JP7023265B2

JP7023265B2 - 金型冷却装置

Info

Publication number: JP7023265B2
Application number: JP2019206103A
Authority: JP
Inventors: 博典田邉
Original assignee: Ryobi Ltd
Current assignee: Ryobi Ltd
Priority date: 2019-11-14
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2022-02-21
Anticipated expiration: 2039-11-14
Also published as: JP2021079386A

Description

本発明は、金型冷却装置に関するものである。

ダイカスト装置のダイカスト金型には、キャビティを画成する固定ダイスと可動ダイスが設けられ、また、キャビティ内に突出する鋳抜きピンや押出ピン等のピン部材が、可動ダイス又は固定ダイスに形成されたピン部材貫通孔内を貫通して設けられている。そして、ダイカスト後には、型開きがなされて、押出ピンを動作してダイカスト品をキャビティから分離させ、その後にダイカスト金型が外部冷却されたり、キャビティに離型剤が塗布されたりする。

この種のダイカスト装置では、金型におけるキャビティ内への空気の侵入を防ぐために、金型の各所にはＯリング等が設けられており、ダイカストを実行する際にキャビティ内が気密性を保つように構成されている。

一方、金型におけるキャビティ内に金属溶湯を射出注入する際には、金属溶湯からの高熱が金型に対して伝達されるため、この金型に対する熱影響を好適に低減するために、金型には冷却穴が設けられるとともに当該冷却穴には金型冷却装置が配置されることが従来から行われている。なお、金型の冷却穴に配置される金型冷却装置の発明が、例えば、下記特許文献１等において開示されている。

下記特許文献１に開示された金型冷却装置は、二重構造をしたパイプの内部に冷却水を挿通可能となっており、この冷却水をパイプの二重構造を利用して金型の冷却穴に対する供給と排出を行うことによって、ダイカスト法を行う際の金型の適切な温度管理を実現することが可能となっている。

特開２０１６－２２１５７７号公報

しかしながら、上掲した特許文献１に代表される従来の金型冷却装置では、ホルダー部材にアダプタを組み付ける際、冷却水供給穴と冷却水排出穴との間に設置されるＯリングが冷却水供給穴の縁に接触して摩耗する可能性があり、構造面や耐久性の面で改善の余地が残されていた。

本発明は、上述した従来技術に存在する課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、組立性に優れた構造を備えるとともに耐久性にも優れた金型冷却装置を提供することにある。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

本発明に係る金型冷却装置（２２）は、ダイカスト金型（２）に形成された冷却穴（３１）に設置して用いられる金型冷却装置（２２）であって、外部から冷却水を取り込む冷却水供給穴（５２ａ）と、前記冷却水供給穴（５２ａ）から取り込んだ冷却水を前記ダイカスト金型（２）に形成された前記冷却穴（３１）に向けて誘導する内側パイプと、前記冷却穴（３１）で熱を奪った冷却水を外部へと誘導する外側パイプ（２２ｂ）と、前記外側パイプ（２２ｂ）によって誘導され戻された温まった冷却水を外部へと排出する冷却水排出穴（５２ｃ）と、から構成され、前記内側パイプは、前記外側パイプ（２２ｂ）の内側に配置されており、前記内側パイプと前記外側パイプ（２２ｂ）とで二重管が構成されており、前記冷却水供給穴（５２ａ）と前記冷却水排出穴（５２ｃ）と軸方向穴（５２）を有するホルダー部材（５１）と、前記ホルダー部材（５１）が有する前記軸方向穴（５２）内に設置されることで、前記冷却水供給穴（５２ａ）、前記冷却水排出穴（５２ｃ）および前記軸方向穴（５２）をシールすることによって、前記冷却水が誘導経路から漏れ出すことを防止するシール部材（６０）と、を備え、前記冷却水供給穴（５２ａ）と前記冷却水排出穴（５２ｃ）とが、前記軸方向穴（５２）の軸方向に対して直交して接続するように設けられており、前記冷却水供給穴（５２ａ）が、前記冷却水排出穴（５２ｃ）よりも前記軸方向穴（５２）の軸方向で前記シール部材（６０）の設置方向後方に設けられ、前記冷却水供給穴（５２ａ）との接続箇所における前記軸方向穴（５２）の穴径が、前記軸方向穴（５２）に接続する前記冷却水供給穴（５２ａ）と前記冷却水排出穴（５２ｃ）の間に設置される前記シール部材（６０）の径よりも大きく形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明に係る金型冷却装置（２２）において、前記シール部材（６０）は、前記ホルダー部材（５１）が有する前記軸方向穴（５２）内に挿入可能なアダプタ（４１）と、前記アダプタ（４１）に形成された２箇所のＯリング保持部（４３，４４）に設置された２つのＯリング（６１，６２）と、を有して構成されており、前記アダプタ（４１）における設置方向前方のＯリング保持部（４３）および前方のＯリング（６１）は、設置方向後方のＯリング保持部（４４）および後方のＯリング（６２）よりも小さく形成されていることが好適である。

