JP7305403B2 - 射出成形機、制御盤及び冷却ユニット - Google Patents

Description

本開示は、射出成形機、制御盤及び冷却ユニットに関する。

特許文献１は、筐体内にヒートシンクと冷却ファンを設けることを開示する。冷却ファンの作動により生じた空気流は、ヒートシンクの放熱フィンの間の流路に流れ、筐体の窓から筐体外に流出する。

特許第４１００６６０号公報

特許文献１に開示のように筐体内にヒートシンクとファンを設ける場合、ファンの作動に伴って筐体内で空気流が生じる。これにより筐体内のＩＰＭ（Intelligent Power Module）以外の発熱素子（例えば、ＣＰＵ）の冷却が促進される。しかしながら、筐体は、複数の筐体板から構築され、また配線取出口等が設けられる。従って、筐体の隙間を介して、埃、粉塵、ＰＭ（Particulate Matter）といったダストが筐体内に取り込まれてしまう。ダストは、意図しない電気部品間の短絡を生じさせ、或いは、意図しない電気部品の蓄熱を生じさせ、筐体内に格納された制御システムの動作を不安定にするおそれがある。従って、ＩＰＭといったモータ駆動用素子の効率的な冷却と、制御盤の筐体内におけるダスト蓄積の抑制を両立することが望まれる。

本開示の一態様に係る射出成形機の制御盤は、射出成形機の制御盤であって、
制御盤筐体の内部空間に配置されるモータ駆動用素子と、
前記モータ駆動用素子を冷却するための冷却ユニットを備え、
前記冷却ユニットは、
前記モータ駆動用素子に熱的に接続されたヒートシンクを含む流路部材と、
少なくとも前記流路部材と共に流路を構成し、前記流路を通じて流れる第１空気流を生成するように構成された少なくとも一つの第１ファンを含み、
前記流路は、前記制御盤筐体の第１側面部分に流入口を有し、前記制御盤筐体の第２側面部分に流出口を有し、また、前記第１ファンの作動により前記流路に流れる前記第１空気流が前記制御盤筐体の内部空間に流出しないように構成される。

本開示の一態様に係る冷却ユニットは、射出成形機の発熱素子を冷却するための冷却ユニットであって、
モータ駆動用素子に熱的に接続されるべきヒートシンクを含む流路部材と、
少なくとも前記流路部材と共に流路を構成し、前記流路を通じて流れる空気流を生成するように構成された少なくとも一つのファンを備え、
前記流路は、前記射出成形機の制御盤筐体の第１側面部分に流入口を有し、前記制御盤筐体の第２側面部分に流出口を有し、また、前記少なくとも一つのファンの作動により前記流路に生じる前記空気流が前記制御盤筐体の内部空間に流出しないように構成される。

本開示の一態様に係る射出成形機の制御盤は、
制御盤筐体の内部空間に配置されるモータ駆動用素子と、
前記制御盤筐体の内部空間に配置される射出成形機制御用のＣＰＵと、
前記モータ駆動用素子を冷却するための冷却ユニットにして、前記モータ駆動用素子に熱的に接続されたヒートシンクを含む流路部材と、少なくとも前記流路部材と共に流路を構成し、前記流路を通じて流れる第１空気流を生成するように構成された少なくとも一つの第１ファンを備える、冷却ユニットと、
前記制御盤筐体の外部空間から内部空間へ空気を引き込んで前記制御盤筐体の内部空間に第２空気流を生成する第２ファンを備え、
前記冷却ユニットの前記流路は、前記制御盤筐体の第１側面部分に流入口を有し、前記制御盤筐体の第２側面部分に流出口を有し、また、前記第１ファンの作動により前記流路に流れる前記第１空気流が前記制御盤筐体の内部空間に流出しないように構成される。

本開示の一態様によれば、モータ駆動用素子の効率的な冷却と、制御盤筐体内におけるダスト蓄積の抑制を両立することができる。

本開示の一態様に係る射出成形機の概略的な構成を示す図である。 本開示の一態様に係る射出成形機の制御システムの一部の概略的なブロック図である。 本開示の一態様に係る射出成形機の制御盤の概略的な構成を示す図であり、制御盤筐体の内部空間における空気流が破線矢印により示される。 本開示の一態様に係る冷却ユニットの概略的な分解斜視図である。 本開示の一態様に係る冷却ユニットの側面図である。

以下、図１乃至図５を参照しつつ、本発明の非限定の実施形態及び特徴について説明する。当業者は、過剰説明を要せず、各実施形態及び／又は各特徴を組み合わせることができ、この組み合わせによる相乗効果も理解可能である。実施形態間の重複説明は、原則的に省略する。参照図面は、発明の記述を主たる目的とするものであり、作図の便宜のために簡略化されている。各特徴は、本明細書に開示された射出成形機にのみ有効であるものではなく、本明細書に開示されていない他の様々な射出成形機にも通用する普遍的な特徴として理解される。

図１に示すように、射出成形機１は、共通又は異なるベース４上に実装された型締装置２及び射出装置３を有する。射出成形機１は、型締装置２と射出装置３の協調的な動作に基づいて成形品を連続的に製造する。型締装置２は、型閉、型締、及び型開のループを繰り返すように構成される。射出装置３は、可塑化・計量工程、充填工程、及び保圧工程のループを繰り返すように構成される。型締装置２に対して金型装置５が取り付けられる。金型装置５の具体的な構成は、射出成形品の形状、大きさ、及び個数によって決定される。金型装置５は、２プレート式又は３プレート式であり得る。幾つかの形態では、金型装置５は、１以上の固定型５１及び１以上の可動型５２を有する。

