JP2023136108A - 造型システム及び造型方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルの詰まりの発生を適切に検知できる技術を提供する。【解決手段】砂鋳型を造型する造型システムは、鋳枠と、圧縮空気源に接続され、端部が開口され、内部に砂を貯留するタンクと、タンクの端部に取り付けられ、タンク内の砂を前記鋳枠内へ導くノズルと、ノズルを介してタンク内の砂を鋳枠内に導入する砂充てん中において、砂充てんの開始から所定の圧力に達するまでの到達時間が、予め取得された初期到達時間に比して短い時間となる関係に有るときに、ノズルの詰まりに関する情報を出力する制御部とを備える。【選択図】図３

Description

本開示は、造型システム及び造型方法に関する。

特許文献１は、造型装置を開示する。この装置は、内部に砂を貯留するタンクと、タンク内の砂を鋳枠内へ導くノズルとを備える。タンク内には圧縮空気が供給され、圧力によってタンク内の砂がノズルを介して鋳枠内に供給される。タンク内の圧力は、圧力センサにより検出され、圧力と時間との関係を示すグラフがディスプレイに表示される。作業員は、センサにより検出された圧力が予め設定された閾値を超えた場合、ノズルの詰まりが発生していると判断する。

国際公開第２０１８／２０７６４６号

特許文献１記載の装置は、作業員によってノズルの詰まりの発生を判断するため、より正確にノズルの詰まりの発生を検知するためには改善の余地がある。本開示は、ノズルの詰まりの発生を適切に検知できる技術を提供する。

本開示の一側面は、砂鋳型を造型する造型システムである。造型システムは、鋳枠、タンク、ノズル、及び、制御部を備える。タンクは、圧縮空気源に接続され、端部が開口され、内部に砂を貯留する。ノズルは、タンクの端部に取り付けられ、タンク内の砂を鋳枠内へ導く。制御部は、ノズルを介してタンク内の砂を鋳枠内に導入する砂充てん中において、砂充てんの開始から所定の圧力に達するまでの到達時間が、予め取得された初期到達時間に比して短い時間となる関係に有るときに、ノズルの詰まりに関する情報を出力する。ノズルの詰まりとは、鋳枠内に砂を導入する砂充てん用ノズル内に砂が圧縮され、流路が完全に塞がれて砂充てんができない状態、または、流路の一部が塞がれて砂充てん量が低下する状態をいう。

ノズルの詰まりが発生した場合、タンク内の圧力は大きくなる。このため、所定の圧力に到達する時間は早まる。この造型システムでは、砂充てん中において、砂充てんの開始から所定の圧力に達するまでの到達時間が、予め取得された初期到達時間に比して短い時間となる関係に有るときに、ノズルの詰まりに関する情報が出力される。このように、機械的にノズルの詰まりが検知されるため、この造型システムは、作業員が判断する場合と比べて、ノズルの詰まりの発生を適切に検知できる。

一実施形態においては、制御部は、上述した関係が満たされたときに、ノズルの詰まりを解消する動作を実行してもよい。このように構成することで、造型システムは、ノズルの詰まりによる砂充てん不足によって造型不良が発生することを回避できる。

一実施形態においては、制御部は、上述した関係が満たされたときに、警報を行ってもよい。このように構成することで、造型システムは、ノズルの詰まりが発生したことを作業者などに報知できる。

一実施形態においては、造型システムは、砂鋳型を撮像し、撮像された画像に基づいて砂鋳型の外観検査を行う解析装置を備え、制御部は、上述した関係が満たされたときに、情報を解析装置へ出力してもよい。このように構成することで、造型システムは、ノズルの詰まりが発生したときに造型された砂鋳型の画像解析ができる。

一実施形態においては、解析装置は、制御部から情報を取得した場合には、砂鋳型を撮像する前に砂鋳型へ空圧を加える外力付与装置を更に備えてもよい。このように構成することで、造型システムは、砂鋳型の表面に落下した砂を空圧で移動させて除去できる。

一実施形態においては、解析装置は、第１の倍率で砂鋳型を撮像する標準モードと、第１の倍率よりも高い倍率で砂鋳型を撮像する高倍率モードとを切り替え可能に構成され、制御部から情報を取得した場合には、少なくとも高倍率モードで砂鋳型を撮像してもよい。このように構成することで、この造型システムは、ノズルの詰まりが発生したときに造型された砂鋳型をより詳細に画像解析できる。

一実施形態においては、造型システムは、鋳枠内に充てんされた砂をスクイズするスクイズ機構と、砂鋳型の形状を整えるサンドカッタと、スクイズ圧を検出する圧力センサと、を備え、制御部は、圧力センサの検出結果に基づいてスクイズ機構によるスクイズが正常終了したか否かを判定し、サンドカッタは、ノズルの詰まりの有無及びスクイズが正常終了したか否かに応じて動作を変更してもよい。スクイズが正常に終了した場合と、スクイズが正常に終了しなかった場合とで、砂鋳型の硬さ（鋳型強度）が異なることがある。造型システムのサンドカッタは、スクイズが正常終了したか否かに応じて動作を変更することにより、砂鋳型が崩れることを回避できる。

一実施形態においては、サンドカッタは、上述した関係が満たされておらず、かつ、制御部によりスクイズが正常終了したと判定された場合には、砂鋳型と刃との相対速度が第１速度となるように動作し、上述した関係が満たされており、かつ、制御部によりスクイズが正常終了していないと判定された場合には、砂鋳型と刃との相対速度が第１速度よりも低い第２速度となるように動作してもよい。このように、サンドカッタは、ノズルの詰まりが有り、かつ、スクイズが正常終了していない場合には、ノズルの詰まりが無く、かつ、スクイズが正常終了した場合に比べて、砂鋳型と刃との相対速度を遅くする。これにより、サンドカッタは、砂鋳型を崩れることを回避できる。

