射出成形機
【課題】循環電流を抑えつつ、整流時に発生する高調波を抑制できる、射出成形機を提供すること。
【解決手段】モータと、前記モータを駆動する駆動回路と、前記駆動回路に電力を供給する整流器１０２と、前記駆動回路と整流器１０２との間の直流電力を交流電力に変換して出力するブリッジ回路１０４とを備える射出成形機であって、交流電源電圧が一次側に入力される変圧器６７と、ブリッジ回路１０４によって変換された交流電力の電流波形が正弦波になるようにブリッジ回路１０４の動作を制御するコントローラ２６とを有し、変圧器６７の第一の二次巻線の接続先が整流器１０２の入力側であり、変圧器６７の第二の二次巻線の接続先がブリッジ回路１０４の出力側であることを特徴とする、射出成形機。
【解決手段】モータと、前記モータを駆動する駆動回路と、前記駆動回路に電力を供給する整流器１０２と、前記駆動回路と整流器１０２との間の直流電力を交流電力に変換して出力するブリッジ回路１０４とを備える射出成形機であって、交流電源電圧が一次側に入力される変圧器６７と、ブリッジ回路１０４によって変換された交流電力の電流波形が正弦波になるようにブリッジ回路１０４の動作を制御するコントローラ２６とを有し、変圧器６７の第一の二次巻線の接続先が整流器１０２の入力側であり、変圧器６７の第二の二次巻線の接続先がブリッジ回路１０４の出力側であることを特徴とする、射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータと、前記モータを駆動する駆動部と、前記駆動部に電力を供給する整流部と、前記駆動部と前記整流部との間の直流電力を交流電力に変換して出力する変換部とを備える射出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、電源の交流電力を直流電力に変換する整流部と、整流部の出力側に接続されているコンデンサと、コンデンサの直流電力を交流電力に変換するインバータと、整流部に並列接続されたＰＷＭスイッチ回路を有する集合制御部とを備え、その集合制御部に、高調波除去と電力回生の機能を持たせた電力制御装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この集合制御部は、コンデンサの電圧が所定値よりも低い場合には、アクティブフィルタとして機能することで、電源の交流電力中の高調波を除去し、コンデンサの電圧が所定値よりも高い場合には、電力回生変換器として機能することで、コンデンサの電力を電源に供給するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２３９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来技術のように、ＰＷＭスイッチ回路を整流部に単純に並列接続すると、整流部の電流の還路がＰＷＭスイッチ回路に形成される。そのため、無駄な循環電流が整流部に流れ、電力損失が発生してしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、循環電流を抑えつつ、整流時に発生する高調波を抑制できる、射出成形機の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る射出成形機は、
モータと、
前記モータを駆動する駆動回路と、
前記駆動回路に電力を供給する整流部と、
前記駆動回路と前記整流部との間の直流電力を交流電力に変換して出力する変換部とを備える射出成形機であって、
交流電源電圧が一次側に入力される変圧器を有し、
前記変圧器の第一の二次巻線の接続先が前記整流部の入力側であり、前記変圧器の第二の二次巻線の接続先が前記変換部の出力側であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、循環電流を抑えつつ、整流時に発生する高調波を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態である射出成形機１の構成図である。
【図２】射出成形機１のコンバータ装置１００を含むモータ駆動用電源回路の一例を概略的に示す図である。
【図３】コンバータ装置１００の回路構成の一例を示す図である。
【図４】変圧器６７の構成例である。
【図５】高調波成分抑制部６３の第１の構成例である。
【図６】高調波成分抑制部６３の第２の構成例である。
【図７】コントローラ２６の機能ブロック図である。
【図８】本実施例によるコンバータ装置１００の制御方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。図１は、本発明の一実施形態である射出成形機１の構成図である。
【００１０】
射出成形機１は、本例では電動式射出成形機であり、射出用のサーボモータ１１を備える。射出用のサーボモータ１１の回転はボールネジ１２に伝えられる。ボールネジ１２の回転により前後進するナット１３はプレッシャプレート１４に固定されている。プレッシャプレート１４は、ベースフレーム（図示せず）に固定されたガイドバー１５、１６に沿って移動可能である。プレッシャプレート１４の前後進運動は、ベアリング１７、ロードセル１８、射出軸１９を介してスクリュ２０に伝えられる。スクリュ２０は、加熱シリンダ２１内に回転可能に、しかも軸方向に移動可能に配置されている。加熱シリンダ２１におけるスクリュ２０の後部には、樹脂供給用のホッパ２２が設けられている。射出軸１９には、ベルトやプーリ等の連結部材２３を介してスクリュ回転用のサーボモータ２４の回転運動が伝達される。すなわち、スクリュ回転用のサーボモータ２４により射出軸１９が回転駆動されることにより、スクリュ２０が回転する。
【００１１】
可塑化／計量工程においては、加熱シリンダ２１の中をスクリュ２０が回転しながら後退することにより、スクリュ２０の前部、すなわち加熱シリンダ２１のノズル２１−１側に溶融樹脂が貯えられる。射出工程においては、スクリュ２０の前方に貯えられた溶融樹脂を金型内に充填し、加圧することにより成形が行われる。この時、樹脂を押す力がロードセル１８により反力として検出される。つまり、スクリュ前部における樹脂圧力が検出される。検出された圧力は、ロードセル増幅器２５により増幅され、制御手段として機能するコントローラ２６（制御装置）に入力される。また、保圧工程では、金型内に充填した樹脂が所定の圧力に保たれる。
【００１２】
プレッシャプレート１４には、スクリュ２０の移動量を検出するための位置検出器２７が取り付けられている。位置検出器２７の検出信号は増幅器２８により増幅されてコントローラ２６に入力される。この検出信号は、スクリュ２０の移動速度を検出するためにも使用されてもよい。
【００１３】
サーボモータ１１、２４にはそれぞれ、回転数を検出するためのエンコーダ３１、３２が備えられている。エンコーダ３１、３２で検出された回転数はそれぞれコントローラ２６に入力される。
【００１４】
