JP6110977B1 - フローティング装置、およびフローティング装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】構造を簡易としつつも信頼性が高く安価で製造が可能なフローティング装置と、このフローティング装置の制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明におけるフローティング装置は、ロボットアームと接続が可能な固定ベースと、圧縮気体が供給される気体導入口と当該圧縮気体が導入される収容空間とが形成されるとともに、ワーク又は工具と接続が可能なアタッチメントと、前記固定ベースと前記アタッチメントとの間に介在して設けられるとともに、前記固定ベースに対して回動可能な球面軸受を備えた支持装置と、前記アタッチメントの収容空間内に配置され、前記支持装置に接触可能な第１の位置と前記支持装置から離間した第２の位置とで移動可能な規制ピストンと、を含むことを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、ロボットアームの先端に搭載可能なフローティング装置に関し、より詳細にはロボットアームの先端と工具やワークの間に介在して作業対象品に対するズレを吸収可能なフローティング装置およびその制御方法に関する。

工業上において様々な用途に用いられる圧延鋼帯は、輸送上の制約などの理由から通常はコイル状に巻かれた状態で搬送される。このときコイル状の圧延鋼帯は、搬送中などにおいて巻きつきが解けないように結束バンドにより拘束される。
そして工場内に搬送されたコイル状の圧延鋼帯は、まず上述した結束バンドが切断された後で、各種の処理工程へと送られることになる。

この結束バンドの切断処理は、従来では人手により行われていたが、例えば特許文献１に例示されるように近年では自動化の流れを受けた結束バンド切断機が導入されている。具体的に特許文献１では、旋回腕の先端に設置された切断把持ヘッドが旋回することで、作業対象品である圧延鋼帯の結束バンドに圧着される構造が開示されている。
しかしながら旋回腕によって切断把持ヘッドを結束バンドに押し付ける構成では作業対象品に対するズレを吸収するのに充分とは言えず、ロボットアームによって切断把持ヘッドをより自由に動かす必要が生じてきた。

これに対して自動車や電子機器等の組立／製造ラインにおいては、例えば特許文献２乃至６に例示されるように、省人自動化などを目的として種々の多関節ロボットや当該多関節ロボットに取り付け可能なフローティング装置が用いられている。
これらアーム形状の多関節ロボットはその先端部にフローティング装置を搭載可能とされ、これによってロボットアームで自在に移動しつつフローティング装置によって位置ズレを抑制して様々な面形状の作業部位に工具などを倣わせることが可能となっている。

特開昭５７−１２５１１６号公報 特開平７−５１９５４号公報 特開平１１−３００５４５号公報 特開２００１−２３９４４７号公報 特開２０１５−８９５９９号公報 特開２０１５−１１１６４８号公報

たしかに上記特許文献に記載の技術を適用することで、旋回腕を用いる従前の装置に比しては精度よく結束バンドに対して切断把持ヘッドを位置付けることができるといえる。しかしながら、上記特許文献に記載の技術をもってしても以下に述べる課題は残存しており未だ改善の余地はあると言える。
すなわち上記した特許文献に記載のフローティング装置は、大別して、構造が複雑で高価な装置であるか、構造は比較的単純で安価だが面倣い機能・精度が不十分である。前者の例としては、例えばゴムエレメントなど様々な部材・部品を複雑に配置する形態（特許文献２、特許文献３あるいは特許文献６など）や、エアシリンダを用いてその流量を精密に制御する形態（特許文献４など）がある。一方で後者としては、例えばエアーによる圧力でテーパ面と鋼球とを密着させてロックする形態（特許文献５など）などが挙げられる。

このようにロボットアームに適用可能な従来のフローティング装置は、高価で高精度であるか安価で精度が不十分であるかのいずれかしか存在しなかった。
本発明は、上記した課題を一例に鑑みて為されたものであり、構造を簡易としつつも信頼性が高く安価で製造が可能なフローティング装置と、このフローティング装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一実施形態にかかるフローティング装置は、（１）ロボットアームと接続が可能な固定ベースと、圧縮気体が供給される気体導入口と当該圧縮気体が導入される収容空間とが形成されるとともに、ワーク又は工具と接続が可能なアタッチメントと、前記固定ベースと前記アタッチメントとの間に介在して設けられるとともに、前記固定ベースに対して回動可能な球面軸受を備えた支持装置と、前記アタッチメントの収容空間内に配置され、前記支持装置に接触可能な第１の位置と前記支持装置から離間した第２の位置とで移動可能な規制ピストンと、を含み、前記支持装置は、前記アタッチメントに対する前記球面軸受の可動範囲を規制する位置決めピンを有するとともに、少なくとも３本の弾性機構を介して前記固定ベースと接続されており、前記位置決めピンが伸びる方向に関して前記弾性機構と重ならないように、前記位置決めピンは前記支持装置に設けられていることを特徴とする。

