KR20020013399A - 사출성형기용 모터의 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사출성형기용 모터의 제어장치에 관한 것으로서,
3상(相) 2중권선형 모터(51)의 3상 권선에 각각 자기진단회로(52-1, 53-1)를 구비한 제1, 제2의 3상 인버터(52, 53)를 접속하고, 각 3상 인버터에 각각 자기진단회로(54-1, 55-1)를 구비한 제1, 제2 서보컨트롤러(54, 55)를 접속하며, 3상 인버터(52) 또는 서보컨트롤러(54)에서 이상(異常)이 발생한 경우에는 서보컨트롤러(55)에 이상 발생을 통지하고, 3상 인버터(53) 또는 서보컨트롤러(55)에서 이상이 발생한 경우에는 서보컨트롤러(54)에 이상 발생을 통지하여 모터(51)의 회전을 정지시키는 것을 구성상의 특징으로 한다.

Description

사출성형기용 모터의 제어장치{Control unit of motor for injection molding machine}
본 발명은 사출성형기용 모터의 제어장치에 관한 것으로서, 특히 전동식 사출성형기 또는 하이브리드 성형기에 사용되는 서보모터를 제어하기 위한 제어장치에 관한 것이다.
사출성형기의 구동방식에는 크게 나누어 유압방식과 전동방식이 있다. 이전에는 유압방식이 주류를 이루었지만, 현재는 전동방식 쪽이 주류가 되고 있다. 이는, 전동방식은 동력전달기구의 강성이 높고, 가동부의 위치 및 속도의 제어성이 좋으며, 또 에너지 변환효율이 높다는 장점을 가지기 때문이다. 하지만, 유압방식에는 구동부의 힘의 제어가 용이하고, 또한 정확하게 행할 수 있다는 전동방식에는 없는 장점이 있다. 이로 인하여, 전동방식과 유압방식을 조합한 하이브리드방식도 개발되고 있다.
도 1에 일반적인 전동식 사출성형기의 구성을 나타내었다. 이 전동식 사출성형기는 사출장치(10)와 형체(型締)기구(20)를 구비하고 있다. 사출장치(10)는 원료를 일시저장하기 위한 호퍼(11)와, 호퍼(11)로부터 공급되는 수지를 가소화ㆍ용융시키기 위한 가열실린더(12)와, 가열실린더(12) 내의 용융수지를 계량함과 동시에 계량한 용융수지를 사출하기 위한 스크루(13) 등을 포함한다. 용융수지는 고정금형(21)과 가동금형(22) 사이의 캐버티에 충전된다.
형체기구(20)는 고정금형(21)과, 가동금형(22)과, 고정금형(21), 가동금형(22)이 각각 장착된 고정플래튼(23), 가동플래튼(24)과, 가동플래튼(24)을 이동시키기 위한 토글링크(toggle link)(25)와, 가동플래튼(24)을 안내하는 다수의지지봉(tie bar)(26) 등을 포함한다.
전동식 사출성형기는 또한 다수의 구동용 모터(서보모터)를 구비하고 있다. 다수의 구동용 모터는 스크루(13)를 전후진시키기 위한 사출용 모터(14), 스크루(13)를 회전시키기 위한 계량용 모터(15), 사출장치(10) 전체를 전후진시키기 위한 사출장치 이동용 모터(16), 가동플래튼(24)을 이동시키는 형개폐(型開閉)용 모터(27), 가동플래튼(24)에 삽입되어 있는 이젝터핀(28)을 전후진시키기 위한 이젝터모터(29), 고정금형(21), 가동금형(22)의 두께에 따라 가동플래튼(24) 및 토글링크(25)를 이동시키기 위한 형두께 대응용 모터(30) 등을 포함한다.
다수의 구동용 모터(14 내지 16, 27, 29, 30)는 각각 개별적으로 구동제어된다. 예를 들면, 각 구동용 모터가 3상 모터인 경우에는 도 2에 나타낸 바와 같이, 각 구동용 모터(14 내지 16, 27, 29, 30)에는 3상 인버터(40)를 개재하여 서보컨트롤러(41)가 접속된다. 각 구동용 모터(14 내지 16, 27, 29, 30)에는 또 그 회전을 검출하기 위한 인코더(42)와, 3상 인버터(40)로부터 공급되는 구동전류의 크기를 검출하기 위한 2개의 전류센서(43)가 장착된다. 이들 인코더(42)와 전류센서(43)로부터의 검출신호는 서보컨트롤러(41)에 피드백된다.
서보컨트롤러(41)는 도시하지 않은 상위제어장치의 제어 하에, 인코더(42)와 전류센서(43)로부터 피드백되는 검출신호에 근거하여, 3상 인버터(40)에 대하여 제어신호를 출력한다. 3상 인버터(40)는 서보컨트롤러(41)로부터의 제어신호에 따라 U상, V상, W상의 3상분의 신호(구동전류)를 발생시켜 3상 모터에 공급한다. 이렇게 하여, 3상 모터는 상위제어장치로부터 지시받은 타이밍으로 지시받은 회전량만큼회전한다.
이상과 같이 하여, 전동식 사출성형기에서는 상위제어장치의 제어 하에서, 각 구동용 모터(14 내지 16, 27, 29, 30)가 각각에 대응하는 서보컨트롤러에 의하여 독립적으로 제어되어 사출성형이 행하여진다.
그런데, 유압방식의 사출성형기는 단위시간당 전달에너지를 크게 하는 것이 비교적 작은 기기로 가능하다는 장점을 가진다. 이러한 이유로 인하여, 대형(대출력) 사출성형기에는 유압방식이 채용되는 경향이 있다. 하지만, 대형 사출성형기에도 전동방식 또는 하이브리드방식을 채용하고자 하는 요구가 있다.
