JPH0755529B2

JPH0755529B2 - 射出成形機の制御方法および装置

Info

Publication number: JPH0755529B2
Application number: JP63274268A
Authority: JP
Inventors: 道明滝沢; 芳富内河; 雅資菅沼
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 1988-10-29
Filing date: 1988-10-29
Publication date: 1995-06-14
Anticipated expiration: 2010-06-14
Also published as: JPH02120019A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は射出成形機の制御方法、特にアクチュエータの
動作切換制御を含む制御方法及び同方法に利用する制御
装置に関する。

〔従来の技術〕

射出成形機ではクローズドループ制御系（フィードバッ
ク制御系）によって油圧シリンダやオイルモータ等の各
種アクチュエータにおける作動速度、作動圧力の制御が
行われる。このような制御系では、予め設定した指令値
と実際の動作から得た実行値を比較してその偏差を得る
とともに、偏差に対して特性補償及び増幅処理を施した
制御信号を油圧回路の制御部へ付与して実行値が指令値
に一致するように制御している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、射出成形機におけるクローズドループ制御系
のコントローラとアクチュエータ間には、応答性を損な
う配管、ゴムホース、バルブ、さらには油圧シリンダ等
のアクチュエータ本体を含む各種油圧回路部品が存在
し、指令信号が出力されても、アクチュエータが実際に
作動を開始するまでには応答遅れを生じる。

このため、第５図に示すように、アクチュエータを停止
状態Vxから所定速度V1（第一速度）へ移行させるに際
し、動作切換のための指令信号が出力した後、応答遅れ
Trが生じている間は、指令信号と実速度の検出から得る
帰還信号の偏差は極めて大きくなる。この結果、これを
補償しようとする指令信号の指令値も著しく大きくな
り、同図のようなオーバーシュートＥを生ずる不具合が
あった。同図には動作状態V1から、さらに第二の動作状
態V2（第二速度）へ移行させた場合を示しているが、こ
の場合にはさほど大きな問題とはならない。

なお、オーバーシュートＥは特性補償回路のゲインや時
定数を低く設定し、その制御特性を緩やかにすれば抑制
できるが、射出工程や型開閉工程等におけるアクチュエ
ータは作動速度、作動圧力が多段に制御されるめ、変
速、変圧時の応答性及び整定時の外乱に対する応答性が
低下する相反する問題を生ずる。結局、特性補償回路の
条件設定においては試行錯誤的に妥協点を設定している
のが実情である。

本発明はこのような従来の技術に存在する不具合を解消
した射出成形機の制御方法及び装置の提供を目的とする
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る射出成形機の制御方法は、アクチュエータ
２の動作切換に際して、速度切換に係わる速度指令信号
Vsが出力した後における所定時間の間は、速度指令信号
Vsに基づく流量制御信号Voを電気比例吐出ポンプ17に付
与することにより、速度に対するオープンループ制御を
行い、当該所定時間の経過後は、前記速度指令信号Vs及
び実際に検出した速度帰還信号Vfに基づく流量制御信号
Voを電気比例吐出ポンプ17に付与することにより、速度
に対するクローズドループ制御を行うとともに、圧力切
換に係わる圧力指令信号Psが出力した後における所定時
間の間は、圧力指令信号Psに基づく圧力制御信号Poを電
気比例吐出ポンプ17に付与することにより、圧力に対す
るオープンループ制御を行い、当該所定時間の経過後
は、圧力指令信号Ps及び実際に検出した圧力帰還信号Pf
に基づく圧力制御信号Poを電気比例吐出ポンプ17に付与
することにより、圧力に対するクローズドループ制御を
行うようにしたことを特徴とする。

この場合、アクチュエータ２の速度切換には停止状態Vx
から所定速度の動作状態V1に対する切換を適用できる。
また、アクチュエータ２には射出装置11における射出シ
リンダ14を適用できる。

