专利名称：注射成型机以及转换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及具备将经由马达驱动部所供给的再生电力转换为交流电力的桥式电路的注射成型机以及转换器。
背景技术：
图1是现有注射成型机100的构成图。注射成型机100具备将马达150的交流再生电力转换为直流电力并供给到DC链路130逆变器部140 ;转换器部120，将由逆变器部140供给到DC链路130的直流电力转换为交流电力而再生到电源110 ;和控制转换器部120的控制部160。控制部160控制转换器部120的输出电压(即DC链路130的DC链路电压Vdc)，以使从转换器部120的桥式电路124经由电源线125流向电源110的交流电流的波形成为与电源110的电源电压同步的正弦波。电压控制部163基于DC链路电压Vdc与电压指令值Ucmd之间的偏差，将流向电源110的电流的大小作为电流指令值Id生成。d-q转换部162通过将由电流传感器123检测出的流向电源线125的电流Iufb、Ivfb转换为(d_q转换为)与电源110的电源电压的相位同步的两相旋转坐标系，求出与电源110的电源电压的同相成分Idfb和正交成分Iqfb。电流控制部164根据电流指令值Id、Iq以及检测成分Idfb，Iqfb生成电压指令值Vd、Vq0 PWM信号生成部165根据电压指令值Vd、Vq控制桥式电路124的动作。因此，由于能 够调整流向电源110的电流，所以能够得到所希望的DC链路电压Vdc0另外，作为公开将再生电力再生到电源的转换器的现有技术文献，公知有例如专利文献I。专利文献1:日本特开2006-54947号公报然而，即使从交流电力转换部输出的交流电力传输的电力线发生断线(例如图1的情况下，从桥式电路124输出的交流电力进行传输的电源线125因保险丝121的熔断等产生断线)也很难检测出该断线。
发明内容
本发明的目的是提供能够容易地对传输交流电力的电力线的断线进行检测的注射成型机以及转换器。为了达成上述目的，本发明提供一种注射成型机，具备:马达；驱动上述马达的驱动部；将经由上述驱动部由上述马达所供给的再生电力转换为交流电力的转换部；以及断线检测部，基于在传输上述交流电力的电力线中所流动的交流电流的d-q转换结果检测上述电力线的断线。并且，为了达成上述目的，本发明提供一种转换器，具备:转换部，将经由马达的驱动部所供给的再生电力转换为交流电力；和断线检测部，基于传输上述交流电力的电力线中流动的交流电流的d-q转换结果，检测上述电力线的断线。
发明效果:根据本发明，能够容易地对传输交流电力的电力线的断线进行检测。
图1为现有注射成型机的构成图。图2是本发明的一实施方式的注射成型机的构成图。图3是表示注射成型机的模拟的正常时的动作波形的图。图4是表示注射成型机的模拟的异常时的动作波形的图。图5是断线检测部的一例。图6是表示设置有断线检测部的注射成型机的模拟的动作波形的图。图7是断线检测部的一例。图8是断线检测部的一例。图9是断线检测部的一例。图10是断线检测部的一例。图11是本发明的一实施方式的注射成型机的构成图。符号说明
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1，2，100注射成型机10，110 电源20，120转换器部21，121 保险丝22，122LC 滤波器23，123电流传感器24，124桥式电路25，125 电源线30，130DC 链路31，131直流电源线32，132平滑电容器40，140逆变器部50，150 马达60，160 控制部61，161电压相位检测部62，I62Chq 转换部63，163电压控制部64，164电流控制部65，165PWM信号生成部66信号处理部67异常判定部68断线相判定部70转换器
90上位控制器
