JP3854602B2 - 多軸駆動装置 - Google Patents
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前記位置偏差は、前記複数の軸における前記被駆動体の位置を平均した位置の偏差であっても良い。
前記積分初期化手段は、例えば、前記速度指令選択手段で選択されている速度指令を前記初期積分値として設定するように構成される。前記積分初期化手段は、前記速度指令選択手段で選択されている速度指令から前記PI補償手段の比例要素の出力を減じたものを前記初期積分値として設定するように構成しても良い。
射出スクリュー移動機構10において、被駆動体である射出スクリュー11は、支持体12の中央部にその基部が固定支持されている。支持体12には、射出スクリュー11の中心軸線を挟んで対称な位置にボールねじナット13A,13Bがそれぞれ設けられている。ボールねじ軸14A,14Bは、射出スクリュー11の中心軸線に平行する形態で上記ボールねじナット13A,13Bにそれぞれ螺合され、スクリュー移動用電動モータ15A,15Bによってそれぞれ回転駆動される。
この射出スクリュー移動機構10によれば、モータ15A,15Bを同時に回転することによって射出スクリュー11を支持体12と共に進退させることができる。
圧力センサ17Aおよび17Bは、ボールねじナット13Aとボールねじ軸14A間に作用する射出スクリュー11の射出反力およびボールねじナット13Bトボールねじ軸14B間に作用する同反力を射出圧力としてそれぞれ検出するものであり、例えば、ロードセルによって構成される。
演算部232は、前記上位制御部21から出力される速度指令VCMDに上記同期制御部231で演算された速度指令補正値K0(XA0−XB0)を加える演算を実行し、また、演算部233は、上記速度指令から上記速度指令補正値K0(XA0−XB0)を減じる演算を実行する。したがって、演算部232,233からは、それぞれボールねじナット13A,13Bの相対位置ずれ量をなくすように補正された速度指令が出力される。
なお、モータ15A,15Bの回転軸相互間に同期ベルトを巻き掛けて、該モータ15A,15Bの回転を機械的に強制同期させる場合には、上記のような速度指令の補正処理が不要になる。
射出工程の当初には、前記位置偏差に基づく速度指令Vdおよび圧力偏差に基づく速度指令Vpが共に大きいので、速度指令Vrが選択されてこの速度Vrで射出スクリュー11が射出方向に進行する。そして、射出圧力の増大に伴って速度指令Vrよりも速度指令Vpが小さくなると、この速度指令Vpが選択されることから、射出スクリュー11が該速度Vpで射出方向に進行することになる。
もし、従来のように、位置偏差に基づく速度指令Vdのみで射出スクリュー11の移動速度を制御した場合には、射出圧力の増大に伴って、位置偏差を演算する前記演算部(偏差カウンタで構成される)214の溜まりパルスが増加するため、この溜まりパルスによる過大な速度指令のために射出スクリュー11が予期せぬ速度で移動することがあり、これは、該射出スクリュー11の適正な位置決めを阻害するだけでなく、不良な成形品を発生させる要因となる。
これに対して、上記実施の形態によれば、射出スクリュー11が圧力偏差に基づく速度指令Vpによって停止位置近傍まで移動されるので、上記溜まりパルスを増加させることなく円滑かつ高精度に射出スクリュー11を目標位置に位置決めすることができる。
図4は、射出成形機の型締装置の構成を例示している。この型締装置は、電動モータ41A〜41Dによってそれぞれ回転駆動される4つのボールねじ軸42A〜42Dと、このボールねじ軸42A〜42Dの回転に伴って該ボールねじ軸42A〜42Dの軸線方向に進退する可動金型43とを備えている。なお、実際には、図5に示すように、ボールねじ軸42A,42Bは可動金型43の上部両端部に、またボールねじ軸42C,42Dは該金型43の下部両端部にそれぞれ螺合されている。
制御装置50は、図1に示した制御装置20に準じた構成を有する、すなわち、制御装置50は、図6に示すように、上位制御部51、サーボ制御部53、アンプ54A〜54Dを備えている。図7は、上位制御部51に含まれる速度指令発生部の構成を示す。この図7において、位置指令設定部510および速度指令設定部511は、それぞれ可動金型43の目標位置および目標移動速度を示す指令をマニュアルで設定するものである。
低値選択部520は、速度指令設定部511で設定された速度指令Vr'と上記位置偏差に基づく速度指令Vd'とを比較し、それらのうちの小さい方を最終的な速度指令として選択する。
