JP3643593B2 - 殊にロボット溶接トーチ又はロボット切断トーチのための工具保持体 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、請求項１の上位概念に基く、特にロボット溶接トーチ又はロボット切断トーチのための工具保持体に関する。
背景技術
この種の保持装置は、例へば溶接トーチのような工具をロボットアームに保持しかつ工具又はトーチの衝突の際には加工されるべき半製品又は周辺部分と共に工具を待避させるのに役立っている。これによって半製品及び工具の損傷を阻止することができる。工具がこのような待避運動を行う場合には非常スイッチが作動し、これよってロボットの運動が中断されるか又はロボットアームが可逆可能に出発位置に戻されるようになっている。
冒頭で述べた形式のトーチ保持体は例へば米国特許第４ 998 606号明細書によって公知であり、この例ではケーシング内に案内されているばね負荷されたピストン部分がケーシングの内方に受容され、かつレリーズレバーを介して工具結合部分に結合されたストッパ部分が、向い合って位置するケーシング壁部の基本位置に保持されている。工具結合部分を圧力負荷又は離脱させる場合には、プレート状のストッパ部分がばね負荷されたピストン部分の軸方向のスライドを発生させ、これによってスイッチ部材が、ロボットの運動を停止させるように作動するか又は出発位置へ戻るように作動する。ストッパ部分の円外周部上には非対称形に分配された半球状の部材が設けられており、該部材は工具結合部分の基本位置においてケーシングカバーの向い合う内面の窪み内に圧入されている。この場合の欠点は、球支持部乃至窪みがカバーの内方で極端に精密に加工されていなければならず、ひいては工具結合部分が常時正確にその基本位置に戻されうるようになっていなければならない。このことは、例へば溶接トーチ又は切断トーチの場合におけるように、ロボットアームを工具の所定の基準点に再度到達できるようにするため特に重要である。この基準点は通常「工具センサ点」（Tool−Center−Point）、短縮して「TCP」として特徴付づられる。
発明の開示
以上のことから本発明の課題は、冒頭で述べた形式の工具保持体を充分に改良して、コンパクトな構造で可能な限り大きな離脱角度の場合に工具結合部分の総ての傾動方向に亘り均一なレリーズ力が達成されかつ基本位置への高い復原精度が達成されうるようにすることにある。
上記課題は特に請求項１に記載の特徴によって解決することができた。
工具結合部分に結合されたストッパ部分の３点支持によって、その基本位置において工具の安定した特に非傾動の位置が達成される。また３点支持により、衝突に基いて工具が万一変位した後においても正確な復原精度を実現することができる。しかし傾動運動の場合には別の位置決め部材が当接位置にくることによって、多点支持の利点が総ての傾動方向に亘り特に同一のレリーズ力によって達成可能である。
本発明の構成によれば、ストッパ部分の基本位置において当接位置に位置する３つの位置決め部材が二等辺三角形の頂点に位置しており、このことによって工具の特に安定した非傾動の位置が達成可能である。
またストッパ部分とケーシング部分との間で作用している位置決め部材が対称状に円周上に配置されているのが好ましい。それは、力関係の均等化が種々の傾動方向に亘って好都合であるからである。
本発明の構成によれば、位置決め部材がケーシング部分において保持部内に受容された球として形成され、ストッパ部分における窪みと協働しており、ストッパ部分の基本位置において当接位置に位置している３つの位置決め部材の窪みが、別の窪みの深さよりも小さな深さａを有している。これによって構造技術的及び製造技術的に簡単な形式で３点支持を基本位置で達成することができ、かつ工具上に傾動運動が発生した場合にはそれによって６点支持又は多重支持が達成可能である。
有利な形式でピストン部分とストッパ部分とが相互に回転不能であり、このことは、本発明の提案に基いてストッパ部分には、配属されたピストン部分の孔に係合するために形成された少くとも１つのピンが設けられていることによって実現されている。これによって、工具が不都合な回転運動を行う場合にはスライド可動なピストン部分も一緒に回転して安全遮断装置が作動するようになっている。
