KR102560534B1 - 주물사 자동 공급 시스템 - Google Patents

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최현석
최승준
신영일
강한별
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건설기계부품연구원
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Abstract

본 발명은 사형 주조시 플라스크에 주물사를 자동으로 공급하기 위한 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게 설명하면, 사형 주조시 플라스크를 이용한 상형을 제조할 때, 목형이 내부에 배치된 플라스크에 주물사를 자동으로 공급하되, 깊이 카메라를 이용하여 주물사가 채워질 플라스크의 내부 부피를 측정한 후 주물사를 공급하는 공급장치의 이동 경로 및 이동 속도를 산출하여 자동으로 플라스크의 내부에 주물사가 공급되어 채워질 수 있도록 하는 주물사 자동 공급 시스템에 관한 기술분야가 개시된다.

Description

주물사 자동 공급 시스템{Automatic Molding Sand Feeding System}
본 발명은 사형 주조시 플라스크에 주물사를 자동으로 공급하기 위한 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게 설명하면, 사형 주조시 플라스크를 이용한 상형을 제조할 때, 목형이 내부에 배치된 플라스크에 주물사를 자동으로 공급하되, 깊이 카메라를 이용하여 주물사가 채워질 플라스크의 내부 부피를 측정한 후 주물사를 공급하는 공급장치의 이동 경로 및 이동 속도를 산출하여 자동으로 플라스크의 내부에 주물사가 공급되어 채워질 수 있도록 하는 주물사 자동 공급 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 제작할 제품의 형상이 반영된 금형 내부에 용융상태의 금속을 부어 제품을 만드는 주조(casting)는 제품 형상에 대응하는 치수의 공간(캐비티)과 통로(런너)를 구비하고, 통로로 용융 금속을 주입하여 응고시킨 후, 금형을 분리하여 성형하는 것이다. 이러한 주조는 사형 주조(sand casting), 다이캐스팅, 정밀 주조, 원심 주조, 특수 주조, 중력 주조 등이 각각의 특징에 맞추어 적용되고 있다.
사형 주조는 주물사(molding sand)를 이용하여 상형 및 하형 사이에 캐비티를 형성하고 주물을 부어서 원하는 형상을 제조하는 것이며, 주물에서 불필요한 부분을 제거하기 위하여 사용되는 것이 코어이고, 이를 증자사형이라고도 한다.
이러한 사형 주조는 컨베이어 벨트에 플라스크를 배치하고, 컨베이터 벨트를 따라 이동되는 상기 플라스크가 주물사를 공급하는 공급장치에 위치되면 상기 공급장치로부터 주물사가 토출되어 내부에 주물사가 채워지며, 주물사가 채워진 다음 다짐 작업 후 경화되어 상형 또는 하형이 제조된다.
이때, 사형 주조는 상형 및 하형 사이에 캐비티를 형성하기 위해 상형 또는 하형(일반적으로 상형)을 제조할 때, 상기 플라스크의 내부에 목형을 배치하고 상기 플라스크의 내부에 주물사를 채워 상형 또는 하형을 제조함으로써 캐비티를 형성하게 된다.
그러나 종래의 사형 주조는 작업자가 공급장치로부터 토출되는 주물사의 양을 확인함과 동시에 다수의 작업자가 다짐작업을 하면서 목형이 내부에 배치된 플라스크에 주물사가 채워지는 것을 수작업으로 확인해야 하고, 목형의 형상과 플라스크의 크기에 따라 주물사가 채워져야 하는 부피가 달라져 작업의 숙달이 어렵고 번거로운 문제점이 있었다.
이에 따라, 플라스크의 크기와 목형의 형상이 변화되어도 주물사가 채워질 부피를 자동으로 측정할 수 있고, 측정된 부피에 안정적으로 주물사를 자동으로 채워 넣을 수 있는 공급 시스템이 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-2034411호(2019.10.14.등록)
본 발명은 상술한 종래기술에 따른 문제점을 해결하고자 안출된 기술로서, 종래의 사형 주조시 캐비티를 형성하기 위해 목형이 내부에 배치된 플라스크에 주물사를 공급할 때, 수작업으로 확인해야 하는 번거로움이 있고, 플라스크의 크기와 목형의 형상에 따른 부피 변화에 적응하기 어려운 문제점이 발생하는 바,
내부에 목형이 배치된 플라스크를 깊이 카메라로 촬영하여 주물사가 채워질 플라스크 내부의 부피를 측정하고, 측정된 부피에 따라 주물사를 토출하여 상기 플라스크 내부에 주물사를 공급하는 공급장치의 이동 경로 및 이동 속도를 산출하여 자동으로 플라스크의 내부에 주물사가 공급되어 채워질 수 있도록 하는 주물사 자동 공급 시스템을 제공하는 것을 주된 목적으로 하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자, 사형 주조시 목형(10)이 내측에 배치된 플라스크(20)에 공급장치(30)를 통해 주물사(35)를 자동으로 공급하기 위한 시스템에 있어서, 상기 플라스크(20) 내부를 촬영하여 주물사(35)가 채워질 부피정보를 생성하는 깊이 카메라(40);와, 상기 깊이 카메라(40)로부터 부피정보를 전달받아 공급장치(30)의 이동 경로 및 이동 속도를 설정 및 산출하고, 상기 공급장치(30)를 산출된 이동 경로 및 이동 속도로 제어하여 주물사(35)가 공급되도록 하는 제어부(50);를 포함하여 구성되고, 상기 깊이 카메라(40)는 상기 플라스크(20)와 상기 목형(10)의 좌표를 측정한 후 주물사(35)가 채워질 공간을 다수개의 영역으로 분할하고, 각 영역의 부피정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 사형 주조용 주물사 자동 공급 시스템을 제시한다.
