(57)【要約】【課題】安価に異常を検出可能なモータ駆動システムを提供する。【解決手段】モータ駆動システム１００Ａにおいて、モータドライバ１１０は、モータの駆動を制御する。回転センサ１０４は、モータドライバ１１０と通信線１４２を介して接続されており、モータ１０２の状態を示す情報を含む通信データＤｃをモータドライバ１１０に送信する。安全コントローラ１３０は、通信線１４２と接続され、回転センサ１０４からモータドライバ１１０に送信される通信データＤｃを傍受する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの駆動を制御するモータドライバと、
前記モータドライバと通信線を介して接続されており、前記モータの状態を検出し、前記モータの状態を示す情報を含む通信データを前記モータドライバに送信する回転センサと、
前記通信線と接続され、前記回転センサから前記モータドライバに送信される前記通信データを傍受する傍受回路を含む安全コントローラと、
を備えることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項２】
前記安全コントローラは、前記傍受回路が傍受した前記通信データにもとづいて、前記モータの回転数、位置、加速度の少なくともひとつを示す検出値を生成可能であり、前記検出値が所定の範囲を逸脱する暴走状態を検出する異常検出部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動システム。
【請求項３】
前記異常検出部は、前記暴走状態を検出すると、前記モータへの電力供給の遮断を指示する遮断信号を出力することを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動システム。
【請求項４】
前記安全コントローラは、前記傍受回路が傍受した前記通信データにもとづいて、前記回転センサと前記モータドライバの間の通信不良を検出可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のモータ駆動システム。
【請求項５】
前記安全コントローラは、前記通信不良を検出すると、前記モータへの電力供給の遮断を指示する遮断信号を出力することを特徴とする請求項４に記載のモータ駆動システム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載のモータ駆動システムを備えることを特徴とする射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機、サーボプレスなどの装置、機械は、モータ駆動システムを備える。ハイブリッドショベルやフォークリフトなどの建設機械、作業車両にもモータ駆動システムが搭載される。
【０００３】
図１は、モータ駆動システム１００Ｒの基本ブロック図である。モータ駆動システム１００Ｒは、モータ（電動機）１０２、回転センサ１０４、モータドライバ１１０を備える。回転センサ１０４は、モータ１０２の状態を検出する。モータドライバ１１０は、回転センサ１０４が検出したモータ１０２の状態にもとづいて、モータ１０２をフィードバック制御する。
【０００４】
モータドライバ１１０は、通信回路１１２、モータ制御処理部１１４、モータ駆動回路１１６を含む。通信回路１１２と回転センサ１０４とはケーブル１４０を介して接続され、通信可能となっている。具体的には通信回路１１２は、回転センサ１０４に対して、リクエスト信号ＲＱを送信する。回転センサ１０４は、通信回路１１２からのリクエスト信号ＲＱに応答して、モータ１０２の状態、たとえば回転数を示す速度データＤｖ（あるいはロータの位置を示す位置データ）を通信回路１１２に送信する。
【０００５】
モータ制御処理部１１４は、モータ制御処理を実行し、通信回路１１２が受信した速度情報にもとづいて、駆動指令ＲＥＦを生成する。モータ制御処理の内容は、モータ駆動システム１００Ｒの用途、使用箇所によってさまざまである。モータ駆動回路１１６はインバータを含み、駆動指令ＲＥＦにもとづいて、モータ１０２を駆動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１９２０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
モータ駆動システムにおいて、装置の安全性、信頼性の観点から、モータの回転数が所定のしきい値を超えると速度超過状態と判定する機能（暴走検出機能という）が要求される場合がある。新規にモータ駆動システムを設計する場合、モータ制御処理部１１４に暴走検出機能を実装すればよいが、既存のモータ駆動システム１００に暴走検出機能を追加したい場合、そう簡単ではない。本発明者らは、暴走検出機能を備えない図１のモータ駆動システム１００Ｒに、暴走検出機能を追加することを検討した。
