JP2845393B2

JP2845393B2 - 流体シール

Info

Publication number: JP2845393B2
Application number: JP13811893A
Authority: JP
Inventors: 雄策我妻
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-06-10
Filing date: 1993-06-10
Publication date: 1999-01-13
Anticipated expiration: 2014-01-13
Also published as: JPH06346972A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットのアー
ム先端部に配置され、アームに対してハンドを脱着自在
に保持するためのハンド脱着装置に係り、特にその流体
シールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、産業用ロボットのアーム先端
部に配置されて、アームに対してハンドを脱着自在に保
持されるハンドには、各種のアクチエータ駆動源となる
空気などの流体を供給するために流体シールが用いられ
る。この流体シールの接続は、ハンドのロボットのアー
ム先端部に対する所定位置決め固定に前後して、自動的
に行われることから、例えば、産業用ロボットのアーム
先端部のハンド保持部側は、流体穴＋０リング＋０リン
グ押え部材の構成部品からなり、またハンドの被保持部
側は流体穴＋挿入管の構成部品から構成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
流体シールは上記の構成であることから、（イ）部品点
数が多く組立、製作にコストがかかる。（ロ）穴に管が
入り込むため、穴の中心と管の中心のずれで、脱着がで
きなくなるため、高精度に加工する必要がある。（ハ）
穴に管を着時、挿入する、または脱時抜く必要があり、
脱着力が大きくなるなどの問題点がある。

【０００４】したがって、本発明の流体シールは上記問
題点に鑑みてなされたものであり、最小部品点数で構成
でき、高精度に加工する必要がなく、脱着力が小さく構
成できる流体シールを提供することをその目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】及び

【作用】上述の課題を解決し、目的を達成するために、
本発明の流体シールは、流体供給手段に接続される第１
配管を有した第１部材と、第１部材に対して着脱自在、
かつ位置決め固定されるとともに、第１配管との連通状
態にされる第２配管を有してなる第２部材から構成され
る流体シールであって、連通状態にするための貫通穴部
と流体供給手段からの流体供給に応じて膨張する膨張室
とを具備してなる弾性部材を、第１配管と第２配管の接
合部位に設けており、第１部材と第２部材が位置決め固
定された後に、流体が供給されると弾性部材の膨張室が
膨張される結果、接合部位が気密状態に維持されるよう
に働く。

【０００６】また、好ましくは、弾性部材を、第１配管
側の接合部位に設けており、第１部材と第２部材が位置
決め固定された後に、流体が供給されると第１配管側の
弾性部材の膨張室が膨張される結果、第２部材への接合
部位が気密状態に維持されるように働く。

【０００７】また、好ましくは、第２配管側の接合部位
の外周縁部に皿状部を形成して膨張室の膨張時において
膨張室の外壁との間で気密状態に維持するように働く。

【０００８】また、好ましくは、弾性部材は、第１配管
側の接合部位の近傍に形成された小径部に対して係合す
る係合部をさらに設けており、弾性部材の組み付けを容
易にするように働く。

【０００９】そして、好ましくは、第１部材はロボット
アームの先端部材であり、また第２部材は流体供給手段
からの流体供給を受けるハンドであり、ロボット装置の
流体シールを安価かつ容易に構成するように働く。

【００１０】

【実施例】以下に、本発明の好適な一実施例であって流
体シールをロボット装置のアーム先端部と、該先端部に
対して着脱自在に設けられるハンドに適用した例につい
て、添付図面を参照して詳細に説明する。

【００１１】先ず、図１は、ハンド６が固定されている
被保持部１２をロボットに保持される側から見た平面図
である。また、図２は要部断面図であり、被保持部１２
は、ロボットのアーム側に配置されたハンド保持部１０
に脱着自在に保持されるものである。

【００１２】図１において、被保持部本体１４は、中央
部に開口穴１６が形成された円筒状に形成されている。
この開口穴１６は、アーム側のハンド保持部１０に配置
されたエア駆動の保持装置により、この被保持部本体１
４が保持されるために必要とされる。開口穴１６の周囲
の３ケ所には、ボルト用貫通穴が形成されており、これ
らの貫通穴を介して３本のボルト１８ａ，１８ｂ，１８
ｃにより、ハンド６が被保持部本体１４に固定されてい
る。

