JP3608076B2 - Apparatus using lithium battery and injection molding machine using the apparatus - Google Patents

Apparatus using lithium battery and injection molding machine using the apparatus Download PDF

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  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構成部品の位置をエンコーダを使用して検出し、その検出結果を利用して各種動作制御を行う射出成形機等、信号発生および／またはデータの記憶を行うユニットを有し、このユニットの電源バックアップ手段としてリチウム電池を用いる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多回転型のセミアブソリュートエンコーダ（以後、単に、エンコーダと呼ぶ）を有する装置として、射出成形機がある。このエンコーダが動作（エンコード信号の発生および／またはエンコードデータの一時的記憶）するためには、電力供給が必要であり、例えば、電圧５Ｖの直流電源がエンコーダには接続されている。具体的には、エンコーダには、通常、商用交流電力を電圧５Ｖの直流電力に変換して出力する直流電源装置が接続されている。ただし、商用交流電力が停電した場合の不測の事態や、制御電源（直流電源装置）の電圧低下時やオフ時に備え、エンコーダには、リチウム電池を用いたエマージェンシー電源も備えられている。
【０００３】
図２は、この種の射出成形機のエンコーダ部分のみを示した概略図である。図２を参照して、エンコーダ１には、通常時、電圧５Ｖの電源装置２が接続されている。エンコーダ１自体、電源装置２の出力電圧を監視する機能と、その監視結果に基づいて動作電源を切り替える機能とを備えている。例えば、通常時は電源装置２によって動作するが、商用交流電力の停電などで電源装置２の出力電圧が所定値以下にまで降下したときには、エンコーダ１は、電源装置２からリチウム電池３に供給電源を切り替え、動作を持続する。この際、エンコーダ１は、電源装置２の出力電圧の監視を続行する。よって、電源装置２の出力電圧が前記所定値を超過するまで復旧した際には、動作電源をリチウム電池３から電源装置２に再び切り替える。
【０００４】
つまり、リチウム電池３は、商用交流電力の停電などに因り電源装置２の出力電圧が所定値以下にまで降下しない限りは、使用されることはない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、リチウム電池は、不使用状態でその電極表面に不動態膜が形成されるので、この不動態膜が自然放電を抑制することによって長期間に亘って使用できる反面、負荷が接続されたときにはその不動態膜が図３の概念的な回路図に示すように内部抵抗Ｒとなって作用するので、一時的に電圧が低下（無負荷時電圧から過渡最低電圧まで低下）してしまう性質を持っている。尚、電極表面における不動態膜は、不使用時間が長い程大量に、また、環境温度が高い程高速に、成長する。
【０００６】
不動態膜の形成に因るリチウム電池の内部抵抗の上昇作用は、リチウム電池内を通電する電流値が大きい程、顕著にあらわれる。換言すれば、リチウム電池の通電電流値がマイクロアンペアオーダであるときには問題となるような電圧低下は殆どないものの、数ミリアンペア以上になると上述した電圧低下が顕著になる。
【０００７】
エンコーダは、その動作のために、通常、数ミリアンペアから数百ミリアンペア以上の電流の通電を必要とするので、不使用状態が続いた後のリチウム電池を動作電源として使用する場合には、電圧低下現象が発生する。電圧低下が起こった場合、エンコーダの最低動作電圧を確保できないので、エンコーダが誤動作を起こす等の不具合が発生する虞がある。
【０００８】
特に、射出成形機においてエマージェンシー電源として用いられるリチウム電池は、前述したように、商用交流電力の停電などに因り直流電源の電圧が所定値以下にまで降下しない限りは使用されることがないため、基本的に、不使用時間はかなり長い。このリチウム電池はまた、射出成形機に設けられるエンコーダに用いられるため、その環境温度はかなり高い。即ち、射出成形機のエンコーダのエマージェンシー電源として使用されるリチウム電池は、不動態膜が最も成長しやすい条件を満たしていることになる。
【０００９】
尚、以上説明した問題点は、上記エンコーダを有する射出成形機に限らず、動作電源として通常時には商用交流電力を利用した直流電源装置を用いる一方、直流電源装置の電源電圧低下時にはリチウム電池を使用して信号発生および／またはデータの記憶を行うユニットを有する装置全般についてもいえることである。
【００１０】
