JP3451480B2 - 射出成形機 - Google Patents

射出成形機

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は射出装置や型開閉装
置における駆動源としてモータを用いている電動射出成
形機に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、電動射出成形機では、射
出、型開閉、計量、エジェクタのような各機能を個別に
設けられたモータにより実現するようにしている。モー
タには、通常、誘導電動機が用いられている。このよう
なモータにおけるドライバの一例を図３を参照して説明
する。図３において、ドライバ３０は、インバータ部４
０と整流回路部５０とを含んでいる。インバータ部４０
は複数のスイッチング素子から成り、整流回路部５０は
コンデンサインプット型のダイオード整流回路により実
現されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、これまでの
ドライバでは、射出成形機の型開閉や射出の減速時等に
発生するモータＩＭの回生電力をダイナミックブレーキ
（ＤＢ）回路部６０に備えられた抵抗器６１で熱として
消費するようにしている。すなわち、モータＩＭが回生
電力を発生するとスイッチング素子６２がオンとされ、
回生電力が抵抗器６１で消費される。これは、省エネル
ギーの観点から言えば、無駄なエネルギーを費やしてい
ることになる。加えて、抵抗器６１の発熱及びこれを放
熱するための手段を構成するために寸法増大等の問題が
生じる。
【０００４】上記のような回生電力に対する対策として
整流回路部５０を電源回生コンバータに置き換えること
により、電源回生を可能とした方式もある。しかし、電
源回生コンバータは高価である。
【０００５】また、上記とは別に、これまでの射出成形
機は、必要最小限の電源バックアップ機能を除いて、停
電に対する対策は講じられていないのが実情である。こ
のため、運転中の成形サイクルの途中で停電により成形
動作が停止すると、金型内に十分に樹脂が充填されてい
ない場合、エジェクタにおいてその突き出しができな
い。この場合、金型からの不良成形品の取り出しを手作
業で行わなければならない。この取り出しには手間がか
かり、場合によっては金型を分解しなければならない時
もある。また、周辺機器も成形サイクルの途中で停止し
た場合には、再スタート時のリセットに多くの手間がか
かり、熟練を必要とする。
【０００６】このような問題点に鑑み、本発明の課題
は、モータの回生エネルギーの有効利用を図ることで省
電力化を実現できる射出成形機を提供することにある。
【０００７】本発明はまた、モータの回生エネルギーを
停電時の運転に利用できる射出成形機を提供することに
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、駆動源として
少なくとも１つのモータを備えた射出成形機において、
前記モータのドライバはインバータ部を含み、前記モー
タの回生エネルギー又は電源からの電力を蓄電するため
の充電器と、該充電器に対して充電を行うと共に、該充
電器からの放電を行うための充放電回路と、前記射出成
形機の運転状態に応じて前記充放電回路を制御して、前
記充電器に充電を行わせたり、前記充電器の電力を前記
モータに供給させるための制御部とを備え、前記制御部
は、前記インバータ部の入力側の電圧を検出するための
第１の電圧検出手段と、該第１の電圧検出手段で検出さ
れた検出値が所定の値より高くなると前記充電器に充電
を行わせるための充電用制御信号を出力し、前記検出値
が前記所定の値より低い場合には前記充電器から放電を
行わせるための放電用制御信号を出力する第１の比較手
段とを含むことを特徴とする。
【０００９】具体的には、前記制御部は、前記充放電回
路を制御して、前記モータが回生エネルギーを生じてい
る場合には前記充電器に充電を行わせ、前記モータの加
速時あるいは停電時には前記充電器の電力を前記モータ
に供給させる。
【００１０】
【００１１】前記第１の比較手段は、前記所定の値を基
準値として設定するための設定手段と、該設定された所
定の値と前記検出値とを比較する比較器とを含むことで
実現できる。
【００１２】前記第１の比較手段はまた、交流電源側の
電圧を前記所定の値として検出するための第２の電圧検
出手段と、該第２の電圧検出手段で検出された電圧と前
記検出値とを比較する比較器とを含むことで実現するこ
