(57)【要約】【課題】省スペースで且つ固定ベースに対する可動ベースの揺動をロックするロック機構を備えるフローティングジョイントを提供すること。【解決手段】固定ベース１０及び可動ベース２０と、可動ベース２０を固定ベース１０に対して揺動可能にフローティング支持するフローティング機構３０と、可動ベース２０を固定ベース１０に対して揺動不能な状態に固定するロック機構６０と、を備え、フローティング機構３０は、球面５１１を有する球状ベアリング５１と、球面５１１を摺動可能に支持する球面受け部５２と、を有し、ロック機構６０は、球状ベアリング５１の内部に設けられているフローティングジョイント１である。【選択図】図２
2018043310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定ベース及び可動ベースと、
前記可動ベースを前記固定ベースに対して揺動可能にフローティング支持するフローティング機構と、
前記可動ベースを前記固定ベースに対して揺動不能な状態に固定するロック機構と、を備え、
前記フローティング機構は、
球面を有する球状ベアリングと、
前記球面を摺動可能に支持する球面受け部と、を有し、
前記ロック機構は、前記球状ベアリングの内部に設けられているフローティングジョイント。
【請求項２】
前記ロック機構は、
前記可動ベースに連結され固定された内筒と、
前記内筒の外周を覆う中筒と、
前記中筒の外周を覆い、前記固定ベースに連結された外筒と、
前記中筒と前記可動ベースとを連結する弾性部材と、
を有し、
前記中筒は、前記内筒及び前記外筒に対して前記中筒の軸方向に相対的に移動可能に設けられ、
前記内筒の外周面と前記中筒の内周面は、互いに噛合う段差部を有する
請求項１記載のフローティングジョイント。
【請求項３】
前記段差部は、前記球状ベアリングの中心を挟む位置関係で、前記内筒及び前記中筒の軸方向に少なくとも一つずつ設けられている請求項２記載のフローティングジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フローティングジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、可動ベースを固定ベースに対して、球面受けを介して、上下方向に延びるＺ軸上の一点を中心として揺動自在に案内する球面案内手段を有するフローティング支持装置が知られている。フローティング支持装置は、可動ベースを初期姿勢にロックするためのロック機構を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３００５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記公報記載のフローティング支持装置においては、ロック機構は、球面案内手段の外部に設けられている。このため、球面案内手段の外部おいて、上下方向に延びるＺ軸方向のみならず、水平方向に延びるＸ軸方向及びＹ軸方向においても、ロック機構を設けるためのスペースが必要である。
【０００５】
本発明の目的は、かかる従来技術の問題点に鑑み、省スペースで且つ固定ベースに対する可動ベースの揺動をロックするロック機構を備えるフローティングジョイントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため本発明は、固定ベース（例えば、後述の固定ベース１０）及び可動ベース（例えば、後述の可動ベース２０）と、前記可動ベースを前記固定ベースに対して揺動可能にフローティング支持するフローティング機構（例えば、後述のフローティング機構３０）と、前記可動ベースを前記固定ベースに対して揺動不能な状態に固定するロック機構（例えば、後述のロック機構６０）と、を備え、前記フローティング機構は、球面（例えば、後述の球面５１１）を有する球状ベアリング（例えば、後述の球状ベアリング５１）と、前記球面を摺動可能に支持する球面受け部（例えば、後述の球面受け部５２）と、を有し、前記ロック機構は、前記球状ベアリングの内部に設けられているフローティングジョイントを提供する。
【０００７】
本発明によれば、フローティング機構の球状ベアリングの内部にロック機構が設けられているため、フローティング機構の全体をコンパクトにすることができる。
【０００８】
