JPH0790487B2 - フローティング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この出願の発明は、テーパピンをガイド孔に嵌入する態
様で一体化させる形式のカップラーを、シリンダー等の
移動手段やティーチングされたロボットにより接続する
場合において、前記テーパピンとガイド孔との軸心が僅
かに位置ズレしていたとしても、これら相互間の位置ズ
レを吸収して移動手段やロボット側に大きな負荷をかけ
ることなく適正にカップラーが結合できるようにする装
置（この装置のことを本明細書ではフローティング装置
という）に関するものである。

この種のフローティング装置は、例えば、工業用ロボッ
トにおいて使用されている工具交換用カップラーの接続
や、シリンダー等の移動手段により離反・一体化される
金型の結合等において使用できる。

〔従来の技術〕

通常、アーム式の工業用ロボットには、工具交換機能を
具備させてあり、アームの先端部に工具交換用カップラ
ーを有するものとしてある。

上記工具交換用カップラーは、ロボット側に取付けられ
る第１ハウジングと、工具が取付けられたワーク側の第
２ハウジングとから構成されており、工具が相違する多
数の第２ハウジングが用意されている。

即ち、一つの工程が終了し次の工程に移る際に、今まで
使用していた第２ハウジングを第１ハウジングから取外
し、他の種類の工具を有する第２ハウジングを結合させ
るのである。尚、第１ハウジング及び第２ハウジングに
は、電気・空気・油・水経路接続用の雄・雌コネクタを
具備させてあり、第１ハウジングに第２ハウジングを適
正に結合させることにより、前記経路がON状態となるよ
うにしてある。

そして、第１ハウジングと第２ハウジングにはこれら相
互を適正に接続させる為に、これらのうち一方の接合面
に先端に向かって縮径するテーパピンを直立させると共
に、他方の接合面に前記テーパピンを案内するガイド孔
を設け、更には、アームの先端部と第１ハウジングとの
間にフローティング装置を介在させている。

したがって、ロボットのアームに取付けられた第１ハウ
ジングのティーチング位置と第２ハウジングが置かれて
いる位置とが若干位置ズレしていても、テーパピンの先
端部が孔に挿入される範囲内であれば、フローティング
装置の存在により、テーパピンがガイド孔に案内される
態様で第１ハウジングがロボットのアームに対して移動
し、第１ハウジングと第２ハウジングとが適正に接続で
きることとなる。そして、この状態において、ロボット
のアームには大きな負荷はかからない。

しかしながら、上記工具交換用カップリングの結合にお
いて、第１ハウジングの接合面と第２ハウジングのそれ
とが平行になっていない状態でテーパピンがガイド孔に
挿入されるような場合、従来のフローティング装置では
この位置ズレを吸収することができなかった。このた
め、テーパピンがガイド孔に挿入された状態では、前記
装置によって吸収できない分だけロボットのアームに大
きな負荷が作用してしまうという問題があった。そし
て、場合によっては、ピンが折れてしまうという事態も
生じた。

これは、従来のフローティング装置は、二次元方向のズ
レは吸収できるが、三次元方向のズレは吸収できないか
らである。

尚、単に、シリンダー等の出力部によりカップラーを接
続するような場合においても、同様の問題を有してい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこで、この出願の発明は、三次元方向のズレをも吸収
し得るようにすることにより、カップリングを構成する
二つのハウジングの接合面が平行になっていない状態で
テーパピンがガイド孔に挿入されたような場合でも、シ
リンダー等の移動手段やロボット側に大きな負荷が作用
しないフローティング装置を提供することを課題とす
る。

〔課題を解決する為の手段〕

この出願の請求項１記載の発明では、フローティング装
置に関し、 移動手段の出力部とカップラーを構成するハウジングの
一方との間に配置されるものであって、固定体（１）と
従動体（２）とを小間隙（ｇ）を設けて配置して構成し
てあると共に、前記固定体（１）と従動体（２）間にお
いて、装置の軸芯方向及びこれと直角方向の微小な相対
移動・復帰を可能ならしめる弾性手段（４）を有するフ
ローティング装置において、 固定体（１）と従動体（２）のうち、一方の軸芯と平行
な軸体を複数設けると共に他方に各軸体がそれぞれ遊挿
される内方突出鍔（13）を有した貫通孔（12）を穿設
し、内方突出鍔（13）内を貫通した軸体部分に対して一
体又は係止状態にある拡大径部と、前記内方突出鍔（1
3）との間にボール（35）を介在させると共に、前記拡
大部と貫通孔（12）との間に小間隙を設けるべく拡大部
を貫通孔（12）よりも小径としてある。

