CN106041001B - 砂铸型制造系统以及砂铸型制造方法 - Google Patents

Abstract

提供一种砂铸型制造系统以及砂铸型制造方法。砂铸型制造系统具备使砂供给喷嘴移动的喷嘴移动装置以及该喷嘴移动装置的控制装置。控制装置具备：砂供给位置定义部，其将金属框的上表面部的开口区域虚拟地分割为多个小区域，将各个小区域的坐标定义为喷嘴移动装置的坐标系上的砂供给位置；高度测量部，其测量各个砂供给位置处的、金属框的内部空间的高度；以及砂供给量决定部，其基于各个砂供给位置处的所述高度，来决定要在各个砂供给位置处供给的砂的量。然后，按每个砂供给位置，从砂供给喷嘴向金属框内供给由砂供给量决定部决定的量的砂。

Description

砂铸型制造系统以及砂铸型制造方法

技术领域

本发明涉及一种向配置有模型的金属框内填充砂来制造砂铸型的砂铸型制造系统以及砂铸型制造方法。特别是，本发明涉及一种使向金属框内供给砂的喷嘴移动来制造砂铸型的砂铸型制造系统以及砂铸型制造方法。

背景技术

在要制造砂铸型的情况下，制作具有与产品相同的形状的模型，将该模型配置于金属框内，在金属框内的模型的周围填充砂。由于砂在金属框内的紧实程度会对砂铸型的尺寸精度产生很大影响，因此需要将砂适当地填充在金属框内的模型的周围。为此，提出了各种向金属框内供给砂来适当地紧固的装置，作为其一例，有国际公开第WO2011/142049号所公开的铸型造型装置。

国际公开第WO2011/142049号所公开的铸型造型装置具备罐和喷嘴，该罐收容要供给到配置有模型的框构件内的砂，该喷嘴被设置成与罐的下端为一体，将罐内的砂供给到框构件内。该铸型造型装置还具备从上方压缩被供给到框构件内的砂的机构以及通过空气将压缩砂后堵塞在喷嘴内的砂排除的机构，由此抑制铸型的制造不良。

一般来说，在制造用于对大型的产品进行量产的铸型的情况下，配置有模型的金属框也与模型一起大型化。当向大型化的金属框内供给砂时，砂易于横着铺开、或沿着模型的形状钻入模型的下侧。其结果，供给到金属框的砂的高度无法固定对齐。在金属框内的砂的高度不对齐的状态下，产生以下的问题：当如国际公开第WO2011/142049号所公开的铸型制造装置那样从上方压缩砂时，制造出的铸型的砂的紧实程度会变得不均匀，铸件的尺寸精度降低。

国际公开第WO2011/142049号所公开的铸型制造装置用于制造用于对比较小的产品进行量产的铸型，因而，国际公开第WO2011/142049号与上述的问题完全不相干。

在要避免上述的问题的情况下，从前，人一边通过目视来确认金属框内的砂的填充状态，一边以使砂的高度变均匀的方式操作砂供给装置的喷嘴。

但是，在大型化的金属框中，判断当在金属框的各种位置以什么样的顺序加入多少量的砂时砂的高度会固定对齐是极为困难的。这是由于，在向金属框内供给砂的期间，砂的行为动作根据模型的形状、砂的状态而微妙地改变。也就是说，在现状下，难以取代人类而由机器人向大型化的金属框内供给砂。

发明内容

本发明提供一种能够以使砂的高度固定对齐的方式向金属框内供给砂的铸型制造系统。

根据本发明的第一方式，提供一种向配置有模型的金属框内填充砂来制造砂铸型的砂铸型制造系统，该砂铸型制造系统具备：

砂供给喷嘴，其向金属框内供给所述砂；

喷嘴移动装置，其使砂供给喷嘴移动；以及

控制装置，其控制喷嘴移动装置，

金属框是上表面部开口的中空体，在喷嘴移动装置的坐标系上对该金属框进行定位，

控制装置具备：

砂供给位置定义部，其将金属框的上表面部的开口区域虚拟地分割为多个小区域，将各个小区域的坐标定义为喷嘴移动装置的坐标系上的砂供给位置；

高度测量部，其测量各个砂供给位置处的、金属框的内部空间的高度；以及

砂供给量决定部，其基于各个砂供给位置处的所述高度，来决定要在各个砂供给位置处供给的砂的量，

控制装置使喷嘴移动装置进行动作以将砂供给喷嘴逐次配置于各个砂供给位置，按每个砂供给位置，从砂供给喷嘴向金属框内供给由砂供给量决定部决定的量的砂。

根据本发明的第二方式，提供如下的砂铸型制造系统：作为第一方式的砂铸型制造系统，控制装置在按每个砂供给位置从砂供给喷嘴向金属框内供给了所述决定的量的砂之后，通过高度测量部来重新测量各个砂供给位置处的、金属框的内部空间的高度，