一方、本発明に係る射出成形機の制御装置１は、アクチ
ュエータ２を駆動する電気比例吐出ポンプ17と、速度指
令信号Vsに基づく流量制御信号Voを電気比例吐出ポンプ
17に付与することにより、速度に対するオープンループ
制御を行う速度制御に係わる第一制御系３と、速度指令
信号Vs及び実際に検出した速度帰還信号Vfに基づく流量
制御信号Voを電気比例吐出ポンプ17に付与することによ
り、速度に対するクローズドループ制御を行う速度制御
に係わる第二制御系４と、圧力指令信号Psに基づく圧力
制御信号Poを電気比例吐出ポンプ17に付与することによ
り、圧力に対するオープンループ制御を行う圧力制御に
係わる第一制御系３と、圧力指令信号Psと実際に検出し
た圧力帰還信号Pfに基づく圧力制御信号Poを電気比例吐
出ポンプ17に付与することにより、圧力に対するクロー
ズドループ制御を行う圧力制御に係わる第二制御系４
と、速度切換に係わる速度指令信号Vsが出力した後、所
定時間の経過後に、速度制御に係わる第一制御系３から
速度制御に係わる第二制御系４に切換えるとともに、圧
力切換に係わる圧力指令信号Psが出力した後、所定時間
の経過後に、圧力制御に係わる第一制御系３から圧力制
御に係わる第二制御系４に切換える制御切換手段５を備
えてなることを特徴とする。

なお、本発明における「オープンループ制御」とは特性
補償のゲインや時定数を小さくしてオープンループ制御
に近似させたクローズドループ制御も含む概念である。

〔作用〕

次に、本発明の作用について説明する。

本発明に係る射出成形機の制御方法及び装置によれば、
まず、速度制御が行われる場合、速度切換に係わる速度
指令信号Vsが出力した後における所定時間の間は、速度
制御に係わる第一制御系３により、速度指令信号Vsに基
づく流量制御信号Voが、アクチュエータ２を駆動する電
気比例吐出ポンプ17に付与され、速度に対するオープン
ループ制御が行われる。そして、当該所定時間の経過後
は、速度制御に係わる第二制御系４により、前記速度指
令信号Vs及び実際に検出した速度帰還信号Vfに基づく流
量制御信号Voが電気比例吐出ポンプ17に付与され、速度
に対するクローズドループ制御が行われる。

他方、圧力制御が行われる場合、圧力切換に係わる圧力
指令信号Psが出力した後における所定時間の間は、圧力
制御に係わる第一制御系３により、圧力指令信号Psに基
づく圧力制御信号Poが電気比例吐出ポンプ17に付与さ
れ、圧力に対するオープンループ制御が行われる。そし
て、当該所定時間の経過後は、圧力制御に係わる第二制
御系４により、圧力指令信号Ps及び実際に検出した圧力
帰還信号Pfに基づく圧力制御信号Poが電気比例吐出ポン
プ17に付与され、圧力に対するクローズドループ制御が
行われる。

よって、制御系の応答遅れが生じている間はオープンル
ープ制御が行われるとともに、実際の応答が開始してか
らクローズドループ制御が行われるため、オーバーシュ
ート発生は回避される。また、電気比例吐出ポンプ17は
電気的な制御信号により直接制御されるため、流量制御
信号Voと圧力制御信号Poが付与されることにより、変速
制御及び変圧制御の双方においてオーバーシュートを発
生することなく、複合的な切換制御が容易かつ安定に行
われるとともに、構造の簡略化により低コスト化が図ら
れる。

〔実施例〕

以下には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。

まず、本発明を明確にするため、射出成形機の概略構成
について第１図を参照して説明する。

図中、11は射出装置であり、スクリュ12を内部に配した
加熱シリンダ13を備える。加熱シリンダ13の後端はアク
チュエータ２を構成する射出シリンダ14に一体結合し、
その内部に配した射出ラム15に前記スクリュ12の後端を
結合する。また、射出ラム15の後方における射出シリン
ダ14の内部は油室14aとなり、この油室14aは切換弁16を
介して油圧源である比例ポンプ（電気比例吐出ポンプ）
17に接続する。よって、油室14aに油圧を作用させ、そ
の大きさを制御すればスクリュ12は所定の作動速度又は
作動圧力で前進し、射出動作を行う。また、射出ラム15
の後端はオイルモータ18の出力軸となるスプラインシャ
フト19にスプライン結合し、このオイルモータ18の回転
によってスクリュ12が回転し、計量動作を行う。なお、
20は収容した成形材料を加熱シリンダ13内へ供給するホ
ッパーである。

