JPS625827A - 射出成形機の制御方法 - 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、プラスチック材料を加熱溶融し、成形用金型
へ射出する動作をサイクリックに繰り返す射出成形機の
制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第６図は射出成形機の制御装置の従来例を示す説明図で
ある。

同図において、１１は金型、１２は加熱筒、１３はバン
ドヒータ、１４はホッパ、１５はプラスチック材料、１
６はスクリュウ、１７はねじ溝、１８はシリンダ、１９
はモータ、２０は切換回路、２１は油圧ポンプ、２２は
油圧タンク、２３は流量制御弁、である。

加熱筒１２は、その周囲にハンドヒータ１３が巻いてあ
り、常時加熱されている。従って、ホッパ１４から加熱
筒１２内へ供給されたプラスチック材料１５は加熱溶融
されている。ここでスクリュウ１６をモータ１９により
回転させると、スクリュウ１６には斜めのねじ溝１７が
切っであるので、溶融したプラスチック材料は加熱筒１
２内で先端へ向けて前進する。その反動でスクリュウ１
６は後退しようとする。

スクリュウ１６の後端はピストン状となり、シリンダ１
８内に納められている。従って油圧ポンプ２１から切換
回路２０を介してシリンダ１８の室１８ａへ油を供給す
ることにより、スクリュウ１６は前進し、溶融したプラ
スチック材料が加熱筒１２の先端から金型１１内へ充填
される。

スクリュウ１６を後退させるときは、切換回路２０で切
り換えて、ポンプ２１からの油圧を室１８ｂの方へ供給
してやればよい。プラスチック材料を充填された金型１
１は、その後、溶融したプラスチックが固化するのを待
って開き、その中から製品が取り出されることば述べる
までもない。

要するに、射出成形動作の一サイクル毎に、スクリュウ
１６が加熱筒１２内で一往復するわけである。

さて、かかる射出成形機においてスクリュウ１６の前進
速度を制御する場合を考える。

従来は、かかる制御はオーブンループでプログラム制御
するのが一般的であった。すなわちプログラム設定器２
４において、スクリュウ１６の位置に対する油の流量を
プログラム設定しておき、この設定値を流量制御弁２３
に与えて、この設定値どおりにシリンダ１８の室１８ａ
内へ供給する油の流量を制御することにより、スクリュ
ウ１６の前進速度を制御するのである。

このほか射出成形機の制御としては、スクリュウ１６の
回転数制御、そのときのスクリュウの背圧（圧力）制御
、等が行なわれているが、これらの制御においても上述
のようなオーブンループのプログラム制御が多用されて
いた。

しかしながら上述のような従来の制御方式においては、
種々の要因（例えば環境温度の変化に起因する油の粘性
の変化等）により射出成形機の特性が変動することがあ
り、単に予め定められた通りのプログラム制御をしてい
るだけでは、制御量（速度制御の場合なら制御された速
度）が変動し、この変動量が無視できないほど、大きく
なることがあるという欠点があった。

また従来の射出成形機の制御としては、上述のオーブン
ループのほか、閉ループ制御、すなわちスクリュウの前
進速度制御の場合なら、実際に前進速度を検出し、これ
と設定値との間の偏差を求め、この偏差が零になるよう
な制御、も実施されているが、この場合は、設定値が急
変するような場合、そのままだとオーバシュートやアン
ダシュートが生じ、制御がうまく行なわれないので、パ
ラメータの動的な調整を必要とし、制御系が複雑、高価
になるという欠点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで本発明が解決しようとする問題点は、射出成形機
の制御において、該成形機の特性が徐々に変動するよう
な場合でも、制御量としては常に正しい制御量を再現で
きるようにすること、しかもパラメータの動的な調整を
必要としない筒便な制御であること、であると云える。

従って本発明の目的は、上述のことを可能にする射出成
形機の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および作用〕上記目的を
達成するため、本発明においては、任意に設定できる１
サイクル分のプログラム設定値を入力とし、入力された
該設定値に対し所定の演算を施すことにより得られる操
作量を制御対象に向けた出力とする開ループ制御方式に
よる射出成形機の制御装置において、前記操作量を印加
された制御対象における制御量と前記プログラム設定値
とを入力とし、設定値毎の残留偏差を検出する偏差検出
部と、この偏差検出部により検出された残留偏差をデー
タとして格納する偏差メモリと、出力された前記操作量
のデータを格納する操作量メモリと、制御部と、を持ち
、前サイクル動作における操作量と各設定値毎の残留偏
差を一旦メモリに格納しておき、制御部はこれらのデー
タを用いて、次サイクルの操作量を、次の（１）弐によ
り求めて出力することによって、次サイクル工程で発生
する残留偏差を前サイクル動作におけるそれよりも減少
させようとするものである。