控制装置对于重新测量出的高度为规定阈值以上的砂供给位置，通过砂供给量决定部，基于重新测量出的高度来决定要供给的砂的量，

控制装置使喷嘴移动装置进行动作以将砂供给喷嘴逐次配置于重新测量出的高度为所述规定阈值以上的砂供给位置，来从砂供给喷嘴向金属框内供给基于重新测量出的高度而决定的量的砂。

根据本发明的第三方式，提供如下的砂铸型制造系统：作为第一方式或第二方式的砂铸型制造系统，砂供给位置定义部将开口区域虚拟地分割为以金属框上的任意的点为基准来规则地进行排列的多个小区域，任意的点与喷嘴移动装置的坐标系相关联。

根据本发明的第四方式，提供如下的砂铸型制造系统：作为第一方式至第三方式中的任一个方式的砂铸型制造系统，高度测量部具有设置于金属框的上方的三维视觉传感器，通过该三维视觉传感器来测量各个所述砂供给位置处的、金属框的内部空间的高度。

根据本发明的第五方式，提供如下的砂铸型制造系统：作为第一方式至第四方式中的任一个方式的砂铸型制造系统，喷嘴移动装置是机器人。

根据本发明的第六方式，提供一种向配置有模型的金属框内填充砂来制造砂铸型的砂铸型制造方法。而且，第六方式的砂铸型制造方法包括：

设置使砂供给喷嘴移动的喷嘴移动装置，

将金属框制作为上表面部开口的中空体，在喷嘴移动装置的坐标系上对该金属框进行定位，

将金属框的上表面部的开口区域虚拟地分割为多个小区域，将各个小区域的坐标定义为喷嘴移动装置的坐标系上的砂供给位置，

测量各个砂供给位置处的、金属框内的空间部的高度，

基于各个砂供给位置处的所述高度，来决定要在各个砂供给位置供给的砂的量，

使喷嘴移动装置进行动作以将砂供给喷嘴逐次配置于各个砂供给位置，按每个砂供给位置，从砂供给喷嘴向金属框内供给所决定的量的砂。

根据本发明的第七方式，提供如下的砂铸型制造方法：作为第六方式的砂铸型制造方法，

在按每个砂供给位置从砂供给喷嘴向金属框内供给了所述决定的量的砂之后，重新测量各个砂供给位置处的、金属框的内部空间的高度，

对于重新测量出的高度为规定阈值以上的砂供给位置，基于重新测量出的高度来决定要供给的砂的量，

使喷嘴移动装置进行动作以将砂供给喷嘴逐次配置于重新测量出的高度为所述规定阈值以上的砂供给位置，从砂供给喷嘴向金属框内供给基于重新测量出的高度而决定的量的砂。

根据本发明的第八方式，提供如下的砂铸型制造方法：作为第六方式或第七方式的砂铸型制造方法，虚拟地分割成的多个小区域以金属框上的任意的点为基准来规则地进行排列，任意的点与喷嘴移动装置的坐标系相关联。

根据本发明的第九方式，提供如下的砂铸型制造方法：作为第六方式至第八方式中的任一个方式的砂铸型制造方法，在测量各个砂供给位置处的、金属框的内部空间的高度时，使用配置于金属框的上方的三维视觉传感器。

根据本发明的第十方式，提供如下的砂铸型制造方法：作为第六方式至第九方式中的任一个方式的砂铸型制造方法，喷嘴移动装置是机器人。

基于附图所示的本发明的典型的实施方式的详细说明，本发明的这些目的、特征及优点以及其它目的、特征及优点会变得更明确。

附图说明

图1是表示一个实施方式的砂铸型制造系统的结构的框图。

图2是以虚线示出对图1所示的金属框的开口部的区域虚拟地进行分割而得到的多个小区域的图。

图3是表示一个实施方式的砂铸型制造系统的动作的流程图。

图4A是表示通过一个实施方式的砂铸型制造系统来制造砂铸型的方法中的第一工序的形态的截面示意图。

图4B是表示通过一个实施方式的砂铸型制造系统来制造砂铸型的方法中的第二工序的形态的截面示意图。

图4C是表示通过一个实施方式的砂铸型制造系统来制造砂铸型的方法中的第三工序的形态的截面示意图。

具体实施方式

接着，参照附图来说明本发明的实施方式。在下面的附图中，对同样的构件标注了同样的参照标记。为了易于理解，这些附图中适当变更了比例尺。另外，图示的砂铸型制造系统的方式是本发明的一个例子，本发明的砂铸型制造系统不限于图示的方式。

