JP3690782B2 - Mold with heating device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、昇温させる対象物の側面に沿って装着した、ヒータを内蔵した加熱媒体からの伝熱により、円筒状金型の内側面を加熱して所定温度に維持する加熱装置付金型に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、熱間鍛造において、被加工材の冷却を防止してその流動性を保持したり、あるいは潤滑剤を均一に塗布する等の目的で、プレス金型を150゜C、ないし300゜Cに昇温する。この時、プレス金型などの昇温対象物に直接穿設した孔にヒータを挿着して加熱する方法や、図6に垂直断面で示し、図7に図6のA−A断面を示す加熱装置付金型において、上下2個の円柱状の昇温させる対象物1,1の外側面に沿って、その外側面の形状に対応する形状の内側面を備え、ヒータ3を内蔵した円筒状の金属製加熱媒体2,2をそれぞれ装着し、対象物1,1に挿着された熱電対5,5により温度を計測しながらヒータ3への通電を制御して、加熱媒体2,2からの伝熱により対象物1,1を加熱して所定温度に維持し、被加工材4を保温する方法がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の昇温させる対象物1を直接加熱する方法は加熱効率の点では優れているが、対象物1が金型の場合、ヒータ孔の形成により金型の強度が低下するから、金型を大きく強固にする必要がある。また、図7で示した円筒状の金属製の加熱媒体2を用いる方法は、昇温させる対象物1に孔加工を施す必要がなく、同一寸法の対象物1に共用することが出来、昇温対象物1への装着が容易である等の利点はあるが、対象物1が工具鋼で形成され、加熱媒体2が黄銅材から形成されている場合、両者の熱膨張係数の差異により、図8(a)及び図8(b)に示すように、対象物1と加熱媒体2との間に不均一な隙間6が生じて加熱効率が低下し、対象物1の温度が場所により異なる。
【0004】
この隙間6が生じるのを防ぐため、図10に示すように、加熱媒体2に加熱媒体2を縦断する分離溝7を設け、昇温させる対象物1が常温時に、分離溝7の両側に架け渡されたボルト8を締め付けてその溝幅を縮小し、加熱媒体2を対象物1の外側面に密着させた状態で、ヒータ3に通電して対象物1を加熱する方法も試みた。この方法では、加熱媒体の昇温により生じた隙間6は、ボルト8を締めることにより無くなるが、加熱媒体と対象物の温度により、常時ボルト8の調整を必要とする。また、昇温してボルト8を締めた状態で室温に戻ると、ねじ山が破損する。
【0005】
本発明の目的は、上述の課題を解決し、昇温させる対象物と加熱媒体との密着を常時維持して、加熱効率を高めた加熱装置付金型を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明は、昇温させる対象物の内側面形状に対応する形状を備え、ヒータを内蔵した加熱媒体を装着し、その加熱媒体からの伝熱により、対象物を加熱する加熱装置付金型において、加熱媒体の1ケ所、または複数箇所に加熱媒体を縦断する分離溝を設けるとともに、分離溝の幅を縮小、または拡大させる方向に作用する、上拡径部材 32 と下拡径部材 33 を設け、この間を締め付ける付勢体を具備し、対象物に加熱媒体を常に密着させる。
以上
【0007】
また、上述の加熱装置付金型において、加熱媒体の1ケ所、または複数箇所に、加熱媒体を縦断する分離溝を設ける。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の加熱装置付金型に適用される加熱媒体の第1実施例であり、図6の加熱装置付金型のA−A断面図で示す。
【0009】
この例では、昇温させる対象物1である金型が円柱状であるため、加熱媒体10は対象物1の形状に対応する円筒状で、その内側面の径は対象物1に容易に装着出来るように、対象物1の外側面の径よりわずか大きい。そして、加熱媒体10の外側面に両端が開口するヒータ孔12の内部に、ヒータ3が固着されている。
【0010】
さらに、加熱媒体10には加熱媒体10を縦断する、すなわち、円筒の軸方向に延在する分離溝11が設けられている。そして、分離溝11の一方の側に刻設された雌ねじ13、他方の側に穿設された加熱媒体10の外側面に開口する貫通孔14、貫通孔14を遊貫する一端が雌ねじ13に螺入されたボルト15、ボルト15の他端に螺着されたナット16、及びナット16と貫通孔14の開口部との間でボルト15の周りに挿着された圧縮コイルばね17とで付勢体18を構成する。従って、ナット16の位置により付勢体18の付勢力を調節することが可能である。
【0011】
加熱媒体10を加熱するに先立ち、付勢体18のナット16を回して分離溝11の幅を狭めて、加熱媒体10を昇温させる対象物1に密着させる。この例では対象物1を工具鋼で、加熱媒体を黄銅材で形成したので、加熱時に両者の温度と熱膨張係数の差異により、加熱媒体10の方が大きく膨張して、分離溝11の幅を拡げる方向に膨張力が作用するが、付勢体18の付勢力により、両者の密着が維持される。
【0012】
図2は、本実施例の加熱媒体10により対象物1を設定温度200゜Cまで昇温する時の、加熱媒体10の表面温度と、対象物1中に挿着された熱電対5による温度の経過を示す図であり、約40分で設定温度に達し、その間の加熱媒体10の最高温度は約270゜Cであった。
なお、加熱媒体2も加熱媒体10と同様の構造となっている。
【0013】
