(57)【要約】【課題】冷却穴の内端部よりも金型外方に位置している溶湯流入空間の溶湯を積極的に冷却することができる金型の冷却構造及び当該冷却構造を用いる金型の冷却方法の提供。【解決手段】冷却穴１２ａに挿入される冷却パイプ２０は、第２外パイプ２３の中に外パイプ２１が同芯状に配置され、外パイプ２１の中に内パイプ２２が同芯状に配設されている。外パイプ２１と内パイプ２２との間の空間が外側流路２０ａとされ、内パイプ２２内部の空間が内側流路２０ｂとされる。大径部１２ｅ内面と第２外パイプ２３との間の空間が第２外側流路２０ｃとされ、第２外パイプ２３と外パイプ２１との間の空間が第２内側流路２０ｄとされる。内側流路２０ｂ内に供給された冷却水は、狭小部１０ｂ近傍の位置に形成された小径部１２ｄ内に流入し、第２内側流路２０ｄ内に供給された冷却水は、広大部１０ｃの近傍の位置に形成された空間１２ｆへ流入する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外パイプ部の中に内パイプ部が同芯状に配設されて該外パイプ部と該内パイプ部との間の空間が外側流路とされ、該内パイプ部内部の空間が内側流路とされ、該内側流路又は該外側流路が冷却水の往路又は復路をなす冷却パイプと、
該冷却パイプが配置される略円柱状の冷却穴と鋳造時に溶湯が流入する溶湯流入空間とが形成された金型とを備え、
該冷却穴には該冷却穴の内端部に該内パイプ部の一端が位置するように配置される金型の冷却構造において、
該内端部は該外パイプ部の一端の外径と略同一の内径を有する小径部を備え、該外パイプ部の該一端は該小径部まで延出して該小径部内面に固定され、該冷却穴の外端寄りの部分は該外パイプ部の他端寄りの部分の外径よりも大きい大径部をなし、
該外パイプ部の該外端寄りの部分の外周面と該大径部内面との間には該外パイプ部と同芯状に第２外パイプ部が配置され、該第２外パイプ部の内周面と該外パイプ部の外周面との間に第２内側流路が画成され、該第２外パイプ部の外周面と該大径部内面との間には第２外側流路が画成され、該第２内側流路又は該第２外側流路が冷却水の往路又は復路をなすことを特徴とする金型の冷却構造。
【請求項２】
該溶湯流入空間は、所定の容積の広大部と該広大部よりも容積の小さい狭小部とを有し、該狭小部は該広大部よりも該金型内方に位置しており、該大径部は該広大部の近傍に位置し、該小径部は該狭小部の近傍に位置していることを特徴とする請求項１記載の金型の冷却構造。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の金型の冷却構造を用いて金型の冷却を行うことを特徴とする金型の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型の冷却構造及び当該冷却構造を用いる金型の冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より金型内には、容積の大きな広大部と、広大部よりも容積の小さな狭小部とを有する溶湯流入空間が形成されている。溶湯流入空間をランナー、ゲート、及びキャビティと考える場合には、例えばランナーが広大部に相当し、ゲート及びキャビティが狭小部に相当する場合がある。また、溶湯流入空間をキャビティと考える場合には、鋳造製品の薄肉部を成形する部分が狭小部に相当し、厚肉部を成形する部分が広大部に相当する場合がある。厚肉部及び薄肉部については、例えば、鋳造製品がシリンダブロックであるとすると、シリンダブロックのスカート部が薄肉部に相当し、スカート部以外の部分が厚肉部に相当する。
【０００３】