サーボモータ４２は、型開閉用のサーボモータであり、サーボモータ４４は、成形品突出し（エジェクタ）用のサーボモータである。サーボモータ４２は、例えばトグルリンク（図示せず）を駆動して型開閉を実現する。また、サーボモータ４４は、例えばボールネジ機構を介してエジェクタロッド（図示せず）を移動させることで成形品突出しを実現する。サーボモータ４２、４４にはそれぞれ、回転数を検出するためのエンコーダ４３、４５が備えられている。エンコーダ４３、４５で検出された回転数はそれぞれコントローラ２６に入力される。
【００１５】
コントローラ２６は、マイクロコンピュータを中心に構成されており、例えば、ＣＰＵ、制御プログラム等を格納するＲＯＭ、演算結果等を格納する読書き可能なＲＡＭ、タイマ、カウンタ、入力インターフェイス、及び出力インターフェイス等を有する。
【００１６】
コントローラ２６は、射出成形工程において、複数の各工程に応じた電流（トルク）指令をモータ駆動回路に送る。モータ駆動回路は、その指令に従って、各工程で使用されるサーボモータ１１，２４，４２，４４を駆動する。例えば、コントローラ２６は、サーボモータ２４の回転数をモータ駆動回路５２により制御して可塑化／計量工程を実現する。また、コントローラ２６は、サーボモータ１１の回転数をモータ駆動回路５１により制御して射出工程及び保圧工程を実現する。同様に、コントローラ２６は、サーボモータ４２の回転数をモータ駆動回路５３により制御して型開工程及び型閉工程を実現する。コントローラ２６は、サーボモータ４４の回転数をモータ駆動回路５４により制御して成形品突出し工程を実現する。
【００１７】
ユーザインターフェース３５は、型開閉工程、射出工程等の各成形工程のそれぞれに対して、成形条件を設定可能な入力設定部を備える。その他、ユーザインターフェース３５は、ユーザからの各種指示を入力する入力部を備えると共に、ユーザに対して各種情報を出力する出力部（例えば表示部）を備える。
【００１８】
射出成形機１における射出成形工程の１サイクルは、典型的には、金型を閉じる型閉工程と、金型を締め付ける型締め工程と、金型のスプル（図示せず）にノズル２１−１を押しつけるノズルタッチ工程と、加熱シリンダ２１内のスクリュ２０を前進させて、スクリュ２０前方に溜まった溶融材料を金型キャビティ（図示せず）内に射出する射出工程と、その後、気泡、ヒケの発生を抑制するために保持圧力をしばらくかける保圧工程と、金型キャビティ内に充填された溶融材料が冷却されて固まるまでの間の時間に次のサイクルのために、スクリュ２０を回転させて、樹脂を溶融しながら加熱シリンダ２１の前方にため込む可塑化／計量工程と、固化された成形品を金型から取り出すために、金型を開く型開工程と、成形品を金型に設けられた突出しピン（図示せず）によって押し出す成形品突出し工程とを含む。
【００１９】
図２は、射出成形機１のコンバータ装置１００を含むモータ駆動用電源回路の一例を概略的に示す図である。図２では、一例として、射出用のサーボモータ１１とサーボモータ１１を駆動するモータ駆動回路５１が示される。他のサーボモータ２４，４２，４４とモータ駆動回路５２，５３，５４についても同様であってよい。代替実施例では、コンバータ装置１００には、サーボモータ及びそのサーボモータを駆動するモータ駆動回路が、並列的に複数接続されてもよい。
【００２０】
コンバータ装置１００は、電源２００に接続される。電源２００は、交流電源であってよい。また、コンバータ装置１００は、ＤＣリンク３００及びモータ駆動回路５１を介してサーボモータ１１に接続され、電源２００からの電力を変換してＤＣリンク３００及びモータ駆動回路５１を介してサーボモータ１１に供給する。モータ駆動回路５１は、例えば、コンバータ装置１００の出力（直流電力）を３相交流電力に変換するインバータであって、例えば６個のパワートランジスタで構成される３相ブリッジ回路を含むものでよい。ＤＣリンク３００は、コンデンサ（キャパシタ）、バスバー、ケーブル等から構成される。
【００２１】
電圧検出部１９０は、コンバータ装置１００の整流器１０２（図３参照）の直流出力側とモータ駆動回路５１の直流入力側との間に配置されたＤＣリンク３００の両極間電圧を検出するように設けられる。電圧検出部１９０により検出される直流電圧は、コントローラ２６に供給される（図３，７参照）。
【００２２】
図３は、コンバータ装置１００の回路構成の一例を示す図である。図３に示す例では、コンバータ装置１００は、交流電源に接続される端子Ｒ，Ｓ，Ｔと、ＤＣリンク３００に接続される端子Ｐ，Ｎを備える。コンバータ装置１００は、６個のダイオードを含む３相ダイオードブリッジで構成される整流器（力行用回路部）１０２と、６個のトランジスタを含む３相インバータで構成されるブリッジ回路（回生用回路部）１０４とを備える。尚、図３には、力行時の電力の流れと回生時の電力の流れが矢印にて示される。
【００２３】
整流器１０２は、ダイオード整流により、交流電力からＤＣリンク３００における直流電力への変換動作（力行運転）を行うものとする。ブリッジ回路１０４は、ＰＷＭ生成器７１が出力する駆動信号に応じて、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御により、ＤＣリンク３００における直流電力から交流電源における交流電力への変換動作（電源回生運転）を行う。そして、その電源回生運転における、交流電源とブリッジ回路１０４との間の交流電力（交流電流）、及び、ＤＣリンク３００の直流電力（直流電圧）の大きさを制御する。
【００２４】
図３に示されるように、コンバータ装置１００は、力行経路８１に並列接続された回生経路８２を備える。力行経路８１は、交流電源とモータ駆動回路との間の経路であり、変圧器（絶縁トランス）６７及び整流器１０２が設けられている。変圧器６７の一次側に交流電源の交流電圧が入力され、変圧器６７の二次側に整流器１０２の交流入力部側が接続される。回生経路８２は、整流器１０２の入出力部に並列接続され、回生経路８２上に、ブリッジ回路１０４と高調波成分抑制部６３との直列回路が挿入されて設けられている。回生経路８２の一方の端部は、ブリッジ回路１０４の交流出力部と整流器１０２の交流入力部を絶縁させた状態で、変圧器６７の二次側に接続され、もう一方の端部は、ブリッジ回路１０４の直流入力部と整流器１０２の直流出力部とを導通させた状態で、整流器１０２の直流出力部側の力行経路８１の直流経路部分に接続される。
【００２５】
変圧器６７は、例えば図４に示されるように、三相三巻線のＹＹＹ結線の構成を有する。交流電源の交流電圧は、一次巻線６８に印加される。二次巻線６９Ａと６９Ｂは絶縁されていて、二次巻線６９Ａが整流器１０２の交流入力部に接続され、二次巻線６９Ｂが高調波成分抑制部６３を介してブリッジ回路１０４の交流出力部側に接続される。
【００２６】
ブリッジ回路１０４は、整流器１０２の直流出力側とモータ駆動回路５１（図２参照）の直流入力側との間の直流電力を、交流電力に変換する変換部である。高調波成分抑制部６３は、ブリッジ回路１０４の電力変換動作によって出力された交流電力が入力される。高調波成分抑制部６３は、リアクトル部として機能するとよい。
【００２７】
