CN114585818B - 连结装置 - Google Patents

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Abstract

在托盘(P)的侧壁面安装有基板(21)。从该基板(21)突出设置的连结杆(22)能够沿着该基板(21)的表面(21a)移动。在安装于机器人臂(R)的壳体(1)形成有插通孔(18)，在该插通孔(18)插入连结杆(22)。从上述基板(21)突出设置有与上述连结杆(22)的轴向平行的两个销(23)、(24)。该销(23)、(24)插入壳体(1)的支承孔(19)、(20)。

Description

连结装置
技术领域
本发明涉及一种将第二部件能够装卸地连结于第一部件的装置。
背景技术
以往，在这种将第二部件能够装卸地连结于第一部件的装置中，存在专利文献1(日本特开2014-092180号公报)所记载的装置。其以往技术如下那样地构成。
以往的连结装置是将从连结对象物的下表面向下方突出设置的连结杆能够装卸地连结于连结装置的壳体的装置。筒状的引导套筒以能够向左右方向移动并且向上下方向(轴向)的移动被限制的方式插入到该壳体的缸孔内。多个卡合球能够向筒孔的半径方向移动地插入该引导套筒的筒壁。该引导套筒的筒孔与形成在壳体的上壁的引导孔连通。筒状的切换套筒能够向所述半径方向移动地外嵌在该引导套筒的外侧。在该切换套筒的内周壁，形成有将卡合球向半径方向的内侧推出的楔面。使该切换套筒向上下方向移动的活塞以密封状能够向上下方向移动地插入该切换套筒的外周面与壳体的缸孔之间。而且，在连结装置对连结杆进行连结时，将连结杆从引导孔插入引导套筒的筒孔后，使活塞向下方移动。于是，切换套筒使卡合球向半径方向的内侧移动，使卡合球与形成在连结杆的末端部的卡止部卡合。由此，连结装置对连结杆进行连结。
在先技术文件
专利文献
专利文献1：日本特开2014-092180号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述以往的连结装置中，即使连结杆的轴心相对于引导孔的轴心偏心，引导套筒和切换套筒也能够相对于活塞向半径方向移动而消除偏心，在这一点上是优异的。并没有设想到将这样的以往的连结装置横向设置于第一部件的侧壁等在由包括连结杆在内的连结对象物(重物)的自重产生的应力通过连结杆作用于连结装置的状况下使用的情况。假设在横置状态下使用连结装置的情况下，作用有由该连结对象物产生的载荷的连结杆在切换套筒的筒孔内向一个方向强力地推压引导套筒、卡合球或使引导套筒、卡合球旋转。由此，在多个卡合球中的一部分卡合球与杆的卡止部之间产生间隙，载荷仅作用于多个卡合球中的其它的卡合球。其结果，将活塞的驱动力经由卡合球传递到连结杆的力减弱。
本发明的目的在于，提供一种即使外力沿与轴心交叉的方向作用于连结装置，也能够强力地连结的连结装置。
用于解决课题的方案
为了实现上述目的，本发明例如如图1至图5所示，将第一部件R和第二部件P能够装卸地连结的连结装置如下那样地构成。
在安装于所述第一缸体R的壳体1上形成有缸孔2。输出构件5以能够沿轴向移动的方式插入到所述缸孔2中。能够在所述缸孔2的半径方向上移动的多个卡合构件16、38被支承在所述壳体1或所述输出构件5上。该卡合构件16、38通过所述输出构件5向所述轴向的移动而向所述半径方向的内方移动。插通孔18在所述壳体1的末端面开口。至少一个支承孔19、20以与所述插通孔18的轴向平行的方式形成在壳体1上。从安装在所述第二部件P的侧壁面上的基板21突出设置的连结杆22能够沿着该基板21的表面21a移动。该连结杆22能够插入所述插通孔18。在所述连结杆22的外周壁上沿周向形成能够与所述卡合构件16、38抵接的卡止部34。至少一个支承构件23、24以与所述连结杆22的轴向平行的方式从所述基板21突出设置。该支承构件23、24插入到所述支承孔19、20中。
