WO2018155689A1 - 制御盤 - Google Patents

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WO2018155689A1
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opening
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control panel
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毅 田頭
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川崎重工業株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20009Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a gaseous coolant in electronic enclosures
    • H05K7/20136Forced ventilation, e.g. by fans
    • H05K7/20172Fan mounting or fan specifications
    • HELECTRICITY
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02BBOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/26Casings; Parts thereof or accessories therefor
    • H02B1/28Casings; Parts thereof or accessories therefor dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof or flameproof
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • HELECTRICITY
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    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K5/06Hermetically-sealed casings
    • H05K5/069Other details of the casing, e.g. wall structure, passage for a connector, a cable, a shaft
    • HELECTRICITY
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    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K7/20009Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a gaseous coolant in electronic enclosures
    • H05K7/20136Forced ventilation, e.g. by fans
    • H05K7/20145Means for directing air flow, e.g. ducts, deflectors, plenum or guides

Definitions

  • the present invention relates to a control panel for industrial robots and machine tools, and more particularly to a structure of a control panel provided with a regenerative resistor.
  • control panels for industrial robots and machine tools such as CPUs mounted on control boards, semiconductor devices used in power supply devices and servo amplifiers, regenerative resistors built in or externally attached to servo amplifiers, etc.
  • heat-generating component or the like a device or element that generates heat
  • control panel includes an open type control panel in which the inside of the casing is exposed to the outside air, and a closed type control panel in which the inside of the casing is sealed against dust and moisture against the outside air.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a cooling structure for a closed control panel.
  • a dustproof hermetically sealed casing is formed by a partition plate that divides the casing in the front-rear direction, and a ventilation section provided with an intake / exhaust hole at the rear of the casing is formed. ing.
  • a heat exchanger for cooling the dustproof compartment is provided on the front surface of the housing.
  • the numerical control device, the control base, the main body of the servo motor control device, and the like are arranged in the dustproof compartment, and the heat sink portion and the regenerative resistor of the servo motor driving device are arranged in the ventilation compartment.
  • the control panel of Patent Document 2 is provided with a dustproof hermetically sealed casing, a heat exchanger provided at the ceiling of the casing, a duct provided at the front of the casing, and the heat exchanger.
  • a fourth fan sucked into the duct and a fifth fan exhausted from the duct into the housing are provided.
  • the inventors of this application are considering changing an open type control panel to a closed type control panel by attaching optional parts. As a result, it is possible to share the basic components of the control panel between the open type and the sealed type, and it is possible to provide a sealed type control panel at a low cost.
  • control panel As a method of changing the control panel from the open type to the closed type, it is conceivable to accommodate the open type control panel in a slightly larger sealed container. However, according to this method, the control panel becomes large, and not only can the recent miniaturization needs be met, but there is a risk that cooling of the heat-generating parts of the control panel will be insufficient.
  • an open type control panel is changed to a closed type control panel by sealing an intake / exhaust opening provided in the casing with a cover.
  • the enlargement of a control panel can be suppressed compared with the case where it accommodates in a one size bigger sealed container.
  • excessive heat rise of the control panel is inevitable when a regenerative resistor having a large calorific value is left in the sealed casing among the heat generating parts of the control panel.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to change from an open type to a sealed type, and to prevent excessive temperature rise of electronic components due to heat generation of a regenerative resistor. It is to provide a control panel that can be avoided.
  • the control panel is: Heat transfer provided with a front panel provided with an intake port, a rear panel disposed opposite to the front panel and provided with an exhaust port, and an opening portion disposed orthogonal to the front panel and the rear panel and communicating between the inside and the outside
  • a housing having a wall and a rectangular parallelepiped shape;
  • a fan that is arranged in the housing, sucks outside air into the housing through the air inlet, and blows air into the housing;
  • a regenerative resistor provided in the housing and at a position exposed to the outside through the opening of the heat transfer wall so as to be detachable through the opening;
  • An electronic component including a servo amplifier provided in the housing and consuming electric power with the regenerative resistor; And a lid that is detachably attached to the heat transfer wall and seals the opening.
  • the regenerative resistor In the control panel configured as described above, if the lid is removed from the heat transfer wall, the regenerative resistor is exposed to the opening of the heat transfer wall, and the regenerative resistor can be taken out from the housing through the opening. That is, it is possible to change from a mode in which the regenerative resistor is built in the housing to a mode in which the regenerative resistor is externally attached to the housing. Therefore, when the control panel is used in a state where the inside of the housing is sealed, an excessive temperature of the electronic components due to the heat generated by the regenerative resistor can be obtained by setting the regenerative resistor outside the housing. A rise can be avoided.
  • control panel that can be changed from an open type to a closed type and that can avoid an excessive temperature rise of electronic components due to heat generation of the regenerative resistor.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the internal structure of a control panel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a bottom view of the control panel shown in FIG.
  • FIG. 3 is a bottom view of the control panel shown in FIG. 1 with the bottom lid removed.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the internal structure of the control panel changed to a sealed type.
  • FIG. 5 is a bottom view through the bottom cover of the control panel shown in FIG.
  • FIG. 1 is a sectional view showing an internal structure of a control panel 1 according to an embodiment of the present invention.
  • a control panel 1 As shown in FIG. 1, a control panel 1 according to an embodiment of the present invention includes a housing 10, an electronic component 3 that is housed in the housing 10, a fan 5, and the like.
  • the flow of cooling air for cooling the control panel 1 is indicated by white arrows.
  • the housing 10 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and includes a front panel 11, a rear panel 12, a pair of side walls 15, a bottom wall 13, and an upper lid body 14.
  • the front panel 11 and the rear panel 12 are disposed to face each other.
