JP4188729B2 - Injection molding machine and temperature control method thereof - Google Patents

Injection molding machine and temperature control method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP4188729B2
JP4188729B2 JP2003067560A JP2003067560A JP4188729B2 JP 4188729 B2 JP4188729 B2 JP 4188729B2 JP 2003067560 A JP2003067560 A JP 2003067560A JP 2003067560 A JP2003067560 A JP 2003067560A JP 4188729 B2 JP4188729 B2 JP 4188729B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
molding machine
injection molding
heater
power transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003067560A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004276288A (en
Inventor
祐史 大西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP2003067560A priority Critical patent/JP4188729B2/en
Publication of JP2004276288A publication Critical patent/JP2004276288A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4188729B2 publication Critical patent/JP4188729B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/76Measuring, controlling or regulating
    • B29C45/7666Measuring, controlling or regulating of power or energy, e.g. integral function of force
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/76Measuring, controlling or regulating
    • B29C45/7666Measuring, controlling or regulating of power or energy, e.g. integral function of force
    • B29C2045/7673Recovering energy or power from drive motors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機の加熱シリンダやノズル部などの温度制御を行う温度制御装置に関し、特に、複数のモータ駆動用パワートランジスタモジュールを備える電動射出成形機の温度制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の射出成形機として、電動射出成形機の一構成例を図4に示す。
【0003】
図示の電動射出成形機10は、射出装置20及び型締装置50等から構成される。
【0004】
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。
【0005】
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、タイミングベルと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できる。
【0006】
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。
【0007】
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が螺合されている。また、ボールねじ軸59の後端にはプールー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。
【0008】
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、回転運動が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。
【0009】
このように、図4の電動射出成形機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。
【0010】
上述したような射出成形機においては、原料樹脂を溶融させるため、また、樹脂の溶融状態を維持するために、複数のヒーターが用いられる。具体的には、図5に示すように、射出成形機の加熱シリンダ501及びノズル部502には、複数の(ここでは、4個の)ヒーター503が取り付けられる。そして、これらのヒーター503は、各々が加熱する領域(被加熱領域)の温度が所望の温度となるように、それぞれ温度制御装置(図示せず)によってフィードバック制御される。
【0011】
従来の射出成形機に用いられる温度制御装置は、目標温度の設定を行う設定器と、被加熱領域の温度を検出する温度センサーと、設定器から設定された目標温度(設定温度ともいう)と温度センサからの検出温度との差(温度偏差)に基づいて各ヒーターへの通電を行うか否かを決定する制御部と、制御部の制御によりオン/オフして各ヒーターへの通電をそれぞれ制御するコンタクタあるいはソリッドステートリレー等のスイッチング素子とを有している。
【0012】
従来の温度制御装置の制御部は、被加熱領域の温度が所定の温度に保たれるように、設定器からの設定温度と温度センサーからの検出温度との差に基づいて、PID(Proportional, Integration and Differential)演算等の演算を行い、ヒーターの通電を行う時間(所定の周期(例えば1秒)における通電時間の割合)を決定する。そして、制御部は、その決定に従い、スイッチング素子のオン/オフを制御する。
【0013】
スイッチング素子のオン/オフにより、ヒーターには、図6に示すような波形を有する電流が流れる(交流駆動の場合)。スイッチング素子がオンすると、ヒーターに電流が流れて発熱し、被加熱領域の温度を上昇させる。一方、スイッチング素子がオフすると、ヒーターには電流が流れず、発熱もないので、被加熱領域の温度は放熱により低下する。
【0014】
以上のようにして、従来の温度制御装置は、加熱シリンダ及びノズル部の温度を一定に保つように、ヒーターへの通電時間を制御している。
【0015】
しかしながら、従来の温度制御装置は、オン/オフ制御を行っているため、オン期間中又はオフ期間中の被加熱領域の温度変化に追従することができない。つまり、従来の温度制御装置には、被加熱領域の温度が大きく変化してもそれを抑制するようヒーターを制御することができない期間(リミットサイクル)が存在する。
【0016】
また、従来の温度制御装置は、スイッチング素子として、応答速度の遅いコンタクタやソリッドステートリレーなどを用いているため、被加熱領域の温度変化に追従するよう、より短い周期でオン/オフさせることができない。
【0017】
以上のことから、従来の温度制御装置は、各被加熱領域の温度を精度よく一定に保つことが困難である。つまり、従来の温度制御装置は、加熱シリンダ及びノズル部全体を、均一にかつ高精度で温度制御することができないという問題点がある。そして、複数の被加熱領域にばらつきが生じると、加熱シリンダ内の樹脂の溶融状態が安定せず、成形品の品質に影響する。
【0018】
上記のような問題点を持たない温度制御装置として、ヒーターへの通電を制御するために、コンタクタ等のスイッチング素子に代えて電力増幅器を備えたものがある(例えば、特許文献1参照)。この温度制御装置では、電力増幅器を制御することにより、ヒーターに流れる電流を制御する。また、この温度制御装置では、省電力化を実現するために、電力増幅器をPWM制御するようにしている。
【0019】
【特許文献1】
特開平8−72115号公報
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の射出成形機の温度制御装置には、高い精度で、加熱シリンダ全体を均一に温度制御することができないという問題点がある。
【0021】
また、上述した公報に記載の温度制御装置には、PWM制御によって電力増幅器にスイッチング動作を行わせると、ヒーターに流れる電流が矩形波となり、かつ、電流の応答に遅れがないため、その電流量(振幅)を制御できなくなるという問題点がある。また、ヒーターに流れる電流が矩形波になると、ノイズの発生源になったりしてしまうという問題点もある。
【0022】
そこで、本発明は、ノイズの発生が無く、且つ高い精度で被加熱領域の温度を制御することができる温度制御装置を備えた射出成形機を提供することを目的とする。
【0023】
また、電動射出成形機には、使用されていない回生制御用パワートランジスタがあり、構成に無駄が生じている。
【0024】
そこで、本発明は、使用されていない回生制御用パワートランジスタを有効に利用した安価な温度制御装置を備えた射出成形機を提供することを目的とする。
【0025】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、被加熱領域を加熱するヒーターへの電流の供給/遮断をパワートランジスタを用いて行う射出成形機であって複数のモータ駆動用パワートランジスタモジュールを備えた射出成形機において、前記パワートランジスタとして前記複数のモータ駆動用パワートランジスタモジュールにそれぞれ含まれている回生制動用パワートランジスタのうち、回生制動に利用されていない回生制動用パワートランジスタを用いるとともに、前記ヒーターに直列接続されたインダクタンスを有していることを特徴とする射出成形機が得られる。
【0026】
具体的には、前記射出成形機は、前記被加熱領域についての目標温度を設定するための設定器と、前記被加熱領域の温度を検出するための温度センサーと、前記目標温度と前記検出温度との差に基づいて制御信号を発生する温度制御部と、前記制御信号をPWM変調してPWM変調された制御信号を出力する変調部とを有し、前記パワートランジスタのオン/オフ制御を前記PWM変調された制御信号により行うようにしたことを特徴とする。
【0028】
また、本発明によれば、射出成形機の被加熱領域の温度を所定温度に保つための射出成形機の温度制御方法において、前記被加熱領域の温度を温度センサで検出し、前記温度センサが検出した検出温度に基づいてヒーターへの通電を制御するパワートランジスタのオン/オフ制御し、前記ヒーターへの通電を当該ヒーターに直列接続されたインダクタンスを介して行うようにしたことを特徴とする射出成形機の温度制御方法が得られる。
【0029】
