JP2001520590A - プラスチック処理機械用の液体冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 冷却装置（１０）は、モータハウジング（３８）、及び、電気的／電子的な要素用の取付面（２２）に、液体冷却剤を循環させる。本装置は、電気的なプラスチック処理機械のように、多数の電動モータ（１０３、１２４、１４８、１５６）、並びに、これらに関連する電子的なドライバ（４４、４６、４８、５０）が設けられる場合に、特に費用対効果比が高い。より詳細に言えば、モータ（１０３、１２４、１４８、１５６）には、アルミニウム製の円筒形のステータハウジングの中に鋳込まれたステンレス鋼のチューブ（４０）の如き一体型の熱交換器を有する、ハウジング（３８）が設けられる。機械の種々の電気的／電子的な要素は、主電気回路用の隔室（５６）の中に収容された、プレート型の熱交換器すなわちチルプレート（２２）の表面に取り付けられる。また、上記電気的なハウジング（５６）の中の空気は、チルプレート（２２）の上に連続的に循環され、上記ハウジング（５６）の中の温度分布をより均一にすると共に、プレート（２２）の表面における凝縮を極めて少なくする。モータ（１０３、１２４、１４８、１５６）、及び、電子要素によって発生された熱は、液体を循環させることにより、モータハウジング（３８）及びチルプレート（２２）から吸収され、熱交換器（１６）を介して放出される。電気的な抵抗器（３４、３６）が、チルプレートの中に鋳込まれ、これにより、上述の要素からの熱伝達が最適化されると共に、上記抵抗器及びチルプレートを一体型の構造にすることにより、スペースが節約される。

Description

【発明の詳細な説明】 プラスチック処理機械用の液体冷却装置 技術分野 本発明は、電気的な要素の液体冷却操作に関し、より詳細には、射出成形機の 如きプラスチック処理機械の電動モータ及びこれに関連するドライバを液体冷却 するための複合装置に関する。 背景技術 電動モータがその運転中に熱を発生するということは周知である。通常、発生 する熱量は、電動モータの馬力すなわち出力が増大すると共に、増加する。その ような熱は、配線の絶縁性を破壊し、モータの効率を低下させ、シールの如き非 金属要素を劣化させ、また、モータの金属部品を早期に故障させることがある。 特に、セラミック磁石を有するＤＣモータに高電流を与えている間に発生する熱 は、磁気的な性質を低下させ、そのようなモータから得ることのできるトルクを 減少させることがある。射出成形機の如きプラスチック処理機械は、そのような 機械の駆動装置を駆動するために、電動モータを使用することが多くなっている ので、熱消散の問題が大きくなっている。 電動モータから熱を取り除く問題に対する解決策が、種々の方法で試みられて きた。例えば、モータハウジングにフィンを用いて熱を消散させたり、電動モー タの中にファンを組み込んで、空冷を行ったり、電動モータの中で種々の設計の 循環パターンを用いたり、外部に取り付けられるブロアを用いて空冷能力を極力 高める試みが行われてきた。しかしながら、そのような空冷方法は、一般にモー タが高電流で且つ低い回転速度で運転されるプラスチック処理機械においては、 あまり効果的ではない。上記高電流は、かなりの熱を発生するが、上記低い回転 速度は、ロータに一体的に取り付けられたファンを効果的でないものにする。外 部のブロアは、満足すべき解決策ではなく、その理由は、騒音が大きく、また、 そのようなタイプの強制的な空気循環に関連する汚染の可能性があるからである 。 液体冷却剤の熱伝導率は、循環空気の熱伝導率よりもかなり良好であるので、 電動モータの空冷に対する周知の代替例は、液体冷却である。電動モータの液体 冷却を用いた場合には、熱交換ジャケットを有するモータを提供し、上記ジャケ ットに該ジャケットを通して液体を循環させるための通路を設けることが、１つ の方策である。そうではなく、液体冷却モータは、固定子すなわちステータの積 層されたコアを通って循環される冷却液体を含むことができる。上記いずれの冷 却方法においても、冷却媒体が、高い熱除去効率を示し、従って、そのような流 体が、モータを高い効率で冷却するので、空冷モータよりも優れた利点がある。 液体冷却の効率がより高い幾つかの場合においては、特定の用途に対して必要と される電動モータのサイズを減少させることができ、従って、より経済的な機械 の構造をもたらすことができる。 しかしながら、モータの液体冷却は、プラスチック処理機械においては用いら れていなかったということに注意する必要がある。