ところで、比例ポンプ17は第６図〜第９図に例示する各
種比例ポンプ60、70、80、90を利用できる。第６図の比
例ポンプ60はポンプ本体61を内蔵し、斜板62の角度によ
ってポンプ本体61の吐出圧及び吐出量が可変せしめられ
る。斜板62は一方の操作ピストン63の押圧力がバランス
した位置で停止し、操作ピストン63に圧油を供給した場
合にはポンプ本体61の吐出量が減少する方向に斜板62が
変位する。また、ポンプ本体61の吐出側には分岐して制
御弁64を接続し、この制御弁64はさらに安全弁65を介し
て前記操作ピストン63に接続する。その他、ポンプ本体
61の吐出量を検出するポテンショメータ66、ポンプ本体
61を駆動するモータ67、ポンプ本体61の吸込側に接続し
たタンク68を備えている。

よって、比例ポンプ60は制御弁64に接続したコントロー
ラ69に入力する流量制御信号Vo又は圧力制御信号Poに応
じた吐出流量、吐出圧力を発生する。なお、第７図及び
第８図に示す比例ポンプ70及び80も油圧回路の構成は異
なるも、基本的には第６図の比例ポンプ60と同様の機能
を発揮する。なお、第７図及び第８図中第６図と同一機
能部品には同言符号を付した。また、第９図に示す比例
ポンプ90は制御用のサブポンプ91を別途設けたものであ
り、制御弁92を介してポンプ本体61に付設した制御シリ
ンダ94を作動させる点において前三者の比例ポンプと異
なる。この比例ポンプ90は応答性に優れる利点がある。
なお、いずれの比例ポンプ60〜90も内蔵するコントロー
ラ69には比例ポンプにおける制御系の補償回路を含んで
いる。

一方、射出シリンダ14には油室14aに臨む圧力検出器23
を付設する。圧力検出器23としてはストレートゲージ、
圧電式歪センサ等を利用できる。また、射出ラム15の前
端にはスクリュ12の移動に追従する検出レバー24を設け
るとともに、この検出レバー24の位置に基づいてスクリ
ュ位置を検出する位置検出器25を設ける。なお、速度の
実行値はスクリュ位置を演算することにより得る。位置
検出器25としてはポテンショメータ、磁気スケール、リ
ニアエンコーダ等を利用できる。

また、30は中央コントローラであり、射出速度、射出速
度の変速位置、射出圧力、射出圧力変圧タイミング等の
各種設定器（不図示）を接続する。前記位置検出器25は
アンプ31を介して中央コントローラ30に接続し、中央コ
ントローラ30は位置検出器25の検出信号と内蔵タイマー
による計時に基づいて作動速度、作動圧力に対応する速
度指令信号Vs及び圧力指令信号Psを出力する。

さらにまた、作動速度に対して特性補償するための切換
位置設定器32を備え、前記アンプ31の出力側とともに、
コンパレータ33の入力側に接続する。34は速度特性補償
部であり、前記アンプ31の出力を微分する微分器35の出
力側とコンパレータ33の出力側を接続するとともに、中
央コントローラ30を接続して速度指令信号Vsを入力せし
める。そして、速度特性補償部34の出力側は前記比例ポ
ンプ17に接続し、流量制御信号Voを供給する。

