JPH0343177A

JPH0343177A - 自動工具交換装置用の工具保持具

Info

Publication number: JPH0343177A
Application number: JP17358489A
Authority: JP
Inventors: Hideo Morimoto; 英夫森本
Original assignee: Nitta Corp
Current assignee: Nitta Corp
Priority date: 1989-07-05
Filing date: 1989-07-05
Publication date: 1991-02-25
Anticipated expiration: 2013-02-16
Also published as: JP2714696B2

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〕この発明は、自動工具交換装置用の工具保持具に関し、
より詳細には、自動工具交換装置を用いて工具交換をし
ながらロボット等の遠隔制御装置によって作業を行う場
合に、不使用工具をロボットが円滑に工具交換ができる
ように保持する自動工具交換装置用の工具保持具に関す
るものである。

〔従来の技術〕

自動工具交換装置用の工具保持具としては、従来より種
々の構成のものが知られているが、その−例を第８図に
示す。

第８図において、工具保持具（１）は、平板状の本体（
２）の上端をＵ字形に切欠して係合部（３）を設けると
共に、本体（２）の片側に係合部（３）の周縁に沿って
３個の係合片（４）が取り付けて構成されている。この
工具保持具（１）は、図示しているように立てた状態で
適宜場所に固定される。工具保持具（１）に載せられる
工具ユニット（５）は、公知の自動工具交換装置の工具
側ユニット（６）に工具取付部（７）とアダプター・プ
レート（８）を設けて戒るものであり、工具取付部（７
）の先端に任意の工具をボルト止め等により取り付ける
ようになっている。

工具ユニット（５〉を工具保持具（１）に載せるときは
、ロボット・アームに固定した工具ユニット（５）を工
具保持具（１）の上方から下降し、アダプター・プレー
ト（８）を各係合片（４）と本体（２）の間の隙間に挿
入させると共に、工具側ユニット（６〉を係合部（３）
に係合させる。すると、アダプター・プレート（８）が
係合片（４）と本体（２）によって係止・保持されるの
で、そこで自動工具交換装置を操作して工具ユニット（
５）からロボット・アームを分離するのである。

当該工具ユニット（６）をロボット・アームに再結合す
る場合は、前記と逆の工程により、横方向から自動工具
交換装置のロボット側ユニット（図示せず）を工具側ユ
ニット（６）に接続し、そのまま上方に持ち上げれば、
容易に工具保持具（１）から取り出すことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来の工具保持具（１’）は、アダプター・プレー
ト（８〉を本体〈２）と係合片（４）の間の隙間に挿入
するので、ロボットの位置制御の誤差を考慮して当該隙
間をアダプター・プレート（８）の厚さよりも少し大き
く設定してあり、いわゆるクリアランスが設けである。

このため、当該隙間に挿入したアダプター・プレート（
８）が本体（２）と係合片（４）の両面に密着せず、工
具ユニット（５）はアダプター・プレート（８）付近を
支点として上下方向に揺動可能となっており、従って自
動工具交換装置の工具側ユニット（６）の位置が変位し
ゃすい。

この結果、工具ユニット（５）特に自動工具交換装置の
工具側ユニット（６）の位置がロボットのティーチング
・ポイントからずれてしまい、ロボット・アームとの接
続の際に、自動工具交換装置の各ユニットの接続部分を
損傷したり、接続がうまくできない恐れがある。

このような事態を避けるには、前記クリアランスを小さ
くすればよいが、ロボットの位置制御の誤差が必ずある
ため、実際には困難である。

そこで、この発明の目的は、クリアランスが大きく設定
されていて工具ユニットを載せる作業にミスが生じる恐
れがないと共に、ロボットのティーチングが容易であり
、しかも載せられた工具ユニットを位置ずれなしに所定
位置に確実に保持することができ、ロボット等の遠隔制
御装置の操作アームとの再接続が正確に行える自動工具
交換装置用の工具保持具を提供することである。

