專利名稱：可降低能耗的注塑機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有注射裝置和模具開合裝置的注塑機(jī)，特別涉及一種在注射裝置和模具開合裝置中使用電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源的電機(jī)驅(qū)動(dòng)注塑機(jī)。
眾所周知，根據(jù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)注塑機(jī)，注射、模具開合、測(cè)量和彈射等各個(gè)功能由單獨(dú)安裝的電機(jī)實(shí)現(xiàn)。通常使用感應(yīng)電機(jī)作為這種電機(jī)。下面將參考

圖1說(shuō)明這種電機(jī)所用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)實(shí)例。在圖1中，一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器10用于三相感應(yīng)電機(jī)IM，其包括一個(gè)變換器部分20和一個(gè)整流電路部分30。該變換器部分20包含多個(gè)用于對(duì)三相中的每一相進(jìn)行切換操作的開關(guān)元件21。該整流電路部分30由一個(gè)電容器輸入型二極管整流電路實(shí)現(xiàn)。該二極管整流電路包含多個(gè)用于對(duì)三相電源PS的每一相進(jìn)行整流操作的多個(gè)二極管31。
同時(shí)，用于注射裝置或模具開合裝置的的感應(yīng)電機(jī)IM在其減速時(shí)產(chǎn)生再生的電能。在此之前，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中，感應(yīng)電機(jī)IM再生的電能由動(dòng)力制動(dòng)電路部分40的電阻器41作為熱量發(fā)散出去。也就是說(shuō)，當(dāng)感應(yīng)電機(jī)IM產(chǎn)生再生的電能時(shí)，開關(guān)元件42被接通，再生的電能由電阻器41發(fā)散出去。從降低能耗的觀點(diǎn)看，耗散了浪費(fèi)的電能。另外，還需要設(shè)置用于發(fā)散電阻器41產(chǎn)生的熱量的散熱裝置，由此產(chǎn)生了尺寸增加的問(wèn)題。
作為與上述再生的電能有關(guān)的措施，人們甚至設(shè)置一種可使電源再生的系統(tǒng)，由電源再生變換器替換整流電路部分30。但是，電源再生變換器很昂貴。
此外，除了上述的情況外，迄今為止，正是當(dāng)前的情況使得注塑機(jī)除了必要的最小電源備用功能外還沒(méi)有采取措施來(lái)斷電。因此，當(dāng)在注塑機(jī)工作時(shí)的模制循環(huán)中通過(guò)斷電來(lái)停止模制操作時(shí)，在樹脂未充分充入模具中的情況下，彈射機(jī)構(gòu)不能彈出模具中未模制的產(chǎn)品。在這種情況下，必需通過(guò)手動(dòng)操作來(lái)取出未模制產(chǎn)品，即模制失敗的產(chǎn)品。在取出時(shí)需要時(shí)間和勞力，并且需要根據(jù)情況拆卸模具。此外，當(dāng)通過(guò)斷電在模制循環(huán)中停止操作時(shí)，需要大量的時(shí)間和勞力，并且在重新啟動(dòng)時(shí)設(shè)定注塑機(jī)周圍的裝置時(shí)對(duì)技術(shù)要求很高。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種可通過(guò)有效地利用電機(jī)的再生電能來(lái)降低能耗的注塑機(jī)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種可利用電機(jī)的再生電能在斷電時(shí)進(jìn)行操作的注塑機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的注塑機(jī)包括一個(gè)至少由一個(gè)電機(jī)和一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組成的驅(qū)動(dòng)源，一個(gè)用于保存電機(jī)的再生電能和電源的電能的充電器，一個(gè)與充電器相連的用于向充電器充入電能和從其中釋放電能的充放電電路，以及一個(gè)用于控制充電器充入電能和控制充電器向電機(jī)提供電能的控制器。該控制器基于注塑機(jī)的操作狀態(tài)通過(guò)控制充放電電路控制充電器。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種將驅(qū)動(dòng)電力提供給注塑機(jī)的方法。該方法包括如下步驟控制充電器從電源充入電能和將電能提供給注塑機(jī)的電機(jī)。一個(gè)控制器基于注塑機(jī)的操作狀態(tài)將控制信號(hào)提供給充放電電路。
