CN104786457A - 具有降低同步误差功能的注塑成型机的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有降低同步误差功能的注塑成型机的控制装置。注塑成型机的控制装置具有：压力控制部，其对多个注射电动机计算速度指令值；同步误差检测部，其检测出多个注射电动机之间的位置的同步误差；同步误差修正部，其计算速度指令值的修正量作为用于降低该同步误差的同步误差修正操作量；以及速度控制部，其根据通过同步误差修正部对压力控制部计算的速度指令值进行修正后的速度指令值来对注射电动机的速度进行控制。

Description

具有降低同步误差功能的注塑成型机的控制装置

技术领域

本发明涉及一种注塑成型机的控制装置，尤其涉及一种具有降低同步误差功能的注塑成型机的控制装置。

背景技术

已知有在注塑成型机中使用伺服电动机作为轴驱动结构的技术。已知如下技术：如果是小型注塑成型机，则大多情况下对注射部或合模部等被驱动部件分别设置一个伺服电动机，但如果是大型注塑成型机，因需要较大的轴驱动力，因此对一个被驱动部件设置多个伺服电动机或轴来进行驱动。此时，作为在多个伺服电动机之间保持位置同步的技术，例如如日本特开2003-189657号公报所公开的那样，已知有对多个伺服电动机分别设置位置控制部，对各位置控制部指示相同位置指令，由此控制成在多个伺服电动机之间保持位置同步的技术。

在日本特开2002-079556号公报、日本特开2003-200469号公报中记载了如下的技术，即作为用于使检测压力与设定压力一致的压力控制操作量，计算针对多个注射电动机的电流指令，为了降低所述多个注射电动机之间的位置或加压力的差，对所述计算的电流指令进行修正。

在日本特开2004-195926号公报中记载了如下的技术，即根据注射压力指令与实际的注射压力的差来计算螺杆移动量指令，根据该螺杆移动指令通过每个位置控制器来对多个电动机进行驱动控制。

在日本特开2002-079556号公报、日本特开2003-200469号公报中，计算电流指令作为压力控制的操作量，因此有可能使压力控制的响应速度延迟。此外，为了降低注射电动机之间的位置差对电流指令进行修正，因此有可能使降低位置差所需要的响应速度延迟。

在日本特开2004-195926号公报中，通过各位置控制器对多个电动机进行驱动控制，因此可以对各位置控制器指示相同的螺杆移动指令来降低多个电动机之间的位置差，但由于计算螺杆移动指令作为压力控制的操作量，因此有可能使压力控制的响应速度延迟。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种能够使压力控制中的压力的响应特性变得良好，并且能够降低轴间的位置/速度的同步误差的注塑成型机的控制装置。并且，提供一种注塑成型机的控制装置，其具备合模力、可动盘位置、开模量等的物理量检测部来代替压力检测部，即使在为使检测出的物理量与设定值一致而对多个电动机进行控制时，也能够使物理量的响应特性变得良好，并且能够降低轴间的位置/速度的同步误差。

本发明的注塑成型机的控制装置由多个轴驱动注塑成型机的一个被驱动部件，该注塑成型机的控制装置具有：物理量检测部，其检测由该被驱动部件控制的注射压力、合模力、可动盘位置、合模量中的任一个；速度指令计算部，其根据该检测出的物理量与指令值的偏差来计算速度指令值；同步误差检测部，其检测所述多个轴的相互的同步误差；速度控制部，其以分别与所述多个轴一对一对应的方式构成；以及同步误差修正部，其根据所述检测出的各轴的同步误差来修正所述速度指令值，所述速度控制部根据修正后的所述速度指令值和检测速度，来计算扭矩指令或电流指令。

所述同步误差修正部能够分别修正针对所述多个轴中包括唯一的主轴的所有轴，或所述多个轴中除了唯一的主轴以外的轴即从轴的速度指令值。

所述同步误差检测部能够根据主轴与该主轴以外的各从轴的位置差，或所有轴的平均位置与各轴的位置差，或关于各轴的该轴的位置与该轴以外的轴的平均位置的差中的任一个，来检测同步误差。

所述同步误差修正部能够进行以下修正的至少一方，即对于所述多个轴中相对于其他轴移动较慢的轴进行修正以便向前进方向增大速度指令值，以及对于所述多个轴中相对于其他轴移动较快的轴进行修正以便向前进方向减小速度指令值。

