JP2009202169A - 金型の冷却制御方法及び金型の冷却制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金型の冷却を安定して行なうことができる金型の冷却制御方法及び金型の冷却制御装置を提供する。
【解決手段】冷却水流量Ｑｆと冷却水温度との掛け算値からサンプリング周期Δｋ毎にサンプリング周期対応脱熱量を算出する。２番目サンプリング周期Δｋ２以降、サンプリング周期対応脱熱量を基準時点（鋳造サイクルの開始時点）から順次積算して１番目からｉ番目までのサンプリング周期Δｋｉに対応するｉ番計測積算脱熱量を得る。ｉ番計測積算脱熱量とｉ番目標脱熱量との差分に相当するｉ番差分量に基づいて差分量が「０」となるように流量調節バルブに対する制御信号を生成し、バルブを調整して冷却水流量Ｑｆを制御し、鋳造サイクルでの脱熱量を一定値にする。このため、金型２を安定して冷却することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、金型の冷却を冷却水を用いて行なう鋳造法に用いられる金型の冷却制御方法及び金型の冷却制御装置に関する。

鋳造装置において、溶湯により加熱されて高温になる金型を冷却して、金型温度を適正に維持することは製品の品質及び生産性を向上させるために重要である。例えば、金型に高温部分があると鋳造された製品の表面に焼付きやかじり等の不良が発生する。このため、金型の内部に冷却水路を設け、この冷却水路に冷却水を流通させることにより、金型を内部冷却することが行われている。

このような金型の冷却制御装置の一例として、金型に設けた冷却水路に流通される冷却水流量を制御し、一定の流量パターン（同じ流量波形）を繰り返し再現させることで金型温度の調整を行なう冷却制御装置がある（特許文献１参照）。
特開平２０００−１６７６５６号公報

ところで、金型の種類などにより金型の冷却水路の配管抵抗が相違すること等から、一定の流量パターンを繰り返し再現させることで金型温度の調整を行なう上述した従来技術では、金型温度の適正調整を安定して行なうことは難しかった。特に、上記従来技術では、鋳造サイクル中、即ち、金型への溶融材料の注入、該溶融材料の冷却固化による成形体の形成、該成形体の取り出しを順次行なう鋳造サイクル中に、流量パターンに沿って流量変化させることが必要である。この場合、一定の流量パターンに沿って流量供給を行なうと、一定の流量パターンに沿って供給される流量の立上り、立下り時や流量変化後の安定流量を得るまでの時間に、金型の種類などによって大きな差が生じ、金型の適正な冷却を安定して行なうことが阻害されることが起こり得た。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、金型の冷却を安定して行なうことができる金型の冷却制御方法及び金型の冷却制御装置を提供することを目的とする。

（発明の形態）
本願の発明は、鋳造装置に設けられる金型に備えた冷却水路に冷却水を流通させて前記金型の冷却制御を行なう金型の冷却制御方法において、前記鋳造装置の鋳造処理工程における一定処理期間での前記冷却水による前記金型からの脱熱量が一定値になるように前記冷却水の流量を調整することを特徴とする。

本発明は、一定処理期間での前記冷却水による前記金型からの脱熱量が一定値になるように前記冷却水の流量を調整するので、金型から取り除かれる熱エネルギーが一定化されその温度を安定した値に維持できる、即ち金型を安定して冷却することができる。

以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。

本発明は、次の（１）〜（１６）項の態様で構成される。（１）〜（７）項の態様が夫々請求項１〜７に相当し、（９）〜（１５）項の態様が夫々請求項８〜１４に相当している。
（１） 鋳造装置に設けられる金型に備えた冷却水路に冷却水を流通させて前記金型の冷却制御を行なう金型の冷却制御方法において、前記鋳造装置の鋳造処理工程における一定処理期間での前記冷却水による前記金型からの脱熱量が一定値になるように前記冷却水の流量を調整することを特徴とする金型の冷却制御方法。
（２） （１）項に記載の金型の冷却制御方法において、予め定められる基準周期毎に冷却水路出口、入口温度の差に相当する冷却水温度差及び該基準周期内で流れる冷却水の流量に相当する基準周期内冷却水流量を得、前記冷却水温度差及び前記基準周期内冷却水流量の乗算値を用いて前記基準周期における前記金型からの脱熱量に相当する基準周期対応脱熱量を算出し、該基準周期対応脱熱量を前記鋳造処理工程で予め定められた基準時点から複数の基準周期にわたって順次積算して基準周期複数対応積算脱熱量を得、該基準周期複数対応積算脱熱量と該基準周期複数対応積算脱熱量の算出対象とされる前記複数の基準周期に対応して予め定められる目標脱熱量との差分量に基づいて、冷却水の流量を調整することにより、前記鋳造装置の鋳造処理工程における一定処理期間での前記冷却水による前記金型からの脱熱量を一定値にすることを特徴とする金型の冷却制御方法。