なお上記（１）のフローティング装置においては、（２）前記規制ピストンは、前記支持装置と接触する頂面と、前記頂面と反対側で前記圧縮気体の作用を受ける底面を備えた円筒状であることが好ましい。
また、上記（１）又は（２）のフローティング装置においては、（３）前記アタッチメントには前記位置決めピンに対応したピン受け孔が形成されていることが好ましい。

また、上記（１）〜（３）のいずれかのフローティング装置においては、（４）所定の圧縮気体供給源から前記気体導入口へ供給される前記圧縮気体の供給圧力を多段階で切り替えることで、前記支持装置に対して前記アタッチメントがロックされ又は当該ロックが解除されることが好ましい。

さらに上記課題を解決するため、本発明の一実施形態にかかるフローティング装置の制御方法は、ロボットアームと接続される固定ベース、圧縮気体が供給される気体導入口と当該圧縮気体が導入される収容空間とが形成されたアタッチメント、前記固定ベースと前記アタッチメントとの間に介在して設けられて前記固定ベースに対して回動可能な球面軸受を備える支持装置、及び前記アタッチメントの収容空間内に配置された規制ピストンを含むフローティング装置の制御方法であって、前記支持装置は、前記アタッチメントに対する前記球面軸受の可動範囲を規制する位置決めピンを有するとともに、少なくとも３本の弾性機構を介して前記固定ベースと接続されており、前記位置決めピンが伸びる方向に関して前記弾性機構と重ならないように、前記位置決めピンは前記支持装置に設けられ、前記気体導入口に対して第１の供給圧力で前記圧縮気体を供給することで、前記規制ピストンを前記収容空間における第１の位置に移動させて当該規制ピストンを前記支持装置に接触させる工程と、前記供給圧力を前記第１の供給圧力よりも低い第２の供給圧力に変更することで、前記規制ピストンを前記第１の位置とは異なる第２の位置に移動させて当該規制ピストンを前記支持装置から離間させる工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、装置規模を大型・複雑化させることなくエアー供給の有無でロック状態とアンロック状態とを切り替え可能であり、球面軸受を介して作業部品の面形状に対して精度よく倣うことが可能となる。これによって構造を簡易としつつも信頼性が高く安価なフローティング装置を実現することが可能となる。また、装置構造が簡易であるためメンテナンス性にも優れることから装置寿命を長くすることが可能となっている。

第１実施形態にかかるフローティング装置１００を示す外観斜視図である。 第１実施形態にかかるフローティング装置１００の上面図、正面図、底面図である。 規制ピストン３１が第１の位置にあるときの支持装置２０とアタッチメント３０との位置関係を説明する図である。 規制ピストン３１が第２の位置にあるときの支持装置２０とアタッチメント３０との位置関係を説明する図である。 規制ピストン３１が第１の位置にあるときと第２の位置にあるときを比較した概略図である。 第２実施形態にかかる結束バンド切断システムＢＣＳの構成を示す概略図である。 結束バンドＢＤの切断処理を示すフローチャートである。

本発明を実施するための実施形態について説明する。なお、以下の説明では、便宜的に、フローティング装置１００の固定ベース１００と支持装置２００とが重なる方向をＺ方向、このＺ方向と直交する平面方向をＸおよびＹ方向と定義して説明する。しかしながら本発明は上述した方向の定義付けに左右されるものではなく、特許請求の範囲を不当に減縮するものでないことは言うまでもない。なお、以下で詳述する構成以外の構成については、例えば上記した特開平７−５１９５４号公報、特開平１１−３００５４５号公報、特開２００１−２３９４４７号公報、特開２０１５−８９５９９号公報及び特開２０１５−１１１６４８号公報など公知の構成を適宜参酌してもよい。

［第１実施形態］
＜フローティング装置＞
本発明の実施形態にかかるフローティング装置１００について、図１〜図５を適宜参照しながら説明する。
まず図１に示すとおり、実施形態にかかるフローティング装置１００は、ワーク又は工具とロボットハンドとの間に介在して当該ワークや工具が対象面（例えばワーク載置面や工具の作業面）に倣うようにワークや工具を追従させる機能を備えている。
より具体的に、フローティング装置１００は、固定ベース１０、支持装置２０、およびアタッチメント３０を含んで構成されている。そして本実施形態のフローティング装置は、更に規制ピストン３１を有して構成されていることにも特徴がある。

図１および図２（ａ）に示すとおり、固定ベース１０は、後述するロボットアーム２００（図６参照）と接続が可能な接続部位を有して構成されている。
すわち、固定ベース１０は、第１接続孔１１ａ〜１１ｃ、第２接続孔１２および接続端１３を含んで構成されている。
第１接続孔１１ａ〜１１ｃは、後述する弾性機構２２ａと接続される孔である。本実施形態では、弾性機構２２ａは周方向（Ｚ軸周り）にほぼ等間隔で３本配置されるので、この３本の弾性機構２２ａに対応して周方向に１２０度間隔でそれぞれ第１接続孔１１ａ〜１１ｃが設けられている。
この弾性機構２２ａを介して、固定ベース１０と支持装置２０とが機械的に接続されている。

