JP7431644B2 - 射出成形機及び制御盤 - Google Patents

Description

本開示は、射出成形機及び制御盤に関する。

特許文献１は、強制吸気型のファンを設けて筐体内の気圧を高めることを開示する。

特開２０１９－１７１７９３号公報

制御盤筐体の隙間は、制御盤フレームと制御盤カバーの間の隙間といったように制御し難いものである。埃、粉塵、ＰＭ（Particulate Matter）といったダストが制御盤筐体の隙間を介して制御盤筐体内に進入すると、制御盤筐体内のモータ駆動素子やヒートシンクに付着し、モータ駆動素子の蓄熱やヒートシンクの冷却能の低下（ひいては、制御システムの不安定化）に帰結するおそれがある。

定期メンテナンス時、制御盤筐体内に進入したダストを除去できるが、頻繁なメンテナンスは、手間と時間を要し、また射出成形機の停止に伴って生産効率も低下してしまう。本願発明者は、このような観点に鑑みて、モータ駆動素子が収容された制御盤（又は筐体）のメンテナンス負担又は頻度を低減するという新たな課題を見出した。

本開示の一態様に係る射出成形機の制御盤は、
制御盤フレームに対して１つ以上の制御盤カバーが取り付けられて前記制御盤フレームの１つ以上の開口が閉鎖された制御盤筐体と、
前記制御盤筐体の内部空間に配置されるモータ駆動素子と、
前記制御盤筐体の内部空間において前記モータ駆動素子に熱的に接続されたヒートシンクと、
前記制御盤筐体内の空気を前記ヒートシンクに供給して前記ヒートシンクを冷却するように動作可能である１つ以上のファンと、
少なくとも前記１つ以上のファンの動作に応じて前記制御盤筐体外の空気が前記制御盤カバー又は前記制御盤フレームに設けられた複数の吸気口を介して前記制御盤筐体内に自然流入するように構成された非強制型の吸気部を備える。

本開示の一態様によれば、メンテナンス負担又は頻度の低減が促進される。

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制御盤の概略的な斜視図である。

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、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以上の固定金型５１及び１以上の可動金型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、固定プラテン２１、可動プラテン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に沿って可動プラテン２２が動かされる。これにより、固定プラテン２１の対向面と可動プラテン２２の対向面の間隔が変更可能である。固定プラテン２１と可動プラテン２２の間隔が大きい時、固定プラテン２１と可動プラテン２２の間の空間に金型装置５を導入することができる。固定プラテン２１と可動プラテン２２の間の空間に金型装置５が導入された状態で、固定金型５１を固定プラテン２１に取り付け、また可動金型５２を可動プラテン２２に取り付けることができる。固定金型５１を固定プラテン２１に取り付けた後、可動金型５２を可動プラテン２２に取り付けても良く、反対に、可動金型５２を可動プラテン２２に取り付けた後、固定金型５１を固定プラテン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、上述と同様に可動プラテン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、固定金型５１の対向面と可動金型５２の対向面が接触して固定金型５１のキャビティー部分と可動金型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、可動金型５２が固定金型５１により強く押し付けられた状態である。型開は、固定金型５１の対向面と可動金型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、可動プラテン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可動金型５２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と可動プラテン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が固定プラテン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、可動プラテン２２が固定プラテン２１に向けて直進する。可動プラテン２２に対して可動金型５２が取り付けられていれば可動金型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が固定プラテン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、可動プラテン２２が固定プラテン２１から離れる方向に直進する。可動プラテン２２に対して可動金型５２が取り付けられていれば可動金型５２も同方向に直進する。なお、型締装置２において可動プラテン２２及びそこに取り付けられた可動金型５２が固定プラテン２１及びそこに取り付けられた固定金型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プラテン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。トグル機構２３を採用せず、可動プラテン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、固定プラテン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の後端部のねじ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、固定プラテン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に対して溶融樹脂材料を供給する。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樹脂材料をシリンダー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（「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。

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、冷却工程中に次の成形サイクルの計量工程が開始されても良い。

保圧工程に続いて、上述の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、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の可動金型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早い順である。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、３相同期モータ又は２相誘導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詳細に説明する。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。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７の内部空間を画定する制御盤筐体７１を有する。制御盤筐体７１は、制御盤フレーム７２に対して１つ以上（図示例では６つ）の制御盤カバー７４が取り付けられて制御盤フレーム７２の１つ以上（図示例では６つ）の開口が閉鎖されたものである。制御盤筐体７１の内部点検のため、制御盤フレーム７２に対して制御盤カバー７４を（締結具（例えば、止めねじ）の操作を介して）着脱可能とすることが有利である。すなわち、有利には、制御盤フレーム７２と制御盤カバー７４の間の隙間は、シーリング材（例えば、シリコーン系材料）で封止されない。