대형 사출성형기에 전동방식 또는 하이브리드방식을 채용하기 위해서는, 대출력 모터가 필요하다. 그리고, 대출력 모터를 제어하기 위해서는, 인버터의 최대 내전압(耐電壓)을 높게 하거나, 최대 전류를 크게 할 필요가 있다. 이에 따라, 서보컨트롤러 등의 제어계에 대해서도 그 대응전압을, 예를 들면 200V급에서 400V급으로 변경하는 등, 크게 하지 않으면 안된다.
그런 한편, 사출성형기에 있어서 요구되는 모터의 최대 출력토크는 구동원마다 다르다. 예를 들면, 형개폐용 모터에 요구되는 최대 출력토크와 이젝터 모터가 필요로 하는 최대 출력토크에는 상당히 큰 차이가 있다. 또, 성형사이클 중에 있어서도 모터에 요구되는 토크는 일정하지 않아서, 큰 토크를 필요로 할 때와 작은 토크가 적당할 때가 있다. 따라서, 대형 사출성형기에 전동방식 등을 채용하는 경우에는, 각 구동원에 있어서 필요로 하는 최대 출력토크 및 토크 변화에 따른 모터, 인버터, 및 서보컨트롤러를 준비하지 않으면 안된다. 이는 각 모터의 제어장치를공통화할 수 없다는 문제점이 있다는 것을 의미한다.
그리고, 일본국 특허공개 2000-41392호 공보(이하, 제1공보라고 함)에는 2개의 3상 권선에 각각 인버터회로를 접속하여 이루어지는 브러시리스 DC 모터(brushless DC motor)가 개시되어 있다. 또, 일본국 특허공개 평7-298685호 공보(이하, 제2공보라고 함)에는 2개의 인버터를 사용하여 6상 유도전동기를 구동하는 발명이 개시되어 있다. 하지만, 상기 제1, 제2공보에 기재된 발명에서는 2개의 인버터가 동일한 컨트롤러에 접속되어 있기 때문에, 그 사용목적에 따라 컨트롤러의 구성(소프트웨어)을 변경할 필요가 있다. 따라서, 상기 제1, 제2공보에 기재된 발명은 본 발명의 제어장치를 공용화한다고 하는 하기의 목적을 조금도 시사하고 있지 않으며, 또 그 목적을 달성하기 위한 수단도 조금도 개시, 시사되어 있지 않다.
그리고, 종래의 전동식 사출성형기 또는 하이브리드 성형기에서는 1개의 구동용 모터에 1개의 인버터가 접속되며, 그 인버터에 1개의 서보컨트롤러가 접속된다. 따라서, 인버터가 고장나서 서보컨트롤러에 의한 제어를 할 수 없게 되면, 구동용 모터가 폭주하는 경우가 있다. 이와 같은 폭주가, 예를 들어 형개폐용 모터(27)에서 발생하면, 가동플래튼(24)에 지지된 가동금형(22)이 고정플래튼(23)에 지지된 고정금형(21)에 충돌하여, 이들 금형이 파손되어 버린다.
이와 같이, 종래의 사출성형기용 모터의 제어장치에서는, 인버터가 고장나서 모터가 폭주한 경우에, 그 모터를 정지시키기 위한 수단을 가지고 있지 않다고 하는 문제점이 있다. 예를 들면, 제1공보에 기재된 브러시리스 DC 모터는 인버터회로등에 고장이 발생한 경우에도 모터를 회전시키려고 하는 것이다. 따라서, 제1공보에는 폭주한 모터를 정지시키는 것에 대하여 전혀 개시, 시사되어 있지 않다.
본 발명의 목적은, 사출성형기에 있어서 사용되는 구동용 모터를 제어하기 위한 제어장치의 각부(各部)를 공통화할 수 있도록 하는 것에 있다. 바꾸어 말하면, 본 발명의 목적은, 최대 출력이 작은 구동용 모터를 제어하기 위한 제어장치용 회로 등을 이용하여, 최대 출력이 큰 구동용 모터를 제어하기 위한 제어장치를 실현하는 것에 있다.
도 1은 일반적인 전동식 사출성형기의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 2는 일반적인 3상(相) 모터의 제어장치를 나타낸 블럭도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 사출성형기용 모터의 제어장치를 나타낸 블럭도,
도 4a, 도 4b는 각각 일반적인 3상 모터에 사용되는 권선의 결선도, 3상 2중권선형 모터에 사용되는 권선의 결선도,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 사출성형기용 모터의 제어장치를 나타낸 블럭도,
도 6은 6상 모터에 사용되는 권선의 결선도,
도 7은 본 발명의 제3실시예에 의한 사출성형기용 모터의 제어장치를 나타낸 블럭도,
도 8은 본 발명의 제4실시예에 의한 사출성형기용 모터의 제어장치를 나타낸 블럭도이다.
본 발명에 의한 사출성형기용 모터의 제어장치는, 사출성형기에 사용되는 여러 세트의 3상 권선을 구비한 1개 이상의 교류모터를 구동제어하기 위한 것이다.
본 발명의 제1태양에 의한 제어장치는, 여러 세트의 3상 권선에 각각 접속된 다수의 3상 인버터와, 다수의 3상 인버터에 각각 접속된 다수의 서보컨트롤러를 구비하고 있다.
본 발명의 제2태양에 의한 제어장치는, 여러 세트의 3상 권선에 각각 접속된 다수의 3상 인버터와, 다수의 3상 인버터에 각각 접속된 다수의 서보컨트롤러를 구비하고 있다. 또한, 다수의 3상 인버터의 각각은 제1 자기진단회로를 가진다. 제1 자기진단회로는 이상(異常)을 검출한 경우, 이상을 검출한 제1 자기진단회로를 가지는 3상 인버터에 접속된 서보컨트롤러에 대하여 제1 이상신호를 출력한다. 제1 이상신호를 받은 서보컨트롤러는 다른 서보컨트롤러에 대하여 제1 이상신호를 전송한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 3을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 의한 사출성형기용 모터의 제어장치에 대하여 설명한다. 도 3에서 이 제어장치는 2세트의 3상 권선을 구비하는 3상 2중권선형 모터(51)와, 2세트의 3상 권선에 구동전류를 각각 공급하는 제1, 제2의 3상 인버터(52, 53)와, 제1, 제2 인버터(52, 53)에 각각 접속된 제1, 제2 서보컨트롤러(54, 55)를 포함한다. 제어장치는 또한, 모터(51)에 장착되어 그 회전을 검출하는 인코더(56)와 2세트의 3상 권선에 공급되는 구동전류를 각각 검출하는 제1, 제2 전류센서(57, 58)를 포함한다. 제1 전류센서(57)는 2세트의 3상 권선의 한 쪽에 공급되는 U상 구동전류, V상 구동전류를 검출하기 위한 2개의 센서로 이루어진다. 제2 전류센서(58)는 2세트의 3상 권선의 다른 쪽에 공급되는 U상 구동전류, V상 구동전류를 검출하기 위한 2개의 센서로 이루어진다.