更に本発明の別の構成によれば、ピストン部分が半径方向で外方に向いているカラーを有し、該カラーは、ピストン部分がスライドする際検出装置の切換部材を作動させるように構成されている。このカラーは、有利な形式で所定の角度に亘ってだけピストン部分の外周部に延びている。これによって、例へばロボット駆動装置が総ての位置において基本位置から遮断されうるようになっている。
本発明のその他の構成がその他の請求項に述べられている。
本発明のその他の目的、利点、特徴及び利用の可能性は、図面に基く実施例の次の説明から明らかになるであろう。この場合説明した及び又は図面で図示した総ての特徴は、それ自体で又は任意の有意な組合せで、請求項又はその関連事項の組合せとは無関係に本発明の対象を形成している。
【図面の簡単な説明】
図１は 本発明の工具保持体の可能な実施例の斜視図、
図２は 図１の工具保持体の総断面図、
図３は 半製品と衝突した場合工具の変位した位置における図２に基く工具保持体の図、
図４は 工具保持体の３点支持の概略図（ａ）及びその断面図（ｂ）、
図５は ６点支持装置を備えた工具保持体の支承装置の概略図（ａ）、及び該工具保持体の支持装置の構造的な構成図（ｂ）、
図６は 別の構成の工具結合部分を備えた図１に基く工具保持体の図、
を夫々示している。
実施例の説明
図１に基く工具保持体１は中間フランジ３を介して（図示されていない）ロボットアームに固定されている。図２に認められるように、工具保持体１のコップ状のケーシング２の内方には、スライド可能なピストン部分４が軸方向案内装置５内に受容されている。本実施例の場合軸方向案内装置５は、ロボットアーム側のケーシング２の底部分６に形成されている。ピストン部分４は底部分６に支持された圧縮ばね７によってレリーズレバー９の皿状のストッパ部分８に押圧されている。レリーズレバー９には工具結合部分10が配置されており、該工具結合部分10には例へば溶接トーチ又は工具受容部のような工具を固定することができる。
レリーズレバー９のストッパ部分８は、円周上に対称的に分配されて配置された球11によって、ケーシングをその前方側部で閉ぢているカバー12に支持されている。本実施例の場合球11は、カバー12に結合された、ケージの形状を成した保持部13内に保持されている。勿論ケー ジ13をレリーズレバー９のストッパ部分８に取り付けることも可能である。レリーズレバー９の出発位置にあっては、後で詳しく説明するように、球11が、ストッパ部 分８に設けられた協働する窪み16,17に係合している。この状態においてレリーズレバー９は、ロボットアームを制御するための基本位置乃至基準位置に位置している。
ロボット乃至工具と半製品又は周辺部分とが衝突した場合には、図３に図示されているようにレリーズレバー９の傾動が行われる。レリーズレバー９のこの回避運動によって工具、半製品又は夫々の周辺部分の破壊を阻止することができる。変位運動の際レリーズレバー９の皿状のストッパ部分８が傾動し、これによってピストン部分４がばね７の力に抗してケーシング２の底部分６の方向にスライドさせられる。その際、非常遮断装置が作動し、これによってロボットアームの運動が遮断され乃至は出発位置への戻りが行われるようになる。制御技術的な配置によって本実施例の場合、ピストン部分４に形成された半径方向で外方に向いているカラー15が、制御装置乃至検出装置14の切換部分24との接触から外される。つまりこの工具保持体１の場合には、夫々の工具に結合されたレリーズレバー９の圧力負荷及び又は傾動運動がピストン部分４の軸方向の運動に変換せしめられ、該ピストン部分４は、切換部分24を介してロボットアームの停止乃至は戻り運動を惹き起すようになっている。
ピストン部分４上の半径方向のカラー15は本実施例の場合45゜の円セグメントに亘ってのみ延びており、これ によりロボットアームの駆動装置が基本位置以外の総ての位置において遮断されうるようになっている。
更に図２に認められるように、皿状のストッパ部分８にはピストン部分４に配設された孔に係合しているピン29が設けられていて、ストッパ部分８とピストン部分４とが相互に回転不能に結合されている。
実施例に図示された工具保持体の場合には、レリーズレバー９のストッパ部分８と、ケーシング２を閉じているカバー12との間に６点支持部が設けられている。このような６点支持部は、３点支持部又は５点支持部に比較して均等な変位力が得られるという利点を有している。このことを図４及び図５に基いて詳しく説明することにする。
