JPH0280801A - 油圧アクチュエータの速度制御装置および射出成形機 - 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、速度検出器から出力さイルる油圧アクチュエ
ータの速度検出信号と目標速度値信号との偏差を求め、
この偏差に補償を施した制御信号を上記油圧アクチュエ
ータの圧力ラインに介設した比例式流量方向制御弁に出
力する油圧アクチュエータの速度制御装置および射出成
形機に関する。

〈従来の技術〉 従来、この種の油圧アクチュエータの速度制御装置とし
て、例えば第７図に示すようなものが知られている。こ
の速度制御装置は、油圧源３１から油圧シリンダ３２に
至る圧力ライン３３にサーボ弁３４と圧力計３５を介設
するとともに、負荷３６を固定したピストンロット３２
ａの作動速度を検出する速度検出器３７を設け、比較器
３８で目標速度値信号と上記速度検出器３７からの速度
検出信号との偏差を求め、この偏差信号を比例ゲイン等
の補償値が固定されたコントローラ３９に入力して補償
を施し、制御信号として上記サーボ弁３４に出力するも
のである。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上記従来例のようにメータイン方式で油圧シ
リンダ３２の作動速度をグローズドループ制御する場合
、一般に制御系の特性が負荷３６の大小によって大きく
変化する。しかるに、上記従来の速度制御装置では、コ
ントローラ３９の補償値が一定値に固定されているため
、この補償値を負荷３６の変動に対応して変更できず、
広い負荷範囲に亘って良好な応答性、安定性等の制御性
能を得るのが難しいという問題がある。例えば、上記コ
ントローラ３９の補償値を高負荷圧力時に良好な応答性
が得られるように設定した場合、第８図に示すように、
油圧シリンダの作動速度は、高負荷圧力時には曲線Ａの
如く振動を殆んど伴わぬ一定高レベルを呈するが、負荷
圧力が曲線りの如く低下すると、曲線Ｂの如（−足代レ
ベルの上下に大きく振動し、制御性能が著しく悪化する
ことが判る。そして、このような制御性能の悪化は、負
荷圧力が低い限り、目標速度が曲線Ｅの如く５０％に上
昇しても、曲線Ｃの如くあまり改善されない。

そこで、本発明の目的は、目標速度値信号と速度検出信
号の偏差に補償を施して制御弁に制御信号を出力するコ
ントローラ等の補償手段の補償値を、負荷圧力に応じて
適切に変化させることにより、広い負荷範囲に亘って良
好な応答性、安定性等の制御性能を得ることができる油
圧アクチュエータの速度制御装置および射出成形機を提
供することである。

く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明の油圧アクチュエータ
の速度制御装置は、第１図、第３図に例示するように、
速度検出器３をもつ油圧アクチュエータｌと、この油圧
アクチュエータ１の圧力ラインに介設した比例式流量方
向制御弁２と、上記速度検出器３からの作動速度信号と
目標速度値から作成される制御信号に補償を施して、補
償済制御信号を上記比例式＋１ｉ？Ｅ量方向制御弁２に
出力する補償手段５．８を有するものにおいて、上記油
圧アクチュエータ１の圧力ラインに介設されて負荷圧力
ＰＱを検出する圧力検出器６と、この圧力検出器６から
の検出信号に基づいて、負荷圧力Ｐｅが低いほど上記補
償手段５．８の遅れ要素が大きくなるように上記補償手
段５．８の補償値を変更させる補償値変更手段７．８を
備えたことを特徴とする。

また、第５図に例示するように、上記油圧アクチュエー
タを射出シリンダ１１とし、この射出シリンダ１１に同
様の圧力検出器１６と補償値変更手段１７を備えた速度
制御装置を適用して、射出成形機を構成することができ
る。

く作用〉 油圧アクチュエータ１の負荷が大きい場合、圧力検出器
６から補償値変更手段７．８に高負荷圧力を表わす検出
信号が入力される。そうすると、補償値変更手段７．８
は、補償手段５．８の補償値をその遅れ要素が小さくな
るように変化させる。

油圧アクチュエータｌの速度検出器３からの作動速度信
号を例えば目標速度値信号から減算して作られる制御信
号（偏差信号）は、上記補償手段５゜８によって上記補
償値で補償を施されて、補償済制御信号として比例式流
量方向制御弁２に出力される。すると、高負荷を受けて
作動する油圧アクチュエータｌの速度は、上記比例式流
量方向制御弁２により遅れ要素が小さくなるように制御
されるので、制御系の目標速度値に対する応答性が向上
する。