速度特性補償部34の具体的回路の一例を第２図に示す。
同回路は前記微分器35の出力である帰還信号Vfと速度指
令信号Vsの加算部Ｈを有する。また、加算部Ｈの信号Vm
を増幅するゲインＧ倍のアンプ回路部41を備えるととも
に、アンプ回路部41の出力を位相反転するゲイン１倍の
アンプ回路42を備える。同回路42の出力は流量制御信号
Voとなる。なお、アンプ回路部41のゲインＧ倍は変速時
や外乱に速やかに応答できるように高ゲインを設定す
る。一方、速度指令信号Vsを位相反転するゲイン１倍の
アンプ回路部43を備え、同回路部43の出力側は前記アン
プ回路部42の出力側に接続する。また、アンプ回路部41
の入力側と出力側はノーマルクローズ（ノーマルオン）
のスイッチ（アナログスイッチ）44を介して接続し、ス
イッチ44は前記コンパレータ33から出力する一致信号Vc
によってオフとなる。なお、R1〜R8は抵抗、C1はコンデ
ンサを示す。

他方、36は作動圧力に対して特性補償するための切換圧
力設定器であり、圧力検出器23の検出信号を増幅するア
ンプ38の出力側とともに、コンパレータ37の入力側に接
続する。また、39は圧力特性補償部であり、コンパレー
タ37の出力側及び前記アンプ38の出力側を接続するとと
もに、中央コンパレータ30の圧力指令信号Psを入力せし
める。圧力特性補償部39の出力側は比例ポンプ17に接続
し、圧力制御信号Poを供給する。圧力特性補償部39の具
体的回路の一例を第３図に示すが、その構成は第２図に
示した速度特性補償部34の回路と同じである。よって、
第３図に示す回路において第２図と同一部分には同一符
号を付し、その構成を明確にした。なお、第３図中Pfは
アンプ38から供給される圧力の帰還信号、Pcはコンパレ
ータ37から供給される一致信号、Pmは加算部Hpの信号、
44pはスイッチをそれぞれ示す。

次に、本発明に係る射出成形機の制御方法を含む制御装
置１の動作について説明する。

まず、速度制御の場合について説明する。切換位置設定
器32においては停止状態Vxから所定速度の動作状態V1に
切換えるタイミングを速度切換位置S1として予め設定さ
れる。この切換位置S1は例えば第４図に示すように、動
作状態V1に切換えるための速度指令信号Vsに基づきスク
リュ12が実際に応答を開始する位置を設定でき、時間的
には前記所定時間Tiに相当する。

今、スクリュ12が停止状態Vxから、所定速度の動作状態
V1にするための指令信号Vsを出力して射出を開始する場
合を想定する。スクリュ12が停止していれば前記位置S1
に達する前であるため、一致信号Vcは出力しない。よっ
て、速度特性補償部34におけるスイッチ44はオン状態を
維持する。この結果、アンプ回路部41の入力側と出力側
が短絡し、同補償部34から出力する流量制御信号VoはVo
＝Vsとなる。即ち、この場合には第一制御系３が構成さ
れ、実質的にオープンループ制御が行われる。よって、
速度指令信号Vsの出力によりスクリュ12が前進し、位置
S1に達するまではオープンループ制御を継続し、オーバ
シュートは生じない。

また、速度指令信号Vsが出力した後、所定時間Tiを経過
すると、スクリュ12が切換位置S1に達する。この結果、
制御切換手段５によってスイッチ44がオフとなる。即
ち、切換位置S1は位置検出器25によって検出され、検出
信号はアンプ31を介してコンパレータ33に供給される。
そして、コンパレータ33からは一致信号Vcが出力し、ス
イッチ44をオフに切換える。よって、加算部Ｈにおいて
速度指令信号Vsと帰還信号Vfが加算されて信号Vmとな
り、速度特性補償部34から出力する流量制御信号VoはVo
＝Vs＋（Vm×Ｇ）となる。この場合には第二制御系４が
構成され、高ゲインによるクローズドループ制御（フィ
ードバック制御）を行うことができるとともに、応答遅
れによる影響は既にキャンセルされているため、第５図
に示すようにオーバシュートすることなく速やかに設定
速度に達する。また、その後の外乱又は変速に際しても
速やかに応答する。同図にはさらに速度を変更した第二
の動作状態V2を示す。この場合には動作切換前後におい
てそのままクローズドループ制御が維持されるが、オー
バシュートの発生はほとんど無視できる。このように、
速度特性補償部34は速度指令信号Vsの出力開始から射出
ラム15の応答開始までの補償値と、その後の補償値を切
換設定できる。

