JPS6233054A

JPS6233054A - 金型

Info

Publication number: JPS6233054A
Application number: JP16933585A
Authority: JP
Inventors: Hirotsugu Saito; 斉藤　洋次
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1985-07-31
Filing date: 1985-07-31
Publication date: 1987-02-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は金型に関し、一層詳細には、例えば、溶融した
鋳物材料に指向性凝固を行わせるために金型を数ブロッ
クに分け、各ブロック毎に温度制御可能に構成した金型
に関する。

ダイカストマシンに装着された金型では成形サイクルの
効率化のために鋳造１サイクル中に注湯、製品取出し等
によりその温度が上下に大きく変化する。この鋳造サイ
クルを連続して、しかも、効率的に行う目的で、鋳造工
程においては良好な鋳造品を得べく、金型はある最適温
度範囲に冷却制御されることが望まれる。すなわち、溶
湯を金型のキャビテ゛イに注湯する際には、金型を所定
の温度まで昇温させて加熱し、溶融する鋳物材料を円滑
にキャビティの隅々まで行き渡らせる。このために、鋳
込前において金型の温度があるレベル以下であると溶湯
が冷却されて固化してしまうため不良品が多発する虞れ
があるので、所定温度以下にある金型を可及的に速やか
に適性温度にまで昇温する必要性がある。一方、鋳込後
においては、引は防止のために強制的に冷却することに
より金型の温度を可及的迅速に降温させる制御が望まれ
る。

従来、金型の温度制御方法では、金型を昇温させるため
に、溶湯自体の温度により昇温させると共に冷却水の流
量制御を行うことにより、金型を可及的に最適温度範囲
にあるように制御している。この場合、実質的には、金
型の内部に冷却水通路を設けて冷却する、所謂、内冷方
式や金型の外部をスプレー装置を介して冷却水を吹き付
は冷却する、所謂、外冷方式が採用されている。

然しなから、このような従来の金型の温度制御方式にあ
っては、その冷却能力の°選択は何ら合理的基準に基づ
いて決定されてはおらず、試行錯誤の上、可及的に引は
等がなくなるように冷却水通路の本数や通路径若しくは
冷却水の供給量等を選択している。このため、最適温度
を得るための選択条件を見出すことが困難であり、従っ
て、金型の温度制御が必ずしも効果的に行われていると
は限らない。結局、そのために成形品に引けが発生して
、鋳造品として取り出した時、不良品として扱わざるを
得ない場合が数多く存在していた。

本発明は、前記の不都合を克服するためになされたもの
であって、溶融した鋳造材料の指向性凝固に着目し、金
型を成形品の肉厚に応じて数ブロックに分け、各ブロッ
ク毎に冷却制御を行うことにより溶湯に最適な温度で指
向性凝固を達成するように構成し、このために、例えば
、鋳物材料の厚肉部分と薄肉部分を均一の冷却速度で冷
却出来、引は等の発生を確実に防止出来、また、製品の
不良品率も著しく低下することが可能な金型を提供する
ことを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は固定型と可動型
によって画成されるキャビティの厚肉部分と薄肉部分と
をブロックに区分し、夫々のブロック毎に冷却手段を配
設し、さらに、これらの厚肉部分と薄肉部分に対応して
前記ブロック毎に温度検出センサを配設し、一方、前記
ブロック毎に最適冷却温度を記憶した記憶手段と、この
記憶手段から読み出される夫々のブロック毎の最適冷却
温度と前記温度検出センサが検出する夫々のブロック毎
の検出温度とを比較する比較手段とを備え、前記比較手
段が出力する最適冷却温度と検出温度の差に対応して前
記冷却手段を選択的に付勢することによりキャビティに
注入された溶湯を冷却して指向性凝固を行うよう構成す
ることを特徴とする。

次に、本発明に係る金型について好適な実施例を挙げ、
添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図において、参照符号１０は固定型１２と可動型１４と
からなる金型を示す。前記固定型１２および可動型１４
は互いに接合することによってその内部にキャビティ１
６が画成される。

この場合、図から容易に諒解されるように、キャビティ
１６を画成する固定型１２の型表面１８は肉厚部分１８
ａ、肉薄部分１８ｂ、肉厚部分１８ｃのように後述する
温度制御区分に対応して複数個のブロックに分けること
が出来る。同様にして、キャビティ１６を画成する可動
型１４の型表面２０は肉厚部分２０ａ、肉薄部分２０ｂ
、肉厚部分２０ｃのように複数個のブロックに区分して
おく。そして、前記キャビティ１６を画成する固定型１
２および可動型１４の夫々の型表面１８および２０の近
くには複数個の冷却水系からなる冷却部が配置される。

