(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に半球形状の円弧面が形成された当接ロッドを中心部に有し、移動部材に取り付けられる支持プレートと、
前記円弧面に接触する当接面を有し、被搬送物が装着されるとともに、前記支持プレートに沿う方向および前記当接ロッドの中心軸の方向に移動自在、かつ前記円弧面を中心に回動および傾斜移動可能に配置される作動プレートと、
前記支持プレートに所定の隙間を介して固定された固定ディスクと、
前記固定ディスクの中心部に形成された貫通孔を貫通する筒部、および前記固定ディスクと前記支持プレートとの間に配置されるディスク部を備え、前記筒部で前記作動プレートに固定され、前記作動プレートとともに前記支持プレートに沿う方向および前記当接ロッドの中心軸の方向に移動自在、かつ前記円弧面を中心に回動および傾斜移動可能に設けられた調心ディスクと、
前記固定ディスクと前記調心ディスクの外周面に形成された切り欠き部に配置される複数の調心ピンと、
前記固定ディスクの外周面に装着されて前記調心ピンに係合する第１のリング状の調心ばね部材と、
前記調心ディスクの外周面に装着されて前記調心ピンに係合し、前記第１のリング状の調心ばね部材とともに前記固定ディスクの中心に向けて前記調心ディスクにばね力を付与する第２のリング状の調心ばね部材と、
前記固定ディスクと前記調心ディスクとに形成された支持孔に軸方向に摺動自在に配置され、前記作動プレートに保持された鋼球に一端面が接触する締結ロッドと、
前記当接ロッドに嵌合し流体圧が供給されるシリンダ部、および前記締結ロッドの他端面に接触するディスク部を備えた締結ディスクとを有し、
前記シリンダ部内に流体を供給しないときには前記作動プレートを前記支持プレートに対して傾斜かつ回動させた状態で前記支持プレートに沿って移動自在とし、前記シリンダ部内に流体を供給することにより前記作動プレートを前記支持プレートに締結するようにしたことを特徴とする調心装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はワークやワークを把持するハンドなどの被搬送物を把持して搬送する際に被搬送物を所定の基準位置に位置決めし、被搬送物を把持する際および所定の位置に配置する際における誤差を吸収するようにした調心装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロボットアームの先端のロボットハンドによりワークを第１の位置で把持してその位置から第２の位置までワークを搬送し、そのワークを第２の位置で高精度で位置決めするために、コンプライアンスモジュールまたは誤差吸収装置とも言われる調心装置が使用されている。この調心装置は、第１の位置と第２の位置との間を往復動する搬送装置に取り付けられ、この調心装置に設けられたハンドや治具によってワークを第１の位置で把持し、第２の位置まで搬送した後に第２の位置でワークの位置決めが行われることになる。ワークの位置決めに際しては、棒状のワークを孔の中に挿入する動作を行ったり、ワークを押圧部材により押し付ける動作を行うことがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような作業を行うための従来の調心装置は、ワークを把持する部分が水平方向に移動し得るようになっており、ワークが所定の位置に対して水平方向にずれている場合には、調心装置によってワークを把持する部分の中心軸がずれることによってワークを把持することができることになり、把持したワークを所定の位置に位置決めして配置する際に、ワークの位置決め位置が水平方向にずれていても、ワークを位置決めして配置することができる。
【０００４】
しかしながら、従来の調心装置では第２の位置で棒状のワークを嵌合穴の中に圧入する場合に、その嵌合穴が傾斜していると、ワークの圧入作業を行うことができない。なぜならば、傾斜した嵌合孔の中に棒状のワークを圧入するには、ワークを嵌合孔の傾斜に対応させて傾斜させるとともに、圧入の進行に伴ってワークを水平方向に移動させる必要があるためである。
【０００５】
本発明の目的は、ワークなどの被搬送物の中心軸を傾斜させた状態でその中心軸をずらし得るようにすることにある。