砂鑄型制造系統(tǒng)以及砂鑄型制造方法
【專利摘要】提供一種砂鑄型制造系統(tǒng)以及砂鑄型制造方法。砂鑄型制造系統(tǒng)具備使砂供給噴嘴移動的噴嘴移動裝置以及該噴嘴移動裝置的控制裝置。控制裝置具備：砂供給位置定義部，其將金屬框的上表面部的開口區(qū)域虛擬地分割為多個小區(qū)域，將各個小區(qū)域的坐標定義為噴嘴移動裝置的坐標系上的砂供給位置；高度測量部，其測量各個砂供給位置處的、金屬框的內(nèi)部空間的高度；以及砂供給量決定部，其基于各個砂供給位置處的所述高度，來決定要在各個砂供給位置處供給的砂的量。然后，按每個砂供給位置，從砂供給噴嘴向金屬框內(nèi)供給由砂供給量決定部決定的量的砂。
【專利說明】
砂鑄型制造系統(tǒng)以及砂鑄型制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種向配置有模型的金屬框內(nèi)填充砂來制造砂鑄型的砂鑄型制造系統(tǒng)以及砂鑄型制造方法。特別是，本發(fā)明涉及一種使向金屬框內(nèi)供給砂的噴嘴移動來制造砂鑄型的砂鑄型制造系統(tǒng)以及砂鑄型制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在要制造砂鑄型的情況下，制作具有與產(chǎn)品相同的形狀的模型，將該模型配置于金屬框內(nèi)，在金屬框內(nèi)的模型的周圍填充砂。由于砂在金屬框內(nèi)的緊實程度會對砂鑄型的尺寸精度產(chǎn)生很大影響，因此需要將砂適當?shù)靥畛湓诮饘倏騼?nèi)的模型的周圍。為此，提出了各種向金屬框內(nèi)供給砂來適當?shù)鼐o固的裝置，作為其一例，有國際公開第W02011/142049號所公開的鑄型造型裝置。
[0003]國際公開第W02011/142049號所公開的鑄型造型裝置具備罐和噴嘴，該罐收容要供給到配置有模型的框構(gòu)件內(nèi)的砂，該噴嘴被設(shè)置成與罐的下端為一體，將罐內(nèi)的砂供給到框構(gòu)件內(nèi)。該鑄型造型裝置還具備從上方壓縮被供給到框構(gòu)件內(nèi)的砂的機構(gòu)以及通過空氣將壓縮砂后堵塞在嗔嘴內(nèi)的砂排除的機構(gòu)，由此抑制鑄型的制造不良。
[0004]—般來說，在制造用于對大型的產(chǎn)品進行量產(chǎn)的鑄型的情況下，配置有模型的金屬框也與模型一起大型化。當向大型化的金屬框內(nèi)供給砂時，砂易于橫著鋪開、或沿著模型的形狀鉆入模型的下側(cè)。其結(jié)果，供給到金屬框的砂的高度無法固定對齊。在金屬框內(nèi)的砂的高度不對齊的狀態(tài)下，產(chǎn)生以下的問題:當如國際公開第W02011/142049號所公開的鑄型制造裝置那樣從上方壓縮砂時，制造出的鑄型的砂的緊實程度會變得不均勻，鑄件的尺寸精度降低。
[0005]國際公開第W02011/142049號所公開的鑄型制造裝置用于制造用于對比較小的產(chǎn)品進行量產(chǎn)的鑄型，因而，國際公開第W02011/142049號與上述的問題完全不相干。
[0006]在要避免上述的問題的情況下，從前，人一邊通過目視來確認金屬框內(nèi)的砂的填充狀態(tài)，一邊以使砂的高度變均勻的方式操作砂供給裝置的噴嘴。
[0007]但是，在大型化的金屬框中，判斷當在金屬框的各種位置以什么樣的順序加入多少量的砂時砂的高度會固定對齊是極為困難的。這是由于，在向金屬框內(nèi)供給砂的期間，砂的行為動作根據(jù)模型的形狀、砂的狀態(tài)而微妙地改變。也就是說，在現(xiàn)狀下，難以取代人類而由機器人向大型化的金屬框內(nèi)供給砂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種能夠以使砂的高度固定對齊的方式向金屬框內(nèi)供給砂的鑄型制造系統(tǒng)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第一方式，提供一種向配置有模型的金屬框內(nèi)填充砂來制造砂鑄型的砂鑄型制造系統(tǒng)，該砂鑄型制造系統(tǒng)具備:
[0010]砂供給噴嘴，其向金屬框內(nèi)供給所述砂；[0011 ]噴嘴移動裝置，其使砂供給噴嘴移動；以及
[0012]控制裝置，其控制噴嘴移動裝置，
[0013]金屬框是上表面部開口的中空體，在噴嘴移動裝置的坐標系上對該金屬框進行定位，
[0014]控制裝置具備:
[0015]砂供給位置定義部，其將金屬框的上表面部的開口區(qū)域虛擬地分割為多個小區(qū)域，將各個小區(qū)域的坐標定義為噴嘴移動裝置的坐標系上的砂供給位置；
[0016]高度測量部，其測量各個砂供給位置處的、金屬框的內(nèi)部空間的高度；以及
