CN211278473U - 定位单元 - Google Patents

Abstract

定位单元(10)具有支撑板(11)、安装板(12)、以及固定在支撑板(11)上且具有圆筒部(24)的固定盘(22)，在圆筒部(24)的前端向着圆筒部的径向外侧突出设置的环状部(25)的前面上形成有环状的圆弧面(26)。在环状部(25)与支撑板(11)之间配置有可动板(31)，可动板(31)与安装板(12)连接。在安装板(12)上设置有与圆弧面(26)相对的抵接面(37)，安装板(12)在抵接面(37)与圆弧面(26)相抵接的位置、和抵接面(37)隔着与圆弧面(26)的间隙(38)而从圆弧面(26)离开的位置之间自由移动。

Description

定位单元

技术领域

本发明涉及一种定位单元(Compliance Unit)，用于消除在运送被运送物并对被运送物进行定位时产生的定位误差。

背景技术

为了将被运送物从第一位置运送到第二位置，使用机械手(Robot Arm) 等运送装置。运送装置上安装有把持被运送物的把持部件。例如，被配置在第一位置的被运送物被把持部件把持着移动到第二位置。在使运送装置移动到各个位置时有可能产生运送装置与各个位置之间的相对的位置偏差，也就是定位误差。为了消除这些定位误差，在运送装置与把持部件之间安装有定位单元。定位单元也被称为定位模块。

在将运送装置移动到各个位置时，有可能在水平方向、轴向以及倾斜方向上产生定位误差。水平方向上的定位误差是指运送装置的中心轴相对于各个位置的中心轴而在与中心轴垂直方向上偏移的方向，也就是横向上的位置偏差。轴向的定位误差是指第一和第二各个位置的中心轴与运送装置的中心轴处于同轴状态时，使被运送物接近于各个位置时在轴向也就是纵向上的位置偏差。倾斜方向的定位误差是指被运送物的中心轴相对于各个位置的中心轴而倾斜的方向上的位置偏差。

专利文献1中记载有如下的调心装置，该调心装置具有在夹具上安装的安装板和在移动部件上安装的支撑板。该调心装置中，安装板以在上述水平方向即作为沿着支撑板的方向的X、Y方向、轴向即Z方向、角度α的倾斜方向上自由移动的方式安装在安装板上。为了将安装板锁定于支撑板的原点位置即基准位置，在调心机构设置有锁定机构，该锁定机构具有利用流体压而动作的活塞。

专利文献2中记载有具有机器人安装板和卡盘安装板的定位误差消除装置。该装置中，卡盘安装板以在沿着机器人安装板的方向即X、Y方向上自由滑动的方式安装在机器人安装板上，能够消除水平方向上的定位误差，但是不能消除纵向上的定位误差。卡盘安装板通过具有活塞的锁定机构而被锁定于机器人安装板的基准位置。

专利文献3中记载有具有机械手侧的主体和工件侧的基体的定位单元。该定位单元中，使基体围绕着三轴旋转的定位机构设置于主体与基体之间。而且，通过具有磁铁的原点恢复机构，基体恢复到原点位置，通过具有活塞部件的锁定机构，基体被锁定。即使是在该定位单元中，也并不能消除纵向上的误差。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2000-94377号公报；

专利文献2：JP特开平9-150391号公报；

专利文献3：JP特开2003-103489号公报。

发明内容

发明要解决的问题

在被运送物在第一位置被把持、被运送并配置到第二位置的情况下，存在运送装置在各个位置相对于被运送物从预定的位置在轴向上偏移的情况。因此，如专利文献2、3所记载的那样，不能消除轴向也就是纵向上的位置偏差的定位单元，不能安装到运送装置上。

相对于此，在专利文献1所记载的调心装置中，能够消除轴向上的位置偏差。但是，在该调心装置中，调心盘具有：筒部，在内周部与动作板相连接；和抵接杆，与活塞一体设置，且向着动作板突出并与动作板的中心部点接触。因此，必须使调心装置在轴向上的尺寸很大，调心装置不能小型化。另外，当动作板为了调心而向着与支撑板接近的方向移动时，动作板与抵接杆的圆弧面相冲突，因此在抵接杆与安装板点接触的部分产生由冲突造成的磨损或敲击痕。所以，不能提高装置的耐久性。

