(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型に形成された冷却穴と、外部から供給された冷媒が流通する供給通路と、一端が冷却穴の内部に開口し他端が供給通路に開口した連通通路を有し、他端に外径に突出したフランジ部を有するインナパイプと、連通通路を介して冷却穴に供給された冷媒を外部に排出する排出通路と、供給通路と外部とを連通する貫通穴と、該貫通穴に着脱可能に取り付けられた埋め栓とを備えた金型冷却構造であって、
インナパイプのフランジ部と埋め栓との間に弾性部材を圧縮状態で配置することにより、フランジ部を金型に押し付けてインナパイプを金型に固定したことを特徴とする金型冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイカストや低圧鋳造などにおいて、鋳造品の品質や生産性の向上を図るために、金型内に設けられた冷媒通路に冷媒（例えば冷却水）を流通させることにより、キャビティに射出された溶湯を冷却することがある。例えば特許文献１には、図４に示すように、キャビティ面１０１ａ付近まで延びる複数個の冷却穴１０２と、供給口１０３から金型内に冷媒を供給するための主供給通路１０４と、主供給通路１０４から複数の冷却穴１０２に冷媒を供給する複数の分岐供給通路１０５と、分岐供給通路１０５から冷却穴１０２に供給された冷媒を、排出口１０８から金型外に排出する排出通路１０９とを備えた金型の冷却構造が示されている。
【０００３】
分岐供給通路１０５は、一端を冷却穴１０２の内部に挿入したインナパイプ（供給管）１０６の内部に設けられる。インナパイプ１０６の他端は埋め栓１０７に溶接等で固定され、埋め栓１０７は金型内の水平隔壁部１１０に設けられた第１貫通穴１１１に脱着可能に固定される。金型の底壁部１２０には第２貫通穴１２１が設けられ、第２貫通穴１２１には埋め栓１３０が脱着可能に取り付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−４２７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような金型冷却構造では、冷媒として工業用水が使用されることが多い。工業用水には、カルキ等の塩化物やゴミ等の異物などの不純物が混入しているため、この不純物がインナパイプ１０６の内壁に付着・堆積すると、分岐供給通路１０５が狭くなり冷媒の流通が阻害され、金型が十分に冷却されずに鋳造欠陥が生じる恐れがある。このため、定期的にインナパイプ１０６を金型から取り外して、インナパイプ１０６の内部を洗浄する必要がある。
【０００６】
例えば図４に示す金型では、以下のようにしてインナパイプ１０６のメンテナンスが行われる。まず、底壁部１２０の第２貫通穴１２１から埋め栓１３０を取り外した後、この第２貫通穴１２１を介して、水平隔壁部１１０の第１貫通穴１１１から埋め栓１０７及びインナパイプ１０６の一体品を取り外す。そして、インナパイプ１０６の内部を洗浄した後、埋め栓１０７及びインナパイプ１０６の一体品を第１貫通穴１１１に取り付け、さらに埋め栓１３０を第２貫通穴１２１に取り付ける。
【０００７】
しかし、インナパイプ１０６は、多いときは一つの金型に１００本以上設けられる場合もあるため、上記のようにインナパイプ１０６ごとに埋め栓１０７及び埋め栓１３０を着脱する作業は、メンテナンスを行う作業者にとって大きな負担となる。
【０００８】
また、埋め栓１０７は貫通穴１１１に例えば螺合により固定されるが、埋め栓１０７の貫通穴１１１に対する締付力が弱すぎると、主供給通路１０４と排出通路１０９との間で冷媒がリークする恐れがある。一方、埋め栓１０７の締付力が強すぎると、インナパイプ１０６が変形し、分岐供給通路１０５内の冷媒の流通に支障を来たす恐れがある。従って、インナパイプ１０６を金型に取り付ける際には、締付力を適性に管理しながら埋め栓１０７を貫通穴１１１に取り付ける必要があるため、作業者の負担がさらに大きくなる。
【０００９】
さらに、埋め栓１０７は貫通穴１１１に対して螺合や圧入により着脱可能に取付けられるが、両者の固定部の両端が何れも冷媒と接触するため、固定部に冷媒中の不純物が侵入しやすい。不純物が固定部（螺合部あるいは圧入部）に噛み込むと埋め栓１０７の着脱がしにくくなり、最悪の場合、埋め栓１０７を第１貫通穴１１１から取り外すことができなくなる恐れがある。
【００１０】
