JP7363561B2

JP7363561B2 - インサートの配置方法

Info

Publication number: JP7363561B2
Application number: JP2020026099A
Authority: JP
Inventors: 修司外崎; 健太郎西川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-02-19
Filing date: 2020-02-19
Publication date: 2023-10-18
Anticipated expiration: 2040-02-19
Also published as: JP2021130155A

Description

本発明はインサートの配置方法に関し、特にロボットハンドを用いたインサートの配置方法に関する。

特許文献１には、シリンダーライナーをボア中子金型の円柱状部に外挿してセットする方法が開示されている。特許文献２には、シリンダーライナー挿入のためのロボット装置が開示されている。

特開２００５－０１６３９９号公報特開平０７－１６４２６３号公報

本願発明者等は、以下の課題を発見した。
このようなロボット装置の一例であるロボットハンドを用いて、断面円形状の孔を有するインサートを、金型の円柱状部に配置する場合がある。このような場合、円柱状部にアルミニウム凝固片等が付着していると、インサートをスムーズに挿入できなくなることがあった。すなわち、断面円形状の孔を有するインサートを金型の円柱状部に素早く配置することができないことがあった。

このような一具体例について説明する。図５に示す鋳造装置９０では、金型９１の円柱状部９１ａにアルミニウム凝固片ＡＬ９１等が付着している場合がある。このような場合、筒状のインサート９２の断面円形状の孔９２ａを円柱状部９１ａに合わせた後、インサート９２を円柱状部９１ａの軸Ｚ９１に沿って金型９１側へ並進移動させることによって、インサート９２を円柱状部９１ａへ挿入する。しかし、インサート９２は、アルミニウム凝固片ＡＬ９１と衝突して、アルミニウム凝固片ＡＬ９１から反力を受けて、インサート９２の並進移動が妨げられて、スムーズに挿入できなくなることがあった。

本発明は、断面円形状の孔を有するインサートを金型の円柱状部に素早く配置するものとする。

本発明に係るインサートの配置方法は、
ロボットハンドを用いて、断面円形状の孔を有するインサートを金型の円柱状部に配置する方法であって、
前記インサートを前記円柱状部の軸周りに回転させながら、前記円柱状部の根元側に押し込んで、前記円柱状部に配置する。

このような構成によれば、アルミニウム凝固片が金型の円柱状部に付着しても、インサートを円柱状部の軸周りに回転させながら円柱状部の根元側に押し込む。そのため、インサートの回転方向及び円柱状部の軸方向の２方向へインサートからアルミニウム凝固片に力を与えて、アルミニウム凝固片を潰したり、円柱状部から脱離させたりする。これによって、インサートを円柱状部にスムーズに挿入するため、インサートを金型の円柱状部に素早く配置することができる。

また、前記インサートを前記円柱状部の根元側に押し込むことを開始してから、所定の時間が経過した後、前記配置するステップを行うことを特徴としてもよい。

このような構成によれば、インサートを円柱状部の根元側に押し込むことを開始してから、所定の時間が経過した後、インサートを回転させる。これによって、アルミニウム凝固片がインサートの押し込みにかかる時間を遅延させない場合、インサートを回転させることなく円柱状部の根元側に押し込むことができ、さらに円柱状部に素早く配置することができる。アルミニウム凝固片がインサートの押し込みにかかる時間を遅延させた場合、インサートを回転させつつ円柱状部の根元側に押し込むことができ、アルミニウム凝固片を潰す等して、インサートを円柱状部にスムーズに挿入するため、インサートを金型の円柱状部に素早く配置することができる。

また、前記インサートを前記円柱状部の根元側に押し込むことを開始してから、前記インサートが受ける反力が所定の値を超えた後、前記配置するステップを行うことを特徴としてもよい。

このような構成によれば、インサートを円柱状部の根元側に押し込むことを開始してから、インサートが受ける反力が所定の値を超えた後、インサートを回転させる。これによって、アルミニウム凝固片からインサートへの反力が所定の値を超えない場合、インサートを回転させることなく円柱状部の根元側に押し込むことができ、さらに円柱状部に素早く配置することができる。アルミニウム凝固片からインサートへの反力が所定の値を超えた場合、インサートを回転させつつ円柱状部の根元側に押し込むことができ、アルミニウム凝固片を潰す等して、インサートを円柱状部にスムーズに挿入するため、インサートを金型の円柱状部に素早く配置することができる。