より具体的には、前記温度制御方法では、予め設定器に設定された目標温度と前記検出温度との差に基づいて制御信号を生成し、当該制御信号をPWM変調してPWM変調された制御信号を得、当該PWM変調された制御信号を用いて前記パワートランジスタのオン/オフ制御が行われる。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の射出成形機に用いられる温度制御装置について詳細に説明する。なお、温度制御装置以外の構成は、従来と同様である。
【0031】
図1に本発明の一実施の形態に係る温度制御装置を示す。この温度制御装置は、電動射出成形機に用いられるものであって、図1には、電動射出成形機のサーボモータとそれを駆動する駆動回路が合わせて示されている。
【0032】
電動射出成形機の駆動回路は、三相交流電源110からの三相交流を整流するダイオードブリッジ120、その出力を平滑化する電解コンデンサ130、及び複数(通常4以上、ここでは2つのみ示す。)のサーボモータ140にそれぞれ対応する複数のパワートランジスタモジュール150を有している。
【0033】
各パワートランジスタモジュール150は、複数のパワートランジスタを含むインバータ回路151と、単一のパワートランジスタで構成される回生抵抗用トランジスタ152とを含む。換言すると、複数のパワートランジスタを含むインバータ回路151と、単一のパワートランジスタで構成される回生抵抗用トランジスタ152とにより、1組のパワートランジスタモジュール150が構成されている。一般的に、1組のパワートランジスタは、トランジスタ7個を有する。その内訳は、モータを制御するためのインバータ回路151を構成するモータ制御用トランジスタが6個、回生エネルギーを制御するための回生抵抗用トランジスタ152が1個である。
【0034】
射出成形機においては、通常、スクリュを前後進させるための射出モータと、スクリュを回転して樹脂を溶融する計量モータと、金型を開閉させるための型締モータと、金型内にて成形された成形品を突出させるエジェクトモータがとが設置されており、それぞれのモータにはそれに対応する複数組のパワートランジスタモジュール150が設けられている。一般的に、最も容量が大きいモータは射出モータであるため、計量モータや型締モータにて生じた回生電流は、電解コンデンサ130に蓄えられたのち、射出モータ用の回生抵抗用トランジスタ152を介して回生抵抗器によって放熱される。したがって、全ての回生抵抗用トランジスタ152のうち、実際に回生抵抗器160が接続され、サーボモータ140の回生制動に使用される回生抵抗用トランジスタは、通常、容量の大きいモータに接続された1〜2組のパワートランジスタモジュール内の回生抵抗用トランジスタ152が用いられる。このため、射出成形機には、全く使用されていない回生抵抗用トランジスタ152が、通常、2〜3個存在する。本実施の形態に係る温度制御装置は、この全く使用されていない回生抵抗用トランジスタ152を、ヒーター170への電流の供給/遮断に利用する。これにより、ヒーター170の通電制御専用のパワートランジスタを用意する必要が無いので、安価に温度制御装置を構成することができる。
【0035】
図示の温度制御装置は、ヒーター170が樹脂溶融及び保温を行う加熱シリンダの被加熱領域(図示せず)、即ち、加熱シリンダやノズル部等、についての目標温度の設定を行うための設定器210と、被加熱領域の温度を検出する熱電対等の温度センサ220と、設定器210に設定された設定温度と温度センサ220からの検出温度とに基づいて制御信号を生成する温度制御部230と、温度制御部230からの制御信号をPWM変調するPWM変調部240と、パワートランジスタモジュール150に含まれている使用されていない回生抵抗用トランジスタ250と、ヒーター170に直列接続されたインダクタ260とを有している。なお、ヒーター170とインダクタ260との直列接続体には、ダイオード270が並列に接続されている。
【0036】
以下、この温度制御装置の動作について説明する。
【0037】
まず、設定器210から被加熱領域の目標温度が設定される。設定器210は、設定された目標温度(設定温度)を示す信号を温度制御部230の減算器231へ出力する。
【0038】
温度制御部230の減算器231には、設定器210からの設定温度を示す信号以外に、温度センサ220からの検出温度を示す信号が入力される。減算器231は、設定温度と検出温度との差、即ち設定温度からの偏差(温度偏差)を求め、求めた温度偏差を示す信号を制御演算部232へ出力する。
【0039】
制御演算部232は、減算器231から供給される温度偏差を示す信号に基づいて、ヒーター170への通電を行うか否かを決定する。具体的には、制御演算器232は、減算器231からの温度偏差に対して、その時間積分値及び時間微分値を求めて、温度偏差が0となるようにヒーター170を制御するための制御信号を生成する(PID演算を行う)。そして、制御演算部232は、生成した制御信号をPWM変調部240へ出力する。
【0040】
PWM変調部240は、温度制御部230からの制御信号をPWM変調し、回生抵抗用トランジスタ250のオン/オフ(スイッチングデューティ)を制御する。PWM変調部240から出力される信号波形は、図2(a)或いは図2(b)に示すようになる。つまり、PWM変調部240は、温度偏差が小さいときは、図2(a)に実線で示すような波形を持つ信号を、温度偏差が大きいときは、図2(b)に実線で示すような波形を持つ信号を出力する。
【0041】
回生抵抗用トランジスタ250は、PWM変調部240からのPWM信号に応じてオン/オフし、ヒーター170への電流を供給/遮断する。このとき、ヒーター170に直列接続されているインダクタ260の働きにより(インダクタ260の存在により電気時定数が生じるので)、実際にヒーター170に流れる電流は、図3(a)及び(b)に示すような波形となる。つまり、ヒーター170に流れる電流は、その変化が緩やかで、高調波成分が含まれておらず、ノイズを発生させ難いものとなっている。また、温度偏差の大小に応じて、その振幅(電流の極大値)が変化している。
【0042】
以上のことから、本実施の形態に係る温度制御装置は、安価でありながら、制御制が良く、高い精度で被加熱領域の温度制御を行うことができる。そして、これによって、加熱シリンダ全体を高い精度で温度制御することができるので、加熱シリンダで計量溶融される樹脂の状態が安定し、成形品の品質が向上する。
【0043】
なお、上記実施の形態では、ヒーター170が1個の場合について説明したが、通常、射出成形機の加熱シリンダ及びノズル部の加熱には、複数のヒーターが用いられており、本願発明はこれら全てのヒーターに対して適用可能である。また、ヒーターの数が、使用されていない回生抵抗用トランジスタの数より多い場合には、その差に等しい数のヒーター専用パワートランジスタを用意してもよい。したがって、ヒータ専用パワートランジスタの数を減らすことができ、装置コストを低減することができる。
【0044】
また、上記実施の形態では、温度センサ220からの検出温度に基づいてフィードバック制御を行っているが、制御精度をより向上させるために、ヒータに流れる電流値を検出し、検出温度とともにヒータの温度制御に利用するようにしてもよい。
【0045】
【発明の効果】
本願発明によれば、ヒーターへの通電制御をパワートランジスタを用いて行う温度制御装置において、ヒーターにインダクタを接続したことで、高い精度で被加熱物の温度制御を行うことができる。
【0046】
また、本発明によれば、ヒーターへの通電制御をパワートランジスタを用いて行う温度制御装置において、電動射出成形機のサーボモータ制御に用いられるパタートランジスタモジュールに含まれる回生抵抗用トランジスタを利用するようにしたことで、安価に温度制御装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る温度制御装置の構成を示す図である。
【図2】図1の温度制御装置が生成するPWM変調された制御信号の波形を示す図であって、(a)は温度偏差が小さいとき、(b)は温度偏差が大きいときの制御信号の波形を示す。
【図3】ヒーターに流れる電流の波形を示す図であって、(a)は温度偏差が小さいとき、(b)は温度偏差が大きいときの様子を示す図である。
【図4】従来の射出成形機の一構成例を示す概略図である。
【図5】射出成形機に用いられるヒーターの配置を説明するための図である。
【図6】従来の温度制御装置を用いたときの、ヒーターに流れる電流の波形を示す図である。
【符号の説明】
110 三相交流電源
120 ダイオードブリッジ
130 電解コンデンサ
140 サーボモータ
150 パワートランジスタモジュール
151 インバータ回路
152 回生抵抗用トランジスタ
160 回生抵抗器
170 ヒーター
210 設定器
220 温度センサ
230 温度制御部
240 PWM変調部
250 回生抵抗用トランジスタ
260 インダクタ
270 ダイオード
501 加熱シリンダ
502 ノズル部
503 ヒーター
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a temperature control device that performs temperature control of a heating cylinder, a nozzle portion, and the like of an injection molding machine, and more particularly, to a temperature control device of an electric injection molding machine that includes a plurality of power transistor modules for driving a motor.
[0002]
[Prior art]
As a conventional injection molding machine, one configuration example of an electric injection molding machine is shown in FIG.
[0003]
The illustrated electric injection molding machine 10 includes an injection device 20, a mold clamping device 50, and the like.
[0004]
The injection device 20 includes a heating cylinder 21, and a hopper 22 is disposed in the heating cylinder 21. In addition, a screw 23 is disposed in the heating cylinder 21 so as to be able to advance and retract and rotate. The rear end of the screw 23 is rotatably supported by the support member 24. A measuring motor 25 such as a servo motor is attached to the support member 24 as a drive unit. The rotation of the measuring motor 25 is transmitted to the screw 23 via a timing belt 27 attached to the output shaft 26 of the measuring motor 25. The
[0005]