[0017]砂供給量決定部，其基于各個砂供給位置處的所述高度，來決定要在各個砂供給位置處供給的砂的量，
[0018]控制裝置使噴嘴移動裝置進行動作以將砂供給噴嘴逐次配置于各個砂供給位置，按每個砂供給位置，從砂供給噴嘴向金屬框內(nèi)供給由砂供給量決定部決定的量的砂。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的第二方式，提供如下的砂鑄型制造系統(tǒng):作為第一方式的砂鑄型制造系統(tǒng)，控制裝置在按每個砂供給位置從砂供給噴嘴向金屬框內(nèi)供給了所述決定的量的砂之后，通過高度測量部來重新測量各個砂供給位置處的、金屬框的內(nèi)部空間的高度，
[0020]控制裝置對于重新測量出的高度為規(guī)定閾值以上的砂供給位置，通過砂供給量決定部，基于重新測量出的高度來決定要供給的砂的量，
[0021]控制裝置使噴嘴移動裝置進行動作以將砂供給噴嘴逐次配置于重新測量出的高度為所述規(guī)定閾值以上的砂供給位置，來從砂供給噴嘴向金屬框內(nèi)供給基于重新測量出的高度而決定的量的砂。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的第三方式，提供如下的砂鑄型制造系統(tǒng):作為第一方式或第二方式的砂鑄型制造系統(tǒng)，砂供給位置定義部將開口區(qū)域虛擬地分割為以金屬框上的任意的點為基準來規(guī)則地進行排列的多個小區(qū)域，任意的點與噴嘴移動裝置的坐標系相關(guān)聯(lián)。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的第四方式，提供如下的砂鑄型制造系統(tǒng):作為第一方式至第三方式中的任一個方式的砂鑄型制造系統(tǒng)，高度測量部具有設(shè)置于金屬框的上方的三維視覺傳感器，通過該三維視覺傳感器來測量各個所述砂供給位置處的、金屬框的內(nèi)部空間的高度。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的第五方式，提供如下的砂鑄型制造系統(tǒng):作為第一方式至第四方式中的任一個方式的砂鑄型制造系統(tǒng)，噴嘴移動裝置是機器人。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的第六方式，提供一種向配置有模型的金屬框內(nèi)填充砂來制造砂鑄型的砂鑄型制造方法。而且，第六方式的砂鑄型制造方法包括:
[0026]設(shè)置使砂供給噴嘴移動的噴嘴移動裝置，
[0027]將金屬框制作為上表面部開口的中空體，在噴嘴移動裝置的坐標系上對該金屬框進行定位，
[0028]將金屬框的上表面部的開口區(qū)域虛擬地分割為多個小區(qū)域，將各個小區(qū)域的坐標定義為噴嘴移動裝置的坐標系上的砂供給位置，
[0029]測量各個砂供給位置處的、金屬框內(nèi)的空間部的高度，
[0030]基于各個砂供給位置處的所述高度，來決定要在各個砂供給位置供給的砂的量，
[0031]使噴嘴移動裝置進行動作以將砂供給噴嘴逐次配置于各個砂供給位置，按每個砂供給位置，從砂供給噴嘴向金屬框內(nèi)供給所決定的量的砂。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的第七方式，提供如下的砂鑄型制造方法:作為第六方式的砂鑄型制造方法，
[0033]在按每個砂供給位置從砂供給噴嘴向金屬框內(nèi)供給了所述決定的量的砂之后，重新測量各個砂供給位置處的、金屬框的內(nèi)部空間的高度，
[0034]對于重新測量出的高度為規(guī)定閾值以上的砂供給位置，基于重新測量出的高度來決定要供給的砂的量，
[0035]使噴嘴移動裝置進行動作以將砂供給噴嘴逐次配置于重新測量出的高度為所述規(guī)定閾值以上的砂供給位置，從砂供給噴嘴向金屬框內(nèi)供給基于重新測量出的高度而決定的量的砂。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的第八方式，提供如下的砂鑄型制造方法:作為第六方式或第七方式的砂鑄型制造方法，虛擬地分割成的多個小區(qū)域以金屬框上的任意的點為基準來規(guī)則地進行排列，任意的點與噴嘴移動裝置的坐標系相關(guān)聯(lián)。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的第九方式，提供如下的砂鑄型制造方法:作為第六方式至第八方式中的任一個方式的砂鑄型制造方法，在測量各個砂供給位置處的、金屬框的內(nèi)部空間的高度時，使用配置于金屬框的上方的三維視覺傳感器。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的第十方式，提供如下的砂鑄型制造方法:作為第六方式至第九方式中的任一個方式的砂鑄型制造方法，噴嘴移動裝置是機器人。