本発明の解決すべき課題は、インナパイプの着脱作業が容易でメンテナンスのしやすい金型冷却構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するためになされた本発明は、金型に形成された冷却穴と、外部から供給された冷媒が流通する供給通路と、一端が冷却穴の内部に開口し他端が供給通路に開口した連通通路を有し、他端に外径に突出したフランジ部を有するインナパイプと、連通通路を介して冷却穴に供給された冷媒を外部に排出する排出通路と、供給通路と外部とを連通する貫通穴と、この貫通穴に着脱可能に取り付けられた埋め栓とを備えた金型冷却構造であって、インナパイプのフランジ部と埋め栓との間に弾性部材を圧縮状態で配置することにより、フランジ部を金型に押し付けてインナパイプを金型に固定したことを特徴とする。
【００１２】
このように、本発明に係る金型冷却構造では、埋め栓とフランジ部との間に弾性部材を圧縮状態で配置することにより、フランジ部を金型に押し付け、これによりインナパイプを金型に固定している。この構造によれば、埋め栓を金型から取り外すことにより、フランジ部を金型に押し付ける弾性部材の圧縮力が解放され、インナパイプを金型から取り外すことができる。このように、１個の埋め栓を取り外すだけでインナパイプを取り外すことができるため、インナパイプごとに２個の埋め栓を取り外す必要があった図４に示す構成と比べ、作業性が格段に向上する。尚、ここで言う「金型」とは、成形面を有する成形金型だけでなく、成形金型に固定された部材（例えば冷却プレート）を含む。
【００１３】
また、上記の構造によれば、インナパイプの金型への固定力を、弾性部材の弾性力（弾性係数及び圧縮量）により管理することができる。従って、弾性部材の弾性力が適正になるように、弾性部材の弾性係数や圧縮量（フランジ部と埋め栓との距離）を設定すれば、常に適正な力でインナパイプのフランジ部を金型に押し付けることができる。これにより、インナパイプの着脱時に埋め栓の締付力を管理する必要がなくなるため、作業性がさらに向上する。
【００１４】
さらに、上記の構造によれば、弾性部材によりフランジ部を金型の当接面に押し付けることにより、インナパイプを金型に対して着脱可能に取り付けることができるため、インナパイプを固定するために螺合部や圧入部を設ける必要がない。従って、螺合部や圧入部に冷媒中の不純物が侵入することはなく、インナパイプの金型からの取り外しが阻害されることはない。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明の金型冷却構造によれば、従来品と比べてインナパイプの着脱作業が格段に容易化され、メンテナンス作業の負担を大幅に減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る金型冷却構造の断面図である。
【図２】インナパイプのフランジ部の下面図である。
【図３】他の実施形態に係る金型冷却構造の断面図である。
【図４】従来の金型冷却構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１に、本発明の一実施形態に係る金型冷却構造を有する金型１を示す。この金型１は、成形面１ａを有し、一体に形成された成形金型で構成され、インナパイプ１０周辺を除いて図４に示す金型と同様の構成を成している。尚、以下では、各部位の相対的な位置関係を明確にするために図１の上下方向を用いて説明するが、これは金型の使用態様を限定するものではない。
【００１９】
金型１は、成形面１ａ付近まで延びた冷却穴２と、外部から供給された冷媒（例えば冷却水、特に工業用水）が流通する供給通路３と、内部に連通通路１３を有するインナパイプ１０と、インナパイプ１０を介して冷却穴２に供給された冷媒を外部に排出する排出通路４とを備える。インナパイプ１０の連通通路１３の上端は冷却穴２の内部に開口し、下端は供給通路３に開口している。尚、本実施形態では、図示は省略するが、１本の供給通路３から複数のインナパイプ１０の冷媒流路１３が分岐して設けられると共に、これら複数の冷媒流路１３から複数の冷却穴２にそれぞれ供給された冷媒が、１本の排出通路４にまとめられて金型の外部に排出される。
【００２０】
インナパイプ１０は、例えば金属で形成され、円筒部１１と、円筒部１１の下端部に配され、外径に突出したフランジ部１２とからなる。本実施形態では、フランジ部１２は円盤状をなし、フランジ部１２の上側端面に円筒部１１の下端部が例えばろう付け等の手段により固定される。インナパイプ１０には、円筒部１１及びフランジ部１２を貫通した連通通路１３が形成される。フランジ部１２の下側端面には、図２に示すように、直径方向の溝１２ａが形成される。図示例では、直交する２本の溝１２ａが形成され、２本の溝１２ａの交差部（すなわちフランジ部１２の中心）に連通通路１３が開口している。
