JPS6357128A - コンプライアンス機構の制御装置 - 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］ 本発明はロボット等のハンドにより自動組立を行う際、
挿入部品を被挿入穴に精密に挿入させるコンプライアン
ス機構の制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 現在工場ではロボット等による自動化が進んでいる。ロ
ボット等のハンドによって自動組立を行う際、挿入部品
を被挿入部分へ挿入するためには互いの軸合せを行う必
要がある。しかしなから釉合せを行った場合いくらかの
誤差を含む事がある。この誤差を補うには挿入部品を軸
と垂直方向に変位自在にしておかなければならない。そ
のため従来水平方向からの挿入の場合は第５図に示す様
に転動体１０４と挿入部品５０を保持する保持機構１０
３をそれぞれバネ１０５，１０６によって吊り下げ、ア
ーム２０１に設けられた受具１０２と吊り下げられた転
動体１０４との間に弾性体１１０，１１１，１１２及び
１１３゜１１４．１１５を介することにより軸合せを行
っていた。

つまり、挿入部品５０と被挿入部分５３との互いの軸に
わずかなずれかある場合には、挿入部品５０が被挿入部
品５４の開口部に形成されたガイド用のテーバ面Ｃ２に
当接することとなる。そしてアーム１０１が被挿入部品
５４側に前進することにより、保持機構１０３はコイル
バネ１０７の弾発力によって押圧され、被挿入部分５３
の先端縁を上記テーパ面Ｃ２に圧接させることとなる。

そこで挿入部品５０は第６図に示すように上記テーパ面
Ｃ２にガイドされるようにして上記各弾性体１１０，１
１１，１１２及び２つのスプリング１０５，１０６を撓
ませて径方向に変位し、その先端が被挿入部分５３に嵌
入することとなる。

そしてさらに、上記挿入部品５０はこの姿勢を保ったま
ま、上記コイルバネ１０７の弾発力及び上記アーム１０
１の前進に伴って上記被挿入部分５３に嵌入されるとい
う方法を用いていた。

［発明が解決しようとしている問題点］しかしながら、
上記の従来例では挿入部品の重さにバラツキがある場合
、挿入部品を吊り下げているバネのたわみ量が一様でな
くなり挿入部品の中心と嵌合穴の中心がずれてしまい、
挿入開始の際嵌合穴の面取り部から挿入部品の面取り部
がはずれてしまうという問題点があった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は精密挿入における挿入部品の釉と被挿入部分の
軸がずれてしまうという問題点を解決するものであり、
それを解決するためコンプライアンス機構に簡単なロッ
ク装置を付加することによりワーク及びフィンガーの重
さによるばらつきを吸収して精密挿入が可能となるよう
にしたものである。

［実施例］ 以下図を参照して本発明におけるコンプライアンス機構
付ハンドの一実施例を説明する。　。

第１図はロボットハンドの詳細図である。図中１はロボ
ットアームの先端にロボットアームと垂直な向きに取り
付けられたシリンダで、２はシリンダ１に嵌合するピス
トンである。３はピストン２への取付固定板で中心部に
ロックピン穆動穴３ｄが設けられており、側面とロック
ピンＢ動穴３ｄの間にはロック用エア供給口３ｃが設け
られている。取付固定板３の下面３ａは後述の可動部で
ある可動板４のスライドガイド部になっている。

４は可動部であり、木実層側では可動板より構成し、両
面にスライドガイド部４ａ、４ｂと第２図に示す様に外
周に少なくとも３ケ所の平面の位置決め端面４ｃを有し
ている。更に中心部上面にはロックビン挿入穴４ｄが設
けられている。５は下面固定板でその上面５ａは可動板
４のスライドガイド部になっている。６は固定板連結板
であり、７はハント取り付は板であり、８は鋼球、９は
鋼球８を保持するリテーナである。１０は可動部４をロ
ックするロックビンで端面に面取りＣ３を有している。

またロックビン１０はロックビン移動穴３ｄ内を嵌合移
動する。１１はピストン２とロックビン１０をつなぐバ
ネである。１２はシリンダ１とピストン２の間に設けら
れた検出機である。以上の各要素により可動板４は取付
固定板３に対し部品の挿入軸と直角方向ａにのみ変位可
能とし、挿入軸方向すには変化させてない構成としてい
る。５０は挿入部品で端面に面取り部Ｃ１を有している
。５１はロボットハンド、５２はマガジン、５３は被挿
入部分で端面にガイド用の面取り部Ｃ２を有している。

