KR20030032880A - 사출성형기 및 이 사출성형기의 보호방법 - Google Patents

Abstract

액츄에이터로서 탑재되는 전동기에 조합되는 다이나믹ㆍ브레이크장치를, 간이한 구조로, 과부하상태로부터 확실하게 보호하는 것을 실현할 수 있는 사출성형기 및 이 사출성형기의 보호방법을 제공한다.

전동기와, 전동기에 조합되어, 전동기의 회생전력을 부하로서 소비하는 다이나믹ㆍ브레이크장치와, 구동출력신호를 다이나믹ㆍ브레이크장치로 출력하고, 다이나믹ㆍ브레이크장치가 전동기의 회생전력을 소비하는 것을 제어하는 컨트롤러를 포함하고, 컨트롤러는, 다이나믹ㆍ브레이크장치로 출력한 구동출력신호에 근거하여 다이나믹ㆍ브레이크장치에 걸리는 부하를 추정하고, 추정한 부하에 근거하여 다이나믹ㆍ브레이크장치가 과부하상태인지 어떠한지를 판정하는 것을 특징으로 하는 사출성형기에 의하여 달성된다.

Description

사출성형기 및 이 사출성형기의 보호방법{Injection molding machine and protection method of the same}

본 발명은, 사출성형기 및 이 사출성형기를 보호하는 방법에 관한 것으로서, 특히, 사출장치나 형체장치 등에 있어서의 액츄에이터로서 사용되는 전동기에 조합되는 다이나믹ㆍ브레이크장치를 구비한 전동 사출성형기나 하이브리드식 사출성형기 및 이 사출성형기를 보호하는 방법에 관한 것이다.

전동 사출성형기에 있어서는, 구동원으로서 전동기(모터)가 채용된다. 또, 유압식 사출성형기와 전동 사출성형기의 쌍방의 장점을 받아들인 사출성형기로서 소위 하이브리드식 사출성형기가 있지만, 이 하이브리드식 사출성형기에 있어서도 모터가 사용된다.

즉, 상기 사출성형기에 있어서는, 모터를 동작하여, 사출스크루의 회전 및 진퇴, 가동 플래튼의 진퇴, 성형품 이젝터장치의 이젝터핀의 진퇴가 행해진다. 또한, 이 모터의 회생전력을 소비하기 위한 장치로서, 다이나믹ㆍ브레이크장치가, 상기 사출성형기의 여러가지 모터에 조합되어 있다.

도 1은, 종래의 사출성형기의 예로서의 전동 사출성형기에 구비된 모터의 구동회로의 개략구성도이다.

도 1을 참조하면, 이 구동회로는, 컨버터부(2)와, 인버터부(3)와, 다이나믹ㆍ브레이크장치(5)와, 콘덴서(6)를 포함한다.

컨버터부(2)는, 3상교류전원(1)으로부터의 교류를 직류로 변환한다. 인버터부(3)는, 컨버터부(2)로부터의 직류를 교류로 변환하고, 그 교류를 모터(4)에 공급한다. 다이나믹ㆍ브레이크장치(5)는, 컨버터부(2)와 인버터부(3)의 사이의 DC링크부(8)에 접속된다. 평활용 콘덴서(6)는, 컨버터부(2)와 다이나믹ㆍ브레이크장치(5)의 사이에 있어서, DC링크부(8)에 접속된다.

다이나믹ㆍ브레이크장치(5)는, 회생전력을 소비하기 위한 회생저항부(5-1)와, 컨트롤러(9)에 의하여 온ㆍ오프 제어되는 스위치소자(5-2)를 포함한다. 다이나믹ㆍ브레이크장치(5)는, 모터(4)의 회생전력을 소비하기 위한 장치로서 기능한다.

이러한 구동회로에서는, 모터(4)가 감속하여 회생동작에 들어가면, 컨트롤러(9)로부터 스위치소자(5-2)를 온ㆍ오프하는 제어신호가 출력된다. 스위치소자(5-2)가 온으로 되면, 모터(4)로부터의 회생전력이 회생저항부(5-1)에 의해 소비된다.

모터(4)로부터의 회생전력이 큰 경우는, 다이나믹ㆍ브레이크장치(5)는 과부하상태로 되어, 회생저항부(5-1)가 소손되는 경우가 있다. 이 때문에, 걸리는 과부하상태를 검출하고, 모터(4)의 구동회로를 보호하기 위하여 모터(4)를 정지 또는 모터(4)의 토크나 속도를 낮추어 모터의 부하를 저감시킬 필요가 있다. 그를 위해, 다이나믹ㆍ브레이크장치(5)에는, 회생전력이 소정의 값을 초과한 것을 검출하는 서멀 릴레이(thermal relay)(7)가 통상적으로 구비된다. 또는, 서멀 릴레이(7)를 대신하여, 다이나믹ㆍ브레이크장치(5)가 과부하상태가 된 것을 검출하는 도시하지 않은 전류검출기 또는 전압검출기가 설치된다.