図３、５に示すように、制御盤フレーム７２は、地側プレート７２ａ、天側プレート７２ｂ、及び地側プレート７２ａと天側プレート７２ｂを連結する複数の柱７２ｃを有する。天側プレート７２ｂ上にベース４を介して上述の射出装置３が配置される。天側プレート７２ｂをベース４として用いても良い。地側プレート７２ａは、天側プレート７２ｂとの間に収容空間を画定するように対向して配置される。地側プレート７２ａ及び天側プレート７２ｂは、いずれも制御盤カバー７４よりも大きい厚みの鋼板であり得る。

制御盤カバー７４は、地側プレート７２ａと天側プレート７２ｂの間と柱７２ｃの間で開口した開口を閉鎖するように制御盤フレーム７２（例えば、柱７２ｃの取付片７２ｄ）に対して、例えば、ネジ等の締結具によって取り付けられる。図示例では、制御盤カバー７４ａ，７４ｂにより操作側の２つの開口が閉鎖され、制御盤カバー７４ｃ，７４ｄにより（操作側と反操作側以外の）側方の２つの開口が閉鎖され、制御盤カバー７４ｅ，７４ｆにより反操作側の２つの開口が閉鎖される。制御盤フレーム７２の構成に応じて適切な大きさと枚数の制御盤カバー７４が用いられる。

図３に示すように、制御盤筐体７１内には、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。

制御盤筐体７１内のモータ駆動素子９は、例えば、上述のインバータ６４として機能する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基板上に実装されたモジュールである。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。

制御盤筐体７１内には、モータ駆動素子９に熱的に接続されたヒートシンク８１と、制御盤筐体７１内の空気をヒートシンク８１に供給してヒートシンク８１を冷却するように動作可能であるファンＦ₀，Ｆ₁が設けられる。ヒートシンク８１に対してカバー８２が取り付けられて流路部材８が構成される。流路部材８によりヒートシンク８１から受熱した空気が制御盤筐体７１外に排出される。このような流路部材８を設けることなく、ファンＦ₀，Ｆ₁からヒートシンクに供給されて熱を受けた空気を制御盤筐体７１外に排出する様々な形態が想定される。

流路部材８の流入口８ｐは、制御盤筐体７１内で開口する。流路部材８の流出口８ｑは、制御盤筐体７１外で開口し、流路部材８に流入した空気の排出のための排出口が制御盤筐体７１に設けられる。ファンＦ₀，Ｆ₁の作動によって制御盤筐体７１内の空気が流路部材８の流路（ヒートシンク８１とカバー８２の間の空間）に流入し、ヒートシンク８１に接触し、制御盤筐体７１外に排出される。制御盤筐体７１における排出口（流路部材８の流出口８ｑ）を設ける位置は、例えば、地側プレート７２ａであるが、これに限られない。流路部材８は、その流出側端部において地側プレート７２ａの開口に空間連通して設けられ得る。

ヒートシンク８１は、複数の放熱フィン８１ａと、複数の放熱フィン８１ａが結合したベースプレート８１ｂを含む。各放熱フィン８１ａは、流路部材８の流路に流れる空気の流れ方向に沿って延びる平板部である。放熱フィン８１ａ同士の間及び放熱フィン８１ａとカバー８２で流路の一部分が画定される。溶接、締結、又は嵌合といった任意の方法でヒートシンク８１に対してカバー８２が取り付けられる。ヒートシンク８１同様、カバー８２は、金属製であり得る。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。

ファンＦ₀、Ｆ₁は、カバー８２の開口８２ｍ，８２ｎに対して取り付けられる。ファンＦ₀、Ｆ₁は、ヒートシンク８１を介したモータ駆動素子９の冷却に十分な能力を有するものである。ファンＦ₀、Ｆ₁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。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。ファンＦ₀、Ｆ₁は、インバータ６４により駆動されるモータの電源のオン・オフに同期して動作する。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。