５４は被挿入部材である。３０は可動板４の位置決め用
シリンダであり、第３図にその詳細図を示す。３１は位
置決め用ピストンであり、大径部３１ａと位置決め喘３
１ｄを形成する小径部３１ｂを有しており、その段差部
３１ｃはシリンダへの突当て端となっている。３２はシ
リンダでその外周には雄ネジが切られ、ピストン３１の
大径部３１ａの嵌合する大径穴３２ａとピストン小径部
３１ｂの通過可能な小径穴３２ｂを持っており、その段
差部３２ｃはピストンの段差部３１ｃの突当て面となっ
ている。３３は位置決め用ピストン３１とシリンダ３２
をつなぐバネである。前述の固定板連結板６にはシリン
ダ３２の雄ネジに合った雌ネジが複数個設けられている
。以上の各要素を有する位置決め用シリンダは可動板４
の周囲に複数個対向する形で設けられ、その位置決め端
３１ｄの位置は部品の挿入軸に直角方向ａに調整できる
構造になっている。その時、対向する複数個の位置決め
シリンダは各位置決め端３１ｄが可動板３の位置決め端
３Ｃに接している。

次に上記構成において、水平方向に挿入を行う際の動作
を説明する。

今、第４図（Ａ）に示す様にロボットハンドの左方に位
置しているマガジン５２に挿入部品５０が挿入されてい
る。ロボットハンドは挿入部品５０を取り出すためにま
ずロボットアーム１０１を左方に移動させ挿入部品５０
を把持し得る所定の位置で停止させる。そこでロボット
ハンド５１によって挿入部品５０を把持する。把持した
後は同図（Ｂ）に示す様にアーム１０１を右方向に移動
させる。次にアーム１０１を軸と垂直方向に移動させ、
同図（Ｃ）に示す様に被挿入部分５３の正面に挿入部品
５０が位置する地点で゛停止させる。この際被挿入部分
５３と挿入部品５０の互いｌ丸 の軸は港ずしも一致しているとは限らない。また、上記
移動期間中ロボットアームは挿入部品をしっかり把持し
ておかなければならず、そのために可動板４は勅かない
ようにロックされなければならない。そのためロックビ
ン１０、ロックピン挿入穴４ｄ、バネ１１及びロック用
エア供給口３Ｃを設け、ロック用エア供給口３ｃからエ
アを供給し、ロックビン１０をロックピン挿入穴１１に
挿入させてロボットアーム穆動中に可動板４が動かない
様にロックさせている。

次に挿入部品５０を被挿入部分５３に挿入するために、
左方向に移動させる。この時挿入部品５０と被挿入部分
５３の互いの軸はδだけずれているとする。ただし、こ
の位置ずれ量δは挿入部品５０及び被挿入部材５４に設
けられている面取りのｉｃｌ、ｃ２の合計分以下の量で
ある。挿入部品５０と被挿入部分５３は互いの軸がδだ
けずれているため同図（Ｄ）に示す様に面取り部ｃ１と
０２において接触する。接触するとお互いに反力を受け
るが、その反力の水平方向成分により挿入部品５０．ロ
ボットハンド５１．ハンド取付板６、可動部４及び取付
固定板３を介してピストン２が右方向に押される。その
際ロボットアーム１０１とシリンダ１は移動しないので
ピストン２の移動が検出機１２により検出される。つま
り挿入部品５０と被挿入部材５４が接触したことが確認
される。接触が確認されると、ロック用エア供給口３Ｃ
からのエアの供給が停止しバネ３３によりロックビン１
０を取付固定板に引きもどす。これにより可動板４のロ
ックは解除となる。ロックが解除されると同時にコンプ
ライアンス機構を作動させる。即ち可動板４は位置決め
ピストン３０に内蔵されているバネ３３のみによって位
置決めされている状態となり、バネ３３を撓まずことに
より鋼球８及びリテーナ９を介して軸と垂直方向に移動
可能となる。そして更にアーム１０１を左方向へ移動さ
せると、面取り部Ｃ工、Ｃ２での反力の垂直方向成分に
より挿入部品５０．ロボットハンド５１及びハンド取付
板６を介して可動板４が位置決めシリンダ３０に内蔵の
バネ３３を撓ませて面取り部Ｃ２にガイドされるように
変位し、挿入部品５ｏと被挿入部分５３の互いの軸のズ
レ量δは自動釣に吸収される。この様にして互いの釉が
一致したところで、更にアーム１０１を左方向に移動さ
せることにより嵌合挿入が可能となる。この状態を同図
（Ｅ）に示す。

