(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の成形サイクルで成形を行うために電源からの電力を変換してＤＣリンクを介してモータに供給する電源コンバータを制御する制御装置を備えた射出成形機であって、
前記電源コンバータは、前記モータの回生電力を前記電源に回生するように動作する回生用回路部を有し、
前記制御装置は、前記成形サイクルにおける前記モータの力行及び回生の電力パターンに基づいて前記回生用回路部の出力上限を設定する回生出力上限設定部を有することを特徴とする、射出成形機。
【請求項２】
前記回生出力上限設定部は、前記モータの回生終了時における前記ＤＣリンクの目標充電エネルギに基づいて、前記回生用回路部の出力上限を設定する、請求項１に記載の射出成形機。
【請求項３】
前記制御装置は、前記モータの回生中に前記ＤＣリンクの充電される充電エネルギを維持する維持エネルギ設定部を有し、前記維持エネルギ設定部で設定された維持エネルギを維持するように前記回生用回路部の出力を制御する、請求項１又は２に記載の射出成形機。
【請求項４】
前記維持エネルギ設定部は、前記ＤＣリンクの充電エネルギが減少した場合に、前記ＤＣリンクの維持エネルギを再設定する、請求項３に記載の射出成形機。
【請求項５】
電源からの電力を変換してＤＣリンクを介してモータに供給する電源コンバータの制御装置であって、
前記モータの回生終了時における前記ＤＣリンクの目標充電エネルギに基づいて、前記電源コンバータの回生出力上限を設定する回生出力上限設定部を備えることを特徴とする、制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の成形サイクルで成形を行うために電源からの電力を変換してＤＣリンクを介してモータに供給する電源コンバータを制御する制御装置を備えた射出成形機及び電源コンバータの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種の電源コンバータ自体は知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示される構成では、ＤＣリンクが所定の上限電圧を超えるときに、電源コンバータが電源回生を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−５４９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の電源コンバータは、一般的に、モータ回生時に最大出力で運転する。かかる場合、モータ回生時にＤＣリンクに十分な電荷（エネルギ）が溜まらない場合があり得、エネルギ効率が悪くなり得るという問題点がある。
【０００５】
そこで、本発明は、エネルギ効率の良い態様でモータ回生時にＤＣリンクの充電を行うことが可能な射出成形機及び電源コンバータの制御装置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、本発明の一局面によれば、所定の成形サイクルで形成を行うために電源からの電力を変換してＤＣリンクを介してモータに供給する電源コンバータを制御する制御装置を備えた射出成形機であって、
前記電源コンバータは、前記モータの回生電力を前記電源に回生するように動作する回生用回路部を有し、
前記制御装置は、前記成形サイクルにおける前記モータの力行及び回生の電力パターンに基づいて前記回生用回路部の出力上限を設定する回生出力上限設定部を有することを特徴とする、射出成形機が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、エネルギ効率の良い態様でモータ回生時にＤＣリンクの充電を行うことが可能な射出成形機及び電源コンバータの制御装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例の電源コンバータが適用されてもよい射出成形機１の一例の要部構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施例による電源コンバータ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】電源コンバータ１００の回路構成の一例を示す図である。