그런데, 상술한 전동 사출성형기에 있어서는, 단시간에 많은 성형품을 효율 좋게 만들기 위하여, 예컨대 형체과정이나 사출과정에 있어서, 짧은 사이클로, 모터(4)를 가감속하는 것이 필요해진다. 그 결과, 모터(4)의 회생이 빈번하게 행해진다. 따라서, 모터(4)의 회생전력이 커져서 다이나믹ㆍ브레이크장치(5)가 과부하상태로 되는 것을 확실히 방지하는 것은, 원하는 성형품을 효율 좋게 만드는 관점에서, 전동 사출성형기에 있어서 중요하다.

그 한편, 상술한 종래의 전동 사출성형기와 같이, 다이나믹ㆍ브레이크장치(5)를 보호하기 위하여, 서멀 릴레이(7) 또는 전류검출기 또는 전압검출기 등의 보호 전용기기를 구비하면, 전동 사출성형기로서 큰 장치가 필요해진다. 이것은, 전동 사출성형기의 배치공간을 확보하는 관점 및 제조코스트의 관점에서 바람직하지 않다.

그리하여, 본 발명의 목적은, 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 액츄에이터로서 탑재되는 전동기(모터)에 조합되는 다이나믹ㆍ브레이크장치를, 간이한 구조로, 과부하상태로부터 확실하게 보호하는 것을 실현할 수 있는 사출성형기 및 이 사출성형기의 보호방법을 제공하는 것에 있다.

도 1은 종래의 사출성형기의 예로서의 전동 사출성형기에 구비된 모터의 구동회로의 개략구성도이다.

도 2는 본 발명의 제1실시형태에 관련되는 전동 사출성형기의 개략구성을 나타낸 측면도이다.

도 3은 본 발명의 제1실시형태에 관련되는 전동 사출성형기(10)에 구비되어, 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)가 조합된 3상모터(104)의 구동회로의 개략구성도이다.

도 4는 도 3에 있어서의 컨트롤러(109)의 개략구성도이다.

도 5는 회생저항부(105-1)에 흐르는 전류패턴을 나타내는 그래프이다.

도 6은 구동출력신호(온신호 및 오프신호)에 대하여, 작은 시정수(τ₁)를 사용한 필터링을 통하여 추정한 전류패턴(파형)을 나타낸 그래프이다.

도 7은 구동출력신호(온신호 및 오프신호)에 대하여, 큰 시정수(τ₂)를 사용하여 필터링을 통하여 추정한 전류패턴(파형)을 나타낸 그래프이다.

도 8은 성형조건1 또는 성형조건2를 구동조건으로서 설정하여 성형동작을 반복하여 행하는 경우에 있어서, 도 6에 나타내는 시정수(τ₁)를 사용하여 필터링을건 듀티 및 도 7에 나타내는 시정수(τ₂)를 사용하여 필터링을 건 듀티의 값을 나타내는 그래프이다.

도 9는 임의의 시점에 있어서의 듀티와, 그 시점으로부터 듀티가 역치(L₁) 또는 역치(L₂)에 이르기까지의 시간(Δｔ)과의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 10은 본 발명의 제2실시형태에 관련되는 컨트롤러의 개략구성도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 전동 사출성형기

25 : 계량모터

29 : 사출모터

63 : 형체모터

101 : 3상교류전원

102 : 컨버터부

103 : 인버터부

104 : 3상모터

105 : 다이나믹ㆍ브레이크장치

105-1 : 회생저항부

105-2 : 스위치소자

106 : 콘덴서

108 : DC링크부

109 : 컨트롤러

109-1 : 입력부

109-2 : 제어부

109-3 : 구동회로

상기 목적은, 전동기와, 상기 전동기에 조합되고, 상기 전동기의 회생전력을부하로서 소비하는 다이나믹ㆍ브레이크장치와, 구동출력신호를 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치로 출력하고, 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치가 상기 전동기의 회생전력을 소비하는 것을 제어하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 컨트롤러는, 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치로 출력한 구동출력신호에 근거하여 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치에 걸리는 부하를 추정하여, 추정한 부하에 근거하여 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치가 과부하상태인지 어떠한지를 판정하는 것을 특징으로 하는 사출성형기에 의하여 달성된다.

상기 발명에 의하면, 전동기에 조합되는 다이나믹ㆍ브레이크장치를 과부하상태로부터 확실하게 보호하기 위하여, 간이한 구조로, 다이나믹ㆍ브레이크장치가 과부하상태인지 어떠한지를 판정할 수 있다.

