JP3344213B2

JP3344213B2 - スプレイ剤噴霧方法

Info

Publication number: JP3344213B2
Application number: JP13344596A
Authority: JP
Inventors: 工成村上
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1996-05-28
Filing date: 1996-05-28
Publication date: 2002-11-11
Anticipated expiration: 2016-05-28
Also published as: JPH09314304A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、離型剤や保温剤な
どのスプレイ剤噴霧方法に係り、たとえば、アルミニウ
ム合金またはマグネシウム合金を金型に鋳造するダイカ
ストマシン等の成形装置における金型スプレイロボット
ヘスプレイ作業を行わせる際に、金型スプレイロボット
の動作と関連付けて噴霧条件の制御（噴霧開始、噴霧量
の変更、噴霧の停止等）を行なうようスプレイ噴霧装置
を制御して、スプレイ剤の有効利用、鋳造品の品質向
上、金型寿命の延命化、ブリスタ発生の抑制などを意図
したものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ダイカストマシンの金型キャビテ
ィ面へ離型剤や保温剤などのスプレイ剤を噴霧塗布する
方法は、たとえば、図１２に示すように、タンク１の上
方からコンプレッサ２によって供給される加圧用空気を
吹き込んでスプレイ剤をフィルタ３より加圧圧送すると
ともに、電磁弁４および流量調整弁５を経由してスプレ
イ装置１０へ送り、コンプレッサ６から供給される噴霧
用エアを電磁弁７および配管８を経由してスプレイ装置
１０へ送ってスプレイ剤Ｌを噴霧したうえスプレイノズ
ル１０ａより左右一対のプラテン（固定プラテン１１
Ａ、可動プラテン１１Ｂ）に取り付けた金型１２（固定
金型１２Ａ、可動金型１２Ｂ）の表面に噴霧していた。
スプレイ装置１０は油圧シリンダ９などのアクチュエー
タで開状態にある両金型１２Ａ、１２Ｂの中央上下方向
に上下往復動できるよう構成され、スプレイ装置１０の
スプレイヘッド１０Ａの側面に取り付けた複数個のスプ
レイノズル１０ａにより、金型１２の被スプレイ面の全
面に均等に隈なく塗布されるよう配慮されていた。ま
た、金型１２へ噴霧塗布するスプレイ剤Ｌの供給量の調
整は、スプレイ剤Ｌのタンク１とスプレイ装置１０との
間に設けられた流量調整弁５の開度調整でコントロール
していた。

【０００３】このように、従来のダイカストマシンのス
プレイ方法は、スプレイ剤の流量やスプレイノズルと金
型キャビティ面との間のスプレイ距離を一定に保つよう
にして、金型に対して一定のスプレイ条件でスプレイ剤
を噴霧していた。一方、近年、金型のスプレイ作業に金
型スプレイロボットが使用され始めており、この場合に
は、金型スプレイロボットに付属のロボット制御装置に
スプレイ作業の動作を前もって教示しておく必要があっ
た。

【０００４】このような金型スプレイロボットの教示方
法は、通常は、オンラインティーチング、すなわち、い
わゆるティーチングプレイバックにより教示することが
多い。しかしながら、この作業は極めて煩雑でしかも長
時間を要する作業である。また、多品種少量生産へのテ
ィーチング作業は、製品が変わる度毎に毎回事前にスプ
レイ作業のティーチング作業が必要となり、金型スプレ
イロボットに不向きである。このため、最近では、コン
ピュータとロボットを接続し、オフラインによる教示が
主流となっている。