図9(a)及び図9(b)は、それぞれ図8(a)及び図8(b)で示した従来例で、対象物1と加熱媒体2との間に隙間が発生する場合における両者の温度の経過を示す図で、加熱媒体2に付加した分離溝11及び付勢体18以外は上述の第1実施例と同一条件で測定した。
図8(a)は、昇温の際に、加熱媒体2と対象物1が熱電対5の感熱部の近くで接し、その反対側で隙間6が最大となった場合で、図9(a)に示すように、80分後に所定の温度に達し、この間の加熱媒体2の最高温度は360゜Cであった。
図8(b)は、熱電対5の感熱部の近くで加熱媒体2と対象物1との隙間が最大となった場合で、所定温度に達するのに120分要し、加熱媒体2の最高温度は420゜Cであった。
従って、第1実施例の加熱装置付金型は、従来例に比べて加熱効率が向上して、所定温度に達するまでの時間を短縮し、かつ加熱媒体の最高温度が低下して加熱媒体やヒータの劣化を抑える効果がある。
【0014】
図3は、第2実施例の加熱媒体20を示す断面図である。前述の第1実施例の加熱媒体10に、加熱媒体20を縦断する切り込み21を設け、加熱媒体20を撓み易くして、対象物1に密着させるための付勢体18の付勢力を低くする。この切り込み21は、加熱媒体20の複数箇所に設けてもよい。
【0015】
図4は、第3実施例の加熱媒体25を示す断面図である。この例は、昇温させる対象物26が角柱状の場合に適用される角筒状の加熱媒体25であり、分離溝11が2ケ所に設けられているので、2つに分割されている。また、2個の付勢体18,18が分離溝11,11の両側に架け渡されている。
【0016】
図5(a)は、第4実施例の加熱媒体30を示す垂直断面図であり、図5(b)は、図5(a)のB−B断面図である。この例は、昇温させる対象物31が円筒状でその内側面から加熱する場合に適用される加熱媒体30である。加熱媒体30の外側面の形状は、対象物31の内側面の形状に対応する円筒状で、ヒータ3が軸方向に挿着され、加熱媒体30を縦断する分離溝11が設けられ、上下面と内側面の縁は面取りされて円錐面となっている。
【0017】
そして、加熱媒体30の上下面にそれぞれ据え置かれた円錐台状の上拡径部材32と下拡径部材33、上拡径部材32の中央に穿設された段部38付きの貫通孔34、下拡径部材33の中央の雌ねじ36に一端が埋め込まれ、貫通孔34を遊貫するボルト35、ボルト35の他端に螺合されたナット37、ナット37と貫通孔34の段部38との間のボルト35の周りに挿着された圧縮コイルばね39とで付勢体40を構成している。
【0018】
対象物31の昇温に先立ち、付勢体40のナット37を締め付けて、その付勢力により上拡径部材32と下拡径部材33を近接させ、加熱媒体30の分離溝11の幅を拡げて、加熱媒体30の外側面を対象物31の内側面に密着させ、その状態で加熱する。
【0019】
上述の各実施例において、加熱媒体10,20,25,30を昇温させる対象物1,26,31の外側面、または内側面のいずれか一方に装着したが、外側面と内側面の両方に設置してもよい。
また、上述の各実施例において、分離溝11を昇温させる対象物1,26,31の中心から放射方向に設けているが、斜めのバイアス溝としてもよい。
さらに、上述の各実施例において、付勢体11に付勢力を付与する弾性体として圧縮コイルばねを使用しているが、耐熱性のゴムやガススプリング等を適用することが可能である。
【0020】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、加熱媒体が昇温させる対象物に常に密着しているので熱伝導が良好で、加熱効率が向上し、対象物の温度が均一になり、昇温に要する時間が短縮され、加熱媒体が必要以上に加熱されることがないので、加熱媒体及びヒータの劣化が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例における加熱媒体を示す断面図
【図2】第1実施例の昇温時の加熱媒体と対象物の温度の経過を示す図
【図3】本発明の第2実施例における加熱媒体を示す断面図
【図4】本発明の第3実施例における加熱媒体を示す断面図
【図5】本発明の第4実施例における加熱媒体を示す垂直断面図と水平断面図
【図6】加熱装置付金型を示す断面図
【図7】従来例の加熱媒体を示す断面図
【図8】従来例の加熱媒体を示す断面図
【図9】図8に示した加熱媒体による昇温時の加熱媒体と対象物の温度の経過を示す図
【図10】従来例の加熱媒体を示す断面図
【符号の説明】
1は対象物、2は加熱媒体、3はヒータ、4は被加工材、5は熱電対、6は隙間、7は分離溝、8はボルト、9はめねじ、10は加熱媒体、11は分離溝、12はヒータ孔、13は雌ねじ、14は貫通孔、15はボルト、16はナット、17は圧縮コイルばね、18は付勢体、20は加熱媒体、21は切り込み、25は加熱媒体、26は対象物、30は加熱媒体、31は対象物、32は上拡径部材、33は下拡径部材、34は貫通孔、35はボルト、36は雌ねじ、37はナット、38は段部、39は圧縮コイルばね、40は付勢体、である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides a mold with a heating device that heats an inner surface of a cylindrical mold and maintains the temperature at a predetermined temperature by heat transfer from a heating medium with a built-in heater attached along a side surface of an object to be heated. It is about.
