JP7597342B2

JP7597342B2 - 鋳型の製造方法

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Publication number: JP7597342B2
Application number: JP2024541278A
Authority: JP
Inventors: 一利吉村; 匠西脇; 結也小原; 誉幸角田
Original assignee: Okuma Corp; Kimura Foundry Co Ltd
Current assignee: Okuma Corp; Kimura Foundry Co Ltd
Priority date: 2022-10-05
Filing date: 2023-08-17
Publication date: 2024-12-10
Anticipated expiration: 2043-08-17
Also published as: JPWO2024075408A1; CN119212812B; WO2024075408A1; DE112023004156B4; DE112023004156T5; US12447524B2; CN119212812A; US20250262660A1

Description

本発明は、鋳型の製造方法に関する。さらに詳しくは、鋳物砂とバインダーとを混錬して型枠に充填・加圧し型枠内硬化させ、前記型枠から取り外して砂ブロックを作製し、切削工程及び型合工程により砂型を製造する鋳型の製造方法に関する。

上述の鋳型の製造方法に関し、切削工程については特許文献１が、型合工程については特許文献２が知られている。前者にあっては、砂ブロックの成型型と切削とを組み合せて、切削工程の短縮を図っている。また、後者にあっては、基準パターンブロック２４～２７を成型型に用いて、砂型に基準パターン２８～３１を形成し、基準パターンを基準に砂型の型合せを行っている。

しかし、鋳造品の多品種小ロット製造のニーズに対応するには、いずれの先行技術をもっても不十分であった。前者にあっては、砂ブロックの成型型は多品種に対応できず、後者にあっては、砂ブロックの成型の仕上がり寸法調整を前提としており、小ロットでは硬化条件に伴う寸法誤差が基準パターンの精度を保証することができない。

特開２０１７－１３１９０１号公報特表２０１９－５３６６３６号公報

係る従来の実情に鑑みて、本発明は、多品種小ロットに対応しうる鋳型の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る鋳型の製造方法の特徴構成は、鋳物砂とバインダーとを混錬して型枠に充填・加圧し型枠内硬化させ、前記型枠から取り外して砂ブロックを作製し、切削工程及び型合工程により砂型を製造する方法において、ロボットにより操作され砂ブロックを切削加工し上下型を切削加工する加工ヘッドと、ロボットにより操作され上型を把持し上下型におけるキャビティの形成される型合面同士を合せる把持アームと、この把持アームに把持された少なくとも上型を検知片に接触させて座標を検知する座標計測センサと、を備え、前記砂型の側面は型合面に近接するにしたがって互いに対向面に近づく勾配を有し、前記把持アームの把持面も前記砂型の前記側面と同様の勾配を有し、Ｚ座標を規定するＺ軸は上下方向に配向され、前記加工ヘッドは前記切削工程において上下型それぞれに型合面を切削形成すると共に、上下型それぞれに同型合面を基準に前記キャビティを切削形成し、前記型合工程において載置面に載置されている下型の型合面で同一直線上に位置しない少なくとも３点を測定して各点のＺ座標を認識させると共に、前記把持アームの前記把持面を前記側面に接当させて把持した前記上型における型合面同一直線上に位置しない少なくとも３点を測定して各点のＺ座標を認識させた後に、上下型の型合面を平行に保った姿勢で前記把持アームによる型合せを行うことにある。

同構成によれば、加工ヘッドは前記切削工程において上下型それぞれに型合面を切削形成すると共に、上下型それぞれに同型合面を基準に前記キャビティを切削形成するため、砂ブロックの硬化後の仕上がり寸法が異なっても、キャビティは正確に形成される。また、型合工程において載置面に載置されている下型の型合面で同一直線上に位置しない少なくとも３点を測定して各点のＺ座標を認識させると共に、前記把持アームの前記把持面を前記側面に接当させて把持した前記上型における型合面同一直線上に位置しない少なくとも３点を測定して各点のＺ座標を認識させた後に、上下型の型合面を平行に保った姿勢で前記把持アームによる型合せを行うので、下型の姿勢に拘わらず、上下型を正確に型合せさせることができる。砂ブロックの成型型は異なる鋳型で共通に用いることができ、切削のみで異なる砂型を製造できるため、多品種小ロットに対応が可能である。

