JP2017124408A - Stylus, method for detecting cast defect hole in mold, and mold manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スタイラス、鋳型の鋳造欠陥穴の検出方法及び鋳型の製造方法に関する。 The present invention relates to a stylus, a method for detecting a casting defect hole in a mold, and a method for manufacturing a mold.
絞り成形工程で用いられるプレス型は、例えばクッションピンが多数配置される上型と、クッションピン穴が多数配置される下型とを有する。このようなプレス型は例えばフルモールド鋳造法により成形される。 The press die used in the drawing process has, for example, an upper die in which many cushion pins are arranged and a lower die in which many cushion pin holes are arranged. Such a press die is formed by, for example, a full mold casting method.
プレス型のうち下型は鋳造の段階でクッションピン穴が成形されるが、鋳造時に穴壁に余分な物が付着し、或いはクッションピン穴自体が余分な物によって塞がれるという鋳造欠陥が発生することがある。
非特許文献1には、NC加工機を使ってこれらの鋳造欠陥を検出し、鋳造欠陥のあるクッションピン穴をドリル加工する技術が開示されている。
Of the press dies, cushion pin holes are formed at the casting stage, but there is a casting defect in which extra objects adhere to the hole walls during casting, or the cushion pin holes themselves are blocked by extra objects. There are things to do.
Non-Patent
非特許文献1での鋳造欠陥穴の検出は、NC加工機の回転主軸にツールホルダを介してプローブ及びスタイラスを取付けた機構が用いられる。スタイラスは、例えば軸剛性を高めるためにセラミックタイプとした軸と、軸の先端に取付けられ、クッションピン穴よりも僅かに径が小さい円盤形状の接触子とで構成される。鋳造欠陥の検出工程では、全クッションピン穴に対して順次スタイラスの接触子をZ方向に挿通し、スタイラスが緩衝を受けた場合には鋳造欠陥のあるクッションピン穴とみなしている。
The detection of a casting defect hole in Non-Patent
非特許文献1に記載された技術では、鋳造欠陥があるクッションピン穴にスタイラスの接触子が挿入されてそれ以上下降できなくなるとスタイラスの軸が撓む。この撓みがある程度以上になるとスタイラスの軸が曲がり、或いは折れてしまうので、クッションピン穴にスタイラスを挿入してそれ以上下降できなったことを検出し、下降できないことを検出すると下降駆動をストップさせている。
In the technique described in Non-Patent
しかしながら、そのような検出とストップ動作との間にはタイムラグが有り、そのタイムラグによるスタイラスの下降距離はスタイラスの下降速度に依存する。つまり、鋳造欠陥穴の検出工程は、タイムラグによるスタイラスの下降によるスタイラスの軸の曲がりや折れを考慮してスタイラスの下降速度を規制する必要がある。このような1つのプレス型には、多数のクッションピン穴、典型的には400個程度のクッションピン穴が設けられており、鋳造欠陥穴の検出工程ではこれら全穴について鋳造欠陥穴を検出する必要がある。従って、非特許文献1に記載された技術では、鋳造欠陥穴の検出に多大な時間を要することになる。
However, there is a time lag between such detection and the stop operation, and the descending distance of the stylus due to the time lag depends on the descending speed of the stylus. That is, in the casting defect hole detection process, it is necessary to regulate the stylus lowering speed in consideration of bending and bending of the stylus shaft caused by the stylus lowering due to the time lag. One press die is provided with a large number of cushion pin holes, typically about 400 cushion pin holes. In the casting defect hole detection process, the casting defect holes are detected for all the holes. There is a need. Therefore, in the technique described in
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、鋳型の鋳造欠陥穴の検出をより短時間で行うことができるスタイラス、鋳型の鋳造欠陥穴の検出方法及び鋳型の製造方法を提供することにある。 In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a stylus capable of detecting a casting defect hole in a mold in a shorter time, a method for detecting a casting defect hole in a mold, and a method for manufacturing a mold. is there.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るスタイラスは、軸と、前記軸の先端側に配置された接触子と、前記軸と前記接触子との間に軸方向への弾性力を付与しつつ、前記軸に対して前記接触子を軸方向に移動可能に保持する保持機構とを具備する。 In order to achieve the above object, a stylus according to an aspect of the present invention provides a shaft, a contact disposed on the tip end side of the shaft, and an axial elastic force between the shaft and the contact. A holding mechanism for holding the contactor movably in the axial direction with respect to the shaft.
