JPH01199009A - ボールクランプ機構における外れ防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はボールクランプ機構に於ける摩耗による外れを
防止する装置に関するものであり、特にロボットでの自
動ハンド交換（ＡＨＣ）等に有効に利用されるものであ
る。

〔従来の技術〕

ボールクランプ機構は広く用いられており、例えばロボ
ットの自動ハンド交換（ＡＨＣ）のボールクランプ機構
として第５図（Ａ）、（Ｂ）に示すものがある。即ち、
取付部１の嵌着部にハンド６のシャンク７を嵌挿し、取
付部外周のスリーブ４を空気圧又はバネ圧Ｆ、によって
矢印Ｆ２の如く前進させ、取付部１の前端に半径方向に
出没可能に嵌入されている第１ボール３に対しスリーブ
４の案内テーパＴ、がＦ、の押圧力を付与し、ボール３
がシャンク７の係合テーパＴ２を押圧してシヤング７に
推力Ｆ４を付与することにより、ハンド６を取付部ｌに
固定している。

しかし多数回の着脱操作のために、スリーブ４・ボール
３、及びシャンク７が相互に摩耗してクランプが外れる
ことがある。

即ち、第５図（Ｂ）に示す如く、ハンドを保合確保する
ための力Ｆ２　　＊　Ｆａ　　＋　Ｆａ’　＋　Ｆａと
ハンドの抜脱しようとする反力、Ｒｈ　＋　Ｒａ　’　
＊Ｒｓ、Ｒｔの相互作用の下に、スリーブ４の案内テー
パＴ、とボール間、及びボールとシャンクの係合テーパ
１２間に摩擦力が作用して、図の斜線領域Ａａ　　、Ａ
３　、Ａ？に摩擦損傷が生じてクランプ機能が失なわれ
る。

従って、例えば第６図に示す外れ防止装置が提案され、
使用されている。即ち取付部ｌに孔Ｈ３を、シャンク７
に孔Ｈ１を、シャンク７が取付部内に係合把持された状
態で孔Ｈ３とＨ８が整合するように設け、制御装置Ｃで
出没させる係止ピンＰを孔Ｈ３とＨ２に挿入することに
より、クランプが外れてハンドが落下することを防止し
ていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の第５図のクランプ機構では、多数回の着脱操作に
よってスリーブ、ボール及びシャンクが摩耗してクラン
プ力が低下し、ハンドを落下する危険があった。その上
、シャンクを引き抜く外力Ｒ４が加わるとクランプが外
れる方向に力、Ｒ１′。

Ｒ，、Ｒｔが作用する。

また第６図の装置では、係止ピンＰを制御するための複
雑な装置を付加せねばならず、結局この外れ防止装置は
製造面及び維持管理面から高価である。

〔課題を解決するための手段および作用〕例えば第１図
及び第２図に示す如く、第１ボール３と第１ボールより
わずかに大径の第２ボール３１とを交互に取付部１の端
部のそれぞれの孔２゜２１に嵌入して、各ボール３，３
１を孔２，２１内に案内して半径方向に出没可能とし、
スリーブ４の端部には、第１ボール３押圧用の案内テー
パＴ、と第２ボール遊動用の溝５とを各ボールに対応配
設する。そしてスリーブ４の案内テーパＴ、が第１ボー
ル３を押圧した際に、第１ボール３がハンド６のシャン
ク７に設けである係合テーパＴ８を押圧してシャンク７
を取付部１内に確保するが、このクランプ時に大径の第
２ボール３１は、遊び量ｄを有してシャンク７のクラン
プに、は参与しないように設定する。

ハンドの多数回の着脱操作のためにシャンク７の第１ボ
ール３との衝突面が摩耗した場合は、第４図に示す如く
、第１ボール３及びシャンク７が点線図示の正規の位置
から実線位置にずれ、大径の第２ボール３１がシャンク
の係合テーパＴ２と溝５底面間でシャンク７のクランプ
力を発生する。

従ってこの場合、第２ボール手段が無い従来例（第５図
）にあってはシャンク７が外れるが、第２ボール３１の
手段を有する本発明装置にあっては、シャンク７にわず
かなガタを生じ、ハンドが弛んでわずかに垂下するが落
下することはなく、作業員はハンドのガタつきを見て、
事故を発生する前にハンドの交換を実施出来る。

〔実施例〕

第１図乃至第４図に示す実施例は、ロボットのハンドの
自動交換装置に本発明を実施したものであり、第５図及
び第６図に示す従来例に対する改善である。

第１図及び第２図に示す如く、円錐内面Ｓ、から成る嵌
着孔を先端から穿設した取付部１の先端部にボール孔２
と２１とを交互に３個ずつ等間隔に半径方向に通孔し、
孔２には従来同様の第１ボール３を嵌挿し、孔２１には
第１ボール３よりわずか大径（約５％大径）の第２ボー
ル３１を嵌挿した。外側の本体Ｂと内側の取付部１との
間にスリーブ４を空気圧で摺動可能に配設し、スリーブ
４の先端内側には、第１ボール３に対しては従来同様の
案内テーパＴ１を、第２ボール３１に対しては軸線０−
０に平行な底面を有する真直な溝５をそれぞれ対設した
。ハンド６としては、取付部の円錐内面Ｓｌと整合する
円錐外面Ｓ８と係合テーパＴｔとを備えた従来品を用い
た。

なお、溝５と第２ボール３１との関係構造は、第１ボー
ル３が正規位置でシャンクをクランプした状態では、第
２ボール３１が遊動量ｄだけ溝５の底面と保合テーパ１
２間で矢印ａの如く上下に遊び、第２ボール３１はシャ
ンクをクランプしない構造に設定した。