上記特徴において、前記Ｚ軸に直交するＸＹ軸で横方向を規定するＸＹ座標を有し、前記加工ヘッドは前記切削工程において前記上下型の前記型合面近傍に互いに前記ＸＹ軸の交差角で配向された少なくとも２つの横方向位置合面をそれぞれ切削形成し、前記型合工程において上下型それぞれにおける前記各横方向位置合面のＸＹ座標を認識させると共に、上下型の横方向位置を符合させて前記把持アームによる型合せを行うとよい。同特徴によれば、横方向位置合面を切削し他の横方向面は切削する必要がなく、砂の切削量を最小限に留めながら横方向位置合せを正確に行うことができる。

この少なくとも２つの横方向位置合面のうちの少なくとも一方は２か所以上隔たった位置に設ける（一方の横位置合面を２箇所以上切削し、横位置合面が隔たるようにする）とよい。横方向位置合面のうちの少なくとも一方が２か所以上隔たった位置に設けられることにより、横方向位置合面側の辺の傾きを検知することができ、横方向の型合せがより正確となる。

前記上下型を構成する砂ブロックは、それぞれ平面視で凸多角形を呈し、前記横方向位置合面は凸多角形の角部に形成するとよい。

前記凸多角形は矩形を呈し、前記横方向位置合面は前記矩形の隣接する角部及び対面する角部において切削長さを異ならせてあり、上下型においてそれぞれ同じ切削長さに形成するとよい。同構成によれば、型合せを行ったときに、上下型が異なる回転位置となった場合に直ちに目視、画像認識等で発見が可能であり、特に砂型の角部全てに横方向位置合面を形成した場合に発見が容易となる。

前記２つの横方向位置合面の他に、前記上下型の前記型合面近傍には前記ロボットで加工され全てが互いに平行とならない少なくとも２つの他の横方向位置合面をそれぞれ有し、上下型それぞれにおける前記他の横方向位置合面上の２点のＸＹ座標を認識させることで、前記型合せの確認を行うとよい。これにより、型合せの正確さ及び切削誤差等の確認が可能となる。

前記ロボットによる切削加工時において、前記砂ブロックの上側が前記キャビティの構成面であり、前記砂ブロックの下面近傍の側面には垂直壁部を有し、この垂直壁部に位置合片を接当させて、前記ロボットの切削加工の水平座標の基準とするとよい。同構成によれば、砂ブロックをより正確に傾きを低減させ座標に符合させ、切削量の削減を図ることが可能となる。すなわち、砂ブロックが座標に対し傾くケースを想定すると、精度を保証するために切削量を多くする必要があるが、本発明ではその必要性が低減される。

前記把持アームには前記検知片に接触させることで座標を計測する座標計測センサを設けてあり、前記下型の載置される載置面に下型を載置した後、前記座標計測センサを利用して前記載置面に載置された前記下型の前記各座標を認識させ、前記下型の載置される載置面につながる部位に他の座標計測センサを設け、前記把持アームで把持した上型にこの他の座標計測センサを利用して上型の把持状態における上型の前記各座標を認識させるとよい。同構成によれば、下型は載置面に載置された状態で上記各座標が測定され、上型は把持アームで把持された状態で上記各座標が測定され、両者の位置関係が把握された状態で変動要因を最小限に留めながら型合せができるため、型合せを正確に行うことができる。

上記本発明に係る鋳型の製造方法の特徴構成によれば、合理的な切削と型合せにより多品種小ロットに対応しうる鋳型の製造方法を提供し得るに至った。また、本発明の他の特徴構成によれば、砂型の切削量を最小限に留め、加工の合理化により、さらに多品種小ロット対応を推進することが可能となった。

本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。

全工程の概要を示す説明図である。成型工程を示す図であって、（ａ）は成型型を分離させた縦断面図、（ｂ）は成型中の縦断面図、（ｃ）は成型型を外した状態の平面図である。切削工程を行う切削設備を示し、（a)は側面図、（ｂ）は台座の平面図である。型合工程を行う型合設備を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。図４の把持アーム近傍を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。砂型の斜視図である。砂型の正面図である。砂型のＹ軸を対称軸とした展開平面図である。上型及び下型の座標の符合手順を示す図であって、（ａ）は座標符合前、（ｂ）は座標符合後の状態をそれぞれ示す図である。

