JPS63278780A - Ｖｔｒシリンダの嵌合装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ＶＴＲシリンダの上シリンダと下シリングの
デスクとをはめ合わせる嵌合装置に係り。

特に微小隙間のはめ合いに好適なＶＴＲシリンダの嵌合
装ｆｉ１１に関する。

〔従来の技術〕

従来、精密な嵌合挿入装置として、特開昭５８−２１１
８７７号公報１ｇよび文献「アートメーション（第３０
巻第２号）」のリストコンプライアンスに開示されてい
る技術がある。

前記特開昭５８、−２１１８７７号公報に示さ２れてい
る技術は、スカラ型ロボットと呼ばれている水平多関節
型ロボットの先端に、１個の平行ばね機構を構成してコ
ンプライアンス特性を持たせてあり。

ワークのセンタと孔のセンタがずれていても挿入可能と
したものである。

一方、前記リストコンプライアンスによる挿入方法は、
水平方向および角度方向のずれに対し。

ゴムと金属シムを多数積層した弾性機能を有する特殊な
ゴム部分を用いて、コンプライアンス機能を持たせて挿
入するものである。

前記いずれの従来技術も、はめ合わせる穴と軸とにおい
て、水平方向または垂直方向にずれが生。

じた時に、その反力を利用してはめ合わせるようにして
いる。

しかし、はめ合わせる製品がＶＴＲシリンダのように、
嵌合隙間が数μｍと少なく、かつはめ合い時の圧縮力や
衝撃力が極めて低く制限されてｔ・る場合２例えば衝撃
力１＋ｗＫ４以下（１Ｋｇの重量を１ｍの高さから落下
させた時の衝撃力）、並びにはめ合う部分の円周方向に
多数のコネクタがある場合（各コネクタの挿入力は均一
でない）等におけるはめ合わせについては配慮されてい
ない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、互いにはめ合う穴と軸のずれによって
生じた反力を利用し、ワークの位置を修正して挿入する
技術であるので、はめ合い時、常に反力に相当する力が
ワークにかかることＫなる。

本発明で対象としているＶＴＲシリンダに２いては、上
シリンダと下シリンダのデスクとのはめ合わせの隙間は
数μｍと極めて小さく、また下シリンダのデスクを支え
ている部材が２個所の超精密ベアリングであることから
、はめ合い時の押付力および衝撃力が厳しく制限されて
いる。

また２本発明で対象とするＶＴＲシリンダにおいては、
はめ合い部の円ＩＭ方向に多数のコネクタが設置されて
にす、この多数のコネクタの挿入力が不均一であること
から、はめ合い部の反力以外の力のアンバランスという
点についても考慮しなければならない。

したがって、前述の従来技術では２反力を制限値以内に
抑えながら、極めて微小な隙間を有するＶＴＲシリンダ
をはめ合わせることは難しいという問題がありた。たと
い、はめ合わせができたとしても、従来技術ではこじり
によって生じた反力（ベアリングへの押付力となる）を
制限値以内にコントロールすることは技術的に難しいと
い５問題があった。

また、従来技術では９本発明で対象とするＶＴＲシリン
ダのよ５に多数のコネクタがある場合。

そのコネクタの挿入力の不均一によって、はめ合わせる
上シリンダが斜めになり、または本来の反力以外の力が
加わるためＫこじりやすくなるとい５問題があった。

本発明の目的は、前記従来技術の問題を解決し３゜はめ
合い時の押付力を制限値以内に抑えながら嵌合させ、ま
たこじりが生じた場合にはそのこじり状態を取り除きな
がら嵌合させることが可能なＶＴＲシリンダの嵌合装置
を提供することにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

上記目的は、上シリンダと下シリンダの平行度を測定す
るための複数の画像入力手段と、上シリンダを押し込ん
で嵌合させるための複数の押し付け手段と、前記画像入
力手段で得られた平行度データを基に、前記押し付け手
段を各別に動作させて上シリンダの傾きを修正し、上シ
リンダを修正された平行度に保って押し込むべく前記各
押し付け手段を駆動させる制御部とを備えて構成したこ
とにより、達成される。

