JPS59156727A - 射出成形機の制御装置 - Google Patents

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】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、射出成形機の制御装置に係シ、特に射出成
形機の射出速度、ヌクリュー回転数、射出圧力等をサン
プリング制御方式によって制御する制御装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

一般に、プラスチック成形品を得るための射出成形機は
、シリンダ内に一定量の樹脂を投入し、シリンダをヒー
タで加熱しながらスクリューを所定の速度で回転前進さ
せることにより樹脂を混線および溶融し、得られた樹脂
材料をシリンダの先端から金型へ射出して製品の成形を
行い、その後製品を金型から取外す動作が基本的に行わ
れる。そこで、この種の操作を自動制御する場合、その
制御の中心となるのは、一連の動作を一定の順序と時間
間隔で行うシーケンス制御と、ヒータ温度、射出圧力、
スクリューの回転速度および位置決め等のアナログ量を
設定値に基づいて制御を行うプログラム制御とである。

このような硬点から、近時射出成形機の１ｂ１」御装置
として、プログラマブルコントローラ（以下ＰＣと称す
る）が普及されるに至った。

すなわち、ＰＣは、所定のシーケンスプログラムをメモ
リに記１意すると共にそのＩ助御内容（数量）もプログ
ラマブルにメモリに記憶し、と力。

らの記憶されたプログラム自答に従っ−Ｃｉｉｉ制御対
象のシーケンス制御を実現することができるものである
から、前述した射出成形機の制御装置として応用すれば
、金型変更に際しての射出条件の最適化を迅速かつ確実
に達成することができる利点が得られる。

しかるに、この種の制御方式を採用した場合、いかにし
て制御対象である射出成形機の駆動操作を行う各硬アク
チュエータの状態を適正に監視しかつその状態を正確か
つ迅速に制御系へフィードバックすることができるかに
より、制御精度が左右さ几る゛。

従来、射出成形機の自動制御系としτは、比例、積分お
よび微分動作を含む線形連続制御が最も一般的に採用さ
れている。例えば、シリンダ内に投入した樹脂を混練・
浴融してシリンダの先端から金型へ射出するためのスク
リューの回転数制御を行う１ｔｊＪ［４ｉ系とし、て、
第１図に示すよう構成したものが知られている。

す、なわち、第１図は射出成形６に一１ｉ−けるスクリ
ューの制御系を示すフロック線図である。すなわち、第
１図において、参照符号１０は演算増幅器からなるＰ■
ｉ）制御装置、１２は制御対象としての電磁比例流量制
御弁、１４はスクリュー駆動用の油圧モータ、１５はス
クリュー、１６は油圧モータ１４の制御状態を検出する
回転討究“心機をそれぞれ示す。従って、第１図から明
らかムように、ＰＩＤ制゛御装置１’Ｏｉ／（１：は、
プロセスの変化に応じて設定された設定値（プロセス量
）Ｒが入力され、制御対象の電磁比例流量制御弁１２の
操作値を規定する信号を出力する。そこで、スクリュー
は、電磁比例流量制御弁１２の操作に基づいて駆動さ１
１．る油圧モータ１４によって運転さ几る。この場合、
スクリュー１５から出力さｎ、るスクリューの節」御’
Ｍ　Ｃは、回転計発逝機１６によシ検出し、この検出値
Ｆｉミツイードバック号として自ＩＪ記ＰＩＤ制御装置
１Ｃへ入力される設定値Ｒにフィードバックさｒする。

すなわち、第１図に示す制御系において、スクリューは
油圧回路に設けた油圧モータ１４により駆動され、この
油圧モータ１４は、電磁比例流量制御弁１２における印
加適圧の変化に比例した圧油の流量変化に比例して回転
数が変化する。