一方、油圧アクチュエータＩの負荷が小さい場合、」−
述と同様の手順で補償手段５，８の補償値は、その遅れ
要素が大きくなるように変更せしめられる。従って、低
負荷を受けて作動する浦圧アクチコエータ１の速度は、
遅れ要素が大きくなるように制御されるので、制御系に
は大きな振動が生しず、安定性が向上する。

〈実施例〉 以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図は油圧アクチュエータのアナログ式速度制御装置
の一例を示すブロック図であり、油圧アクチュエータｌ
は、その図示しない圧力ラインに介設された比例式流量
方向制御弁たるサーボ弁２によって制御される。即ち、
」−記油圧アクヂュエータｌの作動速度を検出する速度
検出器３からの速度検出信号は、比較器４で目標速度値
信号との偏差が求められ、この偏差信号は、ゲイン値等
の補償値を変更しうる補償手段たる補償回路５で補償を
施されて、補償済制御信号（電流信号）として上記サー
ボ弁２のソレノイドに出力される。

一方、上記油圧アクチュエータ１の圧力ラインには、負
荷圧力ＰＱを検出する圧カセンザ６を設け、この圧力セ
ンサ６の検出信号を、上記補償回路５の補償値を変更さ
せる補償値変更手段たる補償値切換用比較器７に入力し
ている。上記補償値切換用比較器７は、第２図に示すよ
うに、入力される検出信号が表わず負荷圧力ＰＱと比較
ずべきに個の圧力基準値Ｐｉ（１≦ｉ≦に：Ｐ、＞Ｐ２
＞−Ｐｋ）を有し、負荷圧力ＰＱとこれらの圧力基準値
の大小を比較判別して、ＰＱがＰｉ＋、≧Ｐ（ｉ＞Ｐｉ
であるとき、補償回路５の補償値をＧ　ｃｉ（但し、Ｉ
）Ｑ≦ＰｋのときはＧ　ｃｏ）に設定し、上記補償値Ｇ
ｃｉは、ｉが大きくなるほど即ちＰρが低くなるほど補
償回路５の遅れ要素が大きくなるようになっている。

第３図は油圧アクチュエータのデジタル式速度制御装置
の一例を示すブロック図である。この速度制御装置は、
第１図と同じ油圧アクチュエータ１、サーボ弁２．速度
検出器３．圧力センザ６を備えるとともに、目標速度値
信号と速度検出信号との偏差を求める比較器８ａと、内
蔵の補償値変更手段によって補償値が変更せしめられ、
上記比較器８ａからの偏差信号に補償を施す補償手段と
してのマイクロプロセッサ８ｂからなる制御装置８を備
える。上記マイクロプロセッサ８ｂは、上記偏差信号や
圧力センサ６からの検出信号をデジタル信号に変換する
図示しないＡ／Ｄ変換器、演算プログラムやデータを記
憶するメモリ、データを演算処理するＣＰＵ、演算結果
をＤ／Ａ変換し増幅して出力するＤ／Ａ変換器からなる
。そして、上記ＣＰＵは、圧カセンザ６からの検出信号
の大小に対応して補償値が適宜変化する演算式に従って
、入力データたる上記偏差信号を演算処理し、上記検出
信号が小さい即ち負荷圧力ＰＱが低いほど遅れ要素が大
きくなるような補償済制御信号をサーボ弁２のソレノイ
ドに出力するようになっている。なお、上記演算式は、
マイクロプロセッサのメモリにソフトウェアたる演算プ
ログラムとして記憶されている。

第４図は、上記演算プログラムによる演算処理の流れの
概要を示しており、速度制御中は図示の処理ループが所
定時間間隔で繰り返される。即ち、ステップＳ１で目標
速度値信号、速度検出信号および負荷圧力信号が読み込
まれ、ステップＳ２で比較器８ａを介して目標速度値信
号から速度検出信号が減算されて偏差信号が求められる
。次いで、ステップＳ３で負荷圧力の変動による圧油の
圧縮量誤差を負荷圧力の差分を用いて補正して、上記偏
差信号に圧縮性補償を施し、さらにステップＳ４で負荷
圧力と流量間の非線型成分を補正して、上記偏差信号に
圧力−流量特性の補償を施し、最後にステップＳ５で上
記偏差信号に制御系の応答性や安定性を考慮した動特性
の補償を施した後、ステップＳ６で補償済制御信号をサ
ーボ弁２へ出力する。なお、上記動特性の補償が、予め
メモリに記憶され、演算プログラムによって負荷圧力に
応じて適宜選ばれた補償値を有する演算式で行なわれる
のは既に述べたとおりである。