本開示の他の側面は、以下工程を含む造型方法である。
（１）圧縮空気源に接続され、端部が開口され、内部に砂を貯留するタンクから、タンクの端部に取り付けられたノズルを介して、タンク内の砂を鋳枠内へ導入する工程
（２）鋳枠内へ導入する工程において、砂充てんの開始から所定の圧力に達するまでの到達時間が、予め取得された初期到達時間に比して短い時間となる関係に有るときに、ノズルの詰まりに関する情報を出力する工程
この造型方法は、上述した造型システムと同一の効果を奏する。

本開示の技術によれば、ノズルの詰まりの発生を適切に検知できる技術が提供される。

実施形態に係る造型システムが備わる鋳造システムの構成の一例を示す図である。 図１に示される造型システムの構成ブロック図である。 造型動作の開始前の造型機の状態（原位置の状態）を示す縦断面図である。 造型空間を形成し該空間に砂を充てんした造型機の状態を示す縦断面図である。 スクイズ時の造型機の状態を示す縦断面図である。 抜型後の原位置に復帰する造型機の状態を示す縦断面図である。 サンドカッタの正面図である。 図７のVIII－VIII矢視図である。 サンドタンクの初期圧力変化と検知対象時の圧力変化とを示すグラフである。

以下、図面を参照して、本開示の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は繰り返さない。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。「上」「下」「左」「右」の語は、図示する状態に基づくものであり、便宜的なものである。

［鋳造システムの一例］
図１は、実施形態に係る造型システムが備わる鋳造システムの構成の一例を示す図である。図１に示される鋳造システム１００は、鋳物を製造するためのシステムである。図１に示されるように、鋳造システム１００は、造型機２、搬送ライン３、サンドカッタ４、解析装置５、及び、ライン制御部６（制御部の一例）を備える。図中のＸ方向及びＹ方向が水平方向であり、Ｚ方向が鉛直方向である。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、３次元空間の直交座標系における互いに直交する軸方向である。

造型機２は、砂鋳型Ｍを製造する装置である。造型機２は、鋳枠Ｆを用いて砂鋳型Ｍを形成する。造型機２は、ライン制御部６と通信可能に接続される。造型機２は、ライン制御部６から造型開始信号を受信したことに応じて、造型エリアにおいて砂鋳型Ｍの製造を開始する。造型機２は、模型（パターン）が配置された鋳枠Ｆ内に砂（鋳物砂）を投入し、鋳枠Ｆ内の砂を加圧して固める。造型機２は、固められた砂からパターンを取り出すことにより砂鋳型Ｍを形成する。砂鋳型Ｍは、一対で構成される上型及び下型の何れか一方である。

搬送ライン３は、砂鋳型Ｍを上流から下流に搬送する設備である。搬送ライン３は、造型機２から砂鋳型Ｍを受け取り、下流の注湯機（不図示）に向けて砂鋳型Ｍを搬送する。搬送ライン３は、例えば、ローラコンベヤ、レール、砂鋳型Ｍ及び鋳枠Ｆが載置されレール上を走行する台車、造型機２側に配置されたプッシャ装置、及び、注湯機側に配置されたクッション装置などを有してもよい。搬送ライン３が駆動ローラを有する場合、定盤Ｂにはローラ走行面が設けられる。搬送ライン３は、ローラコンベヤ又はレール上に等間隔で配列された複数の砂鋳型Ｍ及び鋳枠Ｆを造型機２から順次搬送する。搬送ライン３は、間欠駆動し、砂鋳型Ｍ及び鋳枠Ｆを所定の枠分ずつ搬送する。所定の枠分は１枠でもよいし複数枠でもよい。搬送ライン３は、ライン制御部６と通信可能に接続される。搬送ライン３は、ライン制御部６から枠送り信号を受信したことに応じて、複数の砂鋳型Ｍ及び鋳枠Ｆを所定の枠分搬送する。搬送ライン３は、所定の枠分の搬送が完了した場合、ライン制御部６に枠送り完了信号を送信する。

サンドカッタ４は、搬送ライン３に設けられ、砂鋳型Ｍの形状を調整する。サンドカッタ４は、例えば、搬送中の砂鋳型Ｍに対して刃を当てることにより、砂鋳型Ｍの形状を調整する。サンドカッタ４は、ライン制御部６と通信可能に接続される。サンドカッタ４は、ライン制御部６の制御信号に基づいて動作する。例えば、サンドカッタ４は、砂鋳型Ｍに対して近接又は離間するように刃を昇降させる昇降機構を備える。サンドカッタ４は、ライン制御部６の制御信号に基づいて、搬送中の砂鋳型Ｍの余剰砂に当接する高さに刃を停止させる。一例として、刃は、砂鋳型Ｍの背面に形成された余剰砂に当接するように高さが調整される。ライン制御部６は、刃の高さ調整が完了したことに応じて、連続する砂鋳型Ｍを１ピッチ分（１枠分）、枠進行方向に向かって搬送させる。これにより、砂鋳型Ｍがサンドカッタ４の配置位置を通過するときに、搬送中の砂鋳型Ｍの余剰砂はサンドカッタ４の刃で切削され、砂鋳型は平坦にされる。なお、サンドカッタ４は、ライン制御部６の制御信号に基づいて刃を水平方向にも移動可能に構成されてもよい。例えば、サンドカッタ４は、停止中又は搬送中の砂鋳型Ｍに対して刃を移動させて砂鋳型Ｍの余剰砂を切削してもよい。サンドカッタ４は、砂鋳型Ｍと刃との相対速度を変更させて、砂鋳型Ｍの形状を調整してもよい。サンドカッタ４の詳細は後述する。

