JP3719502B2 - 射出成形機におけるサーボモータの制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
サーボモータにより移動部材が駆動され、サーボモータのエンコーダによって該移動部材の位置と速度を検出する射出成形機の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に示すのは従来のサーボモータ制御方式であり、図４はその制御状態例の説明図である。１は制御装置であり、サーボモータ８で駆動される射出成形機の可動盤やスクリュ等の移動部材の移動距離、移動速度及び回転速度並びに力を所定値に制御する。制御装置１は、前記所定値を設定したり移動部材の各実測値あるいはメッセージを表示するヒューマンマシンインターフェイス（ＨＭＩ）２と、サーボモータ８の制御に係わるプロセス制御部３と、図示はしないシーケンス制御部や温度制御部からなる。プロセス制御部３は、さらにサーボ制御部４と特定用途の集積回路（ＡＳＩＣ）５からなり、これらはサーボモータ毎に設けられている。サーボ制御部４は、ＡＳＩＣ５がサーボアンプ６のＡＳＩＣ７から転送されたエンコーダ９のシリアル信号の回転角度データ１０をパラレルの回転角度データに変換後、該回転角度データをサーボモータ８制御用所定値と突合わせてサーボモータ８を閉ループ制御するために演算・生成した指令信号１５をサーボアンプ６へ出力する。この演算処理はサーボ制御部４を構成するマイクロプロセッサのクロック周波数で決定される処理周期毎にプログラム処理される。サーボアンプ６は、サーボモータ８の駆動電流１６を出力する公知のサーボ増幅器であり、サーボアンプ６に搭載したマイクロプロセッサのクロック周波数で決定される処理周期毎にエンコーダ９へリクエスト指令１２を伝送してサーボモータ８の回転角度データ１３をシリアル転送で受信する。サーボアンプ６のＡＳＩＣ７は転送されたシリアル回転角度データをパラレル回転角度データに変換し、サーボアンプ６は該回転角度データを前記指令信号１５と突合わせ位置の閉ループで演算処理後、さらに電流帰還しながら電力増幅して駆動電流１６となす。
【０００３】
このような上記従来の制御方式による一実施例について、数値をあげ図４に基づいて説明する。グラフ２３は、ＡＳＩＣ７が１ミリ秒毎にリクエスト指令１２をエンコーダ９に送信してサーボアンプ６が取込んだ、サーボモータ８の回転角度データ列である。グラフ２４は、制御装置１（サーボ制御部４）がその処理周期（ここでは２．５ミリ秒毎とする）毎にサーボアンプ６からＡＳＩＣ５，７を通じて取込んだサーボモータ８の回転角度データ列である。制御装置１（サーボ制御部４）は回転角度データを取込む毎に、前回取込んだデータとの差すなわち変位回転角度とその間の時間から回転速度を演算する。例えば、グラフ２３において、１ミリ秒ごとにデータが更新され、その間にサーボモータ８は１／１００回転すると仮定する。その場合、グラフ２４のデータ更新時２６における回転速度演算は、前回からのグラフ２３の更新データ回数は２回であるから、２．５ミリ秒の間に２／１００回転したこととなり、（２×１０００×６０）／（１００×２．５）＝４８０ｒｐｍとなる。次に、グラフ２４のデータ更新時２７における回転速度演算は、前回からのグラフ２３の更新データ回数は３回であるから、２．５ミリ秒の間に３／１００回転したこととなり、（３×１０００×６０）／（１００×２．５）＝７２０ｒｐｍとなる。その後は上記の繰返しとなり、制御装置１が演算したサーボモータ８の回転速度信号２５は、実際の回転速度が等速であるにも拘わらず振動的に変化する信号となるのである。
【０００４】
