JP4401873B2 - 金型冷却構造 - Google Patents

Description

この発明は、鋳造用等の各種金型に対する金型冷却構造に関する。

金型へ冷却水の給排水用部材を着脱自在に取付け、この冷却水の給排水用部材を介して給排水される冷却水によって金型を冷却することは公知である。このような冷却水の給排水用部材は一端側を金型へ取付ける冷却ジョイントと、この他端側を挿通することにより、冷却ジョイントとの間に冷却水通路を形成する冷却アウターとの内外二重構造になっており、冷却ジョイントは一端側に設けられたネジ部を金型の冷却穴へ挿し込んでからネジ結合している（一例として特許文献１参照）。
また、冷却ジョイントと金型の間にオーリング等のシール部材を介装してシールすることも行われている（一例として特許文献２参照）。

特開平０９−３２８０４３号公報 特開２００３−２３６９０５号公報

ところで、このような金型冷却構造においては、冷却水の水漏れがあると成形品の品質に悪影響を及ぼすため、成形品の歩留まりを向上させるには水漏れを極力防がなければならない。特に、高温のダイカスト金型では、水漏れが生じると、この冷却水が蒸発して、成形品中に気泡が混入する場合がある。
しかし、このような金型冷却構造において、冷却水の給排水用部材の冷却アウターに冷却水のゴムホースが接続されており、このゴムホースは連続成形することにより繰り返し振動し、この振動が冷却ジョイントと金型のネジ結合部へ伝達される。すると、金型とのネジ結合部が繰り返し荷重を受けることになり、破損や弛みを生じて冷却水漏れを招くことがある。
また、冷却ジョイントと冷却アウターの間には冷却水通路が形成されているので、相互にずれを生じると水漏れを生じる場合がある。さらにこの冷却水通路をシールするオーリングのシール部材が、冷却ジョイントを冷却アウターへ嵌合するとき、そのシール面側へ長く摺接させながら押し込むと、シール部材が損傷され、その結果、シール性能が低下して水漏れを生じることがある。
そこで本願発明は、これらの課題を解決することを目的とする。

上記課題を解決するため本願の請求項１に係る金型冷却構造の発明は、金型と、この金型を冷却するため着脱自在に取付けられる冷却水の給排水用部材を備えるとともに、この冷却水の給排水用部材は、一端側に金型と締結するネジ部が形成された冷却ジョイントと、この冷却ジョイントの他端側周囲に嵌合一体化されかつ冷却水の給排水部が設けられた冷却アウターとを備えた金型冷却構造において、
前記冷却アウターと金型の間にスプリングを設け、前記冷却アウターを前記金型から離反方向へバネ付勢したことを特徴とする。

請求項２は上記請求項１に係る金型冷却構造において、前記冷却水の給排水用部材のうち前記冷却アウターを前記スプリングによって前記バネ付勢したことを特徴とする。

請求項３に係る金型冷却構造の発明は、金型を冷却するためこの金型へ着脱自在に取付けられる冷却水の給排水用部材であって、一端側で金型と結合する冷却ジョイントと、この冷却ジョイントの他端側周囲に嵌合一体化されかつ冷却水の給排水部が設けられた冷却アウターとを備え、前記冷却ジョイントと冷却アウターとの嵌合部間に冷却水通路を設け、かつこの冷却水通路をシールするシール部材を軸方向へ間隔をもってものにおいて、
前記冷却水通路を挟んで対面する一対のシール面のうち少なくともいずれか一方の径を、軸方向一端側へ向かって次第に小さくなるように変化させるとともに、これら対面するシール面間に設けられる前記複数のシール部材を、軸方向一方端部側のものほど小径化するように配置したことを特徴とする。

請求項４の発明は、上記請求項３の金型冷却構造において、前記冷却ジョイントと冷却アウターとの嵌合部間に設けられた前記冷却水通路内を給水側と排水側に区画するとともに、この区画部を前記シール部材の一部でシールしたことを特徴とする。

請求項１によれば、冷却水の給排水用部材と金型の間にスプリングを設け、冷却水の給排水用部材を金型から離反方向へバネ付勢したので、冷却ジョイントと金型のネジ結合部へ常時スプリングの反力を加えることができ、連続成形により冷却水の給排水用部材にゴムホースの振動等による曲げ荷重が繰り返し加わっても、まずこの荷重をスプリングで吸収し、さらにネジ結合部のゆるみを防止することができる。このため、ネジ結合部の破損を防止できかつこの部分からの水漏れを効果的に防止することができる。

