(57)【要約】【課題】加速性能が高く、駆動機構が複雑化することなく安価で且つ信頼性が高く、大型の射出成形機を駆動し得る射出成形機の駆動制御装置を提供する。【解決手段】第１の主従関係にある２つ以上のサーボモータによって駆動され、第１の主従関係における従の関係にあるサーボモータのトルクが、主の関係にあるサーボモータと同じトルクを発生する制御手段を備え、複数のボールネジ軸の各ボールネジ軸を駆動する夫々の第１の主従関係における主の関係にあるサーボモータのうち１つの第１の主従関係における主の関係にあるサーボモータは、他の第１の主従関係における主の関係にあるサーボモータとの間に前記第１の主従関係とは異なる第２の主従関係を構成し、第２の主従関係における従の関係にあるサーボモータが、第２の主従関係における主の関係にあるサーボモータの回転位置に追従するように位置制御される制御手段を備える。【選択図】図１
2008213419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのボールネジ軸によって可動部が駆動される機構を備え、ボールネジの回転力をサーボモータによって得る射出成形機の駆動制御装置において、
前記少なくとも２つのボールネジ軸のうちの１つのボールネジ軸が、第１の主従関係により構成される２つ以上のサーボモータによって駆動され、前記第１の主従関係における主の関係にあるサーボモータは駆動軸の速度または位置を検出する検出器を備え、検出された速度と与えられた速度指令の偏差に基づいて、前記第１の主従関係における主の関係にあるサーボモータのトルク指令信号を形成し、
前記第１の主従関係における従の関係にあるサーボモータは、前記第１の主従関係における主のサーボモータのトルク指令信号によって制御され、
前記少なくとも２つのボールネジ軸の各ボールネジ軸を駆動する前記第１の主従関係における主の関係にあるサーボモータのうち１つのサーボモータは、他の前記第１の主従関係における主の関係にあるサーボモータとの間に前記とは異なる第２の主と従の関係を構成し、
第２の主従関係における従の関係にあるサーボモータは、第２の主従関係における主の関係にあるサーボモータの位置検出信号と、第２の主従関係における従の関係にあるサーボモータの位置検出信号との偏差に基づいて、位置同期化信号を形成して前記第２主従関係における従の関係にあるサーボモータのトルク指令信号に加えて位置同期を行うことを特徴とする射出成形機の駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の射出成形機の駆動制御装置において、
前記第１の主従関係における従の関係にあるサーボモータに、速度または位置を検出する検出器を備え、該検出器により検出された位置検出信号と、前記第１の主従関係における主の関係にあるサーボモータの位置検出信号との偏差に基づいて位置同期化信号を形成して、前記第１の主従関係における従の関係にあるサーボモータのトルク指令信号に加えて位置同期を行うとともに、前記第１の主従関係における従の関係にあるサーボモータの位置検出信号に基づいて、制動制御信号を形成して、前記第１の主従関係における従の関係にあるサーボモータのトルク指令信号に加えて制動制御を行うことを特徴とする射出成形機の駆動制御装置。
【請求項３】
少なくとも２つのボールネジ軸によって可動部が駆動される機構を備え、ボールネジの回転力をサーボモータによって得る方式の射出成形機の駆動制御方法において、
前記少なくとも２つのボールネジ軸のうちの１つのボールネジ軸が、第１の主従関係により構成される２つ以上のサーボモータによって駆動され、前記第１の主従関係における主の関係にあるサーボモータは駆動軸の速度または位置を検出する検出器を備え、検出された速度と与えられた速度指令の偏差に基づいて、前記第１の主従関係における主の関係にあるサーボモータのトルク指令信号を形成し、
前記第１の主従関係における従の関係にあるサーボモータは、前記第１の主従関係における主のサーボモータのトルク指令信号によって制御され、
前記少なくとも２つのボールネジ軸の各ボールネジ軸を駆動する前記第１の主従関係における主の関係にあるサーボモータのうち１つのサーボモータは、他の前記第１の主従関係における主の関係にあるサーボモータとの間に前記とは異なる第２の主と従の関係を構成し、
第２の主従関係における従の関係にあるサーボモータは、第２の主従関係における主の関係にあるサーボモータの位置検出信号と、第２の主従関係における従の関係にあるサーボモータの位置検出信号との偏差に基づいて、位置同期化信号を形成して前記第２主従関係における従の関係にあるサーボモータのトルク指令信号に加えて位置同期を行うことを特徴とする射出成形機の駆動制御方法。
【請求項４】
請求項３に記載の射出成形機の駆動制御方法において、
