JP6739884B1

JP6739884B1 - 蓄電装置を備えた電動射出成形機

Info

Publication number: JP6739884B1
Application number: JP2019073735A
Authority: JP
Inventors: 啓岩田
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2019-04-08
Filing date: 2019-04-08
Publication date: 2020-08-12
Anticipated expiration: 2039-04-08
Also published as: JP2020172037A

Abstract

【課題】デマンド電力を確実に抑制することができる電動射出成形機を提供する。【解決手段】電動射出成形機（１）においてコンバータ（１３）の直流電圧線（１５）側に蓄電装置（２０）を設け、直流電力の一部が蓄電されるようにする。本発明において、電動射出成形機（１）には、スマートメータ等のデマンド監視装置（８）からデマンド電力の抑制を指示する所定の接点信号が入力されるようにする。接点信号がＯＮになると、電力抑制運転モードに移行し、接点信号がＯＦＦになると通常の運転モードに戻る。電力抑制運転モードは、遮断器（１４）を遮断して工場からの三相交流電力の供給を停止し、蓄電装置（２０）に蓄電されている電力をインバータ（１７）と、電動射出成形機（１）に設けられているヒータ（２４）とに供給する運転モードとする。【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電装置を備えた電動射出成形機に関するものであり、工場から供給される電力により運転するようになっていると共にこの電力の一部が蓄電装置に蓄電され、蓄電装置に蓄電された電力によっても運転することができるようになっている蓄電装置を備えた電動射出成形機に関するものである。

周知のように電動射出成形機には、工場から供給される三相交流電力を直流電力に変換するコンバータと、この直流電力を所望の三相交流電力に変換するインバータとが設けられ、インバータによって生成された三相交流電力によって各種装置を駆動するモータが駆動されるようになっている。このような電動射出成形機において、例えば特許文献１において提案されているように、蓄電装置を設ける技術も周知である。このような電動射出成形機において、蓄電装置はコンバータの出力側つまり直流電圧線に接続するようにする。そしてコンバータが変換する直流電力の一部を蓄電させるようにし、インバータが大電力を必要とするときに蓄電装置から電力を供給させる。そうすると、電動射出成形機全体として消費電力が平滑化されることになる。また、このように蓄電装置を備えた電動射出成形機の中には、特許文献１に記載されている電動射出成形機のように、停電が発生して工場からの三相交流電力が得られなくなっても蓄電装置に蓄電されている電力で所定時間成形サイクルを運転できるようになっているものもある。

特開２０１８−８３９７号公報特開２０１０−２４０９１５号公報

電動射出成形機が設置されている工場では、受電電力を３０分毎に積算した、いわゆるデマンド電力の最大値に応じて、電気料金に関係する契約電力が決定される。従って、工場の運営においては、デマンド電力の最大値が所定の範囲を超過しないように留意されている。特許文献２には、デマンド電力が所定の範囲を超過しないように管理する射出成形機の電力管理システムが提案されている。このシステムにおいては、それぞれの射出成形機に電力測定器を設け、各電力測定器において射出成形機において使用されている電力を所定のサンプリング周期で積算する。これらの射出成形機はネットワークを介して所定の管理装置に接続されており、それぞれの射出成形機において積算された使用電力が管理装置に送られる。管理装置では、これらを集計して、あらかじめ設定された最大許容電力量と比較する。最大許容電力量を超えそうだと判断したときは、管理装置は１台以上の所定の射出成形機に通知して、電力削減措置を実施させる。通知された射出成形機では、電力削減措置として成形サイクルを停止したり、ヒータ設定温度を低下させる等の対応を実施する。このようにして、射出成形機の電力管理システムを運転すると、結果的に工場のデマンド電力を所定の範囲内に維持することができる。