【０００８】
図２は、本発明者らが検討した比較技術に係るモータ駆動システム１００Ｓのブロック図である。モータ駆動システム１００Ｓは、暴走検出機能を備え、モータ１０２の暴走を検出すると、モータ１０２への給電を停止する。
【０００９】
モータ駆動システム１００Ｓは、図１のモータ駆動システム１００Ｒに加えて、第２の回転センサ１０６と、安全コントローラ１２０、電磁接触器１０８を備える。回転センサ１０６は、暴走検出を目的として追加されている。安全コントローラ１２０は、回転センサ１０６が検出したモータ１０２の状態（回転数）にもとづいて、暴走状態を検出する。そして暴走状態を検出すると、電磁接触器１０８を遮断し、モータ１０２の駆動を停止する。たとえば安全コントローラ１２０は、通信回路１２２、暴走検出処理部１２４を含む。通信回路１２２と回転センサ１０６とはケーブル１４１を介して接続され、通信可能となっている。通信回路１２２は、回転センサ１０６に対して、リクエスト信号ＲＱ２を送信する。回転センサ１０６は、通信回路１２２からのリクエスト信号ＲＱ２に応答して、モータ１０２の回転数を示す速度データＤｖ２を通信回路１２２に送信する。暴走検出処理部１２４は、通信回路１２２が受信した速度情報にもとづいて、モータ１０２の回転数が所定値を超えているか否かを判定する。暴走検出処理部１２４は暴走状態と判定すると、電磁接触器１０８を遮断する。
【００１０】
図２のモータ駆動システム１００Ｓでは、回転センサ１０４とは別に、暴走検出のための回転センサ１０６が必要であり、安全コントローラ１２０には回転センサ１０６と通信可能な通信回路１２２が必要となり、さらに回転センサ１０６と通信回路１２２を接続するケーブル１４１を引き回す必要がある。このように図１のモータ駆動システム１００Ｒに、暴走検出機能を追加しようとすると、コストおよびサイズが増大する。
【００１１】
本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、異常を検出可能なモータ駆動システムの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のある態様はモータ駆動システムに関する。モータ駆動システムは、モータの駆動を制御するモータドライバと、モータドライバと通信線を介して接続されており、モータの状態を検出し、モータの状態を示す情報を含む通信データをモータドライバに送信する回転センサと、通信線と接続され、回転センサからモータドライバに送信される通信データを傍受する傍受回路を含む安全コントローラと、を備える。
この態様によると、少ない追加部品で安価に異常を検出できる。
【００１３】
安全コントローラは、傍受回路が傍受した通信データにもとづいて、モータの回転数、位置、加速度の少なくともひとつを示す検出値を生成可能であり、かつ検出値が所定の範囲を逸脱する暴走状態を検出する異常検出部をさらに含んでもよい。これにより、少ない追加部品点数で暴走検出機能を提供できる。暴走状態は、速度超過、位置超過、加速度超過を含みうる。
【００１４】
暴走検出処理部は、暴走状態を検出すると、モータへの電力供給の遮断を指示する遮断信号を出力してもよい。
【００１５】
安全コントローラは、傍受回路が傍受した通信データにもとづいて、回転センサとモータドライバの間の通信不良を検出可能であってもよい。
【００１６】
安全コントローラは、通信不良を検出すると、モータへの電力供給の遮断を指示する遮断信号を出力してもよい。
【００１７】
本発明の別の態様は射出成形機に関する。射出成形機は、上述のいずれかのモータ駆動システムを備えてもよい。本発明のさらに別の態様は建設機械に関する。建設機械は、上述のいずれかのモータ駆動システムを備えてもよい。
【００１８】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、安価なシステムで異常を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】モータ駆動システムの基本ブロック図である。
【図２】本発明者らが検討した比較技術に係るモータ駆動システムのブロック図である。
【図３】第１実施例に係るモータ駆動システムのブロック図である。
【図４】第２実施例に係るモータ駆動システムのブロック図である。
【図５】第３実施例に係るモータ駆動システムのブロック図である。
【図６】実施の形態に係る射出成形機を示す図である。
【図７】射出成形機の電気系統を示すブロック図である。
【図８】実施の形態に係る建設機械の一例であるショベルの外観を示す斜視図である。
