(57)【要約】【課題】成形サイクルの開始前における消費電力を十分に小さくすることができ、それによって工場の受電設備に対する負担が少ないと共に電気料金が安くなる射出成形機を提供する。【解決手段】射出成形機（１）にヒータ用電力供給装置（１２）を設ける。このヒータ用電力供給装置（１２）には工場からの三相交流電力（３）を蓄電するようにする。加熱シリンダのヒータ（８）には、工場からの三相交流電力（３）とこのヒータ用電力供給装置（１２）からの電力を、所定の切換スイッチ（１７）を介して選択的に供給できるようにする。そして成形サイクルの開始前に、ヒータ（８）に対してヒータ用電力供給装置（１２）からの電力を供給するように構成する。【選択図】 図１
2020172039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータ用蓄電装置を備え、成形サイクルの開始前は前記ヒータ用蓄電装置からの電力が加熱シリンダのヒータに供給され、成形サイクル開始後は工場からの三相交流電力が前記ヒータに供給されるようになっていることを特徴とする射出成形機。
【請求項２】
請求項１に記載の射出成形機において、前記射出成形機は切換スイッチを備え、前記工場からの三相交流電力と前記ヒータ用蓄電装置からの電力が前記切換スイッチを介して選択的に前記ヒータに供給されるようになっていることを特徴とする射出成形機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の射出成形機において、前記ヒータ用蓄電装置は蓄電池からなり、該蓄電池に前記工場からの三相交流電力が蓄電されると共に該蓄電池から電力が供給されるようになっていることを特徴とする射出成形機。
【請求項４】
請求項１または２に記載の射出成形機において、前記ヒータ用蓄電装置は前記射出成形機に対して着脱自在になってい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、工場から供給される電力をヒータに供給して加熱シリンダを加熱する射出成形機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、金型を型締めする型締装置、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、射出装置は加熱シリンダ、この加熱シリンダ内に軸方向と回転方向とに駆動されるスクリュ等から構成されている。これらの装置が電動のモータによって駆動されるようになっている電動射出成形機の場合、コンバータと、複数個のサーボアンプつまりインバータとが設けられている。コンバータによって工場からの三相交流電力が直流電圧に変換され、インバータによって所望の周波数の三相交流電圧が生成されてモータに供給され、各装置が駆動される。加熱シリンダにはヒータが設けられ、ヒータに工場からの三相交流電力が供給され、加熱シリンダが加熱されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２４１２８７号公報
【特許文献２】特開昭６１−１３２３１９号公報
【０００４】
特許文献１には、成形サイクルを通して消費される電力が平滑化される電動射出成形機が提案されている。この電動射出成形機においては、コンバータの出力側である直流電圧線に電力貯蔵装置が設けられている。電力貯蔵装置はインバータによる電力消費が少ない工程のとき、例えば型開閉工程、可塑化工程等において直流電圧線から電力を得て貯蔵する。そして電力消費が多い工程のとき、具体的には射出工程において、貯蔵された電力を直流電圧として直流電圧線に供給する。このように特許文献１に記載の電動射出成形機は直流電圧線に電力を貯蔵・供給できる電力貯蔵装置が設けられているので、電動射出成形機に供給される電力は平滑化され、最大電力は小さくなる。電動射出成形機が設置される工場においては、最大電力を考慮して大容量の受電設備が設けられているが、最大電力を小さくすることができるので、受電設備の容量を小さくすることができる。また契約電気料金もある程度小さくすることができる。
【０００５】
特許文献２には、蓄電装置を備えた電動射出成形機が記載されている。この電動射出成形機では、各装置からモータを介して回生される回生電力を蓄電装置に蓄電するようになっており、蓄電装置に蓄電された電力を加熱シリンダのヒータに供給するようになっている。つまり、ヒータに供給する電力は各装置から回収される回生電力によって賄われるので、全体として電力を効率よく利用でき、運転効率を向上させることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の電動射出成形機は、電力貯蔵装置が設けられているので、消費される電力が平滑化されるようになっている。また特許文献２に記載の電動射出成形機は、回生電力を利用して加熱シリンダを加熱することができるので電力効率が高い。つまりこれらの電動射出成形機は、定常運転時における消費電力を平滑化したり低減できるので、工場から必要になる三相交流電圧の最大電力を小さくできる。従って工場の受電設備に対する負担が少なく、電気料金も少なく優れている。しかしながらこれらの電動射出成形機においても、解決すべき課題が見受けられる。具体的には、立ち上げ時の消費電力を抑制する点について課題が見受けられる。射出成形機において成形サイクルを開始するとき、開始に先だって加熱シリンダを所定の温度に加熱する必要がある。