JP3292929B2 - 工具保持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、工業用ロボット
等において工具を保持する工具保持装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】生産ライン等において、工業用ロボット
はその作動アームの先端に保持させた工具を用いて加工
あるいは作業等の所要の生産動作を行なわせている。

【０００３】かかる生産ライン等においては、工業用ロ
ボットは保持させていた工具を別の工具と交換して生産
作業をすることが必要な場合がある。そのため、従来か
ら種々の構造の工具保持装置が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】例えば、装置本体に摺
動可能に設けたピンを、工具を備えた被着部材に形成し
た保持穴にピン挿入することで連結するものがあり、こ
のものは構造が簡単であるが、保持穴とピンとの間に僅
かな隙間があるとともに、装置本体のピンを摺動させる
ために僅かな隙間があり、これらの隙間で装置本体に工
具がガタつきなく装着することが困難であった。

【０００５】この種の工具保持装置においては、工具の
交換時間がそのまま生産ラインでの生産効率に大きな影
響があるので工業用ロボットの工具の交換が簡単である
ことが求められるとともに、装着された工具が装置本体
にガタの無い密着状態に確実に装着できることも重要で
ある。

【０００６】この発明は、このような事情に基づいてな
されたもので、工具の交換が容易でありながら、とく
に、コンパクトな装置で、工具がガタのない状態に確実
に装着できる工具保持装置を提供することを目的とする
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し、かつ
目的を達成するために、この発明は、以下のように構成
した。

【０００８】請求項１に記載の発明は、『作動アームの
先端に設けた装置本体に、工具を備えた被着部材を着脱
自在に装着する工具保持装置において、前記装置本体に
は、円錐カムの押圧により放射方向に進退可能とした複
数のロックピンを配置したロック装置と、前記被着部材
に対向する着座面を設け、前記被着部材を前記ロック装
置の外側を囲むリング状に形成して、この上面を前記着
座面に衝合される装着面とするとともに、この被着部材
の内周面側であって少なくとも前記ロックピンの放射方
向外側となる位置には内向きに張り出すカム部を設け
て、このカム部にはロックピンの放射方向外側に行くに
従ってロックピンの軸心に近づくように傾斜したカム面
を形成し、このカム面に前記ロックピンの外端部を衝合
させることにより前記装着面を前記着座面に押圧接触さ
せ、前記ロックピンが前記カム部に係合する時、前記ロ
ックピンを押圧する前記円錐カムの押圧点におけるカム
面の傾斜角を、前記円錐カムの先端側のカム面の傾斜角
より小さくしたことを特徴とする工具保持装置。』であ
る。

【０００９】請求項１記載の発明によれば、ロックピン
を進出させ被着部材のカム面に衝合させることにより、
その分力で被着部材の装着面を装置本体の着座面に押圧
状態に固定する。このように、被着部材の装置本体への
固定がロックピンやカム面とは別個に行なわれるので、
これらの接続駆動構造に付随するクリアランスの影響を
回避して被着部材を装置本体に固定することができ、装
着された工具のガタを確実に軽減することができる。

【００１０】また、ロックピンを押圧する円錐カムの押
圧点におけるカム面の傾斜角が、円錐カムの先端側のカ
ム面の傾斜角より小さいことから、円錐カムのストロー
クに対して先端側の傾斜角の大きいカム面によりロック
ピンを押圧して大きく移動させ、ロックピンがカム部に
係合する時ロックピンを押圧する円錐カムの押圧点では
傾斜角の小さいカム面で押付力が大きくなり、コンパク
トな装置で確実に装着できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の工具保持装置の
実施例を説明する。

【００１２】この発明の工具保持装置は、図７乃至図１
０に示すように構成され、図１乃至図６はこの発明を説
明するための工具保持装置を示している。

【００１３】まず、工具保持装置の構成を図１乃至図６
に基づいて説明すると、図１は工業用ロボットの工具保
持装置での使用状態説明図、図２は工具保持装置のロッ
ク状態での断面図、図３は工具保持装置のロック解除状
態での断面図、図４は図２のIV−IV線に沿う断面図、図
５は伝送カプラ及びエア供給部の装着部分の断面図、図
６は工具保持装置の位置決め状態での断面図である。

