JPH06297378A - コンプライアンス機構 - Google Patents
コンプライアンス機構Info
- Publication number
- JPH06297378A JPH06297378A JP9174993A JP9174993A JPH06297378A JP H06297378 A JPH06297378 A JP H06297378A JP 9174993 A JP9174993 A JP 9174993A JP 9174993 A JP9174993 A JP 9174993A JP H06297378 A JPH06297378 A JP H06297378A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spring
- springs
- center plate
- plate
- sliders
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- Granted
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- Jigs For Machine Tools (AREA)
- Automatic Assembly (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ２つの物体を連結する継ぎ手機構の一種であ
って、２つの物体の一方または双方に外力が作用した場
合に相対位置が３自由度に渡って大幅に調整可能となる
コンプライアンス機構を提供する。 【構成】 複数の垂直軸ばねと水平軸ばね及び各ばねの
両端に設定したスライダを組み合わすことにより３自由
度の位置方向における相対位置調整の可動範囲を拡大す
ることが可能となる。
って、２つの物体の一方または双方に外力が作用した場
合に相対位置が３自由度に渡って大幅に調整可能となる
コンプライアンス機構を提供する。 【構成】 複数の垂直軸ばねと水平軸ばね及び各ばねの
両端に設定したスライダを組み合わすことにより３自由
度の位置方向における相対位置調整の可動範囲を拡大す
ることが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、おもにロボットアーム
などを用いて組立、保守作業や接触を伴う検査作業を行
う場合に用いるコンプライアンス機構に関するものであ
る。
などを用いて組立、保守作業や接触を伴う検査作業を行
う場合に用いるコンプライアンス機構に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、ロボット作業と関連した分野で
は、ＲＣＣ（リモートセンタコンプライアンス）デバイ
スがあった。この機構はロボットでピンなどの挿入作業
を行う際にロボットの手首に取付けるもので、３点支持
のばねにより手首部と手先部が連結している構造となっ
ていた。ロボット作業では、手先に把持されたピンに作
用した反力によりＲＣＣデバイス内部のばねが変形して
穴に対する工具の位置と姿勢の誤差を吸収する機能があ
った。
は、ＲＣＣ（リモートセンタコンプライアンス）デバイ
スがあった。この機構はロボットでピンなどの挿入作業
を行う際にロボットの手首に取付けるもので、３点支持
のばねにより手首部と手先部が連結している構造となっ
ていた。ロボット作業では、手先に把持されたピンに作
用した反力によりＲＣＣデバイス内部のばねが変形して
穴に対する工具の位置と姿勢の誤差を吸収する機能があ
った。
【０００３】また、コンプライアンス継ぎ手として、特
開平２−２２９９３１号公報に記載されているように可
動板と固定板の２枚の板を複数のばねと各ばねの中心を
通る支持棒により支持することにより、２つの板に固定
された物体同士を連結する機構があった。図４にこの構
成を示す。各板には支持棒の径と比較して一定量だけ大
きいが支持棒頭部よりは小さい径を持つ穴部を有してお
り、この穴部と支持棒との径の間に隙間がある。そのた
め可動板に面内方向の力が作用すると可動板に対して直
角であった支持棒が傾くため面内方向に可動となってい
る。またばねによる伸縮方向にも可動であるため、任意
の向きに平行移動・回転が可能となっている。
開平２−２２９９３１号公報に記載されているように可
動板と固定板の２枚の板を複数のばねと各ばねの中心を
通る支持棒により支持することにより、２つの板に固定
された物体同士を連結する機構があった。図４にこの構
成を示す。各板には支持棒の径と比較して一定量だけ大
きいが支持棒頭部よりは小さい径を持つ穴部を有してお
り、この穴部と支持棒との径の間に隙間がある。そのた
め可動板に面内方向の力が作用すると可動板に対して直
角であった支持棒が傾くため面内方向に可動となってい
る。またばねによる伸縮方向にも可動であるため、任意
の向きに平行移動・回転が可能となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のＲＣＣデバイス