  • the side where the front panel 11 is present as viewed from the control panel 1 is referred to as the “front” side
  • the side where the rear panel 12 is present is referred to as the “rear” side.
  • the pair of side walls 15 and the bottom wall 13 are arranged orthogonal to the front panel 11 and the rear panel 12.
  • the pair of side walls 15 and the bottom wall 13 are integrally formed in a trough shape by aluminum die casting, and have a performance as a heat sink. That is, the pair of side walls 15 and the bottom wall 13 function as heat transfer walls made of a material having higher thermal conductivity at room temperature than iron or resin. As described above, if the pair of side walls 15 and the bottom wall 13 are heat transfer walls, cooling is promoted and it is advantageous for downsizing of the housing 10, but the pair of side walls 15 and the bottom wall 13 is a conventional housing. You may be comprised with material (for example, iron).
  • the front panel 11, the rear panel 12, the bottom wall 13, and the pair of side walls 15 form a box with an open upper surface, and the upper lid 14 is attached to the box so as to seal the opened upper surface of the box in a dustproof manner. Removably attached. Maintenance of the control panel 1 is performed by removing the upper lid 14 from the housing 10.
  • the operation panel 4 is provided on the front panel 11.
  • the front panel 11 is provided with a plurality of air inlets 111 for taking cooling air into the housing 10.
  • the rear panel 12 is provided with a plurality of exhaust ports 121 for discharging the inside air of the housing 10.
  • a fan 5 is provided in the housing 10 immediately behind the front panel 11. However, the fan 5 may be provided immediately in front of the rear panel 12. Due to the operation of the fan 5, outside air is sucked into the housing 10 through the plurality of air inlets 111, and the inside air of the housing 10 is discharged from the plurality of air outlets 121. In this way, a flow of cooling air that flows from the front panel 11 side to the rear panel 12 side in the housing 10 is formed.
  • the regenerative resistor 2 and its connector 24 are provided inside the housing 10 and in the vicinity of the bottom wall 13.
  • an electronic component 3 provided in the control panel 1 excluding the regenerative resistor 2 is provided in the housing 10 at a position away from the bottom wall 13 to the upper side.
  • the electronic component 3 includes a control board, a power supply device, a servo amplifier that consumes the regenerative power of the motor by the regenerative resistor 2, an I / O A plurality of devices and elements such as an O control board are included.
  • the main control board 3a which is one of the electronic components 3, has a width extending between the pair of side walls 15, has a front-rear direction dimension from just behind the fan 5 to the rear panel 12, and the regenerative resistor 2 It is arranged just above.
  • the main control board 3a forms a cooling air passage 10a for cooling the regenerative resistor 2.
  • the cooling air sent to the cooling air passage 10 a by the fan 5 passes around the regenerative resistor 2 along the bottom wall 13 and reaches the exhaust port 121.
  • FIG. 2 is a bottom view of the control panel 1 shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a bottom view of the control panel 1 shown in FIG.
  • the bottom wall 13 of the housing 10 is formed with an opening 132 that allows the regenerative resistor 2 and the connector 24 to be exposed to the outside.
  • the opening 132 is sealed in a dust-proof manner by the bottom lid 16 that is detachable from the bottom wall 13.
  • a lip part 134 is formed at the opening edge of the opening part 132, and the lip part 134 and the periphery of the bottom cover body 16 are joined together via a dustproof seal (not shown).
  • the resistance mounting portion 20 for mounting the regenerative resistor 2 is provided inside the opening 132.
  • the resistance mounting portion 20 includes a mounting wall 22 parallel to the bottom wall 13 and a pair of side walls 21 between the mounting wall 22 and the opening edge of the bottom wall 13.
  • the resistance mounting portion 20 is formed integrally with the bottom wall 13. When the bottom wall 13 and the resistance mounting portion 20 are viewed from the front-rear direction, the bottom wall 13 and the resistance mounting portion 20 are combined to form a hat shape.
  • the regenerative resistor 2 is detachably attached to the attachment wall 22 of the resistance attachment portion 20 by a fastener such as a bolt. There are no front and rear walls of the resistance mounting portion 20, and as shown in FIG. 1, the regenerative resistor 2 attached to the resistance mounting portion 20 exists in a space communicating with the inside of the housing 10, Cooling air flows in the front-rear direction around the regenerative resistor 2.
  • a connector attachment portion 25 to which a connector 24 for connecting the regenerative resistor 2 to the servo amplifier is attached is provided inside the opening portion 132.
  • the connector 24 attached to the connector attachment portion 25 is connected to a connector provided at the end of the regenerative resistor connection cable 23 connected to the regenerative resistor 2.
  • a cable lead-out portion 133 is formed at the opening edge of the opening portion 132.
  • the regenerative resistance connection cable 23 can be pulled out from the inside of the housing 10 through the cable lead-out portion 133.
  • the cable lead-out portion 133 is provided with a dustproof seal 57. When the opening 132 is sealed with the bottom cover body 16, the dustproof seal 57 provides a dustproof connection between the cable lead-out portion 133 and the regenerative resistance connection cable 23. Sealed.
  • control panel 1 configured as described above can be changed to a sealed control panel 1 that is sealed in a dustproof manner by attaching optional parts.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the internal structure of the control panel 1 changed to a sealed type
  • FIG. 5 is a bottom view through the bottom cover 73 of the control panel 1 shown in FIG.
  • the flow of cooling air is indicated by white arrows.
  • the bottom cover 73 is indicated by a two-dot chain line.
  • a front cover 71 for sealing the air inlet 111 formed in the front panel 11 is attached to the front panel 11 of the hermetic control panel 1.