解析装置５は、搬送ライン３に設けられ、搬送ライン３上の砂鋳型Ｍを撮像し、撮像された画像に基づいて砂鋳型の外観検査を行う。解析装置５は、ライン制御部６と通信可能に接続され得る。解析装置５及びライン制御部６は、協働して動作してもよい。解析装置５の詳細は後述する。解析が完了した砂鋳型Ｍは、中子セット場Ｗへと搬送される。中子セット場Ｗには、作業者が駐留しており、砂鋳型Ｍに中子をセットする。中子がセットされた砂鋳型Ｍは、搬送ライン３により後工程を行うエリアへと搬送される。

ライン制御部６は、鋳造システム１００を統括制御するコントローラである。ライン制御部６は、造型機２、搬送ライン３、サンドカッタ４、及び、解析装置５と通信可能に接続される。ライン制御部６は、造型機２、搬送ライン３、サンドカッタ４、及び、解析装置５と協働し、造型システム１を構成する。造型システム１は、サンドカッタ４及び解析装置５を備えていなくてもよい。

［造型システムの詳細］
図２は、図１に示される造型システムの構成ブロック図である。図２に示されるように、造型システム１は、造型機２、サンドカッタ４、解析装置５、及び、ライン制御部６を備える。

ライン制御部６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ６１、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリ６２、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などのストレージ６３、マウス、キーボードなどの入力部６４、及びディスプレイなどの出力部６５を含むコンピュータシステムとして構成される。ライン制御部６は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）として構成されてもよい。ライン制御部６は、メモリに記憶されているコンピュータプログラムに基づくプロセッサの制御のもとで各ハードウェアを動作させることにより、ライン制御部６の機能を実現する。

造型機２は、造型制御部２０及びセンサ２１を含む。造型制御部２０は、ライン制御部６と同様に、プロセッサ及びメモリなどを含む。造型制御部２０は、ライン制御部６からの指示に基づいて造型機２の動作を制御する。造型機２には、造型制御部２０によってライン制御部６から受信した鋳型情報に基づいて、砂鋳型Ｍを製造する。鋳型情報は、製品の模型の種類を示す情報を含む。センサ２１は、造型機２の製造時における各種データを取得する。センサ２１は、後述する造型機２のサンドタンク内の圧力を検出する圧力センサＰＡを含む。センサ２１は、後述する造型機２のスクイズ圧を検出する圧力センサＰＢを含んでもよい。造型制御部２０は、センサ２１で検出された結果をライン制御部６へ出力する。

解析装置５は、解析制御部５０、撮像装置５１、及び、外力付与装置５２を備える。解析制御部５０は、ライン制御部６と同様に、プロセッサ及びメモリなどを含む。解析制御部５０は、ライン制御部６からの指示に基づいて、撮像装置５１及び外力付与装置５２の動作を制御する。解析制御部５０は、ライン制御部６から受信した鋳型情報に基づいて、検査対象の砂鋳型Ｍの種類を識別し、砂鋳型Ｍの種類に応じて砂鋳型Ｍの検査を行う。

撮像装置５１は、搬送ライン３上の砂鋳型Ｍを撮像する。撮像装置５１は、倍率可変のレンズと、画像センサとを備える。撮像装置５１は、標準モード及び高倍率モードの何れかのモードで砂鋳型Ｍを撮像し、画像を出力する。標準モードは、第１の倍率で砂鋳型Ｍを撮像するモードであり、高倍率モードは、第１の倍率よりも高い倍率で砂鋳型Ｍを撮像するモードである。

解析制御部５０は、砂鋳型Ｍの種類、及び、撮像された砂鋳型Ｍの表面の画像（検査画像）に基づいて、検査対象の砂鋳型Ｍが正常であるか否かの検査結果を示す信号を出力する。例えば、解析制御部５０は、正常な状態の砂鋳型Ｍの表面の画像を基準画像とし、正常な砂鋳型Ｍを撮像装置５１が撮像することによって得られた画像を砂鋳型Ｍごとに記憶装置などに記憶しておく。解析制御部５０は、例えば以下の流れで検査結果を示す信号を出力する。最初に、解析制御部５０は、検査画像と基準画像との色合いを合わせる。次に、解析制御部５０は、検査画像と基準画像との差分画像を生成する。次に、解析制御部５０は、差分画像からノイズを除去する。次に、解析制御部５０は、差分画像を粒子解析し、差分画像内の塊（ブロブ）の位置、面積、及び長さ等の特徴量を算出する。解析制御部５０は、最小欠陥サイズに基づいて各塊が欠陥か否かを判定し、欠陥でないと判定された塊を差分画像から除去することによって、残った塊を欠陥として検出する。次に、解析制御部５０は、例えば、塊（欠陥）の色に基づいて、差分画像に含まれる塊から擬似欠陥を特定する。擬似欠陥とは、例えば、対象物の表面における光の反射によって輝度が大きくなっている部分であり、本来は欠陥ではない部分である。解析制御部５０は、差分画像から疑似欠陥を除去し、欠陥画像を生成する。解析制御部５０は、欠陥画像に欠陥が含まれていない場合には、検査対象の砂鋳型Ｍが正常であることを示す信号を出力する。解析制御部５０は、欠陥画像に欠陥が含まれている場合には、検査対象の砂鋳型Ｍが異常であることを示す信号を出力する。

外力付与装置５２は、砂鋳型Ｍへ空圧を加える。外力付与装置５２は、例えば、砂鋳型Ｍを撮像する前に、砂が移動する程度の風量（８００Ｌ／ｍｉｎ）を砂鋳型Ｍに加える。これにより、外力付与装置５２は、砂鋳型Ｍの表層に付着した砂を移動させ、検査対象の表面を露出させることができる。外力付与装置５２は、一例としてファン又はブロワーを備える送風機である。

［造型機の詳細］
図３は、造型動作の開始前の造型機の状態（原位置の状態）を示す縦断面図である。図４は、造型空間を形成し該空間に砂を充てんした造型機の状態を示す縦断面図である。図５は、スクイズ時の造型機の状態を示す縦断面図である。図６は、抜型後の原位置に復帰する造型機の状態を示す縦断面図である。図３～図６においては、造型機２の「原位置」、「砂充てん」、「スクイズ」、「原位置に復帰する動作」の状態を示す。

