JPS5813317B2 - 偏位吸収装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は物体に対する作用手段をもった構造体の途中に
介在して設けられる偏位吸収装置に関するものであって
、特にその目的とする所は前記作用手段により物体に何
等かの作用力を及ぼした場合にその反作用力に伴い生じ
る物体の変位を３方向に分散して吸収し、これによる過
負荷が構造体側に加わらないようにするものである。

この種の偏位吸収装置における用途の一つとしては、た
とえば第１図に示すような工業用ロボットの支持アーム
の一部として用いることが考えられる。

すなわち、その用途例を説明すると、１はワーク２をロ
ーデイング、アンローテイングするハンドで、その形状
や動作は第１図からは明らかでないが、たとえば円柱状
のワーク２を縦方向に把持できるに十分な構造を有して
いるものとする６３は本出願人がたとえば特願昭５３−
１６２２２０号をもって既に提案したような偏角吸収用
の関節機構で、この関節機構３は特にその先端からの延
長線上の一点ａを中心にして支持しているワーク２を回
動しようとする力にはコンブライアントであるが、ワー
ク２を相対的に移動しようとする力にはまったく応じな
いという特殊なリンク構成を備えている。

この場合、上述した特殊な関節機構３は常に必要とされ
るものではなく、たとえば弾性材からなる部材を用いる
ことによりある程度の機能は満足できるもので、さらに
あまり精度を要求されない場合には上述した弾性部材を
用いなくともよい。

一方、ロボット本体側の基台４上には垂直アーム５およ
び水平アーム６が継手ブロック１を介して設けられてお
り、これらのアーム５，６とが協動して前記ハンド１を
所望の方向に駆動させる駆動系を構成している。

この場合、垂直アーム５は基台４上で回転動作するとと
もに、軸方向にも移動可能とされて基台４からの長さも
調整できるものとし、また水平アーム６の長さも可変で
、継手ブロック７から水平方向に進退自在に構成されて
いるものとする。

８は本発明に係る偏位吸収装置を示し、この装置８は前
記水平アーム６とハンド１側のブラケット９との間に介
在されている。

なお、４ａは場合によっては本発明装置に空気圧などの
流体圧を送給するために設けられる可撓管である。

さて、このような前提のもとで、ワーク２を第２図に示
すような台座１０の凹部１０ａ上であって、そのＡ，Ｂ
，Ｃ各面の交わる角部に押付けるように位置決めして載
置する場合を説明する。

まず、ロボットのハンド１が第２図の左側から作用する
ものとすると、垂直アーム５が短縮されてワーク２がハ
ンド１と共に下降し、その底面が台座１０のＡ面に載置
される。

次に、同じく垂直アーム５が上方から見て反時計方向に
回動動作しワーク２の側面が台座１００Ｂ面に押当てら
れるそして、次に水平アーム６が延長されてワーク２を
台座１０のＣ面に押当てることにより、ワーク２は台座
１０上の所定個所に位置決めされて載置されることにな
る。

ところで、上述したハンド１によるワーク２の載置動作
にあっては、ハンド１の移動量を精度良く設定すること
が難しいもので、単にワーク２を強引に台座１０のＡ，
Ｂ，Ｃ各面に押当てて摺動させるだけでは、ワーク２０
重量に加えて不必要な負荷をロボットの本体側が受ける
ことになり、好ましくない。

本発明はこのような点を考慮し、上述した過剰な負荷に
よるワークの変位を吸収しようとするものであって、以
下に詳述する。

第３図ないし第５図は第１図において等号８で示す本発
明に係る偏位吸収装置の一実施例を示すものである。

これらの図において、１１は基板でこの基板１１はたと
えばロボットの駆動系を構成する水平アーム６の先端部
に固定される。

また、基板１１の内側面には略し字状をなす取付けブラ
ケット１２が固定され、このブラケット１２０基板１１
に対し垂直な面に第６図にその詳細を示す第１のリンク
１３が取付けられている。

そして、この第１のリンク１３と所定間隔おいた反対側
には第２のリンク１４が対向して配置され、これら第１
、第２のリンク１３，１４０間にはさらに別の第３、第
４のリンク１５，１６が回動可能に設けられており、こ
れら４枚のリンク１３，１４，１５，１６は第４図に示
すように略平行四辺形をなす第１の四節リンク機構Ｘを
構成している。

