(57)【要約】【課題】簡単な構成でブッシュを容易に交換することができ、安価で耐久性が高く、加圧ピンの付着物を取り除いてブッシュの交換必要頻度を少なくすることができる金型を提供する。【解決手段】金型は、キャビティ３内に突出し可能に設けられた加圧ピン１５と、該加圧ピン１５を摺動可能に保持するブッシュ１６と、を備えており、ブッシュ１６が、その軸方向に分割して、キャビティ側ブッシュ３１と反キャビティ側ブッシュ３２とにより構成されている。キャビティ側ブッシュ３１は、超高硬度材料を含む高硬度材料により構成されている。【選択図】    図２
2004195540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティ内に突出し可能に設けられた加圧ピンと、該加圧ピンを摺動可能に保持するブッシュと、を備えた金型であって、
ブッシュを、その軸方向に分割して、キャビティ側ブッシュと反キャビティ側ブッシュとにより構成したことを特徴とする金型。
【請求項２】
キャビティ側ブッシュを高硬度材料により構成したことを特徴とする請求項１に記載のダイカスト金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型に関し、特に、キャビティ内に突出し可能に設けられた加圧ピンを備えた金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ダイカスト製品の鋳巣をなくして強度や機密性を向上させるために、金型に加圧ピンを設けて、鋳造時に加圧ピンをキャビティ内に突出すことにより溶湯を加圧することが行われている（特許文献１）。そして、特許文献１には、この種の加圧鋳造に用いられる加圧鋳造用ダイカスト装置は、溶湯を加圧する加圧プランジャを型枠に微少のクリアランスをもって進退自在に嵌合し、鋳造時にこの加圧部材（加圧プランジャ）を鋳造用空間内に突出させて溶湯を加圧するようにしていること、また、上記クリアランスは鋳造用空間に直接臨んでいたので、鋳造用空間内に充填された溶湯がそのクリアランス内に進入することがあり、このクリアランス内に進入した溶湯は、製品から破断されて上記クリアランス内に残存し易く、そのバリの量が多くなると上記加圧プランジャの作動が不良となって安定した品質の製品が得られないため分解清掃する必要が頻繁生じていた、などと記載されている（公報第１頁右下欄第２行〜第２頁左上欄第１行）。
【０００３】
そして、特許文献１には、型枠に微少のクリアランスをもって摺動自在に嵌合した加圧プランジャ(加圧ピン)を備え、鋳造時にその加圧プランジャを後退位置から上記型枠内に形成した鋳造用空間(キャビティ)に突出させて、その鋳造用空間内に充填した凝固完了以前の溶湯を加圧するようにした加圧鋳造用ダイカスト装置において、上記加圧プランジャが後退位置に位置した状態において、その加圧プランジャと型枠との間に、かつ上記クリアランスと鋳造用空間との間に、上記クリアランスよりも大きいバリ発生防止用の間隙を形成するとともに、上記間隙に加圧プランジャを突出させたことを特徴とする加圧鋳造用ダイカスト装置が開示されている。
【０００４】
また、別の従来の技術としては、溶湯状または半凝固状の金属が注入されるキャビティと該キャビティに対面して開口する嵌合孔とを備えた成形型と、該成形型の嵌合孔に前進及び後退可能に嵌合され、該嵌合孔の内周面に対向する対向面と該対向面に形成されたガス吹出口とを備えた軸状加圧体とを用い、該成形型のキャビティに溶湯状または半凝固状の金属が注入された状態で、該軸状加圧体のガス吹出口からガスを吹き出す吹出操作と、該軸状加圧体を溶湯状または半凝固状の金属に押し込む押込操作とを実施し、溶湯状または半凝固状の金属を加圧することを特徴とする鋳造における加圧方法、および、溶湯状または半凝固状の金属が注入されるキャビティと該キャビティに対面して開口する嵌合孔とを備えた成形型と、該成形型の嵌合孔に回転可能かつ前進及び後退可能に嵌合され、回転に伴い溶湯状または半凝固状の金属を径外方向に付勢する突部を備えた軸状加圧体とを用い、該成形型のキャビティに溶湯状または半凝固状の金属が注入された状態で、該軸状加圧体をその軸心回りで回転させ該金属を径外方向に付勢する回転操作と、該軸状加圧体を溶湯状または半凝固状の金属に押し込む押込操作とを実施し、溶湯状または半凝固状の金属を加圧することを特徴とする鋳造における加圧方法、が知られている（特許文献２）。
【０００５】
