JP3083203B2 - 鋳造成形品の取り出し用作業ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば垂直多関節ロボ
ットのロボットアームに連結され、鋳造成形された成形
品を型から取り出す際に用いる作業ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばエンジンのインテークマニホール
ドのように、重力鋳造により成形された成形品は、金型
から取り出した後に、成形品に付着した鋳物砂を落とし
たり、押湯のような不要な部分を除去する仕上げ処理が
行われる。

【０００３】従来、この種の仕上げ処理は、成形品を人
手によって専用の作業機に移し変えることで行われてい
たが、最近では、垂直多関節ロボットのロボットアーム
に、成形品を保持するためのチャック部を有する作業ヘ
ッドを着脱可能に取り付け、砂落しから切断に至る一連
の作業にロボットを利用することが行われている。

【０００４】ところで、上記鋳造成形用の金型が、固定
された下型と昇降動される上型とに分割され、しかも、
この上型に湯口や押湯用の湯溜まりが設けられた鋳造機
では、鋳造成形後に金型を分離させると、成形品は上型
に密着されたままとなる。このことから、上記砂落しや
切断作業に入る以前に、成形品を上型から取り出す作業
が別途必要となってくる。そして、この成形品の取り出
し作業にもロボットを利用することができれば、取り出
した成形品をヘッドに移し変える作業が不要となるの
で、作業効率が極めて良好となり、量産化を図る上で極
めて好都合となってくる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の作業ヘッドでは、成形品を保持するチャック部とは
反対側にロボットアームとの連結部が設けられており、
このロボットアームの軸線の延長上にチャック部が位置
されていた。

【０００６】このことから、上型に密着されている成形
品を取り出す場合には、作業ヘッドばかりでなく、この
作業ヘッドに連なるロボットアームの先端から最初のヒ
ンジ部までの部分を上下の型の間に挿入し、上記ヒンジ
部を支点にロボットアームを上向きに回動させて、この
ロボットアームを上下の型の間で直立させ、作業ヘッド
のチャック部を成形品に対向させる必要があった。

【０００７】したがって、ロボットアームの先端からヒ
ンジ部まで寸法が長いロボットでは、このロボットアー
ムが上下の型の間に収まりきらなくなり、成形品の取り
出し作業にロボットを利用できなくなったり、成形品の
取り出しに使用できるロボットの種類が大きな制約を受
けるといった問題がある。

【０００８】また、この他の例として、鋳造成形後に金
型を含めた鋳造機自体を略６０゜回動させた後、上型の
みをさらに略１２０゜回動させ、成形品を上型と共に上
向きの姿勢にセットすることにより、作業ヘッドのチャ
ック部を成形品に対向させるようにしたものが知られて
いる。

【０００９】ところが、このようにすると、今度は重く
大きな鋳造機を回動させるための大掛かりな設備が必要
となり、その分、鋳造機全体が大型化するとともに、コ
スト高となるといった不具合が生じてくる。

【００１０】本発明は、このような事情にもとづいてな
されたもので、型を大きく分離させることなく成形品の
取り出しが可能で、型の小型化を図れるとともに、成形
品の取り出しに利用できるロボットの種類が大幅に制限
されることもなく、汎用性に優れた鋳造成形品の取り出
し用作業ヘッドの提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明に係る作
業ヘッドは、任意な方向に移動可能なロボットアームの
先端部に着脱可能に連結される連結部を有し、一対の型
が互いに分離された際に上記ロボットアームを介して型
の間に導入されるヘッド本体と、このヘッド本体に、上
記一対の型の型割り方向に移動可能に設けられ、これら
型のうちの一方に密着されている成形品を受けるための
受け座と、上記ヘッド本体に設けられ、上記受け座で受
けられた成形品をこの受け座との間で挾み込んで保持す
るための保持部材とを備えており、上記ヘッド本体のロ
ボットアームへの連結部が、上記受け座の移動方向とは
交差する方向に位置されていることを特徴としている。

