JPH069721Y2 - 鋳造用金型の温度制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、鋳造用金型の温度を制御する装置に関する。

（従来の技術） 一般に銅合金等からなる金型のキャビティ内に溶湯を注
入して鋳造を行う場合、注湯後、金型および鋳造物を冷
却する目的で冷却が行われる。このような冷却の方法と
しては例えば実開昭60-11146号公報に示されているよう
に金型内に熱交換媒体流通用パイプを設けたものがあ
る。金型による鋳造ラインにおいては金型の冷却が充分
に行われずに、繰り返し注湯が行われると金型自体の温
度が上昇し金型の寿命が短かくなる等の不都合が生ずる
ため金型温度をある一定の温度以下に下げる必要があ
る。また溶湯注入時一定の温度より金型の温度が低下し
ていると注入された溶湯が急激に冷えて製品の表面荒れ
の原因となる。このため金型温度をある一定範囲の温度
に保つように温度センサにより金型温度を測定し、この
測定結果に基づいて前記パイプに必要に応じて冷却水を
流通させることにより金型を冷却し、次回の注湯までに
前記所定温度まで冷却が可能な状態であると判断された
場合にはこのパイプへの注水を中止する等の制御が行わ
れていた。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、パイプに冷却水を注入して金型の温度調
節を行う方法においては、金型が冷却されすぎた場合、
積極的に金型を熱する手段が設けられていないため前述
したような金型温度の低下による鋳造品の表面荒れ等の
不都合が生じやすい。また第１回めの鋳造を行う際、常
温に冷却されている金型を設定温度まで上昇させるには
キャビティ内に溶湯を注入するいわゆるカラウチを行う
必要がある。このような金型の冷却への対策を積極的に
行うため、金型内部又は金型背面部に電気ヒータ加熱装
置を具備させる方法が考えられるがこのような方法では
金型における冷却部位と温熱部位が異なるため温度制御
の精度も落ちる。また構造的にもヒータ配設を行うこと
はスペース上好ましくない。

本考案は前述したような問題点に鑑みて、精度的にも優
れかつ合理的な構造を有する鋳造用金型の温度制御装置
の提供を目的とする。

（課題を解決するための手段） 本考案は、鋳造用金型のキャビティの周辺部に配設され
た温度調節用配管と、該配管に冷却水を供給する冷却水
供給手段と、前記配管にスチームを供給するスチーム供
給手段と、前記冷却水供給手段およびスチーム供給手段
と前記配管とを結ぶ供給側通路に一端が接続され前記配
管をバイパスして他端が排出口とされたバイパス通路
と、該バイパス通路に設けられた開閉バルブと、前記金
型の温度を検出する温度センサと、該温度センサからの
出力信号に基づいて前記金型の温度が設定温度範囲に入
る様に前記冷却水供給手段およびスチーム供給手段の作
動および作動停止を制御し、かつ前記供給手段の作動時
は前記開閉バルブを閉成させ、作動停止時は前記開閉バ
ルブを開成させる制御手段とを備えて成ることを特徴と
する。

なお、上記設定温度は一定範囲で設定され、この設定温
度より金型の温度が高くなった場合、前記冷却水供給手
段が作動し、この設定温度より冷くなった場合に前記ス
チーム供給手段が作動するものである。

（作用） 本考案は前述したような構造を有するため、同一の温度
調節用配管を用いて金型の冷却および温熱の両方を必要
に応じて行うことができる。また、冷却水供給手段また
はスチーム供給手段の作動を停止したときは上記開閉バ
ルブが開成されるので、上記供給側通路や上記配管内の
冷却水またはスチームがバイパス通路から排出され、残
存冷却水もしくはスチームによる過冷却もしくは過加温
を抑制することができる。また特に、冷却水を供給した
後にスチームを供給して加温する場合、もし上記供給側
通路や上記配管内に冷却水が残っているとスチームでこ
れら冷却水を押し出しながら該スチームを上記配管内に
供給しなければならず、しかしながらスチームは気体で
あり圧縮性を有するため冷却水を押し出す力が弱く、そ
のためスチームを供給してもすぐには冷却水は押し出さ
れず、上記配管内へのスチームの供給に時間遅れが生
じ、温度制御の応答性が良くないという問題が生じる。
しかるに、本考案によれば、上記の様に冷却水供給手段
の作動が停止すると上記開閉バルブを開成するので上述
の様に上記供給側通路や上記配管内の冷却水はバイパス
通路を通って排出され、従って次にスチーム供給手段を
作動させたいときには直ちにスチームが上記配管内に供
給され、応答性の良い温度制御が可能となる。