또, 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치는, 상기 컨트롤러로부터 출력되는 상기 구동출력신호에 의하여 온ㆍ오프 제어되는 스위치소자를 포함하고, 상기 스위치소자를 온하는 구동출력신호와 상기 스위치소자를 오프하는 구동출력신호에 대하여 필터링을 행함으로써, 듀티를 산출하고, 상기 듀티에 근거하여 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치에 걸리는 부하를 추정하는 것으로 하여도 좋다.

또한, 상기 목적은 사출성형기에 구비된 다이나믹ㆍ브레이크장치에 입력된 구동신호에 근거하여 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치에 걸리는 부하를 추정하고, 추정한 상기 부하에 근거하여 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치가 과부하상태인지 어떠한지를 판정하고, 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치를 과부하상태라고 판정하고, 상기 과부하상태가 계속되는 시간이 소정의 시간을 초과한 경우에는, 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치를 보호하는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 보호방법에 의해서도 달성된다.

이하, 도면에 근거하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 이하, 본 발명의 실시형태를, 전동 사출성형기를 예로 들어, 설명한다.

도 2는, 본 발명의 제1실시형태에 관련된 전동 사출성형기(10)의 개략구성을 나타낸 측면도이다. 도 2를 참조하면, 전동 사출성형기(10)는, 사출장치(20) 및 형체장치(50) 등으로 구성된다.

사출장치(20)는, 가열실린더(21)를 구비하고, 가열실린더(21)에는 호퍼(22)가 설치된다. 또, 가열실린더(21) 내에는, 스크루(23)가 진퇴 가능하고 또한 회전 가능하게 설치된다. 스크루(23)의 후단은, 서포트부재(24)에 의해 회전 가능하게 서포트된다. 서포트부재(24)에는, 서보모터 등의 계량모터(25)가 구동부로서 장착되고, 계량모터(25)의 회전은, 계량모터(25)의 출력축(26)에 장착된 타이밍벨트(27)를 통하여, 스크루(23)에 전달된다.

사출장치(20)는 더욱이, 스크루(23)와 평행하게 나사축(28)을 회전 가능하게 구비한다. 나사축(28)의 후단은, 서보모터 등의 사출모터(29)의 출력축(30)에 장착된 타이밍벨트(31)를 통하여, 사출모터(29)에 연결되어 있다. 따라서, 사출모터(29)에 의해 나사축(28)이 회전된다. 나사축(28)의 전단은 서포트부재(24)에 고정된 너트(32)와 나사결합된다. 따라서, 구동부인 사출모터(29)를 구동하고, 타이밍벨트(31)를 통하여 나사축(28)을 구동시키면, 서포트부재(24)는 전후진 가능하게 되고, 그 결과, 스크루(23)를 전후진시킬 수 있다.

형체장치(50)는, 가동측의 금형(51)이 장착된 가동 플래튼(52)과, 고정측의 금형(53)이 장착된 고정 플래튼(54)을 포함한다. 가동 플래튼(52)과 고정 플래튼(54)은, 지지봉(tie bar)(55)에 의하여 연결된다. 가동 플래튼(52)은 지지봉(55)을 따라서 접동(摺動)가능하다. 또한, 형체장치(50)는, 일단이 가동 플래튼(52)과 연결되고, 타단이 토글서포트(56)와 연결되는 토글기구(57)를 포함한다. 토글서포트(56)의 중앙에 있어서는, 볼나사축(59)이 회전 가능하게 서포트되어 있다.

볼나사축(59)에는, 토글기구(57)에 구비된 크로스헤드(60)에 형성된 너트(61)가 나사결합되어 있다. 또, 볼나사축(59)의 후단에는 풀리(62)가 설치되고, 서보모터 등의 형체모터(63)의 출력축(64)과 풀리(62)와의 사이에는, 타이밍벨트(65)가 감겨서 설치되어 있다.

따라서, 형체장치(50)에 있어서, 구동부인 형체모터(63)를 구동하면, 형체모터(63)의 회전이, 타이밍벨트(65)를 개재하여, 구동전달부인 볼나사축(59)에 전달된다. 그리고, 볼나사축(59) 및 너트(61)에 의하여, 운동방향이 회전운동에서 직선운동으로 변환되어, 토글기구(57)가 작동한다. 토글기구(57)가 작동하면, 가동플래튼(52)은 지지봉(55)을 따라서 접동하여, 형폐, 형체 및 형개가 행해진다.

이와 같이, 본 실시형태에 관련된 전동 사출성형기(10)에서는, 계량모터(25), 사출모터(29), 형체모터(63) 등의 전동기(모터)가 액츄에이터로서 채용되고, 성형 시에는, 계량, 사출, 형체 등의 각 동작이 연속하여 행해진다.

