TWI766075B - 主模與芯子之嵌合裝置及主模與芯子之嵌合方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種可利用自動化完全重現芯子載置工匠以微妙之手感而實施之芯子載置作業的主模與芯子之嵌合裝置、及主模與芯子之嵌合方法。

本發明係具備有：芯子握持移動手段，其握持芯子而移動；芯子移動量檢出手段，其檢出上述芯子握持移動手段之移動量；握持芯子位置姿勢檢出手段，其檢出被上述芯子握持移動手段所握持的上述芯子之位置、方向及傾斜度；主模位置姿勢檢出手段，其檢出主模之位置、方向及傾斜度；感測器，其檢出施加於上述芯子的物理量；及控制手段，其持續算出上述主模與上述芯子之相對位置、方向及傾斜度之關係，並從該等之關係及上述感測器所檢出之施加於上述芯子的物理量，以使上述主模與上述芯子嵌合之方式控制上述芯子握持移動手段。

Description

主模與芯子之嵌合裝置及主模與芯子之嵌合方法

本發明係關於一種主模(main mold)與芯子(core)之嵌合裝置及主模與芯子之嵌合方法。

習知以來，關於鑄造時將芯子載置於主模之裝置，已知如下之方法：藉由電荷耦合元件(CCD，Charge Coupled Device)攝影機與圖像處理裝置之組合而檢出主模與芯子之傾斜度及垂直位置，並基於其之資料而使工業用機器人運作而將芯子載置於主模(例如，參照專利文獻1)。

又，關於鑄造時將芯子載置於主模之裝置，已知如下之方法：於工業用機器人之臂部安裝力覺感測器，可檢出施加於較力覺感測器更靠前之機器人前端部的外力，並基於該資料而使工業用機器人運作而將芯子載置於主模(例如，參照專利文獻2)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本專利3223033號說明書

專利文獻2：日本專利特開平6-277799號公報

然而，仍不存在有可利用自動化完全重現芯子載置工匠之以微妙手感實施之芯子載置作業的方法。

本發明係鑒於上述情況而成者，目的在於提供一種可利用自動化完全重現芯子載置工匠以微妙手感而實施芯子載置作業的主模與芯子之嵌合裝置、及主模與芯子之嵌合方法。

為解決上述課題並達成目的，本發明中之主模與芯子之嵌合裝置之特徵在於具備有：芯子握持移動手段，其握持芯子而移動；芯子移動量檢出手段，其檢出上述芯子握持移動手段之移動量；握持芯子位置姿勢檢出手段，其檢出被上述芯子握持移動手段所握持的上述芯子之位置、方向及傾斜度；主模位置姿勢檢出手段，其檢出主模之位置、方向及傾斜度；感測器，其檢出施加於上述芯子的物理量；及控制手段，其持續算出上述主模與上述芯子之相對位置、方向及傾斜度之關係，並從該等之關係及上述感測器所檢出之施加於上述芯子的物理量，以使上述主模與上述芯子嵌合之方式控制上述芯子握持移動手段。

又，於本發明之一實施態樣中，其特徵在於，施加於上述芯子的物理量係外力及力矩。

又，於本發明之一實施態樣中，其特徵在於，上述控制手段於上述感測器而檢出施加於上述芯子之與嵌合方向正交的2軸方向之外力、以嵌合軸為中心而施加於旋轉方向的力矩、及以與嵌合方向正交之2軸為中心而施加於旋轉方向的力矩時，以該等之外力及力矩消失之方式使上述芯子握持移動手段移動，使上述芯子握持移動手段向上述主模之方向移動，直至上述感測器為檢出施加 於上述芯子的嵌合方向之外力成為既定之值為止。

又，於本發明之一實施態樣中，其特徵在於，上述主模與上述芯子之嵌合係藉由將被設置在上述芯子的嵌合部嵌合於被設置在上述主模的嵌合部而進行，被設置在上述主模的嵌合部與被設置在上述芯子的嵌合部係相互呈錐形狀。

