(57)【要約】【課題】ボールトランスファーを用いた位置決め用支装置において、物体を位置決めした移動位置に維持すること。【解決手段】上下に間隙を隔ててステージ１０及び受板１１が位置し中央部で軸状部１２により一体的に結合された可動部２と、受板を包囲し可動部が所定範囲内で水平移動可能にボールトランスファー２２、２３を介して支持している支持体３と、可動部を所定の定位置に復帰させる復帰手段４と、を具備する位置決め装置において、可動部の支持体に対する移動を拘束する制動手段５を設けた。支持体が、下壁部１９と、上壁部２０と、周壁部２１とで構成され、ボールトランスファーのボール２５と対向する面が水平面に形成されてボールと接触している。制動手段が、下壁部側から受板下面に向かって流体圧力に基づいて押圧動作する制動部材を有する。復帰手段が、コイルばね２９である。支持体が、内部空洞に吸引排気手段を接続される。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下に間隙を隔てて物体載置ステージ及び受板が位置し双方の中央部で軸状部により一体的に結合された可動部と、前記受板を包囲し前記可動部が所定範囲内で水平移動可能にボールトランスファーを介して支持している支持体と、前記可動部を前記所定範囲内の所定の定位置に復帰させる復帰手段と、を具備する位置決め装置において、前記可動部の前記支持体に対する移動を拘束する制動手段を設けたことを特徴とする位置決め用支持装置。
【請求項２】
前記支持体が、前記受板の下面に上面が接近した下壁部と、前記軸状部を囲み且つ前記ステージの下面に上面が接近した上壁部と、前記上壁部と下壁部に連続している周壁部とで構成され、前記ボールトランスファーが、前記下壁部と受板及び受板と上壁部の夫々の間に設けられ、ボールトランスファーのボールと対向する面が水平面に形成されてボールと接触していることを特徴とする請求項１に記載の位置決め用支持装置。
【請求項３】
前記制動手段が、前記下壁部側から前記受板下面に向かって流体圧力又は電磁力に基づいて押圧動作する制動部材を有する構成である請求項２に記載の位置決め用支持装置。
【請求項４】
前記復帰手段が、前記可動部と前記支持体の間に作用するばね力又は電磁力を使用する構成である請求項２又は請求項３に記載の位置決め用支持装置。
【請求項５】
前記支持体が、内部空洞に吸引排気手段を接続される構成の請求項１、請求項２、請求項３、又は請求項４に記載の位置決め用支持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体の位置決めのために水平面に沿ってごく少量、小さい力で移動させることができ、移動した位置に維持できるように支持する位置決め用支装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、物品の加工工場においてワークを加工機械にコンベア等で移動させて所定の加工を行なう際に、加工機械に対して物品を正確に位置決めすることが必要である場合が多い。加工機械に物品を直接位置決め供給する場合の他に、加工機械に対してはロボットハンドが仲介して所定の位置から所定の位置へ供給する場合もある。いずれにしても、物品をある段階で所定の位置に正確に位置決めしてからでないと、次の段階に進めないことが多い。このような場合に、おおよその位置に置かれた物品を所定の位置に位置決めするためには、比較的軽量である物品では、例えば、適当なストッパに物品をプッシャーで押付けることにより物品は支持面上を滑って移動して位置が決められる。しかし、ある程度重量が大きくなると、支持面と物品間の摩擦抵抗が大きくなるから、プッシャーを大きくしたり、物品が移動しやすくなる支持手段が必要となる。このような場合の支持手段としてボールトランスファーがある。ボールトランスファーによる支持は、重量物を、小さい力で、Ｘ−Ｙ平面上を自由に移動させることができる。
【０００３】
