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JPS6149078B2 - - Google Patents
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JPS6149078B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6149078B2
JPS6149078B2 JP57163067A JP16306782A JPS6149078B2 JP S6149078 B2 JPS6149078 B2 JP S6149078B2 JP 57163067 A JP57163067 A JP 57163067A JP 16306782 A JP16306782 A JP 16306782A JP S6149078 B2 JPS6149078 B2 JP S6149078B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
spring assembly
parallel plate
support device
parallel
plate spring
Prior art date
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Expired
Application number
JP57163067A
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Inventor
Fumiaki Akitani
Kazuo Asakawa
Fumio Tabata
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Priority to DE8383305532T priority patent/DE3372334D1/de
Priority to CA000437094A priority patent/CA1237739A/en
Priority to EP83305532A priority patent/EP0104871B1/en
Priority to NO833384A priority patent/NO159980C/no
Publication of JPS5953192A publication Critical patent/JPS5953192A/ja
Publication of JPS6149078B2 publication Critical patent/JPS6149078B2/ja
Priority to US07/158,041 priority patent/US4921396A/en
Priority to US07/546,661 priority patent/US5207554A/en
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Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の技術分野 本発明は、第1の部材と、前記第1の部材に弾
性体を介して支持される第2の部材とを備えると
共に、前記弾性体が、一端が前記第1の部材に接
続される一対の第1の平行板ばねと、一端が前記
第2の部材に接続される一対の第2の平行板ばね
と、前記第1の平行板ばねの他端が接続され、且
つ前記第2の平行板ばねの他端が前記第1の平行
板ばねの変位方向と直交するように接続される接
続部材とを少なくとも備えた支持装置の構造の改
良に関するものである。
(2) 技術の背景 近年、各種製品の製造の自動化を図るため工場
の組立ライン上に工業用ロボツトが導入されてい
る。このような工業用ロボツトを用いて、部材を
孔内に挿入する嵌入ハメ合い作業を行わせる場
合、ハメ合い公差がミクロン単位の精度の高いハ
メ合い作業においてはハメ合い部材同士の位置合
せを正確に行わないと挿入作業が円滑に行われず
部材が損傷するおそれがある。従つて、高精度の
嵌入ハメ合い作業を円滑に達成するための位置合
せ制御が容易なロボツトが要望されている。
(3) 従来技術と問題点 従来使用されているハメ合い作業用ロボツトは
アーム先端に挿入すべき部材を掴むハンドを有
し、アームの水平移動により部材を挿入すべき孔
上に位置させ次いでアームの垂直移動により部材
を孔内に嵌合させるものである。従来のロボツト
においては、ハンドはアームの先端に剛体的に固
定されており、嵌合すべき部材同士の位置がわず
