JP2017080752A - 成形型の冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】成形型の備える冷却孔に内筒体が取り付けられてなる成形型の冷却構造において、冷却孔と内筒体の双方の密着面に空気溜りのない成形型の冷却構造を提供する。【解決手段】成形型１の備える冷却孔２と、冷却孔２に気密に取り付けられ、冷却媒体の出入り開口３ａを有し、出入り開口３ａ以外は開口を具備しない内筒体３と、から構成され、内筒体３は、他の部位に比して最も塑性変形し易い最変形部３ｃを有し、最変形部３ｃから出入り開口３ａに向かって塑性変形性能が漸次低くなっている。【選択図】図１

Description

本発明は成形型の冷却構造に関するものである。

成形型には一般に、当該成形型の冷却を目的として冷却水等の冷却媒体が流入する冷却孔が設けられている。

この成形型の繰り返し使用により、繰り返しの激しい温度振幅が成形型に作用し、この繰り返しの温度振幅によって成形型には熱疲労が生じ、亀裂の発生に至り得る。

成形型の冷却孔に亀裂が生じることでここが水漏れの起点となり、成形型に水漏れ不具合が生じることによって成形品の生産性が阻害される。

このような問題を解消するべく、冷却孔に内筒体（もしくはインブッシュ）が取り付けられている。この内筒体の一例として、その両端の一方端に冷却媒体の出入り開口を有し、この出入り開口以外は開口を具備しない試験管形状を呈している形態を挙げることができる。

冷却孔に内筒体が取り付けられていることで、成形型の冷却孔に亀裂が生じた場合でも、内筒体にて水漏れを遮断することができ、水漏れを防止することが可能になる。

ところで、冷却孔への内筒体の取り付けは、圧着にておこなわれることが多い。具体的には、冷却孔に内筒体を挿入し、内筒体の内側から圧力を付与することにより、内筒体を外側（冷却孔の内面側）に塑性変形させ、塑性変形した内筒体の外面と冷却孔の内面を密着させるものである。

このように圧着にて冷却孔に内筒体を取り付けるに当たり、冷却孔の内面と内筒体の外面の間に空気溜りが生じる、圧着不良が生じることが往々にしてある。

このように冷却孔の内面と内筒体の外面の間に圧着不良箇所が存在すると、成形型から冷却媒体への放熱性（熱伝導性）が阻害されることになる。

ここで、特許文献１においても、油圧ユニットに接続された油圧ホースから加えられる油圧によって内筒体の内面を加圧して膨張塑性変形させることにより、金型の冷却穴の内壁に内筒体が密着された金型冷却構造が開示されている。

特開平１１−１５６５２０号公報

たとえば上記する試験管形状の内筒体を取り上げるに、内筒体の底、すなわち、冷却媒体の出入り開口と反対側の端部から当該出入り開口に向かって徐々に内筒体を塑性変形させ、圧着させることにより、冷却孔の内面と内筒体の外面の間に空気溜りが生じることが解消できる。

しかしながら、圧着工程において、このように圧着順序を制御することは極めて困難である。

また、特許文献１に開示の金型冷却構造によれば、冷却穴に冷却水を直接供給して冷却する場合と同等の冷却効果を簡易な金型冷却構造にて奏することができるとしている。しかしながら、この金型冷却構造では圧着順序を制御していないことから順不同に密着され、結果として、上記する課題、すなわち、冷却穴に内筒体を圧着する際に空気溜り等の圧着不良が生じることを解消することはできない。

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、成形型の備える冷却孔に内筒体が取り付けられてなる成形型の冷却構造において、冷却孔と内筒体の双方の密着面に空気溜りのない成形型の冷却構造を提供することができるものである。

前記目的を達成すべく、本発明による成形型の冷却構造は、成形型が備える冷却孔と、前記冷却孔に隙間なく取り付けられ、両端の一方端に冷却媒体の出入り開口を有し、該出入り開口以外は開口を具備しない内筒体と、から構成され、前記内筒体は、他の部位に比して最も塑性変形し易い最変形部を有し、該最変形部から前記出入り開口に向かって塑性変形性能が漸次低くなっているものである。