图1是表示本发明的一个实施方式的砂铸型制造系统的结构的框图。

图1所示的方式的砂铸型制造系统1具备在内部配置有模型2的金属框3以及向金属框3内供给砂的砂供给装置4。

砂供给装置4中设置有砂供给喷嘴4a。模型2具有与制造产品相同的形状。金属框3由上表面部开口的中空体制作而成，被定位于规定的位置。此外，图示的金属框3形成为上表面部开口的中空长方体，但是本发明不限定于图示的金属框形状。

并且，如图1所示，砂铸型制造系统1具备机器人5、对砂供给装置4和机器人5进行控制的控制装置6以及对金属框3的高度、存在于金属框3内的模型2或砂的高度进行测定的高度测定传感器7。

机器人5是垂直型多关节操纵器。金属框3的固定位置与机器人5的坐标系相关联。如图1所示，在机器人5的臂前端部设置有自如地把持砂供给喷嘴4a的手部5a。砂供给喷嘴4a通过伸缩自如的管4b来与砂供给装置4连接。由此，仅砂供给喷嘴4a的部分能够通过机器人5移动。在本实施方式中，采用了通过手部5a在机器人5的臂前端部把持砂供给喷嘴4a的结构。但是本发明不限于该结构，砂供给喷嘴4a也可以直接安装于机器人5的臂前端部。

高度测定传感器7如图1所示那样设置于金属框3的开口部3a的上方。而且，高度测定传感器7测定从该传感器的位置到金属框3内的模型2或砂的铅垂方向距离、即高度。在金属框3内的不存在模型2、砂的部分，高度测定传感器7测定从该传感器的位置到金属框3的底面的高度。作为这种测量高度的高度测定传感器7，使用三维视觉传感器。

作为三维视觉传感器，优选的是应用同时使用光切断法和双眼立体方式的三维视觉传感器。具体地说，将投影仪和摄像机设置于测定对象的上方，预先决定摄像机的摄像面与投影仪的光投射部的位置关系。当从投影仪向测定对象投射狭缝状的光时，在测定对象的表面形成亮度比周边高的光带，该光带被投影到摄像机的摄像面上。然后，根据投影到摄像机的摄像面、例如CCD上的光带的位置信息，利用三角测量的原理来测量传感器与测定对象之间的距离(光切断法)。并且，在这种光切断法中，通过以规定的间距对测定对象的全部区域投射多条光带，来进行测定对象整体的三维测量。另外，为了确保测定精度，优选的是将以下方法(双眼立体方式)与光切断法同时使用：在投影仪的左右设置两台摄像机，通过两台摄像机从不同的方向拍摄测定对象来进行测定对象的三维测量。

当然，不限于利用了上述的光切断法和双眼立体法的三维视觉传感器，也可以是利用了其它三维测量法的三维视觉传感器。例如，也可以利用所谓TOF(Time Of Flight：飞行时间)方式，TOF方式是测量从自发光部向测定对象整体照射光到被测定对象反射的反射光到达摄像机的摄像面所需的时间，根据该测量时间与光速的关系，来计算传感器与测定对象之间的距离的方法。

并且，详细叙述控制装置6。

如图1所示，控制装置6与砂供给装置4和机器人5连接。控制装置6是数字计算机。并且，控制装置6具备砂供给位置定义部11、机器人控制部12、高度测量部13以及砂供给量决定部14。下面，按顺序说明控制装置6的各结构要素。

砂供给位置定义部11将金属框3的开口部3a的区域虚拟地分割为多个小区域，并且将各个小区域定义为砂供给位置，将各个砂供给位置输出到机器人控制部12。砂供给位置的定义方法在后面叙述。

机器人控制部12使机器人5进行动作，使得通过手部5a来把持砂供给喷嘴4a。并且，机器人控制部12使机器人5进行动作以将砂供给喷嘴4a配置于由砂供给位置定义部11定义的各砂供给位置。

