JPS62198429A - 圧力補償付射出速度制御装置 - 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の射出速度制御、型内圧制御、射出
圧力制御に適用される制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第７図は、従来の射出成形機の射出速度制御系の一構成
例を示すものである。第７図において、射出工程は可塑
化した樹脂１０をスクリュ９によって金型１１へ送り込
む工程であり、工程前半はスクリュ速度の制御、が、工
程後半はスクリュ背圧の制御が夫々性なわれる。つまシ
、スクリュ９は油圧シリンダ５で駆動され、スクリュ速
度の制御は油圧シリンダ５への油ｔ’に制御弁４で調節
する事によって行われる。ＰＩＤ制御器３は制御弁４へ
の弁開度指令を出力する。

そして、スクリュ速度は速度センサ１によって検出され
、減算器２によって速度設定値との偏差が演算される。

ＰＩＤ制御器３は、減算器２からの出力値の定数倍、積
分値、微分値の和を出力し、これが上記制御弁４への弁
開度指令として与えられる。以上の構成により、速度設
定値と実速度とが極力等しい値をとるように、スクリュ
９ｆｔ駆動しようとするものである。第８図は、かかる
制御装置の構成をブロック線図で表わしたものである。

なお第７図において、７は樹脂材料、６は射出成形機の
ホッパ、８はヒータ、１２はアキュムレータ、１３はモ
ータ、１４は油圧ポンプを夫々示すものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上述した従来の射出速度制御系において、制
御弁４は弁前後の差圧によってゲインが変化する。この
制御弁４は、入力信号（弁開度指令）に応じて弁の開度
が変化する構造になっており、弁の開度を０１その時の
弁前後の差圧金ΔＰとすると、弁の出力流ＩＱはＱ＝Ｃ
メゴ下　　　　　・・・（１） と表わされ、弁開度が同じでも差圧の大きさによって異
なった値をとることがわかる。従って、差圧が小さくな
ってくると制御系の応答性が悪くなったり、定常偏差が
増大する等の問題金生ずることになる。

本発明は上述のような問題点を解決するために成された
もので、その目的は制御弁前後の差圧が減少して制御系
の応答性が悪くなったり定常偏差が増加したりするのを
回避し、信頼性の高い射出制御を行なうことが可能な圧
力補償付射出速度制御装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段」 上記の目的を達成するために本発明による圧力補償付射
出速度制御装置は、制御弁前後の差圧を検出するセンサ
と、このセンサからの出力を一射出工程分記憶する記憶
要素と、射出工程終了後、上記記憶要素の記憶内容に基
づいて演算を行ない、かつその演算結果を上記記憶要素
に再格納する演算装置と、上記記憶要素に格納されてい
る演算結果と主制御器出力とを掛け合せ、かつその出力
を上記制御弁の入力として与える掛算器と、射出速度を
検出する速度センサからの出力と速度設定値との偏差を
演算する減算器と、この減算器からの出力より制御器出
力を算出する直列補償器、上記速度センサからの出力よ
り制御器出力を算出するフィードバック補償器、全開の
射出工程における上記減算器からの出力より制御器出力
を算出する繰返し制御器を適宜組合せてなる主制御器と
を備えて構成するようにしたことを特徴とする。。

〔作用〕

上述した構成の圧力補償付射出速度制御装置では、射出
成形機の射出制御において主要な非線形ゲインの一つで
ある制御弁の弁開度−出力流量特性を線形化することが
可能となる、すなわち主制御器からの出力がそのまま制
御弁出力流、ｔＫ反映されることから、制御弁前後の差
圧の減少が制御系の応答性、射出速度の定常偏差に与え
る影響を無くすることができる。

まず、本発明の前提となる考え方について述べる。

本発明は、制御弁前後の差圧を測定して、その差圧値を
基に制御系のゲイン補償を行なうものである。すなわち
、ある一定のｔ！ターンを持つ目標値が繰返し与えられ
る制御系では、各々の周期における圧力変動のパターン
はそれ程変化しない。そこで、制御弁４前後の差圧Δｐ
ｏｔ測定し、次式の演算を行なって Ｋｐｃ＝１／〆信弓　　　　　・・・（２）次の周期に
このに、ｃ’ｉ主制御器出力Ｘ、に掛け合わせる。そし
て、このに、ｃと主制御器出力Ｘとの積を制御弁入力と
すると、制御弁開度Ｃは制御弁入力に比例するから、比
１例定数ｅ　ｃ／としてＣ＝Ｃ’　−Ｋ、ｃ−ｘ　＝Ｃ
’−ｘ　／〆丁乙　−（３）と表わされる。よって、上
記（１）　、　（３）式より次式が成立する。

Ｑ＝ＣＩ／７Ｔ）＝Ｃ’・ｘ−１”５／〆丁乙　　・（
４）また、各々の周期において差圧はそれ程変化しない
から、 ΔＰ＃ΔＰｏ　　　　　　　　　　　　　・・・（５）
故に、主制御器出力Ｘから制御弁出力流＋１　Ｑまでの
伝達特性は、次式のように定常ゲインのみとなる。