（実施例） 以下、図面を用いて本考案の鋳造用金型の温度制御装置
の一実施例を説明する。

第１図に示すようにキャビティ１内に矢印Ａ方向に金型
溶湯を注入して鋳造を行う金型２においてはキャビティ
１内の鋳物および金型２自体の温度の調節を行う必要が
ある。すなわち一般に金型２の初期温度としては100℃
〜150℃が適当であり金型２がこれより低い温度である
と鋳造される鋳物の表面荒れの原因となり、また、これ
より高い温度で溶湯注入を繰り返すと金型の耐久性の悪
化につながる。このため金型２の注湯前の好ましい所期
温度、例えば上記100℃〜150℃を目標温度として設定
し、金型温度がこの設定温度範囲内となるように温度調
節を行う温度制御装置が配設されている。以下その温度
制御装置とその機能を説明する。

キャビティ１の周辺部の金型２の本体内には温度調節用
配管３が配設されており、この配管３内に冷却水を供給
する冷却水供給手段４と加温用のスチームを供給するス
チーム供給手段５とが設けられている。これらの供給手
段４，５は冷却水供給バルブ4aを開放し給水口から冷却
水を配管３内へ供給して前記配管３内を流通させて排出
する（矢印Ｂ）ことにより金型２の冷却を行い、又、ス
チーム供給バルブ5aを開放してスチーム取入部からスチ
ームを取入れ配管３内にこのスチームを通過させ排出す
る（矢印Ｂ）ことにより金型２の加温を行うことができ
る。なおスチームとしては工場蒸気（５気圧130〜140
℃）が適当である。一般にキャビティ１内への溶湯注入
時の鋳物、金型冷却時に冷却水供給手段の作動を必要と
し、鋳込サイクル中の金型温度制御および操業開始時の
金型予熱時にスチーム供給手段の作動が必要とされる。
しかしながら、このような冷却又は加温を金型２の温度
に伴って適正に行うため前記冷却水供給手段４およびス
チーム供給手段５は制御手段である金型温度コントロー
ル装置７に連結されている。この金型温度コントロール
装置７には金型温度を検出する温度センサとして熱電対
６が接続され、熱電対６により検出された金型２の温度
の信号がコントロール装置７に出力され、冷却水供給手
段４の作動および停止スチーム供給手段５の作動および
停止が切替え制御される。

例えば金型２が前記設定温度範囲より高い温度となり冷
却が必要な場合は、熱電対６の出力信号を受けた金型温
度コントロール装置７は、前述したように冷却水供給手
段４を作動させ金型２の冷却を行う。金型２の温度が所
定の温度まで冷却されたという信号が熱電対６からコン
トロール装置７へ出力されるとコントロール装置７は冷
却水供給手段４からの冷却水の供給を中止すると同時
に、供給手段４，５と温度調節用配管３とを結ぶ供給側
通路に一端が接続され上記配管３をバイパスして他端が
排出口（本実施例ではこの排出口は金型２内の上記配管
３の排出側に接続された排出側通路に接続されている）
とされたバイパス通路に設けられた排出用開閉バルブ８
のの開放を指令し、これにより配管３および上記供給側
通路内の冷却水が排出され（矢印Ｂ′方向）冷却が中止
される。また金型２が前記設定温度範囲より低い温度と
なっていることを熱電対６が検出し、コントロール装置
７に出力信号を送ると、コントロール装置７はスチーム
供給手段５を作動させ金型２の加温を行う。金型２が所
定の温度まで加温されたという信号が熱電対６からコン
トロール装置７へ出力されるとコントロール装置７はス
チーム供給手段５からのスチーム供給を中止すると同時
に上記バイパス通路に設けられた排出用開閉バルブ８の
開放を指令し、これにより配管３および上記供給側通路
内のスチームが排出され（矢印Ｂ′方向）加温が中止さ
れる。

