JP4090230B2 - 鋳造用金型の冷却装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイカスト鋳造や樹脂成形等に用いられる金型の冷却装置に関し、更に詳しくは、金型に穿設された冷却穴内に冷却水を流通させることにより金型を冷却するようにした鋳造用金型の冷却装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
健全な鋳造品を得るためには、金型キャビティ内に供給された溶湯の熱を受けて高温になった金型を鋳造品の形状等に応じて適正に冷却して金型温度を常時適正に制御する必要があり、そのために従来からいろいろな金型温度の制御方法が提案されている。
【0003】
その中で、金型に穿設された多数の冷却穴内に冷却水を流通させることにより金型温度を制御する(冷却する)方法が一般的に行なわれている。
金型の冷却穴内に冷却水を流通させることにより金型を冷却し金型温度を制御する場合、金型に穿設されたすべての冷却穴内に鋳造工程中ずっと冷却水を流通させる常時通水が一般的であるが、常時通水冷却を行なうと冷えすぎてしまう部位には冷却水を間欠的に通水する間欠通水が適用され、そして、鋳造品のボリュームが大きくて金型に与える熱量が多いため間欠通水では冷却が不十分な部位には、冷却穴の内周面に生じる冷却水の蒸気膜を打ち破る高圧の冷却水を間欠的に通水する高圧間欠通水が適用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来の金型の冷却方法では、金型の冷却部位によって冷却パターンを違える場合や金型を交換して新しく冷却系統を追加する場合には、鋳造機の周りに複数台の冷却装置を設置する必要があった。
【0005】
本発明はこのような従来の不具合に鑑みてなされたものであり、金型の冷却部位によって冷却パターンを違える場合や金型を交換して新しく冷却系統を追加する場合であっても、金型冷却装置として鋳造機の周りに1台を設置するだけで済むと共に、スイッチひとつで金型の冷却部位ごとに所望の冷却パターンに簡便に変更することが可能な鋳造用金型の冷却装置を提供せんとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成する本発明の鋳造用金型の冷却装置は、金型に穿設された複数個の冷却穴内に冷却水を流通させることにより金型を冷却する鋳造用金型の冷却装置であって、給水源側に接続される給水径路に金型冷却穴の内周面に生じる蒸気膜を打ち破る圧力を有する高圧冷却水を通水させる高圧水用電磁弁と低圧冷却水を通水させる低圧水用電磁弁を並列に接続すると共にこれら高圧水用電磁弁と低圧水用電磁弁の出口同士を接続して冷却水供給経路となし、該冷却水供給経路の高圧水用電磁弁および低圧水用電磁弁をそれぞれ独立して制御することにより冷却水供給経路を通して金型の冷却穴に冷却水を供給するようにしたことを特徴としたものである(請求項1)。
この際、高圧水用電磁弁に高圧の冷却水を安定的に供給し得るように高圧水吐出用ポンプをそなえたり(請求項2)、金型冷却穴の内部に残っている冷却水をエアパージするための高圧エアを送るエアパージ径路を各冷却水供給経路ごとにそなえると共に、エアパージ径路と冷却水供給経路とを合流させたり(請求項3)、前記冷却水供給経路を複数系統そなえる(請求項4)ことが好ましい。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な好適実施例を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明は図示実施例のものに限定されるものではなく、いろいろなバリエーションが考えられる。
