JP3315270B2 - 鋳物用シェル中子のバリ取り装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鋳物用シェル中子の
バリを取る装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、中空の金属製品は中子を用いた鋳
造によって製造されることが多い。このような中子には
種々のものがあるが、例えば、自動車エンジンのインテ
ークマニフォールドなどの大型の製品を製造する場合
や、エンジンの排気ポートや吸気ポートを形成する場合
には、耐久性の高い中子が必要とされるために、通常シ
ェル中子が使用されている。このシェル中子は、鋳物砂
に熱可塑性樹脂を混合し、これを金型に吹込んだ後、離
型することによって形成する。

【０００３】ところで、シェル中子の形成においてはバ
リが発生する。このバリがあったまま鋳造を行うと、製
品のバリに対応する位置が肉薄になってしまうので、鋳
造工程の前にバリを取り除く必要がある。このようなバ
リの除去は手作業で行うことも可能であるが、作業の迅
速化、省力化のためには、自動化した方が有利である。
このため、従来は多関節ロボットアームにバリ取り具を
取り付け、ロボットアームでバリ取り具を操作してバリ
の除去を行ってきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多関節
ロボットアームでバリを除去するには、アームの動作位
置を一旦、関節の開く角度に演算しこれをもとにして位
置制御を行っているため、角度の演算が煩雑化し動作速
度が遅くなる。また、ロボットアームを例えば支柱など
に誤ってぶつけてしまうと、機械原点が狂ってしまい、
設定通りの軌跡を再現することができなくなり、バリの
除去ができなかったり中子の必要部分まで削ってしまう
ことがある。このため、ロボットアームを再調整しなけ
ればならず、結果として作業が滞ってしまう。

【０００５】さらに、通常の多関節ロボットアームで
は、アームを被加工物に直接接触させてダイレクトティ
ーチングすることができないため、被加工物の外形をデ
ータにして、これをプログラミングしなければ、アーム
の軌跡を設定することができない。しかし、インテーク
マニフォールドのような複雑な形状をもつ製品の中子の
外形をデータ化およびプログラミングするのは、煩雑で
時間がかかる

【０００６】この発明は前記の事情を考慮してなされた
ものであり、操作性が高く、操作前のプログラミングな
どの準備が容易な鋳物用シェル中子のバリ取り装置を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明にあっては、テーブルの上面
に対して水平な２つの軸であって、互いに直交する２つ
の軸に沿って移動可能になされていると共に前記２つの
軸がなす平面に直交する軸に沿って移動可能になされた
バリ取り具と、前記バリ取り具でバリを除去する鋳物用
シェル中子を固定する固定部と、前記テーブルに取り付
けられ、前記固定部の下方に延在する軸部と、前記固定
部を前記軸部の回りに回転させて傾斜させる傾動手段と
を具備することを特徴としている。

【０００８】また、請求項２に記載の発明にあっては、
互いに直交すると共にほぼ水平に設けられた２つの軸に
沿って移動可能なバリ取り具支持部と、前記バリ取り具
支持部に昇降自在に取り付けられたバリ取り具と、前記
バリ取り具支持部に設けられ、前記バリ取り具を昇降お
よび停止させる駆動手段と、前記駆動手段が前記バリ取
り具を停止させておく機能を解除しても、前記バリ取り
具を落下させない落下規制手段と、前記バリ取り具の位
置を記憶しかつ制御することのできる制御手段と、前記
バリ取り具でバリを除去する鋳物用シェル中子を固定す
る固定部と、前記固定部を傾斜させる傾動手段とを具備
することを特徴とする。

【０００９】

【作用】請求項１に記載の発明にあっては、バリ取り具
を直交する３軸に沿って移動させてその位置を制御し、
固定部に固定した鋳物用シェル中子に接触させて、ここ
に形成されたバリを取り除かせる。このようにバリ取り
具が３軸に沿って移動可能になっているため、操作前の
プログラミングなどの準備および制御が容易であり、か
つ操作性に優れている。また、傾動手段によって固定部
を傾斜させることにより、シェル中子の外形に傾斜面が
あっても、シェル中子とバリ取り具の接触角度を適正化
する。さらに固定部を傾斜させることによって、シェル
中子から取り除いたバリを落下させ、その後の清掃を容
易にすることもできる。

