JP2012139774A - Compliance device and structure of robot arm with the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compliance device that is capable of absorbing the positional displacement of a workpiece, while properly pushing out the workpiece (such as a bolt) using the device to the arm of a robot.SOLUTION: The compliance device 7 is intertposed between a holding section (such as a chuck) for holding the workpiece and the arm for supporting the same. The device includes a pair of brackets 70, 71, and a guide shafts 72 for slidably supporting one bracket 70 so as to be brought into close or apart from the other bracket 71. The device further has a biasing means (for example a coil spring 73) applying biasing force to both brackets 70, 71 so as to space apart to each other. Constriction parts 72b are arranged in a guide shaft 72 and the one bracket 70 can displace in a direction perpendicular to the guide shafts 72.

Description

本発明は、ワークを保持するチャックを備えたロボットアーム等に用いて好適なコンプライアンス装置に関する。   The present invention relates to a compliance device suitable for use in a robot arm having a chuck for holding a workpiece.

従来より生産現場においてワークを製品に組み付ける工程の自動化には産業用ロボットや自動組立機械が使用されており、そのワークの位置やそれを組み付ける製品等の位置を検出するために各種センサが用いられている。また、そのようなセンサを省略するか或いは検出精度の要求を緩和するために、ワークの位置ずれを吸収する機構が用いられることもあり、一般にRCC装置(remote center compliance device)、コンプライアンス装置等と呼ばれている。   Conventionally, industrial robots and automatic assembly machines have been used to automate the process of assembling a workpiece into a product at a production site, and various sensors are used to detect the position of the workpiece and the position of the product to be assembled. ing. In addition, in order to omit such a sensor or ease the requirement for detection accuracy, a mechanism that absorbs a positional deviation of a workpiece may be used. Generally, an RCC device (remote center compliance device), a compliance device, etc. being called.

例えば特許文献1に記載されている部品組付装置は、ロボットアームの下端に柔構造の接続部材を介してチャックを吊り下げている。この接続部材は、上部プレートと下部プレートとが水平方向に容易に相対変位する構造であり、この変位によってワークの水平方向の位置ずれを吸収する。また、接続部材は、チャックの自重によって基準位置に留まるとともに、内部に高圧流体が注入されることによって、その基準位置に固定されるようになっている。   For example, in the component assembling apparatus described in Patent Document 1, a chuck is suspended from a lower end of a robot arm via a flexible connection member. The connecting member has a structure in which the upper plate and the lower plate are easily relatively displaced in the horizontal direction, and the displacement of the workpiece in the horizontal direction is absorbed by this displacement. Further, the connecting member stays at the reference position by the weight of the chuck and is fixed at the reference position by injecting high-pressure fluid therein.

また、特許文献2に記載のコンプライアンス装置では、上部のロボットハンドに装着される第1ベースプレートの下方に、水平面内のx軸方向に移動可能に第2ベースプレートを配置し、その下方にy軸方向に移動可能に第3ベースプレートを配置し、その下方に鉛直軸回りのθ方向に回動可能に第4ベースプレートを配置し、その下部にフィンガモジュールを配置している。さらに、それら第1〜第4のベースプレートの間にはそれぞれ中立位置への復帰機構と保持機構とが設けられている。   Further, in the compliance device described in Patent Document 2, a second base plate is disposed below the first base plate attached to the upper robot hand so as to be movable in the x-axis direction in the horizontal plane, and below the y-axis direction. A third base plate is disposed so as to be movable, a fourth base plate is disposed below the third base plate so as to be rotatable in the θ direction around the vertical axis, and a finger module is disposed below the fourth base plate. Further, a return mechanism to a neutral position and a holding mechanism are provided between the first to fourth base plates, respectively.

それらの装置によれば、ロボットアームとこれにより保持されるワークとの間で、水平面内の任意の方向への相対変位が許容されることから、そのワークの水平方向の位置ずれを吸収して製品の所定箇所に組み付けることが可能になる。   According to these devices, since the relative displacement in an arbitrary direction in the horizontal plane is allowed between the robot arm and the workpiece held thereby, the horizontal displacement of the workpiece is absorbed. It becomes possible to assemble at a predetermined place of the product.

特開2006−247788号公報JP 2006-247788 A 特開2007−296587号公報JP 2007-296587 A

しかし、前記従来例の装置はいずれも構成部品が多く、ワークを保持するチャックやフィンガユニット等を水平方向に変位可能とするための機構が複雑である。しかも、ワークを基準位置、中立位置に復帰させ、そこで固定するための専用の機器が付加されているから、装置全体が大型化し且つ高コストにならざるを得ない。   However, each of the conventional devices has many components, and the mechanism for enabling the chuck, finger unit, and the like holding the workpiece to be displaced in the horizontal direction is complicated. In addition, since a dedicated device for returning the workpiece to the reference position and the neutral position and fixing it is added, the entire apparatus must be increased in size and cost.

また、前記の装置はいずれも水平方向の相対変位は許容する一方で、鉛直方向の変位は許容しない。このため、鉛直方向の位置ずれがあるとき又は衝突時に、周辺装置やワークが大きな負荷を受けるおそれがある。また、例えばねじ締め作業のようにボルト(ワーク)を把持して、それを下方のねじ孔にねじ込んでゆく場合には、ボルトをその回転に同期させて、1回転毎に1ピッチだけ正確に下方に送り出す必要があり、これをロボットアームの動作のみにより実現しようとすると、制御が複雑化するという難がある。   In addition, all of the above devices allow horizontal relative displacement, but do not allow vertical displacement. For this reason, there is a possibility that the peripheral device and the workpiece are subjected to a large load when there is a positional deviation in the vertical direction or during a collision. Also, for example, when a bolt (workpiece) is gripped and screwed into a lower screw hole, for example, in a screw tightening operation, the bolt is synchronized with its rotation and exactly one pitch per rotation. It is necessary to send it out downward, and if this is realized only by the operation of the robot arm, there is a difficulty that the control becomes complicated.

本発明はかかる諸事情を鑑みてなされたもので、その目的は、ロボット等に用いるコンプライアンス装置を簡単な構造として低コスト化を図りつつ、ワークを対象物に向けて適度に押し出せるように構成することである。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to form a compliance device used for a robot or the like with a simple structure so as to reduce costs and appropriately push a workpiece toward an object. It is to be.

前記の目的を達成すべく本発明は、ワークを保持する保持部と、前記保持部を支持する支持部との間に介在されて、両者間の位置ずれを許容するためのコンプライアンス装置を対象とする。そして、前記保持部及び支持部にそれぞれ取り付けられる一対のブラケットと、これら両ブラケット間に設けられ、その一方を貫通して当該一方のブラケットを他方のブラケットに対し近接/離遠するよう、移動可能に支持するガイドシャフトと、前記の両ブラケットに互いに離遠するように付勢力を付加する付勢手段と、を備えるとともに、前記ガイドシャフトの少なくとも一部に括れ部を設け、ここにおいて前記一方のブラケットがガイドシャフトの軸心に対し垂直な方向にも変位可能となるように構成した。   In order to achieve the above object, the present invention is directed to a compliance device that is interposed between a holding portion that holds a workpiece and a support portion that supports the holding portion, and allows positional deviation between the two. To do. A pair of brackets respectively attached to the holding portion and the support portion, and provided between the brackets, can be moved so as to pass through one of the brackets and move the one bracket closer to or away from the other bracket. And a biasing means for applying a biasing force to the two brackets so as to be separated from each other, and a constricted portion is provided on at least a part of the guide shaft, The bracket can be displaced in a direction perpendicular to the axis of the guide shaft.

かかる構成のコンプライアンス装置によれば、まず、ワークを保持する保持側のブラケットと、これを支持する支持側のブラケットとが、ガイドシャフトに沿って相対変位可能になっており、その変位可能な方向についての位置ずれや衝突に起因する過負荷からの保護が図られている。また、その変位可能な方向に前記支持側のブラケットから保持側のブラケットに加わる付勢力によって、この保持側のブラケット及びワークが押し出されるようになるから、例えばボルトであるワークをねじ孔に向けて回転させるだけで、このワークを1回転毎にねじピッチだけ送り出して、ねじ込むことができる。   According to the compliance device having such a configuration, first, the holding-side bracket that holds the workpiece and the support-side bracket that supports the workpiece can be relatively displaced along the guide shaft. Is protected from overload caused by misalignment or collision. Further, since the holding side bracket and the workpiece are pushed out by the biasing force applied from the support side bracket to the holding side bracket in the displaceable direction, the workpiece such as a bolt is directed toward the screw hole. By simply rotating the workpiece, the workpiece can be sent out by screw pitch every rotation and screwed.

