JP2023103717A - 中子製造装置、中子製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】中子造型用金型の温度制御部位を容易に細分化する。
【解決手段】実施の形態に係る中子製造装置１は、中子造型用の金型１０の複数の部位に配置される複数のヒータと、複数のヒータに一対一で対応して設けられ、複数のヒータをそれぞれ制御する複数のコントローラ１５と、金型１０の温度を測定する温度センサと、温度センサで測定した温度に応じて、新たなヒータ及び該新たなヒータを制御する新たなコントローラの組を追加するか否かを判定する判定部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、中子製造装置、中子製造方法に関する。

特許文献１には、射出成型機の射出ユニットから金型まで熱可塑性溶融物を搬送するホットランナシステムが開示されている。このホットランナシステムには複数のヒータが設けられ、金型に運ばれる際に熱可塑性溶融物を所定の温度に維持する。

特許文献１では、金型及びホットランナシステムを複数の領域に分割し、各領域の質量を求め、質量が小さな領域よりも先に大きな質量の領域に加熱することで、関連する構成要素の摩耗を減少させるとともに、材料の劣化を最小化することが記載されている。

特開２００１－５２６９７９号公報

特許文献１では、複数のヒータ領域の温度をモニタしてすべてのヒータを制御する、専用の制御システムが組み込まれている。制御システムとして、複数のシングルループ制御モジュールによって構築されるものが用いられる場合、複数のモジュールは通信インターフェースによって相互に通信し、それによって、各ヒータが所望の始動シーケンスを実現している。

このように、特許文献１では、温度制御を集約する専用の制御システムが組み込まれているため、ヒータの系統数を容易に変更することができず、金型の温度制御部位を細分化して、部位ごとの細かな温度制御を実現することができないという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、中子造型用金型の温度制御部位を容易に細分化することが可能な中子製造装置、中子製造方法を提供することである。

本発明の第１の態様に係る中子製造装置は、中子造型用の金型の複数の部位に配置される複数のヒータと、前記複数のヒータに一対一で対応して設けられ、前記複数のヒータをそれぞれ制御する複数のコントローラと、金型の温度を測定する温度センサと、前記温度センサで測定した温度に応じて、新たなヒータ及び該新たなヒータを制御する新たなコントローラの組を追加するか否かを判定する判定部とを備えるものである。

本発明の第２の態様に係る中子製造装置において、前記温度センサは、前記ヒータを追加する候補となる候補領域に対応して配置される。

本発明の第３の態様に係る中子製造装置において、前記温度センサの測定値は、前記新たなコントローラに送信され、前記新たなコントローラは、前記温度センサで測定した温度に応じて、前記新たなヒータを追加するか否かを判定し、前記新たなヒータを追加する場合、該新たなヒータとそれを制御する前記新たなコントローラとを組として追加する。

本発明の第４の態様に係る中子製造装置は、中子造型用の金型の複数の部位に複数のヒータを配置し、複数のヒータに一対一で対応して、前記複数のヒータをそれぞれ制御する複数のコントローラを設け、前記金型の温度を測定し、測定した温度に応じて、新たなヒータ及び該新たなヒータを制御する新たなコントローラの組を追加するか否かを判定する。

本発明によれば、中子造型用金型の温度制御部位を容易に細分化することが可能な中子製造装置、中子製造方法を提供することが可能となる。

実施の形態に係る中子製造装置の構成の一部を示す模式図である。 図１の中子製造装置において、ヒータを追加する例を説明する図である。 図１の中子製造装置において、ヒータを追加する例を説明する図である。 実施の形態にかかる中子製造方法を説明するフロー図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

実施の形態は、中子造型用の金型を用いて中子を造型する技術に関する。中子の原料である混練砂は、例えば、水ガラスで被覆された又は水ガラスと混練された耐火性の鉱物砂又は合成砂である。鉱物砂又は合成砂は、例えば、アルミナサンド、珪砂、ジルコン砂などである。

中子造形装置は、図示しない圧入装置を備えている。圧入装置は、混錬砂を金型内に圧入する装置である。圧入装置としては、例えば、射出用シリンダ、射出用ピストンを備えるものが用いられる。射出用シリンダ内には混錬砂が投入される。射出用ピストンで、射出用シリンダ内の混錬砂を金型に押し出すことで、金型のキャビティ内に混錬砂が充填される。

