(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
砂型部品（２、７６、７７、８５）を製造するための砂型造型機（１、７５）であって、チャンバ頂壁（４）と、チャンバ底壁（５）と、２つの対向するチャンバ側壁（６）と、２つの対向するチャンバ端壁（７、８）とから形成される成形チャンバ（３）を備え、チャンバ壁には、少なくとも１つの砂充填口部（９）が設けられ、前記チャンバ端壁（７、８）の少なくとも１つに、砂型部品（２、７６、７７、８５）にパターンを形成するように適合されたパターン（１２、１３）を有するパターンプレート（１０、１１）が設けられ、前記成形チャンバ（３）内に供給された砂を固めるために、前記チャンバ端壁（７、８）の少なくとも１つが前記成形チャンバ（３）の長手方向（ＬＤ）に変位可能であり、前記パターンプレート（１０、１１）の少なくとも１つは、前記パターンプレート（１０、１１）の前記パターン（１２、１３）に対して固定された関係で位置する少なくとも１つの基準パターンブロック（２４、２５、２６、２７）と関連し、砂型部品（２、７６、７７、８５）の外面（３２、３３、３４、３５、３６）に基準パターン（２８、２９、３０、３１、８１、８６、９０）を形成するように適合され、非接触検出システム（３９）が、前記固められた砂型部品（２、７６、７７、８５）の移動経路（１７）に隣接して配置され、前記砂型部品（２、７６、７７、８５）の前記基準パターン（２８、２９、３０、３１、８１、８６、９０）のパターン面の位置を検出するように適合される、砂型造型機（１、７５）において、前記少なくとも１つの基準パターンブロック（２４、２５、２６、２７）は、前記成形チャンバ（３）の前記長手方向（ＬＤ）に変化する接線を有する面を含み、前記面は、前記砂型部品（２、７６、７７、８５）の対応する長手方向（ｌｄ）に変化する接線を有するパターン面を含む、対応する基準パターン（２８、２９、３０、３１、８１、８６、９０）を形成するように適合され、前記非接触検出システム（３９）は、前記砂型部品（２、７６、７７、８５）の前記長手方向において前記基準パターン（２８、２９、３０、３１、８１、８６、９０）の前記パターン面に分布するいくつかの異なる点の位置を検出するように適合され、前記砂型部品（２、７６、７７、８５）の前記長手方向の前記接線が前記点の少なくとも２つの間で異なる、砂型造型機（１、７５）。
【請求項２】
前記少なくとも１つの基準パターンブロック（２４、２５、２６、２７）は、前記成形チャンバ（３）の高さ方向に変化する接線を有する面を含み、前記面は、前記砂型部品（２、７６、７７、８５）の対応する高さ方向に変化する接線を有するパターン面を含む、対応する基準パターン（２８、２９、３０、３１、８１、８６、９０）を形成するように適合され、前記非接触検出システム（３９）は、前記砂型部品（２、７６、７７、８５）の前記高さ方向において前記基準パターン（２８、２９、３０、３１、８１、８６、９０）の前記パターン面に分布するいくつかの異なる点の位置を検出するように適合され、前記砂型部品（２、７６、７７、８５）の前記高さ方向の前記接線が前記点の少なくとも２つの間で異なる、請求項１に記載の砂型造型機（１、７５）。
【請求項３】
前記少なくとも１つの基準パターンブロック（２４、２５、２６、２７）は、前記成形チャンバ（３）の前記長手方向（ＬＤ）の第１の位置に第１の接線を有する第１の面部と、前記成形チャンバ（３）の前記長手方向の第２の位置に第２の接線を有する第２の面部とを含み、前記第２の接線は前記第１の接線とは異なり、前記第１および第２の面部は、前記砂型部品（２、７６、７７、８５）の前記長手方向（ｌｄ）の第１の位置に第１のパターン接線（Ｔ１）を有する第１のパターン面部（Ｆ１）と、前記砂型部品（２、７６、７７、８５）の前記長手方向（ｌｄ）の第２の位置に第２のパターン接線（Ｔ２）を有する第２のパターン面部（Ｆ２）とを含む、対応する基準パターン（２８、２９、３０、３１、８１、８６、９０）を形成するように適合されており、前記第２のパターン接線（Ｔ２）は前記第１のパターン接線（Ｔ１）とは異なり、前記非接触検出システム（３９）は、前記砂型部品（２、７６、７７、８５）の前記長手方向において、前記基準パターン（２８、２９、３０、３１、８１、８６、９０）の前記第１および第２のパターン面部の両方にわたって少なくとも実質的に均一に分布するいくつかの異なる点の位置を検出するように適合される、請求項１または２に記載の砂型造型機（１、７５）。
【請求項４】
前記少なくとも１つの基準パターンブロック（２４、２５、２６、２７）は、前記成形チャンバ（３）の高さ方向の第３の位置に第３の接線を有する第３の面部と、前記成形チャンバ（３）の前記高さ方向の第４の位置に第４の接線を有する第４の面部とを含み、前記第４の接線は前記第３の接線とは異なり、前記第３および第４の面部は、前記砂型部品（２、７６、７７、８５）の前記高さ方向の第３の位置に第３のパターン接線を有する第３のパターン面部と、前記砂型部品（２、７６、７７、８５）の前記高さ方向の第４の位置に第４のパターン接線を有する第４のパターン面部とを含む、対応する基準パターン（２８、２９、３０、３１、８１、８６、９０）を形成するように適合され、前記第４のパターン接線は前記第３のパターン接線とは異なり、前記非接触検出システム（３９）は、前記砂型部品（２、７６、７７、８５）の前記高さ方向において、前記基準パターン（２８、２９、３０、３１、８１、８６、９０）の前記第３および第４のパターン面部の両方にわたって少なくとも実質的に均一に分布するいくつかの異なる点の位置を検出するように適合される、請求項１から３のいずれか一項に記載の砂型造型機（１、７５）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの基準パターンブロック（２４、２５、２６、２７）が球状の対称面を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の砂型造型機（１、７５）。
【請求項６】
前記少なくとも１つの基準パターンブロック（２４、２５、２６、２７）は、前記成形チャンバ（３）の前記長手方向に連続する少なくとも２つの平坦面（Ｌ、Ｍ、Ｎ）の１つの組を含み、前記組は、前記砂型部品（２、７６、７７）の前記対応する長手方向に連続する少なくとも２つの平面（ｌ、ｍ、ｎ）の１つの組を含む、対応する基準パターン（２８、２９、３０、３１、８１）を形成するように適合され、各平坦面（Ｌ、Ｍ、Ｎ）は、前記平坦面の別の１つに対して斜角で配置される、請求項１から５のいずれか一項に記載の砂型造型機（１、７５）。
【請求項７】
前記少なくとも２つの平坦面（Ｌ、Ｍ、Ｎ）のそれぞれは、前記成形チャンバ（３）の前記長手方向（ＬＤ）に対して斜角を形成する、請求項６に記載の砂型造型機。
【請求項８】
前記基準パターンブロック（２４、２５、２６、２７）の外部で測定された２つの平坦面（Ｌ、Ｍ、Ｎ）の間の前記斜角が９５度〜１７５度の範囲または１８５度〜２６５度の範囲である、請求項６または７に記載の砂型造型機。
【請求項９】
前記基準パターンブロック（２４、２５、２６、２７）の外部で測定された２つの平坦面（Ｌ、Ｍ、Ｎ）の間の前記斜角が１１５〜１５５度の範囲または２０５〜２４５度の範囲である、請求項６または７に記載の砂型造型機。
【請求項１０】
前記基準パターンブロック（２４、２５、２６、２７）の外部で測定された２つの平坦面（Ｌ、Ｍ、Ｎ）の間の前記斜角が１２５〜１４５度の範囲または２１５〜２３５度の範囲である、請求項６または７に記載の砂型造型機。
【請求項１１】
前記非接触検出システム（３９）が少なくとも１つの３Ｄスキャナを備える、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の砂型造型機（１、７５）。
【請求項１２】
前記非接触検出システム（３９）が、前記基準パターン（９０）の前記パターン面上に照明線（８９）を形成する細長い光ビームを形成するように適合されたレーザーベース照明システムを備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載の砂型造型機（１、７５）。
【請求項１３】
コンピュータシステム（２３）が、前記砂型部品（２、７６、７７、８５）の前記基準パターン（２８、２９、３０、３１、８１、８６、９０）のパターン面上に位置するいくつかの点の前記検出された位置を受信するように適合されており、前記コンピュータシステム（２３）は、前記受信された検出位置に基づいてカーブフィッティングを実行し、それによって座標系における曲線の各位置を推定するように適合され、前記曲線は断面で見た前記基準パターン（２８、２９、３０、３１、８１、８６、９０）の前記パターン面を表し、前記コンピュータシステム（２３）は、前記曲線に関連する１つまたは複数の基準点の１つまたは複数の位置を計算するように適合される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の砂型造型機。
【請求項１４】
基準パターンブロック（２４、２５、２６、２７）の少なくとも１つは、砂型部品（２）の角部に基準パターン（２８、２９、３０、３１、８１）を形成するように配置され、前記基準パターンは、前記成形チャンバ（３）の前記長手方向に連続する、前記チャンバ頂壁（４）に対して直角に配置される少なくとも２つの平面（ｌ１、ｍ１、ｎ１）の第１の組（４２）を含み、前記第１の組（４２）の各平面は、前記第１の組の前記平面の別の１つに対して斜角で配置され、前記基準パターン（２８、２９、３０、３１、８１）は、前記成形チャンバ（３）の前記長手方向に連続する、前記チャンバ側壁（６）に対して直角に配置される少なくとも２つの平面（ｌ２、ｍ２、ｎ２）の第２の組（４３）を含み、前記第２の組（４３）の各平面は、前記第２の組の前記平面の別の１つに対して斜角で配置され、第１の非接触距離測定装置（３９）が、前記固められた砂型部品（２）と前記非接触距離測定装置（３９）との間の前記変位方向（８２）での前記相対変位の際に、前記第１の組（４２）の前記少なくとも２つの平面（ｌ１、ｍ１、ｎ１）が連続的に前記非接触距離測定装置（３９）を相対的に通過する結果として、前記基準パターン（２８、２９、３０、３１、８１）までの可変距離を測定するように配置され、第２の非接触距離測定装置（３９）が、前記固められた砂型部品（２）と前記非接触距離測定装置（３９）との間の前記変位方向（８２）での前記相対変位の際に、前記第２の組（４３）の前記少なくとも２つの平面（ｌ２、ｍ２、ｎ２）が連続的に前記非接触距離測定装置（３９）を相対的に通過する結果として、前記基準パターン（２８、２９、３０、３１、８１）までの前記可変距離を測定するように配置される、請求項１から１３のいずれか一項に記載の砂型造型機。
【請求項１５】
前記基準パターンブロック（２４、２５）は、互いに重なって嵌め込まれた少なくとも２つの四角錐台ピラミッド（４７、４８、４９）から組み合わせた要素（４６）の４分の１の形状を有し、低い方に位置する四角錐台ピラミッドの頂部が高い方に位置する四角錐台ピラミッドの底に一致し、前記４分の１を形成するために、前記要素（４６）はその中心線に沿って、前記四角錐台ピラミッド（４７、４８、４９）の隣接する横表面の対称線（５０）を通って分割されている、請求項１から１４のいずれか一項に記載の砂型造型機。
【請求項１６】
コンピュータシステム（２３）が、前記固められた砂型部品と前記非接触距離測定装置（３９）との間の前記変位方向（８２）での前記相対変位の際に、いくつかの距離測定値を前記非接触距離測定装置（３９）から受信するように適合され、前記コンピュータシステム（２３）は前記受信された距離測定値に基づいてカーブフィッティングを実行し、それにより、座標系におけるいくつかの直線の各位置を推定するように適合され、各直線は、断面で見た前記基準パターン（２８、２９、３０、３１、８１）の前記少なくとも２つの平面（ｌ、ｍ、ｎ）のそれぞれ１つを表し、前記コンピュータシステム（２３）は、そのような直線の間の１つまたは複数の交点（Ａ、Ｂ）の１つまたは複数の位置を計算するように適合される、請求項１から１５のいずれか一項に記載の砂型造型機。
【請求項１７】
いくつかの非接触距離測定装置（３９）を含む組が、前記固められた砂型部品（２）の前記移動経路（１７）を少なくとも部分的に囲む測定ブーム（４１、８０）に取り付けられ、前記組は、少なくとも、第１の方向の距離を測定するように配置された非接触距離測定装置（３９）と、前記第１の方向とは異なる第２の方向の距離を測定するように配置された非接触距離測定装置（３９）とを含む、請求項１から１６のいずれか一項に記載の砂型造型機。
【請求項１８】
前記チャンバ端壁（７、８）のそれぞれに、砂型部品（２）にパターンを形成するように適合されたパターン（１２、１３）を有するパターンプレート（１０、１１）が設けられ、コンベヤ（１６）が、整列し相互に当接する構成のいくつかの固められた砂型部品（２）を、前記成形チャンバ（３）の前記長手方向に対応する搬送方向（Ｄ）の移動経路（１７）に沿って進行させるように適合される、請求項１から１７のいずれか一項に記載の砂型造型機。
【請求項１９】
非接触距離測定装置（３９）が固定的に配置され、位置センサ（５５）が、前記固められた砂型部品と前記非接触距離測定装置（３９）との間の相対位置の測定を、前記固められた砂型部品（２）の前記搬送方向（Ｄ）の位置の形態で行うように適合され、前記位置センサ（５５）は、いわゆる自動鋳型コンベヤ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｍｏｕｌｄ  Ｃｏｎｖｅｙｏｒ：ＡＭＣ）、またはいわゆる精密鋳型コンベヤ（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｍｏｕｌｄ  Ｃｏｎｖｅｙｏｒ：ＰＭＣ）に連結される、請求項１８に記載の砂型造型機。
【請求項２０】
非接触距離測定装置（３９）の組が、前記固められた砂型部品の前記移動経路（１７）に沿って配置され、前記組は、砂型部品（２）の左上角部の基準パターン（２８、２９）までの、少なくとも実質的に垂直な方向の距離および少なくとも実質的に水平な方向の距離をそれぞれ測定するように配置された２つの非接触距離測定装置（３９）と、砂型部品（２）の右上角部の基準パターン（２８、２９）までの、少なくとも実質的に垂直な方向の距離および少なくとも実質的に水平な方向の距離をそれぞれ測定するように配置された２つの非接触距離測定装置（３９）と、砂型部品（２）の左下角部の、またはその上方の基準パターン（３０、３１）までの少なくとも実質的に水平方向の距離を測定するように配置された１つの非接触距離測定装置（３９）と、砂型部品（２）の右下角部の、またはその上方の基準パターン（３０、３１）までの少なくとも実質的に水平方向の距離を測定するように配置された１つの非接触距離測定装置（３９）とを含む、請求項１８または１９に記載の砂型造型機。
【請求項２１】
２つの成形チャンバがマッチプレートによって分離され、前記砂型造型機が、前記２つの成形チャンバ内のそれぞれの２つの砂型部品（７６、７７）を同時に圧縮し、続いて前記マッチプレートを取り外し、前記２つの砂型部品（７６、７７）を互いに重ねて位置させて完全な砂型を形成するように適合され、前記非接触距離測定装置（３９）は、互いに重なって位置する前記２つの砂型部品（７６、７７）の前記基準パターン（８１）までの可変距離を測定するように配置される、請求項１から１７のいずれか一項に記載の砂型造型機（７５）。
【請求項２２】
溶融注入装置（２２）が、前記移動経路（１７）に沿って前記搬送方向（Ｄ）に自動的に位置するように適合され、コンピュータシステム（２３）が、前記砂型造型機（１）と前記溶融注入装置（２２）との間に位置する砂型部品（２）に関連付けられる曲線に関連する少なくとも１つの基準点（Ｃ）の、計算された１つまたは複数の位置に基づいて、前記溶融注入装置（２２）の前記位置を制御するように適合される、請求項１８から２０のいずれか一項に記載の砂型造型機（１）を備える鋳物製造ライン（２１）。
【請求項２３】
いくつかの非接触距離測定装置（３９）を含む組が、前記砂型造型機（１、７５）の直後、溶融注入装置（２２）の直前、および溶融注入装置（２２）の直後のうちの１つまたは複数の位置において、前記固められた砂型部品（２、７６、７７、８５）の前記移動経路（１７）に隣接して配置される、請求項１から２１のいずれか一項に記載の砂型造型機（１、７５）を含む鋳物製造ライン（２１）。
【請求項２４】
コンピュータシステム（２３）が、曲線に関連する少なくとも２つの基準点（Ｃ）の計算された位置に基づいて溶融物の注入を停止するように溶融注入装置（２２）を制御するように適合され、前記少なくとも２つの基準点（Ｃ）は、相互に当接する構成で位置する２つの砂型部品（２、７６、７７、８５）のそれぞれに関連付けられる、請求項１から２１のいずれか一項に記載の砂型造型機（１、７５）を備える鋳物製造ライン（２）。
【請求項２５】
