CN114641827A - 定位装置 - Google Patents

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Abstract

定位装置包括：上部单元，其具有球体、保持器部及上板部，该保持器部保持球体，该上板部被配置在保持器部上，并载置有装载物；下部单元，其具有下板部及引导部，该下板部载置有上部单元，该引导部划分出下板部中的上部单元的移动区域；以及倾斜结构，其使移动区域相对于水平面而倾斜，并将未载置装载物的上部单元引导到位于倾斜的下侧的基准位置。

Description

定位装置
技术领域
本公开涉及一种定位装置。
背景技术
近年来，在各种工业产品的生产线中，使用了工业用机器人。机器人具有在臂的前端安装有手等末端执行器的结构，能够通过末端执行器来握持部件或工件。一般地，机器人的动作由位置控制进行控制。因此，在作为握持对象的物体的位置相对于预先被程序化的目标位置而偏移的情况下，有时机器人会无法适当地握持物体。因此，优选的是，能够对物体的位置进行微调，使得物体的位置成为目标位置。针对于此，例如在专利文献1中，公开了一种工件定位装置，其能够对工件的水平位置进行微调。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本特开2015-111648号公报
发明内容
上述现有的定位装置具有如下结构：以盘簧来使处于未载置工件的状态的工作台部返回到定心位置。因此，现有的定位装置的部件数量较多，结构较为复杂。部件数量较多可能会导致定位装置的大型化。此外，定位装置的制造成本也会增加。此外，当要谋求定位装置的小型化时，需要各构成部件的小型化，从而可能会导致各构成部件的耐久性乃至定位装置自身的耐久性降低。
本公开的一个方案为一种定位装置。该定位装置包括：上部单元，其具有球体、保持器部、以及上板部，该保持器部对球体进行保持，该上板部被配置在保持器部上，用于载置装载物；下部单元，其具有下板部、以及引导部，该下板部用于载置上部单元，该引导部划分出下板部中的上部单元的移动区域；以及倾斜结构，该倾斜结构使移动区域相对于水平面倾斜，将未载置装载物的上部单元引导到位于倾斜的下侧的基准位置。
以上构成要素的任意组合、以及将本公开的表达方式在方法、装置、***等之间转换后的结果，作为本公开的方案也是有效的。
根据本公开，能够简化定位装置的结构。
附图说明
图1是被载置于实施方式1的定位装置的装载物的立体图。
图2是具备定位装置的齿条限制装置的立体图。
图3是表示装载物被载置于齿条限制装置的情况的立体图。
图4是表示装载物被载置于齿条限制装置的情况的立体图。
图5是定位装置所具有的可动单元的立体图。
图6是定位装置的剖视图。
图7是实施方式2的定位装置的剖视图。
图8是实施方式3的定位装置的剖视图。
图9是实施方式4的定位装置的剖视图。
图10A是实施方式5的定位装置的俯视图。
图10B是实施方式5的定位装置的俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图，基于优选的实施方式来说明本公开。实施方式并不对公开进行限定，仅为例示，实施方式所记述的一切特征及其组合并非都限于公开的实质性内容。对于各附图所示的相同或等同的构成要素、构件、以及处理，标注相同的附图标记，并适当省略重复的说明。此外，各图所示的各部分的比例尺或形状是为了易于说明而便宜设定的，除非特别提及，否则并不被限定性地解释。此外，在本说明书或权利要求中使用“第1”、“第2”等用语的情况下，除非特别提及，否则该用语并不表示任何顺序或重要度，仅用于区别某一构成与其他构成。此外，在各附图中，在对实施方式进行说明上并不重要的构件的一部分会省略显示。
(实施方式1)
图1是被载置于实施方式1的定位装置的装载物的立体图。图2是具备定位装置的齿条限制装置的立体图。图3及图4是表示装载物被载置于齿条限制装置的情况的立体图。另外，在图3及图4中，省略了收容框体18的图示。本实施方式的定位装置16在对载置于齿条限制装置14的装载物1的位置进行微调时被使用。
