(57)【要約】      （修正有）【課題】バイパス回路を用いた金型冷却装置において、鋳造サイクル毎にモータ駆動ポンプを適切に起動・停止させることにより、金型の冷却水路に供給される冷却水の温度上昇を抑制する金型冷却装置の提供。【解決手段】冷却水を吐出するモータ駆動ポンプの流入ヘッダ側と流出ヘッダ側にわたりバイパス回路を設けてなり、鋳造サイクルタイムを鋳造毎に計測し直前の鋳造サイクルタイムと比較した値がそれぞれ所定の範囲内にある状態が所定回数続いた場合に比較した値の小さい方を小値(Ｔ1min)として記憶し、当該小値(Ｔ1min)時間内にポンプを起動して１回の冷却水吐出を行うものとし、鋳造サイクルタイムの小値(Ｔ1min)から冷却水吐出時間(Ｔ2)を引いた値(Ｔ1min−Ｔ2)をポンプが停止してもよい時間(Ｔ3)とし、ポンプの起動を冷却水吐出スタートの所定時間(α)前に行い(Ｔ3−α)ポンプが実際に停止する時間(Ｔ4)を求めることによりポンプの起動・停止を制御する。【選択図】図２
2008114285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型に穿設された冷却水路内に冷却水を当該金型が装着された鋳造機の鋳造サイクル毎に１回流通させて当該金型を冷却する鋳造用金型の冷却装置であって、
前記金型の冷却水路内に冷却水を吐出するモータ駆動ポンプの流入ヘッダ側と流出ヘッダ側にわたりバイパス回路を設けてなり、鋳造機の鋳造サイクルタイム(Ｔ1-1，Ｔ1-2，Ｔ1-3，…Ｔ1-n)を鋳造毎に計測して直前の鋳造サイクルタイムと比較した値((Ｔ1-1−Ｔ1-2)，(Ｔ1-2−Ｔ1-3)，(Ｔ1-3−Ｔ1-4)，…)がそれぞれ所定の範囲内にある状態が所定回数続いた場合に前記比較した値の小さい方を小値(Ｔ1min)として記憶し、当該小値(Ｔ1min)時間内に前記ポンプを起動して１回の冷却水吐出を行うものとし、前記鋳造サイクルタイムの小値(Ｔ1min)から冷却水吐出時間(Ｔ2)を引いた値(Ｔ1min−Ｔ2)を前記ポンプが停止してもよい時間(Ｔ3)とし、前記ポンプの起動を冷却水吐出スタートの所定時間(α)前に行い(Ｔ3−α)前記ポンプが実際に停止する時間(Ｔ4)を求めることにより前記ポンプの起動・停止を制御することを特徴とする金型冷却装置。
【請求項２】
前記鋳造サイクルタイムを比較して得られた小値(Ｔ1min)に前記ポンプのON-OFF許容回数(N)を乗じて単位時間を超える場合に前記ポンプのON-OFFが許容されているものと判定することを特徴とする請求項１記載の金型冷却装置。
【請求項３】
前記ポンプの停止時間(Ｔ4)が、所定の時間(β)より長い場合(Ｔ4≧β)に前記ポンプを停止するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の金型冷却装置。
【請求項４】
前記鋳造サイクルタイムを比較してほぼ同等と判定できない場合に前記ポンプの停止制御を解除して当該ポンプを起動するようにしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の金型冷却装置。
【請求項５】
前記ポンプが起動して冷却水吐出スタート指令が出された後、所定時間(δ)経過しても冷却水が吐出されない場合に当該ポンプを停止させるようにしたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の金型冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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水路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。
【背景技術】
【０００２】