高調波成分抑制部６３は、例えば、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相に直列に挿入されたリアクトルがコンデンサ（キャパシタ）に接続されるＬＣ回路構成であって、図５に示されるように、各相に一端が接続された複数のコンデンサが中性点で共通接続されるＹ結線構成でもよいし、図６に示されるように、各相間にコンデンサが挿入されるΔ結線構成でもよい。また、高調波成分抑制部６３は、各相に直列にリアクトルのみが挿入される構成でもよい。
【００２８】
また、射出成形機１は、コンバータ装置１００の制御部として、コントローラ２６と、ＰＷＭ駆動信号を生成するＰＷＭ生成器７１と、交流電源の交流電圧の位相を検出する位相検出回路７２とを備える。
【００２９】
コントローラ２６は、電圧検出部１９０（図２参照）によって検出された直流電圧値Ｖｄｃが所定の閾値電圧Ｖｔｈ１よりも高いとき、ＰＷＭ生成器７１によってブリッジ回路１０４を電力回生変換器として機能するようにＰＷＭ制御することにより、モータ駆動回路５１を介してブリッジ回路１０４に入力されるサーボモータ１１の電力を電源に回生する。コントローラ２６は、ブリッジ回路１０４から出力される交流電流の波形が正弦波になるように、ブリッジ回路１０４の回生動作を、ＰＷＭ生成器７１によって生成されるＰＷＭ駆動信号により制御する。
【００３０】
コントローラ２６は、例えば、電圧検出部１９０（図２参照）によって検出された直流電圧値Ｖｄｃと、電流検出部６１によって検出された交流電流値Ｉａｃｆと、電圧検出部６２で検出された交流電圧値Ｖａｃｆとに基づいて、ブリッジ回路１０４から出力される交流電流の波形が目標周波数の正弦波になるように、ＰＷＭ生成器７１によってブリッジ回路１０４のスイッチング動作による回生動作を制御する。位相検出回路７２は、電圧検出部６２で検出された交流電圧値Ｖａｃｆに基づいて、交流電源の交流電圧の位相を検出できる。また、電流検出部６１は、ブリッジ回路１０４の交流出力部と変圧器６７の二次巻線６９Ｂとの間の回生経路８２に流れる三相電流の合計電流値を交流電流値Ｉａｃｆとして検出する。電流検出部６１は、高調波成分抑制部６３の交流出力部と変圧器６７の二次巻線６９Ｂとの間に流れる交流電流を検出するものでもよいし、ブリッジ回路１０４の交流出力部と高調波成分抑制部６３の交流入力部との間に流れる交流電流を検出するものでもよい。
【００３１】
コントローラ２６は、例えば、直流電圧の指令値Ｖｒと電圧検出部１９０から供給される直流電圧値Ｖｄｃとの誤差に応じて生成された電圧誤差出力Ｖｅｒｒを、位相検出回路７２から供給される交流電圧値Ｖａｃｆと乗算等することにより、交流電流の正弦波指令値Ｉｒを生成する。そして、コントローラ２６は、正弦波指令値Ｉｒと電流検出部６１から供給される交流電流値Ｉａｃｆとの誤差に応じて生成された電流誤差出力Ｉｅｒｒを、ＰＷＭ生成器７１に供給する。ＰＷＭ生成器７１は、電流誤差出力Ｉｅｒｒを三角波等の所定の搬送波と比較することにより、ブリッジ回路１０４内の各トランジスタのゲートを駆動して回生動作させるＰＷＭ駆動信号を生成する。
【００３２】
また、コントローラ２６は、電圧検出部１９０（図２参照）によって検出された直流電圧値Ｖｄｃが所定の閾値電圧Ｖｔｈ２（＜Ｖｔｈ１）よりも低いとき、ＰＷＭ生成器７１によってブリッジ回路１０４をアクティブフィルタとして機能するようにＰＷＭ制御することにより、力行経路８１を流れ整流器１０２に入力される交流電流に含まれる高調波電流を抑制する。コントローラ２６は、ブリッジ回路１０４から出力される交流電流の波形が正弦波になるように、ブリッジ回路１０４の高調波抑制動作を、ＰＷＭ生成器７１によって生成されるＰＷＭ駆動信号により制御する。
【００３３】
コントローラ２６は、例えば、電圧検出部１９０（図２参照）によって検出された直流電圧値Ｖｄｃと、電流検出部６１によって検出された交流電流値Ｉａｃｆと、電圧検出部６２で検出された交流電圧値Ｖａｃｆと、電流検出部６６によって検出された交流電流値Ｉａｃｌとに基づいて、ブリッジ回路１０４から出力される交流電流の波形が目標周波数の正弦波になるように、ＰＷＭ生成器７１によってブリッジ回路１０４のスイッチング動作による高調波抑制動作を制御する。電流検出部６６は、変圧器６７の二次巻線６９Ａと整流器１０２の交流入力部との間の力行経路８１に流れる三相電流の合計電流値を交流電流値Ｉａｃｌとして検出する。
【００３４】
コントローラ２６は、例えば、直流電圧の指令値Ｖｒと電圧検出部１９０から供給される直流電圧値Ｖｄｃとの誤差に応じて生成された電圧誤差出力Ｖｅｒｒを、位相検出回路７２から供給される交流電圧値Ｖａｃｆと乗算等することにより、交流電流の正弦波指令値Ｉｒを生成する。また、コントローラ２６は、電流検出部６６から供給される交流電流値Ｉａｃｌから、交流電流値Ｉａｃｌに含まれる高調波電流値Ｉｈを算出する。コントローラ２６は、正弦波指令値Ｉｒと高調波電流値Ｉｈとの誤差に応じて、補正指令値Ｉｒｒを生成する。コントローラ２６は、補正指令値Ｉｒｒと電流検出部６１から供給される交流電流値Ｉａｃｆとの誤差に応じて生成された電流誤差出力Ｉｅｒｒを、ＰＷＭ生成器７１に供給する。ＰＷＭ生成器７１は、電流誤差出力Ｉｅｒｒを三角波等の所定の搬送波と比較することにより、ブリッジ回路１０４内の各トランジスタのゲートを駆動して高調波抑制動作させるＰＷＭ駆動信号を生成する。
【００３５】
図７は、コンバータ装置１００の制御装置として機能するコントローラ２６の機能ブロック図である。尚、コンバータ装置１００の制御装置は、コントローラ２６とは別の制御装置により実現されてもよい。
【００３６】
コントローラ２６は、コンバータ装置制御部２６１と、回生判定部２６３と、力行判定部２６４とを含む。コントローラ２６は、一又は二以上の演算処理装置、及びソフトウェア（プログラム）やデータ等を格納するためのＲＡＭやＲＯＭ等の記憶媒体等を備えて構成されている。そして、コントローラ２６の各機能部２６１，２６３，２６４は、前記演算処理装置を中核部材として、入力されたデータに対して種々の処理を行うための機能部がハードウェア又はソフトウェア或いはその両方により実装されて構成されている。各機能部２６１，２６３，２６４の機能については、図８を参照して説明する。
【００３７】
図８は、本実施例によるコンバータ装置１００の制御方法の一例を示すフローチャートである。図８に示す制御処理は、コントローラ２６により実現され、サーボモータ１１の回生時（サーボモータ１１の場合は、例えば射出減速時）に関連して実行される。
【００３８】
ステップＳ１０では、回生判定部２６３は、モータの回生状態を判断するため、電圧検出部１９０によってＤＣリンク３００のコンデンサの両端電圧Ｖｄｃを取得する。
【００３９】
