JPS5819417B2 - ジドウハメアイソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 デ 本発明は物体相互を自動的にはめあうための装置の
構成ならびに制御に関するものである。

従来、生産工程の中でも、とくに組立工程においては、
はめあいゃねじしめなどの作業が多く含まれ、これがそ
の自動化への大きな障害となってノきた。

しかし単調労働者の減少にともなって、この種の作業の
自動化が強く要望されている。

このため、本出願人は先にはめあい作業の自動化を可能
とする制御方式についてすでに出願を行なった。

これらの内容の要点を第１図に示す。

図において１１は３次元的に移動可能な位置決め機構の
一部であり、はめあい物体４の保持機構３は柔軟機構２
を介して１に結合されている。

図示していないが２の変形の大きさあるいは方向を検出
する検出器が配置されている。

） はめあいの制御は次のようにして行なわれる。

まず図のａのように、対象物体５のはめあい穴６から多
少ずれた位置に４を一定の力で押しつげる。

次に穴の方向に１を探策移動するが、このとき機構の柔
軟性により図のｂのように物体４が傾斜し・て移動する
ため、穴の位置が多少ばらついていても一定移動すれば
Ｃのようにその下端が穴に落ちこんで、物体４と５の位
置合わせが可能となる。

このあとは、検出器により柔軟構造部の変形を検出し、
これを修正することにより物体４を穴の中］に挿入する
ことができる。

このような物体相互の位置合わせの制御方式は多くの場
合に実用可能な方法であるが、空間的な制約、材質的な
理由、構造的な特殊性、あるいはその他の理由によって
探索移動が不可能な場合などには他の位置合わせ方式を
検討する必要があった。

本発明の目的はこのような問題点を解決し、種種な作業
条件において、物体相互の位置合わせを可能とし、よっ
て自動的なはめあい作業を実行しうる装置の構成ならび
に制御方式を提供することにある。

まず本発明の構成原理を第２図によって説明する。

前述の位置合わせ制御方式においては、たとえば対象物
体の供給位置のばらつきが物体の端部あるいは対象穴の
周囲のテーパ部分の範囲より大きい場合に対処するため
、そのばらつき範囲より十分大きい位置から探索移動を
行ない、物体の端部を穴に位置合わせするものである。

しかるに、もし第２図ａまたはｂのように、ばらつきよ
りも十分大きいテーパを物体端部または対象穴に形成で
きれば、そのような探索移動は不要とできる。

しかし実際には、物体の設計条件からこのような大きな
テーパ部分が可能な場合はきわめてまれである。

このことから本発明では、第２図Ｃに示すように物体４
と一定位置関係を有する位置合わせ部材７を配置し、こ
の部材に位置合わせが十分可能なテーパ部分を形成し、
したがって７と対象穴６をこれによって位置合わせする
と同時に、さらにその相対位置修正により７と６を完全
に軸合わせする制御方式を基本原理とする。

このような制御を行なうことによって、間接的に物体４
が穴６に軸合わせされ、部材７を除去した状態で挿入が
可能となる。

すなわち、物体相互を直接に位置合わせし、挿入を行な
うのではなく物体の一方と一定の位置関係にある特定の
部材と物体の他方とを位置合わせし、相対位置関係を修
正することによって物体相互のはめあい、挿入を可とす
るものである。

以下実施例にしたがって本発明の内容を詳細に説明する
。

第３図は本発明による一実施例であり、円筒形の物体４
を対象穴６に挿入する場合を示す。

物体４および穴６の端部に全く面とつがなく、物体５は
ある程度の範囲にばらついて供給される。

物体５の上面は塗装面となっており、第１図の位置合わ
せ方式は利用できない。

本発明方式においては、物体４の保持機構３の下端に位
置合わせ部材７を配置する。

この部材は対象穴に対向して同心円状に７−ａ、７−ｂ
、７−ｃおよび７−ｄの４個が配置されており、その動
作状態を第４図に示す。

まず第４図ａの状態において、テーパ部を有する位置合
わせ部材７が対象穴６に位置合わせかつ挿入される。

これにより物体４が穴に完全に位置合わせされた状態と
なる。

次に矢印で示したように、部材７が回転移動し、第４図
すの状態となり、４を６に対して直接挿入することが可
能となる。

この挿入動作は、第３図；の押し出しピン８によって行
なわれる。

このように本発明によればある程度ばらついて供給され
る物体５の表面に何らの損傷を与えることもなく、はめ
あい作業を行なうことが可能である。

以上の実施例は、物体４の下端面が構造的に複雑になつ
・ており、他の物体に接触することが禁止されている場
合などにも適用可能である。

第５図に本発明による他の実施例を示す。

中心部に１個、同心円状に４個の穴を有する物体４がボ
ス９およびピン１０−ａ 、 １０−ｂ 、 １０−ｃ
；ならびに１０−ｄから形成される対象物に次々と挿入
される。

