JPH1142586A - コンプライアンス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置に回り止め機構を別途設ける必要がな
く、装置を高さ方向に小型化するとともに、長期に亙っ
て高い繰返し位置精度を維持することが可能な相対位置
規制機構２１を備えたコンプライアンス装置を提供す
る。 【解決手段】 固定部１および可動部２を、固定部１に
対してｘ軸方向に相対変位するとともに可動部２に対し
てｙ軸方向に相対変位する井桁状の連結部３を介して連
結することにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動組立機におい
て、可動部に固定されたワークと、このワークに対して
作業を行なうツールまたはワークを組み付ける被組付物
等との二次元平面内での相対位置ずれを外力によって補
正するコンプライアンス装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、この種のコンプライアンス装
置として、図２０に示すものが知られている（特開昭５
９−１１０５９３号公報参照）。

【０００３】すなわち、このコンプライアンス装置１０
１は、電子部品のリード線端子等の装着部（上記ワーク
に相当する）１０２をプリント基板の孔等の被装着部
（上記被組付物に相当する）１０３に挿入するときに、
装着部１０２と被装着部１０３との間に僅かに位置ずれ
が発生して、装着部１０２が被装着部１０３の開口周縁
部に設けられた面取り部１０４に接触してしまった場合
に、装着部１０２を保持した装置１０１の可動部１０５
が面取り部１０４に倣って自動的に変位することによ
り、装着部１０２の軸心と被装着部１０３の軸心とを一
致させ、挿入を完了させるものである。

【０００４】しかしながら、上記従来のコンプライアン
ス装置１０１においては、固定部１０９および可動部１
０５が上下一対のスラストベアリング１０８を介して二
次元平面内で相対変位可能に連結されているために、ス
ラストベアリング１０８を構成する上で固定部１０９お
よび可動部１０５の何れか一方を他方に内挿しなければ
ならならず、よって装置１０１の高さ寸法が大きくなら
ざるを得ない不都合がある。

【０００５】また固定部１０９および可動部１０５を初
動位置に復帰させるべく別途、回り止め機構１１０が必
要とされるために、装置１０１の構成が複雑である不都
合がある。

【０００６】また従来、図２１に示すように、凹形の固
定部１２１および同じく凹形の可動部１２２がそれぞれ
長方体形の連結部１２３を跨ぐ構造のコンプライアンス
装置１２４を備えたロボットハンド１２５が知られてい
る（特開平５−１９２８９１号公報参照）。

【０００７】しかしながら、このロボットハンド１２５
に備えられたコンプライアンス装置１２４においては、
固定部１２１、連結部１２３および可動部１２２だけで
なくピン状の案内機構１２６，１２７までもが上下に積
み重ねられているために、やはり装置１２４の高さ寸法
が大きくならざるを得ない不都合がある。

【０００８】また装置１２４に設けられた相対位置規制
機構が、互いに交差する二組の案内機構１２６，１２７
を避けるようにして連結部１２３を貫通しているため
に、比較的小さなボール１２８しか装着することができ
ず、よってボール１２８と円錐面との接触面積が小さく
なり、応力が高くなる。したがって摩耗が促進され、寿
命に良くない影響を及ぼす不都合がある。

【０００９】またボール１２８および円錐面の接触面積
が小さいと、接触面に偏摩耗が発生し、繰返し位置精度
が劣化する不都合がある。

【００１０】またボール１２８とこのボール１２８を収
容する凹部とが隙間嵌めされる場合には、繰返し位置精
度がピストン１２９とピストン収容空間とのクリアラン
スに加えて、ボール１２８とこのボール１２８を収容す
る凹部とのクリアランスの二箇所で決められることにな
る。したがって繰返し精度が一箇所で決められる場合と
比較して、高精度作動を確保することができない不都合
がある。

【００１１】また反対に、ボール１２８とこのボール１
２８を収容する凹部とが締まり嵌めされる場合には、ボ
ール１２８と円錐面とが転がり接触するのではなく、滑
り接触することになる。したがってこの場合にも、接触
面に偏摩耗が発生し、繰返し位置精度が劣化する不都合
がある。

【００１２】これらの問題を解消するには、図２１のコ
ンプライアンス装置１２４に図２０の相対位置規制機構
１１１を内蔵することが考えられるが、図２１のコンプ
ライアンス装置１２４において、ボール１２８の二次元
平面内の位置を固定部１２１内部で規制すると、高さ方
向に大きな連結部１２３を貫通する可動部１２２の突起
１３０が極端に細長い形状となるために、撓みによる繰
返し位置精度の劣化を招き、実用的な構成とは言い難
い。

【００１３】また上記の問題に加えて、図２０のコンプ
ライアンス装置１０１には、以下のような不都合もあ
る。

【００１４】すなわち、装置１０１に連結されたエアチ
ャック１０６で把持される装着部１０２の被把持部１０
２’と、実際に被装着部１０３に挿入される装着部１０
２の挿入部１０２”との相対位置のばらつきが大きい部
品が挿入部１０２”を基準として並べられている場合に
は、装置１０１を作動させてエアチャック１０６により
部品の被把持部１０２’を把持することはできるもの
の、装置１０１の軸心と被装着部１０３との軸心とが理
論上一致する点で挿入部１０２”を被挿入部１０３の方
向に移動しても、挿入部１０２”が面取り部１０４に接
触せずに被装着部１０３の回りの壁部１０７に当接して
しまい、挿入部１０２”を被装着部１０３に挿入するこ
とができない。したがって装置１０１がこのような複雑
な形状のワークを取り扱えないことになり、装置１０１
の用途ないし取り扱い品目が限定されてしまうことにな
る。

【００１５】したがって、このような場合には、画像処
理等によって挿入部１０２”と被装着部１０３との相対
位置を判断および補正してから挿入作業を行なわなけれ
ばならず、このため設備が高価となるばかりか、生産性
が極端に低下する。また生産性が低下すると、製品の原
価も高騰することになる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の点に鑑
み、外力の作用によって二次元平面内で相対変位する固
定部および可動部と、相対変位した固定部および可動部
を初動位置に復帰させる相対位置規制機構とを備えたコ
ンプライアンス装置において、回り止め機構を別途設け
る必要がなく、しかも装置を特に高さ方向に小型化する
とともに、長期に亙って高い繰返し位置精度を維持する
ことが可能な相対位置規制機構を備えたコンプライアン
ス装置を提供することを目的とする。

