JPH06297378A - コンプライアンス機構 - Google Patents
コンプライアンス機構Info
- Publication number
- JPH06297378A JPH06297378A JP9174993A JP9174993A JPH06297378A JP H06297378 A JPH06297378 A JP H06297378A JP 9174993 A JP9174993 A JP 9174993A JP 9174993 A JP9174993 A JP 9174993A JP H06297378 A JPH06297378 A JP H06297378A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spring
- springs
- center plate
- plate
- sliders
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Landscapes
- Automatic Assembly (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Jigs For Machine Tools (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 2つの物体を連結する継ぎ手機構の一種であ
って、2つの物体の一方または双方に外力が作用した場
合に相対位置が3自由度に渡って大幅に調整可能となる
コンプライアンス機構を提供する。 【構成】 複数の垂直軸ばねと水平軸ばね及び各ばねの
両端に設定したスライダを組み合わすことにより3自由
度の位置方向における相対位置調整の可動範囲を拡大す
ることが可能となる。
って、2つの物体の一方または双方に外力が作用した場
合に相対位置が3自由度に渡って大幅に調整可能となる
コンプライアンス機構を提供する。 【構成】 複数の垂直軸ばねと水平軸ばね及び各ばねの
両端に設定したスライダを組み合わすことにより3自由
度の位置方向における相対位置調整の可動範囲を拡大す
ることが可能となる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、おもにロボットアーム
などを用いて組立、保守作業や接触を伴う検査作業を行
う場合に用いるコンプライアンス機構に関するものであ
る。
などを用いて組立、保守作業や接触を伴う検査作業を行
う場合に用いるコンプライアンス機構に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、ロボット作業と関連した分野で
は、RCC(リモートセンタコンプライアンス)デバイ
スがあった。この機構はロボットでピンなどの挿入作業
を行う際にロボットの手首に取付けるもので、3点支持
のばねにより手首部と手先部が連結している構造となっ
ていた。ロボット作業では、手先に把持されたピンに作
用した反力によりRCCデバイス内部のばねが変形して
穴に対する工具の位置と姿勢の誤差を吸収する機能があ
った。
は、RCC(リモートセンタコンプライアンス)デバイ
スがあった。この機構はロボットでピンなどの挿入作業
を行う際にロボットの手首に取付けるもので、3点支持
のばねにより手首部と手先部が連結している構造となっ
ていた。ロボット作業では、手先に把持されたピンに作
用した反力によりRCCデバイス内部のばねが変形して
穴に対する工具の位置と姿勢の誤差を吸収する機能があ
った。
【0003】また、コンプライアンス継ぎ手として、特
開平2−229931号公報に記載されているように可
動板と固定板の2枚の板を複数のばねと各ばねの中心を
通る支持棒により支持することにより、2つの板に固定
された物体同士を連結する機構があった。図4にこの構
成を示す。各板には支持棒の径と比較して一定量だけ大
きいが支持棒頭部よりは小さい径を持つ穴部を有してお
り、この穴部と支持棒との径の間に隙間がある。そのた
め可動板に面内方向の力が作用すると可動板に対して直
角であった支持棒が傾くため面内方向に可動となってい
る。またばねによる伸縮方向にも可動であるため、任意
の向きに平行移動・回転が可能となっている。
開平2−229931号公報に記載されているように可
動板と固定板の2枚の板を複数のばねと各ばねの中心を
通る支持棒により支持することにより、2つの板に固定
された物体同士を連結する機構があった。図4にこの構
成を示す。各板には支持棒の径と比較して一定量だけ大
きいが支持棒頭部よりは小さい径を持つ穴部を有してお
り、この穴部と支持棒との径の間に隙間がある。そのた
め可動板に面内方向の力が作用すると可動板に対して直
角であった支持棒が傾くため面内方向に可動となってい
る。またばねによる伸縮方向にも可動であるため、任意
