JPH06264939A - 位置決め誤差自動補正継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 この発明は、位置決め誤差自動補正継手に関
する物で、複数の部品間に生じた、位置決め誤差を自動
補正し、組み立て作業、機械の運動性能を、飛躍的に向
上し得る位置決め誤差自動補正継手を提供する。 【構成】 継手を構成する弾性構造体を板状に形成し、
連結されたリンク支点間の角度によって運動方向を規制
し、その支点となる位置に、半円状溝を形成し、溝部の
みが弾性変形し誤差補正を行なう構造とし、単体の組合
せ、或いは複数一体形成し、多方向の自動誤差補正を可
能とし、組み立て作業、機械の運動性能を飛躍的に向上
し得る構成とした位置決め誤差自動補正継手である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、位置決め誤差自動補正
継手、及び負荷方向判別機構を備えた、位置決め誤差自
動補正継手に関する物である。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロボット等を用いて、複数の部品
組立て作業を行なう際、部品間の加工誤差、又はロボッ
ト等の運動誤差、により正確な位置決めが出来ず、部品
が傾いて詰まりを生じたり、ロボット等に無理な力が加
わり機器の破損等につながるという問題があり、公知の
物としてウレタンの弾性を利用したＲＣＣデバイス、ク
イックストップ等のショックセンサ−が現存するが、前
記ＲＣＣデバイスは負荷の方向判別が出来ない、或い
は、ショックセンサ−では誤差補正が出来ない等の問題
があった。

【０００３】又、ロボット等に不確定要素の誤差に対し
て、運動方向をプログラムによって追従させる事は不可
能な為、誤差許容範囲をこえるとその場で作業を停止
し、作業者が停止要因を取り除き、再起動するまでの時
間作業が行なわれない等の問題があった。

【０００４】もし、これが無人工場の最初の工程で起
き、他機とインタ−ロック接続されていたと仮定する
と、膨大な損益を招く事にもつながる。

【０００５】又、回転ベアリングは無論のこと、直動Ｌ
Ｍ（リニアモ−ション）ベアリング等に於いても、複数
のガイド、及び、ベアリング相互間に発生する、取り付
け、加工等の誤差によって、許容荷重以上の荷重がかか
り、スム−ズな運動が得られない、又はベアリング寿命
の低下を招く等の問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ロボッ
ト等をプログラムによって誤差補正機能を付加する事
は、コスト的にも作業時間的にも不可能である。

【０００７】又、部品加工誤差をゼロとする事も、現在
の加工技術レベルでは、不可能である。

【０００８】本発明は、前記従来技術の問題点を解消す
る為になされたものであり、複数の部品間に生じた、位
置決め誤差を自動的に補正、或いは誤差方向を判別し、
これに接続されたロボット等に、誤差補正信号を発し、
位置決め修正を行い、組立て作業効率、或いは運動性能
を、飛躍的に向上し得る位置決め誤差自動補正継手を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明に係る位置決め誤差自動補正継手は、弾性構
造体を板状に、一体、又は分割構造で形成し、連結され
たリンク支点間の角度によって運動方向を規制し、その
支点となる位置に半円状溝を形成し、負荷が加わった
時、支点となる溝部のみが弾性変形し、誤差補正を行な
う構造体を、単体の組み合わせ、或いは複数一体形成す
る事により、多方向の誤差補正を可能とし、外力を取り
除けば、源位置に復帰する構成である。

【００１０】前記構造体に、回転、揺動、可能な球面ジ
ョイントを連結し、これと一体化したプレ−ト間に、バ
ネ、又はド−ナツ状の中空チュ−ブを埋設し、バネ圧、
又は油圧、空圧を介して均衡を保ち、回転角度誤差が生
じ、圧力以上の負荷が加わると自動的に回転角度誤差補
正し、外力を取り除けば、源位置に復帰する構成であ
る。