砂型部品（２、７６、７７、８５）の製造方法であって、充填作業中の成形チャンバ（３）が砂で満たされ、前記砂がその後固められ、前記成形チャンバ（３）は、チャンバ頂壁（４）と、チャンバ底壁（５）と、２つの対向するチャンバ側壁（６）と、２つの対向するチャンバ端壁（７、８）とから形成され、前記成形チャンバ（３）は、チャンバ壁に設けられた少なくとも１つの砂充填口（９）を介して砂で満たされ、鋳型または鋳型部品（２、７６、７７、８５）には、パターンを有するパターンプレート（１０、１１）が設けられた前記チャンバ端壁（７、８）の少なくとも１つによってパターンが設けられ、少なくとも一つの前記チャンバ端壁（７、８）を前記成形チャンバ（３）の長手方向（ＬＤ）に変位させることによって前記成形チャンバ（３）の内部で砂が固められ、少なくとも１つの前記パターンプレート（１０、１１）に関連し、かつ少なくとも１つの前記パターンプレート（１０、１１）に対して固定された関係で位置する少なくとも１つの基準パターンブロック（２４、２５、２６、２７）によって、基準パターン（２８、２９、３０、３１、８１、８６、９０）が砂型部品（２、７６、７７、８５）の外面（３２、３３、３４、３５、３６）に形成され、前記固められた砂型部品（２、７６、７７、８５）の移動経路（１７）に隣接して配置された非接触検出システム（３９）によって、前記砂型部品（２、７６、７７、８５）の前記基準パターン（２８、２９、３０、３１、８１、８６、９０）のパターン面の位置が検出される、製造方法において、前記少なくとも１つの基準パターンブロック（２４、２５、２６、２７）が、前記成形チャンバ（３）の前記長手方向（ＬＤ）に対応する前記砂型部品（２、７６、７７、８５）の長手方向（ｌｄ）に変化する接線を有するパターン面を含む、対応する基準パターン（２８、２９、３０、３１、８１、８６、９０）を形成し、前記非接触検出システム（３９）は、前記砂型部品（２、７６、７７、８５）の前記長手方向において前記基準パターン（２８、２９、３０、３１、８１、８６、９０）の前記パターン面に分布するいくつかの異なる点の位置を検出し、前記砂型部品（２、７６、７７、８５）の前記長手方向の前記接線が前記点の少なくとも２つの間で異なる、砂型部品（２、７６、７７、８５）の製造方法。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの基準パターンブロック（２４、２５、２６、２７）が、前記成形チャンバ（３）の前記長手方向に連続する少なくとも２つの平面（ｌ、ｍ、ｎ）を含む基準パターン（２８、２９、３０、３１、８１）を形成し、各平面（ｌ、ｍ、ｎ）は、前記平面（ｌ、ｍ、ｎ）の別の１つに対して斜角で配置される、請求項２５に記載の砂型部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砂型部品を製造するための砂型造型機に関する。この砂型造型機は、チャンバ頂壁と、チャンバ底壁と、２つの対向するチャンバ側壁と、２つの対向するチャンバ端壁と、によって形成される成形チャンバを備える。チャンバ壁には少なくとも１つの砂充填口が設けられ、チャンバ端壁の少なくとも１つには、砂型部品にパターンを形成するように適合されたパターンを有するパターンプレートが設けられる。チャンバ端壁の少なくとも１つは、成形チャンバ内に供給された砂を固めるために成形チャンバの長手方向に変位可能であり、少なくとも１つのパターンプレートが少なくとも１つの基準パターンブロックに関連付けられ、この基準パターンブロックは、前記パターンプレートのパターンに対して一定の関係で位置し、砂型部品の外面に基準パターンを形成するように適合される。非接触検出システムが、固められた砂型部品の移動経路に隣接して配置され、砂型部品の基準パターンのパターン面の位置を検出するように適合される。
【背景技術】
【０００２】
自動成形機では、ＤＩＳＡ  ＭＡＴＣＨ（登録商標）横型無枠マッチプレート機で採用されているようなマッチプレート技術、およびＤＩＳＡＭＡＴＩＣ（登録商標）技術などの縦型無枠砂型技術の、２つの異なるタイプの機械または技術を使用することが多い。
【０００３】
マッチプレート技術によれば、互いに逆側を向く両側面に造型パターンを有するマッチプレートが、２つの成形チャンバの間に挟まれている。第１および第２の砂型半部を同時に成形する間、マッチプレートのパターンは各成形チャンバ内に延びている。各成形チャンバには、壁を横切って延在するスリット状の砂入口開口が配置されている。
【０００４】
スリット状の開口を通って、砂が各成形チャンバに同時に吹き込まれる。その後、対向して配置されたプレス板の動きがマッチプレートに向かう方向に同時に変位することによって、砂が圧搾される。圧搾後、成形チャンバを互いに離して移動させ、マッチプレートを取り外し、最終的に中子を鋳型内に配置する。次いで、鋳型を閉じてチャンバから押し出し、鋳型は金属鋳物を製造するために液体金属を注ぐ準備が整う。
【０００５】
ＤＩＳＡＭＡＴＩＣ（登録商標）技術などの縦型無枠砂型技術によれば、パターンプレートをそれぞれ備えた第１および第２のプレートが、成形チャンバの両端に対向配置されている。単一の鋳型部品の成形中、パターンプレートのパターンは、成形チャンバの各端部内に延びている。典型的には、成形チャンバの上部には、壁を横切って延びるスリット状の砂入口開口が配置される。
【０００６】
砂は、スリット状の開口を通って成形チャンバに吹き込まれる。その後、第１および／または第２のプレートの変位によって、プレートが互いに向かい合う方向に相対的に移動し、それらの間の砂を圧搾する。砂型部品は、成形チャンバから取り出された後、コンベヤ上に予め成形された砂型部品に隣接して配置される。これにより、２つの隣接する砂型部品が完全な砂型を形成する。これら２つの砂型部品によって形成される空洞は、金属製品のその後の鋳造のための空洞を構成する。
【０００７】
米国特許第４７２４８８６号明細書（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ、Ｉｎｃ．）は、鋳型製造機の動作中に連携するモールド部の位置ずれを検出するための装置および方法を開示している。この鋳型製造機は、鋳型表面の外部に長方形の基準マークを形成する装置と、隣接する２つの外部基準マーク間の位置ずれを段階的に検出することにより、モールド部の内部の型穴の位置ずれを検出する非接触距離測定装置とを備えている。距離測定装置は、基準マークが測定装置の視野内を通過する際に、最初に測定距離の段階的な増加を検出する。基準マークが視野内にある時間中に、この距離が以前に確立された閾値公差よりも大きい量で段階的に変化する場合、これは内部の位置ずれを示し、システム制御ユニットのディスプレイを介してオペレータに信号が送られる。次にオペレータは、モールド部の進行を停止させ、位置ずれの原因となっている問題を修正することを選択でき、または、製造ラインを停止する前にオペレータが様子を見て、いくつかの後続のモールド部の位置ずれをチェックすることによって、位置ずれが単独の問題であるか永続的な問題であるかを確認することができる。しかしながら、この方法によれば、距離測定の正確度には限界があり、位置ずれの表示は、閾値公差よりも大きな距離変化が測定された場合にのみ与えられる。位置ずれの度合いの程度は、オペレータには示されない。さらにこの構造では、隣接するモールド部の垂直方向、横方向、および回転方向の相互の位置ずれを検出することができるが、隣接するモールド部間の予想される間隙の幅、鋳型の膨張、および鋳型の寸法などの他のパラメータを、この構造によって検出することはできない。
【０００８】
米国特許第５６９７４２４号明細書（Ｄａｎｓｋ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉ  Ｓｙｎｄｉｋａｔ  Ａ／Ｓ）は、鋳物砂を圧縮することによって鋳型を製造するための成形ステーションと、注入ステーションと、抽出ステーションとを備える、自動的に動作する成形鋳造プラントを記載している。新しく固められたモールド部が、鋳物砂を圧縮することによってそのモールド部を形成した１つまたは複数のパターンから解放されるとき、いくらかの鋳物砂がパターンに付着し、それによって、オペレータが直ちに気付くことなく、形成された鋳造キャビティ内に凹みの形態の誤差が生じることがある。このような状況を検出するために、１つまたは複数の処理工程および／またはその結果を示すいくつかのビデオカメラが、対応する画像情報を中央制御手段に送信し、その画像情報が「理想的な」画像情報、例えば正しく進行する処理工程に基づく、以前に読み込まれた画像情報と比較される。この比較の結果に基づいて、中央制御手段は、望ましくない動作状態または不良鋳造品が回避されるように、影響を受けるステーションを制御する。しかしながらこの方法は、例えば垂直方向、横方向、および回転方向の相互の位置ずれ、ならびに隣接するモールド部間の予想される間隙の幅など、隣接するモールド部の相互の位置ずれに関する十分に正確な情報を提供しない場合がある。さらに、この構造によって、鋳型の膨張および鋳型の寸法を非常に正確に検出することはできない。
【０００９】
特開平４−１９０９６４号公報には、砂型造型機を備えた無枠鋳造ラインが開示されている。砂型ラインの間欠コンベヤ上を搬送される隣接する砂型間の境界領域は、ＴＶカメラによって撮像され、ビデオ信号が処理される。これにより、隣接する砂型間の境界線が決定され、送り方向の２本の境界線間の幅によって砂型の送り方向の長さが決定される。このようにして、この砂型長さに基づいて、間欠コンベヤ上の砂型ラインにおける任意の砂型の位置を決定することができる。しかしながら、このようにして砂型の厚さを決定できるものの、隣接する鋳型部品の垂直方向、横方向、および回転方向の相互の位置ずれなどの誤差、ならびに隣接する鋳型部品間の予想される間隙の幅などの他のパラメータは、このシステムによって検出することはできない。
【００１０】
米国特許第４７７４７５１号明細書は鋳造工程に関し、特に電気光学センサユニットを用いたインプロセス検査およびポストプロセス検査に関する。主に対処されているのは、鋳型が正しくない場合に注入を中止する正確さおよび制御手順を保証するための鋳型および中子の検査、中子ライン上の中子の検査、パターンの砂の付着の検査、ならびに完成された鋳物の通路の異物、過剰または不十分な資源、および正確な位置決め関係などの検査、さらにロボット式フラッシュ研磨機の制御である。開示されているのは、連続する鋳型ライン上の鋳型を検査するシステムであって、以下のいずれかまたはすべてを含む。中子が完全であること（欠けていない）、中子が下型に適切にドラッグモールド（配向、高さ）に位置していること、鋳型中の砂が適切なサイズを有し、損傷がないこと、上型および下型のピンおよびピンホールが適切なサイズを有し、ドラッグモールドが適切な対合を可能にするのに十分に良好な状態にあることである。これらの実施形態の文脈において、固定型のセンサおよびプログラム可能に可動のセンサの両方が示されている。しかしながらこのシステムは、隣接する鋳型部品の垂直方向、横方向、および回転方向の相互の位置ずれ、ならびに隣接する鋳型部品間の予想される間隙の幅などの他のパラメータなど、完全な鋳型を形成する２つの鋳型部品の相互の位置決めに関する誤差を検出することはできない。
【００１１】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２０２０２０号明細書には、無枠鋳型製造および搬送システムにおいて鋳造システムの底部注入孔を鋳型のスプルー上方に位置させる処理が開示されている。鋳型製造および搬送動作が終了し、鋳型が停止するとすぐに、スプルー上方の注入孔位置が検査され、位置の誤差が検出される。位置決め装置は、（ｉ）スプルー上方の注入孔の位置を決定するための測定システムと、（ｉｉ）搬送システムに対する鋳造システムの縦方向および横方向の調整のための位置決めシステムと、（ｉｉｉ）位置決めシステムを制御するための測定処理システムとを備える。測定システムは、ビデオ、レーザー、レーダー、または超音波カメラの形態を有することができ、付属の測定変数処理システムを備える。この方法は鋳造を遅滞なく実施することができ、迅速かつ正確な注入孔の位置決めを行うために鋳型の厚さおよび搬送システム内の公差を補償することができるので、無枠鋳型の金属物品の鋳造に有用である。
【発明の概要】
【００１２】
本発明の目的は、隣接する砂型部品の相互の位置ずれをより正確に検出することができる砂型造型機および砂型部品製造方法を提供することである。
【００１３】
この目的に鑑み、少なくとも１つの基準パターンブロックは、成形チャンバの長手方向に変化する接線を有する面を含み、この面は、砂型部品の対応する長手方向に変化する接線を有するパターン面を含む、対応する基準パターンを形成するように適合される。さらに非接触検出システムが、砂型部品の長手方向において基準パターンのパターン面に分布するいくつかの異なる点の位置を検出するように適合され、砂型部品の長手方向の接線は前記点の少なくとも２つの間で異なる。
【００１４】
このように、基準パターンのパターン面に分布するいくつかの異なる点の位置の検出に基づいて、パターン面を表す既知の曲線の位置および向きを決定または推定してもよく、さらにそれに基づいて、前記既知の曲線の１つまたは複数の基準点の１つまたは複数の位置を決定または推定してもよい。このような基準点の位置を、基準点の理想的な位置または理論上の位置と比較してもよい。これにより、隣接する砂型部品の相互の位置ずれを非常に正確に検出することができる。さらに、他のパラメータの中でも、隣接する砂型部品間の予想される間隙の幅、鋳型の膨張、および鋳型の寸法を、この構造によって検出することができる。これにより、実際の状況が許容可能かどうかを評価することができる。
【００１５】
一実施形態では、少なくとも１つの基準パターンブロックは、成形チャンバの高さ方向に変化する接線を有する面を含み、この面は、砂型部品の対応する高さ方向に変化する接線を有するパターン面を含む、対応する基準パターンを形成するように適合される。非接触検出システムが、砂型部品の高さ方向において基準パターンのパターン面に分布するいくつかの異なる点の位置を検出するように適合され、砂型部品の高さ方向の接線は前記点の少なくとも２つの間で異なる。これにより、単一の基準パターンブロックによって、砂型部品の角部の点の実際の３次元位置が決定され得る。
【００１６】
一実施形態では、少なくとも１つの基準パターンブロックは、成形チャンバの長手方向の第１の位置に第１の接線を有する第１の面部と、成形チャンバの長手方向の第２の位置に第２の接線を有する第２の面部とを含む。第２の接線は第１の接線とは異なる。第１および第２の面部は、砂型部品の長手方向の第１の位置に第１のパターン接線を有する第１のパターン面部と、砂型部品の長手方向の第２の位置に第２のパターン接線を有する第２のパターン面部とを含む、対応する基準パターンを形成するように適合される。第２のパターン接線は第１のパターン接線とは異なる。非接触検出システムが、砂型部品の長手方向において、基準パターンの第１および第２のパターン面部の両方にわたって少なくとも実質的に均一に分布するいくつかの異なる点の位置を検出するように適合される。
【００１７】
一実施形態では、少なくとも１つの基準パターンブロックは、成形チャンバの高さ方向の第３の位置に第３の接線を有する第３の面部と、成形チャンバの高さ方向の第４の位置に第４の接線を有する第４の面部とを含む。第４の接線は第３の接線とは異なる。第３および第４の面部は、砂型部品の高さ方向の第３の位置に第３のパターン接線を有する第３のパターン面部と、砂型部品の高さ方向の第４の位置に第４のパターン接線を有する第４のパターン面部とを有する、対応する基準パターンを形成するように適合される。第４のパターン接線は第３のパターン接線とは異なる。非接触検出システムが、砂型部品の高さ方向において、基準パターンの第３および第４のパターン面部の両方にわたって少なくとも実質的に均一に分布するいくつかの異なる点の位置を検出するように適合される。
【００１８】
一実施形態では、少なくとも１つの基準パターンブロックが球状の対称面を含む。基準パターンの対応する球状の対称パターン面の中心は、基準パターンの基準点として機能してもよい。
【００１９】
一実施形態では、少なくとも１つの基準パターンブロックは、成形チャンバの長手方向に交互に続く、少なくとも２つの平坦面の１つの組を含み、この組は、砂型部品の対応する長手方向に交互に続く少なくとも２つの平面の１つの組を含む、対応する基準パターンを形成するように適合される。各平坦面は、平坦面の別の１つに対して斜角で配置される。これにより、基準パターンまでの可変距離の測定に基づいて、少なくとも２つの平面のそれぞれを表す直線の位置および向きを決定することができ、それに基づいて、そのような直線の間の１つまたは複数の交点の１つまたは複数の位置を決定することができる。このような交点の位置は、交点の理想的な位置または理論上の位置と比較されてもよい。これにより、隣接する砂型部品の相互の位置ずれを非常に正確に検出することができる。さらに、他のパラメータの中でも、隣接する砂型部品間の予想される間隙の幅、鋳型の膨張、および鋳型の寸法を、この構造によって検出することができる。
【００２０】
一実施形態では、前記少なくとも２つの平坦面はそれぞれ、成形チャンバの長手方向に対して斜角を形成する。これにより、基準パターンの平面を基準パターンブロックからより良好に解放することができ、したがって砂型部品におけるより正確な形成が可能となるため、検出されるパラメータの正確度が改善され得る。
【００２１】
