JP2019014012A - ロック機構付きコンプライアンスユニット - Google Patents

Abstract

【課題】エア遮断時に原点位置にロックすることができるコンプライアンスユニットを提供する。【解決手段】コンプライアンスユニット１が、第１ボディ２及び第２ボディ３を原点位置に復帰させる復帰ピストン３４と、該復帰ピストン３４を原点位置にロックするロック機構６とを有し、該ロック機構６は、前記復帰ピストン３４に係止するロック位置と該復帰ピストンに係止しない非ロック位置とに変位自在のロック部材４６と、該ロック部材４６を前記ロック位置に向けて押圧するロックばね４７と、前記ロック部材４６を前記非ロック位置に向けて押圧するロック解除ピストン４８と、該ロック解除ピストン４８に推力を発生させるロック解除圧力室４９と、該ロック解除圧力室４９にエアを供給するためのロック解除ポート５０とを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、ワーク同士を結合する場合や、ワークを加工テーブル上の定位置にセットする場合などに、ワーク相互間の芯ずれや加工テーブルに対するワークの位置ずれ等を吸収するために使用されるコンプライアンスユニットに関するものである。

この種のコンプライアンスユニットとして、引用文献１−３に開示されているようなものが知られている。このコンプライアンスユニットは、相対的に変位可能な自由度を持って連結された第１ボディと第２ボディとを有していて、前記第１ボディをロボットハンドに取り付けると共に、第２ボディにワーク把持装置を取り付けて使用し、前記ワーク把持装置が把持するワークを、台上にセットされた他のワークの挿入孔内に挿入して結合する際に、前記ワークと挿入孔との間に芯ずれがあると、前記第２ボディの変位によってその芯ずれを吸収するものである。

前記コンプライアンスユニットは、前記第２ボディを原点位置に復帰させてその位置に拘束しておくための復帰機構を有している。この復帰機構は、前記ワーク把持装置でワークを把持して結合位置まで搬送する際に動作し、前記第２ボディを原点位置に拘束しておくことにより、該第２ボディの変位によるワークの位置ずれを防止して、位置ずれに伴う該ワークの破損を防止する。

ところが、前記復帰装置は、エアによって動作するものであるため、前記ワークをワーク把持装置で搬送している間に、該復帰機構に供給されていたエアが不測の原因によって遮断されると、該復帰装置が機能しなくなり、第２ボディが変位することによって前記ワークの位置ずれが発生するという問題があった。

特開２００２−３０７３６６号公報 特開昭５９−１１０５９３号公報 特開平９−１０３９３１号公報

本発明の技術的課題は、復帰機構の動作中にエアが遮断されても、第１ボディと第２ボディとをそのまま原点位置に拘束することができる、安全性に勝れたコンプライアンスユニットを提供することにある。

本発明のロック機構付きコンプライアンスユニットは、互いの軸線が一致する原点位置を中心にして一定の範囲を相対的に平行移動可能な第１ボディ及び第２ボディと、該第１ボディ及び第２ボディを前記原点位置に復帰させる復帰機構と、該復帰機構を前記原点位置にロックするロック機構とを有している。
前記復帰機構は、前記第１ボディに該第１ボディの中心軸線である第１軸線方向には変位自在であるが該第１軸線と直交する方向には該第１ボディと一体をなすように配設されたボールと、前記第２ボディに前記ボールの先端部分が嵌合するような配置で形成された円錐穴と、前記第１ボディの内部に前記第１軸線方向に進退動自在なるように配設され、先端が前記ボールの基端部に当接する復帰ピストンと、該復帰ピストンに前記ボールを前記円錐穴に押し付ける方向の推力を発生させる復帰ばね及び復帰圧力室と、該復帰圧力室にエアを供給するための復帰ポートとを有している。
また、前記ロック機構は、前記復帰ピストンに係止するロック位置と該復帰ピストンに係止しない非ロック位置とに変位自在のロック部材と、該ロック部材を前記ロック位置に向けて押圧するロックばねと、前記ロック部材を前記非ロック位置に向けて押圧するロック解除ピストンと、該ロック解除ピストンに推力を発生させるロック解除圧力室と、該ロック解除圧力室にエアを供給するためのロック解除ポートとを有している。

