JP2005323424A

JP2005323424A - 誘導電動機の制御方法

Info

Publication number: JP2005323424A
Application number: JP2004137969A
Authority: JP
Inventors: Shoji Okado; 章二岡戸
Original assignee: Meiki Seisakusho KK
Current assignee: Meiki Seisakusho KK
Priority date: 2004-05-07
Filing date: 2004-05-07
Publication date: 2005-11-17
Also published as: TWI283104B; KR20060047376A; KR100658394B1; CN1694027A; US20050248307A1; TW200537796A

Abstract

【課題】安価な構成でありながら実用上十分な位置決め停止精度を容易に得ることができる誘導電動機の制御方法を提供する。
【解決手段】インバータ２１により誘導電動機１４を速度制御してアクチュエータ２２を所定位置Ｃに移動・停止させる誘導電動機１４の制御方法において、アクチュエータ２２が前記所定位置Ｃの所定距離手前の位置Ｂに到達したとき、インバータ２１に入力させる速度指令２３を、間欠パルス２７に切り換えるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘導電動機を用いたアクチュエータの位置決め制御に関するものである。

特許文献１の明細書における、段落（０００２）ないし段落（００１７）に詳述され、図７ないし図１０に図示されるように、誘導電動機とインバータを組み合わせた従来の位置制御システムが開示されている。

また、特許文献１の発明として開示された負荷の位置制御速度は、次のようなものである。アブソリュート位置検出器２６は、誘導電動機２１により駆動される可動テーブルの移動位置に応じたアブソリュート位置信号を出力する。位置制御コントローラ２７内には、アブソリュート位置信号に基づいて生成した絶対位置データを可動テーブルの位置決め制御に供するアブソリュート信号変換部３５と、アブソリュート位置信号に基づいて生成したインクリメンタルパルスをベクトル制御インバータ２９に誘導電動機２１の速度フィードバックパルスとして与えるパルス列出力変換部３６とが設けられる。

このように、特許文献１の図７および図８のものは、オープンループ制御方式であるため安価に構成できるが、減速制御が位置決めに効果的に作用せず位置決め停止精度が低下した。これに対し、特許文献の図９および図１０のものは、クローズドループ制御方式であるため位置決め停止精度等は向上するが、高価となる。さらに、特許文献１の発明のものは、構成が複雑となりより高価となる。
特開２００１−１７５３３４公報（第１〜９頁、第１〜１０図）

本発明は、上記した問題を解決すべくなされたものであって、安価な構成でありながら実用上十分な位置決め停止精度を容易に得ることができる誘導電動機の制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、インバータにより誘導電動機を速度制御してアクチュエータを所定位置に移動・停止させる誘導電動機の制御方法において、アクチュエータが前記所定位置の所定距離手前の位置に到達したとき、インバータに入力させる速度指令を、間欠パルスに切り換える誘導電動機の制御方法に関する。

本発明の誘導電動機の制御方法によれば、実用上十分な位置決め停止精度を安価にかつ容易に得ることができる。

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、本発明を適用した型厚調整装置を有する型締装置の正面図である。図２は、型厚調整装置の側面図である。図３は、本発明の制御方法を示す速度指令のグラフである。

型締装置１は、射出成形機等に用いられ、図示しない射出装置から溶融材料が射出される金型５を開閉・圧締するものである。型締装置１は、金型５を取付ける固定盤２および可動盤３と、可動盤３の周辺部に挿通され圧締力を受ける複数のタイバ４と、タイバ４の他端部に設けた螺子部１１を挿通する取付盤８等を含む型厚調整装置２２と、取付盤８と可動盤３との対向面に設けられ圧締力を発生させる公知のトグル機構６とからなる。トグル機構６は、取付盤８の裏面側面に固着されたサーボモータ１９により歯車１８、ベルト１７およびボールナット１６を介して前後動駆動されるボール螺子７に基づいて駆動される。なお、トグル機構６は油圧シリンダ等による他の機構に置き換えてもよい。

型厚調整装置２２は、取付盤８と、取付盤８の反トグル機構６側の面の４角に貫通・突出した螺子部１１と、螺子部１１に螺合し回動自在に取付盤８に枢設されたナット９と、ナット９の外周に設けた歯車１０と、四の歯車１０に歯合する環状歯車１２と、環状歯車１２を駆動する駆動歯車１３と、取付盤８の正面側面に固着され駆動歯車１３を駆動する誘導電動機１４と、駆動歯車１３に接続されアクチュエータである型厚調整装置２２の位置を検出するエンコーダ１５とからなる。