모터(51)는 120도씩 어긋난 위상각을 부여하기 위한 U상, V상, W상의 권선을 2세트(U1, V1, W1과 U2, V2, W2) 가진다. 이와 같은 권선은, 통상의 3상 권선을 도 4a와 같이 나타낸다면, 도 4b와 같이 된다.
제1, 제2의 3상 인버터(52, 53)는 각각 동일한 구성을 가지며, 도 3에 나타낸 바와 같이 다수의 파워트랜지스터와 다수의 다이오드를 사용하여 구성되어 있다. 이들 3상 인버터(52, 53)는 모두 3상 2중권선형 모터(51)에 요구되는 최대 출력을 얻기 위해 필요한 구동전류의 적어도 반을 공급할 수 있는 능력을 가진다.
제1, 제2 서보컨트롤러(54, 55)는 동일한 구성, 즉 동일한 소프트웨어로 동작하는 것으로, 모터(51)에 요구되는 최대 출력의 반의 최대 출력을 가지는 모터에 대응하는 제어능력을 가진다. 이들 제1, 제2 서보컨트롤러(54, 55)는 모두 마스터/슬레이브의 절환이 가능하다. 여기에서는 제1 서보컨트롤러(54)가 마스터로, 제2 서보컨트롤러(55)가 슬레이브로 각각 설정되어 있다. 마스터로 설정된 제1 서보컨트롤러(54)는 상위제어장치(100)에 접속된다. 또, 슬레이브로 설정된 제2 서보컨트롤러(55)는 마스터로 설정된 제1 서보컨트롤러(54)에 접속된다.
인코더(56)는 모터(51)의 회전을 검출하고, 1회전마다 소정수의 펄스를 발생시켜, 제1, 제2 서보컨트롤러(54, 55)에 출력한다. 제1, 제2 서보컨트롤러(54, 55)는 단위시간당 입력되는 펄스수로부터 모터(51)의 회전속도를, 펄스의 총수로부터 모터(51)의 회전량을 각각 산출할 수 있다.
제1, 제2 전류센서(57, 58)는 각각 권선(U1 및 V1)에 흐르는 구동전류, 권선(U2 및 V2)에 흐르는 구동전류를 검출하여, 검출치를 제1, 제2 서보컨트롤러(54, 55)에 출력한다. 제1, 제2 서보컨트롤러(54, 55)는 각각 이들 검출치와 모터(51)의 회전속도 및 회전량에 근거하여, 제1, 제2의 3상 인버터(52, 53)를 제어한다.
다음에 본 제어장치의 동작에 대하여 설명한다.
먼저, 제1 서보컨트롤러(54)는 상위제어장치(100)로부터 동작지령신호(S100)를 받는다. 그리고, 그 동작지령신호(S100)가 큰 토크를 발생시키는 지령인 경우, 제1 서보컨트롤러(54)는 제2 서보컨트롤러(55)에 대하여 필요한 제어지령신호(S54)를 출력한다. 또, 제1 서보컨트롤러(54)는 그 후 제2 서보컨트롤러(55)에 대하여동기신호(SS54)를 공급한다.
다음에, 제1 서보컨트롤러(54)는 상위제어장치(100)로부터의 동작지령신호(S100)에 따라 제1의 3상 인버터(52)에 제어신호를 출력한다. 마찬가지로, 제2 서보컨트롤러(55)는 제1 서보컨트롤러(54)로부터의 제어지령신호(S54)에 따라 동기신호(SS54)에 동기하는 타이밍으로 제2의 3상 인버터(53)에 제어신호를 출력한다.
제1, 제2의 3상 인버터(52, 53)는 각각 제1, 제2 서보컨트롤러(54, 55)로부터의 제어신호에 따라 구동전류를 발생시켜 모터(51)에 공급한다. 이에 따라, 모터(51)는 회전한다.
인코더(56)는 모터(51)의 회전을 검출하여, 검출펄스를 제1, 제2 서보컨트롤러(54, 55)에 출력한다. 제1, 제2 전류센서(57, 58)는 각각 권선(U1 및 V1)과 권선(U2 및 V2)에 흐르는 구동전류를 각각 검출하여, 검출치를 제1, 제2 서보컨트롤러(54, 55)에 출력한다.
제1 서보컨트롤러(54)는 제1 전류센서(57)로부터의 검출치와 인코더(56)로부터의 검출펄스에 근거하여, 제1의 3상 인버터(52)로의 제어신호를 변화시킨다. 마찬가지로, 제2 서보컨트롤러(55)는 제2 전류센서(58)로부터의 검출치와 인코더(56)로부터의 검출펄스에 근거하여, 제2의 3상 인버터(53)로의 제어신호를 변화시킨다. 그 결과, 제1, 제2의 3상 인버터(52, 53)로부터 모터(51)에 공급되는 구동전류가 변화하여, 모터(51)의 회전토크, 속도 등이 제어된다.
이상과 같이 하여, 이 제어장치에서는 특별한 대출력 모터용 인버터나 컨트롤러를 사용하지 않고, 모터(51)에서 큰 토크를 발생시킬 수 있다.