そして、前記ロック機構は、前記可動ベースに連結され固定された内筒（例えば、後述の内筒３３）と、前記内筒の外周を覆う中筒（例えば、後述の中筒３２）と、前記中筒の外周を覆い、前記固定ベースに連結された外筒（例えば、後述の外筒３１）と、前記中筒と前記可動ベースとを連結する弾性部材（例えば、後述の中筒付勢スプリング３４）と、を有し、前記中筒は、前記内筒及び前記外筒に対して前記中筒の軸方向に相対的に移動可能に設けられ、前記内筒の外周面と前記中筒の内周面は、互いに噛合う段差部（例えば、後述の中筒段差部３２４、内筒段差部３３４）を有する。
【０００９】
このため、中筒の軸方向における中筒の内筒に対する移動によって、段差部同士が当接し合う位置関係にあるときには、外筒及び中筒に対して内筒を揺動不能な状態とすることができる。また、段差部同士が噛合う状態にあるときには、外筒及び中筒に対して内筒を揺動可能な状態とすることができる。
【００１０】
また、前記段差部は、前記球状ベアリングの中心を挟む位置関係で、前記内筒及び前記中筒の軸方向に少なくとも一つずつ設けられている。
【００１１】
このため、球状ベアリングの中心を揺動中心とすることができる。また、揺動中心を挟む位置関係で内筒及び中筒の軸方向に段差部が配置されているため、各段差部において均一に荷重を受けられる構造とすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、省スペースで且つ固定ベースに対する可動ベースの揺動をロックするロック機構を備えるフローティングジョイントを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るフローティングジョイントを備えるワーク搬送ロボットを示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係るフローティングジョイントにおいて、ロック機構により可動ベースを固定ベースに対して固定した状態を示す断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るフローティングジョイントにおいて、ロック機構により、可動ベースが固定ベースに対して水平移動可能、且つ、揺動不能の状態とされ、可動ベースが固定ベースに対して左方向へ水平移動した様子を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るフローティングジョイントにおいて、ロック機構により、可動ベースが固定ベースに対して水平移動可能、且つ、揺動不能の状態とされ、可動ベースが固定ベースに対して右方向へ水平移動した様子を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るフローティングジョイントにおいて、ロック機構により、可動ベースが固定ベースに対して水平移動可能、且つ、揺動可能の状態とされ、可動ベースが固定ベースに対して反時計回り方向へ揺動した様子を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係るフローティングジョイントにおいて、ロック機構により、可動ベースが固定ベースに対して水平移動可能、且つ、揺動可能の状態とされ、可動ベースが固定ベースに対して時計回り方向へ揺動した様子を示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係るフローティングジョイントを備えるワーク搬送ロボットのハンド部をワークの位置に配置させた様子を示す概略図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るフローティングジョイントを備えるワーク搬送ロボットのハンド部によってワークを把持した様子を示す概略図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るフローティングジョイントを備えるワーク搬送ロボットのハンド部によってワークを持ち上げた様子を示す概略図である。