また、前記ガイドシャフトの少なくとも一部に括れ部が設けられており、ここにおいて一方のブラケットがガイドシャフトの軸心に対し垂直な方向にも変位可能であるから、この一方のブラケットと他方のブラケットとの位置ずれが許容され、ワークの位置ずれが吸収される。括れ部を設ける範囲を大きめに設定すれば、一方のブラケットはガイドシャフトに対し斜めにもなり、このことによってもワークの位置ずれが吸収される。   Further, at least a part of the guide shaft is provided with a constricted portion, and since one bracket can be displaced in a direction perpendicular to the axis of the guide shaft, the one bracket and the other bracket are also provided. Misalignment of the workpiece is allowed and the workpiece misalignment is absorbed. If the range in which the constricted portion is provided is set to be large, one of the brackets is inclined with respect to the guide shaft, and this also absorbs the displacement of the workpiece.

つまり、本発明のコンプライアンス装置によれば、簡単な構造でワークの位置ずれを吸収できるとともに、このワークを製品等の対象物に向けて適度な力で押し出せるようになり、ロボット等によってワークを送り出す動作は不要になるか、或いはその送り出しの精度についての要求が緩和される。   That is, according to the compliance device of the present invention, it is possible to absorb the displacement of the workpiece with a simple structure, and to push the workpiece toward an object such as a product with an appropriate force. The operation of sending out becomes unnecessary, or the demand for the accuracy of the sending out is eased.

前記のコンプライアンス装置においてガイドシャフトの一方の端部には、一方のブラケットの貫通孔の周縁部に当接して当該一方のブラケットの脱落を阻止するストッパ部を設けてもよい。このストッパ部の近傍のブラケット側においてガイドシャフトには、前記貫通孔と略同じ外形の同形部を設けてもよい。こうすれば、ストッパ部に当接した状態で一方のブラケットの貫通孔とガイドシャフトの同形部とが合致することで、ガイドシャフトとブラケットとの位置決めがなされる。   In the compliance device, a stopper portion may be provided at one end portion of the guide shaft so as to contact the peripheral edge portion of the through hole of one bracket and prevent the one bracket from falling off. On the bracket side in the vicinity of the stopper portion, the guide shaft may be provided with an isomorphous portion having substantially the same outer shape as the through hole. By doing so, the guide shaft and the bracket are positioned by matching the through-hole of one bracket with the same-shaped portion of the guide shaft in contact with the stopper portion.

なお、前記ガイドシャフトの同形部がブラケットの貫通孔と略同じ外形である、というのは、ガイドシャフトの同形部が貫通孔と相似形状であって且つ僅かに小さく、それらが合致した状態ではスムーズに摺動可能な程度の隙間が形成されることを意味する。   The same shape of the guide shaft has the same outer shape as the through hole of the bracket, because the same shape of the guide shaft is similar to and slightly smaller than the through hole, and the guide shaft is smooth when they match. This means that a gap that can slide is formed.

その場合に前記ガイドシャフトの括れ部には、前記同形部から徐々に外形が小さくなるようにテーパ状の部分を設けてもよい。こうすれば、前記のように一方のブラケットがガイドシャフトのストッパ部に当接し、その同形部において位置決めされている状態と、その括れ部において位置ずれが許容される状態との間で、ガイドシャフトに沿ってスムーズに移動可能になる。よって、コンプライアンス装置は、ワークの位置決め状態とその位置ずれを吸収する状態とにスムーズに切替わる。さらに、前記一方のブラケットの移動に対して減衰力を付加するように、例えば粘性ダンパや摩擦ダンパ等の減衰手段を設けてもよい。   In this case, the constricted portion of the guide shaft may be provided with a tapered portion so that the outer shape gradually decreases from the same shape portion. In this way, between the state where one bracket abuts against the stopper portion of the guide shaft and is positioned at the same shape portion as described above, and the state where the positional deviation is allowed at the constricted portion, the guide shaft It can move smoothly along. Therefore, the compliance device smoothly switches between the workpiece positioning state and the state of absorbing the displacement. Further, a damping means such as a viscous damper or a friction damper may be provided so as to apply a damping force to the movement of the one bracket.

前記の付勢手段としてはコイルばねや板ばね、ゴムのような弾性体を用いる以外にも、エアシリンダのような伸縮機構を用いてもよい。低コスト化のためには例えばコイルばねをガイドシャフトに外挿してもよい。この場合、ガイドシャフトが挿通される一方のブラケットの貫通孔にはフランジ付きのブッシュを内挿して、そのフランジをコイルばねの受け座として機能させてもよい。   As the urging means, an elastic mechanism such as an air cylinder may be used in addition to an elastic body such as a coil spring, a leaf spring, or rubber. In order to reduce the cost, for example, a coil spring may be extrapolated to the guide shaft. In this case, a bush with a flange may be inserted into the through hole of one bracket through which the guide shaft is inserted, and the flange may function as a receiving seat for the coil spring.

こうした場合はブッシュの筒孔の大きさが貫通孔の大きさであり、これとガイドシャフトの同形部の外形とが略同じになる。ブッシュの材質を摩擦係数の低いものにすれば、ガイドシャフトの摺動状態がよりスムーズになる。また、フランジに当接するコイルばねの端部との摺動もスムーズになる。長時間の使用によってブッシュが摩耗した場合は、それだけを交換すればよい。   In such a case, the size of the cylindrical hole of the bush is the size of the through hole, and the outer shape of the same shape portion of the guide shaft is substantially the same. If the bush is made of a material having a low friction coefficient, the sliding state of the guide shaft becomes smoother. In addition, sliding with the end of the coil spring that contacts the flange becomes smooth. If the bush is worn out after prolonged use, it is only necessary to replace it.

また、低コスト化のために前記ガイドシャフトをボルトによって構成し、このボルトに螺合させたナットを前記ストッパ部としてもよい。ガイドシャフトは1本或いは2本でもよいが、括れ部においてブラケットが傾くことを考慮して、3本のガイドシャフトを互いに略平行に且つ略等間隔に配置してもよい。3本のガイドシャフトのそれぞれに同じ仕様のコイルばねを外挿すれば、ブラケットの傾きを抑えることができる。   Further, the guide shaft may be constituted by a bolt for cost reduction, and a nut screwed to the bolt may be used as the stopper portion. One or two guide shafts may be used, but three guide shafts may be arranged substantially parallel to each other at substantially equal intervals in consideration of the inclination of the bracket at the constricted portion. If a coil spring having the same specifications is extrapolated to each of the three guide shafts, the inclination of the bracket can be suppressed.

さらに、付勢手段として前記のようにガイドシャフトにコイルばねを外挿する構成には限定されず、ガイドシャフトとは別個にコイルばね、板ばね、ゴム弾性体等のばね部材を設けてもよい。ばね部材として、その撓み量の増大に連れてばね定数が高くなるものを用いてもよく、この場合、巻き線の太さやピッチが変化するプログレッシブ・コイルばねを用いてもよいし、複数のばね部材を組み合わせてプログレッシブ特性を得るようにしてもよい。   Further, the biasing means is not limited to the configuration in which the coil spring is extrapolated to the guide shaft as described above, and a spring member such as a coil spring, a leaf spring, or a rubber elastic body may be provided separately from the guide shaft. . As the spring member, a spring member whose spring constant increases as the amount of bending increases may be used. In this case, a progressive coil spring in which the thickness or pitch of the winding changes may be used, or a plurality of springs may be used. Progressive characteristics may be obtained by combining members.

