JP7314871B2 - 強度計測装置及び強度計測方法 - Google Patents

Description

本開示は、強度計測装置及び強度計測方法に関する。

特許文献１は、連続的に搬送される鋳型の強度を計測する装置を開示する。この装置は、鋳型の強度を計測する力センサと、力センサを移動させる移動手段とを備える。鋳型がこの装置に搬入されると、力センサは、移動手段によって、鋳型の強度を計測すべき位置の上方に移動し、続いて所定の高さまで下降する。力センサは、鋳型の表面に接触し、鋳型の表面の強度を計測する。

特開平７－２３２２３５号公報

製造する製品に応じて、鋳型の大きさが変更されることがある。一般的に、鋳型の強度を計測すべき位置は製品の品質に影響を与えないように鋳型の外縁に近い部分に設定される。このため、鋳型の大きさに応じて鋳型の強度を計測すべき位置を変更する必要がある。本開示は、鋳型の大きさに関わらず鋳型の強度を適切な位置で計測できる技術を提供する。

本開示の一側面に係る強度計測装置は、鋳型を搬送する搬送ラインに設けられ、搬送ライン上の鋳型の強度を計測する装置である。この装置は、鋳型から受ける反力に基づいて鋳型の強度を計測する強度計測器と、強度計測器を移動させる移動部と、搬送ライン上の物体までの距離を測定する距離センサと、移動部を制御する制御部と、を備え、制御部は、距離センサにより検出された距離に基づいて、搬送ラインの搬送方向と直交する方向かつ水平方向における強度計測器の計測位置を決定し、移動部を制御して強度計測器を計測位置の上方へ移動させる。

この強度計測装置では、距離センサによって搬送ライン上の物体までの距離が測定され、測定された距離に基づいて搬送ラインの搬送方向と直交する方向かつ水平方向における強度計測器の計測位置が制御部により決定される。そして、強度計測器は、計測位置の上方へ移動部により移動する。このように、搬送ライン上の物体までの距離を考慮して計測位置が決定されるため、強度計測装置は、鋳型の大きさに関わらず鋳型の強度を適切な位置で計測できる。

一実施形態おいては、距離センサは、高さ方向の距離を測定するように配置されてもよい。そして、強度計測装置は、距離センサを搬送ラインと直交する方向かつ水平方向に移動させるセンサ移動部をさらに備え、制御部は、距離センサにより検出された距離の変化に基づいて搬送ライン上の物体の外縁位置を認識し、当該外縁位置に基づいて計測位置を決定してもよい。この場合、距離センサは、搬送ラインに直交する方向かつ水平方向に移動しながら高さ方向の距離を測定する。これにより、搬送ラインに直交する方向に沿った位置ごとの高さ方向の距離が得られる。高さ方向の距離において例えば距離が大きく変化する位置が搬送ライン上の物体の外縁位置とされ、当該外縁位置に基づいて計測位置が決定される。このように、強度計測装置は、高さ方向の距離の変化に基づいて鋳型の強度を適切な位置で計測できる。

一実施形態においては、距離センサは、高さ方向の距離を測定するように配置され、移動部は、距離センサを強度計測器とともに搬送ラインと直交する方向かつ水平方向に移動させ、制御部は、距離センサにより検出された距離の変化に基づいて搬送ライン上の物体の外縁位置を認識し、当該外縁位置に基づいて計測位置を決定してもよい。この場合、強度計測装置は、センサ単体を移動させるセンサ移動部を備えることなく、高さ方向の距離の変化に基づいて鋳型の強度を適切な位置で計測できる。

一実施形態においては、距離センサは、搬送ラインの搬送方向と直交する方向かつ水平方向の距離を測定するように配置されてもよい。この場合、制御部は、距離センサにより検出された距離に基づいて搬送ライン上の物体の外縁位置を認識し、当該外縁位置に基づいて計測位置を決定できる。

一実施形態においては、強度計測装置は、搬送ライン上の鋳型を所定の作業位置において静止させる位置決め部をさらに備えてもよい。この場合、強度計測装置は、位置決め部によって鋳型を所定の作業位置に静止させた後に鋳型の強度を計測できる。よって、この強度計測装置は、鋳型の位置ずれによる計測誤差を抑制できる。

一実施形態においては、制御部は、強度計測器により計測された鋳型の強度に基づいて、鋳型に係る所定の工程の実施可否を判定してもよい。この場合、強度計測装置は、例えば、強度が十分でない鋳型に対して所定の工程を実施したり、強度が既に十分な鋳型に対して硬化のための待ち時間を設けたりすることを回避できる。

一実施形態においては、所定の工程は抜型工程であり、鋳型に係る抜型工程が実施可能と判定された場合には、制御部は抜型可能信号を出力し、鋳型に係る抜型工程が実施不可と判定された場合には、強度計測器は所定の時間が経過した後に鋳型の強度を再計測してもよい。この場合、強度計測装置は、抜型工程の実施を鋳型の強度に基づいて判定できるとともに、抜型工程が実施不可とされた鋳型に対して硬化のための待ち時間を設けた上で、鋳型の強度を再計測できる。

一実施形態においては、強度計測装置は、強度計測器により計測された鋳型の強度と鋳型とを関連付ける記憶部を備えてもよい。

本開示の他の側面に係る強度計測方法は、搬送ライン上の鋳型の強度を強度計測器で計測する方法であって、距離センサによって搬送ライン上の物体までの距離を測定する工程と、距離センサにより検出された距離に基づいて搬送ラインの搬送方向と直交する方向かつ水平方向における強度計測器の計測位置を決定し、強度計測器を計測位置の上方へ移動させる工程と、強度計測器によって計測位置における鋳型の強度を計測する工程とを含む。