【００１０】また請求項２に記載の発明にあっては、駆
動手段が前記バリ取り具支持部を停止させておく機能を
解除しても、落下規制手段によってバリ取り具が落下し
ないようになっている。これによって、バリ取り具を落
下させることなく、バリ取り具をシェル中子に接触させ
て、その際のバリ取り具の位置データを制御手段に入力
するダイレクトティーチングを行うことが容易である。

【００１１】

【実施例】

（１） 第１実施例 Ａ．実施例の構成 以下、図面を参照してこの発明の一実施例について説明
する。まず、図１は実施例による鋳物用シェル中子のバ
リ取り装置の構成を示す左側面図であり、図２はその正
面図である。図において符号１はテーブルを示し、この
テーブル１上には支脚２を介して水平な梁３が固定され
ている。この梁３の上には、梁３と直交する方向にアー
ム４が取り付けられている。梁３の内部には図示しない
ボールネジおよびその駆動用のサーボモータが内蔵され
ており、このボールネジにアーム４の脚部５が噛み合わ
せられている。これにより、アーム４は梁３に沿って摺
動可能になされている。なお、符号Ｍは、装置の稼働状
況を表示するモニターを示す。

【００１２】またアーム４には、バリ取り具支持部６が
支持されている。アーム４の内部には図示しないボール
ネジおよびその駆動用のサーボモータが内蔵されてお
り、このボールネジにバリ取り具支持部６の支持板７が
噛み合わせられている。これにより、バリ取り具支持部
６はアーム４に沿って摺動可能になされている。このよ
うにして、バリ取り具支持部６は、平面内を２つの互い
に直交する軸に沿って移動可能になっている。

【００１３】また、テーブル１と同じ高さには、固定台
（固定部）８が設けられている。固定台８の下部には、
二つの軸受９が取り付けられており、両方の軸受９には
軸１０が挿通されている。この軸１０は、テーブル１と
一体に連結されたフレーム１１に軸受１０ａを介して取
り付けられている。これによって固定台８は軸１０を中
心に回転可能になっている。また、固定台８の下部に
は、テーブル１をなすフレーム１１に支持された油圧式
のサーボシリンダ（傾動手段）１２が配設されており、
このサーボシリンダ１２のピストン１３が取付具１４を
介して固定台８に取り付けられている。これによりピス
トン１３が伸縮すると、固定台８が傾動するようになっ
ている。このサーボシリンダ１２は後述する図示しない
コンピュータで制御されるようになっている。

【００１４】固定台８の上には、鋳物用シェル中子１５
が載置され、クランプ１６，１６によってその両端が固
定台８に固定されている。この例では、シェル中子１５
は自動車エンジンのインテークマニフォールドの内面を
形成するためのものであり、鋳物砂に熱可塑性樹脂を混
合し、これを金型に吹込んだ後、離型することによって
形成されている。ここでは、インテークマニフォールド
を形成するためのシェル中子１５を例に採って説明する
が、この装置は他の部品を形成するシェル中子のバリを
取るためにも使用可能である。

【００１５】鋳造されるインテークマニフォールドは湾
曲した円筒状の複数の配管が一つの配管に合流する形状
であるから、この形状に応じてシェル中子１５は複数の
湾曲円柱部１５ａと一つの直線状円柱部１５ｂを有して
いる。なお、クランプ１６，１６は湾曲円柱部１５ａの
端部と直線状円柱部１５ｂの端部とを固定することがで
き、かつ締め付け力の集中によって比較的脆いシェル中
子１５を破壊するものでなければ、いかなるものであっ
てもよい。なお、後述のように、固定台８の上でシェル
中子１５のバリ取り作業が行われるため、固定台８の上
には除去したバリが外部に飛散するのを防止するフェン
ス１７が立設されている。