したしなから、このように構成さ贋た制御系において、
制御対象を構成する油圧配管を含む油圧回路は、むだ時
［■が大きいため、ＰＩＤ％ｌ制御装置１０でＰｉＤ足
数をどのように選定しても良好な応答特性は鉗られない
難点がある。捷た、Ｉ！ｆＪ　ａｅ　ｉＪｒ　１図に示
す゛制御系のブロック線図を等１曲変換すｆｌ−ば、紀
２図に示すような回路となる。この場合、設定値全几、
ゲインをＫ、制御量２Ｃとす几ば、次式が成立する一 前記式（１）の関係からａ−Ｃにするためには、第２図
に示す等価変換回路を第６図に示すようにゲインＫｓを
きむ回路に等価変換し、このゲインＫｓをＫＳ−ｉ土に
ゝと設定すればよい。なＫ お、このゲインＫｓはスパン調整用ケインとなる。“こ
のため、制御系のループゲインすなわちＫを、例えばＫ
ａからＫｂに変化させたとすれ変更の度にスパン調整が
必要となる。

さらに、第１図に示す制御系において、Ｐ、［Ｄ制御装
置１０は、演算増幅器で構成はれているため、ループゲ
イン、ＰＩＤ定数、零１１Ｍ１整、スパン調整等の設定
並びに調整を行う手段として可変抵抗器が一般的に使用
される。しかしながら、可変抵抗器′による前記設定並
びに調整は、ディジタル方式に比べて精度および再現性
の点で劣る難点がある。

一方、射出成形機の自動１ム１」両系として、第４図に
示すように、単一の電磁比例流量制御弁を使用し、前述
したスクリューの回転数制御と射出速度制御とを選択的
に行う制御方式も提案されている。すなわち、第４図に
おいて、参照符号２０はスクリュー回転数１０１」両用
ＰＩＤ１１ｉｉＪ御装置、２２は射出速度制御用ＰＩＤ
制御装置、２４は切替回路、２６は電磁比例流量制御弁
、２８は油圧モータ、６０はスクリュー、６２は油圧シ
リンダ、６６はスクリュー、６４は回転計発電機、６６
は速度センサをそｊ、ぞれ示す。この場合、スクリュー
の回転数制御は樹脂の混線と溶融とを行う計量工程で行
われ、また射出速度制御は溶融樹脂を金型へ射出する射
出工程で行われる。しかも、これらの制御対象は特性が
全く異なジ、制御量も全く異なるため、スクリューの回
転数と射出速ｔｒとをそれぞれ制御するための、ｌ’ｌ
ｌ）制御装置は別個に設けなければ良好な応答特性ｉ−
ｉ傅らｔ″Ｌ′ｆｘい。このため、第４図にボす自動制
御系では、一方のＰＩＤＩＤ制御装置択するために切替
回路２４が必要となり、回路および制御の面において複
雑化するばかシでなく、前述した第１図に示す制御系に
おける欠点は何ら解消されない。

〔発明の目的〕

本発明は、従来の連続制御方式に代えてサンプリンゲラ
１］御（ザンブル値制御）方式を採用することにより制
御対象に存在するむだ時間による応答特性の改善を行い
、しかも設定値から制御対象の操作量を演算する演算処
理をディジタル化してスパン調整、零調整、ループゲイ
ンおよびＰ、［１）定数の変更並びに制御プログラムの
選択°変更等全マイクロコンピュータにより自動的かつ
高精度に実行することができる射出成形機の制御装置を
提供するにある。

〔発明の要点〕

本発明の構成を第５図に基づいて説明する。

すなわち、本発明においては、スクリューの回転数を制
御する油圧モータと、射出速度を制御する油圧シリンダ
とを備え、これらの油圧モータと油圧シリンダとを共通
の油圧回路に設けた単一の電磁比例流量制御弁により制
御するよう構成した射出成形機において、プロセス量の
設定を行う設定値入力手段と、前記油圧モータの制御Ｉ
ｒＩＩ量を検出する回転計発電機と、前記油圧シリンダ
の制御値を検出するａＩｆセンサと、サンプリング制御
手段とを設け、前記サンプリング制御手段においては、
ＭｉＪ記設定設定値入力手段り設定されるプロセス量を
ＣＰＵに保持すると共に回転計発電機および速度センサ
の検出値をそ力ぞれＡ／１）変換器を介してＣＰＵに入
力し、所定のサンプリング周期で前記電磁比例流量制御
弁の操作量を演算しかつＩＪ／Ａ変侯器を介して出力す
るよう構成したものである。

