WO1989000490A1 - Software servo controller of injection molding machine - Google Patents

Description

一 明 細 書 射出成形機におけるソ フ 卜 ゥ ェ アサーポ制御装置 技 術 分 野

本発明は、 各種作動部の駆動源にサーポモー タ を用い た電動式射出成形機に関 し、 と く に 、 ハー ドウ エ アを変 更するこ とな しにサーポ制御定数を変更可能で、 し たが つ て汎用性 に富み、 しかも好適な トルク制御を行える電 動式射出成形機におけるソ フ 卜 ゥ I アサーポ制御装置に 関する。

背 景 技 術

従来の電動式射出成形機は、 典形的に は位置制御ュニ ッ 卜 . 速度制御ュニ ッ 卜及び電流制御ュニ ッ 卜 を含むハ 一ドウ I アサ一ポ回路を備え、 この ーポ回路に よ り射 出成形機の各種作動部のサ ーポモ ー タ の位置， 速度及び トルクを制御するよ う に している。 又、 速度制御ュニ ッ 卜 と電流制御ュニ ッ 卜囿に 卜ルク リ ミ ッ 卜手段を設けて サーボモー タ の出力 卜ルクを指令 卜ルク リ ミ ッ 卜値に制 Sするよ う に した タ イプのサ ー ボ回路が知られて いる。

射出成形機は、 射出機構， 型締機構等の各種作動部す なわち射出軸， スク リ ュ ー回転軸， クランプ軸等の各種 制御輪を含み、 従来、 上述のハー ドウ ェ アサーボ回路を 各軸毎に設ける必要があ っ た 。 そ して 、 サ ー ポ系各部の 応答特性等を定める各種サ一ポ制御定数を変更するには ーボ回路部品若 し く はサ ーポ回路全体を交換する必要 があ っ た 。 さ ら に 、 圧力制御に は用いる 卜ルク リ ミ ッ 卜 値の単位 も圧力制御系を成すハー ドウ ェ ア構成に応じて 定まるので圧力制御精度を向上する上で制約があ っ た。

発 明 の 開 示

本発明の目的は、 駆動源をサーポモータで構成した電 動式射出成形機において、 ハー ドウ ：!： アサーポ回路を用 いるこ とな しにサ一ポモータを 動制御可能なソ フ 卜ゥ エ アサ ーポ制御装置を提供するこ とにある。

上述の目的を達成するため、 本発明の電動式射出成形 機におけるソフ 卜 ゥ I ァ ーポ制御装置は、 所定のサ ー ポ制御用の制御プログラムを実行するための手段と 、 該 プログラム実行手段からの制御出力に応じてサ ーボモ - タ を駆動するための手段とを備える。

このよう に 、 本発明に よれば、 所定のサ ーポ制御プロ グラムを実行する手段からの制御出力に応じてサーポモ ー タを駆動制御するよう に したので、 ハ ー ドウ 1 ア 一 ポ回路を用いるこ とな しに 一ポモータ を駆動制御 して 射出成形機における所要の制御動作を実行でき、 しかも サーポ制御プログラムを変更するだけで各種サーポ制御 定数を変更でき、 したがっ て制御動作条件の変更及び謂 整を容易に行える。 さ ら に 、 サーポモータ の出力 卜ルク の制御をソフ ト ゥ I ァ処理によ り行えるので、 好適な ff 力制御が可能となる。

図面 の 簡 単 な 説 明

第 1 図は本発明の一実施例によるソ フ 卜 ゥ I アサーボ 制御装置を装備 した射出成形檨の要部を示す概略構成図、 及ひ、 第 2図は従来のハ ー ドウ ：！ ア 一ポ裝置を装備 し た射出成形機を示す第 1 図 と同様の図である。

発明を実施するための最良の形態 本発明の装置の説明に先立ち 、 先す典形的な従来装置 について第 2図を参照 して説明する。 なお、 第 2図には 射出成形機の射出軸に関連する構成のみを示 し 、 型締軸， スク リ ュ ー回転軸， ェジ ヱ ク タ軸等についての図示及び 説明を省略する。

参照符号 2はシ リ ンダ 5内のスク リ ユ ー 1 を駆動 ^ る ための射出用サ一ポモー タ を示 し 、 このモ ー タ にはその 回転位置すなわちスク リ ユ ー位置を検出するためのパル ス コ ーダ 3が取付け られ、 ま た 、 スク リ ユ ー 1 を軸方向 に支持するスラス 卜軸受 （ 図示略 ） に は樹脂からスク リ 2 - 1 に加わる圧力を検出するための圧力セ ンサ 4が配 されて いる。