【００１６】図３は前述のバリ取り具支持部６を示す正
面図であり、図４はその右側面図である。前述のように
バリ取り具支持部６の支持板７は、アーム４に取り付け
られており、この支持板７にはガイドポスト１８が固定
されている。このガイドポスト１８の中央は長尺な垂直
のケーシング１９として形成されており、ケーシング１
９の内部にはボールネジが配設されている。符号２０は
このボールネジの下端部を示す。このボールネジはケー
シング１９に取り付けられたサーボモータ（駆動手段）
２１によって回転されるようになっている。

【００１７】ボールネジの下端部２０は、水平板状のバ
リ取り具ヘッド２２に固定されており、これによりボー
ルネジが回転するとバリ取り具ヘッド２２が昇降する。
このバリ取り具ヘッド２２には２本のガイド２３，２３
が立設固定されている。ガイド２３，２３はガイドポス
ト１８を貫通させられており、バリ取り具ヘッド２２が
昇降する際にこれを案内する。

【００１８】バリ取り具ヘッド２２の先端上にはモータ
２５が載置されてここに固定されている。モータ２５の
回転軸２６はバリ取り具ヘッド２２を貫通してその下方
に延びており、回転軸２６の先端にはアーバ２７を介し
てチャック２８が固定されており、このチャック２８に
バリ取り具２９が固定されている。バリ取り具２９は、
脆い鋳物用シェル中子１５のバリを取るものであるので
特殊な形状である必要はなく、直径５mm程度の金属の丸
棒などが使用される。ただし摩擦に対する耐久性を考慮
して表面を焼入れした鋼の棒を使用すると好適である。
なお、バリ取り具２９の回転トルクを大きく確保し、か
つ回転動力を小さくして電力を節約するため、モータ２
５としては直流ブラシレスモータまたは交流サーボモー
タが好ましい。

【００１９】以上のようにこの装置の概略は構成されて
おり、アーム４が梁３に沿って水平に移動し、バリ取り
具支持部６がアーム４に沿って水平に移動し、バリ取り
具ヘッド２２がガイド２３，２３に沿って垂直に移動可
能になされていることによって、バリ取り具２９は３次
元内を移動可能になされている。前述のように、これら
の移動はすべてサーボモータによるボールネジの回転駆
動によって行われる。これらのボールネジの駆動用のサ
ーボモータは図示しないコンピュータ（制御手段）で制
御されるようになっている。このようなコンピュータ制
御は、バリ取り作業の対象であるシェル中子１５の形状
をデータ化して、これを入力するようにしてもよい。

【００２０】しかし、このようなデータ化・入力は煩雑
なため、バリ取り具２９をシェル中子１５に接触させな
がら、その際の位置をコンピュータにダイレクトティー
チングするのが好適である。このため、図２に示すよう
に梁３には移動用つまみ３１が設けられており、梁３内
部のボールネジを手動による移動用つまみ３１の回転操
作によって回転させて、アーム４を梁３に沿って移動さ
せることが可能となっている。また、図１に示すように
アーム４にも移動用つまみ３２が設けられ、アーム４内
部のボールネジを手動による移動用つまみ３２の回転操
作によって回転させて、バリ取り具支持部６をアーム４
に沿って移動させることが可能となっている。この場
合、ボールネジの位置データが逐次コンピュータに入力
される。

【００２１】さらに、ボールネジの抵抗は弱いため、つ
まみ３１，３２を操作しなくても、アーム４を持って強
制的に梁３に沿って移動させたり、バリ取り具支持部６
を持って強制的にアーム４に沿って移動させたりしてダ
イレクトティーチングすることも可能である。この操作
によってボールネジも強制的に回転され、その際の位置
データが逐次コンピュータに入力される。なお、ダイレ
クトティーチングは、つまみ３１，３２を操作する場合
もしない場合も、一旦サーボモータのブレーキを解除し
て、すなわちサーボモータの回転軸を電磁力でなく機械
的な外力によって強制的に回転させられる状態で行われ
る。