〔発明の実施例Ｊ 次に、本発明に係る射出成形様の１制御装置の実施例に
つき、添付図面を参照しながら以下詳νｆ、ｌｔＩに説
明する。

第６図は、本発明制御装置の一実施例であって射出成形
機とその制御系の構成配置を示す説明図である。なお、
本実施例の１６１」両系は、計量工程におけるスクリュ
ーの回転数制御と、射出工程における射出速度制御とを
共通の油圧回路に設けた電磁比例流量制御弁によって選
択的に制御するよう構成したものである。すなわち、第
６図におａで、参照符号４０は成形材料の樹脂を供給す
るためのカロ熱シリンダを示し、この加熱シリンダ４０
にはスクリュー４２が挿通配置される。加熱シリンダ４
０の先端部に設けられた射出ノズル４０ａｉｌ′ｉ：型
締機構４４を備えた金型４６に当接するよう構成配置さ
ｎ−る。また、スクリュー４２の一端部は油圧モータ４
８の駆動軸と結合して回転駆動すると共に油圧シリンダ
５０と係合して射出操作を行うよう構成される。なお、
参照符号５１は射出動作時のスクリューを示す。この場
合、前記油圧モータ４８と油圧シリンダ５０とはそれぞ
れ切換弁５２．５４を介して共通の油圧回路に接続する
と共にこの油圧回路に′こ磁比側流量制御弁５６を接続
配置する。なふ−、肖ＴＩ’８己スクリュー４２に対し
ては、油圧モータ４８によって回転、駆動する際にスク
リュー４２の回転数を検出するための回転計発電機５８
と、油圧シリンダ５０によって射出移動する際にスクリ
ュー４２の射出速度全恢出するン”Ｃめの速はセンサ６
０とをぞれぞれ設ける。

そこで、不発明に２いては、共通の油圧回路に設けたン
出圧モータ４８とど出玉シリンダ５０とを前記油圧回路
に設けた単一の電磁比例流量１５１ｊ御弁５６でｉｌｉ
制御するに除し、前記回転計発電機５８２よび速度セン
サ６０て検出さ几るスクリュー４２０回転数および射出
速度をフィードバックしてこ１１−全予め設定した設定
値と比較演算しながらサンプル値制御を行うマイクロコ
ンピュータを内蔵したサンプリング制御回路６２により
制御を行う。

第７図は、Ｉ４Ｄ　ＭＱサンプリング１υ制御回昂６２
の構成を示すものである。このサンプリング制御回珀６
２に２いては、制御系のプロセス量を定める設定４ｉｆ
ｆｉ　Ｒを、キーボード６４によりマイクロコンピュー
タ６６の入力インタフェース６８を介してＣ）’Ｕ７０
に入力する。−万一前記マイクロコンピュータ６６には
、制御系の制御対象の制御量、すなわちスクリュー４２
０回転数Ｃ１および油圧７リンダ５０の射出速度Ｃ２を
そｊ、それ回転計発電機５８および速度センサ６Ｄで検
出してこれらの検出値をそｎ−ぞｔｈ　Ａ／Ｄ変換器゛
７２，７４に介して入力する。ここで、Ｃ１”Ｕ７０ｉ
は、剪定の演算プログラムに基づき予め設定したサンプ
リング周期で設定値Ｒと制御ｋｃ１ｔたはＣ２とから操
作装置としての電磁比例流量制御弁５６の操作量Ｓを演
算する。

すなわち、ＣＰＬ１７Ｄの出力信号は、出力インタフェ
ース７６を介して出力すると共にＩ）／ＡＡ換器７８を
介して１Ｅ磁比例流量制御弁５６の操作量Ｓとし゛Ｃ出
力する。

なお、サンプリング制御回路６２におい−Ｃ取扱わ几る
サンプリング周期は、一般に制御対象のむだ時ＩＨＩを
補償するのに十分な程細かく設定する。この結果、１■
１］御系におい−Ｃは、所定の操作量Ｓの出力に対し制
御対象のむだ時間以上経過した後に前段階の操作の適否
の判定を行うことができるため、従来の連続制御系にお
けるようなむだ時間を考慮しない制御による乱ｆ′Ｌヲ
有効に防止することができる。