【図４】コントローラ２６の機能ブロック図である。
【図５】本実施例による電源コンバータ１００の制御方法を示す図である。
【図６】図５に示す制御処理により実現される各種波形を示す図である。
【図７】比較例１による同波形（図６に対応する波形）を示す図である。
【図８】比較例２による同波形（図６に対応する波形）を示す図である。
【図９】本実施例による電源コンバータ１００の制御方法のその他の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図９に示す制御処理により実現される各種波形を示す図である。
【図１１】代替実施例により実現される各種波形を示す図である。
【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最良の形態の説明を行う。
【００１０】
図１は、本発明の一実施例の電源コンバータが適用されてもよい射出成形機１の一例の要部構成を示す図である。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
コントローラ２６は、複数の各工程に応じた電流（トルク）指令をサーボモータ１１，２４，４２，４４に送る。例えば、コントローラ２６は、サーボモータ２４の回転数を制御して可塑化／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の回転数を制御して成形品突出し工程を実現する。
【００１８】
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。また、ユーザインターフェース３５は、後述の消費電力算出のために、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入力する入力部を備える。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。
【００１９】
射出成形機１における射出成形の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からなる。
【００２０】
図２は、本発明の一実施例による電源コンバータ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が示される。他のサーボモータ２４，４２，４４についても同様であってよい。代替実施例では、電源コンバータ１００には、複数のサーボモータ１１，２４，４２，４４が接続されてもよい。
【００２１】
電源コンバータ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、電源コンバータ１００は、サーボモータ１１にＤＣリンク３００を介して接続される。電源コンバータ１００は、電源２００からの電力を変換してＤＣリンク３００を介してサーボモータ１１に供給する。尚、一般的には、電源コンバータ１００は、サーボモータ１１にＤＣリンク３００及びインバータ（図示せず）を介して接続される。インバータは、電源コンバータ１００の出力（直流電力）を３相交流電力に変換してもよい。インバータは、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んでよい。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。
【００２２】
電圧検出部１９０は、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により検出される電圧は、コントローラ２６に供給される（図４参照）。
【００２３】
図３は、電源コンバータ１００の回路構成の一例を示す図である。図３に示す例では、電源コンバータ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。電源コンバータ１００は、６個のダイオード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。