市販されているボールトランスファーを位置決め用支持具として使用する場合は、一般的にはボールで、物品を直接、あるいは間接的に物品が載置されたパレット等を支持することになる。つまり、ボールトランスファーを適当に分散配置してボールでワークあるいはパレット等の物品を支持できるようにする。しかし、用途によってはボールトランスファーのボールの露出が好ましくない場合や、さらにボール及びその支持部等の摩耗による塵埃等の漏れが好ましくない場合もあり、そのような場合には、ボールに板状部材を支持させると共にカバーを設けることが考えられる。これにより板状部材の上に物品を載せることになり、ボールの露出はなく、摩耗による塵埃等の漏れがなく、物品の位置決めにおいては物品と板状部材が共に移動し、位置決めできるものとなる。
【０００４】
しかしながら、上述した板状部材をボールの上側に設ける構成においては、少量ではあるが位置決めのための移動範囲を確保するために、分散配置したボールトランスファーの外側のものよりも板状部材の外縁が外側にあるように設ける必要がある。このため、板状部材の外縁部に偏荷重が作用したときに外縁部に近いボールを支点に板状部材が回動し反対側が浮上がり、位置決めが出来ない事態を生じる問題がある。
【０００５】
本願出願人は、先に、このような問題を解決できる位置決め用支持具を提案した（特願平２００２−２８１１８８参照）。しかしながら、その位置決め支持具は用途によっては、位置決めするために位置決めされる物体を駆動するプッシャーが、位置決めをした後には邪魔になる場合があることが分かった。つまり、プッシャーは物体の位置決め後に後退させればよいのであるが、後退させると物体が最初に置かれた位置に位置決め支持具の復帰手段によって戻る場合があり、また復帰手段がない構成では、僅かな外力で水平移動するから、プッシャーを後退させる必要がある場合には、確実な位置決め状態が得られない問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ボールトランスファーを用いた構成の位置決め用支装置において、プッシャーを後退させた場合でも位置決めする物体を位置決めした移動位置に維持することができるようにすることを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の手段は、上下に間隙を隔てて物体載置ステージ及び受板が位置し双方の中央部で軸状部により一体的に結合された可動部と、前記受板を包囲し前記可動部が所定範囲内で水平移動可能にボールトランスファーを介して支持している支持体と、前記可動部を前記所定範囲内の所定の定位置に復帰させる復帰手段と、を具備する位置決め装置において、前記可動部の前記支持体に対する移動を拘束する制動手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
この手段では、物体載置ステージの上面が所望位置となるように支持体を固定すると、所定範囲内を水平移動可能な物体載置面が得られる。ステージ上面に置かれた物体は実質的にボールトランスファーに支持された状態であるから、小さい力で所定範囲内を水平移動させることができ、これにより位置決めできる。このとき位置決め移動のために、例えばプッシャーを使用して物体を押し、ストッパーに当接させて位置決めしたとすれば、その位置決めした状態で制動手段を作用させると、その後にプッシャーを後退させてもその位置決め状態を確実に維持できる。なお、当然であるがプッシャーを作用させるとき及び復帰手段を作用させる時は、制動手段の制動作用を解除する。
【０００９】
また、復帰手段は、位置決めされた物体が次の物体と置き換えられて新たに位置決めされる場合に、可動部が先に位置決めされた位置にそのまま残ると、移動可能な所定範囲を越えて移動しなければならない場合が生じることになるが、可動部のステージ上にある位置決めされた物体が次の物体と交換される際に可動部を復帰手段により元の所定位置に復帰させておくと、復帰した可動部のステージに対して物体を交換することになり、位置決めする際の物体の移動が所定範囲内にあるようにしておけば、移動可能な範囲を越えることはなく、位置決めにきわめて都合がよい。また、この交換を同一ロボットハンドで行なう場合には、物体の搬出と搬入とが同じ位置に対して行なわれるから、ロボットハンドの調整が容易となる。
【００１０】
