JPH07115149B2

JPH07115149B2 - シリンダの位置及び出力制御方法、及び、装置

Info

Publication number: JPH07115149B2
Application number: JP63323237A
Authority: JP
Inventors: 毅史三原
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1988-12-23
Filing date: 1988-12-23
Publication date: 1995-12-13
Anticipated expiration: 2010-12-13
Also published as: JPH02169167A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、シリンダ装置のシリンダピストンを位置，圧
力制御する方法及び装置に係り、例えば、全型内に材料
を射出，充填して成形する射出成形機やダイカスト機の
射出シリンダ及び加圧シリンダ，ダイスを通して材料を
押出し成形する押出機用シリンダ等のシリンダピストン
を位置，圧力制御する方法及びその装置に係るものであ
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１のシリンダピストン２の位
置に対してシリンダピストン２が所定の速度になるよう
に制御すると共に、所定の切替え点から射出シリンダ１
のヘッド室側の圧力を制御するなどしてシリンダピスト
ン２の出力を調整する方式で、一般に、次のように構成
されている。なお、射出シリンダ１において、1aはシリ
ンダヘッド室、1bはシリンダロッド室である。

ここでシリンダピストン２の出力とは、シリンダヘッド
室1aに圧油が供給された時、シリンダピストン２に前進
力が発生した結果、シリンダピストン２に物を押す力が
発生するが、この時に出し得る最大の力のことを言い、
通常、単位tonをもって表す。

速度設定器20には図示のごとく位置検出器３で検出され
たシリンダピストン２の位置stに対して所望の速度ｖが
あらかじめ設定されており、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が最も射出シリ
ンダ１内に引っ込んだ状態を０として、図示のfwd方向
の作動を正の記号を付けて表わし、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、位置検出器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。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。

このシリンダピストン２を例えば図示のfwd方向に操作
することにより、図示しない金型キャビティ内に成形材
料を射出すると、その成形材料の充填完了と共にシリン
ダピストン２は制動され、シリンダヘッド室1aの圧力は
上昇する。通常、このシリンダヘッド室1aの圧力が所定
の圧力以上に上昇した信号を得て、圧力制御弁26を作動
させ、以下に示すような時間に対する圧力制御を行いシ
リンダピストン２の出力制御に切替える。

圧力検出器27で検出されたシリンダヘッド室1aの圧力pb
が、あらかじめ圧力スイッチ28に設定されている切替圧
力ps以上になると、圧力スイッチ28は圧力設定器29に対
して圧力制御指令pstを出力する。圧力設定器29には図
示のごとく時間ｔに対して所望の圧力ｐがあらかじめ設
定されており、圧力制御指令pstによりこの圧力指令値
ｐが圧力制御弁コントローラ30に出力される。ここで、
時間ｔは、圧力制御指令pstが入力された時点を０とし
て表わしている。同圧力制御弁コントローラ30は、圧力
指令値ｐと、圧力検出器27で検知された圧力pbとから圧
力制御弁26を駆動する圧力信号poを演算出力する。圧力
制御弁26は、圧力信号poにしたがって、シリンダヘッド
室1aの圧力pbが、すなわち、シリンダピストン２の出力
が所定の値になるように制御している。

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
ごとく速度の目標値v₁，v₂，v₃，………だけであって、
v₁≧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。同様に、圧力設
定器29への設定も圧力制御に切替えられてからの、時間
ｔに対する圧力ｐであり、それも例示のごとく圧力の目
標値p1,p2,p3,………だけであって、p₁≧p₂，p₂≧p₃，
………の変圧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、変速時や変圧時の過渡特性
は、サーボ弁コントローラ22や圧力制御弁コントローラ
30が有する固定的なゲイン調整によって行っていた。

