DE112005002044T5

DE112005002044T5 - Versorgungsenergieberechnungsvorrichtung einer Formmaschine, Formmaschinensteuervorrichtung und Formmaschinensteuerverfahren

Info

Publication number: DE112005002044T5
Application number: DE112005002044T
Authority: DE
Inventors: Noritaka Okada
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2005-08-25
Publication date: 2007-10-18
Also published as: CN101005935A; US20080023864A1; JPWO2006022322A1; JP4589330B2; KR20070044030A; KR100835944B1; WO2006022322A1; CN100509348C; TWI268849B; TW200615124A

Abstract

Eine Versorgungsenergieberechnungsvorrichtung einer Formmaschine, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie Folgendes aufweist:
(a) eine Hochfrequenzstromerzeugungsschaltung einschließlich einer Spule, die auf einem Zylinderglied angeordnet ist, einer Gleichspannungserzeugungsschaltung, eines Schaltelements und eines Kondensators, und die angepasst ist, um Hochfrequenzstrom durch Schalten des Schaltelements zu erzeugen und den Strom an die Spule zu liefern;
(b) einen Elektrovariablendetektionsabschnitt, der eine elektrische Variable detektiert, die einen Zustand eines Resonanzkreises detektiert, der durch die Spule und den Kondensator gebildet wird;
(c) einen Antriebssignalerzeugungsverarbeitungsabschnitt, der ein Antriebssignal erzeugt, das das Schaltelement auf der Basis der elektrischen Variable antreibt; und
(d) einen Versorgungsenergieberechnungsverarbeitungsabschnitt, der eine Versorgungsenergie für das Zylinderglied auf der Basis einer Spannung berechnet, die durch die Gleichspannungserzeugungsschaltung, eine Kapazität des Kondensators und die elektrische Variable erzeugt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Versorgungsenergieberechnungsvorrichtung einer Formmaschine, eine Formmaschinensteuervorrichtung und ein Formmaschinensteuerverfahren.
Technischer Hintergrund
Herkömmlicherweise wird in einer Formmaschine, beispielsweise in einer Spritzgussmaschine, Harz (Formmaterial), welches in einer Einspritzvorrichtung geschmolzen wurde, in einen Hohlraum einer Formvorrichtung geladen, um ein Produkt zu formen. Für ein derartiges Formen ist ein Erwärmungszylinder, der als ein Zylinderglied dient, in der Einspritzvorrichtung vorgesehen, und Elektrizität wird an eine Erwärmungsvorrichtung geliefert, die um den Erwärmungszylinder herum vorgesehen ist, um das Harz innerhalb des Erwärmungszylinders zu schmelzen. Die Temperatur des Erwärmungszylinders wird detektiert und die Erwärmungsvorrichtung wird auf der Basis der detektierten Temperatur an und aus geschaltet, wodurch eine Regelung bzw. Rückkopplungssteuerung ausgeführt wird (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungsoffenlegung (kokai) Nr. H6-328510.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
In der herkömmlichen Einspritzvorrichtung wird jedoch, da der Erwärmungszylinder durch das Liefern von Elektrizität an die Erwärmungsvorrichtung erwärmt wird, um indirekt das Harz zu erwärmen, eine große Wärmemenge von der Erwärmungsvorrichtung ausgestrahlt, so dass die Erwärmungseffizienz nicht erhöht werden kann.
Um diesen Nachteil zu überwinden kann eine Induktionserwärmungsvorrichtung verwendet werden. In der Induktionserwärmungsvorrichtung, anstelle der Erwärmungsvorrichtung, ist eine Spule um den Erwärmungszylinder herum angeordnet, und Strom wird an die Spule geliefert, um den Erwärmungszylinder mittels Induktionserwärmung zu erwärmen. In diesem Fall wird die Temperatur des Erwärmungszylinders detektiert, und eine relative Einschaltdauer der Erwärmungsvorrichtung, die ein Zeitverhältnis zwischen einer Zeitdauer, während der die Induktionserwärmung ausgeführt wird, und einer Zeitdauer, während der die Induktionserwärmung angehalten wird, ist, wird auf der Basis der detektierten Temperatur verändert, wodurch eine Rückkopplungssteuerung ausgeführt wird.
In der oben erwähnten Induktionserwärmungsvorrichtung ist, da die Versorgungsenergie (Leistungsdichte) zu dem Erwärmungszylinder, die die Erwärmungskapazität während einer Zeitdauer darstellt in der die Induktionsewärmung ausgeführt wird, konstant ist wenn das Harz verändert wird, muss die Versorgungsenergie gemäß dem Harztyp verändert werden. In diesem Fall werden die Spannung der Gleichspannungserzeugungsschaltung der Induktionserwärmungsvorrichtung und der zeitlich gemittelte Strom gemessen und die Versorgungsenergie wird auf der Basis der Messergebnisse berechnet. Es sei bemerkt, dass die Versorgungsenergie der Wärmemenge entspricht, die an den Erwärmungszylinder geliefert wird.
In diesem Fall ist es jedoch unmöglich, den Verlust in Betracht zu ziehen, der mit dem Schalten der Schaltelemente in der Induktionserwärmungsvorrichtung verbunden ist, und den zeitlich gemittelten Strom genau zu messen, da der Hochfrequenzstrom, der in der Induktionserwärmungsvorrichtung erzeugt wird, in den Gleichspannungserzeugungsstrom strömt. Demgemäß kann die Versorgungsenergie nicht genau berechnet werden, mit dem Ergebnis, dass die Versorgungsenergie nicht in geeigneter Weise gemäß beispielsweise dem Harztyp verändert werden kann.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die oben erwähnten Probleme bei der herkömmlichen Induktionserwärmungsvorrichtung zu lösen und eine Versorgungsener gieberechnungsvorrichtung einer Formmaschine, eine Formmaschinensteuervorrichtung und ein Formmaschinensteuerverfahren vorzusehen, welche eine genaue Berechnung der Energie ermöglichen, die an ein Zylinderglied geliefert wird, und ein geeignetes Verändern der Versorgungsenergie gemäß dem Formmaterialtyp ermöglichen.
MITTEL ZUM LÖSEN DIESER PROBLEME
Um das obige Ziel zu erreichen, weist eine Versorgungsenergieberechnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung Folgendes auf: eine Hochfrequenzstromerzeugungsschaltung einschließlich einer Spule, die auf einem Zylinderglied angeordnet ist, eine Gleichspannungserzeugungsschaltung, ein Schaltelement, und einen Kondensator und ist angepasst, um Hochfrequenzstrom durch Schalten der Schaltelemente zu erzeugen und um den Strom an die Spule zu liefern; einen Elektrovariablendetektionsabschnitt, der eine elektrische Variable detektiert, die einen Zustand einer Resonanzschaltung darstellt, die durch die Spule und den Kondensator gebildet wird; Antriebssignalerzeugungsverarbeitungsabschnitt, der ein Antriebssignal erzeugt, das das Schaltelement auf der Basis der elektrischen Variable antreibt; und einen Versorgungsenergieberechnungsverarbeitungsabschnitt, der eine Energieversorgung an das Zylinderglied berechnet, und zwar auf der Basis einer Spannung, die durch die Gleichspannungserzeugungsschaltung, eine Kapazität des Kondensators und die elektrische Variable erzeugt wird.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Versorgungsenergieberechnungsvorrichtung einer Formmaschine Folgendes auf: eine Hochfrequenzstromerzeugungsschaltung einschließlich einer Spule, die auf einem Zylinderglied angeordnet ist, eine Gleichspannungserzeugungsschaltung, ein Schaltelement, und einen Kondensator und ist angepasst, um Hochfrequenzstrom zu erzeugen und um den Strom an die Spule zu liefern; einen Elektrovariablendetektionsabschnitt, der eine elektrische Variable detektiert, die einen Zustand einer Resonanzschaltung, die durch die Spule und den Kondensator gebildet ist, darstellt; einen Antriebssignalerzeugungsverarbeitungsabschnitt, der ein Antriebssignal erzeugt, das das Schaltele ment auf der Basis der elektrischen Variable antreibt; und einen Versorgungsenergieberechnungsverarbeitungsabschnitt, der eine Versorgungsenergie an das Zylinderglied berechnet, und zwar auf der Basis einer Spannung, die durch die Gleichspannungserzeugungsschaltung, eine Kapazität des Kondensators und die elektrische Variable erzeugt wird.
In diesem Fall, da die an das Zylinderglied gelieferte Energie auf der Basis der Spannung berechnet wird, die durch die Gleichspannungserzeugungsschaltung, die Kapazität des Kondensators, und die elektrische Variable erzeugt wird, wird die Berücksichtigung des Verlusts, der mit dem Schalten des Schaltelement verbunden ist, überflüssig, und die Versorgungsenergie kann genau berechnet werden, selbst wenn der Hochfrequenzstrom zu der Gleichspannungserzeugungsschaltung strömt. Demgemäß kann, beispielsweise wenn das Formmaterial verändert wird, die Versorgungsenergie in geeigneter Weise gemäß dem Formmaterialtyp verändert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein konzeptionelles Diagramm einer Induktionserwärmungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Blockdiagramm, das einen Hauptteil einer Spritzgussmaschinensteuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist ein Diagramm, das den Betrieb eines Wechselrichters in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Zeitdiagramm, das die Beziehung zwischen der Eingabespannung und einer Detektionsspannung der Induktionserwärmungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein konzeptionelles Diagramm einer Induktionserwärmungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Diagramm, das den Betrieb eines Wechselrichters in dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist ein Zeitdiagramm, das Veränderungen in der angesammelten Energie in dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
8 ist ein Zeitdiagramm, das die Beziehung zwischen der Eingabespannung und der Detektionsspannung der Induktionserwärmungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
9 ist ein Blockdiagramm, das einen Hauptteil einer Spritzgussmaschinensteuervorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
10 ist ein konzeptionelles Diagramm einer Induktionserwärmungsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
11 ist ein Diagramm, das den Betrieb eines Wechselrichters in dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist ein Zeitdiagramm, das die Beziehung zwischen der Eingabespannung und der Spannungsveränderungsrate der Induktionserwärmungsvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
13 ein konzeptionelles Diagramm einer Induktionserwärmungsvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
14 ist ein Diagramm, das den Betrieb eines Wechselrichters in dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
15 ist ein Zeitdiagramm, das die Beziehung zwischen der Eingabespannung und dem Strom der Induktionserwärmungsvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.

