JPH09182946A

JPH09182946A - ダイカストマシンのスプレイ方法

Info

Publication number: JPH09182946A
Application number: JP34267695A
Authority: JP
Inventors: Hideo Yoneya; 秀夫米屋; Yoshinari Murakami; 工成村上; Akira Hirata; 章平田; Katsutoshi Kuribayashi; 勝利栗林
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1995-12-28
Publication date: 1997-07-15

Abstract

(57)【要約】【課題】均一な膜厚の塗膜を形成し、かつ、金型寿命
の長いダイカストマシンのスプレイ方法を得ることを課
題とする。【解決手段】ダイカストマシンの金型キャビティ面に
スプレイ剤を噴霧するダイカストマシンのスプレイ方法
において、あらかじめ、与えられた金型形状や金型キャ
ビティ面初期温度に対して、スプレイ流量、スプレイ距
離、スプレイノズル移動速度等からなるスプレイ条件を
変更して得られた種々の組合せによる予備実験を行な
い、スプレイ塗膜の膜厚や金型温度変化や金型表面に発
生する熱応力を測定して、データベースに集積するとと
もに、当該ショットに供せられる金型形状や金型キャビ
ティ面初期温度に対して、均一な膜厚を形成し、かつ、
金型熱応力の少ない最適スプレイ条件を、前記予備実験
のデータベースの情報の中から選択して、該最適スプレ
イ条件により金型キャビティ面にスプレイ剤を噴霧する
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム合金
またはマグネシウム合金を金型に鋳造するダイカストマ
シンのスプレイ方法に係り、特に金型キャビティ面に塗
布されたスプレイ剤の塗膜に付着ムラがなく均一であ
り、かつ、スプレイ時に発生する金型表面の過大な熱応
力を出来るだけ防止するダイカストマシンのスプレイ方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ダイカストマシンの金型キャビテ
ィ面へ離型剤や保温剤などのスプレイ剤を噴霧塗布する
方法は、たとえば、図４に示すように、タンク１の上方
からコンプレッサ２によって供給される加圧用空気を吹
き込んでスプレイ剤をフィルタ３より加圧圧送するとと
もに、電磁弁４および流量調整弁５を経由してスプレイ
装置１０へ送り、コンプレッサ６から供給される噴霧用
エアを電磁弁７および配管８を経由してスプレイ装置１
０へ送ってスプレイ剤を噴霧したうえスプレイノズル１
０ａより左右一対のプラテン（固定プラテン１１Ａ、可
動プラテン１１Ｂ）に取り付けた金型１２（固定金型１
２Ａ、可動金型１２Ｂ）の表面に噴霧していた。スプレ
イ装置１０は油圧シリンダ９などのアクチュエータで開
状態にある両金型１２Ａ、１２Ｂの中央上下方向に上下
往復動できるよう構成され、スプレイ装置１０のスプレ
イヘッド１０Ａの側面に取り付けた複数個のスプレイノ
ズル１０ａにより、金型１２の被スプレイ面の全面に均
等に隈なく塗布されるよう配慮されていた。また、金型
１２へ噴霧塗布するスプレイ剤Ｌの供給量の調整は、ス
プレイ剤Ｌのタンク１とスプレイ装置１０との間に設け
られた流量調整弁５の開度調整でコントロールしてい
た。このように、従来のダイカストマシンのスプレイ方
法は、スプレイ剤の流量やスプレイノズルと金型キャビ
ティ面との間のスプレイ距離を一定に保つようにして、
金型に対して一定のスプレイ条件でスプレイ剤を噴霧し
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなスプレイ噴霧を行なうスプレイ方法では、同一の金
型で同一形状の成形品を成形する場合には、いつも一定
の流量で、かつ、一定のスプレイ距離を保持しつつスプ
レイ噴霧をしているにも拘わらず、塗膜に付着ムラ（膜
厚の過大あるいは過小）が発生することがあった。ま
た、スプレイ距離が近過ぎたりして適正な距離でないと
きには、あるいは、金型キャビティ面の屈曲部では金型
に対するスプレイ剤の冷却作用により、金型の表面に過
大な熱応力（引張応力）が生じて、ヘアクラックの原因
となり金型を損傷するという問題があった。本発明は、
このような塗膜の付着ムラを防止するとともに、金型表
面に熱応力による過大な引張応力が発生しないようなス
プレイ方法を提案しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明においては、第１の発明では、ダイカスト
マシンの金型キャビティ面にスプレイ剤を噴霧するダイ
カストマシンのスプレイ方法において、あらかじめ、与
えられた金型形状や金型キャビティ面初期温度に対し
て、スプレイ流量、スプレイ距離、スプレイノズル移動
速度等からなるスプレイ条件を変更して得られた種々の
組合せによる予備実験を行ない、スプレイ塗膜の膜厚や
金型温度変化や金型表面に発生する熱応力を測定して、
データベースに集積するとともに、当該ショットに供せ
られる金型形状や金型キャビティ面初期温度に対して、
均一な膜厚を形成し、かつ、金型熱応力の少ない最適ス
プレイ条件を、前記予備実験のデータベースの情報の中
から選択して、該最適スプレイ条件により金型キャビテ
ィ面にスプレイ剤を噴霧するようにした。また、第２の
発明では、第１の発明における膜厚の測定は、塗膜を部
分的に切削加工して得られた段差を接触式粗さ計で測定
することとした。さらに、第３の発明では、第１の発明
や第２の発明において、金型表面に発生する熱応力は、
金型温度変化の測定値に基づいてＣＡＥ解析手法により
算出するようにした。