物体４の保持機構３は、矢印で示したようにシャフト１
１に対してその軸方向に移動可能な構造となっている。

物体４のはめあいにおいては中心のボス穴および周囲の
ピン穴の位置合１わせが必要であるが、ボスとピンは一
定の位置関係にあるから、４個のピン穴に対する位置合
わせを行ないさえすれば物体の挿入は可能である。

したがって本発明においては、４個のピンに接する円筒
面、たとえば第５図に２点鎖線で示した円筒；面６を対
象穴と想定し、これに対して保持物体４と一定位置関係
にある位置決め部材７を利用したはめあい制御を行なわ
しめるものである。

その内容を第６図を用いて説明する。

第６図において、ａは軸方向のｂは横方向の概略を示し
ている。

部・材７はピン数に対応して同心円状に一応４個配置し
であるが、必ずしも４個に限ることはない。

位置合わせ段階においては、７は図のａに太線で示した
ように開状態にあり、その外周面は第５図の６に対応す
る。

７の先端は第６図すに示したよう［にテーパ状となって
おり、この部分を利用することによって、シャフト１１
を前進しつつピン１０の内接円に位置合わせしたのち、
さらに軸合わせを行なう。

この段階で必要に応じてシャフト１１を軸回りに回転さ
せ、７に設置された接触検出子１３を利用して、ピン位
置を確認し物体４のピン穴をこれに回転位置合わせする
。

このように円筒面に対する軸合わせが完了したのち部材
７を第６図ａの細い実線のように閉状態とし、ボス９に
対応して形成されている保持面１２を介して物体４が保
持機構３によって押し出される。

前記の手順で、ピン位置と物体４のピン穴が回転方向に
位置合わせされているときは物体４はそのまま対象に挿
入され、位置合わせされていないときは物体４とピン１
０の接触圧を確認した段階で、軸まわりに回転探策索し
、接触圧が消滅した位置で挿入する。

部材７の開閉は、開位置と閉位置の２点のみの制御でも
よいが、この２点間を連続制御する方法もありうる。

この場合、４個の部材の外面に対象物の接触検出器を配
置することによって、部材を除々に開状態にしていきな
がら、前記の接触検出器の動作状態に応じて、シャフト
１１の軸方向と直角な２方向の位置を制御し、規定の開
状態になった段階において、円筒面６に対する軸合わせ
を完了せしめることができる。

この場合は、部材７におけるテーパ部分は不要である。

部材７の開閉機構としては第７図の構造も可能である。

すなわち、太線の状態から細線の状態に閉じる構造であ
り、閉じると同時に軸方向に引き込む構造も可能である
。

第８図と第９図は本発明の他の実施例を示すものであり
はめあい物体であるナツト４を不均一な位置に供給され
る対象物体すなわちボルト５にはめあいあったのち、し
めこむ作業に関連している。

この場合、はめあい対象穴６は、物体４の方にある。

ボルト５の直径に見合った内面を形成する位置決め部材
７は、第９図に示したようにテーパ部を有しこれを利用
して７と５が位置合わせならびに軸合わせされる。

この段階で７が図の矢印のよ。うに開く。

さらに、基部１４に対して軸回りに回転しうる保持機構
によって、ナツトがボルトにしめこまれる。

以上各実施例について本発明の詳細な説明したが、本発
明、原理の実用化においては、多（の場・合位置決め機
構と物体保持機構との間に介在する柔軟機構を積極的に
利用し、その柔軟な変形特性を利用して、はめあい動作
の制御を容易にするという制御を含んだ形とすることが
好都合であると考えられる。

この場合、位置決め部材を対象穴に軸合わせした段階に
おいて、柔軟機構部分に一定の変形を生じていることは
当然予想される。

第８図の実施例においては位置決め部材を閉状態で軸合
わせし、そのまま物体４を５にある程度挿入したのち、
部材を開状にできるので問題はないが、第３図の実施例
においては、部材７を完全に開状態にしたのち、挿入し
なければならない。

しかるとき部材が開状態になることによって柔軟機構の
変形が消滅し、物体４と対象穴６の軸位置が不一致とな
る恐れがある。

このような場合は、柔軟構造部を制御信号によって剛体
化されるような構成にしておけばよい。

このような構成は、たとえばクラッチあるいはツレ２イ
ドとストッパなどを利用することによって可能である。

また以上の実施例は位置決め部材が可動な場合であった
が、第１０図のような場合は固定のものでよいことは明
らかであり、さらに位置決め部材は必ずしもはめあい物
体の位置と関連している必要はなく、場合によっては、
対象物体の位置と関連して設置する場合もありうること
は言うまでもない。