本発明は、断面円形状の孔を有するインサートを金型の円柱状部に素早く配置することができる。

実施の形態１に係るインサートの配置方法を示すフローチャートである。実施の形態１に係る実施の形態１に係るインサートの配置方法において使用可能な装置を示す概略図である。実施の形態１に係るインサートの配置方法の一部を示す概略図である。実施の形態１に係るインサートの配置方法の一部を示す概略図である。従来技術に係るインサートの配置方法を示す概略図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

（実施の形態１）
図１～図４を参照して実施の形態１に係るインサートの配置方法について説明する。図１は、実施の形態１に係るインサートの配置方法を示すフローチャートである。図２は、実施の形態１に係るインサートの配置方法において使用可能な装置を示す概略図である。図３及び図４は、実施の形態１に係るインサートの配置方法の一部を示す概略図である。図３及び図４では、分かり易さのため、ロボットアーム３の図示を省略した。

なお、当然のことながら、図２及びその他の図面に示した右手系ＸＹＺ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、Ｚ軸プラス向きが鉛直上向き、ＸＹ平面が水平面であり、図面間で共通である。

実施の形態１に係るインサートの配置方法では、図２に示す鋳造装置１０を使用することができる。鋳造装置１０は、図示しない鋳造機と、金型１と、ロボットアーム３と、を備えるロボットアーム３は、複数のアーム３ａと、ハンド３ｂと、複数の関節３ｃと、制御部３ｄとを備える。

複数のアーム３ａは、複数の関節３ｃを介して互いに機械的に接続されている。アーム３ａの先端３ａ１には、ハンド３ｂが取り付けられている。アーム３ａ同士が、所定の角度に達するまで回動することによって、ハンド３ｂを所定の三次元空間の所定の位置に移動させることができる。

ハンド３ｂは、把持対象物、例えば、インサート２等を把持することができる。ハンド３ｂは、把持対象物を把持したまま、アーム３ａの軸周りに回転可能に、アーム３ａの先端３ａ１に取り付けられている。これによって、ロボットアーム３は、インサート２をハンド３ｂに把持して回転させたまま、並進移動させることができる。ハンド３ｂは、荷重センサ３ｅを取り付けられているとよい。荷重センサ３ｅは、ハンド３ｂにかかる荷重を検出する。ハンド３ｂにかかる荷重は、ハンド３ｂがインサート２を把持した場合、インサート２が受ける反力に相当する。

関節３ｃは、駆動部、例えば、サーボモータを備える。制御部３ｄは、荷重センサ３ｅから、ハンド３ｂにかかる荷重を示す信号を取得する。制御部３ｄは、関節３ｃ及びハンド３ｂがそれぞれ備える駆動部に、制御信号を送る。関節３ｃの駆動部は、その送られた制御信号に応じて、アーム３ａ同士を回動させたり、又はその回動を停止したりしてもよい。ハンド３ｂの駆動部は、その送られた制御信号に応じて、把持対象物を把持したまま、アーム３ａの軸周りに回転させたり、又はその回転を停止したりしてもよい。その送られた制御信号の内容は、ハンド３ｂにかかる荷重やインサート２の配置方法を開始した時点から経過した時間に応じて、決定してもよい。

制御部３ｄは、ハードウェア構成として、コンピュータを利用することができる。制御部３ｄは、具体的には、制御装置、中央処理演算装置、各種プログラムを記憶した記憶媒体、ユーザが入出力可能なインタフェース等を備えるとよい。制御装置が記憶媒体に記憶された各種プログラムを読み込み、中央処理演算装置が各種プログラムに従って実行する。さらに、制御部３ｄは、図示しない計時部を備えてもよい。当該計時部は、インサート２の配置方法を開始した時点から経過した時間を検出し、経過した時間を示す信号を制御部３ｄに送ってもよい。

なお、制御部３ｄ等が備える記憶媒体に記録されたプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

本実施の形態１に係るインサートの配置方法では、ロボットアーム３を用いて、断面円形状の孔２ａを有するインサート２を金型１の円柱状部１ａに配置する。インサート２は鋳込まれることによって、所定の鋳造製品を構成する部材である。インサート２は、例えば、シリンダーライナーである。シリンダーライナーは、車両に搭載されるエンジンのシリンダブロックのシリンダ部分に鋳込まれて利用される。

