JP5333147B2

JP5333147B2 - 鋳造装置

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Publication number: JP5333147B2
Application number: JP2009237622A
Authority: JP
Inventors: 将史森川; 孝平井; 幸生福田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-10-14
Filing date: 2009-10-14
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2029-10-14
Also published as: JP2011083791A

Description

本発明は、鋳型に溶解金属である溶湯を流し込んで鋳物を生成する鋳造装置の技術に関する。

従来、砂型鋳型（以下、単に「鋳型」とする）に溶解金属である溶湯を流し込み、かかる溶湯を凝固させることで鋳物を生成する鋳造装置の技術は公知となっている。
このような鋳造装置は、図９に示すように、例えば、搬入ステーションＳＴ１１と位置決めステーションＳＴ１２と反転ステーションＳＴ１３と搬出ステーションＳＴ１４とに別れ、各ステーションＳＴ１１〜ＳＴ１４で鋳造工程を行う構成となる。
搬入ステーションＳＴ１１では、所定の装置によって成形される鋳型１００を位置決めステーションＳＴ１２に搬送する。
位置決めステーションＳＴ１２では、図１０（ａ）に示すように、鋳型１００の湯口部１０１の位置決めを行うとともに、注湯機より溶湯９０が鋳型１００に注湯される（図１０（ａ）に示す矢印Ｙ参照）。
反転ステーションＳＴ１３では、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）に示すように、注湯された状態の鋳型１００を、鋳型１００の形状に対応する専用ツール１４０によって把持する。そして、専用ツール１４０に連結されるアクチュエータを駆動させることで、鋳型１００を反転させる。
搬出ステーションＳＴ１４では、反転された鋳型１００より鋳物を取り出す所定の装置に搬送する。

このような鋳造装置１１０では、図１１（ａ）に示すように、砂型を形成する砂（珪砂）を接着する硬化剤樹脂（例えば、フェノール樹脂等）が、溶湯９０の熱に反応してガスが発生する（図１１（ａ）に示す矢印Ｇ・Ｇ・・・参照）。かかるガスは、臭気を伴うため、各ステーションＳＴ１１〜ＳＴ１４に臭気が拡散した場合には、ガスの回収が非常に困難となる。このため、注湯時に発生するガスを集塵する技術が求められている。
また、注湯機の精度等によって注湯量にばらつきがある場合がある。例えば、注湯される溶湯９０の量が多い場合には、図１１（ｂ）に示すように、鋳型１００に形成される湯口部１０１およびアガリ部１０４・１０４・１０４より溶湯９０がオーバーフローする場合がある（図１１（ｂ）に示す矢印Ｙ１・Ｙ１・・・参照）。この場合、図１０（ｃ）に示すように、搬出ステーションＳＴ１４において、アガリ部１０４・１０４・１０４が形成される面であるアガリ面１０５が搬送面となるため、搬送不良の要因となる可能性がある。このため、溶湯９０のオーバーフローを防止する技術が求められている。

上記のような問題を解消するための手段として、以下に示す特許文献１および特許文献２のような技術が開示されている。

特許文献１に開示された技術では、排滓ポットと開閉デッキと集塵機とを用いる。排滓ポットは、鋳床の孔部に収容される。開閉デッキは、開口部が形成され、排滓ポットに載置固定される。集塵機は、ダクトを介して開閉デッキに連結される。
集塵機を駆動させると、開閉デッキは、開口部より外気を吸入する。これにより、残鋼滓を排滓する際に発生する粉塵を集塵できる。つまり、タンディッシュの残鋼滓を排滓ポットと開閉デッキとの間に囲むことで、粉塵の拡散を防止できる。

特許文献１に開示された技術を鋳造装置１１０に用いた場合、鋳造装置１１０は、各ステーションＳＴ１１〜ＳＴ１４に別れているため、ステーション全体を囲む必要がある。この場合、集塵のための装置が大型化する。また、大型な装置でガスを吸入する場合には、ガスを吸入する部分より離れた位置で発生するガスを吸入しにくいという点で不利である。この場合、エアを吐出してガスを集塵することが考えられるが、大型化された装置では大風量が必要となる。
さらに、形状の異なる鋳型１００を別の搬入ステーションＳＴ１１より搬送する場合において、かかる搬入ステーションＳＴ１１を囲う必要がある。つまり、形状の異なる鋳型に鋳造を行うときに発生するガスを回収できない場合があり、ひいては汎用性が低いという点で不利であった。

特許文献２に開示された技術では、渦流式湯面レベルセンサとレーザ式湯面レベルセンサを用いる。渦流式湯面レベルセンサは、鋳型の湯口の近傍に設けられ、比較的近距離まで湯面が上昇しているかを監視する。これにより、湯面レベルを確実に監視できる。

特許文献２に開示された技術を鋳造装置１１０に用いた場合には、アガリ部１０４・１０４・１０４および湯口部１０１の数に応じて渦流式湯面レベルセンサおよびレーザ式湯面レベルセンサを配置する必要がある。また、鋳型１００の形状等を変更した場合には、アガリ部１０４・１０４・１０４の位置および個数が変わるため、渦流式湯面レベルセンサおよびレーザ式湯面レベルセンサを配置し直す必要がある。つまり、汎用性が低いという点で不利であった。

特開平８−１７４１６２号公報特開平８−１９８４４号公報

本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、形状の異なる鋳型に鋳造を行うことができ、汎用性を向上させることが可能な鋳造装置を提供するものである。

