CN110799312B - 机械臂连结装置 - Google Patents

Abstract

本发明的课题是提供一种机械臂连结装置，可将流体压力供给配管或电缆线等配置在主板与机具板的中央侧部分且不会往主板与机具板的外周外侧突出。本发明的解决方案是一种机械臂连结装置(1)，其锁定机构(6)具备：卡合凹部(3a)，形成在主板(3)；卡合凸部(4a)，形成在机具板(4)并可插入卡合凹部(3a)；多个钢球(16)，装设在卡合凹部(3a)的外周壁部(15)，且可切换成与环状卡合部(4c)卡合的锁定位置及不卡合的解除锁定位置，所述环状卡合部是形成在卡合凸部(4a)；以及环状的流体压力缸(20)，可将多个钢球(16)从解除锁定位置切换至锁定位置；其中，在比多个钢球(16)与流体压力缸(20)还靠近内径侧处，形成有配置流体压力供给配管或电缆线的空间。

Description

机械臂连结装置

技术领域

本发明涉及一种机械臂连结装置。

背景技术

目前通过机械臂连结装置而将各种工具(机具)安装在机械臂的前端并进行各种的作业是已广为施行。作为各种的工具，有焊枪、涂装用枪、涂布接着剂的接着剂用枪、用以从成型机取出成型品的卡盘装置、抓住各种零件的卡盘装置等。

所述机械臂连结装置具有：主板，装配在机械臂的前端部；机具板，可连结所述主板并附设有机具；以及锁定机构，将机具板连结至主板并可解除连结。公知上，所述锁定机构是组入有多个钢球的滚珠式锁定机构、组入有多个滚轮的滚轮式锁定机构、组入有转动凸轮或转动爪等的凸轮式锁定机构等。

所述锁定机构一般是通过流体压力缸使多个卡合具(钢球或滚轮)在径方向上移动，由此在锁定位置与解除锁定位置之间进行切换。作为所述流体压力缸，因为采用一般构造的流体压力缸而非环状流体压力缸，所以流体压力缸是配置在主板与机具板的中央侧部分。因此，一般会采用后述的构造：通过使多个卡合具往径方向外侧移动，而从解除锁定位置切换至锁定位置。

在专利文献1的机械臂连结装置，用以将加压空气从主板侧供给至机具板侧的配管构件是设置成往主板与机具板的外径侧突出状。

而在专利文献2的机械臂连结装置，在第一单元(主板)的下表面是连结有第二单元(机具板)，电缆线或电源缆线是设置成从第二单元的外周面的多个部位往外径侧突出的状态。

而在专利文献3的机械臂连结装置，则是采用滚珠式锁定机构，为了降低连接钢球的部位的接面压，是采用了将钢球容纳在钢球容纳槽的构成。

现有技术文献

专利文献1：日本专利特开2009-23050号公报

专利文献2：日本专利特开2015-213964号公报

专利文献3：国际公开WO2004/113031号公报

发明内容

发明所欲解决的课题

因为将所述流体压力缸配置在主板与机具板的中央侧部分，所以会难以确保在主板与机具板的中央侧部分配置流体压力供给管或电缆线的空间，多半是将该些流体压力供给排出配管或电缆线配置在主板与机具板的靠近外周部位或外周外侧空间。

在专利文献1、2的机械臂连结装置中，因为配管或电缆线突出至主板或机具板的外径侧，所以难以正确地决定机械臂连结装置的外形尺寸，在校正时会有配管或电缆线造成阻碍、容易损伤配管或电缆线等的问题。

