(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータに駆動電力を供給する射出成形機のモータ駆動装置において、電力を蓄える蓄電部を有し、前記モータの減速期間に、当該モータにより発生する回生電力を前記蓄電部に蓄え、かつ前記モータの加速期間に、前記蓄電部に蓄えられた蓄電電力を前記駆動電力に供給するとともに、前記蓄電部を前記モータの駆動電圧よりも高い蓄電電圧に充電する充電回路と、電源投入により又は前記モータの加速期間に至る前に、前記充電回路により前記蓄電部を前記蓄電電圧まで充電させる充電制御機能部とを有する蓄電回路を備えることを特徴とする射出成形機のモータ駆動装置。
【請求項２】
前記蓄電回路は前記モータの加速期間にのみ前記蓄電電力を前記駆動電力に供給する供給制御機能部を有することを特徴とする請求項１記載の射出成形機のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記蓄電部はコンデンサを用いたことを特徴とする請求項１記載の射出成形機のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は射出装置等に内蔵するモータに駆動電力を供給する射出成形機のモータ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来技術及び課題】
一般に、電動式射出成形機を構成する射出装置や型締装置にはＡＣサーボモータを内蔵し、ＡＣサーボモータに対してモータ駆動装置から駆動電力を供給するとともに、ＡＣサーボモータにより射出装置に備えるスクリュや型締装置に備える可動盤等を進退駆動する（特開平４−２７８３２１号公報等参照）。
【０００３】
ところで、射出工程では射出装置の加熱筒に内蔵したスクリュを高速で前進させる射出動作を一成形サイクル毎に繰返すとともに、型締工程でも型締装置における可動型を支持する可動盤を高速で前進後退させる型開閉動作を一成形サイクル毎に繰返す。さらに、このような繰返し動作は、計量工程におけるスクリュ及び成形品を突出す突出し工程におけるエジェクタピン等に対しても同様に行われる。
【０００４】
このように、射出成形機の成形工程では、重量の大きいスクリュや可動盤等を一成形サイクル毎に高速で反復移動させる動作を含むため、移動開始時におけるモータの加速期間では、加速後の定速期間の何倍もの駆動電流が一時的に流れるとともに、移動終了時におけるモータの減速期間では、当該モータにより相当に大きな回生電流が一時的に発生する。
【０００５】
このため、従来のモータ駆動装置では、加速期間における過度の駆動電流（ピーク電流）を考慮して余裕ある回路設計が必要になるため、装置の大型化及びコストアップを招くとともに、減速期間に発生する回生電流は、回生抵抗等により放熱消費させていたため、無駄なエネルギ損失を招く問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術に存在する課題を解決したものであり、装置の小型化及びコストダウンを図れるとともに、無駄なエネルギ損失を回避することができる射出成形機のモータ駆動装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明は、モータ２に駆動電力Ｐｄを供給する射出成形機のモータ駆動装置１を構成するに際して、電力を蓄える蓄電部３を有し、モータ２の減速期間Ｚｓに、当該モータ２により発生する回生電力Ｐｒを蓄電部３に蓄え、かつモータ２の加速期間Ｚｆに、蓄電部３に蓄えられた蓄電電力Ｐｓを駆動電力Ｐｄに供給するとともに、蓄電部３をモータ２の駆動電圧Ｅｄよりも高い蓄電電圧Ｅｓに充電する充電回路５と、電源投入により又はモータ２の加速期間Ｚｆに至る前に、充電回路５により蓄電部３を蓄電電圧Ｅｓまで充電させる充電制御機能部６とを有する蓄電回路４を備えることを特徴とする。
【０００８】
この場合、好適な実施の形態により、蓄電回路４は、モータ２の加速期間Ｚｆにのみ蓄電電力Ｐｓを駆動電力Ｐｄに供給する供給制御機能部７を備える。なお、蓄電部３には、コンデンサＣを用いることができる。
【０００９】