本発明において、前記ロック部材は、前記復帰ピストンの基端部に形成された円柱状の係止部の端面に係止可能な位置に、前記第１軸線と直交する第３軸線に沿って変位自在なるように配設され、前記ロックばね及びロック解除ピストンは、前記第３軸線に沿って前記ロック部材の一側及び他側に配設されていることが望ましい。

この場合、前記ロック部材は、前記復帰ピストンの係止部が嵌合可能な円形の係止穴を有し、該係止穴の内部を前記第１軸線が通る位置に配設されており、前記係止穴が前記係止部に対して偏心した位置が前記ロック位置であり、前記係止穴が前記係止部と同軸をなす位置が前記非ロック位置であることが望ましい。
また、前記係止部は、前記復帰ピストンの本体部より小径をなし、前記係止穴の直径は、前記係止部の直径より大きいが前記本体部の直径よりは小さいことが望ましい。

更に、前記ロック解除ピストンには、手動操作用の操作杆が前記第３軸線に沿って延在するように連結され、前記第１ボディの側面には、前記第３軸線上の位置に凹部が形成され、該凹部の内部に前記操作杆の端部が、該凹部から外部に突出しないように配設されていても良い。

本発明によれば、復帰機構によって第１ボディと第２ボディとを原点位置に拘束している動作中に、前記復帰機構に対するエアの供給が遮断されても、ロック機構によって前記復帰機構を原点位置にロックすることにより、第１ボディと第２ボディとをそのまま原点位置に拘束することができ、安全性に勝れる。

本発明に係るコンプライアンスユニットの斜視図である。 図１の中央縦断面図であって、復帰機構及びロック機構の両方を給気状態にすることにより、復帰機構が原点位置を占め且つロック機構が非ロック位置を占めている状態の図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 図２と同様位置での断面図であって、復帰機構を排気状態にすることにより、第２ボディが芯ずれ吸収のために変位した状態を示す図である。 図２と同様位置での断面図であって、復帰機構及びロック機構のエアが遮断されて排気状態になることにより、復帰機構がロック機構によって原点位置にロックされた状態示す図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った要部断面図である。 図６の要部拡大図である。 ロック部材の異種構造例を示す図８と同様位置での要部拡大断面図である。 コンプライアンスユニットの第１の使用例を示す正面図である。 コンプライアンスユニットの第２の使用例を示す断面図である。

図は本発明に係るコンプライアンスユニットの一実施形態を示すものである。図１−図４に示すように、該コンプライアンスユニット１は、第１ボディ２及び第２ボディ３と、該第１ボディ２及び第２ボディ３を第１軸線Ｌ１と直交する仮想平面に沿って相対的に平行移動させる平行移動機構４と、平行移動した前記第１ボディ２と第２ボディ３とを原点位置に復帰させると共に該原点位置に拘束する復帰機構５と、該復帰機構５を前記原点位置にロックするロック機構６とを有している。

前記第１軸線Ｌ１は前記第１ボディ２の中心軸線であり、第２軸線Ｌ２（図５参照）は前記第２ボディ３の中心軸線である。また、前記原点位置とは、図２に示すように、前記第１ボディ２の第１軸線Ｌ１と前記第２ボディ３の第２軸線Ｌ２とが一致する位置のことである。

前記第１ボディ２は、矩形のベース部１０と、該ベース部１０の中央から前記第１軸線Ｌ１に沿って立ち上がった小径円筒状のシリンダ部１１とを有している。該シリンダ部１１の先端は、前記第２ボディ３の内部に形成されたチャンバー１２内に進入し、その先端面に、該シリンダ部１１よりは大径で前記ベース部１０よりは小径の円板形をした基板１３が、螺子１４によって前記第１ボディ２と同軸状に固定されている。該基板１３の上面及び下面は、前記第１軸線Ｌ１に垂直であると共に互いに平行である平面に形成されている。
図２中の符号１５が付された部品は、前記基板１３を固定する位置を定める位置決めピンである。

