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【発明の名称】 離型剤の塗布装置及び塗布方法
【発明者】 【氏名】西田 雅文

【要約】 【課題】金型に離型剤を効率よく塗布する離型剤塗布装置を提供する。

【構成】離型剤塗布装置10は、圧縮空気の圧力を調整する減圧弁28と、減圧弁28を制御する制御部44と、制御部44に信号を出力する温度センサ20を有している。制御部44は、温度センサ20から入力された信号に基づいて圧縮空気の設定圧力を決定し、減圧弁28を制御する。金型12の温度が高いときは、圧縮空気の圧力が低くなるよう減圧弁28を制御する。これにより、噴霧される離型剤の粒子径が大きくなり、金型12から離型剤が弾かれないようになる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
離型剤を噴霧して金型に塗布する離型剤塗布装置において、
金型の温度を検出する温度検出手段と、
離型剤の粒子径を変更する粒子径変更手段と、
前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、離型剤の粒子径を変更するよう前記粒子径変更手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする離型剤塗布装置。
【請求項2】
請求項1記載の離型剤塗布装置において、
前記制御手段は、前記検出温度が第一所定値超のときに離型剤の粒子径を第一所定値以下のときより大きくするよう前記粒子径変更手段を制御する、
ことを特徴とする離型剤塗布装置。
【請求項3】
請求項2記載の離型剤塗布装置において、
前記制御手段は、
前記検出温度が、前記第一所定値以下であって、第一所定値より低い温度の第二所定値を超えるときに離型剤の粒子径を、前記第二所定値以下のときの離型剤の粒子径より大きくする、
ことを特徴とする離型剤塗布装置。
【請求項4】
請求項1から3のいずれか1に記載の離型剤塗布装置において、
前記温度検出手段は、塗布動作開始時点から所定時間が経過したとき、金型の温度を検出する、
ことを特徴とする離型剤塗布装置。
【請求項5】
離型剤を噴霧して金型に塗布する離型剤塗布装置において、
塗布動作開始時点からの経過時間を検出する時間検出手段と、
離型剤の粒子径を変更する粒子径変更手段と、
前記時間検出手段により検出された経過時間に基づいて、離型剤の粒子径を変更するよう粒子径変更手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする離型剤塗布装置。
【請求項6】
請求項5記載の離型剤塗布装置において、
前記制御手段は、前記経過時間が所定値超のときに離型剤の粒子径を小さくするよう前記粒子径変更手段を制御する、
ことを特徴とする離型剤塗布装置。
【請求項7】
請求項1から6のいずれか1に記載の離型剤塗布装置において、
離型剤を噴霧する噴霧ノズルを有し、
前記粒子径変更手段は、前記噴霧ノズルから噴霧される離型剤の吐出圧力を調整する圧力調整部を有し、
前記圧力調整部が吐出圧力を下げることにより、離型剤の粒子径を大きくする、
ことを特徴とする離型剤塗布装置。
【請求項8】
請求項7記載の離型剤塗布装置において、
前記噴霧ノズルから離型剤は圧縮空気とともに噴射され、
前記圧力調整部は、前記圧縮空気の圧力を調整するバルブである、
ことを特徴とする離型剤塗布装置。
【請求項9】
離型剤を噴霧して金型に塗布する離型剤の塗布方法において、
金型の温度を検出し、
前記検出された温度に基づいて、離型剤の粒子径を変更するよう制御する、
ことを特徴とする離型剤の塗布方法。
【請求項10】
離型剤を噴霧して金型に塗布する離型剤の塗布方法において、
塗布動作開始時点からの経過時間を検出し、
前記検出された経過時間に基づいて、離型剤の粒子径を変更するよう制御する、
ことを特徴とする離型剤の塗布方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、離型剤の塗布装置に関し、特に離型剤を金型に塗布する際の制御に関する。
【背景技術】
【0002】
ダイカスト等の鋳造工程において、金型内に形成された鋳造製品を金型から容易に取り外すために、離型剤が用いられる。
【0003】
離型剤は、鋳造サイクル毎に離型剤塗布装置により噴霧され、金型に塗布される。塗布された離型剤は、金型の熱を受け、離型剤に含まれる水分が蒸発することで濃縮し、金型に離型剤皮膜を形成する。これにより、鋳造製品と金型との間で発生する焼き付きを防止し、鋳造製品を金型から容易に取り外すことができる。
【0004】
一般に、金型が高温になるほど、離型剤皮膜が形成され難くなる。この原因は、ライデンフロスト現象の発生によるものである。ライデンフロスト現象とは、金型の表面に形成される、離型剤に含まれる水分の水蒸気膜により、離型剤が弾かれる現象である。この現象により、金型に形成されるべき離型剤皮膜が不足してしまうと、上記のように焼き付きが発生して、鋳造製品を金型から容易に取り外せなくなってしまう。
