JP5244570B2 - Automatic repair device for casting mold - Google Patents
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Description
本発明は、鋳造に用いられる金型の型表面に発生する異物付着や焼き付きなどの異常を自動的に修復する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for automatically repairing abnormalities such as adhesion of foreign matter and seizure occurring on a mold surface of a mold used for casting.
鋳造を繰り返していると、金型の型面に異物（バリなど鋳物品の屑）が付着したり、焼き付きが生じたりする。異物の付着や焼き付きなどは、成形品の不良につながる可能性がある。従って、異物付着などの異常が生じた場合、次の鋳造を行う前に金型の型表面を元の状態に修復することが望ましい。
異物付着を自動的に検知する装置が、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１の装置は、金型から放射される赤外線を画像として検出し、検出した画像と予め用意されているマスタ画像との比較結果から異物付着の有無を判定する。
When casting is repeated, foreign matter (debris of cast articles such as burrs) adheres to the mold surface of the mold, or seizure occurs. The adhesion of foreign substances or seizure may lead to defective molded products. Therefore, when an abnormality such as adhesion of foreign matter occurs, it is desirable to restore the mold surface to the original state before performing the next casting.
For example, Patent Document 1 discloses an apparatus that automatically detects foreign object adhesion. The apparatus of Patent Document 1 detects infrared rays emitted from a mold as an image, and determines the presence or absence of foreign matter from the comparison result between the detected image and a master image prepared in advance.
成形品の不良につながる可能性のある型表面の異常には、異物の付着だけでなく、焼き付きなどもある。例えば特許文献１の装置を用いて型面への異物付着を検知しても、従来は、作業員が目視で異常の原因を確認してからその原因に応じた修復作業を行っていた。型表面に生じた異常が異物付着かその他の事象に起因するものかを判別し、可能な限り自動的に異常を修復することのできる装置が望まれている。 Abnormalities on the mold surface that can lead to defects in the molded product include not only adhesion of foreign substances but also seizure. For example, even if foreign matter adhesion to a mold surface is detected using the apparatus of Patent Document 1, conventionally, an operator visually confirms the cause of an abnormality and then performs a repair operation according to the cause. There is a demand for an apparatus that can determine whether an abnormality occurring on the mold surface is caused by adhesion of foreign matter or other events, and can automatically repair the abnormality as much as possible.
鋳造では、溶融している鋳造材料の表面への固化密着、成形後の鋳造品の残片（いわゆるバリなど）の付着がよく発生する。溶融した鋳造材料の密着は、「焼き付き」や「かじり」によって生じる。発明者らは、型表面の赤外線放射率を予め高くしておくと、異常をよく引き起こすこれらの要因と、これらの要因の発生箇所から発せられる赤外線の強さとの間に相関があることを見出した。なお、型表面に予め赤外線高放射率剤を塗布した場合、赤外線高放射率剤の剥離もよく発生する。即ち、高放射率剤の剥離も、異常の一つの要因となり得る。なお、以下の説明では、説明の便宜上、赤外線の「強さ」を「強度」と称する。 In casting, solidified adhesion to the surface of the molten casting material and adhesion of the remaining pieces (so-called burrs, etc.) of the cast product after molding often occur. The adhesion of the molten casting material is caused by “burn-in” or “galling”. The inventors found that if the infrared emissivity of the mold surface is increased in advance, there is a correlation between these factors that often cause abnormalities and the intensity of infrared rays emitted from the locations where these factors occur. I found it. In addition, when an infrared high emissivity agent is previously applied to the mold surface, the infrared high emissivity agent is often peeled off. That is, exfoliation of the high emissivity agent can be one factor of abnormality. In the following description, the “strength” of infrared light is referred to as “strength” for convenience of description.
図４〜図６を参照して、発明者らが見出した相関について説明する。図４〜図６は、表面に赤外線放射率の高い物質の一種である繊維状カーボン（カーボンナノチューブ）と粒子状カーボン（フラーレン）の混合剤を塗布した試験板１００を用意し、その中央に異常を模擬した状態を再現したときの赤外線強度分布の計測結果を示す。図４から６は、軽合金の一種であるアルミを鋳造材料とする鋳造における金型の異常を模擬している。なお、図４と図５には、比較のため、カーボンナノチューブとフラーレンの混合剤を塗布しない試験板２００の中央に異常を模擬したときの赤外線強度分布も示している（図４（Ｂ）及び図５（Ｂ））。 The correlation found by the inventors will be described with reference to FIGS. 4 to 6 show a test plate 100 having a surface coated with a mixture of fibrous carbon (carbon nanotubes) and particulate carbon (fullerene), which is a kind of substance having a high infrared emissivity, and has an abnormal condition at the center. The measurement result of the infrared intensity distribution when reproducing the state simulating is shown. 4 to 6 simulate the abnormality of a mold in casting using aluminum which is a kind of light alloy as a casting material. 4 and 5 also show an infrared intensity distribution when an abnormality is simulated in the center of the test plate 200 where the carbon nanotube / fullerene mixture is not applied (FIG. 4B and FIG. 5). FIG. 5 (B)).
図４〜図６の夫々の上側に試験板１００のサーモグラフィ画像を示す。下側のグラフは、上側の画像において示したプロファイルラインに沿った赤外線強度を示している。試験板の素材は、ＳＫＤ６１（合金工具鋼鋼材：ＪＩＳ Ｇ４４０４）である。また、以下では、カーボンナノチューブとフラーレンの混合剤をＣｎＦと称する。 On the upper side of each of FIGS. 4 to 6 showing the service mode graphic image of the test board 100. The lower graph shows the infrared intensity along the profile line shown in the upper image. The material of the test plate is SKD61 (alloy tool steel: JIS G4404). Hereinafter, the carbon nanotube / fullerene mixture is referred to as CnF.
