JP6235524B2 - Sand mold manufacturing system and sand mold manufacturing method for manufacturing sand mold - Google Patents
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Description
本発明は、模型を配置した金枠内に砂を充填して砂鋳型を製造する砂鋳型製造システムおよび砂鋳型製造方法に関する。特に、本発明は、金枠内に砂を供給するノズルを移動させて砂鋳型を製造する砂鋳型製造システムおよび砂鋳型製造方法に関する。 The present invention relates to a sand mold manufacturing system and a sand mold manufacturing method for manufacturing a sand mold by filling sand into a metal frame in which a model is arranged. In particular, the present invention relates to a sand mold manufacturing system and a sand mold manufacturing method for manufacturing a sand mold by moving a nozzle for supplying sand into a metal frame.
砂鋳型を製造する場合、製品と同じ形状を有する模型を製作し、この模型を金枠内に配置し、金枠内の模型の周りに砂を充填している。金枠内における砂の締まり具合が砂鋳型の寸法精度に大きく影響を及ぼすので、砂を金枠内の模型の周りに適切に充填する必要がある。そのため、金枠内に砂を供給して適切に固める装置が種々提案されており、その一例として、特許文献１に開示された鋳型造型装置がある。 When manufacturing a sand mold, a model having the same shape as the product is manufactured, this model is arranged in a metal frame, and sand is filled around the model in the metal frame. Since the tightness of the sand in the metal frame greatly affects the dimensional accuracy of the sand mold, it is necessary to appropriately fill the sand around the model in the metal frame. For this reason, various apparatuses for supplying sand into the metal frame and hardening it appropriately have been proposed. As an example, there is a mold making apparatus disclosed in Patent Document 1.
特許文献１に開示される鋳型造型装置は、模型が配置された枠部材内に供給される砂を収容するタンクと、タンクの下端に一体に設けられていてタンク内の砂を枠部材内に供給するノズルと、を備える。この鋳型造型装置は、枠部材内に供給された砂を上から圧縮する機構と、砂の圧縮後にノズル内に詰まった砂をエアにより排除する機構とをさらに備えることにより、鋳型の製造不良を抑制している。 The mold making apparatus disclosed in Patent Document 1 includes a tank that houses sand supplied in a frame member in which a model is arranged, and a sand that is integrally provided at the lower end of the tank, and the sand in the tank is placed in the frame member. A nozzle for feeding. This mold making apparatus further includes a mechanism for compressing the sand supplied into the frame member from above, and a mechanism for removing the sand clogged in the nozzles after the sand is compressed by air, thereby preventing defective mold production. Suppressed.
一般に大型の製品を量産する鋳型を製造する場合、模型とともに、模型が配置される金枠も大型化する。大型化した金枠内に砂を供給すると、砂は横に広がったり、模型の形状に沿って模型の下側に潜りこんだりし易い。その結果、金枠に供給された砂の高さは一定に揃わなくなる。金枠内の砂の高さが揃っていない状態において、特許文献１に開示される鋳型製造装置のように砂を上から圧縮すると、製造された鋳型の砂の締まり具合が不均一になって、鋳物の寸法精度が低下する問題が発生する。
特許文献１に開示される鋳型製造装置は、比較的小さい製品を量産する鋳型を製造するものとなっており、したがって、上記の問題について特許文献１は何ら関知していない。
In general, when a mold for mass production of a large product is manufactured, a metal frame in which the model is arranged is enlarged along with the model. When sand is supplied into the enlarged metal frame, the sand easily spreads sideways or sinks under the model along the shape of the model. As a result, the height of the sand supplied to the metal frame is not uniform. In the state where the height of the sand in the metal frame is not uniform, when the sand is compressed from above as in the mold manufacturing apparatus disclosed in Patent Document 1, the degree of sand tightening of the manufactured mold becomes uneven. The problem that the dimensional accuracy of a casting falls occurs.
The mold manufacturing apparatus disclosed in Patent Document 1 manufactures a mold for mass-producing a relatively small product. Therefore, Patent Document 1 is not aware of the above problem.
上記の問題を回避する場合、従前においては、人が金枠内の砂の充填状態を目視で確認しながら、砂の高さが均一になるように人が砂供給装置のノズルを操作している。 In order to avoid the above problem, in the past, the person operated the nozzle of the sand supply device so that the height of the sand became uniform while visually checking the state of filling of the sand in the metal frame. Yes.
しかし、大型化した金枠においては、金枠の様々な場所に、どういう順序で、どれ位の量だけ砂を入れると砂の高さが一定に揃うかを判断するのは極めて困難である。砂が金枠内に供給される間、模型の形状や砂の状態に応じて砂の挙動が微妙に変わるからである。つまり、現状においては、人間の代わりにロボットが大型化した金枠内へ砂を供給するのは困難である。 However, in an enlarged metal frame, it is extremely difficult to determine in what order and how much sand is placed in various positions of the metal frame to obtain a uniform level of sand. This is because the sand behavior changes slightly depending on the shape of the model and the state of the sand while the sand is supplied into the metal frame. In other words, at present, it is difficult for a robot to supply sand into an enlarged metal frame instead of a human.
そこで本発明は、上述したような問題点に鑑みて、砂の高さが一定に揃うように砂を金枠内に供給できる鋳型製造システムを提供する。 In view of the above-described problems, the present invention provides a mold manufacturing system that can supply sand into a metal frame so that the height of the sand is uniform.
本発明の第一態様によれば、模型が配置された金枠内に砂を充填して砂鋳型を製造する砂鋳型製造システムであって、金枠内に砂を供給する砂供給ノズルと、砂供給ノズルを移動させるノズル移動装置と、ノズル移動装置を制御する制御装置とを備える、砂鋳型製造システムが提供される。さらに、この砂鋳型製造システムにおいて、金枠は、上面部が開口した中空体であってノズル移動装置の座標系上に位置決めされている。 According to the first aspect of the present invention, a sand mold manufacturing system for manufacturing a sand mold by filling sand into a metal frame in which a model is arranged, a sand supply nozzle for supplying sand into the metal frame; There is provided a sand mold manufacturing system including a nozzle moving device that moves a sand supply nozzle and a control device that controls the nozzle moving device. Further, in this sand mold manufacturing system, the metal frame is a hollow body having an open top surface and is positioned on the coordinate system of the nozzle moving device.
そして、上記第一態様の砂鋳型製造システムにおいて、
制御装置は、
金枠の上面部の開口領域を仮想的に複数の小領域に分割し、各々の小領域の座標をノズル移動装置の座標系上の砂供給位置として定義する砂供給位置定義部と、
各々の砂供給位置における、金枠の内部空間の高さを計測する高さ計測部と、
各々の砂供給位置における前記高さに基づき、各々の砂供給位置において供給すべき砂の量を決定する砂供給量決定部と、を備えている。
さらに、制御装置は、
砂供給ノズルを各々の砂供給位置に逐次配置するようにノズル移動装置を動作させ、砂供給位置ごとに、砂供給量決定部により決定された量の砂を砂供給ノズルから金枠内に供給するようになされている。
And in the sand mold manufacturing system of the first aspect,
The control device
A sand supply position defining unit that virtually divides the opening area of the upper surface portion of the metal frame into a plurality of small areas, and defines the coordinates of each small area as a sand supply position on the coordinate system of the nozzle moving device;
A height measuring unit that measures the height of the inner space of the metal frame at each sand supply position;
A sand supply amount determining unit that determines the amount of sand to be supplied at each sand supply position based on the height at each sand supply position.
Furthermore, the control device
The nozzle moving device is operated so that the sand supply nozzles are sequentially arranged at each sand supply position, and the amount of sand determined by the sand supply amount determination unit is supplied from the sand supply nozzle into the metal frame at each sand supply position. It is made to do.
本発明は、第一態様に限られず、以下の第二態様ないし第五態様のいずれかの砂鋳型製造システムや、第六態様ないし第十態様のいずれかの砂鋳型製造方法を提供することもできる。 The present invention is not limited to the first aspect, and can also provide the sand mold manufacturing system according to any one of the following second aspect to fifth aspect, and the sand mold manufacturing method according to any of the sixth aspect to tenth aspect. it can.
本発明の第二態様によれば、第一態様の砂鋳型製造システムであって、制御装置は、砂供給位置ごとに、砂供給ノズルから金枠内に前記決定された量の砂を供給した後、高さ計測部により、各々の砂供給位置における、金枠の内部空間の高さを再計測し、
再計測された高さが所定の閾値よりも大きい砂供給位置に対して、砂供給量決定部により、再計測された高さに基づいて供給すべき砂の量を決定し、
再計測された高さが前記所定の閾値よりも大きい砂供給位置に砂供給ノズルを逐次配置するようにノズル移動装置を動作させて、再計測された高さに基づいて決定された量の砂を砂供給ノズルから金枠内に供給するようにした、砂鋳型製造システムが提供される。
According to the second aspect of the present invention, in the sand mold manufacturing system of the first aspect, the control device supplies the determined amount of sand into the metal frame from the sand supply nozzle for each sand supply position. After that, the height measurement unit re-measures the height of the inner space of the metal frame at each sand supply position,
For the sand supply position where the remeasured height is greater than a predetermined threshold, the sand supply amount determination unit determines the amount of sand to be supplied based on the remeasured height,
The amount of sand determined based on the remeasured height is determined by operating the nozzle moving device so that the sand supply nozzles are sequentially arranged at the sand supply position where the remeasured height is greater than the predetermined threshold. A sand mold manufacturing system is provided in which a metal is supplied from a sand supply nozzle into a metal frame.