誘導電動機１４には、９０対１の減速機が取付けられているが、ブレーキは備えられていない。誘導電動機１４は、汎用のインバータ２１により三相交流の周波数が任意に変換されることによって回転速度制御が行われる。インバータ２１には、速度指令２３、正転指令２４および逆転指令２５等が制御装置２０から伝送される。速度指令２３は、０〜１０ボルトのアナログ電圧信号であり、速度指令２３に応じて択一的に選択される正転指令２４と逆転指令２５のいずれか一方とともに制御装置２０に予め設定・記憶される。インバータ２１は、速度指令２３に比例した周波数であって、正転指令２４または逆転指令２５に応じた相順の三相交流を誘導電動機１４に出力する。

誘導電動機１４が回転すると減速機で１／９０に減速されて駆動歯車１３が回転する。駆動歯車１３は、環状歯車１２を介して四の歯車１０を回転させ、四のナット９を回転させる。それにより、型厚調整装置２２はタイバ４に対して軸方向に相対的に前後移動され、型厚調整装置２２に連結されているトグル機構６とトグル機構６に連結されている可動盤３も移動する。サーボモータ１９によりトグル機構６が最延伸された状態で、固定金型と可動金型とからなる金型５が当接するように型厚調整装置２２を移動させたとき、金型５の圧締力は零である。この状態から、一旦トグル機構６を屈曲させて、図１に示すように金型５が若干開いた後、型厚調整装置２２を金型５側に移動させてから再びトグル機構６を最延伸させる。そうすると、タイバ４は型厚調整装置２２の前記移動距離に相当する量伸長し張力が発生して金型５に圧締力を与える。

このように、圧締力はタイバ４の伸長量すなわち型厚調整装置２２の金型５の当接位置からの移動量に基づいて変化し、その量はタイバ４の直径と長さに依るが、型締装置１の規定値の圧締力１１０トンを得るためのこの実施例における型厚調整装置２２の移動量は２ｍｍ前後である。螺子部１１のリード長は４ｍｍであり、駆動歯車１３と歯車１０は略同径であり、エンコーダ１５は一回転あたり４０９６パルスを出力するので、エンコーダ１５の１パルスあたりの移動量は約１μｍとなる。

次に、本発明の制御方法を図３に基づいて説明する。金型５を異なる金型厚さのものに交換する場合、まず、新しい金型５を固定盤２と可動盤３に取付け、図１に示す状態にする。そして、前述のように金型５の当接位置からの型厚調整装置２２の移動量（圧締力）を考慮して制御装置２０で演算されたアクチュエータ（型厚調整装置２２）の所定位置Ｃを制御装置２０に設定する。制御装置２０は、型厚調整装置２２が前記所定位置Ｃの後退方向（図１において左方向）に所定距離手前の位置Ａに到達するまでは、型厚調整装置２２の現在位置と前記所定位置Ｃとの位置関係に応じて正転指令２４または逆転指令２５を、比較的高速での速度指令２３とともに出力する。

型厚調整装置２２が所定距離手前の位置Ａに到達したとき、制御装置２０は、速度指令２３を所定の減速信号２６に切り換えて型厚調整装置２２を減速させる。この所定距離手前の位置と所定位置Ｃとの距離は、この実施例では約１ｍｍである。

