JP4074497B2

JP4074497B2 - 射出成形機および当該射出成形機の保護方法

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Publication number: JP4074497B2
Application number: JP2002277750A
Authority: JP
Inventors: 博之水野
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Publication date: 2008-04-09
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機および当該射出成形機を保護する方法に関し、特に、射出装置や型締装置等におけるアクチュエータとして用いられる電動機に組み合わされるダイナミック・ブレーキ装置を設けた電動射出成形機やハイブリッド式射出成形機および当該射出成形機を保護する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動射出成形機においては、駆動源として電動機（モータ）が採用される。また、油圧式射出成形機と電動射出成形機との双方の長所を取り入れた射出成形機として所謂ハイブリッド式射出成形機があるが、このハイブリッド式射出成形機においてもモータが用いられる。
【０００３】
即ち、前記射出成形機においては、モータを動作して、射出スクリューの回転および進退、可動プラテンの進退、成形品エジェクタ装置のエジェクタピンの進退が行われる。また、当該モータの回生電力を消費するための装置として、ダイナミック・ブレーキ装置が、前記射出成形機の様々なモータに組み合わされている。
【０００４】
図１は、従来の射出成形機の例としての電動射出成形機に設けられたモータの駆動回路の概略構成図である。
【０００５】
図１を参照するに、当該駆動回路は、コンバータ部２と、インバータ部３と、ダイナミック・ブレーキ装置５と、コンデンサ６を含む。
【０００６】
コンバータ部２は、三相交流電源１からの交流を直流に変換する。インバータ部３は、コンバータ部２からの直流を交流に変換し、その交流をモータ４に供給する。ダイナミック・ブレーキ装置５は、コンバータ部２とインバータ部３との間のＤＣリンク部８に接続される。平滑用のコンデンサ６は、コンバータ部２とダイナミック・ブレーキ装置５との間において、ＤＣリンク部８に接続される。
【０００７】
ダイナミック・ブレーキ装置５は、回生電力を消費するための回生抵抗部５−１と、コントローラ９によりオン・オフ制御されるスイッチ素子５−２を含む。ダイナミック・ブレーキ装置５は、モータ４の回生電力を消費するための装置として機能する。
【０００８】
このような駆動回路では、モータ４が減速して回生動作に入ると、コントローラ９からスイッチ素子５−２をオン・オフする制御信号が出力される。スイッチ素子５−２がオンになると、モータ４からの回生電力が回生抵抗部５−１によって消費される。
【０００９】
モータ４からの回生電力が大きい場合は、ダイナミック・ブレーキ装置５は過負荷状態になり、回生抵抗部５−１が焼損することがある。このため、かかる過負荷状態を検出し、モータ４の駆動回路を保護するためにモータ４を停止又はモータ４のトルクや速度を下げてモータの負荷を低減させる必要がある。そのため、ダイナミック・ブレーキ装置５には、回生電力が所定の値を越えたことを検出するサーマルリレー７が通常設けられる。あるいは、サーマルリレー７に代えて、ダイナミック・ブレーキ装置５が過負荷状態になったことを検出する図示しない電流検出器または電圧検出器が設置される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の電動射出成形機においては、短時間で多くの成形品を効率良く作るために、例えば型締過程や射出過程において、短いサイクルで、モータ４を加減速することが必要とされる。その結果、モータ４の回生が頻繁に行われる。従って、モータ４の回生電力が大きくなってダイナミック・ブレーキ装置５が過負荷状態になることを確実に防止することは、所望の成形品を効率良く作る観点から、電動射出成形機にとって重要である。
【００１１】
