14を回転させる計量用駆動手段20（モータ21、検出器2
2）と、シリンダ11に対して計量用駆動手段20ごとにピ
ストン14を図で左右方向に移動させる射出用駆動手段30
（モータ31、検出器32、ナット部材33、支持杆34、ボー
ルネジ35）と、金型16に対してシリンダ11を図で左右方
向に移動させるシリンダ移動用駆動手段40（モータ41、
検出器42、ナット部材43、連結部材44、ボールネジ45）
と、金型16の固定型17に対して移動型18を図で左右方向
に移動させる金型移動用駆動手段50（モータ51、検出器
52、ギヤトレイン53、ボールネジ55）と、各駆動手段2
0,30,40,50に所定の制御入力を与えることができるよう
形成された制御手段２と位置指令値発生手段１とから構
成されていた。また、各駆動手段20,30,40,50と制御手
段２の対応する部分とから形成される制御系は第６図
（図示簡略化のため射出用駆動手段30との関係において
示した）に示されるようにいわゆるソフトサーボ方式と
して表すことができた。すなわち、指令値に対し外側に
比較的低いゲイン（ωｏ）の位置制御ループと内側に比
較的高いゲイン（ωｃ）の速度制御ループとを持つ制御
系であった。従って、速度制御ループが高いゲイン（ω
ｃ）であるから外乱やパラメータの変動等に対する剛性
が高く、また、位置制御ループが低いゲイン（ωｏ）で
あるため機械系に過度の衝撃（加速度）を与えない、加
工プログラム作成上格別の注意をしなくともよい等の長
所を有していた。
動型18とからなる金型16と、先端にノズル12が設けられ
たシリンダ11と樹脂を供給するホッパ13と外周面に計量
供給用のスクリュー15が設けられたピストン14とから形
成された計量射出手段の10と、シリンダ11内でピストン
14を回転させる計量用駆動手段20（モータ21、検出器2
2）と、シリンダ11に対して計量用駆動手段20ごとにピ
ストン14を図で左右方向に移動させる射出用駆動手段30
（モータ31、検出器32、ナット部材33、支持杆34、ボー
ルネジ35）と、金型16に対してシリンダ11を図で左右方
向に移動させるシリンダ移動用駆動手段40（モータ41、
検出器42、ナット部材43、連結部材44、ボールネジ45）
と、金型16の固定型17に対して移動型18を図で左右方向
に移動させる金型移動用駆動手段50（モータ51、検出器
52、ギヤトレイン53、ボールネジ55）と、各駆動手段2
0,30,40,50に所定の制御入力を与えることができるよう
形成された制御手段２と位置指令値発生手段１とから構
成されていた。また、各駆動手段20,30,40,50と制御手
段２の対応する部分とから形成される制御系は第６図
（図示簡略化のため射出用駆動手段30との関係において
示した）に示されるようにいわゆるソフトサーボ方式と
して表すことができた。すなわち、指令値に対し外側に
比較的低いゲイン（ωｏ）の位置制御ループと内側に比
較的高いゲイン（ωｃ）の速度制御ループとを持つ制御
系であった。従って、速度制御ループが高いゲイン（ω
ｃ）であるから外乱やパラメータの変動等に対する剛性
が高く、また、位置制御ループが低いゲイン（ωｏ）で
あるため機械系に過度の衝撃（加速度）を与えない、加
工プログラム作成上格別の注意をしなくともよい等の長
所を有していた。
従って、所定のプログラムに基づいて位置指令値発生手
段１から各駆動手段20,30,40,50に対応させた各位置指
令値を制御手段２に入力すれば、金型移動用駆動手段50
は移動型18を固定型17に密接させ樹脂を充填すべく所定
形状のキャビティ（図示省略）を形成するとともにシリ
ンダ移動用駆動手段40はシリンダ11を移動させそのノズ
ル12が固定型17の噴射口（図示省略）に接合させる。続
いて、先立って計量用駆動手段20を駆動制御してピスト
ン14を回転しホッパ13から供給される樹脂を計量しつつ
シリンダ11の先端側に充填されていた樹脂を射出用駆動
手段30を駆動制御することすなわちピストン14をシリン
ダ11内に押し込むことによって前記キャビティ内に噴射
