JP2000317872A - 産業用ロボットのハンド交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】点接触しているロック機構部の接触面積を大き
くすることによる装置の耐久性の向上と、ロック用の鋼
球とツールプレートのテーパ面の間に生じるこじれによ
る切り離し確実な着脱動作を行えるようにする。 【解決手段】ピストン３に固定されたカム４とロックピ
ン７を面接触によって係合させ、ピストン前進時にロッ
クピンがマスタープレート本体より突出し、後退時には
マスタープレート本体内に収容される装置構成とする。
更に、ロックピン先端部には、ツールプレートのテーパ
面と当接しツールプレートを引き上げる為の第１テーパ
面と、流体圧が絶たれた時のツールプレートを保持し落
下防止するロックピン摺動方向に平行な平面部と、マス
タープレートとツールプレートを連結する為の第２テー
パ面を形成させ、連結時には第２テーパ面とロックプレ
ートのテーパ面が当接する装置構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する分野】本発明は、ロボットアームに取り
付け工具を自動的に交換可能としたハンド交換装置に関
する。

【従来の技術】ロボットアームに取り付けられ工具を自
動的に交換することが可能なハンド交換装置には、実開
昭５８−１８４２９１に記載されているような流体圧に
よって動作するピストン先端部に形成したテーパ部と、
前記テーパ部によってピストン動作方向に直交しマスタ
ープレート本体中心軸線より離れる方向に移動させられ
る複数の鋼球により形成されるロック機構部を有し、ピ
ストンがロック位置に移動した時、ツールプレートのテ
ーパ部と前記鋼球を介しツールプレートを上方に押し上
げマスタープレートと連結を行う方式のものや、特開平
３−４３１７４に記載されているような流体圧によって
動作するピストン先端部に形成したテーパ部と、テーパ
部によってピストンの動作方向に直交しマスタープレー
ト本体中心軸線より離れる方向に移動させられる複数の
ロックピンにより形成されるロック機構を有し、ピスト
ンがロック位置に移動した時ツールプレートに設けられ
たロック孔に前記ロックピンが挿入されツールプレート
の位置決めを行う方式などが一般に知られている。上記
の鋼球を使用した方式の場合、なんらかの原因により流
体圧の供給が絶たれるとワーク及び装置の重量によりツ
ールプレートが下方に下がり始める。ツールプレートが
下がるとツールプレートに設けられ鋼球と接しているテ
ーパ面によって鋼球がマスタープレート本体中心部方向
に押され、ピストンテーパ部を介しピストンを押し戻
す。ピストンが押し戻されると両テーパー面と鋼球によ
って連結されていたツールプレートが落下しワークや装
置の破損につながる。上記問題を解決する手段として特
許第２５０５６２４号或いは特許第２００１８５４号に
記載されるようにテーパ面を介しピストンに押し上げ方
向の力が働くことを防ぐ方法としてピストンに形成した
テーパ面に第１テーパ面と第２テーパ面を設け、其の第
１及び第２テーパ面の中間に円筒状の直線部を設けるこ
とによって押し上げ方向の力が働くのを防ぎワーク及び
装置の落下を防ぐ方法が知られている。ところが前記の
従来方式はテーパ面と鋼球又はロックピンが点接触して
おり接触面積が小さいため、接触点に荷重が集中し打痕
や傷が発生しやすいと言う問題と、其の打痕や傷が原因
でマスタープレートとツールプレートのロックが不完全
になったり動作不良が発生しやすくなるなどの問題が有
った。更に、鋼球を使用した方式はピストンがロック位
置から非ロック位置に移動した場合、鋼球がツールプレ
ートのテーパ部によりマスタープレート中心方向に押し
戻されアンロック状態とする機構で、アンロック状態と
するために鋼球を強制的にマスタープレート中心部に移
動させる機構を有さないため、鋼球とツールプレートテ
ーパ面にこじれが生じた場合、マスタープレートとツー
ルプレートの切り離し不良が発生するなどの問題があっ
た。

