CN103358508A - 注射成型机以及转换器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种注射成型机，能够防止电力线断线时在其他电力线中流动过电流。该注射成型机具备：马达；驱动部，驱动上述马达；转换部，将经由上述驱动部所供给的再生电力转换为交流电力；断线检测部，对传输上述交流电力的多条电力线的断线进行检测；和控制部，在由上述断线检测部检测到断线时，对没检测出断线的其他电力线中流动的电流进行控制。上述控制部使上述其他电力线中流动的电流与该电力线的电压同步。

Description

注射成型机以及转换器

技术领域

本发明涉及注射成型机以及转换器。

背景技术

作为有关注射成型机的转换器的现有技术，已知有例如专利文献1。该转换器与三相交流电源连接。

专利文献1：日本特开2004－154961号公报

然而，传输交流电力的电力线发生断线时，若不采取任何对策，则有可能在没发生断线的其他电力线中流动过电流。

发明内容

本发明的目的是提供注射成型机以及转换器，能够防止在电力线发生断线时在其他电力线中流动过电流。

为了达成上述目的，本发明提供一种注射成型机，具备：

马达；

驱动部，驱动上述马达；

转换部，将经由上述驱动部所供给的再生电力转换为交流电力；

断线检测部，对传输上述交流电力的多条电力线的断线进行检测；和

控制部，在由上述断线检测部检测到断线时，对没检测出断线的其他电力线中流动的电流进行控制。

并且，为了达成上述目的，本发明提供一种转换器，具备：

转换部，将直流电力转换为交流电力；

断线检测部，对传输上述交流电力的多条电力线的断线进行检测；和

控制部，在由上述断线检测部检测到断线时，对没检测出断线的其他电力线中流动的电流进行控制。

发明的效果：

根据本发明，能够防止电力线断线时在其他电力线中流动过电流。

附图说明

图1是一实施方式的注射成型机的构成图。

图2是表示注射成型机的模拟的正常时的动作波形的图。

图3是表示注射成型机的模拟的异常时的动作波形的图。

图4是构成断线检测部的信号处理部的一例。

图5是表示注射成型机的模拟的正常时与异常时的动作波形的图。

符号说明

1，100  注射成型机

10，110  电源

20，120  转换器部

21，121  保险丝

22，122  ＬC滤波器

23，123  电流传感器

24，124  桥式电路

25，125  电源线

25u，25v，25w  电流路径

30，130  DC链路

31，131  直流电源线

32，132  平滑电容器

40，140  逆变器部

50，150  马达

60，160  控制部

61，161  电压相位检测部

62，162  d－q转换部

63，163  电压控制部

64，164  电流控制部

65，165  PWM信号生成部

66  信号处理部

67  异常判定部

68  断线相判定部

70  转换器

90  上位控制器

具体实施方式

以下，根据图说明本发明的实施方式。

图1是本发明一实施方式的电动式注射成型机1的构成图。注射成型机1具有：马达50；逆变器部40；DC链路30；转换器70；和上位控制器90。并且，转换器70具有转换器部20和控制部60。

注射成型机1具有基于由电源10所供给的交流电力经由转换器部20、DC链路30和逆变器部40向马达50供给电力的功能。并且，注射成型机1具有经由逆变器部40、DC链路30和转换器部20将由马达50产生的再生电力再生到电源10的功能。根据这样的功能，能够实现注射成型机1的节能化。电源10例如为工厂设备等设置在注射成型机1的外部的交流电源。

马达50为在注射成型机1中所使用的马达，马达50减速时产生再生电力。作为马达50的具体例可以举出模开闭用伺服马达。模开闭用伺服马达能够驱动合模装置并开闭可动压板。通过可动压板的开闭，进行闭合模具的闭模工序、打开模具的开模工序以及紧固模具的合模工序。

马达50可以为注射用伺服马达，也可以是顶出用伺服马达。注射用伺服马达能够通过其动作使加热缸内的螺杆前进移动。通过螺杆的前进移动，进行将螺杆前方蓄积的熔融材料注射到模具型腔内的注射工序。顶出用马达通过其动作能够使顶出轴移动。通过顶出轴的移动，进行将成型品从模具推出的成型品推出工序。并且，马达50可以为相互并联的多个马达。

