JPS6217401A - 油圧制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は射出成形機、ロボット、工作機械等に応用でき
る油圧制御装置に関するものである。

（従来の技術） 従来の射出成形機の射出、保圧、可塑化などの制御は、
比例電磁式の流量制御弁や圧力制御弁又はサーボ弁など
を用いているが、いずれも開ループ制御又は閉ループ制
御のいずれかで実施していた。

しかしながらこれらの装置は、開ループ制御か閉ループ
制御のいずれかの一つの制御のため、つぎのような欠点
があった。

先ず開ループ制御の場合には、負荷圧及び温度など外乱
の影響を大きく受けると共に、比例電磁式制御弁等のア
クチュエータが持つヒステリシス、オーバライド特性な
どが、ラムの速度精度に直接影響を与える欠点があった
。また比例電磁式制御弁等のアクチュエータが持つ伝達
関数の非直線性がそのまま効いて来て設定しにり＜、特
にデジタル設定器を用いて絶対値でセントする場合には
、設定値が実指令値とリニアに対応しない欠点があった
。

次に閉ループ制御の場合には、制御量を検出し、信号処
理後に出力制御信号を出すので、時間がかかると共に、
油流量の全量をフィードバック制御すると、制御弁の圧
力損失が大きくなってエネルギロスが大となる欠点があ
った。そしてこれを補おうとすると、更に寸法形状が太
き（なり、応答性が悪くなってコスト高となり、この影
響は対象機の大型化、大流量を要する場合特に顕著であ
った。

そこで、本出願人は前記従来の欠点を解消するために、
先に特願昭５６−９７６８７号として提案しており、工
業部品等の精密成形用射出成形機の開発に際し、要求さ
れる射出速度、保圧、可塑化のためのスクリュ回転速度
などの制御制度、応答性、繰返し精度が高く、且つ小型
で省エネルギの廉価な油圧制御装置を得ようとするもの
で、フィードフォワードで制御する制御弁と、前後進す
る操作端の速度又は回転或は該系統の圧力などの制御量
をフィードバック制御する制御弁とを組合せ、主として
フィードフォワードで制御する制御弁にてベースの制御
量を負担させ、フィードバンク制御する制御弁で制御精
度を補償することを特徴とする油圧制御装置を提供せん
としたものである。

第３図はこの先に本出願人によって開発されたものを示
しており、１は油圧シリンダ、４は油圧シリンダのロン
ド、５はラム、１０は速度センサ、１１は速度センサア
ンプで、この先の発明にあっては、比例電磁式制御弁１
５とサーボ弁１６を用い、前者の開ループ制御と後者の
閉ループ制御を組合せ、油圧シリンダ１の流量を制御す
るものである。

サーボ弁１６の油流量調整範囲は、比例電磁式制御弁１
５の定格油流量の１０〜２０％程度の小容量とし、指令
速度に必要なベース油流量は主としてフィードフォワー
ドで制御される比例電磁式制御弁１５で負担させ、要求
制御精度を得るために必要な油流量の制御分はフィード
バンク制御されるサーボ弁１６で行なう構成としている
。

速度センサ１０は制御対象ラム５の移動速度を検出し、
速度センサアンプ１１で項中信号処理を行なう。速度設
定値は関数発生器１７を経て指令値として演算増巾器１
８と線形補償回路１９へ入力される。演算増巾器１８は
前記指令値とラム５の速度を速度センサ１０で検出し、
速度センサアンプ１１より出力されるフィードバック信
号をつき合せ、その偏差を増巾し、サーボ弁用増巾器２
７へ出力する。

サーボ弁用増巾器２７は前記フィードバック信号を入力
してサーボ弁用制御コイル２０の電流を制御し、サーボ
弁１６の油流量を制御する。

また、線形補償回路１９は比例電磁式制御弁１５の入力
電流−油流量の非線形特性を直線に補正する特性を有し
ている。

比例電磁式制御弁用項中器２１は線形補償回路１９の出
力電流を入力し、比例電磁式制御弁用制御コイル２２の
電流をフィードフォワード制御し、比例電磁式制御弁の
油流量を調節する。

