JP2018051858A - 電動射出成形機システム - Google Patents

Abstract

【課題】比較的長時間の停電が発生しても成形サイクルを継続でき、またメンテナンス時においても成形サイクルを継続して高い生産性を実現できる電動射出成形機システムを提供する。
【解決手段】電力供給装置（３）と電動射出成形機（２）とからなる電動射出成形機システム（１）として構成する。電力供給装置（３）と電動射出成形機（２）は互いに直流電圧線（７）によって接続する。電力供給装置（３）には蓄電池（１８）を設け、該蓄電池（１８）からの電力を直流電圧として直流電圧線（７）に供給するようにする。電動射出成形機（２）は、直流電圧線（７）から供給される直流電圧を直接モータ駆動用のインバータ（１２、１３、…）に供給するように構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電動射出成形機とこれに電力を供給する電力供給装置とからなる電動射出成形機システムに関するものである。

射出成形機は、従来周知のように、金型を型締めする型締装置、樹脂を溶融して金型内に射出する射出装置、等から構成され、射出装置は加熱シリンダ、この加熱シリンダ内に軸方向と回転方向とに駆動されるスクリュ等から構成されている。電動射出成形機は、これらの装置がモータによって駆動されるようになっている。電動射出成形機はコンバータを備え、工場から供給される三相交流電圧が直流電圧に変換される。それぞれのモータにはインバータが設けられ、この直流電圧がインバータによって任意の周波数で任意の電圧の三相交流電圧に変換されてモータに供給され、モータが駆動されるようになっている。

特開２０１３−１８１５２号公報

特許文献１には、電力貯蔵装置を備えた電動射出成形機が記載されている。電力貯蔵装置は、コンバータとインバータとを接続している直流電圧線に設けられている。電力貯蔵装置はコイルとコンデンサと２個のスイッチと２個のダイオードとからなる電力貯蔵回路を備えており、直流電圧線からの直流電圧を昇圧してコンデンサに貯蔵したり、コンデンサに貯蔵された電力を必要に応じて降圧し直流電圧線に供給するようになっている。従って成形サイクルにおいて比較的電力の消費が少ない工程において電力貯蔵装置に電力を貯蔵し、大電力が必要な工程において電力を供給し、成形サイクル全体で消費電力を平滑化することができる。この文献に記載の電動射出成形機は、停電時に安全に電動射出成形機を停止することもできる。つまり停電時は、電力貯蔵装置からの電力によって制御装置を駆動し、電力貯蔵装置に貯蔵された電力によって各モータを所定時間だけ駆動する。各装置が安全な状態になったら停止する。

特許文献１に記載の電動射出成形機は、直流電圧線に電力貯蔵装置を備えているので、電力に余裕があるときには電力を蓄電し、大電力が必要なときには直流電圧線に供給して、成形サイクル全体として消費される電力を平滑化することができる。そして停電時であっても所定時間運転することができ、電動射出成形機を安全な状態にして停止することができる。つまり停電時にも安全に停止できるだけの電力は貯蔵されている。ところで、電動射出成形機は色々な国や地域に出荷されて利用されているが、電力事情が良好でない国や地域もある。例えば一日に何回も突然停電が発生する場合もあれば、予め計画された所定の時間帯だけ停電する場合もある。このような場合には、電動射出成形機を停止せざるを得ず、生産性が著しく低下してしまう。停電時においても成形サイクルを継続して実施できる電動射出成形機があれば生産性の低下を避けられる。特許文献１に記載の電動射出成形機は、停電時に装置を安全に停止するのに必要な電力しか電力貯蔵装置に貯蔵できないが、仮に大容量の電力を貯蔵できるようにすれば停電時でも成形サイクルを継続することができそうである。例えばコンデンサではなく、蓄電池に電力を貯蔵するようにすればよい。しかしながら、計画停電は比較的長時間電力の供給が停止する。このような計画停電においても成形サイクルを継続できるようにするには大型の蓄電池が必要になる。そうすると電動射出成形機に占める電力貯蔵装置の割合が大きくなるし、電動射出成形機が大型化してしまう。停電の頻度が高い国で使用する場合も問題である。蓄電池からの電力によって電動射出成形機の運転を実施後、停電が復帰すれば蓄電池への充電が開始されるが、蓄電池の蓄電量が回復していないときに次の停電が発生すると、電動射出成形機は運転の継続ができなくなるからである。つまり停電が頻発する国や地域では、十分に生産性を上げることができない。蓄電池を備えた電動射出成形機については、保守についても問題がある。蓄電池は長時間の使用により劣化するが、劣化した蓄電池を交換するために電動射出成形機を停止しなければならず、このとき生産性が低下する。