ともできる。
【００１３】前記制御部は更に、前記比較器の出力側に
第２の比較手段を備えることで、該第２の比較手段が、
前記充電器の電圧とあらかじめ設定された設定値とを比
較して、前記充電器の電圧が前記あらかじめ設定された
設定値よりも低くなって充電指令信号が出力されている
場合であっても、前記比較器から前記放電用制御信号が
出力されている場合、前記充電器に放電を行わせるため
の制御信号を出力するようにすることもできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１、図２を参照して、本発明の
好ましい実施の形態によるモータのドライバの構成につ
いて説明する。図１において、本形態によるドライバ１
０は、従来と同様のインバータ部４０と整流回路部５０
とを有する他に、充電器１５、充放電回路２０、制御部
２５を有する。
【００１５】充電器１５はモータＩＭの回生エネルギー
をインバータ部４０を介して蓄電したり、モータＩＭの
消費電力より電源側の電力に余裕がある場合に蓄電する
ためのものである。充放電回路２０は充電器１５に対し
て充電を行うと共に、充電器１５からの放電を行うため
のものである。制御部２５は、充放電回路２０を制御し
て、モータＩＭが回生エネルギーを生じている場合には
充電器１５に充電を行わせ、モータＩＭの加速時あるい
は停電時には充電器１５の電力をモータＩＭに供給させ
るための制御を行う。また、モータＩＭの消費電力より
電源側の電力に余裕がある場合には充電器１５に充電を
行わせるための制御を行う。
【００１６】図２をも参照して、制御部２５は、インバ
ータ部４０の入力側の電圧を検出するための平滑コンデ
ンサによる第１の電圧検出部２５−１と、第１の電圧検
出部２５−１で検出された検出値が所定の値より高くな
ると充電器１５に充電を行わせるための充電用制御信号
を出力し、前記検出値が前記所定の値より低い場合には
充電器１５から放電を行わせるための放電用制御信号を
出力する第１の比較部２６とを含む。これは、例えばモ
ータＩＭの減速時にはその回生エネルギーにより第１の
電圧検出部２５−１における電圧が短時間ではあるが上
昇し、モータＩＭの加速時には第１の電圧検出部２５−
１における電圧が短時間ではあるが低下することを利用
している。なお、上記の所定値には、電圧上昇側及び電
圧低下側のそれぞれにある幅を持たせることが望まし
い。
【００１７】本形態では特に、第１の比較部２６は、交
流電源側の電圧を前記所定の値として検出するための第
２の電圧検出部２６−１と、補償器２６−２と、加算器
２６−３と、ＤＣリンク電圧指令器２６−４と、比較器
２６−５とを含む。補償器２６−２は、第２の電圧検出
部２６−１で検出された値を所定のゲインで増幅するた
めのものであり、加算器２６−３は後述する加算を行
う。ＤＣリンク電圧指令器２６−４は、加算器２６−３
からの出力に基づいて前記所定の値となるべき基準値を
保持し、出力する。このようにして、比較器２６−５
は、第２の電圧検出部２６−１で検出された電圧と前記
検出値とを比較し、第１の電圧検出部２５−１で検出さ
れた検出値が前記所定の値、すなわち基準値より高くな
ると充電器１５に充電を行わせるための充電用制御信号
を出力し、前記検出値が前記所定の値より低い場合には
充電器１５から放電を行わせるための放電用制御信号を
出力する。
【００１８】このように第２の電圧検出部２６−１を備
えているのは、以下の理由による。本発明が適用される
射出成形機において使用する交流電源は、１００Ｖ、１
１０Ｖ、２００Ｖ、２２０Ｖというように多種類にわた
っている。このため、比較器２６−５における基準値
は、交流電源の電圧に応じて設定されなければならな
い。これに対して、第１の比較部２６を本形態のように
構成することにより、上記の設定操作を不要としてい
る。
【００１９】比較器２６−５における基準値の設定操作
を交流電源の電圧値に応じて行うのであれば、第１の比
較部２６は以下の構成で良い。すなわち、前記所定の値
を基準値として設定するための設定部と、設定された所
定の値と第１の電圧検出部２５−１からの前記検出値と
を比較する比較器とを有していれば良い。この場合の比
較器は図２に示された比較器２６−５と同じで良く、第
１の電圧検出部２５−１からの前記検出値の入力端子と
は別の端子に前記設定部の出力を接続すれば良い。
【００２０】本形態における制御部２５は更に、比較器
２６−５の出力側に第２の比較部２７を備えている。第