又，於本發明之一實施態樣中，其特徵在於，進而具備有檢出上述芯子之位置、方向及傾斜度的事前芯子位置姿勢檢出手段。

又，於本發明之一實施態樣中，其特徵在於，上述感測器係6軸之力覺感測器。

又，於本發明之一實施態樣中，其特徵在於，上述芯子握持移動手段係工業用機器人。

又，於本發明之一實施態樣中，其特徵在於，上述事前芯子位置姿勢檢出手段係視覺感測器。

又，於本發明之一實施態樣中，其特徵在於，上述握持芯子位置姿勢檢出手段及/或上述主模位置姿勢檢出手段係視覺感測器。

又，於本發明之一實施態樣中，其特徵在於，上述芯子移動量檢出手段係編碼器。

又，於本發明之一實施態樣中，其特徵在於，上述控制手段係機器人控制器。

又，本發明中之主模與芯子之嵌合方法之特徵在於包含有如下之步驟：握持芯子而移動；檢出所被握持之上述芯子的位置、方向及傾斜度；檢出上述芯子之移動量；檢出主模之位置、方 向及傾斜度；持續算出上述主模與上述芯子之相對位置、方向及傾斜度之關係；檢出施加於上述芯子的物理量；及持續算出上述主模與上述芯子之相對位置、方向及傾斜度之關係，並從該等之關係及施加於上述芯子的物理量，以使上述主模與上述芯子嵌合之方式控制上述芯子之移動。

又，於本發明之一實施態樣中，其特徵在於，施加於上述芯子的物理量係外力及力矩。

又，於本發明之一實施態樣中，其特徵在於，上述控制係於檢出施加於上述芯子之與嵌合方向正交的2軸方向之外力、以嵌合軸為中心而施加於旋轉方向的力矩、及以與嵌合方向正交之2軸為中心而施加於旋轉方向的力矩時，以該等外力及力矩消失之方式使上述芯子移動；及使上述芯子向上述主模之方向移動，直至施加於上述芯子的嵌合方向之外力成為既定之值為止。

又，於本發明之一實施態樣中，其特徵在於，進而包含有如下之步驟：在握持上述芯子之後，重設施加於上述芯子的物理量。

又，於本發明之一實施態樣中，其特徵在於，進而包含有如下之步驟：在握持上述芯子之後，將物理量記憶於上述芯子。

根據本發明，可利用自動化完全重現芯子載置工匠以微妙手感實施之芯子載置作業，故而可獲得使芯子載置作業效率化、並可削減因芯子載置作業所引起之鑄件製品不良的效果。

1‧‧‧嵌合裝置

2‧‧‧主模

2A‧‧‧凹部

3‧‧‧芯子

3A‧‧‧凸部

3B‧‧‧其餘部分

4‧‧‧事前芯子位置姿勢檢出手段

5‧‧‧芯子握持移動手段

6‧‧‧芯子移動量檢出手段

7‧‧‧握持芯子位置姿勢檢出手段

8‧‧‧主模位置姿勢檢出手段

9‧‧‧感測器

10‧‧‧控制手段

11‧‧‧芯子握持部

12‧‧‧芯子移動部

Fx、Fy、Fz‧‧‧外力

Fza‧‧‧嵌合完成外力

Mx、My‧‧‧力矩

X、Y‧‧‧軸

Z‧‧‧嵌合軸

圖1係表示本實施形態之主模與芯子之嵌合裝置之整體構造之概略的圖。

圖2係表示使用本實施形態之嵌合裝置之主模與芯子之嵌合方法之流程圖。

圖3係表示使用本實施形態之嵌合裝置之主模與芯子之嵌合方法之流程圖。

圖4係表示步驟S10中之被芯子握持部所握持之芯子之凸部與主模之凹部之位置關係之圖。

圖5係表示步驟S123中之被芯子握持部所握持之芯子之凸部與主模之凹部之位置關係之圖。

圖6係表示被設置在主模的凹部之形狀及被設置在芯子的凸部之形狀之一例的圖。

圖7係表示被設置在主模的凹部之形狀及被設置在芯子的凸部之形狀之一例的圖。

圖8係表示被設置在主模的凹部之形狀及被設置在芯子的凸部之形狀之一例的圖。

圖9係表示變形例之主模與芯子之嵌合裝置之整體構造之概略的圖。

以下，參照隨附圖式，基於圖式對本發明之主模與芯子之嵌合裝置、及用以實施主模與芯子之嵌合方法之形態進行說明。

圖1係表示本實施形態之主模與芯子之嵌合裝置之整體構造之概略的圖。嵌合裝置1係將主模2與芯子3嵌合。具體而言， 嵌合裝置1係將設置於主模2的嵌合部即凹部2A與設置於芯子3的嵌合部即凸部3A嵌合。並且，上述凹部2A與上述凸部3A係相互呈錐形狀。又，上述凸部3A之錐形狀之部分係水平方向之剖面形狀為呈圓形。

