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技術 多軸機械装置及びその制御方法

出願人 株式会社ユーシン精機
発明者 大立泰治
出願日 2008年3月31日 (12年9ヶ月経過) 出願番号 2008-093990
公開日 2009年10月22日 (11年2ヶ月経過) 公開番号 2009-241535
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の射出成形 複数電動機の制御
主要キーワード 直動案内機構 制御ボックス内 横行フレーム 昇降用サーボモータ 軸モータ制御回路 部位名称 軸駆動用モータ エアーバルブ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2009年10月22日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

回生電力の損出をできるだけ少なくして回生電力を従来よりも有効に活用することができる多軸機械装置を提供する。

解決手段

電源10とモータ制御回路1〜3との間に、少なくとも1つの駆動用モータ回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの力行状態にある駆動用モータの駆動用電力として回生電力を利用するようにモータ制御回路1〜3相互と電源10との間の接続関係切り換える接続関係切換回路11を設ける。動作タイミング出力部6は、少なくとも1つの駆動用モータが回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの駆動用モータが力行状態における加速状態にある重合期間を含むように構成された動作タイミングを出力する。接続関係切換回路11は、重合期間において、回生状態にある駆動用モータが発生する回生電流を力行状態にある駆動用モータに負荷電流として供給するように切換動作をする。

概要

背景

特開2000−141440号公報(特許文献1)には、駆動源としてのモータ減速期間に発生する回生電力蓄電手段に蓄え、蓄電手段に蓄えた電力電荷)を、モータの加速期間にモータの駆動電力の一部として放電する射出成形機モータ駆動装置が開示されている。
特開2000−141440号公報

概要

回生電力の損出をできるだけ少なくして回生電力を従来よりも有効に活用することができる多軸機械装置を提供する。電源10とモータ制御回路1〜3との間に、少なくとも1つの駆動用モータ回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの力行状態にある駆動用モータの駆動用電力として回生電力を利用するようにモータ制御回路1〜3相互と電源10との間の接続関係切り換える接続関係切換回路11を設ける。動作タイミング出力部6は、少なくとも1つの駆動用モータが回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの駆動用モータが力行状態における加速状態にある重合期間を含むように構成された動作タイミングを出力する。接続関係切換回路11は、重合期間において、回生状態にある駆動用モータが発生する回生電流を力行状態にある駆動用モータに負荷電流として供給するように切換動作をする。

目的

本発明の目的は、回生電力の損出をできるだけ少なくして回生電力を従来よりも有効に活用することができる多軸機械装置及びその制御方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

複数の軸を駆動する複数の駆動用モータを、設定された動作タイミングに従って制御する多軸機械装置制御方法であって、前記動作タイミングを、少なくとも1つの前記駆動用モータが回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの前記駆動用モータが力行状態における加速状態にある重合期間を含むように構成し、前記重合期間において、前記回生状態にある前記駆動用モータが発生する回生電流を前記力行状態にある前記駆動用モータに負荷電流として供給することを特徴とする多軸機械装置の制御方法。

請求項2

複数の軸を駆動する複数の駆動用モータと、前記複数の駆動用モータを動作タイミングに基づいてそれぞれ制御する複数のモータ制御回路と、設定された前記動作タイミングを記憶部に記憶して前記複数のモータ制御回路に前記動作タイミングを出力する動作タイミング出力部とを備えた多軸機械装置であって、電源と前記複数のモータ制御回路との間に設けられて、少なくとも1つの前記駆動用モータが回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの力行状態にある前記駆動用モータの駆動用電力として回生電力を利用するように前記複数のモータ制御回路相互と前記電源との間の接続関係切り換える接続関係切換回路を備え、前記動作タイミングは、少なくとも1つの前記駆動用モータが回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの前記駆動用モータが力行状態における加速状態にある重合期間を含むように構成され、前記接続関係切換回路が、前記重合期間において、前記回生状態にある前記駆動用モータが発生する回生電流を前記力行状態にある前記駆動用モータに負荷電流として供給するように切換動作をすることを特徴とする多軸機械装置。

技術分野

0001

本発明は、複数の軸を駆動する複数の駆動用モータを、設定された動作タイミングに従って制御する多軸機械装置及びその制御方法並びに成型品取出機に関するものである。

背景技術

0002

特開2000−141440号公報(特許文献1)には、駆動源としてのモータ減速期間に発生する回生電力蓄電手段に蓄え、蓄電手段に蓄えた電力電荷)を、モータの加速期間にモータの駆動電力の一部として放電する射出成形機モータ駆動装置が開示されている。
特開2000−141440号公報