【００２２】また、垂直方向のダイレクトティーチング
のため、図３に示すようにサーボモータ２１の上部にも
移動用つまみ３３が設けられており、移動用つまみ３３
を手動で回転操作することによってサーボモータ２１の
回転軸およびボールネジを回転させ、バリ取り具ヘッド
２２を昇降させることも可能となっている。ただし、バ
リ取り具ヘッド２２などの荷重がかかるため、バリ取り
具ヘッド２２を直接持って移動させることはしない。

【００２３】この場合もサーボモータ２１のブレーキを
解除して、すなわちサーボモータ２１の回転軸を電磁力
でなく機械的な外力によって強制的に回転させられる状
態で行われるが、これではバリ取り具ヘッド２２がバリ
取り具２９ごと、ガイドポスト１８から自由落下するお
それがある。この自由落下を防止するため、ガイドポス
ト１８に連接されたケーシング１９には横方向に延びる
肩部３５が形成され、バリ取り具ヘッド２２にも横方向
に延びる延長部３６が形成され、肩部３５と延長部３６
との間にエアバランサ（落下規制手段）３７が連結され
ている。

【００２４】このエアバランサ３７は、シリンダ３８と
その上下に突出させられたピストンロッド３９，４０と
を備えている。シリンダ３８の内部には、ピストンロッ
ド３９が収容された空間と、ピストンロッド４０が収容
された空間とが設けられ、各空間に空気が充填されてい
る。そして、この内部の空気の圧力によってピストンロ
ッド３９，４０は容易には伸縮しないようになってい
る。ただし、一定以上の荷重でピストンロッド３９，４
０を引いたり押したりすると、内部の空間にわずかに空
気が侵入したり、ここから空気が逃げたりして、ピスト
ンロッド３９，４０を伸縮させることができる。ここで
ピストンロッド３９はケーシング１９の肩部３５に取り
付けられ、ピストンロッド４０はバリ取り具ヘッド２２
の延長部３６に取り付けられている。

【００２５】前記の空気の圧力による抵抗は、バリ取り
具ヘッド２２およびここに加わる荷重よりわずかに大き
く設定されており、これによってサーボモータ２１のブ
レーキを解除してもバリ取り具ヘッド２２は落下せず、
安定した状態で移動用つまみ３３を操作しバリ取り具２
９を昇降させることが可能である。また、昇降動作後
は、この空気圧力によって、バリ取り具ヘッド２２の高
さが維持される。

【００２６】Ｂ．実施例の動作 次にこの実施例の鋳物用シェル中子バリ取り装置の動作
について説明する。まず、手作業などでバリをすでに除
去したシェル中子１５をクランプ１６によって固定台８
に固定する。次に、前述のようにサーボモータのブレー
キを解除した状態で、移動用つまみ３１，３２，３３を
手動で操作して、バリ取り具２９をシェル中子１５の表
面に接触させて、バリ取り具２９の３次元座標データを
逐次コンピュータに自動入力させるダイレクトティーチ
ングを行う。この際には、前述のように移動用つまみ３
１，３２を使用せず、直接アーム４を持って梁３に沿っ
て移動させたり、バリ取り具支持部６を持ってアーム４
に沿って移動させたりすることも可能である。

【００２７】また、バリ取り具２９と曲面の多いシェル
中子１５の表面とを好適な角度で接触させるため、ダイ
レクトティーチングにおいては、油圧を解除した状態で
サーボシリンダ１２のピストン１３を適宜伸縮させ、図
１に仮想線で示すように固定台８を傾動する。このピス
トン１３の長さのデータもコンピュータに自動入力され
る。以上のようなバリ取り具２９の３次元の移動および
固定台８の傾動を繰り返すことによって、この装置でシ
ェル中子１５のバリを除去するためのデータがコンピュ
ータに記憶される。