次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
本発明に係る砂型の製造方法（全製造工程ＳＴ００１）は、図１に示すように、鋳物砂とバインダーとを混錬して型枠に充填・加圧し型枠内硬化させて砂ブロックを作製する成型工程ＳＴ１００、同砂ブロックから砂型を切削形成する切削工程ＳＴ２００、及び、切削した上下型を型合する型合工程ＳＴ３００を有している。加工設備１００としては、図２に示す成型設備１１０、図３に示す切削設備１２０、図４，５に示す型合設備１３０を用いている。設備１００のロボット１０１は、切削設備１２０では切削ロボット１２１、型合設備１３０では型合ロボット１３１をそれぞれ用いているが、共通のロボットを利用して、加工ヘッドや把持アームのみアタッチメントとして取り替えるようにしてもよい。

下型成型工程ＳＴ１１０、下型切削工程ＳＴ２１０及び下型清掃工程ＳＴ３１０は順次連続して行われる。同様に、上型成型工程ＳＴ１３０、上型切削工程ＳＴ２３０、上型清掃工程ＳＴ３３０が順次行われた後、上下型型合工程ＳＴ３５０が行われる。図６～９は砂型であり、まずこの切削形成され型合せされる砂型について説明し、順次、製造工程について説明する。なお、バッチ処理の場合は、上下型を大量に成型、切削して一次場所に保管し、随時必要に応じて上下砂型の清掃、型合工程を行っても良い。

図６～９に示す砂型Ｍは、上型ＭＵ及び下型ＭＬを備えている。上下型が合せられる型合面Ｓｍは、上下型でそれぞれ上型型合面ＳｍＵ、下型型合面ＳｍＬとなっている。同図では、互いに９０度で交差するＸＹＺ軸とその原点Ｏを表示しているが、軸の方向は図２～５では基本的に同一である。Ｚ軸は上下方向を示し基本的に鉛直方向であるがこれに限られない。また、ＸＹ軸は横方向を示し基本的に水平であるがこれに限られない。上下型にはキャビティＣが形成されており、上キャビティＣ１と下キャビティＣ２とが合わさってキャビティＣとなる。上型には湯口Ｗ１及び湯道（落とし）Ｗ３が形成されて、湯道Ｗ２に続き、さらに先のキャビティＣに溶湯が供給される。

各砂型は、底面Ｓｂから垂直壁部Ｓｖが立ち上がり、型合面Ｓｍに向かって緩やかな傾斜の側面Ｓｓが連続する。垂直壁部Ｓｖは後述の切削時の横方向位置合せに用いられる。緩やかな傾斜の斜面Ｓｓは、砂型を成型型から取り出しやすくするための抜き勾配の付与と共に、後述する把持アームでの把持のため、及び、横方向位置合面が側方に突出して損傷しないように付与されている。これらの基本構成は、砂ブロックでも同様である。

型合面は、上型型合面ＳｍＵと下型型合面ＳｍＬとがそれぞれ上下型に設けられている。この上型型合面ＳｍＵ、下型型合面ＳｍＬを利用して、同一直線上に位置しない少なくとも３点ＰＵ１～３，ＰＬ１～３でのＺ軸位置を把握することで、これら上型型合面ＳｍＵ、下型型合面ＳｍＬを互いに平行に保ち型合せを行うことができる。これら３点ＰＵ１～３及びＰＬ１～３はそれぞれを上型、下型の角部近くに設けることで、キャビティＣとの干渉が防がれ、且つ、各点同士の距離が離れることで、上型型合面ＳｍＵ及び下型型合面ＳｍＬそれぞれの傾きをより正確に求めることができる。

型合せにおける上下型の横方向の姿勢と位置は、横方向位置合面で把握、修正される。Ｘ軸方向の変位を把握するためのＸ軸横方向位置合面ＳＵＷＸ１，ＳＬＮＸ２は、Ｙ軸に沿った面である。同様に、Ｘ軸方向の変位を把握するためのＹ軸横方向位置合面ＳＵＷＹ１，ＳＬＮＹ２はＸ軸に沿った面である。また、図６～９における紙面向かって左側の各横方向位置合面は、同右側の横方向位置合面よりも幅広となっている。一例を挙げると、左側は５５ミリ、右側は３５ミリであるがこれに限られない。したがって、前者を幅広横方向位置合面ＳＵＷ，ＳＬＷと３文字目をＷで表記し、後者を幅狭横方向位置合面ＳＵＮ，ＳＬＮと３文字目をＮで表記する。