圖1是示出常規(guī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)注塑機(jī)所用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)實(shí)例的電路圖；圖2是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)的電路圖；圖3是示出圖2所示的控制部分的具體結(jié)構(gòu)的電路圖。
下面將參考圖2和圖3說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。在圖2中，除了與常規(guī)裝置類似的變換器部分20和整流電路部分30外，本實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器50設(shè)置有一個(gè)充電器60，一個(gè)充放電電路70和一個(gè)控制部分80。
充電器60通過(guò)變換器部分20存儲(chǔ)感應(yīng)電機(jī)IM的再生電能。當(dāng)與感應(yīng)電機(jī)IM消耗的電能相比較在三相電源PS端上的電能有余量時(shí)，充電器60存儲(chǔ)該電能余量。充放電電路70用于向充電器60充入電能和從充電器60中釋放電能?？刂撇糠?0進(jìn)行控制，用于在感應(yīng)電機(jī)IM加速時(shí)或斷電時(shí)，使得充電器60將電能提供給感應(yīng)電機(jī)IM。當(dāng)與感應(yīng)電機(jī)IM消耗的電能相比較在三相電源PS端上的電能有余量時(shí)，控制部分80還進(jìn)行使充電器60充入電能的控制。
參考圖3，控制部分80包括一個(gè)用于檢測(cè)變換器部分20的輸入端上的電壓的第一電壓檢測(cè)部分81。該第一電壓檢測(cè)部分81由比如一個(gè)平滑電容器實(shí)現(xiàn)。該控制部分80還包括一個(gè)第一比較部分86。當(dāng)?shù)谝浑妷簷z測(cè)部分81的檢測(cè)值不低于預(yù)定值時(shí)，第一比較部分86輸出一個(gè)充電控制信號(hào)，使得充電器60充入電能。當(dāng)?shù)谝浑妷簷z測(cè)部分81的檢測(cè)值低于預(yù)定值時(shí)，第一比較部分86輸出一個(gè)放電控制信號(hào)，使得充電器60釋放電能。這利用了如下的事實(shí)當(dāng)感應(yīng)電機(jī)IM減速時(shí)，第一電壓檢測(cè)部分81處的電壓由于再生電能而增加，盡管時(shí)間很短，當(dāng)感應(yīng)電機(jī)IM加速時(shí)，第一電壓檢測(cè)部分81處的電壓減小，盡管時(shí)間很短。此外，最好是，分別在電壓增加端和電壓減少另一端上提供具有特定寬度的預(yù)定值。
尤其是根據(jù)本實(shí)施例，第一比較部分86包括一個(gè)第二電壓檢測(cè)部分86-1，其用于檢測(cè)三相電源PS端上的電壓作為上述的預(yù)定值，一補(bǔ)償器86-2，一加法器86-3，一直流傳輸線電壓指示器86-4和一比較器86-5。補(bǔ)償器86-2用于將來(lái)自第二電壓檢測(cè)部分86-1的檢測(cè)值放大預(yù)定的增益。加法器86-3進(jìn)行后面將要描述的加法運(yùn)算。直流傳輸線電壓指示器86-4保持和輸出一個(gè)參考值，以便基于加法器86-3的輸出設(shè)定上述的預(yù)定值。以此方式，比較器86-5將第二電壓檢測(cè)部分86-1檢測(cè)的電壓與第一電壓檢測(cè)部分81檢測(cè)的電壓進(jìn)行比較，并在第一電壓檢測(cè)部分81的檢測(cè)值不低于預(yù)定值，即參考值時(shí)，輸出一個(gè)充電控制信號(hào)，使得充電器60充入電能。此外，當(dāng)?shù)谝浑妷簷z測(cè)部分81的檢測(cè)值低于參考值時(shí)，比較器86-5輸出一個(gè)放電控制信號(hào)，使得充電器60釋放電能。
由于下述的原因而設(shè)置第二電壓檢測(cè)部分86-1。三相電源有多種電壓值，比如100V、110V,200V和220V。在本發(fā)明采用的注塑機(jī)中使用的三相電源PS的電壓值可從上述的多種電壓值中選擇。因此，必須根據(jù)三相電源PS的電壓值設(shè)定比較器86-5的參考值。對(duì)此，通過(guò)設(shè)置如上述實(shí)施例中的第一比較部分86，可以不需進(jìn)行上述的設(shè)定操作。第二電壓檢測(cè)部分86-1，補(bǔ)償器86-2，加法器86-3，及直流傳輸線電壓指示器86-4可總稱為設(shè)定部分。
當(dāng)根據(jù)三相電源PS的電壓值在比較器86-5處設(shè)定參考值時(shí)，第一比較部分86由下述的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。即，第一比較部分86可具有一設(shè)定部分和一比較器，該設(shè)定部分用于設(shè)定上述的預(yù)定值作為參考值，該比較器用于將設(shè)定的預(yù)定值與電壓檢測(cè)部分81的檢測(cè)值進(jìn)行比較。在這種情況下的比較器可與圖3中所示的比較器86-5相同。在這種情況下，來(lái)自設(shè)定部分的輸出可與不是用于第一電壓檢測(cè)部分81的檢測(cè)值的輸入端的一端相連。