それ故、本発明の技術的課題は、長時間使用されることがないリチウム電池を動作電源として使用するときであっても、電圧低下およびこれによる誤動作を発生し難いユニットを有する装置を提供することである。
【００１１】
本発明の他の技術的課題は、長時間使用されることがないリチウム電池を動作電源として使用するときであっても、電圧低下およびこれによる誤動作を発生し難いエンコーダを有する射出成形機を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、動作電源を使用して信号発生および／またはデータの記憶を行うユニットを有する装置であって、前記ユニットは、その動作電源として通常時には商用交流電力を利用した直流電源装置を用いる一方、該直流電源装置の電源電圧低下時にはリチウム電池を用いる装置において、前記リチウム電池に対して接続可能な所定の抵抗値のダミー負荷と、前記ユニットの直流電源装置を用いた使用時間を計時するタイマと、前記タイマの計時結果が所定の使用時間に達したときに前記リチウム電池に前記ダミー負荷を接続して放電を所定の放電時間だけ行う制御スイッチとを有することを特徴とするリチウム電池を用いる装置が得られる。
【００１３】
本発明によれば、前記タイマは、前記所定の放電時間の計時をも行う前記リチウム電池を用いる装置が得られる。
【００１４】
本発明によれば、所定の構成部品の位置をエンコーダを使用して検出し、検出結果に基づいて動作制御を行う射出成形機であって、前記エンコーダは、その動作電源として通常時には商用交流電力を利用した直流電源装置を用いる一方、該直流電源装置の電源電圧低下時にはリチウム電池を用いる射出成形機において、前記リチウム電池に対して接続可能な所定の抵抗値のダミー負荷と、前記直流電源装置を用いた前記エンコーダの使用時間を計時するタイマと、前記タイマの計時結果が所定の使用時間に達したときに前記リチウム電池に前記ダミー負荷を接続して放電を所定の放電時間だけ行う制御スイッチとを有することを特徴とする射出成形機が得られる。
【００１５】
本発明によれば、前記タイマは、前記所定の放電時間の計時をも行う前記射出成形機が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、動作電源として通常時には商用交流電力を利用した直流電源装置を用いる一方、直流電源装置の電源電圧低下時にはリチウム電池を使用して信号発生および／またはデータの記憶を行うユニットを有する装置として、エンコーダを有する射出成形機を例に挙げて説明する。
【００１７】
本発明による射出成形機は、例えば可動金型やスクリュー等の可動部品の各基準位置に対する位置をエンコーダを使用して検出し、検出結果に基づいて樹脂の可塑化／計量、充填、保圧、ならびに冷却／製品の取り出し等の射出成形動作の制御を行うものである。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態による射出成形機のエンコーダ部分のみを示した概略図である。図１を参照して、エンコーダ１は、図２に示した従来例と同様に、その動作（エンコード信号の発生および／またはエンコードデータの一時的記憶）のために、電力供給を必要とする。エンコーダ１には、通常時、商用交流電力を電圧５Ｖの直流電力に変換する電源装置２が接続されている。エンコーダ１自体、電源装置２の出力電圧を監視する機能と、その監視結果に基づいて動作電源を切り替える機能とを備えている。
【００１９】
エンコーダ１は、通常時は電源装置２によって動作するが、商用交流電力の停電などで電源装置２の出力電圧が所定値以下にまで降下したときには、電源装置２からリチウム電池３に供給電源を切り替え、動作を持続する。この際、エンコーダ１は、電源装置２の出力電圧の監視を続行する。よって、電源装置２の出力電圧が前記所定値を超過するまで復旧した際には、動作電源をリチウム電池３から電源装置２に再び切り替える。
【００２０】
本射出成形機はさらに、リチウム電池に対して接続可能な所定の抵抗値（例えば、３．６Ｋオーム）のダミー負荷１４と、エンコーダ１の電源装置２を用いた使用時間を計時するタイマ１５と、タイマ１５の計時結果が所定の使用時間（例えば、数百〜数千時間）に達したときにリチウム電池３にダミー負荷１４を接続して放電を所定の放電時間（例えば、１００ミリ秒間）だけ行う制御スイッチ１６とを有している。尚、ダミー負荷１４の一端は、接地されている。また、タイマ１５は、所定の放電時間の計時をも行う。
【００２１】
次に、本射出成形機の動作を説明する。
【００２２】
本射出成形機の動作において、商用交流電力を用いた電源装置２によってエンコーダ１の動作が開始されると、タイマ１５は、第１の計時動作として、電源装置２によるエンコーダ１の使用時間の計時を開始する。この際、制御スイッチ１６は、リチウム電池３を、エンコーダ１に随時接続可能なスタンバイ端子１６ａに接続している。
【００２３】
