JP3312809B2 - 鋳物中子納め装置 - Google Patents

鋳物中子納め装置

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JP3312809B2
JP3312809B2 JP03021194A JP3021194A JP3312809B2 JP 3312809 B2 JP3312809 B2 JP 3312809B2 JP 03021194 A JP03021194 A JP 03021194A JP 3021194 A JP3021194 A JP 3021194A JP 3312809 B2 JP3312809 B2 JP 3312809B2
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正明 中沢
均 和田
裕之 萩原
剛 水野
秀樹 宮本
弘記 村上
秀作 山崎
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石川島芝浦機械株式会社
石川島播磨重工業株式会社
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  • Manipulator (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋳物の鋳造工程におい
て、中子を主型内へ納める作業をロボットを用いて行な
うようにした鋳物中子納め装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、鋳物の鋳造工程における中子を主
型内に納める作業は、中子が小型のものである場合には
手作業で行なっているが、エンジンのシリンダブロック
のように大型のものである場合にはコアセッターと呼ば
れる専用機を用いて行なっている。
【0003】しかし、コアセッターには汎用性がなく、
1種類の中子に対して1機種準備しなければならない。
従って、昨今のような多品種少量生産のもとでは準備す
べきコアセッターの数が増加し、多大な設備費が必要に
なっている。また、準備したコアセッターを保管する場
所の確保にも苦慮している。
【0004】そこで、1台のロボットを用いて各種の中
子を主型内へ納めることが考えられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、柔らかい主型
の中に中子を納める場合、主型を崩すことなく中子納め
を行なうためにはロボットの位置制御を高精度に行なわ
なければならず、この高精度の位置制御が困難であるた
め、中子納めのロボット化が阻害されている。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
ロボットのアームの先端部に取付けたハンド部により中
子を把持して主型内へ納める鋳物中子納め装置におい
て、前記アームの先端部と前記ハンド部とをこのハンド
部を水平方向へ揺動自在とするコンプライアンス装置を
介して連結し、前記中子を把持した前記ハンド部を下降
させる中子納め時に前記中子が前記主型の周面に当たる
ことに伴って揺動する前記ハンド部の揺動方向と揺動量
とを検出する揺動検出手段と、この揺動検出手段が検出
した揺動方向と揺動量と前記ハンド部の下降量とから前
記中子の前記主型への当たりを解消するために必要な前
記アームの位置補正量を演算する演算手段と、前記コン
プライアンス装置による前記ハンド部の揺動状態をロッ
クするロック機構と、このロック機構によるロック後に
前記演算手段が演算した位置補正量に応じて前記アーム
の位置を補正する補正手段とを設けた。
【0007】
【作用】請求項1記載の発明では、中子を把持したハン
ド部が主型の上方位置において水平状態となって中子納
め姿勢となったとき、ロック機構によるコンプライアン
ス装置のロック状態を解除し、ハンド部を水平方向へ揺
動自在とする。そして、ハンド部を下降させて中子を主
型内へ納めるが、この中子納め時に中子が主型の周面に
当たるとハンド部は中子と共に水平方向へ揺動し、その
揺動方向と揺動量とが揺動検出手段により検出される。
そして、揺動検出手段が検出した揺動方向と揺動量とハ
ンド部の下降量とから演算手段によりアームの位置補正
量が演算され、ロック機構によりコンプライアンス装置
をロックした後に演算した位置補正量に応じて補正手段
によりアームの位置を補正し、ついで、アームを再度下
降させて中子納めを終了する。
【0008】
【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。まず、図2は鋳物中子納め装置の全体構成を示すブ
