JPH07290326A - リモートセンターコンプライアンス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、挿入部材と被挿入部材の挿入作業
を行う場合において、挿入部材と被挿入部材との相対的
ズレを吸収し、挿入作業を容易にならしめるリモートセ
ンターコンプライアンス装置を提供する。 【構成】 固定プレートと可動プレートを３個のボール
ジョイント支持部材で連結すると共に複数個の弾性部材
を設けたリモートセンターコンプライアンス装置を用い
ることにより、挿入部材を被挿入部材へ挿入する精密組
立作業において、挿入部材と被挿入部材とが相対的にズ
レている場合でも、ズレを吸収しながら挿入作業を自動
で行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、挿入部材と被挿入部材
の挿入作業を行う場合において、挿入部材と被挿入部材
との相対的ズレを吸収し、挿入作業を容易にならしめる
リモートセンターコンプライアンス装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、挿入部材を被挿入部材に挿入する
作業に用いる受動型コンプライアンス装置としては、図
７に示す機構が利用されてきた。図７において、１は移
動装置であり、２は把持ハンド、３は挿入部材、４は被
挿入部材である。受動型コンプライアンス装置２０に
は、固定プレート１１と可動プレート１２との間に弾性
部材３２が設けられており、挿入作業において挿入部材
３と被挿入部材４との間に相対ズレがある場合、弾性部
材３２が弾性変形することにより、相対ズレを吸収し、
挿入することが可能となる。

【０００３】次に、一般的に挿入作業において用いられ
ているリモートセンターコンプライアンス装置を図８に
示す。固定プレート１１と可動プレート１２の間には円
周方向に３個以上の弾性部材３３が配され、固定プレー
ト１１への支持位置の径が、可動プレート１２への支持
位置の径より大きく配置されている。このように構成さ
れたリモートセンターコンプライアンス装置３０は、そ
の剛性中心（いわゆるコンプライアンス中心）が点５０
にくるように作用する。すなわち、挿入部材３が被挿入
部材４に接触し、挿入を開始すると相対ズレを吸収する
方向にコンプライアンス中心５０があたかも固定点とな
るように回転モーメントが発生し、挿入部材３と共に把
持ハンド２を介して可動プレート１２を移動させ挿入を
行うことが可能となる。

【０００４】これまで、このような原理を用いたコンプ
ライアンス装置としては、特開平３−９２２８６号公報
に開示されている受動型コンプライアンス機構や実開昭
６０−４３９３号公報に開示されているコンプライアン
ス装置が知られている。特開平３−９２２８６号公報に
開示されている受動型コンプライアンス機構は、固定プ
レートと可動プレートを円筒状の弾性部材により連結し
ているものであり、実開昭６０−４３９３号公報に開示
されているコンプライアンス装置は、固定プレートと可
動プレートを円弧状に変形させた弾性体材により連結し
ているものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
３−９２２８６号公報や実開昭６０−４３９３号公報に
開示された例は、いずれも従来技術で示した基本構造を
応用しているものにすぎず、その原理説明からわかるよ
うにコンプライアンス機能を得るための弾性部材を固定
プレートと可動プレートとを連結するための構造部材と
して用いているため、挿入部材並びに挿入部材を把持す
るためのハンドを垂下支持し、かつ十分なる強度を有す
るためには、弾性部材自身の剛性は、おのずと限定され
ざるを得ないものであって、コンプライアンス機能とし
ての回転剛性も非常に硬いものになってしまう。つま
り、一般的に従来技術のコンプライアンス装置において
は、装置の許容荷重が定められた後には、回転剛性は許
容荷重に応じて２次的に決定されてしまうものである。