  • the front cover 71 selectively covers a region of the front surface of the front panel 11 where the plurality of intake ports 111 are formed, thereby closing the plurality of intake ports 111 together.
  • a plurality of front covers 71 may be provided.
  • the front panel 11 and the front cover 71 are sealed in a dustproof manner by a dustproof seal (not shown).
  • a heat sink 77 is provided on the front surface of the front cover 71.
  • a rear cover 72 for sealing the exhaust port 121 formed in the rear panel 12 is attached to the rear panel 12.
  • the rear cover 72 covers the entire rear surface of the rear panel 12, thereby closing the plurality of exhaust ports 121 together.
  • a plurality of the rear covers 72 may be provided.
  • the rear panel 12 and the rear cover 72 are sealed in a dustproof manner by a dustproof seal (not shown).
  • the regenerative resistor 2 built in the housing 10 is externally attached to the housing 10 when the open control panel 1 is changed to a sealed type. That is, the bottom lid 16 is once removed from the bottom wall 13 of the housing 10, and the regenerative resistor 2 is removed from the resistance attachment portion 20 through the exposed opening 132. And the regenerative resistor 2 removed from the resistance attachment part 20 is attached to the base 75 provided in the bottom face of the rear cover 72 with fasteners, such as a volt
  • the regenerative resistor connection cable 23 that connects the regenerative resistor 2 and the connector 24 is connected to the housing 10 through the opening 132 through the cable lead-out portion 133.
  • the regenerative resistance connection cable 23 may be extended with an extension cable. In this way, when the bottom cover body 16 is attached to the opening 132 after the regenerative resistor 2 is taken out from the housing 10, the housing 10 is protected from dust by the front cover 71, the rear cover 72, and the bottom cover body 16. Sealed.
  • a huge heat sink 56 is provided on the bottom surface of the bottom wall 13.
  • the heat sink 56 is attached to the bottom wall 13 so as to cover the bottom lid body 16 sealing the bottom wall 13 and the opening 132 from below.
  • the lower surface of the rear panel 12, the bottom wall 13 of the housing 10, and the lower surface and front surface of the front cover 71 are covered with an open bottom cover 73.
  • the bottom cover 73 is a heat transfer wall cover that covers the bottom wall 13 that is a heat transfer wall.
  • a plurality of air inlets 731 are provided on the front surface of the bottom cover 73.
  • a plurality of exhaust ports 732 are provided on the rear surface of the bottom cover 73.
  • Inside the bottom cover 73 is formed a cooling passage 70 through which cooling air taken from outside through the air inlet 731 flows along the surface of the bottom wall 13.
  • the heat sink 56 and the regenerative resistor 2 described above are disposed in the cooling passage 70.
  • a fan 55 is provided inside the bottom cover 73 and on the front side of the front cover 71. Due to the operation of the fan 55, outside air is sucked into the bottom cover 73 through the plurality of air inlets 731.
  • a heat sink 77 exists in the vertical dimension range of the fan 55. The air blown from the fan 55 hits the heat sink 77 and dissipates the heat sink 77. Due to the heat radiation of the heat sink 77, the front cover 71 to which the heat sink 77 is attached, the front panel 11 to which the front cover 71 is fixed, and the like are cooled.
  • the cooling air is sent to the cooling passage 70 formed in the bottom cover 73 by the blowing of the fan 55.
  • This flow of cooling air hits the heat sink 56 and dissipates the heat sink 56.
  • the bottom wall 13 and the pair of side walls 15 to which the heat sink 56 is attached are cooled, and the inside of the housing 10 is also cooled.
  • the flow of cooling air generated in the cooling passage 70 hits the regenerative resistor 2 to dissipate the regenerative resistor 2.
  • the regenerative resistor 2 is provided at the most downstream portion of the cooling air flow in the cooling passage 70, and the cooling air that has cooled the regenerative resistor 2 is discharged from the exhaust port 732 to the outside.
  • the control panel 1 of the present embodiment includes the front panel 11 provided with the intake port 111, the rear panel 12 provided opposite to the front panel 11 and provided with the exhaust port 121, and the front panel 11.
  • the housing 10 has a rectangular parallelepiped shape and has a bottom wall 13 (heat transfer wall) provided with an opening 132 that is disposed orthogonally to the rear panel 12 and communicates inside and outside.
  • the control panel 1 is disposed in the housing 10, sucks outside air into the housing 10 through the air inlet 111, and blows air into the housing 10, and the bottom wall 13 in the housing 10.
  • the regenerative resistor 2 provided to be detachable through the opening 132 at a position exposed to the outside through the opening 132, and a servo amplifier provided in the housing 10 for consuming electric power by the regenerative resistor 2.
  • the electronic component 3 and a bottom lid 16 (lid) that is detachably attached to the bottom wall 13 and seals the opening 132 are provided.
  • control panel 1 is horizontally placed with the bottom wall 13 facing downward, but it can also be placed vertically with the side wall 15 facing downward.
  • the opening part 132 was provided in the bottom wall 13 and the regenerative resistor 2 is arrange
  • the regenerative resistor 2 when the bottom cover 16 is removed from the bottom wall 13, the regenerative resistor 2 is exposed to the opening 132 of the bottom wall 13, and the regenerative resistor 2 is removed from the housing 10 through the opening 132. It can be taken out. That is, it is possible to change from a mode in which the regenerative resistor 2 is built in the housing 10 to a mode in which the regenerative resistor 2 is externally attached to the housing 10. Therefore, when the control panel 1 is used in a state in which the inside of the housing 10 is sealed (that is, a sealed type), the regenerative resistor 2 is externally attached to the housing 10 so that the regenerative resistor is provided. The excessive temperature rise of the electronic component 3 due to the heat generation of 2 can be avoided.