そして、特許文献２には、その方法に用いられる金型は、溶湯が注入されるキャビティと金型に形成されたブッシュ取付孔とブッシュ取付孔に保持された筒形のブッシュとを備えており、ブッシュは耐熱鋼（例えばＳＫＤ６１）から構成されており、キャビティに対面して開口する嵌合孔と、第１筒部と、第１筒部から径外方向に延設されたフランジ部とを備えていることなどが記載されている（段落番号００１３、および図１、図２）。
【０００６】
さらに別の従来の技術として、型内に溶湯を充填後、部分加圧ピンによって部分加圧を行う部分加圧ピンの構造において、前記部分加圧ピンの先端部の形状をテーパ状とすると共に、前記先端部の外周面に対向する型に前記外周面を所定圧力で押圧する押圧部材を設けたことを特徴とし、さらには、前記押圧部材は、複数に分割したガイドブッシュと、このガイドブッシュに押圧力を与える弾性部材とから成り、前記部分加圧ピンが前記型内に対して最も後退している場合には、前記部分加圧ピンの外周面全面と前記ガイドブッシュの内周面全面が密着状態になる部分加圧ピン構造が知られている（特許文献３）。
【０００７】
そして、特許文献３には、押圧部材が、２分割されて部分加圧ピンの進退方向に対して直角方向に移動自在に構成されたガイドブッシュを備えた構成とされていることが開示されている（段落番号００１０）。また、特許文献３には、このような構成の作用として、以下のことが記載されている。すなわち、部分加圧ピンをキャビティに対して最も後退させた状態では、２分割したガイドブッシュは一体となり、且つ部分加圧ピンの外周面の全面と２分割したガイドブッシュの内周面の全面が密着した状態になる。従って、溶湯をキャビティ内に充填し加圧するに際して、溶湯が部分加圧ピンの先端部とピン孔やガイドブッシュとの間に侵入しないので、バリの差込み、アルミの付着物などの侵入がない。次いで、溶湯をキャビティ内に充填完了後、部分加圧ピンをキャビティ内に前進させることによって部分加圧を行う。部分加圧ピンは、２分割したガイドブッシュをスプリングの押圧力に抗して分離させながら、即ちガイドブッシュの間に割部を形成してキャビティ内に前進する（段落番号００１４〜００１５）。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭６１‐１４６３号公報
【特許文献２】
特開平８‐７１７２３号公報
【特許文献３】
特開平８−２０６８０８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように加圧ピンを備えた金型においては、図３に参照されるように、加圧ピン１５をキャビティ３内に突出させて溶湯を加圧したときに、その溶湯が固化して突出された加圧ピン１５の周囲に付着することがある（以下、溶湯が固化して加圧ピン１５に付着したものを付着物Ｆという）。このようにキャビティ内に突出されて付着物が付着した状態から加圧ピンを後退させると、加圧ピンとその嵌合孔との間のクリアランスに付着物が加圧ピンに伴って入り込み、孔に対する加圧ピンの摺動抵抗が大きくなって両者の摺動面が損傷したり、加圧ピンが作動しなくなるなどの問題が発生する。そして、金型の使用に伴って加圧ピンとその嵌合孔とが摩耗することにより、両者の間のクリアランスが次第に大きくなって寸法精度が不安定となるため、クリアランスに付着物が入り込むという問題が発生し易くなる。
【００１０】
上記特許文献１にあっては、キャビティ内に充填された溶湯がクリアランスに進入してバリが発生するのを防止することを目的としたもので、加圧ピンを後退させたときに付着物がクリアランス内に入り込むことは考慮していなかった。そして、使用によりクリアランスか増大するなどにより、付着物がクリアランス内に入り込んで加圧ピンとその孔とが損傷すると、特許文献１においては、加圧ピンが孔に対して直接嵌合された構造であるため、加圧ピンの交換だけではなく孔が形成された型枠までも交換することが必要となるという問題があった。
【００１１】
また、上記特許文献２にあっては、構造が複雑であるために制御が煩雑で製造コストがかかるという問題があった。また、特許文献２にあっては、図５にも示すように、ブッシュ１６’が一体で成形されているために、その交換の必要性が発生した場合に、ブッシュ１６’全体を交換しなければならず、無駄があった。そして、このような無駄があるために、ブッシュ１６’を構成するための素材として、付着物の進入により損傷しやすいような耐久性の低い安価なものしか使用することができなかった。
【００１２】