嵌合裝置1係具備有事前芯子位置姿勢檢出手段4、芯子握持移動手段5、芯子移動量檢出手段6、握持芯子位置姿勢檢出手段7、主模位置姿勢檢出手段8、感測器9及控制手段10。

事前芯子位置姿勢檢出手段4係檢出被放置在既定之位置的芯子3之三維空間之位置、方向及傾斜度。此處，「傾斜度」意指芯子3之相對於「基準面」的傾斜度，「基準面」意指芯子握持移動手段5所被設置之設置面。再者，不將地面設為「基準面」之原因在於，鑄件工廠大多為陳舊設施，地板不一定為準確之平面，因此，若將地面設為基準，則會發生不準確情事。事前芯子位置姿勢檢出手段4係以視覺感測器所構成。

芯子握持移動手段5係握持芯子3而移動。芯子握持移動手段5係具備有芯子握持部11、及芯子移動部12。芯子握持部11係握持芯子3。芯子移動部12係使握持有芯子3的芯子握持部11移動至主模2之位置。芯子握持移動手段5係工業用機器人，更具體而言，以垂直多關節機器人所構成。並且，芯子移動部12係相當於垂直多關節機器人之臂，芯子握持部11係相當於安裝於臂部分之前端的機器人手臂。

芯子移動量檢出手段6係檢出芯子握持移動手段5之移動量(三維空間之移動距離)。具體而言，芯子移動量檢出手段6係持續檢出相當於芯子移動部12的垂直多關節機器人之各驅動軸 之驅動量。並且，後述之控制手段10係根據該檢出結果而持續算出握持有芯子3的芯子握持部11之移動後之位置。於本實施形態中，芯子移動量檢出手段6係被裝入至芯子握持移動手段5。芯子移動量檢出手段6係以編碼器所構成。

握持芯子位置姿勢檢出手段7係在芯子握持移動手段5移動至主模之附近之後，檢出被芯子握持移動手段5所握持的芯子3之三維空間之位置、方向及傾斜度。此處，「傾斜度」意指芯子3之相對於「基準面」的傾斜度，「基準面」意指芯子握持移動手段5所被設置之設置面。再者，不將地面設為「基準面」之原因在於，鑄件工廠大多為陳舊設施，地板不一定為準確之平面，因此，若將地面設為基準，則會發生不準確情事。具體而言，握持芯子位置姿勢檢出手段7係檢出被設置在芯子3的凸部3A之位置、方向及傾斜度。握持芯子位置姿勢檢出手段7係以視覺感測器所構成。

主模位置姿勢檢出手段8係檢出被放置在既定之位置的主模2之三維空間之位置、方向及傾斜度。此處，「傾斜度」意指主模2之相對於「基準面」的傾斜度，「基準面」意指芯子握持移動手段5所被設置之設置面。再者，不將地面設為「基準面」之原因在於，鑄件工廠大多為陳舊設施，地板不一定為準確之平面，因此，若將地面設為基準，則會發生不準確情事。具體而言，主模位置姿勢檢出手段8係檢出被設置在主模2的凹部2A之位置、方向及傾斜度。主模位置姿勢檢出手段8係以視覺感測器所構成。

感測器9係在芯子握持移動手段5握持芯子3而移動之時，檢出施加於芯子3的物理量即外力及力矩。感測器9係以6軸之力覺感測器所構成。因此，感測器9係可檢出3方向之外力、及力矩。

控制手段10係控制芯子握持移動手段5。作為其功能之一，控制手段10持續算出主模2與芯子3之相對位置、方向及傾斜度。具體而言，持續算出被設置在主模2的凹部2A與被設置在芯子3的凸部3A之相對位置、方向及傾斜度。

更詳細而言，控制手段10係基於握持芯子位置姿勢檢出手段7所檢出之被芯子握持移動手段5所握持的芯子3(凸部3A)之位置、方向及傾斜度所相關之資訊、芯子移動量檢出手段6所檢出之芯子握持移動手段5之移動量所相關之資訊、以及主模位置姿勢檢出手段8所檢出之主模2(凹部2A)之位置、方向及傾斜度所相關之資訊，而算出主模2(凹部2A)與芯子3(凸部3A)之相對位置、方向及傾斜度之關係。其後，於芯子握持移動手段5移動之情形下，基於芯子移動量檢出手段6之資訊而繼續算出主模2(凹部2A)與芯子3(凸部3A)之相對位置、方向及傾斜度之關係。