【００１７】また同様に、外力の作用によって二次元平
面内で相対変位する固定部および可動部と、相対変位し
た固定部および可動部を初動位置に復帰させる相対位置
規制機構とを備えたコンプライアンス装置において、固
定部および可動部の相対変位範囲を規制する機能または
固定部および可動部が相対変位した状態を保持する機能
を備えたコンプライアンス装置を提供することを目的と
する。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１によるコンプライアンス装置は、
外力の作用によって二次元平面内で相対変位する固定部
および可動部と、前記固定部の内部に設けたシリンダ室
に圧縮空気を導入することによって、相対変位した前記
固定部および可動部を初動位置に復帰させる相対位置規
制機構とを備えたコンプライアンス装置であって、前記
固定部および可動部が、前記固定部に対してｘ軸方向に
相対変位するとともに前記可動部に対してｙ軸方向に相
対変位する連結部を介して連結されており、前記連結部
が、直線状で互いに平行な一対のｘ軸連結部と、直線状
で互いに平行な一対のｙ軸連結部とを備えており、前記
ｘ軸連結部およびｙ軸連結部がそれぞれの長手方向端部
をｚ軸方向に重ねて一体化されることにより前記連結部
が井桁状をなしており、前記ｘ軸連結部の内側面に前記
固定部に連係されるｘ軸ベアリング部が設けられるとと
もに、前記ｙ軸連結部の内側面に前記可動部に連係され
るｙ軸ベアリング部が設けられていることにした。

【００１９】また本発明の請求項２によるコンプライア
ンス装置は、上記した請求項１のコンプライアンス装置
において、固定部にｚ軸方向に変位可能に案内支持され
た規制部材と、可動部に設けられた倣い面とが、前記規
制部材の変位後退端においても、互いに係合しているこ
とにした。

【００２０】また本発明の請求項３によるコンプライア
ンス装置は、外力の作用によって二次元平面内で相対変
位する固定部および可動部と、前記固定部の内部に設け
たシリンダ室に圧縮空気を導入することによって、相対
変位した前記固定部および可動部を初動位置に復帰させ
る相対位置規制機構とを備えたコンプライアンス装置で
あって、前記固定部および可動部を相対変位した位置に
保持する相対位置保持機構を備えており、前記相対位置
保持機構が、前記固定部および可動部の何れか一方に組
み込まれ、圧縮空気の供給を受けて前記固定部および可
動部の他方に押し付けられる押圧部材を備えていること
にした。

【００２１】上記構成を備えた本発明の請求項１による
コンプライアンス装置においては先ず、固定部および可
動部が、固定部に対してｘ軸方向に相対変位するととも
に可動部に対してｙ軸方向に相対変位する連結部を介し
て連結されているために、固定部および可動部の相対変
位が連結部によって、互いに直交するｘ軸方向およびｙ
軸方向の相対変位に限定されることになる。したがって
固定部および可動部が相対回転しないために、相対回転
を防止するための回り止め機構を別途設ける必要がな
い。

【００２２】また固定部および可動部を相対変位可能に
連結する連結部の形状が井桁状に形成されていて、この
井桁状をなす連結部のｘ軸連結部の内側面にｘ軸ベアリ
ング部が設けられるとともにｙ軸連結部の内側面にｙ軸
ベアリング部が設けられているために、固定部および可
動部が連結部を介して互いに連結されるものであるにも
拘らず、ｚ軸方向に直接積層した状態で配置される。す
なわち固定部に連係されるｘ軸ベアリング部を内側面に
配置した直線状の一対のｘ軸連結部と、可動部に連係さ
れるｙ軸ベアリング部を内側面に配置した直線状の一対
のｙ軸連結部とがそれぞれの長手方向端部をｚ軸方向に
重ねて一体に設けられているために、一対のｘ軸連結部
の間に固定部が配置されるとともに一対のｙ軸連結部の
間に可動部が配置され、この結果として固定部および可
動部がｚ軸方向に重ねて配置される。したがって装置が
相対位置規制機構等を備えていても、装置の高さが固定
部の高さと可動部の高さとの和により構成されることに
なり、これにより装置を高さ方向に小型化することが可
能となる。

【００２３】また連結部が井桁状に形成されているため
に、その平面中央に比較的大きな空間が形成される。し
たがってこの空間に配置される相対位置規制機構の平面
占有スペースを大きくして、相対位置規制機構と可動部
との接触面積を大きく設定することができ、これにより
偏摩耗を防止し、繰返し位置精度を向上させることが可
能となる。

【００２４】またこれに加えて、上記構成を備えた本発
明の請求項２によるコンプライアンス装置においては、
固定部にｚ軸方向に変位可能に案内支持された規制部材
と、可動部に設けられた倣い面とが、規制部材の変位後
退端においても互いに係合するために、変位範囲の規制
機構を別途設けなくても、固定部および可動部の相対変
位範囲を規制することが可能となる。

【００２５】また上記構成を備えた本発明の請求項３に
よるコンプライアンス装置においては、固定部および可
動部が相対変位した状態で相対位置保持機構に圧縮空気
が供給されると、固定部に組み込まれた押圧部材が可動
部に押し付けられることにより、固定部および可動部が
相対変位した状態に保持される。また押圧部材が可動部
に組み込まれている場合には、押圧部材が固定部に押し
付けられることにより固定部および可動部が相対変位し
た状態に保持される。したがってこの固定部および可動
部が相対変位した状態から爾後の挿入等の作業を円滑に
続行することが可能となる。

【００２６】

【発明の実施の形態】つぎに本発明の実施形態を図面に
したがって説明する。

【００２７】第一実施形態・・・図１は、当該実施形態
に係るコンプライアンス装置（位置可変装置とも称す
る）の外観斜視図であり、当該装置を分解した状態が図
２に示されている。また図３は当該装置の底面図、図４
は断面図であり、更に図５に作動状態が示されている。