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ロボットア
ームに取り付けられハンド等を自動的に交換するハンド
交換装置において、ロック機構部に大きな荷重が働いた
場合においても打痕などを生じること無く、スムーズな
連結動作をすることが可能な装置を提供することを目的
とするものである。

【課題を解決するための手段】本発明は、流体圧によっ
て往復動作するピストンとピストンに連動し摺動するロ
ックピンを有するマスタープレートとロックピンによっ
てマスタープレートに連結されるツールプレートよりな
る産業用ロボットのハンド交換装置において、前記課題
を解決するための手段として、ピストンに固定されたカ
ムとロックピンを面接触によって係合させ、ピストン前
進時にロックピンがマスタープレート本体より突出し、
後退時にはマスタープレート本体内に収容される装置構
成とする。更に、ロックピン先端部には、ツールプレー
トのテーパ面と当接しツールプレートを引き上げる為の
第１テーパ面と、流体圧が絶たれた時のツールプレート
を保持し落下防止するロックピン摺動方向に平行な平面
部と、マスタープレートとツールプレートを連結する為
の第２テーパ面を形成させ、連結時には第２テーパ面と
ロックプレートのテーパ面が当接する装置構成とする。
前記したように、駆動伝達部及びロック機構部の各接触
部を面接触とし、単位面積あたりにかかる荷重を分散さ
せることで打痕などを生じること無くスムーズな連結動
作をすることが可能となる

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１〜図４に示すように本実施例
のハンド交換装置は、ロボットアームに取り付けられる
ロック機構を有したマスタープレート１４と、ハンド等
を取り付けロック機構によりマスタープレート１４に連
結されるツールプレート１５より構成される。シリンダ
ボディ１とフランジ２によりシリンダを形成し、そのシ
リンダ内部には流体圧によって往復動作するピストン３
が挿入された大径部と、ピストン３に固定されロックピ
ン７をピストン動作方向に対し直交する方向に摺動する
ように係合したカム４より構成されるロック機構を有す
る小径部よりなるマスタープレート１４で、大径部端面
には先端部がテーパ形状したツールプレート１５との位
置決めを行うための位置決めピン５が配置されている。
ハンド等の機器が取り付けられるツールプレート１５
は、ツールボディ９と、ロックピン７と当接しツールプ
レート１２を引き上げるためのテーパ面を有するロック
プレート１０により形成され、端面にはマスタープレー
ト１４端面に設けられた位置決めピン５により位置決め
を行うための位置決め孔が設けられている。上記の両プ
レート端面にはツールプレート１５に取り付けられたハ
ンド等に流体圧を供給するための複数のポートが設けら
れている。次に、上記のように構成されたハンド交換装
置の動作を説明する。図１に示す状態からシリンダボデ
ィ１に設けられた第１圧力ポートより流体圧が加えられ
ると、ピストン３が図面下方向に移動を開始する。ピス
トン３にはロックピン７をピストンの摺動方向に対し直
交する方向に摺動させるためのカム４が固定され、ロッ
クピン７を装置本体の中心軸線より外側に向かって移動
を開始し、ロックピン先端に形成した１テーパ面１１が
ツールプレート１５に取り付けられたロックプレート１
０に当接しツールプレート１５を引き上げ、マスタープ
レート１４との連結を行う。連結時には第１圧力ポート
より常時圧力が加えられているためツールプレート１５
はロックプレート１０とロックピン７によって常時引き
上げ方向に力が働きマスタープレート１４とツールプレ
ート１５は隙間無く確実に連結される。連結したツール
プレート１５の切り離しを行う場合マスタープレート１
４に設けられた第２圧力ポートより流体圧を加えると、
ピストン３とピストンに固定されたカム４が図面上方向
に移動を開始する。カム４が移動を開始するとカムと係
合したロックピン７が装置本体の中心軸線方向に移動を
開始し、ロックピン７がマスタープレート１４本体内に
完全に収容されたところで移動を終了し、マスタープレ
ート１４とツールプレート１５の切り離しが完了する。
連結時に何等かの原因により流体圧が絶たれた場合、ツ
ールプレート１５とツールプレートに取り付けられてい
るハンド等の重量により落下方向に働く力がロックプレ
ート１０からテーパ面を介しロックピン７を本体中心方
向に押し戻す方向に働きロックピン７が押し戻される
が、第１テーパ面１１と第２テーパ面１３の間に形成し
たロックピン摺動方向に対し平行な平面１２と、ロック
プレート１０のロックピン７摺動方向に対し平行な面が
当接することでロックピン７を押し戻す方向に働いてい
た力がロックピン７摺動方向に対し直交する方向に働
き、ロックピンの摺動を止めることによってツールプレ
ートの落下を防ぐことが可能となる。

