回転式スクイズピン昇降方式
【課題】本発明は、金型の型寿命を延ばすことのできる回転式スクイズピン昇降方式を提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明は、高圧鋳造において、金型に鋳造製品の原料であるアルミニウムを注湯し、前記鋳造製品が半溶融状態のときにスクイズピンを下降させて加圧するとともに鋳造面を切断し、前記スクイズピンを昇降させる際に軸回転機構を導入することにより摩擦抵抗を低下させることを特徴とする回転式スクイズピン昇降方式の構成とした。
【解決手段】本発明は、高圧鋳造において、金型に鋳造製品の原料であるアルミニウムを注湯し、前記鋳造製品が半溶融状態のときにスクイズピンを下降させて加圧するとともに鋳造面を切断し、前記スクイズピンを昇降させる際に軸回転機構を導入することにより摩擦抵抗を低下させることを特徴とする回転式スクイズピン昇降方式の構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型の型寿命を延ばすことのできる回転式スクイズピン昇降方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高圧鋳造においては、鋳造後、半溶融状態でスクイズピンを湯口部に降下させ、鋳造各部に圧力を与えると共に湯口部の残留凝固部を切断する。切断後、スクイズピンの引抜時（上昇時）には、鋳造製品の中心にある円柱状の穴は凝固されているので、大きな摩擦抵抗が生じ、上下金型へ大きな応力が掛かる。この動作は鋳造毎に起こるので、繰り返し金型に応力が掛かることになる。金型の型寿命を延ばすにはスクイズピン昇降時の摩擦抵抗を極力小さくすることが望まれている。
【０００３】
特許文献１に記載されているように、ダイカストマシンにおいて、金型キャビティ内に充填された溶湯を局部的に加圧するスクイズピンの移動ストロークを正確に制御するダイカストマシンにおけるスクイズピンの制御システムという発明も公開されている。
【特許文献１】特開平０９−２２５６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の発明は、スクイズピンの移動ストロークを正確に制御するだけであり、金型の型寿命を延ばすことができる訳ではない。
【０００５】
そこで、本発明は、金型の型寿命を延ばすことのできる回転式スクイズピン昇降方式を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するために、高圧鋳造において、金型１ｂ、１ｃに鋳造製品１ｄの原料であるアルミニウムを注湯１ｅし、前記鋳造製品１ｄが半溶融状態のときにスクイズピン１ａを下降させて加圧するとともに鋳造面を切断し、前記スクイズピン１ａを昇降させる際に軸回転機構を導入することにより摩擦抵抗９ｈを低下させることを特徴とする回転式スクイズピン昇降方式の構成とした。
【発明の効果】
【０００７】
スクイズピン昇降時の摩擦抵抗応力を実験室的に調査するため、引張試験装置において昇降時に回転機構を取り入れることにより、摩擦抵抗が約半減した結果が得られた。これを実際操業スクイズピンに採用することにより、昇降時の摩擦抵抗が半減することから、金型への応力負担が少なくなり、金型の寿命が伸ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、金型の型寿命を延ばすという目的を、高圧鋳造において、金型に鋳造製品の原料であるアルミニウムを注湯し、前記鋳造製品が半溶融状態のときにスクイズピンを下降させて加圧するとともに鋳造面を切断し、前記スクイズピンを昇降させる際に軸回転機構を導入することにより摩擦抵抗を低下させることを特徴とする回転式スクイズピン昇降方式により実現した。
【実施例１】
【０００９】
以下に、添付図面に基づいて、本発明である回転式スクイズピン昇降方式について詳細に説明する。図１は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を導入した高圧鋳造時のスクイズピン昇降機構１を示す断面図である。
【００１０】
高圧鋳造時のスクイズピン昇降機構１は、スクイズピン１ａの昇降時の抵抗を少なくするために、軸回転機構を導入したものである。
【００１１】
高圧鋳造では、上金型１ｂと下金型１ｃを合わせ、上金型１ｂと下金型１ｃの間にある隙間に、鋳造製品１ｄの原料である溶融されたアルミニウムを注湯する。尚、アルミニウムは、注湯方向１ｅから注入される。
【００１２】
アルミニウム注湯後、半溶融状態の鋳造製品１ｄにスクイズピン１ａをスクイズピン位置１ｆまで下降させ、鋳造製品１ｄに圧力を加える。また、加圧と同時に、鋳造面を切断し、その後にスクイズピン１ａを上昇させる。
【００１３】
図２から図１５において、高圧鋳造時のスクイズピン昇降機構１を導入することによりスクイズピン１ａの昇降時の抵抗が少なくなることを、軸回転機構を導入した引張試験装置２を使用して実験することで示す。
【００１４】
図２は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置２の全体を示す図である。
【００１５】
軸回転機構を導入した引張試験装置２は、スクイズピン昇降時の摩擦抵抗応力を実験室的に調査するための装置であり、軸回転摩擦抵抗発生部２ａ、回転速度制御装置３、自在接続器４、高さ調節用ジャッキ５、引張試験装置昇降部１０、引張試験装置上部架台１８及び荷重検知器１９等からなる。
【００１６】
尚、軸回転摩擦抵抗発生部２ａについては、図３から図１３において詳細に説明する。また、回転速度制御装置３については、図１４及び図１５において詳細に説明する。
【００１７】
自在接続器（ユニバーサルジョイント）４は、軸回転摩擦抵抗発生部２ａを荷重検知器１９に接続するために設けた端子である。尚、ピン穴４ａは、荷重検知器１９を固定するためのものである。
【００１８】