作为一例，装载物1包含：电极箍2；以及电极齿条4，该电极齿条4对电极箍2进行支撑。电极箍2在筒管卷绕有二次电池的电极板，并在中心具有贯通孔6。电极齿条4具有：齿条主体8；支撑轴10，其从齿条主体8沿大致水平方向突出；以及齿条脚12，其从齿条主体8向下方突出。本实施方式的电极齿条4具有4根齿条脚12。电极箍2在贯通孔6使支撑轴10插过，并被支撑于电极齿条4。在本实施方式中，在1个电极齿条4，支撑有2个电极箍2。装载物1的质量例如为500kg～1000kg。另外，装载物1不被限定于电极箍2及电极齿条4。
齿条限制装置14具有定位装置16、以及收容框体18。定位装置16具有基板20、以及可动单元21。装载物1被载置在基板20上。此外，在基板20的上表面，固定有收容框体18。收容框体18在装载物1被载置于基板20上的状态下包围装载物1的周围。
收容框体18具有彼此相对的入口框22及出口框24。装载物1被以从入口框22***到基板20上的方式载置。在装载物1被载置在基板20上的状态下，支撑轴10的前端朝向出口框24侧。机器人的臂(未图示)从出口框24进入到基板20上，握持装载物1的电极箍2，并从支撑轴10将其拔取。收容框体18具有传感器25，该传感器25会检知装载物1被载置到在基板20上的情况。
可动单元21为支撑装载物1的浮动单元，被固定于基板20的上表面。可动单元21具有上部单元26和下部单元28。本实施方式的定位装置16与4根齿条脚12对应地具有4个可动单元21。各可动单元21的下部单元28由基板20支撑。上部单元26被载置在下部单元28上。在各上部单元26，载置有电极齿条4的齿条脚12。由于各上部单元26会相对于各下部单元28而相对地位移，因而能够对装载物1的位置进行微调。
定位装置16具有引入机构30和一对横向位置调整机构32。引入机构30被配置在基板20上的与入口框22相对的一侧，即出口框24侧。作为一例，引入机构30具有：气缸34；以及钩爪36，其被安装在气缸34所具有的活塞的前端。气缸34能够沿装载物1的进入方向，即入口框22与出口框24所排列的方向伸缩。引入机构30能够通过如下方式对装载物1的进入方向上的装载物1的位置进行微调：将钩爪36钩挂在被载置于上部单元26的装载物1的齿条主体8上，从而使气缸34伸缩。
一对横向位置调整机构32沿相对于装载物1的进入方向而正交的方向(以下，适当称为横向)排列。作为一例，各横向位置调整机构32具有：一对气缸38；以及推出棒40，其被安装在各气缸38所具有的活塞的前端。气缸38能够沿横向伸缩。一对横向位置调整机构32能够通过如下方式来对横向上的装载物1的位置进行微调：将各推出棒40按压于被载置于上部单元26的装载物1的齿条主体8，使各气缸38伸缩。例如，一个横向位置调整机构32被设定为：推出力比另一个横向位置调整机构32更弱。由此，能够稳定地对装载物1的横向位置进行调整。
基板20具有从下表面突出的脚部42。齿条限制装置14被脚部42支撑于地板面。在本实施方式中，在基板20的入口框22侧的缘部，沿横向排列地设置有2个脚部42，在出口框24侧的缘部，沿横向排列地设置有3个脚部42。各脚部42例如由调节螺栓等构成，能够各自独立地伸缩。因此，能够通过对各脚部42的长度进行调整来进行电极齿条4的校平调整。
定位装置16具有倾斜结构44。本实施方式的倾斜结构44由脚部42构成。倾斜结构44为用于使可动单元21相对于水平面倾斜的机构。以下，针对可动单元21及倾斜结构44，详细地进行说明。
图5是定位装置16所具有的可动单元21的立体图。图6是定位装置16的剖视图。如上所述，可动单元21具有上部单元26和下部单元28。上部单元26具有球体46、保持器部48、以及上板部50。
球体46例如为由钢球构成的高刚性的球。本实施方式的上部单元26具有多个球体46。多个球体46在俯视下被隔开预定的间隔地配置。保持器部48为相对于基板20平行地延伸的板状体，具有连接相对的2个主表面的多个贯通孔52。在各贯通孔52，收容有球体46。由此，多个球体46被保持器部48保持。
上板部50被配置在保持器部48上。例如，上板部50被固定于保持器部48的上表面。在上板部50的上表面，载置有装载物1。本实施方式的上板部50具有在由淬火板等构成的高刚性板54上，层叠有顶板56的结构。此外，上板部50在俯视下为圆形。各贯通孔52的上侧的开口由高刚性板54封闭。因此，球体46与高刚性板54接触。另外，也可以是，保持器部48与上板部50为由同一构件构成的整体。