［本発明が解決しようとする課題］従来のような方式であると、速度制御用，圧力制御用と
各々に専用の制御弁及びそのコントローラを必要とし、
制御回路が複雑で高価になる。また、基本的に両制御弁
及びそのコントローラ間は、独立しているため、相互の
関係が無いので、一方から他方への制御の切替え時にお
いては、それ相応の補償をしておく必要があるなど、煩
雑さもあった。

例えば、速度制御から圧力制御へ切替えるときに、最終
段の速度値（第２図の例ではv₃）を低くとると、すなわ
ち、サーボ弁25の開度が小さくなることにはほかなら
ず、そうすると、次段の圧力制御に切替わったときに、
サーボ弁25で絞られ射出シリンダ１への圧力伝播が遅れ
る。つまり、圧力制御弁による制御は、最終段の速度値
に大きく依存するので、これを防止するには、本出願人
らが先に発明した特開昭60−99470号公報記載のものの
ように、最終段の速度値の後、圧力制御指令pstが入力
された時点で、別にサーボ弁25に圧力制御補償用の開度
を設けておき、圧力制御弁29の制御性を最も良く確保す
るためほぼ最大開度まで開くなどする必要がある。とこ
ろで、圧力スイッチ28に設定されている切替圧力psの値
が低すぎたり、金型キャビティ内に成形材料を射出する
射出装置の摺動抵抗が変動したりして、圧力制御指令ps
tが早めに入力されることがあると、前記の理由により
圧力制御補償用の開度はほぼ最大開度まで開いてあるた
め、成形材料の充填完了時点で非常に大きな速度が発生
し、バリが吹いたり、金型を破損したりする原因となっ
ていた。

そのほかにも、最近、特に、精密成形，高品質成形が指
向されるにつれ、従来の速度及び圧力の段階状調整で
は、負荷が大きく変動する場合など、微妙な成形条件を
安定して満足させるのに限度がある等の問題点もあっ
た。

［課題を解決するための手段］本発明においては、シリンダピストンを作動させるシリ
ンダ室圧力を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と時間に対するシリン
ダピストンの出力とを任意に切替えて、シリンダの位置
及び出力を制御するようにした。

また、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あらかじめ定めておき、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及び
シリンダ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
の作動を制御すると共に、シリンダピストンの出力を時
間を基準として目標軌跡としてあらかじめ定めておき、
この目標軌跡としたシリンダピストンの出力と実出力と
の偏差量に応じて、シリンダピストンを駆動するシリン
ダヘッド室及びシリンダ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
トンの出力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ような構成とし、時間に対するシリ
ンダピストンの移動ストローク量の制御と時間に対する
シリンダピストンの出力の制御とを任意に切替え得るよ
うにした。

なお、シリンダヘッド室に圧油を供給してシリンダピス
トンを前進させようとするとき、シリンダヘッド室内で
は、シリンダピストンの後面に、シリンダヘッド室内の
油圧力とシリンダピストン（単に、ピストンとも言
う。）の後面の面積との積からなるシリンダピストンを
前進させようとする力が作用し、一方、シリンダロッド
室内では、ピストンの前面に、シリンダロッド室内の油
圧力とピストンの前面の面積（＝ピストンヘッドの後面
の面積−ピストンロッドの断面積）との積からなるシリ
ンダピストンを後退させようとする力が作用するが、こ
のシリンダピストンを前進させようとする力とシリンダ
ピストンを後退させようとする力の差がシリンダピスト
ンの前進力となり、この力がシリンダピストンが物を押
す力となるが、この時にシリンダピストンが出し得る最
大の力のことをシリンダピストンの出力と言い、通常、
単位tonをもって表す。

この制御の切替えの基準としては、時間に対するシリン
ダピストンの移動ストローク量の制御から、時間に対す
るシリンダピストンの出力の制御への切替えは、時間、
シリンダピストンの移動ストローク、出力、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を採用し、時間に対するシリ
ンダピストンの出力の制御から、時間に対するシリンダ
ピストンの移動ストローク量の制御への切替えは、時
間、シリンダピストンの移動ストローク、出力を採用す
るようにした。