高さ調節用ジャッキ５は、軸回転摩擦抵抗発生部２ａの高さを調節する器具である。軸回転摩擦抵抗発生部２ａと回転速度制御装置３の接続が適正となるように調整することができる。
【００１９】
引張試験装置上部架台１８は、軸回転摩擦抵抗発生部２ａの上部を支える台である。貫通孔に自在接続器４を通し、引張試験装置上部架台１８の上に置いた荷重検知器１９に接続する。
【００２０】
荷重検知器（ロードセル）１９は、自在接続器４に接続され、軸回転摩擦抵抗発生部２ａの昇降及び回転による摩擦抵抗９ｈを検知する。尚、荷重検知器１９には、歪ゲージ式センサ等が使用される。
【００２１】
また、荷重検知器１９で検出した試験結果は、記録計等に送られる。試験結果は、応力−歪み曲線等に編集して出力することができる。尚、試験結果については、図１６及び図１７において詳細に説明する。
【００２２】
図３は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置２の軸回転摩擦抵抗発生部２ａを示す図である。
【００２３】
軸回転摩擦抵抗発生部２ａは、スライドベアリング部６、長尺ロッド７、差込部８、及び摩擦抵抗発生部９等からなり、長尺ロッド７と摩擦抵抗発生部９の間に摩擦抵抗９ｈが生じる。
【００２４】
スライドベアリング部６は、自在接続器４が設置される場所であり、長尺ロッド７の上部に設けられ、摩擦抵抗発生部９における摩擦抵抗９ｈの損失を軽減することができる。尚、スライドベアリング部６については、図４から図８において詳細に説明する。
【００２５】
長尺ロッド７は、スクイズピン１ａに相当する棒状の部材であり、生じた摩擦抵抗９ｈを荷重検知器１９に伝達することができる。尚、長尺ロッド７については、図９において詳細に説明する。
【００２６】
差込部８は、軸回転摩擦抵抗発生部２ａを回転速度制御装置３に接続する場所であり、留具７ｆにより長尺ロッド７の下部に取り付けられる。尚、差込部８については、図１０において詳細に説明する。
【００２７】
摩擦抵抗発生部９は、長尺ロッド７との間に摩擦抵抗９ｈを発生させるための部材であり、引張試験装置昇降部１０の下に取り付けられる。尚、摩擦抵抗発生部９については、図１１から図１３において詳細に説明する。
【００２８】
引張試験装置昇降部（クロスヘッド）１０は、長尺ロッド７と摩擦抵抗発生部９の間に摩擦抵抗９ｈを発生させるために、摩擦抵抗発生部９を上下に移動させる昇降台である。中央の貫通孔１０ａに長尺ロッド７が通される。
【００２９】
図４は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転摩擦抵抗発生部２ａのスライドベアリング部６を示す図である。
【００３０】
スライドベアリング部６は、枠部材１２、軸部材１３、Ｕ字部材１４及び固定部材１５等からなる。尚、枠部材１２については図５において、軸部材１３については図６において、Ｕ字部材１４については図７において、固定部材１５については図８において詳細に説明する。
【００３１】
枠部材１２は、中央が貫通する円柱状の部材であり、内部にベアリング６ａ及び芯ぶれ対策材６ｂを有する。また、軸部材１３は、棒状の部材であり、上端には自在接続器４が取り付けられる。
【００３２】
枠部材１２の下側から軸部材１３を通して上方に出し、留具６ｃを軸部材１３の上側から通して締める。尚、軸部材１３には、長尺ロッド７から回転等の応力が伝達されるが、枠部材１２との間に設けられたベアリング６ａにより支えられる。
【００３３】
また、枠部材１２の内周面と、軸部材１３及び長尺ロッド７との間に、回転等の応力が正確に伝達されるように芯ぶれ対策材６ｂが入れられ、摩擦抵抗９ｈの損失を軽減することができる。
【００３４】
Ｕ字部材１４及び固定部材１５は、長尺ロッド７を枠部材１２に取り付けるための部材であり、Ｕ字部材１４の内側に長尺ロッド７を通して固定部材１５で空きを閉じる。尚、ネジ６ｅで固定部材１５をＵ字部材１４に留め、ネジ６ｄでＵ字部材１４を枠部材１２に留める。
【００３５】
図５は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬したスライドベアリング部６の枠部材１２を示す図である。尚、上段が断面図１２ａであり、下段が底面図１２ｂである。
【００３６】
枠部材１２は円筒状であり、内部に底面の空いた中空部１２ｅを有する。上面には中空部１２ｅより径の小さい孔１２ｃが空けられ、上下に貫通する。また、底面には、Ｕ字部材１４と連結させるためのネジ孔１２ｄが２つ空けられる。
【００３７】
図６は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬したスライドベアリング部６の軸部材１３を示す図である。尚、上段が平面図１３ａであり、下段が正面図１３ｂである。
【００３８】
軸部材１３は、円柱状であり、下部には径を広くしたストッパー１３ｃを有する。軸部材１３を枠部材１２の孔１２ｃに通した際に、ストッパー１３ｃが枠部材１２の上面に引っ掛かる。
【００３９】
図７は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬したスライドベアリング部６のＵ字部材１４を示す図である。尚、上段左側が断面図１４ａであり、上段右側が側面図１４ｂであり、下段が底面図１４ｃである。
【００４０】
Ｕ字部材１４は、Ｕ字型の形状であり、底面には枠部材１２と連結させるための貫通するネジ孔１４ｄが２つ空けられ、側面には固定部材１５と連結させるためのネジ孔１４ｅが両端にそれぞれ１つずつ空けられる。
【００４１】
図８は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬したスライドベアリング部６の固定部材１５を示す図である。尚、左側が側面図１５ａであり、右側が正面図１５ｂである。
【００４２】
固定部材１５は、直方体状であり、側面にはＵ字部材１４と連結させるための貫通するネジ孔１５ｃが２つ設けられる。
【００４３】
