説明

金型冷却構造

【課題】金型の加工を抑制しながら部分的に冷却効率を低減させる。
【解決手段】本発明は、金型冷却構造100であって、金型2に形成される冷却穴3内に配置され、内部に冷媒通路41を有する内筒体4と、内筒体4の外周側又は内周側に配置され、内筒体4との間に隙間を形成する、内筒体4より軸方向長さが短い隙間形成部材44と、内筒体4に連結され、冷媒通路41内に冷媒を供給する継手部材5と、を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、冷媒によって金型を冷却する金型冷却構造に関する。
【背景技術】
【0002】
鋳造用金型の中には、金型表面温度を均一にするために、金型の背面からキャビティ面近傍まで延びる冷却穴を形成し、この冷却穴に冷媒(例えば、水)を供給する冷却構造を採用したものがある。
【0003】
かかる冷却構成では、冷却穴の底部近傍の金型肉厚を薄くして冷却能力を高めているため、当該部位から金型にクラックが入りやすくなっている。金型にクラックが入ると、クラックを通じて冷媒がキャビティ内に入り込んで蒸発し、製品欠陥(ガス欠陥)の原因となりうる。
【0004】
そこで、冷却穴に金属製の内筒体を圧入し、内筒体の内部に冷媒を供給する構造とすることで、冷媒がキャビティ内に入り込むことを防止することが知られている。
【0005】
しかし、このような構造では、冷却穴に近接する金型表面(キャビティ面)を一様に冷却することは可能であるが、部分的に一部の範囲のみを冷却することはできない。したがって、冷却穴の底部側は冷却の必要があるが、冷却穴の開放端側は冷却の必要がない(保温の必要がある)場合には、冷却穴に近接する金型表面が一様に冷却されると溶湯の湯流れ悪化等によって製品の品質が悪化する可能性がある。
【0006】
そこで、特許文献1には、冷却穴の一部の範囲に、他の部分より内径が大きい拡径部を設けることで、内筒体と冷却穴の内面との間に隙間を設け、部分的に冷却効率を低減させる構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】実開昭59−34852号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかし、上記従来の技術では、冷却効率を低減させる範囲を変更するためには、金型を再加工して冷却穴の拡径部の位置をずらす必要があるので、金型の製作コストが高くなる。
【0009】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、金型の加工を抑制しながら部分的に冷却効率を低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明のある態様によれば、金型冷却構造であって、金型に形成される冷却穴内に配置され、内部に冷媒通路を有する内筒体と、内筒体の外周側又は内周側に配置され、内筒体との間に隙間を形成する、内筒体より軸方向長さが短い隙間形成部材と、内筒体に連結され、冷媒通路内に冷媒を供給する継手部材と、を備えることを特徴とする金型冷却構造が提供される。
【発明の効果】
【0011】
上記態様によれば、内筒体の内周側又は外周側に隙間形成部材を配置することで内筒体との間に隙間を形成し、金型と冷媒との間の熱伝達性を低下させるので、金型の追加加工を抑制しながら金型表面の冷却効率を部分的に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の第1実施形態に係る金型冷却構造の構成図である。
【図2】本発明の第1実施形態に係る金型冷却構造の製造工程を示したフローチャートである。
【図3】金型冷却構造の製造工程を説明するための図である。
【図4】本発明の第2実施形態に係る金型冷却構造の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【0014】
初めに第1実施形態について説明する。
【0015】
図1は、本発明の第1実施形態に係る金型冷却構造100を示しており、金型2は、例えば、アルミダイカストで用いられるダイカスト金型である。
【0016】
金型冷却構造100は、金型2に形成される冷却穴3と、冷却穴3内に配置される内筒体4と、内筒体4に連結されて内筒体4の内部の冷媒通路41に冷媒を連続的に供給する継手部材5とを備える。この例では、冷媒として水が用いられるが、オイルを冷媒として用いることも可能である。
【0017】
各構成について説明すると、冷却穴3は、金型2の背面からキャビティ面(金型2によって画成されるキャビティに露出する表面)に向けて、キャビティ面近傍まで延びる穴である。冷却穴3は、底部が半球形になっており、開放端側は他の部分より大径の拡径部31となっている。さらに、冷却穴3は、底部と開放端側との間に段部32を有し、段部32より開放端側がより大きな内径となるよう形成される。