請求項１においては、
鋳型の形状に応じて前記鋳型の把持位置を調整しつつ、前記鋳型の端部を把持する把持機構を備え、前記把持機構により把持された鋳型を用いて鋳造を行う鋳造装置であって、
前記鋳型が外気と直接接触する面に沿ってエアを吐出するエア吐出部、および前記エア吐出部から吐出されたエアを吸入するエア吸入部を有し、前記鋳型が外気と直接接触する面の周囲にエアカーテンを生成する集塵機構と、
前記鋳型に溶湯を注湯するときに、前記鋳型のアガリ部が形成される面であるアガリ面に沿って平行に前記溶湯を監視するアガリ面センサを有する注湯完了確認機構と、
を具備し、
前記エア吐出部と前記エア吸入部と前記アガリ面センサとは、
前記把持機構に一体的に形成されるものである。

請求項２においては、
前記注湯完了確認機構は、
前記鋳型に溶湯を注湯するときに、前記溶湯が最後に供給される位置に対応するアガリ部を監視するアガリ部センサを有するものである。

請求項３においては、
前記鋳型に溶湯を注湯した後で、前記鋳型の湯口部に挿入されて前記溶湯と接触する挿入部を有する湯口部冷却機構をさらに具備し、
前記湯口部冷却機構は、
前記把持機構に一体的に形成されるものである。

本発明は、汎用性を向上できる、という効果を奏する。

鋳造装置の全体的な構成を示す概略斜視図。把持機構の拡大斜視図。把持機構が鋳型を把持する状態を示す模式図。集塵機構がガスを集塵する状態を示す模式図。注湯完了確認機構が溶湯を監視する状態を示す模式図。冷却機構が湯口を冷却する状態を示す模式図。鋳造の流れを示すフロー図。複数の搬入ステーションおよび複数の搬出ステーションで鋳造を行う鋳造装置を示す概略斜視図。従来の鋳造装置を示す説明図。従来の鋳型を反転させる状態を示す模式図。（ａ）鋳型に注湯している状態を示す図。（ｂ）鋳型を反転させる状態を示す図。（ｃ）鋳型を反転させた後の状態を示す図。従来の鋳造における問題点を示す模式図。（ａ）従来のガスが発生する状態を示す図。（ｂ）従来の溶湯がオーバーフローする状態を示す図。

以下に、本発明に係る鋳造装置の実施の一形態である鋳造装置１０について、図面を参照して説明する。

鋳造装置１０は、砂型鋳型１００に溶解金属である溶湯９０を流し込み、かかる溶湯９０を凝固させることで鋳物を生成するものである。

図１および図３に示すように、砂型鋳型１００は、略箱状に形成される。砂型鋳型１００には、外部に開口するカップ状の湯口部１０１と、湯口部１０１と連通される湯道部１０２と、鋳造後に鋳物として形成されるキャビティ部１０３と、外部に開口する略棒状のアガリ部１０４ａ・１０４ｂ・１０４ｃとが形成される。また、アガリ部１０４ａ・１０４ｂ・１０４ｃが形成される面は、アガリ面１０５として形成される。砂型鋳型１００は、砂（珪砂）を硬化剤樹脂（例えば、フェノール樹脂等）で接着することにより成形される。
なお、以下において、砂型鋳型１００は、単に「鋳型１００」とする。

まず、鋳造装置１０の全体的な構成について説明する。鋳造装置１０は、ロボット２０、注湯機構３０、把持機構４０、集塵機構５０、注湯完了確認機構６０、および湯口部冷却機構７０を具備する。

ロボット２０は、回転駆動することで把持機構４０を移動させる、あるいは回動させるものである。ロボット２０は、回動可能な軸を介して連結されるアーム部２１を備える。また、アーム部２１の先端には、把持機構４０が取り付けられる。従って、ロボット２０は、アーム部２１を回動させることにより、把持機構４０を所望の位置まで移動させる、あるいは所望の姿勢に回動させることが可能に構成される。
このようなロボット２０は、公知のロボット（多軸ロボット）が用いられ、その駆動源としてモータが連結される。

注湯機構３０は、鋳型１００に溶湯９０を注湯するものである。注湯機構３０は、ロボット２０の近傍に設けられるとともに、溶湯９０が貯溜される図示せぬ保持炉と連結されることにより構成される。注湯機構３０は、図示せぬ保持炉と鋳型１００の湯口部１０１とをノズル等によって連結し、エアの圧力によって溶湯９０を鋳型１００に注湯する。このような注湯機構３０には、公知の注湯機構が用いられる。

図２および図３に示すように、把持機構４０は、鋳型１００を把持するものである。把持機構４０は、主板４１、固定部材４２、および可動部材４３を備える。

主板４１は、略板状の部材であり、その板面の略中央部においてアーム部２１に連結される。

固定部材４２は、主板４１の一端部に取り付けられる。固定部材４２は、平面視において略Ｌ字状に形成される板状部材の下端部に棒状部材を連結することで構成される。固定部材４２の板状部材に対応する部分は、側面把持板４２ａとして形成される。また、固定部材４２の棒状部材に対応する部分は、下面把持爪４２ｂとして形成される。

固定部材４２には、略箱状の上面把持爪４２ｃ・４２ｄが形成される。上面把持爪４２ｃ・４２ｄは、それぞれ側面把持板４２ａの上部に所定の間隔を空けて配置される。上面把持爪４２ｃ・４２ｄは、それぞれアクチュエータ４４ａ・４４ｂが連結されることで、上下方向に往復動可能に構成される（図２に示す矢印Ｈ１・Ｈ１参照）。また、上面把持爪４２ｄは、図示せぬアクチュエータが連結されることで、上面把持爪４２ｃとの間隔を調整可能に構成される（図２に示す矢印Ｄ１参照）。