【００２８】図１に示すように、当該コンプライアンス
装置は先ず、固定部１および可動部２を備えており、こ
の固定部１および可動部２が、固定部１に対してｘ軸方
向に相対変位するとともに可動部２に対してｙ軸方向に
相対変位する連結部３を介して互いに連結されている。
したがって固定部１を基準にすると、この固定部１に対
して連結部３がｘ軸方向に相対変位可能であり、この連
結部３に対して可動部２がｙ軸方向に相対変位可能であ
り、このｘ軸方向の相対変位およびｙ軸方向の相対変位
の組み合わせにより、可動部２が固定部１に対してｘ軸
方向およびｙ軸方向に相対変位する。

【００２９】図２に示すように、連結部３は、平面状の
基板部３ａと、直線状でかつ互いに平行な一対のｘ軸連
結部（袖部とも称する）４と、直線状でかつ互いに平行
な一対のｙ軸連結部５とを一体に備えている。ｘ軸連結
部４は基板部３ａ上面の対向二辺においてｘ軸方向に直
線状に延びており、ｙ軸連結部５は基板部３ａ下面の対
向二辺においてｙ軸方向に直線状に延びており、このｘ
軸連結部４および軸連結部５が平面的に見て互いに直角
に配置されている。またｘ軸連結部４およびｙ軸連結部
５がそれぞれの長手方向端部をｚ軸方向に重ねた状態
で、これらが平面ロ字状に一体成形されており、井桁状
をなしている。またｘ軸連結部４の内側面にそれぞれ断
面略円弧形の転動溝（Ｒ溝または転動体案内溝とも称す
る）６がｘ軸方向に沿って設けられており、ｙ軸連結部
５の内側面にそれぞれ断面略円弧形の転動溝７がｙ軸方
向に沿って設けられている。

【００３０】略長方体形の固定部１が一対のｘ軸連結部
４の間に配置されており、その両側面の下辺部近傍にそ
れぞれ断面略円弧形の転動溝１０がｘ軸連結部４の転動
溝６と対向するように設けられており、この転動溝６，
１０の間にそれぞれ転動体である複数のボール１１が転
動自在に介装されて一対のｘ軸ベアリング部１２が構成
されている。ｘ軸ベアリング部１２は直線案内機構であ
り、また有限軌道式のリニアベアリングである。ボール
１１は、ｘ軸連結部４の転動溝６の端部に取り付けられ
たピン状のストッパ１３により一対の転動溝６，１０の
間から脱落しないようになっている。ｘ軸ベアリング部
１２に固有の部品はこのストッパ１３とボール１１だけ
である。ボール１１および転動溝６，１０の表面はそれ
ぞれ熱処理後、研磨により精密加工されており、これに
よりｘ軸ベアリング部１２の高精度作動および高剛性が
確保されている。ｘ軸連結部４の上面にそれぞれ固定部
１の側面に摺動するダストシール６１がネジ止めで装着
されており、これにより転動溝６，１０にゴミ等の異物
が侵入しないようになっている。

【００３１】略長方体形の可動部２が一対のｙ軸連結部
５の間に配置されており、その側面にそれぞれ転動溝１
４がｙ軸連結部５の転動溝７と対向するように設けられ
ており、この転動溝７，１４の間にそれぞれ転動体であ
る複数のボール１５が転動自在に介装されて一対のｙ軸
ベアリング部１６が構成されている。ｙ軸ベアリング部
１６はｘ軸ベアリング部１２と同様、直線案内機構であ
り、また有限軌道式のリニアベアリングである。ボール
１５は、ｙ軸連結部５の転動溝７の端部に取り付けられ
たピン状のストッパ１７により一対の転動溝７，１４の
間から脱落しないようになっている。ｙ軸ベアリング部
１６に固有の部品はこのストッパ１７とボール１５だけ
である。ボール１５および転動溝７，１４の表面はそれ
ぞれ熱処理後、研磨により精密加工されており、これに
よりｙ軸ベアリング部１６の高精度作動および高剛性が
確保されている。ｙ軸連結部５の下面にそれぞれ可動部
２の側面に摺動するダストシール６２がネジ止めで装着
されており、これにより転動溝７，１４にゴミ等の異物
が侵入しないようになっている。

【００３２】したがって以上の構成により先ず、上記し
たように固定部１に対して連結部３がｘ軸方向に相対変
位可能であり、この連結部３に対して可動部２がｙ軸方
向に相対変位可能であり、このｘ軸方向の相対変位およ
びｙ軸方向の相対変位の組み合わせにより、可動部２が
固定部１に対してｘ軸方向およびｙ軸方向に相対変位す
る。固定部１および可動部２は一点を規制することで相
対位置を規制することができるために、従来のように回
り止め機構を別途設ける必要がない。

【００３３】尚、ｘ軸ベアリング部１２およびｙ軸ベア
リング部１６はそれぞれ上記したように総ボールタイプ
であるが、これに代えて、保持器を使用することも可能
である。また剛性を其程必要としない場合には、保持器
を使用して中央部のボールを省いたり、保持ピッチを大
きく設定しても良い。ｘ軸ベアリング部１２およびｙ軸
ベアリング部１６、すなわち直線案内機構は、リニアボ
ールベアリングに代えて、クロスローラベアリングであ
っても良い。

【００３４】固定部１の上面に、所要数の取付ねじ１
８、丸穴１９および長穴２０が設けられている。これら
は、ロボットのヘッド部やベースに固定部１をボルトに
より固定するとともに、位置決めピンにより組立後の位
置ずれの防止、組立位置の規制を行なうために設けられ
ている。

【００３５】また図３に示すように、可動部の下面にも
所要数の取付ねじ１８、丸穴１９および長穴２０が設け
られている。これらは、ワークやツールを可動部２にボ
ルトにより固定するとともに、位置決めピンにより組立
後の位置ずれの防止、組立位置の規制を行なうために設
けられている。

【００３６】図４に示すように、固定部１の内部に、相
対変位した固定部１および可動部２を初動位置に復帰さ
せる相対位置規制機構２１が設けられている。

【００３７】この相対位置規制機構２１は、以下のよう
に構成されている。

【００３８】すなわち先ず、固定部１の内部に孔状のシ
リンダ室２２がｚ軸方向に貫通するように設けられてお
り、このシリンダ室２２に規制部材であるボール２４お
よびピストン２６がそれぞれ内挿されている。シリンダ
室２２は固定部１の平面略中央に配置されている。シリ
ンダ室２２の上側開口は閉止部材２７によって閉止され
ており、この閉止部材２７が穴用止め輪２８により固定
されている。閉止部材２７の外周はＯリング等のパッキ
ン２９によりシールされている。シリンダ室２２の下側
開口周縁にはフランジ状の抜け止め部３１が一体に設け
られている。この抜け止め部３１の内周面は円筒面をな
している。また大気開放孔６３が設けられている。

