JPH0780731A - 芯ずれ修正機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 相手部材11の軸穴12に対する軸体13の挿入方
向に拘わらず、確実な挿入動作を実現出来る芯ずれ修正
機構を提供する。 【構成】 軸体13の挿入方向へ駆動される支持フレーム
２と、支持フレーム２に摺動可能に嵌まった可動フレー
ム３との間に、可動フレーム３を挿入方向へ押圧するエ
アシリンダー８が介在している。可動フレーム３にはコ
ンプライアンス軸４が偏心移動可能に支持され、該コン
プライアンス軸４の先端部に軸体13が保持される。又、
コンプライアンス軸４にはテーパ片42、支持フレーム２
にはテーパ片42が密着可能なテーパ面21を形成して、コ
ンプライアンス軸４を基準姿勢に保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動組立て作業におい
て、軸体を相手部材の軸穴に挿入する際の芯ずれを修正
する機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、斯種芯ずれ修正機構として、図４
(ａ)(ｂ)に示す如きＲＣＣ(Remote Center Compliance)
ハンドが知られている。自動組立てロボット等のマニピ
ュレータに取り付けられた作動軸(１)の先端部に、剛体
の支持フレーム(20)が固定され、該支持フレーム(20)に
は、複数のバネ(50)を介して把持機構(70)が連結されて
いる。

【０００３】上記ＲＣＣハンドを用いて、軸体(13)を相
手部材(11)の軸穴(12)へ挿入する際は、把持機構(70)に
よって軸体(13)を把持した状態で、作動軸(１)を相手部
材(11)の軸穴(12)へ向けて降下させる。この際、図４
(ｂ)の如く相手部材(11)の軸穴(12)の軸芯Ａが傾斜し、
或いは作動軸(１)の軸芯Ｃから僅かにずれていると、軸
体(13)は軸穴(12)へスムーズに挿入されず、図示の如く
軸体(13)の先端部が軸穴(12)入口の面取り部分に当るこ
とになる。

【０００４】この状態で更に作動軸(１)が降下すると、
軸体(13)の先端部には軸穴(12)の面取り部分からの反力
が作用して、該反力の水平方向分力によって各バネ(50)
が水平方向へ弾性変位し、軸体(13)は図示の如く傾斜す
る。そして、この姿勢で更に作動軸(１)が降下すること
によって、軸体(13)が軸穴(12)内へ滑り込むのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のＲＣ
Ｃハンドによって、図５の如く水平の軸穴(12)へ軸体(1
3)を挿入せんとした場合、把持機構(70)及び軸体(13)の
重量がバネ(50)に作用して、バネ(50)が垂直方向に弾性
変位し、軸体(13)の軸芯Ｃは図示の如く軸穴(12)の軸芯
Ａに対して大きく傾斜することになる。

【０００６】この傾斜を抑制するには、弾性係数の大き
なバネ(50)を採用すればよいが、この場合、相手部材(1
1)の軸穴(12)に位置或いは姿勢の誤差があると、軸体(1
3)が軸穴(12)に嵌入する際に、バネ(50)の大きな弾性反
発力が軸体(13)に作用する。一般に大重量の軸体(13)は
強度が高いが、軽量の軸体(13)は強度が低く、前記の如
く大きな力が軽量の軸体(13)に作用すると、軸体(13)が
損傷する虞れがある。

【０００７】本発明の目的は、軸体の挿入方向に拘わら
ず、軸体の自重による軸芯のずれがなく、確実な挿入動
作を実現出来る芯ずれ修正機構を提供することである。

【０００８】

【課題を解決する為の手段】本発明に係る芯ずれ修正機
構は、軸体(13)の挿入方向へ駆動される支持フレーム
(２)と、支持フレーム(２)に前記挿入方向に沿って摺動
可能に嵌まった可動フレーム(３)と、支持フレーム(２)
と可動フレーム(３)の間に介在して可動フレーム(３)を
前記挿入方向へ所定の流体圧力で押圧する流体式往復機
構と、可動フレーム(３)に対して偏心移動可能に支持さ
れたコンプライアンス軸(４)と、コンプライアンス軸
(４)の先端部に設けられて軸体(13)を保持する保持手段
とを具えている。又、コンプライアンス軸(４)と支持フ
レーム(２)の係合部には、支持フレーム(２)に対するコ
ンプライアンス軸(４)の前記挿入方向の相対移動によっ
て互いに当接して、コンプライアンス軸(４)を支持フレ
ーム(２)に対して基準姿勢に保持するための一対の基準
面が形成されている。