高度测量部13测量各个砂供给位置处的、金属框3的内部空间的高度。换言之，高度测量部13通过高度测定传感器7来测量如图1所示的从金属框3的上端部的位置到存在于金属框3内的模型2或砂的高度。在金属框3内的不存在模型2、砂的部分，高度测量部13测量从金属框3的上端部的位置到金属框3的底面的高度。

具体地说，通过将如上所述的三维视觉传感器用作高度测定传感器7，来获取从三维视觉传感器的位置到金属框3的上端部的高度。并且，还获取从三维视觉传感器的位置到金属框3内的各砂供给位置处的模型2或砂的高度。根据这样的两个高度之差，得到从金属框3的上端部的位置到金属框3内的各砂供给位置处的模型2或砂的高度、即金属框3的内部空间的高度。这样测量出的高度的信息被输出到砂供给量决定部14。

此外，在将利用了上述的光切断法的三维视觉传感器用作高度测定传感器7的情况下，从该三维视觉传感器以规定的间距向金属框3整体投射多条狭缝光来得到金属框3及其内部的三维形状。在该情况下，以使数条以上的狭缝光横穿金属框3内的各个砂供给位置的方式设定三维视觉传感器。

砂供给量决定部14基于在各个砂供给位置处测量出的金属框3的内部空间的高度来决定砂的供给量。当砂供给喷嘴4a被配置于金属框3内的砂供给位置时，砂供给装置4按照所决定的砂的供给量向金属框3内供给砂。此外，砂的供给量的决定方法在后面叙述。

另外，在包括如上所述的结构要素的控制装置6上连接有输入部15。输入部15具有将与金属框3的形状和尺寸有关的数据输入到砂供给位置定义部11的输入设备。该输入设备是按钮、触摸面板、键盘等。

在此，例示上述的砂供给位置的定义方法。

图2是以虚线示出对从上方观察金属框3时的开口部3a的区域虚拟地进行分割而得到的多个小区域的图。如图2所示，砂供给位置定义部11将金属框3的开口部3a的区域虚拟地分割为多个小区域。然后，砂供给位置定义部11将如以下那样计算出的各个小区域的坐标定义为砂供给位置。

即，在本实施方式中，金属框3是上表面部开口的中空长方体，因此从上方观察金属框3时的开口部3a的开口区域是长方形的区域。该长方形的区域如图2所示那样被虚拟地分割为m行×n列(在图中为9行×12列)的配置成矩阵状的多个同一面积的小区域。

在将金属框3的开口部3a的区域等分为m行×n列(以下，m、n均为自然数)的多个小区域的情况下，当使开口部3a的横尺寸(在图2中为x方向尺寸)除以n的值、使开口部3a的纵尺寸(在图2中为y方向尺寸)除以m的值时，能够得到各小区域的横尺寸和纵尺寸。换言之，能够得到横向和纵向各自的小区域间的间距。此外，金属框3是与模型2相应地事先设计的，因此易于获知开口部3a的横尺寸和纵尺寸。

并且，在通过二维坐标对设置有金属框3的设置面进行定义时，将金属框3的开口部3a的横向作为二维坐标上的一个坐标轴(X轴)，将金属框3的开口部3a的纵向作为该二维坐标上的另一个坐标轴(Y轴)。然后，当将金属框3的开口部3a中的一个角部3b作为基准点时，能够计算位于从该基准点起第m行第n列的小区域的坐标(小区域的中心位置)。也就是说，在将开口部3a的角部3b作为基准点的情况下，小区域的中心的X坐标值是从对小区域的横向间距乘以n倍所得到的值减去一个横向间距的一半而得到的值。小区域的中心的Y坐标值是从对小区域的纵向间距乘以m倍所得到的值减去一个纵向间距的一半而得到的值。并且，通过预先对开口部3a的角部3b的位置与机器人5的动作原点的位置关系进行校正，能够通过计算来获取相对于机器人5的动作原点的各小区域的坐标。

基于以上的想法，预先制作以下的程序：在机器人5的坐标系上对金属框3进行定位，并且将各小区域的坐标定义为机器人5的坐标系上的砂供给位置。该程序被保存在砂供给位置定义部11中。