図３～図６に示すように、造型機２は、サンドタンク２２（タンクの一例）を備える。サンドタンク２２は、内部に砂２３を貯留する。サンドタンク２２は、図示しない圧縮空気源に接続され、エアを噴出させるエア噴出孔が設けられたフィルタ２２ａを内面に有する。サンドタンク２２は、その下端部が開口されている。サンドタンク２２の下端部には、ノズル２４が設けられる。

サンドタンク２２の下方には、鋳枠Ｆが配置される。鋳枠Ｆは、少なくとも模型板（パターンプレート）２５とともに造型空間２６（図４参照）を形成する。サンドタンク２２に貯留された砂２３は、ノズル２４によって造型空間２６（鋳枠Ｆ内の一例）に導かれる。

サンドタンク２２の下端部には、ノズル２４に隣接するように、セグメント方式のスクイズフット２７（スクイズ機構の一例）が設けられる。スクイズフット２７は、造型空間２６内に充てんされた砂２３を圧縮するスクイズ手段として機能する。

また、造型機２は、造型基盤２８を備える。この造型基盤２８には、複数の枠セットシリンダ２９が立設される。また、この枠セットシリンダ２９のピストンロッド２９ａ先端間には、昇降支持フレーム３０が架設される。すなわち、枠セットシリンダ２９は、造型基盤２８側を縮引端として上向きにして立設される。なお、図６に示されるように、枠セットシリンダ２９には、スクイズ圧を検出する圧力センサＰＢが設けられる。

複数の枠セットシリンダ２９のうちの一つの下方には、パターン交換装置３１の中心部が水平平面内で回転可能に支持されている。このパターン交換装置３１の両端部には、上述の模型板２５を載置したパターンキャリア３２が図示されないスプリングにより５ｍｍ程度持ち上げられた状態でセットされ、模型板２５を造型基盤２８の中央上部に交互に搬入出させるように構成される。

昇降支持フレーム３０には、上述したサンドタンク２２が吊設される。サンドタンク２２の上端には、スライドゲート３３により開閉される砂投入口２２ｂが設けられる。また、上述したようにサンドタンク２２の内面の略全面には、エア噴出用のフィルタ２２ａが設けられる。フィルタ２２ａは、１０μｍ～８０μｍ程度の孔が全面にわたって多数設けられた多孔質体であり、例えば焼結された超高分子量ポリエチレンよりなる。フィルタ２２ａとサンドタンク２２の内面との間には中空室２２ｃが形成される。中空室２２ｃには、上部側エア通路３４及び下部側エア通路３５を介して連通される図示しない圧縮空気源から０．０５ＭＰａ～０．１８ＭＰａの圧縮空気が供給される。また、中空室２２ｃには、サンドタンク２２内の圧力を検出する圧力センサＰＡが設けられる。このように構成されるサンドタンク２２は、フィルタ２２ａに設けられた複数の孔から圧縮空気が噴出されることにより砂２３を浮遊流動化させ、浮遊流動化させながら造型空間２６に砂２３を充てんする。

上述のスクイズフット２７及びノズル２４は、模型板２５、鋳枠Ｆや盛枠３６とともに造型空間２６を形成する。盛枠３６は、サンドタンク２２の下方であってノズル２４やスクイズフット２７を囲むように上下動可能に配置される。盛枠３６は、昇降支持フレーム３０に下向きに設けられた盛枠シリンダ３７に連結され、盛枠シリンダ３７により上下動される。

昇降支持フレーム３０には、サンドタンク２２の外側に位置して下方側に設けられたフレーム３８が設けられ、このフレーム３８を介して鋳枠Ｆを搬入出する搬入出コンベヤ３９（搬送ライン３の一例）が吊設されている。搬入出コンベヤ３９は、例えばローラコンベヤにより構成されている。

次に、以上のような造型機２を用いた造型方法について説明する。造型方法では、図３に示される原位置から、図４に示されるように砂充てんし、図５に示すように圧縮し、図６に示すように抜型動作を行うものである。以下詳細に説明する。

図３の状態は、サンドタンク２２に砂２３が投入され、かつ搬入出コンベヤ３９に空の鋳枠Ｆが搬入された状態である。パターンキャリア３２は、図示されないスプリングにより数ｍｍ程度持ち上げられた状態でパターン交換装置３１上にセットされ造型基盤２８との間に隙間がある。次いで、セグメント方式のスクイズフット２７全体が下方の模型板２５の凹凸に相対して凹凸を形成する。そして、パターンキャリア３２を図示しないクランプ装置により造型基盤２８に圧着する。

この状態でスライドゲート３３を作動させて砂投入口２２ｂを閉じた後、盛枠シリンダ３７が伸長作動して盛枠３６を下降させて鋳枠Ｆの上面に押し付け密着させるとともに、枠セットシリンダ２９が縮引作動して鋳枠Ｆが模型板２５の外周で密着し、造型空間２６を形成した状態となる。

次に、フィルタ２２ａに設けられた多数の孔から圧縮空気をサンドタンク２２内に噴出させてサンドタンク２２内の砂２３を浮遊流動化させながら、図４に示されるように、鋳枠Ｆ、模型板２５、盛枠３６、スクイズフット２７、サンドタンク２２の下面等で形成された造型空間２６に砂２３を充てんする。この際、充てん時の圧縮空気は、盛枠３６や模型板２５に設けられた図示されないベントホールから排気される。この際、ベントホールからの排気量を制御することができ、これにより、鋳型砂の充てん密度を部分的に調整することができる。

