JP2008149335A

JP2008149335A - 金型温度制御方法

Info

Publication number: JP2008149335A
Application number: JP2006337888A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ono; 正廣小野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-12-15
Filing date: 2006-12-15
Publication date: 2008-07-03

Abstract

【課題】鋳造金型や射出金型等において、冷却不足により焼付け不良等を起こすことなく、また冷えすぎにより湯回り不良が生じないようにする。
【解決手段】金型に、温度分布等に対応して複数の温度帯域Ａ、Ｂ、Ｃを設定し、各温度帯域Ａ、Ｂ、Ｃごと、それぞれの冷却通路ａ_１、ａ_２、ａ_３及びｂ_１、ｂ_２、ｂ_３及びｃ_１、ｃ_２、ｃ_３に対応して専用の制御バルブを設け、この制御バルブによって制御された流量の冷却水を流通させる。また、各制御バルブに配設したパイロット電磁弁の開度を、各温度帯域Ａ、Ｂ、Ｃの冷却通路ａ_３、ｂ_３、ｃ_３の冷却水の排出温度によって制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋳造金型や射出金型等の金型における金型温度分布のバラツキを抑制し、局部的な焼付き不良や湯回り不良等を防止するための技術に関する。

従来、金型における焼付け不良等を防止するための冷却技術として、一ヶ所の冷却媒体供給口から複数ヶ所の排出口に連通する冷却通路を設け、それぞれの排出口に温度測定計や流量調整弁を配設するとともに、それぞれの排出口における冷却媒体の温度を測定し、これらの温度のバラツキが小さくなるように流量調整弁の開度を調整するような技術（例えば、特許文献１参照。）や、金型温度を連続的に検出することにより金型温度変化率を算出し、所定時間後の金型温度を予測して冷却媒体を流通させる流量調整弁の開度を制御する技術（例えば、特許文献２参照。）などが知られている。
特開平９−８５３８７号公報特開平１１−４７８８３号公報

ところが、特許文献１のような一ヶ所の冷却媒体供給口に対して複数ヶ所の排出口を備えた冷却通路の技術は、製品の種類や形状等において金型の冷却通路として適用できない場合があった。また、特許文献２のように金型温度変化率を求めて所定時間後の金型温度を予測して制御する技術は、金型の全ての箇所を制御しようとすると設備が複雑になるという問題があった。さらに、従来の場合は、金型に極端に冷えすぎる部位があると湯回り不良が発生するという問題があった。

そこで本発明は、金型全般において冷却不足により焼付け不良等を起こすことなく、また冷えすぎの部位が生じないようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、金型に、金型温度分布等に対応して複数の温度帯域を設定し、各温度帯域ごと、それぞれの冷却通路に制御された流量の冷却媒体を流通させるようにした。

このように、金型温度分布等に対応して複数の温度帯域を設定し、各温度帯域ごと、冷却通路に制御された流量の冷却媒体を流通させれば、金型全体の温度の均一化が簡単に図れる。ここで、金型温度分布等としては、例えば金型温度や、熱伝導率などであり、設定する温度帯域の数は任意であるが、一般的にこの温度帯域の数をあまり増やすと設備構成が複雑となり、少なすぎると得られる効果が少なくなるため２〜４程度の温度帯域が好ましい。また、冷却媒体としては、冷却水や冷却オイルやその他様々な媒体が適用可能である。

また、本発明では、前記冷却通路に流通させる冷却媒体の流量を、各温度帯域の冷却通路を通過した冷却媒体の排出温度によって制御するようにした。
このように冷却通路を通過した冷却媒体の排出温度を検知し、例えばこの温度信号の入力によって開度が変化するパイロット電磁弁を組み合わせることにより、冷却媒体の流量の制御を簡単に行うことができる。