図４（Ａ）は、ＣｎＦを塗布した試験板１００の中央にアルミ屑を載置したときの赤外線強度分布を示す。領域１０２が、アルミ屑の領域である。図５（Ａ）は、ＣｎＦを塗布した試験板１００の中央に溶融したアルミを固化密着させた領域１０４を形成したときの赤外線強度分布を示す。なお、図５（Ａ）の上方の画像では、理解を助けるために領域１０４の境界を破線で示している。図６は、ＣｎＦを塗布した試験板１００の中央にＣｎＦを剥がした領域１０６を形成したときの赤外線強度分布を示す。図４〜図６のグラフの縦軸の単位は温度℃である。即ちこれらのグラフは、赤外線強度を温度に換算して示している。以下では、図４〜図６において、縦軸の数値を赤外線強度として扱う。また、図４〜図６のいずれの場合も、試験板１００は予め３００度に熱してある。アルミ屑が存在する領域１０２における赤外線強度は約１００℃から１３５℃の間である（図４（Ａ））。アルミの固化密着が発生している領域１０４における赤外線強度は約２７０℃から３００℃の間である（図５（Ａ））。ＣｎＦの剥離領域１０６における赤外線強度は１４５℃から１７０℃の間である（図６）。上記３つの強度範囲は相互に重複していない。このように、異常の要因に応じて赤外線強度範囲が顕著に異なる。 FIG. 4A shows an infrared intensity distribution when aluminum scrap is placed in the center of the test plate 100 coated with CnF. A region 102 is a region of aluminum scrap. FIG. 5A shows an infrared intensity distribution when a region 104 in which molten aluminum is solidified and adhered is formed at the center of the test plate 100 coated with CnF. In the upper image of FIG. 5A, the boundary of the region 104 is indicated by a broken line to help understanding. FIG. 6 shows an infrared intensity distribution when a region 106 where CnF is peeled off is formed at the center of the test plate 100 coated with CnF. The unit of the vertical axis in the graphs of FIGS. That is, these graphs show infrared intensity converted to temperature. Hereinafter, in FIG. 4 to FIG. 6, the numerical value on the vertical axis is treated as infrared intensity. 4 to 6, the test plate 100 is preheated to 300 degrees. The infrared intensity in the region 102 where the aluminum scrap is present is between about 100 ° C. and 135 ° C. (FIG. 4A). The infrared intensity in the region 104 where the solidified adhesion of aluminum occurs is between about 270 ° C. and 300 ° C. (FIG. 5A). The infrared intensity in the peeled area 106 of CnF is between 145 ° C. and 170 ° C. (FIG. 6). The above three intensity ranges do not overlap each other. In this way, the infrared intensity range varies significantly depending on the cause of the abnormality.
上記の試験結果から明らかなとおり、赤外線強度の大きさに対応付けて異常の要因を特定することができる。異常の要因を特定することができれば、型表面に発生した異常を修復するための対策も特定することができる。本発明は、上記知見に基づいて創作された。本発明は、鋳造用金型の自動修復装置に具現化することができる。この装置は、赤外線の強度を計測する計測器と、エア噴射器と、高放射率剤塗布器と、薬剤塗布器と、移動機構を備えている。計測器は、赤外線放射率が予め定められた基準値以上となるように高放射率剤が塗布された鋳造用金型の型表面から放射される赤外線の強度を計測する。エア噴射器は、型表面に空気を吹き付けることができる。高放射率剤塗布器は、型表面に高放射率剤を塗布することができる。薬剤塗布器は、型表面に固化密着した鋳造材料を溶解する薬剤を型表面に塗布することができる。移動機構は、エア噴射器と高放射率剤塗布器と薬剤塗布器の夫々を移動させる。移動機構は、典型的には先端に上記のエア噴射器等を取り付けたロボットアームでよい。この装置は、上記のエア噴射器等と移動機構を用いて、赤外線強度が予め定められている強度閾値より低い第１範囲に属する型表面領域へ薬剤を塗布し、第１範囲よりも低い第２範囲に属する型表面領域へ高放射率剤を塗布し、第２範囲よりも低い第３範囲に属する型表面領域へ空気を吹き付けることを特徴とする。なお、鋳造材料が軽合金の場合、薬剤はアルカリ薬剤でよい。 As apparent from the above test results, the cause of the abnormality can be specified in association with the magnitude of the infrared intensity. If the cause of the abnormality can be identified, a measure for repairing the abnormality occurring on the mold surface can also be identified. The present invention was created based on the above findings. The present invention can be embodied in an automatic repair device for a casting mold. This apparatus includes a measuring instrument for measuring the intensity of infrared rays, an air injector, a high emissivity agent applicator, a drug applicator, and a moving mechanism. A measuring instrument measures the intensity | strength of the infrared rays radiated | emitted from the metal mold | die surface of the casting mold in which the high emissivity agent was apply | coated so that an infrared emissivity may become more than the predetermined reference value. The air injector can blow air onto the mold surface. The high emissivity agent applicator can apply the high emissivity agent to the mold surface. The drug applicator can apply a drug that dissolves the casting material solidified and adhered to the mold surface to the mold surface. The moving mechanism moves each of the air ejector, the high emissivity agent applicator, and the drug applicator. Typically, the moving mechanism may be a robot arm having the above-described air injector or the like attached to the tip. This apparatus applies the medicine to the mold surface region belonging to the first range where the infrared intensity is lower than a predetermined intensity threshold by using the above air injector and the moving mechanism, and the first level lower than the first range. A high emissivity agent is applied to the mold surface region belonging to the second range, and air is blown to the mold surface region belonging to the third range lower than the second range. When the casting material is a light alloy, the chemical may be an alkaline chemical.