【0018】
内筒体4は、半球殻形の先端を有する円筒形状に形成される胴部42と、胴部42に接続し胴部42よりも大きな外径を有する基部43と、胴部42の外周側に配置され胴部42より軸方向長さが短い筒状部材44とを有する。
【0019】
筒状部材44は、内径が胴部42の外径より大きく、軸方向両端側が胴部42の外面に溶接等によって固定される。これにより、筒状部材44の内面と胴部42の外面との間には、環状の隙間45が形成される。また、筒状部材44は段部32に当接し、筒状部材44の外面は冷却穴3の内面であって段部32より開放端側の内面に当接している。
【0020】
また、基部43の内面には、継手部材5の連結部54が螺合される雌ねじ部が形成される。内筒体4の材質としては、熱伝達性に優れた金属、例えば、銅合金、アルミニウム、ステンレス等が用いられる。
【0021】
また、内筒体4と冷却穴3との間には、内筒体4と金型2との密着性を向上させて熱伝達性を向上させるため、ハンダ等の充填剤6が充填される。
【0022】
継手部材5は、継手本体51から延びる入口コネクタ52及び出口コネクタ53、継手本体51下側から下方に延び、かつ、外周に雄ねじ部が形成される連結部54、連結部54下面から内筒体4内部に向けて延びる通水管55、連結部54下面に開口する排出口56を備える。入口コネクタ52と通水管55、出口コネクタ53と排出口56はそれぞれ継手本体51内に形成される流路(不図示)により接続されている。
【0023】
入口コネクタ52から継手本体51内に流入する水は、継手本体51内の流路、通水管55を通って内筒体4内の冷媒通路41に供給され、金型2の熱を吸収する。金型2の冷却に供され温度が上昇した水は、排出口56、継手本体51内の流路を通って、出口コネクタ53から外部へと排出される。
【0024】
次に、上記金型冷却構造100の製造方法について説明する。
【0025】
上記金型冷却構造100は図2に示されるS1〜S6の工程を経て製造される。以下、各工程について説明する。
【0026】
S1では、作業者は、内筒体4の胴部42の外周側に筒状部材44を溶接によって固定する。溶接部46は、例えば筒状部材44の軸方向両端付近に配置される。
【0027】
S2では、作業者は、金型2に内筒体4を挿入する冷却穴3を加工する。図3(a)は、冷却穴3を加工した金型2を示している。
【0028】
S3では、作業者は、金型2の冷却穴3に充填剤6を投入する。充填剤6は例えばハンダ粉等である。
【0029】
S4では、作業者は、金型2を加熱する。温度は、少なくとも充填剤6が溶融する温度以上に設定される。図3(b)は、冷却穴3内で充填剤6が溶融した状態を示している。
【0030】
S5では、作業者は、内筒体4を金型2の冷却穴3に挿入する。図3(c)は、内筒体4を挿入した状態を示している。
【0031】
S6では、作業者は、内筒体4の基部43に継手部材5の連結部54を螺合させ、これによって図1に示される金型冷却構造100を得る。図3(d)は、継手部材5の連結部54を螺合させた状態を示している。
【0032】
なお、この例では全ての工程を作業者が行っているが、一部又は全部の工程を機械により行うことも可能である。
【0033】
次に、上記金型冷却構造100を採用したことによる作用効果について説明する。
【0034】
上記金型冷却構造100によれば、内筒体4の外周側に筒状部材44を配置することで内筒体4との間に隙間を形成し、金型2と冷媒との間の熱伝達性を部分的に低下させることができる。よって、金型2の冷却穴3を形成した後であっても、金型2の加工を最小限に抑制しながら所望の冷却効率となるように隙間を形成する範囲を適宜調整して、冷却効率を部分的に低減させることができる(請求項1、2に対応)。
【0035】
また、筒状部材44は、冷却穴3の段部32に当接するように配置されるので、金型2が使用される向きにかかわらず、製品成型時に溶融した充填剤6が外部に流出することを防止することができる(請求項2に対応)。
【0036】
次に、第2実施形態について説明する。
【0037】
図4は、本発明の第2実施形態に係る金型冷却構造200を示している。本実施形態では、内筒体8の構造が第1実施形態の内筒体4とは異なる。
【0038】
内筒体8は、半球殻形の先端を有する先端部82と、先端部に接続し径の異なる2つの円筒部材84a、84bを同軸上に配置して構成される複層部84と、複層部84に接続し複層部84よりも大きな外径を有する基部83と、を有する。
【0039】
複層部84は、先端部82と同一の外径を有する外側パイプ84aと、外側パイプ84aの内径より小さい外径を有する内側パイプ84bとから構成される。内側パイプ84bの外周面には2つの拡径部84cが設けられ、拡径部84cが外側パイプ84aの内周面に当接することで、外側パイプ84aと内側パイプ84bとの間に環状の隙間85が形成される。