前記第２ボディ３は、前記基板１３の上面全体を覆う外殻板１８と、前記基板１３の外周端寄りの位置で該基板１３の下面を部分的に覆う内殻板１９と、前記基板１３の側面外周を取り囲むように配置されて前記外殻板１８と内殻板１９とを相互に連結する中空のスペーサ２０とを有している。そして、前記外殻板１８及び内殻板１９とスペーサ２０とによって前記チャンバー１２が区画され、このチャンバー１２内に、前記シリンダ部１１が前記内殻板１９の円形の中央穴１９ｂを通じて挿入されると共に、前記基板１３が収容されている。前記外殻板１８の下面及び前記内殻板１９の上面は、前記基板１３の上面及び下面と平行な平面に形成されている。
また、前記外殻板１８、内殻板１９、及びスペーサ２０の外形形状は、円周の一部を前記第１ボディ２のベース部１０の形状に合わせて切除したような形状をしている。しかし、前記外殻板１８、内殻板１９、及びスペーサ２０の外形形状を円形にすることにより、前記第２ボディ３を円筒形に形成することもできる。

前記平行移動機構４は、前記チャンバー１２内において、前記基板１３の上面と外殻板１８の下面との間、及び、前記基板１３の下面と内殻板１９の上面との間にそれぞれ転動自在に介設された複数の球体２３と、該球体２３を保持するリテーナ２４とにより形成されている。前記球体２３は、金属等の硬質素材で形成されたものである。また、前記リテーナ２４は、前記基板１３と前記外殻板１８及び内殻板１９との間にそれぞれ配設されていて、各リテーナ２４に、複数の球体保持穴２５が、２つの同心円の円周に沿って等間隔に位置するように形成され、各々の球体保持穴２５の内部に前記球体２３が、１つずつ回転自在なるように収容されている。前記リテーナ２４の厚みは前記球体２３の直径より小さい。

この構成により、前記球体２３が、前記基板１３と外殻板１８及び内殻板１９とに転がり接触することで、前記基板１３と前記外殻板１８及び内殻板１９、即ち、前記第１ボディ２と第２ボディ３とが、前記原点位置を中心とする一定の範囲を相対的に平行移動することができる。図２は、前記第１ボディ２と第２ボディ３とが原点位置にある状態を示しており、図５は、前記第１ボディ２と第２ボディ３とが、図９及び図１０に示すように部材間の芯ずれを吸収するために平行移動した状態を示している。

なお、図２中の符号２６が付された部材は、前記基板１３に取り付けられた規制ピンであって、前記基板１３と外殻板１８との間に配設されたリテーナ２４の必要以上の動きを規制するためのものである。

前記復帰機構５は、前記基板１３に形成された複数のボール保持穴３１と、各ボール保持穴３１内に前記第１軸線Ｌ１方向には変位自在であるが該第１軸線Ｌ１と直交する方向には前記基板１３に係止するように一つずつ収容されたボール３０と、前記第２ボディ３に固定された円板状のボール受け３３に前記ボール３０と同数形成された円錐穴３２と、前記シリンダ部１１の内部のシリンダ穴１１ａ内に前記第１軸線Ｌ１方向に進退動自在なるように収容された復帰ピストン３４と、該復帰ピストン３４に前記ボール３０を前記円錐穴３２に押し付ける方向の推力を発生させる復帰ばね３５及び復帰圧力室３６と、該復帰圧力室３６に通孔３６ａを通じてエアを供給する復帰ポート３７とを有している。

前記円錐穴３２は、前記基板１３側に向けて穴径が次第に拡大するような形に形成されていて、１つの円錐穴３２の内部に１つのボール３０の先端部分が嵌合しており、前記復帰ピストン３４の先端面は、全てのボール３０の基端部に当接している。
図２中の符号３３ａが付された部材は、前記ボール受け３３を前記第２ボディ３に固定する螺子である。

前記復帰機構５は、図２に示すように、前記復帰ピストン３４によって前記ボール３０が、前記円錐穴３２の中心において穴面に均等に押し付けられているとき、前記第１ボディ２と第２ボディ３とが前記原点位置を占め、図５に示すように、前記第１ボディ２と第２ボディ３とが平行移動すると、前記ボール３０が、前記円錐穴３２の中心から偏心した位置に変位すると同時に、該円錐穴３２の傾斜する穴面に押されて第１軸線Ｌ１方向にも変位し、復帰ばね３５を圧縮することによって前記復帰ピストン３４を後退させるように動作する。