そうではなく、そのようなタ イプの機械におけるモータの温度制御を行うための従来技術の解決策は、外部空 気の強制的な循環、及び／又は、機能的なの能力の制限であった。例えば、米国 特許第４，８３７，４９０号に記載されているように、加熱状態すなわちオーバ ーヒートが検知されると、射出成形のサイクル時間を長くして、モータに対する 負荷を低減する。高電流及び高い運転温度に関連するマイナスの効果に対するモ ータの耐久性を更に高めるために、セラミック磁石の代わりに高価な希土類元素 の磁石を用いることが多い。その理由は、希土類元素の磁石は、上述の高電流及 び高い運転温度による影響をあまり受けないからである。 モータに関連する上述の問題に加えて、多くの電子部品の信頼性は、温度の増 大と共に大きく低下することが知られている。また、そのような電子部品の動作 特性は、その動作温度の範囲にわたってかなり変化し、温度が増大すると共に、 その性能が大きく低下することが多いことも分かっている。また、そのような部 品を低い温度に維持すると、そのような部品を作動させるために必要なパワーす なわち電力が小さくなることも分かっている。しかしながら、高い温度では、そ のような部品すなわちデバイスは、これらデバイスが事実上使用できなくなるよ うな、大きな動作電力を必要とし、これにより、そのような部品すなわちデバイ スは、程なく故障することがある。事実、幾つかの電子部品の寿命は、そのよう な部品が動作する温度に直接関係することが一般的に分かっている。一般的に、 幾つかの電子部品の寿命は、そのような部品の動作温度を１0℃高くすると、半 減する。 電動モータの駆動部の要素の如き電気的／電子的な要素を冷却するために一般 的に使用される主要な装置は、吸熱器すなわちヒートシンクである。ヒートシン クは一般に、大きな伝熱プレートを備えており、電子部品すなわち電子要素が、 そのような伝熱プレートに対して熱伝達関係で取り付けられる。電動モータのド ライバにはかなりの数の要素が含まれているので、強制空気が上記ヒートシンク の上で循環され、冷却効果を高めている。しかしながら、幾つかの場合には、強 制空気を用いる手法には、限界があることが証明されている。例えば、空気中に 浮遊する汚染物が、強制空気の系統に吸入されて、濾過操作、要素の腐食、及び 、熱伝達を阻害する表面形成に関する問題を生ずることがある。 強制空気に対する効果的な代替例は、独立して冷却されるプレート型の熱交換 器に上記要素を取り付ける方法である。何等かのタイプの通路が、上記プレート に形成されており、これにより、実際にヒートシンクの形態で作動する上記プレ ートに冷却流体を循環させることができる。上記プレートを正確に温度制御して 、周囲空気の湿分の凝縮を防止することが非常に重要である。プレート型の熱交 換器を種々の用途で用いたところ、電子要素を、例えばモジュール型にして、上 記プレートから容易に取り外すことができるようにするのが望ましいことが分か った。 電気的に駆動されるプラスチック処理機械には、３又はそれ以上の高出力電動 モータ、並びに、これらに関連する電子的なドライバすなわち電子ドライバが設 けられ、そのような電子的なドライバは、冷却を必要とする。電子部品、又は、 モータに関して、液体冷却装置が別個に提案されているが、上述のタイプの機械 に使用されるモータ及びドライバの両方を冷却する十分な能力を有する複合され た装置は、提案されていない。プラスチック処理機械における複合型の液体冷却 装置の利点は、モータが発生する熱を機械の能力すなわち性能を単に制限するこ とによって制御している従来技術の装置では、得られていない。 発明の開示 従って、本発明の目的は、従来技術の欠点を解消し、電子要素の寿命を延ばす と共に、より効率的且つ一定したモータの運転をもたらす、特にプラスチック処 理機械に適した冷却装置を提供することである。 本発明は、モータハウジング及び電子部品用の取付面に液体を循環させる冷却 装置を提供することにより、上述の目的を達成する。この冷却装置は、例えば、 電気的なプラスチック処理機械のように、複数の電動モータ及びこれに関連する 電子ドライバが設けられる場合に、特に費用対効果比が高い。必要であれば、射 出ユニットの供給口の如き、冷却を必要とする他の機械要素又はシステムを本装 置に含めることもできる。 例えば、本発明は、電気的な射出成形機に使用して、クランプ装置、射出装置 、押し出し装置及び部品排出装置のための機構を駆動するモータ、並びに、これ らモータに関連する電子ドライバを冷却することができる。より詳細に言えば、 上記モータには、一体型の熱交換器を有するハウジングが設けられる。