JP4072745B2 - コンプライアンスユニット - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用ロボットのハンドによる自動組立等において、部品の嵌挿等の任意部材の相対的な接触に対する柔軟な対応を実現するためのコンプライアンスユニットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、産業用ロボットのハンド等に保持されたワークや工具に、外部からの作用に対する柔軟性を付与するため、あるいは、他の任意部材との相対的な接触に対する柔軟な対応を実現するために、コンプライアンスユニットが用いられている。
このコンプライアンスユニットとしては、例えば、産業用ロボットのアーム等に取付けられるボディと、該ボディの軸方向(Z軸方向)に直交するXY平面に対して移動可能な、産業用ロボットのハンド等が取付けられるテーブルと、ボディに取付けられたベース板と、テーブルに該ベース板を挟むように配設され、ベース板のXY平面に沿ってスライドさせる平面スライド要素とを備えたものが公知となっている。上記平面スライド要素は、多数の鋼球をリテーナで保持させたもので、鋼球がベース板上を転がることにより、テーブルの移動に応じて鋼球とリテーナとが一体にスライドするようになっている。
【0003】
上記平面スライド要素は、テーブルの負荷が除かれてそのテーブルが原点位置に復帰する場合には、その復帰動作に追随して原点位置に復帰しようとするが、その際に、鋼球と接触しているベース板等の部材の面精度や、鋼球にかかっている負荷の大きさ、ユニット全体に生じている振動や衝撃等の影響によって、鋼球がベース板上でスリップする可能性があり、平面スライド機構、特にリテーナが原点位置に完全に復帰できず、正規の復帰位置からずれる場合がある。
このような状態でテーブルが再び移動を始めると、テーブルが必要移動量に達しないうちに、上記リテーナが他の部材と接触して、リテーナ自体が移動の限界位置に達し、この状態でテーブルが同一方向にさらに移動する場合には、鋼球は転がることができないため、鋼球とベース板等の接触している部材との間ではすべりが生じてしまい、それによって生じたすべり摩擦がテーブルの移動の妨げになったり、鋼球やベース板等の各種部材の消耗を増大させ、部材の寿命を短くする可能性がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の技術的課題は、平面スライド機構が原点復帰する際、確実に原点位置に復帰できるようにし、平面スライド機構の復帰時の原点位置からのずれが生じる問題を防止することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明のコンプライアンスユニットは、少なくともボディの軸線方向に直交するXY平面に対してコンプライアンス機能を有するテーブルを備えたコンプライアンスユニットであって、上記テーブルまたはボディのいずれか一方に取付けられたXY平面に沿うベース板と、上記テーブルまたはボディの他方に、該ベース板を挟んで配設され、ベース板上をXY平面に沿ってスライドさせるための多数の鋼球をリテーナで保持した平面スライド要素とを備え、それらベース板と平面スライド要素との間にコンプライアンス機能を持たせたものにおいて、上記平面スライド要素におけるリテーナに作用してそれを常に原点位置に向けて弾性的に付勢する位置補正機構を備えていることを特徴とするものである。
【0006】
上記構成を有するコンプライアンスユニットは、平面スライド要素のリテーナが、位置補正機構によって常に原点位置に向けて弾性的に付勢されているため、テーブルの復帰動作に伴って平面スライド要素が原点位置に復帰する場合には、その付勢力によってリテーナは積極的に原点位置に戻される。
したがって、平面スライド要素は、その復帰動作中に鋼球がテーブル上でスリップしたとしても、それに関係なく正規の復帰位置、即ち原点位置に確実に復帰するため、従来のような平面スライド機構の復帰時の原点位置からのずれから生じる問題を防止することができる。
【0007】
本発明においては、テーブルに設けた円筒状をなすスペーサ内に、平面スライド要素を介してボディに取付けたベース板を配設し、このベース板をテーブルと該テーブル上のスペーサに固定した保持板との間に、それぞれリテーナに保持された鋼球を介在させて支持させ、上記リテーナとスペーサとの間に位置補正機構を介在させることができる。
【0008】
さらに、本発明においては、位置補正機構を、リテーナの周囲の複数箇所に設けたスプリングによって、または、弾性体により形成したリテーナの周囲の複数箇所に一体に設けた、弾性突起によって構成することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1及び図2は、本発明にかかるコンプライアンスユニットの一実施例を示している。