【図９】実施の形態に係るショベルの電気系統や油圧系統などのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２２】
（第１実施例）
図３は、第１実施例に係るモータ駆動システム１００Ａのブロック図である。モータ駆動システム１００Ａは、図１のモータ駆動システム１００Ｒに加えて、電磁接触器１０８および安全コントローラ１３０を備える。
【００２３】
回転センサ１０４は、モータドライバ１１０とケーブル１４０を介して接続される。ケーブル１４０は通信線１４２，１４４を含む。モータドライバ１１０の通信回路１１２は、通信線１４４を介して回転センサ１０４にリクエスト信号ＲＱを送信する。回転センサ１０４はモータ１０２の状態を検出する。回転センサ１０４は、リクエスト信号ＲＱに応答して、検出したモータ１０２の状態を示す情報を含む通信データＤｃを、通信線１４２を介してモータドライバ１１０に送信する。たとえば回転センサ１０４は、モータ１０２の回転数を検出する速度検出器であってもよく、この場合、通信データＤｃは、モータ１０２の回転数を示す情報を含む。回転センサ１０４は、モータ１０２のロータの位置を検出するエンコーダであってもよく、この場合、通信データＤｃは、モータ１０２のロータの位置情報を含んでもよい。あるいは通信データＤｃは、モータ１０２の加速度を示す加速度情報を含んでもよい。
【００２４】
通信回路１１２は、通信データＤｃを受信する。モータ制御処理部１１４は、通信回路１１２が受信した通信データＤｃに含まれる情報にもとづいて、駆動指令ＲＥＦを生成する。モータ制御処理の内容は、モータ駆動システム１００Ａの用途、使用箇所によってさまざまである。たとえばモータ制御処理部１１４は、位置制御を行ってもよいし、速度制御を行ってもよいし、圧力制御を行ってもよい。モータ駆動回路１１６はインバータを含み、駆動指令ＲＥＦにもとづいて、モータ１０２を駆動する。
【００２５】
安全コントローラ１３０は、傍受回路１３２および異常検出部１３４を含む。傍受回路１３２は通信線１４２と接続され、回転センサ１０４からモータドライバ１１０に送信される通信データＤｃを傍受する。傍受回路１３２は、通信回路１１２および回転センサ１０４を含む既存の通信システムに追加されたブロックであり、したがって傍受回路１３２は通信回路１１２や回転センサ１０４と通信することはない。通信はあくまでも通信回路１１２と回転センサ１０４の間で行われており、それらが傍受回路１３２を意識することはない。一方、傍受回路１３２は、回転センサ１０４と通信回路１１２の通信プロトコルを知っており、通信データＤｃに含まれる情報をのぞき見ることができる。
【００２６】
本実施例において、異常検出部１３４は、２つの機能、すなわち暴走検出機能と通信異常検出機能を備える。異常検出部１３４は、傍受した通信データＤｃにもとづいて、モータ１０２の回転数に応じた検出値（速度情報）を生成可能となっている。通信データＤｃがモータ１０２の速度を示す場合その値から、位置を示す場合その微分値から、加速度を示す場合その積分値から、速度情報を得ることができる。暴走検出機能に関連して異常検出部１３４は、速度情報が示す回転数が所定の範囲を逸脱すると暴走状態と判定する。より具体的には回転数がしきい値より高いか低いかを判定し、モータ１０２の回転数がしきい値を超えている場合、速度超過の暴走状態と判定する。異常検出部１３４は暴走状態を検出すると、モータ１０２への電力供給の遮断を指示する遮断信号ＳＤを生成する。電磁接触器１０８は、モータ駆動回路１１６の出力とモータ１０２の間に設けられており、遮断信号ＳＤが入力されると、遮断状態となる。
【００２７】
また異常検出部１３４は通信異常検出機能に関連して、傍受回路１３２が傍受した通信データＤｃにもとづいて、回転センサ１０４とモータドライバ１１０の間の通信不良を検出可能である。通信不良の検出方法は特に限定されないが、たとえば（i）通信線１４２の信号レベルが所定時間にわたって変動しないこと、（ii）回転センサ１０４から通信回路１１２に送信される通信フレームに、期待されるプリアンブルが含まれないこと、（iii）通信データが誤り検出訂正可能な態様で符号化されている場合に、誤り訂正が所定回数以上、連続して発生した場合などが例示される。異常検出部１３４は、通信不良を検出すると、電磁接触器１０８に遮断信号ＳＤを出力し、モータ１０２への給電を遮断させる。
【００２８】
以上がモータ駆動システム１００Ａの構成である。
このモータ駆動システム１００Ａによれば、モータ１０２の暴走を検出し、緊急停止させることができる。また、回転センサ１０４とモータドライバ１１０の間の通信異常を検出できるため、通信異常によってモータドライバ１１０がモータ１０２を制御不能となった場合に、モータ１０２を緊急停止させることができる。このようにモータ駆動システム１００Ａは、図１のモータ駆動システム１００Ｒに比べて、安全性、信頼性の観点で優れている。