その一方、上述の従来の電動射出成形機のように、ダイナミック・ブレーキ装置５を保護するために、サーマルリレー７又は電流検出器あるいは電圧検出器等の保護専用機器を設けると、電動射出成形機として大きな装置が必要となる。これは、電動射出成形機の配置スペースを確保する観点および製造コストの観点から望ましくない。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上記問題に鑑みてなされたものであり、アクチュエータとして搭載される電動機（モータ）に組み合わされるダイナミック・ブレーキ装置を、簡易な構造で、過負荷状態から確実に保護することを実現できる射出成形機および当該射出成形機の保護方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、電動機と、前記電動機に組み合わされ、前記電動機の回生電力を負荷として消費するダイナミック・ブレーキ装置と、駆動出力信号を前記ダイナミック・ブレーキ装置へ出力し、前記ダイナミック・ブレーキ装置が前記電動機の回生電力を消費することを制御するコントローラを含み、前記ダイナミック・ブレーキ装置は、前記電動機の回生電力を消費する回生抵抗部を含み、前記コントローラは、前記ダイナミック・ブレーキ装置へ出力した駆動出力信号に基づいて前記ダイナミック・ブレーキ装置にかかる負荷を、前記ダイナミック・ブレーキ装置の前記回生抵抗部の特性に合わせて複数の時定数を用いてそれぞれ推定し、前記推定した各負荷にそれぞれ対応した閾値を設けて前記ダイナミック・ブレーキ装置が過負荷状態であるかどうかを判定することを特徴とする射出成形機により達成される。
【００１４】
上記発明によれば、電動機に組み合わされるダイナミック・ブレーキ装置を過負荷状態から確実に保護するために、簡易な構造で、ダイナミック・ブレーキ装置が過負荷状態であるかどうかを判定することが出来る。
【００１５】
また、前記ダイナミック・ブレーキ装置は、前記コントローラから出力される前記駆動出力信号によりオン・オフ制御されるスイッチ素子を含み、前記スイッチ素子をオンする駆動出力信号と前記スイッチ素子をオフする駆動出力信号に対してフィルタリングを行うことにより、デューティを算出し、前記デューティに基づいて前記ダイナミック・ブレーキ装置にかかる負荷を推定することとしてもよい。
【００１６】
更に、上記目的は、コントローラを備えた射出成形機の保護方法であって、前記コントローラは、前記射出成形機に設けられたダイナミック・ブレーキ装置に入力された駆動信号に基づいて前記ダイナミック・ブレーキ装置にかかる負荷を、前記ダイナミック・ブレーキ装置の回生抵抗部の特性に合わせて複数の時定数を用いてそれぞれ推定し、前記推定した各負荷にそれぞれ対応した閾値を設けて前記ダイナミック・ブレーキ装置が過負荷状態であるかどうかを判定し、前記ダイナミック・ブレーキ装置を過負荷状態であると判定し、前記過負荷状態が継続する時間が所定の時間を超えた場合には、前記ダイナミック・ブレーキ装置を保護することを特徴とする射出成形機の保護方法によっても達成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。以下、本発明の実施形態を、電動射出成形機を例として、説明する。
【００１８】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る電動射出成形機１０の概略構成を示す側面図である。図２を参照するに、電動射出成形機１０は、射出装置２０及び型締装置５０等から構成される。
【００１９】
射出装置２０は、加熱シリンダ２１を備え、加熱シリンダ２１にはホッパ２２が配設される。また、加熱シリンダ２１内には、スクリュー２３が進退自在かつ回転自在に配設される。スクリュー２３の後端は、支持部材２４によって回転自在に支持される。支持部材２４には、サーボモータ等の計量モータ２５が駆動部として取り付けられ、計量モータ２５の回転は、計量モータ２５の出力軸２６に取り付けられたタイミングベルト２７を介して、スクリュー２３に伝達される。
【００２０】