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、被搬送物を傾斜した嵌合孔の中に圧入し得るようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の調心装置は、先端に半球形状の円弧面が形成された当接ロッドを中心部に有し、移動部材に取り付けられる支持プレートと、前記円弧面に接触する当接面を有し、被搬送物が装着されるとともに、前記支持プレートに沿う方向および前記当接ロッドの中心軸の方向に移動自在、かつ前記円弧面を中心に回動および傾斜移動可能に配置される作動プレートと、前記支持プレートに所定の隙間を介して固定された固定ディスクと、前記固定ディスクの中心部に形成された貫通孔を貫通する筒部、および前記固定ディスクと前記支持プレートとの間に配置されるディスク部を備え、前記筒部で前記作動プレートに固定され、前記作動プレートとともに前記支持プレートに沿う方向および前記当接ロッドの中心軸の方向に移動自在、かつ前記円弧面を中心に回動および傾斜移動可能に設けられた調心ディスクと、前記固定ディスクと前記調心ディスクの外周面に形成された切り欠き部に配置される複数の調心ピンと、前記固定ディスクの外周面に装着されて前記調心ピンに係合する第１のリング状の調心ばね部材と、前記調心ディスクの外周面に装着されて前記調心ピンに係合し、前記第１のリング状の調心ばね部材とともに前記固定ディスクの中心に向けて前記調心ディスクにばね力を付与する第２のリング状の調心ばね部材と、前記固定ディスクと前記調心ディスクとに形成された支持孔に軸方向に摺動自在に配置され、前記作動プレートに保持された鋼球に一端面が接触する締結ロッドと、前記当接ロッドに嵌合し流体圧が供給されるシリンダ部、および前記締結ロッドの他端面に接触するディスク部を備えた締結ディスクとを有し、前記シリンダ部内に流体を供給しないときには前記作動プレートを前記支持プレートに対して傾斜かつ回動させた状態で前記支持プレートに沿って移動自在とし、前記シリンダ部内に流体を供給することにより前記作動プレートを前記支持プレートに締結するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
本発明にあっては、支持プレートに対してこれに沿う方向と傾斜する方向とに移動自在に調心ディスクを介して作動プレートが取り付けられており、作動プレートにはワークなどの被搬送物が把持されるようになっているので、作動プレートに被搬送物を把持させる際、および把持された被搬送物を所定の位置に位置決めする際に被搬送物をその中心を傾斜させながらずらし移動させることができる。これにより、被搬送物を把持する際に移動部材の位置が所定の位置となっていなくても、その位置決め誤差を吸収して被搬送物を把持することができる。流体室に流体を供給することにより、被搬送物を所定の基準位置にロックすることができ、搬送時の被搬送物の振動発生を防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１は本発明の一実施の形態である調心装置の外観を示す正面図であり、図２は図１におけるII−II線に沿う拡大断面図であり、図３は図２におけるIII −III 線に沿う断面図である。
【００１１】
図１は調心装置１０が搬送装置などの移動部材１１に取り付けられ、この調心装置１０に取り付けられた把持装置やフィンガーなどの治具１２によって棒状のワーク１３を把持して搬送している状態を示す。
【００１２】
調心装置１０は、図２および図３に示すように、装置本体としての円板形状の支持プレート１４を有し、この部分で移動部材１１に取り付けられるようになっており、円筒部１５が支持プレート１４に一体に形成されている。この支持プレート１４の中心部に取り付けられた固定ピストン１６には、先端に半球形状の円弧面１７が形成されたピストンロッドつまり当接ロッド１８が一体に設けられている。
【００１３】
調心装置１０は円弧面１７が接触する平坦な当接面２１が形成された作動プレート２２を有し、この作動プレート２２にねじ部材２３により固定された取付プレート２４の部分に、ワーク１３を把持するための治具１２が取り付けられるようになっている。作動プレート２２は半球形状の円弧面１７に接触し得るようになっており、当接ロッド１８の中心軸Ｏに対して所定の角度αの範囲で、たとえば１度あるいはこれ以下の角度の範囲で傾斜移動することができる。作動プレート２２が円弧面１７に接触した状態となると、接触点の位置を起点として傾斜移動することになる。
【００１４】
支持プレート１４にはこれに対して所定の隙間を隔てて平行となって固定ディスク２５が取り付けられており、図５に示すように、固定ディスク２５はねじ部材２６により支持プレート１４に固定され、固定ディスク２５と支持プレート１４との間の隙間寸法は、ねじ部材２６に嵌合するスペーサ２７により設定されている。ねじ部材２６およびスペーサ２７は、図２に示されるように、固定ピストン１６の中心軸Ｏを中心に１２０度の角度を隔てて３つずつ設けられている。
【００１５】
固定ディスク２５の中心部には貫通孔２８が形成されており、この貫通孔２８を貫通する筒部３１と、固定ディスク２５と支持プレート１４との間に位置するディスク部３２とを有する調心ディスク３３が作動プレート２２に取り付けられている。図５に示すように、調心ディスク３３はその筒部３１に一体となったフランジ部３４にねじ結合されるねじ部材３５によって作動プレート２２に固定されており、図７に示すように、ディスク部３２にはスペーサ２７が貫通する貫通孔３０が３つ形成されている。
