(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリュを駆動する一対のサーボモータを含む駆動部と、一方のサーボモータによる駆動位置の検出値（第一検出値）のみと位置の目標値間の偏差値を得、この偏差値に基づいて前記一方のサーボモータに対する位置のフィードバック制御を行う第一制御系と、他方のサーボモータによる駆動位置の検出値（第二検出値）のみと前記目標値間の偏差値を得、この偏差値に基づいて前記他方のサーボモータに対する位置のフィードバック制御を行う第二制御系と、各駆動位置を同期させる同期部を備える電動射出成形機の駆動制御装置において、前記第一検出値から前記第二検出値を減算して偏差値を得る偏差検出部と、前記偏差値を補償する補償部と、この補償部から出力する同期用補正値を、前記第一検出値と前記目標値間の偏差値を補償する補償部の出力値から減算する減算部と、前記同期用補正値を、前記第二検出値と前記目標値間の偏差値を補償する補償部の出力値に加算する加算部とを有する同期回路を備えることを特徴とする電動射出成形機の駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対のサーボモータを含む駆動部により共通の可動部を駆動する際に用いて好適な電動射出成形機の駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来技術及び課題】
従来、複数のサーボモータを含む駆動部により共通の可動部を駆動する電動射出成形機は知られている。
【０００３】
ところで、この種の電動射出成形機は、単一のサーボモータでは目的の駆動力を確保できない場合或いは単一のサーボモータでは高価になる場合などにおいて、複数のサーボモータを組合わせることにより、駆動部全体の駆動力を高めたり或いは低コスト化を図ることを目的とするものであるが、反面、複数のサーボモータを使用するため、各サーボモータ間の同期を如何に確立させるかが重要な課題となる。
【０００４】
従来、複数のサーボモータを同期させる手段としては、特開２０００−１１７７９０号公報で開示される同期装置が知られている。この装置は、複数のサーボモータによりそれぞれ回転する複数のプーリ間にタイミングベルトを架け渡すことにより、機械的に同期を確立するものである。一方、このような機械的な手段では、応答性及び精度において限界があるため、複数のサーボモータを電気的な手段により同期を確立させる駆動制御装置も、特許第２６８１７９５号公報で知られている。この装置は、複数の電動機のうちの一の電動機の回転速度を設定回転速度に維持し、この一の電動機の回転速度に同調させて他の電動機の回転速度が当該一の電動機の回転速度と等しくなるように制御するものである。
【０００５】
しかし、このような電気的な手段により同期を確立させる従来の駆動制御装置では、一の電動機（サーボモータ）の回転速度に対して、他の電動機の回転速度を追従させることにより同期させるため、他の電動機の絶対制御量が一の電動機に対して大きくなり、特に、同期が大きく外れた場合には、制御動作の応答性及び安定性を大きく損ねてしまう欠点があった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術に存在する課題を解決したものであり、複数のサーボモータにおける絶対制御量を小さくし、たとえ同期が大きく外れた場合であっても、制御動作の十分な応答性と安定性を確保できるようにした電動射出成形機の駆動制御装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明は、