制御スイッチ１６は、タイマ１５の計時結果が所定の使用時間に達すると、リチウム電池３を、スタンバイ端子１６ａからダミー負荷１４に通じた放電用端子１６ｂに接続を切り替える。このとき、タイマ１５は、使用時間をゼロにリセットすると共に、第２の計時動作として、リチウム電池３とダミー負荷１４との接続時間、即ち放電時間の計時を開始する。
【００２４】
制御スイッチ１６は、タイマ１５の第２の計時結果が所定の使用時間に達すると、リチウム電池３を、放電用端子１６ｂから再びスタンバイ端子１６ａに接続を切り替える。このとき、タイマ１５は、放電時間をゼロにリセットすると共に、第１の計時動作を再開する。
【００２５】
尚、以上説明した本発明によるリチウム電池に関わる構成は、エンコーダを有する射出成形機のみに適用されるものではなく、例えば、エンコーダを有する工作機械、あるいは、運転条件データや運転実績データをリチウム電池を用いた動作電源により一時的に記憶するメモリ素子を有する工作機械等、動作電源を使用して信号発生および／またはデータの一時的記憶を行うユニットを有する装置全般に対して適用可能である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明による装置は、リチウム電池に対して接続可能な所定の抵抗値のダミー負荷と、直流電源装置を用いたエンコーダの使用時間を計時するタイマと、タイマの計時結果が所定の使用時間に達したときにリチウム電池にダミー負荷を接続して放電を所定の放電時間だけ行う制御スイッチとを有しているため、長時間使用されることがないリチウム電池を動作電源として使用するときであっても、電圧低下を発生し難く、よって、直流電源装置の電源電圧低下時にはリチウム電池を使用して信号発生および／またはデータの記憶を行うユニットの誤動作も発生し難い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による装置の例である射出成形機の要部、即ちエンコーダ部分を示す概略図である。
【図２】従来の射出成形機のエンコーダ部分を示す概略図である。
【図３】リチウム電池内の電極上に成長した不動態膜による内部抵抗上昇作用を説明するための概念図である。
【符号の説明】
１ エンコーダ
２ 電源装置
３ リチウム電池
１４ ダミー負荷
１５ タイマ
１６ 制御スイッチ
１６ａ スタンバイ端子
１６ｂ 放電用端子
Ｒ 内部抵抗[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes a unit that generates signals and / or stores data, such as an injection molding machine that detects the position of a component using an encoder and controls various operations using the detection results. The present invention relates to an apparatus using a lithium battery as a power backup means of a unit.
[0002]
[Prior art]
As an apparatus having a multi-rotation type semi-absolute encoder (hereinafter simply referred to as an encoder), there is an injection molding machine. In order for this encoder to operate (generation of an encode signal and / or temporary storage of encode data), it is necessary to supply power. For example, a DC power supply having a voltage of 5 V is connected to the encoder. Specifically, a DC power supply device that converts commercial AC power into DC power having a voltage of 5 V and outputs it is usually connected to the encoder. However, the encoder is also equipped with an emergency power source using a lithium battery, in case of an unexpected situation when the commercial AC power fails, or when the control power source (DC power supply device) drops or is turned off.