ロック図であり、主型1を搬送する主型供給ライン(図
示せず)と中子2を搬送する中子供給ライン3とが設け
られ、主型供給ラインの側方位置には前記中子2を把持
して前記主型1内へ納めるロボット4が設置されてい
る。
【0009】つぎに、中子供給ライン3により搬送され
て所定位置で停止した中子2の位置を検出する中子位置
検出手段5と、主型供給ラインにより搬送されて主型停
止装置6により所定位置で停止された主型1の位置を検
出する主型位置検出手段7とが設けられている。なお、
前記中子位置検出手段5は、中子2の停止位置近傍に配
置された2個のCCDカメラ8とこれらのCCDカメラ
8からの情報に基づいて予め設定されているティーチン
グ情報とのマッチング処理を行なう画像処理部9とによ
り形成され、前記主型位置検出手段7は、主型1の停止
位置近傍に配置された2個のCCDカメラ10とこれら
のCCDカメラ10からの情報に基づいて予め設定され
ているティーチング情報とのマッチング処理を行なう前
記画像処理部9とにより形成されている。
【0010】前記画像処理部9は、この画像処理部9で
行なったマッチング処理に基づいてティーチング情報と
の誤差を演算してその誤差を解消する向きに前記ロボッ
ト4の位置を制御するFAコンピュータ11に接続さ
れ、このFAコンピュータ11はロボットコントローラ
12に接続されている。そして、これらのFAコンピュ
ータ11やロボットコントローラ12及び中子供給ライ
ン3や主型停止装置6がシーケンサ13に接続され、こ
のシーケンサ13には、各種の操作スイッチや表示ラン
プが配置された操作盤14及び上位システムとしての前
記主型1を形成する造形ライン15に接続されている。
【0011】つぎに、前記ロボット4に設けられている
アーム16の先端部には前記中子2を把持するためのハ
ンド部17が取付けられており、このアーム16の先端
部とハンド部17とはこのハンド部17を水平方向へ揺
動自在とするコンプライアンス装置である平行リンク機
構18を介して連結されている。なお、前記アーム16
の先端部には前記平行リング機構18による前記ハンド
部17の揺動状態をロックするロック機構(図示せず)
が設けられている。また、前記ハンド部17には、前記
ロック機構によるロック状態を解除してハンド部17を
下降させる中子納め時において、中子2が主型1の周面
に当たることに伴って揺動する前記ハンド部17の揺動
方向及び揺動量を検出する揺動検出手段である3個のポ
テンショメータ19が設けられ、これらのポテンショメ
ータ19は、この中子納め時において中子2が主型1に
当たった場合にその当たりを解消するために必要な前記
アーム16の位置補正量を演算する演算手段であると共
にその演算結果に基づいて前記アーム16の位置を補正
する補正手段である前記FAコンピュータ11に接続さ
れている。
【0012】このような構成において、ロボット4を用
いて中子2を主型1内へ納める手順を説明する。まず、
中子供給ライン3により搬送されてきた中子2が所定位
置で停止されると共に主型供給ラインにより搬送されて
きた主型1が所定位置で停止される。すると、中子位置
検出手段5が中子2の位置を検出すると共に主型位置検
出手段7が主型1の位置を検出し、それらの検出結果に
基づいてFAコンピュータ11によりロボット4が位置
制御される。そして、ハンド部17により中子2が把持
され、ハンド部17に把持された中子2が主型1の上方
位置へ搬送される。ここで、FAコンピュータ11によ
るロボット4の位置制御は、中子位置検出手段5や主型
位置検出手段7による検出結果に基づいて行なわれるた
め、中子2の停止位置にバラツキが生じた場合でも中子
2の把持が確実に行なわれ、また、主型1の停止位置に
バラツキを生じた場合でも中子2は主型1の上方位置へ
確実に搬送される。
【0013】なお、ハンド部17により中子2を把持し
てその中子2を主型1の上方位置へ搬送する間は平行リ
ンク機構18がロック機構によりロック状態とされ、ハ
ンド部17はアーム16の先端部に固定された状態に維
持される。
【0014】つぎに、主型1の上方位置へ移動したハン
ド部17が水平状態となって中子2を主型1内へ納める
姿勢となったときにロック機構による平行リンク機構1
8のロック状態を解除し、ハンド部17を水平面内で揺
動自在とする。そして、ハンド部17をアーム16と共
に下降させることにより中子2を主型1内へ納める。こ
こで、この中子納め過程において、中子2が主型1の周
面に当たるとハンド部17が中子2と共に水平方向へ揺
動し、この揺動動作の揺動方向と揺動量とがポテンショ
メータ19により検出される。
【0015】ポテンショメータ19からの検出結果はF