可動部２となるスクリュ２ｓを駆動する一対のサーボモータ３ｘ，３ｙを含む駆動部３と、一方のサーボモータ３ｘによる駆動位置の検出値（第一検出値）Ｄｘのみと位置の目標値Ｄｏ間の偏差値Ｄｘｅを得、この偏差値Ｄｘｅに基づいて一方のサーボモータ３ｘに対する位置のフィードバック制御を行う第一制御系Ｃｘと、他方のサーボモータ３ｙによる駆動位置の検出値（第二検出値）Ｄｙのみと目標値Ｄｏ間の偏差値Ｄｙｅを得、この偏差値Ｄｙｅに基づいて他方のサーボモータ３ｙに対する位置のフィードバック制御を行う第二制御系Ｃｙと、各駆動位置を同期させる同期部４を備える電動射出成形機Ｍの駆動制御装置１を構成するに際して、第一検出値Ｄｘから第二検出値Ｄｙを減算して偏差値Ｅを得る偏差検出部５と、偏差値Ｅを補償する補償部６と、この補償部６から出力する同期用補正値Ｓｅを、第一検出値Ｄｘと目標値Ｄｏ間の偏差値Ｄｘｅを補償する補償部１１ｘの出力値Ｓｘから減算する減算部７と、同期用補正値Ｓｅを、第二検出値Ｄｙと目標値Ｄｏ間の偏差値Ｄｙｅを補償する補償部１１ｙの出力値Ｓｙに加算する加算部８とを有する同期回路９を備えることを特徴とする。
【０００８】
これにより、本発明に係る駆動制御装置１では、偏差検出部５により、第一検出値Ｄｘから第二検出値Ｄｙを減算した偏差値Ｅが得られるとともに、さらに、偏差値Ｅは補償部６で補償されることにより、同期用補正値Ｓｅが得られる。一方、同期用補正値Ｓｅは、第一制御系Ｃｘと第二制御系Ｃｙに同時に付与される。そして、減算部７により、第一検出値Ｄｘと目標値Ｄｏ間の偏差値Ｄｘｅを補償する補償部１１ｘの出力値Ｓｘ（第一制御系Ｃｘの制御値）から同期用補正値Ｓｅが減算されるとともに、加算部８により、第二検出値Ｄｙと目標値Ｄｏ間の偏差値Ｄｙｅを補償する補償部１１ｙの出力値Ｓｙ（第二制御系Ｃｙの制御値）に同期用補正値Ｓｅが加算される。
【０００９】
この結果、例えば、第一検出値Ｄｘに対して第二検出値Ｄｙが小さくなる方向に同期が大きく外れても、同期用補正値Ｓｅにより、出力値Ｓｘは小さくなる方向に補正され、かつ出力値Ｓｙは大きくなる方向に補正されるため、一方のサーボモータ３ｙ（又は３ｘ）の絶対制御量が大きくなってしまう不具合が解消され、制御動作の十分な応答性と安定性が確保される。
【００１０】
【実施例】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１１】
まず、本実施例に係る駆動制御装置１を備える電動射出成形機Ｍの概略構成について、図２及び図３を参照して説明する。
【００１２】
電動射出成形機Ｍは、機台５１の上面に配した射出装置Ｍｉと型締装置Ｍｃを備える。射出装置Ｍｉは、射出装置移動台５２により支持され、この射出装置移動台５２は不図示の進退駆動部により、前進位置（ノズルタッチ位置）又は後退位置（ノズルタッチ解除位置）に選択的に変位する。また、射出装置移動台５２上における型締装置Ｍｃ側の端部には、加熱筒支持盤５３を起設するとともに、反対側の端部には、駆動部支持盤５４を起設し、さらに、加熱筒支持盤５３と駆動部支持盤５４間には、複数のタイバー５５…を架設する。そして、このタイバー５５…により可動盤５６をスライド自在に支持する。
【００１３】
一方、加熱筒支持盤５３の前面には加熱筒５７の後端を取付ける。この加熱筒５７は、前端に射出ノズル５８を有するとともに、後部にホッパ５９を備える。また、加熱筒５７の内部にはスクリュ２ｓ（可動部２）を挿入し、このスクリュ２ｓの後端は、可動盤５６に設けた回動支持部６０に回動自在に結合する。可動盤５６には、計量用のサーボモータ６１を取付けるとともに、このサーボモータ６１の回転軸に取付けた駆動プーリ６２とスクリュ２ｓの後端に取付けた被動プーリ６３間にはエンドレスベルト６４を架け渡すことにより、計量用の駆動部６５を構成する。
