(57)【要約】      （修正有）【課題】  サーボバルブによって油圧シリンダの制御を行う射出成形機の制御方法において、高速射出を行う射出成形機の場合、最適となるゲインを演算しサーボバルブを制御することが可能な射出成形機の制御方法を提供する。【解決手段】  サーボバルブ１８によって油圧シリンダ１６の制御を行う射出成形機１１において、サーボバルブ１８を境にポンプ２３側と油圧シリンダ１６側にそれぞれ圧力センサ２１ａ，２１ｃを配設し、サーボバルブ１８を介して油圧シリンダ１６を作動させる際に前記圧力センサ２１ａ，２１ｃが検出した差圧△Ｐを用いてゲインＫ３を演算し、サーボバルブ１８を制御する。【選択図】 図１
2007038498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボバルブを介して油圧シリンダの制御を行う射出成形機において、
サーボバルブを境にポンプ側と油圧シリンダ側にそれぞれ圧力センサが配設され、
サーボバルブを介して油圧シリンダを作動させる際に前記ポンプ側の圧力センサにより測定された供給側圧力から油圧シリンダ側の圧力センサにより測定された負荷圧力を減算した差圧を用いてゲインを演算し、前記サーボバルブを制御することを特徴とする射出成形機の制御方法。
【請求項２】
前記油圧シリンダは射出用油圧シリンダであり、サーボバルブのポンプ側にはアキュームレータが配設されていることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボバルブによって油圧シリンダの制御を行う射出成形機の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、サーボバルブによって油圧シリンダの制御を行う射出成形機としては、スクリュ等の位置を検出し、速度フィードバック制御によりサーボバルブの速度制御を行うものが一般的である。またそれ以外のものとしては、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１においては、予め設定された圧力設定値と油圧シリンダの圧力データとの偏差を求め、前記偏差が予め決められた一定値以下の定常状態の時は、制御装置の制御ゲインを上げる制御を行うことが記載されている。しかしながら特許文献１では油圧シリンダの油室の圧力を検出し、設定値との差からゲインを演算しているため、次のような問題があった。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３１２４４１号公報（請求項１、００１３、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
すなわち前記の特許文献１においては、制御の各段階に応じて異なる油圧シリンダの負荷圧力により、ゲインを演算している。しかし実際のサーボバルブの制御においては、それに加えてサーボバルブを境にポンプ側の供給圧力と油圧シリンダ側の負荷圧力との差圧が問題となる。しかし前記の特許文献１においては、油圧シリンダの負荷圧力に応じて、サーボバルブを制御するゲインを演算していたので、必ずしも前記ゲインが最適のゲインではなく、結果的に発振を防ぐために、低めの応答性が悪いゲインが採用されることが多かった。そこで本発明では上記の問題を鑑みて、射出成形機の制御においては、各成形におけるサーボバルブを境にポンプ側の供給圧力と油圧シリンダ側の負荷圧力の差圧に着目し、最適となるゲインを演算しサーボバルブを制御することが可能な射出成形機の制御方法を提供する。そして特には高速射出を行う射出成形機において、最適となるゲインを演算しサーボバルブを制御することが可能な射出成形機の制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に記載の射出成形機の制御方法は、サーボバルブを介して油圧シリンダの制御を行う射出成形機において、サーボバルブを境にポンプ側と油圧シリンダ側にそれぞれ圧力センサが配設され、サーボバルブを介して油圧シリンダを作動させる際にポンプ側の圧力センサにより測定された供給側圧力から油圧シリンダ側の圧力センサにより測定された負荷圧力を減算した差圧を用いてゲインを演算し、サーボバルブを制御することを特徴とする。
【０００６】
