JPS6334302A - 油圧シリンダの圧力制御装置 - 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、射出成形機の射出装置或は建設機械等に用い
られる油圧シリンダの圧力制御装置に関するものである
。

（従来の技術） いま、従来の射出成形機を例にとり、そのスクリュを駆
動する油圧シリンダの圧力（以下射出圧力と呼ぶ）制御
について述べると、同制御は次の２種類の方法がある。

その１つは第３図に示す様な比例電磁式圧力弁による開
ループ射出圧力ｆｉｌＪ？ｉｌであり、他の方法は第４
図に示す様なサーボ弁による閉ループ射出圧力制御であ
る。

ところで、近年は材料、部品等合成樹脂が多方面で使わ
れるようになり、そのプラスチック化率の増大に伴って
、射出成形品の多用化・晴密化が強く要求されるように
なり、これを達成せんとして各種の射出工程制御が行な
われている。この射出工程制御は、充填工程では射出速
度を、また保圧工程では射出圧力をそれぞれスクリュ位
置または時間の関数に基づいてプログラム制御している
。

保圧工程での射出圧力は、溶融樹脂が冷却固化する際の
収縮率を決定するものであり、射出圧力が変動すると、
パリ、ショート、寸法精度不良等の成形不良が発生する
。

従って、これらの成形不良の低減及び成形品の精密化へ
の対応の１つとして、サイクル毎の射出圧力が変動しな
い、所謂サイクル毎の射出圧力の再現性の向上が要求さ
れるようになってきている。

この点からみて、前記した従来の制御方法を検討すると
、まず第３図に示した比例電磁式圧力弁の開ループ制御
についてみると、同制御には次に示す３点の不具合があ
る。

即ち、第１点は入力電流／出力圧力特性がバルブ毎にば
らつきが大きく機械毎に個体差が大きいことであり、第
２点として、入力電流／出力圧力特性のヒステリシス幅
が大きく、射出圧力の精度が悪（、特に低圧域への影響
が大きいものである。また第３点としては比例電磁式圧
力弁の経年変化により、たとえ同一の設定をしても実行
値に変動が生じる。

次に第４図に示した従来のサーボ′弁による閉ループ制
御についてみると、前記の変動に対する補償という点で
は有効であるが、前記比例電磁式圧力弁と比較すると高
価であり、更には作動油の汚染（コンタミネーション）
に弱いという問題点がある。そこで、これらの点を解決
するために、比例電磁式圧力弁による閉ループ制御方式
を採用することも考えられる。

−船釣には開ループ制御に用いられる比例電磁式圧力弁
をサーボ弁に代えて閉ループ制御に用いることも可能で
はあるが、閉ループ制御に比例電磁式圧力弁を用いる場
合、連応性、安定性ならびに定常特性の面で十分でない
という点がある。例えば、射出指令圧力と射出圧力とを
早急に一致させるために制御器を比例制御器で構成する
と、比例電磁式圧力弁の応答性が悪いため、ゲインを上
げて制御性をよくしようとした場合、これらの制御系が
容易に発振してしまい不安定なものとなる。一方、この
制御系を安定化させるためにゲインを下げると、非常に
大きなオフセット（定常偏差）を生じることとなる。こ
の対策として、例えば制御器を比例積分型制御器として
前記のオフセットをなくすることも考えられているが、
この制御器では例えば連応性を得ようとして積分の時定
数を小さくすると、第５図に示すように射出圧力指令ａ
に対して射出圧力すにｆｌｉ衰の悪い振動が生じ、良好
な制御効果が得られないという欠点がある。

（発明が解決しようとする問題点） このように、従来の油圧シリンダの圧力制御においても
可能ならば、サーボ弁より安価に入手でき、かつ保守の
楽な通常開ループ制御に用いられている比例電磁式圧力
弁を制御の安定度の高い閉ループ制御に用いることが望
ましいとされてはいたが、同比例電磁式圧力弁は、入出
力特性に個体差が大きくかつヒステリシス幅も大きい上
に、経年変化で設定値と実行値に変動が生じるという問
題点があり、その結果、制御の連応性、安定性及び定常
特性の各面に難があるという欠点があり、その実施化は
困難とされているものであった。