混錬砂は、加熱された金型に対して圧入され、所定の温度に維持された金型内で焼成される。金型の温度は、混練砂の種類などによって適宜設定される。

図１は、実施の形態に係る中子製造装置の構成の一部を示す模式図である。図１では、図面の簡略化のため、金型１０、コントローラ１５Ａ～１５Ｆ（これらをまとめて呼ぶ場合は、コントローラ１５とする）のみが示されている。また、図１では、説明のため、固定型１１、可動型１２の凹部が形成された面が、正面となるように図示されている。

金型１０は、中子を造型するための型である。図１に示すように、金型１０は、例えば、固定型１１と可動型１２とを含む。固定型１１、可動型１２には、それぞれ所定の形状の凹部が形成されている。固定型１１に形成された凹部と可動型１２に形成された凹部とを向かい合わせた状態で型締めすることで、金型１０の内部にキャビティが形成される。キャビティは、造形される中子に対応する形状となる。

金型１０を所定の温度に所定時間維持することで、キャビティ内に充填された混錬砂が焼成されて硬化する。中子は、キャビティの形状に造型される。その後、固定型１１と可動型１２とを相対的に離間させて、造型された中子が取り出される。中子は、鋳造品を鋳造するための鋳型の一部として用いられる。

実施の形態では、金型１０の複数の部位にヒータ（不図示）が配置される。図１に示す例では、楕円で示される６つの部位にそれぞれ異なるヒータが配置される。ヒータの配置部位をそれぞれヒータ領域１３Ａ～１３Ｆとよぶ。具体的には、固定型１１には、４つのヒータ領域１３Ａ～１３Ｄが設けられ、可動型１２には、２つのヒータ領域１３Ｅ、１３Ｆが設けられている。ヒータは、金型１０を加熱するものであり、例えば、金型１０の外側に配置される。

コントローラ１５は、金型１０の温度を制御する。コントローラ１５Ａ～Ｆは、金型１０のヒータ領域１３Ａ～１３Ｆに設けられたヒータに一対一で対応して設けられている。説明のため、図１では、コントローラ１５Ａ～１５Ｆと対応するヒータ領域１３Ａ～１３Ｆとを線で結んでいる。コントローラ１５Ａ～１５Ｆは、ヒータ領域１３Ａ～１３Ｆの各ヒータをそれぞれ別個に制御し、金型１０の各ヒータ領域１３Ａ～１３Ｆを昇温、降温又は温度維持を行う。

また、ヒータの近傍には温度センサ（不図示）が配置される。図１に示す例では、円で示される６つの部位にそれぞれ異なる温度センサが配置される。温度センサの配置部位をそれぞれ測定領域１４Ａ～１４Ｆとよぶ。温度センサは、例えば、金型１０の外側に、ヒータに干渉しない位置に設けられる。

温度センサは、金型１０の各ヒータ領域１３Ａ～１３Ｆの近傍の測定領域１４Ａ～１４Ｆの温度を計測する。温度センサは、例えば、金型１０の各箇所の温度の値を一定時間ごとに出力する。温度センサは、例えば熱電対センサである。なお、温度センサは、非接触温度センサであってもよい。

各測定領域１４Ａ～１４Ｆに設けられた温度センサは、それぞれコントローラ１５Ａ～１５Ｆに接続されている。説明のため、図１では、コントローラ１５Ａ～１５Ｆと対応する測定領域１４Ａ～１４Ｆとを線で結んでいる。温度センサで測定された測定領域１４Ａ～１４Ｆの測定値は、コントローラ１５Ａ～１５Ｆにそれぞれ送信される。

コントローラ１５は、また、温度センサで測定した温度に応じて、新たなヒータ及び該新たなヒータを制御する新たなコントローラの組を追加するか否かを判定する判定部の機能を果たす。コントローラ１５は、演算処理装置であり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含む、各種ハードウェアを実装した汎用のコンピュータが使用され得る。なお、演算処理装置が実行する機能は、ハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、又はそれらの組合せによっていろいろな形で実現でき、いずれかに限定されるものではない。