本実施形態においては、図３、５に示すように、制御盤７は、ファンＦ₀、Ｆ₁の作動に応じて制御盤筐体７１外の空気が制御盤カバー７４に設けられた複数の吸気口７５を介して制御盤筐体７１内に自然流入するように構成された非強制型（換言すれば、ファンフリー型（ファン無し型））の吸気部７６を有する。吸気部７６を設けることによって制御盤筐体７１の隙間を介して制御盤筐体７１の外部から内部に流入するダストの量が低減し、モータ駆動素子９やヒートシンク８１に付着したダストを除去するメンテナンス頻度を効果的に低減することができる。制御盤７に設けられる吸気部７６の数は、典型的には、一つであるが、これに限られない。

制御盤筐体７１の隙間は、その位置や範囲を直ちに特定しにくく制御し難い（取り扱い難い）ものである。他方、複数の吸気口７５は、その位置や範囲を直ちに特定することができ、制御しやすい（取り扱い易い）ものである。例えば、複数の吸気口７５は、制御盤カバー７４において、２以上の行及び／又は２以上の列を形成するように２次元的に配置される。複数の吸気口７５が設けられた制御盤カバー７４の内側に集塵フィルタ７７を貼り付けることにより吸気口７５を介して制御盤筐体７１内に流入したダストを捕捉することができる。定期メンテナンス時、フィルタ交換をすれば良く、メンテナンス作業に長い時間を要しない。集塵フィルタ７７は、吸気口７５が設けられた制御盤カバー７４ｅの内面において吸気口７５を一括して被覆するように設けられ得る。

制御盤筐体７１の隙間を介して制御盤筐体７１内にはダストが依然として流入する。しかし、吸気部７６が設けられているため、制御盤筐体７１の隙間を介して制御盤筐体７１内に流入するダスト量が低減され、モータ駆動素子９やヒートシンク８１に付着したダストのメンテナンス負担又は頻度が低減される。

吸気部７６は、強制吸気のためのファンを有しない非強制型である。従って、吸気部７６の吸気口７５を介して制御盤筐体７１外から制御盤筐体７１内に流入する空気の流量は、少なくとも上述のファンＦ₀、Ｆ₁の作動に応じたものである。吸気部７６にファンを設けて強制吸気することは、一見して、制御盤筐体７１外から制御盤筐体７１内に（見込みとして、制御盤筐体７１内の空気よりも低温の）空気を効率的に導入できるメリットがある。しかしながら、この場合、強制吸気用のファンが、定格値（例えば、風量、回転速度等）の大きい上述のファンＦ₀、Ｆ₁の影響を受けるおそれがある。例えば、強制吸気用のファンが、上述のファンＦ₀、Ｆ₁の影響を受けて定格を上回る回転数で回転し、早期に故障するリスクが高まるおそれがある。ファンの交換等の追加のメンテナンス作業の発生は望ましくない。

本願発明者が行った試験によると、制御盤筐体７１の隙間の位置や大きさ（断面積）に依存して、その隙間を介して制御盤７内に流入する空気の流量が変動することが分かった。また、ファンＦ₀、Ｆ₁からの隙間の離間距離も一つの要因であることが分かった。このような検討の結果、複数の吸気口７５の合計断面積は、制御盤筐体７１の隙間の合計断面積以上とすることが有利であることが見出された。これにより制御盤筐体７１の隙間を介して流入する空気の流量よりも吸気口７５を介して流入する空気の合計の流量が大きくなり、制御盤筐体７１の隙間を介したダスト流入を効果的に低減することができる。また、各吸気口７５の大きさ（断面積）を小さくすることにより、吸気口７５を介した制御盤筐体７１の内部構造の露出を回避又は抑制することができる。

制御盤筐体７１の隙間の合計断面積は、制御盤筐体７１の全体サイズを考慮しても小さくない。吸気部７６に多数の吸気口７５を設ける場合、吸気部７６に少数の吸気口７５を設ける場合に問題となる制御盤筐体７１の内部構造の露出の程度を緩和することができる。上述のように、吸気口７５は、制御盤カバー７４において、２以上の行及び／又は２以上の列を形成するように２次元的に配置され得る。幾つかの場合、吸気口７５がＭ行とＮ行設けられる（Ｍ，Ｎは、２以上の自然数）。ＭとＮの加算により算出される合計値は、５以上、６以上、７以上、・・・（中略）・・・、１０以上、・・・・（中略）・・・、２０以上、・・・・（中略）・・・、３０以上、・・・（中略）・・・３５以上であり得る。

