JP7351104B2 - 鋳物への刻印方法及び刻印装置 - Google Patents

Description

本発明は、鋳物への刻印方法及び刻印装置に関する。

鋳物の製造ラインにおいては、鋳型の造型、注湯、冷却工程を経て得られた鋳物に刻印を施し、各鋳物に識別機能を付与してトレーサビリティが可能となるようにすることが行われている。

従来、この種の鋳物に刻印を施す装置としては、例えば特許文献１に、鋳片の端面の位置を画像処理によって検出し、それによってマーキング装置（以下、刻印装置という）または鋳片の位置を微調整した後にマーキング（以下、刻印という）を施すことが開示されており、また更に鋳片を搬送する工程において、複数の鋳片をギャザリング装置により束ね、各鋳片を所定の位置に位置合わせして刻印を施すことが開示されている。
これらの鋳片に対する刻印方法は、鋳片と刻印装置との位置合わせに係る技術である。

特開２０１３－２３３５７２号公報

上記の特許文献１に開示された刻印方法は、位置合わせにより正確な位置に刻印を行うことができる。
しかしながら、刻印の対象である鋳物は、刻印場所が常に刻印に適した状態にあるとは限らないので、常に適切な刻印が行えるとは限らない。
すなわち、鋳型ばらし後に得られた鋳造物及び鋳物の表面にはバリや残砂、焼付き等の異物が存在していることがあり、鋳物の刻印場所に前記異物が付着していた場合には刻印が行えないことも生じる。
上記の異物の付着の発生は予測することが不可能であり、事前対策が困難である。また、鋳物の製造ラインのレイアウト上、刻印のタイミングが鋳物と堰の分離等をする前のため、異物の除去後の刻印が困難であるという事情がある。
鋳物に異物が付着したまま刻印すると、刻印装置の破損や不十分な刻印となり、トレーサビリティ性が失われるという問題がある。
したがって、従来、鋳物への刻印装置としては、鋳物の表面に異物が付着していた場合に刻印を有効適切に行うものが提供されていないのが実情である。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、刻印対象となる鋳物に異物が付着していた場合にも、当該鋳物に有効適切な刻印を施すことのできる鋳物への刻印方法及び刻印装置を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち、本発明は、鋳物に対して刻印を行う鋳物への刻印方法であって、前記鋳物外面の異物を検出すること、刻印場所を設定して該刻印場所に刻印すること、を特徴とする。
本発明によれば、刻印対象となる鋳物に異物が付着していた場合にも、当該鋳物に有効適切な刻印を施すことができる。

本発明の一態様では、前記鋳物に正規の刻印場所を設定すること、前記鋳物に代替刻印場所を設定すること、前記鋳物の型データと該鋳物とを比較して該鋳物の前記正規の刻印場所について異物の有無を検出すること、前記正規の刻印場所又は前記代替刻印場所に刻印すること、を特徴とする。
本発明によれば、正規の刻印場所に異物が存在した場合にも、代替刻印場所に刻印が行われるので、刻印装置の破損や不十分な刻印を防止して、鋳物に有効適切な刻印を施すことができる。

本発明の一態様では、前記正規の刻印場所に異物が検出されたときは前記代替刻印場所に刻印することを特徴とする。
本発明によれば、刻印対象となる鋳物に異物が付着していた場合にも、当該鋳物に有効適切な刻印を施すことができる。

本発明の一態様では、鋳造物は１以上の前記鋳物を備えた構成とされ、前記鋳造物について、機械加工前には前記代替刻印場所への刻印を仮の刻印とし、前記機械加工後には前記仮の刻印をした鋳物の前記正規の刻印場所に正規の刻印をすることを特徴とする。
この一態様では、鋳物と堰が分離される前に、鋳物にそれぞれ刻印が施されるので、それぞれの鋳物のトレーサビリティ性を確保することができる。また、代替場所に仮の刻印（簡易な刻印）をすることで、作業時間が短縮された効率の良い刻印を施すことができる。

