(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動射出成形機の固定金型に対して可動金型を移動させるサーボモータと、
このサーボモータの駆動部と、
前記可動金型の指令位置とサーボモータの速度とサーボモータに供給される電流値を指令する指令位置設定部と、
この指令位置設定部の指令にしたがって前記サーボモータの駆動部を制御する指令位置制御部とを具備する位置制御装置において、
前記サーボモータ駆動部は、
可動金型の現在位置と位置指令との位置誤差を検知する手段と、
前記サーボモータの速度指令と現在速度との速度誤差を検知する手段と、
前記位置誤差が所定値以上で速度誤差が所定値以下である時に制限トルク指令を出力する速度フィードバック制御部と、
この制限トルク指令が出力された時に流れる前記サーボモータの電流値が所定値を超えている時にこのサーボモータにトルク制限電流を供給する電流制御部とを有し、
前記サーボモータにトルク制限電流が供給されたときは前記指令位置設定部から前記サーボモータ駆動部への位置指令の更新を停止することを特徴とする位置制御装置。
【請求項２】
射出成形用の固定金型に対して可動金型を移動させるサーボモータと、
このサーボモータの駆動部と、
前記可動金型の移動速度及び現在位置を基に可動金型の目標移動位置を単位時間毎に更新して前記サーボモータの駆動部へ指令する指令位置制御部と、
前記可動金型の移動位置と移動速度と制限トルク値を前記指令位置制御部へ供給する指令位置設定部とを有し、
前記サーボモータ駆動部は、電流出力部、出力電流値検知センサ、電流指令値と出力電流値が一致するように電流出力部を制御する電流フィードバック制御部、サーボモータの回転速度検知センサ、サーボモータの速度指令値と回転速度が一致するように電流フィードバック制御部を制御する速度フィードバック制御部、可動金型の位置センサ、位置指令値と可動金型の位置が一致するように速度フィードバック制御部を制御する位置制御部で構成され、
前記サーボモータにトルク制限電流が供給されたときは前記指令位置制御部から前記サーボモータ駆動部への位置指令の更新を停止することを特徴とする位置制御装置。
【請求項３】
前記指令位置制御部は、前記サーボモータ駆動部からの制限トルク出力信号で単位時間毎の位置指令の更新を停止する手段を有し、
前記サーボモータ駆動部は、制限トルク値で出力電流を制限する手段
と、出力電流を制限トルクで制限して出力した場合に制限トルク出力信号を出力する手段とを有し、前記可動金型移動の際に前記サーボモータの出力トルクが制限トルク値になった場合にサーボモータ駆動部への位置指令の更新を停止することを特徴とする請求項２に記載の位置制御装置。
【請求項４】
前記速度フィードバック制御部は、前記電流フィードバック制御部へ電流指令を制限トルクに制限して指令するための制限トルク出力信号を出力する手段を有することを特徴とする請求項２に記載の位置制御装置。
【請求項５】
前記速度フィードバック制御部は、制限トルク指令値から算出される電流フィードバック制御部への制限電流指令値を指令するために、前記指令位置制御部に制限トルク出力信号を出力する手段を具備することを特徴とする請求項２に記載の位置制御装置。
【請求項６】
前記指令位置制御部は前記サーボモータ駆動部から伝達されたトルク指令が一致した場合単位時間毎の指令位置の更新を停止する手段を有し、前記サーボモータ駆動部は出力電流をトルク換算して指令位置制御部に伝達する手段を有することを特徴とする請求項２に記載の位置制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電動射出成形機において、サーボモータにより駆動される可動部、例えば可動金型の位置制御を、可動金型の現在位置と目標位置との位置誤差及びサーボモータの速度を監視して行う位置制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動射出成形機で、サーボモータにより駆動される可動部の位置制御は、定期的に出力される指令位置に応じた電流をサーボモータに供給して行っている。