油圧ポンプ２３は比例電磁式制御弁１５の油圧源である
。また油圧ポンプ２４はサーボ弁１６の油圧源であり、
サーボ弁同様油圧ポンプ２３の数分の１でよい。アキュ
ムレータ２５はサーボ弁１６の一次圧を安定化させ、油
圧ポンプ２４の容量を小さく抑えるためのものである。

なお、２６ａ、ｊ６ｂ、２６Ｃは油圧配管である。

ところで、この先に提案した発明にあっても、次の問題
点があった。

すなわち、制御量切替えの過渡応答時、フィードフォワ
ード制御とフィードバック制御を組合せて使用すると、
フィードバック制御が圧倒的に応答性が速いため、両制
御の応答性に大差があり、制御量切替点で油圧及び制御
量のハンチング現象が発生し易い欠点が有った。

このハンチング現象は高負荷（速度の場合は高速）から
低負荷（速度の場合は低速）への切替わり時に、発生し
易いものであった。

この現象を第４図を用いて速度を例として説明する。速
度設定値はＶ冨−■クー■３の如（、矩形波に近い形で
入力される。一方、速度実行値Ｗ−■Ｉ−■３′は速度
センサ１０で検出され、速度センサアンプ１１より出力
されるフィードバンク信号とつき合わされ、その偏差を
増申し、サーボ弁増巾器２７へ出力される。そして、こ
の速度の切替点（０−Ｖｌ、■重−■２、■２→Ｖａ）
では、設定値Ｖ＋と実行値Ｖ＋’は大差があるため、サ
ーボ弁用制御コイル２０には最大電流が印荷される。

この際、低速から高速への切替えにはオーバーシュート
、高速から低速への切替えにはアンダーシュートが発生
し、特に後者はハンチング現象を伴うため、サーボ制御
回路のゲインを下げて使用している。

ゲインを下げた場合、応答性が低下し、オフセフ）（Ｖ
Ｖ’）も大きくなり、制御精度が落ちる等の欠点があっ
た。

（発明が解決しようとする問題点） 以上、述べた如く先に同一出願人によって開発された油
圧制御装置にあっても、高負荷（高速）から低負荷（低
速）への切替点で油圧及び制御量のハンチング現象が発
生し易く応答性の低下、制御精度の低下を招来させると
いう問題点を有するものであった。

本発明は、これらを解決すべくなされたもので、制御精
度を更に向上させた油圧制御装置を提供せんとするもの
である。

（問題点を解決するための手段） このため、本発明はフィードフォワードで制御する制御
弁と前後進する操作端の速度又は回転成は該系統の圧力
などの制御量をフィードバンク制御する制御弁とを組み
合せ、主としてフィードフォワードで制御する制御弁に
てベースの制御量を負担させる一方、フィードバンク制
御する制御弁で制御精度を補償する制御節回路において
、前記制御量を切替える時点にあってフィードバック制
御回路をフィードフォワード制御回路よりも任意の時間
遅らせて負担させることを構成として、これを上記問題
点の解決手段とするものである。

（作用） 速度切替点で切替器２８でサーボ回路を遮断することに
より、フィードフォワード制御のみの制御に切替える。

このため制御量切替点における切替りは穏やかになる。

フィードフォワード制御だけで設定値近くまで変化させ
た後（この開ループ制御の時間は図示しないタイマーで
任意に設定した時間によって決まる。）、切替器で閉ル
ープ制御も加えられるため、オーバーシュート、アンダ
ーシュートの極めて少ない制御波形が得られる。

また、オーバーシュート、アンダーシュートが少ないた
め、フィードバック回路のゲインを太き（して（応答性
を良くして）使用できるため、オフセットも少な（なり
、繰り返し精度が向上する。