本発明は、これらの問題点を解決しようとするもので、
従来の比例電磁式圧力弁及び閉ループ制御の各長所を生
かして、それらのもつ短所を補い、速応度・安定度・精
度共に十分満足のいく油圧シリンダの圧力制御装置を提
供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） このため、本発明は圧力指令器の指令信号を受けてフィ
ードフォワード信号を出力するフィードフォワード補償
器と、前記指令信号と圧力検出器の出力信号との偏差信
号によりフィードバック制御を行なう制ｉＢ器と、前記
フィードフォワード信号と前記制御器からの出力信号と
に基づき、油圧シリンダの圧力を調節する比例電磁式圧
力弁とからなることを特徴とする油圧シリンダの圧力制
御装置を構成とし、これを上記問題点の解決手段とする
ものである。

（作用） 比例電磁式圧力弁の特性を考慮したフィードフォワード
補償器のフィードフォワード信号により開ループ制御す
ると同時に、同圧力弁の個体差やヒステリシス及び経年
変化等の制御性能を悪化をフィードバック制御により改
善する。

（実施例） 以下、本発明を射出成形機に適用した場合の実施例につ
き図面に基づいて説明する。

第１図は一般的な射出成形機の射出部に、本発明の実施
例である制御装置を組込んだ例を示している。

図において、スクリュ１はロッド６と結合されており、
スクリュシリンダ２の中をピストン４を介して、油圧シ
リンダ５の圧油により軸方向に移動でき、溶融樹脂ＩＯ
をノズル３を介して金型８のキャビティ９に射出できる
様になっている。

また、スクリュ１はスプライン軸１１を介して油圧モー
タ１２により回転駆動される。ホッパ１３からスクリュ
シリンダ２内へ供給される粒状又は粉体の原料樹脂は、
スクリュｌの回転により前方（図では左方）へ送られな
がら溶融されてスクリュ１の先端に押し出される。この
先端に押し出された溶融樹脂は、スクリュｌを後方（図
では右方）に押し戻し、所定の計量完了位置で停止する
。

一方、スクリュ１又はロッド６の一部には部材１４が付
設されており、スクリュ位置検出器１５に接続されてい
る。

第１図に示す本実施例に係る圧力制御装置では、前記ス
クリュ位置検出器１５により射出中のスクリュ１の位置
が検出され、スクリュ１が予め設定されこ保圧切換位置
に到達すると、射出圧力指令器１６に信号が出力され、
同射出圧力指令器１６からは時間関数からなる射出圧力
の指令信号ｅ　ｓｅｔが発せられる。

一方、油圧シリンダ５内の圧力は圧力検出器１７により
常時検出されており、同検出信号は比較器１８に送ら乳
、同比較器１８では圧力検出器１７の出力信号を前記射
出圧力指令器１６からの指令信号ｅ　ｓｅｔから減算し
てその偏差ｅ１を演算する。制御器１９は前記偏差ｅ１
を入力とし、ＰＩＤＭ？１ｌ（Ｐ−−・比例、Ｉ−・積
分、Ｄ・〜・微分）を行なう。

また、射出圧力指令器１６から出力される前記指令信号
ｅ　ｓｅｔは所定の関数に従って、フィードフォワード
信号ｅ、を出力するフィードフォワード補償器２０に入
力され、前記制御器１９からの出力信号と前記フィード
フォワード信号ｅ。

が加算器２１で加算され、同加算器２１からの出力は増
幅器２２により制御され、比例電磁式圧力弁２３に入力
される。この比例電磁式圧力弁２３では前記入力に略比
例して油圧シリンダ５の圧力を調節する。圧油は油圧源
２４から油圧シリンダ５へと供給される。