特許文献１に記載の射出成形機は消費電力を平滑化することができるので優れている。また特許文献２に記載の射出成形機の電力管理システムは複数台の射出成形機の使用電力の合計が最大許容電力量にならないようにするので、工場のデマンド電力を抑制する効果が高く優れている。しかしながら、デマンド電力の抑制に関して解決すべき課題も見受けられる。例えば特許文献１に記載の射出成形機については、消費電力を平滑化することはできるが、消費電力の変動を緩和することが目的であって、所定の消費電力を超えないよう消費電力をコントロールしているわけではない。工場全体の受電電力と連動して駆動するわけではないので、デマンド電力が大きくなって所定の値を超えそうになっても、消費電力をゼロにすることはできない。つまり工場のデマンド電力の抑制はできない。一方特許文献２に記載の射出成形機の電力管理システムの場合には、電力削減措置をとらせる点に問題が見受けられる。すなわち、複数台の射出成形機の使用電力量が最大許容電力量を越えたら、対象となる射出成形機に対して電力削減措置として、成形サイクルの停止等をさせることになる。そうすると生産効率が低下してしまう。デマンド電力を抑制する効果は高いが、生産効率が低下するのは問題がある。

本発明は、上記したような問題点を解決した電動射出成形機を提供することを目的としており、具体的には工場のデマンド電力を確実に抑制することができ、抑制に際しては生産効率を低下させることがない電動射出成形機を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、蓄電装置を備えた電動射出成形機を対象とする。電動射出成形機は、工場からの三相交流電力がコンバータによって直流電力に変換され、直流電力がインバータによって交流電力に変換されて各種モータが駆動されるようになっているが、蓄電装置はコンバータの直流電圧線側に設けられ、直流電力の一部が蓄電されるようになっている。本発明において、電動射出成形機は、工場の受電設備に設けられているデマンド監視装置からデマンド電力の抑制を指示する所定の接点信号が入力されると電力抑制運転モードに移行し、接点信号が解除されると通常の運転モードに戻るように構成する。電力抑制運転モードは、遮断器を遮断して工場からの三相交流電力の供給を停止し、蓄電装置に蓄電されている電力をインバータと、電動射出成形機に設けられているヒータとに供給する運転モードとする。

すなわち本発明は、工場からの三相交流電力がコンバータによって直流電力に変換され、該直流電力がインバータによって交流電力に変換されて各種モータが駆動され、そして前記コンバータの直流電線側に蓄電装置が設けられ、該蓄電装置が蓄電されるときは前記直流電力のみから蓄電されるようになっている電動射出成形機であって、前記電動射出成形機は、工場の受電設備に設けられているデマンド監視装置から、工場全体の消費電力についての所定の単位時間毎の電力量であるデマンド電力に関して、その抑制を指示する所定の接点信号が入力されると電力抑制運転モードに移行し、前記接点信号が解除されると前記電力抑制運転モードが解除されて通常の運転モードに移行するようになっており、前記電力抑制運転モードは、前記電動射出成形機の電力入力側に設けられている遮断器を遮断して工場からの三相交流電力の供給を停止し、前記蓄電装置に蓄電されている電力を前記インバータと、前記電動射出成形機に設けられているヒータとに供給して前記蓄電装置の電力のみによって運転するモードであることを特徴とする、蓄電装置を備えた電動射出成形機として構成される。