横方向位置合面の幅広、幅狭は、上下型の向きを間違えないように上下型で符合するように形成されている。図８では、左側は幅広位置合面、右側は幅狭位置合面となっており、また、いずれも対角では、幅広と幅狭とが向かい合う配置となっている。この配置により、上下型の重ね合せ方向が間違うと、直ちに位置合面で誤りが判明する構成となっている。判定は目視により、または、画像認識による自動識別で行うことが可能である。

上記の表記に従えば、Ｘ軸横方向位置合面ＳＵＷＸ１，ＳＬＮＸ２、Ｙ軸横方向位置合面ＳＵＷＹ１，ＳＬＮＹ２となる。また、例示すると、上幅広第一Ｘ軸横方向位置合面ＳＵＷＸ１、下幅狭第二Ｙ軸横方向位置合面ＳＬＮＹ２のような表記となる。

次に、各工程の内容と、それに用いる製造設備とについて順次説明する。
まず、成型工程ＳＴ１００において用いられる成型設備１１０は、図２に示すように、成型型１１１、圧縮板１１２、下板１１３と図示しない鋳物砂の注入装置及び振動の可能な圧縮装置を備えている。成型型１１１は、上ブロックＢＵ及び下ブロックＢＬで用いられるが、下板１１３は位置合ピン１１３ｂのみ共通で設けられ、湯口型１１３ａは上ブロックＢＵ用のもののみ設けられる。可能な限り型を上ブロックＢＵ及び下ブロックＢＬで共有することで、成型誤差の低減を図っている。また、湯口型１１３ａを設けることで、砂型の切削量が減り、裏側から湯口を切削するための反転切削を実施しなくてよいため砂型製造の工数が削減される。

切削工程ＳＴ２００において用いられる切削設備１２０は、図３に示すように、切削ロボット１２１、基礎床１２４、載置面１２５、位置合片１２６を備えている。切削ロボット１２１は、先の基礎床１２４、載置面１２５につながる基礎台１２１ａの上に多関節のアーム１２１ｂを有し、切削バイトのような工具１２３を回転させる加工ヘッド１２２をＸＹＺ方向に自由に移動させることができる。

載置面１２５の位置合片１２６に合せて、座標軸の原点Ｏを設定している。図では、理解の容易のために、Ｙ軸に沿いＸ軸方向の位置合せを行うＸ軸位置合片１２６Ｘの延長上と、Ｘ軸に沿いＹ軸方向の位置合せを行うＹ軸位置合片１２６Ｙの延長上との交点で、載置面１２５上に原点Ｏを定めている。各砂型は、底面Ｓｂから垂直壁部Ｓｖが立ち上がり、位置合片１２６及び押圧片１２７の双方を接当することで、原点Ｏに対して砂ブロックの横方向位置を合せ、切削量を最小限に留めている。具体的には、垂直壁部Ｓｖに対し１つのＸ軸位置合片１２６Ｘと２つのＹ軸位置合片１２６Ｙの双方で固定し支持し、それぞれの対辺側の垂直壁部Ｓｖに対しＸ軸押圧片１２７Ｘ及びＹ軸押圧片１２７Ｙを近接、接当させてＸＹ方向に対する傾きを規制する。

切削加工の順としては、下型ＭＬを先に切削した後、上型ＭＵを切削すると、後の型合工程で上型ＭＵの清掃の後直接型合せに入れるため、工程省略上で有利であるが、切削順はこれに限られない。各部位の切削については、各砂ブロックＢＵ，ＢＬに対し、型合面ＳｍＵ，ＳｍＬをまず切削した後、横方向位置合面ＳＵ，ＳＬ、キャビティＣ及び湯道Ｗ２等を切削することが望ましい。型合面ＳｍＵ，ＳｍＬを基準に切削することで、キャビティＣ湯道Ｗ２，Ｗ３等の全体が正確に形成され、また、横方向の位置合せが確実となるからである。

下型清掃工程ＳＴ３１０、上型清掃工程ＳＴ３３０及び上下型型合工程ＳＴ３５０に用いられる型合設備１３０は、図４，５に示すように、型合ロボット１３１、空気清掃ブース１３３、基礎床１３４、載置面１３５、第一座標計測センサ１３６、第二座標計測センサ１３７を備えている。