  • the resistance mounting portion 20 is provided in the opening 132 of the bottom wall 13 (heat transfer wall), and the resistance mounting portion 20 is located in the housing 10 and It has a mounting wall 22 parallel to the bottom wall 13 and a pair of side walls 21 connecting the mounting wall 22 and the bottom wall 13, and the regenerative resistor 2 is detachably mounted on the mounting wall 22.
  • the regenerative resistor 2 can be easily taken out of the housing 10 by being detachable from the resistance attachment portion 20 provided in the opening 132.
  • the resistance attachment part 20 has the other side part of a pair of side wall 21 open
  • the bottom wall 13 and the resistance mounting portion 20 are an integrally formed body (aluminum molded product) made of an aluminum alloy.
  • the regenerative resistor 2 is attached to the resistance attachment portion 20 made of a material having high thermal conductivity, and the resistance attachment portion 20 and the bottom wall 13 are integrated with each other. Can be released to the outside through the resistance mounting portion 20 and the bottom wall 13.
  • a passage through which the regenerative resistor connection cable 23 connected to the regenerative resistor 2 is pulled out from the inside of the housing 10 is formed at the opening edge of the opening 132 of the bottom wall 13.
  • a cable lead-out part 133 is formed.
  • the cable lead-out portion 133 is provided with a dust-proof seal 57 that seals between the cable lead-out portion 133 and the regenerative resistance connecting cable 23 passed therethrough by sealing the opening 132 with the bottom cover body 16. It has been.
  • the connector 24 to which the regenerative resistor connection cable 23 is connected is provided in the housing 10 at a position exposed to the outside through the opening 132 of the bottom wall 13. .
  • the work for connecting the regenerative resistance connection cable 23 to the connector 24 can be performed by removing the bottom lid 16 from the bottom wall 13 and exposing the opening 132. Further, when connecting the extension cable of the regenerative resistance connection cable 23 to the connector 24, the work can be easily performed.
  • the front cover 71 is attached to the front panel 11 and seals the intake port 111
  • the rear cover 72 is attached to the rear panel 12 and seals the exhaust port 121
  • the rear cover 72 is detachably attached to the pedestal 75, covers at least the bottom cover 16 (heat transfer wall) and the regenerative resistor 2 attached to the pedestal 75, and extends along the surface of the bottom cover 16.
  • An open bottom cover 73 heat transfer wall cover
  • a fan 55 that is provided in the bottom cover 73 and sucks outside air into the cooling passage 70 and blows air to the cooling passage 70. I have.
  • control panel 1 can be changed from the open type to the sealed type.
