JP2004242419A

JP2004242419A - モータ用過負荷検出装置

Info

Publication number: JP2004242419A
Application number: JP2003028525A
Authority: JP
Inventors: Yuji Onishi; 祐史大西
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】高い精度でモータの過負荷状態を検出することができる過負荷検出装置を提供する。
【解決手段】モータの動力線Ｕ、Ｖ及びＷのうちのいずれかに電流検出器を取り付け、そこに流れる電流を検出する。検出した電流値から動力線に流れる電流の実効値を求め、しきい値と比較する。求めた実効値がしきい値を超えている場合にモータが過負荷状態にあると判定する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの過負荷検出装置に関し、特に射出成形機に用いられる電磁ブレーキ付きの三相誘導モータの過負荷を検出する過負荷検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な電動射出成形機の構成を図２に示す。
【０００３】
図２の電動射出成形機は、原料としての樹脂を一時貯蔵するためのホッパ２０１、ホッパ２０１から供給される樹脂を可塑化するための加熱シリンダ２０２、ホッパ２０１に貯蔵された樹脂を計量して加熱シリンダ２０２に供給するとともに、加熱シリンダ２０２によって可塑化された樹脂を射出するためのスクリュ２０３等を含む可塑化装置２０４と、固定金型２０５及び可動金型２０６がそれぞれ取り付けられる固定プラテン２０７及び可動プラテン２０８、可動プラテン２０８を図の左右方向に移動させるためのトグルリンク２０９、及び可動プラテン２０８を案内し、その移動方向を制限するタイバー２１０等を含む型締装置２１１とを備えている。そして、この電動射出成形機は、スクリュ２０３を前後進（図の左右方向に移動）させるための射出用モータ２１２、スクリュ２０３を回転させるための計量用モータ２１３、可塑化装置２０４全体を図の左右方向に移動させるための可塑化装置移動用モータ２１４、可動プラテン２０８を移動させる型開閉用モータ２１５、可動プラテン２０８に組み込まれているエジェクトピン２１６を前後進（図の左右方向に移動）させるためのエジェクタモータ２１７、金型２０５，２０６の厚みに応じて可動プラテン２０８及びトグルリンク２０９を図の左右方向に移動させるための型厚移動用モータ２１８等の複数の駆動用モータを備えている。また、この電動射出成形機は、駆動用モータの回転を駆動制御するための制御部２３０を備えている。
【０００４】
なお、図２に示す成形機では、可塑化装置移動用モータ２１４がスクリュ２０３の進行方向に関して後方側に位置しているが、前方側に配置されたものもある（特許文献１参照。）。
【０００５】
次に、図２の電動射出成形機の動作を簡単に説明する。以下の動作は、制御部２３０の制御の下で行われる。
【０００６】
まず、射出成形の成形動作を行う前に、可動プラテン２０８と固定プラテン２０７との間の距離を、成形する成形品の金型の厚みに応じた距離とするための調整を行う必要がある。このため、可動プラテン２０８及び固定プラテン２０７に可動金型２０６及び固定金型２０５をそれぞれ搭載した状態で、型締モータ２１５を駆動させ、型締用ボールネジ２１９を回転させクロスヘッド２２０を動かすことで、トグルリンク２０９を伸ばした状態にさせる。その後、型厚移動用モータ２１８を駆動することで、可動プラテン２０８、トグルリンク２０９及びトグルサポート２２１をタイバーに沿って動かすことで、金型２０５，２０６の厚みに応じた可動プラテン２０８の位置決めを行う。可動プラテン２０８の位置決めがされ、型締力の調整が完了すると同時に、型厚移動用モータ２１８へ流れていた電流は遮断され、同時に型厚移動用モータ２１８に設けられたブレーキが作動し、型締時の可動プラテン２０８の位置が保持される。したがって、金型の厚みに応じた型締力が設定され、保持される。その後、射出成形を以下のように行う。
【０００７】
可塑化装置移動用モータ２１４を駆動して、可塑化装置２０４を前進させ、加熱シリンダ２０２のノズル先端を固定金型２０５に接触させて押圧する。そして、可塑化移動用モータ２１４にブレーキをかけ、所定のタッチ力を成形サイクル中に維持した状態を保つ。
【０００８】