図９は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置２の長尺ロッド７を示す図である。尚、上段が断面図７ａであり、下段が底面図７ｂである。
【００４４】
長尺ロッド７は、長い棒状であり、上部にはスライドベアリング部６に掛けるための窪み７ｃが設けられ、下部の先端７ｄは、左右が削られ細くなる。また、先端７ｄには、差込部８と連結するための孔７ｅが空けられる。
【００４５】
図１０は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置２の差込部８を示す図である。尚、上段が平面図８ａであり、下段左側が断面図８ｂであり、下段右側が側面図８ｃである。
【００４６】
差込部８は、略円柱状であり、上側の受部８ｄは二叉となっており、間に長尺ロッド７の先端７ｄを嵌め込む。また、受部８ｄには、両側に長尺ロッド７の先端７ｄと連結するための孔８ｅが空けられる。
【００４７】
図１１は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置２の摩擦抵抗発生部９を示す図である。尚、上段が正面図９ａであり、下段が底面図９ｂである。
【００４８】
摩擦抵抗発生部９は、上板９ｃ、前板１６及び後板１７等からなる。尚、前板１６については図１２において、後板１７については図１３において詳細に説明する。
【００４９】
上板９ｃは、摩擦抵抗発生部９を引張試験装置昇降部１０に取り付けるための板であり、中央に長尺ロッド７を通すための貫通孔９ｄが空く。下側には前板１６及び後板１７が取り付けられる。
【００５０】
尚、引張試験装置昇降部１０と上板９ｃとはネジ９ｅで連結され、上板９ｃと後板１７とはネジ９ｆで連結され、前板１６と後板１７とはネジ９ｇで連結される。
【００５１】
図１２は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した摩擦抵抗発生部９の前板１６を示す図である。尚、上段が正面図１６ａであり、下段が底面図１６ｂである。
【００５２】
前板１６は、直方体状の板であり、正面側には長尺ロッド７が通る半円状の窪み１６ｃを有する。正面には後板１７と連結するための貫通するネジ孔１６ｄが２つ空けられる。
【００５３】
図１３は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した摩擦抵抗発生部９の後板１７を示す図である。尚、上段が正面図１７ａであり、下段が底面図１７ｂである。
【００５４】
後板１７は、前板１６よりも大きい直方体状であり、背面側には長尺ロッド７が通る半円状の窪み１７ｃを有する。正面には前板１６と連結するためのネジ孔１７ｄが２つ空けられ、底面には上板９ｃと連結するための貫通するネジ孔１７ｅが２つ空けられる。
【００５５】
尚、前板１６の窪み１６ｃと後板１７の窪み１７ｃとを合わせることで円形状の孔となるが、孔の内周面を鋳造製品１ｄと同じ材質にし、長尺ロッド７と密着させることで、孔に通した長尺ロッド７を上下に移動させることにより、長尺ロッド７との間で摩擦抵抗９ｈが生じる。
【００５６】
図１４は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置２の回転速度制御装置３を示す図である。回転速度制御装置３は、枠体３ａ、土台３ｂ及びモーター１１等からなる。尚、モーター１１については、図１５において詳細に説明する。
【００５７】
モーター１１は、回転力を発生する電動機であり、ネジ３ｃにより枠体３ａに固定される。また、枠体３ａの下側には、高さ調節用ジャッキ５の上に載せるための土台３ｂが設けられる。
【００５８】
図１５は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した回転速度制御装置３のモーター１１を示す図である。モーター１１は、本体１１ａ、上接続部１１ｂ及び下接続部１１ｃ等からなる。尚、符号１１ｅは、ネジである。
【００５９】
本体１１ａは回転力を発生する機構を有し、回転軸と繋がった下接続部１１ｃを回転させる。また、上接続部１１ｂの中央に空いた差込孔１１ｄには、差込部８が挿入される。上接続部１１ｂと下接続部１１ｃを噛み合わせて連結することにより、本体１１ａで発生した回転力を差込部８に伝達することができる。
【００６０】
図１６は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置２による試験結果を示すグラフ２０である。
【００６１】
まず各所の遊び等がなくなり一定応力に落ち着くまで引張試験装置昇降部１０を移動させる単軸引張試験２０ａを行い、単軸引張応力が一定値に落ち着いたら回転速度制御装置３で長尺ロッド７を回転させる軸回転導入引張試験２０ｂを行う。
【００６２】
尚、単軸引張試験２０ａ及び軸回転導入引張試験２０ｂは、引張試験装置昇降部１０の移動速度を毎分５ｍｍ、長尺ロッド７の軸回転速度を毎分３０回の条件で行った。
【００６３】
グラフ２０に示すように、単軸引張試験２０ａにおいて、応力がほぼ一定（２１．２ｋｇ／ｍｍ２ ）となったときに、軸回転導入引張試験２０ｂを導入すると、応力が急激に低下した（平均応力８．５ｋｇ／ｍｍ２ ）
【００６４】
図１７は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置２による試験結果を示す表２１である。
【００６５】
表２１は、引張試験装置昇降部（クロスヘッド）１０の移動速度及び長尺ロッド７の軸回転速度の条件を変えたときの、単軸引張応力、軸回転時平均応力及び摩擦応力低下率を示したものである。
【００６６】
クロスヘッド速度が５ｍｍ／分、軸回転速度が３０回／分の場合（図１６）、単軸引張応力は２１．２ｋｇ／ｍｍ２ で、軸回転時平均応力は８．５ｋｇ／ｍｍ２ となり、摩擦応力低下率は５９．９％である。
【００６７】
クロスヘッド速度が２０ｍｍ／分、軸回転速度が１５回／分の場合、単軸引張応力は１４．０ｋｇ／ｍｍ２ で、軸回転時平均応力は２．２５ｋｇ／ｍｍ２ となり、摩擦応力低下率は８３．４％である。