也就是说，当通过输入部15输入了开口部3a的横尺寸和纵尺寸以及分割的行数m和列数n时，在砂供给位置定义部11中，计算相对于机器人5的动作原点的各小区域的坐标。该各小区域的坐标被定义为从砂供给喷嘴4a供给砂的砂供给位置，各砂供给位置被输出到机器人控制部12。

另外，机器人控制部12能够基于从砂供给位置定义部11输出的各砂供给位置，通过机器人5的手部5a使砂供给喷嘴4a依次移动到各砂供给位置。

关于砂供给喷嘴4a的移动顺序，以位于图2所示的开口部3a的角部3b的小区域为出发点。然后，重复以下动作：使砂供给喷嘴4a从行方向的一端的小区域移动到另一端的小区域后，移至相邻的行，向与上一级的行相反的方向移动。当使砂供给喷嘴4a按照这种顺序移动时，喷嘴的移动间距为固定的，因此无需使机器人5进行复杂的动作。当然，控制装置6也可以使砂供给喷嘴4a按照其它移动顺序移动。控制装置6通过砂供给位置定义部11获取各小区域的坐标，因此，使砂供给喷嘴4a相对于各小区域移动的顺序能够变为各种移动顺序。

此外，在本申请中，砂供给位置定义部11只要将金属框3的上表面部的开口区域虚拟地分割为以金属框3上的任意的点为基准来规则地进行排列的多个小区域即可。这是由于，只要将多个小区域基于固定的规则相对于基准点进行配置，就能够根据遵循其规则性的数式来容易计算出相对于基准点的各小区域的坐标。因此，在本申请中，金属框3的形状不限定于如图1和图2所示的上表面部开口的中空长方体。也可以与模型2的形状相应地使用各种形状的金属框3。另外，砂供给位置定义部11所虚拟出的多个小区域也只要以金属框3上的任意的点为基准来规则地进行排列即可，因而各小区域的形状不限于如图2所示的矩形。

(铸型的制造方法)

接着，说明使用了上述的砂铸型制造系统1的铸型制造方法。在此，示出使用如图1和图2所示的形状的金属框3来制造砂铸型的方法。

图3是表示图1所示的砂铸型制造系统1的动作的流程图，图4A～图4C是表示通过砂铸型制造系统1制造砂铸型的方法中的各工序的形态的截面示意图。

如图3所示，当启动砂铸型制造系统1时，控制装置6的砂供给位置定义部11将金属框3的开口部3a的区域虚拟地分割为多个小区域。该分割的形态例如图2所示。并且，控制装置6基于如上所述的各砂供给位置的定义方法，将相对于机器人5的动作原点的各小区域的坐标定义为各砂供给位置(图3的步骤S1)。

此外，设想如图2所示的各小区域时所需的行数m和列数n、开口部3a的横尺寸和纵尺寸被预先输入到控制装置6。

接着，控制装置6的高度测量部13使用高度测定传感器7来测量与所定义的各砂供给位置对应的金属框3的内部空间的高度(图3的步骤S2)。图4A是图3的步骤S2的形态的示意性截面图。作为高度测定传感器7，使用如上所述的三维视觉传感器。三维视觉传感器测量如图4A中虚线的箭头所示那样从金属框3的上端部的位置P到各砂供给位置处的金属框3的底的高度(图中的z方向的距离)。并且，三维视觉传感器测量如图4A中虚线的箭头所示那样从金属框3的上端部的位置P到各砂供给位置处的模型2的表面的高度(图中的z方向的距离)。

接着，控制装置6的砂供给量决定部14基于针对各砂供给位置测量出的金属框3的内部空间的高度，来决定要在各砂供给位置处供给的砂的量(图3的步骤S3)。

接着，控制装置6通过机器人5的手部5a把持砂供给喷嘴4a，使机器人5进行动作以将砂供给喷嘴4a逐次配置于所定义的各砂供给位置。此时，各砂供给位置的高度坐标固定。然后，控制装置6对砂供给装置4进行控制，使得按每个砂供给位置从砂供给喷嘴4a向金属框3内供给通过步骤S3决定的量的砂(图3的步骤S4)。

图4B是图3的步骤S3至步骤S4的形态的示意性截面图。在图4B中，通过矩形的示意性截面来示出针对各砂供给位置决定的砂的供给量。如图4B所示，控制装置6将砂供给喷嘴4a逐次配置于所定义的各砂供给位置。然后，在每次将砂供给喷嘴4a配置于各砂供给位置时，从砂供给喷嘴4a向金属框3内供给所决定的量的砂。

