JPH105964A - 金型スプレイロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡便な構造で実情に則した適正な角度
のスプレイ噴霧を実現する姿勢制御機構を保有し、スプ
レイ剤消費量を低減するとともに、成形品品質を向上す
る。 【解決手段】 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接続して、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
ストマシン等の金型キャビティ面に噴霧する金型スプレ
イロボットであって、スプレイノズルを外側に向けた状
態でスプレイヘッドを一点に取り付けた球形状の可動体
と、内面が球形面で少なくとも該スプレイヘッドの取付
箇所の可動体部分が開口し該可動体を内部に回転移動自
在に格納した筐体と、該可動体の回転移動手段とからな
り、該回転移動手段を用いて該筐体に対して該可動体を
任意の方向、任意の角度に回転移動し得る姿勢制御機構
を、該ロボット手首先端部と該スプレイヘッドとの間に
介在させて接合したものである。

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
どのスプレイ剤をダイカストマシンの金型面へ噴霧する
金型スプレイロボットに係り、特に垂直多関節ロボット
または直交３軸の機構の他に、ロボット手首先端部に取
り付けられたスプレイノズルの姿勢を自由に制御できる
姿勢制御機構を保有した金型スプレイロボットに関す
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８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１
０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１１Ａ、
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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな金型スプレイロボットは、型開された両金型間の限
定され狭い空間内を、スプレイノズルと金型面との距離
を所望の距離に保持してスプレイすることは出来るけれ
ども、スプレイノズルの角度を変えようとすると金型や
たとえばタイバー等の周辺機器と干渉を起こし、所望の
角度に変更できないことがある。したがって、複雑に凹
凸を有し金型面角度が複雑に変化する金型面にロボット
手首部のスプレイノズルのみを所望の角度に変えて適正
なスプレイ剤噴霧を行なうことができず、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、
スプレイノズルの姿勢制御が容易に実施でき、かつ、小
型で剛性の高い姿勢制御機構を有し適正な噴霧量を供給
する金型面にスプレイ剤噴霧できる金型スプレイロボッ
トを提供することを目的としている。

【０００５】

【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接
続して、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等の金型キャビティ面に噴霧する
金型スプレイロボットであって、スプレイノズルを外側
に向けた状態でスプレイヘッドを一点に取り付けた球形
状の可動体と、内面が球形面で少なくとも該スプレイヘ
ッドの取付箇所の可動体部分が開口し該可動体を内部に
回転移動自在に格納した筐体と、該可動体の回転移動手
段とからなり、該回転移動手段を用いて該筐体に対して
該可動体を任意の方向、任意の角度に回転移動し得る姿
勢制御機構を、該ロボット手首先端部と該スプレイヘッ
ドとの間に介在させて接合した構成とした。また、第１
の発明のより具体的な実施態様として、第２の発明は、
可動体の回転移動手段に、球面超音波モータを使用し
た。さらに、第３の発明では、スプレイノズルを外側に
向けた状態でスプレイヘッドを取り付ける球形状の可動
体を絶縁体で形成し、該スプレイヘッド取付部の背後の
球体面に取り付けた１個の永久磁石または鉄片からなる
磁気片と、該磁気片に対向して筐体内面に各々格子状に
独立して配列された複数個の電磁石とで形成され、該複
数個の電磁石の通電時期を経時的に変化させて選択制御
することにより該可動体を回転移動させてスプレイノズ
ル軸線方向を所望の方向に任意に変更し得る姿勢制御機
構を、ロボット手首先端部とスプレイヘッドとの間に介
在させて接合した。

【０００６】

【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
レイヘッドを接続して、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等の金型キャビテ
ィ面に噴霧する金型スプレイロボットであって、スプレ
イノズルを外側に向けた状態でスプレイヘッドを一点に
取り付けた球形状の可動体と、内面が球形面で少なくと
も該スプレイヘッドの取付箇所の可動体部分が開口し該
可動体を内部に回転移動自在に格納した筐体と、該可動
体の回転移動手段とからなり、該回転移動手段を用いて
該筐体に対して該可動体を任意の方向、任意の角度に回
転移動し得る姿勢制御機構を、該ロボット手首先端部と
該スプレイヘッドとの間に介在させて接合した構成とし
たため、すなわち、球面超音波モータを使用したり、筐
体内球面に複数個の電磁石を配列して絶縁体球面の可動
体に取り付けた磁気片との電磁吸着力の位置を移動する
ことにより、可動体を筐体内で回転移動することによ
り、複雑に角度変化する金型面であっても、スプレイノ
ズル軸線方向をロボットアームとは別個に任意の方向、
任意の傾斜角度に傾けることが出来、その金型面に適合
する角度にスプレイノズルを自由に姿勢制御して、適正
なスプレイ噴霧が実施される。