【００６８】
クロスヘッド速度が２０ｍｍ／分、軸回転速度が３０回／分の場合、単軸引張応力は１２．２５ｋｇ／ｍｍ２ で、軸回転時平均応力は２．２５ｋｇ／ｍｍ２ となり、摩擦応力低下率は８１．６％である。
【００６９】
クロスヘッド速度が５０ｍｍ／分、軸回転速度が１５回／分の場合、単軸引張応力は１４．０ｋｇ／ｍｍ２ で、軸回転時平均応力は４．０ｋｇ／ｍｍ２ となり、摩擦応力低下率は７１．４％である。
【００７０】
クロスヘッド速度が５０ｍｍ／分、軸回転速度が３０回／分の場合、単軸引張応力は１４．０ｋｇ／ｍｍ２ で、軸回転時平均応力は３．０ｋｇ／ｍｍ２ となり、摩擦応力低下率は７８．６％である。
【００７１】
以上のように、単軸引張応力に軸回転を導入すると、摩擦抵抗が急激に低下することは明白であり、クロスヘッド速度が５〜５０ｋｇ／ｍｍ２ 、軸回転速度が１５〜３０回／分の条件では、摩擦抵抗が約６０％以上低下する。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を導入した高圧鋳造時のスクイズピン昇降機構を示す断面図である。
【図２】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置の全体を示す図である。
【図３】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置の軸回転摩擦抵抗発生部を示す図である。
【図４】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転摩擦抵抗発生部のスライドベアリング部を示す図である。
【図５】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬したスライドベアリング部の枠部材を示す図である。
【図６】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬したスライドベアリング部の軸部材を示す図である。
【図７】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬したスライドベアリング部のＵ字部材を示す図である。
【図８】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬したスライドベアリング部の固定部材を示す図である。
【図９】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置の長尺ロッドを示す図である。
【図１０】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置の差込部を示す図である。
【図１１】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置の摩擦抵抗発生部を示す図である。
【図１２】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した摩擦抵抗発生部の前板を示す図である。
【図１３】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した摩擦抵抗発生部の後板を示す図である。
【図１４】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置の回転速度制御装置を示す図である。
【図１５】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した回転速度制御装置のモーターを示す図である。
【図１６】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置による試験結果を示すグラフである。
【図１７】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置による試験結果を示す表である。
【符号の説明】
【００７３】
１ 高圧鋳造時のスクイズピン昇降機構
１ａ スクイズピン
１ｂ 上金型
１ｃ 下金型
１ｄ 鋳造製品
１ｅ 注湯方向
１ｆ スクイズピン位置
２ 軸回転機構を導入した引張試験装置
２ａ 軸回転摩擦抵抗発生部
３ 回転速度制御装置
３ａ 枠体
３ｂ 土台
３ｃ ネジ
４ 自在接続器
４ａ ピン穴
５ 高さ調節用ジャッキ
６ スライドベアリング部
６ａ ベアリング
６ｂ 芯ぶれ対策材
６ｃ 留具
６ｄ ネジ
６ｅ ネジ
７ 長尺ロッド
７ａ 断面図
７ｂ 底面図
７ｃ 窪み
７ｄ 先端
７ｅ 孔
７ｆ 留具
８ 差込部
８ａ 平面図
８ｂ 断面図
８ｃ 側面図
８ｄ 受部
８ｅ 孔
９ 摩擦抵抗発生部
９ａ 正面図
９ｂ 底面図
９ｃ 上板
９ｄ 貫通孔
９ｅ ネジ
９ｆ ネジ
９ｇ ネジ
９ｈ 摩擦抵抗
１０ 引張試験装置昇降部
１０ａ 貫通孔
１１ モーター
１１ａ 本体
１１ｂ 上接続部
１１ｃ 下接続部
１１ｄ 差込孔
１１ｅ ネジ
１２ 枠部材
１２ａ 断面図
１２ｂ 底面図
１２ｃ 孔
１２ｄ ネジ孔
１２ｅ 中空部
１３ 軸部材
１３ａ 平面図
１３ｂ 正面図
１３ｃ ストッパー
１４ Ｕ字部材
１４ａ 断面図
１４ｂ 側面図
１４ｃ 底面図
１４ｄ ネジ孔
１４ｅ ネジ孔
１５ 固定部材
１５ａ 側面図
１５ｂ 正面図
１５ｃ ネジ孔
１６ 前板
１６ａ 正面図
１６ｂ 底面図
１６ｃ 窪み
１６ｄ ネジ孔
１７ 後板
１７ａ 正面図
１７ｂ 底面図
１７ｃ 窪み
１７ｄ ネジ孔
１７ｅ ネジ孔
１８ 引張試験装置上部架台
１９ 荷重検知器
２０ グラフ
２０ａ 単軸引張試験
２０ｂ 軸回転導入引張試験
２１ 表