する。ここに、金型16内に所定形状の製品を射出成形す
ることができた。
段１から各駆動手段20,30,40,50に対応させた各位置指
令値を制御手段２に入力すれば、金型移動用駆動手段50
は移動型18を固定型17に密接させ樹脂を充填すべく所定
形状のキャビティ（図示省略）を形成するとともにシリ
ンダ移動用駆動手段40はシリンダ11を移動させそのノズ
ル12が固定型17の噴射口（図示省略）に接合させる。続
いて、先立って計量用駆動手段20を駆動制御してピスト
ン14を回転しホッパ13から供給される樹脂を計量しつつ
シリンダ11の先端側に充填されていた樹脂を射出用駆動
手段30を駆動制御することすなわちピストン14をシリン
ダ11内に押し込むことによって前記キャビティ内に噴射
する。ここに、金型16内に所定形状の製品を射出成形す
ることができた。
しかしながら、上記従来の射出成形機には次のような問
題があった。
題があった。
すなわち、制御手段２と各駆動手段20,30,40,50とはソ
フトサーボを形成しているから速応性と系の安定性とを
独立設定できないために、そのいずれかが不充分のまま
実施しなければならず、またそのような状態で妥協した
としてもその比較考量作業自体に多くの労力と時間とを
費やす欠点があった。さらに、位置制御ループのゲイン
（ωｏ）の最大値が機械系の許容最大加速度と最大送り
速度から規制されてしまうので応答時間をそれ以上に向
上させることができないという問題があった。
フトサーボを形成しているから速応性と系の安定性とを
独立設定できないために、そのいずれかが不充分のまま
実施しなければならず、またそのような状態で妥協した
としてもその比較考量作業自体に多くの労力と時間とを
費やす欠点があった。さらに、位置制御ループのゲイン
（ωｏ）の最大値が機械系の許容最大加速度と最大送り
速度から規制されてしまうので応答時間をそれ以上に向
上させることができないという問題があった。
とりわけ、成形品の品質は計量射出手段10から金型16の
キャビティ内への樹脂の噴射状態によって左右され、ま
たその噴射状態はキャビティの内形状、樹脂の種類、温
度条件、計量射出手段10の形態等多くの条件によって制
約されるとともに一気に樹脂噴射をすればよいという単
純工程では所期の製品を得ることができなかった。これ
がため他の駆動手段に比較し射出用駆動手段30の位置制
御を系の安定性を確立しながら一層の速応性を上げなけ
ればならなかったが、上記ソフトサーボという原理上そ
の達成が困難であった。
キャビティ内への樹脂の噴射状態によって左右され、ま
たその噴射状態はキャビティの内形状、樹脂の種類、温
度条件、計量射出手段10の形態等多くの条件によって制
約されるとともに一気に樹脂噴射をすればよいという単
純工程では所期の製品を得ることができなかった。これ
がため他の駆動手段に比較し射出用駆動手段30の位置制
御を系の安定性を確立しながら一層の速応性を上げなけ
ればならなかったが、上記ソフトサーボという原理上そ
の達成が困難であった。
以下に、高品質要請時代にあって益々重要視されてきた
射出用駆動手段30の位置制御問題について詳説する。第
６図に示す従来の位置制御系における位置制御ループの
特性（G(s)）は、速度制御ループのゲインωｃが位置制
御ループのゲインωｏより大きく（通常４〜20倍）設定
するために一次遅れのソフトサーボと取り扱われるか
ら、 と近似することができる。
射出用駆動手段30の位置制御問題について詳説する。第
６図に示す従来の位置制御系における位置制御ループの
特性（G(s)）は、速度制御ループのゲインωｃが位置制
御ループのゲインωｏより大きく（通常４〜20倍）設定
するために一次遅れのソフトサーボと取り扱われるか
ら、 と近似することができる。
ここに、段階状の速度指令値（Vo/S）に対する速度の応
答特性V(t)は、 V(t)＝Vo（１−ｅP） …… （ただし、Ｐは−ωｏｔとする。以下同じ。） となるから、これに必要とする加速度a(t)は式を１階