本発明の一態様では、鋳造物は１以上の前記鋳物を備えた構成とされ、前記鋳造物について、機械加工前には前記正規の刻印場所への刻印及び前記代替刻印場所への刻印を仮の刻印とし、前記機械加工後には前記正規の刻印場所へ正規の刻印をすることを特徴とする。
この一態様では、鋳物と堰が分離される前に、鋳物にそれぞれ刻印が施されるので、それぞれの鋳物のトレーサビリティ性を確保することができる。また、機械加工前には、すべて仮の刻印（簡易な刻印）をすることで、作業時間が短縮された効率の良い刻印を施すことができる。また機械加工後に正規の刻印を施すことで、異物の存在しない清浄な表面へ刻印を施すことができ、刻印の質が向上する。

本発明の一態様では、鋳造設備で順次生産される各鋳物について前記異物の検査を行い、前記異物の検出数が一定の回数又は一定の割合を超えたときに前記鋳造設備の不良対策信号を発することを特徴とする。
この一態様では、刻印と同時に異物の検出数を鋳造工程管理のデータベースに取り込むことができるので、異物検出数が異常であるという警告を発することができるとともに、異物検出数により鋳造工程を管理することが可能となる。

また、本発明は、鋳物に刻印機構により刻印を行う鋳物への刻印装置であって、鋳物の型データと実際に製造された鋳物とを比較して鋳物外面の異物を検出する異物検出装置と、前記型データに設定された正規の刻印場所に刻印をなし、又は代替刻印場所を設定してこの代替刻印場所に刻印をなすよう前記刻印機構を制御する刻印制御装置を備えることを特徴とする。
本発明によれば、正規の刻印場所に異物が存在した場合にも、代替刻印場所に刻印が行われるので、刻印装置の破損や不十分な刻印を防止して、鋳物に有効適切な刻印を施すことができる刻印装置が提供される。

本発明によれば、刻印対象となる鋳物に異物が付着していた場合にも、当該鋳物に有効適切な刻印を施すことができる。

本発明の一実施形態である刻印装置を備えた鋳造設備の模式的な平面図である。 上記刻印装置の刻印の対象となる鋳物を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 上記刻印装置のブロック図である。 （ａ）は刻印の対象となる鋳物に異物が付着している状態を示す平面図、（ｂ）は鋳物に設定する正規の刻印場所と代替刻印場所の例を示す平面図である。 本発明の一実施形態である鋳物の刻印場所と刻印の制御を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態である鋳物の刻印場所と刻印の制御を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態である刻印装置を備えた鋳造設備１の模式的な平面図である。
鋳造設備１においては、鋳物を鋳造するに際し、造型工程、中子設置工程、冷却搬送工程、注湯工程、後処理工程、及び砂処理工程を含む、複数の工程が実行される。鋳造設備１は、これらの各工程に対応する、造型設備２、中子設置設備３、冷却搬送設備４、注湯設備７、後処理設備８、及び砂処理設備１０を備えている。

造型設備２は、砂処理設備１０により処理された鋳型砂から鋳型を造型する。中子設置設備３は、鋳型内に中子を設置する。注湯設備７は、溶湯を製造して鋳型内に注湯する。冷却搬送設備４は、造型設備２において造型された鋳型を注湯設備７へと搬送する。冷却搬送設備４はまた、注湯設備７において溶湯が鋳込まれた鋳型を冷却しながら搬送し、鋳型をばらして鋳造物を取り出し、取り出された鋳造物を更に、冷却しながら後処理設備８へと搬送する。後処理設備８は、鋳物への刻印や鋳物と堰の分離等の後処理を行う。砂処理設備１０は、鋳型の造型に使用される鋳型砂を処理する。