所述被驱动部件可以是注射螺杆，驱动所述被驱动部件的多个轴是注射轴，所述物理量是注射压力。或者，所述被驱动部件可以是可动盘，驱动所述被驱动部件的多个轴是合模轴，所述物理量是合模力、可动盘位置以及开模量中的任一个。

通过具备以上的结构，本发明提供一种能够使压力控制中的压力的响应特性变得良好，并且能够降低轴间的位置/速度的同步误差的注塑成型机的控制装置。并且，提供一种具备物理量检测部，即使在为使检测出的物理量与设定值一致而对多个电动机进行控制时，也能够使物理量的响应特性变得良好，并且能够降低轴间的位置/速度的同步误差的注塑成型机的控制装置。

附图说明

参照附图对以下的实施例进行说明，从而使本发明的所述以及其他目的以及特征更加明确。

图1是表示对从轴的速度指令值进行修正的实施方式的图。

图2是表示对主轴以及从轴的速度指令值进行修正的实施方式的图。

图3是表示用三个轴对一个被驱动部件进行驱动时的实施方式的图。

图4是说明代替位置差而根据速度差对同步误差进行检测以及修正的实施方式的图。

具体实施方式

具备：压力控制部，其对多个注射电动机计算速度指令值，作为用于使本实施方式的控制装置或注塑成型机具备的、安装在注射螺杆72的底部的压力检测器71检测出的检测压力与设定压力一致的压力控制操作量；同步误差检测部，其检测多个注射电动机之间的位置的同步误差；同步误差修正部，其计算速度指令值的修正量作为用于降低该同步误差的同步误差修正操作量；以及速度控制部，其根据通过所述同步误差修正部对所述压力控制部计算出的速度指令值进行修正而得的修正后速度指令值，来控制注射电动机的速度。

<实施方式一>

图1是表示对从轴的速度指令值进行修正的实施方式的图。对主轴60M的电动机和从轴60S的电动机进行控制的控制装置具备：输入从上位控制部输出的压力指令的压力控制部51；速度控制部52、52A；电流控制部53、53A；微分处理部54、54A；同步误差检测部55A以及同步误差修正部56A。在主轴60M的电动机和从轴60S的电动机中内置了用于检测电动机的旋转位置的位置检测器61M、61S。主轴60M的电动机以及从轴60S的电动机通过滚珠丝杠和螺母将旋转驱动变换成直线驱动从而使滑板70进退。在滑板70上经由压力检测器71安装了注射螺杆72的底部。

压力控制部51根据压力指令与由压力检测器71检测出的检测压力的差，来计算与压力偏差对应的速度指令，输出给速度控制部52和加法器57A。

速度控制部52根据从压力控制部51输出的速度指令与从微分处理部54反馈的主轴60M的电动机的速度反馈的差，来计算与速度偏差对应的扭矩指令，输出给电流控制部53。速度控制部52A根据将从压力控制部51输出的值和从同步误差修正部56A输出的修正值通过加法器57A相加而得的速度指令与从微分处理部54A反馈的从轴60S的电动机的速度反馈的差，来计算与速度偏差对应的扭矩指令，输出给电流控制部53A。

从速度控制部52输出的扭矩指令输入电流控制部53，电流控制部53根据输入的扭矩指令来向主轴60M的电动机供给电流。从速度控制部52A输出的扭矩指令输入电流控制部53A，电流控制部53A根据输入的扭矩指令来向从轴60S的电动机供给电流。

微分处理部54对从主轴60M的电动机反馈的位置反馈进行微分处理，并作为速度反馈反馈给速度控制部52。此外，微分处理部54A对来自从轴60S的电动机反馈的位置反馈进行微分处理，并作为速度反馈反馈给速度控制部52A。

同步误差检测部55A计算并输出从主轴60M的电动机反馈的位置反馈与从从轴60S的电动机反馈的位置反馈的差分作为同步误差。将从同步误差检测部55A输出的同步误差输入到同步误差修正部56A。同步误差修正部56A计算与从同步误差检测部55A输入的同步误差对应的速度指令的修正量，并输出给加法器57A。