微分することによって、 a(t)＝Vo・ωｏ・eP …… として求められた。
答特性V(t)は、 V(t)＝Vo（１−ｅP） …… （ただし、Ｐは−ωｏｔとする。以下同じ。） となるから、これに必要とする加速度a(t)は式を１階
微分することによって、 a(t)＝Vo・ωｏ・eP …… として求められた。
従って、モータ31、ナット部材33、支持枠34、ボールネ
ジ35等からなる機械系の最大送り速度をVo maxとすれば
位置制御系の発生する最大加速度amaxは、 amax＝Vo max・ωｏ …… で規定された。
ジ35等からなる機械系の最大送り速度をVo maxとすれば
位置制御系の発生する最大加速度amaxは、 amax＝Vo max・ωｏ …… で規定された。
一方、機械系の観点から見ると、許容最大加速度Amaxは
その構成から定まるから上記最大加速度amaxとの関係で
は、 amax≦Amaxでなければならない。これがため位置制御ル
ープのゲインの最大値ωo maxは、 ωo max＝Amax/Vo max …… と制約されることになる。
その構成から定まるから上記最大加速度amaxとの関係で
は、 amax≦Amaxでなければならない。これがため位置制御ル
ープのゲインの最大値ωo maxは、 ωo max＝Amax/Vo max …… と制約されることになる。
すなわち位置制御ループのゲインの最大値はωo maxは
式の通り機械系との関係で制約された。つまり、式
で近似される位置制御係では機械系で定まる許容最大加
速度Amaxと最大送り速度Vo maxの上限が決まるから、機
械系（Amax,Vo max）が固定化されるとゲイン最大値ω
o maxの上限が制約され、それ以上にゲインを高くとれ
ないという関係となるのでそれ以上の応答時間の短縮が
達成できないという問題があった。
式の通り機械系との関係で制約された。つまり、式
で近似される位置制御係では機械系で定まる許容最大加
速度Amaxと最大送り速度Vo maxの上限が決まるから、機
械系（Amax,Vo max）が固定化されるとゲイン最大値ω
o maxの上限が制約され、それ以上にゲインを高くとれ
ないという関係となるのでそれ以上の応答時間の短縮が
達成できないという問題があった。
このように従来の位置制御系を採った射出成形機では、
機械系によって速応性が制限されてしまうので射出用駆
動手段30を駆動制御して樹脂の噴射態様を複雑な位置時
間線図に基づく理想状態として実施することができず高
品質の達成が困難となってきたわけである。
機械系によって速応性が制限されてしまうので射出用駆
動手段30を駆動制御して樹脂の噴射態様を複雑な位置時
間線図に基づく理想状態として実施することができず高
品質の達成が困難となってきたわけである。
しかして、本発明の目的とするところは系の安定性を維
持させつつ速応性を著しく向上させて高品質の射出成形
品を製造できるようした射出成形機を提供することにあ
る。
持させつつ速応性を著しく向上させて高品質の射出成形
品を製造できるようした射出成形機を提供することにあ
る。
本発明は、上記従来の問題点を除去すべく鑑みなされた
もので、最適制御理論に基づき、かつ評価関数Jc(k)の
重み関数を固定化された定数でなく系の状態に即応させ
た特殊な重み関数H(i)とすることによって射出用駆動手
段の位置制御に予見特性をもたせたものである。
もので、最適制御理論に基づき、かつ評価関数Jc(k)の
重み関数を固定化された定数でなく系の状態に即応させ
た特殊な重み関数H(i)とすることによって射出用駆動手
段の位置制御に予見特性をもたせたものである。
すなわち、前出第６図に示した従来の速度制御ループを
含む位置制御系に対し第１図に示す位置指令値発生手段
１、制御手段２、射出用駆動手段30から形成された位置
制御系を考える。この速度制御系は連続時間系における
状態方程式が微分方程式（＝ay＋bv）で表される。一
方、サンプリング周期T(sec)の離散時間系で表すと、射