下部单元28具有下板部58和引导部60。下板部58例如由淬火板等高刚性板构成，被固定于基板20的上表面。在下板部58，载置有上部单元26。在该状态下，球体46与下板部58的上表面接触。由于球体46会在下板部58的上表面滚动，因而上部单元26能够在下部单元28的上表面移动。
下板部58的上表面中的中央区域构成上部单元26的移动区域62。上部单元26能够在移动区域62内移动。引导部60为框状，被固定于下板部58的上表面，并划分出移动区域62。引导部60沿下板部58的上表面的周缘部延伸，包围移动区域62的外周。本实施方式的移动区域62在俯视下为圆形。关于上部单元26，由于会碰到引导部60，因而向移动区域62的外侧的移动被限制。另外，下板部58与引导部60为由同一构件构成的整体。
倾斜结构44使移动区域62相对于水平面HP倾斜，并将未载置装载物1的上部单元26引导到位于倾斜的下侧的基准位置。图6图示了上部单元26处于基准位置的状态。水平面HP例如为定位装置16或齿条限制装置14的设置面或地板面。通过使移动区域62带有坡度，能够使上部单元26因自重而向倾斜的下侧移动，该上部单元26未装载装载物1，且未从外部施加有负载。上部单元26在移动区域62的斜面下降，在碰到引导部60的位置停止。该位置会成为基准位置。移动区域62相对于水平面HP的倾斜角度例如为0.5°。
如上所述，倾斜结构44由脚部42构成。关于倾斜结构44，通过使一部分脚部42比其他脚部42更长，从而使基板20相对于水平面HP而倾斜。下板部58被固定于基板20的上表面，因此能够通过使基板20倾斜来使包含移动区域62的下板部58整个倾斜。关于本实施方式的倾斜结构44，通过使被配置于出口框24侧的脚部42比被配置于入口框22侧的脚部42延得更长，从而使基板20倾斜。因此，如图2所示，上部单元26靠近入口框22侧。因此，在本实施方式的定位装置16中，基准位置偏向于装载物1的进入方向上的上游侧。
另外，能够通过以出口框24侧变高，入口框22侧变低的方式使基板20倾斜，从而使支撑轴10的前端部比基端部更高。由此，能够抑制在装载物1被装载于齿条限制装置14的状态下，电极箍2从支撑轴10脱落的情况。
定位装置16包括第1吸附构件64及第2吸附构件66，该第1吸附构件64及第2吸附构件66通过磁力相互吸引。第1吸附构件64及第2吸附构件66中的至少一者为磁铁(永磁铁)或电磁铁，另一者为磁铁、电磁铁或强磁性体。作为构成第1吸附构件64及第2吸附构件66的材料的候选，可例示钕铁硼磁铁、铁氧体磁铁、铝镍钴磁铁等硬磁体、以及电磁钢板、电磁不锈钢、铝硅铁合金、软磁性复合材料(SMC：soft magnetic composites)等软磁性体。
第1吸附构件64被设置于下部单元28中的倾斜的下侧的区域。即，第1吸附构件64被配置在基准位置的附近。在本实施方式中，第1吸附构件64被固定于引导部60。第2吸附构件66被设置于上部单元26中的倾斜的下侧的区域。在本实施方式中，由于顶板56由第2吸附构件66构成，因而第2吸附构件66被设置于上部单元26。另外，既可以是整个顶板56由第2吸附构件66构成，也可以是仅顶板56中的倾斜的下侧的区域由第2吸附构件66构成。此外，也可以是，在保持器部48及高刚性板54，设置第2吸附构件66。
所谓下部单元28中的倾斜的下侧的区域，例如是指包含在俯视下、在圆形的移动区域62中最接近入口框22的部分的区域。此外，所谓上部单元26中的倾斜的下侧的区域，例如是指包含在俯视下、在圆形的第2吸附构件66中最接近入口框22的部分的区域。第1吸附构件64与第2吸附构件66被配置为：在上部单元26处于基准位置的状态下，彼此相对。由此，能够将上部单元26稳定地保持在基准位置。
如以上说明的那样，本实施方式的定位装置16包括上部单元26、下部单元28、以及倾斜结构44。上部单元26具有：球体46；保持器部48，其保持球体46；以及上板部50，其被配置在保持器部48上，并载置有装载物1。下部单元28具有：下板部58，其载置有上部单元26；以及引导部60，其划分出下板部58的上表面中的上部单元26的移动区域62。倾斜结构44使移动区域62相对于水平面HP而倾斜，并将未载置装载物1的上部单元26引导到位于倾斜的下侧的基准位置。