上記説明は、便宜上サーボモータ８の実回転速度が一定と仮定したときに、回転速度信号が振動的となることを述べたが、実際に制御装置１が演算する回転速度は、変位回転角度も変化するので、グラフ２５に示すような単純な振動ではなく、より複雑な振動を繰り返すことになる。また上記においては、ＡＳＩＣ７が１ミリ秒毎にリクエスト指令１２をエンコーダ９に送信し、制御装置１が２．５ミリ秒毎の処理周期で回転角度データを取込むというように両者の処理速度に大きな差を設けて説明したが、たとえ両者が同一の仕様処理速度でデータ更新を行っても、プロセッサは別個のクロック周波数で作動しているので実際の処理速度は異なるため、演算される回転速度データは周期が長くなっても振動的となるのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
サーボ制御部４は、上記のような振動する回転速度データをサーボモータ８制御用所定値と突合わせてサーボモータ８を閉ループ制御するための指令信号１５を演算・生成してサーボアンプ６へ出力するので、該制御用所定値が振動的ではなくても指令信号１５は不規則に振動し、サーボモータ８は滑らかに回転せずハンチングを繰返すこととなる。そのため、サーボモータ８が移動部材を駆動するためのボールネジとボールナットも振動し、騒音を発したり寿命の低下を来たす。
【０００６】
特に、移動部材を複数のサーボモータ８、ボールネジ及びボールナットで駆動する場合この問題は深刻となる。すなわち、従来の制御方法によれば複数のサーボモータ８がそれぞれ個別の周期で振動するので、各サーボモータ８は工程中同期して回転することが不可能となり、単一のボールネジ及びボールナットでは発生しない異常摩耗等の損傷が起こる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、制御装置から伝送される指令信号に基づき駆動電流を出力するサーボアンプと該駆動電流で駆動されエンコーダを備えたサーボモータからなる射出成形機におけるサーボモータの制御方法であって、制御装置はその処理周期毎にエンコーダにリクエスト指令を送信し、エンコーダは前記リクエスト指令に応じて回転角度データを制御装置とサーボアンプに向けて発信し、制御装置は受信した該回転角度データを前記処理周期毎にプログラム処理し指令信号を生成してサーボアンプに伝送し、該サーボアンプは前記回転角度データと前記指令信号を突合わせして演算処理するようにしたのである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明のサーボモータ制御方法を示すブロック図であり、図２はその制御状態例の説明図である。図１における符号のうち、従来の制御方式を示す図３における符号と同一の機器は同一の作用及び効果を有するので、その説明は省略する。なお、エンコーダ９は移動部材の位置検出器としても利用され、その回転角度データは射出成形機としての操作性や安全性向上のため不揮発性である必要からアブソリュート信号出力型が好適に用いられ、またその分解能は射出成形機の精度上１７ｂｉｔ以上が採用される。
【０００９】
制御装置１のサーボ制御部４からサーボアンプ６へ伝送されるリクエスト指令１１は、サーボモータ８の回転角度データの瞬時値をエンコーダ９へ要求・取得するための信号であり、サーボ制御部４を構成するマイクロプロセッサのクロック周波数で決定される処理周期毎に発信される。リクエスト指令１１を受信したサーボアンプ６内のＡＳＩＣ７は、リクエスト指令１１に同期してリクエスト指令１２をエンコーダ９に伝送する。リクエスト指令１２を受信したエンコーダ９は、サーボモータ８の回転角度の現在値をシリアル転送データとして回転角度データ１３をサーボアンプ６のＡＳＩＣ７に転送するとともに、回転角度データ１４を制御装置１のプロセス制御部３内にあるＡＳＩＣ５に転送する。ＡＳＩＣ５は受信したシリアル回転角度データ１４をパラレルの回転角度データに変換し、サーボ制御部４に伝送する。サーボ制御部４は、受信した回転角度データをサーボモータ８制御用所定値と突合わせてサーボモータ８を閉ループ制御するために演算・生成した指令信号１５をサーボアンプ６へ出力する。この演算処理はサーボ制御部４を構成するマイクロプロセッサのクロック周波数で決定される処理周期毎にプログラム処理される。サーボアンプ６のＡＳＩＣ７はエンコーダ９から転送されたシリアル回転角度データをパラレル回転角度データに変換し、サーボアンプ６は該回転角度データを前記指令信号１５と突合わせ位置の閉ループで演算処理後、さらに電流帰還しながら電力増幅して駆動電流１６となす。
