電動射出成形機の電力供給方法
【課題】所定の電力貯蔵回路が設けられている電力供給装置を備えた電動射出成形機において、最大電力を低下させることができる電力供給方法を提供する。
【解決手段】サーボアンプ（ＳＡ１、ＳＡ２、…）に電力を供給する電力供給装置（１）を、交流直流変換器（２）と所定の電力貯蔵回路（３）とから構成する。射出工程以外の工程においては、交流直流変圧器（２）から電力を供給すると共に、電力貯蔵回路（３）に電力を貯蔵する。射出工程においては、交流直流変換器（２）と電力貯蔵回路（３）とを連動して制御して、射出に要する電力を電力貯蔵回路（３）に貯蔵された電力から供給し、交流直流変換器（２）から供給される電力が過大になるのを防止する。
【解決手段】サーボアンプ（ＳＡ１、ＳＡ２、…）に電力を供給する電力供給装置（１）を、交流直流変換器（２）と所定の電力貯蔵回路（３）とから構成する。射出工程以外の工程においては、交流直流変圧器（２）から電力を供給すると共に、電力貯蔵回路（３）に電力を貯蔵する。射出工程においては、交流直流変換器（２）と電力貯蔵回路（３）とを連動して制御して、射出に要する電力を電力貯蔵回路（３）に貯蔵された電力から供給し、交流直流変換器（２）から供給される電力が過大になるのを防止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動射出成形機の電力供給装置を制御して、スクリュ、型開閉装置、成形品突出装置等に設けられているサーボモータに電力を供給する電力供給方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機は、従来周知のように、一対の金型、これらの金型を型締する型締装置、樹脂を溶融して金型内に射出する射出装置、等から構成され、射出装置は、射出シリンダ、この射出シリンダ内で回転方向と軸方向とに駆動されるスクリュ、プランジャ等から構成されている。電動式射出成形機においては、このような型締装置、スクリュ等は、それぞれに独立して設けられているサーボモータによって駆動される。射出成形機における成形サイクルの中で、射出工程は他の工程に比して短時間の工程であるにも拘わらず、高出力を要する。従って、射出工程時にスクリュを軸方向に駆動するサーボモータ、いわゆる射出軸用のサーボモータは、大型で高出力のものが採用されている。近年、転写性に優れ、複雑で微細な形状の成形品や薄肉の成形品であっても、転写性良く成形できる、いわゆる超高速射出成形のニーズが高まっている。このような超高速射出成形が実施できる射出成形機においては、射出工程はさらに高出力を要し、より大型のサーボモータが設けられるようになってきている。
【０００３】
射出成形機には、従来周知のコンバータが設けられており、工場の受電設備から供給されている三相交流電圧は直流電圧に変換、すなわち整流される。そして、整流された直流電圧は、各サーボモータに関連して設けられているインバータ回路、すなわちサーボアンプに直流回路を介して供給されている。従って、サーボアンプにおいて所定の周波数で所定の電流の三相交流電圧に変換すると、サーボモータを駆動することができる。射出軸用のサーボモータを高出力で駆動する場合には、サーボアンプは、大電力をサーボモータに供給する必要があるので、サーボアンプに供給される直流電圧の電流は大電流を要する。そうすると、高出力で駆動することが要求される射出工程に備えて、工場の受電設備から供給される三相交流電源も大きな電流供給能力が必要になり、比較的大きな電力容量が要求されることになる。電力料金は契約する最大電力によって料金体系が異なるので、電力容量の大きい受電設備を設置すると電気料金が嵩むことになる。省エネルギやコスト削減の必要から、受電設備に要求される電力容量を小さくすることができ、必要な電気料金を下げることができる技術が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４１２８７号公報
【０００５】
特許文献１には、成形サイクルの各工程のうち消費電力が小さい工程において電力を貯蔵して、射出工程等の高出力が要求される工程において貯蔵された電力を供給し、それによって成形サイクルの各工程で必要な電力を平滑化して外部から供給される最大電力を低減することができる、電動射出成形機の電力供給装置が、本発明者によって提案されている。特許文献１に記載の電力供給装置は、交流直流変換器と電力貯蔵装置とから構成されている。交流直流変換器は、従来周知のダイオード整流回路、あるいはＰＷＭコンバータ等からなり、入力側は工場内の三相交流電源に接続され、出力側は直流電圧線、すなわち直流回路に接続され、工場の受電設備から供給される三相交流電圧を直流電圧に整流して、各サーボモータに関連して設けられているサーボアンプに直流電圧を供給できるようになっている。電力貯蔵装置には所定の電力貯蔵回路が設けられており、交流直流変換器の出力側の直流回路に接続されている。そして、この電力貯蔵回路を適切に制御すると、直流回路から電力の供給を受けて電力を回路内に貯蔵することができ、必要に応じて貯蔵された電力を直流回路に供給することができるようになっている。従って、成形サイクルの各工程のうち消費電力が小さい工程において、電力を電力貯蔵回路に貯蔵して、高出力を要する工程において貯蔵された電力を直流回路に供給するようにすると、成形サイクルの各工程で必要な電力を平滑化することができ、三相交流電源から供給される最大電力を低減することができる。そうすると、工場の受電設備に要求される電力容量も少なくて済み、設備費を削減できると共に、必要な電気料金も下げることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の電力供給装置は、電力を貯蔵して、必要に応じて貯蔵された電力を供給することができるので、射出成形機において成形サイクルの各工程で必要な電力を平滑化することができ、三相交流電源から供給される最大電力を低減することができ優れてはいる。しかしながら、解決すべき課題も見受けられる。つまり、引用文献１に記載の電力供給装置自体は優れてはいるが、これを最適に制御する方法については示されていない。より詳しく説明すると、引用文献１には、電力貯蔵回路自体を単独で制御する方法については示されており、電力を貯蔵する方法や電力を供給する方法は記載されている。しかしながら、電力貯蔵回路を、交流直流変換器やサーボアンプの制御と連動して制御する方法については記載されていない。これらは直流回路を介して互いに接続されているので、もし互いに独立して制御すると、他の制御による直流電圧の変化が外乱になってしまい、適切に制御することができない。また、これらを連動して制御するとしても、具体的な制御方法が不明である。そうすると、射出工程時等に瞬間的に必要になる大電力に対して確実に対応することができる保障がない。つまり、最大電力を十分に低減できる保障がない。
【０００７】
本発明は、上記したような問題点あるいは課題を解決した、電動射出成形機の電力供給方法を提供することを目的としている。具体的には、電動射出成形機の電力供給装置に設けられている電力貯蔵回路と、交流直流変換器やサーボアンプとを連動して制御して、成形サイクル全体で必要な電力を平滑化して、それによって外部から供給される最大電力を確実に低減することができる、電動射出成形機の電力供給方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために、所定の電力貯蔵回路を備えた電力供給装置を所定の制御方法で制御して、電動射出成形機のサーボアンプに電力を供給するように構成する。このような電力供給装置は、ＰＷＭコンバータまたはダイオード整流回路からなり三相交流電圧を変換して直流回路に直流電圧を供給する交流直流変換器と、直流回路に接続されている電力貯蔵回路とから構成し、サーボアンプにはこの直流回路から直流電圧を供給する。電力貯蔵回路は２種類の異なる構成とすることができる。
【０００９】
電力貯蔵回路を、以下の構成からなる第１の電力貯蔵回路とすることができる。
・第１の電力貯蔵回路は、少なくとも第１、２のループ回路から構成する。
・第１のループ回路は、前記直流回路に接続されている正端子と、負端子と、コイルと、第１のスイッチ回路と、コンデンサとから構成し、これらを直列に接続する。
・第２のループ回路は、前記正端子と、前記負端子と、前記コイルと、第２のスイッチ回路とから構成し、これらを直列に接続する。
・第１のスイッチ回路は、並列に接続された第１のダイオードと第１のトランジスタとから構成し、第１のダイオードは前記正端子から前記負端子の方向に、第１のトランジスタは駆動されると前記負端子から前記正端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設ける。
・第２のスイッチ回路は、並列に接続された第２のダイオードと第２のトランジスタとから構成し、第２のダイオードは前記負端子から前記正端子の方向に、第２のトランジスタは駆動されると前記正端子から前記負端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設ける。
【００１０】
第１の電力貯蔵回路は、第２のトランジスタの開閉を制御すると、正負端子から電流が第１の電力貯蔵回路に流れて、コンデンサに電荷を貯蔵することができる。すなわち、第１の電力貯蔵回路に電力を貯蔵することができる。また、第１のトランジスタの開閉を制御すると、第１の電力貯蔵回路に貯蔵された電力を直流回路に供給することができる。
【００１１】
電力貯蔵回路は、第１の電力貯蔵回路に代えて、以下の構成からなる第２の電力貯蔵回路とすることもできる。
・第２の電力貯蔵回路は、少なくとも第３、４のループ回路から構成する。
・第３のループ回路は、コンデンサと、コイルと、第３のスイッチ回路と、前記直流回路に接続されている正端子と、負端子とから構成し、これらを直列に接続する。
・第４のループ回路は、第４のスイッチ回路と、前記第３のスイッチ回路と、前記正端子と、前記負端子とから構成し、これらを直列に接続する。
・第３のスイッチ回路は、並列に接続された第３のダイオードと第３のトランジスタとから構成し、第３のダイオードは前記負端子から前記正端子の方向に、第３のトランジスタは駆動されると前記正端子から前記負端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設ける。
・第４のスイッチ回路は、並列に接続された第４のダイオードと第４のトランジスタとから構成し、第４のダイオードは前記負端子から前記正端子の方向に、第４のトランジスタは駆動されると前記正端子から前記負端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設ける。
【００１２】
第２の電力貯蔵回路は、第３のトランジスタの開閉を制御すると、正負端子から電流が第２の電力貯蔵回路に流れて、コンデンサに電荷を貯蔵することができる。すなわち、第２の電力貯蔵回路に電力を貯蔵することができる。また、第４のトランジスタの開閉を制御すると、第２の電力貯蔵回路に貯蔵された電力を直流回路に供給することができる。
【００１３】
本発明においては、第１、２の電力貯蔵回路のいずれかの回路を備えた電力供給装置を、以下の３種類の異なる制御方法のいずれかを選択して制御して、電力を供給するように構成する。
第１の制御方法を採る場合、交流直流変換器は制御が可能なＰＷＭコンバータから構成する必要がある。第１の制御方法は以下から構成する。
・射出工程以外の成形サイクルの工程において、第１の電力貯蔵回路の第２のトランジスタの開閉を制御して、コンデンサに所定の電荷を貯蔵して電力貯蔵回路に電力を貯蔵する。電力貯蔵回路が第２の電力貯蔵回路の場合には、第２のトランジスタではなく、第３のトランジスタの開閉を制御するようにする。
・射出工程における交流直流変換器の制御は、直流電圧の目標電圧と実測電圧との偏差電圧から交流直流変換器の直流電流についての仮の目標値である仮目標電流を得、この仮目標電流から所定のしきい値の周波数を越える高周波成分を除去して目標電流を得、そして交流直流変換器から供給する直流電流がこの目標電流になるように制御する。
・射出工程において、第１の電力貯蔵回路の第１のトランジスタの開閉を制御して、電力貯蔵回路に貯蔵された電力を前記直流回路に供給するとき、コイルを流れる電流を制御するための目標コイル電流は、仮目標電流の前記高周波成分とする。電力貯蔵回路が第２の電力貯蔵回路の場合には、第１のトランジスタではなく、第４のトランジスタの開閉を制御するようにする。
【００１４】
第２の制御方法は以下から構成する。
・射出工程以外の成形サイクルの工程において、第１の電力貯蔵回路の第２のトランジスタの開閉を制御して、コンデンサに所定の電荷を貯蔵して電力貯蔵回路に電力を貯蔵する。電力貯蔵回路が第２の電力貯蔵回路の場合には、第２のトランジスタではなく、第３のトランジスタの開閉を制御するようにする。
・射出工程において、第１の電力貯蔵回路の第１のトランジスタの開閉を制御して、電力貯蔵回路に貯蔵された電力を前記直流回路に供給するとき、射出サーボモータの駆動電力の情報から、コイルにおける目標コイル電流を得、コイルにおけるコイル電流は目標コイル電流に基づいて制御する。電力貯蔵回路が第２の電力貯蔵回路の場合には、第１のトランジスタではなく、第４のトランジスタの開閉を制御するようにする。ここで目標コイル電流の大きさは、サーボモータの駆動電力に等しい電力を電力貯蔵回路から供給するときに、該電力貯蔵回路から流れる電流の大きさに対応するものである。
【００１５】
第３の制御方法は以下から構成する。
・射出工程以外の成形サイクルの工程において、第１の電力貯蔵回路の第２のトランジスタの開閉を制御して、コンデンサに所定の電荷を貯蔵して電力貯蔵回路に電力を貯蔵する。電力貯蔵回路が第２の電力貯蔵回路の場合には、第２のトランジスタではなく、第３のトランジスタの開閉を制御するようにする。