【０００３】
しかしながらこの従来の方法では、可動部と固定部との間に製品が挟まった場合や、低トルク指令に比べて負荷が大きいためにサーボモータが回転できずにいる場合でも、可動部の現在位置と目標位置との位置誤差があるために、この位置誤差を埋める為の新しい位置指令値が次々と出されてしまう。この新しい位置指令値はサーボモータの駆動電流を徐々に大きくする指令を含んでいる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この状態が長く続くと、サーボモータに過電流が流れて焼損などのおそれがある為、内蔵されている制御部でエラー発生と判断し、電動射出成形機の運転が停止してしまう。運転が一度停止されると、作りかけの製品は不良品として廃棄され、運転再開までに多くの手順が必要で、歩留まりや作業効率が低下してしまう。また、挟まっていた製品がたまたま途中で外れた場合には、サーボモータに大電流が流れているため、サーボモータが高速で回転し、作業員に危険が及ぶことがあるとともに、機械が損傷するおそれもある。
【０００５】
従ってこの発明の目的は、製品の詰まりなどの原因でサーボモータがロックした時にサーボモータに過大電流が流れないようにして、歩留まり、作業効率の低下を防止し、作業員の危険を防止し、機械の損傷も防止できるように構成された、位置制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、この目的は、制御対象物に製品が挟まったなどの理由で、サーボモータが回転できずにいる時には、位置制御処理で位置指令値を進めなくし、位置誤差がたまらないようにすることにより達成できるもので、この発明の位置制御装置は、電動射出成形機の固定金型に対して可動金型を移動させるサーボモータと、このサーボモータの駆動部と、前記可動金型の指令位置とサーボモータの速度とサーボモータに供給される電流値を指令する指令位置設定部と、この指令位置設定部の指令にしたがって前記サーボモータの駆動部を制御する指令位置制御部とを具備する位置制御装置において、前記サーボモータ駆動部は、可動金型の現在位置と位置指令との位置誤差を検知する手段と、前記サーボモータの速度指令と現在速度との速度誤差を検知する手段と、前記位置誤差が所定値以上で速度誤差が所定値以下である時に制限トルク指令を出力する速度フィードバック制御部と、この制限トルク指令が出力された時に流れる前記サーボモータの電流値が所定値を超えている時にこのサーボモータにトルク制限電流を供給する電流制御部とを有し、前記サーボモータにトルク制限電流が供給されたときは前記指令位置設定部から前記サーボモータ駆動部への位置指令の更新を停止することを特徴として構成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
【０００８】
図１はこの発明の一実施の形態の電動射出成形機の機構部の概要を示す構成図であり、基礎台１１上に垂直に固定されたフレーム１２の一方の側面には固定金型１３が固定される。
【０００９】
フレーム１２に対して所定距離を置いて別のフレーム１４が設けられ、両者間にまたがってスライド棒１５，１６が水平に設置される。このスライド棒１５，１６上には可動金型１７が自由にスライドするように保持される。
【００１０】
可動金型１７の中心部には雄ネジ１８の一端が固定され、この雄ネジ18上にはベアリング１９の中心部に形成された雌ネジが螺合している。このベアリング１９はフレーム１４内に回転自在に装着され、その側面には第１のギア２０が形成される。
【００１１】
このベアリング１９の第１のギア２０は、同じフレーム１４側面に回転自在に装着された第２のギア２１と噛み合い、この第２のギア２１はリンク機構２２を介してフレーム２４上に固定されたサーボモータ２３の回転軸に結合される。この雄ネジ１８と第１、第２のギア２０，２１によりネジナット型締め装置２５が形成される。このような構成により、サーボモータ２３が駆動されると、リンク機構２２を介してギア２１，２０が駆動され、ベアリング１９が回転される結果、雄ネジ１８が左右に移動される。
