JP2628265B2 - 射出成形機の速度制御方法及び装置 - Google Patents

射出成形機の速度制御方法及び装置

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伸之 中村
健 荒井
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    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/76Measuring, controlling or regulating
    • B29C45/77Measuring, controlling or regulating of velocity or pressure of moulding material

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はスクリュを進退移動させ
る射出シリンダ等のアクチュエータに対する速度制御に
用いて好適な射出成形機の速度制御方法及び装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、射出成形機では射出シリンダ等
のアクチュエータに対する制御方式として、主にフィー
ドバック制御方式とオープンループ制御方式が用いられ
ている。前者は制御系の構成が複雑化し、かつ高コスト
化する反面、サーボ弁を用いてアクチュエータにおける
速度及び圧力を直接フィードバック制御するため、精度
の高い制御を行える利点があるとともに、後者は制御精
度が前者よりも不利になる反面、簡易かつ低コストに実
施できる利点があり、後者の場合には、油圧ポンプの吐
出流量及び吐出圧力に対するマイナループによるフィー
ドバック制御は行われるも、アクチュエータに対する速
度及び圧力のフィードバック制御は行われない。
【0003】図3はフィードバック制御方式を用いた従
来の射出成形機における速度制御装置30を示す。図
中、31は射出成形機における射出装置であり、加熱筒
32に挿入したスクリュ33を進退移動させる射出シリ
ンダ(アクチュエータ)34を備え、この射出シリンダ
34はサーボ弁35を介して油圧源36に接続する。一
方、37はスクリュ33の前進速度(射出速度)を検出
する位置センサ、38は位置センサ37の検出結果を微
分して速度に変換する速度変換部であり、速度変換部3
8の出力には速度実測値Vdoを得る。そして、この速
度実測値Vdoは偏差検出部39に付与される。他方、
入力部40には速度設定値Vsoが付与され、この速度
設定値Vsoに基づく速度指令値Vcoは偏差検出部3
9に付与される。これにより、偏差検出部39からは速
度指令値Vcoと速度実測値Vdoの偏差を得、この偏
差は一次遅れ積分機能を含む制御部41に付与されると
ともに、制御部41によりサーボ弁35の開度が制御さ
れる。よって、速度指令値Vcoと速度実測値Vdoの
偏差が無くなるように、射出速度がフィードバック制御
される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、フィードバ
ック制御方式を射出成形機の速度制御装置に用いた場
合、次のような不具合を生ずる問題があった。即ち、フ
ィードバック制御系では射出速度が速度設定値Vsoに
一致するように速度指令値Vcoの修正が行われるが、
通常、制御系は所定の時定数を有するため、負荷の無い
空射出のステップ制御或いは負荷の変化しないステップ
制御を行う場合、速度実測値Vdoは速度指令値Vco
に対して遅れて追従し、次第に安定する。
【0005】即ち、実際の成形時には金型に樹脂を射出
充填した際に、金型の構造や冷却状況等により負荷圧力
の変動を生じるため、サーボ弁35に付与される制御量
も変動する。通常、フィードバック制御系ではこの変動
に対して速度指令値Vcoを修正するとともに、制御系
に所定の時定数をもたせて安定化を図っている。しか
し、負荷圧力の変動がこの時定数以上になった場合に
は、サーボ弁35に対する制御量が当該変動に追従でき
なくなり、制御精度の低下を来す問題を生ずる。図2に
は時間に対する速度実測値Vdo(射出速度)の変化を
点線で示し、また、時間に対する圧力実測値Pd(負荷
圧力)の変化を一点鎖線で示すが、同図から明らかなよ
うに、圧力実測値PdがXp点から急激に大きくなった
とき、この負荷圧力の増加に対応して射出速度(速度実
測値Vdo)は本来の速度よりも大きく低下する。な
お、負荷圧力が減少するときは、反対に射出速度は上昇
する。
【0006】本発明はこのような従来の技術に存在する
課題を解決したものであり、負荷圧力の変動等に影響さ
れずに、安定かつ高精度の速度制御を実現し、さらに、
成形品質の向上を図れる射出成形機の速度制御方法及び
装置の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る射出成形機
の速度制御方法は、速度実測値Vdと速度指令値Vcの
偏差に基づいて、アクチュエータ2(射出シリンダ2