【００２１】
金型１には、供給通路３と排出通路４とを連通する第１貫通穴５と、供給通路３と外部とを連通する第２貫通穴６とが設けられる。第１貫通穴５は、各冷却穴２の下方に設けられる。第２貫通孔６は、各第１貫通孔５の下方に設けられ、すなわち、各インナパイプ１０のフランジ部１２の下方に設けられる。
【００２２】
第１貫通穴５は、供給通路３に開口した大径内周面５ａと、排出通路４に開口した小径内周面５ｂと、これらの間に形成された肩面５ｃとを有する。大径内周面５ａの内周にはインナパイプ１０のフランジ部１２が配され、小径内周面５ｂの内周にはインナパイプ１０の円筒部１１が配され、肩面５ｃにはフランジ部１２の上側端面が当接している。大径内周面５ａとフランジ部１２の外周面との間、及び、小径内周面５ｂと円筒部１１の外周面との間には、それぞれ半径方向隙間が形成される。
【００２３】
第１貫通穴５、第２貫通穴６、及び冷却穴２は、おおよそ同軸上に配され、金型１の下方からドリル等の機械加工で形成される。これらを金型１の下方から形成可能とするために、第２貫通穴６の内径Ｄ１、第１貫通穴５の大径内周面５ａの内径Ｄ２、小径内周面５ｂの内径Ｄ３、及び冷却穴２の内径Ｄ４は、Ｄ１≧Ｄ２≧Ｄ３≧Ｄ４の関係にあり、図示例では、Ｄ１＝Ｄ２＞Ｄ３＝Ｄ４となっている。
【００２４】
第２貫通孔６は埋め栓７で閉塞される。埋め栓７は、金属や樹脂、あるいはゴム等で形成され、第２貫通穴６に対して着脱可能な手段で取り付けられる。例えば、第２貫通穴６の内周面を円筒面とすると共に、埋め栓７の外周面を上方に向けて若干縮径したテーパ面とし、第２貫通穴６の円筒面状内周面に埋め栓７のテーパ面状外周面を圧入することにより、埋め栓７が第２貫通穴６に固定される。尚、埋め栓７の固定方法はこれに限らず、後述するスプリング８の弾性反力に耐え得る強度で固定できるものであればよい。例えば、埋め栓７の外周面及び第２貫通穴６の内周面にネジ溝を設け、これらを螺合させてもよい。あるいは、圧入と螺合を併用してもよい。
【００２５】
埋め栓７の上側端面とインナパイプ１０のフランジ部１２の下側端面との間には、弾性部材としてのスプリング８が圧縮状態で配置される。このスプリング８の弾性力で、フランジ部１２の上側端面が第１貫通穴５の肩面５ｃに押し付けられ、これによりインナパイプ１０が金型１の内部に固定される。このとき、フランジ部１２の上側端面と第１貫通穴５の肩面５ｃとが密着することにより供給通路３と排出通路４とが遮断され、これらの間の冷媒のリークが防止される。特に、図示例では、フランジ部１２の下側端面の面積が、第１貫通穴５の小径内周面５ａの断面積よりも大きい。これにより、供給通路３の冷媒の圧力によりフランジ部１２を肩面５ｃに押し付ける力が、排出通路４の冷媒の圧力によりフランジ部１２を肩面５ｃから離隔させる力よりも大きくなるため、冷媒の圧力でさらにフランジ部１２を肩面５ｃに押し付けることができる。
【００２６】
スプリング８の弾性力は、スプリング８の弾性係数及び圧縮量により調整することができる。すなわち、弾性力が適正となるように、スプリング８の種類と、フランジ部１２と埋め栓７との距離とを設定することにより、常に一定の力でフランジ部１２を肩面５ｃに押し付けることができる。特に、スプリング８の両端部を環状領域（望ましくは全周）でフランジ部１２及び埋め栓７に当接させることで、フランジ部１２を肩面５ｃに均等な力で押し付けることができる。これにより、インナパイプ１０の姿勢を安定させることができると共に、フランジ部１２と肩面５ｃとを全周で確実に密着させて、供給通路３と排出通路４との間の冷媒のリークを確実に防止することができる。
【００２７】
次に、上記の金型冷却構造における冷媒の流れ（図１の鎖線矢印参照）を説明する。外部から金型１の内部に供給された冷媒は、供給通路３を通ってインナパイプ１０の内部の連通通路１３に流入する。このとき、供給通路３の冷媒の一部は、スプリング８の隙間、あるいは、インナパイプ１０のフランジ部１２の溝１２ａを介してインナパイプ１０内の連通通路１３に流入し、その他はそのまま供給通路３を流通する。このように、フランジ部１２に溝１２ａを形成することで、スプリング８の隙間が小さくて冷媒が通過しにくい場合でも、フランジ部１２の溝１２ａを介して連通通路１３への冷媒の流入を促進することができる。
【００２８】
その後、冷媒が連通通路１３を上方に流動し、インナパイプ１０の円筒部１１の上端開口部から冷却穴２の内部に供給される。この冷却穴２で、冷媒が金型１との間で熱交換を行ない、成形面１ａに接する溶湯を冷却する。その後、冷媒は、冷却穴２の内周面と円筒部１１の外周面との間の通路を通って排出通路４に流入し、他の冷却穴２から排出された冷媒と合流して金型１の外部に排出される。尚、冷却穴２の内周面と円筒部１１の外周面との間に形成される通路の断面積は、円筒部１１の内部の連通通路１３の断面積よりも大きい。