また、このようなシリンダの位置及び出力を制御する方
法を実施するための装置として、シリンダヘッド室及び
シリンダロッド室が各々独立した圧力源に連通したシリ
ンダ装置と、入力信号の大きさに応じてシリンダヘッド
室及びシリンダ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、各シリンダ室に作用する圧力を検
知してその圧力に応じた電気的な信号を出力する圧力検
出器と、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，指令するストローク指令信号設定部を有し、
このストローク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、シリンダ
ヘッド室及びシリンダロッド室の独立したストロークゲ
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ストロークフィードバック制
御器と、時間に対するシリンダピストンの出力を目標軌
跡として設定，指令する出力指令信号設定部を有し、こ
の出力指令信号設定部からの出力信号と前記各圧力検出
器の出力信号から演算されるシリンダピストンの実出力
値との偏差量に応じて、シリンダヘッド室及びシリンダ
ロッド室用の独立した出力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
出力フィードバック制御器と、これらストロークフィー
ドバック制御器と出力フィードバック制御器とを、時
間、シリンダピストンの移動ストローク、出力、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を基準に選択的に切替える制御
切替器とを、備えたシリンダの位置及び出力制御装置と
した。

［作用］本発明においては、前記課題を解決するための手段の中
で示した制御方法と同じような作用が行われる。その結
果、本発明によれば、時間に対するシリンダピストンの
ストローク及び出力を任意に切替えて、フィードバック
制御することが可能となり、しかも、どちらの制御状態
においても、制御対象は、シリンダヘッド室及びシリン
ダロッド室に作用する圧力であるため、制御の切替え時
に何等補償の手段を講じ無くとも平滑に移行可能とな
る。

［実施例］第１図によって、本発明の１実施例を説明する。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及びシリンダ
ロッド室1b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及び圧力
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及び圧力
制御弁6b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6a,6bはいわゆる
電磁比例自動圧力調整弁である電磁リリーフ弁であり、
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ダピストン２の作動力を制
御すると共に、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及びポンプ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
の制御圧力を上げ、圧力制御弁6a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
はボテンショメータからなる位置検出器で、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。18a,18bは
各々シリンダヘッド室1a,シリンダロッド室1b内の圧力
を検出して、その圧力に応じた電気信号を出力する圧力
検出器である。17は出力演算器で、圧力検出器18a,18b
により検出されたシリンダヘッド室1a,シリンダロッド
室1b内の圧力と、各々のシリンダ室の受圧面積からシリ
ンダピストン２の作動力、すなわち出力を演算する。

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
創成してあるモデル部、すなわち、ストローク指令信号
設定部であり、10は位置検出器３からの入力信号とスト
ローク指令信号設定部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ス
トローク偏差検出器である。8a,8bはストローク偏差検
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ストローク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
らストローク指令信号設定部9,ストローク偏差検出部10
及びストロークゲイン設定部8a,8bはストロークフィー
ドバッグ制御器11を構成している。

14は時間に対するシリンダピストン２の出力の変化量を
目的軌跡として設定し、指令するマイコンに創成してあ
るモデル部、すなわち、出力指令信号設定部であり、15
は出力演算部17からの入力信号と出力指令信号設定14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出力偏差検出部である。13a,
13bは出力偏差検出部15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出力ゲイン設定
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。これら出力指令信号設定部14,出力偏差検出部1
5及び出力ゲイン設定部13a,13bは出力フィードバッグ制
御器16を構成している。

12a,12bは、各々ストロークゲイン設定部8a,8bからの、
または各々出力ゲイン設定部13a,13b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。

19はストロークフィードバッグ制御器11と出力フィード
バッグ制御器16とを選択的に切替える制御切替器であ
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ｃを制御切替器19に与える。制御切替器19には、
例えば、第３図（ａ）に示すようにプログラムされてお
り、まず、前記射出シリンダ１の作動指令が入力された
時点をｔ＝０として計時開始し、あらかじめ設定されて
いる時間tsに達しないうちはストロークフィードバッグ
制御器11に作動指令csを与えて、これを作動させる。