本発明による成形型の冷却構造は、内筒体に塑性変形性能の分布を持たせ、最も塑性変形し易い最変形部を備えていること、および、最変形部から冷却媒体の出入り開口に向かって塑性変形性能が漸次低くなっていることに特徴を有するものである。

ここで、「塑性変形性能」とは、文字通り、塑性変形のし易さや塑性変形のし難さに関する性能であり、最変形部は他の部位に比して最初に塑性変形し、変形姿勢を保持する部位となる。

また、「冷却孔に隙間なく取り付けられ」とは、冷却孔に対し、内筒体が圧着等で取り付けられていることを意味している。さらに、「出入り開口以外は開口を具備しない内筒体」とは、内筒体が底を有していることを意味しており、たとえば試験管形状の内筒体を挙げることができる。

内筒体をその内側から圧力を付与して成形型の冷却孔の内面に圧着するに当たり、最も塑性変形し易い最変形部が他の部位に比して最初に塑性変形して冷却孔の内面に密着する。

そして、この最変形部から出入り開口に向かって塑性変形性能が漸次低くなっていること、すなわち、最変形部から出入り開口に向かって順に塑性変形し難くなっていることから、最初に冷却孔の内面に密着した最変形部の近傍から順に出入り開口に向かって塑性変形が進行することになる。

このように内筒体の塑性変形が最変形部から出入り開口に向かって順に進行することで、内筒体の外面と冷却孔の内面の間に空気溜りが生じることなく、常に空気が出入り開口に押し出されながら冷却孔の内面への内筒体の圧着がおこなわれる。

その結果、内筒体と冷却孔の間に圧着不良である空気溜りの存在しない冷却構造が形成でき、放熱性能に優れた成形型に資することとなる。

ここで、「最変形部」および「最変形部から出入り開口に向かって塑性変形性能が漸次低くなっている」実施の形態として、以下二つの形態を挙げることができる。

その一つの形態は、前記内筒体において、前記最変形部は他の部位に比して最も肉厚の薄い部位であり、該最変形部から前記出入り開口に向かって肉厚が漸次厚くなっている形態である。

内筒体の全体は同一素材から形成され、肉厚の厚みを変化させることで塑性変形性能を変化させる技術思想に立脚した形態である。

一方、他の形態は、前記内筒体において、前記最変形部は他の部位に比して最も塑性変形性能の高い素材から形成され、該最変形部から前記出入り開口に向かって塑性変形性能が漸次低くなる複数種の素材から形成されている形態である。

この形態は、内筒体を塑性変形性能の異なる複数種の素材から形成したものである。たとえば塑性変形性能が高い順に、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、とした場合に、最変形部をアルミニウムから形成し、最変形部に隣接するエリアを３つのエリアに分割し、銅から形成されるエリア部材、ニッケルから形成されるエリア部材、および鉄から形成されるエリア部材とし、塑性変形性能の最も低い鉄から形成されるエリア部材を冷却媒体の出入り開口のあるエリア部材に設定するといった形態を挙げることができる。なお、異種素材の各エリア部材はそれぞれ別体で製作され、隣接エリア部材同士は接着剤等で接着して一体化を図り、内筒体を製作することができる。

また、上記するように、内筒体の肉厚が部位ごとに変化している形態、形成素材が部位ごとに変化している形態のいずれの形態であっても、内筒体はその両端の一方端に出入り開口を有し、他方端、すなわち、冷却孔の最奥に対応する部位に最変形部を有しているのが好ましい。

たとえば既述する試験管形状の内筒体を取り上げるに、冷却孔の最奥に位置する内筒体の部位にある最変形部から、冷却媒体の出入り開口に位置する部位に向かって内筒体が塑性変形しながら冷却孔の内面に圧着することで、内筒体の最変形部から（三次元的に）環状に圧着されることとなる。このように内筒体の最変形部から環状に徐々に圧着を進行させることで、空気溜りがより一層生じない態様にて冷却孔の内面に内筒体を圧着することができる。