では、３点支持のばねによる位置誤差修正可能範囲はわ
ずかであり、連結物体への過大な力の発生を吸収する効
果を有するが、位置誤差の大きい場合などには適用でき
ない。例えば、組立作業でも比較的位置精度良く位置決
めされたロボットの手先の数ミリ程度の位置決め誤差を
調整する場合には適用できるが、遠隔操作ロボットによ
って挿入など組立作業を行う場合には、位置決め誤差は
数センチに及ぶ適用不可能である。
では、３点支持のばねによる位置誤差修正可能範囲はわ
ずかであり、連結物体への過大な力の発生を吸収する効
果を有するが、位置誤差の大きい場合などには適用でき
ない。例えば、組立作業でも比較的位置精度良く位置決
めされたロボットの手先の数ミリ程度の位置決め誤差を
調整する場合には適用できるが、遠隔操作ロボットによ
って挿入など組立作業を行う場合には、位置決め誤差は
数センチに及ぶ適用不可能である。
【０００５】また第４図に示す従来のコンプライアンス
継ぎ手ではばねの伸縮方向自体は一方向であり、固定板
の平行方向に穴部と軸との隙間があるため支持棒が傾
き、ばねがせん断方向に変形して余分なトルクがばねに
作用するため、伸縮方向の安定性や、伸縮方向の本来の
ばね効果に悪影響を及ぼす。またばねの伸縮方向に比較
してばねをせん断方向に変形させるには、より大きな力
を必要とするため、任意の位置方向について希望のばね
効果（硬さ）に設定することは難しい。さらにばねのせ
ん断方向に力が作用した場合余分なトルクが発生するの
でせん断方向以外の姿勢方向に回転移動するといった課
題があった。
継ぎ手ではばねの伸縮方向自体は一方向であり、固定板
の平行方向に穴部と軸との隙間があるため支持棒が傾
き、ばねがせん断方向に変形して余分なトルクがばねに
作用するため、伸縮方向の安定性や、伸縮方向の本来の
ばね効果に悪影響を及ぼす。またばねの伸縮方向に比較
してばねをせん断方向に変形させるには、より大きな力
を必要とするため、任意の位置方向について希望のばね
効果（硬さ）に設定することは難しい。さらにばねのせ
ん断方向に力が作用した場合余分なトルクが発生するの
でせん断方向以外の姿勢方向に回転移動するといった課
題があった。
【０００６】本発明の目的は、連結する２物体間の相対
位置関係を３自由度に渡って、大幅に調整可能なコンプ
ライアンス機構を提供することにある。
位置関係を３自由度に渡って、大幅に調整可能なコンプ
ライアンス機構を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、２つの
物体を連結するときに使用する継ぎ手機構であって、第
１の物体側にある支柱及び支柱によって固定された２つ
の支持板と、第２の物体側にあり前記２つの支持板の中
間部に位置する中心部に位置する中心部がくり貫かれた
中心板と、前記２つの支持板と前記中心板とを連結する
複数のばねと、該ばねの２つの支持板側にはばねの一端
を固定するために設けられた同方向に可動する複数のス
ライダと、中心板側には前記のスライダと直交する方向
に可動する複数のスライダとが設けられ、前記支柱と前
記中心板とを結ぶ互いに伸縮方向が直交する複数のばね
と、該支柱と中心板とを結ぶばねの中心板側には中心板
のくり貫かれた側面に板厚と垂直方向に可動するように
設置した複数のスライダと、支柱側のばねを固定するた
めに設けられた支柱軸方向と並行に可動する複数のスラ
イダとを具備することを特徴とするコンプライアンス機
構が得られる。
物体を連結するときに使用する継ぎ手機構であって、第
１の物体側にある支柱及び支柱によって固定された２つ
の支持板と、第２の物体側にあり前記２つの支持板の中
間部に位置する中心部に位置する中心部がくり貫かれた
中心板と、前記２つの支持板と前記中心板とを連結する
複数のばねと、該ばねの２つの支持板側にはばねの一端
を固定するために設けられた同方向に可動する複数のス
ライダと、中心板側には前記のスライダと直交する方向
に可動する複数のスライダとが設けられ、前記支柱と前
記中心板とを結ぶ互いに伸縮方向が直交する複数のばね
と、該支柱と中心板とを結ぶばねの中心板側には中心板
のくり貫かれた側面に板厚と垂直方向に可動するように
設置した複数のスライダと、支柱側のばねを固定するた
めに設けられた支柱軸方向と並行に可動する複数のスラ
イダとを具備することを特徴とするコンプライアンス機
構が得られる。
【０００８】
【作用】本発明では、各ばねの両端にスライダを設置し
ているため、各ばねのせん断方向に力が作用するとばね
がせん断方向に変形する前にスライダによりばねが移動
する。従ってせん断方向に力が作用しても発生するトル
クが大幅に減少するため、伸縮方向の安定性や、伸縮方
向の本来のばね効果に与える悪影響が軽減され、発生し
たトルクによって生じる姿勢方向への回転移動量も減少
する。せん断方向への移動量も容易に数センチオーダに
調整可能である。また中心板に対して板厚方向のみなら
