JPH0747581A - 射出成形機の油圧制御回路 - Google Patents

射出成形機の油圧制御回路

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JPH0747581A
JPH0747581A JP5215052A JP21505293A JPH0747581A JP H0747581 A JPH0747581 A JP H0747581A JP 5215052 A JP5215052 A JP 5215052A JP 21505293 A JP21505293 A JP 21505293A JP H0747581 A JPH0747581 A JP H0747581A
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servo
hydraulic
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molding machine
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伸之 中村
Norihiro Koda
紀泰 甲田
Takeshi Arai
健 荒井
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/76Measuring, controlling or regulating
    • B29C45/82Hydraulic or pneumatic circuits

Abstract

(57)【要約】 【目的】 射出成形機の仕様が大型化或いは高速化した
場合でも、サーボ弁の大型化を抑え、かつ低コスト化を
実現するとともに、応答性及び安定性を飛躍的に高め、
しかも、制御範囲を拡大してきめの細かい制御を行う。 【構成】 油圧アクチュエータ、例えば、射出シリンダ
2にサーボ弁を介して油圧源4及びオイルタンク5を接
続し、サーボ弁により射出シリンダ2の動作をフィード
バック制御する射出成形機の油圧制御回路1において、
複数のサーボ弁、例えば、4ポートサーボ弁3x、3y
を並列に接続するとともに、各サーボ弁3x、3yを前
記フィードバック制御に優先して制御可能なサーボ弁制
御機能部6を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は油圧回路にサーボ弁を用
いたフィードバック制御系を備える射出成形機の油圧制
御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は射出成形機における従来の油圧制
御回路を示す。同図中、Moは射出成形機であり、この
射出成形機Moは射出装置60と型締装置70を備え
る。射出装置60は前端に射出ノズル62を、後部にホ
ッパ63をそれぞれ設けた加熱筒61を備え、この加熱
筒61の内部にはスクリュ64を挿入するとともに、加
熱筒61の後端にはスクリュ駆動部65を結合する。ス
クリュ駆動部65は両ロッドタイプのピストン66を内
蔵する射出シリンダ(油圧アクチュエータ)67を備
え、ピストン66の前ロッド66fはスクリュ64の後
端に結合するとともに、後ロッド66rは射出シリンダ
67の後端に配設したオイルモータ68のシャフトにス
プライン結合する。なお、仮想線で示す型締装置70は
金型71を支持し、当該金型71の型開閉を行う。
【0003】一方、射出シリンダ67には油圧制御回路
Fを接続する。油圧制御回路Fは油圧回路80と制御回
路90を備える。油圧回路80は4ポートサーボ弁81
を備え、同サーボ弁81におけるAポートは射出シリン
ダ67の前油室67fに、Bポートは射出シリンダ67
の後油室67rに、Pポートは油圧源(油圧ポンプ及び
アキュムレータ)82に、Tポートはオイルタンク83
にそれぞれ接続する。また、制御回路90は射出シリン
ダ67の前油室67fの圧力を検出する圧力センサ9
1、射出シリンダ67の後油室67rの圧力を検出する
圧力センサ92、各圧力センサ91と92の差圧を求め
るコンパレータ93、コンパレータ93から出力する圧
力検出値Pdと圧力設定値Psの偏差値を求める差分検
出器94、差分検出器94から得る偏差値に対して圧力
補償した圧力操作量Pcを求める圧力補償部95、スク
リュ64の位置を検出して速度検出値Vdを得る速度検
