JP2727315B2 - 射出成形機の保圧制御方法 - Google Patents
射出成形機の保圧制御方法Info
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、サーボモータで駆動される射出成形機の保
圧制御をフィードバック制御で行う射出成形機の保圧制
御方法に関する。 従来の技術 サーボモータを使用して負荷に加わる力を制御する場
合、従来はトルク制限をかけてサーボモータの出力トル
クを制御し負荷に加わる力を制御していた。第２図は、
永久磁石同期電動機を用いたサーボモータの制御回路の
基本回路ブロック図で、Ｅは３相電源、３は整流回路、
４はトランジスタインバータ、１はトランジスタPWM制
御回路、Ｍは永久磁石同期電動機、２は永久磁石同期電
動機Ｍのロータの位置及び速度を検出するためのパルス
エンコーダ等のロータ位置検出器である。トランジスタ
PWM制御回路１は、ロータ位置検出器２で検出される現
在速度と制御装置からの速度指令V0を比較し、トランジ
スタインバータ４の各トランジスタTA〜TFをオンオフさ
せて、永久磁石同期電動機ＭのU,V,W相の巻線の電流を
制御して電動機Ｍの速度を制御するものである。そし
て、該電動機Ｍの出力トルクを制御するときのこのトラ
ンジスタPWM制御回路１の構成は、第３図に示すような
構成になっていた。 すなわち、第３図において、５は信号処理回路、6,7
はロータの現在位置に対し、界磁主磁束と直交した位相
の出力すべきＵ相,W相の値を記憶したROM、８は差動増
幅器で、速度指令を示す電圧V0と信号処理回路５からの
現在の速度を示す電圧Vsとの差を増幅し出力するもので
ある。９はフイルタで、周波数が大きいとゲインをおと
し、周波数が小さいとゲインを高くするような周波数特
性を有するフイルタで、かつツェナダイオードZD1でピ
ーク電圧をクランプしている。50は数値制御装置等から
負荷に加えるべく力を設定するためのトルク制御指令PL
をデジタル信号からアナログ信号に変えるD/A変換器、5
2はD/A変換器50からのトルク制限指令に応じて増幅器51
の入力であるフイルタ９からの速度指令V0と現在の速度
Vsとの誤差によって生じる電圧Vrが一定電圧＋Vc,−Vc
以上になると該電圧＋Vc,−Vcにクランプするクランプ
回路、10,11はマルチプライングデジタル・アナログコ
ンバータで、増幅器51から出力される電圧VEとROM6,7か
ら出力されるＵ相,W相の指令値を掛け合わせて、Ｕ相、
Ｗ相の各々の相電流指令RTC,TTCを作るものである。ま
た、12は上記Ｕ相,W相の相電流指令RTC,TTCを加算し、
Ｕ相,W相から120度位相のずれたＶ相の電流指令STCを作
る加算器、13,14は同期電動機ＭのＵ相,W相の電機子巻
線に流れる電流Iu,Iwを検出する検出器、15は上記Ｕ相,
W相電流検出器13,14で検出したＵ相,W相の相電流IR,IT
を加算してＶ相の相電流ISを算出する加算器、16,17,18
はＵ相,V相,W相へ流すべき電流指令電圧を出力するため
の回路で入力信号が異なるだけで、構成は同一構成であ
る。 すなわち、回路16は、Ｕ相への相電流指令RTCと現在
のＣ相の検出電流IRとの差を増幅する差動増幅器19と、
この差動増幅器19の出力の基準搬送波の周波数成分のみ
を通過させるためのローパスフイルタ回路20で構成され
ており、他の回路17,18もそれぞれＶ相,W相の電流指令S
TC,TTC、及び現在の電流値IS,ITをそれぞれ入力する点
で異なるのみで、構成は回路16と同一である。21はPWM
信号処理回路及びトランジスタベース駆動アンプからな
る回路で、上記回路16,17,18からの信号と基準搬送波VA
とを比較し、トランジスタインバータ４の各トランジス
タTA〜TFをオンオフさせるPWM信号PA〜PFを出力するも
のである。 上述したような構成により、永久磁石同期電動機Ｍは
次のように制御される。ロータ位置検出器２からの信号
Ｓにより、信号処理回路５から出力される現在の速度Vs
と速度指令V0との誤差は差動増幅器８で増幅され、フイ
ルタ９を介して出力される電圧Vrがクランプ回路52で設
定されたクランプ電圧＋Vc及び−Vcを越えていなければ
該電圧Vrは増幅器51からそのまま出力電圧VEとして出力
され、また、クランプ電圧＋Vc,−Vcを越えていると該
クランプ電圧＋Vc,−Vcが増幅器51の出力電圧VE（＝＋V
cまたは−Vc）として出力され、マルチプライングデジ
タル・アナログコンバータ10,11に入力される。 一方、Ｕ相,W相のROM6,7からは信号処理回路５からの
現在のロータの位置に対応するアドレス信号を受けて、
そのロータ位置に対応するＵ相,W相に対する指令値をマ
ルチプライングデジタル・アナログコンバータ10,11に
出力する。該マルチプライングデジタル・アナログコン
バータ10,11は上記出力信号VEとROM6,7からの指令値を
掛算し、各々Ｕ相,W相の相電流指令RTC,TTCを出力し、
さらに、加算器12によりＵ相,W相電流指令RTC,TTCを加
算してＶ相の相電流指令STCを出力する。 そして、Ｕ相,W相電流検出器13,14及び加算器15で検
出した現在のU,V,W相の各相電流値IR,IS,ITと上記各相
の電流指令RTC,STC,TTCとのそれぞれの差を回路16,17,1
8の差動増幅器19で増幅し、フィルタ回路20でフィルタ
リングし、各相の指令電流値に対応する電圧をPWM信号
処理回路に出力し、該電圧と基準搬送波VAとを比較し
て、トランジスタベース駆動アンプを介してPWM信号PA
〜PFをトランジスタインバータ４に出力し、該トランジ
スタインバータのトランジスタTA〜TFをオンオフさせて
永久磁石同期電動機Ｍの速度制御を行うものである。 以上のような動作を行うものであるが、上記永久磁石