【００１４】図１において、符号１は工業用垂直多関節
ロボットで、この工業用ロボット１の作動アーム２の先
端には工具保持装置３が設けられている。この工具保持
装置３には工具４が装着されており、この状態において
装備されている工具４はワークＷのピックアンドプレー
ス作業を行なう。即ち、工具４はハンドを有しており、
このハンドでワークＷを把握することによって加工機５
のドリルＤによる加工を行なう。

【００１５】工業用ロボット１で用いる各種の工具４は
工具置き台に予め載置しておくことにより、工業用ロボ
ット１は工具保持装置３に装着されている工具４を必要
に応じて交換して装備し、新たな工具４による所要の生
産作業が行なわれる。

【００１６】工具保持装置３は、図２に示すように装置
本体６と被着部材７とで構成されている。なお、この工
具保持装置３は、前記のように工業用ロボット１に装着
して使用する場合においてティーチングミスやプログラ
ムの暴走等により周辺構造物等に衝突することがあって
も損傷を受けることが少なくなるように、また耐食性の
向上を図るために各部をステンレス鋼あるいは一般鋼を
材料として構成したものである。

【００１７】装置本体６は、基板１１と、この基板１１
に固定されたシリンダ部材１２と、このシリンダ部材１
２の下端に装着された保持部材１３と、この保持部材１
３に装着されたロック装置１４とを有する。基板１１
は、前記作動アーム２へこの装置本体６を取り付ける部
材であって、この基板１１には第１の空気供給口１９か
らシリンダ１７の上部に延びる第１の空気通路１５が穿
設されている。

【００１８】シリンダ部材１２は、前記基板１１の下面
に装着されてその内部に後述のピストン１６を昇降可能
としたシリンダ１７を形成するものである。なお、以下
において中心軸Ｏはこのピストン１６の中心線を示す。

【００１９】そして、このシリンダ１７内にはコイルス
プリング１８で下方に弾発付勢されたピストン１６が昇
降可能に配置されており、前記第１の空気通路１５はこ
のピストン１６の上方に連通されている。このピストン
１６の下端部には、後述のロックピン２１を進出駆動す
る別体の円錐カム２２がスプリングピン２３を介して前
記シリンダ１７の半径方向に若干遊動可能な状態に装着
されている。

【００２０】この円錐カム２２はカム面２２ｄを有して
おり、このカム面２２ｄはピストン１６の端部に、先端
に行くに従ってピストン中心線に近づくように傾斜して
おり、この円錐カム２２はピストン１６にロックピン２
１が進退する方向に揺動可能に連結されている。

【００２１】この円錐カム２２は、ピストン１６の下降
行程においては、この円錐カム２２の周縁部の上端面２
２ａとピストン１６の下端面１６ａとが衝接してピスト
ン１６の駆動力が伝達されるものであり、ピストン１６
の上昇行程においては、前記スプリングピン２３を介し
て前記ピストン１６から引き上げ力を受ける。かかるシ
リンダ部材１２の下端部に装着される保持部材１３は、
その中心部に透孔１３ａが形成されて前記円錐カム２２
の下方への出没が可能とされている。

【００２２】また、この保持部材１３の周縁部６ａは被
着部材７の周縁部７ａにゴムパッキン６ｂを介して押圧
接触するとともに、その周縁部７ａに形成された位置決
め孔２４には位置決めピン２５が挿入される。この保持
部材１３の下面は着座面１３ｂとされ、被着部材７に取
付けられた取付プレート３９の上面に形成される装着面
３９ａが押圧接触して保持部材１３に対する被着部材７
の位置決めがなされている。

【００２３】ロックピン２１を後述のカム面３８に衝合
させた際、保持部材１３の着座面１３ｂが取付プレート
３９の装着面３９ａに押圧接触して被着部材７が保持部
材１３に固定されるが、これに代えて保持部材１３の下
面の着座面１３ｂと、取付プレート３９の上面の装着面
３９ａとの間に隙間を設け、ロックピン２１をカム面３
８に衝合させた際、保持部材１３の周縁部６ａが被着部
材７の周縁部７ａに押圧接触するようにして被着部材７
を保持部材１３に固定してもよい。