本発明の第三態様によれば、第一態様または第二態様の砂鋳型製造システムであって、砂供給位置定義部は、開口領域を、金枠上の任意の点を基準にして規則的に配列されている複数の小領域に仮想的に分割しており、任意の点は、ノズル移動装置の座標系に関連付けられている、砂鋳型製造システムが提供される。 According to the third aspect of the present invention, in the sand mold manufacturing system according to the first aspect or the second aspect, the sand supply position defining unit is configured such that the opening region is regularly defined based on an arbitrary point on the metal frame. There is provided a sand mold manufacturing system in which an arbitrary point is virtually divided into a plurality of small regions arranged in the same manner, and arbitrary points are associated with the coordinate system of the nozzle moving device.
本発明の第四態様によれば、第一態様から第三態様のいずれかの砂鋳型製造システムであって、高さ計測部は、金枠の上方に設置された三次元視覚センサを有し、該三次元視覚センサにより、各々の前記砂供給位置における、金枠の内部空間の高さを計測する、砂鋳型製造システムが提供される。 According to the fourth aspect of the present invention, in the sand mold manufacturing system according to any one of the first aspect to the third aspect, the height measuring unit has a three-dimensional visual sensor installed above the metal frame. The sand mold manufacturing system for measuring the height of the inner space of the metal frame at each of the sand supply positions by the three-dimensional visual sensor is provided.
本発明の第五態様によれば、第一態様から第四態様のいずれかの砂鋳型製造システムであって、ノズル移動装置はロボットである、砂鋳型製造システムが提供される。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the sand mold manufacturing system according to any one of the first to fourth aspects, wherein the nozzle moving device is a robot.
本発明の第六態様によれば、模型が配置された金枠内に砂を充填して砂鋳型を製造する砂鋳型製造方法が提供される。そして、第六態様の砂鋳型製造方法は、
砂供給ノズルを移動させるノズル移動装置を設け、
金枠を上面部が開口した中空体として作製して、ノズル移動装置の座標系上に位置決めし、
金枠の上面部の開口領域を仮想的に複数の小領域に分割し、各々の小領域の座標をノズル移動装置の座標系上の砂供給位置として定義し、
各々の砂供給位置における、金枠内の空間部の高さを計測し、
各々の砂供給位置における前記高さに基づいて、各々の砂供給位置において供給すべき砂の量を決定し、
砂供給ノズルを各々の砂供給位置に逐次配置するようにノズル移動装置を動作させ、砂供給位置ごとに、決定された量の砂を砂供給ノズルから金枠内に供給することを含む。
According to the sixth aspect of the present invention, there is provided a sand mold manufacturing method for manufacturing a sand mold by filling sand in a metal frame in which a model is arranged. And the sand mold manufacturing method of the sixth aspect is:
A nozzle moving device for moving the sand supply nozzle is provided,
Producing a metal frame as a hollow body with an open top, positioning it on the coordinate system of the nozzle moving device,
The opening area on the upper surface of the metal frame is virtually divided into a plurality of small areas, and the coordinates of each small area are defined as the sand supply position on the coordinate system of the nozzle moving device,
Measure the height of the space in the metal frame at each sand supply position,
Based on the height at each sand supply location, determine the amount of sand to be supplied at each sand supply location;
The nozzle moving device is operated to sequentially arrange the sand supply nozzles at the respective sand supply positions, and each determined sand supply position includes supplying a determined amount of sand from the sand supply nozzle into the metal frame.
本発明の第七態様によれば、第六態様の砂鋳型製造方法であって、
砂供給位置ごとに、砂供給ノズルから金枠内に前記決定された量の砂を供給した後、各々の砂供給位置における、金枠の内部空間の高さを再計測し、
再計測された高さが所定の閾値よりも大きい砂供給位置に対して、再計測された高さに基づいて供給すべき砂の量を決定し、
再計測された高さが前記所定の閾値よりも大きい砂供給位置に砂供給ノズルを逐次配置するようにノズル移動装置を動作させて、再計測された高さに基づいて決定された量の砂を砂供給ノズルから金枠内に供給する、砂鋳型製造方法が提供される。
According to the seventh aspect of the present invention, there is provided a sand mold manufacturing method according to the sixth aspect,
For each sand supply position, after supplying the determined amount of sand from the sand supply nozzle into the metal frame, the height of the inner space of the metal frame at each sand supply position is re-measured.
For the sand supply position where the remeasured height is greater than a predetermined threshold, determine the amount of sand to be supplied based on the remeasured height,
The amount of sand determined based on the remeasured height is determined by operating the nozzle moving device so that the sand supply nozzles are sequentially arranged at the sand supply position where the remeasured height is greater than the predetermined threshold. A method for producing a sand mold is provided, in which is supplied from a sand supply nozzle into a metal frame.
本発明の第八態様によれば、第六態様または第七態様の砂鋳型製造方法であって、仮想的に分割された複数の小領域は、金枠上の任意の点を基準にして規則的に配列されており、任意の点は、ノズル移動装置の座標系に関連付けられている、砂鋳型製造方法が提供される。 According to the eighth aspect of the present invention, in the sand mold manufacturing method according to the sixth aspect or the seventh aspect, the plurality of virtually divided small regions are defined based on an arbitrary point on the metal frame. There is provided a method for producing a sand mold, wherein the points are arranged in order and any point is associated with the coordinate system of the nozzle moving device.
本発明の第九態様によれば、第六態様から第八態様のいずれかの砂鋳型製造方法であって、各々の砂供給位置における、金枠の内部空間の高さを計測するとき、金枠の上方に配置された三次元視覚センサを用いる、砂鋳型製造方法が提供される。 According to the ninth aspect of the present invention, in the sand mold manufacturing method of any one of the sixth aspect to the eighth aspect, when measuring the height of the inner space of the metal frame at each sand supply position, A sand mold manufacturing method using a three-dimensional visual sensor disposed above a frame is provided.
本発明の第十態様によれば、第六態様から第九態様のいずれかの砂鋳型製造方法であって、ノズル移動装置はロボットである、砂鋳型製造方法が提供される。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the sand mold manufacturing method according to any one of the sixth to ninth aspects, wherein the nozzle moving device is a robot.
本発明の第一態様および第六態様によれば、鋳型を製造する際、金枠は、砂供給ノズルを移動させるノズル移動装置の座標系上に位置決めされる。そして、金枠の上面部の開口領域は仮想的に複数の小領域に分割され、各々の小領域の座標はノズル移動装置の座標系上の砂供給位置として定義される。それにより、ノズル移動装置は、砂供給ノズルを各々の砂供給位置に逐次移動させられるようになる。また、各々の砂供給位置において計測された、金枠の内部空間の高さに基づき、各々の砂供給位置において供給すべき砂の量が決定される。それにより、砂供給位置ごとに、決定された量の砂を砂供給ノズルから金枠内に供給することができる。つまり、第一態様および第六態様によれば、従前において金枠内の砂の高さが揃うように人が砂供給ノズルを操作していた作業を自動化することができる。 According to the first aspect and the sixth aspect of the present invention, when the mold is manufactured, the metal frame is positioned on the coordinate system of the nozzle moving device that moves the sand supply nozzle. And the opening area | region of the upper surface part of a metal frame is virtually divided | segmented into several small area | regions, and the coordinate of each small area | region is defined as the sand supply position on the coordinate system of a nozzle moving device. Accordingly, the nozzle moving device can sequentially move the sand supply nozzle to each sand supply position. Further, the amount of sand to be supplied at each sand supply position is determined based on the height of the internal space of the metal frame measured at each sand supply position. Thereby, the determined amount of sand can be supplied into the metal frame from the sand supply nozzle for each sand supply position. That is, according to the first aspect and the sixth aspect, it is possible to automate the work in which a person has previously operated the sand supply nozzle so that the height of the sand in the metal frame is uniform.