予め定められた赤外線放射率の基準値は、０．８以上が望ましい。赤外線放射率の基準値が高いほど、正常な型面から放射される赤外線の強度が高くなり、異常の要因を識別し易くなる。そのような基準値は、例えばカーボンブラック、特にカーボンナノチューブとフラーレンを主とする赤外線高放射率剤を塗布することによって実現できる。 The predetermined reference value of the infrared emissivity is desirably 0.8 or more. The higher the reference value of the infrared emissivity, the higher the intensity of infrared rays emitted from a normal mold surface, and it becomes easier to identify the cause of the abnormality. Such a reference value can be realized, for example, by applying an infrared high emissivity agent mainly composed of carbon black, particularly carbon nanotube and fullerene.
ＣｎＦを塗布しない試験板２００は、赤外線放射率が０．８に満たない。参考までに、ＣｎＦを塗布しない試験板２００の中央に異常領域を模擬したときの赤外線強度計測の一例を図４（Ｂ）と図５（Ｂ）に示す。図４（Ｂ）は、試験板２００の中央にアルミ屑を載置したときの赤外線強度分布を示す。符号２０２がアルミ屑を載置した領域を示す。図５（Ｂ）は、試験板２００の中央に溶融したアルミを固化密着させた領域２０４を形成したときの赤外線強度分布を示す。試験板２００の素材は、試験板１００と同じである。図４（Ｂ）及び図５（Ｂ）に示すように、ＣｎＦ（高放射率剤）を塗布しない場合、赤外線強度分布からは異常の原因を区別できない。 The test plate 200 to which CnF is not applied has an infrared emissivity of less than 0.8. For reference, FIG. 4B and FIG. 5B show an example of infrared intensity measurement when an abnormal region is simulated at the center of the test plate 200 where CnF is not applied. FIG. 4B shows an infrared intensity distribution when aluminum scrap is placed in the center of the test plate 200. Reference numeral 202 denotes an area where aluminum scrap is placed. FIG. 5B shows an infrared intensity distribution when a region 204 in which molten aluminum is solidified and adhered is formed at the center of the test plate 200. The material of the test plate 200 is the same as that of the test plate 100. As shown in FIGS. 4B and 5B, when CnF (high emissivity agent) is not applied, the cause of the abnormality cannot be distinguished from the infrared intensity distribution.
第１範囲は、図５（Ａ）の２７０℃から３００℃の範囲に相当する。第２範囲は、図６の１４５℃から１７０℃の範囲に相当する。第３範囲は、図４（Ａ）の１００℃から１３５℃の範囲に相当する。赤外線強度が第１範囲に属する領域は、溶融した鋳造材料の固化密着が発生している可能性が高い。従ってそのような領域へは薬剤を塗布することによって密着した鋳造材料を溶かし落とすことができる。なお、溶融した鋳造材料の固化密着は、いわゆる「焼き付き」や「かじり」によって生じる。赤外線強度が第２範囲に属する領域は、赤外線高放射率剤が剥離している可能性が高い。従ってそのような領域へは赤外線高放射率剤を塗布することによって型表面の赤外放射率を回復することができる。赤外線強度が第３範囲に属する領域は、アルミ屑が付着している可能性が高い。従ってそのような領域へはエアを吹き付けることによってアルミ屑を吹き飛ばすことができる。このように本発明の装置は、型表面に発生した異常の発生要因に応じてそれらに対策する機能を備えており、型面に発生した異常を自動的に修復する。 The first range corresponds to the range of 270 ° C. to 300 ° C. in FIG. The second range corresponds to the range from 145 ° C. to 170 ° C. in FIG. The third range corresponds to the range from 100 ° C. to 135 ° C. in FIG. In the region where the infrared intensity belongs to the first range, there is a high possibility that solidified adhesion of the molten casting material has occurred. Therefore, the cast material adhered can be melted and removed by applying a chemical to such a region. The solidified adhesion of the molten casting material is caused by so-called “burn-in” or “galling”. In the region where the infrared intensity belongs to the second range, there is a high possibility that the infrared high emissivity agent is peeled off. Therefore, the infrared emissivity of the mold surface can be recovered by applying an infrared high emissivity agent to such a region. In the region where the infrared intensity belongs to the third range, there is a high possibility that aluminum scrap is attached. Therefore, aluminum waste can be blown away by blowing air to such a region. As described above, the apparatus according to the present invention has a function of taking measures against abnormalities occurring on the mold surface, and automatically repairs abnormalities occurring on the mold surface.
異常の要因を装置で自動的に判別する場合、誤判別も起こり得る。そこで、本発明の自動修復装置は、修復結果を確認する機能を備えていることが好ましい。具体的には、自動修復装置は、空気の吹き付け、高放射率剤の塗布、および、薬剤の塗布のいずれかを行った後に型表面から放射される赤外線の強度を再度計測し、再度の計測結果において赤外線強度が強度閾値より低い領域が存在した場合に、その旨を作業者に通知する通知手段を備えていることが好ましい。通知手段は、例えば音やランプによって異常を通知する。 When the cause of abnormality is automatically determined by the apparatus, erroneous determination may occur. Therefore, the automatic repair device of the present invention preferably has a function of confirming the repair result. Specifically, the automatic repair device again measures the intensity of infrared rays emitted from the mold surface after performing any of air blowing, high emissivity agent application, and drug application, and repeats the measurement. In the result, when there is a region where the infrared intensity is lower than the intensity threshold, it is preferable to provide a notification means for notifying the operator of the fact. The notification means notifies the abnormality by, for example, a sound or a lamp.
