(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【図１】
0004090230.tif 000002
【図２】
0004090230.tif 000003
【図３】
0004090230.tif 000004