【００１１】又、リンク部に、変位量の検出可能な、セ
ンサ−、スイッチ、ゲ−ジ等を付加し、誤差測定、又は
誤差方向判別を可能とした構成である。

【００１２】又、位置決め誤差自動補正継手と、回転、
又は直動ベアリングを一体化し、基準となる位置に対し
て、生じた誤差を自動補正し、極めて高精度な回転、直
動運動が得られる他、予圧調整にも有効的な構成であ
る。

【００１３】又、前記構造の、リンクの支点を、ピン等
で揺動可能なナックル構造で連結し、ボ−ル状の中空体
又は、ド−ナツ状の中空チュ−ブを埋設し、これらは外
部と流通可能な管路を持ち圧縮空気、又は液体が流入可
能な構造であり、外部からの圧力調整により誤差補正力
の制御を可能とした構成である。

【００１４】

【作用】よって、複数の部品相互間に発生する位置決め
誤差を、そのどちらか一方を基準として固定し、他方
を、位置決め誤差自動補正継手とを介して一体化すれ
ば、固定された部品に対しての位置決め誤差自動補正作
用が働く。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例に基づいて
図面を参照しつつ詳細に説明するが、本発明に係る位置
決め誤差自動補正継手は、立てをＸ，横をＹ，高さをＺ
と仮定した上で本発明を説明するが、通常実施状態に於
いてこれを決定ずけるものではない。。

【００１６】図１は、半円状のＲ溝１の相互間が、平行
かつ水平となる位置に形成され、溝中心Ｐ点を結ぶＡ、
Ｂは平行リンクを形成している。

【００１７】図２は、Ｃ面が固定され、Ｄ方向から負荷
が加ったと仮定すると、Ｒ溝中心Ｐを支点として弾性変
形し、４個のＰ点を結ぶ平行リンクＡ、Ｂは、負荷Ｄに
対して十分な剛性を持った構造とすれば、Ｅ、Ｃ面の平
行を維持した状態で、Ｆの値だけ移動した状態となり、
る。

【００１８】そこで、Ｒ溝中心部の剛性及び、変位量又
は、リンク数を、誤差補正に必要な値に設定し、図４の
様に、上半分は、Ｚ、Ｙ方向には剛性が高く、Ｘ方向に
は柔軟性を持たせ、下半分は、Ｚ、Ｘ方向には剛性が高
く、Ｙ方向には柔軟性を持たせ、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸が互い
に、直交する位置に、板状に形成し、板状両端にはＲ溝
が互いに、平行かつ水平となる位置に形成し、そのＲ溝
中心間が、平行リンクの支点となる構造で、Ｘ、Ｙ方向
の位置決め誤差が生じた場合、Ｒ溝中心が弾性変形し上
下の平行を維持した状態で、自動的に誤差補正する位置
決め誤差自動補正継手となる。

【００１９】又、溝を半円形状とする事で、支点Ｐまわ
りの、応力集中緩和の効果がある。

【００２０】図３は、４個のリンクに、６個の支点Ｐを
設け、相互に連結されるリンクが、角度をもって隣接
し、揺動角誤差Ｇ及び、伸縮誤差Ｈの補正を、同時に可
能としたリンクの正面図であり、リンクの角度、方向、
連数は、誤差補正に必要な値に設定すればよい。

【００２１】又、連結されるリンクの角度をゼロ、つま
り、一直線状に平行に形成すれば、揺動角とＸ、又は、
Ｙ方向の誤差補正も可能である。

【００２２】図５は、前記構成の組合せによりＸ、Ｙ方
向位置決め誤差、揺動角誤差、伸縮誤差の補正が可能
な、位置決め誤差自動補正継手である。

【００２３】前記記載の構造は、一体構造、又は分割構
造の組合せでも成立し、回転軸等の位置決め誤差自動補
正も可能である。

【００２４】図６は、ロボットア−ム２と、チャック３
の間に、位置決め誤差自動補正継手４を介在させ、ピン
５とブッシュ６の、Ｘ、Ｙ方向の平面誤差Ｊの補正を行
なうもので、ピン５とブッシュ６の平行が確保された状
態での実施例である。