一実施形態では、基準パターンブロックの外部で測定された２つの平坦面間の斜角は、９５度〜１７５度の範囲または１８５度〜２６５度の範囲である。これにより、基準パターンの平面を基準パターンブロックからさらに良好に解放することができ、したがって砂型部品におけるより正確な形成が可能となるため、検出されるパラメータの正確度がさらに改善され得る。
【００２２】
一実施形態では、砂型部品の外部で測定された２つの平面間の斜角は、１１５度〜１５５度の範囲または２０５度〜２４５度の範囲である。これにより、基準パターンの平面を基準パターンブロックからさらに良好に解放することができ、したがって砂型部品におけるより正確な形成が可能となるため、検出されるパラメータの正確度がより一層改善され得る。
【００２３】
一実施形態では、砂型部品の外部で測定された２つの平面間の斜角は、１２５度〜１４５度の範囲または２１５度〜２３５度の範囲である。これにより、基準パターンの平面を基準パターンブロックからさらに良好に解放することができ、したがって砂型部品におけるより正確な形成が可能となるため、検出されるパラメータの正確度が最適化され得る。
【００２４】
一実施形態では、非接触検出システムが少なくとも１つの電気光学センサユニットを備える。
【００２５】
一実施形態では、非接触検出システムが少なくとも２つの電気光学センサユニットを備え、各電気光学センサユニットは、固められた砂型部品上の各基準パターンのパターン面上に位置するいくつかの点の位置を検出するように適合される。これにより、各電気光学センサユニットを特定の基準パターンに専用にさせ、または集中させることができるので、より高い正確度を得ることができる。
【００２６】
一実施形態では、電気光学センサユニットは、好ましくはブームまたはフレームによって、相互に一定の位置に配置される。これにより、各電気光学センサユニットを他の電気光学センサユニットに対して正確に位置決めできるので、より一層高い正確度を得ることができる。
【００２７】
一実施形態では、非接触検出システムが少なくとも１つのデジタルカメラを備える。
【００２８】
一実施形態では、非接触検出システムが少なくとも１つの３Ｄスキャナを備える。
【００２９】
一実施形態では、非接触検出システムが、基準パターンのパターン面上に照明線を形成する細長い光ビームを形成するように適合された、レーザーベース照明システムを備える。これにより、細長い光ビームとは異なる角度でパターン面に向けられるカメラなどの電気光学センサユニットによって、パターン面上の照明線の位置および歪み形状を理論上の形態と比較することができる。これにより、パターン面を表す既知の曲線の位置および向きを決定または推定することができ、さらにそれに基づいて、前記既知の曲線の１つまたは複数の基準点の１つまたは複数の位置を決定または推定することができる。
【００３０】
一実施形態では、レーザーベース照明システムが、プリズムによって細長い光ビームを形成するように適合される。
【００３１】
一実施形態では、非接触検出システムが、基準パターンのパターン面上の線に沿って光ビームを掃引するように適合された、レーザーベース照明システムを備える。これにより、基準パターンのパターン面上に照明線を形成する細長い光ビームの上述した利点を、プリズムなしで得ることができる。
【００３２】
一実施形態では、非接触検出システムが、基準パターンのパターン面上に第１の照明線を形成する第１の細長い光ビームを形成するように適合された、第１のレーザーベース照明システムを備える。非接触検出システムは、基準パターンのパターン面上に第２の照明線を形成する第２の細長い光ビームを形成するように適合された、第２のレーザーベース照明システムを備える。前記第１および第２の線は砂型部品の長手方向に延び、第２の細長い光ビームは、第１の細長い光ビームに対して好ましくは９０度の角度を形成する。これにより、単一の基準パターンブロックによって、砂型部品の角部の点の実際の３次元位置が決定され得る。
【００３３】
一実施形態では、非接触検出システムが非接触距離測定装置を備える。
【００３４】
一実施形態では、非接触検出システムが、レーザーベース距離センサの形態の非接触距離測定装置を備える。これにより、経済的な方法で正確な測定値を得ることができる。
【００３５】
一実施形態では、非接触距離測定装置が回転可能に配置され、それによって、砂型部品が固定的に配置されたときに、基準パターンのパターン面上の線に沿って分布するいくつかの点までの距離測定を行うように適合される。これにより、非接触距離測定装置と基準パターンのパターン面との間の直線的な変位を伴うことなく、測定を行うことができる。
【００３６】
一実施形態では、コンピュータシステムが、砂型部品の基準パターンのパターン面に位置するいくつかの点の検出された位置を受信するように適合される。このコンピュータシステムは、前記受信された検出位置に基づいてカーブフィッティングを実行し、それにより、断面で見た基準パターンのパターン面を表す曲線の座標系における各位置を推定するように適合される。さらにコンピュータシステムは、この曲線に関連する１つまたは複数の基準点の１つまたは複数の位置を計算するように適合される。これにより、曲線に関連する１つまたは複数の基準点の１つまたは複数の位置が自動的に決定され得る。このような基準点の位置を、基準点の理想的な位置または理論上の位置と自動的に比較してもよい。
【００３７】
一実施形態では、非接触距離測定装置は、固められた砂型部品と非接触距離測定装置との間の変位方向での相対変位の際に、砂型部品の基準パターンまでの可変距離を測定するように適合されており、前記変位方向は砂型部品の長手方向に対応する。
【００３８】
一実施形態では、非接触距離測定装置は、変位方向に対して直角方向の距離を測定するように配置される。これにより、関連づけられるコンピュータシステムにおける計算が簡略化され得る。
【００３９】
一実施形態では、少なくとも１つの基準パターンブロックが、砂型部品の角部に基準パターンを形成するように配置される。前記基準パターンは、成形チャンバの長手方向に交互に続く、チャンバ頂壁に対して直角に配置される少なくとも２つの平面の第１の組を含み、第１の組の各平面は、第１の組の平面の別の１つに対して斜角で配置される。前記基準パターンは、成形チャンバの長手方向に交互に続く、チャンバ側壁に対して直角に配置される少なくとも２つの平面の第２の組を含み、第２の組の各平面は、第２の組の平面の別の１つに対して斜角で配置される。第１の非接触距離測定装置が、固められた砂型部品と非接触距離測定装置との間の変位方向での相対変位の際に、第１の組の少なくとも２つの平面が連続して非接触距離測定装置を相対的に通過する結果として、基準パターンまでの可変距離を測定するように配置され、第２の非接触距離測定装置が、固められた砂型部品と非接触距離測定装置との間の変位方向での相対変位の際に、第２の組の少なくとも２つの平面が連続して非接触距離測定装置を相対的に通過する結果として、基準パターンまでの可変距離を測定するように配置される。これにより、単一の基準パターンブロックによって、砂型部品の角部の点の実際の３次元位置が決定され得る。
【００４０】
一実施形態では、第１の非接触距離測定装置が第１の測定方向の距離を測定するように配置され、第２の非接触距離測定装置が、第１の測定方向とは異なる第２の測定方向の距離を測定するように配置される。これによりデータを、３次元空間における位置決めのために利用可能とすることができる。
【００４１】
構造的に特に有利な実施形態では、基準パターンブロックは、互いに重なって嵌め込まれた少なくとも２つの四角錐台ピラミッドから組み合わせた要素の４分の１の形態を有し、低い方に位置する四角錐台ピラミッドの頂部が高い方に位置する四角錐台ピラミッドの底に一致し、前記４分の１を形成するために、前記要素はその中心線に沿って、四角錐台ピラミッドの隣接する横表面の対称線を通って分割されている。
【００４２】
一実施形態では、砂型部品と接触することを意図された基準パターンブロックのすべての面に、成形チャンバの長手方向に対する抜き勾配が形成される。これにより、基準パターンの全面が基準パターンブロックからより良好に解放されるので、検出されるパラメータの正確度を改善でき、したがって砂型部品における基準パターンの平面の形成をより正確に行うことができる。
【００４３】
一実施形態では、コンピュータシステムは、固められた砂型部品と非接触距離測定装置との間の変位方向での相対変位の際に、いくつかの距離測定値を非接触距離測定装置から受信するように適合される。コンピュータシステムは、前記受信された距離測定に基づいてカーブフィッティングを実行し、それによって、断面で見た基準パターンの少なくとも２つの平面の１つをそれぞれ示す、座標系におけるいくつかの直線の各位置を推定するように適合される。さらにコンピュータシステムは、そのような直線の間の１つまたは複数の交点の１つまたは複数の位置を計算するように適合される。これにより、そのような直線の間の１つまたは複数の交点の１つまたは複数の位置が自動的に決定され得る。このような交点の位置を、交点の理想的な位置または理論上の位置と自動的に比較してもよい。
【００４４】
一実施形態では、コンピュータシステムは、カーブフィッティングを実行し、それにより、固められた砂型部品と非接触距離測定装置との間の変位方向での相対変位の際に、固められた砂型部品と非接触距離測定装置との間の相対位置の測定に付加的に基づいて、いくつかの直線の各位置を推定するように適合される。これにより、固められた砂型部品の搬送方向の進行速度が一定でなくても、カーブフィッティングによっていくつかの直線の各位置を推定することができる。
【００４５】
一実施形態では、位置センサが、固められた砂型部品と非接触距離測定装置との間の相対位置の測定を行うように適合され、位置センサは、磁歪原理に基づいて動作する非接触絶対位置センサの形態を有する。
【００４６】
構造的に特に有利な実施形態では、いくつかの非接触距離測定装置を含む組が、固められた砂型部品の移動経路を少なくとも部分的に囲む測定ブームに取り付けられ、この組は少なくとも、第１の方向の距離を測定するように配置された非接触距離測定装置と、第１の方向とは異なる第２の方向の距離を測定するように配置された非接触距離測定装置とを備える。
【００４７】
一実施形態では、コンベヤが、固められた砂型部品と非接触距離測定装置との間の変位方向での相対変位を達成するために、移動経路に沿って固められた砂型部品を進行させるように適合される。これにより、非接触距離測定装置による距離の測定に必要な前記相対変位を、コンベヤによって達成することができ、これはいずれにしても、固められた砂型部品を移動経路に沿って搬送するのに必要であり得る。これにより、非接触距離測定装置を変位させるための別個の装置を回避することができる。
【００４８】
一実施形態では、非接触距離測定装置は、固められた砂型部品と非接触距離測定装置との間の変位方向での相対変位を達成するために、変位可能に配置される。これにより、固められた砂型部品が静止し、搬送されなくても、非接触距離測定装置による距離の測定に必要な前記相対変位が達成され得る。さらに、砂型造型機がマッチプレート技術に従って動作する場合、２つの砂型部品を互いに重ねて位置させることでコンベヤ上に完全な砂型を形成してもよく、非接触距離測定装置を、前記相対変位を実現するために垂直方向に変位させてもよい。この場合の前記相対変位は、砂型部品の搬送方向ではない方向となる。
【００４９】
一実施形態では、各チャンバ端壁に、砂型部品にパターンを形成するように適合されたパターンを有するパターンプレートが設けられ、コンベヤは、整列し相互に当接する構成のいくつかの固められた砂型部品を、成形チャンバの長手方向に対応する搬送方向に移動経路に沿って進行させるように適合される。これにより砂型造型機は、ＤＩＳＡＭＡＴＩＣ（登録商標）などの縦型砂型無枠成形技術で動作することができる。
【００５０】
一実施形態では、非接触距離測定装置が固定的に配置され、位置センサが、固められた砂型部品と非接触距離測定装置との間の相対位置の測定を、固められた砂型部品の搬送方向の位置の形態で行うように適合され、位置センサは、いわゆる自動鋳型コンベヤ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｍｏｕｌｄ  Ｃｏｎｖｅｙｏｒ：ＡＭＣ）、いわゆる精密鋳型コンベヤ（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｍｏｕｌｄ  Ｃｏｎｖｅｙｏｒ：ＰＭＣ）、またはいわゆる同期ベルトコンベヤ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄ  Ｂｅｌｔ  Ｃｏｎｖｅｙｏｒ：ＳＢＣ）に連結される。
【００５１】
一実施形態では、非接触距離測定装置の組が、固められた砂型部品の移動経路に沿って配置され、この組は、砂型部品の左上角部の基準パターンまでの、少なくとも実質的に垂直な方向の距離および少なくとも実質的に水平な方向の距離をそれぞれ測定するように配置された２つの非接触距離測定装置と、砂型部品の右上角部の基準パターンまでの、少なくとも実質的に垂直な方向の距離および少なくとも実質的に水平な方向の距離を測定するように配置された２つの非接触距離測定装置と、砂型部品の左下角部の、またはその上方の基準パターンまでの少なくとも実質的に水平方向の距離を測定するように配置された１つの非接触距離測定装置と、砂型部品の右下角部の、またはその上方の基準パターンまでの少なくとも実質的に水平方向の距離を測定するように配置された１つの非接触距離測定装置とを含む。これによって、垂直方向、横方向、および回転方向の相互の位置ずれ、ならびに隣接するモールド部間の予想される間隙の幅を非常に正確に検出することができる。さらに、他のパラメータの中でも、隣接するモールド部間の予想される間隙の幅、鋳型の膨張、および鋳型の寸法を、この構造によって検出することができる。それでもこの構造によって、固められた砂型部品の移動経路の下の非接触距離測定装置の複雑な構造が回避され得る。
【００５２】
一実施形態では、追加の非接触距離測定装置が、砂型部品の左下角部の、またはその上方の基準パターンまでの距離を上方向または下方向に斜めに測定するように配置され、さらに追加の非接触距離測定装置が、砂型部品の右下角部の、またはその上方の基準パターンまでの距離を上方向または下方向に斜めに測定するように配置される。これによって、垂直方向、横方向、および回転方向の相互の位置ずれ、ならびに隣接するモールド部間の予想される間隙の幅を一層正確に検出することができる。それでも、この構造によっても、固められた砂型部品の移動経路の下の非接触距離測定装置の複雑な構造が回避され得る。なぜなら前記追加の非接触距離測定装置は、斜め方向に、いわば下方向または上方向に向く基準パターンの平坦面を確認できるからである。
【００５３】
一実施形態では、２つの成形チャンバがマッチプレートによって分離され、砂型造型機が、２つの成形チャンバ内のそれぞれの２つの砂型部品を同時に圧縮し、続いてマッチプレートを取り外し、前記２つの砂型部品を互いに重ねて位置させて完全な砂型を形成するように適合され、非接触距離測定装置は、互いに重なって位置する前記２つの砂型部品の基準パターンまでの可変距離を測定するように配置される。
【００５４】
一実施形態では、砂型造型機は、前記２つの砂型部品を互いに重ねて位置させ、続いて前記２つの砂型部品のうちの上側の１つをその各成形チャンバから押し出すように適合され、前記２つの砂型部品のうちの上側の１つをその各成形チャンバから押し出すことに続いて、ただし前記２つの砂型部品をコンベヤの搬送面上に置く前に、非接触距離測定装置が前記２つの砂型部品の基準パターンまでの可変距離を測定するように配置される。これにより、前記２つの砂型部品の砂型造型機によって行われる運動を、固められた砂型部品と非接触距離測定装置との間の変位方向での必要な相対変位を達成するために利用することができる。これにより、非接触距離測定装置を変位させるための別個の装置を回避することができる。
【００５５】
一実施形態では、砂型造型機は、コンベヤの搬送面上に位置決めされ互いに重なって位置する前記２つの砂型部品の周りに保持フレームを位置させる、フレーム位置決め装置を備え、非接触距離測定装置は、フレーム位置決め装置の前および／または後に、固められた砂型部品の移動経路に沿った位置で、前記２つの砂型部品の基準パターンまでの可変距離を測定するように配置される。互いに重なって位置する前記２つの砂型部品の周りに保持フレームを位置させる動作が、砂型部品の相互の変位を引き起こす可能性があるかどうかを検出することが、重要であり得る。
【００５６】
一実施形態では、砂型造型機は、コンベヤの搬送面上に位置決めされ互いに重なって位置する２つの砂型部品の周りに保持フレームを位置させる、フレーム位置決め装置を備え、非接触距離測定装置は、フレーム位置決め装置に、またはその後に、固められた砂型部品の移動経路に沿った位置で、前記２つの砂型部品の基準パターンまでの可変距離を測定するように配置される。保持フレームは開口を有し、非接触距離測定装置がその開口を通って前記２つの砂型部品の基準パターンまでの可変距離を測定するように適合される。これにより、前記２つの砂型部品の周りに保持フレームを位置決めする間またはその後に、距離測定が可能になり得る。保持フレームの前記位置決め中に距離測定が行われる場合、非接触距離測定装置はフレーム位置決め装置に取り付けられ、フレーム位置決め装置によって変位されることさえあり得る。