型表面に生じた鋳造材料の固化密着は、薬剤を塗布する代わりに、擦り取ることでも除去できる。従って、上記の自動修復装置は、薬剤を塗布する薬剤塗布器に代えて型表面を擦る擦過器を備えていてもよい。擦過器は、金属製のへら（スクレイパー）でよい。 The solidified adhesion of the casting material generated on the mold surface can be removed by scraping instead of applying the chemical. Therefore, the automatic repair device may include a scraper that rubs the mold surface in place of the drug applicator for applying the drug. The scraper may be a metal spatula (scraper).
実施例の技術的特徴のいくつかを列挙する。
（１）規定温度（３００℃）に加熱された金型表面の赤外線強度を計測する。金型表面を規定温度まで加熱する熱源は、鋳造工程において金型内へ射出される加熱溶融された鋳造材料であってもよいし、別に用意された加熱器であってもよい。
（２）アルカリ薬剤を塗布した後に、洗浄剤を塗布する。洗浄剤を塗布した後に、エアを吹き付ける。これらの処理によって、固化密着した鋳造材料とともに薬剤を迅速に除去することができる。
Some of the technical features of the examples are listed.
(1) The infrared intensity of the mold surface heated to a specified temperature (300 ° C.) is measured. The heat source that heats the mold surface to a specified temperature may be a cast material that is heated and melted and injected into the mold in the casting process, or may be a heater that is prepared separately.
(2) After applying the alkaline agent, apply the cleaning agent. After applying the cleaning agent, blow air. By these treatments, the chemicals can be quickly removed together with the solidified and closely cast casting material.
図１に、自動修復装置１０の模式図を示す。以下、自動修復装置１０を単に修復装置１０と称する。修復装置１０は、サーモグラフィ（赤外線強度計測器）１２、ロボットアーム１４、及び、コントローラ１６を備えている。以下、ロボットアーム１４を単にアーム１４と称する。サーモグラフィ１２は、金型５０の上方に取り付けられている。なお、金型５０は、図示しない射出成形装置に組み込まれており、サーモグラフィ１２も射出成形装置に取り付けられている。即ち金型５０は、ダイキャスト型である。サーモグラフィ１２は、金型５０の型面５０ａへ向いており、型面５０ａの全体から放射される赤外線強度の分布を計測する。サーモグラフィ１２は、計測結果を画像として出力する。ここで、型面５０ａとは、キャビティが形成されている面を意味する。型面は、合わせ面と呼ばれることもある。型面５０ａには、カーボンナノチューブとフラーレンを主とする赤外線高反射率剤が塗布されている。以下では、「カーボンナノチューブとフラーレンを主とする赤外線高反射率剤」をＣｎＦと略称する。ＣｎＦが塗布された型面５０ａは、赤外線反射率が約０．８となる。 In FIG. 1, the schematic diagram of the automatic repair apparatus 10 is shown. Hereinafter, the automatic repair device 10 is simply referred to as a repair device 10. The repair device 10 includes a thermography (infrared intensity measuring device) 12, a robot arm 14, and a controller 16. Hereinafter, the robot arm 14 is simply referred to as an arm 14. The thermography 12 is attached above the mold 50. The mold 50 is incorporated in an injection molding apparatus (not shown), and the thermography 12 is also attached to the injection molding apparatus. That is, the mold 50 is a die cast mold. The thermography 12 faces the mold surface 50a of the mold 50, and measures the distribution of infrared intensity emitted from the entire mold surface 50a. The thermography 12 outputs the measurement result as an image. Here, the mold surface 50a means a surface on which a cavity is formed. The mold surface is sometimes called a mating surface. The mold surface 50a is coated with an infrared high reflectivity agent mainly composed of carbon nanotubes and fullerenes. Hereinafter, “infrared high reflectivity agent mainly composed of carbon nanotube and fullerene” is abbreviated as CnF. The mold surface 50a coated with CnF has an infrared reflectance of about 0.8.
アーム１４は、６軸多関節機構を備えており、先端をその可動範囲内で任意の位置へ移動することができる。アーム１４の先端に、第１噴射器２０（薬剤塗布器）、第２噴射器２２（高放射率剤塗布器）、及び、エア噴射器２４が取り付けられている。第１噴射器２０は、アルカリ薬剤を噴射する。即ち、アルカリ薬剤を塗布する。アルカリ薬剤は、固化したアルミを溶かすことができる。第２噴射器２２は、ＣｎＦを噴射する。即ち、ＣｎＦを塗布する。エア噴射器は、高圧空気を噴射する。第１噴射器２０、第２噴射器２２、エア噴射器２４、及び、アーム１４は、コントローラ１６によって制御される。 The arm 14 includes a 6-axis multi-joint mechanism, and can move the tip to an arbitrary position within the movable range. A first injector 20 (medicine applicator), a second injector 22 (high emissivity agent applicator), and an air injector 24 are attached to the tip of the arm 14. The first injector 20 injects an alkaline chemical. That is, an alkali chemical is applied. Alkaline chemicals can dissolve solidified aluminum. The second injector 22 injects CnF. That is, CnF is applied. The air injector injects high-pressure air. The first injector 20, the second injector 22, the air injector 24, and the arm 14 are controlled by the controller 16.