本実施例は金型２全体に均一に冷却，加温を行うもので
あるが、例えば低圧鋳造法等においては金型下方よりキ
ャビティ内へゆっくりした速度で溶湯を注入するため金
型下部の温度が上部に比べて高くなる等、金型の部位に
よって温度が異なるという現象が生ずる。このため金型
の部位により制御タイミングをずらす等の個別制御を施
す必要が生ずる。このような制御を行うことが可能な装
置の実施例を第２図に示す。本実施例においては金型10
の上部10a、下部10bの各々の部位の温度調節を行う温度
調節用上部用配管11a、下部用配管11bがキャビティ12周
辺部の金型10本体内に配設されている。これらの配管11
a,11bは各々、個別に制御されるもので、上部用配管11a
は上部用冷却水供給手段13および上部用スチーム供給手
段14に連結され、下部用配管11bは下部用冷却水供給手
段15および下部用スチーム供給手段16に連結されてお
り、上部用熱電対17aが金型上部10aの温度を検出し、下
部用熱電対17bが金型下部10bの温度の検出を行い各々制
御手段である金型温度コントロール装置18へ信号を出力
する。金型温度コントロール装置18は各々の出力信号を
受け第１の実施例において示したのと同様な切替え制御
を各々の供給手段13,14,15,16および上部排出用開閉バ
ルブ19および下部排出用開閉バルブ20に対して行う。す
なわち上部用熱電対17aにより金型上部10aの温度が設定
温度範囲外にあることが検出され信号がコントロール装
置18に出力されるとコントロール装置18の指令により上
部用冷却水供給手段13または上部用スチーム供給手段14
のバルブ13aまたはバルブ14aが開放され矢印Ｃ方向へ冷
却水またはスチームが通過せしめられ金型上部10aの冷
却又は加温が行われ、これにより金型上部10aの温度が
設定温度範囲内の温度となり、上部用熱電対17aから前
記コントロール装置18に信号が出力されるとコントロー
ル装置18からの指令によりバルブ13aまたはバルブ14aが
閉鎖され、上部排出用開閉バルブ19が開放され矢印Ｃ′
方向への排出が行われ冷却又は加温が中止される。

また、金型下部10bの温度が設定温度範囲外であること
が下部用熱電対17bにより検出され信号がコントロール
装置18に出力されると、コントロール装置18の指令によ
り下部用冷却水供給手段15のバルブ15aまたは下部用ス
チーム供給手段16のバルブ16aが開放され冷却水または
スチームが矢印Ｄ方向へ供給され、設定温度範囲内とな
ると前述したのと同様にバルブ15aまたはバルブ16aの閉
鎖および下部排出用開閉バルブ20が開放され矢印Ｄ′方
向への排出が行われ冷却および加温が中止される。この
ように本実施例においては金型上部10aと下部10bとでタ
イミングをずらして冷却する等の個別制御が可能である
ためより精密に金型の温度制御を行うことが可能とな
る。

（考案の効果） 本考案の鋳造用金型の温度制御装置は、同一の温度調節
配管を用いて冷却，加熱を必要に応じて行うことができ
る。このため冷却，加熱による金型温度制御を同一位置
で行うことができ金型の温度制御の精度を向上させるこ
とができる。また、同一の配管を加熱冷却の両方に使用
することができるため温度制御装置が複雑化せずシンプ
ルな構造で合理的に温度制御ができる点でも優れてい
る。また、冷却水供給手段またはスチーム供給手段の作
動を停止したときは上記開閉バルブが開成されるので、
上記供給側通路や上記配管内の冷却水またはスチームが
バイパス通路から排出され、残存冷却水もしくはスチー
ムによる過冷却もしくは過加温を抑制することができ
る。また特に、冷却水を供給した後にスチームを供給し
て加温する場合、もし上記供給側通路や上記配管内に冷
却水が残っていると上記配管内へのスチームの供給に時
間遅れが生じるが、本考案では冷却水供給手段の作動が
停止すると上記開閉バルブを開成するので上記供給側通
路や上記配管内の冷却水はバイパス通路を通って排出さ
れ、従って次にスチーム供給手段を作動させたいときに
は直ちにスチームが上記配管内に供給され、応答性の良
い温度制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本考案の鋳造用金型の温度制御装置の一実施例
の説明図、 第２図は本考案の他の実施例の説明図である。 １，12…キャビティ、２，10…金型 ３，11a,11b…温度調節用配管 ４，13,15…冷却水供給手段 ５，14,16…スチーム供給手段 ６，17a,17b…温度センサ（熱電対） ７，18…制御手段（金型温度コントロール装置）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】鋳造用金型のキャビティの周辺部に配設さ
   れた温度調節用配管と、該配管に冷却水を供給する冷却
   水供給手段と、前記配管にスチームを供給するスチーム
   供給手段と、前記冷却水供給手段およびスチーム供給手
   段と前記配管とを結ぶ供給側通路に一端が接続され前記
   配管をバイパスして他端が排出口とされたバイパス通路
   と、該バイパス通路に設けられた開閉バルブと、前記金
   型の温度を検出する温度センサと、該温度センサからの
   出力信号に基づいて前記金型の温度が設定温度範囲に入
   る様に前記冷却水供給手段およびスチーム供給手段の作
   動および作動停止を制御し、かつ前記供給手段の作動時
   は前記開閉バルブを閉成させ、作動停止時は前記開閉バ
   ルブを開成させる制御手段とを備えて成ることを特徴と
   する鋳造用金型の温度制御装置。