JP6963081B1 - 電動射出成形機の運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成形サイクルを短縮化できる電動射出成形機の運転方法を提供する。【解決手段】射出装置のスクリュを軸方向に駆動する射出軸のサーボモータ（１５）に対して、複数個のサーボアンプ（８、９）を成形サイクル毎に切り換えて射出・保圧工程を実施させ、射出軸のサーボアンプ（１５）に接続したサーボアンプ（８、９）は次の成形サイクルにおいて休止させる。なお、成形サイクルにおいて射出軸のサーボモータ（１５）に接続するサーボアンプ（８、９）は同じ成形サイクル内において型締装置の型締機構を駆動する型開閉軸のサーボモータ（１６）にも適宜切り換え接続し、射出・保圧工程と型開閉工程とを実施させてもよい。【選択図】図２

Description

本発明は、各装置がサーボモータ等のモータによって駆動される電動射出成形機の運転方法に関するものである。

射出成形機は、金型を型締めする型締装置、型締めされた金型に溶融樹脂を計量し射出する射出装置、成形された成形品を突き出す突出装置、等の各装置から構成されており、電動射出成形機はこれらの各装置がサーボモータ等によって駆動されるようになっている。電動射出成形機には工場から供給される三相交流電力が供給されているが、これをコンバータによって直流電力に変換し、変換された直流電力をサーボアンプによって所望の三相交流電力に変換してサーボモータ等に供給するようになっている。

特開２０１４−１９００９号公報 特開２００３−１５３５８８号公報

ところで本発明と直接関係ないが、特許文献１には２台のモータに対して１台のサーボアンプを設け、この１台のサーボアンプを共用させるようにした電動射出成形機が提案されている。具体的には、突出装置に設けられている突出軸のサーボモータ、つまり突出モータと、型締装置に設けられている型厚調整機構を駆動するインダクションモータ、つまり型厚調整用モータの２台のモータに対して、１台のサーボアンプが設けられている。サーボアンプは切換スイッチを介して２台のモータに接続されており、切換スイッチを駆動すると選択的に一方のモータを駆動できるようになっている。突出工程と、型厚調整は同時には実施しないので、このように２台のモータに対して共用のサーボアンプを割り当てることができる。

特許文献２は、電動射出成形機と関係ない特許文献であるが、この文献には自動車に設けられている２個のモータについて、２個のインバータが所定のセレクタを介して切換可能に接続され、モータとインバータの接続を交互に切り換えるようになっているモータ駆動装置が記載されている。このモータ駆動装置は、モータとインバータの組み合わせを交互に切り換えることができるので、各インバータを構成しているパワーモジュールの寿命を２個のインバータで平均化することができ、その結果寿命を延ばすことができる。

特許文献１に記載の電動射出成形機は、１台のサーボアンプを共用して２台のモータを切り換えて駆動できるので、コストを削減でき優れている。また特許文献２に記載のモータ駆動装置は２個のモータと２個のインバータの接続を交互に切り換えるので、インバータの寿命を結果的に延ばすことができる。そうすると電動射出成形機に適用し、２個のモータに対し２個のインバータつまりサーボアンプを相互に切換可能に接続しておき、所定の運転日数、または運転月数毎に切り換えるようにすれば、サーボアンプの寿命を延ばすことができそうである。しかしながら、電動射出成形機におけるサーボアンプには寿命を延ばすこと以外に解決すべき課題がある。具体的には、電動射出成形機においてサーボアンプの加熱により成形サイクルの短縮化が難しいという課題である。図４には、射出軸と型開閉軸のそれぞれのサーボアンプについて成形サイクルにおける電流の変化が示されている。射出軸は、射出工程において射出装置のスクリュを駆動するので一時的に大電流が流れ、その後の保圧工程も所定の電流が流れる。従って射出軸のサーボアンプは短時間で加熱して高温になる。そうするとパワーモジュールの保護のため、次の射出・保圧工程を実施するまでに冷却時間を確保する必要がある。一方、型開閉軸は保圧工程後に型開工程を実施し、その後に可塑化軸において可塑化工程が完了したら、すぐに型閉工程を実施することもできる。型開閉軸に流れる電流は射出軸に流れる電流に比して相対的に小さく、加熱による温度上昇が比較的小さいので、冷却時間が不要であるからである。しかしながら、射出軸において冷却時間を確保しなければならないので、型開閉軸において型閉工程を遅らせる必要がある。つまり結果的に成形サイクルは短くできない。