第２接続孔１２および接続端１３は、上記したロボットアーム２００の接続端部と接続される部位である。
本実施形態では、第２接続孔１２は周方向に６つ設けられ、接続端１３を介して位置決めされつつ締結部材１４を介して上記したロボットアーム２００の接続端部と締結される。
なお締結部材１４などのロボットアーム２００との締結に用いられる部材は、例えばネジなど公知の部材が適宜用いられる。

次に図２〜図４を用いて、本実施形態における支持装置２０の詳細な構成について説明する。
図２又は図３に示されるように、支持装置２０は、固定ベース１０とアタッチメント３０との間に介在して設けられている。また、支持装置２０は、固定ベース１０に対して回動可能な球面軸受３３を含んで構成されている。
そして図３に示すように、支持装置２０は、一例として、ボディ２１、弾性機構２２ａ、接続孔２２ｂ、球面軸受用空間２３、カバー部材２４、位置決めピン２５および弾性部材２６を含んで構成されている。

ボディ２１は、支持装置２０の主要部であり、例えばＳＵＳなどのステンレス鋼材で構成されている。なおボディ２１の材質はＳＵＳに限られず、種々の公知の金属材を適用可能である。
弾性機構２２ａは、後述する接続孔２２ｂ内に設置されて、ボディ２１と固定ベース１０とを接続する機能を有する。また弾性機構２２ａは、固定ベース１０に対してＺ方向にボディ２１（支持装置２０）を移動可能な弾性を有してなる。この弾性機構２２ａは、周方向（Ｚ軸周り）にほぼ等間隔で３体設けられている。弾性機構２２ａは、一例として圧縮バネなどの弾性部材とガイドで構成することができるが、これに限られず公知の伸縮機構を適用してもよい。

接続孔２２ｂは、上述のとおりボディ２１のうち固定ベース１０側に設けられるとともに、固定ベース１０の第１接続孔１１ａ〜１１ｃと対向するように配置されている。
換言すれば、Ｚ方向において第１接続孔１１ａ〜１１ｃと対向するように、複数の接続孔２２ｂがボディ２１に形成されている。
球面軸受用空間２３は、後述する球面軸受け３３が収容される空間であり、ボディ２１の内部に形成されている。これにより、カバー部材２４と後述する内輪押え部材３３ｄとの間に所定のクリアランス（隙間）が形成されるとともに、アタッチメント３０は球面軸受３３の中心を起点にして回転が可能となっている。

カバー部材２４は、上記した球面軸受用空間２３を閉鎖する機能を有している。すなわち、当該球面軸受用空間２３内に球面軸受３３が収容された後、公知の締結部材（ネジなど）を介して球面軸受３３を封止する。
位置決めピン２５は、弾性部材２６によってアタッチメント３０側に押圧されている。そしてこの位置決めピン２５が後述するピン受け孔３５に収容されることで、アタッチメント３０の球面軸受３３による回転（特にＺ軸周り）がある程度抑制される。この位置決めピン２５は、周方向（Ｚ軸周り）にほぼ等間隔で３個設けられている。

なお本実施形態では位置決めピン２５は３個設けられているが、周方向に所定の間隔で４個以上（例えば６個など）設置してもよい。
また、本実施形態の位置決めピン２５は、Ｚ方向において、上記した弾性機構２２ａと干渉しないように配置されている。換言すれば、支持装置２０は少なくとも３本の弾性機構２２ａを介して固定ベース１０と接続されており、位置決めピン２５が伸びる方向（Ｚ方向）に関して弾性機構２２ａと重ならないように位置決めピン２５は支持装置２０に設けられているといえる。つまり本実施形態では、弾性機構２２ａの位置と、位置決めピン２５の位置は、Ｚ方向において互いに一致しないようになっている。
弾性部材２６は、ボディ２１に固定して設けられて位置決めピン２５をアタッチメント３０側に付勢する機能を有している。弾性部材２６の具体例としては、例えば圧縮バネが例示されるがこれに限られず電気的な駆動機構や磁力を用いた機構としてもよい。

アタッチメント３０は、圧縮気体が供給される気体導入口３６ａと当該圧縮気体が導入される収容空間３２とが形成される。また、このアタッチメント３０は、例えばＳＵＳなどのステンレス鋼材で形成されており、その先端（支持装置２０と反対側）にはワーク又は工具が接続される。なおアタッチメント３０の材質はＳＵＳに限られず、種々の公知の金属材を適用可能である。
また、アタッチメント３０に設置可能な工具としては特に制限はなく、種々の加工に必要な公知の工具が当該アタッチメント３０に取り付け可能である。
また、本実施形態のフローティング装置１００を搭載したシステムは様々な載置面に対して倣うことが可能なため、様々な仕掛品や部品などのワークを取り付けられる。