また、本発明の第二態様および第七態様によれば、砂供給位置ごとに、決定された量の砂を金枠内に供給した後、各々の砂供給位置における、金枠の内部空間の高さを計測して、当該高さに基づいた砂供給量を決定するといった操作が複数回行われる。この操作において、計測された高さが所定の閾値よりも大きい砂供給位置のみに対して、当該計測された高さに基づいた量の砂を供給している。このため、金枠内に供給された砂の状態が微妙に変化しても、砂の高さが一定に揃うように適量の砂を金枠内に充填することができる。その結果、製造された鋳型の砂の締まり具合が均一になり、寸法精度の良好な鋳型を製造することができる。特に、模型の底部が窄まっている場合や、金枠が大型のものである場合に、本実施形態の砂鋳型製造システムによって、砂の高さが一定に揃うように砂を金枠内に供給することができる。さらに、砂を補充すべき場所に必要最小限の量の砂を正確に供給することができる。また、砂の供給操作中に枠内から砂を溢れさせることもない。 According to the second aspect and the seventh aspect of the present invention, after supplying the determined amount of sand into the metal frame for each sand supply position, the inner space of the metal frame at each sand supply position An operation of measuring the height and determining the sand supply amount based on the height is performed a plurality of times. In this operation, an amount of sand based on the measured height is supplied only to a sand supply position where the measured height is greater than a predetermined threshold. For this reason, even if the state of the sand supplied into the metal frame slightly changes, an appropriate amount of sand can be filled into the metal frame so that the height of the sand is uniform. As a result, the degree of sand tightening of the manufactured mold becomes uniform, and a mold with good dimensional accuracy can be manufactured. In particular, when the bottom of the model is narrowed or the metal frame is large, the sand mold manufacturing system of this embodiment allows sand to be placed in the metal frame so that the height of the sand is uniform. Can be supplied. Further, the minimum amount of sand can be accurately supplied to the place where the sand is to be replenished. Further, the sand does not overflow from the frame during the sand supply operation.
本発明の第三態様および第八態様によれば、仮想的に分割された複数の小領域は、金枠上の任意の点を基準にして規則的に配列されている複数の小領域である。このように複数の小領域が基準点に対して一定の規則に基づいて配置されていれば、その規則性に沿った数式から、基準点に対する各小領域の座標を容易に算出して定義することができる。 According to the third aspect and the eighth aspect of the present invention, the plurality of virtually divided small regions are the plurality of small regions regularly arranged with reference to any point on the metal frame. . In this way, if a plurality of small areas are arranged based on a certain rule with respect to the reference point, the coordinates of each small area with respect to the reference point are easily calculated and defined from a mathematical formula along the regularity. be able to.
本発明の第四態様および第九態様によれば、金枠の上方に配置された三次元視覚センサにより、各々の砂供給位置における、金枠の内部空間の高さを容易に計測することができる。また、三次元視覚センサは金枠の上方に配置されているため、砂供給ノズルの移動は三次元視覚センサにより妨げられない。 According to the fourth and ninth aspects of the present invention, the height of the inner space of the metal frame at each sand supply position can be easily measured by the three-dimensional visual sensor arranged above the metal frame. it can. Further, since the three-dimensional visual sensor is arranged above the metal frame, the movement of the sand supply nozzle is not hindered by the three-dimensional visual sensor.
本発明の第五態様および第十態様によれば、ノズル移動装置としてロボットを用いることにより、砂供給ノズルを容易にかつ正確に移動させることができる。 According to the fifth and tenth aspects of the present invention, the sand supply nozzle can be moved easily and accurately by using a robot as the nozzle moving device.
添付図面に示される本発明の典型的な実施形態の詳細な説明から、本発明のこれらの目的、特徴および利点ならびに他の目的、特徴および利点がさらに明確になるであろう。 These and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description of exemplary embodiments of the present invention illustrated in the accompanying drawings.
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の図面において、同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。また、図示した砂鋳型製造システムの形態は本発明の一例であり、本発明の砂鋳型製造システムは図示の形態に限られない。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same members are denoted by the same reference numerals. In order to facilitate understanding, the scales of these drawings are appropriately changed. Moreover, the form of the illustrated sand mold manufacturing system is an example of the present invention, and the sand mold manufacturing system of the present invention is not limited to the illustrated form.
図１は本発明の一実施形態の砂鋳型製造システムの構成を示すブロック図である。
図１に示される形態の砂鋳型製造システム１は、模型２が内部に配置された金枠３と、砂を金枠３内に供給する砂供給装置４と、を備える。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a sand mold manufacturing system according to an embodiment of the present invention.
A sand mold manufacturing system 1 in the form shown in FIG. 1 includes a metal frame 3 in which a model 2 is disposed, and a sand supply device 4 that supplies sand into the metal frame 3.
砂供給装置４には砂供給ノズル４ａが設けられている。模型２は製造製品と同じ形状を有する。金枠３は、上面部が開口した中空体から作製されていて、所定の位置に位置決めされている。なお、図示された金枠３は、上面部が開口した中空直方体として形成されているが、本発明は図示された金枠形状に限定しないものとする。 The sand supply device 4 is provided with a sand supply nozzle 4a. The model 2 has the same shape as the manufactured product. The metal frame 3 is made of a hollow body whose upper surface is open and is positioned at a predetermined position. In addition, although the illustrated metal frame 3 is formed as a hollow rectangular parallelepiped having an upper surface opened, the present invention is not limited to the illustrated metal frame shape.
さらに、砂鋳型鋳造システム１は、図１に示されるように、ロボット５と、砂供給装置４およびロボット５を制御する制御装置６と、金枠３の高さや金枠３内に在る模型２または砂の高さを測定する高さ測定センサ７と、を備える。 Further, as shown in FIG. 1, the sand mold casting system 1 includes a robot 5, a sand supply device 4, a control device 6 for controlling the robot 5, a height of the metal frame 3, and a model existing in the metal frame 3. 2 or a height measuring sensor 7 for measuring the height of sand.
ロボット５は垂直型多関節マニュピレータである。金枠３の固定位置はロボット５の座標系と関連付けられている。ロボット５のアーム先端部には、図１に示されるように、砂供給ノズル４ａを把持自在なハンド部５ａが設けられている。砂供給ノズル４ａは伸縮自在なチューブ４ｂを介して砂供給装置４に接続されている。それにより、砂供給ノズル４ａの部分だけがロボット５により移動可能である。本実施形態においては、ハンド部５ａによって砂供給ノズル４ａをロボット５のアーム先端部に把持する構成を採用している。しかし本発明はこの構成に限られず、砂供給ノズル４ａはロボット５のアーム先端部に直接的に取付けられていてもよい。 The robot 5 is a vertical articulated manipulator. The fixed position of the metal frame 3 is associated with the coordinate system of the robot 5. As shown in FIG. 1, a hand portion 5a capable of gripping the sand supply nozzle 4a is provided at the arm tip of the robot 5. The sand supply nozzle 4a is connected to the sand supply device 4 via a telescopic tube 4b. Thereby, only the part of the sand supply nozzle 4 a can be moved by the robot 5. In this embodiment, the structure which hold | grips the sand supply nozzle 4a to the arm front-end | tip part of the robot 5 with the hand part 5a is employ | adopted. However, the present invention is not limited to this configuration, and the sand supply nozzle 4 a may be directly attached to the arm tip of the robot 5.
高さ測定センサ７は、図１に示されるように金枠３の開口部３ａの上方に設置されている。そして、高さ測定センサ７は、当該センサの位置から、金枠３内の模型２もしくは砂までの鉛直方向距離、すなわち高さを測定する。金枠３内の、模型２や砂が無い部分においては、高さ測定センサ７は、当該センサの位置から金枠３の底面までの高さを測定する。そのような高さを測定する高さ測定センサ７として、三次元視覚センサが使用されている。 As shown in FIG. 1, the height measurement sensor 7 is installed above the opening 3 a of the metal frame 3. The height measuring sensor 7 measures the vertical distance from the sensor position to the model 2 or the sand in the metal frame 3, that is, the height. In a portion of the metal frame 3 where there is no model 2 or sand, the height measuring sensor 7 measures the height from the position of the sensor to the bottom surface of the metal frame 3. A three-dimensional visual sensor is used as the height measuring sensor 7 for measuring such height.
三次元視覚センサには、光切断法と二眼ステレオ方式を併用したものを適用することが好ましい。具体的には、プロジェクタおよびビデオカメラを測定対象の上方に設置し、ビデオカメラの撮像面と、プロジェクタの光投射部との位置関係を予め決定しておく。スリット状の光をプロジェクタから測定対象に投射すると、測定対象の表面には周辺よりも高輝度の光帯が形成され、この光帯はビデオカメラの撮像面上に投影される。そして、ビデオカメラの撮像面、例えばＣＣＤ上に投影された光帯の位置情報から、三角測量の原理を利用してセンサと測定対象との間の距離を計測する（光切断法）。さらに、このような光切断法において、複数本の光帯を測定対象の全域に所定のピッチで投射することにより、測定対象全体の三次元計測を行う。また、測定精度を確保するため、二台のビデオカメラをプロジェクタの左右に設置し、測定対象を異なる方向から二台のビデオカメラにより撮影して測定対象の三次元計測を行う方法（二眼ステレオ方式）を光切断法と併用することが好ましい。 For the three-dimensional visual sensor, it is preferable to use a combination of a light cutting method and a binocular stereo method. Specifically, the projector and the video camera are installed above the measurement target, and the positional relationship between the imaging surface of the video camera and the light projection unit of the projector is determined in advance. When the slit-shaped light is projected from the projector onto the measurement target, a light band with higher brightness than the periphery is formed on the surface of the measurement target, and this light band is projected onto the imaging surface of the video camera. Then, the distance between the sensor and the measurement object is measured using the principle of triangulation from the position information of the light band projected on the imaging surface of the video camera, for example, the CCD (light cutting method). Furthermore, in such a light cutting method, three-dimensional measurement of the entire measurement target is performed by projecting a plurality of light bands on the entire measurement target at a predetermined pitch. In order to ensure measurement accuracy, two video cameras are installed on the left and right sides of the projector, and the measurement target is photographed with two video cameras from different directions (three-dimensional stereo measurement). The method is preferably used in combination with the light cutting method.