第１図に示したように、ストロークフィードバッグ制御
器11のストローク指令信号設定部９には、時間t₁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
があらかじめプログラムされており、前記の作動指令cs
を受けて目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、ストローク偏差検出部10に入力
する。ここで、時間t₁は、作動指令csが入力された時点
を０として計時開始し、また、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１内に引っ込んだ状態
を０として、図示のfwd方向の作動を正の記号を付けて
表わし、bwd方向の作動を負の記号を付けて表わしてい
る。ストローク偏差検出部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との偏差量es（es
＝st−stb）を演算し、これをストロークゲイン設定部8
a,8bに入力する。ここで、ストロークゲイン設定部8a,8
bは、偏差量esの結果を基に、所定のＰ（比例）Ｉ（積
分）ゲインk₁，k₂を乗し、ストロークの偏差量esに対
し、制御量である圧力指令値v₁，v₂に変換する。ここ
で、ゲインk₁，k₂の特性は、図示のごとく、基本的に、
偏差量es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、概
略、シリンダヘッド室1aとシリンダロッド室1bの面積差
を考慮した値、すなわち、両面積の逆比の配分となる。
また、ドライバ12a,12bはストロークゲイン設定部8a,8b
側からの圧力指令値v₁，v₂を得て、実際に電磁リリーフ
弁6a,6bを駆動する信号p₁，p₂に変換し、シリンダヘッ
ド室1a,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esが前述の定義（es＝st
−stb）に従えば、es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量stbが未達であるとい
うことに他ならない。したがって、ストロークフィード
バック制御器11は、各々のゲインk₁，k₂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
実施例ではシリンダヘッド室1a）側の圧力v₁（p₁）をそ
の偏差量esに応じて増加させ、逆に、他方のシリンダ室
（本実施例ではシリンダロッド室1b）側の圧力v₂（p₂）
をその偏差量es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量stbが過
越であれば、偏差量esは負の値を取るので、ストローク
フィードバック制御器11は、各々のゲインk₁，k₂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（本実施例ではシリンダヘッド室1a）側の圧力v
₁（p₁）をその偏差量esに応じて減少させ、逆に、他方
のシリンダ室（本実施例ではシリンダロッド室1b）側の
圧力v₂（p₂）をその偏差量es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。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。

次に、第３図（ａ）に示すように作動指令ｃが入力され
た時点（ｔ＝０）からあらかじめ設定されている時間ts
経過すると、制御切替器19はシリンダピストン２の出力
の検知を開始する。すなわち、出力演算器17からのシリ
ンダピストン２の実出力fbがあらかじめ設定されている
出力値fsに達しないうちはストロークフィードバック制
御器11による制御を続行するが、fbがfs以上になると、
ストロークフィードバック制御器11による制御を停止
し、出力フィードバック制御器16に作動指令cfを与え
て、これを作動させる。ここで示したfsは、射出成形機
やダイカスト機が、その射出シリンダ１のシリンダピス
トン２の作動により図示しない金型内に成形材料を充填
完了した時点を知るための基準であり、また、前述の時
間tsが経過するまで出力の検知を行わなかったのは、充
填途中でシリンダピストン２の不慮の摺動抵抗等の変動
により、作動圧力が増大して充填完了時点を誤検知する
のを防止するためであり、そのためにタイマが設けられ
ている。