（３） （１）項又は（２）項に記載の金型の冷却制御方法において、前記鋳造処理工程は、前記金型への溶融材料の注入、該溶融材料の冷却固化による成形体の形成、該成形体の取り出しを順次行なう鋳造サイクルを繰り返し実施する一連の作業工程であり、前記一定処理期間は、前記鋳造サイクルとされることを特徴とする金型の冷却制御方法。
（４） （２）項に記載の金型の冷却制御方法において、前記鋳造処理工程は、前記金型への溶融材料の注入、該溶融材料の冷却固化による成形体の形成、該成形体の取り出しを順次行なう鋳造サイクルを繰り返し実施する一連の作業工程であり、前記一定処理期間は、前記鋳造サイクルとされ、前記基準時点は前記鋳造サイクルの開始時点又は該開始時点以外の時点とされることを特徴とする金型の冷却制御方法。

（５） （１）項から（４）項のいずれかに記載の金型の冷却制御方法において、前記冷却水路出口の冷却水温度が予め定めた許容最大温度を上回っている場合、又は前記冷却水の流量が予め定めた許容最小流量を下回っている場合、前記鋳造装置の稼動を停止させることを特徴とする金型の冷却制御方法。
（６） （１）項から（５）項のいずれかに記載の金型の冷却制御方法において、前記鋳造装置の鋳造処理工程における一定処理期間での前記冷却水による前記金型からの脱熱量が前記一定値に達しない場合、異常状態であることを報知することを特徴とする金型の冷却制御方法。

（７） （１）項から（６）項のいずれかに記載の金型の冷却制御方法において、前記鋳造サイクルの開始時点での金型の温度に応じた内容の冷却制御を行なう複数のプログラムを選択可能に格納しており、前記金型の温度計測結果に基づいて前記複数のプログラムのうち対応するプログラムを選択し、選択されたプログラムを用いて前記冷却制御を実施することを特徴とする金型の冷却制御方法。
（８） （７）項に記載の金型の冷却制御方法において、前記金型及び又は前記製品は夫々複数種類が用いられ、前記複数のプログラムは、前記金型の種類及び又は前記製品の種類に対応して複数用意されていることを特徴とする金型の冷却制御方法。

（９） 鋳造装置に設けられる金型に備えた冷却水路に冷却水を流通させて前記金型の冷却制御を行なう金型の冷却制御装置において、前記鋳造装置の鋳造処理工程における一定処理期間での前記冷却水による前記金型からの脱熱量が一定値になるように前記冷却水の流量を調整する制御手段を備えたことを特徴とする金型の冷却制御装置。
（１０） （９）項に記載の金型の冷却制御装置において、
前記制御手段は、予め定められる基準周期毎に冷却水路出口、入口温度の差に相当する冷却水温度差及び該基準周期内で流れる冷却水の流量に相当する基準周期内冷却水流量を得、前記冷却水温度差及び前記基準周期内冷却水流量の乗算値を用いて前記基準周期における前記金型からの脱熱量に相当する基準周期対応脱熱量を算出する基準周期対応脱熱量算出部と、該基準周期対応脱熱量を前記鋳造処理工程で予め定められた基準時点から複数の基準周期にわたって順次積算して基準周期複数対応積算脱熱量を算出する基準周期複数対応積算脱熱量算出部と、該基準周期複数対応積算脱熱量と該基準周期複数対応積算脱熱量の算出対象とされる前記複数の基準周期に対応して予め定められる目標脱熱量との差分量を算出する差分量算出部と、を備え、冷却水の流量を調整することにより、前記鋳造装置の鋳造処理工程における一定処理期間での前記冷却水による前記金型からの脱熱量を一定値にすることを特徴とする金型の冷却制御装置。

（１１） （９）項又は（１０）項に記載の金型の冷却制御装置において、前記鋳造処理工程は、前記金型への溶融材料の注入、該溶融材料の冷却固化による成形体の形成、該成形体の取り出しを順次行なう鋳造サイクルを繰り返し実施する一連の作業工程であり、前記一定処理期間は、前記鋳造サイクルとされることを特徴とする金型の冷却制御装置。
（１２） （１０）項に記載の金型の冷却制御装置において、前記鋳造処理工程は、前記金型への溶融材料の注入、該溶融材料の冷却固化による成形体の形成、該成形体の取り出しを順次行なう鋳造サイクルを繰り返し実施する一連の作業工程であり、前記一定処理期間は、前記鋳造サイクルとされ、前記基準時点は前記鋳造サイクルの開始時点とされることを特徴とする金型の冷却制御装置。

