JP4177219B2 - 冷却機能付き金型 - Google Patents

Description

本発明は、ダイカスト鋳造などに利用される金型に関し、特に金型の温度上昇を抑制する冷却機能付き金型に関する。

ダイカスト鋳造、低圧鋳造または樹脂射出成形などにおいて、溶湯や溶融樹脂により加熱されて高温になる金型を冷却して金型の温度を適正に維持することは、生成される成形品の品質および生産性を向上させるために不可欠である。従来より、金型の冷却方法としては、金型内部に形成された冷却通路に、冷却水などの冷却媒体を通すことにより行われてきた。

冷却媒体を用いた冷却方法においては、金型内に形成される冷却通路の形状、配置などの違いにより種々な構造を有しているが、鋳造法や金型の形状などの個別要因に応じて好適な冷却通路の構造が採用されている。近年では、均等な冷却性能を発揮しうる内冷構造付き金型が公知となっている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−４２７１２号公報

特許文献１に開示されている内冷構造付き金型は、金型内に主供給通路と、主供給通路に対して並列的に接続された複数の冷却穴とを備えている。この構成によると、金型内に冷却媒体を供給した際に、各冷却穴に供給される冷却媒体の温度がほぼ均等となり、各冷却穴において均等な冷却性能を発揮させることができる。また、特許文献１には、冷却穴内の洗浄等のメンテナンス上の便宜のため、主金型と副金型に分離する構造についても開示されている（図１０参照）。

一方、成形品の設計変更などに伴い、金型の改造が必要となる場合がある。このような場合に、改造後の金型の形状によっては、既存の冷却穴では十分な冷却効果を得られないため、冷却穴の位置変更や増設などの冷却通路の改造も必要となる場合がある。特許文献１に開示された主金型２’と副金型１’からなる内冷構造付き金型Ｍ’（図１０参照）について、冷却穴２０’を増設する場合を考慮すると、主金型２’においては冷却穴２０’を穿設する必要があり、副金型１’においては底面より主供給通路１１’および主排出通路１５’を通じて冷却穴２０’に通じるための貫通孔１ｅ’，１ｄ’，１ｇ’を穿設し、その後に供給管１４’を取り付ける必要がある。また、貫通孔１ｇ’と増設する冷却穴２０’の位置を対応させなければならないので、加工作業が複雑化する傾向にある。さらに、主金型２’と副金型１’の間には、増設した冷却穴２０’を囲繞するＯリング５２’を配設する必要があり、Ｏリング取付溝の形成などの作業も必要となる。したがって、冷却穴２０’を増設するなどの冷却通路の改造には、主金型２’と副金型１’の広範にわたる形状変更が必要であり、これに伴う加工工数が多くかつ作業内容も煩雑であるため、冷却通路の改造が容易に行えないという問題があった。

本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、金型の改造に伴う冷却通路の改造が必要な場合においても、容易に対応できる冷却機能付き金型を提供することを課題とする。

本発明によると、一面を中子型の設置面としたバックアップブロックと、このバックアップブロックの上記設置面に対する当接面および当該当接面とは反対側のキャビティ面を備えるとともに上記バックアップブロックに着脱可能に取付けられる中子型とからなり、上記バックアップブロックには、当該バックアップブロック内に冷却媒体を供給する供給口と、一端が当該供給口に通じるとともに他端が上記設置面側に開放される供給通路と、一端が上記設置面側に開放される排出通路と、当該排出通路の他端に通じるとともに上記バックアップブロック外に冷却媒体を排出する排出口とが設けられ、上記中子型には、上記中子型が上記バックアップブロックに固定されているときに上記供給通路および上記排出通路のそれぞれに通じるとともに上記中子型の上記当接面のみに形成された連続する凹部が上記バックアップブロックの上記設置面と協働して構成する連通路と、当該連通路に通じるとともに上記中子型のキャビティ面側に延びる複数の冷却孔とが設けられている、冷却機能付き金型が提供される。