【００２９】
またモータ駆動システム１００Ａは、図２のモータ駆動システム１００Ｓに比べて、以下の利点を有する。
第１に、モータ駆動システム１００Ａはモータ駆動システム１００Ｓよりも追加のハードウェアが少なくてよいという利点がある。具体的には図２のモータ駆動システム１００Ｓは、２つの回転センサ１０４，１０６が必要であるのに対して、図３のモータ駆動システム１００Ａでは、回転センサは１個でよい。回転センサは高価であるため、図３のモータ駆動システム１００Ａは図２のモータ駆動システム１００Ｓよりも低コストで安全性、信頼性を高めることができる。加えて、図３のモータ駆動システム１００Ａでは、図２のモータ駆動システム１００Ｓで必要であった追加のケーブル１４１が不要であるため低コスト化、省スペース化が可能である。
【００３０】
第２に、図２のモータ駆動システム１００Ｓにおける通信回路１２２には、回転センサ１０６と通信する機能が必要であり、具体的には、リクエスト信号ＲＱを送信する機能と、速度データＤｖを受信する機能が必要であった。これに対して図３のモータ駆動システム１００Ａの傍受回路１３２には、リクエスト信号ＲＳを送信する機能は不要であるから、傍受回路１３２のハードウェアの構成は、通信回路１２２よりも簡素化することができる。
【００３１】
（第２実施例）
図４は、第２実施例に係るモータ駆動システム１００Ｂのブロック図である。モータ駆動システム１００Ｂは、図３のモータ駆動システム１００Ａに加えて非常停止スイッチ１５０を備える。安全コントローラ１３０は、非常停止スイッチ１５０と接続され、非常停止スイッチ１５０が押されて、非常停止信号ＳＴＯＰが入力されると、シャットダウン信号ＳＤを電磁接触器１０８に出力する。ＯＲ回路１３６は、異常検出部１３４が生成する停止のトリガと非常停止信号ＳＴＯＰの少なくとも一方が停止を指示するときシャットダウン信号ＳＤを出力する。
【００３２】
（第３実施例）
図５は、第３実施例に係るモータ駆動システム１００Ｃのブロック図である。このモータ駆動システム１００Ｃは、電磁接触器１０８に代えて、モータドライバ１１０にＳＴＯ（セーフティトルクオフ）回路１１８が設けられている。異常検出部１３４は異常を検出すると、遮断信号（ＳＴＯ信号）を出力する。ＳＴＯ回路１１８はＳＴＯ信号を受信すると、モータ１０２のトルクが減少するように、モータ駆動回路１１６に入力される駆動指令ＲＥＦを変化させる。
【００３３】
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。
【００３４】
（変形例１）
実施の形態では異常検出部１３４が速度超過に関する暴走状態を検出することとしたがその限りではない。異常検出部１３４は、傍受した通信データＤｃにもとづいて、モータ１０２のロータの位置に応じた検出値（位置情報）を生成可能であってもよい。通信データＤｃがモータ１０２の速度を示す場合その積分値から、位置を示す場合その値から、加速度を示す場合その２回積分値から、位置情報を得ることができる。暴走検出機能に関連して異常検出部１３４は、位置情報の値が所定の範囲を逸脱すると暴走状態と判定してもよい。これにより位置超過の暴走状態を検出できる。もちろん位置不足を暴走状態に含めてもよい。
【００３５】
あるいは異常検出部１３４は、傍受した通信データＤｃにもとづいて、モータ１０２のロータの加速度に応じた検出値（加速度情報）を生成可能であってもよい。通信データＤｃがモータ１０２の速度を示す場合その微分値から、位置を示す場合２回微分値から、加速度を示す場合その値から、加速度情報を得ることができる。暴走検出機能に関連して異常検出部１３４は、加速度情報の値が所定の範囲を逸脱すると暴走状態と判定してもよい。これにより加速度超過（あるいは加速度不足）の暴走状態を検出できる。
【００３６】
（変形例２）
実施の形態では、異常検出部１３４が、暴走検出と、通信異常検出の両方を行う場合について説明したがその限りではない。異常検出部１３４は暴走検出のみを行ってもよいし、通信異常検出のみを行ってもよい。さらに言えば、安全コントローラ１３０が検出する異常の種類は、暴走検出や通信異常検出に限定されず、その他の異常（たとえば回転センサ１０４の故障や異常）を検出してもよい。
【００３７】
（変形例３）
実施の形態では、既存のモータ駆動システムに暴走検出機能が実装されていないことを前提としたが、その限りでない。たとえばモータ制御処理部１１４に暴走検出機能が実装されている場合に、暴走検出機能付きの安全コントローラ１３０を追加して、暴走検出を二重化してもよい。あるいは既存のモータ駆動システムにおいて、モータ制御処理部１１４に暴走検出機能が実装済みの場合に、通信異常検出付きの安全コントローラ１３０を追加してもよい。
