(57)【要約】【課題】回路構成が少なく、応答性がよく、操作し易いトルクフィードバック制御と速度フィードバック制御を自動選択可能なサーボモータドライバを提供。【解決手段】外部からのモータ速度指令値２によりサーボモータの速度を制御するためのモータ速度制御部３と、サーボモータに供給する電流の大きさを制御する電流制御部４と、モータ速度制御部と電流制御部との間に、モータ速度制御部から出力される内部トルク指令値５と、外部から入力される外部トルク指令値６と、を比較して、条件に従って内部トルク指令値５又は外部トルク指令値７のいずれか一方２２を選択して電流制御部に出力する選択部７を設ける。条件は、内部又は外部トルク指令値のいずれか小さい方とする。さらに、モータ速度指令値２は、サーボモータ１０で駆動される油圧ポンプ１２の流量フィードバック偏差信号値であり、外部トルク指令値６は吐出圧力のフィードバック偏差信号値とする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から入力されるモータ速度指令値と、前記モータ速度指令値によりサーボモータの速度を制御するためのモータ速度制御部と、モータ速度制御部からの入力により前記サーボモータに供給する電流の大きさを制御する電流制御部と、を有するサーボモータドライバにおいて、前記モータ速度制御部と前記電流制御部との間に、前記モータ速度制御部から出力される内部トルク指令値と、外部から入力される外部トルク指令値と、を比較して、予め設定された条件に従って前記内部トルク指令値又は前記外部トルク指令値のいずれか一方を選択して前記電流制御部に出力する選択部が設けられていることを特徴とするサーボモータドライバ。
【請求項２】
前記予め設定された条件は、前記内部トルク指令値と外部トルク指令値と、のいずれか小さい方の値を前記電流制御部に出力するようにされていることを特徴とする請求項１に記載のサーボモータドライバ。
【請求項３】
前記モータ速度指令値は、前記サーボモータで駆動される油圧ポンプの回転速度又は吐出量の指令値と前記回転速度又は前記吐出量を検知して得られた回転速度又は吐出量のフィードバック値との偏差信号値であり、前記外部トルク指令値は前記油圧ポンプの吐出圧力の指令値と前記吐出圧力を検出して得られた吐出圧力のフィードバック値との偏差信号値であることを特徴とする請求項１又は２に記載のサーボモータドライバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、速度フィードバック及びトルクフィードバックの二種のフィードバック制御を選択的に行うためのサーボモータドライバに関する。さらには、サーボモータに駆動される油圧ポンプから吐出される圧油の流量を流量指令に従って制御する流量フィードバック制御と、その吐出圧力を圧力指令に従って制御する圧力フィードバック制御とを選択的に制御するサーボモータドライバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、サーボモータドライバは種々のものがあるが、例えば、図２の太線枠内に示すように、一般のサーボモータドライバ５１は、モータ速度指令値３２によりサーボモータ１０の速度を制御するためのモータ速度制御部３と、モータ速度制御部からの入力により前記サーボモータに供給する電流の大きさを制御する電流制御部４を有している。モータ速度制御部３にはサーボモータ１０に取り付けられたエンコーダ２０等より速度検出信号値２１がフィードバックされる。モータ速度制御部３からの出力は、速度偏差の微分であり加速度（トルク）に比例し、トルク指令値２２電流制御部４に入力される。このトルク指令値２２は加速度（トルク）であり、電流に比例するので、電流制御部４で増幅することにより、サーボモータの電流制御を行う。電流制御部４には加速度即ちトルクを電流に変換するトルク−電流変換部４１、変換された電流をモータ電流をフィードバック４３しながら制御するモータ電流ループ４２等から構成される。モータ電流ループ４２には電源や電流制御、電流増幅器等が含まれる。
【０００３】
従って、速度制御に当たっては、かかるサーボモータドライバ５１のモータ速度制御部３にモータ速度指令値３２を入力し、トルク制御はトルク指令値２２を電流制御部４に入力することにより、それぞれフィードバック制御する。一方、位置制御は位置制御偏差を微分することにより、速度となるので、これをモータ速度制御部に入力することにより位置フィードバック制御を行う。このように、サーボモータドライバを使用することにより、種々のフィードバック制御を行う。係る制御は一般に一種類のフィードバックについて行われ、複数のフィードバック制御においては、選択回路を設けている。例えば、特開平６−２０２７３７号公報ではゲインを選択的に変更できるようにしたり、特開平６−８６４４８号公報では非常停止信号で速度指令値を０として、緊急停止している。
【０００４】