ステップＳ１２では、回生判定部２６３は、ＤＣリンク３００の電圧Ｖｄｃが所定の閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きいか否かを判定する。回生判定部２６３は、電圧Ｖｄｃが閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きくない場合には、モータが減速状態ではない、すなわちモータの回生電力が発生していないと判定する。コンバータ装置制御部２６１は、回生判定部２６３によって電圧Ｖｄｃが閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きくないと判定された場合には（モータの回生電力が発生していないと判定された場合には）、ブリッジ回路１０４の回生動作を行わず、後述のステップＳ２２以降の動作を行う。一方、回生判定部２６３は、電圧Ｖｄｃが閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きい場合には、モータが減速状態であるとして、モータの回生電力を回生可能と判定する。
【００４０】
ステップＳ１４では、コンバータ装置制御部２６１は、回生判定部２６３の判定結果に基づき電圧Ｖｄｃが閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きい場合には、ブリッジ回路１０４から出力される交流電流波形が正弦波になるようにブリッジ回路１０４のトランジスタをＰＷＭ制御でスイッチング動作させて、回生動作を開始する（ステップＳ１６）。
【００４１】
ステップＳ１６，Ｓ１８，Ｓ２０では、コンバータ装置制御部２６１は、回生判定部２６３によって回生終了条件が満たされていると判定された場合、ブリッジ回路１０４のトランジスタを全てオフにすることにより、ブリッジ回路１０４の回生動作を停止させる。回生判定部２６３は、例えば、電圧検出部１９０によって検出された直流電圧値が閾値電圧Ｖｔｈ１以下に設定された所定の電圧値以下であり、且つ、電流検出部６１によって検出された交流電流のピーク値が所定の電流値以下である場合、回生終了条件が満たされていると判定する。
【００４２】
ステップＳ２２では、力行判定部２６４は、モータの力行状態を判断するため、ＤＣリンク３００の電圧Ｖｄｃが閾値電圧Ｖｔｈ１よりも低く設定された閾値電圧Ｖｔｈ２よりも小さいか否かを判定する。コンバータ装置制御部２６１は、力行判定部２６４によって電圧Ｖｄｃが閾値電圧Ｖｔｈ２よりも小さくないと判定された場合には、ブリッジ回路１０４のトランジスタが全てオフになるように制御して、ブリッジ回路１０４のトランジスタのスイッチング動作を行わない。
【００４３】
一方、ステップＳ２２において、力行判定部２６４は、電圧Ｖｄｃが閾値電圧Ｖｔｈ２よりも小さい場合には、モータが力行状態であるとして、整流器１０２に入力される高調波電流を抑制すべき状態と判定する。
【００４４】
ステップＳ２４では、コンバータ装置制御部２６１は、力行判定部２６４の判定結果に基づき電圧Ｖｄｃが閾値電圧Ｖｔｈ２よりも小さい場合には、ブリッジ回路１０４から出力される交流電流波形が正弦波になるようにブリッジ回路１０４のトランジスタをＰＷＭ制御でスイッチング動作させて、高調波抑制動作を開始する（ステップＳ２６）。
【００４５】
ステップＳ２６，Ｓ２８，Ｓ３０では、コンバータ装置制御部２６１は、力行判定部２６４によって力行終了条件が満たされていると判定された場合、ブリッジ回路１０４のトランジスタを全てオフにすることにより、ブリッジ回路１０４の高調波抑制動作を停止させる。力行判定部２６４は、例えば、電圧検出部１９０によって検出された直流電圧値が閾値電圧Ｖｔｈ２よりも大きく設定された所定の電圧値以上であり、且つ、電流検出部６１によって検出された交流電流のピーク値が所定の電流値以上である場合、力行終了条件が満たされていると判定する。
【００４６】
このように、本実施例によれば、変圧器６７によって回生経路８２と力行経路８１が絶縁されることにより、整流器１０２に流れる電流の還路が形成されないため、無駄な循環電流が整流器１０２に流れず、電力損失の発生を抑制できる。また、ブリッジ回路１０４のＰＷＭ制御によって、整流器１０２で整流される時に発生する高調波を抑制できる。
【００４７】
また、回生経路８２が力行経路８１に並列に設けてあるので、モータの回生電力を効率的に交流電源に回収でき、省エネルギー化を図ることができる。また、ブリッジ回路１０４及び高調波成分抑制部６３は、力行電力が流れずに回生電力のみが流れるため、力行経路と回生経路が同じ経路である場合に比べて、定格を下げることができる（力行電力ではなく回生電力に合わせて、トランジスタ等のスイッチング素子やリアクトルなどの部品を選定できる）。また、ＰＷＭ生成器７１を用いてＰＷＭ制御で回生することで、高力率の回生を実現できる。
【００４８】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００４９】
例えば、本実施例では、電圧値又は電流値の次元の物理量を用いて制御を行っているが、エネルギー等のような、等価的に異なる次元の物理量を用いて同様の制御を行うことは可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 射出成形機
１１ サーボモータ
１２ ボールネジ
１３ ナット
１４ プレッシャプレート
１５，１６ ガイドバー
１７ ベアリング
１８ ロードセル
１９ 射出軸
２０ スクリュ
２１ 加熱シリンダ
２１−１ ノズル
２２ ホッパ
２３ 連結部材
２４ サーボモータ
２５ ロードセル増幅器
２６ コントローラ
２７ 位置検出器
２８ 増幅器
３１，３２ エンコーダ
３５ ユーザインターフェース
４２ サーボモータ
４４ サーボモータ
４３，４５ エンコーダ
５１，５２，５３，５４ モータ駆動回路
６１，６６ 電流検出部
６２ 電圧検出部
６３ 高調波成分抑制部
６４ａ〜６４ｃ リアクトル
６５ａ〜６５ｆ コンデンサ（キャパシタ）
６７ 変圧器（絶縁トランス）
６８ 一次巻線
６９Ａ，６９Ｂ 二次巻線
７１ ＰＷＭ生成器
７２ 位相検出回路
８１ 力行経路
８２ 回生経路
１００ コンバータ装置
１０２ 整流器（整流部）
１０４ ブリッジ回路（変換部）
１９０ 電圧検出部
２００ 電源
２６１ コンバータ装置制御部
２６３ 回生判定部
２６４ 力行判定部
３００ ＤＣリンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータと、前記モータを駆動する駆動部と、前記駆動部に電力を供給する整流部と、前記駆動部と前記整流部との間の直流電力を交流電力に変換して出力する変換部とを備える射出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、電源の交流電力を直流電力に変換する整流部と、整流部の出力側に接続されているコンデンサと、コンデンサの直流電力を交流電力に変換するインバータと、整流部に並列接続されたＰＷＭスイッチ回路を有する集合制御部とを備え、その集合制御部に、高調波除去と電力回生の機能を持たせた電力制御装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この集合制御部は、コンデンサの電圧が所定値よりも低い場合には、アクティブフィルタとして機能することで、電源の交流電力中の高調波を除去し、コンデンサの電圧が所定値よりも高い場合には、電力回生変換器として機能することで、コンデンサの電力を電源に供給するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２３９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来技術のように、ＰＷＭスイッチ回路を整流部に単純に並列接続すると、整流部の電流の還路がＰＷＭスイッチ回路に形成される。そのため、無駄な循環電流が整流部に流れ、電力損失が発生してしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、循環電流を抑えつつ、整流時に発生する高調波を抑制できる、射出成形機の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る射出成形機は、