次に枠セットシリンダ２９をさらに縮引作動して盛枠シリンダ３７を縮引させながら昇降支持フレーム３０及びこれに支持されている部材を下降させてゆき、セグメント方式のスクイズフット２７下面全体が平坦になるまで砂２３を圧縮する。このようなスクイズ動作が行われると図５のような状態となる。

次に図６に示すように抜型を行う。サンドタンク２２を上昇させながら、鋳枠Ｆを搬入出コンベヤ３９で持ち上げることにより、鋳枠Ｆ内の圧縮された砂２３ａを模型板２５から抜型する。そして、図３の原位置に戻るように、サンドタンク２２及び搬入出コンベヤ３９が上昇される。この原位置に戻るように、各部材が上下動する動作を原位置復帰動作という。原位置復帰動作が完了すると、スライドゲート３３を作動させて砂投入口２２ｂが開かれ、サンドタンク２２内の砂２３が補充される。

次に、造型済みの鋳枠Ｆが搬入出コンベヤ３９を介して水平方向に搬出され、空の鋳枠Ｆが搬入されるとともに、パターン交換装置３１が１８０度回転されて模型板２５が外部にあるものと入れ替えられ、上述の作動を繰り返し行う。

［サンドカッタの詳細］
図７は、サンドカッタの正面図である。図８は、図７のVIII－VIII矢視図である。サンドカッタ４は、造型機２に設けられた搬入出コンベヤ３９により搬送される砂鋳型Ｍから砂塊（余剰砂１ｂ）を削り取るものである。搬送される砂鋳型Ｍは、鋳枠Ｆとともに搬送される枠付鋳型である。

図７及び図８に示されるように、砂鋳型Ｍは、搬送ライン３によって搬送される。搬送ライン３の一例は、ローラコンベヤである。搬送ライン３におけるローラ取付フレーム３ａ，３ａの下方には、ガイドロッド４２，４２が対向して配設される。ガイドロッド４２，４２は、ホルダ４３，４３を貫通している。ホルダ４３，４３は、ガイドロッド４２，４２に上下摺動可能に構成される。

ホルダ４３，４３には、ホルダ４３，４３間に位置される昇降フレーム４４が連結される。昇降フレーム４４には、ボルト４５，４５によって高さ調整が可能な刃取付台４６が取り付けられる。刃取付台４６の先端には、刃４７が着脱可能に取り付けられる。昇降フレーム４４の中央下部には、シリンダ４１が連結される。ホルダ４３，４３は、上昇端で高さ調整可能なストッパとしてのボルト４８，４８に、下降端で高さ調整可能なストッパとしてのボルト４９，４９に当接するように構成される。

砂鋳型Ｍを搬送する前に、シリンダ４１の伸長作動により刃４７を上昇させる。そして、刃４７を所定の高さで固定状態にし、かつ、ボルト４５，４５及びボルト４８，４８で鋳枠Ｆ背面から刃４７頂部までの高さ寸法を所望の寸法に調整する。例えば、高さ寸法を０．５ｍｍとする。そして、この状態で、搬送ライン３は、砂鋳型Ｍを１ピッチ分（１枠分）、搬送方向Ｄ１に向かって搬送する。搬送中に余剰砂１ｂは刃４７で切削される。これにより、鋳枠Ｆ背面から突出する砂鋳型Ｍの背面ＭＳまでの高さ寸法は０．５ｍｍにされ、且つ、砂鋳型Ｍの背面ＭＳは平坦にされる。上枠又は下枠のどちらか一方の余剰砂１ｂを切削しない場合は、シリンダ４１を縮引作動させればよい。

サンドカッタ４は、図７及び図８に示される装置に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、サンドカッタは、砂鋳型Ｍの搬送方向Ｄ１と直交する方向から砂鋳型Ｍに近接するように移動する構成を備えてもよい。この場合、サンドカッタは、砂鋳型Ｍの背面ＭＳを削るように動作する。より具体的な一例として、サンドカッタは、ライン制御部６から枠送り完了信号を受信したことに応じて、砂鋳型Ｍに向かって刃を走行させ砂鋳型Ｍの背面ＭＳの余剰砂を削る。サンドカッタは、サンドカット完了信号をライン制御部６へ出力する。ライン制御部６は、サンドカット完了信号を受信したことに応じて、搬送ライン３に砂鋳型Ｍを搬送させる。

［ライン制御部の動作］
（ノズルの詰まり検知）
ライン制御部６は、ノズル２４を介してサンドタンク２２内の砂を鋳枠Ｆ内に導入する砂充てん中において、サンドタンク２２内の圧力が、鋳枠Ｆ内に導入する砂充てん中の初期圧力に比して高い圧力となる関係に有るときに、ノズル２４の詰まりに関する情報を出力する。あるいは、ライン制御部６は、ノズル２４を介してサンドタンク２２内の砂を鋳枠Ｆ内に導入する砂充てん中において、サンドタンク２２内の圧力変化が、鋳枠Ｆ内に導入する砂充てん中の初期圧力変化に比して大きい圧力変化となる関係に有るときに、ノズル２４の詰まりに関する情報を出力してもよい。ノズル２４の詰まりに関する情報とは、ノズル２４の詰まりの発生を示す文字、記号、図形、音、画像、振動などである。以下では、上述した関係が満たされたことを判定する例を幾つか例示する。

（センサで測定された圧力を判定する例）
ライン制御部６は、一例として、圧力センサＰＡによって検出された圧力であって砂２３の充てん中におけるサンドタンク２２内の圧力を記憶するメモリ６２を備える。ライン制御部６は、圧力センサＰＡによって検出された圧力（検出時における測定値）を時間と関連付けてメモリ６２に記憶させてもよい。関連付けられる時間は、圧力の検出時刻である。これにより、メモリ６２には、圧力の推移が記憶される。検出された圧力及び圧力の推移の記憶先は、メモリ６２ではなく、ストレージ６３でもよい。

