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技術 成形品製造設備及びその制御方法

出願人 株式会社ユーシン精機
発明者 大立泰治
出願日 2008年3月31日 (12年9ヶ月経過) 出願番号 2008-094058
公開日 2009年10月22日 (11年2ヶ月経過) 公開番号 2009-241540
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の射出成形 複数電動機の制御
主要キーワード 直動案内機構 制御ボックス内 横行フレーム 昇降用サーボモータ 軸モータ制御回路 部位名称 軸駆動用モータ エアーバルブ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2009年10月22日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

回生電力の損出をできるだけ少なくして回生電力を従来よりも有効に活用することができる製造品製造設備を提供する。

解決手段

射出成形機2と成形品取出機11に対して設けられた管理装置10内の動作タイミング出力部17は、少なくとも1つの駆動用モータ回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの駆動用モータが力行状態における加速状態にある重合期間を含むように構成された動作タイミングを出力する。接続関係換回路20は、重合期間において、回生状態にある駆動用モータが発生する回生電流を力行状態にある駆動用モータに負荷電流として供給するように切換動作をする。

概要

背景

特開2000−141440号公報(特許文献1)には、駆動源としてのモータ減速期間に発生する回生電力蓄電手段に蓄え、蓄電手段に蓄えた電力電荷)を、モータの加速期間にモータの駆動電力の一部として放電する射出成形機モータ駆動装置が開示されている。
特開2000−141440号公報

概要

回生電力の損出をできるだけ少なくして回生電力を従来よりも有効に活用することができる製造品製造設備を提供する。射出成形機2と成形品取出機11に対して設けられた管理装置10内の動作タイミング出力部17は、少なくとも1つの駆動用モータ回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの駆動用モータが力行状態における加速状態にある重合期間を含むように構成された動作タイミングを出力する。接続関係換回路20は、重合期間において、回生状態にある駆動用モータが発生する回生電流を力行状態にある駆動用モータに負荷電流として供給するように切換動作をする。

目的

本発明の目的は、回生電力の損出をできるだけ少なくして回生電力を従来よりも有効に活用することができる成形品製造設備及びその制御方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
3件

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請求項1

駆動用モータを備えた成形機と駆動用モータを備えた成形機周辺機器とからなる成形品製造設備制御方法であって、前記駆動用モータの動作タイミングを、前記成型機に設けられた前記駆動用モータ及び前記成形機周辺機器に設けられた前記駆動用モータのうちの少なくとも1つの前記駆動用モータが回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの前記駆動用モータが力行状態における加速状態にある重合期間を含むように構成し、前記重合期間において、前記回生状態にある前記駆動用モータが発生する回生電流を前記力行状態にある前記駆動用モータに負荷電流として供給することを特徴とする成形品製造設備の制御方法。

請求項2

駆動用モータ及び前記駆動用モータを動作タイミングに基づいて制御するモータ制御回路を備えた成形機と、駆動用モータ及び該駆動用モータを動作タイミングに基づいて制御するモータ制御回路を備えた成形機周辺機器と、設定された前記動作タイミングを記憶部に記憶して前記成形機及び前記成形機周辺機器の前記モータ制御回路に、前記動作タイミングを出力する動作タイミング出力部を備えた管理装置とを備えた成形品製造設備であって、前記管理装置は、電源と複数の前記モータ制御回路との間に設けられて、少なくとも1つの前記駆動用モータが回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの力行状態にある前記駆動用モータの駆動用電力の少なくとも一部として回生電力を利用するように前記複数のモータ制御回路間の接続関係切り換える接続関係切換回路を備え、前記動作タイミングは、少なくとも1つの前記駆動用モータが回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの前記駆動用モータが力行状態における加速状態にある重合期間を含むように構成され、前記接続関係切換回路が、前記重合期間において、前記回生状態にある前記駆動用モータが発生する回生電流を前記力行状態にある前記駆動用モータに負荷電流として供給するように切換動作をすることを特徴とする成形品製造設備。