型合ロボット１３１は、基礎台１３１ａの上に先端を３次元方向に自在に動かせるアーム１３１ｂの先端に把持アーム１３２を設けている。把持アーム１３２は一対の把持片を近接離隔させることで、対向する一対の把持面１３２ａ間で砂型Ｍを把持することができる。砂型Ｍの側面Ｓｓは垂直壁部Ｓｖとは異なり型合面Ｓｍに近接するにしたがって互いに対向面に近づくテーパーを有している。把持面１３２ａも同様のテーパーを有し、特に上型ＭＵの型合面Ｓｍを下方に向けた状態で把持面１３２ａを図５の如く側面Ｓｓに接当させることで、上型ＭＵの下方に対する位置ずれを防止することができる。

空気清掃ブース１３３は、砂型Ｍに付着した砂粒等の切削くずを清掃するもので、空気清掃室１３３ａの下方に設けた多数の空気孔を有する空気ノズル１３３ｂからの気流により、上記切削くずを吹き飛ばして清掃する。

基礎床１３４上に型合ロボット１３１及び載置面１３５は設けられており、さらに、把持アーム１３２に第一座標計測センサ１３６が設けられ、基礎床１３４上に第二座標計測センサ（他の座標計測センサ）１３７が設けられている。第一、第二座標計測センサ１３６，１３７は、それぞれ検知片１３６ａ，１３７ａにより接触した対象物の空間座標をＸＹＺ座標軸で把握する。載置面１３５上の砂型Ｍは把持アーム１３２の第一座標計測センサ１３６により、把持アーム１３２で把持された砂型Ｍは基礎床１３４上の第二座標計測センサ１３７により、それぞれ各面Ｓｍ，ＳＵ，ＳＬの座標位置が把握される。

同設備では、下型清掃工程ＳＴ３１０、上型清掃工程ＳＴ３３０の後、これら各工程で上述の座標把握が行われ、その結果に基づいて上下型型合工程ＳＴ３５０が遂行される。上型清掃工程ＳＴ３３０は下型清掃工程ＳＴ３１０と同様であるが、以下、異なる部分のみを記載する。

下型清掃工程ＳＴ３１０では、まず、切削工程が終わった下型ＭＬが型合面Ｓｍを上にして載置面１３５のうち第一～第三載置面１３５ａ～ｃのいずれかに載置される。そして、第一座標計測センサ１３６の検知片１３６ａで複数の横方向位置合面ＳＬの位置を計測して把持アーム１３２で下型ＭＬを把持し、Ｘ軸に平行な反転軸周りで反転回転させて、空気清掃ブース１３３の空気清掃室１３３ａ内に進入させ、空気ノズル１３３ｂで下側からキャビティＣ側に空気流を当て、清掃を行う。

その後、再び反転軸周りで型合面Ｓｍを上にして載置面１３５のうち第一～第三載置面１３５ａ～ｃのいずれかに載置する。そして、把持アーム１３２の第一座標計測センサ１３６の検知片１３６ａで型合面Ｓｍ及び横方向位置合面ＳＬの位置を後述の如く計測して型合せに臨む。

上型清掃工程ＳＴ３３０では、清掃までは同様であるが、次の点が異なる。型合面Ｓｍは下方に向けたままで、把持アーム１３２で把持した上型ＭＵを基礎床１３４上の第二座標計測センサ１３７の検知片１３７ａに近接させ、型合面Ｓｍ及び横方向位置合面ＳＬの位置を後述の如く計測して型合せに臨む。

型合面Ｓｍについては、図７，８に示すように、上型合面ＳｍＵでは、同一直線上に位置しない少なくとも３点ＰＵ１～３のＺ座標が認識される。同様に、下型合面ＳｍＬでは、同一直線上に位置しない少なくとも３点ＰＬ１～３のＺ座標が認識される。異なる横方向位置を選択しても、結果的に、下型合面ＳｍＬの傾斜と、上型合面ＳｍＵの傾斜とが平行になるように例えば後述の図９の如く上側ＭＵの姿勢を型合ロボット１３１で姿勢調整し、両型合面ＳｍＵ，ＳｍＬを近接・接合させる。