本発明の請求項２に記載の射出成形機の制御方法は、請求項１において、油圧シリンダは射出用油圧シリンダであり、サーボバルブのポンプ側にはアキュームレータが配設されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の射出成形機の制御方法は、サーボバルブを介して油圧シリンダの制御を行う射出成形機において、サーボバルブを介して油圧シリンダを作動させる際に前記ポンプ側の圧力センサにより測定された供給側圧力から油圧シリンダ側の圧力センサにより測定された負荷圧力を減算した差圧を用いて、前記サーボバルブを制御するゲインを演算するようにしたので、各成形時にいて、最適となるサーボバルブを制御するゲインを演算することができ、その結果、設定した成形条件に沿った成形が行えるので成形品の品質を向上させることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施形態について図１、図２を参照して説明する。図１は、本実施形態における射出成形機の概略説明図である。図２は、本実施形態における射出成形機の制御を示す図である。
【０００９】
図１に示されるように、射出成形機１１は、射出装置１２と図示しない型締装置を有し、型締装置には金型１３が取付けられている。射出装置１２は、図示しないヒータにより加熱される加熱筒１４の内部に、スクリュ１５が設けられている。スクリュ１５は、射出用油圧シリンダ１６によって加熱筒１４内を前後進移動可能に設けられるとともに、図示しない計量用モータにより回転可能に設けられている。加熱筒１４の先端にはノズル１７が設けられており、前記ノズル１７が金型１３に当接され、溶融樹脂を射出装置１２から金型１３内部へ射出充填可能に設けられている。
【００１０】
本実施形態の射出用油圧シリンダ１６は、四方切換弁タイプのサーボバルブ１８によって制御される両動型のシリンダであり、ロッド１６ｃがスクリュ１５の軸に接続されている。そして前記スクリュ１５の軸にはスクリュ１５の速度を検出するための位置センサ１９が配設されている。また射出用油圧シリンダ１６の前進側油室１６ａは、管路（２次側管路）２０ａを介してサーボバルブ１８のＢポートに接続されるとともに、後退側油室１６ｂは、管路（２次側管路）２０ｂを介してサーボバルブ１８のＡポートへ接続されている。そして射出用油圧シリンダ１６の前記前進側油室１６ａへの管路２０ａには、作動油の油圧を測定する圧力センサ２１ａが取付けられるとともに、前記後退側油室１６ｂへの管路２０ｂには、作動油の油圧を測定する圧力センサ２１ｂが取付けられている。なおこれら圧力センサ２１ａ，２１ｂは射出用油圧シリンダ１６の前進側油室１６ａと後退側油室１６ｂに直接取付けてもよい。またサーボバルブ１８のＰポートは、サーボバルブ１８を境に射出用油圧シリンダ１６とは反対側の１次側の管路２２を介して、ポンプ等からなる油圧源２３に接続されている。またサーボバルブ１８のＴポートは、排出側管路を介してタンク２４に接続されている。本実施形態では、前記１次側の管路２２の油圧源２３から分岐した管路には作動油を蓄圧するアキュームレータ２５が配設されている。そして１次側の管路２２には作動油の供給側圧力を測定する圧力センサ２１ｃが設けられている。そして本実施形態では位置センサ１９、圧力センサ２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、図示しないＡ／Ｄ変換器等を介して射出成形機１１の制御装置２６に接続されている。
【００１１】
次に図２により、本実施形態の射出成形機１１の制御装置２６と、該制御装置２６による射出時の制御方法を説明する。制御装置２６は、射出成形機１１の設定画面である画面設定部２７から各種の成形条件の設定値やゲイン等が入力可能となっている。そして画面設定部２７に接続されて前記設定値から指令信号を生成する指令信号生成部２８が設けられている。指令信号生成部２８からの指令信号は、フィードフォーワード制御部２９とフィードバック制御部３０に分配して送られる。フィードフォーワード制御部２９は、前記した画面設定部２７から成形開始前に入力されたオープンゲインＫ１（Ｐゲイン）が保存されている。そして指令信号生成部２８からの信号に対してフィードフォーワード制御に関するオープンゲインＫ１の乗算処理が行われる。
【００１２】