そのよう な熱交換器は、例えば、円筒形のアルミニウムハウジングの中に鋳込まれたステ ンレス鋼チューブとすることができる。これにより、高電流負荷によって生ずる 熱を迅速に消散することができ、また、モータの作動温度を安全で且つ均一にな るように効果的に維持することができる。作動温度が望ましいレベルすなわち温 度に維持されるので、モータの永久磁石が弱まるすなわち減磁する割合が少なく 、経済的なセラミック磁石を使用することが容易になる。 電子要素は、主要な電気回路用の隔室の中に収容された、プレート型の熱交換 器の表面に取り付けられる。また、電気的なケーシングの中の空気は常に循環さ れて、プレートの熱交換能を高めており、これにより、上記ケーシングの中の温 度分布がより均一になり、また、プレート表面への凝縮の可能性が極めて低くな る。モータ及び電子要素が発生する熱は、循環する液体によって、モータハウジ ング及びプレートから吸収され、ヒートシンクに放出される。一実施例において は、発電制動に用いられるようなある種の電子抵抗器をプレート型の熱交換器の 中に鋳込み、これにより、そのような要素からの熱伝達を最適化すると共に、熱 交換器を一体型の構造にすることにより、スペースを節約することができる。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の冷却装置を装備した射出成形機の立面図である。 図２は、図１の射出成形機と組み合わされて使用される冷却装置の概略的な線 図である。 図３は、本発明の一体型の電子要素を有するプレート型の熱交換器（チルプレ ート）の立面図である。 図４は、図３に示すチルプレートの拡大端面図である。 図５は、図４の線５−５に沿って取った、チルプレートの横断面図である。 図６は、図４の線６−６に沿って取った、チルプレートの横断面図である。 図７は、図３のチルプレートを含む電子要素取り付け装置の組み立て図である 。 図８は、図７のアセンブリが射出成形機の中に設けられた状態を示す端面図で ある。 図９は、一体型の熱交換器を有するモータハウジングの端面図である。 図１０は、図９に示すモータハウジングの立面図である。 図１１は、図９に示すモータハウジングの別の形態を示す立面図である。 発明を実施するための最善の形態 本発明は、種々のプラスチック処理機械に応用可能であるが、以下の説明は、 電気機械的な駆動装置を有する射出成形機に関して述べる。従って、このタイプ の機械を簡単に説明することは、本発明を理解するに当たって有用である。 図１は、本発明の冷却装置が適用される射出成形機を示している。この機械は 、クランプユニット１００と、射出ユニット１０２とを備えており、これら両ユ ニットは、ベース１０５に取り付けられている。 クランプユニット１００は、固定プラテン１１０と、４つのタイバーによって 上記固定プラテンのコーナー部に接続された、ダイハイト・プラテン１０８とを 備えている。２つのタイバー１１２、１１４が示されている。これらのタイバー は、可動プラテン１１６用のガイドとして作用する。モールド半部１１８、１２ ０が、プラテン１１６、１１０にそれぞれ接合されており、クランプが図示の閉 位置にある時には、両方のモールド半部の間に、モールドキャビィティ１２２が 形成される。ゲート開口１２３が、モールド半部１２０及び固定プラテン１１０ を貫通して、プラスチックメルトすなわち溶融プラスチックをモールドキャビィ ティ１２２の中に射出することを許容している。可動プラテン１１６は、固定プ ラテン１０８に取り付けられたクランプモータ１２４によって、作動される。モ ータ１２４は、駆動ベルト１２７によって、ボールネジ１２６に接続されている 。歯車駆動機構又は他の機械的なカップリングを用いることもできる。ボールネ ジ・ナット１２８が、トグル機構１３０に取り付けられており、該トグル機構は 、モータ１２４がクランプユニット１００を作動する際に、機械的な利点をもた らす。 射出ユニット１０２は、押し出し機構を備えており、該押し出し機構は、押し 出しスクリュー１４２を有する管状の胴部１４０を備えており、上記押し出しス クリューは、上記胴部の中で、回転可能に且つ並進可能に設けられている。上記 押し出しスクリューは、固定部材１４４に軸受けされており、上記押し出しスク リューの一端部は、可動部材１４６の中で回転可能に固定されている。スクリュ ー１４２の回転運動は、駆動ベルト１５０によって当該スクリューに機械的に接 続された押し出しモータ１４８によって、与えられるが、他の適宜な機械的な装 置によって回転させることもできる。