第１０図ａにおいては対象物５の、その挿入穴と同軸に
形成された円筒状の外周を利用して物体４をはめあうも
ので、位置決め部材７はこの外周にはめあわされるよう
に構成されている。

したがって、部材７と、物体４とがはめあわされた状態
で物体４をその軸にそって下に押し出すことにより、物
体４と対象穴とをはめあわすことができる。

このように、対象穴より大きい物体５の外周を利用すれ
ば、部材７を物体４と５のはめあいを妨げない位置に設
けることができるので、部材７は前の実施例のように位
置又は形状を変える必要がない。

一方第１０図すでは、物体５０円筒状の外周に物体４０
貫通孔をはめあわす場合に、物体５の外周より小さな曲
率半径の円筒状の突起部（物体５の中央に図示しである
もの）が利用される。

この場合、位置決め部材７をこの突起部にはめあわされ
るように部材７のテーパ部を形成する。

しかし、この部材７の外周は、物体４の貫通孔内に入る
大きさにする。

したがって、部材７と突起部をはめあわせた状態におい
て、物体４をその軸にそって下に押し出すと、物体４は
部材７に妨げることなく、物体５の外周部にはめあわさ
れる。

したがつて、この場合も、部材７の位置又は形状の変更
は不要である。

なお第１０図ａ、ｂの場合、物体４と５のはめあい後部
材７と物体５のはめあいが解除される位置まで保持機構
３を移動させることにより、次のはめあいに備えるのは
いうまでもない。