【００２４】この場合、保持部材１３の周縁部６ａが着
座面となり、一方被着部材７の周縁部７ａが装着面とな
り、この場合保持部材１３の周縁部６ａと被着部材７の
周縁部７ａとの間にゴムパッキンを介在しなくてもよ
い。そして、この実施例においては、前記シリンダ１７
の気密性を高めるため、別体に形成したスリーブ部材２
６が前記透孔１３ａに装着されている。

【００２５】かかる保持部材１３に装着されるロック装
置１４は、ロックピン２１とロックシリンダ２７とによ
りピストン・シリンダ機構として構成されたロックピン
装置２８を前記シリンダ１７の中心軸Ｏまわりを３等分
する放射方向に設置して構成したものである（図４）。
ロックシリンダ２７は保持部材１３に設けた嵌合孔に嵌
合して保持されている。

【００２６】前記ロックピン２１は、ロックシリンダ２
７内で進退可能に内挿されており、このロックピン２１
はコイルスプリング３１により前記中心軸Ｏ側に向けて
格納方向に弾発付勢されている。

【００２７】また、前記シリンダ部材１２の側部に形成
された第２の空気供給口３２からシリンダ１７内で前記
ピストン１６の下方空間に供給された圧縮空気が、スリ
ーブ部材２６の外面の溝部３４等の第２の空気通路３３
を経て、各ロックピン２１の頭部２１ａの背後に供給さ
れるようになっている。

【００２８】そして、このロック装置１４の中心の下部
には、コイルスプリング３５を内蔵したセパレータ３６
が設置されている。このセパレータ３６は保持部材１３
に支持ピン９０を介して取付けられ、コイルスプリング
３５は保持部材１３に形成されたバネ受１３ｅに取付け
られ、セパレータ３６を常に保持部材１３から離れる方
向へ付勢している。

【００２９】このセパレータ３６は、後述のようにして
被着部材７の装着時に取付プレート３９によりコイルス
プリング３５を圧縮変形させ、この後、装着した被着部
材７を装置本体６から離脱させる場合に、そのコイルス
プリング３５の弾発力によって取付プレート３９を押圧
することにより被着部材７を装置本体６から円滑に離間
させるものである。この取付プレート３９は被着部材７
と別体に形成されて固定されているが、一体に形成して
もよく、被着部材７は取付プレート３９も含む概念であ
る。

【００３０】このように構成された装置本体６に装着さ
れる被着部材７は、図４に示すように概ねリング状に形
成された部材であり、その上部内側に全周に渡って突出
するカム部３７が形成されている。また、この被着部材
７には取付プレート３９を取付ける取付プレート取付孔
９５が６箇所に形成され、さらに後述の空気供給ピン７
０の挿入穴７３が６箇所に形成され、また後述の伝送ユ
ニット４３の電極接点９７と電極端子９８が１０箇所に
設けられている。

【００３１】このカム部３７の下面側には前記各ロック
ピン２１と共動するカム面３８が形成され、被着部材７
の周縁部７ａはカム部３７を設置することにより半径方
向（前記ロックピン２１の進退する放射方向）での寸法
が拡大されており、これによってこの被着部材７を装置
本体６に装着した状態で被着部材７の周縁部７ａにおけ
るシール面幅が広く、また被着部材７の接続剛性が高く
工具４のガタが抑制される利点がある。

【００３２】そして、この被着部材７の下面には、工具
４を一体的に支持する取付プレート３９が図示しないボ
ルト等で固定されている。なお、取付プレート３９は、
前記被着部材７と一体に形成することとしてもよいし、
またなくしてもよい。

【００３３】被着部材７は有底状となっているため、前
記被着部材７を装置本体６に装着すると、前記ロック装
置１４およびカム部３７等は保持部材１３とこれらの被
着部材７および取付プレート３９により完全に密閉され
た空間内に格納された状態となる。これにより、塵埃等
の多い空間において、工業用ロボット１を用いる場合で
あっても、前記ロック装置１４やカム面３８に塵埃等が
付着しにくく、ロック装置１４の作動が塵埃等により損
なわれることが少なく、確実に円滑な工具交換を行なう
ことができる。