将砂供给装置4构成为在从砂供给喷嘴4a向金属框3内供给砂时、每单位时间从砂供给喷嘴4a喷出固定的量的砂，对从砂供给喷嘴4a喷出砂的时间进行调整。

此外，通过如下的方法来计算在步骤S3中决定的砂的供给量。如上所述，金属框3的开口部3a的纵横的尺寸以及用于设想各小区域的行数m和列数n是已知的值。因此，能够计算出各小区域的纵横的尺寸，由此也能够计算出各小区域的面积。然后，根据所计算出的各小区域的面积与针对各砂供给位置测量出的金属框3的内部空间的高度之积，能够计算出该空间部的容积。然后，砂的供给量不与所计算出的容积相同，而是对该容积乘以规定的比例所得到的量。其理由如下：砂有可能不停留于所供给的场所而流动到该场所的周围，因此若使砂的供给量与如上所述那样计算出的容积相同，则存在砂从金属框3溢出的担忧。

接着，在如上所述那样针对所定义的全部砂供给位置结束一次砂供给操作后，控制装置6使砂供给喷嘴4a在高度测定传感器7的测定区域外待机。然后，控制装置6再次使用高度测定传感器7来测量各砂供给位置处的、金属框3的内部空间的高度(图3的步骤S5)。

图4C是表示图3的步骤S5的形态的示意性截面图。在图4C中，示出了实际针对所定义的全部砂供给位置向金属框3内供给了所决定的量的砂时的形态。即使按照步骤S4供给砂，也存在以下情况：砂横着铺开、或沿着模型2的形状钻入模型2的里侧。在该情况下，如图4C所示，在供给到金属框3内的砂16的上表面产生凹部。因此，再次通过高度测定传感器7来测量各砂供给位置处的、金属框3的内部空间的高度。

接着，控制装置6将在步骤S5中测量出的、各个砂供给位置处的金属框3的内部空间的高度与规定阈值进行比较(图3的步骤S6)。在其结果是全部砂供给位置处的测量高度均小于规定阈值的情况下，控制装置6判断为在全部砂供给位置处均未产生如图4C所示那样的凹部，结束砂供给操作。

另一方面，在上述步骤S6中某一个砂供给位置处的测量高度与规定阈值相同或大于该阈值的情况下，产生了如图4C所示的凹部。因此，控制装置6针对在上述步骤S6中被判断为具有规定阈值以上的高度的各砂供给位置，再次决定要供给的砂的量(图3的步骤S7)。

通过与在步骤S3中决定砂供给量的方法相同的方法来决定上述步骤S7中的砂供给量。也就是说，根据金属框3的开口部3a内的各小区域的面积与在步骤S5中针对各砂供给位置测量出的金属框3的内部空间的高度之积，来计算该空间部的容积。然后，将对该容积乘以规定的比例所得到的量作为砂供给量。

并且，控制装置6使机器人5进行动作，以将砂供给喷嘴4a逐次配置于如上所述那样被判断为具有规定阈值以上的高度的各砂供给位置。砂供给喷嘴4a在砂供给位置处的高度方向位置固定。另外，在每次将砂供给喷嘴4a配置于被判断为具有规定阈值以上的高度的砂供给位置时，控制装置6对砂供给装置4进行控制以使其向金属框3内供给通过步骤S7决定的量的砂(图3的步骤S8)。

在步骤S4之后至少进行一次如上所述的步骤S5～步骤S8的工序。特别是在本实施方式中，重复步骤S5～步骤S8的工序，直到全部砂供给位置处的测量高度均小于规定阈值为止。由此，如图4C所示的砂16的凹部消失，金属框3内的砂的高度固定对齐。

根据以上说明的本实施方式的砂铸型制造系统1，将金属框3的开口部3a的区域虚拟地分割为多个小区域，将各个小区域的坐标定义为机器人5的坐标系上的砂供给位置。由此，机器人5通过手部5a来把持砂供给喷嘴4a以使其逐次移动到各个砂供给位置。另外，测量各个砂供给位置处的、金属框3的内部空间的高度，基于所测量出的该高度来决定要在各个砂供给位置处供给的砂的量。由此，能够按每个砂供给位置从砂供给喷嘴4a向金属框3内供给所决定的量的砂。也就是说，能够使从前由人操作砂供给喷嘴以使金属框内的砂的高度对齐的作业自动化。