以下、型締装置２及び射出装置３の構成及び動作についてより詳しく述べる。型締装置２は、固定盤２１、可動盤２２、トグル機構２３、トグルサポート２４、複数のタイバー２５、型締モータ２６、及び型厚調整機構２７を有する。型締モータ２６で生成される駆動力がトグル機構２３に伝達し、タイバー２５に沿って可動盤２２が動かされる。これにより、固定盤２１の対向面と可動盤２２の対向面の間隔が変更可能である。固定盤２１と可動盤２２の間隔が大きい時、固定盤２１と可動盤２２の間の空間に金型装置５を導入することができる。固定盤２１と可動盤２２の間の空間に金型装置５が導入された状態で、固定型５１を固定盤２１に取り付け、また可動型５２を可動盤２２に取り付けることができる。固定型５１を固定盤２１に取り付けた後、可動型５２を可動盤２２に取り付けても良く、反対に、可動型５２を可動盤２２に取り付けた後、固定型５１を固定盤２１に取り付けても良い。

型締装置２に対して金型装置５が取り付けられた状態において、上述と同様に可動盤２２が動かされ、これにより、金型装置５の型閉、型締、及び型開が行われる。型閉は、固定型５１の対向面と可動型５２の対向面が接触して固定型５１のキャビティー部分と可動型５２のキャビティー部分が空間的に連通した状態である。型締は、射出装置３から材料の射出圧に耐えるべく、可動型５２が固定型５１により強く押し付けられた状態である。型開は、固定型５１の対向面と可動型５２の対向面が接触せず、両者の間に間隔が空けられた状態である。

型締装置２は、金型装置５から成形品を排出するためのエジェクタ装置２８を含む。エジェクタ装置２８は、例えば、可動盤２２の後方に取り付けられる。エジェクタ装置２８は、エジェクタロッドと、エジェクタロッドに対して動力を供給するエジェクタモータを含む。エジェクタモータで生成される回転トルクがボールねじにより直線力に変換され、エジェクタロッドに伝達する。エジェクタロッドを前進させると、これにより金型装置５のエジェクタプレートが押される。エジェクタピンにより固定型５１の成形品が押され、金型装置５から排出される。射出成形機１は、型開に同調してエジェクタ装置を作動させる。

トグル機構２３は、型締モータ２６からの駆動力を受けるクロスヘッド２３ａ、トグルサポート２４と可動盤２２の間で回転自在に結合した第１及び第２リンク２３ｂ，２３ｃ、クロスヘッド２３ａと第１リンク２３ｂの間を結合する第３リンク２３ｄを有する。型締モータ２６で生成される回転力は、ボールねじといった変換装置によって直線力に変換され、クロスヘッド２３ａに付与される。例えば、型締モータ２６の出力軸の正回転に応じてクロスヘッド２３ａが固定盤２１に向けて直進し、第１リンク２３ｂと第２リンク２３ｃのなす角が大きくなり、可動盤２２が固定盤２１に向けて直進する。可動盤２２に対して可動型５２が取り付けられていれば可動型５２も直進する。型締モータ２６の出力軸の逆回転に応じてクロスヘッド２３ａが固定盤２１から離間する方向に動かされ、第１リンク２３ｂと第２リンク２３ｃのなす角が小さくなり、可動盤２２が固定盤２１から離れる方向に直進する。可動盤２２に対して可動型５２が取り付けられていれば可動型５２も同方向に直進する。なお、型締装置２において可動盤２２及びそこに取り付けられた可動型５２が固定盤２１及びそこに取り付けられた固定型５１に向けて移動する方向を前方と定義し、この反対方向を後方と定義することもできる。

トグル機構２３は、型締モータ２６の駆動力を増幅して可動盤２２に伝達する。その増幅倍率は、トグル倍率とも呼ばれる。トグル倍率は、第１リンク２３ｂと第２リンク２３ｃとのなす角に応じて変化する。なす角とクロスヘッド２３ａの位置が相関する。従って、なす角をクロスヘッド２３ａの位置から求めることができる。なす角が１８０°のとき、トグル倍率が最大になる。トグル機構２３を採用せず、可動盤２２の移動のために油圧シリンダーを採用する形態も想定される。

型厚調整機構２７は、固定盤２１に対するトグルサポート２４の位置（両者の前後間隔、言わば、型厚）を調整するように構成される。型厚調整機構２７は、型厚調整モータ２７ａを含む。型厚調整モータ２７ａで生成される回転力が、タイバー２５の後端部のネジ軸に螺合したナットに伝達し、タイバー２５沿いのトグルサポート２４の位置が変更され、固定盤２１に対するトグルサポート２４の位置（即ち、両者の間隔）が変更される。型厚調整モータ２７ａの回転力は、ベルト及び歯車といった伝達要素を介して（又は直接的に）ナットに伝達される。

射出装置３は、型締装置２に取り付けられた金型装置５に対して溶融プラスチック材料を供給する。射出装置は、インラインスクリュー式又はプリプラ式であり得る。本明細書では、射出装置がインラインスクリュー式であるものとして説明するが、これに限られるべきものではない。射出装置３は、シリンダー３１、スクリュー３２、ヒーター３３、計量モータ３４、射出モータ３５、移動モータ３６、ガイドレール３７、第１可動サポート３８、及び第２可動サポート３９を有する。

シリンダー３１は、スクリュー３２を収容する金属製の筒材であり、シリンダー胴部３１ａとノズル部３１ｂを有する。シリンダー胴部３１ａは、スクリュー３２を収容する。ノズル部３１ｂは、シリンダー胴部３１ａの流路径に比べて小さい流路径を持つ直線流路を有し、またシリンダー胴部３１ａから供給される溶融プラスチック材料を吐出する吐出口を有する。シリンダー胴部３１ａは、ホッパー３１ｆから供給されるプラスチック材料、例えば、ペレットを受け入れる材料供給口３１ｃを有する。ペレットは、シリンダー胴部３１ａを介してヒーター３３から伝達する熱に応じて溶融し、またスクリュー３２の回転に応じて前側、即ち、ノズル部３１ｂに向けて搬送される。なお、後述の説明から分かるように、充填時のスクリュー３２の移動方向が前側であり、計量時のスクリュー３２の移動方向が後側である。

