(57)【要約】【課題】冷却穴への圧入が容易に行えるブッシュを備えた金型冷却構造及び該金型冷却構造に使用されるブッシュを提供する。【解決手段】金型の外表面からキャビティに向かって穿設された冷却穴と、前記冷却穴に挿嵌されたブッシュとを備える金型冷却構造において、前記ブッシュは、円筒部と前記円筒部の一端に設けられ前記冷却穴の先端に当接される半球状の頭部とを有し前記冷却穴にすきま嵌めされる案内部、及び前記円筒部の他端から延伸され前記冷却穴にしまり嵌めされる圧入部を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型の外表面からキャビティに向かって穿設された冷却穴と、前記冷却穴に圧入されたブッシュとを備える金型冷却構造において、
前記ブッシュは、円筒部と前記円筒部の一端に設けられ前記冷却穴の先端に当接される半球状の頭部とを有し前記冷却穴にすきま嵌めされる案内部、及び前記円筒部の他端から延伸され前記冷却穴にしまり嵌めされる圧入部を備えることを特徴とする金型冷却構造。
【請求項２】
前記圧入部が、前記円筒部の他端から前記ブッシュの開口部に向けて漸次拡径されるとともに、前記圧入部の外側面と前記開口部の端面とがなす角度が鋭角であ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】
前記冷却穴が、金型の外表面側に設けられ前記圧入部より太径の第１冷却穴、及び前記第１冷却穴のキャビティ側に連続して設けられ前記第１冷却穴より細径の第２冷却穴を備え、
前記ブッシュは、前記案内部が前記第２冷却穴にすきま嵌めされるとともに前記圧入部が前記第２冷却穴にしまり嵌めされ、前記案内部と前記圧入部とを合わせた長さが前記第２冷却穴の長さ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の金型冷却構造。
【請求項４】
前記圧入部と前記第２冷却穴との嵌め合いが、強圧入以上のきつい嵌め合いとされていることを特徴とする請求項３に記載の金型冷却構造。
【請求項５】
金型の外表面からキャビティに向かって穿設された冷却穴に圧入されるブッシュにおいて、
前記ブッシュは、円筒部と前記円筒部の一端に設けられ前記冷却穴の先端に当接される半球状の頭部とを有し前記冷却穴にすきま嵌めされる案内部、及び前記円筒部の他端から延伸され前記冷却穴にしまり嵌めされる圧入部を備えることを特徴とするブッシュ。
【請求項６】
前記圧入部が、前記円筒部の他端から前記ブッシュの開口部に向けて漸次拡径されるとともに、前記圧入部の外側面と前記開口部の端面とがなす角度が鋭角であることを特徴とする請求項５に記載のブッシュ。
【請求項７】
前記冷却穴が、金型の外表面側に設けられ前記圧入部より太径の第１冷却穴、及び前記第１冷却穴のキャビティ側に連続して設けられ前記第１冷却穴より細径の第２冷却穴を備え、
前記案内部が前記第２冷却穴にすきま嵌めされるとともに前記圧入部が前記第２冷却穴にしまり嵌めされ、前記案内部と前記圧入部とを合わせた長さが前記第２冷却穴の長さ以下であることを特徴とする請求項５又は６に記載のブッシュ。
【請求項８】
前記圧入部と前記第２冷却穴との嵌め合いが、強圧入以上のきつい嵌め合いとされていることを特徴とする請求項７に記載のブッシュ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却水によって金型を冷却する金型冷却構造及び金型冷却構造に使用されるブッシュに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金型を冷却するために、金型の外表面からキャビティに向けて冷却穴を穿設し、該冷却穴に冷却水を通水させることが行われているが、この通水される冷却水が冷却穴の内側面を腐食させ、該腐食部分を起点として金型の割れが発生することがあった。この金型の割れは、キャビティから離れた部分で発生しても金型の肉厚が厚く、また、割れの進行が遅いためさほど問題とはならない。