射出装置２０は更に、スクリュー２３と平行にねじ軸２８を回転自在に備える。ねじ軸２８の後端は、サーボモータ等の射出モータ２９の出力軸３０に取り付けられたタイミングベルト３１を介して、射出モータ２９に連結されている。従って、射出モータ２９によってねじ軸２８が回転する。ねじ軸２８の前端は支持部材２４に固定されたナット３２と螺合させられる。従って、駆動部たる射出モータ２９を駆動し、タイミングベルト３１を介してねじ軸２８を回転させると、支持部材２４は前後進可能となり、その結果、スクリュー２３を前後進させることが出来る。
【００２１】
型締装置５０は、可動側の金型５１が取り付けられた可動プラテン５２と、固定側の金型５３が取り付けられた固定プラテン５４を含む。可動プラテン５２と固定プラテン５４は、タイバー５５によって連結される。可動プラテン５２はタイバー５５に沿って摺動可能である。また、型締装置５０は、一端が可動プラテン５２と連結し、他端がトグルサポート５６と連結するトグル機構５７を含む。トグルサポート５６の中央においては、ボールねじ軸５９が回転自在に支持されている。
【００２２】
ボールねじ軸５９には、トグル機構５７に設けられたクロスヘッド６０に形成されたナット６１が螺合さられている。また、ボールねじ軸５９の後端にはプーリー６２が配設され、サーボモータ等の型締モータ６３の出力軸６４とプーリー６２との間には、タイミングベルト６５が張設されている。
【００２３】
従って、型締装置５０において、駆動部たる型締モータ６３を駆動すると、型締モータ６３の回転が、タイミングベルト６５を介して、駆動伝達部たるボールねじ軸５９に伝達される。そして、ボールねじ軸５９及びナット６１によって、運動方向が回転運動から直線運動に変換され、トグル機構５７が作動する。トグル機構５７が作動すると、可動プラテン５２はタイバー５５に沿って摺動し、型閉じ、型締め及び型開きが行われる。
【００２４】
このように、本実施形態に係る電動射出成形機１０では、計量モータ２５、射出モータ２９、型締モータ６３等の電動機（モータ）がアクチュエータとして採用され、成形時には、計量、射出、型締等の各動作が連続して行われる。
【００２５】
ところで、上記モータが減速すると、回生電力が発生する。かかる回生電力を消費するための装置として、ダイナミック・ブレーキ装置が、電動射出成形機１０の各モータに組み合わされている。
【００２６】
図３は、本発明の第１の実施形態に係る電動射出成形機１０に設けられ、ダイナミック・ブレーキ装置１０５が組み合わされた三相モータ１０４の駆動回路の概略構成図である。
【００２７】
図３を参照するに、当該駆動回路は、コンバータ部１０２と、インバータ部１０３と、ダイナミック・ブレーキ装置１０５、コンデンサ１０６を含む。
【００２８】
コンバータ部１０２は、三相交流電源１０１からの交流を直流に変換する。インバータ部１０３は、コンバータ部１０２からの直流を交流に変換し、その交流を三相モータ１０４に供給する。ダイナミック・ブレーキ装置１０５は、コンバータ部１０２とインバータ部１０３との間のＤＣリンク部１０８に接続される。ダイナミック・ブレーキ装置１０５には、コントローラ１０９が接続される。平滑用のコンデンサ１０６は、コンバータ部１０２とダイナミック・ブレーキ装置１０５との間において、ＤＣリンク部１０８に接続される。
【００２９】
ダイナミック・ブレーキ装置１０５は、回生電力を消費するための回生抵抗部１０５−１と、コントローラ１０９によりオン・オフ制御されるスイッチ素子１０５−２を含む。ダイナミック・ブレーキ装置１０５は、三相モータ１０４の回生電力を消費するための装置として機能する。
【００３０】
三相モータ１０４が減速すると、三相モータ１０４は電動機としてではなく、発電機として作用する。このため、三相モータ１０４によって発電された電流がＤＣリンク部１０８へ逆流し、一時的にＤＣリンク部１０８の電圧が高くなる。特に、成形サイクルが短い場合には、頻繁に三相モータ１０４の加減速のための制御が行われるため、ＤＣリンク部１０８の電圧は高くなり易い。
【００３１】
ＤＣリンク部１０８の電圧が基準値を超えると、コントローラ１０９から、スイッチ素子１０５−２をオンする駆動出力信号が出力される。スイッチ素子１０５−２がオンになると、三相モータ１０４からの電流が回生抵抗部１０５−１に流れ、三相モータ１０４からの回生電力が回生抵抗部１０５−１によって消費される。
【００３２】