横方向位置合面ＳＵ，ＳＬについては、図７，８に示すように、上下型ＭＵ，ＭＬそれぞれにおいて、２か所のＹ軸横方向位置合面ＳＵＷＹ１，ＳＵＷＹ２，ＳＬＷＹ１，ＳＬＷＹ２と、１か所のＸ軸横方向位置合面ＳＵＮＸ１，ＳＬＮＸ１とが計測される。そして、各位置合面の位置が、下型ＭＬに対し上型ＭＵが一致するように上型ＭＵの姿勢を型合ロボット１３１で姿勢調整し、両型合面ＳｍＵ，ＳｍＬを近接・接合させる。

横方向位置を合せるのみであれば、上下型ＭＵ，ＭＬそれぞれにおいて、Ｘ，Ｙ軸横方向位置合面はそれぞれ１か所ずつでよい。しかし、２か所のＹ軸横方向位置合面ＳＵＷＹ１，ＳＵＷＹ２，ＳＬＷＹ１，ＳＬＷＹ２を、それぞれが隔たった位置で計測することにより、Ｚ軸に平行な軸周りでの傾きを補正することができる。

型合せの座標の符合については、図７，８の下型ＭＬの横方向位置合面ＳＬＷＸ１，ＳＬＷＹ１，ＳＬＷＹ２及び下型合面ＳｍＬ上の３点ＰＬ１～３の測定により、型合設備１３０の有する一点鎖線で示すＸＹＺ座標軸に対し、図９（ａ）で示す下型ＭＬの側面及び型合面ＳｍＬにより規定されるＸｌ，Ｙｌ，Ｚｌ座標軸の位置及び姿勢が測定される。同様に、一点鎖線で示すＸＹＺ座標軸に対し、図９（ａ）で示す上型ＭＵの側面及び型合面ＳｍＵにより規定されるＸｕ，Ｙｕ，Ｚｕ座標軸の位置及び姿勢が測定される（－ＺはＺのマイナス方向、－ＺｌはＺｌのマイナス方向をそれぞれ示すベクトルで実質同一である。）。

その後、型合ロボット１３１の把持アーム１３２の位置・姿勢調整を行って、Ｘｌ，Ｙｌ，Ｚｌ座標軸とＸｕ，Ｙｕ，Ｚｕ座標軸とが一致するように姿勢調整、近接させることで、座標の符合がなされ、正確な型合せを行うことができる。

また、横方向座標チェックとして、型合せ後に、図７，８に示すように、上下型ＭＵ，ＭＬそれぞれにおいて、１か所のＹ軸横方向位置合面ＳＵＮＹ２，ＳＬＮＹ２と、１か所のＸ軸横方向位置合面ＳＵＮＸ２，ＳＬＮＸ２とが計測される。これらの座標が上下で一致することで、型合せの精度チェックが可能となる。

上記型合せ工程の後、鋳型Ｍは周知の注湯工程に送られる。湯口Ｗ１側から注湯され、鋳物が完成することとなる。

最後に本発明の別実施形態について言及する。本発明は、上記及び以下の実施形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない限り改変が可能である。なお、以下の記載において、上記実施形態と同様の部材については同一の符合を附することとする。

ＸＹＺ軸は必ずしも相互に９０度交差で配置されなくてもよいが、９０度交差配置であれば座標把握が便宜である。横方向位置合面の交差角とＸＹ軸の交差角とが同じであれば、ＸまたはＹ軸の単軸方向のみの座標把握で位置合せが可能となる。

ＸＹＺ座標軸は、周知の方法により適宜座標変換して位置把握すれば、型合せの制御が便宜である。例えば、型合工程ＳＴ３００において、下型型合面ＳｍＬがＸＹ平面と平行でない場合は、原点Ｏよりこの下型型合面ＳｍＬを基準面としてＸＹ平面を座標変換し、これに上下方向軸を直交させて把握することで、上記３点の上下方向の計測により上型型合面ＳｍＵを下型型合面ＳｍＬに平行に保つことができる。同様に、下幅広第一、第二Ｙ軸横方向位置合面ＳＬＮＹ１，Ｙ２で規定される面がＸＺ平面と平行でない場合は、原点Ｏより下幅広第一、第二Ｙ軸横方向位置合面ＳＬＮＹ１，Ｙ２で規定される面を基準面としてＸ軸及びＹ軸座標変換し、各横方向位置合面を把握するとよい。

