本发明涉及铸造设备和铸造方法。
相关申请的描述
铸造需要执行各种步骤，包括将型芯放置在模具内的步骤以及取出(ejecting)铸件的步骤。日本特许申请公报no.2012-179643公开了一种涉及在铸造期间放置型芯并且取出铸件的铸件取出和型芯设定设备的技术。
具体地，根据jp2012-179643a中公开的技术，铸件取出和型芯设定设备包括：吹气机构；以及设置在关节式机器人的前端臂(旋转轴)上的铸件保持器件和型芯保持器件。在由铸件保持器件保持铸件之后，压缩空气从构成吹气机构的空气喷嘴排出，并且由此模具被清洁。然后，前端臂旋转成使得由型芯保持器件保持的型芯设定在模具中。
技术实现要素：
如在相关技术的描述中所描述的，jp2012-179643a中公开的技术采用铸件取出和型芯设定设备来从下模具部段取出铸件并且将型芯放置在下模具部段中。
jp2012-179643a中公开的铸件取出和型芯设定设备在由铸件保持器件保持放置在下模具部段中的铸件之后使前端臂旋转，并且然后将由型芯保持器件保持的型芯设定在下模具部段中。因此，jp2012-179643a中公开的技术涉及使关节式机器人的前端臂旋转，这增加了铸造周期时间。
本发明提供可以缩短铸造周期时间的铸造设备和铸造方法。
本发明的第一方面涉及一种铸造设备。该铸造设备包括：模具，该模具包括第一模具部段和第二模具部段；以及输送装置，该输送装置构造成将型芯输送至第一模具部段并将型芯放置在第一模具部段中以及从模具接纳已利用模具铸造的铸件并输送铸件。输送装置包括：支承部件，该支承部件包括第一侧部和第二侧部，该第二侧部为支承部件的与第一侧部相反的侧部；机械臂；型芯抓持机构，该型芯抓持机构设置在第一侧部上；以及铸件接纳部件，该铸件接纳部件设置在第二侧部上。在铸造之后，当模具被打开时，铸件被保持在第二模具部段中。输送装置构造成使得在模具打开的状态下，机械臂使抓持型芯的型芯抓持机构移动以将型芯放置在第一模具部段中，并且使铸件接纳部件移动以由铸件接纳部件接纳保持在第二模具部段中的铸件。
在根据本发明的第一方面中，第一模具部段可以为下模具部段并且第二模具部段可以为上模具部段。
在根据本发明的第一方面中，输送装置可以构造成使得在模具打开的状态下，机械臂使型芯抓持机构移动至下模具部段的竖向上侧并且使铸件接纳部件移动至上模具部段的竖向下侧。
在根据本发明的第一方面中，铸件接纳部件可以包括柱构件和多个板构件，该柱构件包括第一端部和第二端部。第一端部可以与第二侧部接触，并且第二端部可以位于在从第一侧部朝向第二侧部的方向上远离第二侧部的位置处。所述多个板构件可以各自包括与第二端部接触的一个端部以及另一端部。所述多个板构件可以与支承部件的平面平行。所述多个板构件的另一端部可以沿同一方向延伸远离第二端部以形成叉形。
在根据本发明的第一方面中，输送装置可以包括在垂直于第二侧部的平面的方向上位于支承部件与铸件接纳部件之间的砂料接纳构件，并且砂料接纳构件可以构造成接纳从容纳在放置于铸件接纳部件上的铸件中的型芯落下的砂料。
在根据本发明的第一方面中，铸件接纳部件可以包括孔，该孔与设置在铸件的与第一模具部段接触的表面上的突出部对应。
在根据本发明的第一方面中，型芯抓持机构可以包括拾取器，该拾取器与第一侧部接触并且沿从第二侧部朝向第一侧部的方向延伸。拾取器可以包括抓持部件，该抓持部件构造成能够利用流体膨胀和收缩，并且型芯抓持机构可以构造成通过使抓持部件膨胀来抓持型芯。
在根据本发明的第一方面中，铸造设备还可以包括保持炉，该保持炉构造成保持熔融金属。保持炉可以是气密封闭的并且与模具的内部连通，并且保持炉可以构造成使得在保持炉内的压力升高至高于大气压力时熔融金属被供给至模具的内部。
在根据本发明的第一方面中，第二模具部段可以包括冷却机构，该冷却机构构造成将填充在模具内的熔融金属冷却。