【図１２】本発明の実施形態に係るフローティングジョイントを備えるワーク搬送ロボットのハンド部によってワークを圧入機に投入する様子を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の第一実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るフローティングジョイントを備えるワーク搬送ロボットを示す概略図である。図２は、本発明の実施形態に係るフローティングジョイントにおいて、ロック機構により可動ベースを固定ベースに対して固定した状態を示す断面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図４は、図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態のフローティングジョイント１は、ワーク搬送ロボットのアーム部２とハンド部３との間に設けられており、アーム部２に対してハンド部３を、水平方向へ移動可能、且つ、水平方向において回転可能、且つ、揺動可能に支持する。即ち、フローティングジョイント１は、アーム部２に対してハンド部３を、図１におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動自在に支持し、且つ、Ｚ軸回りのθ方向へ回転自在に支持し、中心Ｐ回りのα方向に揺動自在に支持する。これにより、ハンド部３に保持したワークＷを、複数の成形機ＦＭから圧入機ＰＭ（図１２参照）へ、高い精度で位置ずれを抑えて投入する。ワークＷは、例えば、分割コアにより構成されるモータのステータの外側に圧入されるケース等である。以下、アーム部２の側を上側と定義し、ハンド部３の側を下側と定義して説明する。
【００１６】
フローティングジョイント１は、図２に示すように、アーム部２（図１参照）に固定される固定ベース１０と、下面にハンド部３が固定される可動ベース２０と、固定ベース１０に対して可動ベース２０をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動自在で且つθ方向へ回転自在で且つα方向に揺動自在にフローティング支持するフローティング機構３０と、固定ベース１０に対して可動ベース２０を、図２に図示するような位置ズレのない初期姿勢に復帰させ、初期姿勢に機械的にロックするロック機構６０と、を備えている。
【００１７】
固定ベース１０は、アーム部固定板部１１と、接続部１２と、固定部１３と、を有している。アーム部固定板部１１は、アーム部２（図１等参照）に固定される。接続部１２は、アーム部固定板部１１と固定部１３とに一体的に接続されており、アーム部固定板部１１と固定部１３とを連結する。固定部１３は、フローティング機構３０を支持する。フローティング機構３０は、球状ベアリング５１と、球面受け部５２と、を有している。また、ロック機構６０は、外筒３１と、中筒３２と、内筒３３と、弾性部材としての中筒付勢スプリング３４と、を有している。
【００１８】
具体的には、固定部１３の中央部には、上下方向に貫通する貫通孔１３１が形成されている。上下方向における貫通孔１３１の中央部分は拡径しており、この拡径している部分は、貫通孔拡径部１３２を構成する。貫通孔拡径部１３２には、すべりプレート１３３が、貫通孔拡径部１３２の上部及び下部に配置されている。従って、すべりプレート１３３は、上下方向において対向して配置されている。貫通孔拡径部１３２を形成している固定部１３の部分には、図３に示すように、貫通孔拡径部１３２の半径方向外方へ窪むと共に、貫通孔拡径部１３２の周方向へ所定の長さを有する固定部半径方向凹部１３６が形成されている。固定部半径方向凹部１３６は、図３に示すように、貫通孔拡径部１３２の周方向へ等間隔で６つ形成されている。
【００１９】
図２に示すように、固定部１３の周縁部には、固定部１３の周縁部の周方向へ等間隔で３つの貫通孔１３７が形成されている。３つの貫通孔１３７には、図示しないエア供給装置に接続されたエア供給口部１３１１（図４参照）が接続されている。図２に示すように、３つの貫通孔１３７は、上下方向における貫通孔１３７の中央部分は拡径しており、この拡径している部分は、下方突出ピン基部収容部を構成する。下方突出ピン基部収容部には、スプリング１３８と下方突出ピン１３９の基部１３９１とが収容されている。下方突出ピン１３９の基部１３９１は、円筒形状を有しており、基部１３９１の上端部は開口し、基部１３９１の下端部は塞がれて下方へ突出するピン部１３９２の上端部に一体的に接続されている。ピン部１３９２の上部は大径に形成され、下部は小径に形成され、上部と下部との中間部は、徐々に下方へ向けて縮径している。スプリング１３８は、引張バネにより構成されており、スプリング１３８の下端部は、下方突出ピン１３９の基部１３９１の下端部に当接し、スプリング１３８の上端部は、固定部１３の貫通孔１３７の周縁部に当接している。