以上の説明から理解できるように、本発明の成形型の冷却構造によれば、冷却構造を構成する内筒体に塑性変形性能の分布を持たせ、最も塑性変形し易い最変形部を備えていること、および、最変形部から冷却媒体の出入り開口に向かって塑性変形性能が漸次低くなっていることにより、圧着順序を制御することが可能となり、冷却孔の内面と内筒体の外面の圧着面に空気溜りのない成形型の冷却構造を提供することができる。

本発明の成形型の冷却構造の実施の形態１を示した縦断面図である。 本発明の成形型の冷却構造の実施の形態２を示した縦断面図である。 本発明の成形型の冷却構造の実施の形態３を示した縦断面図である。

以下、図面を参照して本発明の成形型の冷却構造の実施の形態１〜３を説明する。

（成形型の冷却構造の実施の形態１）
図１は本発明の成形型の冷却構造の実施の形態１を示した縦断面図である。図示する成形型の冷却構造１０は、成形型１に設けられた冷却孔２と、この冷却孔２に気密に取り付けられた金属製の内筒体３とから構成される。

図示する冷却孔２はその三次元形状が試験管形状を呈しており、縦断面的に見ると図１で示すような形状となる。

この冷却孔２に対して気密に取り付けられる内筒体３は、その両端の一方端において、不図示の冷却水等の冷却媒体が出入りする出入り開口３ａを有しており、出入り開口３ａ以外は開口を有していない。

また、内筒体３は、図示する縦断面において、冷却孔２の最奥に位置する他方端における肉厚が最も薄く（厚みt1）、したがって他の部位に比して最も塑性変形し易い最変形部３ｃを有している。

そして、最変形部３ｃを起点として、ここから出入り開口３ａに向かって肉厚が徐々に厚くなっている（最変形部３ｃの隣接領域の厚みはt2、ここから出入り開口３ａに進んだ任意位置の厚みはt3、出入り開口３ａに対応する位置の厚みはt4で、t1＜t2＜t3＜t4）。

したがって、最も塑性変形し易い最変形部３ｃから順に、出入り開口３ａに向かって塑性変形性能は徐々に低下する。

そのため、冷却孔２に内筒体３を挿入し、冷却孔２の内面に内筒体３の外面３ｂを圧着するに際し、冷却孔２の内面と内筒体３の外面３ｂの間に空気溜りを生じさせることなく、双方の圧着を実現することができる。

具体的には、図示するように内筒体３の内部から圧力Ｐを付与して内筒体３を塑性変形させ、圧着させるに当たり、肉厚が最も薄く、したがって最も塑性変形し易い最変形部３ｃが他の部位に先行して冷却孔２側に塑性変形し、冷却孔２の内面に圧着される。

次に、最変形部３ｃの近傍で肉厚が最変形部３ｃの次に薄い部位が外側に塑性変形し、冷却孔２の内面に圧着される。

そして、これが出入り開口３ａに向かって漸次おこなわれることにより（Ｘ１方向）、冷却孔２に対して内筒体３は最変形部３ｃから出入り開口３ａに向かって漸次圧着されることになる。

このように、内筒体３の内部に所定の圧力Ｐを付与した際に冷却孔２に対する内筒体３の圧着順序を制御することができ、このような圧着順序の制御により、冷却孔２の内面と内筒体３の外面３ｂの間に空気溜りのない冷却構造を形成することができる。

（成形型の冷却構造の実施の形態２）
図２は本発明の成形型の冷却構造の実施の形態２を示した縦断面図である。図示する成形型の冷却構造１０Ａを構成する内筒体３Ａは、左側の途中位置に厚みt1の最変形部３ｃを備え、ここを起点として、左側にて出入り開口３ａに向かって厚みが漸次厚くなり（厚みt2、t3）、一方、右側では最変形部３ｃから最奥位置を通過し、右側にて出入り開口３ａに向かって厚みが漸次厚くなっている（出入り開口３ａに対応する位置の厚みはt4）。