本发明的目的在于提供一种能够提高小型化和耐久性的定位单元。

解决问题的技术方案

本发明的定位单元，具有：支撑板，安装在运送装置上，且具有压力室，在该压力室中组装有沿着轴向自由往复运动的活塞；固定盘，具有固定在所述支撑板上的圆筒部和设置于所述圆筒部的前端且向着所述圆筒部的径向外侧突出的环状部，在所述环状部的前面上形成有环状的圆弧面；可动板，配置在所述环状部与所述支撑板之间；安装板，设置有与所述圆弧面相对的抵接面，以在所述抵接面与所述圆弧面相抵接的位置和隔着所述抵接面与所述圆弧面之间的间隙而从所述圆弧面离开的位置之间自由移动的方式与所述可动板连接，且安装有把持部件；以及基准位置恢复机构，位于所述圆筒部的内侧并配置在所述活塞与所述安装板之间，将所述安装板在基准位置锁定，在未向所述压力室供给流体时，所述安装板在沿着所述支撑板的平面方向、沿着所述支撑板的中心轴的轴向以及相对于所述中心轴而倾斜的倾斜方向上自由移动，通过向所述压力室供给流体，从而将所述安装板在所述基准位置锁定。

发明的效果

安装板在沿着支撑板的平面方向、沿着支撑板的中心轴的轴向以及相对于中心轴而倾斜的倾斜方向上移动。当安装板向着支撑板而在轴向上移动时，抵接面与在固定盘的环状部设置的圆弧面相冲突。由于该冲突发生时，安装板与固定盘是面接触，因此能够抑制抵接面与圆弧面的磨损或敲击痕的发生，能够提高定位单元的耐久性。由于使定位单元返回原点位置即基准位置的基准位置恢复机构配置在固定盘的圆筒部的内侧，因此能够缩短定位单元在轴向上的长度，能够使定位单元小型化。

附图说明

图1是示出作为一实施方式的定位单元的剖视图。

图2是示出安装板的抵接面与固定板的圆弧面相抵接的状态下的定位单元的剖视图。

图3是示出在抵接面与圆弧面相抵接的状态的基础上、安装板相对于固定板倾斜移动的状态下的定位单元的剖视图。

图4是示出安装板在基准位置被锁定的状态下的定位单元的剖视图。

图5是图1的A-A线剖视图。

图6是图1的B-B线剖视图。

图7中的(A)～(F)是示出设置有定位单元的部件运送装置的一个例子的运送工序图。

具体实施方式

以下，基于附图详细说明本发明的实施方式。如图1～图4所示，定位单元 10具有支撑板11和安装板12。如图7所示，支撑板11安装到运送装置13上，在安装板12上安装有把持部件14。运送装置13用于将例如配置在第一位置即部件收纳部15中的被运送物W运送到第二位置即部件装载部16。说明书中，将定位单元10中安装在运送装置13上的支撑板11一侧作为背面，将安装在把持部件14上的安装板12一侧作为前面。

支撑板11具有外周面为圆形的部分，在背面侧一体设置有未图示的凸缘。如图1所示，安装孔21在支撑板11的背面侧开口并设置在支撑板11上。安装孔 21在支撑板11上设置有多个，通过与安装孔21螺纹结合的未图示的螺纹部件，支撑板11被安装到运送装置13上。固定盘22被固定在支撑板11的前面上。固定盘22具有：圆筒部24，通过螺纹部件23与支撑板11连接；和环状部25，在圆筒部24的前端而向着圆筒部24的径向外侧突出，并与圆筒部24一体设置。在环状部25的前面上形成有环状的圆弧面26。将通过支撑板11的径向中心且与支撑板11垂直的线作为中心轴O。这样，圆弧面26是将位于中心轴O上且位于支撑板11的背面方向上的中心点作为曲率半径的中心的球面的一部分。因此，圆弧面26为朝向定位单元10的前面的凸面。

在环状部25的背面侧的环状面27与支撑板11之间，形成有环状的空间28，可动板31配置在空间28中。可动板31在空间28内自由移动。可动板31的移动方向是中心轴O的径向也就是沿着支撑板11的平面方向、沿着中心轴O的轴向、相对于中心轴O而倾斜的倾斜方向以及以中心轴O为中心而转动的方向，可动板31在这些方向中的任意方向上自由移动。将平面方向作为X轴方向、将与X轴方向垂直的方向作为Y轴方向、将轴向作为Z轴方向、将倾斜方向作为R 方向、将转动方向作为θ。

可动板31具有基部33和从该基部33向着径向外侧突出的连结部34。在该基部33设置有以在平面方向上自由滑动的方式与环状面27接触的滑动面32。安装板12以将固定盘22的前面覆盖住的方式与可动板31连接。安装板12通过多个螺纹部件35与连结部34连接。在可动板31与安装板12之间埋入有多个定位销36。