【００５７】
本発明は、さらに、上記のような砂型造型機を備える鋳物製造ラインに関し、溶融注入装置が、移動経路に沿って搬送方向に自動的に位置決めされるように適合される。さらにコンピュータシステムは、砂型造型機と溶融注入装置との間に位置するいくつかの砂型部品に関連付けられる直線の間の少なくとも２つの交点の計算された位置に基づいて、溶融注入装置の位置を制御するように適合される。これにより、砂型造型機と溶融注入装置との間に位置する砂型部品の個々の寸法が処理全体を通して異なる場合でも、２つの隣接する砂型部品によって形成される砂型内の注入口に対して、溶融注入装置を正確に位置させることができる。
【００５８】
一実施形態では、いくつかの非接触距離測定装置を含む組が、固められた砂型部品の移動経路に隣接して砂型造型機の直後に配置される。それによって、隣接するモールド部の相互の位置ずれおよび砂型造型処理に起因する上述の他のパラメータが検出され得る。
【００５９】
一実施形態では、いくつかの非接触距離測定装置を含む組が、固められた砂型部品の移動経路に隣接して溶融注入装置の直前に配置される。これにより、隣接するモールド部の相互の位置ずれ、ならびに上述の、砂成形処理に起因する他のパラメータおよび搬送処理に起因する他のパラメータが検出され得る。砂型造型機の直後に配置された非接触距離測定装置の組によって検出されたパラメータと、溶融注入装置の直前に配置された非接触距離測定装置の組によって検出されたパラメータとを比較することによって、搬送処理に関するパラメータを検出することができる。
【００６０】
一実施形態では、いくつかの非接触距離測定装置を含む組が、固められた砂型部品の移動経路に隣接して溶融注入装置の直後に配置される。これにより、隣接するモールド部の相互の位置ずれ、ならびに砂型造型工程、搬送工程、および溶融注入工程に起因する上述の他のパラメータが検出され得る。溶融注入装置の直後に配置された非接触距離測定装置の組によって検出されたパラメータを、砂型造型機の直後に配置された非接触距離測定装置の組によって検出されたパラメータ、および溶融注入装置の直前に配置された非接触距離測定装置の組によって検出されたパラメータと比較することによって、溶融注入処理に関するパラメータを検出することができる。
【００６１】
一実施形態では、コンピュータシステムは、直線の間の少なくとも２つの交点の計算された位置に基づいて、溶融物の注入を停止するように溶融注入装置を制御するように適合されており、前記少なくとも２つの交点は、相互に当接する構成で位置する２つの砂型部品にそれぞれ関連付けられる。これにより、例えば砂型部品間の不一致の結果として不良鋳造品が生産されることが回避され得る。
【００６２】
本発明は、さらに、砂型部品を製造する方法に関し、この方法では、充填作業中の成形チャンバが砂で満たされ、続いてその砂が固められる。成形チャンバは、チャンバ頂壁と、チャンバ底壁と、２つの対向するチャンバ側壁と、２つの対向するチャンバ端壁とによって形成される。成形チャンバは、チャンバ壁に設けられた少なくとも１つの砂充填口を介して砂で満たされる。鋳型または鋳型部品には、パターンを有するパターンプレートが設けられたチャンバ端壁の少なくとも１つによってパターンが設けられ、少なくとも一つのチャンバ端壁を成形チャンバの長手方向に変位させることによって成形チャンバの内部で砂が固められる。少なくとも１つのパターンプレートに関連付けられ、かつその少なくとも１つパターンプレートに対して一定の関係で位置する少なくとも１つの基準パターンブロックによって、砂型部品の外面に基準パターンが形成される。固められた砂型部品の移動経路に隣接して配置された非接触検出システムによって、砂型部品の基準パターンのパターン面の位置が検出される。
【００６３】
この方法は、少なくとも１つの基準パターンブロックが、成形チャンバの長手方向に対応する砂型部品の長手方向に変化する接線を有するパターン面を含む、対応する基準パターンを形成し、非接触検出システムが、砂型部品の長手方向において基準パターンのパターン面に分布するいくつかの異なる点の位置を検出し、砂型部品の長手方向の接線が前記点の少なくとも２つの間で異なることを特徴とする。
【００６４】
これにより、上記の特色を得ることができる。
【００６５】
一実施形態では、少なくとも１つの基準パターンブロックが、成形チャンバの高さ方向に対応する砂型部品の高さ方向に変化する接線を有するパターン面を含む、対応する基準パターンを形成し、非接触検出システムが、砂型部品の高さ方向において基準パターンのパターン面に分布するいくつかの異なる点の位置を検出し、砂型部品の高さ方向の接線は前記点の少なくとも２つの間で異なる。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００６６】
一実施形態では、少なくとも１つの基準パターンブロックが基準パターンを形成し、この基準パターンは、砂型部品の長手方向の第１の位置に第１のパターン接線を有する第１のパターン面部と、砂型部品の長手方向の第２の位置に第２のパターン接線を有する第２のパターン面部とを含む。第２のパターン接線は第１のパターン接線とは異なる。非接触検出システムは、砂型部品の長手方向において、基準パターンの第１および第２のパターン面部の両方にわたって少なくとも実質的に均一に分布するいくつかの異なる点の位置を検出する。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００６７】
一実施形態では、少なくとも１つの基準パターンブロックが基準パターンを形成し、この基準パターンは、成形チャンバの高さ方向に対応する砂型部品の高さ方向の第３の位置に第３のパターン接線を有する第３のパターン面部と、砂型部品の高さ方向の第４の位置に第４のパターン接線を有する第４のパターン面部とを含む。第４のパターン接線は第３のパターン接線とは異なる。さらに非接触検出システムは、砂型部品の高さ方向において、基準パターンの第３および第４のパターン面部の両方にわたって少なくとも実質的に均一に分布するいくつかの異なる点の位置を検出する。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００６８】
一実施形態では、少なくとも１つの基準パターンブロックが球状の対称面を含む。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００６９】
一実施形態では、少なくとも１つの基準パターンブロックが、成形チャンバの長手方向に交互に続く少なくとも２つの平面を含む基準パターンを形成し、各平面は、それら平面の別の１つに対して斜角で配置される。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００７０】
一実施形態では、前記少なくとも２つの平坦面はそれぞれ、成形チャンバの長手方向に対して斜角を形成する。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００７１】
一実施形態では、基準パターンブロックの外部で測定された２つの平坦面間の斜角は、９５度〜１７５度の範囲または１８５度〜２６５度の範囲であり、好ましくは１１５〜１５５度の範囲または２０５〜２４５度の範囲、最も好ましくは１２５〜１４５度の範囲または２１５〜２３５度の範囲である。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００７２】
一実施形態では、非接触検出システムが少なくとも１つの電気光学センサユニットを備える。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００７３】
一実施形態では、非接触検出システムが少なくとも２つの電気光学センサユニットを備える。各電気光学センサユニットは、固められた砂型部品上の各基準パターンのパターン面上に位置するいくつかの点の位置を検出する。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００７４】
一実施形態では、電気光学センサユニットは、好ましくはブームまたはフレームによって、相互に一定の位置に維持される。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００７５】
一実施形態では、非接触検出システムが少なくとも１つのデジタルカメラを備える。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００７６】
一実施形態では、非接触検出システムが少なくとも１つの３Ｄスキャナを備える。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００７７】
一実施形態では、非接触検出システムが、基準パターンのパターン面上に照明線を形成する細長い光ビームを形成するレーザーベース照明システムを備える。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００７８】
一実施形態では、レーザーベース照明システムが、プリズムによって細長い光ビームを形成する。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００７９】
一実施形態では、非接触検出システムが、基準パターンのパターン面上の線に沿って光ビームを掃引する、レーザーベース照明システムを備える。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００８０】
一実施形態では、非接触検出システムが、基準パターンのパターン面上に第１の照明線を形成する第１の細長い光ビームを形成する第１のレーザーベース照明システムを備え、非接触検出システムは、基準パターンのパターン面上に第２の照明線を形成する第２の細長い光ビームを形成する第２のレーザーベース照明システムを備える。前記第１および第２の線は砂型部品の長手方向に延び、第２の細長い光ビームは、第１の細長い光ビームに対して好ましくは９０度の角度を形成する。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００８１】
一実施形態では、非接触検出システムが非接触距離測定装置を備える。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００８２】
一実施形態では、非接触検出システムが、レーザーベース距離センサの形態の非接触距離測定装置を備える。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００８３】
一実施形態では、非接触距離測定装置が回転し、それによって、砂型部品が固定的に配置されたときに、基準パターンのパターン面上の線に沿って分布するいくつかの点までの距離測定を行う。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００８４】
一実施形態では、コンピュータシステムが、砂型部品の基準パターンのパターン面に位置するいくつかの点の検出された位置を受信する。コンピュータシステムは、前記受信された検出位置に基づいてカーブフィッティングを実行し、それにより、断面で見た基準パターンのパターン面を表す曲線の座標系における各位置を推定し、コンピュータシステムは、曲線に関連する１つまたは複数の基準点の１つまたは複数の位置を計算する。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００８５】
一実施形態では、非接触距離測定装置は、固められた砂型部品と非接触距離測定装置との間の変位方向での相対変位の際に、砂型部品の基準パターンまでの可変距離を測定し、前記変位方向は砂型部品の長手方向に対応する。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００８６】
一実施形態では、非接触距離測定装置は、変位方向に対して直角方向の距離を測定している。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００８７】
一実施形態では、少なくとも１つの基準パターンブロックが、砂型部品の角部に基準パターンを形成する。前記基準パターンは、成形チャンバの長手方向に交互に続く、チャンバ頂壁に対して直角に配置される少なくとも２つの平面の第１の組を含み、第１の組の各平面は、第１の組の平面の別の１つに対して斜角で配置される。前記基準パターンは、成形チャンバの長手方向に交互に続く、チャンバ側壁に対して直角に配置される少なくとも２つの平面の第２の組を含み、第２の組の各平面は、第２の組の平面の別の１つに対して斜角で配置される。第１の非接触距離測定装置が、固められた砂型部品と非接触距離測定装置との間の変位方向での相対変位の際に、第１の組の少なくとも２つの平面が連続的に非接触距離測定装置を相対的に通過する結果として、基準パターンまでの可変距離を測定し、第２の非接触距離測定装置が、固められた砂型部品と非接触距離測定装置との間の変位方向での相対変位の際に、第２の組の少なくとも２つの平面が連続的に非接触距離測定装置を相対的に通過する結果として、基準パターンまでの可変距離を測定する。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００８８】
一実施形態では、第１の非接触距離測定装置が第１の測定方向の距離を測定しており、第２の非接触距離測定装置が、第１の測定方向とは異なる第２の測定方向の距離を測定している。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００８９】
一実施形態では、基準パターンブロックが、互いに重なって嵌め込まれた少なくとも２つの四角錐台ピラミッドから組み合わせた要素の４分の１の形態を有し、低い方に位置する四角錐台ピラミッドの頂部が高い方に位置する四角錐台ピラミッドの底に一致し、前記４分の１を形成するために、前記要素はその中心線に沿って、四角錐台ピラミッドの隣接する横表面の対称線を通って分割されている。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００９０】
一実施形態では、砂型部品と接触する基準パターンブロックのすべての面に、成形チャンバ方向の長手方向に対する抜き勾配が形成される。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００９１】
一実施形態では、コンピュータシステムが、固められた砂型部品と非接触距離測定装置との間の変位方向での相対変位の際に、いくつかの距離測定値を非接触距離測定装置から受信する。コンピュータシステムは、前記受信された距離測定値に基づいてカーブフィッティングを実行し、それにより、座標系におけるいくつかの直線の各位置を推定し、各直線は、断面で見た基準パターンの少なくとも２つの平面のそれぞれ１つを表し、コンピュータシステムは、このような直線の間の１つまたは複数の交点の１つまたは複数の位置を計算する。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００９２】
一実施形態では、固められた砂型部品と非接触距離測定装置との変位方向での相対変位の際に、固められた砂型部品と非接触距離測定装置との間の相対位置が測定され、さらにコンピュータシステムはカーブフィッティングを行い、それにより、固められた砂型部品と非接触距離測定装置との間の相対位置の前記測定に付加的に基づいて、いくつかの直線の各位置を推定する。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００９３】
一実施形態では、位置センサが、固められた砂型部品と非接触距離測定装置との間の相対位置の測定を行い、位置センサは、磁歪原理に基づいて動作する非接触絶対位置センサの形態を有する。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００９４】
一実施形態では、いくつかの非接触距離測定装置を含む組が、固められた砂型部品の移動経路を少なくとも部分的に囲む測定ブームに取り付けられ、この組は少なくとも、第１の方向の距離を測定する非接触距離測定装置と、第１の方向とは異なる第２の方向の距離を測定する非接触距離測定装置とを備える。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００９５】
一実施形態では、コンベヤが、固められた砂型部品と非接触距離測定装置との間の変位方向での相対変位を達成するために、固められた砂型部品を移動経路に沿って進行させる。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００９６】
一実施形態では、非接触距離測定装置は、固められた砂型部品と非接触距離測定装置との間の変位方向での相対変位を達成するために、移動経路に沿って変位する。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００９７】