本実施形態のアタッチメント３０は、図３に示すとおり、規制ピストン３１、収容空間３２、球面軸受３３、気体導入口３６ａ、気体導入路３６ｂ、接続部材３４、およびピン受け孔３５などを含んで構成されている。
規制ピストン３１は、アタッチメント３０の収容空間３２内に配置される。そして規制ピストン３１は、収容空間３２内で、支持装置２０に接触可能な第１の位置と、支持装置２０から離間した第２の位置とで移動可能とされている。

収容空間３２は、球面軸受３３の配置に影響が出ないように当該球面軸受３３の周囲に形成されている。そして上述のとおり、この収容空間３２には規制ピストン３１がＺ方向に移動可能なように収容されている。また、収容空間３２には、後述する気体導入口３６ａおよび気体導入路３６ｂを介して圧縮気体が導入可能とされている。
球面軸受３３は、支持装置２０に対してアタッチメント３０を回転又は揺動可能とさせる機能を有している。具体的に本実施形態の球面軸受３３は、軸３３ａ、内輪３３ｂ、外輪３３ｃおよび内輪押え部材３３ｄを含んで構成されている。

軸３３ａは、図３や図４などに示されるように、後述する締結部材３４を介してアタッチメント３０に固定されている。
内輪３３ｂは、球体の一部のごとき形状であって軸３３ａが挿入可能な開口を有し、当該開口に軸３３ａが挿入されている。なお、軸３３ａのうち内輪３３ｂが設置される部位の径は、軸３３ａにおける他の部位の径よりも小さくなっている。そして内輪３３ｂが軸３３ａに設置された状態で内輪押え部材３４が締結部材３７を介して軸３３ａに固定されることで、内輪３３ｂは軸３３ａの下部と内輪押え部材３３ｄとに挟持される。これにより、内輪３３ｂが軸３３ａに対してズレること無く、内輪３３ｂを軸３３ａの所望の位置に固定することが可能となっている。

一方で、外輪３３ｃは、支持装置２０側に固定されている。より具体的には、外輪３３ｃの底面（−Ｚ方向側の端面）が支持装置２１の突き当て部２２ｃに接触するとともに、外輪３３ｃの上面（＋Ｚ方向側の端面）がカバー部材２４と接触している。
そして本実施形態では、カバー部材２４が締結部材３８を介してボディ２１に締め付け固定されることで、外輪３３ｃはカバー部材２４と突き当て部２２ｃとに挟まれて支持されることになる。換言すれば、本実施形態のカバー部材２４と締結部材３８は、外輪３３ｃを押さえる外輪押え部材として機能している。
以上説明した詳細な構成により、アタッチメント３０は、球面軸受３３を中心に支持装置２０に対して回転（揺動）が可能となっている。

接続部材３４は、アタッチメント３０と球面軸受３３とを締結する部材であり、例えばボルトなど公知の部材が適用可能である。なお締結する手段はネジなどに限られず、公知の接着剤などを用いてもよいし溶接によってアタッチメント３０と球面軸受３３とを締結してもよい。
ピン受け孔３５は、支持装置２０の位置決めピン２５と対向するようにアタッチメント３０に設けられている。換言すれば、支持装置２０はアタッチメント３０に対する球面軸受３３の可動範囲を規制する位置決めピン２５を有する一方で、アタッチメント３０には位置決めピン２５に対応したピン受け孔３５が形成されているといえる。
なお位置決めピン２５は、弾性部材２６によって下方に付勢されているため、常時ピン受け孔３５内に収容されている。なお位置決めピン２５がピン受け孔３５内で微小に揺動が可能な程度に両者の間に隙間が形成されているため、球面軸受３３の揺動が阻害されることはない。

気体導入口３６ａは、アタッチメント３０の側面に設けられている。そして気体導入口３６ａは、公知の圧縮気体供給源と接続可能とされており、該圧縮気体供給源を介して圧縮気体が導入される。
なお、圧縮気体の具体例については特に制限はないが、コストパフォーマンスや取り扱いの容易性の観点から圧縮エアーが好適である。
気体導入路３６ｂは、気体導入口３６ａと収容空間３２を結ぶ気体の流路としてアタッチメント３０内に形成されている。