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の運転方法を提供することを目的とし、具体的には、成形サイクルを短縮化することができ、さらに複数のサーボアンプの寿命を平均化してその結果寿命を延ばすことができる、電動射出成形機の運転方法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、外部から供給される三相交流電力がコンバータによって直流電圧に変換され、該直流電圧がサーボアンプによって所望の三相交流電力に変換されて、これが各サーボモータに供給される電動射出成形機を対象とする。そして、射出装置のスクリュを軸方向に駆動する射出軸のサーボモータに対して、複数個のサーボアンプを成形サイクル毎に切り換えて射出・保圧工程を実施させ、射出軸のサーボモータに接続したサーボアンプは次の成形サイクルにおいて休止させるように構成する。また、成形サイクルにおいて射出軸のサーボモータに接続するサーボアンプは同じ成形サイクル内において型締装置の型締機構を駆動する型開閉軸のサーボモータにも適宜切り換え接続し、射出・保圧工程と型開閉工程とを実施させるようにしてもよい。

すなわち、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、外部から供給される三相交流電力がコンバータによって直流電圧に変換され、該直流電圧がサーボアンプによって所望の三相交流電力に変換されて、これが各サーボモータに供給される電動射出成形機において、射出装置のスクリュを軸方向に駆動する射出軸のサーボモータに対して、複数個のサーボアンプを成形サイクル毎に切り換えて射出・保圧工程を実施させ、前記射出軸のサーボモータに接続したサーボアンプは次の成形サイクルにおいて休止させることを特徴とする電動射出成形機の運転方法として構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の運転方法において、成形サイクルにおいて前記射出軸のサーボモータに接続するサーボアンプは同じ成形サイクル内において型締装置の型締機構を駆動する型開閉軸のサーボモータにも適宜切り換え接続し、射出・保圧工程と型開閉工程とを実施させるようにすることを特徴とする電動射出成形機の運転方法として構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の運転方法において、成形サイクルにおいて前記射出軸のサーボモータに接続するサーボアンプは同じ成形サイクル内で突出装置のエジェクタロッドを駆動する突出軸のサーボモータにも接続し、射出・保圧工程と突出工程とを実施させるようにすることを特徴とする電動射出成形機の運転方法として構成される。

以上のように本発明は、外部から供給される三相交流電力がコンバータによって直流電圧に変換され、該直流電圧がサーボアンプによって所望の三相交流電力に変換されて、これが各サーボモータに供給される電動射出成形機を対象としている。そして本発明は、射出装置のスクリュを軸方向に駆動する射出軸のサーボモータに対して、複数個のサーボアンプを成形サイクル毎に切り換えて射出・保圧工程を実施させ、射出軸のサーボモータに接続したサーボアンプは次の成形サイクルにおいて休止させるようにしている。射出軸を駆動するサーボアンプは大電流が流れて短時間で発熱して高温になるが、次の成形サイクルにおいて休止させるので、十分に冷却できる。他のサーボアンプを射出軸に切り換え接続して次の成形サイクルを実施したら、冷却したサーボアンプを再び射出軸に切り換え接続して、速やかに成形サイクルを実施できる。つまり、全体として成形サイクルを短縮化することができる。さらに、複数個のサーボアンプは成形サイクル毎に切り換えるので、寿命が平均化して、結果的に寿命も延びる。他の発明によると、成形サイクルにおいて射出軸のサーボモータに接続するサーボアンプは同じ成形サイクル内において型締装置の型締機構を駆動する型開閉軸のサーボモータにも適宜切り換え接続し、射出・保圧工程と型開閉工程とを実施させるようにする。そうすると、例えば２個のサーボアンプを用意して、成形サイクル毎にサーボアンプを切り換えるようにし、１回の成形サイクル内では常に１個のサーボアンプによって型開閉、射出・保圧工程を実施するようにすると、射出軸と型開閉軸の２個のサーボモータに対して、２個のサーボアンプを設けるだけでよい。つまり、従来の電動射出成形機において必要なサーボアンプの個数と同数のサーボアンプを用意するだけで済む。小コストで本発明を実施できる効果が得られる。