冷却搬送設備４は、一次冷却搬送装置５、二次冷却搬送装置６、鋳型ばらし装置６５、を備えている。一次冷却搬送装置５は、造型設備２により造型された鋳型を受け取って注湯設備７へと搬送し、注湯設備７により注湯された鋳型を冷却しつつ、鋳型ばらし装置６５により鋳型がばらされた鋳造物を二次冷却搬送装置６へと搬送する。
二次冷却搬送装置６は、鋳型がばらされた鋳造物を後処理設備８に搬送する。後処理設備８は、ショットブラスト装置８２、コンベア８３、刻印装置８４及び鋳物と堰の分離装置８５を備えている。後処理設備８において、ショットブラスト装置８２は二次冷却装置６から搬送された鋳造物についてショットブラスト処理を行う。その後、鋳造物はコンベア８３により刻印装置８４に搬送される。

刻印装置８４は、後述するように鋳物に所定の刻印を行い、鋳物と堰の分離装置８５は鋳物と堰の分離を行う。鋳物と堰の分離の後、鋳物は別の敷地に存在する機械加工設備８６に運ばれ、鋳物の必要箇所に異物の除去、切削、研削および研磨等の機械加工が行われて製品となる。
図２（ａ）、（ｂ）は、刻印装置８４に搬送される鋳造物１９Ｆを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
鋳造物１９Ｆは、最終的に製品となる２つの鋳物１００、１００と、これら鋳物１００、１００を連結する連結部１０１、１０１（堰）と、ハンガー部１０２、１０２と、ハンガー部１０２、１０２を連結し、連結部１０１、１０１に連設される連結部１０３、１０３（湯道）と、連結部１０１、１０１、１０３、１０３の接続部に連接される注湯部１０４（湯口）と、連結部１０３、１０３に設けられた突部１０５、１０５とを備えている。

連結部１０１、１０１は、溶湯が注湯部１０４を経て鋳物１００、１００に到るための部分である。
鋳造物１９Ｆの鋳型ばらし時、搬送時等には、この鋳造物１９Ｆを図示されないハンガーフックにより吊り下げるが、ハンガー部１０２，１０２は、前記ハンガーフックにより吊り下げるための係止部である。
突部１０５、１０５は、鋳造物１９Ｆを図示しないロボットにより工程間で移送する際に、ロボットにより把持される部分である。

図３は、本発明の一実施形態である刻印装置８４のブロック図である。
刻印装置８４は、異物検出装置１１０、刻印制御装置１１１、刻印機構１１２を備えている。
異物検出装置１１０には、鋳物の型データ１１３と撮像装置１１４の出力が入力される。鋳物の型データ１１３は、図２に示す鋳物１００の形状、方案、重さ等鋳物に関係するデータである。この型データ、すなわち設計された鋳物１００の形状の所定位置には正規の刻印場所が設定されている。撮像装置１１４は、刻印装置８４内に設けられて、鋳物コンベア８３により搬送される鋳物１００を撮像し、その出力を異物検出装置１１０に供給する。
異物検出装置１１０は、型データ１１３と実際に製造された鋳物１００とを比較して、鋳物１００外面の正規の刻印場所における異物の有無を検出する。

図４（ａ）は、鋳物１００に異物が付着している例を示す図であり、この図において符号１１５は鋳物１００に付着した鋳砂、１１６は鋳物１００に発生したバリである。
図３において、異物検出装置１１０の出力は、刻印制御装置１１１に送られる。
刻印制御装置１１１は、鋳物１００の異物の有無に応じて刻印機構１１２を制御する。
刻印制御装置１１１は、鋳物１００の正規の刻印場所に異物があるときに代替刻印場所を優先順位とともに設定する。
図４（ｂ）は、鋳物１００の正規の刻印場所１１８に異物が付着していた場合に、代替刻印場所１２０－１、１２０－２を設定した例である。
代替刻印場所は、予め１２０－１、１２０－２、…のように複数個所、選択の優先順位を決めて設定しておき、最終的に異物のない優先順位の最も高い場所が選択される。
刻印制御装置１１１は、鋳物１００の異物の有無により、型データに設定された正規の刻印場所に刻印をなし、又は刻印場所を代替刻印場所に設定してこの代替刻印場所に刻印をなすよう刻印機構１１２の駆動を制御する。予め設定された代替刻印場所にすべて異物を検出した場合には、工程異常と判断して刻印制御装置１１１により警告が発せられる。