【００２０】
また、固定部１３の周縁部の周方向における固定部１３の周縁部の３つの貫通孔１３７のそれぞれの間の位置には、図２、図３に示すように、スプリング上部係合凹部１３４が形成されている。スプリング上部係合凹部１３４は、固定部１３の周縁部の下面から上方へ向って窪んで形成されており、圧縮バネにより構成される揺動方向保持スプリング１３５の上端部が挿入され、固定部１３に当接している。
【００２１】
外筒３１は、下端部が開口し、上端部が塞がれた円筒形状を有している。外筒３１の上端部には、フランジ部３１１が設けられている。フランジ部３１１は、円盤状を有しており、上下方向において対向して配置されたすべりプレート１３３の間に配置され、すべりプレート１３３に対して摺動する。この摺動により、フランジ部３１１及び外筒３１は、水平方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に移動し、外筒３１は、固定ベース１０に連結されている。また、フランジ部３１１には、図３に示すように、フランジ部３１１の半径方向内方へ窪んだ半径方向凹部３１１１が形成されている。半径方向凹部３１１１は、フランジ部３１１の周方向へ等間隔で６つ形成されている。半径方向凹部３１１１には、圧縮バネにより構成されるフランジ部スプリング３１１２が配置されている。フランジ部スプリング３１１２の一端部は、半径方向凹部３１１１の底部に当接しており、フランジ部スプリング３１１２の他端部は、固定部半径方向凹部１３６を形成している固定部１３の部分に当接している。この当接により、フランジ部３１１及び外筒３１は、固定ベース１０に対して水平方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に移動したときに、初期位置、即ち、図３に示すように、フランジ部３１１及び外筒３１の軸心が貫通孔拡径部１３２（図２参照）の軸心位置に一致する位置に戻るように、付勢されている。
【００２２】
外筒３１の上端部には、エア供給用貫通孔３１２が形成されている。エア供給用貫通孔３１２は、外筒３１の上端部を上下方向に貫通するように形成されており、エア供給用貫通孔３１２には、図示しないエア供給装置に接続されたエア供給口部３１２１が接続されている。外筒３１の下端部には、外筒３１の半径方向外方へ突出する下端部フランジ部３１３が設けられている。
【００２３】
中筒３２は、下端部が開口し、上端部が塞がれた円筒形状を有している。中筒３２は、外筒３１と同軸的な位置関係を有して外筒３１の内周面により囲まれる空間に配置されており、外筒３１は、中筒３２の外周を覆っている。中筒３２の上端部は、外筒３１のエア供給用貫通孔３１２に対向している。外筒３１のエア供給用貫通孔３１２にエアが供給されることにより、中筒３２が外筒３１に対して中筒３２の軸方向であって下方向へ移動する。この状態から、外筒３１のエア供給用貫通孔３１２からエアが抜かれることにより、後述の中筒付勢スプリング３４の付勢力により、中筒３２が外筒３１に対して中筒３２の軸方向であって上方向へ移動する。
【００２４】
中筒３２の内周面には、中筒段差部３２４が設けられている。中筒段差部３２４は、中筒３２の内周面から中筒３２の内方へ向けて突出し、中筒３２の内周面を一周するように延びる中筒環状凸部３２４１と、中筒３２の軸方向において隣接する中筒環状凸部３２４１間の相対的に窪んだ凹部３２４２とにより構成されている。中筒環状凸部３２４１は、中筒３２の軸方向において、等間隔で複数設けられており、球状ベアリング５１の中心Ｐ（図５等参照）を挟む位置関係で複数ずつ設けられている。
【００２５】