可動部材４３は、連結部材４６・４６を介して主板４１に取り付けられる。可動部材４３は、平面視において略Ｔ字状に形成される板状部材の下端部に棒状部材を連結することで構成される。可動部材４３には、図示せぬアクチュエータが連結されることで、固定部材４２と可動部材４３との間隔を調整可能に構成される（図２に示す矢印Ｗ参照）。可動部材４３の板状部材に対応する部分は、側面把持板４３ａとして形成される。また、可動部材４３の棒状部材に対応する部分は、下面把持爪４３ｂとして形成される。

可動部材４３には、略箱状の上面把持爪４３ｃ・４３ｄが形成される。上面把持爪４３ｃ・４３ｄは、それぞれ側面把持板４３ａの上部に所定の間隔を空けて配置される。上面把持爪４３ｃ・４３ｄは、それぞれアクチュエータ４５ａ・４５ｂが連結されることで、上下方向に往復移動可能に構成される（図２に示す矢印Ｈ２・Ｈ２参照）。また、上面把持爪４３ｄは、図示せぬアクチュエータが連結されることで、上面把持爪４３ｃとの間隔を調整可能に構成される（図２に示す矢印Ｄ２参照）。

また、下面把持爪４２ｂの主板４１側の端部には、鋳型１００を下面把持爪４２ｂに載置したときに、鋳型１００と主板４１との間に隙間が生じるような段差部が形成される。
なお、本実施形態の可動部材４３、上面把持爪４２ｃ・４２ｄ、および上面把持爪４３ｃ・４３ｄに連結されるアクチュエータとしては、サーボモータが用いられる。

集塵機構５０は、鋳型１００より発生するガスを集塵するものである。図２および図４に示すように、集塵機構５０は、エア吐出ノズル５１およびエア吸入ノズル５２を備える。

エア吐出ノズル５１は、ブロワなどにより構成される所定のエア供給源に連結されて、エアを吐出する。エア吐出ノズル５１は、第一吐出ノズル５１ａ、第二吐出ノズル５１ｂ、および第三吐出ノズル５１ｃ・５１ｃ・・・を備える。

第一吐出ノズル５１ａは、それぞれ可動部材４３の下面把持爪４３ｂの側面に、より詳細には、固定部材４２側の面に取り付けられる。第一吐出ノズル５１ａは、エアを複数の噴出口より吐出する（図４に示す矢印Ｅ１参照）。

第二吐出ノズル５１ｂは、可動部材４３の上面把持爪４３ｄと隣接して配置され、上面把持爪４３ｄを移動させるアクチュエータに連結される。つまり、第二吐出ノズル５１ｂは、上面把持爪４３ｃと上面把持爪４３ｄとの間隔を調整する際に、側面把持板４３ａに対して相対的に移動する。一方、上面把持爪４３ｄの上下方向の移動に伴っては、側面把持板４３ａに対して相対的に移動しない。第二吐出ノズル５１ｂは、エアを複数の噴出口より吐出する（図４に示す矢印Ｅ２・Ｅ２・・・参照）。

第三吐出ノズル５１ｃ・５１ｃ・・・は、それぞれ可動部材４３の上面把持爪４３ｃ・４３ｄの側面に、より詳細には、上面把持爪４３ｃ・４３ｄにおける固定部材４２側の面に取り付けられる。つまり、第三吐出ノズル５１ｃ・５１ｃ・・・は、上面把持爪４３ｃと上面把持爪４３ｄとの間隔を調整する際に側面把持板４３ａに対して相対的に移動するとともに、上面把持爪４３ｄが上下方向に移動する際に側面把持板４３ａに対して相対的に移動する。第三吐出ノズル５１ｃ・５１ｃ・・・は、エアを噴出口より吐出する（図４に示す矢印Ｅ３参照）。

エア吸入ノズル５２は、エア吐出ノズル５１より吐出されるエアを吸入し、所定の配管等を介して脱臭機に送る。エア吸入ノズル５２は、第一吸入ノズル５２ａ、第二吸入ノズル５２ｂ、および第三吸入ノズル５２ｃ・５２ｃ・・・を備える。

第一吸入ノズル５２ａは、固定部材４２の下面把持爪４２ｂの側面に、より詳細には、可動部材４３側の面に取り付けられる。第一吸入ノズル５２ａは、第一吐出ノズル５１ａより吐出されるエアを複数の吸入口より吸入する。

第二吸入ノズル５２ｂは、固定部材４２の上面把持爪４２ｄと隣接して配置され、上面把持爪４２ｄを移動させるアクチュエータに連結される。つまり、第二吸入ノズル５２ｂは、上面把持爪４２ｃと上面把持爪４２ｄとの間隔を調整する際に、側面把持板４２ａに対して相対的に移動する。一方、上面把持爪４２ｄの上下方向の移動に伴っては、側面把持板４２ａに対して相対的に移動しない。第二吸入ノズル５２ｂは、第二吐出ノズル５１ｂより吐出されるエアを吸入する。

