JP3605499B2 - Mold temperature control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳造用金型の金型温度を検出する温度検出手段と、検出した金型温度に基づいて前記金型を冷却するための冷却水の流量を制御する制御手段とを備えた金型温度制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
鋳造用金型は高温の溶湯の注入により温度上昇するため、その内部に冷却水を供給して冷却を図っている。かかる金型温度制御装置として、以下のものが知られている。
【0003】
特開昭57−97838号公報には、金型温度が給水開始温度に達すると給水を開始し、金型温度が給水停止温度に達すると給水を停止するものにおいて、注湯時の金型温度と目標温度との偏差に基づいて前記給水停止温度を補正するものが記載されている。
【0004】
また特公平2−28416号公報には、注湯開始時における金型温度を測定し、この注湯開始時の金型温度の高低に基づいて決定された一定量の冷却水を、鋳造の1サイクルに亘って供給するものが記載されている。
【0005】
また特公平2−55154号公報には、注湯開始時における金型温度を測定し、この注湯開始時の金型温度の高低に基づいて選択された流量制御カードに基づいて、電磁弁及び可変絞りを介して冷却水の給水量を増減制御するものが記載されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特開昭57−97838号公報に記載されたものは、冷却水の流量制御を行わずに給水を停止するタイミングだけを制御しているので、金型温度の微妙な制御が難しいという問題がある。
【0007】
また特公平2−28416号公報及び特公平2−55154号公報に記載されたものは、金型温度の変化状態を的確に把握した制御を行うのが難しいという問題がある。即ち、注湯開始時に検出された金型温度が同一であっても、金型温度が急激に上昇する場合と、金型温度が緩やかに上昇する場合とでは必要な冷却水の流量が異なるが、注湯開始時の金型温度の高低だけに基づく制御では前記問題に対処することができない。
【0008】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、鋳造用金型の金型温度を的確に制御することが可能な金型温度制御装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明は、鋳造用金型の金型温度を検出する温度検出手段と、検出した金型温度に基づいて前記金型を冷却するための冷却水の流量を制御する制御手段とを備えた金型温度制御装置において、前記制御手段は、検出した金型温度に基づいて該金型温度の時間変化率を算出し、この時間変化率に基づいて予測した将来の金型温度に応じて冷却水の流量を注湯開始時よりフィードフォワード制御することを特徴とする。
【0010】
上記構成によれば、検出した金型温度の時間変化率に基づいて該金型温度の将来の変化傾向を予測することができるので、その予測に基づいて冷却水の流量を増減するフィードフォワード制御を注湯開始時より行うことにより、金型温度を所望の範囲に安定させることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0012】
図1〜図5は本発明の一実施例を示すもので、図1は固定金型の割り面を示す図、図2は可動金型の割り面を示す図、図3は金型温度制御装置の全体構成図、図4は始業時からの金型温度の変化を示すグラフ、図5は1サイクル中の金型温度の変化及び冷却水流量の変化を示すグラフである。
【0013】
図1はエンジンのシリンダブロックを鋳造する金型のうちの、固定金型D1 の割り面を示すものである。固定金型D1 は、シリンダブロックを成形するキャビティ面1と、後述する可動金型D2 の移動を案内する4本のガイドピン2…と、前記キャビティ面1に注湯するための注湯口3とを備えている。
【0014】
図2は前記固定金型D1 に結合される可動金型D2 の割り面を示すものである。可動金型D2 は固定金型D1 から延びるガイドピン2…に摺動自在に案内される中央コア4と、この中央コア4と協働してキャビティ面5を形成する天側コア6、地側コア7、左側コア8及び右側コア9とを備える。天側コア6、地側コア7、左側コア8及び右側コア9は、それぞれシリンダ10〜13により中央コア4に対して移動自在である。
【0015】
固定金型D1 には、その金型温度を測定する2個の温度センサS1 ,S1 が設けられる(図1参照)。また可動金型D2 には、その天側コア6、地側コア7、左側コア8、右側コア9及び中央コア4の金型温度をそれぞれ測定する5個の温度センサS2 〜S6 が設けられる(図2参照)。
【0016】
図3に示すように、固定金型D1 並びに可動金型D2 の天側コア6、地側コア7、左側コア8、右側コア9及び中央コア4(左側コア8、右側コア9及び中央コア4は不図示)には、冷却水供給源16から冷却水供給配管17…を介して冷却水が供給されるとともに、冷却を終えた冷却水は冷却水排出配管18を介して排出される。各冷却水供給配管17…には、冷却水の流量を検出する流量計19…と、冷却水の流量を制御する流量制御弁20…とが直列に設けられる。
【0017】
マイクロコンピュータよりなる制御装置21は、各温度センサS1 〜S6 で検出した金型温度に基づいて冷却水の流量を制御する。即ち、温度センサS1 〜S6 で抵抗値として検出された金型温度は変換器22…で電流値に変換されて制御装置21に入力され、制御装置21は、金型温度に基づいて冷却水の流量の目標値を設定するとともに、流量計19…で検出される冷却水の流量が前記目標値に一致するように流量制御弁20…の開度を制御する。冷却水の流量変化は、制御装置21に接続された記録計23に記録される。
【0018】
尚、固定金型D1 並びに可動金型D2 の天側コア6、地側コア7、左側コア8、右側コア9及び中央コア4に対する冷却水の流量制御は、それぞれ独立して且つ実質的に同じプログラムに基づいて実行されるので、以下その代表として固定金型D1 に対する冷却水の流量制御を説明する。
【0019】