技術分野

0001

本発明は、駆動用モータを備えた成形機と駆動用モータを備えた成形機周辺機器とからなる成形品製造設備及びその制御方法に関するものである。

背景技術

0002

特開2000−141440号公報(特許文献1)には、駆動源としてのモータ減速期間に発生する回生電力蓄電手段に蓄え、蓄電手段に蓄えた電力電荷)を、モータの加速期間にモータの駆動電力の一部として放電する射出成形機モータ駆動装置が開示されている。
特開2000−141440号公報

発明が解決しようとする課題

0003

成形機で使用する駆動用モータとしては、大容量の駆動用モータが使用される。また成形機と一緒に使用される成形品取出機では、X軸、Y軸、Z軸のように複数の軸を複数の駆動用モータで動かしている。このような複数の駆動用モータの駆動電力の一部として蓄電手段に蓄えた電力(電荷)を利用することは考えられる。しかしながら蓄電手段に蓄電する過程及び蓄電手段から電荷を放電する過程のいずれにおいても、回生電力は抵抗損となって損失する。そのため蓄電手段からのエネルギを利用する場合には、回生電力を必ずしも有効に活用しているとは言えなかった。

0004

本発明の目的は、回生電力の損出をできるだけ少なくして回生電力を従来よりも有効に活用することができる成形品製造設備及びその制御方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0005

本発明は、1以上の駆動用モータを備えた成形機と1以上の駆動用モータを備えた成形機周辺機器とからなる成形品製造設備の制御方法を対象とする。本発明では、複数の駆動用モータの動作タイミングを、成型機に設けられた1以上の駆動用モータ及び成形機周辺機器に設けられた1以上の駆動用モータのうちの少なくとも1つの駆動用モータが回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの駆動用モータが力行状態における加速状態にある重合期間を含むように構成する。そして重合期間において、回生状態にある駆動用モータが発生する回生電流を力行状態にある駆動用モータに負荷電流有効電流)として供給する。すなわち回生電流を、加速状態にある他の駆動用モータに直接供給して、回生電流のを他の駆動用モータを駆動するために利用する。したがって本発明によれば、成形品製造設備において、回生電力の損出をできるだけ少なくして回生電力を有効利用することができる。特に、本発明では、回生電流の供給を受ける他の駆動用モータの加速時に回生電流を利用するため、回生電流の供給を受ける他の駆動用モータの動作に大きな影響が生じることはない。

0006

なお重合期間以外において回生状態にある1以上の駆動用モータが発生する回生電力を利用して、蓄電手段を充電してもよい。このようにすると他の駆動用モータの駆動に利用しない回生電力を熱として消費することなく、有効利用することができる。

0007

また本発明の方法を実施する本発明の成形品製造設備は、1以上の駆動用モータ及び1以上の駆動用モータを動作タイミングに基づいて制御する1以上のモータ制御回路を備えた成形機と、1以上の駆動用モータ及び該1以上の駆動用モータを動作タイミングに基づいて制御するモータ制御回路を備えた成形機周辺機器と、設定された動作タイミングを記憶部に記憶して成形機及び成形機周辺機器の複数のモータ制御回路に、動作タイミングを出力する動作タイミング出力部を備えた管理装置とを備えている。管理装置は、電源と複数のモータ制御回路との間に設けられて、少なくとも1つの駆動用モータが回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの力行状態にある駆動用モータの駆動用電力の少なくとも一部として回生電力を利用するように複数のモータ制御回路間の接続関係切り換える接続関係切換回路を備えている。そして動作タイミング出力部が出力する動作タイミングは、少なくとも1つの駆動用モータが回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの駆動用モータが力行状態における加速状態にある重合期間を含むように構成される。接続関係切換回路は、重合期間において、回生状態にある駆動用モータが発生する回生電流を力行状態にある駆動用モータに負荷電流として供給するように切換動作をする。接続関係切換回路は、複数の半導体スイッチング素子を利用して構成することができる。

0008

なお蓄電手段と、回生電力を利用して蓄電手段を充電する充電回路とをさらに備えていてもよい。これらの手段を用いる場合には、接続関係切換回路は重合期間以外において回生状態にある1以上の駆動用モータが発生する回生電力を利用して、充電回路が蓄電手段を充電するように充電回路と複数のモータ制御回路との接続関係を切り換えるように構成する。このようにすると回生電力を有効利用することができる。例えば、蓄電手段を少なくとも動作タイミング出力部の駆動用電源として用いてもよい。成形機周辺機器としては、成形品を取り出すために複数のモータを備えた成型品取出機が含まれる。

