JP2012152816A

JP2012152816A - ダイカスト金型温度制御方法

Info

Publication number: JP2012152816A
Application number: JP2011016396A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Roppongi; 哲夫六本木; Hidenori Kitazume; 秀則北爪; Hiroki Kazuno; 宏紀数納; Kenji Hashimoto; 見次橋本
Original assignee: GUNMA GOHKIN CO Ltd; GUNMA-GOHKIN CO Ltd
Current assignee: GUNMA GOHKIN CO Ltd; GUNMA-GOHKIN CO Ltd
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2012-08-16

Abstract

【課題】本発明は、ダイカスト鋳造において冷媒を用いて金型を強制的に冷却するのに際して、金型を効果的に冷却してダイカスト品の品質、および生産性を良くすることが出来る金型の温度制御方法を提供することを目的とする。
【解決手段】金型において固定金型に固定金型冷却配管と固定金型温度センサとを、可動金型に可動金型冷却配管と可動金型温度センサとを、中子金型に中子金型冷却配管と中子金型温度センサとを、前記金型の温度分布に対応した所定の位置に冷媒配管と金型温度センサとを、各々配設して、各々の冷却配管内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である。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋳造用金型に使用される、金型温度制御方法に関するものである。

鋳造用金型は、高温の溶湯が注入され、キャビティ内にて品質を保ちつつ、溶湯を凝固させる為、その鋳造用金型内部に冷却水を供給して冷却を図っている。このような金型温度制御装置として特許文献１が知られている。

特開平１１−４７８８３号公報

しかしながら、特許文献１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。

本発明は、上記の問題に鑑みて成されたもので、ダイカスト鋳造において冷媒を用いて金型を強制的に冷却するのに際して、金型を効果的に冷却してダイカスト品の品質、および生産性を良くすることが出来る金型の温度制御方法を提供することを目的とする。

以上の点を解決するために、請求項１に記載された発明は、鋳造用金型において、通常必要な冷却配管以外に、温度制御必要箇所に冷却配管と温度センサとを、配設して、冷却配管内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である。

本発明の請求項１には次のような効果がある。
鋳造用金型には、通常必要とされる冷却配管とは別に、更に金型の温度バランスを考慮した温度制御上必要箇所に、冷却配管と温度センサーとを配設し、各々冷却開始と冷却時間及び流量を変えて冷却するように図り、溶融金属（溶湯）充填時の湯回りを良好にし、充填された溶融金属（溶湯）をバランス良く冷却できるために凝固後の金属組織の結合状態及びダイカスト製品の寸法精度も良好で生産性も良く鋳造できる。

本発明に係る金型温度制御システムの説明図である。本発明に係る金型温度制御運転装置におけるタッチパネルの正面図である。

以下、本発明を図の具体例を用いて詳細に説明する。

本発明はダイカスト鋳造において冷媒（冷却水等）を用いて金型を強制的に冷却するのに際して、金型を効果的に冷却してダイカスト品の品質、および生産性を良くすることが出来る金型の温度制御方法を提供することを目的とする。そのために、まず初めに金型の設計段階から、流動解析技術を用いて、溶湯流れの不具合発生しやすい部位の絞り込みや、金型の温度分布を予想して、キャビティ内の高温部、低温部の絞り込みや、溶湯の圧入時の空気分布によるキャビティ内の孤立するエアー溜まり及びエアー状態の情報を基に、金型設計を進めて、２回目の金型流動解析を行い、最初に必要とされた冷媒配管の他に、更に金型の温度バランスを考慮した温度制御上必要箇所に、金型の高温部を冷却するための温度センサー位置（熱電対取付位置）、冷媒供給制御弁を含む配管経路等を決定する。これらの情報を基に、金型製作をして試作トライして、更に、金型温度制御条件出しのために、サーモグラフィ等により金型表面温度測定により、高温部、低温部の確認と、流動解析と実測値との差異を確認して、金型構造の確認と、冷媒（冷却水等）の供給配管径、冷媒温度等を基に流量を検討して各条件を決定して、これらの情報を金型温度運転装置の制御ユニット３の図示しないデータ記憶器に蓄えておく。