以上のように本発明は、工場からの三相交流電力がコンバータによって直流電力に変換され、該直流電力がインバータによって交流電力に変換されて各種モータが駆動され、そしてコンバータの直流電線側に蓄電装置が設けられ、該蓄電装置が蓄電されるときは直流電力のみから蓄電されるようになっている電動射出成形機を対象としている。そして、本発明の電動射出成形機は、工場の受電設備に設けられているデマンド監視装置から、工場全体の消費電力についての所定の単位時間毎の電力量であるデマンド電力に関して、その抑制を指示する所定の接点信号が入力されると電力抑制運転モードに移行し、接点信号が解除されると電力抑制運転モードが解除されて通常の運転モードに移行するようになっている。そして電力抑制運転モードは、電動射出成形機の電力入力側に設けられている遮断器を遮断して工場からの三相交流電力の供給を停止し、蓄電装置に蓄電されている電力をインバータと、電動射出成形機に設けられているヒータとに供給して蓄電装置の電力のみによって運転するモードからなる。つまり電力抑制運転モードでは、電動射出成形機に対して工場からの三相交流電力の供給は完全に停止するので、デマンド電力を確実に抑制できることになる。また電力抑制運転モードにおいては、インバータに対してもヒータに対しても蓄電装置によって電力供給は継続されるので、成形サイクルを中断する必要がない。またデマンド電力の抑制を指示する接点信号が解除されると電力抑制モードが解除される。つまり通常の運転モードに移行するので、電動射出成形機はモードが移行しても成形サイクルを継続し続けることができる。これによって生産を継続することができ、生産コストが低下することはない。なお、運転モードの切り換えにおいて遮断器を遮断するようにしているが、遮断器はコンバータの上流側にあるので、これを遮断してもコンバータの下流側の直流電力に影響はでない。つまり電力抑制運転モードに切り換えても、各種モータの駆動には影響がでることはなく、電動射出成形機は問題なく動作し続けることが保証される。本発明によると工場のデマンド電力について所望の範囲を越えそうな場合に、工場から電動射出成形機への電力供給を一時的に完全に停止できるので、確実にデマンド電力を抑制することができる。これによって電力料金を抑制できる。

工場に設置されている本発明の第１の実施の形態に係る電動射出成形機の電力システムを示すブロック図である。工場に設置されている本発明の第２の実施の形態に係る電動射出成形機の電力システムを示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の第１の実施の形態に係る電動射出成形機１が設置されている工場も、図１に示されているように、従来の工場と同様に構成されており、電力会社から送電される高圧電力を受電する受電設備３を備えている。高圧電力は受電設備３によって、例えば２００Ｖ等の三相交流電力に降圧され、工場内の配電線４に供給されている。工場にはプレス機、ＮＣ工作機械等の各種の産業機械が設けられ配電線４から電力供給されている。これらの産業機械は図１において工場内負荷５ａ、５ｂ、…として示されている。本発明の第１の実施の形態に係る電動射出成形機１も工場内負荷の１つであり、配電線４に接続され三相交流電力が供給されるようになっている。受電設備３には、電力会社から供給される電力を検出し、この電力を積算して所定の単位時間毎、例えば３０分毎の電力量であるデマンド電力を計算するデマンド監視装置８が設けられている。デマンド監視装置８はいわゆるスマートメータであってもよい。後で説明するように、デマンド監視装置８には所定の接点指令を出す機能が設けられている。

本実施の形態に係る電動射出成形機１は、前記したように工場内の配電線４から電力供給されているが、電動射出成形機１内の内部配電線１０が、所定の端子盤１１を介して配電線４に接続されて電力供給を受けている。内部配電線１０はその一部が分岐してコンバータ１３に接続されている。より詳しくは、コンバータ１３は、遮断器１４を介して内部配電線１０に接続されている。従って遮断器１４を操作することによってコンバータ１３への電力の供給を遮断できるようになっている。コンバータ１３は周知のように三相交流電力を所定の直流電圧に変換するようになっており、出力側には直流電圧線１５が接続されている。この直流電圧線１５に直接インバータ１７、１７、…が接続されるようにしてもよいが、本実施の形態においては、直流電圧線１５には昇圧チョッパ回路からなるＤＣ／ＤＣ変換器１８が設けられている。これによって昇圧された直流電圧がインバター１７、１７、…に供給されるようになっている。次に説明するように、直流電圧線１５には蓄電に適した比較的低圧の直流電圧が供給されているからであり、インバータ１７、１７、…の駆動に適した直流電圧に昇圧することが好ましいからである。インバータ１７、１７、…では所望の三相交流電圧が生成されてモータＭ、Ｍ、…に供給される。すなわちモータＭ、Ｍ、…が駆動され、各種装置が作動するようになっている。