この強度計測方法では、距離センサによって搬送ライン上の物体までの距離が測定される。距離センサにより検出された距離に基づいて搬送ラインの搬送方向と直交する方向かつ水平方向における強度計測器の計測位置が決定される。強度計測器は計測位置の上方へ移動する。そして、強度計測器によって計測位置における鋳型の強度が計測される。このように、搬送ライン上の物体までの距離を考慮して計測位置が決定されるため、この強度計測方法では、鋳型の大きさに関わらず鋳型の強度を適切な位置で計測できる。

本開示の技術によれば、鋳型の大きさに関わらず鋳型の強度を適切な位置で計測できる。

実施形態に係る強度計測装置が備わる鋳造システムの一部の一例を示す構成図である。 実施形態に係る強度計測装置の一例を示す上面図である。 実施形態に係る強度計測装置の一例を示す断面図である。 強度計測装置の動作の一例を示すフローチャートである。 水平方向に距離センサを移動させるロボットをさらに備える強度計測装置の一例を示す断面図である。 垂直方向に距離センサを移動させるロボットをさらに備える強度計測装置の一例を示す断面図である。 水平方向の距離センサを複数備える強度計測装置の一例を示す断面図である。 垂直方向及び水平方向の距離センサを備える強度計測装置の一例を示す断面図である。 水平方向の距離センサを一つ備える強度計測装置の一例を示す断面図である。 他の位置決め部を備える強度計測装置の上面図である。 強度計測装置が備わる鋳造システムの一部の他の例を示す構成図である。 鋳型Ｍを環状に搬送する搬送ライン３の一例を示す構成図である。

以下、図面を参照して、本開示の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は繰り返さない。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。「上」「下」「左」「右」の語は、図示する状態に基づくものであり、便宜的なものである。

［鋳造システムの一例］
図１は、実施形態に係る強度計測装置が備わる鋳造システムの一部の一例を概略的に示す構成図である。図１に示される鋳造システム１（鋳造システムの一部）は、自硬性鋳型である鋳型Ｍを用いて鋳物を製造するためのシステムである。図１に示されるように、鋳造システム１は、造型場２、搬送ライン３、強度計測装置４、注湯機５、ライン制御部６、及び、枠合わせ装置７を備える。図中のＸ方向及びＹ方向が水平方向であり、Ｚ方向が鉛直方向である。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、３次元空間の直交座標系における互いに直交する軸方向である。

造型場２では、定盤Ｂ上に載置される鋳枠Ｆに混練砂が充填されて鋳型Ｍが製造される。鋳型Ｍは、例えば上型又は下型である。混練砂は薬液（樹脂、硬化剤）と鋳物砂とを含み、時間経過に応じて硬化する。造型場２で製造された鋳型Ｍは、搬送ライン３に送り出される。

搬送ライン３は、鋳型Ｍを上流から下流に搬送する設備である。搬送ライン３は、造型場２から鋳型Ｍを受け取り、下流の注湯機５に向けて定盤Ｂ上に載置される鋳型Ｍを搬送する。搬送ライン３は、例えば、駆動ローラ、ローラコンベヤ、レール、レール上を走行する台車、造型場２側に配置されたプッシャ装置、及び、注湯機５側に配置されたクッション装置などを有してもよい。搬送ライン３が駆動ローラを有する場合、定盤Ｂにはローラ走行面が設けられる。搬送ライン３は、造型場２から注湯機５に向けて直線状に延びる。搬送ライン３は、直線状に延びる場合に限定されず、例えば階段状に延びていてもよい。搬送ライン３は、造型場２と注湯機５との間で一筆書き状に延びていてもよい。搬送ライン３は、駆動ローラに等間隔で配列された複数の定盤Ｂ上に載置される鋳型Ｍを造型場２から注湯機５に向けて順次搬送する。搬送ライン３は、間欠駆動され、鋳型Ｍを所定の枠分ずつ搬送する。所定の枠分は１枠でもよいし複数枠でもよい。搬送ライン３は、ライン制御部６と通信可能に接続される。搬送ライン３は、ライン制御部６から枠送り信号を受信すると、複数の鋳型Ｍを所定の枠分搬送する。搬送ライン３は、所定の枠分の搬送を完了すると、ライン制御部６に枠送り完了信号を送信する。搬送ライン３は、搬送された鋳型Ｍの位置決めを完了したときに、ライン制御部６に枠送り完了信号を送信してもよい。

強度計測装置４は、搬送ライン３に設けられ、搬送ライン３上の鋳型Ｍに対して強度の計測を行う。強度計測装置４は、ライン制御部６と通信可能に接続され得る。強度計測装置４、搬送ライン３及びライン制御部６は、協働して動作してもよい。強度計測装置４の詳細は後述する。

抜型機Ｗは、鋳型Ｍから模型Ｐ（図３参照）を抜型する装置である。鋳型Ｍから模型Ｐを抜型するとは、鋳型Ｍから模型Ｐを取り外すことである。鋳型Ｍから模型Ｐが抜型された箇所に、模型Ｐから製品形状が転写された製品部が形成される。抜型機Ｗは、造型場２と注湯機５との間に設けられる。鋳型Ｍから模型Ｐが抜型されることによって、溶湯が流れ込む空間が、鋳型Ｍに画成される。抜型機Ｗは、作業者によって操作されてもよい。抜型機Ｗは、鋳型Ｍから模型Ｐ及び鋳枠Ｆを抜型してもよい。

枠合わせ装置７は、一対の上型及び下型を枠合わせする装置である。枠合わせ装置７は、抜型機Ｗと注湯機５の間に設けられる。枠合わせ装置７は、上型と下型との間に中子をセットしてもよい。枠合わせ装置７は、作業者によって操作されてもよい。

注湯機５は、鋳型Ｍに溶湯を流し込む装置である。注湯機５は、ライン制御部６と通信可能に接続される。注湯機５は、ライン制御部６から枠送り完了信号を受信した場合、注湯エリアに位置する鋳型Ｍを注湯対象として、当該鋳型Ｍに溶湯を流し込む。注湯機５は、ライン制御部６から鋳型情報を受信し、鋳型情報に基づいた条件で注湯を行う。注湯機５は、駐留する作業者の操作によって注湯を行ってもよい。注湯された鋳型Ｍは、搬送ライン３により後工程を行うエリアへと搬送される。

