JP2006239721A - チルベント入れ子 - Google Patents

Abstract

【課題】型開きに際してガス抜き路内で固化した材料を容易に離型させることができると共に、チルベント配置の設計自由度が高く、既製の金型に対するチルベントの新設や増設、移動などといった設計変更にも容易に対応することができるチルベント入れ子を提供する。
【解決手段】金型のキャビイティに連通するガス抜き路４を備えたチルベントを金型本体から分離した入れ子構造とし、このチルベント入れ子１にガス抜き路４内で固化した材料を押出すための離型手段５〜８を金型本体の製品用離型機構から独立した状態に内蔵させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属の鋳造や樹脂の射出成形などにおいて、キャビティからの円滑なガス抜きを図るのに用いられるチルベントに係わり、特に、当該チルベント内で固化した材料を押出すための離型手段（エジェククタ）を金型本体から独立した状態に備えたチルベント入れ子に関するものである。

例えば、アルミニウム合金のダイカストにおいては、金型に溶湯を充填するに際し、スリーブから金型キャビティに到る間におけるエア巻込みや、離型剤に起因するガスの発生などによって、鋳物に鋳巣（ブローホール）が発生することがあり、このような欠陥は鋳物の内部品質に悪影響を与え、機密性や強度の低下などを招く。そのため、金型にエアベントを設けてガス抜け性を確保するのが一般的であるが、溶湯が金型外へ吹出さない程度のエアベントの溝深さは、０．０５ｍｍ前後とされている。

しかし、この程度の大きさのエアベントでは、必要且つ十分なガス抜け性を維持することが難しいため、大きなガス抜き断面積を有しながらも溶湯が金型外へ噴き出しにくいベント形状を備えたチルベントと呼ばれる部品を金型内に配置することが行なわれている（例えば、特許文献１参照）。
上記チルベントは、その中で溶湯を確実に固化させるために、一般に波形のベント形状を備えたガス抜き路を有し、溶湯の最終充填部に配置することによってより高いガス抜き効果を発揮することから、このようなチルベントを用いることによって高品質な鋳物を得ることができる。
特開平１０−２４９５０８号公報

上記のようなチルベントを設けた金型においては、鋳造後の型開きに際して、当該チルベントの波形ガス抜き路内で固化したアルミニウム合金材料を確実に離型させるためには、チルベントの部分にも離型手段としてのエジェクターピンを設けることが必要になるが、従来においては、図６に示すように、チルベント２０に設けられたエジェクターピン２１は、金型３０の本体部分に配置された製品Ｐを押出すための離型機構のエジェクタープレート３１に連結されており、製品用の離型機構に連動して、製品押出し用のエジェクターピン３２と同時作動するようになっていた。

しかしながら、チルベント用のエジェクターピン２１を上記のように配置すると、金型本体部分のエジェクタープレート３１をそれだけ大きく設計しなければならなくなるため、金型設計の自由度が低くなり、鋳造方案その他のレイアウトに支障を来たしたり、金型強度に影響したりする場合がある。
また、すでに完成している金型の鋳造方案を改善するために、チルベントを新設したり、増設したり、移動したりすることも頻繁に行われており、このような場合には、エジェクターピンの移動、追加、エジェクタープレート３１の仕様変更など、多大な労力と費用が必要になるという問題点があった。

本発明は、チルベントと共に、チルベント内で固化した材料の離型手段を備えた従来の金型における上記課題に鑑みてなされたものであって、型開きに際してガス抜き路内で固化した材料を容易に離型させることができると共に、チルベント配置の設計自由度が高く、チルベントの移動や追加などの設計変更にも容易に対応することが可能なチルベント入れ子を提供することを目的としている。

本発明者らは、上記目的に向けて鋭意検討を重ねた結果、チルベントを金型本体から切り離した入れ子構造とし、エジェクターピンなどの離型手段を独自に配置することによって、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに到った。