一実施形態では、各チャンバ端壁に、砂型部品にパターンを形成するように適合されたパターンを有するパターンプレートが設けられ、コンベヤは、整列し相互に当接する構成のいくつかの固められた砂型部品を、成形チャンバの長手方向に対応する搬送方向に移動経路に沿って進行させる。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００９８】
一実施形態では、非接触距離測定装置が固定的に配置され、位置センサが、固められた砂型部品と非接触距離測定装置との間の相対位置の測定を、固められた砂型部品の搬送方向の位置の形態で行い、位置センサは、いわゆる自動鋳型コンベヤ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｍｏｕｌｄ  Ｃｏｎｖｅｙｏｒ：ＡＭＣ）、いわゆる精密鋳型コンベヤ（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｍｏｕｌｄ  Ｃｏｎｖｅｙｏｒ：ＰＭＣ）、またはいわゆる同期ベルトコンベヤ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄ  Ｂｅｌｔ  Ｃｏｎｖｅｙｏｒ：ＳＢＣ）に連結される。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【００９９】
一実施形態では、非接触距離測定装置の組が、固められた砂型部品の移動経路に沿って配置され、この組は、砂型部品の左上角部の基準パターンまでの、少なくとも実質的に垂直な方向の距離および少なくとも実質的に水平な方向の距離をそれぞれ測定する２つの非接触距離測定装置と、砂型部品の右上角部の基準パターンまでの、少なくとも実質的に垂直な方向の距離および少なくとも実質的に水平な方向の距離をそれぞれ測定する２つの非接触距離測定装置と、砂型部品の左下角部の、またはその上方の基準パターンまでの少なくとも実質的に水平方向の距離を測定する１つの非接触距離測定装置と、砂型部品の右下角部の、またはその上方の基準パターンまでの少なくとも実質的に水平方向の距離を測定する１つの非接触距離測定装置とを含む。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【０１００】
一実施形態では、追加の非接触距離測定装置が、砂型部品の左下角部の、またはその上方の基準パターンまでの距離を上方向に測定し、さらに追加の非接触距離測定装置が、砂型部品の右下角部の、またはその上方の基準パターンまでの距離を上方向に測定する。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【０１０１】
一実施形態では、充填作業中にマッチプレートによって分離された２つの成形チャンバは砂で満たされ、砂型造型機が、２つの成形チャンバ内のそれぞれの２つの砂型部品を同時に圧縮し、続いてマッチプレートを取り外し、前記２つの砂型部品を互いに重ねて位置させ、それによって完全な砂型を形成し、非接触距離測定装置が、互いに重なって位置する前記２つの砂型部品の基準パターンまでの可変距離を測定する。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【０１０２】
一実施形態では、砂型造型機が以下のステップを連続的に実行する。
前記２つの砂型部品を互いに重ねて位置させるステップ、
前記２つの砂型部品のうちの上側の１つをその各成形チャンバから押し出すステップ、
前記２つの砂型部品の基準パターンまでの可変距離を非接触距離測定装置によって測定するステップ、および
前記２つの砂型部品をコンベヤの搬送面上に置くステップ、である。
【０１０３】
これにより、上記の特色を得ることができる。
【０１０４】
一実施形態では、砂型造型機は、フレーム位置決め装置によって、コンベヤの搬送面上に互いに重なって位置する前記２つの砂型部品の周りに保持フレームを位置させ、非接触距離測定装置によって、前記２つの砂型部品の周りに保持フレームを位置させる前および／または後に、固められた砂型部品の移動経路に沿った位置で、前記２つの砂型部品の基準パターンまでの可変距離を測定する。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【０１０５】
一実施形態では、砂型造型機は、フレーム位置決め装置によって、コンベヤの搬送面上に互いに重なって位置する前記２つの砂型部品の周りに保持フレームを位置させ、前記２つの砂型部品の周りに保持フレームを位置させる間および／またはその後に、固められた砂型部品の移動経路に沿った位置で、非接触距離測定装置によって前記２つの砂型部品の基準パターンまでの可変距離を測定する。非接触距離測定装置は、保持フレームに形成された開口を通って、前記基準パターンまでの可変距離を測定する。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【０１０６】
一実施形態では、溶融注入装置が移動経路に沿って搬送方向に自動的に位置決めされ、コンピュータシステムが、砂型造型機と溶融注入装置との間に位置する砂型部品に関連付けられる曲線に関連する少なくとも１つの基準点の、計算された１つまたは複数の位置に基づいて、溶融注入装置の位置を制御する。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【０１０７】
一実施形態では、いくつかの非接触距離測定装置を含む組が、砂型造型機の直後、溶融注入装置の直前、および溶融注入装置の直後のうちの１つまたは複数の位置において、固められた砂型部品の移動経路に隣接して配置される。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【０１０８】
一実施形態では、コンピュータシステムが、曲線に関連する少なくとも２つの基準点の位置を計算し、前記少なくとも２つの基準点は、相互に当接する構成で位置する２つの砂型部品にそれぞれ関連付けられる。さらにコンピュータシステムは、計算された位置に基づいて溶融物の注入を停止するように、溶融注入装置を制御する。  これにより、上記の特色を得ることができる。
【０１０９】
以下、非常に概略的な図面を参照し実施形態の例を用いて、本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明に係る、縦型無枠砂型成形技術によって動作する砂型造型機を備える鋳造ラインを示す斜視図である。
【図２】本発明に係る砂型造型機の垂直断面図である。
【図３Ａ】本発明に係る、基準パターンが設けられた、整列し相互に当接する構成のいくつかの固められた砂型部品の斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す固められた砂型部品の上面図である。
【図４】図５に示す自動鋳型コンベヤの、搬送方向に見て図５のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】一連の固められた砂型部品を搬送する、図４に示す自動鋳型コンベヤの斜視図であり、この自動鋳型コンベヤには、測定ブームおよび関連付けられた位置センサが設けられている。
【図６】砂型部品の角部に基準パターンを形成するために、パターンプレートの角部に配置された角部基準パターンブロックの斜視図である。
【図７】図６に示すような４つの角部基準パターンブロックを得るために、４つの部分に分割され得る、互いに重なって嵌め込まれた３つの四角錐台ピラミッドから組み合わせた要素の斜視図である。
【図８】角部基準パターンブロックが上側角部に設けられ、側部基準パターンブロックが下側角部のわずか上方に設けられた、パターンプレートの斜視図である。
【図９】図８に示す側部基準パターンブロックの斜視図である。
【図１０】図３Ｂに示す詳細に対応する図３Ａに示す固められた砂型部品のうちの１つの、上側角部の上面図を示す。
【図１１】図３Ｂに示すレーザーベース距離センサＬ１およびレーザーベース距離センサＬ２による、単一の砂型部品の距離測定値を表す座標系の曲線を示す。
【図１２】レーザーベース距離センサＬ１による距離測定値を表す曲線の、図１１の詳細ＸＩＩを示す図である。
【図１３】図３Ａに示すレーザーベース距離センサＬ１およびＬ２によって測定された、１５個の異なる砂型部品の鋳型厚さを示す棒グラフである。
【図１４】図３Ａおよび図３Ｂに示すレーザーベース距離センサＬ１およびレーザーベース距離センサＬ２による、いくつかの砂型部品の距離測定値を表す座標系の曲線を示す。
【図１５】図３Ａおよび図３Ｂに示すレーザーベース距離センサＬ１およびレーザーベース距離センサＬ２による、いくつかの砂型部品の距離測定値に基づいて、一連の隣接する砂型部品の間の計算された砂型部品開口を表す、座標系の曲線を示す。
【図１６】マッチプレート技術によって動作する本発明に係る砂型造型機を備える鋳造ラインの一部を示す斜視図である。
【図１７】図１６の分離された詳細をより大規模に示す。
【図１８】固められた砂型部品および対応する非接触検出システムの別の実施形態の上側角部の上面図を示す。
【図１９】電気光学センサユニットを備える非接触検出システムの一実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【０１１１】
図２は、例えば図３Ａおよび図５に示す砂型部品２の製造のための本発明に係る砂型造型機１を示しており、この砂型造型機１はＤＩＳＡＭＡＴＩＣ（登録商標）技術などの縦型無枠砂型成形技術に従って動作するように適合されている。図示の砂型造型機１は成形チャンバ３を備え、成形チャンバ３は、チャンバ頂壁４、チャンバ底壁５、２つの対向するチャンバ側壁６（そのうちの１つのみを示す）、ならびに２つの対向するチャンバ端壁７および８によって形成される。チャンバ頂壁４には、典型的には細長い開口、または２つの対向するチャンバ側壁６の間の方向に延びるスロットの形態の砂充填口９が設けられている。チャンバ端壁７および８の両方には、砂型部品２にパターンを形成するように適合されたパターン１２および１３を有するパターンプレート１０および１１が設けられている。各チャンバ端壁７および８上へのパターンプレート１０および１１の取付けは、当業者によく知られた図示されていないパターンプレートブロックによって確保することができ、各チャンバ端壁７および８上のパターンプレート１０および１１の正確な位置決めは、図８に示すようなガイドブッシュ６０に嵌合する図示しないガイドピンによって、よく知られた方法で確保することができる。チャンバ端壁７および８の一方または両方は、成形チャンバ内に供給された砂を固めるために、よく知られた方法で、成形チャンバ３の長手方向に互いに逆方向に変位可能に配置することができる。
【０１１２】
図示される実施形態では、図２の右側に示す第１のチャンバ端壁７が、製造された砂型部品２を成形チャンバから排出しなければならないときに成形チャンバ３を開くために、ピボット軸線１４を中心に揺動可能に配置される。ピボット軸１４はさらに、よく知られた方法で成形チャンバ３の長手方向に変位可能に配置され、それにより第１のチャンバ端壁７が図の右側に変位し、続いて端壁７に枢動連結３８された持上げアーム３７によって、製造された砂型部品２の上のレベルに端壁７が位置するようにピボット軸１４を中心に傾斜させることができ、それによって成形チャンバから砂型部品２を排出することができる。砂型部品２は、固められた後、図２の左側に示す第２のチャンバ端壁８を成形チャンバ３の長手方向に変位させるように配置されたピストン１５によって、成形チャンバ３から排出されてもよい。これにより、製造された砂型部品２は、よく知られた方法で、図１に見られるように、コンベヤ１６上に互いに当接する関係で一列に配置することができる。このようにして、隣接する２つの砂型部品２が鋳造用の完全な砂型を形成することができる。図１に示すように、コンベヤ１６は、成形チャンバ３の長手方向に整列し相互に当接する構成の固められた砂型部品２を、図１に示す移動経路１７に沿って搬送方向Ｄに進行させるように適合される。
【０１１３】
成形チャンバ３の砂充填口９は、さらに図１に示されている砂容器１９を備える砂供給システム１８と連通している。砂容器１９の下部は、砂コンベヤ７３および砂供給弁を介して、砂供給チャンバに接続（図示せず）され、この砂供給チャンバが、成形チャンバ３の砂充填口９に直接接続（図示せず）されている。砂供給チャンバ７２は、内部が漏斗状に形成され、当業者に良く知られるものである。砂充填作業の間、砂供給弁２０を閉じ、図示しない砂供給制御弁を開くことによって、砂供給チャンバ７２に設けられた砂は砂充填口９を通って成形チャンバ３内に、いわば「ショット」され、それによって圧縮空気が砂供給チャンバ７２に入り、砂充填口９を介して砂を押圧する。製造された砂型部品が成形チャンバ２から排出されるとき、次の「ショット」の砂が砂充填口９を通して成形チャンバに入るまで、固められた砂の量によって砂充填口９が閉じられたままとなる。
【０１１４】
図１は鋳物製造ライン２１を示し、上述した図２に示す砂型造型機１、コンベヤ１６、測定ブーム４１、ならびに搬送方向Ｄの移動経路１７に沿った自動位置決めおよび自動注入に適合された溶融注入装置２２が含まれる。砂型造型機制御盤７１は、砂型造型機１を制御するために設けられている。さらに、以下でさらに説明するように、コンピュータシステム２３が測定ブーム４１および溶融注入装置２２に接続される。
【０１１５】
図２および図８に示す本発明の実施形態では、各パターンプレート１０および１１が、４つの基準パターンブロック２４、２５、２６、および２７に関連付けられ、４つの基準パターンブロック２４、２５、２６、および２７は、前記パターンプレート１０および１１のパターン１２および１３に一定の関係で位置決めされ、砂型部品２の外面３２、３３、３４、３５、および３６の対応する基準パターン２８、２９、３０、および３１を形成するように適合されており、これは図３Ａに示されている。基準パターンブロック２４、２５、２６、および２７は、各パターンプレート１０および１１上にボルトによって位置決めされてもよい。前記一定の関係における正確な位置決めは、基準パターンブロック２４、２５、２６、および２７またはパターンプレート１０および１１のいずれかに形成された図示しない孔に嵌合する図示しないガイドピンによって確保してもよく、ガイドピンは他の対応する部分に取り付けられてもよい。各基準パターンブロック２４、２５、２６、および２７は、対応する基準パターン２８、２９、３０、および３１を形成するように適合される、搬送方向Ｄに交互に続く３つの平坦面Ｌ、Ｍ、およびＮ（図６参照）の少なくとも１つの組を含む。基準パターン２８、２９、３０、および３１は、図１０に示すように、さらに詳細に以下に説明するように、搬送方向Ｄに交互に続く３つの平面ｌ、ｍ、およびｎの少なくとも１つの組を含む。本発明によれば、図１０に見られるように、各平面ｌ、ｍ、およびｎは、これら平面ｌ、ｍ、およびｎのうちの別の１つに対して斜角で配置される。これは、平面ｌ、ｍ、およびｎのうちの２つが平行であり得るが、もちろんそのすべてではないことを意味する。
【０１１６】
図４に示す実施形態では、レーザーベース距離センサＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、およびＬ６の形態の６つの非接触距離測定装置３９が、固められた砂型部品２の移動経路１７に隣接する測定ブーム４１上に固定的に配置される。レーザーベース距離センサＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、およびＬ６は、固められた砂型部品２の搬送方向Ｄへの進行中に、平面ｌ、ｍ、およびｎが測定位置４０を連続的に通過する結果として、搬送方向Ｄに沿った測定位置４０で基準パターン２８、２９、３０、および３１までの可変距離を測定するように適合される。これにより、固められた砂型部品と非接触距離測定装置３９との間の搬送方向Ｄに対応する変位方向８２での相対変位が達成される。しかし、これに代えて、非接触距離測定装置３９を備えた測定ブーム４１を、固められた砂型部品２と非接触距離測定装置３９との間の変位方向８２での相対変位を達成するために、移動経路１７に沿って搬送方向Ｄに変位可能に配置してもよい。この場合、非接触距離測定装置３９によって距離測定が行われるときに、固められた砂型部品２は移動経路１７に沿って変位する必要はない。
【０１１７】
非接触距離測定装置が好ましいのは、機械式測定プローブでは、その圧縮された鋳型の強度特性のために高正確度が得られないことがあるからである。
【０１１８】
なお、図４では、レーザーベース距離センサＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、およびＬ６がボックスとして示されており、レーザービームは各測定方向において前記ボックスから指し示す破線で示されている。
【０１１９】
図４に示す実施形態によれば、各パターンプレート１０および１１上には、図３Ａに示すように、対応する角部基準パターン２８および２９を砂型部品２の上側角部に形成するように、２つの角部基準パターンブロック２４および２５が配置される。各角部基準パターン２８および２９は、搬送方向Ｄに交互に続く、チャンバ頂壁４に対して直角に配置された３つの平面ｌ１、ｍ１、およびｎ１の第１の組４２を含む。これは、図２、図３、および図１０を比較することによって理解される。第１の組４２の各平面ｌ１、ｍ１、およびｎ１は、第１の組の平面の別の１つに対して斜角で配置される。各角部基準パターン２８および２９は、さらに、搬送方向Ｄに交互に続く、チャンバ側壁６に対して直角に配置された３つの平面ｌ２、ｍ２、およびｎ２の第２の組４３を含む。これもまた、図２、図３、および図１０を比較することによって理解される。第２の組４３の各平面ｌ２、ｍ２、およびｎ２は、第２の組の平面の別の１つに対して斜角で配置される。
