(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇温させる金型の円筒状内側面を加熱する加熱装置において、該装置は、前記内側面の形状に対応した筒形の加熱媒体（30）と、該加熱媒体（30）に着脱可能なヒータ（３）と、前記加熱媒体（30）の１ケ所、または複数箇所に加熱媒体を縦断する分離溝（11）を有し、前記筒形の加熱媒体（30）の上部に円錐台状の上拡径部材（32）と下部に下拡径部材（33）とを設け、上拡径部材（32）と下拡径部材（33）間を締め付ける付勢体（40）とを具備することを特徴とする加熱装置付金型。
【発明の詳細な説明】
【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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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