在根据本发明的第一方面中，输送装置可以由设置在输送装置的支承部件的下侧部上的型芯抓持机构抓持型芯，并且可以将型芯输送至下模具部段的上方并将型芯放置在下模具部段中。此外，输送装置可以由设置在输送装置的支承部件的上侧部上的铸件接纳部件接纳保持在上模具部段中的铸件，并且可以将所接纳的铸件输送至模具的外部。因此，可以作为动作序列将型芯放置在下模具部段中并且从上模具部段接纳铸件。此外，根据本发明的第一方面，可以在不使型芯抓持机构和铸件接纳部件旋转即不使型芯抓持机构和铸件接纳部件倒置的情况下放置型芯并且接纳铸件。因此，可以缩短铸造周期时间。
根据本发明的第二方面涉及一种铸造方法。该铸造方法包括：在铸造之后将第一模具部段与第二模具部段彼此分开；并且在将第一模具部段与第二模具部段彼此分开之后，通过机械臂使抓持型芯的型芯抓持机构移动以将型芯放置在第一模具部段中。支承部件具有第一侧部和第二侧部，该第二侧部为支承部件的与第一侧部相反的侧部，并且型芯抓持机构设置在第一侧部上。铸造方法还包括通过机械臂使设置在第二侧部上的铸件接纳部件移动以由铸件接纳部件接纳保持在第二模具部段中的铸件。
在根据本发明的第二方面中，第一模具部段可以为下模具部段并且第二模具部段可以为上模具部段。
在根据本发明的第二方面中，当将型芯放置在下模具部段中时，机械臂可以使型芯抓持机构移动至下模具部段的竖向上侧，并且当由铸件接纳部件接纳铸件时，机械臂可以使铸件接纳部件移动至上模具部段的竖向下侧。
在根据本发明的第二方面中，在将型芯放置在第一模具部段中之后，可以由铸件接纳部件接纳铸件。
在根据本发明的第二方面中，可以由设置在输送装置的支承部件的下侧部上的型芯抓持机构抓持型芯，并且可以将型芯输送至下模具部段的上方并放置在下模具部段中。此外，可以由设置在输送装置的支承部件的上侧部上的铸件接纳部件接纳保持在上模具部段中的铸件。因此，可以作为动作序列来放置型芯并且接纳铸件。此外，根据本发明的第二方面，可以在不使型芯抓持机构和铸件接纳部件旋转即不使型芯抓持机构和铸件接纳部件倒置的情况下放置型芯并且接纳铸件。因此，可以缩短铸造周期时间。
本发明可以提供可缩短铸造周期时间的铸造设备和铸造方法。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：
图1是示出根据实施方式的铸造设备的输送装置的正视图；
图2是示出图1中所示的输送装置正在抓持型芯的状态的正视图；
图3是示出图1中所示的输送装置正在抓持型芯的状态的俯视图；
图4是示出图1中所示的输送装置正在接纳铸件的状态的正视图；
图5是示出图1中所示的输送装置的铸件接纳部件的细节的俯视图；
图6a是示出图1中所示的输送装置将铸件放置到工作台上的动作的正视图；
图6b是示出图1中所示的输送装置将铸件放置到工作台上的动作的正视图；
图7是示出输送装置的铸件接纳部件与工作台之间的位置关系的俯视图；
图8是示出根据实施方式的铸造设备的截面图；
图9a是示出使用根据实施方式的铸造设备的铸造过程的截面图；
图9b是示出使用根据实施方式的铸造设备的铸造过程的截面图；
图9c是示出使用根据实施方式的铸造设备的铸造过程的截面图；
图9d是示出使用根据实施方式的铸造设备的铸造过程的截面图；
图9e是示出使用根据实施方式的铸造设备的铸造过程的截面图；
图9f是示出使用根据实施方式的铸造设备的铸造过程的截面图；
图9g是示出使用根据实施方式的铸造设备的铸造过程的截面图；
图9h是示出使用根据实施方式的铸造设备的铸造过程的截面图；
图9i是示出使用根据实施方式的铸造设备的铸造过程的截面图；
图9j是示出使用根据实施方式的铸造设备的铸造过程的截面图；以及
图10是示出根据实施方式的铸造设备的输送装置的构型的另一示例的正视图。
具体实施方式