このような構成によると、バックアップブロックに中子型が取付けられた状態における冷却作用時には、冷却媒体は、供給口よりバックアップブロック内に供給され、供給通路を通じて連通路および冷却孔に送られ、バックアップブロック内の排出通路を通じて排出口よりバックアップブロック外に排出される。金型の改造に伴う冷却通路の改造が必要な場合においても、連通路を形成するべく中子型に設けられている凹部が、連続した状態で中子型の当接面のみに形成されているので、冷却通路の改造が容易に行える。具体的には、冷却孔を増設する必要が生じても、中子型をバックアップブロックから分離し、連通路を形成する凹部から通じる位置に冷却孔を新規に穿設するだけの改造で足り、中子型だけの改造で済む。また、連通路を拡張する場合においても、中子型の当接面に形成された凹部を拡張するだけの加工で足りるので、加工が容易であるとともに中子型だけの改造で済む。したがって、冷却孔を増設するなどの冷却通路の改造に対しても中子型だけの改造で済むので、改造にかかる時間とコストを大幅に削減できる。さらに、バックアップブロックおよび中子型に形成された冷却通路は、両金型内に穿設された孔により構成されているので、冷却通路の構成部品を削減することができるとともに分解・組付け時の作業工数を低減できる。

好ましくは、上記連通路を囲繞する環状のシール手段が、上記バックアップブロックと上記中子型の間に設けられている。

このような構成によると、環状のシール手段により連通路全体を囲繞しているので、複数箇所にそれぞれ別個のシール手段を用いる場合と比べて冷却媒体の漏洩防止に対する保証が容易である。

好ましくは、上記バックアップブロックには、上記供給通路に通じるとともに上記中子型が上記バックアップブロックに固定されているときに上記冷却孔の少なくとも１つに内挿される供給管が設けられている。

このような構成によると、供給管は供給通路に通じるとともに冷却孔に内挿されているので、冷却媒体が供給管を通じて冷却孔内にスムーズに送り込まれることとなり、中子型を効率よく冷却することができる。

好ましくは、上記中子型には、上記中子型の当接面から上記冷却孔の少なくとも１つの先端付近まで延びるとともに、当該先端付近の一部を除いて冷却孔を区画する仕切板が配設されている。

このような構成によると、中子型に仕切板を設けるだけで冷却媒体を確実に冷却孔の先端に到達させることができる。そして、冷却孔の先端付近の一部については、仕切板が途切れているので、冷却媒体が下流側へスムーズに送り込まれることとなり、中子型を効率よく冷却することができる。また、冷却孔を新規に増設する場合でも、中子型に仕切板を設けるだけの簡単な改造により、上述と同様に中子型を効率よく冷却することができる。

好ましくは、上記供給通路が、上記中子型の当接面に略平行な第１部分と、上記第１部分および上記連通路に連通すべく上記中子型の当接面に略垂直な方向に延びる第２部分とで構成されている。

好ましくは、上記第２部分が、複数箇所に設けられるとともに上記第１部分に対して並列的に連通する。

このような構成によると、冷却孔の形成箇所が分散している場合においても、あらかじめ第１部分を拡張した上で、複数の第２部分を第１部分に対して並列的に連通しておくことにより、中子型の冷却作用を均一化できる。