在专利文献3的机械臂连结装置中，为了降低滚珠式锁定机构中连接钢球的部位的接面压，是采用了将钢球容纳在容纳槽的构成，因此会有要在容纳槽的沟槽加工上花费成本的问题。

本发明的目的在于，提供一种机械臂连结装置，可将流体压力供给配管或电缆线等配置在主板与机具板的中央侧部分且不会往主板与机具板的外周外侧突出。

解决课题的技术方案

第1形态的机械臂连结装置是具有以下构件的机械臂连结装置：主板，装配在机械臂的前端部；机具板，可连结所述主板并附设有机具；以及锁定机构，将机具板连结至主板并可解除连结；其特征在于，所述锁定机构具备：卡合凹部，在所述主板的下端侧部分形成为下端开放状；卡合凸部，形成在所述机具板的上端侧部分并可插入所述卡合凹部；多个卡合具，装设在所述卡合凹部的外周壁部，且可切换成与卡合部卡合的锁定位置及不卡合的解除锁定位置，所述卡合部是形成在所述卡合凸部；以及流体压力缸，形成在所述主板，并可将多个卡合具从解除锁定位置切换至锁定位置；其中，在比所述主板中的所述多个卡合具及流体压力缸还靠近内径侧处，对所述流体压力缸配置至少1条供给排出流体压力的流体压力通路。

若根据上述构成，则能将对所述流体压力缸供给排出流体压力的至少1条流体压力通路配置在比所述多个卡合具与流体压力缸还靠近内径侧处，且能以不突出至主板的外周外侧的方式配设。

第2形态的机械臂连结装置的特征在于，在第1形态的发明中，所述流体压力缸是由环状流体压力缸所组成，所述环状流体压力缸通过使多个卡合具往径方向内侧移动，而将多个卡合具从解除锁定位置切换至锁定位置。

若根据上述构成，则因为是以环状流体压力缸构成所述流体压力缸，所以能通过使多个卡合具往径方向内侧移动，而将多个卡合具从解除锁定位置切换至锁定位置。而且，还能在环状流体压力缸的中心侧空间确保配置流体压力通路或导电线的空间。

第3形态的机械臂连结装置的特征在于，在第1或第2形态的发明中，在比所述多个卡合具及流体压力缸还靠近内径侧处，配置有1条或多条可将流体压力从机械臂侧供给至机具侧的流体压力供给排出路径。

若根据上述构成，则能将1条或多条流体压力供给排出路径配置在比所述多个卡合具及流体压力缸还靠近内径侧处，且能以不突出至主板或机具板的外周外侧的方式配设。

第4形态的机械臂连结装置的特征在于，在第1或第2形态的发明中，在比所述多个卡合具及流体压力缸还靠近内径侧处，配置有1条或多条用以在机械臂侧与机具侧之间传送接收电力或电子信号的导电线。

若根据上述构成，则能将1条或多条导电线配置在比所述多个卡合具及流体压力缸还靠近内径侧处，且能以不突出至主板或机具板的外周外侧的方式配设。

第5形态的机械臂连结装置的特征在于，在第2形态的发明中，所述卡合具是由钢球所组成，在所述卡合凹部的外周壁部形成有环状缝隙，所述环状缝隙可将多个钢球在圆周方向紧密排列并容纳，且是通过使一对环状的锥形面相对而形成，所述环状缝隙是由所述外周壁部本体与分割外周壁部的前端侧部分的前端侧分割构件所形成。

若根据上述构成，则因为将多个钢球环状地配置，并使多个钢球紧密排列在圆周方向，所以钢球的数量变多，与钢球接触的接触面的接面压也会变小，故能将多个钢球在圆周方向紧密排列并容纳在由一对环状的锥形面相对所形成的环状缝隙。因为无需为了降低与钢球接触的接触面的接面压而形成容纳槽，所以可降低制作费用。

第6形态的机械臂连结装置的特征在于，在第5形态的发明中，所述流体压力缸是形成在所述主板的靠近外周部位，所述多个钢球是配置在所述主板的靠近外周部位。

若根据上述构成，则因为所述流体压力缸是环状流体压力缸且形成在主板的靠近外周部位，所以能增大流体压力缸的受压面积并加强流体压力缸的驱动力。由于将多个钢球配置在所述主板的靠近外周部位，因此能增加钢球的数量并降低承受钢球的部位的接面压。