【００２５】図７は、ロボットア−ム２と、チャック３
の間に、位置決め誤差自動補正継手４を介在させ、ピン
５とブッシュ６の、Ｘ、Ｙ方向の平面誤差Ｊ及び、Ｚ軸
方向の回転角度誤差θ°の補正を行なうものであり、前
記、Ｘ、Ｙ方向の補正機構を備えた、位置決め誤差自動
補正継手４の、下部フランジ７の中心部には、ソケット
８が螺合され、ソケット８内部には、ボ−ル９が回転可
能な状態で、拘束され、ボ−ル９は、プレ−ト１０と一
体化され、フランジ７には、バネ１１が内蔵されてお
り、バネ１１は、プレ−ト１０に圧力をかけ、ボ−ル９
の運動を拘束している。

【００２６】そこで、ピン５とブッシュ６が挿入を開始
すると、Ｚ軸にθ°の誤差が生じ、バネ抗力以上の外力
が加わるとバネが圧縮され自動的に誤差補正し、挿入
が、安易に行なえ、チャクが開放すれば、源位置に復帰
する構造である。

【００２７】図８は、平行リンクの支点Ｋが、ピンで揺
動可能なナックル構造で連結され、中央部に伸縮自在な
ボ−ル状の中空体１２が、内蔵されており、これと直交
した形で同機構が下部にも設置され、前記バネ１１の代
用として、伸縮自在なド−ナツ状の中空チュ−ブ１３が
埋設されており、これらは外部との流通可能な管路１４
を持ち圧縮空気、又は液体が流入可能な構造であり、外
部からの圧力調整により誤差補正力の制御を可能とした
位置決め誤差自動補正継手である。

【００２８】又、前記中空体１２の代用として、シリン
ダ−の、ロット側、ヘッド側共に球面ジョイントで回動
可能に拘束しリンク中心に取り付け、中空チュ−ブ１３
の代用として、前記構成を、リンク中心に対して円形に
複数取り付ければ構成可能である。

【００２９】図９は、平行リンクに、変位量の検出可能
な、センサ−１５を埋設し、誤差補正許容量Ｌでリンク
間を形成した物である。

【００３０】図１０は、前記平行リンクがＭ方向の負荷
により変位し、誤差補正許容量Ｌがゼロに達した状態の
検出、変位測定、及び破損防止ストッパ−としての実施
例である。

【００３１】図１１は、４個のリンクに、２個のセンサ
−１５を埋設し、揺動角誤差Ｇ及び、伸縮誤差Ｈの誤差
補正量の検出を、同時に可能とした位置決め誤差自動補
正継手の断面図である。

【００３２】又、センサ−は、リンクによって、変位方
向が規制されている為、誤差測定と同時に誤差方向を判
別出来る事から、位置決め誤差自動補正継手の持つ誤差
補正許容量を越えた場合でも、誤差の方向に、位置決め
誤差自動補正継手の持つ誤差補正許容量分だけ補正信号
を発し、これに接続されたロボット等を誘導する事も可
能である。

【００３３】図１２は、ＬＭベアリングに、応用した実
施例であり、基準となるベアリング１６に剛性を持た
せ、他の２個を位置決め誤差自動補正継手内蔵ベアリン
グ１７を組み合わせる事により、相互間に生じた誤差を
吸収し、極めて高精度な直動運動が得られる。

【００３４】又、リンク溝の持つ剛性を、定格荷重以下
に設定しておけば、ベアリングには、定格荷重以上の負
荷はかからず、破損防止としての利用、或いは予圧調整
の効果もある。

【００３５】図１３は、誤差自動補正機構をラジアルベ
アリング内輪と一体化した実施例であり、外輪が固定さ
れた場合、内輪と一体化した軸は、Ｎ方向の誤差補正が
可能である。

【００３６】図１４は、誤差自動補正機構をラジアルベ
アリング外輪と一体化した実施例であり、内輪が固定さ
れた場合、内輪と一体化した軸は、Ｑ方向の誤差補正が
可能である。