제1 서보컨트롤러(54)가 상위제어장치(100)로부터 받은 동작지령신호(S100)가 작은 토크를 발생시키는 지령인 경우, 제1 서보컨트롤러(54)는 제2 서보컨트롤러(55)에 대하여 제어지령신호를 출력하지 않는다. 그리고, 제1 서보컨트롤러(54)는 단독으로 모터(51)의 회전을 제어한다. 즉, 제1 서보컨트롤러(54)는 상위제어장치(100)로부터의 동작지령신호(S100)에 따라 제1의 3상 인버터(52)에 제어신호를 출력하며, 제1의 3상 인버터(52)는 그 제어신호에 따라 구동전류를 모터(51)에 공급한다. 그리고, 제 1 서보컨트롤러(54)는 제1 전류센서(57)로부터의 검출치와 인코더(56)로부터의 검출펄스에 근거하여, 제1의 3상 인버터(52)로의 제어신호를 변화시킨다.
이렇게 하여, 이 제어장치에서는 한 쪽의 서보컨트롤러만 동작시키고, 다른 쪽을 휴지시켜 둠으로써, 모터(51)에서 작은 토크를 발생시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예의 제어장치에 의하면, 큰 토크를 필요로 하는 경우에는 다수의 인버터와 다수의 서보컨트롤러를 사용하여 모터를 제어하고, 큰 토크를 필요로 하지 않는 경우에는 1개의 인버터와 1개의 서보컨트롤러를 사용하여 모터를 제어할 수 있다. 즉, 본 실시예의 제어장치를 사용하면, 최대 출력토크가 작은 것에서부터 최대 출력토크가 큰 것까지 그 최대 출력토크에 관계없이 다양한 크기의 모터를 제어할 수 있다. 또, 다른 견해에서 보면, 본 실시예의 제어장치는 동일한 구성의 컨트롤러와 인버터를 다수 사용하여 구성되어 있기 때문에, 그 수를 변경함으로써 제어하고자 하는 모터의 크기에 따라 용이하게 그 구성을 변경할 수있다. 이 경우 다른 종류의 컨트롤러나 인버터를 필요로 하지 않기 때문에, 비용절감을 도모하는 것이 가능하다.
도 5를 참조하여 본 발명의 제2실시예에 의한 제어장치에 대하여 설명한다. 여기에서는 제1실시예와 다른 점에 대해서만 설명한다.
도 5의 제어장치는 3상 2중권선형 모터를 대신하여 6상 모터(61)를 가지고 있다. 그리고, 6상 모터(61)의 권선은 도 6에 나타낸 바와 같이 이루어진다. 인코더(56)는 제1 서보컨트롤러(64)에만 접속되며, 제2 서보컨트롤러(65)에는 접속되어 있지 않다. 그리고, 제1, 제2 전류센서(57, 58)는 모두 제1 서보컨트롤러(64)에 접속되어 있다.
제1, 제2 서보컨트롤러(64, 65)는 제1실시예와 마찬가지로 동일한 구성을 가지며, 마스터/슬레이브의 절환이 가능하다. 여기에서는 제1 서보컨트롤러(64)가 마스터로, 제2 서보컨트롤러(65)가 슬레이브로 설정되어 있다. 제1 서보컨트롤러(64)는 상위제어장치(100)에 접속되어 있다. 제1 서보컨트롤러(64)는 상위제어장치(100)의 제어 하에, 제1, 제2 전류센서(57, 58)로부터의 검출치와 인코더(56)로부터의 검출펄스에 근거하여, 제1의 3상 인버터(52)에 출력하는 제어신호와 제2 서보컨트롤러(65)에 출력하는 제어지령신호(S64)를 생성한다. 또, 제2 서보컨트롤러(65)는 제1 서보컨트롤러(64)로부터의 제어지령신호(S64)에만 근거하여, 제2의 3상 인버터(53)를 제어한다.
본 실시예에 있어서도, 큰 토크가 요구되는 경우에는 제1, 제2의 3상 인버터(52, 53)의 쌍방으로부터 6상 모터(61)에 구동전류가 공급된다. 한편, 필요한 토크가 작은 경우에는 제1의 3상 인버터(52)로부터만 6상 모터(61)에 구동전류가 공급된다. 이렇게 하여, 본 실시예에 의한 제어장치에서도 최대 출력토크가 작은 것에서부터 최대 출력토크가 큰 것까지 그 최대 출력토크에 관계없이 다양한 크기의 모터를 제어할 수 있다.
그리고, 제1실시예에서 6상 모터를 사용하고, 제2실시예에서 3상 2중권선형 모터를 사용하여도 된다. 또, 어느 경우에도 2세트의 3상 권선을 가지는 모터뿐만 아니라, 더욱 많은 세트의 3상 권선을 가지는 모터를 사용하도록 해도 된다.
제1, 제2실시예에 의하면, 여러 세트의 3상 권선을 구비한 교류모터를 다수의 3상 인버터와 다수의 서보컨트롤러의 조합에 의하여 제어하도록 한 것으로, 대출력 모터용의 특별한 회로 등을 사용하지 않고 교류모터를 제어할 수 있으며, 큰 토크에서부터 작은 토크까지 발생시킬 수 있다.
도 7을 참조하여 본 발명의 제3실시예에 의한 사출성형기용 모터의 제어장치에 대하여 설명한다. 도 7에서 이 제어장치는 2세트의 3상 권선을 구비하는 3상 2중권선형 모터(51)와, 2세트의 3상 권선에 구동전류를 각각 공급하는 제1, 제2의 3상 인버터(52', 53')와, 제1, 제2 인버터(52', 53')에 각각 접속된 제1, 제2 서보컨트롤러(54', 55')를 포함한다. 제어장치는 또한, 모터(51)에 장착되어 그 회전을 검출하는 인코더(56)와 2세트의 3상 권선에 공급되는 구동전류를 각각 검출하는 제1, 제2 전류센서(57, 58)를 포함한다. 제1 전류센서(57)는 2세트의 3상 권선의 한 쪽에 공급되는 U상 구동전류, V상 구동전류를 검출하기 위한 2개의 센서로 이루어진다. 제2 전류센서(58)는 2세트의 3상 권선의 다른 쪽에 공급되는 U상 구동전류, V상 구동전류를 검출하기 위한 2개의 센서로 이루어진다.