上述本发明具有以下的作用效果。
从所述连结装置的基板突出设置有支承构件，并且连结杆以能够沿着基板的表面移动的方式突出设置。因此，例如，当连结装置例如在横置状态下被使用的情况下，由第二部件的自重引起的铅垂向下的载荷等由支承构件承受，并且连结杆沿着基板的表面移动，从而不作用在连结杆上。其结果是，即使在某些外力作用于第二部件的情况下，也能够将输出构件的驱动力经由球可靠地传递至连结杆。
所述连结装置优选具备下述(1)至(5)的结构。
(1)例如，如图1至图4所示，筒状的支承构件14从所述壳体1的末端壁1b朝向所述轴向的基端侧突出设置在所述缸孔2内。在所述支承构件14的筒壁上沿所述缸孔2的半径方向贯穿有引导孔15。所述卡合构件16能够向所述半径方向移动地插入所述引导孔15。能够与所述卡合构件16抵接的楔部17形成在所述输出构件5的内周壁上。由所述支承构件14的筒孔构成的所述插通孔18在所述壳体1的末端面开口。
根据该结构，能够将输出构件的驱动力经由球可靠地传递至连结杆。
(2)例如，如图5所示，所述输出构件5的一部分形成为筒状，在所述输出构件5的筒壁上，引导孔37沿所述缸孔2的半径方向贯穿。所述卡合构件38能够向所述半径方向移动地插入所述引导孔37中。能够与所述卡合构件38抵接的楔部39形成在所述缸孔2的内周壁上。
根据该结构，能够将输出构件的驱动力经由球可靠地传递至连结杆。
(3)例如，如图1至图5所示，所述支承构件23、24具有将所述连结杆22夹在中间而分别从所述基板21突出设置的第一支承构件23和第二支承构件24。所述支承孔19、20具有供所述第一支承构件23插入的孔形状为圆形的第一支承孔19和供所述第二支承构件24插入的孔形状为圆形的第二支承孔20。所述第一支承件23的外周壁形成为圆柱状，所述第二支承件24在与连结所述第一支承件23和所述第二支承件24的方向交叉的方向上，在圆柱状的外周壁的两侧设置有突起部24a。
根据该结构，即使在第一支承孔与第二支承孔之间的间距尺寸和第一支承构件与第二支承构件之间的间距尺寸之间存在误差的情况下，第二支承构件也能够在第二支承孔内沿连结第一支承构件和第二支承构件的方向移动。另外，在以横置状态使用连结装置的情况下，作用于第二部件的铅垂方向的载荷经由所述突起部和第二支承孔而被第一部件承受。
(4)所述支承构件23、24具有将所述连结杆22夹在中间而分别从所述基板21突出设置的第一支承构件23和第二支承构件24。所述支承孔19、20具有供所述第一支承构件23插入的孔形状为圆形的第一支承孔19和供所述第二支承构件24插入的孔形状为圆形的第二支承孔20。所述第一支承构件23的外周壁形成为圆柱状。所述第二支承件24形成为与连结所述第一支承件23和所述第二支承件24的方向交叉的方向为长轴的跑道柱状。
根据该结构，即使在第一支承孔与第二支承孔之间的间距尺寸和第一支承构件与第二支承构件之间的间距尺寸之间存在误差的情况下，第二支承构件也能够在第二支承孔内沿连结第一支承构件和第二支承构件的方向移动。另外，在横置状态下使用连结装置的情况下，作用于第二部件的铅垂方向的载荷经由跑道柱状的第二支承构件和第二支承孔由第一部件承受。
(5)所述支承构件23、24具有将所述连结杆22夹在中间而分别从所述基板21突出设置的第一支承构件23和第二支承构件24。所述支承孔19、20具有供所述第一支承构件23插入的孔形状为圆形的第一支承孔19和供所述第二支承构件24插入且以连结所述第一支承孔19和第二支承孔20的方向为长轴的长孔形状的第二支承孔20。所述第一支承构件23及所述第二支承构件24的外周壁均形成为圆柱状。
