JP4534222B2 - Compliance unit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用ロボットアームによる自動組立等において、結合すべきワーク相互間の位置ずれや寸法公差等を吸収する場合に用いられる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】
この種のコンプライアンスユニットとして一般的に知られているものは、ロボットアーム又はワークチャック手段の一方に取付けられるボディと、他方に取付けられるベースとを備え、これらボディとベースとの間に配設された上記コンプライアンス機構によりボディとベースとの相互の位置をずらし、コンプライアンス機能を発揮させるものである。
【0003】
このようなコンプライアンスユニットは、ボディとベースとの相互位置を原点に復帰させる原点復帰機構を備えているのが通常であり、この原点復帰機構としては、例えば図17に示すように、ボディ61とベース62の間における該ボディ61に鋼球63を遊動可能に配設し、該鋼球63をばねやシリンダ機構等の押圧手段64によってベース62に設けた円錐状の窪み65に押し込むことにより、ボディ61とベース62との相互の位置ずれを戻して原点に復帰させるものが広く知られている。
【0004】
しかしながら、この種の原点復帰機構は、鋼球63が、ボディ61やベース62、あるいは押圧手段64との接触点Q,R,Pのいずれかにおいて負荷がかかった状態ですべり運動を起こす場合があり、しかもそれらの面の表面粗さの具合によって、ベース62あるいはボディ61の滑らかな原点復帰動作が妨げられ、作業内容によってはワークの故障や破損等の問題が発生する可能性がある。
また、このような問題を避けようとすると、部品点数が多くなり、全体の構成が複雑になりがちであった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の技術的課題は、コンプライアンス機能によって生じたボディとベースとの間の相互の位置ずれを、滑らかに且つ確実に原点復帰させる、簡単な構成の原点復帰機構を備えたコンプライアンスユニットを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のコンプライアンスユニットは、ボディとベースとの間に介在するコンプライアンス機構と、該コンプライアンス機構により変位したベースを原点位置に復帰させる原点復帰機構と、上記コンプライアンス機構により変位したベースを変位位置に固定するロック機構とを備え、上記原点復帰機構は、上記ボディに設けられた磁石と、上記ベースと一緒に変位するように設けられ、該磁石に磁力的に吸引されることより原点位置に引き戻される被吸着部材とで構成されている。
また、上記ロック機構は、上記被吸着部材と共にボディ内を移動する被押圧部材を、シリンダ機構のピストン部材で支持部材に押し付けて位置不動に固定するか、あるいは、シリンダ機構のピストン部材でベースを直接押圧して位置不動に固定するように構成され、上記ピストン部材が、上記磁石と被吸着部材との間に配設されていて、該被吸着部材との対向面に、該被吸着部材を収容して上記磁石との距離を短縮する凹部を備えている。
【0007】
上記構成を有するコンプライアンスユニットは、上記被吸着部材の移動を拘束しない状態においては、該被吸着部材が磁石によってそれに近接する位置まで引きつけられることにより、ベースがボディに対する原点位置まで引き戻される。
したがって、鋼球を利用した原点復帰機構のように、鋼球のすべり運動等が生じることがなく、滑らか且つ確実な原点復帰動作を行うことができる。また、原点復帰動作は磁石と被吸着部材との磁気吸引力のみで行われるため、部品点数が少なく、全体の構成を簡単にすることができる。
【0009】
更に、本発明のコンプライアンスユニットにおいては、上記磁石と被吸着部材とを複数対備えたものとすることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1乃至図3は本発明に係るコンプライアンスユニットの第1実施例を示すもので、この実施例のコンプライアンスユニット1Aは、ロボットアーム又はワークチャック手段のいずれか一方に取付けられるボディ2Aと、他方に取付けられるベース3Aと、これらのボディ2Aとベース3Aとの間に介在させたコンプライアンス機構4Aと、ベース3Aの位置を一時的に保持するロック機構と、コンプライアンス機構4Aによって生じたボディ2Aとベース3Aとの間の相互の位置ずれを原点位置に復帰させる原点復帰機構とを備えている。
【0011】
図3は、上記コンプライアンスユニットの全体的構成を示すと同時に、一般的なコンプライアンスユニットにおけるベースの位置姿勢を決める6自由度について説明するためのもので、通常、上記ボディ2Aの中心軸線に沿うZ方向、該Z方向と直交し且つ互いに直交するX,Y方向、上記X及びY軸周りに回転するα及びβ方向、上記Z軸周りに回転するθ方向の自由度のうち、用途に応じて必要な自由度を持つように設計される。なお、上記第1実施例は、XY方向の2自由度を有するものである。
【0012】
上記コンプライアンス機構4Aは、ベース3AをX方向に摺動自在に保持するインナーガイド5Aと、該インナーガイド5AをY方向に摺動自在に保持するアウターガイド6Aとを備え、該アウターガイド6Aをボディ2Aの一端側に取付けている。従って、このインナーガイド5Aとアウターガイド6Aとを介して、ベース3Aに対しX、Y及びそれらの合成方向の自由度を与え、ベース3Aを外力によりそれらの方向に移動させることができる。