制御盤筐体７１には、制御盤筐体７１外から制御盤筐体７１内に空気が流入することを許容する隙間として、制御盤フレーム７２と制御盤カバー７４の間の隙間、制御盤カバー７４ｄに設けられた電線引き込み口７８、及び制御盤カバー７４ｅに設けられた電線引き出し口７９が設けられる。換言すれば、制御盤筐体７１には、制御盤フレーム７２に対する制御盤カバー７４の取り付けに起因する隙間、電線の引き込み及び／又は引き出しのために制御盤カバー７４に設けられる開口以外に制御盤筐体外から制御盤筐体内への空気の流入を許容する隙間がない。上述の流路部材８の流出口８ｑは、本明細書では、制御盤筐体７１の隙間として理解されない。流路部材８の流出口８ｑを介して制御盤筐体７１外から制御盤筐体７１内に空気が流入することが想定されないためである。幾つかの場合、複数の吸気口７５の合計断面積は、流路部材８に流入した空気の排出のために制御盤筐体７１に設けられた排出口の断面積以上である。

制御盤フレーム７２と制御盤カバー７４の間の隙間の断面積は、制御盤カバー７４の一側縁の長さと、制御盤フレーム７２と制御盤カバー７４の間隔から算出可能である。電線引き込み口７８及び電線引き出し口７９の断面積は、開口断面積から電線束の断面積（電線の断面積の合計値）を減算して算出される。電線は、電源線、信号線、及び制御線といった様々な種類の電線（ケーブルを含む）であり得る。

ファンＦ₀、Ｆ₁及び流路部材８の流入口８ｐは、制御盤７の操作側及び反操作側のいずれかの側に設けられることが多い。ある場合、吸気口７５は、ファンＦ₀、Ｆ₁に対向配置された制御盤カバー７４ａに設けられる（不図示）。別の場合、吸気口７５は、制御盤７の操作側及び反操作側以外の側方に設けられた制御盤カバー７４ｄに設けられる（図３、５に図示）。制御盤カバー７４における吸気口７５の合計の占有面積は小さくない。前者の場合、制御盤７の外観への影響は大きいが、吸気口７５からファンＦ₀、Ｆ₁及び流路部材８の流入口８ｐへの空気の流れが（少なくとも大きく）妨げられない。後者の場合、制御盤筐体７１内の内部構造により吸気口７５からファンＦ₀、Ｆ₁及び流路部材８の流入口８ｐへの空気の流れが妨げられるが、制御盤７の外観への影響を小さくすることができる。

吸気口７５が設けられた制御盤カバー７４ｅにおいて吸気口７５が占める面積は、その制御盤カバーの全体面積の２０％以上、又は３０％以上、又は４０％以上、又は５０％以上、又は６０％以上であり得る。このような場合、吸気口７５の合計断面積は、制御盤筐体７１の隙間の合計断面積以上となる見込みが高い。すなわち、制御盤筐体７１の隙間の合計断面積を計算するまでもなく吸気口７５の合計断面積を十分な値（又は十分に近い値）とすることができる。

なお、吸気口７５が設けられた制御盤カバー７４ｅにおいて吸気口７５が占める面積は、二次元的に配置された吸気口７５の最も外側に配置された吸気口７５の輪郭線及び／又は接線の連続によって定まる輪郭に基づいて決定することができる。吸気口７５は、矩形枠の輪郭内に二次元的に配置される場合に限られない。三角形又は円形枠の輪郭内に吸気口７５を二次元的に配置しても良い。

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。吸気口は、制御盤カバー７４に限らず、制御盤フレーム７２（例えば、地側プレート７２ａ又は天側プレート７２ｂ）に設けても良い。

１ ：射出成形機
７ ：制御盤
８ ：流路部材
９ ：モータ駆動素子
７１ ：制御盤筐体
７２ ：制御盤フレーム
７４ ：制御盤カバー
７５ ：吸気口
７６ ：吸気部
７７ ：集塵フィルタ
７８ ：電線引き込み口
７９ ：電線引き出し口
８１ ：ヒートシンク
８２ ：カバー

Claims (14)