【００１２】

【作用】このような構成によれば、ヘッド本体は、型割
り方向に独立して移動される受け座を有しているので、
一方の型に密着された成形品を取り出す際には、離間さ
れた一対の型の間にヘッド本体を挿入すれば良く、従来
のように分離された型の間で長いロボットアームを回動
させる必要はない。

【００１３】このため、成形品の取り出し時に型を大き
く離間させる必要はなく、型の小型化が可能となるとと
もに、成形品の取り出しに使用できるロボットアームの
種類が制限されずに済む。また、重く大きな型を回動さ
せる必要もなくなるので、この型を回動させるための大
掛かりな設備も不要となり、その分、コストの低減が可
能となる。

【００１４】しかも、ヘッド本体が型の間に挿入される
と、受け座が上昇して成形品を受けるとともに、保持部
材が上記受け座との間で成形品を挾み込んで保持するの
で、ヘッド本体を型の間に挿入した以降、ロボットアー
ムを種々の方向に回動させる必要はない。このため、成
形品の取り出しを簡単に行え、作業効率が向上する。

【００１５】

【実施例】以下本発明を、図面に示す一実施例にもとづ
いて説明する。

【００１６】図１において、符号１は鋳造機であり、こ
の鋳造機１は、金型２を備えている。金型２は固定型と
なる下型３と、可動型となる上型４とに二分割され、こ
の下型３が鋳造機１の台座５の上面に固定されている。

【００１７】また、台座５の上面には、一対のガイドロ
ッド６ａ，６ｂが垂直に突設されている。これらガイド
ロッド６ａ，６ｂには、スライダ７が昇降動可能に支持
されている。スライダ７は、図示しない油圧シリンダに
よって昇降動されるようになっており、このスライダ７
の下面に上型４が支持されている。

【００１８】下型３と上型４との合面には、溶湯が注入
される凹部３ａ，４ａが形成されている。これら凹部３
ａ，４ａとの間で鋳造成形される成形品８は、本実施例
の場合、エンジンのインテークマニホールドであり、こ
の成形品８は、図２に示すように、複数の管部８ａを備
えている。そして、上型４には、成形品８の上面に押湯
８ｂを形成するための凹状の湯溜まり９や、図示しない
湯口が設けられている。

【００１９】一方、図１において、符号１１で示す垂直
多関節ロボットは、第１のロボットアーム１２を備えて
いる。第１のロボットアーム１２は、軸線Ｏ₁ 回りに回
動するようになっており、このロボットアーム１２の先
端部には、ヒンジ１３を介して第２のロボットアーム１
４が連結されている。第２のロボットアーム１４は、軸
線Ｏ₂ 回りに回動するようになっており、これら第１の
ロボットアーム１２と第２のロボットアーム１４とは、
ヒンジ１３の水平軸Ｏ₃ を中心に上下方向に相対的に回
動変位するようになっている。このことから、第２のロ
ボットアーム１４の先端部は、上下左右の任意な方向に
移動し得るようになっている。

【００２０】ところで、この第２のロボットアーム１４
の先端部には、チャック２０を介して作業ヘッド２１が
着脱可能に連結されている。作業ヘッド２１は、チャッ
ク２０に連結されるブラケット２２を備えている。この
ブラケット２２には、フレーム２３が連続して設けられ
ている。このフレーム２３は、図２に示すように、互い
に対向し合う一対の支持壁２３ａ，２３ｂを二組備えて
おり、これら支持壁２３ａ，２３ｂの間に、複数の防振
ゴム２４を介してヘッド本体２５が弾性的に支持されて
いる。

【００２１】また、支持壁２３ａ，２３ｂには、夫々エ
アシリンダ２６が支持されている。エアシリンダ２６の
ロッド２７は、支持壁２３ａ，２３ｂを貫通しており、
これらロッド２７の先端がヘッド本体２５に開けた嵌合
孔２８に対向されている。したがって、エアシリンダ２
６のロッド２７が突出されると、このロッド２７の先端
が嵌合孔２８に嵌合し、この嵌合によりフレーム２３と
ヘッド本体２５とがリジッドに結合されるようになって
いる。