【０００９】具体的構成において、流体式往復機構は、
駆動源となる流体の圧力を可変設定するための圧力調整
装置に連繋され、軸体(13)の重量に応じて流体圧力を調
整することが可能である。

【００１０】

【作用】流体式往復機構は、所定圧力の流体の供給によ
って駆動され、可動フレーム(３)を相手部材(11)側へ押
圧する。これに伴ってコンプライアンス軸(４)の基準面
が支持フレーム(２)の基準面に当接し、コンプライアン
ス軸(４)が基準姿勢に保持される。この際、軸体(13)の
挿入方向が水平で、軸体(13)の重量がコンプライアンス
軸(４)に作用したとしても、コンプライアンス軸(４)は
前記流体圧力によって基準姿勢に保持されているから、
軸体(13)は水平姿勢を維持する。

【００１１】軸体(13)の挿入動作において、挿入方向が
垂直の場合、軸体(13)と相手部材(11)の軸穴(12)の間に
芯ずれが存在する状態で、作動軸(１)を軸穴(12)に向か
って移動させると、先ず軸体(13)の先端部が軸穴(12)の
内壁に当る。更に作動軸(１）を挿入方向へ移動させる
と、軸穴（１２）内壁からの反力がコンプライアンス軸
(４)を介して可動フレーム(３)に作用する。そして該反
力の挿入方向分力によって、可動フレーム(３)は、流体
式往復機構の押圧力に抗して反挿入方向へ、支持フレー
ム(２)に対して相対的に移動することになる。

【００１２】これに伴って、コンプライアンス軸(４)も
支持フレーム(２)に対して反挿入方向へ相対移動し、コ
ンプライアンス軸(４)と支持フレーム(２)の基準面が互
いに離脱して、コンプライアンス軸(４)は、水平面内で
の偏心移動が可能となる。そして前記軸穴(12)内壁から
の反力の内、挿入方向とは直交する方向の分力によっ
て、コンプライアンス軸(４)が偏心移動し、更に作動軸
(１)を挿入方向へ移動させることによって、軸体(13)が
相手部材(11)へ滑り込むのである。挿入方向が水平の場
合の動作も同様である。

【００１３】上記具体的構成において、流体式往復機構
の流体圧力を軸体(13)の重量に応じて調整することは容
易であり、これによって種々の重量を有する軸体(13)の
挿入動作に柔軟に適応することが可能である。

【００１４】

【発明の効果】本発明に係る芯ずれ修正機構によれば、
軸体の挿入方向が水平方向の場合にも、流体式往復機構
の流体圧力を、コンプライアンス軸(４)を基準姿勢に保
持出来る適正な大きさに設定することによって、軸体の
自重による軸芯のずれを防止出来、確実な挿入動作を実
現することが出来る。

【００１５】

【実施例】本発明の一実施例につき、図面に沿って詳述
する。図１及び図２(ａ)(ｂ)は挿入方向が垂直の場合を
示し、図３(ａ)(ｂ)は挿入方向が水平の場合を示してい
る。図１において、作動軸(１)の下端部には支持フレー
ム(２)が固定され、該支持フレーム(２)の内部には、ガ
イドレール(22)によって垂直方向の摺動が案内された可
動フレーム(３)が収容されている。

【００１６】支持フレーム(２)の天井壁にはエアシリン
ダー(８)が下向きに取り付けられており、該エアシリン
ダー(８)の出力軸は可動フレーム(３)に連結固定されて
いる。エアシリンダー(８)には、圧縮空気を供給するた
めの空気配管(81)、空気圧力を調整するための電空レギ
ュレータ(82)を介して、エアコンプレッサー(83)が連結
され、電空レギュレータ(82)の圧力調整動作は制御装置
(９)からの制御信号Ｃによって行なわれる。

【００１７】可動フレーム(３)の内部には、複数本のコ
ンプライアンス軸(４)が水平面内にて偏心移動可能に配
備されており、各コンプライアンス軸(４)に固定したフ
ランジ(43)が、上下一対のコイルバネ(５)(５)を介して
可動フレーム(３)に連結されている。これによって、各
コンプライアンス軸(４)はコイルバネ(５)(５)に張架さ
れて、バネ張力の吊り合う中心位置にて弾性支持される
ことになる。又、コンプライアンス軸(４)には、下向き
に縮径するテーパ片(42)が形成されると共に、支持フレ
ーム(２)には、コンプライアンス軸(４)の貫通部に、テ
ーパ片(42)が密着可能なテーパ面(21)が形成されてお
り、テーパ片(42)がテーパ面(21)に密着した状態で、コ
ンプライアンス軸(４)は基準姿勢をとると同時に、前記
中心位置に設置されることになる。