[0039]基于附圖所示的本發(fā)明的典型的實施方式的詳細說明，本發(fā)明的這些目的、特征及優(yōu)點以及其它目的、特征及優(yōu)點會變得更明確。
【附圖說明】
[0040]圖1是表示一個實施方式的砂鑄型制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0041]圖2是以虛線示出對圖1所示的金屬框的開口部的區(qū)域虛擬地進行分割而得到的多個小區(qū)域的圖。
[0042]圖3是表示一個實施方式的砂鑄型制造系統(tǒng)的動作的流程圖。
[0043]圖4A是表示通過一個實施方式的砂鑄型制造系統(tǒng)來制造砂鑄型的方法中的第一工序的形態(tài)的截面示意圖。
[0044]圖4B是表示通過一個實施方式的砂鑄型制造系統(tǒng)來制造砂鑄型的方法中的第二工序的形態(tài)的截面示意圖。
[0045]圖4C是表示通過一個實施方式的砂鑄型制造系統(tǒng)來制造砂鑄型的方法中的第三工序的形態(tài)的截面示意圖。
【具體實施方式】
[0046]接著，參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。在下面的附圖中，對同樣的構(gòu)件標注了同樣的參照標記。為了易于理解，這些附圖中適當變更了比例尺。另外，圖示的砂鑄型制造系統(tǒng)的方式是本發(fā)明的一個例子，本發(fā)明的砂鑄型制造系統(tǒng)不限于圖示的方式。
[0047]圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的砂鑄型制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0048]圖1所示的方式的砂鑄型制造系統(tǒng)I具備在內(nèi)部配置有模型2的金屬框3以及向金屬框3內(nèi)供給砂的砂供給裝置4。
[0049]砂供給裝置4中設(shè)置有砂供給噴嘴4a。模型2具有與制造產(chǎn)品相同的形狀。金屬框3由上表面部開口的中空體制作而成，被定位于規(guī)定的位置。此外，圖示的金屬框3形成為上表面部開口的中空長方體，但是本發(fā)明不限定于圖示的金屬框形狀。
[0050]并且，如圖1所示，砂鑄型制造系統(tǒng)I具備機器人5、對砂供給裝置4和機器人5進行控制的控制裝置6以及對金屬框3的高度、存在于金屬框3內(nèi)的模型2或砂的高度進行測定的高度測定傳感器7。
[0051]機器人5是垂直型多關(guān)節(jié)操縱器。金屬框3的固定位置與機器人5的坐標系相關(guān)聯(lián)。如圖1所示，在機器人5的臂前端部設(shè)置有自如地把持砂供給噴嘴4a的手部5a。砂供給噴嘴4a通過伸縮自如的管4b來與砂供給裝置4連接。由此，僅砂供給噴嘴4a的部分能夠通過機器人5移動。在本實施方式中，采用了通過手部5a在機器人5的臂前端部把持砂供給噴嘴4a的結(jié)構(gòu)。但是本發(fā)明不限于該結(jié)構(gòu)，砂供給噴嘴4a也可以直接安裝于機器人5的臂前端部。
[0052]高度測定傳感器7如圖1所示那樣設(shè)置于金屬框3的開口部3a的上方。而且，高度測定傳感器7測定從該傳感器的位置到金屬框3內(nèi)的模型2或砂的鉛垂方向距離、即高度。在金屬框3內(nèi)的不存在模型2、砂的部分，高度測定傳感器7測定從該傳感器的位置到金屬框3的底面的高度。作為這種測量高度的高度測定傳感器7，使用三維視覺傳感器。
[0053]作為三維視覺傳感器，優(yōu)選的是應(yīng)用同時使用光切斷法和雙眼立體方式的三維視覺傳感器。具體地說，將投影儀和攝像機設(shè)置于測定對象的上方，預(yù)先決定攝像機的攝像面與投影儀的光投射部的位置關(guān)系。當從投影儀向測定對象投射狹縫狀的光時，在測定對象的表面形成亮度比周邊高的光帶，該光帶被投影到攝像機的攝像面上。然后，根據(jù)投影到攝像機的攝像面、例如CCD上的光帶的位置信息，利用三角測量的原理來測量傳感器與測定對象之間的距離(光切斷法)。并且，在這種光切斷法中，通過以規(guī)定的間距對測定對象的全部區(qū)域投射多條光帶，來進行測定對象整體的三維測量。另外，為了確保測定精度，優(yōu)選的是將以下方法(雙眼立體方式)與光切斷法同時使用:在投影儀的左右設(shè)置兩臺攝像機，通過兩臺攝像機從不同的方向拍攝測定對象來進行測定對象的三維測量。
[0054]當然，不限于利用了上述的光切斷法和雙眼立體法的三維視覺傳感器，也可以是利用了其它三維測量法的三維視覺傳感器。例如，也可以利用所謂T0F(Time Of Flight:飛行時間)方式，TOF方式是測量從自發(fā)光部向測定對象整體照射光到被測定對象反射的反射光到達攝像機的攝像面所需的時間，根據(jù)該測量時間與光速的關(guān)系，來計算傳感器與測定對象之間的距離的方法。