次に嵌合挿入が終了するとロボットハンド５１は挿入部
品５０を放す。このためそれまで把持していた挿入部品
５０が被挿入部分に嵌合していたため、重力による影響
を受けなかった可動板４は、重力により同図（Ｆ）に示
す様に移動範囲内の最下部に落下してしまう。その後ア
ーム１０１を右方向に移動させる。その際ある決まった
位置でロックビン１０によりコンプライアンス機構を再
びロックさせなければならないか、可動板４の中心は中
心軸よりも下方に位置しているため、ロックビン１０の
中心とロックピン挿入穴４ｄの中心がずれている。その
ため通常のロック状態におけるロック用エア供給口３ｃ
から供給されるエアでロックビン１０をロックピン挿入
穴１１に挿入することはできない。しかしながら、ロッ
クビン１０の端面に面取り部Ｃ３が設けられているので
、ロック用エア供給口３ｃからより高圧のエアを送って
やれは、面取り部０３Ｎをガイドするようにしてロック
ピン１０をロ゛ツクピン挿入穴１１に挿入することがで
きる。このようにして再びコンプライアンス機構はロッ
クされる。その後アーム１０１を８動させることにより
、上記同図（Ａ）の状態にもどる。

尚本実施例ではコンプライアンス機構をロックする方法
としてロックピン及びバネを使用したが、その代りに上
記位置決めシリンダに圧縮空気や油等の流体を供給する
機構とバネ等から構成したバイアス部材を用いても可能
である。またその代りに例えばサーボモータとバネ等で
構成しても可能である。ただしこれらの場合は可動板、
ロボットハンド及び挿入部材の重さによる！２９を無視
できるだけの強靭なバネを使用することが必要である。

更に力制御に位置制御を加え視覚センサー等と組合わせ
て構成すれば、面取り量分以上に挿入部品と被挿入部品
との軸のずれがあっても嵌合挿入可能な広汎用の挿入装
置とすることがでとる。

また本実施例においては、真横からの挿入を示したが、
すべての方向における精密挿入において本発明は使用で
きる。また傾きのずれも吸収できるコンプライアンスを
使用することによって更に信頼性の高い精密挿入も可能
となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、コンプライアン
ス機構に重力による影習を受けないようにするためのロ
ック装着を付加することにより、ワーク及びフィンガー
等の重さにバラツキがある場合においてもそのバラツキ
を吸収してすべての方向からの精密挿入が可能となり、
作業性を向上させることができるという効果がある。

また傾きのずれも吸収できるコンプライアンスを使用す
ることによってさらに信頼性の高い精密挿入も可能にす
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るロボットハントの一実施例の縦断
面図、第２図は第１図のＣ−Ｃ断面図、第３図は第１図
における位置決めシリンダの動作の説明図、第４図（Ａ
）乃至（Ｆ）は第１図の動作状態を示す一実施例の説明
図である。第５図。 第６図は従来例の構成図である。 １０１　ロボットアーム先端部 １　シリンダ　２：ピストン　３：取付固定板３ｃ・ロ
ック用エア供給口　４：可動板８・鋼球　９：リテーナ
　１０：口ツクピン１１：バネ　１２：検出機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ロボツトのハンドをロボツトアームに対して軸と垂直方
   向に微少相対移動可能にしたコンプライアンス機構と、
   コンプライアンス機構の移動を抑制する位置決め手段と
   、ロボツトアームに対しロボツトハンドを軸方向に伸縮
   可能にした機構と、ロボツトハンドの軸方向への収縮を
   検出する検出装置と、コンプライアンス機構をロツクし
   、また上記検出装置が収縮を検出した時のみロツクを解
   除するロツク機構と、以上の機構を有したコンプライア
   ンス機構の制御装置。