勿論、上述した光切断法および二眼ステレオ法を利用した三次元視覚センサに限らず、その他の三次元計測法を利用したものであってもよい。例えば、発光部から測定対象全体に光を照射してから、測定対象により反射された反射光がビデオカメラの撮像面に達するまでに要した時間を計測し、その計測時間と光速との関係から、センサと測定対象との間の距離を算出する方法、いわゆるＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式を利用してもよい。 Of course, the present invention is not limited to the above-described three-dimensional visual sensor using the light sectioning method and the binocular stereo method, and other three-dimensional measurement methods may be used. For example, measure the time required for the reflected light reflected from the measurement object to reach the imaging surface of the video camera after irradiating the entire measurement object from the light emitting unit, and from the relationship between the measurement time and the speed of light A method for calculating the distance between the sensor and the measurement target, a so-called TOF (Time Of Flight) method may be used.
さらに、制御装置６について詳述する。
図１に示されるように、制御装置６は、砂供給装置４およびロボット５に接続されている。制御装置６はデジタルコンピュータである。さらに、制御装置６は、砂供給位置定義部１１と、ロボット制御部１２と、高さ計測部１３と、砂供給量決定部１４と、を備える。以下、制御装置６の各構成要素について順に説明する。
Further, the control device 6 will be described in detail.
As shown in FIG. 1, the control device 6 is connected to the sand supply device 4 and the robot 5. The control device 6 is a digital computer. Furthermore, the control device 6 includes a sand supply position definition unit 11, a robot control unit 12, a height measurement unit 13, and a sand supply amount determination unit 14. Hereinafter, each component of the control apparatus 6 is demonstrated in order.
砂供給位置定義部１１は、金枠３の開口部３ａの領域を仮想的に複数の小領域に分割するとともに、各々の小領域を砂供給位置として定義し、各々の砂供給位置をロボット制御部１２に出力する。砂供給位置の定義の仕方については後述する。 The sand supply position defining unit 11 virtually divides the area of the opening 3a of the metal frame 3 into a plurality of small areas, defines each small area as a sand supply position, and controls each sand supply position by robot control. To the unit 12. The method of defining the sand supply position will be described later.
ロボット制御部１２は、ハンド部５ａにより砂供給ノズル４ａを把持させるようにロボット５を動作させる。さらに、ロボット制御部１２は、砂供給位置定義部１１により定義された各砂供給位置に砂供給ノズル４ａを配置するようにロボット５を動作させる。 The robot control unit 12 operates the robot 5 so that the sand supply nozzle 4a is gripped by the hand unit 5a. Further, the robot control unit 12 operates the robot 5 so as to arrange the sand supply nozzle 4 a at each sand supply position defined by the sand supply position definition unit 11.
高さ計測部１３は、各々の砂供給位置における、金枠３の内部空間の高さを計測する。言い換えれば、高さ計測部１３は、高さ測定センサ７によって、図１に示されるような金枠３の上端部の位置から、金枠３内に在る模型２もしくは砂までの高さを計測する。金枠３内の、模型２や砂が無い部分においては、高さ計測部１３は、金枠３の上端部の位置から金枠３の底面までの高さを計測する。
具体的には、上述したような三次元視覚センサを高さ測定センサ７として使用することにより、三次元視覚センサの位置から、金枠３の上端部までの高さを取得する。さらに、三次元視覚センサの位置から、金枠３内の各砂供給位置における模型２または砂までの高さも取得する。このような二つの高さの差により、金枠３の上端部の位置から、金枠３内の各砂供給位置における模型２または砂までの高さ、すなわち金枠３の内部空間の高さが得られる。こうして計測された高さの情報は、砂供給量決定部１４に出力される。
The height measuring unit 13 measures the height of the internal space of the metal frame 3 at each sand supply position. In other words, the height measurement unit 13 uses the height measurement sensor 7 to determine the height from the position of the upper end of the metal frame 3 as shown in FIG. 1 to the model 2 or sand in the metal frame 3. measure. In a portion where there is no model 2 or sand in the metal frame 3, the height measuring unit 13 measures the height from the position of the upper end portion of the metal frame 3 to the bottom surface of the metal frame 3.
Specifically, the height from the position of the three-dimensional visual sensor to the upper end of the metal frame 3 is acquired by using the three-dimensional visual sensor as described above as the height measuring sensor 7. Further, the height from the position of the three-dimensional visual sensor to the model 2 or sand at each sand supply position in the metal frame 3 is also acquired. Due to the difference between the two heights, the height from the position of the upper end of the metal frame 3 to the model 2 or the sand at each sand supply position in the metal frame 3, that is, the height of the internal space of the metal frame 3. Is obtained. The height information thus measured is output to the sand supply amount determination unit 14.
なお、高さ測定センサ７として、上述した光切断法を利用した三次元視覚センサを使用する場合には、当該三次元視覚センサから複数本のスリット光を金枠３全体に所定のピッチで投射して金枠３およびその内部の三次元形状を得る。この場合、三次元視覚センサは、金枠３内の各々の砂供給位置に数本以上のスリット光が横切るように設定される。 In addition, when using the three-dimensional visual sensor using the above-mentioned light cutting method as the height measuring sensor 7, a plurality of slit lights are projected from the three-dimensional visual sensor to the entire metal frame 3 at a predetermined pitch. Thus, the metal frame 3 and the three-dimensional shape inside thereof are obtained. In this case, the three-dimensional visual sensor is set such that several or more slit lights cross each sand supply position in the metal frame 3.
砂供給量決定部１４は、各々の砂供給位置において計測された、金枠３の内部空間の高さに基づき、砂の供給量を決定する。金枠３内の砂供給位置に砂供給ノズル４ａが配置されると、砂供給装置４は、決定された砂の供給量に従って砂を金枠３内に供給する。なお、砂の供給量の決定の仕方については後述する。 The sand supply amount determination unit 14 determines the supply amount of sand based on the height of the internal space of the metal frame 3 measured at each sand supply position. When the sand supply nozzle 4 a is disposed at the sand supply position in the metal frame 3, the sand supply device 4 supplies sand into the metal frame 3 according to the determined supply amount of sand. The method of determining the sand supply amount will be described later.
また、上述したような構成要素を含む制御装置６には、入力部１５が接続されている。入力部１５は、金枠３の形状および寸法に関するデータを砂供給位置定義部１４に入力する入力デバイスを有する。この入力デバイスは、押しボタン、タッチパネル、キーボードなどである。 An input unit 15 is connected to the control device 6 including the components as described above. The input unit 15 includes an input device that inputs data related to the shape and dimensions of the metal frame 3 to the sand supply position definition unit 14. The input device is a push button, a touch panel, a keyboard, or the like.
ここで、上述した砂供給位置の定義の仕方について例示する。
図２は、金枠３を上方から見たときの開口部３ａの領域を仮想的に分割した複数の小領域を破線で示した図である。図２に示されるように、砂供給位置定義部１１は、金枠３の開口部３ａの領域を仮想的に複数の小領域に分割する。そして、砂供給位置定義部１１は、以下のように算出される各々の小領域の座標を砂供給位置として定義する。
すなわち、本実施形態においては、金枠３は上面部が開口した中空直方体であるため、金枠３を上から見たときの開口部３ａの開口領域は長方形の領域である。この長方形の領域は、図２に示されるようにｍ行×ｎ列（図においては９行×１２列）のマトリックス状に配置された複数の同一面積の小領域に仮想的に分割されている。
Here, an example of how to define the above-described sand supply position will be described.
FIG. 2 is a diagram showing a plurality of small regions obtained by virtually dividing the region of the opening 3a when the metal frame 3 is viewed from above by broken lines. As shown in FIG. 2, the sand supply position definition unit 11 virtually divides the region of the opening 3 a of the metal frame 3 into a plurality of small regions. And the sand supply position definition part 11 defines the coordinate of each small area | region calculated as follows as a sand supply position.