これにより、射出成形機を構成する射出装置及び型締装置に備える重量の大きいスクリュ及び可動盤等を一成形サイクル毎に高速で反復移動させるも、移動させる際におけるモータ２の加速期間Ｚｆでは、蓄電回路４により、蓄電部３に蓄えられた蓄電電力Ｐｓを、電源側から供給される駆動電力Ｐｄに付与するとともに、モータ２の減速期間Ｚｓでは、当該モータ２により発生する回生電力Ｐｒを蓄電部３に蓄える。したがって、電源側から供給される駆動電力Ｐｄは平準化され、モータ２の加速期間Ｚｆにおける過度の駆動電流（ピーク電流）を考慮した回路設計が不要になるとともに、モータ２の減速期間Ｚｓに発生する回生電流は回生電力Ｐｒとして蓄電部３に蓄えられるため、無駄なエネルギ損失は回避される。
【００１０】
【実施例】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１１】
まず、本実施例に係るモータ駆動装置１を備える射出成形機の概略構成について、図１を参照して説明する。
【００１２】
同図中、Ｍは射出成形機であり、機台１１上に設置された射出装置１２と型締装置１３を備える。射出装置１２には、射出用モータ２をはじめ、不図示の計量用モータ及びノズルタッチ用モータ等を備えるとともに、型締装置１３には、型締用モータ及び突出し用モータ等を備える。そして、各モータはモータ駆動装置により駆動制御される。図１は、射出用モータ２に接続したモータ駆動装置１を示すが、他のモータに対しても同様にモータ駆動装置が接続される。
【００１３】
モータ駆動装置１は射出用モータ２に接続するサーボアンプ１５を備え、このサーボアンプ１５はコントローラ１６により制御されるとともに、サーボアンプ１５及びコントローラ１６には本発明に従って蓄電回路４を接続する。なお、射出用モータ２の回転出力はボールネジ機構等の運動変換機構を介して加熱筒１４に内蔵するスクリュに伝達される。
【００１４】
次に、本実施例に係るモータ駆動装置１の具体的構成について、図２を参照して説明する。
【００１５】
まず、サーボアンプ１５はＡＣ２００〔Ｖ〕が入力するコンバータ（整流回路）２１を備え、このコンバータ２１の出力側は平滑コンデンサ２２及びパワートランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を有するパワードライバ２３を介して三相交流式サーボモータを用いた射出用モータ２に接続する。各パワートランジスタＱ１…は、コントローラ１６から付与される制御信号により制御される。また、各パワートランジスタＱ１…には、回生電流を流すためのダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６を接続する。
【００１６】
一方、４は蓄電回路であり、ＡＣ２００〔Ｖ〕を昇圧するトランス３１及びこのトランス３１の二次側を接続したコンバータ（整流回路）３２を備えるとともに、このコンバータ３２の直流出力は制御トランジスタＱｉを介して比較的容量の大きい蓄電用コンデンサＣ（蓄電部３）に接続する。また、このコンデンサＣには当該コンデンサＣの電圧（端子電圧）Ｅを検出する電圧検出部３３を接続する。制御トランジスタＱｉは充電制御回路３４により制御されるとともに、充電制御回路３４はコントローラ１６及び電圧検出部３３により制御される。この場合、トランス３１及びコンバータ３２は充電回路５を構成するとともに、制御トランジスタＱｉ，電圧検出部３３，充電制御回路３４及びコントローラ１６は充電制御機能部６を構成する。
【００１７】
さらに、コンデンサＣには制御トランジスタＱｓを介して、モータ２に駆動電流Ｉｄを供給する給電ラインＬｄに接続する。制御トランジスタＱｓは供給制御回路３５により制御されるとともに、この供給制御回路３５はコントローラ１６及び電圧検出部３３により制御される。また、制御トランジスタＱｓには回生電流を流すためのダイオードＤｒを接続する。この場合、制御トランジスタＱｓ，電圧検出部３３，供給制御回路３５及びコントローラ１６は供給制御機能部７を構成する。
【００１８】
次に、本実施例に係るモータ駆動装置１の動作ついて、図２及び図３を参照して説明する。なお、実施例は一例として射出工程の動作について説明する。
【００１９】