【０００７】

【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６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は金型スプ
レイロボットの制御装置の構成図、図３は金型スプレイ
ロボットの概略側面図、図４は金型スプレイロボットの
姿勢制御機構の側面図、図５は図４のＡ−Ａ視の正面
図、図６は他の実施例を示す金型スプレイロボットの姿
勢制御機構の側面図、図７は図６の姿勢制御機構におけ
る筐体の電磁石配置を示す説明図である。

【０００８】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
端に連結された姿勢制御機構２８０およびこれに接合さ
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）２
６０ａ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。

【０００９】図４と図５は、姿勢制御機構２８０の第１
実施例を示すもので、可動体２８２を球面超音波モータ
２８４のの本体２８４ａの内部に回転移動自在に格納
し、球面超音波モータ２８４へ通電することによって可
動体２８２を所望の方向へ回転移動する。球面超音波モ
ータ２８４は、超音波振動を駆動源とするモータで、ロ
ータ２８４Ａとロータ２８４Ａを周囲から取り囲みロー
タ２８４Ａの対向する面に圧電素子２８４ｂを配設した
４つのステータ２８４Ｂとで構成され、このロータ２８
４Ａを可動体２８２で置き換える。その作動は、各ステ
ータ２８４Ｂに貼付した圧電素子２８４ｂに２相の高周
波電圧を印加することにより、ステータ表面に超音波振
動が励起され、ロータ２８４Ａが任意方向へ回転するも
のである。回転方向および回転速度の制御は各ステータ
２８４Ｂに励起される超音波振動の大きさ、向きを操作
することで可能となる。球面超音波モータ２８４は、小
型軽量で、３自由度の駆動が可能であり、高保持トルク
を備えており、スプレイノズルの姿勢制御に好適であ
る。このような球面超音波モータ２８４を可動体２８２
の回転移動手段に採用し、ロータ２８４Ａを可動体２８
２とし、スプレイノズル２６０ａを備えたスプレイヘッ
ド２６０を取り付ける。

【００１０】一方、図６に示すものは、姿勢制御機構２
８０の第２実施例を示し、可動体２８２を絶縁体で構成
し、スプレイノズル２６０ａを備えたスプレイヘッド２
６０を取り付け可動体２８２の背面に、１個の磁気片
（永久磁石または鉄片）２８２ａを配設し、可動体２８
２を格納する筐体２８６の磁気片２８２ａに対向する内
球面に格子状に各々独立した複数個の電磁石２８６ａを
配列し、通電する電磁石２８６ａを適宜経時的に選択制
御することにより、磁気片２８２ａと通電された電磁石
２８６ａとの電磁吸引力により、順次、可動体２８２を
回転移動して所望の角度位置まで回転移動する。図７
は、図６の姿勢制御機構（第２実施例）２８０の筐体２
８６の内面に取り付ける電磁石２８６ａの配列状況を示
したもので、中心に位置する電磁石に対して軸対称に多
数の電磁石をそれぞれ接触しないように独立して設置す
る。

【００１１】このように構成された姿勢制御機構２８０
をロボットアームである竪軸２５０とこの竪軸２５０に
接合されるべきスプレイヘッド２６０の間に介在させて
接合する。すなわち、可動体２８２へスプレイヘッド２
６０を取り付けるとともに、球面超音波モータ２８４の
本体２８４ａや筐体２８６をロボットアームの竪軸２５
０に接合する。そして、可動体２８２へ取り付けたスプ
レイヘッド２６０、すなわちスプレイノズル２６０ａの
軸線を所望の方向に傾けるには、あらかじめ入力したア
ルゴリズムにより演算された操作指令を球面超音波モー
タ２８４へ与えるか、あらかじめ入力したアルゴリズム
により演算される各電磁石２８６ａへの通電順序により
通電することにより達成される。

【００１２】このように構成された姿勢制御機構２８０
およびスプレイヘッド２６０は、竪軸２５０の先端に１
個または２個（１８０度隔てて）取り付けられる。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】以上のように構成された図４、図５の第１
実施例の姿勢制御機構２８０や図６の第２実施例を備え
たダイカストマシン１００の金型スプレイロボット２０
０の作動について説明する。あらかじめ金型スプレイロ
ボット２００の順序起動を制御するシーケンサ３３０へ
動作指令を発信するオフラインプログラミング装置（パ
ーソナルコンピュータ）３２０へ、金型スプレイロボッ
ト２００の動作経路を指定した動作プログラムを作成し
て入力するとともに、金型面の凹凸や曲面に合わせてス
プレイノズル２６０ａの噴霧軸が金型面に直交する（正
確には、スプレイ噴霧流の中心軸と金型面とが直交す
る）ように、各々の動作経路で姿勢制御機構２８０に対
して動作指令を発信させ、噴霧中、スプレイノズル２６
０ａ噴霧軸が金型面に対して出来るだけ直角となるよう
に動作させる。