그런데, 상기 모터가 감속하면, 회생전력이 발생한다. 걸리는 회생전력을 소비하기 위한 장치로서, 다이나믹ㆍ브레이크장치가, 전동 사출성형기(10)의 각 모터에 조합되어 있다.

도 3은, 본 발명의 제1실시형태에 관련된 전동 사출성형기(10)에 구비되고, 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)가 조합된 3상모터(104)의 구동회로의 개략구성도이다.

도 3을 참조하면, 이 구동회로는, 컨버터부(102)와, 인버터부(103)와, 다이나믹ㆍ브레이크장치(105), 콘덴서(106)를 포함한다.

컨버터부(102)는, 3상교류전원(101)으로부터의 교류를 직류로 변환한다. 인버터부(103)는, 컨버터부(102)로부터의 직류를 교류로 변환하고, 그 교류를 3상모터(104)에 공급한다. 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)는, 컨버터부(102)와 인버터부(103)의 사이의 DC링크부(108)에 접속된다. 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)에는, 컨트롤러(109)가 접속된다. 평활용 콘덴서(106)는, 컨버터부(102)와 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)의 사이에 있어서, DC링크부(108)에 접속된다.

다이나믹ㆍ브레이크장치(105)는, 회생전력을 소비하기 위한 회생저항부(105-1)와, 컨트롤러(109)에 의하여 온ㆍ오프 제어되는 스위치소자(105-2)를 포함한다. 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)는, 3상모터(104)의 회생전력을 소비하기 위한 장치로서 기능한다.

3상모터(104)가 감속하면, 3상모터(104)는 전동기로서가 아니라, 발전기로서 작용한다. 이로 인해, 3상모터(104)에 의해 발전된 전류가 DC링크부(108)로 역류하여, 일시적으로 DC링크부(108)의 전압이 높아진다. 특히, 성형사이클이 짧은 경우에는, 빈번하게 3상모터(104)의 가감속을 위한 제어가 행해지기 때문에, DC링크부(108)의 전압은 높아지기 쉽다.

DC링크부(108)의 전압이 기준치를 초과하면, 컨트롤러(109)에서, 스위치소자(105-2)를 온하는 구동출력신호가 출력된다. 스위치소자(105-2)가 온으로 되면, 3상모터(104)로부터의 전류가 회생저항부(105-1)로 흐르고, 3상모터(104)로부터의 회생전력이 회생저항부(105-1)에 의해 소비된다.

스위치소자(105-2)를 온하는 시간이 길어지면, 회생저항부(105-1)에 의한 전력소비시간은 길어지고, 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)에 걸리는 부하가 커진다. 환언하면, 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)에 걸리는 부하의 크기는, 스위치소자(105-2)를 온ㆍ오프하는 구동출력신호의 듀티에 비례한다.

이 점에 착안해서, 본 실시형태에서는, 컨트롤러(109)가, 스위치소자(105-2)로의 구동출력신호(온신호 및 오프신호)에 대하여 필터링을 행한다. 컨트롤러(109)는, 필터링에 의하여 얻어진 듀티에 근거하여, 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)에 걸리는 부하를 추정한다. 컨트롤러(109)는, 추정한 부하에 근거하여, 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)가 과부하상태인지 어떠한지를 판정한다.

과부하상태라고 판정한 경우에는, 컨트롤러(109)는, 회생저항부(105-1)를 과부하상태로부터 보호하는 동작을 행한다. 컨트롤러(109)는, 회생저항부(105-1)를 과부하상태로부터 보호하는 작동으로서, 예컨대, 전동 사출성형기(10)의 성형동작을 정지시키기 위한 신호를 전동 사출성형기(10)의 도시하지 않은 주(主)제어장치로 출력한다.

도 4는, 도 3에 있어서의 컨트롤러(109)의 개략구성도이다. 도 4를 참조하면, 컨트롤러(109)는, 입력부(109-1), 제어부(109-2), 구동회로(109-3) 등으로 대략 구성된다. 또, 도 4 안에 나타낸 화살표는, 후술하는 정보 또는 지령의 입력 또는 출력을 나타낸다.

DC링크부(108)의 전압에 관한 정보, 성형 패턴에 근거한 3상모터(104)의 감속지령 등, 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)에 설치된 소정의 센서로부터의 피드백신호에 근거하여 생성되는 시스템 제어정보가, 컨트롤러(109)의 입력부(109-1)에 입력된다. 이하의 실시예에서는, DC링크부(108)의 전압에 관한 정보가 입력부(109-1)로 입력된 경우를 설명한다.

