(57)【要約】【課題】デジタル制御によりインバータを制御する磁場発生装置であって、精度良く減衰する交流電流を生成して脱磁できる磁場発生装置を提供する。【解決手段】コイル（１３）と、これに電流を供給するインバータ（１１）と、これを制御するコントローラ（１４）とからなるプラスチックマグネット射出成形機用の磁場発生装置（１０）であって、インバータ（１１）をデジタル制御する磁場発生装置（１０）を対象とする。インバータ（１１）とコイル（１３）の間には検出レンジの異なる第１、２の電流検出器（１９、２０）を設ける。コントローラ（１４）がコイル（１３）に流す電流を所定の目標電流になるように測定電流によりフィードバック制御するとき、測定電流は電流の大きさによって第１、２の電流検出器（１９、２０）から切り換えて入力されるようにする。【選択図】 図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型内に射出された磁性体粉末入り樹脂成形品に磁場を与えるコイルと、該コイルに直流電流または交流電流を供給するインバータと、該インバータをデジタル制御によりＰＷＭ制御するコントローラとからなる磁場発生装置であって、
前記インバータと前記コイルの間には検出レンジの異なる第１、２の電流検出器が設けられ、前記コントローラが前記コイルに流す電流を所定の目標電流になるように測定電流によりフィードバック制御するとき、前記測定電流は電流の大きさによって前記第１、２の電流検出器から切り換えられて入力されるようになっていることを特徴とする、プラスチックマグネット射出成形機用の磁場発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の磁場発生装置において、前記第１、２の電流検出器は、前記コイルの一方の端子側と他方の端子側とに設けられ、前記コントローラは前記第１、２の電流検出器において検出される電流の偏差を監視して所定のしきい値を超えたら地絡が発生したと判定するようになっていることを特徴とするプラスチックマグネット射出成形機用の磁場発生装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の磁場発生装置において、前記インバータは三相交流電圧を生成するサーボアンプからなり、前記サーボアンプから出力されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれか２相によって直流電流または交流電流が生成されるようになっており、前記第１、２の電流検出器は前記サーボアンプに設けられている２個の変流器であることを特徴とするプラスチックマグネット射出成形機用の磁場発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体粉末入り樹脂を金型に射出し、一方向の磁場を発生させて磁性体を配向させる着磁を実施し、成形品が冷却固化したら減衰する交番磁界を作用させて脱磁を実施して、プラスチックマグネット成形品を得るようになっているプラスチックマグネット射出成形機において、磁場を発生させる磁場発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックマグネットは、磁性体の粉末を混ぜた樹脂から形成され、形状の自由度が高く、寸法精度が高いので色々な分野で利用されている。プラスチックマグネットからなる成形品には、成形品内において粉末状の磁性体がランダムに配向して分布しているいわゆる等方性プラスチックマグネットもあるし、磁性体が所定の方向に配向している異方性プラスチックマグネットもある。いずれも射出成形によって成形することができるが、後者の異方性プラスチックマグネットは、強い磁力を与えることができ優れている。異方性プラスチックマグネットからなる成形品は、磁場発生装置を備えた射出成形機によって次のようにして成形する。射出成形機の型締装置によって金型を型締めする。射出装置を駆動して、磁性体の粉末を含有する溶融樹脂を型締めされた金型に射出する。磁場発生装置によって着磁工程を実施する。つまり型締装置の型盤に設けられているコイルに直流電流を流し、金型内の成形品に一方向の磁場を与え、粉末状の磁性体を配向させる。成形品が固化したら、磁場発生装置によって脱磁工程を実施する。すなわち時間と共に減衰する交流電流をコイルに流し、成形品に対して減衰する交番磁界を作用させる。そうすると成形品は脱磁される。型締装置を型開きして成形品を突き出す。必要に応じて成形品は所定の着磁装置に搬送され、着磁装置において着磁される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２５４９３３号公報
【０００４】