【0005】
過熱した金型の温度を下げるため、従来の離型剤塗布装置は、離型剤を冷却媒体として使用している。例えば、金型が過熱すると離型剤をより長い時間噴霧することにより、金型の温度を下げている。また、下記特許文献1及び2には、上記従来の離型剤塗布装置と同様に、離型剤を噴霧して、金型の温度を下げる技術が開示されている。この技術では、金型が高温になるほど、冷却時間が長くならないよう離型剤の流量を増加して、金型の温度を下げている。
【0006】
【特許文献1】特開平6−315749号公報
【特許文献2】特開平9−164467号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
過熱した金型の温度を下げるため、離型剤が金型の冷却媒体として使用される。しかし、特に、過熱した金型に向けて噴霧された離型剤は、前述のライデンフロスト現象により、金型から弾かれてしまい、金型から十分に熱を奪うことができない。このため、余計に離型剤を噴射することとなり、無駄が多いという問題があった。
【0008】
本発明の目的は、金型に離型剤を効率よく塗布する離型剤の塗布装置及び塗布方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、離型剤を噴霧して金型に塗布し、金型の温度を検出する温度検出手段と、離型剤の粒子径を変更する粒子径変更手段と、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、離型剤の粒子径を変更するよう前記粒子径変更手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【0010】
また、前記制御手段は、前記検出温度が第一所定値超のときに離型剤の粒子径を第一所定値以下のときより大きくするよう前記粒子径変更手段を制御することが好適である。
【0011】
また、前記制御手段は、前記検出温度が、前記第一所定値以下であって、第一所定値より低い温度の第二所定値を超えるときに離型剤の粒子径を、前記第二所定値以下のときの離型剤の粒子径より大きくすることが好適である。
【0012】
さらに、前記温度検出手段は、塗布動作開始時点から所定時間が経過したとき、金型の温度を検出することが好適である。
【0013】
また、本発明は、離型剤を噴霧して金型に塗布し、塗布動作開始時点からの経過時間を検出する時間検出手段と、離型剤の粒子径を変更する粒子径変更手段と、前記時間検出手段により検出された経過時間に基づいて、離型剤の粒子径を変更するよう粒子径変更手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【0014】
また、前記制御手段は、前記経過時間が所定値超のときに離型剤の粒子径を小さくするよう前記粒子径変更手段を制御することが好適である。
【0015】
また、離型剤を噴霧する噴霧ノズルを有し、前記粒子径変更手段は、前記噴霧ノズルから噴霧される離型剤の吐出圧力を調整する圧力調整部を有し、前記圧力調整部が吐出圧力を下げることにより、離型剤の粒子径を大きくすることが好適である。
【0016】
さらに、前記噴霧ノズルから離型剤は圧縮空気とともに噴射され、前記圧力調整部は、前記圧縮空気の圧力を調整するバルブであることが好適である。
【0017】
また、本発明は、離型剤を噴霧して金型に塗布し、金型の温度を検出し、前記検出された温度に基づいて、離型剤の粒子径を変更するよう制御することを特徴とする。
【0018】
また、本発明は、離型剤を噴霧して金型に塗布し、塗布動作開始時点からの経過時間を検出し、前記検出された経過時間に基づいて、離型剤の粒子径を変更するよう制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【0019】
本発明の離型剤の塗布装置及び塗布方法によれば、金型に離型剤を効率よく塗布することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図1は、離型剤塗布装置10の概略構成を示す図である。離型剤塗布装置10は、離型剤を圧縮空気とともに噴射する噴霧ノズル14と、離型剤を貯蔵する離型剤タンク16と、圧縮空気を発生させる空気源18を有する。噴霧ノズル14には、離型剤タンク16から噴霧ノズル14に離型剤を供給する離型剤供給管路40と、空気源18から噴霧ノズル14に圧縮空気を供給する圧縮空気供給管路42が接続されている。離型剤供給管路40と圧縮空気供給管路42が噴霧ノズル14に接続されることにより、離型剤塗布装置10は、離型剤を圧縮空気とともに噴霧ノズル14から噴射し、金型12に塗布することができる。
【0021】
離型剤供給管路40には、離型剤用電磁弁24、逆止弁26および流量計22が設けられている。離型剤用電磁弁24は、離型剤供給管路40の開閉を行い、逆止弁26は、離型剤の逆流を防止する。流量計22は、離型剤の流量を測定する。
