JPH0875579A - 圧力計測装置および圧力計測装置を備えた鋳造用金型 - Google Patents

圧力計測装置および圧力計測装置を備えた鋳造用金型

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JPH0875579A
JPH0875579A JP20973194A JP20973194A JPH0875579A JP H0875579 A JPH0875579 A JP H0875579A JP 20973194 A JP20973194 A JP 20973194A JP 20973194 A JP20973194 A JP 20973194A JP H0875579 A JPH0875579 A JP H0875579A
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JP
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plate
amount
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flexure
bending
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JP20973194A
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English (en)
Inventor
Tooru Tono
徹 都野
Naomichi Yamamoto
直道 山本
Atsushi Yoshida
淳 吉田
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Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 金型キャビティ内の溶湯に作用する圧力変動
を正確容易に検知し,また,製作補修も容易にする。 【構成】 ブロックの表面の一部に形成した撓み板部の
裏面に先端が接している撓み量伝達棒を配し,ブロック
の後側において保持具で一部を支持した撓み量計測板を
撓み量伝達棒の後端面に押付けた状態で配し,撓み量計
測板の平面部に歪ゲージを貼付けて構成した圧力計測装
置,および,この圧力計測装置を備えた鋳造用金型とし
た。また,平板状の撓み量計測板の一端部を保持具に片
持梁状に固定し,撓み量伝達棒の後端面が撓み量計測板
に当接している位置よりも根本側で歪ゲージを撓み量計
測板に取付けた。また,撓み量伝達棒の後端面が撓み量
計測板に当接している位置よりも先端側で温度補償用歪
ゲージを撓み量計測板に取付けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,例えば,アルミニウム
合金やマグネシウム合金等の軽金属合金を金型を用いて
加圧鋳造する際に金型内の圧力を計測する圧力計測装置
および圧力計測装置を備えた鋳造用金型に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来より,アルミニウム合金等の軽金属
合金を鋳造する際は,一般的に,引け巣を低減するた
め,溶湯を金型に鋳込んでから凝固が完了するまでの
間,高圧力を加圧し続ける方法が採られてきた。特に,
自動車部品等のように耐圧性,高強度等の高品質が要求
される場合,上記のような高圧で鋳造する方法が多く用
いられている。この場合,製品各部に充填している溶湯
に加わる圧力の大きさが,製品の品質に大きく影響を及
ぼす。このため,従来より,溶湯の圧力を計測して,そ
れを鋳造条件の管理に利用することがあったが,その場
合には,押出ピンの裏に歪ゲージをセットし,溶湯の圧
力を計測していた。
【0003】このように,押出ピンの裏に歪ゲージをセ
ットした場合,押出ピンの金型等に対する摺動抵抗や摩
擦力のため,計測値が正確でないという問題があった。
この摺動抵抗は,鋳造を続けていくうちに,焼付き,か
じり等によって増加する。なお,特開平6−19054
3号に記載したように加圧力をパルス的に加える場合,
特に,この問題が大きくクローズアップされる。すなわ
ち,押出ピンにかけられた圧力が減少から増加に転じた
場合,その増加分が静止摩擦力を越えるまでの間は,押
