JPH01210161A - 鋳造用金型の温度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は鋳造用金型の温度制御方法に関し、−層詳細に
は、鋳造用金型へ冷却水を供給して一次的な冷却作用を
施した後、基準となる温度に基づいて型温度の変動に対
処する二次的な冷却作用を施すことにより、鋳造品の品
質を安定させ且つ鋳造効率を向上させることを可能とす
る鋳造用金型の温度制御方法に関する。

［発明の背景コ 鋳造工程にあっては、溶湯を金型内のキャビティに充填
した後、その金型に冷却水を通水させることによって間
接的に溶湯を冷却させ、溶湯の凝固を促進させると共に
、金型温度を所定の範囲内に制御している。

従来、この種の温度制御方法では、キャビティに溶湯を
加圧充填した後、金型に設けた温度センサを介して当該
金型の温度を測定し、所定の温度に型温度が達した時、
冷却水の流路に設けた開閉弁を開いて当該金型の冷却部
位に冷却水を供給し、その後、型温度が所定の温度まで
降下した時に、前記開閉弁を閉じて当該金型が過冷却さ
れるのを防止している。

一般に、鋳造工程は一連の連続した鋳造サイクルからな
る。そして、夫々の鋳造サイクルには鋳造品の取り出し
、金型の清掃あるいは中子のセット等の付随作業が伴う
こと、さらには鋳造装置の故障に起因するトラブル等、
種々の要因に伴い夫々の鋳造サイクルは変動する場合が
多い。従って、個々の鋳造サイクルの開始にあたって、
型温度が所要の範囲内にあるように管理する必要がある
。

そこで、第１図に前述の金型の温度制御方法に係るタイ
ムチャートを示す。すなわち、第１図ａにおいて、金型
内のキャビティに溶湯を充填すると金型の型温度は上昇
し始め、鋳造条件に基づいて予め定めである下限温度Ｔ
、を超えるに至る。この時、金型に冷却水を通水し、金
型の冷却を開始する。そして、型温度はさらに上昇し、
前記下限温度Ｔ＋　と同様に予め設定しである上限温度
Ｔ２を超えて温度のピークを迎えた後、冷却水の冷却効
果により型温度は下降し始め、前記上限温度Ｔ２以下に
なった時点で冷却水の通水を停止する。ここで、型温度
は徐々に下がり鋳造サイクルの１工程を終了する。

ところで、鋳造サイクルの変動によって、例えば、第１
図すに示すように、型温度が低い状態で鋳造サイクルを
開始した場合、下限温度Ｔ、を超えた時に金型に対する
冷却水が通水されるが、初期の型温度が低過ぎるため、
金型は通常の冷却よりも寧ろ過冷却され、上限温度Ｔ、
まで達しないという事態に至り、以後、冷却水の通水が
継続されてしまう。このように、鋳造サイクルの変動に
よる影響を受けて型温度の制御を一律に行えないため、
溶湯の凝固過程が一定せず、鋳造品の品質にばらつきが
生じ、不良品の発生する率が増大する不都合がある。

［発明の目的］ 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、予め冷却水を通水させるための上限温度、下限
温度を設定し、これを基準として鋳造用金型へ冷却水を
供給して一次的な冷却を施した後、前記基準となる夫々
の温度近傍における型温度の変動に対処する二次的な冷
却を施すことにより、鋳造サイクルの変動による影響、
特に、金型が過冷却されることを抑制し、これによって
鋳造品の品質を安定させることを可能とする鋳造用金型
の温度制御方法を提供することを目的とする。

［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明は金型内のキャビ
ティに溶湯を充填した後、当該金型内に冷却媒体を供給
して行う鋳造用金型の温度制御方法であって、予め基準
となる下限温度と上限温度を鋳造条件に基づいて設定し
ておき、型温度が前記下限温度を超えた時に冷却媒体の
供給を開始し、型温度が前記上限温度を超えた後、当該
上限温度以下になった時に冷却媒体の供給を停止する一
次冷却を行い、その後、上限温度または下限温度近傍で
型温度が変動した時に夫々前記上限温度、下限温度を基
準として冷却媒体の給断制御を行って二次冷却を実施す
ることを特徴とする。