・射出工程において、第１の電力貯蔵回路の第１のトランジスタの開閉を制御して、電力貯蔵回路に貯蔵された電力を前記直流回路に供給するとき、直流電圧の目標電圧と実測電圧との偏差電圧から交流直流変換器から供給する電流の仮の目標値である仮目標電流を得、射出サーボモータの駆動電力に基づいて算出した電流を仮目標電流に加算してコイルにおける目標コイル電流を得、コイルにおける電流を目標コイル電流に基づいて制御する。電力貯蔵回路が第２の電力貯蔵回路の場合には、第１のトランジスタではなく、第４のトランジスタの開閉を制御するようにする。ここで射出サーボモータの駆動電力に基づいて算出する電流の大きさは、サーボモータの駆動電力に等しい電力を電力貯蔵回路から供給するときに、該電力貯蔵回路から流す電流の大きさに対応するものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明、および請求項４に記載の発明によると、電力供給装置は、第１、２の電力貯蔵回路のいずれかの電力貯蔵回路を備えており、このような電力貯蔵回路を備えた電力供給装置を第１の制御方法によって制御するように構成されているので、電力供給装置を構成している交流直流変換器と、電力貯蔵回路とを連動して制御することができる。具体的には、交流直流変換器を制御するとき、直流電圧の目標電圧と実測電圧との偏差電圧から、交流直流変換器の直流電流についての仮の目標値である仮目標電流を得ている。そして、この仮目標電流から所定のしきい値の周波数を越える高周波成分を除去し、これを目標電流として制御するように構成されている。また、射出工程時に電力貯蔵回路を制御するとき、この除去された高周波成分を目標コイル電流として、電力貯蔵回路内のコイルの電流を制御するように構成されている。射出時には、瞬間的に大容量の電力を要するので直流回路の直流電圧は短い周期で変動する。従って、直流電圧は高周波で変動する。つまり、直流電圧の目標電圧と実測電圧との偏差電圧から得られる仮目標電流において、高周波成分に射出時に必要となる直流電流があらわれることになる。そうすると、最大電力を要する射出時に必要な直流電流については電力貯蔵回路から供給することができ、それ以外の直流電流については交流直流変換器から供給することができる。従って、外部から供給される最大電力を確実に低減することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明、および請求項５に記載の発明によると、電力供給装置は、第１、２の電力貯蔵回路のいずれかの電力貯蔵回路を備えており、このような電力貯蔵回路を備えた電力供給装置を第２の制御方法によって制御するように構成されているので、電力貯蔵回路と、射出サーボモータに設けられているサーボアンプとを連動して制御することができる。具体的には、射出サーボモータの駆動電力の情報から目標コイル電流を得て、電力貯蔵回路内のコイルにおけるコイル電流がこの目標コイル電流になるように電力貯蔵回路を制御するように構成されている。従って、射出時にサーボアンプが必要とする直流電流を、直接電力貯蔵回路から供給することができる。つまり、射出サーボモータのサーボアンプの制御と、電力貯蔵回路の制御を連動することによって、射出サーボモータが要する電力を電力貯蔵回路から供給することができるので、確実に最大電力を低減することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明、および請求項６に記載の発明によると、電力供給装置は、第１、２の電力貯蔵回路のいずれかの電力貯蔵回路を備えており、このような電力貯蔵回路を備えた電力供給装置を第３の制御方法によって制御するように構成されているので、電力貯蔵回路と、射出サーボモータに設けられているサーボアンプとを連動して制御することができる。具体的には、直流電圧の目標電圧と実測電圧との偏差電圧から交流直流変換器によって供給する電流の仮の目標値である仮目標電流を得、射出サーボモータの駆動電力に基づいて算出した電流を仮目標電流に加算してコイルにおける目標コイル電流を得ている。そして、電力貯蔵回路を制御するとき、コイルにおける電流が目標コイル電流になるように制御している。従って、射出時にサーボアンプが必要とする直流電流を、直接電力貯蔵回路から供給することができ、また、直流電圧が目標電圧になるようにすることができる。そうすると、射出サーボモータが要する電力を電力貯蔵回路から供給することができ、さらに直流電圧を目標電圧に制御することができるので、確実に最大電力を低減することができるし、直流電圧を安定させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施の形態に係る電力供給装置と射出成形機の各サーボアンプの接続状態を模式的に説明する配線図である。
【図２】本実施の第１の形態に係る電力貯蔵回路の回路を示す回路図である。
【図３】本実施の第１の形態に係る電力貯蔵回路の作用を模式的に説明する図であり、その（ア）と（イ）は、電力貯蔵回路に電力を貯蔵する場合の回路の動作状態を、その（ウ）と（エ）は、電力貯蔵回路から外部に電力を出力する場合の回路の動作状態を、それぞれ説明する動作説明図である。
【図４】本実施の形態に係る電力供給装置の第１の制御方法を示すブロック図である。
【図５】本実施の形態に係る電力供給装置の第２の制御方法を示すブロック図である。
【図６】本実施の形態に係る電力供給装置の第３の制御方法を示すブロック図である。
【図７】本発明の他の実施の形態に係る電力貯蔵回路を示す回路図であり、その（ア）〜（ウ）は、第２〜４の実施の形態に係る電力貯蔵回路の回路図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態に係る電力貯蔵装置を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態に係る、電動射出成形機の電力供給装置も、従来周知の電力供給装置と同様に、三相交流電流を整流して、サーボアンプに直流電圧を供給する。従って、本実施の形態に係る、電力供給装置１も、図１に示されているように、三相交流電源ＰＷに接続されていると共に、直流回路側の正の電圧線ＰがサーボアンプＳＡ１、ＳＡ２、…に接続されている。電力供給装置１もサーボアンプＳＡ１、ＳＡ２、…も負の電圧線Ｎに接続されているので、正の電圧線Ｐを介して電力供給装置１からサーボアンプＳＡ１、ＳＡ２、…に直流電圧を供給できるようになっている。従って、サーボアンプＳＡ１、ＳＡ２、…は、スクリュを軸方向に駆動する射出軸、スクリュを回転方向に駆動する可塑化軸、型開閉軸、エジェクタピンを駆動する突出軸に対応して設けられているサーボモータＳＭ１、ＳＭ２、…を駆動することができる。本実施の形態に係る電力供給装置１は、三相交流電圧を直流電圧に変換する交流直流変換器２と、電力貯蔵回路３とからなる。交流直流変換器２は、三相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータであり、従来周知のダイオード整流回路、ＰＷＭコンバータ等から構成することができる。ダイオード整流回路は格別に制御することはできないが、ＰＷＭコンバータは従来周知のように力率を改善したり、回生電力を戻す制御をすることができ、さらには電流を制御することもできる。本実施の形態においては、交流直流変換器２はこのように色々な制御をすることができるＰＷＭコンバータから構成されている。電力貯蔵回路３は後で説明するように、交流直流変換器２から供給される電力の一部を貯蔵したり、出力要求を受けると貯蔵した電力を所定の電圧に制御して正の電圧線Ｐに供給できるようになっている。
【００２１】
電動射出成形機には、コントローラ４が設けられ、交流直流変換器２、電力貯蔵回路３、サーボアンプＳＡ１、ＳＡ２、…のそれぞれと信号線ｓ１、ｓ２、…によって接続されている。従って、これらをコントローラ４によって制御することができる。また、交流直流変換器２に関連して設けられている電流検出器ＣＴ１と、正負の電圧線Ｐ、Ｎも信号線ｓ７、ｓ８によってコントローラ４に接続されており、交流直流変換器２を流れる電流や直流回路の電圧がコントローラ４に入力されるようになっている。そして、以下で説明する電力貯蔵回路３内にも電流検出器や電圧検出器が設けられており、これらは信号線ｓ９によってコントローラ４に接続され、コントローラ４に電流や電圧が入力されるようになっている。
【００２２】
電力貯蔵回路３は、色々な実施の形態を採ることができ、これらは概略的に２種類の構成である第１、２の構成のいずれかに分類することができる。以下、第１の構成に属する第１の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ａについて説明する。
【００２３】
電力貯蔵回路３ａは、図２に示されているように、直流回路の正の電圧線Ｐに接続される正端子Ｐと、負の電圧線に接続される負端子Ｎと、１個のコンデンサＣと、１個のコイルＬと、第１、２のスイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２とから構成されている。そして、第１のスイッチ回路ＳＷ１は第１のトランジスタＴｒ１と第１のダイオードＤ１とから、第２のスイッチ回路ＳＷ２は第２のトランジスタＴｒ２と第２のダイオードＤ２とから構成されている。このようなコンデンサＣには例えば電気二重層キャパシタが採用され、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２には例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、すなわちＩＧＢＴが採用されている。電力貯蔵回路３ａについて配線状態を詳しく説明すると、電力貯蔵回路３ａには、第１、２のループ回路ＬＰ１、ＬＰ２が設けられている。負端子Ｎと、正端子Ｐと、コイルＬは直列に接続され、これらは第１、２のループ回路ＬＰ１、ＬＰ２によって共有されている。そして、第１のループ回路ＬＰ１には第１のスイッチ回路ＳＷ１とコンデンサＣが直列に接続され、第２のループ回路ＬＰ２には第２のスイッチ回路ＳＷ２が接続されている。従って、第１のループ回路ＬＰ１について見ると、負端子Ｎと、正端子Ｐと、コイルＬと、第１のスイッチ回路ＳＷ１と、コンデンサＣが直列に接続されていることになる。また、第２のループ回路ＬＰ２について見ると、負端子Ｎと、正端子Ｐと、コイルＬと、第２のスイッチ回路ＳＷ２が直列に接続されていることになる。第１、２のスイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２はいずれも、１個のダイオードと１個のトランジスタが並列に接続された回路であり、一方の方向には自由に電流を流すが、反対の方向にはトランジスタがＯＮしたとき、すなわちスイッチングしたときのみ電流を流す、電流の流れを制御する回路になっている。具体的には、第１のスイッチ回路ＳＷ１は、第１のダイオードＤ１が正端子Ｐから負端子Ｎの方向に電流を流すように接続され、第１のトランジスタＴｒ１は、ＯＮすると逆方向に電流を流すように、第１のダイオードＤ１と並列に接続されている。そして、第２のスイッチ回路ＳＷ２は、第２のダイオードＤ２が負端子Ｎから正端子Ｐの方向に電流を流すように接続され、第２のトランジスタＴｒ２は、ＯＮすると逆方向に電流を流すように、第２のダイオードＤ２と並列に接続されている。
【００２４】
コイルＬの近傍には電流検出器ＣＴ２が設けられ、コイルＬを流れるコイル電流が測定されるようになっている。また、正負端子Ｐ、Ｎ間には電圧検出器Ｖ１が、コンデンサＣの両端には電圧検出器Ｖ２がそれぞれ設けられ、直流電圧とコンデンサ電圧が測定されるようになっている。これらの電流や電圧は信号線ｓ９によってコントローラ４に入力されるようになっている。図１には、電力貯蔵回路３は１本の信号線ｓ２によってコントローラ４に接続されているように示されており、これによって電力貯蔵回路３が制御されるように説明したが、実際には第１、２のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２を制御する２本の信号線が接続されている。そして、これらの信号線と第１、２のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２とは、フォトカプラ等を介して電気的に絶縁された状態で接続され、電位の異なる電圧がコントローラ４に入力されないように保護されているが、このようなフォトカプラ等は図２に示されていない。
【００２５】
図３により電力貯蔵回路３ａの作用を説明する。電力貯蔵回路３ａは、初期状態においては、第１のダイオードＤ１が、正端子ＰからコンデンサＣの向きに自由に電流を流す向きに設けられているので、コンデンサＣの正（＋）電極側の電位は、正端子Ｐの電位と等しい。従って、コンデンサＣの電圧である貯蔵電圧ＶＣは、直流回路側の電圧Ｖｄｃ、すなわち正負端子Ｐ、Ｎ間の端子間電圧Ｖｄｃと等しくなっている。この状態から電力を貯蔵する場合について説明する。図３の（ア）に示されているように、第２のトランジスタＴｒ２をスイッチング、すなわちＯＮする。そうすると、直流回路の正負端子Ｐ、Ｎから供給される電流は矢印ＹＡのように流れる。電流が流れて所定の時間が経過するとコイルＬに磁気エネルギが蓄積される。第２のトランジスタＴｒ２をＯＦＦする。そうすると、図３の（イ）に示されているように、コイルＬに蓄積された磁気エネルギによって瞬間的に矢印ＹＢの方向の高電圧の起電力がコイルＬに生じる。生じた起電力によって第１のダイオードＤ１を経由して矢印ＹＣのように電流が流れて、コンデンサＣに電荷が貯蔵される。すなわち、コイルＬの作用によって電圧が昇圧されてコンデンサＣに蓄電される。以下、第２のトランジスタＴｒ２のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すと、コンデンサＣに十分に電荷が貯蔵されて、貯蔵電圧ＶＣは端子間電圧Ｖｄｃよりも高電圧になる。すなわち、電力貯蔵回路３ａに電力が貯蔵される。
【００２６】
電力貯蔵回路３ａから、直流回路側に出力する場合について説明する。前節の動作によって、貯蔵電圧ＶＣと端子間電圧Ｖｄｃとには、
ＶＣ＞Ｖｄｃ
の関係が成立しているため、第１のトランジスタＴｒ１をＯＮすると、図３の（ウ）に示されているように、矢印ＹＤの方向に電流が流れる。電流が流れると、コイルＬに磁気エネルギーが蓄積されるとともに、コイルＬには矢印ＹＥの方向に起電力が生じる。すなわち、貯蔵電圧ＶＣと端子電圧Ｖｄｃとの電位差をコイルＬの起電力が分担している。次に、第１のトランジスタＴｒ１をＯＦＦする。そうすると、図３の（エ）に示されているように、コイルＬに蓄積された磁気エネルギーによって、コイルＬの電流を維持するように、矢印ＹＦの方向の高電圧の起電力がコイルＬに生じ、コイルＬに生じた起電力によって、第２のダイオードＤ２を経由して矢印ＹＧのように電流が流れる。このように第１のトランジスタＴｒ１のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すと電力貯蔵回路３ａから直流回路に連続的に電流を流すことができる。
【００２７】
本実施の形態に係る電力供給装置１は、本実施の形態に係る第１〜３の制御方法のいずれかの方法によって制御して、サーボアンプに直流電力を供給することができる。第１〜３の制御方法は、それぞれ射出工程における電力の供給方法に特徴があり、射出成形サイクルの他の工程における電力の供給方法は任意の方法で実施することができる。例えば、射出工程以外の工程において、ＰＷＭコンバータからなる交流直流変圧器２を直流回路側の直流電圧が一定になるようにＰＩＤ制御してもよいし、他の制御方法を実施してもよい。ただし、電力貯蔵回路３ａへの電力の貯蔵はこのときに実施するようにする。すなわち、射出成形サイクルの射出工程以外の工程において、電力貯蔵回路３ａの第２のトランジスタＴｒ２をＯＮ／ＯＦＦして電力貯蔵回路３ａに電力を貯蔵する。射出工程以外の他の工程は消費電力が小さいので、三相交流電源ＰＷに負荷を与えずに電力を貯蔵できるからである。以下、射出工程において実施する制御方法を説明するが、最初に第１の制御方法について図４を参照しながら説明する。