〔作用〕

本発明では、ＶＴＲシリンダの上シリンダと下シリンダ
のはめ合い時、上シリンダがｖＩ数の押し付け手段によ
り押し込まれ、下降する。

前記はめ合い時の途中で、複数の画像入力手段により、
下シリンダに対する上シリンダの平行度データを作製す
る。

そして、前記画像入力手段により得られた平行度データ
を基に、制御部により前記押し付け手段を各別に動作さ
せ、上シリンダの傾きを修正する。

ついで、上シリンダを修正された平行度に保った状態で
上シリンダを押し込むよ５に、前記制御部により各押し
付け手段を駆動させ、前記上シリンダを複数の押し付け
手段により再び押し込み、下シリンダのデスクに上シリ
ンダを挿入する。

これによって２本発明でははめ合い部周辺のコネクタの
挿入力の不均一にも左右されることなく。

上シリンダが常に下シリンダと平行になるように修正さ
れた状態で押し込まれ、下降するので、こじりが生じな
い微小隙間の嵌合が可能となる。

〔実施例〕

以下２本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図はＶ
ＴＲシャーシの斜視図、第３図はＶＴＲシリンダの縦断
面図、第４図は本発明嵌合装置における画像入力手段の
部分を示す斜視図、第５図および第６図は本発明嵌合装
置における上下シリンダの高さ測定を示す説明図、第７
図ははめ合い途中での上シリンダの傾きを示す脱ＢＡ図
、第８図は本発明嵌合装置の一実施例の動作を示す７０
−チャートである。

一般に、ＶＴＲシリンダ２は第２図に示すように、ＶＴ
Ｒシャーシ１に取り付けられるものであり、第３図に示
すように、下シリンダ４（回転しない）に組み込まれた
超精密ベアリングから成る軸受７，７′によって、シャ
フト６が回転できるようになっている。はめ合い部であ
るデスク５は。

前記シャフト６に圧入されて取り付けられていも上シリ
ンダ５は、前記デスク５にはめ合わされるようになって
いる。なお、上述したはめ合い部の他に、上シリンダ３
と下シリンダ４とは多数のコネクタ８によっても結合さ
れるようになっていもこの実施例のＶＴＲシリンダの嵌
合装置は、第１図に示すように、ベース１４と、このベ
ース１４に取り付けられたステーに固定されたモータ９
と。

このモータ９によって回転駆動されるボールねじ１０と
、このボールねじ１０とかみ合って昇降するナツト１１
と、このナツト１１に固定されかつガイド１３によって
水平状態を保ったまま昇降可能な嵌合ベース１２と、こ
の嵌合ベース１２に固定されたモータ２４拳２４′・２
４１と、当該モータ２４・２４′・２４′によって回転
駆動されるボールねじ２５・２５′・２５１と、当該ボ
ールねじ２５・２５′・２５１とかみ合って昇降するナ
ツト２６・２６′・２６１と、当該ナラ　ト２６・２６
′・２６′に固定されたブロック２７・２７′・２７′
と、当該ブロック２７・２７′・２７′に固定された押
し付けアーム２８・２８′・２８′と、当該押し付けア
ーム２８・２８′・２８１の先端に取り付けられた押し
付けピン２９・２９′・２９１と、前記嵌合ベース１２
に固着されているスフ′″−３１に対してブッシング３
２を介して微小距離だけ水平面内で移動可能なピン３５
によってつり下げられているエアシリンダブロック３４
と、このエアシリンダブロック３４によりて開閉操作さ
れるチャック３５と、下シリンダ４を載せかつガイド１
５を介してベース１４と平行に保持された下シリンダベ
ース１８ト、こ（７）下シリンダベース１８に固定され
た軸１９にすべり軸受２３を介して装着されかつスプリ
ング２０によりて保持された下シリンダ４の保持プレー
ト２１と。

涙金時に下シリンダ４のシャフト６が受ける挿入力を下
シリンダベース１ＢＫ伝達するためのシャフト受は部材
２２と、このシャフト受は部材２２および下シリンダベ
ース１８が受けた挿入力を伝えるための上下方向に摺動
可能な力伝達部材１７と、。

この力伝達部材１７を保持するための保持部材１６と、
前記力伝達部材１７とベース１４との間に設置された挿
入力検出センサであるロードセル４６と。

前記押し付けアーム２８・２８′・２８’　Ｋ貼り付け
られた押し付けピン圧力検出用センサであるひずみゲー
ジ３０・３０′・ｓｏ’とを備えている。

そして、１ＩｆＩ記モータ２４・２４′・２４′と、ボ
ールねじ２５・２５′・２５′と、ナツト２６・２６’
　−２６’と。

押し付けアーム２８・２８′・２８′と、押し付けピン
２９・２９′・２９１とにより、複数である３個の押し
付け手段が構成され１円周方向に１２０°の間隔をおい
て配置されている。