【０００５】オフライン教示では、ユーザ（オペレー
タ）がコンピュータ画面上でロボットが作業するワーク
エリアを３次元に構築し、ロボットの動作経路を３次元
的に設定しており、設定時間が長くなることや設定方法
に熟練を要する等の問題があった。さらに、このように
して作成された金型スプレイロボットの動作経路を司る
ロボット動作プログラムとは別に、スプレイ剤供給装置
の噴霧条件を制御するスプレイ剤供給装置の動作プログ
ラムを作成して噴霧作業を実施していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなロボット動作プログラムとスプレイ剤噴霧動作プロ
グラムとが別立ての制御方法では、金型面の形状や金型
面〜スプレイノズル間距離に適合して適正な噴霧量のス
プレイ作業が行われず、そのため、必要以上の噴霧量を
消費したり、金型面を必要以上に冷却して大きな熱応力
を繰り返し与えて金型寿命の低下を来したり、ブリスタ
を頻発して成形品品質の低下を招来したりしていた。本
発明では、このような課題を解決し、適正な噴霧量を供
給するスプレイ剤噴霧方法を提示するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明においては、多関節ロボットのロボット手
首先端部にスプレイノズルを有するスプレイヘッドを備
えて、スプレイ剤供給装置により供給されるスプレイ剤
をダイカストマシンの金型キャビティ面に噴霧する金型
スプレイロボットにおいて、金型スプレイロボットの動
作経路を設定するロボット動作プログラムを作成すると
ともに、該ロボット動作プログラム中の各経路点または
経路変更点に同期信号を出力する機能を組み込み、別に
作成するスプレイ剤供給装置の動作プログラム中に該ロ
ボット動作プログラムの同期信号を監視する機能を付与
して、スプレイ作業中の金型スプレイロボットの同期信
号の出力に応じて該スプレイ剤供給装置のスプレイ剤噴
霧量を変更させるようにした。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明においては、多関節ロボッ
トのロボット手首先端部にスプレイノズルを有するスプ
レイヘッドを備えて、スプレイ剤供給装置により供給さ
れるスプレイ剤をダイカストマシンの金型キャビティ面
に噴霧する金型スプレイロボットにおいて、該金型スプ
レイロボットの作業手順およびスプレイノズル動作経路
に同期して、該スプレイ剤供給装置のスプレイ剤噴霧量
を制御することとしたので、スプレイノズルと金型面と
の距離に適合した適正な噴霧量のスプレイ作業が実施さ
れる。具体的には、金型スプレイロボットの動作経路を
設定するロボット動作プログラムを作成するとともに、
該ロボット動作プログラム中の各経路点または経路変更
点に同期信号を出力する機能を組み込み、別に作成する
スプレイ剤供給装置の動作プログラム中に該ロボット動
作プログラムの同期信号を監視する機能を付与して、ス
プレイ作業中の金型スプレイロボットの同期信号の出力
に応じて該スプレイ剤供給装置のスプレイ剤噴霧量を変
更させるようにしており、噴霧開始時期や噴霧停止時
期、あるいは金型面距離や金型面形状に応じた適正な噴
霧量のスプレイ作業が実施できるから、過度のスプレイ
剤噴霧や過度の金型面冷却が防止され、ブリスタ発生の
少ない高品質の成形品が得られる。

【０００９】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例について
詳細に説明する。図１〜図１１は本発明の実施例に係
り、図１はダイカストマシンの全体構成図、図２は制御
装置の構成図、図３は画面表示装置の表示画面図、図４
はスプレイ経路設定方法を説明する表示画面図、図５は
スプレイ経路設定のフローチャート、図６はスプレイ動
作条件設定時における外部入出力信号の割付けを説明す
るフローチャート、図７はスプレイ動作条件の設定方法
を示す説明図、図８は経路に対するスプレイ動作条件設
定を示すフローチャート、図９はワーク生成画面および
スプレイ経路設定画面を示す表示画面図、図１０は金型
スプレイロボット動作プログラムおよびスプレイ剤供給
装置動作プログラムの作成フローチャート、図１１は金
型スプレイロボットとスプレイ剤供給装置との同期連動
作業手順を説明するフローチャートである。

【００１０】図１は本発明のダイカストマシン１００の
全体構成の１実施例を示すもので、ダイカストマシン１
００は、金型スプレイロボット２００と金型スプレイロ
ボット２００の制御を司る制御装置３００が付帯装置と
して装備される。金型スプレイロボット２００は、多関
節型のスプレイロボットであり、固定プラテン１１Ａの
頂部に立設され、モータ２１０ａにより竪軸回りに旋回
する回転座２１０と、これに水平軸でピン接合された第
１アーム２２０および第２アーム２３０と、第２アーム
２３０の下端にピン接合されたモータ２４０およびこれ
に接続され竪軸回りに旋回自在な竪軸２５０と、この下
端に連結されたスプレイヘッド２６０とからなり、スプ
レイヘッド２６０にはスプレイノズル（スプレイガンと
もいう）２６０ａが金型表面に対向して左右一対または
複数対取り付けられている。そして、図示したスプレイ
配管によって所要のスプレイ流量でスプレイ剤を金型キ
ャビティ面に向けて噴霧塗布する。