第１図に示したように出力フィードバック制御器16の出
力信号設定部14には、時間t₂に対するシリンダピストン
２の出力ｆの所望の軌跡があらかじめプログラムされて
おり、前記の作動指令cfを受けて目標となる出力ｆを例
えば数ミリ秒ごとに時分割処理して、出力偏差検出部15
に入力する。ここで、時間t₂は、作動指令cfが入力され
た時点を０として計時開始し、また、出力ｆは、シリン
ダピストン２が力平衡している状態を０として、図示の
fwd方向の作用力を正の記号を付けて表わし、bwd方向の
作用力を負の記号を付けて表わしている。出力偏差検出
部15では出力演算器17からのシリンダピストン２の実出
力ｆとの偏差量ef（ef＝ｆ−fb）を演算し、これを出力
ゲイン設定部13a,13bに入力する。ここで、出力ゲイン
設定部13a,13bは、偏差量efの結果を基に、所定のＰ
（比例）Ｉ（積分）ゲインk₃，k₄を乗し、出力の偏差量
efに対し、制御量である圧力指令値v₁，v₂に変換する。
ここで前述したゲインk₁，k₂同様、ゲインk₃，k₄の特性
は、図示のごとく、基本的に、偏差量ef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、概略、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、両面積の
逆比の配分となる。また、ドライバ12a,12bは出力ゲイ
ン設定部13a,13b側からの圧力指令値v₁，v₂を得て、実
際に電磁リリーフ弁6a,6bを駆動する信号p₁，p₂に変換
し、シリンダヘッド室1a,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のfwd方向に出力を作用さ
せる場合について説明すると、偏差量efが前述の定義
（ef＝ｆ−fb）に従えば、efが正の値を有することは、
目標軌跡ｆに対して実出力fbが未達であるということに
他ならない。したがって、出力フィードバック制御器16
は、各々のゲインk₃，k₄の特性から、シリンダピストン
２の出力作用方向に寄与するシリンダ室（本実施例では
シリンダヘッド室1a）側の圧力v₁（p₁）をその偏差量ef
に応じて増加させ、逆に他方のシリンダ室（本実施例で
はシリンダロッド室1b）側の圧力v₂（p₂）をその偏差量
efに応じて減少させるので、シリンダピストン２のfwd
方向の出力をより増加せしめる作用をする。また、目標
軌跡ｆに対して実出力fbが過越であれば、偏差量efは負
の値を取るので、出力フィードバック制御器16は、各々
のゲインk₃，k₄の特性から、シリンダピストン２の出力
作用方向に寄与するシリンダ室（本実施例ではシリンダ
ヘッド室1a）側の圧力v₁（p₁）をその偏差量efに応じて
減少させ、逆に他方のシリンダ室（本実施例ではシリン
ダロッド室1b）側の圧力v₂（p₂）をその偏差量efに応じ
て増加させるので、シリンダピストン２のfwd方向の出
力をより減少せしめる作用をする。以上のようにして、
目標軌跡ｆに対して、実際のシリンダピストンの出力を
追従せしめている。

なお、本実施例では制御切替器19は、ある程度の時間範
囲を設けた上でシリンダピストン２の出力を基準にし
て、その制御を切替えたが、第３図（ｂ），第５図に示
すようにシリンダピストン２の目標軌跡stと実移動スト
ローク量stbとの偏差量esを基準にして制御を切替えて
もよい。つまり、成形材料の充填完了近傍になれば、シ
リンダピストン２の目標軌跡stを漸次増加的に設定して
いたとするとシリンダピストン２の出力が増大しても負
荷の上昇に追従せず、その結果、正の偏差量esが蓄積す
る。偏差量esがあらかじめ設定されている偏差量ess以
上になると、ストロークフィードバック制御器11による
制御を停止し、出力フィードバック制御器16に作動指令
cfを与えて、これを作動させる。このように構成するこ
とで前述の実施例と同様な作用ならびに成果が得られ
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に適用した例であり、機能上第１図と同様のもの
は番号を同じくし、説明を省略する。同図に示すよう
に、上下方向に開閉可能な上型33,下型35及び水平方向
に移動可能な４個の中子34を合わせ、図示していない型
締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及びプランジャチップ36aの上昇作用で充
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）。溶湯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
用を行わせる。