本発明の第１の実施形態について、図１〜図５を参照しつつ具体的に説明する。尚、説明の便宜上、図１を基準として上下の方向を特定することにする。

図１および図２は本発明の第１の実施形態にかかる冷却機能付き金型Ｍを、ダイカスト鋳造用金型に適用した例を示し、１はバックアップブロック、２は中子型を表す。バックアップブロック１は、冷却媒体をバックアップブロック１内に供給する供給口１０と、供給口１０に連通する供給通路１１と、供給通路１１に連通する供給管１４と、排出通路１５と、冷却媒体をバックアップブロック１外に排出する排出口１６とを備えている。中子型２は、溶湯が接するキャビティ面２ａと、キャビティ面２ａ付近まで延びる第１冷却孔２０と、バックアップブロック１に対する当接面としての下面２ｂのみに、バックアップブロック１の上面１ａと協働して連通路２１を構成するべく形成された凹部２１ａと、キャビティ面２ａ付近まで延びる第２冷却孔２２，２３と、連通路２１を囲繞する環状のシール手段５０とを備えている。中子型２は、図示しないボルト締めなどの適宜手段により、バックアップブロック１に着脱可能に取付けられている。尚、図２において、第２冷却孔２２，２３を二点鎖線で示して、その配設箇所を明らかにしている。後述する図４における第２冷却孔２４と、図７における第２冷却孔２５と、図９における第２冷却孔２６についても同様である。

図１に示すように、供給口１０は、バックアップブロック１の下面１ｂに形成され、図示しない冷却媒体供給源に接続された供給配管１８が連結されている。供給通路１１は、バックアップブロック１内に形成され、第１部分１１ａと第２部分１１ｂより構成されている。第１部分１１ａは、供給口１０と交差するとともに中子型２の下面２ｂに略平行な方向に延びている。第２部分１１ｂは、第１部分１１ａおよびバックアップブロック１の上面１ａに通じるとともに中子型２の下面２ｂに略垂直な方向に延びている。バックアップブロック１の上面１ａは、中子型２を設置するための設置面として機能し、この上面１ａには、第２部分１１ｂよりも大径な取付座１２が第２部分１１ｂに連通するように形成されている。取付座１２には、供給管１４を溶接等の適宜手段で一体とした固定リング１３が着脱可能に取付けられている。供給管１４は、第１冷却孔２０に内挿され、供給管１４の先端１４ａは、第１冷却孔２０の先端２０ａ付近まで延びている。第１冷却孔２０は、中子型２の下側において連通路２１に通じている。また、連通路２１の途中には、第２冷却孔２２，２３が連通路２１に通じる上向きに形成されている。図１および図２に示すように、第２冷却孔２２，２３の中央には、中子型２の下面２ｂから第２冷却孔２２，２３の先端２２ａ，２３ａ付近に至るまでの領域を連通路２１の上流側と下流側に区画する仕切板２２ｃ，２３ｃが、中子型２に形成された溝部２２ｂ，２３ｂに嵌合する状態で取付けられている。連通路２１の下流側終端部は、バックアップブロック１に形成された排出通路１５の開口端に通じている。排出通路１５はバックアップブロック１内に垂直方向に形成され、排出口１６に連通している。排出口１６は、バックアップブロック１の下面１ｂに形成され、図示しない温度調節槽などに接続された排出配管１９が連結されている。このように、冷却機能付き金型Ｍには、供給口１０→供給通路１１→供給管１４→第１冷却孔２０→連通路２１→第２冷却孔２２→連通路２１→第２冷却孔２３→連通路２１→排出通路１５→排出口１６の順に冷却媒体を通過させるための冷却通路が形成されている。

バックアップブロック１および中子型２に形成される冷却通路は、ドリルなどを使用して加工することにより形成されており、バックアップブロック１あるいは中子型２の表面に開口端が形成される。この開口端のうち冷却通路にかかわらない箇所については、止栓１７（図１参照）によって閉塞されている。

図１および図２に示すように、シール手段５０は、中子型２の下面２ｂに形成された環状溝５１と、環状のＯリング５２より構成されており、当該シール手段５０により、冷却媒体がバックアップブロック１と中子型２の間から外部に漏洩することはない。本実施形態では、シール材としてＯリングを使用した構成を示しているが、シール手段の態様はこれに限定されず、例えば無定形の液状ガスケットとして知られるＦＩＰＧ（Ｆｏｒｍｅｄ Ｉｎ Ｐｌａｃｅ Ｇａｓｋｅｔ）などのＯリング以外のシール材を用いることもできる。また、Ｏリング装着用の環状溝５１が中子型２に形成されているが、環状溝の態様はこれに限定されず、バックアップブロック１側に形成されていたり、或いは中子型２とバックアップブロック１に跨るように形成されていてもよい。