スイッチ素子１０５−２をオンする時間が長ければ、回生抵抗部１０５−１による電力消費時間は長くなり、ダイナミック・ブレーキ装置１０５にかかる負荷が大きくなる。換言すれば、ダイナミック・ブレーキ装置１０５にかかる負荷の大きさは、スイッチ素子１０５−２をオン・オフする駆動出力信号のデューティに比例する。
【００３３】
この点に着目し、本実施形態では、コントローラ１０９が、スイッチ素子１０５−２への駆動出力信号（オン信号およびオフ信号）に対してフィルタリングを行う。コントローラ１０９は、フィルタリングにより得られたデューティに基づいて、ダイナミック・ブレーキ装置１０５にかかる負荷を推定する。コントローラ１０９は、推定した負荷に基づいて、ダイナミック・ブレーキ装置１０５が過負荷状態であるかどうかを判定する。
【００３４】
過負荷状態であると判定した場合には、コントローラ１０９は、回生抵抗部１０５−１を過負荷状態から保護する動作を行う。コントローラ１０９は、回生抵抗部１０５−１を過負荷状態から保護する動作として、例えば、電動射出成形機１０の成形動作を停止させるための信号を電動射出成形機１０の図示しない主制御装置に出力する。
【００３５】
図４は、図３におけるコントローラ１０９の概略構成図である。図４を参照するに、コントローラ１０９は、入力部１０９−１、制御部１０９−２、駆動回路１０９−３等から大略構成される。なお、図４中に示される矢印は、後述する情報又は指令の入力又は出力を示す。
【００３６】
ＤＣリンク部１０８の電圧に関する情報、成形パターンに基づく三相モータ１０４の減速指令等、ダイナミック・ブレーキ装置１０５に配置された所定のセンサからのフィードバック信号に基づいて生成されるシステム制御情報が、コントローラ１０９の入力部１０９−１に入力される。以下の実施例では、ＤＣリンク部１０８の電圧に関する情報が入力部１０９−１へ入力された場合を説明する。
【００３７】
入力部１０９−１は入力されたシステム情報を制御部１０９−２へ出力する。制御部１０９−２は、ＤＣリンク部１０８の電圧が基準値を超えていると判断した場合には、スイッチ素子１０５−２をオンする駆動出力信号を出力するよう駆動指令を駆動回路１０５−３へ出力する。かかる指令に基づき、図３に示す三相モータ１０４からの回生電力が回生抵抗部１０５−１によって消費される。
【００３８】
制御部１０９−２は、スイッチ素子１０５−２へ出力した駆動出力信号（オン信号およびオフ信号）に対してフィルタリングを行ってデューティを検出し、当該デューティに基づいてダイナミック・ブレーキ装置１０５にかかる負荷を推定する。制御部１０９−２は更に、推定した負荷から、ダイナミック・ブレーキ装置１０５が過負荷状態であるかどうかを判定する。
【００３９】
ところで、三相モータ１０４から、ダイナミック・ブレーキ装置１０５の回生抵抗部１０５−１の定格を著しく超過する回生電力が瞬間的に作用した場合、駆動出力信号（オン信号およびオフ信号）のデューティが大きくなり、完全な過負荷の状態であるがの如くみえる。
【００４０】
しかし、実際は、このような回生電力であっても、その作用している時間が比較的短時間であれば、回生抵抗部１０５−１は大きなデューティを許容することが出来る。かかる状況に鑑み、コントローラ１０９の制御部１０９−２は、回生抵抗部１０５−１が持つ特性にあわせて時定数を用いてフィルタリングを行い、駆動出力信号のデューティを検出して、負荷を推定する。ここで、時定数は、フィルタリングの強さを決める一つのパラメータである。
【００４１】
以下、本実施形態でのフィルタリングについて説明する。図５は、回生抵抗部１０５−１に流れる電流パターンを示すグラフである。
【００４２】
図５を参照するに、横軸は時間を表し、縦軸は回生抵抗部１０５−１に流れる電流の電流値を示す。図５に示される電流パターンは、コントローラ１０９の制御部１０９−２またはスィッチ素子１０５−２へ出力した駆動出力信号（オン信号およびオフ信号）のパターン（図６および図７において、点線で示す）と一致する。この信号パターンは、電動射出成形機１０において予め定められた成形パターンによって定まる。駆動出力信号がオン信号の場合に、電流値は最高値となる。駆動出力信号がオフ信号の場合に、電流値は最低値（ゼロ値）となる。
【００４３】