【００３８】
（変形例４）
実施の形態では、異常検出時に、電磁接触器１０８またはＳＴＯ回路１１８に、遮断信号を出力してモータ１０２を停止させることとしたが、モータ１０２を停止させる方式は限定されない。たとえば安全コントローラ１３０は、モータドライバ１１０の上位のコントローラに、アラート信号を出力し、上位のコントローラがモータ駆動システム１００を停止してもよい。モータ駆動システム１００は図示しないメカブレーキを備えてもよく、遮断信号の出力に応じて、メカブレーキを動作させてもよい。
【００３９】
（変形例５）
上述のように本技術は、既存のモータ駆動システムに安全機能を追加する場合に有効であるが、新たにモータ駆動システムを設計・開発する場合においても本技術は有効である。
【００４０】
（用途）
続いて、モータ駆動システム１００の用途を説明する。モータ駆動システム１００は、射出成形機に好適に用いることができる。
【００４１】
（用途１．  射出成形機）
図６は、実施の形態に係る射出成形機６００を示す図である。射出成形機６００は主として、射出装置６１１、型締装置６１２、エジェクタ装置６７１を備える。これらはベースフレーム６１３の上に支持されている。また射出装置６１１には着脱可能な金型装置６４３が取り付けられる。
【００４２】
金型装置６４３は固定金型６４４および可動金型６４５を含み、型締装置６１２に取り付けられる。射出装置６１１は、樹脂を加熱して溶かし、金型装置６４３の内部空間に流し込む（射出）。型締装置６１２は、固定金型６４４と可動金型６４５とを締結し、内部の樹脂に圧力を加え、冷却し、樹脂を金型に応じた形状に成形する。エジェクタ装置６７１は、成形された樹脂を金型装置６４３から取り出す。
【００４３】
射出成形機６００の具体的な構成を説明する。
（射出装置）
射出装置６１１は、射出装置フレーム６１４によって支持されている。ガイド６８１は、射出装置フレーム６１４の長手方向に配設される。そして、射出装置フレーム６１４によってボールねじ軸６２１が回転自在に支持され、ボールねじ軸６２１の一端が可塑化移動用モータ６２２に連結される。また、ボールねじ軸６２１とボールねじナット６２３とが螺合させられ、ボールねじナット６２３と射出装置６１１とがスプリング６２４およびブラケット６２５を介して連結される。したがって、可塑化移動用モータ６２２を正方向あるいは逆方向に駆動すると、可塑化移動用モータ６２２の回転運動は、ボールねじ軸６２１とボールねじナット６２３との組合せ、すなわち、ねじ装置６９１によって直線運動に変換され、この直線運動がブラケット６２５に伝達される。そして、ブラケット６２５がガイド６８１に沿って矢印Ａ方向に移動させられ、射出装置６１１が進退させられる。
【００４４】
また、ブラケット６２５には、前方（図における左方）に向けて加熱シリンダ６１５が固定され、加熱シリンダ６１５の前端（図における左端）に射出ノズル６１６が配設される。そして、加熱シリンダ６１５にホッパ６１７が配設されるとともに、加熱シリンダ６１５の内部にはスクリュ６２６が進退（図における左右方向に移動）自在に、かつ、回転自在に配設され、スクリュ６２６の後端（図における右端）が支持部材６８２によって支持される。
【００４５】
支持部材６８２には計量装置駆動用サーボモータ（以下、計量用サーボモータと略称する）６８３が取り付けられ、この計量用サーボモータ６８３を駆動することによって発生させられた回転がタイミングベルト６８４を介してスクリュ６２６に伝達されるようになっている。
【００４６】
射出装置フレーム６１４には、スクリュ６２６と平行にボールねじ軸６８５が回転自在に支持されるとともに、ボールねじ軸６８５と射出装置駆動用サーボモータ（以下、射出用サーボモータと略称する）６８６とがタイミングベルト６８７を介して連結される。そして、ボールねじ軸６８５の前端は、支持部材６８２に固定されたボールねじナット６７４と螺合させられる。したがって、射出用サーボモータ６８６を駆動すると、その回転運動は、ボールねじ軸６８５とボールねじナット６７４との組合せ、すなわち、ねじ装置６９２によって直線運動に変換され、直線運動が支持部材６８２に伝達される。
【００４７】
次に、射出装置６１１の動作について説明する。まず、計量工程においては、計量用サーボモータ６８３を駆動し、タイミングベルト６８４を介してスクリュ６２６を回転させ、射出用サーボモータ６８６を駆動し、タイミングベルト６８７を介してスクリュ６２６を所定の位置まで後退（図における右方に移動）させる。このとき、ホッパ６１７から供給された樹脂は、加熱シリンダ６１５内において加熱されて溶融させられ、スクリュ６２６の後退に伴ってスクリュ６２６の前方に溜められる。