同期電動機Ｍによって、射出成形機の射出機構を駆動
し、スクリューにより樹脂を射出し、その後保圧を行わ
せしめる場合、従来は保圧の圧力は該電動機Ｍの出力ト
ルク、すなわち該電動機の駆動電流によって制御を行っ
ていた。この場合、数値制御装置等の制御装置から保圧
に必要なトルク制限指令PLを出力し、これをD/A変換器5
0でアナログ信号に変換し、クランプ回路52でトルク制
限指令PLに対応するクランプ電圧＋Vc,−Vcを設定すれ
ば射出が終了し、射出機構のスクリューの移動は停止し
ており、電動機Ｍの回転は殆ど停止しており、現在の速
度を示す電圧Vsと速度指令の電圧V0の差は大きい値とな
り、差動増幅器５を介してフイルタ９からの出力電圧Vr
は大きい値となるので、上記設定クランプ電圧＋Vc,−V
cを越えた値となっているから、増幅器51から出力され
る電圧VEは設定クランプ電圧＋Vc,−Vcに応じた値とな
り、マルチプライングデジタル・アナログコンバータ1
0,11に入力される。その結果、該マルチプライングデジ
タル・アナログコンバータ10,11から出力されるＵ相,W
相及び加算器12からのＶ相の各々の相電流指令RTC,TTC,
STCは設定クランプ電圧＋Vc,−Vcに応じた値となり、電
動機Ｍの出力トルクはトルク制限指令PLによって設定さ
れたトルクを出力することとなる。そして、このトルク
制限指令PLの値を変えることにより、電動機Ｍの出力ト
ルクを制限するので、上記射出成形機の保圧の制御の場
合、このトルク制限指令PLを数回変えることによって保
圧圧力を数段にわたって変動制御していた。 しかし、この方式の制御はオープンルームであって、
トルク制限を行うことによって樹脂にトルク制限に対応
する力が加わっていると想定しているにすぎなかった。
しかし、サーボモータのモータ軸から出力されるトルク
は伝動機構等を介して樹脂に力が加えられるものであ
り、種々の外乱、例えば伝動機構等の摩擦やバネやボー
ルネジのたわみ等により直接樹脂に加わる力はトルク制
限で設定した値とは必ずしも一致しなかった。 発明が解決しようとする問題点 そこで、本発明の目的は、サーボモータの出力トルク
を伝動機構を介して樹脂に加え保圧制御を行うとき、樹
脂い加わる力を直接制御できる射出成形機の保圧制御方
法を提供することにある。 問題点を解決するための手段 本発明は、射出機構を永久磁石を使用した同期電動機
によるサーボモータで駆動し、該サーボモータの駆動電
流をトルク制限手段によって制限された値以下に制御す
ることによりサーボモータの出力トルクを制御して保圧
制御を行なう射出成形機の保圧制御方法において、樹脂
に加わる力を検出し、該検出した値と目標とする樹脂へ
加える力の設定値とを比較し、その差によって上記トル
ク制限手段を駆動し上記サーボモータの駆動電流を制御
することにより、樹脂に直接加わる力が設定値になるよ
うにフィードバック制御するようにすることにより上記
問題点を解決した。 作用 樹脂に加わる力を検出し、該検出した力と樹脂に加え
るべき力の設定値を比較し、その差に応じてトルク制限
手段を駆動してサーボモータへの駆動電流を制御し、樹
脂に加わる力と設定値が一致するようにフィードバック
制御することによって保圧制御を行う。 実施例 第１図は、本発明の一実施例のトランジスタPWM制御
回路１′であり、第２図で示す基本回路図におけるトラ
ンジスタPWM制御回路１として使用するものである。こ
の第１図と第３図で示す従来のトルク制限を行うトラン
ジスタPWM制御回路１と相違する点は、第３図における
クランプ回路52の代りに圧力制御フィードバック回路53
を用いる点である。第４図にこの圧力制御フィードバッ
ク回路53のブロック図を、そして第５図にその詳細な回
路図を示す。 第１図，第４図，第５図において、PSTは電動機Ｍに
より負荷に直接加わっている力をフィードバック制御す
るか否かの切換指令信号で、アナログスイッチASWを切
換えるものである。また、PVは制御装置からの負荷に加
えられるべき駆動力指令PL′を第１図に示すD/A変換器5
0でアナログ信号に変換した駆動力指令の電圧（０〜−
電圧）である。さらに、PHは負荷に設けられた圧力検出
器（図示せず）等からの負荷に直接加わる力、すなわち
圧力の検出負荷圧力電圧である。 第４図において、54は比較回路で、D/A変換器50から
の駆動力指令電圧PVと負荷に直接加わる力としての圧力
検出器からのフィードバック信号を比較し、その差を出
力するものである。55は増幅補償回路で、比較回路54か
らの出力を圧力フィードバックのゲインを決めるボリュ
ームRV1を介して入力し、それを増幅して出力するもの
である。ASWは前述したように、負荷に加わる力のフィ
ードバック制御を行うか否か切換指令信号PSTによって
切換わるアナログスイッチ、56は両極性のクランプ回路
で、該クランプ回路56に入力される電圧に応じて＋Vc,
−Vcのクランプ電圧を出力し、増幅器51（第１図参照）
に入力し、フイルタ９からの出力Vrをこのクランプ電圧
＋Vc,−Vcでクランプするものである。なお、RV2は圧力
検出器からの検出信号を補正するためのボリュームであ
る。 そこで、本制御回路を用いて、電動機Ｍで射出成形機
の射出機構を駆動して行う保圧制御をについて以下説明
する。 射出時においてはトルク制限は行わず、制御装置から
の駆動力指令PL′は最大の値が出力され、D/A変換器50
の出力PVからは最大の電圧（例えば−10V）が出力され
ている。そして、圧力フィードバックを行わないため、
切換指令信号PSTは出力されておらず、アナログスイッ
チASWは第４図に示す状態となっており、駆動力指令電
圧PVがそのままクランプ回路56に入力され、クランプ回