上述の冷却機能付き金型Ｍを用いた冷却方法について、具体的に説明する。図１および図２に示すように、中子型２はバックアップブロック１に固定されている。冷却媒体は、図示しない冷却媒体供給源から供給口１０を通じてバックアップブロック１内に送り込まれ、供給通路１１を通じて供給管１４内に送られる。冷却媒体は、供給管１４の先端１４ａより第１冷却孔２０の先端２０ａ付近に流れ、第１冷却孔２０と供給管１４の間を通過して連通路２１に流れ込み、連通路２１の途中に設けられた第２冷却孔２２に到達する。第２冷却孔２２においては、連通路２１の上流側と下流側を区画する仕切板２２ｃが第２冷却孔２２の先端２２ａ付近まで延びているので、冷却媒体は、上流側を第２冷却用孔２２の先端２２ａに向かって上昇し、先端２２ａ付近の仕切板２２ｃが途切れている部分を通過して下流側に流入し、連通路２１に向かって降下して再び連通路２１に流れ込む。続いて冷却媒体は連通路２１の下流側に流れ、第２冷却孔２３に到達する。第２冷却孔２３においても、上述の第２冷却孔２２の場合と同様に、冷却媒体は第２冷却孔２３の先端付近まで上昇し、下流側に流入し、連通路２１に向けて降下する。このように、第１冷却孔２０において、冷却媒体が供給管１４を通じて第１冷却孔２０の先端２０ａ付近にスムーズに送り込まれ、中子型を効率よく冷却することができる。また、第２冷却孔２２，２３においては、その先端２２ａ，２３ａ付近を冷却媒体が上流側から下流側へスムーズに送り込まれて通過するので、中子型２を効率よく冷却することができる。そして、冷却媒体は連通路２１の下流側において連通する排出通路１５に送られ、排出口１６を通じてバックアップブロック１外に排出される。排出された冷却媒体は、排出配管１９を通じて、例えば図示しない温度調節槽に送られる。ここで中子型２において熱交換により温度上昇した冷却媒体を所定の温度まで冷却し、図示しない冷却媒体供給源を介して再びバックアップブロック１内に送り込まれるといった冷却媒体の循環式流路を構成しておくと、冷却媒体の使用量を節約できる。

次に、中子型２の改造に伴い、冷却通路を改造する場合について、図３および図４を参照して説明する。図３および図４は、冷却通路改造後にバックアップブロック１に中子型２を取付けた状態を示す。以下の改造手順の説明においては、図３および図４に付された符号を引用して説明する。まず、中子型２をバックアップブロック１より分離し、キャビティ面２ａの改造を行う。続いて第２冷却孔２４を増設するが、増設箇所に連通路２１を構成する凹部が形成されていないため、中子型２の下面２ｂの一部を切削し、凹部２１ａを並列的に拡張する。図４に示すように、新たに切削形成された凹部２１ａより、第２冷却孔２４を２箇所に穿設する。その後、両第２冷却孔２４の中央に溝部２４ｂを形成し、両溝部２４ｂに仕切板２４ｃを取付ける。このように、第２冷却孔２４を増設するなどの冷却通路の改造に対しても中子型２だけの改造で済むので、改造にかかる時間とコストを大幅に削減できる。そして、Ｏリング５２が両金型１，２の外周面の近傍に連通路２１全体を囲繞する状態で設けられているので、上述のように連通路２１を拡張する場合においても別個のシール手段を新たに設ける必要がなく、冷却媒体の漏洩防止に対する保証が容易である。また、両第２冷却孔２４は、既存の第２冷却孔２３に対してそれぞれ並列的に配置されているので、冷却媒体による中子型２の冷却作用が均一化されて好都合である。さらに、例えば冷却通路の改造に伴い第２冷却孔２２が不要となった場合には、図５に示すように、仕切板２２ｃを取り外して止栓２７で第２冷却孔の連通路２１からの分岐部を閉塞するなどの方法により、第２冷却孔２２を冷却通路から簡単に除外できる。本実施形態では第２冷却孔２４を２箇所に増設したが、増設する第２冷却孔の数量や位置はこれに限定されず、１箇所或いは３箇所以上に設けてもよい。また、本実施形態においては既存の中子型２を改造する場合について説明したが、新規に中子型を製作し、既存の中子型２と置き換えるように構成してもよい。この場合も、バックアップブロック１については、既存のものをそのまま使用できる。