前記第１の主従関係における従の関係にあるサーボモータに、速度または位置を検出する検出器を備え、該検出器により検出された位置検出信号と、前記第１の主従関係における主の関係にあるサーボモータの位置検出信号との偏差に基づいて位置同期化信号を形成して、前記第１の主従関係における従の関係にあるサーボモータのトルク指令信号に加えて位置同期を行うとともに、前記第１の主従関係における従の関係にあるサーボモータの位置検出信号に基づいて、制動制御信号を形成して、前記第１の主従関係における従の関係にあるサーボモータのトルク指令信号に加えて制動制御を行うことを特徴とする射出成形機の駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機の駆動制御技術の分野に属し、特に電気モータで駆動される射出成形機の駆動制御装置および駆動制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の射出成形機の駆動制御装置の一例として、２つのボールネジ軸の各ボールネジ軸に速度制御器を備え、さらに各軸の動作を同調するための位置制御器およびトルク同調器を備えることにより、ボールネジ機構の持つ非線形摩擦の影響を受けない並列サーボシステムを構築したものが知られている（例えば下記特許文献１参照）。
【特許文献１】特許３５８２７２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記文献に示された技術は、複数のボールネジを並列駆動することによって、大きな出力または推力を得る方法として効果的な手法であるが、さらに大きな出力を得るために多軸化し軸数を増やす場合には、機構が複雑になるだけでなく、コストメリットも低下する。
【０００４】
また、軸数を増やさず各軸のモータやボールネジを大きくすることによって、大型化を行う場合には、特にモータの大型化によるモータ自身の慣性モーメントの増大によって、加速性能が劣化するため、射出成形機において重要な加速性能を得ることが困難となるだけでなく、数十ｋＷを超えるサイズのサーボモータは、産業機械においても用途は少なく、特殊なモータとなるためにコスト高な機械となってしまう。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、主従関係を持つサーボシステムによって、複数のボールネジ軸を並列駆動する射出成形機の駆動機構の各ボールネジ軸に対して、新たに別の主従関係を持つ複数のサーボモータを構成することにより、加速性能が高く、駆動機構が複雑化することなく安価で且つ信頼性が高く、大型の射出成形機を駆動することができる射出成形機の駆動制御装置および駆動制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明は、１つのボールネジ軸が、前記第１の主従関係における主および従の関係により制御される２つ以上のサーボモータによって駆動され、前記第１の主従関係における従の関係にあるサーボモータのトルクが、前記第１の主従関係における主の関係にあるサーボモータと同じトルクを発生するような制御手段を備え、各ボールネジ軸を駆動するそれぞれの前記第１の主従関係における主の関係にあるサーボモータのうち１つの前記第１の主従関係における主の関係にあるサーボモータは、他の前記第１の主従関係における主の関係にあるサーボモータとの間に前記第１の主従関係とは異なる第２の主従関係を構成し、第２の主従関係における従の関係にあるサーボモータが、第２の主従関係における主の関係にあるサーボモータの回転位置に追従するように位置制御される制御手段を備えた駆動制御装置により構成されるようにしたものである。
【０００７】
本発明によれば、ボールネジの軸数を増やさず、１つのボールネジ軸に対するモータの数を増やすことによって大きな出力を得ることができるので、モータの加速性能を劣化させることなく、機械構造的にもシンプルな構成で大容量化がなされる。
【０００８】
すなわち、本発明は、少なくとも２つのボールネジ軸によって可動部が駆動される機構を備え、ボールネジの回転力をサーボモータによって得る射出成形機の駆動制御装置または駆動制御方法において、前記少なくとも２つのボールネジ軸のうちの１つのボールネジ軸が、第１の主従関係により構成される２つ以上のサーボモータによって駆動され、前記第１の主従関係における主の関係にあるサーボモータは駆動軸の速度または位置を検出する検出器を備え、検出された速度と与えられた速度指令の偏差に基づいて、前記第１の主従関係における主の関係にあるサーボモータのトルク指令信号を形成し、前記第１の主従関係における従の関係にあるサーボモータは、前記第１の主従関係における主のサーボモータのトルク指令信号によって制御され、前記少なくとも２つのボールネジ軸の各ボールネジ軸を駆動する前記第１の主従関係における主の関係にあるサーボモータのうち１つのサーボモータは、他の前記第１の主従関係における主の関係にあるサーボモータとの間に前記とは異なる第２の主と従の関係を構成し、第２の主従関係における従の関係にあるサーボモータは、第２の主従関係における主の関係にあるサーボモータの位置検出信号と、第２の主従関係における従の関係にあるサーボモータの位置検出信号との偏差に基づいて、位置同期化信号を形成して前記第２主従関係における従の関係にあるサーボモータのトルク指令信号に加えて位置同期を行うことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の射出成形機の駆動制御装置または駆動制御方法において、前記