本発明の一形態に係るスタイラスでは、接触子は軸と間で軸方向への弾性力が付与されつつ、軸に対して軸方向に移動可能に保持されているので、鋳造欠陥がある穴にスタイラスが挿入されてもスタイラスの軸が撓むことはなく、スタイラスの下降速度を規制する必要がなくなる。つまり、スタイラスの下降速度をNC加工機の最大速度とすることが可能であり、鋳型の鋳造欠陥穴の検出をより短時間で行うことができる。
本発明の一形態に係るスタイラスは、前記軸が中空のカーボンファイバからなるものである。
In the stylus according to one aspect of the present invention, the contactor is held so as to be movable in the axial direction with respect to the shaft while being given an elastic force in the axial direction between the shafts. Even if the stylus is inserted, the shaft of the stylus does not bend and it is not necessary to regulate the descending speed of the stylus. That is, the descending speed of the stylus can be set to the maximum speed of the NC processing machine, and the casting defect hole of the mold can be detected in a shorter time.
A stylus according to an aspect of the present invention is a carbon fiber having a hollow shaft.
スタイラスの昇降速度が早くなると、軸の自重による慣性力でスタイラスが緩衝を受けたことをプローブが誤検出する可能性があるが、スタイラスの軸を中空のカーボンファイバとすることで軽量化され、このような誤検出はなくなる。加えて、中空のカーボンファイバとすることで撓みも少なくなり、撓みに起因する誤検出もなくなる。例えば、軸の撓みにより鋳型の穴に接触子が正確に挿通できなくなり、誤検出が発生するがこれを防止できる。 If the lifting speed of the stylus increases, the probe may erroneously detect that the stylus is buffered by the inertial force due to its own weight, but the weight of the stylus shaft is reduced by using a hollow carbon fiber. Such false detection is eliminated. In addition, by using a hollow carbon fiber, bending is reduced, and false detection due to bending is eliminated. For example, the contact cannot be accurately inserted into the hole of the mold due to the bending of the shaft, and erroneous detection occurs, but this can be prevented.
本発明の一形態に係る鋳型の鋳造欠陥穴の検出方法は、NC加工機のテーブル上に多数の穴を有する鋳型を載置し、前記NC加工機の回転主軸に、軸と、前記軸の先端に配置された接触子と、前記軸と前記接触子との間に軸方向への弾性力を付与しつつ、前記軸に対して前記接触子を軸方向に移動可能に保持する保持機構とを有するスタイラスを、プローブを介して取付け、前記鋳型の全穴に対して順次スタイラスの接触子を挿通し、前記プローブによりスタイラスが緩衝を受けたことが検出された場合には鋳造欠陥の穴とみなす。
これにより、鋳型の鋳造欠陥穴の検出をより短時間で行うことができる。
According to one aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a casting defect hole in a mold, wherein a mold having a large number of holes is placed on a table of an NC processing machine, a rotation main shaft of the NC processing machine, a shaft, A contact disposed at the tip, and a holding mechanism that holds the contact movably in the axial direction with respect to the shaft while applying an elastic force in the axial direction between the shaft and the contact. A stylus having a stylus is attached through a probe, a stylus contact is sequentially inserted into all the holes of the mold, and when it is detected that the stylus has been buffered by the probe, a hole of a casting defect is detected. I reckon.
Thereby, the detection of the casting defect hole of the mold can be performed in a shorter time.
本発明の一形態に係る鋳型の製造方法は、NC加工機のテーブル上に多数の穴を有する鋳型を載置し、前記NC加工機の回転主軸に、軸と、前記軸の先端に配置された接触子と、前記軸と前記接触子との間に軸方向への弾性力を付与しつつ、前記軸に対して前記接触子を軸方向に移動可能に保持する保持機構とを有するスタイラスを、プローブを介して取付け、前記鋳型の全穴に対して順次スタイラスの接触子を挿通し、前記プローブによりスタイラスが緩衝を受けたことが検出された場合には鋳造欠陥のある穴とみなし、前記NC加工機の回転主軸にドリルを取付け、前記NC加工機のテーブル上に載置された鋳型の穴のうち前記鋳造欠陥とみなされた穴を順次前記ドリルで加工する。 A mold manufacturing method according to one aspect of the present invention is such that a mold having a large number of holes is placed on a table of an NC processing machine, and is disposed on a rotation main shaft of the NC processing machine, at a shaft, and at the tip of the shaft. A stylus having a contactor, and a holding mechanism that holds the contactor movably in the axial direction with respect to the shaft while applying an elastic force in the axial direction between the shaft and the contactor. The stylus contacts are inserted sequentially through all the holes of the mold, and when the stylus is buffered by the probe, it is regarded as a hole having a casting defect, A drill is attached to the rotary spindle of the NC processing machine, and the holes regarded as the casting defects among the holes of the mold placed on the table of the NC processing machine are sequentially processed by the drill.