の向きに平行移動・回転が可能となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のRCCデバイス
では、3点支持のばねによる位置誤差修正可能範囲はわ
ずかであり、連結物体への過大な力の発生を吸収する効
果を有するが、位置誤差の大きい場合などには適用でき
ない。例えば、組立作業でも比較的位置精度良く位置決
めされたロボットの手先の数ミリ程度の位置決め誤差を
調整する場合には適用できるが、遠隔操作ロボットによ
って挿入など組立作業を行う場合には、位置決め誤差は
数センチに及ぶ適用不可能である。
では、3点支持のばねによる位置誤差修正可能範囲はわ
ずかであり、連結物体への過大な力の発生を吸収する効
果を有するが、位置誤差の大きい場合などには適用でき
ない。例えば、組立作業でも比較的位置精度良く位置決
めされたロボットの手先の数ミリ程度の位置決め誤差を
調整する場合には適用できるが、遠隔操作ロボットによ
って挿入など組立作業を行う場合には、位置決め誤差は
数センチに及ぶ適用不可能である。
【0005】また第4図に示す従来のコンプライアンス
継ぎ手ではばねの伸縮方向自体は一方向であり、固定板
の平行方向に穴部と軸との隙間があるため支持棒が傾
き、ばねがせん断方向に変形して余分なトルクがばねに
作用するため、伸縮方向の安定性や、伸縮方向の本来の
ばね効果に悪影響を及ぼす。またばねの伸縮方向に比較
してばねをせん断方向に変形させるには、より大きな力
を必要とするため、任意の位置方向について希望のばね
効果(硬さ)に設定することは難しい。さらにばねのせ
ん断方向に力が作用した場合余分なトルクが発生するの
でせん断方向以外の姿勢方向に回転移動するといった課
題があった。
継ぎ手ではばねの伸縮方向自体は一方向であり、固定板
の平行方向に穴部と軸との隙間があるため支持棒が傾
き、ばねがせん断方向に変形して余分なトルクがばねに
作用するため、伸縮方向の安定性や、伸縮方向の本来の
ばね効果に悪影響を及ぼす。またばねの伸縮方向に比較
してばねをせん断方向に変形させるには、より大きな力
を必要とするため、任意の位置方向について希望のばね
効果(硬さ)に設定することは難しい。さらにばねのせ
ん断方向に力が作用した場合余分なトルクが発生するの
でせん断方向以外の姿勢方向に回転移動するといった課
題があった。
【0006】本発明の目的は、連結する2物体間の相対
位置関係を3自由度に渡って、大幅に調整可能なコンプ
ライアンス機構を提供することにある。
位置関係を3自由度に渡って、大幅に調整可能なコンプ
ライアンス機構を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、2つの
物体を連結するときに使用する継ぎ手機構であって、第
1の物体側にある支柱及び支柱によって固定された2つ
の支持板と、第2の物体側にあり前記2つの支持板の中
間部に位置する中心部に位置する中心部がくり貫かれた
中心板と、前記2つの支持板と前記中心板とを連結する
複数のばねと、該ばねの2つの支持板側にはばねの一端
を固定するために設けられた同方向に可動する複数のス
ライダと、中心板側には前記のスライダと直交する方向
に可動する複数のスライダとが設けられ、前記支柱と前
記中心板とを結ぶ互いに伸縮方向が直交する複数のばね
と、該支柱と中心板とを結ぶばねの中心板側には中心板
のくり貫かれた側面に板厚と垂直方向に可動するように
設置した複数のスライダと、支柱側のばねを固定するた
めに設けられた支柱軸方向と並行に可動する複数のスラ
イダとを具備することを特徴とするコンプライアンス機
構が得られる。
物体を連結するときに使用する継ぎ手機構であって、第
1の物体側にある支柱及び支柱によって固定された2つ
の支持板と、第2の物体側にあり前記2つの支持板の中
間部に位置する中心部に位置する中心部がくり貫かれた
中心板と、前記2つの支持板と前記中心板とを連結する
複数のばねと、該ばねの2つの支持板側にはばねの一端
を固定するために設けられた同方向に可動する複数のス
ライダと、中心板側には前記のスライダと直交する方向
に可動する複数のスライダとが設けられ、前記支柱と前
記中心板とを結ぶ互いに伸縮方向が直交する複数のばね
と、該支柱と中心板とを結ぶばねの中心板側には中心板
のくり貫かれた側面に板厚と垂直方向に可動するように
設置した複数のスライダと、支柱側のばねを固定するた
めに設けられた支柱軸方向と並行に可動する複数のスラ
イダとを具備することを特徴とするコンプライアンス機
構が得られる。
【0008】
【作用】本発明では、各ばねの両端にスライダを設置し
ているため、各ばねのせん断方向に力が作用するとばね
がせん断方向に変形する前にスライダによりばねが移動
する。従ってせん断方向に力が作用しても発生するトル
クが大幅に減少するため、伸縮方向の安定性や、伸縮方
向の本来のばね効果に与える悪影響が軽減され、発生し
たトルクによって生じる姿勢方向への回転移動量も減少