本実施の形態に係る電動射出成形機１においては、直流電圧線１５に蓄電装置２０が設けられている。蓄電装置２０は蓄電池、電気二重層キャパシタ等からなり、直流電圧線１５から直流電力の供給を受けて蓄電したり、蓄電された電力を直流電圧線１５に供給できるようになっている。従って、遮断器１４を遮断して内部配電線１０からの電力供給を停止しているとき、蓄電装置２０からの電力によってモータＭ、Ｍ、…を駆動できるようになっている。本実施の形態においては、電動射出成形機１を制御するコントローラ２１は、この蓄電装置２０からの直流電圧を降圧チョッパ回路からなるＤＣ／ＤＣ変換器２３を介して降圧させた直流電圧を制御用電力として利用している。従って遮断器１４を遮断しても、コントローラ２１は動作できる。

本実施の形態に係る電動射出成形機１にも、加熱シリンダにヒータ２４が設けられているが、このヒータ２４には、工場からの三相交流電力を供給することもできるし、蓄電装置２０に蓄電されている電力を供給することもできるようになっている。これを説明する。まず内部配電線１０は、その分岐がサイリスタから構成されているバイパススイッチ２６に接続され、バイパススイッチ２６からヒータ２４に接続されている。バイパススイッチ２６によって内部配電線１０からの電力供給をするように切り換えられているときには、工場からの三相交流電力が直接ヒータ２４に供給されることになる。一方蓄電装置２０には、昇圧チョッパ回路からなるＤＣ／ＤＣ変換器２７を介してインバータ２８が設けられている。蓄電装置２０からの直流電圧が昇圧された後に、インバータ２８によって三相交流電力が生成されるようになっている。インバータ２８の出力は電力波形を滑らかにする出力用ＬＣフィルタ２９を介してバイパススイッチ２６に接続されている。つまり工場内の三相交流電力と同じ電圧で同等の三相交流電力がバイパススイッチ２６に供給されるようになっている。バイパススイッチ２６が蓄電装置２０からの電力供給に切り換えられているときには、インバータ２８が生成した三相交流電力がヒータ２４に供給されることになる。バイパススイッチ２６はサイリスタから構成されているので、いわゆるゼロクロス動作により電力供給先を切り換えることができる。従って、ヒータ２４には工場からの三相交流電力と、蓄電装置２０、インバータ２８経由で生成される三相交流電力とがシームレスに切り換えられて供給することができる。なおバイパススイッチ２６の出力側には、例えば成形品取出用のロボットチャック等の外部機器３０も接続されている。

デマンド監視装置８は、前記したようにデマンド電力を計算すると共に、デマンド電力が所定の範囲を逸脱しないか監視している。逸脱する可能性があると判断したときには、デマンド監視装置８は所定の接点信号を外部に出力するようになっている。そして逸脱の可能性がないと判断すると接点信号をＯＦＦするようになっている。本実施の形態においては、電動射出成形機１のコントローラ２１に対してこの接点信号が入力されている。本発明の第１の実施の形態に係る電動射出成形機１は、このデマンド監視装置８からの接点信号のＯＮ／ＯＦＦによって、運転モードを切り換え、それによって工場全体のデマンド電力を所定の範囲に維持するようになっている。これを説明する。

デマンド監視装置８からの接点信号がＯＦＦのとき、つまりデマンド電力が所定の範囲を逸脱する可能性がないとき、本実施の形態に係る電動射出成形機１は通常運転モードで運転する。すなわち、遮断器１４はＯＮした状態とし、コンバータ１３には工場内の配電線４から三相交流電力が供給される。前記したようにコンバータ１３によって直流電力に変換され、ＤＣ／ＤＣ変換器１８を介して昇圧されてインバータ１７、１７、…に供給される。インバータ１７、１７、…によって三相交流電力が生成されてモータＭ、Ｍが駆動される。コンバータ１３によって変換された直流電力の一部は、蓄電装置２０に蓄電される。バイパススイッチ２６は配電線４からの三相交流電力が供給されるように切り換えられており、ヒータ２４、外部機器３０にこの三相交流電力が供給される。