本発明によれば、組立性に優れた構造を備えるとともに耐久性にも優れた金型冷却装置を提供することができる。

本実施形態に係る真空ダイカスト装置の断面図である。本実施形態に係る真空ダイカスト装置が備える金型冷却装置を示す図である。本実施形態に係る真空ダイカスト装置の冷却穴に対して金型冷却装置が取り付けられた状態を示す図である。本実施形態に係るシール部材を構成するアダプタを示す図であり、図中の分図（ａ）がアダプタの全体構成を示し、分図（ｂ）が分図（ａ）中の符号Ａで示す箇所の部分拡大図を示している。本実施形態に係るホルダー部材を示す図であり、図中の分図（ａ）がホルダー部材の全体構成を示し、分図（ｂ）が分図（ａ）中の符号Ｂで示す箇所の部分拡大図を示している。本実施形態に係るシール部材とホルダー部材とを組み合わせて構成した金型冷却装置の要部を拡大して示した透視図である。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

まず、本発明を適用可能な本実施形態に係る真空ダイカスト装置および真空ダイカスト法について、図１に基づき説明する。ここで、図１は、本実施形態に係る真空ダイカスト装置の断面図である。

本実施形態に係る真空ダイカスト装置１は、ダイカスト金型２を備えており、ダイカスト金型２は、固定型３と、この固定型３に当接・離間する可動型４とにより構成されている。固定型３と可動型４の当接面がダイカスト金型２の分割面（ＰＬ面）である。固定型３は、固定ホルダー３Ａと、固定ホルダー３Ａに収容固定されキャビティ５の一部を画成する固定ダイス３Ｂとを備える。固定ホルダー３Ａには、給湯口６ａが形成された射出スリーブ６が接続されている。射出スリーブ６には、給湯口６ａから供給されたアルミニウム合金等の溶湯Ｍをキャビティ５に充填するための射出プランジャ７が往復摺動可能に設けられている。固定ダイス３Ｂと後述する可動ダイス４Ｂの分割面（ダイカスト金型２の分割面）には、排気ランナー３ａが形成され、固定ホルダー３Ａの上方には、排気ランナー３ａに連通する真空バルブ８が収容配置されている。

可動型４は、可動ホルダー４Ａと、可動ホルダー４Ａに収容固定された可動ダイス４Ｂとを備える。可動ダイス４Ｂは、固定ダイス３Ｂとともにキャビティ５を画成する。可動ホルダー４Ａには、分流子９が収容固定されている。可動ダイス４Ｂの分割面（ダイカスト金型２の分割面）には、分流子９を介して溶湯Ｍをキャビティ５へ導くランナー４ａが形成されている。可動ホルダー４Ａと可動ダイス４Ｂには、押出ピン貫通孔１０，１１が、その一端側（図１における紙面右側）をキャビティ５に開口して形成されている。押出ピン貫通孔１０，１１には、それぞれ押出ピン１２，１３が配置されている。押出ピン１２，１３の後端は、押出板１４に固定され、この押出板１４が図示せぬ駆動機構又は可動型４の開閉動作に協働する機構により駆動され、押出ピン１０，１１の先端（図１における紙面右側の先端部）がキャビティ５に対して突出、後退可能となっている。

可動ホルダー４Ａの分割面（ダイカスト金型２の分割面）には、型締め時に固定ホルダー３Ａと可動ホルダー４Ａの間をシールするためのＯリング等のシール部材１５が設けられている。

真空バルブ８は、排気ランナー３ａの所定の位置に配置された図示せぬ溶湯感知センサーが溶湯Ｍを感知するまでは、後述する真空タンク１７と排気ランナー３ａとを連通する連通位置に保持され、溶湯感知センサーが溶湯Ｍを感知したときに、この連通を遮断する遮断位置に切換え可能となっている。なお、図１では、連通位置に保持された真空バルブ８を示している。

