JPH02155556A - シリンダの位置制御方法および装置 - Google Patents

シリンダの位置制御方法および装置

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JPH02155556A
JPH02155556A JP63306886A JP30688688A JPH02155556A JP H02155556 A JPH02155556 A JP H02155556A JP 63306886 A JP63306886 A JP 63306886A JP 30688688 A JP30688688 A JP 30688688A JP H02155556 A JPH02155556 A JP H02155556A
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Takashi Mihara
三原 毅史
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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、油圧機械に用いられるシリンダ装置のシリン
ダピストンを位置制御する方法および装置に係り、例え
ば、金型内に溶融樹脂や溶融金属などの材料を射出の充
填して成形する射出成形機やダイカスト機の射出シリン
ダおよび加圧シリンダ、ダイスを通して材料を押し出し
成形する押出機用シリンダなどのシリンダピストンを位
置制御する方法および装置に関するものである。
[従来の技術] 従来、射出成形機やダイカスト機の射出シリンダのシリ
ンダピストンを制御する方法は第2図に示すようであっ
た。これは、射出シリンダlのシリンダピストン2の位
置を位置検出器3で検出して、所定の位tに到達した時
点でシリンダピストン2か所定の速度になるように制御
する方式であって、制御には1通常、サーボ弁25が用
いられ1次のように構成されている。
速度設定器20には、図示のごとく1位置検出器3で検
出されたシリンダピストン2の位jlstに対して所望
の速度Vが予め設定されており、外部からの指令により
この速度指令値Vがサーボ弁コントローラ22に出力さ
れる。ここで、位置stは、シリンダピストン2が最も
シリンダ1内に引込んだ状態をOとして1図示のfwd
方向の作動を正の記号、bwd方向の作動を負の記号を
付けて表わしている。同サーボ弁コントローラ22は、
速度指令値Vと、位l検出器3で検知された位置Stを
速度検出器21で時間微分することにより得られる速度
計測値vmとからサーボ弁25を駆動する開度信号vO
を演算出力する0図示のサーボ弁25は、流量制御式の
もので油圧源24からの作動油の流量を開度信号voに
したがって増減することにより、シリンダピストン2の
速度が所定の値になるように制御している。なお、23
は方向切替弁であり、ソレノイド23aあるいは23b
の励磁によりシリンダピストン2の移動方向を切替える
作用をする。
図示したごとく、速度設定器20への設定はシリンダピ
ストン2の位置stに対しての速度Vであり、それも例
示のごとく速度の目標vl。
v2.v3.・・・・・・・・・だけであって、vl−
>v2゜v2−>v3.・・・・・・・・・の変速の過
程は基本的に制御の対象とはならない階段状調整であっ
た。また、変速時に現われる第3図に示すようなオーバ
シュート量OVSや加減速度の調整aCCなどの過度特
性は、サーボ弁コントローラ22が有スる固定的なゲイ
ン調整によって行なっていた。
[本発明か解決しようとする課題] 従来のように、ストロークに対して速度設定するという
方式は、制重量であるサーボ弁の開度量が基本的にシリ
ンダピストンの速度値に対して等価であることから、こ
の速度値を設定すれば容易に制御装置を構成できるとい
う利点はある。しかしながら、特に、成形材料を金型キ
ャビティ内に充填加圧する行程などにあっては、成形条
件として時間に対する成形材料の容積の変化、すなわち
、射出シリンダピストンのストロークを制御できる方が
望ましい場合がある。特に、精密成形、高品質成形が指
向されるにつれ従来の速度の階段状調整では、負荷が大
きく変動する場合などに微妙な成形条件を安定して満足
させるのに限度があった。
[課題を解決するための手段] 本発明においては、シリンダピストンの移動ストローク