ライン制御部６は、砂２３の充てん中におけるサンドタンク２２内の圧力又は圧力の推移を、メモリ６２を参照して取得する。メモリ６２は、一例として、サンドタンク２２内の初期圧力又は初期圧力変化を予め記憶する。初期圧力及び初期圧力変化は、ノズルの詰まりの発生を検知するために予め定められた圧力及び圧力の推移（時間変化）である。初期圧力及び初期圧力変化は、一例として、造型システム１の初回起動時において、鋳枠Ｆに砂２３を充てんした時の圧力センサＰＡの検出結果である。初回起動時とは、工場出荷後に初めて砂２３を充てんした時でもよいし、操業日において最初に砂２３を充てんした時でもよい。初期圧力及び初期圧力変化の記憶先は、メモリ６２ではなく、ストレージ６３でもよい。

ライン制御部６は、メモリ６２を参照し、圧力センサＰＡによって検出された圧力が初期圧力よりも高い関係にある場合には、ノズル２４の詰まりに関する情報を出力する。このように、ライン制御部６は、圧力値を記憶媒体に記憶し、閾値である初期圧力と比較することにより、上述した関係が満たされることを判定する。ライン制御部６は、メモリ６２を参照し、圧力センサＰＡによって検出された圧力変化が初期圧力変化よりも大きい関係にある場合には、ノズル２４の詰まりに関する情報を出力してもよい。このように、ライン制御部６は、圧力値を記憶媒体に記憶し、閾値である初期圧力変化と比較することにより、上述した関係が満たされることを判定してもよい。

ライン制御部６は、メモリ６２を参照し、砂充てんの開始から、圧力センサＰＡによって検出された圧力が所定の圧力に達するまでの時間（到達時間）を取得してもよい。そして、ライン制御部６は、計測された到達時間が予め取得された初期到達時間に比して短い時間となる関係に有るときに、ノズル２４の詰まりに関する情報を出力してもよい。所定の圧力は、ノズルの詰まりの発生を検知するために予め定められた圧力であり、一例として初期圧力である。初期到達時間は、ノズルの詰まりの発生を検知するために、上述した所定の圧力と対応付けて予め定められた時間である。初期到達時間は、一例として、造型システム１の初回起動時において、鋳枠Ｆに砂２３を充てんした時の圧力センサＰＡの検出結果に基づいて計測された時間である。初回起動時とは、工場出荷後に初めて砂２３を充てんした時でもよいし、型交換（パターンチェンジ）をした後に初めて砂２３を充てんした時でもよいし、操業日において最初に砂２３を充てんした時でもよい。初期到達時間の記憶先は、メモリ６２ではなく、ストレージ６３でもよい。

（タンクの膨張量を判定する例）
ライン制御部６は、圧力とサンドタンク２２の膨張量とを関連付けたテーブルを備えてもよい。このようなテーブルは、予めメモリ６２などに記憶されていてもよいし、ハードウェアである電子回路で実現されてもよい。サンドタンク２２の膨張量は、例えば非接触の距離センサなどを用いて計測される。ライン制御部６は、サンドタンク２２の膨張量と、テーブルとに基づいて、サンドタンク２２内の圧力を取得することができる。ライン制御部６は、テーブルによって導かれたサンドタンク２２内の圧力と、メモリ６２に記憶された初期圧力とを比較し、サンドタンク２２内の圧力が初期圧力よりも高い圧力となる関係であるか否かを判定できる。あるいは、ライン制御部６は、テーブルによって導かれたサンドタンク２２内の圧力変化と、メモリ６２に記憶された初期圧力変化とを比較し、サンドタンク２２内の圧力変化が初期圧力変化よりも大きい圧力変化となる関係であるか否かを判定できる。なお、ライン制御部６は、膨張量をサンドタンク２２内の圧力に変換して判定するだけでなく、初期圧力や初期圧力変化を、閾値となる初期膨張量に変換することも可能である。この場合、ライン制御部６は、膨張量と初期膨張量とを比較するだけで、サンドタンク２２の圧力が初期圧力よりも高い圧力となる関係であるか否かを判定できる。このように、ライン制御部６は、経過時間に基づいて上述した関係が満たされることを判定できる。なお、テーブルを利用する場合、造型機２は、圧力センサＰＡを備えなくてもよい。

（画像変化量を判定する例）
ライン制御部６は、圧力センサＰＡを画像認識するカメラ（不図示）から画像を取得してもよい。圧力センサＰＡは、一例としてアナログ式の圧力メータである。ライン制御部６は、パターンマッチング技術などによりアナログ式の圧力メータが初期圧力より高い圧力を計測していることを検知することができる。これにより、ライン制御部６は、サンドタンク２２内の圧力が初期圧力よりも高い圧力となる関係であるか否かを判定できる。あるいは、ライン制御部６は、時間ごとの画像の差分から画像変化量を取得し、アナログ式の圧力メータが初期圧力変化より大きい圧力変化を示していることを検知してもよい。この場合、ライン制御部６は、サンドタンク２２内の圧力変化が初期圧力変化よりも大きい圧力変化となる関係であるか否かを判定できる。このように、ライン制御部６は、画像認識に基づいて上述した関係が満たされることを判定できる。

図９は、サンドタンクの初期圧力変化と検知対象時の圧力変化とを示すグラフである。図９に示されるグラフは、横軸が時間であり、縦軸が圧力である。グラフＧ１は、事前にメモリ６２に記憶された初期圧力変化である。初期圧力変化は、ノズルの詰まりが発生していないときのサンドタンク２２内の圧力の推移のグラフである。グラフＧ２は、圧力センサＰＡによって検出されたサンドタンク２２内の圧力の推移である。ライン制御部６は、グラフＧ１とグラフＧ２とを比較して、ノズル２４の詰まりの有無を判定する。グラフＧ２に示されるように、ノズル２４の詰まりが発生した場合、サンドタンク２２内の圧力は特徴的に推移する。具体的には、グラフＧ２は、グラフＧ１と比べて所定圧力（例えば圧力Ｐ１）に到達するまでの時間が短い。さらに、最大到達圧力が異なる。ライン制御部６は、上述した全体的な特徴の比較に基づいて、ノズル２４の詰まりの有無を判定してもよい。ライン制御部６はグラフＧ１とグラフＧ２との差分の推移に基づいてノズルの詰まりの発生を検知してもよい。