根据本实施方式的定位装置16，能够使未装载装载物1的上部单元26利用施加于上部单元26的重力而自动地返回到基准位置。由此，能够减少定位装置16的构成部件的数量并简化结构。此外，能够谋求定位装置16的小型化或制造成本的削减。此外，能够提高定位装置16的耐久性。此外，在将装载物1载置于齿条限制装置14时，上部单元26始终处于基准位置，因此能够避免如下这样的情况：可通过定位装置16调整的装载物1的位置范围产生偏差。
此外，定位装置16包括基板20，该基板20对下部单元28进行支撑。基板20具有从下表面突出的脚部42，倾斜结构44由脚部42构成。由此，能够以简单的结构来使移动区域62带有坡度。
此外，定位装置16包括第1吸附构件64及第2吸附构件66，该第1吸附构件64及第2吸附构件66通过磁力相互吸引。第1吸附构件64被设置于下部单元28中的倾斜的下侧的区域，第2吸附构件66被设置于上部单元26中的倾斜的下侧的区域。由此，能够稳定地对上部单元26处于基准位置的状态进行维持。
(实施方式2)
除了倾斜结构44以外，实施方式2具有与实施方式1共通的构成。以下，针对本实施方式，以与实施方式1不同的构成为中心进行说明，针对共通的构成，会简单地说明或省略说明。图7是实施方式2的定位装置16的剖视图。
定位装置16包括：上部单元26，其具有球体46、保持器部48及上板部50；下部单元28，其具有下板部58及引导部60；以及倾斜结构44，其使移动区域62相对于水平面HP倾斜，并将上部单元26引导到基准位置。此外，定位装置16包括基板20，该基板20对下部单元28进行支撑。
本实施方式的基板20具有渐变部68，该渐变部68中，在铅垂方向上与移动区域62重叠的部分的厚度20T从移动区域62中的一者向另一者逐渐变薄。在本实施方式中，在整个基板20中，厚度20T从出口框24侧向入口框22侧逐渐变薄。因此，遍及整个基板20地，设置有渐变部68。由于设置有渐变部68，因而基板20的上表面相对于水平面HP而倾斜。因为下板部58被固定于基板20的上表面，所以移动区域62也会因渐变部68而倾斜。因此，本实施方式的倾斜结构44由渐变部68构成。根据这样的构成，也能够得到与实施方式1同样的效果。
(实施方式3)
除了倾斜结构44以外，实施方式3具有与实施方式1共通的构成。以下，针对本实施方式，以与实施方式1不同的构成为中心进行说明，针对共通的构成，会简单地说明或省略说明。图8是实施方式3的定位装置16的剖视图。
定位装置16包括：上部单元26，其具有球体46、保持器部48及上板部50；下部单元28，其具有下板部58及引导部60；以及倾斜结构44，其使移动区域62相对于水平面HP倾斜，将上部单元26引导到基准位置。
本实施方式的下部单元28具有脚部70，该脚部70向下方突出。作为一例，脚部70从下板部58的下表面向下方突出。此外，在下板部58的入口框22侧的缘部与出口框24侧的缘部，分别设置有多个脚部70。各脚部70与脚部42，例如由调节螺栓等构成，能够各自独立地伸缩。本实施方式的倾斜结构44由脚部70构成。关于倾斜结构44，通过使一部分脚部70的长度比其他脚部70的长度延得更长，从而使移动区域62相对于水平面HP而倾斜。根据这样的构成，也能够得到与实施方式1同样的效果。
(实施方式4)
除了倾斜结构44以外，实施方式4具有与实施方式1共通的构成。以下，针对本实施方式，以与实施方式1不同的构成为中心进行说明，针对共通的构成，会简单地说明或省略说明。图9是实施方式4的定位装置16的剖视图。
定位装置16包括：上部单元26，其具有球体46、保持器部48及上板部50；下部单元28，其具有下板部58及引导部60；以及倾斜结构44，其使移动区域62相对于水平面HP倾斜，将上部单元26引导到基准位置。
本实施方式的下板部58具有渐变部72，该渐变部72中，包含移动区域62的部分的厚度58T从移动区域62中的一者向另一者逐渐变薄。在本实施方式中，在整个下板部58中，厚度58T从出口框24侧向入口框22侧逐渐变薄。因此，遍及整个下板部58地，设置有渐变部72。由于设置有渐变部72，因而移动区域62相对于水平面HP而倾斜。因此，本实施方式的倾斜结构44由渐变部72构成。根据这样的构成，也能够得到与实施方式1同样的效果。
(实施方式5)
除了包括施力部这点之外，实施方式5还具有与实施方式1共通的构成。以下，针对本实施方式，以与实施方式1不同的构成为中心进行说明，针对共通的构成，会简单地说明或省略说明。图10A及图10B是实施方式5的定位装置16的俯视图。图10A表示在上部单元26载置有装载物1(未图示)的状态，图10B表示在上部单元26未载置装载物1的状态。