下面将参照附图描述本发明的实施方式。图1是示出根据实施方式的铸造设备的输送装置的正视图。图1中所示的输送装置10为将型芯输送至铸造设备的模具并将型芯放置在模具中以及从模具接纳已利用模具铸造的铸件并输送铸件的装置(参见图9e至图9i)。
如图1中所示，输送装置10包括：机械臂11、支承部件12、柱构件13、铸件接纳部件14、拾取器15_1至15_6以及抓持部件16_1至16_6。支承部件12具有第一侧部和第二侧部，该第二侧部为支承部件12的与第一侧部相反的侧部。柱构件13和铸件接纳部件14布置在支承部件12的上侧部(第二侧部；z轴方向上的正侧部)上。拾取器15_1至15_6和抓持部件16_1至16_6布置在支承部件12的下侧部(第一侧部；z轴方向上的负侧部)上，并且构成型芯抓持机构17。
机械臂11构造成能够使支承部件12沿x轴方向、y轴方向和z轴方向移动。例如，机械臂11使支承部件12在支承部件12的主表面(与xy平面平行的表面)保持成与水平面(xy平面)平行的状态下移动。
拾取器15_1至15_6设置成从支承部件12的下表面向下延伸。拾取器15_1至15_6从第一侧部沿从第二侧部朝向第一侧部的方向延伸。抓持部件16_1至16_6分别设置在拾取器15_1至15_6的前端部处。抓持部件16_1至16_6构造成能够利用流体比如气体或液体膨胀和收缩，并且例如可以由弹性构件比如橡胶例如橡胶气囊形成。在下面，气体用作流体的情况将作为示例被描述。抓持部件16_1至16_6各自经由管(未示出)供给有气体(压缩空气)。
图2和图3分别是示出输送装置10正在抓持型芯20的状态的正视图和俯视图。在图2和图3中所示的示例中，六个拾取器15_1至15_6的抓持部件16_1至16_6正在抓持具有第一部分21至第三部分23的型芯20。
具体地，抓持部件16_1、16_2通过在形成于型芯20的第一部分21中的抓持孔25_1、25_2内膨胀来抓持型芯20的第一部分21。抓持部件16_3、16_4通过膨胀并与型芯20的第二部分22的侧表面接触来抓持型芯20的第二部分22。抓持部件16_5、16_6通过在形成于型芯20的第三部分23中的抓持孔25_3、25_4内膨胀来抓持型芯20的第三部分23。如果通过使抓持部件16_1至16_6膨胀来因此抓持型芯20，则可以利用与型芯20表面接触的抓持部件16_1至16_6来抓持型芯20，这可以避免在型芯20被抓持的同时损坏型芯20。
例如，向抓持部件16_1至16_6供给处于预定压力下的压缩空气可以使抓持部件16_1至16_6膨胀。压缩空气从压缩机等(未示出)经由管(未示出)供给至抓持部件16_1至16_6。当抓持部件16_1至16_6膨胀并且抓持型芯20时，打开管的通往抓持部件16_1至16_6的空气释放阀(未示出)可以使抓持部件16_1至16_6收缩。因此，可以从抓持部件16_1至16_6的抓持释放型芯。
图2和图3中所示的型芯20的形状以及拾取器15_1至15_6和抓持部件16_1至16_6的布置都是示例，并且本实施方式中的型芯的形状和拾取器的布置可以与这些示例不同。包括拾取器15_1至15_6和抓持部件16_1至16_6的构型以在上面被示出为型芯抓持机构17的构型。然而，本实施方式中的型芯抓持机构17并不限于此构型，并且可以具有允许型芯抓持机构17抓持型芯20的任何构型。
如图4中所示，输送装置10在支承部件12的上侧部上包括铸件接纳部件14。铸件接纳部件14的上表面上放置有铸件30。铸件接纳部件14固定至柱构件13，该柱构件13从支承部件12的上表面向上延伸。柱构件13包括第一端部和第二端部，其中，第一端部与第二侧部接触。第二端部位于在从第一侧部朝向第二侧部的方向上远离第二侧部的位置处。铸件接纳部件14由如下板构件形成：该板构件的一个端部由柱构件13支承，并且该板构件沿水平方向(从柱构件13朝向x轴方向的负侧部的方向)延伸。因此，板构件包括与第二端部接触的一个端部并且板构件与支承部件的平面平行。尽管板构件可以为一片板，但本实施方式中的铸件接纳部件14可以由多个板构件14_1、14_2构成，如图5中所示。具体地，所述多个板构件14_1、14_2在同一水平面(xy平面)上从柱构件13沿同一方向(从柱构件13朝向x轴方向的负侧部的方向)延伸以形成叉形。换句话说，所述多个板构件14_1、14_2的另一端部沿同一方向延伸远离第二端部以形成叉形。