上記横方向型合面の選択は一例であり、いずれの角部の横方向型合面を選んでも良い。

上記実施形態は平面視で略方形の砂ブロックを用いたが、長方形、三角形以上の多角形等、砂ブロックの形状は適宜変更が可能である。

型合面は上下型でそれぞれ１面に連続する１カ所ずつであったが、２か所以上に分かれていてもよい。後者の場合、複数の型合面のうち１カ所にまとめて上下それぞれ３点ずつ計測してもよいが、３点を分かれた型合面にそれぞれ分けて計測してもよい。符合する型合面の部位が上下型でそれぞれ平行であればよい。上記図９の符合方法によれば、同一直線上に位置しない少なくとも３点ＰＵ１～３，ＰＬ１～３のＺ座標は、上下において各砂型における横方向位置が同座標の部位を必ずしも選択する必要はない。しかし、上下において各砂型における横方向位置が同座標の部位を選択することで、各部位におけるＺ座標上の測定点間の比率が判明すれば、型合面ＳｍＵ，ＳｍＬの傾きの導出は容易となり、型合せの際の制御パラメーターも簡素化される。

同一直線上に位置しない少なくとも３点ＰＵ１～３、ＰＬ１～３は、それぞれ４点以上計測してもよい。各々４点以上計測して面を推定し、誤差の疑いのある点を除外する等、数学的・幾何学的方法で上下型合面を推定、平行を保った状態で近接させればよく、図９の座標の符合方法に限られるものではない。

本発明は、鋳型の製造方法として利用することができる。特に多品種小ロット生産に適し、しかも、寸法誤差の小さな鋳型を提供することが可能である。

１００：加工設備、１０１：ロボット、１１０：成型設備、１１１：成型型、１１２：圧縮板、１１３：下板、１１３ａ：湯口型、１１３ｂ：位置合ピン、１２０：切削設備、１２１：切削ロボット、１２１ａ：基礎台、１２１ｂ：アーム、１２２：加工ヘッド、１２３：工具、１２４：基礎床、１２５：載置面、１２６：位置合片、１２６Ｘ：Ｘ軸位置合片、１２６Ｙ：Ｙ軸位置合片、１２７：押圧片、１２７Ｘ：Ｘ軸押圧片、１２７Ｙ：Ｙ軸押圧片、１３０：型合設備、１３１：型合ロボット、１３１ａ：基礎台、１３１ｂ：アーム、１３２：把持アーム、１３２ａ：把持面、１３３：空気清掃ブース、１３３ａ：空気清掃室、１３３ｂ：空気ノズル、１３４：基礎床、１３５：載置面、１３５ａ～ｃ：第一～第三載置面、１３６：第一座標計測センサ、１３６ａ：検知片、１３７：第二座標計測センサ（他の座標計測センサ）、１３７ａ：検知片
Ｂ：砂ブロック、ＢＵ：上ブロック、ＢＬ：下ブロック、Ｍ：砂型、ＭＵ：上型、ＭＬ：下型、ＳｍＵ：上型型合面、ＳｍＬ：下型型合面、Ｏ：ＸＹＺ原点（空間座標の基準）、Ｚ軸（上下方向軸）、Ｚ軸に直交するＸＹ軸（横方向軸）、Ｃ：キャビティ、Ｃ１：上キャビティ、Ｃ２：下キャビティ、Ｗ１：湯口、Ｗ２：湯道、Ｗ３：湯道（落とし）、ＳＵ，ＳＬ：横方向位置合面、ＳＵ：上横方向位置合面、ＳＬ：下横方向位置合面、Ｓｓ：側面、Ｓｖ：垂直壁部、Ｓｂ：底面、
ＳＵＷ，ＳＬＷ：幅広横方向位置合面、ＳＵＮ，ＳＬＮ：幅狭横方向位置合面、ＳＵＷＸ１，ＳＬＮＸ２：Ｘ軸横方向位置合面、ＳＵＷＹ１，ＳＬＮＹ２：Ｙ軸横方向位置合面、ＳＵＷＸ１：（例）上幅広第一Ｘ軸横方向位置合面、ＳＬＮＹ２：（例）下幅狭第二Ｙ軸横方向位置合面、
ＰＵ１～３，ＰＬ１～３：同一直線上に位置しない少なくとも３点、
ＳＴ００１：全製造工程、ＳＴ１００：成型工程、ＳＴ１１０：下型成型工程、ＳＴ１３０：上型成型工程、ＳＴ２００：切削工程、ＳＴ２１０：下型切削工程、ＳＴ２３０：上型切削工程、ＳＴ３００：型合工程、ＳＴ３１０：下型清掃工程、ＳＴ３３０：上型清掃工程、ＳＴ３５０：上下型型合工程