【００２２】図２に示すように、ヘッド本体２５は、そ
の上面に支持盤３０を備えている。この支持盤３０に
は、成形品８を受ける受け座３１が支持されている。受
け座３１は、成形品８の管部８ａを支えるための座部３
２ａを有するテーブル３２と、このテーブル３２の下面
に突設された一対のガイドロッド３３ａ，３３ｂを備え
ている。ガイドロッド３３ａ，３３ｂは、支持盤３０に
開けた貫通孔３４ａ，３４ｂに挿入されており、これら
貫通孔３４ａ，３４ｂには、夫々軸受ホルダ３５を介し
て軸受３６が支持されている。軸受３６は、ガイドロッ
ド３３ａ，３３ｂに摺動可能に接触しており、これらガ
イドロッド３３ａ，３３ｂを支持盤３０に対し昇降動可
能に支持している。

【００２３】支持盤３０には、受け座３１を昇降動させ
るためのエアシリンダ３８が設けられている。エアシリ
ンダ３８のロッド３９は、ガイドロッド３３ａ，３３ｂ
の間を通ってテーブル３２の下面に連結されている。こ
のため、エアシリンダ３８のロッド３９が突没される
と、テーブル３２がガイドロッド３３ａ，３３ｂをガイ
ドとして昇降動されるようになっている。そして、本実
施例の場合、ガイドロッド３３ａ，３３ｂを含めた受け
座３１の昇降動方向は、上記チャック２０に対するブラ
ケット２２の連結方向に対し直交しており、この受け座
３１が第２のロボットアーム１４の軸線Ｏ₂ とは直交す
る方向に移動するようになっている。

【００２４】また、支持盤３０の上面には、一対の支柱
４１ａ，４１ｂが突設されている。支柱４１ａ，４１ｂ
は、テーブル３２を挾んだ両側に振り分けて配置されて
おり、その先端には、保持部材としての挾持片４２ａ，
４２ｂが連結されている。支柱４１ａ，４１ｂは、支持
盤３０に内蔵された図示しない空気圧モータにより軸回
り方向に所定角度回動されるもので、図２に示すように
座部３２ａの側方に離脱した待機位置と、図３に示すよ
うに、座部３２ａ上に進出する挾持位置との間に亘って
回動される。そして、挾持片４２ａ，４２ｂが挾持位置
にまで回動されると、テーブル３２の座部３２ａとの間
で成形品８の管部８ａを挾み込まれるようになってい
る。なお、ヘッド本体２５の上面には、受け座３１が降
下した際に、ガイドロッド３３ａ，３３ｂが入り込む逃
げ穴４３ａ，４３ｂが形成されている。

【００２５】次に、上述の如き構成の作業ヘッド２１を
用いて、成形品８の取り出してからこの成形品８に仕上
げ処理を施すまでの一連の作業手順について、図４を加
えて説明する。

【００２６】鋳造成形が完了したならば、上型４を上昇
させて下型３から離脱させる。すると、この上型４に押
湯８ｂを成形するための湯溜まり９が設けられているか
ら、成形品８は上型４と一体に上昇し、この上型４に密
着されたままとなる。

【００２７】上型４を上昇させたならば、これら上型４
と下型３との間に、側方から垂直多関節ロボット１１の
第２のロボットアーム１４を水平に挿入し、図１に示す
ように、作業ヘッド２１を上型４に密着された状態にあ
る成形品８の下方に位置させる。そして、作業ヘッド２
１のエアシリンダ３８を作動させ、そのロッド３９を突
出させることで、受け座３１を上昇させる。この場合、
作業ヘッド２１のヘッド本体２５がフレーム２３に弾性
的に支持されていると、成形品８と受け座３１との位置
合わせに誤差が生じ易いので、予めフレーム２３のエア
シリンダ２６を作動させることにより、そのロッド２７
をヘッド本体２５の嵌合孔２８に嵌合させ、ヘッド本体
２５とフレーム２３とをリジッドに結合しておく。