【００４８】
次に、射出工程においては、射出ノズル６１６を固定金型６４４に押し付け、射出用サーボモータ６８６を駆動し、タイミングベルト６８７を介してボールねじ軸６８５を回転させる。このとき、支持部材６８２はボールねじ軸６８５の回転に伴って移動させられ、スクリュ６２６を前進（図における左方に移動）させるので、スクリュ６２６の前方に溜められた樹脂は射出ノズル６１６から射出され、固定金型６４４と可動金型６４５との間に形成されたキャビティ空間６４７に充填される。
【００４９】
（型締装置）
次に、型締装置６１２について説明する。型締装置６１２は、射出装置６１１と対向するようにしてベースフレーム６１３に支持される。型締装置６１２は、固定プラテン６５１、トグルサポート６５２、固定プラテン６５１とトグルサポート６５２との間に架設されたタイバー６５３、固定プラテン６５１と対向して配設され、タイバー６５３に沿って進退自在に配設された可動プラテン６５４、および、可動プラテン６５４とトグルサポート６５２との間に配設されたトグル機構６５６を備える。そして、固定プラテン６５１および可動プラテン６５４に、互いに対向させて固定金型６４４および可動金型６４５がそれぞれ取り付けられる。
【００５０】
トグル機構６５６は、図示されない型締用サーボモータによってクロスヘッド６５８をトグルサポート６５２と可動プラテン６５４との間で進退させることによって、可動プラテン６５４をタイバー６５３に沿って進退させ、可動金型６４５を固定金型６４４に対して接離させて、型閉、型締および型開を行うようになっている。
【００５１】
そのために、トグル機構６５６は、クロスヘッド６５８に対して揺動自在に支持されたトグルレバー６６１、トグルサポート６５２に対して揺動自在に支持されたトグルレバー６６２、可動プラテン６５４に対して揺動自在に支持されたトグルアーム６６３から成り、トグルレバー６６１とトグルレバー６６２との間、およびトグルレバー６６２とトグルアーム６６３との間がそれぞれリンク結合される。
【００５２】
また、ボールねじ軸６６４がトグルサポート６５２に対して回転自在に支持され、ボールねじ軸６６４と、クロスヘッド６５８に固定されたボールねじナット６６５とが螺合させられる。そして、ボールねじ軸６６４を回転させるために、トグルサポート６５２の側面に型締用サーボモータ（図示省略）が取り付けられる。
【００５３】
したがって、型締用サーボモータを駆動すると、型締用サーボモータの回転運動が、ボールねじ軸６６４とボールねじナット６６５との組合せ、すなわち、ねじ装置６９３によって直線運動に変換され、直線運動がクロスヘッド６５８に伝達され、クロスヘッド６５８は矢印Ｃ方向に進退させられる。すなわち、クロスヘッド６５８を前進（図における右方に移動）させると、トグル機構６５６が伸展して可動プラテン６５４が前進させられ、型閉および型締が行われ、クロスヘッド６５８を後退（図における左方に移動）させると、トグル機構６５６が屈曲して可動プラテン６５４が後退させられ、型開が行われる。
【００５４】
図７は、射出成形機６００の電気系統を示すブロック図である。整流器７０２は交流電源と接続され、交流を整流して直流電圧を生成する。コンバータ７０４は、整流器７０２からの直流電圧を、所定の電圧レベルに安定化し、ＤＣリンクバス７０８にＤＣリンク電圧ＶＤＣを発生する。ＤＣリンクバス７０８には、ＤＣリンク電圧ＶＤＣを安定化するための平滑コンデンサ７０６が接続される。ＤＣリンクバス７０８には、複数のインバータ７２０が接続される。各インバータ７２０は対応するモータ７２２を駆動する。モータ７２２Ａ〜７２２Ｃは、上述の可塑化移動用モータ６２２、計量用サーボモータ６８３、射出用サーボモータ６８６、型締用サーボモータであってもよい。そのほか射出成形機６００にはさまざまなサーボ機構が設けられており、各軸に、インバータ７２０とモータ７２２が設けられる。
【００５５】
双方向コンバータ７１０は、ＤＣリンクバス７０８と蓄電モジュール７１２の間に設けられる。蓄電モジュール７１２は主としてバックアップ電源として機能し、交流電源が遮断された場合などに、双方向コンバータ７１０は、コンバータ７０４に変わって、蓄電モジュール７１２の電力を平滑コンデンサ７０６に供給する。また、インバータ７２０が回生運転を行い、余剰なエネルギーが発生した場合には、双方向コンバータ７１０はその余剰なエネルギーで蓄電モジュール７１２を充電する。双方向コンバータ７１０および蓄電モジュール７１２を具備しない射出成形機６００もある。
【００５６】