量を時間に対して目標軌跡として予め定めておき、該目
標軌跡に倣うようにシリンダピストンを操作する場合に
、前記、目標軌跡としたシリンダピストンの移動ストロ
ークjλと、実移動ストローク量との偏差量に応じて、
シリンダピストンを作動せしめるシリンダヘー、ド室圧
力およびロッド室圧力を、独立して変化させることによ
り、該シリンダピストンの移動ストローク量を制御する
ようにした。
また、そのための制御装置として、ヘッド室およびロッ
ド室が各々独立した圧力源に導通したシリンダ装置と。
入力信号の大きさに応じて該ヘッド室およびロッド室に
作用する圧力を制御し得る独立した圧力制御弁と、 シリンダピストンの位置を検知してその位置に応じた電
気的な信号を出力する位置検出器と、時間に対するシリ
ンダピストンの移動ストローク1Mを目標軌跡として設
定・指令する指令信号設定部を有し、この指令信号設定
部からの出力信号と前記位置検出器からの出力信号との
偏差量に応じて、該ヘッド室およびロッド室用の独立し
たゲイン設定器を介して前記圧力制御弁の圧力調整駆動
部におくる駆動信号を出力するフィードバック制御器と
を、(#lえた装置とした。
[作用] シリンダピストンの作動開始時点からの時間を基準とし
て、シリンダピストンの移動ストローク量を目標軌跡と
して予め定めておき、この目標軌跡としたシリンダピス
トンの移動ストローク量と、シリンダピストンの実移動
ストローク量との偏差量に応じて、シリンダピストンを
駆動するシリンダヘッド室およびロッド室に作用する圧
力を独立して変化させることにより、時間に対するシリ
ンダピストンの移動ストローク量が前記目標軌跡に倣う
ようにシリンダピストンの作動を制御する。
すなわち、目標軌跡に対して実移動ストローク量が未達
であれば、シリンダピストンの移動方向に寄与するシリ
ンダ室側の圧力をその偏差量に応じて増加させ、逆に、
他方のシリンダ室側の圧力をその偏差量に応じて減少さ
せる。また、目標軌跡に対して実移動ストローク量が過
大であれば、シリンダピストンの移動方向に寄与するシ
リンダ室側の圧力をその偏差量に応じて減少させ、逆に
他方のシリンダ室側の圧力をその偏差量に応じて増加さ
せる。このような操作を微小時間間隔毎に繰返すことに
より、時間に対するシリンダピストンの移動ストローク
量が前記目標軌跡に倣うように制御することが可能とな
る。
[実施例] 第1図によって説明する。1は射出成形機やダイカスト
機の射出シリンダであり、シリンダピストン2を有し、
シリンダヘッド室1aおよびシリア タe’−yド室1
bを形成している。シリンダヘッド室1aは、油圧回路
により、独立した油圧源であるポンプ5aおよび圧力制
御弁6aに接続され、同じくシリンダロッド室1bは、
油圧回路により、独立した油圧源であるポンプ5bおよ
び圧力制御5r6bに接続されている。4はポンプ5a
、5bを駆動する電動機である。ここで、圧力制御弁6
a、6bはいわゆる電磁比例自動圧力調整弁である゛I
π磁リクリリーフ弁り、所定の電気信号により各油圧源
の圧力を随意に制御可能としている。
すなわち、この圧力制御弁6a、6bで、入力信号の大
きさに応じてシリンタビストン2の作動力を制御すると
共に1例えば、圧力制御弁6aの制御圧力を上げ、圧力
制御弁6bの制御圧力を下げていけば、ポンプ5aから
の圧油はシリンダヘッド室1aに入り、シリンダロッド
室1bおよびポンプ5bからの作動油は圧力制御弁6b
を経てタンク7に解放されるので図上シリンダピストン
2は出方向(fwd方向)に作動することになる。
逆に、圧力制御弁6bの制御圧力を七げ、圧力制御弁6
aの制御圧力を下げていけば、上記と反対の操作になり
、シリンダピストン2は戻方向(bwd方向)に作動す
ることになる。さらに。
3はポテンショメータからなる位は検出器で、シリンダ
ピストン2のストローク位置を検出して、その位置に応
じた電気信号を出力し得るようになっている。
9は時間に対するシリンダピストン2の移動ストローク
の変化量を目標軌跡として設定し、指令するマイコンに
創成しであるモデル部、すなわち指令信号1没定部であ
り、10は位置検出器3からの人力信号と指令信号設定
部9からの入力信号とを比較し、これら両者の入力信号
の偏差量に応じた出力信号を出す偏差検出部である。8
a、8bは偏差検出部10からの信号を受けて適宜処理
し、それに応じた所定の出力信号を出すゲイン設定部で