この発明の他の目的は、シリンダ等のアクチュエータが
不要であると共に、構造がきわめて簡単である自動工具
交換装置用の工具保持具を提供することである。

〔課題を解決するため′の手段〕

前記目的を達成するため、この発明が講じた技術的手段
は次の通りである。

自動工具交換装置の工具側のユニット（３１ａ）にアダ
プタ（３２）を介して工具（３３）を取り付けて成る工
具ユニッ）　（３０）を、遠隔制御装置の操作アーム（
３４）によって取り出し可能に保持するための自動工具
交換装置用の工具保持具であって、テーブル（１２）と
、前記テーブル（１２）上に互いに対向して開閉可能（設
けられた、前記工具ユニット（３０）のアダプタ（３２
）を挟持する一対の保持アーム（１４）と、前記一対の
保持アーム（１４）を開放する方向に付勢する保持アー
ム付勢手段（１８）とを備えて成り、前記一対の保持ア
ーム（１４）に開放状態で前記工具ユニット（３０）の
自重を作用させて、前記保持アーム付勢手段（１８）の
付勢力に抗して前記保持アーム（１４）を閉鎖すること
により、前記アダプタ（３２）が挟持されるように構成
されていることを特徴とするものである。

前記テーブル（１２）を載せるベース（１１）を設けて
おき、当該ベース（１１）上に、前記テーブル（１２）
を緩衝用バネ（１３）を介して載せることができる。

前記保持アーム付勢手段は、一端を前記テーブル（１２
）に固定し、他端を前記保持アーム（１４）に接続した
バネ（１８）から構成することができるが、前記保持ア
ーム（１４）に錘を取り付け、この錘に作用する重力に
よって前記保持アーム（１４）を付勢するように構成す
ることもできる。

また、前記アダプタ（３２）には、前記保持アーム（１
４）によって挟持されたときに前記保持アーム（１４）
に係合する位置決め用突起（３５）を設けることができ
る。

さらに、前記保持アーム（工４）とアダプタ（３２）の
いずれか一方に爪（２４）を設けると共に、他方に前記
爪（２４）が係合する穴（２５）を設けて、前記アダプ
タ（３２）が前記保持アーム（１４）によって挟持され
たときに前記爪（２４）が前記穴（２５）に係合して、
前記アダプタ（３２）の位置決めをするようにすること
もできる。

〔作用〕

以上の手段を講じた結果、一対の保持アーム（１４〉に
開放状態で工具ユニット（３０）のアダプタ（３２）を
当接させ、当該アダプタ（３２）の自重を作用させるこ
とにより保持アーム（１４）を閉鎖して保持するので、
クリアランスが非常に大きくなり、従って工具ユニット
（３０）を保持アーム（１４）に確実に載せることがで
き、ミスが生じる恐れがない。また、クリアランスが非
常に大きいので、ロボットのティーチングが容易である
。

ロボット・アーム（３４）から分離した後は、工具ユニ
ッｌ−（３０）の全重量が保持アーム（１４）に加えら
れるので、アダプタ（３２）は、保持アーム付勢手段の
付勢力に打ち勝って保持アーム（１４〉によってしっか
りと挟持される。従って、工具ユニット（３０）は所定
位置に確実に保持されることができる。

また、工具ユニット（３０）の自重によってアダプタ（
３２）を挟持するので、アダプタ（３２）は工具ユニッ
ト（３０）を載せるだけで自動的に押圧され、従ってシ
リンダ等のアクチュエータを別個に設ける必要がなく、
また複雑な構成部品が必要ないので構造もきわめて簡単
になる。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照しながらこの発明の詳細な説明す
る。

工且保且豆生旧虞第１図〜第５図は、この発明の第１実施例を示すもので
、この発明の自動工具交換装置用の工具保持具（１０）
は、保持した工具ユニッ）　（３０）の重量によって転
倒しないようにしたベース（１１）の上に、緩衝用のバ
ネ（１３）を介してテーブル（１２）を設けている。テ
ーブル（１２）はほぼ水平面内にある。

テーブル（１２）の上には、一対の保持アーム支持体（
１６）が間隔をおいて設けてあり、各保持アーム支持体
（１６）には略Ｖ字状とした保持アーム（１４）が互い
に対向して揺動可能に取り付けてある。第１図では、一
対の保持アーム（１４）は円弧状部（１４ｃ）を斜め上
方に向けた開放状態にあるが、内側に向かって揺動すれ
ば円弧状部（１４ｃ）がほぼ横方向に向き、閉鎖される
ようになっている。