内筒３３は、上端部が開口し、下端部が塞がれて可動ベース２０に一体的に接続されることにより連結され固定されており、円筒形状を有している。内筒３３は、中筒３２と同軸的な位置関係を有して中筒３２の内周面により囲まれる空間に配置されており、中筒３２は、内筒３３の外周を覆っている。従って中筒３２は、内筒３３及び外筒３１に対して中筒３２の軸方向に相対的に移動可能に設けられている。内筒３３の内周面により囲まれる空間には、圧縮バネにより構成され、中筒３２と可動ベース２０とを連結する弾性部材としての中筒付勢スプリング３４が配置されている。中筒付勢スプリング３４の下端部は、内筒３３の下端部に当接しており、中筒付勢スプリング３４の上端部は、中筒３２の上端部に当接している。中筒付勢スプリング３４により、中筒３２は、中筒３２の軸方向であって上方向へ付勢されている。
【００２６】
内筒３３の外周面には、内筒段差部３３４が設けられている。内筒段差部３３４は、内筒３３の外周面から内筒３３の外方へ向けて突出し、内筒３３の外周面を一周するように延びる内筒環状凸部３３４１と、内筒３３の軸方向において隣接する内筒環状凸部３３４１間の相対的に窪んだ凹部３３４２とにより構成されている。内筒環状凸部３３４１は、内筒３３の軸方向において、等間隔で複数設けられており、球状ベアリング５１の中心Ｐ（図５等参照）を挟む位置関係で複数ずつ設けられている。
【００２７】
中筒３２が内筒３３に対して中筒３２の軸方向へ移動して、図２に示すように、中筒環状凸部３２４１と内筒環状凸部３３４１とが当接し合う位置関係にあるときには、外筒３１及び中筒３２に対して内筒３３は揺動不能な状態となる。即ち、内筒３３、中筒３２を有するロック機構６０は、可動ベース２０を固定ベース１０に対して揺動不能な状態に固定する（ロックする）。中筒３２が内筒３３に対して中筒３２の軸方向へ移動して、図７、図８に示すように、中筒環状凸部３２４１と内筒環状凸部３３４１とが噛合う位置関係、即ち、中筒環状凸部３２４１が、内筒３３の軸方向において隣接する内筒環状凸部３３４１の間の凹部３３４２に嵌合した噛合う状態にあるときには、外筒３１及び中筒３２に対して内筒３３は揺動可能な状態となる。
【００２８】
可動ベース２０には、円筒状穴部２０１が形成されている。円筒状穴部２０１は、内筒３３の周面を取囲むように、内筒３３と同軸的な位置関係で形成されている。円筒状穴部２０１には、球状ベアリング５１と、球面受け部５２と、外筒３１と、中筒３２と、が配置されている。
【００２９】
球状ベアリング５１は、球形を有しており、球状ベアリング５１の外面として球面５１１を有している。球状ベアリング５１には、球状ベアリング５１の直径方向且つ上下方向に貫通する円柱形状のベアリング貫通孔５１２が形成されている。ベアリング貫通孔５１２の直径は、外筒３１の外径よりも僅かに小さく、ベアリング貫通孔５１２には、内筒３３及び中筒３２が挿入された外筒３１が、球状ベアリング５１に対して摺動可能に挿入されている。従って、内筒３３、中筒３２、外筒３１、及び、中筒付勢スプリング３４を有するロック機構６０は、球状ベアリング５１の内部に設けられている。ベアリング貫通孔５１２の下端を形成している球状ベアリング５１の部分には、外筒３１の下端部フランジ部３１３の上面が当接しており、この当接により、外筒３１は、球状ベアリング５１から外れないように構成されている。
【００３０】
球面受け部５２は、外径が円筒状穴部２０１の内径よりも僅かに小さい環状の部材により構成されており、円筒状穴部２０１の側面を形成している可動ベース２０の部分に、円筒状穴部２０１と同軸的な位置関係で固定されている。球面受け部５２の内周面には、球面の一部により構成されるベアリング支持溝５２１が形成されている。ベアリング支持溝５２１は、球状ベアリング５１の外表面に倣った球面の一部をなす形状を有している。ベアリング支持溝５２１には球状ベアリング５１が嵌合する。これにより、球状ベアリング５１は、球状ベアリング５１の中心Ｐを中心として、球面受け部５２に対して摺動及び回転可能に、球面受け部５２に支持されている。
【００３１】
可動ベース２０には、スプリング下部係合凹部２０２が形成されている。スプリング下部係合凹部２０２は、可動ベース２０の上面から下方向へ向って窪んで形成されている。スプリング下部係合凹部２０２には、揺動方向保持スプリング１３５の下端部が挿入されており、可動ベース２０に当接している。この当接により、外筒３１が球状ベアリング５１に対して摺動して可動ベース２０が固定ベース１０に接近した場合に、固定ベース１０に対して可動ベース２０を付勢して、図２に示すように、球状ベアリング５１の下端部に、外筒３１の下端部フランジ部３１３の上面が当接した状態へ戻すように構成されている。