【００２４】
尚、電源コンバータ１００は、回生性能を有するものであれば、任意の構成であってよい。例えば、電源コンバータ１００は、特許文献１に開示されるような力行と回生とを共通のブリッジ回路で実現する構成（即ち回生用回路部と力行用回路部とが共通の回路部で実現される構成）であってもよい。
【００２５】
図４は、電源コンバータ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、電源コンバータ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。
【００２６】
コントローラ２６は、電源コンバータ制御部２６１と、維持エネルギ設定部２６２と、回生出力上限設定部２６３と、充電目標エネルギ設定部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２６１，２６２，２６３，２６４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２６１，２６２，２６３，２６４の機能については、図５等を参照して説明する。
【００２７】
図５は、本実施例による電源コンバータ１００の制御方法の一例を示すフローチャートである。図５に示す制御処理は、コントローラ２６により実現される。図５に示す制御処理は、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。
【００２８】
ステップ４００では、充電目標エネルギ設定部２６４は、今回のサーボモータ１１の回生終了時（力行開始時）における目標ＤＣリンクエネルギを設定する。目標ＤＣリンクエネルギは、ＤＣリンク３００に溜められるべきエネルギの目標値である。尚、ＤＣリンクエネルギとは、ＤＣリンク３００に溜められたエネルギであり、ＤＣリンク３００の容量をＣと、両極間電圧をＶとすると、（１／２）ＣＶ２で表される。目標ＤＣリンクエネルギは、ＤＣリンク３００に蓄積可能な最大のエネルギに対応してよい。例えば、目標ＤＣリンクエネルギは、ＤＣリンク３００を安全に使用するエネルギ限界に所定の余裕を持たせた値であってよい。或いは、目標ＤＣリンクエネルギは、次回の力行で使用されるエネルギ（サーボモータ１１で消費される電力）に対応してもよい。尚、目標ＤＣリンクエネルギは、例えばユーザインターフェース３５を介して適切な値がユーザにより設定されてもよい。
【００２９】
ステップ４０１では、回生出力上限設定部２６３は、電源コンバータ１００の出力上限Ｐｓを設定する。出力上限Ｐｓは、例えばユーザインターフェース３５を介して適切な値がユーザにより設定されてもよい。或いは、後述の如く、出力上限Ｐｓは、前回のサーボモータ１１の回生時の制御結果に基づいて設定されてもよい。尚、出力上限Ｐｓは、当然ながら、電源コンバータ１００の装置限界（最大値）Ｐｓ１以下の値である。
【００３０】
ステップ４０２では、維持エネルギ設定部２６２は、第１維持エネルギＥｃ１を設定する。第１維持エネルギＥｃ１は、今回のサーボモータ１１の回生開始直前のＤＣリンクエネルギに対応してよい。実際には、力行用回路部１０２の無駄な動作を防ぐため、第１維持エネルギＥｃ１は高い目に設定するのが望ましい。今回のサーボモータ１１の回生開始直前のＤＣリンクエネルギは、今回のサーボモータ１１の回生開始直前の電圧検出部１９０の検出電圧に基づいて判断されてもよい。但し、第１維持エネルギＥｃ１は、厳密に回生開始直前のＤＣリンクエネルギである必要はなく、例えば今回のサーボモータ１１の回生開始前の力行中のＤＣリンクエネルギに対応してもよい。また、回生開始直前のＤＣリンクエネルギが毎回略一定である場合は、当該一定値が固定値として設定されてもよい。
【００３１】