根据该结构，即使在第一支承孔与第二支承孔之间的间距尺寸和第一支承构件与第二支承构件之间的间距尺寸之间存在误差的情况下，第二支承构件也能够在第二支承孔内沿连结第一支承孔和第二支承孔的方向移动。另外，在横置状态下使用连结装置的情况下，作用于第二部件的铅垂方向的载荷经由第二支承构件和跑道形状的第二支承孔而由第一部件承受。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种即使外力沿与轴心交叉的方向作用于连结装置也能够强力地连结的连结装置。
附图说明
图1表示是本发明的第一实施方式、且表示机器人臂和托盘脱离的状态的俯视的剖视图(俯视剖视图)。
图2是表示上述连结装置的释放状态的俯视的剖视图(俯视剖视图)，是类似于图1的图。
图3是表示上述连结装置的锁定状态的俯视的剖视图(俯视剖视图)，是类似于图1的图。
图4是图3中的3A-3A的向视剖视图，且是对连结装置的一部分进行正面观察而得到的图。
图5表示本发明的第二实施方式，是类似于图3的图。
具体实施方式
图1至图3表示本发明的第一实施方式。在该实施方式中，例示了安装在多关节机器人的机器人臂R的末端部的连结装置。该连结装置是使托盘P能够装卸地连结于机器人臂R的末端部的装置。首先，根据图1说明连结装置的构造。另外，以下说明中的左右方向是图中的左右方向。
连结装置的壳体1沿左右方向安装在上述机器人臂R(第一部件)的左端部(末端部)。在该壳体1内沿左右方向形成有缸孔2。该缸孔2具有从右侧依次形成的大径孔3和小径孔4。输出构件5的活塞部6以密封状能够沿左右方向移动地插入大径孔3。输出构件5的操作部7以密封状态插入小径孔4。在输出构件5的右侧形成有锁定室8，并且在大径孔3与操作部7之间形成有释放室9。在壳体1上形成有相对于锁定室8供给及排出压缩空气的供排路10。另外，在壳体1上形成有相对于释放室9供给及排出压缩空气的另一供排路11。在该输出构件5的右部形成安装孔12，在该安装孔12中安装有保持弹簧13。该保持弹簧13相对于壳体1的右壁(基端壁)1a对输出构件5向左方施力。
在上述连结装置中，筒状的支承构件14从壳体1的左壁(末端壁)1b向右方突出设置在缸孔2内。在该支承构件14的筒壁上，以朝向半径方向贯穿的方式形成有三个引导孔15(在图1至图3中，示出三个引导孔中的一个引导孔15)。球(卡合构件)16能够沿径向移动地插入到各引导孔15中。另外，输出构件5的操作部7的内周面形成为随着朝向缸孔2的轴向的左方而向半径方向的外方扩展。球16能够与形成于输出构件5的内周壁的楔面(楔部)17抵接。
由上述支承构件14的筒孔构成的插通孔18形成于壳体1的左壁1b。插通孔18通过支承构件14的筒孔与缸孔2连通。如图1所示，在隔着插通孔18的两侧，以规定的间隔相对于插通孔18的轴向平行地形成有支承孔19、20。
连结杆22和两个销(支承构件)23、24以平行的方式从安装在上述托盘(第二部件)P的右壁面上的基板21向右方(水平方向)突出设置。在基板21上沿左右方向形成有贯穿孔，在该贯穿孔中插入有连结杆22。该贯穿孔具有从左侧依次形成的大径孔26和直径小于该大径孔26的小径孔27。另外，连结杆22具有从左方依次形成的基端部28和末端部29。该基端部28具有插入到贯穿孔的大径孔26中的大径部30和插入到贯穿孔的小径孔27中的小径部31。在此，大径孔26的直径尺寸设定得比大径部30的直径尺寸大，小径孔27的直径尺寸设定得比小径部31的直径尺寸大。并且，小径孔27的直径尺寸设定得比大径部30的直径尺寸小。因此，连结杆22能够沿着基板21的右表面(表面)21a移动，并且不会从贯穿孔向右侧脱出。另外，小径孔27的深度尺寸比小径部31的左右方向的尺寸稍大嵌合间隙的程度。因此，小径孔27的周壁被末端部29的左端面和大径部30的右端面夹持。
上述销23、24隔着连结杆22在其两侧以与该连结杆22的轴向平行的方式向右方(水平方向)突出设置，并从基板21的左侧被螺纹固定。各销23、24的突出长度设定得比连结杆22短。该销23、24的末端部形成为球面状。