前記本発明の手段において、前記支持体が、前記受板の下面に上面が接近した下壁部と、前記軸状部を囲み且つ前記ステージの下面に上面が接近した上壁部と、前記上壁部と下壁部に連続している周壁部とで構成され、前記ボールトランスファーが、前記下壁部と受板及び受板と上壁部の夫々の間に設けられ、ボールトランスファーのボールと対向する面が水平面に形成されてボールと接触している構成とするのが良い。
【００１１】
この構成では、支持体の受板を上下両面から挟むように支持体が支持しているので、ステージに偏荷重が作用するようなことがあってもがたつきなく水平移動が可能である。また、その水平移動はボールトランスファーのボールの転がりによるものであるから、小さい力で水平移動が可能であり、さらに、面と面の擦れが無く、粉塵が出難いから、クリーンルームにおいて使用しやすい。高度のクリーンルームにおいて使用する際は、支持体内部空間を吸引排気手段に結合して排気することで対応できる。
【００１２】
前記制動手段は、前記下壁部側から前記受板下面に向かって流体圧力又は電磁力に基づいて押圧動作する制動部材を有する構成とするのが良い。この構成では、制動力が受板を上壁部と下壁部側の制動部材とで挟むように作用するので確実に作用する。
【００１３】
前記復帰手段は、前記可動部と前記支持体の間に作用するばね力又は電磁力を使用する構成とするのが良い。ばね力による構成では、例えば、コイルばねを可動部の軸状部と支持体の周壁部との間に適宜張設すればよく、ステージに置かれた物体を位置決め移動させるときにその移動方向に応じて逆方向に移動するエネルギーがコイルばねに蓄えられ、制動手段の制動力を解除するとコイルばねに蓄えられたエネルギーによって可動部が元の位置に復帰する。また、磁力による構成では、例えば、物体を位置決め移動させるときに対面状態で相対移動する可動部側と支持体側の部分に、電磁石又は永久磁石とその被吸引部とを設けて、制動力を解除した状態でその磁気吸引力により所定の位置関係となるようにすればよい。
【００１４】
前記支持体は、内部空洞に吸引排気手段を接続される構成とするのがよい。支持体は可動部の軸状部周りの開口がステージ下面と支持体上面との間の隙間を通って外部に連通しているが、この隙間を小さくすることは可能であり、他に開口は無い。従って、この構成では、支持体の空洞内を吸引排気することによって隙間を通って外部気体の進入はあるが、内部を負圧に保つことは容易で内部気体が漏れ出すことは確実に防止でき、これにより磨耗紛等が外側に漏れ出すことはなくなるから、クリーンルームでの使用が可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、図１を用いて説明する。この位置決め用支持装置１は、可動部２、支持体３、復帰手段４、制動手段５等からなる。
可動部２は、上下に間隙を隔てて物体載置ステージ１０及び受板１１が位置し双方の中央部で軸状部１２により一体的に結合されている。ステージ１０及び受板１１は夫々同程度の大きさの、例えば、円盤状に形成されたもので、双方の盤面中央部から突出した部分が雌雄のねじ部１３で結合されて軸状部１２を構成している。ステージ１０の上面は平坦な物品載置面１４とされ、受板１１の上面１５及び下面１６はステージ１０の物品載置面１４に平行で滑らかな平面に形成されている。図中、１７はステージ上面に開口したねじ孔で必要に応じて使用される。１８はゴムリング（Ｏリング）で緩衝用のものである。
【００１６】
支持体３は、受板１１の下面に上面が接近した下壁部１９と、軸状部１２を囲み且つステージ１０の下面に上面が接近した上壁部２０と、上壁部２０と下壁部１９に連続している周壁部２１とで構成され、受板１１を余裕を持って包囲し、可動部２が所定範囲内で水平移動可能に上及び下のボールトランスファー２２、２３を介して受板１１を支持している。水平移動の範囲は軸状部１２が上壁部２０に設けてある円孔２４の範囲内で制限されるようにしてあり、外方へ最大に移動した位置で緩衝用のゴムリング１８に円孔２４の内縁が当接するようになっている。下のボールトランスファー２３は、下壁部１９に分散して設けた４個の凹所内に夫々設置され、下壁部１９上面からボール２５の一部が僅かに突出するように設けてある。