次に成形サイクル中の射出成形機の動作について説明する。まず、型開閉モータ２１５を駆動して、トグルリンク２０９を介して可動プラテン２０８を固定プラテン２０７側へ移動させ、固定金型２０５と可動金型２０６とを密着させる（型全閉）。次に、可塑化装置移動用モータ２１４を駆動して、可塑化装置２０４を前進させ、加熱シリンダ２０２のノズル先端を固定金型２０５に接触させて押圧する。そして、可塑化装置移動用モータ２１４にブレーキを掛ける。続いて、射出用モータ２１２を駆動してスクリュ２０３を前進させて射出及び保圧を行う。この後、スクリュ２０３を回転させながら後退させて次の射出のための計量を行う。それから可塑化装置を後退させて、金型２０５に対するノズル先端の押圧を解除する。さらに、可動プラテン２０８を固定プラテン２０７から遠ざかるように移動させて型開を行い、エジェクトモータ２１７を駆動して成形品を金型２０６からエジェクトする。その後、再び型開閉モータ２１５を駆動し、型締工程が再開される。
【０００９】
通常は、上記のようにして射出成形が行われるが、射出条件によっては、ノズル先端を金型に押圧しているときにノズル先端が冷えて、樹脂のつまりや、糸引きを引き起こすことがある。このような場合は、射出後に可塑化装置２０４を後退させて、いわゆる後退成形を行うこともある。
【００１０】
後退成形を行う場合は、型開閉モータ２１５を駆動して固定金型２０５と可動金型２０６とを密着させた後に、可塑化移動用モータ２１４を駆動して可塑化装置２０４を前進させ、加熱シリンダ２０２のノズル先端を固定金型２０５に接触させて押圧する。そして可塑化移動用モータ２１４にブレーキをかけて、ノズルが金型にタッチした状態を維持させる。射出用モータ２１２を駆動して充填、保圧工程が終了すると、可塑化移動用モータ２１４が駆動されるとブレーキが解除され、可塑化装置が後退し、ノズルの先端の押圧が解除される。
【００１１】
さて、電動射出成形機では、回転速度や回転トルクを制御する必要があるモータについてはサーボ制御が行われる。ところが、可塑化装置移動用モータ２１４や型圧移動用モータ２１８については、回転速度や回転トルクを制御する必要がないので、安価な誘導モータが用いられるのが一般的である。
【００１２】
また、可塑化装置移動用モータ２１４や型圧移動用モータ２１８は、上述したように、停止したときにモータに電流を流してトルクを発生させてモータの回転を維持する代わりに、ブレーキを掛けておく必要がある。このブレーキとしては、例えば、図３（ａ）及び（ｂ）に示すような電流のオン／オフによってブレーキを作動させる電磁ブレーキが用いられる。
【００１３】
図３（ａ）及び（ｂ）に示す電磁ブレーキ３００は、スプリング加圧・電磁力開放型のブレーキであって、モータ３１０の後端に固定された固定子３０１、この固定子３０１に取り付けられたコイル３０２及びバネ３０３、モータ軸３１１に沿って移動可能に固定子３０１に取り付けられた可動子３０４（ブレーキディスク）、及び、モータ軸３１１の回転に伴って回転するようにそのモータ軸３１１に固定されたブレーキライニング３０５とを備えている。
【００１４】
この電磁ブレーキ３００のコイル３０２には、モータ３１０へ駆動電流を供給したときに電流が流れるようになっている。したがって、モータ３１０への駆動電流の供給がないときは、この電磁ブレーキ３００のコイル３０２への電流の供給もない。このとき、この電磁ブレーキ３００には電磁力が発生しないので、可動子３０４は、図３（ａ）に示すように、バネ３０３の復元力によってブレーキライニング３０５に押し付けられる。その結果、可動子３０４とブレーキライニング３０５との間に働く摩擦力によって、モータ軸３１１の回転が防止される。
【００１５】
モータ３１０に駆動電流が供給されると、電磁ブレーキ３００のコイル３０２にも電流が流れ、電磁力が発生する。これにより、可動子３０４は、バネ３０３の復元力に逆らって固定子３０１側に引き付けられ、図３（ｂ）に示すように、ブレーキライニング３０５から離れる。その結果、モータ軸３１１は、自由に回転できるようになる。
【００１６】
可塑化装置移動用モータ２１４及び型厚移動用モータ２１８は、それぞれ、図４に示すように、可逆コンタクタ４０１を介して三相交流電源４０２に接続される。そして、これらモータは、過負荷状態になることを防止するために、通常、動力線Ｕ、Ｖ及びＷにそれぞれサーマルリレー４０３が接続されている。
【００１７】
【特許文献１】
特開２０００−７１２８６号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