」二対構成のアナログ式速度制御装置（第１図参照）お
よびデジタル式速度制御装置（第３図参照）の制御動作
について次に述へる。

４１３圧アクヂコエータの負荷が大きい場合、圧力セン
サ６から補償値切換用比較器７（第１図参照）またはマ
イクロプロセッサ８ｂ（第３図参照）に高い負荷圧力Ｐ
ｆ２を表わす検出信号が入力される。

そうすると、補償値切換用比較器７は、補償回路５の補
償値Ｇｃｉを第２図で既述の手順に従ってその遅れ要素
が小さくなるように設定し、あるいはマイクロプロセッ
サ８ｂは、第４図で既述のようにメモリ内から演算プロ
グラムによって選ばれた最適の補償値を有し、出力制御
信号の遅れ要素が小さくなるような演算式を選定する。

かくて、油■アクヂュエータ１の速度検出器３からの速
度検出信号と目標速度値信号（Ｊ、比較器４または８ａ
で減算され、偏差信号となって上記補償回路５またはマ
イクロプロセッサ８ｂに入力される。そして、上記偏差
信号は、補償回路５によって上記補償値Ｇｃｉで補償を
施され、あるいはマイクロプロセッサ８ｂによって第４
図で既述の上記演算式（ステップＳ５参照）を含む一連
の補償を施されて、補償済制御信号としてサーボ弁２に
出力される。

すると、高負荷を受けて作動する油圧アクヂコエータの
速度は、上記サーボ弁２により遅れ要素が小さくなるよ
うに制御されるので、制御系の目標速度値に対する応答
性が向上する。

一方、油圧アクヂコエータの負荷が小さい場合、低い負
荷圧力ｐＱを表わす検出信号に基づいて、」二連と同様
の手順で補償回路５の補償値Ｇｃｉは、その遅れ要素が
大きくなるように設定され、あるいはマイクロプロセッ
サ８ｂは、出力制御信号の遅れ要素が大きくなるような
最適の補償値を有する演算式を選定する。従って、低負
荷を受けて作動する油圧アクチコエータの速度は、遅れ
要素が大きくなるように制御されるので、制御系には大
きな振動が生じず、安定性が向」二する。

このように、上記いずれの実施例でも、負荷圧力Ｐρの
変動に対応して振動が少ない安定性に優れかつ応答性に
優れた良好な速度制御を実現することができるが、第３
図のデジタル式の実施例は、第１図のアナログ式のもの
に比べて、第４図のステップＳ５に示ず動特性の補償の
みならず、ステップＳ３．Ｓ４に示す一層精密な補償を
行なうので、精度の高い速度制御ができるという利点が
ある。

また、種々の補償値を演算プログラムを変えることによ
って任意かつ容易に変更することができるので、複雑な
速度制御もきめ細かく行なうことができ、速度制御装置
としての汎用性に優れるという利点がある。