The injection device 20 further includes a screw shaft 28 that is rotatable in parallel with the screw 23. The rear end of the screw shaft 28 is connected to the injection motor 29 via a timing belt 31 attached to the output shaft 30 of the injection motor 29 such as a servo motor. Accordingly, the screw shaft 28 is rotated by the injection motor 29. The front end of the screw shaft 28 is screwed with a nut 32 fixed to the support member 24. Therefore, when the injection motor 29 as a drive unit is driven and the screw shaft 28 is rotated via the timing bell 31, the support member 24 can be moved forward and backward, and as a result, the screw 23 can be moved forward and backward.
[0006]
The mold clamping device 50 includes a movable platen 52 to which a movable mold 51 is attached, and a fixed platen 54 to which a fixed mold 53 is attached. The movable platen 52 and the fixed platen 54 are connected by a tie bar 55. The movable platen 52 is slidable along the tie bar 55. The mold clamping device 50 also includes a toggle mechanism 57 having one end connected to the movable platen 52 and the other end connected to the toggle support 56. A ball screw shaft 59 is rotatably supported at the center of the toggle support 56.
[0007]
A nut 61 formed on a cross head 60 provided in the toggle mechanism 57 is screwed onto the ball screw shaft 59. A pool 62 is disposed at the rear end of the ball screw shaft 59, and a timing belt 65 is stretched between the output shaft 64 of the mold clamping motor 63 such as a servo motor and the pulley 62.
[0008]
Therefore, in the mold clamping device 50, when the mold clamping motor 63 that is the drive unit is driven, the rotation of the mold clamping motor 63 is transmitted to the ball screw shaft 59 that is the drive transmission unit via the timing belt 65. Then, the rotary motion is converted into a linear motion by the ball screw shaft 59 and the nut 61, and the toggle mechanism 57 is activated. When the toggle mechanism 57 is operated, the movable platen 52 slides along the tie bar 55, and mold closing, mold clamping, and mold opening are performed.
[0009]
As described above, in the electric injection molding machine 10 of FIG. 4, electric motors (motors) such as the metering motor 25, the injection motor 29, and the mold clamping motor 63 are used as actuators. The operation is performed continuously.
[0010]
In the injection molding machine as described above, a plurality of heaters are used in order to melt the raw material resin and maintain the molten state of the resin. Specifically, as shown in FIG. 5, a plurality of (here, four) heaters 503 are attached to the heating cylinder 501 and the nozzle portion 502 of the injection molding machine. These heaters 503 are feedback-controlled by respective temperature control devices (not shown) so that the temperature of the area to be heated (heated area) becomes a desired temperature.
[0011]
A temperature control device used in a conventional injection molding machine includes a setter that sets a target temperature, a temperature sensor that detects the temperature of a heated region, and a target temperature (also referred to as a set temperature) set from the setter. A control unit that determines whether or not to energize each heater based on a difference (temperature deviation) from the temperature detected by the temperature sensor, and an energization to each heater that is turned on / off by the control of the control unit. Switching elements such as contactors or solid state relays to be controlled.
[0012]
The control unit of the conventional temperature control device is configured so that the PID (Proportional, An operation such as an integration and differential operation is performed to determine the time for energizing the heater (the ratio of the energization time in a predetermined cycle (for example, 1 second)). And a control part controls ON / OFF of a switching element according to the determination.
[0013]
When the switching element is turned on / off, a current having a waveform as shown in FIG. 6 flows through the heater (in the case of AC driving). When the switching element is turned on, a current flows through the heater to generate heat, thereby increasing the temperature of the heated region. On the other hand, when the switching element is turned off, no current flows through the heater and no heat is generated, so that the temperature of the heated region decreases due to heat dissipation.
[0014]
As described above, the conventional temperature control device controls the energization time to the heater so as to keep the temperature of the heating cylinder and the nozzle part constant.
[0015]
However, since the conventional temperature control apparatus performs the on / off control, it cannot follow the temperature change of the heated region during the on period or the off period. That is, the conventional temperature control device has a period (limit cycle) in which the heater cannot be controlled so as to suppress even if the temperature of the heated region changes greatly.
[0016]