前記ボール３０及び円錐穴３２は、前記第１軸線Ｌ１及び第２軸線Ｌ２の回りにそれぞれ１２０度間隔で３個ずつ配設されているが、それらの数は２個であっても４個以上であっても良い。あるいは、１個のボール３０及び円錐穴３２を、前記第１軸線Ｌ１及び第２軸線上の位置にそれぞれ配設しても良い。
また、前記ボール３０は、金属等の硬質素材からなるもので、その直径は前記基板１３の厚さよりも大きい。
更に、前記復帰ピストン３４は、円柱状をなすもので、ピストンパッキン３８を介して前記シリンダ穴１１ａ内に収容され、該復帰ピストン３４の基端部には、短円柱状をした係止部３４ａが該復帰ピストン３４の本体部３４ｂから第１軸線Ｌ１に沿って突出するように形成されている。前記係止部３４ａの直径は前記本体部３４ｂの直径より小さい。

前記復帰ばね３５は、前記復帰ピストン３４の内部に第１軸線Ｌ１に沿って形成されたばね室３９の内底と、前記第１ボディ２の端面に前記シリンダ穴１１ａを塞ぐように取り付けられたカバー４０との間に、圧縮された状態に介設され、前記復帰ピストン３４を、前記ボール３０を円錐穴３２に押し付ける方向に常時押圧している。この復帰ばね３５のばね力は、前記第２ボディ３に芯ずれ吸収時の負荷がかかっていない場合には、該第２ボディ３を原点位置に復帰させるが、前記第２ボディ３に芯ずれ吸収時の負荷がかかったときには、該第２ボディ３を変位可能とするような大きさである。

前記復帰圧力室３６は、前記カバー４０と前記復帰ピストン３４の基端面との間に形成されており、該復帰圧力室３６に通じる前記復帰ポート３７は、前記第１ボディ２の側面に開口している。
そして、前記復帰ポート３７から前記復帰圧力室３６内にエアが供給されると、前記復帰ピストン３４に、該エアによる推力と前記復帰ばね３５による推力とが合算された大きな推力が作用するため、該復帰ピストン３４は、前記ボール３０を前記円錐穴３２の穴面に強く押し付ける。このため、該ボール３０は、図２に示すように、前記円錐穴３２の中心に当接する原点位置に速やかに復帰してこの原点位置に拘束され、前記第２ボディ３に芯ずれ吸収時の負荷がかかっても、この原点位置を維持する。そのため、前記第２ボディ３も、前記原点位置に拘束されて変位することができなくなる。この拘束状態は、前記復帰圧力室３６にエアが供給されている間継続される。

前記チャンバー１２は、前記復帰圧力室３６に対してはピストンパッキン３８で遮断されているが、外気に対しては完全に遮断されておらず、前記第１ボディ２のベース部１０の上端面と第２ボディ３の内殻板１９の下端面との間の隙間等を通じて外気に連通している。そこで、前記チャンバー１２内に外気中の塵埃が進入するのを防止するため、前記第１ボディ２には、パージ用ポート４２が、通孔４３を介して前記チャンバー１２に連通するように形成され、該パージ用ポート４２から前記チャンバー１２内にエアを供給することにより、該チャンバー１２内のエア圧力を外気より高圧にし、外気中の塵埃が前記隙間から該チャンバー１２内に進入するのを防止するように構成されている。

前記ロック機構６は、前記復帰ピストン３４に係止するロック位置（図６、図７参照）と該復帰ピストン３４に係止しない非ロック位置（図４、図５参照）とに変位自在のロック部材４６と、該ロック部材４６を前記ロック位置に向けて押圧するロックばね４７と、前記ロック部材４６を前記非ロック位置に向けて押圧するロック解除ピストン４８と、該ロック解除ピストン４８に推力を発生させるロック解除圧力室４９と、該ロック解除圧力室４９にエアを供給するためのロック解除ポート５０とを有している。

前記ロック部材４６は、リング状をした部材であって、図８からも分かるように、中心に、前記復帰ピストン３４の係止部３４ａが嵌合可能な大きさを有する円形の係止穴４６ａを有すると共に、外周部に、第１ボディ２側に突出するリング状の突縁４６ｂを有し、上面には、前記係止穴４６ａの穴縁から前記突縁４６ｂに至るまで延在する係止面４６ｃを有し、該係止面４６ｃは、前記第１軸線Ｌ１と直交する平面をなしている。