また、上記装置において、弾性手段（４）を、固定体
（１）と従動体（２）間において、軸芯と直角方向の微
小な相対移動を可能ならしめる第１弾性手段（4a）と、
固定体（１）と従動体（２）間において、軸芯方向の微
小な相対移動を可能ならしめる第２弾性手段（4b）とか
ら構成している。

〔作用〕

この出願の発明は次の作用を有する。

軸体の拡大径部と内方突出鍔（13）との間にボール（3
5）を介在させてあるから、ボール（35）の転がりによ
り固定体（１）と従動体（２）とは弾性手段（４）の弾
性力に抗して軸芯に対して直角方向に相対移動できる。

また、軸体と内方突出鍔（13）との間には間隙が存在す
ることから、弾性手段（４）の弾性変形により、従動体
（２）を軸芯方向に移動させることができ、更には、従
動体（２）を軸芯に対して傾斜させることができる。

ここで、上記従動体（２）における軸芯方向及びこれに
直角方向の移動量、並びに軸芯に傾斜する移動量は拡大
径部と貫通孔（12）の当接等により少量に制限されてい
る。

即ち、この発明のフローティング装置では、従動体
（２）は固定体（１）に対して３次元方向に微小量だけ
移動できると共に前記移動を微小量に抑えることができ
る故に外力を解除すると元の状態に無理なく弾性復帰す
る。

〔実施例〕

以下、この出願の発明の構成を一実施例として示した図
面に従って説明する。

この実施例のフローティング装置は、第１図〜第４図に
示すように、工業用ロボットの出力部に取付けられ固定
体（１）と、工具交換用カップラー（６）を構成する第
１ハウジング（60）が取付けられる従動体（２）とを具
備し、前記固定体（１）と従動体（２）とを、一定幅の
小間隙（ｇ）を設けて配置すると共に、前記従動体
（２）を固定体（１）に第１弾性手段（4a）及び第２弾
性手段（4b）を介して支持させている。

以下に、上記した各構成について詳述する。

「固定体（１）」 固定体（１）は、第１図〜第３図に示すように、厚肉の
円板状に形成されており、その中央部には貫通した軸孔
（10）が設けてあると共にこの軸孔（10）に開放するコ
イル収納用の横孔（11）が120゜間隔で形成してある。
又、前記横孔（11）（11）間には、同図に示すように、
中央部に内方突出鍔（13）を有した貫通孔（12）が形成
されている。更に、この固定体（１）には、その上面に
ロボットの出力端側に取付ける為の螺孔（14）を具備さ
せている。

「従動体（２）」 従動体（２）は、第１図及び第３図に示すように、上記
固定体（１）と同径の薄肉円板状に形成されており、そ
の中央部には上記した軸孔（10）に挿入される軸部（2
0）を突設してある。そして、この従動体（２）におけ
る固定体（１）との対向面には、同図に示すように、上
記貫通孔（12）と対応する浅孔（21）を形成してあり、
更に、この浅孔（21）の底部中央には螺孔（22）を形成
している。

上記した軸部（20）は、第２図及び第３図に示すよう
に、その周面に上記横孔（11）と対応する面取部（23）
が形成してあり、全体としての断面形状を略正三角形と
してある。

「従動体（２）の固定体（１）への支持」 上記した軸部（20）が軸孔（10）に挿入された第３図に
示す組立状態では、上記浅孔（21）と貫通孔（12）によ
り固定体（１）から従動体（２）に至る孔（Ｈ）が形成
され、他方、軸部（20）の面取部（23）が横孔（11）の
開放部に臨んだ状態となっている。

そして、固定体（１）における横孔（11）の底面と軸部
（20）の面取部（23）との間には、同図に示すように、
それぞれ圧縮コイルバネ（40）を介在させてあり、従動
体（２）の軸部（20）を圧縮コイルバネ（40）により12
0゜間隔で三方向から付勢している。したがって、三本
の圧縮コイルバネ（40）の付勢力の釣合いにより、従動
体（２）が固定体（１）に同軸心上に支持されている。

又、上記した孔（Ｈ）内には、第３図に示す如く、軸受
（30）（31）が内方突出鍔（13）を挟込むようにして収
容されており、浅孔（21）側には前記軸受（31における
片側の玉受部材（34）及びウレタンで構成された環状の
弾性板（41）（皿バネを背向させて積層したものでもよ
い）を収容させてある。尚、軸受（30）における外側の
玉受部材（39）の直径を、他の玉受部材（34）のそれよ
りも少し小さく設定している。