路56からは最大の電圧＋Vc,−Vcが出力されている。そ
の結果、前述したように、速度指令の電圧V0と現在の速
度を示す電圧Vsとの差が差動増幅器8,フイルタ９を介し
て出力され、この電圧Vrはクランプ回路56によって制限
されることなく増幅器51を介してマルチプライングデジ
タル・アナログ・コンバータ10,11に入力されることと
なる。 すなわち、トルク制限は行われず、速度制御のみが行
われて電動機Ｍは駆動され、射出制御が行われることと
なる。次に、射出が終了し保圧段階になると、制御装置
から切換指令信号PSTが出力され、アナログスイッチASW
は切換り、スイッチSW1がオフ、スイッチSW2がオンとな
る。一方、制御装置から第１段における保圧に対応する
駆動力指令即ち保圧指令（以下保圧指令という）PL′が
出力され、それに対応する電圧PVがD/A変換器50から比
較回路54に入力され、この電圧PVと金型内に設けられた
圧力検出器（図示せず）等からの検出信号である負荷圧
力電圧PH（０〜＋電圧）が比較され、その差が出力さ
れ、ボリュームRV1を介して増幅補償回路55に入力さ
れ、該増幅補償回路55の出力はアナログスイッチASWの
スイッチSW2を介してクランプ回路56に入力され、クラ
ンプ回路56からは上記保圧指令電圧PVと圧力検出器から
の負荷圧力電圧PHの差に応じてクランプ電圧＋Vc,−Vc
が出力されることとなる。 一方、保圧時には射出機構のスクリューの移動は殆ど
停止し、電動機Ｍも停止している。しかし、速度指令V0
は出力されているため、フイルタ９から出力される電圧
VrはツェナダイオードZD1の設定値で決まり、電動機Ｍ
の有する最大の力で駆動させる電圧Vrが出力されてい
る。そのため、増幅器51の入力はクランプ回路56でクラ
ンプされた電圧＋Vc,−Vcの電圧にクランプされ、クラ
ンプ電圧＋Vc,−Vcに応じた電圧VEが出力され、マルチ
プライングデジタル・アナログコンバータ10,11に入力
される。その結果、電動機Ｍの出力トルクはクランプ電
圧＋Vc,−Vcによって制御されることとなり、これは保
圧指令PL′の値によって制御されることを意味する。 そこで、保圧指令PL′による電圧PVと圧力検出器から
の負荷圧力電圧PHの差が大きいと増幅補償回路55の出力
は大きくなり、クランプ回路56に入力される電圧は大き
くなるため、クランプ電圧＋Vc,−Vcは増加し、これに
よりマルチプライングデジタル・アナログコンバータ1
0,11及び加算器12から出力される各相の相電電流指令RT
C,TTC,STCは増大し、電動機Ｍの出力トルクは増大す
る。一方、圧力検出器からの検出信号の負荷圧力PHが増
大し、指令の電圧PVとの差が小さくなると、増幅補償回
路55の出力は減少し、クランプ回路56の出力＋Vc,−Vc
も減少し、電動機Ｍの出力トルクは減少する。その結
果、指令の電圧と圧力検出器からの信号の負荷圧力電圧
PHの差が一定値になった状態で安定する。これは、制御
装置から指令した保圧指令すなわち目標とする保圧圧力
に負荷である金型内の樹脂圧力が達したとき安定するこ
とを意味し、電動機Ｍからトルクが伝動装置の摩擦やバ
ネ，ボールネジのたわみ等によって吸収されたとしても
直接負荷である金型内圧力と指令の保圧圧力を比較し
て、金型内圧力が設定圧力になるようにフィードバック
制御されるから従来のような誤差は生じない。また、保
圧は数段にわたって切換えるが保圧指令PL′の値を切換
えることによって電圧PVを切換えることにより自動的に
保圧圧力は設定保圧に切換えることができる。 第５図は、この圧力制御フィードバック回路53の具体
的回路図を示すもので、比較回路54はオペアンプIC3で
構成され、増幅補償回路55はオペアンプIC4,出力を一定
電圧でクランプするためのツェナダイオードZD2,圧力フ
ィードバックの安定性を図るためのコンデンサC1及び抵
抗R1〜R3等で構成されている。アナログスイッチASWは
３つのスイッチSW1〜SW3を有し、Ｉはインバータで、ス
イッチSW1とスイッチSW3は連動し、同一オン・オフ動作
を行い、スイッチSW2は逆のオン・オフ動作を行う。 すなわち、切換指令PSTがTTLロジックレベルでＬレベ
ルのときはスイッチSW1,SW3がオンし、スイッチSW2はオ
フである。また、Ｈレベルとなると逆にスイッチSW1,SW
3がオフとなり、スイッチSW2がオンとなる。クランプ回
路56は２つのオペアンプIC1,IC2,ダイオードD1,D2等で
構成され、オペアンプIC1で増幅器を構成し、オペアン
プIC2で符号変換器を構成しており、オペアンプIC1に入
力された負の電圧（保圧指令の電圧PV及び増幅補償回路
55の出力電圧は各々負の電圧である）はオペアンプIC1
で増幅され正の電圧として出力され、これが正のクラン
プ電圧＋Vcとなる。また、符号変換器としてのオペアン
プIC2は該電圧＋Vcを負の電圧−Vcに変換し、負のクラ
ンプ電圧−Vcを形成する。すなわち、フイルタ９の出力
Vr（第１図参照）が正のクランプ電圧＋Vc以上になると
ダイオードD1が導通し、増幅器51の入力はクランプ電圧
＋Vc以上にはならない。同様に、フイルタ９の出力Vrが
負のクランプ電圧−Vc以下になるとダイオードD2が導通
し、増幅器51の入力は負のクランプ電圧−Vc以下にはな
らない。 なお、抵抗R4,R5,コンデンサC2は積分回路を構成し、
電圧PVの変化（ステップ電圧）をなまらせる作動をさせ
るものである。また、アナログスイッチASWのスイッチS
W3は該スイッチSW3がオン時にコンデンサC1をショート
し、コンデンサC1の電荷を放電させるためのスイッチで
ある。 そこで、この回路の動作を説明すると、圧力フィード
バック制御を行わないときは切換信号PSTはＬレベルで
第５図に示すようにアナログスイッチASWのスイッチSW