ず、面内方向にも伸縮ばねを設置しているため、従来方
式と比較して、任意の位置方向のばね効果（硬さ）を容
易に希望の値に設定することが可能である。
ているため、各ばねのせん断方向に力が作用するとばね
がせん断方向に変形する前にスライダによりばねが移動
する。従ってせん断方向に力が作用しても発生するトル
クが大幅に減少するため、伸縮方向の安定性や、伸縮方
向の本来のばね効果に与える悪影響が軽減され、発生し
たトルクによって生じる姿勢方向への回転移動量も減少
する。せん断方向への移動量も容易に数センチオーダに
調整可能である。また中心板に対して板厚方向のみなら
ず、面内方向にも伸縮ばねを設置しているため、従来方
式と比較して、任意の位置方向のばね効果（硬さ）を容
易に希望の値に設定することが可能である。
【０００９】
【実施例】図１を用いてまず具体的な構成例について説
明する。尚、ここでは、方向を指定する場合に図１
（ａ）における紙面の向きを指すこととする。
明する。尚、ここでは、方向を指定する場合に図１
（ａ）における紙面の向きを指すこととする。
【００１０】同図（ａ）は、本機構の正面を、同図
（ｂ）は正面から見て水平方向に切った断面を示してい
る。図に示す機構は２つの物体Ａ８と物体Ｂ９を連結す
るときに使用する継ぎ手機構である。
（ｂ）は正面から見て水平方向に切った断面を示してい
る。図に示す機構は２つの物体Ａ８と物体Ｂ９を連結す
るときに使用する継ぎ手機構である。
【００１１】物体Ａ８側にある支柱１０及び支柱１０に
よって固定された２つの支持板２６、２７と、物体Ｂ９
側にあり前記２つの支持板２６、２７の中間部に位置す
る中心部がくり貫かれた中心板２５の間を計１２本ばね
によって連結している。この中で支持板２６、２７と中
心板２５とを連結する垂直軸ばね１１は計８本あり、各
垂直軸ばねと中心板２５とを紙面に向かって垂直方向に
可動な中心板固定スライダＡ３１を介して接続されてい
る。一方各垂直ばね１１の他端は、支持板２６、または
２７と紙面に対し左右方向に可動となる支持板固定スラ
イダ５１に接続されている。支柱１０と中心板２５とを
結ぶ水平軸ばね２１は計４本あり、そのうちの２本は、
紙面の左右方向に、残りの２本は紙面に垂直方向に可動
になるように設置している。この４本の水平軸ばね２１
と中心板２５とは中心板固定スライダＢ４１により接続
され、支柱１０とは支柱固定スライダ４５により接続さ
れている。支柱固定スライダ４５は、紙面の上下方向に
可動であり、中心板固定スライダＢ４１のうち１組は紙
面垂直、もう一組は紙面の左右方向に可動となるように
設置している。
よって固定された２つの支持板２６、２７と、物体Ｂ９
側にあり前記２つの支持板２６、２７の中間部に位置す
る中心部がくり貫かれた中心板２５の間を計１２本ばね
によって連結している。この中で支持板２６、２７と中
心板２５とを連結する垂直軸ばね１１は計８本あり、各
垂直軸ばねと中心板２５とを紙面に向かって垂直方向に
可動な中心板固定スライダＡ３１を介して接続されてい
る。一方各垂直ばね１１の他端は、支持板２６、または
２７と紙面に対し左右方向に可動となる支持板固定スラ
イダ５１に接続されている。支柱１０と中心板２５とを
結ぶ水平軸ばね２１は計４本あり、そのうちの２本は、
紙面の左右方向に、残りの２本は紙面に垂直方向に可動
になるように設置している。この４本の水平軸ばね２１
と中心板２５とは中心板固定スライダＢ４１により接続
され、支柱１０とは支柱固定スライダ４５により接続さ
れている。支柱固定スライダ４５は、紙面の上下方向に
可動であり、中心板固定スライダＢ４１のうち１組は紙
面垂直、もう一組は紙面の左右方向に可動となるように
設置している。
【００１２】図２に本発明のコンプラインス機構の実施
例としてロボットがはめ合わせ作業を行う場合を例にと
って説明する。図に示すようにロボットアーム３には、
コンプライアンス機構４を介してロボットハンド５が接
続されており、ロボットハンド５には、作業対象Ａ１が
把持されている。
例としてロボットがはめ合わせ作業を行う場合を例にと
って説明する。図に示すようにロボットアーム３には、
コンプライアンス機構４を介してロボットハンド５が接
続されており、ロボットハンド５には、作業対象Ａ１が
把持されている。
【００１３】作業対象Ａ１にはボス６が取り付けられて
おり、作業対象Ｂ２に設置されたコーンガイド７により
機械的に誘導されて作業対象Ａ１と作業対象Ｂ２が連結
する作業を想定する。
おり、作業対象Ｂ２に設置されたコーンガイド７により
機械的に誘導されて作業対象Ａ１と作業対象Ｂ２が連結
する作業を想定する。
【００１４】ロボット３が作業対象Ａ１を移動してボス
６がコーンガイド７の内部に誘導されると、図３に示す
ようにボス６がコーンガイド７の壁に衝突して紙面に水
平方向に反力Ｆを受ける。このときコンプライアンス機
構４の内部の支柱１０にも力Ｆが作用して水平軸バネ２
２が伸び、水平軸バネ２１が縮む。