さらに、上記特許文献３にあっては、加圧ピンの付着物を取り除くために、ガイドブッシュの内周面が加圧ピンの外周面と密着するように、ガイドブッシュが半円筒状となるように２分割した形状に成形されたものであった。そして、特許文献３にあっては、加圧ピンをキャビティ内に前進させて部分加圧を行うときには、２分割されたガイドブッシュが分離する。そのため、付着物が、ガイドブッシュの間から孔の中に入り込んだり、加圧ピンを後退させたときにガイドブッシュの間に位置して閉じなくなるなどの問題があった。
【００１３】
本発明は、上述した問題を優位に解決するためになされたもので、簡単な構成で、損傷したり加圧ピンとの間のクリアランスが増大したときなど、必要ある場合にブッシュを容易に交換することができる構造の金型を提供することを目的とする。また、本発明は、安価で耐久性が高く、加圧ピンの付着物を取り除いてブッシュの交換必要頻度を少なくすることができる金型を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の金型に係る発明は、上記目的を達成するため、キャビティ内に突出し可能に設けられた加圧ピンと、該加圧ピンを摺動可能に保持するブッシュと、を備えた金型であって、ブッシュを、その軸方向に分割して、キャビティ側ブッシュと反キャビティ側ブッシュとにより構成したことを特徴とするものである。また、請求項２の金型に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、キャビティ側ブッシュを高硬度材料により構成したことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項１の発明では、金型内に形成されたキャビティに溶湯を充填して所定のタイミングで加圧ピンを前進させて突出し溶湯を加圧する。そして、溶湯が固化して金型を開き、成形品を金型から取り出すとともに加圧ピンを所定のタイミングで後退させる。加圧ピンは、ブッシュに担持されており、ブッシュは、キャビティ側ブッシュと反キャビティ側ブッシュとに、その軸方向に分割して構成されている。加圧ピンが前進・後退する際において、キャビティ側ブッシュは加圧ピンとの間で摺動し、反キャビティ側ブッシュは加圧ピンと摺動しないように成形されている。加圧ピンに溶湯が固化して付着物が付着した場合には、加圧ピンとキャビティ側ブッシュとの間の摺動部分に付着物が入り込み、両者の間で摺動抵抗が大きくなって破損したり加圧ピンが作動しなくなる。そこで、加圧ピンと摺動するキャビティ側ブッシュを金型から取外し、新たなキャビティ側ブッシュを金型に取付ける。キャビティ側ブッシュのみが交換され、反キャビティ側ブッシュはそのまま使用される。
請求項２の発明では、請求項１に記載の発明において、キャビティ側ブッシュは、超高硬度材料を含む高硬度材料により構成されていることにより、加圧ピンが後退するときに付着物を削除する。そのため、加圧ピンとキャビティ側ブッシュとの間の摺動部分に付着物が入り込むことが防止され、また、かかる部分に付着物が入り込む場合があったとしても、破損することがなく加圧ピンを安定して摺動可能に担持する。そして、高硬度材料は比較的高価であるが、キャビティ側ブッシュを構成することから、その使用量が少なくて済むために低コスト化が図られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の金型の望ましい実施の一形態を、ダイカストマシンに使用される金型である場合により、図１〜図４に基づいて詳細に説明する。なお、同一符号は、同様または相当する部分を示すものとする。
本発明の金型は、概略、キャビティ３内に突出し可能に設けられた加圧ピン１５と、この加圧ピン１５を摺動可能に保持するブッシュ１６と、を備えており、ブッシュ１６が、その軸方向に分割して、キャビティ側ブッシュ３１と反キャビティ側ブッシュ３２とにより構成されてなるものである。
本発明は、上記に加えて、キャビティ側ブッシュ３１が超高硬度材料を含む高硬度材料により構成されたものである。
【００１７】
金型は、図１に示した実施の形態の形態の場合、互いに対向して相対的に近接・遠退可能に配置された一対（１、２）からなるもので、近接して衝合されたときに内部にキャビティ３を形成する。金型には、溶湯Ｍをキャビティ３内に圧入するためのプランジャ機構５と、溶湯Ｍを半凝固状の状態で部分的に加圧するための加圧機構６とが設けられている。
【００１８】