可動部材１４６は、固定部材１４４、１５ ４の間に接続された、一対の平行なバーガイドに乗っており、そのようなバーガ イドの一方が、符号１５２で示されている。部材１５４に取り付けられた射出モ ータ１５６が、駆動ベルト１６０によって、ボールネジ１５８に接続されている 。ボールネジ・ナット１６２が、可動部材１４６の中に取り付けられており、従 って、モータ１５６は、固定プラテン１１０に向かうあるいは該固定プラテンか ら離れる方向の直線運動を部材１４６及び押し出しスクリュー１４２に与えるよ うに作動する。 排出ユニット１７０は、モールドと一体化されており、モールドが開くと、完 成された成形部品を排出するように作動する。排出ユニット１７０は、排出モー タ１０３に接続されている。機械の制御装置（図示せず）は、射出成形サイクル の中の適正な時に、モータ１０３を作動する。排出ユニット１７０は、異なるモ ールド種々の要件及び作用を受け入れるために、サーボ制御されるのが好ましい 。 一般に、ダイハイトユニット１７４が、図１に示すタイバー及びプラテン１０ ８と一体化される。ダイハイトユニット１７４は、固定プラテン１１０に対する 、トグル機構１３０及び可動プラテン１１６を含むダイハイト・プラテン１０８ の間隔の調節を行い、これにより、閉位置にある時の厚みが異なる種々のモール ドを収容することができる。ダイハイトユニット１７４は、ダイハイトモータ１ ７６によって制御される。ダイハイトすなわちダイ高さの調節は、オペレータが 手動操作で制御して行うことができ、この調節により、機械の制御装置が、モー タ１７６に前進又は後進の命令信号を与える。 射出スレッド１８０は、ベース１０５の軌道（図示せず）にほぼ乗って、射出 ユニット１０２全体を支持しており、これにより、射出ユニット１０２が、固定 プラテン１１０に向かって又は該固定プラテンから離れる方向に動くことを許容 している。射出スレッドは、スレッドモータ１８２に対して、機械的に接続され ている。このユニットの運転も、オペレータによって手動操作で制御することが でき、上記手動操作によって、機械の制御装置は、前進又は後進の命令信号をモ ータ１８２に与える。上述の種々のモータは、特定の用途に最も適するような、 ＡＣ（交流）インダクションモータ、ブラシ型のＡＣ（交流）又はＤＣ（直流） モータ、ブラシレス（永久磁石）ＡＣ又はＤＣモータ、あるいは他の適宜なモー タとすることができることに注意する必要がある。実際に、本発明の冷却装置は 、リニアモータを含むどのようなタイプのモータでも組み合わせて、機械の性能 を最適にすることを意図している。 本発明の液体冷却装置に関連する特定の要素が、図１及び図２に示されている 。本冷却装置は、「内蔵型」であって、冷却剤の汚染の危険性を極力少なくして おり、水／グリコール混合物の如き、適宜な液体冷却剤を閉ループで循環させて いる。冷却回路を活発に循環していない液体は、リザーバ１２の中に貯蔵される 。 流体の循環は、上記リザーバに取り付けられたモータ／ポンプ１４によって開 始される。冷却剤は、ポンプ１４から分流マニホールド２０へ流れる。該マニホ ールド２０には、図示の実施例においては５つの出口ポートが設けられており、 適宜な導管に接続して、射出モータ１５６、押し出しモータ１４８、クランプモ ータ１２４、排出モータ１０３、及び、チルプレート２２へ、冷却剤を分配する ことができるようになっている。必要であれば、射出ユニット（図示せず）の供 給スロートの如き、冷却を必要とする他の機械要素又はシステムを冷却回路に含 めることもできる。図２に示すように、流体デバイダ２０は、各モータ及びチル プレートに対する並列な供給回路を可能とし、これにより、各々のモータ及びチ ルプレートは、独立してすなわち別個に冷却することができる。 冷却剤は、モータ及びチルプレートから、適宜な導管を通って、熱交換器１６ へ流れる。この熱交換器１６は、通常の液／液型のユニットであり、装置のヒー トシンクを提供する、水源２１又は中央の冷却水に接続されている後により詳し く説明するように、。水の流路に節水弁１８を設けて、冷却剤の温度制御を行う のが好ましい。 図３乃至図８を参照すると、チルプレート２２は、射出成形機の運転に必要と される多くの電気的／電子的な要素、特に、モータの電子ドライバに関連する高 熱要素のための、取付面の役割を果たす。一般に、各々のモータに対して１つの 別個のドライバが設けられ、また、それぞれのドライバに対して、１つの電力源 ４２が設けられる。ドライバ４４、４６、４８、５０、及び、電力源４２は、取 り付け及び保守を簡単にするために、モジュールユニットであるのが好ましく、 図７及び図８は、電力源４２、押し出しモータのドライバ４４、射出モータのド ライバ４６、クランプモータのドライバ４８、及び、排出／ダイハイトモータの ドライバ５０の相対的な位置を示している。