具体实施例方式以下，根据图说明本发明的实施方式。图2是本发明一实施方式的电动式注射成型机I的构成图。注射成型机I具有:马达50 ;逆变器部40 ；DC链路30 ;转换器70 ;和上位控制器90。并且，转换器70具有转换器部20和控制部60。注射成型机I具有基于由电源10所供给的交流电力经由转换器部20、DC链路30和逆变器部40向马达50供给电力的功能。并且，注射成型机I具有经由逆变器部40、DC链路30和转换器部20将由马达50产生的再生电力再生到电源10的功能。根据这样的功能，能够实现注射成型机I的节能化。电源10例如为工厂设备等设置在注射成型机I的外部的交流电源。马达50为在注射成型机I中所使用的马达，马达50减速时产生再生电力。作为马达50的具体例可以举出模开闭用伺服马达。模开闭用伺服马达能够驱动合模装置并开闭可动压板。通过可动压板的开闭，进行闭合模具的闭模工序、导通模具的开模工序以及紧固模具的合模工序。马达50可以为注射用伺服马达，也可以是顶出用伺服马达。注射用伺服马达能够通过其动作使加热缸内的螺杆前进移动。通过螺杆的前进移动，进行将螺杆前方蓄积的熔融材料注射到模具型腔内的注射工序。顶出用马达根据该动作能够使顶出轴移动。通过顶出轴的移动，进行将成型品从模具推出的成型品推出工序。并且，马达50可以为相互并联的多个马达。逆变器部40为将从转换器部20经由DC链路30所供给的直流电力转换为交流电力，并基于转换后的交流电力驱动马达50的驱动部。逆变器部40例如将从转换器部20输出并经由DC链路30供给的直流电流转换为三相交流电流。并且，逆变器部40将由马达50产生的交流再生电力转换为 直流再生电力，并将转换后的直流再生电力向DC链路30以及转换器部20供给。逆变器部40例如将由马达50所供给的三相交流电流转换为直流电流。逆变器部40在直流电力和三相交流电力之间相互转换时，可以含有例如由6个功率晶体管构成的三相桥式电路。DC链路30为设置在转换器部20的直流输出侧与逆变器部40的直流输入侧之间的直流电源路径部，具备一对直流电源线31和平滑电容器32。直流电源线31为在转换器部20、逆变器部40和平滑电容器32之间流动的直流电流的传输路径。平滑电容器32为使直流电源线31的直流电压平滑的电容器。作为平滑电容器32的具体例，可以举出电解电容器。DC链路30的DC链路电压Vdc相当于平滑电容器32的两端电压。转换器部20为如下再生转换器，将由电源10所供给的交流电力转换为直流电力，将转换后的直流电力供给至DC链路30以及逆变器部40，另一方面，将由逆变器部40以及DC链路30所供给的直流电力转换为交流电力，将转换后的交流电力供给到电源10。转换器部20为将经由逆变器部40所供给的直流再生电力转换为交流电力的转换部。转换器部20具有保险丝21、LC滤波器22、电流传感器23、桥式电路24和电源线25。
保险丝21被串联地插入到电源线25的各相中。通过熔断保险丝21，能够防止电源线25中流过过电流。LC滤波器22为抑制电源线25中流过的电流谐波成分的电路部。LC滤波器22具有如下结构，例如电容器(Capacitor)连接到串联地插入到U、V、W各相中的多个电抗器之间的结构。LC滤波器22例如如图所示，具有一端连接在各相的多个电容器在中性点被共通连接的Y接线结构。另外，LC滤波器22不限于图示的结构，例如各相之间插入有电容器的Δ接线结构，在各相中仅串联地插入电抗器的结果也可以。电流传感器23为检测在电源线25中流动的交流电流的电流值的电流检测部。电流传感器23输出由三相电源线25中的二相电源线所检测的相电流，例如，输出与在U相中所检测的U相电流Iufb以及在V相中所检测的V相电流Ivfb对应的检测信号。桥式电路24为如下电路，将电源线25中流动的交流电力转换为直流电力，将转换后的直流电力供给到DC链路30，另一方面，将从DC链路30所供给的直流电力转换为交流电力，将转换后的交流电力供给到电源线25的回路。桥式电路24例如如图所示，包含由6个功率晶体管构成的三相桥式电路。桥式电路24在马达50动力运行时，由并列连接在构成三相桥式电路的功率晶体管上的二极管，将在电源线25中流动的交流电流整流为直流电流。而桥式电路24在产生马达50的再生电力时，进行将构成三相桥式电路的功率晶体管导通/截止的再生动作，以将从DC链路30所供给的直流电力再生到电源10中。电源线 25为将电源10与桥式电路24之间连接的电力线，传输从桥式电路24所供给的交流电力。电源线25例如由U、V、W这三相电流路径构成。并且，图示的转换器20中动力运行路径和再生路径共通，但是转换器20也可以并联地具有动力运行路径和再生路径。