【００１６】
固定ディスク２５と調心ディスク３３のディスク部３２との間には、図６および図２に示すように、固定ピストン１６の中心軸Ｏを中心に６０度の角度を隔てて６つの鋼球３６が配置されており、固定ディスク２５は調心ディスク３３に対してこれに沿う方向、つまりＸ方向とＹ方向とに調整移動自在となっており、この方向の移動距離は中心軸Ｏに対して直角の方向に±１ｍｍ程度に設定されている。
【００１７】
固定ディスク２５と調心ディスク３３との間の図４に示す隙間Ｄは、鋼球３６により規制されるようになっており、調心ディスク３３が支持プレート１４に対して接近する方向に移動すると隙間Ｄは大きくなる。当接ロッド１８と作動プレート２２との間に隙間が形成され、作動プレート２２は支持プレート１４に対してＺ方向に調整移動自在となっており、このＺ方向の移動距離は0.5 ｍｍ程度に設定されている。したがって、作動プレート２２が当接ロッド１８の先端に接触するまでの範囲ではＺ方向に作動プレート２２は移動自在であり、当接ロッド１８の先端に作動プレート２２が接触した状態では、作動プレート２２は支持プレート１４に向かう方向の移動が規制されることになる。
【００１８】
さらに、調心ディスク３３は固定ディスク２５に対して、角度θの範囲で回動自在となっており、この角度θは数度の範囲に設定されており、作動プレート２２は支持プレート１４に対して中心軸Ｏを中心としてこの角度θの範囲で回動自在となっている。
【００１９】
図７に示すように、固定ディスク２５と調心ディスク３３の外周部には、収容溝３７，３８がそれぞれ形成されるとともに、９０度の角度を隔てて４つの切り欠き部３９ａ，３９ｂが形成されている。それぞれの切り欠き部３９ａ，３９ｂの位置には調心ピン４０が配置され、それぞれの収容溝３７，３８に装着されるリング状の調心ばね部材４１，４２を調心ピン４０に形成された係合溝４３，４４に係合させることにより、調心ピン４０は両方のディスク２５，３３に装着されている。これにより、調心ディスク３３には固定ディスク２５の中心に向けてばね力が付与されており、作動プレート２２の中心は支持プレート１４の中心に向かう方向のばね力が付与されて調心機能を有している。この調心ばね部材４１，４２としては、鋼などのばね鋼からなる金属製のばねでも良く、ゴムや樹脂などの弾性を有するばねでも良い。
【００２０】
図７に示すように、固定ディスク２５と調心ディスク３３とに１２０度の角度を隔てて３つずつ形成された支持孔４５，４６には、軸方向に摺動自在に中空の締結ロッド４７が配置されている。作動プレート２２に形成された収容溝４８には鋼球４９が配置され、締結ロッド４７の一端面には、鋼球４９が接触するようになっており、それぞれの一端面には図３に示すように鋼球４９が接触するテーパ面が形成されている。
【００２１】
固定ピストン１６には締結ディスク５１が組み込まれており、この締結ディスク５１は固定ピストン１６に嵌合されるシリンダ部５２と、これに一体となり支持プレート１４と締結ロッド４７の他端面との間に位置するディスク部５３とを有している。シリンダ部５２と固定ピストン１６との間には圧力室５４が形成されており、この中には支持プレート１４に形成された流路５５ａとこれに連通して固定ピストン１６に形成された流路５５ｂとを介して圧縮空気などの流体が供給されるようになっている。固定ピストン１６にはシリンダ部５２に接触するシール部材５６が設けられ、固定ピストン１６に設けられた当接ロッド１８に接触するシール部材５７が押さえ部材５８によりシリンダ部５２に取り付けられている。圧力室５４内の流体の供給を停止した状態のもとでは、締結ディスク５１を戻すためのばね部材５９が設けられている。
【００２２】
したがって、圧力室５４内に流体が供給されていないときには、図３に示すように、鋼球４９には締結ロッド４７による押し付け力が加えられておらず、作動プレート２２は支持プレート１４に沿う方向つまりＸＹ方向に調整移動可能であり、支持プレート１４に対して接近離反移動する方向、つまりＺ方向に調整移動可能である。さらに、中心軸Ｏを中心に角度θの範囲で調整回動可能であり、角度αの範囲で調整傾斜移動可能である。このように圧力室５４内に流体が供給されていない状態のもとでは、移動部材１１が図示しないロボットハンドや搬送装置によってワーク１３の位置に位置決めされたときに、その位置に誤差が存在したり、ワーク１３の位置が所定の位置からずれていても、その誤差は作動プレート２２が前述した各方向に調整移動できるので、吸収されることになり、ワーク１３の治具１２による把持動作つまり掴んで持つ動作が確実に行われる。
【００２３】