２の比較部２７は、充電器１５の電圧とあらかじめ設定
された設定値とを比較して、充電器１５の電圧が前記あ
らかじめ設定された設定値よりも低くなると、充電器１
５に充電を行わせるための制御信号を出力するためのも
のである。このため、第２の比較部２７は、充電器１５
の電圧を一方の入力とし、前記あらかじめ設定された設
定値を充電量指令として他方の入力とする比較器２７−
１を有する。比較器２７−１は、充電器１５の電圧が前
記あらかじめ設定された設定値よりも低くなると、充電
指令信号を出力する。第２の比較部２７はまた、比較器
２７−２を有する。比較器２７−２は、比較器２７−１
からの充電指令信号と比較器２６−５からの充電用制御
信号、放電用制御信号を比較して、充放電回路２０に対
して充電器１５の充電動作や放電動作を行わせるように
する。比較器２７−２はまた、比較器２６−５から放電
用制御信号を受けている場合には、比較器２７−１から
充電指令信号が出力されたとしても、放電用制御信号を
優先して充放電回路２０に対して充電器１５の放電動作
を行わせるようにする。
【００２１】充電器１５は、モータＩＭが減速時に発生
する回生エネルギーをインバータ部４０を介して蓄電す
るためのものであり、浮動充電の可能なバッテリーであ
れば良い。
【００２２】上記の構成により、制御部２５は、モータ
ＩＭが減速等により回生エネルギーを生じている場合に
は充放電回路２０を通して充電器１５に充電を行わせ、
モータＩＭの加速時あるいは停電時には充電器１５の電
力をモータＩＭに供給する制御を行うことができる。ま
た、モータＩＭの消費電力より電源側の電力に余裕があ
る場合には、充電器１５に充電を行わせるための制御を
行う。
【００２３】このようなドライバ１０は、射出成形機に
備えられるモータ毎に個別に備えられるのが好ましい。
射出成形機に備えられるモータの主なものは、射出軸、
型開閉軸、樹脂計量軸、及びエジェクタ軸用のモータが
あり、誘導電動機である。
【００２４】モータＩＭの力行時には、整流回路部５
０、インバータ部４０を通してモータＩＭに電力が供給
される。モータＩＭの減速時に生ずる回生エネルギー
は、第１の電圧検出部２５−１における電圧が上昇する
ことによって比較器２６−５から充電用制御信号が出力
されることにより、インバータ部４０を介して充電器１
５に充電される。一方、モータＩＭを加速させると第１
の電圧検出部２５−１における電圧が低下することによ
って比較器２６−５から放電用制御信号が出力されるこ
とにより、充電器１５における蓄電量が十分である場合
には、充電器１５からの電力がインバータ部４０を介し
てモータＩＭに供給される。これは、停電により第１の
電圧検出部２５−１における電圧が低下した場合でも同
様である。
【００２５】射出成形機本体の制御系は、停電が発生し
た場合でも、成形状態を記憶するバックアップ機能を有
している。一方、長時間ではないが、モータＩＭには充
電器１５から電力を供給可能である。そこで、射出成形
機本体の制御系に対して停電発生時には成形サイクルの
途中であってもその成形サイクルが終了するまでの制御
動作を実行させるようにする。このようにすれば、金型
内に中途半端に樹脂が充填されたような状態を無くすこ
とができるので、停電復旧後における再スタータ時のリ
セット操作を含めた復旧作業が容易になる。
【００２６】なお、射出成形機本体の制御系が上記のよ
うなバックアップ機能を有していない場合には、充電器
１５の電力をバックアップに利用できるように構成する
こともできる。
【００２７】ところで、モータＩＭのドライバ１０、特
にインバータ部４０は、これを制御するための別のコン
トローラ（図示せず）により制御される。この別のコン
トローラには、成形条件に応じたモータＩＭの減速指令
や加速指令が与えられる。言い換えれば、モータ毎に成
形の１サイクルにおける減速タイミングや加速タイミン
グはあらかじめ知ることができる。従って、制御部２５
はこのような減速タイミング、加速タイミングに応じて
上記の充電動作、放電動作を制御することもできる。図
２には、このための構成として、充放電タイミング設定
部２８が示されている。充放電タイミング設定部２８
は、運転条件設定部２８−１と補償器２８−２とを有す
る。運転条件設定部２８−１は、上記の１サイクルにお
ける減速タイミング、加速タイミングを設定するための
ものであり、補償器２８−２は、運転条件設定部２８−
１からの信号を所定のゲインで増幅するためのものであ
る。加算器２６−３は補償器２６−２の出力と補償器２