ＭＶ　Ｌ＝−ｕ　　−ＭＶＪ＋Ｋ・εｊ　　　　・・・
・・・（１）（ｊ＝１．２．・・・） 但しＭＶ、：第ｊサイクル目における操作量ＭＶＬＪ、
１．：第（ｊ＋１）サイクル目における操作量 ε、：第ｊサイクル目における残留偏差に：比例定数 〔実施例〕 第１図は本発明の一実施例の要部を示すブロック図であ
る。

同図において、１は制御部、２は偏差検出部、３は偏差
メモリ、４は操作メモリ、５は制御対象、である。

なお、プログラム設定値は、射出成形動作の一サイクル
毎に毎回、予め決められた順序で順次切換えられていく
が、ここでは各サイクル共、その中の第にステップ目の
設定値ＳＶｋに対する最終残留偏差に着目して動作を説
明する。

第２図は、本発明の実施例におけるプログラム設定値Ｓ
Ｖと制御量ｐｖの関係を示すグラフである。

同図において、横軸に時間をとり、縦軸にはプログラム
設定値ＳＶと制御量ｐｖをとり、前者は実線で後者は破
線で示しである。第にステップにおいて、設定値ＳＶ３
と制御量ＰＶとの偏差としては、図から明らかなように
、正、零、負と様々な値をとり得るわけであるが、ここ
では、第にステップの中でも時間的に一番最後の、なる
べく定常化したときの最終残留偏差ε。をとるものであ
ることは、すぐ前にも説明した。

第１図、第２図を参照して動作を説明する。

今、第ｊサイクル動作のにステップ目において、制御部
ｌの操作量出力がＭＶｋＪであるとすると、このデータ
が操作量メモリ４に格納される。次ににステップの最終
残留偏差がε□であるとすると、このデータが偏差メモ
リ３に格納される。ここで制御部１のなすべき動作のフ
ローチャートを第３図に示す。

第３図を参照する。ステップＳ１において、自動運転で
ないと判断した場合には、本発明とは直接関係のないス
テップＳ４に進む。ステップＳ４は、第（ｊ＋１）サイ
クル動作における制御部１からの操作量出力ＭＶｈ＋Ｊ
＋＋＋を従来方式により決定するステップであり、後に
説明する。

ステップＳ２において、Ｎ（ノー）と判断された場合に
もステップＳ４に進む。ステップＳ２は、第ｊサイクル
のにステップ目における最終残留偏差εよ、が成る一定
値ＶＳ以上のときは、本発明を適用せず、ステップＳ４
に進むことを定めたものである。

すなわち、残留偏差ε、４が成る一定値■３より大きい
ということは、制御動作が定常的な状態にあるときは、
あり得ないような値に■、を予め選んでおくわけである
。つまり特別な過渡的な状態に制御動作があるときは、
本発明の適用は無意味であるから、ステップＳ４に進ん
で従来通りの制御動作を実行するわけである。

そういう訳で、ステップＳ２において、εｋｊ≦■５と
判定された場合、第（ｊ＋１）サイクル動作における制
御部１からの操作量出力量ＭＶ□１９．。

は、ステップＳ３において、次式により決定される。

ＭＶｍ＋、ｒ、＋＋＝ＭＶ＋＋ｊ十Ｇ・αε。　・・・
・・・（２）ここで、１／Ｇは制御対象のゲインであり
、αは残留偏差補正計数（０〈α≦１）である。

なお、前述の（１）式は、上記（２）式におけるＧ・α
をＫと置いたものである。

さて、上記（２）式により、次サイクルの操作量を求め
た場合、次サイクル工程で発生する残留偏差が前サイク
ル動作におけるそれよりも減少することを、以下、第４
図を参照して説明する。

第４図は非線形性を無視した制御対象の静的な変換特性
を示すグラフである。すなわち、横軸に操作量ＭＶを、
縦軸に制御量ｐｖをとり、両者間の変換特性を示してい
るわけである。

さて、このとき、制御対象の特性が前サイクルの状態か
ら変化していないと仮定すれば、次サイクルの残留偏差
εｋＬＪ、１．は、上記（２）弐を勘案して、 ε、１゜１．−εに＝　　１　／　Ｇ　（ＭＶｋ＋Ｊ−
＋＋　　ＭＶｋＪ）−ε。（１−α）　　（０〈α≦） となり、残留偏差は減少することが理解されるであろう
。

このようにして、本発明を実施することにより、残留偏
差は、漸次０に収束する。ただし、αの値は、制御対象
の非線形性を考慮して、ハンチングを起こさないような
適当な値を選定するものとする。