【００１１】一方、金型スプレイロボット２００の作動
を司る制御装置３００は、金型スプレイロボット２００
の操作を司るロボット制御装置３１０と、ロボット制御
装置３１０にオフラインでスプレイ作業指令を与えるパ
ーソナルコンピュータ（パソコン）３２０と、金型スプ
レイロボット２００の順序起動を制御するシーケンサ３
３０と、シーケンサ３３０の操作指令の基づいてスプレ
イ剤ならびに圧縮エアの供給の連通遮断を行なうバルブ
３４０とダイカストマシン操作盤３５０とバルブ３４０
へスプレイ剤を供給するスプレイ剤供給装置（離型剤供
給装置）３６０等から構成される。

【００１２】図２は制御装置３００の詳細構成を示した
ものであり、パーソナルコンピュータ３２０の代わりに
使用されるオフラインプログラミング装置３２０には、
図示したように、マウス３２０ａやキーボード３２０ｂ
などの入力装置と、記憶装置３２０ｃと、画面表示装置
（ＣＲＴ画面）３２０ｄと、プリンタ３２０ｅが備えら
れる。

【００１３】以上のように構成された図１や図２のダイ
カストマシン１００の金型スプレイロボットの教示方法
について図３に基づいて説明する。まず、パーソナルコ
ンピュータ３２０に付属の画面表示装置３２０ｄの表示
画面は、図３に示すように、ワークである金型の正面を
表示した作業エリア表示画面Ａと、その側方ならびに下
方に任意に移動指定できる垂直縦線および水平横線の断
面形状表示カーソル線ｍで切断された断面形状を示す縦
軸方向断面形状表示エリアＢと、横軸方向断面形状表示
エリアＣを形成表示できるように構成する。そして、複
雑な形状をした実際の金型を単純なモデルにモデル化す
るために、たとえば、円柱、角柱、直方体、立方体、球
等の単一形状をあらかじめパーソナルコンピュータ（ま
たはオフラインプログラミング装置）３２０に記憶させ
ておき、必要に応じて呼び出しそれらを合成して複雑な
金型形状を単純な形状にモデル化する。図３の場合のモ
デルＭは、四角平板に円柱状穴を有する角柱を斜めに取
りつけたものになっている。そして、縦軸方向断面形状
表示エリアＢと横軸方向断面形状表示エリアＣには、そ
れぞれ、作業エリア表示画面Ａに任意に指定した断面形
状表示カーソル線ｍで切断された断面が、縦軸方向断面
形状表示エリアＢと横軸方向断面形状表示エリアＣとし
て表示される。以上が金型形状を簡単なモデルに変換す
るワーク作成作業（ワークのモデル化）である。

【００１４】次に、スプレイ動作経路の設定方法につい
て、図４〜図５を参照しつつ、説明する。スプレイ動作
経路設定の手順は、図４や図５に示すフローチャートに
したがって設定していく。すなわち、スプレイ動作設定
で、オペレータが行なうことは、スプレイ始点の設定スプレイ経路の指定スプレイ終点の指定であり、この入力情報に基づいて、パーソナルコンピュ
ータ３２０は、あらかじめ与えられたプログラムによ
り、設定された経路と設定モデル（実際の金型を化体し
たもの）との交差判定を行なう。交差判定の結果、設定
経路と設定モデルとに交差接触がない場合は、設定経路
が最終のものとなり、設定経路が確定する。

【００１５】しかし、交差判定の結果、交差接触が生じ
ている場合には、この交差接触を回避するために経路の
変更を行わなければならない。交差判定では、設定した
経路とモデルとの交差判定を行ない、交差する場合は経
路とモデルとの２次元表示画面上の交点を求め、その交
点を交点Ｓ_1、Ｓ₂とし、２次元表示画面上の経路に交点
Ｓ_1、Ｓ₂を追加する。一方、モデルは２次元表示画面と
直交方向（高さ方向）にある高さをもっており、このモ
デルの高さｈを回避するため交点Ｓ_1、Ｓ₂に、それぞ
れ、この高さｈを加算した点Ｓ_{1 a}、Ｓ_{2 a}を断面形状
表示画面に追加する。このようにして、経路とモデルと
が交差するときには、図４に示した屈曲した修正設定経
路Ｙが得られる。図４は、交差した初期の設定経路Ｘ
を、直角に屈曲して回避し経路を変更した状況（修正変
更した設定経路Ｙ）を示している。

【００１６】修正経路は、上述のように直角に屈曲させ
るばかりでなく、円弧やその他の曲線にしたがって滑ら
かに迂回させてもよく、またこの迂回経路をあらかじめ
プログラミングし記憶させた経路修正プログラムにした
がって自動的にパーソナルコンピュータ３２０に設定さ
せて修正経路を求めるようにしてもよい。図７にその実
施例を示した。図中、経路の編集とは、スプレイ動作の
際のスプレイ距離、スプレイ移動速度、スプレイ噴射角
度等の詳細な使用の設定を意味する。また、位置決め度
とは、変更する経路の滑らか度をあらわしており、０％
は直角に屈曲した場合であり、位置決め度ｘ％の値が増
加するにしたがって曲線の曲がり方が滑らかになるよう
にしてある。