ステップ４０４では、電源コンバータ制御部２６１は、上記ステップ４０１で設定された出力上限Ｐｓと、上記ステップ４０２で設定された第１維持エネルギＥｃ１に基づいて、電源コンバータ１００の出力を制御する。具体的には、電源コンバータ１００の出力が出力上限Ｐｓを超えない範囲で、ＤＣリンクエネルギが第１維持エネルギＥｃ１を維持するように、電源コンバータ１００の出力（回生用回路部１０４の出力）が制御される。尚、電源コンバータ１００の出力は、各トランジスタ（例えば図３に示す例では、回生用回路部１０４の各トランジスタ）のスイッチング時間（デューティ）を操作することにより制御される。ステップ４０４では、ＤＣリンクエネルギが第１維持エネルギＥｃ１（≒回生開始直前のＤＣリンクエネルギ）を維持するように、電源コンバータ１００の出力が制御されるので、サーボモータ１１からの回生エネルギが出力上限Ｐｓに達しない限り（図６のｔ２参照）、サーボモータ１１からの回生エネルギは実質的に全て電源２００へと向けられる。尚、サーボモータ１１からの回生エネルギが出力上限Ｐｓを超えると、余剰分がＤＣリンク３００に溜まり、ＤＣリンクエネルギが増加する。
【００３２】
ステップ４０６では、維持エネルギ設定部２６２は、上記ステップ４０４の制御中、電圧検出部１９０の検出電圧を監視し、ＤＣリンクエネルギが減少したか否かを判断する。換言すると、ステップ４０６では、サーボモータ１１からの回生エネルギが電源コンバータ１００の出力上限Ｐｓを下回り始めるタイミング（図６のｔ４参照）が検出される。ＤＣリンクエネルギが減少した場合には、ステップ４０８に進み、ＤＣリンクエネルギが減少しない場合、上記ステップ４０４に戻る。このように、ＤＣリンクエネルギが減少するまで、上記ステップ４０４の制御が継続される。
【００３３】
ステップ４０８では、維持エネルギ設定部２６２は、第２維持エネルギＥｃ２を設定する。第２維持エネルギＥｃ２は、上記ステップ４００で設定された目標ＤＣリンクエネルギに対応するように設定される。尚、上記ステップ４００において、目標ＤＣリンクエネルギが、次回の力行で使用されるエネルギ（サーボモータ１１で消費される電力）に対応するように設定された場合には、今回の回生時のサーボモータ１１からの回生エネルギのうち、次回の力行で使用する分は電源２００へと回生されずにＤＣリンクエネルギとして蓄えられ、次回の力行で使用されない余剰分だけが電源２００へと回生される。これにより、次回の力行で使用する電力を電源コンバータ１００を介して供給する必要がなくなるので、電源コンバータ１００での損失を低減又は無くして高効率化を図ることができると共に、余剰分を回生して省エネルギ化を図ることができる。
【００３４】
ステップ４１０では、電源コンバータ制御部２６１は、上記ステップ４０８で設定された第２維持エネルギＥｃ２に基づいて、電源コンバータ１００の出力を制御する。尚、この制御も、電源コンバータ１００の出力が出力上限Ｐｓ（上記ステップ４０２で設定）を超えない範囲で実行される。具体的には、電源コンバータ１００の出力が出力上限Ｐｓを超えない範囲で、ＤＣリンクエネルギが第２維持エネルギＥｃ２を維持するように、電源コンバータ１００の出力（回生用回路部１０４の出力）が制御される。
【００３５】
ステップ４１２では、サーボモータ１１の回生が完了したか否か（即ち力行が開始したか否か、又は、サーボモータ１１が停止したか否か）が判定される。サーボモータ１１の回生が依然として継続している場合は、ステップ４１０に戻る。このようにして、サーボモータ１１の回生が完了するまで、ＤＣリンクエネルギが第２維持エネルギＥｃ２を維持するように電源コンバータ１００の出力が制御される。
【００３６】
他方、サーボモータ１１の回生が完了した場合は、今回のサーボモータ１１の回生時の制御が終了する。この際、サーボモータ１１の回生完了時の電圧検出部１９０の検出電圧に基づいて、現在のＤＣリンクエネルギ（サーボモータ１１の回生完了時のＤＣリンクエネルギ）と、第２維持エネルギＥｃ２との関係がチェックされてもよい。この場合、サーボモータ１１の回生完了時のＤＣリンクエネルギが第２維持エネルギＥｃ２よりも小さい場合は、次回のサーボモータ１１の回生時の制御では、上記ステップ４０１で設定される出力上限Ｐｓは、今回の出力上限Ｐｓよりも小さい値（絶対値で小さい値）に設定されてもよい。この減少幅は、一定であっても良いし、サーボモータ１１の回生完了時のＤＣリンクエネルギと第２維持エネルギＥｃ２との差に応じて決定されてもよい。
【００３７】