i)の速度をフィードバック制御するに際し、アクチュ
エータ2における圧力実測値Pdを検出し、この圧力実
測値Pdを微分して微分値Dvを求めるとともに、この
微分値Dvをゲイン調整して得た補正値Avにより速度
指令値Vcを補正するようにしたことを特徴とする。
【0008】また、本発明に係る射出成形機の速度制御
装置1は、速度実測値Vdと速度指令値Vcの偏差に基
づいて、アクチュエータ2の速度をフィードバック制御
する速度制御装置を構成するに際して、特に、アクチュ
エータ2における圧力実測値Pdを検出する圧力検出部
3と、圧力検出部3からの圧力実測値Pdを微分する微
分回路部4と、微分回路部4から得た微分値Dvをゲイ
ン調整して補正値Avを得るゲイン調整部5と、ゲイン
調整部5からの補正値Avにより速度指令値Vcを補正
する補正部6を備えてなることを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明に係る射出成形機の速度制御方法及び装
置1によれば、基本的に、速度実測値Vdと速度指令値
Vcの偏差により、アクチュエータ2(射出シリンダ2
i)の速度(射出速度)が速度設定値Vsに一致するよ
うにフィードバック制御する。
【0010】一方、圧力検出部3はアクチュエータ2に
おける圧力実測値Pdを検出し、微分回路部4に付与す
る。微分回路部4は圧力実測値Pdを微分し、微分値D
vを求めるとともに、この微分値Dvをゲイン調整部5
に付与する。ゲイン調整部5は微分値Dvのゲイン調整
を行って補正値Avを求め、この補正値Avを補正部6
に付与する。これにより、速度指令値Vcは補正値Av
により補正される。
【0011】よって、速度指令値Vcが速度実測値Vd
により修正される本来のフィードバック制御に加え、負
荷圧力の変動に基づいて速度指令値Vcが補正されるた
め、安定かつ高精度の速度制御が実現される。
【0012】
【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。
【0013】まず、本実施例に係る射出成形機の速度制
御装置1の構成について、図1を参照して説明する。
【0014】図1において、10は射出成形機における
射出装置であり、加熱筒12に挿入したスクリュ11を
進退移動させる射出シリンダ2i(アクチュエータ2)
を備え、射出シリンダ2iはサーボ弁13を介して油圧
源14に接続する。
【0015】一方、1はスクリュ11の射出速度を制御
する本発明に係る速度制御装置を示す。速度制御装置1
はスクリュ11の前進速度(射出速度)を検出する位置
センサ15及びこの位置センサ15の検出結果を微分し
て速度に変換する速度変換部16を備え、この速度変換
部16の出力側は補正部6を兼ねる偏差検出部17の入
力側に接続する。また、18は速度設定値Vsが入力す
る入力部であり、偏差検出部17の他の入力側に接続す
る。そして、偏差検出部17の出力側は一次遅れ積分機
能を含む制御部19の入力側に接続するとともに、さら
に、制御部19の出力側はサーボ弁13に接続する。
【0016】他方、射出シリンダ2iにおける負荷圧力
(圧力実測値Pd)を検出する圧力検出部(圧力セン
サ)3を設ける。圧力検出部3は微分機能を有する微分
回路部4の入力側に接続するとともに、微分回路部4の
出力側はゲイン調整機能を有するゲイン調整部5の入力
側に接続する。なお、ゲイン調整部5の入力側には、さ
らに、圧力実測値Pd、速度設定値Vs及び加速時信号
/減速時信号Sjが付与される。また、ゲイン調整部5
の出力側は補正部6(偏差検出部17)に接続する。
【0017】次に、本実施例に係る速度制御方法を含む
速度制御装置1の動作について、図1及び図2を参照し
て説明する。
【0018】速度制御装置1は、基本的に、速度実測値
Vdと速度指令値Vcの偏差により、射出速度が速度設
定値Vsに一致するようにフィードバック制御を実行す
る。即ち、偏差検出部17には入力部18に入力した速
度設定値Vsに基づく速度指令値Vcが付与されるとと
もに、速度変換部16より速度実測値Vdが付与され
る。よって、偏差検出部17からは速度指令値Vcと速
度実測値Vdの偏差が得られ、この偏差は制御部19に
付与されるとともに、制御部19からサーボ弁13に所
定の制御量が付与される。これにより、サーボ弁13の
開度が制御され、射出シリンダ2iに対する油圧源14
からの圧油の流量が変化することにより、スクリュ11
の前進速度(射出速度)が速度設定値Vsに一致するよ
うにフィードバック制御される。この場合、サーボ弁1
3に対する制御量SVは、SV=SVo+E{1−e
-(t/T)}/Tsにより求められる。なお、同式におい
て、SVoは前回の制御量、Eは速度指令値と速度実測
値の偏差、eは自然対数の基定数、tはサンプリング周
期、Tは一次遅れ時定数、Tsは制御時定数である。
【0019】一方、圧力検出部3は射出シリンダ2iの
動作に基づく圧力実測値Pdを検出し、微分回路部4に
付与する。微分回路部4は圧力実測値Pdを微分し、微
分値Dvを求めるとともに、この微分値Dvはゲイン調