モータと、
前記モータを駆動する駆動回路と、
前記駆動回路に電力を供給する整流部と、
前記駆動回路と前記整流部との間の直流電力を交流電力に変換して出力する変換部とを備える射出成形機であって、
交流電源電圧が一次側に入力される変圧器を有し、
前記変圧器の第一の二次巻線の接続先が前記整流部の入力側であり、前記変圧器の第二の二次巻線の接続先が前記変換部の出力側であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、循環電流を抑えつつ、整流時に発生する高調波を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態である射出成形機１の構成図である。
【図２】射出成形機１のコンバータ装置１００を含むモータ駆動用電源回路の一例を概略的に示す図である。
【図３】コンバータ装置１００の回路構成の一例を示す図である。
【図４】変圧器６７の構成例である。
【図５】高調波成分抑制部６３の第１の構成例である。
【図６】高調波成分抑制部６３の第２の構成例である。
【図７】コントローラ２６の機能ブロック図である。
【図８】本実施例によるコンバータ装置１００の制御方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。図１は、本発明の一実施形態である射出成形機１の構成図である。
【００１０】
射出成形機１は、本例では電動式射出成形機であり、射出用のサーボモータ１１を備える。射出用のサーボモータ１１の回転はボールネジ１２に伝えられる。ボールネジ１２の回転により前後進するナット１３はプレッシャプレート１４に固定されている。プレッシャプレート１４は、ベースフレーム（図示せず）に固定されたガイドバー１５、１６に沿って移動可能である。プレッシャプレート１４の前後進運動は、ベアリング１７、ロードセル１８、射出軸１９を介してスクリュ２０に伝えられる。スクリュ２０は、加熱シリンダ２１内に回転可能に、しかも軸方向に移動可能に配置されている。加熱シリンダ２１におけるスクリュ２０の後部には、樹脂供給用のホッパ２２が設けられている。射出軸１９には、ベルトやプーリ等の連結部材２３を介してスクリュ回転用のサーボモータ２４の回転運動が伝達される。すなわち、スクリュ回転用のサーボモータ２４により射出軸１９が回転駆動されることにより、スクリュ２０が回転する。
【００１１】
可塑化／計量工程においては、加熱シリンダ２１の中をスクリュ２０が回転しながら後退することにより、スクリュ２０の前部、すなわち加熱シリンダ２１のノズル２１−１側に溶融樹脂が貯えられる。射出工程においては、スクリュ２０の前方に貯えられた溶融樹脂を金型内に充填し、加圧することにより成形が行われる。この時、樹脂を押す力がロードセル１８により反力として検出される。つまり、スクリュ前部における樹脂圧力が検出される。検出された圧力は、ロードセル増幅器２５により増幅され、制御手段として機能するコントローラ２６（制御装置）に入力される。また、保圧工程では、金型内に充填した樹脂が所定の圧力に保たれる。
【００１２】
プレッシャプレート１４には、スクリュ２０の移動量を検出するための位置検出器２７が取り付けられている。位置検出器２７の検出信号は増幅器２８により増幅されてコントローラ２６に入力される。この検出信号は、スクリュ２０の移動速度を検出するためにも使用されてもよい。
【００１３】
サーボモータ１１、２４にはそれぞれ、回転数を検出するためのエンコーダ３１、３２が備えられている。エンコーダ３１、３２で検出された回転数はそれぞれコントローラ２６に入力される。
【００１４】
サーボモータ４２は、型開閉用のサーボモータであり、サーボモータ４４は、成形品突出し（エジェクタ）用のサーボモータである。サーボモータ４２は、例えばトグルリンク（図示せず）を駆動して型開閉を実現する。また、サーボモータ４４は、例えばボールネジ機構を介してエジェクタロッド（図示せず）を移動させることで成形品突出しを実現する。サーボモータ４２、４４にはそれぞれ、回転数を検出するためのエンコーダ４３、４５が備えられている。エンコーダ４３、４５で検出された回転数はそれぞれコントローラ２６に入力される。
【００１５】
コントローラ２６は、マイクロコンピュータを中心に構成されており、例えば、ＣＰＵ、制御プログラム等を格納するＲＯＭ、演算結果等を格納する読書き可能なＲＡＭ、タイマ、カウンタ、入力インターフェイス、及び出力インターフェイス等を有する。
【００１６】
コントローラ２６は、射出成形工程において、複数の各工程に応じた電流（トルク）指令をモータ駆動回路に送る。モータ駆動回路は、その指令に従って、各工程で使用されるサーボモータ１１，２４，４２，４４を駆動する。例えば、コントローラ２６は、サーボモータ２４の回転数をモータ駆動回路５２により制御して可塑化／計量工程を実現する。また、コントローラ２６は、サーボモータ１１の回転数をモータ駆動回路５１により制御して射出工程及び保圧工程を実現する。同様に、コントローラ２６は、サーボモータ４２の回転数をモータ駆動回路５３により制御して型開工程及び型閉工程を実現する。コントローラ２６は、サーボモータ４４の回転数をモータ駆動回路５４により制御して成形品突出し工程を実現する。
【００１７】
ユーザインターフェース３５は、型開閉工程、射出工程等の各成形工程のそれぞれに対して、成形条件を設定可能な入力設定部を備える。その他、ユーザインターフェース３５は、ユーザからの各種指示を入力する入力部を備えると共に、ユーザに対して各種情報を出力する出力部（例えば表示部）を備える。
【００１８】
射出成形機１における射出成形工程の１サイクルは、典型的には、金型を閉じる型閉工程と、金型を締め付ける型締め工程と、金型のスプル（図示せず）にノズル２１−１を押しつけるノズルタッチ工程と、加熱シリンダ２１内のスクリュ２０を前進させて、スクリュ２０前方に溜まった溶融材料を金型キャビティ（図示せず）内に射出する射出工程と、その後、気泡、ヒケの発生を抑制するために保持圧力をしばらくかける保圧工程と、金型キャビティ内に充填された溶融材料が冷却されて固まるまでの間の時間に次のサイクルのために、スクリュ２０を回転させて、樹脂を溶融しながら加熱シリンダ２１の前方にため込む可塑化／計量工程と、固化された成形品を金型から取り出すために、金型を開く型開工程と、成形品を金型に設けられた突出しピン（図示せず）によって押し出す成形品突出し工程とを含む。