【発明の効果】本発明の実施により、ロボットアームに
取りつけられ、流体圧によって摺動を行うロックピンを
有するマスタープレートと、ロックピンによりマスター
プレートに着脱可能なハンド等が取付られるツールプレ
ートよりなるハンド交換装置において、ロックピンとピ
ストンの係合部、ロックピンとツールプレートの接触部
を点接触でなく面接触とし単位面積当たりにかかる荷重
を軽減したことにより動作不良の原因となる摺動面及び
接触面の打痕や傷の発生を防ぐ事が可能となると同時に
耐久性の向上を図ることができた。前記効果のほかに本
発明のハンド交換装置は、ロック時になんらかの原因に
より流体圧の供給が絶たれると、ツールプレートとツー
ルプレートに取り付けられた機器の重量がテーパ面を介
しロックピンを押し戻す方向に力が働きツールプレート
が落下するなどの問題があったが、本発明のロック機構
はロックピン先端部に設けた第１テーパ面と第２テーパ
面の間に設けたロックピン摺動方向に対し平行な平面面
と、ロックプレートのロックピン摺動方向に対し平行な
面が当接することでロックピンを押し戻す方向に働いて
いた力がロックピン摺動方向に対し直交する方向に働
き、ロックピンの摺動を止めることによってツールプレ
ートの落下を防止することができる。更に、上記発明の
ロック機構は、ピストンの動作に連動しロックピンが摺
動し、ピストン後退時にロックピンはマスタープレート
本体内部に完全収容される装置構成としたことにより、
従来の鋼球を使用したロック機構において問題となる着
脱不良を無くし、装置マスタープレートとツールプレー
トとの着脱を確実に行うことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のハンド交換装置の連結状態を示す断
面図

【図２】本実施例のハンド交換装置の分離状態を示す断
面図

【図３】連結時のロックピンとロックプレートの状態を
示す拡大図面

【図４】本実施例の外観図

【図５】（a）第１の従来例を示す図面 （b）第２の従来例を示す図面

【符号の説明】

１ シリンダボディ ２ フランジ ３ ピストン ４ カム ５ 位置決メピン ６ ロックピンホルダー ７ ロックピン ８ ホルダーカバー ９ ツールボディ １０ ロックプレート １１ 第１テーパ面 １２ 平面 １３ 第２テーパ面 １４ マスタープレート １５ ツールプレート

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボットアームに取りつけられ、流体圧に
   よって摺動を行うロックピンを有するマスタープレート
   と、ロックピンによりマスタープレートに着脱可能なハ
   ンド等が取付られるツールプレートよりなるハンド着脱
   装置において、ピストンに連結されたクサビ形カムと、
   マスタープレートにガイドされ摺動するロックピンが面
   接触により係合摺動し、ロックピンとツールプレートが
   互いに相対するテーパ面で面接触によるロックを行うこ
   とを特徴とする産業用ロボットのハンド交換装置。
2. 【請求項２】ロックピン先端部に形成した第１及び第２
   テーパ面と、第１及び第２テーパ面の間に平面部を形成
   し、ツールボディに取り付けられたロックプレートにロ
   ックピン先端の平面部及び第２テーパ面と相対する平面
   部及びテーパ面を形成したことを特徴とする請求項１記
   載の産業用ロボットのハンド交換装置。