また、全図面を通して同様な構成部材には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。
【0008】
本発明に係る金型冷却装置Aは、ペアとなる高圧水用電磁弁1a,1b,1c,1dと低圧水用電磁弁2a,2b,2c,2dとで独立した複数系統の冷却水供給経路3a,3b,3c,3dを構成してなることを基本とし、これに、各冷却水供給経路3a,3b,3c,3dごとにそれぞれエアパージ経路4a,4b,4c,4dをそなえて構成される。
【0009】
高圧水用電磁弁1a,1b,…は、金型に穿設された冷却穴の内周面に生じる冷却水の蒸気膜を打ち破ることが可能な圧力を有する高圧冷却水を通水させるための電磁弁である。すなわち、金型のキャビティ内に溶湯が供給され金型が高温になっている状態の時(アルミダイカスト鋳造では、射出工程中におよそ400〜500℃位になる。)に金型に穿設された冷却穴の内部に冷却水を通水すると、冷却穴の内周面に接触した冷却水が急激に蒸発して冷却穴の内周面に蒸気膜が形成され、その蒸気膜に阻まれて冷却水が冷却穴の内周面に直接接触することが出来なくなって冷却効果が低下してしまうので、その蒸気膜を打ち破って冷却穴の内周面に直接接触することが可能な圧力(冷却水として工業用水を使用した場合、0.7MPa以上)に加圧された冷却水を高圧冷却水という。
ちなみに、通常の工場内の冷却水(工業用水)の圧力は0.1〜0.5MPaであり、本発明ではこれを低圧冷却水といい、低圧冷却水は低圧水用電磁弁2を通して金型の冷却穴に送られる。
【0010】
そうして、ペアとなる高圧水用電磁弁1a,1b,…と低圧水用電磁弁2a,2b,…を、給水源側(冷却水供給口5)に接続される給水径路6に対して並列に接続すると共に、これら高圧水用電磁弁1a,1b,…と低圧水用電磁弁2a,2b,…の出口同士を連通パイプ7a,7b,7c,7dを介して接続せしめて、独立した複数系統の冷却水供給経路3a,3b,3c,3dを形成し、各冷却水系統における高圧水用電磁弁1a,1b,…と低圧水用電磁弁2a,2b,…をそれぞれ独立して制御することにより、各冷却水供給経路3a,3b,…を通して冷却水を金型の各冷却穴内に供給するようにする。ちなみに、図示実施例では4系統の冷却水供給経路3a,3b,3c,3dを形成してある。
【0011】
各冷却水系統における高圧水用電磁弁1a,1b,…と低圧水用電磁弁2a,2b,…および後述するエアパージ用電磁弁11a,11b,11c,11dをそれぞれ独立して制御する手段としては、例えば、冷却装置Aのシーケンス回路にプログラマブルコントローラを用いることが考えられる。
尚、給水径路6には冷却水用フィルタ8やチェック弁9を設け、高圧水用電磁弁1a,1b,…と低圧水用電磁弁2a,2b,…の入口側の間には、高圧冷却水の圧力を低圧冷却水に減圧するための圧力調整弁10を設置してある。
【0012】
また、各冷却水供給経路3a,3b,…にそれぞれ対応させてエアパージ経路4a,4b,4c,4dを設け、各エアパージ径路4a,4b,…に設けられたエアパージ用電磁弁11a,11b,…をそれぞれ独立して制御可能なように構成する。エアパージ用電磁弁11a,11b,…は、金型の冷却穴内に冷却水を通水し続けると金型が冷え過ぎてしまうような場合に、冷却穴の内部に残った冷却水をエアパージすることにより金型の冷却を停止させるためのものであり、エアパージ経路4a,4b,…を通して金型の冷却穴内部に高圧エアを送るようにする。
【0013】