逆变器部40为将从转换器部20经由DC链路30所供给的直流电力转换为交流电力，并基于转换后的交流电力驱动马达50的驱动部。逆变器部40例如将从转换器部20输出并经由DC链路30供给的直流电流转换为三相交流电流。并且，逆变器部40将由马达50产生的交流再生电力转换为直流再生电力，并将转换后的直流再生电力向DC链路30以及转换器部20供给。逆变器部40例如将由马达50所供给的三相交流电流转换为直流电流。逆变器部40在直流电力和三相交流电力之间双向转换时，可以含有例如由6个功率晶体管构成的三相桥式电路。

DC链路30为设置在转换器部20的直流输出侧与逆变器部40的直流输入侧之间的直流电源路径部，具备一对直流电源线31和平滑电容器32。直流电源线31为在转换器部20、逆变器部40和平滑电容器32之间流动的直流电流的传输路径。平滑电容器32为使直流电源线31的直流电压平滑的电容器。作为平滑电容器32的具体例，可以举出电解电容器。DC链路30的DC链路电压Vdc相当于平滑电容器32的两端电压。

转换器部20为如下再生转换器，将由电源10所供给的交流电力转换为直流电力，将转换后的直流电力供给至DC链路30以及逆变器部40，另一方面，将由逆变器部40以及DC链路30所供给的直流电力转换为交流电力，并将转换后的交流电力供给到电源10。转换器部20为将经由逆变器部40所供给的直流再生电力转换为交流电力的转换部。

转换器部20具有LC滤波器22、电流传感器23、桥式电路24和电源线25。转换器部20可以具有保险丝21。

保险丝21被串联地插入到电源线25的各相中。通过熔断保险丝21，能够防止保险丝21溶断了的相的电源线25中流动过电流。通过截断过电流能够保护例如注射成型机1以及电源10。也可以使用断路器等其他保护手段。

LC滤波器22为抑制电源线25中流动的电流的谐波成分的电路部。LC滤波器22具有如下结构，例如电容器（Capacitor）连接到串联地插入到U、V、W各相中的多个电抗器之间的结构。LC滤波器22例如如图所示，具有一端连接在各相的多个电容器在中性点被共通连接的Ｙ接线结构。另外，LC滤波器22不限于图示的结构，例如各相之间插入有电容器的Δ接线结构，在各相中仅串联地插入电抗器的结构也可以。

电流传感器23为检测在电源线25中流动的交流电流的电流值的电流检测部。电流传感器23输出在三相电源线25中的二相电源线所检测的相电流，例如，输出与在U相中所检测的U相电流Iufb以及在V相中所检测的V相电流Ivfb对应的检测信号。

桥式电路24为如下电路，将电源线25中流动的交流电力转换为直流电力，将转换后的直流电力供给到DC链路30，另一方面，将从DC链路30所供给的直流电力转换为交流电力，将转换后的交流电力供给到电源线25的回路。桥式电路24例如如图所示，包含由6个功率晶体管构成的三相桥式电路。

桥式电路24在马达50动力运行时，主要由与构成三相桥式电路的功率晶体管并联的二极管，将在电源线25中流动的交流电流整流为直流电流。而桥式电路24在产生马达50的再生电力时，进行将构成三相桥式电路的功率晶体管导通/截止的再生动作，以将从DC链路30所供给的直流电力再生到电源10中。

电源线25为将电源10与桥式电路24之间连接的电力线，传输从桥式电路24所供给的交流电力。电源线25例如由U、V、W这三相电流路径25u、25v、25w构成。

并且，图示的转换器20中动力运行路径和再生路径共通，但是转换器20也可以并联地具有动力运行路径和再生路径。例如，在动力运行路径中插入将电源线25中流动的交流电力转换为直流电力的二极管桥式电路，并在再生路径中插入将从DC链路30所供给的直流电力转换为交流电力的桥式电路24那样的基于半导体开关的桥式电路。此时，动力运行路径和再生路径双方中插入有保险丝。

控制部60例如为以微型计算机为核心构成的运算控制电路。控制部60例如具有CPU、存储控制程序的ROM等辅助存储装置、存储运算结果等的RAM等可读写的主存储装置、定时器、计数器、输入接口以及输出接口。

控制部60为控制转换器部20的桥式电路24的动作（例如动力运行动作、再生动作）的单元。控制部60进行如下控制，例如通过由PWM信号生成部65生成的PWM信号PWM控制桥式电路24，将经由逆变器部40以及DC链路30输入到桥式电路24中的马达50的再生电力再生到电源10中的控制。

控制部60以使从桥式电路24经由电源线25流到电源10的交流电流的波形成为与电源10的交流电源电压的相位同步的正弦波的方式使桥式电路24动作，从而控制转换器部20的输出电压（即DC链路30的DC链路电压Vdc）。