刻印制御装置１１１による刻印機構１１２の制御は、刻印機構１１２による刻印方法を各種異ならせて実施できる。図５、図６は、本発明の一実施形態である鋳物の刻印場所と刻印の制御を示すフローチャートである。以下この図を参照しながら説明する。
図５、図６に示すフローチャートにおいて、Ｓ００６、Ｓ０１０、Ｓ１０３、Ｓ１０８、Ｓ１１１が機械加工を行うステップであり、これらのステップより前が機械加工前、後が機械加工後である。
まず図５を参照して、Ｓ０００にて刻印サイクルがスタートする。異物検出装置１１０は、正規の刻印場所１１８の異物を確認し、結果を刻印制御装置１１１に送る。（Ｓ００１）正規の刻印場所１１８に異物なしと判断された場合、次に刻印制御装置１１１は、正規の刻印場所１１８が機械加工が必要な面であるかどうかを確認する。（Ｓ００４）正規の刻印場所１１８が機械加工が必要な面でない場合、刻印機構１１２により正規の刻印場所１１８に正規の刻印が行われる。（Ｓ００９）次に、鋳物と堰の分離装置８５により鋳物１００と堰が分離され、別の敷地に存在する機械加工設備８６に鋳物１００を搬送し、鋳物の必要箇所の機械加工を行い（Ｓ０１０）サイクルが終了する。（Ｓ００８）

Ｓ００４において、正規の刻印場所１１８は機械加工が必要な面であると判断された場合は、正規の刻印場所１１８に、正規または仮の刻印を行う。（Ｓ００５）次に、鋳物１００と堰の分離装置８５により鋳物１００と堰が分離され、別の敷地に存在する機械加工設備８６に鋳物１００を搬送し、鋳物の必要箇所の機械加工を行う。（Ｓ００６）その後、正規の刻印場所１１８に正規の刻印が行われ（Ｓ００７）サイクルが終了する。（Ｓ００８）この場合、機械加工前と後で同一の刻印場所１１８に刻印が行われるが、機械加工前の刻印は、機械加工によって完全に削り取られるため、機械加工後、同一の場所に再度刻印が行われても刻印の識別が可能となる。

図５、Ｓ００１において、正規の刻印場所１１８に異物ありと判断された場合、刻印制御装置１１１は、異物のない優先順位の高い代替刻印場所を選択する。（Ｓ００２）そして、図６、Ｓ１００から続きのサイクルがスタートする。刻印制御装置１１１は、代替刻印場所１２０－１または１２０－２は機械加工が必要な面であるかどうかを確認する。（Ｓ１０１）代替刻印場所１２０－１または１２０－２は機械加工が必要な面であると判断された場合、代替刻印場所１２０－１または１２０－２に正規または仮の刻印を行う。（Ｓ１０２）次に、鋳物１００と堰の分離装置８５により鋳物１００と堰が分離され、別の敷地に存在する機械加工設備８６に鋳物１００を搬送し、鋳物の必要箇所の機械加工を行う。（Ｓ１０３）その後、正規の刻印場所１１８または、代替場所１２０－１若しくは１２０－２に正規の刻印が行われ（Ｓ１０４）サイクルが終了する。（Ｓ１０５）

Ｓ１０１において、代替刻印場所１２０－１または１２０－２は機械加工が必要な面ではないと判断された場合は、刻印制御装置１１１は、正規の刻印場所１１８に正規の刻印が必要であるかどうかを確認する。（Ｓ１０６）正規の刻印場所１１８に正規の刻印が必要である場合、代替刻印場所１２０－１または１２０－２に正規または仮の刻印を行う。（Ｓ１０７）次に、鋳物１００と堰の分離装置８５により鋳物１００と堰が分離され、別の敷地に存在する機械加工設備８６に鋳物１００を搬送し、鋳物の必要箇所の機械加工を行う。（Ｓ１０８）その後、正規の刻印場所１１８に正規の刻印が行われ（Ｓ１０９）サイクルが終了する。（Ｓ１０５）