この実施例のコンプライアンスユニットは、基端面側が産業用ロボットのアーム等に取付けられる実質的に円筒状の部分1a有する板体状のボディ1と、該ボディ1の円筒状部分1aの先端面側に、ボディ1の軸方向(Z軸)に直交するXY平面と沿うように取付けられた円板状のベース板2と、産業用ロボットのハンド等が取付けられるテーブル3と、該テーブル3上に上記ベース板2を挟んで配設され、テーブル3を該ベース板2上のXY平面に沿ってスライドさせる平面スライド要素4,4とを備えていて、これらベース板と平面スライド要素4,4との間でコンプライアンス機能を持たせている。
なお、図1はテーブル3を取り外した状態を示している。
【0010】
上記平面スライド要素4,4は、それぞれ円環板状のリテーナ5に多数の鋼球6を等間隔に保持させた相互に同形のもので、各リテーナ5は、鋼球6がベース板2上における外周端寄りの部分に位置するような径の円環状に形成されている。
【0011】
上記テーブル3には、円筒状をなすスペーサ7が取付けられていて、このスペーサ7内に、平面スライド要素4,4を介して上記ボディ1に取付けたベース板2を配設し、このベース板2を、テーブル3と該テーブル3上のスペーサ7に固定した円環板状の保持板8との間に、それぞれリテーナ5に保持された鋼球6を介在させて支持させている。
【0012】
上記ボディ1の先端面側の中央には、該ボディ1の円環状部分1aにより、流体圧シリンダを構成するシリンダ部9が、その一端側が開口した状態に一体に形成されていて、このシリンダ部9の開口した先端側に、その開口端を覆うように、上記ベース板2が複数のボルト10によって固定されている。なお、このボルト10は、図示したように、円筒状部分1aを貫通させる必要はないが、ベース板2上における平面スライド要素4,4の各リテーナ5に接触しない位置に螺挿する必要がある。
このシリンダ部9の内部には、ピストン11が摺動可能に嵌挿されていて、シリンダ部9の圧力室内に、ボディ1に設けたポート12を通じて駆動用流体を供給することによりシリンダ部9の先端方向に駆動するようになっている。
上記ピストン11とベース板2との間には、ピストン11の復帰動作用スプリング13が設けられていて、シリンダ部9の圧力室内の流体を排気した際に、ピストン11をシリンダ部9の基端側に弾性的に復帰させるように付勢させている。
【0013】
上記ベース板2における平面スライド要素4のリテーナ5の内周に当たる位置には、平面スライド要素4の鋼球6より大径のボール14a,14bを保持させる複数の保持孔2a,2bが穿設されている。
また、テーブル3における各保持孔2a,2bに対応する位置には、各保持孔2a,2bの保持されているボール14a,14bを受ける凹円錐面状のボール受け面15,17を備えたボールベース16,18が設けられている。
【0014】
上記保持孔2a,2bのうち、ベース板2の中心付近に穿設された内側保持孔2a(図1に示す例では3つ)は、該保持孔2aによって保持されるボール14aが、ボディ1のシリンダ部9内に位置するように設けられている。この場合、シリンダ部9の圧力室に駆動用流体を供給して、該シリンダ部9のピストン11で該ボール14aを押圧することにより、ボール14aはボールベース16のボール受け面15内に圧嵌されるため、テーブル3を原点位置に不動に固定することができ、テーブル3の固定時等の位置決めを行うことができる。
【0015】
一方、ベース板2において上記内側保持孔2aより外側に位置する外側保持孔2b(図1に示す例では3つ)は、シリンダ部9に干渉しない位置に穿設されていて、この外側保持孔2bによって保持されるボール14bは、ボディ1に配設したスプリング19によって、ボールベース18のボール受け面17内に弾性的に圧嵌されていて、テーブル3を正規な復帰位置である原点位置に常に復帰できるように付勢している。
【0016】
上記平面スライド要素4,4には、各リテーナ5を常に原点位置に向けて弾性的に付勢する位置補正機能20を設けている。
この位置補正機能20は、リテーナ5の周囲の複数箇所に、その基端側がリテーナ5に埋設されるよう取付けられたスプリング21と、それら各スプリング21の先端側に取付けられた鋼球22とで構成されているもので、各リテーナ5とスペーサ7との間に、鋼球22をスペーサ7に接触させて介在するように配設されている。
この実施例においては、スプリング21及び鋼球22は、リテーナ5の周囲六方向に放射状に配設されていて、テーブル3の移動に伴って平面スライド機構4,4がベース板2のXY平面上のどの方向に移動しても、テーブル3の復帰動作時には、各リテーナ5の移動によって蓄積されたスプリング21の弾性力とによって、それらのリテーナ5を確実に原点位置に復帰させることができるようにしている。
【0017】