第三吸入ノズル５２ｃ・５２ｃ・・・は、固定部材４２の上面把持爪４２ｃ・４２ｄの側面に、より詳細には、上面把持爪４２ｃ・４２ｄにおける可動部材４３側の面に取り付けられる。つまり、第三吸入ノズル５２ｃ・５２ｃ・・・は、上面把持爪４２ｃと上面把持爪４２ｄとの間隔を調整する際に側面把持板４２ａに対して相対的に移動するとともに、上面把持爪４２ｄが上下方向に移動する際に側面把持板４２ａに対して相対的に移動する。第三吸入ノズル５２ｃ・５２ｃ・・・は、第三吐出ノズル５１ｃ・５１ｃ・・・より吐出されるエアを吸入する。

このように構成される集塵機構５０は、把持機構４０がロボット２０によって移動されるあるいは回動されると、相対的に移動するあるいは回動する。つまり、集塵機構５０（エア吐出ノズル５１およびエア吸入ノズル５２）は、把持機構４０に一体的に形成される。

注湯完了確認機構６０は、注湯の完了を確認するものである。図２および図５に示すように、注湯完了確認機構６０は、アガリ面センサ６１およびアガリ部センサ６２を備える。

アガリ面センサ６１は、投光部６１ａおよび受光部６１ｂを備え、把持機構４０に取り付けられる。

投光部６１ａは、可動部材４３の下面把持爪４３ｂの一側面に、より詳細には、第一吐出ノズル５１ａより把持機構４０の内側に取り付けられる。投光部６１ａは、受光部６１ｂに向けて光を照射する（図５に示す矢印Ｂ参照）。

受光部６１ｂは、固定部材４２の下面把持爪４２ｂの一側面に、より詳細には、第一吸入ノズル５２ａより把持機構４０の内側に取り付けられる。受光部６１ｂは、投光部６１ａより照射される光を受光する。つまり、アガリ面センサ６１は、投光部６１ａと受光部６１ｂとの間を遮るものの有無を監視する。

このように構成されるアガリ面センサ６１は、把持機構４０がロボット２０によって移動されるあるいは回動されると、把持機構４０と一体的に移動するあるいは回動する。つまり、アガリ面センサ６１は、把持機構４０に一体的に形成される。
なお、本実施形態のアガリ面センサ６１としては、光電管が用いられる。

アガリ部センサ６２は、注湯機構３０に取り付けられる。アガリ部センサ６２は、レーザを照射して、アガリ部１０４ｃにおける湯面の位置を読み取る（図５に示す矢印Ｌ参照）。なお、本実施形態のアガリ部センサ６２には、レーザセンサが用いられる。

湯口部冷却機構７０は、鋳型１００の湯口部１０１を冷却するものである。図３および図６に示すように、湯口部冷却機構７０は、固定部材４２の側面把持板４２ａに取り付けられ、図３において上面把持爪４２ｃの下方に配置される。このような湯口部冷却機構７０には、鋳型１００と当接する蓋部７１と湯口部１０１に挿入される挿入部７２とが形成される。

蓋部７１は、湯口部１０１の内径より大きな外径を有する略円盤状に形成される。

挿入部７２は、蓋部７１の略中央部に形成される。挿入部７２は、湯口部１０１の内径より小さな外径を有する略円柱状に形成される。
従って、湯口部冷却機構７０は、図６において略Ｔ字状に形成される。

このような湯口部冷却機構７０には、配管等を介して所定のタンクより供給される冷却水を湯口部冷却機構７０内部に連通する内部通路７３が形成される。内部通路７３は、蓋部７１および挿入部７２の形状に沿って連続して形成される。従って、冷却水は、蓋部７１の一端部、挿入部７２、蓋部７１の他端部の順に流れる（図６に示す矢印Ｃ参照）。

このように構成される湯口部冷却機構７０には、図示せぬアクチュエータが連結されて、湯口部冷却機構７０が下面把持爪４２ｂと干渉しないように回動可能に構成される。また、湯口部冷却機構７０は、把持機構４０がロボット２０によって移動されるあるいは回動されると、把持機構４０と一体的に移動するあるいは回動する。つまり、湯口部冷却機構７０は、把持機構４０に一体的に形成される。

次に、鋳造装置１０を用いた鋳造の流れついて説明する。

まず、図１および図７に示すように、所定の装置によって成形された鋳型１００が搬入ステーションＳＴ１にセットされる（Ｓ１１０）。鋳型１００のキャビティ部１０３には、鋳物に中空部を形成するための図示せぬ中子が嵌め込まれる。また、鋳型１００は、湯口部１０１が下面を向くようにセットされる。従って、本実施形態では、鋳型１００は、アガリ面１０５が下面を向くようにセットされる。

次に、搬入ステーションＳＴ１にセットされる鋳型１００を把持機構４０によって把持（チャック）する（Ｓ１２０）。

具体的には、ロボット２０を駆動させて、搬入ステーションＳＴ１にセットされる鋳型１００に、主板４１および固定部材４２の側面把持板４２ａが当接するように把持機構４０を移動させる。このとき、下面把持爪４２ｂに形成される段差部により、主板４１と鋳型１００との間には、隙間が生じる。また、下面把持爪４２ｂは、アガリ面１０５と当接する。そして、鋳型１００の湯口部１０１は、上面把持爪４２ｃの下方に配置される。