Further, since the conventional temperature control device uses a contactor or a solid state relay with a slow response speed as a switching element, it can be turned on / off at a shorter cycle so as to follow the temperature change of the heated region. Can not.
[0017]
From the above, it is difficult for the conventional temperature control device to keep the temperature of each heated region constant with high accuracy. That is, the conventional temperature control device has a problem that the heating cylinder and the entire nozzle portion cannot be temperature-controlled uniformly and with high accuracy. And if a variation arises in a several to-be-heated area | region, the molten state of resin in a heating cylinder will not be stabilized, but will affect the quality of a molded product.
[0018]
As a temperature control device that does not have the above-mentioned problems, there is one that includes a power amplifier in place of a switching element such as a contactor in order to control energization to a heater (see, for example, Patent Document 1). In this temperature control device, the current flowing through the heater is controlled by controlling the power amplifier. In this temperature control device, the power amplifier is PWM-controlled in order to realize power saving.
[0019]
[Patent Document 1]
JP-A-8-72115 [0020]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the temperature control device of the conventional injection molding machine has a problem that the temperature of the entire heating cylinder cannot be uniformly controlled with high accuracy.
[0021]
Further, in the temperature control device described in the above publication, when the power amplifier performs a switching operation by PWM control, the current flowing through the heater becomes a rectangular wave and there is no delay in the response of the current. There is a problem that (amplitude) cannot be controlled. In addition, when the current flowing through the heater becomes a rectangular wave, there is a problem that it becomes a noise generation source.
[0022]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an injection molding machine including a temperature control device that can control the temperature of a heated region with high accuracy without generating noise.
[0023]
Further, the electric injection molding machine has a power transistor for regenerative control that is not used, and the configuration is wasted.
[0024]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an injection molding machine including an inexpensive temperature control device that effectively uses a power transistor for regeneration control that is not used.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, there is provided a injection molding machine for supplying / interrupting the current to the heater for heating the heated region using power transistors, in an injection molding machine having a power transistor module for multiple motors driving, Among the power transistors for regenerative braking included in the plurality of power transistor modules for driving the motor as the power transistors, regenerative braking power transistors that are not used for regenerative braking are used and connected in series to the heater. An injection molding machine characterized by having inductance is obtained.
[0026]
Specifically, the injection molding machine includes a setter for setting a target temperature for the heated area, a temperature sensor for detecting the temperature of the heated area, the target temperature, and the detected temperature. A temperature control unit that generates a control signal based on a difference between the control signal and a modulation unit that PWM-modulates the control signal and outputs a PWM-modulated control signal, and performs on / off control of the power transistor. It is characterized in that it is performed by a PWM modulated control signal.
[0028]
According to the present invention, in the temperature control method of the injection molding machine for maintaining the temperature of the heated area of the injection molding machine at a predetermined temperature, the temperature of the heated area is detected by a temperature sensor, and the temperature sensor On / off control of a power transistor that controls energization to a heater based on the detected temperature detected, and energization to the heater is performed via an inductance connected in series to the heater. A temperature control method for the molding machine is obtained.
[0029]
More specifically, in the temperature control method, a control signal is generated based on a difference between a target temperature set in advance on a setting device and the detected temperature, and the control signal is PWM-modulated and PWM-modulated control is performed. A signal is obtained and on / off control of the power transistor is performed using the PWM-modulated control signal.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, with reference to drawings, the temperature control apparatus used for the injection molding machine of this invention is demonstrated in detail. The configuration other than the temperature control device is the same as the conventional one.