根據(jù)該實(shí)施例的控制部分80還在比較器86-5的輸出端上具有一個(gè)第二比較部分87。第二比較部分87用于將充電器60的電壓與已經(jīng)預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值進(jìn)行比較，并在充電器60的電壓低于預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值時(shí)，輸出一個(gè)控制信號(hào)，使得充電器60充入電能。因此，第二比較部分87具有一個(gè)比較器87-1，其中來(lái)自充電器60的電壓構(gòu)成一個(gè)輸出，而已經(jīng)預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值構(gòu)成另一個(gè)輸出作為充電量指示值。在充電器60的電壓低于預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值時(shí)，比較器87-1輸出一個(gè)充電指示信號(hào)作為控制信號(hào)。第二比較部分87還具有比較器87-2。比較器87-2用于將來(lái)自比較器87-1的充電指示信號(hào)與來(lái)自比較器86-5的充電控制信號(hào)和放電控制信號(hào)進(jìn)行比較，使得充放電電路70進(jìn)行向充電器60充入電能和從充電器60釋放電能的操作。當(dāng)比較器87-2接收到來(lái)自比較器86-5的放電控制信號(hào)時(shí)，即使在充電指示信號(hào)由比較器87-1輸出的情況下，比較器87-2優(yōu)先給出放電控制信號(hào)，使得充放電電路70進(jìn)行充電器60放電的操作。
充電器60用于通過(guò)變換器部分20存儲(chǔ)感應(yīng)電機(jī)IM減速時(shí)產(chǎn)生的再生電能，并且可以是一種可進(jìn)行浮置充電的電池。
通過(guò)上述的結(jié)構(gòu)，在感應(yīng)電機(jī)IM減速產(chǎn)生再生電能時(shí)，控制部分80可通過(guò)充放電電路70向充電器60充入電能。此外，控制部分80可執(zhí)行將充電器60的電能提供給加速或斷電的感應(yīng)電機(jī)IM的控制。此外，當(dāng)與感應(yīng)電機(jī)IM消耗的電能比較在三相電源PS端上的電能有余量時(shí)，控制部分80可執(zhí)行使充電器60充電的控制。在這種情況下，用于充入電能的電能由三相電源PS提供。
最好，對(duì)注塑機(jī)的每個(gè)電機(jī)各自設(shè)置一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器50。有用于注射軸、模具開合軸、樹脂測(cè)量軸和彈射軸的電機(jī)作為注塑機(jī)的主要的電機(jī)，它們?yōu)楦袘?yīng)電機(jī)。
在加速感應(yīng)電機(jī)IM時(shí)，電能通過(guò)整流電路部分30和變換器部分20提供給感應(yīng)電機(jī)IM。在減速感應(yīng)電機(jī)IM時(shí)，感應(yīng)電機(jī)IM產(chǎn)生再生電能。結(jié)果是，第一電壓檢測(cè)部分81處的電壓增加。在這種情況下，由比較器86-5輸出充電控制信號(hào)，相應(yīng)的，感應(yīng)電機(jī)IM的再生電能通過(guò)變換器部分20充入充電器60。
同時(shí)，在感應(yīng)電機(jī)IM加速時(shí)，第一電壓檢測(cè)部分81處的電壓減小。在這種情況下，由比較器86-5輸出放電控制信號(hào)。結(jié)果是，來(lái)自充電器60的電能通過(guò)變換器部分20提供給感應(yīng)電機(jī)IM。這也類似于第一電壓檢測(cè)部分81處的電壓由于斷電減小的情況。
注塑機(jī)主體的控制系統(tǒng)具有備份功能，即使在斷電發(fā)生時(shí)也可存儲(chǔ)模制條件。同時(shí)，盡管時(shí)間不長(zhǎng)，電能可由充電器60提供給感應(yīng)電機(jī)IM。因此，注塑機(jī)主體的控制系統(tǒng)被制成這樣，即當(dāng)斷電發(fā)生時(shí)即使在模制循環(huán)中也可進(jìn)行控制操作直到模制循環(huán)完成。以此方式，可消除樹脂以未完成的方式充入模具中的狀態(tài)。因此，有利于恢復(fù)操作，包括在電能供應(yīng)從斷電恢復(fù)后重新啟動(dòng)時(shí)的重新設(shè)定操作。
此外，當(dāng)注塑機(jī)主體的控制系統(tǒng)不具有備份功能時(shí)，如上所述，可以制成使充電器60的電能用于備份的結(jié)構(gòu)。
同時(shí)，感應(yīng)電機(jī)IM的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器50，特別是，變換器部分20可由用于控制的另一控制器(未示出)控制。