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型の型寿命を延ばすことのできる回転式スクイズピン昇降方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高圧鋳造においては、鋳造後、半溶融状態でスクイズピンを湯口部に降下させ、鋳造各部に圧力を与えると共に湯口部の残留凝固部を切断する。切断後、スクイズピンの引抜時（上昇時）には、鋳造製品の中心にある円柱状の穴は凝固されているので、大きな摩擦抵抗が生じ、上下金型へ大きな応力が掛かる。この動作は鋳造毎に起こるので、繰り返し金型に応力が掛かることになる。金型の型寿命を延ばすにはスクイズピン昇降時の摩擦抵抗を極力小さくすることが望まれている。
【０００３】
特許文献１に記載されているように、ダイカストマシンにおいて、金型キャビティ内に充填された溶湯を局部的に加圧するスクイズピンの移動ストロークを正確に制御するダイカストマシンにおけるスクイズピンの制御システムという発明も公開されている。
【特許文献１】特開平０９−２２５６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の発明は、スクイズピンの移動ストロークを正確に制御するだけであり、金型の型寿命を延ばすことができる訳ではない。
【０００５】
そこで、本発明は、金型の型寿命を延ばすことのできる回転式スクイズピン昇降方式を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するために、高圧鋳造において、金型１ｂ、１ｃに鋳造製品１ｄの原料であるアルミニウムを注湯１ｅし、前記鋳造製品１ｄが半溶融状態のときにスクイズピン１ａを下降させて加圧するとともに鋳造面を切断し、前記スクイズピン１ａを昇降させる際に軸回転機構を導入することにより摩擦抵抗９ｈを低下させることを特徴とする回転式スクイズピン昇降方式の構成とした。
【発明の効果】
【０００７】
スクイズピン昇降時の摩擦抵抗応力を実験室的に調査するため、引張試験装置において昇降時に回転機構を取り入れることにより、摩擦抵抗が約半減した結果が得られた。これを実際操業スクイズピンに採用することにより、昇降時の摩擦抵抗が半減することから、金型への応力負担が少なくなり、金型の寿命が伸ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、金型の型寿命を延ばすという目的を、高圧鋳造において、金型に鋳造製品の原料であるアルミニウムを注湯し、前記鋳造製品が半溶融状態のときにスクイズピンを下降させて加圧するとともに鋳造面を切断し、前記スクイズピンを昇降させる際に軸回転機構を導入することにより摩擦抵抗を低下させることを特徴とする回転式スクイズピン昇降方式により実現した。
【実施例１】
【０００９】
以下に、添付図面に基づいて、本発明である回転式スクイズピン昇降方式について詳細に説明する。図１は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を導入した高圧鋳造時のスクイズピン昇降機構１を示す断面図である。
【００１０】
高圧鋳造時のスクイズピン昇降機構１は、スクイズピン１ａの昇降時の抵抗を少なくするために、軸回転機構を導入したものである。
【００１１】
高圧鋳造では、上金型１ｂと下金型１ｃを合わせ、上金型１ｂと下金型１ｃの間にある隙間に、鋳造製品１ｄの原料である溶融されたアルミニウムを注湯する。尚、アルミニウムは、注湯方向１ｅから注入される。
【００１２】
アルミニウム注湯後、半溶融状態の鋳造製品１ｄにスクイズピン１ａをスクイズピン位置１ｆまで下降させ、鋳造製品１ｄに圧力を加える。また、加圧と同時に、鋳造面を切断し、その後にスクイズピン１ａを上昇させる。
【００１３】
図２から図１５において、高圧鋳造時のスクイズピン昇降機構１を導入することによりスクイズピン１ａの昇降時の抵抗が少なくなることを、軸回転機構を導入した引張試験装置２を使用して実験することで示す。
【００１４】
図２は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置２の全体を示す図である。
【００１５】
軸回転機構を導入した引張試験装置２は、スクイズピン昇降時の摩擦抵抗応力を実験室的に調査するための装置であり、軸回転摩擦抵抗発生部２ａ、回転速度制御装置３、自在接続器４、高さ調節用ジャッキ５、引張試験装置昇降部１０、引張試験装置上部架台１８及び荷重検知器１９等からなる。
【００１６】
尚、軸回転摩擦抵抗発生部２ａについては、図３から図１３において詳細に説明する。また、回転速度制御装置３については、図１４及び図１５において詳細に説明する。
【００１７】
自在接続器（ユニバーサルジョイント）４は、軸回転摩擦抵抗発生部２ａを荷重検知器１９に接続するために設けた端子である。尚、ピン穴４ａは、荷重検知器１９を固定するためのものである。
【００１８】
高さ調節用ジャッキ５は、軸回転摩擦抵抗発生部２ａの高さを調節する器具である。軸回転摩擦抵抗発生部２ａと回転速度制御装置３の接続が適正となるように調整することができる。
【００１９】
引張試験装置上部架台１８は、軸回転摩擦抵抗発生部２ａの上部を支える台である。貫通孔に自在接続器４を通し、引張試験装置上部架台１８の上に置いた荷重検知器１９に接続する。
【００２０】
荷重検知器（ロードセル）１９は、自在接続器４に接続され、軸回転摩擦抵抗発生部２ａの昇降及び回転による摩擦抵抗９ｈを検知する。尚、荷重検知器１９には、歪ゲージ式センサ等が使用される。
【００２１】
また、荷重検知器１９で検出した試験結果は、記録計等に送られる。試験結果は、応力−歪み曲線等に編集して出力することができる。尚、試験結果については、図１６及び図１７において詳細に説明する。
【００２２】
図３は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置２の軸回転摩擦抵抗発生部２ａを示す図である。
【００２３】
軸回転摩擦抵抗発生部２ａは、スライドベアリング部６、長尺ロッド７、差込部８、及び摩擦抵抗発生部９等からなり、長尺ロッド７と摩擦抵抗発生部９の間に摩擦抵抗９ｈが生じる。
【００２４】
