JP7339633B2 - ホットプレスにおける金型冷却装置 - Google Patents

Description

本発明はホットプレスにおける金型の冷却をシンプルな冷却部の構造であって、低コストで製作可能で、効果的に金型の冷却を行うことができると共に錆等に対するメンテナンスも容易に行うことができる金型冷却装置に関する。

従来、プレス加工における金型の冷却装置については種々の提案がなされている。
特許文献１のものは金型に設けた有底の冷却用穴に冷却用チューブを穴の先端近くまで差し込んで冷却用液を冷却用穴の奥面に向かって吐出させ、冷却用穴を通じて金型を冷却し、冷却用穴の入口へ戻った冷却液を金型の外部へ排出するものである。
しかし、送排水がシンプルではなくコスト高になると共に金型の冷却は局部的なものになる。又、冷却用穴の錆等による冷却能力の低下に対するメンテナンスも困難である。

特許文献２のものは特許文献１のものと同様に金型の冷却用穴の先端近くまでパイプを差し込んで奥面に向かって冷却水を吐出させ、冷却水はパイプの外側の冷却用穴の部分を通って入り口へ戻るものであるが、金型の冷却用穴を防食して冷却能力の低下を防ぐために、パイプの外表面に処理を施したものであ
る。
しかし、構造は特許文献１のものより更に複雑になり、送排水も複雑で製作コストはさらに上昇する。又、金型を局部的に冷却するものであり、金型を全体的に大能力で冷却するものではない。

特許文献３のものは金型の細長い穴の部分を冷却するために銅のパイプを孔の先端まで差し込んでその銅パイプの内部に水を流すことにより急速に冷却することができるように、金型水冷穴へ高密着銅配管をすることに係るものである。
これは銅配管の中を先端まで水を送り込んで銅パイプ内を還流させて入り口側へ戻すものである。
しかし、金型を局部的にのみ冷却するものであり又銅パイプの構造が複雑になって製作コストが高くなり、また錆等に対するメンテナンスも困難である

特許文献４のものは過冷却を防止することができる金型冷却装置であり、やはり金型内部の冷却孔にパイプを差し込んで先端まで冷媒を送り込んで、冷却孔を通して入口側へ戻すものである。シンプルな構造ではなくて製作コストも高くなり又錆等による冷却能力の低下に対するメンテナンスも困難である。又、局部的冷却をするものであって金型全体の冷却を大きな冷却能力で行うものではない

特開２００６－０５６０４２ 特開２０１７－０８８９６９ 特開２００７－１３６５１２ 特許６４６６５２４

ホットプレスにおいては加工材料の焼き入れによる硬度の上昇のためや連続作業を可能にするために金型の冷却が行われる。
本発明はホットプレスにおける金型の冷却をシンプルな構造であって低コストで実現でき、金型の全体にわたって大きな冷却能力で効果的に行うことができると共に錆等による冷却能力の低下に対するメンテナンスも容易に行えるようにしようとするものである。

上記課題を解決するために、上金型と下金型のそれぞれに、材料プレス面と反対側の面に開口部を有する、金型製造の鋳造工程で作った複数個の冷却水用空洞を設け、前記複数個の冷却水用空洞が連通するように冷却水用空洞間に冷却水孔を設けると共に各開口部に脱着可能な密閉蓋を設け、連通した一群の冷却水用空洞ののうち一端及び他端の冷却水用空洞には金型表面へ貫通する冷却水孔を設け、前記一端の冷却水用空洞へ冷却水を挿入し、他端の冷却水用空洞から排水するようにした。

金型冷却部の構造は極めてシンプルであり、冷却水用空洞を金型の鋳造時に製造するので低コストである。
又、冷却水用空洞間を連通させる冷却水孔も鋳造時に製造すれば更に低コストになる。

金型の強度上有利になるように冷却水用空洞を複数個にして、金型の強度上許容される範囲内で冷却水用空洞を大きくできるので金型と冷却水との接触面積が大きくなり金型冷却能力が大きくなる。又、局部的ではなく金型の全般にわたって冷却できる。

又、冷却水用空洞を大きくできるので金型が軽量化され、プレス作業時の動力負担が軽減されるし金型の移動作業もし易くなる。

各空洞が脱着自在の密閉蓋を有するのでメンテナンス時には密閉蓋を開けることによりプレス加工面と反対側の外表面に錆等に対するメンテナンスが極めて容易になる。これにより金型の冷却能力の低下を防止できる。