この加圧方法として、本出願人らは先に、特願昭63−24
4552号でその方法ならびに装置を提示した。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、溶湯37の冷却に伴う収縮代（凝固収縮）に
見合うような所定の目標軌跡に倣うように制御するが、
加圧の最終段階においては、加圧プランジャ40をキャビ
ティ38のゲート部38aの位置（ゲートシール位置）まで
確実に下降（fwd方向）させる必要がある。すなわち、
ゲート部38aよりも若干径の小さい加圧プランジャ40を
ゲートシール位置まで下降することで、薄肉の溶湯固化
物を形成して貫通させるようにし、その後に続く上型33
及び中子34と、下型35間の型開き操作でこの薄肉部から
溶湯に切断されるようにし、成形品であるディスクホイ
ールの歪を防止している。

本発明では、第３図（ｃ）に示すようなプログラムを制
御切替器19に与え、これに対処した。今、図示していな
いコントローラが加圧シリンダ31の作動指令ｃを制御切
替器19に与えると、この時点からｔ＝０として計時開始
し、あらかじめ設定されている時間tsに達しないうちは
ストロークフィードバック制御器11に作動指令csを与え
て、これを作動させる。ストロークフィードバック制御
器11は、第１図の説明と同様の作用により目標軌跡stに
対して、実際のシリンダピストンすなわち加圧プランジ
ャ40の移動を追従させている。次に、時間ｔがあらかじ
め設定されている時間ts経過すると、制御切替器19はス
トロークフィードバック制御器11による制御を停止し、
出力フィードバック制御器16に作動指令cfを与えて、こ
れを作動させ、第１図の説明と同様の作用により目標軌
跡ｆに対して、実際のシリンダピストンすなわち加圧プ
ランジャ40の出力を追従させている。

ここで、時間tsとしては、ストローク指令信号設定部９
に設定されている時間t₁に対する加圧プランジャ40の移
動ストロークstの関係を参照し、ゲートシール位置stg
からゲートシール位置にかかる時間t₁gを得て、これよ
り若干早めの値を設定するか、キャビティ38の容積と、
その表面積、及び金型33,34,35の冷却能を勘案して、溶
湯37の凝固収縮代から換算される加圧プランジャ40の移
動ストローク量または凝固収縮時間を参考に決定する。
また、出力の目標軌跡ｆとしては、その前段の移動スト
ロークstの制御で溶湯37の凝固収縮に伴ういわゆる引巣
の発生防止はほとんど完了しているので、加圧プランジ
ャ40をゲートシール位置まで確実に下降させることにの
み専念すれば良く、次に、短時間のうちにほぼ最大値ま
で出力を増大させれば良い。完全にゲートシール位置ま
で到達したときには、図示はしていないコントローラが
位置検出器３によりそれを検知し、加圧シリンダ31の作
動指令ｃそのものを停止し、全体の制御を終了する。こ
のようにすることで、より短時間に確実にゲートシール
位置まで下降させることが可能となった。なお、本例で
は制御切替器19は時間を基準に切替えたが、上記説明で
明らかなように、移動ストロークを基準に切替えても同
様な作用ならびに成果が得られる。

以上、第１図、または、第４図によって示した本発明の
実施例は、いずれも、シリンダピストンの移動ストロー
クの制御から出力の制御への切替えについて示したが、
その逆に、シリンダピストンの出力の制御から移動スト
ロークの制御への切替えについても、容易に理解できる
ように、制御切替器19のプログラムだけで適用できるこ
とは言うまでもない。また、シリンダピストンの移動ス
トロークの制御から出力の制御への切替えの後、再度、
移動ストロークの制御に切替える等、その組合わせは任
意に行うことができる。