ここで、本発明における前記フィードフォワード補償器
２０は、例えば射出圧力指令器１６からの指令信号ｅ３
．．を比例電磁式圧力弁２３の入出力特性を考慮した折
れ線間数に従ってフィードフォワード信号ｅ、を出力す
るものである。即ち、比例電磁式圧力弁２３の入力電流
／出力圧力特性は、第２図に示す様な曲線となっており
、この曲線をある特定の入力電流値を境としてその前後
で出力圧力の勾配が変化する所謂折れ線間数に近似した
ものとすれば、目標圧力となる指令信号ｅ　ｓａｔとフ
ィードフォワード信号ｅ。

との間に折れ線間数が得られる。

このようにして指令器１６から指令信号ｅ　ｓｅｔを出
力すると、フィードフォワード補償器２０は前記折れ線
間数に従ったフィードフォワード信号６．を演算し出力
する。

しかし、このフィードフォワード信号ｅｔを増幅器を介
して直接比例電磁式圧力弁に入力すると、既述したとお
り油温変化の影響や比例電磁式圧力弁の欠点である ■　個体差や経年変化によるバラツキ ■　ヒステリシスによるバラツキ が相変わらず発生することになり、前記フィードフォワ
ード信号ｅ、たけでは、圧力指令値ｅ　ｓｓＬと実際の
圧力との間に差が生じる。この差が生ずると比較器１８
の出力に偏差ｅ、が生じ、これを制御器１９の制御動作
により補償した後、加算器２１に加算し、フィードフォ
ワード信号ｅ。

が補正される。従って前記制？ｉｌ器１９の働きにより
射出圧力が指令射出圧力に一致する様に、すなわち、偏
差ｅｂが零になる様にフィードバック制？１１されるこ
とになる。

本発明によれば、これらフィードフォワード量の過不足
分についてのみフィードバック制御を行なうため、たと
えば制御器１９を比例制御としてもオフセットはかなり
小さくなり、その結果フィードフォワードにより連応性
が、フィードバックにより定常特性が、オフセントが小
さいため制御ゲインを下げることができることにより安
定性がそれぞれ改良されるようになるものである。

なお、以上は本発明の一実施例として本発明を射出成形
機に用いられる油圧シリンダの圧力制御装置に適用した
場合のものについて説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、例えば建設機械等の油圧系に
おける油圧シリンダの圧力側ｊＴｊ装置にも適用できる
ことは勿論である。

（発明の効果） 以上、詳細に説明した如く、本発明によると次の各効果
を奏するものである。

（１）　　比例電磁式圧力弁の特性を考慮したフィード
フォワード信号によってフィードフォワード補償を行な
い、この過不足分についてのみフィードバック制御を付
加する事により、比例電磁式圧力弁の欠点である個体差
やヒステリシス、経年変化による制御変動を補償するこ
とができる。

（２）高価なサーボ弁のかわりに安価な比例電磁式圧力
弁を用いているにも拘らず、高精度な圧力制御が可能と
なったために、比例電磁式圧力弁のサーボ弁に対する利
点が生かされ、低コスト及び作動油の汚染に強いことに
よる信頼性向上につながる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す制御装置を射出成形機に
組込んだシステム図、第２図は本発明及び従来より使用
されている比例電磁式圧力弁の入出力特性図、第３図及
び第４図は従来の異なる圧力制御装置のブロック線図、
第５図は比例電磁式圧力弁を用いて閉ループ制御した場
合の圧力指令に対するその応答特性を示す説明図である
。 図の主要部分の説明 １６・−・（射出圧力）指令器 １７−圧力検出器 １８−比較器 １９−制御器 ２０−　フィードフォワード補償器 ２１−加算器 ２３−比例電磁式圧力弁 特　許　出　願　人　三菱重工業株式会社第２図 第５図 時間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧力指令器の指令信号を受けてフィードフォワード信号
   を出力するフィードフォワード補償器と、前記指令信号
   と圧力検出器の出力信号との偏差信号によりフィードバ
   ック制御を行なう制御器と、前記フィードフォワード信
   号と前記制御器からの出力信号とに基づき、油圧シリン
   ダの圧力を調節する比例電磁式圧力弁とからなることを
   特徴とする油圧シリンダの圧力制御装置。