在安装板12上设置有与圆弧面26相对的抵接面37，抵接面37为凹面，抵接面37在倾斜方向上的面积比圆弧面26大。在可动板31的滑动面32与环状部 25的环状面27相抵接的状态下，在抵接面37与圆弧面26之间形成间隙38。该间隙38比连结部34与支撑板11之间形成的间隙39小。

当安装板12在轴向上向着支撑板11接近时，抵接面37与圆弧面26相抵接，也就是说相碰而接触。这样，安装板12在抵接面37与圆弧面26相抵接的位置、和安装板12隔着间隙38而从圆弧面26离开的位置之间，在轴向上自由移动。在抵接面37隔着间隙38而与圆弧面26相对时，安装板12在平面方向上自由移动，而且在倾斜方向上也自由移动。在抵接面37与圆弧面26相接触的状态下，安装板12被圆弧面26引导而倾斜移动。

图1中示出如下状态：在抵接面37与圆弧面26之间形成间隙38，安装板12 的中心轴位于与支撑板11的中心轴O同轴的位置，也就是说安装板12位于基准位置。图2示出抵接面37与圆弧面26相接触的状态。进而，图3示出如下状态：在抵接面37与圆弧面26相接触的状态下，安装板12被圆弧面26引导而倾斜移动。在如图1所示那样抵接面37隔着间隙38与圆弧面26相对时、以及如图2所示那样抵接面37与圆弧面26相接触的状态下，安装板12自由转动。

支撑板11上设置有带底的气缸孔41。气缸孔41的中心轴与中心轴O同轴，气缸孔41在支撑板11的前面开口。活塞42以在轴向上往复自由运动的方式组装到气缸孔41中，组装入活塞42的压力室43通过气缸孔41而形成在支撑板11 上。调心突起44被设置为在活塞42的前端向着径向外侧突出。在调心突起44 与安装板12之间配置有多个基准位置恢复机构45。基准位置恢复机构45位于圆筒部24的内侧，具有固定于调心突起44上的保持部46和与保持部46相对并固定于安装板12上的容纳部47。基准位置恢复机构45如图5所示，在圆周方向上等间隔的设置有三个。保持部46是与活塞42不同的部件并安装到活塞42上，但也可以是使保持部46与活塞42一体形成。同样，容纳部47是与安装板12不同的部件并安装到安装板12上，但也可以是使容纳部47与安装板12一体形成。

在保持部46形成有与容纳部47相对的锥面48，锥面48以从中心部向着前面而内径逐渐变大的方式向着前面张开。在容纳部47形成有与锥面48相对的锥面49，锥面49以从中心部向着背面而内径逐渐变大的方式向着背面张开。在保持部46与容纳部47之间配置有钢球51。钢球51的直径比活塞42位于后退极限位置时的保持部46与容纳部47之间的间隔大。由此，钢球51不会从容纳部47脱落。

在支撑板11上设置有与压力室43连通的空气通路52，通过空气通路52而从外部供给或向外部排出压缩空气。当向压力室43供给作为流体的压缩空气时，活塞42向着安装板12突出。由此，钢球51在保持部46与容纳部47之间被紧固，被定位在两个锥面48、49的中心部。

图4示出钢球51在保持部46与容纳部47之间被紧固的状态。在该状态下，安装板12的中心轴与支撑板11的中心轴O一致。通过基部33按压着环状部25，从而安装板12位于沿着支撑板11的平面方向上，并在基准位置被锁定。另一方面，当压力室43内的压缩空气被排出到外部时，安装板12在任意的方向上自由移动。这样，在未向压力室43内供给流体时，安装板12在沿着支撑板11 的平面方向、沿着支撑板11以及活塞42的中心轴O的轴向、相对于中心轴O而倾斜的倾斜方向、以中心轴O为中心的转动方向中的任意方向上都是自由移动。而当向压力室43供给流体时，如图4所示，安装板12在基准位置被锁定。在锁定的状态下，抵接面37隔着间隙38而与圆弧面26相对。

图7是示出设置有定位单元10的部件运送装置的一个例子的运送工序图。把持被运送物W的把持部件14通过定位单元10而安装到运送装置13上。图7 中，运送装置13将例如在作为第一位置的部件收纳部15配置的被运送物W向作为第二位置的部件装载部16运送。