修復装置１０の動作を概説する。修復装置１０が対象とする射出成形装置は、アルミニウムを鋳造材料とするダイキャスト装置である。修復装置１０は、約１００回の射出成形を実施するごとに、型面５０ａの赤外線強度分布を計測する。以下、赤外線強度分布を単に強度分布と称する。強度分布の計測は、射出成形が終了した直後に行われ、そのとき金型５０は所定の規定温度（例えば３００度）を維持している。 The operation of the repair device 10 will be outlined. The injection molding apparatus targeted by the restoration apparatus 10 is a die casting apparatus using aluminum as a casting material. The repair device 10 measures the infrared intensity distribution of the mold surface 50a every time the injection molding is performed about 100 times. Hereinafter, the infrared intensity distribution is simply referred to as intensity distribution. The measurement of the intensity distribution is performed immediately after the completion of injection molding, and at that time, the mold 50 maintains a predetermined specified temperature (for example, 300 degrees).
修復装置１０は、型面５０ａに、赤外線強度が予め定められた強度閾値以下の所定の範囲に属する領域が発見された場合、赤外線強度範囲に応じてその領域に、アルカリ薬剤、ＣｎＦ、及び高圧空気のいずれかを吹き付ける。第１範囲、第２範囲、及び、第３範囲は、いずれも強度閾値より低く、第１範囲＞第２範囲＞第３範囲の関係が成立している。強度閾値は、計測前の金型５０の温度に相当する。各強度範囲は、実験によって予め定められ、コントローラ１６に記憶されている。 When a region belonging to a predetermined range whose infrared intensity is less than or equal to a predetermined intensity threshold is found on the mold surface 50a, the repair device 10 includes an alkaline agent, CnF, and high pressure in the region according to the infrared intensity range. Blow one of the air. The first range, the second range, and the third range are all lower than the intensity threshold, and the relationship of first range> second range> third range is established. The intensity threshold corresponds to the temperature of the mold 50 before measurement. Each intensity range is predetermined by experiment and stored in the controller 16.
図４〜図６を用いて前に説明したように、次の３つの事象、即ち、（１）型面５０ａのへの溶融アルミニウムの固化密着、（２）ＣｎＦの剥離、（３）バリ（成形後の鋳造品の残片）の付着、のいずれかが生じている領域は、事象に応じて異なる強度範囲の赤外線を放射する。第１範囲は上記（１）の事象に対応しており、第２範囲は上記（２）の事象に対応しており、第３範囲は上記（３）の事象に対応している。第１範囲に属する型面領域が検出された場合、修復装置１０は、アルカリ薬剤をその領域へ吹き付ける。型面５０ａに癒着したアルミニウムは、アルカリ薬剤によって除去される。第２範囲に属する型面領域が検出された場合、修復装置１０は、ＣｎＦをその領域へ吹き付ける。ＣｎＦを吹き付けることによって、ＣｎＦの剥離が修復される。第３範囲に属する型面領域が検出された場合、修復装置１０は、高圧空気をその領域へ吹き付ける。高圧空気を吹き付けることによって、付着したアルミ残片を除去することができる。 As described above with reference to FIGS. 4 to 6, the following three events are performed: (1) solidified adhesion of molten aluminum to the mold surface 50 a, (2) peeling of CnF, (3) burr ( A region where any of the adhesion of the remaining pieces of the cast product after molding occurs emits infrared rays having different intensity ranges depending on the event. The first range corresponds to the event (1), the second range corresponds to the event (2), and the third range corresponds to the event (3). When a mold surface area belonging to the first range is detected, the repair device 10 sprays an alkaline agent onto the area. The aluminum adhered to the mold surface 50a is removed by the alkaline chemical. When the mold surface area belonging to the second range is detected, the repair device 10 sprays CnF onto the area. By blowing CnF, peeling of CnF is repaired. When the mold surface area belonging to the third range is detected, the repair device 10 blows high-pressure air onto the area. By spraying high-pressure air, the adhered aluminum residue can be removed.
次に、図２に、型面５０ａの強度分布の模式的一例を示す。領域５２は、型面５０ａにアルミが固化密着した領域を模式的に示している。この領域を焼き付き領域５２と称する。領域５４は、ＣｎＦが剥離している領域を模式的に示している。この領域を剥離領域５４と称する。領域５６は、アルミ残片が付着した領域を模式的に示している。アルミ残片が占める領域をバリ領域５６と称する。図２の実線６２は、ＡＡ線に沿って走査したときの強度分布を示している。破線６４は、ＢＢ線に沿って走査したときの強度分布を示している。２点鎖線６６は、ＣＣ線に沿って走査したときの強度分布を示している。強度分布はサーモグラフィで計測する。従って、図２下方のグラフの縦軸は、温度（℃）が単位である。金型５０は、強度計測前に約３００℃に加熱されているので、強度閾値Ａは約３００℃である。 Next, FIG. 2 shows a schematic example of the intensity distribution of the mold surface 50a. A region 52 schematically shows a region where aluminum is solidified and adhered to the mold surface 50a. This area is referred to as a burn-in area 52. A region 54 schematically shows a region where CnF is peeled off. This area is referred to as a peeling area 54. A region 56 schematically shows a region where the aluminum residue is attached. A region occupied by the aluminum residue is referred to as a burr region 56. A solid line 62 in FIG. 2 indicates an intensity distribution when scanning is performed along the AA line. A broken line 64 indicates the intensity distribution when scanned along the BB line. A two-dot chain line 66 indicates an intensity distribution when scanning is performed along the CC line. The intensity distribution is measured by thermography. Therefore, the vertical axis of the lower graph in FIG. 2 is a unit of temperature (° C.). Since the mold 50 is heated to about 300 ° C. before measuring the strength, the strength threshold A is about 300 ° C.