フィルタリングは、駆動出力信号（オン信号およびオフ信号）に対し、フィルタ時定数を小さい時定数τ₁と大きい時定数τ₂の２種類に分けて行われる。
【００４４】
図６は、駆動出力信号（オン信号およびオフ信号）に対し、小さい時定数τ₁を用いたフィルタリングを通して推定した電流パターン（波形）を示すグラフである。
【００４５】
図６を参照するに、横軸は時間を表し、縦軸は当該フィルタリング後の回生抵抗部１０５−１の電流の計算値（デューティ）を表す。駆動出力信号（オン信号およびオフ信号）のパターン（図６中、点線で示す）に対し、時定数τ₁を用いたフィルタリングをかけると、図６に実線で示される波形を出力する。ここで、時定数τ₁は、短時間であれば許容できる負荷の閾値を設定するフィルタリングに用いられる小さな時定数である。
【００４６】
また、図６中、Ａは、回生抵抗部１０５−１が焼損しない範囲で最大にかけることが出来る負荷の値（以下、「最大許容値」という）であって、予め定められている値（以下、「初期最大許容値」という）である。
【００４７】
図６に示すように、図３に示すコントローラ１０９から、スイッチ素子１０５−２をオンする駆動出力信号が出力されると、回生抵抗部１０５−１に電流が流れ、波形は右上がりとなる。従って、デューティが加算されて、回生抵抗部１０５−１のデューティの初期最大許容値を超えると、回生抵抗部１０５−１は過負荷状態となってしまう。かかる状態を防止すべく、短時間であれば許容できる負荷の閾値Ｌ_１が、初期最大許容値Ａよりも少し小さな値として設定される。
【００４８】
図７は、駆動出力信号（オン信号およびオフ信号）に対し、大きな時定数τ_２を用いてフィルタリングを通して推定した電流パターン（波形）を示すグラフである。
【００４９】
図７を参照するに、横軸は時間を表し、縦軸は当該フィルタリング後の回生抵抗部１０５−１の電流の計算値（デューティ）を表す。図７中、点線で示される駆動出力信号（オン信号およびオフ信号）に対し、時定数τ_２を用いたフィルタリングをかけると、図７に実線で示される波形を出力する。ここで、時定数τ_２は、長い時間許容できる負荷の閾値を設定するフィルタリングに用いられる大きな時定数である。
【００５０】
図７に示される電流パターンの波形は、図６に示される波形に比し、傾きが小さい。即ち、スイッチ素子１０５−２をオンする駆動出力信号が出力されても、図６に示される場合に比し、デューティが加算される速度は遅い。また、スイッチ素子１０５−２をオフする駆動出力信号が出力されても、図６に示される場合に比し、デューティが減算される速度は遅い。
【００５１】
ところで、電動射出成形機１０においては、通常同じ成形動作が連続して繰り返される。図８は、成形条件１または成形条件２を駆動条件として設定して成形動作を繰り返して行う場合おいて、図６に示す時定数τ_１を用いてフィルタリングをかけたデューティの値及び図７に示す時定数τ_２を用いてフィルタリングをかけたデューティの値を示すグラフである。
【００５２】
図８を参照するに、成形条件１を駆動条件として設定した場合は、時定数τ_１を用いてフィルタリングをかけたときのデューティの値（図８中、線３００として示す）は、時定数τ_２を用いてフィルタリングをかけたときのデューティの値（図８中、線４００として示す）に比し、短時間で増加する。
【００５３】
一方、上述のように、時定数τ_２を用いたフィルタリングをかけたときは、デューティが減算される速度は時定数τ_１を用いたフィルタリングをかけた場合の減算速度に比し遅い（図７参照）。従って、図８に示すように、一定時間を経過すると、時定数τ_１を用いてフィルタリングをかけた場合のデューティ（図８中、線３００として示す）も、時定数τ_２を用いてフィルタリングをかけた場合のデューティ（図８中、線４００として示す）も最終的には同じ一定の値となる。
【００５４】
また、成形条件２を駆動条件として設定した場合も、成形条件１を駆動条件として設定した場合と同様に、時定数τ_１を用いてフィルタリングをかけたときのデューティの値（図８中、線５００として示す）は、時定数τ_２を用いてフィルタリングをかけたときのデューティの値（図８中、線６００として示す）に比し、短時間で増加する。また、一定時間を経過すると、時定数τ_１を用いてフィルタリングをかけた場合のデューティ（図８中、線５００として示す）も、時定数τ_２を用いてフィルタリングをかけた場合のデューティ（図８中、線６００として示す）も最終的には同じ一定の値となる。