する。せん断方向への移動量も容易に数センチオーダに
調整可能である。また中心板に対して板厚方向のみなら
ず、面内方向にも伸縮ばねを設置しているため、従来方
式と比較して、任意の位置方向のばね効果(硬さ)を容
易に希望の値に設定することが可能である。
ているため、各ばねのせん断方向に力が作用するとばね
がせん断方向に変形する前にスライダによりばねが移動
する。従ってせん断方向に力が作用しても発生するトル
クが大幅に減少するため、伸縮方向の安定性や、伸縮方
向の本来のばね効果に与える悪影響が軽減され、発生し
たトルクによって生じる姿勢方向への回転移動量も減少
する。せん断方向への移動量も容易に数センチオーダに
調整可能である。また中心板に対して板厚方向のみなら
ず、面内方向にも伸縮ばねを設置しているため、従来方
式と比較して、任意の位置方向のばね効果(硬さ)を容
易に希望の値に設定することが可能である。
【0009】
【実施例】図1を用いてまず具体的な構成例について説
明する。尚、ここでは、方向を指定する場合に図1
(a)における紙面の向きを指すこととする。
明する。尚、ここでは、方向を指定する場合に図1
(a)における紙面の向きを指すこととする。
【0010】同図(a)は、本機構の正面を、同図
(b)は正面から見て水平方向に切った断面を示してい
る。図に示す機構は2つの物体A8と物体B9を連結す
るときに使用する継ぎ手機構である。
(b)は正面から見て水平方向に切った断面を示してい
る。図に示す機構は2つの物体A8と物体B9を連結す
るときに使用する継ぎ手機構である。
【0011】物体A8側にある支柱10及び支柱10に
よって固定された2つの支持板26、27と、物体B9
側にあり前記2つの支持板26、27の中間部に位置す
る中心部がくり貫かれた中心板25の間を計12本ばね
によって連結している。この中で支持板26、27と中
心板25とを連結する垂直軸ばね11は計8本あり、各
垂直軸ばねと中心板25とを紙面に向かって垂直方向に
可動な中心板固定スライダA31を介して接続されてい
る。一方各垂直ばね11の他端は、支持板26、または
27と紙面に対し左右方向に可動となる支持板固定スラ
イダ51に接続されている。支柱10と中心板25とを
結ぶ水平軸ばね21は計4本あり、そのうちの2本は、
紙面の左右方向に、残りの2本は紙面に垂直方向に可動
になるように設置している。この4本の水平軸ばね21
と中心板25とは中心板固定スライダB41により接続
され、支柱10とは支柱固定スライダ45により接続さ
れている。支柱固定スライダ45は、紙面の上下方向に
可動であり、中心板固定スライダB41のうち1組は紙
面垂直、もう一組は紙面の左右方向に可動となるように
設置している。
よって固定された2つの支持板26、27と、物体B9
側にあり前記2つの支持板26、27の中間部に位置す
る中心部がくり貫かれた中心板25の間を計12本ばね
によって連結している。この中で支持板26、27と中
心板25とを連結する垂直軸ばね11は計8本あり、各
垂直軸ばねと中心板25とを紙面に向かって垂直方向に
可動な中心板固定スライダA31を介して接続されてい
る。一方各垂直ばね11の他端は、支持板26、または
27と紙面に対し左右方向に可動となる支持板固定スラ
イダ51に接続されている。支柱10と中心板25とを
結ぶ水平軸ばね21は計4本あり、そのうちの2本は、
紙面の左右方向に、残りの2本は紙面に垂直方向に可動
になるように設置している。この4本の水平軸ばね21
と中心板25とは中心板固定スライダB41により接続
され、支柱10とは支柱固定スライダ45により接続さ
れている。支柱固定スライダ45は、紙面の上下方向に
可動であり、中心板固定スライダB41のうち1組は紙
面垂直、もう一組は紙面の左右方向に可動となるように
設置している。
【0012】図2に本発明のコンプラインス機構の実施
例としてロボットがはめ合わせ作業を行う場合を例にと
って説明する。図に示すようにロボットアーム3には、
コンプライアンス機構4を介してロボットハンド5が接
続されており、ロボットハンド5には、作業対象A1が
把持されている。
例としてロボットがはめ合わせ作業を行う場合を例にと
って説明する。図に示すようにロボットアーム3には、
コンプライアンス機構4を介してロボットハンド5が接
続されており、ロボットハンド5には、作業対象A1が
把持されている。
【0013】作業対象A1にはボス6が取り付けられて
おり、作業対象B2に設置されたコーンガイド7により
機械的に誘導されて作業対象A1と作業対象B2が連結
する作業を想定する。
おり、作業対象B2に設置されたコーンガイド7により
機械的に誘導されて作業対象A1と作業対象B2が連結
する作業を想定する。
【0014】ロボット3が作業対象A1を移動してボス
6がコーンガイド7の内部に誘導されると、図3に示す
ようにボス6がコーンガイド7の壁に衝突して紙面に水