【００３４】そして、前記のように、カム部３７により
被着部材７の周縁部７ａが幅広となる上、被着部材７と
装置本体６の間に幅広のゴムパッキン６ｂを介装してあ
るので、防塵機能および防水機能はきわめて良好になっ
ている。なお、このゴムパッキン６ｂを省略し、この部
分を空隙としてもよい。

【００３５】このようにして、工具４は、前記被着部材
７を装置本体６に接続することにより工具保持装置３で
保持され、工業用ロボット１の作動アーム２の先端に装
着される。なお、この被着部材７に孔をあけて、この孔
にロックピン２１が挿入されるように構成してもよい。

【００３６】このような工具保持装置３による工具４の
装着は次のように行なわれる。即ち、まず工業用ロボッ
ト１の作動アーム２の先端に固定されている装置本体６
を工具置き台の所要の工具４に対応した位置に移動さ
せ、工具４を取付けた被着部材７に作動アーム２を接近
させ（図３の仮想線参照）、ロック装置１４の外側に被
着部材７を嵌め合わせる。

【００３７】この後、前記基板１１に形成した第１の空
気供給口１９を経てシリンダ１７のピストン１６の上方
空間に圧縮空気を供給する。これによりピストン１６は
下降し、前記円錐カム２２は３本のロックピン２１の間
に割り込んで挿入される。このとき、一部のロックピン
２１のみが円錐カム２２に接触した場合には、前記のよ
うに円錐カム２２がシリンダ１７の半径方向、即ちロッ
クピン２１の進退方向に遊動可能であるので、その反力
により円錐カム２２がスライドして変位し、これによっ
て円錐カム２２はすべてのロックピン２１に均等に接触
した状態となる。

【００３８】そのため、前記３本のロックピン２１は放
射方向外側に押し出され、ロックピン２１の先端部はそ
の外側に位置する被着部材７のカム面３８に衝合する。
このロックピン２１のカム面３８への衝合により、被着
部材７は装置本体６側（図３上方）への押圧力を受け、
被着部材７の装着面３９ａは装置本体６の着座面１３ｂ
に衝合され、図２の状態となる。また、ゴムパッキン６
ｂは僅かに弾性変形して装置本体６と被着部材７との間
のシールを確実に行なう。

【００３９】このように、被着部材７の装置本体６への
固定が前記ロックピン２１やカム面３８とは別個に装着
面３９ａ及び着座面１３ｂにて行なわれるので、これら
の接続駆動構造に付随するクリアランスは、両者の接続
に影響を与えず、両者を密着して接続することができ
る。そのため、装置本体６と被着部材７とを確実にガタ
のない状態に接続し、装着された工具４のガタを確実に
軽減することができる。なお、前記被着部材７と装置本
体６との間を電気的に接続するため、図５に示すように
いわゆる伝送カプラ４１が設置されている。

【００４０】即ち、保持部材１３側に近接スイッチ４２
を設置するとともに、被着部材７側に磁気による共振で
回路の開閉を行なう伝送ユニット４３を設置して、両者
を互いに対向するように配置させてある。これにより、
保持部材１３と被着部材７との合面の間が非接触状態で
電気的に良好に接続することができ、工具保持装置３の
使用環境の如何にかかわらず確実に電気信号の伝達が可
能で、電気的制御の信頼性が向上する。

【００４１】装置本体６の保持部材１３には空気供給ピ
ン７０が挿通され、Ｏリング７１，７２で空気供給ピン
７０は保持部材１３に対してフローティングするように
設けられている。この空気供給ピン７０は被着部材７の
挿入穴７３にパッキン９９を介して挿入され、さらに抜
け止め用リング１００で保持され、空気供給ピン７０の
中から供給される空気で工具４を駆動する。従って、装
置本体６に被着部材７を挿着するとき、装置本体６の空
気供給ピン７０が被着部材７の挿入穴７３に挿入される
が、空気供給ピン７０が保持部材１３にフローティング
するように設けられているから、空気供給ピン７０が確
実に挿入穴７３に挿入される。