参照符 Ί 00は、 射出用サ ーポモ ー タ 2 , パルス コ —ダ 3及び圧力センサ 4 と制御関係に接続さ れ射出成形 機を制御するための数値制御装置 （ 以下、 N C装置 とい う ） を示し 、 該 N C装置 1 00は数値制御用のマイ ク ロ プロ セ ッ サ （以下 、 C P Uという ） 1 01 と図示 しない プロ グラ 7ブルマシン Jン 卜 ロ ーラ （ 以下， PM Cとい う ） 用の C P U 1 02とを有 している。 P M C用 C P U 1 0 2には射出成形機シーケンス動作を制御するシ ーケ ンスプロ グラム等を記憶 した R OM 1 05 と 、 デー タ の 一時記憶等に利用さ れる R A M 1 2とがバス 1 Ί 5を 介 して接続されている。 N G用 C P U 1 01 には射出成 形機を全体的に制御する管理プログラムを記億した R O 1 04と、 デー タを一時的に記億する R AM I 1 1 と、 サーボイ ンタ ー フ I イス 1 06とが接続され、 該サーポ イ ンタ ーフ ヱ イス 1 06には射出用サーポモ ータ 2を駆 動制御するサーポ回路 1 07が接続されている。 また、 バブルメ モ リ や GM O Sメ モ リで構成される不揮発性の 共有 R AM 1 08は、 射出成形機の各動作を制御する N Cプログラム等を記憶するメ モ リ 部と各種設定値， パラ メ ータ をマク ロ変数で記憶するマク ロ変数用のメ モ リ 部 とを有する。 バスアー ビタ コ ン 卜 ロ ーラ （以下、 B A C という ） 1 03には 〇用 〇 11 "1 01 及ぴ \1 (：用 〇 P U 1 02 , 共有 R AM 1 08 , 入力回路 1 09， 出力 回路 1 1 ◦ の各バス Ί 1 5が接続され、 該 B A C 1 03 によ っ て使用するバスを制御するよう になっ ている。 ま た、 オペ レー タパネルコ ン ト ロ ーラ 1 1 3を介して B A C 1 03に C R T表示装置付手動デー タ入力装置 （以下 、 C R T / D I という ） 1 Ί 4が接続されている。

図示を省略するが、 各軸のサーポ回路は、 サーボイ ン タ ーフ ェ イ ス 1 06を介して受けた分配パルスからパル スコーダ 3からのパルスを減じ、 指令位置に対する現在 のエラー量を出力するエラー レジスタ と後述の要素とを 含むハー ドウ ヱ ァで構成され、 DZA変換器で構成され る位置制御ュニ ッ 卜 において エラ ー レジ ス タ の 出力 を D /A変換 して得た速度指令とパルスコ ーダ 3の出力を F /V変換 して得た現在のサ ーポモ ー タ 回転速度を表わ す出力あるいは別途設けた タ コ ビネ レー タ （ 図示略 ） の 出力 とを速度制御器において比較する。 さ ら に 、 速度制 御器からのサーポモータ に流す電流指令 （ 卜ルク指令 ） と現在のサ ーポモ ータ 2に流れる電流とを電流制御器で 比較し、 上記速度制御器及び電流制御器と K働して速度 制御ュニ ッ 卜を成す電力増幅器から比較結果に応じたサ ーポモー タ駆動電流を出力 し 、 サ一ボモ ー タ 出力 卜ルク を制御する。

以上のよ うな構成において 、 R OIVM 05に格納さ れ ているシーケンスプロ グラムに従い P M C用 C P U 1 0 2がシーケンス制御を行いながら 、 N C用 C P U 1 0 1 が共有 R A M 1 08に格納された N Cプログラムに従い 射出成形機の各釉のサーポ回路 1 07へサ ーポイ ンタ ー フ ェ イス Ί 06を介 してパルス分配 し 、 上述のよ う に作 動する ー ボ回路 1 0 7を介 して射出成形糠の各軸につ いての制御を行う 。 そ して 、 射出， 保圧及び計璗時に 、 速度制御器と電流制御器圃に配されかつ出力回路 Ί 1 0 からの指令 卜ルク リ ミ ッ 卜植を入力する トルク リ ミ ツ 卜 手段 （ 図示略 ） によ り速度制御器からの電流指令が指令 卜ルク リ ミ ッ 卜龃に制限され、 射出 ff , 保圧及び背圧が 制御される。 又、 射出及び保圧時に 、 圧力セ ンサ 4で検 出さ れる圧力 と出力回路 1 0から出力さ れる 卜 ルク リ ミ ツ 卜鐘 とが比較され、 その差に応じガ ー ポモ ー タ の出 力 卜ルクが フ ィ ー ドバ ッ ク制御さ れる。 上述したよう に、 上記従来の電動式射出成形機におい ては、 位置制御ュニッ 卜 ， 速度制御ユニッ トさ らには 卜 ルク リ ミ ッ 卜手段等のハー ドウ I ァで構成されるサ ーボ 回路が各軸毎に必要となる。 さ らに、 サ一ポ制御方式を 変更する場合には、 サーボ回路の回路定数 （抵抗値等 ） やサ一ボ回路そのあのを変更する必要がある。 又、 出力 回路 1 Ί 0を介 して入力される 卜ルク リ ミ ッ 卜値の分解 能 （最小単位の大きさ ） は出力回路 Ί 1 0の分解能 （ 出 力信号のビ ッ 卜数 ） によ っ て決まるので、 自ずか 、 圧 力制御の制御単位あ限定されることとなる。