ここで図３〜図５を用いて、規制ピストン３１の状態遷移およびその作用について説明する。なお図５（ａ）は、説明の便宜を図る上で概念図となっており、実際の規制ピストン３１の形状とは異なっていることに留意されたい。
まず図５（ｂ）に示すとおり、本実施形態の規制ピストン３１は、開口３１ａ、第２上面３１ｂ、第１上面３１ｃ、側面３１ｄ、底面３１ｅおよび底面突起部３１ｆを含んで構成されている。
開口３１ａは、球面軸受３３が通過可能なように規制ピストン３１の中央に形成されている。すなわち、本実施形態の規制ピストン３１は、いわゆるドーナツ状（中空の円筒状）となっている。換言すれば、規制ピストン３１は、支持装置２０と接触する頂面（第１上面３１ｃ）と、この頂面と反対側で圧縮気体の作用を受ける底面３１ｅを備えた円筒状であるといえる。

第１上面３１ｃは、図３〜５において、規制ピストン３１のうちで最も＋Ｚ方向側に位置する面である。この規制ピストン３１は、後述する第２上面３１ｂから所定の高さの周壁が形成されており、この周壁の頂上が本実施形態の第１上面３１ｃとなっている。
なお本実施形態では、周方向（Ｚ軸周り）で連続した周壁となっているが、これに限られずに周方向で断続的な周壁となっていてもよい。
また、第１上面３１ｃの上にゴムリングなどの弾性リング部材を配置してもよい。これにより支持装置２０が損傷することなどが抑制される。
第２上面３１ｂは、支持装置２０に対向するように形成されている。しかしながら本実施形態では後述する第１上面３１ｃが支持装置２０と接触するため、第２上面３１ｂは所定の間隙を有して支持装置２０と対向するように設けられている。

側面３１ｄは、ＸＹ方向の大きさが概ね収容空間３２と同様となるように形成されている。なお側面３１ｄには不図示のパッキンが設けられており、これにより収容空間３２のうち規制ピストン３１の底面側の空間における気密状態が確保されている。また、このパッキンがあることにより、規制ピストン３１が収容空間３２内で上下移動しても上記した気密状態が維持されるようになっている。
底面３１ｅは、第１上面３１ｃや第２上面３２ｂとは反対側の面である。
底面突起部３１ｆは、規制ピストン３１のうち底面３１ｅ側に設けられている。後述する第２の位置Ｐ_２に規制ピストン３１が位置付けられるとき、この底面突起部３１ｆが収容空間３２の底面に接触する。

かような規制ピストン３１は、気体導入口３６ａを介した圧縮気体の作用を受けて、支持装置２０の少なくとも一部に接触する第１の位置Ｐ_１と、支持装置２０とは離間した第２の位置Ｐ_２とに移動が可能とされている。
すなわち図３に示すように、規制ピストン３１の第１上面３１ｃが第１の位置Ｐ_１に位置するとき、支持装置２０のボディ２１の一部（底面）に規制ピストン３１の第１上面３１ｃが押圧されている状態となる。このとき、第１上面３１ｃは規制ピストン３１の周囲で環状となっているため支持装置２０に対して安定して押圧することが可能となっている。

これにより、支持装置２０に対する球面軸受３３を介したアタッチメント３０の回転（揺動）が停止する。換言すれば、規制ピストン３１の第１上面３１ｃが第１の位置Ｐ_１に位置するとき、アタッチメント３０は支持装置２０に対してロックされた状態となっている。
なお、このとき気体導入口３６ａからは、圧縮気体供給源から第１の供給圧力で上記した圧縮気体が供給されている。

一方、図４に示すように、規制ピストン３１の第１上面３１ｃが第２の位置Ｐ_２に位置するとき、支持装置２０のボディ２１の一部（底面）に対して規制ピストン３１の第１上面３１ｃが所定距離だけ離間した状態となる。ここで「所定距離」とは、支持装置２０に対する球面軸受３３を介したアタッチメント３０の回転（揺動）動作が阻害されない程度の距離をいう。

これにより、支持装置２０に対する球面軸受３３を介したアタッチメント３０の回転（揺動）が可能となる。換言すれば、規制ピストン３１の第１上面３１ｃが第２の位置Ｐ_２に位置するとき、アタッチメント３０は支持装置２０に対してアンロックの状態となっている。
このとき圧縮気体供給源からの供給圧力は、第１の供給圧力よりも低い第２の供給圧力となっている。なお第２の供給圧力としては、好適にはゼロである。しかしながらこの第２の供給圧力は、必ずしもゼロである必要はなく、支持装置２０に対する球面軸受３３を介したアタッチメント３０の回転（揺動）動作が阻害されなければゼロとせずともよい。
このように本実施形態では、所定の圧縮気体供給源から気体導入口３６ａへ供給される圧縮気体の供給圧力を多段階で切り替えることで、支持装置２０に対してアタッチメント３０をロックし又は当該ロックを解除することが可能となっている。

＜フローティング装置１００の制御方法＞
図５は、上記した第１の位置Ｐ_１における規制ピストン３１の状態（ロック状態）と、第２の位置Ｐ_２における規制ピストン３１の状態（アンロック状態）とを比較した概念図である。すなわち同図では、中心線より左側がロック状態であり、右側がアンロック状態を示している。一方、位置決めピン２５は、上述したとおり弾性部材２６で常にアタッチメント３０側に付勢されているため、ロック状態とアンロック状態で変化はない。