この種の金型を冷却する場合、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、金型に穿設された冷却水路内に冷却水をモータ駆動ポンプを使って流通させることにより金型温度を制御する方法が一般的に行なわれているが、その場合に、金型に穿設された冷却水路内に鋳造工程中連続して冷却水を流通させるのではなく、当該金型が装着された鋳造機の鋳造サイクル毎に電磁弁を開閉して間欠的に流通させて金型を冷却することがある。
【０００４】
モータ駆動ポンプを使って冷却水を間欠的に吐出する場合に、従来からインバータやアキュームレータ、リリーフ弁、またはバイパス回路を用いる方法が提案されている（例えば、バイパス回路を用いてなる金型温度調節装置として特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】実公平６−５０１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特に、バイパス回路を用いた金型冷却装置では、金型への冷却が必要でない時(吐出制御弁が閉状態の時)にはポンプ(の流出ヘッダ側)から吐出された冷却水を当該バイパス回路を通してポンプの流入ヘッダ側に返すことによりウォータハンマの衝撃を回避する仕組みになっている。
その為に、バイパス回路を経由した冷却水は再びポンプ(の流出ヘッダ側)を通って吐出されることになるので、冷却水の温度が徐々に上昇し金型を適切に冷却できないことがあった。
【０００７】
一方、鋳造機の鋳造サイクルタイムは、鋳造トラブルがない限り、ほぼ一定であり、鋳造トラブルの発生によって伸びる傾向にある。そこで、鋳造機の鋳造サイクルタイムがほぼ一定となっていることを継続して計測、比較、判定するという確認を行いながらポンプが停止をしても良い時間を判定して当該ポンプを休止(停止)させることにより、冷却水がバイパス回路とポンプで形成される閉回路を循環することがなくなり、結果として冷却水の無用な温度上昇を抑制できることを見出し、本発明の完成に至った。
【０００８】
本発明の目的は、バイパス回路を用いた金型冷却装置において、金型が装着された鋳造機の鋳造サイクル毎にモータ駆動ポンプを適切に起動・停止させることにより、金型の冷却水路に供給される冷却水の温度上昇を抑制することが可能な金型冷却装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
斯かる目的を達成する本発明の金型冷却装置は、金型に穿設された冷却水路内に冷却水を当該金型が装着された鋳造機の鋳造サイクル毎に１回流通させて当該金型を冷却する鋳造用金型の冷却装置であって、前記金型の冷却水路内に冷却水を吐出するモータ駆動ポンプの流入ヘッダ側と流出ヘッダ側にわたりバイパス回路を設けてなり、鋳造機の鋳造サイクルタイム(Ｔ1-1，Ｔ1-2，Ｔ1-3，…Ｔ1-n)を鋳造毎に計測して直前の鋳造サイクルタイムと比較した値((Ｔ1-1−Ｔ1-2)，(Ｔ1-2−Ｔ1-3)，(Ｔ1-3−Ｔ1-4)，…)がそれぞれ所定の範囲内にある状態が所定回数続いた場合に前記比較した値の小さい方を小値(Ｔ1min)として記憶し、当該小値(Ｔ1min)時間内に前記ポンプを起動して１回の冷却水吐出を行うものとし、前記鋳造サイクルタイムの小値(Ｔ1min)から冷却水吐出時間(Ｔ2)を引いた値(Ｔ1min−Ｔ2)を前記ポンプが停止してもよい時間(Ｔ3)とし、前記ポンプの起動を冷却水吐出スタートの所定時間(α)前に行い(Ｔ3−α)前記ポンプが実際に停止する時間(Ｔ4)を求めることにより前記ポンプの起動・停止を制御することを特徴としたものである(請求項１)。
この際、前記鋳造サイクルタイムを比較して得られた小値(Ｔ1min)に前記ポンプのON-OFF許容回数(N)を乗じて単位時間を超える場合に前記ポンプのON-OFFが許容されているものと判定するように設定することが好ましい(請求項２)。
また、前記ポンプの停止時間(Ｔ4)が、所定の時間(β)より長い場合(Ｔ4≧β)に前記ポンプを停止するように設定することが好ましい(請求項３)。
更に、前記鋳造サイクルタイムを比較してほぼ同等と判定できない場合に前記ポンプの停止制御を解除して当該ポンプを起動するように設定することが好ましい(請求項４)。