【００１０】
次に、図２に基づいて本発明による制御例を説明する。グラフ２０は、ＡＳＩＣ７がリクエスト指令１２をエンコーダ９に送信してサーボアンプ６が取込んだ、サーボモータ８の回転角度データ列である。グラフ２１は、制御装置１（サーボ制御部４）がその処理周期毎にエンコーダ９から取込んだサーボモータ８の回転角度データ列である。制御装置１（サーボ制御部４）は回転角度データを取込む毎に、前回取込んだデータとの差すなわち変位回転角度とその間の時間から回転速度を演算する。グラフ２２は、制御装置１がその処理周期毎に演算したサーボモータ８の回転速度であり、リクエスト指令１１の発信から回転角度データ１４の受信まで同一処理周期毎に一連の処理が行われるので、制御装置１の回転速度演算時における変位回転角度値は実際の回転角度と全く同一となり、サーボモータ８が一定回転していればそれに応じて回転速度値もグラフ２２に示すように一定に安定し、振動的となることはない。
【００１１】
【発明の効果】
本発明は上記のように制御し、演算・検出されるサーボモータの回転速度値は実際の回転速度とは異なる信号となることがなく、サーボモータの回転速度が異常変化しないので、ボールネジやボールナットの異常摩耗等の損傷を防止しつつ、移動部材を複数のサーボモータで駆動するサーボモータの同期運転を安全かつ高精度に実施可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のサーボモータ制御方法を示すブロック図である。
【図２】本発明のサーボモータ制御状態例の説明図である。
【図３】従来のサーボモータ制御方法を示すブロック図である。
【図４】従来のサーボモータ制御状態例の説明図である。
【符号の説明】
１ ……… 制御装置
２ ……… ヒューマンマシンインターフェイス
３ ……… プロセス制御部
４ ……… サーボ制御部
５，７ ……… ＡＳＩＣ
６ ……… サーボアンプ
８ ……… サーボモータ
９ ……… エンコーダ
１０，１３，１４ …… 回転角度データ
１１，１２ …… リクエスト指令
１５ …… 指令信号
１６ …… 駆動電流
２０，２３ …… サーボアンプが取込む回転角度データ
２１，２４ …… 制御装置が取込む回転角度データ
２２，２５ …… 制御装置が演算した回転速度
２６，２７ …… データ更新時点
【発明の属する技術分野】
サーボモータにより移動部材が駆動され、サーボモータのエンコーダによって該移動部材の位置と速度を検出する射出成形機の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に示すのは従来のサーボモータ制御方式であり、図４はその制御状態例の説明図である。１は制御装置であり、サーボモータ８で駆動される射出成形機の可動盤やスクリュ等の移動部材の移動距離、移動速度及び回転速度並びに力を所定値に制御する。制御装置１は、前記所定値を設定したり移動部材の各実測値あるいはメッセージを表示するヒューマンマシンインターフェイス（ＨＭＩ）２と、サーボモータ８の制御に係わるプロセス制御部３と、図示はしないシーケンス制御部や温度制御部からなる。プロセス制御部３は、さらにサーボ制御部４と特定用途の集積回路（ＡＳＩＣ）５からなり、これらはサーボモータ毎に設けられている。サーボ制御部４は、ＡＳＩＣ５がサーボアンプ６のＡＳＩＣ７から転送されたエンコーダ９のシリアル信号の回転角度データ１０をパラレルの回転角度データに変換後、該回転角度データをサーボモータ８制御用所定値と突合わせてサーボモータ８を閉ループ制御するために演算・生成した指令信号１５をサーボアンプ６へ出力する。この演算処理はサーボ制御部４を構成するマイクロプロセッサのクロック周波数で決定される処理周期毎にプログラム処理される。