CN1310086A - 可降低能耗的注塑机 - Google Patents

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Abstract

感应电机IM的电机驱动器50具有一个变换器部分20、一个充电器60、一个充放电电路70和一个控制部分80。充电器60通过变换器部分存储感应电机的再生电能。充放电电路70用于向充电器充入电能和从充电器中释放电能。控制部分80进行充放电电路的控制,在感应电机产生再生电能时使得充电器充入电能,并且在感应电机加速或断电时,使得充电器将电能提供给感应电机。

Description

可降低能耗的注塑机
本发明涉及一种具有注射装置和模具开合装置的注塑机，特别涉及一种在注射装置和模具开合装置中使用电机作为驱动源的电机驱动注塑机。
众所周知，根据电机驱动注塑机，注射、模具开合、测量和弹射等各个功能由单独安装的电机实现。通常使用感应电机作为这种电机。下面将参考图1说明这种电机所用的电机驱动器的一个实例。在图1中，一个电机驱动器10用于三相感应电机IM，其包括一个变换器部分20和一个整流电路部分30。该变换器部分20包含多个用于对三相中的每一相进行切换操作的开关元件21。该整流电路部分30由一个电容器输入型二极管整流电路实现。该二极管整流电路包含多个用于对三相电源PS的每一相进行整流操作的多个二极管31。
同时，用于注射装置或模具开合装置的的感应电机IM在其减速时产生再生的电能。在此之前，在电机驱动器中，感应电机IM再生的电能由动力制动电路部分40的电阻器41作为热量发散出去。也就是说，当感应电机IM产生再生的电能时，开关元件42被接通，再生的电能由电阻器41发散出去。从降低能耗的观点看，耗散了浪费的电能。另外，还需要设置用于发散电阻器41产生的热量的散热装置，由此产生了尺寸增加的问题。
作为与上述再生的电能有关的措施，人们甚至设置一种可使电源再生的系统，由电源再生变换器替换整流电路部分30。但是，电源再生变换器很昂贵。
此外，除了上述的情况外，迄今为止，正是当前的情况使得注塑机除了必要的最小电源备用功能外还没有采取措施来断电。因此，当在注塑机工作时的模制循环中通过断电来停止模制操作时，在树脂未充分充入模具中的情况下，弹射机构不能弹出模具中未模制的产品。在这种情况下，必需通过手动操作来取出未模制产品，即模制失败的产品。在取出时需要时间和劳力，并且需要根据情况拆卸模具。此外，当通过断电在模制循环中停止操作时，需要大量的时间和劳力，并且在重新启动时设定注塑机周围的装置时对技术要求很高。
因此，本发明的一个目的是提供一种可通过有效地利用电机的再生电能来降低能耗的注塑机。
本发明的另一个目的是提供一种可利用电机的再生电能在断电时进行操作的注塑机。
根据本发明的注塑机包括一个至少由一个电机和一个电机驱动器组成的驱动源，一个用于保存电机的再生电能和电源的电能的充电器，一个与充电器相连的用于向充电器充入电能和从其中释放电能的充放电电路，以及一个用于控制充电器充入电能和控制充电器向电机提供电能的控制器。该控制器基于注塑机的操作状态通过控制充放电电路控制充电器。
根据本发明的另一方面，提供一种将驱动电力提供给注塑机的方法。该方法包括如下步骤：控制充电器从电源充入电能和将电能提供给注塑机的电机。一个控制器基于注塑机的操作状态将控制信号提供给充放电电路。
图1是示出常规的电机驱动注塑机所用的电机驱动器的一个实例的电路图；
图2是示出本发明的一个实施例的电机驱动器的结构的电路图；
图3是示出图2所示的控制部分的具体结构的电路图。
下面将参考图2和图3说明根据本发明的一个优选实施例的电机驱动器。在图2中，除了与常规装置类似的变换器部分20和整流电路部分30外，本实施例的电机驱动器50设置有一个充电器60，一个充放电电路70和一个控制部分80。