そして、ボルト（32）を、前記軸受（30）（31）及び弾
性板（41）に遊挿するようにして螺孔（22）に螺合し、
このボルト（32）にナット（33）を締込むことにより、
従動体（２）を、軸受（30）（31）及び弾性板（41）を
介して固定体（１）に支持させている。

即ち、上記した圧縮コイルバネ（40）が第１弾性手段
（4a）と対応し、弾性板（41）が第２弾性手段（4b）と
対応しており、また、ボルト32、ナット33及び玉受部材
39は手段の欄の軸体や拡大径部と対応しているのであ
る。

尚、上記弾性板（41）及び軸受（30）（31）は、固定体
（１）と従動体（２）とが一体化された状態において、
同図に示すように、これらの相互間に一定幅の小間隙
（ｇ）が形成されるように設定してある。

又、上記玉受部材（34）は、同図に示すように、環状の
平板状に形成されており、通常のスラスト軸受けとは異
なり前記ボール（35）を案内する溝は形成していない。

「フローティング装置自体の動き」 このフローティング装置は、上記のように構成されてい
るから、従動体（２）は固定体（１）に対して、軸受部
材（39）の外径と貫通孔（12）との間隙と対応する範囲
のみ、圧縮コイルバネ（40）の付勢力に抗して軸心と直
角方向に移動できることとなる。

又、従動体（２）は固定体（１）に対して、小間隙
（ｇ）の分だけ、弾性板（41）の付勢力に抗して軸心方
向に移動できることとなり、その結果、従動体（２）は
固定体（１）に対して、小間隙（ｇ）と対応する分だけ
軸心変化できることとなる。

「アームを具備した工業用ロボットへの適用態様」 この実施例のフローティング装置は、従来のものと同じ
態様で取付けることができる。即ち、第４図に示すよう
に、固定体（１）をアーム（９）の出力端（90）にネジ
止めするようにして装着され、従動体（２）には後述す
る工具交換用カップラー（６）の第１ハウジング（60）
が取付けられる。

「工具交換用カップラー（６）における発明に関連する
部分の概略説明」 この工具交換用のカップラー（６）は、第１図〜第３図
に示すように、第１ハウジング（60）と第２ハウジング
（61）とから構成されており、前記第１ハウジング（6
0）の接合面にテーパピン（62）を直立させると共に、
第２ハウジング（61）の接合面に前記テーパピン（62）
と対応するガイド孔（63）が形成されている。

尚、第１ハウジング（60）及び第２ハウジング（61）に
は、電気・空気・油・水経路接続用の雄・雌コネクタを
具備させてあり、上記テーパピン（62）がガイド孔（6
3）に嵌入された状態では、第２ハウジング（61）は第
１ハウジングに適正位置で接続されることとなり、前記
経路がON状態となるようにしてある（図示せず）。

「上記工業用ロボットに適用した場合のフローティング
装置の作用効果」 ロボットのアーム（９）による第１ハウジング（60）の
ティーチング位置と第２ハウジング（61）が置かれてい
る位置とが、テーパピン（62）の先端部がガイド孔（6
3）に挿入される範囲内において位置ズレしている場合
には、以下に示すの態様があり、この実施例のフロ
ーティング装置を使用した場合には、次に示す作用効果
を有する。

．テーパピン（62）の軸心とガイド孔（63）の軸心と
が、第５図に示す如く平行となった位置ズレの場合（二
次元方向のズレ）。

テーパピン（62）が、ガイド孔（63）に案内されて第５
図に示す実線から二点鎖線の状態に移動するに伴い、従
動体（２）が圧縮コイルバネ（40）の付勢力に抗して、
固定体（１）に対して軸心と直角方向に移動することと
なる。即ち、この種の位置ズレは、圧縮コイルバネ（4
0）の弾性変形により吸収されることとなり、その結
果、テーパピン（62）がガイド孔（63）に嵌入された状
態、つまり、第１ハウジング（60）と第２ハウジング
（61）とが適正に接続された状態では、ロボットのアー
ム（９）やテーパピン（62）に作用する力は圧縮コイル
バネ（40）の弾性復帰力によるもののみとなる。