【0013】
更に具体的に説明すると、上記インナーガイド5Aは、ベース3Aの両側面をX方向にガイドする第1スライド機構7Aを介して該ベース3Aを保持し、また、上記アウターガイド6Aは、インナーガイド5Aの両端面を、上記第1スライド機構7Aによるガイド方向と直交するY方向にガイドする第2スライド機構8Aを介して保持している。上記第1スライド機構7Aは、インナーガイド5Aの両側端からベース3A側に突出した一対のガイド壁5Aa,5Aaとベース3Aの外側面との対向面間に、また第2スライド機構8Aは、アウターガイド6Aからインナーガイド5A側に突出する一対のガイド壁6Aa,6Aaとインナーガイド5Aの外端面との対向面間にそれぞれ配設され、そして上記両スライド機構7A,8Aは、上記それぞれの対向面に設けた溝7a,8a内に鋼球7b,8bを転動自在に嵌入することにより構成している。
【0014】
また、上記インナーガイド5A及びアウターガイド6Aには、コンプライアンスユニットの軸線方向に開口して、ベース3Aに連結されたロッド20を挿通する中空部9A,10Aがそれぞれ設けられている。さらに、上記アウターガイド6Aと上記ボディ2Aとの当接面間には、アウターガイド6Aの中空部10Aの周囲を塞ぐ支持部材11Aが取付けられている。この支持部材11Aは、その中央に上記ロッド20を挿通する導孔12を備えた平板状のものである。
【0015】
上記ボディ2Aは、非磁性体で形成されたボディ本体13Aと、該ボディ本体13A内に設けられたシリンダ機構14Aと、原点復帰機構の一部を構成する磁石15Aとを備えている。
上記シリンダ機構14Aは、上記コンプライアンス機構4Aにより変位したベース3Aの位置を一時的に固定するロック機構の一部をなすものである。具体的には、該シリンダ機構14Aは、上記ボディ本体13A内に形成されたシリンダ孔16Aと、該シリンダ孔16A内に収容されたピストン部材17Aとを備え、ボディ本体13Aの側面にはシリンダ孔16A内の圧力室18Aに圧縮流体を給排するポート19Aを開口させている。
また、上記磁石15Aは、上記ボディ本体13Aにおける基端側、即ち上記シリンダ機構14Aのエンドカバーをなす部分の中央部に、磁極がコンプライアンスユニットの軸線方向に向くように配設されている。
【0016】
上記ベース3Aにおけるボディ2A側の中央に立設されたロッド20の先端には、上記磁石15Aに磁力的に吸引される被吸着部材21Aが取付けられている。上記ロッド20及び被吸着部材21Aは、磁性体によって形成されているもので、該ロッド20がインナーガイド5A及びアウターガイド6Aの中空部9,10、及び支持部材11Aの導孔12を貫通して、上記ボディ本体13A内のピストン部材17Aに近接する位置まで導出されている。
【0017】
上記被吸着部材21Aは略球状に形成され、ベース3Aがコンプライアンス機構4によって変位した場合には、上記シリンダ孔16A内を該ベース3Aと一緒に変位するものである。この被吸着部材21Aは、上記シリンダ孔16A内において、アウターガイド6Aに取付けられた支持部材11Aのボディ2A側板面上に摺動自在に配設した平板状の被押圧部材22Aの中央の挿入孔23に嵌入させ、該被押圧部材と22Aと共に移動可能にしたものである。
【0018】
上記被押圧部材22Aは、上記シリンダ機構14Aと共にロック機構の一部をなすもので、該シリンダ機構14Aのピストン部材17Aによって上記支持部材11Aに押圧されることにより、該支持部材11A上に位置不動に固定できるようになっている。したがって、この被押圧部材22Aが上記ピストン部材17Aに押圧されると、被吸着部材21Aがその変位位置において固定され、結果として、ベース3Aがボディ2Aに対する変位を保った状態で不動に固定される。
なお、この被押圧部材22Aは、上記シリンダ孔16Aの孔径よりも小さい平板状に形成され、被吸着部材21Aのシリンダ孔16A内における変位範囲を制限し、それによってベース3Aの変位範囲を制限するものである。
【0019】
上記シリンダ機構14Aのピストン部材17Aにおける上記被吸着部材21Aとの対向面側の中央には凹部24Aが設けられていて、上記被押圧部材21Aを避けて上記被押圧部材22Aのみをピストン部材17Aにより押圧可能とし、また、上記磁石15Aと被吸着部材21Aとの間の距離を短縮して、磁石15Aの磁力ができる限り高いレベルで被吸着部材21Aに達するようにしている。
【0020】
上記構成を有するコンプライアンスユニット1Aは、ピストン部材17Aによって支持部材11Aを押圧せず、それにより上記被吸着部材21Aの移動が拘束されていない状態においては、該被吸着部材が磁石15Aによってそれに近接する位置まで引きつけられることにより、ベース3Aがボディ2Aに対する原点位置にまで引き戻されている。そのためには、ロッド20やベース3A、インナーガイド5A、アウターガイド6A、ボディ本体13Aを磁性体により形成し、図1に示すように磁石15Aから被吸着部材21A及びロッド20等を通る磁路を形成させる必要がある。
【0021】
