JP2686649B2 - 砂型変形検査装置 - Google Patents

砂型変形検査装置

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JP2686649B2
JP2686649B2 JP12174889A JP12174889A JP2686649B2 JP 2686649 B2 JP2686649 B2 JP 2686649B2 JP 12174889 A JP12174889 A JP 12174889A JP 12174889 A JP12174889 A JP 12174889A JP 2686649 B2 JP2686649 B2 JP 2686649B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、搬送などによる砂型の変形を検査する砂型
変形検査装置に関する。
[従来の技術] 従来の鋳型造型ラインの一例では、砂型造形機により
造型された一対の上側及び下側の砂型をコンベヤで搬送
し、注湯機の手前でそれらを重ね合せて内部に密閉され
たキャビティをもつ鋳型を形成し、次いでこの鋳型に注
湯している。
この従来の鋳型造型ラインでは、大型大重量の鋳箱を
コンベヤの一連の間欠(インタバル)運転により搬送し
ているので、コンベヤ起動停止時の機械的衝撃力などに
よって砂型のキャビティ形状が注湯前に変形してしまう
という問題があった。
従来、このキャビティ変形を検査するには、鋳型造型
ラインを一旦停止し特製のゲージなどによりキャビティ
形状を壊さないようにマニュアル計測していた。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら上記した従来の検査方法では、キャビテ
ィ各部を検査するのに鋳型造型ラインを長時間停止する
必要があり、抜取り検査するにしても多大な労力負担が
生じた。また、測定対象である砂型が脆いので不良品を
新たに出してしまう場合もあった。
砂型のキャビティ変形を自動的に検査することは当業
界の年来の夢であったが、鋳型造型ラインのコンベヤで
移動している最中の砂型からキャビティ寸法を計測する
ことは元より困難であり、また、砂型を検査装置に対し
て所定位置に正確に静止させることも困難であった。
本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、
検査装置に対して多少の相対位置変動があっても短時間
で効率よく検査できしかもキャビティを変形することが
ない砂型変形検査装置を提供することを解決すべき課題
としている。
[課題を解決するための手段] 本発明の砂型変形検査装置は、内部に砂型が成型され
た鋳箱を搬送する鋳造ラインに沿って配置された基部
と、前記基部に昇降可能に保持されて先端部が前記砂型
のキャビティ内に挿入される昇降部材と、前記昇降部材
に固定されるとともに、前記キャビティを区画する前記
砂型の内壁面までの内壁面距離を計測する非接触型の第
1距離センサと、前記昇降部材に固定されるとともに、
前記鋳箱に設けられた基準壁面までの基準壁面距離を計
測する第2距離センサと、前記内壁面距離及び前記基準
壁面距離からキャビティ変形量を算出するキャビティ変
形算出手段と、算出された前記キャビティ変形量の大小
により砂型の良否を判別する砂型変形判別手段とを具備
することを特徴としている。
非接触型の第1距離センサとして、光学式や超音波式
などのセンサを使用することができる。
[作用] 昇降部材は降下して第1距離センサを砂型のキャビテ
ィ内に挿入し、第1距離センサを計測すべき内壁面に対
面させ、第2距離センサを基準壁面に対面させる。第
1、第2距離センサはそれぞれ内壁面及び基準壁面まで
の内壁面距離及び基準壁面距離を検出し、キャビティ変
形算出手段はこれら各距離からキャビティ変形量を算出
する。例えば、第1、第2距離センサ間のセンサ間距離
は既知であるので、このセンサ間距離から内壁面距離及
び基準壁面距離を減算すると、キャビティを区間する内
壁面と基準壁面との間の面間距離を算出することができ
る。キャビティ変形が無い場合にはこの面間距離は既知
の標準面間距離に一致するので、算出した面間距離と標