1,SW3はオンし、スイッチSW2はオフである。そのため、
クランプ回路56には保圧指令の電圧PVが入力されてい
る。一方、圧力フィードバック制御を行うとき、すなわ
ち保圧制御を行うときは切換信号PSTはＨレベルとな
り、スイッチSW2をオン、スイッチSW1,SW3をオフとし、
保圧圧力指令の電圧PV（−）が比較器54のオペアンプIC
3に入力されると、圧力検出器からのボリュームRV2で補
正された電圧（＋）と比較され、その差が出力（−）さ
れ、増幅度を決めるボリュームRV1を介してオペアンプI
C4に入力される。圧力フィードバック制御動作になった
瞬間は圧力検出器からの検出圧力は定まらず不安定であ
り、また、保圧指令の電圧PVが変化した際の過渡的な状
態においてはコンデンサC1が短時間ショートした状態と
なり、オペアンプIC4のゲインは、−R2/R1で決まる低い
ゲインの反転増幅器となる。そして、コンデンサC1の充
電が終了すると、オペアンプIC4のゲインは、−（R2＋R
3）/R1となり高いゲインとなる。すなわち、オペアンプ
IC4に入力される電圧が変動する過渡的な状態の時はゲ
インを下げ、安定するにつれてゲインを上げ、クランプ
電圧＋Vc,−Vcを徐々に変化させ、圧力フィードバック
制御の安定を高めている。 なお、上記実施例では、射出機構の駆動源にサーボモ
ータを用いた射出成形機において、該サーボモータによ
り保圧制御を行う場合に、本発明のトルク制御方法を採
用した例を述べたが、本発明は、このような射出成形機
の保圧制御以外にも直接負荷に加わる力を検出し、負荷
に加わる力の制御を行うことができるものである。 また、上記実施例では同期電動機を用いた交流サーボ
モータのトルク制御の例を述べたが、直流サーボモータ
においても本発明は同様に実施できるものである。 発明の効果 以上述べたように、本発明は、樹脂に加わる力を検出
し、該力が目標となる樹脂に加える力の設定値になるよ
うトルク制限手段を介し保圧のフィードバック制御する
ようにしたから、サーボモータの出力トルクを樹脂に伝
動する伝動機構の摩擦やバネ，ボールネジのたわみ等に
よってサーボモータの出力トルクと樹脂が受ける力が異
なっても、樹脂が受ける力をフィーバックして設定値に
なるようトルク制限手段を作動させるもので、正確に設
定値に保圧制御することができる。
圧制御をフィードバック制御で行う射出成形機の保圧制
御方法に関する。 従来の技術 サーボモータを使用して負荷に加わる力を制御する場
合、従来はトルク制限をかけてサーボモータの出力トル
クを制御し負荷に加わる力を制御していた。第２図は、
永久磁石同期電動機を用いたサーボモータの制御回路の
基本回路ブロック図で、Ｅは３相電源、３は整流回路、
４はトランジスタインバータ、１はトランジスタPWM制
御回路、Ｍは永久磁石同期電動機、２は永久磁石同期電
動機Ｍのロータの位置及び速度を検出するためのパルス
エンコーダ等のロータ位置検出器である。トランジスタ
PWM制御回路１は、ロータ位置検出器２で検出される現
在速度と制御装置からの速度指令V0を比較し、トランジ
スタインバータ４の各トランジスタTA〜TFをオンオフさ
せて、永久磁石同期電動機ＭのU,V,W相の巻線の電流を
制御して電動機Ｍの速度を制御するものである。そし
て、該電動機Ｍの出力トルクを制御するときのこのトラ
ンジスタPWM制御回路１の構成は、第３図に示すような
構成になっていた。 すなわち、第３図において、５は信号処理回路、6,7
はロータの現在位置に対し、界磁主磁束と直交した位相
の出力すべきＵ相,W相の値を記憶したROM、８は差動増
幅器で、速度指令を示す電圧V0と信号処理回路５からの
現在の速度を示す電圧Vsとの差を増幅し出力するもので
ある。９はフイルタで、周波数が大きいとゲインをおと
し、周波数が小さいとゲインを高くするような周波数特
性を有するフイルタで、かつツェナダイオードZD1でピ
ーク電圧をクランプしている。50は数値制御装置等から
負荷に加えるべく力を設定するためのトルク制御指令PL
をデジタル信号からアナログ信号に変えるD/A変換器、5
2はD/A変換器50からのトルク制限指令に応じて増幅器51
の入力であるフイルタ９からの速度指令V0と現在の速度
Vsとの誤差によって生じる電圧Vrが一定電圧＋Vc,−Vc
以上になると該電圧＋Vc,−Vcにクランプするクランプ
回路、10,11はマルチプライングデジタル・アナログコ
ンバータで、増幅器51から出力される電圧VEとROM6,7か
ら出力されるＵ相,W相の指令値を掛け合わせて、Ｕ相、
Ｗ相の各々の相電流指令RTC,TTCを作るものである。ま
た、12は上記Ｕ相,W相の相電流指令RTC,TTCを加算し、
Ｕ相,W相から120度位相のずれたＶ相の電流指令STCを作
る加算器、13,14は同期電動機ＭのＵ相,W相の電機子巻
線に流れる電流Iu,Iwを検出する検出器、15は上記Ｕ相,
W相電流検出器13,14で検出したＵ相,W相の相電流IR,IT
を加算してＶ相の相電流ISを算出する加算器、16,17,18
はＵ相,V相,W相へ流すべき電流指令電圧を出力するため
の回路で入力信号が異なるだけで、構成は同一構成であ
る。 すなわち、回路16は、Ｕ相への相電流指令RTCと現在
のＣ相の検出電流IRとの差を増幅する差動増幅器19と、
この差動増幅器19の出力の基準搬送波の周波数成分のみ
を通過させるためのローパスフイルタ回路20で構成され
ており、他の回路17,18もそれぞれＶ相,W相の電流指令S
TC,TTC、及び現在の電流値IS,ITをそれぞれ入力する点
で異なるのみで、構成は回路16と同一である。21はPWM
信号処理回路及びトランジスタベース駆動アンプからな
る回路で、上記回路16,17,18からの信号と基準搬送波VA
