JP2008230002A - 回生電力を利用した射出成形機 - Google Patents

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Abstract

【課題】サーボモータの減速時に発生する電力を、回生電力として効果的に利用することができる省電力化を図った回生電力を利用した射出成形機を提供する。
【解決手段】射出成形機１に備えたサーボモータ２の減速時に発生する回生電力を、補助用加熱ヒータ１３に供給し加熱するので、省電力化を図った射出成形機１を提供することができる。さらに、補助用加熱ヒータ１３が温度制御用加熱ヒータ１２の外面を覆っているので、高温に加熱される温度制御用加熱ヒータ１２から熱が放熱することを補助用加熱ヒータ１３で抑止することができる。さらに、複数設けられた補助用加熱ヒータ１３は、通電ケーブル５により相互に並列接続されているので、複数の内の何れかの補助用加熱ヒータ１３が故障してしまったとしても、故障した以外の補助用加熱ヒータ１３に回生電力を供給することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、金型を用いて成形体を成形する射出成形機に関し、特に、射出成形機に備えたサーボモータの減速時等に発生する逆起電力を回生電力として利用する射出成形機に関する。
従来から用いられている射出成形機においては、加熱シリンダ内に原料である粒状の熱可塑性樹脂を送り、加熱シリンダ内に設けられた進退可能なスクリューにより樹脂を溶融しながらスクリュー先端のノズル側に送り出し、スクリューの先端側に設けたノズルから金型のキャビティに溶融樹脂を射出させ、キャビティ内で溶融樹脂を冷却させ固化させた後、金型装置を開き、突出しピンなどにより金型に張り付いている成形体を金型から外すことによって成形体が成形されている。こうした射出成形機では、金型の型開閉や金型のキャビティに溶融樹脂を射出するための射出ユニットの動作を、サーボモータを駆動させることで行っている。
図４は、従来から用いられている射出成形機の概略構成を示す正面図である。同図に示す射出成形機１００には、図示しない金型の型開閉や、金型のキャビティに溶融樹脂を射出などするための駆動源としてのサーボモータ１０１が複数設けられており、これらサーボモータ１０１の回転が減速されている状態では、サーボモータ１０１から回生電力が発生される。この回生電力は、コンバータ１０２に接続された外部抵抗器１０３から熱に変換された後放熱される。
また、特許文献１には、スクリュを進退させる射出モータ、スクリュを回転させることで樹脂を溶融する計量モータ、金型の型開閉を行う型締めモータ、金型で成形された成形品を突出させるエジェクトモータを備え、計量モータや型締めモータにより発生した回生電流を電解コンデンサに蓄えた後、射出モータ用の回生抵抗用トランジスタを介して回生抵抗器から放熱させたり、前記回生抵抗用トランジスタをヒーターへの電流の供給／遮断に利用することが開示されている。
特開２００４−２７６２８８号公報
上記特許文献１においては、回生抵抗器で発生された熱を利用せずに放熱する際、モータの駆動に伴い発生する回生電力が利用されることなく放熱したり、また、回生電力をヒーターを加熱するために利用する際には、回生電力により加熱されるヒーターは１つしか構成されていないので、このヒーターが故障した際には、被加熱体たる加熱シリンダやノズル部を加熱することができなくなってしまう。また、例えば回生電力により加熱されるヒーターを複数備え、これらヒーターが直列接続されている場合においては、複数のヒーターの内の何れか１つが故障した際、複数のヒーターが直列回路で接続されていることにより、故障した以外のヒーターにも電力を供給することができなくなるので、好ましくない。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、第１の目的は、射出成形機に備えたサーボモータの減速時に発生する電力を、回生電力として効果的に利用することができる省電力化を図ることであり、また、第２の目的は、複数のヒータの内、何れかのヒータが故障してしまったとしても、故障した以外のヒータには回生電力を供給して加熱することができる、回生電力を利用した射出成形機を提供することである。
請求項１に係る回生電力を利用した射出成形機は、成形品の原料となる熱可塑性樹脂を加熱する温度制御用加熱ヒータと、該温度制御用加熱ヒータの放熱を抑える補助用加熱ヒータとを備えた回生電力を利用した射出成形機であって、前記温度制御用加熱ヒータと前記補助用加熱ヒータとから構成される加熱ヒータは、筒状の２重構造を有しており、前記温度制御用加熱ヒータ及び前記補助用加熱ヒータの各々にサーボモータの減速時に発生する回生電力を供給することを特徴とする。