停止期間が長い場合には、加熱シリンダの温度は低くなっているので、加熱に相当の電力を必要とする。一般的に工場には複数台の射出成形機が設置されていることが多く、同時に複数台を立ち上げようとすると、大量の電力が必要になる。そうすると受電設備の容量はある程度必要になる。また契約電気料金は、３０分間の電力量いわゆるデマンド電力の最大値で決定されてしまうので、立ち上げ時における工場全体の消費電力が大きいとデマンド電力は大きくなる。つまり必然的に契約電力料金が高くなってしまう。加熱シリンダの加熱の速度を緩やかにして加熱時間を長く採ればデマンド電力を抑制できる。そうすれば、工場の受電設備の容量を小さくでき、立ち上げ時の消費電力も抑制でき契約電力料金を小さくできるかもしれない。しかしながら、成形サイクルの開始が遅れて結果的に生産効率が小さくなるので採用はできない。
【０００７】
本発明は、上記したような問題点を解決した射出成形機を提供することを目的とし、具体的には、立ち上げに必要な時間を長く採る必要がないにも拘わらず立ち上げ時における消費電力を十分に小さくすることができ、それによって工場の受電設備に対する負担が少ないと共に電気料金が安くなる射出成形機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、射出成形機にヒータ用蓄電装置を設ける。このヒータ用蓄電装置には工場からの三相交流電力を蓄電するようにする。加熱シリンダのヒータには、工場からの三相交流電力とこのヒータ用蓄電装置からの電力を、所定の切換スイッチを介して選択的に供給できるようにする。そして成形サイクルの開始前に、ヒータに対してヒータ用蓄電装置からの電力を供給するように構成する。
【０００９】
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、ヒータ用蓄電装置を備え、成形サイクルの開始前は前記ヒータ用蓄電装置からの電力が加熱シリンダのヒータに供給され、成形サイクル開始後は工場からの三相交流電力が前記ヒータに供給されるようになっていることを特徴とする射出成形機として構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の射出成形機において、前記射出成形機は切換スイッチを備え、前記工場からの三相交流電力と前記ヒータ用蓄電装置からの電力が前記切換スイッチを介して選択的に前記ヒータに供給されるようになっていることを特徴とする射出成形機として構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の射出成形機において、前記ヒータ用蓄電装置は蓄電池からなり、該蓄電池に前記工場からの三相交流電力が蓄電されると共に該蓄電池から電力が供給されるようになっていることを特徴とする射出成形機として構成される。
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の射出成形機において、前記ヒータ用蓄電装置は前記射出成形機に対して着脱自在になっていることを特徴とする射出成形機として構成される。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明は、ヒータ用蓄電装置を備え、成形サイクルの開始前はヒータ用蓄電装置からの電力が加熱シリンダのヒータに供給され、成形サイクル開始後は工場からの三相交流電力がヒータに供給されるように構成されている。そうすると、射出成形機の立ち上げ時には工場からの三相交流電力を消費しないですむ。つまり見かけ上の消費電力を抑制できる。これによってデマンド電力を抑制して工場の受電設備に対する負担を小さくでき、契約電気料金を小さくすることができる。なお、ヒータ用蓄電装置に蓄電するときは、射出成形機を運転していない夜間の電力を利用すればよい。あるいは、成形サイクルを連続的に実施しているときに少しずつ蓄電してもよい。いずれにしても蓄電に要する電力は小さいので、デマンド電力を押し上げることはない。他の発明によると、ヒータ用蓄電装置は蓄電池を備え、該蓄電池に工場からの三相交流電力が蓄電されると共に該蓄電池から電力が供給されるようになっている。一般的に蓄電池には十分な量の電力量を蓄電できるので、加熱シリンダを必要な温度に加熱する十分な電力を供給できることが保証される。さらに他の発明によるとヒータ用蓄電装置は射出成形機に対して着脱自在になっている。そうすると、工場の他のエリア、あるいは工場外において蓄電を済ませておいたヒータ用蓄電装置を射出成形機に接続すれば、直ちに加熱シリンダの加熱ができるし、成形サイクル中においてヒータ用蓄電装置を切り離して、他所において蓄電することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る射出成形機における電力供給システムを示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る射出成形機における電力供給システムを示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る射出成形機における電力供給システムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態に係る射出成形機１は電動射出成形機からなる。射出成形機１は、図１に示されているように工場の三相交流電源３に接続されており、三相交流電力が供給されるようになっている。射出成形機１には従来の電動射出成形機と同様に、コンバータすなわち交流直流変換装置４が設けられ、三相交流電力が直流電圧に変換されるようになっている。射出成形機１には、射出装置のスクリュを駆動する射出軸６ａ、型締装置を開閉する型締軸６ｂ、等の色々なモータが設けられており、これらのモータに対応してインバータ５ａ、５ｂ、…が設けられている。従って、必要な周波数、電流の三相交流電力が生成されてモータに供給されることになる。