整部5に付与される。そして、ゲイン調整部5は微分値
Dvに対してゲイン調整を行い、これにより、補正値A
vを得る。
【0020】この場合、微分値Dv(dPd)はDv=
Kp(Pd−Pdr)により求められる。なお、同式に
おいて、Kpは微分ゲイン、Pdは現在の圧力実測値、
Pdrは微分時間過去の圧力実測値である。また、微分
値Dvは速度設定値Vs及び圧力実測値Pdにより微分
値Dvに対して乗ずる係数(ゲイン)を変化させる必要
があり、微分ゲインKpはKp=Kpv×Kppにより
求められる。なお、同式において、Kpvは速度設定値
Vsにより決定される微分ゲイン、Kppは圧力実測値
Pdにより決定される微分ゲインである。ちなみに、K
pvはKpv=aVs+b、或いはKpv=aVs2
bVs+cのように演算により求められる。また、Kp
pも同様に求めることができる。
【0021】そして、ゲイン調整部5から得る補正値A
vは補正部6に付与され、補正値Avにより速度指令値
Vcの補正が行われる。よって、サーボ弁13に対する
全体の制御量SVはSV=SVo+[E+Kpv×Kp
p×Kp(Pd−Pdr)]×[1−e-(t/T)/Ts]
となり、射出速度に対する本来のフィードバック制御に
加えて、負荷圧力の変動に基づく補正が行われる。よっ
て、このように制御される射出速度(速度実測値Vd)
は、図2に実線で示すようになり、Xp点以降に急激な
負荷圧力の上昇が生じても、射出速度は低下せず、安定
かつ高精度の速度制御が実現される。
【0022】以上、実施例について詳細に説明したが、
本発明はこのような実施例に限定されるものではない。
例えば、射出シリンダを制御する場合を例示したが、型
締シリンダ等の他のアクチュエータをはじめ、サーボモ
ータ式の射出成形機でも同様に実施できる。また、ゲイ
ン調整部によるゲイン調整は例示の演算式により演算処
理を行ってもよいし、予めデータテーブルとして記憶し
た任意に求めた変換データを用いてもよい。その他、細
部の構成、手法等において、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で任意に変更できる。
【0023】
【発明の効果】このように、本発明に係る射出成形機の
速度制御方法は、アクチュエータにおける圧力実測値を
検出し、この圧力実測値を微分して微分値を求めるとと
もに、この微分値をゲイン調整して得た補正値により速
度指令値を補正するようにしたため、負荷圧力の変動等
に影響されずに、安定かつ高精度の速度制御を実現し、
さらに、成形品質の向上を図れるという顕著な効果を奏
する。
【0024】また、本発明に係る射出成形機の速度制御
装置は、アクチュエータにおける圧力実測値を検出する
圧力検出部と、圧力検出部からの圧力実測値を微分する
微分回路部と、微分回路部から得た微分値をゲイン調整
して補正値を得るゲイン調整部と、ゲイン調整部からの
補正値により速度指令値を補正する補正部を備えてなる
ため、前記速度制御方法を容易かつ確実に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る速度制御装置のブロック回路図、
【図2】本発明及び従来の技術に係る速度制御方法を用
いた射出成形機の時間対射出速度及び負荷圧力の特性
図、
【図3】従来の技術に係る速度制御装置のブロック回路
図、
【符号の説明】
1 速度制御装置 2 アクチュエータ 3 圧力検出部 4 微分回路部 5 ゲイン調整部 6 補正部 Vd 速度実測値 Vc 速度指令値 Pd 圧力実測値 Dv 微分値 Av 補正値

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 速度実測値と速度指令値の偏差に基づい
    て、アクチュエータの速度をフィードバック制御する射
    出成形機の速度制御方法において、アクチュエータにお
    ける圧力実測値を検出し、この圧力実測値を微分して微
    分値を求めるとともに、この微分値をゲイン調整して得
    た補正値により速度指令値を補正することを特徴とする
    射出成形機の速度制御方法。
  2. 【請求項2】 アクチュエータは射出シリンダであるこ
    とを特徴とする請求項1記載の射出成形機の速度制御方
    法。
  3. 【請求項3】 速度実測値と速度指令値の偏差に基づい
    て、アクチュエータの速度をフィードバック制御する射
    出成形機の速度制御装置において、アクチュエータにお
    ける圧力実測値を検出する圧力検出部と、圧力検出部か
    らの圧力実測値を微分する微分回路部と、微分回路部か
    ら得た微分値をゲイン調整して補正値を得るゲイン調整
    部と、ゲイン調整部からの補正値により速度指令値を補
    正する補正部を備えてなることを特徴とする射出成形機
    の速度制御装置。
  4. 【請求項4】 アクチュエータは射出シリンダであるこ
    とを特徴とする請求項3記載の射出成形機の速度制御装
    置。
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