サーボアンプ６は、サーボモータ８の駆動電流１６を出力する公知のサーボ増幅器であり、サーボアンプ６に搭載したマイクロプロセッサのクロック周波数で決定される処理周期毎にエンコーダ９へリクエスト指令１２を伝送してサーボモータ８の回転角度データ１３をシリアル転送で受信する。サーボアンプ６のＡＳＩＣ７は転送されたシリアル回転角度データをパラレル回転角度データに変換し、サーボアンプ６は該回転角度データを前記指令信号１５と突合わせ位置の閉ループで演算処理後、さらに電流帰還しながら電力増幅して駆動電流１６となす。
【０００３】
このような上記従来の制御方式による一実施例について、数値をあげ図４に基づいて説明する。グラフ２３は、ＡＳＩＣ７が１ミリ秒毎にリクエスト指令１２をエンコーダ９に送信してサーボアンプ６が取込んだ、サーボモータ８の回転角度データ列である。グラフ２４は、制御装置１（サーボ制御部４）がその処理周期（ここでは２．５ミリ秒毎とする）毎にサーボアンプ６からＡＳＩＣ５，７を通じて取込んだサーボモータ８の回転角度データ列である。制御装置１（サーボ制御部４）は回転角度データを取込む毎に、前回取込んだデータとの差すなわち変位回転角度とその間の時間から回転速度を演算する。例えば、グラフ２３において、１ミリ秒ごとにデータが更新され、その間にサーボモータ８は１／１００回転すると仮定する。その場合、グラフ２４のデータ更新時２６における回転速度演算は、前回からのグラフ２３の更新データ回数は２回であるから、２．５ミリ秒の間に２／１００回転したこととなり、（２×１０００×６０）／（１００×２．５）＝４８０ｒｐｍとなる。次に、グラフ２４のデータ更新時２７における回転速度演算は、前回からのグラフ２３の更新データ回数は３回であるから、２．５ミリ秒の間に３／１００回転したこととなり、（３×１０００×６０）／（１００×２．５）＝７２０ｒｐｍとなる。その後は上記の繰返しとなり、制御装置１が演算したサーボモータ８の回転速度信号２５は、実際の回転速度が等速であるにも拘わらず振動的に変化する信号となるのである。
【０００４】
上記説明は、便宜上サーボモータ８の実回転速度が一定と仮定したときに、回転速度信号が振動的となることを述べたが、実際に制御装置１が演算する回転速度は、変位回転角度も変化するので、グラフ２５に示すような単純な振動ではなく、より複雑な振動を繰り返すことになる。また上記においては、ＡＳＩＣ７が１ミリ秒毎にリクエスト指令１２をエンコーダ９に送信し、制御装置１が２．５ミリ秒毎の処理周期で回転角度データを取込むというように両者の処理速度に大きな差を設けて説明したが、たとえ両者が同一の仕様処理速度でデータ更新を行っても、プロセッサは別個のクロック周波数で作動しているので実際の処理速度は異なるため、演算される回転速度データは周期が長くなっても振動的となるのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
サーボ制御部４は、上記のような振動する回転速度データをサーボモータ８制御用所定値と突合わせてサーボモータ８を閉ループ制御するための指令信号１５を演算・生成してサーボアンプ６へ出力するので、該制御用所定値が振動的ではなくても指令信号１５は不規則に振動し、サーボモータ８は滑らかに回転せずハンチングを繰返すこととなる。そのため、サーボモータ８が移動部材を駆動するためのボールネジとボールナットも振動し、騒音を発したり寿命の低下を来たす。
【０００６】