[0002]
[Prior art]
For example, in hot forging, the press mold is set to 150 ° C. or 300 ° C. for the purpose of preventing the work material from cooling and maintaining its fluidity or evenly applying a lubricant. Raise the temperature. At this time, a method of heating by inserting a heater in a hole directly drilled in an object to be heated, such as a press die, is shown in FIG. 6 in a vertical section, and FIG. 7 shows a section AA in FIG. In a mold with a heating device, a cylinder having an inner surface having a shape corresponding to the shape of the outer surface along the outer surface of two upper and lower
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, although the above-described method of directly heating the
[0004]
In order to prevent the
[0005]
An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a die with a heating device that constantly maintains close contact between an object to be heated and a heating medium to improve heating efficiency.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention has a shape corresponding to the inner side surface shape of the object to be heated, equipped with a heating medium with a built-in heater, the heat transfer from the heating medium, the subject In a die with a heating device for heating an object , an upper diameter is increased in which a separation groove for longitudinally cutting the heating medium is provided at one place or a plurality of places of the heating medium and the width of the separation groove is reduced or enlarged. A
[0007]
In the above-mentioned mold with a heating device, a separation groove for longitudinally cutting the heating medium is provided at one place or a plurality of places of the heating medium.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a first embodiment of a heating medium applied to a mold with a heating device of the present invention, and is shown by a cross-sectional view taken along line AA of the mold with a heating device in FIG.
[0009]
In this example, since the mold that is the
[0010]
Further, the
[0011]
Prior to heating the
[0012]
FIG. 2 shows the surface temperature of the
The
[0013]
9 (a) and 9 (b) are the conventional examples shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b), respectively, in the case where a gap is generated between the
FIG. 8A shows a case where the
FIG. 8B shows a case where the gap between the
Therefore, the mold with the heating device of the first embodiment is improved in heating efficiency as compared with the conventional example, shortens the time to reach a predetermined temperature, and the maximum temperature of the heating medium is lowered to reduce the heating medium and There is an effect of suppressing the deterioration of the heater.
[0014]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the
[0015]
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the
[0016]
FIG. 5A is a vertical sectional view showing the
[0017]
A frustoconical upper-
[0018]
Prior to raising the temperature of the
[0019]
In each of the above-described embodiments, the
Further, in each of the above-described embodiments, the
Further, in each of the above-described embodiments, the compression coil spring is used as the elastic body for applying the urging force to the urging
[0020]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, since the heating medium is always in close contact with the object to be heated, the heat conduction is good, the heating efficiency is improved, and the temperature of the object becomes uniform. The time required for temperature increase is shortened, and the heating medium is not heated more than necessary, so that deterioration of the heating medium and the heater can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a heating medium in a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view showing the temperature of a heating medium and an object during temperature increase in the first embodiment. FIG. 4 is a sectional view showing a heating medium in a third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a vertical sectional view showing a heating medium in a fourth embodiment of the present invention and a horizontal view. FIG. 6 is a sectional view showing a mold with a heating device. FIG. 7 is a sectional view showing a conventional heating medium. FIG. 8 is a sectional view showing a conventional heating medium. FIG. 10 is a cross-sectional view showing a heating medium of a conventional example [Explanation of symbols]
1 is an object, 2 is a heating medium, 3 is a heater, 4 is a workpiece, 5 is a thermocouple, 6 is a gap, 7 is a separation groove, 8 is a bolt, 9 is a female screw, 10 is a heating medium, and 11 is a separation. Groove, 12 is a heater hole, 13 is a female screw, 14 is a through hole, 15 is a bolt, 16 is a nut, 17 is a compression coil spring, 18 is a biasing body, 20 is a heating medium, 21 is a notch, 25 is a heating medium, 26 is an object, 30 is a heating medium, 31 is an object, 32 is an upper-diameter member, 33 is a lower-diameter member, 34 is a through hole, 35 is a bolt, 36 is a female screw, 37 is a nut, and 38 is a stepped portion. , 39 is a compression coil spring, and 40 is an urging member.
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