【００１３】
本実施の形態に係る射出成形機１は、次に説明するように加熱シリンダに設けられているヒータ８、８、…への電力供給方法に特徴があるが、従来の電動射出成形機と同様に工場の三相交流電源３からも直接電力供給を受けるようになっている。すなわち射出成形機１には第１のヒータ制御装置１０が設けられている。第１のヒータ制御装置１０は例えばソリッドステートリレーすなわちＳＳＲが設けられ、三相交流電圧線のＲ・Ｓ・Ｔの各線はＳＳＲを介してそれぞれ異なるヒータ８、８、…に接続されている。従って、ＳＳＲをスイッチングすることによってそれぞれのヒータ８に供給する電流を制御することができる。
【００１４】
本実施の形態に係る射出成形機１には、成形サイクルの開始前にヒータ８、８、…に電力を供給するヒータ用電力供給装置１２が設けられている。本実施の形態においてヒータ用電力供給装置１２は、蓄電池からなる蓄電装置１３つまりヒータ用蓄電装置と、蓄電装置１３に蓄電する直流電圧を生成する充電回路１４と、蓄電装置１３からの直流電力をヒータ８、８、…に供給する第２のヒータ制御装置１５とからなる。ヒータ用電力供給装置１２は、工場の三相交流電源３からの三相交流電力が直接供給されるようになっており、充電回路１４によってこれが直流電圧に変換されるようになっている。このとき、必要に応じて蓄電装置１３に適した電圧に変換され、蓄電装置１３に蓄電されるようことになる。第２のヒータ制御装置１５は、蓄電装置１３から放電される直流電圧をヒータ８、８、…に適した電圧に変換して、これらに供給することができるようになっている。本実施の形態に係る射出成形機１には切換スイッチ１７が設けられ、第１のヒータ制御装置１０と第２のヒータ制御装置１５とからのヒータ８、８、…への電力供給が選択的に切り替えられるようになっている。すなわち、ヒータ８、８、…に対して供給される電力は、工場の三相交流電力と、ヒータ用電力供給装置１２からの電力とが切り替えられるようになっている。
【００１５】
本実施の形態に係る射出成形機１は、成形サイクルを停止中においてヒータ用電力供給装置１２に蓄電することが好ましいが、成形サイクルを連続的に運転しているときに蓄電してもよい。蓄電においては、蓄電に要する時間を比較的長時間にして、工場からの三相交流電力の消費が小さくなるようにする。所定の電力量が蓄電されたら蓄電を停止する。射出成形機１において成形サイクルを停止し、停止が長時間に及ぶと加熱シリンダが冷える。成形サイクルを開始するとき、開始に先立って加熱シリンダをヒータ用電力供給装置１２からの電力で加熱する。すなわち、切換スイッチ１７を切り替えてヒータ８、８、…にヒータ用電力供給装置１２が接続されるようにする。ヒータ用電力供給装置１２の蓄電装置１３に蓄電された電力を、第２のヒータ制御装置１５を駆動してヒータ８、８、…に供給し、加熱シリンダを加熱する。加熱シリンダが所望の温度に達したら、切換スイッチ１７を切り替えて、第１のヒータ制御装置１０とヒータ８、８、…を接続する。これによって工場の三相交流電源３からの電力がヒータ８、８、…に供給されることになる。射出成形機１の成形サイクルを開始する。本実施の形態に係る射出成形機１はこのように運転するので、成形サイクル開始時における消費電力を抑制することができる。
【００１６】
本実施の形態に係る射出成形機１は色々な変形が可能である。図２には射出成形機１を変形した第２の実施の形態に係る射出成形機１Ａが示されているが、この実施の形態においては蓄電装置１３’は射出成形機１Ａに対して着脱自在になっている。蓄電装置１３’は射出成形機１Ａと切り離した状態で蓄電を済ませておき、射出成形機１Ａにおける成形サイクルを開始する前に接続してヒータ８に電力を供給するようにすることができる。他の変形も可能であり、図３には射出成形機１を変形した第３の実施の形態に係る射出成形機１Ｂが示されている。第３の実施の形態に係る射出成形機１Ｂにおいては、ヒータ８にはヒータ用電力供給装置１２’のみから電力が供給されるようになっている。ただし、ヒータ用電力供給装置１２’は、充電回路１４とヒータ制御装置１５’と蓄電装置１３とからなり、スイッチ１９がＯＦＦのときには蓄電装置１３に蓄電された電力がヒータ８に供給され、スイッチ１９がＯＮのときには、工場からの三相交流電力が充電回路１４によって直流電圧に変換され、これがヒータ制御装置１５’によってヒータ８に供給されるようになっている。従って、成形サイクルの開始前にはスイッチ１９をＯＦＦにして蓄電装置１３からの電力によって加熱シリンダを加熱し、成形サイクルを開始するときスイッチ１９をＯＮしてヒータ８に対して工場からの電力を供給するようにすればよい。なおスイッチ１９は物理的な装置として実装してもよいが、ソフトウエアとして実装することもできる。本実施の形態に係る射出成形機１は他の変形も可能である。例えばヒータ用電力供給装置１２の蓄電装置１３は蓄電池からなるように説明したが、電気二重層キャパシタ等の比較的大容量の電力を貯蔵できるコンデンサから構成してもよい。切換スイッチ１７についても変形が可能である。切換スイッチ１７は選択的に電力の供給先を切り替えるようになっているが、切換スイッチ１７を設けないようにしてヒータ８に供給する電力を、第１のヒータ制御装置１０からと第２のヒータ制御装置１５からと併用するようにすることもできる。この場合においても、成形サイクルの開始時においてヒータ８、８、…に電力を供給するとき、第１のヒータ制御装置１０経由で供給する工場からの三相交流電力が、通常の成形サイクル運転中で消費する平均消費電力を上回らないように実施することが好ましい。本実施の形態において射出成形機１は電動射出成形機からなるように説明したが、油圧により駆動される射出成形機であってもヒータ用電力供給装置１２を設けることができ、成形サイクルの開始前における消費電力を抑制できる。