【００３９】ボール２４は鋼球であって、シリンダ室２
２の内部にあって抜け止め部３１の内周側に転動自在か
つｚ軸方向に相対変位自在に収容されており、またこの
ボール２４に対応して、可動部２の上面に円錐状斜面３
２ａを備えた窪み（倣い面とも称する）３２が設けられ
ている。連結部３の基板部３ａには、このボール２４を
上下に挿通させるための平面円形の孔部３ｂが設けられ
ている。ボール２４の大きさはｘベアリング部１２およ
びｙ軸ベアリング部１６により制限されることがない。
したがって窪み３２の円錐状斜面３２ａとの接触面積を
大きくし、単位面積当たりの応力を低く設定することに
より、長期間安定した動作を行なわせることができる。
また繰り返し位置精度は、ボール２４と抜け止め部３１
とのクリアランスのみによって決められる。ピストン２
６はその外周をピストンシール３３によってシールされ
ており、このピストン２６と閉止部材２７との間に圧力
室３４が形成されており、この圧力室３４が連通孔３５
を介して、固定部１の端面に開口した配管ポート３６に
連通している。

【００４０】ピストン２６がそのストロークの上端限に
位置して閉止部材２７に当接した状態であっても、ボー
ル２４と窪み３２は平面的に互いに係合している。した
がってボール２４と窪み３２の円錐状斜面３２ａとが当
接することにより固定部１に対する可動部２の相対変位
範囲を規制することができ、変位範囲の規制機構を別途
設ける必要がない。また閉止部材２７とボール２４との
間に所要の厚さの円板を介在させたり、閉止部材２７に
貫通するボルトを設けてこのボルトのねじ込み量を調節
するようにすると、変位範囲を変えることもできる。

【００４１】つぎに上記構成を備えたコンプライアンス
装置の作動を説明する。

【００４２】図４は、図示しない圧縮空気供給源および
切換弁から配管ポート３６および連通孔３５を介して相
対位置規制機構２１の圧力室３４に圧縮空気が供給され
て、ピストン２６を介して圧縮空気に押圧されるボール
２４が窪み３２に対して同心状に押し付けられており、
これにより可動部２が定位置に保持された状態を示して
いる。上記したようにこの位置の繰返し精度は、ボール
２４と抜け止め部３１とのクリアランスのみによって決
められる。

【００４３】図４の状態から、相対位置規制機構２１の
圧力室３４に導入した圧縮空気を連通孔３５および配管
ポート３６を介して大気へ解放する。この状態で可動部
２に外力が作用すると、図５に示すように、可動部２に
設けた窪み３２がボール２４を押し上げながら可動部２
が固定部１に対してｘｙの二次元平面内で相対的に変位
する。

【００４４】ワークよっては、或る程度の大きさの外力
が作用して初めて可動部２が変位する設定としなければ
ならない。このような場合には、ボール２４を窪み３２
に向けて押圧する方向に付勢するバネ手段を圧力室３４
等に設けたり、レギュレータによって低い圧力に調節し
た圧縮空気を圧力室３４に導入したりすることが考えら
れる。

【００４５】変位した可動部２を固定部１に対して初動
位置に復帰させる場合には、再び圧縮空気供給源および
切換弁から配管ポート３６および連通孔３５を介して相
対位置規制機構２１の圧力室３４に圧縮空気を導入し、
ピストン２６を介してボール２４を窪み３２に押し付け
る。すると、窪み３２がボール２４と同心になるように
可動部２が固定部１に対して相対変位し、図４に示した
初動位置に復帰して、その状態を保持する。

【００４６】当該コンプライアンス装置は、上記構成に
より以下の作用効果を奏する。

【００４７】すなわち先ず第一に、固定部１および可動
部２が、固定部１に対してｘ軸方向に相対変位するとと
もに可動部２に対してｙ軸方向に相対変位する連結部３
を介して連結されているために、固定部１および可動部
２の相対変位が連結部３によって、互いに直交するｘ軸
方向およびｙ軸方向の相対変位に限定されている。した
がって固定部１および可動部２が相対回転しないため
に、相対回転を防止するための回り止め機構を別途設け
る必要がなく、装置の構成を簡素化することができる。

【００４８】また固定部１および可動部２を相対変位可
能に連結する連結部３の形状が井桁状に形成されてい
て、この井桁状をなす連結部３のｘ軸連結部４の内側面
にｘ軸ベアリング部１２が設けられるとともにｙ軸連結
部５の内側面にｙ軸ベアリング部１６が設けられている
ために、固定部１および可動部２が連結部３を介して互
いに連結されるものであるにも拘らず、ｚ軸方向に直接
積層した状態で配置される。したがって装置が相対位置
規制機構２１を備えていても、装置の高さが固定部１の
高さと可動部２の高さとの和により構成されることにな
り、これにより装置を高さ方向に小型化することができ
る。したがって自動組立機自体の精度を向上させるとと
もに、慣性力に起因するタクトタイムを短縮させること
で生産性を向上させることができる。

【００４９】また連結部３が井桁状に形成されているた
めに、その平面中央に比較的大きな空間が形成される。
したがってこの空間に配置される相対位置規制機構２１
の平面占有スペースを大きくして、相対位置規制機構２
１のボール２４と可動部２の窪み３２との接触面積を大
きく設定することができ、これにより偏摩耗を防止して
繰返し位置精度を向上させることができる。また接触面
積の拡大により単位面積当たりの応力が低くなるため
に、長期間安定した動作を行なわせることができる。

【００５０】また固定部１、可動部２および連結部３に
それぞれ転動溝６，７，１０，１４が直接形成されてい
るために、相対変位を案内する案内部材を別途設ける必
要がない。したがって、その分、装置を小型化すること
ができるとともに、案内部材の固定に起因する位置ズレ
やガタの発生を防止することができる。また案内部材の
加工公差の分だけ累積公差が小さくなるために、装置の
作動精度を向上させることができる。