【００５５】
ところで、図６および図８に示されるように、電動射出成形機１０の稼動始めでは、初期最大許容値Ａを超えない範囲で大きなデューティを許容することが可能である。しかし、放熱等に起因する回生抵抗部１０５−１の特性の低下により、時間の経過とともに回生抵抗部１０５−１が有するデューティの最大許容値（図８中、点線で示す）は低下し、最終的には一定の値となる。
【００５６】
従って、電動射出成形機１０を長時間、連続して稼動させる場合には、回生抵抗部１０５−１が有するデューティの最大許容値であって最終的に一定となる値よりも少し小さい値を、長い時間許容できる過負荷の閾値Ｌ_２として設定し、回生抵抗部１０５−１を過負荷状態から保護する。
【００５７】
成形条件１を駆動条件として設定した場合、電動射出成形機１０を長時間連続して稼動させると、回生抵抗部１０５−１のデューティの最大許容値を越えてしまうが、閾値Ｌ_２を越えた時点Δｔ（図８参照）で回生抵抗部１０５−１を保護するために三相モータ１４０を停止する指令が出力される。
【００５８】
成形条件２を駆動条件として設定した場合は、デューティが閾値Ｌ_２よりも小さいため、電動射出成形機１０を連続して稼動することが出来る。
【００５９】
なお、時定数τ_１を用いてフィルタリングをかけた場合にデューティが成形開始から閾値Ｌ_１に至るまでの時間、又は時定数τ_２を用いてフィルタリングをかけた場合にデューティが成形開始から閾値Ｌ_２に至るまでの時間（図８参照）を、Δｔとする。
【００６０】
図９は、任意の時点におけるデューティと、成形開始からデューティが閾値Ｌ_１またはＬ_２に到るまでの時間Δｔとの関係を示したグラフである。図９中、横軸はデューティを表し、縦軸は時間Δｔを示す。
【００６１】
図９を参照するに、時定数τ_１を用いてフィルタリングをかけた場合（図９中、一点鎖線で示す）も、時定数τ_２を用いてフィルタリングをかけた場合（図９中、二点鎖線で示す）も、デューティが大きい場合には閾値Ｌ_１またはＬ_２に到るまでの時間は短く、デューティが小さい場合には閾値Ｌ_１またはＬ_２に到るまでの時間は長い。
【００６２】
また、このように、複数のフィルタ時定数を用いてフィルタリングを行うことにより、回生抵抗部１０５−１の特性（図８中、点線で示す）を考慮して、負荷変動に対する感度を調節して回生抵抗の最大許容値に簡単に近似させることができる。よって、回生抵抗部１０５−１を過負荷状態から保護することの精度を向上させることが出来る。
【００６３】
従って、上述のフィルタリングに基づき、制御部１０９−２が、ダイナミック・ブレーキ装置１０５の回生抵抗部１０５−１が過負荷状態であると判定した場合は、制御部１０９−２は、電動射出成形機１０の成形動作を停止させるための信号を電動射出成形機１０の図示しない主制御装置に出力して、電動射出成形機１０の運転の停止あるいは抑制又は運転に対する警告等を行う。これによって、回生抵抗部１０５−１の過負荷から保護する。
【００６４】
この結果、三相モータ１０４により生成された回生電力が回生抵抗部１０５−１によって消費され、ダイナミック・ブレーキ装置１０５の回生抵抗部１０５−１の特性に応じた閾値を設けることにより、ダイナミック・ブレーキ装置１０５を精度よく保護することができる。加えて、電動射出成形機１０の制動を効率よく行うことが出来る。
【００６５】
また、本実施形態では、２つの閾値を設けた例を説明したが、閾値を更に設けることにより、ダイナミック・ブレーキ装置１０５の回生抵抗部１０５−１の特性に一層近似させることができる。即ち、ダイナミック・ブレーキ装置１０５の回生抵抗部１０５−１の最大許容値近傍まで用いることが出来る成形条件を、電動射出成形機１０に設定することが出来る。この結果、電動射出成形機１０の成形サイクルを一層早めることができ、また、三相モータ１０４の負荷を一層高めることが出来る。従って、電動射出成形機１０により、一層効率よく成形品を作ることが可能となる。
【００６６】
このようにして、アクチュエータとして搭載される三相モータ１０４に組み合わされるダイナミック・ブレーキ装置１０５を、コントローラ１０９を用いた簡易な構造で、過負荷状態から確実に保護することができ、電動射出成形機１０の制動を効率よく行うことが可能となる。