作為另一功能，控制手段10係從所算出之主模2與芯子3之相對位置、方向及傾斜度之關係、以及感測器9所檢出之施加於芯子3的外力及力矩，以使主模2與芯子3嵌合之方式控制芯子握持移動手段5之移動。控制手段10係以機器人控制器、可程式邏輯控制器(PLC，Programmed Logic Controller)、工業用(FA，Factory)個人電腦、或微電腦等所構成，其等係可對藉由芯子移動量檢出手段6所檢出之資訊、藉由握持芯子位置姿勢檢出手段7所檢出之資訊、藉由主模位置姿勢檢出手段8所檢出之資訊、及藉由感測器9所檢出之資訊而一體地進行電算處理。

(主模與芯子之嵌合方法)

其次，對使用本實施形態之嵌合裝置1之主模與芯子之嵌合方法進行說明。圖2及圖3係表示使用本實施形態之嵌合裝置1之主模與芯子之嵌合方法之流程圖。再者，圖3係說明主模‧芯子嵌合製程(步驟S12)之詳細內容之流程圖。

首先，事前芯子位置姿勢檢出手段4(視覺感測器)係檢出被放置在既定之位置的芯子3之位置、方向及傾斜度(步驟S1)。

其次，芯子握持移動手段5之芯子移動部12(垂直多關節機器人之臂)係高速移動至芯子3之附近(步驟S2)。

其次，芯子握持移動手段5之芯子握持部11(垂直多關節機器人之機器人手臂)係基於事前芯子位置姿勢檢出手段4所檢出之芯子3之位置、方向及傾斜度而握持芯子3(步驟S3)。藉此，即便於被芯子握持部11所握持之前之芯子3被設為積層等複雜之放置方法之情形下，亦可順利地實現芯子3之握持。

其次，芯子移動部12係在使握持有芯子3的芯子握持部11移動至握持芯子位置姿勢檢出手段7(視覺感測器)之檢出範圍之後停止(步驟S4)。

其次，握持芯子位置姿勢檢出手段7係檢出被芯子握持部11所握持的芯子3之位置、方向及傾斜度，具體而言，檢出被設置在芯子3的凸部3A之位置、方向及傾斜度(步驟S5)。

其次，主模位置姿勢檢出手段8(視覺感測器)係檢出被放置在既定之位置的主模2之位置、方向及傾斜度，具體而言，檢出被設置在主模2的凹部2A之位置、方向及傾斜度(步驟S6)。

其次，控制手段10(機器人控制器)係從被芯子握持部11所握持的芯子3之位置、方向及傾斜度、芯子移動量檢出手段6(編 碼器)所檢出之芯子握持移動手段5之移動量、以及主模2之位置、方向及傾斜度，算出主模2與芯子3之相對位置、方向及傾斜度，具體而言，算出被設置在主模2的凹部2A、以及被設置在芯子3的凸部3A之相對位置、方向及傾斜度(步驟S7)。

其次，控制手段10係於芯子握持部11握持有芯子3之狀態下重設在此之前被感測器9(力覺感測器)所檢出之施加於芯子3的外力及力矩(步驟S8)。

其次，芯子移動部12係使被芯子握持部11所握持之芯子3高速移動至主模2之附近(步驟S9)。此時，基於步驟S7中所算出之主模2(凹部2A)與芯子3(凸部3A)之相對位置、方向及傾斜度之資訊、以及芯子移動部12之移動量之資訊，而藉由控制手段10持續更新主模2(凹部2A)與芯子3(凸部3A)之相對位置、方向及傾斜度之資訊。

其次，芯子移動部12係使被芯子握持部11所握持之芯子3以芯子3之嵌合部即凸部3A接近主模2之嵌合部即凹部2A之方式低速移動(步驟S10)。此時，基於步驟S7中所算出之凹部2A與凸部3A之相對位置、方向及傾斜度之資訊、以及芯子移動部12之移動量之資訊，而藉由控制手段10持續更新凹部2A與凸部3A之相對位置、方向及傾斜度之資訊。

圖4係表示步驟S10中之被芯子握持部11所握持之芯子3之凸部3A與主模2之凹部2A之位置關係的圖。於圖中，Z係表示芯子3與主模2(芯子3之凸部3A與主模2之凹部2A)所嵌合之軸方向，X及Y係表示與嵌合軸Z正交之各軸方向。