【０００３】
しかし、冷却穴は、冷却の効率向上、及びキャビティに向かって凸状となる等して局部的に高温になりやすい箇所の冷却等の目的から、金型のキャビティ近傍まで穿設させることが好ましい。係る場合、冷却穴とキャビティとの距離が近く当該箇所の金型の肉厚が薄くなり、冷却穴を起点とした割れがキャビティまで到達しやすく、冷却水がキャビティ内へ滲み出す原因となっていた。
【０００４】
このため、金型に対する効率的冷却を図り、耐用性の高い金型を提供することを目的として、実開平６−４１９５５号公報に、冷却穴とキャビティとの間の金型厚みを薄くするよう穿設された冷却穴の内面に、銅系またはアルミニウム系などによる伝熱補強パイプ（ブッシュ）を圧入添設し、該伝熱補強パイプ内に給水管を挿入し通水させて冷却する金型冷却装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平６−４１９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示されている技術では、伝熱補強パイプを冷却穴に圧入させるに際し、冷却穴の略全域を覆う程に長く構成されている伝熱補強パイプの外側面全てが、冷却穴の内側面と強く接触するため、圧入時の抵抗が大きくなり、圧入が困難となる恐れがあった。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、ブッシュを冷却穴へ圧入させるときの、ブッシュと冷却穴との摩擦抵抗を低減させ、冷却穴への圧入が容易に行えるブッシュを備えた金型冷却構造及び金型冷却構造に使用されるブッシュを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の金型冷却構造は、
金型の外表面からキャビティに向かって穿設された冷却穴と、前記冷却穴に圧入されたブッシュとを備える金型冷却構造において、
前記ブッシュは、円筒部と前記円筒部の一端に設けられ前記冷却穴の先端に当接される半球状の頭部とを有し前記冷却穴にすきま嵌めされる案内部、及び前記円筒部の他端から延伸され前記冷却穴にしまり嵌めされる圧入部を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の金型冷却構造によれば、ブッシュが、冷却穴にすきま嵌めされる案内部を備えるため、冷却穴への圧入及び挿嵌時において、案内部で圧入される方向を定めることができる。また、円筒部の他端から延伸され冷却穴にしまり嵌めされる圧入部を備えるため、ブッシュの全長のうち、冷却穴の内側面に強く接触する部分がブッシュの全長の一部を構成する圧入部のみとなり、圧入時の抵抗を少なくすることができる。
【００１０】
本発明の金型冷却構造の好ましい例は、
前記圧入部が、前記円筒部の他端から前記ブッシュの開口部に向けて漸次拡径されるとともに、前記圧入部の外側面と前記開口部の端面とがなす角度が鋭角であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の金型冷却構造の好ましい例によれば、圧入部が、円筒部の他端からブッシュの開口部に向けて漸次拡径されているため、冷却穴への圧入が滑らかになり、より圧入時の抵抗を少なくすることができる。また、圧入部の側面と開口部の端面とがなす角度が鋭角であるため、ブッシュの圧入後に、開口部の外縁が冷却穴を加工するときの工具によって生じる冷却穴の切削痕に引っ掛かりやすくなり、ブッシュの抜けを防止することができる。
【００１２】
本発明の金型冷却構造の好ましい例は、
前記冷却穴が、金型の外表面側に設けられ前記圧入部より太径の第１冷却穴、及び前記第１冷却穴のキャビティ側に連続して設けられ前記第１冷却穴より細径の第２冷却穴を備え、