半製品又は工具の安定した特に傾動不能な位置を達成するためには、基本的には３点支持が有利である。ロボット保持装置の場合３点支持は、図４のａ及びｂに図示されているように、例へば半製品との衝突に基いて工具が変位した後、基準点への戻りが必要である場合に、高い戻り精度を有している。しかし３点支持の欠点は、図４のａ及びｂで明らかなように、レリーズ力が夫々の傾動方向に応じて異なっているという点である。２点に亘る傾動に対しては、軸線Ａを中心にした傾動運動に相応して最小の変位力が必要である。これに反し１点に亘る傾動に対しては、軸線Ｂを中心にした傾動運動に相応して最大の変位力が必要である。それは、軸線Ａを中心にした傾動と比べて異なるてこ比であるからである。てこ 腕を相互に合わせるため本実施例の場合には、図５のａ及びｂに図示されているような６点支持装置が設けられている。勿論９点支持、12点支持又はほぼ15点支持装置を使用することも可能である。これによって傾動軸線Ｃが３点支持装置に比較してより外方に向って移動させられ、その結果、最大と最小の変位力の差が顕著に減少するようになる。その際、傾動軸線Ｃが最小の変位力の方向を規定している。
このような支持によって３点支持の利点自体が失われてしまう。このことを阻止するため、球11のためにストッパ部分８内に設けられた窪み乃至切欠き16,17が交互により深く乃至はより高く形成されている。図５のｂに示唆されているように、窪み量「ｂ」を備えた窪み17が窪み量「ａ」を備えた窪み16よりもより深く構成されている。不作業位置ではレリーズレバー９の皿状のストッパ部分８が、窪み16内に配置された球11でのみ当接している。これによって不作業位置では３点支持が保証されている。しかしレリーズレバー９が僅か傾動した場合には、夫々の傾動方向で、ストッパ部分８においてより深 く窪んだ窪み17内に配置されている球11も当接し、かつその後総ての傾動方向に亘り特に同一の変位力を備えた６点支持の有利な力関係が形成される。窪み16,17に関して注意しなければならないことは、傾動運動の際ストッパ部分８が深い方の窪み17内に配置された球11に実際に当接した時に初めて、非常遮断スイッチ14の切換部分24が作動するようになっているということである。
工具保持体１への工具結合部分10の不動の固定はリングばね緊締部材18を用いて行われ、該緊締部材18は、その前方端部に設けられた、円錐形の当接面19によって、工具結合部分10のカラー21に支持された内方リング22の相補的な当接面20に当接している。このリングばね緊締部材18はレリーズレバー９内に螺入可能なねじ結合装置23によって圧入されて内方リング22に保持されている。これによって一方では、リングばね緊締部材18が内方に向って押圧されかつ内方リング22が半径方向で外方に向って拡幅されるような形式で、高い固定力が達成される。同時にねじ結合装置23を解離する際にはリングばね緊締部材18の弾性によって僅かの引出しモーメントを必要とするだけである。
図６の工具保持体の図１の工具保持体に対する相違点は、工具結合部分10として軸方向に調節可能な支持受容部26のための緊締保持装置25が設けられているという点である。この支持受容部26は無段階に調節可能であって付加的に回転可能である。本実施例の場合夫々30゜だけ回転可能であり、その際緊締保持装置25に配置された１つ又は複数のピンが支持受容部26の対応する長手方向溝27に係合している。これによって支持受容部26の自動的な調節が達成される。勿論長手方向溝27を別の角度間隔で支持受容部26の外周部上に配置することも可能である。
支持受容部26がその緊締保持装置25内に受容された軸28によって工具保持体のケーシング２に極度に接近して位置しているような場合には、又は万一の傾動運動の際ケーシング２に衝突するおそれがある場合には、軸28をそれに対応して短縮することも勿論可能である。
ケーシング２の外方輪郭は六角形であり、これによって横断面でみて円形状のケーシングに比較し空間の節約乃至省スペースが達成されており、このことはロボットを使用する場合特に重要である。とりわけ本発明のケーシングの重量節減は、ロボットにより支持されて運動させられる質量に関して特に重要な利点である。

Claims (12)

1. 殊にロボット溶接トーチ又はロボット切断トーチのための工具保持体であって、ケーシング（２）内で案内されてばね負荷されたピストン部分（４）を備えており、該ピストン部分（４）は、ケーシング（２）内に受容された、工具結合部分（10）に結合されたプレート状のストッパ部分（８）を、基本位置では、これに向い合うケーシング部分（12）に保持し、かつ工具結合部分（10）乃至そのストッパ部分（８）が圧力負荷され又は変位させられた場合、前記ピストン部分（４）は、検出装置（14）の信号を発し乍ら軸方向に移動可能であり、またストッパ部分（８）及び向い合うケーシング部分（12）における基本位置で相互に作用しあう位置決め部材（11,16,17）が設けられている形式のものにおいて、