以下、 第 1 図を参照して 、 本発明の一実施例によるソ フ 卜ウ ェ アサーポ制御装置を搭載した電動式射出成形機 について説明する。 なお、 射出軸以外の軸に関連する要 素の図示及び説明を省略する。

この射出成形機は基本的には第 1図のもの と略同様に 構成され、 第 1図の装置と共通の要素を周--符号で示し、 その説明を省略する。 また、 N C裝置 1 0の一部構成要 素 1 1 , 1 7及び 1 8は第 2図の N C装置 1 ◦ 0の要素 1 01 . 1 04及び 1 1 1 に、 要素 1 2 , 1 9及び 20 は要素 1 0 2 , 1 05及び 1 1 2に、 また要素 1 4.

1 5 , 2 1 及び 2 2は要素 1 03. 1 08. 1 1 3及び 1 1 4に夫々対応し、 その説明を省輅する。

N G装置 1 0は、 ソフ ト ウ ェ アサーポ制御装置の主た る要素と して 、 射出成形機の各軸のサーポモータの出力 トルク ， 速度及び位置を制御するた めのサ ー ボ制御用 一

C P U 1 3を備え、 該 C P U 1 3にはデー タ の一時記憶 に利用する R A M 23 , 入出力回路 2 4及びサーポ制御 用の制御プロ グラム等を記億するサ ーポ共有 R A M 1 6 がパス 2 5で接続され、 該サーポ共有 R A M 1 6に は N G用 C P U 1 1 がバス接続されている。

上記入出力回路 2 4には ドライバ （ D ZA変換器を含 む ） 7を介 して電力増幅器 6が接続され、 該電力増幅器 6の出力で射出用サーポモータ 2を駆動するよ う にな つ ている。 又、 入出力回路 2 4 に は電力増幅器 6の出力 、 即ち 、 射出用サーポモー タ 2の駆動電流を A Z D変換器 9で変換 した ^動電流値デー タ 、 圧力セ ンサ 4の出力を A / D変換器 8でデジタル信号に変換 した圧力デー タ 、 及びパルスコ ーダ 3の出力が夫々入力されるよう にな つ ている。 なお 、 射出成形機のサ一ポモー タ で駆動される その他の軸 （型蹄軸， スク リ ュ ー回転軸， ェジ I ク タ軸 等 ） についても、 要素 6. 7及び 9に対応する要素 （ 図 示輅 ） が設け られ、 関連するパルスコ ーダと共に入出力 回路 2 4に接続されている。