또한, 본 발명의 깊이 카메라(40)를 이용하여 상기 플라스크(20)와 목형(10)의 좌표를 측정할 때, 상기 플라스크(20)는 상부에 설치되되, 대각선 방향의 꼭짓점 2곳에 각각 설치되는 한 쌍의 측정지그(60);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 영역은 주물사(35)가 토출되는 공급장치(30)의 토출구의 직경 또는 너비와 대응되는 크기로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 제어부(50)는 각 영역에 채워질 주물사(35)의 소요량을 산출하고, 공급장치(30)의 단위 시간당 주물사(35)의 토출량과 상기 소요량을 대비하여 각 영역에 상기 공급장치(30)가 체류하는 체류시간을 산출한 후 상기 공급장치(30)가 모든 영역을 순환하며 산출된 체류시간 만큼 주물사(35)를 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 제어부(50)는 상기 체류시간의 내림차순으로 공급장치(30)의 이동 경로를 설정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 제어부(50)는 상기 체류시간의 내림차순으로 공급장치(30)의 이동 경로를 설정하되, 체류시간이 가장 큰 영역과 체류시간이 가장 작은 영역의 체류시간의 차이가 기설정되어 있는 임계시간을 초과한다고 판단되면 체류시간이 가장 큰 영역의 체류시간을 기설정되어 있는 분할값으로 나누어 최종 체류시간을 결정한 후 체류시간이 가장 큰 영역에만 주물사(35)가 공급되도록 하고, 이후 다시 깊이 카메라(40)에 의해 상기 플라스크(20) 내부를 촬영하여 주물사(35)가 채워질 부피정보를 생성하도록 하며, 체류시간이 가장 큰 영역과 체류시간이 가장 작은 영역의 체류시간의 차이가 기설정되어 있는 임계시간 이하라고 판단되면 산출된 체류시간을 최종 체류시간으로 결정한 후 주물사(35)가 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 주물사 자동 공급 시스템은 내부에 목형이 배치된 플라스크를 깊이 카메라로 촬영하여 상기 플라스크의 내부에 주물사가 채워질 부피를 측정한 후 상기 부피에 따른 소요 주물사량을 산출하여 공급장치를 통해 상기 플라스크의 내부에 주물사가 공급되어 채워지도록 함으로써, 작업인력을 감소시킬 수 있고, 작업시간을 단축시켜 보다 효율적으로 사형 주조용 상형 또는 하형을 제조할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 주물사가 채워질 플라스크의 내부를 다수개의 영역으로 분할하고, 다수개의 영역 중 가장 많은 주물사가 채워질 영역 즉, 공급장치의 체류시간이 큰 영역부터 주물사가 채워지도록 공급장치의 이동 경로 및 이동 시간을 산출함으로써, 효율적으로 주물사가 채워지도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 다수개의 영역 중 기설정되어 있는 임계시간을 초과하는 체류시간이 필요한 영역이 발생되는 경우 기설정되어 있는 분할값으로 체류시간을 나누어 최종 체류시간을 결정한 후 주물사가 공급되도록 하고, 이후 다시 깊이 카메라를 통해 부피를 재측정하여 다시 주물사가 공급되어 채워지도록 함으로써, 상기 플라스크 내부에 주물사가 균일하게 채워질 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 공급 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 공급 시스템의 부피정보를 생성하는 모습을 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 공급 시스템의 주물사 토출을 모습을 나타낸 개략도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 공급 시스템의 주물사 토출이 체류시간에 따라 이루어지는 모습을 나타낸 개략도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 측정장치를 나타낸 사시도(a) 및 저면 사시도(b).
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 측정장치를 나타낸 평면도(a), 측면도(b) 및 저면도(c).
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 공급 시스템의 주물사 자동 토출을 나타낸 알고리즘.