【００１９】
図２は、射出成形機１のコンバータ装置１００を含むモータ駆動用電源回路の一例を概略的に示す図である。図２では、一例として、射出用のサーボモータ１１とサーボモータ１１を駆動するモータ駆動回路５１が示される。他のサーボモータ２４，４２，４４とモータ駆動回路５２，５３，５４についても同様であってよい。代替実施例では、コンバータ装置１００には、サーボモータ及びそのサーボモータを駆動するモータ駆動回路が、並列的に複数接続されてもよい。
【００２０】
コンバータ装置１００は、電源２００に接続される。電源２００は、交流電源であってよい。また、コンバータ装置１００は、ＤＣリンク３００及びモータ駆動回路５１を介してサーボモータ１１に接続され、電源２００からの電力を変換してＤＣリンク３００及びモータ駆動回路５１を介してサーボモータ１１に供給する。モータ駆動回路５１は、例えば、コンバータ装置１００の出力（直流電力）を３相交流電力に変換するインバータであって、例えば６個のパワートランジスタで構成される３相ブリッジ回路を含むものでよい。ＤＣリンク３００は、コンデンサ（キャパシタ）、バスバー、ケーブル等から構成される。
【００２１】
電圧検出部１９０は、コンバータ装置１００の整流器１０２（図３参照）の直流出力側とモータ駆動回路５１の直流入力側との間に配置されたＤＣリンク３００の両極間電圧を検出するように設けられる。電圧検出部１９０により検出される直流電圧は、コントローラ２６に供給される（図３，７参照）。
【００２２】
図３は、コンバータ装置１００の回路構成の一例を示す図である。図３に示す例では、コンバータ装置１００は、交流電源に接続される端子Ｒ，Ｓ，Ｔと、ＤＣリンク３００に接続される端子Ｐ，Ｎを備える。コンバータ装置１００は、６個のダイオードを含む３相ダイオードブリッジで構成される整流器（力行用回路部）１０２と、６個のトランジスタを含む３相インバータで構成されるブリッジ回路（回生用回路部）１０４とを備える。尚、図３には、力行時の電力の流れと回生時の電力の流れが矢印にて示される。
【００２３】
整流器１０２は、ダイオード整流により、交流電力からＤＣリンク３００における直流電力への変換動作（力行運転）を行うものとする。ブリッジ回路１０４は、ＰＷＭ生成器７１が出力する駆動信号に応じて、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御により、ＤＣリンク３００における直流電力から交流電源における交流電力への変換動作（電源回生運転）を行う。そして、その電源回生運転における、交流電源とブリッジ回路１０４との間の交流電力（交流電流）、及び、ＤＣリンク３００の直流電力（直流電圧）の大きさを制御する。
【００２４】
図３に示されるように、コンバータ装置１００は、力行経路８１に並列接続された回生経路８２を備える。力行経路８１は、交流電源とモータ駆動回路との間の経路であり、変圧器（絶縁トランス）６７及び整流器１０２が設けられている。変圧器６７の一次側に交流電源の交流電圧が入力され、変圧器６７の二次側に整流器１０２の交流入力部側が接続される。回生経路８２は、整流器１０２の入出力部に並列接続され、回生経路８２上に、ブリッジ回路１０４と高調波成分抑制部６３との直列回路が挿入されて設けられている。回生経路８２の一方の端部は、ブリッジ回路１０４の交流出力部と整流器１０２の交流入力部を絶縁させた状態で、変圧器６７の二次側に接続され、もう一方の端部は、ブリッジ回路１０４の直流入力部と整流器１０２の直流出力部とを導通させた状態で、整流器１０２の直流出力部側の力行経路８１の直流経路部分に接続される。
【００２５】
変圧器６７は、例えば図４に示されるように、三相三巻線のＹＹＹ結線の構成を有する。交流電源の交流電圧は、一次巻線６８に印加される。二次巻線６９Ａと６９Ｂは絶縁されていて、二次巻線６９Ａが整流器１０２の交流入力部に接続され、二次巻線６９Ｂが高調波成分抑制部６３を介してブリッジ回路１０４の交流出力部側に接続される。
【００２６】
ブリッジ回路１０４は、整流器１０２の直流出力側とモータ駆動回路５１（図２参照）の直流入力側との間の直流電力を、交流電力に変換する変換部である。高調波成分抑制部６３は、ブリッジ回路１０４の電力変換動作によって出力された交流電力が入力される。高調波成分抑制部６３は、リアクトル部として機能するとよい。
【００２７】
高調波成分抑制部６３は、例えば、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相に直列に挿入されたリアクトルがコンデンサ（キャパシタ）に接続されるＬＣ回路構成であって、図５に示されるように、各相に一端が接続された複数のコンデンサが中性点で共通接続されるＹ結線構成でもよいし、図６に示されるように、各相間にコンデンサが挿入されるΔ結線構成でもよい。また、高調波成分抑制部６３は、各相に直列にリアクトルのみが挿入される構成でもよい。
【００２８】
また、射出成形機１は、コンバータ装置１００の制御部として、コントローラ２６と、ＰＷＭ駆動信号を生成するＰＷＭ生成器７１と、交流電源の交流電圧の位相を検出する位相検出回路７２とを備える。
【００２９】
コントローラ２６は、電圧検出部１９０（図２参照）によって検出された直流電圧値Ｖｄｃが所定の閾値電圧Ｖｔｈ１よりも高いとき、ＰＷＭ生成器７１によってブリッジ回路１０４を電力回生変換器として機能するようにＰＷＭ制御することにより、モータ駆動回路５１を介してブリッジ回路１０４に入力されるサーボモータ１１の電力を電源に回生する。コントローラ２６は、ブリッジ回路１０４から出力される交流電流の波形が正弦波になるように、ブリッジ回路１０４の回生動作を、ＰＷＭ生成器７１によって生成されるＰＷＭ駆動信号により制御する。
【００３０】
コントローラ２６は、例えば、電圧検出部１９０（図２参照）によって検出された直流電圧値Ｖｄｃと、電流検出部６１によって検出された交流電流値Ｉａｃｆと、電圧検出部６２で検出された交流電圧値Ｖａｃｆとに基づいて、ブリッジ回路１０４から出力される交流電流の波形が目標周波数の正弦波になるように、ＰＷＭ生成器７１によってブリッジ回路１０４のスイッチング動作による回生動作を制御する。位相検出回路７２は、電圧検出部６２で検出された交流電圧値Ｖａｃｆに基づいて、交流電源の交流電圧の位相を検出できる。また、電流検出部６１は、ブリッジ回路１０４の交流出力部と変圧器６７の二次巻線６９Ｂとの間の回生経路８２に流れる三相電流の合計電流値を交流電流値Ｉａｃｆとして検出する。電流検出部６１は、高調波成分抑制部６３の交流出力部と変圧器６７の二次巻線６９Ｂとの間に流れる交流電流を検出するものでもよいし、ブリッジ回路１０４の交流出力部と高調波成分抑制部６３の交流入力部との間に流れる交流電流を検出するものでもよい。
【００３１】