【００５１】またこれに加えて、固定部１にｚ軸方向に
変位可能に案内支持されたボール２４と、可動部２に設
けられた窪み３２とが、ボール２４の変位後退端におい
ても互いに係合するようになっているために、相対変位
範囲の規制機構を別途設けなくても、固定部１および可
動部２の相対変位範囲を規制することができる。相対変
位範囲はボール２４の後退端の位置を変更することによ
り、容易に変更することができる。すなわち直線案内機
構および相対位置規制機構２１がこれらの機能を兼ね備
えているために、装置を簡素化するとともに相対変位範
囲を容易に変更することができる。

【００５２】第二実施形態・・・図６は、当該実施形態
に係るコンプライアンス装置（位置可変装置とも称す
る）の外観斜視図であり、当該装置を固定部１、連結部
３および可動部２の三つの部分に分解した状態が図７に
示されている。また図８は当該装置の底面図、図９は図
６におけるＡ−Ａ線断面図、図１０はＢ−Ｂ線断面図で
あり、更に図１１ないし図１４にそれぞれ作動状態が示
されている。

【００５３】図６に示すように、当該コンプライアンス
装置は先ず、固定部１および可動部２を備えており、こ
の固定部１および可動部２が、固定部１に対してｘ軸方
向に相対変位するとともに可動部２に対してｙ軸方向に
相対変位する連結部３を介して互いに連結されている。
したがって固定部１を基準にすると、この固定部１に対
して連結部３がｘ軸方向に相対変位可能であり、この連
結部３に対して可動部２がｙ軸方向に相対変位可能であ
り、このｘ軸方向の相対変位およびｙ軸方向の相対変位
の組み合わせにより、可動部２が固定部１に対してｘ軸
方向およびｙ軸方向に相対変位する。

【００５４】図７に示すように、連結部３は、直線状で
かつ互いに平行な一対のｘ軸連結部（袖部とも称する）
４と、直線状でかつ互いに平行な一対のｙ軸連結部５と
を備えている。ｘ軸連結部４はｘ軸方向に直線状に延び
ており、ｙ軸連結部５はｙ軸方向に直線状に延びてお
り、このｘ軸連結部４および軸連結部５が平面的に見て
互いに直角に配置されている。またｘ軸連結部４および
ｙ軸連結部５がそれぞれの長手方向端部をｚ軸方向に重
ねた状態で、これらが平面ロ字状に一体成形されてお
り、井桁状をなしている。またｘ軸連結部４の内側面４
ａにそれぞれ断面円弧形の転動溝（Ｒ溝または転動体案
内溝とも称する）６がｘ軸方向に沿って設けられてお
り、ｙ軸連結部５の内側面５ａにそれぞれ断面円弧形の
転動溝７がｙ軸方向に沿って設けられている。

【００５５】略長方体形の固定部１の下面１ａのｙ軸方
向に対向する二辺にそれぞれ、ｘ軸連結部４を丁度納め
ることができように切欠状の凹段部８が設けられてお
り、換言すると、固定部１の下面１ａに、一対のｘ軸連
結部４の間に丁度納められる凸部９が下向きに一体成形
されており、この凹段部８の垂直内面ないし凸部９の側
面にそれぞれ転動溝１０がｘ軸連結部４の転動溝６と対
向するように設けられており、この転動溝６，１０の間
にそれぞれ転動体である複数のボール１１が転動自在に
介装されて一対のｘ軸ベアリング部１２が構成されてい
る。ｘ軸ベアリング部１２は直線案内機構であり、また
有限軌道式のリニアベアリングである。ボール１１は、
ｘ軸連結部４の転動溝６の端部に取り付けられたピン状
のストッパ１３により一対の転動溝６，１０の間から脱
落しないようになっている。ｘ軸ベアリング部１２に固
有の部品はこのストッパ１３とボール１１だけである。
またボール１１および転動溝６，１０の表面はそれぞれ
熱処理後、研磨により精密加工されており、これにより
ｘ軸ベアリング部１２の高精度作動および高剛性が確保
されている。

【００５６】略長方体形の可動部２が一対のｙ軸連結部
５の間に配置されており、その側面２ａにそれぞれ転動
溝１４がｙ軸連結部５の転動溝７と対向するように設け
られており、この転動溝７，１４の間にそれぞれ転動体
である複数のボール１５が転動自在に介装されて一対の
ｙ軸ベアリング部１６が構成されている。ｙ軸ベアリン
グ部１６はｘ軸ベアリング部１２と同様、直線案内機構
であり、また有限軌道式のリニアベアリングである。ボ
ール１５は、ｙ軸連結部５の転動溝７の端部に取り付け
られたピン状のストッパ１７により一対の転動溝７，１
４の間から脱落しないようになっている。ｙ軸ベアリン
グ部１６に固有の部品はこのストッパ１７とボール１５
だけである。またボール１５および転動溝７，１４の表
面はそれぞれ熱処理後、研磨により精密加工されてお
り、これによりｙ軸ベアリング部１６の高精度作動およ
び高剛性が確保されている。

【００５７】したがって以上の構成により先ず、上記し
たように固定部１に対して連結部３がｘ軸方向に相対変
位可能であり、この連結部３に対して可動部２がｙ軸方
向に相対変位可能であり、このｘ軸方向の相対変位およ
びｙ軸方向の相対変位の組み合わせにより、可動部２が
固定部１に対してｘ軸方向およびｙ軸方向に相対変位す
る。固定部１および可動部２は一点を規制することで相
対位置を規制することができるために、従来のように回
止め機構を別途設ける必要がない。

【００５８】尚、ｘ軸ベアリング部１２およびｙ軸ベア
リング部１６はそれぞれ上記したように総ボールタイプ
であるが、これに代えて、保持器を使用することも可能
である。また剛性を其程必要としない場合には、保持ピ
ッチの長い保持器によってボールを保持することによ
り、装置を軽量化することが可能である。

【００５９】固定部１の上面１ｂに、所要数の取付ねじ
１８、丸穴１９および長穴２０が設けられている。これ
らは、ロボットのヘッド部やベースに固定部１をボルト
により固定するとともに、位置決めピンにより組立後の
位置ずれの防止、組立位置の規制を行なうために設けら
れている。

【００６０】また図８に示すように、可動部の下面１ｂ
にも所要数の取付ねじ１８、丸穴１９および長穴２０が
設けられている。これらは、ワークやツールを可動部２
にボルトにより固定するとともに、位置決めピンにより
組立後の位置ずれの防止、組立位置の規制を行なうため
に設けられている。