입력부(109-1)는 입력된 시스템정보를 제어부(109-2)로 출력한다. 제어부(109-2)는, DC링크부(108)의 전압이 기준치를 초과하고 있다고 판정한 경우에는, 스위치소자(105-2)를 온(on)하는 구동출력신호를 출력하도록 하는 구동지령을 구동회로(19-3)로 출력한다. 이런 지령에 근거하여, 도 3에 나타낸 3상모터(104)로부터의 회생전력이 회생저항부(105-1)에 의하여 소비된다.

제어부(109-2)는, 스위치소자(105-2)로 출력한 구동출력신호(온신호 및 오프신호)에 대하여 필터링을 행하여 듀티를 검출하고, 이 듀티에 근거하여 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)에 걸리는 부하를 추정한다. 제어부(109-2)는 또한, 추정한 부하로부터, 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)가 과부하상태인지 어떠한지를 판정한다.

그런데, 3상모터(104)로부터, 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)의 회생저항부(105-1)의 정격을 현저하게 초과하는 회생전력이 순간적으로 작용한 경우, 구동출력신호(온신호 및 오프신호)의 듀티가 커져서, 완전한 과부하상태인 것처럼 보인다.

그러나, 실제로는, 이러한 회생전력이라도, 그 작용하고 있는 시간이 비교적 단시간이라면, 회생저항부(105-1)는 큰 듀티를 허용할 수 있다. 이런 상황을 감안하여 컨트롤러(109)의 제어부(109-2)는, 회생저항부(105-1)가 가진 특성에 맞춰 시정수를 사용하여 필터링을 행하고, 구동출력신호의 듀티를 검출하여, 부하를 추정한다. 여기서, 시정수는, 필터링의 세기를 결정하는 하나의 파라미터이다.

이하, 본 실시형태에서의 필터링에 관하여 설명한다. 도 5는, 회생저항부(105-1)에 흐르는 전류패턴을 나타내는 그래프이다.

도 5를 참조하면, 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 회생저항부(105-1)에 흐르는 전류의 전류값을 나타낸다. 도 5에 나타난 전류패턴은, 컨트롤러(109)의 제어부(109-2) 또는 스위치소자(105-2)로 출력한 구동출력신호(온신호 및 오프신호)의 패턴(도 6 및 도 7에 있어서, 점선으로 나타냄)과 일치한다. 이 신호패턴은, 전동 사출성형기(10)에 있어서 미리 정해진 성형패턴에 의하여 정해진다. 구동출력신호가 온신호인 경우에, 전류값은 최고값이 된다. 구동출력신호가 오프신호인 경우에, 전류값은 최저값(제로값)이 된다.

필터링은, 구동출력신호(온신호 및 오프신호)에 대하여, 필터 시정수를 작은 시정수(τ₁)와 큰 시정수(τ₂)의 2종류로 나누어 행해진다.

도 6은, 구동출력신호(온신호 및 오프신호)에 대하여, 작은 시정수(τ₁)를 사용한 필터링을 통하여 추정한 전류패턴(파형)을 나타내는 그래프이다.

도 6을 참조하면, 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 이 필터링 후의 회생저항부(105-1)의 전류의 계산값(듀티)을 나타낸다. 구동출력신호(온신호 및 오프신호)의 패턴(도 6 중, 점선으로 나타냄)에 대하여, 시정수(τ₁)를 사용한 필터링을 걸면, 도 6에 실선으로 나타나는 파형을 출력한다. 여기에서, 시정수(τ₁)는, 단시간이라면 허용할 수 있는 부하의 역치를 설정하는 필터링에 사용되는 작은 시정수이다.

또, 도 6 중, A는, 회생저항부(105-1)가 소손하지 않는 범위에서 최대로 걸 수 있는 부하의 값(이하, 「최대허용치」라고 한다)으로서, 미리 정해져 있는 값(이하, 「초기 최대허용치」라고 한다)이다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 도 3에 나타낸 컨트롤러(109)로부터, 스위치소자(105-2)를 온하는 구동출력신호가 출력되면, 회생저항부(105-1)에 전류가 흘러서, 파형은 우상향으로 된다. 따라서, 듀티가 가산되어, 회생저항부(105-1)의 듀티의 초기 최대허용치를 초과하면, 회생저항부(105-1)는 과부하상태가 되어 버린다. 이런 상태를 방지하기 위해, 단시간이라면 허용할 수 있는 부하의 역치(L₁)가, 초기 최대허용치(A)보다도 조금 작은 값으로서 설정된다.

도 7은, 구동출력신호(온신호 및 오프신호)에 대하여, 큰 시정수(τ₂)를 사용하여 필터링을 통하여 추정한 전류패턴(파형)을 나타내는 그래프이다.