【００２８】
第１の制御方法は、射出工程時に交流直流変換器２と電力貯蔵回路３ａとを連動して制御する方法である。コントローラ４において、直流回路の目標電圧Ｖｄｃ＊と実測電圧Ｖｄｃとから偏差電圧Ｖｄｃｅを得る。
Ｖｄｃｅ ＝ Ｖｄｃ＊ − Ｖｄｃ
この偏差電圧Ｖｄｃｅを電圧制御器Ｋｖにおいて所定のゲインによって増幅し、これを交流直流変換器２から供給する電流の仮の目標値、すなわち仮目標電流Ｉｃｎｖ’とする。次いで、仮目標電流Ｉｃｎｖ’をハイパスフィルタＨＰＦを通して所定のしきい値の周波数を超える高周波成分ＩｃｎｖＨを得、これを仮目標電流Ｉｃｎｖ’から除去して交流直流変換器２における電流の目標値、すなわち目標電流Ｉｃｎｖ＊を得る。
Ｉｃｎｖ＊ ＝ Ｉｃｎｖ’ − ＩｃｎｖＨ
もしくは、仮目標電流Ｉｃｎｖ’をローパスフィルタに通して所定のしきい値の周波数を超える高周波成分を除去するようにしても同様に目標電流Ｉｃｎｖ＊を得ることができる。
以後、コントローラ４は目標電流Ｉｃｎｖ＊に基づいて交流直流変換器２を制御する。具体的には、交流直流変換器２の目標電流Ｉｃｎｖ＊と実測電流目標電流Ｉｃｎｖとから偏差電流Ｉｃｎｖｅを得る。
Ｉｃｎｖｅ ＝ Ｉｃｎｖ＊ − Ｉｃｎｖ
この偏差電流Ｉｃｎｖｅを電流制御器Ｋ１において増幅し、パルス幅変調器ＰＷＭ１によってパルス状の制御信号、すなわちコンバータＤＲＶ信号を得る。コンバータＤＲＶ信号によって、ＰＷＭコンバータからなる交流直流変換器２を制御する。そうすると、交流直流変換器２から供給される電流は目標電流Ｉｃｎｖ＊になるように制御される。
【００２９】
第１の制御方法において、電力貯蔵回路３ａは次のように制御する。
交流直流変換器２における仮目標電流Ｉｃｎｖ’のうち、ハイパスフィルタＨＰＦによって得られた所定のしきい値の周波数を超える高周波成分ＩｃｎｖＨを、電力貯蔵回路３ａから直流回路に供給する電流Ｉｃｈｐの目標電流Ｉｃｈｐ＊とする。実際には、電力貯蔵回路３ａから直流回路に供給する電流Ｉｃｈｐは、コイルＬにおけるコイル電流と等しいので、この目標電流Ｉｃｈｐ＊を目標コイル電流Ｉｃｈｐ＊と呼ぶことにする。以後、コントローラ４は目標コイル電流Ｉｃｈｐ＊に基づいて電力貯蔵回路３ａを制御する。具体的には、コイルＬにおける目標コイル電流Ｉｃｈｐ＊と実測コイル電流目標コイル電流Ｉｃｈｐとから偏差コイル電流Ｉｃｈｐｅを得る。
Ｉｃｈｐｅ ＝ Ｉｃｈｐ＊ − Ｉｃｈｐ
この偏差コイル電流Ｉｃｈｐｅを電流制御器Ｋ２において増幅し、パルス幅変調器ＰＷＭ２によってパルス状の制御信号を得る。この制御信号によって電力貯蔵回路３ａの第１のトランジスタＴｒ１をＯＮ／ＯＦＦする。そうすると、コイル電流Ｉｃｈｐは目標コイル電流Ｉｃｈｐ＊になるように制御される。
【００３０】
射出時には直流回路の電圧が瞬間的に変動するので、仮目標電流Ｉｃｎｖ’は高周期で変動する。仮目標電流Ｉｃｎｖ’の高周波成分を抽出すると、射出時に瞬間的に消費された電力の変化、すなわち電流の変化を得ることができる。従って、第１の制御方法によって交流直流変換器２と電力貯蔵回路３ａを制御すると、射出時に瞬間的に要求される電力は電力貯蔵回路３ａから供給され、他のタイミングにおける電力は交流直流変換器２から供給されることになる。そうすると、三相交流電源ＰＷから供給される最大電力は抑制される。
【００３１】
次に第２の制御方法について図５を参照しながら説明する。第２の制御方法は、スクリュを軸方向に駆動する射出サーボモータに設けられているサーボアンプと、電力貯蔵回路３ａとを連動して制御する方法であり、交流直流変換器２の制御は独立している。従って、交流直流変換器２はＰＷＭコンバータでなくダイオード整流回路から構成して、制御の対象としないようにすることもできる。しかしながら、本実施の形態においては、交流直流変換器２は次のように制御して、直流電圧が一定に維持されるようにする。
コントローラ４において、直流回路の目標電圧Ｖｄｃ＊と実測電圧Ｖｄｃとから偏差電圧Ｖｄｃｅを得る。
Ｖｄｃｅ ＝ Ｖｄｃ＊ − Ｖｄｃ
この偏差電圧Ｖｄｃｅを電圧制御器Ｋｖにおいて所定のゲインによって増幅し、交流直流変換器２における目標電流Ｉｃｎｖ＊を得る。次いで、目標電流Ｉｃｎｖ＊と実測電流目標電流Ｉｃｎｖとから偏差電流Ｉｃｎｖｅを得る。
Ｉｃｎｖｅ ＝ Ｉｃｎｖ＊ − Ｉｃｎｖ
この偏差電流Ｉｃｎｖｅを電流制御器Ｋ１において増幅し、パルス幅変調器ＰＷＭ１によってパルス状の制御信号、すなわちコンバータＤＲＶ信号を得る。コンバータＤＲＶ信号によってＰＷＭコンバータからなる交流直流変換器２を制御する。交流直流変換器２の制御においては、目標電圧Ｖｄｃ＊に対する追随性が比較的緩やかになるように調整されている。従って、実測電圧Ｖｄｃの変動に対して緩やかに制御されることになり、直流電圧は概ね一定に維持されることになる。
【００３２】
第２の制御方法において、コントローラ４は、射出サーボモータのサーボアンプの制御に連動して電力貯蔵回路３ａを制御する。コントローラ４は射出サーボモータに要求される回転速度ωとトルクτとを掛け合わせ、さらに増幅器Ｋ３によって増幅してサーボアンプに供給する目標電流Ｉｓｖ＊を得て、目標電流Ｉｓｖ＊に基づいてサーボアンプを制御する。コントローラ４は、サーボアンプの目標電流Ｉｓｖ＊を、電力貯蔵回路３ａから直流回路に供給する電流の目標値、すなわち目標コイル電流Ｉｃｈｐ＊とする。以下、コントローラ４は目標コイル電流Ｉｃｈｐ＊に基づいて電力貯蔵回路３ａを制御する。具体的には、目標コイル電流Ｉｃｈｐ＊と実測コイル電流Ｉｃｈｐとから偏差コイル電流Ｉｃｈｐｅを得る。
Ｉｃｈｐｅ ＝ Ｉｃｈｐ＊ − Ｉｃｈｐ
この偏差コイル電流Ｉｃｈｐｅを電流制御器Ｋ２において増幅し、パルス幅変調器ＰＷＭ２によってパルス状の制御信号を得る。この制御信号によって電力貯蔵回路３ａの第１のトランジスタＴｒ１をＯＮ／ＯＦＦする。そうすると、コイル電流Ｉｃｈｐは目標コイル電流Ｉｃｈｐ＊になるように制御される。
【００３３】
第２の制御方法によると、射出サーボアンプが射出サーボモータに供給する電力に基づいて直接電力貯蔵回路３ａを制御するので、射出時に要する電力を確実に電力貯蔵回路３ａから供給できることになる。なお、交流直流変換器２の制御は、直流電圧が一定になるように緩やかに制御するので、レギュレータとしての作用を奏することになる。
【００３４】
次に第３の制御方法について図６を参照しながら説明する。
コントローラ４は射出サーボモータに要求される回転速度ωとトルクτとを掛け合わせ、さらに増幅器Ｋ３によって増幅してサーボアンプに供給する目標電流Ｉｓｖ＊を得て、目標電流Ｉｓｖ＊に基づいてサーボアンプを制御する。
一方、コントローラ４は直流回路の目標電圧Ｖｄｃ＊と実測電圧Ｖｄｃとから偏差電圧Ｖｄｃｅを得る。
Ｖｄｃｅ ＝ Ｖｄｃ＊ − Ｖｄｃ
この偏差電圧Ｖｄｃｅを電圧制御器Ｋｖにおいて所定のゲインによって増幅し、交流直流変換器２から供給する電流の目標値、すなわち目標電流Ｉｃｎｖ＊を得る。
コントローラ４は、サーボアンプの目標電流Ｉｓｖ＊と交流直流変換器２における目標電流Ｉｃｎｖ＊を加算して、電力貯蔵回路３ａから直流回路に供給する電流の目標値、すなわち目標コイル電流Ｉｃｈｐ＊とする。以下、コントローラ４は目標コイル電流Ｉｃｈｐ＊に基づいて電力貯蔵回路３ａを制御する。具体的には、目標コイル電流Ｉｃｈｐ＊と実測コイル電流Ｉｃｈｐとから偏差コイル電流Ｉｃｈｐｅを得る。
Ｉｃｈｐｅ ＝ Ｉｃｈｐ＊ − Ｉｃｈｐ
この偏差コイル電流Ｉｃｈｐｅを電流制御器Ｋ２において増幅し、パルス幅変調器ＰＷＭ２によってパルス状の制御信号を得る。この制御信号によって電力貯蔵回路３ａの第１のトランジスタＴｒ１をＯＮ／ＯＦＦする。そうすると、コイル電流Ｉｃｈｐは目標コイル電流Ｉｃｈｐ＊になるように制御される。
【００３５】
第３の制御方法においては、コントローラ４は交流直流変換器２を直接制御しない。もしくは交流直流変換器２を制御する場合であっても、直流回路の電圧を一定にすることについては考慮されない。直流回路の電圧は、電力貯蔵回路３ａを制御することによって、安定するように意図されているからである。従って、交流直流変換器２はダイオード整流回路から構成されていても、第３の制御方法を実施することができる。
【００３６】
図７の（ア）〜（ウ）には、第１の構成の電力貯蔵回路３に分類される他の実施の形態が示されている。すなわち、第２、３、４の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ｂ、３ｃ、３ｄが示されている。これらの実施の形態は、第１の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ａの構成要素、すわなち電気部品の配置が一部変更されているだけで、電気部品は共通している。従って、同じ電気部品には同じ参照番号を付けて詳しく説明はしない。第２の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ｂは、第１の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ａの、コンデンサＣと第１のスイッチ回路ＳＷ１の配置が入れ替えられた回路である。第３の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ｃは、第１の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ａの正端子Ｐに接続されていたコイルＬが、Ｎ端子に接続された回路である。第４の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ｄは、第３の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ｃの、コンデンサＣと第１のスイッチ回路ＳＷ１の配置が入れ替えられた回路である。当業者であれば容易に理解できるので説明を省略するが、第２〜４の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ｂ、３ｃ、３ｄも、実質的に第１の実施の形態に係る電力貯蔵装置３ａと同等の作用を奏し、上記したような第１〜３の制御方法によって制御することができる。
【００３７】
図８には、第２の構成の電力貯蔵回路３に分類される実施の形態、すなわち第５の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ｅが示されている。第５の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ｅは、第１〜４の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ａ、３ｂ、…と電気部品の配置が異なっている。第５の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ｅにおいては、第３、４のループ回路ＬＰ３、ＬＰ４が設けられている。負端子Ｎと、正端子Ｐと、第３のスイッチ回路ＳＷ３は直列に接続され、これらは第３、４のループ回路ＬＰ３、ＬＰ４によって共有されている。そして、第３ループ回路ＬＰ３にはコイルＬ’とコンデンサＣ’が直列に接続され、第４のループ回路ＬＰ４には第４のスイッチ回路ＳＷ４が接続されている。従って、第３のループ回路ＬＰ３には、負端子Ｎと、正端子Ｐと、第３のスイッチ回路ＳＷ３と、コイルＬ’と、コンデンサＣ’が直列に接続されていることになり、第４のループ回路ＬＰ４には負端子Ｎと、正端子Ｐと、第３のスイッチ回路ＳＷ３と、第４のスイッチ回路ＳＷ４が直列に接続されていることになる。そして、第３のスイッチ回路ＳＷ３は、第３のダイオードＤ３と第３のトランジスタＴｒ３とから構成され、第３のダイオードＤ３は負端子Ｎから正端子Ｐの方向に電流を流すように接続され、第３のトランジスタＴｒ３は、ＯＮすると逆方向に電流を流すように、第３のダイオードＤ３と並列に接続されている。また、第４のスイッチ回路ＳＷ４は、第４のダイオードＤ４と第４のトランジスタＴｒ４とから構成され、第４のダイオードＤ４は負端子Ｎから正端子Ｐの方向に電流を流すように接続され、第４のトランジスタＴｒ４は、ＯＮすると逆方向に電流を流すように、第４のダイオードＤ４と並列に接続されている。
【００３８】
第５の実施の形態に係る電力貯蔵回路４ｅにおいては、第３のトランジスタＴｒ３をＯＮすると正負端子Ｐ、Ｎから電流がコイルＬ’とコンデンサＣ’に流れて、コイルＬ’に磁気エネルギが貯えられ、第３のトランジスタＴｒ３をＯＦＦすると磁気エネルギによって第４のダイオードＤ４を経由して引き続きコイルＬ’とコンデンサＣ’に電流が流れる。従って、第３のトランジスタＴｒ３のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すと効率よく電荷をコンデンサＣ’に貯えることができ、電力貯蔵回路４ｅに電力を貯蔵することができる。第５の実施の形態に係る電力貯蔵回路４ｅにおいてはコンデンサＣ’の貯蔵電圧は正負端子Ｐ、Ｎ間の端子間電圧を超えることはないので、コンデンサＣ’に過大な耐圧性能は求められないという利点がある。貯蔵された電力は、第４のトランジスタＴｒ４をＯＮ／ＯＦＦすることによって正負端子Ｐ、Ｎ間、すなわち直流回路に供給することができる。すなわち、第４のトランジスタＴｒ４をＯＮすると、コンデンサＣ’、コイルＬ’、第４のトランジスタＴｒ４の方向に電流が流れ、コイルＬ’に磁気エネルギが蓄積される。このとき第４のトランジスタＴｒ４をＯＦＦするとコイルＬ’を流れる電流は流れ続けようとするので、第３のダイオードＤ３を経由して正負端子Ｐ、Ｎに流れることになる。
【００３９】
第３、４のトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４をＯＮ／ＯＦＦすると電力貯蔵回路３ｅに電力を貯蔵したり直流回路に供給することができるので、第５の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ｅにおいても、第１の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ａにおいて説明した第１〜３の制御方法を実施することができる。そうすると、交流直流変換器２や射出サーボモータのサーボアンプと連動して電力貯蔵回路３ｅを制御することができ、確実に射出時の最大電力を抑制することが可能になる。
【符号の説明】
【００４０】
１ 電力供給装置
２ 交流直流変換器
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ 電力貯蔵回路
４ コントローラ
Ｃ コンデンサ Ｌ コイル
Ｐ 正端子 Ｐ 負端子
ＳＷ１、ＳＷ２ スイッチ回路
Ｄ１、Ｄ２ ダイオード