そして、前記ロック部材４６は、前記復帰圧力室３６の一部を構成する収容室５１の内部に、前記係止穴４６ａの内部を前記第１軸線Ｌ１が通るような姿勢で配設され、前記第１軸線Ｌ１と直交する第３軸線Ｌ３に沿って前記ロック位置と非ロック位置とに変位可能である。また、前記ロック部材４６は、前記カバー４０の上面に形成された浅い窪み４０ａの中に、該窪み４０ａによって可動範囲を制限された状態に配設されており、該窪み４０ａの一端側と他端側とに変位した位置が前記ロック位置と非ロック位置とである。

前記ロック位置は、図６及び図７に示すように、前記係止穴４６ａが前記係止部３４ａに対して偏心した位置を占めることにより、前記係止面４６ｃが前記係止部３４ａの端面３４ｃに係止する位置であり、また、前記非ロック位置は、図４及び図５に示すように、前記係止穴４６ａが前記係止部３４ａと同軸をなすことにより、前記係止面４６ｃが前記端面３４ｃから離れて該端面３４ｃに係止しない位置である。従って、前記係止穴４６ａの直径は、前記復帰ピストン３４の係止部３４ａの直径より大きいが、本体部３４ｂの直径よりは小さく形成されている。

前記ロックばね４７及びロック解除ピストン４８は、前記第３軸線Ｌ３に沿って前記ロック部材４６の一側と他側とに配設されている。
このうち、前記ロックばね４７は、円筒状をしたばねホルダ５３の内部に収容されていて、該ばねホルダ５３が、前記第１ボディ２及びカバー４０に形成されたホルダ収容穴５４内に、シール部材５５を介して気密に収容されて固定されている。前記ロックばね４７と前記ロック部材４６との間には、プッシュロッド５６が前記第３軸線Ｌ３に沿って延在するように介設され、該プッシュロッド５６の基端部は、ばね座５７を介して前記ロックばね４７の先端に当接し、該プッシュロッド５６の先端は、前記ロック部材４６の側面に当接しており、これにより、前記プッシュロッド５６を介して前記ロックばね４７のばね力が、前記ロック部材４６に、該ロック部材４６を前記ロック位置に向けて常時押圧するように作用している。

一方、前記ロック解除ピストン４８は、前記第１ボディ２に形成されたピストン室５８内に、シール部材５９を介して前記第３軸線Ｌ３方向に摺動自在なるように配設され、該ロック解除ピストン４８と前記ピストン室５８の端部を塞ぐ筒状のプラグ部材６０との間に、前記ロック解除圧力室４９が形成されている。また、前記ロック解除ピストン４８には、前記第３軸線Ｌ３に沿って前記ロック部材４６の方向に延在するピストンロッド６１が連結され、該ピストンロッド６１の先端は、前記ロック部材４６の側面に当接している。更に、前記ロック解除ピストン４８には、手動操作用の操作杆６２が、前記第３軸線Ｌ３に沿って前記ピストンロッド６１とは逆方向に延在するように連結され、該操作杆６２の端部は、前記第１ボディ２の側面に前記プラグ部材６０により形成された凹部６３の内部に、該凹部６３から外部に突出しないように配設されている。

前記ロック解除ポート５０は、前記第１ボディ２の側面に形成され、該第１ボディ２に形成された通孔６４を通じて前記ロック解除圧力室４９に連通している。

前記ロック機構６は次のように動作する。即ち、図２及び図４に示すように、前記ロック解除ポート５０から前記ロック解除圧力室４９にエアが供給されると、該エアにより発生する推力によって前記ロック解除ピストン４８及びピストンロッド６１が前進するため、前記ロック部材４６は、該ピストンロッド６１に押されて前記非ロック位置まで変位する。このとき、前記ロックばね４７は、前記プッシュロッド５６に押されて圧縮される。
一方、図６及び図７に示すように、前記ロック解除ポート５０が大気に開放されると、前記ロック解除ピストン４８による推力は消滅するため、前記ロック部材４６は、前記ロックばね４７により、前記プッシュロッド５６を介して前記ロック位置まで変位させられる。