図２、３は、図１の中子製造装置１において、ヒータを追加する例を説明する図である。図２、３では、固定型１１の破線で示される、ヒータを配置する候補となる候補領域１６に、新たなヒータを追加するとともに、これを専用に制御する汎用のコントローラ１５Ｇを追加する例である。候補領域１６は、例えば、温度が低く、中子の焼成不良が発生する領域であるものとする。なお、ここでは、ヒータとコントローラをつなぐ配線については省略している。また、図４は、実施の形態に係る中子製造方法を説明するフロー図である。

図２に示すように、ヒータ領域１３Ａ～１３Ｄには、あらかじめヒータおよび温度センサがそれぞれ配置されているものとする。あらかじめ配置されるヒータは、金型１０に埋設されていてもよい。ヒータ領域１３Ａ～１３Ｄの各ヒータには、それぞれコントローラ１５Ａ～１５Ｄが接続されている。

まず、温度センサを候補領域１６に配置して、金型１０の候補領域１６の温度を測定する（ステップＳ１１）。この測定値は、すでに設けられているコントローラ１５Ａ～１５Ｄとは別の、新たなコントローラ１５Ｇに送信される。コントローラ１５Ｇは、温度センサで測定した温度に応じて、候補領域１６にヒータを追加するか否かを判定する。ここでは、測定された温度が、あらかじめ設定された設定値よりも低いかが判断される（ステップＳ１２）。

測定された温度が設定値以上である場合（ステップＳ１２ＮＯ）、ヒータとこれを制御するコントローラの組の追加は行われず、ステップＳ１１へ戻る。測定された温度が設定値よりも低い場合（ステップＳ１２ＹＥＳ）、候補領域１６には新たなヒータが配置され、図３に示すように、当該候補領域１６が新たなヒータ領域１３Ｇとなる。すなわち、この場合、新たなヒータとこのヒータを制御する新たなコントローラの組が追加される（ステップＳ１３）。

このように、本実施の形態によれば、金型の温度に応じて、ヒータ１系統あたりに、１つの汎用コントローラを組み合わせたものを増減することができる。また、各ヒータ領域１３Ａ～１３Ｇの温度は、それぞれ別の温度センサにより測定される。また、各ヒータ領域１３Ａ～１３Ｇは、それぞれ別のコントローラ１５Ａ～１５Ｇを用いて制御される。

これにより、金型１０の温度制御部位を細分化して、部位ごとの細かな温度制御を実現することが可能となる。また、コントローラ１５としては、汎用の安価に入手できるものを用いることができるため、容易に制御部位を追加することが可能である。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ 中子製造装置
１０ 金型
１１ 固定型
１２ 可動型
１３Ａ～１３Ｇ ヒータ領域
１４Ａ～１４Ｆ 測定領域
１５Ａ～１５Ｇ コントローラ
１６ 候補領域

Claims (4)

1. 中子造型用の金型の複数の部位に配置される複数のヒータと、
   前記複数のヒータに一対一で対応して設けられ、前記複数のヒータをそれぞれ制御する複数のコントローラと、
   金型の温度を測定する温度センサと、
   前記温度センサで測定した温度に応じて、新たなヒータ及び該新たなヒータを制御する新たなコントローラの組を追加するか否かを判定する判定部と、
   を備える、
   中子製造装置。
2. 前記温度センサは、前記ヒータを追加する候補となる候補領域に対応して配置される、
   請求項１に記載の中子製造装置。
3. 前記温度センサの測定値は、前記新たなコントローラに送信され、
   前記新たなコントローラは、前記温度センサで測定した温度に応じて、前記新たなヒータを追加するか否かを判定し、
   前記新たなヒータを追加する場合、該新たなヒータとそれを制御する前記新たなコントローラとを組として追加する、
   請求項２に記載の中子製造装置。
4. 中子造型用の金型の複数の部位に複数のヒータを配置し、
   複数のヒータに一対一で対応して、前記複数のヒータをそれぞれ制御する複数のコントローラを設け、
   前記金型の温度を測定し、
   測定した温度に応じて、新たなヒータ及び該新たなヒータを制御する新たなコントローラの組を追加するか否かを判定する、
   中子製造方法。

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