Ｔｒ１、Ｔｒ２ トランジスタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動射出成形機の電力供給装置を制御して、スクリュ、型開閉装置、成形品突出装置等に設けられているサーボモータに電力を供給する電力供給方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機は、従来周知のように、一対の金型、これらの金型を型締する型締装置、樹脂を溶融して金型内に射出する射出装置、等から構成され、射出装置は、射出シリンダ、この射出シリンダ内で回転方向と軸方向とに駆動されるスクリュ、プランジャ等から構成されている。電動式射出成形機においては、このような型締装置、スクリュ等は、それぞれに独立して設けられているサーボモータによって駆動される。射出成形機における成形サイクルの中で、射出工程は他の工程に比して短時間の工程であるにも拘わらず、高出力を要する。従って、射出工程時にスクリュを軸方向に駆動するサーボモータ、いわゆる射出軸用のサーボモータは、大型で高出力のものが採用されている。近年、転写性に優れ、複雑で微細な形状の成形品や薄肉の成形品であっても、転写性良く成形できる、いわゆる超高速射出成形のニーズが高まっている。このような超高速射出成形が実施できる射出成形機においては、射出工程はさらに高出力を要し、より大型のサーボモータが設けられるようになってきている。
【０００３】
射出成形機には、従来周知のコンバータが設けられており、工場の受電設備から供給されている三相交流電圧は直流電圧に変換、すなわち整流される。そして、整流された直流電圧は、各サーボモータに関連して設けられているインバータ回路、すなわちサーボアンプに直流回路を介して供給されている。従って、サーボアンプにおいて所定の周波数で所定の電流の三相交流電圧に変換すると、サーボモータを駆動することができる。射出軸用のサーボモータを高出力で駆動する場合には、サーボアンプは、大電力をサーボモータに供給する必要があるので、サーボアンプに供給される直流電圧の電流は大電流を要する。そうすると、高出力で駆動することが要求される射出工程に備えて、工場の受電設備から供給される三相交流電源も大きな電流供給能力が必要になり、比較的大きな電力容量が要求されることになる。電力料金は契約する最大電力によって料金体系が異なるので、電力容量の大きい受電設備を設置すると電気料金が嵩むことになる。省エネルギやコスト削減の必要から、受電設備に要求される電力容量を小さくすることができ、必要な電気料金を下げることができる技術が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４１２８７号公報
【０００５】
特許文献１には、成形サイクルの各工程のうち消費電力が小さい工程において電力を貯蔵して、射出工程等の高出力が要求される工程において貯蔵された電力を供給し、それによって成形サイクルの各工程で必要な電力を平滑化して外部から供給される最大電力を低減することができる、電動射出成形機の電力供給装置が、本発明者によって提案されている。特許文献１に記載の電力供給装置は、交流直流変換器と電力貯蔵装置とから構成されている。交流直流変換器は、従来周知のダイオード整流回路、あるいはＰＷＭコンバータ等からなり、入力側は工場内の三相交流電源に接続され、出力側は直流電圧線、すなわち直流回路に接続され、工場の受電設備から供給される三相交流電圧を直流電圧に整流して、各サーボモータに関連して設けられているサーボアンプに直流電圧を供給できるようになっている。電力貯蔵装置には所定の電力貯蔵回路が設けられており、交流直流変換器の出力側の直流回路に接続されている。そして、この電力貯蔵回路を適切に制御すると、直流回路から電力の供給を受けて電力を回路内に貯蔵することができ、必要に応じて貯蔵された電力を直流回路に供給することができるようになっている。従って、成形サイクルの各工程のうち消費電力が小さい工程において、電力を電力貯蔵回路に貯蔵して、高出力を要する工程において貯蔵された電力を直流回路に供給するようにすると、成形サイクルの各工程で必要な電力を平滑化することができ、三相交流電源から供給される最大電力を低減することができる。そうすると、工場の受電設備に要求される電力容量も少なくて済み、設備費を削減できると共に、必要な電気料金も下げることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の電力供給装置は、電力を貯蔵して、必要に応じて貯蔵された電力を供給することができるので、射出成形機において成形サイクルの各工程で必要な電力を平滑化することができ、三相交流電源から供給される最大電力を低減することができ優れてはいる。しかしながら、解決すべき課題も見受けられる。つまり、引用文献１に記載の電力供給装置自体は優れてはいるが、これを最適に制御する方法については示されていない。より詳しく説明すると、引用文献１には、電力貯蔵回路自体を単独で制御する方法については示されており、電力を貯蔵する方法や電力を供給する方法は記載されている。しかしながら、電力貯蔵回路を、交流直流変換器やサーボアンプの制御と連動して制御する方法については記載されていない。これらは直流回路を介して互いに接続されているので、もし互いに独立して制御すると、他の制御による直流電圧の変化が外乱になってしまい、適切に制御することができない。また、これらを連動して制御するとしても、具体的な制御方法が不明である。そうすると、射出工程時等に瞬間的に必要になる大電力に対して確実に対応することができる保障がない。つまり、最大電力を十分に低減できる保障がない。
【０００７】
本発明は、上記したような問題点あるいは課題を解決した、電動射出成形機の電力供給方法を提供することを目的としている。具体的には、電動射出成形機の電力供給装置に設けられている電力貯蔵回路と、交流直流変換器やサーボアンプとを連動して制御して、成形サイクル全体で必要な電力を平滑化して、それによって外部から供給される最大電力を確実に低減することができる、電動射出成形機の電力供給方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために、所定の電力貯蔵回路を備えた電力供給装置を所定の制御方法で制御して、電動射出成形機のサーボアンプに電力を供給するように構成する。このような電力供給装置は、ＰＷＭコンバータまたはダイオード整流回路からなり三相交流電圧を変換して直流回路に直流電圧を供給する交流直流変換器と、直流回路に接続されている電力貯蔵回路とから構成し、サーボアンプにはこの直流回路から直流電圧を供給する。電力貯蔵回路は２種類の異なる構成とすることができる。
【０００９】
電力貯蔵回路を、以下の構成からなる第１の電力貯蔵回路とすることができる。
・第１の電力貯蔵回路は、少なくとも第１、２のループ回路から構成する。
・第１のループ回路は、前記直流回路に接続されている正端子と、負端子と、コイルと、第１のスイッチ回路と、コンデンサとから構成し、これらを直列に接続する。
・第２のループ回路は、前記正端子と、前記負端子と、前記コイルと、第２のスイッチ回路とから構成し、これらを直列に接続する。
・第１のスイッチ回路は、並列に接続された第１のダイオードと第１のトランジスタとから構成し、第１のダイオードは前記正端子から前記負端子の方向に、第１のトランジスタは駆動されると前記負端子から前記正端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設ける。
・第２のスイッチ回路は、並列に接続された第２のダイオードと第２のトランジスタとから構成し、第２のダイオードは前記負端子から前記正端子の方向に、第２のトランジスタは駆動されると前記正端子から前記負端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設ける。
【００１０】
第１の電力貯蔵回路は、第２のトランジスタの開閉を制御すると、正負端子から電流が第１の電力貯蔵回路に流れて、コンデンサに電荷を貯蔵することができる。すなわち、第１の電力貯蔵回路に電力を貯蔵することができる。また、第１のトランジスタの開閉を制御すると、第１の電力貯蔵回路に貯蔵された電力を直流回路に供給することができる。
【００１１】
電力貯蔵回路は、第１の電力貯蔵回路に代えて、以下の構成からなる第２の電力貯蔵回路とすることもできる。
・第２の電力貯蔵回路は、少なくとも第３、４のループ回路から構成する。
・第３のループ回路は、コンデンサと、コイルと、第３のスイッチ回路と、前記直流回路に接続されている正端子と、負端子とから構成し、これらを直列に接続する。
・第４のループ回路は、第４のスイッチ回路と、前記第３のスイッチ回路と、前記正端子と、前記負端子とから構成し、これらを直列に接続する。
・第３のスイッチ回路は、並列に接続された第３のダイオードと第３のトランジスタとから構成し、第３のダイオードは前記負端子から前記正端子の方向に、第３のトランジスタは駆動されると前記正端子から前記負端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設ける。
・第４のスイッチ回路は、並列に接続された第４のダイオードと第４のトランジスタとから構成し、第４のダイオードは前記負端子から前記正端子の方向に、第４のトランジスタは駆動されると前記正端子から前記負端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設ける。
【００１２】
第２の電力貯蔵回路は、第３のトランジスタの開閉を制御すると、正負端子から電流が第２の電力貯蔵回路に流れて、コンデンサに電荷を貯蔵することができる。すなわち、第２の電力貯蔵回路に電力を貯蔵することができる。また、第４のトランジスタの開閉を制御すると、第２の電力貯蔵回路に貯蔵された電力を直流回路に供給することができる。
【００１３】
本発明においては、第１、２の電力貯蔵回路のいずれかの回路を備えた電力供給装置を、以下の３種類の異なる制御方法のいずれかを選択して制御して、電力を供給するように構成する。
第１の制御方法を採る場合、交流直流変換器は制御が可能なＰＷＭコンバータから構成する必要がある。第１の制御方法は以下から構成する。
・射出工程以外の成形サイクルの工程において、第１の電力貯蔵回路の第２のトランジスタの開閉を制御して、コンデンサに所定の電荷を貯蔵して電力貯蔵回路に電力を貯蔵する。電力貯蔵回路が第２の電力貯蔵回路の場合には、第２のトランジスタではなく、第３のトランジスタの開閉を制御するようにする。
・射出工程における交流直流変換器の制御は、直流電圧の目標電圧と実測電圧との偏差電圧から交流直流変換器の直流電流についての仮の目標値である仮目標電流を得、この仮目標電流から所定のしきい値の周波数を越える高周波成分を除去して目標電流を得、そして交流直流変換器から供給する直流電流がこの目標電流になるように制御する。
・射出工程において、第１の電力貯蔵回路の第１のトランジスタの開閉を制御して、電力貯蔵回路に貯蔵された電力を前記直流回路に供給するとき、コイルを流れる電流を制御するための目標コイル電流は、仮目標電流の前記高周波成分とする。電力貯蔵回路が第２の電力貯蔵回路の場合には、第１のトランジスタではなく、第４のトランジスタの開閉を制御するようにする。
【００１４】
第２の制御方法は以下から構成する。
・射出工程以外の成形サイクルの工程において、第１の電力貯蔵回路の第２のトランジスタの開閉を制御して、コンデンサに所定の電荷を貯蔵して電力貯蔵回路に電力を貯蔵する。電力貯蔵回路が第２の電力貯蔵回路の場合には、第２のトランジスタではなく、第３のトランジスタの開閉を制御するようにする。
・射出工程において、第１の電力貯蔵回路の第１のトランジスタの開閉を制御して、電力貯蔵回路に貯蔵された電力を前記直流回路に供給するとき、射出サーボモータの駆動電力の情報から、コイルにおける目標コイル電流を得、コイルにおけるコイル電流は目標コイル電流に基づいて制御する。電力貯蔵回路が第２の電力貯蔵回路の場合には、第１のトランジスタではなく、第４のトランジスタの開閉を制御するようにする。ここで目標コイル電流の大きさは、サーボモータの駆動電力に等しい電力を電力貯蔵回路から供給するときに、該電力貯蔵回路から流れる電流の大きさに対応するものである。
【００１５】
第３の制御方法は以下から構成する。
・射出工程以外の成形サイクルの工程において、第１の電力貯蔵回路の第２のトランジスタの開閉を制御して、コンデンサに所定の電荷を貯蔵して電力貯蔵回路に電力を貯蔵する。電力貯蔵回路が第２の電力貯蔵回路の場合には、第２のトランジスタではなく、第３のトランジスタの開閉を制御するようにする。
・射出工程において、第１の電力貯蔵回路の第１のトランジスタの開閉を制御して、電力貯蔵回路に貯蔵された電力を前記直流回路に供給するとき、直流電圧の目標電圧と実測電圧との偏差電圧から交流直流変換器から供給する電流の仮の目標値である仮目標電流を得、射出サーボモータの駆動電力に基づいて算出した電流を仮目標電流に加算してコイルにおける目標コイル電流を得、コイルにおける電流を目標コイル電流に基づいて制御する。電力貯蔵回路が第２の電力貯蔵回路の場合には、第１のトランジスタではなく、第４のトランジスタの開閉を制御するようにする。ここで射出サーボモータの駆動電力に基づいて算出する電流の大きさは、サーボモータの駆動電力に等しい電力を電力貯蔵回路から供給するときに、該電力貯蔵回路から流す電流の大きさに対応するものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明、および請求項４に記載の発明によると、電力供給装置は、第１、２の電力貯蔵回路のいずれかの電力貯蔵回路を備えており、このような電力貯蔵回路を備えた電力供給装置を第１の制御方法によって制御するように構成されているので、電力供給装置を構成している交流直流変換器と、電力貯蔵回路とを連動して制御することができる。具体的には、交流直流変換器を制御するとき、直流電圧の目標電圧と実測電圧との偏差電圧から、交流直流変換器の直流電流についての仮の目標値である仮目標電流を得ている。そして、この仮目標電流から所定のしきい値の周波数を越える高周波成分を除去し、これを目標電流として制御するように構成されている。また、射出工程時に電力貯蔵回路を制御するとき、この除去された高周波成分を目標コイル電流として、電力貯蔵回路内のコイルの電流を制御するように構成されている。射出時には、瞬間的に大容量の電力を要するので直流回路の直流電圧は短い周期で変動する。従って、直流電圧は高周波で変動する。つまり、直流電圧の目標電圧と実測電圧との偏差電圧から得られる仮目標電流において、高周波成分に射出時に必要となる直流電流があらわれることになる。そうすると、最大電力を要する射出時に必要な直流電流については電力貯蔵回路から供給することができ、それ以外の直流電流については交流直流変換器から供給することができる。従って、外部から供給される最大電力を確実に低減することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明、および請求項５に記載の発明によると、電力供給装置は、第１、２の電力貯蔵回路のいずれかの電力貯蔵回路を備えており、このような電力貯蔵回路を備えた電力供給装置を第２の制御方法によって制御するように構成されているので、電力貯蔵回路と、射出サーボモータに設けられているサーボアンプとを連動して制御することができる。具体的には、射出サーボモータの駆動電力の情報から目標コイル電流を得て、電力貯蔵回路内のコイルにおけるコイル電流がこの目標コイル電流になるように電力貯蔵回路を制御するように構成されている。従って、射出時にサーボアンプが必要とする直流電流を、直接電力貯蔵回路から供給することができる。つまり、射出サーボモータのサーボアンプの制御と、電力貯蔵回路の制御を連動することによって、射出サーボモータが要する電力を電力貯蔵回路から供給することができるので、確実に最大電力を低減することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明、および請求項６に記載の発明によると、電力供給装置は、第１、２の電力貯蔵回路のいずれかの電力貯蔵回路を備えており、このような電力貯蔵回路を備えた電力供給装置を第３の制御方法によって制御するように構成されているので、電力貯蔵回路と、射出サーボモータに設けられているサーボアンプとを連動して制御することができる。具体的には、直流電圧の目標電圧と実測電圧との偏差電圧から交流直流変換器によって供給する電流の仮の目標値である仮目標電流を得、射出サーボモータの駆動電力に基づいて算出した電流を仮目標電流に加算してコイルにおける目標コイル電流を得ている。そして、電力貯蔵回路を制御するとき、コイルにおける電流が目標コイル電流になるように制御している。従って、射出時にサーボアンプが必要とする直流電流を、直接電力貯蔵回路から供給することができ、また、直流電圧が目標電圧になるようにすることができる。そうすると、射出サーボモータが要する電力を電力貯蔵回路から供給することができ、さらに直流電圧を目標電圧に制御することができるので、確実に最大電力を低減することができるし、直流電圧を安定させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施の形態に係る電力供給装置と射出成形機の各サーボアンプの接続状態を模式的に説明する配線図である。
