JPS63109925A - 自動調芯装置 - 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】 り泉よＬ剋里匁夏 本発明は自動調芯装置に関する。

本発明は、ロボットや数値制御機構において、手首の機
能を有し、自動組立を容易に可能とする新しいリストユ
ニットである。更に詳しくは、従来から知られているリ
モート・センター・コンプライアンス（Ｒｅｍｏｔｅ　
Ｃｅｎｔｅｒ　ＣＯｍｐｌｉａｎＣｅ、以下ＲＣＣと略
すことがある）デバイスと略同様な機能をもつ新しいメ
カニズムである。

罷氷五止 最近産業界においては機械化、自動化、ロボット化の動
きが活発である。部品の組立工程にもその動きがみられ
る。

部品の組立を機械化、自動化、ロボット化するときの問
題点は組立部品の相互の位置や中心（芯）をどのように
合わせるかにある。例えば、ピンを穴の中に入れる場合
、ボルトをナツトの中に入れてねじ込む場合、シール装
置を筒体の中に挿入する場合、ベアリングとシャフトと
を組み立てる場合等。本発明の自動調芯装置はこのよう
な場合に有効に利用できるものである。本発明によれば
、自動機械又はロボッ１〜の先端にこの自動調芯装置を
取付（）、ざらにその先に部品を把持するグリップ等を
設けることにより、組立工程における調芯を容易にかつ
確実に行い得るようになる。従って、本発明装置を使用
すれば、組立部品の精度に問題があり、その誤差が２〜
３ｍｍ程度に及ぶ場合であっても、その誤差を吸収して
組み立てることができる。

丈米玖翫ｐ二■濾 前述のＲＣＣデバイスは米国マサヂュセッツ工科大学の
トレーバー研究所において開発された機構である。この
機構の特徴は、組立における部品の水平方向のずれと角
度方向のずれとを、各々独自に連成させることなく修正
するものである。

このＲＣＣデバイスは既に実用化されている。

このデバイスはほぼ平行な２枚のプレート（通常はドー
ナツ型の円板）の間にゴムと金属シムとの積層状の軸体
からなるコンプライアンスユニットを３本（又は６本）
取付ける。このコンプライアンスユニットは、３本の軸
がプレートから離れた空間の１点にその中心を有するよ
うに傾斜して配置されている。このようなコンプライア
ンスの中心をもつとき、この中心に組立具を設けるとこ
の組立具は人工の指先に相当した作動を為し得て、コン
プライアンスの中心と組立具とを一致させることができ
る。

このように、ＲＣＣデバイスは水平移動機能とともに撚
り機能を備えた便利なものであるものの、長いストロー
クが要求されるときや長い焦点が要求される場合にはデ
バイスが大型化してしまう。

従ってＲＣＣデバイスを空間的に制約された条件で使用
することは困難となる。言い換えると、長いストローク
や長い焦点をもつ小型のＲＣＣデバイスの開発が期待さ
れている。

従来技術ではＲＣＣデバイスのコンプライアンスユニッ
トには金属シムとゴムとの複合体を配することによって
圧縮方向の剛性と剪断方向の剛性とのバランスを変えて
３軸の複合体による簡略化されたデバイスを得ているも
のであるが、このような簡略化されたデバイスであって
も、相当のスペースを占めることとなり、小型化という
点では無理がある。

本発明者は、ＲＣＣデバイスと同様な機能を備えている
ものの、その原理を異にする新しいコンプライアンスユ
ニットを開発したものである。この新しいコンプライア
ンスユニット（自動調芯装置）は、焦点の非常に長いも
ので（短ければ当然よい）あっても、水平面上の移動を
円滑になし得るものであって、撚り方向の修正が殆ど不
要な場合に有効に適用できるものである。

及皿み且力 本発明は狭い空間に設置できるように小型化された調芯
装置を提供することを目的とする。また調芯が主に水平
面の移動でよい場合に適した調芯装置であって、スプリ
ングプランジャにおけるバネ常数を異にするスプリング
を交換することによって調芯に要する作用力を調節する
ことの可能な自動調芯装置を提供することを他の目的と
するものである。

Ｒ皿二愚見 本発明は、ＲＣＣデバイスの撚り方向の修正機能を簡略
化したものであって、ストローク（平面方向の並進機能
）を主としだ調芯機能をもたせ、数ｔｎｍ以内の平面上
の位置の修正機能をスプリングプランジャを利用して発
生させる新しいコンプライアンスユニットである。