発明が解決しようとする課題

0003

従来、成形品取出機のようにX軸、Y軸、Z軸のように複数の軸を複数の駆動用モータで動かす場合に、駆動用モータの駆動電力の一部として蓄電手段に蓄えた電力(電荷)を利用することは考えられる。しかしながら蓄電手段に蓄電する過程及び蓄電手段から電荷を放電する過程のいずれにおいても、回生電力は抵抗損となって損失する。そのため蓄電手段からのエネルギを利用する場合には、回生電力を必ずしも有効に活用しているとは言えなかった。

0004

本発明の目的は、回生電力の損出をできるだけ少なくして回生電力を従来よりも有効に活用することができる多軸機械装置及びその制御方法を提供することにある。

0005

具体的な本発明の目的は、回生電力の損出をできるだけ少なくして回生電力を従来よりも有効に活用することができる成形品取出機を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、複数の軸を駆動する複数の駆動用モータを、設定された動作タイミングに従って制御する多軸機械装置の制御方法を対象とする。本発明の方法では、動作タイミングを、少なくとも1つの駆動用モータが回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの駆動用モータが力行状態における加速状態にある重合期間を含むように構成する。そして重合期間において、回生状態にある駆動用モータが発生する回生電流を力行状態にある駆動用モータに負荷電流有効電流)として供給する。すなわち回生電流を、加速状態にある他の駆動用モータに直接供給して、回生電流の一部を他の駆動用モータを駆動するために利用する。したがって本発明によれば、回生電力の損出をできるだけ少なくして回生電力を有効利用することができる。特に、本発明では、加速時に回生電流を利用するため、回生電流の供給を受ける他の駆動用モータの回転動作に大きな影響が生じることはない。

0007

なお重合期間以外において回生状態にある1以上の駆動用モータが発生する回生電力を利用して、蓄電手段を充電する。このようにすると他の駆動用モータの駆動に利用しない回生電力を熱として消費することなく、有効利用することができる。

0008

本発明の方法を実施する本発明の多軸機械装置は、複数の軸を駆動する複数の駆動用モータと、複数の駆動用モータを動作タイミングに基づいてそれぞれ制御する複数のモータ制御回路と、設定された動作タイミングを記憶部に記憶して複数のモータ制御回路に動作タイミングを出力する動作タイミング出力部とを備えている。本発明の多軸機械装置では、電源と複数のモータ制御回路との間に、少なくとも1つの駆動用モータが回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの力行状態にある駆動用モータの駆動用電力として回生電力を利用するように複数のモータ制御回路相互と電源との間の接続関係切り換える接続関係切換回路を備えている。そして動作タイミングは、少なくとも1つの駆動用モータが回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの駆動用モータが力行状態における加速状態にある重合期間を含むように構成されている。接続関係切換回路は、重合期間において、回生状態にある駆動用モータが発生する回生電流を力行状態にある駆動用モータに負荷電流として供給するように切換動作をする。接続関係切換回路は、複数の半導体スイッチング素子を利用して構成することができる。

0009

なお蓄電手段と、回生電力を利用して蓄電手段を充電する充電回路とをさらに備えていてもよい。これらの手段を用いる場合には、接続関係切換回路は重合期間以外において回生状態にある1以上の駆動用モータが発生する回生電力を利用して、充電回路が蓄電手段を充電するように充電回路と複数のモータ制御回路との接続関係を切り換えるように構成する。このようにすると回生電力を有効利用することができる。例えば、蓄電手段を少なくとも動作タイミング出力部の駆動用電源として用いてもよい。また本発明は、成形品を取り出すために複数のモータを備えた成型品取出機に適用することができるのは勿論である。

発明の効果

0010

本発明によれば、回生電力の損出をできるだけ少なくして回生電力を有効利用することができ、特に、加速時に回生電流を利用するため、回生電流の供給を受ける他の駆動用モータの動作に大きな影響が生じることがないという利点が得られる。