本発明は、上記したような問題点を解決した電動射出成形機システムを提供することを目的とし、具体的には、蓄電池を備えた電動射出成形機システムであって、比較的長時間の停電が発生しても成形サイクルを継続でき、また蓄電池のメンテナンス時においても成形サイクルを継続して高い生産性を実現できる電動射出成形機システムを提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、電力供給装置と電動射出成形機とからなる電動射出成形機システムとして構成する。電力供給装置と電動射出成形機は互いに直流電圧線によって接続する。電力供給装置には蓄電池を設け、該蓄電池からの電力を直流電圧として直流電圧線に供給するようにする。電動射出成形機は、直流電圧線から供給される直流電圧を直接モータ駆動用のインバータに供給するように構成する。

すなわち、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、互いに直流電圧線を介して接続されている電力供給装置と電動射出成形機とからなる電動射出成形機システムであって、前記電力供給装置は蓄電池を備え、該蓄電池からの電力を直流電圧として前記直流電圧線に供給するようになっており、前記電動射出成形機は、前記直流電圧線から供給される直流電圧がモータ駆動用のインバータに供給されるようになっていることを特徴とする電動射出成形機システムとして構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動射出成形機システムにおいて、前記電力供給装置は切換え可能な複数個の蓄電池を備えていることを特徴とする電動射出成形機システムとして構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電動射出成形機システムにおいて、前記電力供給装置は複数台設けられ、所定のセレクタを介して前記直流電圧線に切換え接続されるようになっていることを特徴とする電動射出成形機システムとして構成される。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３に記載の電動射出成形機システムにおいて、前記電動射出成形機システムは上位コントローラを備え、該上位コントローラと前記電動射出成形機と前記電力供給装置は通信手段により互いに情報を送受信するようになっていることを特徴とする電動射出成形機システムとして構成される。

以上のように本発明は、互いに直流電圧線を介して接続されている電力供給装置と電動射出成形機とからなる電動射出成形機システムとして構成される。そして電動射出成形機は、直流電圧線から供給される直流電圧がモータ駆動用のインバータに供給されるようになっている。そうすると電動射出成形機は、コンバータが不要であり比較的小型にすることができる。そして本発明によると、電力供給装置は蓄電池を備え、該蓄電池からの電力を直流電圧として直流電圧線に供給するように構成されている。つまり本発明の電動射出成形機システムは、蓄電池からの電力によって電動射出成形機を運転できる。従って、停電時においても成形サイクルを継続することができ、電力事情が良好でない国や地域においても、安定的に運転することができる。そして電動射出成形機と電力供給装置が独立しているので、運転可能な成形サイクル数を多くするために蓄電量を増やして蓄電池を大きくしても、電力供給装置が大型化するだけで、電動射出成形機を大型にする必要はない。また蓄電池は長期間に渡って充電／放電を繰り返すと劣化するが、蓄電池の交換は電力供給装置においてすればよく、電動射出成形機をメンテナンスする必要がない。つまり他の手段で直流電流を供給するようにすれば電動射出成形機は運転を継続することができる。本発明の電動射出成形機システムは電動射出成形機の運転を継続することができるので生産性が高い。他の発明によると、電力供給装置は切換え可能な複数個の蓄電池を備えている。そうすると、充電済みの蓄電池から電力を供給しているときに、放電された蓄電池に充電することができる。また複数個の蓄電池において劣化した蓄電池があれば、その蓄電池だけ切換えて交換することもでき、電力の供給を停止しないで済むという効果が得られる。さらに他の発明によると、電動射出成形機システムにおいて、電力供給装置は複数台設けられ、所定のセレクタを介して直流電圧線に切換え接続されるようになっている。そうすると所定の電力供給装置において蓄電量が減少すれば、十分に充電されている他の電力供給装置に切換えることができ、停電時においても成形サイクルを継続できることになる。他の発明によると、電動射出成形機システムは上位コントローラを備え、該上位コントローラと電動射出成形機と電力供給装置は通信手段により互いに情報を送受信するようになっている。このように構成されているので、電動射出成形機の工程、消費電力等の情報や、電力供給装置の蓄電量等の情報は、上位コントローラに送ることができる。上位コントローラにおいては電動射出成形機が必要とする電力を予測し、電力供給装置に必要な電力を供給するよう指令を送ることができる。また電力供給装置が複数台あるとき、所定の電力供給装置に必要な蓄電量が確保されていなければ、他の電力供給装置に切換えるよう指令を送ることもできる。上位コントローラは、電動射出成形機と電力供給装置とを適切に運転することができるので、電動射出成形機システムの効率を高くすることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る電動射出成形機システムを模式的に示すシステム図である。 本発明の第２の実施の形態に係る電動射出成形機システムを模式的に示すシステム図である。 本発明の第２の実施の形態に係る電動射出成形機システムにおいて、第１、２の電力供給装置のそれぞれの蓄電池の蓄電量の変化を示すグラフである。 本発明の第３の実施の形態に係る電動射出成形機システムを模式的に示すシステム図である。