符号６２ａが示すように、焼き付き領域５２の強度分布は強度閾値Ａからわずかに低くなる。焼き付き領域５２では、その周囲から中央に向かって強度分布が漸減する。なお、図５（Ａ）に示した強度分布が、焼き付き領域における強度分布の具体例に相当する。符号６６ａが示すように、バリ領域５６の強度分布は強度閾値Ａよりはるかに低くなる。符号６４ａが示すように、剥離領域５４の強度分布は、焼き付き領域５２における強度分布よりは低く、バリ領域５６における強度分布よりは高くなる。なお、図６に示した強度分布が、剥離領域における強度分布の具体例に相当し、図４（Ａ）に示した強度分布が、焼き付き領域における強度分布の具体例に相当する。 As indicated by reference numeral 62a, the intensity distribution of the burn-in area 52 is slightly lower than the intensity threshold A. In the burn-in area 52, the intensity distribution gradually decreases from the periphery toward the center. Note that the intensity distribution shown in FIG. 5A corresponds to a specific example of the intensity distribution in the burn-in area. As indicated by reference numeral 66a, the intensity distribution of the burr region 56 is much lower than the intensity threshold A. As indicated by reference numeral 64 a, the strength distribution of the peeling region 54 is lower than the strength distribution in the burn-in region 52 and higher than the strength distribution in the burr region 56. Note that the intensity distribution shown in FIG. 6 corresponds to a specific example of the intensity distribution in the separation region, and the intensity distribution shown in FIG. 4A corresponds to a specific example of the intensity distribution in the burn-in region.
焼き付き領域と判定し得る強度範囲（第１範囲）、剥離領域と判定し得る強度範囲（第２範囲）、及び、バリ領域と判定し得る強度範囲（第３範囲）は、予め実験等で定められ、コントローラ１６に記憶されている。コントローラは、型面５０ａ全体のサーモグラフィの画像から、強度分布が第１〜第３範囲のいずれかに属する領域を検出することができる。 An intensity range (first range) that can be determined as a burn-in area, an intensity range (second range) that can be determined as a peeling area, and an intensity range (third range) that can be determined as a burr area are determined in advance by experiments or the like. And stored in the controller 16. The controller can detect the region where the intensity distribution belongs to any one of the first to third ranges from the thermographic image of the entire mold surface 50a.
図３に、異常の有無の検査、及び、修復処理のフローチャートを示す。図３のフローチャートに従って修復装置１０の動作を詳細に説明する。図３の処理は、射出成形１００回毎に実行される。射出成形が１００回繰り返されたのち、サーモグラフィ１２が型面５０ａの強度分布画像を計測する（Ｓ２）。強度分布を示す画像データはコントローラ１６に送られる。 FIG. 3 shows a flowchart of an inspection for presence / absence of abnormality and a repair process. The operation of the repair device 10 will be described in detail according to the flowchart of FIG. The process of FIG. 3 is executed every 100 injection moldings. After the injection molding is repeated 100 times, the thermography 12 measures the intensity distribution image of the mold surface 50a (S2). Image data indicating the intensity distribution is sent to the controller 16.
コントローラ１６は、強度分布を示す画像データから、強度が強度閾値より低い領域が存在するか否かを判断する（Ｓ４）。なお、以下では、強度が強度閾値より低い領域を異常領域と称する。異常領域が存在しない場合（ステップＳ４：ＮＯ）、型面５０ａには異常が発生していないので処理を終了する。この場合、射出成形工程が再開される。なお、コントローラ１６は、例えば図２に示した場合のように、複数の異常領域を同時に検知することができる。 The controller 16 determines whether or not there is a region whose intensity is lower than the intensity threshold from the image data indicating the intensity distribution (S4). Hereinafter, a region whose intensity is lower than the intensity threshold is referred to as an abnormal region. If there is no abnormal area (step S4: NO), no abnormality has occurred in the mold surface 50a, and the process is terminated. In this case, the injection molding process is resumed. Note that the controller 16 can simultaneously detect a plurality of abnormal areas, for example, as shown in FIG.
異常領域が存在する場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、赤外線強度分布の計測が２回目であるか否かがチェックされる（Ｓ６）。なお、後述するように、異常領域が存在する場合、その異常領域における強度が属する強度範囲に応じた処理を実行した後、修復装置１０は、再び型面５０ａの強度分布を計測する。ステップＳ２による強度分布計測が強度範囲に応じた処理の後の再度の計測である場合に、ステップＳ６の判断が肯定判断となる。ステップＳ６の判断が肯定判断となる場合は後述する。なお、図３では、ステップＳ２とＳ４の処理が２回目の処理であることを示す場合に符号Ｓ２０、Ｓ４０を用いる。 If an abnormal region exists (step S4: YES), it is checked whether or not the infrared intensity distribution is measured for the second time (S6). As will be described later, when an abnormal region exists, the repairing apparatus 10 measures the intensity distribution of the mold surface 50a again after executing processing according to the intensity range to which the intensity in the abnormal region belongs. If the intensity distribution measurement in step S2 is a second measurement after the process corresponding to the intensity range, the determination in step S6 is affirmative. The case where the determination in step S6 is affirmative will be described later. In FIG. 3, reference numerals S20 and S40 are used to indicate that the processes in steps S2 and S4 are the second process.