前記のようなコンプライアンス装置は例えば産業用ロボットのアームに用いて好適であり、このアームの先端にワークを保持するためのチャックが取り付けられている場合に、そのチャックとの間も含めたアームの少なくとも一部分に、前記のコンプライアンス装置を配設すればよい。   The compliance device as described above is suitable, for example, for an arm of an industrial robot. When a chuck for holding a workpiece is attached to the tip of this arm, the arm including the chuck is also included. The compliance device may be disposed at least in part.

見方を変えれば本発明は、ワークを保持するチャックが取り付けられたロボットアームの少なくとも一部分に、その前後の位置ずれを許容すべく前記のコンプライアンス装置を配設した構造に関するものである。   In other words, the present invention relates to a structure in which the above-described compliance device is disposed in at least a part of a robot arm to which a chuck for holding a workpiece is attached so as to allow a positional deviation before and after the robot arm.

以上より、本発明に係るコンプライアンス装置は、一対のブラケットとガイドシャフトと付勢手段とからなる簡単な構造であり、低コスト化に有利であるとともに、このコンプライアンス装置をロボットや自動組立機械等に用いれば、ワークを位置決めして保持することも、その位置ずれを吸収することもでき、ワーク押し当て時の過負荷から保護される。さらに、ワークを対象物に向けて適度に押し出すこともできるから、ロボットアーム等によってワークを送り出す動作が不要になるか、或いはその送り出しの精度についての要求が緩和される。この結果、ロボット等の制御を簡略化することも可能になる。   As described above, the compliance device according to the present invention has a simple structure including a pair of brackets, a guide shaft, and an urging means, which is advantageous for cost reduction, and can be used for a robot, an automatic assembly machine, or the like. If used, the workpiece can be positioned and held, and the displacement can be absorbed, and it is protected from overload when the workpiece is pressed. Furthermore, since the workpiece can be appropriately pushed out toward the object, the operation of feeding the workpiece by the robot arm or the like becomes unnecessary, or the demand for the accuracy of the feeding is eased. As a result, the control of the robot and the like can be simplified.

本発明に係るコンプライアンス装置をアームの手首に装着したロボットの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the robot which mounted | wore the wrist of the arm with the compliance apparatus which concerns on this invention. 同コンプライアンス装置単体を拡大して斜め上から見た斜視図である。It is the perspective view which expanded the compliance apparatus single-piece | unit and was seen from diagonally upward. 同コンプライアンス装置について、(a)は位置決め状態を、(b)はフローティング状態を、それぞれ示す説明図である。(A) is a positioning state, (b) is explanatory drawing which shows a floating state about the compliance apparatus, respectively. ボルトのねじ込み作業におけるコンプライアンス装置の動作を示す説明図であり、(a)はボルトをねじ孔に挿入する際を、(b)はねじ込む際を、それぞれ示す。It is explanatory drawing which shows operation | movement of the compliance apparatus in the screwing operation | work of a volt | bolt, (a) shows the time of inserting a volt | bolt in a screw hole, (b) shows the time of screwing, respectively. ボルトのピックアップにおける図4相当図であり、(a)は位置ずれのあるボルトのピックアップ直前を、(b)は位置ずれの修正動作を、それぞれ示す。FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 4 in the bolt pick-up, in which (a) shows a position immediately before picking up a bolt with misalignment, and (b) shows a misalignment correcting operation. 長短二つのコイルばねを一組で用いた他の実施形態に係る図2相当図である。FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 2 according to another embodiment using a pair of long and short coil springs.

以下、添付の図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明に係るコンプライアンス装置が装着されるロボットの一実施の形態を示す斜視図であり、このロボット1に装着する前のコンプライアンス装置を拡大して示したのが図2である。図3は、コンプライアンス装置を側方から見て、その位置決め状態とフローティング状態とをそれぞれ簡略化して描いた説明図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a robot to which a compliance device according to the present invention is attached, and FIG. 2 is an enlarged view of the compliance device before being attached to the robot 1. FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the compliance device in a simplified manner in a positioning state and a floating state as viewed from the side.

−ロボットの構成例−
図1に示すロボット1はいわゆる多関節型のもので、床などに固定される固定部2と、その上部において鉛直軸線aの周りに旋回(矢印Aで示す)可能なベース部3と、このベース部3の上部に順次、取り付けられた第1及び第2アーム部4,5とを備えている。第2アーム部5の先端部5aには手首部6が取り付けられ、この手首部6にコンプライアンス装置7を介してチャック8(保持部)が取り付けられている。
-Robot configuration example-
The robot 1 shown in FIG. 1 is a so-called multi-joint type, a fixed portion 2 fixed to a floor or the like, a base portion 3 capable of turning (shown by an arrow A) around a vertical axis a at the upper portion thereof, First and second arm portions 4 and 5 are sequentially attached to the upper portion of the base portion 3. A wrist portion 6 is attached to the distal end portion 5 a of the second arm portion 5, and a chuck 8 (holding portion) is attached to the wrist portion 6 via a compliance device 7.

すなわち、前記ベース部3の上部には、左右一対の支持壁部3aが設けられ、それらに挟まれた状態で第1アーム部4の基端部が水平軸線bの周りに回動可能に支持されている。これにより第1アーム部4は、矢印Bで示すように上下に傾倒可能になっている。また、第1アーム部4は、基端部の左右両側から延びる一対の板状部材からなり、その間に第2アーム部5の基端部を軸線cの周りに回動可能に支持している。これにより第2アーム部5も上下方向に傾倒(矢印C)可能になっている。   That is, a pair of left and right support wall portions 3a is provided on the upper portion of the base portion 3, and the base end portion of the first arm portion 4 is supported so as to be rotatable around the horizontal axis b while being sandwiched between them. Has been. Thereby, the first arm portion 4 can be tilted up and down as indicated by an arrow B. The first arm portion 4 is composed of a pair of plate-like members extending from the left and right sides of the base end portion, and supports the base end portion of the second arm portion 5 so as to be rotatable about the axis c therebetween. . As a result, the second arm portion 5 can also be tilted in the vertical direction (arrow C).

第2アーム部5の先端には、その長手方向の軸線dの周りに回動(矢印D)可能な状態で二股状の先端部5aが設けられており、その間に円柱状の手首部6が軸線eの周りに回動(矢印E)可能に支持されている。その手首部6の先端、すなわち図の左手前寄りの端部に、コンプライアンス装置7を介してチャック8が取り付けられている。チャック8はコンプライアンス装置7と共に、例えば手首部6に内蔵した電動モータの作動により軸線fの周りに回動(矢印F)可能になっている。   A bifurcated tip portion 5a is provided at the tip of the second arm portion 5 so as to be rotatable (arrow D) around an axis d in the longitudinal direction, and a columnar wrist portion 6 is interposed therebetween. It is supported so as to be rotatable (arrow E) around the axis e. A chuck 8 is attached via a compliance device 7 to the tip of the wrist 6, that is, the end closer to the left front in the figure. The chuck 8 can be rotated (arrow F) around the axis f by the operation of an electric motor built in the wrist 6 together with the compliance device 7, for example.

なお、図1において符号9は、チャック8に把持(保持)されているワークであって、一例としてボルトを示している。このボルト9は、その下方に位置する製品10の上面のねじ孔10aにねじ込まれる。この例では、ねじ孔10aの上端縁にテーパ状の拡径部が形成されている。   In FIG. 1, reference numeral 9 denotes a work gripped (held) by the chuck 8, and a bolt is shown as an example. This bolt 9 is screwed into the screw hole 10a on the upper surface of the product 10 located below. In this example, the taper-shaped enlarged diameter part is formed in the upper end edge of the screw hole 10a.

−コンプライアンス装置の構成−
この実施形態ではコンプライアンス装置7は、前記のロボット1のチャック8と手首部6(支持部)との間に介設されていて、両者間の位置ずれを許容することにより、チャック8に保持されているワーク(ボルト9)の位置ずれを吸収する。以下にその構造について詳細に説明する。
-Composition of compliance device-
In this embodiment, the compliance device 7 is interposed between the chuck 8 of the robot 1 and the wrist portion 6 (support portion), and is held by the chuck 8 by allowing a positional shift therebetween. Absorbs misalignment of the workpiece (bolt 9). The structure will be described in detail below.