【００１７】図５のフローチャートは、上述の教示手順
を詳しく説明したもので、上記ののスプレイ経路の指
定は、実際には、あらかじめプログラム化された経路タ
イプの中から所望の経路を選択するようになっている。
図５の場合には、直線か非直線の選択となっており、直
線の場合は終点を指定することで設定は完結し、非直線
の場合は円弧となっており、円弧の場合は、円弧の中心
点と円弧の回転角度を指定して入力することにより、終
点は自動的に計算され設定される。そして、その後に設
定経路とモデルとの交差判定を行なう。交差判定の結果
の処理については、上述したとおりである。このように
して、最終設定経路が確定した後、次工程の動作条件設
定に移る。

【００１８】スプレイ動作条件設定は、設定された最終
設定経路にしたがって金型スプレイロボット３００がス
プレイ作業を実施するに際して、その動作を細かく規定
するもので、たとえば、スプレイ距離（スプレイノズル
と金型表面間の距離）、スプレイ移動速度、スプレイ角
度（塗布面に対して何度で噴射するか）、スプレイ流量
などを経時的に指定していくものである。具体的には、
図８に示した動作条件設定フローチャートにしたがっ
て、各種スプレイ動作項目を設定していく。図６に示す
動作条件設定時における外部入出力信号の割付けを説明
するフローチャートを見ると判るように、設定された経
路に対して上述のロボットの動作（距離、速度、姿勢）
とともに、噴射動作（スプレイ剤流量、エア流量、バル
ブ開閉タイミングなど）も細かく指定してより肌理の細
かい高度なスプレイ作業を実施することができる。

【００１９】スプレイ動作条件設定は、事前に割り付け
られた外部入出力信号の略称がメニューとして表示さ
れ、付加したい経路に対してマウス等の入力装置で選択
することにより、動作経路の付加条件として登録され
る。これにより、ユーザのオペレータはティーチングさ
れたプログラムに対していちいちバルブ開閉などのスプ
レイ動作の設定をプログラムに付け加える必要がなくな
り、効率的にティーチング作業（教示作業）を行なうこ
とが出来る。以上のようにして、ワークのモデル化、ス
プレイ作業経路の設定、スプレイ動作条件設定からなる
本発明の金型スプレイロボットの教示方法の詳細を説明
したが、実際に行なった例を図９に示した。図９（ａ）
はワーク生成画面を示し、図９（ｂ）はスプレイ経路設
定画面を示している。

【００２０】金型スプレイ作業は、ある距離ほど離れた
位置からある拡がりをもってスプレイ剤を金型表面に噴
射する作業であり、物体の把持や加工等のような正確な
位置ぎめ精度は不要であり、１ｍｍ単位程度の精度で十
分であり複雑な現実の金型形状をそのまま正確にパーソ
ナルコンピュータに入力する必要はない。このことか
ら、ワーク、すなわち、金型表面形状を単純な単一形状
を適宜組み合わせて近似的なシンプルなモデルを作成し
て入力し、このモデルを画面に表示して動作経路の設定
に使用するようにした。

【００２１】図１０は、本発明における金型スプレイロ
ボット動作プログラムおよびスプレイ供給装置動作プロ
グラムの作成フローチャートを示しており、まず、前述
のように設定した経路の各々について、金型スプレイロ
ボット２００の動作プログラム（いくらの速度で動作さ
せるかの設定）とスプレイ剤供給装置３６０の動作プロ
グラム（スプレイ供給するか停止するか、その供給量は
どれだけかの設定）を作成する。その後、作成された金
型スプレイロボット動作プログラムへ必要な箇所におけ
る同期信号出力指令を追加記述するとともに、これに対
応する同期信号監視指令をスプレイ剤供給装置動作プロ
グラムへ追加記述する。このように作業を各々の経路毎
に繰り返して全経路について作業を完了し、両動作プロ
グラムを完成する。ちなみに、図１０の下方に示した例
では、最初経路１の１０ｃｃ／ｓのスプレイ流量が、経
路３では２０ｃｃ／ｓのスプレイ流量に変更される。