また、サーボモータ１１の回生完了時のＤＣリンクエネルギが第２維持エネルギＥｃ２と略一致し、且つ、上記ステップ４１０の処理中に電源コンバータ１００の出力が所定値よりも大きかった場合（即ち所定基準以上の電源回生が行われていた場合）、次回のサーボモータ１１の回生時の制御では、上記ステップ４０１で設定される出力上限Ｐｓは、今回の出力上限Ｐｓよりも大きい値に設定されてもよい。この増加幅は、一定であっても良いし、上記ステップ４１０の処理中の電源コンバータ１００の出力態様（例えば、電源回生エネルギ量）に応じて決定されてもよい。
【００３８】
ここで、一例として、次回のサーボモータ１１の回生時の制御で使用される出力上限Ｐｓ（ｉ＋１）は、今回の出力上限Ｐｓ（ｉ）に基づいて次のような関係に基づいて決定されてもよい。
Ｐｓ（ｉ＋１）＝Ｐｓ（ｉ）＋Ｋ（Ｅｃ２'−Ｅｃ２）
ここで、Ｋは所定のゲインであり、Ｅｃ２'は、サーボモータ１１の回生完了時の電圧検出部１９０の検出電圧に基づくＤＣリンクエネルギ（サーボモータ１１の回生完了時のＤＣリンクエネルギ）である。ゲインＫは、サーボモータ１１の回生時間（回生開始から完了までの時間）や、電源コンバータ１００の動作時間（図６の時刻ｔ１から時刻ｔ５までの時間参照）に応じて決定されてもよい。
【００３９】
図６は、図５に示す制御処理により実現される各種波形を示す図であり、図６（Ａ）には、サーボモータ１１の回生電力（モータ回生電力）と、電源コンバータ１００の出力電力とが、時系列の波形で示されている。また、図６（Ｂ）には、ＤＣリンクエネルギが、図６（Ａ）に合わせた時系列の波形で示されている。尚、図６では、力行側を正とし、回生側を負としているが、以下の説明における大小関係は、説明の複雑化を防止する観点から、絶対値での大小関係を意味する。これについては、用語"増加"及び"減少"についても同様である。
【００４０】
図６に示すように、時刻ｔ１にてサーボモータ１１の動作が力行から回生に切り替わると、サーボモータ１１の回生電力は、図６（Ａ）に示すように、徐々に増加し、時刻ｔ３で最大となり、その後、徐々に減少していく。電源コンバータ１００の出力電力は、サーボモータ１１の力行時はゼロである。回生開始時の時刻ｔ１から図５のステップ４０４の処理が開始される。時刻ｔ１からのサーボモータ１１の回生電力の増加に伴い、電源コンバータ１００の出力電力は徐々に増加し、時刻ｔ２にて電源コンバータ１００の出力電力が出力上限Ｐｓに達する。この間（時刻ｔ１〜時刻ｔ２）、ＤＣリンクエネルギは、第１維持エネルギＥｃ１に維持される。サーボモータ１１の回生電力が出力上限Ｐｓを超えると、その余剰分がＤＣリンクエネルギとして溜められる。従って、ＤＣリンクエネルギは、時刻ｔ２から徐々に増加していく。やがてサーボモータ１１の回生電力が減少し始め、時刻ｔ４にてサーボモータ１１の回生電力が出力上限Ｐｓまで減少する。この段階では、ＤＣリンクエネルギは、第１維持エネルギＥｃ１よりも大きくなっており、例えば図６（Ｂ）に示すように、第２維持エネルギＥｃ２に近い値となっている。この段階で、図５のステップ４０４の処理が継続されると、ＤＣリンクエネルギが持ち出されることになるので、ＤＣリンクエネルギが減少傾向を示す（図６（Ｂ）の時刻ｔ４付近の波形参照）。この場合、図５のステップ４０６の肯定判定を受けてステップ４０８の処理が実行されることになる。これにより、ＤＣリンクエネルギは、第２維持エネルギＥｃ２に維持される。また、電源コンバータ１００の出力電力は、サーボモータ１１の回生電力の減少パターンに略追従して減少していく。
【００４１】
尚、図６に示す例では、サーボモータ１１の回生電力が出力上限Ｐｓまで減少した時点（時刻ｔ４）にて、ＤＣリンクエネルギが第２維持エネルギＥｃ２に近い値まで増加しているが、安全のため、第２維持エネルギＥｃ２よりも所定基準以上小さい値であってもよい。これは、仮にサーボモータ１１の回生電力が図６（Ａ）よりも大きかった場合には、サーボモータ１１の回生電力が出力上限Ｐｓまで減少する前に、ＤＣリンクエネルギが第２維持エネルギＥｃ２に達してしまう虞があるためである。この観点から、次回のサーボモータ１１の回生時の制御において上記ステップ４０１で設定される出力上限Ｐｓは、今回のサーボモータ１１の回生時の制御における、サーボモータ１１の回生電力が出力上限Ｐｓまで減少した時点（ステップ４０６で肯定判定された時点）のＤＣリンクエネルギと、第２維持エネルギＥｃ２との差に基づいて設定されてもよい。例えば、この差が所定基準よりも小さい場合には、出力上限Ｐｓが大きくなる方向に変更され、この差が所定基準よりも大きい場合には、出力上限Ｐｓが小さくなる方向に変更されてよい。