第7形态的机械臂连结装置的特征在于，在第3形态的发明中，所述流体压力供给排出路径具有：第一通路，形成在主板内；第二通路，形成在机具板内；以及连结机构，可连接所述第一、第二通路。

若根据上述构成，则在连接机械臂连结装置时，能通过连结机构而连接第一、第二通路。

第8形态的机械臂连结装置的特征在于，在第4形态的发明中，所述导电线具备连接件，所述连接件是在通过所述锁定机构将所述机具板连结至所述主板时进行电性连接。

若根据上述构成，则在连接机械臂连结装置时，能通过连接件而连接导电线。

发明效果

若根据本申请的发明，则能得到如所述般的各种效果。

附图说明

图1为本发明实施方式的机械臂连结装置的纵向剖面图。

图2为机械臂连结装置的横向剖面图。

图3为机械臂连结装置(解除锁定状态)的纵向剖面图。

图4为机械臂连结装置(锁定状态)的纵向剖面图。

图5为流体压力供给排出路径的主要部位放大剖面图。

图6为实施方式2的机械臂连结装置的纵向剖面图。

具体实施方式

接着，针对用以实施本发明的实施方式，基于附图进行说明。

如图1～图5所示，机械臂连结装置1具有：主板3，装配在机械臂2的前端部；机具板4，可连结所述主板3并附设有机具；以及锁定机构6，将机具板4连结至主板3并可解除连结。

主板3具备：环状构件11，具有预定的厚度且在中心侧部分形成有圆筒状的贯通孔8；以及圆环构件12，围绕所述环状构件11的外周侧。

圆环构件12具有：圆环壁12a，具有外周面；以及环状板12b，与所述圆环壁12a一体成型。环状板12b是配设在主板3的外周侧部分的上端侧，而环状板12b的外周端部与圆环壁12a的上端部是一体地形成。

环状构件11与圆环构件12通过例如6根螺栓13而固定在机械臂2的前端面(下端面)，所述螺栓13是插通环状构件11的外径侧部位与环状板12b的内径侧部位。

在环状构件11的下端侧部分形成有下端开放状的圆形的卡合凹部3a，比所述卡合凹部3a的外周壁部15中的外周壁部本体15a还下方的前端侧部分为前端侧分割构件11a，所述前端侧分割构件11a具有外周壁部下端部15b、水平壁部以及外径侧纵壁部。所述外周壁部15是位在主板3的靠近外周部位。在外周壁部本体15a与外周壁部下端部15b之间，形成有容纳并保持多个钢球16的环状缝隙17，前端侧分割构件11a是通过从上方插通圆环壁12a的例如6根螺栓18而固定在圆环壁12a。

机具板4是由预定的厚度的圆板构件所形成，并在中心侧部分形成有圆筒状的贯通孔9，在机具板4的上端侧部分则形成有可从下方插入卡合凹部3a的卡合凸部4a，在机具板4的外径侧部分则形成有可抵接前端侧分割构件11a的下表面的突缘部4b，所述突缘部4b是通过例如6根螺栓19而固定在机具保持构件5的上表面，所述机具保持构件5固定在机具板4的下表面。在卡合凸部4a的上端部分形成有往外径侧突出的环状卡合部4c。

锁定机构6具备：卡合凹部3a；卡合凸部4a；多个钢球16(相当于卡合具)，装设在卡合凹部3a的外周壁部15，且可切换成卡合环状卡合部4c的锁定位置与不卡合环状卡合部4c的解除锁定位置；以及流体压力缸20，是形成在主板3的流体压力缸20，并可将多个钢球16在解除锁定位置与锁定位置之间进行切换。

所述流体压力缸20由环状流体压力缸所组成，所述环状流体压力缸是通过使多个钢球16往径方向内侧移动，而从解除锁定位置切换至锁定位置。

所述流体压力缸20形成在主板3的靠近外周部位。所述流体压力缸20具有：环状的气缸孔21；环状的活塞构件22；锁定用流体室21a；解除锁定用流体室21b；以及说明书后述的2条流体压力通路23、24。

