JP3318677B2 - 自動工具交換用カップラー - Google Patents

自動工具交換用カップラー

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JP3318677B2
JP3318677B2 JP10625992A JP10625992A JP3318677B2 JP 3318677 B2 JP3318677 B2 JP 3318677B2 JP 10625992 A JP10625992 A JP 10625992A JP 10625992 A JP10625992 A JP 10625992A JP 3318677 B2 JP3318677 B2 JP 3318677B2
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侃志 野波
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ロボット用の出力部
に取付けられる第1ユニットと、この第1ユニットに接
続される工具を有したワーク側の第2ユニットとから成
る自動工具交換用カップラーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の自動工具交換用カップラーとし
ては、例えば、図4並びに、図5及び図6に示すような
ものがあり、これらカップラーは、第1ユニット1にシ
リンダー80と係止具82を具備させてあり、前記シリ
ンダー80への空気の供給口(接続ポートA又は切離し
ポートBへの空気の供給)に伴うシリンダーの出力軸8
1の伸長・縮短により前記係止具82を移動せしめ、こ
の移動せしめられた係止具82と第2ユニット2側の引
掛部20との係合・解除により第1ユニット1に対して
第2ユニット2を接続・切離するようにしている。
【0003】上記のうち、図4に示すカップラーは、シ
リンダー80を第1ユニット1の凹10内に横姿勢で収
容すると共に係止具82を扇形板の偏心回動板により構
成して成るもので、前記偏心回動板を、同図の実線及び
二点鎖線に示すように、出力軸81の横方向の伸長・縮
短により上記凹部10の構成壁に設けた開口から出没せ
しめ、これにより第2ユニット2側の引掛部20との係
合・解除を可能ならしめるようにしている。
【0004】他方、図5及び図6に示すカップラーは、
第1ユニット1に空室11を設けると共にこの空室11
内にピストン92を上下同自在に設けて縦型のシリンダ
ー90を構成させ、前記ピストン92の下面に具備させ
た出力軸91を前記空室11から下方に貫通突出させる
ようにしている。そして、前記出力軸91の下端部に係
止具82である一対のリンク機構を設けると共に前記リ
ンク機構の出力端相互が出力軸91の上下動により離反
・接近せしめられる構成とし、リンク機構の出力端と第
2ユニット2側の引掛部20との係合・解除を可能なら
しめている。
【0005】しかしながら、前者のものでは、第2ユニ
ット2側及びそれに取付けられる図示しない工具の重量
に相当する不可を担う力、つまり、負荷容量は十分なも
のとなるものの、構造上凹部10に収容できるシリンダ
ー80の有効径を大きいものとすることができず、且
つ、係止具82(偏心回動板)と引掛部20との係合解
除力(解除させる方向に係止具82を動かす回動力)が
小さいことから、係止具82(偏心回動板)と引掛部2
0との係合解除が円滑なものとならないという問題を有
し、又、後者のものでは、シリンダー90の有効径をあ
る程度大きいものとすることができることから係止具8
2(偏心回動板)と引掛部20との係合解除は円滑なも
のとなるものの、第2ユニット2側の重量がほとんどそ
のままリンク機構93の出力端に作用することから、負
荷容量をあまり大きなものとできないという問題を有し
ていた。・・・(問題点1) 更には、この種のカップラーでは、不完全な接続状態で
のロボットのアームの駆動を回避するために、上記偏心
回動板4が適正位置(偏心回動板4が引掛部20と係合
位置)にあるか、又は、係合解除位置にあるか、を検出
する二本の近接センサーを有するものとしてあり、具体
的には、一方の近接センサーにより上記引掛部20と係
合状態にある係止具82を検出させ、他方の近接センサ
ーにより上記引掛部20から係合が解除された係止具8
2を検出するものとしている。
【0006】しかしながら、前記近接センサーは第1・
第2ユニット1,2に比べると比較的大きなものである
から、カップラー自体が大型になってしまう。・・・
(問題点2) 生産ラインにおいてマニュプレータが多く使用されてい
る現今では、上記した問題点1、2を共に解決した工具
交換装置の出現が望まれている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明で
は、小型で負荷容量が大きく且つ着脱機構の動作が円滑
であり、更に、不完全な接続状態でのロボットのアーム
の駆動を回避できる自動工具交換用カップラーを提供す
ることを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明の自動工具交換
用カップラーは、第1ユニットに形成した空室内にピス
トンを設けて縦型のシリンダーを構成させると共に出力
軸を空室から下方に気密状態に貫通突出させてあり、前
記第1ユニットに直動−回動変換機構及び複数の偏心回
動板を設けると共に、上記出力軸の上下動により直動−