一方、位置、速度、トルクと種類の異なるフィードバック制御を行う場合についても同様に選択回路を設けておこなう。例えば、特開平５−１９６００１号公報では、サーボモータ１０で駆動される油圧ポンプ１２を用いた射出成型機の射出制御に前述した図２に示すと同様な圧力及び流量（速度）制御を行っている。このものでは、サーボモータ１０で駆動される油圧ポンプ１２の吐出量を流量検出器１５に代えてモータ回転検出器２０で検出した流量フィードバック値１４と、流量（速度）指令値１３との流量偏差信号値２３が出力可能にされている。また、油圧ポンプの圧力を圧力検出器１８で検出した圧力フィードバック値１７と、圧力指令値１６との圧力偏差信号値２４が出力可能にされている。さらに、この流量、圧力偏差信号値２３，２４を比較して、小さい方の偏差信号値を選択して、モータ速度指令値３２としてモータ速度制御部３に出力する選択手段２７が設けられている。かかる構成にすることにより、射出成形機の射出時開始時の油圧シリンダの早送り射出速度、即ちポンプ吐出量を流量（速度）指令値として与え、後半の射出成形時には油圧シリンダの押しつけ力、即ちポンプの圧力を圧力指令値として与える。
【０００５】
即ち、射出開始時には、油圧シリンダ２６の抵抗が小さく圧力が発生しないので、圧力偏差信号値２４は大きく、流量偏差信号値２３が小さい。そこで、選択手段２７により流量偏差信号値２３がモータ速度制御部３に出力され、流量フィードバック制御が行われ、低圧で大流量（高速）をアクチュエータに供給して、高速送りが行われる。射出シリンダが高速前進し、射出が進むに従って、圧力が増大し、抵抗により射出シリンダ速度が低下する。このとき、圧力偏差信号値２４は小さくなり、流量偏差信号値２３が大きくなり、選択手段２７により圧力偏差信号値２４がモータ速度制御部３に出力され、圧力フィードバック制御が行われ、所定圧力で射出される。このように、選択手段２７により、自動的に流量又は圧力フィードバック制御が選択される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる選択手段を使用すると、圧力はサーボモータのトルクに比例するが回転速度には比例しないので積分回路等を設け、速度にほぼ比例した出力信号に変換し、モータ速度制御に使用できるようにしてモータ制御部に入力する必要があり、制御回路が増えるという問題があった。また、圧力はトルクに比例するので、直接トルク制御部に入力することができるが、圧力と流量の偏差信号値を直接比較することができないので前述したような流量又は圧力の自動フィードバック制御ができないという問題があった。
【０００７】
本発明の課題は、前述した問題点に鑑みて圧力のようなトルクに比例したトルクフィードバック制御と、流量のような速度に比例した速度フィードバック制御を、自動選択するに当たり、回路構成が少なく、応答性がよく、操作もし易いサーボモータドライバを提供することである。さらには、より応答性のよいサーボモータにより油圧ポンプを駆動するシステムに適用できるサーボモータドライバを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、外部から入力されるモータ速度指令値と、前記モータ速度指令値によりサーボモータの速度を制御するためのモータ速度制御部と、モータ速度制御部からの入力により前記サーボモータに供給する電流の大きさを制御する電流制御部と、を有するサーボモータドライバにおいて、前記モータ速度制御部と前記電流制御部との間に、前記モータ速度制御部から出力される内部トルク指令値と、外部から入力される外部トルク指令値と、を比較して、予め設定された条件に従って前記内部トルク指令値又は前記外部トルク指令値のいずれか一方を選択して前記電流制御部に出力する選択部が設けられたサーボモータドライバを提供することにより上記課題を解決した。
【０００９】
モータ速度制御部と電流制御部との間に、選択部を設け、この選択部にモータ速度制御部から出力される内部トルク指令値と、外部から入力される外部トルク指令値を入力するようにしたので、両値の比較及び比較結果により内部又は外部トルク指令値のどちらか一方を選択して電流制御部に容易に入力できる。これにより、モータ速度指令値と外部トルク指令値との比較及び選択出力が行え、速度フィードバックとトルクフィードバックとの自動選択が行える。トルク指令値のレベルで比較・選択を行うので、外部トルク指令値をモータ速度指令値に合致するように積分する必要がない。また、外部トルク指令値はモータ速度制御部を介する必要もなく、直接電流制御部に入力され、直接にトルクフィードバック制御される。なお、速度（流量）制御は、従来と同様にされる。
【００１０】
比較条件は、比較する偏差信号値の正負、大小を比較して選択出力するなど種々の設定が可能であるが、従来例で述べたような射出成型機等の一方向での制御にあっては、圧力（トルク）指令、流量（速度）指令が正の場合には、単純に、偏差信号値の小さい方を選択すればよい、そこで、請求項２に記載の発明においては、前記予め設定された条件は、前記内部トルク指令値と、外部トルク指令値と、のいずれか小さい方の値を出力するようにした。