前記ブッシュは、前記案内部が前記第２冷却穴にすきま嵌めされるとともに前記圧入部が前記第２冷却穴にしまり嵌めされ、前記案内部と前記圧入部とを合わせた長さが前記第２冷却穴の長さ以下であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の金型冷却構造の好ましい例によれば、冷却穴が、金型の外表面側に設けられ圧入部より太径の第１冷却穴を備えているため、ブッシュを第２冷却穴の入口まで抵抗なく挿入することができる。これにより、ブッシュが圧入される距離が短くなり、冷却穴が深いときでもブッシュの圧入が容易となる。
【００１４】
本発明の金型冷却構造の好ましい例は、
前記圧入部と前記第２冷却穴との嵌め合いが、強圧入以上のきつい嵌め合いとされていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の金型冷却構造の好ましい例によれば、圧入部と第２冷却穴との嵌め合いが、強圧入以上のきつい嵌め合いとされているため、圧入部の外側面と第２冷却穴の内側面が強固に密着し、ブッシュの抜けがなくなるとともに、第２冷却穴の先端への冷却水の浸入を阻止し、耐腐食性に優れた金型冷却構造とすることができる。
【００１６】
本発明のブッシュは、
金型の外表面からキャビティに向かって穿設された冷却穴に圧入されるブッシュにおいて、
前記ブッシュは、円筒部と前記円筒部の一端に設けられ前記冷却穴の先端に当接される半球状の頭部とを有し前記冷却穴にすきま嵌めされる案内部、及び前記円筒部の他端から延伸され前記冷却穴にしまり嵌めされる圧入部を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明のブッシュの好ましい例は、
前記圧入部が、前記円筒部の他端から前記ブッシュの開口部に向けて漸次拡径されるとともに、前記圧入部の外側面と前記開口部の端面とがなす角度が鋭角であることを特徴とする。
【００１８】
本発明のブッシュの好ましい例は、
前記冷却穴が、金型の外表面側に設けられ前記圧入部より太径の第１冷却穴、及び前記第１冷却穴のキャビティ側に連続して設けられ前記第１冷却穴より細径の第２冷却穴を備え、
前記案内部が前記第２冷却穴にすきま嵌めされるとともに前記圧入部が前記第２冷却穴にしまり嵌めされ、前記案内部と前記圧入部とを合わせた長さが前記第２冷却穴の長さ以下であることを特徴とする。
【００１９】
本発明のブッシュの好ましい例は、
前記圧入部と前記第２冷却穴との嵌め合いが、強圧入以上のきつい嵌め合いとされていることを特徴とする。
【００２０】
本発明のブッシュ及び本発明のブッシュの好ましい例によれば、該ブッシュが金型冷却構造に使用されたとき、上述した金型冷却構造と同様の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００２１】
上述したように、本発明によれば、ブッシュを冷却穴へ圧入させるときの、ブッシュと冷却穴との摩擦抵抗を低減させ、冷却穴へのブッシュの圧入が容易となる金型冷却構造及び金型冷却構造に使用されるブッシュを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る金型冷却構造を示す断面図である。
【図２】ブッシュを示す図である。
【図３】ブッシュを冷却穴に圧入するときの断面図である。
【図４】ブッシュを冷却穴に圧入するときの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の金型冷却構造及びブッシュの実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
図１は本発明の好適な一実施形態に係る金型冷却構造を示す断面図、図２はブッシュのバリエーションを示す側面図、図３、図４はブッシュを冷却穴に圧入するときの断面図である。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態の金型冷却構造１は、冷却穴２０と、通水装置１０と、ブッシュ４０とを備える。