【０００６】しかるに挿入作業の際、挿入部材を介して
可動プレートを移動させるためにはこのコンプライアン
ス装置全体の回転剛性に勝る大きな力が必要となる。す
なわち、挿入部材と被挿入部材の相対ズレを吸収する方
向に発生したところの回転モーメントがコンプライアン
ス装置の回転剛性よりも大きなものでなければならず、
十分な回転モーメントを発生し得ない場合には、挿入途
中にカジリが発生し、挿入が不成功となったり、またあ
るいは、挿入部品や被挿入部品へ過剰な力が掛かり破損
させたりする場合がある。

【０００７】またさらに、上述したごとく、従来の装置
においては、固定プレート、可動プレート、弾性部材と
が一体構造となっているためリモートセンターコンプラ
イアンス装置は、一度製作された後には、そのコンプラ
イアンス中心や回転剛性を変更することが不可能であ
り、そのため、挿入作業の対象物が変わる毎に、それに
見合ったコンプライアンス装置を新たに準備する必要が
あった。

【０００８】本発明は、前記従来技術の問題点を簡易な
方法により有利に解決するものであって、挿入部材と被
挿入部材の挿入作業を行う場合において、挿入部材と被
挿入部材との相対的ズレを吸収し、挿入作業を容易にな
らしめるリモートセンターコンプライアンス装置を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、（１）
固定プレートと可動プレートとの間に該固定プレートと
可動プレートの相対誤差を吸収する機能を持つリモート
センターコンプライアンス機構において、固定プレート
と可動プレートを３個以上のボールジョイント支持部材
で連結すると共に複数個の弾性部材を設けたことを特徴
とするリモートセンターコンプライアンス装置、（２）
前記（１）における弾性部材は、交換可能に設けられた
ことを特徴とするリモートセンターコンプライアンス装
置、（３）前記（１）または（２）におけるボールジョ
イント支持部材は、固定プレート及び可動プレートとの
支持位置を移動可能に設けたことを特徴とするリモート
センターコンプライアンス装置である。

【００１０】

【作用、実施例】以下、図面に基づいて本発明を説明す
る。図１は、本発明を例示する平面図、図２はその断面
図、図３は、本発明を用いた挿入動作図である。

【００１１】図１、図２、図３において固定プレート１
１は移動装置１に固定され、これによりリモートセンタ
ーコンプライアンス装置１０全体が移動装置１に懸架さ
れている。可動プレート１２には、挿入部材３を把持す
るための把持ハンド２が支持されており、把持ハンド２
は挿入部材３を把持している。

【００１２】固定プレート１１と可動プレート１２は、
平面円周上に３箇所配設されたボールジョイント支持部
材２１において連結されている。ボールジョイント支持
部材２１は、固定プレート１１への支持位置の径が、可
動プレート１２の支持位置の径より大きく配置されてお
り、軸方向の延長線上の交点が、挿入部材３先端の中心
点５０とほぼ同じ位置となるように構成されている。固
定プレート１１と可動プレート１２の間には、さらにボ
ールジョイント支持部材２１とは別に弾性部材３１が円
周方向に複数個設けられている。従来この弾性部材３１
は、固定プレート１１と可動プレート１２を連結するた
めに、主にゴムなどを特殊な形状に成形したものを用い
ていたが、本発明では、特に限定するものではなくあら
ゆる弾性体を適用できる。例えば一般的な圧縮バネなど
でも十分適用可能である。

【００１３】次に、本発明を用いた挿入動作例を説明す
る。把持ハンド２により把持された挿入部材３は移動装
置１により、被挿入部材４の上部へ移動する。移動装置
１は前記弾性部材３１同様、特に限定するものではな
く、例えば産業用の汎用ロボットでよい。

【００１４】続いて、挿入部材３を移動装置１により下
降させ被挿入部材４の穴入り口部へ挿入接触させる。そ
の際、挿入部材３と被挿入部材４との間に相対的な角度
ズレがある場合、この接触においてコンプライアンス中
心である点５０を中心に回転モーメントが発生する。

