JPH02100891A - フローティング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、たとえば工業用ロボットのアームと７−り把
持用ハンドとの間に設けらＵフローティング装置に関す
る。

〔従来の技術〕

工業用ロボットのアームとワーク把持用ハンドとの間に
は、把持用ハンド及びワークの位置誤差を吸収し、ロボ
ット側及びワーク側の過負荷を防止するため、７０−テ
ィング装置が介在されている。

このフローティング装置は、たとえば挿入ワークを把持
用ハンドに保持して治具にセットした後で、被挿入ワー
クに把持用ハンドが倣うように動作する機構を備えてい
る。そして、ワークの挿入作業後には、把持用ハンドが
ロボットのアームに対して元の位置に戻る中立点復帰機
能を備えている。

この種の７０−ティング装置としては、主なものにコネ
クティングロッド方式とボールベアリング方式がある。

コネクティングロッド方式は、自在継手を使用したもの
であり、球体と球面受は座との嵌め合いによって位置の
調整を行う。また、ポールベアリング方式では、固定側
部材と従動側部材との間に多数のボールベアリングを配
置し、ボールベアリングの転がりによって固定側部材に
対する従動側部材の位置調整を行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

コネクティングロッド方式では、球体と球面受は座との
嵌め合い部に微少なガタが生じ易い。そのため、従動側
の円滑な動きが阻害されることになる。また、滑り軸受
けであることから、動作自体も重くなる欠点がある。

また、ボールベアリング方式では、個々のボールは、固
定側及び従動側の部材と理論的には点接触している。そ
のため、ボールに加わる負荷が大きくなり、ボールの破
壊等に起因したトラブルが多くなる。これを避けるため
に、たとえば従動側部材をＸＹ力方向フローティングさ
せるとき、ＸＹ平面上に広い投影面積が得られるように
、多数のボールを配置し、またボール配置形態にも工夫
を加えることが必要になる。そのため、装置全体に高い
加工精度が要求され、また装置も大きくて重くなる欠点
が生じる。

そこで、本発明は、ボールに代えて多段配置したローラ
を使用すると共にその配置を工夫することにより、転が
り軸受けのもつ長所である優れた従動性を確保して圧潰
強度の優れた軸受は部を持つフローティング装置を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のフローティング装置は、その目的を達成するた
め、基端側受圧部から突出した軸心に先端側受圧部が装
着される固定側受は具と、前記基端側受圧部と前記先端
側受圧部との間の軸心に装着される従動側受圧部と、前
記基端側受圧部と前記従動側受圧部との間及び前記従動
側受圧部と前記先端側受圧部との間それぞれに多段に配
置されたローラ群と、各段のローラを収容する開口部を
もち、該ローラの回転方向を規制するケージと、上段ロ
ーラ群と下段ローラ群との間に配置された中間プレート
とを備えており、上段のローラ及び下段のローラの回転
方向が直交するように各段のローラを配置したことを特
徴とする。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら、実施例により本発明の特徴
を具体的に説明する。

第１図は、本発明に従ったフローティング装置の要部を
示す断面図、第２図はケージの平面図、第３図及び第４
図はフローティング装置を備えた自動工具交換装置の縦
断面図である。

フローティング装置、は、固定側受は具ｌから突出した
軸心ＩＣに、従動側受圧部２．中間プレート３、先端側
受圧部１ｂが嵌挿される。そして、従動側受圧部２は、
基端側受圧部１ａ及び先端側受圧部ｌｂに対し移動自在
に設けられる。すなわち、固定側受は具ｌの基端側受圧
部１ａと従動側受圧部２の表面との間に中間プレート３
を配置し、中間プレート３の上下に第１群のローラ４ａ
及び第２群のローラ４ｂをそれぞれ設けている。そして
、第１群のローラ４ａと第２群のローラ４ｂとは、それ
ぞれの軸が直交するように配置している。たとえば、第
１図では第１群のローラ４ａの軸方向を紙面に対して垂
直に、第２群のローラ４ｂの軸方向を紙面と平行に配置
している。また、固定側受は具ｌの先端側受圧部１ｂと
中間プレート３との間にも、第１群のローラ４ａ及び第
２群のローラ４ｂが同様に軸方向を直交させて設けられ
ている。

これらのローラ４ａ、　４ｂは、同一平面状では、固定
側受は具１の軸心１ｃを中心として放射状に配置されて
いる。そして、受圧部１ａ、　ｌｂ及び中間プレート３
に対する転がり範囲を規制するため、ケージ５に収容さ
れている。ケージ５は、第２図に示すように、軸対称に
複数個の開口部５ａ〜５ｄが形成されている。