【００２８】受け座３１の上昇により、テーブル３２の
座部３２ａが成形品８の管部８ａに接したならば、図示
しない成形品押出し用油圧シリンダと押出しピンを介し
て成形品８を降下させる。この際、成形品押出し用油圧
シリンダは、作業ヘッド２１のエアシリンダ３８の押し
上げ力に抗して成形品８を押し下げていくことになり、
この成形品８の降下は、図２の想像線で示すように、テ
ーブル３２の下面が支持盤３０の上面に近接した時点で
一時的に停止される。そして、この状態でエアシリンダ
２６のロッド２７を没入させることで、受け座３１を降
下させ、成形品８を上型４から分離させる。

【００２９】成形品８が上型４から分離されたならば、
図３に示すように、空気圧モータを介して挾持片４２
ａ，４２ｂを待機位置から挾持位置に回動させ、これら
挾持片４２ａ，４２ｂと座部３２ａとの間で成形品８の
管部８ａを挾み込んで保持する。このようにして作業ヘ
ッド２１に保持された成形品８は、第１および第２のロ
ボットアーム１２，１４を介して下型３と上型４との間
から取り出される。下型３と上型４との間から取り出さ
れた成形品８は、作業ヘッド２１に保持されたままの状
態で冷却工程に移行され、この成形品８の冷却がなされ
る。

【００３０】成形品８の冷却が完了すると、この成形品
８は砂落し工程に移行される。この砂落し工程では、図
４に示すように、第１のロボットアーム１２を上向きに
回動させて略水平に保持するとともに、第２のロボット
アーム１４をヒンジ１３を支点に下向きに回動させ、作
業ヘッド２１を第２のロボットアーム１４の下端から吊
下げた姿勢に移行させる。このことにより、ヘッド本体
２５や支持盤３０が９０゜回動変位し、成形品８は、押
湯８ｂを上向きにした姿勢に保持される。そして、この
成形品８は、加振機４５の打撃ハンマー４６に対向さ
れ、この打撃ハンマー４６によって振動されることによ
り、成形品８の内部に詰まっていた鋳物砂が落下除去さ
れる。

【００３１】砂落しが完了した成形品８は、切断工程に
移行され、この成形品８に残っている押湯８ｂや湯道な
どのような不要な部分が除去される。そして、この不要
な部分が除去された成形品８は、搬出工程に移行され、
作業ヘッド２１から取り外される。

【００３２】なお、砂落し工程や切断工程では、成形品
８を保持する作業ヘッド２１が成形品８と共に振動する
ので、垂直多関節ロボット１１は、作業ヘッド２１を介
して衝撃や振動を受けることになる。

【００３３】しかるに、上記作業ヘッド２１では、成形
品８の砂落しに先立ってエアシリンダ２６のロッド２７
が没入され、このロッド２７が嵌合孔２８から離脱する
ので、ヘッド本体２５とフレーム２３とのリジッドな結
合が解除され、このヘッド本体２５はフレーム２３に対
し防振ゴム２４を介して弾性的に保持されることにな
る。このため、ヘッド本体２５や支持盤３０が受ける衝
撃や振動は、防振ゴム２４によって吸収緩和されること
になり、チャック２０や垂直多関節ロボット１１への衝
撃の伝達が抑えられる。

【００３４】このように構成された本発明の一実施例に
よれば、作業ヘッド２１は、型割り方向に昇降動される
受け座３１を有するとともに、この作業ヘッド２１のチ
ャック２０との連結部が受け座３１の昇降動方向とは直
交した位置に設けられているので、鋳造成形後に上型４
に密着されている成形品８を取り出す際には、上下に分
離された上型４と下型３との間に第２のロボットアーム
１４を介して作業ヘッド２１を挿入し、この状態で受け
座３１を上昇させて成形品８を保持すれば良い。