準面間距離との差からキャビティ変形量がわかる。砂型
変形判別手段は算出されたキャビティ変型量の大小によ
り、差が大である場合に砂型不良と、差が小である場合
に砂型良と判別する。
[実施例] (実施例1) 本発明の砂型変形検査装置の一実施例の一部断面模式
側面図を第1図に、そのA−A′線矢視の模式断面平面
図を第2図に示す。
この砂型変形検査装置は、油圧シリンダ2をもつ基部
1と、油圧シリンダ2のピストンロッド21に固定された
昇降部材3と、昇降部材3に固定された非接触型の第1
距離センサ6a、第2距離センサ6b及び第3距離センサ6c
と、本発明でいうキャビティ寸法算出手段及び砂型変形
判別手段を構成する信号処理装置4とからなる。
基部1は、鋳造ラインを構成する砂型造型機(図示せ
ず)及び注湯機(図示せず)の間に設置されており、搬
送用のローラーコンベヤ5の側方に立設されている。基
部1のヘッド11はローラーコンベヤ5の上方に伸びてお
り、ヘッド11に油圧シリンダ2が固定されている。油圧
シリンダ2のピストンロッド21は垂直方向に伸びてお
り、ピストンロッド21の先端はローラーコンベヤ5に対
面している。
昇降部材3は、主部31及び一対の突部32、33からなる
コ字形状をもち、主部31はピストンロッド21の先端に固
定され水平方向に伸びている。突部32、33は主部31の両
端から下方に伸びており、突部32、33の先端に第1、第
2距離センサ6a、6bが水平距離を測定するべく固定され
ている。第1、第2距離センサ6a、6bは互いに対向する
ように配設されている。また、第3距離センサ6cは主部
31の下面に垂直距離を測定するべく固定されている。各
距離センサ6a〜6bは各々光学式距離センサで構成されて
いる。各距離センサ6a〜6cは発光ダイオード(図示せ
ず)及びPSD(図示せず)をもち、三角測量法により測
定対象までの距離を測定する距離センサで構成されてい
るが、詳細説明は省略する。
信号処理装置4は、マイコンで構成されており、ロー
ラーコンベヤ5と同期して油圧シリンダ2を作動させる
とともに、各距離センサ6a〜6cからの信号を処理して砂
型の良否を判定するようにプログラムされている。
模式的に図示されたローラーコンベヤ5上には、鋼板
製で上端開口角箱形状の鋳箱7が載置されており、鋳箱
7には砂型8が充填されている。この鋳箱7の長辺は約
1m、短辺は約0.5m、高さは約30cmである。砂型8を有す
る鋳箱7の重量は約170kgであり、インタバル運転型の
ローラーコンベヤ5には数十個の鋳箱7が搭載されてい
る。砂型8の合せ面81は鋳箱7の前端上面71及び後端上
面72と同一直線上に成型されており、ズレが無い理想状
態において水平方向に伸びている。また、鋳箱7の前端
面73は鋳箱7の前端上面71及び後端上面72に対して直角
方向かつ搬送方向に対して直角方向に伸びており、前端
面73の中央部に縦溝形状の基準壁面74が前端面73と平行
に凹設されている。
砂型8には上端開口で直方体形状のキャビティ80が1
個形成されており、砂型8の内壁面4a〜4dがキャビティ
80の側面を区画している(第2図参照)。砂型4の前部
の内壁面4aは鋳箱7の基準壁面74と平行に形成されてい
る。
第1図では、ピストンロッド21が伸長して第1距離セ
ンサ6aはキャビティ80の内部に挿入されており、第2距
離センサ6bは基準壁面74に対面しており、第3距離セン
サ6cは鋳箱7の前端上面71に対面している。
次に、この砂型変形検査装置の測定動作を第3図及び
第4図のフローチャートにより説明する。
まず、マイコン4を初期設定した後、鋳箱7が昇降部
材3の直下の所定位置に停止したかどうかをリミットス
イッチなどの図示しない検出装置により検出する(S10
0)。なお、ローラーコンベヤ5はインタバル運転され
ており、ローラーコンベヤ5上は各鋳箱7を昇降部材3
の直下の所定位置に順番に停止するように運転制御され
ている。
鋳箱7が昇降部材3の直下の所定位置に停止したこと
を検出すると、油圧シリンダ2を作動させて昇降部材3
を降下させ(S102)、昇降部材3が所定位置まで降下し
たかどうかを判別する(S104)。なお、この判別は第3
距離センサ6cが計測する鋳箱7の前端上面71までの垂直