前記ロック機構６は、例えば、前記ロック解除ポート５０にエアを供給することにより、前記ロック部材４６を非ロック位置に変位させた状態にし、その状態で、前述したように、前記復帰ポート３７を大気に開放することにより前記第１ボディ２と第２ボディ３とを平行移動させてワーク間の芯ずれを吸収する操作と、前記復帰ポート３７にエアを供給することにより前記第２ボディ３を原点位置に復帰させて該原点位置に拘束する操作とを行うようにすることができる。

このとき、図２に示すように、前記復帰ポート３７にエアを供給して前記第２ボディ３を原点位置に拘束している状態で、前記復帰ポート３７に供給されていたエアが遮断されると、前記ロック解除ポート５０に供給されていたエアも遮断されるため、前記ロック部材４６は、図６に示すように、前記ロックばね４７に押されて前記ロック位置まで変位し、前記復帰ピストン３４の係止部３４ａの端面３４ｃに係止することによって該復帰ピストン３４即ち第２ボディ３を原点位置にロックする。

しかし、前記ロック機構６は、前記第２ボディ３が原点位置にあってワーク間の芯ずれ吸収操作が行われていない場合、つまり、該第２ボディ３に自由度を持たせる必要がない場合には、前記ロック解除ポート５０を排気状態にすることにより、前記ロック部材４６を前記ロック位置に変位させて前記復帰ピストン３４に係止させ、前記第２ボディ３を原点位置にロックするように操作することもできる。このような操作により、前記復帰ポート３７のエアが遮断された場合に、前記復帰ピストン３４即ち第２ボディ３の原点位置へのロックをより確実に行うことができる。

なお、前記復帰ピストン３４に形成された前記係止部３４ａは、該復帰ピストン３４の本体部３４ｂより小径に形成されているが、該本体部３４ｂと同径であっても、該本体部３４ｂより大径であっても構わない。

図９には、図８に示された第１タイプのロック部材４６とは構成が異なる第２タイプのロック部材４６Ａが示されている。この第２タイプのロック部材４６Ａは、その上面の係止面４６ｃが内周側の平坦部４６ｃ１と外周側の傾斜部４６ｃ２とを有している点で、前記第１タイプのロック部材４６と相違している。前記平坦部４６ｃ１は、前記係止穴４６ａに隣接する部分であって、前記第１軸線Ｌ１と直交する平面であり、前記傾斜部４６ｃ２は、前記平坦部４６ｃ１から前記突縁４６ｂに至るまでの部分であって、内周側から外周側に向けて次第に復帰ピストン３４に近づく方向に傾斜する面である。

前記第１タイプのロック部材４６の場合、該ロック部材４６がロック位置に変位するためには、図８に示すように、該ロック部材４６の厚みｔを、復帰ピストン３４の係止部３４ａの端面３４ｃとカバー４０の上面との間の間隔ｄより小さくする必要がある。このため、前記ロック部材４６が前記復帰ピストン３４に係止して復帰機構５を原点位置にロックした時、前記復帰ピストン３４は、前記間隔ｄと厚みｔとの差分だけ後退することができ、従って、第２ボディ３も前記差分だけ変位することができる。
これに対し、図９に示す第２タイプのロック部材４６の場合は、前記傾斜部４６ｃ２をピストンの係止部３４ａの端面３４ｃに当接させることにより、前記ピストンの動きをほぼ完全に制限することができるため、第２ボディ３の変位もほぼ完全に制限することができる。

図１０には、前記コンプライアンスユニット１の第１の使用例が示されている。この第１の使用例は、組立ロボットによる製品の自動組み立て工程において、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２とを相互に結合する例である。この場合、前記コンプライアンスユニット１の第１ボディ２に、前記組立ロボットのロボットハンド７０が連結され、第２ボディ３にワーク把持装置７１が取り付けられる。そして、格納部にあった前記第１ワークＷ１が前記ワーク把持装置７１に把持され、第２ワークＷ２の位置まで搬送されたあと、該第２のワークに形成された挿入孔７２内に挿入される。

前記第１ワークＷ１の搬送時に、図６に示すように、前記コンプライアンスユニット１の復帰ポート３７は給気状態にされ、前記ロック解除ポート５０は排気状態にされることにより、前記第２ボディ３は、前記ロック部材４６が復帰ピストン３４に係止することによって原点位置にロックされる。このため、前記第１ワークＷ１は、位置ずれ等を生じることなく安定的に搬送される。