平方向に反力Fを受ける。このときコンプライアンス機
構4の内部の支柱10にも力Fが作用して水平軸バネ2
2が伸び、水平軸バネ21が縮む。
6がコーンガイド7の内部に誘導されると、図3に示す
ようにボス6がコーンガイド7の壁に衝突して紙面に水
平方向に反力Fを受ける。このときコンプライアンス機
構4の内部の支柱10にも力Fが作用して水平軸バネ2
2が伸び、水平軸バネ21が縮む。
【0015】同様に支持板26、27にも力Fが作用す
るが、このとき支持板固定スライダ31が移動するた
め、摩擦力が小さい場合は垂直軸ばね11自体はあまり
移動しない。従って力Fによるエネルギーをこれらの垂
直軸ばねが蓄える量はわずかとなり、水平軸ばね21、
22と反力が釣り合うところで、静止することになる。
すなわち、水平軸ばね21、22と支持板固定スライダ
31の共通の動作ストロークの範囲内で作業対象A1と
作業対象B2の位置関係が調整可能となることがわか
る。
るが、このとき支持板固定スライダ31が移動するた
め、摩擦力が小さい場合は垂直軸ばね11自体はあまり
移動しない。従って力Fによるエネルギーをこれらの垂
直軸ばねが蓄える量はわずかとなり、水平軸ばね21、
22と反力が釣り合うところで、静止することになる。
すなわち、水平軸ばね21、22と支持板固定スライダ
31の共通の動作ストロークの範囲内で作業対象A1と
作業対象B2の位置関係が調整可能となることがわか
る。
【0016】紙面に対して上下、前後方向についても同
様に垂直ばね、水平軸ばねがスライドするため、最大各
ばねとスライダのストロークの共通範囲で相対位置の調
整が可能となる。従ってロボットアーム3の位置決めが
ラフに行われても、ボス6がコーンガイド7の壁を滑っ
て作業対象A1と作業対象B2の接合が容易に実行でき
ることがわかる。これらの共通の動作ストロークは数セ
ンチオーダに設定することは容易であり、相対位置の調
整可能範囲は従来の機構に比べ大幅に調整可能となって
いる。
様に垂直ばね、水平軸ばねがスライドするため、最大各
ばねとスライダのストロークの共通範囲で相対位置の調
整が可能となる。従ってロボットアーム3の位置決めが
ラフに行われても、ボス6がコーンガイド7の壁を滑っ
て作業対象A1と作業対象B2の接合が容易に実行でき
ることがわかる。これらの共通の動作ストロークは数セ
ンチオーダに設定することは容易であり、相対位置の調
整可能範囲は従来の機構に比べ大幅に調整可能となって
いる。
【0017】なお、本実施例では、上下の支持板は各4
個づつの垂直軸ばねを用いているが、3個以上であれ
ば、同様の効果があり、支柱も4個の水平軸ばねで支持
しているが、同様にスライダと組み合わせれば、2個ま
たは4個以上の水平軸ばねを用いることは当然可能であ
り、同様の効果が期待される。
個づつの垂直軸ばねを用いているが、3個以上であれ
ば、同様の効果があり、支柱も4個の水平軸ばねで支持
しているが、同様にスライダと組み合わせれば、2個ま
たは4個以上の水平軸ばねを用いることは当然可能であ
り、同様の効果が期待される。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、直動スライダと圧縮ば
ねの組み合わせによりばね自体を可動としているため、
動作ストロークの大きいばねとスライダを用いれば、位
置方向の3自由度に渡って、本機構によって連結された
2つの物体間の相対位置関係をばね特性に従い大幅に調
整可能となる。これにより位置決め精度の低いロボット
アームやロボットアームを遠隔操縦してはめ合わせ作業
を行う場合や凹凸や曲面のある壁への倣い動作を力制御
することなく実現可能となる。またばねの伸縮方向に比
較してばねをせん断方向に変形する割合が少ないため、
余分なトルクが発生することによりせん断方向以外の姿
勢方向に移動するといった問題も大幅に解消される。さ
らに、従来と比較して、各位置方向に伸縮するばねを設
けているため、任意の位置方向のばね効果(硬さ)を容
易に希望の値に設定することが可能となっている。
ねの組み合わせによりばね自体を可動としているため、
動作ストロークの大きいばねとスライダを用いれば、位
置方向の3自由度に渡って、本機構によって連結された
2つの物体間の相対位置関係をばね特性に従い大幅に調
整可能となる。これにより位置決め精度の低いロボット
アームやロボットアームを遠隔操縦してはめ合わせ作業
を行う場合や凹凸や曲面のある壁への倣い動作を力制御
することなく実現可能となる。またばねの伸縮方向に比
較してばねをせん断方向に変形する割合が少ないため、
余分なトルクが発生することによりせん断方向以外の姿
勢方向に移動するといった問題も大幅に解消される。さ
らに、従来と比較して、各位置方向に伸縮するばねを設
けているため、任意の位置方向のばね効果(硬さ)を容
易に希望の値に設定することが可能となっている。
【0019】以上述べたように本発明によれば可動調整