该销23(第一支承构件)的外周壁形成为圆柱状，隔开嵌合间隙地插入支承孔19(第一支承孔)。与此相对，如图4所示，销24(第二支承构件)在外周壁的上部和下部沿该销24的半径方向突出设置有突起部24a，在这两个突起部24a之间形成有避让部24b。即，销24在与连结销23和销24的方向交叉的方向(在本实施方式中为正交的方向)上，在圆柱状的外周壁的两侧设置有突起部24a。支承孔19、20均是孔形状(孔的截面形状)为圆形的孔。因此，即使在支承孔19与支承孔20之间的间距尺寸和销23与销24之间的间距尺寸之间存在误差的情况下，销24也能够在支承孔20内沿水平方向移动。另外，作用于第二部件P的铅垂方向的载荷经由突起部24a和支承孔20而被第一部件R承受。
另外，也可以代替在销24的外周壁设置突起部24a和避让部24b，而将销24形成为以与连结销23和销24的方向交叉的方向(例如正交的方向)为长轴的跑道柱状。跑道(跑道形状)包括椭圆形状、长圆形状和卵形状。所谓跑道柱状是指截面为椭圆形状、长圆形状或者卵形状的柱状。在该情况下，销23与上述相同，其外周壁形成圆柱状。支承孔19、20也均为孔形状(孔的截面形状)为圆形的孔。
此外，也可以将销24与销23相同地形成为圆柱状，并且将支承孔20形成为连结支承孔19和支承孔20的方向为长轴的长孔形状的孔(横长的孔)。在该情况下，支承孔19与上述相同，形成为孔形状(孔的截面形状)为圆形的孔。
上述连结杆22能够插入插通孔18。另外，销23能够插入支承孔19，并且销24能够插入支承孔20。在该连结杆22的外周壁上沿周向形成有卡止槽33。在该卡止槽33的周壁上，卡止部34以随着朝向左方而接近连结杆22的轴心(直径变小)的方式形成，球16能够与该卡止部34卡合。
上述连结装置如图1至图3所示，如下那样地进行动作。
在图1所示的连结装置的初始状态(释放状态)下，从锁定室8排出压缩空气，并且向释放室9供给压缩空气。因此，与释放室9的压缩空气的压力相当的向右方的按压力以克服保持弹簧13的作用力而使输出构件5向右方移动的方式作用于输出构件5。因此，允许球16在引导孔15内向半径方向的外方移动。
当使图1的释放状态的机器人臂R向左方移动时，如图2所示，壳体1的插通孔18从右方外嵌于托盘P的连结杆22，并且支承孔19外嵌销23，支承孔20外嵌销24。
在将上述连结装置从图2的释放状态锁定驱动到图3的锁定状态时，排出释放室9的压缩空气，并且向锁定室8供给压缩空气。于是，首先，输出构件5通过锁定室8的压缩空气将输出构件5向左方推动的力与保持弹簧13向左方的作用力的合力而向左方移动。接着，操作部7的楔面17使球16向半径方向的内方移动，该球16与连结杆22的卡止部34抵接。接着，当输出构件5经由球16将连结杆22向右方拉入时，基板21的右表面21a被按压在壳体1的落座面35上。由此，连结装置从图2的释放状态切换到图3的锁定状态。
在将上述连结装置从图3的锁定状态向图2的释放状态进行释放驱动时，将锁定室8的压缩空气排出，并且向释放室9供给压缩空气。于是，首先，释放室9的压缩空气将输出构件5向右方推压的力克服保持弹簧13向左方的作用力而使输出构件5向右方移动。接着，在操作部7的楔面17与球16之间形成间隙，允许该球16向半径方向的外侧移动。由此，连结装置从图3的锁定状态切换到图2的释放状态。
上述实施方式具有以下优点。
在本实施方式的连结装置中，两个销23、24从托盘P的基板21的右表面21a向右方(水平方向)突出设置，并且连结杆22以能够在基板21的右表面21a内(沿着右表面21a)移动的方式向右方突出设置。由此，由托盘P的自重引起的铅垂向下的载荷经由两个销23、24和支承孔19、20支承在壳体1上，在连结杆2上不作用上述铅垂向下的载荷。其结果是，即使在铅垂方向的外力作用于托盘P的情况下，输出构件5的驱动力也能够经由球16可靠地传递至连结杆22。
图5表示本发明的第二实施方式，原则上对与上述实施方式的构成构件相同的构件(或类似的构件)标注相同的参照数字进行说明。
