JP2007000893A - 金型変形量測定システム及び金型変形量測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋳造金型内に溶融材料が充填されて高温となり、金型が最も大きく変形している熱間条件下において、最も大きく熱変形している部分の金型の熱変形量を、直接測定できるシステム及び方法を提案する。
【解決手段】検出体２１と検出体治具２２とで成る検出体ユニット２０と、検出体２１の被検出部３２１を一側端に設けた被検出体３１と、被検出体治具３４とで成る被検出体ユニット３０と、検出体２１の検出値に基づいて被検出体３１の変位量を計測する変位計４１とで金型変形量測定システムを構成した。検出体治具２２には、検出体２１を冷却する冷却機構を備えた。前記被検出体３１は、一側端部に被検出部３２１を支持した棒状部材３２と、該棒状部材３２を摺動可能に内挿する筒状部材３３とで構成し、被検出部３２１が前記検出体２１に対峙するとともに他側端部が金型の変位測定部位に当接する位置に被検出体治具３４にて保持した。
【選択図】図９

Description

本発明は、鋳造金型等の金型の熱変形量を測定するシステム及び方法に関する。

アルミダイカストなどの鋳造プロセスでは、金型に形成されたキャビティに高温の溶融材料（溶湯）を充填し、冷却したのち金型を開いて鋳造製品を取り出す。前記鋳造プロセスでは、溶融材料を充填する際に皺などが発生しないように金型が予め昇温され、また、金型に溶融材料が充填されると該溶融材料からの熱伝導により金型の温度が上昇する。このように、鋳造プロセスでは、金型は温度変化しこれに伴い熱変形する。

例えば、図１３に示すように、鋳造金型１０は、主に下金型１２と上金型１１とで構成され、該上金型１１と下金型１２との間に溶融材料が充填されるキャビティ１５が形成される。この鋳造金型１０のうち、金型の略中央部分が最も熱変形量が大きい。特に、図１３に例示される鋳造金型１０の場合、下金型１２の下方に溶融材料５１を保持する溶融炉５０が配置され、該下金型１２を通じて溶融材料５１がキャビティ１５に供給されるため、上金型１１よりも下金型１２の方が鋳造プロセス中の温度の上昇が大きく、従って、下金型１２の方が大きく熱変形する。

金型が熱変形した状態で該金型に充填された溶融材料が凝固することで、製品形状が定まるため、金型の熱変形量及び材料の熱変形量を考慮して、金型は製品形状に予め所定の熱変形補正量を加えた形状に設計される。この熱変形補正量は、実際に試験を行い、該試験で得られた金型の熱変形量や材料の熱変形量の値に基づいて決定される。

従来、金型の熱変形量を測定し熱変形補正量を決定するために、以下に示すような熱変形量測定方法が採用されている。
例えば、図１４に示すように、近接センサ７１等の計測手段を用いて金型間に生じる間隙を計測して、金型の全体的な熱変形量を推量し、熱変形補正量を決定する方法（特許文献１）がある＜従来法１＞。また、例えば、図１５に示すように、試験的に鋳造された試験製品Ｗの外形形状をノギス７２等の計測手段を用いて計測することにより、金型の熱変形量を推量し、熱変形補正量を決定する方法がある＜従来法２＞。また、例えば、図１６に示すように、鋳造プロセス直後の金型の変形量をストレートエッジ（直定規）７３等の計測手段を用いて直接測定して、この値から金型の熱変形量を推量し、熱変形補正量を決定する方法がある＜従来法３＞。
特開平９−１４１３８４号公報

しかしながら、上記背景技術に記載の熱変形量測定方法は、金型のうち最も変形量の大きい金型略中央部を、最も熱変形量が大きい時点で直接計測するものではない。
上記＜従来法１＞では、最も熱変形量の大きい時点での計測が可能であるが、計測されるのは金型の周縁部の間隙であり、最も変形量の大きい部分を直接計測するものではない。また、上記＜従来法２＞では、試験製品は凝固時に収縮するため、計測される値は最も熱変形量の大きい時点のものではなく、この計測された代用値から熱変形量を推定するのであって直接測定するものではない。また、上記＜従来法３＞では、金型において最も熱変形量の大きい部分の計測をすることができるが、金型の温度が低下した状態でしか計測することはできず、計測された代用値に基づいて最も熱変形量の大きい時点での熱変形量を推定するのであって、直接測定するものではない。