【００１４】
他方、駆動部支持盤５４の後面には、スクリュ２ｓを進退移動させる駆動部３を構成する左右一対の射出用のサーボモータ３ｘ，３ｙを取付ける。そして、各サーボモータ３ｘ，３ｙの回転軸６６ｘ，６６ｙと可動盤５６は、ボールねじ機構６７ｘ，６７ｙにより結合する。具体的には、可動盤５６の後面に、左右一対のナット部６８ｘ，６８ｙを固定するとともに、各サーボモータ３ｘ，３ｙの回転軸６６ｘ，６６ｙに、各ナット部６８ｘ，６８ｙに螺合するボールねじ６９ｘ，６９ｙの後端を結合する。なお、各回転軸６６ｘ，６６ｙは、駆動部支持盤５４に取付けたベアリング７０ｘ，７０ｙにより支持されるとともに、ナット部６８ｘ，６８ｙに対応する可動盤５６の位置には、ボールねじ６９ｘ，６９ｙが挿通可能な挿通孔７１ｘ，７１ｙを貫通形成する。その他、図３中、７２は型締装置Ｍｃの固定盤，７３は固定盤７２に取付けた固定型をそれぞれ示す。
【００１５】
次に、本実施例に係る駆動制御装置１の構成について、図１及び図２を参照して具体的に説明する。
【００１６】
駆動制御装置１は、図２に示すように、各サーボモータ３ｘ，３ｙにそれぞれ接続する一対のサーボアンプ２１ｘ，２１ｙを備える。したがって、サーボモータ３ｘ，３ｙは駆動制御装置１の一部を構成する。各サーボアンプ２１ｘ，２１ｙの出力側は各サーボモータ３ｘ，３ｙにそれぞれ接続するとともに、各サーボモータ３ｘ，３ｙに付設し、各サーボモータ３ｘ，３ｙの回転速度（回転数）を検出するロータリエンコーダ２２ｘ，２２ｙは、サーボアンプ２１ｘ，２１ｙにそれぞれ接続する。また、各サーボアンプ２１ｘ，２１ｙの入力側は、同期回路９の出力側に接続するとともに、この同期回路９の入力側は、コントローラ２３に接続する。この場合、サーボモータ３ｘ，サーボアンプ２１ｘ，ロータリエンコーダ２２ｘ及び同期回路９の一部は、第一制御系Ｃｘを構成するとともに、サーボモータ３ｙ，サーボアンプ２１ｙ，ロータリエンコーダ２２ｙ及び同期回路９の一部は、第二制御系Ｃｙを構成する。
【００１７】
図１に、同期回路９及びサーボアンプ２１ｘ，２１ｙの具体的構成を示す。なお、コントローラ２３からは、同期回路９に対して、少なくとも位置の目標値Ｄｏが付与されるとともに、速度の指令値を得るための速度指令オフセット値Ｆｘ，Ｆｙが付与される。
【００１８】
一方、同期回路９には、第一制御系Ｃｘと第二制御系Ｃｙが含まれる。第一制御系Ｃｘは、ロータリエンコーダ２２ｘから得る駆動位置の検出値（第一検出値Ｄｘ）と目標値Ｄｏ間の偏差を検出する位置偏差検出部３１ｘと、この位置偏差検出部３１ｘから出力する偏差値Ｄｘｅを比例定数（Ｐ定数）により補償する位置補償部１１ｘと、この位置補償部１１ｘの出力値Ｓｘｉに速度指令オフセット値Ｆｘを加算するオフセット値加算部３２ｘと、このオフセット値加算部３２ｘの出力値Ｓｘ（制御値）から後述する同期用補正値Ｓｅを減算する減算部７を備える。
【００１９】
同様に、第二制御系Ｃｙは、ロータリエンコーダ２２ｙから得る駆動位置の検出値（第二検出値Ｄｙ）と目標値Ｄｏ間の偏差を検出する位置偏差検出部３１ｙと、この位置偏差検出部３１ｙから出力する偏差値Ｄｙｅを比例定数（Ｐ定数）により補償する位置補償部１１ｙと、この位置補償部１１ｙの出力値Ｓｙｉに速度指令オフセット値Ｆｙを加算するオフセット値加算部３２ｙと、このオフセット値加算部３２ｙの出力値Ｓｙ（制御値）に後述する同期用補正値Ｓｅを加算する加算部８を備える。
【００２０】