次いで、ワーク１３が把持された後に、圧力室５４内に流路５５ａに接続されたジョイント部６１から流体を供給すると、図３に示すように締結ディスク５１は後退した状態から、図４に示すように前進した状態となり、締結ディスク５１は作動プレート２２に向けて移動し、締結ディスク５１はそのディスク部５３が締結ロッド４７を鋼球４９に向けて移動して鋼球４９を締め付けてロックすることになる。これにより、作動プレート２２は支持プレート１４に対してＸおよびＹ方向と、Ｚ方向に所定基準位置となり、かつ中心軸Ｏを中心に角度θがゼロの角度となり、中心軸Ｏに対して所定の角度αがゼロ度となった基準位置の状態で作動プレート２２は支持プレート１４に締結されることになる。
【００２４】
この状態で移動部材１１により調心装置１０を介してワーク１３を搬送するときには、ワーク１３はＸ，ＹおよびＺ方向に所定の基準位置となるとともに、回動角度および傾斜角度がゼロとなった基準姿勢で搬送されることになり、ワーク１３は調心装置によってロックされることから、ワーク１３を所定の姿勢ないし位置の状態にロックして搬送することができ、搬送時にワーク１３が振動することを防止できる。
【００２５】
この状態で第２の位置までワーク１３を搬送した後に、そのワーク１３を第２の位置で位置決めする際に、その位置がずれていても、圧力室５４内の流体を排出すると、前述のように、調心ディスク３３はＸ，ＹおよびＺの３軸方向にずれ移動し得る状態となるとともに、αおよびθの方向に回動および傾斜移動し得る状態となるので、確実にワークを位置決めすることができる。
【００２６】
たとえば、棒状のワークを嵌合穴の中に圧入する場合に、その嵌合穴が傾斜していても、ワークを調心装置によって傾斜させるとともに、ＸおよびＹ方向にずらし移動させることができるので、嵌合穴が傾斜していても、ワークをその中に確実に嵌合させて位置決めすることができる。
【００２７】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００２８】
【発明の効果】
本発明にあっては、支持プレートに設けられた当接ロッドの円弧面に接触する作動プレートには調心ディスクが固定され、支持プレートに固定された固定ディスクに対して調心ディスクは支持プレートに沿う方向と、当接ロッドの中心軸の方向に調整移動可能であり、しかも、当接ロッドの中心軸に対して回動および傾斜移動可能となっているので、作動プレートに治具などを介して被搬送物を把持したり、把持した被搬送物を所定の位置に位置決めする際に、被搬送物を前述したそれぞれの方向に調整移動させることができる。これにより、被搬送物を把持する際に移動部材の位置が所定の位置となっていなくても、あるいは被搬送物が所定の位置に位置決めされていなくとも、その位置決め誤差を吸収して被搬送物を把持することができる。また、被搬送物を所定の位置に搬送した後に、その位置で被搬送物を位置決めする際に、その位置がずれていても、確実にその位置に被搬送物を位置決めすることができ、たとえば、棒状の被搬送物を嵌合穴の中に圧入する際には、嵌合孔が傾斜していても被搬送物の傾斜角度を保持しながら、ＸＹ方向に被搬送物を移動させることにより確実に圧入操作を行うことができる。被搬送物を搬送するときには、流体室に流体を供給することによって、被搬送物を調心装置により所定の基準位置に調心させてロックすることができ、搬送時に被搬送物が振動することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である調心装置の外観を示す正面図である。
【図２】図１におけるII−II線に沿う拡大断面図である。
【図３】図２におけるIII −III 線に沿う断面図である。
【図４】締結ディスクが作動した状態における図３と同様の部分を示す断面図である。
【図５】図２におけるＶ−Ｖ線に沿う半断面図である。
【図６】図２におけるVI−VI線に沿う半断面図である。
【図７】固定ディスクと調心ディスクと締結ディスクを示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１０  調心装置
１１  移動部材
１２  治具
１３  ワーク（被搬送物）
１４  支持プレート
１６  固定ピストン
１７  円弧面
１８  当接ロッド
２２  作動プレート
２５  固定ディスク
２７  スペーサ
２８  貫通孔
３０  貫通孔
３１  筒部
３２  ディスク部
３３  調心ディスク
３６  鋼球
３７  収容溝
３９  切り欠き部
４０  調心ピン
４１，４２  調心ばね部材
４３  係合溝
４７  締結ロッド
４８  収容溝
４９  鋼球
５１  締結ディスク
５２  シリンダ部
５３  ディスク部
５４  圧力室
【図１】
0003930650.tif 000002
【図２】
0003930650.tif 000003
【図３】
0003930650.tif 000004
【図４】
0003930650.tif 000005
【図５】
0003930650.tif 000006
【図６】
0003930650.tif 000007
【図７】
0003930650.tif 000008