一方、中央コントローラ30から出力する圧力指令信号Ps
も同様に圧力特性補償部39を利用して制御される。ま
ず、射出シリンダ14の油圧は圧力検出器25によって検出
され、アンプ38を介してコンパレータ37に入力する。切
換圧力設定器36には切換圧力S2が設定され、この切換圧
力S2は例えば圧力指令信号Psが出力した後、実際に応答
を開始する直後の大きさを設定できる。

よって、帰還信号Pfにおける検出圧力が切換圧力設定器
36に設定される切換圧力S2よりも低い第一の圧力の場合
にはスイッチ44pはオンし、この結果、圧力特性補償部3
9から出力する圧力制御信号PoはPo＝Psとなる。そし
て、第二の圧力に移行させるための圧力指令信号Psが出
力しても昇圧が開始するまではオープンループ制御を継
続する。一方、圧力指令信号Psに応答し、実際に昇圧さ
れることにより、検出圧力が切換圧力S2よりも大きくな
ればスイッチ44pはオフとなり、速度特性補償部39から
出力する圧力制御信号PoはPo＝Ps＋（Pm×Ｇ）となり、
クローズドループ制御が行われる。このように、圧力特
性補償部39もまた、圧力指令信号Psの出力開始から油室
14aの昇圧を確認、即ち応答するまでの補償値と、その
後の補償値を切換設定でき、これにより保圧制御を行う
ことができる。

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ない。例えば、実施例
ではスクリュの動作に対する制御を示したが、型開閉動
作等に対しても同様に適用できる。また、特性補償の切
換態様も種々の方法を利用できる。その他、細部の構
成、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。

〔発明の効果〕

このように、本発明に係る射出成形機の制御方法及び装
置は、速度切換に係わる速度指令信号Vsが出力した後に
おける所定時間の間は、速度指令信号Vsに基づく流量制
御信号Voをアクチュエータ２を駆動する電気比例吐出ポ
ンプ17に付与することにより、速度に対するオープンル
ープ制御を行い、当該所定時間の経過後は、前記速度指
令信号Vs及び実際に検出した速度帰還信号Vfに基づく流
量制御信号Voを電気比例吐出ポンプ17に付与することに
より、速度に対するクローズドループ制御を行うととも
に、圧力切換に係わる圧力指令信号Psが出力した後にお
ける所定時間の間は、圧力指令信号Psに基づく圧力制御
信号Poを電気比例吐出ポンプ17に付与することにより、
圧力に対するオープンループ制御を行い、当該所定時間
の経過後は、圧力指令信号Ps及び実際に検出した圧力帰
還信号Pfに基づく圧力制御信号Poを電気比例吐出ポンプ
17に付与することにより、圧力に対するクローズドルー
プ制御を行うようにしたため、次のような顕著な効果を
奏する。

基本的効果として、変速制御時及び変圧制御時の双
方におけるオーバーシュートの発生を無くすことができ
るため、制御過程において最適な特性補償を容易に施す
ことが可能となり、高い応答性を実現し、高速かつ正確
な制御を実行できるとともに、成形品の高品質化を達成
できる。

制御信号により直接制御される電気比例吐出ポンプ
を用いたため、流量制御信号と圧力制御信号を付与する
のみで、速度（位置）及び圧力に係わる複合的な切換制
御を容易かつ安定に行うことができるとともに、構造の
簡略化により低コストに実施できる。