［実施態様］ 次に、本発明に係る鋳造用金型の温度制御方法について
それを実施するための装置との関連において好適な実施
態様を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明
する。

先ず、第２図において、参照符号１０は本発明に係る温
度制御方法が適用されるダイカスト鋳造用金型を示す。

すなわち、このダイカスト鋳造用金型１０は上型１２と
、下型１４とから基本的に構成され、前記上型１２、下
型１４の対向面により製品形状に対応したキャビティ１
６が画成される。

この場合、前記下型１４には前記キャビティ１６と連通
するランナ１８および湯溜まり部２０が画成される。

次いで、前記下型１４には湯溜まり部２０の位置に対応
するようにシリンダ部２２が配設され、このシリンダ部
２２にはスリーブ２４を介して摺動自在にプランジャ２
６が嵌合する。このプランジャ２６は図示しないアクチ
ュエータの駆動作用下に前記スリーブ２４内を摺動変位
し湯溜まり部２０に貯留する溶湯をキャビティ１６に押
し出す作用を営む。

また、前記下型１４の下方には冷却ブロック２８が配設
され、この冷却ブロック２８に画成される通路３０ａ乃
至３０ｃは下型１４に形成される通路３２ａ乃至３２Ｃ
と互いに連通ずる。そして、冷却ブロック２８の外部か
らは当該通路３２ａ乃至３２ｃに冷却水を導入するため
のパイプ３４ａ乃至３４Ｃが挿入され、このパイプ３４
ａ乃至３４ｃは後述する冷却水制御手段４０と接続され
る。この場合、前記パイプ３４ａ乃至３４Ｃを介して夫
々通路３２ａ乃至３２ｃに導入される冷却水をパイプ３
４ａ乃至３４Ｃの外周に沿って通流させ、さらに、通路
３０ａ乃至３０ｃを介して図示しない冷却水排出系に導
出させることにより、当該下型１４内を循環させている
。

一方、上型１２は前記下型１４と同様に通路３６ａ乃至
３６Ｃが形成されると共に、図示しない冷却ブロックを
介して冷却水を循環可能に構成されるものであるが、そ
の構成は前記下型１４の場合と全く同様である。従って
、以下、下型１４に対して配設される冷却水制御手段４
０について説明する。

すなわち、前記冷却水制御手段４０は電磁弁４２ａ乃至
４２Ｃと、前記電磁弁４２ａ乃至４２ｃの開閉操作を実
行するコントローラ４４と、前記下型１４の所定部位に
埋設された温度センサ４６が検出する型温度データを処
理すると共に、前記コントローラ４４を制御するマイク
ロコンピュータ４８とから構成される。この場合、図示
しない冷却水供給系から延在する管路は分岐して管路５
０ａ乃至５０ｃとして夫々前記電磁弁４２ａ乃至４２Ｃ
の人口側に接続され、その出口側は管路５２ａ乃至５２
ｃを介して前記パイプ３４ａ乃至３４ｃに接続される。

前記温度センサ４６の検出した型温度データは前記マイ
クロコンピュータ４８により所定の処理がなされ、これ
に基づいてマイクロコンピュータ４８はコントローラ４
４に対し前記電磁弁４２ａ乃至４２ｃの開閉信号を送給
するものである。

当該ダイカスト鋳造用金型１０は基本的には以上のよう
に構成されるものであり、次に、本実施態様に係る鋳造
用金型の温度制御方法について以下下型１４を例示して
説明する。

ダイカスト鋳造用金型１０において、図示しない給湯口
から溶湯を下型１４の湯溜まり部２０に注湯した後、図
示しないアクチユエータの駆動作用下にプランジャ２６
を上昇変位させ、前記湯溜まり部２０内の溶湯をランナ
１８を介してキャビティ１６内に押し出し、キャビティ
１６内に溶湯を充填する。一方、これと並行して冷却水
制御手段４０にあっては、電磁弁４２ａ乃至４２Ｃを夫
々閉とする初期状態下にマイクロコンピュータ４８に当
該下型１４に対し温度制御を実行させる。この場合、前
記マイクロコンピュータ４８は第４図に示すフローチャ
ートに依拠して記述されるプログラムに基づき作動する
ものである。なお、第３図は第４図に対応する当該温度
制御に係るタイムチャートである。以下、適宜、第２図
、第３図、第４図を参照していく。