出ピンは静止してしまう。逆に,圧力が増加から減少に
転じた場合も,その減少分が静止摩擦力を越えるまでの
間は,押出ピンは静止する。そのため,圧力変動が静止
摩擦力より小さい場合は,押出ピンが全く動かず,圧力
を計測できないケースが出てくることがあった。
【0004】そこで,本出願人会社では,このような欠
点を解消するために,金型内圧力計測装置を,金型のキ
ャビティに面した部分の一部が加圧力によって撓むよう
な構造にし,従来のように摺動抵抗を受けることなく,
正確に溶湯の圧力を計測できるようにした。そして,例
えば,特願平5−116014号や特願平5−2795
11号明細書に記載したように,金型のキャビティ側の
表面の一部に撓み板部を設け,撓み板部の中央部裏側に
先端が接している撓み量伝達棒を配し,撓み量伝達棒の
後端面に例えば円板状の撓み量計測板を押付けた状態で
配し,金型に取付けた保持具で撓み量計測板の外周部を
支持し,撓み量計測板の平面部に歪ゲージを取付けた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし,これらの方
法,装置においては,撓み量計測板として円板状のもの
を用い,撓み量計測板の外周全部を単純支持で支持して
いたので,歪ゲージによる歪や撓み量の計測,および,
それに伴って演算して求める金型内の圧力を正確に求め
ることが比較的に難しかった。
【0006】すなわち,従来のものでは,図5に示すよ
うに,円板状の撓み量計測板30の中央部裏側に歪ゲー
ジ31がはり付けてあり,図5に図示していない金型の
キャビティに面した部分の加圧力によって撓むようにし
た部分の裏側に先端を当接させている撓み量伝達棒32
の後端を撓み量計測板30の表面の中央部に当接させて
いたので,撓み量計測板30は,加圧力の大きさによっ
て,例えば,図5に実線で示したように湾曲したり,2
点鎖線で示したように湾曲する。
【0007】この場合,撓み量はそれぞれδ1 ,δ2
なり,支持部材33の角から撓み量計測板30の端部ま
での距離は,それぞれa,bとなり,撓むにしたがっ
て,この距離は短くなる。このように,撓み量の変化に
伴って支持点が移動するので,歪変化が直線的でなくな
る。
【0008】また,撓み量計測板30は円板であり,単
純支持であるため,その芯がずれる場合もあり,そのた
めに正しい計測値が得られない場合もある。一方,前記
従来の方法,装置では,金型の温度変化の歪ゲージへの
影響が考慮されていなかった。すなわち,温度の歪ゲー
ジ抵抗値への影響が考慮されていなかった。
【0009】また,従来のものでは,撓み量伝達棒32
の先端部の金型の撓み板部の裏面に当接している部分,
および,撓み量伝達棒32の後端部の撓み量計測板30
に当接している部分が所定の幅を有する平面になってい
たので,金型の撓み板部や撓み量計測板30が撓んだと
きに,撓み量伝達棒32の先端部や後端部との当接位置
が変化することがあった。
【0010】また,例えば,図6に示したように,計測
部分である金型の撓み板部34に作用する力Fの作用点
が,撓み量伝達棒32の位置と違った場合は,撓み量伝
達棒32の先端部の一方の角32aのみに撓み板部34
が当るようになり,正確な計測がし難い。このような種
々の理由により,従来は正確な金型内圧力を求めるのが
できなかったか,あるいは,できたとしても,非常に難
しく,面倒であった。
【0011】また,前記従来のものでは,撓み板部34
自体を金型のキャビティに面した部分と完全に一体化し
た実施例となっていた。したがって,この場合,撓み板
部34に不具合が生じたら,金型のキャビティ面自体を
補修しなければならず,不便であり,工数や費用も多く
必要であった。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は,このような課
題を解決するために行ったものであり,圧力計測装置
を,ブロックの表面の一部に形成した撓み板部の裏面に
先端が接している撓み量伝達棒を配し,ブロックの後側
において保持具で一部を支持した撓み量計測板を撓み量
伝達棒の後端面に押付けた状態で配し,撓み量計測板の
平面部に歪ゲージを貼付けて構成した。また,ブロック
の中に設けた撓み量計測板を平板とし,この平板状の撓
み量計測板の一端部を保持具に片持梁状に固定し,撓み