さらに、同期回路９には、第一検出値Ｄｘから第二検出値Ｄｙを減算して偏差値Ｅを得る偏差検出部５と、この偏差値Ｅを比例積分定数（ＰＩ定数）により補償する補償部６を備える。そして、この補償部６から出力する同期用補正値Ｓｅは、第一制御系Ｃｘにおける減算部７及び第二制御系Ｃｙにおける加算部８に付与される。
【００２１】
一方、第一制御系Ｃｘに備えるサーボアンプ２１ｘは、入力側から、減算部７の出力値Ｖｘｏが付与される速度偏差検出部３３ｘと、ロータリエンコーダ２２ｘから得る第一検出値Ｄｘを時間により微分して速度の検出値Ｖｘｄを得、この検出値Ｖｘｄを速度偏差検出部３３ｘに付与する速度変換部３４ｘと、速度偏差検出部３３ｘから出力する速度偏差値Ｖｘｅを比例積分定数（ＰＩ定数）により補償する速度補償部３５ｘを有する速度のフィードバック制御系を備えるとともに、速度補償部３５ｘの出力値Ｋｘが入力し、かつ電流偏差検出部３６ｘ及びこの電流偏差検出部３６ｘから出力する偏差値を比例積分定数（ＰＩ定数）により補償する電流補償部３７ｘを有する電流のフィードバック制御系を備え、この電流補償部３７ｘの出力部はサーボモータ３ｘに接続する。
【００２２】
また、第二制御系Ｃｙに備えるサーボアンプ２１ｙは、入力側から、加算部８の出力値Ｖｙｏが付与される速度偏差検出部３３ｙと、ロータリエンコーダ２２ｙから得る第二検出値Ｄｙを時間により微分して速度の検出値Ｖｙｄを得、この検出値Ｖｙｄを速度偏差検出部３３ｙに付与する速度変換部３４ｙと、速度偏差検出部３３ｙから出力する速度偏差値Ｖｙｅを比例積分定数（ＰＩ定数）により補償する速度補償部３５ｙを有する速度のフィードバック制御系を備えるとともに、速度補償部３５ｙの出力値Ｋｙが入力し、かつ電流偏差検出部３６ｙ及びこの電流偏差検出部３６ｙから出力する偏差値を比例積分定数（ＰＩ定数）により補償する電流補償部３７ｙを有する電流のフィードバック制御系を備え、この電流補償部３７ｙの出力部はサーボモータ３ｙに接続する。
【００２３】
次に、本実施例に係る駆動制御装置１の動作、特に射出工程における動作について、各図を参照して説明する。
【００２４】
射出工程では、予め設定された速度指令値によりスクリュ２ｓが前進移動する。この際における第一制御系Ｃｘの基本動作は次のようになる。まず、コントローラ２３から速度指令オフセット値Ｆｘが付与されるとともに、位置の指令値Ｄｏが位置偏差検出部３１ｘに付与される。一方、ロータリエンコーダ２２ｘから得る第一検出値Ｄｘは、位置偏差検出部３１ｘに付与され、位置偏差検出部３１ｘからは、第一検出値Ｄｘと目標値Ｄｏ間の偏差値Ｄｘｅが得られる。そして、偏差値Ｄｘｅは、位置補償部１１ｘにおける比例定数（Ｐ定数）により補償される。これにより、補償された出力値Ｓｘｉが得られるため、基本的には、この出力値Ｓｘｉの大きさに基づいて第一制御系Ｃｘにおける位置のフィードバック制御が行われる。
【００２５】
また、出力値Ｓｘｉは、オフセット値加算部３２ｘに付与され、このオフセット値加算部３２ｘで、出力値Ｓｘｉに対して速度指令オフセット値Ｆｘが加算される。これにより、オフセット値加算部３２ｘからは出力値Ｓｘを得る。この出力値Ｓｘは、減算部７を無視した場合、サーボアンプ２１ｘの速度偏差検出部３３ｘに付与される速度の指令値となる。一方、第一検出値Ｄｘは速度変換部３４ｘに付与され、この速度変換部３４ｘにより速度の検出値Ｖｘｄに変換されるとともに、この速度の検出値Ｖｘｄが速度偏差検出部３３ｘに付与されるため、速度偏差検出部３３ｘからは、速度の指令値と検出値Ｖｘｄ間の速度偏差値Ｖｘｅが得られる。この速度偏差値Ｖｘｅは、速度補償部３５ｘにおける比例積分定数（ＰＩ定数）により補償され、この速度補償部３５ｘからは補償された出力値Ｋｘが得られる。よって、基本的には、この出力値Ｋｘの大きさに基づいて第一制御系Ｃｘにおける速度のフィードバック制御が行われる。さらに、出力値Ｋｘは、電流偏差検出部３６ｘ及び電流補償部３７ｘを有する電流のフィードバック制御系（マイナループ）を介して出力し、サーボモータ３ｘに対する基本的なサーボ制御が行われる。