본 발명은 사형 주조시 플라스크(20)에 주물사(35)를 자동으로 공급하기 위한 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게 설명하면, 사형 주조시 목형(10)이 내부에 배치된 플라스크(20)를 이용한 상형을 제조할 때, 상기 플라스크(20)를 깊이 카메라(40)로 촬영한 후 주물사(35)가 채워질 플라스크(20) 내부의 부피를 측정하고, 측정된 부피에 따른 공급장치(30)의 이동 경로 및 이동 속도를 산출하여 자동으로 플라스크(20)의 내부에 주물사(35)가 공급되어 채워질 수 있도록 하는 주물사 자동 공급 시스템에 관한 것이다.
상기와 같은 본 발명의 주물사 자동 공급 시스템은 사형 주조시 목형(10)이 내측에 배치된 플라스크(20)에 공급장치(30)를 통해 주물사(35)를 자동으로 공급하기 위한 시스템에 있어서, 상기 플라스크(20) 내부를 촬영하여 주물사(35)가 채워질 부피정보를 생성하는 깊이 카메라(40);와, 상기 깊이 카메라(40)로부터 부피정보를 전달받아 공급장치(30)의 이동 경로 및 이동 속도를 설정 및 산출하고, 상기 공급장치(30)를 산출된 이동 경로 및 이동 속도로 제어하여 주물사(35)가 공급되도록 하는 제어부(50);를 포함하여 구성되고, 상기 깊이 카메라(40)는 상기 플라스크(20)와 상기 목형(10)의 좌표를 측정한 후 주물사(35)가 채워질 공간을 다수개의 영역으로 분할하고, 각 영역의 부피정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 깊이 카메라(40)를 이용하여 상기 플라스크(20)와 목형(10)의 좌표를 측정할 때, 상기 플라스크(20)는 상부에 설치되되, 대각선 방향의 꼭짓점 2곳에 각각 설치되는 한 쌍의 측정지그(60);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 영역은 주물사(35)가 토출되는 공급장치(30)의 토출구의 직경 또는 너비와 대응되는 크기로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 제어부(50)는 각 영역에 채워질 주물사(35)의 소요량을 산출하고, 공급장치(30)의 시간당 주물사(35)의 토출량과 상기 소요량을 대비하여 각 영역에 상기 공급장치(30)가 체류하는 체류시간을 산출한 후 상기 공급장치(30)가 모든 영역을 순환하며 산출된 체류시간 만큼 주물사(35)를 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 제어부(50)는 상기 체류시간의 내림차순으로 공급장치(30)의 이동 경로를 설정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 제어부(50)는 상기 체류시간의 내림차순으로 공급장치(30)의 이동 경로를 설정하되, 체류시간이 가장 큰 영역과 체류시간이 가장 작은 영역의 체류시간의 차이가 기설정되어 있는 임계시간을 초과한다고 판단되면 체류시간이 가장 큰 영역의 체류시간을 기설정되어 있는 분할값으로 나누어 최종 체류시간을 결정한 후 체류시간이 가장 큰 영역에만 주물사(35)가 공급되도록 하고, 이후 다시 깊이 카메라(40)에 의해 상기 플라스크(20) 내부를 촬영하여 주물사(35)가 채워질 부피정보를 생성하도록 하며, 체류시간이 가장 큰 영역과 체류시간이 가장 작은 영역의 체류시간의 차이가 기설정되어 있는 임계시간 이하라고 판단되면 산출된 체류시간을 최종 체류시간으로 결정한 후 주물사(35)가 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 도시한 도면 1 내지 7을 참고하여 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 사형 주조는 컨베이어 벨트(70)의 상부에 목형(10)이 내부에 배치되어 있지 않거나 내부에 배치되어 있는 플라스크(20)가 안착되면, 시스템 작동에 따라 컨베이어 벨트(70)를 통해 공급장치(30)의 하부로 플라스크(20)가 이동되고, 상기 공급장치(30)로부터 주물사(35)가 토출되어 상기 플라스크(20)의 내부에 주물사(35)가 채워지며, 주물사(35)가 채워진 다음 다짐 작업이 이루어진 후 경화됨에 따라 상형 또는 하형이 제조된다.
이후, 상형에 형성되어 있는 주입구를 통해 주물이 공급되면 캐비티에 주물이 채워지고, 주물이 냉각된 후 탈사 및 쇼트가 이루어져 경화된 주물만 남게되면 불필요한 부분을 절단하여 제거하여 성형하고자 하는 제품을 완성한다.