<实施方式二>

图2是表示对主轴以及从轴的速度指令值进行修正的实施方式的图。对主轴60M的电动机和从轴60S的电动机进行控制的控制装置具备：输入从上位控制部输出的压力指令的压力控制部51；速度控制部52、52A；电流控制部53、53A；微分处理部54、54A；同步误差检测部55A以及同步误差修正部56A。

压力控制部51根据压力指令与由压力检测器71检测出的检测压力的差，来计算与压力偏差对应的速度指令，输出给减法器58和加法器57A。减法器58从压力控制部51输出的速度指令中减去同步误差修正部56A输出的修正值后输出给速度控制部52。加法器57A对从压力控制部51输出的速度指令和从同步误差修正部56A输出的修正值进行相加后输出给速度控制部52A。

速度控制部52、速度控制部52A、电流控制部53、电流控制部53A、微分处理部54、微分处理部54A具有与实施方式一相同的结构。

同步误差检测部55A计算从主轴60M的电动机反馈的位置反馈与从从轴60S的电动机反馈的位置反馈的差分作为同步误差并输出。将从同步误差检测部55A输出的同步误差输入到同步误差修正部56A。同步误差修正部56A计算与从同步误差检测部55A输入的同步误差对应的速度指令的修正量，并输出给加法器57A和减法器58。

<实施方式三>

图3是表示对三轴的速度指令进行修正的实施方式的图。对主轴60M的电动机和从轴60S1、60S2的电动机进行控制的控制装置具备：输入从上位控制部输出的压力指令的压力控制部51；速度控制部52、52A、52B；微分处理部54、54A、54B；同步误差检测部55A、55B以及同步误差修正部56A、56B。在主轴60M的电动机和从轴60S1、60S2的电动机中内置了用于检测电动机的旋转位置的位置检测器61M、61S1、61S2。主轴60M的电动机以及从轴60S1、60S2的电动机通过滚珠丝杠和螺母将旋转驱动变换成直线驱动从而使滑板70进退。

压力控制部51根据压力指令与由压力检测器71检测出的检测压力的差，来计算与压力偏差对应的速度指令，输出给速度控制部52、加法器57A以及加法器57B。

速度控制部52、速度控制部52A、电流控制部53、电流控制部53A、微分处理部54、微分处理部54A具有与实施方式一相同的结构。

速度控制部52B根据从压力控制部51输出并在加法器57B中和从同步误差修正部56B输出的修正值相加的速度指令与从微分处理部54B反馈的从轴60S2的电动机的速度反馈的差，来计算与速度偏差对应的扭矩指令，并输出给电流控制部53B。

向电流控制部53B输入从速度控制部52B输出的扭矩指令，并根据输入的扭矩指令向从轴60S2的电动机供给电流。

微分处理部54B对从从轴60S2的电动机反馈的位置反馈进行微分处理，并作为速度反馈反馈给速度控制部52B。

同步误差检测部55A计算从主轴60M的电动机反馈的位置反馈与从从轴60S1的电动机反馈的位置反馈的差分作为同步误差并输出。将从同步误差检测部55A输出的同步误差输入到同步误差修正部56A。同步误差修正部56A计算与从同步误差检测部55A输入的同步误差对应的速度指令的修正量，并输出给加法器57A。

同步误差检测部55B计算从主轴60M的电动机反馈的位置反馈与从从轴60S2的电动机反馈的位置反馈的差分作为同步误差并输出。将从同步误差检测部55B输出的同步误差输入到同步误差修正部56B。同步误差修正部56B计算与从同步误差检测部55B输入的同步误差对应的速度指令的修正量，并输出给加法器57B。

<实施方式四>

图4是说明代替位置差而根据速度差对同步误差进行检测以及修正的实施方式的图。对主轴60M的电动机和从轴60S的电动机进行控制的控制装置具备：输入从上位控制部输出的压力指令的压力控制部51；速度控制部52、52A；电流控制部53、53A；微分处理部54、54A；同步误差检测部55C以及同步误差修正部56C。

压力控制部51根据压力指令与由压力检测器71检测出的检测压力的差，来计算并输出与压力偏差对应的速度指令。

速度控制部52根据从压力控制部51输出的速度指令与从微分处理部54反馈的主轴60M的电动机的速度反馈的差，来计算与速度偏差对应的扭矩指令，输出给电流控制部53。速度控制部52A根据从压力控制部51输出并在加法器57A中和从同步误差修正部56C输出的修正值相加的速度指令与从微分处理部54A反馈的从轴60S的电动机的速度反馈的差，来计算与速度偏差对应的扭矩指令，输出给电流控制部53A。