回動変換機構を介して偏心回動板が第2ユニットの引掛
部に対して、摩擦係合位置又は第1・第2カップラー相
互が分離可能な係合解除位置に回動せしめられるように
してあり、前記偏心回動板の係合面の形成軌跡は、始端
側からその軸中心までの距離が小さく且つ終端側から軸
中心までの距離が大きい緩やかな曲線としてあり、上記
摩擦係合部位置では偏心回動板の係合面の終端側と引掛
部とが接触状態となるように設定してあり、第1ユニッ
トに第1センサー及び第2センサーを具備させ、上記摩
擦係合位置にある偏心回動板を非接触で検出できる位置
に第1センサーの検出部まで臨ませると共に、上記係合
解除位置になったときのピストンを非接触で検出できる
位置に第2センサーの検出部を臨まている。
【0009】
【作用】この発明は次のように作用する。この発明の自
動工具交換用カップラーでは、第1ユニットの主体に平
面上の面積が大きな空室を具備させると共にこの空室内
にピストンを上下動自在に設けて縦型のシリンダーを構
成させてあるから、第1ユニットが小型であっても出力
軸の上下動力は大きなものとなる。
【0010】そして、第2ユニットの引掛部と係合状態
となる係止具は偏心回動板で構成してあり、この偏芯回
動板に加わる第2ユニットからの負荷力は主に第2ユニ
ットの引掛部に接触している偏心回動板上の一点と偏芯
回動板の回動中心にある軸との間の圧縮力として働くた
め、偏心回動板と引掛部との係合を解除する回動方向の
力は極めて小さいものとなる。
【0011】したがって、出力軸の上下動に伴い偏心回
動板は直動−回動変換機構を介して円滑に正逆回動せし
められることから第1ユニット1と第2ユニットとの着
脱動作が円滑なものとなり、且つ、上記係合解除力を十
分に阻止できる力が偏心回動板に作用するものとなる。
更に、このカップラーでは、主体における空室の側方部
に第1センサー及び第2センサーを設けたものとしてあ
るから大型化を回避でき、前記第1センサーの検出部を
上記係合位置にある偏心回動板を検出できる位置に臨ま
せると共に第2センサーの検出部を偏心回動板が係合解
除位置となったときのピストンを検出できる位置に臨ま
せているから、不完全な接続状態でのロボットのアーム
の駆動を確実に回避できる。
【0012】
【実施例】以下、この発明の構成を実施例として示した
図面に従って説明する。この実施例の自動工具交換用カ
ップラーは、図1に示すように、置台7に載置されるツ
ール側の第2ユニット2と、所謂フローティング装置F
を介してロボットのアームAに取付けられる第1ユニッ
ト1とから構成されている。
【0013】第1ユニット1は、図2及び図3に示すよ
うに、円形厚板状の主体1aとこれから下方に突出する
垂下部1bとから構成している。主体1aは、図3及び
4に示すように、平面上の面積が大きな円筒状の空室1
1(主体1aの径の3/5程度の径に設定されている)
を有すると共にこの空室11内にピストン30を上下動
自在に設けて縦型のシリンダーSを構成させてあり、前
記ピストン30を下面側に設けた出力軸31を空室11
から下方に向かって気密状態に貫通突出させている。そ
して、この実施例では、図3に示すように、前記空室1
1におけるピストン30の下方側を接続ポートAとする
と共に上方側を切離しポートBとし、上記出力軸31に
外挿する態様で設けた圧縮コイルバネ32により、ピス
トン30を接続ポートA側から切離しポートB側に付勢
するようにしてある。
【0014】垂下部1bは、同図に示すように、垂下片
12,12を一定間隔を設けて形成してあり、この垂下
片12,12の両端部近傍に架設した軸13により偏心
回動板4を回動自在に配設させてある。上記した出力軸
31の上下動により偏心回動板4を回動させる機構5
(手段の欄の直動−回動変換機構と対応)としては、図
3に示すように、出力軸31の下端に微少量のみ回動で
きるように取付けられた平面視H形状のH部材50(一
対の板材51を中央部で連結して成る)と、前記板材5
1,51の両端近傍に架設された小ピン52と、上記偏
心回動板4に設けられ且つ前記小ピン52が嵌入される
案内用長孔40とから構成されており、図3に示した状
態から接続ポートAに空気が供給されて出力軸31が上
方へ移動したときには、小ピン52と案内用長孔40と
の関係により、図4に示す如く上記偏心回動板4が軸1
3を中心として回動するようにしてある。
【0015】上記した偏心回動板4の外周面には、図4
に示した状態になったときにおいて第2ユニット2に設
けたピン状の引掛部20と当接状態となる係合面41を
有するものとしてあり、前記係合面41の形成軌跡は始
端側aから軸31中心までの距離が小さく且つ終端側b
からそれまでの距離が大きい、緩やかな曲線としてあ
る。したがって、偏心回動板4の回動に伴うこれと引掛
部20との係合・解除は円滑なものとなる。
第2ユニ
ット2は、図3及び図4に示すように、第1ユニット1
との接続時において上記した垂下部1bが収容される凹
部21を設けてあると共に上記した如く引掛部20を設
けてある。
【0016】そして、図3に示すように、上記した主体
1aにおける空室11の側方部に縦孔状の収容部18及
び横孔状の収容部19を設けると共に、前記収容部18
には第1センサーS1を、収容部19には第2センサー
S2を、それぞれ装着し、前記第1センサーS1の検出
部を上記係合位置にある偏心回動板4を検出できる位置
に臨ませると共に第2センサーS2の検出部を偏心回動
板4が係合解除位置となったときのピストン30を検出