上述のように、金型のうち最も熱変形量の大きい部分を、最も熱変形量の大きい時点で、その熱変形量を直接測定しないのは、金型及びその周辺が測定に耐えることのできない高温となるためである。つまり、金型内外共に、高温（例えば、アルミダイカストであれば約３００〜５００℃）になり、例えば、非接触レーザー変位測定器等の一般的な変位計測手段を用いて計測しようと欲しても、その検出体の耐熱温度領域（２００℃以下程度）以上の測定環境となるため、検出体が焼損したり正常に作動しなかったり等の不具合が生じてしまうのである。

しかし、製品の形状精度を向上させるためには、金型の熱変形量をより精確に把握し、この数値に基づいて決定した熱変形補正量を加味した金型を設計することが好ましい。金型の熱変形量をより精確に把握するためには、金型が最も大きく変形している熱間条件下で、最も大きく熱変形している部分の熱変形量を測定する必要がある。

上記課題の解決のためには、市販購入できる一般的な変位計測手段の耐熱温度領域を越えない測定環境・測定方法とすることが必要となる。
また、特に、図１３に例示するような鋳造金型１０では、下金型１２の略中央部が最も大きく変形するが、金型内に溶融材料が充填された状態では、下金型１２に直接検出体を取り付けて計測することは困難であるため、直接下金型１２の変形量を測定し得るための構造が必要となる。

そこで、本発明では上記課題に鑑み、金型内に溶融材料が充填されて高温となり、金型が最も大きく変形している熱間条件下において、該金型の最も大きく熱変形している部分の熱変形量を、良好な精度をもって、直接測定できるシステム及び方法を提案する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、鋳造金型の熱変形量を測定するための金型変形量測定システムであって、被検出体の変位を検出する検出体と、該検出体を保持する検出体治具とから成る検出体ユニットと、前記検出体により検出される被検出部を一側端部に設けた被検出体と、該被検出体の他側端部が金型の変位測定部位に当接し、且つ、被検出部が前記検出体に対峙した位置に被検出体を保持する被検出体治具とから成る被検出体ユニットと、前記検出体に接続され、該検出体の検出値に基づいて被検出体の変位量を計測する変位計とを備え、前記検出体治具に、検出体を冷却する冷却機構を構成するとともに、前記被検出体を、被検出部と、該被検出部を一側端部で支持する棒状部材と、該棒状部材を摺動可能に内挿する筒状部材とで構成したものである。

請求項２においては、前記検出体治具の冷却機構が、検出体治具に形成された冷却気体を導通させる冷却回路であるものである。

請求項３においては、前記被検出体の棒状部材をセラミックス製とし、筒状部材を金属製としたものである。

請求項４においては、前記被検出体の被検出部を設けた一側端部が金型外部に位置し、且つ、他側端部が、溶融材料が充填されて製品が成形される金型内に位置するように、該被検出体を金型を通じて設置し、前記検出体を金型外部に設置したものである。

請求項５においては、前記検出体ユニットを、金型から製品を押し出す押出ピンを植設した押出ピンプレートに設けたものである。

請求項６においては、検出体と、前記検出体により検出される被検出部を設けた被検出体と、前記検出体に接続され、該検出体の検出値に基づいて被検出体の変位量を計測する変位計とを備えた金型変形量測定システムにて、内部にキャビティを形成した鋳造金型の熱変形量を測定する方法であって、被検出体の被検出部を設けた一側端部が金型外部に位置し、且つ、他側端部がキャビティ内部の変位計測部位に当接するように、該被検出体を金型を通じて設置し、金型外部に配置した検出体で、前記被検出体の被検出部の変位を検出するものである。