特に、移動部材を複数のサーボモータ８、ボールネジ及びボールナットで駆動する場合この問題は深刻となる。すなわち、従来の制御方法によれば複数のサーボモータ８がそれぞれ個別の周期で振動するので、各サーボモータ８は工程中同期して回転することが不可能となり、単一のボールネジ及びボールナットでは発生しない異常摩耗等の損傷が起こる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、制御装置から伝送される指令信号に基づき駆動電流を出力するサーボアンプと該駆動電流で駆動されエンコーダを備えたサーボモータからなる射出成形機におけるサーボモータの制御方法であって、制御装置はその処理周期毎にエンコーダにリクエスト指令を送信し、エンコーダは前記リクエスト指令に応じて回転角度データを制御装置とサーボアンプに向けて発信し、制御装置は受信した該回転角度データを前記処理周期毎にプログラム処理し指令信号を生成してサーボアンプに伝送し、該サーボアンプは前記回転角度データと前記指令信号を突合わせして演算処理するようにしたのである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明のサーボモータ制御方法を示すブロック図であり、図２はその制御状態例の説明図である。図１における符号のうち、従来の制御方式を示す図３における符号と同一の機器は同一の作用及び効果を有するので、その説明は省略する。なお、エンコーダ９は移動部材の位置検出器としても利用され、その回転角度データは射出成形機としての操作性や安全性向上のため不揮発性である必要からアブソリュート信号出力型が好適に用いられ、またその分解能は射出成形機の精度上１７ｂｉｔ以上が採用される。
【０００９】
制御装置１のサーボ制御部４からサーボアンプ６へ伝送されるリクエスト指令１１は、サーボモータ８の回転角度データの瞬時値をエンコーダ９へ要求・取得するための信号であり、サーボ制御部４を構成するマイクロプロセッサのクロック周波数で決定される処理周期毎に発信される。リクエスト指令１１を受信したサーボアンプ６内のＡＳＩＣ７は、リクエスト指令１１に同期してリクエスト指令１２をエンコーダ９に伝送する。リクエスト指令１２を受信したエンコーダ９は、サーボモータ８の回転角度の現在値をシリアル転送データとして回転角度データ１３をサーボアンプ６のＡＳＩＣ７に転送するとともに、回転角度データ１４を制御装置１のプロセス制御部３内にあるＡＳＩＣ５に転送する。ＡＳＩＣ５は受信したシリアル回転角度データ１４をパラレルの回転角度データに変換し、サーボ制御部４に伝送する。サーボ制御部４は、受信した回転角度データをサーボモータ８制御用所定値と突合わせてサーボモータ８を閉ループ制御するために演算・生成した指令信号１５をサーボアンプ６へ出力する。この演算処理はサーボ制御部４を構成するマイクロプロセッサのクロック周波数で決定される処理周期毎にプログラム処理される。サーボアンプ６のＡＳＩＣ７はエンコーダ９から転送されたシリアル回転角度データをパラレル回転角度データに変換し、サーボアンプ６は該回転角度データを前記指令信号１５と突合わせ位置の閉ループで演算処理後、さらに電流帰還しながら電力増幅して駆動電流１６となす。
【００１０】
次に、図２に基づいて本発明による制御例を説明する。グラフ２０は、ＡＳＩＣ７がリクエスト指令１２をエンコーダ９に送信してサーボアンプ６が取込んだ、サーボモータ８の回転角度データ列である。グラフ２１は、制御装置１（サーボ制御部４）がその処理周期毎にエンコーダ９から取込んだサーボモータ８の回転角度データ列である。制御装置１（サーボ制御部４）は回転角度データを取込む毎に、前回取込んだデータとの差すなわち変位回転角度とその間の時間から回転速度を演算する。グラフ２２は、制御装置１がその処理周期毎に演算したサーボモータ８の回転速度であり、リクエスト指令１１の発信から回転角度データ１４の受信まで同一処理周期毎に一連の処理が行われるので、制御装置１の回転速度演算時における変位回転角度値は実際の回転角度と全く同一となり、サーボモータ８が一定回転していればそれに応じて回転速度値もグラフ２２に示すように一定に安定し、振動的となることはない。
【００１１】
【発明の効果】
本発明は上記のように制御し、演算・検出されるサーボモータの回転速度値は実際の回転速度とは異なる信号となることがなく、サーボモータの回転速度が異常変化しないので、ボールネジやボールナットの異常摩耗等の損傷を防止しつつ、移動部材を複数のサーボモータで駆動するサーボモータの同期運転を安全かつ高精度に実施可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のサーボモータ制御方法を示すブロック図である。