図2に拡大して示すように、この実施形態のコンプライアンス装置7は、チャック8の取り付けられる一方のブラケット70(図では下方に位置し、以下では下ブラケットという)と、ロボットアームの手首部6に取り付けられる他方のブラケット71(図では上方に位置し、以下では上ブラケットという)とを備えている。図の例では両ブラケット70,71はいずれも概略三角形状の板部材であり、中央に丸穴70a,71aが開口している。これらの丸穴70a,71aには、チャック8のモータに電力を供給するケーブル等が挿通される。   As shown in an enlarged view in FIG. 2, the compliance device 7 of this embodiment includes one bracket 70 to which the chuck 8 is attached (positioned downward in the drawing, hereinafter referred to as a lower bracket), and the wrist 6 of the robot arm. The other bracket 71 (located in the upper part in the figure, hereinafter referred to as the upper bracket) is attached. In the illustrated example, both brackets 70 and 71 are substantially triangular plate members, and round holes 70a and 71a are opened in the center. A cable or the like for supplying electric power to the motor of the chuck 8 is inserted into the round holes 70a and 71a.

図の例では、下ブラケット70の中央の丸穴70aは、上ブラケット71の丸穴71aに比べて大径であり、これを囲むように複数のボルト孔70b(図の例では4つ)が形成されている。図示しないが、これらのボルト孔70bに挿入されるボルトによって、下ブラケット70の下部にチャック8が締結される。同様に上ブラケット71にも中央の丸穴71aを囲むように複数のボルト孔71bが形成されている。なお、図の例では8つのボルト孔71bが示されているが、そのうちの6つには上ブラケット71をロボット1の手首部6に締結するためのボルトが挿入され、残りの2つには位置決めのためのピンが挿入される。   In the illustrated example, the central circular hole 70a of the lower bracket 70 has a larger diameter than the circular hole 71a of the upper bracket 71, and a plurality of bolt holes 70b (four in the illustrated example) surround the same. Is formed. Although not shown, the chuck 8 is fastened to the lower portion of the lower bracket 70 by bolts inserted into these bolt holes 70b. Similarly, a plurality of bolt holes 71b are formed in the upper bracket 71 so as to surround the central circular hole 71a. In the example shown in the figure, eight bolt holes 71b are shown, but in six of them, bolts for fastening the upper bracket 71 to the wrist 6 of the robot 1 are inserted, and in the remaining two, A pin for positioning is inserted.

そして、前記のブラケット70,71同士はその間に設けられた3本のガイドシャフト72によって連結されている。これらの各ガイドシャフト72は、上端部が上ブラケット71に固定される一方、下端側は下ブラケット70を貫通して、当該下ブラケット70を上下にスライド可能に支持している。また、各ガイドシャフト72にはコイルばね73(付勢手段)が外挿されていて、両ブラケット70,71に対し上下に離遠するよう押圧力を付加している。   The brackets 70 and 71 are connected to each other by three guide shafts 72 provided therebetween. Each guide shaft 72 has an upper end fixed to the upper bracket 71, and a lower end penetrating the lower bracket 70 to support the lower bracket 70 so as to be slidable up and down. In addition, a coil spring 73 (biasing means) is externally attached to each guide shaft 72, and a pressing force is applied to both the brackets 70 and 71 so as to be separated vertically.

なお、図2には、3本のガイドシャフト72及びコイルばね73のうち、図の手前の2本のみが示されていて、図の奥にある1本のガイドシャフト72及びコイルばね73は、上ブラケット71に隠れている。また、説明の便宜上、図の手前右側のガイドシャフト72については隠れている部分も破線で示すとともに、これに外挿されているコイルばね73は途中で切り欠いて示している。   In FIG. 2, only two of the three guide shafts 72 and the coil springs 73 in the front of the figure are shown, and one guide shaft 72 and the coil springs 73 at the back of the figure are Hidden in the upper bracket 71. Further, for the convenience of explanation, the hidden portion of the guide shaft 72 on the right side in the figure is also indicated by a broken line, and the coil spring 73 externally attached to the guide shaft 72 is notched in the middle.

詳しくは図3(a)に断面で示すように、両ブラケット70,71には、概略三角形状の頂部に対応する3カ所に1つずつ貫通孔70c,71cが形成されており、その各々にガイドシャフト72の端部が挿入されている。上下のブラケット71,70のそれぞれにおいて、3つの貫通孔71c,70cは中央の丸穴71a,70aを囲んで円周方向に互いに120度間隔で形成されており、3本のガイドシャフト72は互いに略平行に且つ等間隔に並んでいる。なお、図3においては説明の便宜上、下ブラケット70の断面に現れる2本のガイドシャフト72のみを示している。   Specifically, as shown in cross section in FIG. 3 (a), the brackets 70 and 71 are formed with through holes 70c and 71c, respectively, at three locations corresponding to the tops of the approximately triangular shapes. The end of the guide shaft 72 is inserted. In each of the upper and lower brackets 71 and 70, the three through holes 71c and 70c are formed at intervals of 120 degrees in the circumferential direction so as to surround the central circular holes 71a and 70a, and the three guide shafts 72 are mutually connected. They are arranged substantially in parallel and at equal intervals. In FIG. 3, only two guide shafts 72 appearing in the cross section of the lower bracket 70 are shown for convenience of explanation.

一例としてガイドシャフト72はリーマボルトであり、その軸部が上ブラケット71の貫通孔71cに付け根まで圧入されている。上ブラケット71の上面に位置するリーマボルトの頭部は、上方から押さえ板74によって押さえられている。この押さえ板74は、外形が上ブラケット71と同じ概略三角形状であり、その内部に大きな丸穴74aが開口することによって異形のリング状とされている。押さえ板74は、ガイドシャフト72の両側においてボルト75により上ブラケット71に締結されている。   As an example, the guide shaft 72 is a reamer bolt, and its shaft portion is press-fitted into the through hole 71 c of the upper bracket 71 to the root. The head of the reamer bolt located on the upper surface of the upper bracket 71 is pressed by a pressing plate 74 from above. The presser plate 74 has an approximately triangular outer shape that is the same as that of the upper bracket 71, and has a deformed ring shape by opening a large round hole 74a therein. The holding plate 74 is fastened to the upper bracket 71 by bolts 75 on both sides of the guide shaft 72.

一方、下ブラケット70の貫通孔70cには、この例ではフランジ付きブッシュ76が上方から挿入され、その筒孔内に前記ガイドシャフト72が摺動自在に挿通されている。ブッシュ76は、一例として潤滑油を分散させた樹脂材により形成されており、高い摺動性を有している。ブッシュ76のフランジ部76aは、下ブラケット70の上面における貫通孔周縁部を覆って、その上面に当接するコイルばね73の下端を受け止める受け座として機能している。   On the other hand, in this example, a flanged bush 76 is inserted into the through hole 70c of the lower bracket 70 from above, and the guide shaft 72 is slidably inserted into the cylindrical hole. The bush 76 is formed of a resin material in which lubricating oil is dispersed as an example, and has high slidability. The flange portion 76a of the bush 76 functions as a receiving seat that covers the peripheral edge of the through hole on the upper surface of the lower bracket 70 and receives the lower end of the coil spring 73 that contacts the upper surface.

また、前記ブッシュ76を突き抜けて下方に突出するガイドシャフト72の下端部には雄ねじが形成されており、ここにナット77が螺合されている。このナット77は、下ブラケット70の下面における貫通孔70cの周縁部に下方から当接し、下ブラケット70がガイドシャフト72から脱落することを阻止するストッパとして機能している。つまり、下ブラケット70は、図3に白抜きの矢印で示すように、ガイドシャフト72によって上下に(上ブラケット71に対し近接/離遠するように)スライド(移動)可能に支持されていて、コイルばね73の押圧力により下方に付勢され、ナット77に押し当てられている。   A male screw is formed at the lower end portion of the guide shaft 72 that protrudes downward through the bush 76, and a nut 77 is screwed into the male screw. The nut 77 is in contact with the peripheral edge of the through hole 70 c on the lower surface of the lower bracket 70 from below, and functions as a stopper that prevents the lower bracket 70 from falling off the guide shaft 72. That is, the lower bracket 70 is supported by the guide shaft 72 so as to be slidable (movable) up and down (approaching / separating from the upper bracket 71) as indicated by white arrows in FIG. The coil spring 73 is biased downward by a pressing force and is pressed against the nut 77.

