CN115666880A - 工具更换装置 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于提供一种工具更换装置，即便用于连结母板与工具板的流体的供给停止，也能够抑制所述连结状态变得不充分。本发明的一实施例是一种工具更换装置，包括：工具板，安装工具；以及母板，能够装卸所述工具板，所述母板具有：板本体，形成有气缸室与对所述气缸室供给及排出流体的流通路；以及活塞构件，能够通过所述供给及排出的流体的压力而在所述气缸室内往复移动，所述工具更换装置的特征在于，所述母板具有锁销，所述锁销通过至少一部分突出至所述气缸室而限制所述活塞构件的往复移动。

Description

工具更换装置

技术领域

本发明涉及一种工具更换装置。

背景技术

工具更换装置例如用于将各种工具更换安装至机械臂。此种机械臂用工具更换装置使得一台机器人能够通过工具的更换来进行多个作业，因此可实现机器人的多功能化或安排时间的缩短化，能够有助于多品种少量生产。

作为一例，所述工具更换装置具有被安装在机器人侧的母板(master plate)、以及被安装在工具侧的工具板(tool plate)。所述母板与工具板是以能够通过空气等的流体来装卸的方式而设，通过所述装卸，机器人能够更换为各种工具。

在此种使用流体的工具更换装置中，若在母板与工具板处于连结状态时停止流体的供给，则母板与工具板将无法再维持连结状态，有可能导致工具板掉落等重大事故。作为防止此类事故的对策，设计有包括限制致动器脱离的挡止部(stopper)的自动工具更换装置(参照日本专利实开平6-061486号公报)。

所述公报所记载的自动工具更换装置包括固定板与工具板，固定板具有：致动器，可通过工作流体来相对于工具板进退；以及结合构件，可联动于所述致动器的动作而装卸于所述工具板。在所述致动器的前端侧，呈阶差状地形成有限制所述致动器从所述结合构件脱离的挡止部。并且，在所述工作流体部的供给已停止的情况下，由于所述结合构件限制了所述挡止部，因此能够限制所述致动器从所述结合构件脱出，从而能够防止所述工具板的脱落。

所述自动工具更换装置中，有可能会因某些负载施加至所述工具板导致所述挡止部的阶差越过所述结合构件的前端，从而导致所述工具板脱落。而且，有可能会因反复进行所述固定板与工具板的装卸而导致所述挡止部的阶差变为平滑的面，从而所述结合构件难以限制所述致动器而导致所述工具板脱落。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利实开平6-061486号公报

发明内容

发明所要解决的问题

因此，本发明是有鉴于所述情况而完成，课题在于提供一种工具更换装置，即便用于连结母板与工具板的流体的供给停止，也能够抑制所述连结状态变得不充分。

解决问题的技术手段

本发明的一实施例是一种工具更换装置，包括：工具板，安装工具；以及母板，能够装卸所述工具板，所述母板具有：板本体，形成有气缸室与对所述气缸室供给及排出流体的流通路；以及活塞构件，能够通过所述供给及排出的流体的压力而在所述气缸室内往复移动，所述工具更换装置的特征在于，所述母板具有锁销，所述锁销通过至少一部分突出至所述气缸室而限制所述活塞构件的往复移动。

所述工具更换装置中，通过控制母板的气缸室内的压力，活塞构件进行往复移动，从而进行母板与安装工具的工具板的装卸。所述母板具有限制所述活塞构件的往复移动的锁销，因此能够限制与所述工具板的装卸动作。因此，所述工具更换装置在所述流体的供给停止等而变得无法控制所述气缸室内的压力时，能够抑制母板与工具板变为不充分的连结状态。

可通过所述锁销限制所述活塞构件的往复移动，从而所述母板维持与所述工具板的连结状态。所述锁销对所述活塞构件的往复移动的限制也可为对于所述母板与所述工具板的连结以及分离均进行限制，但优选的是，至少所述母板维持与所述工具板的连结状态。借此，在变得无法控制所述气缸室内的压力时，能够抑制所述工具板从所述母板分离而掉落等。