【００２６】
冷却穴２０は、金型２の外表面３からキャビティ４に向けて穿設され、その内側面２５が略円筒形をなし、その先端２４はキャビティ４近傍に達している。この冷却穴２０は、第１冷却穴２２と第２冷却穴２３とを備える。第１冷却穴２２は、金型２の外表面３側に設けられ、その径Ｄｈ１がブッシュ４０より太径に構成されており、金型２の外表面３近傍には、通水装置１０が取付けられる開口部２１が設けられる。第２冷却穴２３は、第１冷却穴２２の奥、すなわちキャビティ４側に第１冷却穴２２から連続して設けられ、その径Ｄｈ２は第１冷却穴２２より細径に、先端２４は半球状に構成され、ブッシュ４０が圧入され挿嵌される。また、第２冷却穴２３は、キャビティ４との距離が近く、金型２の肉厚が薄い部分に対応する長さに構成されている。
【００２７】
通水装置１０は、冷却穴２０の開口部２１に取付けられる取付部１１と、取付部１１から冷却穴２０の先端２４近傍まで挿入される通水管１２と、取付部１１を介して入水と排水を行う入水管１３及び排水管１４とを備える。入水管１３から送られてきた冷却水は、通水管１２の先端から放出され、冷却穴２０の先端２４で向きを反転し、通水管１２と冷却穴２０の内側面２５との隙間を通り、排水管１４から排出される。
【００２８】
ブッシュ４０は、図２（Ａ）にも示すように、案内部４１と圧入部４４とを備える砲弾型のもので、中空状となっている。案内部４１は、円筒形の円筒部４２と、円筒部４２の一端に設けられ冷却穴の先端２４に当接される半球状の頭部４３とを備え、案内部４１の径Ｄｓ１は第２冷却穴２３にすきま嵌めされる寸法となっている。
【００２９】
圧入部４４は、円筒部４２の他端から漸次拡径されながら延伸され、圧入部４４の径Ｄｓ２は第２冷却穴２３にしまり嵌めされる寸法となっている。この圧入部４４の長さＬ２がブッシュ全体の長さＬ１に占める割合は、１／８〜３／８が好ましい。これは、圧入部４４の長さＬ２が長すぎると、圧入時の摩擦抵抗が増大し圧入が困難となるためであり、逆に短すぎると、圧入した後にブッシュ４０が抜けやすくなるためである。なお、本実施形態のブッシュ４０の圧入部４４の長さＬ２は、ブッシュ全体の長さＬ１に対し２／８の長さとなっている。
【００３０】
ブッシュ４０の板厚は、冷却水の流れを妨げるものでない限り特に限定されず、例えば、板厚０．１〜１．０ｍｍ程度のものを採用することができる。また、ブッシュ４０の材質は、耐腐食性及び熱伝導性に優れたものが好ましく、例えば、ステンレス、銅合金等の金属を採用することができる。また、ブッシュ４０と第２冷却穴２３との熱伝導性を向上させるため、銅や銀等の金属粉末を混合した熱伝導ペーストを、ブッシュ４０と第２冷却穴２３との間に充填することもできる。
【００３１】
ここで、ブッシュ４０と第２冷却穴２３との嵌め合いを説明する。案内部４１の径Ｄｓ１は、上記の通り第２冷却穴２３にすきま嵌めされる寸法であるが、この嵌め合いとしては、軽負荷で精密な摺動部分等に用いられる精転合と呼ばれるものが好ましい。これは、案内部４１と第２冷却穴２３とのすきまが大きすぎると金型２の冷却効率が悪くなるためであり、逆に案内部４１と第２冷却穴２３とが強く接触すると双方の摩擦抵抗によりブッシュ４０の圧入が難しくなるためである。
【００３２】
圧入部４４の径Ｄｓ２は、上記の通り第２冷却穴２３にしまり嵌めされる寸法である。この嵌め合いとしては、部品同士を確実に固定することができる圧入と呼ばれる嵌め合いが好ましいが、分解することのない永久的組み立て等に用いられる強圧入と呼ばれるものがより好ましく、さらに、強圧入よりも圧入される圧入部４４の径が大きく、一般に常用されない程の差がある嵌め合いがより好ましい（便宜上、この嵌め合いを「超強圧入」という。）。この超強圧入の具体的な寸法を挙げると、第２冷却穴２３の径Ｄｈ２に対して圧入部４４の径Ｄｓ２を０．２５〜０．３５ｍｍ大きくしたものが採用できる。なお、第２冷却穴２３の径Ｄｈ２は一般的に３〜５０ｍｍが用いられる。