すなわち、可動型１４における鋳造品の肉厚部分２０ａ
の近くには４個の冷却水通路２２ａ乃至２２ｄが配置さ
れ、また、鋳造品の肉薄部分２０ｂの近くには３個のヒ
ートパイプ２４ａ乃至２４ｃが配置される。さらに、鋳
造品のボス部を形成する肉厚部分２０ｃの近くには２個
の冷却水通路２６ａおよび２６ｂが配置される。

一方、固定型１２において前記肉厚部分１８ａの近くに
は３個の冷却水通路２８ａ乃至２８ｃが配置され、また
、前記肉厚部分１８ｃの近くには１個の冷却水通路３２
が配置される。前記冷却水通路２２ａ乃至２２ｄ、２６
ａおよび２６ｂ、２８ａ乃至２８Ｃおよび３２は後述す
るように弁体を介装した冷却水通路に連結されて図示し
ない冷却水の供給源に接続される。すなわち、前記各冷
却水通路には当該冷却水通路を０Ｎ−ＯＦＦ的に開閉す
る電磁式の流量制御弁を介装しておく。

前記ヒートバイブ２４ａ乃至２４ｃは熱伝導性の高い材
料を用いて形成され、その内部には水（蒸留水）等の作
動流体が封入され、金型１０の熱を吸収すると同時に外
部に放熱して当該金型１０をスポット的に冷却する。

さらに、固定型１２の型表面１Ｂおよび可動型１４の型
表面２０の近傍には前述した肉厚部分１８ａ、Ｌ８Ｃお
よび２０ａ、２０ｃに対応した部位の金型温度を検出す
る６個の温度センサ３４ａ乃至３４ｆが配設される。夫
々の温度センサ３４ａ乃至３４ｆはブロック毎に金型１
０の温度を検出するために活用される。

なお、図において、参照符号３６は固定型１２に画成さ
れた湯道を示し、参照符号３８は皿部分を示す。

以上のように構成される金型１０に対しては、先ず、図
示しない溶湯供給源から湯道３６および堰３Ｂを介して
キャビティ１６内に溶融する鋳物材料が注入される。そ
の後、時間の経過と共にキャビティ１６内の鋳物材料は
冷却されて凝固し始める。この際、前記鋳物材料の注入
に先立ち、前述した制御回路による冷却水の流量制御に
よって、キャビティ１６を画成する型表面１Ｂ、２０近
くの金型温度が前記鋳物材料に指向性凝固を行わせるよ
うにブロック毎に適正な温度に制御する。例えば、鋳物
の肉厚部分１８ａ　、２０ａ　、　１８ｃ、２０ｃの近
傍はより低温に制御するように流量制御弁を開弁して冷
却制御し、一方、肉薄部分１８ｂ、２０ｂの近くはヒー
トパイプ２４ａ乃至２４ｃを活用してより高温に制御す
る。そのため、キャビティ１６内に注入された鋳物材料
は厚肉部分から先に凝固を始める。すなわち、厚内部分
と薄肉部分とが均一な冷却速度で冷却され、溶湯はバラ
ンスよく固化する。このようにして指向性凝固が行われ
る結果、押し湯が鋳物各部に有効にかけられ前記鋳物材
料からなる成形品には引は等は発生しない。

そこで、以上のような制御を実質的に行うマイクロコン
ピュータを利用した制御回路の一実施例を第２図に開示
する。

すなわち、マイクロコンピュータ４０はＣＰＵ４２とＲ
ＯＭ４４とＲＡＭ４６と入力ポート４８と出力ポート５
０とを含む。ＲＯＭ４４にはＣＰＵ４２の処理手順が記
憶され、一方、ＲＡＭ４６には成形品を指向性凝固させ
、且つ最良の製品を成形するために前記温度センサ３４
ａ乃至３４ｆの検出温度値に対して基準となる温度情報
が各金型毎に区分されてテーブル化した上で記憶されて
いる。

入力ポート４８には前記温度センサ３４ａ乃至３４ｆの
出力側が図示しないＤ／Ａ変換器を介して接続されてい
ると共に、例えば、利用される金型の種類をマイクロコ
ンピュータ４０に入力するための入力手段５２が接続さ
れる。この場合、出力ポート５０には冷却水通路２２ａ
乃至２２ｄ、２６ａ、２６ｂ、２８ａ乃至２８Ｃ，３２
と連通する管路に介装されて前記冷却水通路に冷却水を
循環供給し、若しくは遮断する流量制御弁５４を配設し
ておく。