フィードバック制御部３０は、前記した画面設定部２７から成形開始前に入力された比例制御、積分制御、微分制御に関するクローズゲイン（ＰＩＤゲイン）Ｋ２がそれぞれ保存されている。そして射出制御時には、位置センサ１９からフィードバックされた速度信号Ｖ１と指令信号生成部２８から送られた速度指令値とを突き合せ、クローズゲイン（ＰＩＤゲイン）Ｋ２を乗算処理する。また図示は省略するが、保圧時には圧力センサ２１ａ等の検出値との指令信号とを突き合せた信号に対してクローズゲイン（ＰＩＤゲイン）Ｋ２の乗算処理を行う。
【００１３】
更に本発明では、前記したオープンゲインＫ１を乗算処理するフィードフォーワード制御部２９とフィードバック制御部３０の他に、差圧ゲイン演算部３１と差圧ゲイン制御部３２が設けられている。差圧ゲイン演算部３１には、１次側の管路２２に設けられた圧力センサ２１ｃの検出値Ｐ１、管路２０ａに設けられた圧力センサ２１ａの検出値Ｐ２、および管路２０ｂに設けられた圧力センサ２１ｂの検出値Ｐ３がそれぞれ入力されるよう接続されている。また差圧ゲイン演算部３１には差圧ゲインＫ３を演算する際に用いる基準差圧Ｐ０が画面設定部２７から入力可能となっている。
【００１４】
射出制御時におけるスクリュ１５の速度は、サーボバルブ１８を介して射出用油圧シリンダ１６に送られる作動油の流量に比例する。そしてサーボバルブ１８の流量は、次の演算式によって表される。
【００１５】
【数１】
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【００１６】
前記数式において、Ｑ１＝送出流量（ｌ／ｍｉｎ）、Ｑ２＝差圧△Ｐにおける定格流量、Ｐｓ＝供給圧力、Ｐｉ＝負荷圧力、△Ｐ＝差圧、つまりサーボバルブ１８の送出流量Ｑ１は、供給圧力Ｐｓから負荷圧力Ｐｉを減算した実測差圧を、定格流量における差圧△Ｐで除算し、その値の平方根に、前記差圧△Ｐにおける定格流量Ｑ２を乗算して求められる。しかし従来は、速度ループによるフィードバックゲインによりサーボバルブ１８の制御を行っていたので、前記差圧△Ｐの大きい場合と差圧△Ｐの小さい場合によって応答性に差が出るという問題があった。よって従来はサーボバルブの応答性を高めるためにフィードバックゲインを大きい値にしていたが、そのためオーバーシュート等の問題が起きる場合があった。
【００１７】
次に本実施形態の射出制御時における差圧ゲインＫ３の演算方法について説明する。差圧ゲインＫ３は次の演算式により算出される。
【００１８】
【数２】
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【００１９】
前記数式において、Ｋ３＝差圧ゲイン、Ｐ０＝基準差圧、Ｐ１＝圧力センサ２１ｃによって検出される供給側の圧力検出値、Ｐ２＝圧力センサ２１ａによって測定される前進側油室１６ａの圧力検出値を示す。基準差圧Ｐ０とは、機械出荷時に設定入力されている射出制御時におけるサーボバルブ１８の基準となる差圧である。前進側油室１６ａの圧力検出値Ｐ２は、負荷圧力に相当する。そして次に供給側圧力Ｐ１から前記負荷圧力Ｐ２を減算してサーボバルブ１８の実際の差圧△Ｐを求める。そして前記サーボバルブ１８の差圧△Ｐを基準差圧Ｐ０で除算し、係数を求める。そして次にその係数の平方根を求める。そして１（整数）を、前記の係数の平方根により除算して逆数を求め、差圧ゲインＫ３を算出する。
【００２０】
そして求められた差圧ゲインＫ３は、差圧ゲイン制御部３２に送られ、フィードフォーワードループの制御信号とフィードバックループの制御信号を加算した制御信号に乗算処理される。そして前記差圧ゲイン制御部３２によって演算処理された制御信号は、電圧増幅部３３により電圧増幅がなされ、サーボバルブ１８のトルクモータ等を制御する制御電圧Ｉ（又は制御電流）が生成される。
【００２１】
なお本発明において、このようにして求められた差圧ゲインＫ３を制御に用いるのは、射出時の成形条件や使用される樹脂によって、サーボバルブ１８の１次側である油圧ポンプ側の供給圧力Ｐ１から２次側である射出用油圧シリンダ１６側の負荷圧力Ｐ２を減算した差圧△Ｐが、基準差圧Ｐ０と大きく異なるためである。特に高速射出時においては射出前半と射出後半では、差圧△Ｐの変化が大きくなる。よって差圧△Ｐの大きい射出前半と差圧△Ｐの小さい射出後半と、同じゲインを用いて制御を行うと、速度制御のフィードバック制御により速度をコントロールしようとしても、射出前半にスクリュ１５の位置がオーバーシュートしてしまうことが考えられる。そこで本実施形態では、射出前半と射出後半の差圧△Ｐの変化に応じて差圧ゲインＫ３を変化させ、射出後半のサーボバルブ１８の応答性を低下させないようにしている。