定位装置16包括：上部单元26，其具有球体46、保持器部48及上板部50；下部单元28，其具有下板部58及引导部60；以及倾斜结构44，其使移动区域62相对于水平面HP倾斜，将上部单元26引导到基准位置。此外，定位装置16包括基板20，该基板20对下部单元28进行支撑。
本实施方式的定位装置16包括施力部74，该施力部74对上部单元26向基准位置施力。作为一例，施力部74具有：一对弹簧气缸76；以及施力板78，该施力板78被安装于一对弹簧气缸76的前端部。各弹簧气缸76被可滑动地固定于引导部60中的出口框24侧(倾斜的上侧)的区域。关于各弹簧气缸76，前端部能够相对于移动区域62而进退，并被内置的螺旋弹簧(未图示)沿前端部进出移动区域62的方向施力。施力板78与上部单元26的侧面抵接，通过弹簧气缸76的施加力对上部单元26向入口框22侧(倾斜的下侧)施力。
当在定位装置16载置有装载物1，且装载物1被引入机构30引入到出口框24侧时，上部单元26克服弹簧气缸76的施加力而位移到出口框24侧(图10A)。当装载物1被从定位装置16去除时，上部单元26被施力板78向基准位置按压(图10B)。由此，能够更可靠地将上部单元26引导到基准位置。
以上，针对本公开的实施方式详细进行了说明。前述实施方式并不仅仅表示在实施本公开时的具体例。实施方式的内容并不对本公开的技术范围进行限定，能够在不脱离权利要求书所规定的公开的思想范围内，进行构成要素的变更、追加、删除等多种设计变更。加以设计变更的新实施方式兼具被组合的实施方式及变形各自的效果。在前述实施方式中，关于能够进行这种设计变更的内容，添加了“本实施方式的”、“在本实施方式中”等记载以进行强调，但即使在没有该种记载的内容中，也容许进行设计变更。以上构成要素的任意组合作为本公开的方案也是有效的。附图的截面上所附的阴影并不对附有阴影的对象的材质进行限定。
[附图标记说明]
1 装载物
16 定位装置
20 基板
26 上部单元
28 下部单元
42 脚部
44 倾斜结构
46 球体
48 保持器部
50 上板部
58 下板部
60 引导部
62 移动区域
64 第1吸附构件
66 第2吸附构件
68 渐变部
70 脚部
72 渐变部
74 施力部。

Claims (7)

1.一种定位装置，包括：
上部单元，其具有球体、保持器部及上板部，该保持器部对上述球体进行保持，该上板部被配置在上述保持器部上，用于载置装载物，
下部单元，其具有下板部及引导部，该下板部载置上述上部单元，该引导部划分出上述下板部中的上述上部单元的移动区域，以及
倾斜结构，其使上述移动区域相对于水平面倾斜，并将未载置装载物的上述上部单元引导到位于倾斜的下侧的基准位置。
2.如权利要求1所述的定位装置，其中，
上述定位装置包括基板，该基板对上述下部单元进行支撑；
上述基板具有脚部，该脚部从下表面突出，
上述倾斜结构由上述基板的上述脚部构成。
3.如权利要求1或2所述的定位装置，其中，
上述定位装置包括基板，该基板对上述下部单元进行支撑；
上述基板具有渐变部，该渐变部中，在铅垂方向上与上述移动区域重叠的部分的厚度从上述移动区域中的一者向另一者逐渐变薄；
上述倾斜结构由上述基板的上述渐变部构成。
4.如权利要求1～3的任意一项所述的定位装置，其中，
上述下部单元具有脚部，该脚部向下方突出；
上述倾斜结构由上述下部单元的上述脚部构成。
5.如权利要求1～4的任意一项所述的定位装置，其中，
上述下板部具有渐变部，该渐变部中，包含上述移动区域的部分的厚度从上述移动区域中的一者向另一者逐渐变薄；
上述倾斜结构由上述下板部的上述渐变部构成。
6.如权利要求1～5的任意一项所述的定位装置，其中，
上述定位装置包括第1吸附构件及第2吸附构件，该第1吸附构件及第2吸附构件通过磁力相互吸引；
上述第1吸附构件被设置于上述下部单元中的上述倾斜的下侧的区域；
上述第2吸附构件被设置于上述上部单元中的上述倾斜的下侧的区域。
7.如权利要求1～6的任意一项所述的定位装置，其中，
上述定位装置包括施力部，该施力部对上述上部单元向上述基准位置施力。
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