【００６１】図１０に示すように、固定部１の内部に、
相対変位した固定部１および可動部２を初動位置に復帰
させる相対位置規制機構２１が設けられており、またこ
れと並んで、固定部１および可動部２を相対変位した位
置に保持する相対位置保持機構４１が設けられている。

【００６２】相対位置規制機構２１は、以下の構成を備
えている。

【００６３】すなわち先ず、固定部１の内部に復帰シリ
ンダ室２２がｚ軸方向に貫通するように設けられてお
り、この復帰シリンダ室２２に、スプリング受け２３、
規制部材であるボール２４、スプリング２５およびピス
トン２６がそれぞれ内挿されている。復帰シリンダ室２
２の上側開口は閉止部材２７により閉止されており、こ
の閉止部材２７が穴用止め輪２８により固定されてい
る。閉止部材２７の外周はＯリング等のパッキン２９に
よりシールされている。

【００６４】スプリング受け２３は円筒状であって、そ
の外周にフランジ状の突起３０を備えており、この突起
３０が復帰シリンダ室２２の下側開口周縁に設けられた
内向きフランジ状の抜け止め部３１に係合することによ
り、このスプリング受け２３が復帰シリンダ室２２から
脱落しないようになっている。ボール２４は鋼球であっ
て、スプリング受け２３の内周側に転動自在およびｚ軸
方向に相対変位自在に収容されており、またこのボール
２４に対応して、可動部２の上面２ｃに円錐状斜面３２
ａを備えた窪み（倣い面とも称する）３２が設けられて
いる。ボール２４の大きさはｘ軸ベアリング部１２およ
びｙ軸ベアリング部１６により制限されるとがない。繰
り返し位置精度は、ボール２４とスプリング受け２３の
内周とのクリアランスのみによって決められる。スプリ
ング２５はコイル状であり、スプリング受け２３とピス
トン２６の間に介装されてピストン２６を押し上げるよ
うに弾性作用する。ピストン２６はその外周をピストン
シール３３によりシールされており、このピストン２６
と閉止部材２７の間に圧力室３４が形成され、図９に示
すようにこの圧力室３４が連通孔３５を介して配管ポー
ト３６に連通している。

【００６５】相対位置保持機構４１は、以下の構成を備
えている。

【００６６】すなわち先ず、固定部１の内部に保持シリ
ンダ室４２がｚ軸方向に貫通するように設けられてお
り、この保持シリンダ室４２に、スプリング受け４３、
スプリング４４およびピストン４５がそれぞれ内挿され
ている。保持シリンダ室４２の上側開口は閉止部材４６
により閉止されており、この閉止部材４６が穴用止め輪
４７により固定されている。閉止部材４６の外周はＯリ
ング等のパッキン４８によりシールされている。

【００６７】スプリング受け４３は円筒状であって、そ
の外周にフランジ状の突起４９を備えており、この突起
４９が保持シリンダ室４２の下側開口周縁に設けられた
内向きフランジ状の抜止め部５０に係合することによ
り、このスプリング受け４３が保持シリンダ室４２から
脱落しないようになっている。スプリング４４はコイル
状であり、スプリング受け４３とピストン４５の間に介
装されてピストン４５を押し上げるように弾性作用す
る。ピストン４５はその外周をピストンシール５１によ
りシールされており、このピストン４５と閉止部材４６
の間に圧力室５２が形成され、図９に示すようにこの圧
力室５２が連通孔５３を介して配管ポート５４に連通し
ている。またピストン４５の図上下端部は比較的長く成
形されていてスプリング受け４３の内周に摺動自在に挿
入されており、またスプリング受け４３の下端部近傍ま
で達しており、このピストン４５の下端面に高摩擦係数
材製の押圧部材５５が固着されて、可動部２の上面２ｃ
に対して接離するようになっている。

【００６８】つぎに上記構成を備えたコンプライアンス
装置の作動を説明する。

【００６９】図１０は、相対変位保持機構４１の圧力室
５２に作動圧力である圧縮空気が供給されておらず、ス
プリング４４がピストン４５を押し上げている状態を示
している。また配管ポート３６から相対位置規制機構２
１の圧力室３４に圧縮空気が供給されて、ピストン２６
を介して圧縮空気に押圧されるボール２４が窪み３２に
対して同心状に押し付けられており、これにより可動部
２が定位置に保持されている。上記したようにこの位置
の繰返し精度は、ボール２４とスプリング受け２３の内
周とのクリアランスのみによって決められる。

【００７０】図１０の状態から、相対位置規制機構２１
の圧力室３４に供給された圧縮空気を外部に排出する
と、図１１に示すようにスプリング２５がピストン２６
を押し上げる。したがって可動部２はピストンシール３
３の摺動抵抗の影響を受けることなく、弱い力が作用し
ても固定部１に対して二次元平面内で相対変位可能とな
る。またボール２４とピストン２６とを一体的に形成す
ればボール２４の質量の影響も受けないが、通常、ボー
ル２４の質量の影響はピストンシール３３の摺動抵抗の
影響に比べて無視できる程に小さい。この図１１の状態
で外力が作用すると、図１２に示すように可動部２が固
定部１に対して二次元平面内で相対変位する。

【００７１】図１２の状態において、配管ポート５４か
ら相対位置保持機構４１の圧力室５２に作動圧力である
圧縮空気を供給すると、図１３に示すようにピストン４
５を介して圧縮空気に押圧される押圧部材５５が可動部
２に押し付けられ、これにより可動部２が固定部１に対
して相対変位した状態が保持される。

【００７２】ついで、この相対位置保持機構４１の圧力
室５２に供給された圧縮空気を外部に排出するととも
に、配管ポート３６から相対位置規制機構２１の圧力室
３４に圧縮空気を供給すると、相対位置保持機構４１の
スプリング４４がピストン４５および押圧部材５５を押
し上げるとともに、相対位置規制機構２１のピストン２
６を介して圧縮空気に押圧されるボール２４が転がり接
触で窪み３２の円錐状斜面３２ａに押し付けられ、これ
により可動部２を定位置に復帰させた後、保持して、図
１０の状態に戻す。この図１３の状態から図１０の状態
に戻るとき、相対位置保持機構４１のピストン４５およ
び押圧部材５５はスプリング４４により押し上げられて
おり、よって可動部２はピストンシール５１の摺動抵抗
および押圧部材５５の摩擦抵抗の影響を受けることな
く、弱い力が作用しても安定して固定部に対して二次元
平面内で相対変位する。