【００４２】そして、装置本体６と被着部材７とを離間
するとき、空気供給ピン７０の空気通路７０ａから圧縮
空気を供給すると、この圧縮空気によって被着部材７が
押され、この反力が装置本体６に作用して、これにより
装置本体６と被着部材７とが容易に離間される。なお、
空気供給ピン７０が専用になっているが、位置決めピン
２５と兼用させて設けてもよい。この場合には位置決め
ピン２５に空気通路を形成すればよい。この位置決めピ
ン２５を位置決め孔２４に挿通し、この場合位置決め孔
２４は止め栓で閉塞する。

【００４３】次に、装着した工具４を外す場合は、次の
ように作動する。

【００４４】即ち、装着していた工具４による所要の作
業が終了すると、工業用ロボット１の作動アーム２を工
具置き台の所定位置に移動させて、図２の状態の工具保
持装置３の第１の空気供給口１９への圧縮空気の供給を
停止するとともに第２の空気供給口３２への圧縮空気の
供給を行なう。

【００４５】これに伴い、シリンダ１７のピストン１６
の下方空間に圧縮空気が供給され、ピストン１６は上昇
動作を開始するとともに、前記溝部３４等の第２の空気
通路３３を経て各ロックピン２１の背後にも圧縮空気が
供給されるので、各ロックピン２１は中心軸Ｏ側に後退
し、ロックピン２１の先端は前記カム面３８から離間
し、これによって被着部材７は装置本体６への拘束が解
除される。

【００４６】そして、これと同時に前記セパレータ３６
は圧縮状態のコイルスプリング３５が伸張することによ
って装着面３９ａと着座面１３ｂとの間が離間され、両
者を円滑に分離することができる。

【００４７】これによって、工業用ロボット１の作動ア
ーム２の先端から工具４を工具置き台の所定位置に格納
することができる。そして、これに続いて他の工具４に
よる作業を行なう場合には、その工具４の位置に作動ア
ーム２を移動させた後、前記と同様にして所要の工具４
を装着することとすればよい。

【００４８】このように、工具保持装置３によれば、圧
縮空気を供給することにより円錐カム２２を進退させ、
ロックピン２１を操作することにより、被着部材７のカ
ム面３８を介して工具４を迅速に着脱させることがで
き、工業用ロボット１の工具交換に伴う段取り時間の短
縮をすることができ、生産ラインでの生産効率を向上す
ることができる。

【００４９】そのうえ、単一の円錐カム２２の動作によ
り複数のロックピン２１が動作し、これによって被着部
材７を装置本体６の着座面に押圧して両者を接続するの
で、工具４を装置本体６にガタの無い状態で確実に装着
することができる。

【００５０】このように、装置本体６を工具４側に取付
けるにあたっては、装置本体６を垂直多関節ロボットで
つかみ、位置決めピン２５を被着部材７の位置決め孔２
４に挿入するが、使用状態における装置本体６に対する
工具４の回転を防ぐため、位置決めピン２５の外径と、
位置決め孔２４の内径は略同径となっているため、被着
部材７の装置本体６への取付けが困難となっている。特
に、作業場所の温度が変わると、垂直多関節ロボットの
チャック部は、垂直方向及び工業用ロボット１の作動ア
ーム２の長手方向に位置ずれし易くなり、取付け作業は
一層困難になる。

【００５１】しかし、以下の構成により、作業場所の温
度が変化したとしても、被着部材７の装置本体６への取
付け作業を容易に行なえるようにしている。即ち、ピス
トンピン２１を保持するロック装置１４が中心軸Ｏに直
交する平面において断面円形をしており、被着部材７の
内周直径ｄよりも若干短い直径Ｄを有している。すなわ
ち、被着部材７の内周と、ロック装置１４の外周との間
には若干の隙間が形成されている。また、このロック装
置１４の保持部先端にはテーパ面１４ａが形成され、ま
た被着部材７の内周面上端にもテーパ面７ｃが形成され
ているが、この被着部材７のテーパ面７ｃは必ずしも必
要ない。