スクリュー３２は、軸部と軸部の外周に螺旋状に設けられたフライトを有し、その回転に応じて固体及び溶融状態のプラスチック材料をシリンダー３１の前側に搬送する。スクリュー３２は、計量モータ３４からの回転力を受けて回転することができる。例えば、計量モータ３４の出力軸とスクリュー３２がベルトを介して機械的に連結される。また、スクリュー３２は、射出モータ３５からの駆動力を受けて静止中のシリンダー３１内において前側（ノズル部３１ｂに接近する側）及び後側（ノズル部３１ｂから離れる側）に動くことができる。例えば、射出モータ３５の出力軸がボールねじのねじ軸にベルトを介して連結される。ボールねじのナットに対して第１可動サポート３８が固定される。第１可動サポート３８に対してスクリュー３２が回転可能に取り付けられる。同様、第１可動サポート３８に対して計量モータ３４の本体部に固定される。射出モータ３５の作動に応じて第１可動サポート３８が移動し、スクリュー３２及び計量モータ３４が移動する。第１可動サポート３８は、ベース４に固定されたガイドレール３７上に移動可能に実装される。型締装置２に向かう方向を前方とし、型締装置２から離れる方向を後方と呼ぶことができる。

シリンダー３１は、移動モータ３６からの駆動力を受けて型締装置２に向けて前進し、また型締装置２から離れるように後退する。例えば、移動モータ３６の出力軸がボールねじのねじ軸に連結される。ボールねじのナットに対して弾性部材（例えば、ばね）を介して第２可動サポート３９が結合される。第２可動サポート３９に対してシリンダー３１がその後端部で固定される。移動モータ３６の作動に応じて第２可動サポート３９及びシリンダー３１が移動する。第２可動サポート３９は、ベース４に固定されたガイドレール３７上に移動可能に実装される。なお、各モータにはエンコーダといった計器が組み込まれ得る。エンコーダの出力信号に基づいてモータがフィードバック制御される。

スクリュー３２の先端（前端）には逆流防止リング（不図示）が取り付けられる。逆流防止リングは、スクリュー３２がシリンダー３１内においてノズル部３１ｂ側に動かされる時、貯留空間３１ｅに貯留した溶融プラスチック材料が逆流することを抑制する。

ヒーター３３は、シリンダー３１の外周に取り付けられ、例えば、フィードバック制御された通電により発熱する。ヒーター３３は、シリンダー胴部３１ａ及び／又はノズル部３１ｂの外周に任意の態様で取り付けられる。

射出装置３の動作の概要について述べれば、ヒーター３３からシリンダー３１に対して熱を与え、ホッパー３１ｆを介してシリンダー胴部３１ａ内に供給されるペレットが溶融される。計量モータ３４からの回転力に応じてシリンダー胴部３１ａ内でスクリュー３２が回転し、スクリュー３２の螺旋状の溝に沿ってプラスチック材料が前側に送られ、この過程でプラスチック材料が徐々に溶融される。スクリュー３２の前側に溶融プラスチック材料が供給されるに応じてスクリュー３２が後退され、溶融プラスチック材料が貯留空間３１ｅに貯留される（「可塑化・計量工程」と呼ばれる）。スクリュー３２の回転数は、計量モータ３４のエンコーダを用いて検出する。計量工程では、スクリュー３２の急激な後退を制限すべく、射出モータ３５を駆動してスクリュー３２に対して設定背圧を加えてよい。スクリュー３２に対する背圧は、例えば圧力検出器を用いて検出する。スクリュー３２が計量完了位置まで後退し、スクリュー３２の前方の貯留空間３１ｅに所定量の溶融プラスチック材料が蓄積され、計量工程が完了する。

可塑化・計量工程に続いて、射出モータ３５からの駆動力に応じてスクリュー３２がノズル部３１ｂに向けて充填開始位置から充填完了位置まで動き、貯留空間３１ｅに貯留された溶融プラスチック材料がノズル部３１ｂの吐出口を介して金型装置５内に供給される（「充填工程」と呼ばれる）。スクリュー３２の位置や速度は、例えば射出モータ３５のエンコーダを用いて検出する。スクリュー３２の位置が設定位置に達すると、充填工程から保圧工程への切替（所謂、Ｖ／Ｐ切替）が行われる。Ｖ／Ｐ切替が行われる位置をＶ／Ｐ切替位置とも呼ぶ。スクリュー３２の設定速度は、スクリュー３２の位置や時間などに応じて変更されてもよい。

充填工程においてスクリュー３２の位置が設定位置に達した時、その設定位置にスクリュー３２を一時停止させ、その後にＶ／Ｐ切替を行ってもよい。Ｖ／Ｐ切替の直前において、スクリュー３２の停止の代わりに、スクリュー３２の微速前進または微速後退が行われてもよい。また、スクリュー３２の位置を検出するスクリュー位置検出器、およびスクリュー３２の速度を検出するスクリュー速度検出器は、射出モータ３５のエンコーダに限定されず、他の種類の検出器を使用できる。

充填工程に続いて、スクリュー３２の前側移動に応じてスクリュー３２の前方のプラスチック材料の保持圧が設定圧に維持され、残存するプラスチック材料が金型装置５に押し出される（「保圧工程」と呼ばれる）。金型装置５内での冷却収縮による不足分のプラスチック材料を補充できる。保持圧は、例えば圧力検出器を用いて検出する。保持圧の設定値は、保圧工程の開始からの経過時間に応じて変更されてもよい。保圧工程では金型装置５内のキャビティーのプラスチック材料が徐々に冷却され、保圧工程完了時にはキャビティーの入口が固化したプラスチック材料で塞がれる。この状態はゲートシールと呼ばれ、キャビティーからのプラスチック材料の逆流が防止される。保圧工程後、冷却工程が開始される。冷却工程では、キャビティーのプラスチック材料の固化が行われる。成形サイクル時間の短縮のため、冷却工程中に計量工程が行われてよい。