   ストッパ部分（８）が基本位置において３点支持の形式で、３つの位置決め部材（11,16）だけを介して、これに向い合うケーシング部分（12）に支持されている一方で、ストッパ部分（８）及びケーシング部分（12）の別の位置決め部材（11,17）は、工具結合部分（10）乃至ストッパ部分（８）が適宜に傾動した場合に初めて、夫々当接位置にくるようになっていて、
   位置決め部材（11,16,17）が、ケーシング部分（12）と ストッパ部分（８）との間に配置されていて、この位置 決め部分が、ケーシング部分（12）のストッパ部分 （８）に面した側に配置された保持部（13）内に受容さ れた球（11）として形成されていて、該球（11）が、ス トッパ部分（８）のケーシング部分（12）に面した側に 形成されている窪み（16,17）に係合し、ストッパ部分（８）の基本位置において当接位置に位置している３つの位置決め部材の窪み（16）が、別の窪み（17）の深さよりも小さな深さａを有していることを特徴とする、殊にロボット溶接トーチ又はロボット切断トーチのための工具保持体。
2. ストッパ部分（８）の基本位置において当接位置に位置する３つの位置決め部材（11,16）が、二等辺三角形の頂点に位置していることを特徴とする、請求項１記載の工具保持体。
3. 位置決め部材（11,16,17）の数が３つの２倍、３倍又は４倍であることを特徴とする、請求項１又は３記載の工具保持体。
4. 位置決め部材（11,16,17）が、殊に対称状に配分されて円周上に配置されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の工具保持体。
5. 夫々相互に作用しあう位置にある位置決め部材が、適宜の受容部（16,17）を備えたほぼ半球状又は球状の部材（11）として構成されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の工具保持体。
6. ピストン部分（４）とストッパ部分（８）とが、相互に回転不能に結合されていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の工具保持体。
7. ストッパ部分（８）には、配属されたピストン部分（４）の孔に係合するために形成された少くとも１つのピン（29）が設けられていることを特徴とする、請求項６記載の工具保持体。
8. ピストン部分（４）が半径方向で外方に向いているカラー（15）を有し、該カラー（15）は、ピストン部分（４）がスライドする際検出装置（14）の切換部材（24）を作動させることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の工具保持体。
9. カラー（15）が円セグメントに亘ってだけ、殊に45゜の角度に亘ってだけピストン部分（４）の周方向に延びていることを特徴とする、請求項８記載の工具保持体。
10. 工具結合部分（10）がリングばね緊締部材（18）によって、ストッパ部分（８）に結合されたレリーズレバー（９）に保持されていて、リングばね緊締部材（18）の前方端部に設けられた円錐形の当接面（19）を有しており、該当接面（19）は、工具結合部分（10）の相補的な当接面（20）に当接して、ねじ結合装置（23）によって工具結合部分（10）に圧着保持されていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の工具保持体。
11. 工具結合部分（26）が緊締保持装置（25）によって、ストッパ部分（８）に結合されたレリーズレバー（９）に保持されていることを特徴とする、請求項１から10までのいずれか１項記載の工具保持体。
12. 工具結合部分（26）には、殊に等間隔でその外周部に亘り配分されて配置された長手方向溝（27）が設けられており、かつ緊締保持装置（25）が１つの長手方向溝（27）に選択的に係合するために形成された少くとも１つの調節ピンを有していることを特徴とする、請求項11記載の工具保持体。

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