本願発明と直接関係はないが、特許文献１にも異方性プラスチックマグネットを成形する射出成形機が記載されている。このような射出成形機においては、成形品に大きな磁場を与えるために磁場発生装置のコイルには数十アンペア等の大電流を流す必要があり、大電流によってコイルは発熱し、発熱による昇温が大きいとコイルの被覆が劣化したり断線が生じる虞がある。特許文献１に記載の射出成形機においては、脱磁工程の終了後にコイルの抵抗を測定し、予め設定されている抵抗の設定値と比較して、測定された抵抗が大きければ温度異常が発生していると判定するようになっている。この方法によると、温度センサをコイルに格別に設ける必要がなく、安価に温度異常を検出して、コイルの被覆の劣化や断線を防止することができる。なお特許文献１によると、検出される抵抗が非常に大きいときは、コイルが断線していると判定するようにしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
磁場発生装置のコイルには、前記したように直流電流や減衰する交流電流を供給する必要があり、磁場発生装置を構成しているインバータによって所望の電流を生成している。インバータはパルス幅変調方式すなわちＰＷＭにより制御され、コイルを流れる電流が所望の目標電流になるように測定電流からフィードバック制御されている。従来、このフィードバック制御はアナログ制御により実施されているが、アナログ制御を実施するためのアナログ基板は、温度の影響を受けて制御特性が変化してしまうという問題がある。そこで近年は、温度の影響を受けにくいデジタル基板からなるコントローラによって、インバータをデジタル制御するようになってきている。
【０００６】
磁場発生装置においてインバータをデジタル制御するようにすれば、温度の影響を受けにくく精度良く所望の直流電流や交流電流を生成してコイルに供給することができ優れている。しかしながら解決すべき問題も見受けられる。具体的には、脱磁工程において交流電流を生成するとき、小電流の交流電流を精度良く生成できず、従って減衰する交流電流を精度良く生成できないという問題である。これはデジタル変換によって測定電流のデータの精度が落ちてしまうことによる。コイルには目標電流が流れるようにフィードバック制御するが、コントローラに測定電流を入力するとき所定のビット数のデジタルデータに変換している。磁場発生装置では比較的大電流を扱う必要があるので、デジタルデータは大電流を扱えるように検出レンジを大きくする必要があるが、そうすると小さい電流を扱うとき精度が落ちてしまう。小さい電流の精度が落ちると、小電流の交流電流を精度良く生成できない。そうすると時間と共に減衰する交流電流を精度良く生成できず、脱磁工程において脱磁が十分に実施できない。小電流の精度を高くするように検出レンジを選定するという方法もある。このようにすると小電流の交流電流を精度良く生成できるようになるからである。しかしながらこの場合には大電流を扱えなくなり、磁場発生装置として利用できない。ところで比較的一般的なデジタル基板ではデジタル変換によって測定電流は例えば１０ビットのデジタルデータに変換されるようになっている。そこで、例えばこのビット数を大きくすれば精度の問題は解決するかも知れない。しかしながら、ビット数の大きなデジタルデータを扱えるようにするにはデジタル基板のコストが大きくなってしまい好ましくない。
【０００７】
磁場発生装置には他の問題もある。磁場発生装置は前記したように型盤に設けられているコイルを備えているが、絶縁が破壊されてコイルにおいて地絡が発生してしまうことがある。磁場発生装置も他の装置と同様に射出成形機から電力の供給を受けるようになっているので、地絡が発生したら射出成形機の給電用ブレーカにおいてこれを検出することはできる。しかしながら、地絡がどの装置において発生しているかを特定できないので、障害の解決が遅れるという問題がある。例えば、磁場発生装置のインバータとコイルとを接続している電線に零相変流器つまりＺＣＴを設けるようにすればコイルの地絡は検出できる。しかしながらコストが大きくなるという問題もある。
【０００８】
本発明は、上記したような問題点を解決したプラスチックマグネット射出成形機用の磁場発生装置を提供することを目的としている。具体的には、デジタル制御からなるフィードバック制御によりインバータをＰＷＭ制御してコイルに電流を供給するようになっている磁場発生装置において、精度良く減衰する交流電流を生成することができ、従って脱磁工程を適切に実施できるプラスチックマグネット射出成形機用の磁場発生装置を提供することを目的としている。さらに、磁場発生装置のコイルにおいて地絡が発生したとき、これを小コストで検出できるプラスチックマグネット射出成形機用の磁場発生装置を提供することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、コイルと、該コイルに電流を供給するインバータと、インバータを制御するコントローラとからなるプラスチックマグネット射出成形機用の磁場発生装置であって、インバータをデジタル制御する磁場発生装置を対象とする。そして、インバータとコイルの間には検出レンジの異なる第１、２の電流検出器を設ける。コントローラがコイルに流す電流を所定の目標電流になるように測定電流によりフィードバック制御するとき、測定電流は電流の大きさによって第１、２の電流検出器から切り換えて入力されるように構成する。また、第１、２の電流検出器は、コイルの一方の端子側と他方の端子側とに設けるようにし、コントローラにおいて第１、２の電流検出器において検出される電流の偏差を監視して所定のしきい値を超えたら地絡が発生したと判定するように構成する。