出用駆動手段の系の状態変数ベクトルX(k+1)は、 X(k+1)＝Φ・X(k)＋Ｇ・U(k) ……（６） ただし、 Φ :制御対象の係数行列(nxn) ただし、Ｅは−ωｃ・ｔとする。
含む位置制御系に対し第１図に示す位置指令値発生手段
１、制御手段２、射出用駆動手段30から形成された位置
制御系を考える。この速度制御系は連続時間系における
状態方程式が微分方程式（＝ay＋bv）で表される。一
方、サンプリング周期T(sec)の離散時間系で表すと、射
出用駆動手段の系の状態変数ベクトルX(k+1)は、 X(k+1)＝Φ・X(k)＋Ｇ・U(k) ……（６） ただし、 Φ :制御対象の係数行列(nxn) ただし、Ｅは−ωｃ・ｔとする。
ωｏ：位置制御ループのゲイン ωｃ：位置制御ループのゲイン G :入力行列(nxm) U(k)：制御入力ベクトル(mx1) である。
また、評価関数Jc(k)を式（８）の通り定める。
ただし、 FM：最終値行列(nxn) Q :重み関数である半正定対称行列(nxn) M :予見期間すなわちサンプリング回数 H(i)：重み関数である正定対称行列(nxm) ここに、本発明の特徴的技術事項は重み関数H(i)を固定
化された定数とするのでなく系の状態に即応すべく、 H(i)＝Ho+(H-Ho)ez.i ……（９） ｉ＝1,2,……,M ｚ＝定数 で表される変数とする。
化された定数とするのでなく系の状態に即応すべく、 H(i)＝Ho+(H-Ho)ez.i ……（９） ｉ＝1,2,……,M ｚ＝定数 で表される変数とする。
従って、式（６）で表された系の状態変数ベクトルX
(k+1)に対して、式（７）で示した二次形式の評価関数J
c(k)を最小化するような制御入力ベクトルU(k)は、最適
制御理論を用いて、 と表すことができる。
(k+1)に対して、式（７）で示した二次形式の評価関数J
c(k)を最小化するような制御入力ベクトルU(k)は、最適
制御理論を用いて、 と表すことができる。
ただし、S(M-1),B(M-L)，θ(M-L)は、Ｌ＝1,2,3,…,Mに
対応するＭ個の定数マトリクスであり、以下の通り求め
られる大きさである。
対応するＭ個の定数マトリクスであり、以下の通り求め
られる大きさである。
S(M-L)＝ΦT・S(M-L-1)〔Ｉ−Ｇ・B(M-L)GT・S(M-L-1)〕
Φ＋CT・Ｑ・Ｃ ……(nxn) B(M-L)＝〔G・S(M-L-1)・G+H(M-L)o〕-1 ……(mxm) θ(M-L)＝〔２RT (k+L+1)・Ｑ・Ｃ−θ(M-L-1)〕〔GB
(M-L)・GT・S(M-L-1)-I〕Φ ……(1xn) また、I,Cは定数である。
Φ＋CT・Ｑ・Ｃ ……(nxn) B(M-L)＝〔G・S(M-L-1)・G+H(M-L)o〕-1 ……(mxm) θ(M-L)＝〔２RT (k+L+1)・Ｑ・Ｃ−θ(M-L-1)〕〔GB
(M-L)・GT・S(M-L-1)-I〕Φ ……(1xn) また、I,Cは定数である。
さらに、境界条件は、 S(o)＝CT(FM＋Ｑ）＋Ｃ θT (o)＝−２RT (k+M)・FM・Ｃ なお、前記FMは、S(o)，θ(o)＝０とおき、M-L→∞とし
たときのS(M-L)の収束値である。
たときのS(M-L)の収束値である。
ここにおいて、式（９）（上記境界条件までを含む）に
式（６），（８）を代入して制御入力ベクトルU(k)を求
めと、 U(k)＝f1・X1(k)+f2・X2(k)+g(k) ……（11） ただし、f1,f2は定数である。
式（６），（８）を代入して制御入力ベクトルU(k)を求
めと、 U(k)＝f1・X1(k)+f2・X2(k)+g(k) ……（11） ただし、f1,f2は定数である。
しかして、式（６）で表される制御系の特性を持つ位置
制御系において、式（７）で示した評価関数Jc(k)を最
小化するよう制御するには、式（10）を実行するには、
例えば第２図に示す制御ループを構成すればよい。
制御系において、式（７）で示した評価関数Jc(k)を最
小化するよう制御するには、式（10）を実行するには、
例えば第２図に示す制御ループを構成すればよい。
さらに、本発明の理解を深める観点から、コンピュータ