이때, 본 발명은 상기와 같은 사형 주조시 상형 또는 하형을 제조할 때, 공급장치(30)로부터 토출되는 주물사(35)가 플라스크(20)의 내부에 자동으로 채워질 수 있도록 하는 것으로, 특히 캐비티를 생성하기 위해 플라스크(20)의 내부에 목형(10)이 배치되는 경우 주물사(35)가 채워질 상기 플라스크(20)의 내부 부피를 측정한 후 공급장치(30)를 자동으로 이동시키며 주물사(35)가 토출되도록 함으로써, 주물사(35)가 자동으로 상기 플라스크(20)의 내부에 공급되어 채워질 수 있도록 하기 위한 사형 주조용 주물사 자동 공급 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 주요 구성요소인 깊이 카메라(40)는
촬영을 통해 획득된 데이터를 3차원 좌표로 전환하여 부피를 측정하는 것으로서, 플라스크(20) 내부를 촬영하여 주물사(35)가 채워질 부피정보를 생성하고, 이후에 자세히 설명될 제어부(50)로 생성된 부피정보를 전달한다.
구체적으로, 본 발명의 깊이 카메라(40)는 플라스크(20)의 내부를 촬영하여 상기 플라스크(20) 내부공간의 좌표와 상기 플라스크(20)의 내부에 배치된 목형(10)의 좌표를 측정하여 부피정보를 생성한다.
이때, 본 발명의 깊이 카메라(40)는 목형(10)이 다양한 형상으로 형성되어 있으므로 보다 정확하게 주물사(35)가 채워질 플라스크(20)의 내부의 부피정보를 생성하기 위해서 상기 플라스크(20) 내부공간의 좌표와 목형(10)의 좌표를 측정 한 후 주물사(35)가 채워질 공간을 다수개의 영역으로 분할하고, 각각의 영역의 부피정보를 생성한다.
상기 영역은 이후에 자세히 설명될 주물사(35)가 토출되는 공급장치(30)의 토출구(도면부호 미표시)의 직경 또는 너비와 대응되는 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는데, 이는 이후에 제어부(50)를 통해 공급장치(30)의 이동 경로 및 이동 속도가 산출되어 제어될 때, 보다 정확한 공급장치(30)의 이동 경로 및 이동 속도를 산출할 수 있도록 하기 위함이다.
부가하여, 상기 깊이 카메라(40)는 목형(10)의 형상이 복잡할 수록 많은 갯수로 영역을 분할하는 것이 바람직한데, 이는 보다 많은 갯수로 영역이 분할됨에 따라 보다 정확하게 주물사(35)가 채워질 공간 즉, 부피정보를 깊이 카메라(40)를 통해 획득할 수 있기 때문이다.
이에 따라, 상기 깊이 카메라(40)는 앞서 설명한 바와 같이, 영역의 크기가 공급장치(30)의 토출구(도면부호 미표시)의 직경 또는 너비와 대응되는 크기로 형성되는 것이 공급장치(30)의 이동 경로 및 이동 속도 산출에 유리하므로, 부피정보를 생성할 때는 보다 정밀한 미세영역으로 분할하여 좌표를 획득하고 부피정보를 생성하고, 제어부(50)에 부피정보를 전달할 때는 미세영역을 공급장치(30)의 토출구의 직경 또는 너비와 대응되는 크기의 영역으로 재생성하여 전달한다.
아울러, 본 발명의 깊이 카메라(40)는 동작 특성상 상이 맺히는 표면적이 좁아 측정에 실패하는 경우가 있는데, 이를 방지하기 위해 상기 플라스크(20)의 상부면의 인식이 원활하게 이루어질 수 있도록 상기 플라스크(20)에 한 쌍의 측정지그(60)를 설치함으로써, 측정이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
부가하여 설명하면, 상기 플라스크(20)는 금속 재질의 사각형의 형상으로 이루어지고, 내측에 목형(10)이 배치될 수 있는 공간을 형성할 수 있도록 내부가 비어있는 형상으로 형성되는데, 이에 따라 상기 플라스크(20)의 두께 즉, 상부면의 면적이 작아 깊이 카메라(40)에 의한 측정이 실패할 수 있으므로, 상기 측정지그(60)를 설치하는 것이다.
구체적으로, 상기 깊이 카메라(40)를 이용하여 상기 플라스크(20)와 목형(10)의 좌표를 측정할 때, 상기 플라스크(20)는 상부에 설치되되, 대각선 방향의 꼭짓점 2곳에 각각 설치되는 한 쌍의 측정지그(60)를 포함하여 구성되는데, 상기 측정지그(60)는 상기 플라스크(20)의 상부면의 면적이 넓어지는 효과를 실현케 하여 깊이 카메라(40)의 측정이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.