図１は、本発明に係る金型温度制御システムの説明図である。図１を参照して、図中の２点鎖線にて囲んだ部分は、金型温度制御運転装置１である。この金型温度制御運転装置１には、制御ユニット３と、冷却媒体供給源４に例えば４系統の配管接続がなされているものとする。尚、冷却媒体供給源４は、水タンクに接続されたウオータポンプ等でもよい。
その第１の配管接続において、固定金型冷媒供給制御弁１３を経由して、第１の着脱自在管継手１５を形成する受口（図示せず）に配管接続され、更に、前記第１の着脱自在管継手１５を形成する差込口（図示せず）に配管接続されたホース又はフレキシブルチューブを介して、金型１０内の配管経路１２を経由して排出管路５に接続されている。第１の着脱自在管継手１５を形成する受口（図示せず）に、前記第１の着脱自在管継手１５を形成する差込口（図示せず）が、挿入され水密嵌合となり、且つ、第１の着脱自在管継手１５を形成する受口と差込口とが着脱自在となっている。
同様に、第２の配管接続において、可動金型冷媒供給制御弁２３を経由して、第２の着脱自在管継手２５を形成する受口（図示せず）に配管接続され、更に、前記第２の着脱自在管継手２５を形成する差込口（図示せず）に配管接続されたホース又はフレキシブルチューブを介して、金型１０内の配管経路２２を経由して排出管路５に接続されている。第２の着脱自在管継手２５を形成する受口（図示せず）に、前記第２の着脱自在管継手２５を形成する差込口（図示せず）が、挿入され水密嵌合となり、且つ、第２の着脱自在管継手２５を形成する受口と差込口とが着脱自在となっている。
同様に、第３の配管接続において、中子金型冷媒供給制御弁３３を経由して、第３の着脱自在管継手３５を形成する受口（図示せず）に配管接続され、更に、前記第３の着脱自在管継手３５を形成する差込口（図示せず）に配管接続されたホース又はフレキシブルチューブを介して、金型１０内の配管経路３２を経由して排出管路５に接続されている。第３の着脱自在管継手３５を形成する受口（図示せず）に、前記第３の着脱自在管継手３５を形成する差込口（図示せず）が、挿入され水密嵌合となり、且つ、第３の着脱自在管継手３５を形成する受口と差込口とが着脱自在となっている。
同様に、第４の配管接続において、Ｘ部金型冷媒供給制御弁４４を経由して、第４の着脱自在管継手４５を形成する受口（図示せず）に配管接続され、更に、前記第４の着脱自在管継手４５を形成する差込口（図示せず）に配管接続されたホース又はフレキシブルチューブを介して、金型１０内の配管経路４２を経由して排出管路５に接続されている。第４の着脱自在管継手４５を形成する受口（図示せず）に、前記第４の着脱自在管継手４５を形成する差込口（図示せず）が、挿入され水密嵌合となり、且つ、第４の着脱自在管継手４５を形成する受口と差込口とが着脱自在となっている。
ここでＸ部金型とは、固定金型１１でも、可動金型２１でも、中子金型３１でも良く、金型１０の温度をバランス良く均一に制御するのに必要な部位（第４の配管接続は１個所といわず複数個所の配管接続でも可能とする。）であり、最初に必要とされた冷媒配管の他に、更に、金型の温度バランスを考慮した温度制御上において、Ｘ部金型冷媒供給制御弁４４を含む冷媒供給の配管接続の必要箇所とする。

図１における金型１０は、実際には、固定金型１１と、可動金型２１と、中子金型３１とを含み、図示しないダイカストマシンに装着されているが、ここでは便宜上簡略化されたイメージ図としてある。この金型１０に関係するが、図示してないダイカストマシンにおいては、前記金型１０の固定金型１１と、可動金型２１とを開閉するための型締部と、前記固定金型１１に設けた型スリーブ（又は鋳込口ブッシュとも言う。）から前記金型１０のキャビティ（図示せず）内に、溶融金属（溶湯）を圧入するための射出部（図示せず）と、前記可動金型２１に設けられた成形製品を取り出すための押出機構（図示せず）と引抜き中子金型３１等を備えているものとする。