さらに、この実施例のＶＴＲシリンダの嵌合装置は、第
４図に示すように、上シリンダ３と下シリンダ４の涙金
時の高さ方向の隙間を測定するための複数の画像入力手
段であるイメージセンサ３６・３６′・３６′と、当該
イメージセンサ３６・３６′・３６′に対して平行光を
照射する光源３７・３７′・３７′と。

涙金時に上シリンダ３が所定の高さまではめ合わされた
ことを検出する光電センサ３８・３８′・３８１とを備
えており、これらの部材も円周方向に１２０゜の間隔を
おいて配置されている。

また、このＶＴＲシリンダの嵌合装置は、少なくとも俣
数の画像入力手段であるイメージセンサ３６・３６′・
５６’から上シリンダ３と下シリンダ４の涙金時の高さ
方向の隙間、つまり上下シリンダ３・４の平行度データ
を人力し、この平行度データを基に押し付けアーム２８
・２８′・２８１を各別に動作させ、上シリンダ３を修
正し、平行状態に保つて上シリング５を押し込むべ（前
記押し付けアーム２８・２８′・２８１を駆動させ得る
制御部（図示せず）が設けられている。

前記実施例のＶＴＲシリンダの嵌合装置は１次のように
運転され、動作する。

第１図において上シリンダ３は、エアシリンダブロック
３４を動作させてチャック５５を広げることによって保
持されている。この時、各押し付けピン２９・２９′・
２９′は、まだ上シリンダ３の上面には接触していない
。また、下シリンダ４は保持プレート２１上に搭載され
、固定されている。なお、この時、下シリンダ４のシャ
フト６の最下部は、シャフト受は部材２２には接触して
おっず。

わすかな隙間がおいている。

この状態から、モータ９を回転駆動させ、ボールねじ１
０とナツト１１のねじ作用と、ガイド１３０作用により
、嵌合ペース１２を下降させ、ステー３１およびチャッ
ク３５を介して上シリンダ５を下降させる。

前記上シリンダ５を徐々に下降させて行き、上シリンダ
３の大部分が下シリンダ４のデスク５に接触すると、上
シリンダ６を保持しているエアシリンダブロック３４が
微小距離ではあるが水平面内で移動可能に支持されてい
るので、上シリンダ３は下シリンダ４のデスク５になら
って芯出しが行われる。この時、上シリンダ３によって
押されるために、下シリンダ４のシャフト６の底部がシ
ャフト受は部材２２に当たるまで、下シリンダ４を保持
している保持プレート２１は微小量下降する０ なお、シャフト６とシャフト受は部材２２との間に隙間
を設け、かつ保持プレート２１がスプリング２０によっ
て摺動できるようにしている理由は、ＶＴＲシリンダ２
のシャフト６の長さのバラツキや組立時の寸法バラツキ
を吸収するためである。

涙金時、上シリンダ３と下シリンダ４のはめ合い部のク
リアランスが大きい場合、すなわち約３μｍ以上の場合
には、嵌合挿入力が極めて小さい状態のままチャック３
５が押すカで嵌合が終了してしまう。

しかし、はめ合い部のクリアランスが小さい場合、すな
わち３μｍ以下の場合には、モータ９と、これに連動す
る部材により上シリンダ３が挿入方向に下降操作されて
いる途中で、上シリンダ３と下シリンダ４とがわずかで
も傾いていると、こじりが生じやすくなり、上シリンダ
３は下降しにくい状態となってしまう。

なお、この実施例の場合、モータ９　：　２４　、２４
’。

２４′は全てパルスモータを使用しているので、上。

シリンダ３にこじりが生じた場合、または上シリンダ５
が下降しに（い場合には、脱調つまり空回りの状態とな
る。

下シリンダ４が受ける力は、シャフト受は部材２２、下
シリンダベース１８．および力伝達部材１７を介してロ
ードセル４６に伝えられる。そして。

このロードセル４６で検出した力が設定値（こじってし
まわないよプな値）を越えた時点で、モータ９を停止さ
せ、エアシリンダブロック３４の駆動を停止させてチャ
ック３５を縮め、上シリンダ３を解放する。なお、上シ
リンダ３は下シリンダ４とはめ合った状態で静止してい
る。