第１の主従関係における従の関係にあるサーボモータに、速度または位置を検出する検出器を備え、該検出器により検出された位置検出信号と、前記第１の主従関係における主の関係にあるサーボモータの位置検出信号との偏差に基づいて位置同期化信号を形成して、前記第１の主従関係における従の関係にあるサーボモータのトルク指令信号に加えて位置同期を行うとともに、前記第１の主従関係における従の関係にあるサーボモータの位置検出信号に基づいて、制動制御信号を形成して、前記第１の主従関係における従の関係にあるサーボモータのトルク指令信号に加えて制動制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、前記第２の主従関係を持つサーボシステムによって複数のボールネジ軸を並列駆動する駆動機構の各ボールネジに対して、前記第１の主従関係を持つ複数のサーボモータを構成したので、大型の駆動装置においても射出成形機に必要な高い加速性能が得られ、さらに駆動機構が複雑化することなく安価で信頼性の高い装置が得られるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態における全体構成を示すブロック図である。
図１は型締軸の駆動機構に本発明を適用した場合の例であり、駆動源はメインマスタサーボモータ２０、メインスレーブサーボモータ２２、サブマスタサーボモータ２４、サブスレーブサーボモータ２６の４つのモータとした場合の制御構成を示している。
【００１３】
可動部であるクロスヘッド４４は、図示しないトグル式型締装置におけるクロスヘッドである。主駆動軸のメインマスタモータ２０は、駆動プーリ３０を回転し、タイミングベルト３３によって連結された従動プーリ３２を回転する。
【００１４】
また、主駆動軸のメインスレーブモータ２２は、駆動プーリ３１を回転し、タイミングベルト３４によって連結された従動プーリ３２を回転する。従動プーリ３２はボールネジ４０のネジ部と直結しており、ボールネジ４０のネジ部を回転させる。その回転力は、ボールネジ４０によってボールネジ４０のボールナット４１の直線方向の推力に変換される。ボールネジ４０のボールナット４１に発生した推力は、クロスヘッド４４の推力となる。
【００１５】
一方、従駆動軸のサブメインモータ２４は、駆動プーリ３５を回転し、タイミングベルト３８によって連結された従動プーリ３７を回転する。また、サブスレーブモータ２６は駆動プーリ３６を回転し、タイミングベルト３９によって連結された従動プーリ３７を回転する。
【００１６】
従動プーリ３７はボールネジ４２のネジ部と直結しており、ボールネジ４２のネジ部を回転させる。その回転力は、ボールネジ４２によって、ボールネジ４２のボールナット４３の直線方向の推力に変換される。ボールネジ４２のボールナット４３に発生した推力はクロスヘッド４４の推力となる。
【００１７】
すなわち、クロスヘッド４４の推力が二つの駆動軸の発生推力の合力として得られる機構となっている。制御部の構成は、指令発生コントローラ１から、型締軸の基本動作となる速度指令または位置指令ａが出力され、サーボコントローラ２は指令に従ってサーボモータの制御を行う。
【００１８】
サーボコントローラ２には、メインマスタモータ２０に取り付けられたパルスジェネレータ２１から出力される位置検出信号ｊ、メインスレーブモータ２２に取り付けられたパルスジェネレータ２３から出力される位置検出信号ｋ、サブマスタモータ２４に取り付けられたパルスジェネレータ２５から出力される位置検出信号ｌおよびサブスレーブモータ２６に取り付けられたパルスジェネレータ２７から出力される位置検出信号ｍが入力され、また電流検出器（７，８，９，１０）から出力される電流検出信号（ｆ，ｇ，ｈ，ｉ）がサーボコントローラ２に入力される。本実施例では、位置検出器としてパルスジェネレータを使用しているが、ロータリエンコーダを用いることによっても同様な形態で実現可能である。
【００１９】
サーボコントローラ２は、それらの入力（ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ）と上位からの指令ａに従い、４つのサーボモータ（２０，２２，２４，２６）を制御することによってクロスヘッド４４の動作を制御する。
【００２０】
演算結果はメインマスタ、メインスレーブ、サブマスタおよびサブスレーブの電圧型インバータ（３，４，５，６）の電圧指令（ｂ，ｃ，ｄ，ｅ）として出力され、駆動電流がＥ１〜Ｅ４として出力される。
【００２１】
図２に、指令発生コントローラ１からの指令ａが速度指令の場合のサーボコントローラ２の制御ブロック図を示す。
【００２２】
メインマスタモータ２０は、速度指令とメインマスタモータ２０からの速度フィードバックの二つの信号で速度制御器５０により速度制御される。５３は速度信号処理器である。速度制御器５０の出力はメインマスタモータ２０の電流指令となり、電流検出器７で検出されたメインマスタモータ２０の電流検出信号と加算器５１で比較され、電流制御器５２により電流制御される。
【００２３】