12: Erwärmungszylinder
14: Induktionserwärmungsvorrichtung
16: Spule
21: Temperatursensor
25: PID-Kompensator
28: Versorgungsenergieberechnungsabschnitt
31: Gleichspannungserzeugungsschaltung
36: Stromsensor
AN1: Spannungsdetektionsabschnitt
AN2, AN3: Wechselrichter
AN5: Puffer
C1–C4: Kondensator
OP1: Vergleichenr
Q1, Q2: Bipolartransistor (IGBT = Integrated Gate Bipolar Transistor)
SR1: Betriebsausgabeabschnitt
SR2: Resonanzschaltung

BESTER AUSFÜHRUNGSMODUS FÜR DIE ERFINDUNG
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden als nächstes im Detail mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Hier wird eine Steuervorrichtung einer Spritzgussmaschine beschrieben, die eine Formmaschinensteuervorrichtung ist und die auf eine Spritzgussmaschine angewendet wird, die einen Typ einer Formmaschine darstellt.
1 ist ein konzeptionelles Diagramm einer Induktionserwärmungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 2 ist ein Blockdiagramm, das einen Hauptteil einer Steuervorrichtung einer Spritzgussmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. 3 ist ein Diagramm, das den Betrieb eines Wechselrichters in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. 4 ist ein Zeitdiagramm, das die Beziehung zwischen der Eingangsspannung und der Detektionsspannung der Induktionserwärmungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. In 3 stellt die horizontale Achse die Detektionsspannung Vc und die vertikale Achse die Ausgabe dar.
In 2 bezeichnet das Bezugszeichen 11 eine Einspritzvorrichtung, die gemeinsam mit einer nicht dargestellten Formklemm- bzw. Formschließvorrichtung, einer nicht dargestellten Formvorrichtung etc. eine Spritzgussmaschine konstituiert. Die Einspritzvorrichtung 11 umfasst einen Erwärmungszylinder (Zylinderglied) 12 zum Erwärmen und Schmelzen von Harz (Formmaterial), das an eine nicht dargestellte Zuführvorrichtung, eine Einspritzdüse 13 zum Einspritzen des geschmolzenen Harzes etc. geliefert wird. Eine nicht dargestellte Schnecke bzw. Schraube ist innerhalb des Erwärmungszylinders 12 derart angeordnet, dass die Schraube vorgeschoben und zurückgezogen werden und sich drehen kann. Wenn die Schraube durch den Antrieb eines nicht dargestellten Einspritzmotors vorgeschoben wird, wird das Harz von der Einspritzdüse 13 eingespritzt. Wenn die Schraube durch den Antrieb eines nicht dargestellten Dosierungsmotors mit dem sich ergebenden Rückzug gedreht wird, wird die Dosierung des Harzes ausgeführt.
Das eingespritzte Harz wird in einen Hohlraum der Formvorrichtung geladen und innerhalb des Hohlraums abgekühlt, wodurch ein geformtes Produkt hergestellt wird.
In diesem Fall wird eine Induktionserwärmungsvorrichtung 14 vorgesehen, um das Harz zu erwärmen und zu schmelzen. Die Induktionserwärmungsvorrichtung 14 umfasst eine Spule 16, die auf dem Erwärmungszylinder 12 vorgesehen ist; ein Erwärmungsvorrichtungsantrieb 17, die Hochfrequenzstrom (Strom zur Induktionserwärmung) erzeugt und diesen an die Spule 16 liefert; einen Temperatursensor (Temperaturdetektionsabschnitt) 21, der auf dem Erwärmungszylinder 12 bei einer vorbestimmten Position vorgesehen ist, um die Temperatur des Erwärmungszylinders 12 zu detektieren; eine Anzeigeeinstelleinheit 22, die als ein Anzeigeabschnitt und ein Einstellabschnitt dient; und einen Steuerabschnitt 23, der eine Detektionstemperatur Tpv, d.h. die mittels des Temperatursensors 21 detektierte Temperatur, und eine eingestellte Temperatur Tsv, d.h. eine Zieltemperatur des Erwärmungszylinders 12, die mittels der Anzeigeeinstelleinheit 22 eingestellt ist, einliest und der Erwärmungsvorrichtungsantrieb 17 antreibt, um die Rückkopplungssteuerung auszuführen.
Der Steuerabschnitt 23 umfasst einen PID-Kompensator (PID = Proportional-Integral-Differential) 25, einen Pulsbreitenmodulationssignalgenerator 26 etc. Der PID-Kompensator 25 berechnet eine proportionale Komponente, eine integrale Komponente und eine Differentialkomponente auf der Basis der Differenz ΔT zwischen der Detektionstemperatur Tpv und der eingestellten Temperatur Tsv (ΔT = Tsv – Tpv) und berechnet eine relative Einschaltdauer η der Induktionserwärmung auf der Basis des Berechnungsergebnisses. Der Pulsbreitenmodulationssignalgenerator 26 berechnet ein Pulsbreitenmodulationssignal SG1 auf der Basis der relativen Einschaltdauer η und sendet dieses an den Erwärmungsvorrichtungsantrieb 17. Das Pulsbreitenmodulationssignal SG1 wird bei einem niedrigen Pegel während Zeitdauern gehalten, in denen der Erwärmungsvorrichtungsantrieb 17 angetrieben werden soll, und wird bei einem hohen Pegel während Zeitdauern gehalten, in denen der Erwärmungsvorrichtungsantrieb angehalten werden soll.
Die Anzeigeeinstelleinheit 22 umfasst eine Anzeige, eine Flüssigkristallanzeige, LEDs, Lampen, eine Warnvorrichtung etc. als einen Anzeigeabschnitt und umfasst ebenfalls eine Betriebstafel, Schlüssel, Schalter etc. als einen Einstellabschnitt. Die Anzeigeeinstelleinheit 22 ermöglicht es einem Bediener, die oben erwähnte eingestellte Temperatur Tsv durch den Betrieb des Einstellabschnitts einzustellen und zeigt die Detektionstemperatur Tpv und die eingestellte Temperatur Tsv bei dem Anzeigeabschnitt an.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Versorgungsenergie für den Erwärmungszylinder 12 berechnet und die Versorgungsenergie für den Erwärmungszylinder 12 wird derart gesteuert, dass die berechnete Versorgungsenergie mit einer eingestellten Versorgungsenergie Wsv übereinstimmt, die die Zielversorgungsenergie ist. Für eine derartige Steuerung umfasst das vorliegende Ausführungsbeispiel einen Versorgungsenergieberechnungsabschnitt 28, der als ein Versorgungsenergieberechnungsverarbeitungsmittel (-verarbeitungsabschnitt) dient, sowie eine Versorgungsenergieanpassungseinheit 29, die als ein Versorgungsenergieanpassungsverarbeitungsmittel (-verarbeitungsabschnitt) dient. Die eingestellte Versorgungsenergie Wsv kann durch die Verwendung der Anzeigeeinstelleinheit 22 eingestellt werden.
Der Versorgungsenergieberechnungsabschnitt 28 führt eine Verarbeitung der Versorgungsenergieberechnung aus, um dadurch die tatsächliche Versorgungsenergie Wpv für den Erwärmungszylinder 12 zu berechnen. Die Versorgungsenergieanpassungseinheit 29 führt eine Verarbeitung der Versorgungsenergieanpassung aus, um die Oszillationssteuerparameter zu verändern, wie beispielsweise die Oszillationsfrequenz, die in dem Erwärmungsvorrichtungsantrieb 17 verwendet werden, um die Versorgungsenergie Wpv derart anzupassen, dass die Versorgungsenergie Wpv mit der eingestellten Versorgungsenergie Wsv übereinstimmt. Ferner kann die Versorgungsenergieanpassungseinheit 29 die Spannung Vs verändern, die von einer Schaltung ausgegeben wird, die eine Stromversorgungsschaltung des Erwärmungsvorrichtungsantriebs 17 bildet und eine Gleichstromspannung erzeugt, d.h. eine Gleichspannungserzeugungsschaltung. Es sei bemerkt, dass die Induktionserwär mungsvorrichtung 14 und der Versorgungsenergieberechnungsabschnitt 28 eine Versorgungsenergieberechnungsvorrichtung für eine Formmaschine bilden.
Als nächstes werden die Details der Induktionserwärmungsvorrichtung 14 beschrieben.
In 1 bezeichnet SR1 einen Betriebsausgabeabschnitt, SR2 bezeichnet einen Resonanzkreis, und SR3 bezeichnet einen Antriebssignalerzeugungsabschnitt. Der Betriebsausgabeabschnitt SR1 umfasst eine Gleichspannungserzeugungsschaltung 31, zwei Bipolartransistoren mit integriertem Gate bzw. IGBTs (Schaltelemente) Q1 und Q2, die in Reihe mit der Gleichspannungserzeugungsschaltung 31 verbunden sind, sowie Dioden D1 und D2 und Kondensatoren C1 und C2, die zwischen den Emittern und Kollektoren der IGBTs Q1 und Q2 verbunden sind, etc. Es sei bemerkt, dass anstelle der IGBTs Q1 und Q2 andere Typen von Transistoren verwendet werden können. Die Gleichspannungserzeugungsschaltung 31 ist derart konfiguriert, dass die davon ausgegebene Spannung Vs verändert werden kann, und sie an ihrem negativen Anschluss geerdet ist. Antriebssignale g1 und g2 werden an die Basen der IGBTs Q1 bzw. Q2 ausgegeben.
Der Resonanzkreis SR2 umfasst eine Spule 16, deren eines Ende mit einer Leitung zwischen den IGBTs Q1 und Q2 verbunden ist, sowie zwei Kondensatoren C3 und C4, die zwischen dem anderen Ende der Spule 16 und den negativen bzw. positiven Anschlüssen der Gleichspannungserzeugungsschaltung 31 verbunden sind. Die Spannung zwischen den Anschlüssen von einem der Kondensatoren C3 und C4 (dem Kondensator C3 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) wird als eine Detektionsspannung Vc detektiert, und zwar mittels eines nicht dargestellten Spannungssensors (Spannungsdetektionselement) und wird dem Versorgungsenergieberechnungsabschnitt 28 zugeführt. Die Detektionsspannung Vc dient als eine elektrische Variable, die einen Zustand des Resonanzkreises SR2 darstellt. Der Spannungssensor dient als ein Elektrovariablendetektionsabschnitt. Der Betriebsausgabeabschnitt SR1 und der Resonanzkreis SR2 bilden eine Hochfrequenzstromerzeugungsschaltung.
In diesem Fall kann ein Strom mit einer Frequenz, die höher als die Frequenz (50 Hz oder 60 Hz) handelsüblichen Stroms ist, der von einer handelsüblichen Stromquelle geliefert wird, als der Hochfrequenzstrom verwendet werden. Die Verwendung von Strom mit einer Frequenz von ungefähr 100 Hz senkt jedoch die Erwärmungseffizienz der Spule 16. Daher ist die Verwendung eines Stroms mit einer Frequenz von 500 Hz oder höher bevorzugt. Wenn jedoch Strom mit einer Frequenz von ungefähr 200 kHz oder höher verwendet wird, wird jedoch das Schalten mittels der IGBTs Q1 und Q2 schwierig. Demgemäß ist die Verwendung von Strom mit einer Frequenz von nicht weniger als 5 kHz, aber nicht mehr als 100 kHz bevorzugt.