保圧工程に続いて、上述の可塑化・計量工程が行われる。

射出成形機１は、型締装置２及び／又は射出装置３を制御するための制御システムが格納された制御盤７（図１参照）を有する。制御盤７に格納される制御システムは、型締モータ２６、エジェクタモータ、計量モータ３４、及び射出モータ３５をシーケンス制御する。制御システムは、型締モータ２６の制御に基づいて、型閉、型締、及び型開を行う。制御システムは、計量モータ３４及び射出モータ３５の制御に基づいて、可塑化・計量、充填、保圧を行う。制御システムは、エジェクタモータの制御に基づいて金型装置５の可動型５２から成形品を突き出すことができる。制御システムは、移動モータ３６の制御に基づいてシリンダー３１を適切な位置に位置付けることができる。制御システムは、上述の制御に加えて、ヒーター３３及び金型装置５の温調も制御することができる。

例えば、一回の成形サイクルにおいて、計量工程、型閉工程、型締工程、充填工程、保圧工程、冷却工程、型開工程、および突き出し工程過がこの順で行われる。ここで述べた順番は、各工程の開始時間の順番である。充填工程、保圧工程、および冷却工程は、型締工程の開始から型締工程の終了までの間に行われる。型締工程の終了は型開工程の開始と一致する。尚、成形サイクル時間の短縮のため、同時に複数の工程を行ってもよい。例えば、計量工程は、前回の成形サイクルの冷却工程中に行われてもよく、この場合、型閉工程が成形サイクルの最初に行われることとしてもよい。また、充填工程は、型閉工程中に開始されてもよい。また、突き出し工程は、型開工程中に開始されてもよい。

図２に示すように、制御システムは、複数のモータＭ（例えば、図示のモータＭ₀～モータＭ₃）を制御するように構成される。各モータＭは、上述の型締モータ２６、型厚調整モータ２７ａ、エジェクタモータ、計量モータ３４、射出モータ３５、及び移動モータ３６から成る群から選択された一つある。説明の簡素化のため、合計４つのモータＭ₀～モータＭ₃が図示されるが、制御されるモータの個数に限定はない。モータＭは、例えば、かご型３相誘導モータであり、Ｕ－Ｖ－Ｗ相の入力電圧に応じて作動する。必ずしも３相誘導モータに限らず、２相誘導モータ又はＤＣモータを用いることもできる。

制御システムは、交流電源（例えば、３相交流電源）６１と、交流を直流に変換するコンバータ６２、コンバータ６２の出力電圧を平滑化する平滑化回路６３、コンバータ６２とモータＭの間に接続されるインバータ６４、インバータ６４に対してスイッチング信号を供給するサーボコントローラ６５、サーボコントローラ６５に対して制御指令を提供するＣＰＵ６６を有する。交流電源６１には複数のファンＦが接続される。ファンＦの設置場所及び機能については後述する。なお、ファンＦは、コンバータ６２とは異なる電源に接続されても良い。ファンＦのオン・オフのためのスイッチを設けても良い。

コンバータ６２は、出力配線として、電源配線Ｌ１とグランド配線Ｌ２を有する。平滑化回路６３は、電源配線Ｌ１とグランド配線Ｌ２の間に接続された平滑化コンデンサを含む。インバータ６４は、電源配線Ｌ１とグランド配線Ｌ２の間に接続された第１及び第２トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２、電源配線Ｌ１とグランド配線Ｌ２の間に接続された第３及び第４トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４、電源配線Ｌ１とグランド配線Ｌ２の間に接続された第５及び第６トランジスタＴｒ５，Ｔｒ６、第１～第６トランジスタＴｒ１～Ｔｒ６に対して個別に並列に接続された第１～第６環流ダイオードＤ１～Ｄ６を有する。第１及び第２トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の間の接点とモータＭの第１端子（例えば、Ｕ端子）が接続される。第３及び第４トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４の間の接点とモータＭの第２端子（例えば、Ｖ端子）が接続される。第５及び第６トランジスタＴｒ５，Ｔｒ６の間の接点とモータＭの第３端子（例えば、Ｗ端子）が接続される。

第１乃至第６トランジスタＴｒ１～Ｔｒ６は、例えば、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)又はＭＯＳＦＥＴ(Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)である。各トランジスタは、サーボコントローラ６５から供給されるスイッチング信号に応じてオン・オフされる。サーボコントローラ６５は、第１及び第２トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２に対して第１スイッチング信号を提供し、第３及び第４トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４に対して第２スイッチング信号を提供し、第５及び第６トランジスタＴｒ５，Ｔｒ６に対して第３スイッチング信号を提供する。各スイッチング信号は、ＨレベルとＬレベルを有する２値信号である。例えば、第１スイッチング信号がＨレベルの時、第１トランジスタＴｒ１がターンオンし、第２トランジスタＴｒ２がターンオフする。第２スイッチング信号がＬレベルの時、第１トランジスタＴｒ１がターンオフし、第２トランジスタＴｒ２がターンオンする。第２及び第３スイッチング信号についても同様である。第１スイッチング信号、第２スイッチング信号、及び第３スイッチング信号は、この順で１２０°位相シフトされている。このようにして、インバータ６４から３相電圧波形（即ち、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）がモータＭに供給される。インバータ６４とモータＭの間にフィルタ回路を挿入することもできる。

メイン又はサブＣＰＵ６６は、ユーザー入力指令及び／又はモータＭの回転子の回転速度を計測するエンコーダの出力信号に応じて制御指令を生成し、この制御指令が、サーボコントローラ６５に伝送される。サーボコントローラ６５は、ＣＰＵ６６から伝送される制御指令に基づいてインバータ６４のスイッチング制御を実行する。例えば、サーボコントローラ６５は、スイッチング信号のパルス幅制御（ＰＷＭ）を行う。これにより、インバータ６４から出力される上述の３相電圧波形が高度に制御される。

なお、モータＭ０～モータＭ３は、同期又は非同期で作動する。インバータ６４＿０～６４＿３についても同様である。複数のインバータ６４＿０～６４＿３に対して個別に別々のサーボコントローラが設けられる形態も想定される。環流ダイオードＤ１～Ｄ６を省略することもできる。