プランジャ機構５は、キャビティ３に接続されて溶湯Ｍが供給されるプランジャスリーブ１０と、プランジャスリーブ１０内に摺動可能に配設されたプランジャチップ１１と、プランジャチップ１１をプランジャスリーブ１０内で前進・後退駆動する油圧シリンダ１２と、を備えてなる。
【００１９】
加圧機構６は、キャビティ３内に突出し可能に設けられた加圧ピン１５と、加圧ピン１５を摺動可能に保持するブッシュ１６と、加圧ピン１５を前進・後退駆動する油圧シリンダ１７と、を備えてなる。
【００２０】
一方の金型１にはブッシュ１６が嵌挿される孔２０が形成されている。孔２０は、そのキャビティ側（前端側）２０ａが比較的小径で、反キャビティ側（後端側）２０ｂが比較的大径となるように形成されており、小径部２０ａと大径部２０ｂとの間には段部２０ｃが形成されている。また、孔２０の後端には、ブッシュ１６のフランジ（後述する）３２ｂを収容する凹部２０ｄが形成されている。
【００２１】
図２に示すように、ブッシュ１６は、その軸方向に関して、キャビティ側ブッシュ３１と反キャビティ側ブッシュ３２とに分割して構成されている。
キャビティ側ブッシュ３１は、先端部から中間部にわたる部分の外径が孔２０の小径部２０ａの内径と対応するように成形されており、後端部の外径が孔２０の大径部２０ｂの内径と対応するように成形されている。キャビティ側ブッシュ３１の中間部と後端部との間には、孔２０の段部２０ｃと対向する段部３１ｃが形成されている。また、キャビティ側ブッシュ３１の先端面３１ａから段部３１ｃまでの長さは、キャビティ側ブッシュ３１を孔２０に嵌挿してその段部３１ｃを孔２０の段部２０ｃに衝合させたときに先端面３１ａがキャビティ３と同一面を形成するように、孔２０の小径部２０ａの長さと同じに成形されている。キャビティ側ブッシュ３１の内周面の径は、加圧ピン１５が前進・後退するときに摺動し得るように、加圧ピン１５の外周面の径に対してわずかな所定のクリアランスを有するように設定されている。
【００２２】
反キャビティ側ブッシュ３２は、その外径が略全長にわたって孔２０の大径部２０ｂの内径と対応するように成形されており、後端部にはフランジ３２ｂが設けられている。また、キャビティ側ブッシュ３１の段部３１ｃから後端面３１ｂまでの長さと反キャビティ側ブッシュ３２の長さとを合わせた長さは、キャビティ側ブッシュ３１を孔２０に嵌挿し、さらに反キャビティ側ブッシュ３２を嵌挿してフランジ３２ｂをボルト３３などによって孔２０の後端の凹部２０ｄに留めたときに、反キャビティ側ブッシュ３２の先端面３２ａがキャビティ側ブッシュ３１の後端面３１ｂに当接して、キャビティ側ブッシュ３１の段部３１ｃが孔２０の段部２０ｃに衝合されてその先端面３１ａがキャビティ３と同一面を形成した状態で固定されるように成形されている。したがって、キャビティ側ブッシュ３１は、反キャビティ側ブッシュ３２を金型の孔２０から取外すだけで容易に孔から抜き出すことができ、また、孔２０へ先に嵌挿してさらに反キャビティ側ブッシュ３２を孔２０に嵌挿しフランジ３２ｂをボルト３３などによって留めるだけで、その段部３１ｃおよび後端面３１ｂが孔２０の段部２０ｃおよび反キャビティ側ブッシュ３２の先端面３２ａに対してそれぞれ衝合されて、容易に位置決め固定される。なお、反キャビティ側ブッシュ３２の内径は、加圧ピン１５と接することがないように加圧ピン１５の外径よりも大きく成形されている。
【００２３】
さらに、キャビティ側ブッシュ３１は、たとえばＷＣやＣＢＮなどの燒結体など、超硬合金、サーメット、高硬度セラミックスのような耐熱性・耐摩耗性を有する高硬度材料（超高硬度材料を含む）により構成されている。一方、反キャビティ側ブッシュ３２は、たとえばＳＫＤ６１のような一般的で比較的安価な耐熱性を有する材料により構成されている。
【００２４】
なお、加圧ピン１５のキャビテー側ブッシュ３１と摺動される先端部１５ａは、キャビテー側ブッシュ３１と同様に、超高硬度材料を含む高硬度材料により構成することもできる。
【００２５】
このように構成された金型１、２では、型閉じすることによりキャビティ３を形成するとともに、プランジャ機構５のプランジャスリーブ１０内に溶湯Ｍを供給し、油圧シリンダ１２の駆動によってプランジャチップ１１を前進させて、キャビティ３内に溶湯Ｍを充填させる。そして、キャビティ３内に充填された溶湯が半凝固状態のときに加圧機構６の油圧シリンダ１７によって加圧ピン１５を前進駆動してキャビティ３内に突出させ、溶湯Ｍを部分的に加圧する。その後、溶湯Ｍが固化してから金型１、２を開き、成形品を取り出すとともに、加圧機構６の油圧シリンダ１７によって加圧ピン１５を所定のタイミングで後退駆動する。図３に示したように、加圧ピン１５の外周面には、キャビティ３内に突出して半凝固状態の溶湯Ｍを部分的に加圧したときに、溶湯Ｍが固化してできた付着物Ｆが付着することがある。
