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JPH0767607B2 - 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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Publication number
JPH0767607B2
JPH0767607B2 JP30688688A JP30688688A JPH0767607B2 JP H0767607 B2 JPH0767607 B2 JP H0767607B2 JP 30688688 A JP30688688 A JP 30688688A JP 30688688 A JP30688688 A JP 30688688A JP H0767607 B2 JPH0767607 B2 JP H0767607B2
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JP
Japan
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cylinder
cylinder piston
pressure
amount
chamber
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JP30688688A
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毅史 三原
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Ube Corp
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Ube Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、油圧機構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・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1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、所定の位置に到達した時
点でシリンダピストン2が所定の速度になるように制御
する方式であって、制御には、通常、サーボ弁25が用い
られ、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、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0とし、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
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。
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
ごとく速度を目標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。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が有する固定的なゲイン調整によって行なってい
た。
[本発明が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、制御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
指向されるにつれて従来の速度の段階状調整では、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。
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
ポ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。
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。8a,8
b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8
a,8bはフィードバック制御器11を構成している。12a,12
b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、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、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
量e(e=st−stb)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、偏差量e
の結果を基に、所定のP(比例)I(積分)ゲインk1,k
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、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。ドライバ12a,12bは圧力指令値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eが前述の定義(e=st
−stb)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量stb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k1,k2の特性から、リンダピスト
ン2の移動方向に寄与するシリンダ室(本例ではヘッド
室)側の圧力v1(p1)をその偏差量eに応じて増加さ
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eは負の値を取るので、
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(本例ではヘッド室)側の圧力v1(p1)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。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、別の実施例では、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
能な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、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……シリンダヘッド室、 1b……シリンダロッド室、 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)、 10……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)、 31……加圧シランダ、36……射出プランジャ、 38……キャビティ、40……加圧プランジャ。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B30B 15/18 F 8718−4E

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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. 【請求項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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US07/412,192 US5119866A (en) 1988-09-30 1989-09-25 Method and apparatus for controlling a casting process by controlling the movement of a squeezing plunger
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