まず、電源投入により、充電制御機能部６は充電回路５により蓄電部３を蓄電電圧Ｅｓまで充電させる。この場合、ＡＣ２００〔Ｖ〕はトランス３１に付与され、ＡＣ３００〜３５０〔Ｖ〕に昇圧された交流電圧は、コンバータ３２により直流に変換（整流）される。一方、コントローラ１６から充電制御回路３４には、充電指令信号が付与され、制御トランジスタＱｉはオンする（図３（ｄ））。
この結果、コンデンサＣには当該制御トランジスタＱｉにより制限される定電流Ｉｉが流入する（図３（ｃ））。そして、コンデンサＣが充電され正規の蓄電電圧Ｅｓに達したならトランジスタＱｉをオフにする（図３（ｂ），（ｄ））。この場合、電圧検出部３３によりコンデンサＣの電圧Ｅを監視し、蓄電電圧Ｅｓに達したならトランジスタＱｉをオフにすることができる。実施例は一例として蓄電電圧Ｅｓを５００〔Ｖ〕とした。
【００２０】
また、電源投入により、ＡＣ２００〔Ｖ〕はコンバータ２１に付与され、直流に変換（整流）されるとともに、さらに、平滑コンデンサ２２により平滑される。得られる直流電圧はＤＣ２７０〔Ｖ〕であり、この直流電圧はパワードライバ２３に付与される。
【００２１】
射出工程では射出開始指令信号の出力により、コントローラ１６から各トランジスタＱ１…に制御信号が付与される。これにより、モータ２が駆動制御され、射出装置１２に内蔵するスクリュが予め設定した射出速度Ｖｓで前進する（図３（ａ））。この場合、パワードライバ２３では入力する駆動電圧Ｅｄにより駆動用の三相交流を生成してモータ２に供給する。
【００２２】
一方、射出開始指令信号の出力により、供給制御回路３５は制御トランジスタＱｓをオンにする（図３（ｅ））。この際、給電ラインＬｄの駆動電圧Ｅｄは２７０〔Ｖ〕であるが、コンデンサＣの電圧Ｅは正規の蓄電電圧Ｅｓ（５００〔Ｖ〕）まで充電されているため、コンデンサＣから給電ラインＬｄに電流が流れる。即ち、電源側（コンバータ２１側）から供給される駆動電力Ｐｄに対して、コンデンサＣから蓄電電力Ｐｓが付与される。この場合、射出開始指令信号が出力した直後からの所定期間は、モータ２が回転を開始し、設定された射出速度Ｖｓになるまでの加速期間Ｚｆとなり、モータ２には過度の駆動電流（ピーク電流）Ｉｄｐが供給されるが、この駆動電流Ｉｄｐの大部分は蓄電電力Ｐｓによって賄われる（図３（ｃ））。したがって、電源側から供給される駆動電力Ｐｄに対して平準化が図られ、過度の駆動電流Ｉｄｐを考慮した回路設計が不要になることにより、装置の小型化及びコストダウンを図れるとともに、過度の駆動電流が発生しないため、工場内の設備電力容量を低減できる。
【００２３】
そして、射出速度Ｖｓに達すれば、比較的小さい正規の駆動電流Ｉｄになるため、供給制御回路３５により制御トランジスタＱｓをオフにする。この場合、コンデンサＣの放電により当該コンデンサＣの電圧Ｅは低下するため、電圧検出部３３によりコンデンサＣの電圧Ｅを監視し、駆動電圧Ｅｄまで低下したならトランジスタＱｓをオフにすることができる。
【００２４】
他方、射出が終了すれば、射出終了指令信号が出力し、コントローラ１６から各トランジスタＱ１…に付与された制御信号が解除される。射出終了指令信号が出力した直後からの所定期間は、モータ２の減速期間Ｚｓとなり、モータ２により回生電力Ｐｒが発生する。発生した回生電力Ｐｒに基づく回生電流Ｉｄｓは、ダイオードＤ１…及びダイオードＤｒを通してコンデンサＣに流れ、コンデンサＣに対する蓄電が行われる（図３（ｃ），（ｆ））。モータ２の回転が所定速度まで減速し、コンデンサＣに対する蓄電が行われれば、コンデンサＣの電圧Ｅは上昇する。図３（ｂ）は、回生電力Ｐｒの蓄電により、コンデンサＣの電圧Ｅが電圧Ｅ１（例えば、４５０〔Ｖ〕）になった場合を示す。このように、モータ２の減速期間Ｚｓで発生する回生電流Ｉｄｓは、回生電力Ｐｒとして蓄電部３に蓄えられるため、無駄なエネルギ損失が回避される。
【００２５】