【００１８】コンプライアンス軸(４)の下端にはハンド
取付部(６)が固定され、該ハンド取付部(６)に、複数の
指片(71)を具えたハンド(７)が取り付けられている。こ
れらの指片(71)によって図２の如く軸体(13)を把持する
ことが可能である。

【００１９】図２(ａ)(ｂ)は、相手部材(11)の軸穴(12)
の軸芯が垂直から僅かに傾斜している場合に、軸体(13)
を軸穴(12)へ垂直方向に挿入するときの動作を表わして
いる。図２(ａ)の如く挿入動作の開始時には、所定圧力
の圧縮空気をエアシリンダー(８)へ供給することによっ
て、可動フレーム(３)が下方へ押圧され、コンプライア
ンス軸(４)のテーパ片(42)が支持フレーム(２)のテーパ
面(21)へ圧接される。この結果、コンプライアンス軸
(４)は基準姿勢に保持されることになる。

【００２０】この状態で作動軸(１)が下方へ駆動され
て、装置全体が下降すると、図２(ｂ)の如くハンド(７)
に把持された軸体(13)の先端部が軸穴(12)の面取り部分
に当接する。更に作動軸(１)が下方へ駆動されると、軸
穴(12)の面取り部分からの反力がコンプライアンス軸
(４)を介して可動フレーム(３)に作用する。そして該反
力の垂直方向分力Ｆｂがエアシリンダー(８)の押圧力を
上回ると、支持フレーム(２)の下降に伴ってエアシリン
ダー(８)の出力軸が引き込み、可動フレーム(３)及びコ
ンプライアンス軸(４)が支持フレーム(２)に対して相対
的に上昇することになる。

【００２１】この結果、コンプライアンス軸(４)のテー
パ片(42)が支持フレーム(２)のテーパ面(21)から離脱し
て、コンプライアンス軸(４)は、水平面内での偏心移動
が可能となる。そして、前記軸穴(12)内壁からの反力の
水平方向分力Ｆａによって、コンプライアンス軸(４)が
コイルバネ(５)の張力に抗して偏心移動し、図示の如く
傾斜する。この状態で作動軸(１)を更に下方へ駆動する
ことによって、軸体(13)が相手部材(11)の軸穴(12)へ滑
り込み、作動軸(１)全体が軸穴(12)へ挿入されるのであ
る。

【００２２】図３(ａ)(ｂ)は、相手部材(11)の軸穴(12)
の軸芯が水平から僅かに傾斜している場合に、軸体(13)
を軸穴(12)へ水平方向に挿入する際の準備動作を表わし
ている。仮にエアシリンダー(８)へ供給する空気圧が低
い場合には、図３(ａ)の如く軸体(13)、ハンド(７)及び
コンプライアンス軸(４)の重量が圧縮バネ(５)に作用し
て、コンプライアンス軸(４)は、前記重量がコイルバネ
(５)の引張力と釣り合う位置まで傾斜することになる。
この場合、軸穴(12)の軸芯Ａと軸体(13)の軸芯Ｃとがず
れ、この様に芯ずれを生じたままでは、軸体(13)の挿入
に支障を来す。

【００２３】そこで、前記電空レギュレータ(82)の圧力
調整によって、エアシリンダー(８)へ供給する圧縮空気
の圧力を高める。これによって、図３(ｂ)の如くエアシ
リンダー(８)の出力軸が可動フレーム(３)をより大きな
力で押圧し、可動フレーム(３)及びコンプライアンス軸
(４)を挿入方向へ駆動する。この結果、コンプライアン
ス軸(４)のテーパ片(42)が支持フレーム(２)のテーパ面
(21)へ圧接され、図３(ｂ)の如くコンプライアンス軸
(４)は基準姿勢に保持されることになる。

【００２４】この場合、図３(ｂ)の如く軸穴(12)の軸芯
Ａに位置や姿勢のずれがなければ、該軸芯Ａと軸体(13)
の軸芯Ｃとは一致する。従って、軸体(13)は相手部材(1
1)の軸穴(12)へスムーズに挿入される。軸穴(12)の軸芯
Ａに位置や姿勢のずれがある場合の芯ずれ修正動作は、
図２(ａ)(ｂ)の垂直挿入の場合と同様である。

【００２５】即ち、作動軸(１)が軸穴(12)に向かって水
平に駆動されて、装置全体が挿入方向へ移動すると、ハ
ンド(７)に把持された軸体(13)の先端部が軸穴(12)の面
取り部に当接する。更に作動軸(１)が挿入方向に駆動さ
れると、軸穴(12)の面取り部からの反力がコンプライア
ンス軸(４)を介して可動フレーム(３)に作用する。そし
て該反力の水平向分力がエアシリンダー(８)の押圧力を
上回ると、支持フレーム(２)の移動に伴ってエアシリン
ダー(８)の出力軸が引き込み、可動フレーム(３)及びコ
ンプライアンス軸(４)が支持フレーム(２)に対して相対
移動することになる。