Wenn der Hochfrequenzstrom an die Spule 16 geliefert wird, wird Induktionsstrom in dem Erwärmungszylinder 12 erzeugt und Joulsche Wärme wird aufgrund des Wirbelstromverlusts erzeugt, der dem Induktionsstrom zuweisbar ist, wodurch der Erwärmungszylinder 12 erwärmt wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Erwärmungszylinder 12 aus einem paramagnetischen Material gebildet. Der Erwärmungszylinder wird jedoch vorzugsweise aus einem metallischen Material gebildet, welches den Induktionsstrom an die Oberfläche konzentrieren und den Wärmeerzeugungsbetrag bei dem Erwärmungszylinder 12 erhöhen kann, wie z.B. Stahl welches ein ferromagnetisches Material ist.
Der Antriebssignalerzeugungsabschnitt SR3 ist ausgelegt, um die Antriebssignale g1 und g2 zu erzeugen. Der Antriebssignalerzeugungsabschnitt SR3 umfasst Folgendes: einen Spannungsdetektionsabschnitt AN1, der zwischen den gegenüberliegenden Enden des Kondensators C3 gemeinsam mit dem oben beschriebenen Spannungssensor verbunden ist, und detektiert die Spannung zwischen den Anschlüssen als eine Detektionsspannung Vc; einen Wechselrichter AN2, der mit dem Ausgabeanschluss des Spannungsdetektionsabschnitts AN1 verbunden ist und als ein Antriebssignalerzeugungsverarbeitungsmittel (-verarbeitungsabschnitt) dient; erste und zweite Puffer LN1 und LN2, die mit dem Ausgabeanschluss des Wechselrichters AN2 verbunden sind und die Ausgabe Vgg des Wechselrichters AN2 als die Antriebssignale g1 und g2 ausgeben, etc. Es sei bemerkt, dass der Spannungsdetektionsabschnitt AN1 einen Elektrovariablendetektionsabschnitt bildet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der Spannungssensor und der Spannungsdetektionsabschnitt AN1 als der Elektrovariablendetektionsabschnitt vorgesehen. Es kann je doch der Fall sein, dass nur der Spannungsdetektionsabschnitt AN1 vorgesehen ist. Der erste Puffer LN1 besitzt eine Invertierungs- bzw. Umkehrfunktion, so dass das Antriebssignal g1 in Bezug auf das Antriebssignal g2 umgekehrt wird, d.h. das Antriebssignal g1 befindet sich auf dem niedrigen Pegel wenn sich das Antriebssignal g2 auf dem hohen Pegel befindet, und befindet sich auf dem hohen Pegel wenn sich das Antriebssignal g2 auf dem niedrigen Pegel befindet. Der Spannungsdetektionsabschnitt AN1 und die ersten und zweiten Puffer LN1 und LN2 besitzen jeweils eine Isolations- bzw. Trennungsstruktur und sehen eine elektrische Isolierung zwischen dem Betriebsausgabeabschnitt SR1 und dem Resonanzkreis SR2 des Hochenergieleistungssystems und dem Wechselrichter AN2 des Niedrigenergieleistungssystems vor. Der Ausdruck „Hochenergieleistungssystem" bezieht sich auf eine Schaltung, in der elektrische Leistung als Energie verwendet wird und der Ausdruck „Niedrigenergieleistungssystem" bezieht sich auf eine Schaltung, in der elektrische Leistung als eine Signal verwendet wird.
Um den oben beschriebenen Hochfrequenzstrom zu erzeugen, müssen die Antriebssignale g1 und g2 den IGBTs Q1 und Q2 jederzeit zugeführt werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird in einem Ausgangszustand der Pegel des Antriebssignals g2 von dem niedrigen Pegel zu dem hohen Pegel bei einem vorbestimmten Zeitpunkt umgeschaltet, während das Antriebssignal g1 auf dem niedrigen Pegel gehalten wird, wodurch der IGBT Q2 angeschaltet wird wobei der IGBT Q1 ausgeschaltet bleibt. Infolgedessen erhält die Eingangsspannung Vin einen hohen Pegel und Strom fließt von der Gleichspannungserzeugungsschaltung 31 zu der Spule 16 über den IGBT Q2, wodurch der Kondensator C3 geladen wird und die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators C3 und die Detektionsspannung Vc nehmen schrittweise zu.
Der Wechselrichter AN2, der eine Antriebssignalerzeugungsverarbeitung ausführt, nimmt die Detektionsspannung Vc auf und arbeitet gemäß der Betriebscharakteristik, wie in 3 gezeigt. D.h. in einem Fall, wo die Detektionsspannung Vc zunimmt, wenn sich die Ausgabe auf dem hohen Pegel (H) befindet, bleibt die Ausgabe auf dem hohen Pegel bis die Detektionsspannung Vc eine Spannung Vd erreicht, die als eine erste Schwellenwertspannung dient, verändert sich von dem hohen Pegel zu dem niedrigen Pegel (L), wenn die Detektionsspannung Vc die Spannung Vd er reicht, und bleibt danach auf dem niedrigen Pegel. Unterdessen bleibt in einem Fall, wo die Detektionsspannung Vc abnimmt, wenn sich die Ausgabe auf dem niedrigen Pegel befindet, die Ausgabe auf dem niedrigen Pegel bis die Detektionsspannung Vc eine Spannung Vr erreicht, die niedriger als die Spannung Vd eingestellt ist und als eine zweite Schwellenwertspannung dient, verändert sich von dem niedrigen Pegel zu dem hohen Pegel, wenn die Detektionsspannung Vc die Spannung Vr erreicht, und verbleibt danach auf dem hohen Pegel. Es sei bemerkt, dass die oben beschriebenen Spannungen Vd und Vr, die die Versorgungsenergieanpassungseinheit 29 auf der Basis der eingestellten Versorgungsenergie Wsv berechnet, als Versorgungsenergieberechnungsvariablen dienen zur Berechnung der Versorgungsenergie Wpv.
Demgemäß nimmt, wie in 4 gezeigt, wenn die Detektionsspannung Vc schrittweise abnimmt nachdem sie einen Spitzenwert erreicht hat und die Spannung Vr zu einem Zeitpunkt t1 (t3) erreicht, die Ausgabe Vgg des Wechselrichters AN2 den hohen Pegel an, das Antriebssignal g1, welches die Ausgabe des ersten Puffers LN1 ist, nimmt den niedrigen Pegel an, und das Antriebssignal g2, welches die Ausgabe des zweiten Puffers LN2 ist, nimmt den hohen Pegel an.
Infolgedessen wird der IGBT Q1 abgeschaltet und der IGBT Q2 angeschaltet, so dass sich die Eingangsspannung Vin von dem niedrigen Pegel zu dem hohen Pegel verändert, der Kondensator C4 wird entladen und der Kondensator C3 wird geladen, währenddessen Strom durch die Spule 16 über den IGBT Q2 fließt. Die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators C3 und die Detektionsspannung Vc nehmen schrittweise zu, nachdem sie einen unteren Wert erreicht haben.
Unterdessen nimmt, wenn die Detektionsspannung Vc schrittweise zunimmt und die Spannung Vd zu einem Zeitpunkt t2 (t4) erreicht, die Ausgabe Vgg des Wechselrichters AN2 den niedrigen Pegel an, das Antriebssignal g1 nimmt den hohen Pegel an und das Antriebssignal g2 nimmt den niedrigen Pegel an.
Infolgedessen wird der IGBT Q1 angeschaltet und der IGBT Q2 wird abgeschaltet, so dass die Eingabespannung Vin sich von dem hohen Pegel zu dem niedrigen Pegel verändert, der Kondensator C3 wird entladen und der Kondensator C4 wird geladen, während Strom durch die Spule 16 über den IGBT Q1 fließt. Die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators C3 und die Detektionsspannung Vc nehmen schrittweise ab, nachdem sie einen Spitzenwert erreicht haben.
Wie in 4 gezeigt, nimmt die Eingangsspannung Vin eine rechteckige Wellenform an, und die Detektionsspannung Vc nimmt eine Wellenform an, die einer Sinusoidwellenform gleicht. Das Antriebssignal g2 nimmt eine rechteckige Wellenform ähnlich zu der der Eingangsspannung Vin an, und das Antriebssignal g1 nimmt eine rechteckige Wellenform an, die das Inverse von der des Antriebssignals g2 ist. Die Eingangsspannung Vin wird an die Spule 16 angelegt und die Antriebssignale g1 und g2 werden den IGBTs Q1 bzw. Q2 zugeführt.
Die Amplitude der Eingangsspannung Vin zwischen dem hohen Pegel und dem niedrigen Pegel entspricht im Allgemeinen der Spannung Vs der Gleichspannungserzeugungsschaltung 31.
Wenn die Wellenform der Detektionsspannung Vc stabil ist, wird die Frequenz f der Hochfrequenzstromerzeugungsschaltung wie folgt dargestellt:
wobei L die Induktivität der Spule 16 darstellt und C die Gesamtkapazität der Kondensatoren C3 und C4 darstellt.
Wenn die Detektionsspannung Vc, die die Spannung ist die an einen der Kondensatoren C3 und C4 (in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Kondensator C3) angelegt wird, bestimmt wird, da die Veränderungsrate der Detektionsspannung Vc der Spannung entspricht die an den Kondensator C4 angelegt wird, wird der Strom I_L, der durch die Spule 16 strömt, wie folgt dargestellt.
Die Versorgungsenergie Wpv des Erwärmungszylinders 12 entspricht der Energie, die bei der Spule 16 verbraucht wird und wird wie folgt dargestellt: Wpv = ∫Vin·IL·dt
Wie in 4 gezeigt, nimmt die Eingangsspannung Vin entweder den hohen Pegel oder den niedrigen Pegel an. Wenn die Energie, die durch die Spule 16 verbraucht wird, wenn sich die Eingangsspannung Vin auf dem hohen Pegel befindet, durch PH dargestellt wird, kann die Energie PH wie folgt erhalten werden: PH = Σ∫Vin=VsVs·IL·dt
Wenn die Energie, die durch die Spule 16 verbraucht wird, wenn sich die Eingangsspannung auf dem niedrigen Pegel befindet, durch PL dargestellt wird, kann die Energie PL wie folgt erhalten werden: PL = Σ∫Vin=00·IL·dt = 0
Es sei bemerkt, dass der Wert ∫_Vin=VsVs·I_L·dt die Energie darstellt, die bei der Spule 16 während eines einzelnen Zyklus verbraucht wird.
Der Versorgungsenergieberechnungsabschnitt 28 berechnet die Versorgungsenergie Wpv wie folgt auf der Basis der Spannung Vs, der Kapazität C und der Detektionsspannung Vc.