이러한 상기 측정지그(60)는 직각 삼각형의 형상으로 이루어지고, 상기 플라스크(20)의 상부면에 안착되되, 상기 플라스크(20)의 대각선 방향의 꼭짓점 2곳에 각각 직각을 끼고 있는 꼭짓점이 일치되도록 안착됨과 동시에 직각을 끼고 있는 두변이 상기 플라스크(20)의 외측면과 일치되도록 안착되는 한 쌍의 인식판(61)과, 상기 인식판(61)의 하부에 결합되고, 상기 플라스크(20)의 어느 하나의 내측면과 상기 어느 하나의 내측면과 인접한 내측면에 일측면과 타측면이 밀접되는 몸체(64)를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 인식판(61)은 직각 삼각형의 형상으로 이루어져 상기 플라스크(20)의 상부면에 안착됨에 따라 깊이 카메라(40)에 의한 인식이 원활하게 이루어지도록 함으로써, 상기 플라스크(20)의 내부 좌표의 획득이 안정적으로 이루어지도록 한다.
이때, 상기 깊이 카메라(40)는 상기 인식판(61)의 직각을 끼고 있는 두변이 상기 플라스크(20)의 외측면과 일치되도록 안착되어 있으므로 측정된 좌표에서 상기 플라스크(20)의 상부면 두께 만큼을 보정하여 상기 플라스크(20)의 내부 좌표를 최종적으로 획득할 수 있다.
상기 몸체(64)는 일측면과 타측면이 상기 플라스크(20)의 어느 하나의 내측면과 상기 어느 하나의 내측면과 인접한 내측면에 밀접됨으로서, 상기 인식판(61)이 상기 플라스크(20)의 상부면에 안정적으로 안착된 상태를 유지할 수 있도록 함과 동시에 정확한 위치에 설치될 수 있도록 하는 효과를 실현케 한다.
이러한 몸체(64)는 상기 인식판(61)과 같은 평단면을 갖는 형상으로 이루어져도 무방하나, 대부분의 플라스크(20)의 내부 모서리가 용접 또는 절곡에 의해 형성됨을 고려하여 상기 플라스크(20)의 내부 모서리에 밀접되지 않도록 상기 인식판(61)의 직각을 끼고 있는 꼭짓점 방향에 형성되는 절단면(64a)을 포함하여 구성된다.
즉, 상기 몸체(64)는 상기 절단면(64a)이 형성됨에 따라 사다리꼴 형상으로 이루어지고, 상기 절단면(64a)은 밑변보다 길이가 짧은 윗변에 해당되며, 이에 따라 상기 몸체(64)의 일측면과 타측면이 상기 플라스크(20)의 어느 하나의 내측면과 상기 어느 하나의 내측면과 인접한 내측면에 보다 안정적으로 밀접된다.
이때, 상기 몸체(64)는 일측면 또는 타측면 중 어느 하나 이상에 내입되어 설치되는 자석(65)을 포함하여 구성되는데, 상기 자석(65)을 통해 금속으로 이루어진 플라스크(20)에 견고하게 밀접된 상태를 형성함으로써, 상부에 결합되어 있는 인식판(61)이 상기 플라스크(20)의 상부면에 안정적이고 견고하게 안착된 상태를 유지할 수 있도록 하고, 이에 따라 깊이 카메라(40)에 의한 측정이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 몸체(64)는 상부면에 형성되는 적어도 하나의 결합홈을 포함하여 구성되고, 상기 인식판(61)은 빗변 방향으로 형성되되, 상기 결합홈과 대응되는 적어도 하나의 장공홀(62)과, 상기 장공홀(62)을 관통하여 상기 결합홈에 결합되는 적어도 하나의 결합볼트(63)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 상기 측정지그(60)는 상기 몸체(64)가 플라스크(20)의 내측면에 밀접되어 자석(65)에 의해 고정된 후 상기 인식판(61)이 상기 장공홀(62)을 따라 빗변 방향으로 이동 가능함으로써, 보다 정밀하게 상기 인식판(61)의 직각을 끼고 있는 꼭짓점과 직각을 끼고 있는 두변이 상기 플라스크(20)의 꼭짓점과 외측면과 일치될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이때, 상기 측정지그(60)가 플라스크(20)에 설치되는 순서를 상세하게 설명하면, 작업자는 상기 인식판(61)이 상기 장공홀(62)을 따라 이동 가능하도록 결합볼트(63)를 풀어준 후 상기 몸체(64)의 일측면과 타측면을 상기 플라스크(20)의 내측면에 밀접시킨 후 자석(65)으로 고정되도록 하고, 상기 인식판(61)의 직각을 끼고 있는 꼭짓점과 직각을 끼고 있는 두변이 상기 플라스크(20)의 꼭짓점과 외측면과 일치시킨 후 상기 결합볼트(63)를 견고하게 조여줌으로써, 상기 측정지그(60)를 보다 정밀하고 견고하게 설치할 수 있다.