【００３５】このため、上下に分離された下型３と上型
４との間で、第２のロボットアーム１４を上下方向に回
動させなくても良いので、下型３と上型４を大きく離間
させる必要はなく、鋳造機１の小型化が可能となる。そ
れとともに、成形品８の取り出しに使用できる垂直多関
節ロボット１１の種類が制約を受けずに済むことにな
り、汎用性が頗る向上する。

【００３６】また、成形品８の取り出しに当って、重く
大きな金型２を回動させる必要もなくなるので、この金
型２を回動させるための大掛かりな設備が不要となり、
その分、コストの低減が可能となる。

【００３７】しかも、作業ヘッド２１が分離された下型
３と上型４との間に挿入されると、それ以降は作業ヘッ
ド２１の受け座３１が昇降動して成形品８を上型４から
分離させるので、下型３と上型４との間で長いロボット
アーム１２，１４を種々の方向に動かす必要はない。こ
のため、成形品８の取り出しを簡単に行うことができ、
その分、成形品８の取り出しから仕上げ処理に至る一連
の作業を効率良く行うことができる。なお、上記実施例
では、一対の型を上下に分割したが、前後あるいは左右
方向に分割しても良い。また、鋳造成形される成形品も
エンジンのインテークマニホールドに特定されないこと
は勿論である。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、成形品を
型から取り出すに当って、この型を大きく分離させる必
要はなく、型の小型化が可能となる。また、成形品の取
り出しに使用できるロボットの種類が制約されずに済
み、汎用性が向上するとともに、重く大きな型を回動さ
せる必要もなくなるので、この型を回動させるための大
掛かりな設備が不要となり、その分、コストの低減が可
能となる。

【００３９】しかも、分離された型の間で長いロボット
アームを種々の方向に動かす必要もなくなるので、成形
品の取り出しを簡単に行うことができ、その分、成形品
の取り出しから仕上げ処理に至る一連の作業を効率良く
行えるといった利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における作業ヘッドを用いて
成形品を取り出す状態を示す正面図。

【図２】作業ヘッドのテーブルが上昇し、成形品に接触
した状態を示す断面図。

【図３】作業ヘッドが成形品を挾み込んで保持した状態
を示す断面図。

【図４】成形品に砂落し処理を施す状態を示す正面図。

【符号の説明】 ３，４…型（下型、上型）、８…成形品、１４…ロボッ
トアーム（第２のロボットアーム）、２１…作業ヘッ
ド、２２…連結部（ブラケット）、２５…ヘッド本体、
３１…受け座、４２ａ，４２ｂ…保持部材（挾持片）。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−171827（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−138328（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−92451（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−255252（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−124069（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−33865（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−171468（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 29/04 B25J 15/00 B66C 1/42 B22D 17/22 B22D 18/02 B22D 18/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 任意な方向に移動可能なロボットアーム
   の先端部に連結され、一対の型の間で鋳造成形された成
   形品を上記型から取り出すための作業ヘッドであって、 上記ロボットアームの先端部に着脱可能に連結される連
   結部を有し、上記型が互いに分離された際に、上記ロボ
   ットアームを介して型の間に導入されるヘッド本体と、 このヘッド本体に、上記型の型割り方向に移動可能に設
   けられ、これら型のうちの一方に密着されている成形品
   を受けるための受け座と、 上記ヘッド本体に設けられ、上記受け座で受けられた成
   形品をこの受け座との間で挾み込んで保持するための保
   持部材とを備えており、 上記ヘッド本体のロボットアームへの連結部は、上記受
   け座の移動方向とは交差する方向に位置されていること
   を特徴とする鋳造成形品の取り出し用作業ヘッド。