ライン制御部６は、鋳造システム１を統括制御するコントローラである。ライン制御部６は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）として構成される。ライン制御部６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサと、ＲＡＭ（RandomAccess Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリと、タッチパネル、マウス、キーボード、ディスプレイなどの入出力装置と、ネットワークカードなどの通信装置とを含むコンピュータシステムとして構成されてもよい。ライン制御部６は、メモリに記憶されているコンピュータプログラムに基づくプロセッサの制御のもとで各ハードウェアを動作させることにより、ライン制御部６の機能を実現する。

ライン制御部６は、搬送ライン３を制御して所定の静止時間で間欠的に鋳型Ｍを搬送する。静止時間は、鋳型Ｍが搬送ライン３上で静止している時間であり、鋳型Ｍが移動する時間と交互になるように予め定められる。例えば、搬送ライン３は、駆動ローラ上の鋳型Ｍを、１枠分だけ下流へ搬送し、静止させる。搬送ライン３は、所定の静止時間が経過した後に、駆動ローラ上の鋳型Ｍを、１枠分だけ下流へ搬送し、静止させる。搬送ライン３は、鋳型Ｍの搬送と静止とを、所定の静止時間に基づいて繰り返し行う。

［強度計測装置の詳細］
図２及び図３は、実施形態に係る強度計測装置の一例を示す。図２は、実施形態に係る強度計測装置の一例を示す上面図である。図２に示されるように、強度計測装置４は、鋳型Ｍを搬送する搬送ライン３に設けられ、搬送ライン３上の鋳型Ｍの強度を計測する。強度計測装置４には、定盤Ｂの上に載置された鋳枠Ｆ及び鋳型Ｍが順次搬入される。鋳枠Ｆ及び鋳型Ｍの大きさは鋳物製品の大きさに依存する。図２の例では、大きさの異なる鋳枠Ｆ及び鋳型Ｍが、搬送ライン３によって強度計測装置４へ搬送される。鋳枠Ｆ及び鋳型Ｍが載置される定盤Ｂは、最大の鋳枠Ｆに合わせた大きさを有する。鋳枠Ｆ及び鋳型Ｍは、それらの中央と定盤Ｂの中央とが略一致するように位置決めされて、定盤Ｂ上に載置される。

強度計測装置４は、位置決め部４１を備えてもよい。位置決め部４１は、搬送ライン３上の鋳型Ｍを、所定の作業位置において静止させる。作業位置は、強度計測装置４が鋳型Ｍの強度を計測する位置であり、強度計測装置４の配置位置に対応して搬送ライン上に予め設定される。位置決め部４１は、ライン制御部６と通信可能に接続される。ライン制御部６は、位置決め部４１に基づいて搬送ライン３を静止させる。位置決め部４１は、一例として、二つの近接スイッチから構成される。二つの近接スイッチは、搬送ライン３の搬送方向（Ｘ方向）に沿って配置される。位置決め部４１は、例えば、上流に配置される第１近接スイッチ及び下流に配置される第２近接スイッチから構成される。

第１近接スイッチは、搬送ライン３上を搬送される定盤Ｂが第１近接スイッチに近接したことを検知する。ライン制御部６は、第１近接スイッチが定盤Ｂを検知したことに基づいて、搬送ライン３の搬送速度を低速に変更する。第２近接スイッチは、搬送ライン３上を搬送される定盤Ｂが第２近接スイッチに近接したことを検知する。ライン制御部６は、第２近接スイッチが定盤Ｂを検知したこと、及び第１近接スイッチが定盤Ｂを検知していることに基づいて、搬送ライン３を静止させる。二つの近接スイッチから構成される位置決め部４１は、搬送ライン３が鋳型Ｍを搬送する速度を低速に変更させたのちに、搬送ライン３を静止させることで、鋳型Ｍを正確に作業位置へ静止させることができる。

図３は、実施形態に係る強度計測装置の一例を示す断面図である。図３に示されるように、強度計測装置４は、強度計測器１０、距離センサ２０、ロボット３０（移動部の一例）、及び、制御装置４０を備える。

強度計測器１０は、鋳型Ｍと接触する計測部１１を有する。強度計測器１０は、計測部１１が鋳型Ｍから受ける反力に基づいて、鋳型Ｍの強度を計測する。計測部１１は、例えば針部材である。強度計測器１０は、計測部１１を鋳型Ｍへ所定の深さまで挿入させ、計測部１１が受ける反力を計測する。計測された反力は、鋳型Ｍの強度を示す情報となる。例えば、鋳型Ｍが十分に硬化している場合に計測部１１が鋳型Ｍから受ける反力は、鋳型Ｍが十分に硬化していない場合に計測部１１が鋳型Ｍから受ける反力より大きい。鋳型Ｍから受ける反力は、鋳型Ｍの圧縮強度又は鋳型強度に換算されてもよい。

距離センサ２０は、搬送ライン３上の物体までの距離を測定する。距離センサ２０は、計測方向に存在する物体までの距離を測定するセンサであり、一例として、レーザセンサ、超音波センサ又は接触センサである。距離センサ２０は、高さ方向（Ｚ方向）の距離を測定するように配置される。つまり、距離センサ２０は、搬送ライン３の上方に、搬送ライン３に向けて配置される。これにより、距離センサ２０の下方に物体が存在する場合には、距離センサ２０は、高さ方向における物体までの距離を測定し、距離センサ２０の下方に物体が存在しない場合には、距離センサ２０は、高さ方向における搬送ライン３までの距離を測定する。