このように、内筒体３Ａにおいて、その左右の一方の途中位置に最変形部３ｃがある形態であっても、内筒体３Ａの内部から圧力Ｐを付与して内筒体３Ａを塑性変形させた際に、最変形部３ｃが最初に塑性変形して冷却孔２に圧着し、ここを起点として左右それぞれ出入り開口３ａに向かって漸次圧着していく（Ｘ２方向、Ｘ３方向）。

したがって、実施の形態１の成形型の冷却構造１０と同様、内筒体３Ａの内部に所定の圧力Ｐを付与した際に冷却孔２に対する内筒体３Ａの圧着順序を制御することができ、このような圧着順序の制御により、冷却孔２の内面と内筒体３Ａの外面３ｂの間に空気溜りのない冷却構造を形成することができる。

（成形型の冷却構造の実施の形態３）
図３は本発明の成形型の冷却構造の実施の形態３を示した縦断面図である。図示する成形型の冷却構造１０Ｂを構成する内筒体３Ｂは、塑性変形性能の異なる複数種の素材から形成された複数のエリア部材同士が接着されて形成されたものである。

より具体的には、冷却孔２の最奥に位置するエリア部材３ｃが最変形部３ｃであり、他のエリア部材に比して最も塑性変形性能の高い金属から形成されている。

そして、最変形部３ｃを起点として出入り開口３ａに向かって順に、塑性変形性能が順次低い金属部材から形成されたエリア部材３ｄ、３ｅ、３ｆがあり、それらが相互に接着されている。

たとえば塑性変形性能が高い順に、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、とした場合に、エリア部材３ｃをアルミニウムから形成し、エリア部材３ｄ、３ｅ、３ｆをそれぞれ銅、ニッケル、鉄から形成することができる。

実施の形態１の成形型の冷却構造１０と同様、内筒体３Ｂの内部に所定の圧力Ｐを付与した際に、最変形部３ｃから出入り開口３ａに向かって漸次圧着がおこなわれ、冷却孔２に対する内筒体３Ｂの圧着順序が制御されることから、このような圧着順序の制御により、冷却孔２の内面と内筒体３Ｂの外面３ｂの間に空気溜りのない冷却構造を形成することができる。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１…成形型、２…冷却孔（の内面）、３，３Ａ，３Ｂ…内筒体、３ａ…（冷却媒体の）出入り開口、３ｂ…外面、３ｃ…最変形部（最変形エリア）、３ｃ、３ｄ、３ｅ，３ｆ…エリア部材、１０，１０Ａ，１０Ｂ…成形型の冷却構造

Claims (4)

1. 成形型が備える冷却孔と、前記冷却孔に隙間なく取り付けられ、両端の一方端に冷却媒体の出入り開口を有し、該出入り開口以外は開口を具備しない内筒体と、から構成され、
   前記内筒体は、他の部位に比して最も塑性変形し易い最変形部を有し、該最変形部から前記出入り開口に向かって塑性変形性能が漸次低くなっている成形型の冷却構造。
2. 前記内筒体において、前記最変形部は他の部位に比して最も肉厚の薄い部位であり、該最変形部から前記出入り開口に向かって肉厚が漸次厚くなっている請求項１に記載の成形型の冷却構造。
3. 前記内筒体において、前記最変形部は他の部位に比して最も塑性変形性能の高い素材から形成され、該最変形部から前記出入り開口に向かって塑性変形性能が漸次低くなる複数種の素材から形成されている請求項１に記載の成形型の冷却構造。
4. 前記内筒体は前記出入り開口を有し、該出入り開口とは反対側の端に前記最変形部を有している請求項１〜３のいずれかに記載の成形型の冷却構造。

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