本発明に係る金型は基本的には以上のように構成される
ものであり、次に、その作用並びに効果について説明す
る。

先ず、入力手段５２を介して、今回、射出成形機（図示
せず）にセットされた金型がその特定される型番等によ
って入力される。このように金型が特定されるこへによ
・て・当該金型０所定部位における基準温度が選択され
る。

ここで、本発明によれば、前記特定部位において検出さ
れる測定温度と前記基準温度並びに今回測定温度と前回
測定温度との差がＣＰＵ４２により求められ、金型の温
度制御に利用される。

なお、この温度制御を行って指向性凝固をさせ、且つ最
良製品を得るための基準温度Ｔ＋、Ｔｚ、Ｔ、は計算に
よって、または、実験により決定され、前記入力手段５
２を介してＲＡＭ４６内に格納されているものとする。

そこで、説明の便宜のために温度センサ３４ｄ。

３４ｅおよび３４ｆを掲げ、前記温度センサ３４ｄ、３
４ｅおよび３４ｆの検出温度Ｔ、　、Ｔ２、Ｔ３と当該
センサの対応する部位における今回のサイクルの測定温
度Ｔ１いＴ２いＴａｌ＋と前回のサイクルの測定温度Ｔ
１゜、Ｔ２゜、Ｔ、。と、今回のサイクルと基準温度と
の差ΔＴいΔＴ２、ΔＴ３と、今回のサイクルと前回の
サイクルの温度差ΔＴ’＋ｚ、ΔＴ２□、ΔＴ３□とが
金型の温度制御に対して与える関係について第３図のフ
ローチャートに基づき説明する。なお、前記流量制御弁
５４の開度は、この場合、全開−Ｑ４−Ｑ３−Ｑ２−Ｑ
ｌ−全閉に亘る６段階に選択出来るものであって、その
開度とΔＴ１によって示される温度との関係を第４図に
示す。

そこで、金型１０に画成されたキャビティ１６に対して
湯道３６を介して溶湯が導入されると、温度センサ３４
ｄ乃至３４ｆは当該溶湯によって加熱された型表面２０
の部位の温度を検出する。この結果、この検出温度に係
る信号は図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に
変換され、入力ポート４８に導入される。ＣＰＵ４２は
ＲＡＭ４６から前記型表面２０の部位に対応する基準温
度Ｔ１に係るデータを読み出し、前記検出温度に係るデ
ータと比較する（ＳＴＰＩ）。すなわち、今回の測定温
度と基準温度との差ΔＴ、がＯより上でなければ、流量
制御弁は全閉されるように（ＳｒＦ２）出力ポート５０
から制御信号が出され、一方、前記差ΔＴ１がＯより上
である時、今回のサイクルと前回のサイクルとの温度差
ΔＴＩ２がＣＰＵ４２によって求められ、その差が０以
上であるか否かが判断される（ＳｒＦ３）。

０以下であると判断された時、これは、結局、金型１０
の型温か下降していることになり、次に、その温度差が
ａ以下であるか否かが判断される（ＳｒＦ４）。ａ以下
ではないと判断された時、流量制御弁は開度Ｑ２に選択
されて（ＳｒＦ２）、冷却水通路に所定量の冷却水が送
給される。一方、温度差がａ以下の時、今回のサイクル
における検出温度とＲＡＭ４６を構成するテーブルから
読み出された基準温度Ｔ、に係るデータとの間で温度差
ΔＴ１を得る演算処理が行われ、この温度差ΔＴ１が値
す以下であるか否かが判断される（ＳｒＦ６）。前記温
度差が値す以下でない場合、流量制御弁５４は開度Ｑ３
に設定されて（ＳｒＦ７）、その温度差に対応する量の
冷却水が金型ｌＯに導入されることになる。

ところで、前記温度差ΔＴ、が値す以下である場合、５
ＴＰ８に進む。この５ＴＰ８では温度差ΔＴ、がＣ以下
であるか否かが判断される。

Ｃ以下でないと判断された時、流量制御弁５４はその開
度をＱ４に設定され（ＳｒＦ９）　、？Ａ量の冷却水を
金型１０に通流させる。一方、Ｃ以下であると判断され
た時、流量制御弁はその開度を全閉とするように制御さ
れる（ＳＴＰＩＯ）。