また上のボールトランスファー２２は、受板１１を挟んでボールトランスファー２３に対向する位置に、ボール２５の側を下方に向けて上壁部２０に設置してある。双方のボールトランスファー２２、２３は何れもボール２５と反対の側にねじ軸２６を有しこのねじ軸２６によってねじ孔に取付けられ、高さ調節が可能であり、受板１１の面に当接して受板１１が滑らかに水平移動できるように高さ（突出量）を調節されている。図中２７は位置決め用支持装置１を所望の位置に取付けるための取付ねじの挿通孔である。なお、図示の支持体３は、組み立ての都合で、上壁部２０と周壁部２１とを一体に形成し、下壁部１９を別に形成して、双方を適当数のねじ２８により一体的に結合してある。
【００１７】
復帰手段４は、前記可動部を前記所定範囲内の所定の定位置、この例では中央部に復帰させるものであり、４本のコイルばね２９によって構成されている。各コイルばね２９は、軸状部１２から外方へ放射状に伸延するように配置され、内側端が軸状部１２のねじ結合部を利用して設けたコイルばね係止板３０に係止され、外方端が上壁部２０の下面に突設したボルト３１に係止されている。なお、コイルばね２９と上のボールトランスファー２２との位置関係は周方向に交互に等間隔に位置していて、互いに干渉することはない。
【００１８】
制動手段５は、この例では、支持体３の下壁部１９側から受板１１下面に向かって流体圧力に基づいて押圧動作する制動部材を設けた構成である。すなわち、制動手段５は、エアシリンダで構成したものであり、下壁部１９上面中央に凹設したシリンダ部３２と、これに挿入された制動部材としてのピストン部３３とで構成してある。ピストン部３３上端面には制動摩擦材としてのＯリング３４を装着してあり、支持体３には下壁部１９と周壁部２１とに跨ってエア給排通路３５を形成してあり、その一端がシリンダ部３２に接続し他端は周壁部２１に達して接続ポート３６を設けてある。
【００１９】
このようの構成された位置決め用支持装置１は、ステージ１０上に位置決めする物体が置かれると、その物体は約１０ｍｍ程度の範囲で前後左右の任意の水平方向に、小さい力で移動可能である。従って、位置決め装置の位置決め用の支持具として使用でき、位置決め移動させるプッシャーは小さい出力のものでよく、装置を小型にできる。また、物体がステージ１０上に片寄って縁におかれたときでも、受板１１を上下から挟むようにボールトランスファー２２、２３のボール２５が支持しているから、可動部２を傾ける回転モーメントに対向でき、ステージが傾くようなことはない。
【００２０】
複数個位置決め支持具を用いた使用例を図２に示す。図中、３７はパレットで、加工物品３８を所定の配列状態で支持しており、加工機械周辺の所定位置に置かれて、ロボットアームにより順次加工物品３８が加工機械に供給されるようになっている。そのパレット３７の下側に位置決め支持具１が配置されている。この場合、加工物品が別の位置からパレットに搭載されて加工機械の周辺に運ばれてきたときに、パレット３７の置かれる位置がロボットアームに設定されている位置と確実に一致する必要があり、パレット３７が置かれた位置で位置決めが行なわれるようになっている。この位置決め支持ができるように、たとえば、４個の位置決め支持装置１を台又は床面３９上に固定して設けてあり、この上にパレット３７が置かれる。パレット３７は、ステージ１０の物体載置面１４に置かれて、任意の水平方向に移動可能であり、例えば、プッシャー４０が矢印の方向にパレット３７を押すことによりパレット３７はストッパー４１に当接して予め決められている所定の位置に位置決めされる。
【００２１】
次に、制動手段５が動作させられる。すなわち、シリンダ部３２に圧縮空気が接続ポート３６から供給され、ピストン部３３が上昇し、その上端のＯリング３４を介して可動部２の受板１１下面に当接し、押し上げる。これにより受板１１は、上面が上のボールトランスファー２２に当接しているので、殆ど上昇することはなくそのままの位置で支持体３の上壁部２０とピストン部３３との間に挟まれて、ピストン部３３上端部のＯリング３４を介した当接により滑ることなく固定され、結局、受板１１と一体のステージ１０が固定される。その固定後にプッシャー４０を邪魔にならないように元の位置に後退させる。これにより、プッシャー４０が邪魔にならない位置に退避しても、ステージ１０の固定された状態が維持され、つまり、位置決めされた物体が位置決めされた位置に維持される。