도 7을 참조하면, 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 이 필터링 후의 회생저항부(105-1)의 전류의 계산값(듀티)을 나타낸다. 도 7 중, 점선으로 나타낸 구동출력신호(온신호 및 오프신호)에 대하여, 시정수(τ₂)를 사용한 필터링을 걸면, 도 7에 실선으로 나타나는 파형을 출력한다. 여기에서, 시정수(τ₂)는, 긴 시간 허용할 수 있는 부하의 역치를 설정하는 필터링에 사용되는 큰 시정수이다.

도 7에 나타나는 전류패턴의 파형은, 도 6에 나타나는 파형에 비하여, 기울기가 작다. 즉, 스위치소자(105-2)를 온하는 구동출력신호가 출력되어도, 도 6에 나타나는 경우에 비하여, 듀티가 가산되는 속도는 느리다. 또, 스위치소자(105-2)를 오프하는 구동출력신호가 출력되어도, 도 6에 나타나는 경우에 비하여, 듀티가 감산되는 속도는 느리다.

그런데, 전동 사출성형기(10)에 있어서는, 통상 같은 성형동작이 연속해서 반복된다. 도 8은, 성형조건1 또는 성형조건2를 구동조건으로서 설정하여 성형동작을 반복하여 행하는 경우에 있어서, 도 6에 나타낸 시정수(τ₁)를 사용하여 필터링을 건 듀티의 값 및 도 7에 나타낸 시정수(τ₂)를 사용하여 필터링을 건 듀티의 값을 나타내는 그래프이다.

도 8을 참조하면, 성형조건1을 구동조건으로서 설정한 경우는, 시정수(τ₁)를 사용하여 필터링을 건 때의 듀티의 값(도 8 중, 선(300)으로서 나타냄)은, 시정수(τ₂)를 사용하여 필터링을 건 때의 듀티의 값(도 8 중, 선(400)으로서 나타냄)에 비하여, 단시간에 증가한다.

한편, 상술한 바와 같이, 시정수(τ₂)를 사용한 필터링을 건 때는, 듀티가 감산되는 속도는 시정수(τ₁)를 사용한 필터링을 건 경우의 감산속도에 비하여 느리다(도 7 참조). 따라서, 도 8에 나타낸 바와 같이, 일정 시간을 경과하면, 시정수(τ₁)을 사용하여 필터링을 건 경우의 듀티(도 8 중, 선(300)으로서 나타냄)도,시정수(τ₂)를 사용하여 필터링을 건 경우의 듀티(도 8 중, 선(400)으로서 나타냄)도 최종적으로는 동일한 일정한 값이 된다.

또한, 성형조건2를 구동조건으로 하여 설정한 경우도, 성형조건1을 구동조건으로서 설정한 경우와 마찬가지로, 시정수(τ₁)를 사용하여 필터링을 건 때의 듀티의 값(도 8 중, 선(500)으로서 나타냄)은, 시정수(τ₂)를 사용하여 필터링을 건 때의 듀티의 값(도 8 중, 선(600)으로서 나타냄)에 비하여, 단시간에 증가한다. 또, 일정시간을 경과하면, 시정수(τ₁)를 사용하여 필터링을 건 경우의 듀티(도 8 중, 선(500)으로서 나타냄)도, 시정수(τ₂)를 사용하여 필터링을 건 경우의 듀티)도 8 중, 선(600)으로서 나타냄)도 최종적으로는 동일한 일정한 값이 된다.

그런데, 도 6 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 전동 사출성형기(10)의 가동 처음에는, 초기 최대허용치(A)를 초과하지 않는 범위에서 큰 듀티를 허용하는 것이 가능하다. 그러나, 방열 등에 기인하는 회생저항부(105-1)의 특성의 저하에 의하여, 시간의 경과와 함께 회생저항부(105-1)가 갖는 듀티의 최대허용치(도 8 중, 점선으로 나타냄)는 저하되어, 최종적으로는 일정한 값이 된다.

따라서, 전동 사출성형기(10)를 장시간, 연속하여 가동시키는 경우에는, 회생저항부(105-1)가 갖는 듀티의 최대허용치로서 최종적으로 일정해지는 값보다도 조금 작은 값을, 긴 시간 허용할 수 있는 과부하의 역치(L₂)로서 설정하고, 회생저항부(105-1)를 과부하상태로부터 보호한다.

성형조건1을 구동조건으로서 설정한 경우, 전동 사출성형기(10)를 장시간 연속하여 구동시키면, 회생저항부(105-1)의 듀티의 최대허용치를 초과해 버리지만,역치(L₂)를 초과한 시점(Δｔ)(도 8 참조)에서 회생저항부(105-1)를 보호하기 위하여 3상모터(104)를 정지하는 지령이 출력된다.

성형조건2를 구동조건으로서 설정한 경우는, 듀티가 역치(L₂)보다도 작기 때문에, 전동 사출성형기(10)를 연속하여 가동할 수 있다.