距離dhが予め設定された垂直距離値以下かどうかを判別
して実行される。
昇降部材3が所定位置まで降下した場合には、昇降部
材3の降下を停止させ(S106)、検査回数を示す検査回
数フラグTをT+1に設定する。ただし、フラグTはス
タート直後の初期設定により0に設定されており、ここ
では1となる。(S108)。
次に、各距離センサ6a、6bにより内壁面距離d1及び基
準壁面距離d2を検出する(S110)。ただし、内壁面距離
d1は砂型8の前部の内壁面4aと第1距離センサ6aとの間
の距離を意味し、基準壁面距離d2は鋳箱7の基準壁面74
と第2距離センサ6bとの間の距離を意味する。
次に、これら壁面距離d1、d2から、内壁面4aと基準壁
面74との間の壁面間距離Dxを算出し、算出した壁面間距
離Dxと予め記憶した標準壁面間距離Dx0との差Δxを求
める(S112)。ここで、標準壁面間距離Dx0はキャビテ
ィ80の変形が無い場合の壁面間距離Dxを意味しており一
定値となる。すなわち、鋳箱7の肉厚は不変であるの
で、壁面間距離Dxの変化は砂型8の肉厚の変動に等し
い。
次に、差Δx=Dx−Dx0の絶対値の大小を調べ(S11
4)、大であれば砂型不良信号を出力し(S116)、そう
でない場合には昇降部材3を一定距離だけ上昇させる
(S118)。なお、砂型不良信号が出力されると、砂型8
のへの注湯を停止する信号を注湯機(図示せず)に出力
し、この不良の砂型8への注湯を中止する。
次に、S120に進んで検査回数フラグTが設定値n(こ
こでは5)以下かどうかを判別し、以下であればS108に
回帰して再度砂型8の良否を調べ、検査回数Tが設定値
nを越えた場合には砂型良信号を出力し(S122)、昇降
部材3を最初の位置まで上昇してコンベヤ5を再起動す
る(S124)。なお、本実施例では、昇降部材3の上昇と
検査を交互に実行していたが昇降部材3を定速度で垂直
移動しつつ定時間毎に検査を実施してもよいし、また検
査を1回だけ実施してもよい。また、本実施例では、内
壁面4aは垂直に伸びかつ搬送方向 と直角に伸びる平面で構成されているが、他の表面形状
を有していてもよい。例えば、標準壁面間距離Dx0の垂
直方向の変化を逐一記憶しておき、求めた壁面間距離Dx
の垂直方向位置と同位置の標準壁面間距離Dx0を読み出
せばよい。
なお、砂型8の姿勢が変化すると壁面間距離Dxが変動
する場合があるが、これを防止するには、例えば第5図
に示すように、ローラーコンベヤ5を搬送方向と直角方
向に傾斜させ、かつローラーコンベヤ5と直角にガイド
ローラー9を設ければよい。このようにすれば、大重量
の鋳箱7が自己の重量でガイドローラー9に押付けら
れ、鋳型8の姿勢は、搬送方向における静止位置のばら
つきを除いて、正確に規定される。
以上説明した本実施例の砂型検査装置では、以下の利
点がある。
(1)鋳箱7の停止位置はコンベヤの起動停止状況によ
り、搬送方向において不可避的にばらつく。このばらつ
きの存在にもかかわらず、正確にキャビティ変形量を計
測することができる。
(2)不良と判定した砂型8への注湯を停止する信号を
注湯機(図示せず)に出力しているので、溶湯の無駄を
減らし不良品の選別や処理の手間を省くことができる。
なお、本実施例の変形態様として、検査すべき内壁面
4aが基準壁面74と平行である場合には、計測した内壁面
距離と基準壁面距離の合計のばらつきの大小により砂型
8の良否を判別することもできる。
第6図に、変形態様を示す。鋳箱7aには2個のキャビ
ティ81、82をもつ砂型8aが形成されている。昇降部材3
は3本の突部34、35、36をもち、突部34の先端に第1距
離センサ6aが、突部35の先端に第2距離センサ6bが、突
部36の先端に第4距離センサ6dが固定されている。第1
距離センサ6aはキャビティ81の内壁面4fを計測し、第4
距離センサ6dはキャビティ82の内壁面4gを計測する。
(実施例2) この実施例の砂型変形検査装置の一部断面模式側面図
を第7図に、そのA−A′線矢視の模式断面平面図を第
8図に示す。ただし、実施例1の構成要素と共通する機
能を有する要素には同一符号を付す。
この砂型変形検査装置は、油圧シリンダ2をもつ基部
1と、油圧シリンダ2のピストンロッド21に固定された