【０００５】

【発明の実施の態様】本発明においては、あらかじめ、
与えられた金型形状や金型キャビティ面初期温度に対し
て、スプレイ流量、スプレイ距離、スプレイノズル移動
速度等からなるスプレイ条件を変更して得られた種々の
組合せによる予備実験を行ない、スプレイ塗膜の膜厚や
金型温度変化や金型表面に発生する熱応力を測定して、
データベースに集積するとともに、当該ショットに供せ
られる金型形状や金型キャビティ面初期温度に対して、
均一な膜厚を形成し、かつ、金型熱応力の少ない最適ス
プレイ条件を、前記予備実験のデータベースの情報の中
から選択して、該最適スプレイ条件により金型キャビテ
ィ面にスプレイ剤を噴霧するようにしたので、毎ショッ
ト毎に異なる金型表面温度にマッチしたスプレイ条件
を、予備実験において集積したデータベースの情報の中
から付着ムラや過大な熱応力の少ない最も適正なスプレ
イ条件を選択してこのスプレイ条件（スプレイ流量、ス
プレイ距離、スプレイノズル移動速度など）により金型
表面にスプレイ剤を噴霧塗布することによって、付着ム
ラが少なく、かつ、金型に過大な熱応力が発生すること
を防止する。したがって、均一な膜厚を有する塗膜が形
成され、かつ、金型にヘアクラックの発生が防止される
ので金型の長寿命化が達成される。また、第２の発明で
は、膜厚の測定は、塗膜を部分的に切削加工して得られ
た段差を接触式粗さ計で測定することとしたので、簡便
に、かつ、かなりの精度で塗膜の膜厚の測定が実施する
ことが出来る。さらに、第３の発明では、スプレイ作業
中、実測の殆ど不可能な金型表面に発生する熱応力を、
金型温度変化の測定値に基づいてＣＡＥ解析手法により
算出するようにしたため、簡便に金型熱応力を推算でき
る。なお、金型表面の温度測定は、赤外線放射温度計を
使用して、非接触的に金型表面温度を測定する。

【０００６】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例について
詳細に説明する。図１〜図３は本発明の実施例に係り、
図１はダイカストマシンの全体構成図、図２は他の実施
例を示すダイカストマシンの全体構成図、図３は予備実
験結果からデータベースを構築する作成手順説明図であ
る。