板构件的表面可以呈允许铸件30放置在板构件的表面上的任何形状，例如，平坦形状。然而，在本实施方式中，如图5中所示，孔18_1至18_4可以形成在构成铸件接纳部件14的所述多个板构件14_1、14_2中的与形成在铸件30的下表面上的突出部31_1至31_4对应的位置处。突出部设置在铸件30的与第一模具部段接触的表面上。如果孔18_1至18_4因此设置在板构件14_1、14_2中，则铸件30的下表面上的突出部31_1至31_4在铸件30放置在板构件14_1、14_2上时插入到孔18_1至18_4中，从而允许稳定地输送铸件30。
图6a和图6b是示出输送装置10将铸件30放置到工作台41上的动作的正视图。图6a和图6b中所示的工作台41设置在铸造设备1(参见图8)的附近并且用作如下基部：已由铸造设备1铸造的铸件30临时放置在该基部上。如图6a和图6b中所示，工作台41由沿竖向方向(z轴方向)延伸的支承构件42支承。如图7中所示，工作台41由沿x轴方向延伸的多个板构件41_1至41_3构成。板构件41_1至41_3各自具有固定至支承构件42的一个端部。构成铸件接纳部件14的板构件14_1、14_2与构成工作台41的板构件41_1至41_3在从上方观察时交替地布置、同时彼此面对。
为了使放置在输送装置10的铸件接纳部件14上的铸件30移动到工作台41上，首先，如图6a中所示，通过机械臂11来使支承部件12移动成使得放置有铸件30的铸件接纳部件14布置在工作台41的上方。此时，铸件接纳部件14布置成使得构成铸件接纳部件14的板构件14_1、14_2与构成工作台41的板构件41_1至41_3在从上方观察时交替地布置(参见图7)。
然后，如图6b中所示，通过机械臂11来使支承部件12向下(朝向z轴方向的负侧部)移动。因此，构成铸件接纳部件14的板构件14_1、14_2分别穿过构成工作台41的板构件41_1至41_3之间的间隙，使得放置在铸件接纳部件14上的铸件30移动到工作台41上。
因此，在本实施方式中，构成铸件接纳部件14的板构件14_1、14_2与构成工作台41的板构件41_1至41_3在从上方观察时交替地布置。当构成铸件接纳部件14的板构件14_1、14_2分别穿过构成工作台41的板构件41_1至41_3之间的间隙时，放置在铸件接纳部件14上的铸件30移动到工作台41上。由于由此可以使铸件30移动到工作台41上而不需要将铸件30从铸件接纳部件14提起并使铸件30移动到工作台41上的机构，因此可以降低设施成本并且可以实现设施占用面积较小。
接下来，将使用图8中所示的截面图来描述根据本实施方式的铸造设备1。如图8中所示，根据本实施方式的铸造设备1包括：保持炉50、升液管(stalk)52、下模具部段55、侧模具部段56、57、上模具部段58和提升机构61。根据本实施方式的铸造设备1通常为低压铸造设备。
熔融金属51保持在保持炉50中。升液管52的下端部浸入熔融金属51中。下模具部段55、侧模具部段56、57和上模具部段58构成根据本实施方式的铸造设备1的模具54。尽管在图8中作为示例示出包括侧模具部段56、57的构型，但根据本实施方式的铸造设备1应当至少包括上模具部段58(第二模具部段)和下模具部段55(第一模具部段)，并且可以省去侧模具部段56、57。