出部96、速度検出値Vdと速度設定値Vsの偏差値を
求める差分検出器97、差分検出器97から得る偏差値
に対して速度補償した速度操作量Vcを求める速度補償
部98、圧力操作量Pc及び速度操作量Vcを選択する
スイッチ機能部99、100、圧力操作量Pc又は速度
操作量Vcをサーボ弁81を制御する指令信号Scに変
換するサーボ指令部101を備え、サーボ指令部101
から出力する指令信号Scはサーボ弁81の指令信号入
力部に付与される。なお、102はスイッチ機能部99
及び100を開閉制御する制御機能部である。
【0004】以上の構成により、例えば、速度制御時に
は差分検出器97から速度設定値Vsと速度検出値Vd
の偏差値が得られるとともに、速度補償部98からは補
償された速度操作量Vcが得られる。この際、制御機能
部102によりスイッチ機能部100がON、スイッチ
機能部99がOFFに制御されるため、速度操作量Vc
はサーボ指令部101に付与され、サーボ指令部101
からはサーボ弁81を制御するための指令信号Scが出
力する。そして、指令信号Scはサーボ弁81に付与さ
れ、当該サーボ弁81により流量が制御されるととも
に、射出シリンダ67の後油室67rに流量制御された
圧油が供給され、スクリュ64が前進する。一方、速度
検出部96からは実際の速度検出値Vdが得られるた
め、これにより、指令信号Scが変化し、スクリュ64
の前進速度が速度設定値Vsに一致するようにフィード
バック制御される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の油圧制御回路Fでは使用するサーボ弁81を選定する
に際し、制御目的に応じた必要流量を算出し、この算出
結果に基づいて、制御に最も適した性能を備えるサーボ
弁を選定していたため、射出成形機の仕様が大型化或い
は高速化した場合には、これに伴って、サーボ弁81に
対しても大流量化(大容量化)及び高応答化が要求さ
れ、使用するサーボ弁81の著しい大型化及び高コスト
化を招くとともに、応答性の低下を招く問題があった。
また、制御範囲が単一サーボ弁の制御範囲に限られるこ
とから、広範囲にわたってきめの細かい制御ができない
とともに、安定性の低下を招く問題があった。
【0006】本発明はこのような従来の技術に存在する
課題を解決したものであり、射出成形機の仕様が大型化
或いは高速化した場合でも、サーボ弁の大型化を抑え、
かつ低コスト化を実現するとともに、応答性及び安定性
を飛躍的に高め、しかも、制御範囲を拡大してきめの細
かい制御を行うことができる射出成形機の油圧制御回路
の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は油圧アクチュエ
ータ、例えば、射出シリンダ2にサーボ弁を介して油圧
源4及びオイルタンク5を接続し、サーボ弁により射出
シリンダ2の動作をフィードバック制御する射出成形機
の油圧制御回路1を構成するに際して、特に、複数のサ
ーボ弁、例えば、4ポートサーボ弁3x、3yを並列に
接続するとともに、各サーボ弁3x、3yを前記フィー
ドバック制御に優先して制御可能なサーボ弁制御機能部
6を備えることを特徴とする。
【0008】この場合、サーボ弁3x、3yの制御形態
としては、一つのサーボ弁3xを射出シリンダ2のフィ
ードバック制御に使用し、かつ他のサーボ弁3yを全閉
状態又は全開状態に固定することができる。また、複数
のサーボ弁3x、3yを同時に射出シリンダ2のフィー
ドバック制御に使用することができる。
【0009】
【作用】本発明に係る射出成形機の油圧制御回路1によ
れば、油圧源4及びオイルタンク5と射出シリンダ2間
に並列接続する複数の4ポートサーボ弁3x、3yによ
り射出シリンダ2の動作がフィードバック制御されると
ともに、各サーボ弁3x、3yはサーボ弁制御機能部6
により前記フィードバック制御に優先して制御される。
【0010】したがって、一つのサーボ弁3yを全閉状
態に固定し、他のサーボ弁3xのみを射出シリンダ2の
フィードバック制御に使用するとともに、他のサーボ弁
3xを全開状態に固定し、サーボ弁3yのみを射出シリ
ンダ2のフィードバック制御に使用すれば、サーボ弁3
x、3yを直列動作させることができる。他方、複数の
サーボ弁3x、3yを同時に射出シリンダ2のフィード
バック制御に使用すれば、複数のサーボ弁3x、3yを