【００１２】
フレーム１２の反対側にはパイプ状の射出シース２６の一端が固定され、その他の端はフレーム２４上に固定される。射出シース２６の側壁には穴が形成され、この穴にはホッパ２７が取り付けられ、射出シース２６内に射出成形材料の例えば熱可塑性のプラスチックが投入される。
【００１３】
射出シース２６内には移送スクリュー２８が挿入され、その後ろ端は複数のギアで形成されるギア機構２９を介して前記サーボモータ２３の回転軸に結合される。なお、射出シース２６の外側には加熱ヒータ３１が取り付けられ、射出成形材料を加熱して溶融状態に設定される。
【００１４】
このような機構部の構成を有するこの発明の実施の形態の電動射出成形機の制御系の構成を図２、図３を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図２において、サーボモータ２３はサーボモータ駆動部４１により駆動され、このサーボモータ駆動部４１は指令位置制御部４２からの位置指令に基づき所定の駆動電流をサーボモータ２３に供給する。また、指令位置制御部４２は、指令位置設定部４３により設定された位置指令に基づいて動作する。なお、サーボモータ２３にはエンコーダ４４が設けられて回転速度が検出できるとともに、可動部である可動金型１７の現在位置も検知できるように構成されている。
【００１６】
なお、後で詳細に説明するが、可動金型１７は最終的には破線で示した固定金型１３に押し付けられる位置（指令位置または目標位置）まで移動されるものである。
【００１７】
次に、図３を参照して図２に示したサーボモータ駆動部４１の構成を更に詳細に説明する。
【００１８】
指令位置設定部４３には、前記可動金型１７の指令位置とサーボモータ２３の速度とサーボモータ２３に供給される電流値が設定される。
【００１９】
指令位置制御部４２は、この指令位置設定部４３の設定値にしたがって前記サーボモータ２３の駆動部４１を制御する。
【００２０】
前記サーボモータ駆動部４１は、エンコーダ４４から得られた可動金型１７の現在位置と指令位置制御部４２からの位置指令との位置誤差を検知する手段としての位置制御部４１Ａと、この位置制御部４１Ａからの前記サーボモータ２３の速度指令とエンコーダ４４からの現在速度との速度差を検知する手段として機能し、前記位置誤差が所定値以上で速度差が所定値以下である時に制限トルク指令を出力して指令位置制御部４２へ供給する速度フィードバック制御部とを有する。
【００２１】
サーボモータ駆動部４１は更に、この速度フィードバック制御部４１Ｂからの電流（トルク）指令に基づきサーボモータ２３に所定の電流を供給するとともに、この制限トルク指令が出力された時に流れる前記サーボモータ２３の電流値が所定値を超えている時に、このサーボモータ２３にトルク制限電流を供給する電流フィードバック制御部４１Ｃとを有する。この電流フィードバック制御部４１Ｃからサーボモータ２３に供給される電流値は出力電流検知センサ４１Ｄによって検知され、その検知出力が電流フィードバック制御部４１Ｃへフィードバックされる。
【００２２】
後で詳細に説明するが、この実施の形態では、前記サーボモータ２３にトルク制限電流が供給されたときは、前記指令位置設定部４３から指令位置制御部４２を介して前記サーボモータ駆動部４１へ供給される位置指令値の更新が停止される。
【００２３】
即ち、前記指令位置制御部４２は、前記サーボモータ駆動部４１中の速度フィードバック制御部４１Ｂからの制限トルク出力信号で単位時間毎の指令位置の更新を停止する手段を有する。この場合、速度フィードバック制御部４１Ｂは、制限トルク値で出力電流を制限するとともに、出力電流を制限トルクで制限して出力した場合に制限トルク出力信号を出力する。
【００２４】
また、前記速度フィードバック制御部４１Ｂは、前記電流フィードバック制御部４１Ｃへ電流指令を制限トルクに制限して指令するための制限トルク電流出力信号を出力する手段を有する。
【００２５】