あり、各々、前記圧力制御弁6a用、同6b用に対応し
ている。これら指令信号設定部9゜偏差検出部10およ
びゲイン設定部8a、8bはフィードバック制御器11
を構成している。
12a、12bは、各々ゲイン設定部8a、8bからの
出力信号の大きさに応じて圧力制御弁6a。
同6bの圧力を制御するドライバであり、圧力調整駆動
部を構成している。
今、図示していないコントローラが射出シリンダ1の作
動指令をフィードバック制御器11に与えると、第1図
に示したようにフィードバック制御器11の指令信号設
定部9には、時間tに対するシリンダピストン2の移動
ストロークstの所望の軌跡が予めプログラムされてお
り、前記の作動指令を受けて[」標となる移動ストロー
クstを例えば数ミリ秒ごとに時分割処理して、偏差検
出部10に入力する。ここで、移動ストロークstは、
シリンダピストン2が最もシリンダl内に引っ込んだ状
態を0として、図示のfwd方向の作動を正の、bwd
方向の作動を負の記号を付けて表わしている。偏差検出
部10では位置検出器3で検知されるシリンダピストン
2の実位置stbとの偏差me (e=st−st b
)を演算し、これをゲイン設定部8a、8bに入力する
ここでゲイン設定部8a、8bは、偏差1eの結果を基
に、所定のP(比例)I(積分)ゲインkl、に2を乗
し、ストロークの偏差量eに対し、制御量である圧力指
令値vl、v2に変換する。
ここでゲインkl、に2の特性は1図示のごとく。
基本的に、偏差量eに対して相反する符号特性を有し、
その傾きの大きさは、実際に作動させてみて、経験をい
かし、最も追従性が上がるように、各々決定するのが通
常であるが、シリンダピストン2の力平衡を保つために
は、11略、シリンダヘッド室1aと同ロッド室1bの
面積差を考慮した値、すなわち1両面積の逆比の配分と
なる。ドライバ12a、12bは圧力指令値vl、v2
を(+多て、実際に電磁リリーフ弁6a、6bを駆動す
る信号pi、p2に変換し、シリンダへ一2ド室la、
同ロッド室1bの圧力を制御している。
例としてシリンダピストン2をfwd方向に移動させる
場合について説明すると、偏差量eが前述の定義(e−
st−st b) に従えば、eが正の値を有すること
は、目標軌跡stに対して実移動ストローク1stbが
未達であるということに他ならない、したがって、フィ
ードバック制御器11は、各々のゲインkl、に2の特
性から、シリンダピストン2の移動方向に寄与するシリ
ンダ室(本例ではへ一7ド室)側の圧力vl(pi)を
その偏差量eに応じて増加させ、連に他方のシリンダ室
(本例ではロッド室)側の圧力v2(p2)をその偏差
量eに応じて減少させるので、シリンダピストン2をよ
りfwd方向に押し出そうとする作用をする。また、目
標軌跡stに対して実移動ストロークqstbが過越で
あれば、偏差量eは負の値を増るので、フィードバック
制御器11は、各々のゲインkl、に2の特性から、シ
リンダピストン2の移動方向に寄与するシリンダ室(本
例ではヘー、ド室)側の圧力vl(pi)をその偏差量
eに応じて減少させ、逆に、他方のシリンダ室(本例で
はロッド室)側の圧力v2(p2)をその偏差量eに応
じて増加させるので、シリンダピストン2をbwd方向
に押し戻そうとする作用をする0以上のようにして、目
標軌跡stに対して、実際のシリンダピストンの移動を
追従せしめている。
第4図は、別の実施例で、本発明の方法ならびに装置を
、ディスクホイール成形用のダイカスト機の加圧シリン
ダ31に適用した例である。同図に示すように、上下方
向に開閉可能な上型33゜下型35および水平方向に移
動可鋤な4個の中子34を合わせ、図示していない型締
め機構により図中の上下方向からクランプし、それによ
り形成されたキャビティ38内に、射出スリーブ39内
の溶湯37を、図示していない射出シリンダの作用によ
る射出プランジャ36およびプランジャチップ36aの
上昇作用に充填する(図示は、キャビティ38内に溶湯
37を充填完了した状態)、溶’1fji 37の充填
完了時から所定の時間(加圧タイムラグ)経過後、加圧
シリンダ31のシリンダピストン32に取付けられた加
圧プランジャ40を、キャビティ38内に突出させ、キ
ャビティ38内の溶湯37を加圧し、押湯作用を行なわ
せる。
このとき、加圧プランジャ40の作動は、作動開始時点