６がコーンガイド７の内部に誘導されると、図３に示す
ようにボス６がコーンガイド７の壁に衝突して紙面に水
平方向に反力Ｆを受ける。このときコンプライアンス機
構４の内部の支柱１０にも力Ｆが作用して水平軸バネ２
２が伸び、水平軸バネ２１が縮む。
【００１５】同様に支持板２６、２７にも力Ｆが作用す
るが、このとき支持板固定スライダ３１が移動するた
め、摩擦力が小さい場合は垂直軸ばね１１自体はあまり
移動しない。従って力Ｆによるエネルギーをこれらの垂
直軸ばねが蓄える量はわずかとなり、水平軸ばね２１、
２２と反力が釣り合うところで、静止することになる。
すなわち、水平軸ばね２１、２２と支持板固定スライダ
３１の共通の動作ストロークの範囲内で作業対象Ａ１と
作業対象Ｂ２の位置関係が調整可能となることがわか
る。
るが、このとき支持板固定スライダ３１が移動するた
め、摩擦力が小さい場合は垂直軸ばね１１自体はあまり
移動しない。従って力Ｆによるエネルギーをこれらの垂
直軸ばねが蓄える量はわずかとなり、水平軸ばね２１、
２２と反力が釣り合うところで、静止することになる。
すなわち、水平軸ばね２１、２２と支持板固定スライダ
３１の共通の動作ストロークの範囲内で作業対象Ａ１と
作業対象Ｂ２の位置関係が調整可能となることがわか
る。
【００１６】紙面に対して上下、前後方向についても同
様に垂直ばね、水平軸ばねがスライドするため、最大各
ばねとスライダのストロークの共通範囲で相対位置の調
整が可能となる。従ってロボットアーム３の位置決めが
ラフに行われても、ボス６がコーンガイド７の壁を滑っ
て作業対象Ａ１と作業対象Ｂ２の接合が容易に実行でき
ることがわかる。これらの共通の動作ストロークは数セ
ンチオーダに設定することは容易であり、相対位置の調
整可能範囲は従来の機構に比べ大幅に調整可能となって
いる。
様に垂直ばね、水平軸ばねがスライドするため、最大各
ばねとスライダのストロークの共通範囲で相対位置の調
整が可能となる。従ってロボットアーム３の位置決めが
ラフに行われても、ボス６がコーンガイド７の壁を滑っ
て作業対象Ａ１と作業対象Ｂ２の接合が容易に実行でき
ることがわかる。これらの共通の動作ストロークは数セ
ンチオーダに設定することは容易であり、相対位置の調
整可能範囲は従来の機構に比べ大幅に調整可能となって
いる。
【００１７】なお、本実施例では、上下の支持板は各４
個づつの垂直軸ばねを用いているが、３個以上であれ
ば、同様の効果があり、支柱も４個の水平軸ばねで支持
しているが、同様にスライダと組み合わせれば、２個ま
たは４個以上の水平軸ばねを用いることは当然可能であ
り、同様の効果が期待される。
個づつの垂直軸ばねを用いているが、３個以上であれ
ば、同様の効果があり、支柱も４個の水平軸ばねで支持
しているが、同様にスライダと組み合わせれば、２個ま
たは４個以上の水平軸ばねを用いることは当然可能であ
り、同様の効果が期待される。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、直動スライダと圧縮ば
ねの組み合わせによりばね自体を可動としているため、
動作ストロークの大きいばねとスライダを用いれば、位
置方向の３自由度に渡って、本機構によって連結された
２つの物体間の相対位置関係をばね特性に従い大幅に調
整可能となる。これにより位置決め精度の低いロボット
アームやロボットアームを遠隔操縦してはめ合わせ作業
を行う場合や凹凸や曲面のある壁への倣い動作を力制御
することなく実現可能となる。またばねの伸縮方向に比
較してばねをせん断方向に変形する割合が少ないため、
余分なトルクが発生することによりせん断方向以外の姿
勢方向に移動するといった問題も大幅に解消される。さ
らに、従来と比較して、各位置方向に伸縮するばねを設
けているため、任意の位置方向のばね効果（硬さ）を容
易に希望の値に設定することが可能となっている。
ねの組み合わせによりばね自体を可動としているため、
動作ストロークの大きいばねとスライダを用いれば、位
置方向の３自由度に渡って、本機構によって連結された
２つの物体間の相対位置関係をばね特性に従い大幅に調
整可能となる。これにより位置決め精度の低いロボット
アームやロボットアームを遠隔操縦してはめ合わせ作業
を行う場合や凹凸や曲面のある壁への倣い動作を力制御
することなく実現可能となる。またばねの伸縮方向に比
較してばねをせん断方向に変形する割合が少ないため、
余分なトルクが発生することによりせん断方向以外の姿
勢方向に移動するといった問題も大幅に解消される。さ
らに、従来と比較して、各位置方向に伸縮するばねを設
けているため、任意の位置方向のばね効果（硬さ）を容
易に希望の値に設定することが可能となっている。
【００１９】以上述べたように本発明によれば可動調整
範囲が狭いという従来の機構の持っていた問題点を解消
する適用作業範囲の広いコンプライアンス機構が得られ
る。
範囲が狭いという従来の機構の持っていた問題点を解消
する適用作業範囲の広いコンプライアンス機構が得られ