ロボット３０は、強度計測器１０及び距離センサ２０を移動させる。ロボット３０は、強度計測器１０及び距離センサ２０を支持し、搬送ライン３の搬送方向（Ｘ方向）、搬送ライン３の搬送方向と直交する方向かつ水平方向（Ｙ方向）、及び高さ方向（Ｚ方向）に沿って強度計測器１０及び距離センサ２０を移動させる。ロボット３０は、強度計測器１０及び距離センサ２０をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向へ一体的に移動させる三軸の直交ロボットである。ロボット３０は、例えばフレーム３１に支持され、搬送ライン３及び鋳型Ｍの上方に配置される。

制御装置４０は、強度計測装置４を統括制御するコントローラである。制御装置４０は、例えばＰＬＣとして構成される。制御装置４０は、ＣＰＵなどのプロセッサと、ＲＡＭ及びＲＯＭなどのメモリと、タッチパネル、マウス、キーボード、ディスプレイなどの入出力装置と、ネットワークカードなどの通信装置とを含むコンピュータシステムとして構成されてもよい。制御装置４０は、メモリに記憶されているコンピュータプログラムに基づくプロセッサの制御のもとで各ハードウェアを動作させることにより、制御装置４０の機能を実現する。制御装置４０は、フレーム３１の外側に配置されてもよいし、フレーム３１の内側に配置されても構わない。制御装置４０は、強度計測器１０及び距離センサ２０及びロボット３０と通信可能に接続される。制御装置４０は、ライン制御部６と通信可能に接続されてもよい。

制御装置４０は、制御部５０及び記憶部６０を備える。制御部５０は、ロボット３０を制御して、搬送ライン３の搬送方向と直交する方向かつ水平方向（Ｙ方向）に強度計測器１０及び距離センサ２０を移動させる。制御部５０は、例えば搬送ライン３のＹ方向における２つの側端部のうち一方の側端部近傍を原位置として、強度計測器１０及び距離センサ２０を原位置から他方の側端部へ向かって搬送ライン３を横断するように移動させる。Ｙ方向へ移動する距離センサ２０は、移動中に高さ方向の距離を連続的に測定する。これにより、Ｙ方向に沿った高さ方向の距離が得られる。測定された高さ方向の距離は、距離センサ２０から制御部５０へと出力される。

制御部５０は、距離センサ２０により検出された距離に基づいて、Ｙ方向における強度計測器１０の計測位置Ｃ１を決定する。計測位置Ｃ１とは、鋳型Ｍの上面上の位置であって、強度が計測される位置である。例えば、制御部５０は、距離センサ２０により検出された距離の変化に基づいて搬送ライン３上の物体の外縁位置を認識する。制御部５０は、例えばＹ方向に沿って連続的に測定された高さ方向の距離の変化が閾値以上となる位置を、搬送ライン３上の物体の外縁位置と認識する。あるいは、制御部５０は、高さ方向の距離が閾値以下となったＹ方向の位置を、物体の外縁位置として認識してもよい。図中の例では、物体の外縁位置として鋳枠Ｆの外縁位置が認識される。鋳枠Ｆの外縁位置が認識された場合、鋳型Ｍの計測位置Ｃ１は適宜決定することができる。例えば、計測位置Ｃ１は、鋳枠Ｆの外縁位置から所定距離分、Ｙ方向かつ鋳型Ｍの中央に向けて移動させた位置とすることができる。所定距離は、鋳枠Ｆの既知の厚さよりも大きく設定される。計測位置Ｃ１は、鋳型Ｍの湯口又は製品部と干渉する場合、Ｘ方向にずらして設定されてもよい。

制御部５０は、ロボット３０を制御して強度計測器１０及び距離センサ２０を計測位置Ｃ１の上方へ移動させる。制御部５０は、上述した物体の外縁位置を検出したときにロボット３０を制御して強度計測器１０及び距離センサ２０を一旦停止させ、その後、強度計測器１０及び距離センサ２０を計測位置Ｃ１の上方へ移動させる。制御部５０は、上述した物体の外縁位置を検出したときに停止をすることなく、強度計測器１０及び距離センサ２０をそのまま移動させて計測位置Ｃ１の上方へ位置させてもよい。

制御部５０は、計測位置Ｃ１の上方において距離センサ２０により検出された高さ方向の距離を取得する。これにより、制御部５０は、鋳型Ｍの表面近傍までの距離を認識する。制御部５０は、ロボット３０を制御して強度計測器１０を下降させる。ロボット３０は、強度計測器１０の下部に設けられる計測部１１を、鋳型Ｍの表面から鋳型Ｍの内部へ挿入させる。強度計測器１０は、計測部１１が受ける反力を計測する。これにより、強度計測器１０は、計測位置Ｃ１において鋳型Ｍの強度を計測できる。強度計測器１０の計測が完了すると、制御部５０は、ロボット３０を制御して強度計測器１０及び距離センサ２０を原位置へ移動させる。

このように、制御部５０は、距離センサ２０の検出結果に基づいてＹ方向の計測位置Ｃ１を決定するだけでなく、距離センサ２０の検出結果に基づいて強度計測器１０のＺ方向の位置を制御する。よって、制御部５０は、単一の距離センサの検出結果に基づいて、強度計測器１０のＹＺ方向を調整できる。

さらに、制御部５０は、強度計測器１０により計測された鋳型Ｍの強度に基づいて、鋳型Ｍに係る所定の工程の実施可否を判定してもよい。所定の工程は、搬送ライン３上において強度計測装置４よりも下流で実施される工程である。例えば、制御部５０は、強度計測器１０により計測された鋳型Ｍの強度と閾値とを比較して、鋳型Ｍに対して所定の工程の実施可否を判定する。閾値は、所定の工程を正常に行うことができた鋳型の強度に基づいて予め設定される。所定の工程の一例は、抜型工程である。抜型工程は、搬送ライン３上において強度計測装置４の下流に設けられた抜型機Ｗによって行われる作業であり、鋳型Ｍから模型Ｐを取り外す作業である。鋳型Ｍは、強度が不足する場合には抜型工程によって破損することがある。制御部５０は、鋳型Ｍの強度が閾値以下の場合、鋳型Ｍの強度が十分でないとして、抜型工程の実施不可と判定する。