【０１２０】
図６は、角部基準パターン２８を形成するために使用する角部基準パターンブロック２４を示す。角部基準パターンブロック２４は、チャンバ頂壁４に対して直角に、垂直に配置された３つの平坦面Ｌ１、Ｍ１、およびＮ１の第１の組４４を有し、３つの平坦面Ｌ１、Ｍ１、およびＮ１は、図１０に示すように、砂型部品２に対応する３つの平面ｌ１、ｍ１、およびｎ１の第１の組４２を形成するよう適合されていることがわかる。さらに角部基準パターンブロック２４は、チャンバ側壁６に対して直角に配置された３つの平坦面Ｌ２、Ｍ２、およびＮ２の第２の組４５を有し、３つの平坦面Ｌ２、Ｍ２、およびＮ２は、図１０に示すものと同様に、砂型部品２に対応する３つの平面ｌ２、ｍ２、およびｎ２の第２の組４３を形成するよう適合されていることがわかる。角部基準パターンブロック２４のサイズは、例えば、４０×４０×４０ミリメートル、３０×３０×３０ミリメートル、または２０×２０×２０ミリメートルであってもよい。比較的小さいサイズが有利であるが、比較的大きなサイズよりも正確度が低い場合がある。
【０１２１】
さらに、各パターンプレート１０および１１上には、図３Ａに示すように、対応する側部基準パターン３０および３１を形成するように、２つの側部基準パターンブロック２６および２７が砂型部品２の下側角部に、またはその上方に配置される。各側部基準パターン３０および３１は、搬送方向Ｄに交互に続く、チャンバ頂壁４に対して直角に配置された３つの平面ｌ、ｍ、およびｎの１つの組を含む。これは、図２、図３、および図８を比較することによって理解される。各平面ｌ、ｍ、およびｎは、少なくとも１つの別の平面に対して斜角で配置される。側部基準パターンブロック２６は、図９に示されている。このように、側部基準パターン３０および３１の平面ｌ、ｍ、およびｎは、角部基準パターン２８および２９の第１の組４２の平面ｌ１、ｍ１、およびｎ１に対応している。
【０１２２】
本発明に係る基準パターンブロック２４、２５、２６、および２７の全ての実施形態について、３つの平坦面Ｌ、Ｍ、およびＮが互いに直接接続されて図示されているが、隣接する平坦面Ｌ、Ｍ、およびＮは、代わりに、例えば丸めによって、または他の平坦面によって接続してもよいものと考えるべきである。
【０１２３】
図４に示す実施形態によれば、レーザーベース距離センサＬ１は、第１の組４２の３つの平面ｌ１、ｍ１、およびｎ１が搬送方向Ｄに進行中に連続的に測定位置４０を通過する結果として、固められた砂型部品２の搬送方向Ｄに見て、一連の固められた砂型部品２の右上側に形成された角部基準パターン２８および２９までの、水平方向の可変距離を測定するように配置される。さらにレーザーベース距離センサＬ３は、第２の組４３の３つの平面ｌ２、ｍ２、およびｎ２が搬送方向Ｄの進行中に連続的に測定位置４０を通過する結果として、固められた砂型部品２の搬送方向Ｄに見て、一連の固められた砂型部品２の右上側に形成された基準パターン２８および２９までの、垂直方向の可変距離を測定するように配置される。これに対応して、レーザーベース距離センサＬ２は、第１の組４２の３つの平面ｌ１、ｍ１、およびｎ１が測定位置４０を通過する結果として、固められた砂型部品２の搬送方向Ｄに見て、一連の固められた砂型部品２の左上側に形成された角部基準パターン２８および２９までの、水平方向の可変距離を測定するように配置される。これに対応して、レーザーベース距離センサＬ４は、第２の組４３の３つの平面ｌ２、ｍ２、およびｎ２が測定位置４０を通過する結果として、固められた砂型部品２の搬送方向Ｄに見て、一連の固められた砂型部品２の左上側に形成された基準パターン２８および２９までの、垂直方向の可変距離を測定するように配置される。
【０１２４】
さらに、レーザーベース距離センサＬ５は、３つの平面ｌ、ｍ、およびｎが測定位置４０を通過する結果として、固められた砂型部品２の搬送方向Ｄに見て、一連の固められた砂型部品２の右側に形成された側部基準パターン３０および３１までの、水平方向の可変距離を測定するように配置される。レーザーベース距離センサＬ６は、３つの平面ｌ、ｍ、およびｎが測定位置４０を通過する結果として、固められた砂型部品２の搬送方向Ｄに見て、一連の固められた砂型部品２の左側に形成された側部基準パターン３０および３１までの、水平方向の可変距離を測定するように配置される。
【０１２５】
図示の実施形態では、上部基準パターンブロック２４および２５を、図６に示すような角部基準パターンブロック２４および２５として説明し、下部基準パターンブロック２６および２７を、図９に示すような側部基準パターンブロック２６および２７として説明したが、他の実施形態も可能である。実際には、砂型部品間の位置ずれを検出するためには、いずれかのパターンプレート上の単一の基準パターンブロックのみが必要となる。しかしながら、特に、下部基準パターンブロック２６および２７を図６に示すような角部基準パターンブロックとして追加的に配置することが好ましいことがあるが、一連の砂型部品２の下方に配置され垂直方向上方に向けられた非接触距離測定装置と連携するように、さらに一連の砂型部品の側方に配置され水平方向に向けられた非接触距離測定装置と連携するように配向される。しかしながらこの構造では、非接触距離測定装置によって一連の砂型部品２の下方から基準パターンを検出することを可能にするために、コンベヤ１６の何らかの適合が必要となることがある。または、下部基準パターンブロック２６および２７は、図６に示すような角部基準パターンブロックとして配置することができるが、図８に示す下部基準パターンブロック２６および２７と同様に、チャンバ底壁５から離間して、下部ブロックとして位置決めされる。その場合、下側角部基準パターンブロックの３つの平坦面Ｌ２、Ｍ２、およびＮ２の第２の組４５が下向きに面しているかまたは上向きに面しているかによって、追加の非接触距離測定装置３９を、砂型部品２の左下角部の、またはその上方の下側角部基準パターンまでの距離を上方向または下方向に斜めに測定するように配置してもよく、さらに追加の非接触距離測定装置３９を、砂型部品２の右下角部の、またはその上方の下側角部基準パターンまでの距離を上方向または下方向に斜めに測定するように配置してもよい。
【０１２６】
好適な非接触距離測定装置は、レーザー技術を利用した短距離センサの形態でドイツのＳＩＣＫ  ＡＧ社から入手可能である。本発明に従って、他の測定技術に基づく他の適切な非接触距離測定装置を使用してもよい。
【０１２７】
基準パターン２８、２９、３０、および３１の３つの各平面ｌ、ｍ、およびｎは、搬送方向に対して斜角を形成することが好ましい。これにより、基準パターンの平面を基準パターンブロックからより良好に解放することができ、したがって砂型部品におけるより正確な形成が可能となるため、検出されるパラメータの正確度が改善され得る。さらに、基準パターンブロックの使用中の摩耗を少なくすることができ、これも長期的に、より良い正確度を意味し得る。さらに、レーザーベース距離センサを使用して基準パターンまでの可変距離を測定する場合、距離が一定であることに反して徐々に増加または徐々に減少するときに、距離測定はより正確であり得る。出願人は以下の説明に縛られることを望まないが、この理由は、レーザービームが約１ミリメートルなどの特定の直径を有し、基準パターンの表面が砂粒子によって形成された特定の粒状構造を有するという事実と関係している可能性があると考えられる。さらに、レーザーベース距離センサの内部公差と関係している可能性もある。
【０１２８】
基準パターンブロックを砂型部品２からより良好に解放するために、砂型部品２と接触することを意図した基準パターンブロックのすべての面に、成形チャンバ３の長手方向に対する抜き勾配が形成されることが好ましい場合がある。
【０１２９】
一実施形態では、砂型部品の外部で測定された２つの平面間の斜角は、９５度〜１７５度の範囲または１８５度〜２６５度の範囲であり、好ましくは１１５〜１５５度の範囲または２０５〜２４５度の範囲、最も好ましくは１２５〜１４５度の範囲または２１５〜２３５度の範囲である。これにより、実験によれば、検出されるパラメータの正確度をより一層向上させることができる。図１０に示す実施形態では、角度αは約１２５度であり、角度βは約２１５度である。
【０１３０】
非接触距離測定装置３９は、搬送方向Ｄに対して直角方向の距離を測定するように配置されることが好ましい。例えばレーザーベース距離センサＬ１を、水平方向の距離を測定するように、ただし搬送方向Ｄに対して斜角で配置でき、測定された距離は、例えばコンピュータプログラムにおいて、搬送方向Ｄに対して直角方向に投影することができる。しかしながらこれによって、例えば砂型部品の位置ずれを検出するための計算が複雑になる。
【０１３１】
同様に、非接触距離測定装置３９は、少なくとも実質的に水平方向の距離または少なくとも実質的に垂直方向の距離を測定するように配置されることが好ましい。コンベヤ１６上に配置された砂型部品２の面３２、３４、および３５に対応する軸を有する座標系において距離を計算し、表すことが最も実用的である。他の方向で測定された距離をそのような軸に投影してもよいが、それによって計算が複雑になることがある。
【０１３２】
図６および図７に示すように、角部基準パターンブロック２４および２５は、互いに重なって嵌め込まれた３つの四角錐台ピラミッド４７、４８、および４９から組み合わせた要素４６の４分の１の形態を有してもよい。比較的低い方に位置する四角錐台ピラミッド４７の頂部が、比較的高い方に位置する四角錐台ピラミッド４８の底に一致し、比較的低い方に位置する四角錐台ピラミッド４８の頂部が比較的高い方に位置する四角錐台ピラミッド４９の底に一致する。前記要素４６をその中心線に沿って、四角錐台ピラミッド４７、４８、および４９の隣接する横表面の対称線５０を通って分割し、側面５３を有する４つの角部基準パターンブロック２４および２５を形成することができる。比較として、図６に示す角部基準パターンブロック２４を想定することができる。
【０１３３】
図６に示す角部基準パターンブロック２４と図９に示す側部基準パターンブロック２６とを比較すると、後者は単に、図７に示すような、互いに重なって嵌め込まれた３つの四角錐台ピラミッド４７、４８、および４９から組み合わせた要素４６の一片であると見なし得ることが確認できる。この一片は、四角錐台ピラミッド４７、４８、および４９の隣接する横表面の対称線５０の両側に、平行な側面５１を形成する平行な分割を２回行い、要素４６の中心線を通って平行な側面５１に対して直角の分割を１回行い、面５２を形成することによって形成されてもよい。しかしながら上述のように、抜き勾配を有する面５１を形成することが好ましい場合がある。その一方で、図９に示す２つの側部基準パターンブロック２６を、それぞれ異なる角度の平坦面Ｌ、Ｍ、およびＮで異なって形成し、図６に示すような１つの角部基準パターンブロック２４に結合してもよい。
【０１３４】
磨耗を最小限に抑えるために、角部基準パターンブロック２４および２５の側面５３を、それぞれ隣接するチャンバ頂壁４および隣接するチャンバ側壁６から短い距離、例えばそれぞれ１／１０または１／２ミリメートルで位置決めすることが好ましいことがある。同様に、磨耗を最小限に抑えるために、側部基準パターンブロック２６および２７の側面５２を、隣接するチャンバ側壁６から短い距離、例えば１／１０または１／２ミリメートルで位置決めすることが好ましいことがある。図３および図８に見られるように、側部基準パターンブロック２６および２７の下側側面５１は、典型的には、チャンバ底壁５から離間して配置されてもよい。前記距離は、例えば側部基準パターンブロック２６および２７の側面５１間の幅、またはその幅の半分に相当してもよい。これにより、砂型部品が成形チャンバ３から排出されるときに、砂型部品２に形成された対応する側部基準パターン３０および３１がコンベヤ１６のチャンバ底壁５および／または底面摩耗面６９と干渉するのを避けることができる。
【０１３５】
本発明によれば、図１に示すコンピュータシステム２３は、固められた砂型部品２の搬送方向Ｄへの進行中に、測定ブーム４１に配置された非接触距離測定装置３９から、いくつかの距離測定値を受信するように適合される。受信された距離測定値に基づいて、コンピュータシステム２３は、前記受信した距離測定値に基づいてカーブフィッティングを実行し、それによって、図１１および図１２に示す座標系における３つの直線の各位置を推定するように適合され、各直線は、断面で見た基準パターン２８、２９、３０、および３１の３つの平面ｌ、ｍ、およびｎの各１つを表す。さらにコンピュータシステム２３は、平面ｌ、ｍ、およびｎを表す直線の間の２つの交点ＡおよびＢの位置を計算するように適合される。交点ＡおよびＢの位置は、交点の理想的な位置または理論上の位置と比較されてもよい。これにより、隣接する砂型部品の相互の位置ずれを非常に正確に検出することができる。異なる基準パターン２８、２９、３０、および３１に関する距離測定を組み込むことにより、隣接する砂型部品の垂直方向、横方向、および回転方向の相互の位置ずれを検出することができる。さらに、他のパラメータの中でも、隣接する砂型部品間の予想される間隙の幅、鋳型の膨張、および鋳型の寸法を、この構造によって検出することができる。
【０１３６】
図示の実施形態では、各基準パターンブロック２４、２５、２６、および２７が、搬送方向Ｄに交互に続く３つの平坦面（Ｌ、Ｍ、Ｎ）の少なくとも１つの組を含むが、例えば、砂型の位置ずれのみを検出すべき場合には、２つの平坦面の１つの組で十分であり得ることが理解されるべきである。２つの当接する砂型部品の各１つに対して、１つの交点Ａを決定するだけで十分である。一方、例えば砂型部品２の局所的な圧縮を判定する必要がある場合には、搬送方向Ｄに交互に続く３つの平坦面（Ｌ、Ｍ、Ｎ）の少なくとも１つの組が必要となる。これは、以下の説明によって、より明確に理解されるであろう。
【０１３７】
図１１は、砂型部品２が測定位置４０を通過する際のレーザーベース距離センサＬ１およびＬ２の測定値を示す。レーザーベース距離センサＬ１およびＬ２の方向は、図３Ａおよび図３Ｂの砂型部品２に関連して示されている。曲線上のｘ座標は、図５に示す変位方向Ｄの位置センサによって行われる測定に基づいている。一連の鋳型の横方向の中心は、センサＬ１およびＬ２のゼロ点であり、すなわち、一方が正の値を与え、他方が負の値を与える。図１２は、角部基準パターン２８が測定位置４０を通過する際のレーザーベース距離センサＬ１の測定値を示す、図１１の詳細ＸＩＩを示す。図１０と図１２とを比較すると、角部基準パターン２８の第１の組４２の平面ｌ１、ｍ１、およびｎ１は、座標系において直線で表されていることが分かる。さらに、角部基準パターン２８の端面５７および砂型部品２の外面３２も、座標系の対応する線によって表される。平面ｌ１、ｍ１、およびｎ１を表す直線は、レーザーベース距離センサＬ１からコンピュータシステム２３に供給されるいくつかの測定点のカーブフィッティングにより、コンピュータシステム２３によって座標系内に正確に位置決めされている。好適な正確度で直線を位置決めするために必要な測定点の数は、異なる場合がある。例えば、直線ｌ１、ｍ１、およびｎ１の１つを位置決めするのに必要な測定点の数は、５〜５０であってよく、１００などのより大きい数であってもよい。しかしながら、１０〜３０または１５〜２５の測定点を使用して直線ｌ１、ｍ１、およびｎ１のうちの１つを位置決めすることが好ましい場合がある。比較的多数の測定点が比較的高い正確度を提供し得るが、計算によるカーブフィッティングの処理が遅くなる可能性がある。
【０１３８】
座標系における直線を推定または位置決めするために必要なカーブフィッティング操作および計算を実行した後、コンピュータシステム２３は、図１２に示す座標系における平面ｌ１およびｍ１を表す直線の間の交点Ａ１の正確な位置、ならびに平面ｍ１およびｎ１を表す直線の間の交点Ｂ１の正確な位置の計算を行った。本発明の図示される実施形態によれば、他のレーザーベース距離センサＬ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、およびＬ６に対して対応するカーブフィッティング操作および計算が実行される。
【０１３９】
砂型部品２が測定位置４０を一定速度で通過する場合には、コンピュータシステムによって、直線の勾配を基準パターンの対応する平面の既知の勾配に適合させることによって、平面を表す直線を座標系内に正確に位置させることができる。理論的には、基準パターンの対応する平面の勾配は、基準パターンブロックの対応する面の勾配に対応する。ただしこの手順を使用すると、例えば、砂型部品２の速度が一定と仮定していても僅かに変動するなど、誤差が生じることがある。一方、砂型部品２が測定位置４０を一定の速度で通過しないことが好ましいことがある場合も多い。反対に、砂型部品２は、例えば成形チャンバ３から排出されるときに加速してもよい。
【０１４０】