[0003]
FIG. 2 is a schematic view showing only the encoder portion of this type of injection molding machine. Referring to FIG. 2, power supply device 2 having a voltage of 5 V is connected to encoder 1 at a normal time. The encoder 1 itself has a function of monitoring the output voltage of the power supply device 2 and a function of switching the operating power supply based on the monitoring result. For example, although it is normally operated by the power supply device 2, the encoder 1 supplies power to the lithium battery 3 from the power supply device 2 when the output voltage of the power supply device 2 drops below a predetermined value due to a commercial AC power blackout or the like. To continue operation. At this time, the encoder 1 continues to monitor the output voltage of the power supply device 2. Therefore, when the output voltage of the power supply device 2 is restored until it exceeds the predetermined value, the operating power supply is switched from the lithium battery 3 to the power supply device 2 again.
[0004]
That is, the lithium battery 3 is not used unless the output voltage of the power supply device 2 drops below a predetermined value due to a power failure of commercial AC power.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In general, a lithium battery has a passive film formed on the electrode surface in a non-use state. Therefore, the passive film can be used for a long period of time by suppressing spontaneous discharge, but when a load is connected. As the passive film acts as an internal resistance R as shown in the conceptual circuit diagram of FIG. 3, the voltage temporarily decreases (from the no-load voltage to the transient minimum voltage). have. The passive film on the electrode surface grows in a larger amount as the non-use time is longer, and grows faster as the environmental temperature is higher.
[0006]
The effect of increasing the internal resistance of the lithium battery due to the formation of the passive film becomes more prominent as the current value flowing through the lithium battery increases. In other words, there is almost no voltage drop that causes a problem when the energization current value of the lithium battery is on the order of microamperes, but the voltage drop described above becomes prominent when it exceeds several milliamperes.
[0007]
Encoders usually require a current of several milliamps to several hundred milliamps or more for their operation, so if you use a lithium battery as an operating power supply after it has not been used, the voltage drops. The phenomenon occurs. If a voltage drop occurs, the minimum operating voltage of the encoder cannot be ensured, and there is a risk that problems such as malfunction of the encoder may occur.
[0008]
In particular, a lithium battery used as an emergency power source in an injection molding machine is not used unless the voltage of the DC power source drops below a predetermined value due to a power failure of commercial AC power as described above. Basically, the non-use time is quite long. Since this lithium battery is also used in an encoder provided in an injection molding machine, its environmental temperature is considerably high. That is, a lithium battery used as an emergency power source for an encoder of an injection molding machine satisfies a condition in which a passive film is most likely to grow.
[0009]
The above-described problems are not limited to the injection molding machine having the encoder, but a DC power supply that uses commercial AC power is used as an operating power supply during normal operation, while a lithium battery is used when the power supply voltage of the DC power supply drops. This also applies to all devices having units that generate signals and / or store data.
[0010]
Therefore, the technical problem of the present invention is to provide an apparatus having a unit that is unlikely to cause a voltage drop and a malfunction due to this even when a lithium battery that is not used for a long time is used as an operation power supply. That is.
[0011]
Another technical problem of the present invention is to provide an injection molding machine having an encoder that is less likely to cause a voltage drop and a malfunction due to this even when a lithium battery that is not used for a long time is used as an operating power source. It is to be.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, there is provided an apparatus having a unit that generates signals and / or stores data using an operating power supply, and the unit is a DC power supply apparatus that uses commercial AC power at the normal time as the operating power supply. On the other hand, when the power supply voltage of the DC power supply device is lowered, in a device using a lithium battery, a dummy load having a predetermined resistance value connectable to the lithium battery and a usage time of the unit using the DC power supply device are counted. And a control switch for connecting the dummy load to the lithium battery and discharging the battery for a predetermined discharge time when the timed result of the timer reaches a predetermined use time. A device using is obtained.
