JP3812265B2 - 射出成形機の制御装置及び制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータによる油圧ポンプの駆動によって駆動される射出成形機の制御装置及び制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂やゴムなどの成形に用いられる射出成形機は、きわめて高圧力を発生させるために油圧回路が用いられ、モータによる油圧ポンプの駆動によって駆動されている。そしてモータの無駄な駆動による電力の消費を抑制し、かつ油圧装置から発生し地球温暖化の原因となる二酸化炭素を抑制するために、パワーマッチ回路などが用いられている。しかしながらパワーマッチ回路などは主として小型の射出成形機に用いられ、例えば５００ｔを超えるような大型の射出成形機には騒音、応答性などの問題により用いることが困難である。
【０００３】
そこで近年、インバータを用いて複数のモータを駆動することにより消費電力を低減する制御装置が採用されている。この制御装置は、図３に示すように、電源部１００から主モータ２００へ給電する主回路２０１と、電源部１００から補助モータ３００へ給電する補助回路３０１と、電源部１００からインバータ４００を介して主モータ２００へ給電する主インバータ回路２０２と、電源部１００から別のインバータ５００を介して補助モータ３００へ給電する補助インバータ回路３０２とを備え、主回路２０１，補助回路３０１，主インバータ回路２０２及び補助インバータ回路３０２にはそれぞれスイッチ２０３，３０３，２０４，３０４が配置されている。
【０００４】
そして射出時などの高負荷時には、主回路２０１及び補助回路３０１をONとして、主モータ２００及び補助モータ３００をともに商用定格容量で駆動し、保圧時などの中負荷時にはスイッチ２０３，３０３，２０４，３０４をON-OFF制御することによって、主モータ２００及び補助モータ３００の少なくとも一方をインバータ４００及びインバータ５００の少なくとも一方を介して駆動する。また負荷がほとんど無い場合には、主モータ２００及び補助モータ３００の少なくとも一方を停止する。このように制御することによって、消費電力を抑制することができ、二酸化炭素の発生も抑制することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記した従来の制御装置及び制御方法では、二つのインバータが必要となり、それぞれのインバータの容量はそれぞれのモータの容量に合わせた容量とする必要があった。例えば主モータ２００の容量が４５ｋＷの場合にはインバータ４００の容量を４５ｋＷ以上とする必要があり、補助モータ３００の容量が２２ｋＷの場合にはインバータ５００の容量を２２ｋＷ以上とする必要がある。
【０００６】
しかしながら射出成形などにおいては、高負荷となるのはきわめて短時間であるが、その高負荷時においてはインバータを使用しないにも関わらず、モータの容量に合わせて高い容量のインバータを用いなければならない。また高容量のインバータを用いているにも関わらず、インバータを使用するのは低負荷の場合であり、無駄が多いという不具合がある。そしてインバータは高容量となるほど高価であり、しかも二つのインバータを用いているために従来の制御装置はきわめて高価となり、コストダウンが求められている。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、一つのインバータで複数のモータを制御でき、かつインバータの容量を低減することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の射出成形機の制御装置の特徴は、油圧ポンプを駆動するための主モータ及び主モータより定格容量が小さな補助モータをもつ射出成形機の主モータ及び補助モータの回転数をそれぞれ制御し、主モータ及び補助モータの合計出力に対応した油圧で射出成形機を駆動する制御装置において、
電源部から主モータへ給電する主回路と、電源部から補助モータへ給電する補助回路と、電源部から補助モータの定格容量以下の容量をもつインバータを介して主モータへ給電する主インバータ回路と、電源部からインバータを介して補助モータへ給電する補助インバータ回路と、主回路をON-OFFする主スイッチと、補助回路をON-OFFする補助スイッチと、主インバータ回路をON-OFFする主インバータスイッチと、補助インバータ回路をON-OFFする補助インバータスイッチとよりなる回路部と、
主スイッチ、補助スイッチ、主インバータスイッチ及び補助インバータスイッチのON-OFFを制御する制御部とよりなり、一つのインバータを用いて主モータ及び補助モータをそれぞれ制御することにある。
【０００９】
また本発明の射出成形機の制御方法の特徴は、油圧ポンプを駆動するための主モータ及び主モータより定格容量が小さな補助モータをもつ射出成形機の主モータ及び補助モータをそれぞれ制御し、主モータ及び補助モータの合計出力に対応した油圧で射出成形機を駆動する制御方法において、