（詰まり解消動作）
ライン制御部６は、上述した圧力又は圧力変化の関係が満たされた場合（つまり、ノズル２４の詰まりがあると判定された場合）には、詰まり解消動作を実行するように造型機２に指示する。例えば、造型制御部２０は、ライン制御部６の指示に基づいて、サンドタンク２２内に供給される圧縮空気の量を増加させる。これにより、サンドタンク２２内の圧力が上昇し、ノズル２４に詰まった砂２３を吹き飛ばすことができる。

（警報動作）
ライン制御部６は、上述した圧力又は圧力変化の関係が満たされた場合（つまり、ノズル２４の詰まりがあると判定された場合）には、警報を行ってもよい。警報とは、作業者などに異常を報知することをいう。ライン制御部６は、警報処理の一例として、出力部６５に警報に関する画面を表示する。あるいは、ライン制御部６は、表示による警報に代えて、あるいは、表示による警報とともに、図示しないスピーカにおいて警報音を鳴らしたり、警告灯を点灯させたりしてもよい。

（解析装置との連携）
ライン制御部６は、上述した圧力又は圧力変化の関係が満たされた場合（つまり、ノズル２４の詰まりがあると判定された場合）には、詰まりの有無に関する情報を解析装置５へ出力する。ライン制御部６は、圧力センサＰＡから取得されたサンドタンク２２内の圧力が所定の標準時間よりも早く初期圧力に達した場合には、詰まりの有無に関する情報を解析装置５へ出力してもよい。所定の標準時間は、例えば、メモリ６２（時間記憶部の一例）に記憶される。標準時間の記憶先は、メモリ６２ではなく、ストレージ６３でもよい。図９に示される時間ｔ３は、所定の閾値である圧力Ｐ１に到達するまでの時間である。圧力センサＰＡから取得されたサンドタンク２２内の圧力が所定の標準時間（時間ｔ３）よりも早く初期圧力に達した場合（例えば、図中の時間ｔ２）、ライン制御部６は、ノズル２４の詰まりが生じた状態で砂鋳型Ｍが形成されたとして、詰まりの有無に関する情報を解析装置５へ出力する。

解析装置５は、ライン制御部６から詰まりの有無に関する情報を取得したことに応じて、動作を変更する。例えば、解析装置５は、ライン制御部６から、詰まりの有無に関する情報を取得した場合には、外力付与装置５２を動作させて、砂鋳型Ｍを撮像する前に砂鋳型Ｍへ空圧を加える。外力付与装置５２は、砂鋳型Ｍを撮像する前に、砂が移動する程度の風量（８００Ｌ／ｍｉｎ）を砂鋳型Ｍに加える。これにより、外力付与装置５２は、砂鋳型Ｍの表層に付着した砂を移動させ、検査対象の表面を露出させることができる。あるいは、解析装置５は、ライン制御部６から、詰まりの有無に関する情報を取得した場合には、高倍率モードで砂鋳型Ｍを撮像させてもよい。このように、詰まりの有無に関する情報を取得した場合には、解析装置５は、より慎重に解析するように動作できる。

（サンドカッタとの連携）
ライン制御部６は、圧力センサＰＢの検出結果（スクイズ圧）に基づいてスクイズが正常終了したか否かを判定する。例えば、ライン制御部６は、正常時に取得された圧力と圧力センサＰの検出結果とを比較し、検出結果が閾値以下である場合には、スクイズが正常終了していないと判定する。サンドカッタ４は、ノズル２４の詰まりの有無及びスクイズが正常終了したか否かに応じて動作を変更する。

例えば、ライン制御部６は、正常終了時（ライン制御部６によりノズル２４の詰まりが無いと判定され、かつ、スクイズが正常終了したと判定された場合）には、砂鋳型Ｍとカッター部材５３との相対速度が第１速度となるように、搬送ライン３を動作させる。そして、ライン制御部６は、異常終了時（ライン制御部６によりノズル２４の詰まりがあると判定され、かつ、スクイズが正常終了していないと判定された場合）には、砂鋳型Ｍとカッター部材５３との相対速度が第１速度よりも低い第２速度となるように、搬送ライン３を動作させる。サンドカッタ４が移動する構成を有する場合には、サンドカッタ４は、正常終了時には、砂鋳型Ｍとカッター部材５３との相対速度が第１速度となるように、カッター部材５３を動作させる。そして、サンドカッタ４は、異常終了時には、砂鋳型Ｍとカッター部材５３との相対速度が第１速度よりも低い第２速度となるように、カッター部材５３を動作させる。

（実施形態のまとめ）
造型システム１によれば、ノズル２４を介してサンドタンク２２内の砂２３を鋳枠Ｆ内に導入する砂充てん中において、砂充てんの開始から所定の圧力に達するまでの到達時間が、予め取得された初期到達時間に比して短い時間となる関係に有るときに、ノズル２４の詰まりに関する情報が出力される。このように、機械的にノズルの詰まりが検知されるため、この造型システムは、作業員が判断する場合と比べて、ノズルの詰まりの発生を適切に検知できる。

造型システム１は、上述した圧力又は圧力変化の関係が満たされた場合（つまり、ノズル２４の詰まりがあると判定された場合）にはノズル２４の詰まりを解消する動作を実行するため、ノズルの詰まりによる砂充てん不足によって造型不良が発生することを回避できる。