図4は、例えば休日等に稼働を停止したことにより常温まで低下した金型温度が、稼働再開により温度上昇する過程を示すものである。ここで1つ山形の波形は鋳造の1サイクル(注湯→キュアリング→製品取出及び離型剤塗布→型締め)に対応している。最初の領域(1)では、金型温度を常温から適温まで上昇させるべく、冷却水の供給を停止した状態で5〜6サイクルの鋳造を実行する。この場合、金型温度が適温まで上昇していないため、湯回りが不充分で製品の品質も悪いので、その製品は溶解して再使用する。
【0020】
続く15〜20サイクルの鋳造が行われる領域(2)では、金型温度の変動が鋳造可能範囲aに収まるために製品は一応良品となり、金型温度の変動が前記鋳造可能範囲aよりも狭い理想範囲bに収まる領域(3)では更に安定した鋳造が可能となる。そして前記領域(2)及び領域(3)において、本発明による冷却水の流量制御が実行される。
【0021】
図5に示すように、鋳造の1サイクルAは、注湯工程A1 、キュアリング工程A2 、製品取出及び離型剤塗布工程A3 、型締め工程A4 から構成されるもので、注湯工程A1 では溶湯の注入により金型温度が急激に上昇し、キュアリング工程A2 では冷却により金型温度が緩やかに低下する。そして製品取出及び離型剤塗布工程A3 では型割りによる放熱効果と離型剤塗布による冷却効果とによって金型温度が急激に低下し、型締め工程A4 では型締めによる放熱効果の減少と高温部分からの余熱の伝達とにより金型温度が緩やかに低下する。
【0022】
前記各工程A1 〜A4 において、温度センサS1 ,S1 で連続的に検出した固定金型D1 の金型温度Tが制御装置21に入力され、制御装置21は前記金型温度Tの所定時間dt(実施例では1秒)の偏差dTとして、金型温度変化率dT/dtを1秒毎に算出する。この金型温度変化率dT/dtは、金型温度Tの変化曲線の傾斜角度θの正接(tanθ)に相当する。
【0023】
制御装置21には、例えば金型温度Tが300℃のときの流量制御弁20…の開度は50%というように、それぞれの金型温度Tに対応する最適の流量制御弁20…の開度が予めテーブルとして記憶されている。従って、1秒毎に金型温度変化率dT/dtが算出されると、その金型温度変化率dT/dtに基づいて、その算出時点から更に1秒後の金型温度Tを予測することができる。即ち、ある瞬間の金型温度がT1 であり、金型温度変化率dT1 /dtであると、その1秒後の金型温度はT1 +dT1 であると予測される。而して、制御装置21は予測された1秒後の金型温度はT1 +dT1 に基づいて前記テーブルから流量制御弁20…の目標開度を検索し、この目標開度が得られるように流量制御弁20…をフィードフォワード制御する。
【0024】
これにより、金型温度Tが上昇傾向にあるときには流量制御弁20…が応答性良く開かれて冷却水の流量Qが増加し、金型温度Tが低下傾向にあるときには流量制御弁20…が応答性良く閉じられて冷却水の流量Qが減少することになり、金型温度Tを図4の理想範囲bに収めて安定した鋳造が可能になる。
【0025】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は前記実施例に限定されるものでなく、種々の設計変更を行うことが可能である。
【0026】
例えば、実施例では金型温度変化率dT/dtの算出と、金型温度Tの予測とを1秒毎に行っているが、その時間間隔は適宜変更可能である。
【0027】
【発明の効果】
以上のように請求項1に記載された発明によれば、検出した金型温度の時間変化率に基づいて該金型温度の将来の変化傾向を予測することができるので、その予測に基づいて冷却水の流量を増減するフィードフォワード制御を注湯開始時より行うことにより、金型温度を所望の範囲に安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】固定金型の割り面を示す図
【図2】可動金型の割り面を示す図
【図3】金型温度制御装置の全体構成図
【図4】始業時からの金型温度の変化を示すグラフ
【図5】1サイクル中の金型温度の変化及び冷却水流量の変化を示すグラフ
【符号の説明】
dT/dt 金型温度の時間変化率
D1 固定金型(金型)
D2 可動金型(金型)
Q 冷却水の流量
S1 〜S6 温度センサ(温度検出手段)
T 金型温度
21 制御装置(制御手段)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a mold having temperature detecting means for detecting a mold temperature of a casting mold, and control means for controlling a flow rate of cooling water for cooling the mold based on the detected mold temperature. Mold temperature control device.
[0002]
[Prior art]
Since the temperature of the casting mold rises due to injection of a high-temperature molten metal, cooling water is supplied to the inside of the casting mold to achieve cooling. The following are known as such mold temperature control devices.
[0003]
Japanese Patent Laying-Open No. 57-97838 discloses a method in which water supply is started when a mold temperature reaches a water supply start temperature, and water supply is stopped when the mold temperature reaches a water supply stop temperature. That corrects the water supply stop temperature based on a deviation between the temperature and the target temperature.