本発明の実施の形態に係る電動射出成形機のモータ駆動システムを示す回路図である。 本発明の実施の形態に係る電動射出成形機の運転方法により成形サイクルを実施したときの、第１、２のサーボアンプにおける電流の変化を示すグラフである。 本発明の他の実施の形態に係る電動射出成形機の運転方法により成形サイクルを実施したときの、第１〜３のサーボアンプにおける電流の変化を示すグラフである。 従来の電動射出成形機において成形サイクルを実施したときの、射出軸と型開閉軸のそれぞれのサーボアンプにおける電流の変化を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明の実施の形態に係る電動射出成形機のモータ駆動システム１は、図１に示されているように、工場電源３からの三相交流電力を直流電力に変換して直流電力線５に供給するコンバータ４、この直流電力線５に接続されている複数台のサーボアンプ８、９、…、から概略構成されている。このモータ駆動システム１によって駆動されるサーボモータは、従来の電動射出成形機と同様に、射出装置のスクリュを軸方向に駆動する射出軸のサーボモータ１５と、型締装置の型締機構を駆動する型開閉軸のサーボモータ１６と、スクリュを回転方向に駆動する可塑化軸のサーボモータ１７と、突出装置の突出機構を駆動する突出軸のサーボモータ１８とがある。なお図には示されていないが、必要に応じて、型厚調整機構を駆動する型厚調整軸のインダクションモータ等、他のモータが設けられていてもよい。

本実施の形態に係るモータ駆動システム１において、可塑化軸のサーボモータ１７と突出軸のサーボモータ１８には、それぞれ専用のサーボアンプつまり可塑化軸サーボアンプ１２と突出軸サーボアンプ１３とが設けられている。しかしながら、比較的大電力を必要とする射出軸と型開閉軸の各サーボモータ１５、１６に対しては、２台の大容量のサーボアンプすなわち第１、２のサーボアンプ８、９がそれぞれセレクタ２１、２２を介して接続されている。本実施の形態においてはセレクタ２１、２２は電磁接触器からなる。セレクタ２１を切り換えると、第１、２のサーボアンプ８、９のいずれかが射出軸のサーボモータ１５に接続され、セレクタ２２を切り換えると、第１、２のサーボアンプ８、９のいずれかが型開閉軸のサーボモータ１６に接続され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の運転方法を説明する。本実施の形態に係る電動射出成形機においては、第１、２のサーボアンプ８、９について、成形サイクル毎に交互に使用するようにし、いずれの成形サイクルにおいても一方のみで型開閉・射出・保圧工程を実施させ、他方は休止させるようにする。具体的には次のように運転する。まず本実施の形態に係るモータ駆動システム１において、セレクタ２２により第１のサーボアンプ８を型開閉軸のサーボモータ１６に接続して型閉工程を実施する。そうすると、図２の上段のグラフに示されているように、第１のサーボアンプ８において型閉時に電流が流れる。型締が完了したら符号３１のタイミングでセレクタ２１、２２を切り換えて、第１のサーボアンプ８を射出軸のサーボモータ１５に接続する。射出・保圧工程を実施すると第１のサーボアンプ８において大電流が流れる。次いで符号３２のタイミングセレクタ２１、２２を切り換えて第１のサーボアンプ８を型開閉軸のサーボモータ１６に接続して型開工程を実施する。第１のサーボアンプ８において所定の電流が流れる。型開工程が完了したら、セレクタ２１、２２を切り換えて、第１のサーボアンプ８の接続を解除すると共に第２のサーボアンプ９を型開閉軸のサーボモータ１６に接続する。最初の成形サイクルが完了する。２回目の成形サイクルを実施する。型閉工程を実施すると、図２の下段のグラフに示されているように、第２のサーボアンプ９において電流が流れる。型締の完了後、符号３３のタイミングでセレクタ２１、２２を切り換えて、第２のサーボアンプ９を射出軸のサーボモータ１５に接続する。射出・保圧工程を実施すると第２のサーボアンプ９において大電流が流れる。次いで符号３４のタイミングセレクタ２１、２２を切り換えて第２のサーボアンプ９を型開閉軸のサーボモータ１６に接続して型開工程を実施する。第２のサーボアンプ９において所定の電流が流れる。型開工程が完了したら、セレクタ２１、２２を切り換えて、第２のサーボアンプ９の接続を解除すると共に第１のサーボアンプ８を型開閉軸のサーボモータ１６に接続する。２回目の成形サイクルが完了する。第１のサーボアンプ８は、２回目の成形サイクルの間休止しているので十分に冷却されている。従って、３回目の成形サイクルを速やかに実施することができる。以下、同様にして第１、２のサーボアンプ８、９を成形サイクル毎に交互に使用して、他方を休止させ、連続的に成形サイクルを実施する。