更に、図１を参照して、図示しない前記ダイカストマシンの前記型締部により型締めされた前記金型１０のキャビティ（図示せず）内に圧入された溶湯が、金型１０内において焼付きや、湯回り不良のないように、金型１０の温度をバランス良く冷却制御するために、取り付けられた温度センサ（熱電対）から得られる温度情報を受けて、冷却媒体を供給する。即ち、固定金型１１には、固定金型冷却配管１２と固定金型温度センサ（熱電対）１６が配設されている。そして前述したとおり、固定金型冷却配管１２の一方端部は、ホース等のフレックスチューブを介して前記第１の着脱自在管継手１５を形成する差込口に配管接続され、固定金型冷却配管１２の他方端部は、排出管路５に接続されている。同様に、可動金型２１には、可動金型冷却配管２２と可動金型温度センサ（熱電対）２６が配設されている。そして前述したとおり、可動金型冷却配管２２の一方端部は、ホース等のフレックスチューブを介して前記第２の着脱自在管継手２５を形成する差込口に配管接続され、可動金型冷却配管２２の他方端部は、排出管路５に接続されている。
同様に、中子金型３１には、中子金型冷却配管３２と中子金型温度センサ（熱電対）３６が配設されている。そして前述したとおり、中子金型冷却配管３２の一方端部は、ホース等のフレックスチューブを介して前記第３の着脱自在管継手３５を形成する差込口に配管接続され、中子金型冷却配管３２の他方端部は、排出管路５に接続されている。同様に、Ｘ部金型４１には、Ｘ部金型冷却配管４２とＸ部金型温度センサ（熱電対）４６が配設されている。そして前述したとおり、Ｘ部金型冷却配管４２の一方端部は、ホース等のフレックスチューブを介して前記第４の着脱自在管継手４５を形成する差込口に配管接続され、Ｘ部金型冷却配管４２の他方端部は、排出管路５に接続されている。

更に、金型温度制御運転装置１には、制御ユニット３とタッチパネル５０とを備えている。そして、
制御ユニット３は、タッチパネル５０の他に、固定金型冷媒供給制御弁１３、可動金型冷媒供給制御弁２３、中子金型冷媒供給制御弁３３、Ｘ部金型冷媒供給制御弁４３、固定金型温度センサ（熱電対）１６、可動金型温度センサ（熱電対）２６、中子金型温度センサ（熱電対）３６、そしてＸ部金型温度センサ（熱電対）４６等と電気的に接続されている。そして、制御ユニット３は、データ入出力部、データ記憶部、演算処理部、金型温度測定部、制御信号出力部（何れも図示されない）により構成されている。

そして、固定金型冷媒供給制御弁１３を経由して、第１の着脱自在管継手１５を形成する受口と、固定金型冷却配管１２の一方端部の、第１の着脱自在管継手１５を形成する差込口とは、水密勘合しあい、且つ、着脱自在に第１の着脱自在管継手１５を形成する。同様に、可動金型冷媒供給制御弁２３を経由して、第２の着脱自在管継手２５を形成する受口と、可動金型冷却配管２２の一方端部の、第２の着脱自在管継手２５を形成する差込口とは、水密勘合しあい、且つ、着脱自在に第２の着脱自在管継手２５を形成する。同様に、中子金型冷媒供給制御弁３３を経由して、第３の着脱自在管継手３５を形成する受口と、中子金型冷却配管３２の一方端部の、第３の着脱自在管継手３５を形成する差込口とは、水密勘合しあい、且つ、着脱自在に第３の着脱自在管継手３５を形成する。同様に、Ｘ部金型冷媒供給制御弁４３を経由して、第４の着脱自在管継手４５を形成する受口と、Ｘ部金型冷却配管４２の一方端部の、第３の着脱自在管継手３５を形成する差込口とは、水密勘合しあい、且つ、着脱自在に第４の着脱自在管継手４５を形成する。