【図２】本実施の第１の形態に係る電力貯蔵回路の回路を示す回路図である。
【図３】本実施の第１の形態に係る電力貯蔵回路の作用を模式的に説明する図であり、その（ア）と（イ）は、電力貯蔵回路に電力を貯蔵する場合の回路の動作状態を、その（ウ）と（エ）は、電力貯蔵回路から外部に電力を出力する場合の回路の動作状態を、それぞれ説明する動作説明図である。
【図４】本実施の形態に係る電力供給装置の第１の制御方法を示すブロック図である。
【図５】本実施の形態に係る電力供給装置の第２の制御方法を示すブロック図である。
【図６】本実施の形態に係る電力供給装置の第３の制御方法を示すブロック図である。
【図７】本発明の他の実施の形態に係る電力貯蔵回路を示す回路図であり、その（ア）〜（ウ）は、第２〜４の実施の形態に係る電力貯蔵回路の回路図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態に係る電力貯蔵装置を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態に係る、電動射出成形機の電力供給装置も、従来周知の電力供給装置と同様に、三相交流電流を整流して、サーボアンプに直流電圧を供給する。従って、本実施の形態に係る、電力供給装置１も、図１に示されているように、三相交流電源ＰＷに接続されていると共に、直流回路側の正の電圧線ＰがサーボアンプＳＡ１、ＳＡ２、…に接続されている。電力供給装置１もサーボアンプＳＡ１、ＳＡ２、…も負の電圧線Ｎに接続されているので、正の電圧線Ｐを介して電力供給装置１からサーボアンプＳＡ１、ＳＡ２、…に直流電圧を供給できるようになっている。従って、サーボアンプＳＡ１、ＳＡ２、…は、スクリュを軸方向に駆動する射出軸、スクリュを回転方向に駆動する可塑化軸、型開閉軸、エジェクタピンを駆動する突出軸に対応して設けられているサーボモータＳＭ１、ＳＭ２、…を駆動することができる。本実施の形態に係る電力供給装置１は、三相交流電圧を直流電圧に変換する交流直流変換器２と、電力貯蔵回路３とからなる。交流直流変換器２は、三相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータであり、従来周知のダイオード整流回路、ＰＷＭコンバータ等から構成することができる。ダイオード整流回路は格別に制御することはできないが、ＰＷＭコンバータは従来周知のように力率を改善したり、回生電力を戻す制御をすることができ、さらには電流を制御することもできる。本実施の形態においては、交流直流変換器２はこのように色々な制御をすることができるＰＷＭコンバータから構成されている。電力貯蔵回路３は後で説明するように、交流直流変換器２から供給される電力の一部を貯蔵したり、出力要求を受けると貯蔵した電力を所定の電圧に制御して正の電圧線Ｐに供給できるようになっている。
【００２１】
電動射出成形機には、コントローラ４が設けられ、交流直流変換器２、電力貯蔵回路３、サーボアンプＳＡ１、ＳＡ２、…のそれぞれと信号線ｓ１、ｓ２、…によって接続されている。従って、これらをコントローラ４によって制御することができる。また、交流直流変換器２に関連して設けられている電流検出器ＣＴ１と、正負の電圧線Ｐ、Ｎも信号線ｓ７、ｓ８によってコントローラ４に接続されており、交流直流変換器２を流れる電流や直流回路の電圧がコントローラ４に入力されるようになっている。そして、以下で説明する電力貯蔵回路３内にも電流検出器や電圧検出器が設けられており、これらは信号線ｓ９によってコントローラ４に接続され、コントローラ４に電流や電圧が入力されるようになっている。
【００２２】
電力貯蔵回路３は、色々な実施の形態を採ることができ、これらは概略的に２種類の構成である第１、２の構成のいずれかに分類することができる。以下、第１の構成に属する第１の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ａについて説明する。
【００２３】
電力貯蔵回路３ａは、図２に示されているように、直流回路の正の電圧線Ｐに接続される正端子Ｐと、負の電圧線に接続される負端子Ｎと、１個のコンデンサＣと、１個のコイルＬと、第１、２のスイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２とから構成されている。そして、第１のスイッチ回路ＳＷ１は第１のトランジスタＴｒ１と第１のダイオードＤ１とから、第２のスイッチ回路ＳＷ２は第２のトランジスタＴｒ２と第２のダイオードＤ２とから構成されている。このようなコンデンサＣには例えば電気二重層キャパシタが採用され、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２には例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、すなわちＩＧＢＴが採用されている。電力貯蔵回路３ａについて配線状態を詳しく説明すると、電力貯蔵回路３ａには、第１、２のループ回路ＬＰ１、ＬＰ２が設けられている。負端子Ｎと、正端子Ｐと、コイルＬは直列に接続され、これらは第１、２のループ回路ＬＰ１、ＬＰ２によって共有されている。そして、第１のループ回路ＬＰ１には第１のスイッチ回路ＳＷ１とコンデンサＣが直列に接続され、第２のループ回路ＬＰ２には第２のスイッチ回路ＳＷ２が接続されている。従って、第１のループ回路ＬＰ１について見ると、負端子Ｎと、正端子Ｐと、コイルＬと、第１のスイッチ回路ＳＷ１と、コンデンサＣが直列に接続されていることになる。また、第２のループ回路ＬＰ２について見ると、負端子Ｎと、正端子Ｐと、コイルＬと、第２のスイッチ回路ＳＷ２が直列に接続されていることになる。第１、２のスイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２はいずれも、１個のダイオードと１個のトランジスタが並列に接続された回路であり、一方の方向には自由に電流を流すが、反対の方向にはトランジスタがＯＮしたとき、すなわちスイッチングしたときのみ電流を流す、電流の流れを制御する回路になっている。具体的には、第１のスイッチ回路ＳＷ１は、第１のダイオードＤ１が正端子Ｐから負端子Ｎの方向に電流を流すように接続され、第１のトランジスタＴｒ１は、ＯＮすると逆方向に電流を流すように、第１のダイオードＤ１と並列に接続されている。そして、第２のスイッチ回路ＳＷ２は、第２のダイオードＤ２が負端子Ｎから正端子Ｐの方向に電流を流すように接続され、第２のトランジスタＴｒ２は、ＯＮすると逆方向に電流を流すように、第２のダイオードＤ２と並列に接続されている。
【００２４】
コイルＬの近傍には電流検出器ＣＴ２が設けられ、コイルＬを流れるコイル電流が測定されるようになっている。また、正負端子Ｐ、Ｎ間には電圧検出器Ｖ１が、コンデンサＣの両端には電圧検出器Ｖ２がそれぞれ設けられ、直流電圧とコンデンサ電圧が測定されるようになっている。これらの電流や電圧は信号線ｓ９によってコントローラ４に入力されるようになっている。図１には、電力貯蔵回路３は１本の信号線ｓ２によってコントローラ４に接続されているように示されており、これによって電力貯蔵回路３が制御されるように説明したが、実際には第１、２のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２を制御する２本の信号線が接続されている。そして、これらの信号線と第１、２のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２とは、フォトカプラ等を介して電気的に絶縁された状態で接続され、電位の異なる電圧がコントローラ４に入力されないように保護されているが、このようなフォトカプラ等は図２に示されていない。
【００２５】
図３により電力貯蔵回路３ａの作用を説明する。電力貯蔵回路３ａは、初期状態においては、第１のダイオードＤ１が、正端子ＰからコンデンサＣの向きに自由に電流を流す向きに設けられているので、コンデンサＣの正（＋）電極側の電位は、正端子Ｐの電位と等しい。従って、コンデンサＣの電圧である貯蔵電圧ＶＣは、直流回路側の電圧Ｖｄｃ、すなわち正負端子Ｐ、Ｎ間の端子間電圧Ｖｄｃと等しくなっている。この状態から電力を貯蔵する場合について説明する。図３の（ア）に示されているように、第２のトランジスタＴｒ２をスイッチング、すなわちＯＮする。そうすると、直流回路の正負端子Ｐ、Ｎから供給される電流は矢印ＹＡのように流れる。電流が流れて所定の時間が経過するとコイルＬに磁気エネルギが蓄積される。第２のトランジスタＴｒ２をＯＦＦする。そうすると、図３の（イ）に示されているように、コイルＬに蓄積された磁気エネルギによって瞬間的に矢印ＹＢの方向の高電圧の起電力がコイルＬに生じる。生じた起電力によって第１のダイオードＤ１を経由して矢印ＹＣのように電流が流れて、コンデンサＣに電荷が貯蔵される。すなわち、コイルＬの作用によって電圧が昇圧されてコンデンサＣに蓄電される。以下、第２のトランジスタＴｒ２のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すと、コンデンサＣに十分に電荷が貯蔵されて、貯蔵電圧ＶＣは端子間電圧Ｖｄｃよりも高電圧になる。すなわち、電力貯蔵回路３ａに電力が貯蔵される。
【００２６】
電力貯蔵回路３ａから、直流回路側に出力する場合について説明する。前節の動作によって、貯蔵電圧ＶＣと端子間電圧Ｖｄｃとには、
ＶＣ＞Ｖｄｃ
の関係が成立しているため、第１のトランジスタＴｒ１をＯＮすると、図３の（ウ）に示されているように、矢印ＹＤの方向に電流が流れる。電流が流れると、コイルＬに磁気エネルギーが蓄積されるとともに、コイルＬには矢印ＹＥの方向に起電力が生じる。すなわち、貯蔵電圧ＶＣと端子電圧Ｖｄｃとの電位差をコイルＬの起電力が分担している。次に、第１のトランジスタＴｒ１をＯＦＦする。そうすると、図３の（エ）に示されているように、コイルＬに蓄積された磁気エネルギーによって、コイルＬの電流を維持するように、矢印ＹＦの方向の高電圧の起電力がコイルＬに生じ、コイルＬに生じた起電力によって、第２のダイオードＤ２を経由して矢印ＹＧのように電流が流れる。このように第１のトランジスタＴｒ１のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すと電力貯蔵回路３ａから直流回路に連続的に電流を流すことができる。
【００２７】
本実施の形態に係る電力供給装置１は、本実施の形態に係る第１〜３の制御方法のいずれかの方法によって制御して、サーボアンプに直流電力を供給することができる。第１〜３の制御方法は、それぞれ射出工程における電力の供給方法に特徴があり、射出成形サイクルの他の工程における電力の供給方法は任意の方法で実施することができる。例えば、射出工程以外の工程において、ＰＷＭコンバータからなる交流直流変圧器２を直流回路側の直流電圧が一定になるようにＰＩＤ制御してもよいし、他の制御方法を実施してもよい。ただし、電力貯蔵回路３ａへの電力の貯蔵はこのときに実施するようにする。すなわち、射出成形サイクルの射出工程以外の工程において、電力貯蔵回路３ａの第２のトランジスタＴｒ２をＯＮ／ＯＦＦして電力貯蔵回路３ａに電力を貯蔵する。射出工程以外の他の工程は消費電力が小さいので、三相交流電源ＰＷに負荷を与えずに電力を貯蔵できるからである。以下、射出工程において実施する制御方法を説明するが、最初に第１の制御方法について図４を参照しながら説明する。
【００２８】
第１の制御方法は、射出工程時に交流直流変換器２と電力貯蔵回路３ａとを連動して制御する方法である。コントローラ４において、直流回路の目標電圧Ｖｄｃ＊と実測電圧Ｖｄｃとから偏差電圧Ｖｄｃｅを得る。
Ｖｄｃｅ ＝ Ｖｄｃ＊ − Ｖｄｃ
この偏差電圧Ｖｄｃｅを電圧制御器Ｋｖにおいて所定のゲインによって増幅し、これを交流直流変換器２から供給する電流の仮の目標値、すなわち仮目標電流Ｉｃｎｖ’とする。次いで、仮目標電流Ｉｃｎｖ’をハイパスフィルタＨＰＦを通して所定のしきい値の周波数を超える高周波成分ＩｃｎｖＨを得、これを仮目標電流Ｉｃｎｖ’から除去して交流直流変換器２における電流の目標値、すなわち目標電流Ｉｃｎｖ＊を得る。
Ｉｃｎｖ＊ ＝ Ｉｃｎｖ’ − ＩｃｎｖＨ
もしくは、仮目標電流Ｉｃｎｖ’をローパスフィルタに通して所定のしきい値の周波数を超える高周波成分を除去するようにしても同様に目標電流Ｉｃｎｖ＊を得ることができる。
以後、コントローラ４は目標電流Ｉｃｎｖ＊に基づいて交流直流変換器２を制御する。具体的には、交流直流変換器２の目標電流Ｉｃｎｖ＊と実測電流目標電流Ｉｃｎｖとから偏差電流Ｉｃｎｖｅを得る。
Ｉｃｎｖｅ ＝ Ｉｃｎｖ＊ − Ｉｃｎｖ