こうして鋳造サイクルの開始と共にキャビティ１６内に
溶湯が充填され始めると、下型１４はその溶湯の熱を受
けて次第にその型温度が上昇する。すなわち、その−例
としては第３図ａにおける型温度曲線６０のような推移
を示す。同図において、下限温度Ｔ　Ｌ　ｏ　ｗと上限
温度Ｔ’ｈｔｇｈは当該下型１４に対する温度制御を実
行する際、その最適値が実験的に得られた上で設定され
ると共に当該マイクロコンピュータ４８に予め記憶させ
である定数である。

そこで、第４図のフローチャートに示すステップ１にお
いて、温度センサ４６を介して下型１４の型温度Ｔｄの
測定を開始する。以後、型温度Ｔ、はマイクロコンピュ
ータ４８のメモリ内データエリアにデータとして記憶さ
れる。これに続くステップ２では当該マイクロコンピュ
ータ４８にこの型温度Ｔｄと前記下限温度Ｔ　Ｌ　ｏ　
ｗとの経時的な比較処理を実行させ、型温度Ｔｄが当該
下限温度Ｔ、。８を超えるに至った時を判断させる。

すなわち、キャビティ１６に溶湯が充填された結果、下
型１４の型温度Ｔｄが下限温度Ｔ、。０を超えた時（第
３図における時刻１＋）、当該マイクロコンピュータ４
８はコントローラ４４に対し信号を出力し、これにより
電磁弁４２ａ乃至４２ｃが開成する（ＳｒＦ２）。図示
しない冷却水供給系から供給される冷却水は当該電磁弁
４２ａ乃至４２Ｃを介し、さらにパイプ３４ａ乃至３４
ｃを通じて通路３２ａ乃至３２ｃに導入され、従って、
下型１４は冷却水に熱を奪われて冷却されることになる
。この時、冷却水はパイプ３４ａ乃至３４ｃの外周に沿
って流れ、冷却ブロック２８に設けた通路３０ａ乃至３
０Ｃから図示しない冷却水排水系に導出される。こうし
た冷却水の通水状況は第３図すにおける斜線部分で示さ
れている。

時刻ｔ１以後、型温度Ｔ、はさらに上昇を続け、上限温
度Ｔｈ１９ｈを超えて最大となるピークをむかえる。マ
イクロコンピュータ４８はこの時のピーク値が適正範囲
内、すなわち、上限温度Ｔ　ｈ　１ｑ　ｈより高いこと
を確認する（ＳｒＦ４）。

つまり、上限温度Ｔｈｔ９ｈを超える以前にピーク値に
至ることが考えられ、このような場合、冷却水の供給が
継続されると下型１４が過冷却されてしまうからである
。若し、前記のように上限温度Ｔｈ１ｑｈ以前に型温度
Ｔ、がピーク値に到達した時は何らかのトラブルに起因
するものと考えられるため、鋳造サイクルを停止する。

続いて、型温度Ｔｄは冷却効果のために下降し始め、上
限温度Ｔ　ｈ　ｉ　ｑ　ｈより低い温度になる（時刻ｔ
２）。マイクロコンピュータ４８はこれを検知し電磁弁
４２ａ乃至４２Ｃに閉成信号を出力する。これら電磁弁
４２ａ乃至４２ｃは閉成され冷却水の供給が停止される
（ＳｒＦ５．６）。

時刻ｔ２以降、型温度Ｔ、はさらに下降するが、冷却水
による冷却効果が及び下型１４の温度は下降するとはい
え、キャビティ１６内の溶湯は間接的に冷却されている
ため、給水を停止した後、再び型温度Ｔｄがキャビティ
１６内の溶湯の熱を受けて上昇する場合がある。従って
、ステップ７において、型温度Ｔ、が再び上昇するかど
うかをマイクロコンピュータ４８に検知させる。