かでも狂えば挿入は困難となり、また部材が損傷
する場合があつた。従つて、アームの位置決めを
制御するために高精度の制御機構を必要としロボ
ツトの価格が高価なものとなつていた。
このため、例えば特開昭50−8255号公報に示さ
れるようにハンドをアームに対して柔軟に結合
し、X−Y平面内を移動可能にするために、ハン
ドを2つのC形状バネで支持するように構成した
ものが提案されている。
しかしながら、このような構成においては、X
−Y平面内を移動可能とする柔軟機構として、2
つのC形状バネを使用するので、柔軟機構の大き
さがC形状バネ2つ分の長さをとなり、C形状バ
ネをそれぞれ支持する部分を加えるとかなり大型
化してしまうという欠点があつた。
(4) 発明の目的 本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされたも
のであつて、ハメ合いの位置合わせに高精度制御
を必要とすることなく、容易に確実にハメ合い作
業を行なうことのできる安価で且つ小型の支持装
置の提供を目的とする。
(5) 発明の構成 そしてこの目的は、第1の部材と、第1と第2
の取付部材を有する弾性体とを含み、該弾性体は
該第1の取付部材を介して該第1の部材に支持さ
れ、該第2の取付部材を介して第2の部材を支持
するように構成された支持装置であつて、 前記弾性体は、一端が前記第1の取付部材に接
続される互いに平行な板ばねからなる第1の平行
板バネ組体と、一端が前記第2の取付部材に接続
される互いに平行な板バネからなる第2の平行板
バネ組体と、該第1の平行板バネ組体の他端が接
続され、且つ該第2の平行板バネ組体の他端が該
第1の平行板バネ組体の変位方向に対し該第2の
平行板バネ組体の変位方向と直交するように接続
される前記第1、第2の平行板バネ組体他端同士
を共通に取付けるための矩形の接続部材とを含
み、前記第1の平行板バネ組体他端は該矩形接続
部材の対向する2辺上に固定し、前記第2の平行
板バネ組体他端は別の対向する2辺上に固定して
成ると共に、 前記第1と第2の平行板バネ組体は、前記各部
材の空間的な配置が第2の取付部材、第1の取付
部材、接続部材の順となるように前記接続部材に
接続されて成ることを特徴とする支持装置により
達成される。
(6) 発明の実施例 以下本発明に係る支持装置の実施例を図面を用
いて詳細に説明する。
尚、以下の実施例の説明においてはロボツトの
場合について説明する。
第1図は本発明に係るロボツトの手首の一例の
斜視図である。手首1はX方向に変位可能な平行
板バネ3a,3bおよびX方向と直交するY方向
に変位可能な平行板バネ4a,4bにより構成さ
れる。各平行板バネ3a,3b,4a,4bの上
端は正方形の共通取付台2の各辺上にネジ10に
より着脱可能に固定される。X方向平行板バネ3
a,3bの下端はネジ10により取付台6に固定
され、Y方向平行板バネ4a,4bの下端はネジ
10により別の取付台5に固定される。手首1の
上方に位置する図示しないアームとの連結棒7が
Y方向平行板バネ4a,4bの下端取付台5に固
定され、この連結棒7は平行板バネ3a,3b,
4a,4bの上端の共通取付台2の貫通孔8を介
してアームと連結される。9はアームとの連結用
ネジ孔である。X方向板バネ3a,3bおよびY
方向板バネ4a,4bはそれの交換により任意の
バネ定数を得るべくネジ10により各取付台2,
5,6に締結されている。このような手首とアー
ムとの連結棒7に力Fが加わるとその分力PX
Yに応じてX方向平行板バネ3a,3bおよび
Y方向平行板バネ4a,4bが変形してこの力F
を吸収する。この場合、貫通孔8の径の大きさに
よつて連結棒7の可動範囲が定まるため、平行板
バネの変位は貫通孔8に規制される。
第2図は本発明に係る手首1の別の例の斜視図
である。この例においては、各平行板バネ3a,
3b4a,4bの下端取付台6,5は第3図に示
すようにコ字形であつて各々コ字形凹部6a,5
aを有する。各取付台5,6は凹部同士を対面さ
せ、各取付台が相手側の取付台の凹部内に入り込
むように相互に直交させて配置される。各取付台
の凹部の幅W1とこれに入り込む相手側の取付台
の幅W2との差により各取付台のX,Y方向の可
動範囲が定まり平行板バネの変位が規制される。
この例においては各平行板バネ3a,3b,4
a,4bの長さLxおよびLyは等しい。よつて1
種類のバネ形状によりX,Y方向で同じバネ定数
が得られる。その他の構成、作用については第1
図の例と同様である。
第4図は本発明に係る手首1のさらに別の例の
斜視図である。この例においては、X方向平行板