からの時間の経過とともに、そのキャビティ38内への
突出ストローク量の履歴が、所定の目標軌跡に倣うよう
に制御する方式が最善である。これを達成するために1
本出願人らは先に、特願昭63−244552号でその
方法ならびに装置を提示した。この時には、圧力制御弁
で加圧シリンダ31のヘッド室31aの作動圧力のみ制
御し、すなわちfwd方向のみの動きを寄与し、bwd
方向の作動は、射出プランジャ36の作用力によるもの
であった。これを、本発明のような構成にすることで、
加圧シリンダ31のヘッド室31a、ロッド室31bの
圧力を同時に制御し、その応答性が格段に改善され、従
来の半分以下の偏差幅にまで追従性が向上した。
なお、前記実施例では、射出成形機やダイカスト機の射
出シリンダ、および、ディスクホイール成形用のダイカ
スト機の加圧シリンダ31のシリンダピストンを位置制
御することを示したが、これは、押出機用のシリンダや
その他のシリンダのシリンダピストンを位置制御する場
合にも用いることができる。
[発明の効果] 射出成形機やダイカスト機の射出シリンダのように、金
型キャビティへの成形材料の射出中は比較的負荷が軽く
、充填完了と同時に負荷が増大するというように、負荷
が1行程中で大きく変動するような場合や、加圧シリン
ダのように、その摺動抵抗が経時的に変動する場合でも
、本発明のようにすることで時間に対するシリンダピス
トンの位置を応答性良く確実に追従制御できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法を実施するための装置の1実施例
を示す制御回路線図、第2図は本発明に類した方法を実
施するための装置の1例を示す制御回路線図、第3図は
変速時の状態を示すストローク−速度線図、第4図は本
発明の方法を実施するための装置の他の実施例を示す制
御回路線図である。 1・・・・・・射出シリンダ、2・・・・・・シリンダ
ピストン。 1a・・・シリンダヘット室、 1b・・・シリンダピンド室、 3・・・・・・位置検出器、  5a、5b・・・ポン
プ、6a 、6b・・・電磁リリーフ弁、 8a、8b・・・ゲイン設定部、 9・・・・・・モデル部(指令信号設定部)、lO・・
・・・・偏差検出部、 11……フィードバック制御器− 12a、12b・・・ドライバ(圧力調整駆動部)、3
1・・・・・・加圧シリンダ、36・・・・・・射出プ
ランジャ、38・・・・・・キャビティ、  40・・
団・加圧プランジャ。 特許出願人  宇部興産株式会社 ′$ 1 図 第4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)シリンダピストンの移動ストローク量を時間に対
    して目標軌跡として予め定めておき、該目標軌跡に倣う
    ようにシリンダピストンを操作する場合に、前記、目標
    軌跡としたシリンダピストンの移動ストローク量と、実
    移動ストローク量との偏差量に応じて、シリンダピスト
    ンを作動せしめるシリンダヘッド室圧力およびロッド室
    圧力を、独立して変化させることにより、該シリンダピ
    ストンの移動ストローク量を制御するようにしたことを
    特徴とするシリンダの位置制御方法。
  2. (2)ヘッド室およびロッド室が各々独立した圧力源に
    導通したシリンダ装置と、 入力信号の大きさに応じて該ヘッド室およびロッド室に
    作用する圧力を制御し得る独立した圧力制御弁と、 シリンダピストンの位置を検知してその位置に応じた電
    気的な信号を出力する位置検出器と、時間に対するシリ
    ンダピストンの移動ストローク量を目標軌跡として設定
    ・指令する指令信号設定部を有し、この指令信号設定部
    からの出力信号と前記位置検出器からの出力信号との偏
    差量に応じて、該ヘッド室およびロッド室用の独立した
    ゲイン設定器を介して前記圧力制御弁の圧力調整駆動部
    におくる駆動信号を出力するフィードバック制御器とを
    、 備えたことを特徴とするシリンダの位置制御装置。
JP30688688A 1988-09-30 1988-12-06 シリンダの位置制御方法および装置 Expired - Lifetime JPH0767607B2 (ja)

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