この場合、各リンク１３，１４，１５，１６の組合せは
第６図に示す通りであり、また１１はシャフト、１８，
１９は軸受である。

なお、各リンク１３，１４，１５，１６を、第７図に示
すような同一形状とするとその構成が簡略化されるとい
う利点がある。

また、各リンク１３，１４，１５，１６を回動可能とす
る軸受１８，１９０代りに、板ばねを利用した公知のピ
ボット装置を用いてもよい。

また、前記基板１１に対し垂直に配置された第１および
第２のリンク１３，１４０一方の端部には、第４図から
明らかなように、それぞれ対向するように垂直に立上が
った係止板２０ ，２１が設けられ、これらの係止板２
０．２１間には互いに反撥し合うコイルばね２２が介装
されている。

そして、このコイルばね２２の中央には軸２３が貫通配
置され、その一端は第１のリンク１３側の係止板２０に
固定され、他端は他方の係止板２１を貫通し、その突出
した先端にストソパ２４が設けられている。

この場合、係止板２１はコイルばね２２の弾撥力により
リンク１４と共に移動して本来ストツパ２４に当接する
位置まで押し拡げられるものであるが、第２のリンク１
４に対し後述するシリンダ装置から図中左方向への力が
付与されており、これにより係止板２１は軸２３の中央
寄り部分に設けられた別のストツパ２５に当接されてい
る。

したがって、この場合においては、コイルばね２２は圧
縮状態にあり、係止板２１および第２のリンク１４を図
中左方向へ押し付ける力を保持している。

また、前記第１の四節リンク機構Ｘを構成する第２リン
ク１４の外側面には、前述したＬ字状ブラケソ１・１２
と同様にＬ字状をなすブラケット２６が取付けられ、こ
のブラケット２６の第２のリンク１４から垂直に立ち上
がる面に第５のリンク２７が固定されている。

そして、この第５のリンク２７には別の第６、第７およ
び第８のリンク２８，２９，３０が前述した第１ないし
第４のリンク１３，１４，１５，１６と同様に略平行四
辺形をなすように組合わされ、これにより第２の四節リ
ンク機構Ｙが構成される。

そして、この場合にも第５および第６のリンク２７，２
８の対向する端部には垂直に立ち上がる係止板３１
．３２が設けられ、さらにこれらの間にコイルばね３３
を介装するとともに、係止板３１側にストツパ３４ａを
持った軸３４が貫通配置されている。

この場合、注意することは、第２のリンク機構Ｙは第１
のリンク機構と同−構成であるが、その連結により作用
する方向が異なっている点である。

そして、この場合においては、第６のリンク２８に対し
第３図中下向きの力が与えられてコイルばね３３が圧縮
状態にある。

また、前記第２のリンク機構Ｙを構成する第６のリンク
２８には、第９ないし第１２のリンク３５，３６，３７
，３８からなる第３の四節リンク機構Ｚが取付けられて
いる。

そして、この場合にも、前述した第１および第２のリン
ク機構Ｘ，Ｙと同様に、係止板３９，４０、これらの互
いに離反させる方向に働くコイルばね４１およびその制
限部材となる軸４２が設けられている。

また、ここで注意することは、第３のリンク機構Ｚは前
記第１および第２のリンク機構Ｘ，Ｙとも異なる向きに
取付けられていることで、さらに第１０のリンク３６に
は第４図中上向きの力が与えられており、コイルばね４
１の応撥力を助けているところが第１および第２のリン
ク機構Ｘ，Ｙとも全く異なっている点に特に注目すべき
である。

そして、上述したように第１０のリンク３６に働くコイ
ルばね４１の力と外力の方向とが一致ししかもこの外力
は上向きに与えられるように各リンク機構Ｘ，Ｙ，Ｚが
組立てられているものとして、次にその駆動系について
説明する。

すなわち、前記各リンク機構Ｘ，Ｙ，Ｚを構成する第２
のリンク１４、第６のリンク２８および第１０のリンク
３６をそれぞれ所定の方向に力を与えているのは、符号
４３で示す１個のシリンダ装置である。

このシリンダ装置４３は、その本体部４３ａとピストン
４４とから構成され、その内室４５にばね４６に抗して
流体を圧入することにより駆動される。

ピストン４４は軸方向に延長されたロツド４γを介しワ
イヤ４８に接続され、その往復動作に伴ってワイヤ４８
を牽引あるいは緩めている。

そして、このワイヤ４８はシリンダの本体部４３ａから
延びた柱４９の先端に設けられるプーり５０に案内され
、前述したリンク構造体の先端部に位置する第１０のリ
ンク３６に端部５１を係止させている。

なお、５２は係土用のスタツドである。

ここで、重要なことは、上述したスタツド５２とプーリ
５０の位置で、これは前記第２、第６および第１０のリ
ンク１４，２８，３６に所定の方向の外力を与えるため
である。

