(57)【要約】【課題】電力ロスが少なく、消費電力を平滑化することができる電動射出成形機システムを提供する。【解決手段】工場の三相交流電流を変換して直流電流を供給する電力供給装置（３）と、直流電圧線（１１）に接続される複数台の電動射出成形機（４）と、上位コントローラ（５）とから電動射出成形機システム（１）を構成する。電力供給装置（３）は蓄電池（８）を備え、三相交流電流を平滑化する。電動射出成形機（４）は、自機の成形サイクルについて、その開始タイミングと、１回分の成形サイクルの消費電流スケジュールとを上位コントローラ（５）に通知する。上位コントローラ（５）は、もし複数の電動射出成形機（４）で消費電流スケジュールのピーク電流のタイミングが重複し、そのとき直流電圧線（１１）において消費される合計の直流電流が所定の許容値を越える場合には、該当する電動射出成形機（４）に対して開始タイミングを遅らせるよう指令を出す。【選択図】 図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工場から供給される三相交流電流を変換して直流電圧線に直流電流を供給する電力供給装置と、前記直流電圧線に接続されて直流電流の供給を受ける複数台の電動射出成形機と、前記複数台の電動射出成形機と相互に通信する上位コントローラとからなる電動射出成形機システムであって、
前記電力供給装置は蓄電池を備え、必要に応じて前記蓄電池に電力が蓄電されたり前記蓄電池から放電され、それによって三相交流電流が平滑化されるようになっており、
前記複数台の電動射出成形機は、それぞれ自機において実施される成形サイクルについて、その開始タイミングと、１回分の前記成形サイクルにおいて消費される前記直流電圧線における直流電流の時系列のデータである消費電流スケジュールとを、前記上位コントローラに通知するようになっており、
前記上位コントローラは、前記複数台の電動射出成形機からの前記消費電流スケジュールのうち、前記消費電流スケジュールの中の電流最大値であるピーク電流のタイミングが重複するものがあり、かつ重複のタイミングで前記直流電圧線において消費される合計の直流電流が所定の許容値を越える場合には、前記ピーク電流のタイミングが重複している複数台の電動射出成形機のいずれか１台の電動射出成形機に対して前記開始タイミングを遅らせるように指令を出し、それによって前記合計の直流電流が前記許容値を超えないように調整するようになっていることを特徴とする電動射出成形機システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電動射出成形機システムにおいて、前記複数台の電動射出成形機のそれぞれの前記消費電流スケジュールは前記電動射出成形機システムで共通のサンプリング周期で測定された直流電流の時系列データからなり、前記１台の電動射出成形機に対して前記上位コントローラから指令する前記開始タイミングの遅れは、前記サンプリング周期の整数倍の時間で指定するようになっていることを特徴とする電動射出成形機システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電動射出成形機システムにおいて、前記複数台の電動射出成形機は優先順位が決定され、前記上位コントローラから指令を出す前記１台の電動射出成形機は、前記消費電流スケジュールの前記ピークのタイミングが重複している電動射出成形機のうち、優先順位が低い電動射出成形機とすることを特徴とする電動射出成形機システム。
【請求項４】
請求項３に記載の電動射出成形機システムにおいて、前記優先順位は、前記複数台の電動射出成形機のそれぞれの成形サイクルの時間の長さによって決定することを特徴とする電動射出成形機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＡＮ接続された複数台の電動射出成形機からなる電動射出成形機システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動射出成形機は、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、成形品を突き出す突出装置等から構成され、これらの装置がモータによって駆動されるようになっている。電動射出成形機はコンバータを備え、工場から供給される三相交流電流が直流電流に変換され、電動射出成形機内に設けられている直流電圧線に供給される。電動射出成形機においては、それぞれのモータに対応してインバータが設けられ、この直流電流が供給される。インバータは、直流電流を任意の周波数で任意の電圧の三相交流電流に変換してモータに供給する。すなわちモータが駆動され、装置が駆動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１２１２８３号公報
【０００４】
