JP2023056728A - Core accommodating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋳物の鋳造工程において中子を主型にセットするための中子納め装置に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a core setting device for setting a core in a main mold in the casting process of castings.
例えば、自動車のエンジン等の鋳物を鋳造する場合には、ボアやウォータジャケット等の内部空間を形成するために当該内部空間の形状に対応した砂中子を使用する。このような砂中子等の中子を主型内へ自動でセットする鋳物中子組付装置が特許文献1に開示されている。 For example, when casting a casting such as an automobile engine, a sand core corresponding to the shape of the internal space is used to form the internal space such as a bore and a water jacket. Patent Document 1 discloses a casting core assembling apparatus that automatically sets such a core such as a sand core in a main mold.
特許文献1に開示される鋳物中子組付装置は、ロボットのハンド部により把持されて主型の上方位置へ運ばれた中子の位置を中子位置検出手段により検出し、さらに、主型の位置を主型位置検出手段により検出し、それらの検出結果に基づいて制御手段によりハンド部の位置を制御し、ついで、中子を主型内へ納めるものである。 The casting core assembly apparatus disclosed in Patent Document 1 detects the position of the core gripped by the hand portion of the robot and transported to the upper position of the main mold by the core position detection means. position is detected by the main die position detecting means, the position of the hand portion is controlled by the control means based on the detection result, and then the core is put into the main die.
特許文献1に記載の鋳物中子組付装置は、ロボットにより主型内への中子納めを行ない、しかも、その1台のロボットで各種の中子について高精度に中子納めを行なうことが記載されている。しかしながら、特許文献1に記載の技術では、カメラを用いて中子や主型の位置を検出するため、主型の熱変形や生産工場の製造環境等に起因してカメラにより取得された画像の画像解像度にばらつきが生じる可能性がある。画像の画像解像度にばらつきが生じると、中子納めの精度が低下する虞があるという問題があった。 The casting core assembling apparatus described in Patent Document 1 uses a robot to insert the core into the main mold, and moreover, the single robot can perform the inserting of cores with high accuracy for various types of cores. Are listed. However, in the technique described in Patent Document 1, since the positions of the core and the main mold are detected using a camera, the image acquired by the camera may be affected by thermal deformation of the main mold, the manufacturing environment of the production factory, and the like. Variation in image resolution can occur. There is a problem that if the image resolution of the image varies, there is a possibility that the accuracy of the core setting will be lowered.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、精度の高い中子納めを安定して行なう中子納め装置を提供することを目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a core inserting device capable of stably inserting a core with high accuracy.
一実施の形態にかかる中子納め装置は、ハンド部で把持した中子を主型内の中子納め位置にセットするロボットと、主型に設けられ、ハンド部に把持された状態で指定位置に運ばれた中子の位置を示す中子位置情報を検出するセンサと、センサにより検出された中子位置情報と予め記憶されたマスター情報との差分を演算した結果に基づいてロボットを制御する制御部と、を有し、制御部は、差分がある場合に、差分に基づいて中子の位置を補正する方向にハンド部を移動させて中子を中子納め位置にセットするようにロボットを制御するとともに、差分を示す差分情報をロボットにフィードバックし、差分がない場合に、中子を中子納め位置にセットするようにロボットを制御するとともに、中子位置情報をロボットにフィードバックする。 A core placing device according to one embodiment includes a robot that sets a core gripped by a hand portion at a core placing position in a main mold, and a robot provided in the main mold that holds a core at a specified position while being held by the hand portion. The robot is controlled based on a sensor that detects core position information indicating the position of the core carried to the robot, and the result of calculating the difference between the core position information detected by the sensor and pre-stored master information. and a control unit for moving the hand unit in a direction for correcting the position of the core based on the difference and setting the core at the core receiving position when there is a difference. is fed back to the robot, difference information indicating the difference is fed back to the robot, and if there is no difference, the robot is controlled to set the core at the core housing position, and core position information is fed back to the robot.
本発明により、精度の高い中子納めを安定して行なう中子納め装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the present invention, it is possible to provide a core setting device that stably performs core setting with high accuracy.