气缸孔21是以主板3的环状构件11与圆环构件12而形成为剖面L形。活塞构件22具有：环状的活塞部22a；以及环状的杆部22b，从所述活塞部22a的外径侧部分的下端往下方延伸。在活塞构件22的内周部装设有2个密封构件a、b，而在活塞构件22的外周部则装设有1个密封构件c。

在杆部22b的下端部分的内周面形成有越往下方推移则程径越大的环状弯曲面22c，当将活塞构件22往下方驱动，则环状弯曲面22c会将多个钢球16从外径侧的解除锁定位置推动至内径侧的锁定位置。

本发明可将多个钢球16在圆周方向紧密排列并容纳于形成在卡合凹部3a的外周壁部15的环状缝隙17。环状缝隙17是使外周壁部本体15a的下端的环状锥形面17a与外周壁部下端部15b的上端的环状锥形面17b上下相对而形成。此外，所述环状锥形面17a是以越往内径侧越低的方式倾斜，所述环状锥形面17b是以越往内径侧越高的方式倾斜，从而形成为钢球16不会从环状缝隙17往内径侧脱落。

如图3所示，在将流体压力填充至解除锁定用流体室21b而使活塞构件22上升的解除锁定状态时，流体压力缸20的活塞构件22是位在上限位置，而多个钢球16是位在外径侧最外侧，而不会从外周壁部15的内周面往内径侧突出。如图4所示，在将流体压力填充至锁定用流体室21a而使活塞构件22下降的锁定状态时，多个钢球16会被杆部22b的环状弯曲面22c推动至内径侧最内侧，且会比外周壁部15的内周面还靠近内径侧而部分地突出，并卡合环状卡合部4c的朝下倾斜面，而使所述机械臂连结装置1成为连结状态。

接着，说明对所述流体压力缸20进行流体压力的供给排出的2条流体压力通路23、24。如图3、4所示，在机械臂2的内部的中心侧部分形成有直径比贯通孔8还大的中空孔7。

第一流体压力通路23具有：管材23a，被引导设置在中空孔7内且连接流体压力供给源；管道接头23b，连接于所述管材23a的下端且螺合连接于环状构件11的螺丝孔；以及细径通路23c，以将螺丝孔与锁定用流体室21a连接的方式形成在环状构件11。

第二流体压力通路24具有：管材24a，被引导设置在中空孔7内且连接流体压力供给源；管道接头24b，连接于所述管材24a的下端且螺合连接于环状构件11的螺丝孔；以及细径通路24c，以将螺丝孔与解除锁定用流体室21b连接的方式形成在环状构件11。因为流体压力缸20是环状流体压力缸，所以第一、第二流体压力通路23、24能配置在比主板3中的多个钢球16及流体压力缸20还靠进内径侧的位置。

接着，基于图1，针对可将流体压力从机械臂侧供给至机具侧的2条相同构造的流体压力供给排出路径25进行说明。此外，本发明并非限定为2条流体压力供给排出路径25，可设置1条流体压力供给排出路径25，亦可设置3条以上流体压力供给排出路径25。

流体压力供给排出路径25具备：管材26，被引导设置在机械臂2内的中空孔7内且连接流体压力供给源；管道接头27，连接于所述管材26的下端；第一通路28，形成在主板3内且连接于管道接头27；第二通路30，形成在机具板4内；连结机构29，设置在第一通路28之中并可连接第一、第二通路28、30；管材32，被引导设置在机具保持构件5内的中空孔10内；以及管道接头31，连接于所述管材32的上端且连接第二通路30。

所述连结机构29具备：弹簧容纳孔29a；压缩弹簧29b，容纳在弹簧容纳孔29a中；圆筒孔29c，从弹簧容纳孔29a往下方延伸；以及可动件29d，可动地装设在所述圆筒孔29c，并通过压缩弹簧29b而被赋予往下方的势能，且在中心部具有细径通路29e。