バネ3a,3bの長さLxとY方向平行板バネ4
a,4bの長さLyとを等しくするために共通取
付台2の取付位置をX方向とY方向とで段差を設
けたものである。その他の構成、作用については
第1図の例と同様である。
このような平行バネ組体からなる手首1を用い
たロボツト14の例を第5図に示す。アーム15
およびハンド16間に手首1が設けられる。アー
ム15は矢印Eのように正逆回転可能でありまた
矢印Fのように伸縮可能であつて、所定の場所で
ハンド16が丸棒17を掴み、これを嵌入すべき
部材18の孔19の上方位置に移動させ、次いで
アーム15の矢印G方向に垂直変位により丸棒1
7を孔19内に挿入する。孔19の入口周縁には
テーパ面からなる面取り20が施されている。丸
棒17と孔19との位置合せが面取り20の範囲
内でずれている場合(第6図)、アーム15を下
降させれば丸棒17は面取り20のテーパ面に当
接する。さらにアーム15を下降させようとすれ
ば、丸棒17にH方向の力が加わりこれに応じて
手首1にはずれた位置に応じて水平方向にX方
向、Y方向の力が加わる。従つて手首1の各平行
板バネがX方向およびY方向に変位し、丸棒17
は第7図に示すように面取り20のテーパ面を摺
動し孔19に嵌入する。なお、第7図ではX方向
の変位のみ図示してある。
第8図は本発明に係るロボツトの手首のさらに
別の例の斜視図である。前述の例の手首の平行板
バネ3a,3b,4a,4bからなる平行バネ組
体の下部に十字を形成する板バネ22,23から
なる十字バネ21を設けこの十字バネ21を介し
てハンド(図示しない)が連結される。この十字
バネ21は板バネ22の曲げ変形と23の捩り変
形により手首1の軸がX軸廻りにα方向に角度変
位可能であり、また板バネ23の曲げ変形と22
の捩り変形によりY軸廻りにβ方向に角度変位可
能であり、さらにX,Y方向に直交するZ方向に
も変位可能である。平行バネ組体はX,Yの2方
向に変位可能であるため、平行バネ組体と十字バ
ネを組合せた手首は5自由度をもつコンプライア
ンス機構を構成する。このような手首の下端部の
詳細図を第9図および第10図に示す。前述のよ
うに、平行バネ組体の下端部の両取付台5,6に
はコ字形の凹部が形成され、この凹部の幅とこれ
に入り込む相手側の取付台の幅との差に基くギヤ
ツプ25,26によりアームに対するハンドのX
方向およびY方向の可動範囲(Sx,Sy)が定ま
る。また、両取付台5,6の上下方向のギヤツプ
27によりアームに対するハンドのZ方向の可動
範囲(Sz)が定まる。
このような5自由度の変位可能な手首を構成す
る各板バネに歪ゲージ等の力検出器を貼付し、こ
の歪ゲージの出力により各方向の力および変位を
検出し、この変位量、即ちロボツトのハンドの位
置ずれおよび角度ずれに応じてロボツトの位置を
フイーバツク制御することができる。歪ゲージは
各板バネの最大変形位置に貼ることが望ましく、
X方向およびY方向の平行板バネ3a,3b,4
a,4bには第11図および第12図に示すよう
に歪ゲージ24を各板バネの上端部および下端部
に貼付し、十字バネ21に対しては第13図に示
すように歪ゲージ24を十字に形成する各板バネ
22,23の中央部近傍に貼付する。
(7) 発明の効果 以上説明したように、本発明においては、ロボ
ツトのアームとハンドとの連結部にアームに対す
るハンドの位置ずれおよび角度のずれ等の変位を
可能とする機械的コンプライアンス機構の手首を
設けているため、ハメ合い作業を行う場合に、高
精度で高価な位置決め制御機構を用いることな
く、ハメ合い位置合せ制御がラフであつても円滑
なハメ合い作業が達成され、位置ずれに基く部材
の損傷は防止される。また、手首を構成する各板
バネのX,Y,Z方向の変位量を規制する手段を
有しているため、過大変位した場合の座屈応力に
よる板バネの破損等が防止され信頼性の高いコン
プライアンス機能が得られる。
更に、本発明においては、第1の平行板バネ組
体である平行板バネ4a,4bと第2の平行板バ
ネ組体である平行板バネ3a,3bとを接続部材
である共通取付台2に対し、空間的な配置が第2
の取付部材である取付台6、第1の取付部材であ
る下端取付台5、接続部材である共通取付台2の
順となるように接続しているので、第1と第2の
平行板バネ組体の高さを各平行板バネ4a等の長
さと略同じにすることができ、小型化することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明に係るロボツトの
手首の各別の例の斜視図、第3図は第2図の手首
の部分詳細図、第4図は本発明に係るロボツトの
手首の別の例の斜視図、第5図は本発明に係るロ