【００５２】さらに、装置本体７の位置決めピン２５の
先端にテーパ面２５ａが形成されており、ロック装置１
４のテーパ面１４ａが被着部材７の内周部に入り、ロッ
ク装置１４の外周面と、被着部材７の内周面とが互いに
対向するような位置になるまでは、位置決めピン２５の
外周面と位置決め孔２４の内周面とが当接しないように
なっている。すなわち、装置本体７のロック装置１４の
外周面と、被着部材７の内周面とが対向するような位置
になり、被着部材７に対する装置本体６のラフな位置決
めが行なわれた後に、位置決めピン２５による厳格な位
置決めが行なわれるようになっている。

【００５３】従って、従来、ロック装置１４の断面が異
形となっているため、被着部材７に対する装置本体６の
位置が少しでも円周方向にずれるとはまりにくくなって
いたが、ロック装置１４が断面円形をしているため、被
着部材７に対する装置本体６の位置が特に円周方向にず
れても、ロック装置１４が被着部材７の内周に容易には
まる。しかも、ロック装置１４の先端にテーパ面１４ａ
が形成されているため、一層被着部材７に対して装置本
体６のロック装置１４がはまり易くなる。

【００５４】ここで、ロック装置１４が被着部材７内周
に入り易くするためには、ロック装置１４の外径を被着
部材７の内径よりも短くし、両者の間に大きな隙間がで
きるようにすることも考えられるが、このようにする
と、位置決めピン２５で位置決めする際、何も位置決め
がなされていない状態からいきなり厳密な位置決めが必
要になるため、位置決めピン２５の位置決め孔２４への
挿入すなわち、被着部材７の装置本体内６への取付けが
困難になる。

【００５５】これに対し、ロック装置１４の先端のテー
パ面１４ａを形成しているため、被着部材７内周に対す
るロック装置１４の挿入作業を困難にすることなく両者
の隙間を小さくでき、これによりロック装置１４を被着
部材７内周に挿入すれば、装置本体６に対する被着部材
７のラフな位置決めが自動的に行なわれ、位置決めピン
２５の位置決め孔２４への挿入作業を容易にできる。

【００５６】また、ロック装置１４のテーパ面１４ａが
被着部材７の内周部に入り、ロック装置１４の外周面
と、被着部材７の内周面とが互いに対向するような位置
になるまでは、位置決めピン２５の外周面と位置決め孔
２４の内周面とが当接しないようになっており、位置決
めピン２５の位置決め孔２４への挿入作業を容易にでき
る。さらに、位置決めピン２５の先端はテーパ面２５ａ
になっているので、位置決めピン２５の位置決め孔２４
への挿入作業を容易に行なえる。

【００５７】以上のように、装置本体６を被着部材７に
取付けるにあたって、装置本体６をつかんだ工業用ロボ
ット１の位置制御が厳密に行なわれなくても、取付作業
が容易に行なえる。さらに、装置本体６を被着部材７に
取付ける際、工具４は工具置き台の上に、水平方向に移
動可能に置かれているので、被着部材７の位置決め孔２
４に対する位置決めピン２５の位置がずれていた場合
は、テーパ部２５ａが位置決め孔２４に挿入された際、
工具４が台の上で正しい位置に動くことによって位置決
めがなされる。

【００５８】以上説明した工具保持装置において、カム
部３７を全周に渡り連続する環状に形成したものを説明
したが、これに限らず、前記ロック装置１４の周方向に
適宜間隔で散点状に間欠的に形成してもよい。

【００５９】また、ロックピン２１の復帰格納を圧縮空
気の圧力のみにより行い、前記コイルスプリング３１を
省略することとしてもよく、これらのロックピン２１の
本数は３本に限らず中心軸Ｏまわりに複数本設置するも
のであればよい。

【００６０】次に、この発明の工具保持装置の実施の形
態について説明する。図７乃至図１０は、工業用ロボッ
トの工具保持装置の実施の形態を示し、図７は工具保持
装置の右側が使用状態での、左側がロック状態での断面
図、図８は伝送カプラ及びエア供給部の装着部分の断面
図、図９は図７のIX−IX線に沿う断面図、図１０は円錐
カムの断面図である。