発明を実施するための最良の形態

0011

下図面を参照して、本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図1は、本発明の方法を実施する本発明の多軸機械装置の具体例としての成形品取出機の動作制御回路の主要部の構成を概略的に示す図である。また図2は、動作タイミングの一部を示す図である。図1回路構成を説明する前に、本発明を適用する成形品取出機Aのハードウエアの構成の一例を図3を用いて説明する。図3には、「トラバース」タイプと呼ばれる成形品取出機Aの斜視図を示してある。「トラバース」タイプと呼ばれる成形品取出機Aは一般的に、図示しない成形機固定盤に載置され、XYZ3軸方向に進退移動可能にするX駆動用モータMx、Y軸駆動用モータMy及びZ軸駆動用モータMzを備えている。また成形品取出機Aは、成形機(金型)から成形品を挟持あるいは吸着により取出す成形品把持部を備える。成形品取出機Aは、成形機の所定の成形動作連動して成形品を取出した後、所定の位置に成形品を搬送後開放し、待機位置への移動、待機位置での待機、取出しという所定の動作を反復することで、成形機と連動して自動運転がなされるものである。X,Y,Zの各軸を進退移動可能にする機器部位名称は、横行部、引抜部、昇降部と呼ばれる。図3には、昇降部を2本備えるものが示されている。この成形品取出機Aでは、成形品取出機Aの横行部を構成する横行フレームBに沿って引抜フレームC(引抜部、昇降部)を直線移動させるための動力源として用いられるX軸駆動用モータMxを駆動制御する。横行フレームB内の一方の端部(X軸駆動用モータMx側の端部)には、ギヤボックスD内に収納された歯車機構を介してX軸駆動用モータMxによって回転駆動される1つのプーリが設置され、横行フレームB内の他端には無端のタイミングベルトEを張設可能にする別のプーリを備えている。タイミングベルトEは、横行サーボモータMを駆動源として横行フレームB内にて回動される。タイミングベルトEの一部が貼設固定される引抜フレームCの引抜部は、横行フレームB内の直動案内機構により(直線的に)往復進退移動可能に構成されている。符号Fを付した制御ボックス内にX軸駆動用モータMxのサーボアンプ図1のX軸モータ制御回路1)が配置されている。また製品側昇降機Gとランナ側昇降機Hにも、それぞれ引き抜き用サーボモータ(Y軸駆動用モータMy)と昇降用サーボモータ(Z軸駆動用モータMz)とが装着されている。これらのサーボモータ(図1のY軸駆動用モータMy及びZ軸駆動用モータMz)についてのサーボアンプ(図1のY軸モータ制御回路2及びZ軸モータ制御回路3)は制御ボックスI内に収納されている。さらにこの成形品取出機Aには、図示していないが、成形品把持装置付属しており、この成形品把持装置では、エアーバルブの制御により成形品のエア吸着またはエア把持が実行される。

0012

図1に示すように、前述のX軸駆動用モータMxの駆動を制御するX軸モータ制御回路1、Y軸駆動用モータMyの駆動を制御するY軸モータ制御回路2及びZ軸駆動用モータMzの駆動を制御するZ軸モータ制御回路3は、制御部4内のCPU5によって構成される動作タイミング出力部6から出力される動作タイミングに基づいて各モータを制御する。CPU5は第1メモリ7に記憶された動作プログラムによって動作タイミング出力部6を実現している。そし動作タイミング出力部6は、コントローラ9からの入力により第2メモリ8(記憶部)に記憶した動作タイミングデータに基づいて動作タイミングを出力する。

0013

本実施の形態では、電源10とX軸モータ制御回路1、Y軸モータ制御回路2及びZ軸モータ制御回路3との間に、少なくとも1つの駆動用モータ(Mx,MyまたはMz)が回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの力行状態にある駆動用モータ(Mx,MyまたはMz)の駆動用電力として回生電力を利用するようにX軸モータ制御回路1、Y軸モータ制御回路2及びZ軸モータ制御回路3間の接続関係を切り換える接続関係切換回路11を備えている。電源10とX軸モータ制御回路1、Y軸モータ制御回路2及びZ軸モータ制御回路3に含まれる電力変換回路は、回生電力を回生できる構成になっている。

0014

そして動作タイミング出力部6が出力する動作タイミングは、少なくとも1つの駆動用モータが回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの駆動用モータが力行状態における加速状態にある重合期間(回生状態と力行状態における加速状態とが重なり合う期間)とを含むように構成されている。そして接続関係切換回路11は、動作タイミング出力部6が出力する動作タイミングに基づいて、前述の重合期間において、回生状態にある駆動用モータが発生する回生電流を力行状態にある駆動用モータに負荷電流(有効電流)として供給するように切換動作をする。接続関係切換回路11の具体的な回路構成は任意である。例えば、複数の電力用半導体スイッチング素子を利用して構成することができる。