ところで、この後、モータ２の加速期間が存在すれば、充電制御機能部６は、充電回路５により蓄電部３を蓄電電圧Ｅｓ（５００〔Ｖ〕）まで充電させる。即ち、この場合、電圧検出部３３はコンデンサＣの電圧Ｅを監視し、電圧Ｅが正規の蓄電電圧Ｅｓに満たないときは、モータ２の加速期間Ｚｆに至る前に、制御トランジスタＱｉをオンにし、コンデンサＣを正規の蓄電電圧Ｅｓまで充電する。しかし、実施例（図３）では、モータ２の減速期間Ｚｓの終了後、さらに、保圧工程後におけるモータ２の減速期間Ｚｓｒが存在するため、そのままの状態を維持する。そして、減速期間Ｚｓｒの終了後に、制御トランジスタＱｉをオンにし、コンデンサＣを正規の蓄電電圧Ｅｓまで充電する（図３（ｃ），（ｄ））。図３（ｂ）は減速期間Ｚｓｒにおいて回生電力Ｐｒが蓄電され、コンデンサＣの電圧Ｅが電圧Ｅ２（例えば、４７０〔Ｖ〕）になった場合を示すとともに、この後、制御トランジスタＱｉをオンにして、コンデンサＣの電圧Ｅを正規の蓄電電圧Ｅｓ（５００〔Ｖ〕）に復帰させた状態を示す。射出工程では、このような動作が一成形サイクル毎に繰返される。
【００２６】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、細部の構成，形状，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更，追加，削除することができる。例えば、蓄電部３はコンデンサＣを例示したが、バッテリ等の他の同様の機能を有する蓄電部３であってもよい。また、上記実施例では射出用モータ２に対するモータ駆動装置１について説明したが、計量用モータ，型締装置１３における型締用モータや突出し用モータ、さらには油圧式回路で構成した際におけるポンプモータ等に供給するモータ駆動装置においても同様に実施できる。図４は、型締装置１３による型締工程を示す。同図中、Ｖｓｃは型閉速度，Ｉｄｃは駆動電流，Ｉｄｆｃはモータの加速期間Ｚｆｃにおける駆動電流，Ｉｄｓｃはモータの減速期間Ｚｓｃにおける回生電流をそれぞれ示し、基本的には上述した射出工程（射出装置）における実施例と同様に実施できる。一方、各工程に対応した複数のモータ駆動装置を備える場合、任意のモータ駆動装置を他のモータ駆動装置に蓄えた電力により駆動してもよい。また、停電時には蓄えた電力を利用して、モータ駆動装置により駆動される射出装置のスクリュや型締装置の可動盤等を安全な位置に移動させて停止させるいわゆるフェイルセーフ制御を行ってもよい。
【００２７】
【発明の効果】
このように、本発明に係る射出成形機のモータ駆動装置は、電力を蓄える蓄電部を有し、モータの減速期間に、当該モータにより発生する回生電力を蓄電部に蓄え、かつモータの加速期間に、蓄電部に蓄えられた蓄電電力を駆動電力に供給するとともに、蓄電部をモータの駆動電圧よりも高い蓄電電圧に充電する充電回路と、電源投入により又はモータの加速期間に至る前に、充電回路により蓄電部を蓄電電圧まで充電させる充電制御機能部とを有する蓄電回路を備えるため、次のような顕著な効果を奏する。
【００２８】
▲１▼  電源側から供給される駆動電力が平準化されるため、モータの加速期間における過度の駆動電流（ピーク電流）を考慮した回路設計が不要になり、装置の小型化及びコストダウンを図れる。
【００２９】
▲２▼  モータの減速期間に発生する回生電流を回生電力として蓄電部に蓄積し、次の駆動電力として利用するため、無駄なエネルギ損失を回避できる。
【００３０】
▲３▼  過度の駆動電流（ピーク電流）が発生しないため、工場内の設備電力容量を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るモータ駆動装置を備える射出成形機の概要図、
【図２】同モータ駆動装置のブロック回路図、
【図３】同モータ駆動装置における信号及び動作のタイミングチャート、
【図４】本発明の他の実施例に係るモータ駆動装置における信号及び動作のタイミングチャート、
【符号の説明】
１    モータ駆動装置
２    モータ
３    蓄電部
４    蓄電回路
５    充電回路
６    充電制御機能部
７    供給制御機能部
Ｚｓ  減速期間
Ｚｆ  加速期間
Ｐｄ  駆動電力
Ｐｒ  回生電力
Ｐｓ  蓄電電力
Ｅｄ  駆動電圧
Ｅｓ  蓄電電圧
Ｃ    コンデンサ
【図１】
0003708728.tif 000002
【図２】
0003708728.tif 000003
【図３】
0003708728.tif 000004
【図４】
0003708728.tif 000005