【００４２】
図７は、比較例１による同波形（図６に対応する波形）を示す。図７（Ａ）には、比較のため、本実施例による電源コンバータ１００の出力電力の変化態様が一点鎖線で示される。比較例１では、サーボモータ１１の回生電力が最大値（装置限界Ｐｓ１）を超えない条件で実行される。本実施例では、出力上限Ｐｓが設定されるのに対して（ステップ４０２参照）、比較例１では、装置限界Ｐｓ１が常に出力上限Ｐｓとして設定されている。この場合、図７（Ｂ）に示すように、サーボモータ１１の回生電力との関係によっては、電源への回生エネルギ分が大きくなり、回生完了時にＤＣリンクエネルギが第２維持エネルギＥｃ２に達しない場合がありうる。これに対して、本実施例によれば、上述の如く出力上限Ｐｓを調整することによって、回生完了時のＤＣリンクエネルギを第２維持エネルギＥｃ２に到達させることが可能である。
【００４３】
図８は、比較例２による同波形（図６に対応する波形）を示す。比較例２では、回生開始時には電源コンバータ１００が動作せず、ＤＣリンクエネルギが第２維持エネルギＥｃ２に到達した後に、その後の余剰なモータ回生電力を電源へと回生するように電源コンバータ１００が動作する。この場合、回生完了時にＤＣリンクエネルギが第２維持エネルギＥｃ２に達するものの、ＤＣリンクエネルギが第２維持エネルギＥｃ２に達した後（図８の時刻ｔ６以後）は、ＤＣリンクエネルギがＤＣリンク３００のエネルギ限界を超えないことを保証するため、電源コンバータ１００の動作によりサーボモータ１１の回生電力の略全てを電源回生へと回す必要があり、その分だけ高い電源コンバータ１００の能力（電源コンバータの大型化）が必要となる。これに対して、本実施例によれば、上述の如く出力上限Ｐｓを調整することによって、回生完了時のＤＣリンクエネルギを第２維持エネルギＥｃ２に到達させるので、比較例２において必要となるような電源コンバータ１００の高い能力が不要となり、電源コンバータ１００の小型化を図ることができる。
【００４４】
尚、本実施例では、回生開始時に電源コンバータ１００が動作開始しているが、回生開始時から遅れ時間を持って電源コンバータ１００が動作開始してもよい。
【００４５】
また、本実施例では、射出用のサーボモータ１１に関する電源コンバータ１００について説明したが、本実施例は、他のサーボモータ２４，４２，４４を含む任意のモータに適用可能である。例えば、サーボモータ１１，２４，４２，４４に対してそれぞれ同様の電源コンバータの制御を適用してもよい。この場合、それぞれのサーボモータ１１，２４，４２，４４による回生電力のパターンの相違を考慮して、出力上限Ｐｓがそれぞれ独立に設定されてもよい。例えば型開停止、型閉停止、射出減速等のようなサイクル運転の工程別に独立した異なる制御（特に出力上限Ｐｓ）を適用してもよい。また、代替実施例では、電源コンバータ１００には、複数のサーボモータ１１，２４，４２，４４が接続されてもよい。この場合も、それぞれのサーボモータ１１，２４，４２，４４による回生電力のパターンの相違を考慮して、出力上限Ｐｓがそれぞれ独立に設定されてもよい。
【００４６】
図９は、本実施例による電源コンバータ１００の制御方法のその他の一例を示すフローチャートである。図９に示す制御処理は、コントローラ２６により実現される。図９に示す制御処理は、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。
【００４７】
ステップ９００では、充電目標エネルギ設定部２６４は、上述のステップ４００と同様、今回のサーボモータ１１の回生終了時（力行開始時）における目標ＤＣリンクエネルギを設定する。
【００４８】
ステップ９０１では、回生出力上限設定部２６３は、上述のステップ４０１と同様、電源コンバータ１００の出力上限Ｐｓを設定する。