  • the heat sink 77 attached to the bottom wall 13 so as to cover the bottom cover body 16 sealing the bottom wall 13 and the opening 132 in the cooling passage 70 is provided. I have.
  • Control panel 2 Regenerative resistor 3: Electronic component 4: Operation panel 5: Fan 10: Housing 11: Front panel 111: Inlet 12: Rear panel 121: Exhaust 13: Bottom wall (an example of heat transfer wall) 132: Opening 133: Cable lead-out part 134: Lip part 14: Upper lid 15: Side wall (an example of heat transfer wall) 16: Bottom cover body 20: Resistance mounting portion 21: Side wall 22: Mounting wall 23: Regenerative resistance connection cable 24: Connector 25: Connector mounting portion 55: Fan 56: Heat sink 57: Dustproof seal 70: Cooling passage 71: Front cover 72 : Rear cover 73: Bottom cover (heat transfer wall cover) 731: Inlet port 732: Exhaust port 75: Base 77: Heat sink

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

制御盤は、吸気口が設けられたフロントパネル、フロントパネルと対向配置され且つ排気口が設けられたリアパネル、並びにフロントパネル及びリアパネルと直交配置され且つ開口部が設けられた伝熱壁を有し、直方体形状を呈する筐体と、筐体内に配置され、吸気口を通じて筐体内へ外気を吸引し、筐体内へ送風するファンと、筐体内であって伝熱壁の開口部を通じて外部へ露出する位置に、開口部を通じて挿脱可能に設けられた回生抵抗器と、筐体内に設けられ、電力を回生抵抗器で消費させるサーボアンプを含む電子部品と、伝熱壁に着脱可能に取り付けられ、開口部を封止する蓋体とを、備える。

Description

制御盤
 本発明は、産業用ロボットや工作機械などの制御盤に関し、特に、回生抵抗器を備えた制御盤の構造に関する。
 従来から、産業用ロボットや工作機械などの制御盤は、制御基板に実装されたCPU、電源装置やサーボアンプに使用されている半導体素子、サーボアンプに内蔵又は外付けされた回生抵抗器などの、発熱する機器や素子(以下、「発熱部品等」と称する)を備えている。
 ところで、制御盤には、筐体の内部が外気に晒された開放型の制御盤と、筐体の内部が外気に対し防塵や防湿のために封止された密閉型の制御盤とがある。特許文献1,2では、密閉型の制御盤の冷却構造が開示されている。
 特許文献1の制御盤は、筐体内を前後方向に区画する仕切り板によって、筐体の防塵的に密閉された防塵区画が形成され、筐体の後部に吸排気孔を設けた換気区画が形成されている。筐体の前面には、防塵区画を冷却する熱交換器が設けられている。そして、防塵区画に数値制御装置、制御基盤、サーボモータ制御装置の本体部などが配置され、換気区画にサーボモータ駆動装置のヒートシンク部や回生抵抗器が配置されている。
 特許文献2の制御盤は、防塵的に密閉された筐体と、筐体の天井部に設けられた熱交換器と、筐体の前部に設けられたダクトと、熱交換器に外気を取り込む第1ファンと、筐体の内気を筐体後部を通って熱交換器へ送る第2ファンと、熱交換器を通過した内気を筐体前部へ下向きに送る第3ファンと、内気をダクトに吸入する第4ファンと、ダクト内から筐体内へ排気する第5ファンとを備えている。
特開平6-284522号公報 特開2012-190876号公報
 本願の発明者らは、開放型の制御盤を、オプションパーツを取り付けることで密閉型の制御盤に変化させることを考えている。これにより、開放型と密閉型とで制御盤の基礎となる部品を共用することができ、密閉型の制御盤を安価に提供することが可能となる。
 制御盤を開放型から密閉型に変化させる方法として、開放型の制御盤を、一回り大きな密閉容器に収容することが考えられる。しかし、この方法では、制御盤が大型化し、昨今の小型化のニーズに対応できないばかりか、制御盤の発熱部品等の冷却が不十分となるおそれがある。
 そこで、本願の発明者らは、開放型の制御盤を、その筐体に設けられた吸排気用の開口をカバーで封止することによって、密閉型の制御盤に変化させることに想到した。これにより、一回り大きな密閉容器に収容する場合と比較して制御盤の大型化を抑えることができる。しかし、制御盤の発熱部品等のなかでもとりわけ発熱量の大きい回生抵抗器が密閉された筐体内に残されると、制御盤の過剰な温度上昇は避けられない。
 本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、開放型から密閉型へ変化させることが可能であって、回生抵抗器の発熱に起因する電子部品の過剰な温度上昇を回避可能な制御盤を提供することにある。
 本発明の一態様に係る制御盤は、
吸気口が設けられたフロントパネル、前記フロントパネルと対向配置され且つ排気口が設けられたリアパネル、並びに、前記フロントパネル及び前記リアパネルと直交配置され且つ内外を連通する開口部が設けられた伝熱壁を有し、直方体形状を呈する筐体と、
前記筐体内に配置され、前記吸気口を通じて前記筐体内へ外気を吸引し、前記筐体内へ送風するファンと、
前記筐体内であって前記伝熱壁の前記開口部を通じて外部へ露出する位置に、前記開口部を通じて挿脱可能に設けられた回生抵抗器と、
前記筐体内に設けられ、電力を前記回生抵抗器で消費させるサーボアンプを含む電子部品と、
前記伝熱壁に着脱可能に取り付けられ、前記開口部を封止する蓋体とを、備えることを特徴としている。
 上記構成の制御盤では、蓋体を伝熱壁から取り外せば、伝熱壁の開口部に回生抵抗器が露出し、当該開口部を通じて回生抵抗器を筐体から取り出すことができる。つまり、回生抵抗器が筐体に内蔵された態様から、回生抵抗器が筐体に外付けされた態様へ変化させることが可能である。よって、制御盤が、筐体内が密閉された状態で用いられる場合は、回生抵抗器が筐体に外付けされた態様とすることで、回生抵抗器の発熱に起因する電子部品の過剰な温度上昇を回避することができる。