Ｓ１０６において、正規の刻印場所１１８に正規の刻印が必要ない場合、代替刻印場所１２０―１または１２０－２に正規の刻印を行う。（Ｓ１１０）次に、鋳物１００と堰の分離装置８５により鋳物１００と堰が分離され、別の敷地に存在する機械加工設備８６に鋳物１００を搬送し、鋳物の必要箇所の機械加工を行い（Ｓ１１１）サイクルが終了する。（Ｓ１０５）

刻印機構１１２は、刻印制御装置１１１の指令に基づいて鋳物１００への刻印を行う。
この場合刻印機構１１２は、図３に示すように位置合わせ部１２５と刻印部１２６とを備えており、刻印制御装置１１１の指令に基づき、位置合わせ部１２５によって刻印部１２６が鋳物１００の正規の刻印場所及び代替刻印場所に対向し、刻印部１２６が所定の刻印を行う。
上記の各工程において、機械加工（Ｓ００６、Ｓ０１０、Ｓ１０３、Ｓ１０８、Ｓ１１１）前には代替刻印場所への刻印を仮の刻印とし（Ｓ１０２、Ｓ１０７）、機械加工後には、仮の刻印をした鋳物の正規の刻印場所に正規の刻印をする。（Ｓ１０４、Ｓ１０９）前記の機械加工前の代替刻印場所への刻印は、その表示方法として、例えば簡単な文字の組み合わせなどで簡略化することができる。
前記の機械加工（Ｓ００６、Ｓ０１０、Ｓ１０３、Ｓ１０８、Ｓ１１１）においては、代替刻印場所へ仮の刻印がなされていた場合には、当該仮の刻印が削り取られ、また正規の刻印場所は清浄な状態とされる。かくして、鋳物１００について正規の刻印場所に正規の刻印を確実に施すことができるので、鋳物１００についてのトレーサビリティ性が確保される。
また、鋳造物１９Ｆについて、機械加工（Ｓ００６、Ｓ０１０、Ｓ１０３、Ｓ１０８、Ｓ１１１）前には正規の刻印場所への刻印及び代替刻印場所への刻印を仮の刻印とし、（Ｓ００５、Ｓ１０２、Ｓ１０７）機械加工後には正規の刻印場所へ正規の刻印をするようにした場合（Ｓ００７、Ｓ１０４、Ｓ１０９）には、機械加工前の刻印の表示を、例えば、簡単な文字の組み合わせなどで簡略化できる。
前記の機械加工（Ｓ００６、Ｓ０１０、Ｓ１０３、Ｓ１０８、Ｓ１１１）においては、代替刻印場所へ仮の刻印がなされていた場合には、当該仮の刻印が削り取られ、また正規の刻印場所は清浄な状態とされる。かくして、この場合も鋳物１００について正規の刻印場所に正規の刻印を確実に施すことができるので、鋳物１００についてのトレーサビリティ性が確保される。

以上説明したように、刻印装置８４によれば、鋳造物１９Ｆに対して上記のように刻印を行うことにより、鋳造物１９Ｆの異物の有無に左右されずに確実な刻印が可能であり、各鋳物１００についてトレーサビリティ性を確保することができる。また、異物を検出した場合等に代替刻印場所へ目印程度の仮の刻印をすることにより、正規の刻印、例えばＱＲコード（登録商標）のようなデータ量の多い刻印を施すのに比べて刻印作業時間の短縮が可能であり、効率のよい刻印を行うことができる。
また、鋳造設備１で順次生産される各鋳物１００について、刻印装置８４の異物検出装置１１０により異物の検査を行い、異物の検出数が一定の回数又は一定の割合を超えたときに鋳造設備１の不良対策信号を発するように構成すれば、鋳物の表面のバリや残砂、焼付き等の不具合について迅速に対策を講じることができる。