【符号の説明】
【００１７】
１      射出成形機                ３      三相交流電源
４      交流直流変換装置          ５      インバータ
８      ヒータ                  １２      第１のヒータ制御装置
１２      ヒータ用電力供給装置    １３      蓄電装置
１４      充電回路                １５      第２のヒータ制御装置
１７      切換スイッチ            １９      スイッチ
【図１】
2020172039.tif 000003
【図２】
2020172039.tif 000004
【図３】
2020172039.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月8日(2020.5.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
加熱シリンダのヒータにのみ電力を供給するヒータ用蓄電装置を備え、前記ヒータに対して、成形サイクルの開始前は前記ヒータ用蓄電装置からの電力が、成形サイクル開始後は工場からの三相交流電力がそれぞれ供給されるようになっていることを特徴とする射出成形機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
請求項１または２に記載の射出成形機において、前記ヒータ用蓄電装置は蓄電池からなり、蓄電時には前記工場からの三相交流電力で蓄電されるようになっていることを特徴とする射出成形機。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
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、加熱シリンダのヒータにのみ電力を供給するヒータ用蓄電装置を備え、前記ヒータに対して、成形サイクルの開始前は前記ヒータ用蓄電装置からの電力が、成形サイクル開始後は工場からの三相交流電力がそれぞれ供給されるようになっていることを特徴とする射出成形機として構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の射出成形機において、前記射出成形機は切換スイッチを備え、前記工場からの三相交流電力と前記ヒータ用蓄電装置からの電力が前記切換スイッチを介して選択的に前記ヒータに供給されるようになっていることを特徴とする射出成形機として構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の射出成形機において、前記ヒータ用蓄電装置は蓄電池からなり、蓄電時には前記工場からの三相交流電力で蓄電されるようになっていることを特徴とする射出成形機として構成される。
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の射出成形機において、前記ヒータ用蓄電装置は前記射出成形機に対して着脱自在になっていることを特徴とする射出成形機として構成される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
以上のように本発明は、加熱シリンダのヒータにのみ電力を供給するヒータ用蓄電装置を備え、ヒータに対して、成形サイクルの開始前はヒータ用蓄電装置からの電力が、成形サイクル開始後は工場からの三相交流電力がそれぞれ供給されるように構成されている。そうすると、射出成形機の立ち上げ時には工場からの三相交流電力を消費しないですむ。つまり見かけ上の消費電力を抑制できる。これによってデマンド電力を抑制して工場の受電設備に対する負担を小さくでき、契約電気料金を小さくすることができる。なお、ヒータ用蓄電装置に蓄電するときは、射出成形機を運転していない夜間の電力を利用すればよい。あるいは、成形サイクルを連続的に実施しているときに少しずつ蓄電してもよい。いずれにしても蓄電に要する電力は小さいので、デマンド電力を押し上げることはない。他の発明によると、ヒータ用蓄電装置は蓄電池からなり、蓄電時には工場からの三相交流電力で蓄電されるようになっている。一般的に蓄電池には十分な量の電力量を蓄電できるので、加熱シリンダを必要な温度に加熱する十分な電力を供給できることが保証される。さらに他の発明によるとヒータ用蓄電装置は射出成形機に対して着脱自在になっている。そうすると、工場の他のエリア、あるいは工場外において蓄電を済ませておいたヒータ用蓄電装置を射出成形機に接続すれば、直ちに加熱シリンダの加熱ができるし、成形サイクル中においてヒータ用蓄電装置を切り離して、他所において蓄電することもできる。