또, 시정수(τ₁)를 사용하여 필터링을 건 경우에 듀티가 성형개시로부터 역치(L₁)에 이를 때까지의 시간, 또는 시정수(τ₂)를 사용하여 필터링을 건 경우에 듀티가 성형개시로부터 역치(L₂)에 이를 때까지의 시간(도 8 참조)을, Δｔ로 한다.

도 9는, 임의의 시점에 있어서의 듀티와, 성형개시로부터 듀티가 역치(L₁) 또는 역치(L₂)에 이를 때까지의 시간(Δｔ)과의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 9 중, 횡축은 듀티를 나타내고, 종축은 시간(Δｔ)을 나타낸다.

도 9를 참조하면, 시정수(τ₁)를 사용하여 필터링을 건 경우(도 9 중, 일점쇄선으로 나타낸다)도, 시정수(τ₂)를 사용하여 필터링을 건 경우(도 9 중, 이점쇄선으로 나타낸다)도, 듀티가 큰 경우에는 역치(L₁) 또는 역치(L₂)에 이르기까지의 시간은 짧고, 듀티가 작은 경우에는 역치(L₁) 또는 역치(L₂)에 이르기까지의 시간은 길다.

또, 이와 같이, 복수의 필터 시정수를 사용하여 필터링을 행함으로써, 회생저항부(105-1)의 특성(도 8 중, 점선으로 나타냄)을 고려하여, 부하 변동에 대한 감도를 조절하여 회생저항의 최대허용치로 간단하게 근사시킬 수 있다. 따라서, 회생저항부(105-1)를 과부하상태에서 보호하는 것의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

따라서, 상술한 필터링에 근거하여, 제어부(109-2)가, 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)의 회생저항부(105-1)가 과부하상태라고 판정한 경우는, 제어부(109-2)는, 전동 사출성형기(10)의 성형동작을 정지시키기 위한 신호를 전동 사출성형기(10)의 도시하지 않은 주(主)제어장치로 출력하고, 전동 사출성형기(10)의 운전의 정지 또는 제어 또는 운전에 대한 경고 등을 행한다. 이에 의하여, 회생저항부(105-1)의 과부하로부터 보호한다.

이 결과, 3상모터(104)에 의하여 생성된 회생전력이 회생저항부(105-1)에 의하여 소비되고, 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)의 회생저항부(105-1)의 특성에 따른 역치를 설정함으로써, 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)를 정밀도 좋게 보호할 수 있다. 더하여, 전동 사출성형기(10)의 제동을 효율 좋게 행할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 두개의 역치를 설정한 예를 설명했지만, 역치를 더욱 설정함으로써, 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)의 회생저항부(105-1)의 특성에 한층 근사시킬 수 있다. 즉, 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)의 회생저항부(105-1)의 최대허용치 근방까지 사용할 수 있는 성형조건을, 전동 사출성형기(10)에 설정할 수 있다. 이 결과, 전동 사출성형기(10)의 성형 사이클을 한층 빠르게 할 수 있고, 또, 3상모터(104)의 부하를 한층 높일 수 있다. 따라서, 전동 사출성형기(10)에 의하여, 한층 효율 좋게 성형품을 만드는 것이 가능해진다.

이와 같이 하여, 액츄에이터로서 탑재되는 3상모터(104)에 조합되는 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)를, 컨트롤러(109)를 사용한 간이한 구조로, 과부하상태로부터 확실히 보호할 수 있고, 전동 사출성형기(10)의 제동을 효율 좋게 행하는 것이가능해진다.

또, 과부하판정의 역치 또는 필터 시정수의 종류 및 값은, 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)의 정격전류ㆍ용량 등의 사양치에 의하여, 적절히 결정된다. 또한, 모터(104)는, 3상모터에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기의 실시형태에서는, 컨트롤러(109)의 입력부(109-1)에 입력되는 시스템 제어정보로서, DC링크부(108)의 전압에 관한 정보를 들어 설명했지만, 본 발명은 이에 한하지 않고, 성형패턴에 근거하여 3상모터(104)의 감속지령 등이어도 좋다.

다음으로, 본 발명의 제2실시형태를 설명한다. 도 10은, 본 발명의 제2실시형태에 관련된 컨트롤러의 개략구성도이다. 도 10 중, 도 4와 동일한 부분에 관하여는 동일한 번호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.

상기의 제1실시형태에서는, 컨트롤러(109)가, 스위치소자(105-1)로의 구동출력신호의 듀티에 근거하여 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)에 걸리는 부하를 추정하고 있다. 제2실시형태에서는, 컨트롤러(109)에서 출력되는 제어신호인 구동출력신호와, 이 구동출력신호의 리드백값을 조합시켜, 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)의 과부하를 판정한다. 즉, 이 리드백값에 대해서도, 구동출력신호와 마찬가지로 필터링을 행하여, 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)가 과부하의 상태에 있는지 아닌지의 판정을 행한다.