【００３２】
また、可動ベース２０の上面には、下方突出ピン挿入凹部２０３が形成されている。下方突出ピン挿入凹部２０３は、可動ベース２０の上面から下方向へ向って窪んで形成されている。下方突出ピン挿入凹部２０３には、ピン先端受け部２０３１が設けられている。ピン先端受け部２０３１は、円筒形状を有しており、一端部及び他端部が開口し、一端部に受け部フランジ部２０３２が設けられている。ピン先端受け部２０３１の外径は、下方突出ピン挿入凹部２０３の内径よりも僅かに小さく、ピン先端受け部２０３１は、下方突出ピン挿入凹部２０３と同軸的な位置関係で、受け部フランジ部２０３２が上端に位置する位置関係で、下方突出ピン挿入凹部２０３に挿入されている。ピン先端受け部２０３１の内径は、下方突出ピン１３９のピン部１３９２の上部の大径の部分の外径よりも僅かに大きい。ピン先端受け部２０３１には、下方突出ピン１３９のピン部１３９２が挿入されている。
【００３３】
次に、可動ベース２０を固定ベース１０に対して水平移動可能な状態と水平移動不能な状態とに切換える動作について説明する。図５は、本発明の実施形態に係るフローティングジョイント１において、ロック機構６０により、可動ベース２０が固定ベース１０に対して水平移動可能、且つ、揺動不能の状態とされ、可動ベース２０が固定ベース１０に対して左方向へ水平移動した様子を示す断面図である。図６は、本発明の実施形態に係るフローティングジョイント１において、ロック機構６０により、可動ベース２０が固定ベース１０に対して水平移動可能、且つ、揺動不能の状態とされ、可動ベース２０が固定ベース１０に対して右方向へ水平移動した様子を示す断面図である。
【００３４】
先ず、３つのエア供給口部１３１１（図４参照）からエアをそれぞれ供給する。すると、図２に示すように、スプリング１３８の付勢力に抗して下方突出ピン１３９が下方へ移動した状態となり、下方突出ピン１３９のピン部１３９２の上部の大径の部分が、ピン先端受け部２０３１に挿入された状態とされる。このときには、下方突出ピン１３９のピン部１３９２の上部の大径の部分が、ピン先端受け部２０３１において、水平方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）へほとんど動くことができないため、可動ベース２０も固定ベース１０に対して水平方向へ移動することができずに固定されている。また、中筒環状凸部３２４１と内筒環状凸部３３４１とは、当接し合う位置関係にあり、外筒３１及び中筒３２に対して内筒３３は揺動不能な状態となっている。即ち、アーム部２（図１参照）及び固定ベース１０に対してハンド部３及び可動ベース２０は、図１におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動不能であると共に、Ｚ軸回りのθ方向へ回転不能であり、中心Ｐ回りのα方向に揺動不能である。なお、図１におけるＺ軸方向には移動可能である。
【００３５】
次に、３つのエア供給口部１３１１からのエアの供給をそれぞれ停止すると共に、エアを抜く。すると、図５、図６に示すように、スプリング１３８の付勢力によって下方突出ピン１３９が上方へ移動した状態となり、下方突出ピン１３９のピン部１３９２の下部の小径の部分が、ピン先端受け部２０３１に挿入された状態となる。この状態では、すべりプレート１３３に対して外筒３１のフランジ部３１１が摺動可能であることにより、可動ベース２０は固定ベース１０に対して図５、図６に示すように、ピン部１３９２の下部の小径の部分は、ピン先端受け部２０３１内で移動することが可能である。
【００３６】
即ち、アーム部２（図１参照）及び固定ベース１０（図２参照）に対してハンド部３及び可動ベース２０は、図１におけるＸ軸方向に移動可能である。同様に、アーム部２及び固定ベース１０に対してハンド部３及び可動ベース２０は、図１におけるＹ軸方向、Ｚ軸方向に移動可能であると共に、Ｚ軸回りのθ方向へ回転可能である。但し、中心Ｐ回りのα方向には揺動不能である。
【００３７】
次に、可動ベース２０を固定ベース１０に対して中心Ｐ（図１参照）回りのα方向に揺動可能な状態と揺動不能な状態とに切換える動作について説明する。