請求項２に係る回生電力を利用した射出成形機は、成形品の原料となる熱可塑性樹脂を加熱する温度制御用加熱ヒータと、該温度制御用加熱ヒータの放熱を抑える補助用加熱ヒータとを備えた回生電力を利用した射出成形機であって、前記温度制御用加熱ヒータと前記補助用加熱ヒータとから構成される加熱ヒータは、筒状の２重構造を有しており、前記温度制御用加熱ヒータ又は前記補助用加熱ヒータの何れかにサーボモータの減速時に発生する回生電力を供給することを特徴とする。
請求項３に係る回生電力を利用した射出成形機は、成形品の原料となる熱可塑性樹脂を加熱する温度制御用加熱ヒータと、サーボモータの減速時に発生する回生電力により加熱される補助用加熱ヒータとを備えた回生電力を利用した射出成形機であって、前記温度制御用加熱ヒータと前記補助用加熱ヒータとから構成される加熱ヒータは、筒状の２重構造を有しており、家庭用電源若しくは商業電源からの電力供給により加熱される前記温度制御用加熱ヒータの外面をサーボモータの減速時に発生する回生電力により加熱される前記補助用加熱ヒータで覆ったことを特徴とする。
請求項４に係る回生電力を利用した射出成形機は、請求項１〜３の何れか１項に記載の回生電力を利用した射出成形機において、前記補助用加熱ヒータを複数設け、これら複数の補助用加熱ヒータの接続を並列接続したことを特徴とする。
本発明によれば、射出成形機に備えたサーボモータの減速時に発生する回生電力を、温度制御用加熱ヒータや補助用加熱ヒータに供給し、これらのヒータを加熱するので、省電力化を図った射出成形機を提供することができる。さらに、補助用加熱ヒータが温度制御用加熱ヒータの外面を覆っているので、高温に加熱される温度制御用加熱ヒータから熱が放熱することを抑えることができる。さらに、複数設けられた補助用加熱ヒータは、相互に並列接続されているので、複数の内の何れかの補助用加熱ヒータが故障してしまったとしても、故障した以外の補助用加熱ヒータに回生電力を供給することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図１〜図３により以下に説明する。
図１は本発明の一例を示す射出成形機の概略構成を示す正面図であり、図２は射出成形機に構成される加熱シリンダを覆うヒータとコンバータとを接続した状態を示す説明図、図３はヒータ及び加熱シリンダを示す概略断面図である。
本発明の一例における原料が熱可塑性樹脂の成形品を成形する射出成形機１には、金型の型開閉や金型のキャビティに溶融樹脂を射出する際などに駆動される複数のサーボモータ２が接続ケーブル３を介してコンバータ４に電気的に接続されると共に、このコンバータ４には後述する補助用加熱ヒータが接続されている。
１０は射出ユニット１１に設けられた被加熱体たる加熱シリンダである。この円筒状の加熱シリンダ１０には、その中心に後述する温度制御用加熱ヒータで溶融された樹脂を搬送し且つ射出するためのスクリュー９が組み付けられている。
また、加熱シリンダ１０の外周面１０Ａには、加熱シリンダ１０の温度調整を行なう温度制御用加熱ヒータ１２が覆って設けられており、さらに温度制御用加熱ヒータ１２の外周面を覆って補助用加熱ヒータ１３が設けられている。なお、温度制御用加熱ヒータ１２と補助用加熱ヒータ１３とからなる加熱ヒータ１４は、円筒状の２重構造を有しており、また、温度制御用加熱ヒータ１２及び補助用加熱ヒータ１３、何れにおいても２つに分割可能に構成されている。
温度制御用加熱ヒータ１２に供給される電力は、１００ボルト、２００ボルトなどの家庭用電源或いは商用電源から供給されることから、温度制御用加熱ヒータ１２は２００°〜３００°の高温に加熱されるものであり、その一方で、補助用加熱ヒータ１３に供給される電力は、複数のサーボモータ２の回転時（減速時）に発生する回生電力（逆起電力）であることから、補助用加熱ヒータ１３は温度制御用加熱ヒータ１２よりも低い温度（５０°〜１５０°）で加熱されるものである。なお、サーボモータ２の回転時に発生された回生電力は、接続ケーブル３を介してコンバータ４に蓄えられた後、このコンバータ４から通電ケーブル５を介して複数の補助用加熱ヒータ１３に回生電力が供給されるようになっている。
また、本実施例における補助用加熱ヒータ１３は、図２に示すように、２つ設けられており、これら補助用加熱ヒータ１３は通電ケーブル５により電気的に並列に接続されていることで、２つなど複数の内の何れかの補助用加熱ヒータ１３が故障してしまったとしても、故障した以外の補助用加熱ヒータ１３には、サーボモータ２からコンバータ４を介して回生電力が供給されるようになっている。