例如，动力运行路径中插入将电源线25中流动的交流电力转换为直流电力的二极管桥式电路，并在再生路径中插入将从DC链路30供给的直流电力转换为交流电力的桥式电路24那样的基于半导体开关的桥式电路。此时，动力运行路径和再生路径双方中插入有保险丝。控制部60例如为以微型计算机为核心构成的运算控制电路。控制部60例如具有CPU、存储控制程序的ROM等辅助存储装置、存储运算结果等的RAM等可读写的主存储装置、定时器、计数器、输入接口以及输出接口。控制部60为控制转换器部20的桥式电路24的再生动作的单元。控制部60进行如下控制，例如通过由PWM信号生成部65生成的PWM信号PWM控制桥式电路24，控制将经由逆变器部40以及DC链路30输入到桥式电路24中的马达50的再生电力再生到电源10中。控制部60通过使桥式电路24再生动作，控制转换器部20的输出电压(B卩DC链路30的DC链路电压Vdc)，以使从桥式电路24经由电源线25流到电源10的交流电流的波形成为与电源10的交流电源电压的相位同步的正弦波。控制部60作为使桥式电路24再生动作的单元，具有d-q转换部62、电压控制部63、电流控制部64、电压相位检测部61和PWM信号生成部65。d-q转换部62通过d_q转换由电流传感器23检测到的U相电流Iufb以及V相电流Ivfb，输出作为d-q转换结果的d轴电流成分Idfb以及q轴电流成分Iqfb。
电压控制部63基于预定的电压指令值Ucmd与由DC链路30检测到的DC链路电压Vdc之间的误差，生成用于使该误差收敛到零的、d轴电流成分Idfb的电流指令值Id。电压指令值Ucmd可以为例如由上位控制器90所供给的信号，也可以为由控制部60生成的信号。电流控制部64基于由d-q转换部62所供给的d轴电流成分Idfb和由电压控制部63所供给的电流指令值Id生成d轴成分的电压指令值Vd。并且，电流控制部64基于由d-q转换部62所供给的q轴电流成分Iqfb和q轴电流成分Iqfb的电流指令值Iq生成q轴成分的电压指令值Vq。电流指令值Iq被设定为零(Iq = O),以将电源线25的功率因数调整为1(即，将流过电源线25的交流电流的波形调整为与电源10的交流电源电压同相位的正弦波)。电压相位检测部61通过检测电源线25各相的交流电压来检测各相的交流电压的相位。PW信号生成部65基于由电压相位检测部61检测出来的相位和由电流控制部64所供给的d-q轴的电压指令值VcUVq，生成驱动桥式电路24内的各晶体管的栅极并使其再生动作PWM驱动信号。图3是表示注射成型机I的模拟的正常时的动作波形的图。Vr是由电压相位检测部61以接地基准检测出的电源线25的交流电压，Ir是由电流传感器23检测出的电源线25中流动的交流电流，Vdc是DC链路30的DC链路电压，Idfb是交流电流Ir通过d_q转换部62所d-q转换后的d轴电流成分，Iqfb是交流电流Ir通过d_q转换部62所d_q转换后的q轴电流成分。转换器70的运行在DC链路电压Vdc超过预定阈值电压Vthl后的时刻11开始(伺服开)。在转换器70运行开始时，通过转换器部20的桥式电路24的再生动作，平滑电容器32放电，因此DC链路电压 Vdc逐渐减小。d轴电流成分Idfb通过控制部60被控制成与DC链路电压Vdc相应的再生电流。由于q轴电流成分Iqfb的电流指令值Iq被固定为零，因此，q轴电流成分Iqfb也被控制为零。在DC链路电压Vdc低于预定的阈值电压Vth2的时刻t2停止转换器70的运行(伺服关)。在停止转换器70的运行时，停止转换器部20的桥式电路24的再生动作。另一方面，图4是表示注射成型机I的模拟的异常时的动作波形。图4表示在基于桥式电路24的再生动作的平滑电容器32的放电中，电源线25的W相在时刻t3断线的情况。如图4所示，在电源线25的各相电源线中的任意一根电源线断线时，基于d-q转换部62的d-q转换结果的q轴电流成分Iqfb的电流值以及d轴电流成分Idfb的电流值相对于正常时的稳定状态较大变动。因此，将用于桥式电路24的再生动作的控制的d-q转换结果用于电源线25的断线检测。将d-q转换结果通用于桥式电路24的再生控制和电源线25的断线检测，因此，能够以简单的结构实现电源线25的断线检测。在图2中，控制部60基于d-q转换部62的d_q转换结果，检测电源线25的断线。例如，控制部60基于d-q转换后的电流成分的大小变化，检测电源线25的断线。作为基于d-q转换部62的d_q转换结果检测电源线25的断线的断线检测部，控制部60例如具有图2所示的信号处理部66以及异常判定部67。