【0040】
外側パイプ84aと内側パイプ84bとは一端側においてロウ付けによって固定される。また、外側パイプ84a及び内側パイプ84bと先端部及び基部とが、それぞれロウ付けによって固定される。
【0041】
なお、本実施形態では、内筒体8の一部の範囲を複層構造とするので、内筒体8の外径を軸方向に亘って同一にすることができ、第1実施形態のように冷却穴7の内面に段部を形成する必要はない。
【0042】
次に、上記金型冷却構造200の製造方法について説明する。
【0043】
上記金型冷却構造200は、第1実施形態と同様に、図2に示されるS1〜S6の工程を経て製造される。なお、本実施形態では、内筒体8の加工工程S1のみが第1実施形態と異なり、その他の工程は同一である。
【0044】
すなわち、S1では、作業者は、外側パイプ84a、内側パイプ84b、先端部82、及び基部83をロウ付け固定することで内筒体8を形成する。
【0045】
次に、上記金型冷却構造200を採用したことによる作用効果について説明する。
【0046】
上記金型冷却構造200によれば、内筒体8が先端部82と複層部84とから構成されるので、第1実施形態と同様に、内筒体8の一部の範囲は複層構造となり、金型2と冷媒との間の熱伝達性を部分的に低下させることができる。よって、金型2の冷却穴7を形成した後であっても、金型2の加工を最小限に抑制しながら、冷却の必要の有無に応じて金型表面の冷却効率を部分的に低減させることができる(請求項1、3に対応)。
【0047】
また、内筒体8の外径を変えることなく内筒体8を複層構造とすることができるので、金型2の冷却穴7を形成した後であっても、金型2の追加加工を必要とすることなく、内筒体8を入れ替えるだけで所望の部分だけ冷却効率を低減させることができる(請求項3に対応)。
【0048】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【0049】
例えば、本発明は、アルミダイカストに用いられる金型2に限らず、冷却を要する金型全般に適用可能である。
【0050】
また、第1実施形態及び第2実施形態では、内筒体4、8の一部の範囲に隙間を設けて内筒体4、8を二層構造としているが、二層に限らず三層以上としてもよい。
【0051】
さらに、第1実施形態では、冷却穴3の内面に段部32を形成し、筒状部材44を段部32より開放端側の内面に配置しているが、筒状部材44の厚み及び形成される隙間の寸法を調整することで、冷却穴3の内面に段部32を設けることなく筒状部材44を配置する構造としてもよい。この場合には、金型2の加工を必要としないので、上記第2実施形態と同様に、内筒体4を入れ替えるだけで所望の部分だけ冷却効率を低減させることができる。
【0052】
さらに、第1及び第2実施形態では、充填剤6としてハンダを用いて説明したが、ハンダに替えてサーモグリスを使用してもよい。この場合、金型製造時の加熱工程(図2のS4)を省略することができる。
【符号の説明】
【0053】
2 金型
3 冷却穴
4 内筒体
5 継手部材
7 冷却穴
8 内筒体
41 冷媒通路
44 筒状部材(隙間形成部材)
81 冷媒通路
82 先端部
84 複層部
84a 外側パイプ
84b 内側パイプ(隙間形成部材)
100 金型冷却構造
200 金型冷却構造

【特許請求の範囲】
【請求項1】
金型冷却構造であって、
金型に形成される冷却穴内に配置され、内部に冷媒通路を有する内筒体と、
前記内筒体の外周側又は内周側に配置され、前記内筒体との間に隙間を形成する、前記内筒体より軸方向長さが短い隙間形成部材と、
前記内筒体に連結され、前記冷媒通路内に冷媒を供給する継手部材と、
を備えることを特徴とする金型冷却構造。
【請求項2】
前記冷却穴は、開放端側がより大径となるように段部を有し、
前記隙間形成部材は、前記内筒体の外周側に配置され、前記段部と軸方向に当接する、
ことを特徴とする請求項1に記載の金型冷却構造。
【請求項3】
前記内筒体は、前記冷却穴の底部側に配置される先端部と、前記先端部に対して軸方向に接合され内周側に前記隙間形成部材が配置される複層部と、から構成される、
ことを特徴とする請求項1に記載の金型冷却構造。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2012−166236(P2012−166236A)
【公開日】平成24年9月6日(2012.9.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−29078(P2011−29078)
【出願日】平成23年2月14日(2011.2.14)
【出願人】(000231350)ジヤトコ株式会社 (899)
【出願人】(399124130)株式会社スグロ鉄工 (13)
【Fターム(参考)】