本発明は上記知見に基づくものであって、本発明のチルベント入れ子は、金型のキャビイティに連通するガス抜き路を有し、金型に取付けられて使用されるチルベント入れ子であって、ガス抜き路内で固化した材料を押出す離型手段を当該金型のキャビティ内で固化した製品用離型機構から独立した状態に備えていることを特徴としている。

本発明によれば、金型本体から分離したチルベント入れ子に、チルベント内で固化した材料を排出するための離型手段を金型本体部の製品用離型機構から独立した状態に設けたことから、金型本体から構造的にも、機能的、作動的にも独立しており、金型本体の製品用離型機構の位置に関係なくチルベントを配置することができ、金型設計の自由度が増すと共に、チルベントの移動や追加にも容易に対応することができるというきわめて優れた効果がもたらされる。

以下、本発明のチルベント入れ子について、その実施の形態と共に、さらに詳細に説明する。

本発明のチルベント入れ子は、上記したように、金型本体とは別体構造をなすと共に、チルベント専用の離型手段を内蔵させたものであって、金型設計の自由度を向上させると共に、既存の金型に対するチルベントの新設や増設、移動などへの対応を容易にするものであるが、本発明のチルベント入れ子の取付け対象となる金型としては、各種金属の鋳造用金型、たとえば鋳鉄、銅合金、亜鉛合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン合金などの重力鋳造用、低・中圧鋳造用、ダイカスト用、スクイズキャスト用などの金型に適用することができる。
また、上記のような鋳造用金型のみならず、樹脂材料の射出成形用金型にも適用することができ、同様に樹脂材料の型外噴出を防止しながら、キャビティ内のガス抜け性を確保してブローホールなど、ガスに起因する欠陥を防止することができる。

本発明のチルベント入れ子において、ノックアウトピンなどから成る離型手段は、チルベント入れ子を構成する可動ブロック及び固定ブロックのいずれか一方、例えば可動ブロックの側に設けるのが一般的であるが、チルベントのガス抜き路は、例えば波形などの複雑な表面形状を備えていることもあって、この中で凝固した材料の離型性は必ずしも良いとは言えず、ガス抜き路内で凝固した材料のチルベントブロックからの確実な型離れを図るためには、チルベントブロックの双方、すなわち固定ブロックと可動ブロックの両方に離型手段を設けることが望ましい。

なお、本発明のチルベント入れ子に用いる材料としては、耐溶損性を重視する場合には、例えばＳＫＤ６１のような合金工具鋼を用いることが望ましく、これに窒化処理などの表面処理を施すことによって表面の硬度を高めた上で使用することも可能である。
また、その熱伝導性の観点から銅系合金を用いることも好ましい。

また、上記離型手段を作動するための動力源としては、ばねを用いることが構造的に最も簡単で、コスト的にも有利であることから一般的であるが、ばねのみに限定される訳ではなく、例えばエアシリンダや油圧シリンダ、電動モータなどを使用することができ、離型手段の作動開始のタイミングを金型の型開きと同期するように制御することも可能である。

また、本発明のチルベント入れ子には、チルベントのガス抜き路の内面温度を制御するために、温調回路を設けることが望ましい。
この温調回路には、溶融材料を当該ガス抜き路内で確実に固化させる観点から、冷却水や冷却オイルを流すのが一般的であるが、場合によっては、溶融材料の冷却速度をさらに精密にコントロールするために、加熱した水や油を供給したり、その流量を調整したりすることも可能である。さらに、このような制御のための温度センサーや電磁バルブなどを設けてもよい。

このような温調回路としては、流路内における流体の流れをできる限り円滑なものとして、温調性能をより効果的なものとするために、分岐点や合流点、行き止まりなどが実質的にない連続した回路とすることが望ましく、当該温調回路の断面積の変動幅についても極力小さくすることが望ましい。