信号处理部66通过进行对由d-q转换部62获得的d_q转换结果进行预定的过滤运算，生成与该d-q转换结果的电流成分大小等价的数据y。异常判定部67通过将数据y与预定的异常判定阈值Vth进行比较，判断电源线25有无断线。异常判定部67例如在数据y超过异常判定阈值Vth时，判断为在电源线25中产生了断线，并对上位控制器90输出表示检测到电源线25的断线的情况的断线检测信号。上位控制器90为基于断线检测信号使交流电流停止在电源线25中流动的单元。上位控制器90例如与控制部60相同为以微型计算机为核心构成的运算控制电路。上位控制器90例如具有CPU、存储控制程序的ROM等辅助存储装置、存储运算结果等的RAM等可读写的主存储装置、定时器、计数器、输入接口以及输出接口。上位控制器90例如在接收到表示检测到电源线25的断线的情况的断线检测信号时，发出用于使注射成型机I的运行停止的伺服关指令，使转换器70的动作停止，使转换器部20的桥式电路24的动作停止。由此，由于转换器部20的桥式电路24的再生动作停止，因此，能够停止交流电流在电源线25中流动。结果，能够防止在电源线25中流过过电流。并且，上位控制器90在接收到表示检测到电源线25的断线的情况的断线检测信号时，向注射成型机I的操作人员通知电源线25中产生了断线的情况也可以。由此，能够迅速地向操作人员通知断线异常。图5是构成断线检测部的信号处理部66的第I具体例。信号处理部66具有绝对值电路7和一次延迟滤波器72。Z表示拉普拉斯变换、a为预定的常数。绝对值电路71将q轴电流成分Iqfb绝对值化。一次延迟滤波器72将q轴电流成分Iqfb的绝对值一次延迟并运算后的值y输出。另外，由于对预定值以上的大电流在一定期间流过电源线25的情况进行检测即可，因此，也可以将一次延迟滤波器替换为定时器。图6是表示在图5的结构中检测到断线的情况的注射成型机I的模拟的异常时的动作波形的图。图6与图4相 同，表示基于桥式电路24的再生动作的平滑电容器32的放电中，电源线25的W相在时刻t5断线了的情况。如图6所示，异常判定部67在从信号处理部66输出的I Iqfb I超过预定的阈值的断线产生后随即的时刻t6，输出作为断线异常检测信号的异常标志。并且，上位控制器90通过使转换器70停止，停止转换器部20的桥式电路24的再生动作(Ir被收敛为零)。图7是信号处理部66的第2具体例。信号处理部66代替绝对值电路71具有将q轴电流成分Iqfb的有效值输出的有效值电路73也可以。一次延迟滤波器74输出将q轴电流成分Iqfb的有效值进行一次延迟运算后的值y。图8是信号处理部66的第3具体例。信号处理部66代替一次延迟滤波器可以为具有移动平均滤波器76的结构，该移动平均滤波器76对将从绝对值电路75输出的q轴电流成分Iqfb的绝对值进行了移动平均后的值y进行输出。图9是信号处理部66的第4具体例。可以具有输入d轴电流成分Idfb的高通滤波器77。由此，能够除去d轴电流成分Idfb的直流成分。即，通过取出图4的d轴电流成分Idfb的t3 t4的值,与图5的情况相同，能够如q轴电流成分Iqfb那样处理。绝对值电路78将高通滤波器77的输出绝对值化，一次延迟滤波器79输出对高通滤波器77输出绝对值进行了一次延迟运算后的值y。图10是信号处理部66的第5具体例。具备输出d轴电流成分Idfb与其指令值Id之间的偏差的减算部80。通过计算这样的偏差，即使指令值Id变化为任意值，也能够输出与图4的d轴电流成分Idfb的t3 t4的值等价的值。因此，与图5的情况相同，能够如q轴电流成分Iqfb那样处理。绝对值电路81对从减算部80输出的偏差进行绝对值化，一次延迟滤波器82输出将从减算部80输出的偏差的绝对值进行一次延迟运算后的值y。图11是本发明的第2实施方式的电动式注射成型机2的构成图。