スライドベアリング部６は、自在接続器４が設置される場所であり、長尺ロッド７の上部に設けられ、摩擦抵抗発生部９における摩擦抵抗９ｈの損失を軽減することができる。尚、スライドベアリング部６については、図４から図８において詳細に説明する。
【００２５】
長尺ロッド７は、スクイズピン１ａに相当する棒状の部材であり、生じた摩擦抵抗９ｈを荷重検知器１９に伝達することができる。尚、長尺ロッド７については、図９において詳細に説明する。
【００２６】
差込部８は、軸回転摩擦抵抗発生部２ａを回転速度制御装置３に接続する場所であり、留具７ｆにより長尺ロッド７の下部に取り付けられる。尚、差込部８については、図１０において詳細に説明する。
【００２７】
摩擦抵抗発生部９は、長尺ロッド７との間に摩擦抵抗９ｈを発生させるための部材であり、引張試験装置昇降部１０の下に取り付けられる。尚、摩擦抵抗発生部９については、図１１から図１３において詳細に説明する。
【００２８】
引張試験装置昇降部（クロスヘッド）１０は、長尺ロッド７と摩擦抵抗発生部９の間に摩擦抵抗９ｈを発生させるために、摩擦抵抗発生部９を上下に移動させる昇降台である。中央の貫通孔１０ａに長尺ロッド７が通される。
【００２９】
図４は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転摩擦抵抗発生部２ａのスライドベアリング部６を示す図である。
【００３０】
スライドベアリング部６は、枠部材１２、軸部材１３、Ｕ字部材１４及び固定部材１５等からなる。尚、枠部材１２については図５において、軸部材１３については図６において、Ｕ字部材１４については図７において、固定部材１５については図８において詳細に説明する。
【００３１】
枠部材１２は、中央が貫通する円柱状の部材であり、内部にベアリング６ａ及び芯ぶれ対策材６ｂを有する。また、軸部材１３は、棒状の部材であり、上端には自在接続器４が取り付けられる。
【００３２】
枠部材１２の下側から軸部材１３を通して上方に出し、留具６ｃを軸部材１３の上側から通して締める。尚、軸部材１３には、長尺ロッド７から回転等の応力が伝達されるが、枠部材１２との間に設けられたベアリング６ａにより支えられる。
【００３３】
また、枠部材１２の内周面と、軸部材１３及び長尺ロッド７との間に、回転等の応力が正確に伝達されるように芯ぶれ対策材６ｂが入れられ、摩擦抵抗９ｈの損失を軽減することができる。
【００３４】
Ｕ字部材１４及び固定部材１５は、長尺ロッド７を枠部材１２に取り付けるための部材であり、Ｕ字部材１４の内側に長尺ロッド７を通して固定部材１５で空きを閉じる。尚、ネジ６ｅで固定部材１５をＵ字部材１４に留め、ネジ６ｄでＵ字部材１４を枠部材１２に留める。
【００３５】
図５は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬したスライドベアリング部６の枠部材１２を示す図である。尚、上段が断面図１２ａであり、下段が底面図１２ｂである。
【００３６】
枠部材１２は円筒状であり、内部に底面の空いた中空部１２ｅを有する。上面には中空部１２ｅより径の小さい孔１２ｃが空けられ、上下に貫通する。また、底面には、Ｕ字部材１４と連結させるためのネジ孔１２ｄが２つ空けられる。
【００３７】
図６は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬したスライドベアリング部６の軸部材１３を示す図である。尚、上段が平面図１３ａであり、下段が正面図１３ｂである。
【００３８】
軸部材１３は、円柱状であり、下部には径を広くしたストッパー１３ｃを有する。軸部材１３を枠部材１２の孔１２ｃに通した際に、ストッパー１３ｃが枠部材１２の上面に引っ掛かる。
【００３９】
図７は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬したスライドベアリング部６のＵ字部材１４を示す図である。尚、上段左側が断面図１４ａであり、上段右側が側面図１４ｂであり、下段が底面図１４ｃである。
【００４０】
Ｕ字部材１４は、Ｕ字型の形状であり、底面には枠部材１２と連結させるための貫通するネジ孔１４ｄが２つ空けられ、側面には固定部材１５と連結させるためのネジ孔１４ｅが両端にそれぞれ１つずつ空けられる。
【００４１】
図８は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬したスライドベアリング部６の固定部材１５を示す図である。尚、左側が側面図１５ａであり、右側が正面図１５ｂである。
【００４２】
固定部材１５は、直方体状であり、側面にはＵ字部材１４と連結させるための貫通するネジ孔１５ｃが２つ設けられる。
【００４３】
図９は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置２の長尺ロッド７を示す図である。尚、上段が断面図７ａであり、下段が底面図７ｂである。
【００４４】
長尺ロッド７は、長い棒状であり、上部にはスライドベアリング部６に掛けるための窪み７ｃが設けられ、下部の先端７ｄは、左右が削られ細くなる。また、先端７ｄには、差込部８と連結するための孔７ｅが空けられる。
【００４５】
図１０は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置２の差込部８を示す図である。尚、上段が平面図８ａであり、下段左側が断面図８ｂであり、下段右側が側面図８ｃである。
【００４６】
差込部８は、略円柱状であり、上側の受部８ｄは二叉となっており、間に長尺ロッド７の先端７ｄを嵌め込む。また、受部８ｄには、両側に長尺ロッド７の先端７ｄと連結するための孔８ｅが空けられる。
【００４７】
図１１は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置２の摩擦抵抗発生部９を示す図である。尚、上段が正面図９ａであり、下段が底面図９ｂである。
【００４８】
摩擦抵抗発生部９は、上板９ｃ、前板１６及び後板１７等からなる。尚、前板１６については図１２において、後板１７については図１３において詳細に説明する。