其次，控制手段10係確認感測器9是否檢出嵌合軸方向Z之外力Fz、與軸Z正交之X軸方向之外力Fx、及/或與軸Z正交之 Y軸方向之外力Fy(步驟S11)。控制手段10係於未確認到感測器9檢出外力Fz、外力Fx、及/或外力Fy之情形時(步驟S11：否)，繼續以針對被芯子握持部11所握持之芯子3使芯子3之嵌合部即凸部3A接近主模2之嵌合部即凹部2A之方式使芯子移動部12低速移動。

另一方面，控制手段10係於確認到感測器9檢出外力Fz、外力Fx、及/或外力Fy之情形時(步驟S11：是)，停止芯子移動部12之移動。之後，進入主模‧芯子嵌合製程(步驟S12)。再者，於步驟S11中，可檢出外力Fz、外力Fx、及外力Fy之原因在於，感測器9以6軸之力覺感測器所構成。此為在荷重單元所無法實現之優點。

(主模‧芯子嵌合製程)

於主模‧芯子嵌合製程(步驟S12)中，首先，控制手段10係判斷是否為芯子3之凸部3A嵌合於主模2之凹部2A之途中(步驟S121)。具體而言，控制手段10係根據所算出之凸部3A之前端部之高度(嵌合軸方向Z之距基準面之距離)與所算出之主模2之凹部2A中之上表面周緣之高度(嵌合軸方向Z之距基準面之距離)之關係而進行判斷。

控制手段10係在判斷並非芯子3之凸部3A嵌合於主模2之凹部2A之途中之情形時(步驟S121：否)，如判斷發生異常，則緊急停止嵌合裝置1。此為控制手段10作出判斷之情況：芯子3中之凸部3A之前端部接觸至主模2之凹部2A中之上表面周緣等，即芯子3之凸部3A與主模2之凹部2A彼此以外接觸時，藉此則感測器9檢出外力Fz、外力Fx、及/或外力Fy。

另一方面，控制手段10係判斷為芯子3之凸部3A嵌合 於主模2之凹部2A之途中之情形時(步驟S121：是)，控制手段10係確認感測器9是否檢出X軸方向之外力Fx、Y軸方向之外力Fy、以Z軸為中心而施加於旋轉方向的力矩Mz、以X軸為中心而施加於旋轉方向的力矩Mx、及/或以Y軸為中心而施加於旋轉方向的力矩My(步驟S122)。

於感測器9檢出外力Fx、外力Fy、力矩Mz、力矩Mx、及/或力矩My之情形時(步驟S122：是)，控制手段10係使芯子移動部12(芯子3之凸部3A)於XY平面向感測器9所檢出之外力Fx、外力Fy、力矩Mz、力矩Mx、及/或力矩My為減少之方向低速移動(步驟S123)。換言之，控制手段10係以主模2之凹部2A與芯子3之凸部3A之位置成為相互一致且最無阻力而被嵌合之位置之方式使芯子3之凸部3A移動。

圖5係表示步驟S123中之被芯子握持部11所握持之芯子3之凸部3A與主模2之凹部2A之位置關係的圖。於本圖中，感測器9檢出力矩My，控制手段10係使芯子移動部12(芯子3之凸部3A)於XY平面向力矩My減少之方向移動。

其後，反覆進行步驟S122及步驟S123直至感測器9所檢出之外力Fx、外力Fy、力矩Mz、力矩Mx、及/或力矩My成為零為止。

另一方面，於感測器9未檢出外力Fx、外力Fy、力矩Mz、力矩Mx、及/或力矩My之情形時(步驟S122：否)，即，若外力Fx、外力Fy、力矩Mz、力矩Mx、及/或力矩My成為零，則控制手段10使芯子移動部12向軸Z方向低速移動。即，使芯子3之凸部3A向主模2之凹部2A低速移動(步驟S124)。藉此，開始芯子3之凸部3A 與主模2之凹部2A之嵌合。

其次，控制手段10係判斷感測器9所檢出之嵌合軸方向Z之外力Fz是否達到預先所規定之嵌合完成外力Fza(步驟S125)。控制手段10係於判斷為感測器9所檢出之嵌合軸方向Z之外力Fz達到嵌合完成外力Fza之情形時(步驟S125：是)，判斷主模2(凹部2A)與芯子3(凸部3A)之嵌合結束，停止芯子移動部12之移動(步驟S126)。再者，嵌合完成外力Fza係根據主模2及芯子3之構成材質、壓縮強度、尺寸、及/或形狀而變化，但較佳為設定為在將自嵌合軸Z方向所觀察到之主模2之凹部2A、及/或芯子3之凸部3A之投影面積定義為受壓面積時成為0.005~4.0MPa之加壓力。若加壓力小於0.005MPa，則主模2之凹部2A與芯子3之凸部3A之嵌合部會發生摩擦，故而無法嵌合。相反地，若加壓力超過4.0MPa，則存在有主模2之凹部2A與芯子3之凸部3A之嵌合部破壞之虞。