次に、５ＴＰ３において、今回のサイクルと前回のサイ
クルの温度差ΔＴ’＋ｚが０以下でないと判断された時
、これは金型１０の型温か上昇していることになり、次
に、今回のサイクルにおける測定温度と基準温度との差
ΔＴ、が求められ、その差がａ以下であるか否かが判断
される（ＳＴＰＩＩ）。ａ以下でないと判断される時、
流量制御弁はその開度を全開とするように制御され、多
量の冷却水が金型１０内に送給される（ＳＴＰＩ２）。

温度差がａ以下であると判断される時、次に、ｂ以下で
あるか否かが判断される（ＳＴＰＩ３）。ｂ以下でない
場合には流量制御弁はその開度をＱｌに選択される（Ｓ
ＴＰＩ４）。

一方、ｂ以下であると判断される場合には、次いで、Ｃ
以下であるか否かが判断される（ＳＴＰＩ５）。Ｃ以下
である時、流量制御弁はその開度をＱ３に設定され（Ｓ
ＴＰＩ６）、また、Ｃ以下でないと判断される時、電磁
制御弁はその開度をＱ２に設定され（ＳＴＰＩ７）　、
夫々の弁開度に応じた冷却水が金型１０の内部に通流し
て当該金型１０の温度制御が行われる。なお、第４図か
ら容易に諒解されるように、例えば、温度差がａとｂと
の間にあってもＯとＣとの間にあっても弁開度がＱ３と
全く同じように開度制御が行われる場合がある。これは
金型の型温か上昇傾向にある場合と下降傾向にある場合
とで熱慣性により金型内の余剰熱量（温度分布）が異な
ることを考慮したものであって、型温か上昇傾向にある
時は寧ろ弁開度を大きく、一方、型温か下降傾向にある
場合には弁開度を小さく設定することを示す。

温度センサ３４ｅ、３４ｆが検出する検出温度Ｔ２、Ｔ
３、と基準温度との差、前回のサイクルにおける基準温
度との差に基づく冷却制御も前記と同様に行われること
は勿論である。

また、前記実施例では内冷方式の場合を説明したが、ス
プレー等を利用する外冷方式の場合には金型１０の各ブ
ロック部分を冷却する際のスプレ一時間を前述した制御
回路によって設定温度と測定温度との差により数段階に
分けて制御すればよい。さらに、前記両方式において、
１回の温度制御で設定温度との差が大きくなりすぎた場
合に冷却能力をフィードバック出来るフィードバック回
路を併設すると好適である。

以上説明したように本発明によれば、金型の温度を鋳物
の形状等に応じて数ブロックに分けて制御するように構
成したので、例えば、金型の温度分布を鋳物材料に指向
性凝固を行わせるように制御出来、この結果、当該金型
によっては引けの生じない良好な鋳造品を得ることが可
能となる効果が得られる。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設
計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る金型の一実施例を示す概略構成図
、第２図は本発明に係る金型の制御回路の概略説明図、
第３図は第２図の制御回路の制御ステ・ノブを示すフロ
ーチャート、第４図は温度差と弁の開度の関係を示す説
明図である。１０・・・金型　　　　　　　　　　１２・・・固定型
１４・・・可動型　　　　　　　　　１６・・・キャビ
ティ１８．２０・・・型表面２２ａ〜２２ｄ・・・冷却水通路２４ａ〜２４ｃ・・・ヒートバイブ２６ａ、２６ｂ、２８　ａ　〜２８　ｃ　、　３２−冷
却水通路３４ａ〜３４ｆ・・・温度センサ　　　３６・
・・湯道３８・・・堰

Claims

【特許請求の範囲】

（１）固定型と可動型によって画成されるキャビティの
厚肉部分と薄肉部分とをブロックに区分し、夫々のブロ
ック毎に冷却手段を配設し、さらに、これらの厚肉部分
と薄肉部分に対応して前記ブロック毎に温度検出センサ
を配設し、一方、前記ブロック毎に最適冷却温度を記憶
した記憶手段と、この記憶手段から読み出される夫々の
ブロック毎の最適冷却温度と前記温度検出センサが検出
する夫々のブロック毎の検出温度とを比較する比較手段
とを備え、前記比較手段が出力する最適冷却温度と検出
温度の差に対応して前記冷却手段を選択的に付勢するこ
とによりキャビティに注入された溶湯を冷却して指向性
凝固を行うよう構成することを特徴とする金型。