図３乃至図５を参照して制御盤７の構成及び動作について説明する。射出成形機１及び制御盤７に関して、次のように方向が定義される。操作側は、射出成形機１の操作用の入力装置、例えば、タッチパネルが配置される側である。反操作側は、操作側の反対側である。典型的には、制御盤７の反操作側から電源線、信号線、制御線といった様々なケーブルが引き出される。天側は、射出成形機１から天井又は空に向かう方向であり、鉛直方向上方に等しい。地側は、天側の反対側であり、天井又は空から射出成形機１に向かう方向であり、鉛直方向下方に等しい。

制御盤７は、制御盤筐体７１を有する。制御盤筐体７１は、操作側の側板７１ａ、反操作側の側板７１ｂ、操作側の側板７１ａと反操作側の側板７１ｂを接続する側板７１ｃ，７１ｄ、地側の側板（下側板）７１ｅ、及び天側の側板（上側板）といった複数の側板から構築される。これらの側板によって制御盤筐体７１の内部空間が画定される。なお、制御盤筐体７１の構築のためブラケット及び締結具（ボルトとナット、ネジ等）及びシール材（例えば、シリコーンシーラント）が用いられる。

制御盤筐体７１の内部空間には、第１電装品配置部１０１、第２電装品配置部１０２、第３電装品配置部１０３、及び第４電装品配置部１０４が配置される。第１電装品配置部１０１には、例えば、ブレーカー類が配置される。第２電装品配置部１０２には、インバータ６４といったモータ駆動用素子９が配置される。第３電装品配置部１０３には、ＣＰＵ６６が実装されたマザーボードといったコンピューターハードウェアが配置される。第４電装品配置部１０４には、ヒーター３３のシーケンス制御用のリレーが配置される。尚、ＣＰＵ６６のチップ上には不図示の空冷ヒートシンクが実装されている。制御盤筐体７１の内部空間における電装品配置部の数及び占有体積は、射出成形機の種類に応じて大きく異なり得る。従って、図示の電装品の配置は、単なる非限定の例として理解される。

制御盤７の制御盤筐体７１内には、モータ駆動用素子９、モータ駆動用素子９を冷却するための冷却ユニット８、筐体射出成形機制御用のＣＰＵ６６、制御盤筐体７１の外部空間から内部空間へ空気を引き込み、制御盤筐体７１の内部空間に空気流（第２空気流）を生成するファン（第２ファン）Ｆ₂、ファンＦ₂の作動により制御盤筐体７１の内部空間に生じた空気流（第２空気流）がＣＰＵ６６まで到達することを促進するファン（第３ファン）Ｆ₃が設けられる。なお、モータ駆動用素子９は、例えば、上述のインバータ６４を含む表面実装素子又は回路チップであるか、この表面実装素子又は回路チップが実装された基板である。周知のように、インバータ６４は、高速スイッチング動作に応じて発熱する。冷却ユニット８の詳細な構成について後述する。

制御盤筐体７１におけるレイアウト制約から、ファンＦ₂と冷却対象であるＣＰＵ６６がお互いに離れて位置する場合、ファンＦ₂単独ではＣＰＵ６６まで十分に空気流を供給することができない。従って、このような場合、ファンＦ₂に加えてファンＦ₃を設けることが有利である。ファンＦ₃は、ファンＦ₂とは異なり、制御盤筐体７１の外部空間から内部空間に空気を引き込むものではなく、従って、ファンＦ₃を追加しても、それ自体によってダストの流入が顕著にはならない。なお、ファンＦ₂に関しては、その作動に応じて制御盤筐体７１の外部空間から内部空間にダストが流入することを防ぐため、制御盤筐体７１の外側でファンＦ₂を覆う集塵フィルタ（第２集塵フィルタ）２００が設けられる。集塵フィルタ２００は、後述の集塵フィルタ（第１集塵フィルタ）８５よりも高いフィルタ性能を有し、端的には、より微細なメッシュ構造を有する。

ファンＦ₂が反操作側に設けられ、ファンＦ₃が操作側に設けられ、制御盤筐体７１の内部空間においてより十分に空気流が行き渡ることが促進される。同様、ファンＦ₂が制御盤筐体７１の第１角部７ｍの近傍に設けられ、ファンＦ₃が制御盤筐体７１の第１角部７ｍの対角に位置する第２角部７ｎの近傍に設けられ、制御盤筐体７１の内部空間においてより十分に空気流が行き渡ることが促進される。なお、ファンＦ₂は、側板７１ｂの開口部に取り付けられ、ファンＦ₃は、側板７１ａの近傍に配置される。ファンＦ₃は、制御盤筐体７１の側板７１ａ及び側板７１ｄから離れて配置される。ファンＦ₃は、制御盤筐体７１の地側の側板７１ｅの直上に配置され、又は、その側板７１ｅから上方に離間して配置される。

幾つかの形態では、制御盤筐体７１に設けられるファンＦの中でファンＦ₂の送風能力が最も高い。端的には、ファンＦ₂は、ファンＦ₃よりも高い送風能力を有し、後述のファン（第１ファン）Ｆ₀、Ｆ₁により高い送風能力を有する。送風能力は、単位時間当たりに得られる最大風量（ｍ³／ｈ）により表され、又は、単位時間当たりのファン羽根の最大回転数（ｒｐｍ）により表される。なお、ファンＦ₃は、後述のファンＦ₀、Ｆ₁よりも低い送風能力を有し、送風能力に関して、ファンＦ₂＞ファンＦ₀、Ｆ₁＞ファンＦ₃の関係が成立する。

ファンＦ₀、Ｆ₁とファンＦ₂、Ｆ₃に非同期に電力が供給される。ファンＦ₀、Ｆ₁は、後述のモータ駆動用素子９により駆動されるモータの電源のオン・オフに同期して駆動される。モータ電源がオンされるとファンＦ₀、Ｆ₁が回転を開始する。モータ電源がオフされるとファンＦ₀、Ｆ₁が回転を停止する。ファンＦ₂、Ｆ₃は、制御電源（制御盤７内の制御システムの電源）のオン・オフに同期して駆動される。制御電源がオンされるとファンＦ₂、Ｆ₃が回転を開始する。制御電源がオフされるとファンＦ₂、Ｆ₃が回転を停止する。