图5的变形例与上述实施方式的不同点如下。
在图5的连结装置中，在活塞部6的左侧形成锁定室8，在活塞部6的右侧形成释放室9。
另外，在筒状的操作部7的筒壁上，以朝向缸孔2的半径方向贯穿的方式形成有四个引导孔37(图5中示出了四个引导孔中的两个引导孔37)。球(卡合构件)38以能够向半径方向移动的方式插入各引导孔37。另外，缸孔2的内周面以随着朝向轴向的左方(末端侧)而向半径方向的外方扩展的方式形成。球38能够与形成于缸孔2的内周壁的楔面(楔部)39抵接。
而且，在缸孔2的左侧邻接地形成有插通孔18。
另外，第二实施方式的连结装置不具备上述第一实施方式的连结装置所具备的安装孔12、保持弹簧13和支承构件14。
上述连结装置如图5所示，如下那样地进行动作。
在上述连结装置的初始状态(释放状态)下，从锁定室8排出压缩空气，并且向释放室9供给压缩空气。因此，与释放室9的压缩空气的压力相当的向左方的按压力以使输出构件5向左方移动的方式作用于输出构件5。因此，允许球16在引导孔15内向半径方向的外方移动。
当使上述机器人臂R向左方移动时，壳体1的插通孔18从右方外嵌于托盘P的连结杆22，并且支承孔19外嵌销23，支承孔20外嵌销24。
在将上述连结装置从释放状态向图5的锁定状态锁定驱动时，排出释放室9的压缩空气，并且向锁定室8供给压缩空气。于是，首先，锁定室8的压缩空气使输出构件5向右方移动。接着，插入到操作部7的引导孔37的球38也相对于缸孔2向右方移动，由此，球38借助缸孔2的楔面39向缸孔2的半径方向的内方移动。该球38与连结杆22的卡止部34抵接。接着，当输出构件5经由球16将连结杆22向右方拉入时，基板21的右表面21a被按压在壳体1的落座面35上。由此，连结装置从释放状态切换到图5的锁定状态。
在将上述连结装置从图5的锁定状态向释放状态进行释放驱动时，将锁定室8的压缩空气排出，并且向释放室9供给压缩空气。于是，首先，释放室9的压缩空气使输出构件5向左方移动。接着，在缸孔2的楔面39与球38之间形成间隙，允许该球38向半径方向的外侧移动。由此，连结装置从图5的锁定状态切换到释放状态。
上述各实施方式能够如下那样地变更。
上述第一部件R也可以代替机器人臂而是其它的搬送装置，也可以是托盘、工件、模具等。另外，第一部件R也可以是工作台等固定台的侧壁。
上述第二部件P也可以代替托盘而是机器人臂、其它的搬送装置。
也可以代替在第一实施方式的连结装置的锁定室8中安装保持弹簧13，而采用在释放室9中安装释放弹簧的结构。另外，也可以代替作为驱动部件的复动式的作动缸而采用单动式的作动缸。此外，也可以使用液压缸、电动致动器来代替例示的空压缸。
也可以代替通过将上述基板21用螺钉固定等方式安装在托板P上，而是用托板P的一部分构成基板2。
此外，当然能够在本领域技术人员能够想到的范围内进行各种变更。
附图标记的说明
R：机器人臂(第一部件)；P：托板(第二部件)；1：壳体；1b：左壁(末端壁)；2：缸孔；5：输出构件；14：支承构件；15：引导孔；16：球(卡合构件)；17：楔面(楔部)；18：插通孔；19：支承孔(第一支承孔)；20：支承孔(第二支承孔)；21：基板；21a：右表面(表面)；22：连结杆；23：销(支承构件、第一支承构件)；24：销(支承构件、第二支承构件)；24a：突起部；37：引导孔；38：球(卡合构件)；39：楔面(楔部)。

Claims (6)

1.一种连结装置，将第一部件(R)与第二部件(P)能够装卸地连结，其特征在于，
该连结装置具备：
缸孔(2)，形成于安装在所述第一部件(R)上的壳体(1)；
输出构件(5)，能够向轴向移动地插入所述缸孔(2)；
多个卡合构件(16、38)，以能够沿所述缸孔(2)的半径方向移动的方式支承于所述壳体(1)或所述输出构件(5)，且通过所述输出构件(5)向所述轴向的移动而向所述半径方向的内方移动；