图7示出被运送物W的中心轴P也就是定位的中心轴相对于部件收纳部15 而倾斜并被配置在容纳孔17中的情况。图7中的(A)示出运送装置13与被运送物W接近的状态。图7中的(B)示出运送装置13向着被运送物W接近移动从而把持部件14与被运送物W相冲突的状态。当把持部件14相比于与被运送物W接触的位置而进一步下降移动时，安装板12向着支撑板11而沿着轴向接近移动。安装板12向着支撑板11的接近移动，如图2所示，通过安装板12与固定盘22相冲突而被限制。在此状态下，当由把持部件14把持住被运送物W时，如图7中的(C)所示，安装板12倾斜移动。此时，如图3所示，安装板12的抵接面37被固定盘22的圆弧面26引导，安装板12在R方向上倾斜移动，也就是摆动。当安装板12与固定盘22相冲突时，抵接面37与圆弧面26通过面接触而相冲突。由此，抑制了由于冲突而引起的两个面上的磨损的发生。

图7中的(D)示出如下状态：运送装置13向着从部件收纳部15离开的方向移动，被运送物W被从部件收纳部15取出。被运送物W被从容纳孔17取出而通过运送装置13向作为第二位置的例如部件装载部16运送。在被运送物W被从容纳孔17取出的状态下，从外部向压力室43供给流体。由此，如图4所示，钢球51在保持部46与容纳部47之间被紧固，安装板12的中心轴与支撑板11的中心轴O同轴，并且在抵接面37与圆弧面26之间形成间隙38。在该状态下，成为安装板12在基准位置被锁定的状态。

图7中的(E)示出被运送物W通过运送装置13而移动并接近部件装载部 16的容纳孔18的状态。当被运送物W移动并接近容纳孔18时，压力室43内的压缩空气被向外部排出，安装板12的锁定被解除。在图7中的(E)中，示出支撑板11的中心轴O相对于容纳孔18的中心轴Q也就是定位的中心轴而在水平方向上偏移的情况。在该情况下，如图7中的(F)所示，当使运送装置13 向着部件装载部16接近时，安装板12相对于支撑板11而在水平方向上偏移，被运送物W被插入并定位于容纳孔18中。当被运送物W被插入到容纳孔18中时，安装板12向着支撑板11而在轴向上移动并接近，抵接面37与圆弧面26相冲突。在部件装载部16的容纳孔18倾斜的情况下，如图7中的(C)所示，安装板12倾斜移动。从而被运送物W被插入到容纳孔18中。抵接面37与圆弧面 26面接触，所以在安装板12倾斜的状态下，也能够将被运送物W压入到容纳孔18中。另外，在将横截面是方形的被运送物W插入到方孔中的情况下，在被运送物W相对于方孔而在旋转方向上偏移的情况下，通过安装板12进行转动，从而能够将被运送物W插入到方孔中。

如上所述，当安装板12向着支撑板11移动并接近时，抵接面37与圆弧面 26相冲突。相比于安装板与抵接杆的前端面线接触的以往的定位单元，上述的定位单元10由于是面与面之间相冲突，因此能够抑制抵接面37与圆弧面26 的磨损或敲击痕的发生，能够提高定位单元10的耐久性。而且，定位单元10 中，活塞42上没有设置抵接杆，在固定盘22的圆筒部24的内侧配置有基准位置恢复机构45，可动板31配置在固定盘22的环状部25与支撑板11之间。因此，能够缩短定位单元10在轴向上的长度，能够使定位单元10小型化。

如图5所示，在可动板31上形成有多个贯通孔53。贯通孔53是在圆周方向上等间隔的间隔开而在可动板31上形成有四个。通过各个贯通孔53，可动板 31的基部33的部分是圆弧面形状的可动侧的缺口部54。如图1所示，固定侧的缺口部55形成在固定盘22的外周面，各个缺口部55与可动侧的缺口部54相对应。调心销56贯穿贯通孔53，与两个缺口部54、55相抵接而配置。

如图1所示，固定侧的环状槽57形成在固定盘22的外周面上，可动侧的环状槽58形成在可动板31的基部33的外周面上。环状的调心弹簧部件61安装在环状槽57中，调心弹簧部件61是固定侧的第一调心弹簧部件。同样，环状的调心弹簧部件62安装在环状槽58中，调心弹簧部件62是可动侧的第二调心弹簧部件。各个调心弹簧部件61、62由金属制的弹簧材料或橡胶等那样的自由弹性变形的部件形成。

在各个调心销56的径向外侧部形成有卡合凹部63。两个调心弹簧部件61、 62与各个调心销56的卡合凹部63相卡合。调心销56的两端部向着卡合凹部63 的径向外侧部突出，构成用于防止调心弹簧部件61、62从调心销56脱落的止动器。通过调心弹簧部件61、62，向着固定盘22的中心轴的弹簧力经由可动板31而施加于安装板12。以固定盘22的中心轴与支撑板11的中心轴O同轴的方式，固定盘22与支撑板11连接。所以，如图3所示，在安装板12相对于支撑板 11倾斜移动之后，当对安装板12施加的倾斜方向上的外力解除时，通过调心弹簧部件61、62，向着安装板12的中心轴与支撑板11的中心轴O同轴的位置，也就是说向着基准位置，安装板12被自动施加调心力。如图1所示，为了使当安装板12倾斜移动时调心销56不发生干涉，在安装板12的背面形成有带底的孔64，在支撑板11的前面形成有带底的孔64a。