与图2的注射成型机I相同的结构和效果，省略说明。注射成型机2的控制部60作为通过比较由电流传感器23检测到的电源线25的各相电流来检测发生了断线的相的单元具有断线相判定部68。断线相判定部68将通过电流传感器23检测的相电流的电流值为零的电源线判定为发生了断线的电源线。断线相判定部68在没有检测到由电流传感器23检测的相电流的电流值为零的电源线，而是基于来自信号处理部66的数据y检测到断线产生的情况，判定为由电流传感器23没有直接检测到相电流的电源线断线。以上对本发明的优选实施例进行了详细说明，但本发明并不局限于上述实施例，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对上述实施例实施各种变形、替换和组合。
例如，断线检测部组合d轴电流成分Idfb的变化和q轴电流成分Iqfb的变化来检测电源线25的断线也可以。由此，能够提高断线检测精度。并且，例如示出了如下情况，控制部60基于d-q转换后的电流成分的大小变化检测电源线25的断线的情况，但是控制部60基于d-q转换后的电流成分的频率变化检测电源线25的断线也可以，并且基于d-q转换后的电流成分的斜率(倾斜)变化检测电源线25的断线也可以。并且，例如，马达的种类不限于上述种类，只要是注射成型机中所使用的马达，其它马达也适用于本发明。
权利要求
1.一种注射成型机，具备:马达；驱动上述马达的驱动部；转换部，将经由上述驱动部所供给的再生电力转换为交流电力；和断线检测部，基于传输上述交流电力的电力线中流动的交流电流的d-q转换结果，检测上述电力线的断线。
2.如权利要求1所述的注射成型机， 上述断线检测部基于上述交流电流d-q转换后的电流成分的变化，检测上述电力线的断线。
3.如权利要求2所述的注射成型机， 上述断线检测部通过检测上述交流电流d-q转换后的电流成分的大小的变化，检测上述电力线的断线。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的注射成型机， 上述断线检测部通过比较上述d-q转换结果和预定值，检测上述电力线的断线。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的注射成型机， 上述d-q转换结果为q轴电流成分。
6.如权利要求5所述的注射成型机， 上述断线检测部基于输入 有上述q轴电流成分的滤波器的输出，检测上述电力线的断线。
7.如权利要求1-6中任意一项所述的注射成型机， 上述d-q转换结果为d轴电流成分。
8.如权利要求7所述的注射成型机， 上述断线检测部基于输入有上述d轴电流成分的滤波器的输出，检测上述电力线的断线。
9.如权利要求7或8所述的注射成型机， 上述断线检测部基于上述d轴电流成分与上述d轴电流成分的指令值之间的偏差，检测上述电力线的断线。
10.如权利要求1-9中任意一项所述的注射成型机， 上述断线检测部通过比较上述电力线各相的电流检测断线的相。
11.如权利要求1-10中任意一项所述的注射成型机， 具有在检测出上述电力线断线的情况下停止上述交流电流在上述电力线流动的单元。
12.—种转换器,具备: 转换部，将经由马达的驱动部所供给的再生电力转换为交流电力；和断线检测部，基于在传输上述交流电力的电力线中流动的交流电流的d-q转换结果，检测上述电力线的断线。
全文摘要
本发明提供一种能够容易地对传输交流电力的电力线的断线进行检测的注射成型机。该注射成型机具备马达(50)；驱动马达(50)的逆变器部(40)；将经由逆变器部(40)供给的再生电力转换为交流电力的转换器部(20)的桥式电路(24)；以及控制部(60)，具有基于在传输上述交流电力的电源线(25)中流动的交流电流的d-q转换结果，检测电源线(25)的断线的断线检测部。控制部(60)作为断线检测部具有过滤运算q轴电流成分Iqfb的信号处理部(66)和基于信号处理部(66)的输出判定电源线(25)有无断线的异常判定部(67)。
文档编号B29C45/76GK103223719SQ201210576840
公开日2013年7月31日 申请日期2012年12月27日 优先权日2012年1月27日
发明者水野博之 申请人:住友重机械工业株式会社