【0022】
一方、圧縮空気供給管路42には、ルブリケータ34、減圧弁28、圧力センサ30および圧縮空気用電磁弁32が設けられている。ルブリケータ34は、圧縮空気供給管路42に設けられている各種機器の動作を潤滑にするため、当該管路42内の圧縮空気に油滴を混入する。減圧弁28は、後で説明する制御部44からの制御信号により圧縮空気の圧力を設定された圧力に調整する。圧力センサ30は、圧縮空気の圧力を検出し、圧縮空気用電磁弁32は、圧縮空気供給管路42の開閉を行う。
【0023】
離型剤塗布装置10に用いられる離型剤は、例えば黒鉛等の固体潤滑剤を含有する水溶性離型剤である。離型剤を離型剤タンク16から噴霧ノズル14に供給する手段として、離型剤を噴霧ノズル14から噴射させる圧縮空気とは別の圧縮空気が使用される。すなわち、離型剤タンク16には、ルブリケータ38を介して離型剤搬送用空気源36が接続されており、この離型剤搬送用空気源36の圧縮空気が使用される。この圧縮空気により離型剤タンクが加圧され、離型剤は、押し出されるように離型剤タンク16から噴霧ノズル14に供給される。
【0024】
噴霧ノズル14に供給された離型剤は、空気源18から供給される圧縮空気により加圧され、噴霧ノズル14から噴射される。このとき、噴霧ノズル14の孔から離型剤が急激に噴射されることにより、離型剤が微粒子化する。この離型剤の粒子の大きさは、空気源18から供給される圧縮空気の圧力に依存する。すなわち、圧縮空気の圧力を高くすると離型剤の粒子径が小さくなり、圧縮空気の圧力を低くすると離型剤の粒子径が大きくなる。
【0025】
離型剤塗布装置10は、減圧弁28を制御する制御部44と、制御部44に信号を出力する温度センサ20を有している。温度センサ20は、噴霧ノズル14に、金型12の温度を測定できるように設けられている。温度センサ20は、非接触式の温度センサであり、例えば赤外線放射温度計である。制御部44は、この温度センサ20から入力された信号に基づき圧縮空気の設定圧力を決定する。そして、この設定圧力になるよう減圧弁28を制御する。減圧弁28により設定圧力に調整された圧縮空気は、噴霧ノズル14に供給され、離型剤とともに噴射される。このとき、離型剤の粒子の大きさは、圧縮空気の設定圧力により決定される。
【0026】
一般に、金型に塗布された離型剤は、金型の熱を受け、離型剤に含まれる水分が蒸発することで濃縮し、金型に皮膜を形成する。しかし、金型が高温になるほど、離型剤皮膜が形成され難くなる。なぜなら、ライデンフロスト現象の発生により、離型剤が弾かれてしまうからである。その一方、金型が低温になりすぎても、離型剤皮膜が形成され難くなる。なぜなら、離型剤に含まれる水分が蒸発し難くなり、離型剤が濃縮せずに金型を滴り落ちるからである。また、金型が低温のときは、離型剤に含まれる水分が金型に残ることにより、鋳造製品に対する不具合、例えば鋳巣や湯廻り不良等が発生する可能性もある。よって、離型剤皮膜が金型に良好に形成されるためには、離型剤皮膜の形成に適した金型の温度域にて離型剤を塗布しなければならない。しかし、本実施形態の離型剤塗布装置10は、次に説明する制御動作を行うことにより、これら問題を解決している。
【0027】
離型剤塗布装置10の制御動作を図に従って説明する。図2は、図1に示す離型剤塗布装置10の制御動作例を示すフローチャートである。この制御動作は、鋳造サイクル毎に繰り返し実行される。
【0028】
ステップS01において、温度センサ20により金型12の温度Tが検出される。その後、ステップS02では、温度Tが、制御部44に予め記憶されている3つの温度域のいずれに属するかが判定され、判定された温度域に基づいてステップS03,ステップS04またはステップS05が実行される。すなわち、温度Tが、例えば200℃超、300℃以下に属するときは、ステップS03が実行される。また、温度Tが、例えば200℃以下に属するときは、ステップS04が実行される。また、温度Tが、例えば300℃超に属するときは、ステップS05が実行される。
【0029】
ステップS03では、圧縮空気の設定圧力が例えば0.5MPaに設定される。この設定圧力するため、制御部44から出力された制御信号に基づいて減圧弁28が動作する。減圧弁28において、この設定圧力に調整された圧縮空気は、噴霧ノズル14から離型剤とともに噴霧される。このとき、ステップS06において、噴霧される離型剤の粒子径は、例えば平均1.5mmになる。
【0030】
また、ステップS04では、圧縮空気の設定圧力が例えば0.7MPaに設定される。このとき、ステップS06において、噴霧される離型剤の粒子径は、例えば平均0.15mmになる。
【0031】
さらに、ステップS05では、圧縮空気の設定圧力が例えば0.2MPaに設定される。このとき、ステップS06において、噴霧される離型剤の粒子径は、例えば平均2.0mmになる。
【0032】