型温度Ｔ、が上昇することなく順調に下降していく場合
はステップ８において、型温度Ｔ、と下限温度Ｔ　Ｌ　
ｏ　ｗとの比較処理を行わせる。これに対し、型温度Ｔ
、の上昇が認められた場合の処理については次回の鋳造
サイクルの過程において説明する。

続いて、前記ステップ８において型温度Ｔ。

が下限温度Ｔ　Ｌ　ｏ　ｗ以下になった時（時刻ｔ３）
、以後、マイクロコンピュータ４８は型温度Ｔ、が上昇
するか否かを確認しつつ（ＳｒＦ２）、型温度Ｔ、が所
定の温度に降下した時を以て当該下型１４に対する温度
制御を停止する。

一方、第３図ａに示すように、型温度Ｔｄの上昇があっ
た場合、型温度Ｔｄと下限温度Ｔ、。１の比較をしなが
ら（ＳＴＰＩＯ）　、型温度Ｔ、が下限温度Ｔ、。０を
超えた時（時刻ｔｉ）、マイクロコンピュータ４８はコ
ントローラ４４を介して電磁弁４２ａ乃至４２ｃを開成
させ（ＳＴＰＩＩ）、当該下型１４に冷却水を供給する
ことになる。そして、型温度Ｔｄが下限温度Ｔ、。１以
下に下がった時（時刻ｔ５）、マイクロコンピュータ４
８はコン）ローラ４４を介して電磁弁４２ａ乃至４２ｃ
を閉成させ（ＳＴＰＩ、２）、冷却水の供給を停止する
。これ以後、再びステップ９に戻り、型温度Ｔｄが所定
の温度に降下するまで以上の手順を繰り返す。

この鋳造サイクルにおいては、下限温度Ｔ、。８以下に
一旦下がった型温度Ｔｄの変動に対処する温度制御が実
行されている。すなわち、キャビティ１６の溶湯の熱が
下型１４に伝わる際の伝熱効率等の要因に基づいて、実
際、温度センサ４６の検出する型温度Ｔｄと溶湯温度の
間にはずれが存在する。従って、下型１４を冷却水で冷
却させても溶湯に対する冷却効果は間接的なものに留ま
るため、冷却水の供給を停止した後、溶湯の熱を受けて
再びその型温度Ｔ、が上昇する場合が起こる。従来にあ
っては、下限の設定温度はそれを型温度が超えた時冷却
水の供給を開始させる基準であり、上限の設定温度はそ
れより型温度が下がった時、冷却水の供給を停止させる
基準であり、−律に冷却水を０Ｎ−ＯＦＦさせていた。

然しなから、当該鋳造サイクルでは、−度、上限温度Ｔ
ｈｌ、ｈを基準として冷却水の供給を停止した後、下限
温度Ｔ　Ｌ　ｏ　ｗ近傍で生起した型温度Ｔ、の変動に
対して当該下限温度Ｔ、。８を基準とする冷却水の給水
、停止の制御が実質的には二次的な冷却として前述のス
テップ９乃至１３で行われているのである。

最終的に、型温度Ｔｄが規定の型開き温度に達するのを
待って型開きを行い、鋳造品を取り出して鋳造サイクル
を終了する。

次いで、前記の鋳造サイクルに続き次回の鋳造サイクル
も同様にして実施される。この場合の型温度Ｔ、の推移
は型温度曲線６２で示される。

そして、下型１４に対する温度制御も同様にして行われ
、型温度Ｔ、が下限温度Ｔ　Ｌ　ｏ　ｗを超えた時（時
刻ｔ６）、マイクロコンピュータ４８は電磁弁４２ａ乃
至４２ｃを開成させ、冷却水が下型１４の通路３２ａ乃
至３２ｃにパイプ３４ａ乃至３４Ｃを介して導入される
。これ以後、下型１４内を循環する冷却水により下型１
４は冷却される。型温度Ｔ。

が最大となるピーク値を経た後、下降に転じ上限温度Ｔ
ｈｉ、ｈ以下に下がった時（時刻１１）、マイクロコン
ピュータ４８はこれを検知し、当該電磁弁４２ａ乃至４
２Ｃを閉成して冷却水の供給を停止する。ここまでの温
度制御はステップ１乃至７で示される前回の鋳造サイク
ルと同様である。