在所述可动件29d的上部的外周与下端部则装设有密封构件d、e。可动件29d是通过装设在其中段部的外周部的固定轮29f而不会从圆筒孔29c脱落。在已连接机械臂连结装置1时，可动件29d是抵接机具板4的上表面，而第一通路28的下端是以流体不外漏的密封状态连接第二通路30的上端。

现针对以上说明的机械臂连结装置1的作用与功效进行说明。

因为将对流体压力缸20进行流体压的供给排出的2条流体压通路23、24配置在比多个钢球16与流体压力缸20还靠近内径侧处，所以流体压通路23、24能以不突出至主板3的外周外侧的方式进行配设。

因为是以环状流体压力缸构成流体压力缸20，所以能通过使多个钢球16往径方向内侧移动，而从解除锁定位置切换至锁定位置。而且，还能在环状流体压力缸20的中心侧空间确保配置流体压力供给通路或导电线的空间。

因为将2条流体压力供给排出路径25配置在比多个钢球16与流体压力缸20还靠近内径侧处，所以2条流体压力供给排出路径25能以不突出至主板3或机具板4的外周外侧的方式进行配设。

因为将多个钢球16环状地配置在环状缝隙17，并使多个钢球16紧密排列在圆周方向，所以钢球16的数量变多，接触钢球16的接触面的接面压也会变小，故能将多个钢球16紧密排列在圆周方向并收纳在由一对环状的锥形面17a、17b相对所形成的环状缝隙17。因为无需为了降低与钢球16接触的接触面的接面压而形成容纳槽，所以可降低制作费用。

因为流体压力缸20是环状流体压力缸，所以能将流体压力缸20配置在主板3的靠近外周部位，且能将多个钢球16配置在主板3的靠近外周部位。

所述流体压力供给排出路径25具有：第一通路28，形成在主板3内；第二通路30，形成在机具板4内；以及连结机构29，可连接第一、第二通路28、30；所述流体压力供给排出路径25在连接机械臂连结装置1时，能通过连结机构29而连接第一、第二通路28、30。

接着，针对变化的实施方式的机械臂连结装置1A进行说明。

但是，对于与所述实施方式相同的构成要素则标注相同的附图标记并省略其说明，仅针对相异的构成要素进行说明。

如图6所示，导电线束40配置在比多个钢球16及流体压力缸20还靠近内径侧处；所述导电线束40是将用以在机械臂侧与机具侧之间传送接收电力或电子信号的多条导电线捆束而成。

所述导电线束40具有：第一导电线41，配设在中空孔7与主板3内的贯通孔8内；第二导电线42，配设在机具板4内的贯通孔9与机具保持构件5内的中空孔10内；以及连接件43，在通过锁定机构6将机具板4连结至主板3时连接第一、第二导电线41、42。

所述连接件43具有：公侧连接件43a，位置限制在突出于环状构件11的贯通孔8的突缘部11f；以及母侧连接件43b，位置限制在突出于机具板4的贯通孔9的突缘部4f。在连接机械臂连结装置1A时，能通过连接件43而连接第一、第二导电线41、42。

此外，在此机械臂连结装置1A还变更了所述流体压力缸20。此流体压力缸20A省略了锁定用流体室而变更为大气开放室21c。在活塞部22a形成上端对大气开放室21c开放的环状沟45，于此环状沟45装设压缩弹簧46，以此压缩弹簧46的弹性力可将锁定机构6A保持在锁定状态。另外，此流体压力缸20A构成为通过对解除锁定用流体室21b供给流体压力而切换成解除锁定状态。