前記第１ワークＷ１が第２ワークＷ２の上まで搬送されると、前記復帰ポート３７が排気状態にされると共に、前記ロック解除ポート５０が給気状態にされる。これにより、図２に示すように、前記ロック部材４６が非ロック位置に変位するため、前記復帰機構５の復帰ピストン３４には復帰ばね３５のばね力のみが作用する状態になり、その結果、前記コンプライアンスユニット１は自由度を有する状態、即ち、前記第２ボディ３は原点位置にあるが、第１ボディ２に対して変位可能な状態になり、この状態で前記第１ワークＷ１の挿入孔７２への挿入が行われる。

このとき、前記第１ワークＷ１と挿入孔７２との間に芯ずれがあると、図１０に示すように、前記第１ワークＷ１の傾斜面７３が挿入孔７２の孔縁に接触することによって該第１ワークＷ１に矢印Ｘ方向の力が作用し、この力で前記第２ボディ３は図５に示すように変位するため、前記芯ずれが吸収され、前記第１ワークＷ１は前記挿入孔７２内に挿入される。

前記第１ワークＷ１の挿入が終了し、前記ワーク把持装置７１が該第１ワークＷ１を解放すると、前記復帰ポート３７が再び給気状態にされることにより、コンプライアンスユニット１は、図２に示すように原点位置に復帰した状態になる。このとき、前記ロック解除ポート５０を排気状態にすることにより、前記第２ボディ３を原点位置にロックすることもできる。そして、新たな第１ワークＷ１を把持して同様の動作を繰り返す。

ここで、前記第１ワークＷ１を搬送している間に、前記復帰機構５に供給されていたエアが不測の原因によって遮断された場合、前記復帰ピストン３４に作用していたエアによる推力も消滅する。このため、公知のコンプライアンスユニットの場合は、前記第１ボディ２と第２ボディ３との拘束が解かれて自由度を有する状態になり、該第２ボディ３が変位することによって前記第１ワークＷ１の位置ずれが発生し、該第１ワークＷ１が周辺機器と接触するなどして破損するおそれがあった。

しかし、本発明のコンプライアンスユニット１においては、前記ロック部材４６によって第２ボディ３が原点位置にロックされているため、その状態でエアが遮断されても、該第２ボディ３の変位による第１ワークＷ１の位置ずれが生じることはない。

図１１には、前記コンプライアンスユニット１の第２の使用例が示されている。この第２の使用例は、溶接や塗装、切断等の加工を施すべきワークＷを加工テーブル７５上の定位置にセットする際に、コンプライアンスユニット１に取り付けた位置決めピン７６を前記ワークＷの位置決め孔７７内に嵌合させることによって該ワークＷの位置決めを行う例である。この場合、前記コンプライアンスユニット１の第１ボディ２は前記加工テーブル７５側に取り付けられ、第２ボディ３に前記位置決めピン７６が取り付けられる。

前記位置決めを行うとき、前記コンプライアンスユニット１の復帰ポート３７は排気状態にされ、前記ロック解除ポート５０は給気状態にされる。
この状態で前記ワークＷが、搬送装置７８により前記加工テーブル７５の上方まで搬送され、前記位置決め孔７７内に位置決めピン７６が嵌合する状態にセットされるが、このとき、前記位置決め孔７７と位置決めピン７６との間に芯ずれがあると、前記位置決めピン７６の傾斜面７６ａが位置決め孔７７の孔縁に接触することによって該位置決めピン７６に矢印Ｘ方向の力が作用するため、この力で前記第２ボディ３が図５に示すように変位し、前記芯ずれが吸収される。

続いて、前記復帰ポート３７が給気状態にされることにより、前記第２ボディ３は、図２に示すように原点位置に復帰する。それに伴って前記ワークＷも、前記位置決めピン７６に引っ張られて定位置まで移動し、この定位置において、前記位置決めピン７６により位置決めされた状態で所定の加工が施される。このとき、前記ロック解除ポート５０を排気状態にすることにより、前記第２ボディ３は、ロック部材４６によって原点位置にロックされる。