【００７３】またこの図１０の状態で再び、配管ポート
５４から相対位置保持機構４１の圧力室５２に圧縮空気
を供給すると、図１４に示すようにボール２４による定
位置の保持に加えて、押圧部材５５が可動部２に押し付
けられ、これにより定位置保持力を増大させることがで
きる。尚、減圧弁で所要の圧力に下げた圧縮空気を相対
位置規制機構２１の圧力室３４に供給すれば、外力が作
用する状態においても或る程度の硬直状態を維持するこ
とが可能である。

【００７４】当該コンプライアンス装置は、上記構成に
より以下の作用効果を奏する。

【００７５】すなわち先ず第一に、図１２に示したよう
に固定部１および可動部２が相対変位した状態で相対位
置保持機構４１に圧縮空気を供給すると、図１３に示し
たように固定部１に組み込まれた高摩擦係数材製の押圧
部材５５が可動部２に押し付けられることにより、固定
部１および可動部２が相対変位した状態に保持される。
したがってこの固定部１および可動部２が相対変位した
状態から爾後の挿入等の作業を円滑に続行することがで
きる。

【００７６】また固定部１および可動部２の相対変位が
連結部３により、互いに直交するｘ軸方向およびｙ軸方
向の相対変位に限定されるために、従来のように固定部
１および可動部２を互いに回り止めする回止め機構を設
ける必要がない。したがって装置を簡素化することがで
きる。

【００７７】また固定部１に連係されるｘ軸ベアリング
部１２を内側面４ａに設けた直線状の一対のｘ軸連結部
４と、可動部２に連係されるｙ軸ベアリング部１６を内
側面５ａに設けた直線状の一対のｙ軸連結部５とがそれ
ぞれの長手方向端部をｚ軸方向に重ねて一体に設けられ
ているために、図１０に示したように一対のｘ軸連結部
４の間に固定部１が配置されるとともに一対のｙ軸連結
部５の間に可動部が配置され、固定部１および可動部２
がｚ軸方向に重ねて配置されている。したがって装置が
相対位置規制機構２１および相対位置保持機構４１を備
えていても、装置の高さが固定部１の高さおよび可動部
２の高さの和により構成され、すなわち比較的小さく設
定される。したがって装置の高さ寸法を小型化すること
ができ、これにより自動組立機自体の精度を向上させ、
慣性力に起因するタクトタイムを短縮させ、生産性を向
上させることができる。

【００７８】またｘ軸ベアリング部１２およびｙ軸ベア
リング部１６が平面略ロ字形に配置されていて相対位置
規制機構２１のボール２４の大きさを制限することがな
いために、接触面を大きく設定することが可能であり、
繰返し位置精度を決めるクリアランスが一箇所であるた
めに、繰返し位置精度を向上させることが可能であり、
ボール２４が円錐状斜面３２ａに転がり接触するため
に、繰返し位置精度の劣化を抑えることが可能である。
したがって、これらのことから長期の作動においても高
い繰返し位置精度を維持することができる。

【００７９】上記第二実施形態に係るコンプライアンス
装置は、以下のようなものであって良い。

【００８０】 図１５に示すように、相対位置規制機
構２１のボール２４を可動部２側に組み込んで、このボ
ール２４と窪み３２の配置を反対にする。ピストン２６
の下端面に円錐状斜面３２ａを備えた窪み３２が設けら
れている。

【００８１】 図１６および図１７に示すように、相
対位置規制機構２１と相対位置保持機構４１とを同心状
に配置し、両機構２１，４１のピストン２６，４５を直
列に配置する。相対位置規制機構２１のピストン２６に
は、その中心軸線上にボール２４に代わる球面部５７を
備えた軸部５６が一体に突設されており、この軸部５６
の外周に環状のピストン４５が摺動自在に外挿されてい
る。

【００８２】 図１３に示すように、相対位置規制機
構２１と相対位置保持機構４１とを同心状に配置し、相
対位置保持機構４１の外周側に環状に構成した相対位置
規制機構２１を配置する。

【００８３】 図１４に示すように、相対位置規制機
構２１と相対位置保持機構４１とを同心状に配置し、相
対位置規制機構２１の外周側に環状に構成した相対位置
保持機構４１を配置する。

【００８４】

【発明の効果】本発明は、以下の効果を奏する。

【００８５】すなわち先ず、上記構成を備えた本発明の
請求項１によるコンプライアンス装置においては、固定
部および可動部が、固定部に対してｘ軸方向に相対変位
するとともに可動部に対してｙ軸方向に相対変位する連
結部を介して連結されているために、固定部および可動
部の相対変位が連結部によって、互いに直交するｘ軸方
向およびｙ軸方向の相対変位に限定されている。したが
って固定部および可動部が相対回転しないために、相対
回転を防止するための回り止め機構を別途設ける必要が
なく、装置の構成を簡素化することができる。

【００８６】また固定部および可動部を相対変位可能に
連結する連結部の形状が井桁状に形成されていて、この
井桁状をなす連結部のｘ軸連結部の内側面にｘ軸ベアリ
ング部が設けられるとともにｙ軸連結部の内側面にｙ軸
ベアリング部が設けられているために、固定部および可
動部が連結部を介して互いに連結されるものであるにも
拘らず、ｚ軸方向に直接積層した状態で配置される。し
たがって装置が相対位置規制機構等を備えていても、装
置の高さが固定部の高さと可動部の高さとの和により構
成されることになり、これにより装置を高さ方向に小型
化することができる。したがって自動組立機自体の精度
を向上させるとともに、慣性力に起因するタクトタイム
を短縮させることで生産性を向上させることができる。

【００８７】また連結部が井桁状に形成されているため
に、その平面中央に比較的大きな空間が形成される。し
たがってこの空間に配置される相対位置規制機構の平面
占有スペースを大きくして、相対位置規制機構と可動部
との接触面積を大きく設定することができ、これにより
偏摩耗を防止し、繰返し位置精度を向上させることがで
きる。また接触面積の拡大により単位面積当たりの応力
が低くなるために、長期間安定した動作を行なわせるこ
とができる。