実施の形態1
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。さらに、以下の説明において同一又は同等の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
Embodiment 1
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Also, for clarity of explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate. Furthermore, in the following description, the same or equivalent elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.
図1及び図2を参照して実施の形態1にかかる中子納め装置1の構成を説明する。図1は、実施の形態1にかかる中子納め装置の構成を示す正面図である。図2は、図1に示す中子納め装置の一部を示す平面図である。 The configuration of the core receiving device 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. FIG. 1 is a front view showing the configuration of a core receiving device according to Embodiment 1. FIG. 2 is a plan view showing a part of the core receiving device shown in FIG. 1. FIG.
なお、図1及び図2で示す主型100、入子(ボア形成用入子110及びジャケット形成用入子120)等の形状は実施の形態1にかかる中子納め装置1におけるロボット10の制御方法を説明するための一例であり、主型100、入子等の形状は製造対象となる鋳物の形状により任意の形状となる。
The shapes of the
本実施形態にかかる中子納め装置1は、例えば自動車の多気筒エンジンに用いられるシリンダブロックをダイカスト鋳造する工程で用いられる。図1には、中子納め装置1を用いて、シリンダブロックの鋳造工程に用いられる中子130を主型100内にセットする様子を示している。
The core receiving device 1 according to the present embodiment is used, for example, in a process of die-casting a cylinder block used for a multi-cylinder engine of an automobile. FIG. 1 shows how a
シリンダブロックを鋳造する場合、一方の鋳型と他方の鋳型とが当接するように型締めすることにより形成された製品形状に対応するキャビティに溶湯を高圧で流し込んで成形する。鋳造されるシリンダブロックは、列状に並設される複数のシリンダボアと、複数のシリンダボアの周囲を包囲するように設けられるウォータジャケットと、を有し、ウォータジャケットの外壁側と内壁側とがブリッジで繋げられたクローズドデッキタイプのものである。 When casting a cylinder block, a molten metal is poured under high pressure into a cavity corresponding to the shape of the product formed by clamping one mold and the other mold so that they are in contact with each other. The cast cylinder block has a plurality of cylinder bores arranged side by side in a row, and a water jacket provided so as to surround the plurality of cylinder bores, and the outer wall side and the inner wall side of the water jacket are bridged. It is a closed deck type connected with.
中子130は、シリンダブロックの内部空間を形成するために用いられる。本実施形態で用いられる中子130は、ウォータジャケットの一部を形成するための砂中子である。そして、ボア形成用入子110及びジャケット形成用入子120が取り付けられた金属製の主型100内に所要数量の中子130を納めることにより、シリンダブロックを鋳造するために用いられる一方の鋳型が構成される。
主型100は、略矩形状のベース部101と、ベース部101の4隅から延びる突出部102と、を有する。また、ベース部101には、鋳造時に他方の鋳型と当接する型合わせ面103が形成されている。本実施形態において、型合わせ面103は、ベース部101の他方の鋳型と対向する端面における周縁の部分であって、隣り合う突出部102の間に配置されている。
The