【００１３】また、被保持部本体１４の図中上下の位置
には、丸穴１４ｄと長穴１４ｅが形成されている。この
丸穴１４ｄと長穴１４ｅに後述する第１の係合部材６０
と第２の係合部材の夫々に設けられた２本のピンを挿入
させることによって、被保持部本体１４が第１の係合部
材６０または第２の係合部材に位置決めされる。すなわ
ち、被保持部本体１４を第１の係合部材６０または第２
の係合部材（すなわちハンド保持部１０）に対して脱着
した場合でも被保持部本体１４（すなわちハンド６）と
ハンド保持部１０との位置関係が正確に再現される様に
なされている。丸穴１４ｄと長穴１４ｅの径は互いに異
なった寸法に設定されており、ハンド保持部１０に対し
て被保持部本体１４を１８０°方向を間違えて取り付け
ることができない様に配慮されている。

【００１４】一方、被保持部本体１４の図中右方には、
長方形上の切欠部１４ｆが形成されており、この切欠部
１４ｆには、合成樹脂等の絶縁体からなるコネクタ本体
２０が固定されている。このコネクタ本体２０には、複
数本の接点ピン２２が立設されている。これらの接点ピ
ン２２の図示されていない端部は、コネクタ２４の接続
されたおり、更に、このコネクタ２４及び電線２６を介
してハンド６内の電気機器に電気的に接続されている。

【００１５】また、被保持部本体１４の図中左方には、
エア供給用の空気穴２８が８個所に形成されている。一
方、空気穴２８の端部は、被保持部本体１４の側方に開
口しており、この開口部２８ｂには、配管用のコネクタ
ー３０が接続されている。このコネクター３０には、エ
アパイプ３２が接続されており、このエアパイプ３２の
端部は、ハンド６内に配置されたエア機器に必要に応じ
て配管されている。

【００１６】次に、図３は、ロボットアーム側のハンド
保持部１０と、被保持部１２とが第１の係合部材６０を
介して互いに接続された状態を示している。この第１の
係合部材６０は、ハンド脱着機構を有している。すなわ
ち、第１の係合部材６０は、ロボットの作業種類が多
く、ハンドを適宜交換して組立あるいは加工作業を行う
場合に使用されるものである。

【００１７】図３において、ロボットのアーム先端部８
の下端には、フランジ上のハンド保持部１０が配設され
ている。このハンド保持部１０の下面には、３本のボル
ト６２（２本は不図示）を介して、上下にフランジ部が
形成された円柱上の第１の係合部材６０が固定されてい
る。第１の係合部材６０の上面６０ａからは、平行ピン
６４ａ、６４ｂが上方に向かって突出しており、この平
行ピン６４ａ、６４ｂは、ハンド保持部１０に形成され
た嵌合穴１０ａ、１０ｂに挿入されることにより、ハン
ド保持部１０と第１の係合部材６０との位置関係が規定
されている。平行ピン６４ａ、６４ｂは、第２の係合部
材３４の場合と同様にアーム先端部８の中心軸ＣＬに対
して、互いに等しい距離ｂの位置に配置されている。ま
た、平行ピン６４ａ、６４ｂの直径は、平行ピン３８
ａ、３８ｂの直径と同一である。

【００１８】第１の係合部材６０は、フランジ上の上部
部材６６と、下部にフランジ部が形成された略円筒上の
下部部材６８とに分割されている。そして、下部部材６
８は、ボルト７０により上部部材６６に固定されてい
る。上部部材６６の中央部下面には、円状の凸部６６ａ
が形成されており、この凸部６６ａの外周面に、下部部
材６８の上端内周面が勘合することにより、上部部材６
６と下部部材６８の位置決めがなされている。また中心
軸ＣＬ回りの回転方向の位置決めは、不図示のピンによ
りなされている。

【００１９】また、上部部材６６の中央部下面には、円
筒上の突出部６６ｂが形成されており、この突出部６６
ｂの下端部にはテーパー上の斜面６６ｃが形成されてい
る。突出部６６ｂの外周面には、略円筒上のピストン７
２の内周面が嵌合しており、ピストン７２は、突出部６
６ｂに沿って上下方向に摺動可能になされている。ピス
トン７２の下端部には、ピストンの円周上３個所に、コ
ロ７４ａ、７４ｂ、７４ｃ（７４ｃのみ不図示）が、ピ
ストン７２の摺動方向と直交する平面に沿って、スライ
ド可能に配置されている。３つのコロ７４ａ〜７４ｃの
先端部には、凹部が形成されており、この凹部にはリン
グ上に形成されたバネ７６が嵌入している。そして、こ
のバネ７６により、３つのコロ７４ａ〜７４ｃはピスト
ン７２の中心軸に向かう方向に付勢されており、３つの
コロの後端部に形成されたテーパー部が、突出部６６ｂ
の斜面６６ｃに常に当接している。