この状態で、ボディ2Aをロボットアーム等に取付け、ベース3Aに固定したワークチャック手段等をワークに接触させると、ベース3Aに作用する外力により該ベース3Aがインナーガイド5Aに対し第1スライド機構7Aを介してX方向にガイドされ、また、上記インナーガイド5Aは第2スライド機構8Aを介してアウターガイド6Aに対しY方向にガイドされ、即ち、コンプライアンス機構4Aによりベース3Aの位置がワークに倣って変位する。
【0022】
上記ベース3Aをその変位状態にロックするためには、圧力室18Aに圧縮流体を供給し、ピストン部材17Aによって被押圧部材22Aを支持部材11Aに押圧させることにより、該被押圧部材22Aが支持部材11A上に位置不動に固定され、それに伴って、被吸着部材21Aがその変位位置に固定され、結果として、ベース3Aがボディ2Aに対する変位を保った状態で不動にロックされる。
また、圧力室18Aの圧縮流体を排出することにより上記ロックを解除すると、被吸着部材21Aが磁石15Aによってそれに近接する位置まで引きつけられるので、ベース3Aがボディ2Aに対する原点位置にまで引き戻される。
したがって、鋼球を利用した原点復帰機構に比して滑らか且つ確実な原点復帰動作を行うことができる。また、原点復帰動作は磁石15Aと被吸着部材21Aとの磁気吸引力のみで行われるため、部品点数が少なく、全体の構成を簡単にすることができる。
【0023】
図4及び図5は、本発明の第2実施例のコンプライアンスユニットを示すもので、この第2実施例のコンプライアンスユニット1Bは、上記第1実施例のものとは主にコンプライアンス機構の構成が異なり、全体としてコンパクトな態様としたものである。
即ち、このコンプライアンスユニット1Bも、基本的には、ボディ2Bと、ベース3Bと、これらの間に介在させたコンプライアンス機構4Bと、ベース3Bの位置を一時的に保持するロック機構と、コンプライアンス機構4Bによって生じたベース3Bの位置の変位を原点に復帰させる原点復帰機構とを備えている。
【0024】
第1実施例と構造が異なる上記コンプライアンス機構4Bは、ベース3BをX方向に摺動自在に保持するインナーガイド5Bと、該インナーガイド5BをY方向に摺動自在に保持するアウターガイド6Bとを備え、該アウターガイド6Bをボディ2Bの一端側に取付けているが、ベース3Bとインナーガイド5Bとの間に設けた第1スライド機構7Bにおける溝7aと、インナーガイド5Bとアウターガイド6Bとの間に設けた第2スライド機構8Bの溝8aとを同一平面上に配置している。また、上記第1実施例においては、インナーガイド5Aからベース3A側に突出した一対のガイド壁5Aa,5Aaとベース3Aの外側面との対向面間に第1スライド機構7Aを配設しているが、この第2実施例においては、ベース3Bの両側端からインナーガイド5B側に突出した一対のガイド壁3Baとインナーガイド5Bの両側端との対向面間に上記第1スライド機構7Bを設けている。
【0025】
なお、その他の構成及び作用は、前記第1実施例と実質的に変わるところがないので、主要部分に、第1実施例の図面に付した符号におけるAに代えてBの補助記号を用いた符号を付し、それらの説明は省略する。
【0026】
図6及び図7は、本発明の第3実施例のコンプライアンスユニットを示すもので、この第3実施例のコンプライアンスユニット1Cは、上記第1及び2実施例のものとコンプライアンス機構及びロック機構の構成を異にし、全体として一層コンパクトな構成態様としたものである。
即ち、このコンプライアンスユニット1Cでは、基本的には、ボディ2Cと、ベース3Cと、これらの間に介在させたコンプライアンス機構4Cと、ベース3Cの位置を一時的に保持するロック機構と、上記コンプライアンス機構4Cによって生じたベース3Cの位置の変位を原点に復帰させる原点復帰機構とを備えている。
【0027】
この第3実施例におけるコンプライアンス機構4Cと上記第2実施例におけるコンプライアンス機構4Bとの差異は、インナーガイド5Cを中空のリング状に形成し、その中空内に上記ベース3Cを収容した状態で、ベース3Cの対向する一対の外側面とインナーガイド5Cの内壁面との間に第1スライド機構7Cを配設し、それによってベース3C及びインナーガイド5Cをアウターガイド6Cに設けられた凹部6Ca内に収容し、コンプライアンスユニットの中心軸線の方向の厚さを小さくし、コンパクト化を図っている。
なお、アウターガイド6Cに対して第2スライド機構8Cによりインナーガイド5Cを保持する機構は、前記第2実施例と同様である。
【0028】
また、上記ベース3Cにおけるボディ2C側の面には、ボディ2Cにおけるボディ本体13Cに設けた磁石15Cによって吸引される磁性体製の被吸着部材21Cを直接取付けている。この被吸着部材21Cは、略半球状のものである。
上記ボディ本体13Cに設けたシリンダ機構14Cや磁石15C等の構成や取付け位置は、実質的に第1実施例と同じである。
ただし、上記シリンダ機構14Cにおけるピストン部材17Cは、ベース3Cを直接押圧し、該ベース3Cの変位をロックするようになっている。
【0029】
従って、第1及び第2実施例と同様に、インナーガイド5Cとアウターガイド6Cとを介して、ベース3Cに対しX、Y及びそれらの合成方向の自由度を与え、ベース3Cを外力によりそれらの方向に移動させることができる。
なお、この第3実施例のその他の構成及び作用は、前記第1または第2実施例と実質的に変わるところがないので、主要部分に、第1実施例の図面に付した符号におけるAに代えてCの補助記号を用いた符号を付し、それらの説明は省略する。
【0030】