[0055]并且，詳細敘述控制裝置6。
[0056]如圖1所示，控制裝置6與砂供給裝置4和機器人5連接?？刂蒲b置6是數(shù)字計算機。并且，控制裝置6具備砂供給位置定義部11、機器人控制部12、高度測量部13以及砂供給量決定部14。下面，按順序說明控制裝置6的各結(jié)構(gòu)要素。
[0057]砂供給位置定義部11將金屬框3的開口部3a的區(qū)域虛擬地分割為多個小區(qū)域，并且將各個小區(qū)域定義為砂供給位置，將各個砂供給位置輸出到機器人控制部12。砂供給位置的定義方法在后面敘述。
[0058]機器人控制部12使機器人5進行動作，使得通過手部5a來把持砂供給噴嘴4a。并且，機器人控制部12使機器人5進行動作以將砂供給噴嘴4a配置于由砂供給位置定義部11定義的各砂供給位置。
[0059]高度測量部13測量各個砂供給位置處的、金屬框3的內(nèi)部空間的高度。換言之，高度測量部13通過高度測定傳感器7來測量如圖1所示的從金屬框3的上端部的位置到存在于金屬框3內(nèi)的模型2或砂的高度。在金屬框3內(nèi)的不存在模型2、砂的部分，高度測量部13測量從金屬框3的上端部的位置到金屬框3的底面的高度。
[0060]具體地說，通過將如上所述的三維視覺傳感器用作高度測定傳感器7，來獲取從三維視覺傳感器的位置到金屬框3的上端部的高度。并且，還獲取從三維視覺傳感器的位置到金屬框3內(nèi)的各砂供給位置處的模型2或砂的高度。根據(jù)這樣的兩個高度之差，得到從金屬框3的上端部的位置到金屬框3內(nèi)的各砂供給位置處的模型2或砂的高度、即金屬框3的內(nèi)部空間的高度。這樣測量出的高度的信息被輸出到砂供給量決定部14。
[0061]此外，在將利用了上述的光切斷法的三維視覺傳感器用作高度測定傳感器7的情況下，從該三維視覺傳感器以規(guī)定的間距向金屬框3整體投射多條狹縫光來得到金屬框3及其內(nèi)部的三維形狀。在該情況下，以使數(shù)條以上的狹縫光橫穿金屬框3內(nèi)的各個砂供給位置的方式設(shè)定三維視覺傳感器。
[0062]砂供給量決定部14基于在各個砂供給位置處測量出的金屬框3的內(nèi)部空間的高度來決定砂的供給量。當砂供給噴嘴4a被配置于金屬框3內(nèi)的砂供給位置時，砂供給裝置4按照所決定的砂的供給量向金屬框3內(nèi)供給砂。此外，砂的供給量的決定方法在后面敘述。
[0063]另外，在包括如上所述的結(jié)構(gòu)要素的控制裝置6上連接有輸入部15。輸入部15具有將與金屬框3的形狀和尺寸有關(guān)的數(shù)據(jù)輸入到砂供給位置定義部11的輸入設(shè)備。該輸入設(shè)備是按鈕、觸摸面板、鍵盤等。
[0064]在此，例示上述的砂供給位置的定義方法。
[0065]圖2是以虛線示出對從上方觀察金屬框3時的開口部3a的區(qū)域虛擬地進行分割而得到的多個小區(qū)域的圖。如圖2所示，砂供給位置定義部11將金屬框3的開口部3a的區(qū)域虛擬地分割為多個小區(qū)域。然后，砂供給位置定義部11將如以下那樣計算出的各個小區(qū)域的坐標定義為砂供給位置。
[0066]即，在本實施方式中，金屬框3是上表面部開口的中空長方體，因此從上方觀察金屬框3時的開口部3a的開口區(qū)域是長方形的區(qū)域。該長方形的區(qū)域如圖2所示那樣被虛擬地分割為m行Xn列(在圖中為9行X 12列)的配置成矩陣狀的多個同一面積的小區(qū)域。
[0067]在將金屬框3的開口部3a的區(qū)域等分為m行Xn列(以下，m、n均為自然數(shù))的多個小區(qū)域的情況下，當使開口部3a的橫尺寸(在圖2中為X方向尺寸)除以η的值、使開口部3a的縱尺寸(在圖2中為y方向尺寸)除以m的值時，能夠得到各小區(qū)域的橫尺寸和縱尺寸。換言之，能夠得到橫向和縱向各自的小區(qū)域間的間距。此外，金屬框3是與模型2相應(yīng)地事先設(shè)計的，因此易于獲知開口部3a的橫尺寸和縱尺寸。
[0068]并且，在通過二維坐標對設(shè)置有金屬框3的設(shè)置面進行定義時，將金屬框3的開口部3a的橫向作為二維坐標上的一個坐標軸(X軸)，將金屬框3的開口部3a的縱向作為該二維坐標上的另一個坐標軸(Y軸)。然后，當將金屬框3的開口部3a中的一個角部3b作為基準點時，能夠計算位于從該基準點起第m行第η列的小區(qū)域的坐標(小區(qū)域的中心位置)。也就是說，在將開口部3a的角部3b作為基準點的情況下，小區(qū)域的中心的X坐標值是從對小區(qū)域的橫向間距乘以η倍所得到的值減去一個橫向間距的一半而得到的值。小區(qū)域的中心的Y坐標值是從對小區(qū)域的縱向間距乘以m倍所得到的值減去一個縱向間距的一半而得到的值。并且，通過預(yù)先對開口部3a的角部3b的位置與機器人5的動作原點的位置關(guān)系進行校正，能夠通過計算來獲取相對于機器人5的動作原點的各小區(qū)域的坐標。