Hier stellt der Wert ∫_Vin=VsdVc den Veränderungsbetrag der Detektionsspannung Vc während jeder Zeitdauer dar, in der sich die Eingangsspannung Vin auf dem hohen Pegel befindet und wird wie folgt dargestellt. ∫Vin=VsdVc = (Vd – Vr)
Daher kann die Versorgungsenergie Wpv wie folgt dargestellt werden. Wpv = ΣVs·C·(Vd – Vr) (1)
Da die Basisfrequenz f des Schaltens einen im Wesentlichen konstanten Wert annimmt, wenn die Wellenform der Detektionsspannung Vc stabil ist, kann die Energie P die an den Erwärmungszylinder 12 pro Zeiteinheit geliefert wird, durch die folgende Gleichung bei dem Versorgungsenergieberechnungsabschnitt 28 berechnet werden. P = f·Vs·C·(Vd – Vr) (2)
Demgemäß kann die eingestellte Versorgungsenergie Wsv auf der Basis der Versorgungsenergie P pro Zeiteinheit eingestellt werden.
Wenn eine vorbestimmte Spannung als eine Referenzspannung Vb für die Detektionsspannung Vc eingestellt wird, kann im Übrigen die Versorgungsenergie Wpv wie folgt bei dem Versorgungsenergieberechnungsabschnitt 28 berechnet werden. Es sei bemerkt, dass in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn sich die Kapazitäten der Kondensatoren C3 und C4 entsprechen, vorzugsweise die Beziehung Vd – Vb = Vb – Vr erfüllt ist.
In diesem Fall wird die Versorgungsenergie Wpv wie folgt berechnet. D.h. jedes Mal wenn die Detektionsspannung Vc Vr erreicht und die Eingangsspannung Vin von dem niedrigen Pegel zu dem hohen Pegel ansteigt, wird eine Energie Pr (Pr = Vs·C·(Vb – Vr)) hinzugefügt, um einen kumulativen Wert ΣPr zu berechnen; und jedes Mal wenn die Detektionsspannung Vc Vd erreicht und die Eingangsspannung Vin von dem hohen Pegel auf den niedrigen Pegel fällt, wird eine Energie Pd (Pd = Vs·C·(Vd – Vb)) hinzugefügt, um einen kumulativen Wert ΣPd zu berechnen. Die Versorgungsenergie wird wie folgt erhalten. Wpv = ΣPr + ΣPd = ΣVs·C·(Vb – Vr) + ΣVs·C·(Vd – Vb) = ΣVs·C·(Vd – Vr) (3)
Die auf diese Weise erhaltene Versorgungsenergie Wpv wird gleich zu der Versorgungsenergie Wpv der Gleichung (1). Auf diese Art und Weise wird die Versorgungsenergie Wpv durch den Versorgungsenergieberechnungsabschnitt 28 berechnet.
Wie oben beschrieben, wird die Versorgungsenergie Wpv auf der Basis der Detektionsspannung Vc, der Kapazität C, der Referenzspannung Vb und der Spannungen Vd und Vr ohne die Verwendung von zeitlich gemitteltem Strom, welcher den Mittelwert des Stroms darstellt, der durch die Gleichspannungserzeugungsschaltung 31 fließt, berechnet. Daher wird eine Berücksichtigung des Verlusts, der mit dem Schalten der IGBTs Q1 und Q2 verbunden ist, unnötig, und die Versorgungsenergie Wpv kann genau berechnet werden, selbst wenn Hochfrequenzstrom, der durch die Induktionserwärmungsvorrichtung 14 erzeugt wird, zu der Gleichspannungserzeugungsschaltung 31 fließt. Demgemäß kann beispielsweise wenn das Formmaterial verändert wird, die Versorgungsenergie Wpv in geeigneter Weise durch Verändern der Spannungen Vd und Vr verändert werden. Zusätzlich kann die Versorgungsenergie Wpv durch Verändern der Spannung Vs in Übereinstimmung mit dem Harztyp in geeigneter Weise verändert werden.
Im Übrigen wird in einem Ausgangszustand der Pegel des Antriebssignals g2 von dem niedrigen Pegel zu dem hohen Pegel bei einem vorbestimmten Zeitpunkt t0 erhöht, während das Antriebssignal g1 bei dem niedrigen Pegel gehalten wird und nachfolgend werden die Pegel der Antriebssignale g1 und g2 verändert, so dass sie jeweils eine rechteckige Wellenform annehmen, und zwar ähnlich zu der der Eingangsspannung Vin, die in 4 gezeigt ist. Die Antriebssignale g1 und g2 können in dem Ausgangszustand jedoch erzeugt werden, so dass sie jeweils eine rechteckige Wellenform annehmen.
In diesem Fall werden die Antriebssignale g1 und g2 mit einer Basisfrequenz fa erzeugt, so dass sie eine konstante Impulsbreite besitzen und abwechselnd die hohen und niedrigen Pegel annehmen. Daher wird die Eingangsspannung Vin an die Spule 16 ebenfalls mit einer Frequenz fa erzeugt, so dass sie eine konstante Impulsbreite besitzt und abwechselnd die hohen und niedrigen Pegel annimmt.
Daher liest der Versorgungsenergieberechnungsabschnitt 28 die Detektionsspannung Vc bei einem Zeitpunkt ein, wenn die Eingangsspannung Vin von dem niedrigen Pegel auf den hohen Pegel ansteigt und speichert diese als die Spannung Vr; liest die Detektionsspannung Vc bei einem Zeitpunkt ein, wenn die Eingangsspannung Vin von dem hohen Pegel auf den niedrigen Pegel fällt und speichert diese als die Spannung Vd; und berechnet die Versorgungsenergie Wpv auf der Basis der oben beschriebenen Gleichungen (1) und (3) und die Versorgungsenergie P auf der Basis der oben beschriebenen Gleichung (2).
In diesem Fall kann die Versorgungsenergieanpassungseinheit 29 nicht nur die Versorgungsenergie Wpv durch Verändern der Spannung Vs verändern, sondern auch die Versorgungsenergie P durch Verändern der Frequenz fa verändern.
Als nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben, welches die Versorgungsenergie Wpv an den Erwärmungszylinder 12 auswerten und die Versorgungsenergie Wpv auf der Basis der Auswertungsergebnisse verändern kann. Es sei bemerkt, dass Komponenten mit den gleichen Strukturen wie die in dem ersten Ausführungsbeispiel mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und ihre wiederholte Beschreibung weggelassen wird. Für die Wirkung, die das zweite Ausführungsbeispiel durch den Einsatz der gleichen Struktur erzielt, ist die Beschreibung der Wirkung des ersten Ausführungsbeispiels hierin durch Bezugnahme enthalten.
5 ist ein konzeptionelles Diagramm einer Induktionserwärmungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 6 ist ein Diagramm, das den Betrieb eines Wechselrichters in dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. 7 ist ein Zeitdiagramm, das Veränderungen in der akkumulierten Energie in dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. 8 ist ein Zeitdiagramm, das die Beziehung zwischen der Ein gangsspannung und der Detektionsspannung der Induktionserwärmungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Es sei bemerkt, dass in 6 die horizontale Achse die Detektionsspannung Vc darstellt und die vertikale Achse die Ausgabe darstellt.
In diesem Fall besitzt der Wechselrichter AN3, der mit dem Ausgabeanschluss des Spannungsdetektionsabschnitts AN1 verbunden ist und als ein Antriebssignalerzeugungsverarbeitungsmittel (-verarbeitungsabschnitt) dient, eine Auslassfunktion und der Ausgabeanschluss eines Komparators OP1, der als Versorgungsenergiekumulativwertbestimmungsverarbeitungsmittel (-verarbeitungsabschnitt) dient, ist mit dem Wechselrichter AN3 verbunden. Es sei bemerkt, dass der Spannungsdetektionsabschnitt AN1 einen Elektrovariablendetektionsabschnitt bildet.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn das pulsweitenmodulierte Signal SG1, das von dem Steuerabschnitt 23 (2) in den Erwärmungsvorrichtungsantrieb 17 eingespeist wird, von dem niedrigen Pegel zu dem hohen Pegel ansteigt, oder wenn die Temperatursteuerung für den Erwärmungszylinder 12, der als ein Zylinderglied dient, begonnen wird, führt der Versorgungsenergieberechnungsabschnitt 28, der als ein Versorgungsenergieakkumulationsverarbeitungsmittel (-verarbeitungsabschnitt) und als ein Versorgungsenergieberechnungsverarbeitungsmittel (-verarbeitungsabschnitt) dient, die Verarbeitung der Versorgungsenergieakkumulation und die Verarbeitung der Versorgungsenergieberechnung aus, um die Versorgungsenergie Wpv an den Erwärmungszylinder 12 zu berechnen, und akkumuliert diese jedes Mal wenn ein Schalten der IGBTs Q1 und Q2, die als Schaltelemente dienen, ausgeführt wird, um dadurch den kumulativen Wert Ipv der Versorgungsenergie zu berechnen. Ferner, wenn die Versorgungsenergieakkumulationsverarbeitung begonnen wird, wird die eingestellte Versorgungsenergie Wsv akkumuliert, um einen kumulativen Wert Isv der eingestellten Versorgungsenergie zu berechnen, der als ein Zielwert für den kumulativen Wert Ipv der Versorgungsenergie dient. Der kumulative Wert Ipv der Versorgungsenergie und der eingestellte kumulative Wert Isv der Versorgungsenergie werden dem Komparator OP1 zugeführt.
Der Komparator OP1 führt eine Verarbeitung der Bestimmung des kumulativen Werts der Versorgungsenergie aus, um den kumulativen Wert Ipv der Versorgungsenergie und den eingestellten kumulativen Wert Isv der Versorgungsenergie bei jedem Steuerungs- bzw. Kontrollzeitpunkt zu vergleichen und sendet das Vergleichsergebnis an den Wechselrichter AN3 als ein Bestimmungssignal SG11. Das Bestimmungssignal SG11 wird auf einen hohen Pegel eingestellt, wenn der kumulative Wert Ipv der Versorgungsenergie größer als der eingestellte kumulative Wert Isv der Versorgungsenergie ist und wird auf einen niedrigen Pegel eingestellt, wenn der kumulative Wert Ipv der Versorgungsenergie nicht größer als der eingestellte kumulative Wert Isv der Versorgungsenergie ist.