所述锁销可因所述流体的压力下降而突出至所述气缸室。当所述母板处于与所述工具板的连结状态时，所述气缸室内的所述流体带来的压力下降时，所述活塞构件朝分离所述母板与所述工具板的一侧移动，从而有可能导致所述工具板从所述母板分离而脱落。通过在所述压力下降时所述锁销突出至所述气缸室，从而所述活塞构件的移动受到限制，能够抑制所述工具板从所述母板分离。

所述母板可包含收容所述锁销的壳体，所述壳体具有：销收容室，收容所述锁销；销用流通路，向所述销收容室供给流体；以及弹性构件，向所述气缸室侧按压所述锁销。所述母板具有壳体，所述壳体具有往复移动自如地收容所述锁销的销收容室、用于使所述锁销往复移动的流体的供给路即销用流通路以及弹性构件，由此，能够利用相对较简易的结构来使所述锁销容易且切实地突出至所述气缸室。

可通过对所述销收容室供给流体来限制所述锁销向所述气缸室突出。即，当向所述销收容室的流体供给停止时，所述锁销突出至所述气缸室。借此，在因故障等导致所述流体的供给意外停止的情况下，所述锁销突出至所述气缸室，从而能够抑制所述工具板从所述母板分离。

向所述气缸室供给流体的流体供给装置与向所述销收容室供给流体的流体供给装置可为共同的一个流体供给装置。这样，设为不需要用于使所述锁销工作的驱动装置、机器等的结构，由此，能够设为简易的结构。

发明的效果

如以上所说明的那样，本发明的工具更换装置即便用于连结母板与工具板的流体的供给停止，也能够抑制所述连结状态变得不充分。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的工具更换装置的工具板的连结状态的概略剖面侧视图。

图2是表示图1的工具更换装置的工具板的脱离状态的概略剖面侧视图。

具体实施方式

〈工具更换装置〉

作为本发明的一实施方式的图1、图2的工具更换装置1主要包括：工具板2，安装工具；以及母板3，能够装卸工具板2。工具板2在上表面具有插入凹部21，母板3具有可插入至所述插入凹部21的筒状部31，可装卸地连结所述工具板2。

母板3例如被安装于机械臂(省略图示)，在工具板2安装有工具(省略图示)，母板3与工具板2通过操作而装卸，由此，能够将各种工具(工具板2)更换安装至机械臂。

母板3包括：具有筒状部31的板本体32、被保持于所述板本体32的多个卡止部、以及可往复移动地安装于板本体32的活塞构件33。本实施方式中，作为所述卡止部，使用球34。

在板本体32的内部，形成有气缸室35以及使流体出入所述气缸室35的流通路(省略图示)。具体而言，板本体32具有：由构成气缸室35的内周壁的凹部所形成的第一筒状体32a、以及被固定于所述第一筒状体32a的下部(工具板2侧)的第二筒状体32b。即，所述实施方式中，由第一筒状体32a与第二筒状体32b构成板本体32。另外，第一筒状体32a以及第二筒状体32b是呈大致圆筒状地设置。

所述流通路包含：第一流通路，形成于第一筒状体32a，且被配设在与后述的活塞构件33所连结的工具板2的一侧为相反侧(图上侧)的上侧气缸室35a；以及第二流通路，使夹着活塞构件33而与上侧气缸室35a处于相反侧的下侧气缸室35b的流体出入。所述第一流通路以及第二流通路经由电磁阀(省略图示)而连接于工厂内的流体供给装置(省略图示)。

所述第一流通路通过对上侧气缸室35a供给流体，从而使活塞构件33朝工具板2侧移动，活塞构件33使球34移动至卡止状态侧。此时，所述第二流通路排出下侧气缸室35b的流体。而且，所述第二流通路通过对下侧气缸室35b供给流体，从而使活塞构件33朝母板3侧移动，活塞构件33朝球34的卡止脱离侧移动。此时，所述第一流通路排出上侧气缸室35a的流体。

在第一筒状体32a的下表面，设有安装第二筒状体32b的阶部。第二筒状体32b被固定于所述阶部。第二筒状体32b具有：凸缘部36，嵌接于所述阶部；以及筒状部31，从所述凸缘部36朝下方突出。因此，筒状部31以比第一筒状体32a朝下方突出的方式而设。而且，第二筒状体32b形成有使后述的活塞构件33的杆33a插通的插通孔。另外，第一筒状体32a被安装于机械臂等。