另一方面，控制手段10係於判斷為感測器9所檢出之嵌合軸方向Z之外力Fz未達到嵌合完成外力Fza之情形時(步驟S125：否)，返回步驟S122。

其次，芯子握持移動手段5之芯子握持部11係解除芯子3之握持(步驟S127)。藉此，結束對主模之芯子載置。

其次，芯子握持移動手段5之芯子移動部12係向初始位置高速移動(步驟S128)。藉此，主模‧芯子嵌合製程(步驟S12)結束。

若主模‧芯子嵌合製程(步驟S12)結束，則主模與芯子之嵌合作業結束。再者，其次，於所嵌合之預定之主模2及芯子3被放置於既定之位置之情形時，繼續進行主模與芯子之嵌合作業。

再者，於本實施形態之嵌合方法中，可變更製程之順序。例如，可使步驟S7與步驟S8之順序顛倒等，只要可將芯子3載置嵌合於主模2內，則可變更各製程之順序。

又，於本實施形態之嵌合方法中，亦可削減一部分之製程。例如，於利用芯子握持移動手段5之芯子握持部11所被握持之前之芯子3為以預先所決定之位置姿勢被載置之情形時，可省略步驟S1。如此，只要可達成將芯子3載置嵌合於主模2內之目的，則可省略途中之製程。

又，於步驟S8中，可變更重設感測器9所檢出之施加於芯子3之外力及力矩之作業。例如，控制手段10係可記憶利用感測器9所檢出之外力及力矩，並將該用作為基準值等，判別初始狀態之外力及力矩與步驟S11、S122、S123、及S125中之外力及力矩的差量。

進而，可變更芯子握持移動手段5之芯子移動部12之移動速度。例如，可使步驟S2、S9、及S128中之芯子握持移動手段5之芯子移動部12之移動速度為低速等，只要可達成將芯子3載置嵌合於主模2內之目的，則可利用任意速度移動。

(芯子及主模之尺寸之例)

其次，作為芯子3之凸部3A與主模2之凹部2A之尺寸之組合，對3個例進行說明。圖6~圖8係表示設置於主模2的凹部2A之形狀及設置於芯子3的凸部3A之形狀之一例的圖。再者，應用本發明之芯子3之凸部3A與主模2之凹部2A之組合並不限定於該事例。圖6係表示事例1，D₁₁=40mm，L₁₁=30mm，D₁₂=40mm，L₁₂=25mm，θ=2°。 圖7係表示事例2，D₂₁=15mm，L₂₁=40m，D₂₂=35mm，L₂₂=20mm，θ=2°。圖8係表示事例3，D₃₁=40mm，L₃₁=80mm，D₃₂=80mm，L₃₂=30mm，θ=2°。再者，各圖中之符號3B係表示在芯子3之凸部3A中並非實際地嵌合於設置在主模2的凹部2A之部分(錐形狀之部分)的殘留部分。

一般而言，於縱向相互所嵌合之芯子3之凸部3A與主模2之凹部2A之組合中，嵌合部之錐形角度多數情況下為2°左右。此係作為經驗值而被導出，亦揭示於關於鑄件之技術書中。再者，利用本發明，以事例1至3之芯子3之凸部3與主模2之凹部2A之組合進行嵌合，但均可使主模2之凹部2A與芯子3之凸部3A之嵌合部之間隙為0.3mm以下。

如上所述，不存在有可利用自動化完全地重現芯子載置工匠以微妙之手感而實施之芯子載置作業的將芯子載置(嵌合)於主模的裝置。一般而言，主模與芯子之嵌合結合部係成型為相互嵌合之錐形狀，但作為芯子載置工匠為了製造更優質之鑄件製品而將芯子載置於主模時實施之作業，實施如下之作業：將芯子設置於該錐形狀之嵌合結合部時以嵌合之最後不破壞芯子之微妙之手感而將芯子壓入至嵌合部。

相對於此，於本實施形態之嵌合裝置1中，可藉由利用機器人所進行之自動化而實現芯子載置工匠憑直覺訣竅所實現之優質之鑄件製造，進而，可使在此之前僅靠人的手才能實現之主模2之凹部2A與芯子3之凸部3A的嵌合部之間隙縮小至0.3mm以下之極限。