ファンＦ₀～ファンＦ₃は、軸流ファン、遠心ファン、及びブロアファンといった電動ファンである。例えば、ファンが軸流ファンの場合、ファンは、ファンモータ（例えば、ＤＣモータ）と、ファン枠と、ファン枠内に設けられた羽根を有する。羽根は、ファンモータの回転軸に取り付けられ、モータの作動に応じて回転する。これによりファン枠を通じて流れる空気流が生成される。

後述の説明から分かるように、冷却ユニット８は、モータ駆動用素子９の冷却のために用いられ、ＣＰＵ６６の冷却のために用いられない。冷却ユニット８をモータ駆動用素子９の冷却のために専用に用いることに伴ってＣＰＵ６６の冷却が不十分になるおそれがあるが、ファンＦ₂，Ｆ₃の使用により回避される。

ファンＦ₂の作動に応じて制御盤筐体７１の外部空間から内部空間に空気が流入する。ファンＦ₂の作動に応じて、制御盤筐体７１内には破線矢印により示されるような、反操作側の側板７１ｂから操作側の側板７１ａに向けて第１電装品配置部１０１と第２電装品配置部１０２の間の空間を流れる空気流と、反操作側の側板７１ｂと第２電装品配置部１０２の間の空間を側板７１ｂに沿って流れる空気流が生じる。

第１電装品配置部１０１と第２電装品配置部１０２の間の空間を流れた空気流は、ファンＦ₃の作動に応じて第２電装品配置部１０２と側板７１ａの間の空間を側板７１ａに沿って流れ、続いて、第３電装品配置部１０３と側板７１ａの間の空間を側板７１ａに沿って流れ、ファンＦ₃に到達する。側板７１ｂに沿って流れる空気流は、ファンＦ₃の作動に応じて、第２電装品配置部１０２と第４電装品配置部１０４の間の空間、続いて第２電装品配置部１０２と第３電装品配置部１０３の間の空間を操作側の側板７１ａに向けて流れ、続いて第３電装品配置部１０３と側板７１ａの間の空間を側板７１ａに沿って流れ、ファンＦ₃に到達する。このように、ファンＦ₂とファンＦ₃の協調に応じて制御盤筐体７１の外部空間から内部空間に流入した空気流が第３電装品配置部１０３に流れ、ＣＰＵ用空冷ヒートシンク及びＣＰＵ６６が冷却される。

好適には、ファンＦ₃は、ＣＰＵ６６の冷却のための空気流の流れ方向においてＣＰＵ６６よりも下流側に設けられる。ＣＰＵ６６の上流側にファンＦ₃を配置する場合、ファンＦ₃の作動に応じてダストがＣＰＵ６６に強く吹き付けられてしまうおそれがある。ファンＦ₃を通過した空気流は、第４電装品配置部１０４と側板７１ｄの間の空間を側板７１ｄに沿って流れ、続いて、第４電装品配置部１０４と側板７１ｂの間の空間を側板７１ｂに沿って流れる。

図３乃至図５に示すように、冷却ユニット８は、流路部材８１、ファンＦ（例えば、ファンＦ₀、Ｆ₁）、１以上のダクト８３と、１以上のシール材８４、１以上の集塵フィルタ８５、及び１以上の保護板８６を有する。流路部材８１は、モータ駆動用素子９に熱的に接続されたヒートシンクを含む。ファンＦは、少なくとも流路部材８１と共に流路８２を構成し、流路８２を通じて流れる第１空気流を生成するように構成される。ファンＦは、一緒に流路８２（又はその一部）を形成するべく流路部材８１に対して流体接続される。ファンＦの作動により生じる空気流が流路部材８１の内部空間を流れ、これにより流路部材８１のヒートシンクが冷却され、続いてモータ駆動用素子９が冷却される。ダクト８３は、オプションパーツであり、流路部材８１及びファンＦと共に流路８２を構成する。ダクト８３は、一緒に流路８２（又はその一部）を形成するべく流路部材８１及び／又はファンＦに対して流体接続される。シール材８４は、制御盤筐体７１の内部空間から流路８２に空気が流入することを阻止するために用いられる。シール材８４は、例えば、ダクト８３と制御盤筐体７１の側板の間に設けられる。

幾つかの形態では、流路部材８１及びファンＦ₀、Ｆ₁によって流路８２（図５参照）が構築される。別形態では、流路部材８１、ファンＦ₀、Ｆ₁、及びダクト８３によって流路８２（図５参照）が構築される。流路８２は、ファンＦ₀、Ｆ₁の作動により流路８２に生じる空気流が制御盤筐体７１の内部空間に流出しないように構成される（空気流は、図４において一点鎖線矢印により模式的に示される）。流路８２は、側板７１ｂ（第１側面部分）に流入口８２ａを有し、側板７１ｅ（第２側面部分）に流出口８２ｂを有し、更に、流入口８２ａと流出口８２ｂの間を延びる隔離流路８２ｃを有する。隔離流路８２ｃは、制御盤筐体７１の内部空間から隔離されており、制御盤筐体７１の内部空間と流体接続されていない。制御盤筐体７１の内部空間と流路８２の隔離の程度は、ファンＦ₀、Ｆ₁の作動により流路８２に生じる空気流が制御盤筐体７１の内部空間に流出しない程度のものであり、例えば、高度な気密封止又は液密封止を要求しない。空気流が隔離流路８２ｃから制御盤筐体７１の内部空間に流出しないことは、流体解析ソフトウェアを用いて分析することができる。なお、流入口８２ａと流出口８２ｂを異なる側板に設けることは必須ではなく、これらが同一の側板、例えば、反操作側の側板７１ｂに形成される形態も想定される。