【００１５】図４が、この回転モーメントの発生による
挿入状況を示す説明図である。挿入部材３は被挿入部材
４の穴入り口部に接触することにより偶力Ｆ、Ｆが発生
し、反時計方向の回転モーメントＭが生ずる。この、回
転モーメントＭは挿入部材３と被挿入部材４の相対ズレ
を吸収する方向に挿入部材３を傾けようとするものであ
り、この力は固定プレート１１と可動プレート１２を連
接させているボールジョイント支持部材２１を傾動せし
めるとともに、可動プレート１２を介して弾性部材３１
へも伝達され弾性部材３１が挿入部材３と被挿入部材４
の相対ズレを吸収する方向に弾性変形することにより、
挿入を行うことが可能となる。この際、ボールジョイン
ト支持部材２１の長さが一定であり、伸縮しない限り可
動プレート１２の回転運動の中心点は、厳密には回転モ
ーメントＭが働く中心と極わずかに異なるものである
が、挿入作業に障害を生じるようなものではない。

【００１６】挿入作業完了後は、把持ハンド２は挿入部
材３の把持を開放し、移動装置１により退避させる。こ
のとき、リモートセンターコンプライアンス装置１０は
弾性部材３１の復原力により、固定プレート１１と可動
プレート１２との相対的位置関係が初期状態に復帰す
る。

【００１７】このような一連の挿入作業において、対象
作業が同一作業の繰り返しの場合には、それに用いるコ
ンプライアンス装置も単一のもので行うことが可能であ
るが、対象部材の径や把持状態が異なる場合には、挿入
部材３と被挿入部材４の接触により発生する回転モーメ
ントは大小さまざまであり、挿入を成功させるために
は、挿入部材３と被挿入部材４の接触によって発生する
相対ズレを吸収する方向に働く回転モーメントがコンプ
ライアンス装置の回転剛性よりも十分大きなものでなけ
ればならず、単一剛性のコンプライアンス装置では、挿
入作業を行うことが困難となる場合が生じる。この場
合、固定プレート１１と可動プレート１２との間に設け
られたコンプライアンス機能を得るための弾性部材３１
を交換可能に設けることにより、本発明のリモートセン
ターコンプライアンス装置全体の回転剛性を変更するこ
とができる。

【００１８】図５が、弾性部材３１を交換可能とした例
を示す断面図である。弾性部材３１（図ではコイルばね
を示すが、勿論、他の板ばねやエアばね等であってもよ
い）は、予圧された状態で固定座３４、３５により位置
決めされ固定プレート１１並びに可動プレート１２へボ
ルト３６、３７にて固設されている。上述したごとく、
弾性部材３１単体の剛性を変更させたり、または、その
取り付け位置や数量を変更することにより、本発明のリ
モートセンターコンプライアンス装置全体の回転剛性を
変更することができ、挿入対象物に応じ、適切な剛性を
選択することができ、コンプライアンス装置そのものを
交換することなく、あらゆる挿入対象作業に適用するこ
とが可能となる。

【００１９】またさらには、挿入部材の長さや把持ハン
ドの把持位置が変更された場合には、コンプライアンス
中心５０の位置を変更する必要があるが、この場合に
は、ボールジョイント支持部材２１の固定プレート１１
への取り付け位置や可動プレート１２への取り付け位置
を移動させることによりコンプライアンス中心５０の位
置を任意の位置に変更することが可能となる。