【０００７】図１は本発明のダイカストマシン１００の
全体構成の１実施例を示すもので、ダイカストマシン１
００は、スプレイ装置２００とスプレイ装置２００の制
御を司る制御装置３００が付帯装置として装備される。
スプレイ装置２００は、固定プラテン１１Ａの頂部に立
設されたスタンド２２の上部に金型開閉方向に向けて水
平に固設された油圧シリンダ（またはエアシリンダ）２
４のピストンロッド２４ａの先端に取り付けられたスプ
レイボデイ２６と、スプレイボデイ２６の下方に配設さ
れたモータ２７および油圧シリンダ２８と、油圧シリン
ダ２８のピストンロッド２８ａの下端に固設されたスプ
レイヘッド２８と、スプレイヘッド２８の下方に垂下し
先端が金型方向に対向した円周複数個のスプレイノズル
２０ａとから構成され、複数個のスプレイノズル２０ａ
を備えたスプレイヘッド２０は、上記した油圧シリンダ
２４、２８ならびにモータ２７の操作駆動により、水平
金型開閉方向、上下方向ならびに竪軸回りの回転方向に
移動自在に構成されている。そして、図示したスプレイ
配管によって所要のスプレイ流量でスプレイ剤を金型キ
ャビティ面に向けて噴霧塗布するとともに、スプレイ中
のスプレイ剤が周囲の作業環境を汚染しないようにスプ
レイ装置２００の噴射部の周囲にフード４０が設けられ
る。

【０００８】一方、スプレイ装置２００の作動を司る制
御装置３００は、スプレイ装置２００の操作を司るスプ
レイ制御装置３１０と、予備実験で集積したデータベー
スを記憶し、与えられた条件（金型初期温度、金型形状
等）に対してデータベースの中から最適なスプレイ条件
を探索する比較演算機能を有するパーソナルコンピュー
タ３２０と、スプレイ装置２００の順序起動を制御する
シーケンサ３３０と、シーケンサ３３０の操作指令の基
づいてスプレイ剤Ｌならびに圧縮エアの供給の連通遮断
を行なうバルブ３４０とダイカストマシン操作盤３５０
等から構成される。そして、パーソナルコンピュータ３
２０で選択された最適のスプレイ条件、すなわち、塗布
されるスプレイ剤の塗膜が均一で、かつ、スプレイ噴射
による金型表面の冷却作用の結果、発生する熱応力が過
大にならないような条件であり、下記に示す３つの制御
要素からなる。スプレイ距離（油圧シリンダ２４により調整され
る）スプレイ流量（バルブ３４０により調整される）スプレイノズル移動速度これら３つの制御要素がスプレイ制御装置３１０へ伝達
され、スプレイ装置２００の動作を司る油圧シリンダ２
４と油圧シリンダ２８とモータ２７へ操作指令が発信さ
れ、油圧シリンダ２４、２８は油圧ユニット３０を介し
て作動され、また、モータ２７へは電気信号によって運
転停止が制御される。スプレイノズル移動速度は、たと
えば、モータ２７で動作されるスプレイノズル２０ａの
旋回速度や旋回角度、油圧シリンダ２８によるスプレイ
ノズル２０ａの昇降速度を意味する。

【０００９】図１のスプレイ装置２００は、従来タイプ
の直交２軸方向移動と竪軸回りの旋回を組み合わせた動
作形態とした実施例であるが、動作形態はこれに限定さ
れることなく、どのようなタイプのものでもよい。図２
は他の実施例を示し、スプレイ装置２００に代えて多関
節型のスプレイロボット２００Ａを採用したものであ
る。スプレイロボット２００Ａは、モータ２１０ａによ
り竪軸回りに旋回する回転座２１０と、これに水平軸で
ピン接合された第１アーム２２０および第２アーム２３
０と、第２アーム２３０の下端にピン接合されたモータ
２４０およびこれに接続され竪軸回りに旋回自在な竪軸
２５０と、この下端に連結されたスプレイヘッド２６０
とからなり、スプレイヘッド２６０にはスプレイノズル
（スプレイガンともいう）２６０ａが金型表面に対向し
て左右一対または複数対取り付けられている。

【００１０】そして、図１と同様に、ロボット制御装置
３１０Ａとパーソナルコンピュータ３２０とシーケンサ
３３０とバルブ３４０とダイカストマシン操作盤３５０
等を備えており、図１の実施例と同様な作動を行なうよ
うになっている。

【００１１】以上のように構成された図１や図２のスプ
レイ装置２００やスプレイロボット２００Ａの作動につ
いて説明する。実操業に先立って、あらかじめ予備実験
を行ない、金型表面にスプレイ剤の噴霧したときの塗膜
の形成状態や金型表面に発生する熱応力の状況を把握す
る。予備実験は、与えられた金型形状や金型キャビティ
面初期温度に対して、スプレイ流量、スプレイ距離、ス
プレイノズル移動速度等からなるスプレイ条件を種々変
更した多数の組合せのスプレイ実験を行ない、塗布され
た塗膜の膜厚分布の計測と金型表面に発生する熱応力分
布の計測（実際には推算）によって得られた多数のデー
タを集積したデータベースを構築するもので、得られた
データベースをパーソナルコンピュータ３２０へ入力し
ておく。