金型の冷却孔の先端付近までパイプを差し込んで奥面へ冷却水を吐出して冷却孔を通して入口へ戻して排水するのではなく、一群の複数個の冷却水用空洞群の一端の冷却水用空洞から冷却水を送入し他端の冷却水用空洞から排水するので送排水システムもシンプルになる。

本発明の実施の形態を示す金型の斜視図である。 金型の正面図である。 上金型の平面図である。 金型の側面図である。 金型の断面図（Ｃ－Ｃ）である。 金型の断面図（Ｄ―Ｄ）である。 金型の断面図（Ａ－Ａ）である。 金型の断面図（Ｂ―Ｂ）である。 金型の断面図（Ｅ－Ｅ）である。 金型の断面図（別実施例）

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態を示す金型の斜視図である。
金型１は上金型１Ａと下金型１Ｂが対になっており、それらの間のプレス面には例えば約９００℃に加熱された鋼板素材が置かれてプレス加工される。
金型の鋳造時に中子を使用して作る大きな冷却水用空洞２が上金型１Ａの長さ方向に２列に８個設けられていて、冷却水用空洞２の全容積は金型の強度上許容される範囲内で極めて大きくしてある。
冷却水用空洞２は金型１のプレス面１３側の面を除いて箱型で、複数個に分割しているので金型の強度の低下を防ぐことができる。
なお、冷却水孔７は冷却水用空洞２に対して十分に小さい丸穴であり、これも金型の鋳造時に中子を使用して作る。

例えば後記の図７に示されているが、下金型１Ｂにも同様な冷却水用空洞２が設けられている。
冷却水用空洞２はプレス面１３と反対側の面に開口部を有する。
１個の冷却用空洞２にのみ例示として密閉蓋３が表されているが、他のすべての冷却用空洞２もメンテナンス時以外の時には密閉蓋３で密閉される。
メンテナンス時には密閉蓋３を外して、冷却水用空洞２の錆の除去、塗装、樹脂コーティング等を行う。これによりメンテナンスを極めて容易に行うことができる。

送水管ジョイント部４から１０℃に冷却された冷却水が送水孔８を通して一群の冷却用空洞２の一端の冷却水用空洞２へ送入され、他端の冷却水用空洞２から排水孔９を通って排水管ジョイント部５から排出される。

上金型１Ａと下金型Ｂには荷役用ボルト６が取り付けられていて、金型１Ａ、金型１Ｂを移動させる際に使用される。

図２は金型１の正面図で、上金型１Ａと下金型１Ｂが、プレス面１３が合わさって一対になっている図である。
上金型１Ａと下金型１Ｂはそれぞれ送水管ジョイント部４と排水管ジョイント部５を有する。上金型１Ａとした金型１Ｂのそれぞれについて独立に送水管ジョイント部４から冷却水が送入され、金型を冷却した後、排水管ジョイント部５から排水される。
又、上金型１Ａと下金型１Ｂはそれぞれ荷役用ボルト６を備えている。

図３は上金型１Ａの平面図であり、一群の冷却水用空洞２とそれの密閉蓋３を例示している。
冷却水用空洞２にはねじ穴１２が設けられていて、密閉蓋３がねじ１１でねじ穴１２へ締め込まれて冷却水用空洞２が密閉される。
密閉蓋３は冷却水用空洞２のうちの１個に例示されているが金型１の冷却水用空洞２のメンテナンス時以外の時には他の冷却水用空洞２も密閉蓋３により密閉される。
密閉蓋３を外すことにより冷却水用空洞２は金型１Ａのプレス面１３と反対側の外表面へ開口状態になり、錆等に対するメンテナンスが極めて容易になる。

又、金型を異動させる際に使用される荷役用ボルト６が示されている。断面Ａ―Ａ、断面Ｂ－Ｂ、断面Ｃ―Ｃについては後に示す図で説明する。

図４は金型１の側面図であり、プレス面１３で合わせた上金型１Ａ、下金型１Ｂが示されており、荷役用ボルト６も示されている。
断面Ｄ―Ｄ、断面Ｅ―Ｅについては後に示す図で説明する。

図５は図３に示される断面Ｃ―Ｃの図である。
金型１の上金型１Ａと下金型１Ｂが材料をプレスするときの状態で一対になっている図である。又、プレス面の位置を表す線１３が示されている。
上金型１Ａと下金型１Ｂのそれぞれに金型１の大きさに対して十分に大きな冷却水用空洞２が示されている。
各冷却水用空洞２の開口部が密閉蓋３で密閉されたときの状態を二点鎖線で表している。
送水孔８から上金型１Ａと下金型１Ｂのそれぞれに冷却水が送入される。
冷却水用空洞２はプレス面１３側の面を除いて箱型である。プレス面１３側の面は各点でプレス面との距離を同じようにして金型１の冷却効果を上げている。