控制部60作为使桥式电路24动作的单元，例如具有d-q转换部62、电压控制部63、电流控制部64、电压相位检测部61和PWM信号生成部65。

d-q转换部62通过d-q转换由电流传感器23检测到的U相电流Iufb以及V相电流Ivfb，输出作为d-q转换结果的d轴电流成分Idfb以及q轴电流成分Iqfb。

电压控制部63基于预定的电压指令值Ucmd与由DC链路30检测到的DC链路电压Vdc之间的误差，生成用于使该误差收敛到零的、d轴电流成分Idfb的电流指令值Id。电压指令值Ucmd可以为例如由上位控制器90所供给的信号，也可以为由控制部60生成的信号。

电流控制部64基于由d-q转换部62所供给的d轴电流成分Idfb和由电压控制部63所供给的电流指令值Id生成d轴成分的电压指令值Vd。并且，电流控制部64基于由d-q转换部62所供给的q轴电流成分Iqfb和q轴电流成分Iqfb的电流指令值Iq生成q轴成分的电压指令值Vq。电流指令值Iq被设定为零（Iq＝0），以将电源线25的功率因数调整为1（即，将流动在电源线25的交流电流的波形调整为与电源10的交流电源电压同相位的正弦波）。

电压相位检测部61通过检测电源线25各相的交流电压来检测各相的交流电压的相位。

PWM信号生成部65基于由电压相位检测部61检测出来的相位和由电流控制部64所供给的d-q轴的电压指令值Vd、Vq，生成驱动桥式电路24内的各晶体管的栅极并使其动作的PWM驱动信号。

图2是表示注射成型机1的模拟的正常时的动作波形的图。Vr是由电压相位检测部61以接地基准检测出的电源线25的交流电压，Ir是由电流传感器23检测出的电源线25中流动的交流电流，Vdc是DC链路30的DC链路电压，Idfb是交流电流Ir通过d-q转换部62所d-q转换后的d轴电流成分，Iqfb是交流电流Ir通过d-q转换部62所d-q转换后的q轴电流成分。

转换器70的运行在DC链路电压Vdc超过预定阈值电压Vth1后的时刻t1开始。在转换器70开始运行时，通过转换器部20的桥式电路24的再生动作，平滑电容器32放电，因此DC链路电压Vdc逐渐减小。d轴电流成分Idfb通过控制部60被控制成与DC链路电压Vdc相应的再生电流。由于q轴电流成分Iqfb的电流指令值Iq被固定为零，因此，q轴电流成分Iqfb也被控制为零。在DC链路电压Vdc低于预定的阈值电压Vth2的时刻t2停止转换器70的运行。在停止转换器70的运行时，停止转换器部20的桥式电路24的再生动作。

另一方面，图3是表示注射成型机1的模拟的异常时的动作波形。图3表示在基于桥式电路24的再生动作的平滑电容器32的放电中，电源线25的W相在时刻t3断线的情况。如图3所示，在电源线25的各相电源线中的任意一根电源线断线时，基于d-q转换部62的d-q转换结果的q轴电流成分Iqfb的电流值以及d轴电流成分Idfb的电流值相对于正常时的稳定状态较大变动。

因此，将用于桥式电路24的动作控制的d-q转换结果用于电源线25的断线检测。将d-q转换结果通用于桥式电路24的再生·动力运行控制和电源线25的断线检测，因此，能够以简单的结构实现电源线25的断线检测。

在图1中，控制部60基于d-q转换部62的d-q转换结果，检测电源线25的断线。例如，控制部60基于d-q转换后的电流成分的大小变化，检测电源线25的断线。

作为基于d-q转换部62的d-q转换结果对电源线25的电流路径25u、25v、25w检测断线的断线检测部，控制部60例如具有图1所示的信号处理部66、异常判定部67以及断线相判定部68。

信号处理部66通过进行对由d-q转换部62获得的d-q转换结果进行预定的过滤运算，生成与该d-q转换结果的电流成分大小等价的数据ｙ。

图4是构成断线检测部的信号处理部66的具体例。信号处理部66具有绝对值电路71和一次延迟滤波器72。Ｚ表示拉普拉斯转换，ａ为预定常数。绝对值电路71将q轴电流成分Iqfb绝对值化。一次延迟滤波器72输出将q轴电流成分Iqfb的绝对值进行了一次延迟运算后的值ｙ。另外，由于只要没有检测到预定值以上的大电流在一定期间流动电源线25的情况即可，因此，可以用定时器置换一次延迟滤波器。