発明の効果

0009

本発明によれば、成形品製造設備において、回生電力の損出をできるだけ少なくして回生電力を有効利用することができ、特に、回生電流の供給を受ける他の駆動用モータの加速時に回生電流を利用するため、回生電流の供給を受ける他の駆動用モータの動作に大きな影響が生じることがないという利点が得られる。

発明を実施するための最良の形態

0010

下図面を参照して、本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図1は、本発明の方法を実施する本発明の成形品製造設備の実施の形態の一例の主要部の構成を概略的に示す図である。また図2は、動作タイミングの一部を示す図である。図1に示す成形品製造設備1は射出成形機2を備えている。射出成形機2は、機台3上に設置された射出装置4と型締装置5を備える。射出装置4には、射出用モータ6や、図示しない計量用モータ及びノズルタッチ用モータ等の各種のモータが備わっている。また型締装置5には、型締用モータ及び突出し用モータ等が備わっている。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、例として、射出用モータ6に接続したモータ駆動装置7を示してあるが、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ている。モータ駆動装置7は射出用モータ6に接続されたサーボアンプを含み且つ回生電力を回生可能に構成されたモータ制御回路8を備えており、モータ制御回路8は後述する管理装置10内の動作タイミング出力部17からの動作タイミングを入力として制御される。

0011

図1において、符号Aは成形品取出機本体を指している。成形品取出機11は、成形品取出機本体Aを備えている。成形品取出機本体Aは、後に説明するようにX軸駆動用モータMx、Y軸駆動用モータMy及びZ軸駆動用モータMzを備えている。そして成形品取出機11の制御装置は、これらX軸駆動用モータMx、Y軸駆動用モータMy及びZ軸駆動用モータMzを駆動制御するためのX軸モータ制御回路12、Y軸モータ制御回路13及びZ軸モータ制御回路14を備えている。X軸モータ制御回路12、Y軸モータ制御回路13及びZ軸モータ制御回路14は、後述する接続関係切換回路20を介して電源13から電力の供給を受ける。

0012

次に、成形機周辺機器としての成形品取出機11のハードウエアの構成の一例を図3を用いて説明する。図3には、「トラバース」タイプと呼ばれる成形品取出機11の斜視図を示してある。「トラバース」タイプと呼ばれる成形品取出機11は一般的に、図示しない成形機固定盤に載置され、XYZ3軸方向に進退移動可能にするX駆動用モータMx、Y軸駆動用モータMy及びZ軸駆動用モータMzを備えている。また成形品取出機本体Aは、成形機(金型)から成形品を挟持あるいは吸着により取出す成形品把持部を備える。成形品取出機本体Aは、成形機の所定の成形動作連動して成形品を取出した後、所定の位置に成形品を搬送後開放し、待機位置への移動、待機位置での待機、取出しという所定の動作を反復することで、成形機と連動して自動運転がなされるものである。X,Y,Zの各軸を進退移動可能にする機器部位名称は、横行部、引抜部、昇降部と呼ばれる。図3には、昇降部を2本備えるものが示されている。この成形品取出機11では、成形品取出機本体Aの横行部を構成する横行フレームBに沿って引抜フレームC(引抜部、昇降部)を直線移動させるための動力源として用いられるX軸駆動用モータMxを駆動制御する。横行フレームB内の一方の端部(X軸駆動用モータMx側の端部)には、ギヤボックスD内に収納された歯車機構を介してX軸駆動用モータMxによって回転駆動される1つのプーリが設置され、横行フレームB内の他端には無端のタイミングベルトEを張設可能にする別のプーリを備えている。タイミングベルトEは、横行サーボモータMを駆動源として横行フレームB内にて回動される。タイミングベルトEの一部が貼設固定される引抜フレームCの引抜部は、横行フレームB内の直動案内機構により(直線的に)往復進退移動可能に構成されている。符号Fを付した制御ボックス内にX軸駆動用モータMxのサーボアンプ(図1のX軸モータ制御回路12)が配置されている。また製品側昇降機Gとランナ側昇降機Hにも、それぞれ引き抜き用サーボモータ(Y軸駆動用モータMy)と昇降用サーボモータ(Z軸駆動用モータMz)とが装着されている。これらのサーボモータ(図1のY軸駆動用モータMy及びZ軸駆動用モータMz)についてのサーボアンプ(図1のY軸モータ制御回路13及びZ軸モータ制御回路14)は制御ボックスI内に収納されている。さらにこの成形品取出機11には、図示していないが、成形品把持装置付属しており、この成形品把持装置では、エアーバルブの制御により成形品のエア吸着またはエア把持が実行される。