[0031]
FIG. 1 shows a temperature control apparatus according to an embodiment of the present invention. This temperature control apparatus is used in an electric injection molding machine, and FIG. 1 shows a servo motor of the electric injection molding machine and a drive circuit for driving the servo motor.
[0032]
The drive circuit of the electric injection molding machine shows a diode bridge 120 that rectifies three-phase alternating current from the three-phase alternating current power supply 110, an electrolytic capacitor 130 that smoothes the output thereof, and a plurality (usually four or more, only two are shown here). A plurality of power transistor modules 150 respectively corresponding to the servo motors 140).
[0033]
Each power transistor module 150 includes an inverter circuit 151 including a plurality of power transistors, and a regenerative resistor transistor 152 formed of a single power transistor. In other words, the inverter circuit 151 including a plurality of power transistors and the regenerative resistance transistor 152 including a single power transistor constitute a set of power transistor modules 150. In general, a set of power transistors has seven transistors. The breakdown is six motor control transistors constituting the inverter circuit 151 for controlling the motor, and one regenerative resistance transistor 152 for controlling the regenerative energy.
[0034]
In an injection molding machine, usually, an injection motor for moving the screw back and forth, a metering motor for rotating the screw to melt the resin, a mold clamping motor for opening and closing the mold, and molding in the mold An eject motor for projecting the molded product is provided, and each motor is provided with a plurality of sets of power transistor modules 150 corresponding thereto. In general, since the motor with the largest capacity is an injection motor, the regenerative current generated by the metering motor or mold clamping motor is stored in the electrolytic capacitor 130 and then passed through the regenerative resistor transistor 152 for the injection motor. Radiated by the regenerative resistor. Therefore, among all the regenerative resistance transistors 152, the regenerative resistor 160 is actually connected, and the regenerative resistance transistor used for the regenerative braking of the servo motor 140 is normally connected to a motor having a large capacity. The regenerative resistor transistor 152 in the two sets of power transistor modules is used. For this reason, there are usually two to three regenerative resistor transistors 152 that are not used at all in the injection molding machine. The temperature control device according to the present embodiment uses the regenerative resistance transistor 152 that is not used at all to supply / cut off the current to the heater 170. As a result, there is no need to prepare a power transistor dedicated to energization control of the heater 170, so that the temperature control device can be configured at low cost.
[0035]
The temperature controller shown in the figure is a setting device 210 for setting a target temperature for a heated region (not shown) of a heating cylinder in which the heater 170 performs resin melting and heat retention, that is, a heating cylinder, a nozzle portion, and the like. A temperature sensor 220 such as a thermocouple that detects the temperature of the heated region; a temperature control unit 230 that generates a control signal based on the set temperature set in the setting device 210 and the detected temperature from the temperature sensor 220; A PWM modulation unit 240 that PWM modulates a control signal from the temperature control unit 230, an unused regenerative resistance transistor 250 included in the power transistor module 150, and an inductor 260 connected in series to the heater 170. is doing. A diode 270 is connected in parallel to the series connection body of the heater 170 and the inductor 260.
[0036]
The operation of this temperature control device will be described below.
[0037]
First, the target temperature of the heated area is set from the setting device 210. The setter 210 outputs a signal indicating the set target temperature (set temperature) to the subtracter 231 of the temperature control unit 230.
[0038]
In addition to the signal indicating the set temperature from the setting device 210, a signal indicating the detected temperature from the temperature sensor 220 is input to the subtractor 231 of the temperature control unit 230. The subtracter 231 obtains a difference between the set temperature and the detected temperature, that is, a deviation from the set temperature (temperature deviation), and outputs a signal indicating the obtained temperature deviation to the control calculation unit 232.
[0039]