모터(51)는 120도씩 어긋난 위상각을 부여하기 위한 U상, V상, W상의 권선을 2세트(U1, V1, W1과 U2, V2, W2) 가지며, 이들을 겹쳐서 감은 것이다. 이와 같은 권선은 상술한 바와 같이, 통상의 3상 권선을 도 4a와 같이 나타낸다면, 도 4b와 같이 된다.
제1, 제2의 3상 인버터(52', 53')는 각각 동일한 구성을 가지며, 도 7에 나타낸 바와 같이 다수의 파워트랜지스터와 다수의 다이오드를 사용하여 구성되어 있다. 이들 3상 인버터(52', 53')는 각각 셀프체크를 행하기 위한 자기진단회로(제1 자기진단부)(52-1, 53-1)를 가지고 있다. 이들 제1, 제2의 3상 인버터(52', 53')는 모두 3상 2중권선형 모터(51)에 요구되는 최대 출력을 얻기 위해 필요한 구동전류의 적어도 반을 공급할 수 있는 능력을 가진다.
제1, 제2 서보컨트롤러(54', 55')는 동일한 구성, 즉 동일한 소프트웨어로 동작하는 것으로, 모터(51)에 요구되는 최대 출력의 반의 최대 출력을 가지는 모터에 대응하는 제어능력을 가진다. 이들 제1, 제2 서보컨트롤러(54', 55')는 각각 자기진단회로(제2 자기진단부)(54-1, 55-1)를 가지고 있다. 이들 제1, 제2 서보컨트롤러(54', 55')는 모두 마스터/슬레이브의 절환이 가능하다. 여기에서는 제1 서보컨트롤러(54')가 마스터로, 제2 서보컨트롤러(55')가 슬레이브로 각각 설정되어 있다. 마스터로 설정된 제1 서보컨트롤러(54')는 상위제어장치(100)에 접속된다. 또, 슬레이브로 설정된 제2 서보컨트롤러(55')는 마스터로 설정된 제1 서보컨트롤러(54')에 접속된다.
인코더(56)는 모터(51)의 회전을 검출하고, 1회전마다 소정수의 펄스를 발생시켜, 제1, 제2 서보컨트롤러(54', 55')에 출력한다. 제1, 제2 서보컨트롤러(54', 55')는 단위시간당 입력되는 펄스수로부터 모터(51)의 회전속도를, 펄스의 총수로부터 모터(51)의 회전량을 각각 산출할 수 있다.
제1, 제2 전류센서(57, 58)는 각각 권선(U1 및 V1)에 흐르는 구동전류, 권선(U2 및 V2)에 흐르는 구동전류를 검출하여, 검출치를 제1, 제2 서보컨트롤러(54', 55')에 출력한다. 제1, 제2 서보컨트롤러(54', 55')는 각각 이들 검출치와 모터(51)의 회전속도 및 회전량에 근거하여, 제1, 제2의 3상 인버터(52', 53')를 제어한다.
다음에 본 제어장치의 동작에 대하여 설명한다.
먼저, 제1 서보컨트롤러(54')는 상위제어장치(100)로부터 동작지령신호(S100)를 받는다. 그리고, 동작지령신호(S100)가 큰 토크를 발생시키기 위한 지령인 경우, 제1 서보컨트롤러(54')는 제2 서보컨트롤러(55')에 대하여 필요한 제어지령신호(S54)를 출력한다. 또, 제1 서보컨트롤러(54')는 그 후 제2 서보컨트롤러(55')에 대하여 동일한 경로로 동기신호(SS54)를 공급한다.
다음에, 제1 서보컨트롤러(54')는 상위제어장치(100)로부터의 동작지령신호(S100)에 따라 제1의 3상 인버터(52')에 제어신호를 출력한다. 마찬가지로, 제2 서보컨트롤러(55')는 제1 서보컨트롤러(54')로부터의 제어지령신호(S54)에 따라 동기신호(SS54)에 동기하는 타이밍으로 제2의 3상 인버터(53')에 제어신호를 출력한다.
제1, 제2의 3상 인버터(52', 53')는 각각 제1, 제2 서보컨트롤러(54', 55')로부터의 제어신호에 따라 구동전류를 발생시켜 모터(51)에 공급한다. 이에 따라, 모터(51)는 회전한다.
인코더(56)는 모터(51)의 회전을 검출하여, 검출펄스를 제1, 제2 서보컨트롤러(54', 55')에 출력한다. 제1, 제2 전류센서(57, 58)는 각각 권선(U1 및 V1)과 권선(U2 및 V2)에 흐르는 구동전류를 검출하여, 검출치를 제1, 제2 서보컨트롤러(54', 55')에 출력한다.
제1 서보컨트롤러(54')는 제1 전류센서(57)로부터의 검출치와 인코더(56)로부터의 검출펄스에 근거하여, 제1의 3상 인버터(52')로의 제어신호를 변화시킨다. 마찬가지로, 제2 서보컨트롤러(55')는 제2 전류센서(58)로부터의 검출치와 인코더(56)로부터의 검출펄스에 근거하여, 제2의 3상 인버터(53')로의 제어신호를 변화시킨다. 그 결과, 제1, 제2의 3상 인버터(52', 53')로부터 모터(51)에 공급되는 구동전류가 변화하여, 모터(51)의 회전토크, 속도 등이 제어된다.
이상과 같이 하여, 이 제어장치에서는 특별한 대출력 모터용 인버터나 컨트롤러를 사용하지 않고, 모터(51)에서 큰 토크를 발생시킬 수 있다.