制御部５０は、鋳型Ｍに係る抜型工程が実施不可と判定された場合には、所定の時間が経過した後に強度計測器１０に鋳型Ｍの強度を再計測させてもよい。自硬性鋳型である鋳型Ｍは時間経過に応じて硬化するため、抜型工程が実施不可とされた鋳型Ｍに対して硬化のための待ち時間を設ける。制御部５０は、ライン制御部６へ信号を出力し、再計測が終了するまで搬送ライン３を停止させる。あるいは、制御部５０は、ライン制御部６へ信号を出力し、抜型工程が実施不可と判定された鋳型Ｍを搬送ライン３から外れた待機場所に待機させ、所定時間経過後に再搬送させてもよい。

制御部５０は、再計測する場合、計測位置Ｃ１とは異なる位置を計測位置に設定することができる。計測部１１が挿入された計測位置Ｃ１において強度を再計測する場合、強度計測器１０は鋳型Ｍの強度を正確に計測できないおそれがあるためである。制御部５０は、新たな計測位置として、鋳型Ｍの中心を挟んで計測位置Ｃ１と対称な位置に計測位置Ｃ２を設定してもよい。あるいは、制御部５０は、新たな計測位置として、計測位置Ｃ１からＸ方向にずらした位置に計測位置を設定してもよい。

制御部５０は、鋳型Ｍに対して抜型工程が実施可能と判定されるまで、強度計測器１０を制御して待ち時間の設定と再計測とを所定回数繰り返してもよい。制御部５０は、鋳型Ｍに対して抜型工程が実施可能と判定された場合、抜型可能信号をライン制御部６へ出力する。抜型可能信号は、抜型工程を実行可能であることを示す信号である。ライン制御部６は、抜型可能信号を受け取ると鋳型Ｍを下流の抜型機Ｗへ搬送する。制御部５０は、再計測しても抜型工程が実施不能と判定される場合、当該鋳型Ｍを不良鋳型として登録してもよい。

記憶部６０は、強度計測器１０により計測された強度と鋳型Ｍとを関連付ける。記憶部６０は、例えば、強度計測器１０により計測された強度の情報を物理的に鋳型Ｍに付与する。記憶部６０は、強度計測器１０により計測された強度の情報を含むＲＦＩＤ（Radio Frequency Identifier）を鋳型Ｍに付与してもよい。あるいは、記憶部６０は、当該情報を含むバーコード、２次元バーコード、数字、文字列もしくは記号を鋳型Ｍに付与又は刻印してもよい。情報が付与される箇所は、鋳型Ｍに限定されず、模型Ｐ、定盤Ｂ又は鋳枠Ｆでも構わない。鋳型Ｍには他の情報が関連付けられてもよい。他の情報は、例えば、不良情報、鋳型Ｍの製造番号、造型時刻、及び造型条件などを含む。造型条件は、混練時における薬液の添加量、薬液の種類、サンドメタル比、気温、湿度、混練前の砂温、造型時間などである。

［強度計測装置の動作］
図４は、強度計測装置の動作の一例を示すフローチャートである。図４に示されるフローチャートは、例えば、鋳型Ｍが強度計測装置４の作業位置に位置決めされたときに開始される。最初に、測定工程（ステップＳ１０）として、強度計測装置４の制御部５０は、ロボット３０を制御して強度計測器１０及び距離センサ２０をＹ方向へ移動させながら、高さ方向の距離を距離センサ２０に測定させる。

次に、移動工程（ステップＳ２０）として、最初に、制御部５０は、距離センサ２０により検出された距離に基づいて、Ｙ方向における強度計測器１０の計測位置Ｃ１を決定する。例えば、制御部５０は、例えばＹ方向に沿って連続的に測定された高さ方向の距離の変化が閾値以上となる位置を、搬送ライン３上の物体の外縁位置と認識する。そして、制御部５０は、外縁位置から所定距離分、Ｙ方向かつ鋳型Ｍの中央に向けて移動させた位置を計測位置Ｃ１とする。そして、制御部５０は、ロボット３０を制御して強度計測器１０及び距離センサ２０を計測位置Ｃ１の上方へ移動させる。

最後に、計測工程（ステップＳ３０）として、制御部５０は、ロボット３０を制御して強度計測器１０を下降させる。ロボット３０は、強度計測器１０の下部に設けられる計測部１１を、鋳型Ｍの表面から鋳型Ｍの内部へ挿入させる。強度計測器１０は、計測部１１が受ける反力を計測し、鋳型Ｍの強度とする。強度計測器１０の計測が完了すると、制御部５０は、ロボット３０を制御して強度計測器１０及び距離センサ２０を原位置へ移動させる。以上で図４に示されるフローチャートが終了する。

［実施形態のまとめ］
強度計測装置４及び強度計測方法によれば、距離センサ２０によって搬送ライン３上の鋳枠Ｆまでの距離が測定され、測定された距離に基づいてＹ方向における強度計測器１０の計測位置Ｃ１が制御部５０により決定される。そして、強度計測器１０は、計測位置Ｃ１の上方へロボット３０により移動する。このように、搬送ライン３上の鋳枠Ｆまでの距離を考慮して計測位置Ｃ１が決定されるため、強度計測装置４及び強度計測方法は、鋳型Ｍの大きさに関わらず鋳型Ｍの強度を適切な位置で計測できる。