Beispielsweise ist, wie in 7 gezeigt, zum Zeitpunkt t11 (t13 – t15) der kumulative Wert Ipv der Versorgungsenergie nicht größer als der eingestellte kumulative Wert Isv der Versorgungsenergie, so dass das Bestimmungssignal SG11 auf den niedrigen Pegel eingestellt wird; und zum Zeitpunkt t12 (t16) ist der kumulative Wert Ipv der Versorgungsenergie größer als der eingestellte kumulative Wert Isv der Versorgungsenergie, so dass das Bestimmungssignal auf den hohen Pegel eingestellt wird.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden der kumulative Wert Ipv der Versorgungsenergie und der eingestellte kumulative Wert Isv der Versorgungsenergie miteinander verglichen. In Wirklichkeit wird eine Differenz zwischen dem kumulativen Wert Ipv der Versorgungsenergie und dem eingestellten kumulativen Wert Isv der Versorgungsenergie als ein Bestimmungswert in einem nicht dargestellten Speicher aufgezeichnet, der als eine Aufzeichnungsvorrichtung dient, und das Bestimmungssignal SG11 wird auf der Basis des Bestimmungswerts erzeugt. In diesem Fall wird bei jedem Kontroll- bzw. Steuerungszeitpunkt das Produkt der eingestellten Lieferenergie Wsv und der Steuerungszeitdauer zu dem Bestimmungswert hinzugefügt, und die Versorgungsenergie Wpv wird jedes Mal von dem Bestimmungswert abgezogen, wenn das Schalten der IGBTs Q1 und Q2 ausgeführt wird, um den Bestimmungswert in dem Speicher zu verändern. Das Bestimmungssignal SG11 wird auf den niedrigen Pegel eingestellt, wenn der Bestimmungswert positiv ist und wird auf den hohen Pegel eingestellt, wenn der Bestimmungswert negativ ist.
Der Wechselrichter AN3, der die Verarbeitung der Antriebssignalerzeugung ausführt, empfängt das Bestimmungssignal SG11 und die Detektionsspannung Vc, die die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators C3 ist und als eine elektri sche Variable dient, und arbeitet gemäß der Betriebscharakteristik, wie sie in 6 gezeigt ist.
Zunächst bleibt in einem Fall, wo die Detektionsspannung Vc zunimmt, wobei sich die Ausgangsgröße bzw. Ausgabe auf dem hohen Pegel (H) befindet, die Ausgabe auf dem hohen Pegel bis die Detektionsspannung Vc eine Spannung Vd erreicht, die als eine erste Schwellenwertspannung dient. Wenn die Detektionsspannung Vc die Spannung Vd erreicht, führt der Wechselrichter AN3 einen Wechselvorgang (Tu) oder einen Auslassvorgang (Sk) aus, und zwar abhängig davon, ob sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem hohen Pegel befindet. D.h. wenn sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem niedrigen Pegel befindet, führt der Wechselrichter AN3 den Wechselvorgang aus, wodurch sich die Ausgabe von dem hohen Pegel zu dem niedrigen Pegel (L) verändert, und bleibt auf dem niedrigen Pegel nach diesem Punkt. Währenddessen, wenn sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem hohen Pegel befindet, führt der Wechselrichter AN3 den Auslassvorgang aus, wodurch die Ausgabe auf dem hohen Pegel bleibt. In einem Fall, wo die Detektionsspannung Vc abnimmt, wobei sich die Ausgabe auf dem hohen Pegel befindet, führt der Wechselrichter AN3 den Auslassvorgang aus, wodurch die Ausgabe auf dem hohen Pegel bleibt und zwar unabhängig von der oben erwähnten Spannung Vd und einer Spannung Vr, die niedriger als die Spannung Vd eingestellt ist und als eine zweite Schwellenwertspannung dient. Es sei bemerkt, dass die oben erwähnten Spannungen Vd und Vr als die Versorgungsenergieberechnungsvariable dienen.
Als nächstes bleibt in einem Fall, wo die Detektionsspannung Vc abnimmt, wobei sich die Ausgabe auf dem niedrigen Pegel befindet, die Ausgabe auf dem niedrigen Pegel bis die Detektionsspannung Vc die Spannung Vr erreicht. Wenn die Detektionsspannung Vc die Spannung Vr erreicht, führt der Wechselrichter AN3 den Wechselvorgang oder den Auslassvorgang aus, und zwar abhängig davon ob sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem hohen Pegel befindet. D.h. wenn sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem niedrigen Pegel befindet, führt der Wechselrichter AN3 den Wechselvorgang aus, wodurch sich die Ausgabe von dem niedrigen Pegel zu dem hohen Pegel verändert, und bleibt auf dem hohen Pegel nach diesem Punkt. Währenddessen, wenn sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem hohen Pegel befindet, führt der Wechselrichter AN3 den Auslassvorgang aus, wodurch die Ausgabe auf dem niedrigen Pegel bleibt. In einem Fall, wo die Detektionsspannung Vc zunimmt, wobei sich die Ausgabe auf dem niedrigen Pegel befindet, führt der Wechselrichter AN3 den Auslassvorgang aus, wodurch die Ausgabe auf dem niedrigen Pegel bleibt und zwar unabhängig von den oben erwähnten Spannungen Vd und Vr.
Demgemäß nimmt, da der Wechselrichter AN3 den Wechselvorgang ausführt, wenn sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem niedrigen Pegel befindet, wie in 8 gezeigt, wenn die Detektionsspannung Vc schrittweise abnimmt und die Spannung Vr zum Zeitpunkt t21 (t24, t27) erreicht, die Ausgabe des Wechselrichters AN3 den hohen Pegel an, das Antriebssignal g1, welches die Ausgabe des ersten Puffers LN1 ist, nimmt den niedrigen Pegel an, und das Antriebssignal g2, welches die Ausgabe des zweiten Puffers LN2 ist, nimmt den hohen Pegel an.
Infolgedessen wird der IGBT Q1 abgeschaltet und der IGBT Q2 wird angeschaltet, so dass sich die Eingangsspannung Vin von dem niedrigen Pegel auf den hohen Pegel verändert, der Kondensator C4 entladen und der Kondensator C3 geladen wird, während Strom durch die Spule 16 über den IGBT Q2 fließt. Die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators C3 und die Detektionsspannung Vc nehmen schrittweise zu, nachdem sie einen unteren Wert erreicht haben.
Unterdessen nimmt in einem Fall, wo sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem niedrigen Pegel befindet, wenn die Detektionsspannung Vc schrittweise abnimmt und die Spannung Vd zum Zeitpunkt t23 (t25, t28) erreicht, die Ausgabe des Wechselrichters AN3 den niedrigen Pegel an, das Antriebssignal g1 nimmt den hohen Pegel an, und das Antriebssignal g2 nimmt den niedrigen Pegel an.
Infolgedessen wird der IGBT Q1 angeschaltet und der IGBT Q2 wird abgeschaltet, so dass sich die Eingangsspannung Vin von dem hohen Pegel auf den niedrigen Pegel verändert, der Kondensator C3 entladen und der Kondensator C4 geladen wird, während Strom durch die Spule 16 über den IGBT Q1 fließt. Die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators C3 und die Detektionsspannung Vc nehmen schrittweise ab, nachdem sie einen Spitzenwert erreicht haben.
Im Gegensatz dazu verändert sich, da der Wechselrichter AN3 den Auslassvorgang ausführt, wenn sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem hohen Pegel befindet selbst wenn die Detektionsspannung Vc schrittweise abnimmt und die Spannung Vr zum Zeitpunkt t26 erreicht, die Ausgabe des Wechselrichters AN3 nicht auf den hohen Pegel und bleibt auf dem niedrigen Pegel. Auf diese Weise bleibt das Antriebssignal g1 auf dem hohen Pegel und das Antriebssignal g2 bleibt auf dem niedrigen Pegel.
Infolgedessen wird der IGBT Q1 angeschaltet gelassen und der IGBT Q2 abgeschaltet gelassen, so dass die Eingangsspannung Vin auf dem niedrigen Pegel bleibt.
Ferner bleibt in einem Fall, wo sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem hohen Pegel befindet, selbst wenn die Detektionsspannung Vc schrittweise zunimmt und die Spannung Vd zum Zeitpunkt t22 erreicht, die Ausgabe des Wechselrichters AN3 auf dem hohen Pegel. Auf diese Weise bleibt das Antriebssignal g1 auf dem niedrigen Pegel und das Antriebssignal g2 bleibt auf dem hohen Pegel.
Infolgedessen bleibt der IGBT Q1 abgeschaltet und der IGBT Q2 bleibt angeschaltet, so dass die Eingangsspannung Vin auf dem hohen Pegel bleibt.
Wie oben beschrieben, wird eine Rückkopplungssteuerung der Versorgungsenergie Wpv an den Erwärmungszylinder 12 ausgeführt, und wenn der kumulative Wert Ipv der Versorgungsenergie größer als der eingestellte kumulative Wert Isv der Versorgungsenergie ist, führt der Wechselrichter AN3 den Auslassvorgang aus, so dass der Vorgang des Bringens der Antriebssignale g1 und g2 auf den hohen Pegel oder den niedrigen Pegel ausgelassen wird. D.h. jedes der Antriebssignale g1 und g2 wird einmal alle zwei oder mehr Perioden des an die Spule 16 gelieferten Hochfrequenzstroms auf den hohen Pegel oder niedrigen Pegel gebracht.
Demgemäß wird während dieser Zeitdauer bzw. Periode kein Schalten der IGBTs Q1 und Q2 ausgeführt, so dass der Vorgang des Bringens der Eingangsspannung Vin auf den hohen Pegel oder den niedrigen Pegel ausgelassen wird. Ferner nimmt während dieser Periode die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators C3 ab, so dass der an die Spule 16 gelieferte Hochfrequenzstrom abnimmt. Infolgedes sen kann die Versorgungsenergie Wpv an den Erwärmungszylinder 12 verringert werden.
Als nächstes wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es sei bemerkt, dass Komponenten mit den gleichen Strukturen wie die in dem ersten Ausführungsbeispiel mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und ihre wiederholte Beschreibung weggelassen wird. Für die Wirkung, die das dritte Ausführungsbeispiel durch den Einsatz der gleichen Struktur erzielt, ist die Beschreibung der Wirkung des ersten Ausführungsbeispiels hierin durch Bezugnahme enthalten.
9 ist ein Blockdiagramm, das einen Hauptteil einer Steuervorrichtung einer Spritzgussmaschine gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
In diesem Fall umfasst die Induktionserwärmungsvorrichtung 14 Folgendes: eine Spule 16, die auf dem Erwärmungszylinder 12 angeordnet ist, der als ein Zylinderglied dient; ein Erwärmungsvorrichtungsantrieb 17, die Hochfrequenzstrom (Strom zur Induktionserwärmung) erzeugt und diesen an die Spule 16 liefert; einen Temperatursensor (Temperaturdetektionsabschnitt) 21, der auf dem Erwärmungszylinder 12 bei einer vorbestimmten Stelle angeordnet ist, um die Temperatur des Erwärmungszylinders 12 zu detektieren; eine Anzeigeeinstelleinheit 22, die als ein Anzeigeabschnitt und ein Einstellabschnitt dient; und einen Steuerabschnitt 23, der eine Detektionstemperatur Tpv einliest, d.h. die Temperatur die mittels des Temperatursensors 21 detektiert wird, sowie eine eingestellte Temperatur Tsv, d.h. eine Zieltemperatur des Erwärmungszylinders 12, die mittels der Anzeigeeinstelleinheit 22 eingestellt wird, und treibt den Erwärmungsvorrichtungsantrieb 17 an, um die Rückkopplungssteuerung auszuführen.