【００１０】
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、金型内に射出された磁性体粉末入り樹脂成形品に磁場を与えるコイルと、該コイルに直流電流または交流電流を供給するインバータと、該インバータをデジタル制御によりＰＷＭ制御するコントローラとからなる磁場発生装置であって、前記インバータと前記コイルの間には検出レンジの異なる第１、２の電流検出器が設けられ、前記コントローラが前記コイルに流す電流を所定の目標電流になるように測定電流によりフィードバック制御するとき、前記測定電流は電流の大きさによって前記第１、２の電流検出器から切り換えられて入力されるようになっていることを特徴とする、プラスチックマグネット射出成形機用の磁場発生装置として構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の磁場発生装置において、前記第１、２の電流検出器は、前記コイルの一方の端子側と他方の端子側とに設けられ、前記コントローラは前記第１、２の電流検出器において検出される電流の偏差を監視して所定のしきい値を超えたら地絡が発生したと判定するようになっていることを特徴とするプラスチックマグネット射出成形機用の磁場発生装置として構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の磁場発生装置において、前記インバータは三相交流電圧を生成するサーボアンプからなり、前記サーボアンプから出力されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれか２相によって直流電流または交流電流が生成されるようになっており、前記第１、２の電流検出器は前記サーボアンプに設けられている２個の変流器であることを特徴とするプラスチックマグネット射出成形機用の磁場発生装置として構成される。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明は、金型内に射出された磁性体粉末入り樹脂成形品に磁場を与えるコイルと、該コイルに直流電流または交流電流を供給するインバータと、該インバータをデジタル制御によりＰＷＭ制御するコントローラとからなる磁場発生装置を対象としている。そして本発明によると、インバータとコイルの間には検出レンジの異なる第１、２の電流検出器が設けられ、コントローラがコイルに流す電流を所定の目標電流になるように測定電流によりフィードバック制御するとき、測定電流は電流の大きさによって第１、２の電流検出器から切り換えられて入力されるように構成されている。つまり第１、２の電流検出器は、検出される電流のレンジが異なっており、一方は大電流をカバーできるようになっていると共に他方は小電流を精度良く検出できるようになっている。測定電流はこのような第１、２の電流検出器から、電流の大きさによって切り換えてコントローラに入力するようにするので、コントローラは大電流を扱うことができると共に小電流であっても精度良く扱うことができる。従って時間と共に減衰する交流電流を精度良く生成することができ、プラスチックマグネットの成形品を得るとき脱磁工程を適切に実施することができる。他の発明によると、第１、２の電流検出器は、コイルの一方の端子側と他方の端子側とに設けられ、コントローラは第１、２の電流検出器において検出される電流の偏差を監視して所定のしきい値を超えたら地絡が発生したと判定するように構成されている。地絡が発生すると、インバータからコイルに向かって流れる電流の一部がインバータに戻ってこなくなるので、コイルからインバータに向かって流れる電流は減少する。この偏差を監視してコイルにおける地絡を監視することになる。この発明によってコイルにおいて発生する地絡の検出が容易になる。さらに他の発明によると、インバータは三相交流電圧を生成するサーボアンプからなり、サーボアンプから出力されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれか２相によって直流電流または交流電流が生成されるようになっており、第１、２の電流検出器はサーボアンプに設けられている２個の変流器であるように構成されている。三相交流電圧を生成するサーボアンプには、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の電線が設けられ、少なくとも２相の電線に電流を検出する変流器が設けられている。