型厚調整装置２２が十分減速して所定距離手前の位置Ｂに到達したとき、制御装置２０は、速度指令２３をパルス状波形が間欠する間欠パルス２７に切り換える。なお、所定距離手前の位置Ｂと所定位置Ｃとの距離は、この実施例では約０．１ｍｍである。間欠パルス２７は、図３に示すように、パルスの高さＰに向かって所定時間で到達するような加速設定Ｓで立ち上がり、アクチュエータが所定移動距離だけ移動したときすなわちエンコーダ１５が所定パルス数を検出したとき、瞬時に立ち下がる。図３の中央のパルスは、加速設定Ｓの出力中にアクチュエータが所定移動距離だけ移動しなかった場合であり、パルスの高さＰで定値出力され、アクチュエータが所定移動距離移動したとき瞬時に立ち下がる。図３の右のパルスは、左のパルスと同様であるが、アクチュエータが所定移動距離に到達するまでの時間が左のパルスの場合より僅か長かったのでピーク値が高くなった例である。このように、間欠パルス２７は、間欠不定形の鋸歯状波であり、パルスの間隔ｔでアクチュエータが所定位置Ｃに到達するまで出力される。アクチュエータがこの実施例である圧締力１１０トンの型締装置における型厚調整装置であるとき、パルスの高さＰは最高速度の１０％、加速設定Ｓは０．１秒、パルスの間隔ｔは５０ミリ秒、アクチュエータの所定移動距離に相当するエンコーダ１５のパルス数は１であるが、これらの数値はアクチュエータに応じて最適になるようにするため任意に変更することが可能となっている。

制御装置２０は、間欠パルス２７を出力するとき型厚調整装置２２が前進方向（図１において右方向）にのみ移動するように、正転指令２４または逆転指令２５のいずれかを固定的に出力する。これにより、ナット９と螺子部１１との螺合は、両者の間にバックラッシュが存在しても、常に圧締力が生ずるときの状態で行われるので、型厚調整装置２２が所定位置Ｃで位置決めしたときの圧締力の値に誤差を生じさせることはない。

こうして、微低速で前進方向に移動する型厚調整装置２２は、エンコーダ１５が所定位置Ｃを検出したときに停止して位置決めされる。このとき型厚調整装置２２の所定位置Ｃからの行き過ぎ量は、この実施例ではエンコーダ１５のパルスにおいて２〜３パルスであるから、２〜３μｍとなり、従来方法による場合の１０μｍに比較して大幅に改善されている。

なお、前記した型厚調整装置２２の微低速移動は、速度指令２３を単に微小値にするのみでは、インバータ２１、誘導電動機１４あるいはアクチュエータの特性上の問題に起因して得られなかったものである。これに対して、間欠パルス２７は、速度指令２３を、平均的には微低速に相当する値であっても、インバータ２１、誘導電動機１４あるいはアクチュエータが適切に応答可能な程度に高い値となるようにするため、アクチュエータの微低速移動を容易にかつ安価に実現させ得た。なお、このような目的で速度指令２３を間欠パルス２７としたのであるから、間欠パルス２７の波形は、この実施例に限定されることなく一般の矩形波のパルスも含めて様々な波形形状のものとしてもよい。

この発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を付加して実施することができる。例えば、上記実施の形態においては、アクチュエータを型厚調整装置２２として例示したが、この発明は型厚調整装置２２以外のアクチュエータに適用可能であることは言うまでもない。

本発明を適用した型厚調整装置を有する型締装置の正面図である。型厚調整装置の側面図である。本発明の制御方法を示す速度指令のグラフである。

符号の説明

１型締装置
２固定盤
３可動盤
４タイバ
５金型
６トグル機構
７ボール螺子
８取付盤
９ナット
１０歯車
１１螺子部
１２環状歯車
１３駆動歯車
１４誘導電動機
１５エンコーダ
１６ボールナット
１７ベルト
１８歯車
１９サーボモータ
２０制御装置
２１インバータ
２２型厚調整装置
２３速度指令
２４正転指令
２５逆転指令
２６減速信号
２７間欠パルス
Ａ所定距離手前の位置
Ｂ所定距離手前の位置
Ｃ所定位置
Ｓ加速設定
ｔパルスの間隔

Claims

インバータにより誘導電動機を速度制御してアクチュエータを所定位置に移動・停止させる誘導電動機の制御方法において、
アクチュエータが前記所定位置の所定距離手前の位置に到達したとき、インバータに入力させる速度指令を、間欠パルスに切り換えることを特徴とする誘導電動機の制御方法。
前記間欠パルスは、アクチュエータの所定移動距離毎に所定時間間隔で立ち上がる間欠不定形の鋸歯状波である請求項１に記載の誘導電動機の制御方法。
前記間欠パルスによるアクチュエータの移動は、誘導電動機を一方の回転方向にのみ駆動させて行われる請求項１または２に記載の誘導電動機の制御方法。
前記アクチュエータは、射出成形機の型締装置における型厚調整装置である請求項１ないし３のいずれかに記載の誘導電動機の制御方法。