第５図は、第１図のアナログ式速度制御装置を射出成形
機に適用しノこ例を示すブロック図である。

この射出成形機は、スクリコーンヤフトＩＯａを回転駆
動するモータｌＯｂとスクリューンヤフ）・１０ａを軸
方向に往復駆動する射出シリンダ１１を有して、熱可塑
性樹脂粒を撹拌・融解して射出する成形機本体ｌＯと、
油圧源１８から４−記射出ンリンダ１１に至る圧力ライ
ン１つに介設したザーボ弁１２および圧力センサ１６と
、上記射出シリンダ１１の位置を検出するポテンショメ
ータからの検出信号を時間微分して速度検出信号を出力
する速度検出器１３と、比較器１４を経て人力される上
記速度検出信号と目標速度値信号との偏差信号に補償を
施して、補償済制御信号をスイ・ノチ２３を介して上記
サーボ弁１２のソレノイド１２ａに出力する速度用の補
償回路１５と、圧力センサ１６からの検出信号（圧力検
出信号）に応じて上記補償回路１５の補償値を変更させ
る補償値切換用比較器１７を備える。以上の各ブロック
は、そのブロック番号の下一桁が等しい第１図中の各ブ
ロックに対応しており、同一のものである。］二二対射
出成形は、さらに圧力センサ１６からの圧力フィードバ
ック信号とスイッチ２４で選択される目標圧力値または
目標背圧値信号との偏差を求める比較器２１と、この比
較器２１から入力される偏差信号に所定の補償値で補償
を施して、補償済制御信号を上記スイッチ２３を介して
サーボ弁１２に出力する圧力用の補償回路２２を備えて
いる。なお、」―記スイソヂ２３は、便宜」二速度用と
圧力用の補償回路１５，２２のいずれか一方に切り換わ
るように図示したが、両補償回路１５．２２からの出力
信号を所定の比で加え合わせてサーボ弁１２に出力する
こともできる。

射出成形機に適用されノこ」−記構酸のアナログ式速度
制御装置の制御動作は、その構成が第１図の速度制御装
置と殆んど同じであるので、本質的には既述の制御動作
と何ら異ならない。従って、樹脂射出時等にスイッチ２
３を速度用の補償回路１５側に切り換えれば、射出シリ
ング１１の作動速度は、高負荷の場合は遅れ要素が小さ
くなるように、低負荷の場合は遅れ要素が大きくなるよ
うに制御されて、応答性や安定性に問題が生じない。

方、樹脂凝固時等にスイッチ２３を圧力用の補償回路２
２側に切り換えれば、射出シリンダ１１の射出圧力が、
フィードバック制御される。さらに、スイッチ２３によ
り両補償回路１５．２２からの出力信号を所定の比で加
え合わせれば、その比に応じて射出シリング１１の作動
速度が射出圧ツノのフィードバック制御と共に良好な応
答性と安定性でもって制御される。

第６図は、上記射出成形機の速度制御装置の制御動作の
一例を、目標値、補償回路出力、サーボ弁のスプール変
位、射出シリンダの変位お上び作動速度、負荷圧力の時
間変化で示している。この制御過程は、まず時刻１．で
射出シリング制御を表わすモード信号が出力され始め、
スイッチ２３が速度用の補償回路Ｉ５側へ切り換わって
目標速度値が１００％にセットされ、次に時刻し、でス
イッチ２３が両補償回路１５．２２の出力信号を加え合
わずように切り換わり、目標速度値が２０％に減らされ
るとと６に目標圧力値がセットされる。さらに、時刻ｔ
３で目標速度値が５０％に増やされる。

そして、負荷圧力は、時刻ｔ１〜Ｌ２間が略２０ｋｇ／
Ｃ７１”と高く、時刻ｔ２〜ｔ３間は略Ｏｋｇ／ｃ１１
２、時刻ｔ３以降は略４ｋｇ／ｃｍ、である。

時刻ｔ、〜Ｌ７間では、速度用の補償回路１５のみが働
き、この補償回路１５の補償値Ｇｃｉは、第２図て述べ
たように負荷圧力ＰＱが高いので補償値切換用比較器１
７によって遅れ要素が小さくなるように設定されるから
、補償済制御信号によってサーボ弁１２を介して制御さ
れる射出シリンダ１１の作動速度は、図中の曲線Ａで示
すように良好な応答性てもって制御される。次に、時刻
ｔ２〜ｔ３間では、圧力用の補償回路２２が所定の補償
値にて働らくとともに、負荷圧力Ｐρが低いので速度用
の補償回路１５の補償値Ｇｃｉは遅れ要素が大きくなる
ように設定されるから、合成された補償済制御信号で制
御される射出シリング１１の作動速度および射出圧力は
、図中の曲線Ｂ、Ｄで示すように振動を生じぬ良好な安
定性でもって制御される。さらに、時刻ｔ３以降では、
負荷圧力Ｐρが同じく低いので上述の時刻し、〜し。間
と同様に図中の曲線Ｃで示すように良好な安定性でもっ
て制御される。