Claims

鋳物砂とバインダーとを混錬して型枠に充填・加圧し型枠内硬化させ、前記型枠から取り外して砂ブロックを作製し、切削工程及び型合工程により砂型を製造する鋳型の製造方法において、
ロボットにより操作され砂ブロックを切削加工し上下型を切削加工する加工ヘッドと、
ロボットにより操作され上型を把持し上下型におけるキャビティの形成される型合面同士を合せる把持アームと、
この把持アームに把持された少なくとも上型を検知片に接触させて座標を検知する座標計測センサと、を備え、
前記砂型の側面は型合面に近接するにしたがって互いに対向面に近づく勾配を有し、
前記把持アームの把持面も前記砂型の前記側面と同様の勾配を有し、
Ｚ座標を規定するＺ軸は上下方向に配向され、
前記加工ヘッドは前記切削工程において上下型それぞれに型合面を切削形成すると共に、上下型それぞれに同型合面を基準に前記キャビティを切削形成し、
前記型合工程において載置面に載置されている下型の型合面で同一直線上に位置しない少なくとも３点を測定して各点のＺ座標を認識させると共に、前記把持アームの前記把持面を前記側面に接当させて把持した前記上型における型合面同一直線上に位置しない少なくとも３点を測定して各点のＺ座標を認識させた後に、上下型の型合面を平行に保った姿勢で前記把持アームによる型合せを行う鋳型の製造方法。
前記Ｚ軸に直交するＸＹ軸で横方向を規定するＸＹ座標を有し、前記加工ヘッドは前記切削工程において前記上下型の前記型合面近傍に互いに前記ＸＹ軸の交差角で配向された少なくとも２つの横方向位置合面をそれぞれ切削形成し、前記型合工程において上下型それぞれにおける前記各横方向位置合面のＸＹ座標を認識させると共に、上下型の横方向位置を符合させて前記把持アームによる型合せを行う請求項１記載の鋳型の製造方法。
前記少なくとも２つの横方向位置合面のうちの少なくとも一方は２か所以上隔たった位置に設けられている請求項２記載の鋳型の製造方法。
前記上下型を構成する砂ブロックは、それぞれ平面視で凸多角形を呈し、前記横方向位置合面は凸多角形の角部に形成されている請求項３記載の鋳型の製造方法。
前記凸多角形は矩形を呈し、前記横方向位置合面は前記矩形の隣接する角部及び対面する角部において切削長さを異ならせてあり、上下型においてそれぞれ同じ切削長さに形成してある請求項４記載の鋳型の製造方法。
前記２つの横方向位置合面の他に、前記上下型の前記型合面近傍には前記ロボットで加工され全てが互いに平行とならない少なくとも２つの他の横方向位置合面をそれぞれ有し、上下型それぞれにおける前記他の横方向位置合面上の２点のＸＹ座標を認識させることで、前記型合せの確認を行う請求項２記載の鋳型の製造方法。
前記ロボットによる切削加工時において、前記砂ブロックの上側が前記キャビティの構成面であり、前記砂ブロックの下面近傍の側面には垂直壁部を有し、この垂直壁部に位置合片を接当させて、前記ロボットの切削加工の水平座標の基準とする請求項２記載の鋳型の製造方法。
前記把持アームには前記検知片に接触させることで座標を計測する座標計測センサを設けてあり、前記下型の載置される載置面に下型を載置した後、前記座標計測センサを利用して前記載置面に載置された前記下型の前記各座標を認識させ、前記下型の載置される載置面につながる部位に他の座標計測センサを設け、前記把持アームで把持した上型にこの他の座標計測センサを利用して上型の把持状態における上型の前記各座標を認識させる請求項１～７のいずれかに記載の鋳型の製造方法。