強度計測装置４及び強度計測方法によれば、ロボット３０が強度計測器１０及び距離センサ２０を一体的に移動させるため、強度計測器１０及び距離センサ２０を移動させる複数の移動部を備える必要がない。さらに、強度計測装置４及び強度計測方法は、距離センサ２０の検出結果に基づいてＹ方向の計測位置Ｃ１を決定するだけでなく、距離センサ２０の検出結果に基づいて強度計測器１０のＺ方向の位置を制御できる。よって、強度計測装置４及び強度計測方法によれば、単一の距離センサの検出結果に基づいて、強度計測器１０のＹＺ方向を調整できる。

強度計測装置４及び強度計測方法は、鋳型Ｍを位置決め部４１によって所定の作業位置に静止させた後に鋳型Ｍの強度を計測できる。よって、強度計測装置４及び強度計測方法は、製品部又は湯口などの鋳造方案部に計測部１１を誤って挿入することを防止できる。強度計測装置４及び強度計測方法は、抜型工程の実施を鋳型Ｍの強度に基づいて判定できるとともに、抜型工程が実施不可とされた鋳型Ｍに対して硬化のための待ち時間を設けた上で、鋳型Ｍの強度を再計測できる。強度計測装置４及び強度計測方法は、強度が十分でない鋳型Ｍに対して抜型工程を実施したり、強度が既に十分な鋳型Ｍに対して硬化のための待ち時間を設けたりすることを回避できる。つまり、鋳型Ｍの硬度不足による抜型不良を回避できるとともに生産効率が低下することを回避できる。強度計測装置４及び強度計測方法は、鋳型Ｍとその鋳型Ｍの強度とを関連付けることができる。

［変形例］
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上記の例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。下では、上述の実施形態との相違点を中心に説明し、共通する説明は省略する。

鋳型Ｍは、自硬性鋳型に限定されず、例えば、生砂型、ガス硬化性鋳型、又は熱硬化性鋳型であってもよい。

強度計測装置４は、記憶部６０を備えなくてもよい。記憶部６０は、制御部５０と分離して設けられてもよい。制御部５０は、抜型工程を実施不可と判定した場合に鋳型Ｍの搬送を停止させなくてもよい。

強度計測器１０は、鋳型Ｍと接触する計測部１１を有さなくてもよい。強度計測器１０は、鋳型Ｍから取得した試験片に基づいて、鋳型Ｍの強度を計測してもよい。

強度計測器１０を移動させるロボット３０は、距離センサ２０を移動させなくてもよい。例えば、強度計測装置は、距離センサをＹ方向に移動させるセンサ移動部を更に備えてもよい。図５は、水平方向に距離センサを移動させるロボットをさらに備える強度計測装置の一例を示す断面図である。図５に示されるように、強度計測装置４Ａは、強度計測器１０を移動させるロボット３０及び距離センサ２０Ａを移動させるロボット３０Ａ（センサ移動部の一例）を備える。ロボット３０Ａは、ロボット３０と同様に三軸の直交ロボットである。強度計測装置４Ａのその他の構成は、強度計測装置４と同一である。強度計測装置４Ａは、最初にロボット３０Ａを制御して距離センサ２０ＡをＹ方向に移動させて鋳枠Ｆの外縁位置を認識し、計測位置Ｃ１を決定する。次に、強度計測装置４Ａは、ロボット３０を制御して強度計測器１０を計測位置Ｃ１の上方へ移動させる。強度計測装置４Ａは、距離センサ２０Ａの検出結果に基づいてロボット３０を制御して強度計測器１０を鋳型Ｍの表面近傍まで下降させる。このように、センサ用の移動手段を備えた強度計測装置４Ａは、鋳型Ｍの大きさに関わらず鋳型Ｍの強度を適切な位置で計測できる。

強度計測装置は、距離センサをＺ方向に移動させるセンサ移動部を更に備えてもよい。図６は、垂直方向に距離センサを移動させるロボットをさらに備える強度計測装置の一例を示す断面図である。図６に示されるように、強度計測装置４Ｂは、強度計測器１０を移動させるロボット３０及び距離センサ２０Ｂを移動させるロボット３０Ｂを備える。ロボット３０Ｂは、ロボット３０と同様に三軸の直交ロボットである。強度計測装置４Ｂのその他の構成は、強度計測装置４と同一である。強度計測装置４Ｂは、最初に距離センサ２０Ｂの検出結果に基づいて物体（鋳枠Ｆ）の外縁位置を認識し、計測位置Ｃ１を決定する。次に、強度計測装置４Ｂは、ロボット３０を制御して強度計測器１０を計測位置Ｃ１の上方へ移動させる。続いて、強度計測装置４Ｂは、ロボット３０Ｂを制御して距離センサ２０ＢをＺ方向に移動させ、Ｙ方向の距離が閾値以上の変化があった箇所を物体（鋳枠Ｆ及び鋳型Ｍ）の高さ位置として認識する。強度計測装置４Ｂは、鋳型Ｍの高さ位置に基づいてロボット３０を制御して強度計測器１０を鋳型Ｍの表面近傍まで下降させる。このように、センサ用の移動手段を備えた強度計測装置４Ｂは、鋳型Ｍの大きさに関わらず鋳型Ｍの強度を適切な位置で計測できる。

ロボットは、距離センサを移動させなくてもよい。この場合、強度計測装置は、複数の距離センサを備える。図７は、水平方向の距離センサを複数備える強度計測装置の一例を示す断面図である。図７に示されるように、強度計測装置４Ｃは、距離センサ２０Ｂ、距離センサ２０Ｃ、距離センサ２０Ｄ、距離センサ２０Ｅの順番で高い位置から配置される複数の距離センサを備える。これらの距離センサは、水平方向の距離を測定する。強度計測装置４Ｃのその他の構成は、ロボットが距離センサを移動させない点を除き、強度計測装置４Ｂと同一である。複数の距離センサは、水平方向の距離をそれぞれ測定することで、搬送ライン３上における物体（鋳枠Ｆ及び鋳型Ｍ）のおおよその高さを測定する。例えば、最も高い位置に配置される距離センサ２０Ｂが測定する水平方向の距離は所定の値よりも大きく、距離センサ２０Ｃ～２０Ｅが測定する水平方向の距離は所定の値よりも小さい場合、鋳型Ｍの高さは、距離センサ２０Ｂと距離センサ２０Ｃとの間に位置する。また、距離センサ２０Ｃ～２０Ｅの何れか一つの検出結果は、物体（鋳枠Ｆ）の外縁位置となる。このように、センサ用の移動手段を備えていない強度計測装置４Ｃは、複数の距離センサを備えることで鋳型Ｍの大きさに関わらず鋳型Ｍの強度を適切な位置で計測できる。

