JPH0780043B2 - シリンダの位置制御方法 - Google Patents

シリンダの位置制御方法

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JPH0780043B2
JPH0780043B2 JP2671389A JP2671389A JPH0780043B2 JP H0780043 B2 JPH0780043 B2 JP H0780043B2 JP 2671389 A JP2671389 A JP 2671389A JP 2671389 A JP2671389 A JP 2671389A JP H0780043 B2 JPH0780043 B2 JP H0780043B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、シリンダ装置のシリンダピストンを位置制御
する方法に係り、特に、金型内に材料を射出・充填して
成形する射出成形機やダイカスト機の射出シリンダおよ
び加圧シリンダ,ダイスを通して材料を押し出し成形す
る押出機用シリンダのシリンダピストンを位置制御する
方法に係るものである。
[従来の技術] 射出成形機やダイカスト機において、成形材料を金型内
に充填加圧する際に振動を付与しながら加圧すると、例
えば、下記に示すような作用により成形品の緻密さが増
すなど、改質効果があることが知られている。すなわ
ち、 1)溶融状態にある成形材料に振動が伝達されると、成
形材料内に含有しているガスを放出し易くなり、その結
果、成形品の不良原因のひとつであるガスの巻き込みあ
るいは内包による巣の発生が減少する。
2)溶融状態にある成形材料が金型のキャビティに接す
ると急速に冷却され、チル層と呼ばれる凝固膜が形成さ
れて、成形材料の流動性が悪化するが、成形材料に振動
が伝達されると、この早期凝固を抑制して流動性を保持
するので、結果的に充填時の圧力伝播を向上させ成形材
料の結晶を微細化する。したがって、湯回り不良,湯じ
わ,湯堺と言った流動状態に関する成形品の不良原因
や、圧力が充分に付加されない状態下において成形材料
が冷却凝固するときの収縮で発生する、いわゆる、引き
巣などの不良原因を防止する。
また、振動を付与しながら加圧する装置としては、例え
ば、実開消62-56262号公報に記載されているように、成
形材料を金型のキャビティ内に充填するシリンダ装置の
作動圧油を高周波振動発生装置により励振動させて行う
などしていた。
[発明が解決しようとする課題] 前述の高周波振動発生装置によりシリンダ装置の作動油
に圧力振動を与える方法では、シリンダ装置自体の作用
圧力以上の圧力振動を発生させる能力を高周波振動発生
装置が具備していないと有効な振動を成形材料に付与で
きないので、必然的に高周波振動発生装置が大掛かりな
ものとなっていた。
また、シリンダ装置の作用圧力に対して高周波振動発生
装置で発生するような両振りの圧力振動を重畳すると、
振動の谷の部分では成形材料を金型のキャビティ内によ
り押し込もうとするが、逆に振動の谷の部分では成形材
料からの反力によりシリンダ装置を押し戻す形となる。
成形の条件に依っては、シリンダ装置が押し戻されるこ
とが望ましくないことがあるが、このような場合には従
来の装置では対応できなかった。
[課題を解決するための手段] シリンダピストンの移動ストローク量を時間に対して目
標軌跡として予め定めておき、この目標軌跡としたシリ
ンダピストンの移動ストローク量と、実移動ストローク
量との偏差量に応じて、シリンダピストンを作動させる
シリンダ室圧力を変化させることで、シリンダピストン
の移動ストローク量を追従制御させるように構成した
時、偏差量に付与するゲイン値を調整することにより目
標軌跡に対して微振動しながら追従するようにした。な
お、目標軌跡としたシリンダピストンの移動方向の作動
に寄与するゲインの値を、移動方向とは逆方向の作動に
寄与するゲインの値に対して相対的に大きくとること
で、微振動の形状が、時間に対するシリンダピストンの
移動ストローク量の尺度でみた場合、概略階段状になる
ようにすることもできる。
[作用] 偏差量に付与するゲイン値のうち、特に、偏差量の積分
値に比例して乗するゲイン値(積分ゲイン)を偏差量に
比例して乗するゲイン値(比例ゲイン)より大きくする
と、偏差量の溜りがシリンダピストンを作動させるシリ
ンダ室圧力を制御する形となり、すなわち、シリンダピ
ストンの移動ストローク量の目標軌跡に対してある程度
の偏差量の溜りが生ずるまではシリンダ室圧力を制御す