これにより、鋳型の鋳造欠陥穴の検出をより短時間で行うことができ、更に続けてNC加工機で鋳造欠陥とみなされた穴を順次ドリルで加工することで、鋳造欠陥穴のない鋳型をより短時間で製造することが可能となる。 As a result, it is possible to detect the casting defect hole of the mold in a shorter time, and further, by successively drilling the holes regarded as the casting defect by the NC processing machine, the mold without the casting defect hole can be obtained. It becomes possible to manufacture in a shorter time.
本発明によれば、鋳型の鋳造欠陥穴の検出をより短時間で行うことができる。 According to the present invention, it is possible to detect a casting defect hole in a mold in a shorter time.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るスタイラスの断面図である。
図1に示すように、スタイラス1は、軸10と、接触子20と、保持機構30とを有する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a stylus according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the
スタイラス1の軸10は、典型的には中空のカーボンファイバからなる。軸10の一端には、後述するプローブにこのスタイラス1を取り付けるためのネジ部11を有する。
The
スタイラス1の軸10の他端側には、接触子20が配置されている。接触子20は、軽量化のためにPEEKなどの樹脂からなり、径が鋳型のクッションピン穴よりも僅かに小さい円盤形状である。
A
保持機構30は、軸10と接触子20との間に軸方向への弾性力を付与しつつ、軸10に対して接触子20を軸方向に移動可能に保持する。保持機構30は、スライドピン31と、スタイラス摺動ブッシュ32と、コイルスプリング33と、可動スライスアーム34とを有する。
The
スライドピン31は、一端に接触子20が取付けられ、中間部の外周にコイルスプリング33が配置され、他端が軸10内に収容されている。スタイラス摺動ブッシュ32は、軸10の他端付近の内周に取付けられ、スライドピン31の他端がこのスタイラス摺動ブッシュ32内に摺動可能に保持されている。コイルスプリング33は、接触子20と軸10の他端との間に配置され、その内周側にスライドピン31の中間部が同軸状に配置されている。可動スライスアーム34は、スライドピン31及びコイルスプリング33を包囲し、一端が接触子20に取付けられ、他端が軸10の他端付近外周を移動可能に(固着されずに)包囲している。
The
軸10に対して接触子20が押圧されると(図1中、接触子20が右方向に移動したとすると)、保持機構30においてスライドピン31及び可動スライスアーム34は軸10に対して右方向に移動し、コイルスプリング33から接触子20に弾性力が付与される。この押圧が解除されると、コイルスプリング33から接触子20への弾性力によって接触子20は元の位置に戻る。
図2はこのスタイラス1がNC加工機40に取付けられた状態を示す図である。
図2に示すように、NC加工機40は、テーブル41と、回転主軸42と、制御部43とを有する。
テーブル41上には、縦横に多数のクッションピン穴51が設けられた鋳型50が載置されている。
When the
FIG. 2 is a view showing a state in which the
As shown in FIG. 2, the
On the table 41, a
回転主軸42には、ツールホルダ61を介してプローブ62が取付けられ、プローブ62にスタイラス1のネジ部11が螺着されることで、プローブ62にスタイラス1が取付けられている。プローブ62は、スタイラス1にかかる力を検出し、検出結果を制御部43に送る。
制御部43は、設定や検出結果などに基づき回転主軸42を移動し、Z方向に昇降させる機構、テーブル41の移動させる機構などを制御する。
図3はこの実施形態に係る鋳型50の製造方法を示すフロー図である。
まず、フルモールド鋳造法により鋳型50を鋳造する(ステップ301)。この鋳造の段階でクッションピン穴51が形成される。
A
The
FIG. 3 is a flowchart showing a method for manufacturing the
First, the
次に、図2に示した状態で、鋳造時にクッションピン穴51の穴壁に余分な物52が付着し(図4)、或いはクッションピン穴51自体が余分な物52によって塞がれる(図5)というクッションピン穴51の鋳造欠陥を検出する(ステップ302)。
Next, in the state shown in FIG. 2, an
その後、NC加工機40の回転主軸42にツールホルダ61を介してドリル(図示を省略)を取付け、NC加工機40のテーブル41上に載置されたままの鋳型50のクッションピン穴51のうち鋳造欠陥穴とみなされたクッションピン穴51を順次ドリルで加工する(ステップ303)。
図6は上記ステップ302における鋳造欠陥穴の検出方法を示すフロー図である。
After that, a drill (not shown) is attached to the
FIG. 6 is a flowchart showing the casting defect hole detection method in step 302 described above.