とを比較し、トランジスタインバータ４の各トランジス
タTA〜TFをオンオフさせるPWM信号PA〜PFを出力するも
のである。 上述したような構成により、永久磁石同期電動機Ｍは
次のように制御される。ロータ位置検出器２からの信号
Ｓにより、信号処理回路５から出力される現在の速度Vs
と速度指令V0との誤差は差動増幅器８で増幅され、フイ
ルタ９を介して出力される電圧Vrがクランプ回路52で設
定されたクランプ電圧＋Vc及び−Vcを越えていなければ
該電圧Vrは増幅器51からそのまま出力電圧VEとして出力
され、また、クランプ電圧＋Vc,−Vcを越えていると該
クランプ電圧＋Vc,−Vcが増幅器51の出力電圧VE（＝＋V
cまたは−Vc）として出力され、マルチプライングデジ
タル・アナログコンバータ10,11に入力される。 一方、Ｕ相,W相のROM6,7からは信号処理回路５からの
現在のロータの位置に対応するアドレス信号を受けて、
そのロータ位置に対応するＵ相,W相に対する指令値をマ
ルチプライングデジタル・アナログコンバータ10,11に
出力する。該マルチプライングデジタル・アナログコン
バータ10,11は上記出力信号VEとROM6,7からの指令値を
掛算し、各々Ｕ相,W相の相電流指令RTC,TTCを出力し、
さらに、加算器12によりＵ相,W相電流指令RTC,TTCを加
算してＶ相の相電流指令STCを出力する。 そして、Ｕ相,W相電流検出器13,14及び加算器15で検
出した現在のU,V,W相の各相電流値IR,IS,ITと上記各相
の電流指令RTC,STC,TTCとのそれぞれの差を回路16,17,1
8の差動増幅器19で増幅し、フィルタ回路20でフィルタ
リングし、各相の指令電流値に対応する電圧をPWM信号
処理回路に出力し、該電圧と基準搬送波VAとを比較し
て、トランジスタベース駆動アンプを介してPWM信号PA
〜PFをトランジスタインバータ４に出力し、該トランジ
スタインバータのトランジスタTA〜TFをオンオフさせて
永久磁石同期電動機Ｍの速度制御を行うものである。 以上のような動作を行うものであるが、上記永久磁石
同期電動機Ｍによって、射出成形機の射出機構を駆動
し、スクリューにより樹脂を射出し、その後保圧を行わ
せしめる場合、従来は保圧の圧力は該電動機Ｍの出力ト
ルク、すなわち該電動機の駆動電流によって制御を行っ
ていた。この場合、数値制御装置等の制御装置から保圧
に必要なトルク制限指令PLを出力し、これをD/A変換器5
0でアナログ信号に変換し、クランプ回路52でトルク制
限指令PLに対応するクランプ電圧＋Vc,−Vcを設定すれ
ば射出が終了し、射出機構のスクリューの移動は停止し
ており、電動機Ｍの回転は殆ど停止しており、現在の速
度を示す電圧Vsと速度指令の電圧V0の差は大きい値とな
り、差動増幅器５を介してフイルタ９からの出力電圧Vr
は大きい値となるので、上記設定クランプ電圧＋Vc,−V
cを越えた値となっているから、増幅器51から出力され
る電圧VEは設定クランプ電圧＋Vc,−Vcに応じた値とな
り、マルチプライングデジタル・アナログコンバータ1
0,11に入力される。その結果、該マルチプライングデジ
タル・アナログコンバータ10,11から出力されるＵ相,W
相及び加算器12からのＶ相の各々の相電流指令RTC,TTC,
STCは設定クランプ電圧＋Vc,−Vcに応じた値となり、電
動機Ｍの出力トルクはトルク制限指令PLによって設定さ
れたトルクを出力することとなる。そして、このトルク
制限指令PLの値を変えることにより、電動機Ｍの出力ト
ルクを制限するので、上記射出成形機の保圧の制御の場
合、このトルク制限指令PLを数回変えることによって保
圧圧力を数段にわたって変動制御していた。 しかし、この方式の制御はオープンルームであって、
トルク制限を行うことによって樹脂にトルク制限に対応
する力が加わっていると想定しているにすぎなかった。
しかし、サーボモータのモータ軸から出力されるトルク
は伝動機構等を介して樹脂に力が加えられるものであ
り、種々の外乱、例えば伝動機構等の摩擦やバネやボー
ルネジのたわみ等により直接樹脂に加わる力はトルク制
限で設定した値とは必ずしも一致しなかった。 発明が解決しようとする問題点 そこで、本発明の目的は、サーボモータの出力トルク
を伝動機構を介して樹脂に加え保圧制御を行うとき、樹
脂い加わる力を直接制御できる射出成形機の保圧制御方
法を提供することにある。 問題点を解決するための手段 本発明は、射出機構を永久磁石を使用した同期電動機
によるサーボモータで駆動し、該サーボモータの駆動電
流をトルク制限手段によって制限された値以下に制御す
ることによりサーボモータの出力トルクを制御して保圧
制御を行なう射出成形機の保圧制御方法において、樹脂
に加わる力を検出し、該検出した値と目標とする樹脂へ
加える力の設定値とを比較し、その差によって上記トル
ク制限手段を駆動し上記サーボモータの駆動電流を制御
することにより、樹脂に直接加わる力が設定値になるよ
うにフィードバック制御するようにすることにより上記
問題点を解決した。 作用 樹脂に加わる力を検出し、該検出した力と樹脂に加え
るべき力の設定値を比較し、その差に応じてトルク制限
手段を駆動してサーボモータへの駆動電流を制御し、樹
脂に加わる力と設定値が一致するようにフィードバック
制御することによって保圧制御を行う。 実施例 第１図は、本発明の一実施例のトランジスタPWM制御
回路１′であり、第２図で示す基本回路図におけるトラ
ンジスタPWM制御回路１として使用するものである。こ
の第１図と第３図で示す従来のトルク制限を行うトラン
ジスタPWM制御回路１と相違する点は、第３図における
クランプ回路52の代りに圧力制御フィードバック回路53
を用いる点である。第４図にこの圧力制御フィードバッ