量伝達棒の後端面が撓み量計測板に当接している位置よ
りも根本側で歪ゲージを撓み量計測板に取付けた。
【0013】また,撓み量伝達棒の後端面が撓み量計測
板に当接している位置よりも先端側で温度補償用歪ゲー
ジを撓み量計測板に取付けた。また,撓み板部の中央部
裏面に接している撓み量伝達棒の先端中央部を先細形状
にした。また,撓み量計測板に当接している撓み量伝達
棒の後端中央部を先細形状にした。さらに,これらの圧
力計測装置を,金型のキャビティ側に設けた段状の穴部
に埋込んで,圧力計測装置のブロックの表面で金型のキ
ャビティの表面の一部を構成させた圧力計測装置を備え
た鋳造用金型とした。
【0014】
【作用】圧力計測装置は,ブロックを用いて金型とは別
体に設けたので,別途製造して金型に組込むことができ
るし,また,圧力計測装置に不具合が生じた場合は,こ
の圧力計測装置を金型から取りはずして補修することが
でき,便利である。
【0015】前記圧力計測装置をキャビティ面に取付け
た金型を用い,その金型のキャビティ内に溶湯等が射出
されてキャビティ内に圧力が発生すれば,撓み板部が撓
み,撓み量伝達棒が押され,片持支持されている平板状
の撓み量計測板が撓み,歪ゲージでその歪量を計測す
る。この歪量をコンピュータ等で演算し,金型内圧力を
求める。
【0016】なお,圧力計測装置は1例として,撓み量
計測板は片持固定支持されており,歪ゲージは撓み量計
測板の根本側に取付けられているので,その場合は,支
点が移動しないし,歪変化が直線的にあらわれ,歪を容
易に計測することができ,また,温度補償用歪ゲージを
撓み量計測板の先端側の無変形部分に取付けているの
で,温度変化によって変化した撓み量計測板の伸びのみ
を正確に計測することができ,温度補償をすることがで
きる。
【0017】また,撓み量伝達棒の先端部と後端部が先
細形状になっているものを用いれば,撓み板部や撓み量
計測板との接触点が変化したり,ずれたりすることがな
く,常に良好な計測が行える。
【0018】
【実施例】図1,図2は本発明の1実施例を示すもの
で,図1は縦断面図,図2は底面図の一部で,図1のA
−A線拡大図である。1は金型の一部,1aは金型1内
の溶湯鋳込空間であるキャビティ,2は金型1のキャビ
ティ1a側の表面の一部にはめ込んだブロック,3はブ
ロック2のキャビティ1a側の表面の一部に設けた比較
的に薄い円形状の撓み板部であり,撓み板部3の後方に
は,比較的に深い穴4が後側から設けられている。
【0019】撓み板部3の中央部の裏側には,丸棒状の
撓み量伝達棒5の先端を接しさせて配し,撓み量伝達棒
5の後端面に比較的に薄い平板状の撓み量計測板6の中
央部を押付けた状態または当接した状態で配した。な
お,撓み量伝達棒5の熱膨張により撓み量計測板6との
接触点や計測0点が微妙にシフトすること,例えばBe
−Cu板製の撓み量計測板6が200℃以上の高温にな
ると,この撓み量計測板6や後記する歪ゲージ13,1
4が劣化する傾向があること等を考慮し,撓み量伝達棒
5は,熱膨張係数,温度伝導率がともに小さい材質,例
えばSi34 で製作した。
【0020】穴4の中には,段付円筒状のブロック7を
装入し,ブロック7は,その先端面を撓み板部3の裏面
に接触させた状態で,ねじ8によって,ブロック2の後
側に取付けた。
【0021】ブロック2に設けた撓み板部3は,中央部
に設けた円形状の比較的に薄い部分3aと,その回りの
比較的に厚い円形状の部分3bによって構成した。そし
て,ブロック7の先端部に設けたリング状の突起7aを
厚い部分3bの裏面に当接させた。このような形状にし
たのは,撓み板部3が振動しやすいようにし,キャビテ
ィ2内に鋳込んだ溶湯に振動を与え,凝固時の金属組織
がより良好になるようにしたためである。
【0022】ブロック7の軸心中央部にはブッシュ15
を取付け,撓み量伝達棒5を軸線方向に摺動自在にガイ
ドした。このようにしておくと,撓み量伝達棒5の位置
がずれることはなく,撓み量伝達棒5の先端部5aは常
に薄い部分3aの中心位置に当接していることになる。
撓み量伝達棒5の先端部5aは球面状にし,撓み板部3
に力が偏心して加わっても,先端部5aが常に一点にな
るようにした。一方,撓み量伝達棒5の後端部5bは円
錐状または球面状にし,同様に点接触を保つようにし
た。
【0023】ブロック7の中央部に設けた円形穴の後端