第８図（１、第７図に示す匍ｊ御系のブロック線図を等
／１ｄＪＪ変換した回路を示すものである。この場合、
ゲインに１はスパン＃ｌ歪用ゲイン、Ｋ２はサンプリン
グ制御回路６２のゲイン、Ｋ６は操作装置としての１に
磁比側流量制御弁５６と制御対象としての油圧モータ４
８または油圧シリンダ５０２よびスクリュー４２またけ
５′１のゲインを示す。センサ５８−または６０のゲイ
ンは１と仮定する。従って、・第８図に示す回路におい
て、設定値をＲ，操作量をＳ、制御量をＣとすれば、次
式が成立する。

前記式（１）の関係からＲ−Ｃにするためには、前足す
れ１＃：Ｉよいので、前記スパンＡ整量ゲインに１は次
のようになる。

１＋に２°に５　　　　　　・・・・（６）Ｋ１−に２
・Ｋ３ しかるに、第８図にボす回路に２いて、操作装置と制御
対象のゲインに６は、第９図に示すように、操作量Ｓと
制御量Ｃとの関係において零調整ができているものとす
れば、ループケインを変更するためにゲインに２を変化
さぜた場舒、前記式（３）によシスパン調整用ゲインに
１を演算して操作量Ｓを出力することができる。この場
合、ゲインに３は、予め既知の値をＣＰＵ７０に入力し
てＰ〈か、または最初にマニュアルでスパン調整を行っ
て設定したゲインに１゜Ｋ２の値からゲインに６をＣＰ
Ｕ７０に２いて演算により求めて設定することができる
。従って、本発明制御装置によれば、ヌバン調金を演算
処理により自動化することかで閃る。

第１０図は、操作装置とｉｌｊ制御対象との零調整がで
きていない場合の第７図に示す１仙両系の等価変換回ｍ
１６を示すものである。この場合、Ｚｏはケインに３に
対する零Ｚ［の補償値であり、−ｆたＺｌはゲインに５
を零調整するために必要な操作量の補償値である。従っ
て、第１０図に示す回路からは、次式の関係が成立する
。

十−Ｚ　ｕ　　＠・・φ（４） １千に２．にろ 前記式（４）の関係から、零′？Ａ整を行うことは、前
記式（４１ＶＣｉ−いて次の条件を満足すればよい。

・命・−・・（５） 前記式（５）を変形すれば、操作量Ｓの補償値Ｚ１は、
次の通りである。

Ｏ Ｚｉ　　：　　　　　Ｋ、に−・・・−争自　（６）こ
の場合、補償饋Ｚｏ−ゲインに３　は同定値であるから
、補償値Ｚ１も固定値となる。従って、補償値Ｚ１は予
め既知の霞をＣＰＵ７０に入力して２〈か、または最初
マニュアルで零調整を行って設定した備１バ値Ｚ１をＣ
ＰＬ１７０に入力しておき、制御状態に入った際に演算
される操作Ｂ５　Ｓに補償値Ｚ１を加えて出力するよう
構成すればよい（第１１図参照）。このように本発明制
御装置によれば、操作装置および制御対象の零調整も演
算処理により自動化することができる。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明によれば、
射出成形機において、計量工程に訃けるスクリューの回
転数制御と、射出工程における射出速度制御とを共通の
油圧回向に設けた電磁比例流量ル（」両弁により制御す
るに際し、操作装置およびｆｉｉ制御対象のむだ時間に
見合ったサンプリング周期で実行するザンブル値制御方
式を採用することにより、ディジタル信号による取扱い
が可能と力ると共に各プロセス量の設定および演算処理
をマイクロコンピュータによ）１１１〕便に達成するこ
とができる。