The control calculation unit 232 determines whether to energize the heater 170 based on the signal indicating the temperature deviation supplied from the subtractor 231. Specifically, the control arithmetic unit 232 obtains the time integral value and the time differential value for the temperature deviation from the subtractor 231, and controls the heater 170 so that the temperature deviation becomes zero. A signal is generated (PID calculation is performed). Then, the control calculation unit 232 outputs the generated control signal to the PWM modulation unit 240.
[0040]
The PWM modulation unit 240 performs PWM modulation on the control signal from the temperature control unit 230 and controls on / off (switching duty) of the regenerative resistance transistor 250. The signal waveform output from the PWM modulator 240 is as shown in FIG. 2 (a) or 2 (b). That is, the PWM modulator 240 has a signal having a waveform as shown by a solid line in FIG. 2A when the temperature deviation is small, and a solid line as shown in FIG. 2B when the temperature deviation is large. Outputs a signal with a waveform.
[0041]
The regenerative resistor transistor 250 is turned on / off according to the PWM signal from the PWM modulator 240 to supply / cut off the current to the heater 170. At this time, due to the action of the inductor 260 connected in series to the heater 170 (because an electric time constant occurs due to the presence of the inductor 260), the current that actually flows through the heater 170 is shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). It becomes a waveform like this. That is, the current flowing through the heater 170 changes slowly, does not contain harmonic components, and is difficult to generate noise. Further, the amplitude (the maximum value of the current) changes according to the temperature deviation.
[0042]
From the above, the temperature control device according to the present embodiment is inexpensive, has good control, and can control the temperature of the heated region with high accuracy. As a result, the temperature of the entire heating cylinder can be controlled with high accuracy, so that the state of the resin that is measured and melted by the heating cylinder is stabilized and the quality of the molded product is improved.
[0043]
In the above embodiment, the case where the number of the heaters 170 is one has been described. Usually, a plurality of heaters are used for heating the heating cylinder and the nozzle portion of the injection molding machine. It is applicable to other heaters. Further, when the number of heaters is larger than the number of unused regenerative resistance transistors, a number of heater-dedicated power transistors equal to the difference may be prepared. Therefore, the number of heater-dedicated power transistors can be reduced, and the device cost can be reduced.
[0044]
In the above embodiment, feedback control is performed based on the detected temperature from the temperature sensor 220. However, in order to further improve the control accuracy, the current value flowing through the heater is detected, and the heater temperature is detected together with the detected temperature. You may make it utilize for control.
[0045]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the temperature control device that controls the energization of the heater using the power transistor, the temperature of the object to be heated can be controlled with high accuracy by connecting the inductor to the heater.
[0046]
Further, according to the present invention, in the temperature control device that controls the energization of the heater using the power transistor, the regenerative resistance transistor included in the pattern transistor module used for servo motor control of the electric injection molding machine is used. As a result, the temperature control device can be configured at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a temperature control device according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating waveforms of PWM-modulated control signals generated by the temperature control apparatus of FIG. 1, wherein FIG. 2A is a control signal when the temperature deviation is small, and FIG. 2B is a control signal when the temperature deviation is large; The waveform is shown.
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing waveforms of a current flowing through a heater, where FIG. 3A shows a state when the temperature deviation is small, and FIG. 3B shows a state when the temperature deviation is large.
FIG. 4 is a schematic view showing a configuration example of a conventional injection molding machine.
FIG. 5 is a diagram for explaining the arrangement of heaters used in an injection molding machine.
FIG. 6 is a diagram showing a waveform of a current flowing through a heater when a conventional temperature control device is used.
[Explanation of symbols]
110 Three-phase AC Power Supply 120 Diode Bridge 130 Electrolytic Capacitor 140 Servo Motor 150 Power Transistor Module 151 Inverter Circuit 152 Regenerative Resistor Transistor 160 Regenerative Resistor 170 Heater 210 Setter 220 Temperature Sensor 230 Temperature Controller 240 PWM Modulator 250 Regenerative Resistor Transistor 260 Inductor 270 Diode 501 Heating cylinder 502 Nozzle part 503 Heater