また、前記ポンプが起動して冷却水吐出スタート指令が出された後、所定時間経過しても冷却水が吐出されない場合に当該ポンプを停止させるように設定することが好ましい(請求項５)。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る金型冷却装置は斯様に、モータ駆動ポンプの起動・停止を当該金型が装着された鋳造機の鋳造サイクルタイムを基にして制御して、ポンプが停止をしても良い時間を判定して当該ポンプを休止(停止)させるように構成してなるので、冷却水がバイパス回路とポンプで形成される閉回路を循環することがなくなり、その結果、金型の冷却水路に供給される冷却水の温度上昇を抑制することが可能となる。
即ち、従来のバイパス回路を用いた方法では冷却水の吐出を必要としない時間もポンプを作動させており、その電力は冷却水の温度上昇を発生させていたが、本発明によればそのような無駄な電力の使用を避けることが出来る。
更に、鋳造する製品を替えたため鋳造サイクルタイムが変更された場合でも、本発明に係る金型冷却装置によれば、継続して鋳造サイクルタイムを計測、比較、判定するという確認を行いながら、ポンプが停止してもよい時間を算出しポンプの停止・起動を行うようにしたので、金型冷却装置に鋳造サイクルタイムを入力し直すといった煩わしさを回避することができる。
また、ウォータハンマと冷却水の温度上昇の両方を解決する手段として、アキュームレータを用いる方法やインバータを用いる方法があるが、本発明によればアキュームレータ、インバータを必要としないため低コストで済む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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、本発明は図示した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。
【００１２】
図１において、符号１は金型の冷却水路(図示せず)内に冷却水を吐出供給するためのポンプであり、電動モータ２により駆動される。そして、モータ駆動ポンプ１の流入ヘッダ側と流出ヘッダ側とにわたってバイパス回路３が設けられている。
【００１３】
また、ポンプ１の流入ヘッダ側には冷却水の水源(図示せず)との間に介在設置されるフィルタ４が接続され、ポンプ１の流出ヘッダ側には複数の金型冷却水路に通じる冷却水路５ａ〜５ｅがチェック弁６を介して連通接続されると共に、各冷却水路５ａ〜５ｅにそれぞれ独立して吐出電磁弁７ａ〜７ｅが接続されている。なお、符号８は圧力センサを示し、符号９は圧力計を示す。
【００１４】
冷却水は金型に穿設された冷却水路内にポンプ１でもって吐出供給されるが、本発明に係る金型冷却装置では、冷却水を連続して吐出供給するのではなく、当該金型が装着された鋳造機の鋳造サイクル毎に１回だけポンプ１の起動と停止を行い所定の時間だけ流通させて当該金型を冷却するものである。
【００１５】
ポンプ１を鋳造機の鋳造サイクル毎に１回だけ起動と停止を行う制御は、次のように行われる。
(1) 先ず、鋳造機の鋳造サイクルタイム(Ｔ1-1，Ｔ1-2，Ｔ1-3，…Ｔ1-n)を鋳造のたびに計測し、計測した鋳造サイクルタイムを直前の鋳造サイクルタイムと比較する。
(Ｔ1-1−Ｔ1-2)，(Ｔ1-2−Ｔ1-3)，(Ｔ1-3−Ｔ1-4)，…(Ｔ1-ｎ-1−Ｔ1-ｎ)
(2) そして、直前の鋳造サイクルタイムと比較した値((Ｔ1-1−Ｔ1-2)，(Ｔ1-2−Ｔ1-3)，(Ｔ1-3−Ｔ1-4)，…)がそれぞれ所定の範囲(例えば、±３秒)内にある状態が所定回数(例えば、３回)続いた場合に、鋳造サイクルタイムが安定をしたとみなし、前記比較した値の小さい方を小値(Ｔ1min)として記憶する。
例えば、Ｔ1-1＜Ｔ1-2のときＴ1-1が小値(Ｔ1min)となり、Ｔ1-2≧Ｔ1-3のときＴ1-3が小値(Ｔ1min)となる
(3) 前記比較した値の小値(Ｔ1min)時間内にポンプ１を起動して１回の冷却水吐出を行うものとする。この時、小値(Ｔ1min)にポンプ１のON-OFF許容回数(N)を乗じて単位時間を超える場合にポンプ１のON-OFFが許容されているものと判定する。