【００３３】
また、圧入部４４の外側面４６とブッシュ４０の開口部４５の端面とがなす角度αが鋭角となっている。これにより、ブッシュ４０が圧入された後に、開口部４５の外縁４７が第２冷却穴２３の内側面２５に存在する切削痕に引っ掛かり易くなり、ブッシュ４０の抜けをより防止することができる。
【００３４】
なお、本実施形態の金型冷却構造１では、ブッシュ４０が挿嵌されているのは、冷却穴２０のうちキャビティに近い第２冷却穴２３のみである。この理由をここで説明する。金型２の割れは、冷却穴２０とキャビティ４との距離（肉厚）が十分ある場所では割れの進行が遅く、さほど問題とならないことは既に述べた。この金型２の割れは、冷却穴２０を加工するときの工具により冷却穴２０の内側面２５の周方向に刻まれる切削痕の微細な溝が冷却水により腐食し、この腐食箇所を起点として発生することが多い。
【００３５】
この切削痕であるが、昨今の工具及び加工技術等の向上により、冷却穴２０の円筒部分の内側面２５では割れに発展するようなものは少なくなってきている。一方、冷却穴２０の先端２４部分においては、切削用工具の回転中心軸に近づくにつれ工具の周速度が遅くなるため、最適な加工条件を維持できず、加工面が粗くなってしまい、割れの原因となる溝ができやすい。このように、冷却穴２０を起点とする金型２の割れと当該割れによるキャビティ４への冷却水の滲み出しを防止するには、冷却穴２０の先端２４、及びキャビティ４との距離が近い先端２４近傍を保護することが重要であることがわかる。このため、本実施形態の金型冷却構造１は、キャビティに近い第２冷却穴２３をブッシュ４０で保護する構成となっているのである。
【００３６】
次に、図３、図４を参照して、ブッシュ４０を冷却穴２０に圧入する方法を説明する。図３に示すように、先ず、必要に応じて、第２冷却穴２３の先端２４に、公知の熱伝導ペースト２７を適量載置する。次に、ブッシュ４０を第１冷却穴２２の開口部２１より挿入する。このとき、第１冷却穴２２は、ブッシュ４０より太く構成されているため、第２冷却穴２３の入口まで、ブッシュ４０は滑らかに挿入される。
【００３７】
次に、図４に示すように、第１冷却穴２２の開口部２１より、ブッシュ４０の案内部４１の内面と同じ先端形状を備えた圧入治具５０を挿入する。このとき、案内部４１は、第２冷却穴２３とすきま嵌めされる嵌め合いとなっているため、さほど抵抗なく第２冷却穴２３に挿入され、圧入部４４が第１冷却穴２２に残った状態となる。次に、圧入治具５０をハンマー等で叩く、又はプレス装置で押す等して、図１に示す位置までブッシュ４０を圧入するのである。
【００３８】
ここで、ブッシュ４０の圧入部４４と第２冷却穴２３との嵌め合いは超強圧入が好ましいことは既に述べたが、このような嵌め合いを従来の金型冷却構造に採用すると、圧入する距離が長いため、ブッシュを圧入することが困難である。一方、本実施形態の金型冷却構造１では、第１冷却穴２１が圧入部４４より太径に構成されていること、圧入される圧入部４４の長さＬ２がブッシュ４０全体の長さＬ１の一部であること、及び第２冷却穴２３が案内部４１とすきま嵌めされる関係にあることにより、第２冷却穴２３の入口までブッシュ４０の圧入部４４が滑らかに挿入される。このため、ブッシュ４０を圧入する距離が短くなり、圧入部４４と第２冷却穴２３とを超強圧入の嵌め合いとしても問題なく圧入できるのである。
【００３９】
次に、図２（Ｂ）〜（Ｄ）に示す、本発明に係るブッシュの他の実施形態についても説明する。図２（Ｂ）に示すブッシュ４０ａは、案内部４１ａの円筒部４２ａの中程が膨らみを有している。この膨らみ部分の径Ｄｓ１ａは、第２冷却穴２３との嵌め合いにおいて、中間嵌めとすることが好ましい。中間嵌めとすることで、ブッシュ４０ａの圧入に大きな抵抗となることがなく、また、円筒部４２ａの外側面と第２冷却穴２３の内側面との接触が強くなり、金型２の熱を冷却水に効率よく伝えることができるためである。