８−２との加算を行う。
【００２８】上記の説明では、モータ毎に充電器１５を
備える場合について説明したが、１つの充電器を複数台
のモータドライバで共用するようにしても良い。しか
し、制御部２５はモータ毎に備える必要がある。
【００２９】
【発明の効果】以上説明してきた本発明によれば、以下
のような効果が得られる。
【００３０】１）従来、熱として消費されていた回生電
力を蓄電して有効に利用することによる省電力効果によ
り、ランニングコストが低減される。
【００３１】２）運転中に停電が発生した場合にも、充
電器の電力を利用して成形サイクルを中断させることな
く、成形サイクルの終了まで運転を維持できるので、停
電復旧後の復旧作業が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるモータドライバの構
成を示した図である。
【図２】図１に示された制御部の具体的構成を示した図
である。
【図３】従来の電動射出成形機に用いられているモータ
ドライバの一例を示した図である。
【符号の説明】
１０、３０ ドライバ １５ 充電器 ２０ 充放電回路 ２５ 制御部 ２５−１ 第１の電圧検出部 ２６ 第１の比較部 ２６−１ 第２の電圧検出部 ２６−５、２７−１、２７−２ 比較器 ２７ 第２の比較部 ４０ インバータ部 ５０ 整流回路部 ６１ 抵抗器 ６２ スイッチング素子

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 駆動源として少なくとも１つのモータを
    備えた射出成形機において、 前記モータのドライバはインバータ部を含み、 前記モータの回生エネルギー又は電源からの電力を蓄電
    するための充電器と、 該充電器に対して充電を行うと共に、該充電器からの放
    電を行うための充放電回路と、 前記射出成形機の運転状態に応じて前記充放電回路を制
    御して、前記充電器に充電を行わせたり、前記充電器の
    電力を前記モータに供給させるための制御部とを備え、 前記制御部は、前記インバータ部の入力側の電圧を検出
    するための第１の電圧検出手段と、該第１の電圧検出手
    段で検出された検出値が所定の値より高くなると前記充
    電器に充電を行わせるための充電用制御信号を出力し、
    前記検出値が前記所定の値より低い場合には前記充電器
    から放電を行わせるための放電用制御信号を出力する第
    １の比較手段とを含む ことを特徴とする射出成形機。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の射出成形機において、前
    記制御部は、前記充放電回路を制御して、前記モータが
    回生エネルギーを生じている場合には前記充電器に充電
    を行わせ、前記モータの加速時あるいは停電時には前記
    充電器の電力を前記モータに供給させることを特徴とす
    る射出成形機。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の射出成形機において、前
    記第１の比較手段は、前記所定の値を基準値として設定
    するための設定手段と、該設定された所定の値と前記検
    出値とを比較する比較器とを含むことを特徴とする射出
    成形機。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の射出成形機において、前
    記第１の比較手段は、交流電源側の電圧を前記所定の値
    として検出するための第２の電圧検出手段と、該第２の
    電圧検出手段で検出された電圧と前記検出値とを比較す
    る比較器とを含むことを特徴とする射出成形機。
  5. 【請求項５】 請求項３あるいは４記載の射出成形機に
    おいて、前記制御部は更に、前記比較器の出力側に第２
    の比較手段を備え、該第２の比較手段は、前記充電器の
    電圧とあらかじめ設定された設定値とを比較して、前記
    充電器の電圧 が前記あらかじめ設定された設定値よりも
    低くなって充電指令信号が出力されている場合であって
    も、前記比較器から前記放電用制御信号が出力されてい
    る場合、前記充電器に放電を行わせるための制御信号を
    出力することを特徴とする射出成形機。
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