ク回路53のブロック図を、そして第５図にその詳細な回
路図を示す。 第１図，第４図，第５図において、PSTは電動機Ｍに
より負荷に直接加わっている力をフィードバック制御す
るか否かの切換指令信号で、アナログスイッチASWを切
換えるものである。また、PVは制御装置からの負荷に加
えられるべき駆動力指令PL′を第１図に示すD/A変換器5
0でアナログ信号に変換した駆動力指令の電圧（０〜−
電圧）である。さらに、PHは負荷に設けられた圧力検出
器（図示せず）等からの負荷に直接加わる力、すなわち
圧力の検出負荷圧力電圧である。 第４図において、54は比較回路で、D/A変換器50から
の駆動力指令電圧PVと負荷に直接加わる力としての圧力
検出器からのフィードバック信号を比較し、その差を出
力するものである。55は増幅補償回路で、比較回路54か
らの出力を圧力フィードバックのゲインを決めるボリュ
ームRV1を介して入力し、それを増幅して出力するもの
である。ASWは前述したように、負荷に加わる力のフィ
ードバック制御を行うか否か切換指令信号PSTによって
切換わるアナログスイッチ、56は両極性のクランプ回路
で、該クランプ回路56に入力される電圧に応じて＋Vc,
−Vcのクランプ電圧を出力し、増幅器51（第１図参照）
に入力し、フイルタ９からの出力Vrをこのクランプ電圧
＋Vc,−Vcでクランプするものである。なお、RV2は圧力
検出器からの検出信号を補正するためのボリュームであ
る。 そこで、本制御回路を用いて、電動機Ｍで射出成形機
の射出機構を駆動して行う保圧制御をについて以下説明
する。 射出時においてはトルク制限は行わず、制御装置から
の駆動力指令PL′は最大の値が出力され、D/A変換器50
の出力PVからは最大の電圧（例えば−10V）が出力され
ている。そして、圧力フィードバックを行わないため、
切換指令信号PSTは出力されておらず、アナログスイッ
チASWは第４図に示す状態となっており、駆動力指令電
圧PVがそのままクランプ回路56に入力され、クランプ回
路56からは最大の電圧＋Vc,−Vcが出力されている。そ
の結果、前述したように、速度指令の電圧V0と現在の速
度を示す電圧Vsとの差が差動増幅器8,フイルタ９を介し
て出力され、この電圧Vrはクランプ回路56によって制限
されることなく増幅器51を介してマルチプライングデジ
タル・アナログ・コンバータ10,11に入力されることと
なる。 すなわち、トルク制限は行われず、速度制御のみが行
われて電動機Ｍは駆動され、射出制御が行われることと
なる。次に、射出が終了し保圧段階になると、制御装置
から切換指令信号PSTが出力され、アナログスイッチASW
は切換り、スイッチSW1がオフ、スイッチSW2がオンとな
る。一方、制御装置から第１段における保圧に対応する
駆動力指令即ち保圧指令（以下保圧指令という）PL′が
出力され、それに対応する電圧PVがD/A変換器50から比
較回路54に入力され、この電圧PVと金型内に設けられた
圧力検出器（図示せず）等からの検出信号である負荷圧
力電圧PH（０〜＋電圧）が比較され、その差が出力さ
れ、ボリュームRV1を介して増幅補償回路55に入力さ
れ、該増幅補償回路55の出力はアナログスイッチASWの
スイッチSW2を介してクランプ回路56に入力され、クラ
ンプ回路56からは上記保圧指令電圧PVと圧力検出器から
の負荷圧力電圧PHの差に応じてクランプ電圧＋Vc,−Vc
が出力されることとなる。 一方、保圧時には射出機構のスクリューの移動は殆ど
停止し、電動機Ｍも停止している。しかし、速度指令V0
は出力されているため、フイルタ９から出力される電圧
VrはツェナダイオードZD1の設定値で決まり、電動機Ｍ
の有する最大の力で駆動させる電圧Vrが出力されてい
る。そのため、増幅器51の入力はクランプ回路56でクラ
ンプされた電圧＋Vc,−Vcの電圧にクランプされ、クラ
ンプ電圧＋Vc,−Vcに応じた電圧VEが出力され、マルチ
プライングデジタル・アナログコンバータ10,11に入力
される。その結果、電動機Ｍの出力トルクはクランプ電
圧＋Vc,−Vcによって制御されることとなり、これは保
圧指令PL′の値によって制御されることを意味する。 そこで、保圧指令PL′による電圧PVと圧力検出器から
の負荷圧力電圧PHの差が大きいと増幅補償回路55の出力
は大きくなり、クランプ回路56に入力される電圧は大き
くなるため、クランプ電圧＋Vc,−Vcは増加し、これに
よりマルチプライングデジタル・アナログコンバータ1
0,11及び加算器12から出力される各相の相電電流指令RT
C,TTC,STCは増大し、電動機Ｍの出力トルクは増大す
る。一方、圧力検出器からの検出信号の負荷圧力PHが増
大し、指令の電圧PVとの差が小さくなると、増幅補償回
路55の出力は減少し、クランプ回路56の出力＋Vc,−Vc
も減少し、電動機Ｍの出力トルクは減少する。その結
果、指令の電圧と圧力検出器からの信号の負荷圧力電圧
PHの差が一定値になった状態で安定する。これは、制御
装置から指令した保圧指令すなわち目標とする保圧圧力
に負荷である金型内の樹脂圧力が達したとき安定するこ
とを意味し、電動機Ｍからトルクが伝動装置の摩擦やバ
ネ，ボールネジのたわみ等によって吸収されたとしても
直接負荷である金型内圧力と指令の保圧圧力を比較し
て、金型内圧力が設定圧力になるようにフィードバック
制御されるから従来のような誤差は生じない。また、保
圧は数段にわたって切換えるが保圧指令PL′の値を切換
えることによって電圧PVを切換えることにより自動的に
保圧圧力は設定保圧に切換えることができる。 第５図は、この圧力制御フィードバック回路53の具体
的回路図を示すもので、比較回路54はオペアンプIC3で
構成され、増幅補償回路55はオペアンプIC4,出力を一定