したがって、コンピュータシステム２３は、固められた砂型部品２の搬送方向の進行中に、固められた砂型部品２の搬送方向Ｄの位置の測定に付加的に基づいて、カーブフィッティングによって直線の各位置を推定するように適合されることが好ましい。これにより、搬送方向Ｄの対応する測定位置と基準パターンまでの測定距離との対に基づいて、座標系にいくつかの点をプロットすることができる。カーブフィッティングによって、これらの点に基づいて直線を推定してもよい。
【０１４１】
固められた砂型部品２の搬送方向Ｄにおける位置の測定は、コンベヤ１６に結合された位置センサ５５によって行われてもよい。コンベヤ１６は、いわゆる自動鋳型コンベヤ（ＡＭＣ）の形態を有してもよく、これは固められた砂型部品２を、図４および図５に示されているように、整列され相互に当接している一連の固められた砂型部品２の両側に配置され長手方向に延びる、空気圧で作動する把持要素５４（スラストバーとも呼ばれる）によって搬送する。把持要素５４は前後に移動し、固められた砂型部品２の両側を把持しながら進行させる。移動経路１７の両側にそれぞれ配置された把持要素５４の対は、トラバース６１によって相互に接続されている。トラバース６１は、接続構成６２によって各把持要素５４に接続されている。移動経路１７の一方の側には、図示しない空気式膨張要素が、移動経路１７の両側の把持要素を固められた砂型部品２に対して押圧するために、接続構成６２と各把持要素５４との間に配置される。搬送方向Ｄにおいて隣接する把持要素５４は、図示しない可撓継手によって接続されている。各把持要素５４は、例えば１メートルの長さを有してもよい。搬送方向Ｄに見て先頭の把持要素５４は、油圧アクチュエータなどのアクチュエータによって前後に作動される。コンベヤ１６は代替的に、いわゆる精密鋳型コンベヤ（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｍｏｕｌｄ  Ｃｏｎｖｅｙｏｒ：ＰＭＣ）の形態を有してもよく、これは固められた砂型部品２の下を前後に移動するいわゆるウォーキングビームの組によって、または一連の鋳型を搬送するための他の好適な装置によって、固められた砂型部品２を搬送するものである。
【０１４２】
位置センサ５５は、好ましくは、磁歪原理に基づいて動作する非接触絶対位置センサであり得る。このタイプの好適な位置センサは、ＭＴＳ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  （ＭＴＳは登録商標）によって、商品名Ｔｅｍｐｏｓｏｎｉｃｓ（登録商標）として市販されている。他の好適な位置センサを本発明に従って使用してもよい。図５に示すように位置センサ５５は、コンベヤ１６の、長手方向に延びる把持要素５４に取り付けるように適合された、測定ブラケット５６を有してもよい。把持要素５４は、位置センサ５５に対してフレキシブルに取り付けられているので、磁気位置付与要素６３が、摺動方向に対して横方向に固定されるようにスライド６５によって２つの隣接する固定ロッド６４上に摺動可能に配置され、スライド６５は、搬送方向Ｄに対して横方向の移動を可能にするために、把持要素５４とフレキシブルに接続されている。前記フレキシブルな接続は、測定ブラケット５６が、スライド６５に形成された下方開口溝６７内に摺動可能に配置される、摺動方向に対して横方向に延びる摺動要素６６を有することで達成される。磁気位置付与要素６３の位置は、測定ロッド６８によって検出される。
【０１４３】
図４を見ると、最下部のレーザーベース距離センサＬ５およびＬ６によって、固められた砂型部品２の側部基準パターン３０および３１までの距離をそれぞれ測定できるように、測定位置４０における移動経路１７の両側の把持要素５４に貫通溝７０が設けられていることが分かる。貫通溝７０は、把持要素５４の長手方向において、少なくとも把持要素５４の前後方向への移動範囲の長さを有する。貫通溝７０の配置は、最下部のレーザーベース距離センサＬ５およびＬ６を比較的低く位置決めできるように行われており、これによって、例えば位置ずれの、より正確な検出を可能にできる。または、最下部のレーザーベース距離センサＬ５およびＬ６、ならびに各側部基準パターン３０および３１を、把持要素５４の上端の上方に配置することができる（または、グリッピング要素５４が高い位置に取り付けられている場合には、その下端の下方であることもある）。
【０１４４】
または、位置センサ５５は、最後に排出された砂型部品２の外側端面３５までの距離を測定するレーザーベース距離センサであってもよい。
【０１４５】
異なる基準パターン２８、２９、３０、および３１に対する各交点ＡおよびＢの正確な位置がコンピュータシステム２３によって決定されたとき、それに基づいていくつかの重要な変数を計算してもよい。例えば、互いに当接する２つの固められた砂型部品２の２つの交点Ａ１の、図３および図１２に示すようなｙ軸に沿った各位置を比較することによって、これら隣接する砂型部品２の想定される相互の水平方向の位置ずれを非常に正確に検出することができる。一方、同じ互いに当接する２つの固められた砂型部品２の２つの交点Ａ１の、図３および図１２に示すようなｘ軸に沿った各位置を比較することによって、これら隣接する砂型部品２の外側端面３５と３６との間の、想定される間隙の測度を非常に正確に検出することができる。そうすることで、２つの交点Ａ１間のｘ軸方向の距離が算出され、交点Ａ１から対応する外側端面３５までの公称距離の２倍が減算される。
【０１４６】
図１５には、４３個の異なる砂型部品について、図３Ａおよび図３Ｂに示す２つのレーザーベース距離センサＬ１およびＬ２によって行われた各測定に基づく鋳型間隙の計算の実験結果が示されている。ライン５８および５９は、２つのレーザーベース距離センサＬ１およびＬ２によって行われた測定に基づく、鋳型間隙の計算された各平均値を示す。しかし、計算された各鋳型間隙値には、正および負の両方の値があることが分かる。正の値は外側端面３５と３６と間の空隙を示し、負の値は外側端面３５と３６とが互いに過剰に強く押し付けられた可能性があることを示す。この情報に基づいて、最後に製造された砂型部品を一連の鋳型と接触させる際、および鋳型を輸送する際に使用される接近させる力を調整することができる。図示のように、２つのレーザーベース距離センサＬ１およびＬ２に対する鋳型間隙の計算値は、全般に相互に追従する。しかし、砂型部品によっては値が異なる。これは、測定中のノイズの結果であり得るが、パターンプレート１０および１１の位置ずれによってパターンプレート１０および１１が平行でないことの結果でもあり得る。したがって、この測定値を、パターンプレート１０および１１の位置合わせの調整が必要であることを示すために使用することができる。
【０１４７】
さらに、同じ砂型部品２の異なる交点Ａ１とＢ１との間の、図３および図１２に示されているようなｘ軸に沿った距離を計算し、この距離を公称値と比較することによって、砂型部品２の局所的な圧縮の正確な測度を得ることができる。
【０１４８】
さらに、図３Ａに示すような同じ砂型部品２に対して、例えば外面３５上の角部基準パターン２８の交点Ａ１と外面３６上の角部基準パターン２９の交点Ａ１との間で、図３および図１２に示すようなｘ軸に沿った距離を計算し、交点Ａ１から対応する外側端面３５および３６までの公称距離の２倍を加えることによって、砂型部品の厚さの正確な測度を得ることができる。
【０１４９】
図１３は、４０の数の砂型部品について、各レーザーベース距離センサＬ１およびＬ２による測定に基づく砂型厚さの計算の実験結果を示す。予想したように、異なる砂型部品間で砂型厚さが変動する一方で、異なるレーザーベース距離センサＬ１およびＬ２による測定に基づく砂型厚さの計算は全般に僅かしか変動しないため、この結果によって、本発明に係る砂型造型機によって良好な正確度を得ることができることが示されている。
【０１５０】
図１４は、角部基準パターン２８および２９のそれぞれの２つの各交点Ａ１の、レーザーベース距離センサＬ１およびＬ２によってそれぞれ行われる測定に基づく、図３および図１２に示すようなｙ軸に沿った位置の計算の実験結果を示す。図示のように、２つのレーザーベース距離センサＬ１およびＬ２による測定に基づくｙ軸に沿った位置の計算値は、全般に相互に追従しており、これは砂型部品の幅が一定に近い状態であり、基本的に変動は、製造動作中に輸送システム上で横方向に少しずつ前後に動く一連の鋳型によるもののみであるべきと見込まれるものである。前記２つの値が一連の砂型部品に沿って変化しながらも全般に相互に追従する場合、これは、個々の砂型部品間の軽微な位置ずれの蓄積を示し得る。しかし、砂型部品によっては前記２つの値が異なる。これは、測定中のノイズの結果であり得るが、または調査され得る他の条件を示す可能性がある。
【０１５１】
図１に示す実施形態では、図４に示すように、レーザーベース距離センサＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、およびＬ６の形態の６つの非接触距離測定装置３９を含む組が、固められた砂型部品２の移動経路１７に隣接する測定ブーム４１上に配置される。非接触距離測定装置３９の組を備えたブーム４１は、移動経路１７に沿って異なる位置に配置されてもよく、１つまたは複数のそのようなブームが、移動経路１７に沿って異なる位置に配置されてもよい。図１に示す実施形態では、ブーム４１は、砂型造型機１と溶融注入装置２２との間に配置される。溶融注入装置２２の直前に、さらに場合によっては溶融注入装置２２に比較的近いかまたは隣接して、ブーム４１を配置することが有利である場合がある。このようにして、位置ずれが生じている砂型部品間、または他の方法によって正しく製造されていない砂型部品間の型穴内に溶融物を注ぎ込まないように、コンピュータシステム２３によって溶融注入装置２２を制御することができる。それにより、不良鋳造品が生産されることを回避することができる。
【０１５２】
しかしながら、砂型部品の位置合わせにおける誤差および他のパラメータにおける誤差は、鋳造工程自体によって、すなわち溶融注入工程中に生じる可能性があるため、ブーム４１または追加のブーム４１を溶融注入装置２２の後または直後に、さらに場合によっては溶融注入装置２２に比較的近いかまたは隣接して配置することがさらに有利である場合がある。それにより、前記誤差が直ちに考慮され得る。溶融物が型穴に注入された可能性があっても、この段階での不良鋳造品の検出は、例えばパターンプレート１０および１１を調整することによって、砂型部品を製造する方法を直ちに修正することができる点で有利であり得る。さらに、不良鋳造品が、普通なら許容可能な鋳物と混合されて不良鋳造の位置を特定するために必要な労力が大きくなってしまう前に、早期段階でこのように不良鋳造品を識別し不良鋳造を分離することができる。
【０１５３】
もちろん、可能な限り早期に誤差を考慮することができるように、ブーム４１または追加のブーム４１を砂型造型機１の直後に、さらに場合によっては砂型造型機１に比較的近いかまたは隣接して配置することがさらに有利であり得る。
【０１５４】
いずれにしても、溶融注入装置２２において、またはその前に誤差を正確に検出することは非常に有利であり得る。このような誤差が本発明に従って検出されない場合、鋳物が冷却されて砂型から除去されるまでにこれらの誤差が検出されない可能性がある。下流には、すなわち溶融注入装置２２の後には例えば３００個以上の一連の砂型が位置する場合があり、そのような一連の終わりに冷却された鋳物を検査することによって誤差を検出するまでには、長い時間がかかる可能性がある。したがって、この場合、各鋳型に鋳造物が１つしかなくても、３００個以上の鋳物の廃棄が必要となる可能性がある。多くの場合、いくつかの鋳造空洞を有する砂型のパターンが使用され、それは例えば４つの空洞を有するパターンを使用すると、１２００個の不良鋳造品が廃棄されなければならなくなることを意味する。
【０１５５】
一実施形態では、図１に示す、砂型造型機１を備える鋳物製造ライン２１では、溶融注入装置２２が、搬送方向Ｄの移動経路１７に沿って自動的に位置決めされるように適合される。コンピュータシステム２３は、砂型造型機１と溶融注入装置２２との間に位置する砂型部品２に関連付けられる直線ｌ、ｍ、およびｎの間の少なくとも１つの交点ＡおよびＢの計算された位置に基づいて、溶融注入装置２２の位置を制御するように適合される。例えばブーム４１が溶融注入装置２２の直前に配置される場合、溶融注入装置２２の位置は、溶融注入装置２２の少し前または直前に配置される砂型部品２に関する単一の、または２つの交点ＡおよびＢの計算された位置に基づいて計算されてもよい。しかし、例えば砂型造型機１の直後にブーム４１が配置されていれば、砂型造型機１と溶融注入装置２２との間のコンベヤ１６上に位置するいくつかの製造された砂型部品２の、計算され累積された鋳型厚さに基づいて、溶融注入装置２２の位置を計算し、制御することができる。例えば、１０、２０の、またはそれ以上の数の製造された砂型部品２さえも、砂型造型機１と溶融注入装置２２との間に位置させることができる。
【０１５６】
上記で触れられているが、特許請求の範囲で使用する定義を目的として、図１に示す鋳物製造ライン２１は、砂型造型機１、コンベヤ１６、測定ブーム４１、溶融注入装置２２、およびコンピュータシステム２３を備えることが言及されるべきである。さらに砂型造型機１は、コンベヤ１６、測定ブーム４１、溶融注入装置２２、およびコンピュータシステム２３のうちの１つまたはすべてを備えるものと考えてもよい。
【０１５７】
図１６および図１７は、本発明に係る砂型造型機７５の別の実施形態を示す。この実施形態によれば、砂型造型機７５は、横型無枠マッチプレート技術に従って動作する。砂型造型機７５は、図示しないマッチプレートにより分離された図示しない２つの成形チャンバを備え、砂型造型機は、２つの成形チャンバ内のそれぞれの２つの砂型部品７６および７７を同時に圧縮し、続いてマッチプレートを取り外し、前記２つの砂型部品７６および７７を互いに重ねて配置して、図１７に最もよく示されるような完全な砂型を形成するように適合されている。当業者であれば、成形チャンバが砂で満たされ、砂がチャンバ端壁の変位によって機械的に固められるときに、マッチプレートが垂直に向けられるように成形チャンバが位置決めされることを理解するであろう。続いて成形チャンバを９０度回転させ、マッチプレートを取り外し、２つの砂型部品７６および７７を互いに重ね合わせる。砂型造型機ドア７８を開き、２つの砂型部品７６および７７をコンベヤ７４上に置く。したがって、２つの砂型部品７６および７７がコンベヤ７４上に置かれると、それらは水平分割線８４に沿って互いに当接する。その後、鋳造品を製造する際には、上部砂型部品７７内の鋳型入口８３を通して溶融物を完全な砂型に注ぐことができる。比較として、図１に示す実施形態では、砂型部品２が垂直分割線に沿って互いに当接している。
【０１５８】
図１７に示すように、レーザーベース距離センサＬ１’、Ｌ２’、Ｌ３’、Ｌ４’、Ｌ５’、Ｌ６’、Ｌ７’、およびＬ８’の形態の非接触距離測定装置３９が、互いに重なって位置する前記２つの砂型部品７６および７７の基準パターン８１までの可変距離を測定するように測定ブーム８０上に配置される。２つの砂型部品７６および７７がコンベヤ７４上に置かれたときの距離測定を行うために、非接触距離測定装置３９を備えた測定ブーム８０、が変位方向８２に上下に、この場合は図中に矢印で示すように垂直方向に変位する。測定ブーム８０は、垂直方向に変位可能に測定ポール７９上に配置される。
【０１５９】
以上説明したように、図１６および図１７に示す実施形態では、２つの砂型部品７６および７７がコンベヤ７４上に置かれたときに、測定ブーム８０を垂直に変位させることによって距離測定を行う。これにより、固められた砂型部品７６および７７と非接触距離測定装置３９との間の変位方向８２での相対変位が達成される。しかしながら、図示されていない実施形態では、固められた砂型部品７６および７７と、非接触距離測定装置３９との間の変位方向８２での相対変位は、固められた砂型部品７６および７７を測定ブーム８０に対して垂直に変位させることによって達成される。これは、固められた砂型部品７６および７７がコンベヤ７４上に配置される前に達成されてもよく、砂型造型機７５は、前記２つの砂型部品７６および７７を互いに重ねて位置させ、続いて前記２つの砂型部品のうちの上側の１つをその各成形チャンバから押し出すように適合されている。非接触距離測定装置３９を備えた測定ブーム８０は、前記２つの砂型部品のうちの上側の砂型部品７７をその各成形チャンバから押し出すことに続いて、ただし前記２つの砂型部品２をコンベヤ７４の搬送面上に置く前に、前記２つの砂型部品７６および７７の基準パターン８１までの可変距離を測定するように配置される。これにより、固められた砂型部品７６および７７と非接触距離測定装置３９との間の変位方向８２での相対変位は、固められた砂型部品７６および７７を測定ブーム８０に対して垂直に変位させることによって達成され得る。勿論この場合も、少なくとも部分的な相対変位を提供するために、測定ブーム８０を垂直方向に変位可能に配置することができる。
【０１６０】