この状態で下ブラケット70の貫通孔70c(ブッシュ76の筒孔)内に位置しているのは、ガイドシャフト72を構成するリーマボルトの軸部であり、この部分の直径はブッシュ76の筒径と略同じである。両者の間にガタはなく、スムーズに摺動可能な程度の隙間が形成されている。言い換えると、ガイドシャフト72においてナット77の螺合される下端部の近傍、例えば下ブラケット70の厚み分の範囲には、下ブラケット70の貫通孔70c(この例ではブッシュ76の筒孔)と略同じ直径の同径部72a(同形部)が設けられている。   In this state, the shaft portion of the reamer bolt that constitutes the guide shaft 72 is located in the through hole 70c (cylinder hole of the bush 76) of the lower bracket 70. The diameter of this part is the same as the cylinder diameter of the bush 76. It is almost the same. There is no backlash between the two, and a gap is formed so that it can slide smoothly. In other words, in the vicinity of the lower end of the guide shaft 72 to which the nut 77 is screwed, for example, in the range of the thickness of the lower bracket 70, it is substantially the same as the through hole 70c of the lower bracket 70 (in this example, the cylindrical hole of the bush 76). The same diameter part 72a (same shape part) of the same diameter is provided.

そのため、前記のようにコイルばね73の押圧力を受けて下方のナット77に押し当てられている下ブラケット70は、その貫通孔70cがブッシュ76を介してガイドシャフト72の同径部72aと合致することにより、位置決めされる(位置決め状態)。すなわち、下ブラケット70がガイドシャフト72を介して上ブラケット71に対し、ひいてはロボット1の第2アーム部5に対して位置決めされる。これにより、チャック8に保持されているボルト9の位置決めがなされる。   Therefore, the lower bracket 70 that is pressed against the lower nut 77 under the pressing force of the coil spring 73 as described above has a through hole 70c that matches the same diameter portion 72a of the guide shaft 72 via the bush 76. By doing so, it is positioned (positioning state). That is, the lower bracket 70 is positioned with respect to the upper bracket 71 via the guide shaft 72 and, consequently, with respect to the second arm portion 5 of the robot 1. Thereby, the bolt 9 held by the chuck 8 is positioned.

その位置決めの精度は、下ブラケット70の貫通孔70cに挿入されているブッシュ76の筒孔とガイドシャフト72の同径部72aとの隙間によって決まるが、この実施形態ではブッシュ76に高い摺動性を持たせているので、両者間の隙間を小さく設定することができる。隙間は例えば数百ミクロンから大きくても数ミリ程度に設定すればよい。   The positioning accuracy is determined by the gap between the cylindrical hole of the bush 76 inserted into the through hole 70c of the lower bracket 70 and the same diameter portion 72a of the guide shaft 72. In this embodiment, the bush 76 has a high slidability. Therefore, the gap between the two can be set small. For example, the gap may be set to several millimeters at most from several hundred microns.

また、この実施形態のガイドシャフト72には、前記の同径部72aの上方に連なって相対的に小径となるように括れ部72bが形成されており、ここにおいては下ブラケット70が水平方向(ガイドシャフト72と直交する方向)にも変位可能になる。すなわち、図3(b)に示すように下ブラケット70が上方に変位して、その貫通孔70c(ブッシュ76)がガイドシャフト72の括れ部72bを包含する状態では、それらの間に例えば数ミリ程度の隙間が形成される。このとき、下ブラケット70は、いわばガイドシャフト72から浮き上がったフローティング状態になる。   Further, the guide shaft 72 of this embodiment is formed with a constricted portion 72b which is continuous with the upper portion of the same diameter portion 72a so as to have a relatively small diameter. Here, the lower bracket 70 is disposed in the horizontal direction ( It can also be displaced in the direction perpendicular to the guide shaft 72. That is, in the state where the lower bracket 70 is displaced upward as shown in FIG. 3B and the through hole 70c (bush 76) includes the constricted portion 72b of the guide shaft 72, for example, several millimeters therebetween. A gap of a certain degree is formed. At this time, the lower bracket 70 is in a floating state where it floats from the guide shaft 72.

フローティング状態では、前記の括れ部72bと貫通孔70c(ブッシュ76)との隙間の範囲で、図に矢印Sで示すように下ブラケット70がガイドシャフト72に対し水平方向に変位可能になるとともに、同じく矢印Rで示すように揺動して斜めにも変位可能になる。つまり、コンプライアンス装置7の上下のブラケット70,71間で水平方向及び水平軸周りの位置ずれが許容され、これにより、チャック8に保持されているボルト9の位置ずれが吸収される。   In the floating state, the lower bracket 70 can be displaced in the horizontal direction with respect to the guide shaft 72 as indicated by an arrow S in the drawing within the range of the gap between the constricted portion 72b and the through hole 70c (bush 76). Similarly, as shown by the arrow R, it can swing and be displaced obliquely. That is, a positional deviation between the upper and lower brackets 70 and 71 of the compliance device 7 in the horizontal direction and the horizontal axis is allowed, and thereby the positional deviation of the bolt 9 held by the chuck 8 is absorbed.

この実施形態では一例として、リーマボルトの軸部における中央から先端側にかけての所定範囲を切削加工し、この範囲において漸進的に外径が変化して、中央で最も縮径するように括れ部72bを形成している。図の例ではガイドシャフト72の括れ部72bは、同径部72aから上方に向かって徐々に外径が小さくなるテーパ状の部分と、下ブラケット70の厚み程度の長さに亘って略一定の最小径に保たれる部分と、これに続いて上方に向かい徐々に外径が拡大するテーパ状の部分とからなる。なお、最小径の部分の長さは、下ブラケット70の厚みよりも大きくしてもよい。   In this embodiment, as an example, a predetermined range from the center to the tip side of the shaft portion of the reamer bolt is cut, and the outer diameter gradually changes in this range, and the constricted portion 72b is formed so that the diameter is reduced most in the center. Forming. In the example shown in the figure, the constricted portion 72b of the guide shaft 72 is substantially constant over the length of the tapered bracket portion where the outer diameter gradually decreases from the same diameter portion 72a upward and the thickness of the lower bracket 70. It consists of a portion that is kept at the minimum diameter, and a taper-shaped portion that gradually increases the outer diameter toward the top. Note that the length of the minimum diameter portion may be larger than the thickness of the lower bracket 70.

こうしてガイドシャフト72の同径部72aから括れ部72bの最小径部にかけて外径が徐々に変化することから、その同径部72aにおける位置決め状態と括れ部72bにおけるフローティング状態との間で、下ブラケット70はスムーズにスライド可能になっている。つまり、コンプライアンス装置7は、ワークであるボルト9の位置決め状態とその位置ずれを吸収する状態とにスムーズに切替わることになる。   Thus, since the outer diameter gradually changes from the same diameter portion 72a of the guide shaft 72 to the smallest diameter portion of the constricted portion 72b, the lower bracket between the positioning state in the same diameter portion 72a and the floating state in the constricted portion 72b. 70 can slide smoothly. That is, the compliance device 7 smoothly switches between the positioning state of the bolt 9 that is the workpiece and the state that absorbs the displacement.

なお、前記括れ部72bよりも上方においてガイドシャフト72は、リーマボルトの本来の軸部によって構成されている。この本来の軸部の太さは、コイルばね73の巻き線の内周との隙間があまり大きくならないように設定されており、これによりコイルばね73の伸縮動作がスムーズに行われる。図の例よりもさらに隙間が小さくなるように、リーマボルトの軸径とコイルばね73の内径とを概ね同じくらいに設定してもよい。   Note that the guide shaft 72 is formed by an original shaft portion of a reamer bolt above the constricted portion 72b. The original thickness of the shaft portion is set so that the gap between the coil spring 73 and the inner periphery of the winding is not so large that the coil spring 73 can be smoothly expanded and contracted. The shaft diameter of the reamer bolt and the inner diameter of the coil spring 73 may be set to be approximately the same so that the gap is further smaller than in the illustrated example.