以下、本発明の実施の形態を説明するが、最初に説明する第１の実施の形態に係る電動射出成形機システム１は、複数の本発明の実施の形態の中でもっともシンプルな構成からなる。後で説明する他の実施の形態は、この基本的な構成である第１の実施の形態を、拡張した構成になっている。

基本的な構成である第１の実施の形態に係る電動射出成形機システム１は、図１に示されているように、本実施の形態に係る電動射出成形機２と、この電動射出成形機２に電力を供給する電力供給装置３と、これらから情報を収集すると共に所定の指令を出力する上位コントローラ５とから構成されている。本実施の形態に係る電動射出成形機２も、従来周知の電動射出成形機と同様に、金型を型締めする型締装置、加熱シリンダとスクリュとからなり樹脂を溶融して射出する射出装置、成形品を突き出す突出装置、等から構成され、これらの各装置はサーボモータ等のモータによって駆動されるようになっている。しかしながら、従来の電動射出成形機とその電力供給系統において大きく相違している。すなわち本実施の形態に係る電動射出成形機２は、コンバータを備えていない。本実施の形態に係る電動射出成形機２は、外部の直流電圧線７に所定の端子部９を介して接続され、電動射出成形機２の内部に設けられている装置内直流電圧線１０に直流電圧が供給されるようになっている。そしてこの直流電圧は、各装置に設けられているモータを駆動するインバータ、つまりサーボアンプ１２、１３、…に供給されるようになっている。つまり外部の直流電圧線７から供給される直流電圧は、直接サーボアンプ１２、１３、…に供給されるようになっている。装置内直流電圧線１０には、平滑化コンデンサ１７が設けられ、直流電圧の変動が抑制されている。

本発明の第１の実施の形態に係る電力供給装置３は、比較的大量の電力が貯蔵されている蓄電池１８と、直流電圧供給回路２０とから構成されている。直流電圧供給回路２０は、この蓄電池１８から供給される所定の直流電圧を昇圧する回路であり、直流電圧線７に供給する直流電圧を生成している。

上位コントローラ５は、電動射出成形機２と、電力供給装置３と、通信線２１により相互に接続されている。電動射出成形機２からは、成形サイクルにおける工程情報や、成形サイクルにおける消費電力等の情報を受信しており、電力供給装置３からは蓄電量に関する情報を受信している。蓄電量は例えば蓄電池１８の電圧を検出することによって得ることができる。この第１の実施の形態に係る電動射出成形機システム１は、電動射出成形機２が蓄電池１８を備えた電力供給装置３から電力の供給を受けて運転するようになっているので、停電時であっても成形サイクルを実施することができる。また、電力事情の良好でない国や地域においても安定的に運転することができる。上位コントローラ５は、電力供給装置３から蓄電量についての情報を受信しているが、蓄電池１８の蓄電量が低下して、電動射出成形機２において成形サイクルを実施するために必要とする消費電力を供給することが困難になったと判断したら、電動射出成形機２に対して停止の指令を送る。電動射出成形機システム１は安全に停止することができる。必要に応じて蓄電池１８を充電する。あるいは充電済みの蓄電池１８と交換し、電動射出成形機システム１の運転を再開する。