0015

図2には、動作時におけるあるときのX軸駆動用モータMx、Y軸駆動用モータMy及びZ軸駆動用モータMzの動作タイミングを示してある。この例では、X軸駆動用モータMxが減速状態にある期間(時刻t2と時刻t3の間)において、Y軸駆動用モータMyが力行状態における加速状態になる期間(時刻t4と時刻t5の間)が重なっている。両期間が重なる期間(時刻t4〜時刻t3)が重合期間である。この期間では、X軸駆動用モータMxが発生する回生電流が、Y軸駆動用モータMyの加速のための駆動電流(負荷電流)として利用される。またY軸駆動用モータMyが減速状態にある期間(時刻t6と時刻t7の間)において、Z軸駆動用モータMzが力行状態における加速状態になる期間(時刻t8と時刻t9の間)が重なっている。両期間が重なる期間(時刻t8〜時刻t7)が重合期間である。この期間では、Y軸駆動用モータMyが発生する回生電流が、Z軸駆動用モータMzの加速のための駆動電流(負荷電流)として利用される。

0016

本実施の形態では、蓄電手段12と、回生電力を利用して蓄電手段12を充電する充電回路13とをさらに備えている。そのため接続関係切換回路11は、前述の重合期間以外において回生状態にある1以上の駆動用モータ(Mx,MyまたはMz)が発生する回生電力を利用して、充電回路13が蓄電手段12を充電するように充電回路13とX軸モータ制御回路1、Y軸モータ制御回路2及びZ軸モータ制御回路3との接続関係を切り換えるように構成されている。図2の例でみれば、Z軸駆動用モータMzが減速している期間(時刻t9〜時刻t10)にZ軸駆動用モータMzが発生する回生電流が、接続関係切換回路11の切換動作により、充電回路13を通して蓄電手段12に供給されて、蓄電手段12が充電される。なお充電回路13は、接続関係切換回路11の切換動作により、回生時以外は電源10に接続されている。したがって本実施の形態によれば、回生電力を有効に利用することができる。なお蓄電手段12を何の電源として利用するかは任意であり、例えば制御部4の電源として用いることができる。

0017

上記実施の形態では、本発明を成形品取出機に適用したが、本発明はその他の多軸機械装置にも当然にして適用できる。

0018

以下、本願明細書及び図面に開示した各種の発明の構成要件を列挙する。

0019

(1)成形品を取り出す際に動作する複数の軸を駆動する複数の駆動用モータと、前記複数の駆動用モータを動作タイミングに基づいてそれぞれ制御する複数のモータ制御回路と、設定された前記動作タイミングを記憶部に記憶して前記複数のモータ制御回路に前記動作タイミングを出力する動作タイミング出力部とを備えた成形品取出機であって、
電源と前記複数のモータ制御回路との間に設けられて、少なくとも1つの前記駆動用モータが回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの力行状態にある前記駆動用モータの駆動用電力として回生電力を利用するように前記複数のモータ制御回路相互と電源との間の接続関係を切り換える接続関係切換回路を備え、
前記動作タイミングは、少なくとも1つの前記駆動用モータが回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの前記駆動用モータが力行状態における加速状態にある重合期間を含むように構成され、
前記接続関係切換回路が、前記重合期間において、前記回生状態にある前記駆動用モータが発生する回生電流を前記力行状態にある前記駆動用モータに負荷電流として供給するように切換動作をすることを特徴とする成形品取出機。

0020

(2)蓄電手段と、前記回生電力を利用して前記蓄電手段を充電する充電回路とをさらに備え、前記接続関係切換回路は前記重合期間以外において回生状態にある1以上の前記駆動用モータが発生する回生電力を利用して、前記充電回路が前記蓄電手段を充電するように前記充電回路と前記複数のモータ制御回路との接続関係を切り換えるように構成されていることを特徴とする(1)に記載の成形品取出機。

0021

(3)前記重合期間以外において回生状態にある1以上の前記駆動用モータが発生する回生電力を利用して、蓄電手段を充電することを特徴とする(1)に記載の成形品取出機。

図面の簡単な説明

0022

発明の方法を実施する本発明の多軸機械装置の具体例としての成形品取出機の動作制御回路の主要部の構成を概略的に示す図である。
動作タイミングの一部を示す図である。
成形品取出機の一例を射出成形機に設置する場合の成形機射出ノズル側から見たときの斜視図である。

符号の説明

0023

1 X軸モータ制御回路
2 Y軸モータ制御回路
3 Z軸モータ制御回路
4 制御部
5 CPU
6動作タイミング出力部
7 第1メモリ
8 第2メモリ
9コントローラ
10電源
11接続関係切換回路
12蓄電手段
13 充電回路

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