電磁ブレーキを使用すると、ブレーキライニングが摩耗し、ブレーキが掛かった状態における、可動子と固定子の間の距離が変化する。このため、電磁ブレーキは、定期的な調整を怠ると、ブレーキライニングの摩耗が進んで固定子と可動子との距離が広がり、電磁力によって可動子を固定子側に引き付けることができなくなる場合がある。このような場合には、ブレーキが掛かったままの状態でモータが駆動されることになり（即ち、過負荷状態となり）、コンタクタの破損やモーターコイルの焼損などを招いてしまう。それゆえ、電磁ブレーキによって引き起こされるモータの過負荷状態を、精度良く検出することが望まれている。
【００１９】
しかしながら、従来の電動射出成形機では、可塑化装置移動用モータや型厚移動用モータの過負荷を防止するためにサーマルリレーが用いられており、モータに取り付けられている電磁ブレーキの調整不良等によって引き起こされる過負荷状態に対する検出精度が低いという問題点がある。
【００２０】
また、サーマルリレーは、その検出精度が最も高くなるように設定しようとしても、設定精度そのものが低い（設定者に依存する）うえ、周囲温度の変化による動作特性の変動も大きいという問題点がある。
【００２１】
そこで、本発明は、設定者に依存せず、また周囲温度の影響を受けることなく、高い精度でモータの過負荷状態を検出することができる過負荷検出装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、誘導モータの動力線に流れる電流を検出する電流検出器と、該電流検出器が検出した電流検出値と予め設定されたしきい値とを比較する比較器とを備えたことを特徴とするモータ用過負荷検出装置が得られる。
【００２３】
また、本発明によれば、誘導モータの過負荷を検出する過負荷検出方法において、前記誘導モータ動力線に流れる電流を検出し、検出した電流値と予め設定されたしきい値とを比較し、比較の結果に基づいて前記誘導モータの過負荷を検出するようにしたことを特徴とする過負荷検出方法が得られる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２５】
図１に、本発明の一実施の形態に係る過負荷検出装置１００のブロック図を示す。図１の過負荷検出装置１００は、可逆コンタクタ１１０を介して三相交流電源１２０に接続される動力線Ｕ、Ｖ及びＷを有し、かつ電磁ブレーキ１３０が取り付けられている三相交流モータ（誘導モータ）１４０の過負荷を検出するためのものである。なお、このような電磁ブレーキ１３０を備えたモータ１４０は、例えば、電動射出成形機（図２参照）やハイブリッド射出成形機の可塑化装置移動用モータや型厚移動用モータとして用いられるものである。以下では、この過負荷検出装置１００が、図２の射出成形機の制御部２３０のモータ制御系に組み込まれたものとして説明する。
【００２６】
図１の過負荷検出装置１００は、モータ１４０の動力線Ｕ、Ｖ及びＷのうちの１つ（ここでは、動力線Ｕ）に取り付けられた電流検出器１０１と、電流検出器１０１からの検出信号を増幅する増幅器１０２と、増幅された検出信号をアナログ・ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器１０３と、ディジタル変換された検出信号から動力線Ｕに流れる電流の実効値を演算により求める実効値演算器１０４と、しきい値を設定するためのしきい値設定器１０５と、実効値演算器１０４からの実効電流値としきい値設定器１０５からのしきい値とを比較する比較器１０６と、比較器１０６からの比較結果を表示する表示器１０７とを有している。
【００２７】
以下、図１の過負荷検出装置の動作について説明する。
【００２８】
まず、可逆コンタクタ１１０がオンすると、三相交流電源１２０からの三相交流電流がモータ１４０に供給され、モータ１４０が回転駆動される。このとき、電流検出器１０１は、動力線Ｕに流れる電流を検出して、検出した電流値に応じた検出信号を出力する。この検出信号は、増幅器１０２に入力される。
【００２９】
増幅器１０２は、電流検出器１０１から検出信号が入力されると、その検出信号を増幅し、増幅した検出信号をＡ／Ｄ変換器１０３へ出力する。
【００３０】
Ａ／Ｄ変換器１０３は、増幅器１０２からの増幅された検出信号をアナログ・ディジタル変換してディジタル検出信号とし、実効値演算器１０４へ出力する。
【００３１】