ロボット２０を駆動した後に、図２および図３に示すように、上面把持爪４２ｄおよび上面把持爪４３ｄを移動させる。より詳細には、上面把持爪４２ｄが鋳型１００の端部の上方に配置されるように、上面把持爪４２ｄを移動させる。また、上面把持爪４３ｄが鋳型１００の端部の上方に配置されるように、上面把持爪４３ｄを移動させる。これにより、上面把持爪４２ｃと上面把持爪４２ｄと上面把持爪４３ｃと上面把持爪４３ｄとが、それぞれ鋳型１００の端部の上方に配置されることとなる。
また、可動部材４３を固定部材４２に向かう方向に移動させて、側面把持板４３ａを鋳型１００の側面に押し当てる。このとき、主板４１と鋳型１００との間には、隙間が生じているため、可動部材４３の移動に鋳型１００が干渉することを防止できる。
そして、図４に示すように、上面把持爪４２ｃ・４２ｄおよび上面把持爪４３ｃ・４３ｄを下方向に移動させて、鋳型１００の上面の端部（上面の頂点を成す部分）に押し当てる。
このように把持機構４０は、固定部材４２の上面把持爪４２ｃに押し当てられる位置を基準として、鋳型１００の形状に応じて鋳型１００の把持位置を調整しつつ、鋳型１００の端部を把持する。

このとき、可動部材４３を移動させるアクチュエータと、上面把持爪４２ｃ・４２ｄおよび上面把持爪４３ｃ・４３ｄを上下方向に移動させるアクチュエータ４４ａ・４４ｂおよびアクチュエータ４５ａ・４５ｂとの電力値を変更して、鋳型１００に押し当てる力を調整する。

これによれば、把持機構４０は、鋳型１００の形状に応じて上面把持爪４２ｃ・４２ｄおよび上面把持爪４３ｃ・４３ｄの位置を調整することができる。従って、把持機構４０は、形状の異なる鋳型１００の端部を把持することが可能になるため、従来技術にあるような専用ツール１４０（図１０（ｃ）参照）を用いることなく鋳型１００を把持できる。つまり、鋳型１００の形状に応じて把持機構４０を交換する必要がないため、汎用性を向上できる。

ここで、鋳型１００は、把持機構４０の主板４１と側面把持板４２ａと側面把持板４３ａと当接する。つまり、略箱状の鋳型１００の外形を形成する六面のうち三面は、把持機構４０によって囲まれる。言い換えれば、把持機構４０によって把持される鋳型１００は、三面が外気と直接接触する。より詳細には、図４に示すように、下面把持爪４２ｂおよび下面把持爪４３ｂに支持される面（アガリ面１０５）と、主板４１と当接する面の反対側の面と、上面把持爪４２ｃ・４２ｄおよび上面把持爪４３ｃ・４３ｄに押し当てられる面とが外気と直接接触する。
以下において、主板４１と当接する面の反対側の面を「接触面１０６」とする。また、上面把持爪４２ｃ・４２ｄと上面把持爪４３ｃ・４３ｄに押し当てられる面を「接触面１０７」とする。

図４および図７に示すように、鋳型１００を把持した後で、集塵機構５０による集塵が開始される（Ｓ１３０）。

具体的には、集塵機構５０は、エア吐出ノズル５１よりエアを吐出するとともに、エア吸入ノズル５２よりエアを吸入する。従って、第一吐出ノズル５１ａは、第一吸入ノズル５２ａに向かってエアを吐出する。これにより、鋳型１００のアガリ面１０５の外側には、エアカーテン（エアの流れ）が生成された状態となる。
また、第二吐出ノズル５１ｂは、第二吸入ノズル５２ｂに向かってエアを吐出する。これにより、鋳型１００の接触面１０６の外側には、エアカーテンが生成された状態となる。
また、第三吐出ノズル５１ｃ・５１ｃ・・・は、第三吸入ノズル５２ｃ・５２ｃ・・・に向かってエアを吐出する。これにより、鋳型１００の接触面１０７の外側には、エアカーテンが生成された状態となる。

このように、エア吐出ノズル５１は、鋳型１００の外気と直接接触する面（アガリ面１０５、接触面１０６、および接触面１０７）に沿ってエアを吐出する。また、エア吸入ノズル５２は、エア吐出ノズル５１より吐出されたエアを吸入する。これにより、集塵機構５０は、鋳型１００が外気と直接接触する面（アガリ面１０５、接触面１０６、および接触面１０７）の周囲にエアカーテンを生成する。つまり、鋳型１００は、エアカーテンによって覆われる。

ここで、鋳型１００に嵌め込まれる中子は、臭気を伴う部材である。従って、鋳型１００は臭気を発生する。つまり、把持機構４０に把持される鋳型１００は、外気と接触する面であるアガリ面１０５、接触面１０６、および接触面１０７より臭気が出る。アガリ面１０５、接触面１０６、および接触面１０７の外側には、エアカーテンが生成されているため、臭気の拡散が防止される。また、臭気は、エア吸入ノズル５２によって吸入されて、脱臭機に回収される。
つまり、鋳型１００を把持した後で、集塵を開始することにより、集塵機構５０は、中子に起因する臭気の拡散を防止できる。

なお、主板４１と鋳型１００との間には、段差部、連結部材４６・４６、および側面把持板４３ａが介在するため、隙間が生じている。この場合、鋳型１００の主板４１と当接する面より臭気が出るが、かかる臭気は、主板４１によって、アガリ面１０５あるいは接触面１０７にガイドされる。つまり、臭気の拡散が防止される。

図５および図７に示すように、鋳造装置１０は、集塵が開始された後で鋳型１００を反転させる（Ｓ１４０）。
具体的には、ロボット２０のアーム部２１を回動させて、図４に示す鋳型１００を１８０°回転させる。これにより、湯口部１０１が上面となるように鋳型１００を反転させる。