特許文献１には、互いにＬＡＮ接続された複数台の電動射出成形機からなる電動射出成形機システムが記載されている。それぞれの電動射出成形機は射出工程の予定、つまり射出工程のスケジュールをブロードキャストすると共に、他機からの射出工程のスケジュールを受信するようになっている。それぞれの電動射出成形機は、他機から受信した射出工程のスケジュールからシステム全体の消費電力の変化を予想し、自機が射出工程を実施した場合に許容最大電力を越えるか否かを検討する。もし許容最大電力を越える場合には、自機の射出工程のスケジュールを調整して許容最大電力を越えないようにし、成形サイクルを実施する。各電動射出成形機がこのように自律的に射出工程のスケジュールを調整するので、電動射出成形機システム全体として許容最大電力を越えないように運転することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の電動射出成形機システムは、各電動射出成形機が自律的に射出工程のスケジュールを調整して、システム全体としての消費電力が許容最大電力を越えないようになっているので、工場の電源設備に対する負担が少なく、優れている。しかしながら解決すべき問題も若干見受けられる。まず、電動射出成形機システム全体としてコストを小さくしたり消費電力をさらに小さくできる余地があるように思われる。特許文献１に記載の電動射出成形機システムにおいて、それぞれの電動射出成形機はコンバータを備えており、それぞれの電動射出成形機において工場から供給される三相交流電流を直流電流に変換している。コンバータは電動射出成形機毎に設けなければならないのでシステム全体のコストは大きい。またコンバータのそれぞれにおいて三相交流電流を直流電流に変換しているので、たとえ１個１個のコンバータにおける変換効率が高くても、変換による電力ロスは電動射出成形機毎に発生するので、電力ロスの合計は大きい。電力ロスを小さくできればシステム全体の消費電力を小さくできる余地がある。他の解決すべき問題もある。特許文献１に記載の電動射出成形機システムは、許容最大電力が発生しないように射出工程がスケジュールされるので最大電力は抑制できるが、消費電力が小さいときに電力を貯蔵し、消費電力が大きいときに電力を供給して全体として消費電力を平滑化するようなことまでは考慮されていない。仮に、電力を貯蔵する蓄電池を電動射出成形機に設けるようにすれば、消費電力を平滑化することはできる。しかしながら、蓄電池への充電と放電とのみによって消費電力の平滑化を図ろうとすると、消費電力の変動に対応できるように容量の大きい蓄電池を設けなければならなくなりコストが嵩むという問題もある。いずれにしても、特許文献１に記載の電動射出成形機システムは、消費電力の平滑化の点で改善の余地が認められる。
【０００６】
本発明は、上記したような問題点を解決した電動射出成形機システムを提供することを目的とし、具体的には、コストが小さいにも拘わらず、電力ロスが少なく、全体として消費電力を平滑化することができる電動射出成形機システム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】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、工場から供給される三相交流電流を変換して直流電圧線に直流電流を供給する電力供給装置と、この直流電圧線に接続されて直流電流の供給を受ける複数台の電動射出成形機と、上位コントローラとからなる電動射出成形機システムとして構成する。電力供給装置は蓄電池を備え、適宜蓄電・放電させて三相交流電流を平滑化する。電動射出成形機は、それぞれ自機において実施される成形サイクルについて、その開始タイミングと、１回分の成形サイクルにおいて消費される直流電圧線における直流電流の時系列のデータである消費電流スケジュールとを、上位コントローラに通知する。上位コントローラは、もし複数の電動射出成形機で消費電流スケジュールのピーク電流のタイミングが重複し、かつ重複のタイミングで直流電圧線において消費される合計の直流電流が所定の許容値を越える場合には、ピーク電流のタイミングが重複している電動射出成形機のいずれか１台に対して開始タイミングを遅らせるように指令を出すように構成する。
【０００８】
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、工場から供給される三相交流電流を変換して直流電圧線に直流電流を供給する電力供給装置と、前記直流電圧線に接続されて直流電流の供給を受ける複数台の電動射出成形機と、前記複数台の電動射出成形機と相互に通信する上位コントローラとからなる電動射出成形機システムであって、前記電力供給装置は蓄電池を備え、必要に応じて前記蓄電池に電力が蓄電されたり前記蓄電池から放電され、それによって三相交流電流が平滑化されるようになっており、前記複数台の電動射出成形機は、それぞれ自機において実施される成形サイクルについて、その開始タイミングと、１回分の前記成形サイクルにおいて消費される前記直流電圧線における直流電流の時系列のデータである消費電流スケジュールとを、前記上位コントローラに通知するようになっており、前記上位コントローラは、前記複数台の電動射出成形機からの前記消費電流スケジュールのうち、前記消費電流スケジュールの中の電流最大値であるピーク電流のタイミングが重複するものがあり、かつ重複のタイミングで前記直流電圧線において消費される合計の直流電流が所定の許容値を越える場合には、前記ピーク電流のタイミングが重複している複数台の電動射出成形機のいずれか１台の電動射出成形機に対して前記開始タイミングを遅らせるように指令を出し、それによって前記合計の直流電流が前記許容値を超えないように調整するようになっていることを特徴とする電動射出成形機システムとして構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動射出成形機システムにおいて、前記複数台の電動射出成形機のそれぞれの前記消費電流スケジュールは前記電動射出成形機システムで共通のサンプリング周期で測定された直流電流の時系列データからなり、前記１台の電動射出成形機に対して前記上位コントローラから指令する前記開始タイミングの遅れは、前記サンプリング周期の整数倍の時間で指定するようになっていることを特徴とする電動射出成形機システムとして構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電動射出成形機システムにおいて、前記複数台の電動射出成形機は優先順位が決定され、前記上位コントローラから指令を出す前記１台の電動射出成形機は、前記消費電流スケジュールの前記ピークのタイミングが重複している電動射出成形機のうち、優先順位が低い電動射出成形機とすることを特徴とする電動射出成形機システムとして構成される。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の電動射出成形機システムにおいて、前記優先順位は、前記複数台の電動射出成形機のそれぞれの成形サイクルの時間の長さによって決定することを特徴とする電動射出成形機システムとして構成される。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように本発明は、工場から供給される三相交流電流を変換して直流電圧線に直流電流を供給する電力供給装置と、直流電圧線に接続されて直流電流の供給を受ける複数台の電動射出成形機と、複数台の電動射出成形機と相互に通信する上位コントローラとからなる電動射出成形機システムとして構成される。複数台の電動射出成形機は、コンバータを設ける必要がないのでシステム全体としてコストを小さくすることができるし、コンバータは電力供給装置に設ければ済むので三相交流電流から直流電流への変換のロスが少なくて済む。そして電力供給装置は蓄電池を備え、必要に応じて蓄電池に電力が蓄電されたり蓄電池から放電され、それによって三相交流電流が平滑化されるようになっている。つまり工場から供給される三相交流電流を平滑化することができる。そして本発明によると、複数台の電動射出成形機は、それぞれ自機において実施される成形サイクルについて、その開始タイミングと、１回分の成形サイクルにおいて消費される直流電圧線における直流電流の時系列のデータである消費電流スケジュールとを、上位コントローラに通知するようになっており、上位コントローラは、複数台の電動射出成形機からの消費電流スケジュールのうち、消費電流スケジュールの中の電流最大値であるピーク電流のタイミングが重複するものがありかつ重複のタイミングで直流電圧線において消費される合計の直流電流が所定の許容値を越える場合には、ピーク電流のタイミングが重複している複数台の電動射出成形機のいずれか１台の電動射出成形機に対して開始タイミングを遅らせるように指令を出し、それによって合計の直流電流が許容値を超えないように調整するようになっている。つまり上位コンピュータがそれぞれの成形サイクルの開始タイミングを調整して、直流電圧線における消費電流の合計値が許容値を超えないようにしている。これによってシステム全体として消費電力を平滑化できることが保証される。他の発明によると、複数台の電動射出成形機のそれぞれの消費電流スケジュールは電動射出成形機システムで共通のサンプリング周期で測定された直流電流の時系列データからなり、１台の電動射出成形機に対して上位コントローラから指令する開始タイミングの遅れは、サンプリング周期の整数倍の時間で指定するようになっている。この発明によるとサンプリング周期はシステムで共通なので、消費電流スケジュールのピークが重複しているか否かを簡単に確認できるし、開始タイミングの遅れの指令も、サンプリング周期の整数倍で指定すればいいのでシンプルである。さらに他の発明によると、複数台の電動射出成形機は優先順位が決定され、上位コントローラから指令を出す１台の電動射出成形機は、消費電流スケジュールのピークのタイミングが重複している電動射出成形機のうち、優先順位が低い電動射出成形機とするように構成されている。予め決められた優先順位から指令を出す１台の電動射出成形機を決定すればいいので、シンプルであり容易にシステムを構築できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動射出成形機システムを示すシステム構成図である。