예컨대, 구동출력신호(온신호 및 오프신호)에 근거하여 얻어진 듀티가 소정의 역치보다도 적음에도 불구하고, 리드백값에 근거하여 얻어진 듀티가 소정의 역치보다도 높다고 한다.

이 경우, 제어부(109-2)는, 구동회로(109-3) 등의 제어신호 계통에 뭔가의 이상이 발생하고 있음에도 불구하고 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)를 계속 구동시켜 버린 결과, 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)를 과부하상태로 만들고 있다고 판정할 수 있다. 이러한 판정에 근거하여, 컨트롤러(109)는, 다이나믹ㆍ브레이크장치(105)를 과부하상태로부터 보호하는 동작을 행한다. 이로써, 다이나믹ㆍ브레이크장치를 과부하상태로부터 보호하는 것의 확실성을, 더욱 높일 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 상술했지만, 본 발명은 관련된 특정한 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서, 다양한 변형ㆍ변경이 가능하다.

예컨대, 상술한 실시형태에서는, 전동 사출성형기에 관하여 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예컨대, 유압식 사출성형기와 전동 사출성형기의 쌍방의 장점을 받아들인 소위 하이포이드식 사출성형기에도 적용할 수 있다.

이상 상술한 바로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 사출성형기 및 이 사출성형기의 보호방법에 의하면, 액츄에이터로서 탑재되는 전동기에 조합되는 다이나믹ㆍ브레이크장치를, 간이한 구조로, 과부하상태로부터 확실하게 보호하는 것을 실현할 수 있고, 사출성형기를 효율 좋게 제동할 수 있다.

Claims (9)

1. 전동기와,

   상기 전동기에 조합되고, 상기 전동기의 회생전력을 부하로서 소비하는 다이나믹ㆍ브레이크장치와,

   구동출력신호를 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치로 출력하고, 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치가 상기 전동기의 회생전력을 소비하는 것을 제어하는 컨트롤러를 포함하고,

   상기 컨트롤러는, 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치로 출력한 구동출력신호에 근거하여 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치에 걸리는 부하를 추정하여, 추정한 부하에 근거하여 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치가 과부하상태인지 어떠한지를 판정하는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 다이나믹ㆍ브레이크장치는, 상기 컨트롤러로부터 출력되는 상기 구동출력신호에 의하여 온ㆍ오프 제어되는 스위치소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 컨트롤러는, 상기 스위치소자를 온(on)하는 구동출력신호와 상기 스위치소자를 오프(off)하는 구동출력신호의 듀티(duty)를 산출하고,

   상기 듀티에 근거하여 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치에 걸리는 부하를 추정하는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
4. 제3항에 있어서,

   상기 컨트롤러는, 상기 스위치소자를 온하는 구동출력신호와 상기 스위치소자를 오프하는 구동출력신호에 대하여 필터링을 행함으로써, 상기 듀티를 산출하는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
5. 제4항에 있어서,

   상기 다이나믹ㆍ브레이크장치는, 상기 전동기의 회생전력을 소비하는 회생저항부를 더욱 포함하고,

   상기 필터링은, 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치의 상기 회생저항부의 특성에 맞춘 복수의 시정수로 규정되는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,

   상기 컨트롤러는, 상기 필터링의 결과에 근거하여, 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치의 상기 회생저항부가 과부하상태라고 판정되고,

   상기 과부하상태가 계속되는 시간이 소정의 시간 내라면, 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치에 미리 정해진 값까지의 부하를 거는 것을 허용하고,

   상기 과부하상태가 계속되는 시간이 상기 소정의 시간을 초과한 경우에는, 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치를 보호하는 동작을 행하는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 컨트롤러는, 상기 구동출력신호와, 상기 구동출력신호의 리드백 값을 조합하여 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치가 과부하인지 어떠한지를 판정하는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
8. 사출성형기에 마련된 다이나믹ㆍ브레이크장치에 입력된 구동신호에 근거하여 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치에 걸리는 부하를 추정하고,

   추정한 상기 부하에 근거하여 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치가 과부하상태인지 어떠한지를 판정하고,

   상기 다이나믹ㆍ브레이크장치를 과부하상태라고 판정하고, 상기 과부하상태가 계속되는 시간이 소정의 시간을 초과한 경우에는, 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치를 보호하는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 보호방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 구동출력신호에 복수의 시정수를 사용하여 필터링을 걸어 듀티를 산출하고, 상기 듀티에 근거하여, 상기 다이나믹ㆍ브레이크장치에 걸리는 부하를 추정하는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 보호방법.