請求項２によれば、冷却水の給排水用部材の冷却アウターをスプリングでバネ付勢したので、冷却アウターに対して冷却ジョイントを正確に位置決めでき、冷却アウターと冷却ジョイントの相対的ずれを防ぐ。このため、連続成形により冷却アウターへゴムホース等からの力が加わっても冷却ジョイントと冷却アウターの間にある冷却水通路は当初の状態を維持できるから、ここからの水漏れを効果的に防止することができる。

請求項３によれば、冷却水通路を挟む一対のシール面のうち少なくとも一方側を軸方向一端側へ向かって次第に径が小さくなるようにし、このシール面へ複数のシール部材を設けたので、各シール部材は軸方向一端側へ向かって次第に径が小さくなる。このため、冷却アウターの貫通穴へ冷却ジョイントを挿入するとき、予めシール部材が取付けられていない側の冷却アウター又は冷却ジョイントのシール面に対して各シール部材が接触する範囲は狭くなるので、挿入時におけるシール部材の損傷を防止し易くなる。このため、シール部材によるシールを確実に維持でき、シール性を向上させることができる。

請求項４によれば、冷却アウターと冷却ジョイントの嵌合部間に設けられた冷却水通路内を給水側と排水側に区画する区画部を前記シール部材の一部でシールしたので、冷却水通路内を給水側と排水側へ確実に分離でき、一方側から他方側への冷却水リークを防止できる。

以下、図面に基づいて一実施形態を説明する。図１は金型冷却構造を示す。金型１はアルミダイカスト用であり、その肉厚内に冷却穴２を形成してある。冷却穴２の一端は開口され、この開口部側にネジ部３が形成されている。冷却穴の開口部は、金型１の側面へ密着一体化されるロックブロック４の貫通穴４ａを介して外部へ開放されている。

冷却穴２には冷却水の給排水用部材である冷却継ぎ手５が取付けられている。冷却継ぎ手５は、冷却ジョイント６と冷却アウター７を備える。冷却ジョイント６は一端部側にネジ部８を備え、金型１のネジ部３とネジ結合するようになっている。なお、ネジ部３とネジ部８はそれぞれテーパーネジになっており、液密にテーパー結合するようになっている。ネジ部８が形成されている冷却ジョイント６の一端部側からは給水パイプ９がさらに長く延出して冷却穴２の内部へ入り込んでいる。

冷却ジョイント６の他端側は冷却アウター７へ嵌合する大径部１０をなす。その他端はより大径で金型取付時に冷却アウター７の他端へ当接する６角のボルト頭１０ａになっている。冷却アウター７から金型１側へ突出する部分は、貫通穴４ａへ密に嵌合できる程度の外径をなす細径部１１をなし、その一端部にネジ部８が形成されている。

冷却アウター７は略筒状をなし、金型１側の一端部にフランジ１２が設けられ、このフランジ１２とロックブロック４の間にコイル状のスプリング１３が圧縮して設けられ、冷却継ぎ手５を金型１から離れる方向へ付勢し、ネジ部３と８のネジ結合部へスプリング１３の反力を常時及ぼしている。なお、スプリング１３はコイルスプリングに限らず、各種の公知形式のスプリングを用いることができる。

冷却アウター７の外周部には、給排水用の銅製パイプ１４，１５が溶接され、それぞれにゴムホース１６，１７が接続され、給水側のゴムホース１６及びパイプ１４から入り口１８を通して給水室１９へ冷却水を供給し、逆に、排水室２０から出口２１を通って排水側のパイプ１５及びゴムホース１７から外部へ排水するようになっている。

給水室１９へ入った冷却水は、大径部１０の側面に給水室１９へ臨んで形成された入り口通路２２を通って軸心部に一体化されている注水パイプ９の他端部からその中へ入り、注水パイプ９の先端から冷却穴２の内部へ注水される。金型１を冷却した冷却水は、注水パイプ９の外側を通って、冷却ジョイント６の排水通路（後述）へ入り、排水室２０に臨んで形成されている出口通路２３から排水室２０へ排出される。

給水室１９と排水室２０は、冷却アウター７と冷却ジョイント６の嵌合部に形成される冷却水の通路であり、この冷却水の通路は第１乃至第３シール部材２４〜２６でシールされている。給水室１９と排水室２０の間は第２シール部材２５で分離されている。各シール部材はオーリングで構成され、それぞれの径は、第１シール部材２４＞第２シール部材２５＞第３シール部材２６の順に軸方向一端側である細径部１１側へ向かって次第に小径化するようになっている。

これらのシール部材に対するシール面のうち、冷却ジョイント６側のシール面２７は第１シール部材２４側から第３シール部材２６側へ向かって次第に細径になる階段状になっている。冷却アウター７側のシール面２８は各シール部材のシール部毎に径が階段状に変化し、第１シール部材２４側から第３シール部材２６側へ向かって、次第に細径になる。