【図２】本発明のサーボモータ制御状態例の説明図である。
【図３】従来のサーボモータ制御方法を示すブロック図である。
【図４】従来のサーボモータ制御状態例の説明図である。
【符号の説明】
１ ……… 制御装置
２ ……… ヒューマンマシンインターフェイス
３ ……… プロセス制御部
４ ……… サーボ制御部
５，７ ……… ＡＳＩＣ
６ ……… サーボアンプ
８ ……… サーボモータ
９ ……… エンコーダ
１０，１３，１４ …… 回転角度データ
１１，１２ …… リクエスト指令
１５ …… 指令信号
１６ …… 駆動電流
２０，２３ …… サーボアンプが取込む回転角度データ
２１，２４ …… 制御装置が取込む回転角度データ
２２，２５ …… 制御装置が演算した回転速度
２６，２７ …… データ更新時点
Claims (3)
- 制御装置から伝送される指令信号に基づき駆動電流を出力するサーボアンプと該駆動電流で駆動されエンコーダを備えたサーボモータからなる射出成形機におけるサーボモータの制御方法であって、制御装置はその処理周期毎にエンコーダにリクエスト指令を送信し、エンコーダは前記リクエスト指令に応じて回転角度データを制御装置とサーボアンプに向けて発信し、制御装置は受信した該回転角度データを前記処理周期毎にプログラム処理し指令信号を生成してサーボアンプに伝送し、該サーボアンプは前記回転角度データと前記指令信号を突合わせして演算処理することを特徴とするサーボモータの制御方法。
- 制御装置から伝送される指令信号に基づき駆動電流を出力するサーボアンプと該駆動電流で駆動されエンコーダを備えたサーボモータからなる射出成形機におけるサーボモータの制御方法であって、制御装置はそのクロック周波数で決定される処理周期毎にサーボアンプへリクエスト指令を送信し、サーボアンプは前記リクエスト指令に応じてエンコーダへリクエスト指令を送信し、該リクエスト指令信号を受信したエンコーダは前記リクエスト指令に応じてサーボアンプと制御装置へ回転角度データをシリアル転送し、該回転角度データを受信したサーボアンプと制御装置はそれぞれ受信したシリアル回転角度データをパラレル回転角度データに変換し、制御装置はパラレル回転角度信号に基づいて回転速度を演算して速度設定値と突合わせた後サーボアンプへ前記処理周期毎にプログラム処理し生成した指令信号を出力し、サーボアンプは該指令信号を前記回転角度データと突合わせして演算処理することを特徴とするサーボモータの制御方法。
- 前記射出成形機は、ある移動部材を複数のサーボモータ、ボールネジ及びボールナットで駆動することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサーボモータの制御方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001130738A JP3719502B2 (ja) | 2001-04-27 | 2001-04-27 | 射出成形機におけるサーボモータの制御方法 |
| TW091105641A TW516997B (en) | 2001-04-27 | 2002-03-22 | Control method for servomotor in injection molding machine |
| US10/133,434 US6747430B2 (en) | 2001-04-27 | 2002-04-29 | Control method for servomotor in injection molding machine |
Applications Claiming Priority (1)
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