上述压缩弹簧46可由1个线圈弹簧所构成，又，亦可由多个线圈弹簧所构成。

因为是以压缩弹簧46的弹性力来保持锁定状态，所以即使发生流体压力的外漏，仍可保持机械臂连结装置1A的连结状态。

现针对将所述实施方式做部分变化的例子进行说明。

(1)作为流体压力缸，虽然期望是以加压空气进行驱动的形式的气缸，但亦可采用以油压(压缩油)进行驱动的形式的油压气缸。

(2)可一体地形成外周壁部15来取代所述外周壁部15的外周壁部下端部15b，并在所述外周壁部15以适当间隔形成多个钢球保持孔，并将钢球16可动地装设在该些钢球保持孔，所述钢球保持孔是由朝向水平方向的锥形孔所形成。

(3)可采用滚轮或滚子来取代所述钢球16，又，亦可采用转动凸轮或转动爪。

(4)除此之外，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神下，可对所述实施方式以施加各种变化的方式来实施，而本发明亦包含该些施加变化的实施方式。

附图标记说明

1、1A 机械臂连结装置

2 机械臂

3 主板

3a 卡合凹部

4 机具板

4a 卡合凸部

4c 环状卡合部

6、6A 锁定机构

11a 前端侧分割构件

15 外周壁部

15a 外周壁部本体

15b 外周壁部下端部

16 钢球(卡合具)

17 环状缝隙

17a、17b 环状锥形面

20、20A 流体压力缸

23、24 流体压力通路

25 流体压力供给排出路径

28 第一通路

29 连结机构

30 第二通路

41、42 第一、第二导电线

43 连接件

Claims (8)

1.一种机械臂连结装置，具有：主板，装配在机械臂的前端部；机具板，可连结所述主板并附设有机具；以及锁定机构，将机具板连结至主板并可解除连结；其特征在于，

所述锁定机构具备：

卡合凹部，在所述主板的下端侧部分形成为下端开放状；

卡合凸部，形成在所述机具板的上端侧部分并可插入所述卡合凹部；

多个卡合具，装设在所述卡合凹部的外周壁部，且可切换成与卡合部卡合的锁定位置及不卡合的解除锁定位置，所述卡合部是形成在所述卡合凸部；以及

流体压力缸，形成在所述主板，并可将多个卡合具从解除锁定位置切换至锁定位置；

其中，在比所述主板中的所述多个卡合具及流体压力缸还靠近内径侧处，对所述流体压力缸配置至少1条供给排出流体压力的流体压力通路。

2.根据权利要求1所述的机械臂连结装置，其特征在于，

所述流体压力缸是由环状流体压力缸所组成，所述环状流体压力缸通过使多个卡合具往径方向内侧移动，而将多个卡合具从解除锁定位置切换至锁定位置。

3.根据权利要求1或2所述的机械臂连结装置，其特征在于，

在比所述多个卡合具及流体压力缸还靠近内径侧处，配置有1条或多条可将流体压力从机械臂侧供给至机具侧的体压力供给排出路径。

4.根据权利要求1或2所述的机械臂连结装置，其特征在于，

在比所述多个卡合具及流体压力缸还靠近内径侧处，配置有1条或多条用以在机械臂侧与机具侧之间传送接收电力或电子信号的导电线。

5.根据权利要求2所述的机械臂连结装置，其特征在于，

所述卡合具是由钢球所组成，

在所述卡合凹部的外周壁部形成有环状缝隙，所述环状缝隙可将多个钢球在圆周方向紧密排列并容纳，且是通过使一对环状的锥形面相对而形成，

所述环状缝隙是由外周壁部本体与分割外周壁部的前端侧部分的前端侧分割构件所形成。

6.根据权利要求5所述的机械臂连结装置，其特征在于，

所述流体压力缸是形成在所述主板的靠近外周部位，

所述多个钢球是配置在所述主板的靠近外周部位。

7.根据权利要求3所述的机械臂连结装置，其特征在于，所述流体压力供给排出路径具有：

第一通路，形成在主板内；

第二通路，形成在机具板内；以及

连结机构，可连接所述第一、第二通路。

8.根据权利要求4所述的机械臂连结装置，其特征在于，

所述导电线具备连接件，所述连接件是在通过所述锁定机构将所述机具板连结至所述主板时进行电性连接。

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