[0013]
According to the present invention, it is possible to obtain an apparatus using the lithium battery, wherein the timer also measures the predetermined discharge time.
[0014]
According to the present invention, there is provided an injection molding machine that detects the position of a predetermined component using an encoder and performs operation control based on the detection result. In the injection molding machine that uses a lithium battery when the power supply voltage of the DC power supply device decreases, a dummy load having a predetermined resistance value that can be connected to the lithium battery, and the DC power supply device A timer for measuring the usage time of the encoder using the control switch, and when the timed result of the timer reaches a predetermined usage time, the dummy load is connected to the lithium battery to discharge only for the predetermined discharge time An injection molding machine characterized by having:
[0015]
According to the present invention, it is possible to obtain the injection molding machine in which the timer also measures the predetermined discharge time.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention uses a DC power supply device that uses commercial AC power as a normal operating power supply, while a unit that generates a signal and / or stores data using a lithium battery when the power supply voltage of the DC power supply device decreases. An example of an apparatus having an encoder is an injection molding machine having an encoder.
[0017]
The injection molding machine according to the present invention detects, for example, the position of each movable part such as a movable mold and a screw with respect to each reference position using an encoder, and plasticizes / meters, fills, and holds the resin based on the detection result. In addition, it controls injection molding operations such as cooling / product removal.
[0018]
FIG. 1 is a schematic view showing only an encoder portion of an injection molding machine according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, encoder 1 requires power supply for its operation (generation of encoded signal and / or temporary storage of encoded data), as in the conventional example shown in FIG. A power supply device 2 that converts commercial AC power into DC power having a voltage of 5 V is connected to the encoder 1 at normal times. The encoder 1 itself has a function of monitoring the output voltage of the power supply device 2 and a function of switching the operating power supply based on the monitoring result.
[0019]
The encoder 1 is normally operated by the power supply device 2, but when the output voltage of the power supply device 2 drops below a predetermined value due to a power failure of commercial AC power, the power supply is switched from the power supply device 2 to the lithium battery 3. , Lasting operation. At this time, the encoder 1 continues to monitor the output voltage of the power supply device 2. Therefore, when the output voltage of the power supply device 2 is restored until it exceeds the predetermined value, the operating power supply is switched from the lithium battery 3 to the power supply device 2 again.
[0020]
The injection molding machine further includes a dummy load 14 having a predetermined resistance value (for example, 3.6 K ohms) that can be connected to the lithium battery, a timer 15 that measures the usage time of the power supply device 2 of the encoder 1, When the time measurement result of the timer 15 reaches a predetermined usage time (for example, several hundred to several thousand hours), the dummy load 14 is connected to the lithium battery 3 and the discharge is performed for the predetermined discharge time (for example, 100 milliseconds). And a control switch 16 that performs only. Note that one end of the dummy load 14 is grounded. The timer 15 also measures a predetermined discharge time.
[0021]
Next, the operation of this injection molding machine will be described.
[0022]
In the operation of the injection molding machine, when the operation of the encoder 1 is started by the power supply device 2 using commercial AC power, the timer 15 counts the usage time of the encoder 1 by the power supply device 2 as the first timekeeping operation. To start. At this time, the control switch 16 connects the lithium battery 3 to a standby terminal 16 a that can be connected to the encoder 1 at any time.
[0023]
The control switch 16 switches the connection of the lithium battery 3 from the standby terminal 16 a to the discharge terminal 16 b that is connected to the dummy load 14 when the time measurement result of the timer 15 reaches a predetermined usage time. At this time, the timer 15 resets the use time to zero and starts measuring the connection time between the lithium battery 3 and the dummy load 14, that is, the discharge time, as the second time measurement operation.
[0024]
The control switch 16 switches the connection of the lithium battery 3 from the discharging terminal 16b to the standby terminal 16a again when the second timing result of the timer 15 reaches a predetermined usage time. At this time, the timer 15 resets the discharge time to zero and restarts the first timing operation.