捷だ、異種のプロセス量ヲ個別に設定しても同一の制御
系で選択的に１ｂ１」御することができる　　。

と共に、従来困難とさηたむだ時間の大きな操作装置お
よび制御対象に対し外乱による制御の乱れを確実に防止
し、安定したフィードバック匍」御を実現することがで
きる。特に、本発明制御装置によ７１．ば、制御系のス
パン調整並びに零調整全演算処理による自動化が可能と
なるばかりでなく、ループゲインの変更に対する追従性
“およびパラメータの設定精度並びに再現性等が高めら
几・、この種制御装置の制御性能と信頼性とが向上され
る。丑た、本発明制御装置によれば、マイクロコンピュ
ータの使用により、単一の市１」両系で複数の制御対象
を多目的に一括制御することができるため、射出成形機
の１■１］＠系の簡略化をさらに推し進めることができ
、経済的利点が多い。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明の精神全逸脱しない範囲内において、イ重々の設計変
更をなし得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の射出成形機の連続１ｊ＠装置のフロック
線図、第２図および第６図は第１図に示す制御系の等価
変侯回路図、ｇ４図は従来の射出成形機の連続１ｂ１］
御装置の別の構成例を示すブロック線図、第５図は不発
明に係る射出成形機の郁」御回路の構成を示すブロック
回路図、第６図は本発明催Ｊａ装置全実施する射出成形
機とその制御系の構成配置を示す説明図、第７図は第６
図に示す制御系のブロック線図、第８図は第７図に示す
制御系の等価変換回路図、第９図は第８図に示すゲイン
に５の特性線図、第１０図は第７図に示す制御系の零調
整を行う場合の等価変換回路図、第１１図＋−１：第１
０図に示すゲインに６の特性線図である。 ４０・・・加熱／リンダ　　４２・・・スクリュー４′
４・・・型締機構　４６・・・金　　　型４８・・・油
圧モータ　　５０・・・油圧７リンダ５１・・・スクリ
ュー　５２．５４・・・切換弁５６・・・電磁比例流量
制御弁 ５Ｂ・・回転計発議機　　６０・・速１Ｗセンサ６２・
・・ザンプリング制御回路 ６４・・・キーボード ６６・・・マイクロコンピュータ ６８・・・入力インタフェース ７Ｑ、、、　　ＣＰＵ ７２　、７４・・・　Ａ／１）変換器 ７６・・・出力インタフェース ７８・・・Ｄ／Ａ変換器 Ｒ・・・設　　定　　値　　　Ｓ・・・操　　作　　量
Ｃ・・・制　　御　　量

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）スクリューの回転数を制御する油圧モータと、射
   出速度を制御する油圧シリンダと全備え、これらの油圧
   モータと油圧シリンダとを共通の油圧回路に設けた単一
   の電磁比例流量制御弁によシ制御するよう構成した射出
   成形機において、プロセス量の設定を行う設定値入力手
   段と、前記油圧モータの制御量を検出する回転計発電機
   と、前記油圧シリンダの制御量全検出する速＋ｆセンサ
   と、前記設定値入力手段により設定されるプロセス量を
   ＣＰｔＪに保持すると共に回転計発電機および速度セン
   サの検出値をんω変換器を介してＣＰＵに入力踵所定の
   サンプリング周期で前記ル１磁比例流量制御弁の操作量
   を演算しかつＤ／Ａ変換器４・介して出力するサンプリ
   ング制御手段とを設けることを特徴とする射出成形機の
   制御装置。 （２、特許請求の範囲第１項記載の射出成形機の制御装
   置において、サンプリング制御手段においてスパン調整
   のためのゲイン全演算により算出するよう構成してなる
   射出成形機の制御装置。 （３）特許請求の；ｉｒ＋＞間第」項記載の射出成形機
   の制御装置において、サンプリング制御手段において予
   め零廟整を行うための補償値を入力しておき、この補償
   値を出力の操作量に加えるよう構成してなる射出成形機
   の制御装置。 （４）　　特許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか
   に記載の射出成形機の制御装置において、サンプリング
   制御手段におけるサンプリング周期は、電磁比例流量制
   御弁、油圧モータもしくは油圧シリンダのむだ時間より
   若干長く設定してなる射出成形機の制御装置。