主型100内に配置されたボア形成用入子110は、シリンダブロックにおける各気筒のシリンダボアをそれぞれ形成するための金型であり、それぞれ円筒形状に形成されている。主型100内に配置されるジャケット形成用入子120は、シリンダブロックにおけるウォータジャケットを形成するための金型であり、並設される複数のボア形成用入子110の周囲を包囲するように断続的に設けられている。隣り合うジャケット形成用入子120の間に形成される空間(図中に破線で示した部分)は、中子130がセットされる中子納め位置121である。
A bore-forming
図1に示すように、中子納め装置1は、中子130を把持して主型100内にセットするロボット10と、中子130の位置を検出するセンサ20と、ロボット10を制御する制御部30と、を含んで構成される。
As shown in FIG. 1, the core placing device 1 includes a
主型100は、例えばボア形成用入子110及びジャケット形成用入子120が取り付けられた状態で、主型供給ラインによってロボット10近傍の待機位置まで搬送される。中子130はパレット等に載置された状態で、例えば中子供給ラインによってロボット10近傍の待機位置まで搬送される。ロボット10は、例えば主型供給ラインの側方に配置されている。
The
ロボット10は、例えば多関節式ロボットであり、制御部30に接続されている。ロボット10から延びるアーム部11の先端には、中子130を把持するハンド部12が設けられている。アーム部11は、モータ等の駆動源に連結されており、例えばx軸、y軸、及びz軸に沿ってハンド部12を移動させることができる。ロボット10は、中子供給ライン上にある中子130をハンド部12で把持して主型供給ライン上にある主型100の近傍の指定位置まで運び、当該主型100内の目標とする中子納め位置121に中子130をセットする。
The
センサ20は、主型100に設けられている。ここで、主型100の型合わせ面103には、中子納め位置121のそれぞれに対応するように、センサ20を配置するための複数のセンサ取付位置21が設定されている。そして、この主型100のベース部101には、センサ取付位置21においてセンサ20が埋め込まれるように設けられている。このように、主型100のうち熱変形による影響が少ない部分にセンサ20を設けることにより、中子納めの精度の低下が抑制される。また、センサ20が主型100に組み込まれているため、装置のコンパクト化を図ることができる。
The
図2に示すように、本実施形態では中子130の位置検出の精度を高めるために、センサ取付位置21毎に3個のセンサ20が配置されている。なお、図2には、型合わせ面103をハッチングで示している。
As shown in FIG. 2, in this embodiment, three
センサ取付位置21は、型合わせ面103に限らず、キャビティを形成するキャビティ面に関与しない位置であって、センサ20により中子納め位置121と中子130との相対的な位置関係を直接的又は間接的に検出可能な位置であれば良い。また、センサ20の数量についても、特に限定するものではない。そして、これらのセンサ20は、それぞれ制御部30に接続さている。
The
本実施形態においては、主型100に設けられた複数のセンサ20により形成される検出範囲内に存在する中子130の位置を示す中子位置情報をセンサ20により検出するように構成されている。したがって、上記した指定位置は、センサ20の検出範囲内に設定される。そして、センサ20は、検出した中子位置情報を制御部30に送信する。
In this embodiment, the
センサ20は、例えば検出対象の中子130までの距離を測定する非接触式の距離センサである。このようなセンサ20としては、測定用の赤外線を出射する赤外線センサ、測定用の超音波を出射する超音波センサ等を用いることができる。センサ20により検出した中子位置情報は、3次元空間の位置座標として得ることができる。
The
制御部30は、センサ20から受信する中子位置情報等の各種情報に基づいてロボット10の動作を制御する。制御部30は、例えばCPU(Central Processing Unit)、RAM(Random AccessMemory)及びROM(Read Only Memory)等の記憶装置を含み、各種情報を処理可能なロボットコントローラ、FAコンピュータ等で構成される制御装置である。
The
主型100内の各中子納め位置121に対してそれぞれ中子130をセットする中子納め作業の一連の動作は、制御部30の記憶装置に記憶されている。中子納め装置1は、中子納め位置121毎に記憶された所定の移動軌跡に基づいてアーム部11が作動することよってハンド部12が移動するように構成されている。
A series of operations for setting the
また、制御部30の記憶装置には、予めマスター情報が記憶されている。マスター情報は、各中子納め位置121に対応して設定される中子130の基準位置を示す情報である。中子130の基準位置は、例えば実験等により求めることができる。
Master information is stored in advance in the storage device of the
制御部30は、マスター情報とセンサ20により検出された中子位置情報とを比較して、中子位置情報とマスター情報との差分を演算する機能を有する。そして、制御部30は、この差分を演算した結果に基づいて、ロボット10の動作を制御するように構成されている。
The
例えば、制御部30は、中子位置情報とマスター情報との差分がある場合に、差分に基づいて中子130の位置を補正する方向にハンド部12を移動させて中子130を中子納め位置121にセットするようにロボット10を制御する。この場合、制御部30は、差分を示す差分情報をロボット10に送信する。