That is, in the present embodiment, the metal frame 3 is a hollow rectangular parallelepiped whose upper surface portion is open, and therefore the opening area of the opening 3a when the metal frame 3 is viewed from above is a rectangular area. The rectangular area is virtually divided into a plurality of small areas of the same area arranged in a matrix of m rows × n columns (9 rows × 12 columns in the figure) as shown in FIG. .
金枠３の開口部３ａの領域をｍ行×ｎ列（以下、ｍ、ｎはともに自然数）の複数の小領域に等分割する場合、開口部３ａの横寸法（図２においてはｘ方向寸法）をｎの値で除算し、開口部３ａの縦寸法（図２においてはｙ方向寸法）をｍの値で除算すると、各小領域の横寸法および縦寸法が得られる。言い換えれば、横方向および縦方向それぞれの小領域間のピッチが得られる。なお、金枠３は模型２に応じて事前に設計されるため、開口部３ａの横寸法および縦寸法を知ることは容易である。 When the region of the opening 3a of the metal frame 3 is equally divided into a plurality of small regions of m rows × n columns (hereinafter, both m and n are natural numbers), the horizontal dimension of the opening 3a (the dimension in the x direction in FIG. 2). ) Is divided by the value of n, and the vertical dimension of the opening 3a (the dimension in the y direction in FIG. 2) is divided by the value of m, the horizontal dimension and the vertical dimension of each small region are obtained. In other words, the pitch between the small regions in the horizontal direction and the vertical direction can be obtained. Since the metal frame 3 is designed in advance according to the model 2, it is easy to know the horizontal and vertical dimensions of the opening 3a.
さらに、金枠３を設置した設置面を二次元座標によって定義するとき、金枠３の開口部３ａの横方向を二次元座標上の一方の座標軸（Ｘ軸）とし、金枠３の開口部３ａの縦方向を当該二次元座標上の他方の座標軸（Ｙ軸）とする。そして、金枠３の開口部３ａにおける一つの角部３ｂを基準点とすると、この基準点からｍ行目でｎ列目に在る小領域の座標（小領域の中心位置）を算出することができる。つまり、開口部３ａの角部３ｂを基準点とした場合、小領域の中心のＸ座標値は、小領域の横方向ピッチをｎ倍した値から一つの横方向ピッチの半分を減算した値である。小領域の中心のＹ座標値は、小領域の縦方向ピッチをｍ倍した値から一つの縦方向ピッチの半分を減算した値である。さらに、開口部３ａの角部３ｂの位置と、ロボット５の動作の原点との位置関係をあらかじめ校正しておくことにより、ロボット５の動作の原点に対する各小領域の座標を計算により取得することができる。 Furthermore, when the installation surface on which the metal frame 3 is installed is defined by two-dimensional coordinates, the horizontal direction of the opening 3a of the metal frame 3 is set as one coordinate axis (X axis) on the two-dimensional coordinates, and the opening of the metal frame 3 The vertical direction of 3a is taken as the other coordinate axis (Y axis) on the two-dimensional coordinate. Then, assuming that one corner 3b in the opening 3a of the metal frame 3 is a reference point, the coordinates of the small area (the center position of the small area) in the m-th row and the n-th column are calculated from this reference point. Can do. That is, when the corner 3b of the opening 3a is used as a reference point, the X coordinate value of the center of the small area is a value obtained by subtracting half of one horizontal pitch from the value obtained by multiplying the horizontal pitch of the small area by n. is there. The Y coordinate value of the center of the small area is a value obtained by subtracting half of one vertical pitch from a value obtained by multiplying the vertical pitch of the small area by m. Furthermore, the coordinates of each small region with respect to the origin of the operation of the robot 5 can be obtained by calculation by calibrating the positional relationship between the position of the corner 3b of the opening 3a and the origin of the operation of the robot 5 in advance. Can do.
以上の考えに基づいて、金枠３がロボット５の座標系上に位置決めされるとともに、各小領域の座標をロボット５の座標系上の砂供給位置として定義するプログラムがあらかじめ作成される。当該プログラムは砂供給位置定義部１１に格納されている。
つまり、入力部１５によって、開口部３ａの横寸法および縦寸法、ならびに分割の列数ｍおよび行数ｎを入力すると、砂供給位置定義部１１において、ロボット５の動作の原点に対する各小領域の座標が算出される。当該各小領域の座標は、砂供給ノズル４ａから砂を供給する砂供給位置として定義され、各砂供給位置はロボット制御部１２に出力される。
Based on the above idea, the metal frame 3 is positioned on the coordinate system of the robot 5 and a program for defining the coordinates of each small region as the sand supply position on the coordinate system of the robot 5 is created in advance. The program is stored in the sand supply position definition unit 11.
That is, when the horizontal and vertical dimensions of the opening 3a and the number of columns m and the number of rows n are input by the input unit 15, the sand supply position definition unit 11 sets each small region with respect to the origin of the operation of the robot 5. Coordinates are calculated. The coordinates of each small area are defined as sand supply positions for supplying sand from the sand supply nozzle 4 a, and each sand supply position is output to the robot controller 12.
また、ロボット制御部１２は、砂供給位置定義部１１から出力された各砂供給位置に基づき、ロボット５のハンド部５ａによって砂供給ノズル４ａを各砂供給位置に順次移動させることができる。 Further, the robot controller 12 can sequentially move the sand supply nozzle 4 a to each sand supply position by the hand unit 5 a of the robot 5 based on each sand supply position output from the sand supply position definition unit 11.
砂供給ノズル４ａの移動順序については、図２に示される開口部３ａの角部３ｂに位置する小領域を出発点とする。そして、砂供給ノズル４ａを行方向の一端の小領域から他端の小領域に移動させたら、となりの行に移って、前段の行とは反対の方向に移動することを繰返す。このような順序により砂供給ノズル４ａを移動させるとノズルの移動ピッチが一定になるので、ロボット４に複雑な動作をさせないで済む。勿論、制御装置６はその他の移動順序によって砂供給ノズル４ａを移動させても構わない。制御装置６は砂供給位置定義部１１により各小領域の座標を取得しているので、砂供給ノズル４ａを各小領域に対して移動させる順序は様々な移動順序に変えられる。 About the movement order of the sand supply nozzle 4a, the small area located in the corner | angular part 3b of the opening part 3a shown by FIG. 2 is made into a starting point. And if the sand supply nozzle 4a is moved from the small area | region of the one end of a row direction to the small area | region of the other end, it will move to the next row and will repeat moving to the direction opposite to the row | line | column of a front | former stage. When the sand supply nozzle 4a is moved in such an order, the movement pitch of the nozzle becomes constant, so that the robot 4 does not need to perform complicated operations. Of course, the control device 6 may move the sand supply nozzle 4a according to other moving orders. Since the control device 6 acquires the coordinates of each small area by the sand supply position definition unit 11, the order of moving the sand supply nozzle 4a with respect to each small area can be changed to various movement orders.
なお、本願において、砂供給位置定義部１１は、金枠３の上面部の開口領域を、金枠３上の任意の点を基準にして規則的に配列された複数の小領域に仮想的に分割するものであればよい。複数の小領域が基準点に対して一定の規則に基づいて配置されていれば、その規則性に沿った数式から、基準点に対する各小領域の座標を容易に算出できるからである。そのため、本願において、金枠３の形状は、図１および図２に示されるような上面部が開口した中空直方体に限定されない。模型２の形状に応じて様々な形状の金枠３が使用されてもよい。砂供給位置定義部１１が仮想する複数の小領域もまた、金枠３上の任意の点を基準にして規則的に配列されていればよく、したがって各小領域の形状は図２に示されるような矩形に限られない。 In the present application, the sand supply position definition unit 11 virtually divides the opening area of the upper surface of the metal frame 3 into a plurality of small areas regularly arranged with reference to an arbitrary point on the metal frame 3. Anything can be used. This is because, if a plurality of small areas are arranged based on a certain rule with respect to the reference point, the coordinates of each small area with respect to the reference point can be easily calculated from a mathematical formula along the regularity. Therefore, in the present application, the shape of the metal frame 3 is not limited to the hollow rectangular parallelepiped with the upper surface portion opened as shown in FIGS. 1 and 2. Depending on the shape of the model 2, various shapes of the metal frame 3 may be used. The plurality of small areas imaginary by the sand supply position defining unit 11 need only be regularly arranged with reference to an arbitrary point on the metal frame 3, and the shape of each small area is shown in FIG. It is not restricted to such a rectangle.
（鋳型の製造方法）
次に、上述した砂鋳型製造システム１を使用した鋳型製造方法について説明する。ここでは、図１および図２に示されるような形状の金枠３を使用して砂鋳型を製造する方法を示すこととする。
図３は図１に示される砂鋳型製造システム１の動作を示すフローチャートであり、図４Ａ〜図４Ｃは、砂鋳型製造システム１によって砂鋳型を製造する方法における各工程の態様を示す断面模式図である。
(Mold manufacturing method)
Next, a mold manufacturing method using the above-described sand mold manufacturing system 1 will be described. Here, a method for producing a sand mold using a metal frame 3 having a shape as shown in FIGS. 1 and 2 will be described.