すなわち、第２のリンク１４を左方向へ抑圧保持させる
ためにはプーり５０はスタッド５２に対して左側に位置
し、また第６のリンクを第３図中下方に押圧保持させる
ためにはプーり５０はスタンド５２に対し下側にあり、
さらに第１０のリンク３６を第４図で上方に引上げるた
めにはプーり５０はスタツド５２より上方にあるように
その相互の位置関係で設定する。

次に、上述した構成において、シリンダ装置４３および
これに連動する各リンク機構Ｘ，Ｙ，Ｚの動作について
説明する。

すなわち、シリンダ装置４３への流体の供給が停止され
ると、ばね４６によりピストン４４が押戻されてワイヤ
４８が緩み、第２および第６のリンク１４．２８に対す
る外力は除かれる。

すると、これに応じてコイルばね２２，３３がその弾撥
力をもって伸張し、それぞれの係止板２１，３１ぱ軸２
３，３４の制限域内でいっぱいに拡げられることになる
。

また、上述した場合において、第１０のリンク３６は次
のように動作する。

この場合、第１０のリンク３６には、第１図に示すよう
に、ブラケット９を介してハンド１のような重量物が組
付けられていることを前提とする。

すると、第１０のリンク３６は上述した重量によってコ
イルばね４１をもたわませ、第４図において下方向に下
降する。

そして、この場合においてはーコイルばね４１は重量物
をワイヤ４８により引−トげる時点でこの引上げ力を補
助するとともに、ワイヤ４８が緩められる瞬間に重量物
が落下するショックを和らげる働きをもっている。

このとき、・・ンド１等がそれ程の重量物でないもので
あれば、コイルぱね４１は不用であり、またロッド１等
の重さが無視し得る程度のものであれば、各係止板３９
，４０の固定位置を第１および第２のリンク３５．３６
に対して上下に入れ替え、さらにワイヤ４８の引張力に
対抗してばね４１の伸張力が働くように設定すればよい
。

そして、このことから前述した第１０のリンク３６に対
する上向きの力がぱね４１の反撥力を助けるように設定
されている旨の説明が場合によってはこれに限らないこ
とが理解されるであろう。

このように構成されている本発明に係る偏位吸収装置８
は次のように動作する。

この場合、第４図に示す正面図が第１図に示す配設状態
に相当するものとして説明する。

まず、任意の場合においてハンド１でワーク２を把持し
てから各アーム５，６の作動によりワーク２を第２図に
示す台座１０の近傍に運搬する。

そして、このときにはシリンダの内室４５には流体が圧
入されており、これによりワイヤ４８を牽引して各コイ
ルばね２２，３３、（前述した特殊の場合にあっては４
１も）を圧縮状態にして各リンク機構Ｘ ，Ｙ ，Ｚの
不用意な動作を規制している。

そして、ワーク２が台座１０の近傍に近ずくと、内室４
５への流体の供給が停止され、各コイルばね２２，３３
，４１の伸張力ないしはワーク２、ハンド１等の重量に
よって、第１ないし第３の各リンク機構Ｘ，Ｙ，Ｙの作
動側の第２、第６および第１０のリンク１４，２８，３
６を各軸２３，３４．４２に設けた外側のストツパに各
係止板が当接する位置にまで移動させる。

次に、アーム５がさらに引込まれて、ハンド１によりワ
ーク２を下降させ、その底面を台座１０のＡ面に載置す
る。

このとき、ワーク２等の重量により下側に変位されてい
た第１０のリンク３６はワーク２の重量を軽減されて上
方に移動する。

しかし、このときの移動量はアーム５の下降量が行き過
ぎた分に留まる。

次に、アーム５は反時計方向に回動してワーク２の側面
を台座１００Ｂ面に押し付ける。

そして，このときのアーム５０回動超過分は第６のリン
ク２８がコイルばね３３を圧縮することにより吸収する
。

続いて、アーム６が繰り出されてワーク２を台座１０の
Ｃ面に押し付ける。

このときの送り過ぎ分は第２のリンク１４が左方向へ移
動することにより吸収する。

したがって、ワーク２は、前記各リンク機構ＸＹＺの第
２、第６および第１０のリンク１４，２８，３６０移動
によって各コイルばね２２，３３，４１が撓まされるこ
とによる弾撥力およびこれに本発明を構成する機構ない
しワークの重さが加わった力で台座１０のＡ，Ｂ，Ｃ面
に押付けられていることが理解される。