キャビティは金型内に形成されており、キャビティ内に充填された溶湯を冷却するために、金型のキャビティ近傍の位置には略円柱形状をした冷却穴が、金型の外面から内方へ向けて形成され、冷却穴内には冷却パイプが配置され、冷却パイプを介して冷却穴内に冷却水が供給される金型の冷却構造が構成される。
【０００４】
金型の冷却構造の冷却パイプとしては、例えば、実開平２−１２３３５３号公報（特許文献１）に記載されているような構成が知られている。金型に形成された冷却穴内に配置される冷却パイプは、外パイプの中に内パイプが同芯状に配設されて構成されており、外パイプと内パイプとの間の空間が外側流路とされ、内パイプ内部の空間が内側流路とされる。
【０００５】
冷却パイプは、金型に形成された冷却穴の内端部に内パイプの一端が位置するように配置され、内パイプの他端から内側流路内に冷却水が供給される。冷却水は、内パイプの一端へ至り冷却穴内に流入し、冷却穴から外側流路へと流れ、外パイプの他端から排出される。従って内側流路、外側流路は、それぞれ冷却水の往路、復路をなす。
【特許文献１】実開平２−１２３３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
冷却穴は、金型の外面から内方へ向けて形成されており、冷却穴の内端部に近い溶湯流入空間では冷却効果が高いが、金型外方に位置する溶湯冷却空間では冷却効果が低くなることがある。
【０００７】
また、金型によっては、溶湯流入空間の狭小部が広大部よりも金型内方に位置している場合がある。このような場合に、広大部に対してはより高い冷却効果が要求されるが、上述の金型の冷却構造では、冷却穴の内端部よりも金型の外方に位置している溶湯流入空間に対して適切な冷却効果を発揮することは困難であった。
【０００８】
そこで、本発明は、冷却穴の内端部よりも金型外方に位置している溶湯流入空間内の溶湯を積極的に冷却することができる金型の冷却構造及び当該冷却構造を用いる金型の冷却方法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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、外パイプ部２１の中に内パイプ部２２が同芯状に配設されて該外パイプ部２１と該内パイプ部２２との間の空間が外側流路２０ａとされ、該内パイプ部２２内部の空間が内側流路２０ｂとされ、該内側流路２０ｂ又は該外側流路２０ａが冷却水の往路又は復路をなす冷却パイプ２０と、該冷却パイプ２０が配置される略円柱状の冷却穴１２ａと鋳造時に溶湯が流入する溶湯流入空間１０ａとが形成された金型１０とを備え、該冷却穴１２ａには該冷却穴１２ａの内端部１２ｂに外パイプ部２１の一端が位置するように配置される金型の冷却構造１において、該内端部１２ｂは該外パイプ部２１の一端の外径と略同一の内径を有する小径部１２ｄを備え、該外パイプ部２１の該一端は該小径部１２ｄまで延出して該小径部１２ｄ内面に固定され、該冷却穴１２ａの外端１２ｃ寄りの部分は該外パイプ部２１の他端寄りの部分の外径よりも大きい大径部１２ｅをなし、該外パイプ部２１の該外端１２ｃ寄りの部分の外周面と該大径部１２ｅ内面との間には該外パイプ部２１と同芯状に第２外パイプ部２３が配置され、該第２外パイプ部２３の内周面と該外パイプ部２１の外周面との間に第２内側流路２０ｄが画成され、該第２外パイプ部２３の外周面と該大径部１２ｅ内面との間には第２外側流路２０ｃが画成され、該第２内側流路２０ｄ又は該第２外側流路２０ｃが冷却水の往路又は復路をなす金型の冷却構造１を提供している。
【００１０】