 本発明によれば、開放型から密閉型へ変化させることが可能であって、回生抵抗器の発熱に起因する電子部品の過剰な温度上昇を回避可能な制御盤を提供することができる。
図1は、本発明の一実施形態に係る制御盤の内部構造を示す断面図である。 図2は、図1に示す制御盤の底面図である。 図3は、図1に示す制御盤の底蓋体を取り外した状態の底面図である。 図4は、密閉型に変化させた制御盤の内部構造を示す断面図である。 図5は、図4に示す制御盤のボトムカバーを透過した底面図である。
 次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の一実施形態に係る制御盤1の内部構造を示す断面図である。
 図1に示すように、本発明の一実施形態に係る制御盤1は、筐体10と、筐体10に内装された電子部品3、ファン5などを備えている。図1では、制御盤1を冷却する冷却用空気の流れが白抜き矢印で示されている。
 筐体10は、略直方体形状を呈し、フロントパネル11、リアパネル12、一対の側壁15、底壁13、及び上蓋体14からなる。フロントパネル11とリアパネル12とは対向配置されている。本明細書では、制御盤1から見てフロントパネル11の存在する側を「前」側とし、リアパネル12の存在する側を「後」側として説明する。
 一対の側壁15及び底壁13は、フロントパネル11及びリアパネル12と直交配置されている。一対の側壁15及び底壁13は、アルミダイキャストによりトラフ状に一体成形されてなり、ヒートシンクとしての性能を備えている。つまり、一対の側壁15及び底壁13は、鉄や樹脂と比較して常温における熱伝導率の高い材料で構成された、伝熱壁として機能する。このように、一対の側壁15及び底壁13が伝熱壁であれば、冷却が促進されて筐体10の小型化に有利であるが、一対の側壁15及び底壁13は従来の筐体材料(例えば、鉄)で構成されていてもよい。
 フロントパネル11、リアパネル12、底壁13、及び、一対の側壁15により上面開放の箱体が形成され、上蓋体14はこの箱の開放された上面を防塵的に封止するように箱体に着脱可能に取り付けられている。制御盤1のメンテナンスは、筐体10から上蓋体14を取り外して行われる。
 フロントパネル11には、操作盤4が設けられている。また、フロントパネル11には、筐体10内へ冷却用空気を取り込むための複数の吸気口111が設けられている。リアパネル12には、筐体10の内気を排出する複数の排気口121が設けられている。
 筐体10内には、フロントパネル11の直ぐ後側にファン5が設けられている。但し、ファン5は、リアパネル12の直ぐ前側に設けられていてもよい。このファン5の稼働により、複数の吸気口111を通じて筐体10内に外気が吸い込まれ、また、筐体10の内気が複数の排気口121から排出される。このようにして、筐体10内をフロントパネル11側からリアパネル12側へ流れる冷却用空気の流れが形成されている。
 筐体10の内部であって、底壁13の近傍には、回生抵抗器2とそのコネクタ24(図3、参照)とが設けられている。
 また、筐体10の内部であって、底壁13から上側へ離れた位置には、回生抵抗器2を除いた、制御盤1が備える電子部品3が設けられている。なお、図1では幾つかの電子部品3が代表して示されているが、電子部品3には、制御基板、電源装置、モータの回生電力を回生抵抗器2で消費させるサーボアンプ、I/O制御基板などの複数の機器や素子などが含まれる。電子部品3のうちの一つである主制御基板3aは、一対の側壁15の間に亘る幅を有し、ファン5の直ぐ後方からリアパネル12までの前後方向寸法を有し、回生抵抗器2の直ぐ上方に配置されている。この主制御基板3aによって、回生抵抗器2を冷却するための、冷却風の通路10aが形成されている。ファン5によって冷却風の通路10aへ送られた冷却風は、底壁13に沿って回生抵抗器2の周囲を通過し、排気口121へ至る。
 図2は図1に示す制御盤1の底面図、図3は図1に示す制御盤1の底蓋体16を取り外した状態の底面図である。図2及び図3に示すように、筐体10の底壁13には、回生抵抗器2及びコネクタ24を、外部に露出可能とする開口部132が形成されている。開口部132は、底壁13に対し着脱可能な底蓋体16によって防塵的に封止される。底壁13から底蓋体16が取り外されると、開口部132を通じて筐体10の内部と外部とが連通される。なお、開口部132の開口縁にはリップ部134が形成されており、このリップ部134と底蓋体16の周囲とが防塵シール(図示略)を介して結合される。
 開口部132の内部には、回生抵抗器2を取り付けるための抵抗取付部20が設けられている。抵抗取付部20は、底壁13と平行な取付壁22と、取付壁22と底壁13の開口縁との間を一対の側壁21からなる。抵抗取付部20は、底壁13と一体的に形成されている。前後方向から底壁13及び抵抗取付部20を見ると、底壁13と抵抗取付部20とが合わさってハット形状を呈している。
 回生抵抗器2は、抵抗取付部20の取付壁22に、ボルト等の締結具によって、着脱可能に取り付けられている。抵抗取付部20の前側及び後側の壁は存在せず、図1に示すように、抵抗取付部20に取り付けられた回生抵抗器2は筐体10の内部と連通された空間に存在し、回生抵抗器2の周囲を前後方向に冷却用空気が流れる。
 また、開口部132の内部には、回生抵抗器2をサーボアンプと接続するためのコネクタ24が取り付けられるコネクタ取付部25が設けられている。コネクタ取付部25に取り付けられたコネクタ24は、回生抵抗器2と接続された回生抵抗接続ケーブル23の端部に設けられたコネクタと接続される。
 開口部132の開口縁にはケーブル引出部133が形成されている。このケーブル引出部133を通じて、回生抵抗接続ケーブル23を筐体10の内部から外部へ引き出すことができる。なお、ケーブル引出部133には防塵シール57が設けられており、開口部132を底蓋体16で封止すると、防塵シール57によってケーブル引出部133と回生抵抗接続ケーブル23との間が防塵的に封止される。
 上記構成の制御盤1は、オプションパーツを取り付けることによって、防塵的に密閉された密閉型の制御盤1に変化させることができる。
 図4は密閉型に変化させた制御盤1の内部構造を示す断面図であり、図5は図4に示す制御盤1のボトムカバー73を透過した底面図である。図4では、冷却用空気の流れが白抜き矢印で示されている。また、図5では、ボトムカバー73が二点鎖線で示されている。