【００２６】
他方、第二制御系Ｃｙの基本動作も第一制御系Ｃｘと同様に行われる。まず、コントローラ２３から速度指令オフセット値Ｆｙ（通常、Ｆｙ＝Ｆｘ）が付与されるとともに、位置の指令値Ｄｏが位置偏差検出部３１ｙに付与される。一方、ロータリエンコーダ２２ｙから得る第二検出値Ｄｙは、位置偏差検出部３１ｙに付与され、位置偏差検出部３１ｙからは、第二検出値Ｄｙと目標値Ｄｏ間の偏差値Ｄｙｅが得られる。そして、偏差値Ｄｙｅは、位置補償部１１ｙにおける比例定数（Ｐ定数）により補償される。これにより、補償された出力値Ｓｙｉが得られるため、この出力値Ｓｙｉの大きさに基づいて第二制御系Ｃｙにおける位置のフィードバック制御が行われる。
【００２７】
また、出力値Ｓｙｉは、オフセット値加算部３２ｙに付与され、このオフセット値加算部３２ｙで、出力値Ｓｙｉに対して速度指令オフセット値Ｆｙが加算される。これにより、オフセット値加算部３２ｙからは出力値Ｓｙを得る。この出力値Ｓｙは、加算部８を無視した場合、サーボアンプ２１ｙの速度偏差検出部３３ｙに付与される速度の指令値となる。一方、第二検出値Ｄｙは速度変換部３４ｙに付与され、この速度変換部３４ｙにより速度の検出値Ｖｙｄに変換されるとともに、この速度の検出値Ｖｙｄが速度偏差検出部３３ｙに付与されるため、速度偏差検出部３３ｙからは、速度の指令値と検出値Ｖｙｄ間の速度偏差値Ｖｙｅが得られる。この速度偏差値Ｖｙｅは、速度補償部３５ｙにおける比例積分定数（ＰＩ定数）により補償され、この速度補償部３５ｙからは補償された出力値Ｋｙが得られる。よって、基本的には、この出力値Ｋｙの大きさに基づいて第二制御系Ｃｙにおける速度のフィードバック制御が行われる。さらに、出力値Ｋｙは、電流偏差検出部３６ｙ及び電流補償部３７ｙを有する電流のフィードバック制御系（マイナループ）を介して出力し、サーボモータ３ｙに対する基本的なサーボ制御が行われる。
【００２８】
このように、第一制御系Ｃｘ及び第二制御系Ｃｙは、それぞれ独立した系で位置，速度及び電流に対するフィードバック制御が行われ、位置の指令値Ｄｏ及び速度の指令値（位置指令オフセット値Ｆｘ，Ｆｙ）に一致するように制御が行われる。
【００２９】
一方、同期回路９により、各サーボモータ３ｘ，３ｙによる駆動位置が一致するように同期の確立が行われる。まず、偏差検出部５の非反転入力部には、ロータリエンコーダ２２ｘから得る第一検出値Ｄｘが付与されるとともに、偏差検出部５の反転入力部には、ロータリエンコーダ２２ｙから得る第二検出値Ｄｙが付与される。これにより、偏差検出部５の出力部からは、第一検出値Ｄｘから第二検出値Ｄｙを減算した偏差値Ｅが得られる。また、この偏差値Ｅは補償部６に付与され、補償部６における比例積分定数（ＰＩ定数）により補償される。
【００３０】
よって、補償部６からは補償された同期用補正値Ｓｅが得られるため、この同期用補正値Ｓｅは、第一制御系Ｃｘの減算部７及び第二制御系Ｃｙの加算部８に対して同時に付与される。この結果、減算部７では、オフセット値加算部３２ｘの出力値Ｓｘ（制御値）から同期用補正値Ｓｅが減算されるとともに、加算部８では、オフセット値加算部３２ｙの出力値Ｓｙ（制御値）に同期用補正値Ｓｅが加算される。したがって、例えば、第一検出値Ｄｘに対して第二検出値Ｄｙが小さくなる方向に同期が大きく外れても、同期用補正値Ｓｅにより、第一制御系Ｃｘの制御値（Ｓｘ）は小さくなる方向に補正され、かつ第二制御系Ｃｙの制御値（Ｓｙ）は大きくなる方向に補正されるため、一方のサーボモータ３ｙ（又は３ｘ）の絶対制御量が大きくなってしまう不具合が解消され、制御動作の十分な応答性と安定性が確保される。