【００１６】姿勢制御機構２８０は、これらの発信信号
に応じて、所望の方向にスプレイノズル２６０ａに軸線
方向が向くように、あらかじめオフラインプログラミン
グ装置３２０へ入力されているアルゴリズムにより球面
超音波モータ２８４へ操作指令を発信させ、あるいは、
あらかじめ入力されているアルゴリズムにより設定され
る各電磁石２８６ａへの通電順序で電磁石２８６ａへ通
電し、それぞれ、可動体２８２を回転移動して、所望の
姿勢制御を行なう。

【００１７】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中、金型スプレイロボットの
動作と連動して、スプレイノズル２６０ａの噴霧軸を複
雑な曲面を有する金型面に常に直交するように姿勢制御
する。このようにして、スプレイ流量と姿勢制御をリン
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。
スプレイ噴霧作業において、スプレイノズル噴霧流が金
型面に直交すると、噴霧状態が均一となり、それと同時
に噴霧量が少なくて済むから、スプレイ剤の消費を最低
限に止めることができるとともに、金型冷却履歴が小さ
く金型寿命の延命化が達成され、ブリスタ発生を少なく
出来るので成形品品質も向上する。

【００１８】

【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連動してスプレイノ
ズルの姿勢制御が極めて簡単な構造で容易に、かつ、安
価に実施され、動作経路に対して離型剤や保温剤などの
スプレイ剤の必要最小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）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。 （２）金型寿命の延命を図ることが出来る。 （３）ブリスタ発生を抑制出来るので、成形品欠陥が少
なくなり、鋳造品の品質が向上する。

【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金型スプレイロボットの
制御装置の構成図である。

【図３】本発明の実施例に係る金型スプレイロボットの
概略側面図である。

【図４】本発明の実施例（第１実施例）に係る金型スプ
レイロボットの姿勢制御機構の側面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ視の正面図である。

【図６】本発明の他の実施例（第２実施例）に係る金型
スプレイロボットの姿勢制御機構の側面図である。

【図７】図６の金型スプレイロボットの姿勢制御機構に
おける筐体の電磁石配置を示す説明図である。

【図８】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） ２８０ 姿勢制御機構 ２８２ 可動体 ２８２ａ 磁気片 ２８４ 球面超音波モータ ２８４Ａ ロータ ２８４Ｂ ステータ ２８４ａ 本体 ２８４ｂ 圧電素子 ２８６ 筐体 ２８６ａ 電磁石 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 ３２０ｄ ＣＲＴ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）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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接続して、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
   ストマシン等の金型キャビティ面に噴霧する金型スプレ
   イロボットであって、 スプレイノズルを外側に向けた状態でスプレイヘッドを
   一点に取り付けた球形状の可動体と、内面が球形面で少
   なくとも該スプレイヘッドの取付箇所の可動体部分が開
   口し該可動体を内部に回転移動自在に格納した筐体と、
   該可動体の回転移動手段とからなり、該回転移動手段を
   用いて該筐体に対して該可動体を任意の方向、任意の角
   度に回転移動し得る姿勢制御機構を、該ロボット手首先
   端部と該スプレイヘッドとの間に介在させて接合したこ
   とを特徴とする金型スプレイロボット。
2. 【請求項２】 可動体の回転移動手段に、球面超音波モ
   ータを使用した請求項１記載の金型スプレイロボット。
3. 【請求項３】 スプレイノズルを外側に向けた状態でス
   プレイヘッドを取り付ける球形状の可動体を絶縁体で形
   成し、該スプレイヘッド取付部の背後の球体面に取り付
   けた１個の永久磁石または鉄片からなる磁気片と、該磁
   気片に対向して筐体内面に各々格子状に独立して配列さ
   れた複数個の電磁石とで形成され、該複数個の電磁石の
   通電時期を経時的に変化させて選択制御することにより
   該可動体を回転移動させてスプレイノズル軸線方向を所
   望の方向に任意に変更し得る姿勢制御機構を、ロボット
   手首先端部とスプレイヘッドとの間に介在させて接合し
   た請求項１記載の金型スプレイロボット。