まず、NC加工機40のテーブル41上に鋳型50を載置し(ステップ601)、NC加工機40の回転主軸42にツールホルダ61を介してプローブ62及びスタイラス1を取付ける(ステップ602、図2参照)。
First, the
次に、鋳型50の全クッションピン穴51に対して順次回転主軸42を下降させることでスタイラス1の接触子20をZ方向に挿通していく(ステップ603)。図7に示すように、鋳型50には、X方向及びY方向に多数のクッションピン穴51が設けられている。例えば点線で示すように、回転主軸42又はテーブル41を移動させながら、各クッションピン穴51に対してスタイラス1の接触子20を挿通していく。
Next, the rotating
そして、図4及び図5に示したように、クッションピン穴51の穴壁に余分な物52が付着し、或いはクッションピン穴51自体が余分な物52によって塞がれているような場合、その物52にスタイラス1の接触子20が当接する。その場合、プローブ62によりスタイラス1が緩衝を受けたことが検出されるので、その場合には鋳造欠陥穴とみなし、そのクッションピン穴51の位置情報が制御部43に記録される(ステップ604)。
以上によって、鋳型50の全クッションピン穴51のうち鋳造欠陥のあるクッションピン穴51の位置情報が制御部43に記録される。
And as shown in FIG.4 and FIG.5, when the
As described above, the position information of the
この後、NC加工機40のテーブル41上に鋳型50を載置したまま、NC加工機40の回転主軸42にツールホルダ61を介してドリルを取付け、NC加工機40のテーブル41上に載置された鋳型50のクッションピン穴51のうち鋳造欠陥穴を制御部43に記録された位置情報に基づき順次ドリルで加工する(ステップ303、図8参照、黒抜きが鋳造欠陥穴)。
制御部43は、このような鋳造欠陥穴の加工の順番(経路)を例えば以下のように決定している。
Thereafter, with the
The
ここで、鋳造欠陥穴の加工の順番(経路)として経路長の合計(全経路長)が最小であれば、加工時間を短縮でき好ましいが、そのような経路を決定するコンピュータ処理に莫大な時間を要することがあり実用的ではない。そこで、本実施形態では、局所探索法を用い、以下の方法で経路を決定している。局所探索法として様々な手法があるが、本実施形態では、局所探索法のうちの複数の手法を用いて、それぞれの手法について所定の数の変更経路及びその変更部分の距離を求めて、それらのうちから変更部分の距離が最も短い経路を選択している。 Here, if the total of the path length (total path length) is minimum as the processing order (path) of the casting defect hole, it is preferable because the processing time can be shortened, but it takes a lot of time for computer processing to determine such a path. Is not practical. Therefore, in the present embodiment, the route is determined by the following method using the local search method. There are various methods as the local search method. In this embodiment, a plurality of methods of the local search method are used, and a predetermined number of change paths and distances of the change portions are obtained for each method. The route with the shortest distance of the changed portion is selected from among the routes.
例えば、図9に示すように、制御部43は、鋳造欠陥穴の加工の経路として、まず適当な初期経路を設定する(ステップ901)。なお、初期経路は手法毎に適宜設定しても構わない。
For example, as shown in FIG. 9, the
制御部43は、この設定した初期経路に対して、1.5−opt法で30個の経路変更を行い(ステップ902)、変更部分の距離を求める(ステップ903)。同様に、制御部43は.2−opt法で30個の経路変更を行い(ステップ904)、変更部分の距離を求める(ステップ905)。更に、制御部43は、3−opt法で30個の経路変更を行い(ステップ906)、変更部分の距離を求める(ステップ907)。
制御部43は、以上で求められた90個のデータのうち最も変更部分の距離の短い経路を鋳造欠陥穴の加工の経路として選択する(ステップ908)。
The
The
この実施形態では、ある程度数を絞って加工経路を決定しているので、実用的な時間内でのコンピュータ処理で行うことができる。しかも、様々手法を混在させてそれら手法の特徴を活かして加工経路を決定しているので、より効果的に加工時間の短縮化を図ることができる。 In this embodiment, since the machining path is determined by reducing the number to some extent, it can be performed by computer processing within a practical time. In addition, since various processing methods are mixed and the processing path is determined by utilizing the characteristics of these methods, the processing time can be shortened more effectively.