実効値演算器１０４及び比較器１０６は、単一のＣＰＵにより実現可能である。実効値演算器１０４は、Ａ／Ｄ変換器１０３からのディジタル検出信号を受けて、動力線Ｕに流れる電流の最大値を検出し、検出した最大値に基づいて動力線Ｕに流れる電流の実効値を演算する。そして、演算により求めた実効値に応じた信号を比較器１０６の一方の入力に供給する。
【００３２】
しきい値設定器１０５は、キーボードやタッチパネル等の情報入力機器を含み、しきい値の設定を受け付け、設定されたしきい値を記憶保持する。
【００３３】
比較器１０６の他方の入力には、しきい値設定器１０５を用いてブレーキの摩耗状況に応じて予め設定したしきい値に応じた信号が供給される。比較器１０６は、実効値演算器１０４からの実効値に応じた信号と、しきい値設定器１０５からのしきい値に応じた信号とを比較し、実効値に応じた信号のレベルがしきい値に応じた信号のレベルを上回った場合に、制御部２３０がモータが過負荷状態にあると判断して、過負荷信号を表示器１０７へ出力する。また、検出された電流の波高値を求め、しきい値と比較してもよい。しきい値は、成形サイクルを遅くしたり、成形を止めたり、外部に設けたブレーキ冷却用のファンの回転を制御するなど、ブレーキの摩耗状態に応じて成形機を制御できるように、複数のしきい値を設定してもよい。
【００３４】
表示器１０７は、比較器１０６から過負荷信号を受けたとき、メンテナンスを促す表示を行う。
【００３５】
以上のようにして、本実施の形態に係る過負荷検出装置は、モータ１４０の動力線のいずれかに流れる電流を検出し、それに基づいてモータ１４０の過負荷状態を検出する。
【００３６】
本実施の形態に係る過負荷検出装置では、モータ１４０の動力線に流れる電流に基づいてモータ１４０の過負荷を検出するようにしたことで、サーマルリレーを用いた場合のように、設定者に依存することもなく、また、周囲温度の変化の影響をほとんど受けることなく、高い精度でモータ１４０の過負荷状態を検出することができる。また、電磁ブレーキ１３０が原因となる過負荷状態であっても、高い精度でモータ１４０の過負荷状態を検出することができる。
【００３７】
なお、上記実施の形態では、過負荷状態が検出された場合に、表示器１０７に表示を行うと説明したが、音声により或いは表示とともに音声により報知するようにしてもよい。また、過負荷状態が検出されたとき、制御部２３０はコンタクタ１１０へも過負荷信号を入力させ、コンタクタ１１０をオフさせてモータ１４０を停止・保護するようにしてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、モータの動力線に供給される電流を検出することによってモータの過負荷状態を検出するようにしたことで、高い精度でモータの過負荷状態を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る過負荷検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】一般的な電動射出成形機の概略図である。
【図３】図２の電動射出成形機で用いられるモータに取り付けられる電磁ブレーキの概略断面図であって、（ａ）は、コイルに電流が供給されていないとき、（ｂ）は、コイルに電流が供給されているとき、をそれぞれ示す図である。
【図４】従来の過負荷検出装置を説明するための図である。
【符号の説明】
１００過負荷検出装置
１０１電流検出器
１０２増幅器
１０３Ａ／Ｄ変換器
１０４実効値演算器
１０５しきい値設定器
１０６比較器
１０７表示器
１１０可逆コンタクタ
１２０三相交流電源
１３０電磁ブレーキ
１４０三相交流モータ

Claims

誘導モータの動力線に流れる電流を検出する電流検出器と、該電流検出器が検出した電流検出値と予め設定されたしきい値とを比較する比較器とを備えたことを特徴とするモータ用過負荷検出装置。
請求項１に記載のモータ用過負荷検出装置を備えたことを特徴とする射出成形機。
請求項２に記載の射出成形機において、前記比較器の比較結果に基づいて前記誘導モータの過負荷判断を行う制御部を備えたことを特徴とする射出成形機。
請求項２又は３に記載の射出成形機において、前記誘導モータが電磁ブレーキを有していることを特徴とする射出成形機。
請求項４に記載の射出成形機において、前記誘導モータが可塑化装置移動用モータ又は型厚移動用モータであることを特徴とする射出成形機。
誘導モータの過負荷を検出する過負荷検出方法において、
前記誘導モータの動力線に流れる電流を検出し、
検出した電流値と予め設定されたしきい値とを比較し、
比較の結果に基づいて前記誘導モータの過負荷を検出するようにしたことを特徴とする過負荷検出方法。