図７の例では、複数の距離センサを高さ方向に並べて配置したが、複数の距離センサの例は図７に限定されない。図８は、垂直方向及び水平方向の距離センサを備える強度計測装置の一例を示す断面図である。図８に示されるように、強度計測装置４Ｄは、高さ方向の距離センサ２０Ａ及び水平方向の距離センサ２０Ｂを備える。強度計測装置４Ｄのその他の構成は、強度計測装置４Ｃと同一である。強度計測装置４Ｄでは、距離センサ２０Ｂによって物体（鋳枠Ｆ）の外縁位置が認識され、高さ方向の距離センサ２０Ａによって鋳型Ｍまでの高さ距離を取得できる。このため、強度計測装置４Ｄは、垂直方向及び水平方向の距離センサを備えることで鋳型Ｍの大きさに関わらず鋳型Ｍの強度を適切な位置で計測できる。

距離センサは、鋳型Ｍの高さを測定しなくてもよい。強度計測器１０は距離センサが測定した鋳型Ｍの高さに基づいて計測部１１を鋳型Ｍと接触させなくてもよい。図９は、水平方向の距離センサ２０を一つ備える強度計測装置の一例を示す断面図である。図９に示されるように、強度計測装置４Ｅは、水平方向の距離センサ２０を備える。強度計測装置４Ｅのその他の構成は、高さ方向の距離センサ２０Ａを備えていない点を除き、強度計測装置４Ｄと同一である。強度計測装置４Ｅでは、距離センサ２０によって物体（鋳枠Ｆ）の外縁位置が認識され、計測位置Ｃ１が決定される。鋳型Ｍの高さが距離センサによって測定されない場合、ロボット３０は、強度計測器１０を計測部１１が鋳型Ｍと接触するまで低速で下降させる。計測部１１と鋳型Ｍとが接触すると、ロボット３０は、強度計測器１０の下降を停止する。強度計測器１０は、ロボット３０による下降が停止すると、鋳型Ｍの強度の計測を開始する。このように、強度計測装置４Ｅは、水平方向の距離センサのみを備えることで鋳型Ｍの大きさに関わらず鋳型Ｍの強度を適切な位置で計測できる。

図１０は、他の位置決め部を備える強度計測装置の上面図である。図１０に示されるように、強度計測装置４Ｆは、強度計測装置４と比べて、位置決め部４１に替えて位置決め部４１Ａを備える点で相違し、その他は同一である。位置決め部４１Ａは、搬送ライン３上の鋳型Ｍを、所定の作業位置において機械的に静止させる。例えば、位置決め部４１Ａは定盤Ｂと機械的に接触するストッパとして構成される。ストッパは、搬送ライン３に対して突出して、定盤Ｂの搬送方向と相対するように接触する。ストッパは、搬送ライン３に対して垂直方向、水平方向又はストッパが旋回するように突出する。突出したストッパと定盤Ｂが接触すると、ライン制御部６は、搬送ライン３を静止させる。強度計測器１０が鋳型Ｍの強度の計測を終えると、ストッパと定盤Ｂとの接触は解除される。鋳型Ｍは、ストッパと定盤Ｂとの接触が解除された後に、搬送ライン３によって搬送される。ストッパは、定盤Ｂに設けられるブッシュ（又はピン）と係合する、ピン（又はブッシュ）であってもよい（不図示）。

強度計測装置は、抜型工程の実施可否を判定する装置に限定されない。例えば、強度計測装置は、注湯工程の実施可否を判定してもよい。図１１は、強度計測装置４が注湯機５の前に備わる鋳造システム１（鋳造システムの一部）の他の例を示す構成図である。図１１に示されるように、強度計測装置４は、搬送ライン３において抜型機Ｗの下流であって注湯機５の上流に配置される。制御部５０は、強度に基づいて注湯工程の実施可否を判定する。鋳型Ｍの強度が不足する場合、製品が製造できないおそれがある。制御部５０は、鋳型Ｍの強度が閾値以下である場合、注湯工程の実施不可と判定する。この場合、制御部５０は、抜型工程の実施可否の判定と同様に、鋳型Ｍを静止させ、所定の時間が経過した後に強度計測器１０に鋳型Ｍの強度を計測させてもよい。

上述したロボットは、直交ロボットに限定されない。ロボットは、例えば、１軸又は２軸方向へ移動させるロボットであってもよいし、多関節ロボット、パラレルリンクロボット及びスカラーロボットであってもよい。

図１２は、鋳型Ｍを環状に搬送する搬送ライン３の一例を示す構成図である。この場合、搬送ライン３は、例えばターンテーブルとして構成される。以下では、図１との相違点を中心に説明し、共通する説明は省略する。ターンテーブルは、円盤状の搬送装置であって円盤の中心を回転軸として反時計回りに旋回する。ターンテーブル上に載置される定盤Ｂ、模型Ｐ、鋳枠Ｆ及び鋳型Ｍは、ターンテーブルの旋回ともに搬送される。ターンテーブルは、間欠駆動され、鋳型Ｍを所定の枠分ずつ搬送するように旋回する。