（１３） （９）項から（１２）項のいずれかに記載の金型の冷却制御装置において、前記制御手段は、前記冷却水路出口の冷却水温度が予め定めた許容最大温度を上回っている場合、又は前記冷却水の流量が予め定めた許容最小流量を下回っている場合、前記鋳造装置の稼動を停止させることを特徴とする金型の冷却制御装置。
（１４） （９）項から（１３）項のいずれかに記載の金型の冷却制御装置において、前記鋳造装置の鋳造処理工程における一定処理期間での前記冷却水による前記金型からの脱熱量が前記一定値に達しない場合、異常状態であることを報知する報知手段を備えたことを特徴とする金型の冷却制御装置。

（１５） （９）項から（１４）項のいずれかに記載の金型の冷却制御装置において、前記鋳造サイクルの開始時点での金型の温度に応じた内容の冷却制御を行なう複数のプログラムを選択可能に格納する記憶手段を有し、前記制御手段は、前記金型の温度計測結果に基づいて前記複数のプログラムのうち対応するプログラムを選択し、選択されたプログラムを用いて前記冷却制御を実施することを特徴とする金型の冷却制御装置。
（１６） （１５）項に記載の金型の冷却制御装置において、前記金型及び又は前記製品は夫々複数種類が用いられ、前記複数のプログラムは、前記金型の種類及び又は前記製品の種類に対応して複数用意されていることを特徴とする金型の冷却制御装置。

（１）〜（１６）項に記載の発明によれば、一定処理期間での前記冷却水による前記金型からの脱熱量が一定値になるように前記冷却水の流量を調整するので、金型から取り除かれる熱エネルギーが一定化されその温度を安定した値に維持できる、即ち金型を安定して冷却することができる。
（２）〜（８）、（１０）〜（１６）項に記載の発明によれば、基準時点から複数の基準周期にわたって順次積算して得られる基準周期複数対応積算脱熱量と目標脱熱量との差分量に基づいて、冷却水の流量を調整することにより、鋳造装置の鋳造処理工程における一定処理期間での前記冷却水による金型からの脱熱量を一定値にするので、基準周期毎に、即ち逐次的に冷却水流量を調整でき、金型の冷却ひいては温度調整を精度高く行なうことができる。

（５）、（１３）項に記載の発明によれば、冷却水路出口の冷却水温度が予め定めた許容最大温度を上回っている場合、又は冷却水の流量が予め定めた許容最小流量を下回っている場合、鋳造装置の稼動を停止させるので、仮に冷却水路に何らかの異常があった場合に、鋳造装置が起こし得る不良品の継続発生を迅速に停止させることができると共に、不良箇所の補修を迅速に行なうことが可能になる。
（６）、（１４）項に記載の発明によれば、鋳造装置の鋳造処理工程における一定処理期間での冷却水による金型からの脱熱量が一定値に達しない場合、異常状態であることを報知するので、冷却水路を含む金型の点検及び交換を迅速に行なうことができ、その分、不良品の発生を抑制することができる。
（７）、（１５）項に記載の発明によれば、金型の温度計測結果に基づいて複数のプログラムのうち対応するプログラムを選択し、選択されたプログラムを用いて冷却制御を実施しており、型温度に対応した制御プログラムを選択して用いることにより、金型の冷却制御を精度高く実行できる。

本願発明によれば、一定処理期間での前記冷却水による前記金型からの脱熱量が一定値になるように前記冷却水の流量を調整するので、金型から取り除かれる熱エネルギーが一定化されその温度を安定した値に維持できる、即ち金型を安定して冷却することができる。

以下、本発明の一実施の形態を図１ないし図３に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る金型の冷却制御方法及び金型の冷却制御装置を模式的に示す説明図である。図２は、図１の制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。図３は、図１の入口、出口側温度計が計測した冷却水温度を時間対応で示す特性図である。図４は、図１の流量計が検出した冷却水流量を時間対応で示す特性図である。