Der Steuerabschnitt 23 umfasst einen PID-Kompensator 25, der eine proportionale Komponente, eine integrale Komponente und eine Differentialkomponente auf der Basis der Differenz ΔT zwischen der Detektionstemperatur Tpv und der eingestellten Temperatur Tsv (ΔT = Tsv – Tpv) berechnet, stellt die eingestellte Versorgungsenergie Wsv auf der Basis des Berechnungsergebnisses ein, und sendet die eingestellte Versorgungsenergie Wsv zu einer Versorgungsenergieanpassungseinheit 29, die als ein Versorgungsenergieanpassungsverarbeitungsmittel (-verarbeitungsabschnitt) dient. Der PID-Kompensator 25 bildet ein Verarbeitungsmittel (Verarbeitungsabschnitt) zur Berechnung der eingestellten Versorgungsenergie und führt die Verarbeitung der Berechnung der eingestellten Versorgungsenergie aus. Es sei bemerkt, dass obwohl ein Signal, das verwendet wird um die eingestellte Versorgungsenergie Wsv an die Versorgungsenergieanpassungseinheit 29 zu senden, ein digitales Signal sein kann, das Signal eine Impulsreihe sein kann, die mit einer Frequenz erzeugt wird, die proportional zu der eingestellten Versorgungsenergie Wsv ist.
Im Übrigen können in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen, da die Detektionsspannung Vc (1) als eine elektrische Variable verwendet wird, die den Zustand des Resonanzkreises SR2 darstellt, um die Antriebssignale g1 und g2 zu erzeugen, die Versorgungsenergien Wpv und P stabilisiert werden, selbst wenn das Schalten der IGBTs Q1 und Q2, die als Schaltelemente dienen, nicht in ausreichender Weise ausgelassen wird. Da das Schalten der IGBTs Q1 und Q2 nicht in ausreichender Weise ausgelassen wird, steigt jedoch der Verlust, der mit dem Schalten der IGBTs Q1 und Q2 verbunden ist, an. Infolgedessen erzeugt der Erwärmungsvorrichtungsantrieb 17 Wärme und die Zuverlässigkeit des Erwärmungsvorrichtungsantriebs 17 nimmt ab. Zusätzlich steigt der bei der Induktionserwärmungsvorrichtung 14 verbrauchte elektrische Strom an.
Als nächstes wird ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben, in der ein Ableitungswert dVc/dt der Detektionsspannung Vc als eine Spannungsveränderungsrate δVc berechnet wird und die Spannungsveränderungsrate δVc als eine elektrische Variable verwendet wird, um die Antriebssignale g1 und g2 zu erzeugen. Es sei bemerkt, dass Komponenten mit den gleichen Strukturen wie die in dem ersten Ausführungsbeispiel mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und ihre wiederholte Beschreibung weggelassen wird. Für die Wirkung, die das vierte Ausführungsbeispiel durch den Einsatz der gleichen Struktur erzielt, ist die Beschreibung der Wirkung des ersten Ausführungsbeispiels hierin durch Bezugnahme enthalten.
10 ist ein konzeptionelles Diagramm einer Induktionserwärmungsvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 11 ist ein Diagramm, das den Betrieb eines Wechselrichters in dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. 12 ist ein Zeitdiagramm, das die Beziehung zwischen der Eingangsspannung und der Spannungsveränderungsrate der Induktionserwärmungsvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Es sei bemerkt, dass in 11 die horizontale Achse die Spannungsveränderungsrate δVc darstellt und die vertikale Achse die Ausgabe darstellt.
In diesem Fall ist eine Differenzierschaltung 35, die als ein Spannungsveränderungsratenberechnungsverarbeitungsmittel (-verarbeitungsabschnitt) dient, mit dem Ausgabeanschluss des Spannungsdetektionsabschnitts AN1 verbunden, der als ein Elektrovariablendetektionsabschnitt dient. Die Differenzierschaltung 35 führt eine Verarbeitung der Spannungsveränderungsratenberechnung aus, um die von dem Spannungsdetektionsabschnitt AN1 gesendete und als elektrische Variable dienende Detektionsspannung Vc zu empfangen und zu differenzieren, berechnet einen Ableitungswert dVc/dt als die Spannungsveränderungsrate δVc und sendet diese an einen Puffer AN5, der als ein Antriebssignalerzeugungsverarbeitungsmittel (-verarbeitungsabschnitt) dient.
Der Puffer AN5 besitzt eine Auslassfunktion und der Ausgabeanschluss eines Komparators OP1, der als ein Versorgungsenergiekumulativwertbestimmungsverarbeiitungsmittel (-verarbeitungsabschnitt) dient, ist mit dem Puffer AN5 verbunden.
Der Puffer AN5, der die Verarbeitung der Antriebssignalerzeugung ausführt, empfängt die Detektionsspannung Vc und das Bestimmungssignal SG11 und arbeitet gemäß der Betriebscharakteristik, wie in 11 gezeigt.
Zunächst bleibt in einem Fall, wo die Spannungsveränderungsrate δVc abnimmt, wobei sich die Ausgabe auf dem hohen Pegel (H) befindet, die Ausgabe auf dem hohen Pegel bis die Spannungsveränderungsrate δVc eine Spannungsveränderungsrate Vd' erreicht, die als ein erster Schwellenwert dient. Wenn die Spannungsveränderungsrate δVc die Spannungsveränderungsrate Vd' erreicht, führt der Puffer AN5 ei nen Wechselvorgang (Tu) oder einen Auslassvorgang (Sk) aus, und zwar abhängig davon ob sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem hohen Pegel befindet. D.h. wenn sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem niedrigen Pegel befindet, führt der Puffer AN5 den Wechselvorgang aus, wodurch sich die Ausgabe von dem hohen Pegel auf den niedrigen Pegel (L) verändert, und bleibt auf dem niedrigen Pegel nach diesem Punkt. Wenn sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem hohen Pegel befindet, führt der Puffer AN5 währenddessen den Auslassvorgang aus, wodurch die Ausgabe auf dem hohen Pegel bleibt. In einem Fall, wo die Spannungsveränderungsrate δVc zunimmt, wobei sich die Ausgabe auf dem hohen Pegel befindet, führt der Puffer AN5 den Auslassvorgang aus, wodurch die Ausgabe auf dem hohen Pegel bleibt, und zwar unabhängig von der oben erwähnten Spannungsveränderungsrate Vd' und einer Spannungsveränderungsrate Vr', die niedriger als die Spannungsveränderungsrate Vd' eingestellt ist und als ein zweiter Schwellenwert dient.
Als nächstes bleibt in einem Fall, wo die Spannungsveränderungsrate δVc zunimmt, wobei sich die Ausgabe auf dem niedrigen Pegel befindet, bleibt die Ausgabe auf dem niedrigen Pegel bis die Spannungsveränderungsrate δVc die Spannungsveränderungsrate Vr' erreicht. Wenn die Spannungsveränderungsrate δVc die Spannungsveränderungsrate Vr' erreicht, führt der Puffer AN5 den Wechselvorgang oder den Auslassvorgang aus, und zwar abhängig davon ob sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem hohen Pegel befindet. D.h. wenn sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem niedrigen Pegel befindet, führt der Puffer AN5 den Wechselvorgang aus, wodurch sich die Ausgabe von dem niedrigen Pegel auf den hohen Pegel verändert, und bleibt auf dem hohen Pegel nach diesem Punkt. Wenn sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem hohen Pegel befindet, führt der Puffer AN5 währenddessen den Auslassvorgang aus, wodurch die Ausgabe auf dem niedrigen Pegel bleibt. In einem Fall, wo die Spannungsveränderungsrate δVc abnimmt, wobei sich die Ausgabe auf dem niedrigen Pegel befindet, führt der Puffer AN5 den Auslassvorgang aus, wodurch die Ausgabe auf dem niedrigen Pegel bleibt, und zwar unabhängig von den oben erwähnten Spannungsveränderungsraten Vd' und Vr'.
Da der Puffer AN5 den Wechselvorgang ausführt, wenn sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem niedrigen Pegel befindet, wie in 12 gezeigt, wenn die Spannungsveränderungsrate δVc schrittweise zunimmt und die Spannungsveränderungs rate Vr' zum Zeitpunkt t31 (t34, t37) erreicht, nimmt demgemäß die Ausgabe des Puffers AN5 den hohen Pegel an, das Antriebssignal g1, welches die Ausgabe des ersten Puffers LN1 ist, nimmt den niedrigen Pegel an und das Antriebssignal g2, welches die Ausgabe des zweiten Puffers LN2 ist, nimmt den hohen Pegel an.
Infolgedessen wird der IGBT Q1, der als ein Schaltelement dient, abgeschaltet und der IGBT Q2, der als ein Schaltelement dient, wird angeschaltet, so dass die Eingangsspannung Vin sich von dem niedrigen Pegel zu dem hohen Pegel verändert, der Kondensator C4 entladen und der Kondensator C3 geladen wird, während dessen ein Strom durch die Spule 16 über den IGBT Q2 fließt. Die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators C3 und die Detektionsspannung Vc nehmen schrittweise zu, nachdem sie einen unteren Wert erreicht haben. Die Spannungsveränderungsrate δVc nimmt schrittweise ab, nachdem sie einen Spitzenwert erreicht hat.
In einem Fall, wo sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem niedrigen Pegel befindet, wenn die Spannungsveränderungsrate δVc schrittweise abnimmt und die Spannungsveränderungsrate Vd' zum Zeitpunkt t33 (t35, t38) erreicht, nimmt die Ausgabe des Puffers AN5 unterdessen den niedrigen Pegel an, das Antriebssignal g1 nimmt den hohen Pegel an und das Antriebssignal g2 nimmt den niedrigen Pegel an.
Infolgedessen wird der IGBT Q1 angeschaltet und der IGBT Q2 wird abgeschaltet, so dass sich die Eingangsspannung Vin von dem hohen Pegel auf den niedrigen Pegel verändert, der Kondensator C3 entladen und der Kondensator C4 geladen wird, während dessen ein Strom durch die Spule 16 über den IGBT Q1 fließt. Die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators C3 und die Detektionsspannung Vc nehmen schrittweise ab, nachdem sie einen Spitzenwert erreicht haben. Die Spannungsveränderungsrate δVc nimmt schrittweise zu, nachdem sie einen unteren Wert erreicht hat.
Im Gegensatz dazu verändert sich, da der Puffer AN5 den Auslassvorgang ausführt, wenn sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem hohen Pegel befindet, selbst wenn die Spannungsveränderungsrate δVc schrittweise zunimmt und die Spannungsveränderungsrate Vr' zum Zeitpunkt t36 erreicht, die Ausgabe des Puffers AN5 nicht auf den hohen Pegel und bleibt auf dem niedrigen Pegel. Auf diese Weise bleibt das Antriebssignal g1 auf dem hohen Pegel und das Antriebssignal g2 bleibt auf dem niedrigen Pegel.
Infolgedessen bleibt der IGBT Q1 angeschaltet und der IGBT Q2 bleibt abgeschaltet, so dass die Eingangsspannung Vin auf dem niedrigen Pegel bleibt.
Ferner bleibt in einem Fall, wo sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem hohen Pegel befindet, selbst wenn die Spannungsveränderungsrate δVc schrittweise abnimmt und die Spannungsveränderungsrate Vd' zum Zeitpunkt t32 erreicht, die Ausgabe des Puffers AN5 auf dem hohen Pegel. Auf diese Weise bleibt das Antriebssignal g1 auf dem niedrigen Pegel und das Antriebssignal g2 bleibt auf dem hohen Pegel.
Infolgedessen bleibt der IGBT Q1 abgeschaltet und der IGBT Q2 bleibt angeschaltet, so dass die Eingangsspannung Vin auf dem hohen Pegel bleibt.
Die Rückkopplungssteuerung der Versorgungsenergie Wpv an den Erwärmungszylinder 12 wird, wie oben beschrieben, ausgeführt, und wenn der kumulative Wert Ipv der Versorgungsenergie größer als der eingestellte kumulative Wert der Versorgungsenergie Isv ist, führt der Puffer AN5 den Auslassvorgang aus, so dass der Vorgang des Bringens der Signale g1 und g2 auf den hohen Pegel oder den niedrigen Pegel ausgelassen wird. D.h. jedes der Antriebssignale g1 und g2 wird einmal alle zwei oder mehr Perioden des an die Spule 16 gelieferten Hochfrequenzstroms auf den hohen Pegel oder den niedrigen Pegel gebracht.
Demgemäß wird während dieser Periode das Schalten der IGBTs Q1 und Q2 nicht ausgeführt, so dass der Vorgang des Bringens der Eingangsspannung Vin auf den hohen Pegel oder den niedrigen Pegel ausgelassen wird. Ferner nimmt während dieser Periode die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators C3 ab, so dass der an die Spule 16 gelieferte Hochfrequenzstrom abnimmt. Infolgedessen kann die Versorgungsenergie Wpv an den Erwärmungszylinder 12 verringert werden.
Da die Spannungsveränderungsrate als eine elektrische Variable verwendet wird, die den Zustand des Resonanzkreises SR2 darstellt, um die Antriebssignale g1 und g2 zu erzeugen, wird ein Schalten der IGBTs Q1 und Q2 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in ausreichender Weise ausgelassen.
Demgemäß nimmt der Verlust, der mit dem Schalten der IGBTs Q1 und Q2 assoziiert ist, ab und es wird möglich, die Wärmeerzeugung des Erwärmungsvorrichtungsantriebs 17 und das Absinken der Zuverlässigkeit des Erwärmungsvorrichtungsantriebs 17 zu verhindern. Zusätzlich kann der bei der induktionserwärmungsvorrichtung 14 verbrauchte elektrische Strom verringert werden.
Im Übrigen wird die Spannungsveränderungsrate δVc in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als eine elektrische Variable verwendet. Wenn der Strom, der durch die Spule 16 fließt, durch IL dargestellt wird, kann der Strom IL wie folgt dargestellt werden IL = C·dVc/dt C: konstant
D.h. die Spannungsveränderungsrate δVc ist proportional zu dem Strom IL.
Als nächstes wird ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben, in dem der durch die Spule 16 fließende Strom IL detektiert wird und die Antriebssignale g1 und g2 auf der Basis des Stroms IL erzeugt werden. Es sei bemerkt, dass Komponenten mit den gleichen Strukturen wie die in dem vierten Ausführungsbeispiel mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und ihre wiederholte Beschreibung weggelassen wird. Für die Wirkung, die das fünfte Ausführungsbeispiel durch den Einsatz der gleichen Struktur erzielt, ist die Beschreibung der Wirkung des vierten Ausführungsbeispiels hierin durch Bezugnahme enthalten.
13 ist ein konzeptionelles Diagramm einer Induktionserwärmungsvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 14 ist ein Diagramm, das den Betrieb eines Wechselrichters in dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. 15 ist ein Zeitdiagramm, das die Bezie hung zwischen der Eingangsspannung und dem Strom der Induktionserwärmungsvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Es sei bemerkt, dass in 14 die horizontale Achse den Strom IL darstellt und die vertikale Achse die Ausgabe darstellt.
In 13 bezeichnet das Bezugszeichen 36 einen Stromsensor, der als ein Elektrovariablendetektionsabschnitt dient. Der Stromsensor 36 detektiert den Strom IL, der durch die Spule 16 fließt als eine elektrische Variable und sendet diese an einen Puffer AN5, der als ein Antriebssignalerzeugungsverarbeitungsmittel (-verarbeitungsabschnitt) dient.
Der Puffer AN5, der die Verarbeitung der Antriebssignalerzeugung ausführt, empfängt den Strom IL und das Bestimmungssignal SG11 und arbeitet gemäß der Betriebscharakteristik, wie sie in 14 gezeigt ist.
Zunächst bleibt in einem Fall, wo der Strom IL abnimmt, wobei sich die Ausgangsgröße bzw. Ausgabe auf dem hohen Pegel (H) befindet, die Ausgabe auf dem hohen Pegel bis der Strom IL einen Strom Id erreicht, der als ein erster Schwellenwert dient. Wenn der Strom IL den Strom Id erreicht, führt der Puffer AN5 einen Wechselvorgang (Tu) oder einen Auslassvorgang (Sk) aus, und zwar abhängig davon, ob sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem hohen Pegel befindet. D.h. wenn sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem niedrigen Pegel befindet, führt der Puffer AN5 den Wechselvorgang aus, wodurch sich die Ausgabe von dem hohen Pegel zu dem niedrigen Pegel (L) verändert, und bleibt auf dem niedrigen Pegel nach diesem Punkt. Währenddessen, wenn sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem hohen Pegel befindet, führt der Puffer AN5 den Auslassvorgang aus, wodurch die Ausgabe auf dem hohen Pegel bleibt. In einem Fall, wo der Strom IL zunimmt, wobei sich die Ausgabe auf dem hohen Pegel befindet, führt der Puffer AN5 den Auslassvorgang aus, wodurch die Ausgabe auf dem hohen Pegel bleibt und zwar unabhängig von dem oben erwähnten Strom Id und einem Strom Ir, der kleiner als der Strom Id eingestellt ist und als ein zweiter Schwellenwert dient.
Als nächstes bleibt in einem Fall, wo der Strom IL zunimmt, wobei sich die Ausgabe auf dem niedrigen Pegel befindet, die Ausgabe auf dem niedrigen Pegel bis der Strom IL den Strom Ir erreicht. Wenn der Strom IL den Strom Ir erreicht, führt der Puffer AN5 den Wechselvorgang oder den Auslassvorgang aus, und zwar abhängig davon, ob sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem hohen Pegel befindet. D.h. wenn sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem niedrigen Pegel befindet, führt der Puffer AN5 den Wechselvorgang aus, wodurch sich die Ausgabe von dem niedrigen Pegel auf den hohen Pegel verändert, und bleibt auf dem hohen Pegel nach diesem Punkt. Wenn sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem hohen Pegel befindet, führt unterdessen der Puffer AN5 den Auslassvorgang aus, wodurch die Ausgabe auf dem niedrigen Pegel bleibt. In einem Fall, wo der Strom IL abnimmt, wobei sich die Ausgabe auf dem niedrigen Pegel befindet, führt der Puffer AN5 den Auslassvorgang aus, wodurch die Ausgabe auf dem niedrigen Pegel bleibt, und zwar unabhängig von den oben erwähnten Strömen Id und Ir.
Demgemäß nimmt, wenn der Puffer AN5 den Wechselvorgang ausführt, wenn sich das Bestimmungssginal SG11 auf dem niedrigen Pegel befindet, wie in 15 gezeigt, wenn der Strom IL schrittweise zunimmt und den Strom Ir zum Zeitpunkt t41 (t44, t47) erreicht, die Ausgabe des Puffers AN5 den hohen Pegel an, das Antriebssignal g1, das die Ausgabe des ersten Puffers LN1 ist, nimmt den niedrigen Pegel an, und das Antriebssignal g2, welches die Ausgabe des zweiten Puffers LN2 ist, nimmt den hohen Pegel an.
Infolgedessen wird der IGBT Q1, der als ein Schaltelement dient, abgeschaltet und der IGBT Q2, der als ein Schaltelement dient, wird angeschaltet, so dass sich die Eingangsspannung von dem niedrigen Pegel auf den hohen Pegel verändert, der Kondensator C4 entladen und der Kondensator C3 geladen wird, während dessen Strom durch die Spule 16 über den IGBT Q2 fließt. Die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators C3 nimmt schrittweise zu, nachdem sie einen unteren Wert erreicht hat und der Strom IL nimmt schrittweise ab nachdem er einen Spitzenwert erreicht hat.
In dem Fall, wo sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem niedrigen Pegel befindet, wenn der Strom IL schrittweise abnimmt und den Strom Id zum Zeitpunkt t43 (t45, t48) erreicht, nimmt die Ausgabe des Puffers AN5 den niedrigen Pegel an, das An triebssignal g1 nimmt den hohen Pegel an und das Antriebssignal g2 nimmt den niedrigen Pegel an.
Infolgedessen wird der IGBT Q1 angeschaltet und der IGBT Q2 wird abgeschaltet, so dass sich die Eingangsspannung Vin von dem hohen Pegel auf den niedrigen Pegel verändert, der Kondensator C3 wird entladen und der Kondensator C4 wird geladen, während dessen Strom durch die Spule 16 über den IGBT Q1 fließt. Die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators C3 nimmt schrittweise ab, nachdem sie einen Spitzenwert erreicht hat, und der Strom IL nimmt schrittweise zu, nachdem er einen unteren Wert erreicht hat.
Im Gegensatz dazu, da der Puffer AN5 den Auslassvorgang ausführt, wenn sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem hohen Pegel befindet, selbst wenn der Strom IL schrittweise zunimmt und den Strom Ir zum Zeitpunkt t46 erreicht, verändert sich die Ausgabe des Puffers AN5 nicht auf den hohen Pegel und bleibt auf dem niedrigen Pegel. Auf diese Weise bleibt das Antriebssignal g1 auf dem hohen Pegel und das Antriebssignal g2 bleibt auf dem niedrigen Pegel.