昇降部材3と、昇降部材3に固定された第1〜第3距離
センサ6a〜6cと、信号処理装置4とを有し、更には昇降
部材3に固定された第5距離センサ6eを有している。
昇降部材3は、水平方向に伸びる主部31と、主部31の
前端部下面から下方に伸びる突部32と、主部31の中央部
下面から下方に伸びる突部33とからなり、主部31の後端
部は鋳箱7の後端上面72の上方にまで伸びている。
第5距離センサ6eは、光学式距離センサで構成されて
おり、昇降部材3の主部31の後端部下面に下方に向けて
垂直距離を測定するべく固定されている。第7図では鋳
箱7の後端上面72に対面している。
この砂型変形検査装置の測定動作を第9図のフローチ
ャートにより説明する。
このフローチャートは第3図に示す第1実施例のフロ
ーチャートに、ステップS126及びS128を付け加えたもの
であり、S126はS106とS108の間に、S128はS110とS112の
間に挿入されている。
S126は、第3距離センサ6cにより計測された鋳箱7の
前端上面71までの垂直距離dhと、第5距離センサ6eが計
測する鋳箱7の後端上面72までの垂直距離dh′とから、
搬送方向に沿っての鋳箱7の傾斜率を算出するステップ
である。すなわち、第3、第5距離センサ6c及び6e間の
距離Lは既知一定であるので、上記傾斜率は(dh−d
h′)/Lとなる。
S128は、S126で算出された鋳箱7の傾斜率によりS110
で算出された壁面間距離Dx=d1を補正するステップであ
る。すなわち、第10図からわかるように、真の壁面間距
離Dx′は、 Dx′=cosΘ×Dx tanΘ=(dh−dh′)/Lとなる。
このようにすれば、鋳箱7の搬送方向への傾斜による
誤差を補正することができる。
[発明の効果] 以上説明したように本発明の砂型変形検査装置は、砂
型のキャビティ内に挿入される昇降部材に固定される第
1、第2距離センサをもち、第1距離センサが計測した
内壁面距離と、第2距離センサが計測した基準壁面距離
とから、キャビティ変形量を算出しているので、たとえ
砂型と各距離センサとの間の相対距離がばらついても正
確かつ高速にキャビティ変形を判別することができ、か
つこの検査によってキャビティを壊す恐れがない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の砂型変形検査装置を実施する一部断面
模式側面図、第2図はその模式断面平面図、第3図及び
第4図は上記砂型検査装置の動作を示すフローチャー
ト、第5図は砂型8の姿勢制御方法の一例を示す模式正
面図、第6図は変形態様を示す一部断面側面図である。
第7図は第2実施例の砂型変形検査装置の一部断面模式
側面図、第8図は第7図の装置の模式断面平面図、第9
図は第7図の砂型検査装置の動作を示すフローチャー
ト、第10図は、鋳箱7の傾斜率と壁面間距離Dxとの関係
を示す説明図である。 1……基部 3……昇降部材 6a……第1距離センサ 6b……第2距離センサ 4……マイコン(キャビティ変形算出手段)(砂型変形
判別手段)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内部に砂型が成型された鋳箱を搬送する鋳
    造ラインに沿って配置された基部と、 前記基部に昇降可能に保持されて先端部が前記砂型のキ
    ャビティ内に挿入される昇降部材と、 前記昇降部材に固定されるとともに、前記キャビティを
    区画する前記砂型の内壁面までの内壁面距離を計測する
    非接触型の第1距離センサと、 前記昇降部材に固定されるとともに、前記鋳箱に設けら
    れた基準壁面までの基準壁面距離を計測する第2距離セ
    ンサと、 前記内壁面距離及び前記基準壁面距離からキャビテイ変
    形量を算出するキャビティ変形算出手段と、 算出された前記キャビティ変形量の大小により砂型の良
    否を判別する砂型変形判別手段と、 を具備することを特徴とする砂型変形検査装置。
  2. 【請求項2】前記昇降部材の変位とともに前記判別を複
    数回実施する特許請求の範囲第1項記載の砂型変形検査
    装置。
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