而且，母板3以及工具板2具有在连结状态下彼此抵接的抵接面3a、2a。具体而言，第一筒状体32a的下表面以及凸缘部36的下表面是齐平地设置，在连结状态下抵接于工具板2的上表面2a。即，所述实施方式中，包含第一筒状体32a的下表面以及第二筒状体32b的凸缘部36的下表面的齐平的面成为母板3的抵接面3a，在母板3与工具板2的连结状态下，3a、2a相抵接。

母板3还包括构成气缸室35的上壁(活塞相向壁)的板37。所述板37被固接于第一筒状体32a的上表面。由此，气缸室35被气密地设置。

在筒状部31，沿与筒状部31的轴垂直的方向穿设有保持球34的多个保持孔。所述保持孔可从筒状部31的侧面进出地保持有球34。另外，筒状部31外侧的保持孔的直径被设置为小于球34的直径，以限制球34脱离至筒状部31外侧。

活塞构件33是可通过所述气缸室35的压力而沿着筒状部31的轴向即相对于所述抵接面大致垂直的方向在筒状部31内往复移动地安装于板本体32。通过所述活塞构件33的往复移动，多个球34从筒状部31的侧面进出。

具体而言，活塞构件33具有：杆33a，被插入至第二筒状部31的插通孔；以及凸轮部33b，被固接于突出至筒状部31的杆33a的前端(图的下端)。所述凸轮部33b的侧面抵接于球34，限制球34朝向筒状部31内侧的移动。

所述凸轮部33b在活塞构件33位于上端时，容许球34的外表面比筒状部31的外表面更朝内侧移动，防止球34脱落到筒状部31的内侧。

而且，凸轮部33b的侧面被设为随着朝向图的下方而朝内侧倾斜的倾斜面，通过活塞构件33朝向下方的移动，球34被推出至筒状部31的外侧，可获得球34与被卡止部22的卡止状态。此处，凸轮部33b具有倾斜角不同的两个倾斜面。关于筒状部31的两个倾斜面与筒状部31的轴向所成的角度，图的下方的倾斜面较大，并且上方的倾斜面较小。从活塞构件33位于上端的状态(参照图2)开始，活塞构件33朝下方移动，由此，所述倾斜大的面将球34朝外侧推出，随后，当活塞构件33到达下端时，所述倾斜小的面限制了球34朝向筒状部31内侧的移动(参照图1)。

工具板2具有被卡止部22，所述被卡止部22在将筒状部31插入至插入凹部21的状态下，将多个球34从杆33a的中心轴沿垂直方向朝外侧推出，由此与多个球34接触。即，本实施方式中，卡止部包含通过活塞构件33的往复移动而从筒状部31的侧面可进出地受到保持的多个球34，被卡止部22构成为，在将筒状部31插入至插入凹部21的状态下，被进入的所述球34卡止。

被卡止部22具有顶面22a，所述顶面22a在板本体32的抵接面3a以及工具板2的抵接面2a带有间隙地相向的状态下所述多个球34进入筒状部31外侧时，抵接于至少一个球34。所述顶面22a被设置为，当使抵接的球34进一步朝外侧进入时，抵接面2a、3a彼此抵接。具体而言，顶面22a是以插入凹部21的直径随着从图的上方朝下方而变大的方式倾斜地形成。若更具体地说明，则在筒状部31被插入至插入凹部21且抵接面2a、3a彼此带有规定的间隙而配设的状态下通过活塞构件33的移动而球34朝外侧被推出时，顶面22a与球34抵接，通过从此状态开始将球34进一步朝外侧推出，从而球34沿着顶面22a而移动，相对地，工具板2被拉靠向母板3侧，获得图1所示的工具板2的连结状态。

母板3具有锁销4，所述锁销4通过至少一部分突出至气缸室35的上侧气缸室35a而限制活塞构件33的往复移动。具体而言，在第一筒状体32a，沿与活塞构件33的轴垂直的方向穿设有所述锁销4可进出的销插通孔38。锁销4通过至少一部分从销插通孔38突出而限制气缸室35内的活塞构件33的往复移动。