−コンプライアンス装置の動作−
次に、上述したロボット1のチャック8に把持したボルト9を、製品10のねじ孔10aにねじ込むときのコンプライアンス装置7の動作について図4を参照して説明する。同図(a)はボルトをねじ孔に挿入するときを、また、(b)はねじ込むときをそれぞれ模式的に示している。
-Operation of the compliance device-
Next, the operation of the compliance device 7 when the bolt 9 held by the chuck 8 of the robot 1 is screwed into the screw hole 10a of the product 10 will be described with reference to FIG. FIG. 4A schematically shows a case where the bolt is inserted into the screw hole, and FIG. 5B schematically shows a case where the bolt is screwed.

まず、前記の図1に示すようにロボット1のアームによって、そのチャック8に把持したボルト9を製品10のねじ孔10aの上方に位置づける。その後、ロボット1のアームの動作によってチャック8を下降させるが、このときに例えば製品10の設置場所が少しずれていて、その上面に開口するねじ孔10aに対しボルト9の位置がずれていると、図4(a)に模式的に示すように、ボルト9がねじ孔10aから水平方向に(図の例では右側に)ずれてしまう。   First, as shown in FIG. 1, the bolt 9 gripped by the chuck 8 is positioned above the screw hole 10a of the product 10 by the arm of the robot 1. Thereafter, the chuck 8 is lowered by the operation of the arm of the robot 1. At this time, for example, the installation location of the product 10 is slightly shifted, and the position of the bolt 9 is shifted with respect to the screw hole 10 a opened on the upper surface. As schematically shown in FIG. 4 (a), the bolt 9 is displaced from the screw hole 10a in the horizontal direction (to the right in the example in the figure).

そうして位置のずれたまま下降するボルト9の先端は、ねじ孔10aの上端の拡径部に当接して、当該ねじ孔10aの軸心寄り(図の左側)に案内されることになる。このとき、ロボットアームの下降動作に伴いボルト9は上向きの反力を受けるので、コンプライアンス装置7において下ブラケット70が上方に押圧され、前記図3(b)のように上方に変位してフローティング状態になる。これにより下ブラケット70の上ブラケット71に対する図の左側への変位、及び左側への揺動が許容される。   Thus, the tip of the bolt 9 that is lowered while being displaced is brought into contact with the enlarged diameter portion at the upper end of the screw hole 10a and is guided closer to the axis of the screw hole 10a (left side in the figure). . At this time, as the robot arm descends, the bolt 9 receives an upward reaction force, so that the lower bracket 70 is pressed upward in the compliance device 7 and is displaced upward as shown in FIG. become. As a result, the displacement of the lower bracket 70 to the left side of the figure relative to the upper bracket 71 and the swinging to the left side are allowed.

つまり、ボルト9のねじ孔10aに対する位置ずれがコンプライアンス装置7によって吸収され、図4(b)のようにボルト9がねじ孔10aに挿入される。この状態でロボット1のアームを少しずつ下降させながら、その手首部6の電動モータによりコンプライアンス装置7及びチャック8を回転させて、ボルト9をねじ孔10aにねじ込んでゆく。このときにボルト9は、コンプライアンス装置7からの押圧力を受けて適度に押し出され、1回転毎にねじピッチ分だけ下降してゆく。よって、ロボットアームの動作だけで、チャック8を下降させる速度とボルト9の回転速度とを正確に対応させる必要はなく、場合によってはロボットアームは下降させなくてもよい。   That is, the displacement of the bolt 9 with respect to the screw hole 10a is absorbed by the compliance device 7, and the bolt 9 is inserted into the screw hole 10a as shown in FIG. In this state, while lowering the arm of the robot 1 little by little, the compliance device 7 and the chuck 8 are rotated by the electric motor of the wrist portion 6 to screw the bolt 9 into the screw hole 10a. At this time, the bolt 9 receives a pressing force from the compliance device 7 and is appropriately pushed out and descends by a screw pitch every rotation. Therefore, it is not necessary to accurately correspond the speed at which the chuck 8 is lowered with the rotational speed of the bolt 9 only by the operation of the robot arm, and the robot arm may not be lowered in some cases.

次に、前記ボルト9のねじ込みに先立って、ボルト9をピックアップするときのコンプライアンス装置7の動作について図5を参照して説明する。同図(a)は、位置のずれているボルトを把持(ピックアップ)する直前を、また、(b)は把持動作による位置ずれの修正を、それぞれ示す。   Next, the operation of the compliance device 7 when picking up the bolt 9 prior to screwing in the bolt 9 will be described with reference to FIG. FIG. 4A shows a state immediately before gripping (pickup) a bolt whose position is shifted, and FIG. 5B shows correction of the position shift due to a gripping operation.

まず、予め決められた位置に置かれているボルト9をピックアップするために、ロボット1のアームの動作によってチャック8を上方からボルト9に近づける。このとき、図5(a)に示すようにチャック8は開かれていて、その爪の範囲内にボルト9が含まれているが、その位置はチャック8の中心からずれている。また、コンプライアンス装置7には上下方向の外力は加わっておらず、前記図3(a)の位置決め状態になっている。   First, in order to pick up the bolt 9 placed at a predetermined position, the chuck 8 is moved closer to the bolt 9 from above by the operation of the arm of the robot 1. At this time, as shown in FIG. 5A, the chuck 8 is opened, and the bolt 9 is included in the range of the claw, but the position is shifted from the center of the chuck 8. Further, no external force is applied to the compliance device 7 in the vertical direction, and the compliance device 7 is in the positioning state shown in FIG.

ここからチャック8の閉じ動作によって爪が中心に寄っていくと、これに接触したボルト9が、図5(b)のように図の右側に移動してチャック8の中心に位置づけられる。このときコンプライアンス装置7は位置決め状態になっていて、上ブラケット71と下ブラケット70との間で位置ずれは許容されないから、チャック8の中心に位置づけられたボルト9は、ロボット1の手首部6の中心線上に位置する。つまり、ボルト9の位置ずれを修正して適切な位置で保持することができる。   When the claw is moved to the center by the closing operation of the chuck 8 from here, the bolt 9 in contact therewith moves to the right side of the drawing as shown in FIG. 5B and is positioned at the center of the chuck 8. At this time, the compliance device 7 is in a positioning state, and a positional shift between the upper bracket 71 and the lower bracket 70 is not allowed. Therefore, the bolt 9 positioned at the center of the chuck 8 is attached to the wrist 6 of the robot 1. Located on the center line. That is, the displacement of the bolt 9 can be corrected and held at an appropriate position.

以上のように、この実施形態のロボット1にはアームの手首部6とチャック8との間にコンプライアンス装置7が介設されており、それが位置決め状態にあればワーク(ボルト9)を適切に位置決めして保持することができる。一方、ワークの位置ずれ等に起因して外力を受けると、コンプライアンス装置7がスムーズにフローティング状態に切替って、その位置ずれを吸収するようになる。   As described above, in the robot 1 of this embodiment, the compliance device 7 is interposed between the wrist portion 6 of the arm and the chuck 8, and if it is in a positioning state, the workpiece (bolt 9) is appropriately attached. It can be positioned and held. On the other hand, when an external force is received due to the positional deviation of the workpiece, the compliance device 7 smoothly switches to the floating state and absorbs the positional deviation.

また、コンプライアンス装置7は、コイルばね73の押圧力によってワークを対象物に向けて適度に押し出すことができるから、例えばボルト9をねじ孔10aにねじ込むときにロボット1のアームの動作は、ボルト9をねじ孔10aに向けて回転させるか、これに加えて大まかに送り出すだけでよく、その回転に同期させて正確にボルト9を送り出す、という高精度の制御は必要ない。つまり、制御の簡略化が図られる。   Further, since the compliance device 7 can appropriately push the workpiece toward the object by the pressing force of the coil spring 73, for example, when the bolt 9 is screwed into the screw hole 10a, the operation of the arm of the robot 1 is as follows. It is only necessary to rotate the screw toward the screw hole 10a, or in addition to this, it is only necessary to roughly send it out, and it is not necessary to perform high-accuracy control that sends the bolt 9 accurately in synchronism with the rotation. That is, the control can be simplified.