上記構成を有するコンプライアインスユニットは、平面スライド要素4のリテーナ5が、位置補正機構20のスプリング21によって常に原点位置に向けて弾性的に付勢されているため、テーブル3の復帰動作に伴って各平面スライド要素4,4が原点位置に復帰する場合には、その付勢力によって各リテーナ5は強制的に原点位置に戻される。
したがって、平面スライド要素4,4は、その復帰動作中に鋼球6がテーブル3上でスリップしたとしても、それに関係なく、位置補正機構20によって正規の復帰位置、即ち原点位置に確実に復帰することができるため、リテーナ5がスペーサ7に接触した状態でテーブル3が移動することが確実に防止され、鋼球6の滑り等、平面スライド機構4,4の復帰時の原点位置からのずれから生じる問題を防止することができる。
【0018】
上記実施例においては、位置補正機構20を、平面スライド要素4のリテーナ5の周囲の複数箇所に設けているが、これに限らず、リテーナ5を弾性体によって形成すると共に、図3に示すように、リテーナ5の周囲の複数箇所に弾性突起23を一体に設けることによって構成することができる。
この場合、上記弾性突起23は、スペーサ7に常に接触していて、リテーナ5が移動してこの弾性突起がスペーサ7に押しつけられると、その弾性力によってリテーナ5は原点位置に押し戻されるため、上記実施例と同様の効果を得ることができる。
なお、図3におけるその他の構成は前記実施例と実質的に同一であるため、上記実施例と同一または対応する主要部分に上記実施例と同一の符号を付している。
【0019】
さらに、上記実施例のコンプライアンスユニットにおいては、ボディ1のZ軸方向に直交するXY平面に対してのみコンプライアンス機能を持たせたものに位置補正機構20を設けているが、位置補正機構20は、ボディ1のZ軸方向にコンプライアンス機能を備えているものにおける平面スライド要素についても同様の位置補正機構20を採用することができる。
【0020】
また、上記実施例では、上記ベース板2はボディ1に取付けられていて、平面スライド要素4,4はテーブル3側に配設されているが、ベース板2をテーブル3に取付けて、平面スライド機構4,4をボディ1側に配設してもよい。この場合、スペーサ7及び保持板8に相当する部材をボディ1に設ける必要がある。
【0021】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明のコンプライアンスユニットによれば、平面スライド要素のリテーナが、位置補正機構によって常に原点位置に向けて弾性的に付勢されているため、テーブルの復帰動作に伴って平面スライド要素が原点位置に復帰する場合には、その付勢力によってリテーナは強制的に原点位置に戻される。
したがって、平面スライド要素は、正規の復帰位置、即ち原点位置に確実に復帰することができるため、平面スライド機構の復帰時の原点位置からのずれから生じる問題を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るコンプライアンスユニットの一実施例を示す正面図である。ただし、テーブルを取外した状態を示している。
【図2】図1の部分破断断面図である。
【図3】図1と異なる実施例を示す正面図である。ただし、テーブルを取外した状態を示している。
【符号の説明】
1 ボディ
2 ベース板
3 テーブル
4 平面スライド要素
5 リテーナ
6 鋼球
7 スペーサ
8 保持板
20 位置補正機構
21 スプリング
23 弾性突起
Claims (4)
- 少なくともボディの軸線方向に直交するXY平面に対してコンプライアンス機能を有するテーブルを備えたコンプライアンスユニットであって、
上記テーブルまたはボディのいずれか一方に取付けられたXY平面に沿うベース板と、上記テーブルまたはボディの他方に、該ベース板を挟んで配設され、ベース板上をXY平面に沿ってスライドさせるための多数の鋼球をリテーナで保持した平面スライド要素とを備え、それらベース板と平面スライド要素との間にコンプライアンス機能を持たせたものにおいて、
上記平面スライド要素におけるリテーナに作用してそれを常に原点位置に向けて弾性的に付勢する位置補正機構を備えていることを特徴とするコンプライアンスユニット。 - 請求項1に記載のコンプライアンスユニットにおいて、テーブルに設けた円筒状をなすスペーサ内に、平面スライド要素を介してボディに取付けたベース板を配設し、このベース板をテーブルと該テーブル上のスペーサに固定した保持板との間に、それぞれリテーナに保持された鋼球を介在させて支持させ、上記リテーナとスペーサとの間に位置補正機構を介在させたもの。
- 請求項1または2に記載のコンプライアンスユニットにおいて、位置補正機構を、リテーナの周囲の複数箇所に設けたスプリングによって構成したもの。
- 請求項1または2に記載のコンプライアンスユニットにおいて、位置補正機構を、弾性体により形成したリテーナの周囲の複数箇所に一体に設けた、弾性突起によって構成したもの。
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