この場合、偏差演算部530において、位置センサ45A,45Bで検出される各位置XA,XBの偏差XA−XBと、位置センサ45C,45Dで検出される各位置XC,XDの偏差XC−XDとがさらに演算される。そして、同期制御部531において、位置偏差XA−XBに所定のゲイン乗数KS2を乗じた同期制御用の速度指令補正値KS2(XA−XB)と、位置偏差XC−XDに所定のゲイン乗数KS3を乗じた同期制御用の速度指令補正値KS3(XC−XD)を作成する。さらに、図8に示すように、演算部532と速度PI処理部534A間、演算部532と速度PI処理部534B間、演算部533と速度PI処理部534C間および演算部533と速度PI処理部534D間にそれぞれ演算部535A,535B,535Cおよび535Dを設ける。
したがって、可動金型43は、ボールねじ軸42A,42Bにおける位置相互のずれが補正されるともに、ボールねじ軸42C,42Dにおける位置相互のずれが補正されることになる。
11 射出スクリュー
14A,14B ボールねじ軸
15A,15B モータ
16A,16B 位置センサ
17A,17B 圧力センサ
20 制御装置
21 上位制御部
23 サーボ制御部
210 位置指令設定部
211 速度指令設定部
212 圧力指令設定部
216 切換部
220 低値選択部
230 位置偏差演算部
231 同期制御部
41A〜41D モータ
42A〜42D ボールねじ軸
43 可動金型
50 制御装置
51 上位制御部
53 サーボ制御部
510 位置指令設定部
511 速度指令設定部
520 低値選択部
530 位置偏差演算部
531 同期制御部
Claims (9)
- 複数の軸の回転もしくは移動により該軸の軸線方向に移動される被駆動体と、
前記各軸をそれぞれ回転もしくは移動させる複数の駆動手段と、
前記各駆動手段を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、
指令された目標位置に対する前記被駆動体の位置偏差に対応した第1速度指令(V d 、V d ')を発生する第1速度指令発生手段と、
指令された前記被駆動体の目標速度に対応した第2速度指令(V r 、V r ')を発生する第2速度指令発生手段と、
前記第1速度指令(V d 、V d ')と前記第2速度指令(V r 、V r ')の内の小さい方の速度指令を選択する速度指令選択手段と、を備え、
前記第2速度指令(V r 、V r ')は、前記被駆動体が所定の移動開始位置にあるときの前記第1速度指令(V d 、V d ')よりも小さく設定され、
前記速度指令選択手段で選択された速度指令を前記各駆動手段の制御に適用するように構成されていることを特徴とする多軸駆動装置。 - 前記制御手段は、前記複数の軸における被駆動体の位置相互のずれを検出するずれ検出手段と、前記ずれがなくなるように前記各駆動手段に適用される前記速度指令を補正する補正手段とを更に備えることを特徴とする請求項1に記載の多軸駆動装置。
- 前記位置偏差は、前記複数の軸における前記被駆動体の位置を平均した位置の偏差であることを特徴とする請求項1に記載の多軸駆動装置。
- 前記被駆動体が射出成形機の可動金型であることを特徴とする請求項1に記載の多軸駆動装置。
- 前記被駆動体が射出成形機の射出スクリューであることを特徴とする請求項1に記載の多軸駆動装置。
- 前記制御手段は、指令された目標射出圧力に対する射出圧力の偏差に対応した第3速度指令を発生する第3速度指令発生手段をさらに備え、かつ、前記速度指令選択手段に、前記第3速度指令が前記第1、第2速度指令よりも小さい場合に該第3の速度指令を前記駆動手段に対する速度指令として選択する手段を設けたことを特徴とする請求項5に記載の多軸駆動装置。
- 前記射出圧力の偏差にPI補償処理を施して前記第3速度指令を形成するPI補償手段と、前記速度指令選択手段で前記第3速度指令が選択されたときに前記PI補償手段の積分要素の初期積分値を設定する積分初期化手段と、を備えることを特徴とする請求項6に記載の多軸駆動装置。
- 前記積分初期化手段は、前記速度指令選択手段で選択されている速度指令を前記初期積分値として設定するように構成されていることを特徴とする請求項7に記載の多軸駆動装置。
- 前記積分初期化手段は、前記速度指令選択手段で選択されている速度指令から前記PI補償手段の比例要素の出力を減じたものを前記初期積分値として設定するように構成されていることを特徴とする請求項7に記載の多軸駆動装置。
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