そして本実施形態のフローティング装置１００の制御方法は、少なくとも次の第１の工程と第２の工程とを有することを特徴としている。
まず第１の工程として、気体導入口３６ａに対して第１の供給圧力で圧縮気体を供給することで、規制ピストン３１（第１上面３１ｃ）を収容空間３２における第１の位置Ｐ_１に移動させて当該規制ピストン３１を支持装置２０に接触させる工程を有している。これによりアタッチメント３０が支持装置２０に対してロック状態となる。

次に第２の工程として、上記した供給圧力を第１の供給圧力よりも低い第２の供給圧力に変更することで、規制ピストン３１を第１の位置Ｐ_１とは異なる第２の位置Ｐ_２に移動させて当該規制ピストン３１を支持装置２０から離間させる工程を有している。これによりアタッチメント３０が支持装置２０に対してアンロック状態となる。

より具体的に上記のロック状態では、圧縮気体の作用を受けて規制ピストン３１がＺ方向上方へ押圧されることで、支持装置２０の底面に第１上面３１ｃが圧着されている。そして図５（ｂ）で示したように第１上面３１ｃは環状の面であるため、支持装置２０の底面に点接触ではなく面で接触することになる。
すなわち、環状の面としての第１上面３１ｃが、支持装置２０の底面の比較的広い領域を押さえるため、支持装置２０に対するアタッチメント３０の回転（揺動）を効率的に停止させることが可能となっている。

一方で上記のアンロック状態においては、規制ピストン３１の第１上面３１ｃは支持装置２０から離間した位置にあるため、支持装置２０は規制ピストン３１による干渉を受けることはない。そのためアタッチメント３０は、位置決めピン２５が許容する範囲で、支持装置２０に対して球面軸受３３を介して回転（揺動）が可能となっている。なお、このとき気体導入口３６ａを介して圧縮気体の導入が停止されていてもよいし、規制ピストン３１が支持装置２０を押圧しない程度の供給圧力で圧縮気体が収容空間３２内に導入されていてもよい。

以上説明した実施形態のフローティング装置１００によれば、装置規模を大型・複雑化させることなくエアー供給の有無でロック状態とアンロック状態とを切り替え可能であり、球面軸受を介して作業部品の面形状に対して精度よく倣うことが可能となる。これによって構造を簡易としつつも信頼性が高く安価なフローティング装置を実現することが可能となる。また、装置構造が簡易であるためメンテナンス性にも優れることから装置寿命を長くすることが可能となっている。

［第２実施形態］
次に図６および図７を用いて本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態で説明した構成と同じ構成については、同一の参照番号を付すとともに適宜その説明を省略する。
図６は、本発明の第２実施形態にかかる結束バンド処理システムＢＣＳを示す模式図である。

同図に示すとおり、結束バンド処理システムＢＣＳは、ロール状の圧延鋼帯ＳＢを結束している結束バンドＢＤを切断する機能を有している。より具体的に、本実施形態の結束バンド切断システムＢＣＳは、ロボットアーム２００、第１実施形態で説明したフローティング装置１００、結束バンド切断装置３００およびこれらの動作を統括制御する制御装置４００を含んで構成されている。

ロボットアーム２００は、例えば６自由度を持つマニュピレータなどが適用可能であり。これにより後述する結束バンド切断装置３００の底面側を結束バンドＢＤの表面に容易に位置付けることが可能となっている。なおロボットアーム２００の具体例は６自由度のマニュピレータに限られず、公知の種々のロボットが適用可能である。
結束バンド切断装置３００は、コイル状等に巻かれた圧延鋼帯を結束する結束バンドを処理する機能を備えており、例えば特開昭５７−１０４５３７号公報などに開示される切断刃を含んで構成されている。

そしてロボットアーム２００はフローティング装置１００の固定ベース１０と接続されるとともに、結束バンド切断装置３００はフローティング装置１００のアタッチメント３０と接続されている。
制御装置４００は、第１実施形態で説明したフローティング装置１００の動作を制御するとともに、上記したロボットアーム２００の動作および結束バンド切断装置３００の動作も統括して制御する。具体的に制御装置４００は、例えば演算機能や記憶手段などを備えたコンピューターが適用可能である。

＜結束バンドＢＤの切断方法＞
次に図７を用いて結束バンドＢＤの切断方法について説明する。なお本実施形態の結束バンドＢＤの切断方法では、フローティング装置１００を用いることで、圧延鋼帯ＳＢ表面の相対的に大きなうねりや傾きに対して追従することが可能となるとともに、結束バンド切断装置３００を結束バンドＢＤの表面に対して均一な力で押圧が可能となる。