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その技術思想の範囲内で様々な変形が可能であり、その変形の範囲も本発明の技術的範囲に属するものである。
例えば、スタイラスの軸として、中空のカーボンファイバを典型例として説明したが、セリミックなどの他の材料を用いても勿論構わない。
また、保持機構における弾性力の付与をコイルスプリングで行っていたが、他の弾性部材を用いても勿論構わない。
更に、鋳型がフルモールド鋳造法以外の方法で成形されたものであっても本発明を適用することができる。
In addition, this invention is not limited to said embodiment, Various deformation | transformation is possible within the range of the technical thought, and the range of the deformation | transformation belongs to the technical scope of this invention.
For example, a hollow carbon fiber has been described as a typical example as the stylus shaft, but other materials such as a ceramic may be used.
Further, the elastic force is applied to the holding mechanism by the coil spring, but other elastic members may be used as a matter of course.
Furthermore, the present invention can be applied even if the mold is formed by a method other than the full mold casting method.
1 スタイラス
10 軸
20 接触子
30 保持機構
40 NC加工機
41 テーブル
42 回転主軸
50 鋳型
51 クッションピン穴
62 プローブ
1
Claims (4)
前記軸の先端に配置された接触子と、
前記軸と前記接触子との間に軸方向への弾性力を付与しつつ、前記軸に対して前記接触子を軸方向に移動可能に保持する保持機構と
を具備するスタイラス。 The axis,
A contact disposed at the tip of the shaft;
A stylus comprising: a holding mechanism that holds the contactor movably in the axial direction with respect to the shaft while applying an elastic force in the axial direction between the shaft and the contactor.
前記軸は、中空のカーボンファイバからなる
スタイラス。 The stylus according to claim 1,
The shaft is a stylus made of hollow carbon fiber.
前記NC加工機の回転主軸に、軸と、前記軸の先端側に配置された接触子と、前記軸と前記接触子との間に軸方向への弾性力を付与しつつ、前記軸に対して前記接触子を軸方向に移動可能に保持する保持機構とを有するスタイラスを、プローブを介して取付け、
前記鋳型の全穴に対して順次スタイラスの接触子を挿通し、前記プローブによりスタイラスが緩衝を受けたことが検出された場合には鋳造欠陥のある穴とみなす
鋳型の鋳造欠陥穴の検出方法。 Place the mold with many holes on the table of NC machine,
While applying an elastic force in the axial direction between the shaft, the contact disposed on the tip end side of the shaft, and the shaft and the contact to the rotation main shaft of the NC processing machine, A stylus having a holding mechanism for holding the contactor so as to be movable in the axial direction through a probe;
A method for detecting a casting defect hole in a mold, wherein a stylus contact is sequentially inserted into all the holes in the mold, and a hole having a casting defect is detected when the probe detects that the stylus has received a buffer.
前記NC加工機の回転主軸に、軸と、前記軸の先端に配置された接触子と、前記軸と前記接触子との間に軸方向への弾性力を付与しつつ、前記軸に対して前記接触子を軸方向に移動可能に保持する保持機構とを有するスタイラスを、プローブを介して取付け、
前記鋳型の全穴に対して順次スタイラスの接触子を挿通し、前記プローブによりスタイラスが緩衝を受けたことが検出された場合には鋳造欠陥のある穴とみなし、
前記NC加工機の回転主軸にドリルを取付け、
前記NC加工機のテーブル上に載置された鋳型の穴のうち前記鋳造欠陥があるとみなされた穴を順次前記ドリルで加工する
鋳型の製造方法。 Place the mold with many holes on the table of NC machine,
While applying an elastic force in the axial direction between the shaft, the contact disposed at the tip of the shaft, and the shaft and the contact to the rotation main shaft of the NC processing machine, A stylus having a holding mechanism for holding the contactor so as to be movable in the axial direction is attached via a probe;
A stylus contact is sequentially inserted into all the holes of the mold, and when it is detected by the probe that the stylus is buffered, it is regarded as a hole having a casting defect,
A drill is attached to the rotary spindle of the NC machine,
A method for manufacturing a mold, wherein holes which are considered to have the casting defect among holes of the mold placed on the table of the NC processing machine are sequentially processed by the drill.
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