所述的另一控制器根據(jù)模制條件給出感應(yīng)電機(jī)IM的減速指令和加速指令。換句話說(shuō)，對(duì)于各個(gè)感應(yīng)電機(jī)，可預(yù)先知道一個(gè)模制循環(huán)中的減速時(shí)序或加速時(shí)序。因此，控制部分80也可根據(jù)減速時(shí)序和加速時(shí)序控制充電操作和放電操作。圖3示出了作為其構(gòu)成部分的充放電時(shí)序設(shè)定部分88。充放電時(shí)序設(shè)定部分88具有操作狀態(tài)設(shè)定部分88-1和補(bǔ)償器88-2。操作狀態(tài)設(shè)定部分88-1用于設(shè)定一個(gè)循環(huán)中的減速時(shí)序和加速時(shí)序，并且輸出用于執(zhí)行加速時(shí)的放電操作的正信號(hào)。補(bǔ)償器88-2用于將來(lái)自操作狀態(tài)設(shè)定部分88-1的信號(hào)放大預(yù)定的增益。加法器86-3將來(lái)自補(bǔ)償器86-1的輸出與來(lái)自補(bǔ)償器88-2的輸出相加。
盡管根據(jù)上面的描述，說(shuō)明了為各個(gè)感應(yīng)電機(jī)設(shè)置充電器60的情況，但一個(gè)充電器可被多個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器共用。然而，需要為各個(gè)電機(jī)設(shè)置控制部分80。本發(fā)明不限于使用三相電源的注塑機(jī)，也可應(yīng)用于使用單相電源或兩相電源的注塑機(jī)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可獲得下述的效果。
1)、通過(guò)存儲(chǔ)和有效地利用常規(guī)上被作為熱發(fā)散的再生電能可獲得電能保存效果，降低了運(yùn)行成本。
2)、通過(guò)利用充電器的電能，即使在工作時(shí)發(fā)生斷電，操作仍可維持，直到完成一個(gè)模制循環(huán)，不會(huì)切斷模制循環(huán)。相應(yīng)的，在從斷電恢復(fù)電能供應(yīng)后有利于恢復(fù)操作。
權(quán)利要求
1.一種注塑機(jī)，其特征在于其包括一個(gè)包含至少一個(gè)電機(jī)和一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)源；一個(gè)用于保存電機(jī)的再生電能和電源的電能的充電器；一個(gè)與所述充電器相連的用于向充電器充入電能和從其中釋放電能的充放電電路；以及一個(gè)用于控制充電器充入電能和控制充電器向電機(jī)提供電能的控制器，所述控制器基于注塑機(jī)的操作狀態(tài)通過(guò)控制充放電電路控制充電器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注塑機(jī)，其特征在于控制器控制充電器在電機(jī)產(chǎn)生再生電能時(shí)充入電能和控制充電器將電能提供給電機(jī)以加速電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注塑機(jī)，其特征在于控制器控制充電器在電機(jī)產(chǎn)生再生電能時(shí)充入電能和控制充電器在電源斷電期間將電能提供給電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注塑機(jī)，其特征在于所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)變換器部分；并且其中所述控制器包括一個(gè)用于檢測(cè)變換器部分輸入端上的電壓的第一電壓檢測(cè)單元；以及一個(gè)第一比較單元，其輸出充電控制信號(hào)，用于在第一電壓檢測(cè)單元的檢測(cè)的電壓不低于預(yù)定值時(shí)控制充電器充入電能。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的注塑機(jī)，其特征在于所述第一比較單元輸出一個(gè)放電控制信號(hào)，用于在檢測(cè)值低于預(yù)定值時(shí)使充電器釋放電能。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的注塑機(jī)，其特征在于第一比較單元包括一個(gè)與電源相連的第二電壓檢測(cè)單元，以及一個(gè)將第二電壓檢測(cè)單元檢測(cè)的電壓值與第一電壓檢測(cè)單元檢測(cè)的電壓進(jìn)行比較的比較器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的注塑機(jī)，其特征在于所述第一比較單元還包括一個(gè)與所述第二電壓檢測(cè)單元和所述比較器相連的補(bǔ)償器，用于補(bǔ)償?shù)诙妷簷z測(cè)單元的輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的注塑機(jī)，其特征在于第一比較單元包括一個(gè)用于設(shè)定預(yù)定值作為參考值的設(shè)定單元，以及一個(gè)用于將預(yù)定值與第一電壓檢測(cè)單元的檢測(cè)的電壓進(jìn)行比較的比較器。