For example, when there is a difference between the core position information and the master information, the
すなわち、中子納め装置1は、中子位置情報とマスター情報との差分がある場合、中子130の位置補正を行なってから中子130を中子納め位置121にセットし、差分情報に基づいてロボット10をフィードバック制御するように構成されている。
That is, when there is a difference between the core position information and the master information, the core setting device 1 corrects the position of the
一方、制御部30は、中子位置情報とマスター情報との差分がない場合に、中子納め位置121に中子130をセットするようにロボット10を制御する。この場合、制御部30は、中子130の位置を示す中子位置情報をロボット10に送信する。
On the other hand, the
すなわち、中子納め装置1は、中子130の位置補正を行なうことなく中子130を中子納め位置121にセットし、中子位置情報に基づいてロボット10をフィードバック制御するように構成されている。
That is, the core receiving apparatus 1 is configured to set the
中子納め装置1を用いた場合、このようなフィードバック制御を行なうことにより、次の鋳造サイクルで行なわれる中子納めの精度が向上し、中子130の位置を補正する量が少なくなる。
When the core setting device 1 is used, by performing such feedback control, the precision of core setting performed in the next casting cycle is improved, and the amount of correction of the position of the
次に、シリンダブロックを連続鋳造する鋳造工程における中子納め装置1の動作について、図3を参照して説明する。図3は、図1に示す中子納め装置の動作を示すフローチャートである。図3に示すように、中子納め装置1を用いた鋳造方法は、ステップS1~S6の工程を有する。 Next, the operation of the core receiving device 1 in the casting process for continuously casting a cylinder block will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flow chart showing the operation of the core receiving device shown in FIG. As shown in FIG. 3, the casting method using the core receiving device 1 has steps S1 to S6.
ステップS1では、指定位置に中子130を運ぶ。ステップS2では、ステップS1で運ばれた中子130の位置をセンサ20により検出する。ステップS3では、ステップS2においてセンサ20により検出された中子位置情報とマスター情報との差分を演算する。ステップS4では、ステップS3において差分を演算した結果に基づいてロボット10を制御する。ステップS5では、全ての中子納め位置121に対して中子130のセットを完了する。ステップS6では、ステップS5で得られた鋳型と他の鋳型とを組み合わせて型締めを行い鋳造する。
At step S1, the
さらに、上記の各工程を詳細に説明する。鋳造工程において、ロボット10に中子納め作業の指示が与えられると、ロボット10が起動して中子納め作業が開始される。ステップS1において、ロボット10が起動すると、ロボット10は、起動処理においてハンド部12を所定の起動位置に移動させる。ハンド部12は、中子ライン上の待機位置にある中子130を把持可能な位置に移動して中子130を把持した後、主型100の上方位置に移動する。主型の100の上方位置は、指定位置の一例である。これにより、中子130は、ハンド部12に把持された状態でセンサ20の検出範囲内である指定位置まで運ばれる。
Furthermore, each of the above steps will be described in detail. In the casting process, when the
続くステップS2では、各センサ20から指定位置にある中子130までの距離をそれぞれのセンサ20により計測し、中子130のx座標、y座標、及びz座標を取得することにより中子130の位置を検出する。そして、センサ20は、検出した中子位置情報を制御部30に送信する。
In the following step S2, the distance from each
続くステップS3において、制御部30は、センサ20から受信した中子位置情報とマスター情報とを比較演算し、中子130の基準位置からのずれを補正するために必要なアーム部11の補正値を算出する。補正値は、中子位置情報とマスター情報との差分を示す差分情報の一例である。制御部30は、算出した差分情報を記憶装置に記憶する。
In the subsequent step S3, the