請求項７においては、前記検出体を、該検出体の冷却機構を備えた治具にて金型外部に保持したものである。

請求項８においては、前記被検出体を、被検出部と、該被検出部を一側端部で支持する棒状部材と、該棒状部材を摺動可能に内挿する筒状部材とで構成したものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、検出体に冷却機構を備えるので、検出体の焼損を防止するとともに、検出体の周囲を該検出体が精確に動作できる環境とすることができ、高温下での変位測定が可能となる。また、被検出体を棒状部材とするので、変位測定部位から離れた位置に検出体の被検出部を配置することができ、金型内部の最も熱変形量の大きい位置の変位計測が可能となる。さらに、被検出体を二重管構造とするので、被検出体を金型内の溶融材料に接する位置に配置したときに、溶融材料が凝固しても被検出体が変位検出部位に当接した状態に保持される。

請求項２においては、検出体が、検出体治具の冷却回路に導通された冷却気体により冷却されて、検出体の焼損を防止するとともに、検出体の周囲を該検出体が精確に動作できる環境とすることができ、高温下での変位測定が可能となる。

請求項３においては、被検出体のうち変位検出部位に当接する棒状部材は熱膨張が比較的小さい部材として変位測定をより精確なものとすることができ、また、筒状部材にて棒状部材を保護し該棒状部材の折損を防止することができる。

請求項４においては、金型内部の最も熱変形量の大きい位置の変位を、最も熱変形量が大きい時点で計測することが可能となる。

請求項５においては、既存の金型設備に設置することができ、金型に大幅な改造を施すことなく、測定システムを備えることができる。

請求項６においては、金型の最も熱変形量の大きい部位の熱変形量を測定することが可能となる。

請求項７においては、検出体に冷却機構を備えるので、検出体の焼損を防止するとともに、検出体の周囲を該検出体が精確に動作できる環境とすることができ、高温下での変位測定が可能となる。

請求項８においては、さらに、被検出体を二重管構造とするので、被検出体を金型内の溶融材料に接する位置に配置したときに、溶融材料が凝固しても被検出体が変位検出部位に当接した状態に保持される。また、筒状部材にて棒状部材を保護し該棒状部材の折損を防止することができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は金型の熱変形量の変化を説明する図である。
図２は金型変形量測定システムを備えた鋳造金型の全体的な構造を示す図、図３は金型変形量測定システムの制御構成を示すブロック図である。
図４は検出体ユニットの斜視図、図５は検出体ユニットの構造を示す図、図６は図５におけるＹ−Ｙ端面断面図である。
図７は被検出体ユニットの構造を示す図、図８は被検出体治具に被検出体を設置する手順を説明する図である。
図９は計測時の金型変形量測定システムを示す図、図１０は金型から製品を押し出す様子を示す図、図１１は金型変形量測定の流れを説明する図である。
図１２は中子の変形量を測定する金型変形量測定システムを備えた鋳造金型の全体的な構造を示す図である。
図１３は従来の鋳造金型の構造の一例を示す図、図１４は従来の熱変形量測定方法の一例を説明する図、図１５は従来の熱変形量測定方法の一例を説明する図、図１６は従来の熱変形量測定方法の一例を説明する図である。

図１では、鋳造プロセスを複数サイクル繰り返した場合の、鋳造金型の変形量と時間との関係を示している。
鋳造プロセスの一サイクル毎に金型の温度は上昇・下降し、これに伴い、金型の熱変形量も増大・縮小する。従来では、金型の最も変形量の大きい部分を測定する場合、冷却されて変形量が小さくなった時点での測定しかできなかった。
これに対し、本発明に係る金型の熱変形量測定方法、及び、本発明の実施例に係る金型の熱変形量測定システムによれば、金型の最も変形量の大きい部分を測定する場合においても、熱変形量の最も大きい時点（図１に示す計測点）での金型の変形量を測定することが可能である。

前記熱変形量測定システムでの測定により、金型の最も熱変形量の大きい部分の、熱変形量の最も大きい時点の熱変形量の値を得て、この値を利用して金型設計において金型の形状を定める一要素となる熱変形補正量を定めることができる。計測された熱変形量の値は、代用値ではなく実測値であるので、計測された値に補正等を加える必要なく、精確な熱変形量を得て、熱変形補正量の値の精度、ひいては、金型形状の精度を向上させることができる。また、熱変形量を得るための試験回数を低減することができ、早期に熱変形補正量を定めることが可能となり、型設計に係る工期の短縮に寄与することができる。

続いて、本発明の実施例に係る熱変形量測定システムを備えた鋳造金型１０について説明する。
なお、本発明は以下に示す鋳造金型１０の形態に限定されるものではなく、広く、鋳造に供する金型に適用させることができる。また、鋳造金型１０を用いて鋳造する製品の材料は、例えば、金属材料や、樹脂材料とすることができる。

図２に示すように、鋳造金型１０は、上金型１１と、下金型１２と、該上金型１１と下金型１２との間に配置されるスライド入子１３等で構成される。上金型１１は、下金型１２に対して離接する方向に移動可能であり、前記スライド入子１３は、上金型１１の移動方向と略直交する方向に移動可能である。これら、上金型１１、下金型１２、スライド入子１３とで、溶融材料が充填されて製品Ｗを形成するキャビティ１５が画成される。

前記上金型１１の、製品Ｗと接しない一側（図２では上側）には、上金型１１に対して離接する方向に移動可能な押出プレート１６が設けられ、該押出プレート１６には、該上金型１１から製品Ｗを押し外すための複数の押出ピン１７・１７・・・が設けられる。

上記鋳造金型１０には、下金型１２の熱変形を計測するための、金型変形量測定システムが構成される。該金型変形量測定システムは、主に、検出体２１を備えた検出体ユニット２０と、前記検出体２１にて検出される被検出体３１を備えた被検出体ユニット３０と、変位計４１とで構成される。前記検出体ユニット２０は、上記鋳造金型１０の押出プレート１６と上金型１１との間において該押出プレート１６に設けられ、前記被検出体ユニット３０は、押出プレート１６と下金型１２との間において上金型１１に設けられる。

図３に示すように、前記変位計４１は、前記検出体２１に接続され該検出体２１の検出値に基づいて被検出体３１の変位量を計測するものである。本実施例では、変位計４１として歪ゲージを採用している。また、変位計４１は制御機能や出力機能などを有する制御手段４２に接続される。

ここで、前記金型変形量測定システムを構成する検出体ユニット２０について説明する。

前記検出体ユニット２０には、検出体２１を冷却するための冷却機構が備えられる。検出体２１が配置される上金型１１と押出プレート１６との間の空間は、鋳造プロセス時には金型の温度上昇を受けて高温となるが、検出体ユニット２０に冷却機構を備えることで検出体２１周囲の温度上昇を抑制して、検出体２１の焼損を防止するとともに、該検出体２１が精確に機能する温度を維持している。

前記検出体ユニット２０は、図４乃至図６に示すように、押出プレート１６に穿設された検出体ユニット取付部１６２に、嵌設される。押出プレート１６のように既存の鋳造金型１０の設備に検出体ユニット２０を設けることで、大幅な改造を要せず金型に変形量測定システムを備えることを可能としている。
検出体ユニット２０は、主に、検出体治具２２と、該検出体治具２２に保持された検出体２１とで構成される。検出体治具２２は、筒状の治具ケース２３と、該治具ケース２３に挿入された治具本体２５とで構成される。

前記検出体治具２２を構成する治具本体２５は、押出プレート１６に検出体ユニット２０を固定するためのフランジ部２５８と、検出体２１を保持する検出体取付部２５１と、フランジ部２５８と検出体取付部２５１との間を繋ぐ胴部２５９とが、一体的に形成される。

治具本体２５には、フランジ部２５８と胴部２５９と検出体取付部２５１を通じて貫通するコード通路２５４が穿設される。コード通路２５４の検出体取付部２５１側には、検出体２１の検出体本体２１１が取り付けられ、検出体２１のコード２１２は、コード通路２５４を通じてフランジ部２５８側へ導出される。なお、治具本体２５のフランジ部２５８には、コード通路２５４の一側を閉塞する蓋２４が取り付けられるが、この蓋２４とコード２１２との干渉を避けるために、コード通路２５４からコード２１２を外部へ導き出すコード通路２５７が設けられる。

前記検出体治具２２を構成する治具ケース２３は筒状体であって、治具本体２５のうち胴部２５９と検出体取付部２５１とが内挿される。なお、治具本体２５と治具ケース２３とは、これらを貫通するノックピン２７で相対的に固定される。

治具ケース２３のケース本体２３１の側面には、押出プレート１６に設けられた導気路１６１に対して開口する導気口２３３が設けられ、該導気口２３３は、治具本体２５に設けられた導気路２５６を介して、該治具本体２５のコード通路２５４と連通される。

また、ケース本体２３１の内周面と、治具本体２５の胴部２５９の外周面との間には、ケース本体２３１の内径と、胴部２５９の外径との差による間隙が形成され、ここが通気路Ｈとされる。この通気路Ｈと、コード通路２５４とは、通気路２５５で連通される。

さらに、図６にも示すように、治具本体２５の検出体取付部２５１の外周面と、治具ケース２３のケース本体２３１の内周面とは接するが、検出体取付部２５１の外周面には通気路Ｈと、治具本体２５の下面とを連通する複数の通気路２５２・２５２・・・が形成される。

上述のように、治具本体２５と治具ケース２３とから成る検出体治具２２には、コード通路２５４や、各通気路２５２・２５５・２５６・Ｈにより冷却回路が形成され、該冷却回路に冷却気体を導通させて検出体２１を冷却することができる。

上記冷却回路において、押出プレート１６の導気路１６１を通じて、治具ケース２３の導気口２３３より導入された冷却気体が、治具本体２５の導気路２５６を通じてコード通路２５４に導入される。該コード通路２５４に導入された冷却気体の一部は、そのままコード通路２５４を通じて検出体本体２１１を冷却する。また、コード通路２５４に導入された冷却気体の一部は通気路２５５を通じて通気路Ｈに導入され、検出体本体２１１を冷却しながら通気路２５２・２５２・・・を通過し、通気路２５５の検出体取付部２５１側の端部へ導出される。治具ケース２３の端部には返し２３２が形成されており、通気路２５５の検出体取付部２５１側の端部へ導出された冷却気体は、該返し２３２に当たって、検出体本体２１１に吹きつけられ、該検出体本体２１１を冷却する。

上記のように、検出体ユニット２０には、検出体２１の検出体本体２１１及びコード２１２を冷却する冷却機構が構成される。検出体２１は検出体治具２２により押出プレート１６よりも上金型１１により近い位置に保持されるが、前記冷却機構により、検出体２１の環境は、適正に作動することのできる温度範囲内（例えば、２００℃以下）に保持される。

続いて、前記金型変形量測定システムを構成する被検出体ユニット３０について説明する。

図２及び図７に示すように、被検出体ユニット３０は、被検出体３１と、該被検出体３１を上金型１１に保持する被検出体治具３４とで構成される。
被検出体３１は、被検出部３２１と、該被検出部３２１を一側端部に支持する棒状部材３２と、該棒状部材３２を摺動可能に挿通する筒状部材３３とから成る。棒状部材３２の被検出部３２１に対する反対側端部は、金型の変位計測部位に当接して該金型の変位を受ける計測部３２２であって、変位計測時には金型の変位計測部位に当接した状態に設置される。

被検出体３１を棒状の長尺部材とすることで、金型の変位計測部位に当接して該金型の変位を受ける部分と、検出体２１にて検出される被検出部３２１とを離れた位置に設けることが可能となり、被検出体３１の計測部３２２を金型内のキャビティ１５に配置し、被検出体３１の被検出部３２１を金型外部に配置することができる。

前記被検出体３１の棒状部材３２に設けられた被検出部３２１は、上述の検出体ユニット２０に備えられる検出体２１によりその変位を検出されるものであり、金属材料で構成される。一方、棒状部材３２は、セラミックスで構成される。棒状部材３２をセラミックス製とすることで、高温においても比較的熱膨張が小さいという特性から、下金型１２の変位計測部位の熱変形量を精確に測定することを可能としている。但し、棒状部材３２はセラミックス製とすることが好ましいが、金属製とすることも可能である。

前記棒状部材３２を挿通する筒状部材３３は、棒状部材３２に対して相対移動可能とされる。なお、筒状部材３３の内径よりも、棒状部材３２に設けられる被検出部３２１の外径が大径であって、棒状部材３２は筒状部材３３の内周を摺動可能であるが、落脱しない構成とされる。
筒状部材３３は金属材料で構成され、該筒状部材３３の一側端部である下端３３２は、キャビティ１５に溶融材料を充填する前の時点において、下金型１２の変位測定部位に当接した状態に配置される。

前記被検出体治具３４は、上金型１１に被検出体３１を係止させるものである。被検出体治具３４には、被検出体３１が内挿される筒部３４１と、上金型１１に対して固定するためのフランジ部３４２とが備えられる。被検出体治具３４のフランジ部３４２は、上金型１１にボルト等の締結部材により固定される。

被検出体治具３４の筒部３４１には、被検出体３１のうち筒状部材３３の外周面に形成された周状溝である係合部３３１に、係合する係止体３４３が設けられる。係止体３４３は、被検出体治具３４の筒部３４１の内周側へ進退可能であって、内周側へ付勢されている。本実施例において、係止体３４３はボールプランジャである。

図８に示すように、予め上金型１１に固定された被検出体治具３４に対して、被検出体３１を固定する際には、上金型１１側から被検出体治具３４に被検出体３１を挿入する（図８ａ）。そして、筒状部材３３の係合部３３１と、被検出体治具３４の係止体３４３が係合する位置に到ると、被検出体３１は被検出体治具３４より自重にて脱落しない状態に保持される（図８ｂ）。なお、被検出体３１による垂直荷重よりも大きな力が、該被検出体３１を被検出体治具３４より挿脱する方向に加わると、被検出体治具３４の係止体３４３と筒状部材３３の係合部３３１との係合は解除され、被検出体治具３４に対して被検出体３１が移動することができる。

なお、前記被検出体３１を、被検出部３２１を設けた棒状部材３２のみで構成し、該棒状部材３２を直接被検出体治具３４に挿通させることも考え得る。しかし、棒状部材３２は、セラミックス製であり、熱衝撃により折れる虞がある。また、棒状部材３２に接している溶融材料が凝固する際に、凝固に伴う体積の縮小により、下金型１２の変位計測部位に接した状態に配置されていた棒状部材３２の下端３３２が変位計測部位より離れてしまい、下金型１２の精確な変形量を計測することができない事態が生じる。
そこで、被検出体３１を棒状部材３２と筒状部材３３とで二重管構造とすることで、筒状部材３３で棒状部材３２を熱衝撃より保護するとともに、溶融材料が凝固する際には、該溶融材料が接する筒状部材３３のみが溶融材料の凝固に伴って変位計測部位より離れ（図９）、棒状部材３２の計測部３２２は変位計測部位に接した状態を保持できるようにしている。

続いて、上記構成の金型変形量測定システムによる金型の熱変形量測定の流れについて説明する。

金型の熱変形量測定に際して、予め、押出プレート１６に検出体ユニット２０を備え付けるとともに、上金型１１に被検出体ユニット３０のうち被検出体治具３４を備え付ける。このとき、検出体ユニット２０の検出体２１と、被検出体ユニット３０の被検出体３１の被検出部３２１とが対峙する位置に配置されるように、検出体ユニット２０と被検出体治具３４の位置が決定される。
また、上金型１１と、下金型１２と、スライド入子１３・１３・・・と、押出プレート１６などから成る鋳造金型１０を、例えば、図１３に示すように、溶融炉５０や汲上筒５３などを備えた鋳造機に搬入する。

図１１の流れ図に示すように、まず、型を開いて（Ｓ１１）、上金型１１と下金型１２とスライド入子１３・１３・・・で画成されるキャビティ１５内に中子１４を設置するとともに、被検出体３１を被検出体治具３４に取り付ける（Ｓ１２）。

続いて、型を閉じて（Ｓ１３）、金型の熱変形量の計測を開始する（Ｓ１４）。計測においては、常に、検出体ユニット２０に構成した冷却機構を機能させるべく、押出プレート１６の導気路１６１に冷却気体を送気する。計測が開始されれば、検出体ユニット２０の検出体２１により、被検出体ユニット３０の被検出体３１の被検出部３２１の変位が検出され、変位計４１にて測定される。

なお、図９に示すように、本実施例では、検出体ユニット２０と被検出体ユニット３０から成る計測システムで、下金型１２の熱変形量を測定し、上金型１１の熱変形量は、同じく押出プレート１６に備えられた検出体ユニット８０にて検出する。

前記検出体ユニット８０は、押出プレート１６に穿設された取付部１６４に嵌設された治具本体８２内に、上金型１１の表面の変位を検出する変位計の検出体８１を備えたものである。前記押出プレート１６に設けられた被検出体ユニット取付部１６２と、取付部１６４とは、通気路１６５にて連通され、導気路１６１から被検出体ユニット３０へ送気される冷却気体を、通気路１６５を通じて前記治具本体８２の内部に取り込まれる。このようにして、検出体ユニット８０に備えられた検出体８１も冷却される。

そして、上述の如く閉じられた鋳造金型１０のキャビティ１５に、溶融材料が充填され（Ｓ１５）、ダイタイム（Ｓ１６）を経て、型を開き（Ｓ１７）、計測を終了する（Ｓ１８）。

型開きにおいては、スライド入子１３・１３・・・が開かれ、続いて、上金型１１と下金型１２とが開かれる。この結果、型を開いた状態では上金型１１に製品Ｗが固着している。これを、図１０に示すように、押出プレート１６を上金型１１に対して近接させる方向に移動させて、押出ピン１７・１７・・・にて上金型１１より製品Ｗを押し出す（Ｓ１９）。この押し出しに際し、被検出体３１の筒状部材３３は、製品Ｗに固着しているため、製品Ｗとともに、被検出体３１が一体となって上金型１１より外れる。
製品Ｗが上金型１１より外れたら、次のサイクルに移行する。

上述のように、本発明に係る金型変形量測定システムによれば、キャビティ１５に溶融材料が充填され、最も鋳造金型１０が高温となっている時点での、下金型１２の熱変形量を測定することができる。しかも、下金型１２の熱変形量が最も大きい、該下金型１２の略中央部での変形量を直接計測することができる。

また、鋳造プロセスのうち、型を閉じてから型を開くまでの過程（例えば、型内の気体を排出して低圧にする過程、溶融材料を充填する過程、溶融材料が凝固する過程など）の熱変形量を継続して測定したり、計測時を限定して断続的に測定したりすることが可能である。

なお、本実施例においては、検出体ユニット２０と被検出体ユニット３０とから成る金型変形量測定システムで、下金型１２の略中央部での熱変形量を計測しているが、測定部位は略中央部に限定されるものではなく、その周縁部とすることもできる。また、計測対象は下金型１２に限定されず、上金型１１や、中子１４とすることもできる。

例えば、図１２では、重力鋳造金型での鋳造プロセスにおいて、中子１４の熱変形量を測定するために、検出体ユニット２０と被検出体ユニット３０とから成る金型変形量測定システムを備えた様子を示している。金型が最も高温となった時点での、中子の熱変形量を直接測定することが可能であり、中子の寸法補正量を早期に決定することができ、しかも直接測定することから測定値の精度が高いので、精度の良好な寸法補正量を定めることができる。