充电器60通过变换器部分20存储感应电机IM的再生电能。当与感应电机IM消耗的电能相比较在三相电源PS端上的电能有余量时，充电器60存储该电能余量。充放电电路70用于向充电器60充入电能和从充电器60中释放电能。控制部分80进行控制，用于在感应电机IM加速时或断电时，使得充电器60将电能提供给感应电机IM。当与感应电机IM消耗的电能相比较在三相电源PS端上的电能有余量时，控制部分80还进行使充电器60充入电能的控制。
参考图3，控制部分80包括一个用于检测变换器部分20的输入端上的电压的第一电压检测部分81。该第一电压检测部分81由比如一个平滑电容器实现。该控制部分80还包括一个第一比较部分86。当第一电压检测部分81的检测值不低于预定值时，第一比较部分86输出一个充电控制信号，使得充电器60充入电能。当第一电压检测部分81的检测值低于预定值时，第一比较部分86输出一个放电控制信号，使得充电器60释放电能。这利用了如下的事实：当感应电机IM减速时，第一电压检测部分81处的电压由于再生电能而增加，尽管时间很短，当感应电机IM加速时，第一电压检测部分81处的电压减小，尽管时间很短。此外，最好是，分别在电压增加端和电压减少另一端上提供具有特定宽度的预定值。
尤其是根据本实施例，第一比较部分86包括一个第二电压检测部分86-1，其用于检测三相电源PS端上的电压作为上述的预定值，一补偿器86-2，一加法器86-3，一直流传输线电压指示器86-4和一比较器86-5。补偿器86-2用于将来自第二电压检测部分86-1的检测值放大预定的增益。加法器86-3进行后面将要描述的加法运算。直流传输线电压指示器86-4保持和输出一个参考值，以便基于加法器86-3的输出设定上述的预定值。以此方式，比较器86-5将第二电压检测部分86-1检测的电压与第一电压检测部分81检测的电压进行比较，并在第一电压检测部分81的检测值不低于预定值，即参考值时，输出一个充电控制信号，使得充电器60充入电能。此外，当第一电压检测部分81的检测值低于参考值时，比较器86-5输出一个放电控制信号，使得充电器60释放电能。
由于下述的原因而设置第二电压检测部分86-1。三相电源有多种电压值，比如100V、110V,200V和220V。在本发明采用的注塑机中使用的三相电源PS的电压值可从上述的多种电压值中选择。因此，必须根据三相电源PS的电压值设定比较器86-5的参考值。对此，通过设置如上述实施例中的第一比较部分86，可以不需进行上述的设定操作。第二电压检测部分86-1，补偿器86-2，加法器86-3，及直流传输线电压指示器86-4可总称为设定部分。
当根据三相电源PS的电压值在比较器86-5处设定参考值时，第一比较部分86由下述的结构构成。即，第一比较部分86可具有一设定部分和一比较器，该设定部分用于设定上述的预定值作为参考值，该比较器用于将设定的预定值与电压检测部分81的检测值进行比较。在这种情况下的比较器可与图3中所示的比较器86-5相同。在这种情况下，来自设定部分的输出可与不是用于第一电压检测部分81的检测值的输入端的一端相连。
根据该实施例的控制部分80还在比较器86-5的输出端上具有一个第二比较部分87。第二比较部分87用于将充电器60的电压与已经预先设定的设定值进行比较，并在充电器60的电压低于预先设定的设定值时，输出一个控制信号，使得充电器60充入电能。因此，第二比较部分87具有一个比较器87-1，其中来自充电器60的电压构成一个输出，而已经预先设定的设定值构成另一个输出作为充电量指示值。在充电器60的电压低于预先设定的设定值时，比较器87-1输出一个充电指示信号作为控制信号。第二比较部分87还具有比较器87-2。比较器87-2用于将来自比较器87-1的充电指示信号与来自比较器86-5的充电控制信号和放电控制信号进行比较，使得充放电电路70进行向充电器60充入电能和从充电器60释放电能的操作。当比较器87-2接收到来自比较器86-5的放电控制信号时，即使在充电指示信号由比较器87-1输出的情况下，比较器87-2优先给出放电控制信号，使得充放电电路70进行充电器60放电的操作。