ステップＳ６の判断が否定判断の場合、修復装置１０は、異常領域の強度が属する強度範囲に応じた処理を実行する。強度が第１範囲に属する場合とは、その異常領域でアルミの固化密着が発生している可能性が高いことを示している。その場合、コントローラ１６は、アーム１４と第１噴射器２０を制御し、その異常領域へアルカリ薬剤を吹き付ける（Ｓ１０）。型面５０ａに密着したアルミは、アルカリ薬剤によって除去される。その後、修復装置１０は、アーム１４とエア噴射器２４を制御し、その異常領域へ高圧空気を吹き付けて融解したアルミとともにアルカリ薬剤を吹き飛ばす（Ｓ１２）。こうして、異常領域は正常な状態に回復する。 When the determination in step S6 is negative, the repair device 10 executes processing according to the intensity range to which the intensity of the abnormal region belongs. The case where the strength belongs to the first range indicates that there is a high possibility that solidified adhesion of aluminum occurs in the abnormal region. In that case, the controller 16 controls the arm 14 and the first injector 20, and sprays an alkaline chemical on the abnormal region (S10). The aluminum adhered to the mold surface 50a is removed by an alkali chemical. Thereafter, the repair device 10 controls the arm 14 and the air injector 24, and blows high pressure air to the abnormal region to blow off the alkali chemicals together with the molten aluminum (S12). Thus, the abnormal area is restored to a normal state.
なお、異常領域の検知の際、強度分布の画像から異常領域の位置を特定することができる。コントローラ１６は、特定した位置へ第１噴射器２０、第２噴射器２２、エア噴射器２４のいずれかを向けるようにアーム１４を制御する。 When detecting an abnormal area, the position of the abnormal area can be specified from the image of the intensity distribution. The controller 16 controls the arm 14 to direct any one of the first injector 20, the second injector 22, and the air injector 24 to the specified position.
強度が第２範囲に属する場合とは、その異常領域でＣｎＦの剥離が生じている可能性が高いことを示している。その場合、コントローラ１６は、アーム１４と第２噴射器２２を制御し、その異常領域へＣｎＦを吹き付ける（Ｓ１４）。こうして、ＣｎＦの剥離は修復される。 The case where the strength belongs to the second range indicates that there is a high possibility that CnF is peeled off in the abnormal region. In that case, the controller 16 controls the arm 14 and the second injector 22 and sprays CnF to the abnormal region (S14). Thus, the CnF delamination is repaired.
強度が第３範囲に属する場合とは、その異常領域にアルミ残片が付着している可能性が高いことを示している。その場合、コントローラ１６は、アーム１４とエア噴射器２４を制御し、その異常領域へ高圧空気を吹き付ける（Ｓ１６）。高圧空気によってアルミ残片は吹き飛ばされる。こうして、異常領域は正常な状態に回復する。 The case where the strength belongs to the third range indicates that there is a high possibility that aluminum residue is attached to the abnormal region. In that case, the controller 16 controls the arm 14 and the air injector 24 and blows high-pressure air to the abnormal region (S16). The aluminum residue is blown away by the high pressure air. Thus, the abnormal area is restored to a normal state.
以下では、強度範囲に応じた処理（Ｓ１０、、Ｓ１２、Ｓ１４、及びＳ１６）をまとめて修復処理と総称する。修復処理を実行した後、修復装置１０は、再び型面５０ａの強度分布を計測する（Ｓ２０）。そして、異常領域の有無を再度判定する（Ｓ４０）。これらの処理（Ｓ２０、Ｓ４０）は、先に実行した修復処理によって異常領域が回復したか否かを確認するために実行される。ステップＳ４０が否定判断の場合、異常領域の回復が確認されたことを意味するので、処理を終了する。その後、射出成形工程が再開される。 Hereinafter, the processes (S10, S12, S14, and S16) according to the intensity range are collectively referred to as a repair process. After executing the repair process, the repair device 10 again measures the intensity distribution of the mold surface 50a (S20). Then, the presence / absence of an abnormal region is determined again (S40). These processes (S20, S40) are executed to confirm whether or not the abnormal area has been recovered by the repair process executed previously. If the determination in step S40 is negative, it means that the recovery of the abnormal area has been confirmed, and the process is terminated. Thereafter, the injection molding process is resumed.
ステップＳ４０の判断が否定判断の場合は、先に実行した修復処理によっても異常領域が回復しなかったことを意味するので、修復装置１０は、その旨を作業員に知らせるアラームを作動させて処理を終了する。アラームとは、例えば警報音の出力である。この場合、修復装置１０は、射出成形装置へも射出成形工程の再開を禁ずる信号を出力する。アラームの出力によって、作業者は異常領域が自動的には修復できないことを知る。この場合は、作業員が状況を確認して適切な対策を講じればよい。 If the determination in step S40 is negative, it means that the abnormal area has not been recovered by the previously executed repair process, so the repair device 10 activates an alarm to notify the operator of the fact and performs the process. Exit. The alarm is, for example, an alarm sound output. In this case, the repair device 10 outputs a signal prohibiting the restart of the injection molding process to the injection molding device. By outputting an alarm, the operator knows that the abnormal area cannot be automatically repaired. In this case, the worker should confirm the situation and take appropriate measures.
以上説明したとおり、修復装置１０は、型面５０ａにおける赤外線強度が予め定められたいくつかの強度範囲のいずれかに属する領域を検出すると、強度領域に応じた修復処理を実行する。このように、修復装置１０は、可能なかぎり自動で異常領域を修復することができる。 As described above, when the repair device 10 detects a region where the infrared intensity on the mold surface 50a belongs to any of several predetermined strength ranges, the repair device 10 executes a repair process according to the strength region. As described above, the repair device 10 can repair an abnormal region automatically as much as possible.