具体的には、まず、ロボットアーム３によって、インサート２を把持し、金型１の円柱状部１ａに接近移動させる（インサート接近ステップＳＴ１）。なお、金型１の円柱状部１ａの外周面には、アルミニウム凝固片ＡＬ１が付着している。アルミニウム凝固片ＡＬ１は、例えば、金型１を用いて連続して複数のアルミニウム鋳造製品を製造した場合、アルミニウム鋳造製品を構成する予定のアルミニウム溶湯が凝固して形成されたものである。金型１は、鋳造用金型やダイカスト金型として利用することができる。当該鋳造用金型や当該ダイカスト金型は、例えば、アルミニウム製品を形成するために利用することができる。円柱状部１ａは、Ｚ軸上に延びる円柱状体を有する。

続いて、図３に示すように、インサート２を円柱状部１ａの軸Ｚ１周りに回転させながら、円柱状部１ａの根元側（ここでは、Ｚ軸プラス側）に押し込む（インサート回転押込ステップＳＴ２）。

インサート回転押込ステップＳＴ２におけるインサート２の回転角度は、幅広い範囲の角度値を設定してもよく、１度以上３６０度以下の範囲内にある角度値であるとよい。例えば、インサート２の回転角度値の下限値は、１度、３０度、４５度、６０度、９０度、１３５度、１８０度、又は２７０度のいずれかであるとよい。例えば、インサート２の回転角度値の上限値は、３６０度、２７０度、１８０度、１３５度、９０度、４５度、又は３０度のいずれかであるとよい。

インサート２を円柱状部１ａの軸Ｚ１周りに回転させながら、円柱状部１ａの根元側に押し込むと、インサート２がアルミニウム凝固片ＡＬ１に当たる。インサート２は、円柱状部１ａの軸Ｚ１周りに回転しつつ円柱状部１ａの根元側へ並進移動している。そのため、インサート２は、アルミニウム凝固片ＡＬ１に、軸Ｚ１周りに回転する回転方向、及び軸Ｚ１に沿う直線方向（ここでは、Ｚ軸プラス側）の２方向へ力を与える。この力によって、アルミニウム凝固片ＡＬ１を潰したり、円柱状部１ａから脱落させたりする。インサート２は、アルミニウム凝固片ＡＬ１からの反力を受けなくなる。よって、図４に示すように、インサートを円柱状部１ａの根元側端部にまでスムーズに挿入することができる。従って、インサートを金型の円柱状部に素早く配置することができる。ここで、ハンド３ｂにかかる荷重は、ハンド３ｂがインサート２を把持して円柱状部１ａに挿入する場合、インサート２の挿入抵抗力に相当する。

なお、インサート２を金型１の円柱状部１ａに配置した後、溶湯を金型１へ射出充填し、鋳造製品を形成する。ここで、インサート２は鋳込まれることによって、鋳造製品を構成することになる。

以上より、実施の形態１に係るインサートの配置方法によれば、インサート２を回転させつつ円柱状部１ａに押し込むため、アルミニウム凝固片ＡＬ１を潰したり、円柱状部１ａから脱落させたりする。そのため、インサート２は、アルミニウム凝固片ＡＬ１からの反力を受けなくなり、インサート２を円柱状部１ａの根元側端部にまでスムーズに挿入することができる。従って、インサート２を金型１の円柱状部１ａに素早く配置することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、本発明は、上記実施の形態やその一例を適宜組み合わせて実施してもよい。

例えば、上記した実施の形態１に係るインサートの配置方法のインサート回転押込ステップＳＴ２では、インサート２を円柱状部１ａの軸Ｚ１周りに回転させながら円柱状部１ａの根元側に押し込んだが、インサート２を回転させることなく円柱状部１ａの根元側に押し込み、その押し込みを開始した時点から所定の時間が経過した後、インサート回転押込ステップＳＴ２を行ってもよい。このようなインサートの配置方法によれば、インサート２を円柱状部１ａの根元側に押し込むことを開始してから、所定の時間が経過した後、インサート２を回転させる。これによって、アルミニウム凝固片ＡＬ１がインサート２の押し込みにかかる時間を遅延させない場合、インサート２を回転させることなく円柱状部１ａの根元側に押し込むことができ、さらに円柱状部１ａに素早く配置することができる。アルミニウム凝固片ＡＬ１がインサート２の押し込みにかかる時間を遅延させた場合、インサート２を回転させつつ円柱状部１ａの根元側に押し込むことができ、アルミニウム凝固片ＡＬ１を潰す等して、インサート２を円柱状部１ａにスムーズに挿入するため、インサート２を金型１の円柱状部１ａに素早く配置することができる。