【図２】その（ア）、（イ）は、本発明の実施の形態に係る電動射出成形機システムを構成している２台の電動射出成形機の成形サイクルにおける消費電流スケジュールを示すグラフである。
【図３】本発明の実施の形態に係る電動射出成形機システムにおいて、上位コントローラが実施する電動射出成形機間の成形サイクルの開始タイミングの調整方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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システム１は、図１に示されているように、１台の電力供給装置３と、複数台の電動射出成形機４、４、…と、上位コントローラ５とから構成されている。電力供給装置３は、直流電圧供給回路７と蓄電池８とから構成されている。直流電圧供給回路７は、三相交流電流を直流電流に変換する交流−直流コンバータと、直流電流の電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータとを備えている。直流電圧供給回路７によって、工場電源１０から供給される三相交流電流を所定の電圧の直流電流に変換して直流電圧線１１に供給するようになっており、そして直流電流を所定の電圧に変換して蓄電池８に蓄電させたり、蓄電池８から放電される直流電流を変換して直流電圧線１１に供給したりするようになっている。蓄電池８は、直流電圧線１１における直流電流の消費が少ないときは余剰の電力を貯蔵し、消費が多いときには電力を放電するようになっており、これによって工場電源１０から供給される三相交流電流が平滑化されるようになっている。
【００１２】
本実施の形態に係る電動射出成形機４、４、…は、従来の電動射出成形機と相違している点がある。それは本実施の形態に係る電動射出成形機４、４、…は、コンバータを備えておらず、直流電圧線１１から直接直流電流の供給を受けるようになっている点である。すなわち、電動射出成形機４、４、…は、端子１３、１３、…を介して直流電圧線１１に接続され機内電圧線１４に直流電流が供給されるようになっている。そしてこの直流電流が射出軸、可塑化軸、型開閉軸、突出軸等の各サーボアンプ１５、１６、…に供給される。なお、電動射出成形機４、４、…の機内電圧線１４には、従来の電動射出成形機と同様に、直流電流を安定化させるための平滑化コンデンサ２０、２０、…が設けられている。
【００１３】
上位コントローラ５は、このような電力供給装置３、電動射出成形機４、４、…と所定の通信手段２１により相互に通信できるようになっている。図には示されていないが、上位コントローラ５にはモニタが設けられており、電動射出成形機システム１において消費される電力が表示されたり、各電動射出成形機４、４、…の成形サイクルの実施状況等が表示されるようになっている。
【００１４】
本実施の形態に係る電動射出成形機システム１は、電力供給装置３から供給される直流電流の合計、つまり合計の消費電流が所定の許容値を超えないように、上位コントローラ５が電動射出成形機４、４、…の成形サイクルを調整するようになっている。後で説明するが、このような調整ができるように、全ての電動射出成形機４、４、…は、成形サイクルに関するデータを上位コントローラ５に通知するようになっている。電動射出成形機４、４、…は、成形サイクルに関するデータとして、自機の消費電流スケジュールを測定している。消費電流スケジュールは本明細書における用語であるが、１回分の成形サイクルにおいて自機で消費される直流電流の時系列のデータのことを意味する。なお直流電流は直流電圧線１１における電流である。消費電流スケジュールは、所定のサンプリング周期、例えば１秒間の周期で電動射出成形機４、４、…において測定され、図２の（ア）、（イ）のグラフ３１、３２で示されているような時系列データとして得られる。グラフ３１は、成形サイクル３１Ａが比較的長い所定の電動射出成形機４の消費電流スケジュールであり、消費電流スケジュールは、型閉工程３１ａ、型締工程３１ｂ、射出・保圧工程３１ｃ、可塑化工程３１ｄ、型開工程３１ｅ、突出工程３１ｆにおいて変化している。消費電流スケジュールにおける最大の消費電流、つまりピーク電流３１ｇは、射出・保圧工程３１ｃの先頭において発生している。グラフ３２は、成形サイクル３２Ａが比較的短い他の電動射出成形機４についての消費電流スケジュールであり、同様にピーク電流３２ｇは射出・保圧工程３２ｃの先頭において発生している。
【００１５】
本実施の形態に係る電動射出成形機システム１の作用を説明する。図３に示されているように、上位コントローラ５において、システムに属する全ての電動射出成形機４、４、…の優先順位を予め決定しておく（ステップＳ１）。優先順位の決定方法は任意であり、例えば電動射出成形機４、４、…において実施される成形サイクルの時間の長短によって決定してもよいし、成形される成形品の重要度に応じて決定されてもよい。あるいは消費電流スケジュールのピーク電流の高低に応じて決定されてもよい。いずれにしても、予め上位コントローラ５において電動射出成形機４、４、…の優先順位が決定される。全ての電動射出成形機４、４、…は、自機の消費電流スケジュールと、次回実施予定の成形サイクルの開始タイミングとを上位コントローラ５に送る。上位コントローラ５はこれらを受信する（ステップＳ２）。上位コントローラ５は、全ての電動射出成形機４、４、…から受信した成形サイクルの消費電流スケジュールと開始タイミングから、直流電圧線１１における合計の消費電流の変動を予測する（ステップＳ３）。