[0069]基于以上的想法，預(yù)先制作以下的程序:在機器人5的坐標系上對金屬框3進行定位，并且將各小區(qū)域的坐標定義為機器人5的坐標系上的砂供給位置。該程序被保存在砂供給位置定義部11中。
[0070]也就是說，當通過輸入部15輸入了開口部3a的橫尺寸和縱尺寸以及分割的行數(shù)m和列數(shù)η時，在砂供給位置定義部11中，計算相對于機器人5的動作原點的各小區(qū)域的坐標。該各小區(qū)域的坐標被定義為從砂供給噴嘴4a供給砂的砂供給位置，各砂供給位置被輸出到機器人控制部12。
[0071]另外，機器人控制部12能夠基于從砂供給位置定義部11輸出的各砂供給位置，通過機器人5的手部5a使砂供給噴嘴4a依次移動到各砂供給位置。
[0072]關(guān)于砂供給噴嘴4a的移動順序，以位于圖2所示的開口部3a的角部3b的小區(qū)域為出發(fā)點。然后，重復(fù)以下動作:使砂供給噴嘴4a從行方向的一端的小區(qū)域移動到另一端的小區(qū)域后，移至相鄰的行，向與上一級的行相反的方向移動。當使砂供給噴嘴4a按照這種順序移動時，噴嘴的移動間距為固定的，因此無需使機器人5進行復(fù)雜的動作。當然，控制裝置6也可以使砂供給噴嘴4a按照其它移動順序移動?？刂蒲b置6通過砂供給位置定義部11獲取各小區(qū)域的坐標，因此，使砂供給噴嘴4a相對于各小區(qū)域移動的順序能夠變?yōu)楦鞣N移動順序。
[0073]此外，在本申請中，砂供給位置定義部11只要將金屬框3的上表面部的開口區(qū)域虛擬地分割為以金屬框3上的任意的點為基準來規(guī)則地進行排列的多個小區(qū)域即可。這是由于，只要將多個小區(qū)域基于固定的規(guī)則相對于基準點進行配置，就能夠根據(jù)遵循其規(guī)則性的數(shù)式來容易計算出相對于基準點的各小區(qū)域的坐標。因此，在本申請中，金屬框3的形狀不限定于如圖1和圖2所示的上表面部開口的中空長方體。也可以與模型2的形狀相應(yīng)地使用各種形狀的金屬框3。另外，砂供給位置定義部11所虛擬出的多個小區(qū)域也只要以金屬框3上的任意的點為基準來規(guī)則地進行排列即可，因而各小區(qū)域的形狀不限于如圖2所示的矩形。
[0074](鑄型的制造方法)
[0075]接著，說明使用了上述的砂鑄型制造系統(tǒng)I的鑄型制造方法。在此，示出使用如圖1和圖2所示的形狀的金屬框3來制造砂鑄型的方法。
[0076]圖3是表示圖1所示的砂鑄型制造系統(tǒng)I的動作的流程圖，圖4A?圖4C是表示通過砂鑄型制造系統(tǒng)I制造砂鑄型的方法中的各工序的形態(tài)的截面不意圖。
[0077]如圖3所示，當啟動砂鑄型制造系統(tǒng)I時，控制裝置6的砂供給位置定義部11將金屬框3的開口部3a的區(qū)域虛擬地分割為多個小區(qū)域。該分割的形態(tài)例如圖2所示。并且，控制裝置6基于如上所述的各砂供給位置的定義方法，將相對于機器人5的動作原點的各小區(qū)域的坐標定義為各砂供給位置(圖3的步驟SI)。
[0078]此外，設(shè)想如圖2所示的各小區(qū)域時所需的行數(shù)m和列數(shù)n、開口部3a的橫尺寸和縱尺寸被預(yù)先輸入到控制裝置6。
[0079]接著，控制裝置6的高度測量部13使用高度測定傳感器7來測量與所定義的各砂供給位置對應(yīng)的金屬框3的內(nèi)部空間的高度(圖3的步驟S2)。圖4A是圖3的步驟S2的形態(tài)的示意性截面圖。作為高度測定傳感器7，使用如上所述的三維視覺傳感器。三維視覺傳感器測量如圖4A中虛線的箭頭所示那樣從金屬框3的上端部的位置P到各砂供給位置處的金屬框3的底的高度(圖中的z方向的距離)。并且，三維視覺傳感器測量如圖4A中虛線的箭頭所示那樣從金屬框3的上端部的位置P到各砂供給位置處的模型2的表面的高度(圖中的z方向的距離)。
[0080]接著，控制裝置6的砂供給量決定部14基于針對各砂供給位置測量出的金屬框3的內(nèi)部空間的高度，來決定要在各砂供給位置處供給的砂的量(圖3的步驟S3)。
[0081]接著，控制裝置6通過機器人5的手部5a把持砂供給噴嘴4a，使機器人5進行動作以將砂供給噴嘴4a逐次配置于所定義的各砂供給位置。此時，各砂供給位置的高度坐標固定。然后，控制裝置6對砂供給裝置4進行控制，使得按每個砂供給位置從砂供給噴嘴4a向金屬框3內(nèi)供給通過步驟S3決定的量的砂(圖3的步驟S4)。