Aコンピュータ11へ入力され、揺動量が閾値を越えた
か否かが繰返し判断される。そして、揺動量が閾値を越
えた場合には、ポテンショメータ19が検出した揺動方
向と揺動量及びハンド部17の下降量とに基づいてアー
ム16の位置補正量がFAコンピュータ11により演算
される。そして、ロック機構による平行リンク機構18
がロック状態とされた後に演算された位置補正量に応じ
てアーム16の位置が補正され、この補正後に引き続き
アーム16がハンド部17と共に下降することにより中
子納めが終了する。なお、アーム16の位置補正量に関
して、ハンド部17の下降量が小さい段階で揺動量が閾
値を越えた場合には位置補正量が大きな値となり、ハン
ド部17の下降量が大きくなった後に揺動量が閾値を越
えた場合には位置補正量は小さな値となり、この位置補
正後にロック機構によりハンド部17をロック状態で中
子納め作業を続行しても中子2が主型1の周面に当たら
ないようにしている。
【0016】従って、中子納め作業中に中子2が主型1
の周面に当たることにより揺動したハンド部17の揺動
量が閾値を越えた後は、アーム16の位置補正を行なう
ことによりそれ以後は中子2が主型1の周面に当たらな
くなり、主型1を崩すことなく中子納めを行なえる。
【0017】ここで、コンプライアンス装置により支持
された可動プレートの変位を3個のポテンショメータか
らの変位データから計算する手法について図3を参照し
て説明する。x−y座標上の任意の点(x,y)が回転
(θ)及び並進(x0 ,y0)の変位が生じる時、変位
後の座標(x′,y′)は次の(1)式で表わされる。
【0018】
【数1】
【0019】いま、可動プレートの各頂点をP1、P
2、P3、P4とおき、変位後の頂点をP1′、P
2′、P3′、P4′とすればその頂点は次の(2)〜
(5)式で表わされる。
【0020】 P1′=(P1′x,P1′y) =(Lx/2*cosRZ−Ly/2*sinRZ+Tx, Lx/2*sinRZ+Ly/2*cosRZ+Ty)……(2) P2′=(P2′x,P2′y) =(−Lx/2*cosRZ−Ly/2*sinRZ+Tx, −Lx/2*sinRZ+Ly/2*cosRZ+Ty)……(3) P3′=(P3′x,P3′y) =(−Lx/2*cosRZ+Ly/2*sinRZ+Tx, −Lx/2*sinRZ−Ly/2*cosRZ+Ty)……(4) P4′=(P4′x,P4′y) =(Lx/2*cosRZ+Ly/2*sinRZ+Tx, Lx/2*sinRZ−Ly/2*cosRZ+Ty)……(5) また、P3′、P4′を通る直線の方程式は、 Y−P4′y={(P4′y−P3′y)/(P4′x−P3′x)}*(x−P4′x) =1/tanRZ*(x−P4′x) ……………………………(6) P2′、P3′を通る直線の方程式は、 Y−P3′y={(P2′y−P3′y)/(P2′x−P3′x)}*(x−P3′x) =−1/tanRZ*(x−P3′x) ∴x−P3′x=−tanRZ(Y−P3′y) …………………………(7) 直線P3′、P4′上の点S1′(S1′x、S1′
y)を(6)式に代入し、直線P2′、P3′上の点S
2′(S2′x、S2′y)、S3′(S3′x、S
3′y)を(7)式に代入すると次の3式が得られる。
【0021】 S1′y=tanRZ(S1′x−P4′x)+P4′y…………………(8) S2′x=−tanRZ(S2′y−P3′y)+P3′x………………(9) S3′x=−tanRZ(S3′y−P3′y)+P3′x………………(10) ここで、ポテンショメータの先端座標S1y、S2x、
S3xは条件より、S1y=−Ly/2、S2x=S3
x=−Lx/2となる。
【0022】∴各ポテンショメータの変位 pot1,pot
2,pot3は、 pot1=S1′y−S1y=S1′y+Ly/2…………………(11) pot2=S2′x−S2x=S2′x+Lx/2…………………(12) pot3=S3′x−S3x=S3′x+Lx/2…………………(13) となり、式(12)−式(13)より、pot2−pot3=
−tanRZ(S2′y−S3′y)となる。
【0023】従って、回転変位RZは、 RZ=atan(pot2−pot3)/(S2′y−S3′y) となる。
【0024】ここで、式(11)+式(12)*tanR
Zとおき、式(4)、式(5)に示すP3′y、P4′
yを代入して整理すれば、 Ty={1/(1+tan2RZ)}*(pot1+pot2*ta
nRZ−A) 但し、A=Lx/2*sinRZ+Ly/2*(1−cosR
Z)+tanRZ(S1x−Lx*cosRZ+Ly/2)+