電圧でクランプするためのツェナダイオードZD2,圧力フ
ィードバックの安定性を図るためのコンデンサC1及び抵
抗R1〜R3等で構成されている。アナログスイッチASWは
３つのスイッチSW1〜SW3を有し、Ｉはインバータで、ス
イッチSW1とスイッチSW3は連動し、同一オン・オフ動作
を行い、スイッチSW2は逆のオン・オフ動作を行う。 すなわち、切換指令PSTがTTLロジックレベルでＬレベ
ルのときはスイッチSW1,SW3がオンし、スイッチSW2はオ
フである。また、Ｈレベルとなると逆にスイッチSW1,SW
3がオフとなり、スイッチSW2がオンとなる。クランプ回
路56は２つのオペアンプIC1,IC2,ダイオードD1,D2等で
構成され、オペアンプIC1で増幅器を構成し、オペアン
プIC2で符号変換器を構成しており、オペアンプIC1に入
力された負の電圧（保圧指令の電圧PV及び増幅補償回路
55の出力電圧は各々負の電圧である）はオペアンプIC1
で増幅され正の電圧として出力され、これが正のクラン
プ電圧＋Vcとなる。また、符号変換器としてのオペアン
プIC2は該電圧＋Vcを負の電圧−Vcに変換し、負のクラ
ンプ電圧−Vcを形成する。すなわち、フイルタ９の出力
Vr（第１図参照）が正のクランプ電圧＋Vc以上になると
ダイオードD1が導通し、増幅器51の入力はクランプ電圧
＋Vc以上にはならない。同様に、フイルタ９の出力Vrが
負のクランプ電圧−Vc以下になるとダイオードD2が導通
し、増幅器51の入力は負のクランプ電圧−Vc以下にはな
らない。 なお、抵抗R4,R5,コンデンサC2は積分回路を構成し、
電圧PVの変化（ステップ電圧）をなまらせる作動をさせ
るものである。また、アナログスイッチASWのスイッチS
W3は該スイッチSW3がオン時にコンデンサC1をショート
し、コンデンサC1の電荷を放電させるためのスイッチで
ある。 そこで、この回路の動作を説明すると、圧力フィード
バック制御を行わないときは切換信号PSTはＬレベルで
第５図に示すようにアナログスイッチASWのスイッチSW
1,SW3はオンし、スイッチSW2はオフである。そのため、
クランプ回路56には保圧指令の電圧PVが入力されてい
る。一方、圧力フィードバック制御を行うとき、すなわ
ち保圧制御を行うときは切換信号PSTはＨレベルとな
り、スイッチSW2をオン、スイッチSW1,SW3をオフとし、
保圧圧力指令の電圧PV（−）が比較器54のオペアンプIC
3に入力されると、圧力検出器からのボリュームRV2で補
正された電圧（＋）と比較され、その差が出力（−）さ
れ、増幅度を決めるボリュームRV1を介してオペアンプI
C4に入力される。圧力フィードバック制御動作になった
瞬間は圧力検出器からの検出圧力は定まらず不安定であ
り、また、保圧指令の電圧PVが変化した際の過渡的な状
態においてはコンデンサC1が短時間ショートした状態と
なり、オペアンプIC4のゲインは、−R2/R1で決まる低い
ゲインの反転増幅器となる。そして、コンデンサC1の充
電が終了すると、オペアンプIC4のゲインは、−（R2＋R
3）/R1となり高いゲインとなる。すなわち、オペアンプ
IC4に入力される電圧が変動する過渡的な状態の時はゲ
インを下げ、安定するにつれてゲインを上げ、クランプ
電圧＋Vc,−Vcを徐々に変化させ、圧力フィードバック
制御の安定を高めている。 なお、上記実施例では、射出機構の駆動源にサーボモ
ータを用いた射出成形機において、該サーボモータによ
り保圧制御を行う場合に、本発明のトルク制御方法を採
用した例を述べたが、本発明は、このような射出成形機
の保圧制御以外にも直接負荷に加わる力を検出し、負荷
に加わる力の制御を行うことができるものである。 また、上記実施例では同期電動機を用いた交流サーボ
モータのトルク制御の例を述べたが、直流サーボモータ
においても本発明は同様に実施できるものである。 発明の効果 以上述べたように、本発明は、樹脂に加わる力を検出
し、該力が目標となる樹脂に加える力の設定値になるよ
うトルク制限手段を介し保圧のフィードバック制御する
ようにしたから、サーボモータの出力トルクを樹脂に伝
動する伝動機構の摩擦やバネ，ボールネジのたわみ等に
よってサーボモータの出力トルクと樹脂が受ける力が異
なっても、樹脂が受ける力をフィーバックして設定値に
なるようトルク制限手段を作動させるもので、正確に設
定値に保圧制御することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例のトランジスタPWM制御回
路を示すブロック図、第２図は、第１図のトランジスタ
PWM制御回路を含むサーボモータの制御回路の基本回路
図、第３図は、従来のトルク制限を行う場合のトランジ
スタPWM制御回路のブロック図、第４図は、圧力制御フ
ィードバック回路のブロック図、第５図は、圧力制御フ
ィードバック回路の説明図である。 １…トランジスタPWM制御回路、２…位置検出器、３…
整流回路、４…トランジスタインバータ、Ｍ…永久磁石
同期電動機、50…デジタル−アナログ（D/A）変換器、5
1…増幅器、53…圧力制御フィードバック回路、PH…負
荷圧力電圧、PL′…駆動力指令（保圧指令）、PST…切
換指令信号、IC1〜IC4…オペアンプ、ASW…アナログス
イッチ。
路を示すブロック図、第２図は、第１図のトランジスタ
PWM制御回路を含むサーボモータの制御回路の基本回路
図、第３図は、従来のトルク制限を行う場合のトランジ
スタPWM制御回路のブロック図、第４図は、圧力制御フ
ィードバック回路のブロック図、第５図は、圧力制御フ
ィードバック回路の説明図である。 １…トランジスタPWM制御回路、２…位置検出器、３…
整流回路、４…トランジスタインバータ、Ｍ…永久磁石
同期電動機、50…デジタル−アナログ（D/A）変換器、5