図１および図７に示すように、鋳造装置１０は、鋳型１００を反転させた後で、ロボット２０を駆動させて搬入ステーションＳＴ１の鋳型１００を注湯機構３０の下部へ移動させる（Ｓ１５０）。

図５および図７に示すように、鋳型１００を注湯機構３０の下部まで移動させた後で、鋳型１００には、注湯機構３０より溶湯９０が注湯される（図５に示す矢印Ｙ参照、Ｓ１６０）。溶湯９０は、湯口部１０１、湯道部１０２の順に通って、キャビティ部１０３に供給される。

このとき、砂を接着する硬化剤樹脂が溶湯９０の熱に反応して鋳型１００よりガスが発生する。従って、鋳型１００は、外気と接触する面であるアガリ面１０５、接触面１０６、および接触面１０７よりガスが出る。アガリ面１０５、接触面１０６、および接触面１０７の外側には、エアカーテンが生成されているため、ガスの拡散が防止される。また、ガスは、エア吸入ノズル５２によって吸入されて、脱臭機に回収される。

このように集塵機構５０を把持機構４０に一体的に形成することにより、把持機構４０が鋳型１００の形状に応じて鋳型１００の端部を把持するため、鋳型１００の外気と接触する面であるアガリ面１０５、接触面１０６、および接触面１０７の外側に接近してエアカーテンを生成できる。つまり、集塵機構５０を把持機構４０の端部に移動不能に取り付けた場合と比較して、効率よくガスを集塵できる。
さらに、エアカーテンを生成することにより、比較的大きな形状を有する鋳型１００の集塵を行う場合においても、集塵機構５０の外側にガスが漏れることを確実に防止できる。

溶湯９０を鋳型１００に注湯するときには、注湯完了確認機構６０によって、注湯完了の確認が行われる（Ｓ１７０）。すなわち、アガリ面センサ６１は、投光部６１ａより光を照射する。つまり、投光部６１ａは、アガリ面１０５に沿って平行に光を照射する。また、アガリ部センサ６２は、レーザをアガリ部１０４ｃに向けて照射する。

ここで、注湯機構３０より注湯される溶湯９０の量が多すぎた場合には、アガリ部１０４ａ・１０４ｂ・１０４ｃまたは湯口部１０１より溶湯９０がオーバーフローする。この場合、アガリ面センサ６１の投光部６１ａより照射される光が、受光部６１ｂに届かない（大きく遮られる）ため、溶湯９０がオーバーフローしたことを確認できる。この場合には、溶湯９０を注湯機構３０のエアの圧力を変更することで、溶湯９０を注湯機構３０にフィードバックする。
これによれば、アガリ部１０４ａ・１０４ｂ・１０４ｃおよび湯口部１０１をそれぞれ監視することなく溶湯９０のオーバーフローを監視できる。言い換えれば、アガリ面１０５全体を監視できる。
このように、アガリ面センサ６１は、鋳型１００に溶湯９０を注湯するときに、アガリ面１０５に沿って平行に溶湯９０を監視する。

アガリ面センサ６１を把持機構４０に一体的に形成することにより、鋳型１００の形状が変わったときにアガリ面センサ６１の取付位置等を変更する必要がない。つまり、汎用性を向上できる。また、アガリ面１０５に沿って平行に監視することで、湯口部１０１およびアガリ部１０４ａ・１０４ｂ・１０４ｃごとに監視する必要がないため、アガリ部１０４ａ・１０４ｂ・１０４ｃの位置が変わった場合等においてもアガリ面センサ６１の取付位置等を変更する必要がない。つまり、汎用性を向上できる。

ここで、アガリ部１０４ａ・１０４ｂ・１０４ｃまで溶湯９０が供給されたとき、キャビティ部１０３に溶湯９０が充填されたことがわかる。アガリ部１０４ａ・１０４ｂ・１０４ｃは、順番に溶湯９０が供給される。
本実施形態では、アガリ部１０４ａ、アガリ部１０４ｂ、アガリ部１０４ｃの順番で溶湯９０が供給される。従って、本実施形態では、アガリ部１０４ｃに溶湯９０が供給されたとき、鋳型１００に溶湯９０が充填されたことがわかる。

ここで、アガリ部センサ６２は、前述のように、アガリ部１０４ｃにおける湯面の位置を読み取る。言い換えれば、溶湯９０が最後に供給されるアガリ部１０４ｃの湯面の位置を読み取る。つまり、アガリ部センサ６２でアガリ部１０４ｃに溶湯９０が供給されたことを確認したときに、注湯を終了させることで、確実にキャビティ部１０３に溶湯９０を充填できる。
このようにアガリ部センサ６２は、鋳型１００に溶湯９０を注湯するときに、最後に供給されるアガリ部１０４ｃを監視する。

なお、本実施形態のアガリ面センサ６１は、光電管によって構成したがこれに限定されるものでない。アガリ面センサ６１は、アガリ面１０５全体を監視できればよく、例えば、複数の距離センサを下面把持爪４２ｂに取り付けることによって構成しても構わない。

また、本実施形態のアガリ部センサ６２は、レーザセンサによってアガリ部１０４ｃを監視したがこれに限定されるものでない。ただし、アガリ部センサ６２は、溶湯９０と接触することを防止するという観点より、非接触式のセンサであることが好ましい。
また、本実施形態のアガリ部センサ６２は、注湯機構３０に取り付けたがこれに限定されるものでない。すなわち、アガリ部センサ６２は、把持機構４０に取り付けても構わない。