Claims (5)

被加熱領域を加熱するヒーターへの電流の供給/遮断をパワートランジスタを用いて行う射出成形機であって複数のモータ駆動用パワートランジスタモジュールを備えた射出成形機において、
前記パワートランジスタとして前記複数のモータ駆動用パワートランジスタモジュールにそれぞれ含まれている回生制動用パワートランジスタのうち、回生制動に利用されていない回生制動用パワートランジスタを用いるとともに、
前記ヒーターに直列接続されたインダクタンスを有していることを特徴とする射出成形機。
The supply / cutoff of the current to the heater for heating the heated region a injection molding machine performed using power transistors, in an injection molding machine having a power transistor module for multiple motors driving,
Among the regenerative braking power transistors included in each of the plurality of motor driving power transistor modules as the power transistor, a regenerative braking power transistor that is not used for regenerative braking is used,
An injection molding machine having an inductance connected in series to the heater.
前記被加熱領域についての目標温度を設定するための設定器と、前記被加熱領域の温度を検出するための温度センサーと、前記目標温度と前記検出温度との差に基づいて制御信号を発生する温度制御部と、前記制御信号をPWM変調してPWM変調された制御信号を出力する変調部とを有し、前記パワートランジスタのオン/オフ制御を前記PWM変調された制御信号により行うようにしたことを特徴とする請求項1に記載の射出成形機。  A setting device for setting a target temperature for the heated region, a temperature sensor for detecting the temperature of the heated region, and a control signal is generated based on a difference between the target temperature and the detected temperature A temperature control unit; and a modulation unit that PWM-modulates the control signal and outputs a PWM-modulated control signal, and performs on / off control of the power transistor by the PWM-modulated control signal. The injection molding machine according to claim 1. 射出成形機の被加熱領域の温度を所定温度に保つための射出成形機の温度制御方法において、
前記被加熱領域の温度を温度センサで検出し、
前記温度センサが検出した検出温度に基づいてヒーターへの通電を制御するパワートランジスタのオン/オフ制御し、
前記ヒーターへの通電を当該ヒーターに直列接続されたインダクタンスを介して行うようにしたことを特徴とする射出成形機の温度制御方法。
In the temperature control method of the injection molding machine for keeping the temperature of the heated area of the injection molding machine at a predetermined temperature,
Detecting the temperature of the heated area with a temperature sensor;
On / off control of a power transistor that controls energization to the heater based on the detected temperature detected by the temperature sensor,
A temperature control method for an injection molding machine, wherein the heater is energized through an inductance connected in series to the heater.
予め設定器に設定された目標温度と前記検出温度との差に基づいて制御信号を生成し、当該制御信号をPWM変調してPWM変調された制御信号を得、当該PWM変調された制御信号を用いて前記パワートランジスタのオン/オフ制御を行うようにしたことを特徴とする請求項に記載の射出成形機の温度制御方法。A control signal is generated based on a difference between the target temperature set in advance in the setting device and the detected temperature, the control signal is PWM-modulated to obtain a PWM-modulated control signal, and the PWM-modulated control signal is The temperature control method for an injection molding machine according to claim 3 , wherein the power transistor is used for on / off control. 前記パワートランジスタとして、前記射出成形機が備える複数のモータ駆動用パワートランジスタモジュールの各々に含まれる回生制動用パワートランジスタのうち、回生制動に利用されていない回生制動用パワートランジスタを用いるようにしたことを特徴とする請求項3又は4に記載の射出成形機の温度制御方法。As the power transistor, among the regenerative braking power transistors included in each of the plurality of motor driving power transistor modules provided in the injection molding machine, a regenerative braking power transistor that is not used for regenerative braking is used. The temperature control method for an injection molding machine according to claim 3 or 4, wherein:
JP2003067560A 2003-03-13 2003-03-13 Injection molding machine and temperature control method thereof Expired - Fee Related JP4188729B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003067560A JP4188729B2 (en) 2003-03-13 2003-03-13 Injection molding machine and temperature control method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003067560A JP4188729B2 (en) 2003-03-13 2003-03-13 Injection molding machine and temperature control method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004276288A JP2004276288A (en) 2004-10-07
JP4188729B2 true JP4188729B2 (en) 2008-11-26