そうすると、格別に変流器を設けなくても、三相交流電圧を生成するサーボアンプを利用するだけで本発明を実施できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係るプラスチックマグネット射出成形機における電力供給系統と磁場発生装置とを示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るプラスチックマグネット射出成形機の磁場発生装置を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明の実施の形態に係る射出成形機１も、従来周知の射出成形機と同様に、金型を型締めする型締装置、加熱シリンダとスクリュとからなり樹脂を溶融して射出する射出装置、等を備えている。図１には、これらの各装置を駆動するサーボモータＭ、Ｍ、…と、これらのサーボモータＭ、Ｍ、…に電力を供給するための電力供給系統２が示されている。すなわち射出成形機１には従来の電動射出成形機と同様に、コンバータつまり交流直流変圧器３が設けられ、工場電源５から供給される三相交流電圧が直流電圧に変換されるようになっている。変換された直流電流が供給される直流電圧線６には、サーボモータＭ、Ｍ、…を駆動するインバータつまりサーボアンプ７、７、…が設けられている。これらのサーボアンプ７、７、…は直流電圧から三相交流電圧を生成し、サーボモータＭ、Ｍ、…を駆動するようになっている。
【００１４】
本実施の形態に係る射出成形機１は、磁場発生装置１０がこのような電力供給系統２の直流電圧線６に設けられている。本実施の形態に係る磁場発生装置１０は、図２に詳しく示されているが、コイル１３と、このコイル１３に直流電流または単相交流電流を供給するサーボアンプ１１と、サーボアンプ１１を制御するコントローラ１４とから概略構成されている。コイル１３は、図には示されていないが型締装置の型盤に設けられており、型締装置によって型締めされる金型に磁場をかけるようになっている。コイル１３に供給する電流は直流電流と単相交流電流であるので、一般的には単相交流電流を生成するインバータによって電流を供給すれば済む。つまりＩＧＢＴが４個、ダイオードが４個のインバータによって電流を生成すれば済む。しかしながら本実施の形態においては、三相交流電圧用のサーボアンプ１１を利用している。従ってサーボアンプ１１は、従来周知のように６個のＩＧＢＴ１６、１６、…と６個のダイオード１７、１７、…とから構成され、直流電圧線６から供給される直流電圧を、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の三相交流電圧として出力するようになっている。本実施の形態においては、このようなサーボアンプ１１のＵ相、Ｖ相の２相だけを使用して、直流電流または単相交流電流を生成してコイル１３に供給するようになっている。
【００１５】
本実施の形態においては三相交流電圧生成用のサーボアンプ１１を採用したことによる利点がある。本発明を実施するには２個の電流検出器が必要になるが、一般的な三相交流電圧生成用のサーボアンプは３相の電流を検出するために少なくとも２個の電流検出器が設けられているので、これらを利用できるからである。本実施の形態において、第１の電流検出器１９はサーボアンプ１１のＵ相とコイル１３の一方の端部とを接続する電線に介装され、第２の電流検出器２０はサーボアンプ１１のＶ相とコイル１３の他方の端部とを接続する電線に介装されている。第１、２の電流検出器１９、２０はいずれも変流器からなるが、一方の変流器の方が他方に比して巻き数が多くなっている。本実施の形態においては第１の電流検出器１９の方が第２の電流検出器２０より巻き数が多くなっている。これによって第１の電流検出器１９の方が小電流に対して精度良く電流を検出できるのに対し、第２の電流検出器２０は大電流の電流も検出できるようになっている。
【００１６】
コントローラ１４は、デジタル基板から構成されこの基板で動作するソフトウエアによってサーボアンプ１１を制御するようになっている。つまりサーボアンプ１１はデジタル制御されるようになっている。コントローラ１４は、直流電流または単相交流電流を生成するための目標電流が与えられ、この目標電流になるようにサーボアンプ１１を制御するが、目標電流はコントローラ１４内にソフトウエアとして実装されている比較部２５に入力される。比較部２５では、次に説明するようにコイル１３を流れる測定電流のデータが入力されるようになっているが、これらの偏差が計算されて電流制御器２６に入力される。電流制御器２６は偏差が無くなるようにフィードバック制御により操作量を計算し、ＰＷＭ信号生成器２８がＯＮ／ＯＦＦ信号つまりＰＷＭ信号を生成する。このＰＷＭ信号によってＩＧＢＴ１６、１６、…を駆動する。つまりサーボアンプ１１が制御される。
【００１７】