図１〜図３において、鋳造装置１は、金型２を備え、鋳造処理工程３において、金型２への溶融材料の注入、該溶融材料の冷却固化による成形体の形成、該成形体の取り出しを順次行なう鋳造サイクル（図２、図３に示した「１サイクル」が対応する。）を繰り返し実施するようにしている。
金型２の内部には冷却水路５が設けられている。冷却水路５の入口側には、先端側が貯留タンク６に延びた給水路７の基端部が接続されている。また、冷却水路５の出口側には、先端側が貯留タンク６に延びた排水路８の基端部が接続されている。
給水路７の先端側部分には、冷却水路５への冷却水の供給を行なうポンプ９が設けられている。給水路７のポンプ９の下流側には、冷却水の供給圧を一定に保つためのリリーフ弁１０が備えられている。
排水路８には、流量調節バルブ１２が設けられている。流量調節バルブ１２は、絞る（通路の開口を狭める）と、ポンプ９側の圧力が上がってリリーフ弁１０を通して冷却水が貯留タンク６に戻り、これにより冷却水の流量を低下させ、通路の開口を広げると、冷却水の流量を上昇させることができるようになっている。

給水路７の基端側には温度計（以下、入口側温度計１３という。）が設けられている。入口側温度計１３は、給水路７の基端側ひいては冷却水路５の入口を流れる冷却水の温度（以下、冷却水入口温度Ｔａという。）を検出するようにしている。
排水路８の基端側には温度計（以下、出口側温度計１４という。）が設けられている。出口側温度計１４は、排水路８の基端側ひいては冷却水路５の出口を流れる冷却水の温度（以下、冷却水出口温度Ｔｂという。）を検出するようにしている。
入口、出口側温度計１３，１４は、鋳造サイクルをｎ分割（ｎは２以上の整数）して定まるサンプリング周期Δｋ〔請求項２の基準周期〕毎に温度検出し、検出温度を制御装置１５に入力する。
排水路８には、流量計１７が設けられており、排水路８ひいては冷却水路５を流れる冷却水の流量（以下、冷却水流量Ｑｆという。）を検出するようにしている。流量計１７も、入口、出口側温度計１３，１４と同様に、図４に示すように、サンプリング周期Δｋ毎に冷却水流量Ｑｆを検出し、冷却水流量Ｑｆを制御装置１５に入力する。
前記金型２には熱電対１８が取付けられており、金型２の温度（以下、金型温度Ｔｍという。）を計測するようにしている。熱電対１８は、所定のタイミング（本実施形態では鋳造サイクルの開始時点）で金型温度Ｔｍを計測し計測した金型温度Ｔｍを制御装置１５に入力する。

流量調節バルブ１２、入口側温度計１３、出口側温度計１４、流量計１７、及び熱電対１８には、前記制御装置１５（制御手段）が接続されている。制御装置１５には、警報装置２０（警報手段）、及び鋳造装置１の駆動のために用いられる鋳造装置駆動部２１が接続されている。

制御装置１５は、複数のプログラムを選択可能に格納するメモリ２３（記憶手段）と、各部材からの検出信号の入力を受ける信号入力部２４と、サンプリング周期対応脱熱量算出部２５（基準周期対応脱熱量算出部）と、積算脱熱量算出部２６と、差分量算出部２７と、を備えている。制御装置１５は、さらに、警報装置２０及び鋳造装置駆動部２１に対する指示信号Ｒｔ１、Ｒｔ２を出力する信号出力部２８と、メモリ２３に格納されたプログラムを選択利用して前記検出信号に基づいて前記制御信号Ｒｓを生成し、前記制御信号Ｒｓを用いて金型２の冷却制御を行なう制御本体部２９と、を備えている。

メモリ２３が格納する複数のプログラムは、鋳造処理工程３で予め定められた基準時点〔本実施形態では、該鋳造サイクル開始時（鋳造サイクルにおける１番目のサンプリング周期Δｋ１）〕での金型２の温度に応じた内容の冷却制御を行なう内容となっている。また複数のプログラムは、夫々、金型２の温度に対応した目標脱熱量（後述する）を含んだものになっている。目標脱熱量は、モデル機を対象にした計測などにより予め得られている。
警報装置２０は、鋳造サイクル（一定処理期間）計測積算脱熱量が一定値に達しない場合、制御手段の指示信号を受けて異常状態にあることを示す報知を行なう。

信号入力部２４は、サンプリング周期Δｋ毎に入口側温度計１３、出口側温度計１４、流量計１７及び熱電対１８が得る検出値（冷却水入口温度Ｔａ、冷却水出口温度Ｔｂ、冷却水流量Ｑｆ、金型温度Ｔｍ）の入力を受け、これら検出値をサンプリング周期対応脱熱量算出部２５及び制御本体部２９に入力する。