【００２０】ピストン７２の上面と上部部材６６の凸部
６６ａの下面との間の空間に、不図示のエア通路を介し
て圧縮空気が供給されると、ピストン７２は図３に示さ
れる様に下降して、３つのコロ７４ａ〜７４ｃがバネ７
６の付勢力に従って、斜面６６ｃに沿う様に移動し、ピ
ストン７２の内方に引き込まれる。このようにコロ７４
ａ〜７４ｃがピストン７２の内方に引き込まれると、ピ
ストン７２は、被保持部本体１４の中心に形成された開
口穴１６から抜けだすことが可能となり、被保持部本体
１４を、第１の係合部材６０から取り外すことができる
様になる。

【００２１】従って、ロボットのアームがハンドの保管
場所まで移動して、ピストン７２を下降させ、コロ７４
ａ〜７４ｃをピストン７２の内方に引き込んだ後、アー
ムを上昇させることにより、ハンド６を自動的にロボッ
トから外すことができる。また、ピストン７２を下降さ
せた状態で、アームをハンドの保管場所まで移動してい
き、ハンド保持部１０と被保持部１２を位置合わせした
後、エアパイプ７８、空気穴６８ａを介して、ピストン
７２の下側の空間に圧縮空気を供給すれば、ピストン７
２の上部の空気が抜けて、ピストン７２が上昇する。こ
れに伴って、３つのコロ７４ａ〜７４ｃはピストン７２
の外方に突出して、コロ７４ａ〜７４ｃの上側面が被保
持部本体１４の内方フランジ部の下面１４ｊに当接し、
被保持部本体１４の上面を第１の係合部材６０の下面に
密着させる。この動作により、ロボットはハンド６を自
動的に保持することができる。

【００２２】なお、参照番号８０，８２，８４は、シー
ル部材であり、ピストン７２の外周面と、下部部材６８
の内周面との間から空気が抜けることを防止する機能を
果たしている。

【００２３】また、ピストン７２の上下方向の略中央部
には、平行ピン８６が圧入されている。一方、突出部６
６ｂの側壁には長穴６６ｄが形成されており、平行ピン
８６の先端が、この超穴６６ｄを介して、突出部６６ｂ
の内部に進入している。この平行ピン８６の先端と、突
出部６６ｂの内壁の上部に形成された突起部６６ｅとの
間には、引っ張りバネ８８が掛け渡されており、ピスト
ン７２は、この引っ張りバネ８８により、常に上方に付
勢されている。これは、誤動作等により、エアの供給が
遮断された場合、ピストン７２が自重で下降し、ハンド
６が落下してしまうといった事故を防止するためであ
る。

【００２４】なお、この第１の係合部材６０の高さ寸法
は、第２の係合部材３４と同一の高さａに設定されてい
る。また、図２，図３に「ｂ」で示される寸法、図６に
ｃで示される寸法、電気接点の位置、空気穴等の位置は
全て第１の係合部材６０と第２の係合部材３４とで同一
にされている。そのため、被保持部本体１４は、第１の
係合部材６０に保持された場合でも、第２の係合部材に
保持された場合でも、ロボットに対する相対位置は全く
同一となる。

【００２５】次に、図４は第１の係合部材６０と被保持
部本体１４との電気接点の配置状態を示した図であり、
また、図５は第１の係合部材６０と被保持部材本体１４
とのエア通路の接続状態を示した図であり、第１の係合
部材６０と被保持部本体１４との位置決めピンの配置状
態を示した図であるが、上述の構成と全く同様であるの
で、参照番号に´を付してその説明を省略する。

【００２６】続いて、本発明の最大の特徴である流体シ
ールを図７、図８の要部断面図に基づき説明する。先
ず、図７において、第１の係合部材６８と被保持部本体
１４は互いに装着される前の状態が示されており、この
後に、上述した位置決めピンにより位置決めされる。図
７において、互いの接合面６８ｆ，１４ｆは略平面に機
械加工されており、当接状態になるようにされている。