另外，信号处理部66的构成不限于本构成。例如，信号处理部66可以为代替绝对值电路71而具有输出q轴电流成分Iqfb的实效值的实效值电路的单元。一次延迟滤波器72输出将q轴电流成分Iqfb的实效值进行了一次延迟运算后的值ｙ。

图1中，异常判定部67通过将数据ｙ与预定的异常判定阈值Vｔh进行比较，来判断有无电源线25的断线。异常判定部67例如在数据ｙ超过异常判定阈值Vｔh时，判断电源线25中发生了断线，并将表示检测到电源线25发生断线的断线检测信号向上位控制器90输出。异常判定部67也可以将断线检测信号向控制部60内的其他功能部输出，并且也可以向该其他功能部以及上位控制器90以外的其他控制部（例如控制逆变器部40的动作的逆变器控制部）输出。

断线相判定部68通过比较由电流传感器23检测的电源线25的各相的电流路径25u、25v、25w的电流来判定发生了断线的相（发生了断线的电流路径）。

断线相判定部68例如将由电流传感器23检测的相电流的电流值为零的电源线判定为断线了的电源线。断线相判定部68在没有检测出由电流传感器23检测的相电流的电流值为零的电源线，而是基于来自信号处理部66的数据ｙ检测到发生了断线时，将由电流传感器23没有直接检测到相电流的电源线判定为发生了断线。

上位控制器90为基于来自异常判定部67的断线检测信号停止交流电流在电源线25中流动的停止部。上位控制器90例如与控制部60相同为以微型计算机为核心构成的运算控制电路。上位控制器90例如具有CPU、存储控制程序的ROM等辅助存储装置、存储运算结果等的RAM等可读写的主存储装置、定时器、计数器、输入接口以及输出接口。

上位控制器90例如在接收到表示检测到电源线25的断线的情况的断线检测信号时，发出用于使注射成型机1的运行停止的伺服关指令，使转换器70的动作停止，使转换器部20的桥式电路24的动作停止。由此，由于转换器部20的桥式电路24的再生动作停止，因此，能够停止交流电流在电源线25中流动。结果，能够防止在电源线25中流动过电流。

并且，上位控制器90或者异常判定部67也可以在输出表示检测到电源线25发生了断线的情况的断线检测信号时，经由通知部91向注射成型机1的操作者（用户）以及／或其他系统通知电源线25发生了断线的情况。由此，能够迅速地向操作者以及／或其他系统通知断线异常。通知部91为扬声器等声音输出部、显示器等显示部、灯等发光部、能够与其他系统通信的通信部均可以。并且，通知部91也可以向用户以及／或其他系统通知电源线25发生了断线的情况以及／或为由后述的异常时控制部69控制电流中的情况。这里，其他系统可以为例如注射成型机1以外的外部系统或者为注射成型机1的内部系统。

并且，控制部60具有异常时控制部69，该异常时控制部69在通过断线相判定部68检测到电流路径25u、25v、25w中的任意一个发生了断线时，控制由断线相判定部68没有检测到断线的剩余的电流路径中流动的电流。通过异常时控制部69能够主动地控制在没有发生断线的电流路径中流动的电流，因此，能够防止在没有发生断线的电流路径中流动过电流。异常时控制部69优选将没有检测到断线的剩余的电流路径中流动的交流电流控制成，与该剩余的电流路径的交流电压的相位同步。

上位控制器90或异常判定部67在由断线相判定部68检测到电流路径25u、25v、25w中的任意一条路径中发生了断线时，使基于d－q转换部62的控制停止，并从基于d－q转换部62的控制转换到基于异常时控制部69的控制。由此，在电流路径25u、25v、25w中的任意一条路径发生断线时通过使d－q转换部62动作，来防止不能正确控制在未检测到断线的电流路径中流动的交流电流。

异常时控制部69生成与由电流传感器23检测到的电流值的大小对应的电流指令值Iａ。

异常时控制部69在W相电流路径25w的断线通过断线相判定部68检测出来时，生成与U相电流路径25u中流动的U相电流的电流值的大小和V相电流路径25v中流动的V相电流的电流值的大小对应的电流指令值Iａ。

并且，异常时控制部69在U相电流路径25u的断线被断线相判定部68检测出来时，生成与V相电流路径25v中流动的V相电流的电流值大小和W相电流路径25w中流动的W相电流的电流值的大小对应的电流指令值Iａ。此时，电流路径25w中流动的W相电流的相位由于为V相电流路径25v中流动的V相电流的相位的反转，因此，电流路径25w中流动的W相电流的电流值的大小能够由电流路径25v中流动的V相电流的电流值的大小计算出来。