【００２２】
そして位置センサ１９による速度フィードバック制御に加えて、圧力センサ２１ａ，２１ｂ，２１ｃにより検出され演算された前記差圧△Ｐを用いた差圧ゲインＫ３を所定の割合で乗算することにより、クローズゲインＫ２を高くしないでも、射出用油圧シリンダ１６の応答性をよくすることができる。よって本実施形態は、射出制御の各段階の差圧を反映させることができ、各段階の制御が正確にできる。なお本実施形態では、オープンゲインＫ１、クローズゲインＫ２、差圧ゲインＫ３をどのような比重で用いるかは、自由に設定変更可能である。また射出制御の各段階で、オープンゲインＫ１、クローズゲインＫ２、差圧ゲインＫ３の比重を変更してもよい。
【００２３】
また前記本実施形態では、サーボバルブ１８を介して油圧シリンダ１６の前進側油室１６ａに作動油を供給し、スクリュ１５を高速前進させる例について記載したが、計量時の背圧制御等において、スクリュ１５を後退させる際にも本発明は応用できる。すなわちスクリュ１５の後退時には、サーボバルブ１８の１次側である油圧ポンプ側の供給圧力Ｐ１から、２次側である射出用油圧シリンダ１６の後退側油室１６ｂの負荷圧力Ｐ３を減算して差圧△Ｐを求める。つまり前式（数２）におけるＰ２をＰ３に置きかえることにより、油圧シリンダ１６およびスクリュ１５の後退時の差圧ゲイン演算が行われ、サーボバルブ１８が制御される。
【００２４】
また図１においては、サーボバルブ１８を介して後退側油室１６ｂの作動油がタンク２４に送られるものについて説明したが、後退側油室からサーボバルブを介さずにタンクに作動油が送られるものであってもよい。そしてその場合に２次側の圧力センサは、前進側油室にのみ設けられる。
【００２５】
更にまた上記の差圧ゲインは演算により或る特定の数値を求めるものではなく、予め複数のテーブルを記憶されたゲインの中から、前記演算の値に近いゲインを選択するものであってもよい。更にまた、本実施形態では射出用油圧シリンダ１６をサーボバルブ１８により制御するものについて記載しているが、型締用油圧シリンダなどの他の油圧シリンダをサーボバルブにより制御するものに用いてもよい。
【００２６】
また本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。 
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態における射出成形機の概略説明図である。
【図２】本実施形態における射出成形機の制御を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１１    射出成形機
１２    射出装置
１３    金型
１４    加熱筒
１５    スクリュ
１６    射出用油圧シリンダ
１６ａ    前進側油室
１６ｂ    後退側油室
１６ｃ    ロッド
１７    ノズル
１８    サーボバルブ
１９    位置センサ
２０ａ，２０ｂ，２２    管路
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ    圧力センサ
２３    油圧源
２４    タンク
２５    アキュームレータ
２６    制御装置
２７    画面設定部
２８    指令信号生成部
２９    フィードフォーワード制御部
３０    フィードバック制御部
３１    差圧ゲイン演算部
３２    差圧ゲイン処理部
３３    電圧増幅部
Ｉ    制御電圧
Ｐ０    基準差圧
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３    圧力検出値
Ｋ１    オープンゲイン
Ｋ２    クローズゲイン
Ｋ３    差圧ゲイン
【図１】
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【図２】
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