【００１１】
係るサーボモータドライバの具体的な使用装置の応用として、前記モータ速度指令値は、前記サーボモータで駆動される油圧ポンプの回転速度又は吐出量の指令値と前記回転速度又は前記吐出量を検知して得られた回転速度又は吐出量のフィードバック値との偏差信号値であり、前記外部トルク指令値は前記油圧ポンプの吐出圧力の指令値と前記吐出圧力を検出して得られた吐出圧力のフィードバック値との偏差信号値とすることにより、サーボモータによる油圧ポンプを用いた射出成形機等の油圧システムに使用できる（請求項３）。なお、従来のサーボモータドライバと同様に、更に速度制御部の入力に位置フィードバック制御を加えることも可能である。なお、トルク検出は、圧力検出器の他、作動シリンダにロードセルを設けたり、トルク計を用いてもよい。また、速度に比例する速度検出は流量検出器の他、回転数計、アクチュエータ速度等を用いてもよいことはいうまでもない。また、サーボモータのエンコーダ等の回転数検出器を利用してもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態であるサーボモータドライバをサーボモータ駆動される油圧ポンプで作動する射出成形機に利用した場合を示す油圧回路図及びブロック線図である。本実施の形態は圧力及び流量フィードバック制御を行うものである。なお図２と同様な構成については同符号を付している。図１に示すように、作動油を吸入・吐出する固定容量形ピストンポンプ１２、ポンプを回転するサーボモータ１０、サーボモータの回転数を検出するエンコーダ２０から可変吐出量制御装置が構成されている。さらに可変吐出量制御装置を駆動するサーボモータドライバ１が設けられている。可変吐出量制御装置はポンプ１２の吐出口１２ａからチェック弁２９、流量検出器１５、油路１１、方向制御弁２５を介して油圧シリンダ（アクチュエータ）２６へ導かれる。方向制御弁２５を操作することにより、油圧シリンダ２６のキャップ側２６ｃに圧油を流入させシリンダロッド２６ｒを出る方向に作用させ、あるいは、油圧シリンダのヘッド側２６ｈに圧油を流入させシリンダロッド２６ｒが引き込む方向に作用させる、又は停止可能にされている。油圧シリンダ２６からの戻り油は方向制御弁２５を介して油タンク２９に戻される。流路１１には圧力検出器１８が設けられている。符号２９はリリーフ弁（安全弁）である。
【００１３】
サーボモータドライバ１は、外部から入力されるモータ速度指令値２と、モータ速度指令値によりサーボモータの速度を制御するためのモータ速度制御部３と、モータ速度制御部からの入力によりサーボモータに供給する電流の大きさを制御する電流制御部４と、から構成されている。モータ速度制御部３と電流制御部４との間に、モータ速度制御部からの出力である内部トルク指令値５と、外部から入力される外部トルク指令値６と、を比較して、予め設定された条件に従って内部又は外部トルク指令値のいずれか一方を選択して電流制御部４に出力する選択部７が設けられている。予め設定された条件として、内部トルク指令値５と、外部トルク指令値６とのいずれか小さい方の値をトルク指令値２２として出力するようにされている。かかる選択部７としては、種々のものがあるが、前述した特開平５−１９６００１号公報のものと同様、比較器と選択スイッチからなる一般的なものでよく、説明を省略する。
【００１４】
ポンプ吐出圧力を指令する圧力指令値１６と圧力検出器１８からの圧力検出信号値（圧力フィードバック値）１７は、圧力比較器９により比較補償され、外部トルク指令として、サーボモータドライバ１の選択部７の一方に接続される。選択部７により、外部トルク指令値６が選択された場合には、圧力指令値１６と圧力検出信号値１７による圧力フィードバック制御が行われる。
【００１５】
一方、ポンプ吐出量を指令する流量指令値１３と、流量検出器１５から検出される流量検出信号値（流量フィードバック値）１４とは、流量比較器３０により比較補償され、モータ速度（流量）指令値２として、サーボモータドライバ１のモータ速度制御部３に入力される。モータ速度指令値２はモータ速度制御部３で内部トルク指令値５に変換され、サーボモータドライバ１の選択部７の他方に接続される。選択部７により、内部トルク指令値５が選択された場合には、流量指令値１３と流量検出信号値１４による流量フィードバック制御が行われる。
【００１６】