注湯完了を確認した後で、図６および図７に示すように、湯口部冷却機構７０の挿入部７２が湯口部１０１に挿入されるとともに、湯口部冷却機構７０に冷却水が流される（図６に示す矢印Ｃ参照、Ｓ１８０）。
このとき、挿入部７２が湯口部１０１の溶湯９０と接触して、湯口部１０１の溶湯９０は、湯口部１０１および挿入部７２の形状に沿った形状に変えられる。従って、挿入部７２に溶湯９０が接触して、湯口部１０１の溶湯９０が薄くなる。つまり、溶湯９０と挿入部７２との間に接触部分７２ａを形成できる。従って、冷却水の伝達効率を向上できるため、湯口部１０１の溶湯９０を急速に冷却凝固できる。
このように、湯口部冷却機構７０の挿入部７２は、鋳型１００に溶湯９０を注湯した後で、鋳型１００の湯口部１０１に挿入されて溶湯９０と接触する。

湯口部冷却機構７０を湯口部１０１に挿入した後で、図４および図７に示すように、鋳型１００を反転させる（Ｓ１９０）。具体的には、ロボット２０のアーム部２１を回動させることで、図５に示す鋳型１００を１８０°回転させる。これにより、図４に示すように、湯口部１０１が下面となるように鋳型１００を反転させる。これにより、鋳型１００のキャビティ部１０３に圧力をかけることができるため、鋳造品質を保つことができる。
このとき、湯口部冷却機構７０は、把持機構４０に一体的に形成されているため、鋳型１００の反転に伴って一体的に回転する。つまり、挿入部７２が湯口部１０１に挿入されているため、蓋部７１は、鋳型１００のアガリ面１０５に当接したままの状態となる。つまり、蓋部７１とアガリ面１０５との間には、密着部分７１ａが形成されたままの状態となる（図６参照）。これにより、湯口部１０１より溶湯９０が逆流することを防止できる。

なお、蓋部７１の形状は、密着部分７１ａを形成することで湯口部１０１より溶湯９０が外部へ漏れることを防止できればよく、特に限定されるものでない。
また、挿入部７２の形状は、接触部分７２ａを形成することで冷却水の伝達効率を向上できればよく、特に限定されるものでない。
また、内部通路７３の形状は、本実施形態に限定されるものでない。ただし、内部通路７３は、湯口部１０１の溶湯９０を冷却するという観点より、挿入部７２を通るような形状であることが好ましい。

鋳型１００に溶湯９０が注湯されたとき、溶湯９０の熱によって鋳型１００が膨張するあるいは反る場合がある。この場合、鋳型１００を反転させる前に、把持機構４０の押し当てる力（以下、「把持力」とする）を調整する。ここで、可動部材４３、上面把持爪４２ｃ・４２ｄ、および上面把持爪４３ｃ・４３ｄは、それぞれ別のアクチュエータによって駆動する構成である。つまり、独立して駆動可能であるため、鋳型１００の膨張および反りに応じて、把持機構４０の把持力を調整できる。つまり、注湯時に膨張した鋳型１００を反転させる場合等においても、鋳型１００を落とすことなく確実に反転できる。

鋳型１００を反転させた後で、図１および図７に示すようにロボット２０のアーム部２１を回動させて、鋳型１００を搬出ステーションＳＴ２へ搬送する（Ｓ２００）。

鋳型１００を搬出ステーションＳＴ２へ搬送した後で、鋳型１００の把持を解除（アンチャック）する（Ｓ２１０）。このとき、集塵機構５０による集塵が停止されるとともに、湯口部冷却機構７０による湯口部１０１への挿入部７２の挿入が解除される。

このように、鋳造装置１０は、把持機構４０により把持された鋳型１００を用いて鋳造に関する一連の動作（Ｓ１１０〜Ｓ２００）を行うことができる。
集塵機構５０と湯口部冷却機構７０とは、把持機構４０の移動あるいは回動に伴って、把持機構４０と一体的に移動するあるいは回転する。
つまり、集塵機構５０は、鋳型１００を把持したときから鋳型１００の把持を解除するまでの間（Ｓ１２０〜Ｓ２１０）、アガリ面１０５と接触面１０６と接触面１０７との外側にエアカーテンを生成できるため、鋳型１００より発生する臭気およびガスの拡散を防止できる。従って、従来技術にあるような装置全体を囲んで集塵することなくガスの拡散を防止できる。このため、集塵機構５０の形状を小さくできるとともに、大風量を要することなくガスを集塵できる。
また、湯口部冷却機構７０は、挿入部７２が湯口部１０１に挿入したときから鋳型１００の把持を解除するまでの間（Ｓ１７０〜Ｓ２１０）、湯口部１０１に挿入部７２を挿入できるため、湯口部１０１より溶湯９０が逆流することを防止できる。

以下では、形状の異なる鋳型１００および鋳型２００に鋳造を行う場合の鋳造の流れついて説明する説明する。

図７および図８に示すように、鋳型１００および鋳型２００は、それぞれ鋳型１００および鋳型２００に対応する搬入ステーションＳＴ１にセットされる（Ｓ１１０）。

次に、搬入ステーションＳＴ１にセットされる鋳型１００あるいは鋳型２００を把持機構４０によって把持（チャック）する（Ｓ１２０）。このとき、ロボット２０のアーム部２１の移動先を変えるだけで、鋳型１００あるいは鋳型２００を把持できる。