【００６７】
なお、過負荷判定の閾値またはフィルタ時定数の種類および値は、ダイナミック・ブレーキ装置１０５の定格電流・容量などの仕様値により、適宜決定される。また、モータ１０４は、三相モータに限定されるものではない。
【００６８】
更に、上記の実施形態では、コントローラ１０９の入力部１０９−１に入力されるシステム制御情報として、ＤＣリンク部１０８の電圧に関する情報をあげて説明したが、本発明はこれに限られず、成形パターンに基づく三相モータ１０４の減速指令等であってもよい。
【００６９】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。図１０は、本発明の第２の実施の形態に係るコントローラの概略構成図である。図１０中、図４と同じ部分については同じ番号を付し、その説明を省略する。
【００７０】
上述の第１の実施形態では、コントローラ１０９が、スイッチ素子１０５−１への駆動出力信号のデューティに基づいてダイナミック・ブレーキ装置１０５にかかる負荷を推定している。第２の実施形態では、コントローラ１０９から出力される制御信号たる駆動出力信号と、当該駆動出力信号のリードバック値とを組み合わせて、ダイナミック・ブレーキ装置１０５の過負荷を判定する。即ち、このリードバック値に対しても、駆動出力信号と同様にフィルタリングを行い、ダイナミック・ブレーキ装置１０５が過負荷の状態にあるか否かの判定を行う。
【００７１】
例えば、駆動出力信号（オン信号およびオフ信号）に基づいて得られたデューティが所定の閾値よりも低いにも拘らず、リードバック値に基づいて得られたデューティが所定の閾値よりも高いとする。
【００７２】
この場合、制御部１０９−２は、駆動回路１０９−３等の制御信号系統に何らかの異常が発生しているにも拘らずダイナミック・ブレーキ装置１０５を駆動し続けてしまった結果、ダイナミック・ブレーキ装置１０５を過負荷状態にしていると判定できる。かかる判定に基づき、コントローラ１０９は、ダイナミック・ブレーキ装置１０５を過負荷状態から保護する動作を行う。これにより、ダイナミック・ブレーキ装置を過負荷状態から保護することの確実性を、更に上げることができる。
【００７３】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００７４】
例えば、上述の実施形態では、電動射出成形機について説明したが、本発明はこれに限られず、例えば、油圧式射出成形機と電動射出成形機との双方の長所を取り入れた所謂ハイブリッド式射出成形機にも適用することが出来る。
【００７５】
【発明の効果】
以上詳述したところから明らかなように、本発明の射出成形機および当該射出成形機の保護方法によれば、アクチュエータとして搭載される電動機に組み合わされるダイナミック・ブレーキ装置を、簡易な構造で、過負荷状態から確実に保護することを実現でき、射出成形機を効率よく制動することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の射出成形機の例としての電動射出成形機に設けられたモータの駆動回路の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る電動射出成形機の概略構成を示す側面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る電動射出成形機１０に設けられ、ダイナミック・ブレーキ装置１０５が組み合わされた三相モータ１０４の駆動回路の概略構成図である。
【図４】図３におけるコントローラ１０９の概略構成図である。
【図５】回生抵抗部１０５−１に流れる電流パターンを示すグラフである。
【図６】駆動出力信号（オン信号およびオフ信号）に対し、小さい時定数τ₁を用いたフィルタリングを通して推定した電流パターン（波形）を示すグラフである。
【図７】駆動出力信号（オン信号およびオフ信号）に対し、大きな時定数τ_２を用いてフィルタリングを通して推定した電流パターン（波形）を示すグラフである。
【図８】成形条件１または成形条件２を駆動条件として設定して成形動作を繰り返して行う場合おいて、図６に示す時定数τ_１を用いてフィルタリングをかけたデューティ及び図７に示す時定数τ_２を用いてフィルタリングをかけたデューティの値を示すグラフである。