本実施の形態に係る電動射出成形機は色々な変形が可能である。例えば、本実施の形態に係るモータ駆動システム１を変形することができる。本実施の形態においては、第１、２のサーボアンプ８、９は、セレクタ２１、２２を介して射出軸のサーボモータ１５と型開閉軸のサーボモータ１６とに切り換え接続できるようになっているが、これを射出軸のサーボモータ１５と突出軸のサーボモータ１８とで交互に切り換え接続できるようにしてもよい。この場合、型開閉軸のサーボモータ１６については専用のサーボアンプを接続すると共に突出軸サーボアンプ１３は削除する。この変形例においても、第１、２のサーボアンプ８、９は成形サイクル毎に交互に使用するようにし、いずれの成形サイクルにおいても一方のみで射出・保圧工程と突出工程とを実施させ、他方は休止させるようにする。このように運転しても、第１、２のサーボアンプ８、９は射出・保圧工程を実施した後、次の成形サイクルにおいて休止させて十分に冷却できるので、成形サイクルの短縮化が図れる。他の変形も可能である。本実施の形態に係るモータ駆動システム１を変形し、突出軸サーボアンプ１８を削除し、第３のサーボモータを追加する。つまり共用のサーボモータは第１〜３のサーボモータ８、９、…の３個にする。さらにセレクタを１個追加して、第１〜３のサーボモータ８、９、…を、射出軸、型開閉軸、突出軸のそれぞれのサーボモータ１５、１６、１８に切り換え接続できるようにする。図３には、このような変形例において、電動射出成形機において成形サイクルを実施したときの第１〜３のサーボモータ８、９、…における電流の変化を示している。このグラフから容易に理解されるように、最初の成形サイクルにおいては第１のサーボアンプ８によって型閉工程、射出・保圧工程を実施し、第２のサーボアンプ９によって型開工程と突出工程とを実施する。次の成形サイクルにおいては第２のサーボアンプ９によって型閉工程、射出・保圧工程を実施し、第３のサーボアンプによって型開工程と突出工程とを実施する。さらに次の成形サイクルにおいては第３のサーボアンプによって型閉工程、射出・保圧工程を実施し、第１のサーボアンプによって型開工程と突出工程とを実施する。以下同様にして運転する。このように運転しても、射出・保圧工程を実施したサーボアンプ８、９、…は次回の成形サイクルにおいて休止させることができる。つまり十分に冷却することができ、全体として成形サイクルの短縮化が図れることになる。さらに他の変形も可能である。本実施の形態に係るモータ駆動システム１において、型開閉軸のサーボモータ１６には専用のサーボアンプつまり型開閉軸サーボアンプを設けるようにし、第１、２のサーボアンプ８、９は射出軸のサーボモータ１５専用のサーボアンプにする。そして、第１、２のサーボアンプ８、９は、成形サイクル毎に交互に射出軸のサーボモータ１５に切り換え接続して運転するようにする。必要なサーボアンプの個数は多くなるが、この変形例においても第１、２のサーボアンプ８、９は成形サイクル毎に休止させて冷却できるので、全体として成形サイクルの短縮化が図れる。

１ モータ駆動システム ３ 工場電源
４ コンバータ ５ 直流電力線
８ 第１のサーボアンプ ９ 第２のサーボアンプ
１２ 可塑化軸サーボアンプ １３ 突出軸サーボアンプ
１５ 射出軸サーボモータ １６ 型開閉軸サーボモータ
１７ 型開閉軸サーボモータ １８ 突出軸サーボモータ
２１ セレクタ ２２ セレクタ

Claims (3)

1. 外部から供給される三相交流電力がコンバータによって直流電圧に変換され、該直流電圧がサーボアンプによって所望の三相交流電力に変換されて、これが各サーボモータに供給される電動射出成形機において、
   射出装置のスクリュを軸方向に駆動する射出軸のサーボモータに対して、複数個のサーボアンプを成形サイクル毎に切り換えて射出・保圧工程を実施させ、前記射出軸のサーボモータに接続したサーボアンプは次の成形サイクルにおいて休止させることを特徴とする電動射出成形機の運転方法。
2. 請求項１に記載の運転方法において、成形サイクルにおいて前記射出軸のサーボモータに接続するサーボアンプは同じ成形サイクル内において型締装置の型締機構を駆動する型開閉軸のサーボモータにも適宜切り換え接続し、射出・保圧工程と型開閉工程とを実施させるようにすることを特徴とする電動射出成形機の運転方法。
3. 請求項１または２に記載の運転方法において、成形サイクルにおいて前記射出軸のサーボモータに接続するサーボアンプは同じ成形サイクル内で突出装置のエジェクタロッドを駆動する突出軸のサーボモータにも接続し、射出・保圧工程と突出工程とを実施させるようにすることを特徴とする電動射出成形機の運転方法。

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