を用いて実施する立場から詳説すると、式（４）におい
て、B(M),G,S(M-1)，Φ,C,Q等は定数であるからサンプ
リング毎に計算する必要がないが、X(k),R(k)はサンプ
リング毎に変化する変数でありかつθ(M-1)は位置指令
値のR(k+2)からR(k+M)までの値から計算される値であ
る。従って、X(k),R(k)およびθ(M-1)はサンプリング毎
に計算することが必要である。
を用いて実施する立場から詳説すると、式（４）におい
て、B(M),G,S(M-1)，Φ,C,Q等は定数であるからサンプ
リング毎に計算する必要がないが、X(k),R(k)はサンプ
リング毎に変化する変数でありかつθ(M-1)は位置指令
値のR(k+2)からR(k+M)までの値から計算される値であ
る。従って、X(k),R(k)およびθ(M-1)はサンプリング毎
に計算することが必要である。
ここで、θ(M-1)は、式（９）から A(M-1)＝〔Ｉ−Ｇ・B(M-L)・Ｇ・S(M-L-1)〕Φ ……（1
1） とおいて、 θ(M-1)＝〔θ(M-L-1)-2RT (k+L+1)・Ｑ・Ｃ〕A(M-L) …
…（12） ただし、Ｌ＝1,2,…,M−１ の一般式に基づいて求める。
1） とおいて、 θ(M-1)＝〔θ(M-L-1)-2RT (k+L+1)・Ｑ・Ｃ〕A(M-L) …
…（12） ただし、Ｌ＝1,2,…,M−１ の一般式に基づいて求める。
すなわち、式（12）で以下のようになる。
θ(1)＝〔θ(0)-2RT (k+M)・Ｑ・Ｃ〕A(1) Q(2)＝〔θ(1)-2RT (k+M+1)・Ｑ・Ｃ〕A(2) Q(M-2)＝〔θ(M-3)-2RT (k+3)・Ｑ・Ｃ〕A(M-2) Q(M-1)＝〔θ(M-2)-2RT (k+2)・Ｑ・Ｃ〕A(M-1) なお、A(M-L)は、S(M-L)、B(M-L)を用いて予め計算して
おくものとする。ここに、第２図に見られるフィードフ
ォーワードFFの構成は第３図の如くすればよい。
おくものとする。ここに、第２図に見られるフィードフ
ォーワードFFの構成は第３図の如くすればよい。
しかして、コンピュータによるサンプル値制御系の処理
としては、式（９）を、 U(k)＝Ｅ・R(k+1)-N・θT (M-1)-F・X(k) ……（14） ただし、Ｅ＝B(M)・GT・CT・Ｑ Ｆ＝B(M)・GT・S(M-1)・Φ と書き直せるから、この式（13）に基づいて第４図に示
す手順で処理すればよいことが理解される。
としては、式（９）を、 U(k)＝Ｅ・R(k+1)-N・θT (M-1)-F・X(k) ……（14） ただし、Ｅ＝B(M)・GT・CT・Ｑ Ｆ＝B(M)・GT・S(M-1)・Φ と書き直せるから、この式（13）に基づいて第４図に示
す手順で処理すればよいことが理解される。
すなわち、実時間処理に入る前に前処理としてE,F,N,A
(n=1,2，…，M-1)を求めておき、次いで実時間処理で
は、R(n+2)…R(k+M)とA(1)…A(M-1)よりθT (M-1)を求
め、続いてE,F,R(k+1),X(k)よりU(k)を求めて制御対象
３へ出力し、以下これを繰り返すことによって実施でき
る。
(n=1,2，…，M-1)を求めておき、次いで実時間処理で
は、R(n+2)…R(k+M)とA(1)…A(M-1)よりθT (M-1)を求
め、続いてE,F,R(k+1),X(k)よりU(k)を求めて制御対象
３へ出力し、以下これを繰り返すことによって実施でき
る。
これがため、本発明は、ピストンを駆動制御してシリン
ダ内に充填された樹脂を金型内に射出するための射出用
駆動手段とX(k+1)＝Φ・X(k)＋Ｇ・U(k)として表される
位置制御系を形成するとともに位置指令値発生手段から
の信号に基づいて該射出用駆動手段を制御する制御手段
とを備えた射出成形機において、 前記制御手段を、前記位置指令値発生手段から出力され
る位置指令値信号Ro(k)を入力としかつ前記ピストンと
シリンダとの関係で定まる状態変数X(k)をフィードバッ
ク信号として規定した評価関数 を最小化するように求めた制御入力信号U(k)を前記射出