电流控制部53、电流控制部53A、微分处理部54、微分处理部54A具有与实施方式一相同的结构。

同步误差检测部55C计算主速度反馈与从速度反馈的差作为同步误差并输出，其中，所述主速度反馈是将从主轴60M的电动机反馈的位置反馈通过微分处理部54进行微分而得到的，所述从速度反馈是将从从轴60S的电动机反馈的位置反馈通过微分处理部54A进行微分而得到的。将从同步误差检测部55C输出的同步误差输入到同步误差修正部56C。同步误差修正部56C计算与从同步误差检测部55C输入的同步误差对应的速度指令的修正量，输出给加法器57A。

<压力控制部>

压力控制部根据压力指令值与检测压力值的偏差，来计算注射轴的速度指令值作为压力控制的操作量。注射压力在注射保压工序中基本上与螺杆轴的移动量成比例地增减，因此计算速度指令值作为压力控制的操作量，由此操作量成为与速度成比例的物理量，控制对象成为与位置成比例的物理量，对于操作量控制对象具有积分特性，因此可以使压力控制的响应性良好。

<物理量控制部>

此外，在上述的实施方式中，代替压力检测部而具备合模力、可动盘位置、开模量等的物理量检测部，在为使检测出的物理量与设定值一致而对多个电动机进行控制的情况下也可以应用。例如，当对作为物理量的合模力进行检测以及控制时，合模力在合模工序中与合模轴的移动量成比例地增减，因此计算速度指令值作为合模力控制的操作量，由此操作量成为与速度成比例的物理量，控制对象成为与位置成比例的物理量，对于操作量控制对象具有积分特性，因此可以使合模力控制的响应性良好。此外，在作为物理量对可动盘位置、开模量进行检测以及控制时，同样地可动盘位置或开模量在开合模工序中与开合模轴的移动量成比例地增减，因此通过计算速度指令值作为物理量控制的操作量，可以使物理量控制的响应性良好。

<同步误差修正部>

同步误差修正部根据多个注射电动机之间的位置或速度的差，即同步误差，来计算速度指令值的修正量作为同步误差修正操作量，并对由压力控制部计算的速度指令值进行修正。

在此，例如对通过主轴和从轴两个轴来驱动注射螺杆的情况进行说明。进行压力控制的同时使主轴和从轴的位置一致时，将根据同步误差计算出的速度指令值的修正量相加到针对从轴的速度指令值上，来修正从轴的速度指令值。

此时，可以不对作为主轴一方的速度指令值进行修正，而仅对作为从轴的另一方的速度指令值进行修正(参照图1)，也可以分别对主轴以及从轴的速度指令值相加符号相反的修正值，来分别对主轴以及从轴的速度指令值进行修正(参照图2)。

例如，当从轴的移动迟于主轴时，即从轴的位置迟于主轴的位置或从轴的速度低于主轴的速度时，可以按照如下方式进行修正，即，使从轴的速度指令值向前进方向增大以便推进从轴的移动，也可以按照如下方式进行修正，即，使从轴的速度指令值增大，并且为使主轴的移动变慢而使主轴的速度指令值向前进方向减小。此时，以轴的移动向前进方向变慢的方式对速度指令值进行修正的结果，速度指令值的符号反相，有时成为前进方向和反方向的速度指令值。

＜同步误差检测部＞

同步误差检测部可以根据主轴的位置与从轴的位置的差来检测同步误差(参照图1～图3)，也可以根据主轴的速度与从轴的速度差来检测同步误差(参照图4)。此外，也可以代替位置而根据主轴与从轴的位置偏差量，即指令位置与实际位置的偏差的差来检测同步误差。此外，当驱动被驱动部件的轴为三个轴以上时，可以求出所有轴的平均位置，根据该平均位置与各轴的位置的差来分别检测同步误差，也可以对各轴根据该轴的位置与该轴以外的轴的平均位置的差来求出每个轴的同步误差，还可以定义唯一主轴和多个从轴，并根据主轴与各从轴的位置/速度的差来检测各从轴的同步误差。此外，可以在电动机上具备旋转编码器来检测所述各轴的位置以及速度，也可以在被驱动部件上具备位置/速度检测器来检测所述各轴的位置以及速度。