部には,筒状の部材9をねじ取付けした。部材9には,
その内部を上下方向に貫通している断面凸状の穴10を
設けた。また,突起状の穴10aのない側の部材9は,
その一部を一定幅で切削して高さを低く加工した。
【0024】この加工した面に,平板状の撓み量計測板
6の一端側を,押え板11とボルト12で片持状に固定
した。撓み量計測板6の先端部は突起状の穴10aの中
まで伸びており,この先端部の側面は穴10aの内面に
接触しないようにして,自由に上下動し得るように設け
た。なお,ここで,ブロック7,部材9,ボルト12等
は,撓み量計測板6の一端部を片持支持しておくための
金型1に取付けた保持具を構成している。
【0025】撓み量計測板6の裏面の根本側には市販の
歪ゲージ13がはり付けられており,歪ゲージ10は,
図示していない歪量計測器本体に連結されている。この
装置においては,撓み板部3が撓み量伝達棒5を介して
撓み量計測板6に繋がっているので,撓み量計測板6の
歪量は,圧力の大きさに比例して撓む撓み板部3の歪量
と対応している。そして,撓み板部3の厚みやブロック
7と部材9の内径の大きさ,撓み量伝達棒5の後端部と
撓み量計測板6の当接位置から撓み量計測板6の根本部
までの距離,撓み量計測板の寸法等を考慮して,撓み量
計測板6の歪量から撓み板部3に作用した圧力を換算し
て常にすぐに正確に求めることができる。換算して得た
圧力は,数値として表示したり,グラフでモニタに表示
したりして,その圧力変動状態を知ることができる。
【0026】撓み量計測板6の先端側の裏面には,温度
補償用の歪ゲージ14をはり付けた。片持支持している
撓み量計測板6においては,撓み量伝達棒5が当接して
いる点よりも先端側は,撓み量伝達棒5で押されても変
形しない無変形部分となっているので,ここでの歪は,
温度変化によって撓み量計測板6が伸び縮みすることに
よる歪のみである。したがって,温度補償用の歪ゲージ
14で計測した歪に基づいて,演算により温度変化を求
めたり,金型内圧力を演算で求める際に温度補償をし
て,金型内圧力をより正確に求めることができる。
【0027】歪ゲージ13または,歪ゲージ13と温度
補償用歪ゲージ14に発生した歪を求める場合は,公知
のホイートストンブリッジ回路を用い,電気抵抗の変化
としてとらえて行う。このホイートストンブリッジ回路
を用いれば,歪ゲージが複数個の場合でも応用できる。
歪ゲージ13を例えば2個用いる場合は,撓み量計測板
6に並べてはったり,表裏の両面にはったりすることが
できる。
【0028】温度補償用歪ゲージ14の場合も,温度変
化によって生じた抵抗値の変化量を検知して行う。この
場合,この温度補償用歪ゲージ14はダミーゲージとし
ての役割をし,加圧力による歪は拾わない。この場合
は,公知のアクティブ・ダミー法と呼ばれているブリッ
ジ回路を用いることができる。
【0029】なお,前記実施例においては,歪ゲージ1
3,14を撓み量計測板6の裏面にはりつけた例を示し
たが,これは撓み量計測板6の表面にはりつけておくこ
ともできる。
【0030】図3は,本発明の他の実施例を示す縦断面
図である。図3において,図1と同じ部分は図1と同じ
符号を付して,その説明は省略する。図1においては,
ブロック2をキャビティ1a側から金型1にはめ込んだ
が,図3においては,ブロック2を金型1の裏側からは
め込んだ。
【0031】図3において,表面側に撓み板部3を有す
るブロック2は,裏面側からブロック7を貫通して差込
んだボルト16によってブロック7に固定した。その
際,ボルト16によって,撓み量計測板6を取付けた筒
状の部材9もブロック7の裏面側に同時に一体に固定し
た。ブロック7は裏側から金型1にボルト17で固定し
た。
【0032】撓み量伝達棒5は,全長にわたって同一断
面にせず,ブロック7内の両端に近い部分のみに大径部
5cを設け,他は小径部5dとし,この大径部5cのみ
をブロック7の穴の内面に摺動自在に設けて,摺動抵抗
が小さくなるようにした。なお,部材9の穴10は,こ
こでは凸状とはせずに,普通の円状とした。
【0033】なお,図3に示した実施例においては,ブ
ロック2の撓み板部3の外周の裏面全部が,ブロック7
のブロック2側の面に密着している。このようにした場
合は,予想を超えた圧力がブロック2に作用したとき
に,撓み板部3が破壊する可能性がある。