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the sand mold manufacturing system 1 shown in FIG. 1, and FIGS. 4A to 4C are schematic cross-sectional views showing aspects of each step in the method of manufacturing the sand mold by the sand mold manufacturing system 1. It is.
図３に示されるように砂鋳型製造システム１が起動されると、制御装置６の砂供給位置定義部１１は、金枠３の開口部３ａの領域を仮想的に複数の小領域に分割する。この分割の態様例は、図２に示したとおりである。さらに、制御装置６は、上述したような各砂供給位置の定義方法に基づき、ロボット５の動作の原点に対する各小領域の座標を各砂供給位置として定義する（図３のステップＳ１）。
なお、図２に示されるような各小領域を想定する際に必要な行数ｍおよび列数ｎや、開口部３ａの横寸法および縦寸法は、制御装置６に予め入力されている。
When the sand mold manufacturing system 1 is started as shown in FIG. 3, the sand supply position definition unit 11 of the control device 6 virtually divides the region of the opening 3 a of the metal frame 3 into a plurality of small regions. . An example of this division mode is as shown in FIG. Furthermore, the control device 6 defines the coordinates of each small region with respect to the origin of the operation of the robot 5 as each sand supply position based on the method for defining each sand supply position as described above (step S1 in FIG. 3).
Note that the number of rows m and the number of columns n necessary for assuming each small region as shown in FIG. 2 and the horizontal and vertical dimensions of the opening 3a are input to the control device 6 in advance.
続いて、制御装置６の高さ計測部１３は、高さ測定センサ７を用い、定義された各砂供給位置に対応する金枠３の内部空間の高さを計測する（図３のステップＳ２）。図４Ａは図３のステップＳ２の態様の模式的断面図である。高さ測定センサ７として、上述したような三次元視覚センサが使用されている。三次元視覚センサは、図４Ａに破線の矢印で示されるように、金枠３の上端部の位置Ｐから、各砂供給位置における金枠３の底までの高さ（図中のｚ方向の距離）を計測する。さらに、三次元視覚センサは、図４Ａに破線の矢印で示されるように、金枠３の上端部の位置Ｐから、各砂供給位置における模型２の表面までの高さ（図中のｚ方向の距離）を計測する。 Subsequently, the height measuring unit 13 of the control device 6 uses the height measuring sensor 7 to measure the height of the internal space of the metal frame 3 corresponding to each defined sand supply position (step S2 in FIG. 3). ). 4A is a schematic cross-sectional view of the aspect of step S2 of FIG. As the height measuring sensor 7, a three-dimensional visual sensor as described above is used. The three-dimensional visual sensor has a height (in the z direction in the figure) from the position P of the upper end of the metal frame 3 to the bottom of the metal frame 3 at each sand supply position, as indicated by the dashed arrow in FIG. 4A. Measure distance). Further, the three-dimensional visual sensor has a height (z direction in the figure) from the position P of the upper end of the metal frame 3 to the surface of the model 2 at each sand supply position, as indicated by the dashed arrow in FIG. 4A. )).
次いで、制御装置６の砂供給量決定部１４は、各砂供給位置に対して計測された金枠３の内部空間の高さに基づき、各砂供給位置において供給すべき砂の量を決定する（図３のステップＳ３）。 Next, the sand supply amount determination unit 14 of the control device 6 determines the amount of sand to be supplied at each sand supply position based on the height of the internal space of the metal frame 3 measured with respect to each sand supply position. (Step S3 in FIG. 3).
次いで、制御装置６は、砂供給ノズル４ａをロボット５のハンド部５ａにより把持し、定義された各砂供給位置に逐次配置するように、ロボット５を動作させる。このとき、各砂供給位置の高さ座標は一定とする。そして、制御装置６は、砂供給位置ごとに、ステップＳ３で決定された量の砂を砂供給ノズル４ａから金枠３内に供給するように砂供給装置４を制御する（図３のステップＳ４）。 Next, the control device 6 operates the robot 5 so that the sand supply nozzle 4a is gripped by the hand portion 5a of the robot 5 and sequentially disposed at each defined sand supply position. At this time, the height coordinate of each sand supply position is constant. And the control apparatus 6 controls the sand supply apparatus 4 so that the quantity of sand determined by step S3 may be supplied in the metal frame 3 from the sand supply nozzle 4a for every sand supply position (step S4 of FIG. 3). ).
図４Ｂは図３のステップＳ３からステップＳ４の態様の模式的断面図である。図４Ｂにおいては、各砂供給位置に対して決定された、砂の供給量が矩形の模式的断面により示されている。図４Ｂに示されるように、制御装置６は、定義された各砂供給位置に砂供給ノズル４ａを逐次配置する。そして、砂供給ノズル４ａが各砂供給位置に配置される度に、決定された量の砂が砂供給ノズル４ａから金枠３内に供給される。 FIG. 4B is a schematic cross-sectional view of the aspect from step S3 to step S4 in FIG. In FIG. 4B, the sand supply amount determined for each sand supply position is shown by a rectangular schematic cross section. As shown in FIG. 4B, the control device 6 sequentially arranges the sand supply nozzles 4a at the defined sand supply positions. Each time the sand supply nozzle 4a is disposed at each sand supply position, a determined amount of sand is supplied from the sand supply nozzle 4a into the metal frame 3.
砂供給ノズル４ａから金枠３内へ砂を供給するとき、単位時間あたり一定の量の砂を砂供給ノズル４ａから吐出するように砂供給装置４を構成し、砂供給ノズル４ａから砂を吐出する時間を調整している。 When supplying sand into the metal frame 3 from the sand supply nozzle 4a, the sand supply device 4 is configured to discharge a certain amount of sand from the sand supply nozzle 4a per unit time, and the sand is discharged from the sand supply nozzle 4a. The time to adjust is adjusted.
なお、ステップＳ３において決定される砂の供給量は次のような方法により算出される。上述したように、金枠３の開口部３ａの縦横の寸法と、各小領域を想定するための行数ｍおよび列数ｎとが既知の値である。そのため、各小領域の縦横の寸法を算出でき、それにより、各小領域の面積も算出できる。そして、算出された各小領域の面積と、各砂供給位置に対して計測された金枠３の内部空間の高さとの積により、当該空間部の容積を算出することができる。そして、砂の供給量は、算出された容積と同じではなく、当該容積に所定の割合を掛けた量とする。その理由は、砂は供給された場所に留まらずにその場所の周囲に流れる可能性があるので、砂の供給量を上記のように算出された容積と同じにすると、金枠３から砂が溢れるおそれがあるからである。 The amount of sand supplied determined in step S3 is calculated by the following method. As described above, the vertical and horizontal dimensions of the opening 3a of the metal frame 3 and the number of rows m and the number of columns n for assuming each small region are known values. Therefore, the vertical and horizontal dimensions of each small region can be calculated, and thereby the area of each small region can also be calculated. And the volume of the said space part is computable by the product of the area of each calculated small area, and the height of the internal space of the metal frame 3 measured with respect to each sand supply position. The amount of sand supplied is not the same as the calculated volume, but is an amount obtained by multiplying the volume by a predetermined ratio. The reason is that the sand may flow around the place instead of staying at the place where it was supplied. Therefore, if the amount of sand supplied is the same as the volume calculated as described above, the sand is released from the metal frame 3. This is because it may overflow.
次いで、上記のように、定義された全ての砂供給位置に対して一回の砂供給操作が終了したら、制御装置６は、砂供給ノズル４ａを高さ測定センサ７の測定エリア外に待機させる。そして、制御装置６は再び、高さ測定センサ７を用い、各砂供給位置における、金枠３の内部空間の高さを計測する（図３のステップＳ５）。 Next, as described above, when one sand supply operation is completed for all defined sand supply positions, the control device 6 causes the sand supply nozzle 4a to stand by outside the measurement area of the height measurement sensor 7. . Then, the control device 6 again uses the height measurement sensor 7 to measure the height of the internal space of the metal frame 3 at each sand supply position (step S5 in FIG. 3).
図４Ｃは図３のステップＳ５の態様の模式的断面図である。図４Ｃにおいては、定義された全ての砂供給位置に対して、決定された量の砂が実際に金枠３内に供給されたときの態様が示されている。ステップＳ４に従って砂が供給されても、砂は横に広がったり、模型２の形状に沿って模型２の内側に潜りこんだりする場合がある。その場合、図４Ｃに示されるように、金枠３内に供給された砂１６の上面に凹部が発生する。そのため、再度、高さ測定センサ７により、各砂供給位置における、金枠３の内部空間の高さが計測される。 FIG. 4C is a schematic cross-sectional view of the aspect of step S5 in FIG. In FIG. 4C, a mode is shown in which a determined amount of sand is actually supplied into the metal frame 3 for all defined sand supply positions. Even if the sand is supplied in accordance with step S4, the sand may spread sideways or may sink into the inside of the model 2 along the shape of the model 2. In that case, as shown in FIG. 4C, a concave portion is generated on the upper surface of the sand 16 supplied into the metal frame 3. Therefore, the height of the inner space of the metal frame 3 at each sand supply position is again measured by the height measurement sensor 7.