充电器60用于通过变换器部分20存储感应电机IM减速时产生的再生电能，并且可以是一种可进行浮置充电的电池。
通过上述的结构，在感应电机IM减速产生再生电能时，控制部分80可通过充放电电路70向充电器60充入电能。此外，控制部分80可执行将充电器60的电能提供给加速或断电的感应电机IM的控制。此外，当与感应电机IM消耗的电能比较在三相电源PS端上的电能有余量时，控制部分80可执行使充电器60充电的控制。在这种情况下，用于充入电能的电能由三相电源PS提供。
最好，对注塑机的每个电机各自设置一个电机驱动器50。有用于注射轴、模具开合轴、树脂测量轴和弹射轴的电机作为注塑机的主要的电机，它们为感应电机。
在加速感应电机IM时，电能通过整流电路部分30和变换器部分20提供给感应电机IM。在减速感应电机IM时，感应电机IM产生再生电能。结果是，第一电压检测部分81处的电压增加。在这种情况下，由比较器86-5输出充电控制信号，相应的，感应电机IM的再生电能通过变换器部分20充入充电器60。
同时，在感应电机IM加速时，第一电压检测部分81处的电压减小。在这种情况下，由比较器86-5输出放电控制信号。结果是，来自充电器60的电能通过变换器部分20提供给感应电机IM。这也类似于第一电压检测部分81处的电压由于断电减小的情况。
注塑机主体的控制系统具有备份功能，即使在断电发生时也可存储模制条件。同时，尽管时间不长，电能可由充电器60提供给感应电机IM。因此，注塑机主体的控制系统被制成这样，即当断电发生时即使在模制循环中也可进行控制操作直到模制循环完成。以此方式，可消除树脂以未完成的方式充入模具中的状态。因此，有利于恢复操作，包括在电能供应从断电恢复后重新启动时的重新设定操作。
此外，当注塑机主体的控制系统不具有备份功能时，如上所述，可以制成使充电器60的电能用于备份的结构。
同时，感应电机IM的电机驱动器50，特别是，变换器部分20可由用于控制的另一控制器(未示出)控制。
所述的另一控制器根据模制条件给出感应电机IM的减速指令和加速指令。换句话说，对于各个感应电机，可预先知道一个模制循环中的减速时序或加速时序。因此，控制部分80也可根据减速时序和加速时序控制充电操作和放电操作。图3示出了作为其构成部分的充放电时序设定部分88。充放电时序设定部分88具有操作状态设定部分88-1和补偿器88-2。操作状态设定部分88-1用于设定一个循环中的减速时序和加速时序，并且输出用于执行加速时的放电操作的正信号。补偿器88-2用于将来自操作状态设定部分88-1的信号放大预定的增益。加法器86-3将来自补偿器86-1的输出与来自补偿器88-2的输出相加。
尽管根据上面的描述，说明了为各个感应电机设置充电器60的情况，但一个充电器可被多个电机驱动器共用。然而，需要为各个电机设置控制部分80。本发明不限于使用三相电源的注塑机，也可应用于使用单相电源或两相电源的注塑机。
如上所述，根据本发明，可获得下述的效果。
1)、通过存储和有效地利用常规上被作为热发散的再生电能可获得电能保存效果，降低了运行成本。
2)、通过利用充电器的电能，即使在工作时发生断电，操作仍可维持，直到完成一个模制循环，不会切断模制循环。相应的，在从断电恢复电能供应后有利于恢复操作。

Claims (19)

1、一种注塑机，其特征在于：其包括：
一个包含至少一个电机和一个电机驱动器的驱动源；
一个用于保存电机的再生电能和电源的电能的充电器；
一个与所述充电器相连的用于向充电器充入电能和从其中释放电能的充放电电路；以及
一个用于控制充电器充入电能和控制充电器向电机提供电能的控制器，所述控制器基于注塑机的操作状态通过控制充放电电路控制充电器。
2、根据权利要求1所述的注塑机，其特征在于：控制器控制充电器在电机产生再生电能时充入电能和控制充电器将电能提供给电机以加速电机。
3、根据权利要求1所述的注塑机，其特征在于：控制器控制充电器在电机产生再生电能时充入电能和控制充电器在电源断电期间将电能提供给电机。