なお、ポンプ１のON-OFF許容回数(N)は、使用するポンプの仕様により決定される固有の値であり、回数/時のように単位時間当たりのON-OFF回数として与えられるものである。
(4) 次に、前記鋳造サイクルタイムの小値(Ｔ1min)から冷却水吐出時間(Ｔ2)を引いた値を前記ポンプが停止してもよい時間(Ｔ3)とする。
即ち、ポンプが停止してもよい時間(Ｔ3)＝小値(Ｔ1min)−冷却水吐出時間(Ｔ2)、となる。
(5)また、ポンプ１の起動を冷却水吐出スタートの所定時間(α＝例えば、３秒)前に行い、ポンプ１が実際に停止する時間(Ｔ4)を求める。
即ち、ポンプ１が実際に停止する時間(Ｔ4)＝ポンプ１が停止してもよい時間(Ｔ3)−所定時間(α)、となる。
(6) ポンプ１の停止条件が満たされていれば、ポンプ１が実際に停止する時間(Ｔ4)を計算して、冷却水吐出スタートから冷却水吐出時間(Ｔ2)経過後に、ポンプ１を実際に停止する時間(Ｔ4)だけ停止させる。
(7) 以上により、ポンプ１の起動・停止が制御される。
【００１６】
なお、実際のポンプ停止時間(Ｔ4)が短すぎる場合には、ポンプ１の停止直後にポンプを起動しなければならない。この様な状況では、ポンプ起動による突入の過電流が発生し電力コストが上がるだけであるため、実際のポンプ停止時間(Ｔ4)にある程度の長さを持たせる必要がある。そこで、実際のポンプ１の停止時間(Ｔ4)が、所定の時間(例えば、５秒)(β)より長い場合(Ｔ4≧β)には、ポンプ１を停止するように設定する。
【００１７】
また、鋳造サイクルタイムが人為的に変更された場合や、何らかのトラブルが発生して鋳造機を手動に切替えて作業している場合など、鋳造毎の鋳造サイクルタイム(Ｔ1-1，Ｔ1-2，Ｔ1-3，…Ｔ1-n)を比較してほぼ同等であると判定できない場合には、ポンプ１の停止制御を解除して当該ポンプ１を起動するようにする。
即ち、特に鋳造サイクルタイムが早まった場合にポンプ休止制御を行っていると、必要な金型冷却水を供給できないことになるので、起動するようにする。
【００１８】
また、ポンプ１は一旦休止後、次の冷却水吐出スタートに備えて起動するが、鋳造が終了して鋳造機が停止状態であったり、何らかのトラブルのために鋳造機が停止した状態にある時にポンプ１が動作し続けると、冷却水の温度が上昇してしまうので、ポンプ１が起動し所定時間（δ)経過しても冷却水が吐出されない場合には、ポンプ１を停止させるようにする。
【００１９】
次に、本発明を図３に示した動作フロー図を参照しながら詳細に説明する。
＃１ステップ
先ず、本金型冷却装置(以下、本装置と略称する。)を、鋳造機と連動して動作できるように設定しておく。
運転ボタンを押すと本装置のポンプ１が起動するので、作業者は鋳造機と連動して自動的に冷却水の吐出動作を行うモードを連動に切り替える。本装置は鋳造機からのスタート信号を受信して冷却水吐出動作を行える状態でもって待機する。本装置が待機している状態の時に、鋳造機からのスタート信号を受信せずに一定時間δ秒経過した場合は、吐出する冷却水の温度上昇を避けるために、本装置のポンプ１を停止させる。
【００２０】
＃２ステップ
鋳造機からのスタート信号を受信したら、ポンプ１を起動させ吐出電磁弁７ａ〜７ｅを開いて冷却水吐出動作を行う。なお、冷却水の吐出動作には、いろいろなパターンがあるが、図示したフローチャートでは説明のため最も単純な冷却パターンを表している。
そして、冷却水吐出時間に設定している時間(Ｔ2)が経過したら、吐出電磁弁７ａ〜７ｅを閉じて冷却水の吐出を停止する。
【００２１】
＃３ステップ
一方、鋳造機からのスタート信号を受信したら、鋳造サイクルタイム(Ｔ1)の計測を開始する。
鋳造サイクルタイム(Ｔ1-1)はスタート信号と次のスタート信号の間の時間としているので、次のスタート信号で鋳造サイクルタイム(Ｔ1)の計測を終了する。