【００４９】
ステップ９０２では、維持エネルギ設定部２６２は、維持エネルギＥｃを設定する。維持エネルギＥｃは、現状のＤＣリンクエネルギに対応するように設定される。現状のＤＣリンクエネルギは、現時点の電圧検出部１９０の検出電圧に基づいて判断されてよい。
【００５０】
ステップ９０４では、電源コンバータ制御部２６１は、上記ステップ９０１で設定された出力上限Ｐｓと、上記ステップ９０２で設定された維持エネルギＥｃに基づいて、電源コンバータ１００の出力を制御する。具体的には、電源コンバータ１００の出力が出力上限Ｐｓを超えない範囲で、ＤＣリンクエネルギが維持エネルギＥｃを維持するように、電源コンバータ１００の出力（回生用回路部１０４の出力）が制御される。ステップ９０４では、ＤＣリンクエネルギが現状の維持エネルギＥｃを維持するように、電源コンバータ１００の出力が制御されるので、サーボモータ１１からの回生エネルギが出力上限Ｐｓに達しない限り、サーボモータ１１からの回生エネルギは実質的に全て電源２００へと向けられる。尚、サーボモータ１１からの回生エネルギが出力上限Ｐｓを超えると、余剰分がＤＣリンク３００に溜まり、ＤＣリンクエネルギが増加する。
【００５１】
ステップ９０６では、維持エネルギ設定部２６２は、上記ステップ９０４の制御中、電圧検出部１９０の検出電圧を監視し、ＤＣリンクエネルギが減少したか否かを判断する。ＤＣリンクエネルギが減少した場合には、ステップ９０２に戻る。このようにして、維持エネルギＥｃは、ＤＣリンクエネルギが減少する度に、現状のＤＣリンクエネルギへと更新される。他方、ＤＣリンクエネルギが減少しない場合、上記ステップ９０８に進む。
【００５２】
ステップ９０８では、サーボモータ１１の回生が完了したか否か（即ち力行が開始したか否か、又は、サーボモータ１１が停止したか否か）が判定される。サーボモータ１１の回生が依然として継続している場合は、ステップ９０４に戻る。このようにして、サーボモータ１１の回生が完了するまで、ＤＣリンクエネルギが維持エネルギＥｃを維持するように電源コンバータ１００の出力が制御される。
【００５３】
図１０は、図９に示す制御処理により実現される各種波形を示す図であり、図１０（Ａ）には、サーボモータ１１の回生電力（モータ回生電力）と、電源コンバータ１００の出力電力とが、時系列の波形で示されている。また、図１０（Ｂ）には、ＤＣリンクエネルギが、図１０（Ａ）に合わせた時系列の波形で示されている。尚、図１０では、力行側を正とし、回生側を負としているが、以下の説明における大小関係は、説明の複雑化を防止する観点から、絶対値での大小関係を意味する。これについては、用語"増加"及び"減少"についても同様である。図１０には、目標ＤＣリンクエネルギが模式的に示されている。
【００５４】
図１０に示すように、時刻ｔ１にてサーボモータ１１の動作が力行から回生に切り替わると、サーボモータ１１の回生電力は、図１０（Ａ）に示すように、徐々に増加し、時刻ｔ３で最大となり、その後、徐々に減少し、時刻ｔ５で極小となった後、再度、徐々に増加し、時刻ｔ７で極大となり、その後、徐々に減少していく。電源コンバータ１００の出力電力は、サーボモータ１１の力行時はゼロである。回生開始時の時刻ｔ１から図９のステップ９０４の処理が開始される。時刻ｔ１からのサーボモータ１１の回生電力の増加に伴い、電源コンバータ１００の出力電力は徐々に増加し、時刻ｔ２にて電源コンバータ１００の出力電力が出力上限Ｐｓに達する。この間（時刻ｔ１〜時刻ｔ２）、ＤＣリンクエネルギは、維持エネルギＥｃ１に維持される。サーボモータ１１の回生電力が出力上限Ｐｓを超えると、その余剰分がＤＣリンクエネルギとして溜められる。従って、ＤＣリンクエネルギは、時刻ｔ２から徐々に増加していく。やがてサーボモータ１１の回生電力が減少し始め、時刻ｔ４にてサーボモータ１１の回生電力が出力上限Ｐｓまで減少する。この段階では、ＤＣリンクエネルギは、維持エネルギＥｃ１よりも大きくなっている。この段階で、図９のステップ９０４の処理が継続されると、ＤＣリンクエネルギが持ち出されることになるので、ＤＣリンクエネルギが減少傾向を示す（図１０（Ｂ）の時刻ｔ４付近の波形参照）。