また、前記速度フィードバック制御部４１Ｂは、制限トルク指令値から算出される電流フィードバック制御部４１Ｃへの制限電流指令値を指令するために、前記電流フィードバック制御部４１Ｃに制限電流指令値として制限トルク電流出力信号を出力する。
【００２６】
以下、図４乃至図７を参照して図１乃至図３に示した構成を有する実施の形態の電動射出成形機の位置制御動作を説明する。
【００２７】
位置制御処理には大きく分けて３つの処理がある。
【００２８】
１．図７のステップＳ１の現在位置計算処理（現在位置を計算する処理）
２．ステップＳ２の速度指令計算処理（現在位置と位置指令から位置誤差を求め、速度指令を計算する処理。ここで計算された速度指令はステップＳ３の速度制御処理に渡し、速度制御処理ではモータトルク指令を計算する）
３．ステップＳ７の位置指令分配処理（位置指令を計算する処理）
ここで、位置制御処理に新たにステップＳ５のモータトルク監視処理とステップＳ８の位置指令分配一時停止処理を追加する事により制御を行う。
【００２９】
ステップＳ５のモータトルク監視処理は、モータトルク指令がトルクリミット（出力モータトルクの上限：サーボモータ、サーボアンプ、機械等の耐久性を考慮して決定する）に達しているかどうかを監視する処理である。
【００３０】
ステップＳ６のトルクリミットＯＮチェック処理は、モータトルク監視処理の結果、モータトルク指令がトルクリミットに達していなければ、位置指令計算処理を行い、モータトルク指令がトルクリミットに達していれば、位置指令計算処理を行わないようにする処理である。
【００３１】
これらの処理を追加する事により、制御対象物の可動金型１３，固定金型１７間に製品が挟まったなどの理由で、サーボモータ２３が回転できずにいる時には、位置指令値が進まないため、位置誤差が溜まらなくなり、位置誤差過大などのエラーが発生せず、機械が停止することもない。
【００３２】
また、挟まっていた製品が途中で外れた場合にも、位置誤差が溜まっていないため、位置制御処理で、誤った速度を出力する事もなく、安全に機械を動かす事ができる。
【００３３】
たとえば、サーボモータ２３の速度曲線を示す図４のＦ点で製品がつまったためサーボモータ２３が回転できなくなると、図６の様に出力トルクが大きくなる。やがて、図５のようにＨ点で、トルクリミットにかかる。
【００３４】
トルクリミットにかかっても、従来技術では、位置指令は関係なく進められるが、この発明では位置指令値の分配は一時停止される。
【００３５】
やがて、図４のＧ点で、詰まっていた製品が外れ、サーボモータ２３が回転できる様になると、従来技術では、図４のずれＤの位置誤差があるため、図４に点線で示すように、一時的に高速で動いてしまう。
【００３６】
しかし、この発明では位置指令を進ませないため、ずれＤがない。そのため、高速でサーボモータが回転することなく、通常の制御に復帰する事ができる。
【００３７】
更に詳細に説明する。まず、図１に示したように、固定金型１３、可動金型１７を離してセットし、ホッパ２７に熱可塑性のプラスチックを投入し、ヒータ３１に通電する。プラスチックは融けて射出シース２６とスクリュー２８との間に流れ込む。
【００３８】
この状態で例えば図示しないスタートボタンが操作されると、位置制御部４１Ａは図７のステップＳ１においてエンコーダ４４の出力を取り込んで可動金型１７の現在位置を計算する。
【００３９】
又、指令位置設定部４３から出力される速度により、ステップＳ２で指令位置制御部４２から単位時間毎に出力される位置指令が決まり、位置制御部４１Ａにて先程計算した現在位置との差から速度指令が出力される。
【００４０】
この速度指令はステップＳ３の速度制御行程で処理されて、対応するトルク指令が出される。このトルク指令に応じてステップＳ４では電流によるサーボモータ駆動が行われる。
【００４１】
この時、同時にステップＳ５においてモータトルク監視処理が実行され、モータトルクが所定のリミット値を超えているか否かがチェックされる。
【００４２】