図６および図７は、本発明の第２の実施形態にかかる冷却機能付き金型Ｍ２を示す。冷却機能付き金型Ｍ２は、第１実施形態と同様に、バックアップブロック１と中子型２より構成されている。供給通路１１は、バックアップブロック１内部に形成され、第１部分１１ａと第２部分１１ｂより構成されている。第１部分１１ａは、供給口１０と交差するとともに中子型２の下面２ｂに略平行な方向に延びている。第２部分１１ｂは、互いに離間する２箇所に形成され、第１部分１１ａより並列的に分岐して中子型２側の上面１ａに通じるとともに中子型２の下面２に略垂直な方向に延びている。バックアップブロック１の上面１ａにおいて、両第２部分１１ｂに対応する位置には取付座１２が形成され、両取付座１２には、供給管１４を一体接続した固定リング１３が着脱可能に取付けられている。中子型２には、連通路２１が並列的に分岐して形成され、分岐した先の連通路２１の途中には、第２冷却孔２５が４箇所に形成されている。各第２冷却孔２５の中央には、溝部２５ｂがそれぞれ形成されているとともに、各溝部２５ｂには、それぞれ仕切板２５ｃが取付けられている。このように、冷却孔の形成箇所が分散している場合には、あらかじめ第１部分１１ａを拡張した上で、その第１部分１１ａより両第２部分１１ｂを並列的に分岐形成して中子型２内に冷却媒体を供給することにより、第２冷却孔２５における冷却作用が均一化されて好都合である。その他の構成については、第１の実施形態のものと同様であるために、同一部材には同一符号を付して、その説明は省略する。

図８および図９は、本発明の第３の実施形態にかかる冷却機能付き金型Ｍ３を示す。冷却機能付き金型Ｍ３は、第１実施形態と同様に、バックアップブロック１と中子型２より構成されている。供給通路１１は、バックアップブロック１内部に形成され、第１部分１１ａと第２部分１１ｂより構成されている。第１部分１１ａは、供給口１０と交差するとともに中子型２の下面２ｂに略平行な方向に延びている。第２部分１１ｂは、互いに離間する２箇所に形成され、第１部分１１ａより並列的に分岐して中子型２側の上面１ａに通じるとともに中子型２の下面２に略垂直な方向に延びている。そして、両第２部分１１ｂは、中子型２の連通路２１に連通している。中子型２には、連通路２１が並列的に分岐して形成され、分岐した先の連通路２１の途中には第２冷却孔２６が４箇所に形成されている。各第２冷却孔２６の中央には、溝部２６ｂがそれぞれ形成されているとともに、各溝部２６ｂには、それぞれ仕切板２６ｃが取付けられている。このように構成された冷却機能付き金型Ｍ３においては、バックアップブロック１および中子型２に形成された冷却通路は、両金型１，２内に穿設された孔により構成されているので、冷却通路の構成部品を削減することができるとともに分解・組付け時の作業工数を低減できる。また、第２冷却孔２６を増設する場合や連通路２１を拡張する場合においても、第１実施形態と同様の方法によると中子型２だけの改造で済むので、改造にかかる時間とコストを大幅に削減できる。その他の構成については、第１の実施形態のものと同様であるために、同一部材には同一符号を付して、その説明は省略する。