コントローラ１４には第１、２の電流検出器１９、２０を介して検出されるコイル１３の測定電流が入力されるようになっている。具体的には、第１、２の電流検出器１９、２０において検出される電流は、コントローラ１４内のＡ／Ｄ変換器２１、２１によってデジタルデータに変換される。いずれもデジタルデータのビット長は同じであるが、第１の電流検出器１９の電流から変換されるデジタルデータは対応する電流の範囲が狭い。つまり検出レンジが狭く、小電流を精度良く扱えるようになっている。一方第２の電流検出器２０の電流から変換されるデジタルデータは対応する電流の範囲が広い。つまり検出レンジが広く、電流の精度は粗いが大電流まで扱えるようになっている。これらのデジタルデータからなる電流はソフトウエアとして実装されている切換器２３に入力され、第１、２の電流検出器１９、２０の一方の電流が切換器２３において選択されて比較部２５に入力される。切換器２３は電流制御器２６によって切換えられるようになっている。具体的には目標電流が比較的大きいときには大電流を扱う必要がある。測定電流は大きくなるので、第２の電流検出器２０からの電流が選択されるように切換器２３を切換える。一方、目標電流が小さいときには小電流を精度良く扱う必要がある。従ってこのときは第１の電流検出器１９からの電流が測定電流として選択されるように切換器２３を切換える。
【００１８】
本実施の形態に係る磁場発生装置１０は、コイル１３において発生する地絡を検出することもできるようになっている。コントローラ１４には、比較器３１が設けられ、第１、２の電流検出器１９、２０において検出される測定電流が比較され、その偏差が地絡監視器３２に入力されている。
【００１９】
本実施の形態に係る磁場発生装置１０を備えた射出成形機１の作用を説明する。射出成形機１においてプラスチックマグネット成形品を得るには次のようにする。型締装置を駆動して金型を型締めする。射出装置を駆動して磁性体粉末入りの樹脂を金型に射出する。磁性体を配向させる着磁工程を実施する。すなわちコントローラ１４において所定の直流電流を流すための目標電流を設定する。コイル１３に流す直流電流は比較的大電流であるので、コントローラ１４の切換器２３を切換えて、検出レンジが大きい第２の電流検出器２０からの電流が選択されて測定電流として比較部２５に入力されるようにする。電流制御器２６、ＰＷＭ信号生成器２８によって処理されてサーボアンプ１１が駆動され、コイル１３に直流電流が流れる。コイル１３に直流電流が流れると一方向に磁場が発生する。成形品中の磁性体粉末が配向する。成形品が冷却固化したら着磁工程を終了する。次いで脱磁工程を実施する。つまりコイル１３に対して、時間と共に減衰する単相交流電流を流すようにする。コントローラ１４においてこのような単相交流電流になるように目標電流を変化させる。最初のうちは減衰していないので目標電流は比較的大きい。従ってコントローラ１４の切換器２３においては検出レンジが大きい第２の電流検出器２０の電流が選択されて測定電流として比較部２５に入力されるようにする。サーボアンプ１１が制御されてコイル１３に所定の大きさの交流電流が流れる。交流電流が減衰するように目標電流を変化させる。目標電流が小さくなってきたら、コントローラ１４の切換器２３を切換える。すなわち検出レンジが小さい第１の電流検出器１９の電流が選択されて測定電流として比較部２５に入力されるようにする。第１の電流検出器１９の電流は小電流に対して精度が高いデジタルデータである。従って、これを測定電流としてサーボアンプ１１をフィードバック制御すると、小電流であっても滑らかな交流電流を生成できコイル１３に供給できる。コイル１３に交流電流を供給すると交番磁界が発生するが、これを減衰させると交番磁界が次第に小さくなる。これによってプラスチックマグネット成形品が脱磁される。脱磁工程を終了する。型締装置を駆動して金型を開き、プラスチックマグネット成形品を得る。
【００２０】
このようにプラスチックマグネット成形品を成形するとき、地絡監視器３２において地絡を監視する。ところでコイル１３において地絡が発生すると、コイル１３の一方の端部からコイル１３に流れる電流と、コイル１３の他方の端部から流れる電流とがその大きさが一致しなくなる。これを検出することになる。具体的には、地絡監視器３２には、前記したように第１、２の電流検出器１９、２０からの電流の偏差が入力される。地絡監視器３２は、偏差を所定のしきい値と比較する。偏差がしきい値より小さいときは正常であると判定する。しかしながら偏差がしきい値を超えたら地絡が発生したと判定する。
【符号の説明】
【００２１】
１      射出成形機                ３      電力供給系統
３      交流直流変圧器            ５      工場電源
６      直流電圧線                ７      サーボアンプ
１０      磁場発生装置            １１      サーボアンプ
１３      コイル                  １４      コントローラ
１９      第１の電流検出器        ２０      第２の電流検出器
２３      切換器                  ２５      比較部
２６      電流制御器              ２８      ＰＷＭ信号生成器
３２      地絡監視器
【図１】
2018011433.tif 000003
【図２】
2018011433.tif 000004