該溶湯流入空間１０ａは、所定の容積の広大部１０ｃと該広大部１０ｃよりも容積の小さい狭小部１０ｂとを有し、該狭小部１０ｂは該広大部１０ｃよりも該金型１０内方に位置しており、該大径部１２ｅは該広大部１０ｃの近傍に位置し、該小径部１２ｄは該狭小部１０ｂの近傍に位置していることが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、請求項１又は請求項２記載の金型の冷却構造１を用いて金型１０の冷却を行う金型の冷却方法を提供している。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１記載の金型の冷却構造、請求項３記載の金型の冷却方法によれば、外パイプ部の外端寄りの部分の外周面と大径部内面との間には外パイプ部と同芯状に第２外パイプ部が配置され、第２外パイプ部の内周面と外パイプ部の外端寄りの部分の外周面との間に第２内側流路が画成され、第２外パイプ部の外周面と大径部内面との間には第２外側流路が画成され、第２内側流路又は第２外側流路が冷却水の往路又は復路をなしているため、内側流路及び外側流路とは別個独立の別系統の冷却流路として第２内側流路及び第２外側流路を確保することができ、冷却穴の内端部よりも外方に位置している溶湯流入空間に対して最適な冷却を行うことができる。更に必要に応じて一時的に、内側流路及び外側流路と、第２内側流路及び第２外側流路とのどちらか一方のみ流したり、冷却水を流すタイミングを変えたり、流す冷却水の量を変えたり、流す冷却水の温度等を変えたりすることも可能であり、このようにして、金型の溶湯流入空間の形状に合わせたきめ細かな冷却の調整を可能とすることができる。
【００１３】
また、本発明の請求項２記載の金型の冷却構造、請求項３記載の金型の冷却方法によれば、溶湯流入空間は、所定の容積の広大部と広大部よりも容積の小さい狭小部とを有し、狭小部は広大部よりも金型内方に位置しており、大径部は広大部の近傍に位置し、小径部は狭小部の近傍に位置しているため、広大部を狭小部よりも積極的に冷却して広大部における冷却効果を発揮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施の形態による金型の冷却構造について図１に基づき説明する。図１に示されるように、金型の冷却構造１は金型１０と冷却パイプ２０を備えている。金型１０は固定型１１と可動型１２とを備えている。鋳造時に固定型１１と可動型１２とが図示せぬ鋳造機にセットされ型が閉じられたときに、固定型１１と可動型１２とによって溶湯流入空間１０ａが画成される。
【００１５】
溶湯流入空間１０ａは、ランナー１０ｃ−１をなし所定の容積を有する広大部１０ｃと、鋳造製品を成形するキャビティ１０ｂ−１、及びゲート１０ｂ−２をなし広大部１０ｃよりも容積の小さな狭小部１０ｂとを備えている。所定の容積とは、図１において例えば上下方向又は左右方向に幅が広い空間をなし、当該広大部１０ｃ内で凝固する溶湯２が厚肉となるような容積であり、空間の幅が狭く凝固する溶湯２が薄肉となる狭小部１０ｂ内の容積と比較して大きな容積となっている。広大部１０ｃを構成するランナー１０ｃ−１から流入したアルミニウム合金等からなる溶湯２は、狭小部１０ｂを構成するキャビティ１０ｂ−１内にゲート１０ｂ−２を介して充填される。広大部１０ｃは狭小部１０ｂよりも金型１０外方に位置している。
【００１６】
可動型１２には、冷却パイプ２０が挿入される冷却穴１２ａが形成されている。冷却穴１２ａは略円柱形状をなし、軸芯に垂直な面で切った断面がいずれの位置においても円形をなし、金型１０の外面から内方へ向けて形成されている。冷却穴１２ａの内端部１２ｂは狭小部１０ｂの近傍に位置し、冷却穴１２ａの外端１２ｃ寄りの部分の一部は広大部１０ｃの近傍に位置する。冷却穴１２ａの径は、金型１０の外面近傍から内方へ向けて所定位置に至るまで一定の径を有する大径部１２ｅになっており、これよりも先の部分、即ち、冷却穴１２ａの内端部１２ｂは、大径部１２ｅよりも径の小さい小径部１２ｄになっている。当該所定位置とは狭小部１０ｂと広大部１０ｃとの境界近傍位置１０ｆに比較的近い冷却穴１２ａの位置である。