【００２０】図６が、ボールジョイント支持部材２１を
移動可能とした例を示す断面図である。ボールジョイン
ト支持部材２１の固定プレート１１との支持部分２２は
送りネジ２４が設けられており、送りネジ２４は固定プ
レート１１へ固設されているブラケット２６を貫通し、
ブラケット２６の両側からナット２８ａ、２８ｂにより
固定されている。可動プレート１２との支持部分２３も
同様にボールジョイント支持部材２１に設けられた送り
ネジ２５が可動プレート１２に固設されたブラケット２
７を貫通し、ブラケット２７の両側からナット２９ａ、
２９ｂにより固定されている。ナット２８ａ、２９ａ並
びにナット２８ｂ、２９ｂを回転させることによりボー
ルジョイント支持部材２１の各々の支持部材２２、２３
は送りネジ２４、２５とともに固定プレート１１並びに
可動プレート１２上を矢印５２、５３の方向に平行移動
する。このことにより、ボールジョイント支持部材２１
の支持位置が変更され、コンプライアンス中心５０の位
置が矢印５１方向の任意の位置に変更することが可能と
なる。すなわち、挿入部材３や把持ハンド２が変更され
た場合でもコンプライアンス中心を任意に変更すること
ができ、種々の対象部材への対応が可能となる。

【００２１】以上、弾性部材３１を交換可能とし、さら
に、ボールジョイント支持部材２１の支持位置を移動可
能とすることにより、あらゆる挿入対象作業を一つのリ
モートコンプライアンス装置にて確実に実施することが
可能となる。

【００２２】尚、本発明を例示した図は、挿入作業にお
いて、挿入部材３を軸部材としてまた、被挿入部材４を
穴部材として例示しているが、これは特にこだわるもの
ではなく、逆の状態、すなわち挿入部材を穴部材、被挿
入部材を軸部材としても何等差し支えない。

【００２３】

【発明の効果】以上、本発明によれば、挿入部材を被挿
入部材へ挿入する精密組立作業において、挿入部材と被
挿入部材とが相対的にズレている場合でも、ズレを吸収
しながら確実に挿入作業を自動で行うことができ、これ
まで、熟練を要していた作業が機械に代替され省力化を
図ることができる。また、挿入側の穴部材を予め加熱膨
張させ、被挿入側の軸部材へ挿入する、いわゆる焼き嵌
め作業が機械化でき安全性の面でも顕著な効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を例示する平面図。

【図２】本発明を例示する断面図。

【図３】本発明を用いた挿入動作図。

【図４】本発明を用いた挿入状況を示す説明図。

【図５】本発明に係る弾性部材を例示する断面図。

【図６】本発明に係るボールジョイント支持部材を例示
する断面図。

【図７】従来の受動型コンプライアンス装置の概念図。

【図８】従来のリモートセンターコンプライアンス装置
の概念図。

【符号の説明】

１ 移動装置 ２ 把持ハンド ３ 挿入部材 ４ 被挿入部材 １０ リモートセンターコンプライアンス装置 １１ 固定プレート １２ 可動プレート ２０ 受動型コンプライアンス装置 ２１ ボールジョイント支持部材 ２２ 支持部分 ２３ 支持部分 ２４ 送りネジ ２５ 送りネジ ２６ ブラケット ２７ ブラケット ２８ａ ナット ２８ｂ ナット ２９ａ ナット ２９ｂ ナット ３０ リモートセンターコンプライアンス装置 ３１ 弾性部材 ３２ 弾性部材 ３３ 弾性部材 ３４ 固定座 ３５ 固定座 ３６ ボルト ３７ ボルト ５０ コンプライアンス中心

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定プレートと可動プレートとの間に該
   固定プレートと可動プレートの相対誤差を吸収する機能
   を持つリモートセンターコンプライアンス機構におい
   て、固定プレートと可動プレートを３個以上のボールジ
   ョイント支持部材で連結すると共に複数個の弾性部材を
   設けたことを特徴とするリモートセンターコンプライア
   ンス装置。
2. 【請求項２】 弾性部材は、交換可能に設けられたこと
   を特徴とする請求項１記載のリモートセンターコンプラ
   イアンス装置。
3. 【請求項３】 ボールジョイント支持部材は、固定プレ
   ート及び可動プレートとの支持位置を移動可能に設けた
   ことを特徴とする請求項１または２記載のリモートセン
   ターコンプライアンス装置。