並列動作させることができる。
【0011】よって、射出成形機の仕様が大型化或いは
高速化した場合でも、各サーボ弁3x、3yを並列動作
させることにより、サーボ弁の大型化が抑制され、かつ
低コスト化が図られるとともに、応答性及び安定性が飛
躍的に高められる。また、各サーボ弁3x、3yを直列
動作させることにより、制御範囲が拡大してきめの細か
い制御が可能となる。
【0012】
【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。
【0013】まず、本実施例に係る射出成形機の油圧制
御回路1の構成について、図1を参照して説明する。
【0014】図1において、Mは射出成形機であり、こ
の射出成形機Mは射出装置10と型締装置20を備え
る。射出装置10は前端に射出ノズル12を、後部にホ
ッパ13をそれぞれ設けた加熱筒11を備え、この加熱
筒11の内部にはスクリュ14を挿入するとともに、加
熱筒11の後端にはスクリュ駆動部15を結合する。ス
クリュ駆動部15は両ロッドタイプのピストン16を内
蔵する射出シリンダ(油圧アクチュエータ)2を備え、
ピストン16の前ロッド16fはスクリュ14の後端に
結合するとともに、後ロッド16rは射出シリンダ2の
後端に配設したオイルモータ18のシャフトにスプライ
ン結合する。なお、仮想線で示す型締装置20は金型2
1を支持し、当該金型21の型開閉を行う。
【0015】一方、射出シリンダ2には本実施例に係る
油圧制御回路1を接続する。油圧制御回路1は油圧回路
30と制御回路40を備える。油圧回路30は同一特性
を有する二つの4ポートサーボ弁3x、3yを備え、各
サーボ弁3x、3yにおけるA、B、P、Tの各ポート
はそれぞれ共通接続するとともに、Aポートは射出シリ
ンダ2の前油室2fに、Bポートは射出シリンダ2の後
油室2rに、Pポートは油圧源(油圧ポンプ及びアキュ
ムレータ)4に、Tポートはオイルタンク5にそれぞれ
接続する。
【0016】また、制御回路40は射出シリンダ2の前
油室2fの圧力を検出する圧力センサ41、射出シリン
ダ2の後油室2rの圧力を検出する圧力センサ42、各
圧力センサ41と42の差圧を求めるコンパレータ4
3、コンパレータ43から出力する圧力検出値Pdと圧
力設定値Psの偏差値を求める差分検出器44、差分検
出器44から得る偏差値に対して圧力補償した圧力操作
量Pcを求める圧力補償部45、スクリュ14の位置を
検出して速度検出値Vdを得る速度検出部46、速度検
出値Vdと速度設定値Vsの偏差値を求める差分検出器
47、差分検出器47から得る偏差値に対して速度補償
した速度操作量Vcを求める速度補償部48、圧力操作
量Pc及び速度操作量Vcを選択するスイッチ機能部4
9、50、圧力操作量Pc又は速度操作量Vcをサーボ
弁3x、3yを制御する指令信号Scx、Scyにそれ
ぞれ変換するサーボ指令部51x、51yを備え、各サ
ーボ指令部51x、51yから出力する指令信号Sc
x、Scyはサーボ弁3x、3yの指令信号入力部にそ
れぞれ付与される。
【0017】さらに、制御回路40にはサーボ弁制御機
能部6を含む制御機能部52を備える。制御機能部52
は前記スイッチ機能部49及び50を開閉制御する機能
を有するとともに、内蔵するサーボ弁制御機能部6によ
り、サーボ指令部51x、51yに付与される速度操作
量Vc及び圧力操作量Pcに対し優先してサーボ弁3
x、3yを制御する機能を有する。
【0018】次に、本実施例に係る射出成形機の油圧制
御回路1の動作について、図1〜図3を参照して説明す
る。
【0019】まず、基本的動作について説明する。速度
制御時には制御機能部52によりスイッチ機能部50が
ON、スイッチ機能部49がOFFとなる。一方、差分
検出器47からは速度設定値Vsと速度検出値Pdの偏
差値が得られるとともに、この偏差値は速度補償部48
に付与され、速度補償部48からは速度補償された速度
操作量Vcが得られる。そして、速度操作量Vcはサー
ボ指令部51x、51yに同時に付与される。サーボ指
令部51x、51yにおいては後述するサーボ弁制御機
能部6からの制御指令を優先することを条件に、速度操
作量Vcがサーボ弁3x、3yを制御するための指令信
号Scx、Scyに変換される。よって、指令信号Sc
x、Scyは各サーボ弁3x、3yの制御信号入力部に