（実施例） 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて具体的に説
明する。

第１図に本発明の実施例を示す。第３図に示す既知の実
施例とは演算増巾器１８とサーボ弁用槽中器との間に切
替器２８のみを介在させた点で異なるものである。従っ
て、ここでは切替器２８を中心に説明する。

切替器２８はフィードバック制御のＯＮ　−ＯＦＦ回路
で、ＯＮの時には制御系は（フィードフォワード制御＋
フィードバック制御）で制御され、ＯＦＦの時、フィー
ドフォワード制御のみで制御されるものである。

制御量の切替点に於いて、任意の時間だけ切替器２８で
フィードバック回路を遮断し、フィードフォワード制御
のみで制御（開ループ制御）した後、切替器２８を切替
え、フィードバンク回路を負荷し、（フィードフォワー
ド制御＋フィードバック制御）で制御（閉ループ制御）
を行なう。多段階制御の場合、制御量の切替点毎に前記
開ループ制御→開ループ制御＋閉ループ制御を繰り返す
。

これを、より具体的に説明すると、第１図において、１
は油圧シリンダ、４は油圧シリンダのロンド、５はラム
、１０は速度センサ、１１は速度センサアンプで本実施
例においても比例電磁式制御弁１５とサーボ弁１６を用
い、前者の開ループ制御と後者の閉ループ制御を組合せ
、油圧シリンダ１の流量を制御する。

サーボ弁１６の油流量調整範囲は、比例電磁式制御弁１
５の定格油流量の１０〜２０％程度の小容量とし、指令
速度に必要なベース油流量は主としてフィードフォワー
ドで制御される比例電磁式制御弁１５で負担させ、要求
制御精度を得るために必要な油流量の制御分はフィード
バンク制御されるサーボ弁１６で行なう構成とする。

速度センサ１０は制御対象ラム５の移動速度を検出し、
速度センサアンプ１１で項中信号処理を行なう。

速度設定値は関数発生器１７を経て指令値として演算増
巾器１８と線形補償回路１９へ入力される。演算増巾器
１８は前記指令値とラム５の速度を速度センサ１０で検
”出し、速度センサアンプ１１より出力されるフィード
バック信号をつき合せ、その偏差を増申し、切替器２８
がＯＮのときサーボ弁用増巾器２７へ出力する。

サーボ弁用増巾器２７は前記フィードバック信号を人力
してサーボ弁用制御コイル２０の電流を制御しサーボ弁
１６の油流量を制御する。

また線形補償回路１９は比例電磁式制御弁Ｉ５の入力電
流−油流量の非線形特性を直線に補正する特性を有して
いる。従って線形補償回路１９の入力電圧−該制御弁１
５の油流量特性は直線比例関係にある。線形補償回路１
９は例えばゼペソク社製ＸＥ−４００やオペレーショナ
ルアンプで構成したもので、折線近似が出来る。

比例電磁式制御弁用増巾器２１は線形補償回路１９の出
力電流を入力し、比例電磁式制御弁用制御コイル２２の
電流をフィードフォワード制御し、比例電磁式制御弁の
油流量を調節する。

油圧ポンプ２３は比例電磁式制御弁１５の油圧源である
。また油圧ポンプ２４はサーボ弁１６の油圧源であり、
サーボ弁同様油圧ポンプ２３の数分の１でよい、アキュ
ムレータ２５はサーボ弁１６の一次圧を安定化させ、油
圧ポンプ２４の容量を小さく抑えるためのものである。

なお、２６ａ、２６ｂ、２６Ｃは油圧配管である。

次にその作用を説明すると、設定速度に対し、に−ス油
流量は主としてフィードフォワードで制御される比例電
磁式制御弁１５で負担させ、要求制御精度を得るために
必要な油流量の制御は、フィードバック制御されるサー
ボ弁１６で行なう。

また、線形補償回路１９を設けることに依り、比例電磁
式制御弁１５の制御系として設定速度と油流量が直線性
を得ることになり、サーボ弁１６の流量調整範囲を小さ
くする作用をする。