るようには作用しないので、目標軌跡に対して収束する
よりも、むしろ、偏差量の溜り分の振動をちもないなが
ら追従するようになる。
また、シリンダピストンの移動方向の作動に寄与するゲ
インの値を、移動方向とは逆方向の作動に寄与するゲイ
ンの値に対して相対的に大きくとると、移動方向に生じ
た偏差量に対しては高い応答性を示すが、その逆方向の
偏差量に対しては追従が緩慢になる。したがって、時間
に対するシリンダピストンの移動ストローク量の尺度で
みた場合、移動方向に対してはシリンダピストンの実移
動ストローク量が速やかに立ち上がるが、一旦目標軌跡
を越えてしまうと逆方向の作動となり、目標軌跡に対し
て緩やかに向かうので、微振動の形状が、概略階段状に
なる。
[実施例] 第1図は、ディスクホイール成形用のダイカスト機の主
要部を示す縦断面図である。同図に示すように、上下方
向に開閉可能な上型33,下型35および水平方向に移動可
能な4個の中子34を合わせ、図示していない型締機構に
より図中の上下方向からクランプし、それにより形成さ
れたキャビティ38内に、射出スリーブ39内で溶融状態に
あるアルミニュウム合金(以下、溶湯と言う)37を、図
示していない射出シリンダの作用による射出プランジャ
36およびプランジャチップ36aの上昇作用で充填する
(図示は、キャビティ38内に溶湯37を充填完了した状態
を示す)。溶湯37の充填完了時からの所定の時間(加圧
タイムラグ)経過後、方向切り替え弁23のソレノイド23
aを励磁することにより加圧シリンダ31のシリンダピス
トン32に取り付けられた加圧プランジャ40を、キャビテ
ィ38内に突出させ、キャビティ38内の溶湯37を加圧し、
押湯作用を行わせる。5はポンプ、4はポンプ5を駆動
するモータ、6は電磁比例式の圧力調整弁、7はタンク
で、シリンダ31駆動のための圧力源を構成している。
これに関して、本出願人は、先に、特願昭63-244522号
で、加圧プランジャ40が、その作動開始点からの時間の
経過とともに、所定のキャビティ38内への突出ストロー
ク量の目標軌跡に倣うように制御する下記の方式を提案
した。
まず、加圧プランジャ40の作動開始時点(t=0)から
の時間tを基準として、加圧プランジャ40のキャビティ
38内への移動ストローク量stを目標軌跡としてモデル部
9に予め定めておく。この目標軌跡とした移動ストロー
ク量stと、位置検出器3で検知されたシリンダピストン
32、すなわち、加圧プランジャ40の実移動ストローク量
stbとの偏差量e(e=st−stb)が偏差検出部10で求め
られ、この偏差量eを受けてゲイン設定部8において適
宜処理し、それに応じた所定の出力信号vをドライバ12
に出力する。ドライバ12はゲイン設定部8からの出力信
号vの大きさに応じて圧力調整弁6を調節し、圧力源の
圧力pを制御している。なお、モデル部9,偏差検出部10
およびゲイン設定部8でフィードバック制御部11を構成
している。
今、図示していないコントローラが加圧シリンダ31の作
動指令をフィードバック制御器11に与えると、フィード
バック制御器11に指令信号設定部でもあるモデル部9に
は、時間tに対する加圧プランジャ40、すなわち、シリ
ンダピストン32の移動ストロークstの所望の軌跡が予め
プログラムされていて、前記の作動指令を受けて目標と
なる移動ストロークstを例えば数ミリ秒ごとに時分割処
理して、偏差検出部10に入力する。偏差検出部10では位
置検出器3で検知されるシリンダピストン32の実位置st
bとの偏差量e(e=st−stb)を演算し、これをゲイン
設定部8に入力する。ここでゲイン設定部8は、偏差量
eの結果を基に、所定のP(比例)I(積分)ゲインk
を乗し、ストロークの偏差量eに対し、制御量である圧
力指令値vに変換する。ドライバ12は圧力指令値vを得
て、実際に電磁リリーフ弁ともいう圧力調整弁6を駆動
する信号pに変換し、シリンダヘッド室31aの圧力を制
御している。
ここで、上記のゲインkで、第2図(a)に示すよう
に、積分ゲインIを比例ゲインPより大きくして行く
と、偏差量eそのものよりも、その溜り量に比例して圧
力指令値vを制御する形となるので、シリンダピストン
32の移動ストローク量の目標軌跡stに対してある程度の
偏差量eの溜りが生ずるまではシリンダ室圧力v(p)
を制御するように作用せず、目標軌跡に対して収束する
よりもむしろ第3図(a)に示すように、偏差量の溜り
分による振動をともないながら追従するようになる。特