【００２２】図１１は、このようにして作成された両動
作プログラム（金型スプレイロボット動作プログラムと
スプレイ剤供給装置動作プログラム）により、実際に金
型スプレイロボット２００およびスプレイ剤供給装置３
６０を稼働させたときの動作手順を示している。すなわ
ち、図１１で金型スプレイロボット２００の経路中の同
期信号の出力に応じて、スプレイ剤供給装置３６０がこ
れを受信してスプレイ流量を変更する。同期出力信号が
くるまでは、スプレイ流量はもとの流量のままであるの
は言うまでもない。

【００２３】以上のようにして、比較的簡便な方法で金
型スプレイロボットの動作とスプレイ流量とをリンクさ
せ、スプレイノズル２６０ａと金型面との距離やスプレ
イ角度など実情に合わせたスプレイが実施される。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、金型スプレイロボットの動作に同期して動作経路に
対して離型剤や保温剤などのスプレイ剤の必要量の供給
が可能となるから、下記のような優れた効果を奏するこ
とができる。すなわち、（１）鋳造品の品質が向上する。（２）スプレイ剤飛散量の減少を図ることが出来、スプ
レイ剤の低減化が実現される。（３）金型寿命の延命を図ることが出来る。（４）ブリスタ発生を抑制出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るダイカストマシンの全体
構成図である。

【図２】本発明の実施例に係る制御装置の構成図であ
る。

【図３】本発明の実施例に係る画面表示装置の表示画面
図である。

【図４】本発明の実施例に係るスプレイ経路設定方法を
説明する表示画面図である。

【図５】本発明の実施例に係るスプレイ経路設定のフロ
ーチャートである。

【図６】本発明の実施例に係るスプレイ動作条件設定時
における外部入出力信号の割付けを説明するフローチャ
ートである。

【図７】本発明の実施例に係るスプレイ動作条件の設定
方法を示す説明図である。

【図８】本発明の実施例に係る経路に対するスプレイ動
作条件設定を示すフローチャートである。

【図９】本発明の実施例に係るワーク生成画面およびス
プレイ経路設定画面を示す表示画面図である。

【図１０】本発明の実施例に係る金型スプレイロボット
動作プログラムおよびスプレイ剤供給装置動作プログラ
ムの作成フローチャートである。

【図１１】本発明の実施例に係る金型スプレイロボット
とスプレイ剤供給装置との同期連動作業手順を説明する
フローチャートである。

【図１２】従来のダイカストマシンの全体構成図であ
る。

【符号の説明】

１タンク２圧気源（コンプレッサ）３フィルタ４電磁弁５流量調整弁６圧気源（コンプレッサ）７電磁弁８配管９油圧シリンダ１０スプレイ装置１１プラテン１１Ａ固定プラテン１１Ｂ可動プラテン１２金型１２Ａ固定金型１２Ｂ可動金型１００ダイカストマシン２００スプレイロボット２１０回転座２１０ａモータ２２０第１アーム２３０第２アーム２３２ロボット手首先端点２４０モータ２５０竪軸２６０スプレイヘッド２６０ａスプレイノズル（スプレイガン）３００制御装置３１０ロボット制御装置３２０パーソナルコンピュータ（オフラインプログラ
ミング装置）３２０ａマウス３２０ｂキーボード３２０ｃ記憶装置３２０ｄＣＲＴ画面３２０ｅプリンタ３３０シーケンサ３４０バルブ３５０ダイカストマシン操作盤３６０スプレイ剤供給装置（離型剤供給装置）Ａ作業エリアＢ縦軸方向断面Ｃ横軸方向断面Ｍモデルｍ断面形状表示用カーソル線Ｘ初期の設定経路Ｙ修正変更した設定経路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 17/20 B22C 23/02 B05B 13/06 B05D 7/14 B25J 9/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】多関節ロボットのロボット手首先端部に
スプレイノズルを有するスプレイヘッドを備えて、スプ
レイ剤供給装置により供給されるスプレイ剤をダイカス
トマシンの金型キャビティ面に噴霧する金型スプレイロ
ボットにおいて、金型スプレイロボットの動作経路を設
定するロボット動作プログラムを作成するとともに、該
ロボット動作プログラム中の各経路点または経路変更点
に同期信号を出力する機能を組み込み、別に作成するス
プレイ剤供給装置の動作プログラム中に該ロボット動作
プログラムの同期信号を監視する機能を付与して、スプ
レイ作業中の金型スプレイロボットの同期信号の出力に
応じて該スプレイ剤供給装置のスプレイ剤噴霧量を変更
させるようにしたことを特徴とするプレイ剤噴霧方法。