サンプリング周期対応脱熱量算出部２５は、冷却水入口温度Ｔａ、冷却水出口温度Ｔｂの入力を受けて、冷却水入口温度Ｔａ及び冷却水出口温度Ｔｂの差（以下、冷却水温度差という。）ΔＴ（＝Ｔｂ−Ｔａ）を求める。また、流量計１７から入力を受ける冷却水流量Ｑｆと冷却水温度差ΔＴとを掛け算し、これに冷却水の比熱（値は「１」）及びサンプリング周期Δｋを乗算して、熱交換により金型２から取り除かれる熱量〔金型２からの脱熱量。以下、サンプリング周期対応脱熱量Ｎｓという。〕を求める。このサンプリング周期対応脱熱量Ｎｓの算出は、サンプリング周期Δｋ経過毎に順次行なわれ、算出データは、積算脱熱量算出部２６に入力される。

積算脱熱量算出部２６は、サンプリング周期対応脱熱量算出部２５からサンプリング周期Δｋ毎に入力を受けるサンプリング周期対応脱熱量Ｎｓを、前記基準時点（前記鋳造サイクル開始時。一の鋳造サイクルの１番目のサンプリング周期Δｋ１）から順次積算し、１番目からｉ番目までのサンプリング周期Δｋに対応する積算脱熱量Ｎｇ（以下、便宜上、ｉ番計測積算脱熱量Ｎｇｉ（１≦ｉ≦ｎの整数）という。）を得、差分量算出部２７及び制御本体部２９に入力する。制御本体部２９は、ｉ番計測積算脱熱量Ｎｇｉの入力を受け、メモリ２３に格納された目標脱熱量のうちｉ番計測積算脱熱量Ｎｇｉに対応する１番目から所定番目〔ここでは、ｉ番目（２≦ｉ≦ｎの整数）を例にする。〕までのサンプリング周期Δｋｉに対応する目標脱熱量Ｎｍ（以下、ｉ番目標脱熱量Ｎｍｉという。「複数の基準周期に対応して予め定められる目標脱熱量」に相当する。）を読み出して差分量算出部２７に転送する。

差分量算出部２７は、ｉ番計測積算脱熱量Ｎｇｉとｉ番目標脱熱量Ｎｍｉとの差分をとって差分量Ｎｔ（以下、ｉ番差分量Ｎｔｉという。）を算出し、制御本体部２９に入力する。差分量算出部２７は、制御本体部２９の指令により、同等番目のサンプリング周期Δｋに対応した計測積算脱熱量Ｎｇ（例えばｉ番計測積算脱熱量Ｎｇｉ）及び目標脱熱量（例えばｉ番目標脱熱量Ｎｍｉ）を対象にして差分算出できるようにしている。
制御本体部２９は、ｉ番差分量Ｎｔｉに基づいて、差分量Ｎｔが「０」となるように冷却水の流量を調節するための制御信号Ｒｓを生成し、制御信号Ｒｓを流量調節バルブ１2に出力してこのバルブ１２を調整することにより冷却水の流量を制御し、鋳造サイクル（鋳造装置１の鋳造処理工程３における一定処理期間）での冷却水による金型２からの脱熱量を一定値にするようにしている。

前記目標脱熱量Ｎｍ（ｉ番目標脱熱量Ｎｍｉ）は、本実施形態では、予めモデル機を用いた計測により得られ、メモリ２３に予め格納されている。前記計測は、製造予定の製品（溶融材料）を対象にし、かつ鋳造サイクルの開始時点における金型温度Ｔｍを種々異にして行なわれ、この計測により、金型温度Ｔｍに応じた複数の目標脱熱量Ｎｍが得られている。複数の目標脱熱量Ｎｍの夫々は、夫々に対応する複数の制御プログラムに含まれている。
ｉ番目標脱熱量Ｎｍｉは、一の鋳造サイクル（サンプリング周期Δｋ１〜Δｋｎ）の範囲でサンプリング周期Δｋ毎に目標とされる脱熱量を、１番目のサンプリング周期Δｋ１から所定番目（ｉ番目）のサンプリング周期Δｋｉまで合計した値を示したデータになっている。例えば、１番目のサンプリング周期Δｋ１から５番目のサンプリング周期Δｋ５５までの各周期で目標とされる脱熱量を合計した値が５番目標脱熱量Ｎｍ５となっている。