この偏差電流Ｉｃｎｖｅを電流制御器Ｋ１において増幅し、パルス幅変調器ＰＷＭ１によってパルス状の制御信号、すなわちコンバータＤＲＶ信号を得る。コンバータＤＲＶ信号によって、ＰＷＭコンバータからなる交流直流変換器２を制御する。そうすると、交流直流変換器２から供給される電流は目標電流Ｉｃｎｖ＊になるように制御される。
【００２９】
第１の制御方法において、電力貯蔵回路３ａは次のように制御する。
交流直流変換器２における仮目標電流Ｉｃｎｖ’のうち、ハイパスフィルタＨＰＦによって得られた所定のしきい値の周波数を超える高周波成分ＩｃｎｖＨを、電力貯蔵回路３ａから直流回路に供給する電流Ｉｃｈｐの目標電流Ｉｃｈｐ＊とする。実際には、電力貯蔵回路３ａから直流回路に供給する電流Ｉｃｈｐは、コイルＬにおけるコイル電流と等しいので、この目標電流Ｉｃｈｐ＊を目標コイル電流Ｉｃｈｐ＊と呼ぶことにする。以後、コントローラ４は目標コイル電流Ｉｃｈｐ＊に基づいて電力貯蔵回路３ａを制御する。具体的には、コイルＬにおける目標コイル電流Ｉｃｈｐ＊と実測コイル電流目標コイル電流Ｉｃｈｐとから偏差コイル電流Ｉｃｈｐｅを得る。
Ｉｃｈｐｅ ＝ Ｉｃｈｐ＊ − Ｉｃｈｐ
この偏差コイル電流Ｉｃｈｐｅを電流制御器Ｋ２において増幅し、パルス幅変調器ＰＷＭ２によってパルス状の制御信号を得る。この制御信号によって電力貯蔵回路３ａの第１のトランジスタＴｒ１をＯＮ／ＯＦＦする。そうすると、コイル電流Ｉｃｈｐは目標コイル電流Ｉｃｈｐ＊になるように制御される。
【００３０】
射出時には直流回路の電圧が瞬間的に変動するので、仮目標電流Ｉｃｎｖ’は高周期で変動する。仮目標電流Ｉｃｎｖ’の高周波成分を抽出すると、射出時に瞬間的に消費された電力の変化、すなわち電流の変化を得ることができる。従って、第１の制御方法によって交流直流変換器２と電力貯蔵回路３ａを制御すると、射出時に瞬間的に要求される電力は電力貯蔵回路３ａから供給され、他のタイミングにおける電力は交流直流変換器２から供給されることになる。そうすると、三相交流電源ＰＷから供給される最大電力は抑制される。
【００３１】
次に第２の制御方法について図５を参照しながら説明する。第２の制御方法は、スクリュを軸方向に駆動する射出サーボモータに設けられているサーボアンプと、電力貯蔵回路３ａとを連動して制御する方法であり、交流直流変換器２の制御は独立している。従って、交流直流変換器２はＰＷＭコンバータでなくダイオード整流回路から構成して、制御の対象としないようにすることもできる。しかしながら、本実施の形態においては、交流直流変換器２は次のように制御して、直流電圧が一定に維持されるようにする。
コントローラ４において、直流回路の目標電圧Ｖｄｃ＊と実測電圧Ｖｄｃとから偏差電圧Ｖｄｃｅを得る。
Ｖｄｃｅ ＝ Ｖｄｃ＊ − Ｖｄｃ
この偏差電圧Ｖｄｃｅを電圧制御器Ｋｖにおいて所定のゲインによって増幅し、交流直流変換器２における目標電流Ｉｃｎｖ＊を得る。次いで、目標電流Ｉｃｎｖ＊と実測電流目標電流Ｉｃｎｖとから偏差電流Ｉｃｎｖｅを得る。
Ｉｃｎｖｅ ＝ Ｉｃｎｖ＊ − Ｉｃｎｖ
この偏差電流Ｉｃｎｖｅを電流制御器Ｋ１において増幅し、パルス幅変調器ＰＷＭ１によってパルス状の制御信号、すなわちコンバータＤＲＶ信号を得る。コンバータＤＲＶ信号によってＰＷＭコンバータからなる交流直流変換器２を制御する。交流直流変換器２の制御においては、目標電圧Ｖｄｃ＊に対する追随性が比較的緩やかになるように調整されている。従って、実測電圧Ｖｄｃの変動に対して緩やかに制御されることになり、直流電圧は概ね一定に維持されることになる。
【００３２】
第２の制御方法において、コントローラ４は、射出サーボモータのサーボアンプの制御に連動して電力貯蔵回路３ａを制御する。コントローラ４は射出サーボモータに要求される回転速度ωとトルクτとを掛け合わせ、さらに増幅器Ｋ３によって増幅してサーボアンプに供給する目標電流Ｉｓｖ＊を得て、目標電流Ｉｓｖ＊に基づいてサーボアンプを制御する。コントローラ４は、サーボアンプの目標電流Ｉｓｖ＊を、電力貯蔵回路３ａから直流回路に供給する電流の目標値、すなわち目標コイル電流Ｉｃｈｐ＊とする。以下、コントローラ４は目標コイル電流Ｉｃｈｐ＊に基づいて電力貯蔵回路３ａを制御する。具体的には、目標コイル電流Ｉｃｈｐ＊と実測コイル電流Ｉｃｈｐとから偏差コイル電流Ｉｃｈｐｅを得る。
Ｉｃｈｐｅ ＝ Ｉｃｈｐ＊ − Ｉｃｈｐ
この偏差コイル電流Ｉｃｈｐｅを電流制御器Ｋ２において増幅し、パルス幅変調器ＰＷＭ２によってパルス状の制御信号を得る。この制御信号によって電力貯蔵回路３ａの第１のトランジスタＴｒ１をＯＮ／ＯＦＦする。そうすると、コイル電流Ｉｃｈｐは目標コイル電流Ｉｃｈｐ＊になるように制御される。
【００３３】
第２の制御方法によると、射出サーボアンプが射出サーボモータに供給する電力に基づいて直接電力貯蔵回路３ａを制御するので、射出時に要する電力を確実に電力貯蔵回路３ａから供給できることになる。なお、交流直流変換器２の制御は、直流電圧が一定になるように緩やかに制御するので、レギュレータとしての作用を奏することになる。
【００３４】
次に第３の制御方法について図６を参照しながら説明する。
コントローラ４は射出サーボモータに要求される回転速度ωとトルクτとを掛け合わせ、さらに増幅器Ｋ３によって増幅してサーボアンプに供給する目標電流Ｉｓｖ＊を得て、目標電流Ｉｓｖ＊に基づいてサーボアンプを制御する。
一方、コントローラ４は直流回路の目標電圧Ｖｄｃ＊と実測電圧Ｖｄｃとから偏差電圧Ｖｄｃｅを得る。
Ｖｄｃｅ ＝ Ｖｄｃ＊ − Ｖｄｃ
この偏差電圧Ｖｄｃｅを電圧制御器Ｋｖにおいて所定のゲインによって増幅し、交流直流変換器２から供給する電流の目標値、すなわち目標電流Ｉｃｎｖ＊を得る。
コントローラ４は、サーボアンプの目標電流Ｉｓｖ＊と交流直流変換器２における目標電流Ｉｃｎｖ＊を加算して、電力貯蔵回路３ａから直流回路に供給する電流の目標値、すなわち目標コイル電流Ｉｃｈｐ＊とする。以下、コントローラ４は目標コイル電流Ｉｃｈｐ＊に基づいて電力貯蔵回路３ａを制御する。具体的には、目標コイル電流Ｉｃｈｐ＊と実測コイル電流Ｉｃｈｐとから偏差コイル電流Ｉｃｈｐｅを得る。
Ｉｃｈｐｅ ＝ Ｉｃｈｐ＊ − Ｉｃｈｐ
この偏差コイル電流Ｉｃｈｐｅを電流制御器Ｋ２において増幅し、パルス幅変調器ＰＷＭ２によってパルス状の制御信号を得る。この制御信号によって電力貯蔵回路３ａの第１のトランジスタＴｒ１をＯＮ／ＯＦＦする。そうすると、コイル電流Ｉｃｈｐは目標コイル電流Ｉｃｈｐ＊になるように制御される。
【００３５】
第３の制御方法においては、コントローラ４は交流直流変換器２を直接制御しない。もしくは交流直流変換器２を制御する場合であっても、直流回路の電圧を一定にすることについては考慮されない。直流回路の電圧は、電力貯蔵回路３ａを制御することによって、安定するように意図されているからである。従って、交流直流変換器２はダイオード整流回路から構成されていても、第３の制御方法を実施することができる。
【００３６】
図７の（ア）〜（ウ）には、第１の構成の電力貯蔵回路３に分類される他の実施の形態が示されている。すなわち、第２、３、４の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ｂ、３ｃ、３ｄが示されている。これらの実施の形態は、第１の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ａの構成要素、すわなち電気部品の配置が一部変更されているだけで、電気部品は共通している。従って、同じ電気部品には同じ参照番号を付けて詳しく説明はしない。第２の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ｂは、第１の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ａの、コンデンサＣと第１のスイッチ回路ＳＷ１の配置が入れ替えられた回路である。第３の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ｃは、第１の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ａの正端子Ｐに接続されていたコイルＬが、Ｎ端子に接続された回路である。第４の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ｄは、第３の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ｃの、コンデンサＣと第１のスイッチ回路ＳＷ１の配置が入れ替えられた回路である。当業者であれば容易に理解できるので説明を省略するが、第２〜４の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ｂ、３ｃ、３ｄも、実質的に第１の実施の形態に係る電力貯蔵装置３ａと同等の作用を奏し、上記したような第１〜３の制御方法によって制御することができる。
【００３７】
図８には、第２の構成の電力貯蔵回路３に分類される実施の形態、すなわち第５の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ｅが示されている。第５の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ｅは、第１〜４の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ａ、３ｂ、…と電気部品の配置が異なっている。第５の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ｅにおいては、第３、４のループ回路ＬＰ３、ＬＰ４が設けられている。負端子Ｎと、正端子Ｐと、第３のスイッチ回路ＳＷ３は直列に接続され、これらは第３、４のループ回路ＬＰ３、ＬＰ４によって共有されている。そして、第３ループ回路ＬＰ３にはコイルＬ’とコンデンサＣ’が直列に接続され、第４のループ回路ＬＰ４には第４のスイッチ回路ＳＷ４が接続されている。従って、第３のループ回路ＬＰ３には、負端子Ｎと、正端子Ｐと、第３のスイッチ回路ＳＷ３と、コイルＬ’と、コンデンサＣ’が直列に接続されていることになり、第４のループ回路ＬＰ４には負端子Ｎと、正端子Ｐと、第３のスイッチ回路ＳＷ３と、第４のスイッチ回路ＳＷ４が直列に接続されていることになる。そして、第３のスイッチ回路ＳＷ３は、第３のダイオードＤ３と第３のトランジスタＴｒ３とから構成され、第３のダイオードＤ３は負端子Ｎから正端子Ｐの方向に電流を流すように接続され、第３のトランジスタＴｒ３は、ＯＮすると逆方向に電流を流すように、第３のダイオードＤ３と並列に接続されている。また、第４のスイッチ回路ＳＷ４は、第４のダイオードＤ４と第４のトランジスタＴｒ４とから構成され、第４のダイオードＤ４は負端子Ｎから正端子Ｐの方向に電流を流すように接続され、第４のトランジスタＴｒ４は、ＯＮすると逆方向に電流を流すように、第４のダイオードＤ４と並列に接続されている。
【００３８】
第５の実施の形態に係る電力貯蔵回路４ｅにおいては、第３のトランジスタＴｒ３をＯＮすると正負端子Ｐ、Ｎから電流がコイルＬ’とコンデンサＣ’に流れて、コイルＬ’に磁気エネルギが貯えられ、第３のトランジスタＴｒ３をＯＦＦすると磁気エネルギによって第４のダイオードＤ４を経由して引き続きコイルＬ’とコンデンサＣ’に電流が流れる。従って、第３のトランジスタＴｒ３のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すと効率よく電荷をコンデンサＣ’に貯えることができ、電力貯蔵回路４ｅに電力を貯蔵することができる。第５の実施の形態に係る電力貯蔵回路４ｅにおいてはコンデンサＣ’の貯蔵電圧は正負端子Ｐ、Ｎ間の端子間電圧を超えることはないので、コンデンサＣ’に過大な耐圧性能は求められないという利点がある。貯蔵された電力は、第４のトランジスタＴｒ４をＯＮ／ＯＦＦすることによって正負端子Ｐ、Ｎ間、すなわち直流回路に供給することができる。すなわち、第４のトランジスタＴｒ４をＯＮすると、コンデンサＣ’、コイルＬ’、第４のトランジスタＴｒ４の方向に電流が流れ、コイルＬ’に磁気エネルギが蓄積される。このとき第４のトランジスタＴｒ４をＯＦＦするとコイルＬ’を流れる電流は流れ続けようとするので、第３のダイオードＤ３を経由して正負端子Ｐ、Ｎに流れることになる。
【００３９】
第３、４のトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４をＯＮ／ＯＦＦすると電力貯蔵回路３ｅに電力を貯蔵したり直流回路に供給することができるので、第５の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ｅにおいても、第１の実施の形態に係る電力貯蔵回路３ａにおいて説明した第１〜３の制御方法を実施することができる。そうすると、交流直流変換器２や射出サーボモータのサーボアンプと連動して電力貯蔵回路３ｅを制御することができ、確実に射出時の最大電力を抑制することが可能になる。
【符号の説明】
【００４０】
１ 電力供給装置
２ 交流直流変換器
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ 電力貯蔵回路
４ コントローラ
Ｃ コンデンサ Ｌ コイル
Ｐ 正端子 Ｐ 負端子
ＳＷ１、ＳＷ２ スイッチ回路
Ｄ１、Ｄ２ ダイオード
Ｔｒ１、Ｔｒ２ トランジスタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリュ、型開閉装置、成形品突出装置等の電動射出成形機の構成部材に設けられているサーボモータを駆動するサーボアンプに、直流回路を介して直流電圧の電力を供給する電力供給装置であって、以下の要件Ａ１０１〜Ａ１０６を備えている電力供給装置において、要件Ｂ１０１〜Ｂ１０３に従って制御することを特徴とする、電動射出成形機の電力供給方法、
要件Ａ１０１：前記電力供給装置は、ＰＷＭコンバータからなり三相交流電圧を変換して前記直流回路に直流電圧を供給する交流直流変換器と、前記直流回路に接続されている第１の電力貯蔵回路とから構成されている、
要件Ａ１０２：前記第１の電力貯蔵回路は、少なくとも第１、２のループ回路から構成されている、
要件Ａ１０３：前記第１のループ回路は、前記直流回路に接続されている正端子と、負端子と、コイルと、第１のスイッチ回路と、コンデンサとが直列に接続された回路である、
要件Ａ１０４：前記第２のループ回路は、前記正端子と、前記負端子と、前記コイルと、第２のスイッチ回路とが直列に接続された回路である、
要件Ａ１０５：前記第１のスイッチ回路は、並列に接続された第１のダイオードと第１のトランジスタとからなり、前記第１のダイオードは前記正端子から前記負端子の方向に、前記第１のトランジスタは駆動されると前記負端子から前記正端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設けられている、