并且，异常时控制部69在V相电流路径25v的断线由断线相判定部68检测出来时，生成与U相电流路径25u中流动的U相电流的电流值的大小和W相电流路径25w中流动的W相电流的电流值的大小对应的电流指令值Iａ。此时，流动于电流路径25w中的W相电流的相位由于为U相电流路径25u中流动的U相电流的相位的反转，所以，电流路径25w中流动的W相电流的电流值的大小能够由电流路径25u中流动的U相电流的电流值的大小计算出来。

电流控制部64基于电流指令值Iａ和电流指令值Id，通过PWM信号生成部65控制构成桥式电路24的开关驱动部26、27、28，以与没有检测到断线的剩余的电流路径的电压同步。由此，如图5所示，在没有发生断线的电流路径中流动与电源10的交流电源电压的相位同步的交流电流。此时，PWM信号生成部65输出使开关驱动部26、27、28中的与检测到断线的电流路径连接的开关驱动部的开关动作停止的信号。

图5（ａ）表示没有发生断线时的电流波形、图5（b）表示W相的电流路径25w发生了断线时的电流波形。如图5（b）所示，U相、V相的电流路径中流动与U相、V相的电压（电源10的交流电源电压）的相位同步的交流电流Iu、Iv。

并且优选的是，上位控制器90在通过异常时控制部69如上述那样进行控制以使没有检测到断线的电流路径中流动电流后，停止在没有检测到断线的电流路径中流动电流的情况。由此，即使检测到断线，也能够使停止转换器20的动力运行动作或再生动作的时间延长至预定时刻。由此，例如能够缩短注射成型机1的运转周期，而使注射成型机1到容易连续运转或再启动的工序为止运转后停止。例如，若能够使注射成型机1运转至开模工序的定时（更优选能够从模具取出成型品的开模结束等的定时）而停止，则由于能够容易地从模具内取出剩余的成型品，所以与在注射工序时停止相比较，能够容易再启动注射成型机1。

以上对本发明的优选实施例进行了详细说明，但本发明并不局限于上述实施例，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对上述实施例实施各种变形、组合和替换。

例如，断线检测部组合d轴电流成分Idfb的变化和q轴电流成分Iqfb的变化来检测电源线25的断线也可以。由此，能够提高断线检测精度。

并且，例如示出了如下情况，控制部60基于d-q转换后的电流成分的大小变化检测电源线25的断线的情况，但是控制部60基于d-q转换后的电流成分的频率变化检测电源线25的断线也可以，并且基于d-q转换后的电流成分的斜率（倾斜）变化检测电源线25的断线也可以。

并且，断线检测部不仅限于基于上述d-q转换结果来检测断线的方法，使用其他方法进行断线检测也可以。

并且，例如，马达的种类不限于上述种类，只要是注射成型机中所使用的马达，其它马达也适用于本发明。

Claims (9)

1.一种注射成型机，具备：

马达；

驱动部，驱动上述马达；

转换部，将经由上述驱动部所供给的再生电力转换为交流电力；

断线检测部，对传输上述交流电力的多条电力线的断线进行检测；和

控制部，在由上述断线检测部检测到断线时，对没检测出断线的其他电力线中流动的电流进行控制。

2.如权利要求1所述的注射成型机，其中，

上述控制部使上述其他电力线中流动的电流与该电力线的电压同步。

3.如权利要求1或2所述的注射成型机，其中，

上述控制部通过上述转换部控制上述其他电力线中流动的电流。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的注射成型机，其中，

具备使由上述控制部对其他电力线中流动的电流进行的控制停止的停止部。

5.如权利要求4所述的注射成型机，其中，

上述停止部在预定的定时停止基于上述控制部的电流控制。

6.如权利要求5所述的注射成型机，其中，

上述预定的定时为开模工序的定时。

7.如权利要求1-6中任意一项所述的注射成型机，其中，

具备通知部，该通知部向用户以及／或其他系统通知上述断线检测部的断线检测、以及／或基于上述控制部的电流控制中的状态。

8.如权利要求1-7中任意一项所述的注射成型机，其中，

上述断线检测部基于上述多条电力线中流动的交流电流的d－q转换结果检测上述电力线的断线。

9.一种转换器，具备：

转换部，将直流电力转换为交流电力；

断线检测部，对传输上述交流电力的多条电力线的断线进行检测；和

控制部，在由上述断线检测部检测到断线时，对没检测出断线的其他电力线中流动的电流进行控制。

Images