この際、1つの冷却系統(配管)12a,12b,12c,12dでもって金型冷却穴の内部に冷却水と高圧エアとを供給することができるように、冷却水供給経路3a,3b,…とエアパージ経路4a,4b,…を先端部分でチェック弁13a,13b,13c,13dと13’a,13’b,13’c,13’dを介して合流させることが好ましい。この時に使用するチェック弁13a,13b,…、13’a,13’b,…としては、クラッキング圧力より低い圧力の冷却水とエアがそれぞれの冷却水供給経路3a,3b,…とエアパージ経路4a,4b,…に維持されるようなバネ式のチェック弁を用いることが好ましい。そうすれば、冷却水とエアを俊敏に切り換え交互に簡便に圧送することができるようになる。
【0014】
また、給水源側(冷却水供給口5)に接続される給水径路6の冷却水の給水圧力(ライン圧)が、目的とする高圧冷却水の圧力よりも低い場合には、冷却水供給口5の前後に補助ポンプを設置したり、或いは図2に示した実施例のごとく、給水径路6の高圧水用電磁弁1a,1b,…側に高圧水吐出用ポンプ14を接続することが好ましい。高圧水吐出用ポンプ14を設置すれば、高圧水用電磁弁1a,1b,…に高圧の冷却水を安定的に供給し得るようになる。
【0015】
この時に使用する高圧水吐出用ポンプ14としては、通常用いられる周知のポンプを使用することができるが、図示実施例のものは、高圧エアで動作するシリンダ式のポンプを用いている。このシリンダ式のポンプは、同軸状に配置された2個のシリンダ室14a内に1本のピストンロッド14bで連結されたピストン14cを設置し、一方のシリンダ室14aのヘッド側を冷却水を溜めておくための冷却水貯留室14dとし、それ以外のシリンダ室内をエア室となし、エア室に供給する高圧エアの作用により冷却水貯留室14d内の冷却水を高い吐出圧力でもって送液できると共に、格別に冷却装置を介在設置せずとも冷却水を冷却することが出来るようにしたものである。この高圧水吐出用ポンプ14の場合、高圧冷却水の吐出動作は、鋳造機の1射出動作ごとに行なわれる。
尚、図中符号15は、高圧水吐出用ポンプ14を動作させるための電磁弁であり、符号16はエア供給源17に接続され高圧水吐出用ポンプ14に高圧エアを供給するためのエア圧力調整器である。
【0016】
次に、図1に示した第1実施例に係る金型冷却装置Aの動作を説明する。
冷却装置Aのシーケンス回路にプログラマブルコントローラ等を用いて、各冷却水系統における冷却水供給経路3a,3b,…の高圧水用電磁弁1a,1b,…および低圧水用電磁弁2a,2b,…と、エアパージ経路4a,4b,…のエアパージ用電磁弁11a,11b,…の動作を、冷却する金型の形状等に応じて目的とする冷却パターンとなるように予め設定しておく。
鋳造機の射出動作のタイミングに合わせて冷却装置Aにスタート信号が入力されると、給水源側(冷却水供給口5)から所定圧力の冷却水が給水径路6を通って冷却装置Aの内部に呼び込まれ、同時に、各冷却水供給経路3a,3b,…の高圧水用電磁弁1a,1b,…と低圧水用電磁弁2a,2b,…およびエアパージ経路4a,4b,…のエアパージ用電磁弁11a,11b,…がプログラムされた設定に従って動作を開始する。すると、高圧水用電磁弁1a,1b,…からは、金型の冷却穴の内周面に生じる蒸気膜を打ち破る圧力を有する高圧冷却水が冷却水供給経路3a,3b,…を通って金型の冷却穴内部に通水される。すると、冷却穴の内周面に発生する蒸気膜に邪魔されることなく高圧冷却水が冷却穴の内周面に直接接触し、金型が急速に冷却されるようになる。また、低圧水用電磁弁2a,2b,…からは、圧力調整弁10で所定の低圧に調整された低圧冷却水が冷却水供給経路3a,3b,…を通って金型の冷却穴内部に通水されて、金型が比較的ゆっくりと冷却される。
一方、低圧冷却水を通水し続けると金型が冷え過ぎてしまう恐れがある場合には、低圧冷却水の通水を停止させた後にエアパージ用電磁弁11a,11b,…から高圧のエアをエアパージ経路4a,4b,…を通して冷却穴内に送ることにより冷却穴内の冷却水をエアパージして、冷却水による冷却を停止させる。