ボツトの一例の斜視図、第6図および第7図は
各々本発明に係るロボツトのハメ合い作業状態を
示す断面図、第8図は本発明に係るロボツトの手
首のさらに別の例の斜視図、第9図および第10
図は第8図の手首の各別方向での部分断面図、第
11図から第13図までは各々第8図に示した手
首の各板バネの歪ゲージ貼付状態を示す分解斜視
図である。 1……手首、2……共通取付台、3a,3b,
4a,4b……平行板バネ、5,6……取付台、
7……連結棒、8……貫通孔、5a,6a……凹
部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1の部材と、第1と第2の取付部材を有す
    る弾性体とを含み、該弾性体は該第1の取付部材
    を介して該第1の部材に支持され、該第2の取付
    部材を介して第2の部材を支持するように構成さ
    れた支持装置であつて、 前記弾性体は、一端が前記第1の取付部材に接
    続される互いに平行な板ばねからなる第1の平行
    板バネ組体と、一端が前記第2の取付部材に接続
    される互いに平行な板バネからなる第2の平行板
    バネ組体と、該第1の平行板バネ組体の他端が接
    続され、且つ該第2の平行板バネ組体の他端が該
    第1の平行板バネ組体の変位方向に対し該第2の
    平行板バネ組体の変位方向と直交するように接続
    される前記第1,第2の平行板バネ組体他端同士
    を共通に取付けるための矩形の接続部材とを含
    み、前記第1の平行板バネ組体他端は該矩形接続
    部材の対向する2辺上に固定し、前記第2の平行
    板バネ組体他端は別の対向する2辺上に固定して
    成ると共に、 前記第1と第2の平行板バネ組体は、前記各部
    材の空間的な配置が第2の取付部材、第1の取付
    部材、接続部材の順となるように前記接続部材に
    接続されて成ることを特徴とする支持装置。 2 前記第1の取付部材は、前記第1の部材と連
    結するため連結手段を備え、該連結手段により前
    記接続部材の次の位置となるように配置された前
    記第1の部材に連結されて成ることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の支持装置。 3 前記連結手段は、棒部材で構成され、該棒部
    材が前記接続部材に設けられた貫通孔を貫通する
    ように配置されて成ることを特徴とする特許請求
    の範囲第2項記載の支持装置。 4 前記貫通孔内面と前記棒部材外面間の空隙に
    より当該棒部材の可動範囲を定めて移動規制手段
    を構成したことを特徴とする特許請求の範囲第3
    項記載の支持装置。 5 前記第1の平行板バネ組体と前記第2の平行
    板バネ組体は、その他端側で他方の平行板バネ組
    体の変位を規制する変位規制手段を備えて成るこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の支持
    装置。 6 前記変位規制手段は、前記第1の取付部材と
    前記第2の取付部材に、それぞれ取付けられる平
    行板バネ組体の変位方向と直交する方向に沿つて
    形成された凹状溝を設け、該凹状溝の底部が互い
    に対向するように配置することにより構成されて
    成ることを特徴とする特許請求の範囲第5項記載
    の支持装置。 7 前記接続部材は、前記第1と第2の平行板バ
    ネ組体の板バネの長さが同一となるように段差を
    有することを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の支持装置。 8 前記第1と第2の取付部材は、前記凹状溝を
    対向させた際に、前記第1と第2の平行板バネ組
    体の板バネの長さが同一となるように構成されて
    成ることを特徴とする特許請求の範囲第6項記載
    の支持装置。 9 前記第2の部材が物品を把持するハンドであ
    り、前記第1の部材が該ハンドを所定の位置に移
    動させるアームであることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項から第8項までのいずれか1項記載
    の支持装置。
JP16306782A 1982-09-21 1982-09-21 支持装置 Granted JPS5953192A (ja)

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