[0082]圖4B是圖3的步驟S3至步驟S4的形態(tài)的示意性截面圖。在圖4B中，通過矩形的示意性截面來示出針對各砂供給位置決定的砂的供給量。如圖4B所示，控制裝置6將砂供給噴嘴4a逐次配置于所定義的各砂供給位置。然后，在每次將砂供給噴嘴4a配置于各砂供給位置時，從砂供給噴嘴4a向金屬框3內(nèi)供給所決定的量的砂。
[0083]將砂供給裝置4構(gòu)成為在從砂供給噴嘴4a向金屬框3內(nèi)供給砂時、每單位時間從砂供給噴嘴4a噴出固定的量的砂，對從砂供給噴嘴4a噴出砂的時間進行調(diào)整。
[0084]此外，通過如下的方法來計算在步驟S3中決定的砂的供給量。如上所述，金屬框3的開口部3a的縱橫的尺寸以及用于設(shè)想各小區(qū)域的行數(shù)m和列數(shù)η是已知的值。因此，能夠計算出各小區(qū)域的縱橫的尺寸，由此也能夠計算出各小區(qū)域的面積。然后，根據(jù)所計算出的各小區(qū)域的面積與針對各砂供給位置測量出的金屬框3的內(nèi)部空間的高度之積，能夠計算出該空間部的容積。然后，砂的供給量不與所計算出的容積相同，而是對該容積乘以規(guī)定的比例所得到的量。其理由如下:砂有可能不停留于所供給的場所而流動到該場所的周圍，因此若使砂的供給量與如上所述那樣計算出的容積相同，則存在砂從金屬框3溢出的擔憂。
[0085]接著，在如上所述那樣針對所定義的全部砂供給位置結(jié)束一次砂供給操作后，控制裝置6使砂供給噴嘴4a在高度測定傳感器7的測定區(qū)域外待機。然后，控制裝置6再次使用高度測定傳感器7來測量各砂供給位置處的、金屬框3的內(nèi)部空間的高度(圖3的步驟S5)。
[0086]圖4C是表示圖3的步驟S5的形態(tài)的示意性截面圖。在圖4C中，示出了實際針對所定義的全部砂供給位置向金屬框3內(nèi)供給了所決定的量的砂時的形態(tài)。即使按照步驟S4供給砂，也存在以下情況:砂橫著鋪開、或沿著模型2的形狀鉆入模型2的里側(cè)。在該情況下，如圖4C所示，在供給到金屬框3內(nèi)的砂16的上表面產(chǎn)生凹部。因此，再次通過高度測定傳感器7來測量各砂供給位置處的、金屬框3的內(nèi)部空間的高度。
[0087]接著，控制裝置6將在步驟S5中測量出的、各個砂供給位置處的金屬框3的內(nèi)部空間的高度與規(guī)定閾值進行比較(圖3的步驟S6)。在其結(jié)果是全部砂供給位置處的測量高度均小于規(guī)定閾值的情況下，控制裝置6判斷為在全部砂供給位置處均未產(chǎn)生如圖4C所示那樣的凹部，結(jié)束砂供給操作。
[0088]另一方面，在上述步驟S6中某一個砂供給位置處的測量高度與規(guī)定閾值相同或大于該閾值的情況下，產(chǎn)生了如圖4C所示的凹部。因此，控制裝置6針對在上述步驟S6中被判斷為具有規(guī)定閾值以上的高度的各砂供給位置，再次決定要供給的砂的量(圖3的步驟S7)。
[0089]通過與在步驟S3中決定砂供給量的方法相同的方法來決定上述步驟S7中的砂供給量。也就是說，根據(jù)金屬框3的開口部3a內(nèi)的各小區(qū)域的面積與在步驟S5中針對各砂供給位置測量出的金屬框3的內(nèi)部空間的高度之積，來計算該空間部的容積。然后，將對該容積乘以規(guī)定的比例所得到的量作為砂供給量。
[0090]并且，控制裝置6使機器人5進行動作，以將砂供給噴嘴4a逐次配置于如上所述那樣被判斷為具有規(guī)定閾值以上的高度的各砂供給位置。砂供給噴嘴4a在砂供給位置處的高度方向位置固定。另外，在每次將砂供給噴嘴4a配置于被判斷為具有規(guī)定閾值以上的高度的砂供給位置時，控制裝置6對砂供給裝置4進行控制以使其向金屬框3內(nèi)供給通過步驟S7決定的量的砂(圖3的步驟S8)。
[0091]在步驟S4之后至少進行一次如上所述的步驟S5?步驟S8的工序。特別是在本實施方式中，重復(fù)步驟S5?步驟S8的工序，直到全部砂供給位置處的測量高度均小于規(guī)定閾值為止。由此，如圖4C所示的砂16的凹部消失，金屬框3內(nèi)的砂的高度固定對齊。
[0092]根據(jù)以上說明的本實施方式的砂鑄型制造系統(tǒng)I，將金屬框3的開口部3a的區(qū)域虛擬地分割為多個小區(qū)域，將各個小區(qū)域的坐標定義為機器人5的坐標系上的砂供給位置。由此，機器人5通過手部5a來把持砂供給噴嘴4a以使其逐次移動到各個砂供給位置。另外，測量各個砂供給位置處的、金屬框3的內(nèi)部空間的高度，基于所測量出的該高度來決定要在各個砂供給位置處供給的砂的量。由此，能夠按每個砂供給位置從砂供給噴嘴4a向金屬框3內(nèi)供給所決定的量的砂。也就是說，能夠使從前由人操作砂供給噴嘴以使金屬框內(nèi)的砂的高度對齊的作業(yè)自動化。