ただしこの時、次の鋳造サイクルが始まっているので、それを次の鋳造サイクルタイム(Ｔ1-2)として計測を開始する。この様にして、毎回鋳造のたびに鋳造サイクルタイム(Ｔ1-ｎ)を計測する。計測した鋳造サイクルタイム(Ｔ1-1，Ｔ1-2，Ｔ1-3，…Ｔ1-ｎ)は、鋳造サイクルタイム同士の比較((Ｔ1-1−Ｔ1-2)，(Ｔ1-2−Ｔ1-3)，(Ｔ1-3−Ｔ1-4)，…(Ｔ1-ｎ-1−Ｔ1-ｎ))並びに、鋳造サイクルタイム小値(Ｔ1min)を決定するために記憶しておく。
【００２２】
＃４ステップ
次に、鋳造サイクルタイム(Ｔ1-1，Ｔ1-2，Ｔ1-3，…Ｔ1-n)同士がほぼ一定であるかを比較する。その為に、鋳造サイクルタイムデータが２個以上記憶されているかを確認し、２個以上の鋳造サイクルタイムが記憶されている場合、比較のシーケンスを実行する。
鋳造サイクルタイム(Ｔ1-ｎ)から前の鋳造サイクルタイム(Ｔ1-ｎ-1)を差し引き、その値が±Ｙの範囲に入っていればＴ1比較カウンタの値Ｘをアップし、その値が±Ｙの範囲に入っていなければ、安定した状態の鋳造とはいえないので、鋳造サイクルタイムデータとＴ1比較カウンタの値Ｘをクリアする。
Ｔ1比較カウンタの値Ｘの値がγ以上になれば安定した鋳造を行っていると判断し、ポンプ休止制御の条件の一つを充たすので次のステップへ移行する。
【００２３】
＃５ステップ
次に、ポンプ１がON-OFFの許容回数を越えないかを判定する。
ポンプ１のON-OFFの許容回数は、100回/時のように時間当たりのON-OFF回数として与えられているので、N×T1min≧3600秒を充たせば許容回数を超えていないものとして、ポンプ休止制御の条件の一つを充たすので次のステップに移行する。
【００２４】
＃６ステップ
次に、ポンプ１が休止している時間を算出する。
ポンプが休止可能な時間(Ｔ3)は鋳造サイクルタイムの小値(Ｔ1min)から冷却吐出時間(Ｔ2)を差し引いた時間として求める。
そこで実際には、冷却水吐出動作直前までポンプが休止していると、ポンプの吐出能力が十分に発揮できない場合があるため、予めポンプ１を起動しておく必要がある。吐出動作前α秒にポンプを起動するとすれば、実際にポンプを休止している時間(Ｔ4)は（Ｔ3-α）として求められる。
【００２５】
＃７ステップ
次に、ポンプの休止時間が短くないか判断する。
実際のポンプの休止時間(Ｔ4)が短いと、ポンプが休止するという水温上昇防止の効果が薄れるばかりか、ポンプの起動には突入電流が定格電流の５〜６倍流れるため、消費する電力を増やす結果になる。
そこで、ポンプ休止時間(Ｔ4)がβ以上ない場合にはポンプ１の休止を行ず、(Ｔ4)≧βを充たす場合に次のステップに移行する。
【００２６】
＃８ステップ
上記の条件が充たされていれば、ポンプ休止動作を行う。
ポンプ１の休止動作は、冷却水吐出動作の終了から始まる。そのため、吐出電磁弁７ａ〜７ｅが閉状態にあることを確認して、ポンプ１の休止を行う。
ポンプ休止時間(Ｔ4)が経過したらば、ポンプ１を起動する。この時、鋳造サイクルタイムの変更や何らかのトラブルがあって手動で鋳造機を動かすなどの原因で鋳造サイクルタイムが短くなり、ポンプ休止時間(Ｔ4)が経過しないうちに、スタート信号を受信する場合が考えられる。そのため、ポンプ休止時間(Ｔ4)のタイムアップか又はスタート信号の受信でポンプ１を起動する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明実施の一例を示す回路図。
【図２】冷却水の吐出フロー図。
【図３Ａ】本発明に係る金型冷却装置の動作フロー図で、＃１〜＃３までを示す。
【図３Ｂ】同、＃４〜＃８までを示す。
【符号の説明】
【００２８】
１：モータ駆動ポンプ            ２：モータ
３：バイパス回路                ４：フィルタ
５ａ〜５ｅ：冷却水路
６：チェック弁
７ａ〜７ｅ：吐出電磁弁
８：圧力センサ                  ９：圧力計
【図１】
2008114285.tif 000003
【図２】
2008114285.tif 000004
【図３Ａ】
2008114285.tif 000005
【図３Ｂ】
2008114285.tif 000006