次に、モータ９を逆回転させ、嵌合ペース１２を任意の
高さ△ｔだけ上昇させて、チャック３５を上、シリンダ
３の上方へ移動させる。

ついで、モータ２４　、２４’　、　２４’を回転駆動
させ。

第７図に示すように、各押し付けピン２９・２９′・２
９′がそれぞれ上シリンダ３の上面に接触するまで下降
させる。なお、接触したか、否かの検出は。

各押し付けアーム２Ｂ・２８′・２８′に貼り付けられ
たひずみゲージ５０・３０′・３０１により行う。すな
わち、各押し付けビン２９・２９′・２９′が上シリン
ダ３の上面に接触して押し始めると、押し付けアーム２
８・２８′・２８’にひずみが生じる。したがって、ひ
ずみゲージ５０・５０′・３０′の出力レベルを監視す
ることにより、上シリンダ３゛の上面に各押し付ケヒン
２９・２９′・２９１が接触したか、否かが分かる。各
押し付けビン２９・２９′・２９′が上シリンダ３の上
面に接触した時は、各モータ２４　、２４’。

２４′を停止させる。

前記各モータ２４　、２４’　、　２４’を停止させ、
上シリンダ３の上面に各押し付けピン２９・２９′・２
９’を接触させた状態で停止させた後、第４図〜第６図
に示すように、各押し付けピン２９・２９′・２９′の
近傍の上シリンダ３と下シリンダ４の高さ方向の隙間４
０（３個所）をイメージセンサ３６・３６′・３６′に
より測定する。な８．測定する個所は、第４図および第
５図中に符号３９で示すような位置。

であり１円周方向に１２０°の間隔をおいて、３個所測
定する。測定結果をイメージセンサ３６・３６′・５６
′の出力波形で表すと、高さ方向の隙間４０は第６図に
示すように、出力波形４１をしきい値４２によって２値
化して得られた信号の“１”の幅忙相当する。

前記隙間４０の測定後、その３個所の高さ方向の隙間４
０のデータの最小のものを基準値とし。

その値以上の値を有する個所の押し付けピン（２９・２
９′・２９１のうちのいずれか）を下降させる。この時
、下降させている押し付けピンの近傍のイメージセンサ
の出力データが、前記最小値と同じ値になりた時点で、
その押し付けピンを下降させているモータな停止させる
。つまり、第７図に示すよ５に１例えば押し付けピン２
９′の近傍の測定値が最小だと仮定すると、押し付けピ
ン２９をモータ２４により下降させる。同様に、押し付
けピン２９’も下降させる。これにより、上シリンダ３
は第７図に矢印４４で示す側および距離だけ下降し、同
第７図に破線で示す位置４５に修正される。上シリンダ
３を前記位置４５に修正すると、３個のイメージセンサ
３６・３６′・３６′の出力データがほぼ一致する。前
記イメージセンサ３６・３６′・５６’の出力データが
一致したならば、下降させていた押し付けピン２９・２
９′を停止させる。この動作により、上シリンダ３は下
シリンダ４に対してほぼ平行となる。

次に、３個の押し付けピン２９・２９′・２９１を同じ
速度で下降させる。再びロードセル４６の出力値が設定
値を越えない限りはこのまま嵌合終了してしまうが、再
度挿入力が設定値を越えた時は前述したように各押し付
けピン２９・２９′・２９′を駆動するモータ２４　、
２４’　、　２４’を停止させ、イメージセンサ３６・
３６′・３６′の出力データ、つまり平行度データに基
づいて、再び上シリンダ６の傾きの修正動作を行い、そ
の後名神し付けピン２９・２９′・２９１を等しい速度
で下降させ、挿入を再開する。

嵌合終了の検出手段としては、第４図に示すように、光
電センサ３８・３８′・６８１により上シリンダ３の下
端が所定の位置まで下降したことを検出することによっ
て行５゜ 以上の動作を第８図のフローチャートに簡潔に示してい
る。

前記実施例によれば、嵌合中の挿入力を常時監視し、常
に上シリンダ３と下シリンダ４を平行に保ちつつ嵌合動
作を行い得るので、過大な力を加えることな（、どしり
か生じる前に下シリンダ４に対する上シリンダ５の傾き
を修正してはめ合わせを行い得る効果がある。