【0034】その場合は,この部分を図1で示したよう
な構造,ないしは,図4に示したような構造にしておく
と良い。図4は,図3のものを一部改良したもので,撓
み板部3を,図1のものと同様に,中央部に設けた円形
状の比較的に薄い部分3aと,その回りの比較的に厚い
円形状の部分3bによって構成し,厚い部分3bの裏面
外周側には,厚い部分3bの内径よりも大きな内径を有
する状態でブロック7の先端部に設けたリング状の比較
的に低い突起7aを密着させた。
【0035】このような構造にしておくと,厚い部分3
bの裏面内周縁がブロック7の突起7aの内側の少し凹
んだ面に接触するまでと後とでは,圧力と歪量の関係が
変化するけれども,比較的に大きな力が作用しても,装
置が破損することはない。
【0036】
【発明の効果】本発明においては,圧力計測装置を,ブ
ロックの表面の一部に形成した撓み板部の裏面に先端が
接している撓み量伝達棒を配し,ブロックの後側におい
て保持具で一部を支持した撓み量計測板を撓み量伝達棒
の後端面に押付けた状態で配し,撓み量計測板の平面部
に歪ゲージを貼付けて構成したので,金型とは別体に製
造することができるし,金型への取付け,取りはずしも
容易に行え,補修も容易に行える。
【0037】また,ブロックの中に設けた撓み量計測板
を平板とし,この平板状の撓み量計測板の一端部を保持
具に片持梁状に固定し,撓み量伝達棒の後端面が撓み量
計測板に当接している位置よりも根本側で歪ゲージを撓
み量計測板に取付けたので,撓み量計測板は片持固定支
持した状態になっており,撓み量伝達棒で撓み量計測板
が押された場合に,その力の大きさの違いによって,支
点が移動することもなく,歪変化が直線的にあらわれ,
また,単純な梁の撓み歪のために,歪や撓み量,および
金型内圧力および圧力変動を確実容易に計測,演算する
ことができる。
【0038】また,撓み量伝達棒の後端面が撓み量計測
板に当接している位置よりも先端側で温度補償用歪ゲー
ジを撓み量計測板に取付けたので,無変形部分に温度補
償用歪ゲージを取付けたことになり,温度変化によって
変化した撓み量計測板の伸びのみを正確に計測すること
ができ,温度補償をすることができる。なお,従来は,
全周を支持した円板状の撓み量計測板を用い,その中央
部に撓み量伝達棒を当接していたので,撓み量計測板の
全ての部分に歪が発生しており,温度補償用歪ゲージを
取付けることはできなかったが,本発明においては,温
度補償用歪ゲージを容易に取付けることができるように
なった。
【0039】また,撓み量伝達棒の先端部と後端部が先
細形状になっているので,撓み板部や撓み量計測板との
接触点が変化したり,ずれたりすることがなく,常に良
好な計測が行える。そして,このような圧力計測装置を
金型のキャビティ面に取付けた金型を用いて鋳造すれ
ば,前記した種々の利点の総合的な結果として,金型内
圧力および圧力の変動を,常に確実容易にかつ正確に求
めることができる。そして,例えば,キャビティ内の溶
湯に,例えば,数100kg/cm2 の大きい圧力と小
さい圧力が交互に10〜100Hz程度でパルス状に作
用する場合であっても,特に抵抗が発生する部分もな
く,素早く応答するので,その圧力変動を確実容易に検
知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例を示す縦断面図である。
【図2】図1のA−A線から見た部分の一部拡大底面図
である。
【図3】本発明の第2実施例を示す縦断面図である。
【図4】本発明の第3実施例を示す縦断面図である。
【図5】従来技術における作用を例示した説明図であ
る。
【図6】従来技術における作用の他の例を示した縦断面
図である。
【符号の説明】
1 金型 1a キャビティ 2,7 ブロック 3,34 撓み板部 5,32 撓み量伝達棒 6,30 撓み量計測板 9 部材 10 穴 13,31 歪ゲージ 14 温度補償用歪ゲージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01B 7/16 G01L 19/04

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブロックの表面の一部に形成した撓み板
    部の裏面に先端が接している撓み量伝達棒を配し,ブロ