以上、本発明の具体的な実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々な変更が可能である。例えば、上記実施形態おいて、ダイカスト鋳造用金型に冷却機能付き金型Ｍを適用した例について説明したが、低圧鋳造用金型や樹脂の射出成形用金型などにも本発明は適用し得る。

本発明の第１実施形態に係る冷却機能付き金型を示す縦断面図である。 図１におけるＡ−Ａ線断面図である。 本発明の第１実施形態に係る冷却機能付き金型を示す縦断面図である。 図３におけるＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の第１実施形態に係る第２冷却孔の要部を示す縦断面図である。 本発明の第２実施形態に係る冷却機能付き金型を示す縦断面図である。 図６におけるＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の第３実施形態に係る冷却機能付き金型を示す縦断面図である。 図８におけるＤ−Ｄ線断面図である。 従来の内冷構造付き金型を示す縦断面図である。

符号の説明

１ バックアップブロック
２ 中子型
２ａ キャビティ面
２ｂ 下面（当接面）
１０ 供給口
１１ 供給通路
１１ａ 第１部分
１１ｂ 第２部分
１４ 供給管
１５ 排出通路
１６ 排出口
２０ 第１冷却孔（冷却孔）
２１ 連通路
２１ａ 凹部
２２，２３，２４，２５，２６ 第２冷却孔（冷却孔）
２２ｃ，２３ｃ，２４ｃ，２５ｃ，２６ｃ 仕切板
５０ シール手段
Ｍ，Ｍ２，Ｍ３ 冷却機能付き金型

Claims (6)

1. 一面を中子型の設置面としたバックアップブロックと、このバックアップブロックの上記設置面に対する当接面および当該当接面とは反対側のキャビティ面を備えるとともに上記バックアップブロックに着脱可能に取付けられる中子型とからなり、上記バックアップブロックには、当該バックアップブロック内に冷却媒体を供給する供給口と、一端が当該供給口に通じるとともに他端が上記設置面側に開放される供給通路と、一端が上記設置面側に開放される排出通路と、当該排出通路の他端に通じるとともに上記バックアップブロック外に冷却媒体を排出する排出口とが設けられ、上記中子型には、上記中子型が上記バックアップブロックに固定されているときに上記供給通路および上記排出通路のそれぞれに通じるとともに上記中子型の上記当接面のみに形成された連続する凹部が上記バックアップブロックの上記設置面と協働して構成する連通路と、当該連通路に通じるとともに上記中子型のキャビティ面側に延びる複数の冷却孔とが設けられている、冷却機能付き金型。
2. 上記連通路を囲繞する環状のシール手段が、上記バックアップブロックと上記中子型の間に設けられている、請求項１に記載の冷却機能付き金型。
3. 上記バックアップブロックには、上記供給通路に通じるとともに上記中子型が上記バックアップブロックに固定されているときに上記冷却孔の少なくとも１つに内挿される供給管が設けられている、請求項１または２に記載の冷却機能付き金型。
4. 上記中子型には、上記中子型の上記当接面から上記冷却孔の少なくとも１つの先端付近まで延びるとともに、当該先端付近の一部を除いて冷却孔を区画する仕切板が配設されている、請求項１〜３のいずれか１つに記載の冷却機能付き金型。
5. 上記供給通路が、上記中子型の上記当接面に略平行な第１部分と、上記第１部分および上記連通路に連通すべく上記中子型の上記当接面に略垂直な方向に延びる第２部分とで構成されている、請求項１〜４のいずれか１つに記載の冷却機能付き金型。
6. 上記第２部分が、複数箇所に設けられるとともに上記第１部分に対して並列的に連通する、請求項５に記載の冷却機能付き金型。

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