JP6010593B2 - 金型加熱装置 - Google Patents
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Description
シリンダヘッド等の表面形状や内部形状が複雑な凹凸形状を有する製品を鋳造する金型の場合、均一なコーティング膜を形成するには熟練した技術を必要とするため、熟練者が金型表面の凹凸部に塗装ガンを用いてコーティング剤を吹き付けて塗布している。
このコーティング剤は、水溶性であり、塗布すると金型表面の温度を下げるため、多層にコーティングする間に例えば180℃よりも下がると塗布可能温度範囲外となる。このため、コーティング処理を中断して予熱炉で昇温させるので、予熱昇温とコーティング剤塗布を繰り返すから、作業能率が悪いという問題があった。
このため、本発明に係る金型加熱装置は、金型の表面温度の管理が容易で、しかも加熱に要する消費電力をかなり低減することが可能である。
なお、金型加熱装置1は金型10を加熱し、金型加熱装置1Aは金型11を加熱し、金型加熱装置1Bは金型12を加熱し、金型加熱装置1Cは金型13を加熱する。以下の説明において、金型11,12,13は、金型10とは形状等が異なるが、金型に対するコーティング処理等は金型10と同様であるので、詳細な説明は省略する。
コーティング剤の塗布装置100は、図1に示すように、金型10の一方の面である表面10a(例えば、製品形状面)にコーティング剤Cを塗布してコーティング膜CMを形成する装置である。
コーティング剤の塗布装置100は、コーティング剤の塗布手段110と、金型加熱装置1と、金型(10等)を所定の工程まで搬送する搬送装置120と、を備えている。
コーティング剤Cは、珪酸(SiO2)等を基材とし、水ガラスをバインダとするコーティング剤である。なお、ロボットRに搭載した塗装ガンGにて塗布させる例を示したが、作業者(不図示)が塗装ガンGを手で操作して塗布してもよい。
搬送装置120は、金型加熱装置1と金型10とを一緒に搬送し、金型加熱装置1Aと金型11とを一緒に搬送し、金型加熱装置1Bと金型12とを一緒に搬送し、金型加熱装置1Cと金型13とを一緒に搬送することができる。
搬送制御部123は、金型加熱装置1の制御装置5(図2参照)および塗布手段110の制御部112(図2参照)に対して相互に信号の送受信ができるように接続されている。
金型加熱装置1は、図2に示すように、ベース部材2と、ベース部材2に配設された支持台3と、金型10を加熱する誘導コイル4と、誘導コイル4の動作を制御する制御装置5と、誘導コイル4を移動させるコイル移動装置6と、予熱動作が完了したことを報知する報知手段53と、金型表面の温度分布を検出する画像温度センサ54と、を備えている。
金型加熱装置1は、金型10を所定の適正な温度範囲に予熱する装置であり、コーティング剤C(図1参照)を塗布する処理の場合には、例えば、金型10の表面10aを1800〜250℃の適正な温度帯になるように管理する。
支持台3の上部には、金型10を効率よく加熱するために非磁性耐熱プレート31が配設されている。支持台3は、非磁性耐熱プレート31を介して金型10を支持している。
報知手段53は、作業者(不図示)に対して視覚的に報知する回転警告灯、聴覚的に報知するメロディ音等を採用することができる。また、報知手段53は、コーティング剤の塗布装置100や搬送装置120に電気信号を送信して報知する通信手段を採用してもよい。
そして、制御装置5は、画像温度センサ54が測定した金型10の表面10aの温度分布に基づいて誘導コイル4やコイル移動装置6の動作を制御したり、予熱動作の完了を判定したりすることができる。
また、画像温度センサ54は、更にレーザポインタ111により金型10の表面に照射されたレーザ光(赤外線の波長に近い可視光)の指示点の位置を捉えることができる。このため、画像温度センサ54は、画像温度センサ54により作成された表面10aの温度分布の画像データの上に、表面10aに照射されたレーザポインタ111の指示点の位置データを重ねて制御装置5へ送ることができる。
また、本実施形態においては、画像温度センサ54を採用したが、これに限定されるものではなく、金型10に装着する接触式の温度検出手段を採用することもできる。
また、本実施形態においては、画像温度センサ54によって金型10の表面に照射されたレーザ光(可視光)の指示点の位置を捉えるものとしたが、指示点の位置を捉える別の画像センサを用意してもよい。
コイル移動装置6は、誘導コイル4の形状、大きさ、個体の数、配置等に適合するように適宜設定することができる。
IH出力72%においては、コーティング剤C(図1参照)を塗布している間でも温度降下が少なく、コーティング剤Cの塗布を完了すると、再びそれまでと同じ温度上昇率(単位時間当たりの温度上昇)で表面温度が上昇する。