各開口部５ａ〜５ｄは、同一面積をもつ矩形状に形成さ
れており、その中にローラ４ａが挿入される。

たとえば、開口部５ａ、　５ｃに対しては、ローラ４ａ
の回転軸を一点鎖線で示した方向に一致させて配置する
。他方、開口部５ｂ、　５ｄに対しては、同様に回転軸
を一点鎖線で示した方向に一致させて、２個のローラ４
ａを並列して配置する。この場合、開口部５ａ、　５ｃ
に対するローラ４ａの挿入は、ローラの軸方向長さが開
口部５ａ、紅の縦方向長さにほぼ等しいものを一つ使用
するか、或いは開口部５ｂ、　５ｄに挿入されるローラ
４ａと同一形状のものを２個直列に挿入するか、何れの
方式を採用してもよい。

第２図に示した方向性で挿入された第１群のローラ４ａ
は、その転がり方向がｘ−ｘ方向に規制される。そこで
、中間プレート３下面と中間プレート３上面との間、或
いは中間プレート３下面と先端側受圧部１ｂ上面との間
に配置される第２群のローラ４ｂを、その回転軸が第２
図の一点鎖線に直交する方向に配列させて、ケージ５の
開口部５ａ〜５ｄに挿入する。これにより、第２群のロ
ーラ４ｂの転がり方向は、ｘ−ｘ方向に直交するＹ−Ｙ
方向になる。このＸ−ｘ方向及びＹ−Ｙ方向に沿った移
動が組み合わせられることにより、従動側受圧部２は、
固定側受は具１に対してＸＹ平面上を自在に移動するこ
とが可能となる。

なお、各層のケージ５は、相対的な回転がないようにビ
ン６で連結されている。そのため、第１群のローラ４ａ
の回転軸と第２群のローラ４ｂの回転軸とは、常に直角
な関係に維持される。また、フローティング動作でロー
ラ４ａ、　４ｂが転がっても、各ローラ４ａ、　４ｂは
、互いのローラ４ａ、　４ｂの軸心上から外れない範囲
で移動する。そのため、ローラ４ａ、　４ｂに大きな負
荷が加わった場合においても、第１群のローラ４ａと第
２群のローラ４ｂとの間に介在された中間プレート３は
、曲げられてしまう恐れがない。また、この中間プレー
ト３は、第１群のローラ４ａ或いは第２群のローラ４ｂ
に働°く力を分散させて第２群のローラ４ｂ或、いは第
１群のローラ４ａに伝えるので、第１群及び第２群のロ
ーラ４ａ。

４ｂを直接接触させるときよりも大きな負荷を受けるこ
とができる。

また、先端側受圧部１ｂの外側には、固定側受は具ｌの
軸心ＩＣの先端部に形成された雄ネジ７に螺合する調節
ナツト８が設けられている。この調節ナツト８を締め付
けるとき、先端側受圧部１ｂが基端側受圧ｉｌ＆方向に
移動し、各層のローラ４ａ、　４ｂはそれぞれの受圧面
に押し付けられ、従動側受圧部２に全くガタがなくなる
。この状態で、固定ナツト９により調節ナツト８をロッ
クすると、従動側受圧部２に取り付けられた従動側プレ
ートは、ＸＹ平面上を自在に移動する。更に、調節ナツ
ト８の周りには、ケージ５よりも外径が大きな弾性リン
グ８ａが取り付けられ、その弾性を利用することにより
フローティング後の調心動作ができるようにしておく。

以上の構成を持つ７０−ティング装置は、第３図及び第
４図に示すように自動工具交換装置の中に配置される。

自動工具交換装置は、ロボットハンドに連結される固定
プレート１０及びこの固定プレート１０に対してフロー
ティングする従動プレー［１とを備え、従動プレー目ｌ
に工具取付テーブル１２を着脱可能とした構造を持つ。

そして、固定プレート１０及び従動プレート１１には、
フローティング装置を挿入するための装着孔１０ａ、ｌ
ｌａをそれぞれ設け、固定側受は具ｌの上端に設けたボ
ルト部１ｄにナツト１ｅを螺合して固定プレー）１０に
一体化する。このとき、従動側受圧部２は、従動プレー
ト１１の装着孔１１ａの内壁にきっちりと嵌まり込む。

第５図は従動プレート１１の内部を示す概略平面図であ
り、フローティング装置及びその他の機器の平面配置を
示している。図示のように、フローティング装置は、従
動プレート１１の中心周りの３ケ所に１２０度の角ピッ
チで配置されている。

また、固定プレート１０に対して従動プレー［１を固定
するため、固定プレー）１０には連結孔１０ｂを開ける
共に従動プレート１１と工具取付プレート１２には複数
の結合軸ｏｂが設けられる。これらの結合軸１１ｂも円
周方向の３ケ所に位置し、結合軸１１ｂをロックするた
めの保持シリンダ１３を固定プレート１０に備えてその
シリンダロッド１３ａを従動プレー［１の中心部に貫通
させている。このシリンダロッド１３ａは先端をテーパ
状としたもので、図において下端まで伸び出たときには
、３個の結合軸１１ｂのそれぞれをロックするロックビ
ン１４を押し出す。すなわち、固定プレーＮＯと従動プ
レート１１との接合面には、スプリング１５ａを収納し
た３個のチャンバ１５をシリンダロッド１３ａを中心と
して放射状に設け、これらのチャンバ１５を突き抜ける
ロックピン１４を配置している。なお、スプリング１５
ａはロックピン１４を中心方向に付勢している。このよ
うな構成によって、シリンダロッド１３ａが伸び出てく
ると、その先端のテーバ部によってロックピン１４が結
合軸１１ｂ方向へ押されて移動する。その結果、第４図
及び第５図に示すように、ロックピン１４が結合軸１１
ｂの周面に係合し、従動ブレー目ｌを固定プレーＮＯに
対して固定する。