要件Ａ１０６：前記第２のスイッチ回路は、並列に接続された第２のダイオードと第２のトランジスタとからなり、前記第２のダイオードは前記負端子から前記正端子の方向に、前記第２のトランジスタは駆動されると前記正端子から前記負端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設けられている、
要件Ｂ１０１：射出工程以外の成形サイクルの工程において、前記第２のトランジスタの開閉を制御して、前記コンデンサに所定の電荷を貯蔵して前記第１の電力貯蔵回路に電力を貯蔵する、
要件Ｂ１０２：射出工程における前記交流直流変換器の制御は、前記直流電圧の目標電圧と実測電圧との偏差電圧から前記交流直流変換器の直流電流についての仮の目標値である仮目標電流を得、該仮目標電流から所定のしきい値の周波数を越える高周波成分を除去して目標電流を得、そして前記交流直流変換器から供給する直流電流が前記目標電流になるように制御する、
要件Ｂ１０３：射出工程において、前記第１のトランジスタの開閉を制御して、前記第１の電力貯蔵回路に貯蔵された電力を前記直流回路に供給するとき、前記コイルを流れる電流を制御するための目標コイル電流は、前記仮目標電流の前記高周波成分とする。
【請求項２】
スクリュ、型開閉装置、成形品突出装置等の電動射出成形機の構成部材に設けられているサーボモータを駆動するサーボアンプに、直流回路を介して直流電圧の電力を供給する電力供給装置であって、以下の要件Ａ２０１〜Ａ２０６を備えている電力供給装置において、要件Ｂ２０１、Ｂ２０２に従って制御することを特徴とする、電動射出成形機の電力供給方法、
要件Ａ２０１：前記電力供給装置は、ＰＷＭコンバータまたはダイオード整流回路からなり三相交流電圧を変換して前記直流回路に直流電圧を供給する交流直流変換器と、前記直流回路に接続されている第１の電力貯蔵回路とから構成されている、
要件Ａ２０２：前記第１の電力貯蔵回路は、少なくとも第１、２のループ回路から構成されている、
要件Ａ２０３：前記第１のループ回路は、前記直流回路に接続されている正端子と、負端子と、コイルと、第１のスイッチ回路と、コンデンサとが直列に接続された回路である、
要件Ａ２０４：前記第２のループ回路は、前記正端子と、前記負端子と、前記コイルと、第２のスイッチ回路とが直列に接続された回路である、
要件Ａ２０５：前記第１のスイッチ回路は、並列に接続された第１のダイオードと第１のトランジスタとからなり、前記第１のダイオードは前記正端子から前記負端子の方向に、前記第１のトランジスタは駆動されると前記負端子から前記正端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設けられている、
要件Ａ２０６：前記第２のスイッチ回路は、並列に接続された第２のダイオードと第２のトランジスタとからなり、前記第２のダイオードは前記負端子から前記正端子の方向に、前記第２のトランジスタは駆動されると前記正端子から前記負端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設けられている、
要件Ｂ２０１：射出工程以外の成形サイクルの工程において、前記第２のトランジスタの開閉を制御して、前記コンデンサに所定の電荷を貯蔵して前記第１の電力貯蔵回路に電力を貯蔵する、
要件Ｂ２０２：射出工程において、前記第１のトランジスタの開閉を制御して、前記第１の電力貯蔵回路に貯蔵された電力を前記直流回路に供給するとき、前記スクリュを軸方向に駆動する射出サーボモータの駆動電力の情報から、前記コイルにおける目標コイル電流を得、前記コイルにおけるコイル電流は前記目標コイル電流に基づいて制御する。
【請求項３】
スクリュ、型開閉装置、成形品突出装置等の電動射出成形機の構成部材に設けられているサーボモータを駆動するサーボアンプに、直流回路を介して直流電圧の電力を供給する電力供給装置であって、以下の要件Ａ３０１〜Ａ３０６を備えている電力供給装置において、要件Ｂ３０１、Ｂ３０２に従って制御することを特徴とする、電動射出成形機の電力供給方法、
要件Ａ３０１：前記電力供給装置は、ＰＷＭコンバータまたはダイオード整流回路からなり三相交流電圧を変換して前記直流回路に直流電圧を供給する交流直流変換器と、前記直流回路に接続されている第１の電力貯蔵回路とから構成されている、
要件Ａ３０２：前記第１の電力貯蔵回路は、少なくとも第１、２のループ回路から構成されている、
要件Ａ３０３：前記第１のループ回路は、前記直流回路に接続されている正端子と、負端子と、コイルと、第１のスイッチ回路と、コンデンサとが直列に接続された回路である、
要件Ａ３０４：前記第２のループ回路は、前記正端子と、前記負端子と、前記コイルと、第２のスイッチ回路とが直列に接続された回路である、
要件Ａ３０５：前記第１のスイッチ回路は、並列に接続された第１のダイオードと第１のトランジスタとからなり、前記第１のダイオードは前記正端子から前記負端子の方向に、前記第１のトランジスタは駆動されると前記負端子から前記正端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設けられている、
要件Ａ３０６：前記第２のスイッチ回路は、並列に接続された第２のダイオードと第２のトランジスタとからなり、前記第２のダイオードは前記負端子から前記正端子の方向に、前記第２のトランジスタは駆動されると前記正端子から前記負端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設けられている、
要件Ｂ３０１：射出工程以外の成形サイクルの工程において、前記第２のトランジスタの開閉を制御して、前記コンデンサに所定の電荷を貯蔵して前記第１の電力貯蔵回路に電力を貯蔵する、
要件Ｂ３０２：射出工程において、前記第１のトランジスタの開閉を制御して、前記第１の電力貯蔵回路に貯蔵された電力を前記直流回路に供給するとき、前記直流電圧の目標電圧と実測電圧との偏差電圧から前記交流直流変換器から供給する電流の仮の目標値である仮目標電流を得、前記スクリュを軸方向に駆動する射出サーボモータの駆動電力に基づいて算出した電流を前記仮目標電流に加算して前記コイルにおける目標コイル電流を得、前記コイルにおける電流を前記目標コイル電流に基づいて制御する。
【請求項４】
スクリュ、型開閉装置、成形品突出装置等の電動射出成形機の構成部材に設けられているサーボモータを駆動するサーボアンプに、直流回路を介して直流電圧の電力を供給する電力供給装置であって、以下の要件Ａ４０１〜Ａ４０６を備えている電力供給装置において、要件Ｂ４０１〜Ｂ４０３に従って制御することを特徴とする、電動射出成形機の電力供給方法、
要件Ａ４０１：前記電力供給装置は、ＰＷＭコンバータからなり三相交流電圧を変換して前記直流回路に直流電圧を供給する交流直流変換器と、前記直流回路に接続されている第２の電力貯蔵回路とから構成されている、
要件Ａ４０２：前記第２の電力貯蔵回路は、少なくとも第３、４のループ回路から構成されている、
要件Ａ４０３：前記第３のループ回路は、コンデンサと、コイルと、第３のスイッチ回路と、前記直流回路に接続されている正端子と、負端子とが直列に接続された回路である、
要件Ａ４０４：前記第４のループ回路は、第４のスイッチ回路と、前記第３のスイッチ回路と、前記正端子と、前記負端子とが直列に接続された回路である、
要件Ａ４０５：前記第３のスイッチ回路は、並列に接続された第３のダイオードと第３のトランジスタとからなり、前記第３のダイオードは前記負端子から前記正端子の方向に、前記第３のトランジスタは駆動されると前記正端子から前記負端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設けられている、
要件Ａ４０６：前記第４のスイッチ回路は、並列に接続された第４のダイオードと第４のトランジスタとからなり、前記第４のダイオードは前記負端子から前記正端子の方向に、前記第４のトランジスタは駆動されると前記正端子から前記負端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設けられている、
要件Ｂ４０１：射出工程以外の成形サイクルの工程において、前記第３のトランジスタの開閉を制御して、前記コンデンサに所定の電荷を貯蔵して前記第２の電力貯蔵回路に電力を貯蔵する、
要件Ｂ４０２：射出工程における前記交流直流変換器の制御は、前記直流電圧の目標電圧と実測電圧との偏差電圧から前記交流直流変換器の直流電流についての仮の目標値である仮目標電流を得、該仮目標電流から所定のしきい値の周波数を越える高周波成分を除去して目標電流を得、そして前記交流直流変換器から供給する直流電流が前記目標電流になるように制御する、
要件Ｂ４０３：射出工程において、前記第４のトランジスタの開閉を制御して、前記第２の電力貯蔵回路に貯蔵された電力を前記直流回路に供給するとき、前記コイルを流れる電流を制御するための目標コイル電流は、前記仮目標電流の前記高周波成分とする。
【請求項５】
スクリュ、型開閉装置、成形品突出装置等の電動射出成形機の構成部材に設けられているサーボモータを駆動するサーボアンプに、直流回路を介して直流電圧の電力を供給する電力供給装置であって、以下の要件Ａ５０１〜Ａ５０６を備えている電力供給装置において、要件Ｂ５０１、Ｂ５０２に従って制御することを特徴とする、電動射出成形機の電力供給方法、
要件Ａ５０１：前記電力供給装置は、ＰＷＭコンバータまたはダイオード整流回路からなり三相交流電圧を変換して前記直流回路に直流電圧を供給する交流直流変換器と、前記直流回路に接続されている第２の電力貯蔵回路とから構成されている、
要件Ａ５０２：前記第２の電力貯蔵回路は、少なくとも第３、４のループ回路から構成されている、
要件Ａ５０３：前記第３のループ回路は、コンデンサと、コイルと、第３のスイッチ回路と、前記直流回路に接続されている正端子と、負端子とが直列に接続された回路である、
要件Ａ５０４：前記第４のループ回路は、第４のスイッチ回路と、前記第３のスイッチ回路と、前記正端子と、前記負端子とが直列に接続された回路である、
要件Ａ５０５：前記第３のスイッチ回路は、並列に接続された第３のダイオードと第３のトランジスタとからなり、前記第３のダイオードは前記負端子から前記正端子の方向に、前記第３のトランジスタは駆動されると前記正端子から前記負端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設けられている、
要件Ａ５０６：前記第４のスイッチ回路は、並列に接続された第４のダイオードと第４のトランジスタとからなり、前記第４のダイオードは前記負端子から前記正端子の方向に、前記第４のトランジスタは駆動されると前記正端子から前記負端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設けられている、
要件Ｂ５０１：射出工程以外の成形サイクルの工程において、前記第３のトランジスタの開閉を制御して、前記コンデンサに所定の電荷を貯蔵して前記第２の電力貯蔵回路に電力を貯蔵する、
要件Ｂ５０２：射出工程において、前記第４のトランジスタの開閉を制御して、前記第２の電力貯蔵回路に貯蔵された電力を前記直流回路に供給するとき、前記スクリュを軸方向に駆動する射出サーボモータの駆動電力情報から、前記コイルにおける目標コイル電流を得、前記コイルにおけるコイル電流は前記目標コイル電流に基づいて制御する。
【請求項６】
スクリュ、型開閉装置、成形品突出装置等の電動射出成形機の構成部材に設けられているサーボモータを駆動するサーボアンプに、直流回路を介して直流電圧の電力を供給する電力供給装置であって、以下の要件Ａ６０１〜Ａ６０６を備えている電力供給装置において、要件Ｂ６０１、Ｂ６０２に従って制御することを特徴とする、電動射出成形機の電力供給方法、
要件Ａ６０１：前記電力供給装置は、ＰＷＭコンバータまたはダイオード整流回路からなり三相交流電圧を変換して前記直流回路に直流電圧を供給する交流直流変換器と、前記直流回路に接続されている第２の電力貯蔵回路とから構成されている、
要件Ａ６０２：前記第２の電力貯蔵回路は、少なくとも第３、４のループ回路から構成されている、
要件Ａ６０３：前記第３のループ回路は、コンデンサと、コイルと、第３のスイッチ回路と、前記直流回路に接続されている正端子と、負端子とが直列に接続された回路である、
要件Ａ６０４：前記第４のループ回路は、第４のスイッチ回路と、前記第３のスイッチ回路と、前記正端子と、前記負端子とが直列に接続された回路である、
要件Ａ６０５：前記第３のスイッチ回路は、並列に接続された第３のダイオードと第３のトランジスタとからなり、前記第３のダイオードは前記負端子から前記正端子の方向に、前記第３のトランジスタは駆動されると前記正端子から前記負端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設けられている、
要件Ａ６０６：前記第４のスイッチ回路は、並列に接続された第４のダイオードと第４のトランジスタとからなり、前記第４のダイオードは前記負端子から前記正端子の方向に、前記第４のトランジスタは駆動されると前記正端子から前記負端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設けられている、
要件Ｂ６０１：射出工程以外の成形サイクルの工程において、前記第３のトランジスタの開閉を制御して、前記コンデンサに所定の電荷を貯蔵して前記第２の電力貯蔵回路に電力を貯蔵する、
要件Ｂ６０２：射出工程において、前記第４のトランジスタの開閉を制御して、前記第２の電力貯蔵回路に貯蔵された電力を前記直流回路に供給するとき、前記直流電圧の目標電圧と実測電圧との偏差電圧から前記交流直流変換器から供給する電流の仮の目標値である仮目標電流を得、前記スクリュを軸方向に駆動する射出サーボモータの駆動電力に基づいて算出した電流を前記仮目標電流に加算して前記コイルにおける目標コイル電流を得、前記コイルにおける電流を前記目標コイル電流に基づいて制御する。
【請求項１】
スクリュ、型開閉装置、成形品突出装置等の電動射出成形機の構成部材に設けられているサーボモータを駆動するサーボアンプに、直流回路を介して直流電圧の電力を供給する電力供給装置であって、以下の要件Ａ１０１〜Ａ１０６を備えている電力供給装置において、要件Ｂ１０１〜Ｂ１０３に従って制御することを特徴とする、電動射出成形機の電力供給方法、
要件Ａ１０１：前記電力供給装置は、ＰＷＭコンバータからなり三相交流電圧を変換して前記直流回路に直流電圧を供給する交流直流変換器と、前記直流回路に接続されている第１の電力貯蔵回路とから構成されている、
要件Ａ１０２：前記第１の電力貯蔵回路は、少なくとも第１、２のループ回路から構成されている、
要件Ａ１０３：前記第１のループ回路は、前記直流回路に接続されている正端子と、負端子と、コイルと、第１のスイッチ回路と、コンデンサとが直列に接続された回路である、
要件Ａ１０４：前記第２のループ回路は、前記正端子と、前記負端子と、前記コイルと、第２のスイッチ回路とが直列に接続された回路である、