それぞれ付与され、各サーボ弁3x、3yにより流量が
制御される。この結果、射出シリンダ2の後油室2rに
流量制御された圧油が供給され、スクリュ14が前進す
る。また、速度検出部46からは実際の速度検出値Vd
が得られるため、これにより、指令信号Scx、Scy
が変化し、スクリュ14の前進速度が速度設定値Vsに
一致するようにフィードバック制御される。
【0020】一方、圧力制御時には制御機能部52によ
りスイッチ機能部50がOFF、スイッチ機能部49が
ONとなる。また、コンパレータ43からは圧力センサ
41、42から検出される圧力検出値PdfとPdrの
差、即ち、圧力検出値Pdが得られるとともに、差分検
出器44からは圧力設定値Psと圧力検出値Pdの偏差
値が得られる。この偏差値は圧力補償部45に付与さ
れ、圧力補償部45からは圧力補償された圧力操作量P
cが得られる。そして、圧力操作量Pcはサーボ指令部
51x、51yに同時に付与される。サーボ指令部51
x、51yにおいては後述するサーボ弁制御機能部6か
らの制御指令を優先することを条件に、圧力操作量Pc
がサーボ弁3x、3yを制御するための指令信号Sc
x、Scyに変換される。よって、指令信号Scx、S
cyは各サーボ弁3x、3yの制御信号入力部にそれぞ
れ付与され、各サーボ弁3x、3yにより油圧が制御さ
れる。この結果、射出シリンダ2の後油室2rに圧力制
御された圧油が供給され、スクリュ14が加圧される。
また、圧力センサ41、42からは実際の圧力検出値P
df、Pdrが検出され、さらに、コンパレータ43に
より圧力検出値Pdが求められるため、これにより、指
令信号Scx、Scyが変化し、スクリュ14の加圧力
が圧力設定値Psに一致するようにフィードバック制御
される。
【0021】他方、サーボ弁制御機能部6からはサーボ
指令部51x、51yに制御指令が付与され、これによ
り、各サーボ弁3x、3yは前記速度操作量Vc及び圧
力操作量Pcに左右されることなく優先して制御され
る。以下、サーボ弁制御機能部6によるサーボ弁3x、
3yの制御形態について詳細に説明する。
【0022】まず、一方のサーボ弁3xの担う流量Qx
は、サーボ弁3xの流量係数をCx、サーボ弁3xの開
口面積をAx、弁差圧をΔP、油の粘性をρとすれば、
次式で表される。
【0023】
【数1】 また、他方のサーボ弁3yの担う流量Qyは、サーボ弁
3yの流量係数をCy、サーボ弁3yの開口面積をA
y、弁差圧をΔP、油の粘性をρとすれば、同様に次式
で表される。
【0024】
【数2】 これにより、得られる全流量Qは次式で表される。
【0025】
【数3】 したがって、サーボ弁3xと3yが同一特性であれば、
サーボ弁3xを単独で使用する場合に比べて二倍の流量
Qが得られる。一方、PID制御を行う場合、偏差e
は、設定値をS、フィードバック値をFとすれば、e=
S−Fにより表されるとともに、サーボ操作量SVは、
Kpを比例ゲイン、Kiを積分ゲイン、Tiを積分時
間、Kdを微分ゲイン、Tdを微分時間とすれば、SV
=Kp・e+(Ki/Ti)∫edt+Kd・Td(d
e/dt)で表される。
【0026】よって、得られる演算結果よりサーボ弁3
x、3yの直列動作と並列動作を選択できる。
【0027】即ち、直列動作ではサーボ弁制御機能部6
により、まず、サーボ弁指令部51yに制御指令が付与
され、サーボ弁3yを全閉状態(弁開度0%)に固定す
る制御が行われる。これにより、圧力操作量Pc又は速
度操作量Vcはサーボ弁指令部51xのみにおいて指令
信号Scxに変換され、図2に示すように、サーボ弁3
xにより射出シリンダ2の動作(スクリュ14の加圧力
又は前進速度)に対するフィードバック制御が行われ
る。また、サーボ弁3xの弁開度が最大になれば、サー
ボ弁制御機能部6により、サーボ弁指令部51xに制御
指令が付与され、サーボ弁3xを全開状態(弁開度10
0%)に固定する制御が行われる。一方、サーボ弁3y
に対する全閉状態に固定する制御が解除され、圧力操作
量Pc又は速度操作量Vcはサーボ弁指令部51yのみ
において指令信号Scyに変換される。この結果、図2
に示すように、サーボ弁3xは全開時の流量を確保しつ
つ、サーボ弁3yにより射出シリンダ2の動作がフィー
ドバック制御される。よって、以上の各制御の組合わせ
により、サーボ弁3x、3yは直列動作する。
【0028】他方、並列動作ではサーボ弁制御機能部6