本発明の第２の実施の形態に係る電動射出成形機システム１’を説明する。第１の実施の形態に係る電動射出成形機システム１と同様の装置、部材については同じ符号を付して説明を省略する。第２の実施の形態に係る電動射出成形機システム１’は、図２に示されているように、２台の電力供給装置、すなわち第１、２の電力供給装置３ａ、３ｂを備えている点に特徴がある。第１、２の電力供給装置３ａ、３ｂは、蓄電池１８と、直流電圧変換／供給回路２４とから構成されている。直流電圧変換／供給回路２４は２つの機能を備えている。第１の機能は、蓄電池１８からの直流電圧を昇圧して直流電圧線７に供給する直流電圧を生成する機能であり、前実施の形態と同様である。第２の機能は蓄電池１８に充電する機能である。第２の形態においては、第１、２の電力供給装置３ａ、３ｂは工場電源２３に接続されており、工場電源２３から供給される三相交流電圧が直流電圧変換／供給回路２４によって直流電圧に変換される。これによって蓄電池１８が充電されるようになっている。第２の実施の形態に係る電動射出成形機システム１’は、直流電圧線７にセレクタ２５を備えており、第１、２の電力供給装置３ａ、３ｂと直流電圧線７との接続を切換えることができるようになっている。第１、２の電力供給装置３ａ、３ｂも、セレクタ２５も通信線２１によって上位コントローラ５に接続されている。

第２の実施の形態に係る電動射出成形機システム１’の作用を説明する。運転の開始において、第１の電力供給装置３ａの蓄電池１８は十分に蓄電された状態であり、第２の電力供給装置３ｂの蓄電池１８は放電された状態になっているものとする。上位コントローラ５は、第１、２の電力供給装置３ａ、３ｂから蓄電量に関する情報を受信して、直流電圧を供給するのは第１の電力供給装置３ａからとすることを決定する。セレクタ２５に指令を送り、第１の電力供給装置３ａを直流電圧線７に接続する。上位コントローラ５は第１の電力供給装置３ａに直流電圧を供給するよう指令を送り、第２の電力供給装置３ｂに蓄電するように指令を送る。電動射出成形機２は成形サイクルを開始する。成形サイクルを開始すると第１の電力供給装置３ａの蓄電量は徐々に低下する。これに対して第２の電力供給装置３ｂは蓄電池１８に蓄電されるので蓄電量が増加する。この様子が、図３のグラフの区間３１において示されている。第２の電力供給装置３ｂにおいて蓄電池１８に十分に蓄電されたことが検出されたら、符号４１で示されているように、第２の電力供給装置３ｂは蓄電を停止する。第２の電力供給装置３ｂにおいて蓄電を停止しても第１の電力供給装置３ａの蓄電量が十分に残っているので第１の電力供給装置３ａからの直流電圧の供給を継続する。この様子がグラフの区間３２において示されている。第１の電力供給装置３ａの蓄電量が符号４２で示されているように予め設定されている下限値に達したら、上位コントローラ５は各装置に指令を送信する。すなわち第１の電力供給装置３ａは蓄電を開始するように、第２の電力供給装置３ｂは直流電圧の供給を開始するように、セレクタ２５は第２の電力供給装置３ｂに接続を切換えるように、それぞれ指令を送信する。第１の電力供給装置３ａは蓄電を開始して蓄電量が増加している様子が、そして第２の電力貯蔵装置３ｂは直流電圧を供給して蓄電量が徐々に低下している様子が、グラフの区間３３に示されている。蓄電が完了したら第１の電力供給装置３ａの蓄電を停止する。区間３４において示されているように、引き続き第２の電力供給装置３ｂから直流電圧の供給を継続する。第２の電力供給装置３ｂの蓄電量が下限値に達したら、上位コントローラ５は各装置に指令を送信する。すなわち第１の電力供給装置３ａは直流電圧の供給を開始するように、第２の電力供給装置３ｂは蓄電を開始するように、セレクタ２５は接続を第１の電力供給装置３ａに切換えるように、それぞれ指令を送信する。以下同様にして運転する。