 図4及び図5に示すように、密閉型の制御盤1のフロントパネル11には、フロントパネル11に形成された吸気口111を封止するフロントカバー71が取り付けられている。フロントカバー71は、フロントパネル11の前面のうち複数の吸気口111が形成された領域を選択的に覆うことによって、それら複数の吸気口111を纏めて塞いでいる。フロントカバー71の数は複数であってもよい。フロントパネル11とフロントカバー71との間は、図示されない防塵シールで防塵的に封止されている。フロントカバー71の前面にはヒートシンク77が設けられている。
 また、リアパネル12には、リアパネル12に形成された排気口121を封止するリアカバー72が取り付けられている。リアカバー72は、リアパネル12の後面全域を覆うことによって、複数の排気口121を纏めて塞いでいる。リアカバー72の数は複数であってもよい。リアパネル12とリアカバー72との間は、図示されない防塵シールで防塵的に封止されている。
 開放型の制御盤1を密閉型に変化させる際に、筐体10に内蔵されていた回生抵抗器2を、筐体10に外付けされた態様とする。即ち、筐体10の底壁13から底蓋体16を一旦取り外し、露出した開口部132を通じて、回生抵抗器2を抵抗取付部20から取り外す。そして、抵抗取付部20から取り外した回生抵抗器2を、リアカバー72の底面に設けられた台座75に、ボルト等の締結具によって取り付ける。台座75に取り付けられた回生抵抗器2は、筐体10の外部且つ電子部品3から離れたところに位置している。
 回生抵抗器2が筐体10の外部に配置されることに伴い、回生抵抗器2とコネクタ24とを接続している回生抵抗接続ケーブル23は、開口部132からケーブル引出部133を通じて筐体10の外部へ引き出される。回生抵抗接続ケーブル23は、延長ケーブルで延長されてもよい。このようにして、回生抵抗器2が筐体10から取り出された後で開口部132に底蓋体16を取り付けると、筐体10はフロントカバー71、リアカバー72、及び底蓋体16によって防塵的に密閉される。
 底壁13の底面には、巨大なヒートシンク56が設けられる。このヒートシンク56は、底壁13及び開口部132を封止している底蓋体16を下方から覆うように、底壁13に取り付けられている。
 リアパネル12の下面、筐体10の底壁13、並びに、フロントカバー71の下面及び前面は、開放型のボトムカバー73で覆われている。ボトムカバー73は、伝熱壁である底壁13を覆う、伝熱壁カバーである。
 ボトムカバー73の前面には、複数の吸気口731が設けられている。また、ボトムカバー73の後面には、複数の排気口732が設けられている。ボトムカバー73の内部には、吸気口731を通じて外部から取り入れた冷却用空気が底壁13の表面に沿って流れる冷却通路70が形成されている。冷却通路70内には、前述のヒートシンク56や回生抵抗器2が配置されている。
 ボトムカバー73の内部且つフロントカバー71の前側には、ファン55が設けられている。ファン55の稼働により、複数の吸気口731を通じてボトムカバー73内に外気が吸い込まれる。
 ファン55の上下寸法範囲内には、ヒートシンク77が存在している。ファン55からの送風はヒートシンク77に当たり、ヒートシンク77を放熱させる。ヒートシンク77の放熱により、それが取り付けられたフロントカバー71、及び、フロントカバー71が固定されたフロントパネル11などが冷却される。
 また、ファン55の送風により、ボトムカバー73内に形成された冷却通路70に冷却用空気が送られる。この冷却用空気の流れがヒートシンク56に当たり、ヒートシンク56を放熱させる。ヒートシンク56の放熱により、ヒートシンク56が取り付けられた底壁13及び一対の側壁15が冷却され、筐体10の内部も冷却される。
 また、冷却通路70に生じる冷却用空気の流れが回生抵抗器2に当たり、回生抵抗器2を放熱させる。回生抵抗器2は、冷却通路70において冷却用空気の流れの最も下流部分に設けられており、回生抵抗器2を冷却した冷却用空気は排気口732から外部へ排出される。
 以上に説明したように、本実施形態の制御盤1は、吸気口111が設けられたフロントパネル11、フロントパネル11と対向配置され且つ排気口121が設けられたリアパネル12、並びに、フロントパネル11及びリアパネル12と直交配置され且つ内外を連通する開口部132が設けられた底壁13(伝熱壁)を有し、直方体形状を呈する筐体10を備えている。更に、制御盤1は、筐体10内に配置され、吸気口111を通じて筐体10内へ外気を吸引し、筐体10内へ送風するファン5と、筐体10内であって底壁13の開口部132を通じて外部へ露出する位置に、開口部132を通じて挿脱可能に設けられた回生抵抗器2と、筐体10内に設けられ、電力を回生抵抗器2で消費させるサーボアンプを含む電子部品3と、底壁13に着脱可能に取り付けられ、開口部132を封止する底蓋体16(蓋体)とを、備えている。
 なお、上記実施形態において、制御盤1は、底壁13を下向きにして横置きされているが、側壁15を下向きにして縦置きにすることもできる。また、上記実施形態において、底壁13に開口部132を設けて当該開口部132内に回生抵抗器2を配置しているが、底壁13と同様に伝熱壁である側壁21に開口部を設けてそこに回生抵抗器2を配置してもよい。
 上記構成の制御盤1では、底蓋体16を底壁13から取り外せば、底壁13の開口部132に回生抵抗器2が露出し、当該開口部132を通じて回生抵抗器2を筐体10から取り出すことができる。つまり、回生抵抗器2が筐体10に内蔵された態様から、回生抵抗器2が筐体10に外付けされた態様へ変化させることが可能である。よって、制御盤1が、筐体10内が密閉された状態(即ち、密閉型)で用いられる場合は、回生抵抗器2が筐体10に外付けされた態様とすることで、回生抵抗器2の発熱に起因する電子部品3の過剰な温度上昇を回避することができる。
 また、上記実施形態に係る制御盤1では、底壁13(伝熱壁)の開口部132内に抵抗取付部20が設けられており、抵抗取付部20が、筐体10内に位置し且つ底壁13と平行な取付壁22と、取付壁22と底壁13との間を接続する一対の側壁21とを有し、取付壁22に回生抵抗器2が着脱可能に取り付けられる。
 このように、回生抵抗器2が開口部132に設けられた抵抗取付部20に対し着脱可能であることによって、回生抵抗器2を筐体10から容易に取り出すことができる。また、抵抗取付部20は、一対の側壁21の余の側部は開放されており、抵抗取付部20に取り付けられた回生抵抗器2は、筐体10の内部と連通された空間に存在する。
 更に、上記実施形態に係る制御盤1では、底壁13と抵抗取付部20とがアルミニウム合金製の一体的な成形体(アルミ成形品)である。