金型の温度を均一化するため、金型に複数の温度帯域を設定し、各温度帯域ごと、冷却通路に制御された流量の冷却媒体を流通させることにより、金型全体の温度の均一化を合理的に図ることができ、しかも簡素に構成できる。このため、局部的に高熱になって焼付きを起こしたり、冷えすぎの部位が生じて湯回り不良になるような不具合を防止できる。
この際、冷却通路を通過した冷却媒体の排出温度を検知して冷却媒体の流量を制御すれば、一層簡素に構成できると同時に、実効性の高い温度制御が可能となる。

本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
ここで、図１は本発明に係る金型の温度制御システムの説明図、図２は金型全体の冷却通路に一定の冷却水を一括して供給する場合の温度分布の一例図、図３は一定の冷却水を一括して供給する場合の排水温度の３パターンの説明図である。

本発明に係る金型温度制御方法は、例えばアルミ溶湯を射出成形する金型において、冷却不足により焼付け不良等を起こしたり、冷えすぎの部位によって湯回り不良等が生じないようにして、常に品質の良い成形品を成形できるようにされており、金型の温度分布等に対応して、金型に複数の温度帯域を設定し、各温度帯域ごと、冷却媒体の流量を制御して流通させることを特徴としている。

ここで、金型に複数の冷却通路を設け、すべての冷却通路に一括して同じ流量の冷却水を流した場合の金型の温度分布の一例は、図２の温度分布図に示すように、溶湯注入時に温度差が生じることが多く、また、そのときの排水温度を測定したところ、本実施例の金型によるテストの場合は、図３に示すように、大別して、高熱伝達率部位の排水温度パターンと、高温部の排水温度パターン、低温部の排水温度パターンの３つのパターンに類別されることが判明した。すなわち、金型の高熱伝達率部位においては、図３（ａ）に示すように、マシンの停止時間によって限りなく給水温度に近づき、金型高温部においては、図３（ｂ）に示すように、給水温度より僅かに高い温度を維持し、金型低温部においては、殆ど給水温度に近い値を維持していた。

そこで、本実施例では、金型に、１５０℃以下の温度帯域と、１５０〜２５０℃の温度帯域と、２５０℃以上の温度帯域の３つの温度帯域を設定し、各温度帯域ごとに、冷却通路を流通する冷却水の流量を制御するようにした。
また、冷却通路を流通する冷却水の流量制御は、水圧を変化させることにより単位時間に通過する冷却水を増やしたり、減らしたりするようにしている。

すなわち、本冷却システムは、図１に示すように、金型Ｋの温度分布等によって区分けされる３つの温度帯域Ａ、Ｂ、Ｃと、金型Ｋに形成される複数の冷却通路ａ_１、ａ_２、ａ_３、ｂ_１、ｂ_２、ｂ_３、ｃ_１、ｃ_２、ｃ_３（紙面垂直方向に形成される）を備えており、温度帯域Ａは、１５０℃以下の金型冷却用として、温度帯域Ｂは、１５０〜２５０℃の金型冷却用として、温度帯域Ｃは、２５０℃以上の金型冷却用として構成され、温度帯域Ａの領域内に形成される冷却通路ａ_１、ａ_２、ａ_３と、温度帯域Ｂの領域内に形成される冷却通路ｂ_１、ｂ_２、ｂ_３と、温度帯域Ｃの領域内に形成される冷却通路ｃ_１、ｃ_２、ｃ_３に接続される冷却水供給路は、それぞれ一ヶ所の制御バルブに接続されている。

そして、各制御バルブには、パイロット電磁弁が配設され、排水温度モニター＆制御装置によって制御される圧力コントロールに接続されている。そして、この圧力コントロールは、１５０℃以下の金型冷却用の制御バルブと、１５０〜２５０℃の金型冷却用の制御バルブと、２５０℃以上の金型冷却用の制御バルブでは、基準の水圧が異なるようにされており、１５０℃以下の金型冷却用の制御バルブでは基準の水圧が弱く、１５０〜２５０℃の金型冷却用の制御バルブでは基準の水圧が普通で、２５０℃以上の金型冷却用の制御バルブでは基準の水圧が強くなるようにされている。このため、水圧の強い２５０℃以上の制御バルブでは冷却水の流量が多くなって冷却効果が高く、水圧の弱い１５０℃以下の制御バルブでは冷却水の流量が少なくなって冷却効果が低くなる。