【００２９】
次に、上記の金型冷却構造におけるインナパイプ１０のメンテナンス方法を説明する。まず、埋め栓７を第２貫通穴６から取り外す。これにより、スプリング８の圧縮が解放され、インナパイプ１０のフランジ部１２を第１貫通穴５の肩面５ｃに押さえつけていた力が無くなり、インナパイプ１０を金型１から取り外し可能となる。特に、図示のように、インナパイプ１０をフランジ部１２が下側になるように配置した場合は、埋め栓７を第２貫通穴６から取り外すことにより、スプリング８及びインナパイプ１０が重力で下方に落ちるため、簡単にインナパイプ１０を取り外すことができる。尚、何らかの事情によりフランジ部１２の上側端面が肩面５ｃに固着したときには、フランジ部１２の下側端面の溝１２ａにドライバー等の治具を挿入してフランジ部１２を回転させることにより、フランジ部１２を肩面５ｃから剥離し、インナパイプ１０を取り外すことができる。
【００３０】
金型１から取り外したインナパイプ１０の内部を洗浄したら、インナパイプ１０を金型１に取り付ける。具体的には、インナパイプ１０のフランジ部１２の上側端面を第１貫通穴５の肩面５ｃに当接させると共に、フランジ部１２と埋め栓７との間にスプリング８を配した状態で、埋め栓７を第２貫通穴６に固定する。
【００３１】
このように、インナパイプ１０の金型１からの取り外し及び取り付け作業を、埋め栓７の着脱のみで行うことができるため、図４に示すように１本のインナパイプ１０に対して２個の埋め栓を取り外す必要があった場合と比べて、作業性が格段に向上する。尚、スプリング８を、インナパイプ１０及び埋め栓７の一方又は双方と接合して一体化すれば、着脱作業をさらに容易化することができる。
【００３２】
また、インナパイプ１０の固定力は、スプリング８の弾性力及び圧縮量により決定されるため、常に一定の力でフランジ部１２を肩面５ｃに押し付けることができる。従って、インナパイプ１０を金型１に取り付ける際に、締付力の管理が不要となるため、作業性がさらに高められる。
【００３３】
さらに、フランジ部１２の外周面と第１貫通穴５の大径内周面５ａとの間には隙間が形成されているため、例えばこれらを螺合させたり圧入したりする場合のように、冷媒中の不純物が固定部に噛み込んでインナパイプ１０の着脱が阻害される事態を回避できる。
【００３４】
本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、上記の実施形態では、金型１が、成形面１ａを有し、一体に形成された成形金型で構成された場合を示しているが、これに限らず、図３に示すように、金型１を、成形面１ａを有する成形金型２１と冷却プレート２２とで構成し、これらに金型冷却構造を設けても良い。図示例では、成形面１ａ及び冷却穴２を有する成形金型２１の下面に、冷却プレート２０が環状シール２３を介して取り付けられる。冷却プレート２２には、供給通路３、排出通路４、第１貫通穴５、及び第２貫通穴６が設けられる。この場合、第１貫通穴５を上方から加工することが可能となるため、第１貫通穴５の小径内周面５ｂの内径Ｄ３を冷却穴２の内径Ｄ４よりも小径に形成することができる（Ｄ３＜Ｄ４）。これにより、肩面５ｃの面積が広がり、フランジ部１２との当接面積を拡大することができるため、供給通路３と排出通路４との間の密閉性をより一層高めることができる。尚、図３の金型１のその他の構成については、上記実施形態と同様であるため、重複説明を省略する。
【００３５】
また、供給通路３と排出通路４との間の冷媒のリークを確実に防止するために、フランジ部１２の上側端面と第１貫通穴５の肩面５ｃとの間、あるいは、フランジ部１２の外周面と第１貫通穴５の大径内周面５ａとの間に、環状シールを設けてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１     金型
１ａ   成形面
２     冷却穴
３     供給通路
４     排出通路
５     第１貫通穴
５ａ   大径内周面
５ｂ   小径内周面
５ｃ   肩面
６     第２貫通穴
７     埋め栓
８     スプリング（弾性部材）
１０   インナパイプ
１１   円筒部
１２   フランジ部
１３   連通通路
【図１】
0005630819.tif 000002
【図２】
0005630819.tif 000003
【図３】
0005630819.tif 000004
【図４】
0005630819.tif 000005