【００１７】
換言すれば、大径部１２ｅは、広大部１０ｃの近傍の位置に形成されており、小径部１２ｄは、狭小部１０ｂ近傍の位置に形成されている。小径部１２ｄ、大径部１２ｅを備える冷却穴１２ａは、ドリル加工や放電加工により形成される。大径部１２ｅと接続されている小径部１２ｄの内面には、雌ネジ１２Ａが螺刻されている。
【００１８】
大径部１２ｅの径の大きさは、後述する冷却パイプ２０の外パイプ２１の外径よりも大きく、小径部１２ｄの径の大きさは、外パイプ２１の外径と略同一である。従って、広大部１０ｃ近傍の冷却穴１２ａの位置においては、後述する外パイプ２１の外周面と大径部１２ｅ内面との間に空間１２ｆが形成される。
【００１９】
冷却穴１２ａに挿入される冷却パイプ２０は、図１に示されるように、第２外パイプ２３の中に外パイプ２１が同芯状に配置され、外パイプ２１の中に内パイプ２２が同芯状に配設されて構成されており、外パイプ２１と内パイプ２２との間の空間が外側流路２０ａとされ、内パイプ２２内部の空間が内側流路２０ｂとされる。また、大径部１２ｅ内面と第２外パイプ２３との間の空間が第２外側流路２０ｃとされ、第２外パイプ２３と外パイプ２１との間の空間が第２内側流路２０ｄとされる。
【００２０】
冷却パイプ２０は、冷却穴１２ａの内端部１２ｂをなす小径部１２ｄに内パイプ２２の一端２２Ａが位置するように配置され、内パイプ２２の一端２２Ａは小径部１２ｄ内において開口する。また、外パイプ２１の一端２１Ａ近傍の外周面には雄ネジ２１Ｃが螺刻されており、外パイプ２１の一端２１Ａは小径部１２ｄまで延出し、雄ネジ２１Ｃと雌ネジ１２Ａとが螺合して小径部１２ｄ内面に固定される。外パイプ２１の一端２１Ａは小径部１２ｄ内において開口する。また、第２外パイプ２３は、その一端２３Ａが大径部１２ｅ内であって図１に示される上端近傍の位置に配置され、空間１２ｆへ開口する。ここで、外パイプ２１は外パイプ部に相当し、内パイプ２２は内パイプ部に相当し、第２外パイプ２３は第２外パイプ部に相当する。
【００２１】
大径部１２ｅの外端１２ｃ近傍の部分は、大径部１２ｅよりも更に径の大きな拡径部１２ｇとなっている。拡径部１２ｇには、略円筒形状をなし外径が拡径部１２ｇの内径と略同一の筒状部材２４が、第２外パイプ２３を環装するようにして第２外パイプ２３と同芯状に配置され、その一端２４Ａ（上端）が嵌入されている。拡径部１２ｇに位置する筒状部材２４の外周には、図１に示されるように、Ｏリング２５が３つ設けられており、この部分から冷却水が漏れ出てしまうことを防止する。筒状部材２４の内径は、第２外パイプ２３の外径よりも大きく、筒状部材２４の内面と第２外パイプ２３との間の空間は、大径部１２ｅ内面と第２外パイプ２３との間の空間とともに第２外側流路２０ｃをなす。
【００２２】
筒状部材２４の他端２４Ｂの近傍部分は、第２外パイプ下端部保持部材２６にろうづけにより接続されている。第２外パイプ下端部保持部材２６には貫通孔２６ｃが形成されており、貫通孔２６ｃには内パイプ２２及び外パイプ２１が貫通すると共に、貫通孔２６ｃの図１に示される上部には第２外パイプ２３の下端が圧入されている。貫通孔２６ｃの下端には、内外パイプ保持部材２７の上端部が圧入されて設けられており、当該上端部の周面にはＯリング２７Ａが２つ設けられ、この部分から水が漏れ出ることを防止するように構成されている。また、外パイプ２１と内外パイプ保持部材２７の間には、図１に示されるようにＯリング２８が設けられており、第２入水室２６ａ内の冷却水が外パイプ２１と内外パイプ保持部材２７との間から図１の下方へと漏れ出ることを防止するように構成されている。また、内パイプ２２の図１に示される下端（他端２２Ｂ）の開口は、ろうづけにより閉塞されている。