図8及び図9は、本発明の第4実施例のコンプライアンスユニットを示すもので、この第4実施例のコンプライアンスユニット1Dでは、前記図3におけるX及びY軸周りで回転するα及びβ方向の自由度を持つように構成している。そして、このコンプライアンスユニット1Dと第1実施例のコンプライアンスユニット1Aとの差異は、主としてコンプライアンス機構4Dの構成にあり、全体的な構成、即ち、ボディ2Dと、ベース3Dと、ベース3Dの位置を一時的に保持するロック機構と、上記コンプライアンス機構4Dによって生じたベース3Dの位置の変位を原点に復帰させる原点復帰機構とは、第1実施例と格別差異がない。
【0031】
第1実施例と構造が異なる上記コンプライアンス機構4Dは、第1実施例における第1及び第2スライド機構7A,8Aの溝7Aa,8Aaが直線状であるのに対し、該コンプライアンス機構4Dでは、インナーガイド5Dとベース3Dとの間に配設した第1スライド機構7Dの溝7Da、及びアウターガイド6Dとインナーガイド5Dとの間に配設した第2スライド機構8Dの溝8Daが、ボディ2Dの中心軸線上の回転中心O(図3を参照)またはその近辺を中心とする円弧状に形成している点にある。
従って、このコンプライアンスユニット1Dでは、外力によってベース3Dが上記中心Oの周りで回転し、図3におけるX及びY軸周りで回転するα及びβ方向の自由度を持つことになる。
【0032】
なお、その他の構成及び作用は、前記第1実施例と実質的に変わるところがないので、主要部分に、第1実施例の図面に付した符号におけるAに代えてDの補助記号を用いた符号を付し、それらの説明は省略する。
【0033】
上記第4実施例は、上述したように、第1実施例における第1及び第2スライド機構7A,8Aの溝7Aa,8Aaを円弧状にしすることにより、X及びY軸周りで回転するα及びβ方向の自由度を持つように構成したものであるが、図10に示す第5実施例及び図11に示す第6実施例は、同様にそれぞれ第2実施例及び第3実施例における第1及び第2スライド機構の溝をそれぞれ円弧状にしたものである。
【0034】
従って、第1スライド機構7E,7Fの溝7Ea,7Fa、及びアウターガイド6E,6Fとインナーガイド5E,5Fとの間に配設した第2スライド機構8E,8Fの溝8Ea,8Faは、上記第4実施例と実質的に変わるところがなく、また、その他の構成及び作用は、前記第2及び第3実施例と実質的に変わるところがないので、主要部分に補助記号E,Fを用いた符号を付し、それらの説明は省略する。
【0035】
図12に示す第7実施例のコンプライアンスユニット1Gは、図3に示すX及びY軸周りに回転するα及びβ方向、及びZ軸周りに回転するθ方向の自由度を持つようにしたもので、前記実施例と同様に、ボディ2Gと、ベース3Gと、これらのボディ2Gとベース3Gとの間に介在させたコンプライアンス機構4Gと、ベース3Gの位置を一時的に保持するロック機構と、コンプライアンス機構4Gによって生じたボディ2Gとベース3Gとの間の相互の位置ずれを原点位置に復帰させる原点復帰機構とを備えている。
【0036】
上記ベース3Gは、ワークチャック手段等の取付面とは反対側に、前記O点(図3)を中心とする部分球面からなる支持面3Gaを形成し、一方、ボデイ本体13Gに固定した軸受ホルダー6G内に、上記支持面3Gaと同一曲率半径の凹球面の軸受面7Gaを持つ軸受7Gを配設して、上記ベース3Gの支持面3Gaを支持させ、また、上記ベース3Gにおける支持面3Ga側に固定したガイド22Gにも、上記O点を中心とする部分凸球面からなるロック面22Ga及び上記軸受7Gの受け面7Gbに接する支持面22Gbを形成し、ガイド22Gの周辺部分に、ボディ本体13G内のシリンダ機構14Gにおけるピストン部材17Gの周辺部を圧接できるようにして、ロック機構を形成させている。上記軸受7Gの受け面7Gb及びそれに接するガイド22Gの支持面22Gbも、前記O点を中心とする部分球面であるのは勿論である。
【0037】
上記軸受7Gは、多孔質材により形成したもので、軸受ホルダー6Gに設けた給気ポート26Gからその内部に圧縮空気を供給し、それを軸受7Gの内部から該軸受7Gとベース3Gにおける支持面3Ga及びガイド22Gにおける支持面22Gbとの間に流出させて、互いに接する面間の境界に薄い空気膜を形成させることにより、ベース3Gの摺動抵抗を小さくして、α,β及びθ方向の軽快な自由度を持つコンプライアンス機構4Gを形成させている。
【0038】
非磁性体で形成されたボディ本体13Gには、前述した実施例と同様に、原点復帰機構の一部を構成する磁石15Gを備え、一方、上記ガイド22Gにおけるピストン部材17G側の面には、上記磁石15Gによって吸引される磁性体製の略半球状の被吸着部材21Gを、該ピストン部材17Gにおける中央の凹部24G内に位置するようにして、直接取付けている。
この磁石15G及び被吸着部材21Gは、原点位置において互いに対向するようにその2対を設け、しかも、両磁石15Gの極性を逆にして固定することにより、図示したような磁束を発生させ、コンプライアンス機構4Gによるα,β及びθ方向の変位からの磁力による原点復帰を実現できるようにしている。そのためには、ボディ本体13G、ピストン部材17Gは非磁性体により形成し、被吸着部材21G、ガイド22G及び磁石15Gの上部を覆うプレート25G等は、磁性材料により形成される。
【0039】
