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JP2000141440A - 射出成形機のモータ駆動装置 - Google Patents

射出成形機のモータ駆動装置

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JP2000141440A
JP2000141440A JP10314602A JP31460298A JP2000141440A JP 2000141440 A JP2000141440 A JP 2000141440A JP 10314602 A JP10314602 A JP 10314602A JP 31460298 A JP31460298 A JP 31460298A JP 2000141440 A JP2000141440 A JP 2000141440A
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power
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浩 澁谷
Satoshi Nishida
敏 西田
Atsushi Koide
淳 小出
Hiroshi Yamaura
浩 山浦
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Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Nisso Electric Co
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NISSO DENKI KK
Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Nisso Electric Co
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Abstract

(57)【要約】 【課題】装置の小型化及びコストダウンを図るととも
に、無駄なエネルギ損失を回避する。 【解決手段】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に蓄えるとともに、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に供給する蓄電回路４を備える。

Description

【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に蓄えるととも
に、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、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を備えるととも
に、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を備える。また、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Ｐ
ｒ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，Ｑ
６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Ｄ
１，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Ｑ
ｉ，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３
５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Ｑ
ｉ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５０
０〔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Ｅ
ｄ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Ｐ
ｓ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３
５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Ｐ
ｒ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
電部に蓄えるとともに、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】 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】 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】 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
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１２月２日（１９９９．１２．
２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西田 敏 東京都目黒区碑文谷５−14−17 日創電機 株式会社内 (72)発明者 小出 淳 長野県埴科郡坂城町大字南条2110番地 日 精樹脂工業株式会社内 (72)発明者 山浦 浩 長野県埴科郡坂城町大字南条2110番地 日 精樹脂工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4F202 CA11 CB01 4F206 JA07 JT32 5H530 AA02 BB31 CC18 CD34 CE16 DD04 DD13 DD15 DD21 EF03

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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るとともに、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。
  2. 【請求項２】 前記蓄電回路は、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。
  3. 【請求項３】 前記蓄電回路は、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
    を有することを特徴とする請求項２記載の射出成形機の
    モータ駆動装置。
  4. 【請求項４】 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又は２記載の射
    出成形機のモータ駆動装置。
  5. 【請求項５】 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。
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