なお、本発明においては、時間に対するシリンダピスト
ンの移動ストローク量の制御から、時間に対するシリン
ダピストンの出力の制御への切替えは、時間、シリンダ
ピストンの移動ストローク、出力、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
との偏差量等を基準として行うことができるし、時間に
対するシリンダピストンの出力の制御から、時間に対す
るシリンダピストンの移動ストローク量の制御への切替
えは、時間、シリンダピストンの移動ストローク、出力
等を基準として行うことができる。

また、前記実施例では、成形材料を金型内に射出，充
填，加圧するためのシリンダ装置の例を示したが、これ
は成形材料をダイスで押圧成形するためのシリンダ装置
や、その他のシリンダ装置に適用することもできる。

［発明の効果］本発明においては、特許請求の範囲に記載したような構
成にしたので、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よい
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、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、しかも、任意に出力
の追従制御への切替えが滑らかに移行可能となり、微妙
な成形条件を安定して満足させるのに多大の効果を発揮
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
を示す線図、第２図は本発明に類した従来の例を示す線
図、第３図（ａ）は第１図に示す制御切替器におけるプ
ログラム状態の例を示す線図、第３図（ｂ）は第３図
（ａ）に対応する他の実施例を示す線図、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線
図、第３図（ｃ）は第４図に示す制御切替器におけるプ
ログラム状態の例を示す線図、第５図は第１図に示すス
トローク指令信号設定部における時間−ストローク線図
の他の例を示す線図である。１……射出シリンダ、２……シリンダピストン、３……
位置検出器、8a,8b……ストロークゲイン設定部、９…
…モデル部（ストローク指令信号設定部）、10……スト
ローク偏差検出部、11……ストロークフィードバック制
御器、12a,12b……ドライバ、13a、13b……出力ゲイン
設定部、14……モデル部（出力指令信号設定部）、15…
…出力偏差検出部、16……フィードバック制御器、17…
…出力演算器、18a,18b……圧力検出器、19……制御切
替器、31……加圧シリンダ、36……射出プランジャ、38
……キャビティ、40……加圧プランジャ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダピストンを作動させるシリンダ室
圧力を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と時間に対するシリンダピス
トンの出力とを任意に切替えて制御するようにしたこと
を特徴とするシリンダの位置及び出力制御方法。
【請求項２】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あらかじめ定めておき、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作動させるシリンダヘッ
ド室の圧力及びシリンダロッド室の圧力を独立して変化
させることにより、シリンダピストンの移動ストローク
量を制御すると共に、シリンダピストンの出力を時間に
対して目標軌跡としてあらかじめ定めておき、この目標
軌跡としたシリンダピストンの出力と実出力との偏差量
に応じて、シリンダピストンを作動させるシリンダヘッ
ド室の圧力及びシリンダロッド室の圧力を独立して変化
させることにより、シリンダピストンの出力を制御する
ようにしたことを特徴とする請求項第１項記載のシリン
ダの位置及び出力制御方法。
【請求項３】シリンダヘッド室及びシリンダロッド室が
各々独立した圧力源に連通したシリンダ装置と、入力信
号の大きさに応じてシリンダヘッド室及びシリンダロッ
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、シリンダヘッド室及びシリンダロッド室に作用する各圧
力を検知してその圧力に応じた電気的な信号を出力する
圧力検出器と、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，指令するストローク指令信号設定部
を有し、このストローク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、
シリンダヘッド室及びシリンダロッド室用の独立したス
トローク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ストロークフィー
ドバック制御器と、時間に対するシリンダピストンの出力を目標軌跡として
設定，指令する出力指令信号設定部を有し、この出力指
令信号設定部からの出力信号と前記各圧力検出器の出力
信号から演算されるシリンダピストンの実出力値との偏
差量に応じて、シリンダヘッド室及びシリンダロッド室
用の独立した出力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出力フィ
ードバック制御器と、ストロークフィードバック制御器と出力フィードバック
制御器とを、時間もしくは、シリンダピストンの移動ス
トローク量または出力を基準に選択的に切替える制御切
替器とを、備えたことを特徴とするシリンダの位置及び
出力制御装置。