[0004]
Japanese Patent Publication No. Hei 2-28416 discloses that a mold temperature at the start of pouring is measured, and a fixed amount of cooling water determined based on the level of the mold temperature at the start of pouring is supplied to casting 1 What is supplied over a cycle is described.
[0005]
Japanese Patent Publication No. 2-55154 discloses that a mold temperature at the start of pouring is measured, and a solenoid valve and a solenoid valve are determined based on a flow control card selected based on the level of the mold temperature at the start of pouring. A description is given of an apparatus which controls the supply amount of cooling water through a variable throttle.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-97838 controls the timing of stopping the supply of water without controlling the flow rate of the cooling water, so that it is difficult to finely control the mold temperature. There is.
[0007]
Further, those disclosed in Japanese Patent Publication No. 2-28416 and Japanese Patent Publication No. 2-55154 have a problem that it is difficult to perform a control that accurately grasps a change state of a mold temperature. That is, even if the mold temperature detected at the start of pouring is the same, the required cooling water flow rate is different between the case where the mold temperature rises sharply and the case where the mold temperature rises slowly. However, the above problem cannot be solved by control based only on the mold temperature at the start of pouring.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a mold temperature control device capable of accurately controlling the mold temperature of a casting mold.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to
[0010]
According to the above configuration, the future change tendency of the mold temperature can be predicted based on the detected time change rate of the mold temperature. Therefore, the feedforward control for increasing or decreasing the flow rate of the cooling water based on the prediction is performed. Is performed from the start of pouring , whereby the mold temperature can be stabilized in a desired range.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples of the present invention shown in the accompanying drawings.
[0012]
1 to 5 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a diagram showing a split surface of a fixed die, FIG. 2 is a diagram showing a split surface of a movable die, and FIG. FIG. 4 is a graph showing a change in mold temperature from the start of operation, and FIG. 5 is a graph showing a change in mold temperature and a change in cooling water flow rate during one cycle.