本実施形態に係る真空ダイカスト装置１では、真空タンク１７が電磁弁１９を介して真空バルブ８に接続されている。ここで電磁弁１９は、真空バルブ８と真空タンク１７とを連通させる連通位置と、両者間の連通を遮断する遮断位置とに切換え可能に設けられている。真空タンク１７は、真空ポンプ１８に接続されており、真空タンク１７と真空ポンプ１８が、本実施形態に係る真空排気手段を構成する。

さらに、図示せぬ離型剤スプレー装置が、型開き時に固定型３と可動型４との間の空間を進退可能にダイカスト金型２の近傍に設けられる。また、ダイカスト品を取り出すための図示せぬロボットと、ダイカスト金型２を外部冷却するための図示せぬ冷却水供給装置とが、ダイカスト金型２の近傍に配置されている。

そして、本実施形態に係る真空ダイカスト法では、固定型３と可動型４を開状態にして、図示せぬ冷却水供給装置と離型剤スプレー装置を固定型３と可動型４との間の空間に侵入させ、キャビティ５に離型剤を塗布する。

次に、固定型３と可動型４を閉じ、真空バルブ８が連通位置に保持されている状態で、電磁弁１９を連通位置に切換えてキャビティ５を減圧する。こうしてキャビティ５の減圧を開始してキャビティ５を所定の真空度にした後に、射出プランジャ７により射出スリーブ６内の溶湯Ｍを加圧し、溶湯Ｍを分流子９およびランナー４ａを介してキャビティ５に充填する。キャビティ５を充填した溶湯Ｍが排気ランナー３ａに配置された図示せぬ溶湯感知センサーに感知されると、真空バルブ８が遮断位置に切換えられる。

その後、型開きがなされ、押出板１４が図示せぬ駆動機構又は可動型４の開閉動作に協働する機構により駆動されることにより、押出ピン１２，１３がダイカスト品をキャビティ５から分離させる。そして、図示せぬロボットがダイカスト品を取り出すことにより、本実施形態に係る真空ダイカスト法の一サイクルが終了する。

以上、本実施形態に係る真空ダイカスト装置１の基本構成と、本実施形態に係る真空ダイカスト法についての説明を行った。次に、本実施形態に係る真空ダイカスト装置１に適用される本発明の金型冷却装置の基本構成について、図２および図３を用いて説明を行う。ここで、図２は、本実施形態に係る真空ダイカスト装置が備える金型冷却装置を示す図であり、また、図３は、本実施形態に係る真空ダイカスト装置の冷却穴に対して金型冷却装置が取り付けられた状態を示す図である。

図２には、本実施形態に係る金型冷却装置２２が示されている。この金型冷却装置２２は、外部から冷却水を取り込む冷却水供給口２２ａと、冷却水供給口２２ａから取り込んだ冷却水を後述する冷却穴３１に向けて誘導する図示しない内側パイプと、冷却穴３１で熱を奪った冷却水を外部へと誘導する外側パイプ２２ｂと、外側パイプ２２ｂによって誘導され戻された温まった冷却水を外部へと排出する冷却水排出口２２ｃと、から構成されている。なお、図示しない内側パイプは、外側パイプ２２ｂの内側に配置されており、図示しない内側パイプと外側パイプ２２ｂとで二重管が構成されている。また、この金型冷却装置２２単体については、従来から用いられているものである。

以上、図２を用いて説明した金型冷却装置２２を、冷却穴３１に設置した状態が、図３に示されている。

図３で示す例では、可動ホルダー４Ａを貫通し、可動ダイス４Ｂの途中まで設けられた冷却穴３１に対して、金型冷却装置２２が設置された状態が示されている。そして、可動ダイス４Ｂに形成された冷却穴３１の最深部である金型冷却装置２２の設置方向前方と、金型冷却装置２２を構成する外側パイプ２２ｂの先端側については、両部材に形成されたねじ溝形状によってねじ止めされている。ただし、このねじ溝形状による螺合結合箇所については、Ｏリングなどを用いて固定することができる。また、図３では、冷却穴３１の入口部である金型冷却装置２２の設置方向後方と、金型冷却装置２２を構成する外側パイプ２２ｂの後端側については、不図示の接続固定手段を設置可能であり、冷却穴３１に対する金型冷却装置２２の確実な固定設置が可能となっている。