コントローラ２６は、例えば、直流電圧の指令値Ｖｒと電圧検出部１９０から供給される直流電圧値Ｖｄｃとの誤差に応じて生成された電圧誤差出力Ｖｅｒｒを、位相検出回路７２から供給される交流電圧値Ｖａｃｆと乗算等することにより、交流電流の正弦波指令値Ｉｒを生成する。そして、コントローラ２６は、正弦波指令値Ｉｒと電流検出部６１から供給される交流電流値Ｉａｃｆとの誤差に応じて生成された電流誤差出力Ｉｅｒｒを、ＰＷＭ生成器７１に供給する。ＰＷＭ生成器７１は、電流誤差出力Ｉｅｒｒを三角波等の所定の搬送波と比較することにより、ブリッジ回路１０４内の各トランジスタのゲートを駆動して回生動作させるＰＷＭ駆動信号を生成する。
【００３２】
また、コントローラ２６は、電圧検出部１９０（図２参照）によって検出された直流電圧値Ｖｄｃが所定の閾値電圧Ｖｔｈ２（＜Ｖｔｈ１）よりも低いとき、ＰＷＭ生成器７１によってブリッジ回路１０４をアクティブフィルタとして機能するようにＰＷＭ制御することにより、力行経路８１を流れ整流器１０２に入力される交流電流に含まれる高調波電流を抑制する。コントローラ２６は、ブリッジ回路１０４から出力される交流電流の波形が正弦波になるように、ブリッジ回路１０４の高調波抑制動作を、ＰＷＭ生成器７１によって生成されるＰＷＭ駆動信号により制御する。
【００３３】
コントローラ２６は、例えば、電圧検出部１９０（図２参照）によって検出された直流電圧値Ｖｄｃと、電流検出部６１によって検出された交流電流値Ｉａｃｆと、電圧検出部６２で検出された交流電圧値Ｖａｃｆと、電流検出部６６によって検出された交流電流値Ｉａｃｌとに基づいて、ブリッジ回路１０４から出力される交流電流の波形が目標周波数の正弦波になるように、ＰＷＭ生成器７１によってブリッジ回路１０４のスイッチング動作による高調波抑制動作を制御する。電流検出部６６は、変圧器６７の二次巻線６９Ａと整流器１０２の交流入力部との間の力行経路８１に流れる三相電流の合計電流値を交流電流値Ｉａｃｌとして検出する。
【００３４】
コントローラ２６は、例えば、直流電圧の指令値Ｖｒと電圧検出部１９０から供給される直流電圧値Ｖｄｃとの誤差に応じて生成された電圧誤差出力Ｖｅｒｒを、位相検出回路７２から供給される交流電圧値Ｖａｃｆと乗算等することにより、交流電流の正弦波指令値Ｉｒを生成する。また、コントローラ２６は、電流検出部６６から供給される交流電流値Ｉａｃｌから、交流電流値Ｉａｃｌに含まれる高調波電流値Ｉｈを算出する。コントローラ２６は、正弦波指令値Ｉｒと高調波電流値Ｉｈとの誤差に応じて、補正指令値Ｉｒｒを生成する。コントローラ２６は、補正指令値Ｉｒｒと電流検出部６１から供給される交流電流値Ｉａｃｆとの誤差に応じて生成された電流誤差出力Ｉｅｒｒを、ＰＷＭ生成器７１に供給する。ＰＷＭ生成器７１は、電流誤差出力Ｉｅｒｒを三角波等の所定の搬送波と比較することにより、ブリッジ回路１０４内の各トランジスタのゲートを駆動して高調波抑制動作させるＰＷＭ駆動信号を生成する。
【００３５】
図７は、コンバータ装置１００の制御装置として機能するコントローラ２６の機能ブロック図である。尚、コンバータ装置１００の制御装置は、コントローラ２６とは別の制御装置により実現されてもよい。
【００３６】
コントローラ２６は、コンバータ装置制御部２６１と、回生判定部２６３と、力行判定部２６４とを含む。コントローラ２６は、一又は二以上の演算処理装置、及びソフトウェア（プログラム）やデータ等を格納するためのＲＡＭやＲＯＭ等の記憶媒体等を備えて構成されている。そして、コントローラ２６の各機能部２６１，２６３，２６４は、前記演算処理装置を中核部材として、入力されたデータに対して種々の処理を行うための機能部がハードウェア又はソフトウェア或いはその両方により実装されて構成されている。各機能部２６１，２６３，２６４の機能については、図８を参照して説明する。
【００３７】
図８は、本実施例によるコンバータ装置１００の制御方法の一例を示すフローチャートである。図８に示す制御処理は、コントローラ２６により実現され、サーボモータ１１の回生時（サーボモータ１１の場合は、例えば射出減速時）に関連して実行される。
【００３８】
ステップＳ１０では、回生判定部２６３は、モータの回生状態を判断するため、電圧検出部１９０によってＤＣリンク３００のコンデンサの両端電圧Ｖｄｃを取得する。
【００３９】
ステップＳ１２では、回生判定部２６３は、ＤＣリンク３００の電圧Ｖｄｃが所定の閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きいか否かを判定する。回生判定部２６３は、電圧Ｖｄｃが閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きくない場合には、モータが減速状態ではない、すなわちモータの回生電力が発生していないと判定する。コンバータ装置制御部２６１は、回生判定部２６３によって電圧Ｖｄｃが閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きくないと判定された場合には（モータの回生電力が発生していないと判定された場合には）、ブリッジ回路１０４の回生動作を行わず、後述のステップＳ２２以降の動作を行う。一方、回生判定部２６３は、電圧Ｖｄｃが閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きい場合には、モータが減速状態であるとして、モータの回生電力を回生可能と判定する。
【００４０】
ステップＳ１４では、コンバータ装置制御部２６１は、回生判定部２６３の判定結果に基づき電圧Ｖｄｃが閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きい場合には、ブリッジ回路１０４から出力される交流電流波形が正弦波になるようにブリッジ回路１０４のトランジスタをＰＷＭ制御でスイッチング動作させて、回生動作を開始する（ステップＳ１６）。
【００４１】
ステップＳ１６，Ｓ１８，Ｓ２０では、コンバータ装置制御部２６１は、回生判定部２６３によって回生終了条件が満たされていると判定された場合、ブリッジ回路１０４のトランジスタを全てオフにすることにより、ブリッジ回路１０４の回生動作を停止させる。回生判定部２６３は、例えば、電圧検出部１９０によって検出された直流電圧値が閾値電圧Ｖｔｈ１以下に設定された所定の電圧値以下であり、且つ、電流検出部６１によって検出された交流電流のピーク値が所定の電流値以下である場合、回生終了条件が満たされていると判定する。
【００４２】
ステップＳ２２では、力行判定部２６４は、モータの力行状態を判断するため、ＤＣリンク３００の電圧Ｖｄｃが閾値電圧Ｖｔｈ１よりも低く設定された閾値電圧Ｖｔｈ２よりも小さいか否かを判定する。コンバータ装置制御部２６１は、力行判定部２６４によって電圧Ｖｄｃが閾値電圧Ｖｔｈ２よりも小さくないと判定された場合には、ブリッジ回路１０４のトランジスタが全てオフになるように制御して、ブリッジ回路１０４のトランジスタのスイッチング動作を行わない。
【００４３】
一方、ステップＳ２２において、力行判定部２６４は、電圧Ｖｄｃが閾値電圧Ｖｔｈ２よりも小さい場合には、モータが力行状態であるとして、整流器１０２に入力される高調波電流を抑制すべき状態と判定する。