以上のような構成において 、 射出成形铵を稼動させる と 、 N C装置 1 0は、 従来と同様、 P M C用 C P U 1 2 が R OM 1 9に格納されたシーケンスプログラムによ り シーケンス制御を行い、 N C用 C P U 1 1 が共有 R A M 1 5に格納された N Cプログラムに よ っ て射出成形機の 各動作の制御を行うべ く 各軸の ーポモー タ に対し移動 指令を出力する。 この移動指令は ー ボ共有 R A M 1 6 に記憶される。 サー ポ用 C P U Ί 3は、 この各軸毎の移 動指令に応じてサーポ制御用の制御プログラムに従い、 各軸毎のサ ーポモータ の位置制御， 速度制御， トルク制 御を行う 。 例えば、 射出軸について移動指令がサーポ共 有 R AM 1 6に入力されると、 サーポ用 C P U 1 3は、 この移動指令植からパルスコーダ 3からのフ ィ ー ドバッ クパルスを計数する入出力回路 24内に設けられたカウ ンタ （図示略 ） の値を所定周期毎滅算し、 現在の位置偏 差量を求める。 次いで、 この位置偏差量と、 上記フ ィ ー ドバッ クパルスを計数するカ ウンタの値の変化量に基づ いて求められる射出用サ ーポモータ 2の現在の速度との 差に基づいてサ一ポモータ 2への指令電流を求める。 さ らに、 C P U 1 3は、 この指令電流と A/D変換器 9及 び入出力回路 24を介して入力される現在のサーポモー タ駆動電流値との軀差を求めてこれを入出力回路 24及 びドライバ 7を介して電力増幅器 6に出力 し、 射出用サ ーポモ ータ 2を駆動する。 この際、 射出用サ ーボモ ー タ の出力 卜ルクを制展し 卜ルク制御を行う場合、 ドライバ 7に出力される駆動電流指令はプログラムで設定された 值以下に保持される。 又、 圧力センサ 4で検出される樹 脂圧に応じて圧力フ ィ ー ドバッ ク制御を行う ときは、 圧 力センサ 4の出力を AZD変換器 8でデジタル信号に変 換して得た樹脂圧信号とプログラムで指令された圧力値 との差が ドライバ 7に出力される。

なお、 上記例では、 射出軸について述べたが、 他の軸 についても同様な処理が行われる。

本発明は、 サ一ボ制御を 7イ ク 口プロ セ ッ サと制御プ ログラムによ っ て実現 したので、 下記の利点がある。

( i ) サーポ制御の変更が容易 となる。

( ii ) 射出成形糠の各種の現在值をモニタする場合も回 路の追加を必要とせず、 容易にモニタできる。

( ίϋ ) 刻々 と変動する負荷 （樹脂 & , 背压 ， 型締圧等 ） に対 し 、 最適な制御が可能となる。

( iv ) 前回の射出成形サイ クルの状態に応じて学習制御 ち可能となる。

( V ) 位置偏差量が過大にな っ た ときも、 従来のよう に

1：ラー レジスタ がオーバフ ロ ー し、 射出成形機の動 f を停止させ るこ とはない。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 駆動源をサーポモータで構成した電動式射出成形 機において、 所定のサーポ制御用の制御プログラム を実行するための手段と、 該プログラム実行手段か らの制御出力に応じてサーポモータを駆動するため の手段とを備えることを特徴とするソ フ 卜 ゥ ェ アサ ーポ制御装置。

2 . 前記プログラム実行手段と前記サーポモータ駆動 手段簡に配された入出力回路手段をさ らに含み、 前 記射出成形機はサーポモー タの回転位置を検出する 手段を含み、 前記プログラム実行手段は前記入出力 回路手段を介 して前記サーポモ ー タ駆動手段の出力 及び前記検出手段の出力を入力する請求の範囲第 1 項記載のソフ 卜ゥ I アサーボ制御装置。

3 . 前記プログラム実行手段はサーボ制御用 マイ ク ロ プロセ ッサを含み、 前記サ ーポモ ー タ駆動手段は電 力増幅器を含む請求の範囲第 1 項記載のソ フ ト ゥ ェ アサ ーポ制御装置。

4 . 前記プログラム実行手段はサ一ポ制御用マイ ク ロ プロセ ッサを含み、 前記サーポモータ駆動手段は電 力増幅器を含む請求の範囲第 2項記載のソ フ 卜ゥ ェ ァ ーポ制御装置。

5 . 前記サーポ制御用 マイ ク ロプロセ ッサは、 前記サ ーポ制御用の制御プログラムに従い、 移動指令と前 記検出手段の出力 とから求めた位置偏差量と該検出 手段出力の変化量とに基づいて指令電流を求め、 次 いで、 該指令電流と前記電力増幅器の出力 との偏差 を求め、 該偏差を前記電力増幅器に出力する鶄求の 範囲第 4項記載のソ フ 卜 ゥ ェ アサーポ制御装置。

前記サーポ制御用マイ ク ロプロセ ッサは前記電力 増幅器出力を指令 卜ルク以下に制限する請求の範囲 第 5項記載のソフ 卜 ゥ X アサーポ制御装置。

前記射出成形機は樹脂圧を検出する圧力セ ンサを 含み、 前記サ ーボ制御用マイ ク ロプロ セ ッ サ は前記 人出力回路手段を介して入力 した前記圧力セ ンサの 出力 と指令 トルク とに基づいて前記電力増幅器出力 を該指令 卜ルク以下に制限する請求の範囲第 5 項記 載のソフ 卜 ゥ ヱ アサーポ制御装置。