上記シリンダ機構14Gは、前記実施例と同様に、給排ポート19Gからピストン部材17Gの背面側の圧力室18G内に圧縮流体を給排し、コンプライアンス機能4Gによりベース3Gが変位した際に、その位置を一時的に固定したり、あるいは、ボディ2Gとベース3Gとを原点位置に固定したりするロック機構の一部をなすものである。
【0040】
図13に示す第8実施例のコンプライアンスユニット1Hは、図3に示すX及びY軸方向、並びにZ軸周りに回転するθ方向の自由度を持つようにしたもので、前記実施例と同様に、ボディ2Hと、ベース3Hと、これらのボディ2Hとベース3Hとの間に介在させたコンプライアンス機構4Hと、ベース3Hの位置を一時的に保持するロック機構と、コンプライアンス機構4Hによって生じたボディ2Hとベース3Hとの間の相互の位置ずれを原点位置に復帰させる原点復帰機構とを備えている。
【0041】
この第8実施例は、上記第7実施例におけるコンプライアンス機構4Gが、ベース3Gに、図3のO点を中心とするα,β方向の回転の自由度を持たせると同時に、θ方向の回転の自由度を持たせるようにしているのに対し、基本的に同じ構成で、X及びY方向の自由度を持つと同時に、θ方向の回転の自由度を持つようにしたものである。
【0042】
従って、上記第7実施例との差異は、該第7実施例におけるベース3Gの支持面3Ga、軸受7Gの軸受面7Ga及び受け面7Gb、ガイド22Gにおけるロック面22Ga及び支持面22Gb、並びにピストン部材17Gの周辺部が全て球面状をなしているのに対し、この第8実施例ではそれらが全て平面状をなしている点であり、これらの点を除いて、第8実施例のその他の構成及び作用は、上記第7実施例と実質的に変わるところがないので、主要部分に第7実施例の図面に付した符号におけるGに代えてHの補助記号を用いた符号を付し、それらの説明は省略する。
【0043】
図14に示す第9実施例のコンプライアンスユニット1Jは、上記第8実施例と同様に、図3に示すX及びY軸方向、並びにZ軸周りに回転するθ方向の自由度を持つようにしたものであるが、該第8実施例におけるボディ2Hとベース3Hとの間に介在させたコンプライアンス機構4Hに代えて、次のような構成を有するコンプライアンス機構4Jを備えている。
即ち、この第9実施例におけるコンプライアンス機構4Jは、ボディ本体13Jにおけるベース3J側に固定した支持板6Jの表裏両面側に、それぞれ鋼球7Jb,8Jbを保持したリテーナ7Ja,8Jaを介して、ベース3J及びそれとスペーサ20Jを介して連結したガイド22Jを当接させ、支持板6Jに対して、ベース3J及びそれと一体化したガイド22Jを、X,Y方向及びそれらの合成方向に対して移動可能に保持させている。ガイド22Jに二つの極性を逆にした磁石15Jに対向する被吸着部材21Jを設けているのは、第8実施例と同様である。
【0044】
なお、上記のコンプライアンス機構4Jの構造を除いて、第9実施例のその他の構成及び作用は、上記第8実施例と実質的に変わるところがないので、主要部分に第8実施例の図面に付した符号におけるHに代えてJの補助記号を用いた符号を付し、それらの説明は省略する。
【0045】
図15及び図16に示す第10実施例のコンプライアンスユニット1Kは、上記図6及び7に示す第3実施例並びに図11に示す第6実施例のものを結合し、それによって図3に示すX及びY軸方向、並びにそれらの軸周りに回転するα及びβ方向の自由度を持つようにしたものであり、具体的には、前記第3実施例と第6実施例におけるボディ本体13C,13Fを一体化したボディ本体13Kにすると共に、磁石15C,15Fを一体化して単一の磁石15Kとしている。この第10実施例の場合には、ベース3CK,3FKのいずれか一方を前記各実施例におけるボディとして機能させ、具体的には、ベース3CK,3FKのいずれか一方をロボットアーム等に取付け、他方にワークチャック手段等を取付けることになる。
【0046】
なお、その他の構成及び作用は、前記第3実施例及び第6実施例と実質的に同一である。
そのため、この第10実施例を示す図15及び図16においては、第3実施例と第6実施例の各部に付した符号に更にKの補助記号を付加して表示し、それらの説明を省略する。
また、上述した各実施例においては、ボディ本体に磁石を設け、コンプライアンス機構側に被吸着部材を設けているが、それが逆であっても何ら差し支えない。
【0047】
【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、コンプライアンス機能によって生じたボディとベースとの間の相互の位置ずれを、磁石の利用により滑らかに且つ確実に原点復帰させることができ、しかもその構成が簡単な原点復帰機構を具備させることができる。
【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第1実施例を示す縦断正面図である。
【図2】同側断面図である。
【図3】コンプライアンスユニットの6自由度についての説明図を兼ねる同外観斜視図である。
【図4】本発明に係るコンプライアンスユニットの第2実施例の縦断正面である。
【図5】同側断面図である。
【図6】本発明に係るコンプライアンスユニットの第3実施例の縦断正面である。
【図7】同側断面図である。
【図8】本発明に係るコンプライアンスユニットの第4実施例の縦断正面である。
【図9】同側断面図である。
【図10】本発明に係るコンプライアンスユニットの第5実施例の縦断正面である。
【図11】本発明に係るコンプライアンスユニットの第6実施例の縦断正面である。
【図12】本発明に係るコンプライアンスユニットの第7実施例の縦断正面である。