制御本体部２９は、また、信号入力部２４を介して熱電対１８から金型温度Ｔｍの入力を受け、メモリ２３に格納されている複数のプログラムのうち、前記基準時点（鋳造サイクルの開始時点）における金型温度Ｔｍに応じプログラムを選択して用いるようにしている。
制御本体部２９は、鋳造処理工程３において、信号入力部２４を介して出口側温度計１４から入力を受ける冷却水温度が予め定めた許容最大温度を上回っている場合、又は信号入力部２４を介して流量計１７から入力を受ける冷却水の流量が予め定めた許容最小流量を下回っている場合、指示信号Ｒｔ２を出力して鋳造装置駆動部２１を制御し鋳造装置１の稼動を停止させる。
制御本体部２９は、上記と同様な処理を、ｎ番目までのサンプリング周期Δｋまで行なって、ｎ番計測積算脱熱量Ｎｇ〔鋳造サイクル（鋳造処理工程３における一定処理期間）での冷却水による前記金型２からの脱熱量〕を算出し、ｎ番計測積算脱熱量Ｎｇが前記一定値に達しない場合、このことを示す信号（以下、報知信号という。）を、信号出力部２８を介して警報装置２０に報知信号に出力し、金型２に問題が生じている虞があることを警報装置２０に報知させる。

上記実施の形態では、一の鋳造サイクルの開始に伴い、その鋳造サイクルの開始時点（基準時点。鋳造サイクルの１番目のサンプリング周期Δｋ１に対応する。）で熱電対１８により検出された金型温度Ｔｍに対応した制御プログラムが選択して用いられる。金型温度Ｔｍに対応した制御プログラムを選択して用いることにより、金型２の冷却制御を精度高く実行できる。
そして、サンプリング周期対応脱熱量算出部２５は、１番目のサンプリング周期Δｋ１に対応して検出された冷却水入口温度Ｔａ、冷却水出口温度Ｔｂの入力を受けて、冷却水温度差ΔＴを算出し、さらに流量計１７から入力を受ける冷却水流量Ｑｆと冷却水温度差ΔＴとを掛け算し、これに冷却水の比熱（１）及びサンプリング周期Δｋを乗算して、サンプリング周期対応脱熱量Ｎｓを算出し、積算脱熱量算出部２６に入力する。

１番目に続く２番目サンプリング周期Δｋ２以降は、上記と同様にしてサンプリング周期対応脱熱量Ｎｓの算出及び積算脱熱量算出部２６への入力が行なわれると共に、積算脱熱量算出部２６の作動により、サンプリング周期対応脱熱量Ｎｓを基準時点から順次積算するようにしてサンプリング周期Δｋの増加に伴い、１番目からｉ番目までのサンプリング周期Δｋｉに対応する積算脱熱量Ｎｇ（ｉ番計測積算脱熱量Ｎｇｉ）を得、これを差分量算出部２７及び制御本体部２９に送る。
差分量算出部２７は、ｉ番計測積算脱熱量Ｎｇｉとｉ番目標脱熱量Ｎｍｉとの差分をとってｉ番差分量Ｎｔｉを算出し、制御本体部２９に入力する。
制御本体部２９は、ｉ番差分量Ｎｔｉに基づいて差分量Ｎｔが「０」となるように制御信号Ｒｓを生成し、制御信号Ｒｓを流量調節バルブ１2に出力することによりバルブ１２を調整して冷却水の流量を制御する。この冷却水の流量制御により、鋳造サイクル（鋳造装置１の鋳造処理工程３における一定処理期間）での冷却水による金型２からの脱熱量を一定値にする。このため、金型２から取り除かれる熱エネルギーが一定化されその温度を安定した値に維持できる、即ち金型２を安定して冷却することができる。

また、鋳造処理工程３において、冷却水路５に何らかの異常が発生すると、その異常は、冷却水の温度上昇や冷却水の低下を招くことが多い。本実施形態では、出口側温度計１４が検出する冷却水温度（冷却水出口温度Ｔｂ）が許容最大温度を上回っている場合、又は流量計１７が検出する冷却水の流量（Ｑｆ）が許容最小流量を下回っている場合、鋳造装置駆動部２１を制御して鋳造装置１の稼動を停止させる。このため、仮に冷却水路５に何らかの異常があった場合に鋳造装置１が起こし得る不良品の継続発生を迅速に停止させることができると共に、不良箇所の補修を迅速に行なうことが可能になる。