即ち、本発明は、可動体、ホルダ、スプリングプランジ
ャ及び滑動手段を主たる要素とする調芯装置であって、
該ホルダの内壁と該可動体の外縁との間に該可動体が平
面的に勅ぎ得るように直交する二軸方向にスプリングプ
ランジャを設け、かつ該二軸方向に該可動体が平面的に
容易に滑動し得るように滑動手段を設（）で、該スプリ
ングプランジャのスプリングの伸縮作用によって該可動
体に付設された軸体の中心が所定の平面上の位置に自動
的に修正され得る自動調芯装置である。

本発明を説明する。

本発明はその実施態様として第１図（第２図）に示した
ような、スプリングプランジャを２段に用いて、僅かで
はあるが撚り方向の修正機能をも備えたものと、撚り方
向の変位は殆どない代りに、水平面上を容易に並進でき
る機能の優先された第３図（第４図）の如き直線方向の
ベアリング機構をもつものとがある。

本発明の筒状型の自動調芯装置を図面を参照して説明す
る。第１図は第２図のＩＩ矢視による横断面図であり、
第２図は縦断面図に該る。グリップ等の軸体を取付は可
能な可動軸５０は可動体５２と一体に結合されていて、
ホルダ５４の内壁と可動体とは上下２段においてスプリ
ングプランジャ６０゜６４、６６及び６８を介して軽く
支えられている。そして上段のスプリングプランジャ６
０＾、６４＾はＸ軸方向（第１図において横方向）に可
動軸が変位したとき、ホルダの内壁とスプリングプラン
ジャの先端部６２とが接触し、更に変位したときはスプ
リング６１による作用に起因する反力を受Ｃノながら、
スプリングの縮み代を限度とする変位まで可動軸が移動
できる。反対方向に変位するとスプリングの反力により
、可動軸の中心が修正される。同様に上段のスプリング
プランジャ６６Ａ及・び６８＾はＹ軸方向（第１図にお
いて紙面の縦方向）の可動軸の変位成分に対して機能し
、スプリングの反力により可動軸の中心がＹ軸方向成分
において修正される。下段のスプリングプランジャ６０
８．６４８．６６８及び６８Ｂも全く上段の２組のスプ
リングプランジャと同様な機能をはだすこととなるが、
上段の変位ｍと下段の変位分とが゛僅かに異なると、そ
の差異に伴う可動軸方向（撚り）成分の修正も可能とな
る。

ホルダの天井５５と可動体の上面との間に７ＯＡ。

７１＾、７３＾、７４＾及び７５＾からなる６個のボー
ルベアリングを配置することができる。このボールベア
リングは、ホルダの底面と可動体の下面との間に７０Ｂ
、　７１８．７２８．７３８．７４Ｂ及び７５Ｂのボー
ルベアリングと共に、ホルダの内部において可動体が円
滑に移動できるように設置ノたものである。

スプリングプランジャは第１図（第２図）に示したよう
にスプリング部分を可動体の中に嵌め込むことができる
。勿論ホルダの内壁にスプリングプランジャを嵌めても
よい。このスプリングプランジャはスプリングを交換で
きるようにしく実際にはプランジャ毎に取替えてよい）
、バネ常数の異なるスプリングを使用して広範囲におい
て用途（適用できるようにすることができる。スプリン
グプランジャのスプリングとしてバネ常数（剛性率）の
適当なものを選択すれば、可動軸の先端に設けた例えば
嵌合部材が所定の位置にある被嵌合部材に強く衝突して
損傷することがなく、しかも衝突に伴ってスプリングの
作用によって自動的に水平位置を修正し、嵌合部材が被
嵌合部材に正確に嵌合されることとなる。

本発明ではホルダは固定台５６に固定されるが、このよ
うな場合でもスプリングプランジャが上下２段設けられ
ていることから、鉛直方向の角度の微小なズレを吸収す
ることも可能である。

第３図（第４図）、は、２組のスプリングプランジャを
、直線状の軌道台とベアリング台とからなる１Ｍガイド
の端に設ｃノたものであって、２組の１Ｍガイド８４．
８６と８０．８２とはプレート５３を介して互いに直交
するように配設されている。この場合、可動枠５９はホ
ルダ５４の内部においてＸ軸方向（第３図の左右方向）
及びＹ軸方向く第３図において上下方向）に移動でき、
移動方向に抗して反力が作用するようにスプリングプラ
ンジャ６０．６４゜６６及び６８が設けられる。第３図
の実施例では、スプリングプランジャは上下に４個配置
するだけでよい。既述した通りＬＭガイド（ミニデユア
ＬＭガイド）はＸ−Ｙ軸方向の移動を円滑にさせるもの
であって、このミニチュアＬＭガイドはベアリング台８
０（８６）が軌道台８２（８４）とによって１習勤する
：ｂのである。可動枠の下方に股【プられるグリップ等
の軸体く図示せず）は、その先端に例えば嵌合部材を把
持し、被嵌合部材の中心において嵌合部材が嵌合できる
ように平面（水平）で自動的に調芯できる。