0013

図1に戻って、本実施の形態では、管理装置10によって成形品取出機11の各種の駆動用モータ(Mx,MyまたはMz)と射出成形機2の各種の駆動用モータ(6)の動作タイミングが管理されている。管理装置10は、制御部15内にCPU16を備えており、CPU16によって動作タイミング出力部17を構成している。また管理装置10は、第1メモリ18と第2メモリ19とを備えている。前述のX軸駆動用モータMxの駆動を制御するX軸モータ制御回路12、Y軸駆動用モータMyの駆動を制御するY軸モータ制御回路13及びZ軸駆動用モータMzの駆動を制御するZ軸モータ制御回路14並びに射出成形機2のモータ制御回路8は、制御部15内のCPU16によって構成される動作タイミング出力部17から出力される動作タイミングに基づいて対向する駆動用モータを制御する。CPU16は第1メモリ18に記憶された動作プログラムによって動作タイミング出力部17を実現している。そし動作タイミング出力部17は、コントローラ9からの入力により第2メモリ19(記憶部)に記憶した動作タイミングデータに基づいて動作タイミングを出力する。

0014

本実施の形態では、電源PSとX軸モータ制御回路12、Y軸モータ制御回路13及びZ軸モータ制御回路14との間に、少なくとも1つの駆動用モータ(Mx,MyまたはMz,6)が回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの力行状態にある駆動用モータ(Mx,MyまたはMz、6)の駆動用電力として回生電力を利用するようにX軸モータ制御回路12、Y軸モータ制御回路13及びZ軸モータ制御回路14並びにモータ制御回路8間の接続関係を切り換える接続関係切換回路20を備えている。電源PSとX軸モータ制御回路12、Y軸モータ制御回路13及びZ軸モータ制御回路14並びにモータ制御回路8に含まれる電力変換回路は、回生電力を回生できる構成になっている。

0015

そして動作タイミング出力部17が出力する動作タイミングは、少なくとも1つの駆動用モータが回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの駆動用モータが力行状態における加速状態にある重合期間(回生状態と力行状態における加速状態とが重なり合う期間)を含むように構成されている。そして接続関係切換回路20は、動作タイミング出力部17が出力する動作タイミングに基づいて、前述の重合期間において、回生状態にある駆動用モータが発生する回生電流を力行状態にある駆動用モータに負荷電流(有効電流)として供給するように切換動作をする。接続関係切換回路20の具体的な回路構成は任意である。例えば、複数の電力用半導体スイッチング素子を利用して構成することができる。

0016

図2(A)乃至(D)には、それぞれ動作時におけるあるときのX軸駆動用モータMx、Y軸駆動用モータMy及びZ軸駆動用モータMz並びに射出用モータ6の動作タイミングを示してある。この例では、射出用モータ6は、長い減速動作回生動作)をする。そのため本実施の形態では、射出用モータ6が減速状態にある期間(時刻t11〜時刻t12の間)において、Y軸駆動用モータMyが力行状態における加速状態になる期間(時刻t4と時刻t5の間)が重なっている。両期間が重なる期間(時刻t4〜時刻t3)が重合期間である。この期間では、射出用モータ6が発生する回生電流が、Y軸駆動用モータMyの加速のための駆動電流(負荷電流)として利用される。なおこの期間(時刻t4〜時刻t3)においては、X軸駆動用モータMxも減速状態にあるので、X軸駆動用モータMxからの回生電流を利用することもできるのは勿論である。またY軸駆動用モータMyが減速状態にある期間(時刻t6と時刻t7の間)において、Z軸駆動用モータMzが力行状態における加速状態になる期間(時刻t8と時刻t9の間)が重なっている。両期間が重なる期間(時刻t8〜時刻t7)が重合期間である。この期間では、Y軸駆動用モータMyが発生する回生電流が、Z軸駆動用モータMzの加速のための駆動電流(負荷電流)として利用される。