このように、本実施例で補償回路１５の補償値を負荷圧
力に応じて変化させることによって実現される制御系の
応答性や安定性などの制御性能の改善は、本実施例を示
す第６図と従来例を示す第８図中の曲線Ａ、Ｂ、Ｃを互
いに比較すれば一目瞭然であり、他言を要ざぬであろう
。

なお、上記実施例では、アナログ式の速度制御装置を射
出成形機に適用した場合について述へたが、デジタル式
の速度制御装置を適用することもできる。さらに、本発
明が図示の実施例に限られないのはいうまでもない。

〈発明の効果〉 以」二の説明で明らかなように、本発明の油圧アクチュ
エータの速度制御装置は、油圧アクチュエータの速度検
出器からの速度検出信号と目標速度値信号から制御信号
を作成し、この制御信号に補償手段で補償を施して補償
済制御信号とし、この補償済制御信号を油圧アクチュエ
ータの圧力ラインに介設した比例式流量方向制御弁に出
力するものにおいて、上記圧力ラインの負荷圧ツノを圧
力検出器で検出し、この検出信号に基づき補償値変更手
段によって、負荷圧力が低いほど上記補償手段の遅れ要
素が大きくなるようにその補償値を変更せしめるように
しているので、油圧アクチュエー夕の作動速度について
高負荷圧力時には良好な応答性か、低負荷圧力時には良
好な安定性が夫々得られ、広い負荷範囲に亘って優れた
制御性能を実現することができる。

また、この発明の射出成形機は、射出ノリンダの作動速
度について高負荷圧力時には良好な応答性が、低負荷圧
力時には良好な安定性が夫々得られ、広い負荷範囲に亘
って優れた制御性能を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による油圧アクチュエータのアナログ式
速度制御装置の一実施例を示すブロック図、第２図はこ
の実施例の制御動作を示す図、第３図は本発明による油
圧アクヂ、エータのデジタル式速度制御装置の一実施例
を示すブロック図、第４図はこの実施例の制御動作を示
す図、第５図は第１図の実施例の射出成形機への適用例
を示すブロック図、第６図はこの射出成形機における速
度制御動作の一例を示すグラフ、第７図は従来の油圧ン
リンダの速度制御装置を示すブロック図、第８図は従来
例における速度制御動作を示すグラフである。 ＩＩ＋・油圧アクヂコエータ、 ２．１２・サーボ弁、３，１３　速度検出器、４．１４
・比較器、５．１５　補償回路、６１６・圧カセンザ、 ７．１７・・・補償値切換用比較器、８・・制御装置、
１０・・成形機本体、１９　・圧力ライン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）油圧アクチュエータ（１）の圧力ラインに比例式
   流量方向制御弁（２）を介設するとともに、速度検出器
   （３）で検出された上記油圧アクチュエータ（１）の作
   動速度を表わす信号と目標速度値から制御信号を作成し
   、この制御信号に補償手段（５，８）によって補償を施
   して補償済制御信号を上記比例式流量方向制御弁（２）
   に出力する油圧アクチュエータの速度制御装置において
   、 上記油圧アクチュエータ（１）の圧力ラインに介設され
   て負荷圧力（Ｐｌ）を検出する圧力検出器（６）と、こ
   の圧力検出器（６）からの検出信号に基づいて、負荷圧
   力（Ｐｌ）が低いほど上記補償手段（５，８）の遅れ要
   素が大きくなるように上記補償手段（５，８）の補償値
   を変更させる補償値変更手段（７，８）を備えたことを
   特徴とする油圧アクチュエータの速度制御装置。
2. （２）射出シリンダ（１１）の圧力ライン（１９）に比
   例式流量方向制御弁（１２）を介設するとともに、速度
   検出器（１３）で検出された上記射出シリンダ（１１）
   の作動速度を表わす信号と目標速度値から制御信号を作
   成し、この制御信号に補償手段（１５）によって補償を
   施して補償済制御信号を上記比例式流量方向制御弁（１
   ２）に出力する射出成形機において、 上記射出シリンダ（１１）の圧力ライン（１９）に介設
   されて負荷圧力（Ｐｌ）を検出する圧力検出器（１６）
   と、この圧力検出器（１６）からの検出信号に基づいて
   、負荷圧力（Ｐｌ）が低いほど上記補償手段（１５）の
   遅れ要素が大きくなるように上記補償手段（１５）の補
   償値を変更させる補償値変更手段（１７）を備えたこと
   を特徴とする射出成形機。