(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造用金型（Ｄ1 ，Ｄ2 ）の金型温度（Ｔ）を検出する温度検出手段（Ｓ1 〜Ｓ6 ）と、検出した金型温度（Ｔ）に基づいて前記金型（Ｄ1 ，Ｄ2 ）を冷却するための冷却水の流量（Ｑ）を制御する制御手段（２１）とを備えた金型温度制御装置において、
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。
【発明の詳細な説明】
【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）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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