さらに、ｎ番計測積算脱熱量Ｎｇが前記一定値に達しない場合、このことを示す内容を警報装置２０に報知させるので、冷却水路５を含む金型２の点検及び交換を迅速に行なうことができ、その分、不良品の発生を抑制することができる。
また、上記実施形態では、鋳造サイクルを請求項１の一定処理期間とし、鋳造サイクルの開始時点を請求項２の基準時点とした場合を例にしたが、本発明はこれに限らず、基準時点として、鋳造サイクルの開始時点以外の時点を用いていてもよい。
また、一定処理期間として、３番目〜ｉ番目のサンプリング周期Δｋの間の期間など鋳造サイクル以外の他の期間を用いてもよい。

さらに、上記実施形態では、鋳造により作製される製品及び金型２としては一種類を用いる場合を例にしたが、本発明はこれに限らず、製品及び金型２が夫々複数種類にわたる場合に、これらに適用するようにしてもよい。この場合、予めメモリ２３に格納する複数の制御プログラムは、製品及び金型２の夫々の種類並びに金型温度Ｔｍに応じた複数の制御プログラムを用意し、複数の制御プログラムから製品の種類、金型２の種類及び金型温度Ｔｍに応じた制御プログラムを選択して用いることが望ましい。

図１は、本発明の一実施の形態に係る金型２の冷却制御方法及び金型の冷却制御装置を模式的に示す説明図である。 図２は、図１の制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。 図３は、図１の入口、出口側温度計が計測した冷却水温度を時間対応で示す特性図である。 図４は、図１の流量計が検出した冷却水流量を時間対応で示す特性図である。

符号の説明

１…鋳造装置、２…金型、３…鋳造処理工程、５…冷却水路、１２…流量調節バルブ、１３，１４…入口、出口側温度計、１５…制御装置、１７…流量計、１８…熱電対、２０…警報装置（警報手段）、２３…メモリ（記憶手段）、２５…サンプリング周期対応脱熱量算出部（基準周期対応脱熱量算出部）、２６…積算脱熱量算出部、２７…差分量算出部、２９…制御本体部、Δｋ…サンプリング周期、Δｋｉ…ｉ番目のサンプリング周期、…、Ｔａ，Ｔｂ、…冷却水入口、出口温度、ΔＴ…冷却水温度差、Ｑｆ…冷却水流量、Ｔｍ…金型温度、Ｎｓ…サンプリング周期対応脱熱量、Ｎｇ…積算脱熱量、Ｎｇｉ…ｉ番計測積算脱熱量、Ｎｍ…目標脱熱量、Ｎｍｉ…ｉ番目標脱熱量、Ｎｔ…差分量、Ｎｔｉ…ｉ番差分量、Ｒｓ…制御信号。

Claims (14)