上述したように、刻印装置８４は、異物検出装置１１０、刻印制御装置１１１、刻印機構１１２を備えることにより、鋳物１００に対して刻印を行う鋳物への刻印方法として、鋳物１００の外面の異物を検出すること、異物の有無に応じて刻印場所を設定して該刻印場所に刻印する方法を実施することができる。
したがって、刻印装置８４、及び上記の刻印方法においては、刻印対象となる鋳物１００に異物が付着していた場合にも、当該鋳物１００に有効適切な刻印を施すことができる。
また、鋳物１００に有効適切な刻印を施すことで、鋳造物１９Ｆの製造条件から機械加工終了までの情報を紐付けることができる。そのため、各鋳物１００について確実なトレーサビリティ性を確保することができる。
なお、上記の刻印装置８４において、撮像装置１１４はインラインプロファイル測定器等、各種の形状撮像装置を選択することができる。また、上記の実施形態では刻印場所と刻印の制御は鋳物１００に対して行ったが、鋳造物１９Ｆの鋳物１００及びほかの部分を含む鋳造物１９Ｆの全体に対して行うことも可能である。
また、上記の実施形態においては、鋳造物１９Ｆが複数の鋳物１００を有する場合について説明したが、本発明において鋳物１００の数は１個でもよく、本発明は１以上の鋳物が設けられた鋳造物に適用することができる。

１ 鋳造設備
１００ 鋳物
１０１、１０３ 連結部
１１０ 異物検出装置
１１１ 刻印制御装置
１１２ 刻印機構
１１３ 型データ
１１８ 正規の刻印場所
１２０－１、１２０－２ 代替刻印場所
１９Ｆ 鋳造物
８４ 刻印装置

Claims (4)

1. １以上の鋳物を備えた構成を有する鋳造物の前記鋳物に対して刻印を行う鋳物への刻印方法であって、
   前記鋳物に正規の刻印場所を設定すること、
   前記鋳物に代替刻印場所を設定すること、
   前記鋳物の型データと該鋳物とを比較して該鋳物の前記正規の刻印場所について異物の有無を検出すること、
   前記正規の刻印場所に異物が検出されないときは前記正規の刻印場所に、前記正規の刻印場所に異物が検出されたときは前記代替刻印場所に刻印すること、
   前記鋳物についての機械加工前には前記代替刻印場所への刻印を仮の刻印とし、前記機械加工後には前記仮の刻印をした鋳物の前記正規の刻印場所に正規の刻印をすること、
   を特徴とする鋳物への刻印方法。
2. 前記鋳物についての機械加工前には前記正規の刻印場所への刻印及び前記代替刻印場所への刻印を仮の刻印とし、
   前記鋳物についての機械加工後には前記正規の刻印場所へ正規の刻印をすることを特徴とする請求項１に記載の鋳物への刻印方法。
3. 鋳造設備で順次生産される各鋳物について前記異物の検査を行い、前記異物の検出数が一定の回数又は一定の割合を超えたときに前記鋳造設備の不良対策信号を発することを特徴とする請求項１又は２に記載の鋳物への刻印方法。
4. １以上の鋳物を備えた構成を有する鋳造物の前記鋳物に刻印機構により刻印を行う鋳物への刻印装置であって、
   鋳物の型データと実際に製造された鋳物とを比較して鋳物外面の異物を検出する異物検出装置と、
   正規の刻印場所に異物が検出されないときは、前記正規の刻印場所が、機械加工が必要な面であるかどうかを確認し、前記正規の刻印場所が、機械加工が必要な面でない場合、前記型データに設定された前記正規の刻印場所に刻印をなし、前記正規の刻印場所が、機械加工が必要な面であると判断された場合は、前記正規の刻印場所に仮の刻印をなし、前記正規の刻印場所に異物が検出されたときは代替刻印場所を設定して、前記代替刻印場所が、機械加工が必要な面であるかどうかを確認し、前記代替刻印場所が、機械加工が必要な面でない場合、前記代替刻印場所に刻印をなし、前記代替刻印場所が、機械加工が必要な面である場合、前記代替刻印場所に仮の刻印をなすよう前記刻印機構を制御する刻印制御装置を備えること
   を特徴とする鋳物への刻印装置。

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