1…増幅器、53…圧力制御フィードバック回路、PH…負
荷圧力電圧、PL′…駆動力指令（保圧指令）、PST…切
換指令信号、IC1〜IC4…オペアンプ、ASW…アナログス
イッチ。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭60−148392（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−107080（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−136086（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．射出機構を永久磁石を使用した同期電動機によるサ
ーボモータで駆動し、該サーボモータの駆動電流をトル
ク制限手段によって制限された値以下に制御することに
よりサーボモータの出力トルクを制御して保圧制御を行
なう射出成形機の保圧制御方法において、樹脂に加わる
力を検出し、該検出した値と目標とする樹脂へ加える力
の設定値とを比較し、その差によって上記トルク制限手
段を駆動し上記サーボモータの駆動電流を制御すること
により、樹脂に直接加わる力が設定値になるようにフィ
ードバック制御するようにした射出成形機の保圧制御方
法。 ２．上記検出した樹脂に加わる力と上記設定値との差が
変動しているときはゲインを低下させ、安定した状態で
はゲインを増大させ安定したフィードバック制御を行う
ようにした特許請求の範囲第１項記載の射出成形機の保
圧制御方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60237681A JP2727315B2 (ja) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | 射出成形機の保圧制御方法 |
| US07/076,681 US4772830A (en) | 1985-10-25 | 1986-10-24 | Method and apparatus for controlling torque of a servomotor |
| DE8686906441T DE3687349T2 (de) | 1985-10-25 | 1986-10-24 | Verfahren und vorrichtung zur regelung des torsionsmoments eines servomotors. |
| EP86906441A EP0246326B1 (en) | 1985-10-25 | 1986-10-24 | Method and apparatus for controlling torque of a servo motor |
| PCT/JP1986/000538 WO1987002841A1 (fr) | 1985-10-25 | 1986-10-24 | Procede et dispositif de regulation du couple d'un servomoteur |
| KR1019870700537A KR900007110B1 (ko) | 1985-10-25 | 1986-10-24 | 서어보 모우터에 있어서 토오크 제어방법 및 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60237681A JP2727315B2 (ja) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | 射出成形機の保圧制御方法 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9153109A Division JP2866361B2 (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | 射出機構の駆動装置 |
| JP9153108A Division JP2921754B2 (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | サーボモータの駆動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62100194A JPS62100194A (ja) | 1987-05-09 |
| JP2727315B2 true JP2727315B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=17018928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60237681A Expired - Lifetime JP2727315B2 (ja) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | 射出成形機の保圧制御方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4772830A (ja) |
| EP (1) | EP0246326B1 (ja) |
| JP (1) | JP2727315B2 (ja) |
| KR (1) | KR900007110B1 (ja) |
| DE (1) | DE3687349T2 (ja) |
| WO (1) | WO1987002841A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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