＜速度控制部＞

速度控制部根据由压力控制部计算且由同步误差修正部进行修正的速度指令值与检测速度的偏差，来计算扭矩指令或电流指令作为速度控制部的操作量。作为压力控制部的下位控制回路具有速度控制部，由此可以使针对由压力控制部计算出的速度指令值的检测速度的响应性良好，从而可以使压力控制的响应性良好。此外，对多个电动机以一对一的方式构成速度控制部，因此即使在多个电动机之间在驱动扭矩或摩擦阻力的特性中有波动，也可以降低检测速度的波动。

在上述的实施方式的说明中，说明了对注射压力进行控制的压力控制部和对注射电动机的速度进行控制的速度控制部，但对于代替注射压力而具有合模力的检测部，使用对合模力进行控制的合模力控制部和对多个合模电动机的速度进行控制的速度控制部的情况，同样也可以应用。此外，对于代替注射压力而具有开模量或可动盘位置的检测部，对控制开模量或可动盘位置的控制部和控制多个合模电动机的速度的速度控制部的情况，同样也可以应用。并且，通过上述的实施方式，可以使压力控制中的压力的响应特性良好，并且可以降低轴间的位置/速度的同步误差。此外，通过上述的实施方式，可以使物理量控制过程中的物理量的响应特性良好，并且可以降低轴间的位置/速度的同步误差。

Claims (9)

1.一种注塑成型机的控制装置，由多个轴驱动注塑成型机的一个被驱动部件，该注塑成型机的控制装置的特征在于，具有：

物理量检测部，其检测由该被驱动部件控制的注射压力、合模力、可动盘位置、开模量中的任一个；

速度指令计算部，其根据该检测出的物理量与指令值的偏差来计算速度指令值；

同步误差检测部，其检测所述多个轴的相互的同步误差；

速度控制部，其以分别与所述多个轴一对一对应的方式来构成；以及

同步误差修正部，其根据所述检测出的各轴的同步误差来修正所述速度指令值，

所述速度控制部根据修正后的所述速度指令值和检测速度，来计算扭矩指令或电流指令。

2.根据权利要求1所述的注塑成型机的控制装置，其特征在于，

所述同步误差修正部分别修正针对所述多个轴中的包括唯一的主轴的所有轴，或所述多个轴中的除了唯一的主轴以外的轴即从轴的速度指令值。

3.根据权利要求1所述的注塑成型机的控制装置，其特征在于，

所述同步误差检测部根据主轴与该主轴以外的各从轴的位置差，或所有轴的平均位置与各轴的位置差，或关于各轴的该轴的位置与该轴以外的轴的平均位置的差中的任一个，来检测同步误差。

4.根据权利要求2所述的注塑成型机的控制装置，其特征在于，

所述同步误差检测部根据主轴与该主轴以外的各从轴的位置差，或所有轴的平均位置与各轴的位置差，或关于各轴的该轴的位置与该轴以外的轴的平均位置的差中的任一个，来检测同步误差。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的注塑成型机的控制装置，其特征在于，

所述同步误差修正部进行以下修正的至少一方，即对于所述多个轴中相对于其他轴移动较慢的轴进行修正以便向前进方向增大速度指令值，以及对于所述多个轴中相对于其他轴移动较快的轴进行修正以便向前进方向减小速度指令值。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的注塑成型机的控制装置，其特征在于，

所述被驱动部件是注射螺杆，驱动所述被驱动部件的多个轴是注射轴，所述物理量是注射压力。

7.根据权利要求5所述的注塑成型机的控制装置，其特征在于，

所述被驱动部件是注射螺杆，驱动所述被驱动部件的多个轴是注射轴，所述物理量是注射压力。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的注塑成型机的控制装置，其特征在于，

所述被驱动部件是可动盘，驱动所述被驱动部件的多个轴是合模轴，所述物理量是合模力、可动盘位置以及开模量中的任一个。

9.根据权利要求5所述的注塑成型机的控制装置，其特征在于，

所述被驱动部件是可动盘，驱动所述被驱动部件的多个轴是合模轴，所述物理量是合模力、可动盘位置以及开模量中的任一个。