加工が終了した前記ワークＷは、前記搬送装置７８によって加工テーブル７５から取り出されるが、このとき、前記ロック解除ポート５０を給気状態にすることによって前記ロック部材４６を非ロック位置に変位させると共に、前記復帰ポート３７を排気状態に切り換て前記第２ボディ３即ち位置決めピン７６に自由度を持たせることにより、該位置決めピン７６とワークとの間にコジリが発生するのを防止することができる。

また、前記ワークＷの加工時に、前記復帰機構５に供給されていたエアが不測の原因によって遮断されても、前記第２ボディ３は原点位置にロックされているため、該第２ボディ３即ち位置決めピン７６が変位してワークＷが位置ずれする不都合は生じない。

１ コンプライアンスユニット
２ 第１ボディ
３ 第２ボディ
５ 復帰機構
６ ロック機構
３０ ボール
３２ 円錐穴
３４ 復帰ピストン
３４ａ 係止部
３４ｂ 本体部
３４ｃ 端面
３５ 復帰ばね
３６ 復帰圧力室
３７ 復帰ポート
４６，４６Ａ ロック部材
４６ａ 係止穴
４７ ロックばね
４８ ロック解除ピストン
４９ ロック解除圧力室
５０ ロック解除ポート
６２ 操作杆
６３ 凹部
Ｌ１ 第１軸線
Ｌ２ 第２軸線
Ｌ３ 第３軸線

Claims (5)

1. 互いの軸線が一致する原点位置を中心にして一定の範囲を相対的に平行移動可能な第１ボディ及び第２ボディと、該第１ボディ及び第２ボディを前記原点位置に復帰させる復帰機構と、該復帰機構を前記原点位置にロックするロック機構とを有し、
   前記復帰機構は、前記第１ボディに該第１ボディの中心軸線である第１軸線方向には変位自在であるが該第１軸線と直交する方向には該第１ボディと一体をなすように配設されたボールと、前記第２ボディに前記ボールの先端部分が嵌合するような配置で形成された円錐穴と、前記第１ボディの内部に前記第１軸線方向に進退動自在なるように配設され、先端が前記ボールの基端部に当接する復帰ピストンと、該復帰ピストンに前記ボールを前記円錐穴に押し付ける方向の推力を発生させる復帰ばね及び復帰圧力室と、該復帰圧力室にエアを供給するための復帰ポートとを有し、
   前記ロック機構は、前記復帰ピストンに係止するロック位置と該復帰ピストンに係止しない非ロック位置とに変位自在のロック部材と、該ロック部材を前記ロック位置に向けて押圧するロックばねと、前記ロック部材を前記非ロック位置に向けて押圧するロック解除ピストンと、該ロック解除ピストンに推力を発生させるロック解除圧力室と、該ロック解除圧力室にエアを供給するためのロック解除ポートとを有する、
   ことを特徴とするロック機構付きコンプライアンスユニット。
2. 前記ロック部材は、前記復帰ピストンの基端部に形成された円柱状の係止部の端面に係止可能な位置に、前記第１軸線と直交する第３軸線に沿って変位自在なるように配設され、前記ロックばね及びロック解除ピストンは、前記第３軸線に沿って前記ロック部材の一側及び他側に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のコンプライアンスユニット。
3. 前記ロック部材は、前記復帰ピストンの係止部が嵌合可能な円形の係止穴を有し、該係止穴の内部を前記第１軸線が通る位置に配設されており、前記係止穴が前記係止部に対して偏心した位置が前記ロック位置であり、前記係止穴が前記係止部と同軸をなす位置が前記非ロック位置であることを特徴とする請求項２に記載のコンプライアンスユニット。
4. 前記係止部は、前記復帰ピストンの本体部より小径をなし、前記係止穴の直径は、前記係止部の直径より大きいが前記本体部の直径よりは小さいことを特徴とする請求項３に記載のコンプライアンスユニット。
5. 前記ロック解除ピストンには、手動操作用の操作杆が前記第３軸線に沿って延在するように連結され、前記第１ボディの側面には、前記第３軸線上の位置に凹部が形成され、該凹部の内部に前記操作杆の端部が、該凹部から外部に突出しないように配設されていることを特徴とする請求項２−４の何れかに記載のコンプライアンスユニット。

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