並且，可使主模2之凹部2A與芯子3之凸部3A之嵌合 部的間隙在0.3mm以下，藉此，可增加主模2與芯子3之密接性，可獲得若干個效果。第一，可列舉藉由提高主模與芯子之相對位置精度，而提高鑄件製品之精度。第二，可列舉藉由主模與芯子之間之間隙消失，而鑄件製品之毛邊減少。第三，可列舉藉由塗佈於嵌合部的漿體狀之塑模漿而使主模與芯子之密接性提高。第四，可列舉藉由塗佈於嵌合部的漿體狀之塑模漿之薄層化而使鑄件製品之精度提高。進而，可減少藉由芯子載置而所引起之不良(例如，位移、階差、厚度偏差、脫模等)。

(變形例)

事前芯子位置姿勢檢出手段4(視覺感測器)、握持芯子位置姿勢檢出手段7(視覺感測器)、及主模位置姿勢檢出手段8(視覺感測器)均可變更其配置。圖9係表示變形例之主模與芯子之嵌合裝置之整體構造之概略圖。於圖1之主模與芯子之嵌合裝置中，事前芯子位置姿勢檢出手段4(視覺感測器)、握持芯子位置姿勢檢出手段7(視覺感測器)、及主模位置姿勢檢出手段8(視覺感測器)分別被固定，但亦可如圖9般，將事前芯子位置姿勢檢出手段4(視覺感測器)、握持芯子位置姿勢檢出手段7(視覺感測器)、及主模位置姿勢檢出手段8(視覺感測器)之功能統合為1個視覺感測器，並安裝於芯子握持移動手段5(垂直多關節機器人之臂)而移動。

如此，只要為可檢出被放置在既定之位置的芯子3之位置、方向及傾斜度、被放置在既定之位置的主模2之位置、方向及傾斜度、以及被芯子握持部11所握持的芯子3之位置、方向及傾斜度的手段，則其配置可採用任意之手段。

又，於本實施形態中，將被設置在主模2的嵌合部即凹部2A與被設置在芯子3的嵌合部即凸部3A嵌合，但亦可將凸部設置於主模2，將凹部設置於芯子3。於此情形時，藉由將被設置在主模2的嵌合部即凸部與被設置在芯子3的嵌合部即凹部嵌合，而將主模2與芯子3嵌合。

又，於本實施形態中，芯子握持移動手段5係以垂直多關節機器人所構成，但可使用其他之手段。例如，只要為水平多關節機器人、並行連桿機器人、協動機器人、能夠於XYZ各3軸線性運動驅動之驅動致動器等而可自如地驅動搬送在三維空間的手段，則可採用任意之手段。又，動力亦不限定於電動，亦可使用油壓或空壓。

又，於本實施形態中，芯子握持移動手段5之芯子握持部11係以機器人手臂所構成，但可使用其他之手段。例如，只要為插入至被設置在芯子3的開孔部或凹部而向外側打開之手臂、撈取芯子之形狀之手臂、刺芯子之形狀之手臂等而可操縱芯子的手段，則可使用任意之手段。

又，於本實施形態中，事前芯子位置姿勢檢出手段4、握持芯子位置姿勢檢出手段7、及主模位置姿勢檢出手段8係以視覺感測器所構成，但可使用其他之手段。只要為例如雷射感測器、線性編碼器、近接感測器、紅外線感測器、毫米波感測器、微波感測器等而可確認距離或位置的手段，則可採用任意之手段。

又，於本實施形態中，感測器9係以6軸之力覺感測器所構成，但可使用其他之手段。例如，只要為包含有加速度感測器或數個應變計的負重檢出器等而可檢出嵌合軸Z方向之外力Fz、以Z 軸為中心之力矩Mz、與軸Z正交之X、Y各軸方向之外力Fx、Fy、以及以與Z軸正交之XY各軸為中心之力矩Mx及My的手段，則可使用任意之手段。

又，於本實施形態中，芯子移動量檢出手段6係以編碼器所構成，但可使用其他之手段。例如，只要為雷射感測器、線性編碼器、近接感測器、紅外線感測器、毫米波感測器、微波感測器等而可確認被芯子握持移動手段5之芯子握持部11所握持之芯子3之移動方向及距離的手段，則可使用任意之手段。