図３にも示すように、チルプレート ２２は、ドライバ装置の発熱要素の直接的な取付面を提供するように特殊に設計 されており、モジュール型の電力源４２及びドライバ４４、４６、４８、５０の 取り付けを容易にするために、取り付け穴５２が設けられている。種々の電気的 ／電子的な要素は、熱交換を容易にするように通常の如く取り付けられており、 そのような要素の温度を所望の動作範囲に維持して、その使用寿命を極力長くし ている。 チルプレート２２は、ステンレス鋼のチューブ３０を含む、アルミニウム製の 鋳造品であるのが好ましく、上記ステンレス鋼のチューブは、プレート２２を通 るうねった流路をもたらすように形成されて、プレート２２の中に鋳込まれてお り、これにより、熱交換能を最適化すると共に、腐食の危険性を極めて小さくし ている。図４及び図５は、上記プレートの中のチューブの相対的な位置、並びに 、入口２８及び出口３２を含む、好ましい形態を示している。 プレート２２には、発電制動抵抗器３４、及び、負荷分流器３６も鋳込まれて いる。発電制動抵抗器３４は、モータが瞬間的に発電機として機能することがで きる時に、停止又は急速な減速状態の間に生ずる電気エネルギを消散するために 使用される。分流器３６は、ＤＣバスから過剰のエネルギを取り除くために必要 である（ＤＣモータを使用する場合）。上述の抵抗器は、かなりの熱を発生する ことができるので、そのような抵抗器をチルプレートの中に直接鋳込むことによ り、効果的な熱伝達を行わすことができ、また、電気キャビネット５６の中の環 境が放射熱によって過度に影響されないように、上述の抵抗器を閉じ込めること ができ、同時に、キャビネットの中のスペースを節約するコンパクトな装置が提 供される。 上述の種々のモータの冷却は、図９乃至図１１に示すように、冷却剤をモータ のステータハウジング３８に流すことにより、行うのが好ましい。ハウジング３ ８は、基本的には、螺旋状に形成されたステンレス鋼のチューブ４０を収容して いる、鋳造アルミニウムの円筒体すなわちシリンダであって、上記ステンレス鋼 のチューブは、入口６２及び出口６４で終端となっている。高出力が必要とされ る場合には、モータは、非常に長いステータハウジングを有することが多い。そ のような場合には、図１１に示すように、２又はそれ以上のチューブ４０を用い て、ハウジング３８の長さ全体にわたって、より良好な温度制御を行うことがで きる。鋳造されたあるいは押し出し成形された通路の如き、他のタイプの流路も 、モータハウジングの中で冷却剤を循環させるための手段を提供する。 冷却剤は、チルプレート２２、及び、モータ１０３、１２４、１４８、１５６ を出た後に、リザーバ１２に戻る。リザーバ１２に戻る冷却剤は、この時点にお いては、高い温度にあり、熱交換器１６に通されて、所望の動作温度までその温 度が低下する。水源２１から熱交換器１６を通る水の流れは、冷却剤から十分な 熱を取り除き、熱交換器１６を出て所望の温度で循環されるように、出口ライン ５４の弁１８によって調節される。そのような調節は、熱交換器１６を出る際の 冷却剤の温度を監視し、弁１８を調節する制御アルゴリズムを用いて、冷却剤を 所望の温度範囲に維持することによって、簡単に行うことができる。冷却剤の温 度には特に臨界的な値がある訳ではないが、凝縮が極力少なくなるように、露点 よりも高い温度に維持しながら、実施可能な範囲で極力低くするのが好ましい。 例えば、１分間当たり約２２．７リットル（約６ガロン）の流量の冷却剤を循環 させる本発明の冷却装置は、約±１．１℃（約２°Ｆ）の範囲内で、適正な運転 温度を効果的に維持することができることが分かった。 上述の直接的なヒートシンクの機能に加えて、チルプレート２２は、電気キャ ビネット５６の中に温度制御された空気を供給する手段を提供し、これにより、 電気キャビネットを外部空気から遮断することを可能とする。チルプレート２２ の板金サポート２４は、チルプレート２２の背後にプリナム２５を形成する。該 プリナム２５の一端部には、ブロア２６が取り付けられ、プリナム２５に強制的 な空気流を送る。ブロア２６の箇所は、チルプレート２２の入口２８に隣接して いる。そのような箇所は、チルプレートの最も冷たい部分であるので、そのよう な部分では、空気の中の湿分の凝縮が起こり、そのような凝縮液すなわち水は、 電子要素から離れる方向に導かれ、必要であれば、電気キャビネット５６から排 出することができる。 