Infolgedessen bleibt der IGBT Q1 angeschaltet und der IGBT Q2 bleibt abgeschaltet, so dass die Eingangsspannung Vin auf dem niedrigen Pegel bleibt.
Ferner bleibt in einem Fall, wo sich das Bestimmungssignal SG11 auf dem hohen Pegel befindet, selbst wenn der Strom IL schrittweise abnimmt und den Strom Id zum Zeitpunkt t42 erreicht, die Ausgabe des Puffers AN5 auf dem hohen Pegel. Auf diese Weise bleibt das Antriebssignal g1 auf dem niedrigen Pegel und das Antriebssignal g2 bleibt auf dem hohen Pegel.
Infolgedessen bleibt der IGBT Q1 abgeschaltet und der IGBT Q2 bleibt angeschaltet, so dass die Eingangsspannung Vin auf dem hohen Pegel bleibt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Steuerabschnitt 23 unabhängig von dem Steuerabschnitt der Spritzgussmaschine vorgesehen, der Steuerabschnitt 23 kann jedoch in dem Steuerabschnitt der Spritzgussmaschine enthalten sein.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Zahlreiche Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind angesichts des Umfangs der vorliegenden Erfindung möglich, und sie sollen nicht aus dem Rahmen der vorliegenden Erfindung ausgeschlossen sein.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung ist auf Steuervorrichtungen von Spritzgussmaschinen anwendbar.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Ziel ist es eine genaue Berechnung der Energie zu ermöglichen, die an ein Zylinderglied geliefert wird und ein geeignetes Verändern der Versorgungsenergie in Übereinstimmung mit dem Typ des Formmaterials zu ermöglichen. Eine Versorgungsenergieberechnungsvorrichtung einer Formmaschine umfasst Folgendes: eine Hochfrequenzstromerzeugungsschaltung einschließlich einer auf einem Zylinderglied angeordneten Spule, einer Gleichspannungserzeugungsschaltung, Schaltelementen und Kondensatoren und die angepasst ist, um Hochfrequenzstrom durch Schalten der Schaltelemente zu erzeugen und um den Strom durch die Spule zu liefern; einen Elektrovariablendetektionsabschnitt, der eine elektrische Variable detektiert, die einen Zustand eines Resonanzkreises darstellt; einen Antriebssignalerzeugungsverarbeitungsabschnitt, der Antriebssignale erzeugt, die die Schaltelemente auf der Basis der elektrischen Variable antreiben; und eine Versorgungsenergieberechnungsverarbeitungsabschnitt, der die Energie berechnet, die an das Zylinderglied geliefert wird, und zwar auf der Basis einer Spannung, die durch die Gleichspannungsschaltung erzeugt wird, der Kapazität der Kondensatoren und der elektrischen Variable. Es wird unnötig den Verlust zu berücksichtigen, der mit dem Schalten der Schaltelemente assoziiert ist.

Claims

Eine Versorgungsenergieberechnungsvorrichtung einer Formmaschine, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie Folgendes aufweist: (a) eine Hochfrequenzstromerzeugungsschaltung einschließlich einer Spule, die auf einem Zylinderglied angeordnet ist, einer Gleichspannungserzeugungsschaltung, eines Schaltelements und eines Kondensators, und die angepasst ist, um Hochfrequenzstrom durch Schalten des Schaltelements zu erzeugen und den Strom an die Spule zu liefern; (b) einen Elektrovariablendetektionsabschnitt, der eine elektrische Variable detektiert, die einen Zustand eines Resonanzkreises detektiert, der durch die Spule und den Kondensator gebildet wird; (c) einen Antriebssignalerzeugungsverarbeitungsabschnitt, der ein Antriebssignal erzeugt, das das Schaltelement auf der Basis der elektrischen Variable antreibt; und (d) einen Versorgungsenergieberechnungsverarbeitungsabschnitt, der eine Versorgungsenergie für das Zylinderglied auf der Basis einer Spannung berechnet, die durch die Gleichspannungserzeugungsschaltung, eine Kapazität des Kondensators und die elektrische Variable erzeugt wird.
Eine Versorgungsenergieberechnungsvorrichtung einer Formmaschine gemäß Anspruch 1, wobei das Versorgungsenergieberechnungsverarbeitungsmittel die Versorgungsenergie auf der Basis der Versorgungsenergieberechnungsvariable berechnet, die auf der Basis der elektrischen Variable eingestellt ist.
Eine Versorgungsenergieberechnungsvorrichtung einer Formmaschine gemäß Anspruch 2, wobei die Versorgungsenergie durch die folgende Gleichung berechnet wird: Wpv = ΣVs·C·(Vd – Vr)wobei Wpv die Versorgungsenergie darstellt, Vs die Spannung darstellt, die durch die Gleichspannungserzeugungsschaltung erzeugt wird, C die Kapazität des Kondensators darstellt, und Vd und Vr jeweils die Versorgungsenergieberechnungsvariable darstellen.
Eine Versorgungsenergieberechnungsvorrichtung einer Formmaschine gemäß Anspruch 2, wobei die Versorgungsenergie pro Zeiteinheit durch die folgende Gleichung berechnet wird; P = f·Vs·C·(Vd – Vr)Wobei P die Versorgungsenergie pro Zeiteinheit darstellt, f die Basisfrequenz des Schaltens darstellt, Vs die Spannung darstellt, die durch die Gleichspannungserzeugungsschaltung erzeugt wird, D die Kapazität des Kondensators darstellt, und Vd und Vr jeweils die Versorgungsenergieberechnungsvariablen darstellen.
Eine Versorgungsenergieberechnungsvorrichtung einer Formmaschine gemäß Anspruch 2, wobei die Versorgungsenergie durch die folgende Gleichung berechnet wird: Wpv = ΣVs·C·(Vb – Vr) + ΣVs·C·(Vd – Vb)wobei Wpv die Versorgungsenergie darstellt, Vs die Spannung darstellt, die durch die Gleichspannungserzeugungsschaltung erzeugt wird, C die Kapazität des Kondensators darstellt, Vd und Vr jeweils die Versorgungsenergieberechnungsvariable darstellen und Vb eine Referenzspannung darstellt.
Eine Versorgungsenergieberechnungsvorrichtung einer Formmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die elektrische Variable eine Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators ist.
Eine Versorgungsenergieberechnungsvorrichtung einer Formmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die elektrische Variable der Strom ist, der durch die Spule fließt.
Eine Formmaschinensteuervorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie Folgendes aufweist: (a) ein Zylinderglied; (b) eine Hochfrequenzstromerzeugungsschaltung einschließlich einer Spule, die auf dem Zylinderglied angeordnet ist, eine Gleichspannungserzeugungsschaltung, einem Schaltelement und einem Kondensator, und die angepasst ist, um Hochfrequenzstrom durch Schalten des Schaltelements zu erzeugen und um den Strom an die Spule zu liefern; (c) einen Elektrovariablendetektionsabschnitt, der eine elektrische Variable detektiert, die einen Zustand eines Resonanzkreises detektiert, der durch die Spule und den Kondensator gebildet wird; (d) ein Antriebssignalerzeugungsverarbeitungsabschnitt, der ein Antriebssignal erzeugt, das das Schaltelement auf der Basis der elektrischen Variable antreibt; (e) einen Versorgungsenergieberechnungsverarbeitungsabschnitt, der eine Versorgungsenergie an das Zylinderglied auf der Basis einer Spannung berechnet, die durch die Gleichspannungserzeugungsschaltung, eine Kapazität des Kondensators und die elektrische Variable erzeugt wird; und (f) ein Versorgungsenergiekumulativwertbestimmungsverarbeitungsabschnitt, der einen kumulativen Wert der Versorgungsenergie und einen eingestellten kumulativen Wert der Versorgungsenergie vergleicht, wobei (g) der Antriebssignalerzeugungsverarbeitungsabschnitt das Antriebssignal auf der Basis des Ergebnisses des Vergleichs durch das Versorgungsenergiekumulativwertbestimmungsverarbeitungsmittel erzeugt.
Eine Formmaschinensteuervorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie Folgendes aufweist: (a) ein Zylinderglied; (b) eine Hochfrequenzstromerzeugungsschaltung einschließlich einer Spule, die auf dem Zylinderglied angeordnet ist, einer Gleichspannungserzeugungsschaltung, einem Schaltelement und einem Kondensator, und die angepasst ist, um Hochfrequenzstrom durch Schalten des Schaltelements zu erzeugen und um den Strom an die Spule zu liefern; (c) einen Elektrovariablendetektionsabschnitt, der eine elektrische Variable detektiert, die einen Zustand eines Resonanzkreises detektiert, der durch die Spule und den Kondensator gebildet wird; (d) ein Antriebssignalerzeugungsverarbeitungsabschnitt, der ein Antriebssignal erzeugt, das das Schaltelement auf der Basis der elektrischen Variable antreibt; (e) einen Versorgungsenergieberechnungsverarbeitungsabschnitt, der eine Versorgungsenergie an das Zylinderglied auf der Basis einer Spannung berechnet, die durch die Gleichspannungserzeugungsschaltung, eine Kapazität des Kondensators und die elektrische Variable erzeugt wird; (f) einen Temperaturdetektionsabschnitt, der eine Temperatur des Zylinderglieds detektiert; und (g) einen Verarbeitungsabschnitt der Berechnung der eingestellten Versorgungsenergie, der eine eingestellte Versorgungsenergie auf der Basis der durch den Temperaturdetektionsabschnitt detektierten Temperatur berechnet.
Ein Formmaschinensteuerverfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es Folgendes aufweist: (a) Erzeugen eines Hochfrequenzstroms in einer Hochfrequenzstromerzeugungsschaltung, die eine auf einem Zylinderglied angeordnete Spule, eine Gleichspannungserzeugungsschaltung, ein Schaltelement, und einen Kondensator aufweist, wobei der Hochfrequenzstrom durch Schalten des Schaltelements erzeugt wird; (b) Detektieren einer elektrischen Variable, die einen Zustand eines Resonanzkreises darstellt, der durch die Spule und den Kondensator gebildet wird; (c) Erzeugen eines Antriebssignals, das das Schaltelement auf der Basis der elektrischen Variable antreibt; (d) Berechnen einer Versorgungsenergie an das Zylinderglied auf der Basis einer Spannung, die durch die Gleichspannungsschaltung erzeugt, einer Kapazität des Kondensators und der elektrische Variable berechnet wird; und (e) Vergleichen eines kumulativen Werts der Versorgungsenergie und eines eingestellten kumulativen Werts der Versorgungsenergie, wobei (f) das Antriebssignal auf der Basis des Ergebnisses des Vergleichs zwischen dem kumulativen Wert der Versorgungsenergie und dem eingestellten kumulativen Wert der Versorgungsenergie erzeugt wird.