【００６１】この実施の形態では、図１乃至図７と同じ
符号を付した部材は同様に構成されているため、説明を
省略する。この取付プレート３９と被着部材７は、６箇
所ボルト３００によって固定され、この取付プレート３
９の上面に、全周にわたって突起３９ｆを設け、この突
起３９ｆの内周面は、わずかな隙間Ｗ１を介してロック
装置１４の外周面に対向している。保持部材１３を装置
本体６によりクランプして作業している時、工具保持装
置が何かに当たって保持部材１３が装置本体６に対して
ずれよう（傾こう）としても、取付プレート３９の突起
３９ｆの内周面がロック装置１４の外周面に当接するこ
とにより、保持部材１３の装置本体６に対するずれを防
ぐことができる。

【００６２】この取付プレート３９に被着部材７が連結
ピン２００で連結され、この被着部材７の穴部２０１に
ピンスリーブ２０２が挿着され、このピンスリーブ２０
２の底部はビス２０３で被着部材７に対して締め付け固
定されており、ピンスリーブ２０２が摩耗すると、ビス
２０３によって交換可能になっている。このように、位
置決めピン２５が挿入される位置決め孔２４を交換可能
にしている。ピンスリーブ２０２に位置決めピン２５が
挿入されて、保持部材１３に対する被着部材７の位置決
めがなされる。

【００６３】装置本体６と被着部材７との間を接続する
ための伝送カプラ４１は、前記実施例では１０ケ所に設
けられているが、この実施例では８ケ所に軽減されてい
る。また、装置本体６と被着部材７との間を接続するた
めのカプラとして、非接触型のカプラである伝送カプラ
４１を用いることにより、装置本体６と被着部材７との
合面部のシール構造を厳密に行うことなくあらゆる環境
下で、この発明に係わる工具保持装置３を用いることが
できる。

【００６４】従来のカプラは、例えば装置本体６と被着
部材７の一方に、他方に向かって突出してその長手方向
に伸縮する凸端子を設ける一方、他方にその凸端子が挿
入される凹端子を設けている。このため、工具保持装置
が水をかぶりそれが端子のスライド面に入ると短絡して
異常作動が生じやすかった。このため水がかかるような
環境下で用いるためには、装置本体６と被着部材７との
合面部のシール構造を厳密に行なう必要があった。

【００６５】この実施の形態では、前記したように、一
対の端子、即ち保持部材１３側の近接スイッチ４２と、
被着部材７側の伝送ユニット４３の間隔が一定以下にな
った時に通電するいわゆる伝送カプラ４１を用いてい
る。このため、伝送カプラ４１が水をかぶっても作動不
良を生じることがなく、次の効果が生じる。すなわち、
伝送カプラが水をかぶってもよいために、装置本体６と
被着部材７との合面部のシール構造をそれほど厳密に行
なう必要がない。従って、装置本体６と被着部材７との
合面部のシール構造を厳密にすることなくあらゆる環境
下で用いることができる。

【００６６】この実施の形態において、装置本体６の保
持部材１３には空気供給ピン７０が挿通され、この空気
供給ピン７０の先端部は被着部材７の挿入穴７００に挿
着されたエアスリーブ７０１パッキン７０２を介して挿
入されている。この空気供給ピン７０には空気通路７０
ａが貫通して形成されている。また、エアスリーブ７０
１はビス７０３で被着部材７に固定され、このエアスリ
ーブ７０１に形成された通路７０４は被着部材７の開口
部７０５に連通している。この通路７０４に空気供給ピ
ン７０から空気が供給され、この空気供給ピン７０の中
から供給される空気で工具４を駆動する。

【００６７】この実施の形態のロックピン２１は、軸部
にくびれを廃止して、ロックピン２１の強度を向上して
いる。このロックピン２１の円錐カム２２のカム面２２
ｄの傾斜角を４０゜と９０゜の２段としている。ロック
ピン２１の被着部材７のカム面３８に対する押付力は、
円錐カム２２のカム面２２ｄの傾斜角が小さいほど大き
くなる。このため、クランプ時、即ち被着部材７を装置
本体６によりクランプしている時に、ロックピン２１の
頭部２１ａに当接するカム面ｂｃは４０゜と傾斜角を小
さくしてある。