【００２２】
パレット３７が次の加工物品を搭載したパレットと交換されるとき、パレット３７が除去され、制動手段５による制動力が排気により解除されると、各位置決め支持装置１のステージ１０は復帰手段４のコイルばね２９の作用によって元の無負荷状態の位置に復帰する。従って、位置決めに必要な移動距離は毎回常に同じように確保される。
また、前記パレットの交換が一つのロボットハンドで行なわれるとき、つまりパレット３７の搬入と搬出を同じロボットハンドで行なうときは、パレットが同じ位置にあるほうが有利であるから、そのときはパレット３７が除去される前に制動手段５の制動力を解放する。これにより、復帰手段４のコイルばね２９の作用によってパレット３７を搭載したまま復帰するから、ロボットハンドは先にパレット３７を搬入し放した位置と同じ位置で掴んで搬出することができる。なお、このときの復帰作用力は無負荷のときよりはやや強力であることが必要であるが、ボールトランスファー２２、２３で支持された構成であるから、極端に大きいものでなくても良い。
【００２３】
また、この作業環境が、クリーンルームである場合は、図１（ａ）に示す接続口４２に適切な吸引手段を接続して内部気体を排出する構成とすることにより、支持体３上壁部２０上面とステージ１０下面との隙間からクリーンルーム内の外気を吸い込み、その外気と支持体３内部で発生する、ボール２５やボールを支持している小球、凹球面の摩耗による塵埃や、潤滑剤を使用している場合の揮発成分等が排出されるから、作業環境を汚染することなく使用可能となる。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１及び請求項４に記載の発明は、物体を支持して位置決めされた状態で、プッシャーを後退位置に退避させても、位置決め状態を確実に維持できる効果を奏する。また、復帰手段を設けたことによって、ステージが所定位置に復帰するから、毎回の位置決めに必要な移動範囲を確保でき、位置決め装置の構成が容易であり、特に複数の位置決め用支持装置によって大きい物体を支持して位置決めする装置とするときに、各ステージに対する大掛りな復帰手段を設ける必要がない効果を奏する。
請求項２に記載の発明は、偏荷重に対応でき、小さい力で位置決めの水平移動が可能であり、クリーンルームでの使用にも対応できる効果を奏する。
請求項３に記載の発明は、確実な制動作用が得られる効果を奏する。
請求項５に記載の発明は、クリーンルームで使用可能となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の概略の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】本発明の実施形態で示したものの使用の一例を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略正面図である。
【符号の説明】
１　　位置決め用支持装置
２　　可動部
３　　支持体
４　　復帰手段
５　　制動手段
１０　　ステージ
１１　　受板
１２　　軸状部
１３　　ねじ部
１４　　物品載置面
１５　　上面
１６　　下面
１７　　ねじ孔
１８　　ゴムリング
１９　　下壁部
２０　　上壁部
２１　　周壁部
２２　　ボールトランスファー
２３　　ボールトランスファー
２４　　円孔
２５　　ボール
２６　　ねじ軸
２７　　取付けねじの挿通孔
２８　　ねじ
２９　　コイルばね
３０　　コイルばね係止板
３１　　ボルト
３２　　シリンダ部
３３　　ピストン部
３４　　Ｏリング
３５　　エア給排通路
３６　　接続ポート
３７　　パレット
３８　　加工物品
３９　　床面
４０　　プッシャ−
４１　　ストッパー
４２　　接続口
【図１】
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【図２】
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