さて、低速から高速へ、又は高速から低速へと切替えら
れるとき、切替器２８をＯＦＦにして、所定の時間開ル
ープ制御のみ行なう場合には、油圧シリンダ１に油圧ポ
ンプ２３からその制御弁１５を通して油を流し込むこと
に依り、油圧シリンダのロッド４でラム５を矢印方向に
移動させる。図示していない速度設定器で設定された速
度設定値が、関数発生器１７に入っており、同関数発生
器１７で作られた速度指令値が、線形補償回路１９を経
て比例電磁式制御弁用増巾器２１へと伝達される。比例
電磁式制御弁用増巾器２１が出力電流を制御弁１５の制
御コイル２２に伝え、同制御コイル２′２ヲフイードフ
オワード制御することに依り、ラム５の移動速度を操作
している。なお、図中２６　ａ　、２６ｃは油圧配管で
ある。

次に、切替時から所定時間が経過すると、切替器２８は
ＯＮに切り替わり、サーボ弁１６を用いて閉ループ制御
を前記開ループ制御と同時に行なうようにする。このと
き、油圧シリンダ１に依り動かされるラム５の速度が速
度センサ１０で検出され、速度センサアンプ１１へ伝達
される。

図示していない速度設定器で予め設定された速度設定値
が、関数発生器１７を通して出す速度指令値と、前記速
度センサアンプ１１のフィードバンク信号を演算増巾器
１８で突合せ、偏差値を増巾後、サーボ弁用増巾器２７
を経てサーボ弁１６の制御コイル２０に伝え、同制御コ
イル２０の入力電流を制御することに依り、うム５の速
度を制御している。なお、図中２５はアキュムレータで
ある。

なお、本実施例では制御量の切替え時、すなわち低速か
ら高速へ及び高速から低速へと切替えるとき、常に一時
的に閉ループ制御を遮断しているが、制御量の切替えに
於いて、従来の技術で問題があるのは高速から低速への
切替え動作中であった。従って、高速から低速へ切替え
る時にのみ、閉ループ制御を一時遮断するような回路と
することも可能である。

（発明の効果） 以上具体的に説明したように、本発明においては、フィ
ードフォワードで制御する制御弁とフィードバックで制
御する制御弁を組み合せ、主として、フィードフォワー
ドで制御する制御弁でベースの制御量を負担させ、フィ
ードバック制御する制御弁で制御精度を補償する制御回
路において、制御量を切替える際、フィードバンク制御
回路をフィードフォワード制御回路より任意の時間遅ら
せて負担させる事により、制御量の変化を穏やかにしく
オーバーシュート、アンダーシュートを防止し）、かつ
制御量のハンチング現象の発生が少なくなって、高ゲイ
ンでフィードハック制御回路を負荷させることを可能と
し、制御精度を向上させることが出来る。

また、前記した如く制御量の変化を穏やかにできるため
、成形品質も向上できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロックダイヤグラム、
第２図は本発明における制御量変化の説明図、第３図は
従来の油圧制御装置を示すブロックダイヤグラム、第４
図は従来の制御における制御量変化の説明図である。 図の主要部分の説明 １−・−油圧シリンダ ５−・ラム １〇−速度センサ １１−速度センサアンプ Ｉ５−制御弁 １６−サーボ弁 １７−関数発生器 １８−・演算項中器 １９−線形補償回路 ２１−＝比例電磁式制御弁用項中器 ２７〜サーボ弁用増巾器 ２８−切替器 特　許　出　願　人　三菱重工業株式会社第１図 第４図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　フィードフォワードで制御する制御弁と前後進する操
   作端の速度又は回転或は該系統の圧力などの制御量をフ
   ィードバック制御する制御弁とを組み合せ、主としてフ
   ィードフォワードで制御する制御弁にてベースの制御量
   を負担させる一方、フィードバック制御する制御弁で制
   御精度を補償する制御回路において、前記制御量を切替
   える時点にあってフィードバック制御回路をフィードフ
   ォワード制御回路よりも任意の時間遅らせて負担させる
   ことを特徴とする油圧制御装置。