상기와 연관하여, 본 발명의 깊이 카메라(40)를 이용한 부피측정 방법을 구체적으로 살펴보면, 부피측정 방법은 상기 플라스크(20)의 대각선 방향의 꼭짓점 2곳에 각각 측정지그(60)를 설치하는 촬영준비단계(S10)와, 상기 깊이 카메라(40)를 통해 상기 플라스크(20)의 내부를 촬영하여 상기 플라스크(20)의 내부 부피를 측정하는 제1부피측정단계(S20)와, 상기 깊이 카메라(40)를 통해 상기 목형(10)의 부피를 측정하는 제2부피측정단계(S30) 및 상기 제1부피측정단계(S20)에서 측정된 상기 플라스크(20)의 내부 부피에서 상기 제2부피측정단계(S30)에서 측정된 목형(10)의 부피를 제외한 상기 플라스크(20)의 내부 부피를 획득하여 주물사(35)가 채워질 부피를 측정하는 부피확정단계(S40)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 제1부피측정단계(S20)와 제2부피측정단계(S30)는 상기 깊이 카메라(40)를 이용하여 동시에 이루어지지만 주물사(35)가 채워질 부피를 측정하는 부피확정단계(S40)를 위해서 별도로 구분한다.
즉, 본 발명의 부피측정 방법은 플라스크(20)의 내부 좌표를 획득하여 상기 플라스크(20)의 내부 부피를 측정하고, 목형(10)의 좌표를 획득하여 상기 목형(10)의 부피를 측정하여 상기 플라스크(20)의 내부 부피에서 상기 목형(10)의 부피를 제외함으로서, 최종적으로 주물사(35)가 채워질 플라스크(20)의 내부 부피를 측정하는 것이다.
보다 상세하게 상기 제1부피측정단계(S20)를 살펴보면, 상기 제1부피측정단계(S20)는 상기 깊이 카메라(40)를 통해 상기 플라스크(20)의 내부를 촬영하여 3차원 좌표값을 획득하되, 깊이 최소값(Zmin)을 갖는 좌표의 집합을 획득하는 제1좌표획득단계(S21)와, 상기 제1좌표획득단계(S21)에서 획득된 좌표의 집합에서 가로 및 세로 최대값(Xmax, Ymax) 좌표와, 가로 및 세로 최소값(Xmin, Ymin) 좌표를 획득하는 제2좌표획득단계(S22)와, 상기 제2좌표획득단계(S22)에서 획득된 좌표에서 상기 플라스크(20)의 두께를 제외한 가로 및 세로 최대값(Xmax, Ymax) 좌표와, 가로 및 세로 최소값(Xmin, Ymin) 좌표를 획득하는 제3좌표획득단계(S23)와, 상기 제3좌표획득단계(S23)에서 획득된 두개의 좌표를 잇는 대각선으로 이루어진 사각형의 깊이 최대값(Zmax) 좌표를 획득하는 제4좌표획득단계(S24) 및 상기 제3좌표획득단계(S23)와 제4좌표획득단계(S24)에서 획득된 Xmax, Ymax, Zmax의 좌표와 Xmin, Ymin, Zmin 좌표를 잇는 대각선으로 이루어진 육면체의 좌표를 획득하고, 획득된 육면체의 좌표를 통해 상기 플라스크(20)의 내부 부피를 측정하는 제5좌표획득단계(S25)를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 제1부피측정단계(S20)는 상기 측정지그(60)를 이용함으로써, 상부면이 좁은 플라스크(20)의 측정이 실패하지 않도록 하여 플라스크(20)의 내부 부피의 측정이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 효과를 실현케 하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 제어부(50)는
앞서 설명된 깊이 카메라(40)로부터 목형(10)이 내측에 배치된 상기 플라스크(20)의 내부 부피정보 즉, 주물사(35)가 채워질 상기 플라스크(20)의 부피정보를 전달받아 공급장치(30)의 이동 경로 및 이동 속도를 산출하고, 상기 공급장치(30)를 산출된 이동 경로 및 이동 속도로 제어하여 주물사(35)가 상기 플라스크(20)의 내부에 공급되어 채워지도록 한다.
구체적으로, 본 발명의 제어부(50)는 상기 깊이 카메라(40)로부터 분할된 각각의 영역의 부피정보를 전달받아 각각의 영역에 채워질 주물사(35)의 소요량을 산출하고, 기설정되어 있는 공급장치(30)의 시간당 주물사(35)의 토출량과 산출된 각각의 영역에 채워질 주물사(35)의 소요량을 대비하여 각각의 영역에 상기 공급장치(30)가 체류하는 체류시간을 산출한 후 상기 공급장치(30)가 모든 영역을 순환하며 산출된 체류시간 만큼 체류하며 주물사(35)를 공급할 수 있도록 공급장치(30)의 이동 경로 및 이동 속도를 산출한 후 상기 공급장치(30)를 제어한다.