【図13】本発明に係るコンプライアンスユニットの第8実施例の縦断正面である。
【図14】本発明に係るコンプライアンスユニットの第9実施例の縦断正面である。
【図15】本発明に係るコンプライアンスユニットの第10実施例の縦断正面である。
【図16】同側断面図である。
【図17】従来のコンプライアンスユニットにおける原点復帰機構の一例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
1A〜1K コンプライアンスユニット
2A〜2K ボディ
3A〜3J,3CK,3FK ベース
4A〜4J,4CK,4FK コンプライアンス機構
14A〜14J,14CK,14FK シリンダ機構
15A〜15K 磁石
17A〜17J,17CK,17FK ピストン部材
21A〜21J,21CK,21FK 被吸着部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a compliance unit that is used when absorbing a positional deviation, a dimensional tolerance, or the like between workpieces to be coupled in an automatic assembly by an industrial robot arm.
[0002]
[Prior art]
What is generally known as this type of compliance unit includes a body attached to one of the robot arm or the work chuck means and a base attached to the other, and is disposed between the body and the base. In addition, the compliance mechanism shifts the mutual positions of the body and the base so that the compliance function is exhibited.
[0003]
Such a compliance unit is usually provided with an origin return mechanism for returning the mutual position of the body and the base to the origin. As this origin return mechanism, for example, as shown in FIG. A
[0004]
However, in this type of origin return mechanism, the
Further, when trying to avoid such a problem, the number of parts increases, and the overall configuration tends to be complicated.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The technical problem of the present invention is to provide a compliance unit having an origin return mechanism with a simple configuration that smoothly and surely restores the origin position of the mutual displacement between the body and the base caused by the compliance function. There is.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the compliance unit of the present invention is provided between the body and the base.An intervening compliance mechanism;The compliance mechanismA more displaced baseHome position return mechanism to return to the home positionAnd a lock mechanism for fixing the base displaced by the compliance mechanism to a displacement position, and the origin return mechanism is provided so as to be displaced together with the magnet provided on the body and the base. And a member to be attracted that is pulled back to the original position by being attracted magnetically.