型芯20布置在由下模具部段55、侧模具部段56、57和上模具部段58形成的腔室65内。浇口63、64设置在腔室65的下部部分处(下模具部段55的下部部分处)。保持炉50和腔室65在空间上彼此连通，并且熔融金属51经由浇口63、64供给至腔室56。具体地，保持炉50是气密封闭的并且在保持炉50内的压力升高时熔融金属51在升液管52内上升并且经由浇口63、64供给到腔室65内。
接下来，将使用图9a至图9j来描述在使用根据本实施方式的铸造设备1的铸造中所涉及的动作。
在铸造中，首先，如图9a中所示，保持炉50内的压力升高。因此，保持在保持炉50中的熔融金属51在升液管52内上升。例如，惰性气体从加压器(未示出)经由通气端口67供给到保持炉50中，由此使保持炉50内的压力升高。在此，由于保持炉50是气密封闭的，因此保持在保持炉50中的熔融金属51在保持炉50内的压力升高时于升液管52内上升。
如图9b中所示，保持炉50内的压力升高直到保持在保持炉50中的熔融金属51在升液管52内上升，穿过浇口63、64并且填充在腔室65内为止。然后，使保持炉50内的压力保持，并且使图9b中所示的状态维持一段时间。因此，填充在腔室65内的熔融金属51凝固。例如，上模具部段58设置有冷却机构(未示出)，并且该冷却机构用于通过冷却使填充在腔室65内的熔融金属凝固。
接下来，将保持炉50内的惰性气体排出以使保持炉50内的压力减小至常压。因此，如图9c中所示，升液管52内上升的熔融金属51返回至保持炉50。然后，如图9d中所示，通过使侧模具部段56朝向x轴方向的负侧部移动，使侧模具部段57朝向x轴方向的正侧部移动以及使上模具部段58朝向z轴方向的正侧部移动来打开模具54。此时，已铸造的铸件30被保持在上模具部段中。铸件30包括在铸件30内形成中空部分的型芯20。
然后，如图9e中所示，在模具54打开的状态下，通过输送装置10将型芯80输送至下模具部段55的上侧部。在此，附图标记80表示用于接下来的铸造过程的型芯。具体地，输送装置10将拾取器15(抓持部件16)布置在放置于型芯工作台(未图示)上的型芯80附近，并且通过使抓持部件16膨胀来抓持型芯80(参见图2和图3)。然后，在使抓持部件16膨胀并且抓持型芯80的状态下，输送装置10通过机械臂11使支承部件12移动并且将型芯80输送至下模具部段55的上侧(竖向上的上侧)(参见图9e)。
然后，如图9f中所示，通过机械臂11使型芯80向下移动并且将型芯80放置在下模具部段55上。然后，使抓持部件16收缩，以从抓持部件16的抓持释放型芯80。因此，型芯80已放置在下模具部段55上。
然后，如图9g中所示，通过机械臂11使支承部件12向上移动，以将铸件接纳部件14放置在铸件30的下侧部(竖向上的下侧部)上。此时，铸件接纳部件14布置成使得形成在铸件30的下表面上的突出部31插入到形成在铸件接纳部件14中的孔18中(详细见图4和图5)。形成在铸件30的下表面上的突出部31对应于浇口63、64的形状。
然后，如图9h中所示，将铸件30从模具释放，并且通过提升机构61使上模具部段58向上移动。因此，铸件30从上模具部段58释放并且已保持在上模具部段58中的铸件30可以由铸件接纳部件14接纳。为了从上模具部段58释放铸件30，例如，使用取出器杆(ejectorpin)(未示出)来将铸件30从上模具部段58推出。
然后，如图9i中所示，在将铸件30放置在铸件接纳部件14上的状态下，通过机械臂11将铸件30输送至模具54的外部。如图6a和图6b中所示，铸件30放置在设置于铸造设备1附近的工作台41上。具体地，如图6a中所示，通过机械臂11使支承部件12移动成使得放置有铸件30的铸件接纳部件14布置在工作台41的上方。然后，如图6b中所示，通过机械臂11来使支承部件12向下(朝向z轴方向的负侧部)移动。因此，构成铸件接纳部件14的板构件14_1、14_2分别穿过构成工作台41的板构件41_1至41_3之间的间隙(参见图7)，使得放置在铸件接纳部件14上的铸件30移动到工作台41上。