이때, 상기 제어부(50)는 상기 공급장치(30)의 이동 경로를 산출된 체류시간의 내림차순으로 설정하여 상기 공급장치(30)가 이동될 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
이는 채워질 주물사(35)의 소요량이 많은 영역부터 주물사(35)가 채워지도록 함으로써, 플라스크(20)의 내부에 주물사(35)가 균일하게 채워질 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
부가하여 설명하면, 채워질 주물사(35)의 소요량이 많은 영역부터 주물사(35)가 채워지도록 공급장치(30)의 이동 경로를 설정하는 것은 소요량이 많은 영역에 주물사(35)를 공급하면 인접한 영역으로 주물사(35)가 흘러내려 채워지게 되고, 이후 소요량이 점차 적은 영역에 주물사(35)를 공급하면 이미 주물사(35)가 채워져 있는 영역이 인접해 있으므로 이미 주물사(35)가 채워져 있는 영역에 주물사(35)가 일부 흘려내려 채워지게 됨에 따라 균일하게 주물사(35)가 채워지도록 하기 위함이다.
아울러, 본 발명의 제어부(50)는 체류시간이 가장 큰 영역과 체류시간이 가장 작은 영역의 체류시간의 차이가 기설정되어 있는 임계시간을 초과하면 체류시간이 가장 큰 영역의 소요량 일부가 먼저 채워지도록 한 후 다시 깊이 카메라(40)를 통해 부피를 측정한 다음 체류시간이 재산출되도록 함으로써, 균일하게 플라스크(20)의 내부에 주물사(35)가 채워질 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 임계시간은 주물사(35)가 자경성(스스로 굳는 성질)에 의해 경화되는 시간을 고려하여 기설정되는 값으로, 플라스크(20) 내부에 주물사(35)가 채워짐과 동시에 이루어지는 다짐작업이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.
보다 상세하게 설명하면, 본 발명의 제어부(50)는 도 7에 도시된 알고리즘과 같이, 산출된 체류시간의 내림차순으로 공급장치(30)의 이동 경로를 설정하되, 산출된 체류시간이 가장 큰 영역과 산출된 체류시간이 가장 작은 영역의 체류시간의 차이가 기설정되어 있는 임계시간을 초과한다고 판단되면 가장 큰 영역의 체류시간을 기설정되어 있는 분할값으로 나누어 최종 체류시간을 결정한 후 체류시간이 가장 큰 영역에만 주물사(35)가 공급되도록 하고, 이후 다시 깊이 카메라(40)에 의해 상기 플라스크(20) 내부를 촬영하여 주물사(35)가 채워질 부피정보를 생성하도록 하며, 재산출된 체류시간이 가장 큰 영역과 재산출된 체류시간이 가장 작은 영역의 체류시간의 차이가 기설정되어 있는 임계시간 이하라고 판단되면 재산출된 체류시간을 최종 체류시간으로 결정한 후 주물사(35)가 공급되도록 공급장치(30)의 이동 경로를 설정하여 상기 공급장치(30)를 제어한다.
즉, 본 발명의 제어부(50)는 상기와 같은 알고리즘으로 도 4에 도시된 바와 같이, 임계시간을 고려하여 주물사(35)가 공급되어 채워지도록 함으로써, 플라스크(20)의 내부에 주물사(35)가 균일하게 채워지도록 하는 효과를 실현케 한다.
이하, 본 발명의 사형 주조용 주물사 자동 공급 시스템에 의해 목형(10)이 내측에 배치되어 있는 플라스크(20)의 내부에 주물사가 자동으로 공급되는 공정 순서에 맞춰 자세히 설명하도록 한다.
먼저, 상부에 목형(10)이 안착된 지지판(도면부호 미표시)을 컨베이어 벨트(70)의 상부에 안착시키고, 상기 목형(10)이 내측에 배치되도록 상기 지지판(도면부호 미표시)의 상부에 플라스크(20)를 안착시키고, 상기 플라스크(20)에 한 쌍의 측정지그(60)를 설치한다.
이후, 컨베이어 벨트(70)에 의해 목형(10)이 내측에 배치된 플라스크(20)가 이동되면 깊이 카메라(40)가 상기 플라스크(20)의 상부로 이동되어 상기 플라스크(20)의 내부 좌표와 목형(10)의 좌표를 획득하고, 상기 한 쌍의 측정지그(60)를 제거하면 제어부(50)에 의해 공급장치(30)가 상기 플라스크(20)의 상부로 이동되고, 상기 제어부(50)에서 산출된 이동 경로 및 이동 속도로 상기 플라스크(20)의 내부에 주물사(35)를 공급하여 채운다.