The locking mechanism may be configured such that the pressed member that moves in the body together with the attracted member is pressed against the support member by the piston member of the cylinder mechanism and fixed in position, or the base is fixed by the piston member of the cylinder mechanism. The piston member is arranged between the magnet and the attracted member, and the attracted member is disposed on a surface facing the attracted member. A recess is provided for accommodating and shortening the distance from the magnet.
[0007]
In a state where the movement of the attracted member is not restrained, the compliance unit having the above configuration is pulled back to the position near the body by the magnet so that the attracted member is pulled back to the origin position with respect to the body.
Therefore, unlike the origin return mechanism using a steel ball, a slip movement of the steel ball does not occur and a smooth and reliable origin return operation can be performed. In addition, since the return-to-origin operation is performed only by the magnetic attraction force between the magnet and the attracted member, the number of parts is small and the overall configuration can be simplified.
[0009]
Furthermore,In the compliance unit of the present invention, a plurality of pairs of the magnet and the member to be attracted can be provided.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 3 show a first embodiment of a compliance unit according to the present invention. A
[0011]
FIG. 3 shows the overall configuration of the compliance unit and, at the same time, explains 6 degrees of freedom for determining the position and orientation of a base in a general compliance unit. Usually, Z is taken along the central axis of the
[0012]
The
[0013]
More specifically, the
[0014]
The
[0015]
The
The cylinder mechanism 14AmechanismIt forms part of a lock mechanism that temporarily fixes the position of the
The
[0016]
A rod erected at the center of the
[0017]
The adsorbed
[0018]
The pressed
The pressed
[0019]
A
[0020]
The
[0021]
In this state, when the
[0022]
In order to lock the
Further, when the lock is released by discharging the compressed fluid in the
Therefore, the origin return operation can be performed more smoothly and reliably than the origin return mechanism using a steel ball. In addition, since the return-to-origin operation is performed only by the magnetic attraction force between the
[0023]
4 and 5 show a compliance unit according to the second embodiment of the present invention. The
That is, the
[0024]
The
[0025]
Since other configurations and operations are not substantially different from those of the first embodiment, reference numerals using auxiliary symbols B instead of A in the reference numerals attached to the drawings of the first embodiment are used as main parts. The description is omitted.
[0026]
FIGS. 6 and 7 show a compliance unit according to a third embodiment of the present invention. The
That is, the
[0027]
The difference between the
The mechanism for holding the
[0028]
Further, a attracted
Configurations and mounting positions of the
However, the
[0029]
Therefore, as in the first and second embodiments, the
Since the other configuration and operation of the third embodiment are not substantially different from those of the first or second embodiment, the main part is replaced with A in the reference numerals attached to the drawings of the first embodiment. The reference numerals using C auxiliary symbols are attached, and the description thereof is omitted.
[0030]
8 and 9 show a compliance unit according to a fourth embodiment of the present invention. In the compliance unit 1D according to the fourth embodiment, the α and β directions rotating around the X and Y axes in FIG. It is configured to have a degree of freedom. The difference between the compliance unit 1D and the
[0031]
The
Therefore, in this compliance unit 1D, the
[0032]
Since other configurations and operations are not substantially different from those of the first embodiment, reference numerals using auxiliary symbols D instead of A in the reference numerals attached to the drawings of the first embodiment are used as main parts. The description is omitted.
[0033]
In the fourth embodiment, as described above, the grooves 7Aa and 8Aa of the first and
[0034]
Accordingly, the grooves 7Ea and 7Fa of the
[0035]
The compliance unit 1G of the seventh embodiment shown in FIG. 12 has degrees of freedom in the α and β directions rotating around the X and Y axes and the θ direction rotating around the Z axis shown in FIG. As in the above embodiment, the
[0036]
The
[0037]
The
[0038]
The body
The
[0039]
The
[0040]
The
[0041]
In the eighth embodiment, the
[0042]
Therefore, the difference from the seventh embodiment is that the support surface 3Ga of the
[0043]
As in the eighth embodiment, the
That is, the
[0044]
Except for the structure of the
[0045]
The
[0046]
Other configurations and operations are substantially the same as those of the third and sixth embodiments.
For this reason, in FIGS. 15 and 16 showing the tenth embodiment, a supplementary symbol of K is further added to the reference numerals attached to the respective parts of the third and sixth embodiments, and the description thereof is omitted. To do.
Moreover, in each Example mentioned above, although the magnet was provided in the body main body and the to-be-adsorbed member was provided in the compliance mechanism side, even if it is reverse, it does not interfere.
[0047]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the compliance unit of the present invention, it is possible to smoothly and surely return the origin to each other due to the use of a magnet for the positional deviation between the body and the base caused by the compliance function. In addition, it is possible to provide an origin return mechanism with a simple configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal front view showing a first embodiment of a compliance unit according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional side view of the same.