然后，如图9j中所示，通过使侧模具部段56朝向x轴方向的正侧部移动，使侧模具部段57朝向x轴方向的负侧部移动以及使上模具部段58朝向z轴方向的负侧部移动来关闭模具54。随后，图9a至图9j中所示的动作可以重复以使用铸造设备1重复地执行铸造。
在以上描述的附图中，图9a至图9c对应于铸造步骤；图9d对应于模具打开步骤；图9e和图9f对应于型芯放置步骤；以及图9g和图9h对应于铸件接纳步骤。上面已描述了输送装置10在将型芯80放置在下模具部段55中之后接纳铸件30的情况。替代性地，在本实施方式中，输送装置10可以在接纳铸件30之后将型芯80放置在下模具部段55中。然而，如果输送装置10如以上描述的那样在将型芯80放置在下模具部段55中之后接纳铸件30，则型芯抓持机构17直到放置型芯80时都不会受到铸件30的载荷的影响。因此，确保了型芯抓持机构17的操作精确度，从而可以确保放置型芯80的位置精确度。
如上面已描述的，在根据本实施方式的铸造设备中，设置在输送装置10的支承部件12的下侧部上的型芯抓持机构17即拾取器15和抓持部件16用于抓持型芯80，将型芯80输送至下模具部段55的上方以及将型芯80放置在下模具部段55中。此外，设置在输送装置10的支承部件12的上侧部上的铸件接纳部件14用于接纳保持在上模具部段58中的铸件30以及将所接纳的铸件30输送至模具54的外部。
因此，根据本实施方式的铸造设备1可以作为动作序列将型芯80放置在下模具部段55中并且从上模具部段58接纳铸件30。因此，可以缩短铸造周期时间。特别地，根据本实施方式的铸造设备1可以在不使型芯抓持机构17和铸件接纳部件14旋转即不使型芯抓持机构17和铸件接纳部件14倒置的情况下放置型芯80并且接纳铸件30。因此，可以缩短铸造周期时间。
在相关技术中，在模具被打开(对应于图9d)之后，铸件从上模具部段释放并输送至模具的外部，并且然后手动地将型芯放置在下模具部段内。相比之下，根据本实施方式的铸造设备1通过输送装置10来放置型芯80并接纳铸件30。因此，可以使铸造过程自动化，并且可以将型芯80以高精确度放置在下模具部段55中。
接下来，将描述输送装置的构型的另一示例。图10是示出根据本实施方式的铸造设备的输送装置的构型的另一示例的正视图。在本实施方式中，如图10中所示，可以在输送装置110的支承部件12与铸件接纳部件14之间设置有砂料接纳构件115。砂料接纳构件115固定至从支承部件12的上表面向上延伸的柱构件13。因此，砂料接纳构件115由如下板构件形成：该板构件的一个端部由柱构件13支承并且该板构件沿水平方向(从柱构件13朝向x轴的负侧部的方向)延伸。
砂料接纳构件115接纳从容纳在放置于铸件接纳部件14上的铸件30中的型芯20落下的砂料(参见图9h)。在垂直于第二侧部的方向上，砂料接纳构件115可以位于支承部件12与铸件接纳部件14之间。如果铸件接纳部件14由多个板构件14_1、14_2构成，如图5中所示，即如果铸件接纳部件14呈叉形，则型芯20的砂料可以经由板构件14_1、14_2之间的间隙落下。由于图10中所示的输送装置110在支承部件12与铸件接纳部件14之间设置有砂料接纳构件115，因此，从铸件接纳部件14落下的型芯20的任何砂料都可以由砂料接纳构件115接纳。因此，可以防止砂料落到支承部件12或型芯抓持机构17上。
尽管上面已基于实施方式描述了本发明，但替代性地，型芯可以放置在上模具部段中，并且已铸造的铸件可以保持在下模具部段中。应当理解的是，本发明不限于以上实施方式的构型，而是包括本领域技术人员在本发明的根据权利要求书的范围内可实现的各种改型、变型和组合。