また、この実施例によれば、過大な力を加えないことか
ら、ＶＴＲシリンダ２の超精密ベアリングから成る軸受
７・７′の損傷を防止し得る効果がある。

さらに、この実施例によれば、ＶＴＲシリンダ２の多数
のコネクタ８の挿入力が極端に不均一であっても、常に
下シリンダ４に対する上シリンダ３の傾きを修正しなが
ら嵌合するよ５Ｋしているので、上下シリンダの精度の
善し悪しＫは左右されず、こじりを生じさせないでスム
ーズに嵌合させ得る効果もある。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、上シリンダと下シリンダ
の平行度を測定するための複数の画像入力手段と、上シ
リンダを押し込んで嵌合させるためのｌｌ！数の押し付
け手段と、前記画像入力手段で得られた平行度データを
基に、前記押し付け手段を各別に動作させて上シリンダ
の傾きを修正し。

上シリンダを修正された平行度に保って押し込むぺ（前
記各押し付け手段を駆動させる制御部とを備えて構成し
ているので、はめ合い時の押付力を制限値以内に抑えな
がら下シリンダに上シリンダを嵌合させ得る効果があり
、またこじりが生じた場合にはそのこじり状態を取り除
きながら嵌合させ得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第一２図は
ＶＴＲシャーシの斜視南、第３図はＶＴＲシリンダの縦
断面図、第４図は本発明嵌合装置における画像入力手段
の部分を示す斜視図、第５図および第６図は本発明嵌合
表置における上下シリンダの高さ測定を示す説明図、第
７図ははめ合い途中での上シリンダの傾きを示す説明図
、第８図は本発明嵌合装置の一実施例の動作を示すフロ
ーチャートである。 ２・・・”／ＴＲシリンダ、３・・・上シリンダ、４・
・・下シリンダ、２８・２８′・２Ｂ’・・・押し付け
手段を構成している押し付けアーム、２９・２９′・２
９′・・・同押し付けピン、３０・５０′・５０′・・
・ひずみゲージ、５５・・・チャック。 ３６・６６′・５６′・・・画像入力手段としてのイメ
ージセンサ・４６°°°２−ドセル６　　　　　　　　
　　　　　＋　＝：　１．、代理人弁理士　小　　川　
　勝　　男 ご６ 沁　１　辺 ＩＶ丁Ｒニー’ＪＬ、Ｆ”　　２１．２１’、２ｒ岬し
付’１？４　　４４　　：　　Ｏ−Ｖ＊ｒし３Ｊ：レリ
′−フ゛　　　ｚｑ、ｚｔ：語シ、岬しイト丁Ｌ°し４
：下しリレフ−３ｊ；ナヤｎｌフ ２２　；ジャ７１受ＩＴ！−ト杢才　３≦、Ｘうｊ「−
イメーレ゛電＝、レリ第　２　図 ３：上ンＪ−ター ４二′Ｆレリレツ°。 ５：ｒイア 第　３　図　　　　　４：；？７） 第　４　図 ３：ｎ’、’）”、ダ　　　　　　３６．ｓｔ：３ｒ：
イメ−’；ＩＩ！’−′す。 ４；Ｔしリレグ°　　　　　３７．３？’、　３ｑ＃’
、先□ｈ−一・ｕ、ｎ−ｚｒ：＋ｎ５ｔ−ｒｒｔｒ−ｔ
、　　　３ｓ、ｓｒ、ｒ：Ｌｔｔ！＞ｗ２９、ｚＱ’、
２’ｌ’　：　１９　Ｌ４１＋ｆ　ヒ＞第　５　図 ３　二ｔ”−’）’、５”　　　　ＡＤ　ｌ下し１ルデ
め隙間４：下しリレフ゛ ３６．３６’、見″；イメーじゼレサ 第　′７　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、はめ合い隙間が極めて微小なＶＴＲシリンダの構成
   要素である上シリンダと下シリンダの嵌合を行うＶＴＲ
   シリンダの嵌合装置において、前記上シリンダと下シリ
   ンダの平行度を測定するための複数の画像入力手段と、
   上シリンダを押し込んで嵌合させるための複数の押し付
   け手段と、前記画像入力手段で得られた平行度データを
   基に、前記押し付け手段を各別に動作させて上シリンダ
   の傾きを修正し、上シリンダを修正された平行度に保っ
   て押し込むべく前記各押し付け手段を駆動させる制御部
   とを備えて構成したことを特徴とするＶＴＲシリンダの
   嵌合装置。