【0017】
給水源側(冷却水供給口5)に接続される給水径路6の冷却水の給水圧力(ライン圧)が目的とする高圧冷却水の圧力より低い場合には、図2に示した第2実施例に係る金型冷却装置Aのように、高圧水吐出用ポンプ14やそれに付属する電磁弁15等を設備(内蔵)させる。
この第2実施例の場合、スタート信号が入力されて高圧冷却水を使用する冷却系統があると、高圧水吐出用ポンプの電磁弁15がオンし、エア圧力調整器16で圧力調整されたエアが高圧水吐出用ポンプ14に供給される。すると、高圧水吐出用ポンプ14のピストン14cが動作して高圧冷却水の吐出動作が行なわれ、冷却水貯留室14dに貯留された冷却水が高圧水用電磁弁1a,1b,…から冷却水供給経路3a,3b,…を通って金型の冷却穴内部に通水される。そして、高圧冷却水の吐出が必要なくなると、電磁弁15がオフして高圧水吐出用ポンプ14のピストン14cが元の位置に戻り、給水径路6から冷却水貯留室14d内に冷却水が供給される。
【0018】
この様に動作する本金型冷却装置によれば、冷却水供給経路3a,3b,…の高圧水用電磁弁1a,1b,…と低圧水用電磁弁2a,2b,…およびエアパージ経路4a,4b,…のエアパージ用電磁弁11a,11b,…を各冷却系統12a,12b,…ごとに制御することにより、図3に例示した冷却パターン(1)〜(4)のように、金型に穿設された多数の冷却穴の所望個所を所望の冷却パターンで冷却することが可能となる。
【0019】
冷却パターン(1)は、例えば金型キャビティ内に供給された溶湯の熱を受けて金型の温度が急激に高温になるような場合に、そのタイミングに合わせて冷却スタート信号を入力することにより、冷却水供給経路3a,3b,…の高圧水用電磁弁1a,1b,…を所定時間オンさせて高圧冷却水を冷却水供給経路3a,3b,…から冷却系統(配管)12a,12b,…を通して金型の冷却穴内部に通水し金型を確実且つ迅速に冷却し、次に金型の冷し過ぎを防止するために、高圧水用電磁弁1a,1b,…をオフさせた後にエアパージ用電磁弁11a,11b,…をオンさせ、エアパージ経路4a,4b,…から冷却系統(配管)12a,12b,…を通して金型の冷却穴内部に高圧エアを流して冷却穴の内部に残っている冷却水をエアパージし、冷却水による冷却を停止させるようにしたパターンである。
【0020】
冷却パターン(2)は、例えば金型キャビティ内に供給された溶湯の熱を受けて金型の温度が急激に高温になるような場合に、そのタイミングに合わせて冷却スタート信号を入力することにより、冷却水供給経路3a,3b,…の高圧水用電磁弁1a,1b,…を所定時間オンさせて高圧冷却水を冷却水供給経路3a,3b,…から冷却系統(配管)12a,12b,…を通して金型の冷却穴内部に通水し金型を確実且つ迅速に冷却した後、例えば製品取出しなどで新たな熱源の供給がなくなった場合に、高圧水用電磁弁1a,1b,…をオフさせて低圧水用電磁弁2a,2b,…を所定時間オンさせて低圧冷却水を冷却穴の内部に通水し、次に金型の冷し過ぎを防止するために、低圧水用電磁弁2a,2b,…をオフさせた後にエアパージ用電磁弁11a,11b,…をオンさせて冷却穴の内部に残っている冷却水をエアパージし、冷却水による冷却を停止させるようにしたパターンである。
【0021】
冷却パターン(3)は、例えば金型の温度があまり高くないような場合に、冷却スタート信号を入力することにより冷却水供給経路3a,3b,…の低圧水用電磁弁2a,2b,…を所定時間オンさせて低圧冷却水を金型の冷却穴内に通水し、次に金型の冷し過ぎを防止するために、低圧水用電磁弁2a,2b,…をオフさせた後にエアパージ用電磁弁11a,11b,…をオンさせて冷却穴の内部に残っている冷却水をエアパージし、冷却水による冷却を停止させるようにしたパターンである。