【００８８】またこれに加えて、上記構成を備えた本発
明の請求項２によるコンプライアンス装置においては、
固定部にｚ軸方向に変位可能に案内支持されたボール等
の規制部材ボールと、可動部に設けられた倣い面とが、
規制部材の変位後退端においても互いに係合するように
なっているために、相対変位範囲の規制機構を別途設け
なくても、固定部および可動部の相対変位範囲を規制す
ることができる。相対変位範囲は規制部材の後退端の位
置を変更することにより、容易に変更することができ
る。すなわち、ｘ軸ベアリング部およびｙ軸ベアリング
部よりなる直線案内機構ならびに相対位置規制機構がこ
れらの機能を兼ね備えているために、装置を簡素化する
ことができるとともに、相対変位範囲を容易に変更する
ことができる。

【００８９】また上記構成を備えた本発明の請求項３に
よるコンプライアンス装置においては、固定部および可
動部が相対変位した状態で相対位置保持機構に圧縮空気
が供給されると、固定部に組み込まれた押圧部材が可動
部に押し付けられることにより、固定部および可動部が
相対変位した状態に保持される。また押圧部材が可動部
に組み込まれている場合には、押圧部材が固定部に押し
付けられることにより固定部および可動部が相対変位し
た状態に保持される。したがってこの固定部および可動
部が相対変位した状態から爾後の挿入等の作業を円滑に
続行することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態に係るコンプライアンス
装置の外観斜視図

【図２】同装置の分解斜視図

【図３】同装置の底面図

【図４】同装置の断面図

【図５】同装置の作動状態を示す断面図

【図６】本発明の第二実施形態に係るコンプライアンス
装置の外観斜視図

【図７】同装置の分解斜視図

【図８】同装置の底面図

【図９】図６におけるＡ−Ａ線断面図

【図１０】図６におけるＢ−Ｂ線断面図

【図１１】同装置の作動状態を示す断面図

【図１２】同装置の作動状態を示す断面図

【図１３】同装置の作動状態を示す断面図

【図１４】同装置の作動状態を示す断面図

【図１５】本発明の第三実施形態に係るコンプライアン
ス装置の断面図

【図１６】本発明の第四実施形態に係るコンプライアン
ス装置の外観斜視図

【図１７】図１６におけるＣ−Ｃ線断面図

【図１８】本発明の第五実施形態に係るコンプライアン
ス装置の断面図

【図１９】本発明の第六実施形態に係るコンプライアン
ス装置の断面図

【図２０】従来例に係るコンプライアンス装置の断面図

【図２１】他の従来例に係るコンプライアンス装置の断
面図

【符号の説明】

１ 固定部 ２ 可動部 ３ 連結部 ４ ｘ軸連結部 ５ ｙ軸連結部 ６，７，１０，１４ 転動溝 ８ 凹段部 ９ 凸部 １１，１５ ボール １２ ｘ軸ベアリング部 １３，１７ ストッパ １６ ｙ軸ベアリング部 １８ 取付ねじ １９ 丸穴 ２０ 長穴 ２１ 相対位置規制機構 ２２ シリンダ室（復帰シリンダ室） ２３，４３ スプリング受け ２４ ボール（規制部材） ２５，４４ スプリング ２６，４５ ピストン ２７，４６ 閉止部材 ２８，４７ 穴用止め輪 ２９，４８ パッキン ３０，４９ 突起 ３１，５０ 抜け止め部 ３２ 窪み（倣い面） ３２ａ 円錐状斜面 ３３，５１ ピストンシール ３４，５２ 圧力室 ３５，５３ 連通孔 ３６，５４ 配管ポート ４１ 相対位置保持機構 ４２ 保持シリンダ室 ５５ 押圧部材 ５６ 軸部 ５７ 球面部 ６１，６２ ダストシール ６３ 大気開放孔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外力の作用によって二次元平面内で相対
   変位する固定部（１）および可動部（２）と、前記固定
   部（１）の内部に設けたシリンダ室（２２）に圧縮空気
   を導入することによって、相対変位した前記固定部
   （１）および可動部（２）を初動位置に復帰させる相対
   位置規制機構（２１）とを備えたコンプライアンス装置
   であって、 前記固定部（１）および可動部（２）が、前記固定部
   （１）に対してｘ軸方向に相対変位するとともに前記可
   動部（２）に対してｙ軸方向に相対変位する連結部
   （３）を介して連結されており、 前記連結部（３）が、直線状で互いに平行な一対のｘ軸
   連結部（４）と、直線状で互いに平行な一対のｙ軸連結
   部（５）とを備えており、 前記ｘ軸連結部（４）およびｙ軸連結部（５）がそれぞ
   れの長手方向端部をｚ軸方向に重ねて一体化されること
   により前記連結部（３）が井桁状をなしており、 前記ｘ軸連結部（４）の内側面に前記固定部（１）に連
   係されるｘ軸ベアリング部（１２）が設けられるととも
   に、前記ｙ軸連結部（５）の内側面に前記可動部（２）
   に連係されるｙ軸ベアリング部（１６）が設けられてい
   ることを特徴とするコンプライアンス装置。
2. 【請求項２】 請求項１のコンプライアンス装置におい
   て、 固定部（１）にｚ軸方向に変位可能に案内支持された規
   制部材（２４）と、可動部（２）に設けられた倣い面
   （３２）とが、前記規制部材（２４）の変位後退端にお
   いても、互いに係合していることを特徴とするコンプラ
   イアンス装置。
3. 【請求項３】 外力の作用によって二次元平面内で相対
   変位する固定部（１）および可動部（２）と、前記固定
   部（１）の内部に設けたシリンダ室（２２）に圧縮空気
   を導入することによって、相対変位した前記固定部
   （１）および可動部（２）を初動位置に復帰させる相対
   位置規制機構（２１）とを備えたコンプライアンス装置
   であって、 前記固定部（１）および可動部（２）を相対変位した位
   置に保持する相対位置保持機構（４１）を備えており、 前記相対位置保持機構（４１）が、前記固定部（１）お
   よび可動部（２）の何れか一方に組み込まれ、圧縮空気
   の供給を受けて前記固定部（１）および可動部（２）の
   他方に押し付けられる押圧部材（５５）を備えているこ
   とを特徴とするコンプライアンス装置。