最大負荷時の必要モータ容量が、主モータが商用定格運転された時の容量より大きく主モータ及び補助モータの両方が商用定格運転された時の合計容量より小さくなるように主モータ及び補助モータの容量を設定し、高負荷時には主モータ及び補助モータをともに商用定格運転し、低負荷時には主モータ又は補助モータを補助モータの定格容量以下の容量をもつ共通の一つのインバータを介してそれぞれ駆動することにより主モータ又は補助モータの容量を商用定格運転された時の容量より小さい容量とするように制御することにある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
【００１１】
射出成形において、型締行程、射出行程あるいはチャージ行程はきわめて高い圧力が必要となり、モータには高負荷が作用する。したがって本発明の制御装置及び制御方法を用いてこのような行程を行う場合には、制御部による各スイッチの制御によって、主回路と補助回路がONとされるとともに主インバータ回路及び補助インバータ回路が OFFとされる。これにより主モータ及び補助モータは共にインバータを介さずに商用定格運転で高速回転され、油圧ポンプは最大圧力を発生する。
【００１２】
そして保圧行程は射出行程などに比べて低圧とすることができ、冷却行程は金型を閉じた状態で保持するだけの低い圧力でよい。また型開行程あるいはエジェクト行程においては、さらに低い圧力で運転すればよい。したがってこれらの行程では、モータへの負荷が射出行程などに比べて小さくなる。
【００１３】
本発明においてこれらの行程は、主モータ及び補助モータの一方を商用定格運転して他方を停止したり、一方のモータをインバータを介して低速回転させることで行うことができる。主モータ及び補助モータの一方のみを商用定格運転する場合は、主回路及び補助回路の一方のみをONとすればよい。また一方のモータをインバータを介して低速回転する場合には、主インバータ回路及び補助インバータ回路の一方のみをONとし、主回路及び補助回路は一方のみをONとしてもよいし両方とも OFFとすることもできる。なお上記制御による主モータ及び補助モータの回転数の目標値は、成形条件によって異なるので試行錯誤的に設定する必要がある。
【００１４】
インバータを介してモータの回転数を制御する場合、高負荷が作用するモータを制御することは意味がない。したがって本発明の制御装置及び制御方法によれば、高負荷が作用する場合にはインバータを介さずに商用定格運転でモータを駆動するため、インバータが不要となり消費電力を低減することができる。また負荷に応じて一方のモータを停止したり、一方を商用定格運転するとともに他方をインバータを介して駆動したりすることで、消費電力を低減するとともに二酸化炭素の発生を抑制することができる。
【００１５】
さらにインバータは低負荷の場合にのみ用いられるため、インバータ容量はモータの商用定格容量より低くてよくインバータに要する費用を低減でき、かつインバータを切り換えて使用することにより一つのインバータで複数のモータを制御できるため、初期設備投資費用を大きく低減できる。
【００１６】
さらに無負荷時においては、インバータを用いてモータを停止・駆動するより、インバータを介さずに停止・駆動した方が省電力となり、本発明においてはそのようにすることが可能となるので消費電力を一層低減することができる。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００１８】
図１に本実施例の制御装置の給電回路のブロックダイヤグラムを示す。この制御装置は５５０ｔの大型射出成形機の油圧ポンプを駆動するための主モータ１及び補助モータ２を制御するものであり、給電回路には電源部３から主モータ１へ給電する主回路１０と、電源部３から補助モータへ給電する補助回路２０とを備え、主回路１０には主回路１０をON-OFFする主スイッチ１１が、補助回路２０には補助回路２０をON-OFFする補助スイッチ２１が設けられている。
【００１９】
そしてインバータ４が主回路１０及び補助回路２０と並列に接続され、インバータ４の前後には、主回路１０との接続をON-OFFする第１スイッチ１２及び第２スイッチ１３が、補助回路２０との接続をON-OFFする第３スイッチ２２及び第４スイッチ２３がそれぞれ設けられている。また、第１スイッチ１２，第２スイッチ１３，第３スイッチ２２，第４スイッチ２３をそれぞれ独立して制御する制御部５が設けられている。
【００２０】
なお主モータ１が商用定格運転された時の定格容量は４５ｋＷであり、補助モータ２が商用定格運転された時の定格容量は２２ｋＷである。またインバータ４は、容量２２ｋＷの低容量のものを用いている。
【００２１】
本実施例の制御装置を用いて５５０ｔの大型射出成形機を制御する方法を、図１及び図２を参照しながら説明する。先ず、前回の成形が終了して空の金型が開いている状態から説明する。この状態では第３スイッチ２２及び第４スイッチ２３が OFFとされ、補助スイッチ２１がONとされて、補助モータ２がインバータ４を介さずに商用定格運転されている。
【００２２】
また第１スイッチ１２及び第２スイッチ１３が OFFとされ、主スイッチ１１がONとされて、主モータ１も商用定格運転されている。
【００２３】
その状態で先ず型閉行程で金型が閉じられ、主モータ１及び補助モータ２がそれぞれ定格容量で駆動されているので、油圧ポンプは最大圧力の油圧を発生し、その状態で高圧力が必要な型締行程及び射出行程が行われる。
【００２４】