図２は冷却ジョイント６の軸方向断面を示す。この図に示すように、冷却ジョイント６は本体部外管３０の軸心部に注水パイプ９を一体化した内外二重管構造になっている。本体部外管３０は段付きボルト状をなし、大径部１０及び細径部１１が形成された部分である。注水パイプ９の他端側は本体部外管３０の軸心部を貫通し、テーパーネジ１０ｂへロー付けされている。テーパーネジ１０ｂはボルト頭１０ａの中心部へ軸方向から締結される。この端部近傍にて大径部１０の横断方向へ形成された入り口通路２２の一端が注水パイプ９の内部通路と連通している。入り口通路２２の他端は給水室を形成する環状溝３１へ臨んで開口している。

注水パイプ９と本体部外管３０の間には排水路３２が形成される。排水路３２の一端はネジ部８の近傍にて冷却穴２内へ開放される。他端は入り口通路２２と出口通路２３の間にて行き止まりとなり、大径部１０の横断方向へ形成された出口通路２３の一端と連通する。出口通路２３の他端は冷却アウター７の排水室を形成する環状溝３３へ臨んで開口している。

冷却ジョイント６の太径部１０における外周面は、ネジ部８側へ向かって次第に連続して細くなる段部２７ａ、２７ｂ及び２７ｃからなる階段状のシール２７をなし、各段部に一つずつ第１乃至第３シール溝３４〜３６が軸方向へ間隔をもって形成されている。各シール溝はそれぞれ外方が開放された環状溝をなすとともに、ネジ部８側へ向かって順に細径化し、それぞれに対応する第１乃至第３シール部材２４〜２６の内周部が嵌合している。

図３は冷却アウター７の軸方向断面を示す。冷却アウター７の軸心部には貫通穴４０が形成され、その内面は階段状のシール面２８になっている。階段状のシール面２８はフランジ１２側へ向かって次第に細径となるよう、段部２８ａ、２８ｂ及び２８ｃからなる３段の階段状をなし、それぞれは冷却ジョイント６の第１乃至第３シール溝３４〜３６の各位置に対応してフランジ１２側へ向かって順に細径化し、それぞれに対応する第１乃至第３シール部材２４〜２６の外周部が液密に摺接するようになっている。

この冷却継ぎ手５を組み立てるには、予め第１乃至第３シール部材２４〜２６をそれぞれの対応する第１乃至第３シール溝３４〜３６へ嵌合取付した冷却ジョイント６を注水パイプ９の一端側から冷却アウター７の貫通穴４０へフランジ１２と反対側から差し込み、冷却ジョイント６の太径部１０を貫通穴４０内へ押し込む。すると、第１乃至第３シール部材２４〜２６の外周部が、対応する段部２８ａ、２８ｂ及び２８ｃへ液密に摺接するとともに、ボルト頭１０ａが冷却アウター７の他端部へ当接して位置決めされる。

続いて、冷却ジョイント６における細径部１１の周囲へスプリング１３を取付けて、その一端をフランジ１２へ当接させた状態で、注水パイプ９をその先端側から貫通穴４ａを通して冷却穴２内へ挿入する。冷却ジョイント６のネジ部８が冷却穴２内へ入った段階でボルト頭１０ａを回転させると、ネジ部８が冷却穴２側のネジ部３へ係合してネジ結合する。

この状態で、冷却継ぎ手５は金型１へ着脱自在に取付けられ、スプリング１３によりフランジ１２をロックブロック４から離す方向へ付勢する。冷却アウター７はボルト頭１０ａへ押し付けられて位置決めされ、冷却アウター７と冷却ジョイント６の相対位置を正確に固定する。また、スプリング１３の反力は冷却ジョイント６のネジ部８と冷却穴２のネジ部３とのネジ結合部へ常時及ぼされるようになる。

このようにすると、冷却継ぎ手５と金型１の一部であるロックブロック４間にスプリング１３を設け、冷却継ぎ手５を金型１側から離反方向へバネ付勢したので、冷却ジョイント６と金型１側のネジ結合部へ常時スプリングの反力を加えることができ、連続成形により冷却継ぎ手５にゴムホース１６、１７の振動に伴う曲げ荷重が繰り返し加わっても、まずこの荷重をスプリング１３で吸収してネジ結合部に荷重があまりかからないようにする。このため、ネジ結合部の破損を防止できかつネジ結合部の弛みを防止することができるので、ネジ結合部からの水漏れを効果的に防止することができる。

また、冷却アウター７をスプリング１３で金型から離反方向へバネ付勢したので、冷却アウター７と冷却ジョイント６を正確に位置決めでき、冷却アウター７と冷却ジョイント６の相対的ずれを防ぐ。このため、連続成形により冷却アウター７へゴムホース等からの力が加わっても、冷却ジョイント７と冷却アウター６の間にある冷却水通路は当初の状態を維持できるから、ここからの水漏れを効果的に防止することができる。