0017

本実施の形態では、蓄電手段22と、回生電力を利用して蓄電手段22を充電する充電回路21とをさらに備えている。そのため接続関係切換回路20は、前述の重合期間以外において回生状態にある1以上の駆動用モータ(Mx,MyまたはMz,6)が発生する回生電力を利用して、充電回路21が蓄電手段22を充電するように充電回路22とX軸モータ制御回路12、Y軸モータ制御回路13及びZ軸モータ制御回路14並びにモータ制御回路8等との接続関係を切り換えるように構成されている。図2の例でみれば、射出用モータ6が減速している期間の一部の期間(時刻t11〜時刻t4)とZ軸駆動用モータMzが減速している期間(時刻t9〜時刻t10)に射出用モータ6とZ軸駆動用モータMzとが発生する回生電流が、接続関係切換回路20の切換動作により、充電回路21を通して蓄電手段22に供給されて、蓄電手段22が充電される。なお充電回路22は、接続関係切換回路20の切換動作により、回生時以外は電源10に接続されている。したがって本実施の形態によれば、回生電力を有効に利用することができる。なお蓄電手段22を何の電源として利用するかは任意であり、本例では、他の周辺機器の電源として用いている。

0018

本願明細書に記載した他の発明の構成要件を以下に記載する。

0019

(1) 複数の駆動用モータ及び前記複数の駆動用モータを動作タイミングに基づいて制御する複数のモータ制御回路を備えた成形機と、複数の駆動用モータ及び該複数の駆動用モータを動作タイミングに基づいて制御するモータ制御回路を備えた成形機周辺機器と、設定された前記動作タイミングを記憶部に記憶して前記成形機及び前記成形機周辺機器の前記複数のモータ制御回路に、前記動作タイミングを出力する動作タイミング出力部を備えた管理装置とを備えた成形品製造設備であって、
前記管理装置は、電源と前記複数のモータ制御回路との間に設けられて、少なくとも1つの前記駆動用モータが回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの力行状態にある前記駆動用モータの駆動用電力として回生電力を利用するように前記複数のモータ制御回路間の接続関係を切り換える接続関係切換回路を備え、
前記動作タイミングは、少なくとも1つの前記駆動用モータが回生状態にあるときに、他の少なくとも1つの前記駆動用モータが力行状態における加速状態にある重合期間を含むように構成され、
前記接続関係切換回路が、前記重合期間において、前記回生状態にある前記駆動用モータが発生する回生電流を前記力行状態にある前記駆動用モータに負荷電流として供給するように切換動作をすることを特徴とする成形品製造設備。

0020

(2)蓄電手段と、前記回生電力を利用して前記蓄電手段を充電する充電回路とをさらに備え、前記接続関係切換回路は前記重合期間以外において回生状態にある1以上の前記駆動用モータが発生する回生電力を利用して、前記充電回路が前記蓄電手段を充電するように前記充電回路と前記複数のモータ制御回路との接続関係を切り換えるように構成され、
前記蓄電手段が少なくとも前記管理装置の駆動用電源として用いられていることを特徴とする上記(1)に記載の成形品製造設備。

図面の簡単な説明

0021

発明の方法を実施する本発明の成形品製造設備の主要部の構成を概略的に示す図である。
(A)乃至(D)は動作タイミングの一例を示す図である。
成形品取出機の一例を射出成形機に設置する場合の成形機射出ノズル側から見たときの斜視図である。

符号の説明

0022

1成形品製造設備
2射出成形機
6射出用モータ
7モータ駆動装置
8モータ制御回路
9コントローラ
10管理装置
11成形品取出機
12 X軸モータ制御回路
13 Y軸モータ制御回路
14 Z軸モータ制御回路
15 制御部
16 CPU
18 第1メモリ
19 第2メモリ
17接続関係切換回路
22蓄電手段
21充電回路
PS 電源

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