続いて、制御装置６は、ステップＳ５において計測された、各々の砂供給位置における、金枠３の内部空間の高さを所定の閾値と比較する（図３のステップＳ６）。この結果、すべての砂供給位置での計測高さが所定の閾値より小さい場合には、制御装置６は、すべての砂供給位置において図４Ｃに示されるような凹部は発生していないと判断し、砂供給操作を終了する。 Subsequently, the control device 6 compares the height of the internal space of the metal frame 3 at each sand supply position measured in step S5 with a predetermined threshold (step S6 in FIG. 3). As a result, when the measured heights at all the sand supply positions are smaller than the predetermined threshold value, the control device 6 determines that the concave portions as shown in FIG. 4C are not generated at all the sand supply positions. Finish the sand supply operation.
一方、上記ステップＳ６において、いずれかの砂供給位置での計測高さが所定の閾値と同じか、それより大きい場合には、図４Ｃに示されるような凹部が発生している。このため、制御装置６は、上記ステップＳ６において所定の閾値以上の高さが有ると判断された各砂供給位置に対し、再度、供給すべき砂の量を決定する（図３のステップＳ７）。 On the other hand, when the measured height at any one of the sand supply positions is equal to or larger than the predetermined threshold in step S6, a recess as shown in FIG. 4C is generated. For this reason, the control device 6 determines the amount of sand to be supplied again for each sand supply position determined to have a height equal to or higher than the predetermined threshold in step S6 (step S7 in FIG. 3). .
上記ステップＳ７における砂供給量は、ステップＳ３において砂供給量を決定した方法と同じ方法により決定される。つまり、金枠３の開口部３ａ内の各小領域の面積と、ステップＳ５において各砂供給位置に対して計測された金枠３の内部空間の高さとの積により、当該空間部の容積を算出する。そして、当該容積に所定の割合を掛けた量を砂供給量とする。 The sand supply amount in step S7 is determined by the same method as the method for determining the sand supply amount in step S3. That is, the volume of the space portion is determined by the product of the area of each small region in the opening 3a of the metal frame 3 and the height of the internal space of the metal frame 3 measured for each sand supply position in step S5. calculate. Then, an amount obtained by multiplying the volume by a predetermined ratio is defined as a sand supply amount.
さらに、制御装置６は、上記のように所定の閾値以上の高さが有ると判断された各砂供給位置に砂供給ノズル４ａを逐次配置するように、ロボット５を動作させる。砂供給位置での砂供給ノズル４ａの高さ方向位置は一定とする。また、所定の閾値以上の高さが有ると判断された砂供給位置に砂供給ノズル４ａが配置される度に、制御装置６は、ステップＳ７で決定された量の砂を金枠３内に供給するように砂供給装置４を制御する（図３のステップＳ８）。 Furthermore, the control device 6 operates the robot 5 so that the sand supply nozzles 4a are sequentially arranged at each sand supply position determined to have a height equal to or higher than a predetermined threshold as described above. The height direction position of the sand supply nozzle 4a at the sand supply position is constant. Further, every time the sand supply nozzle 4a is disposed at the sand supply position determined to have a height equal to or higher than a predetermined threshold, the control device 6 puts the amount of sand determined in step S7 into the metal frame 3. The sand supply device 4 is controlled to supply (step S8 in FIG. 3).
上述したようなステップＳ５〜ステップＳ８の工程は、ステップＳ４の後に少なくとも一回行われる。特に本実施形態においては、ステップＳ５〜ステップＳ８の工程はすべての砂供給位置での計測高さが所定の閾値より小さくなるまで繰返される。それにより、図４Ｃに示されるような砂１６の凹部が無くなって、金枠３内の砂の高さが一定に揃うようになる。 Steps S5 to S8 as described above are performed at least once after step S4. In particular, in this embodiment, the process of step S5-step S8 is repeated until the measurement height in all the sand supply positions becomes smaller than a predetermined threshold value. Thereby, the concave portion of the sand 16 as shown in FIG. 4C is eliminated, and the height of the sand in the metal frame 3 is made uniform.
以上に説明した本実施形態の砂鋳型製造システム１によれば、金枠３の開口部３ａの領域が仮想的に複数の小領域に分割され、各々の小領域の座標はロボット５の座標系上の砂供給位置として定義されている。それにより、ロボット５は、ハンド部５ａにより砂供給ノズル４ａを把持して各々の砂供給位置に逐次移動させられるようになる。また、各々の砂供給位置における、金枠３の内部空間の高さが計測されて、その計測された高さに基づき、各々の砂供給位置において供給すべき砂の量が決定される。それにより、砂供給位置ごとに、決定された量の砂を砂供給ノズル４ａから金枠３内に供給することができる。つまり、従前において金枠内の砂の高さが揃うように人が砂供給ノズルを操作していた作業を自動化することができる。 According to the sand mold manufacturing system 1 of the present embodiment described above, the region of the opening 3a of the metal frame 3 is virtually divided into a plurality of small regions, and the coordinates of each small region are coordinate systems of the robot 5. It is defined as the sand supply position above. As a result, the robot 5 grasps the sand supply nozzle 4a by the hand portion 5a and is sequentially moved to each sand supply position. Further, the height of the internal space of the metal frame 3 at each sand supply position is measured, and the amount of sand to be supplied at each sand supply position is determined based on the measured height. Thereby, a determined amount of sand can be supplied into the metal frame 3 from the sand supply nozzle 4a for each sand supply position. That is, it is possible to automate the work in which a person has previously operated the sand supply nozzle so that the height of the sand in the metal frame is uniform.
また、本実施形態によれば、砂供給位置ごとに、決定された量の砂を金枠３内に供給した後、各々の砂供給位置における、金枠３の内部空間の高さを計測して、当該高さに基づいた砂供給量を決定するといった操作が繰返し行われる。この操作において、計測された高さが所定の閾値よりも大きい砂供給位置のみに対し、当該計測された高さに基づいた量の砂を供給している。このため、金枠内に供給された砂の状態が微妙に変化しても、砂の高さが一定に揃うように適量の砂を金枠内に充填することができる。その結果、製造された鋳型の砂の締まり具合が均一になり、寸法精度の良好な鋳型を製造することができる。特に、図１に示されるように模型２の底部が窄まっている場合や、金枠３が大型のものである場合に、本実施形態の砂鋳型製造システム１によって、砂の高さが一定に揃うように砂を金枠３内に供給することができる。さらに、砂を補充すべき場所に必要最小限の量の砂を正確に供給することできる。また、砂の供給操作中に枠内から砂を溢れさせることもない。 Moreover, according to this embodiment, after supplying the determined amount of sand into the metal frame 3 for each sand supply position, the height of the internal space of the metal frame 3 at each sand supply position is measured. Thus, an operation of determining the sand supply amount based on the height is repeated. In this operation, an amount of sand based on the measured height is supplied only to a sand supply position where the measured height is greater than a predetermined threshold. For this reason, even if the state of the sand supplied into the metal frame slightly changes, an appropriate amount of sand can be filled into the metal frame so that the height of the sand is uniform. As a result, the degree of sand tightening of the manufactured mold becomes uniform, and a mold with good dimensional accuracy can be manufactured. In particular, when the bottom of the model 2 is narrowed as shown in FIG. 1 or when the metal frame 3 is large, the sand mold manufacturing system 1 of the present embodiment makes the sand height constant. The sand can be supplied into the metal frame 3 so as to be aligned with each other. Furthermore, the minimum amount of sand can be accurately supplied to the place where the sand is to be replenished. Further, the sand does not overflow from the frame during the sand supply operation.
また、本実施形態によれば、高さ測定センサ７を金枠３の上方に配置したため、砂供給ノズル４ａの移動は高さ測定センサ７により妨げられない。高さ測定センサ７として三次元視覚センサを使用することにより、各々の砂供給位置における、金枠３の内部空間の高さを容易に計測することができる。 Moreover, according to this embodiment, since the height measurement sensor 7 is disposed above the metal frame 3, the movement of the sand supply nozzle 4 a is not hindered by the height measurement sensor 7. By using a three-dimensional visual sensor as the height measuring sensor 7, the height of the internal space of the metal frame 3 at each sand supply position can be easily measured.
なお、本願において、「金枠」とは、製造される鋳型が鋳枠付きの場合には鋳枠であり、また、鋳枠無しの場合には型枠を意味する。また、製造される鋳型は、鋳枠付きの場合と、砂が型枠内で圧縮成形された後に型枠から取出された鋳枠無しの場合とを含むものとする。 In the present application, the “metal frame” means a cast frame when the mold to be manufactured has a cast frame, and a mold frame when there is no cast frame. The manufactured mold includes a case with a cast frame and a case without sand that is taken out from the mold after the sand is compression-molded in the mold.