[0093]另外，根據(jù)本實施方式，重復(fù)進行以下的操作:在按每個砂供給位置向金屬框3內(nèi)供給所決定的量的砂之后，測量各個砂供給位置處的、金屬框3的內(nèi)部空間的高度，基于該高度來決定砂供給量。在該操作中，僅對測量出的高度為規(guī)定閾值以上的砂供給位置供給基于該測量出的高度的量的砂。因此，即使供給到金屬框內(nèi)的砂的狀態(tài)微妙地發(fā)生變化，也能夠以使砂的高度固定對齊的方式向金屬框內(nèi)填充適量的砂。其結(jié)果，制造出的鑄型的砂的緊實程度變得均勻，能夠制造出尺寸精度良好的鑄型。特別是，在如圖1所示那樣模型2的底部窄的情況下、金屬框3大型的情況下，通過本實施方式的砂鑄型制造系統(tǒng)I，能夠以使砂的高度固定對齊的方式向金屬框3內(nèi)供給砂。并且，能夠在要補充砂的場所準確地供給所需最小限度的量的砂。另外，也不會發(fā)生以下情況:在砂的供給操作中使砂從框內(nèi)溢出。
[0094]另外，根據(jù)本實施方式，將高度測定傳感器7配置于金屬框3的上方，因此砂供給噴嘴4a的移動不會被高度測定傳感器7所妨礙。通過將三維視覺傳感器用作高度測定傳感器7，能夠容易地測量各個砂供給位置處的、金屬框3的內(nèi)部空間的高度。
[0095]此外，在本申請中，“金屬框”在所制造的鑄型帶砂箱的情況下是指砂箱，而在沒有砂箱的情況下是指型箱。另外，設(shè)所制造的鑄型包括帶砂箱的情況以及將砂在型箱內(nèi)壓縮成形后從型箱取出的無砂箱的情況。
[0096]以上，作為使砂供給噴嘴4a移動的噴嘴移動裝置，以機器人5為例對本發(fā)明進行了說明，但是本發(fā)明的噴嘴移動裝置不限于機器人。另外，即使是機器人也不限于垂直多關(guān)節(jié)操縱器。
[0097]發(fā)明的效果
[0098]根據(jù)本發(fā)明的第一方式和第六方式，在制造鑄型時，通過噴嘴移動裝置使砂供給噴嘴逐次移動到對金屬框的開口區(qū)域虛擬地進行分割而得到的各個砂供給位置。另外，基于在各個砂供給位置處測量出的金屬框的內(nèi)部空間的高度，來決定要在各個砂供給位置處供給的砂的量。由此，能夠按每個砂供給位置從砂供給噴嘴向金屬框內(nèi)供給所決定的量的砂。也就是說，根據(jù)本申請發(fā)明，能夠使從前由人操作砂供給噴嘴以使金屬框內(nèi)的砂的高度對齊的作業(yè)自動化。
[0099]另外，根據(jù)本發(fā)明的第二方式和第七方式，進行多次以下操作:在向各個砂供給位置供給所決定的量的砂之后，測量各個砂供給位置處的、金屬框的內(nèi)部空間的高度。然后，僅對測量出的高度為規(guī)定閾值以上的砂供給位置供給基于該測量出的高度的量的砂。因此，即使供給到金屬框內(nèi)的砂的狀態(tài)微妙地發(fā)生變化，能夠以使砂的高度固定對齊的方式向金屬框內(nèi)填充適量的砂。其結(jié)果，制造出的鑄型的砂的緊實程度變得均勻，能夠制造出尺寸精度良好的鑄型。特別是，在模型的底部窄的情況下、金屬框大型的情況下，通過本發(fā)明的砂鑄型制造系統(tǒng)，能夠以使砂的高度固定對齊的方式向金屬框內(nèi)供給砂。
[0100]根據(jù)本發(fā)明的第三方式和第八方式，虛擬地分割出的多個小區(qū)域是以金屬框上的任意的點為基準來規(guī)則地進行排列的多個小區(qū)域。只要像這樣將多個小區(qū)域基于固定的規(guī)則相對于基準點進行配置，就能夠根據(jù)遵循其規(guī)則性的數(shù)式來容易計算出相對于基準點的各小區(qū)域的坐標并進行定義。
[0101]根據(jù)本發(fā)明的第四方式和第九方式，能夠通過配置于金屬框的上方的三維視覺傳感器來容易地測量各個砂供給位置處的、金屬框的內(nèi)部空間的高度。另外，三維視覺傳感器配置于金屬框的上方，因此砂供給噴嘴的移動不會被三維視覺傳感器所妨礙。
[0102]根據(jù)本發(fā)明的第五方式和第十方式，通過將機器人用作噴嘴移動裝置，能夠容易且準確地使砂供給噴嘴移動。
[0103]以上，示出了典型的實施方式，但是本發(fā)明不限定于上述的實施方式，能夠在不脫離本發(fā)明的思想的范圍內(nèi)將上述的實施方式變更為各種形狀、構(gòu)造、材料等。
【主權(quán)項】