用駆動手段へ出力して予見制御を達成できるよう構成し
前記目的を達成しようとするのである。
ダ内に充填された樹脂を金型内に射出するための射出用
駆動手段とX(k+1)＝Φ・X(k)＋Ｇ・U(k)として表される
位置制御系を形成するとともに位置指令値発生手段から
の信号に基づいて該射出用駆動手段を制御する制御手段
とを備えた射出成形機において、 前記制御手段を、前記位置指令値発生手段から出力され
る位置指令値信号Ro(k)を入力としかつ前記ピストンと
シリンダとの関係で定まる状態変数X(k)をフィードバッ
ク信号として規定した評価関数 を最小化するように求めた制御入力信号U(k)を前記射出
用駆動手段へ出力して予見制御を達成できるよう構成し
前記目的を達成しようとするのである。
従って、この発明は、評価関数Jc(k)の第２項に係る重
み関数（Ｈ）は固定的な定数でなく状態に応じた補正項
としての特殊な重み関数H(j-1-k)としているから機械系
に改変を加えることなく予見制御特性を発揮できるので
系の安定性を確保しながら速応性を著しく向上させた制
御が保障される。従って、射出用駆動手段を所望の位置
−時間線図に則って駆動制御することによって高品質の
製品を射出成形することができる。
み関数（Ｈ）は固定的な定数でなく状態に応じた補正項
としての特殊な重み関数H(j-1-k)としているから機械系
に改変を加えることなく予見制御特性を発揮できるので
系の安定性を確保しながら速応性を著しく向上させた制
御が保障される。従って、射出用駆動手段を所望の位置
−時間線図に則って駆動制御することによって高品質の
製品を射出成形することができる。
本発明に係る射出成形機の一実施例について図面を参照
して説明する。
して説明する。
この実施例は機械系を前出第７図に示した従来の射出成
形機と同様な構成とし、また制御手段２等は第２図に示
した構成によりコンピュータをもって形成し、位置指令
値発生手段１から階段状の位置指令値（Ｒ＝20mm）を入
力して射出用駆動手段30の応答性を確認したものであ
る。
形機と同様な構成とし、また制御手段２等は第２図に示
した構成によりコンピュータをもって形成し、位置指令
値発生手段１から階段状の位置指令値（Ｒ＝20mm）を入
力して射出用駆動手段30の応答性を確認したものであ
る。
この実施例の結果は、第５図に示したように同じランプ
状の位置指令信号Ｒを加えても予見系の加速度（Y3）と
従来系の加速度（X3）の最大値は略同一の値としながら
位置指令信号Ｒに対する制御系の応答性は予見系の場合
（Y1）には信号Ｒとほとんど同期的（詳しくは、先行）
にコントロールされるのに比較して従来系の場合（X1）
には時間遅れを生じ最終的には約260m secという大きな
遅れとなることから本発明の速応性が優れていることが
理解される。これは、初期において約60m secだけ先行
してコントロールできるからであり、途次においても重
み関係H(k)が即応的に変更されるのでリニヤ状となった
ことに基づく効果といえる。速度（Y2,X2）の関係につ
いても最大値に変わりはないが、時間遅れを生じてい
る。
状の位置指令信号Ｒを加えても予見系の加速度（Y3）と
従来系の加速度（X3）の最大値は略同一の値としながら
位置指令信号Ｒに対する制御系の応答性は予見系の場合
（Y1）には信号Ｒとほとんど同期的（詳しくは、先行）
にコントロールされるのに比較して従来系の場合（X1）
には時間遅れを生じ最終的には約260m secという大きな
遅れとなることから本発明の速応性が優れていることが
理解される。これは、初期において約60m secだけ先行
してコントロールできるからであり、途次においても重
み関係H(k)が即応的に変更されるのでリニヤ状となった
ことに基づく効果といえる。速度（Y2,X2）の関係につ
いても最大値に変わりはないが、時間遅れを生じてい
る。
このように、本実施例の場合には、従来系の応答性が大
幅な時間遅れを生じていたのに対して極めて高速かつ同