第２の実施の形態においても、第１、２の電力供給装置３ａ、３ｂに蓄電された電力によって電動射出成形機２を運転するので、停電が発生しても成形サイクルを継続することができる。そして交互に第１、２の電力供給装置３ａ、３ｂに蓄電するので、電動射出成形機２は停止する必要がない。ところで図３のグラフにおいて、区間３２、３４は、一方の電力供給装置３ａ、３ｂから直流電圧を供給しているときに、他方の電力供給装置３ａ、３ｂは停止している状態を示している。このような区間３２、３４は、その長短によって電動射出成形機システム１’の安定性を評価することができる。区間３２、３４が短いときは、蓄電池１８の容量を大きくしたり、第３の電力供給装置を追加することを検討すべきである。

図４には、第３の実施の形態に係る電動射出成形機システム１’’が示されている。第１の実施の形態に係る電動射出成形機システム１と同様の装置、部材については同じ符号を付して説明を省略する。第３の実施の形態に係る電動射出成形機システム１’’においては、電力供給装置３’’は、２個の蓄電池１８、１８と、これらの蓄電池１８、１８を切換える切換器２７とを備えている。蓄電池１８、１８は、切換器２７によって選択されている一方から直流電圧を供給するようになっており、選択されていない他方は運転中であっても交換が可能になっている。従って、直流電圧を供給している蓄電池１８の蓄電量が下限値に達したら放電したと見なして、切換器２７によって他方の蓄電池１８に切換えて直流電圧の供給を継続させ、放電した蓄電池１８は取り外して充電済みの新しい蓄電池１８に交換する。取り外した蓄電池１８は他所で蓄電する。このようにすれば、外部からの電力供給がない工場においても電動射出成形機２を継続して運転することができる。

本実施の形態に係る電動射出成形機システム１、１’、１’’は色々な変形が可能である。例えば、第２の実施の形態において、第１、２の電力供給装置３ａ、３ｂには１個の蓄電池１８、１８しか設けられていないが、複数個の蓄電池１８、１８、…を設けるようにしてもよい。また前記したように第３の電力供給装置、あるいは第４の電力供給装置を追加してもよい。他の変形も可能である。本実施の形態に係る電動射出成形機システム１、１’、１’’はいずれも電動射出成形機２が１台だけしか接続されていないが、２台以上の電動射出成形機２、２、…を接続するようにしてもよい。

１ 電動射出成形機システム ２ 電動射出成形機
３ 電力供給装置
３ａ、３ｂ 第１、２の電力供給装置
５ 上位コントローラ ７ 直流電圧線
１２、１３、 サーボアンプ
１７ 平滑化コンデンサ １８ 蓄電池
２０ 直流電圧供給回路 ２１ 通信線
２３ 工場電源 ２４ 直流電圧変換／供給回路
２５ セレクタ ２７ 切換器

Claims (4)

1. 互いに直流電圧線を介して接続されている電力供給装置と電動射出成形機とからなる電動射出成形機システムであって、
   前記電力供給装置は蓄電池を備え、該蓄電池からの電力を直流電圧として前記直流電圧線に供給するようになっており、
   前記電動射出成形機は、前記直流電圧線から供給される直流電圧がモータ駆動用のインバータに供給されるようになっていることを特徴とする電動射出成形機システム。
2. 請求項１に記載の電動射出成形機システムにおいて、前記電力供給装置は切換え可能な複数個の蓄電池を備えていることを特徴とする電動射出成形機システム。
3. 請求項１または２に記載の電動射出成形機システムにおいて、前記電力供給装置は複数台設けられ、所定のセレクタを介して前記直流電圧線に切換え接続されるようになっていることを特徴とする電動射出成形機システム。
4. 請求項１〜３に記載の電動射出成形機システムにおいて、前記電動射出成形機システムは上位コントローラを備え、該上位コントローラと前記電動射出成形機と前記電力供給装置は通信手段により互いに情報を送受信するようになっていることを特徴とする電動射出成形機システム。

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