第３図に戻り、ステップＳ２において、ε１．〉Ｖｓの
場合、ステップＳ４に進み第（ｊ＋１）サイクル動作時
の制御部１からの操作量出力ＭＶ、、。、。

は、従来方式による開ループ制御に基づく下記の演算式
により決定する。

Ｍ　ｖｋ（ｊ＋＋１　＝　Ｇ−３Ｖｋ十Ｂ　　　　　＝
・・”（３）ここで、Ｂは制御対象によって決まるバイ
アスである。なお、ε。＞Ｖ、の条件は、先にも説明し
たが、例えば電源投入後または設定値変更後の当初のサ
イクル動作の際に生じる過渡的な状態に相当するもので
ある。

以上の説明は、プログラム設定値の横軸が時間の場合を
念頭においたが、横軸が他のプロセス量の場合も同様で
ある。

第５図は本発明の他の実施例の要部を示すブロック図で
ある。

第１図に示した実施例と相違する点は、偏差メモリ３の
出力データ（残留偏差）をｎサイクル（但し、ｎは任意
の複数）単位で平均化する平均化演算部６を追加し、平
均化された値（平均値）を平均偏差メモリ７に格納する
ようにした点である。

毎サイクルにおける残留偏差の代りに、ｎサイクルにわ
たる平均残留偏差を用いることにより、長期にわたる安
定した動作が期待できる。

制御動作は第１図を参照して説明した所と基本的に変わ
る所はないので、繰り返す必要はないであろう。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、プログラム設定
値の１サイクル時間にわたる変化に較べて、特性変化が
ゆるやかな制御対象である射出成形機に対して、基本的
には、単純な開ループ制御を行なうことができるため、
特にマイコンによりディジタル制御を行なう場合に、高
速演算処理が可能であり、かつ、制御対象のゆるやかな
特性変動に対しては、残留偏差をＯ近辺に保持できるた
め、制御量である機械動作のサイクル毎の再現性を充分
確保できる。また通常の閉ループ制御方式に較べて制御
パラメータの動的な調整が不要であるという利点がある
。

更に、偏差メモリの出力データ（残留偏差）をｎサイク
ル（但し、ｎは任意の複数）単位で平均化する平均化演
算部を追加し、平均化された値（平均値）を平均偏差メ
モリに格納して用いるようにすれば、１サイクル毎の動
作のバラツキには応答せず、長期にわたる安定した動作
が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部を示すブロック図、第
２図は本発明の実施例に°おけるプログラム設定値と制
御量の関係を示すグラフ、第３図は第１図における制御
部１のなすべき動作のフローを示すチャート、第４図は
操作量と制御量の間の静的な変換特性例を示したグラフ
、第５図は本発明の他の実施例の要部を示すブロック図
、第６図は射出成形機の制御装置の従来例を示す説明図
、である。 符号の説明 １・・・制御部、２・・・偏差検出部、３・・・偏差メ
モリ、４・・・操作量メモリ、５・・・制御対象、６・
・・平均化演算部、７・・・平均偏差メモリ、１１・・
・金型、１２・・・ｆｆＤ熱筒、１３・・・ハンドヒー
タ、１４・・・ホッパ、１５・・・材料、１６・・・ス
クリュウ、１７・・・ねじ溝、１８・・・シリンダ、１
９・・・モータ、２０・・・切換回路、２１・・・ポン
プ、２２・・・油圧タンク、２３・・・流量制卸弁、２
４・・・プログラム設定器 代理人　弁理士　並　木　昭　夫 代理人　弁理士　松　崎　　　清 第　１　図 ４撞１１メモソ 第２図 貯　狙とり　　　　　　Ｉ全作量 １１５　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）任意に設定できる１サイクル分のプログラム設定値
   を入力とし、入力された該設定値に対し所定の演算を施
   すことにより得られる操作量を制御対象に向けた出力と
   する開ループ制御方式による射出成形機の制御装置にお
   いて、前記操作量を印加された制御対象における制御量
   と前記プログラム設定値とを入力とし、設定値毎の残留
   偏差を検出する偏差検出部と、この偏差検出部により検
   出された残留偏差をデータとして格納する偏差メモリと
   、出力された前記操作量のデータを格納する操作量メモ
   リと、前サイクル工程において発生した残留偏差を参照
   し、該偏差が次サイクル動作にて減少するように、前サ
   イクルの操作量を修正した操作量を次サイクルの操作量
   として出力する制御部と、を具備したことを特徴とする
   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、前記偏差メモリに格納する残留偏差データは
   、前記偏差検出部により複数サイクルにわたって検出さ
   れた複数個の残留偏差の平均値データから成ることを特
   徴とする射出成形機の制御装置。