以上に述べたように本発明によれば、はめあい物体とは
めあい対象穴との直接の関係を利用することなく、間接
手段を利用したはめあいが可能であり、従来方式では困
難な作業条件におけるはめあい作業、ねじしめ作業の自
動化が可能となり、工業的にきわめて効果が太きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のはめあい制御方式の説明図、第２図およ
び第１０図は本発原理の説明図、第３図第４図、第５図
、第６図、第７図、第８図ならびに第９図は本発明の実
施例を示す図である。 １：位置決め機構端、２：柔軟機構、３：物体保持機構
、４：はめあい物体、５：はめあい対象物体、６：はめ
あい対象穴、７：位置決め部材、８：押し出しピン、９
：ボス、１０：ピン、１１：シャフト、１２：保持面、
１３：接触検出子、１４：基部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ボルトの外側表面に接つして該ボルトとはめあい可
   能な曲率半径の円筒面状９表面を有するとともに、該ボ
   ルトへの対向部がテーパ状に注っている補助部材と、ナ
   ツトの軸に対して該補助部材の該円筒状表面の軸を所定
   の相対的位置に保って該ナツトと該補助部材を保持する
   装置と、該補助部材が該ボルトとはめあわされるように
   該保持装置の位置を変化する装置と、該ボルトと該補助
   部材とがはめあわされたときの軸位置において該ナツト
   をその軸のまわりに回転しながら、かつ該物体Ａにはめ
   あわされるまで移動する装置とからなる自動はめあい装
   置。 ２ 物体Ａの、物体Ｂとの一つのはめあわせ面に同軸の
   他の円筒面状表面に接つして物体Ａとはめあわせ可能な
   曲率半径の円筒面状表面を有するとともに該物体Ａへの
   対向部がテーパ状になっている補助部材と、該物体Ｂの
   はめあわせ面の軸に対して該補助部材の該円筒状表面の
   軸が同軸となるように該補助部材と該物体Ｂを保持する
   装置と、該補助部材が該物体Ａとはめあわされるように
   該保持装置の位置を変化する装置と、該物体Ａと該補助
   部材がはめあわされたときの該物体Ｂの軸位置において
   該物体Ｂを該補助部材に対して相対的に、かつ、該物体
   Ａにはめあわせられるまで移動する装置とからなり、該
   位置変化装置は該物体ＡとＢのはめあい後、該補助部材
   と該物体Ａとのはめあいが解除されるように該保持装置
   を移動するものである自動はめあい装置。 ３ 物体Ａの、物体Ｂとの一つのはめあわせ面に同軸で
   、かつ該はめあわせ面より曲率半径の大きな他の円筒面
   状表面に接つして物体Ａとはめあわせ可能な曲率半径の
   円筒面状表面を有するとともに該物体Ａへの対向部がテ
   ーパ状になっている補助部材と、該物体Ｂの該物体Ａと
   のはめあわせ面の軸に対して該補助部材の該円筒状表面
   の軸が同軸となるように該補助部材と該物体Ｂを保持す
   る装置と、該補助部材が該物体Ａとはめあわされるよう
   に該保持装置の位置を変化する装置と、該物体Ａと該補
   助部材がはめあわされたときの該物体Ｂの軸位置におい
   て該物体Ｂを該補助部材に対して相対的にかつ、該物体
   Ａにはめあわせられるまで移動する装置とからなり、該
   位置変化装置は該物体ＡとＢのはめあい後、該補助部材
   と該物体Ａとのはめあいが解除される位置まで該保持装
   置を移動するものである自動はめあい装置。 ４ 物体Ａの、物体Ｂとの一つのはめあわせ面に同軸で
   、かつ該はめあい面より曲率半径の小さな他の円筒面状
   表面に接つして物体Ａとはめあわせ可能な曲率半径の円
   筒面状表面を有するとともに該物体Ａへの対向部がテー
   パ状になっている補助部材と、該物体Ｂのはめあわせ而
   の軸に対して該補助部材の該円筒状表面の軸が同軸とな
   るようにかつ、該物体Ｂにあらかじめ設けられている貫
   通孔内に該補助部材が位置するように該補助部材と該物
   体Ｂを保持する装置と、該補助部材が該物体Ａとはめあ
   わされるように該保持装置の位置を変化する装置と、該
   物体Ａと該補助部材がはめあわされた状態で該物体Ｂを
   該補助部材に対して相対的に該物体Ａ側に、かつ該物体
   Ａにはめあわせられるまで移動する装置とからなり、か
   つ該位置変化装置は該物体ＡとＢのはめあい後、該補助
   部材と該物体Ａとのはめあいが解除される位置まで該保
   持装置を移動するものである自動はめあい装置。 ５ 物体Ａの、物体Ｂとのはめあわせ面の軸から所定距
   離および所定方向だけずれた軸位置にあるときに該物体
   Ａとはめあわせ可能となる曲率半径の円筒面状表面を有
   するとともに、該物体Ａへの対向部がテーパ状となって
   いる補助部材と、該物体Ｂの、物体Ａとのはめあわせ面
   の軸から該所定距離および該所定方向だけずれた軸位置
   に該補助部材の該円筒面状表面の軸が位置するように該
   補助部材と該物体Ｂを保持する装置と、該補助部材が該
   物体Ａとはめあわされるように該保持装置の位置を変化
   する装置と、該補助部材と該物体Ａがはめあわされたと
   きの該補助部材の軸位置のまわりに該物体保持装置を回
   転する装置と、該物体Ｂの物体Ａとのはめあい面の軸位
   置が、該物体Ａの該物体Ｂとのはめあい面の軸位置に一
   致したときに該物体Ａの所定の突出面に接触するように
   あらかじめ該補助部材に設けられた接触検出子と、該検
   出子が接触を検出したときに該物体Ｂを該物体Ａ側には
   めあわされるまで移動する装置とからなる自動はめあい
   装置。 ６ 該物体ＡとＢはそれぞれ複数の異なる部分において
   該はめあい面を有し、該補助部材は該物体Ａの該複数の
   はめあい面の各々の一部に接つして該物体Ａにはめあわ
   される曲率半径の円筒面状表面を有するものである第５
   項の自動はめあい装置。 ７ 物体Ａの、物体Ｂとのはめあわせ面もしくは物体Ａ
   の、他の円筒面状表面に接つして物体Ａとはめあわせ可
   能な曲率半径の円筒面状表面を有するとともに該物体Ａ
   への対向部がテーパ状になっている補助部材と、該物体
   Ｂの軸に対して該補助部材の該円筒面状表面の軸が平行
   でかつ所定の相対的位置になるごとく、該物体Ｂと該補
   助部材とを保持する装置と、該補助部材と該物体Ａとが
   はめあわされる位置に該保持装置を移動させる位置決め
   装置と、該位置決めされたときの該物体Ｂの軸位置にお
   いて、該物体Ｂを該物体Ａにはめあわされるまで該物体
   Ａに対して相対的に移動する装置と、該補助部材を該物
   体Ａにはめあわせた後肢物体Ｂのはめあわせを妨げない
   ように該補助部材の位置または形状を変化する手段から
   なる自動はめあい装置。 ８ 該物体ＡとＢはそれぞれボルトとナツトであノリ、
   該補助部材は該ボルトの外側表面にはめあわされる大き
   さの円筒状の表面を有し、該移動装置は、該ナツトをそ
   の軸まわりに回転しながら移動するものである第７項の
   自動はめあい装置。