造型システム１は、上述した圧力又は圧力変化の関係が満たされた場合（つまり、ノズル２４の詰まりがあると判定された場合）には警報を行うため、ノズル２４の詰まりがあることを作業者などに報知できる。

造型システム１は、上述した圧力又は圧力変化の関係が満たされた場合（つまり、ノズル２４の詰まりがあると判定された場合）には詰まりの有無に関する情報を解析装置５へ出力する。このため、造型システム１は、ノズル２４の詰まりが発生したときに造型された砂鋳型Ｍの画像解析ができる。

造型システム１は、上述した圧力又は圧力変化の関係が満たされた場合（つまり、ノズル２４の詰まりがあると判定された場合）には、砂鋳型Ｍを撮像する前に外力付与装置５２によって砂鋳型Ｍへ空圧を加える。このため、造型システム１は、砂鋳型Ｍの表面に落下した砂を空圧で移動させ除去できる。

解析装置５は、ノズル２４の詰まりの有無に関する情報を取得した場合には、高倍率モードで砂鋳型Ｍを撮像するため、ノズル２４の詰まりが発生したときに造型された砂鋳型Ｍをより詳細に画像解析できる。

サンドカッタ４は、スクイズが正常に終了した場合とスクイズが正常に終了しなかった場合との砂鋳型Ｍの硬さ（鋳型強度）を考慮して、スクイズが正常終了したか否かに応じて動作を変更する。これにより、サンドカッタ４は、砂鋳型Ｍを崩すことを回避できる。

サンドカッタ４は、ノズル２４の詰まりが有ると判定され、かつ、スクイズが正常終了していないと判定された場合には、砂鋳型Ｍとカッター部材５３との相対速度を正常終了時と比べて遅くする。これにより、サンドカッタ４は、砂鋳型Ｍを崩すことを回避できる。

なお、上述した実施形態は本開示に係る造型システムの一例を示すものである。本開示に係る造型システムは、実施形態に係る造型システム１に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、実施形態に係る造型システム１を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。例えば、サンドタンク２２の内面のフィルタ２２ａに設けられた複数の孔から圧縮空気が噴出されることにより、砂２３を浮遊流動化させながら造型空間２６に砂２３を充てんする方式（エアレーション方式）を採用する造型システム１を説明したが、これに限定されない。本開示に係る造型システムは、サンドタンク２２に圧縮空気を供給し、圧力によって砂が鋳枠に吹き込まれるブロー方式を採用してもよい。

１…造型システム、２…造型機、３…搬送ライン、４…サンドカッタ、５…解析装置、６…ライン制御部、２１…センサ、２２…サンドタンク（タンクの一例）、２４…ノズル、Ｍ…砂鋳型、Ｆ…鋳枠、Ｂ…定盤

Claims (9)

1. 砂鋳型を造型する造型システムであって、
   鋳枠と、
   圧縮空気源に接続され、端部が開口され、内部に砂を貯留するタンクと、
   前記タンクの端部に取り付けられ、前記タンク内の砂を前記鋳枠内へ導くノズルと、
   前記ノズルを介して前記タンク内の砂を前記鋳枠内に導入する砂充てん中において、砂充てんの開始から所定の圧力に達するまでの到達時間が、予め取得された初期到達時間に比して短い時間となる関係に有るときに、前記ノズルの詰まりに関する情報を出力する制御部と、
   を備える造型システム。
2. 前記制御部は、前記関係が満たされたときに、前記ノズルの詰まりを解消する動作を実行する請求項１に記載の造型システム。
3. 前記制御部は、前記関係が満たされたときに、警報を行う請求項１又は２に記載の造型システム。
4. 前記砂鋳型を撮像し、撮像された画像に基づいて前記砂鋳型の外観検査を行う解析装置を備え、
   前記制御部は、前記関係が満たされたときに、前記情報を前記解析装置へ出力する、請求項１～３の何れか一項に記載の造型システム。
5. 前記解析装置は、前記制御部から前記情報を取得した場合には、前記砂鋳型を撮像する前に前記砂鋳型へ空圧を加える外力付与装置を更に備える、請求項４に記載の造型システム。
6. 前記解析装置は、第１の倍率で前記砂鋳型を撮像する標準モードと、前記第１の倍率よりも高い倍率で前記砂鋳型を撮像する高倍率モードとを切り替え可能に構成され、前記制御部から前記情報を取得した場合には、少なくとも前記高倍率モードで前記砂鋳型を撮像する、請求項４又は５に記載の造型システム。
7. 前記鋳枠内に充てんされた砂をスクイズするスクイズ機構と、
   前記砂鋳型の形状を整えるサンドカッタと、
   スクイズ圧を検出する圧力センサと、
   を備え、
   前記制御部は、前記圧力センサの検出結果に基づいて前記スクイズ機構による前記スクイズが正常終了したか否かを判定し、
   前記サンドカッタは、前記ノズルの詰まりの有無及び前記スクイズが正常終了したか否かに応じて動作を変更する、請求項１～６の何れか一項に記載の造型システム。
8. 前記サンドカッタは、
   前記関係が満たされておらず、かつ、前記制御部により前記スクイズが正常終了したと判定された場合には、前記砂鋳型と刃との相対速度が第１速度となるように動作し、
   前記関係が満たされており、かつ、前記制御部により前記スクイズが正常終了していないと判定された場合には、前記砂鋳型と前記刃との相対速度が前記第１速度よりも低い第２速度となるように動作する、請求項７に記載の造型システム。
9. 圧縮空気源に接続され、端部が開口され、内部に砂を貯留するタンクから、前記タンクの端部に取り付けられたノズルを介して、前記タンク内の砂を鋳枠内へ導入する工程と、
   前記鋳枠内へ導入する工程において、砂充てんの開始から所定の圧力に達するまでの到達時間が、予め取得された初期到達時間に比して短い時間となる関係に有るときに、前記ノズルの詰まりに関する情報を出力する工程と、
   を備える、造型方法。

Images