図７は、本発明の実施形態に係るフローティングジョイント１において、ロック機構６０により、可動ベース２０が固定ベース１０に対して水平移動可能、且つ、揺動可能の状態とされ、可動ベース２０が固定ベース１０に対して反時計回り方向へ揺動した様子を示す断面図である。図８は、本発明の実施形態に係るフローティングジョイント１において、ロック機構６０により、可動ベース２０が固定ベース１０に対して水平移動可能、且つ、揺動可能の状態とされ、可動ベース２０が固定ベース１０に対して時計回り方向へ揺動した様子を示す断面図である。
【００３８】
先ず、３つのエア供給口部１３１１（図４参照）からのエアの供給をそれぞれ停止すると共に、エアを抜く。すると、図５、図６に示すように、スプリング１３８の付勢力によって下方突出ピン１３９が上方へ移動した状態となり、下方突出ピン１３９のピン部１３９２の下部の小径の部分が、ピン先端受け部２０３１に挿入された状態とされる。この状態では、前述のように、アーム部２及び固定ベース１０に対してハンド部３及び可動ベース２０は、図１におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動可能であると共に、Ｚ軸回りのθ方向へ回転可能であるが、中心Ｐ回りのα方向には揺動不能である。
【００３９】
次に、外筒３１の上端部のエア供給用貫通孔３１２にエア供給口部３１２１からエアを供給する。すると、図７、図８に示すように、中筒付勢スプリング３４の付勢力に抗して中筒３２が下方へ移動した状態となり、これにより、中筒環状凸部３２４１と内筒環状凸部３３４１とが噛合う位置関係、即ち、中筒環状凸部３２４１が、内筒３３の軸方向において隣接する内筒環状凸部３３４１の間の凹部３３４２に嵌合した噛合う状態となる。これにより、中筒３２と内筒３３との間において、ぴったりと当接した状態ではなく余裕が生じた状態となる。このため、図７、図８に示すように、球状ベアリング５１の中心Ｐを揺動の中心として、外筒３１、中筒３２、及び固定ベース１０に対して内筒３３及び可動ベース２０は、揺動可能な状態となる。
【００４０】
次に、ハンド部３及びアーム部２によってワークＷを成形機ＦＭから圧入機ＰＭへと搬送する動作について説明する。図９は、本発明の実施形態に係るフローティングジョイント１を備えるワーク搬送ロボットのハンド部３をワークＷの位置に配置させた様子を示す概略図である。図１０は、本発明の実施形態に係るフローティングジョイント１を備えるワーク搬送ロボットのハンド部３によってワークＷを把持した様子を示す概略図である。図１１は、本発明の実施形態に係るフローティングジョイント１を備えるワーク搬送ロボットのハンド部３によってワークＷを持ち上げた様子を示す概略図である。図１２は、本発明の実施形態に係るフローティングジョイント１を備えるワーク搬送ロボットのハンド部３によってワークＷを圧入機ＰＭに投入する様子を示す概略図である。
【００４１】
先ず、図１に示すように、成形機ＦＭに支持されているワークＷの上方にハンド部３が位置するように、アーム部２を移動させる。そして、ロック機構６０によるロックを解除して、図７、図８に示すように、固定ベース１０に対して可動ベース２０を、図１におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動可能とすると共に、Ｚ軸回りのθ方向へ回転可能とし、中心Ｐ回りのα方向に揺動可能とする。これにより、アーム部２に対してハンド部３を、図１におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動可能とすると共に、Ｚ軸回りのθ方向へ回転可能とし、中心Ｐ回りのα方向に揺動可能とする。
【００４２】
次に、図９に示すように、アーム部２を下降させることにより、ハンド部３を下方向へ移動させてゆき、図１０に示すように、成形機ＦＭに倣って傾いた状態のワークＷをハンド部３で把持する。そして、図１１に示すように、アーム部２を上昇させることにより、ハンド部３を上方向へ移動させてゆく。そして、ロック機構６０によるロックを行なうことにより、図２に示すように、アーム部２及び固定ベース１０に対してハンド部３及び可動ベース２０を、図１におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動不能とすると共に、Ｚ軸回りのθ方向へ回転不能とし、中心Ｐ回りのα方向に揺動不能として初期状態とする。これにより、圧入機ＰＭ対して投入可能な正規の位置にワークＷを支持した状態とする。そして、図１２に示すように、圧入機ＰＭの上方にハンド部３が位置するように、アーム部２を移動させて、アーム部２を下降させて、ワークＷを圧入機ＰＭへ投入する。