1.一種砂鑄型制造系統(tǒng)，向配置有模型的金屬框內(nèi)填充砂來制造砂鑄型，該砂鑄型制造系統(tǒng)具備: 砂供給噴嘴，其向所述金屬框內(nèi)供給所述砂； 噴嘴移動裝置，其使所述砂供給噴嘴移動；以及 控制裝置，其控制所述噴嘴移動裝置， 所述金屬框是上表面部開口的中空體，在所述噴嘴移動裝置的坐標系上對該金屬框進行定位， 所述控制裝置具備: 砂供給位置定義部，其將所述金屬框的所述上表面部的開口區(qū)域虛擬地分割為多個小區(qū)域，將各個所述小區(qū)域的坐標定義為所述噴嘴移動裝置的坐標系上的砂供給位置； 高度測量部，其測量各個所述砂供給位置處的、所述金屬框的內(nèi)部空間的高度；以及砂供給量決定部，其基于各個所述砂供給位置處的所述高度，來決定要在各個所述砂供給位置處供給的砂的量， 所述控制裝置使所述噴嘴移動裝置進行動作以將所述砂供給噴嘴逐次配置于各個所述砂供給位置，按每個所述砂供給位置，從所述砂供給噴嘴向所述金屬框內(nèi)供給由所述砂供給量決定部決定的量的砂。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的砂鑄型制造系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制裝置在按每個所述砂供給位置從所述砂供給噴嘴向所述金屬框內(nèi)供給了所述決定的量的砂之后，通過所述高度測量部來重新測量各個所述砂供給位置處的、所述金屬框的內(nèi)部空間的高度， 所述控制裝置對于重新測量出的高度為規(guī)定閾值以上的所述砂供給位置，通過所述砂供給量決定部，基于所述重新測量出的高度來決定要供給的砂的量， 所述控制裝置使所述噴嘴移動裝置進行動作以將所述砂供給噴嘴逐次配置于所述重新測量出的高度為所述規(guī)定閾值以上的所述砂供給位置，來從所述砂供給噴嘴向所述金屬框內(nèi)供給基于所述重新測量出的高度而決定的量的砂。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的砂鑄型制造系統(tǒng)，其特征在于， 所述砂供給位置定義部將所述開口區(qū)域虛擬地分割為以所述金屬框上的任意的點為基準來規(guī)則地進行排列的所述多個小區(qū)域，所述任意的點與所述噴嘴移動裝置的坐標系相關(guān)聯(lián)。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中的任一項所述的砂鑄型制造系統(tǒng)，其特征在于， 所述高度測量部具有設(shè)置于所述金屬框的上方的三維視覺傳感器，通過該三維視覺傳感器來測量各個所述砂供給位置處的、所述金屬框的內(nèi)部空間的高度。5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中的任一項所述的砂鑄型制造系統(tǒng)，其特征在于， 所述噴嘴移動裝置是機器人。6.—種砂鑄型制造方法，向配置有模型的金屬框內(nèi)填充砂來制造砂鑄型，該砂鑄型制造方法包括: 設(shè)置使砂供給噴嘴移動的噴嘴移動裝置， 將所述金屬框制作為上表面部開口的中空體，在所述噴嘴移動裝置的坐標系上對該金屬框進行定位， 將所述金屬框的所述上表面部的開口區(qū)域虛擬地分割為多個小區(qū)域，將各個所述小區(qū)域的坐標定義為所述噴嘴移動裝置的坐標系上的砂供給位置， 測量各個所述砂供給位置處的、所述金屬框的內(nèi)部空間的高度， 基于各個所述砂供給位置處的所述高度，來決定要在各個所述砂供給位置供給的砂的量， 使所述噴嘴移動裝置進行動作以將所述砂供給噴嘴逐次配置于各個所述砂供給位置，按每個所述砂供給位置，從所述砂供給噴嘴向所述金屬框內(nèi)供給由所述砂供給量決定部決定的量的砂。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的砂鑄型制造方法，其特征在于， 在按每個所述砂供給位置從所述砂供給噴嘴向所述金屬框內(nèi)供給了所述決定的量的砂之后，重新測量各個所述砂供給位置處的、所述金屬框的內(nèi)部空間的高度， 對于重新測量出的高度為規(guī)定閾值以上的所述砂供給位置，基于所述重新測量出的高度來決定要供給的砂的量， 使所述噴嘴移動裝置進行動作以將所述砂供給噴嘴逐次配置于所述重新測量出的高度為所述規(guī)定閾值以上的所述砂供給位置，從所述砂供給噴嘴向所述金屬框內(nèi)供給基于所述重新測量出的高度而決定的量的砂。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的砂鑄型制造方法，其特征在于， 所述虛擬地分割成的所述多個小區(qū)域以所述金屬框上的任意的點為基準來規(guī)則地進行排列，所述任意的點與所述噴嘴移動裝置的坐標系相關(guān)聯(lián)。9.根據(jù)權(quán)利要求6?8中的任一項所述的砂鑄型制造方法，其特征在于， 在測量各個所述砂供給位置處的、所述金屬框的內(nèi)部空間的高度時，使用配置于所述金屬框的上方的三維視覺傳感器。10.根據(jù)權(quán)利要求6?9中的任一項所述的砂鑄型制造方法，其特征在于， 所述噴嘴移動裝置是機器人。
【文檔編號】B22C15/23GK106041001SQ201610236938
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年4月15日
【發(fā)明人】加藤宗嗣
【申請人】發(fā)那科株式會社