Family

ID=33285126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003067560A Expired - Fee Related JP4188729B2 (en) 2003-03-13 2003-03-13 Injection molding machine and temperature control method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4188729B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006022322A1 (en) * 2004-08-25 2006-03-02 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Device for calculating energy to be supplied to molding machine, molding machine control device, and molding machine control method
JP4672430B2 (en) * 2005-05-13 2011-04-20 株式会社日本製鋼所 Temperature control device for injection molding machine
JP5114080B2 (en) * 2007-03-20 2013-01-09 東洋機械金属株式会社 Injection molding machine
JP5015019B2 (en) * 2008-01-23 2012-08-29 株式会社日本製鋼所 Control method and control device for heater of injection molding machine
US8460586B2 (en) 2008-10-09 2013-06-11 Mitsubishi Heavy Industries Plastics Technology Co., Ltd. Injection molding method and apparatus for controlling a mold temperature and displacement of an injection screw
JP5087585B2 (en) * 2009-04-15 2012-12-05 三菱重工プラスチックテクノロジー株式会社 Injection molding method and injection molding apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004276288A (en) 2004-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2011162245A1 (en) Injection molding machine and power source regeneration converter
JP5086396B2 (en) Electric power supply method for electric injection molding machine
JPH07329138A (en) Heater control device of injection molding machine
JP4188729B2 (en) Injection molding machine and temperature control method thereof
JP3661578B2 (en) Motor controller for injection molding machine
US20090191295A1 (en) Molding machine and temperature control method thereof
JP5647068B2 (en) Injection molding machine
US8994313B2 (en) Injection molding machine
JP6100292B2 (en) Control method for power supply device of electric injection molding machine and power supply device
JP4672430B2 (en) Temperature control device for injection molding machine
JP4188733B2 (en) Temperature control apparatus and method for injection molding machine
JP4634281B2 (en) Molding machine management apparatus and molding machine management method
JP2004154961A (en) Drive control device of electromotive injection molding machine having regenerative function
JP5512584B2 (en) Control device for injection molding machine and power converter
JP5015019B2 (en) Control method and control device for heater of injection molding machine
JP5839484B2 (en) Injection molding machine
JP3875328B2 (en) Molding control device for injection molding machine
JP6158881B2 (en) Motor control method characterized by inverter protection method
JP3595983B2 (en) Control device for injection molding machine
JP2005096470A (en) Motor controller for injection molding machine
JP2017132387A (en) Vehicle seat control device
JP2004249534A (en) Injection molding machine and control method therefor
JP2003204687A (en) Injection molding machine and method of protecting the injection molding machine
JP6963081B1 (en) How to operate an electric injection molding machine
JP2008230002A (en) Injection molding machine utilizing regenerative electric power

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050607

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070222

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070228

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070425

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080820

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080911

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4188729

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110919

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120919

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130919

Year of fee payment: 5

S802 Written request for registration of partial abandonment of right

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R311802

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees