JP5394841B2 - キャビティ内圧力計測装置 - Google Patents
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また、鋳造圧力を低くすれば金型や鋳造機の寿命は延びるが、品質のばらつきが懸念されるので管理項目を増やしたり管理幅を小さくしたり等、製品の作り込み(成形)が厳しくなる。
また、図6に示すように、金型に形成した貫通孔50に計測ピン60を摺動可能に設け、その先端を直接キャビティ40の内面30に臨ませ、後端を金型外に設けたロードセル70に当接せることも従来行われている。
計測器との間に設けたこの隙間が、鋳造圧力が加わるときに、溶湯の射出時に計測ピンの端部が加速して計測器当接面に衝突するので、その衝撃の繰り返しにより、計測器が破損し易いという問題があった。
なお、前記キャビティ面に臨む前記計測ピンの先端側と前記貫通孔との間の隙間を4/100mm以下としていることが好ましい。
ここで、前記可動ブッシュ部材は、内外の2部材からなり、内側ブッシュ部材に前記計測ピンを摺動可能に設けるとともに、外側ブッシュ部材を前記貫通孔に摺動可能に設けてなる。
また、熱膨張の影響で鋳造圧力の再現性が損なわれることなく値を計測することができる。
さらに、離型剤、燃焼ガスの固着やバリ刺しなどの影響を受けることなく値を正確に計測することができる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るキャビティ内圧力計測装置を説明する説明図である。
このキャビティ内圧力計測装置は、ダイカスト金型の固定型または可動型に対して装着されるものである。金型Aは、主型1と、キャビティ面3を有する嵌込み型(入子)2とで構成されており、固定型と可動型とが型締め(型合わせ)されることによって、両型のキャビティ面3の間にキャビティ4が形成されるようになっている。
そして、計測ピン6の後端が臨む金型Aの外側には、計測ピン6の後端が当接された圧力計測手段であるロードセル7が設置されている。
このロードセル7は、金型Aの外側に形成されている凹みにネジ止めなどで取り付けられる留め板16によって設置される。
これにより、弾発手段13によって計測ピン6の後端が常時ロードセル7に当接しているので、溶湯の射出時に計測ピン6の後端がロードセル7の計測面に加速して当たることを回避することができ、ロードセル7の破損を防止することができる。
これにより、キャビティ面3に離型剤が吹き付け塗布されるときに、隙間からキャビティ面3の方向に向けて高圧空気を送り込むことで、離型剤が第1のピン部材6aと第1の孔部5aとの隙間に侵入することを防ぐ。
また、第1のピン部材6aと第1の孔部5aとの間の隙間が4/100mm以下になる領域を極力短くするように、第1のピン部材6aを形成する。つまり、計測ピン6は、前記隙間が4/100mm以下になる領域を極力短くする長さに形成されている第1のピン部材6aと、金型Aの外側に至る長さに形成されている第2のピン部材6bとを連結した段付ピン形状に形成することが好ましい。
このように形成することで、キャビティ面3に臨む計測ピン6の第1のピン部材6aと貫通孔5の第1の孔部5aとの間の隙間に離型剤が侵入し、溶湯熱によって離型剤の成分などが変質固体化して第1のピン部材6aと第1の孔部5aが固着するのを防ぎ、計測ピン6の摺動が阻害されることがなくなる。
この実施形態では、計測ピン6−1の第1のピン部材6a−1および固定ブッシュ部材8−1が低熱膨張材によって形成されている。その他の構成は前記した第1の実施形態と同様であり、同一符号を付して重複説明を省略する。
これにより、熱膨張によって計測ピン6−1がロードセル7を押圧することによる計測誤差を排除することができ、鋳造圧力に対応したキャビティ4内の圧力をロードセル7の出力によって正確に計測することが可能になる。
すなわち、固定ブッシュ部材8−1と計測ピン6−1の先端側の熱膨張係数が異なる場合には、熱膨張係数の違いによって固定ブッシュ部材8−1の孔径(第1の孔部5aの孔径)と計測ピン6−1の先端外径との間に間隙が生じ、その間隙にバリ刺しが生じたり、離型剤が浸入して、計測ピン6−1の摺動が阻害されることになる。
この実施形態では、熱膨張係数の違いによる間隙が生じないので、常に計測ピン6−1を抵抗無く摺動させることができ、これによっても、キャビティ内4の圧力を再現性良く計測することができる。
実施品1として、図1に示すSKD61材によってそれぞれ形成した第1のピン部材6aと第2のピン部材6bとを連結し、第2のピン部材6bに冷却水循環路15を備えた計測ピン6を準備し、実施品2として、図2に示すセラミックス材によって形成した第1のピン部材6aとSKD61材によって形成した第2のピン部材6bとを連結し、第2のピン部材6bに冷却水循環路15を備えた計測ピン6−1を準備し、そして比較品として、図6に示すSKD61材によって形成した冷却無しの計測ピン60を準備して、ともに同じ条件下で試験を行い、その結果を図3に示した。ここでは、実施品1,2と比較品の計測試験結果を比較するための基準値として、キャビティ内に圧力センサを配備して溶湯の直圧を計測した値を示した。
この実施形態では、計測ピン6−2全体が低熱膨張材によって形成されている。その他の構成は前述した第1および第2の実施形態と同様であり、同一符号を付して重複説明を省略する。
これにより、計測ピン6−2を単一部材で形成することができるので、金型Aの貫通孔5に組み込むときなどにおける組み立てを簡単に行うことができる。
この実施形態では、キャビティ面3から金型Aの外側に抜ける貫通孔18に可動ブッシュ部材19を摺動可能に設けるとともに、この可動ブッシュ部材19に計測ピン20を摺動可能に設けて、型開き時に可動ブッシュ部材19の先端がキャビティ面3から突出され、型締め時に可動ブッシュ部材19の先端が相手金型(可動型または固定型)Bの型合わせ面bに押されて(当接されて)可動ブッシュ部材19の先端がキャビティ面3に略面一に戻されるように構成されている。
そして、計測ピン20の後端が臨む金型Aの外側には、計測ピン20の後端が接離自在に当接される圧力計測手段であるロードセル21が設置されている。
このロードセル21は、貫通孔18と同軸芯上に連通されて金型Aの背面側に開口される設置穴部22にねじ込み、圧入やその他の固着手段によって取り付けられて型背面より外側に突出するブロック部材23に内設保持されて設置される。
なお、この実施形態のキャビティ内圧力計測装置が設置される金型Aは、前記した各実施例形態と同様であり、関連する構成を含めて同一符合を付して重複説明を省略する。
そして、この貫通孔18は、嵌込み型2の型厚内における前半側は、キャビティ面3から嵌込み型2の型背面に至る型厚内において取り付けられる前記実施例詳述の固定ブッシュ部材8によって形成されている。
具体的には、内側ブッシュ部材19aの連繋鍔部25は、ピン摺動孔28を有し、略円盤形状に形成されている可動部27の前面側に面一状に嵌め合せ連結されている。一方、外側ブッシュ部材19bの連繋鍔部26は、可動部27の前面に対して常時当接されるように弾発手段29によって付勢されている。
具体的には、内側ブッシュ部材19aと外側ブッシュ部材19bとの先端をキャビティ面3から突出させる方向に付勢するバネ部材を、可動部27と穴部30の穴底との間に弾装している。
これにより、内側ブッシュ部材19aと外側ブッシュ部材19bとは同調した動作でその先端をキャビティ面3から突出させる方向に移動するように可動部27を介して弾発手段29によって常時付勢される。
これにより、計測ピン20は、型開き時や型締め時における可動ブッシュ部材19の移動に同調し、可動ブッシュ部材19の内側ブッシュ部材19bとの摺動抵抗でキャビティ面3側、そしてロードセル21側に凹み33の範囲内で移動するようになっている。
そして、この保持板23cにネジ止めなどで取り付けられる留め板23dによってロードセル21は、保持板23cとの間で計測面を凹み33に臨ませて設置される。
溶湯がキャビティ4に射出充填されて製品が冷却凝固される鋳造後において、図5の(a)に示す型開きされると、可動ブッシュ部材19は弾発手段29によって、図5の(b)に示す状態から移動されて先端がキャビティ面3から突出される。このとき、ブロック部材23の本体部23a内に内設されている可動部27が閉鎖部23bに当接されることで、可動ブッシュ部材19のキャビティ面3からの突出量が規制される。
すなわち、鋳造時の鋳造圧力で計測ピン20がロードセル21側に押され、そして、溶湯熱によって型厚方向に熱膨張される金型Aの変化との関係などからキャビティ面3(可動ブッシュ部材の先端面)と計測ピン20の先端面との間に生じるわずかな段差部(凹み部)や可動ブッシュ部材19と計測ピン20との間に離型剤、燃焼ガス、バリなどによる固着が発生しても、型開きと略同時に行われる可動ブッシュ部材19先端のキャビティ面3から突出動作によって固着物が剥ぎ除かれる。
これにより、計測ピン20と可動ブッシュ部材19が固着するのを防ぎ、計測ピン20の摺動が阻害されることがなくなるために、計測ピン20の摺動阻害による計測誤差を排除することができ、鋳造圧力に対応したキャビティ4内の圧力をロードセル21の出力によって正確に計測することが可能になる。
これにより、型開きされた時点においても計測ピン21による押圧力がロードセル21に継続して掛かることを回避することができ、ロードセル7の破損を防止することができる。
このように、型締め時に可動ブッシュ部材19の先端がキャビティ面3に戻されるときに、外側ブッシュ部材19bが相手金型Bの型合わせ面bに押されるようにしていることで、計測ピン20が摺動可能に挿通さている内側ブッシュ部材19aの先端が相手金型Bとの当接などによって内側に潰れるなどの変形を引き起こすことを防ぐことができる。これにより、計測ピン20の摺動が阻害されることがなくなり、鋳造圧力を正確に計測することが可能になる。
すなわち、溶湯の射出時に計測ピン20の頭部24(後端)がロードセル21に隙間無く当接するように戻されていることで、溶湯の射出時に計測ピン6の頭部24がロードセル21の計測面に加速して当たることを回避することができ、ロードセル7の破損を防止することができる。
B 相手金型
b 型合わせ面
1 主型
2 嵌込み型
3 キャビティ面
4 キャビティ
5,18 貫通孔
6,6−1,6−2,20 計測ピン
7,21 ロードセル(圧力計測手段)
13,29 弾発手段
17 空気送込み手段
19 可動ブッシュ部材
19a 内側ブッシュ部材
19b 外側ブッシュ部材
Claims (2)
- キャビティ面から金型の外側に抜ける貫通孔を設け、先端を前記キャビティ面に臨ませ後端を前記金型の外側に設置した圧力計測手段に当接させる計測ピンを、前記貫通孔に摺動可能に設け、かつ、前記計測ピンの後端を前記圧力計測手段に常時当接させる弾発手段を前記貫通孔内に設けたことを特徴とするキャビティ内圧力計測装置。
- キャビティ面から金型の外側に抜ける貫通孔を設け、先端を前記キャビティ面から突出、かつ、該キャビティ面に臨ませる可動ブッシュ部材を、前記貫通孔に摺動可能に設け、先端を前記キャビティ面に臨ませ後端を前記金型の外側に設置した圧力計測手段に当接させる計測ピンを、前記可動ブッシュ部材に摺動可能に設け、さらに、前記可動ブッシュ部材を前記突出方向に常時付勢する弾発手段を設けて、型締め時に前記可動ブッシュ部材の先端が相手金型に押されて前記キャビティ面に戻され、かつ、前記計測ピンの後端が前記圧力計測手段に当接されるように構成されていることを特徴とするキャビティ内圧力計測装置。
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