【００２６】この結果、コンプライアンス軸(４)のテー
パ片(42)が支持フレーム(２)のテーパ面(21)から離脱し
て、コンプライアンス軸(４)は、垂直面内での偏心移動
が可能となる。そして、前記軸穴(12)内壁からの反力の
垂直方向分力によって、コンプライアンス軸(４)が偏心
移動し、最終的に、軸体(13)が相手部材(11)の軸穴(12)
へ挿入されるのである。

【００２７】上記の水平挿入に際しては、軸体(13)の重
量に応じて、エアシリンダー(８)へ供給する空気圧力を
調整する。即ち、大重量の軸体(13)に対しては空気圧力
を増して、軸体(13)の軸芯を水平に保つ。又、軽量の軸
体(13)に対しては空気圧力を下げて、軸体(13)や相手部
材(11)の損傷を防止する。上記空気圧力の調整は、前述
の電空レギュレータ(82)によって無段階に行なうことが
出来るから、軸体(13)の重量に応じた適正な圧力を容易
且つ正確に設定することが可能である。

【００２８】尚、軸体(13)が相手部材(11)に軸穴(12)へ
挿入される過程で、エアシリンダー(８)へ供給する圧縮
空気の圧力を変化させる構成を採ることによって、更に
確実且つ安全な挿入動作を実現することが可能である。

【００２９】上述の如く、本発明に係る芯ずれ修正機構
を用いて自動組立てラインを構成すれば、重量の異なる
種々の軸体の挿入動作において、その挿入方向に拘わら
ず確実な挿入動作を実現出来る。

【００３０】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。

【００３１】例えば本発明は、軸体(13)が相手部材(11)
の軸穴(12)に組み立てるべき部品である場合に限らず、
例えば相手部材(11)を回転させるべき工具(ドライバー)
である場合にも実施可能である。又、コンプライアンス
軸(４)を偏心移動可能に支持する部材としては、コイル
バネ(５)に限らず、ゴム等の種々の弾性体や、周知のリ
ンク機構(例えば実開昭60-78228号参照)を採用すること
が出来る。更に又、エアシリンダー(８)の替わりに油圧
シリンダーを用いることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る芯ずれ修正機構の全体構成を示す
一部破断正面図である。

【図２】垂直方向の挿入動作を表わす一部破断正面図で
ある。

【図３】水平方向の挿入を行なう場合の圧力調整動作を
表わす一部破断正面図である。

【図４】従来装置による垂直方向の挿入動作を表わす一
部破断正面図である。

【図５】水平方向の挿入を行なう場合の従来装置の欠点
を表わす一部破断正面図である。

【符号の説明】

(１) 作動軸 (２) 支持フレーム (３) 可動フレーム (４) コンプライアンス軸 (５) コイルバネ (６) ハンド取付部 (７) ハンド (８) エアシリンダー (82) 電空レギュレータ (９) 制御装置 (11) 相手部材 (12) 軸穴 (13) 軸体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸体(13)を相手部材(11)の軸穴(12)に挿
   入する際の芯ずれを修正する機構であって、軸体(13)の
   挿入方向へ駆動される支持フレーム(２)と、支持フレー
   ム(２)に前記挿入方向に沿って摺動可能に嵌まった可動
   フレーム(３)と、支持フレーム(２)と可動フレーム(３)
   の間に介在して可動フレーム(３)を前記挿入方向へ所定
   の流体圧力で押圧する流体式往復機構と、可動フレーム
   (３)に対して偏心移動可能に支持されたコンプライアン
   ス軸(４)と、コンプライアンス軸(４)の先端部に設けら
   れて軸体(13)を保持する保持手段とを具え、コンプライ
   アンス軸(４)と支持フレーム(２)の係合部には、支持フ
   レーム(２)に対するコンプライアンス軸(４)の前記挿入
   方向の相対移動によって互いに当接して、コンプライア
   ンス軸(４)を支持フレーム(２)に対して基準姿勢に保持
   するための一対の基準面が形成されていることを特徴と
   する芯ずれ修正機構。
2. 【請求項２】 流体式往復機構は、駆動源となる流体の
   圧力を可変設定するための圧力調整装置に連繋され、軸
   体(13)の重量に応じて流体圧力を調整することが可能な
   請求項１に記載の芯ずれ修正機構。