压缩螺旋弹簧65作为弹簧部件而配置在活塞42与安装板12之间。压缩螺旋弹簧65的背面侧的部分进入到在活塞42上设置的容纳槽66中。压缩螺旋弹簧65对安装板12施加使之从固定盘22离开的方向上的弹簧力，消除抵接面37 与圆弧面26相抵接时的冲击力。由此，通过使抵接面37与圆弧面26面接触而能够抑制两个面的磨损或敲击痕，并且通过压缩螺旋弹簧65也能够抑制两个面的磨损或敲击痕。

在具有调心弹簧部件61、62和压缩螺旋弹簧65的定位单元10中，无论是部件收纳部或部件装载部倾斜或者垂直，都能够将被运送物定位。

为了限制安装板12的转动量，止动销67在环状部25从圆弧面26向着前方突出。止动销67的突出部突出到在安装板12的背面设置的凹部68中。凹部68 的内径比止动销67的外径大，在安装板12沿着θ方向转动时，通过止动销67与凹部68的内面接触，从而限制安装板12的转动量。作为转动方向上的止动机构，也可以将止动销67设置在安装板12上，将凹部68设置在环状部25上。这样，当将止动机构设置在定位单元10中时，即使是未设置调心销56及调心弹簧部件61、62的形式的定位单元10中，也能够防止安装板12过度的转动或倾斜移动。

本发明并不限定于所述的实施方式，在不脱离其宗旨的范围内可进行各种变更。使用该定位单元10的部件运送装置并不限定于图7所示的情况，可适用于各种各样类型的部件运送装置。

工业上的可利用性

该定位单元用于运送和定位被运送物。

Claims (6)

1.一种定位单元，其特征在于，具有：

支撑板，安装在运送装置上，且具有压力室，在该压力室中组装有沿着轴向自由往复运动的活塞：

圆筒部，固定在所述支撑板上；

环状部，设置于所述圆筒部的前端且向着所述圆筒部的径向外侧突出，在该环状部的前表面上形成有环状的圆弧面；

固定盘，具有所述圆筒部和所述环状部；

可动板，配置在所述环状部与所述支撑板之间；

安装板，设置有与所述圆弧面相对的抵接面，该安装板与所述可动板紧固，且安装有把持部件；以及

基准位置恢复机构，位于所述圆筒部的内侧并配置在所述活塞与所述安装板之间，将所述安装板在基准位置锁定，

在未向所述压力室供给流体时，所述安装板在沿着所述支撑板的平面方向、沿着所述支撑板的中心轴的轴向以及相对于所述中心轴而倾斜的倾斜方向上自由移动，通过向所述压力室供给流体，将所述安装板在所述基准位置锁定。

2.如权利要求1所述的定位单元，其特征在于，

所述安装板在所述抵接面与所述圆弧面相抵接的位置、和通过所述抵接面与所述圆弧面之间的间隙而从所述圆弧面离开的位置之间自由移动。

3.如权利要求1所述的定位单元，其特征在于，

所述圆弧面是球面的一部分，该球面以位于所述支撑板的中心轴上且位于所述支撑板的背面方向上的中心点为曲率半径的中心。

4.如权利要求1所述的定位单元，其特征在于，具有：

调心销，配置于在所述固定盘的外周面形成的固定侧的缺口部、和与该固定侧的缺口部相连且形成在所述可动板上的可动侧的缺口部中；

第一调心弹簧部件，安装于在所述固定盘上形成的环状槽中，且与所述调心销相卡合：以及

第二调心弹簧部件，安装于在所述可动板上形成的环状槽中，且与所述调心销相卡合，与所述第一调心弹簧部件一起向着所述固定盘的中心轴而对所述可动板施加弹簧力。

5.如权利要求1所述的定位单元，其特征在于，

具有弹簧部件，该弹簧部件安装在所述活塞与所述安装板之间，施加使所述安装板从所述固定盘离开的方向的弹簧力。

6.如权利要求1所述的定位单元，其特征在于，

所述可动板具有以在所述平面方向上自由滑动的方式与所述环状部的环状面接触的滑动面，在所述滑动面从所述环状面离开且所述抵接面与所述圆弧面相接触的状态下，所述安装板被所述圆弧面引导而倾斜移动。

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