すなわち、主制御器からの出力がそのまま制御弁出力流
量に反映されるため、弁前後差圧の減少が制御系の応答
性、射出速度の定常偏差に与える影響を無くすることが
可能となる。

〔実施例〕

以下、上述のような考え方に基づく本発明の一実施例に
ついて図面を参照して説明する。

第１図は本発明を射出成形機のＩ’ＩＤ制御方式射出速
度制御系に適用した場合の実施例構成を、また第２図は
本発明をＰＩＤ制御器を持っ九繰返し制御方式速度制御
系に適用した場合の実施例構成をそれぞれ示すものであ
る。なお、第１図および第２図において点線で囲んだ部
分が各実施例で新たに追加した部分であり、その他の部
分については前述した第７図会よび第８図と同様である
ので同一符号を付して示している。

まず第１図において、速度設定値は第３図に示すような
スクリュ位置の周期関数で与えられるものとする。よっ
て、制御弁４前後の差圧ΔＰ　ｌ（１＝１　、・・・、
ｎ）を差圧センサＩ６を介してサンプリングするサング
ラ１７もスクリュ位置と同期し、スクリュ位置が等間隔
になる様にして動作する。取込まれた麺玉ΔＰ　１　（
１＝　１　、・・・、ｎ）のデータはメモリ１８に記憶
され、射出工程終了まで保存される。そして射出工程終
了後、次の射出工程が始まるまでの間に、演算装置１９
により　（２’）式に従りてΔＰ１からＫＲｅ　ｉの算
出を行なう。

Ｋ　　　＝ｘ／ＩＴＦ、（ｔ＝ｔ、−、ｎ）　　　、・
・（２′）Ｃ１ これによシ、算出されたＫｐ　ｃ　ｉ（１＝１　＋・・
・、れ）の値はメモリ１８に再度格納され、次の射出工
程時に、対応するスクリュ位置に応じて出力される。掛
算器２０は、ＰＩＤ制御器３からの出力とメモリ１８か
らの出力とを掛け合わせ、その出力が制御弁４の入力と
して与えられる。

一方第２図において、速度設定値は第４図に示す様な時
間の周期関数で与えられるものとする。よって、繰返し
制御器２６のサングラ２３はサンプリング時間Ｔでサン
プリングを行なう。

そして、制御弁４前後の差圧ΔＰをサンプリングするサ
ングラ１７も上記サンプラ２３と同期して動作する。ロ
ーノ！スフィルタ２２とサングラ２３全通して繰返し制
御器２６内に取込まれた加算器２１の出力は、順にメモ
リ２４に格納される。また、サンシラ１７全通して取込
まれた差圧ΔＰのデータはメモリ１８に格納されるＬそ
して射出工程終了後、次の射出工程が始まるまでの間に
、演算装置１９により次式に従ってメモリ２４のデータ
ｚ　１　（１＝１　＋・・・、ｎ）とメモリ１８のデー
タΔＰ１（１＝１　、＋＋、　ｎ　）からに、ｃ（１＝
１　。

・・・、ｎ）の・算出を行なう。

・・・（７） これによシ、算出されたに、ｃｉ（ｉ−１，・・・、ｎ
）の値はメモリ１８に再度格、：１．され、次の射出工
程時に、各メモリｌａ、２４はサンプリング時間Ｔで出
力を行なう。メモリ２４の出力と速度設定値、速度セン
サ１の出力を加算する加算器２Ｉの出力は、ＰＩＤ制御
器３の入力となる。そして、メモリ１８の出力とＰＩＤ
制御器３の出力を加算する加算器２５の出力が、制御弁
４の入力として与えられる。

なお上記で、ωｋ（、、に＝１．・・・、ｐ）は次式が
最小となるように決定する。（ここで、ｐの大きさはコ
ストと必要に応じて決定す、る。） 但し、制御弁４人力と射出速度の間の伝達特性をｃ、（
ｊｍ）、速度センサの伝達特性ｅＨ（ｊ６））。

Ｇ、（ｊｏ）とＨ（ｊｍ）との積の位相を　Ｇ、（ｊ（
＆、）・Ｈ（ｊ（１））、弁前後差圧がとり得る最大値
をとった場合のＧｐ（ｊａ＋）と■（（ｊｏ）との積の
低周波域ゲインをＫＧとする。（射出速度制御系の場合
、Ｇｐ（ｊω）とＨ（ｊω）との積はＯ形の伝達特性と
なる。）次に、繰返し制御器２６の原理について簡単に
説明する。

メモリ２４は、取込んだデータを次の射出工程まで記憶
する働きを持つので、−射出工程りの無駄時間要素ｅ−
Ｌｍと考えられる。繰返し制御器２６の動作において、
図示点線部分の圧力補償器は本質的でないためゲインに
工とし、制御弁４から油圧シリンダ５までの特性、速度
センサ１、ＰＩＤ制御器３、ローパスフィルタ２２の夫
夫の特性ｗ　ａｄｓ）　、ｆｆ５）、　ＧＣ（ｓ）、　
Ｆ（ｓ）とおく。