4、根据权利要求1所述的注塑机，其特征在于：所述电机驱动器包括一个变换器部分；并且
其中所述控制器包括：
一个用于检测变换器部分输入端上的电压的第一电压检测单元；以及
一个第一比较单元，其输出充电控制信号，用于在第一电压检测单元的检测的电压不低于预定值时控制充电器充入电能。
5、根据权利要求4所述的注塑机，其特征在于：所述第一比较单元输出一个放电控制信号，用于在检测值低于预定值时使充电器释放电能。
6、根据权利要求4所述的注塑机，其特征在于：
第一比较单元包括一个与电源相连的第二电压检测单元，以及一个将第二电压检测单元检测的电压值与第一电压检测单元检测的电压进行比较的比较器。
7、根据权利要求6所述的注塑机，其特征在于：所述第一比较单元还包括一个与所述第二电压检测单元和所述比较器相连的补偿器，用于补偿第二电压检测单元的输出。
8、根据权利要求4所述的注塑机，其特征在于：第一比较单元包括：一个用于设定预定值作为参考值的设定单元，以及一个用于将预定值与第一电压检测单元的检测的电压进行比较的比较器。
9、根据权利要求4所述的注塑机，其特征在于：所述第一比较单元包括：
一个与电源相连的第二电压检测单元；
一个用于设定预定值作为参考值的操作状态设定单元；
一个用于将第二电压检测单元的输出与操作状态设定单元的输出相加的加法单元；以及
一个用于将加法单元的输出与第一电压检测单元的输出进行比较的比较器，所述加法单元的所述输出向比较器提供预定值，所述比较器在第一电压检测单元检测的检测值不低于预定值时，输出充电控制信号，使得充电器充入电能，并且在检测值低于预定值时，输出放电控制信号，使得充电器释放电能。
10、根据权利要求4所述的注塑机，其特征在于：所述控制器还包括一个在第一比较单元输出端上的第二比较单元，所述第二比较单元将充电器的电压与预定的充电值进行比较，并且在充电器的电压低于预定的充电值时，输出一个用于控制充电器充电的控制信号。
11、根据权利要求10所述的注塑机，其特征在于：所述第二比较单元优先提供一个放电控制信号，在电源断电的情况下，控制充放电电路由充电器释放电能。
12、一种将驱动电力提供给注塑机的方法，所述方法包括如下步骤：
控制充电器从电源充入电能和将电能提供给注塑机的电机，一个控制器基于注塑机的操作状态将控制信号提供给充放电电路。
13、根据权利要求12所述的方法，其特征在于：所述控制步骤控制充电器在电机产生再生电能时充入电能，并且控制充电器将电能提供给电机以加速电机。
14、根据权利要求12所述的方法，其特征在于：所述控制步骤包括控制充电器在电机产生再生电能时充入电能，并且控制充电器在电源断电期间将电能提供给电机。
15、根据权利要求12所述的方法，其特征在于：其中所述控制步骤还包括：
一个检测变换器部分输入端上的第一电压值的第一检测步骤；以及
输出一个充电控制信号，用于在第一检测步骤检测的电压值不低于预定值时控制充电器充入电能。
16、根据权利要求15所述的方法，其特征在于：所述输出一个充电控制信号的步骤包括在检测值低于预定值时输出放电控制信号使充电器释放电能的步骤。
17、根据权利要求15所述的方法，其特征在于：还包括一个检测第二电压值的第二检测步骤，以及将第二电压值与第一电压值进行比较。
18、根据权利要求15所述的方法，其特征在于：还包括一个设定预定值作为参考值的步骤，并且将预定值与第一电压值进行比较。
19、根据权利要求15所述的方法，其特征在于：所述方法还包括如下步骤：
设定预定值作为参考值；
将从电源检测的第二电压值与参考值相加；
将相加步骤的结果与第一电压值进行比较，加法单元的输出提供预定值用于比较步骤；
在第一电压值不低于预定值时输出充电控制信号，使得充电器充入电能；以及
在第一电压值低于预定值时输出放电控制信号，使得充电器释放电能。
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