以上、本実施形態に係る真空ダイカスト装置１に適用される金型冷却装置２２の基本構成について、図２および図３を用いて説明を行った。次に、図４～図６を用いて、本実施形態に係る金型冷却装置の特徴的な構成についての説明を行う。ここで、図４は、本実施形態に係るシール部材を構成するアダプタを示す図であり、図中の分図（ａ）がアダプタの全体構成を示し、分図（ｂ）が分図（ａ）中の符号Ａで示す箇所の部分拡大図を示している。また、図５は、本実施形態に係るホルダー部材を示す図であり、図中の分図（ａ）がホルダー部材の全体構成を示し、分図（ｂ）が分図（ａ）中の符号Ｂで示す箇所の部分拡大図を示している。さらに、図６は、本実施形態に係るシール部材とホルダー部材とを組み合わせて構成した金型冷却装置の要部を拡大して示した透視図である。

本実施形態に係る金型冷却装置２２は、図４で示されるアダプタ４１にＯリング６１，６２を設置してシール部材６０を構成し、このシール部材６０を図５で示されるホルダー部材５１に嵌め込むことで構成されている（図６参照）。

図４に示すアダプタ４１は、中空状の部材であり、設置方向後方となる後端部（図４の紙面下側）に取付部４２を有している。この取付部４２は、設置方向前方に形成された前方Ｏリング保持部４３と、設置方向後方に形成された後方Ｏリング保持部４４とを有している。前方Ｏリング保持部４３と後方Ｏリング保持部４４には、図６で示すように、それぞれの保持部に対してＯリング６１，６２が設置されることで、シール部材６０が構成されることとなる。さらに、本実施形態に係るアダプタ４１については、前方Ｏリング保持部４３の外径が、後方Ｏリング保持部４４の外径よりも小さく構成されている。つまり、前方Ｏリング保持部４３と後方Ｏリング保持部４４に２つのＯリング６１，６２を設置してシール部材６０を構成したときに、アダプタ４１における設置方向前方の前方Ｏリング保持部４３および前方のＯリング６１は、設置方向後方の後方Ｏリング保持部４４および後方のＯリング６２よりも、径が小さくなるように形成されている。

なお、本実施形態に係るアダプタ４１には、前方Ｏリング保持部４３と後方Ｏリング保持部４４との間に冷却水入口４５が設けられており、この冷却水入口４５は、アダプタ４１の設置方向前方の先端開口まで接続している。さらに、アダプタ４１の先端部には、中空の中子ピン４８が固定設置されている。

図５に示すホルダー部材５１は、中空状の部材であり、軸方向で設置方向後方（図５の紙面下側）から設置方向前方（図５の紙面上側）に向かって徐々に縮径する軸方向穴５２と、軸方向穴５２の軸方向に対して直交して接続するように設けられる冷却水供給穴５２ａおよび冷却水排出穴５２ｃを有している。なお、冷却水供給穴５２ａの入口が冷却水供給口２２ａであり、冷却水排出穴５２ｃの入口が冷却水排出口２２ｃである。そして、本実施形態に係るホルダー部材５１においては、軸方向穴５２に対して上述したシール部材６０を挿入して嵌め込むことで、金型冷却装置２２が構成されることになるが、当該ホルダー部材５１では、冷却水供給穴５２ａが、冷却水排出穴５２ｃよりも軸方向穴５２の軸方向でシール部材６０の設置方向後方に設けられるという構成が取られている。

なお、本実施形態に係るホルダー部材５１には、中子ピン４８の動作検知用の板体である不図示のリミッターバーを取り付けるための座５８が設けられている。

以上説明したアダプタ４１の前方Ｏリング保持部４３と後方Ｏリング保持部４４のそれぞれに対してＯリング６１，６２を設置してシール部材６０を構成し、当該シール部材６０をホルダー部材５１の設置方向後方（図５の紙面下側）の後端開口部から軸方向穴５２内に挿入することで、シール部材６０のホルダー部材５１への取り付けが行われる。この取り付けが完了すると、アダプタ４１に形成された冷却水入口４５とホルダー部材５１に形成された冷却水供給穴５２ａが連通するので、冷却水をアダプタ４１の先頭から中子ピン４８内に挿通させることが可能となる。