できる位置に臨ませている。
【0017】尚、図2に示す如く、上記第1ユニット1
には電気接続用の雌コネクタC1及び空気・油・水経路
接続用の雌コネクタC3を設けてあると共に、第2ユニ
ット2には上記雌コネクタC1と接続される雄コネクタ
C2、雌コネクタC3と接続される雄コネクタC4を設
けてあり、更に、第1・第2ユニット1,2には前記コ
ネクタC1,C2、C3,C4の確実な接続を実現させ
るため、テーパピンT1及びガイド孔T2を具備させて
ある。
【0018】この実施例の自動工具交換用カップラーは
上記のように構成されているから、以下に示す作用を有
する。即ち、偏心回動板4の駆動源となるシリンダーS
は、その有効径が大きいから、第1ユニット1の主体1
aが小型であっても出力軸31の上下動力は大きなもの
となり、又、第2ユニット2の引掛部20と係合状態と
なる係止具は偏心回動板4で構成してあるから、第2ユ
ニット2側の重量に相当する、偏心回動板4と引掛部2
0との係合解除力(解除させる方向の回転力)は小さい
ものとなる。
【0019】したがって、出力軸31の上下動に伴い偏
心回動板4は機構5を介して円滑に正逆回動せしめられ
ることから第1ユニット1と第2ユニット2との着脱動
作が円滑なものとなり、且つ、上記係合解除力を十分に
阻止できる力が偏心回動板4に作用するものとなる。更
に、図3の実線及び二点鎖線に示すように、上記した主
体1aにおける空室11の側方部に第1センサーS1及
び第2センサーS2を設けたものとしてあるから大型化
を回避でき、前記第1センサーS1の検出部を上記係合
位置にある偏心回動板4を検出できる位置に臨ませると
共に第2センサーS2の検出部を偏心回動板4が係合解
除位置となったときのピストンを検出できる位置に臨ま
せているから、不完全な接続状態でのロボットのアーム
Aの駆動を確実に回避できる。
【0020】尚、上記実施例では、手段の欄の直動−回
動変換機構を上記の如く構成したが、これに限定される
ことなく、例えば、出力軸31側にラックを具備させる
と共に偏心回動板4の外周面の一部をピニオンギヤーと
し、これらの噛み合いにより直動−回動変換機構を構成
させてもよいし、他の公知の構成も採用することができ
る。
【0021】
【発明の効果】この発明は上記のような構成であるか
ら、次の効果を有する。作用の欄に記載した内容から、
小型で負荷容量が大きく且つ着脱機構の動作が円滑であ
り、更に、不完全な接続状態でのロボットのアームの駆
動を回避できる自動工具交換用カップラーを提供でき
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】ロボットのアームに取付けられたこの発明の実
施例の自動工具交換用カップラーと、前記自動工具交換
用カップラーの第2ユニットを載置する為の置台を示す
図。
【図2】前記自動工具交換用カップラーにおける第1ユ
ニットと第2ユニットの斜視図。
【図3】前記自動工具交換用カップラーにおける第1ユ
ニットと第2ユニットとの接続状態・分離可能状態を示
す断面図。
【図4】従来の自動工具交換用カップラーの断面図。
【図5】他の従来の自動工具交換用カップラーの断面図
であり、第1ユニットと第2ユニットが分離状態にある
ときの図。
【図6】図5の自動工具交換用カップラーにおける第1
ユニットと第2ユニットが接続状態にあるときの断面
図。
【符号の説明】
S シリンダー S1 第1センサー S2 第2センサー 1a 主体 1b 垂下部 1 第1ユニット 2 第2ユニット 4 偏心回動板 7 置台 11 空室 18 収容部 19 収容部 20 引掛部 30 ピストン 31 出力軸
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−123287(JP,A) 実開 平4−32885(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B25J 15/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1ユニットに形成した空室内にピスト
    ンを設けて縦型のシリンダーを構成させると共に出力軸
    を空室から下方に気密状態に貫通突出させてあり、前記
    第1ユニットに直動−回動変換機構及び複数の偏心回動
    板を設けると共に、上記出力軸の上下動により直動−回
    動変換機構を介して偏心回動板が第2ユニットの引掛部
    に対して、摩擦係合位置又は第1・第2カップラー相互
    が分離可能な係合解除位置に回動せしめられるようにし
    てあり、前記偏心回動板の係合面の形成軌跡は、始端側
    からその軸中心までの距離が小さく且つ終端側から軸中
    心までの距離が大きい緩やかな曲線としてあり、上記摩
    擦係合部位置では偏心回動板の係合面の終端側と引掛部
    とが接触状態となるように設定してあり、第1ユニット
    に第1センサー及び第2センサーを具備させ、上記摩擦
    係合位置にある偏心回動板を非接触で検出できる位置に
    第1センサーの検出部まで臨ませると共に、上記係合解
    除位置になったときのピストンを非接触で検出できる位
    置に第2センサーの検出部を臨ませたことを特徴とする
    自動工具交換用カップラー。
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