【００４３】
本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
本実施形態では、フローティングジョイント１は、固定ベース１０及び可動ベース２０と、可動ベース２０を固定ベース１０に対して揺動可能にフローティング支持するフローティング機構３０と、可動ベース２０を固定ベース１０に対して揺動不能な状態に固定するロック機構６０と、を備える。
フローティング機構３０は、球面５１１を有する球状ベアリング５１と、球面５１１を摺動可能に支持する球面受け部５２と、を有する。ロック機構６０は、球状ベアリング５１の内部に設けられている。
【００４４】
これにより、フローティング機構３０の球状ベアリング５１の内部にロック機構６０が設けられているため、フローティング機構３０の全体をコンパクトにすることができる。
【００４５】
また、本実施形態では、ロック機構６０は、可動ベース２０に連結され固定された内筒３３と、内筒３３の外周を覆う中筒３２と、中筒３２の外周を覆い、固定ベース１０に連結された外筒３１と、中筒３２と可動ベース２０とを連結する弾性部材としての中筒付勢スプリング３４と、を有する。
中筒３２は、内筒３３及び外筒３１に対して中筒３２の軸方向に相対的に移動可能に設けられる。内筒３３の外周面と中筒３２の内周面は、互いに噛合う段差部（中筒段差部３２４、内筒段差部３３４）を有する。
【００４６】
これにより、中筒３２の軸方向における中筒３２の内筒３３に対する移動によって、中筒環状凸部３２４１と内筒環状凸部３３４１とが当接し合う位置関係にあるときには、外筒３１及び中筒３２に対して内筒３３を揺動不能なロック状態とすることができる。また、中筒環状凸部３２４１が、内筒３３の軸方向において隣接する内筒環状凸部３３４１の間の凹部３３４２に嵌合した噛合う状態にあるときには、外筒３１及び中筒３２に対して内筒３３を揺動可能なロックが解除された状態とすることができる。
【００４７】
また、本実施形態では、段差部としての内筒環状凸部３３４１、中筒環状凸部３２４１は、球状ベアリング５１の中心Ｐを挟む位置関係で、内筒３３，中筒３２の軸方向に複数ずつ設けられている。これにより、球状ベアリング５１の中心Ｐを揺動中心とすることができる。また、揺動中心を挟んで上下に段差部としての内筒環状凸部３３４１、中筒環状凸部３２４１が配置されているため、各段差部において均一に荷重を受けられる構造とすることができる。
【００４８】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
例えば、本実施形態では、段差部としての内筒環状凸部３３４１、中筒環状凸部３２４１は、球状ベアリング５１の中心Ｐを挟む位置関係で、内筒３３，中筒３２の軸方向に複数ずつ設けられていたが、この構成に限定されない。段差部は、球状ベアリング５１の中心を挟む位置関係で、内筒及び中筒の軸方向に少なくとも一つずつ設けられていればよい。
【００４９】
また、フローティングジョイントの各部の構成、即ち、固定ベース、可動ベース、フローティング機構、ロック機構、等の構成は、本実施形態におけるフローティングジョイント１の各部の構成、即ち、固定ベース１０、可動ベース２０、フローティング機構３０、ロック機構６０、等の構成に限定されない。
【００５０】
また、本実施形態では、ワークＷは、例えば、分割コアにより構成されるモータのステータの外側に圧入されるケース等であったが、これに限定されない。また、ワークＷは、成形機ＦＭから圧入機ＰＭへ搬送されたが、これに限定されない。
【符号の説明】
【００５１】
１…フローティングジョイント
１０…固定ベース
２０…可動ベース
３０…フローティング機構
３１…外筒
３２…中筒
３３…内筒
３４…中筒付勢スプリング
５１…球状ベアリング
５２…球面受け部
６０…ロック機構
３２４…中筒段差部
３３４…内筒段差部
５１１…球面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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