かかる構成の射出成形機での作用について説明する。図１において、シリンダ２６のキャップ側２６ｃに圧油を供給してシリンダを前進させる射出成形工程では、閉じられた金型に射出ノズルを介して射出材料である樹脂を加熱押し込み保圧成形する。この射出成形工程で、圧力指令値１６を保圧力、速度（流量）指令値１３をシリンダ押し込み速度として設定する。射出開始時はスプル部に低圧で樹脂が送られる。さらに樹脂供給時にはノズルの抵抗による中圧力で樹脂が金型内に送り込まれる。従って、射出開始時及び樹脂供給時の低、中圧では圧力の高い圧力指令値１６と圧力の低い圧力検出信号値１７とを比較した外部トルク指令値はプラスで大きな値となる。一方、抵抗がないので、速度（流量）指令値１３に応じた流量がシリンダ２６に供給され流量指令値１３と流量検出信号値１４とを比較したモータ速度指令値２、即ち内部トルク指令値５は小さい。従って、内部トルク指令値が選択され油圧ポンプは速度（流量）フィードバック制御される。さらに、金型内に樹脂が充満すると樹脂圧を上昇させ、所定圧力で保圧する。この工程で、樹脂が充填され圧力が上昇すると、速度が遅くなり、速度指令値１３と流量検出信号値との偏差信号値（モータ速度指令値）２、即ち内部トルク指令値が大きくなり、圧力指令値１６と圧力検出信号値１７との偏差が小さくなり、外部トルク指令値６が小さくなるので、内部トルク指令値（流量）から、外部トルク指令値（圧力）に選択部７により切替わり、圧力（トルク）フィードバック制御される。
【００１７】
特に、従来のトルク（圧力）、速度（流量）フィードバック信号の選択がサーボモータドライバ１のモータ速度制御部３の手前で行われていたのに対し、本発明においては、サーボモータドライバ内の電流制御部４、詳細にはトルク電流変換部４１の手前で、行うようにしたことが特徴である。これにより、トルクフィードバック制御の応答性、操作性、精度がよくなる。なお、実施の形態においては、一方向について述べたが、逆方向でも制御可能である。また、方向制御弁による切換でなく、本出願人が特願２００２−０１１２４０号で別途出願した、両方向回転ポンプを用いで直接シリンダ、油圧モータ等を駆動させる場合では、アクチュエータの方向により、偏差の他に方向の因子を考慮して、方向の正負、指令値の大きさ等の種々の条件を比較して、選択しているが、かかる場合にも本発明を適用できる。また、油圧に限らず、ＮＣ工作機、ＮＣプレス等、サーボモータでボールねじや歯車を介して機械的アクチュエータを駆動するものにも応用できる。例えば、自動クランプ機構や圧入プレスで、速度制御とトルク制御を自動的に選択できる。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明においては、モータ速度制御部と電流制御部との間に、選択部を設け、モータ速度指令値から出力された内部トルク指令値と外部トルク指令値との比較及び選択を行い、速度フィードバックとトルクフィードバックとの自動選択を、トルク指令値のレベルで比較・選択を行うようにしたので、圧力検出のようなトルクに比例したトルクフィードバック制御と、流量のような速度に比例した速度フィードバック制御を、自動選択するに当たり、積分回路等が不要で回路構成が少なく、信号が直接入力され応答性のよいサーボモータドライバを提供するものとなった。また、速度フィードバックとトルクフィードバックとの共通部が減るので、調整や操作もし易いものとなった。
【００１９】
また、請求項２の発明においては、予め設定された条件を、モータ速度制御部からの出力である内部トルク指令値と、外部から入力される外部トルク指令値とのいずれか小さい方の値を出力するようにしたので、圧入プレスや射出成型機等で、自動的に速度（流量）、トルク（圧力）フィードバック選択ができる。
【００２０】
さらに、請求項３の発明においては、本発明のサーボモータドライバを用いて、モータ速度指令値を、サーボモータで駆動される油圧ポンプの回転速度又は吐出量の指令値と流量フィードバック値との偏差信号とし、外部トルク指令値を油圧ポンプの吐出圧力の指令値と圧力フィードバック値との偏差信号とすることにより、サーボモータによる油圧ポンプを用いた射出成形機等の油圧システムに適用できるので、より応答性のよいシステムを提供するものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるサーボモータドライバをサーボモータで駆動される油圧ポンプで作動する射出成形機に利用した場合を示す油圧回路図及びブロック線図である。
【図２】従来のサーボモータドライバをサーボモータで駆動される油圧ポンプで作動する射出成形機に利用した場合を示す油圧回路図及びブロック線図である。
【符号の説明】
１　　サーボモータドライバ
２　　モータ速度指令値（流量偏差信号値）
３　　モータ速度制御部
４　　電流制御部
５　　内部トルク指令値
６　　外部トルク指令値（圧力偏差信号値）
７　　選択部
１０　サーボモータ
１２　油圧ポンプ
１３　回転速度又は吐出量の指令値（速度（流量）指令値）
１４　回転速度又は吐出量のフィードバック値（流量フィードバック値）
１６　吐出圧力の指令値
１７　吐出圧力のフィードバック値（圧力フィードバック値）
【図１】
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【図２】
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