【００３１】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、細部の構成，形状，数量等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更，追加，削除することができる。
【００３２】
例えば、実施例は、一対のサーボモータ３ｘ，３ｙを用いた場合を示したが、三台以上のサーボモータ３ｘ…を用いた場合でも同様に実施できる。この場合、例えば、三台のサーボモータ３ｘ，３ｙ，３ｚを用いれば、一対のサーボモータ３ｘ，３ｙ、一対のサーボモータ３ｙ，３ｚ、さらには一対のサーボモータ３ｘ，３ｚの複数組により同様に実施できる。また、可動部２としてスクリュ２ｓを例示したが、型締装置Ｍｃ側における可動盤等、他の可動部にも同様に適用することができる。
【００３３】
【発明の効果】
このように、本発明に係る電動射出成形機の駆動制御装置は、スクリュを駆動する一対のサーボモータを含む駆動部と、一方のサーボモータによる駆動位置の第一検出値のみと位置の目標値間の偏差値を得、この偏差値に基づいて一方のサーボモータに対する位置のフィードバック制御を行う第一制御系と、他方のサーボモータによる駆動位置の第二検出値のみと目標値間の偏差値を得、この偏差値に基づいて他方のサーボモータに対する位置のフィードバック制御を行う第二制御系と、各駆動位置を同期させる同期部を備える駆動制御装置であって、第一検出値から第二検出値を減算して偏差値を得る偏差検出部と、この偏差値を補償する補償部と、この補償部から出力する同期用補正値を、第一検出値と目標値間の偏差値を補償する補償部の出力値から減算する減算部と、同期用補正値を、第二検出値と目標値間の偏差値を補償する補償部の出力値に加算する加算部とを有する同期回路を備えるため、複数のサーボモータにおける絶対制御量を小さくすることができ、たとえ同期が大きく外れた場合であっても、制御動作の十分な応答性と安定性を確保できる。したがって、特に、高応答性と高安定性が要求される射出用のサーボモータに用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る好適な実施例に係る駆動制御装置の具体的構成図、
【図２】同駆動制御装置を備える電動射出成形機の一部を示す平面構成図、
【図３】同駆動制御装置を備える電動射出成形機の一部を示す側面構成図、
【符号の説明】
１      駆動制御装置
２      可動部
２ｓ    スクリュ
３      駆動部
３ｘ    サーボモータ
３ｙ    サーボモータ
４      同期部
５      偏差検出部
６      補償部
７      減算部
８      加算部
９      同期回路
１１ｘ  補償部
１１ｙ  補償部
Ｃｘ    第一制御系
Ｃｙ    第二制御系
Ｄｘ    第一検出値
Ｄｙ    第二検出値
Ｄｏ    目標値
Ｄｘｅ  偏差値
Ｄｙｅ  偏差値
Ｓｅ    同期用補正値
Ｓｘ    出力値
Ｓｙ    出力値
Ｍ      電動射出成形機
Ｅ      偏差値
【図１】
0003853650.tif 000002
【図２】
0003853650.tif 000003
【図３】
0003853650.tif 000004