【００３７】図１５は、誤差自動補正機構をスラストベ
アリングと一体化した実施例であり、Ｓ及びＲ方向の誤
差補正が可能である。

【００３８】又、前記実施例は、ボ−ルベアリングの使
用例であるが、コロ、ニ−ドル、メタル等としても成立
し、ベアリング一体構造、或いはベアリングを、保持す
るホルダ−、ハウジング或いは、軸に前記構造を形成
し、ベアリングとの分割構造としても実施可能である。

【発明の効果】以上説明した通り本発明は簡単な構成に
より、複数の部品間に生じた、位置決め誤差を自動的に
補正し、組立て作業、機械の運動性能等を、飛躍的に向
上し得る位置決め誤差自動補正継手を提供することがで
き、その産業上奏する効果は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、平行リンクの静止状態を示した正面図
である。

【図２】図２は、平行リンクの弾性変形状態を示した正
面図である。

【図３】図３は、４個のリンクに、６個の支点を設けた
リンクの正面図である。

【図４】図４は、Ｘ、Ｙ方向の、位置決め誤差自動補正
継手の斜視図である。

【図５】図５は、Ｘ、Ｙ方向位置決め、揺動角、伸縮誤
差の補正用、位置決め誤差自動補正継手の、斜視図であ
る。

【図６】図６は、ロボットア−ムと、チャック間に、
Ｘ、Ｙ方向の誤差補正用位置決め誤差自動補正継手を使
用した模式断面図である。

【図７】図７は、ロボットア−ムと、チャック間に、
Ｘ、Ｙ方向の誤差及びＺ軸方向の回転角度誤差補正用位
置決め誤差自動補正継手を使用した模式断面図である。

【図８】図８は、ロボットア−ムと、チャック間に、
Ｘ、Ｙ方向の誤差、及びＺ軸方向の回転角度の、誤差補
正力調整が可能な、位置決め誤差自動補正継手を使用し
た模式断面図である。

【図９】図９は、平行リンクに、センサ−を埋設した模
式断面図である。

【図１０】図１０は、平行リンクの誤差補正許容量がゼ
ロに達した状態を示す模式断面図である。

【図１１】図１１は、４個のリンクに、２個のセンサ−
を埋設した、位置決め誤差自動補正継手の断面図であ
る。

【図１２】図１２は、誤差自動補正機構を直動ベアリン
グと一体化した模式図である。

【図１３】図１３は、誤差自動補正機構をラジアルベア
リング内輪と一体化した断面図である。

【図１４】図１４は、誤差自動補正機構をラジアルベア
リング外輪と一体化した断面図である。

【図１５】図１５は、誤差自動補正機構をスラストベア
リングと一体化した断面図である。

【符号の説明】

１ 半円状Ｒ溝 ２ ロボットア−ム ３ チャック ４ 位置決め誤差自動補正継手 ５ ピン ６ ブッシュ ７ 下部フランジ ８ ソケット ９ ボ−ル １０ プレ−ト １１ バネ １２ 中空体 １３ 中空チュ−ブ １４ 管路 １５ センサ− １６ 基準となるベアリング １７ ベアリングを内蔵した位置決め誤差自動補正継手

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾性構造体の断面形状が、板状のリンク
   で連結され、その支点部に溝を形成し、溝の弾性変形に
   より誤差補正させる構造を、単体の組合せ、或いは復合
   体とした事を特徴とする位置決め誤差自動補正継手。
2. 【請求項２】 前記構造体に、回動、可能な球面体を連
   結し、これと一体化したプレ−ト間に、圧力を介在させ
   る事により、回転角の誤差補正を可能とした事を特徴と
   する請求項１記載の、位置決め誤差自動補正継手。
3. 【請求項３】 前記構造体に、スイッチ、センサ−、ゲ
   −ジ等を付加し、負荷方向の判別を可能とした事を特徴
   とする請求項１、２、記載の位置決め誤差自動補正継
   手。
4. 【請求項４】 前記構造体に、ベアリングを一体化した
   事を特徴とする、請求項１、２、３記載の位置決め誤差
   自動補正継手
5. 【請求項５】 前記構造体のリンク支点が、揺動可能に
   連結され、中空体の圧力調整により誤差補正力の制御を
   可能とした事を特徴とする位置決め誤差自動補正継手。