に、比例ゲインPをほぼ零にすると目標軌跡に対する収
束は全く為されないようになり、振動状態をほぼ積分ゲ
インIだけで調節可能となる。その特性は、第4図に示
すようになる。すなわち、積分ゲインIを小さくする
と、第4図に(a)で示すように、振動数fは小さく
(周期Tは大きく)なり、振幅aは大きくなる。逆に、
積分ゲインIを大きくすると、第4図に(b)で示すよ
うに、振動数fは大きく(周期Tは小さく)なり振幅a
は小さくなる。
また、第2図(b)に示すように、シリンダピストンの
移動方向の作動に寄与するゲイン値を、移動方向とは逆
方向の作動に寄与するゲインの値に対して相対的に大き
くとる、すなわち、偏差eが前述の定義e=st−stbに
従うとすると、偏差eが正の値を取る領域のゲインの傾
きtpを偏差eが負の値を取る領域のゲインの傾きtmに対
しては相対的に大きくすると、移動方向(実施例ではfw
d方向)に生じた偏差量に対して高い応答性を示すが、
その逆方向(bwd方向)の偏差量に対しては追従が緩慢
になる。したがって、第3図(b)に示すように、時間
に対するシリンダピストン32の移動ストローク量の尺度
でみた場合、移動方向に対してはシリンダピストンの実
移動ストローク量が速やかに立ち上がるが、一旦目標軌
跡を越えてしまうと逆方向の作動となり、目標軌跡に対
して緩やかに向かうので、微振動の形状が、概略階段状
になる。なお、この場合の階段状振動も、基本的には、
第4図で示したと同様の特性を示し、ゲインを小さくす
ると振動数fは小さく振幅は大きくなり、逆にゲインを
大きくすると振動数fは大きく振幅は小さくなる。
以上示したように、本実施例では、シリンダピストン32
の作動を制御するフィードバック制御器11のゲインkの
調整だけで本来の目標軌跡に対して第3図(a),
(b)、第4図のごとくに任意に振動を重畳可とした。
なお、本実施例では加圧プランジャの作動に適用した
が、射出プランジャに対しても、また、同じく充填加圧
を目的とするシリンダ装置においても、さらに、成形材
料をダイスで押出成形するためのシリンダ装置やその他
のシリンダ装置においても、同様の適用ができることは
言うまでもない。
[発明の効果] 本発明においては、特許請求の範囲に記載したような構
成にしたので、従来のように大がかりな装置を必要とす
ることなく、容易に振動を付与しながら成形材料を金型
内に充填加圧することが可能となり、その結果、成形品
の品質向上が計れる。しかも、付与する振動状態を任意
に調節でき、特に、従来では為し得なかった時間に対す
るシリンダピストンの移動ストロークの階段状振動にも
対応できるようになった。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の1実施例を示すもので、第1図は堅型ダ
イカスト機の主要部を示す縦断面図および制御回路図、
第2図(a),(b)は積分ゲインIと比例ゲインPの
状態を示す説明図、第3図(a),(b)はシリンダピ
ストンの移動ストローク量の目標軌跡に対する追従状態
を示す線図、第4図(a),(b)はゲインの違いによ
る追従特性の違いを示す線図である。 3……位置検出器、6……圧力調整弁、8……ゲイン設
定部、9……モデル部、10……偏差検出部、11……フィ
ードバック制御器、12……ドライバ、31……加圧シリン
ダ、32……シリンダピストン、33……上型、34……中
子、35……下型、36……射出プランジャ、36a……プラ
ンジャチップ、38……キャビティ、39……射出スリー
プ、40……加圧プランジャ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリンダピストンの移動ストローク量を時
    間に対して目標軌跡として予め定めておき、目標軌跡と
    したシリンダピストンの移動ストローク量と、実移動ス
    トローク量との偏差量に応じて、シリンダピストンを作
    動させるシリンダ室圧力を変化させることにより、シリ
    ンダピストンの移動ストローク量を追従制御する場合
    に、前記偏差量に付与するゲイン値を調整することによ
    り前記目標軌跡に対して振動しながら追従するようにし
    たことを特徴とするシリンダの位置制御方法。
JP2671389A 1988-09-30 1989-02-07 シリンダの位置制御方法 Expired - Lifetime JPH0780043B2 (ja)

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