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的注塑機(jī)，其特征在于所述第一比較單元包括一個(gè)與電源相連的第二電壓檢測(cè)單元；一個(gè)用于設(shè)定預(yù)定值作為參考值的操作狀態(tài)設(shè)定單元；一個(gè)用于將第二電壓檢測(cè)單元的輸出與操作狀態(tài)設(shè)定單元的輸出相加的加法單元；以及一個(gè)用于將加法單元的輸出與第一電壓檢測(cè)單元的輸出進(jìn)行比較的比較器，所述加法單元的所述輸出向比較器提供預(yù)定值，所述比較器在第一電壓檢測(cè)單元檢測(cè)的檢測(cè)值不低于預(yù)定值時(shí)，輸出充電控制信號(hào)，使得充電器充入電能，并且在檢測(cè)值低于預(yù)定值時(shí)，輸出放電控制信號(hào)，使得充電器釋放電能。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的注塑機(jī)，其特征在于所述控制器還包括一個(gè)在第一比較單元輸出端上的第二比較單元，所述第二比較單元將充電器的電壓與預(yù)定的充電值進(jìn)行比較，并且在充電器的電壓低于預(yù)定的充電值時(shí)，輸出一個(gè)用于控制充電器充電的控制信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的注塑機(jī)，其特征在于所述第二比較單元優(yōu)先提供一個(gè)放電控制信號(hào)，在電源斷電的情況下，控制充放電電路由充電器釋放電能。
12.一種將驅(qū)動(dòng)電力提供給注塑機(jī)的方法，所述方法包括如下步驟控制充電器從電源充入電能和將電能提供給注塑機(jī)的電機(jī)，一個(gè)控制器基于注塑機(jī)的操作狀態(tài)將控制信號(hào)提供給充放電電路。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述控制步驟控制充電器在電機(jī)產(chǎn)生再生電能時(shí)充入電能，并且控制充電器將電能提供給電機(jī)以加速電機(jī)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述控制步驟包括控制充電器在電機(jī)產(chǎn)生再生電能時(shí)充入電能，并且控制充電器在電源斷電期間將電能提供給電機(jī)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于其中所述控制步驟還包括一個(gè)檢測(cè)變換器部分輸入端上的第一電壓值的第一檢測(cè)步驟；以及輸出一個(gè)充電控制信號(hào)，用于在第一檢測(cè)步驟檢測(cè)的電壓值不低于預(yù)定值時(shí)控制充電器充入電能。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述輸出一個(gè)充電控制信號(hào)的步驟包括在檢測(cè)值低于預(yù)定值時(shí)輸出放電控制信號(hào)使充電器釋放電能的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于還包括一個(gè)檢測(cè)第二電壓值的第二檢測(cè)步驟，以及將第二電壓值與第一電壓值進(jìn)行比較。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于還包括一個(gè)設(shè)定預(yù)定值作為參考值的步驟，并且將預(yù)定值與第一電壓值進(jìn)行比較。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述方法還包括如下步驟設(shè)定預(yù)定值作為參考值；將從電源檢測(cè)的第二電壓值與參考值相加；將相加步驟的結(jié)果與第一電壓值進(jìn)行比較，加法單元的輸出提供預(yù)定值用于比較步驟；在第一電壓值不低于預(yù)定值時(shí)輸出充電控制信號(hào)，使得充電器充入電能；以及在第一電壓值低于預(yù)定值時(shí)輸出放電控制信號(hào)，使得充電器釋放電能。
全文摘要
感應(yīng)電機(jī)IM的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器50具有一個(gè)變換器部分20、一個(gè)充電器60、一個(gè)充放電電路70和一個(gè)控制部分80。充電器60通過(guò)變換器部分存儲(chǔ)感應(yīng)電機(jī)的再生電能。充放電電路70用于向充電器充入電能和從充電器中釋放電能?？刂撇糠?0進(jìn)行充放電電路的控制,在感應(yīng)電機(jī)產(chǎn)生再生電能時(shí)使得充電器充入電能,并且在感應(yīng)電機(jī)加速或斷電時(shí),使得充電器將電能提供給感應(yīng)電機(jī)。
文檔編號(hào)B29C45/17GK1310086SQ0110220
公開日2001年8月29日 申請(qǐng)日期2001年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月22日
發(fā)明者水野博之 申請(qǐng)人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社