한편, 상위제어장치(100)로부터의 동작지령신호(S100)가 작은 토크를 발생시키는 지령인 경우, 제1 서보컨트롤러(54')는 제2 서보컨트롤러(55')에 대하여 제어지령신호(S54)를 출력하지 않는다. 이 경우, 제1 서보컨트롤러(54')는 단독으로 모터(51)를 제어한다. 즉, 제1 서보컨트롤러(54')는 상위제어장치(100)로부터의 동작지령신호(S100)에 따라 제1의 3상 인버터(52')에 제어신호를 출력한다. 제1의 3상 인버터(52')는 그 제어신호에 따라 구동전류를 모터(51)에 공급한다. 제 1 서보컨트롤러(54')는 제1 전류센서(57)로부터의 검출치와 인코더(56)로부터의 검출펄스에 근거하여, 제1의 3상 인버터(52')로의 제어신호를 변화시킨다.
이상과 같이, 제어장치는 3상 2중권선형 모터(51)에 있어서 발생시키고자 하는 토크에 따라 제어를 행한다. 제어장치는 제1, 제2의 3상 인버터(52', 53')의 자기진단회로(52-1, 53-1) 또는 제1, 제2 서보컨트롤러(54', 55')의 자기진단회로(54-1, 55-1)의 어느 것이 이상을 검출한 경우에는 다음과 같이 동작한다.
3상 인버터(52')(또는 53')의 자기진단회로(52-1)(또는 53-1)가 이상을 검출한 경우로, 그 이상이 모터(51)에 공급하는 구동전류의 제어가 불가능한 이상인 경우에는, 이상을 검출한 자기진단회로(52-1)(또는 53-1)로부터 서보컨트롤러(54')(또는 55')에 이상신호(AS52)(또는 AS53)가 출력된다. 3상 인버터(52')(또는 53')로부터 출력된 이상신호(AS52)(또는 AS53)를 받은 서보컨트롤러(54')(또는 55')는 그 이상신호(AS52)(또는 AS53)를 서보컨트롤러(55')(또는 54')에 출력한다. 서보컨트롤러(54')(또는 55')로부터 이상신호(AS52)(또는 AS53)를 받은 서보컨트롤러(55')(또는 54')는 모터(51)의 회전을 정지시키기 위해, 3상 인버터(53')(또는 52')에 대하여 제어신호를 출력한다. 3상 인버터(53')(또는 52')는 서보컨트롤러(55')(또는 54')로부터의 제어신호에 근거하여, 모터(51)의 회전을 정지시키도록 공급하는 구동전류를 변화시킨다.
한편, 서보컨트롤러(54')(또는 55')의 자기진단회로(54-1)(또는 55-1)가 이상을 검출한 경우로, 그 이상이 모터(51)의 회전을 계속하게 하려는 이상인 경우에는, 서보컨트롤러(55')(또는 54')에 대하여 이상신호(AS54)(또는 AS55)가 출력된다. 이상신호(AS54)(또는 AS55)를 받은 서보컨트롤러(55')(또는 54')는 상술한 바와 같이 3상 인버터(53')(또는 52')에 대하여 모터(51)를 정지시키는 제어신호를 출력한다. 그리고, 3상 인버터(53')(또는 52')는 서보컨트롤러(55')(또는 54')로부터의 제어신호에 근거하여, 모터(51)의 회전을 정지시킨다.
이상과 같이 본 발명의 제어장치에 의하면, 3상 인버터 또는 서보컨트롤러에 있어서 이상이 발생한 경우에는, 이상의 발생을 정상동작하고 있는 3상 인버터에 접속된 정상동작하고 있는 서보컨트롤러에 통지하도록 함으로써, 신속하게 모터를 정지시킬 수 있다.
그리고, 전동식 사출성형기에서는 다수의 구동용 모터가 상호작용하여 성형동작(계량공정, 사출공정, 보압공정, 냉각공정)을 행하고 있다. 따라서, 어느 구동용 모터나 그 제어회로(인버터나 서보컨트롤러)에 이상이 발생한 경우에는, 다른 구동용 모터에 대해서도 그 동작을 정지시킬 필요가 있다. 그래서, 마스터로 설정되어 있는 제1 서보컨트롤러(54')는, 제1의 3상 인버터(52')로부터의 이상신호(AS52)를 받은 경우, 또는 자기진단회로(54-1)가 이상을 검출한 경우, 또는 서보컨트롤러(55')로부터 이상신호(AS53, AS55)를 받은 경우에는, 상위제어장치(100)에 이상신호를 출력(전송)한다. 이상신호를 받은 상위제어장치(100)는 즉시 성형동작을 중지하도록, 또는 현재 실행중인 공정을 종료한 후 신속하게 성형동작을 중지하도록, 다른 구동용 모터를 제어하고 있는 서보컨트롤러(미도시)에 제어지령신호를 출력한다. 이렇게 하여, 전동식 사출성형기는 어느 구동용 모터에 이상이 발생한 경우, 신속하게 성형동작을 중지할 수 있다.
도 8을 참조하여 본 발명의 제4실시예에 의한 사출성형기용 모터의 제어장치에 대하여 설명한다. 여기에서는 제3실시예와 다른 점에 대해서만 설명한다.
도 8에서 제어장치는 3상 2중권선형 모터를 대신하여 6상 모터(61)를 가지고 있다. 6상 모터(61)의 권선은 상술한 바와 같이 도 6과 같이 이루어진다. 인코더(56)는 제1 서보컨트롤러(64')에만 접속되며, 제2 서보컨트롤러(65')에는 접속되어 있지 않다. 그리고, 제1, 제2 전류센서(57, 58)는 모두 제1 서보컨트롤러(64')에만 접속되어 있다.