修復装置１０の変形例を説明する。修復装置１０は、アルカリ薬剤を吹き付ける第１噴射器２０の代わりに、型面５０ａを擦る擦過器（スクレイパー）を備えていてもよい。そして、強度が第１範囲に属する場合、コントローラ１６が、異常領域を擦過器で擦るように、アーム１４と擦過器を制御してもよい。そのような構成と動作によって、固化密着したアルミを除去することができる。 A modification of the repair device 10 will be described. The repair device 10 may include a scraper that scrapes the mold surface 50a instead of the first injector 20 that sprays the alkali chemicals. And when intensity | strength belongs to the 1st range, the controller 16 may control the arm 14 and a scraper so that an abnormal area | region may be rubbed with a scraper. With such a configuration and operation, solidified and adhered aluminum can be removed.
また、図３のステップＳ６における「２回」を「３回」ないしは「４回」に変更することも好適である。即ち、強度に応じた修復処理を３回ないしは４回繰り返した後、それでも異常領域が回復しない場合に、修復装置１０はアラームを発してもよい。そのような構成によって、例えば、１回目の修復処理によってアルカリ薬剤が吹き付けられ、固着したアルミは除去されたがＣｎＦが剥離してしまった場合、２回目の修復処理によってＣｎＦの剥離が修復される。 It is also preferable to change “2 times” in step S6 of FIG. 3 to “3 times” or “4 times”. That is, after the repair process corresponding to the strength is repeated three or four times, the repair device 10 may issue an alarm if the abnormal region still does not recover. With such a configuration, for example, when the alkali chemical is sprayed by the first repair process and the fixed aluminum is removed, but the CnF peels off, the second repair process repairs the peeling of the CnF. .
ステップＳ１０の実行の後であってステップＳ１２の実行の前に、焼き付き領域へ洗浄剤を塗布することも好ましい。そのような処理によって、アルカリ薬剤をきれい除去することができる。 It is also preferable to apply a cleaning agent to the burn-in area after the execution of step S10 and before the execution of step S12. By such treatment, the alkali chemicals can be removed cleanly.
実施例では、アルミを鋳造素材とする鋳造用金型の自動修復装置を例示した。本発明は、アルミに限らず、軽金属を鋳造素材とする鋳造用金型の自動修復装置に適用することも好適である。 In the embodiment, an automatic repair device for a casting mold using aluminum as a casting material is illustrated. The present invention is not limited to aluminum, and it is also suitable to be applied to an automatic repair device for a casting mold using light metal as a casting material.
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
１０：自動修復装置
１２：サーモグラフィ
１４：ロボットアーム
１６：コントローラ
２０：第１噴射器
２２：第２噴射器
２４：エア噴射器
10: Automatic repair device 12: Thermography 14: Robot arm 16: Controller 20: First injector 22: Second injector 24: Air injector
Claims (3)
型表面に密着した鋳造材料を溶解する薬剤を型表面に塗布する薬剤塗布器と、
高放射率剤を型表面に塗布する高放射率剤塗布器と、
空気を型表面に吹き付けるエア噴射器と、
薬剤塗布器と高放射率剤塗布器とエア噴射器の夫々を移動させる移動機構と、を備えており、
赤外線の強さが予め定められている強さ閾値より低い第１範囲に属する型表面領域へ薬剤を塗布し、第１範囲よりも低い第２範囲に属する型表面領域へ高放射率剤を塗布し、第２範囲よりも低い第３範囲に属する型表面領域へ空気を吹き付けることを特徴とする鋳造用金型の自動修復装置。 Intensity of infrared rays emitted from the mold surface of the casting mold coated with a high emissivity agent mainly composed of a mixture of carbon nanotubes and fullerene so that the infrared emissivity is equal to or higher than a predetermined reference value. A measuring instrument that measures
A drug applicator for applying a drug that dissolves the casting material in close contact with the mold surface to the mold surface;
A high emissivity agent applicator for applying a high emissivity agent to the mold surface;
An air injector that blows air onto the mold surface;
A moving mechanism that moves each of the drug applicator, the high emissivity agent applicator, and the air injector,
A chemical is applied to a mold surface region belonging to a first range where the intensity of infrared rays is lower than a predetermined strength threshold, and a high emissivity agent is applied to a mold surface region belonging to a second range lower than the first range. Then, an automatic repair device for a casting mold, wherein air is blown onto a mold surface region belonging to a third range lower than the second range.
型表面を擦る擦過器と、
高放射率剤を型表面に塗布する高放射率剤塗布器と、
空気を型表面に吹き付けるエア噴射器と、
擦過器と高放射率剤塗布器とエア噴射器の夫々を移動させる移動機構と、を備えており、
赤外線の強さが予め定められているの強さ閾値より低い第１範囲に属する型表面領域を擦り、第１範囲よりも低い第２範囲に属する型表面領域へ高放射率剤を塗布し、第２範囲よりも低い第３範囲に属する型表面領域へ空気を吹き付けることを特徴とする鋳造用金型の自動修復装置。 Intensity of infrared rays emitted from the mold surface of a casting mold coated with a high emissivity agent containing a mixture of carbon nanotubes and fullerene so that the infrared emissivity is equal to or higher than a predetermined emissivity reference value. and a measuring device for measuring of,
A scraper for rubbing the mold surface;
A high emissivity agent applicator for applying a high emissivity agent to the mold surface;
An air injector that blows air onto the mold surface;
A moving mechanism that moves each of the scraper, the high emissivity agent applicator, and the air injector,
Rubbing the mold surface area belonging to the first range lower than the predetermined intensity threshold of the infrared intensity , applying a high emissivity agent to the mold surface area belonging to the second range lower than the first range; An automatic repair device for a casting mold, wherein air is blown onto a mold surface region belonging to a third range lower than the second range.
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