そこで、今回の鋳造サイクルでは、鋳造サイクル開始の
際の型温度Ｔ、が比較的高かったため、図に示すように
、型温度Ｔｄの上昇勾配が大きい一方で、下型１４に対
する冷却水による冷却効果が速やかに及び、結果的に時
刻ｔ６からｔ７に至る冷却時間が相対的に短くなる。従
って、冷却水が停止された時刻ｔ７以降、溶湯の熱によ
り型温度Ｔ、が再び上昇する。この時、ステップ７にお
いて、マイクロコンピュータ４８はこの型温度Ｔ、の上
昇を検知して当該型温度Ｔ、が上限温度Ｔ　ｈ　Ｉｑ　
ｈを超えた時（時刻ｔｏ）を待って電磁弁４２ａ乃至４
２Ｃを開成させる（ＳＴＰ１４．１５）。この結果、冷
却水により下型１４は再び冷却される。その後、ステッ
プ５に戻り、型温度Ｔ、が上限温度Ｔｈｉｇｈ以下に降
下したら（時刻ｔｓ）、前記電磁弁４２ａ乃至４２Ｃを
閉成させて冷却水の供給を停止する。以上のように、上
限温度Ｔ　ｈ　ｉ　ｑ　ｈを基準として型温度Ｔ、の変
動に対応させて冷却水の給水、停止の制御を実施して二
次的な冷却を行っている。

こうして、下型１４に対する温度制御が好適に働き、型
温度Ｔ、が順調に下がった後、型開きを行って鋳造品を
取り出し、鋳造サイクルを終了する。その際は前回鋳造
サイクルで述べたステップ７乃至９の手順が実行される
ことは言うまでもない。

なお、以上の下型１４に対する温度制御は全く同様にし
て上型１２に対しても実施されるものである。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、予め設定した上限源１
度および下限温度に基づいて、型温度が前記下限温度を
超えた時に金型に冷却水の供　ｌ給を開始し、その後、
前記上限制御温度以下に下がった時に冷却水の供給を停
止する基本的な温度制御に加え、前記上限温度から型温
度が下降した後再び上昇した場合、当該上限温度を基準
とする二次的な冷却水の供給、停止を実行し、また、下
限温度近傍に型温度が降下した場合でも、型温度の変動
に対応出来るように当該下限温度を基準として二次的な
冷却を行うべく冷却水の供給、停止を行っている。この
ため、型温度の変動に応じた細かな温度制御が可能とな
る。

従って、鋳造サイクルの変動が及ぼす影響を可及的に抑
制し、鋳造品の品質を一定させ不良品の発生率も少なく
生産効率の向上を達成することが可能となる効果が得ら
れる。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術に係る金型の温度制御方法を説明する
グラフ、 第２図は本発明に係る鋳造用金型の温度制御方法に用い
られる鋳造用金型の構成を示す説明図、 第３図は当該温度制御方法における金型温度の変化を示
すタイムチャート、 第４図は当該温度制御方法に係る手順を示すフローチャ
ートである。 １０・・・ダイカスト鋳造用金型 １２・・・上型　　　　　　　１４・・・下型１６・・
・キャビティ　　　　１８・・・ランナ２０・・・湯溜
まり部　　　　２６・・・プランジャ２８・・・冷却ブ
ロック　　　４０・・・冷却水制御手段４２ａ〜４２Ｃ
・・・電磁弁　　４４・・・コントローラ４６・・・温
度センサ ４８・・・マイクロコンピュータ 時間 時間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金型内のキャビティに溶湯を充填した後、当該金
   型内に冷却媒体を供給して行う鋳造用金型の温度制御方
   法であって、予め基準となる下限温度と上限温度を鋳造
   条件に基づいて設定しておき、型温度が前記下限温度を
   超えた時に冷却媒体の供給を開始し、型温度が前記上限
   温度を超えた後、当該上限温度以下になった時に冷却媒
   体の供給を停止する一次冷却を行い、その後、上限温度
   または下限温度近傍で型温度が変動した時に夫々前記上
   限温度、下限温度を基準として冷却媒体の給断制御を行
   って二次冷却を実施することを特徴とする鋳造用金型の
   温度制御方法。