図６は図４における断面Ｄ―Ｄを表す上金型１Ａの断面図である。８個の一群の冷却水用空洞２が冷却水孔７で直列に連通している。
なお、この一群の冷却水用空洞２及び冷水孔７は金型製造の鋳造工程で中子を使用して作られる。
前記８個の一群の冷却水用空洞２の一端の冷却水用空洞２へ送水孔８から冷却水が送入されて他端の冷却水用空洞２の排出孔９から排水される。送水パイプ１４と排水パイプ１５を二点鎖線で示している。
なお、冷却水用空洞の数と大きさは金型の強度上許容される範囲で任意に決めることができる。
又、荷役用ボルト６が４個取り付けられている。

図７は図３における断面Ａ―Ａを表す図である。
上金型１Ａと下金型１Ｂのそれぞれに冷却水用空洞２が設けられている。上金型１Ａには冷却水孔７が表されている。
各冷却水用空洞２が密閉蓋３で密閉されたときの状態を二点鎖線で表している。
冷却水孔７を通って冷却水が冷却水用空洞２の間を流れる。１０は加工材料位置決めピンである。

図８は図３における断面Ｂ―Ｂを表す図である。上金型１Ａ、下金型１Ｂ共に冷却水用空洞２が表されている。冷却水孔７を通って冷却水が冷却水用空洞２の間を流れる。なお、各冷却水用空洞２が密閉蓋３で密閉されたときの状態を二点鎖線で表している。

図９は図４における下金型１ＢのＥ―Ｅ断面を表す図である。
一群の８個の冷却水用空洞２が表されており、一部に表されている冷却水孔７で連通している。送水孔８から冷却水が送入され、一群の冷却水用空洞２を通って排水孔９から排水される。

なお、実施例は上記のものに限られるわけではなく、図６に対応して他の実施例を示す。
この実施例では４個の冷却水用空洞２が一群の空洞となり、送水孔８から冷却水が送入され、排水孔９から排水される。
他の４個の冷却水用空洞２からなる一群の空洞についても同様であり、別の送水孔８から冷却水が送入され、別の排水孔９から排水される。

前記実施例について金型の冷却試験を行ったが、送入冷却水温度１０℃、冷却水量４．３２立方メートル／時、外気温度２５℃～３４℃で金型温度は４５℃プラスマイナス５℃に保たれた。
また、本実施例において金型を冷却せずにホットプレス作業を続けると６回目までは連続成型が可能であったが７回目までは金型が冷えるまで待たなければならなかった。しかし、前記の条件で金型の水冷を行うことにより６回目以降も連続してホットプレス作業を続けることができた。

本発明はホットプレスにおける金型の冷却を効果的に行おうとするものである。
すなわち、一群の冷却水用空洞からなるシンプルな冷却部構造からなる金型を低コストで製造し、金型全体にわたって大きな冷却能力で冷却を行うと共に錆等による冷却能力の低下に対する金型のメンテナンスも極めて容易に行うことができるものであり、従って実用的価値が極めて高い。

１ 金型
１Ａ 上金型
１Ｂ 下金型
２ 冷却水用空洞
３ 密閉蓋
４ 送水管ジョイント部
５ 排水管ジョイント部
６ 荷役ボルト
７ 冷却水孔
８ 送水孔
９ 排水孔
１０ 加工材料位置決めピン
１１ ねじ
１２ ねじ穴
１３ プレス面
１４ 送水パイプ
１５ 排水パイプ

Claims (1)

1. 上金型と下金型のそれぞれに、材料加工面と反対側の面に開口部を有
   する、金型製造の鋳造工程で作った複数個の、材料加工面側を除いて、箱形に形成した、冷却水用空洞を設け、前記複数個の冷却水用空洞が連通するように前記冷却水用空洞の材料加工面側ではない一方側の側面と他方側の側面に、丸穴の冷却水孔を前記金型製造の鋳造工程で設けると共に、前記各開口部には脱着自在に別々の、ねじ締めで密閉する、冷却水用空洞の錆の除去、塗装、樹脂コーティングを行うためのメンテナンス用密閉蓋を設け、前記連通した一群の冷却水用空洞の一端及び他端の冷却水用空洞には金型表面へ貫通する冷却水孔を設け、前記一端の冷却水用空洞から冷却水を送入し、他端の冷却水用空洞から排水するようにしたことを特徴とするホットプレス用金型冷却装置
   
   
   

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