まずステップ１では、制御装置４００は、フローティング装置１００を制御して不図示の圧縮気体供給源からの供給圧力Ｐを第１の圧力α（第１実施形態の「第１の供給圧力」に相当）に設定する。これによりアタッチメント３０は支持装置２０に対してロックされた状態となる。そして本実施形態ではアタッチメント３０に結束バンド切断装置３００が固定されているため、結束バンド切断装置３００も支持装置２０に対して回転（揺動）が停止されたロック状態となる。

次にステップ２では、制御装置４００は、ロボットアーム２００を制御して圧延鋼帯ＳＢを結束している結束バンドＢＤの位置をサーチする。
より具体的には、例えば結束バンド切断装置３００に設けられた不図示の測距センサー（光学センサー）によって圧延鋼帯ＳＢ表面の凹凸状体を計測し、この計測結果に基づいて制御装置４００は結束バンドＢＤの位置を検出する。
そしてステップ３においては、結束バンドＢＤの位置を未だ検出できていない場合にはこの検出動作を繰り返し、一方で結束バンドＢＤの位置を検出した場合にはステップ４の処理を実行する。

すなわち、ステップ４では、結束バンドＢＤの位置を検出した後、フローティング装置１００を制御して不図示の圧縮気体供給源からの供給圧力Ｐを第２の圧力β（第１実施形態の「第２の供給圧力」に相当）に変更する。これによりアタッチメント３０は支持装置２０に対してアンロックされた状態となる。
換言すれば、本実施形態では、結束バンド切断装置３００も支持装置２０に対して回転（揺動）が可能なアンロック状態となる。

次にステップ６では、制御装置４００は、ロボットアーム２００を制御して結束バンドＢＤの上方まで結束バンド切断装置３００を移動させた後に降下させて結束バンド切断装置３００を結束バンドＢＤに押圧させる。このとき、結束バンド切断装置３００も支持装置２０に対して回転（揺動）が可能なアンロック状態となっているため、結束バンドＢＤや圧延鋼帯ＳＢの表面に対して球面軸受３３を介して結束バンド切断装置３００が容易に倣うことができる。さらに、本実施形態のフローティング装置１００は上記した弾性機構２２ａを備えているため、ロボットアーム２００の動作に対して過度な負荷を要せずに球面軸受３３を介して結束バンド切断装置３００が容易に倣うことができる。
次いで、ステップ６では、制御装置４００は、結束バンド切断装置３００を制御して圧延鋼帯ＳＢを結束する結束バンドＢＤを切断する処理を実行する。

ステップ６で結束バンドＢＤを切断する処理が完了した場合、ステップ７で制御装置４００は、フローティング装置１００を制御して不図示の圧縮気体供給源からの供給圧力Ｐを第１の圧力α（第１実施形態の「第１の供給圧力」に相当）に変更する。これにより、上述したとおり支持装置２０に対してアタッチメント３０及び結束バンド切断装置３００がロックされた状態となる。

その後、ステップ８で制御装置４００は、切断された結束バンドＢＤを結束バンド切断装置３００で把持しつつロボットアーム２００を制御することで、結束バンドＢＤを圧延鋼帯ＳＢから除去する処理を実行する。
以上のシーケンスによって、迅速に且つ圧延鋼帯ＳＢを損傷せずに当該圧延鋼帯ＳＢから結束バンドＢＤが切断されて除去される。

以上説明した本実施形態によれば、ロボットアーム２００で結束バンド切断装置３００を移動させるときはフローティング装置１００によってロック状態となるため、結束バンド切断装置３００が不用意に揺動せずに他の機器への損傷などが防止される。さらには結束バンド切断装置３００による結束バンドＢＤへの押圧時には、フローティング装置１００が介在することで面内方向に均一な力で結束バンドＢＤを押圧することが可能となっている。

なお上記した各実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
例えば上述したフローティング装置１００では、弾性機構２２ａの数と、位置決めピン２５の数は等しくしたが、これらの数を互いに異ならせてもよい。
また、結束バンド切断装置３００にも圧縮気体の供給が必要である場合には、フローティング装置１００のアタッチメント３０に設けられた気体導入口３６ａからの圧縮気体を分岐させることで使用してもよい。より具体的には、気体導入口３６ａに通じる気体導入路３６ｂを分岐させて切り替え弁などを設ける構成が考えられる。そして気体導入口３６ａを介して圧縮気体供給源から流入する圧縮気体を、収容空間３２へ流入させる経路と、結束バンド切断装置３００へ流入させる経路とに分けて流す構成としてもよい。

また、上記した第２実施形態では、第１の圧力α（第１の供給圧力）と第２の圧力β（第２の供給圧力）を用いて結束バンドＢＤの切断処理が実行された。しかしながらこの態様に限られず、ステップ６における結束バンドＢＤの押圧時に、制御装置４００は、圧縮気体供給源からの供給圧力Ｐを、第１の圧力αと第２の圧力βの間の圧力γ（第３の供給圧力）に設定してもよい。このとき、第１の圧力α＞第３の圧力γ＞第２の圧力βの関係が成立している。