1. 射出成形機の制御盤であって、
   天側及び地側プレートを含む制御盤フレームに対して複数の制御盤カバーが取り付けられて前記制御盤フレームの１つ以上の開口が閉鎖された制御盤筐体と、
   前記制御盤筐体の内部空間に配置されるモータ駆動素子と、
   前記制御盤筐体の内部空間において前記モータ駆動素子に熱的に接続されたヒートシンクと、
   前記ヒートシンクとの間に流路を形成するカバーと、
   前記制御盤筐体内の空気を前記流路に供給して前記ヒートシンクを冷却するように動作可能である１つ以上のファンと、
   少なくとも前記１つ以上のファンの動作に応じて前記制御盤筐体外の空気が前記制御盤カバー又は前記制御盤フレームに設けられた複数の吸気口を介して前記制御盤筐体内に流入するように構成された吸気部と、を備え、
   前記流路は、前記制御盤筐体の内部空間で開口した流入口と、前記制御盤筐体の外面において開口した流出口を有し、
   前記吸気部は、前記複数の制御盤カバーのうち前記流入口が対向する所定の制御盤カバーに設けられておらず、かつ前記所定の制御盤カバーと前記ファンの間の前記制御盤筐体内の所定の内部空間に対して前記制御盤筐体の天側視、地側視、及び側面視のいずれにおいても重畳しない範囲に設けられる、制御盤。
2. 前記複数の吸気口は、前記制御盤カバーにおいて、２以上の行及び／又は２以上の列を形成するように２次元的に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の制御盤。
3. 前記複数の吸気口の合計断面積は、前記制御盤筐体の隙間の合計断面積以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の制御盤。
4. 前記制御盤筐体の隙間は、前記制御盤フレームと前記制御盤カバーの間の隙間と、前記制御盤カバーに設けられた電線引き込み口と、前記制御盤カバーに設けられた電線引き出し口を含むことを特徴とする請求項３に記載の制御盤。
5. 前記複数の吸気口は、当該制御盤の操作側及び反操作側以外の側方に設けられた前記制御盤カバーに設けられる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. 前記複数の吸気口は、前記１つ以上のファンに対向配置された前記制御盤カバーに設けられる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。
7. 前記複数の吸気口が設けられた前記制御盤カバーにおいて前記複数の吸気口が占める面積は、その制御盤カバーの全体面積の２０％以上、又は３０％以上、又は４０％以上、又は５０％以上、又は６０％以上であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の制御盤。
8. 前記複数の吸気口が占める面積は、二次元的に配置された前記吸気口の最も外側に配置された吸気口の輪郭線及び／又は接線の連続によって定まる輪郭に基づくことを特徴とする請求項７に記載の制御盤。
9. 前記複数の吸気口が設けられた前記制御盤カバーの内面において前記複数の吸気口を一括して被覆するように設けられた集塵フィルタを更に備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の制御盤。
10. 少なくとも前記ヒートシンクを含む流路部材を更に備え、前記１つ以上のファンにより前記流路部材に空気が流入し、前記ヒートシンクに接触し、続いて当該制御盤外に排出されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の制御盤。
11. 前記複数の吸気口の合計断面積は、前記流路部材に流入した空気の排出のために前記制御盤筐体に設けられた排出口の断面積以上であることを特徴とする請求項１０に記載の制御盤。
12. 前記制御盤筐体には、前記制御盤フレームに対する前記制御盤カバーの取り付けに起因する隙間、電線の引き込み及び／又は引き出しのために前記制御盤カバーに設けられる開口以外に制御盤筐体外から制御盤筐体内への空気の流入を許容する隙間がないことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の制御盤。
13. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の制御盤を含む射出成形機。
14. １以上のモータの動力に応じて作動するように構成された機械の筐体であって、
    天側及び地側プレートを含む筐体フレームに対して複数の筐体カバーが取り付けられて前記筐体フレームの１つ以上の開口が閉鎖された筐体本体と、
    前記筐体本体の内部空間に配置されるモータ駆動素子と、
    前記筐体本体の内部空間において前記モータ駆動素子に熱的に接続されたヒートシンクと、
    前記ヒートシンクとの間に流路を形成するカバーと、
    前記筐体本体の内部の空気を前記流路に供給して前記ヒートシンクを冷却するように動作可能である１つ以上のファンと、
    少なくとも前記１つ以上のファンの動作に応じて前記筐体本体外の空気が前記筐体カバーに設けられた複数の吸気口を介して前記筐体本体内に流入するように構成された吸気部と、を備え、
    前記流路は、前記筐体本体の内部空間で開口した流入口と、前記筐体本体の外面において開口した流出口を有し、
    前記吸気部は、前記複数の筐体カバーのうち前記流入口が対向する所定の筐体カバーに設けられておらず、かつ前記所定の筐体カバーと前記ファンの間の前記筐体本体内の所定の内部空間に対して前記筐体本体の天側視、地側視、及び側面視のいずれにおいても重畳しない範囲に設けられる、筐体。

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