期的にコントロールされかつ加速度の最大値（Y3,X3）
を不変とする安定性を確保できるという効果が確認され
た。
幅な時間遅れを生じていたのに対して極めて高速かつ同
期的にコントロールされかつ加速度の最大値（Y3,X3）
を不変とする安定性を確保できるという効果が確認され
た。
なお、実施条件は次の通りである。
サンプリング時間Ｔ＝0.002sec 予見期間Ｍ＝30times 位置制御ループのゲインωｏ＝20rad/S 速度制御ループのゲインωｃ＝120rad/S 重み関数Ｈ＝2000 〃 Ho＝0.2 定数Ｚ＝0.3 また、従来系のゲインω１＝14.41rad/Sである。
従って、この実施例によれば、式（７）に定めたように
評価関数Jc(k)の重み関数Ｈを系の状態に即応させた変
数としているから、従来系に対して速応性を飛躍的に向
上することができる。また本発明に係る予見系の加速度
は従来系に対し1/2.6以下とすることができる。
評価関数Jc(k)の重み関数Ｈを系の状態に即応させた変
数としているから、従来系に対して速応性を飛躍的に向
上することができる。また本発明に係る予見系の加速度
は従来系に対し1/2.6以下とすることができる。
このことは、従来の射出用駆動手段30の機械系と同一の
機械系において位置制御ループゲインの最大値を決する
許容最大加速度と最大送り速度が制約されていてもその
位置制御ループゲインの最大値に制限されることなく位
置指令値Ｒに対するピストン14の移動速度および位置の
追従性を著しく向上できるから、射出用駆動手段30を所
望する位置−時間線図に従って駆動制御つつ高品質の射
出成形品を生産することができる。
機械系において位置制御ループゲインの最大値を決する
許容最大加速度と最大送り速度が制約されていてもその
位置制御ループゲインの最大値に制限されることなく位
置指令値Ｒに対するピストン14の移動速度および位置の
追従性を著しく向上できるから、射出用駆動手段30を所
望する位置−時間線図に従って駆動制御つつ高品質の射
出成形品を生産することができる。
また、機械系に何らの改変を加えずして高速かつ過度な
加速度（衝撃）を発生させないで射出用駆動手段30を駆
動制御できるから既設の機械系にも容易に適用できると
いう産業上の実際的利益も大きい。
加速度（衝撃）を発生させないで射出用駆動手段30を駆
動制御できるから既設の機械系にも容易に適用できると
いう産業上の実際的利益も大きい。
なお、以上の実施例では、制御手段２の射出用駆動手段
30に対応する部分について予見制御特性をもたせたが計
量用駆動手段20、シリンダ移動用駆動手段40、金型移動
用駆動手段50に対応する部分についても予見制御特性を
もたせることも可能である。
30に対応する部分について予見制御特性をもたせたが計
量用駆動手段20、シリンダ移動用駆動手段40、金型移動
用駆動手段50に対応する部分についても予見制御特性を
もたせることも可能である。
本発明は、系の安定性を向上させつつ速応性を著しく向
上させることによって高品質な製品を高能率で生産でき
る射出成形機を提供することができる。
上させることによって高品質な製品を高能率で生産でき
る射出成形機を提供することができる。
第１図は本発明に係る射出成形機を実施するための位置
制御装置の一実施例を示す概略ブロック図、第２図は同
じく詳細ブロック図、第３図は同じくフィードフォワー
ドの演算回路構成図、第４図は同じく制御対象に出力す
る制御入力ベクトルU(k)を求めるフローチャート、第５
図は同じく制御結果を示すタイミングチャート、および
第６図、第７図は従来の射出成形機に関し、第６図は一
制御装置の制御系を示すブロック図で第７図は全体構成
図である。 １……位置指令値発生手段、２……制御手段、10……計
量射出手段、11……シリンダ、14……ピストン、16……
金型、30……射出用駆動手段、31……モータ、32……検
出器。
制御装置の一実施例を示す概略ブロック図、第２図は同
じく詳細ブロック図、第３図は同じくフィードフォワー
ドの演算回路構成図、第４図は同じく制御対象に出力す