更に、従動プレート１１にはフローティング後に固定プ
レートエ２にロックするために、フローティングロック
シリンダ２０が中心周りの３ケ所に配置される。このフ
ローティングロックシリンダ２０は工具取付テーブル１
２の中まで突き出した部分にピストン２１を備えてその
ピストンロッド２１ａを固定プレート１０側に向けてい
る。ピストンロッド２１はコイルスプリング２２によっ
て固定プレーＮＯ側へ付勢され、その先端のテーバ部２
１ｂを固定プレート１０に設けたロックプツシ５２３に
挿入することによって、従動プレー）１１を固定プレー
ト１０にロックする。また、ロックを解除するときは、
作動流体をフローティングロックシリンダ２ｏに供給し
、ピストン２１を第３図において下降させる操作を行な
う。

以上の自動工具交換装置では、工具を工具取付テーブル
１２に装着するとき、位置ずれによって従動プレー目ｌ
は固定プレー目０に対してフローティングする。この動
作は既に詳細に説明したように、第１図の固定側受は具
ｌによるもので、工具を装着するときには、保持シリン
ダ１３のシリンダロッド１３ａを第４図の一点鎖線の位
置に退避させておき、結合軸１１ｂを自由な状態として
装着作業を行なう。また、フローティングロックシリン
ダ２０による固定プレートｌｏと従動プレー目１とのロ
ックを外しておくことも無論である。そして、この装着
の際には、固定側受は具１０機能によって従動プレート
ｌｌが自在に移動し、工具を確実に工具取付テーブル１
２に一体化することができる。

なお、フローティング後には、フローティング装置に備
えた弾性リング８ａの弾性力を利用することによって、
調心機能を持たせることができる。

このため、フローティング後の調心によって固定プレー
）１０と従動プレート１１との位置合ゎせをした後、フ
ローティングロックシリンダ２ｏによってこれらのプレ
ー）１０．１１を互いにロックすれば、高い精度での結
合が可能となる。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、固定側受は
具の受圧面と従動側の受圧面との間にローラを多段に配
置し、これらローラの回転軸を段毎に直交させることに
より、従動側受圧部に連結された従動側プレートがｘＹ
平面を自在に移動する構造としている。このローラは、
受圧面に対する投影面積が従来のボールベアリングに比
較して格段に大きなものである。そのため、固定側と従
動側との間に生じる負荷を支持する耐力は従来のフロー
ティング装置に比較して数倍大きなものとなり、その分
だけフローティング装置を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例のフローティング装置の要部を示
す一部切欠図、第２図は該フローティング装置に組み込
まれるケージを示す平面図、第３図及び第４図はフロー
ティング装置を組み込んだ自動工具交換装置の縦断面図
、第５図はフローティング装置、結合軸及びフローティ
ングロックシリンダ等の機器の配置を示す平面図である
。 ｌ：固定側受は具　　ｌａ：基端側受圧部１ｂ：先端側
受圧部　　ＩＣ＝軸心 １ｄ：ボルト部　　　　ｌｅ：ナット ２：従動側受圧部　　３：中間プレート４ａ：第１群の
ローラ　４ｂ＝第２群のローラ５：ケージ　　　　　５
ａ〜５ｄ：開口部６：ピン　　　　　　７：雄ネジ ８：調節ナツト　　　８ａ：弾性リング９：固定ナツト
　　　１０：固定プレート１０ａ：装着孔　　　　１０
ｂ：連結孔１１：従動プレート　　ｌｌａ：装着孔１１
ｂ：結合軸　　　　１２：工具取付テーブル１３：保持
シリンダ　　１３ａニジリンダロッド１４：ロックピン
　　　１５：チャンバ１５ａ；スプリング ２０：フローティングロックシリンダ ２１：ピストン　　　　２１ａ：ピストンロッド２１ｂ
：テーハ部２２：コイルスプリング２３：ロックプッシ
ュ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、基端側受圧部から突出した軸心に先端側受圧部が装
   着される固定側受け具と、前記基端側受圧部と前記先端
   側受圧部との間の軸心に装着される従動側受圧部と、前
   記基端側受圧部と前記従動側受圧部との間及び前記従動
   側受圧部と前記先端側受圧部との間それぞれに多段に配
   置されたローラ群と、各段のローラを収容する開口部を
   もち、該ローラの回転方向を規制するケージと、上段ロ
   ーラ群と下段ローラ群との間に配置された中間プレート
   とを備えており、上段のローラ及び下段のローラの回転
   方向が直交するように各段のローラを配置したことを特
   徴とするフローティング装置。