【００２６】
しかしながら、本発明では、キャビティ側ブッシュ３１の内周面と加圧ピン１５の外周面との間には、、加圧ピン１５が前進・後退するときに摺動し得る程度のわずかなクリアランスが設けられいるだけであり、しかも、キャビティ側ブッシュ３１が高硬度材料により構成されているため、加圧ピン１５が摺動してもキャビティ側ブッシュ３１の内周面の摩耗量が少なくなり、キャビティ側ブッシュ３１の内周面の寸法精度がすなわち加圧ピン１５に対するクリアランスが安定している。したがって、加圧ピン１５に付着した付着物Ｆは、加圧ピン１５の外周面とキャビティ側ブッシュ３１の内周面との間のクリアランスに入り込むことができず、図４に示すように、キャビティ側ブッシュ３１の先端面３１ａで削ぎ落とされて、クリアランスに入り込むことが阻止されることとなる。
【００２７】
また、加圧ピン１５に付着した付着物Ｆが加圧ピン１５の外周面とキャビティ側ブッシュ３１の内周面との間のクリアランスに入り込んで摺動面が損傷した場合であっても、ブッシュ１６がキャビティ側ブッシュ３１と反キャビティ側ブッシュ３２とに軸方向に分割して構成されており、しかも、反キャビティ側ブッシュ３２の内周面が加圧ピン１５と接触していないため、キャビティ側ブッシュ３１のみを交換するだけでよい。さらに、比較的高価な高硬度材料をキャビティ側ブッシュ３１のみに使用して反キャビティ側ブッシュ３２をそのまま使用し続けることができるため、ブッシュ１６の寿命を延ばすことができるだけでなく、金型の製造コストを低減することができ、破損した場合であっても容易に交換を行うことができるためにメンテナンスコストも削減することができる。
【００２８】
本発明ではブッシュ１６をその軸方向に関して分割して構成したので、上述した特許文献３のようにその径方向に関して半割り状に構成したためにかかる半割り状のブッシュを加圧ピンの外周面に密着させるように押圧する押圧部材を必要とすることがなく、しかも、半割り状のブッシュの互いに対向する分割面間に間隙が形成されることにより付着物が進入することがない。
【００２９】
なお、本発明は、上述したダイカストダイカストマシンに使用される場合に限定されることなく、金属を成形するための他の形式の鋳造や射出成形などのような樹脂成形に使用される金型にも適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、ブッシュを、その軸方向に分割して、キャビティ側ブッシュと反キャビティ側ブッシュとにより構成したという簡単な構成で、必要ある場合にキャビティ側ブッシュのみを容易に交換して、反キャビティ側ブッシュはそのまま使用できる構造の金型を提供することができる。
また、本発明によれば、キャビティ側ブッシュを高硬度材料により構成することにより、安価で耐久性が高く、加圧ピンの付着物を取り除いてブッシュの交換必要頻度を少なくすることができる金型を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】金型の実施の一形態を概略で示す断面図である。
【図２】本発明の加圧ピンが挿通されたブッシュ実施の位置形態を拡大して示す部分断面図である。
【図３】図２に示した状態から加圧ピンを前進させてキャビティ内に突出し、付着物が加圧ピンに付着した状態を説明するために示した拡大断面図である。
【図４】図３に示した状態から加圧ピンを後退させたときに、加圧ピンに付着した付着物がキャビティ側ブッシュの先端面で削ぎ落とされて、クリアランスに入り込むことが阻止される状態を説明するために示した拡大断面図である。
【図５】従来の一体に成形されたブッシュを示す部分断面図である。
【符号の説明】
Ｍ      溶湯
Ｆ      付着物
１      金型
２      金型
３      キャビティ
５      プランジャ機構
６      加圧機構
１５      加圧ピン
１６      ブッシュ
２０      孔
３１      キャビティ側ブッシュ
３２      反キャビティ側ブッシュ
【図１】
2004195540.tif 000003
【図２】
2004195540.tif 000004
【図３】
2004195540.tif 000005
【図４】
2004195540.tif 000006
【図５】
2004195540.tif 000007