実施の形態に係るモータ駆動システム１００は、型締用サーボモータ、可塑化移動用モータ、計量用サーボモータ、射出用サーボモータなど、任意の軸のモータ駆動システムに採用することができる。具体的には図７のインバータ７２０とモータ７２２の組み合わせが、モータ駆動システム１００に対応する。
【００５７】
モータ駆動システム１００の別の用途は、建設機械である。
（用途２．  ショベル）
図８は、実施の形態に係る建設機械の一例であるショベル５００の外観を示す斜視図である。ショベル５００は、主として下部走行体（クローラ）５０２と、下部走行体５０２の上部に旋回機構５０３を介して回動自在に搭載された上部旋回体５０４とを備えている。
【００５８】
旋回体５０４には、アタッチメント５１０が取り付けられる。アタッチメント５１０は、ブーム５１２と、ブーム５１２の先端にリンク接続されたアーム５１４と、アーム５１４の先端にリンク接続されたバケット５１６とを備える。ブーム５１２、アーム５１４、およびバケット５１６は、それぞれブームシリンダ５２０、アームシリンダ５２２、およびバケットシリンダ５２４によって油圧駆動される。また、旋回体５０４には、オペレータを収容するための運転室５０８や、油圧を発生するためのエンジン５０６といった動力源が設けられている。
【００５９】
図９は、実施の形態に係るショベル５００の電気系統や油圧系統などのブロック図である。なお、図９では、機械的に動力を伝達する系統を二重線で、油圧系統を太い実線で、操縦系統を破線で、電気系統を細い実線でそれぞれ示している。
【００６０】
エンジン５０６および電動発電機５３０の回転軸は、共に減速機５３２の入力軸に接続され、互いに連結されている。エンジン５０６の負荷が大きいときには、電動発電機５３０が自身の駆動力によりエンジン５０６の駆動力を補助（アシスト）し、電動発電機５３０の駆動力が減速機５３２の出力軸を経てメインポンプ５３４に伝達される。一方、エンジン５０６の負荷が小さいときには、エンジン５０６の駆動力が減速機５３２を経て電動発電機５３０に伝達されることにより、電動発電機５３０が発電を行う。
【００６１】
電動発電機５３０はアシスト用インバータ５３１の２次側（出力）端に接続される。アシスト用インバータ５３１は、コントローラ５４０（アシスト用インバータコントローラ）からの指令にもとづき、電動発電機５３０の運転制御を行う。電動発電機５３０の駆動と発電との切りかえは、ショベル５００における電気系統の駆動制御を行うコントローラ５４０により、エンジン５０６の負荷等に応じて行われる。
【００６２】
減速機５３２の出力軸にはメインポンプ５３４およびパイロットポンプ５３６が接続されており、メインポンプ５３４には高圧油圧ライン５４２を介してコントロールバルブ５４４が接続されている。コントロールバルブ５４４は、ショベル５００における油圧系の制御を行う装置である。コントロールバルブ５４４には、図８に示した下部走行体５０２を駆動するための油圧モータ５５０Ａおよび５５０Ｂの他、ブームシリンダ５２０、アームシリンダ５２２およびバケットシリンダ５２４が高圧油圧ラインを介して接続されており、コントロールバルブ５４４は、これらに供給する油圧を運転者の操作入力に応じて制御する。
【００６３】
パイロットポンプ５３６には、パイロットライン５５２を介して操作手段５５４が接続されている。操作手段５５４は、旋回用電動機５６０、下部走行体５０２、ブーム５１２、アーム５１４およびバケット５１６を操作するためのレバーやペダルであり、オペレータによって操作される。
【００６４】
操作手段５５４には、油圧ライン５５６を介してコントロールバルブ５４４が接続され、また、油圧ライン５５８を介して圧力センサ５５９が接続される。操作手段５５４は、パイロットライン５５２を通じて供給される油圧（１次側の油圧）をオペレータの操作量に応じた油圧（２次側の油圧）に変換して出力する。操作手段５５４から出力される２次側の油圧は、油圧ライン５５６を通じてコントロールバルブ５４４に供給されるとともに、圧力センサ５５９によって検出される。
【００６５】
圧力センサ５５９は、操作手段５５４に対して旋回機構５０３を旋回させるための操作が入力されると、この操作量を油圧ライン５５８内の油圧の変化として検出する。圧力センサ５５９は、油圧ライン５５８内の油圧を表す電気信号を出力する。この電気信号は、旋回指令としてコントローラ５４０に入力され、旋回用電動機５６０の駆動制御に用いられる。
【００６６】
コントローラ５４０（旋回用インバータコントローラ）は、操作入力に応じた回転速度指令を受け、レゾルバ５６２により検出される旋回用電動機５６０の旋回速度が、回転速度指令と一致するように、旋回用インバータ５６１を制御する。たとえば旋回用電動機５６０は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御指令により旋回用インバータ５６１によって交流駆動される。