さらに、上記の取り付けの際に、ホルダー部材５１に形成された軸方向穴５２における冷却水供給穴５２ａに対向する箇所における穴径は、アダプタ４１に形成された前方Ｏリング保持部４３とここに取り付けられる前方のＯリング６１の径、すなわち、ホルダー部材５１に形成された軸方向穴５２における冷却水供給穴５２ａと冷却水排出穴５２ｃとの間の箇所の内径よりも大きく形成されている。したがって、ホルダー部材５１にシール部材６０を取り付ける際に、前方のＯリング６１が冷却水供給穴５２ａの縁に接触して摩耗するという従来技術に存在した不具合が発生することがないので、高い耐久性を備えた金型冷却装置２２を実現することが可能となっている。よって、本実施形態によれば、組立性に優れた構造を備えるとともに耐久性にも優れた金型冷却装置２２と、この金型冷却装置２２を備えた真空ダイカスト装置１を提供することが可能である。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

例えば、上述した実施形態では、金型冷却装置２２を備える真空ダイカスト装置１と、この金型冷却装置２２を備えた真空ダイカスト装置１を用いて実行される真空ダイカスト法についての説明を行ったが、本発明に係る金型冷却装置の適用範囲は真空状態の場合には限られず、あらゆる条件下で使用されるダイカスト装置とダイカスト法に対して適用可能である。

その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１真空ダイカスト装置、２ダイカスト金型、３固定型、３Ａ固定ホルダー、３Ｂ固定ダイス、３ａ排気ランナー、４可動型、４Ａ可動ホルダー、４Ｂ可動ダイス、４ａランナー、５キャビティ、６射出スリーブ、６ａ給湯口、７射出プランジャ、８真空バルブ、９分流子、１０，１１押出ピン貫通孔、１２，１３押出ピン、１４押出板、１５シール部材、１７真空タンク、１８真空ポンプ、１９電磁弁、２２金型冷却装置、２２ａ冷却水供給口、２２ｂ外側パイプ、２２ｃ冷却水排出口、３１冷却穴、４１アダプタ、４２取付部、４３前方Ｏリング保持部、４４後方Ｏリング保持部、４５冷却水入口、４８中子ピン、５１ホルダー部材、５２軸方向穴、５２ａ冷却水供給穴、５２ｃ冷却水排出穴、５８座、６０シール部材、６１（前方の）Ｏリング、６２（後方の）Ｏリング。

Claims

ダイカスト金型に形成された冷却穴に設置して用いられる金型冷却装置であって、
外部から冷却水を取り込む冷却水供給穴と、前記冷却水供給穴から取り込んだ冷却水を前記ダイカスト金型に形成された前記冷却穴に向けて誘導する内側パイプと、前記冷却穴で熱を奪った冷却水を外部へと誘導する外側パイプと、前記外側パイプによって誘導され戻された温まった冷却水を外部へと排出する冷却水排出穴と、から構成され、
前記内側パイプは、前記外側パイプの内側に配置されており、前記内側パイプと前記外側パイプとで二重管が構成されており、
前記冷却水供給穴と前記冷却水排出穴と軸方向穴を有するホルダー部材と、
前記ホルダー部材が有する前記軸方向穴内に設置されることで、前記冷却水供給穴、前記冷却水排出穴および前記軸方向穴をシールすることによって、前記冷却水が誘導経路から漏れ出すことを防止するシール部材と、
を備え、
前記冷却水供給穴と前記冷却水排出穴とが、前記軸方向穴の軸方向に対して直交して接続するように設けられており、
前記冷却水供給穴が、前記冷却水排出穴よりも前記軸方向穴の軸方向で前記シール部材の設置方向後方に設けられ、
前記冷却水供給穴との接続箇所における前記軸方向穴の穴径が、前記軸方向穴に接続する前記冷却水供給穴と前記冷却水排出穴の間に設置される前記シール部材の径よりも大きく形成されていることを特徴とする金型冷却装置。
請求項１に記載の金型冷却装置において、
前記シール部材は、
前記ホルダー部材が有する前記軸方向穴内に挿入可能なアダプタと、
前記アダプタに形成された２箇所のＯリング保持部に設置された２つのＯリングと、
を有して構成されており、
前記アダプタにおける設置方向前方のＯリング保持部および前方のＯリングは、設置方向後方のＯリング保持部および後方のＯリングよりも小さく形成されていることを特徴とする金型冷却装置。