【００２７】この接合面６８ｆ，１４ｆにはパッキン５
４であって、材質はゴム、形状は部分により径の異なる
円柱から構成される弾性部材が図示のように圧入されて
設けられいる。このパッキン５４は、図示のように中央
部の外径が細くなった小径部５４ｂと先端部に面取り部
を設けた係合部５４ａと中央貫通穴部５４ｈと、脱着面
側の穴は径が大きくなるようにして形成された膨張室５
４ｄとが形成されている。

【００２８】一方、第１の係合部材６８にはパッキンの
中央部がひっかかる様、径が細くなった空気穴２８が穿
設されている。また、脱着面側の穴のあいた膨張室の外
壁５４ｃは、わずかに中高となっている。パッキン５４
の中心軸と一致する様に空気穴２８があけられている。
また、エア穴の径はパッキンの中央の穴とほぼ同じ径と
なっている。

【００２９】以上の構成において、図８のように、第１
の係合部材６８と被保持部本体１４が互いに装着され、
ロボット側より高圧のエアが送り込まれると、パッキン
５４の膨張室５４ｄと外壁部５４ｃの形状の部分が外側
に膨れ、脱着面をなす皿状部１４ｅにパッキン５４の膨
張室外壁５４ｃが押しつけられる様になる。

【００３０】この結果、エアがシールされ、漏れがなく
脱着面がシールされる。以上の構成の流体シールによ
り、１．部品（ゴムのパッキン）でエアの供給が可能と
なった。コストが安く実現できた。２．保持部と被保持
部の空気穴の中心位置が少々ずれていても、脱着動作自
体に影響がない−脱着力がエアの結合部により影響がな
い。３．エア用の穴等の加工がシンプルになり、コスト
が安くなった。

【００３１】尚、上記の実施例においては、ロボットア
ームとそのハンドに対して流体シールを適用した場合に
ついてのみ述べたが、これに限定されず、空気などの流
体供給が行なわれて所定動作を行う機構を着脱自在に設
ける場合に全て本発明が適用されることは言うまでもな
い。

【００３２】

【発明の効果】以上説明のように本発明によれば、最小
部品点数で構成でき、高精度に加工する必要がなく、脱
着力が小さく構成できる流体シールを提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ハンド６が固定されている被保持部１２をロボ
ットに保持される側から見た平面図である。

【図２】ハンあ６が固定されている被保持部１２をロボ
ットに保持した状態の要部断面図である。

【図３】ロボットアーム側のハンド保持部１０と、被保
持部１２とが第１の係合部材６０を介して互いに接続さ
れた状態を示した要部断面図である。

【図４】第１の係合部材６０と被保持部本体１４との電
気接点の配置状態を示した要部断面図である。

【図５】第１の係合部材６０と被保持部材本体１４との
エア通路の接続状態を示した図である。

【図６】第１の係合部材６０と被保持部材本体１４との
位置決めの状態を示した図である。

【図７】流体シールの要部断面図である。

【図８】流体シールの要部断面図である。

【符号の説明】

１４被保持部本体（第２部材）、２８空気穴（配管）、５４パッキン（弾性部材）６８第１の係合部材（第１部材）である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】流体供給手段に接続される第１配管を有
した第１部材と、該第１部材に対して着脱自在、かつ位
置決め固定されるとともに、前記第１配管との連通状態
にされる第２配管を有してなる第２部材から構成される
流体シールであって、前記連通状態にするための貫通穴部と前記流体供給手段
からの流体供給に応じて膨張する膨張室とを具備してな
る弾性部材を、前記第１配管と前記第２配管の接合部位
に設けたことを特徴とする流体シール。
【請求項２】前記弾性部材を、前記第１配管側の接合
部位に設けたことを特徴とする請求項１に記載の流体シ
ール。
【請求項３】前記第２配管側の接合部位の外周縁部に
皿状部を形成してなり、前記膨張室の膨張時において前
記膨張室の外壁との間で気密状態に維持することを特徴
とする請求項２に記載の流体シール。
【請求項４】前記弾性部材は、前記第１配管側の接合
部位の近傍に形成された小径部に対して係合する係合部
をさらに設けたことを特徴とする請求項２または請求項
３に記載の流体シール。
【請求項５】前記第１部材はロボットアームの先端部
材であり、また前記第２部材は前記流体供給手段からの
流体供給を受けるハンドであることを特徴とする請求項
１から４に記載の流体シール。