另外，根据本实施方式，重复进行以下的操作：在按每个砂供给位置向金属框3内供给所决定的量的砂之后，测量各个砂供给位置处的、金属框3的内部空间的高度，基于该高度来决定砂供给量。在该操作中，仅对测量出的高度为规定阈值以上的砂供给位置供给基于该测量出的高度的量的砂。因此，即使供给到金属框内的砂的状态微妙地发生变化，也能够以使砂的高度固定对齐的方式向金属框内填充适量的砂。其结果，制造出的铸型的砂的紧实程度变得均匀，能够制造出尺寸精度良好的铸型。特别是，在如图1所示那样模型2的底部窄的情况下、金属框3大型的情况下，通过本实施方式的砂铸型制造系统1，能够以使砂的高度固定对齐的方式向金属框3内供给砂。并且，能够在要补充砂的场所准确地供给所需最小限度的量的砂。另外，也不会发生以下情况：在砂的供给操作中使砂从框内溢出。

另外，根据本实施方式，将高度测定传感器7配置于金属框3的上方，因此砂供给喷嘴4a的移动不会被高度测定传感器7所妨碍。通过将三维视觉传感器用作高度测定传感器7，能够容易地测量各个砂供给位置处的、金属框3的内部空间的高度。

此外，在本申请中，“金属框”在所制造的铸型带砂箱的情况下是指砂箱，而在没有砂箱的情况下是指型箱。另外，设所制造的铸型包括带砂箱的情况以及将砂在型箱内压缩成形后从型箱取出的无砂箱的情况。

以上，作为使砂供给喷嘴4a移动的喷嘴移动装置，以机器人5为例对本发明进行了说明，但是本发明的喷嘴移动装置不限于机器人。另外，即使是机器人也不限于垂直多关节操纵器。

发明的效果

根据本发明的第一方式和第六方式，在制造铸型时，通过喷嘴移动装置使砂供给喷嘴逐次移动到对金属框的开口区域虚拟地进行分割而得到的各个砂供给位置。另外，基于在各个砂供给位置处测量出的金属框的内部空间的高度，来决定要在各个砂供给位置处供给的砂的量。由此，能够按每个砂供给位置从砂供给喷嘴向金属框内供给所决定的量的砂。也就是说，根据本申请发明，能够使从前由人操作砂供给喷嘴以使金属框内的砂的高度对齐的作业自动化。

另外，根据本发明的第二方式和第七方式，进行多次以下操作：在向各个砂供给位置供给所决定的量的砂之后，测量各个砂供给位置处的、金属框的内部空间的高度。然后，仅对测量出的高度为规定阈值以上的砂供给位置供给基于该测量出的高度的量的砂。因此，即使供给到金属框内的砂的状态微妙地发生变化，能够以使砂的高度固定对齐的方式向金属框内填充适量的砂。其结果，制造出的铸型的砂的紧实程度变得均匀，能够制造出尺寸精度良好的铸型。特别是，在模型的底部窄的情况下、金属框大型的情况下，通过本发明的砂铸型制造系统，能够以使砂的高度固定对齐的方式向金属框内供给砂。

根据本发明的第三方式和第八方式，虚拟地分割出的多个小区域是以金属框上的任意的点为基准来规则地进行排列的多个小区域。只要像这样将多个小区域基于固定的规则相对于基准点进行配置，就能够根据遵循其规则性的数式来容易计算出相对于基准点的各小区域的坐标并进行定义。

根据本发明的第四方式和第九方式，能够通过配置于金属框的上方的三维视觉传感器来容易地测量各个砂供给位置处的、金属框的内部空间的高度。另外，三维视觉传感器配置于金属框的上方，因此砂供给喷嘴的移动不会被三维视觉传感器所妨碍。

根据本发明的第五方式和第十方式，通过将机器人用作喷嘴移动装置，能够容易且准确地使砂供给喷嘴移动。

以上，示出了典型的实施方式，但是本发明不限定于上述的实施方式，能够在不脱离本发明的思想的范围内将上述的实施方式变更为各种形状、构造、材料等。

Claims (8)