図１に示す本発明に係る金型温度制御システムにおいて、その動作を説明する。
図示してないダイカストマシンにおいて、前記金型１０を型締め後、射出部より溶湯を金型１０内のキャビティ部に充填、この信号が、金型温度制御運転装置１に入力されると、金型温度制御運転装置１では、各金型温度センサから得られた各温度データ（固定金型温度センサー１６と、可動金型温度センサ２６と、中子金型温度センサ３６と、Ｘ部金型温度センサ４６とから得られた温度データ）が金型温度測定部（図示されない）に入力されると、金型番号（図２では８番）に見合った、前記制御ユニット３の前記データ記憶部（図示されない）に記憶されている各温度記憶データとを演算処理部（図示されない）にて比較演算がなされ、制御信号出力部（図示されない）から、各々冷媒供給制御弁（固定金型冷媒供給制御弁１３、可動金型冷媒供給制御弁２３、中子金型冷媒供給制御弁３３、Ｘ部金型冷媒供給制御弁４３）に信号が出力されて各々冷媒供給制御弁が開かれ、各々冷媒配管に冷媒が所定期間供給され、各々冷媒配管に対応する金型１０の該当部分が冷却されて、熱を吸収して暖められた冷媒は排出管路５により排出される。そして、温度センサから得られる温度が、予め設定された所定の温度になると、冷媒供給制御弁を閉じるよう、金型温度制御運転装置１により信号が出される。前記金型１０は、型開き後、成形製品を取り出すための押出機構（図示せず）を動作させて、ダイカスト製品を取り出して１サイクルの鋳造工程が終了し次のサイクルの準備状態となる。

この冷却工程を詳述すると、図示してないダイカストマシンにおいて、前記金型１０の固定金型１１と、可動金型２１とを型締部により型締めしてから、このダイカストマシンからの溶融金属（溶湯）充填信号が、金型温度制御運転装置１に入力されると、この金型温度制御運転装置１では、固定金型温度センサ１６による温度データが、制御ユニット３の金型温度測定部（図示されず）に入力され、金型番号に見合った前記制御ユニット３の前記データ記憶部（図示されず）に記憶されている固定金型温度センサ１６の温度記憶データとの比較演算がなされ、制御信号出力部（図示されず）から、固定金型冷媒供給制御弁１３に信号が出力されて固定金型冷媒供給制御弁１３が開かれ、冷却媒体供給源４から冷媒が、矢印Ａ方向に流れ、固定金型着脱自在管継手１５を経て固定金型冷却配管１２に所定期間供給され、固定金型冷却配管１２に対応する金型１０の固定金型１１部分が冷却されてゆき、冷媒は、固定金型冷却配管１２を通過して排出管路５に排出される。そして、固定金型冷却配管１２に冷媒が所定期間供給され、固定金型冷却配管１２に対応する金型１０の固定金型１１部分が冷却され、固定金型温度センサ１６による所定温度データが、再度、制御ユニット３の金型温度測定部（図示されず）に入力され、固定金型温度センサ１６に検知され得られた金型温度データと固定金型温度記憶データとを演算処理部（図示されず）にて比較演算がなされ、制御信号出力部（図示されず）からの信号により、固定金型冷媒供給制御弁１３が閉じられ矢印Ａ方向の冷媒の流れが停止する。

上述のようにして、金型１０は、固定金型１１，可動金型２１、中子金型３１、Ｘ部金型４１の各々に設けた固定金型冷却配管１２と，可動金型冷却配管２２と、中子金型冷却配管３２と、Ｘ部金型冷却配管４２とに、各々冷却開始と各々冷却時間を変えて冷却するように図り、溶融金属（溶湯）充填時の湯回りを良好にし、バランス良く冷却できるために凝固後の金属組織の結合状態及びダイカスト製品の寸法精度も良好で生産性も良く鋳造できる。

本発明により、定圧鋳造装置、重力鋳造、高圧鋳造等何れの鋳造法にも適用可能である。

１金型温度制御運転装置
３制御ユニット
４冷却媒体供給源
１０金型
１１固定金型
１２固定金型冷却配管
１３固定金型冷媒供給制御弁
１５第１の着脱自在管継手
１６固定金型温度センサ
２１可動金型
２２可動金型冷却配管
２３可動金型冷媒供給制御弁
２５第２の着脱自在管継手
２６可動金型温度センサ
３１中子金型
３２中子金型冷却配管
３３中子金型冷媒供給制御弁
３５第３の着脱自在管継手
３６中子金型温度センサ
４１Ｘ部金型
４２Ｘ部金型冷却配管
４３Ｘ部金型冷媒供給制御弁
４５第４の着脱自在管継手
４６Ｘ部金型温度センサ
５０タッチパネル。

Claims

金型において固定金型に固定金型冷却配管と固定金型温度センサとを、可動金型に可動金型冷却配管と可動金型温度センサとを、中子金型に中子金型冷却配管と中子金型温度センサとを、前記金型の温度分布に対応した所定の位置に冷媒配管と金型温度センサとを、各々配設して、各々の冷却配管内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。