作为锁销4的形状，并无特别限定，可设为棱柱状、圆柱状等，但优选设为圆柱状。借此，可容易地进行锁销4的成形或销插通孔38的加工。作为锁销4的材质，并无特别限定，可采用铁、铝、不锈钢等。

优选的是，锁销4使至少一部分突出至气缸室35，由此，母板3维持与工具板2的连结状态。换言之，优选的是，通过锁销4突出至气缸室35内，从而使母板3与工具板2变得无法分离。本实施方式中，当活塞构件33朝工具板2侧移动而母板3与工具板2处于连结状态时，锁销4突出至上侧气缸室35a，从而限制活塞构件33的移动以维持母板3与工具板2的连结状态。具体而言，锁销4突出至已移动至工具板2侧的活塞构件33的上部侧，限制活塞构件33朝与工具板2侧为相反侧移动，以使母板3与工具板2变得无法分离。

优选的是，锁销4通过对气缸室35的所述流体的供给停止而突出至气缸室。如上所述，通过对上侧气缸室35a供给流体并排出下侧气缸35b内的流体，从而活塞构件33朝工具板2侧移动而母板3与工具板2成为连结状态。而且，通过排出上侧气缸室35a内的流体并对下侧气缸35b供给流体，从而活塞构件33朝母板3侧移动而母板3与工具板2分离。此处，当在母板3与工具板2处于连结状态时所述流体的供给停止，上侧气缸室35a内的所述流体带来的压力成为规定压力以下时，有可能因工具板2的重量造成活塞构件33相对地朝母板3侧(脱离的一侧)移动而导致工具板2脱落。锁销4在对上侧气缸室35a的所述流体的供给停止而所述压力下降时突出至上侧气缸室35a内，由此来限制活塞构件33朝所述脱离的一侧移动，从而能够抑制工具板2从母板3分离。

优选的是，母板3包含收容锁销4的壳体5，壳体5具有收容锁销4的销收容室51、对销收容室51供给流体的销用流通路52、以及朝所述气缸室侧按压锁销4的弹性构件53。

壳体5既可与母板3一体地形成而设为母板3的一部分，也可将与母板3独立地形成的壳体配设于母板3。在壳体5中，形成有可往复移动地收容锁销4的销收容室51、以及将连接于流体供给装置的开口部与销收容室51予以连通的销用流通路52。而且，壳体5在销收容室51具有弹性构件53，所述弹性构件53与锁销4的往复移动一同伸缩，朝所述气缸室侧按压锁销4。

在锁销4形成为圆柱状的情况下，销收容室51是在壳体5内沿与活塞构件33的轴垂直的方向呈圆筒状地穿设，并利用盖55来密封朝向外侧开口的一端而形成。销收容室51收容锁销4以及后述的弹性构件53。壳体5具有将销收容室51与形成于母板3的销插通孔38予以连通的连通孔54。优选的是，将销插通孔38的直径与连通孔54的直径设为相同而以销插通孔38的内周面与连通孔54的内周面变得齐平的方式形成。而且，优选的是，相对于销插通孔38以及连通孔54的直径而加大销收容室51的直径。即，锁销4优选为突出至气缸室35的一侧的部分(以下称作“前端部”)的直径小，被收容于销收容室51的一侧的部分(以下称作“底部”)的直径大地形成的大致凸状体。借此，能够容易地调整锁销4突出至气缸室35的量(长度)。

优选的是，在锁销4的底部侧的外周面形成凹部4a，在所述凹部4a配设O型环等的密封部件。而且，在锁销4的底部跟销收容室51的侧壁相接的一侧的端面(具有前端部的一侧的端面)，呈圆周状地形成凹部4b，在所述凹部4b配设密封部件。进而，优选的是，在连接孔54的内周面形成凹部，在所述凹部配设密封部件。借此，能够提高销收容室51的密闭性。

销用流通路52将连接于流体供给装置的开口部与销收容室51予以连通。即，销用流通路52的其中一端部朝向壳体5的外侧开口，被用于与所述流体供给装置的连接。销用流通路52的另一端部在销收容室51内开口。销用流通路52的所述另一端部的至少一部分在销收容室51的气缸室35侧的侧壁开口。借此，能够对销用流通路52供给流体而使锁销4朝销收容室51的与气缸室35侧为相反侧(图右侧)移动，以限制锁销4朝前端部的气缸室35突出。