【００４９】
上板９ｃは、摩擦抵抗発生部９を引張試験装置昇降部１０に取り付けるための板であり、中央に長尺ロッド７を通すための貫通孔９ｄが空く。下側には前板１６及び後板１７が取り付けられる。
【００５０】
尚、引張試験装置昇降部１０と上板９ｃとはネジ９ｅで連結され、上板９ｃと後板１７とはネジ９ｆで連結され、前板１６と後板１７とはネジ９ｇで連結される。
【００５１】
図１２は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した摩擦抵抗発生部９の前板１６を示す図である。尚、上段が正面図１６ａであり、下段が底面図１６ｂである。
【００５２】
前板１６は、直方体状の板であり、正面側には長尺ロッド７が通る半円状の窪み１６ｃを有する。正面には後板１７と連結するための貫通するネジ孔１６ｄが２つ空けられる。
【００５３】
図１３は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した摩擦抵抗発生部９の後板１７を示す図である。尚、上段が正面図１７ａであり、下段が底面図１７ｂである。
【００５４】
後板１７は、前板１６よりも大きい直方体状であり、背面側には長尺ロッド７が通る半円状の窪み１７ｃを有する。正面には前板１６と連結するためのネジ孔１７ｄが２つ空けられ、底面には上板９ｃと連結するための貫通するネジ孔１７ｅが２つ空けられる。
【００５５】
尚、前板１６の窪み１６ｃと後板１７の窪み１７ｃとを合わせることで円形状の孔となるが、孔の内周面を鋳造製品１ｄと同じ材質にし、長尺ロッド７と密着させることで、孔に通した長尺ロッド７を上下に移動させることにより、長尺ロッド７との間で摩擦抵抗９ｈが生じる。
【００５６】
図１４は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置２の回転速度制御装置３を示す図である。回転速度制御装置３は、枠体３ａ、土台３ｂ及びモーター１１等からなる。尚、モーター１１については、図１５において詳細に説明する。
【００５７】
モーター１１は、回転力を発生する電動機であり、ネジ３ｃにより枠体３ａに固定される。また、枠体３ａの下側には、高さ調節用ジャッキ５の上に載せるための土台３ｂが設けられる。
【００５８】
図１５は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した回転速度制御装置３のモーター１１を示す図である。モーター１１は、本体１１ａ、上接続部１１ｂ及び下接続部１１ｃ等からなる。尚、符号１１ｅは、ネジである。
【００５９】
本体１１ａは回転力を発生する機構を有し、回転軸と繋がった下接続部１１ｃを回転させる。また、上接続部１１ｂの中央に空いた差込孔１１ｄには、差込部８が挿入される。上接続部１１ｂと下接続部１１ｃを噛み合わせて連結することにより、本体１１ａで発生した回転力を差込部８に伝達することができる。
【００６０】
図１６は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置２による試験結果を示すグラフ２０である。
【００６１】
まず各所の遊び等がなくなり一定応力に落ち着くまで引張試験装置昇降部１０を移動させる単軸引張試験２０ａを行い、単軸引張応力が一定値に落ち着いたら回転速度制御装置３で長尺ロッド７を回転させる軸回転導入引張試験２０ｂを行う。
【００６２】
尚、単軸引張試験２０ａ及び軸回転導入引張試験２０ｂは、引張試験装置昇降部１０の移動速度を毎分５ｍｍ、長尺ロッド７の軸回転速度を毎分３０回の条件で行った。
【００６３】
グラフ２０に示すように、単軸引張試験２０ａにおいて、応力がほぼ一定（２１．２ｋｇ／ｍｍ２ ）となったときに、軸回転導入引張試験２０ｂを導入すると、応力が急激に低下した（平均応力８．５ｋｇ／ｍｍ２ ）
【００６４】
図１７は、本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置２による試験結果を示す表２１である。
【００６５】
表２１は、引張試験装置昇降部（クロスヘッド）１０の移動速度及び長尺ロッド７の軸回転速度の条件を変えたときの、単軸引張応力、軸回転時平均応力及び摩擦応力低下率を示したものである。
【００６６】
クロスヘッド速度が５ｍｍ／分、軸回転速度が３０回／分の場合（図１６）、単軸引張応力は２１．２ｋｇ／ｍｍ２ で、軸回転時平均応力は８．５ｋｇ／ｍｍ２ となり、摩擦応力低下率は５９．９％である。
【００６７】
クロスヘッド速度が２０ｍｍ／分、軸回転速度が１５回／分の場合、単軸引張応力は１４．０ｋｇ／ｍｍ２ で、軸回転時平均応力は２．２５ｋｇ／ｍｍ２ となり、摩擦応力低下率は８３．４％である。
【００６８】
クロスヘッド速度が２０ｍｍ／分、軸回転速度が３０回／分の場合、単軸引張応力は１２．２５ｋｇ／ｍｍ２ で、軸回転時平均応力は２．２５ｋｇ／ｍｍ２ となり、摩擦応力低下率は８１．６％である。
【００６９】
クロスヘッド速度が５０ｍｍ／分、軸回転速度が１５回／分の場合、単軸引張応力は１４．０ｋｇ／ｍｍ２ で、軸回転時平均応力は４．０ｋｇ／ｍｍ２ となり、摩擦応力低下率は７１．４％である。
【００７０】
クロスヘッド速度が５０ｍｍ／分、軸回転速度が３０回／分の場合、単軸引張応力は１４．０ｋｇ／ｍｍ２ で、軸回転時平均応力は３．０ｋｇ／ｍｍ２ となり、摩擦応力低下率は７８．６％である。
【００７１】
以上のように、単軸引張応力に軸回転を導入すると、摩擦抵抗が急激に低下することは明白であり、クロスヘッド速度が５〜５０ｋｇ／ｍｍ２ 、軸回転速度が１５〜３０回／分の条件では、摩擦抵抗が約６０％以上低下する。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を導入した高圧鋳造時のスクイズピン昇降機構を示す断面図である。
【図２】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置の全体を示す図である。