제1, 제2 서보컨트롤러(64', 65')는 제3실시예와 마찬가지로 동일한 구성을 가지며, 마스터/슬레이브의 절환이 가능하다. 여기에서는 제1 서보컨트롤러(64')가 마스터로, 제2 서보컨트롤러(65')가 슬레이브로 설정되어 있다. 제 1 서보컨트롤러(64')는 상위제어장치(100)에 접속되어 있다. 제1 서보컨트롤러(64')는 상위제어장치(100)의 제어 하에, 제1, 제2 전류센서(57, 58)로부터의 검출치와 인코더(56)로부터의 검출펄스에 근거하여, 제1의 3상 인버터(52')에 출력하는 제어신호와 제2 서보컨트롤러(65')에 출력하는 제어지령신호(S64)를 생성한다. 제2 서보컨트롤러(65')는 제1 서보컨트롤러(64')로부터의 제어지령신호(S64)에만 근거하여, 제2의 3상 인버터(53')를 제어한다.
본 실시예에 있어서도, 제1의 3상 인버터(52')에 이상이 발생한 경우에는, 제1 서보컨트롤러(64')로부터 제2 서보컨트롤러(65')에 이상신호(AS52)가 전달된다. 한편, 제2의 3상 인버터(53')에 이상이 발생한 경우에는, 제2 서보컨트롤러(65')로부터 제1 서보컨트롤러(64')에 이상신호(AS53)가 전달된다. 그 결과, 제1, 제2의 3상 인버터(52', 53')의 어느 것에 이상이 발생한 경우에, 신속하게 6상 모터(61)의 회전을 정지시킬 수 있다. 이와 같이 하여, 본 실시예는 인버터가 고장나서 구동용 모터가 폭주한 경우에도, 신속하게 구동용 모터의 회전을 정지시킬 수 있는 제어장치를 제공한다.
제2 서보컨트롤러(65')에 이상이 발생한 경우에는, 자기진단회로(65-1)로부터 제1 서보컨트롤러(64')에 이상신호(AS65)가 전달되어, 6상 모터(61)의 회전을 정지시킬 수 있다. 제1 서보컨트롤러(64')에 이상이 발생한 경우에는 자기진단회로(64-1)로부터 이상신호(AS64)가 출력된다. 이 경우, 제2 서보컨트롤러(65')에있어서 제어에 필요한 정보가 제어지령신호(S64)로서 제1 서보컨트롤러(64')로부터 공급되면, 상기와 동일하게 하여 6상 모터(61)의 회전을 정지시킬 수 있다.
또, 어느 경우에도 마스터로 설정된 제1 서보컨트롤러(64')로부터 상위제어장치(100)에 대하여 이상신호가 출력되고, 상위제어장치(100)는 정상으로 동작하고 있는 다른 구동용 모터를 제어하고 있는 서보컨트롤러(미도시)에 제어지령신호를 출력하여, 즉시 성형동작을 중지 또는 현재 실행중인 공정을 종료한 후 신속하게 성형동작을 중지시킨다.
또한, 제3실시예에서 6상 모터를 사용하고, 제4실시예에서 3상 2중권선형 모터를 사용하여도 된다. 또, 어느 경우에도 2세트의 3상 권선을 가지는 모터뿐만 아니라, 더욱 많은 세트의 3상 권선을 가지는 모터를 사용하도록 해도 된다.
상기 제3, 제4실시예에서는, 여러 세트의 3상 권선을 구비한 모터를 다수의 3상 인버터와 다수의 서보컨트롤러의 조합에 의하여 제어하도록 하고 있다. 이에 따라, 어느 3상 인버터 또는 서보컨트롤러에 있어서 이상이 발생한 경우에, 정상으로 동작하고 있는 서보컨트롤러에 이상신호를 출력하도록 함으로써, 모터를 폭주시키지 않고 회전을 정지시킬 수 있다.
그리고, 제1, 제2실시예에 있어서의 제1, 제2의 3상 인버터는 각각 제3실시예와 동일하게 셀프체크를 행하기 위한 자기진단회로를 가지고 있어도 된다. 마찬가지로, 제1, 제2실시예에 있어서의 제1, 제2 서보컨트롤러도 각각 제3실시예와 동일하게 자기진단회로를 가지고 있어도 된다.
이와 같은 본 발명의 사출성형기용 모터의 제어장치는, 사출성형기에 있어서 사용되는 구동용 모터를 제어하기 위한 제어장치의 각부(各部)를 공통화하여, 최대 출력이 작은 구동용 모터를 제어하기 위한 제어장치용 회로 등을 이용하여, 최대 출력이 큰 구동용 모터를 제어하기 위한 제어장치를 실현하는 효과를 제공한다.

Claims (15)

  1. 사출성형기에 사용되는 여러 세트의 3상(相) 권선을 구비한 교류모터를 구동제어하는 사출성형기용 모터의 제어장치에 있어서,
    상기 여러 세트의 3상 권선에 각각 접속된 다수의 3상 인버터와,
    상기 다수의 3상 인버터에 각각 접속된 다수의 서보컨트롤러를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 사출성형기용 모터의 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    또한, 상기 교류모터의 회전을 검출하기 위한 인코더와,
    상기 여러 세트의 3상 권선에 각각 공급되는 구동전류를 각각 검출하는 여러 세트의 전류센서를 구비하며,
    상기 다수의 서보컨트롤러는 각각 대응하는 상기 전류센서 세트로부터의 출력과 상기 인코더로부터의 출력에 근거하여, 대응하는 상기 3상 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 사출성형기용 모터의 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 서보컨트롤러를 상호 접속하고, 상기 다수의 3상 인버터로부터 상기 여러 세트의 3상 권선에 공급되는 구동전류의 위상이 일치하도록 한 것을 특징으로 하는 사출성형기용 모터의 제어장치.