第２図を、これらのｅ−’　”　、Ｇ、（！ｌ）ｌ　Ｈ
（ｓ）、　Ｇｃ（ＩＩ）　ＩＦ（！ｌ）　ＩＫｘｔ−用
いて書き直すと第５図の様になる。第５図において、速
度設定値γから設定値と速度センサ１の出力の偏差εま
での特性Ｇｙ−ｇ（１１）に注目して等価ブロック線図
を求めると第６図の様になる。第６図よシ、 ・・・（９） 第４図のような速度設定値は、離散角周波数ＧＪｋ＝　
２ｘ　ｋ７５（ｃ＝ｏ、１，２．・＝　）　　　　　−
（１０１において各々一定の周波数成分をもつが、この
ωｋにおいてｅ　　＝１が成立するため、ローパスフィ
ルタ２２０通過域−（Ｆ（Ｓ）”−１）　において（９
）式は ｌ　Ｇ　ｉ−＋　ｇ（８）　ｌ→０．ω→ωｋ　　　　
　　　　・・・αυとなって、偏差εが零に収束するこ
とがわかる０ 制御系の安定性は、第６図のルーｆダインが１以下であ
れば満たされる。よって、繰返し制御器２６の設計には
次式が満たされる必要がある０ １１　　ＧＲ（’）　ｌ　’−１／　Ｆ（’）　　　　
　　　　　　−（１３上述したように本実施例では、射
出成形機の射出制御において主要な非線形ゲインの一つ
である制御弁４の弁開度−出力流量特性を線形化するこ
とが可能となるので、これにより制御弁４前後差圧が減
少して制御系の応答性が悪くなったシ、定常偏差が増え
たりするというような　１問題を回避することができる
ものである。

尚、本発明は同一動作が周期的に繰返される油圧式産業
機械の制御装置に適用できるものである。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく
、その要旨を変更しない範囲で種々に変形して実施する
ことができるものである。

例えば、上記実施例では制御弁４前後の差圧を検出する
手段として差圧センサを用いたが、これに限らず制御弁
４前後の圧力の一方がわかっている場合には、他方の圧
力を検出する圧力センナを用いるようにしてもよいこと
は言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、制御、弁前後の差
圧が減少して制御系の応答性が悪くなったり定常偏差が
増加したりするのを回避し、信頼性の高い射出制御を行
なうことが可能な圧力補償付射出速度制御装置が提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を射出成形機のＰＩＤ制御方式射出速度
制御系に適用した場合の実施例を示す構成ブロック図、
第２図は本発明ｔ−ＰＩＤ制御器を持った繰返し制御方
式速度制御系に適用した場合の実施例を示す構成ブロッ
ク図、第３図は第１図における速度設定値のパターンの
一例を示す図、第４図は第２図における速度設定値パタ
ーンの一例を示す図、第５図は第２図の等価ブロック線
図、第６図は第５図の等価ブロック線図、第７図および
第８図は従来の射出成形機のＰＩＤ制御方式射出速度制
御−系の一例をそれぞれ示す構成図である。 １・・・速度センサ、２・・・減算器、３・・・ＰＩＤ
制御器、４・・・制御弁、５・・・油圧シリンダ、６・
・・ホッパー、７・・・材料、８・・・ヒータ、９・・
・スクリュ、１０・・・可塑化樹脂、１１・・・金型、
１２・・・アキームレータ、１３・・・モータ、１４・
・・ポンプ、１６・・・差圧センサ、１７・・・サンシ
ラ、１８・・・メモ１ハ１９・・・演算装置、２０・・
・掛算器、２１・・・加算器、２２・・・ローパスフィ
ルタ、２３・・・サンプラ、２４・・・メモリ、２５・
・・加算器、２６・・・繰返し制御器、２７・・・圧力
補償器ｒイン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 制御弁前後の差圧を検出するセンサと、このセンサから
   の出力を一射出工程分記憶する記憶要素と、射出工程終
   了後、前記記憶要素の記憶内容に基づいて演算を行ない
   、かつその演算結果を前記記憶要素に再格納する演算装
   置と、前記記憶要素に格納されている演算結果と主制御
   器出力とを掛け合せ、かつその出力を前記制御弁の入力
   として与える掛算器と、射出速度を検出する速度センサ
   からの出力と速度設定値との偏差を演算する減算器と、
   この減算器からの出力より制御器出力を算出する直列補
   償器、前記速度センサからの出力より制御器出力を算出
   するフィードバック補償器、全開の射出工程における前
   記減算器からの出力より制御器出力を算出する繰返し制
   御器を適宜組合せてなる主制御器とを備えて構成するよ
   うにしたことを特徴とする圧力補償付射出速度制御装置
   。