る。
【図１】本発明のコンプライアンス機能の構成を示した
図である。
図である。
【図２】実施例としてロボットアームによる２つの物体
の連結作業を示した図である。
の連結作業を示した図である。
【図３】コンプライアンス機構に力が作用した場合のば
ねの動作を説明した図である。
ねの動作を説明した図である。
【図４】従来のコンプライアンス機構の一例を示した図
である。
である。
【符号の説明】 １ 作業対象Ａ ２ 作業対象Ｂ ３ ロボットアーム ４ コンプライアンス機構 ５ ロボットハンド ６ ボス ７ コーンガイド ８ 物体Ａ ９ 物体Ｂ １０ 支柱 １１ 垂直軸バネ ２１ 水平軸バネ ２５ 中心板 ２６ 支持板（上） ２７ 支持板（下） ３１ 中心板固定スライダＡ ４１ 中心板固定スライダＢ ４５ 支柱固定スライダ ５１ 支持板固定スライダ
Claims (1)
- 【請求項１】 ２つの物体を連結するときに使用する継
ぎ手機構であって、第１の物体側にある支柱及び支柱に
よって固定された２つの支持板と、第２の物体側にあり
前記２つの支持板の中間部に位置する中心部がくり貫か
れた中心板と、前記２つの支持板と前記中心板とを連結
する複数のばねと、該ばねの２つの支持板側にはばねの
一端を固定するために設けられた同方向に可動する複数
のスライダと、中心板側には前記のスライダと直交する
方向に可動する複数のスライダとが設けられ、前記支柱
と前記中心板とを結ぶ互いに伸縮方向が直交する複数の
ばねと、該支柱と中心板とを結ぶばねの中心板側には中
心板のくり貫かれた側面に板厚と垂直方向に可動するよ
うにした複数のスライダと、支柱側のばねを固定するた
めに設けた支柱軸方向と並行に可動する複数のスライダ
とを具備することを特徴とするコンプライアンス機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9174993A JPH0790488B2 (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | コンプライアンス機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9174993A JPH0790488B2 (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | コンプライアンス機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06297378A true JPH06297378A (ja) | 1994-10-25 |
| JPH0790488B2 JPH0790488B2 (ja) | 1995-10-04 |
Family
ID=14035186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9174993A Expired - Fee Related JPH0790488B2 (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | コンプライアンス機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0790488B2 (ja) |
Cited By (12)
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|---|---|---|---|---|
| JPH08268553A (ja) * | 1995-03-30 | 1996-10-15 | Meinan Mach Works Inc | ベニヤ単板持ち上げ装置 |
| WO1999042259A1 (en) * | 1998-02-18 | 1999-08-26 | University College London | Compliant interface device |
| JP2003231032A (ja) * | 2002-02-12 | 2003-08-19 | Honda Motor Co Ltd | ワークの位置決めクランプ装置 |
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| EP4252960A1 (fr) | 2022-03-30 | 2023-10-04 | Allegrini Techniques d'Assemblage | Dispositif d'auto-centrage pour matériel d'assemblage industriel |
-
1993
- 1993-04-20 JP JP9174993A patent/JPH0790488B2/ja not_active Expired - Fee Related
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