이때, 작업자에 의한 주물사(35)의 다짐작업은 주물사(35)가 공급됨과 동시에 이루어지거나 주물사(35)가 공급된 후 이루어질 수 있고, 다짐작업 후 주물사(35)의 공급이 더 필요하다면 다시 깊이 카메라(40)의 작동이 이루어지도록 하여 자동으로 주물사(35)가 공급되어 채워질 수 있도록 한다.
결과적으로, 본 발명의 사형 주조용 주물사 자동 공급 시스템은 깊이 카메라(40)를 통해 주물사(35)가 채워질 플라스크(20) 내부의 부피를 측정하고, 자동으로 플라스크(20) 내부에 주물사(35)가 균일하게 채워지도록 하여 작업소요를 줄이고 주물사(35)의 다짐작업 또한 보다 수월하게 이루어지도록 함으로써, 생산성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.
10 : 목형
20 : 플라스크
30 : 공급장치
35 : 주물사
40 : 깊이 카메라
50 : 제어부
60 : 측정지그
61 : 인식판
62 : 장공홀
63 : 결합볼트
64 : 몸체
64a : 절단면
65 : 자석
70 : 컨베이어 벨트

Claims (6)

  1. 사형 주조시 목형(10)이 내측에 배치된 플라스크(20)에 공급장치(30)를 통해 주물사(35)를 자동으로 공급하기 위한 시스템에 있어서,
    상기 플라스크(20) 내부를 촬영하여 주물사(35)가 채워질 부피정보를 생성하는 깊이 카메라(40);와
    상기 깊이 카메라(40)로부터 부피정보를 전달받아 공급장치(30)의 이동 경로 및 이동 속도를 설정 및 산출하고, 상기 공급장치(30)를 산출된 이동 경로 및 이동 속도로 제어하여 주물사(35)가 공급되도록 하는 제어부(50);를 포함하여 구성되고,
    상기 깊이 카메라(40)는
    상기 플라스크(20)와 상기 목형(10)의 좌표를 측정한 후 주물사(35)가 채워질 공간을 다수개의 영역으로 분할하고, 분할된 각 영역의 부피정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 사형 주조용 주물사 자동 공급 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    깊이 카메라(40)를 이용하여 상기 플라스크(20)와 목형(10)의 좌표를 측정할 때,
    상기 플라스크(20)는
    상부에 설치되되, 대각선 방향의 꼭짓점 2곳에 각각 설치되는 한 쌍의 측정지그(60);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사형 주조용 주물사 자동 공급 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 영역은
    주물사(35)가 토출되는 공급장치(30)의 토출구의 직경 또는 너비와 대응되는 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 사형 주조용 주물사 자동 공급 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부(50)는
    각 영역에 채워질 주물사(35)의 소요량을 산출하고,
    공급장치(30)의 시간당 주물사(35)의 토출량과 상기 소요량을 대비하여 각 영역에 상기 공급장치(30)가 체류하는 체류시간을 산출한 후 상기 공급장치(30)가 모든 영역을 순환하며 산출된 체류시간 만큼 주물사(35)가 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 사형 주조용 주물사 자동 공급 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부(50)는
    상기 체류시간의 내림차순으로 공급장치(30)의 이동 경로를 설정하는 것을 특징으로 하는 사형 주조용 주물사 자동 공급 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부(50)는
    상기 체류시간의 내림차순으로 공급장치(30)의 이동 경로를 설정하되,
    체류시간이 가장 큰 영역과 체류시간이 가장 작은 영역의 체류시간의 차이가 기설정되어 있는 임계시간을 초과한다고 판단되면 체류시간이 가장 큰 영역의 체류시간을 기설정되어 있는 분할값으로 나누어 최종 체류시간을 결정한 후 체류시간이 가장 큰 영역에만 주물사(35)가 공급되도록 하고, 이후 다시 깊이 카메라(40)에 의해 상기 플라스크(20) 내부를 촬영하여 주물사(35)가 채워질 부피정보를 생성하도록 하며,
    체류시간이 가장 큰 영역과 체류시간이 가장 작은 영역의 체류시간의 차이가 기설정되어 있는 임계시간 이하라고 판단되면 산출된 체류시간을 최종 체류시간으로 결정한 후 주물사(35)가 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 사형 주조용 주물사 자동 공급 시스템.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014144478A (ja) * 2013-01-30 2014-08-14 Mazda Motor Corp 鋳型造型用金型の摩耗予測方法、摩耗予測装置及び摩耗予測プログラム
US20160029648A1 (en) * 2013-03-15 2016-02-04 Csb-System Ag Device for volumetrically measuring a slaughter animal body object
KR102034411B1 (ko) 2019-05-13 2019-11-08 강현욱 사형주조용 주물사 공급장치

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