【００１２】予備実験における計測のうち、金型表面温
度は接触式の温度センサで直接温度測定するか、また
は、赤外線放射温度計を使用し非接触で計測する。塗膜
の膜厚は塗膜を部分的に切削加工して生じた段差を接触
式粗さ計で計測する。また、熱応力は直接に測定するこ
とが出来ないので、赤外線放射温度計で計測した金型表
面の温度分布を基に、有限要素法を利用したＣＡＥ解析
プログラムによって熱応力分布を推定するようにしてい
る。

【００１３】図３は、予備実験における測定結果からデ
ータベースを構築する際の作成手順説明図であり、これ
に基づいて説明すると、上述したように、種々の組合せ
の実験結果をパーナルコンピュータ３２０へ入力して、スプレイ剤（離型剤）塗膜厚さと、金型表面初期温
度、スプレイ流量、スプレイ移動速度、スプレイ距離、
スプレイ噴射角度との関係金型表面温度変化（熱応力変化）と、金型表面初期
温度、スプレイ流量、スプレイ移動速度、スプレイ距
離、スプレイ噴射角度との関係の２つの関係を、パーナルコンピュータ３２０を市販の
プログラム・ソフトウエアや独自に作成したプログラム
によって解析させ、記憶させる。

【００１４】すなわち、ダイカスト製品毎に決まるスプ
レイ膜厚（たとえば２０μｍ）と、金型材料で決定され
る熱疲労強度（たとえば５４ｋｇ／ｍｍ²）が、スプレ
イ条件を決定する拘束条件となる。一般的には、スプレ
イは金型に対して何回か繰り返して行なう。したがっ
て、サイクルタイムを短くするためには、多量のスプレ
イ剤を一度にスプレイすればよいが、反面に熱応力が過
大となり金型寿命を早めるので望ましくない。よって、
熱応力を許容限度以下に収める範囲内で、かつ、サイク
ルタイムを出来るだけ短くなるようにスプレイ条件を設
定する。このスプレイ条件の設定には、パラメータが多
いため、オペレータの経験と勘では対応することが難し
ので、本発明ではパーソナルコンピュータ３２０が代わ
って判断することになる。この場合、採用する推論シス
テムに、たとえばエキスパートシステムなどの考え方を
導入して最適なスプレイ条件を求めるようにしている。

【００１５】上記の各変数（金型表面初期温度、スプレ
イ流量、スプレイ移動速度、スプレイ距離、スプレイ噴
射角度）の塗膜厚さ、熱応力、サイクルタイム等に対す
る影響度を考慮して、温度変化（すなわち熱応力変
化）、塗膜厚さと各変数との関数化を行ない、記憶させ
る。

【００１６】次に、このようにして得られたデータベー
スの関数情報に、ユーザ情報、生産技術上のノウハウや
知識データベースを加味にして修正を加え、あるいは学
習機能を付与して、より現実にマッチしたものにリファ
イン（向上）してから、実操業に使用する。実操業で
は、金型形状、すなわち成形品形状とともに、ショット
毎に金型表面温度条件が毎回異なるから、ショット直前
に金型表面温度を測定し、金型形状の情報とともにパー
ナルコンピュータ３２０へ入力し、パーナルコンピュー
タ３２０は与えられたプログラムによって、この条件に
最も相応しい最適なスプレイ条件を見つけ出し、ＣＲＴ
画面の出力表示するとともに、スプレイ制御装置３１０
またはロボット制御装置３１０Ａに操作指令を発信す
る。以上のようにして、スプレイ装置２００やスプレイ
ロボット２００Ａは、所望の最適なスプレイ流量、スプ
レイ移動速度、スプレイ距離、スプレイ噴射角度でスプ
レイ作業を実施する。