1. 鋳造装置に設けられる金型に備えた冷却水路に冷却水を流通させて前記金型の冷却制御を行なう金型の冷却制御方法において、前記鋳造装置の鋳造処理工程における一定処理期間での前記冷却水による前記金型からの脱熱量が一定値になるように前記冷却水の流量を調整することを特徴とする金型の冷却制御方法。
2. 請求項１に記載の金型の冷却制御方法において、予め定められる基準周期毎に冷却水路出口、入口温度の差に相当する冷却水温度差及び該基準周期内で流れる冷却水の流量に相当する基準周期内冷却水流量を得、前記冷却水温度差及び前記基準周期内冷却水流量の乗算値を用いて前記基準周期における前記金型からの脱熱量に相当する基準周期対応脱熱量を算出し、該基準周期対応脱熱量を前記鋳造処理工程で予め定められた基準時点から複数の基準周期にわたって順次積算して基準周期複数対応積算脱熱量を得、該基準周期複数対応積算脱熱量と該基準周期複数対応積算脱熱量の算出対象とされる前記複数の基準周期に対応して予め定められる目標脱熱量との差分量に基づいて、冷却水の流量を調整することにより、前記鋳造装置の鋳造処理工程における一定処理期間での前記冷却水による前記金型からの脱熱量を一定値にすることを特徴とする金型の冷却制御方法。
3. 請求項１又は２に記載の金型の冷却制御方法において、前記鋳造処理工程は、前記金型への溶融材料の注入、該溶融材料の冷却固化による成形体の形成、該成形体の取り出しを順次行なう鋳造サイクルを繰り返し実施する一連の作業工程であり、前記一定処理期間は、前記鋳造サイクルとされることを特徴とする金型の冷却制御方法。
4. 請求項２に記載の金型の冷却制御方法において、前記鋳造処理工程は、前記金型への溶融材料の注入、該溶融材料の冷却固化による成形体の形成、該成形体の取り出しを順次行なう鋳造サイクルを繰り返し実施する一連の作業工程であり、前記一定処理期間は、前記鋳造サイクルとされ、前記基準時点は前記鋳造サイクルの開始時点とされることを特徴とする金型の冷却制御方法。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の金型の冷却制御方法において、前記冷却水路出口の冷却水温度が予め定めた許容最大温度を上回っている場合、又は前記冷却水の流量が予め定めた許容最小流量を下回っている場合、前記鋳造装置の稼動を停止させることを特徴とする金型の冷却制御方法。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の金型の冷却制御方法において、前記鋳造装置の鋳造処理工程における一定処理期間での前記冷却水による前記金型からの脱熱量が前記一定値に達しない場合、異常状態であることを報知することを特徴とする金型の冷却制御方法。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の金型の冷却制御方法において、前記鋳造サイクルの開始時点での金型の温度に応じた内容の冷却制御を行なう複数のプログラムを選択可能に格納しており、前記金型の温度計測結果に基づいて前記複数のプログラムのうち対応するプログラムを選択し、選択されたプログラムを用いて前記冷却制御を実施することを特徴とする金型の冷却制御方法。
8. 鋳造装置に設けられる金型に備えた冷却水路に冷却水を流通させて前記金型の冷却制御を行なう金型の冷却制御装置において、前記鋳造装置の鋳造処理工程における一定処理期間での前記冷却水による前記金型からの脱熱量が一定値になるように前記冷却水の流量を調整する制御手段を備えたことを特徴とする金型の冷却制御装置。
9. 請求項８に記載の金型の冷却制御装置において、
   前記制御手段は、予め定められる基準周期毎に冷却水路出口、入口温度の差に相当する冷却水温度差及び該基準周期内で流れる冷却水の流量に相当する基準周期内冷却水流量を得、前記冷却水温度差及び前記基準周期内冷却水流量の乗算値を用いて前記基準周期における前記金型からの脱熱量に相当する基準周期対応脱熱量を算出する基準周期対応脱熱量算出部と、
   該基準周期対応脱熱量を前記鋳造処理工程で予め定められた基準時点から複数の基準周期にわたって順次積算して基準周期複数対応積算脱熱量を算出する基準周期複数対応積算脱熱量算出部と、
   該基準周期複数対応積算脱熱量と該基準周期複数対応積算脱熱量の算出対象とされる前記複数の基準周期に対応して予め定められる目標脱熱量との差分量を算出する差分量算出部と、を備え、
   冷却水の流量を調整することにより、前記鋳造装置の鋳造処理工程における一定処理期間での前記冷却水による前記金型からの脱熱量を一定値にすることを特徴とする金型の冷却制御装置。
10. 請求項８又は９に記載の金型の冷却制御装置において、前記鋳造処理工程は、前記金型への溶融材料の注入、該溶融材料の冷却固化による成形体の形成、該成形体の取り出しを順次行なう鋳造サイクルを繰り返し実施する一連の作業工程であり、前記一定処理期間は、前記鋳造サイクルとされることを特徴とする金型の冷却制御装置。
11. 請求項９に記載の金型の冷却制御装置において、前記鋳造処理工程は、前記金型への溶融材料の注入、該溶融材料の冷却固化による成形体の形成、該成形体の取り出しを順次行なう鋳造サイクルを繰り返し実施する一連の作業工程であり、前記一定処理期間は、前記鋳造サイクルとされ、前記基準時点は前記鋳造サイクルの開始時点とされることを特徴とする金型の冷却制御装置。
12. 請求項８から１１のいずれかに記載の金型の冷却制御装置において、前記制御手段は、前記冷却水路出口の冷却水温度が予め定めた許容最大温度を上回っている場合、又は前記冷却水の流量が予め定めた許容最小流量を下回っている場合、前記鋳造装置の稼動を停止させることを特徴とする金型の冷却制御装置。
13. 請求項８から１２のいずれかに記載の金型の冷却制御装置において、前記鋳造装置の鋳造処理工程における一定処理期間での前記冷却水による前記金型からの脱熱量が前記一定値に達しない場合、異常状態であることを報知する報知手段を備えたことを特徴とする金型の冷却制御装置。
14. 請求項８から１３のいずれかに記載の金型の冷却制御装置において、前記鋳造サイクルの開始時点での金型の温度に応じた内容の冷却制御を行なう複数のプログラムを選択可能に格納する記憶手段を有し、前記制御手段は、前記金型の温度計測結果に基づいて前記複数のプログラムのうち対応するプログラムを選択し、選択されたプログラムを用いて前記冷却制御を実施することを特徴とする金型の冷却制御装置。

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