さらに、冷却ジョイント６と冷却アウター７の嵌合部におけるシール面２７及び２８のうち、一方のシール面２７を軸方向一端側へ向かって次第に径が小さくなる階段状の段部２７ａ、２７ｂ及び２７ｃで構成し、この段部２７ａ、２７ｂ及び２７ｃへ第１乃至第３シール部材２４〜２６を設けたので、各シール部材は軸方向一端側へ向かって、第１シール部材２４＞第２シール部材２５＞第３シール部材２６の順に次第に径が小さくなる。

このため、冷却アウター７の貫通穴４０へ冷却ジョイント６を挿入するとき、予めシール部材が取付けられていない側である冷却アウター７の内面であるシール面２８に対して第１乃至第３シール部材２４〜２６が接触する部分は、それぞれの対応する段部２８ａ、２８ｂ及び２８ｃのみになるから、例えば、挿入時先端側となる第３シール部材２６の接触範囲は段部２８ｃのみとなり、冷却アウター７のシール面２８に対してほぼ軸方向全長にわたって接触するようなことがなくなる。したがって、第１乃至第３シール部材２４〜２６のそれぞれは、挿入時に冷却アウター７のシール面２８に対して接触する範囲が狭くなり損傷を防止し易くなる。これにより、第１乃至第３シール部材２４〜２６によるシールを確実に維持でき、シール性を向上させることができる。また、他方のシールー面２８は冷却ジョイント６の嵌合方向に向かって次第に小径化する階段状をなしているので、嵌合時の開口面積を大きくして嵌合を容易にする。

また、冷却アウター７と冷却ジョイント６の嵌合部間に設けられた冷却水通路内を給水室１９と排水室２０に区画するとともに、この区画部を第２シール部材２５でシールしたので、給水室１９と排水室２０の間を確実にシールして分離でき、一方側から他方側への冷却水リークを防止できる。

なお、本願発明は上記実施形態に限定されず種々に変形や応用が可能であり、例えば、金型は金属の鋳造用に限らず、樹脂の射出成形金型等に適用できる。対向する一対のシール面は少なくともいずれか一方側が階段状又はテーパー状など軸方向一端側へ向かって細径となるように変化すればよいが、双方をテーパー状にしてもよい。シール部材はオーリングに限らず公知のものを適宜利用できる。その数は複数であれば任意である。また、冷却ジョイントを冷却アウターへ嵌合するとき、予め取付けておく側は冷却アウター側であってもよい。

冷却ジョイントを示す図 冷却ジョイントの断面図 冷却アウターの断面図

符号の説明

１：金型、２：冷却穴、３：ネジ部、４：ロックブロック、５：冷却継ぎ手、６：冷却ジョイント、７：冷却アウター、８：ネジ部、９：注水パイプ、１３：スプリング、１４：パイプ、１５：パイプ、１６：ゴムホース、１７：ゴムホース、２４：第１シール部材、２５：第２シール部材、２６：第３シール部材、２７：シール面、２８：シール面

Claims (4)

1. 金型と、この金型を冷却するため着脱自在に取付けられる冷却水の給排水用部材とを備えるとともに、この冷却水の給排水用部材は、一端側に金型と締結するネジ部が形成された冷却ジョイントと、この冷却ジョイントの他端側周囲に嵌合一体化されかつ冷却水の給排水部が設けられた冷却アウターとを備えた金型冷却構造において、
   前記冷却水の給排水用部材と金型の間にスプリングを設け、前記冷却水の給排水用部材を前記金型から離反方向へバネ付勢したことを特徴とする金型冷却構造。
2. 前記冷却水の給排水用部材のうち前記冷却アウターを前記スプリングによって前記バネ付勢したことを特徴とする請求項１の金型冷却構造。
3. 前記冷却水の給排水用部材は、前記冷却ジョイントと冷却アウターとの嵌合部間に冷却水通路を設け、かつこの冷却水通路をシールするシール部材を軸方向へ間隔をもって配置し、
   前記冷却水通路を挟んで対面する一対のシール面のうち少なくともいずれか一方の径を、軸方向一端側へ向かって次第に小さくなるように変化させるとともに、これら対面するシール面間に設けられる前記複数のシール部材を、軸方向一方端部側のものほど小径化するように配置したことを特徴とする請求項１に記載した金型冷却構造。
4. 前記冷却ジョイントと冷却アウターとの嵌合部間に設けられた前記冷却水通路内を給水側と排水側に区画するとともに、この区画部を前記シール部材の一部でシールしたことを特徴とする請求項３に記載した金型冷却構造。

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