弹性构件53是与锁销4一同被收容于销收容室51中。本实施方式中，弹性构件53被配设在锁销4与盖55之间。作为弹性构件53，只要是伸缩自如且在无负载状态下伸长的构件，则并无特别限定，例如可采用盘簧。当对销收容室51供给所述流体时，弹性构件53被受到压力的锁销4的底部按压而缩小，当所述流体的供给停止时，弹性构件53伸长而朝气缸室35侧推出锁销4。

优选的是，通过对销收容室51供给流体来限制锁销4朝气缸室35突出。即，当对销收容室51的流体供给停止而气缸室35内的压力下降时，锁销4突出至气缸室35。具体而言，当正常进行来自所述流体供给装置的流体供给时，锁销4不会突出至气缸室35，母板3能够自如地进行工具板2的装卸。另一方面，当因所述流体供给装置的问题、所述流体从配设在从所述流体供给装置直至所述工具更换装置为止之间的配管泄漏等的故障导致无法再充分进行销收容室51的流体供给时，锁销4突出至气缸室35，处于连结状态的所述母板3维持与所述工具板2的连结状态而变得无法分离。借此，能够确保无法正常进行所述流体的供给时的安全性。

优选的是，对气缸室35供给流体的流体供给装置与对销收容室51供给流体的流体供给装置是共同的一个流体供给装置。换言之，优选的是，由一个流体供给装置对气缸室35与销收容室51供给流体。借此，能够将使所述工具更换装置工作的系统的结构变得简易。

作为由一个流体供给装置对气缸室35与销收容室51供给流体的结构，例如可设为如下。如上所述，在母板3的板本体32中，包含使上侧气缸室35a的流体出入的第一流通路与使下侧气缸室35b的流体出入的第二流通路，所述第一流通路以及第二流通路经由电磁阀连接于流体供给装置。通过切换所述电磁阀，对所述第一流通路以及第二流通路的其中一者供给流体，从另一者排出流体。活塞构件33通过上侧气缸室35a与下侧气缸室35b的压力差而在气缸室35内往复移动。以下，将从所述流体供给装置直至所述电磁阀为止的流体用配管设为主配管，将从所述电磁阀直至所述第一流通路为止的流体用配管设为第一配管，以及将从所述电磁阀直至所述第二流通路为止的流体用配管设为第二配管。

对销收容室51供给流体的配管(以下称作“销用配管”)的一端在比所述电磁阀更靠上游侧连接于主配管，另一端连接于壳体5的销用流通路52。所述主配管与销用配管的连接未使用电磁阀等而仅为分支。借此，当在母板3与工具板2处于连结状态时，因所述故障导致无法再充分进行对气缸室35的流体供给时，同时也无法再充分进行对销收容室51的流体供给。在对气缸室35的流体供给变得不充分，气缸室35内的压力下降而母板3无法再维持与工具板2的连结状态的同时，锁销4突出至气缸室35而限制活塞构件33的移动。因此，活塞构件33停留在母板3与工具板2连结的位置。这样，能够抑制工具板2从母板3分离。

在配置对气缸室35供给流体的流体供给装置与对销收容室51供给流体的另一流体供给装置的情况下，可构成为，在所述工具更换装置1中配设对气缸室35内的压力进行探测的压力计，当所述压力计的测定值成为规定值以下时，所述另一流体供给装置停止流体的供给。

〈运行方法〉

接下来，对所述工具更换装置的运行方法进行说明。

所述工具更换装置在板本体32的抵接面3a与工具板2的抵接面2a带有间隙而相对的状态下，对上侧气缸室35a供给流体。

当对上侧气缸室35a供给流体时，球34朝筒状部31的外侧移动而按压顶面22a，由此工具板2被拉靠向母板3侧，抵接面2a、3a抵接，获得工具板2与母板3的连结状态。

在所述连结状态下，若对气缸室35的所述流体的供给充分，则在同时对销收容室51的流体供给也充分，因此锁销4不会突出至气缸室35内。另一方面，当对气缸室35的所述流体的供给变得不充分时，同时，对销收容室51的流体供给也变得不充分，因此锁销4突出至气缸室35内而限制活塞构件33的移动。因此，即便所述流体的供给变得不充分，所述工具更换装置也能够抑制母板3与工具板2的连结变得不充分而分离。