tan2RZ(S2y−Lx/2*sinRZ+Ly/2*cos
RZ) さらに、式(12)にTyを代入して、 Tx=pot2+tanRZ(S2y+Lx/2*sinRZ+
Ly/2*cosRZ−Ty)−Lx/2(1−cosRZ)
−Ly/2*sinRZ 以上の手順により、並進変位Tx、Ty、回転変位RZ
を算出する。
【0025】
【発明の効果】請求項1記載の発明は上述のように、ロ
ボットのアームの先端部に取付けたハンド部により中子
を把持して主型内へ納める鋳物中子納め装置において、
前記アームの先端部と前記ハンド部とをこのハンド部を
水平方向へ揺動自在とするコンプライアンス装置を介し
て連結し、前記中子を把持した前記ハンド部を下降させ
る中子納め時に前記中子が前記主型の周面に当たること
に伴って揺動する前記ハンド部の揺動方向と揺動量とを
検出する揺動検出手段と、この揺動検出手段が検出した
揺動方向と揺動量と前記ハンド部の下降量とから前記中
子の前記主型への当たりを解消するために必要な前記ア
ームの位置補正量を演算する演算手段と、前記コンプラ
イアンス装置による前記ハンド部の揺動状態をロックす
るロック機構と、このロック機構によるロック後に前記
演算手段が演算した位置補正量に応じて前記アームの位
置を補正する補正手段とを設けたので、ロック機構によ
るコンプライアンス装置のロック状態を解除して中子納
めを行なったとき、中子が主型の周面に当たってハンド
部が揺動すると、その揺動方向と揺動量及びハンド部の
下降量とに基づいて中子の主型への当たりを解消するた
めに必要なアームの位置補正量を演算し、ロック機構に
よりコンプライアンス装置をロックしてアームの位置補
正を行なうため、この位置補正を行なうことにより中子
が主型に当たって主型を崩すということを防止すること
ができ、従って、ロボットを用いた主型内への中子納め
を精度良く確実に行なうことができる等の効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における主型内への中子納め
状態を示す正面図である。
【図2】鋳物中子納め装置の全体構成を示すブロック図
である。
【図3】コンプライアンス装置による変位を計算するた
めの説明図である。
【符号の説明】
1 主型 2 中子 4 ロボット 11 演算手段、補正手段 16 アーム 17 ハンド部 18 コンプライアンス装置 19 揺動検出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 萩原 裕之 長野県松本市石芝1丁目1番1号 石川 島芝浦機械株式会社松本工場内 (72)発明者 水野 剛 長野県松本市石芝1丁目1番1号 石川 島芝浦機械株式会社松本工場内 (72)発明者 宮本 秀樹 長野県松本市石芝1丁目1番1号 石川 島芝浦機械株式会社松本工場内 (72)発明者 村上 弘記 東京都江東区豊州3丁目2番16号 石川 島播磨重工業株式会社豊州総合事務所内 (72)発明者 山崎 秀作 東京都江東区豊州3丁目2番16号 石川 島播磨重工業株式会社豊州総合事務所内 (56)参考文献 特開 昭63−183745(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22C 9/10 B22D 17/24 B25J 9/10 B25J 9/22 B25J 13/08 G05B 19/404 G05B 19/42

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロボットのアームの先端部に取付けたハ
    ンド部により中子を把持して主型内へ納める鋳物中子納
    め装置において、前記アームの先端部と前記ハンド部と
    をこのハンド部を水平方向へ揺動自在とするコンプライ
    アンス装置を介して連結し、前記中子を把持した前記ハ
    ンド部を下降させる中子納め時に前記中子が前記主型の
    周面に当たることに伴って揺動する前記ハンド部の揺動
    方向と揺動量とを検出する揺動検出手段と、この揺動検
    出手段が検出した揺動方向と揺動量と前記ハンド部の下
    降量とから前記中子の前記主型への当たりを解消するた
    めに必要な前記アームの位置補正量を演算する演算手段
    と、前記コンプライアンス装置による前記ハンド部の揺
    動状態をロックするロック機構と、このロック機構によ
    るロック後に前記演算手段が演算した位置補正量に応じ
    て前記アームの位置を補正する補正手段とを設けたこと
    を特徴とする鋳物中子納め装置。
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