また、メインスレーブモータ２２は、メインマスタモータ２０の電流指令によりトルク制御される。メインスレーブモータ２２の電流指令はメインスレーブモータ２２の電流指令と同一で、電流検出器８で検出されたメインスレーブモータ２２の電流検出信号と加算器５６で比較され電流制御器５７により電流出力される。
【００２４】
一方、サブ側の速度制御器５９に対しては、メインマスタモータ２０に入力した速度指令と同一の速度指令が入力され、サブメインモータ２４からの速度フィードバックにより速度制御される。６２は速度信号処理器である。速度制御器５９の出力はサブマスタモータ２４の電流指令となり、電流検出器９で検出されたサブマスタモータ２４の電流検出信号と加算器６０で比較され、電流制御器６１により電流制御される。
【００２５】
また、サブスレーブモータ２６は、サブマスタモータ２４の電流指令によりトルク制御される。サブマスタモータ２４の電流指令はサブスレーブモータ２６の電流指令と同一で、電流検出器１０で検出されたサブスレーブモータ２６の電流検出信号と加算器６５で比較され、電流制御器６６により電流出力される。
【００２６】
また、メインマスタモータ２０の位置信号とサブマスタモータ２４の位置信号が加算器６８で比較され、位置制御器６９によりメインマスタモータ２０とサブマスタモータ２４の位置が等しくなるように位置制御される。位置制御器６９の出力は、位置同期制御出力としてサブマスタモータ２４の電流指令に加算器７０で加算される。また、図１においてサーボコントローラ２は、集中した一つのユニットとして表記しているが、サーボアンプそれぞれに個別のサーボコントローラを構成し、図２のブロック図の演算を実現するために必要な信号をシリアル通信またはパラレル通信によって伝達する構成を用いてもよい。
【００２７】
実施の形態２．
図３は本発明の実施の形態２を示すブロック図である。図２に示した構成では、メインスレーブモータ２２およびサブスレーブモータ２６には位置検出器（２３，２７）を用いていないが、図３に示される構成のように、メインスレーブモータ２２およびサブスレーブモータ２６にも、モータの回転位置情報を検出する位置検出器（２３，２７）を備え、メインマスタモータ２０およびメインスレーブモータ２２間の機械的結合の剛性、またはサブマスタモータ２４およびサブスレーブモータ２６間の機械的結合の剛性が低い場合に、スレーブモータ（２２，２６）に対する位置制御器（５４，６３）および振動を抑制するための制動制御器（７１，７３）を用いることによって、機械剛性の影響による性能劣化を抑制し、より安定した動作を得ることが可能となる。なお、図中の符号５５，５８，６４，６７，７２及び７４は加算器である。
【００２８】
制動制御器（７１，７３）の構成方法としては、様々な方法が考えられるが、シンプルな方法として、図４に示す様なＰＤ（比例・微分）制御器による構成が挙げられる。
【００２９】
本実施の形態では、型締め装置の駆動装置に適用した場合について示しているが、クロスヘッド４４に相当する部分を射出力伝達する稼動部に適用すれば、射出装置についても同様な構成で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態である射出成形機の駆動制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１における射出成形機の駆動制御装置の制御ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態２における射出成形機の駆動制御装置の制御ブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態における制動制御器を示すＰＤ制御器の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  指令発生コントローラ、２  サーボコントローラ、３，４，５，６  インバータ、７，８，９，１０  電流検出器、２０  メインマスタサーボモータ、２２  メインスレーブサーボモータ、２４  サブマスタサーボモータ、２６  サブスレーブサーボモータ、２１  メインマスタパルスジェネレータ、２３  メインスレーブパルスジェネレータ、２５  サブマスタパルスジェネレータ、２７  サブスレーブパルスジェネレータ、３０，３１，３５，３６  駆動プーリ、３３，３４，３８，３９  タイミングベルト、３２，３７  従動プーリ、４０，４２  ボールネジ、４１，４３  ボールナット、４４  クロスヘッド、５０，５９  速度制御器、５１，５５，５６，５８，６０，６４，６５，６７，６８，７０，７２，７４  加算器、５２，５７，６１，６６  電流制御器、５３，６２  速度信号処理器、５４，６３，６９  位置制御器、７１，７３  制動制御器、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ  信号ライン、Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４  動力ライン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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