〈优点〉

如上所述，所述工具更换装置1包括锁销4，由此，在无法再充分进行作业中的流体供给，或者作业结束后停止了流体供给装置的情况下，能够抑制母板3与工具板2的连结变得不充分。

进而，所述工具更换装置1通过锁销4突出至气缸室35，能够维持母板3与工具板2的连结状态，因此能够抑制工具板2无准备地分离而掉落等，从而能够抑制工具板2以及被安装于工具板2的工具的破损，并且能够提高作业者的安全性。

〈其他实施方式〉

本发明并不限定于所述实施方式，除了所述实施例以外，还能够以实施了各种变更、改良的实施例来实施。

即，所述实施方式中，对通过活塞构件33的往复移动来使母板3与工具板2可装卸的情况进行了说明，但母板3与工具板2也可通过转动的凸轮来可装卸，锁销4限制所述凸轮的转动。

而且，所述实施方式中，对活塞构件33通过空气的加压来进行往复移动的情况进行了说明，但也可使用其他流体。进而，对通过气缸室35的加压来获得工具板2的连结状态的情况进行了说明，但本发明并不限定于此，也可设计变更为，通过气缸室35成为负压来获得工具板2的连结状态。

进而，所述实施方式中，表示了当活塞构件33位于工具板2侧时获得母板3与工具板2的连结状态的结构，但本发明并不限定于此。当活塞构件位于工具板侧时成为工具板的脱离状态(卡止部与被卡止部的脱离状态)，通过活塞构件朝背离工具板的一侧移动而成为工具板的安装状态(卡止部与被卡止部的卡止状态)的情况也处于本发明所意图的范围内。

在所述实施方式中，对筒状部为大致圆筒状的情况进行了说明，但筒状部也可为方筒状等。

工业上的可利用性

如上所述，本发明的工具更换装置能够抑制工具板向母板的连结变得不充分的状态下的工具所进行的作业，因此能够较佳地用于可装卸地安装各种工具的各种作业。

符号的说明

1：工具更换装置

2：工具板

2a：抵接面(工具板的上表面)

21：插入凹部

22：被卡止部

22a：顶面

3：母板

3a：抵接面(母板的下表面)

31：筒状部

32：板本体

32a：第一筒状体

32b：第二筒状体

33：活塞构件

33a：杆

33b：凸轮部

34：球

35：气缸室

35a：上侧气缸室

35b：下侧气缸室

36：凸缘部

37：板

38：销插通孔

4：锁销

4a、4b：凹部

5：壳体

51：销收容室

52：销用流通路

53：弹性构件

54：连通孔

55：盖

Claims (6)

1.一种工具更换装置，包括：

工具板，安装工具；以及

母板，能够装卸所述工具板，

所述母板具有：

板本体，形成有气缸室与对所述气缸室供给及排出流体的流通路；以及

活塞构件，能够通过供给及排出所述流体的压力而在所述气缸室内往复移动，

所述工具更换装置的特征在于，

所述母板具有锁销，所述锁销通过至少一部分突出至所述气缸室而限制所述活塞构件的往复移动。

2.根据权利要求1所述的工具更换装置，其中通过所述锁销限制所述活塞构件的往复移动，从而所述母板维持与所述工具板的连结状态。

3.根据权利要求1或2所述的工具更换装置，其中所述锁销会因所述流体的压力下降而突出至所述气缸室。

4.根据权利要求1、2或3所述的工具更换装置，其中

所述母板包含收容所述锁销的壳体，

所述壳体具有：

销收容室，收容所述锁销；

销用流通路，向所述销收容室供给流体；以及

弹性构件，向所述气缸室侧按压所述锁销。

5.根据权利要求4所述的工具更换装置，其中通过对所述销收容室供给流体来限制所述锁销向所述气缸室突出。

6.根据权利要求5所述的工具更换装置，其中向所述气缸室供给流体的流体供给装置与向所述销收容室供给流体的流体供给装置是共同的一个流体供给装置。

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