1.一种砂铸型制造系统，向配置有底部窄的模型的金属框内填充具有流动性的砂来制造遵照所述模型的形状的砂铸型，该砂铸型制造系统具备：

砂供给喷嘴，其向所述金属框内供给所述砂；

喷嘴移动装置，其使所述砂供给喷嘴移动；以及

控制装置，其控制所述喷嘴移动装置，

所述金属框是上表面部开口的中空体，在所述喷嘴移动装置的坐标系上对该金属框进行定位，

所述控制装置具备：

砂供给位置定义部，其将所述金属框的所述上表面部的开口区域虚拟地分割为多个小区域，将各个所述小区域的坐标定义为所述喷嘴移动装置的坐标系上的砂供给位置；

高度测量部，其测量各个所述砂供给位置处的、所述金属框的内部空间的高度；以及

砂供给量决定部，其基于各个所述砂供给位置处的所述高度，来决定要在各个所述砂供给位置处供给的砂的量，

所述控制装置使所述喷嘴移动装置进行动作以将所述砂供给喷嘴逐次配置于各个所述砂供给位置，按每个所述砂供给位置，从所述砂供给喷嘴向所述金属框内供给由所述砂供给量决定部决定的量的砂，

所述控制装置在按每个所述砂供给位置从所述砂供给喷嘴向所述金属框内供给了所述决定的量的砂之后，通过所述高度测量部来重新测量各个所述砂供给位置处的、所述金属框的内部空间的高度，

所述控制装置对于重新测量出的高度大于规定阈值的所述砂供给位置，通过所述砂供给量决定部，基于所述重新测量出的高度来决定要供给的砂的量，

所述控制装置使所述喷嘴移动装置进行动作以将所述砂供给喷嘴逐次配置于所述重新测量出的高度大于所述规定阈值的所述砂供给位置，来从所述砂供给喷嘴向所述金属框内供给基于所述重新测量出的高度而决定的量的砂。

2.根据权利要求1所述的砂铸型制造系统，其特征在于，

所述砂供给位置定义部将所述开口区域虚拟地分割为以所述金属框上的任意的点为基准来规则地进行排列的所述多个小区域，所述任意的点与所述喷嘴移动装置的坐标系相关联。

3.根据权利要求1或2所述的砂铸型制造系统，其特征在于，

所述高度测量部具有设置于所述金属框的上方的三维视觉传感器，通过该三维视觉传感器来测量各个所述砂供给位置处的、所述金属框的内部空间的高度。

4.根据权利要求1或2所述的砂铸型制造系统，其特征在于，

所述喷嘴移动装置是机器人。

5.一种砂铸型制造方法，向配置有底部窄的模型的金属框内填充具有流动性的砂来制造遵照所述模型的形状的砂铸型，该砂铸型制造方法包括：

设置使砂供给喷嘴移动的喷嘴移动装置，

将所述金属框制作为上表面部开口的中空体，在所述喷嘴移动装置的坐标系上对该金属框进行定位，

将所述金属框的所述上表面部的开口区域虚拟地分割为多个小区域，将各个所述小区域的坐标定义为所述喷嘴移动装置的坐标系上的砂供给位置，

测量各个所述砂供给位置处的、所述金属框的内部空间的高度，

基于各个所述砂供给位置处的所述高度，来决定要在各个所述砂供给位置供给的砂的量，

使所述喷嘴移动装置进行动作以将所述砂供给喷嘴逐次配置于各个所述砂供给位置，按每个所述砂供给位置，从所述砂供给喷嘴向所述金属框内供给所决定的量的砂，

在按每个所述砂供给位置从所述砂供给喷嘴向所述金属框内供给了所述决定的量的砂之后，重新测量各个所述砂供给位置处的、所述金属框的内部空间的高度，

对于重新测量出的高度大于规定阈值的所述砂供给位置，基于所述重新测量出的高度来决定要供给的砂的量，

使所述喷嘴移动装置进行动作以将所述砂供给喷嘴逐次配置于所述重新测量出的高度大于所述规定阈值的所述砂供给位置，从所述砂供给喷嘴向所述金属框内供给基于所述重新测量出的高度而决定的量的砂。

6.根据权利要求5所述的砂铸型制造方法，其特征在于，

所述虚拟地分割成的所述多个小区域以所述金属框上的任意的点为基准来规则地进行排列，所述任意的点与所述喷嘴移动装置的坐标系相关联。

7.根据权利要求5或6所述的砂铸型制造方法，其特征在于，

在测量各个所述砂供给位置处的、所述金属框的内部空间的高度时，使用配置于所述金属框的上方的三维视觉传感器。

8.根据权利要求5或6所述的砂铸型制造方法，其特征在于，

所述喷嘴移动装置是机器人。