【００１６】
予測した合計の消費電流の変動をチェックし、複数台の電動射出成形機４、４、…の消費電流スケジュールでピーク電流が重複しているタイミングがあるか否か、そして直流電圧線１１における合計の消費電流が所定の許容値を超えているか否かを確認する（ステップＳ４）。もし、複数台の電動射出成形機４、４、…においてピーク電流が重複し、かつこのときに合計の消費電流が許容値を超えていれば、次に説明するステップＳ５を実施する。そうでなければ、電動射出成形機４、４、…の成形サイクルの実施について問題ないと判断し、電動射出成形機４、４、…に成形サイクルを実施させる（ステップＳ６）。その後ステップＳ２に戻り、上位コントローラ５は、全ての電動射出成形機４、４、…から送信される消費電流スケジュールと開始タイミングとを受信する。以下処理を繰り返す。
【００１７】
ステップＳ４において、複数台の電動射出成形機４、４、…においてピーク電流が重複し、かつこのときに合計の消費電流が許容値を超えていると判断したらステップＳ５を実施する。具体的には、ピーク電流が重複している複数台の電動射出成形機４、４、…の中で優先順位の低い電動射出成形機４を選択する（ステップＳ５）。本実施の形態における上位コントローラ５は、ステップＳ５を実施したら、次にステップＳ８の判断を実施して、判断に応じて処理を変えるようにしているが、このステップＳ８の判断の内容と処理については次に説明するとして、ここでは便宜上次のステップであるステップＳ９を実施するものとして説明する。ステップＳ９では、上位コントローラ５は、ステップＳ５において選択された電動射出成形機４について指令を出し、その成形サイクルの開始タイミングを遅らせる。遅らせる時間は、サンプリング周期の整数倍とし、例えば１秒だけ遅らせる。このように選択された電動射出成形機４について開始タイミングを遅らせるようにした条件下で、再びステップＳ３に戻り、直流電圧線１１における合計の消費電流の変動を予測する。ステップＳ４において判断し、複数台の電動射出成形機４、４、…においてピーク電流の重複が解消するか、合計の消費電流について許容値以内に収まっていれば、ステップＳ６を実施して、電動射出成形機４、４、…に成形サイクルを実施させる。もし、ステップＳ４において、依然として複数台の電動射出成形機４、４、…においてピーク電流が重複し、かつこのときに合計の消費電流が許容値を超えている場合には、ステップＳ５、ステップＳ９を繰り返して、選択された電動射出成形機４について成形サイクルの開始タイミングを遅らせる。このような処理を繰り返して、複数台の電動射出成形機４、４、…においてピーク電流の重複が解消するか、合計の消費電流について許容値以内に収まるようになれば、ステップＳ６によって成形サイクルを実施させる。
【００１８】
上で説明を省略したステップＳ８について説明する。本実施の形態に係る電動射出成形機システム１においては、選択された１台の電動射出成形機４について成形サイクルの開始タイミングを遅らせて、直流電圧線１１における合計の消費電流を許容値を超えないようにしているが、開始タイミングを遅らせるときに電動射出成形機４、４、…の成形サイクルの開始の順番が、互いに入れ替わらないようにする。つまり特定の電動射出成形機４の成形サイクルの開始タイミングを遅らせた結果、他の電動射出成形機４の開始タイミングより遅くなって、結果的に成形サイクルの開始の順番が変動することがないようにする。このような処理は、ステップＳ８の判断とステップＳ５の処理によって実現される。具体的には、ステップＳ５において選択された電動射出成形機４について、ステップＳ９によって成形サイクルの開始タイミングを遅らせようとするとき、もし、電動射出成形機４、４、…の成形サイクルの開始の順番に変化が生じるようであれば（ステップＳ８）、ステップＳ５に戻るようにする。そして前回選択した電動射出成形機４とは別の、他の優先順位の小さい電動射出成形機４を選択するようにする。ステップＳ５とステップＳ９の間にステップＳ８の判断を設けることによって、電動射出成形機４、４、…の成形サイクルの開始の順序は変動しないことが保証される。
【符号の説明】
【００１９】
１    電動射出成形機システム      ３    電力供給装置
４    電動射出成形機              ５    上位コントローラ
７    直流電圧供給回路            ８    蓄電池
１０    工場電源                  １１    直流電圧線
３１、３２        消費電流スケジュール
３１Ａ、３２Ｂ    成形サイクル
３１ｇ、３２ｇ    ピーク電流
【図１】
2018051860.tif 000003
【図２】
2018051860.tif 000004
【図３】
2018051860.tif 000005