造型場２、強度計測装置４及び抜型機Ｗは、ターンテーブル上を搬送される定盤Ｂ、模型Ｐ、鋳枠Ｆ及び鋳型Ｍに対応する位置に、それぞれ配置される。例えば、造型場２、強度計測装置４及び抜型機Ｗは、ターンテーブルの外周に配置されてもよい。この場合、ターンテーブルの中央には、定盤Ｂ、模型Ｐ、鋳枠Ｆ及び鋳型Ｍをターンテーブルの外周に押し出すシリンダ（不図示）が設けられてもよい。

造型場２では、定盤Ｂ上に載置される鋳枠Ｆ及び模型Ｐに混練砂が充填されて鋳型Ｍが製造される。造型場２で製造された鋳型Ｍは、ターンテーブルに送り出される。以下では、鋳型Ｍを製造する造型場２が配置される位置を、ターンテーブルの搬送位置の中で最も上流の位置として説明する。

強度計測装置４は、造型場２の下流に配置される。強度計測装置４は、造型場２から見て反時計回りの円周方向に向かって位置する。強度計測装置４は、ターンテーブルの径方向に向けて配置された水平方向の距離センサ２０（例えば図９参照）を備える。造型場２から搬入された鋳型Ｍは、距離センサ２０によって物体（鋳枠Ｆ）の外縁位置が認識され、計測位置Ｃ１が決定される。鋳型Ｍがシリンダによってターンテーブルの外周に押し出される場合、水平方向の距離センサ２０は、鋳型Ｍが押し出される方向と直交するように配置されてもよい。強度計測装置４に強度を計測された鋳型Ｍは、ターンテーブルに送り出される。

抜型機Ｗは、強度計測装置４の下流に配置される。抜型機Ｗは、搬入された鋳型Ｍから模型Ｐ及び鋳枠Ｆを抜型する。模型Ｐ及び鋳枠Ｆと分離された鋳型Ｍは、ターンテーブルの外部に搬出される。模型Ｐ及び鋳枠Ｆは、定盤Ｂの上に載置され再びターンテーブルに搬出される。抜型機Ｗから搬出された模型Ｐ及び鋳枠Ｆは、再び造型場２へ搬入される。

以上、図１２に示されるように、鋳型Ｍが環状に搬送される場合でも、強度計測装置４及び強度計測方法は、抜型工程の実施を鋳型Ｍの強度に基づいて判定できるとともに、抜型工程が実施不可とされた鋳型Ｍに対して硬化のための待ち時間を設けた上で、鋳型Ｍの強度を再計測できる。

１…鋳造システム、２…造型場、３…搬送ライン、４…強度計測装置、５…注湯機、６…ライン制御部、Ｍ…鋳型、Ｆ…鋳枠、Ｂ…定盤、Ｐ…模型、１０…強度計測器、１１…計測部、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ…距離センサ、３０，３０Ａ，３０Ｂ…ロボット、４０…制御装置、４１，４１Ａ…位置決め部、５０…制御部、６０…記憶部。

Claims (9)

1. 鋳型を搬送する搬送ラインに設けられ、前記搬送ライン上の前記鋳型の強度を計測する強度計測装置であって、
   鋳型から受ける反力に基づいて前記鋳型の強度を計測する強度計測器と、
   前記強度計測器を移動させる移動部と、
   前記搬送ライン上の物体までの距離を測定する距離センサと、
   前記移動部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記距離センサにより検出された距離に基づいて、前記搬送ラインの搬送方向と直交する方向かつ水平方向における前記強度計測器の計測位置を決定し、前記移動部を制御して前記強度計測器を前記計測位置の上方へ移動させる、
   強度計測装置。
2. 前記距離センサは、高さ方向の距離を測定するように配置され、
   前記距離センサを前記搬送ラインと直交する方向かつ水平方向に移動させるセンサ移動部をさらに備え、
   前記制御部は、前記距離センサにより検出された前記距離の変化に基づいて前記搬送ライン上の物体の外縁位置を認識し、当該外縁位置に基づいて前記計測位置を決定する、請求項１に記載の強度計測装置。
3. 前記距離センサは、高さ方向の距離を測定するように配置され、
   前記移動部は、前記距離センサを前記強度計測器とともに前記搬送ラインと直交する方向かつ水平方向に移動させ、
   前記制御部は、前記距離センサにより検出された前記距離の変化に基づいて前記搬送ライン上の物体の外縁位置を認識し、当該外縁位置に基づいて前記計測位置を決定する、請求項１に記載の強度計測装置。
4. 前記距離センサは、前記搬送ラインの搬送方向と直交する方向かつ水平方向の距離を測定するように配置される、請求項１記載の強度計測装置。
5. 前記搬送ライン上の前記鋳型を所定の作業位置において静止させる位置決め部をさらに備える、請求項１～４の何れか一項に記載の強度計測装置。
6. 前記制御部は、前記強度計測器により計測された前記鋳型の強度に基づいて、前記鋳型に係る所定の工程の実施可否を判定する、請求項１～５の何れか一項に記載の強度計測装置。
7. 前記所定の工程は抜型工程であり、
   前記鋳型に係る前記抜型工程が実施可能と判定された場合には、前記制御部は抜型可能信号を出力し、
   前記鋳型に係る前記抜型工程が実施不可と判定された場合には、前記強度計測器は所定の時間が経過した後に前記鋳型の強度を再計測する、請求項６に記載の強度計測装置。
8. 前記強度計測器により計測された前記鋳型の強度と前記鋳型とを関連付ける記憶部をさらに備える、請求項１～７の何れか一項に記載の強度計測装置。
9. 搬送ライン上の鋳型の強度を強度計測器で計測する強度計測方法であって、
   距離センサによって前記搬送ライン上の物体までの距離を測定する工程と、
   前記距離センサにより検出された前記距離に基づいて前記搬送ラインの搬送方向と直交する方向かつ水平方向における前記強度計測器の計測位置を決定し、前記強度計測器を前記計測位置の上方へ移動させる工程と、
   前記強度計測器によって前記計測位置における前記鋳型の強度を計測する工程と、
   を含む、強度計測方法。

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