図１及び図２を再度参照して、始めに、図面においては閉位置にあるクランプ ユニット１００から、作動サイクルを簡単に説明する。図示のように、ホッパ１ ６６からの固体の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂又は他の材料が、押し出しスクリ ュー１４２によって可塑化されると、該スクリューの前方に、ある量の液相のプ ラスチックメルトすなわち「ショット」が形成されることになる。可塑化時間は 、 一般的には、周囲に取り付けられた複数のヒータバンド１４１によって、胴部１ ４０に外部から熱を加えることにより、最適化される。射出サイクルを開始する ために、機械の制御装置は、モータ１５６に速度命令を与え、部材１４６及びス クリュー１４２を固定プラテン１１０に向けて、直接的に動かす。スクリュー１ ４２が、胴部１４０の中で固定プラテン１１０に向けて直接的に動くに連れて、 プラスチックメルトは、オリフィス１４３及びゲート開口１２３を通ってモール ドキャビィティ１２２の中に射出される。スクリュー１４２が、その直線運動を 完了すると、機械の制御装置は、パックサイクルへ移行する。射出サイクル、並 びに、その後のパックサイクル及び保持サイクルの間に、押し出しモータのコン トローラには、ゼロ速度信号が与えられ、スクリュー１４２に与えられる直線的 な力によって、押し出しスクリュー１４２を回転しないようにする。 パックサイクルにおいては、その目的は、材料をモールドの中へ押し込むこと を継続し、モールド充填プロセスを完了することである。パックサイクルの終了 を意味するの所定時間の終わりに、機械の制御装置は、圧力を維持する保持サイ クルへ移行する。パックサイクル及び保持サイクルは、射出モータ１５６が、殆 どあるいは全く回転せずに、高いトルク（高電流を用いて）を維持することを必 要とし、この状態は、モータ１５６及び電子ドライバ４６の要素の両方に、かな りの熱を生じさせる。モータの温度が問題となる程に高くなった場合には、与え られた電流によって発生されるトルクは減少し、トルクを維持するために電流を 増大させなければならず、更に熱を発生させることになる。冷却剤の循環は、モ ータを適正な温度に維持して、相当する電流において所望のトルクを保持し、こ れにより、より効率的なモータの運転が行われる。 保持サイクルの終了を意味する所定時間の後に、機械の制御装置は、ある時間 にわたる冷却サイクルへ移行し、その間に成形部品（成形された部品）が冷却さ れる。冷却サイクルの間に、機械の制御装置は、エクスクルーダ（押し出し手段 ）運転サイクルを開始し、このエクスクルーダ運転サイクルにおいては、押し出 しモータすなわちエクスクルーダモータ１４８が作動され、溶融材料の新しいシ ョットをスクリュー１４２の前方へ押し出す。同時に、射出モータ１５６を作動 さ せ、溶融プラスチック材料に対して所定の圧力を維持しながら、すなわち、押し 出しスクリューすなわちエクスクルーダスクリュー１４２に対して所定の背圧を 維持しながら、スクリュー１４２をプラテン１１０から離れる方向に動かさなけ ればならない。機械の制御装置は、エクスクルーダスクリューのモータ１４８に より、スクリューを回転させて、プラスチック材料をより可塑化させ、そのよう なプラスチック材料をオリフィス１４３に隣接するスクリューの前方へ搬送する 。同時に、機械の制御装置は、射出モータ１５６の回転をある程度中断させて、 スクリューに所定の背圧を発生させることもできる。スクリューの前方に圧力が 形成されるに従って、ドライブ制御装置は、より多くの電流をモータ１５６に供 給して、ゼロ速度を維持する（すなわち、モータの回転が停止する）。上述のよ うに、高電流は、追加の熱を発生する傾向があり、液体冷却により、モータ１５ ６は終始一貫した運転パラメータを維持する。背圧が所望のレベルに達すると、 モータ１５６が回転され、所定の背圧を維持しながら、スクリュー１４２をプラ テン１１０から離れる方向へ動かす。その結果、スクリュー１４２が回転して溶 融プラスチックのショットを形成すると、上記スクリューは、プラスチック材料 のショットが完全に押し出されるまで、背圧を制御しながら、プラテン１１０か ら離れる方向に動くことになる。 スクリュー１４２が、所定の最終位置に到達すると、機械の制御装置は、エク スクルーダモータ１４８の作動を停止し、射出モータ１５６用のドライバ制御装 置に速度命令を出してスクリューを更に後退させ、これにより、スクリュー１４ ２からの背圧による溶融プラスチック材料に対する圧力を解放する。