  4. 제1항에 있어서,
    또한, 상기 교류모터의 회전을 검출하기 위한 인코더와,
    상기 여러 세트의 3상 권선에 각각 공급되는 구동전류를 각각 검출하는 여러 세트의 전류센서를 구비하며,
    상기 다수의 서보컨트롤러 중 1개가 마스터컨트롤러로서 상기 인코더 및 상기 여러 세트의 전류센서에 접속되고,
    다른 서보컨트롤러는 슬레이브컨트롤러로서 상기 마스터컨트롤러에 접속되며,
    상기 마스터컨트롤러는 상기 마스터컨트롤러에 대응하는 상기 전류센서 세트로부터의 출력과 상기 인코더로부터의 출력에 근거하여, 상기 마스터컨트롤러에 대응하는 상기 3상 인버터를 제어함과 동시에, 각 슬레이브컨트롤러에 대응하는 상기 전류센서 세트로부터의 출력과 상기 인코더로부터의 출력에 근거하여, 각 슬레이브컨트롤러에 대응하는 상기 3상 인버터를 제어하기 위한 슬레이브 제어신호를 생성하고,
    각 슬레이브컨트롤러는 상기 마스터컨트롤러로부터의 상기 슬레이브 제어신호에 근거하여, 상기 슬레이브컨트롤러에 대응하는 상기 3상 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 사출성형기용 모터의 제어장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 교류모터는 3상 2중권선형 교류모터인 것을 특징으로 하는 사출성형기용 모터의 제어장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 교류모터는 6상 권선형 교류모터인 것을 특징으로 하는 사출성형기용 모터의 제어장치.
  7. 제1항에 있어서,
    또한, 상기 다수의 서보컨트롤러 중 적어도 1개에 접속된 상위제어장치를 가지며,
    상기 상위제어장치로부터의 동작지령이 큰 토크를 발생시키는 지령인 경우에는, 상기 다수의 3상 인버터와 상기 다수의 서보컨트롤러에 의하여 상기 교류모터가 제어되고,
    상기 상위제어장치로부터의 동작지령이 작은 토크를 발생시키는 지령인 경우에는, 상기 다수의 3상 인버터 중 어느 1개와 그것에 접속된 서보컨트롤러에 의하여 상기 교류모터가 제어되는 것을 특징으로 하는 사출성형기용 모터의 제어장치.
  8. 사출성형기에 사용되는 여러 세트의 3상 권선을 구비한 교류모터를 구동제어하는 사출성형기용 모터의 제어장치에 있어서,
    상기 여러 세트의 3상 권선에 각각 접속된 다수의 3상 인버터와,
    상기 다수의 3상 인버터에 각각 접속된 다수의 서보컨트롤러를 구비하며,
    상기 다수의 3상 인버터의 각각은 제1 자기진단수단을 가지며,
    상기 제1 자기진단수단은 이상(異常)을 검출한 경우, 상기 이상을 검출한 제1 자기진단수단을 가지는 상기 3상 인버터에 접속된 상기 서보컨트롤러에 대하여 제1 이상신호를 출력하고,
    상기 제1 이상신호를 받은 상기 서보컨트롤러는 다른 서보컨트롤러에 대하여 상기 제1 이상신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 사출성형기용 모터의 제어장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 다수의 서보컨트롤러의 각각은 제2 자기진단수단을 가지며,
    상기 제2 자기진단수단은 이상을 검출한 경우, 다른 서보컨트롤러에 대하여 제2 이상신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 사출성형기용 모터의 제어장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 이상신호의 전송 또는 상기 제2 이상신호를 받은 상기 다른 서보컨트롤러는, 상기 교류모터를 정지시키도록 상기 다른 서보컨트롤러에 접속된 상기 3상 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 사출성형기용 모터의 제어장치.
  11. 제8항에 있어서,
    또한, 상기 교류모터의 회전을 검출하기 위한 인코더와,
    상기 여러 세트의 3상 권선에 각각 공급되는 구동전류를 각각 검출하는 여러 세트의 전류센서를 구비하며,
    상기 다수의 서보컨트롤러는 각각 대응하는 상기 전류센서 세트로부터의 출력과 상기 인코더로부터의 출력에 근거하여, 대응하는 상기 3상 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 사출성형기용 모터의 제어장치.
  12. 제8항에 있어서,
    또한, 상기 교류모터의 회전을 검출하기 위한 인코더와,
    상기 여러 세트의 3상 권선에 각각 공급되는 구동전류를 각각 검출하는 여러 세트의 전류센서를 구비하며,
    상기 다수의 서보컨트롤러 중 1개가 마스터컨트롤러로서 상기 인코더 및 상기 여러 세트의 전류센서에 접속되고,
    다른 서보컨트롤러는 슬레이브컨트롤러로서 상기 마스터컨트롤러에 접속되며,
    상기 마스터컨트롤러는 상기 마스터컨트롤러에 대응하는 상기 전류센서 세트로부터의 출력과 상기 인코더로부터의 출력에 근거하여, 상기 마스터컨트롤러에 대응하는 상기 3상 인버터를 제어함과 동시에, 각 슬레이브컨트롤러에 대응하는 상기 전류센서 세트로부터의 출력과 상기 인코더로부터의 출력에 근거하여, 각 슬레이브컨트롤러에 대응하는 상기 3상 인버터를 제어하기 위한 슬레이브 제어신호를 생성하고,
    각 슬레이브컨트롤러는 상기 마스터컨트롤러로부터의 상기 슬레이브 제어신호에 근거하여, 상기 슬레이브컨트롤러에 대응하는 상기 3상 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 사출성형기용 모터의 제어장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 교류모터는 3상 2중권선형 교류모터인 것을 특징으로 하는 사출성형기용 모터의 제어장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 교류모터는 6상 권선형 교류모터인 것을 특징으로 하는 사출성형기용 모터의 제어장치.
  15. 제9항에 있어서,
    또한, 상기 다수의 서보컨트롤러 중 적어도 1개에 접속된 상위제어장치를 가지며,
    상기 상위제어장치는 상기 적어도 1개의 서보컨트롤러로부터 상기 제1 이상신호 또는 상기 제2 이상신호를 받았을 때, 즉시 성형동작을 중지시키거나 또는 현재 실행중인 공정이 종료한 후 신속하게 성형동작을 중지시키는 것을 특징으로 하는 사출성형기용 모터의 제어장치.
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