【００６７】
コントローラ５４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および内部メモリを含む演算処理装置によって構成され、内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。コントローラ５４０は、各種センサおよび操作手段５５４等からの操作入力を受けて、アシスト用インバータ５３１、旋回用インバータ５６１および蓄電手段５７０等の駆動制御を行う。
【００６８】
旋回用電動機５６０は、図８の旋回機構５０３に設けられ、上部旋回体５０４を回動させる交流電動機である。旋回用電動機５６０の回転軸５６６には、レゾルバ５６２、メカニカルブレーキ５６３および旋回減速機５６４が接続される。
【００６９】
旋回用電動機５６０が力行運転を行う際には、旋回用電動機５６０の回転駆動力の回転力が旋回減速機５６４にて増幅され、旋回体５０４が加減速制御され回転運動を行う。また、旋回体５０４の慣性回転により、旋回減速機５６４にて回転数が増加されて旋回用電動機５６０に伝達され、回生電力を発生させる。
【００７０】
レゾルバ５６２は、旋回用電動機５６０と機械的に連結され、旋回用電動機５６０の回転軸５６６の回転位置および回転角度を検出する。メカニカルブレーキ５６３は、機械的な制動力を発生させる制動装置であり、コントローラ５４０からの指令によって、旋回用電動機５６０の回転軸５６６を機械的に停止させる。旋回減速機５６４は、旋回用電動機５６０の回転軸５６６の回転速度を減速して旋回機構５０３に機械的に伝達する。
【００７１】
蓄電手段５７０は、旋回用インバータ５６１の電源であり、ＤＣリンク電圧を供給する。蓄電手段５７０は、蓄電手段を含み、アシスト用インバータ５３１や旋回用インバータ５６１が回生運転を行う際には、それらからの回生エネルギーを蓄電可能に構成される。
【００７２】
実施の形態に係るモータ駆動システム１００は、旋回用電動機５６０の駆動システムに好適に用いることができる。
【００７３】
そのほかモータ駆動システム１００は、プレス機械、クレーン、電動フォークリフト、ＡＧＶ（無人搬送車）の電動機の駆動に用いることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１００…モータ駆動システム、１０２…モータ、１０４，１０６…回転センサ、１０８…電磁接触器、１１０…モータドライバ、１１２…通信回路、１１４…モータ制御処理部、１１６…モータ駆動回路、１１８…ＳＴＯ回路、１３０…安全コントローラ、１３２…傍受回路、１３４…異常検出部、１３６…ＯＲ回路、５００…ショベル、５０２…下部走行体、５０３…旋回機構、５０４…旋回体、５０６…エンジン、５０８…運転室、５１０…アタッチメント、５１２…ブーム、５１４…アーム、５１６…バケット、５２０…ブームシリンダ、５２２…アームシリンダ、５２４…バケットシリンダ、５３０…電動発電機、５３１…アシスト用インバータ、５３２…減速機、５３４…メインポンプ、５３６…パイロットポンプ、５４０…コントローラ、５４２…高圧油圧ライン、５４４…コントロールバルブ、５５０Ａ，５５０Ｂ…油圧モータ、５５２…パイロットライン、５５４…操作手段、５５６…油圧ライン、５６０…旋回用電動機、５６１…旋回用インバータ、５６２…レゾルバ、５６３…メカニカルブレーキ、５６４…旋回減速機、５６６…回転軸、５５８…油圧ライン、５５９…圧力センサ、５７０…蓄電手段、６００…射出成形機、６１１…射出装置、６１２…型締装置、６１３…メインフレーム、６１４…射出装置フレーム、６１５…加熱シリンダ、６１６…射出ノズル、６１７…ホッパ、６２１…ボールねじ軸、６２２…可塑化移動用モータ、６２３…ボールねじナット、６２４…スプリング、６２５…ブラケット、６２６…スクリュ、６４３…金型装置、６４４…固定金型、６４５…可動金型、６４７…キャビティ空間、６５１…固定プラテン、６５２…トグルサポート、６５３…タイバー、６５４…可動プラテン、６５６…トグル機構、６５８…クロスヘッド、６６１，６６２…トグルレバー、６６３…トグルアーム、６６４…ボールねじ軸、６６５…ボールねじナット、６７１…エジェクタ装置、６７４…ボールねじナット、６８１…ガイド、６８２…支持部材、６８３…計量用サーボモータ、６８４…タイミングベルト、６８５…ボールねじ軸、６８６…射出用サーボモータ、６８７…タイミングベルト、６９１，６９２，６９３…ねじ装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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