【００２８】この場合、シェル中子１５全面にわたっ
て、バリ取り具２９を接触させることも可能であるが、
通常シェル中子１５は同一の金型から成形されるので、
一つのシェル中子１５でバリが形成された位置には、他
のシェル中子１５でもやはりバリが形成されていると予
測される。したがって、一つのシェル中子１５のバリが
あった箇所をマーキングし、この箇所のみをバリ取り具
２９でなぞれば、バリ取り作業には十分なデータを得る
ことが可能であり、またダイレクトティーチングやバリ
取り作業が容易で時間もかからない。

【００２９】そして、シェル中子１５のバリ取り作業を
行うには、まずシェル中子１５をクランプ１６で固定台
８に固定する。次にモータ２５を駆動してバリ取り具２
９を回転させる。そして、コンピュータのバリ取り作業
プログラムを起動する。このプログラムは、前記のバリ
取り具２９の３次元座標データおよびサーボシリンダ１
２の長さのデータに基づいて、バリ取り具２９の位置お
よび固定台８の傾斜角を制御しながら、バリ取り具２９
をシェル中子１５に接触させる。このようにして、シェ
ル中子１５のバリが取り除かれる。

【００３０】なお、取り除いたバリ１５はフェンス１７
によって固定台８の外には飛散しないようになされてい
る。また、固定台８の下方に回収箱などを設けて、固定
台８を傾けたときに、取り除いたバリを固定台８から落
下させて回収箱で受け止めるようにするとよい。

【００３１】この装置にあっては、バリ取り具２９が３
軸に沿って移動可能になっているため、３次元でその位
置を制御することが可能となっており、したがって位置
制御が容易であるばかりでなく、バリ取り作業前のプロ
グラミングなどの準備が容易であり、かつ操作性に優れ
ている。また、サーボシリンダ１２によって固定台８を
傾斜させることにより、シェル中子１５の外形に傾斜面
があっても、シェル中子１５とバリ取り具２９の接触角
度を適正化することができる。さらに固定台８を傾斜さ
せることによって、シェル中子１５から取り除いたバリ
を落下させ、その後の清掃を容易にすることもできる。

【００３２】さらに、ここでは、バリ取り具２９を垂直
移動させるサーボモータのブレーキを解除しても、エア
バランサ３７によってバリ取り具ヘッド２２ひいてはバ
リ取り具２９が落下しないようになっている。そして、
一定以上の力を加えればバリ取り具ヘッド２２の高さを
変更でき、力を加えないときはその高さが維持される。
これによって、バリ取り具ヘッド２２を落下させること
なく、バリ取り具２９をシェル中子１５に接触させて、
その際のバリ取り具１５の位置データをコンピュータに
入力するダイレクトティーチングを行うことが容易にな
っている。

【００３３】（２） 第２実施例 図５および図６は、この発明の第２実施例に係る鋳物用
シェル中子バリ取り装置を示す。この実施例は、第１実
施例と基本的構成が同一であるので、同一の構成要素に
は同一の符号を付け、その説明を省略する。

【００３４】この実施例は、第１実施例に対して、固定
台８を傾動させる手段において異なっている。すなわち
固定台８の下部には、二つのクランプ４２が取り付けら
れており、両方のクランプ４２には軸４３が挿通され固
定されている。この軸４３は、テーブル１に設置された
サーボモータ（傾動手段）４４の回転軸である。なお、
符号４５は、軸４３を支持する軸受であり、この軸受４
５はテーブル１と一体に連結されたフレーム１１に取り
付けられている。

【００３５】これによって、サーボモータ４４を駆動す
ると、その軸４３の回動に伴って固定台８が傾動するよ
うになっている。サーボモータ４４は、第１実施例と同
様の図示しないコンピュータで制御されるようになって
いる。したがって、サーボモータ４４の回転角を制御す
ることによって、前述の実施例と同様にシェル中子１５
の表面とバリ取り具２９の接触角度を良好にすることが
可能であり、かつサーボモータ４４を駆動しない状態で
固定台８を傾けながら前述のようなダイレクトティーチ
ングを行える。また、固定台８を適宜傾斜させて、シェ
ル中子１５から除去したバリを落下させることができ
る。符号４６は、このバリを受け止める回収箱を示す。