また、インサート２を回転させることなく円柱状部１ａの根元側に押し込み、その押し込みを開始してからインサート２が受ける反力が所定の値を超えた場合、インサート回転押込ステップＳＴ２を行ってもよい。このようなインサートの配置方法によれば、インサート２を円柱状部１ａの根元側に押し込むことを開始してから、インサート２が受ける反力が所定の値を超えた後、インサート２を回転させる。これによって、アルミニウム凝固片ＡＬ１からインサート２への反力が所定の値を超えない場合、インサート２を回転させることなく円柱状部１ａの根元側に押し込むことができ、さらに円柱状部１ａに素早く配置することができる。アルミニウム凝固片ＡＬ１からインサート２への反力が所定の値を超えた場合、インサート２を回転させつつ円柱状部１ａの根元側に押し込むことができ、アルミニウム凝固片ＡＬ１を潰す等して、インサート２を円柱状部１ａにスムーズに挿入するため、インサート２を金型１の円柱状部１ａに素早く配置することができる。

また、上記した実施の形態１に係るインサートの配置方法のインサート回転押込ステップＳＴ２では、インサート２を円柱状部１ａの軸Ｚ１周りに回転させながら円柱状部１ａの根元側に押し込んだが、インサート２を所定時間、円柱状部１ａの軸Ｚ１周りに所定の方向に回転させながら円柱状部１ａの根元側に押し込んだ後、インサート２をその逆の方向に回転させながら円柱状部１ａの根元側に押し込んでもよい。言い換えると、インサート２の回転方向は、所定の方向と、その逆方向とに所定の時間ごとに繰り返し変更してもよい。

また、上記インサート回転押込ステップＳＴ２では、インサート２を円柱状部１ａの軸Ｚ１周りに回転させながら円柱状部１ａの根元側に押し込んだが、インサート２を所定時間、円柱状部１ａの軸Ｚ１周りに所定の方向に回転させながら円柱状部１ａの根元側に押し込んだ後、インサート２を一旦、円柱状部１ａの先端側（ここでは、Ｚ軸マイナス側）に戻して、さらに円柱状部１ａの軸Ｚ１周りに所定の方向に回転させながら円柱状部１ａの根元側に押し込んでもよい。インサート２を円柱状部１ａの軸Ｚ１周りに所定の方向に回転させつつ円柱状部１ａの軸Ｚ１に沿って円柱状部１ａの先端側と根元側とを往復するように移動させて、最終的には、円柱状部１ａの根元側に押し込んでもよい。このようなインサート２の押し込みを行うと、アルミニウム凝固片ＡＬ１に打撃を与えることによって、アルミニウム凝固片ＡＬ１の圧潰や脱落を図ることができてよい。

また、上記した実施の形態１に係るインサートの配置方法では、１つのインサート２を１つの円柱状部１ａに配置したが、複数のインサート２を複数の円柱状部１ａにそれぞれ配置してもよい。このようなインサート２の配置方法は、多様な鋳造製品に適用することができてよい。

ＳＴ１インサート接近ステップＳＴ２インサート回転押込ステップ
１０鋳造装置
１金型１ａ円柱状部
２インサート２ａ孔
３ロボットアーム
３ａアーム３ａ１先端
３ｂハンド３ｃ関節
３ｄ制御部３ｅ荷重センサ
ＡＬ１アルミニウム凝固片Ｚ１軸

Claims

ロボットハンドを用いて、断面円形状の孔を有するインサートを金型の円柱状部に配置する方法であって、
前記インサートを所定時間、前記円柱状部の軸周りに所定の方向に回転させながら、前記円柱状部の根元側に押し込んだ後、前記インサートを一旦、前記円柱状部の先端側に戻して、さらに前記円柱状部の軸周りに前記所定の方向に回転させながら前記円柱状部の根元側に押し込んで、前記円柱状部に配置するステップを含む、
インサートの配置方法。