 このように、熱伝導率の高い材料で構成された抵抗取付部20に回生抵抗器2が取り付けられ、更に、抵抗取付部20と底壁13とが一体的であることによって、回生抵抗器2で発生した熱を、抵抗取付部20及び底壁13を通じて外部へ放出させることができる。
 また、上記実施形態に係る制御盤1では、底壁13の開口部132の開口縁に、回生抵抗器2と接続される回生抵抗接続ケーブル23を筐体10内から外部へ引き出す通路を形成するケーブル引出部133が形成されている。そして、ケーブル引出部133には、底蓋体16で開口部132を封止することによりケーブル引出部133とそこに通された回生抵抗接続ケーブル23との間を封止する防塵シール57が設けられている。
 これにより、開口部132が底蓋体16で封止された状態で、筐体10の内部に配置されたコネクタ24と、筐体10の外部に配置された回生抵抗器2とを回生抵抗接続ケーブル23で接続することができる。
 また、上記実施形態に係る制御盤1では、筐体10内であって底壁13の開口部132を通じて外部へ露出する位置に、回生抵抗接続ケーブル23が接続されるコネクタ24が設けられている。
 これにより、底壁13から底蓋体16を取り外して開口部132を露出させることにより、回生抵抗接続ケーブル23をコネクタ24と接続する作業を行うことができる。また、コネクタ24に、回生抵抗接続ケーブル23の延長ケーブルを接続する際にも、その作業を容易に行うことができる。
 また、上記実施形態に係る制御盤1では、フロントパネル11に取り付けられ、吸気口111を封止するフロントカバー71と、リアパネル12に取り付けられ、排気口121を封止するリアカバー72と、リアカバー72に設けられ、回生抵抗器2が着脱可能に取り付けられる台座75と、少なくとも底蓋体16(伝熱壁)及び台座75に取り付けられた回生抵抗器2を覆い、底蓋体16の表面に沿った冷却通路70を形成する開放型のボトムカバー73(伝熱壁カバー)と、ボトムカバー73内に設けられ、冷却通路70内に外気を吸引し、冷却通路70へ送風するファン55とを、備えている。
 これにより、制御盤1を開放型から密閉型へ変化させることができる。
 更に、上記密閉型に変化した制御盤1では、冷却通路70内において、底壁13及び開口部132を封止している底蓋体16を覆うように底壁13に取り付けられたヒートシンク77を備えている。
 このように、ヒートシンク77が底壁13及び底蓋体16を覆うように設けられることで、ヒートシンク77の十分な放熱面積を確保することができる。
 以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明の精神を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び/又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。
1   :制御盤
2   :回生抵抗器
3   :電子部品
4   :操作盤
5   :ファン
10  :筐体
11  :フロントパネル
111 :吸気口
12  :リアパネル
121 :排気口
13  :底壁(伝熱壁の一例)
132 :開口部
133 :ケーブル引出部
134 :リップ部
14  :上蓋体
15  :側壁(伝熱壁の一例)
16  :底蓋体
20  :抵抗取付部
21  :側壁
22  :取付壁
23  :回生抵抗接続ケーブル
24  :コネクタ
25  :コネクタ取付部
55  :ファン
56  :ヒートシンク
57  :防塵シール
70  :冷却通路
71  :フロントカバー
72  :リアカバー
73  :ボトムカバー(伝熱壁カバー)
731 :吸気口
732 :排気口
75  :台座
77  :ヒートシンク

Claims (7)

  1.  吸気口が設けられたフロントパネル、前記フロントパネルと対向配置され且つ排気口が設けられたリアパネル、並びに、前記フロントパネル及び前記リアパネルと直交配置され且つ内外を連通する開口部が設けられた伝熱壁を有し、直方体形状を呈する筐体と、
     前記筐体内に配置され、前記吸気口を通じて前記筐体内へ外気を吸引し、前記筐体内へ送風するファンと、
     前記筐体内であって前記伝熱壁の前記開口部を通じて外部へ露出する位置に、前記開口部を通じて挿脱可能に設けられた回生抵抗器と、
     前記筐体内に設けられ、電力を前記回生抵抗器で消費させるサーボアンプを含む電子部品と、
     前記伝熱壁に着脱可能に取り付けられ、前記開口部を封止する蓋体とを、
    備える制御盤。
  2.  前記伝熱壁の前記開口部内に抵抗取付部が設けられており、
     前記抵抗取付部が、前記筐体内に位置し且つ前記伝熱壁と平行な取付壁と、前記取付壁と前記伝熱壁との間を接続する一対の側壁とを有し、
     前記取付壁に前記回生抵抗器が着脱可能に取り付けられる、
    請求項1に記載の制御盤。
  3.  前記伝熱壁及び前記抵抗取付部がアルミニウム合金製の一体的な成形体である、
    請求項2に記載の制御盤。
  4.  前記伝熱壁の前記開口部の開口縁に、前記回生抵抗器と接続される回生抵抗接続ケーブルを前記筐体内から外部へ引き出す通路を形成するケーブル引出部が形成され、
     前記ケーブル引出部に、前記蓋体で前記開口部を封止することにより前記ケーブル引出部とそこに通された前記回生抵抗接続ケーブルとの間を封止する防塵シールが設けられている、
    請求項1~3のいずれか一項に記載の制御盤。
  5.  前記筐体内であって前記伝熱壁の前記開口部を通じて外部へ露出する位置に、前記回生抵抗接続ケーブルが接続されるコネクタが設けられている、
    請求項4に記載の制御盤。
  6.  前記フロントパネルに取り付けられ、前記吸気口を封止するフロントカバーと、
     前記リアパネルに取り付けられ、前記排気口を封止するリアカバーと、
     前記リアカバーに設けられ、前記回生抵抗器が着脱可能に取り付けられる台座と、
     少なくとも前記伝熱壁及び前記台座に取り付けられた前記回生抵抗器を覆い、前記伝熱壁の表面に沿った冷却通路を形成する開放型の伝熱壁カバーと、
     前記伝熱壁カバー内に設けられ、前記冷却通路内に外気を吸引し、前記冷却通路へ送風するファンとを、更に備える、
    請求項1~5のいずれか一項に記載の制御盤。
  7.  前記冷却通路内において、前記伝熱壁及び前記開口部を封止している前記蓋体を覆うように前記伝熱壁に取り付けられたヒートシンクを、更に備える、
    請求項6に記載の制御盤。
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