射出成形機１の動作（型閉、型締、型開、可塑化・計量、充填、及び保圧）においてはモータが連続的に駆動され、従って、インバータ６４も連続的に発熱する。インバータ６４の過加熱を回避するため、インバータ６４の熱を効率的に除去することが望ましい。本実施形態では、流路８２は、ファンＦ₀、Ｆ₁の作動により流路８２に生じる空気流が制御盤筐体７１の内部空間に流出しないように構成される。従って、仮にファンＦ₀、Ｆ₁の羽根を高速回転させたとしても、ファンＦ₀、Ｆ₁の作動に伴って集塵フィルタ８５を通過してダストが流路８２に流入することはあっても制御盤筐体７１の内部空間には流入しない。インバータ６４の効率的な冷却と、制御盤筐体７１内におけるダスト蓄積の抑制を両立することができる。

流路８２が、内部空間から隔離されているため、ファンＦ₀、Ｆ₁の作動によって制御盤筐体７１の内部空間に空気流が生じず、モータ駆動用素子９以外の発熱素子、例えば、ＣＰＵ６６を空冷することができなくなってしまう。しかしながら、これは、制御盤筐体７１に別のファンＦ（例えば、ファンＦ₂，Ｆ₃）を追加することにより回避可能である。

流路部材８１は、少なくとも一つの流入口８１ａと、少なくとも一つの流出口８１ｂを有する。幾つかの形態では、流路部材８１の流入口８１ａが、流路８２の流入口８２ａに一致し、又は異なる。同様、流路部材８１の流出口８１ｂが、流路８２の流出口８２ｂに一致し、又は異なる。流路部材８１は、ファンＦの作動により流路８２に流れる空気流が流路部材８１の流入口８１ａと流出口８１ｂの間で制御盤筐体７１の内部空間に流出しないように構成される。

流路部材８１は、モータ駆動用素子９に熱的に接続されたヒートシンク８１ｃを含む。ヒートシンク８１ｃは、複数の放熱フィン８１ｃ１と、複数の放熱フィン８１ｃ１が結合したベースプレート８１ｃ２を含む。各放熱フィン８１ｃ１は、流路８２において空気流を妨げないように空気流の流れ方向に沿って延びる平板部である。隣接する放熱フィン８１ｃ１の間で流路８２の一部分が画定される。なお、ヒートシンクの形状は、図示のものに限られない。ドット状又は渦巻き状に放熱部が配置されたヒートシンクも採用可能である。

流路部材８１は、ヒートシンク８１ｃに取り付けられるカバー８１ｄを有する。カバー８１ｄとヒートシンク８１ｃの間で流路８２の一部が画定される。溶接、締結、又は嵌合といった任意の方法でヒートシンク８１ｃに対してカバー８１ｄが取り付けられる。ヒートシンク８１ｃ同様、カバー８１ｄは、金属製であり得る。なお、図４の模式図では、ヒートシンク８１ｃの構造を図示するため、カバー８１ｄが部分的に除去されている。

ファンＦ₀、Ｆ₁は、制御盤筐体７１の側板７１ｂと流路部材８１の間に設けられ、側板７１ｂの開口部７１ｂ１，７１ｂ２と流路部材８１を流体接続する。ファンＦ₀、Ｆ₁の作動に応じて制御盤筐体７１の外部空間から流路８２の流入口８２ａを介して空気が流入し、隔離流路８２ｃを流れ、流出口８２ｂを介して流出する。ファンＦ₀、Ｆ₁の個数の増加によって、広範囲で空気流を生じさせることができ、及び／又は、空気流の単位時間当たりの流量を増加することができる。ファンＦが、制御盤筐体７１の側板７１ｅと流路部材８１の間に設けられ、側板７１ｅの開口部と流路部材８１を流体接続する形態も想定される。

ファンＦ₀、Ｆ₁は、ファンＦ₂、Ｆ₃と同様、軸流ファン、遠心ファン、及びブロアファンといった電動ファンである。幾つかの場合、ファンＦ₀、Ｆ₁が放熱フィン８１ｃ１の配置方向に沿って配置され、小サイズの電動ファンを用いてより広い面積を冷却することができる。制御盤筐体７１の側板７１ｂの開口部７１ｂ１，７１ｂ２を被覆するように集塵フィルタ８５が設けられる。従って、ファンＦ₀、Ｆ₁の作動に伴って制御盤筐体７１の外部空間から流路８２へダストが流入してしまうことが抑制される。集塵フィルタ８５は、上述の集塵フィルタ２００よりも低いフィルタ性能を有する。

ファンＦ₀、Ｆ₁の配置位置は様々であり得る。幾つかの形態では、ファンＦ₀、Ｆ₁は、流路部材８１に対して取り付けられるが、必ずしもこの限りではない。ファンＦ₀、Ｆ₁が側板７１ｂ，７１ｅに取り付けられる形態、ダクト８３に取り付けられる形態も想定される。流路部材８１に対するファンＦ₀、Ｆ₁の取り付け位置は様々であり得る。図示例では、ファンＦ₀、Ｆ₁は、制御盤筐体７１の側板７１ｂを臨むカバー８１ｄの反操作側の側面８１ｄ１に設けられる。別形態では、ファンＦ₀、Ｆ₁は、カバー８１ｄの天側の側面８１ｄ２に設けられる。

ダクト８３は、ファンＦ₀、Ｆ₁を周囲する態様で流路部材８１に対して取り付けられる。ダクト８３は、直線状ダクト、湾曲ダクト、Ｌ字形ダクトといった様々な形状を有することができる。図示例では、ダクト８３は、断面矩形状の直線状ダクトであり、制御盤筐体７１の側板７１ｂと流路部材８１の間に設けられる。ダクト８３と制御盤筐体７１の側板７１ｂの間にシール材８４が設けられ、ファンＦの作動によってダクト８３と制御盤筐体７１の間の隙間から制御盤筐体７１の内部空間の空気が流路８２内に流入してしまうことが回避される。必要に応じて流路部材８１とダクト８３の間にシール材８４を設けても良い。