また、制御 装置は、成形部品冷却サイクルの終わりに、クランプモータ１２４に速度命令信 号を与えて、可動プラテン１１６を固定プラテン１１０から離れる方向に移動さ せ、モールドを開く。モールドが開いている間に、制御装置は、排出ユニットす なわちエジェクタユニット１７０及び排出モータすなわちエジェクタモータ１０ ３に命令信号を与え、モールド半部１１８に担持された成形品排出機構（図示せ ず）を作動させる。完成した部品は、モールドから排出され、次に、エジェクタ モータ１０３が、部品排出機構をその元の位置へ戻す。 モールドが完全に開いたクランプ位置が検知されると、制御装置は、命令信号 を与えて、プラテン１１６を反対方向に動かし始め、モールド半部を再度閉じる 。次に、制御装置は、プラテン１１６の位置に応じて、速度信号を発生し、加速 度及び減速度を調節してモールド半部を制御した状態で接触させる。例えば、可 動プラテン１１６を最初は、速い速度で固定プラテン１１０に向けて動かして、 所定の位置に到達するまでの全サイクル時間を減少させることができる。その後 、別の位置が検知されてモールド半部の接触が間近になるまで、遅い速度を表す 命令が与えられる。通常の状況では、両モールド半部は、完全に閉じた位置まで 接近される。しかしながら、両モールド半部の間に障害物が存在する場合には、 トルクリミット制御装置が、速度制御をオーバーライドし（速度制御に優先し） て、モータに対する電流を減少させ、モータの速度及び運動を低下させて、その ような障害物によって両モールド半部が損傷を受けるないようにする。 両モールド半部が、完全に閉じた位置に到達したと仮定すると、トルク命令値 が増大し、トグルを図１に示すロックオーバー位置へ動かすための命令が与えら れる。モールドクランプ力は、トグル機構１３０の最終的な位置によって決定さ れ且つ制御される。この時点において、機械は、完全なサイクルを再度開始する 準備が整う。パックサイクル及び保持サイクルの間の射出モータ１５６と同様に 、クランプモータ１２４は、クランプが閉位置にある間は、全く回転せずにトル クを保持しなければならない。実際に、代表的な射出成形サイクルの間には、ク ランプモータ１２４及び射出モータ１５６が同時に、全く回転せずにトルクを保 持しなければならない期間があり、本発明の液体冷却装置は、そのような状況に おいて生ずる熱を消散する機能を有する。 産業上の適用性 射出成形機において完全な液体冷却装置を実施する際の欠点の１つは、各要素 を（空気冷却から）液体冷却に適したようにするために、大きな変更が必要とさ れることであり、そのような変更は、複雑であり且つ大幅なものである。装置の 経費及び複雑性を低減するために、幾つかのモータ及びこれらモータのドライバ に冷却剤を並列又は直列に供給するように冷却回路を構成するのが好ましい。各 要素が、直列に冷却されるように構成された場合には、冷却剤は、チルプレート ２２に到達する前に、１又はそれ以上のモータを通って循環するのが好ましい。 この構成は、冷却剤の温度をチルプレートに入る前に若干上昇させることになり 、これにより、電気キャビネットの中で凝縮が発生する可能性を更に極めて少な くする。 射出成形機のサイズが、より大きな部品を製造するために、例えば、１，５０ ０トンあるいはそれ以上のクランプ力を有するような、より大きなサイズに増大 された場合には、２又はそれ以上のモータを組み合わせて、所望のモールドクラ ンプ力及び射出／押し出し機能を得ることができる。本発明の液体冷却装置を用 いた場合には、より小さなモータを用いることが可能であり、場合によっては、 ７００トンよりも大きなクランプ力を有する機械を含む、広い範囲の機械サイズ に対して、１台のモータだけを用いて、クランプユニット及び射出ユニットを満 足に作動させることができる。本冷却装置は、作動パラメータ又は周囲の環境に 関係無く、終始一貫した作動温度を維持し、従って、モータのサイズを通常の運 転条件に合うものとすることができ、ある種の設備で起こりうるような極端な温 度上昇を許容する「過剰なサイズ」にする必要がない。 図面に示す好ましい実施例に従って、本発明をある程度詳細に説明し、また、 そのような好ましい実施例をある程度詳細に説明したが、本発明をそのような細 部に限定する意図はない。そうではなく、添付の請求の範囲の精神及び範囲に入 る総ての変更例、変形例及び均等例は、保護されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 及び、電子要素によって発生された熱は、液体を循環さ せることにより、モータハウジング（３８）及びチルプ レート（２２）から吸収され、熱交換器（１６）を介し て放出される。