插通孔(18)，在所述壳体(1)的末端面开口；
至少1个支承孔(19)、(20)，以与所述插通孔(18)的轴向平行的方式形成于所述壳体(1)；
连结杆(22)，从安装在所述第二部件(P)的侧壁面的基板(21)突出设置，并且能够沿该基板(21)的表面(21a)移动，且能够插入所述插通孔(18)；
卡止部(34)，以能够与所述卡合构件(16、38)抵接的方式沿周向形成于所述连结杆(22)的外周壁；以及
至少1个支承构件(23)、(24)，以与所述连结杆(22)的轴向平行的方式从所述基板(21)突出设置，且插入所述支承孔(19)、(20)。
2.根据权利要求1所述的连结装置，其特征在于，
筒状的支承构件(14)从所述壳体(1)的末端壁(1b)朝向所述轴向的基端侧突出设置于所述缸孔(2)内，
引导孔(15)沿所述缸孔(2)的半径方向贯穿于所述筒状的支承构件(14)的筒壁，
所述卡合构件(16)能够向所述半径方向移动地插入所述引导孔(15)，
能够与所述卡合构件(16)抵接的楔部(17)形成于所述输出构件(5)的内周壁，
由所述筒状的支承构件(14)的筒孔构成的所述插通孔(18)在所述壳体(1)的末端面开口。
3.根据权利要求1所述的连结装置，其特征在于，
所述输出构件(5)的一部分被形成为筒状，在所述输出构件(5)的筒壁上沿所述缸孔(2)的半径方向贯穿有引导孔(37)，
所述卡合构件(38)能够向所述半径方向移动地插入所述引导孔(37)，
能够与所述卡合构件(38)抵接的楔部(39)形成于所述缸孔(2)的内周壁。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的连结装置，其特征在于，
所述支承构件(23)、(24)具有将所述连结杆(22)夹在中间而分别从所述基板(21)突出设置的第一支承构件(23)和第二支承构件(24)，
所述支承孔(19)、(20)具有供所述第一支承构件(23)插入的孔形状为圆形的第一支承孔(19)和供所述第二支承构件(24)插入的孔形状为圆形的第二支承孔(20)，
所述第一支承构件(23)的外周壁形成为圆柱状，
所述第二支承构件(24)在与连结所述第一支承构件(23)和所述第二支承构件(24)的方向交叉的方向上，在圆柱状的外周壁的两侧设置有突起部(24a)。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的连结装置，其特征在于，
所述支承构件(23)、(24)具有将所述连结杆(22)夹在中间而分别从所述基板(21)突出设置的第一支承构件(23)和第二支承构件(24)，
所述支承孔(19)、(20)具有供所述第一支承构件(23)插入的孔形状为圆形的第一支承孔(19)和供所述第二支承构件(24)插入的孔形状为圆形的第二支承孔(20)，
所述第一支承构件(23)的外周壁形成为圆柱状，
所述第二支承构件(24)形成为以与连结所述第一支承构件(23)和所述第二支承构件(24)的方向交叉的方向为长轴的跑道柱状。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的连结装置，其特征在于，
所述支承构件(23)、(24)具有将所述连结杆(22)夹在中间而分别从所述基板(21)突出设置的第一支承构件(23)和第二支承构件(24)，
所述支承孔(19)、(20)具有供所述第一支承构件(23)插入的孔形状为圆形的第一支承孔(19)和供所述第二支承构件(24)插入且以连结所述第一支承孔(19)和第二支承孔(20)的方向为长轴的长孔形状的第二支承孔(20)，
所述第一支承构件(23)和所述第二支承构件(24)的外周壁均形成为圆柱状。
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