る制御入力ベクトルU(k)を求めるフローチャート、第５
図は同じく制御結果を示すタイミングチャート、および
第６図、第７図は従来の射出成形機に関し、第６図は一
制御装置の制御系を示すブロック図で第７図は全体構成
図である。 １……位置指令値発生手段、２……制御手段、10……計
量射出手段、11……シリンダ、14……ピストン、16……
金型、30……射出用駆動手段、31……モータ、32……検
出器。
Claims (1)
- 【請求項１】ピストンを駆動制御してシリンダ内に充填
された樹脂を金型内に射出するための射出用駆動手段と
X(k+1)＝Φ・X(k)＋Ｇ・U(k)として表される位置制御系
を形成するとともに位置指令値発生手段からの信号に基
づいて該射出用駆動手段を制御する制御手段とを備えた
射出成形機において、 前記制御手段を、前記位置指令値発生手段から出力され
る位置指令値信号Ro(k)を入力としかつ前記ピストンと
シリンダとの関係で定まる状態変数X(k)をフィードバッ
ク信号として規定した評価関数 を最小化するように求めた制御入力信号U(k)を前記射出
用駆動手段へ出力して予見制御を達成できるよう構成し
たことを特徴とする射出成形機。 ただし、X(k) :系の状態変数ベクトル(nx1) Φ ：制御対象の係数行列(nxn) Ｇ ：入力行列(nxm) U(k) ：制御入力ベクトル(mx1) Ro(k) ：拡大位置指令値信号 FM ：最終値行列(nxn) Ｑ ：半正定対称行列(nxn) H(i) ：正定対称行列(mxm) ｉ ＝1,…,M（Ｍは予見期間すなわちサンプリング回数）
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8664987A JPH07108541B2 (ja) | 1987-04-07 | 1987-04-07 | 射出成形機 |
| US07/095,110 US4841208A (en) | 1986-09-11 | 1987-09-11 | Position control system including a quick response control |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8664987A JPH07108541B2 (ja) | 1987-04-07 | 1987-04-07 | 射出成形機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63251216A JPS63251216A (ja) | 1988-10-18 |
| JPH07108541B2 true JPH07108541B2 (ja) | 1995-11-22 |
Family
ID=13892881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8664987A Expired - Fee Related JPH07108541B2 (ja) | 1986-09-11 | 1987-04-07 | 射出成形機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07108541B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6166669B2 (ja) * | 2013-02-22 | 2017-07-19 | 株式会社神戸製鋼所 | 制御装置 |
-
1987
- 1987-04-07 JP JP8664987A patent/JPH07108541B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63251216A (ja) | 1988-10-18 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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