【図９】任意の時点におけるデューティと、その時点からデューティが閾値Ｌ_１またはＬ_２に到るまでの時間Δｔとの関係を示したグラフである。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係るコントローラの概略構成図である。
【符号の説明】
１０電動射出成形機
２５計量モータ
２９射出モータ
６３型締モータ
１０１三相交流電源
１０２コンバータ部
１０３インバータ部
１０４三相モータ
１０５ダイナミック・ブレーキ装置
１０５−１回生抵抗部
１０５−２スイッチ素子
１０６コンデンサ
１０８ＤＣリンク部
１０９コントローラ
１０９−１入力部
１０９−２制御部
１０９−３駆動回路

Claims

電動機と、
前記電動機に組み合わされ、前記電動機の回生電力を負荷として消費するダイナミック・ブレーキ装置と、
駆動出力信号を前記ダイナミック・ブレーキ装置へ出力し、前記ダイナミック・ブレーキ装置が前記電動機の回生電力を消費することを制御するコントローラを含み、
前記ダイナミック・ブレーキ装置は、前記電動機の回生電力を消費する回生抵抗部を含み、
前記コントローラは、前記ダイナミック・ブレーキ装置へ出力した駆動出力信号に基づいて前記ダイナミック・ブレーキ装置にかかる負荷を、前記ダイナミック・ブレーキ装置の前記回生抵抗部の特性に合わせて複数の時定数を用いてそれぞれ推定し、前記推定した各負荷にそれぞれ対応した閾値を設けて前記ダイナミック・ブレーキ装置が過負荷状態であるかどうかを判定することを特徴とする射出成形機。
前記ダイナミック・ブレーキ装置は、
前記コントローラから出力される前記駆動出力信号によりオン・オフ制御されるスイッチ素子を含むことを特徴とする請求項１記載の射出成形機。
前記コントローラは、
前記スイッチ素子をオンする駆動出力信号と前記スイッチ素子をオフする駆動出力信号のデューティを算出し、
前記デューティに基づいて前記ダイナミック・ブレーキ装置にかかる負荷を推定することを特徴とする請求項２記載の射出成形機。
前記コントローラは、
前記スイッチ素子をオンする駆動出力信号と前記スイッチ素子をオフする駆動出力信号に対してフィルタリングを行うことにより、前記デューティを算出することを特徴とする請求項３記載の射出成形機。
前記フィルタリングは、前記ダイナミック・ブレーキ装置の前記回生抵抗部の特性にあわせた複数の時定数で規定されることを特徴とする請求項４記載の射出成形機。
前記コントローラは、
前記フィルタリングの結果に基づき、前記ダイナミック・ブレーキ装置の前記回生抵抗部が過負荷状態であると判定され、
前記過負荷状態が継続する時間が所定の時間内であれば、前記ダイナミック・ブレーキ装置に予め定められた値までの負荷をかけることを許容し、
前記過負荷状態が継続する時間が前記所定の時間を超えた場合には、前記ダイナミック・ブレーキ装置を保護する動作を行うことを特徴とする請求項４又は５記載の射出成形機。
前記コントローラは、
前記駆動出力信号と、前記駆動出力信号のリードバック値を組み合わせて前記ダイナミック・ブレーキ装置が過負荷状態であるかどうかを判定することを特徴とする請求項１乃至６いずれか一記載の射出成形機。
コントローラを備えた射出成形機の保護方法であって、
前記コントローラは、
前記射出成形機に設けられたダイナミック・ブレーキ装置に入力された駆動信号に基づいて前記ダイナミック・ブレーキ装置にかかる負荷を、前記ダイナミック・ブレーキ装置の回生抵抗部の特性に合わせて複数の時定数を用いてそれぞれ推定し、
前記推定した各負荷にそれぞれ対応した閾値を設けて前記ダイナミック・ブレーキ装置が過負荷状態であるかどうかを判定し、
前記ダイナミック・ブレーキ装置を過負荷状態であると判定し、前記過負荷状態が継続する時間が所定の時間を超えた場合には、前記ダイナミック・ブレーキ装置を保護することを特徴とする射出成形機の保護方法。
前記コントローラは、
前記駆動出力信号に複数の時定数を用いてフィルタリングをかけてデューティを算出し、前記デューティに基づいて、前記ダイナミック・ブレーキ装置にかかる負荷を推定することを特徴とする請求項８記載の射出成形機の保護方法。