上述した説明では台座１０の各面Ａ，Ｂ，Ｃに対し、段
階的に押しつけ力を得る場合について説明したが、多く
の場合にはワークを無段階に台座の各面が交わるコーナ
に直接押しつけることが考えられる。

その場合でも、最終的には−七述した場合とまったく同
じ状態を得ることは明らかである。

なお、上述した実施例においては、第１図に示すように
、本発明に係る装置８を、ロボットのアーム５，６から
なる駆動系とハンド１との間に設けた場合について説明
したが、これに限定されるものではなく、たとえば本発
明装置８の先端側にアーム５，６を設け、さらにその先
端にハンド１を設けるといった変更のもとにおいても同
一の効果を得ることができるものである。

また、前述した実施例では、各リンク機構Ｘ，Ｙ，Ｚの
第２、第６および第１０のリンク１４，２８，３６に反
撥力を与えるためにコイルばね２２，３３，４１を用い
た場合を説明したが、たとえばエアクッションないしエ
アシリンダを用いる等、作用が同一のものに変更できる
ことは勿論である。

さらに、前述した実施例では、本発明装置８の動作を説
明するためにＡ，Ｂ，Ｃ面を３方から直交させた台座１
０を用いたが、これら各面の交叉角度を変更したものに
おいても適用できる。

この場合には、各リンク機構ｘ，ｙ，ｚの連結角度を対
応させるとよいものである。

そして、このことからロボット機能の限度に応じて、た
とえばＡ，Ｂ面のみのように２面しか有しない台座に適
用するようにリンク機構Ｘを省略するなどの変形例も考
えられる。

また、本発明装置８は、たとえば台座１０のＣ面に対す
る移動距離が特に長いなどの場合にあっても適用するこ
とができる。

すなわち、このような場合にはアーム６の精度のクリア
ランスが大きいもので、このためにその偏位吸収領域を
広げることができるように、リンク機構を２個以上連結
すればよい。

また、前述した実施例では、各リンク機構Ｘ，Ｙ，Ｚを
水平方向にその順序で連結した場合を説明したが、本発
明はこれに限定されず、たとえばスペースの都合上縦長
方向に連結してもよく、さらにＬ型状に連結したとして
もその機能には何ら支障ないものである。

そして、この場合に各リンク機構ｘ，ｙ，ｚの連結順序
を適宜変更することも可能となっている。

以上説明したように、本発明に係る偏位吸収装置によれ
ば、４枚のリンクを平行四辺形状に組み合わせた少なく
とも２組の四節リンク機構を順次連結するという簡単な
構造により、作用手段から与えられる物体の移動中であ
ってその押付け動作の段階において受ける反力に伴なう
物体の変位を内部の反撥力によって確実に吸収すること
ができ、たとえばロボットに適用した場合にこれに不必
要な負荷を与えないという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係る偏位吸収装置の一実施例を示し、第１
図はこれを適用するロボットの概略構成を示す側面図、
第２図は同じくロボットによりワークを載置する台座を
示す斜視図、第３図は本発明装置の一部を切欠して示す
平面図、第４図は同じく正面図、第５図は同じく側面図
、第６図は本発明を特徴づける四節リンク機構の概略を
説明するための斜視図、第７図は別の実施例を示す斜視
図である。 １・・・・・・ハンド、２・・・・・・ワーク、５，６
・・・・・・アーム、８・・・・・・偏位吸収装置、１
０・・・・・・台座、１３，１４，１５，１６；２７，
２８，２９，３０；３５，３６，３７，３８・・・・・
・リンク、２０，２１；３１，３２；３９，４０・・・
・・・係止板、２２ ， ３３ ，４１・・・・・・コ
イルばね、４３・・・・・・シリンダ装置、４８・・・
・・・ワイヤ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 対面する一対のリンクが互いに逆方向に平行移動す
   るように引張力を与える反撥手段を内蔵した少なくとも
   ２組の四節リンク機構を備え、これらの各リンク機構は
   それぞれの可動側リンクの移動方向が互いに異なる角度
   で連結されており、かつ前記各リンク機構のうち、少な
   くともその可動側リンクが上下方向に移動しないリンク
   機構にあっては線条部材を介して各可動側リンクを前記
   各反撥手段に抗して一方に引寄せる牽引手段を備えてい
   ることを特徴とする偏位吸収装置。 ２ 前記可動側リンクが上下方向に移動するリンク機構
   にあってはその可動側リンクが上下に引上げられ、しか
   もこの引上げ力を助けるように前記反撥手段が働くこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の偏位吸収装置
   。