【００６８】一方、円錐カム２２の所定ストロークに対
するロックピン２１の軸方向の移動量は、円錐カム２２
のカム面２２ｄの傾斜角が大きいほど多くなる。ロック
ピン２１をクランプ状態からアンクランプ状態に（ある
いはその逆に）するために、ロックピン２１を所定量移
動させる際、これに必要な円錐カム２２のストロークが
短いほど装置がコンパクトになって好ましく、このた
め、アンクランプ時にロックピン２１の頭部２１ａに当
接するカム面ａｂは９０゜とその傾斜角を大きくしてあ
る。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明は、ロックピンを進出させ被着部材のカム面に衝合さ
せることにより、その分力で被着部材の装着面を装置本
体の着座面に押圧状態に固定する。

【００７０】従って、被着部材の装置本体への固定がロ
ックピンやカム面とは別個に行なわれるので、これらの
接続駆動構造に付随するクリアランスの影響を回避して
被着部材を装置本体に固定することができ、装着された
工具のガタを確実に軽減することができる。

【００７１】また、ロックピンを押圧する円錐カムの押
圧点におけるカム面の傾斜角が、円錐カムの先端側のカ
ム面の傾斜角より小さいことから、円錐カムのストロー
クに対して先端側の傾斜角の大きいカム面によりロック
ピンを押圧して大きく移動させ、ロックピンがカム部に
係合する時ロックピンを押圧する円錐カムの押圧点では
傾斜角の小さいカム面で押付力が大きくなり、コンパク
トな装置で確実に装着できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を説明するために示した工業用ロボッ
トでの使用状態説明図である。

【図２】工具保持装置のロック状態での断面図である。

【図３】工具保持装置のロック解除状態での断面図であ
る。

【図４】図２のIV−IV線に添う断面図である。

【図５】伝送カプラ及びエア供給部の装着部分の断面図
である。

【図６】工具保持装置の位置決め状態での断面図であ
る。

【図７】この発明の実施の形態を示す工具保持装置の右
側が使用状態での、左側がロック状態での断面図であ
る。

【図８】伝送カプラ及びエア供給部の装着部分の断面図
である。

【図９】図７のIX−IX線に沿う断面図である。

【図１０】円錐カムの断面図である。

【符号の説明】

１ 工業用ロボット ２ 作動アーム ３ 工具保持装置 ４ 工具 ６ 装置本体 ６ａ 周縁部 ７ 被着部材 ７ａ 周縁部 １４ ロック装置 １６ ピストン １７ シリンダ ２１ ロックピン ２２ 円錐カム ３７ カム部 ３８ カム面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−117087（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−52285（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−43174（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−289691（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−184291（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭62−9035（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B25J 15/00 - 15/08 B23B 31/107

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作動アームの先端に設けた装置本体に、工
   具を備えた被着部材を着脱自在に装着する工具保持装置
   において、 前記装置本体には、円錐カムの押圧により放射方向に進
   退可能とした複数のロックピンを配置したロック装置
   と、前記被着部材に対向する着座面を設け、 前記被着部材を前記ロック装置の外側を囲むリング状に
   形成して、この上面を前記着座面に衝合される装着面と
   するとともに、この被着部材の内周面側であって少なく
   とも前記ロックピンの放射方向外側となる位置には内向
   きに張り出すカム部を設けて、 このカム部にはロックピンの放射方向外側に行くに従っ
   てロックピンの軸心に近づくように傾斜したカム面を形
   成し、このカム面に前記ロックピンの外端部を衝合させ
   ることにより前記装着面を前記着座面に押圧接触させ、 前記ロックピンが前記カム部に係合する時、前記ロック
   ピンを押圧する前記円錐カムの押圧点におけるカム面の
   傾斜角を、前記円錐カムの先端側のカム面の傾斜角より
   小さくしたことを特徴とする工具保持装置。