工場内の消費電力が大きくなり、デマンド電力が所定の範囲を逸脱する可能性が発生すると、デマンド監視装置８からの接点信号がＯＮされコントローラ２１に通知される。本実施の形態に係る電動射出成形機１は電力抑制運転モードに移行する。すなわちコントローラ２１は、遮断器１４を駆動して配電線４からコンバータ１３への三相交流電力の供給を遮断する。蓄電装置２０は蓄電した電力を直流電圧線１５に供給する。これによってインバータ１７、１７、…に引き続き直流電圧が供給され、モータＭ、Ｍ、…を駆動させることができる。また蓄電装置２０からの直流電力はＤＣ／ＤＣ変換器２７、インバータ２８、出力用ＬＣフィルタ２９を介して工場内の三相交流電力と同等の三相交流電力に変換される。バイパススイッチ２６は切り換えられ、この三相交流電力がヒータ２４、外部機器３０に供給される。すなわち電動射出成形機１は、蓄電装置２０に蓄電されている電力のみによって成形サイクルを実施することになる。これによって工場全体の消費電力を抑制し、デマンド電力が所定の範囲を逸脱することを防止できる。

デマンド電力が所定の範囲を逸脱する可能性がなくなったら、デマンド監視装置８は接点信号をＯＦＦする。コントローラ２１は接点信号のＯＦＦを検出したら通常運転モードに戻す。すなわち遮断器１４を駆動してコンバータ１３に工場内からの三相交流電力の供給を再開する。バイパススイッチ２６を切り換えて工場内からの三相交流電力をヒータ２４、外部機器３０に供給する。蓄電装置２０への蓄電を再開する。

図２には、本発明の第２の実施の形態に係る電動射出成形機１’が示されている。第１の実施の形態に係る電動射出成形機１と同様の装置については同じ参照番号を付して説明を省略する。この第２の実施の形態に係る電動射出成形機１’には、電動射出成形機１’内部に電力検出器３２とデマンド監視装置３３とが設けられている。電力検出器３２は、配電線４から電動射出成形機１’に供給される三相交流電力を検出するためのものであり、デマンド監視装置３３はこの電力について、所定の単位時間毎、例えば３０分毎の電力量を計算し、これを監視する。すなわちこのデマンド監視装置３３は、電動射出成形機１’において消費される電力のみについて、デマンド電力を監視している。コントローラ２１にはこのデマンド監視装置３３からの接点信号が入力されている。この第２の実施の形態に係る電動射出成形機１’においても、第１の実施の形態に係る電動射出成形機１と同様に接点信号に応じて運転モードを切り換えるようになっている。すなわち、デマンド電力が所定の範囲を逸脱する可能性が生じたら接点信号がＯＮになり、電力抑制運転モードに移行する。デマンド電力が所定の範囲を逸脱する可能性がなくなったら、接点信号がＯＦＦになり通常の運転モードに移行する。

１電動射出成形機３受電設備
４配電線８デマンド監視装置
１０内部配電線１３コンバータ
１４遮断器１５直流電圧線
１７インバータ１８ＤＣ／ＤＣ変換器
２０蓄電装置２１コントローラ
２４ヒータ２６バイパススイッチ
２７ＤＣ／ＤＣ変換器２８インバータ
２９出力用ＬＣフィルタ

Claims

工場からの三相交流電力がコンバータによって直流電力に変換され、該直流電力がインバータによって交流電力に変換されて各種モータが駆動され、そして前記コンバータの直流電線側に蓄電装置が設けられ、該蓄電装置が蓄電されるときは前記直流電力のみから蓄電されるようになっている電動射出成形機であって、
前記電動射出成形機は、工場の受電設備に設けられているデマンド監視装置から、工場全体の消費電力についての所定の単位時間毎の電力量であるデマンド電力に関して、その抑制を指示する所定の接点信号が入力されると電力抑制運転モードに移行し、前記接点信号が解除されると前記電力抑制運転モードが解除されて通常の運転モードに移行するようになっており、
前記電力抑制運転モードは、前記電動射出成形機の電力入力側に設けられている遮断器を遮断して工場からの三相交流電力の供給を停止し、前記蓄電装置に蓄電されている電力を前記インバータと、前記電動射出成形機に設けられているヒータとに供給して前記蓄電装置の電力のみによって運転するモードであることを特徴とする、蓄電装置を備えた電動射出成形機。