【図面の簡単な説明】

第１図：本発明に係る射出成形機の制御装置を示すブロ
ック系統図、第２図：同制御装置における速度特性補償部の具体的回
路図、第３図：同制御装置における圧力特性補償部の具体的回
路図、第４図：同制御装置の動作状態を示すタイミングチャー
ト、第５図：従来の制御装置のおける動作状態を示すタイミ
ングチャート、第６図〜第９図：本発明に係る制御装置における異なる
比例ポンプをそれぞれ示す油圧回路図。尚図面中、 1:制御装置、2:アクチュエータ 3:第一制御系、4:第二制御系 5:制御切換手段、Ti:所定時間 Vx:停止状態、V1:動作状態

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−37302（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−94005（ＪＰ，Ａ) 特開昭51−41187（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アクチュエータ（２）の動作切換に際し
て、速度切換に係わる速度指令信号（Vs）が出力した後
における所定時間の間は、速度指令信号（Vs）に基づく
流量制御信号（Vo）を電気比例吐出ポンプ（17）に付与
することにより、速度に対するオープンループ制御を行
い、当該所定時間の経過後は、前記速度指令信号（Vs）
及び実際に検出した速度帰還信号（Vf）に基づく流量制
御信号（Vo）を電気比例吐出ポンプ（17）に付与するこ
とにより、速度に対するクローズドループ制御を行うと
ともに、圧力切換に係わる圧力指令信号（Ps）が出力し
た後における所定時間の間は、圧力指令信号（Ps）に基
づく圧力制御信号（Po）を電気比例吐出ポンプ（17）に
付与することにより、圧力に対するオープンループ制御
を行い、当該所定時間の経過後は、圧力指令信号（Ps）
及び実際に検出した圧力帰還信号（Pf）に基づく圧力制
御信号（Po）を電気比例吐出ポンプ（17）に付与するこ
とにより、圧力に対するクローズドループ制御を行うこ
とを特徴とする射出成形機の制御方法。
【請求項２】アクチュエータ（２）の速度切換は停止状
態（Vx）から所定速度の動作状態（V1）に対する切換で
あることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の制御
方法。
【請求項３】アクチュエータ（２）は射出装置（11）に
おける射出シリンダ（14）であることを特徴とする請求
項１記載の射出成形機の制御方法。
【請求項４】アクチュエータ（２）を駆動する電気比例
吐出ポンプ（17）と、速度指令信号（Vs）に基づく流量
制御信号（Vo）を電気比例吐出ポンプ（17）に付与する
ことにより、速度に対するオープンループ制御を行う速
度制御に係わる第一制御系（３）と、速度指令信号（V
s）及び実際に検出した速度帰還信号（Vf）に基づく流
量制御信号（Vo）を電気比例吐出ポンプ（17）に付与す
ることにより、速度に対するクローズドループ制御を行
う速度制御に係わる第二制御系（４）と、圧力指令信号
（Ps）に基づく圧力制御信号（Po）を電気比例吐出ポン
プ（17）に付与することにより、圧力に対するオープン
ループ制御を行う圧力制御に係わる第一制御系（３）
と、圧力指令信号（Ps）と実際に検出した圧力帰還信号
（Pf）に基づく圧力制御信号（Po）を電気比例吐出ポン
プ（17）に付与することにより、圧力に対するクローズ
ドループ制御を行う圧力制御に係わる第二制御系（４）
と、速度切換に係わる速度指令信号（Vs）が出力した
後、所定時間の経過後に、速度制御に係わる第一制御系
（３）から速度制御に係わる第二制御系（４）に切換え
るとともに、圧力切換に係わる圧力指令信号（Ps）が出
力した後、所定時間の経過後に、圧力制御に係わる第一
制御系（３）から圧力制御に係わる第二制御系（４）に
切換える制御切換手段（５）を備えてなることを特徴と
する射出成形機の制御装置。
【請求項５】アクチュエータ（２）の速度切換は停止状
態（Vx）から所定速度の動作状態（V1）に対する切換で
あることを特徴とする請求項４記載の射出成形機の制御
装置。
【請求項６】アクチュエータ（２）は射出装置（11）に
おける射出シリンダ（14）であることを特徴とする請求
項４記載の射出成形機の制御装置。