ステップS06においては、離型剤が、一定時間、例えば10秒間、噴霧ノズル14から噴霧され、金型12に塗布される。これにより、離型剤塗布装置10の制御動作が終了する。なお、金型12の温度は、鋳造サイクルの経過時間または測定する部位により異なる。これら状況にあわせ金型12に離型剤を塗布するために、一回の鋳造サイクル中にこの制御動作が繰り返し実行されてもよい。
【0033】
以上説明した離型剤塗布装置10によれば、金型12の温度に基づいて離型剤の粒子径を変更することにより、金型12の温度が離型剤皮膜の形成に適した温度域以外であっても、効率よく離型剤を金型12に塗布することができる。離型剤皮膜の形成に適した温度域より金型12の温度が高いときは、離型剤の粒子径を大きくし、金型12から離型剤が弾かれないようにする。これにより、当該装置10は、無駄に離型剤を消費せずに金型12を冷却することができ、同時に金型12に離型剤を塗布することもできる。一方、離型剤皮膜の形成に適した温度域より金型12の温度が低いときは、離型剤の粒子径を小さくし、離型剤に含まれる水分が蒸発し易いようにする。これにより、離型剤に含まれる水分が金型12に残ることによる鋳造製品に対する不具合、例えば鋳巣や湯廻り不良等が発生し難くなる。
【0034】
本実施形態においては、離型剤塗布装置10が金型12の温度に基づいて離型剤の粒子径を変更する制御をしていたが、この構成に限定されるものではない。離型剤塗布装置10は、鋳造サイクルの1サイクル中の経過時間に基づいて離型剤の粒子径を変更してもよい。すなわち、鋳造サイクルの塗布動作開始時点から設定経過時間までの離型剤の粒子径を大きくし、その時間が経過したら離型剤の粒子径を小さくなるよう変更してもよい。具体的には、離型剤塗布装置10には、塗布動作開始時点からの経過時間を検出する時間検出器が備えられており、この時間検出器により検出された経過時間に基づいて離型剤の粒子径を変更する。例えば塗布動作開始時点から5秒までは、圧縮空気の設定圧力を例えば0.2MPaにし、離型剤の平均粒子径を例えば2.0mmにする。そして、塗布動作開始時点から5秒を超えたときは、圧縮空気の設定圧力を例えば0.7MPaにし、離型剤の平均粒子径を例えば0.15mmにする。これにより、鋳造製品を金型12から取り出した直後の金型12が、ライデンフロスト現象が発生し易い高温の状態であっても、離型剤の粒子径を大きくすることで、金型12から離型剤が弾かれないようにすることができる。そして、塗布動作開始時点からの経過時間により金型12の温度が低下するのに伴い、離型剤の粒子径を小さくすることで、離型剤に含まれる水が金型12に残らないようにすることができる。なお、予め塗布動作開始時点からの経過時間に基づく金型12の温度の推移を調べることにより、離型剤の粒子径を変更するのに適した経過時間が設定される。
【0035】
本実施形態においては、金型12の温度を検出するのに、噴霧ノズル14に設けられた温度センサ20を使用していたが、これに限定されるものではない。金型12の温度を検出する温度センサであれば、例えば金型内蔵型の温度センサでもよい。
【0036】
本実施形態においては、金型12の温度が3つの温度域のいずれに属するかが判定されていたが、これに限定されるものではない。離型剤が弾かれないようにするためには、金型12の温度が高いほど、粒子径をより大きくする必要がある。よって、より効率よく離型剤を金型に塗布するためには、多く温度域を設け、多段階に離型剤の粒子径を変更してもよい。一方、単純な動作制御を実行するためには、2つの温度域、すなわち閾値を一つだけ設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本実施形態に係る離型剤塗布装置の概略構成を示す図である。
【図2】図1に示す離型剤塗布装置の制御動作例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【0038】
10 離型剤塗布装置、12 金型、14 噴霧ノズル、16 離型剤タンク、18 空気源、20 温度センサ、22 流量計、24 離型剤用電磁弁、26 逆止弁、28 減圧弁、30 圧力センサ、32 圧縮空気用電磁弁、34 ルブリケータ、36 離型剤搬送用空気源、38 ルブリケータ、40 離型剤供給管路、42 圧縮空気供給管路、44 制御部。
【出願人】 【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
【出願日】 平成18年7月4日(2006.7.4)
【代理人】 【識別番号】100075258
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 研二

【識別番号】100096976
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 純


【公開番号】 特開2008−12555(P2008−12555A)
【公開日】 平成20年1月24日(2008.1.24)
【出願番号】 特願2006−184972(P2006−184972)