【００４０】
図２（Ｃ）に示すブッシュ４０ｂは、その開口部４５ｂがフレア状に広げられ、当該部分が圧入部４４ｂをなしている。このブッシュ４０ｂによれば、その長さの殆どが案内部４１ｂとなっているため、第２冷却穴２３への圧入時における摩擦抵抗が少なく、圧入を容易に行うことができる。また、圧入部４４ｂの外側面と開口部４５ｂの端面とがなす角度βが他の形態のブッシュに比べ鋭くなっているため、開口部４５ｂの外縁４７ｂが第２冷却穴２３の切削痕により引っ掛かりやすくなり、ブッシュ４０ｂの抜け防止効果を発揮することができる。
【００４１】
図２（Ｄ）に示すブッシュ４０ｃは、圧入部４４ｃの外側面４６ｃが、ブッシュ４０ｃの軸と平行に構成されている。これにより、圧入部４４ｃのうち、第２冷却穴２３の内側面に強く接する面が多くなり、ブッシュ４０ｃの圧入後にブッシュ４０ｃが抜けにくくなる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態の金型冷却構造及びブッシュによれば、ブッシュに案内部と圧入部とを設け、さらに、ブッシュの全長を、冷却穴の保護が必要な冷却穴の先端及び先端近傍としたことで、ブッシュの圧入が容易となるとともに、ブッシュの長さも短く済むようになり金型冷却構造及びブッシュの製造コストを低減させることができる。さらに、冷却穴を第１冷却穴と第２冷却穴との２種類の径をもつものとしているため、第２冷却穴の入口までは、滑らかにブッシュを挿入させることができ、ブッシュの圧入がより容易となる。
【００４３】
また、圧入部と第２冷却穴との嵌め合いを超強圧入とすることで、圧入部と第２冷却穴とが強固に密着し、ブッシュの抜け防止を図ることができるとともに、ブッシュと第２冷却穴との間に冷却水が入り込むのを防止し、さらに、ブッシュと第２冷却穴との隙間に充填され得る熱伝導ペーストの流出を防止するため、耐腐食性に優れ、金型の割れが発生し難い金型冷却構造とすることができる。また、第２冷却穴とキャビティとがつながるような金型の割れが発生しても、冷却水がキャビティまで滲み出すことがなく、製品不良を防止することができる。
【００４４】
また、ブッシュの開口部の外縁をなす角度が鋭角となっているため、ブッシュを第２冷却穴に圧入した後に、ブッシュの開口部の外縁が冷却穴の内側面に存在する切削痕に引っ掛かり易くなり、ブッシュの抜けを防止することができる。
【００４５】
なお、上述した本実施形態の金型冷却構造及びブッシュは、本発明の例示であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においてその構成を適宜変更することができる。例えば、深さの浅い冷却穴では、第１冷却穴を省略して第２冷却穴のみを穿設し、第２冷却穴に通水装置を取付けることもできる。
【符号の説明】
【００４６】
１・・金型冷却構造、２・・金型、３・・外表面（金型）、４・・キャビティ、
１０・・通水装置、１１・・取付部、１２・・通水管、１３・・入水管、１４・・排水管、
２０・・冷却穴、２１・・開口部（冷却穴）、２２・・第１冷却穴、２３・・第２冷却穴、２４・・先端、２５・・内側面、２７・・熱伝導ペースト、Ｄｈ１・・第１冷却穴の径、Ｄｈ２・・第２冷却穴の径、
４０・・ブッシュ、４１・・案内部、４２・・円筒部、４３・・頭部、４４・・圧入部、４５・・開口部（ブッシュ）、４６・・外側面（圧入部）、４７・・外縁、α，β・・角度、Ｌ１・・ブッシュの長さ、Ｌ２・・圧入部の長さ、Ｄｓ１・・案内部の径、Ｄｓ２・・圧入部の径、
５０・・圧入治具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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