【００１７】そして、実操業に際しては、ショット毎に
金型表面初期温度が異なることを考慮して、金型形状と
ともに、金型表面初期温度をパーソナルコンピュータ３
２０へ入力し、一方、パーソナルコンピュータ３２０は
あらかじめ与えられた推論システムにしたがってデータ
ベースの多数のデータの中から、付着ムラの少なく（均
一な膜厚状態）、かつ、熱応力も比較的過小なスプレイ
条件を探索して出力する。このようにして、得られた現
実に金型の形状、温度に適合する最適のスプレイ条件
（スプレイ距離、スプレイ流量、スプレイノズル移動速
度）を見出してスプレイ装置２００やスプレイロボット
２００Ａを操作してスプレイ作業を実施することによ
り、均一な塗膜を形成し、かつ、熱応力（引張応力）に
よる金型表面のヘアクラック等の損傷を防止する。

【００１８】以上説明したように、本発明においては、
ダイカストマシンの金型キャビティ面にスプレイ剤を噴
霧するダイカストマシンのスプレイ方法において、あら
かじめ、与えられた金型形状や金型キャビティ面初期温
度に対して、スプレイ流量、スプレイ距離、スプレイノ
ズル移動速度等からなるスプレイ条件を変更して得られ
た種々の組合せによる予備実験を行ない、スプレイ塗膜
の膜厚や金型温度変化や金型表面に発生する熱応力を測
定して、データベースに集積するとともに、当該ショッ
トに供せられる金型形状や金型キャビティ面初期温度に
対して、均一な膜厚を形成し、かつ、金型熱応力の少な
い最適スプレイ条件を、前記予備実験のデータベースの
情報の中から選択して、該最適スプレイ条件により金型
キャビティ面にスプレイ剤を噴霧するようにしたので、
均一な膜厚のスプレイ塗膜を形成できるとともに、金型
表面の過大な熱応力の発生を防止出来る。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、均一膜厚を有するスプレイ塗膜を安定して形成出来
るとともに、金型寿命の長期化を達成できるから、メン
テナンス性と運転操作性が向上し、良好な成形品を連続
安定的に生産できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るダイカストマシンの全体
構成図である。

【図２】本発明の他の実施例を示すダイカストマシンの
全体構成図である。

【図３】本発明の実施例に係る予備実験結果からデータ
ベースを構築する作成手順説明図である。

【図４】従来のスプレイ装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１タンク２圧気源（コンプレッサ）３フィルタ４電磁弁５流量調整弁６圧気源（コンプレッサ）７電磁弁８配管９油圧シリンダ１０スプレイ装置１１プラテン１１Ａ固定プラテン１１Ｂ可動プラテン１２金型１２Ａ固定金型１２Ｂ可動金型２０スプレイヘッド２０ａスプレイノズル（スプレイガン）２２スタンド２４油圧シリンダ２４ａピストンロッド２６スプレイボディ２７モータ２８油圧シリンダ２８ａ竪軸３０油圧ユニット４０フード１００ダイカストマシン２００スプレイ装置２００Ａスプレイロボット２１０回転座２１０ａモータ２２０第１アーム２３０第２アーム２４０モータ２５０竪軸２６０スプレイヘッド２６０ａスプレイノズル（スプレイガン）３００制御装置３１０スプレイ制御装置３２０パーソナルコンピュータ（パソコン）３３０シーケンサ３４０バルブ３５０ダイカストマシン操作盤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイカストマシンの金型キャビティ面に
スプレイ剤を噴霧するダイカストマシンのスプレイ方法
において、あらかじめ、与えられた金型形状や金型キャビティ面初
期温度に対して、スプレイ流量、スプレイ距離、スプレ
イノズル移動速度等からなるスプレイ条件を変更して得
られた種々の組合せによる予備実験を行ない、スプレイ塗膜の膜厚や金型温度変化や金型表面に発生す
る熱応力を測定して、データベースに集積するととも
に、当該ショットに供せられる金型形状や金型キャビティ面
初期温度に対して、均一な膜厚を形成し、かつ、金型熱
応力の少ない最適スプレイ条件を、前記予備実験のデー
タベースの情報の中から選択して、該最適スプレイ条件
により金型キャビティ面にスプレイ剤を噴霧するダイカ
ストマシンのスプレイ方法。
【請求項２】膜厚の測定は、塗膜を部分的に切削加工
して得られた段差を接触式粗さ計で測定する請求項１記
載のダイカストマシンのスプレイ方法。
【請求項３】金型表面に発生する熱応力は、金型温度
変化の測定値に基づいてＣＡＥ解析手法により算出する
請求項１記載または請求項２記載のダイカストマシンの
スプレイ方法。