[0013]
1 of the die for casting a cylinder block of an engine, showing a split surface of the fixed die D 1. The fixed mold D 1 has a
[0014]
Figure 2 shows a split surface of the movable die D 2 is coupled to the stationary die D 1. The movable mold D 2 includes a
[0015]
The stationary mold D 1 includes two temperature sensors S 1 for measuring the mold temperature, S 1 is provided (see FIG. 1). Also the movable die D 2 has its
[0016]
As shown in FIG. 3, the
[0017]
[0018]
Incidentally, the
[0019]
FIG. 4 shows a process in which the temperature of the mold, which has dropped to room temperature due to the stoppage of operation on a holiday, for example, rises due to restart of operation. Here, one chevron waveform corresponds to one cycle of casting (pouring → curing → product removal and release agent application → mold clamping). In the first region (1), in order to raise the mold temperature from room temperature to an appropriate temperature, casting is performed for 5 to 6 cycles with the supply of cooling water stopped. In this case, since the mold temperature has not risen to an appropriate temperature, the running of the hot water is insufficient and the quality of the product is poor, so that the product is dissolved and reused.
[0020]
In the region (2) where the casting of the subsequent 15 to 20 cycles is performed, the variation of the mold temperature falls within the castable range a, so that the product is temporarily good, and the variation of the mold temperature is narrower than the castable range a. In the region (3) falling within the ideal range b, more stable casting is possible. Then, in the regions (2) and (3), the flow rate control of the cooling water according to the present invention is performed.
[0021]
As shown in FIG. 5, one cycle A of casting includes a pouring step A 1 , a curing step A 2 , a product removal and release agent applying step A 3 , and a mold clamping step A 4. hot mold temperature by injecting in step a 1 melt rapidly increases, the mold temperature is lowered slowly by cooling the curing process a 2. The mold temperature by the product take-out and the releasing agent applying step A 3 in parting by heat dissipation effect and a release agent applied by the cooling effect decreases rapidly, the reduction of the heat dissipation effect by the mold clamping step A 4 in clamping Due to the transfer of the residual heat from the high-temperature portion, the mold temperature gradually decreases.
[0022]
In each of the steps A 1 to A 4 , the mold temperature T of the fixed mold D 1 continuously detected by the temperature sensors S 1 and S 1 is input to the
[0023]
The
[0024]
Thus, when the mold temperature T is increasing, the
[0025]
Although the embodiments of the present invention have been described in detail, the present invention is not limited to the above embodiments, and various design changes can be made.
[0026]
For example, in the embodiment, the calculation of the mold temperature change rate dT / dt and the prediction of the mold temperature T are performed every second, but the time intervals can be changed as appropriate.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the invention described in
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a split surface of a fixed mold. FIG. 2 is a diagram showing a split surface of a movable mold. FIG. 3 is an entire configuration diagram of a mold temperature control device. FIG. 4 is a mold temperature from the start. FIG. 5 is a graph showing a change in mold temperature and a change in cooling water flow rate during one cycle.
dT / dt Mold temperature time change rate D 1 Fixed mold (mold)
D 2 movable mold (mold)
Q Flow rate of cooling water S 1 to S 6 Temperature sensor (temperature detecting means)
Claims (1)
前記制御手段(21)は、検出した金型温度(T)に基づいて該金型温度(T)の時間変化率(dT/dt)を算出し、この時間変化率(dT/dt)に基づいて予測した将来の金型温度(T)に応じて冷却水の流量(Q)を注湯開始時よりフィードフォワード制御することを特徴とする金型温度制御装置。Casting mold (D 1, D 2) of the mold temperature detecting means for detecting the temperature (T) and (S 1 ~S 6), it detected the mold based on the mold temperature (T) (D 1 , D 2 ), the control means (21) for controlling the flow rate (Q) of the cooling water for cooling the mold.
The control means (21) calculates a time change rate (dT / dt) of the mold temperature (T) based on the detected mold temperature (T), and calculates the time change rate (dT / dt) based on the time change rate (dT / dt). A mold temperature control device characterized in that the flow rate (Q) of cooling water is feed-forward controlled from the start of pouring according to a predicted future mold temperature (T).
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