射出行程後の保圧行程では、それほど高い圧力が必要でないため、第３スイッチ２２と第４スイッチ２３がONとされ、補助スイッチ２１が OFFとされる。これにより補助モータ２はインバータ４を介して容量７ｋＷで駆動される。主モータ１は商用定格運転のままであるので、保圧行程は容量４５ｋＷの主モータ１と容量７ｋＷの補助モータ２によって行われる。
【００２５】
そして保圧行程後のチャージ行程では、再び高圧力とする必要があるために、第３スイッチ２２及び第４スイッチ２３が OFFとされ、補助スイッチ２１がONとされて、補助モータ２が再びインバータ４を介さずに商用定格運転される。これにより油圧ポンプは最大圧力の油圧を発生し、その状態で高圧力が必要なチャージ行程が行われる。
【００２６】
冷却行程は低圧でよいので、第１スイッチ１２及び第２スイッチ１３がONとされ、主スイッチ１１が OFFとされて、主モータ１がインバータ４を介して容量１１ｋＷで運転されるとともに、補助スイッチ２１が OFFとされて補助モータ２が停止される。したがって油圧ポンプは容量１１ｋＷで駆動される主モータ１のみによって駆動され、低い圧力で金型が閉じられている。
【００２７】
成形品が冷却後の型開行程では冷却行程よりも高い圧力が必要となるので、第１スイッチ１２及び第２スイッチ１３が OFFとされ主スイッチ１１がONとされて、補助モータ２は停止状態で主モータ１の商用定格運転のみで油圧ポンプが駆動され、金型が開く。そして成形品をエジェクトする行程は型開行程より高い圧力が必要であるため、補助スイッチ２１がONとされて補助モータ２がさらに商用定格運転される。
【００２８】
成形品がエジェクトされた後は、最初の型閉行程に戻って次の成形サイクルが行われる。
【００２９】
すなわち本実施例の制御装置及び制御方法では、一つのインバータ４を用いて主モータ１及び補助モータ２を交互に制御している。そしてインバータ４は低容量のものを用いている。したがって従来に比べてインバータの数を低減することができ、かつ低容量のものでよいので、インバータに要するコストをきわめて低減することができる。
【００３０】
さらに主モータ１及び補助モータ２は、インバータ４を介さずに間欠的に停止・起動できるので、インバータ４を介して停止・起動する場合に比べて消費電力を低減することができる。
【００３１】
【発明の効果】
すなわち本発明の制御装置及び制御方法によれば、低容量の一つのインバータで複数のモータを駆動することができ、設備投資費用及び消費電力を大きく低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の制御装置の給電回路を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例の制御方法を示し、射出成形におけるモータの駆動形態を示すタイムチャートである。
【図３】従来の制御装置の給電回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
１：主モータ ２：補助モータ ３：電源部
４：インバータ ５：制御部 １０：主回路
２０：補助回路

Claims (2)

1. 油圧ポンプを駆動するための主モータ及び該主モータより定格容量が小さな補助モータをもつ射出成形機の該主モータ及び該補助モータの回転数をそれぞれ制御し、該主モータ及び該補助モータの合計出力に対応した油圧で該射出成形機を駆動する制御装置において、
   電源部から該主モータへ給電する主回路と、電源部から該補助モータへ給電する補助回路と、電源部から該補助モータの定格容量以下の容量をもつインバータを介して該主モータへ給電する主インバータ回路と、電源部から該インバータを介して該補助モータへ給電する補助インバータ回路と、該主回路をON-OFFする主スイッチと、該補助回路をON-OFFする補助スイッチと、該主インバータ回路をON-OFFする主インバータスイッチと、該補助インバータ回路をON-OFFする補助インバータスイッチとよりなる回路部と、
   該主スイッチ、該補助スイッチ、該主インバータスイッチ及び該補助インバータスイッチのON-OFFを制御する制御部とよりなり、一つの該インバータを用いて該主モータ及び該補助モータをそれぞれ制御することを特徴とする射出成形機の制御装置。
2. 油圧ポンプを駆動するための主モータ及び該主モータより定格容量が小さな補助モータをもつ射出成形機の該主モータ及び該補助モータをそれぞれ制御し、該主モータ及び該補助モータの合計出力に対応した油圧で該射出成形機を駆動する制御方法において、
   最大負荷時の必要モータ容量が該主モータが商用定格運転された時の容量より大きく該主モータ及び該補助モータの両方が商用定格運転された時の合計容量より小さくなるように該主モータ及び該補助モータの容量を設定し、高負荷時には該主モータ及び該補助モータをともに商用定格運転し、低負荷時には該主モータ又は該補助モータを該補助モータの定格容量以下の容量をもつ共通の一つのインバータを介してそれぞれ駆動することにより該主モータ又は該補助モータの容量を商用定格運転された時の容量より小さい容量とするように制御することを特徴とする射出成形機の制御方法。

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