からサーボ弁指令部51x、51yに対する制御指令は
出力しない。したがって、図3に示すように、各サーボ
弁3x、3yの双方により同時に射出シリンダ2の動作
に対するフィードバック制御が行われる。これにより、
サーボ弁3xと3yは並列動作し、各サーボ弁3xと3
yの制御流量はそれぞれ全流量の1/2となる。
【0029】よって、射出成形機の仕様が大型化或いは
高速化した場合でも、各サーボ弁3x、3yを並列動作
させれば、サーボ弁の大型化が抑えられ、かつ低コスト
化が図られるとともに、応答性及び安定性が飛躍的に高
められる。一方、各サーボ弁3x、3yを直列動作させ
れば、制御範囲が拡大してきめの細かい制御が可能とな
る。
【0030】以上、実施例について詳細に説明したが、
本発明はこのような実施例に限定されるものではない。
例えば、実施例はハードウェアにより構成した場合を示
したが、同一の処理をソフトウェアで実行してもよい。
また、複数のサーボ弁は同一特性のものを使用したがそ
れぞれ異なる特性でもよい。さらにまた、並列に接続す
るサーボ弁の数量は二つの場合を示したが、三つ以上で
あってもよい。なお、射出装置における射出シリンダを
制御する場合を示したが、型締シリンダ等の他の油圧シ
リンダ及び任意の油圧アクチュエータに使用できる。ま
た、サーボ弁は4ポートサーボ弁を例示したが他のタイ
プの使用を妨げるものではない。その他、細部の構成、
数量、手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で任意に変更できる。
【0031】
【発明の効果】このように、本発明は油圧アクチュエー
タにサーボ弁を介して油圧源及びオイルタンクを接続
し、サーボ弁により油圧アクチュエータの動作をフィー
ドバック制御する射出成形機の油圧制御回路において、
複数のサーボ弁を並列に接続するとともに、各サーボ弁
をフィードバック制御に優先して制御可能なサーボ弁制
御機能部を備えてなるため、次のような顕著な効果を奏
する。
【0032】 射出成形機の仕様が大型化或いは高速
化した場合でも、サーボ弁の大型化を抑え、かつ低コス
ト化を実現することができる。
【0033】 応答性及び安定性を飛躍的に高め、し
かも、制御範囲を拡大してきめの細かい制御を行うこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る射出成形機の油圧制御回路のブロ
ック構成図、
【図2】同油圧制御回路を用いて複数のサーボ弁を直列
動作させる場合の指令信号対流量特性図、
【図3】同油圧制御回路を用いて複数のサーボ弁を並列
動作させる場合の指令信号対流量特性図、
【図4】従来の技術に係る射出成形機の油圧制御回路の
ブロック構成図、
【符号の説明】
1 油圧制御回路 2 射出シリンダ(油圧アクチュエータ) 3x 4ポートサーボ弁 3y 4ポートサーボ弁 4 油圧源 5 オイルタンク 6 サーボ弁制御機能部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 油圧アクチュエータにサーボ弁を介して
    油圧源及びオイルタンクを接続し、サーボ弁により油圧
    アクチュエータの動作をフィードバック制御する射出成
    形機の油圧制御回路において、複数のサーボ弁を並列に
    接続するとともに、各サーボ弁を前記フィードバック制
    御に優先して制御可能なサーボ弁制御機能部を備えるこ
    とを特徴とする射出成形機の油圧制御回路。
  2. 【請求項2】 一つのサーボ弁を油圧アクチュエータの
    フィードバック制御に使用し、かつ他のサーボ弁を全閉
    状態又は全開状態に固定することを特徴とする請求項1
    記載の射出成形機の油圧制御回路。
  3. 【請求項3】 複数のサーボ弁を同時にフィードバック
    制御に使用することを特徴とする請求項1記載の射出成
    形機の油圧制御回路。
  4. 【請求項4】 油圧アクチュエータは射出シリンダであ
    ることを特徴とする請求項1記載の射出成形機の油圧制
    御回路。
  5. 【請求項5】 サーボ弁は4ポートサーボ弁であること
    を特徴とする請求項1記載の射出成形機の油圧制御回
    路。
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