[0025]
The configuration related to the lithium battery according to the present invention described above is not applied only to the injection molding machine having an encoder. The present invention can be applied to all devices having a unit that generates signals and / or temporarily stores data using an operating power source, such as a machine tool having a memory element that temporarily stores an operating power source using a power source.
[0026]
【The invention's effect】
The apparatus according to the present invention includes a dummy load having a predetermined resistance value that can be connected to a lithium battery, a timer that measures the usage time of the encoder using the DC power supply device, and the timing result of the timer reaches the predetermined usage time. When a lithium battery that is not used for a long time is used as an operating power source, a dummy switch is connected to the lithium battery and discharged for a predetermined discharge time. However, it is difficult for a voltage drop to occur, and therefore, when a power supply voltage of the DC power supply device is lowered, a malfunction of a unit that generates a signal and / or stores data using a lithium battery is unlikely to occur.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a main part, ie, an encoder part, of an injection molding machine as an example of an apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing an encoder portion of a conventional injection molding machine.
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining an internal resistance increasing action by a passive film grown on an electrode in a lithium battery.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Encoder 2 Power supply device 3 Lithium battery 14 Dummy load 15 Timer 16 Control switch 16a Standby terminal 16b Discharge terminal R Internal resistance

Claims (4)

動作電源を使用して信号発生および／またはデータの記憶を行うユニットを有する装置であって、前記ユニットは、その動作電源として通常時には商用交流電力を利用した直流電源装置を用いる一方、該直流電源装置の電源電圧低下時にはリチウム電池を用いる装置において、前記リチウム電池に対して接続可能な所定の抵抗値のダミー負荷と、前記ユニットの直流電源装置を用いた使用時間を計時するタイマと、前記タイマの計時結果が所定の使用時間に達したときに前記リチウム電池に前記ダミー負荷を接続して放電を所定の放電時間だけ行う制御スイッチとを有することを特徴とするリチウム電池を用いる装置。An apparatus having a unit for generating a signal and / or storing data using an operating power supply, wherein the unit uses a DC power supply device that normally uses commercial AC power as the operating power supply, while the DC power supply In a device that uses a lithium battery when the power supply voltage of the device drops, a dummy load having a predetermined resistance value that can be connected to the lithium battery, a timer that counts the usage time of the unit using the DC power supply device, and the timer And a control switch for connecting the dummy load to the lithium battery and discharging the battery for a predetermined discharge time when the measured time reaches a predetermined usage time. 前記タイマは、前記所定の放電時間の計時をも行う請求項１に記載のリチウム電池を用いる装置。The apparatus using a lithium battery according to claim 1, wherein the timer also measures the predetermined discharge time. 所定の構成部品の位置をエンコーダを使用して検出し、検出結果に基づいて動作制御を行う射出成形機であって、前記エンコーダは、その動作電源として通常時には商用交流電力を利用した直流電源装置を用いる一方、該直流電源装置の電源電圧低下時にはリチウム電池を用いる射出成形機において、前記リチウム電池に対して接続可能な所定の抵抗値のダミー負荷と、前記直流電源装置を用いた前記エンコーダの使用時間を計時するタイマと、前記タイマの計時結果が所定の使用時間に達したときに前記リチウム電池に前記ダミー負荷を接続して放電を所定の放電時間だけ行う制御スイッチとを有することを特徴とする射出成形機。An injection molding machine that detects the position of a predetermined component using an encoder and performs operation control based on the detection result, and the encoder is a DC power supply device that uses commercial AC power as its operating power normally On the other hand, in an injection molding machine using a lithium battery when the power supply voltage of the DC power supply device is reduced, a dummy load having a predetermined resistance value connectable to the lithium battery, and an encoder using the DC power supply device A timer for measuring a usage time; and a control switch for connecting the dummy load to the lithium battery and discharging the battery for a predetermined discharge time when a timed result of the timer reaches a predetermined usage time. And injection molding machine. 前記タイマは、前記所定の放電時間の計時をも行う請求項３に記載の射出成形機。The injection molding machine according to claim 3, wherein the timer also measures the predetermined discharge time.
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