【0022】
冷却パターン(4)は、冷却スタート信号を入力することにより冷却水供給経路3a,3b,…の高圧水用電磁弁1a,1b,…を所定時間オンさせて高圧冷却水を冷却水供給経路3a,3b,…から冷却系統(配管)12a,12b,…を通して金型の冷却穴内部に通水し金型を迅速に冷却した後、一旦高圧水用電磁弁1a,1b,…をオフし低圧水用電磁弁2a,2b,…を所定時間オンさせて、低圧冷却水を冷却穴の内部に通水して金型を冷却し、再び冷却スタート信号が入力されると、高圧水用電磁弁1a,1b,…が所定時間オンして高圧冷却水が金型の冷却穴内に通水され、次いで高圧水用電磁弁1a,1b,…がオフし低圧水用電磁弁2a,2b,…が所定時間オンして低圧冷却水が冷却穴の内部に通水する冷却パターンを繰り返すようにしたものである。
【0023】
【発明の効果】
本発明に係る金型冷却装置は斯様に構成したので、金型の冷却部位によって冷却パターンを違える場合や金型を交換して新しく冷却系統を追加する場合であっても、冷却装置として鋳造機の周りに1台を設置するだけで済むようになる。
【0024】
しかも、高圧水用電磁弁や低圧水用電磁弁、エアパージ用電磁弁等をプログラムでコントロールすることにより、金型に穿設された多数の冷却穴の所望個所を所望の冷却パターンで冷却することが可能となり、よってスイッチひとつで所望の冷却パターンを選択することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例を示す回路図。
【図2】 本発明の第2実施例を示す回路図。
【図3】 本発明に係る金型冷却装置による冷却パターンの例を示す説明図。
【符号の説明】
1a,1b,1c,1d:高圧水用電磁弁
2a,2b,2c,2d:低圧水用電磁弁
3a,3b,3c,3d:冷却水供給経路
4a,4b,4c,4d:エアパージ経路
5:冷却水供給口 6:給水径路
7a,7b,7c,7d:連通パイプ
8:冷却水用フィルタ 9:チェック弁
10:圧力調整弁
11a,11b,11c,11d:エアパージ用電磁弁
12a,12b,12c,12d:冷却系統(配管)
13a,13b,13c,13d:チェック弁
13’a,13’b,13’c,13’d:チェック弁
14:高圧水吐出用ポンプ
15:高圧水吐出用ポンプ用電磁弁
16:エア圧力調整器
Claims (4)
- 金型に穿設された冷却穴内に冷却水を流通させることにより金型を冷却する鋳造用金型の冷却装置であって、給水源側に接続される給水径路に前記冷却穴の内周面に生じる蒸気膜を打ち破る圧力を有する高圧冷却水を通水させる高圧水用電磁弁と低圧冷却水を通水させる低圧水用電磁弁を並列に接続すると共にこれら高圧水用電磁弁と低圧水用電磁弁の出口同士を接続して冷却水供給経路となし、冷却水供給経路の高圧水用電磁弁および低圧水用電磁弁をそれぞれ独立して制御することにより冷却水供給経路を通して前記金型の冷却穴に冷却水を供給するようにしたことを特徴とする鋳造用金型の冷却装置。
- 前記高圧水用電磁弁に高圧の冷却水を供給するための高圧水吐出用ポンプをそなえてなる請求項1記載の鋳造用金型の冷却装置。
- 前記冷却穴内の冷却水をエアパージするための高圧エアを送るエアパージ径路を前記各冷却水供給経路ごとにそなえると共に、エアパージ径路と冷却水供給経路とを合流させてなる請求項1又は2記載の鋳造用金型の冷却装置。
- 前記冷却水供給経路を複数系統そなえてなる請求項1から3のいずれか1項に記載の鋳造用金型の冷却装置。
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