以上、砂供給ノズル４ａを移動させるノズル移動装置としてロボット５を例にして本発明を説明したが、本発明のノズル移動装置はロボットに限られない。またロボットについても垂直多関節マニュピレータに限られない。
また、以上では典型的な実施形態を示したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の思想を逸脱しない範囲で上述の実施形態を様々な形、構造や材料などに変更可能である。
The present invention has been described above by taking the robot 5 as an example of the nozzle moving device for moving the sand supply nozzle 4a. However, the nozzle moving device of the present invention is not limited to the robot. The robot is not limited to a vertical articulated manipulator.
Moreover, although typical embodiment was shown above, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the range which does not deviate from the thought of this invention, the above-mentioned embodiment is changed into various forms, structures, materials, etc. Is possible.
１ 砂鋳型製造システム
２ 模型
３ 金枠
３ａ 開口部
４ 砂供給装置
４ａ 砂供給ノズル
４ｂ チューブ
５ ロボット
５ａ ハンド部
６ 制御装置
７ 高さ測定センサ
１１ 砂供給位置定義部
１２ ロボット制御部
１３ 高さ計測部
１４ 砂供給量決定部
１５ 入力部
１６ 砂
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sand mold manufacturing system 2 Model 3 Gold frame 3a Opening 4 Sand supply apparatus 4a Sand supply nozzle 4b Tube 5 Robot 5a Hand part 6 Control apparatus 7 Height measuring sensor 11 Sand supply position definition part 12 Robot control part 13 Height measurement Part 14 Sand supply amount determination part 15 Input part 16 Sand
Claims (8)
前記金枠（３）内に前記砂を供給する砂供給ノズル（４ａ）と、
前記砂供給ノズル（４ａ）を移動させるノズル移動装置（５）と、
前記ノズル移動装置（５）を制御する制御装置（６）と、を備え、
前記金枠（３）は、上面部が開口した中空体であって前記ノズル移動装置（５）の座標系上に位置決めされており、
前記制御装置（６）は、
前記金枠（３）の前記上面部の開口領域を仮想的に複数の小領域に分割し、各々の前記小領域の座標を前記ノズル移動装置（５）の座標系上の砂供給位置として定義する砂供給位置定義部（１１）と、
各々の前記砂供給位置における、前記金枠（３）の内部空間の高さを計測する高さ計測部（１３）と、
各々の前記砂供給位置における前記高さに基づき、各々の前記砂供給位置において供給すべき砂の量を決定する砂供給量決定部（１４）と、を備え、
前記砂供給ノズル（４ａ）を各々の前記砂供給位置に逐次配置するように前記ノズル移動装置（５）を動作させ、前記砂供給位置ごとに、前記砂供給量決定部（１４）により決定された量の砂を前記砂供給ノズル（４ａ）から前記金枠（３）内に供給するようにし、
前記砂供給位置ごとに、前記砂供給ノズル（４ａ）から前記金枠（３）内に前記決定された量の砂を供給した後、前記高さ計測部（１３）により、各々の前記砂供給位置における、前記金枠（３）の内部空間の高さを再計測し、
再計測された高さが所定の閾値よりも大きい前記砂供給位置に対して、前記砂供給量決定部（１４）により、前記再計測された高さに基づいて供給すべき砂の量を決定し、
前記再計測された高さが前記所定の閾値よりも大きい前記砂供給位置に前記砂供給ノズル（４ａ）を逐次配置するように前記ノズル移動装置（５）を動作させて、前記再計測された高さに基づいて決定された量の砂を前記砂供給ノズル（４ａ）から前記金枠（３）内に供給するようにした、砂鋳型製造システム。 A sand mold manufacturing system for manufacturing a sand mold along the shape of the model by filling sand having fluidity into a metal frame (3) in which a model (2) having a narrowed bottom is disposed,
A sand supply nozzle (4a) for supplying the sand into the metal frame (3);
A nozzle moving device (5) for moving the sand supply nozzle (4a);
A control device (6) for controlling the nozzle moving device (5),
The metal frame (3) is a hollow body whose upper surface is open and is positioned on the coordinate system of the nozzle moving device (5),
The control device (6)
The opening area of the upper surface portion of the metal frame (3) is virtually divided into a plurality of small areas, and the coordinates of each small area are defined as sand supply positions on the coordinate system of the nozzle moving device (5). A sand supply position definition unit (11) to perform,
A height measuring section (13) for measuring the height of the internal space of the metal frame (3) at each sand supply position;
A sand supply amount determining unit (14) for determining an amount of sand to be supplied at each sand supply position based on the height at each sand supply position;
The nozzle moving device (5) is operated so as to sequentially arrange the sand supply nozzles (4a) at the respective sand supply positions, and is determined by the sand supply amount determination unit (14) for each sand supply position. An amount of sand supplied from the sand supply nozzle (4a) into the metal frame (3) ,
After supplying the determined amount of sand into the metal frame (3) from the sand supply nozzle (4a) for each sand supply position, each of the sand supply by the height measuring unit (13). Re-measure the height of the internal space of the metal frame (3) at the position,
For the sand supply position where the remeasured height is greater than a predetermined threshold, the sand supply amount determination unit (14) determines the amount of sand to be supplied based on the remeasured height. And
The nozzle moving device (5) is operated so as to sequentially arrange the sand supply nozzles (4a) at the sand supply position where the remeasured height is larger than the predetermined threshold value, and the remeasured. A sand mold manufacturing system in which an amount of sand determined based on height is supplied from the sand supply nozzle (4a) into the metal frame (3) .
砂供給ノズル（４ａ）を移動させるノズル移動装置（５）を設け、
前記金枠（３）を上面部が開口した中空体として作製して、前記ノズル移動装置（５）の座標系上に位置決めし、
前記金枠（３）の前記上面部の開口領域を仮想的に複数の小領域に分割し、各々の前記小領域の座標を前記ノズル移動装置（５）の座標系上の砂供給位置として定義し、
各々の前記砂供給位置における、前記金枠（３）の内部空間の高さを計測し、
各々の前記砂供給位置における前記高さに基づいて、各々の前記砂供給位置において供給すべき砂の量を決定し、
前記砂供給ノズル（４ａ）を各々の前記砂供給位置に逐次配置するように前記ノズル移動装置（５）を動作させ、前記砂供給位置ごとに、前記砂供給量決定部（１４）により決定された量の砂を前記砂供給ノズル（４ａ）から前記金枠（３）内に供給し、
前記砂供給位置ごとに、前記砂供給ノズル（４ａ）から前記金枠（３）内に前記決定された量の砂を供給した後、各々の前記砂供給位置における、前記金枠（３）の内部空間の高さを再計測し、
再計測された高さが所定の閾値よりも大きい前記砂供給位置に対して、前記再計測された高さに基づいて供給すべき砂の量を決定し、
前記再計測された高さが前記所定の閾値よりも大きい前記砂供給位置に前記砂供給ノズル（４ａ）を逐次配置するように前記ノズル移動装置（５）を動作させて、前記再計測された高さに基づいて決定された量の砂を前記砂供給ノズル（４ａ）から前記金枠（３）内に供給する、砂鋳型製造方法。 A sand mold manufacturing method of manufacturing a sand mold along the shape of the model by filling sand having fluidity into a metal frame (3) in which a model (2) having a narrowed bottom is disposed,
A nozzle moving device (5) for moving the sand supply nozzle (4a) is provided,
The metal frame (3) is produced as a hollow body having an open top surface, and positioned on the coordinate system of the nozzle moving device (5),
The opening area of the upper surface portion of the metal frame (3) is virtually divided into a plurality of small areas, and the coordinates of each small area are defined as sand supply positions on the coordinate system of the nozzle moving device (5). And
Measure the height of the inner space of the metal frame (3) at each sand supply position,
Determining the amount of sand to be supplied at each sand supply location based on the height at each sand supply location;
The nozzle moving device (5) is operated so as to sequentially arrange the sand supply nozzles (4a) at the respective sand supply positions, and is determined by the sand supply amount determination unit (14) for each sand supply position. the amount of sand was fed to the metal frame (3) in the said sand feed nozzle (4a),
After supplying the determined amount of sand into the metal frame (3) from the sand supply nozzle (4a) for each sand supply position, the metal frame (3) at each sand supply position Re-measure the height of the internal space,
For the sand supply position where the remeasured height is greater than a predetermined threshold, determine the amount of sand to be supplied based on the remeasured height;
The nozzle moving device (5) is operated so as to sequentially arrange the sand supply nozzles (4a) at the sand supply position where the remeasured height is larger than the predetermined threshold value, and the remeasured. A sand mold manufacturing method , wherein an amount of sand determined based on a height is supplied from the sand supply nozzle (4a) into the metal frame (3) .
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