可動金型１７が正常に移動している時はモータトルクも所定値以下であり、この時はステップＳ８での位置指令値分配一時停止処理はおこなわれず、ステップＳ７に移行して、位置指令値分配処理が行われ、１サイクルの位置制御処理が終了する。この１サイクルの処理時間は例えば１ｍ秒以下であり、１ｍ秒間隔の割り込み処理毎に図７のフローの先頭ステップＳ１から実施処理が繰り返される。
【００４３】
一方、この可動金型１７が固定金型１３に向けて移動しているときに例えば製品が両者の間に挟まってしまった場合には、可動金型１７の移動が停止してしまう。可動金型１７と固定金型１３との間にまだ大きな距離が残っている場合には、サーボモータ２３に供給される速度指令も大きくなり、供給電流も大きくなるので、図５に示すようにＨ時点で大きなトルクが発生する。このトルクが図６のリミット値を超えていると、トルクリミットＯＮフラグがオンとなり、ステップＳ６からステップＳ７へ移行せずに、ステップＳ８に移行して、位置指令分配一時停止処理が行われ、処理は終了される。
【００４４】
この時、図４のＦの時点ではサーボモータ２３がロックされて、速度がゼロとなり、位置指令値は破線で示す従来とは異なり、その時点Ｆで位置指令値の更新は行われず、停止される。モータトルクも図６に示したように一定に保持され、過大電流が流れることはなく、その時の電流が一定時間保持される。
【００４５】
この状態で所定時間が経過しても復旧の見込みがないときは、エラー処理が行われて機械が停止するが、図４のＧの時点で何らかの理由で挟まっていた製品が外れることがある。このときには、この発明ではモータトルクが過大になっていないので、モータ速度も点線で示した従来のような急激な速度上昇はなく、通常の速度に復帰するだけであり、作業員に対する危険も無く、機械の破損の恐れもない。
【００４６】
このようにして、正常な状態で可動金型１７が固定金型１３に押し付けられる位置まで移動すると、スクリュウ２８が駆動されて、融けたプラスチックがスクリュウ２８の螺旋に押されて射出シース２６内を移送され、先端のインジェクションノズルから固定金型１３と可動金型１７との間に形成された射出成形空間に注入され、射出成形が行われる。この動作は通常の射出成形機と同じであり、これ以上の説明は省略する。
【００４７】
以上の実施の形態では、固定金型と移動金型との相対位置の制御を行う場合に付いて説明したが、電動射出成形機には複数のサーボモータが用いられており、上記の実施の形態と同様にしてこれらのサーボモータによる位置制御装置としてこの発明を実施できることは勿論である。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、製品の詰まりなどの原因でサーボモータがロックした時にサーボモータに過大電流が流れないようにして、歩留まり、作業効率の低下を防止し、作業員の危険を防止し、機械の損傷も防止できるように構成された、位置制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態の電動射出成形機の全体の機構を示す図。
【図２】図１に示した電動射出成形機の制御系統を示すブロック図。
【図３】図２に示した制御系統の詳細な構成を示すブロック図。
【図４】従来技術と実施の形態での位置指令値、速度フィードバックの様子を比較して示す図。
【図５】サーボモータのロック時のトルクリミットＯＮフラグの変化を表したグラフ。
【図６】従来技術と実施の形態でのトルクの変化を示すグラフ。
【図７】実施の形態の処理フローチャート。
【符号の説明】
１３…固定金型、
１７…可動金型、
２３…サーボモータ、
４１…サーボモータ駆動部、
４２…指令位置制御部、
４３…指令位置設定部、
４４…エンコーダ。
【図１】
0003691298.tif 000002
【図２】
0003691298.tif 000003
【図３】
0003691298.tif 000004
【図４】
0003691298.tif 000005
【図５】
0003691298.tif 000006
【図６】
0003691298.tif 000007
【図７】
0003691298.tif 000008