FIG. 3 is an external perspective view of the compliance unit that also serves as an explanatory diagram for six degrees of freedom.
FIG. 4 is a longitudinal front view of a second embodiment of a compliance unit according to the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional side view of the same.
FIG. 6 is a longitudinal front view of a third embodiment of a compliance unit according to the present invention.
FIG. 7 is a sectional side view of the same.
FIG. 8 is a longitudinal front view of a fourth embodiment of a compliance unit according to the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional side view of the same.
FIG. 10 is a longitudinal front view of a fifth embodiment of a compliance unit according to the present invention.
FIG. 11 is a longitudinal front view of a sixth embodiment of a compliance unit according to the present invention.
FIG. 12 is a longitudinal front view of a seventh embodiment of a compliance unit according to the present invention.
FIG. 13 is a longitudinal front view of an eighth embodiment of a compliance unit according to the present invention.
FIG. 14 is a longitudinal front view of a ninth embodiment of a compliance unit according to the present invention.
FIG. 15 is a longitudinal front view of a tenth embodiment of a compliance unit according to the present invention.
FIG. 16 is a cross-sectional side view of the same.
FIG. 17 is a partial cross-sectional view showing an example of an origin return mechanism in a conventional compliance unit.
[Explanation of symbols]
1A-1K Compliance Unit
2A ~ 2K body
3A-3J, 3CK, 3FK base
4A-4J, 4CK, 4FK Compliance Mechanism
14A-14J, 14CK, 14FK Cylinder mechanism
15A-15K magnet
17A-17J, 17CK, 17FK Piston member
21A-21J, 21CK, 21FK Adsorbed member
Claims (3)
上記原点復帰機構が、上記ボディに設けられた磁石と、上記ベースと一緒に変位するように設けられ、該磁石に磁力的に吸引されることより原点位置に引き戻される被吸着部材とで構成され、
上記ロック機構は、上記被吸着部材と共に上記ボディ内を移動する被押圧部材と、該ボディ内部に設けられ、上記被押圧部材を押圧するピストン部材を有するシリンダ機構と、該ピストン部材により押圧された上記被押圧部材を支持してピストン部材と共に該被押圧部材を位置不動に固定する支持部材とを備え、
上記ピストン部材が、上記磁石と被吸着部材との間に配設されていて、該被吸着部材との対向面に、該被吸着部材を収容して上記磁石との距離を短縮する凹部を備えている、
ことを特徴とするコンプライアンスユニット。Comprising a compliance mechanism interposed between the body and the base, and the origin returning mechanism for returning the base a more displaced to the compliance mechanism in the home position, and a locking mechanism for securing the base which is displaced by the compliance mechanism according to the position Compliance units
Composed by the homing mechanism, a magnet kicked set in the body, is provided so as to be displaced together with the base, and the adsorption member is pulled back to the origin position from being magnetically attracted to the magnet It is,
The lock mechanism is pressed by the piston member, a pressed member that moves in the body together with the attracted member, a cylinder mechanism that is provided inside the body and has a piston member that presses the pressed member, and the piston member A support member that supports the pressed member and fixes the pressed member together with the piston member in a position-immovable state,
The piston member is disposed between the magnet and the member to be attracted, and includes a concave portion that accommodates the member to be attracted and shortens the distance from the magnet on a surface facing the member to be attracted. ing,
A compliance unit characterized by this.
上記原点復帰機構が、上記ボディに設けられた磁石と、上記ベースと一緒に変位するように設けられ、該磁石に磁力的に吸引されることより原点位置に引き戻される被吸着部材とで構成され、
上記ロック機構は、ボディ内部に設けられたシリンダ機構を備え、該シリンダ機構は、ベースを直接押圧して位置不動に固定するピストン部材を有し、
上記ピストン部材が、上記磁石と被吸着部材との間に配設されていて、該被吸着部材との対向面に、該被吸着部材を収容して上記磁石との距離を短縮する凹部を備えている、
ことを特徴とするコンプライアンスユニット。 A compliance mechanism interposed between the body and the base, an origin return mechanism for returning the base displaced by the compliance mechanism to the origin position, and a lock mechanism for fixing the base displaced by the compliance mechanism to the displacement position In the compliance unit,
Composed by the homing mechanism, a magnet kicked set in the body, is provided so as to be displaced together with the base, and the adsorption member is pulled back to the origin position from being magnetically attracted to the magnet It is,
The lock mechanism includes a cylinder mechanism provided inside the body, and the cylinder mechanism includes a piston member that directly presses the base to fix the position immovable.
The piston member is disposed between the magnet and the member to be attracted, and includes a concave portion that accommodates the member to be attracted and shortens the distance from the magnet on a surface facing the member to be attracted. ing,
A compliance unit characterized by this .
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