そして、このような連続した温調回路をチルベントブロック内に形成するためには、回路の形成面でブロックを分割し、この分割面のそれぞれに温調回路を溝状に形成した後、例えば拡散接合などの手段によって、両分割面の回路以外の部分を面接合することによって上記ブロックを一体化するようになすことが望ましく、これによって接合面においても熱の移動が円滑に行われるようになり、温調効果が飛躍的に向上することになる。
なお、チルベントブロックの分割面を面接合するには、上記拡散接合に代えてろう接を適用することによっても可能であり、あらかじめ接合面にろう材金属をめっきした状態で、両者を突き合せ、加熱、圧着することによって接合することができる。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は、これら実施例によって何ら限定されるものではない。

（実施例１）
図１は、本発明のチルベント入れ子の一実施例を示すものであって、当該実施例に係わるチルベント入れ子１は、図１（ａ）に示すように、固定ブロック２と、可動ブロック３から主に構成され、これら固定ブロック２及び可動ブロック３の間にガス抜き路４が形成されるようになっている。

そして、これら固定ブロック２及び可動ブロック３のうち、可動ブロック３の側には、図１（ｂ）にも示すように、エジェクタープレート５と、このエジェクタープレート５に固定されたエジェクターピン６及びリターンピン７と、上記エジェクタープレート５を押出し方向に付勢するコイルスプリング８を備え、これらエジェクタープレート５、エジェクターピン６、リターンピン７及びコイルスプリング８によって、当該チルベントのガス抜き路４内で固化した材料を押し出すための離型手段が構成されている。

上記のような離型手段を内蔵したチルベント入れ子１は、図２に示すように、アルミニウム合金のダイカスト用金型３０に取付けられ、上記ガス抜き路４と当該金型３０のキャビティＣとが連通するように配設される。

図３（ａ）〜（ｄ）は、ダイカスト用金型３０に取付けられた上記チルベント入れ子１の機能を順次説明する作動図であって、図３（ａ）は、金型３０の型締め状態を示すものである。

すなわち、型締め状態においては、離型手段のリターンピン７が固定ブロック２に当接することによって、コイルスプリング８の弾性力に抗してエジェクタープレート５を図中左側に移動させ、エジェクターピン６がガス抜き路４から引っ込んだ状態に保持されるようになっている。

次に、金型３０のキャビティＣ内にアルミニウム合金の注湯が行われると、チルベントのガス抜き路４を経てキャビティＣ内のガスが金型外部に排出されると共に、ガス抜き路４内に溶湯が入り込み、速やかに凝固する。

金型３０の型開きが開始されると、図３（ｂ）に示すように、コイルスプリング８の弾性力によって、金型３０の可動型と共に可動ブロック３が移動した分だけエジェクタープレート５がエジェクターピン６と共に押出し作動し、型開きと同時にガス抜き路４内で固化したアルミニウム合金の可動ブロック３からの型離れが開始される。

そして、さらに型開きが進むと、図３（ｃ）に示すように、エジェクタープレート５及びエジェクターピン６が前進限まで押出され、これに伴って型離れが進行し、型開きが終了すると、固化した合金が固定ブロック２からも離れ、図３（ｄ）に示すように離型が完了する。

（実施例２）
図４は、本発明によるチルベント入れ子の他の実施例を示すものであって、図に示すチルベント入れ子１０は、固定ブロック１２と、可動ブロック３から主に構成され、型締め状態においてこれら固定ブロック１２及び可動ブロック３の間にガス抜き路４が形成されるようになっている。

そして、これら固定ブロック２及び可動ブロック３のうち、可動ブロック３の側に、エジェクタープレート５、エジェクターピン６、リターンピン７及びコイルスプリング８から成る上記実施例１と同様の離型手段（可動側離型手段）を備えると共に、当該実施例２においては、固定ブロック２の側にも、同様にエジェクタープレート１５、エジェクターピン１６、リターンピン１７及びコイルスプリング１８から成る離型手段（固定側離型手段）を備えている。

このような構造のチルベント入れ子１０は、実施例１と同様、図２に示したように、ダイカスト用金型３０に取付けられ、当該チルベント入れ子１０のガス抜き路４と 金型３０のキャビティＣとが連通するように配置される。