一実施形態では、砂型造型機７５が図示しないフレーム位置決め装置を備え、このフレーム位置決め装置は、図示しない保持フレーム、いわゆるジャケットを、コンベヤ７４の搬送面上に互いに重なって位置する前記２つの砂型部品７６および７７の周りに位置させる。前記２つの砂型部品７６および７７の周りの保持フレームの位置決めは、当業者にはよく知られており、前記２つの砂型部品７６および７７を鋳造中に相互に正しい位置に維持するために行われる。非接触距離測定装置３９を備えた測定ブーム８０は、フレーム位置決め装置の前および／または後に、固められた砂型部品７６および７７の移動経路１７に沿った位置で、前記２つの砂型部品７６および７７の基準パターン８１までの可変距離を測定するように配置される。互いに重なって位置する前記２つの砂型部品の周りに保持フレームを位置させる動作が、砂型部品の相互の変位を引き起こす可能性があるかどうかを検出することが、重要であり得る。わずかに代替的な実施形態では、保持フレームが開口を有し、非接触距離測定装置３９がその開口を通って前記２つの砂型部品７６および７７の基準パターン８１までの可変距離を測定するように適合される。これにより、前記２つの砂型部品の周りに保持フレームを位置決めする間またはその後に、距離測定が可能になり得る。保持フレームの前記位置決め中に距離測定が行われる場合、非接触距離測定装置はフレーム位置決め装置に取り付けられ、フレーム位置決め装置によって変位されることさえあり得る。
【０１６１】
図示の実施形態では、非接触距離測定装置３９が測定ブーム４１および８０に配置されるが、非接触距離測定装置３９の配置は任意の好適な方法であってもよく、例えば、各非接触距離測定装置３９を別個の保持ポール上に配置してもよい。
【０１６２】
一実施形態では、コンピュータシステム２３が、直線の間の少なくとも２つの交点ＡおよびＢの計算された位置に基づいて溶融物の注入を停止するように、溶融注入装置２２を制御するように適合されており、前記少なくとも２つの交点ＡおよびＢは、相互に当接する構成で位置する２つの砂型部品２、７６、および７７にそれぞれ関連付けられる。これにより、例えば砂型部品間の不一致の結果として不良鋳造品が生産されることが回避され得る。
【０１６３】
図１８は、図１０に示すものに対応する図で見られる、異なる実施形態を示す。図１８に示す実施形態では、非接触検出システム３９がカメラ８７を備え、固められた砂型部品８５の移動経路に隣接して配置される。カメラ８７は、砂型部品８５の基準パターン８６のパターン面の位置を検出するように適合される。図示しない基準パターンブロックは、成形チャンバ３の長手方向ＬＤに変化する接線を有する面を含み、この基準パターンブロックは、対応する砂型部品８５の長手方向ｌｄに沿って変化する接線Ｔ１およびＴ２を有するパターン面を含む、対応する基準パターン８６を形成するように適合されている。非接触検出システム３９は、砂型部品８５の長手方向ｌｄにおいて、基準パターン８６のパターン面に分布するいくつかの異なる点Ｐ１およびＰ２の位置を検出するように適合される。図１８に示すように、砂型部品８５の長手方向ｌｄの接線Ｔ１およびＴ２は、前記点Ｐ１およびＰ２の少なくとも２つの間で異なる。このように、基準パターン８６のパターン面に分布するいくつかの異なる点の位置の検出に基づいて、パターン面を表す既知の曲線の位置および向きを決定または推定でき、さらにそれに基づいて、前記既知の曲線の１つまたは複数の基準点の１つまたは複数の位置を決定または推定できる。図１８に示す実施形態では、前記既知の曲線が、基準パターン８６の図示された水平断面における基準パターン８６のパターン面に対応する円である。前記既知の曲線の基準点は、基準パターン８６の断面によって形成される円の中心Ｃである。
【０１６４】
このような基準点の位置を、基準点の理想的な位置または理論上の位置と比較してもよい。これにより、隣接する砂型部品の相互の位置ずれを非常に正確に検出することができる。さらに、他のパラメータの中でも、隣接する砂型部品間の予想される間隙の幅、鋳型の膨張、および鋳型の寸法を、この構造によって検出することができる。これにより、実際の状況が許容可能かどうかを評価することができる。基準点の理想的な位置または理論上の位置は、評価されるパラメータに依存してよく、経験によって、または理論に基づく計算によって決定され得る。例えば、評価されるパラメータが隣接する砂型部品の相互の位置ずれであり、パターン面に対応する既知の曲線が円である場合、いずれかの砂型部品の基準点、すなわち円の中心の理論上の理想的な位置は座標系において同じ位置となり、すなわち２つの円の中心が一致する。
【０１６５】
図１に示す実施形態のように、コンピュータシステム２３は、砂型部品８５の基準パターン８６のパターン面に位置するいくつかの点Ｐ１およびＰ２の検出された位置を受信するように適合されてもよい。コンピュータシステムは、前記受信された検出位置に基づいてカーブフィッティングを実行し、それにより座標系における曲線の各位置を推定するように適合されてもよい。曲線は断面で見た基準パターン８６のパターン面を表し、コンピュータシステムは、この曲線に関連する１つまたは複数の基準点の１つまたは複数の位置を計算するように適合される。これにより、曲線に関連する１つまたは複数の基準点の１つまたは複数の位置が自動的に決定され得る。このような基準点の位置を、基準点の理想的な位置または理論上の位置と自動的に比較してもよい。
【０１６６】
図１８に示す実施形態では、図示された基準パターン８６の水平断面における基準パターン８６のパターン面に対応する前記既知の曲線が円であるが、前記既知の曲線は、砂型部品８５の対応する長手方向ｌｄに変化する接線を有する任意の種類の曲線であってもよい。例えば、図１０に示す実施形態では、前記既知の曲線が、成形チャンバ３の長手方向に交互に続く平面（ｌ１、ｍ１、ｎ１）から構成される。前記既知の曲線は、非接触検出システム３９が基準パターン８６のパターン面を適切に検出できる限り、任意の適切な形態を有してもよい。コンピュータシステムは、前記受信された検出位置に基づいてカーブフィッティングを実行し、それにより座標系における任意のそのような曲線の各位置を推定でき、さらにコンピュータシステムは、このような曲線に関連する１つまたは複数の基準点の１つまたは複数の位置を計算できる。
【０１６７】
図１８に示す実施形態では、少なくとも１つの基準パターンブロック（図示せず）が、成形チャンバ３の高さ方向に変化する接線をさらに有する面を含むこともでき、この面は、砂型部品８５の対応する高さ方向に変化する接線を有するパターン面を含む、対応する基準パターン８６を形成するように適合される。非接触検出システム３９は、砂型部品８５の高さ方向において基準パターンのパターン面に分布するいくつかの異なる点の位置を検出するように適合されてもよい。砂型部品８５の高さ方向の接線は前記点の少なくとも２つの間で異なる。これにより、単一の基準パターンブロック８５によって、砂型部品８５の角部の点Ｃの実際の３次元位置が決定され得る。
【０１６８】
さらに図１８に示す実施形態では、少なくとも１つの基準パターンブロック（図示せず）が、成形チャンバ３の長手方向ＬＤの第１の位置に第１の接線を有する第１の面部と、成形チャンバ３の長手方向の第２の位置に第２の接線を有する第２の面部とを含む。第２の接線は第１の接線とは異なる。第１および第２の面部は対応する基準パターン８６を形成するように適合され、この基準パターン８６は、砂型部品８５の長手方向ｌｄの第１の位置における第１の点Ｐ１に第１のパターン接線Ｔ１を有する第１のパターン面部Ｆ１と、砂型部品８５の長手方向ｌｄの第２の位置における第２の点Ｐ２に第２のパターン接線Ｔ２を有する第２のパターン面部Ｆ２とを含む。第２のパターン接線Ｔ２は第１のパターン接線Ｔ１とは異なる。非接触検出システム３９は、砂型部品８５の長手方向ｌｄにおいて、基準パターン８６の第１および第２のパターン面部Ｆ１およびＦ２の両方にわたって少なくとも実質的に均一に分布するいくつかの異なる点の位置を検出するように適合される。
【０１６９】
さらに、図１８に示す実施形態では、少なくとも１つの基準パターンブロック（図示せず）は、成形チャンバ３の長手方向ＬＤの第３の位置に第３の接線を有する第３の面部と、成形チャンバ３の長手方向の第４の位置に第４の接線を有する第４の面部とを含む。第４の接線は第３の接線とは異なる。第３および第４の面部は対応する基準パターン８６を形成するように適合され、この基準パターン８６は、砂型部品８５の長手方向ｌｄの第３の位置における第３の点に第３のパターン接線を有する第３のパターン面部（図示せず）と、砂型部品８５の長手方向ｌｄの第４の位置における第４の点に第４のパターン接線を有する第４のパターン面部（図示せず）とを含む。第４のパターン接線は第３のパターン接線とは異なる。非接触検出システム３９は、砂型部品８５の長手方向ｌｄにおいて、基準パターン８６の第３および第４のパターン面部の両方にわたって少なくとも実質的に均一に分布するいくつかの異なる点の位置を検出するように適合される。もちろん、第１、第２、第３、および第４の面部は、少なくとも部分的に互いに一致していてもよく、または少なくとも部分的に互いに重なっていてもよい。
【０１７０】
図１９に示す実施形態では、非接触検出システム３９は、基準パターン９０のパターン面上に照明線８９を形成する細長い光ビームを形成するように適合された、図示しないレーザーベース照明システムを備える。レーザーベース照明システムは、プリズムによって細長い光ビームを形成するように適合されてもよい。レーザーベース照明システムは、非接触検出システム３９がさらに備えるカメラ８８の下に配置され、したがってレーザーベース照明システムは、図中に見ることはできない。カメラ８８がレーザーベース照明システムの上方に配置されるので、カメラ８８は、図１９に示すように、基準パターン９０のパターン面上に形成された照明線８９が直線状でない写真を撮影することができる。このような写真に基づいて、コンピュータシステム２３は、カーブフィッティングを実行し、それにより座標系における照明線８９の位置を推定してもよく、さらにコンピュータシステムは、２次元座標系における曲線に関連する１つまたは複数の基準点の１つまたは複数の位置を計算してもよい。図１９の図示の実施形態では、前記２次元座標系は水平面内に延在している。
【０１７１】
さらに図１９に示す実施形態では、非接触検出システムが、基準パターン９０のパターン面上に第１の照明線を形成する第１の細長い光ビームを形成するように適合された、第１のレーザーベース照明システムを備えてもよく、さらに非接触検出システムは、基準パターン９０のパターン面上に第２照明線を形成する第２の細長い光ビームを形成するように適合された、第２のレーザーベース照明システムを備えてもよい。前記第１および第２の線は砂型部品２の長手方向に延び、第２の細長い光ビームは、第１の細長い光ビームに対して好ましくは９０度の角度を形成する。これにより、カメラ８８によって撮影された写真に基づいて、コンピュータシステム２３がカーブフィッティングを実行し、それによって３次元座標系における照明線の位置を推定することができ、さらにコンピュータシステムは、３次元座標系における１つまたは複数の基準点の１つまたは複数の位置を計算することができる。
【０１７２】
さらに図１９に示す実施形態では、代替として、非接触検出システム３９が、基準パターン９０のパターン面上の線に沿って光ビームを掃引するように適合された、レーザーベース照明システムを備えてもよい。これにより、基準パターンのパターン面上に照明線を形成する細長い光ビームの上述した利点を、プリズムなしで得ることができる。
【０１７３】
好ましくは、図１８および図１９に示す各実施形態では、カメラ８７および８８は、砂型部品２および８５が静止しているときに写真を撮るが、カメラ８７および８８を備える非接触検出システム３９が十分高速に動作している場合には、砂型部品が移動することも可能である。
【０１７４】
好ましくは、図１８および図１９に示す各実施形態では、いくつかのカメラ８７および８８または他の好適な電気光学センサユニットが、好ましくはブーム４１またはフレームによって、図１に示す実施形態におけるレーザーベース距離センサの形態の電気光学センサユニットの取付けに対応して相互に一定の位置に配置される。これにより、各電気光学センサユニットを他の電気光学センサユニットに対して正確に位置決めできるので、より一層高い正確度を得ることができる。
【０１７５】
なお、本発明によれば、非接触検出システム３９は、非接触検出システムとパターン面との間に直接的な機械的接触を伴うことなく、基準パターンのパターン面上に分布するいくつかの異なる点の位置を検出することができる任意のシステムである。非接触検出システムは、例えば、３Ｄスキャナであり得る。
【０１７６】
本発明によれば、非接触検出システム３９は、例えばデジタルカメラなどの電気光学センサユニットを備えてもよい。電気光学センサによって提供される情報は、本質的に、画像または放射レベル（フラックス）の２種類である。さらに、非接触検出システム３９は、ビデオ、レーザー、レーダー、または超音波カメラもしくは赤外線カメラなどを備えてもよい。
【０１７７】
３Ｄスキャナは、現実世界のオブジェクトから遠距離点測定値を収集し、それらを仮想３Ｄオブジェクトに変換する撮像装置である。多くの異なる技術を使用して３Ｄスキャン装置を構築することができ、各技術はそれぞれ独自の制限、利点、およびコストを伴う。光学式３Ｄスキャナは、写真カメラ、立体カメラ、レーザー、または構造化もしくは変調された光を使用する。光学式スキャンには、多くの角度または掃引が必要となることが多い。レーザーベースの方法では、カメラと連動して動作する低出力のアイセーフパルス状レーザーを使用する。レーザーがターゲットを照らし、関連付けられたソフトウェアによって、レーザーがターゲットから反射して戻るのに要する時間を計算して、スキャンされたアイテムの３Ｄ画像を生成する。非レーザー光ベースのスキャナは、パターンに構造化された光または一定に変調された光のいずれかを使用し、スキャンされたオブジェクトによって作られる形成を記録する。
【０１７８】
参照番号のリスト
Ａ，Ｂ  直線間の交点
Ｄ  搬送方向
Ｆ１，Ｆ２  面
ＬＮ  レーザーベース距離センサＮ
ＬＮ’  レーザーベース距離センサＮ’
Ｉ，ｍ，ｎ  基準パターンの平面
Ｌ，Ｍ，Ｎ  基準パターンブロックの面
Ｐ１，Ｐ２  点
Τ１，Ｔ２  接線
Ｃ  円の中心
１  砂型造型機（縦型無枠砂型式）
２  砂型部品
３  成形チャンバ
４  チャンバ頂壁
５  チャンバ底壁
６  チャンバ側壁
７，８  チャンバ端壁
９  砂充填口
１０，１１  パターンプレート
１２，１３  パターン
１４  ピボット軸
１５  ピストン
１６  コンベヤ
１７  移動経路
１８  砂供給システム
１９  砂容器
２１  鋳物製造ライン
２２  溶融注入装置
２３  コンピュータシステム
２４，２５  角部基準パターンブロック
２６，２７  側部基準パターンブロック
２８，２９  角部基準パターン
３０，３１  側部基準パターン
３２，３３，３４，３５，３６  砂型部品の外面
３７  持上げアーム
３８  枢動連結
３９  非接触距離測定装置
４０  測定位置
４１  測定ブーム
４２  ３つの平面の第１の組
４３  ３つの平面の第２の組
４４  平坦面の第１の組
４５  平坦面の第２の組
４６  ３つの四角錐台ピラミッドから組み合わせた要素
４７，４８，４９  四角錐台ピラミッド
５０  対称線
５１  側面
５２  側面
５３  側面
５４  長手方向に延びる把持要素
５５  位置センサ
５６  測定ブラケット
５７  端面
５８，５９  推定平均値
６０  ガイドブッシュ
６１  トラバース
６２  接続構成
６３  磁気位置付与要素
６４  固定ロッド
６５  スライド
６６  摺動要素
６７  下方開口溝
６８  測定ロッド
６９  コンベヤの底面摩耗面
７０  貫通溝
７１  砂型造型機制御盤
７３  砂コンベヤ
７４  コンベヤ
７５  砂型造型機（横型無枠マッチプレート）
７６  下部砂型部品
７７  上部砂型部品
７８  砂型造型機ドア
７９  測定ポール
８０  測定ブーム
８１  角部基準パターン
８２  変位方向
８３  溶融注入口
８４  分割線
８５  砂型部品
８６  基準パターン
８７  カメラ
８８  カメラ
８９  照明線
９０  基準パターン
【図１】
0006611922.tif 000002
【図２】
0006611922.tif 000003
【図３Ａ】
0006611922.tif 000004
【図３Ｂ】
0006611922.tif 000005
【図４】
0006611922.tif 000006
【図５】
0006611922.tif 000007
【図６】
0006611922.tif 000008
【図７】
0006611922.tif 000009
【図８】
0006611922.tif 000010
【図９】
0006611922.tif 000011
【図１０】
0006611922.tif 000012
【図１１】
0006611922.tif 000013
【図１２】
0006611922.tif 000014
【図１３】
0006611922.tif 000015
【図１４】
0006611922.tif 000016
【図１５】
0006611922.tif 000017
【図１６】
0006611922.tif 000018
【図１７】
0006611922.tif 000019
【図１８】
0006611922.tif 000020
【図１９】
0006611922.tif 000021