この実施例の場合も、スプリングプランジャのスプリン
グの剛性率を適宜選択するとよい。また第３図（第４図
）はホルダとして筒状のもの、可動体及びプレートとし
て円板状のものを例示しているが、この場合ホルダを箱
形の枠体に、可動体及びプレートを長方形（直方体）と
することも可能である。

水平方向の変位成分を大きくし、ストロークを大とする
には、スプリングの伸縮する範囲を長くするとよい。通
常ストローク長は５ｍｍ以内、２〜３１ＩｌｌＩｌ程度
に設ｈ］すれば殆どの場合に適用できる。

またスプリングプランジャの接触部分は第１図のような
球形のもの、第３図の弾丸状のもの等が例示しであるが
、この形状は適宜設削変更できる。

以上説明したように、本発明はコンプライアンスを発生
させる機能として、従来の金属シムとゴム弾性体との複
合材に代えて、スプリングプランジャを使用するもので
ある。従って、スプリングの剛性率は相当広範囲に変更
できる利点がおる。

従来のＲＣＣコンプライアンスユニットは微小な力で移
動し易く設露１することが機構及びユニットの材料から
回能であったが、本発明では、この点は極めて有利であ
る。

滑動手段として、本発明ではボールベアリング。

ミニチュアＬＭガイドの如き、回転乃至直線方向の滑り
機能を持つものを使用したが、潤滑材を充填する手段で
も同様な機能を備え得ることが明らかであるから代替え
できる。

本発明では水平面にお番プる自動調芯作用をスプリング
を利用して達成するものであり、これはＲＣＣユニット
にお（）るゴム弾性体の利用と同様なものである。スプ
リングやゴム弾性体の変位による反力の発現をコイルを
流れる電流や磁性材料の磁力の大きざに交換せしめるこ
とによる自動調芯手段も代替できよう。

及班み遊星 スプリングプランジャのバネ常数を適宜選択すれば、可
動軸の先端に取付けた嵌合部材が相手側に強く衝突して
も損傷を与えることがなく、しかも衝突に伴ってスプリ
ングの作用によって自動的に水平位置を修正し、正確に
嵌合されるようになる。また鉛直方向の再度の微小なズ
レをも吸収できる。また小型化された自動調芯装置であ
るため、スペースの限られた場所においても有効に使用
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動調芯装置の平面（横断面）図であ
り、第２図は同一自動調芯装置の正面（縦断面）図であ
る。更に第３図は別な自動調芯装置の平面（横断面）図
であり、第４図は正面く縦断面）図である。 図面において５０は可動軸、５６は固定台（下部プレー
ト）、６０はスプリングプランジャ、７０はボールベア
リング、　８０はＬＭガイドである。 特許出願人　帝人エンジニアリング株式会社第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）可動体、ホルダ、スプリングプランジャ及び滑動
   手段を主たる要素とする調芯装置であって、該ホルダの
   内壁と該可動体の外縁との間に該可動体が平面的に動き
   得るように直交する二軸方向にスプリングプランジャを
   設け、かつ該二軸方向に該可動体が平面的に容易に滑動
   し得るように滑動手段を設けて、該スプリングプランジ
   ャのスプリングの伸縮作用によって該可動体に付設され
   た軸体の中心が所定の平面上の位置に自動的に修正され
   得る自動調芯装置。
2. （２）筒上のホルダ、該ホルダ内に設けたピストンロッ
   ド状の可動体、該可動体の外縁と該ホルダの内壁との間
   に２段にわたり互いに直交する二軸方向にスプリングプ
   ランジャを設け、かつ該可動体の上面と該ホルダの天井
   部との間及び該可動体の下面と該ホルダの底部との間に
   ボールベアリングを設け、該可動体が該ホルダ内におい
   て該スプリングプランジャのスプリングの伸縮作用とボ
   ールベアリングの易滑動作用とによって該可動体に付設
   された軸体の中心が所定の位置に自動的に並進し修正さ
   れ得る特許請求の範囲第１項記載の自動調芯装置。
3. （３）滑動手段は直線の軌道台上をベアリング台が滑動
   する機能をもつものであって、該軌道台又は該ベアリン
   グ台の両端にスプリングプランジャが取付けられた構造
   である特許請求の範囲第１項記載の自動調芯装置。
4. （４）スプリングプランジャのスプリングを交換可能と
   した特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載
   の自動調芯装置。