【００２３】
即ち、内パイプ２２の他端２２Ｂ、外パイプ２１の他端２１Ｂ、第２外パイプ２３の他端２３Ｂ、筒状部材２４の他端２４Ｂは金型１０の外側に延出し、それぞれ入水室２７ａ、出水室２７ｂ、第２入水室２６ａ、第２出水室２６ｂに接続されている。入水室２７ａ、出水室２７ｂは内外パイプ保持部材２７内に形成されており、第２入水室２６ａ、第２出水室２６ｂは第２外パイプ下端部保持部材２６内に形成されている。入水室２７ａ、出水室２７ｂ、第２入水室２６ａ、第２出水室２６ｂには、それぞれホース２８、２９、３０、３１が接続されており、入水室２７ａ、第２入水室２６ａに接続されたホース２８、３０は、図示せぬ冷却水供給装置に連通し、出水室２７ｂ、第２出水室２６ｂに接続されたホース２９、３１は、図示せぬ排水槽等に連通する。
【００２４】
金型の冷却方法では、図示せぬ冷却水供給装置から入水室２７ａを介して内パイプ２２の他端２２Ｂの近傍部分から内側流路２０ｂ内に冷却水が供給され、冷却水は内パイプ２２の一端２２Ａへ至り小径部１２ｄ内に流入し、小径部１２ｄから外側流路２０ａへと流れ、外パイプ２１の他端２１Ｂから出水室２７ｂを介して図示せぬ排水槽に排出されるように構成されている。また、図示せぬ冷却水供給装置から第２入水室２６ａを介して第２外パイプ２３の他端２３Ｂから第２内側流路２０ｄ内に冷却水が供給され、冷却水は第２外パイプ２３の一端２３Ａへ至り空間１２ｆ内に流入し、空間１２ｆから第２外側流路２０ｃへと流れ、筒状部材２４の他端から第２出水室２６ｂを介して排出されるように構成されている。従って、内側流路２０ｂ及び第２内側流路２０ｄ、外側流路２０ａ及び第２外側流路２０ｃは、それぞれ冷却水の往路、復路をなす。
【００２５】
小径部１２ｄは、狭小部１０ｂ近傍の位置に形成され、冷却水が小径部１２ｄ内面に直接接触しているため、キャビティ１０ｂ−１及びゲート１０ｂ−２を構成する狭小部１０ｂ内の金属溶湯２を冷却することができる。また、大径部１２ｅがランナー１０ｃ−１を構成する広大部１０ｃの近傍の位置に形成され、空間１２ｆ内に冷却水が流れているため、広大部１０ｃ内の金属溶湯２を積極的に冷却することができる。更に、内側流路２０ｂ及び外側流路２０ａと別個独立した別系統の冷却流路として第２内側流路２０ｄ及び第２外側流路２０ｃを確保することができ、狭小部１０ｂ、広大部１０ｃそれぞれに対して最適な冷却を行うことができる。
【００２６】
本発明による金型の冷却構造は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本実施の形態による金型の冷却方法では、内側流路２０ｂから外側流路２０ａへ冷却水を流すと同時に第２内側流路２０ｄから第２外側流路２０ｃへと冷却水を流したが、同時に流さずに、必要に応じて一時的にどちらか一方のみ流したりする等、冷却水を流すタイミングを変えたり、流す冷却水の量を変えたり、流す冷却水の温度等を変えたりしてもよい。このようにすることで、金型１０の溶湯流入空間１０ａの形状に合わせたきめ細かな冷却の調整を可能とすることができる。
【００２７】
また、本実施の形態による金型の冷却方法では、内側流路２０ｂ、外側流路２０ａは、それぞれ冷却水の往路、復路をなしていたが、金型１０内において冷却穴１２ａが、鉛直上方上向きに形成されるような場合には、外側流路２０ａ、第２外側流路２０ｃが往路をなし、内側流路２０ｂ、第２内側流路２０ｄが復路をなすようにして、金型の冷却方法が行われてもよい。
【００２８】