この実施例に係わるチルベント入れ子１０においては、図５（ａ）に示す型締め状態において、両離型手段のリターンピン７及び１７が互いに当接することによって、コイルスプリング８及び１８の弾性力に抗してエジェクタープレート５及び１５をそれぞれ相反する方向に移動させ、エジェクターピン６及び１６がガス抜き路４からそれぞれ引っ込み状態に保持されるようになっている。

金型３０のキャビティＣ内にアルミニウム合金溶湯が注入されると、同様にチルベントのガス抜き路４を経てキャビティＣ内のガスが金型外部に排出されると共に、ガス抜き路４内に溶湯が入り込み、ガス抜き路４内で速やかに凝固する。

次に、金型３０の型開きが開始されると、固定ブロック２に設置されたコイルスプリング１８の弾性力が可動ブロック３の側のコイルスプリング８よりも大きくしてあるので、図５（ｂ）に示すように、金型３０の可動型と共に可動ブロック３が移動した分だけエジェクタープレート１５がエジェクターピン１６と共に押出し作動し、型開きと同時にガス抜き路４内で固化したアルミニウム合金がまず固定ブロック２から型離れし始める。
すなわち、可動ブロック３の側のエジェクタープレート５は、コイルスプリング８と１８の間における弾性力の上記のような相違によって、固定ブロック２の側のエジェクタープレート１５が前進限に達するまで作動しないようになっている。

型開きが進むと、図５（ｃ）に示すように、固定ブロック２側のエジェクタープレート１５及びエジェクターピン１６が前進限に達し、さらに型開きが進むと、図５（ｄ）に示すように、可動ブロック３側のコイルスプリング８の弾性力によって可動ブロック３側のエジェクタープレート５及びエジェクターピン６が押出し作動を開始し、固化したアルミニウム合金が可動ブロック３からも型離れを始める。

そして、さらに型開きが進むと、図５（ｅ）に示すように、エジェクタープレート５及びエジェクターピン６が前進限に達し、金型３０の型開きが終了すると、固化した合金が可動ブロック３からも容易に離れ、図５（ｆ）に示すように離型が完了する。

本発明の第１の実施例に係わるチルベント入れ子の構造を示す断面図（ａ）及びそのガス抜き路面を示す可動ブロックの側面図（ｂ）である。 図１に示したチルベント入れ子をダイカスト用金型に取付けた状態を示す断面説明図である。 （ａ）〜（ｄ）は図１に示したチルベント入れ子の型開き時の動きを順に示す作動説明図である。 本発明の第２の実施例に係わるチルベント入れ子の構造を示す断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は図４に示したチルベント入れ子の型開き時の動きを順に示す作動説明図である。 従来のダイカスト用金型におけるチルベント及び離型機構の配置を示す断面図である。

符号の説明

１，１０ チルベント入れ子
４ ガス抜き路
５，１５ エジェクタープレート（離型手段）
６，１６ エジェクターピン（離型手段）
７，１７ リターンピン（離型手段）
８，１８ コイルスプリング（離型手段）
３０ 金型
３１ エジェクタープレート（離型機構）
３２ エジェクターピン（離型機構）
Ｃ キャビティ

Claims (5)

1. 金型に取付けられ、該金型のキャビイティに連通するガス抜き路を有するチルベント入れ子において、上記ガス抜き路内で固化した材料を押出す離型手段を上記金型のキャビティ内で固化した製品の離型機構とは独立した状態に備えていることを特徴とするチルベント入れ子。
2. 上記離型手段を固定側と可動側の両方に備えていることを特徴とする請求項１に記載のチルベント入れ子。
3. 上記ガス抜き路の内面温度を調整する温調回路を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のチルベント入れ子。
4. 上記金型がダイカスト用金型であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載のチルベント入れ子。
5. 上記金型が射出成形用金型であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載のチルベント入れ子。

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