以上，已對本發明之各種實施形態進行說明，但上述說明並不限定本發明，於本發明之技術範圍內可考慮包含構成要素之削減、追加、替換的各種變形例。

1‧‧‧嵌合裝置

2‧‧‧主模

2A‧‧‧凹部

3‧‧‧芯子

3A‧‧‧凸部

4‧‧‧事前芯子位置姿勢檢出手段

5‧‧‧芯子握持移動手段

6‧‧‧芯子移動量檢出手段

7‧‧‧握持芯子位置姿勢檢出手段

8‧‧‧主模位置姿勢檢出手段

9‧‧‧感測器

10‧‧‧控制手段

11‧‧‧芯子握持部

12‧‧‧芯子移動部

Claims (11)

1. 一種主模與芯子之嵌合裝置，其特徵在於，其具備有：芯子握持移動手段，其握持芯子而移動；芯子移動量檢出手段，其檢出上述芯子握持移動手段之移動量；握持芯子位置姿勢檢出手段，其檢出被上述芯子握持移動手段所握持的上述芯子之位置、方向及傾斜度；主模位置姿勢檢出手段，其檢出主模之位置、方向及傾斜度；6軸之力覺感測器，其檢出施加於上述芯子的外力及力矩即物理量；及控制手段，其持續算出上述主模與上述芯子之相對位置、方向及傾斜度之關係，並從該等之關係及上述6軸之力覺感測器所檢出之施加於上述芯子的物理量，以使上述主模與上述芯子嵌合之方式控制上述芯子握持移動手段；上述控制手段係在上述6軸之力覺感測器檢出施加於上述芯子之與嵌合方向正交的2軸方向之外力、以嵌合軸為中心而施加於旋轉方向的力矩、及以與嵌合方向正交之2軸為中心而施加於旋轉方向的力矩時，以使該等之外力及力矩消失之方式使上述芯子握持移動手段移動，使上述芯子握持移動手段向上述主模之方向移動，直至上述6軸之力覺感測器檢出施加於上述芯子的嵌合方向之外力成為既定之值為止。
2. 如請求項1之主模與芯子之嵌合裝置，其中，上述主模與上述芯子之嵌合係藉由將被設置在上述芯子的嵌合部嵌合於被設置在上述主模的嵌合部而進行，被設置在上述主模的嵌合部與被設置在 上述芯子的嵌合部係相互呈錐形狀。
3. 如請求項1或2之主模與芯子之嵌合裝置，其進而具備有檢出上述芯子之位置、方向及傾斜度的事前芯子位置姿勢檢出手段。
4. 如請求項1或2之主模與芯子之嵌合裝置，其中，上述芯子握持移動手段係工業用機器人。
5. 如請求項3之主模與芯子之嵌合裝置，其中，上述事前芯子位置姿勢檢出手段係視覺感測器。
6. 如請求項1或2之主模與芯子之嵌合裝置，其中，上述握持芯子位置姿勢檢出手段及/或上述主模位置姿勢檢出手段係視覺感測器。
7. 如請求項1或2之主模與芯子之嵌合裝置，其中，上述芯子移動量檢出手段係編碼器。
8. 如請求項1或2之主模與芯子之嵌合裝置，其中，上述控制手段係機器人控制器。
9. 一種主模與芯子之嵌合方法，其特徵在於，其包含下述步驟：握持芯子而移動；檢出所被握持之上述芯子的位置、方向及傾斜度；檢出上述芯子之移動量；檢出主模之位置、方向及傾斜度；持續算出上述主模與上述芯子之相對位置、方向及傾斜度之關係；使用6軸之力覺感測器，檢出施加於上述芯子的外力及力矩即物理量；及持續算出上述主模與上述芯子之相對位置、方向及傾斜度之關 係，並從該等之關係及施加於上述芯子的物理量，以使上述主模與上述芯子嵌合之方式控制上述芯子之移動；上述控制係於檢出施加於上述芯子之與嵌合方向正交的2軸方向之外力、以嵌合軸為中心而施加於旋轉方向的力矩、及以與嵌合方向正交之2軸為中心而施加於旋轉方向的力矩時，以該等外力及力矩消失之方式使上述芯子移動；及使上述芯子向上述主模之方向移動，直至施加於上述芯子的嵌合方向之外力成為既定之值為止。
10. 如請求項9之主模與芯子之嵌合方法，其進而包含有如下之步驟：在握持上述芯子之後，重設施加於上述芯子的物理量。
11. 如請求項9之主模與芯子之嵌合方法，其進而包含有如下之步驟：在握持上述芯子之後，記憶施加於上述芯子的物理量。

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