一方、金型10の表面温度は、測定箇所H1,H2,H3,H4(図2参照)によってバラツキがある。具体的には、測定箇所H1では誘導コイル4から最も近い距離であるため温度上昇率が最も高く、測定箇所H4では誘導コイル4から最も遠い距離であるため温度上昇率が最も低くなっている。
金型加熱装置1Dは、図4(a)に示すように、誘導コイル4D(4D1,4D2,4D3)の配置や形状を金型14の表面形状に適合させることで、金型14の表面温度が均一な温度分布になるように設定する予熱パターンを実行する。例えば、金型14の表面14a1(コーティングを塗布する面)の位置から誘導コイル4D1までの距離h1、金型14の表面14a2の位置から誘導コイル4D2までの距離h2、金型14の表面14a3の位置から誘導コイル4D3までの距離h3が同じになるように誘導コイル4Dの配置や形状を設定することで(h1=h2=h3)、金型14の表面温度分布を均一にすることができる。
つまり、金型温度を昇温させて所定の温度に到達させるために、インバータ制御部51により一定のIH出力で制御してもよいし、金型温度を昇温させる予熱パターン中においては、インバータ制御部51によりIH出力を自由に調整して金型温度を昇温することもできる。
例えば、金型14の表面14aから誘導コイル4Fまでの距離に応じて誘導コイル4Fを上下方向にも移動させる。具体的には、金型14の表面14a2の位置から誘導コイル4Fまでの距離h2に合わせて誘導コイル4Fを上方に移動させ、金型14の表面14a3の位置から誘導コイル4Fまでの距離h3に合わせて誘導コイル4Fを下方に移動させることで、金型14の表面温度が均一な温度分布になるように設定することができる。
すなわち、金型加熱装置1は、金型10の背面10b側から金型10の内部を加熱することで、加熱された背面10b側から金型10の表面10aに熱が伝わることから、金型10の表面10aが冷めにくいという予熱特性を有する。このような予熱特性は、比較的大きな熱容量を有する金型に対して、所定の処理を施す一方の面の表面温度を適正な温度範囲に維持管理するのに特に好適である。
かかる構成により、コーティング剤の塗布装置100、金型14等をそれぞれコーティング剤の塗布装置100まで搬送する必要がないので、構成を簡素化して生産性を向上させることができる。
2 ベース部材
3 支持台
3a 空間部
4,4D,4E,4F 誘導コイル
5 制御装置
6 コイル移動装置
6E XYテーブル(コイル移動装置)
6F XYZテーブル(コイル移動装置)
10,11,12,13,14 金型
10a 金型の表面(一方の面)
10b 金型の背面(他方の面)
14a1 表面
14a2 表面
14a3 表面
14a 表面
31 非磁性耐熱プレート
41 冷却装置
51 インバータ制御部
52 動作制御部
53 報知手段
54 画像温度センサ
100 塗布装置
110 塗布手段
120 搬送装置
121 搬送手段
122 リフタ装置
C コーティング剤
CM コーティング膜
E 渦電流
G 塗装ガン(塗装手段)
R ロボット
Claims (7)
- 一方の面に処理が施される当該一方の面に凹凸形状を有する金型を加熱する金型加熱装置であって、
ベース部材と、
前記ベース部材に配設され該ベース部材と前記金型の他方の面との間に空間部を形成するように該他方の面を支持する支持台と、
前記空間部に配設され前記金型を前記他方の面から加熱する誘導コイルと、
前記誘導コイルの動作を制御する制御装置と、
を備えたこと特徴とする金型加熱装置。 - 前記誘導コイルを前記他方の面に沿って移動させるコイル移動装置を備えたことを特徴とする請求項1に記載の金型加熱装置。
- 前記制御装置は、予め設定した予熱パターンにしたがって前記誘導コイルの動作を制御することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の金型加熱装置。
- 前記ベース部材が搬送装置に支持され、前記支持台、前記誘導コイル、および前記制御装置が一体として搬送されることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の金型加熱装置。
- 前記予熱パターンを実行する予熱動作が完了したことを報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項3に記載の金型加熱装置。
- 前記ベース部材が搬送装置に支持され、
前記制御装置は、前記報知手段から前記予熱パターンを実行する予熱動作が完了したことを報知する信号を受けたとき、前記搬送装置によって前記金型を搬送することを特徴とする請求項5に記載の金型加熱装置。 - 前記一方の面の温度分布を検出する画像温度センサを備え、
前記制御装置は、前記温度分布に基づいて前記誘導コイルの動作を制御することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の金型加熱装置。
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