【図３】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置の軸回転摩擦抵抗発生部を示す図である。
【図４】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転摩擦抵抗発生部のスライドベアリング部を示す図である。
【図５】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬したスライドベアリング部の枠部材を示す図である。
【図６】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬したスライドベアリング部の軸部材を示す図である。
【図７】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬したスライドベアリング部のＵ字部材を示す図である。
【図８】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬したスライドベアリング部の固定部材を示す図である。
【図９】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置の長尺ロッドを示す図である。
【図１０】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置の差込部を示す図である。
【図１１】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置の摩擦抵抗発生部を示す図である。
【図１２】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した摩擦抵抗発生部の前板を示す図である。
【図１３】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した摩擦抵抗発生部の後板を示す図である。
【図１４】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置の回転速度制御装置を示す図である。
【図１５】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した回転速度制御装置のモーターを示す図である。
【図１６】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置による試験結果を示すグラフである。
【図１７】本発明である回転式スクイズピン昇降方式を模擬した軸回転機構付き引張試験装置による試験結果を示す表である。
【符号の説明】
【００７３】
１ 高圧鋳造時のスクイズピン昇降機構
１ａ スクイズピン
１ｂ 上金型
１ｃ 下金型
１ｄ 鋳造製品
１ｅ 注湯方向
１ｆ スクイズピン位置
２ 軸回転機構を導入した引張試験装置
２ａ 軸回転摩擦抵抗発生部
３ 回転速度制御装置
３ａ 枠体
３ｂ 土台
３ｃ ネジ
４ 自在接続器
４ａ ピン穴
５ 高さ調節用ジャッキ
６ スライドベアリング部
６ａ ベアリング
６ｂ 芯ぶれ対策材
６ｃ 留具
６ｄ ネジ
６ｅ ネジ
７ 長尺ロッド
７ａ 断面図
７ｂ 底面図
７ｃ 窪み
７ｄ 先端
７ｅ 孔
７ｆ 留具
８ 差込部
８ａ 平面図
８ｂ 断面図
８ｃ 側面図
８ｄ 受部
８ｅ 孔
９ 摩擦抵抗発生部
９ａ 正面図
９ｂ 底面図
９ｃ 上板
９ｄ 貫通孔
９ｅ ネジ
９ｆ ネジ
９ｇ ネジ
９ｈ 摩擦抵抗
１０ 引張試験装置昇降部
１０ａ 貫通孔
１１ モーター
１１ａ 本体
１１ｂ 上接続部
１１ｃ 下接続部
１１ｄ 差込孔
１１ｅ ネジ
１２ 枠部材
１２ａ 断面図
１２ｂ 底面図
１２ｃ 孔
１２ｄ ネジ孔
１２ｅ 中空部
１３ 軸部材
１３ａ 平面図
１３ｂ 正面図
１３ｃ ストッパー
１４ Ｕ字部材
１４ａ 断面図
１４ｂ 側面図
１４ｃ 底面図
１４ｄ ネジ孔
１４ｅ ネジ孔
１５ 固定部材
１５ａ 側面図
１５ｂ 正面図
１５ｃ ネジ孔
１６ 前板
１６ａ 正面図
１６ｂ 底面図
１６ｃ 窪み
１６ｄ ネジ孔
１７ 後板
１７ａ 正面図
１７ｂ 底面図
１７ｃ 窪み
１７ｄ ネジ孔
１７ｅ ネジ孔
１８ 引張試験装置上部架台
１９ 荷重検知器
２０ グラフ
２０ａ 単軸引張試験
２０ｂ 軸回転導入引張試験
２１ 表
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧鋳造において、金型に鋳造製品の原料であるアルミニウムを注湯し、前記鋳造製品が半溶融状態のときにスクイズピンを下降させて加圧するとともに鋳造面を切断し、前記スクイズピンを昇降させる際に軸回転機構を導入することにより摩擦抵抗を低下させることを特徴とする回転式スクイズピン昇降方式。
【請求項１】
高圧鋳造において、金型に鋳造製品の原料であるアルミニウムを注湯し、前記鋳造製品が半溶融状態のときにスクイズピンを下降させて加圧するとともに鋳造面を切断し、前記スクイズピンを昇降させる際に軸回転機構を導入することにより摩擦抵抗を低下させることを特徴とする回転式スクイズピン昇降方式。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００７−２０３３５４（Ｐ２００７−２０３３５４Ａ）
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７０７５（Ｐ２００６−２７０７５）
【出願日】平成１８年２月３日（２００６．２．３）
【出願人】（３０２００７７７０）アジアエンジニアリング株式会社 (2)
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月３日（２００６．２．３）
【出願人】（３０２００７７７０）アジアエンジニアリング株式会社 (2)
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