また、上記した第２実施形態において、結束バンドＢＤを切断後に当該結束バンドＢＤを把持する機能を結束バンド切断装置３００に設けてもよい。更に、このとき結束バンドＢＤの把持に必要な力を上記した圧縮気体から得るようにしてもよい。より具体的には、制御装置４００は、フローティング装置１００をロック状態にするために圧縮気体を供給する制御を実行することと並行して、切断後の結束バンドＢＤの把持用に前記圧縮気体の一部を供給する制御を行ってもよい。
また、本実施形態のフローティング装置１００は、結束バンドＢＤの切断処理に限られず、例えば自動車や電子部品の製造工程にも適用してもよい。

以上説明したように、本発明のフローティング装置およびこのフローティング装置の制御方法などは、構造を簡易としつつも信頼性が高く安価なロボットアームを介した加工装置を実現するのに適している。

１０ 固定ベース
１１ａ〜１１ｃ 第１接続孔
１２ 第２接続孔
１３ 接続端
１４ 締結部材
２０ 支持装置
２１ ボディ
２２ａ 弾性機構
２２ｂ 接続孔
２２ｃ 突き当て部
２３ 球面軸受用空間
２４ カバー部材（外輪押え部材）
２５ 位置決めピン
２６ 弾性部材
３０アタッチメント
３１ 規制ピストン
３２ 収容空間
３３ 球面軸受
３３ａ 軸
３３ｂ 内輪
３３ｃ 外輪
３３ｄ 内輪押え部材
３４ 接続部材
３５ ピン受け孔
３６ａ 気体導入口
３６ｂ 気体導入路
３７ 締結部材
３８ 締結部材（外輪押え部材）
１００ フローティング装置
２００ ロボットアーム
３００ 結束バンド切断装置
ＢＤ 結束バンド
ＢＣＳ 結束バンド切断システム
ＳＢ 圧延鋼帯

Claims (5)

1. ロボットアームと接続が可能な固定ベースと、
   圧縮気体が供給される気体導入口と当該圧縮気体が導入される収容空間とが形成されるとともに、ワーク又は工具と接続が可能なアタッチメントと、
   前記固定ベースと前記アタッチメントとの間に介在して設けられるとともに、前記固定ベースに対して回動可能な球面軸受を備えた支持装置と、
   前記アタッチメントの収容空間内に配置され、前記支持装置に接触可能な第１の位置と前記支持装置から離間した第２の位置とで移動可能な規制ピストンと、を含み、
   前記支持装置は、前記アタッチメントに対する前記球面軸受の可動範囲を規制する位置決めピンを有するとともに、少なくとも３本の弾性機構を介して前記固定ベースと接続されており、
   前記位置決めピンが伸びる方向に関して前記弾性機構と重ならないように、前記位置決めピンは前記支持装置に設けられていることを特徴とするフローティング装置。
2. 前記規制ピストンは、前記支持装置と接触する頂面と、前記頂面と反対側で前記圧縮気体の作用を受ける底面を備えた円筒状である請求項１に記載のフローティング装置。
3. 前記アタッチメントには前記位置決めピンに対応したピン受け孔が形成されている請求項１又は２に記載のフローティング装置。
4. 所定の圧縮気体供給源から前記気体導入口へ供給される前記圧縮気体の供給圧力を多段階で切り替えることで、前記支持装置に対して前記アタッチメントがロックされ又は当該ロックが解除される請求項１〜３のいずれか一項に記載フローティング装置。
5. ロボットアームと接続される固定ベース、圧縮気体が供給される気体導入口と当該圧縮気体が導入される収容空間とが形成されたアタッチメント、前記固定ベースと前記アタッチメントとの間に介在して設けられて前記固定ベースに対して回動可能な球面軸受を備える支持装置、及び前記アタッチメントの収容空間内に配置された規制ピストンを含むフローティング装置の制御方法であって、
   前記支持装置は、前記アタッチメントに対する前記球面軸受の可動範囲を規制する位置決めピンを有するとともに、少なくとも３本の弾性機構を介して前記固定ベースと接続されており、
   前記位置決めピンが伸びる方向に関して前記弾性機構と重ならないように、前記位置決めピンは前記支持装置に設けられ、
   前記気体導入口に対して第１の供給圧力で前記圧縮気体を供給することで、前記規制ピストンを前記収容空間における第１の位置に移動させて当該規制ピストンを前記支持装置に接触させる工程と、
   前記供給圧力を前記第１の供給圧力よりも低い第２の供給圧力に変更することで、前記規制ピストンを前記第１の位置とは異なる第２の位置に移動させて当該規制ピストンを前記支持装置から離間させる工程と、
   を含むことを特徴とするフローティング装置の制御方法。