    ックの後側において保持具で一部を支持した撓み量計測
    板を撓み量伝達棒の後端面に押付けた状態で配し,撓み
    量計測板の平面部に歪ゲージを貼付けて構成した圧力計
    測装置。
  2. 【請求項2】 ブロックの中に設けた撓み量計測板を平
    板とし,この平板状の撓み量計測板の一端部を保持具に
    片持梁状に固定し,撓み量伝達棒の後端面が撓み量計測
    板に当接している位置よりも根本側で歪ゲージを撓み量
    計測板に取付けた特許請求の範囲請求項1記載の圧力計
    測装置。
  3. 【請求項3】 撓み量伝達棒の後端面が撓み量計測板に
    当接している位置よりも先端側で温度補償用歪ゲージを
    撓み量計測板に取付けた特許請求の範囲請求項2記載の
    圧力計測装置。
  4. 【請求項4】 撓み板部の中央部裏面に接している撓み
    量伝達棒の先端中央部を先細形状にした特許請求の範囲
    請求項1ないし請求項3記載の圧力計測装置。
  5. 【請求項5】 撓み量計測板に当接している撓み量伝達
    棒の後端中央部を先細形状にした特許請求の範囲請求項
    1ないし請求項4記載の圧力計測装置。
  6. 【請求項6】 ブロックの表面の一部に形成した撓み板
    部の裏面に先端が接している撓み量伝達棒を配し,ブロ
    ックの後側において保持具で一部を支持した撓み量計測
    板を撓み量伝達棒の後端面に押付けた状態で配し,撓み
    量計測板の平面部に歪ゲージを貼付けて構成した圧力計
    測装置を,金型のキャビティ側に設けた段状の穴部に埋
    込んで,圧力計測装置のブロックの表面で金型のキャビ
    ティの表面の一部を構成させた圧力計測装置を備えた鋳
    造用金型。
  7. 【請求項7】 圧力計測装置の中に設けた撓み量計測板
    を平板とし,この平板状の撓み量計測板の一端部を保持
    具に片持梁状に固定し,撓み量伝達棒の後端面が撓み量
    計測板に当接している位置よりも根本側で歪ゲージを撓
    み量計測板に取付けた特許請求の範囲請求項6記載の圧
    力計測装置を備えた鋳造用金型。
  8. 【請求項8】 撓み量伝達棒の後端面が撓み量計測板に
    当接している位置よりも先端側で温度補償用歪ゲージを
    撓み量計測板に取付けた特許請求の範囲請求項7記載の
    圧力計測装置を備えた鋳造用金型。
  9. 【請求項9】 撓み板部の中央部裏面に接している撓み
    量伝達棒の先端中央部を先細形状にした特許請求の範囲
    請求項6ないし請求項8記載の圧力計測装置を備えた鋳
    造用金型。
  10. 【請求項10】 撓み量計測板に当接している撓み量伝
    達棒の後端中央部を先細形状にした特許請求の範囲請求
    項6ないし請求項9記載の圧力計測装置を備えた鋳造用
    金型。
JP20973194A 1994-09-02 1994-09-02 圧力計測装置および圧力計測装置を備えた鋳造用金型 Pending JPH0875579A (ja)

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JP20973194A JPH0875579A (ja) 1994-09-02 1994-09-02 圧力計測装置および圧力計測装置を備えた鋳造用金型

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JP20973194A JPH0875579A (ja) 1994-09-02 1994-09-02 圧力計測装置および圧力計測装置を備えた鋳造用金型

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007175737A (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Toyota Motor Corp 鋳造装置及び方法、鋳造装置のキャビティ内の圧力測定装置及び方法
JP2014142330A (ja) * 2012-12-28 2014-08-07 Seiko Instruments Inc 圧力センサ

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