さらに、そうしてワークを送り出すためのコイルばね73の押圧力は、そのコイルばね73の仕様を変更するだけで容易に変えることができるから、例えばワークの大きさや重さ、対象物との相互の位置関係、必要な押し付け力等々、作業の目的や条件に応じて好ましいコイルばね73の仕様を選定することにより、前記した効果を最大限に得ることができる。   Further, the pressing force of the coil spring 73 for feeding out the workpiece can be easily changed simply by changing the specification of the coil spring 73. For example, the size and weight of the workpiece, the mutual relationship with the object, etc. By selecting the preferable specifications of the coil spring 73 according to the purpose and conditions of the work, such as the positional relationship and the required pressing force, the above-described effects can be obtained to the maximum.

このように優れた性能、機能を有するコンプライアンス装置7は、上下一対のブラケット70,71とガイドシャフト72とコイルばね73からなる簡単な構造であり、低コスト化にも有利である。特にこの実施形態ではガイドシャフト72を汎用のリーマボルトによって構成することで、コストのさらなる低減が図られている。   The compliance device 7 having such excellent performance and function has a simple structure including a pair of upper and lower brackets 70 and 71, a guide shaft 72, and a coil spring 73, and is advantageous for cost reduction. In particular, in this embodiment, the guide shaft 72 is constituted by a general-purpose reamer bolt, thereby further reducing the cost.

−その他の実施形態−
上述した実施形態の説明はあくまで例示に過ぎず、本発明、その適用物またはその用途を何ら制限するものではない。例えば、上述の実施形態においてコンプライアンス装置7は、3本のガイドシャフト72にそれぞれコイルばね73を外挿して、上下のブラケット70,71間に押圧力を加える付勢手段を構成しているが、これに限ることはない。
-Other embodiments-
The description of the above-described embodiment is merely an example, and does not limit the present invention, its application, or its use. For example, in the above-described embodiment, the compliance device 7 constitutes an urging unit that extrapolates the coil springs 73 to the three guide shafts 72 and applies a pressing force between the upper and lower brackets 70, 71. This is not a limitation.

すなわち、ガイドシャフト72の本数は3本に限らず、1本若しくは2本としてもよい。但し、下ブラケット70と上ブラケットとの傾斜を抑えるという観点からは3本以上とするのが好ましい。前記実施形態のように3本のガイドシャフト72を互いに略平行に且つ等間隔に配置し、それぞれに同じ仕様のコイルばね73を外挿すれば、下ブラケット70を上ブラケット71と平行に保つ上で有利である。   That is, the number of guide shafts 72 is not limited to three, and may be one or two. However, from the viewpoint of suppressing the inclination of the lower bracket 70 and the upper bracket, it is preferable to use three or more. If the three guide shafts 72 are arranged substantially in parallel with each other at regular intervals as in the above embodiment and the coil springs 73 having the same specifications are extrapolated to each of the three guide shafts 72, the lower bracket 70 is kept parallel to the upper bracket 71. Is advantageous.

これに対し、敢えて異なる仕様のコイルばねを用いて、それらのばね力の合計である付勢力に異方性を持たせてもよい。例えば1つのコイルばねのばね定数を、他のコイルばねに比べて低くすれば、そのばね定数の低いコイルばねの方に下ブラケット70が傾きやすくなるから、この下ブラケット70の傾きやすい方向を、ワークの位置決め精度の要求の緩い方向に合わせてもよい。   On the other hand, anisotropy may be given to the urging force, which is the sum of those spring forces, by using a coil spring having a different specification. For example, if the spring constant of one coil spring is made lower than that of the other coil springs, the lower bracket 70 tends to tilt toward the coil spring having a lower spring constant. You may adjust to the direction where the requirement of positioning accuracy of a work is loose.

或いは、複数のコイルばねの仕様は同じとしながら、それらを外挿するガイドシャフトのレイアウトに工夫をして、前記と同様の効果を得るようにしてもよい。例えば、位置決め精度の要求の厳しい方向にはガイドシャフト同士の間隔を広くし、要求の緩い方向については間隔を狭くしてもよい。   Alternatively, while the specifications of the plurality of coil springs are the same, the guide shaft layout for extrapolating them may be devised to obtain the same effect as described above. For example, the interval between the guide shafts may be widened in a direction where the positioning accuracy is strict and the interval may be narrowed in a direction where the requirement is loose.

また、前記の実施形態ではガイドシャフト72を汎用のリーマボルトによって構成し、これに螺合するナット77によって下ブラケット70のストッパを構成しているが、ガイドシャフト72はリーマボルトに限られないし、その形状も丸棒状には限定されず、例えば角柱等としてもよい。この場合には下ブラケット70の貫通孔70cも円形断面ではなく、ガイドシャフト72の外形に対応する断面形状となる。なお、ガイドシャフト72の同形部の外形は貫通孔70cと同じになるが、括れ部の外形は異なっていてもよい。   In the above-described embodiment, the guide shaft 72 is constituted by a general-purpose reamer bolt, and the stopper of the lower bracket 70 is constituted by a nut 77 screwed to this, but the guide shaft 72 is not limited to the reamer bolt, and its shape Also, the shape is not limited to a round bar shape, and may be, for example, a prism. In this case, the through hole 70c of the lower bracket 70 also has a cross-sectional shape corresponding to the outer shape of the guide shaft 72 instead of a circular cross section. In addition, although the external shape of the same shape part of the guide shaft 72 becomes the same as the through-hole 70c, the external shape of a constriction part may differ.

さらに、付勢手段としては例えばブラケット70,71の間に、それらの丸穴70a,70bと同心状に大径のコイルばねを介設してもよいし、上下のブラケット70,71の間に板ばねを介設してもよい。或いは両ブラケット70,71の間にゴム弾性体を介在させてもよいし、エアシリンダを用いてもよい。   Further, as a biasing means, for example, a large-diameter coil spring may be interposed between the brackets 70 and 71 concentrically with the round holes 70a and 70b, or between the upper and lower brackets 70 and 71. A leaf spring may be interposed. Alternatively, a rubber elastic body may be interposed between the brackets 70 and 71, or an air cylinder may be used.

また、付勢手段として、撓み量の増大に連れてばね定数の高くなるプログレッシブ特性のばね部材を用いてもよい。例えば、図6に示すように長短、2つのコイルばね78,79を一組にして用いれば、長い方のコイルばね78だけが圧縮されているときのばね定数は低くなり、短い方のコイルばね79も圧縮されるとステップ状にばね定数が立ち上がるようになる。   Moreover, you may use the spring member of a progressive characteristic from which a spring constant becomes high as an amount of bending increases as an urging | biasing means. For example, as shown in FIG. 6, when the long and short coil springs 78 and 79 are used as a set, the spring constant when only the longer coil spring 78 is compressed becomes lower, and the shorter coil spring is reduced. When 79 is compressed, the spring constant rises stepwise.

或いは、図示は省略するが、巻き線の太さやピッチが変化する、いわゆる不等ピッチのコイルばね(プログレッシブ・コイルばね)を用いてもよい。この場合、巻き線ピッチの狭いところではその太さを細くする等、コイルばねの巻き線の太さも異ならせてもよい。   Or although illustration is abbreviate | omitted, you may use the coil spring (progressive coil spring) of what is called uneven pitch in which the thickness and pitch of a winding change. In this case, the thickness of the winding of the coil spring may be made different, for example, by reducing the thickness at a narrow winding pitch.

さらに、図示は省略するが、上下のブラケット70,71の間に、両者の相対的な移動に対して減衰力を付加するように、例えば粘性ダンパや摩擦ダンパのような減衰手段を設けてもよい。こうすれば、例えばワークに加わる外力が急激に低下して、下ブラケット70が下方に押し出され、ナット77に衝突することがあってもその衝撃が緩和され、あまり大きくはならない。   Further, although not shown, a damping means such as a viscous damper or a friction damper may be provided between the upper and lower brackets 70 and 71 so as to apply a damping force to the relative movement of both. Good. In this way, for example, even if the external force applied to the workpiece is suddenly reduced and the lower bracket 70 is pushed downward and collides with the nut 77, the impact is alleviated and does not become too great.