上述の開示を踏まえ、当業者は、各実施形態及び各特徴に対して様々な変更を加えることができる。

１ ：射出成形機
２ ：型締装置
３ ：射出装置

７ ：制御盤
８ ：冷却ユニット
９ ：モータ駆動用素子

６１ ：交流電源
６２ ：コンバータ
６３ ：平滑化回路
６４ ：インバータ
６５ ：サーボコントローラ
６６ ：ＣＰＵ

７１ ：制御盤筐体
８１ ：流路部材
８１ｃ ：ヒートシンク
８２ ：流路
８３ ：ダクト
８４ ：シール材
８５ ：集塵フィルタ

１０１ ：第１電装品配置部
１０２ ：第２電装品配置部
１０３ ：第３電装品配置部
１０４ ：第４電装品配置部

２００ ：集塵フィルタ

Ｆ ：ファン
Ｍ ：モータ

Claims (14)

1. 射出成形機の制御盤であって、
   制御盤筐体の内部空間に配置されるモータ駆動用素子と、
   前記モータ駆動用素子を冷却するための冷却ユニットにして、前記モータ駆動用素子に熱的に接続されたヒートシンクを含む流路部材と、少なくとも前記流路部材と共に流路を構成し、前記流路を通じて流れる第１空気流を生成するように構成された少なくとも一つの第１ファンを含み、前記流路が、前記制御盤筐体の第１側面部分に流入口を有し、前記制御盤筐体の第２側面部分に流出口を有し、また、前記第１ファンの作動により前記流路に流れる前記第１空気流が前記制御盤筐体の内部空間に流出しないように構成された冷却ユニットと、
   前記制御盤筐体の内部空間において前記流路外に射出成形機制御用のＣＰＵが配置された電装品配置部と、
   少なくとも前記ＣＰＵを冷却するために前記制御盤筐体の内部空間に第２空気流を生成する手段を有し、
   前記第２空気流は、前記制御盤筐体の天側及び地側の側板以外の第１の側板と前記電装品配置部の間の空間を前記第１の側板に沿って流れ、これに続いて前記制御盤筐体の第２の側板に沿って流れ、更に続いて前記制御盤筐体の第３の側板に沿って流れ、かつ前記第３の側板から前記第１の側板に向けて流れる、ことを特徴とする制御盤。
2. 前記冷却ユニットは、前記流路部材及び前記第１ファンと共に前記流路を構成する少なくとも一つのダクトを更に備え、前記ダクトは、前記第１ファンを周囲する態様で前記流路部材に対して取り付けられる、請求項１に記載の制御盤。
3. 前記冷却ユニットは、前記制御盤筐体と前記ダクトの間に設けられるシール材を更に備える、請求項２に記載の制御盤。
4. 前記第１側面部分が反操作側に位置付けられ、前記第２側面部分が地側に位置付けられる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の制御盤。
5. 前記第２空気流を生成する手段は、前記制御盤筐体の外部空間から内部空間へ空気を引き込み、前記制御盤筐体の内部空間に前記第２空気流を生成する第２ファンと、前記第２ファンの作動により前記制御盤筐体の内部空間に生じた前記第２空気流が前記ＣＰＵまで到達することを促進するように設けられた第３ファンを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の制御盤。
6. 前記制御盤筐体が、操作側の側板、反操作側の側板、操作側の側板と反操作側の側板を接続する２つの側板、地側の側板、及び天側の側板を含み、前記第１の側板は、前記操作側の側板であり、前記第２の側板は、前記２つの側板の一つであり、前記第３の側板は、前記反操作側の側板であることを特徴とする請求項５に記載の制御盤。
7. 前記反操作側の側板に前記流入口と前記第２ファン用の開口のみが設けられ、前記地側の側板に前記流出口のみが形成され、前記操作側の側板及び前記２つの側板には開口部が形成されないことを特徴とする請求項６に記載の制御盤。
8. 前記第２ファンが前記第３ファンよりも高い送風能力を有することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の制御盤。
9. 前記第３ファンは、前記第２空気流の流れ方向において前記ＣＰＵよりも下流側に設けられる、請求項５乃至８のいずれか一項に記載の制御盤。
10. 前記第２及び第３ファンは、前記制御盤筐体の対角に位置する第１及び第２角部近傍に設けられる、請求項５乃至９のいずれか一項に記載の制御盤。
11. 前記流路の流入口を覆う第１集塵フィルタと、
    前記制御盤筐体の外側で前記第２ファンを覆うように設けられた第２集塵フィルタを更に備え、
    前記第２集塵フィルタが前記第１集塵フィルタよりも高いフィルタ性能を有する、請求項５乃至１０のいずれか一項に記載の制御盤。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の制御盤を含む射出成形機。
13. 射出成形機の制御盤であって、
    制御盤筐体の内部空間に配置されるモータ駆動用素子と、
    前記制御盤筐体の内部空間において射出成形機制御用のＣＰＵが配置された電装品配置部と、
    前記モータ駆動用素子を冷却するための冷却ユニットにして、前記モータ駆動用素子に熱的に接続されたヒートシンクを含む流路部材と、少なくとも前記流路部材と共に流路を構成し、前記流路を通じて流れる第１空気流を生成するように構成された少なくとも一つの第１ファンを備える、冷却ユニットと、
    前記制御盤筐体の外部空間から内部空間へ空気を引き込んで前記制御盤筐体の内部空間に第２空気流を生成する第２ファンと、
    前記第２ファンの作動により前記制御盤筐体の内部空間に生じた前記第２空気流が前記ＣＰＵまで到達することを促進するように設けられた第３ファンを備え、
    前記冷却ユニットの前記流路は、前記制御盤筐体の第１側面部分に流入口を有し、前記制御盤筐体の第２側面部分に流出口を有し、また、前記第１ファンの作動により前記流路に流れる前記第１空気流が前記制御盤筐体の内部空間に流出しないように構成され、
    前記第２空気流は、前記制御盤筐体の天側及び地側の側板以外の第１の側板と前記電装品配置部の間の空間を前記第１の側板に沿って流れ、前記制御盤筐体の第２の側板に沿って流れ、及び前記制御盤筐体の第３の側板に沿って流れ、かつ前記第３の側板から前記第１の側板に向けて流れる、制御盤。
14. 前記第３ファンは、前記第２空気流の流れ方向において前記ＣＰＵよりも下流側に設けられる、請求項１３に記載の制御盤。

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