次に上記構成に係る射出成形機の作用について説明する。射出成形機１が稼動状態にある際には、家庭用電源又は商業電源から供給される電力（主電源）により、温度制御用加熱ヒータ１２が加熱するのに伴い、加熱シリンダ１０を高温（２００°〜３００°）に加熱し温度調整を行い、且つ、各サーボモータ２が、金型の型開閉や射出ユニット１１のスクリュー９等を駆動させるために回転駆動が行なわれると、その回転に伴いサーボモータ２から逆起電力たる回生電力が発生し、この回生電力が、接続ケーブル３、コンバータ４、を介し、通電ケーブル５により並列に接続された補助用加熱ヒータ１３のそれぞれに供給され加熱される。この場合、加熱された補助用加熱ヒータ１３は、温度制御用加熱ヒータ１２の外周面（表面）１２Ａを外部に露出しないよう覆っているので、補助用加熱ヒータ１３により温度制御用加熱ヒータ１２からの放熱が抑えられるので、温度制御用加熱ヒータ１２の高温に加熱された熱が外部に放熱されないように抑止することができ、外気温に影響されることなく加熱シリンダ１０の温度調整を精密に行うことができる。また、複数の補助用加熱ヒータ１３は、通電ケーブル５により並列に接続されていることから、複数の内の何れかの補助用加熱ヒータ１３が故障したとしても、故障していないその他の補助用加熱ヒータ１３には回生電力を供給することができる。
以上のように本実施例によれば、射出成形機１に備えたサーボモータ２の減速時に発生する回生電力を、補助用加熱ヒータ１３に供給し、補助用加熱ヒータ１３の加熱に伴い加熱シリンダ１０を加熱するので、省電力化を図った射出成形機１を提供することができる。さらに、補助用加熱ヒータ１３が温度制御用加熱ヒータ１２の外面を覆っているので、高温に加熱される温度制御用加熱ヒータ１２から熱が放熱することを補助用加熱ヒータ１３で抑止することができる。さらに、複数設けられた補助用加熱ヒータ１３は、通電ケーブル５により相互に並列接続（並列回路）されているので、複数の内の何れかの補助用加熱ヒータ１３が故障してしまったとしても、故障した以外の補助用加熱ヒータ１３に回生電力を供給することができる。
以上、本実施例の一実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、本実施例においては、補助用加熱ヒータ１３が２つ設けられている一例を示したが、これに限らず、並列に接続される補助用加熱ヒータの数を３つ、又は４つ以上など適宜選定してもよい。また、回生電力は温度制御用加熱ヒータ１２に供給するようにしても良い。
本発明の一例を示す射出成形機の概略構成を示す正面図である。 同上、射出成形機に構成される加熱シリンダを覆うヒータとコンバータとを接続した状態を示す説明図である。 同上、ヒータ及び加熱シリンダを示す概略断面図である。 同上、従来から用いられている射出成形機の概略構成を示す正面図である。
符号の説明
１ 射出成形機
２ サーボモータ
１２ 温度制御用加熱ヒータ
１３ 補助用加熱ヒータ
１４ 加熱ヒータ

Claims (4)

  1. 成形品の原料となる熱可塑性樹脂を加熱する温度制御用加熱ヒータと、
    該温度制御用加熱ヒータの放熱を抑える補助用加熱ヒータとを備えた回生電力を利用した射出成形機であって、
    前記温度制御用加熱ヒータと前記補助用加熱ヒータとから構成される加熱ヒータは、筒状の２重構造を有しており、
    前記温度制御用加熱ヒータ及び前記補助用加熱ヒータの各々にサーボモータの減速時に発生する回生電力を供給することを特徴とする回生電力を利用した射出成形機。
  2. 成形品の原料となる熱可塑性樹脂を加熱する温度制御用加熱ヒータと、
    該温度制御用加熱ヒータの放熱を抑える補助用加熱ヒータとを備えた回生電力を利用した射出成形機であって、
    前記温度制御用加熱ヒータと前記補助用加熱ヒータとから構成される加熱ヒータは、筒状の２重構造を有しており、
    前記温度制御用加熱ヒータ又は前記補助用加熱ヒータの何れかにサーボモータの減速時に発生する回生電力を供給することを特徴とする回生電力を利用した射出成形機。
  3. 成形品の原料となる熱可塑性樹脂を加熱する温度制御用加熱ヒータと、
    サーボモータの減速時に発生する回生電力により加熱される補助用加熱ヒータとを備えた回生電力を利用した射出成形機であって、
    前記温度制御用加熱ヒータと前記補助用加熱ヒータとから構成される加熱ヒータは、筒状の２重構造を有しており、
    家庭用電源若しくは商業電源からの電力供給により加熱される前記温度制御用加熱ヒータの外面をサーボモータの減速時に発生する回生電力により加熱される前記補助用加熱ヒータで覆ったことを特徴とする回生電力を利用した射出成形機。
  4. 前記補助用加熱ヒータを複数設け、これら複数の補助用加熱ヒータの接続を並列接続したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の回生電力を利用した射出成形機。
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