金型の熱変形量の変化を説明する図。 金型変形量測定システムを備えた鋳造金型の全体的な構造を示す図。 金型変形量測定システムの制御構成を示すブロック図。 検出体ユニットの斜視図。 検出体ユニットの構造を示す図。 図５におけるＹ−Ｙ端面断面図。 被検出体ユニットの構造を示す図。 被検出体治具に被検出体を設置する手順を説明する図。 計測時の金型変形量測定システムを示す図。 金型から製品を押し出す様子を示す図。 金型変形量測定の流れを説明する図。 中子の変形量を測定する金型変形量測定システムを備えた鋳造金型の全体的な構造を示す図。 従来の鋳造金型の構造の一例を示す図。 従来の熱変形量測定方法の一例を説明する図。 従来の熱変形量測定方法の一例を説明する図。 従来の熱変形量測定方法の一例を説明する図。

符号の説明

１０ 鋳造金型
１１ 上金型
１２ 下金型
１３ スライド入子
１４ 中子
１６ 押出プレート
１７ 押出ピン
２０ 検出体ユニット
２１ 検出体
２２ 検出体治具
２３ 治具ケース
２５ 治具本体
３０ 被検出体ユニット
３１ 被検出体
３２ 棒状部材
３２１ 被検出部
３２２ 計測部
３３ 筒状部材
３４ 被検出体治具

Claims (8)

1. 鋳造金型の熱変形量を測定するための金型変形量測定システムであって、
   被検出体の変位を検出する検出体と、該検出体を保持する検出体治具とから成る検出体ユニットと、
   前記検出体により検出される被検出部を一側端部に設けた被検出体と、該被検出体の他側端部が金型の変位測定部位に当接し、且つ、被検出部が前記検出体に対峙した位置に被検出体を保持する被検出体治具とから成る被検出体ユニットと、
   前記検出体に接続され、該検出体の検出値に基づいて被検出体の変位量を計測する変位計とを備え、
   前記検出体治具に、検出体を冷却する冷却機構を構成するとともに、
   前記被検出体を、被検出部と、該被検出部を一側端部で支持する棒状部材と、該棒状部材を摺動可能に内挿する筒状部材とで構成した
   ことを特徴とする金型変形量測定システム。
2. 前記検出体治具の冷却機構が、
   検出体治具に形成された冷却気体を導通させる冷却回路である、
   請求項１に記載の金型変形量測定システム。
3. 前記被検出体の棒状部材をセラミックス製とし、
   筒状部材を金属製とした、
   請求項１又は請求項２に記載の金型変形量測定システム。
4. 前記被検出体の被検出部を設けた一側端部が金型外部に位置し、且つ、他側端部が、溶融材料が充填されて製品が成形される金型内に位置するように、該被検出体を金型を通じて設置し、
   前記検出体を金型外部に設置した、
   請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の金型変形量測定システム。
5. 前記検出体ユニットを、
   金型から製品を押し出す押出ピンを植設した押出ピンプレートに設けた、
   請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の金型変形量測定システム。
6. 検出体と、前記検出体により検出される被検出部を設けた被検出体と、前記検出体に接続され、該検出体の検出値に基づいて被検出体の変位量を計測する変位計とを備えた金型変形量測定システムにて、内部にキャビティを形成した鋳造金型の熱変形量を測定する方法であって、
   被検出体の被検出部を設けた一側端部が金型外部に位置し、且つ、他側端部がキャビティ内部の変位計測部位に当接するように、該被検出体を金型を通じて設置し、
   金型外部に配置した検出体で、前記被検出体の被検出部の変位を検出することを
   特徴とする金型変形量測定方法。
7. 前記検出体を、該検出体の冷却機構を備えた治具にて金型外部に保持した、
   請求項６に記載の金型変形量測定方法。
8. 前記被検出体を、被検出部と、該被検出部を一側端部で支持する棒状部材と、該棒状部材を摺動可能に内挿する筒状部材とで構成した、
   請求項６又は請求項７に記載の金型変形量測定方法。
   
   

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