要件Ａ１０５：前記第１のスイッチ回路は、並列に接続された第１のダイオードと第１のトランジスタとからなり、前記第１のダイオードは前記正端子から前記負端子の方向に、前記第１のトランジスタは駆動されると前記負端子から前記正端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設けられている、
要件Ａ１０６：前記第２のスイッチ回路は、並列に接続された第２のダイオードと第２のトランジスタとからなり、前記第２のダイオードは前記負端子から前記正端子の方向に、前記第２のトランジスタは駆動されると前記正端子から前記負端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設けられている、
要件Ｂ１０１：射出工程以外の成形サイクルの工程において、前記第２のトランジスタの開閉を制御して、前記コンデンサに所定の電荷を貯蔵して前記第１の電力貯蔵回路に電力を貯蔵する、
要件Ｂ１０２：射出工程における前記交流直流変換器の制御は、前記直流電圧の目標電圧と実測電圧との偏差電圧から前記交流直流変換器の直流電流についての仮の目標値である仮目標電流を得、該仮目標電流から所定のしきい値の周波数を越える高周波成分を除去して目標電流を得、そして前記交流直流変換器から供給する直流電流が前記目標電流になるように制御する、
要件Ｂ１０３：射出工程において、前記第１のトランジスタの開閉を制御して、前記第１の電力貯蔵回路に貯蔵された電力を前記直流回路に供給するとき、前記コイルを流れる電流を制御するための目標コイル電流は、前記仮目標電流の前記高周波成分とする。
【請求項２】
スクリュ、型開閉装置、成形品突出装置等の電動射出成形機の構成部材に設けられているサーボモータを駆動するサーボアンプに、直流回路を介して直流電圧の電力を供給する電力供給装置であって、以下の要件Ａ２０１〜Ａ２０６を備えている電力供給装置において、要件Ｂ２０１、Ｂ２０２に従って制御することを特徴とする、電動射出成形機の電力供給方法、
要件Ａ２０１：前記電力供給装置は、ＰＷＭコンバータまたはダイオード整流回路からなり三相交流電圧を変換して前記直流回路に直流電圧を供給する交流直流変換器と、前記直流回路に接続されている第１の電力貯蔵回路とから構成されている、
要件Ａ２０２：前記第１の電力貯蔵回路は、少なくとも第１、２のループ回路から構成されている、
要件Ａ２０３：前記第１のループ回路は、前記直流回路に接続されている正端子と、負端子と、コイルと、第１のスイッチ回路と、コンデンサとが直列に接続された回路である、
要件Ａ２０４：前記第２のループ回路は、前記正端子と、前記負端子と、前記コイルと、第２のスイッチ回路とが直列に接続された回路である、
要件Ａ２０５：前記第１のスイッチ回路は、並列に接続された第１のダイオードと第１のトランジスタとからなり、前記第１のダイオードは前記正端子から前記負端子の方向に、前記第１のトランジスタは駆動されると前記負端子から前記正端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設けられている、
要件Ａ２０６：前記第２のスイッチ回路は、並列に接続された第２のダイオードと第２のトランジスタとからなり、前記第２のダイオードは前記負端子から前記正端子の方向に、前記第２のトランジスタは駆動されると前記正端子から前記負端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設けられている、
要件Ｂ２０１：射出工程以外の成形サイクルの工程において、前記第２のトランジスタの開閉を制御して、前記コンデンサに所定の電荷を貯蔵して前記第１の電力貯蔵回路に電力を貯蔵する、
要件Ｂ２０２：射出工程において、前記第１のトランジスタの開閉を制御して、前記第１の電力貯蔵回路に貯蔵された電力を前記直流回路に供給するとき、前記スクリュを軸方向に駆動する射出サーボモータの駆動電力の情報から、前記コイルにおける目標コイル電流を得、前記コイルにおけるコイル電流は前記目標コイル電流に基づいて制御する。
【請求項３】
スクリュ、型開閉装置、成形品突出装置等の電動射出成形機の構成部材に設けられているサーボモータを駆動するサーボアンプに、直流回路を介して直流電圧の電力を供給する電力供給装置であって、以下の要件Ａ３０１〜Ａ３０６を備えている電力供給装置において、要件Ｂ３０１、Ｂ３０２に従って制御することを特徴とする、電動射出成形機の電力供給方法、
要件Ａ３０１：前記電力供給装置は、ＰＷＭコンバータまたはダイオード整流回路からなり三相交流電圧を変換して前記直流回路に直流電圧を供給する交流直流変換器と、前記直流回路に接続されている第１の電力貯蔵回路とから構成されている、
要件Ａ３０２：前記第１の電力貯蔵回路は、少なくとも第１、２のループ回路から構成されている、
要件Ａ３０３：前記第１のループ回路は、前記直流回路に接続されている正端子と、負端子と、コイルと、第１のスイッチ回路と、コンデンサとが直列に接続された回路である、
要件Ａ３０４：前記第２のループ回路は、前記正端子と、前記負端子と、前記コイルと、第２のスイッチ回路とが直列に接続された回路である、
要件Ａ３０５：前記第１のスイッチ回路は、並列に接続された第１のダイオードと第１のトランジスタとからなり、前記第１のダイオードは前記正端子から前記負端子の方向に、前記第１のトランジスタは駆動されると前記負端子から前記正端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設けられている、
要件Ａ３０６：前記第２のスイッチ回路は、並列に接続された第２のダイオードと第２のトランジスタとからなり、前記第２のダイオードは前記負端子から前記正端子の方向に、前記第２のトランジスタは駆動されると前記正端子から前記負端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設けられている、
要件Ｂ３０１：射出工程以外の成形サイクルの工程において、前記第２のトランジスタの開閉を制御して、前記コンデンサに所定の電荷を貯蔵して前記第１の電力貯蔵回路に電力を貯蔵する、
要件Ｂ３０２：射出工程において、前記第１のトランジスタの開閉を制御して、前記第１の電力貯蔵回路に貯蔵された電力を前記直流回路に供給するとき、前記直流電圧の目標電圧と実測電圧との偏差電圧から前記交流直流変換器から供給する電流の仮の目標値である仮目標電流を得、前記スクリュを軸方向に駆動する射出サーボモータの駆動電力に基づいて算出した電流を前記仮目標電流に加算して前記コイルにおける目標コイル電流を得、前記コイルにおける電流を前記目標コイル電流に基づいて制御する。
【請求項４】
スクリュ、型開閉装置、成形品突出装置等の電動射出成形機の構成部材に設けられているサーボモータを駆動するサーボアンプに、直流回路を介して直流電圧の電力を供給する電力供給装置であって、以下の要件Ａ４０１〜Ａ４０６を備えている電力供給装置において、要件Ｂ４０１〜Ｂ４０３に従って制御することを特徴とする、電動射出成形機の電力供給方法、
要件Ａ４０１：前記電力供給装置は、ＰＷＭコンバータからなり三相交流電圧を変換して前記直流回路に直流電圧を供給する交流直流変換器と、前記直流回路に接続されている第２の電力貯蔵回路とから構成されている、
要件Ａ４０２：前記第２の電力貯蔵回路は、少なくとも第３、４のループ回路から構成されている、
要件Ａ４０３：前記第３のループ回路は、コンデンサと、コイルと、第３のスイッチ回路と、前記直流回路に接続されている正端子と、負端子とが直列に接続された回路である、
要件Ａ４０４：前記第４のループ回路は、第４のスイッチ回路と、前記第３のスイッチ回路と、前記正端子と、前記負端子とが直列に接続された回路である、
要件Ａ４０５：前記第３のスイッチ回路は、並列に接続された第３のダイオードと第３のトランジスタとからなり、前記第３のダイオードは前記負端子から前記正端子の方向に、前記第３のトランジスタは駆動されると前記正端子から前記負端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設けられている、
要件Ａ４０６：前記第４のスイッチ回路は、並列に接続された第４のダイオードと第４のトランジスタとからなり、前記第４のダイオードは前記負端子から前記正端子の方向に、前記第４のトランジスタは駆動されると前記正端子から前記負端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設けられている、
要件Ｂ４０１：射出工程以外の成形サイクルの工程において、前記第３のトランジスタの開閉を制御して、前記コンデンサに所定の電荷を貯蔵して前記第２の電力貯蔵回路に電力を貯蔵する、
要件Ｂ４０２：射出工程における前記交流直流変換器の制御は、前記直流電圧の目標電圧と実測電圧との偏差電圧から前記交流直流変換器の直流電流についての仮の目標値である仮目標電流を得、該仮目標電流から所定のしきい値の周波数を越える高周波成分を除去して目標電流を得、そして前記交流直流変換器から供給する直流電流が前記目標電流になるように制御する、
要件Ｂ４０３：射出工程において、前記第４のトランジスタの開閉を制御して、前記第２の電力貯蔵回路に貯蔵された電力を前記直流回路に供給するとき、前記コイルを流れる電流を制御するための目標コイル電流は、前記仮目標電流の前記高周波成分とする。
【請求項５】
スクリュ、型開閉装置、成形品突出装置等の電動射出成形機の構成部材に設けられているサーボモータを駆動するサーボアンプに、直流回路を介して直流電圧の電力を供給する電力供給装置であって、以下の要件Ａ５０１〜Ａ５０６を備えている電力供給装置において、要件Ｂ５０１、Ｂ５０２に従って制御することを特徴とする、電動射出成形機の電力供給方法、
要件Ａ５０１：前記電力供給装置は、ＰＷＭコンバータまたはダイオード整流回路からなり三相交流電圧を変換して前記直流回路に直流電圧を供給する交流直流変換器と、前記直流回路に接続されている第２の電力貯蔵回路とから構成されている、
要件Ａ５０２：前記第２の電力貯蔵回路は、少なくとも第３、４のループ回路から構成されている、
要件Ａ５０３：前記第３のループ回路は、コンデンサと、コイルと、第３のスイッチ回路と、前記直流回路に接続されている正端子と、負端子とが直列に接続された回路である、
要件Ａ５０４：前記第４のループ回路は、第４のスイッチ回路と、前記第３のスイッチ回路と、前記正端子と、前記負端子とが直列に接続された回路である、
要件Ａ５０５：前記第３のスイッチ回路は、並列に接続された第３のダイオードと第３のトランジスタとからなり、前記第３のダイオードは前記負端子から前記正端子の方向に、前記第３のトランジスタは駆動されると前記正端子から前記負端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設けられている、
要件Ａ５０６：前記第４のスイッチ回路は、並列に接続された第４のダイオードと第４のトランジスタとからなり、前記第４のダイオードは前記負端子から前記正端子の方向に、前記第４のトランジスタは駆動されると前記正端子から前記負端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設けられている、
要件Ｂ５０１：射出工程以外の成形サイクルの工程において、前記第３のトランジスタの開閉を制御して、前記コンデンサに所定の電荷を貯蔵して前記第２の電力貯蔵回路に電力を貯蔵する、
要件Ｂ５０２：射出工程において、前記第４のトランジスタの開閉を制御して、前記第２の電力貯蔵回路に貯蔵された電力を前記直流回路に供給するとき、前記スクリュを軸方向に駆動する射出サーボモータの駆動電力情報から、前記コイルにおける目標コイル電流を得、前記コイルにおけるコイル電流は前記目標コイル電流に基づいて制御する。
【請求項６】
スクリュ、型開閉装置、成形品突出装置等の電動射出成形機の構成部材に設けられているサーボモータを駆動するサーボアンプに、直流回路を介して直流電圧の電力を供給する電力供給装置であって、以下の要件Ａ６０１〜Ａ６０６を備えている電力供給装置において、要件Ｂ６０１、Ｂ６０２に従って制御することを特徴とする、電動射出成形機の電力供給方法、
要件Ａ６０１：前記電力供給装置は、ＰＷＭコンバータまたはダイオード整流回路からなり三相交流電圧を変換して前記直流回路に直流電圧を供給する交流直流変換器と、前記直流回路に接続されている第２の電力貯蔵回路とから構成されている、
要件Ａ６０２：前記第２の電力貯蔵回路は、少なくとも第３、４のループ回路から構成されている、
要件Ａ６０３：前記第３のループ回路は、コンデンサと、コイルと、第３のスイッチ回路と、前記直流回路に接続されている正端子と、負端子とが直列に接続された回路である、
要件Ａ６０４：前記第４のループ回路は、第４のスイッチ回路と、前記第３のスイッチ回路と、前記正端子と、前記負端子とが直列に接続された回路である、
要件Ａ６０５：前記第３のスイッチ回路は、並列に接続された第３のダイオードと第３のトランジスタとからなり、前記第３のダイオードは前記負端子から前記正端子の方向に、前記第３のトランジスタは駆動されると前記正端子から前記負端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設けられている、
要件Ａ６０６：前記第４のスイッチ回路は、並列に接続された第４のダイオードと第４のトランジスタとからなり、前記第４のダイオードは前記負端子から前記正端子の方向に、前記第４のトランジスタは駆動されると前記正端子から前記負端子の方向に、それぞれ電流を流す向きに設けられている、
要件Ｂ６０１：射出工程以外の成形サイクルの工程において、前記第３のトランジスタの開閉を制御して、前記コンデンサに所定の電荷を貯蔵して前記第２の電力貯蔵回路に電力を貯蔵する、
要件Ｂ６０２：射出工程において、前記第４のトランジスタの開閉を制御して、前記第２の電力貯蔵回路に貯蔵された電力を前記直流回路に供給するとき、前記直流電圧の目標電圧と実測電圧との偏差電圧から前記交流直流変換器から供給する電流の仮の目標値である仮目標電流を得、前記スクリュを軸方向に駆動する射出サーボモータの駆動電力に基づいて算出した電流を前記仮目標電流に加算して前記コイルにおける目標コイル電流を得、前記コイルにおける電流を前記目標コイル電流に基づいて制御する。
【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２０１２−１６８２１（Ｐ２０１２−１６８２１Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５３５６２（Ｐ２０１０−１５３５６２）
【出願日】平成２２年７月６日（２０１０．７．６）
【出願人】（０００００４２１５）株式会社日本製鋼所 (840)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月６日（２０１０．７．６）
【出願人】（０００００４２１５）株式会社日本製鋼所 (840)
【Ｆターム（参考）】
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