続くステップS4については、図4を参照して詳細を説明する。図4は、図3に示すフローチャートのステップS4について詳細を示すフローチャートである。図4に示すように、ステップS4-1において、制御部30は、ステップS3における演算結果から差分の有無を判断する。中子位置情報とマスター情報との差分がある場合(ステップS4-1:YES)は、ステップS4-2に進む。
The following step S4 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing details of step S4 in the flowchart shown in FIG. As shown in FIG. 4, in step S4-1, the
ステップS4-2において、中子納め装置1は、中子130が基準位置からずれていると判断して中子130の位置を補正する。中子130の位置を補正する際、制御部30は、補正指示信号をロボット10に送信する。補正指示信号を受信したロボット10は、補正値の分だけ中子130の位置を補正する方向にハンド部12を移動させて、中子130の位置を基準位置に補正する。中子130の位置を補正した後、ステップS4-3に進む。
At step S4-2, the core receiving apparatus 1 determines that the
ステップS4-3において、ロボット10は、主型100内の目標とする中子納め位置121に中子130を移動させてからハンド部12による把持を解除することにより、中子納め位置121に中子130をセットする。中子130のセットが完了すると、ハンド部12が主型100内から退去するように移動して、ロボット10が起動位置に戻る。そして、ステップS4-4に進む。
In step S4-3, the
ステップS4-4において、制御部30は、記憶装置に記憶した差分情報をロボット10にフィードバックする。中子納め装置1は、このフィードバックされた差分情報に基づいて次の鋳造サイクルにおける中子納め作業の動作を制御する。
In step S4-4, the
一方、ステップS4-1において、中子位置情報とマスター情報との差分がない場合(ステップS4-1:NO)は、ステップS4-5に進む。ステップS4-5において、中子納め装置1は、中子130が基準位置からずれていないと判断して制御部30が中子セット指示信号をロボット10に送信し、中子納めを続行する。中子セット指示信号を受信したロボット10は、中子130の位置補正を行なうことなく、主型100内の目標とする中子納め位置121に中子130をセットする。中子130のセットが完了すると、ハンド部12が主型100内から退去するように移動して、ロボット10が起動位置に戻る。そして、ステップS4-6に進む。
On the other hand, if there is no difference between the core position information and the master information in step S4-1 (step S4-1: NO), the process proceeds to step S4-5. At step S4-5, the core setting device 1 determines that the
ステップS4-6において、制御部30は、センサ20から受信した中子位置情報を記憶装置に記憶し、ステップS4-7に進む。
At step S4-6, the
ステップS4-7において、制御部30は、記憶装置に記憶した中子位置情報をロボット10にフィードバックする。中子納め装置1は、このフィードバックされた中子位置情報に基づいて次の鋳造サイクルにおける中子納め作業の動作を制御する。
At step S4-7, the
続いて、図3に示すように、ステップS5では、全ての中子納め位置121に対して中子130のセットが完了するまで、上記したステップS1~S4のフローを繰り返す。このように、主型100内の各中子納め位置121に対してそれぞれ中子130をセットする作業を行い、所要数量の中子130のセットを完了することにより中子納め作業は終了する。
Subsequently, as shown in FIG. 3, in step S5, the flow of steps S1 to S4 is repeated until the setting of the
続くステップS6では、ステップS1~S5のフローにより構築された鋳型を用いて、シリンダブロックの鋳造を行なう。鋳造により得られた鋳造品は、型開き後に鋳型から取り出されるとともに、中子が除去される。このようにして、シリンダブロックを製造することができる。さらに、次の鋳造サイクルを行なう場合は、ステップS1に戻る。 In the following step S6, a cylinder block is cast using the mold constructed by the flow of steps S1 to S5. A cast product obtained by casting is taken out from the mold after the mold is opened, and the core is removed. Thus, a cylinder block can be manufactured. Further, when performing the next casting cycle, the process returns to step S1.