鋳型１００あるいは鋳型２００を把持した後で、前述したような集塵、反転、注湯等が行われる（Ｓ１３０〜Ｓ１９０）。このとき、把持機構４０によって鋳型１００あるいは鋳型２００の端部が把持されるため、集塵機構５０は、注湯時に発生するガスを回収できる。また、湯口部冷却機構７０は、鋳型１００あるいは鋳型２００を反転させたときに、密着部分７１ａが形成されたままの状態となる（図６参照）ため、湯口部１０１より溶湯９０が逆流することを防止できる。

鋳型１００あるいは鋳型２００を反転させた後で、鋳型１００あるいは鋳型２００を搬出ステーションＳＴ２へ移動させる（Ｓ２００）。このとき、ロボット２０のアーム部２１の移動先を変えるだけで、鋳型１００あるいは鋳型２００に対応する搬出ステーションＳＴ２へ移動できる。

そして、鋳型１００あるいは鋳型２００の把持を解除（アンチャック）する（ＳＴ２００）。

このような場合において、集塵機構５０およびアガリ面センサ６１は、把持機構４０に一体的に形成されるため、鋳型１００および鋳型２００の形状に応じて取付位置の変更等を行う必要がない。
従って、鋳造装置１０は、ロボット２０のアーム部２１の移動先を変えるだけで、鋳型１００および鋳型２００に対して、鋳造を行うことができる。つまり、形状の異なる鋳型１００および鋳型２００に鋳造を容易に行うことができ、ひいては汎用性を向上できる。
また、注湯機構３０に溶湯９０の種類（例えば、アルミニウムおよび鉄等）が異なる保持炉を備える構成とすることにより、鋳型１００および鋳型２００に応じて異なる種類の溶湯９０を注湯できる。この場合、溶湯９０の種類が異なる鋳型に対して、鋳造に関する一連の動作を行うことができる。

なお、本実施形態の把持機構４０の可動部材４３、上面把持爪４２ｃ・４２ｄおよび上面把持爪４３ｃ・４３ｄを駆動させるアクチュエータは、サーボモータであったが、これに限定されるものでない。アクチュエータは、例えば、油圧シリンダであっても構わない。この場合、上面把持爪４２ｃ・４２ｄおよび上面把持爪４３ｃ・４３ｄの把持力を調整するための手段として圧力計が用いられる。

また、本実施形態の集塵機構５０は、可動部材４３より固定部材４２に向けてエアを吐出する構成としたが、これに限定されるものでない。すなわち、固定部材４２より可動部材４３に向かってエアを吐出する構成であっても構わない。この場合、固定部材４２には、エア吐出ノズル５１が取り付けられる。一方、可動部材４３には、エア吸入ノズル５２が取り付けられる。
また、集塵機構５０は、それぞれエアカーテンを生成する面において同じ方向にエアを吐出する構成であればよい。すなわち、第一吐出ノズル５１ａと第二吐出ノズル５１ｂとを固定部材４２より可動部材４３に向けてエアを吐出するとともに、第三吐出ノズル５１ｃ・５１ｃ・・・を可動部材４３より固定部材４２に向けてエアを吐出する構成であっても構わない。この場合、固定部材４２には、第一吐出ノズル５１ａと第二吐出ノズル５１ｂと第三吸入ノズル５２ｃ・５２ｃ・・・とが取り付けられる。一方、可動部材４３には、第一吸入ノズル５２ａと第二吸入ノズル５２ｂと第三吐出ノズル５１ｃ・５１ｃ・・・とが取り付けられる。

また、本実施形態の把持機構４０は、鋳型１００の湯口部１０１が形成される端部を基準として、鋳型１００の端部を把持する構成としたが、これに限定されるものでない。ただし、湯口部１０１が形成される端部を基準とすることで、湯口部１０１の位置が明確となるため、湯口部冷却機構７０を容易に湯口部１０１に挿入できるという観点より、湯口部１０１が形成される端部を基準とすることが好ましい。

１０鋳造装置
４０把持機構
４２固定部材
４３可動部材
５０集塵機構
５１エア吐出ノズル（エア吐出部）
５２エア吸入ノズル（エア吸入部）
６０注湯完了確認機構
６１アガリ面センサ
６２アガリ部センサ
７０湯口部冷却機構
１００鋳型
１０４アガリ部
１０５アガリ面

Claims

鋳型の形状に応じて前記鋳型の把持位置を調整しつつ、前記鋳型の端部を把持する把持機構を備え、前記把持機構により把持された鋳型を用いて鋳造を行う鋳造装置であって、
前記鋳型が外気と直接接触する面に沿ってエアを吐出するエア吐出部、および前記エア吐出部から吐出されたエアを吸入するエア吸入部を有し、前記鋳型が外気と直接接触する面の周囲にエアカーテンを生成する集塵機構と、
前記鋳型に溶湯を注湯するときに、前記鋳型のアガリ部が形成される面であるアガリ面に沿って平行に前記溶湯を監視するアガリ面センサを有する注湯完了確認機構と、
を具備し、
前記エア吐出部と前記エア吸入部と前記アガリ面センサとは、
前記把持機構に一体的に形成される鋳造装置。
前記注湯完了確認機構は、
前記鋳型に溶湯を注湯するときに、前記溶湯が最後に供給されるアガリ部を監視するアガリ部センサを有する請求項１に記載の鋳造装置。
前記鋳型に溶湯を注湯した後で、前記鋳型の湯口部に挿入されて前記溶湯と接触する挿入部を有する湯口部冷却機構をさらに具備し、
前記湯口部冷却機構は、
前記把持機構に一体的に形成される請求項１または請求項２に記載の鋳造装置。