【００４４】
ステップＳ２４では、コンバータ装置制御部２６１は、力行判定部２６４の判定結果に基づき電圧Ｖｄｃが閾値電圧Ｖｔｈ２よりも小さい場合には、ブリッジ回路１０４から出力される交流電流波形が正弦波になるようにブリッジ回路１０４のトランジスタをＰＷＭ制御でスイッチング動作させて、高調波抑制動作を開始する（ステップＳ２６）。
【００４５】
ステップＳ２６，Ｓ２８，Ｓ３０では、コンバータ装置制御部２６１は、力行判定部２６４によって力行終了条件が満たされていると判定された場合、ブリッジ回路１０４のトランジスタを全てオフにすることにより、ブリッジ回路１０４の高調波抑制動作を停止させる。力行判定部２６４は、例えば、電圧検出部１９０によって検出された直流電圧値が閾値電圧Ｖｔｈ２よりも大きく設定された所定の電圧値以上であり、且つ、電流検出部６１によって検出された交流電流のピーク値が所定の電流値以上である場合、力行終了条件が満たされていると判定する。
【００４６】
このように、本実施例によれば、変圧器６７によって回生経路８２と力行経路８１が絶縁されることにより、整流器１０２に流れる電流の還路が形成されないため、無駄な循環電流が整流器１０２に流れず、電力損失の発生を抑制できる。また、ブリッジ回路１０４のＰＷＭ制御によって、整流器１０２で整流される時に発生する高調波を抑制できる。
【００４７】
また、回生経路８２が力行経路８１に並列に設けてあるので、モータの回生電力を効率的に交流電源に回収でき、省エネルギー化を図ることができる。また、ブリッジ回路１０４及び高調波成分抑制部６３は、力行電力が流れずに回生電力のみが流れるため、力行経路と回生経路が同じ経路である場合に比べて、定格を下げることができる（力行電力ではなく回生電力に合わせて、トランジスタ等のスイッチング素子やリアクトルなどの部品を選定できる）。また、ＰＷＭ生成器７１を用いてＰＷＭ制御で回生することで、高力率の回生を実現できる。
【００４８】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００４９】
例えば、本実施例では、電圧値又は電流値の次元の物理量を用いて制御を行っているが、エネルギー等のような、等価的に異なる次元の物理量を用いて同様の制御を行うことは可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 射出成形機
１１ サーボモータ
１２ ボールネジ
１３ ナット
１４ プレッシャプレート
１５，１６ ガイドバー
１７ ベアリング
１８ ロードセル
１９ 射出軸
２０ スクリュ
２１ 加熱シリンダ
２１−１ ノズル
２２ ホッパ
２３ 連結部材
２４ サーボモータ
２５ ロードセル増幅器
２６ コントローラ
２７ 位置検出器
２８ 増幅器
３１，３２ エンコーダ
３５ ユーザインターフェース
４２ サーボモータ
４４ サーボモータ
４３，４５ エンコーダ
５１，５２，５３，５４ モータ駆動回路
６１，６６ 電流検出部
６２ 電圧検出部
６３ 高調波成分抑制部
６４ａ〜６４ｃ リアクトル
６５ａ〜６５ｆ コンデンサ（キャパシタ）
６７ 変圧器（絶縁トランス）
６８ 一次巻線
６９Ａ，６９Ｂ 二次巻線
７１ ＰＷＭ生成器
７２ 位相検出回路
８１ 力行経路
８２ 回生経路
１００ コンバータ装置
１０２ 整流器（整流部）
１０４ ブリッジ回路（変換部）
１９０ 電圧検出部
２００ 電源
２６１ コンバータ装置制御部
２６３ 回生判定部
２６４ 力行判定部
３００ ＤＣリンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
前記モータを駆動する駆動回路と、
前記駆動回路に電力を供給する整流部と、
前記駆動回路と前記整流部との間の直流電力を交流電力に変換して出力する変換部とを備える射出成形機であって、
交流電源電圧が一次側に入力される変圧器を有し、
前記変圧器の第一の二次巻線の接続先が前記整流部の入力側であり、前記変圧器の第二の二次巻線の接続先が前記変換部の出力側であることを特徴とする、射出成形機。
【請求項２】
前記変換部の出力側が、前記第二の二次巻線に高調波成分抑制部を介して接続された、請求項１に記載の射出成形機。
【請求項３】
前記変換部は、変換した交流電力の電流波形が正弦波になるようにスイッチング動作する、請求項１又は２に記載の射出成形機。
【請求項４】
前記変換部のスイッチング動作を制御する制御部を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の射出成形機。
【請求項５】
前記制御部は、
前記駆動回路と前記整流部との間の直流電圧が第１の閾値よりも高いとき、前記変換部を電力回生変換器としてスイッチング動作させ、
前記直流電圧が前記第１の閾値よりも低く設定された第２の閾値よりも低いとき、前記変換部をアクティブフィルタとしてスイッチング動作させ、
前記直流電圧が前記第２の閾値以上前記第１の閾値以下のとき、前記変換部のスイッチング動作を停止させる、請求項４に記載の射出成形機。
【請求項１】
モータと、
前記モータを駆動する駆動回路と、
前記駆動回路に電力を供給する整流部と、
前記駆動回路と前記整流部との間の直流電力を交流電力に変換して出力する変換部とを備える射出成形機であって、
交流電源電圧が一次側に入力される変圧器を有し、
前記変圧器の第一の二次巻線の接続先が前記整流部の入力側であり、前記変圧器の第二の二次巻線の接続先が前記変換部の出力側であることを特徴とする、射出成形機。
【請求項２】
前記変換部の出力側が、前記第二の二次巻線に高調波成分抑制部を介して接続された、請求項１に記載の射出成形機。
【請求項３】
前記変換部は、変換した交流電力の電流波形が正弦波になるようにスイッチング動作する、請求項１又は２に記載の射出成形機。
【請求項４】
前記変換部のスイッチング動作を制御する制御部を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の射出成形機。
【請求項５】
前記制御部は、
前記駆動回路と前記整流部との間の直流電圧が第１の閾値よりも高いとき、前記変換部を電力回生変換器としてスイッチング動作させ、
前記直流電圧が前記第１の閾値よりも低く設定された第２の閾値よりも低いとき、前記変換部をアクティブフィルタとしてスイッチング動作させ、
前記直流電圧が前記第２の閾値以上前記第１の閾値以下のとき、前記変換部のスイッチング動作を停止させる、請求項４に記載の射出成形機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−２７９８６（Ｐ２０１３−２７９８６Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６３６９４（Ｐ２０１１−１６３６９４）
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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