ここで、中子納め作業に用いられる装置としては、例えば、上記したセンサ20に代えてCCDカメラ等のカメラで撮影した画像情報によって、主型100や中子130の位置検出を行なう方法をとることが考えられる。しかしながら、位置検出にカメラを用いた場合、金型の熱変形や季節による温度変化を含む生産工場の製造環境等に起因して、カメラにより取得された画像の画像解像度にばらつきが生じる可能性がある。画像の画像解像度にばらつきが生じた場合、中子納めの精度が低下する虞がある。また、金型の熱変形や生産工場の製造環境等によって、中子納め位置121は変位し得る。
Here, as a device used for the core placing work, for example, a method of detecting the positions of the
これに対し、本実施形態にかかる中子納め装置1では、画像を用いた位置検出を行なわないため、金型の熱変形や生産工場の製造環境等の影響を受けにくく、画像を用いた位置検出を行なう場合に生じ得る中子納めの精度の低下を抑制することができる。 On the other hand, since the core setting device 1 according to the present embodiment does not perform position detection using images, it is less likely to be affected by thermal deformation of the mold and the manufacturing environment of the production factory, and position detection using images is possible. It is possible to suppress a decrease in accuracy of inserting the core that may occur when detection is performed.
また、本実施形態にかかる中子納め装置1は、中子位置情報とマスター情報との差分の有無にかかわらず、中子位置情報又は差分情報に基づいてロボット10をフィードバック制御するように構成されている。そのため、金型の熱変形や生産工場の製造環境等の影響を受けて変位し得る中子納め位置121に対して正確に中子130をセットすることができる。また、このような構成によれば、鋳造サイクルを繰り返すにつれて中子納めの精度が向上する。
Further, the core receiving apparatus 1 according to the present embodiment is configured to feedback-control the
さらに、本実施形態にかかる中子納め装置1では、中子位置情報とマスター情報との差分がある場合に中子130の位置補正を実行させるようにしたため、差分がない場合には位置補正に要する時間が省略される。このような構成により、中子納めの作業効率を向上させることができる。したがって、本実施形態にかかる中子納め装置1は、短いサイクルタイムに合わせて短時間で精度良く中子をセットすることが要求されるダイカスト鋳造に好適である。
Furthermore, in the core receiving apparatus 1 according to the present embodiment, the position correction of the
以上説明したように、本実施形態にかかる中子納め装置1によれば、精度の高い中子納めを安定して行なうことができる。 As described above, according to the core setting device 1 according to the present embodiment, it is possible to stably perform core setting with high accuracy.
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、制御部30が差分の有無を判断するにあたっては、差分の許容範囲を設けて、差分が許容範囲外である場合に中子130の位置補正を行なうように構成しても良い。
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified as appropriate without departing from the scope of the invention. For example, when the
1 中子納め装置
10 ロボット
11 アーム部
12 ハンド部
20 センサ
21 センサ取付位置
30 制御部
100 主型
101 ベース部
102 突出部
103 型合わせ面
110 ボア形成用入子
120 ジャケット形成用入子
121 中子納め位置
130 中子
1
Claims (1)
前記主型に設けられ、前記ハンド部に把持された状態で指定位置に運ばれた前記中子の位置を示す中子位置情報を検出するセンサと、
前記センサにより検出された前記中子位置情報と予め記憶されたマスター情報との差分を演算した結果に基づいて前記ロボットを制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記差分がある場合に、前記差分に基づいて前記中子の位置を補正する方向に前記ハンド部を移動させて前記中子を前記中子納め位置にセットするように前記ロボットを制御するとともに、前記差分を示す差分情報を前記ロボットにフィードバックし、
前記差分がない場合に、前記中子を前記中子納め位置にセットするように前記ロボットを制御するとともに、前記中子位置情報を前記ロボットにフィードバックする、
中子納め装置。 A robot that sets the core gripped by the hand part to the core housing position in the main mold;
a sensor provided in the main mold for detecting core position information indicating the position of the core held by the hand portion and transported to a specified position;
a control unit that controls the robot based on a result of computing a difference between the core position information detected by the sensor and pre-stored master information;
The control unit
controlling the robot to move the hand unit in a direction in which the position of the core is corrected based on the difference when the difference exists and to set the core at the core housing position; feedback difference information indicating the difference to the robot;
controlling the robot to set the core at the core receiving position when there is no difference, and feeding back the core position information to the robot;
Core storage device.
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2021
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