電気的な抵抗器（３４、３６）が、チル プレートの中に鋳込まれ、これにより、上述の要素から の熱伝達が最適化されると共に、上記抵抗器及びチルプ レートを一体型の構造にすることにより、スペースが節 約される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 電気的／電子的な要素（４２、４４、４６、４８、５０）と、電動モー タ（１０３、１２４、１４８、１５６）によって駆動される少なくとも１つの機 械的な駆動装置（１００、１０２、１７０）とを備えるプラスチック処理機械用 の冷却装置（１０）であって、該冷却装置（１０）が、 （ａ） 液体の熱伝達媒体と、 （ｂ） 前記モータ（１０３、１２４、１４８、１５６）のステータハウジン グに組み込まれた熱交換器（３８）と、 （ｃ） プラスチック処理機械の前記電気的／電子的な要素（４２、４４、４ ６、４８、５０）用の取付面の役割を果たすチルプレート（２２）と、 （ｄ） 前記熱交換器（３８）及びチルプレート（２２）に前記液体の熱伝達 媒体を循環させ、これにより、前記モータ（１０３、１２４、１４８、１５６） 、及び、前記電気的／電子的な要素（４２、４４、４６、４８、５０）の作動に よって発生された熱が、前記液体の熱伝達媒体によって吸収され、ヒートシンク （２１）に放出されるようにする回路手段（１２、１４、１６、２０）とを備え ることを特徴とする、冷却装置（１０）。 ２． 請求項１の冷却装置（１０）において、前記チルプレート（２２）が、 （ａ） 前記液体の熱伝達媒体を循環させるための内部流通路（３０）を有す る、金属製の胴部と、 （ｂ） 前記金属製の胴部の中に収容された電気的な要素（３４、３６）とを 備えており、該電気的な要素は、該電気的な要素（３４、３６）と前記チルプレ ート（２２）との間の熱伝達を最適化し、また、前記電気的な要素（３４、３６ ）は、前記循環される液体の熱伝達媒体と接触しないように、前記胴部の中に位 置していることを特徴とする、冷却装置（１０）。 ３． 請求項２の冷却装置（１０）において、モータハウジングの中の前記熱 交換器（３８）が、前記液体の熱伝達媒体を前記ステータハウジング（３８）に 循環させるための流通路手段（４０、６２、６４）を収容するシリンダを備える ことを特徴とする、冷却装置（１０）。 ４． 請求項３の冷却装置（１０）において、前記シリンダは、鋳造アルミニ ウムであり、前記流通路手段は、螺旋状に形成され、且つ、入口（６２）及び出 口（６４）で終端となっている、ステンレス鋼のチューブを含むことを特徴とす る、冷却装置（１０）。 ５． 請求項１の冷却装置（１０）において、前記回路手段が、 （ａ） 前記液体の熱伝達媒体用のリザーバ（１２）と、 （ｂ） 前記リザーバ（１２）に接続されるポンプ（１４）と、 （ｃ） 前記ポンプから出た流れを別個の流れに分けて、前記モータの熱交換 器（３８）及び前記チルプレート（２２）に供給するための、分流手段（２０） と、 （ｄ） 前記モータの熱交換器（３８）及び前記チルプレート（２２）を通っ て循環した後の前記液体の熱伝達媒体を受け取り、前記回路手段の外部のヒート シンク（２１）に潜熱を放出するための、熱交換手段（１６）とを備えることを 特徴とする、冷却装置（１０）。 ６． 請求項５の冷却装置（１０）において、前記回路手段が更に、前記液体 の熱伝達媒体の温度制御を行うための節水弁（１８）を備えており、これにより 、前記液体の熱伝達媒体は、前記熱交換手段（１６）から出て、所望の温度で前 記リザーバ（１２）に戻るように構成されたことを特徴とする、冷却装置（１０ ）。 ７． 電子的なドライバモジュール（４４、４６、４８、５０）を含む電動モ ータ（１０３、１２４、１４８、１５６）によって駆動される少なくとも１つ機 械的な装置（１００、１０２、１７０）を備えるプラスチック処理機械において 、前記モータ（１０３、１２４、１４８、１５６）及び前記電子的なドライバ（ ４４、４６、４８、５０）を冷却するための方法であって、 （ａ） 冷却剤流通路（４０）を有するステータハウジング（３８）を備える モータ（１０３、１２４、１４８、１５６）を準備する工程と、 （ｂ） 冷却剤流通路（３０）を有するチルプレート（２２）に前記電子的な ドライバ（４４、４６、４８、５０）を取り付ける工程と、 （ｃ） 前記モータハウジング（３８）の流通路（４０）及び前記チルプレー ト（２２）の流通路（３０）に、液体冷却剤の供給源を接続する工程と、 （ｄ）前記モータハウジング（３８）及び前記チルプレート（２２）の流通路 （４０、３０）に、前記液体冷却を循環させる工程とを備えることを特徴とする 、方法。