範囲が狭いという従来の機構の持っていた問題点を解消
する適用作業範囲の広いコンプライアンス機構が得られ
る。
範囲が狭いという従来の機構の持っていた問題点を解消
する適用作業範囲の広いコンプライアンス機構が得られ
る。
【図1】本発明のコンプライアンス機能の構成を示した
図である。
図である。
【図2】実施例としてロボットアームによる2つの物体
の連結作業を示した図である。
の連結作業を示した図である。
【図3】コンプライアンス機構に力が作用した場合のば
ねの動作を説明した図である。
ねの動作を説明した図である。
【図4】従来のコンプライアンス機構の一例を示した図
である。
である。
【符号の説明】 1 作業対象A 2 作業対象B 3 ロボットアーム 4 コンプライアンス機構 5 ロボットハンド 6 ボス 7 コーンガイド 8 物体A 9 物体B 10 支柱 11 垂直軸バネ 21 水平軸バネ 25 中心板 26 支持板(上) 27 支持板(下) 31 中心板固定スライダA 41 中心板固定スライダB 45 支柱固定スライダ 51 支持板固定スライダ
Claims (1)
- 【請求項1】 2つの物体を連結するときに使用する継
ぎ手機構であって、第1の物体側にある支柱及び支柱に
よって固定された2つの支持板と、第2の物体側にあり
前記2つの支持板の中間部に位置する中心部がくり貫か
れた中心板と、前記2つの支持板と前記中心板とを連結
する複数のばねと、該ばねの2つの支持板側にはばねの
一端を固定するために設けられた同方向に可動する複数
のスライダと、中心板側には前記のスライダと直交する
方向に可動する複数のスライダとが設けられ、前記支柱
と前記中心板とを結ぶ互いに伸縮方向が直交する複数の
ばねと、該支柱と中心板とを結ぶばねの中心板側には中
心板のくり貫かれた側面に板厚と垂直方向に可動するよ
うにした複数のスライダと、支柱側のばねを固定するた
めに設けた支柱軸方向と並行に可動する複数のスライダ
とを具備することを特徴とするコンプライアンス機構。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9174993A JPH0790488B2 (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | コンプライアンス機構 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9174993A JPH0790488B2 (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | コンプライアンス機構 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06297378A true JPH06297378A (ja) | 1994-10-25 |
JPH0790488B2 JPH0790488B2 (ja) | 1995-10-04 |
Family
ID=14035186
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9174993A Expired - Fee Related JPH0790488B2 (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | コンプライアンス機構 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0790488B2 (ja) |
Cited By (12)
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---|---|---|---|---|
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CN107139213A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-09-08 | 京信通信***(中国)有限公司 | 具有误差补偿功能的机械装置 |
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EP4252960A1 (fr) | 2022-03-30 | 2023-10-04 | Allegrini Techniques d'Assemblage | Dispositif d'auto-centrage pour matériel d'assemblage industriel |
-
1993
- 1993-04-20 JP JP9174993A patent/JPH0790488B2/ja not_active Expired - Fee Related
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