．テーパピン（62）の軸心とガイド孔（63）の軸心
が、第６図に示す如く交差するようなズレの場合（三次
元方向のズレ）。

テーパピン（62）が、ガイド孔（63）に案内されて第６
図に示す実線から二点鎖線の状態に移動するに伴い、従
動体（２）が圧縮コイルバネ（40）及び弾性板（41）の
付勢力に抗して、固定体（１）に対して軸心方向及びこ
れと直角方向に移動することとなる。即ち、この種の位
置ズレは、圧縮コイルバネ（40）及び弾性板（41）の弾
性変形により吸収されることとなり、その結果、テーパ
ピン（62）がガイド孔（63）に嵌入された状態、つま
り、第１ハウジング（60）と第２ハウジング（61）とが
適正に接続された状態では、ロボットのアーム（９）の
関節部やテーパピン（62）に作用する力は圧縮コイルバ
ネ（40）及び弾性板（41）の弾性復帰力によるもののみ
となる。

このように、このフローティング装置を採用した場合、
上記の態様によるズレが存在してもアーム（９）や
テーパピン（62）に大きな負荷が作用するようなことは
なくなる。

尚、上記実施例では、手段の欄に記載したカップリング
を、工具交換用カップリングとしたが、これに限定され
ることなく、一対のハウジングにより構成されるもので
あればよく、例えば、前記カップリングが一対の型から
なる成型用金型のようなものの結合にも採用できる。

又、上記実施例では、この出願の発明のフローティング
装置を、ロボットによる工具交換用カップリングの接続
・離反に使用したが、シリンダー等による通常の電気・
流体用のカップリングの接続・離反にも使用できる。

〔発明の効果〕

この発明は、上述の如くの構成を有するものであるか
ら、次の効果を有する。

従動体（２）は固定体（１）に対して３次元方向に移動
できるから、従来の技術の欄に記載した、カップリング
を構成する二つのハウジングの接合面が平行になってい
ない状態でテーパピンがガイド孔に嵌入された場合で
も、移動手段又はロボット並びにテーパピンに作用する
力は弾性手段（４）の弾性復帰力によるもののみとな
る。即ち、従来のフローティング装置を装着した場合と
比較すると、移動手段やロボット側に作用する負荷は小
さなものとなる。また、ガイド孔からテーパピンが抜か
れた状態では固定体（１）と従動体（２）との位置関係
は全く元の状態に自動復帰することとなり、このため、
作業毎に、固定体（１）と従動体（２）との位置関係を
手動等により復帰調整する必要がない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの出願の発明のフローティング装置及びこれ
に取付けられるカップリングの全体斜視図、第４図は前
記フローティング装置の上面図、カップリングとロボッ
トとの関係図、第３図は前記フローティング装置の断面
図及び前記カップリングの側面図、第２図は前記フロー
ティング装置、第５図は前記フローティング装置によっ
て二次元方向のズレを吸収する場合の説明図、第６図は
前記フローティング装置によって三次元方向のズレを吸
収する場合の説明図であり、図中、 （１）……固定体、（２）……従動体 （４）……弾性手段、（4a）……第１弾性手段 （4b）……第２弾性手段、（ｇ）……小間隙

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動手段の出力部とカップラーを構成する
   ハウジングの一方との間に配置されるものであって、固
   定体（１）と従動体（２）とを小間隙（ｇ）を設けて配
   置して構成してあると共に、前記固定体（１）と従動体
   （２）間において、装置の軸芯方向及びこれと直角方向
   の微小な相対移動・復帰を可能ならしめる弾性手段
   （４）を有するフローティング装置において、 B.固定体（１）と従動体（２）のうち、一方に軸芯と平
   行な軸体を複数設けると共に他方に各軸体がそれぞれ遊
   挿される内方突出鍔（13）を有した貫通孔（12）を穿設
   し、内方突出鍔（13）内を貫通した軸体部分に対して一
   体又は係止状態にある拡大径部と、前記内方突出鍔（1
   3）との間にボール（35）を介在させると共に、前記拡
   大部と貫通孔（12）との間に小間隙を設けるべく拡大部
   を貫通孔（12）よりも小径としてあることを特徴するフ
   ローティング装置。
2. 【請求項２】弾性手段（４）を、固定体（１）と従動体
   （２）間において、軸芯と直角方向の微小な相対移動を
   可能ならしめる第１弾性手段（4a）と、固定体（１）と
   従動体（２）間において、軸芯方向の微小な相対移動を
   可能ならしめる第２弾性手段（4b）とから構成している
   ことを特徴とする請求項１記載のフローティング装置。