また、各冷却通路ａ_１〜ｃ_３のうち、各温度帯域Ａ、Ｂ、Ｃを代表する排水路の途中には、排水される冷却水の温度を検知する温度センサが設けられており、前記排水温度モニター＆制御装置には、各冷却通路ａ_３、ｂ_３、ｃ_３の温度センサから送られる排水温度が入力できるようにされている。そして、これら排水温度が排水温度モニター＆制御装置に入力させると、各制御バルブのパイロット電磁弁が自動的に制御されるようになっている。このような制御の一例は、例えば温度センサが当該温度帯域における温度上限範囲だけを感知している場合は、基準の水圧より高圧になるように電磁弁が一定開度以上に開き、上限温度範囲と下限温度範囲の両方を感知している場合は、基準の水圧になるよう電磁弁は一定開度を維持し、下限温度範囲だけを感知している場合は、基準の水圧より低圧になるよう電磁弁が一定開度以下に閉じるようにされている。

更に、前記排水温度モニター＆制御装置には、金型の射出信号を入力すると、タイマ設定時間分だけ冷却水を自動的に流動させるための自動冷却機構が設けられている。
そして、この自動冷却機構により、溶湯注入の初期の段階から効果的に冷却を行えるようにしている。

以上のような冷却システムの作用等について説明する。
まず、金型を閉じてキャビティ内にアルミ溶湯を射出すると、射出信号が排水温度モニター＆制御装置に送られる。そして排水温度モニター＆制御装置では、自動冷却機構のタイマを作動させ、冷却通路ａ_１〜ｃ_３に冷却水を流動させる。
この際、温度帯域Ａ、Ｂ、Ｃに対応して冷却水の流量が熱に見合った量だけ適切に制御されるため、例えば高温になりやすい場所でも、比較的低温が維持される場所でもほぼ同じ温度になるように冷やされ、金型温度の均一化が図れる。

その後、冷却通路ａ_１〜ｃ_３を通った冷却水が、排水部を通して外部に排出されるようになると、各温度帯域Ａ、Ｂ、Ｃの代表的な冷却通路ａ_３、ｂ_３、ｃ_３の温度センサから排水温度が排水温度モニター＆制御装置に送られるようになり、それぞれの温度帯域Ａ、Ｂ、Ｃの制御バルブのパイロット電磁弁を制御するようになる。このため、金型温度の均一化の効果を一層高めることができるようになる。

以上のような冷却方式を採用することにより、金型全般の温度の均一化が図れるようになり、従来多発していた製品の焼付き不良や、湯回り不良等の不具合が是正され、製品の直行率が向上した。

なお、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。
例えば、温度帯域の数や、冷却通路の位置、数等は例示である。

射出金型や鋳造金型において、冷却不足による成形品の焼付け不良や冷えすぎによる湯回り不良等を抑制でき、しかも安価で簡単に構成できるため、利用価値が高い。

本発明に係る金型の温度制御システムの説明図金型全体の冷却通路に一定の冷却水を一括して供給する場合の温度分布図一定の冷却水を一括して供給する場合の排水温度の３パターンの説明図

符号の説明

Ａ、Ｂ、Ｃ…温度帯域、Ｋ…金型、ａ_１、ａ_２、ａ_３、ｂ_１、ｂ_２、ｂ_３、ｃ_１、ｃ_２、ｃ_３…冷却通路。

Claims

金型に、金型温度分布等に対応して複数の温度帯域を設定し、各温度帯域ごと、それぞれの冷却通路に制御された流量の冷却媒体を流通させることを特徴とする金型温度制御方法。
前記冷却通路に流通させる冷却媒体の流量を、各温度帯域の冷却通路を通過した冷却媒体の排出温度によって制御することを特徴とする請求項１に記載の金型温度制御方法。