この場合には、例えば内パイプ２２、外パイプ２１の他端２２Ｂ、２１Ｂに接続されている室がそれぞれ出水室、入水室をなし、第２外パイプ２３、筒状部材２４の他端２３Ｂ、２４Ｂに接続されている室がそれぞれ第２出水室、第２入水室をなす。出水室及び第２出水室、入水室及び第２入水室にそれぞれ接続されたホース２８及び３０、２９及び３１は、図示せぬ排水槽、図示せぬ冷却水供給装置にそれぞれ連通するように接続される。
【００２９】
この場合の金型の冷却方法では、図示せぬ冷却水供給装置から入水室を介して、外パイプ２１の他端２１Ｂから外側流路２０ａ内に冷却水を供給すると共に、筒状部材２４の他端２４Ｂから第２外側流路２０ｃ内に冷却水を供給する。冷却水は外パイプ２１の一端２１Ａへ至り小径部１２ｄ内に流入し、小径部１２ｄから内側流路２０ｂへと流れ、内パイプ２２の他端２２Ｂから出水室を介して排出される。また、冷却水は第２外パイプ２３の一端２３Ａへ至り空間１２ｆ内に流入し、空間１２ｆから第２内側流路２０ｄへと流れ、第２外パイプ２３の他端２３Ｂから出水室を介して排出される。このようにすることによって、小径部１２ｄの内面及び空間１２ｆを画成する大径部１２ｅの内面に均一に冷却水を接触させることができ、金型１０を安定して冷却させることができ、キャビティ１０ｂ−１で成形される製品の品質を安定させることができる。
【００３０】
また、冷却穴１２ａは、半径方向で切った断面が小径部１２ｄ、大径部１２ｅのいずれの位置においても円形をなす略円柱形状であったが、大径部１２ｅは断面が円形でなくてもよい。
【００３１】
また、入水室２７ａ、第２入水室２６ａ、出水室２７ｂ、第２出水室２６ｂには、ホース２８、３０、２９、３１がそれぞれ接続されていたが、これらのホースに代えてチューブや銅パイプを用いてもよい。また、固定型１１に冷却穴２ａを形成し、冷却穴２ａ内に冷却パイプ２０を配置するようにしてもよい。
【００３２】
また、溶湯流入空間１０ａの広大部１０ｃ、狭小部１０ｂは本実施の形態の態様に限定されず、例えば、溶湯流入空間がキャビティである場合には、鋳造製品の薄肉部を成形する部分が狭小部をなし、厚肉部を成形する部分が広大部をなしてもよい。
【００３３】
また、金型は上記実施例の金型１０の構成に限定されない。例えば固定型が固定ダイス及び固定ホルダにより構成され、可動型が可動ダイス及び可動ホルダにより構成されている場合には、可動ダイスの外面、固定ダイスの外面が上記実施例の金型１０の外面に相当する。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の金型の冷却構造及び当該冷却構造を用いる金型の冷却方法は、ダイカスト法等の鋳造の分野において極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態による金型の冷却構造を示す断面図。
【符号の説明】
【００３６】
１          冷却構造
１０        金型
１０ａ      溶湯流入空間
１０ｂ      狭小部
１０ｃ      広大部
１１        固定型
１２        可動型
１２ａ      冷却穴
１２ｂ      内端部
１２ｃ      外端
１２ｄ      小径部
１２ｅ      大径部
１２ｇ      拡径部
２０        冷却パイプ
２０ａ      外側流路
２０ｂ      内側流路
２０ｃ      第２外側流路
２０ｄ      第２内側流路
２１        外パイプ
２２        内パイプ
２３        第２外パイプ
【図１】
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