この場合、図９のステップ９０６の肯定判定を受けてステップ９０２で維持エネルギＥｃが維持エネルギＥｃ２に更新されることになる。その後、時刻ｔ６にて電源コンバータ１００の出力電力が出力上限Ｐｓに達する。サーボモータ１１の回生電力が出力上限Ｐｓを超えると、その余剰分がＤＣリンクエネルギとして溜められる。従って、ＤＣリンクエネルギは、時刻ｔ６から徐々に増加していく。やがてサーボモータ１１の回生電力が減少し始め、時刻ｔ８にてサーボモータ１１の回生電力が出力上限Ｐｓまで減少する。この段階では、ＤＣリンクエネルギは、維持エネルギＥｃ２よりも大きくなっている。この段階で、図９のステップ９０４の処理が継続されると、ＤＣリンクエネルギが持ち出されることになるので、ＤＣリンクエネルギが減少傾向を示す（図１０（Ｂ）の時刻ｔ８付近の波形参照）。この場合、図９のステップ９０６の肯定判定を受けてステップ９０２で維持エネルギＥｃが維持エネルギＥｃ３に更新されることになる。このようにして、一回の回生でサーボモータ１１の回生電力が増減して出力上限Ｐｓを２回以上超える場合にも、維持エネルギＥｃが更新されて、最終的なＤＣリンクエネルギが目標ＤＣリンクエネルギに対応するように制御することが可能である。また、一回の回生でサーボモータ１１の回生電力が増減するパターンである場合にも、出力上限Ｐｓを調整することで、最終的なＤＣリンクエネルギが目標ＤＣリンクエネルギに対応するように制御することが可能である。尚、出力上限Ｐｓは、一回の回生動作中に設定値で維持しているが、一回の回生動作中にＤＣリンクエネルギの増加態様やＤＣリンクエネルギと目標ＤＣリンクエネルギとの偏差を監視して可変させてもよい。
【００５５】
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。
【００５６】
例えば、図６（Ａ）に示したサーボモータ１１の回生電力のパターンは、一例であり、本発明は任意の回生パターン（図１０（Ａ）参照）にも適用可能である。
【００５７】
また、本実施例では、図６（Ａ）に示すように、回生開始時からサーボモータ１１の回生電力が出力上限Ｐｓを超えるまで、又は、サーボモータ１１の回生電力が出力上限Ｐｓを下回ってから回生完了時まで、電源コンバータ１００の出力がサーボモータ１１の回生電力に追従するように電源コンバータ１００が制御されている。そして、このような制御は、電圧検出部１９０の検出電圧に基づいて実現されている。しかしながら、サーボモータ１１の回生電力のパターンが予め分かっている場合（例えば、試験や稼動時に得られるパターン）、当該既知のパターンに基づいてフィードフォワード的に電源コンバータ１００を制御することで、応答性（追従性）を高めることも可能である。また、電源コンバータ１００の出力がサーボモータ１１の回生電力に追従して変化する必要はなく、例えば図１１に示すような態様で制御されてもよい。図１１に示す例では、電源コンバータ１００は、動作時には、常に出力上限Ｐｓで出力するように制御される（即ち、図１１（Ａ）に示すような矩形波の出力となるように制御される）。電源コンバータ１００の動作開始タイミング及び終了タイミングは、任意に設定されてよく、例えば電圧検出部１９０の検出電圧に基づいて検出した図１１（Ｂ）に示すＤＣリンクエネルギの変動Ｔ１，Ｔ２タイミングに対応させてもよい。
【００５８】
また、本実施例では、エネルギの次元の物理量を用いて制御を行っているが、電圧等のような、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】
【００５９】
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
１００ 電源コンバータ
１０２ 力行用回路部
１０４ 回生用回路部
１９０ 電圧検出部
２００ 電源
２６１ 電源コンバータ制御部
２６２ 維持エネルギ設定部
２６３ 回生出力上限設定部
２６４ 充電目標エネルギ設定部
３００ ＤＣリンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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