得られた装置にあっては次の如き作用効果を奏した。

〔ハンドの着脱〕

第３図（Ａ）はハンドの装着寸前を示すもので、スリー
ブ４が退位し、第１ボール３及び第２ボール３１が共に
ボール孔２．２１内に没している。

従って、図示の右方からハンドを移動させて、シャンク
７の円錐外面Ｓ！を取付部の円錐内面Ｓ１に嵌入密着さ
せた状態で、第３図（Ｂ）示す如くスリーブ４を前進さ
せると、スリーブ４の案内テーパＴ１が３個の第１ボー
ル３を押圧して、第１ボールが同時にシャンクの係合テ
ーパＴ２を押圧し、シャンク７にＦ４の嵌合力を付与し
てボールクランプを達成した。

但し、第２ボール３１は、溝５による遊びのため、シャ
ンク７の凹溝８とスリーブの溝５間を孔２１内で上下に
遊動しているだけであって、シャンクをクランプする作
用には関与しない。

ハンドの交換又は取外しは、スリーブ４を第３図（Ａ）
の位置まで退位させれば、第１ボール３のシャンク７に
対する保合が解除されてハンドの抜脱が達成出来る。

〔外れ防止〕

第４図は、ハンドの多数回の着脱操作のためにシャンク
７の第１ボール３に当接する係合テーパＴ２部分が摩耗
した段階でのクランプ状態を示しており、第１ボール３
は正規のクランプ状態である点線位置から実線位置に落
ち込んでいる。即ち、第１ボール３はもはや案内テーパ
Ｔ、と係合テーパＴ２との間で遊びの状態となっている
。

そしてシャンク７が第１ボール３の保合から外れて正規
のクランプ状態の点線位置から実線位置まで矢印ＡＩの
方向に少し垂下したため、シャンクの係合テーパＴ２は
第２ボール３１に当接し、第２ボール３１が溝５の底面
と係合テーパＴオ間をクランプした。従って、シャンク
は第１ボールのクランプ力が無くなっても、少し垂下す
るだけで第２ボール３１によってクランプされ、ハンド
６の完全落下は阻止出来た。

なお、第２ボール３１によるクランプ力は、溝５の底面
が軸線０−０と平行であるため、ハンドの垂下刃Ａ１を
受けて溝５の底面に垂直な力Ａ２となり、従来の如きス
リーブ４を外す力（第５図（Ｂ）の矢印Ｒ４／→Ｒ１→
Ｒｔ）を生起することはなく、弛んだ状態のハンドを落
下させずに維持出来た。

本実施例にあっては、第４図の如きハンドの取付けの不
良状態にあっても落下しないため、事故が防止出来、こ
の状態ではハンドがぶらぶらしているので、作業員が容
易に発見出来て、工具交換装置の事故発生の事前の補修
が可能となった。

また、本実施例にあっては、第１ボールも第２ボールも
共に３個であるため、取付部１に対するハンド着脱時の
芯出しが円滑に達成出来た。

なお、溝５の形状、溝５内に於ける第２ボールの遊動量
ｄ１及び第１ボールに対する第２ボールの直径比等は、
適宜に選択決定する設計上の事項である。

〔発明の効果〕

シャンク、係合用の第１ボール、及びスリーブ等が摩耗
してクランプが不完全となった状態での動作途中でも、
ＡＨＣからハンド等が外れて周辺の装置やワーク等を破
損することが防止出来る。

従来装置ではハンドが外れる程度の損傷でも、第２ボー
ルが外れを防止し、同時にシャンクのわずかな弛みの状
態で作業員がＡＨＣの不良化を発見して、事故に到る前
に補修が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明実施例の要部断面図であり、第２図は
第１図で取付部を除いてＡ方向から見た図である。 第３図（Ａ）、（Ｂ）は作用説明図であり、（Ａ）は装
着前を、（Ｂ）は嵌着状態を示している。 第４図は、本発明実施例の外れ防止作用説明図である。 第５図（Ａ）、（Ｂ）は、従来例の説明図であり、（Ａ
）は要部断面を、（Ｂ）はそのＢ部を拡大して作用を示
している。 第６図は、改良従来例の略示側面図である。 １・・・取付部、　　　　２．２１・・・ボール孔、３
・・・第１ボール、　　４・・・スリーブ、５・・・溝
、　　　　　　６・・・ハンド、７・・・シャンク、　
　　８・・・環状凹溝、３１・・・第２ボール、　ＳＩ
・・・円錐内面、Ｓ、・・・円錐外面、　　Ｔ、・・・
案内テーパ、Ｔ８・・・係合テーパ。 第１図 第２図 （Ａ） （Ｂ） 第３図 第４図 （Ｂ） 第５図 エア 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１ボール（３）と、第１ボール（３）よりわずか
   に大径の第２ボール（３１）とを交互に取付部（１）の
   ボール孔（２、２１）に嵌入して各ボール（３、３１）
   の半径方向移動を許容し、スリーブ（４）端部には第１
   ボール（３）押圧用の案内テーパ（Ｔ＿１）と第２ボー
   ル（３１）遊動用の溝（５）とを配設し、スリーブ（４
   ）の作用によって第１ボール（３）を取付部（１）から
   出没させるボールクランプ機構における外れ防止装置。 ２、シャンク（７）とスリーブ（４）、第１ボール（３
   ）の摩耗によりシャンク把持が不能となったとき、シャ
   ンクの脱落前に溝（５）に対する第２ボール（３１）の
   遊び量（ｄ）が０となることによる請求項１記載の外れ
   防止装置。 ３、第１ボール（３）及び第２ボール（３１）がそれぞ
   れ３個であり、溝（５）の底面がシャンク（７）の軸線
   （０−０）に平行である請求項１記載の外れ防止装置。