【００３６】なお、前記のいずれの実施例においても、
軸１０および４３が梁３に平行に設けられ、固定台８が
アーム４と同一の平面内を回動するようになされている
が、これに限ることなく、固定台８を梁３と同一の平面
内を回動するようにしたり、他の平面内を回動するよう
にしたりしてもよい。さらに、傾動手段を二つ設けるこ
とにより、固定台８を、例えばアーム４と同一の平面内
でも、梁３と同一の平面内でも回動するようにしてもよ
い。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明にあっては、バリ取り具を直交する３軸に沿って移
動させてその位置を制御し、固定部に固定した鋳物用シ
ェル中子に接触させて、ここに形成されたバリを取り除
かせる。このようにバリ取り具が３軸に沿って移動可能
になっているため、操作前のプログラミングなどの準備
および制御が容易であり、かつ操作性に優れている。ま
た、傾動手段によって固定部を傾斜させることにより、
シェル中子の外形に傾斜面があっても、シェル中子とバ
リ取り具の接触角度を適正化する。さらに固定部を傾斜
させることによって、シェル中子から取り除いたバリを
落下させ、その後の清掃を容易にすることもできる。

【００３８】また請求項２に記載の発明にあっては、駆
動手段が前記バリ取り具支持部を停止させておく機能を
解除しても、落下規制手段によってバリ取り具が落下し
ないようになっている。これによって、バリ取り具を落
下させることなく、バリ取り具をシェル中子に接触させ
て、その際のバリ取り具の位置データを制御手段に入力
するダイレクトティーチングを行うことが容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第１の実施例による鋳物用シェル
中子のバリ取り装置の構成を示す左側面図である。

【図２】 第１の実施例の装置の正面図である。

【図３】 第１および第２の実施例の装置に使用される
バリ取り具支持部を示す正面図である。

【図４】 前記バリ取り具支持部の右側面図である。

【図５】 この発明の第２の実施例による鋳物用シェル
中子のバリ取り装置の構成を示す左側面図である。

【図６】 第２の実施例の装置の正面図である。

【符号の説明】

１ テーブル、３ 梁、４ アーム、６ バリ取り具支
持部、７ 支持板 ８ 固定台（固定部）、９ 軸受、１０ 軸、１２ サ
ーボシリンダ（傾動手段）、１５ シェル中子、１６
クランプ、２１ サーボモータ（駆動手段）、２２ バ
リ取り具ヘッド、２５ モータ、２９ バリ取り具、３
１，３２，３３ 移動用つまみ、３７ エアバランサ
（落下規制手段）、４２ クランプ、４３ 回転軸、４
４ サーボモータ（傾動手段）、４５ 軸受。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テーブルの上面に対して水平な２つの軸
   であって、互いに直交する２つの軸に沿って移動可能に
   なされていると共に前記２つの軸がなす平面に直交する
   軸に沿って移動可能になされたバリ取り具と、 前記バリ取り具でバリを除去する鋳物用シェル中子を固
   定する固定部と、前記テーブルに取り付けられ、前記固定部の下方に延在
   する軸部と、 前記固定部を前記軸部の回りに回転させて傾斜させる傾
   動手段とを具備することを特徴とする鋳物用シェル中子
   のバリ取り装置。
2. 【請求項２】 互いに直交すると共にほぼ水平に設けら
   れた２つの軸に沿って移動可能なバリ取り具支持部と、 前記バリ取り具支持部 に昇降自在に取り付けられたバリ
   取り具と、 前記バリ取り具支持部に設けられ、前記バリ取り具を昇
   降および停止させる駆動手段と、 前記駆動手段が前記バリ取り具を停止させておく機能を
   解除しても、前記バリ取り具を落下させない落下規制手
   段と、 前記バリ取り具の位置を記憶しかつ制御することのでき
   る制御手段と、前記バリ取り具でバリを除去する鋳物用シェル中子を固
   定する固定部と、 前記固定部を傾斜させる傾動手段と を具備する ことを特
   徴とする鋳物用シェル中子のバリ取り装置。