さらにまた、本発明に係るコンプライアンス装置は、前記実施形態のようにロボットアームの手首部6とチャック8との間に介設するだけでなく、図1のロボット1であれば、例えば第2アーム部5とその先端部5aとの間に介設してもよい。さらにはロボットアームに限定されず、それ以外の種々の自動組立機械にも本発明に係るコンプライアンス装置を適用することができる。   Furthermore, the compliance device according to the present invention is not only interposed between the wrist 6 of the robot arm and the chuck 8 as in the above-described embodiment, but the robot 1 shown in FIG. You may interpose between the part 5 and the front-end | tip part 5a. Furthermore, the compliance device according to the present invention can be applied to various automatic assembly machines other than the robot arm.

以上の如く、本発明に係るコンプライアンス装置は、簡単な構造で低コスト化が可能である上に、ワークを対象物に向けて適度に押し出しながら位置ずれも補償できるもので、ロボットのアーム等に用いて好適である。   As described above, the compliance device according to the present invention can be reduced in cost with a simple structure, and can compensate for displacement while appropriately pushing a workpiece toward an object. It is suitable for use.

1 ロボット
6 アームの手首部(支持部)
7 コンプライアンス装置
70 下ブラケット(一方のブラケット)
71 上ブラケット(他方のブラケット)
72 ガイドシャフト(リーマボルト)
72a 同径部(同形部)
72b 括れ部
73 コイルばね(付勢手段)
76 フランジ付きブッシュ
76a フランジ
77 ナット(ストッパ部)
8 チャック(保持部)
9 ボルト(ワーク)
1 Robot 6 Arm wrist (support)
7 Compliance device 70 Lower bracket (one bracket)
71 Upper bracket (the other bracket)
72 Guide shaft (Reamer bolt)
72a Same diameter part (same shape part)
72b Constricted part 73 Coil spring (biasing means)
76 Bushing with flange 76a Flange 77 Nut (stopper)
8 Chuck (holding part)
9 bolts (work)

Claims (10)

ワークを保持する保持部と、前記保持部を支持する支持部との間に介在されて、両者間の位置ずれを許容するためのコンプライアンス装置であって、
前記保持部及び支持部にそれぞれ取り付けられる一対のブラケットと、
前記両ブラケット間に設けられ、その一方を貫通して、当該一方のブラケットを他方のブラケットに対し近接/離遠するよう、移動可能に支持するガイドシャフトと、
前記両ブラケットに互いに離遠するように付勢力を付加する付勢手段と、を備え、
前記ガイドシャフトの少なくとも一部に括れ部を設け、この括れ部において前記一方のブラケットがガイドシャフトの軸心に対し垂直な方向にも変位可能に構成したことを特徴とするコンプライアンス装置。
A compliance device that is interposed between a holding portion that holds a workpiece and a support portion that supports the holding portion, and allows positional deviation between the two,
A pair of brackets respectively attached to the holding part and the support part;
A guide shaft that is provided between the brackets, pierced through one of the brackets, and movably supports the one bracket so as to approach / separate from the other bracket;
Biasing means for applying a biasing force to the brackets so as to be separated from each other,
A compliance device, wherein a constricted portion is provided on at least a part of the guide shaft, and the one bracket can be displaced in a direction perpendicular to the axis of the guide shaft in the constricted portion.
前記ガイドシャフトの一方の端部には、前記一方のブラケットの貫通孔の周縁部に当接して当該一方のブラケットの脱落を阻止するストッパ部が設けられており、
前記ストッパ部の近傍のブラケット側においてガイドシャフトには、前記貫通孔と略同じ外形の同形部が設けられている、請求項1に記載のコンプライアンス装置。
One end of the guide shaft is provided with a stopper that abuts against the peripheral edge of the through hole of the one bracket and prevents the one bracket from falling off,
The compliance device according to claim 1, wherein the guide shaft is provided with an isomorphous portion having substantially the same outer shape as the through hole on the bracket side in the vicinity of the stopper portion.
前記ガイドシャフトの括れ部には、前記同形部から徐々に外形が小さくなるテーパ状の部分が設けられている、請求項2に記載のコンプライアンス装置。   The compliance device according to claim 2, wherein the constricted portion of the guide shaft is provided with a tapered portion whose outer shape gradually decreases from the same shape portion. 前記一方のブラケットの移動に対して減衰力を付加する減衰手段が設けられている、請求項1〜3のいずれか1つに記載のコンプライアンス装置。   The compliance device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a damping unit that applies a damping force to the movement of the one bracket. 前記ガイドシャフトには付勢手段としてコイルばねが外挿されており、
前記一方のブラケットの貫通孔にはフランジ付きのブッシュが内挿されていて、そのフランジに前記コイルばねの一方の端部が当接している、請求項1〜4のいずれか1つに記載のコンプライアンス装置。
A coil spring is externally attached as an urging means to the guide shaft,
The bushing with a flange is inserted in the through hole of the one bracket, and one end of the coil spring is in contact with the flange. Compliance device.
前記ガイドシャフトがボルトによって構成され、このボルトに螺合されたナットによって前記ストッパ部が構成されている、請求項2〜5のいずれか1つに記載のコンプライアンス装置。   The compliance device according to any one of claims 2 to 5, wherein the guide shaft is constituted by a bolt, and the stopper portion is constituted by a nut screwed to the bolt. 前記ガイドシャフトは3本とされ、互いに略平行に且つ略等間隔に配置されている、請求項1〜6のいずれか1つに記載のコンプライアンス装置。   The compliance device according to claim 1, wherein the number of the guide shafts is three, and the guide shafts are arranged substantially in parallel with each other at substantially equal intervals. 前記付勢手段がばね部材からなり、前記ばね部材は、その撓み量の増大に連れてばね定数が高くなるものである、請求項1〜7のいずれか1つに記載のコンプライアンス装置。   The compliance device according to any one of claims 1 to 7, wherein the urging means includes a spring member, and the spring member has a spring constant that increases as the amount of bending thereof increases. 前記保持部がロボットアームに取り付けられたチャックを含み、そのロボットアームの少なくとも一部分に配設されていることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1つに記載のコンプライアンス装置。   The compliance device according to claim 1, wherein the holding unit includes a chuck attached to a robot arm, and is disposed on at least a part of the robot arm. ワークを保持するチャックが取り付けられたロボットアームの少なくとも一部分に、その前後の位置ずれを許容するために、前記請求項1〜9のいずれか1つに記載のコンプライアンス装置が配設されていることを特徴とするロボットアームの構造。   The compliance device according to any one of claims 1 to 9 is disposed in at least a part of a robot arm to which a chuck for holding a workpiece is attached in order to allow a positional deviation in the front and rear thereof. The structure of a robot arm characterized by
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150198199A1 (en) * 2014-01-16 2015-07-16 Nu Body Co., Ltd. Flexible pivotal device for mannequin joint
JP2017074638A (en) * 2015-10-14 2017-04-20 広島県 End effector
JP2017127971A (en) * 2017-04-28 2017-07-27 昭和電工株式会社 Cylindrical body holding method
CN114211521A (en) * 2021-12-23 2022-03-22 上海交大智邦科技有限公司 Robot gripper system and method for improving control precision stability thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62159294U (en) * 1986-03-28 1987-10-09
JPS63169289U (en) * 1987-04-22 1988-11-04
JPH0366582A (en) * 1989-08-01 1991-03-22 Nec Corp Compliance joint
JP2007118132A (en) * 2005-10-28 2007-05-17 Kawasaki Heavy Ind Ltd Machining tool support device and machining robot provided with the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62159294U (en) * 1986-03-28 1987-10-09
JPS63169289U (en) * 1987-04-22 1988-11-04
JPH0366582A (en) * 1989-08-01 1991-03-22 Nec Corp Compliance joint
JP2007118132A (en) * 2005-10-28 2007-05-17 Kawasaki Heavy Ind Ltd Machining tool support device and machining robot provided with the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150198199A1 (en) * 2014-01-16 2015-07-16 Nu Body Co., Ltd. Flexible pivotal device for mannequin joint
JP2017074638A (en) * 2015-10-14 2017-04-20 広島県 End effector
JP2017127971A (en) * 2017-04-28 2017-07-27 昭和電工株式会社 Cylindrical body holding method
CN114211521A (en) * 2021-12-23 2022-03-22 上海交大智邦科技有限公司 Robot gripper system and method for improving control precision stability thereof

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