保持アーム支持体（１６）は、この実施例では、立てた
状態で間隔をおいてテーブル（１２〉に固定された２枚
の支持板（１６ａ）　（１６ｂ）と、一方の支持板（１
６ｂ）に接続され且つテーブル（１２）に固定された補
強板（１６ｃ）とで構成しである。各保持アーム（１４
）は、２枚の支持板（１６ａ）　（１６ｂ）間の隙間に
挿入してあり、その屈曲部付近において、前支持板（１
６ａ）　（１６ｂ）間に架は渡した支持ピン（１５）に
よって支持しである。保持アーム（１４）の揺動運動を
円滑にするため、支持板（１６ａ）　（１６ｂ）と支持
ピン（■５）の間にはベアリング（２２）が設けである
。

保持アーム（１４）の屈曲部付近には、下方に向かって
突起（１４ｂ）が設けてあり、この突起（１４ｂ）に引
っ張りバネ（１８）の一端が接続しである。引っ張りバ
ネ（１８）の他端は、テーブル（１２）に固定した突起
（１９）に固定してあり、こうして、保持アーム（１４
）を常に開放する方向に付勢している。各保持アーム支
持体（１６）の前支持板（１６ａ）　（１６ｂ）間には
、ストッパ（１７）が設けてあり、このストッパ（１７
）に保持アーム（１４）の係合部（１４ａ）が係合して
、保持アーム（１４）が図示した状態よりさらに外側に
揺動して過剰に開放するのを防止している。

各保持アーム（１４）の円弧状部（１４ｃ）の一方（上
側）の端部には、ローラ（２０）が回転可能に取り付け
てあり、他方（下側）の端部には、チャッキング・パッ
ド（２１）が取り付けてある。ローラ（２０）は、工具
ユニット（３０）を保持する際に工具ユニット（３０）
のアダプタ（３２）を当接させ、保持アーム（１４）の
揺動時にアダプタ（３２）を損傷させることなく円滑に
運動するようにするものであり、チャッキング・パッド
（２１）は、両保持アーム（１４）で保持したアダプタ
（３２）をチャフキングするためのものである。

このために、ローラ（２０）は円弧状部（１４ｃ）より
も突出して設けてあり、チャッキング・パッド（２１〉
も同様である。従って、アダプタ（３２）はローラ（２
０）とチャッキング・パッド（２１）によって保持され
、アダプタ（３２）が円弧状部（１４ｃ）に直接触れる
ことはない。

なお、その機能からすれば、チャッキング・パッド（２
１）は摩擦係数が大きく丈夫な材料で形成するのが好ま
しい。

貝ユニ・　の次に、工具ユニット（３０）の構成を第５図を用いて説
明する。

第５図において、（３１）は自動工具交換装置で、分割
面（３１ｃ）に沿って分割可能に結合した二つのユニッ
）　（３１ａ）　（３１ｂ）を備えており、一方のユニ
ット（３１ａ）に略円柱状のアダプタ（３２）を取り付
け、他方のユニット（３１ｂ）にはロボット・アーム（
３４）が接続しである。自動工具交換装置（３１）は、
ロボットから送られる所定の電気ないし空気信号により
、結合及び分離ができるものである。アダプタ（３２）
には、ボルト（３７）により、取付フランジ（３６）を
介して工具としてのスポット溶接機（３３）が取り付け
てある。

アダプタ（３２）は、この実施例では、円柱形の本体部
（３Ｚａ）の両側に円板状のフランジ（３２ｂ）を接続
して構成され、本体部（３２ａ）の側面に、アダプタ（
３２）ひいては工具ユニット（３０）の回転を防止して
位置決めする、一対の位置決め用突起（３５）が設けで
ある。

使里式皿以上の構成とした工具保持具（ｌＯ）に工具ユニッ）　
（３０）を載せて保持する場合、ロボットを操作して、
ロボット・アーム（３４）に取り付けた工具ユニット（
３０）を工具保持具（１０）の直上方または斜め上方に
位置させる。このとき、アダプタ（３２）の位置決め用
突起（３５）が第２図の位置に来るように、またアダプ
タ（３２）がほぼ垂直状態になるように工具ユニット（
３０）の姿勢を制御しておく。

次にその位置から、工具ユニッ）　（３０）を両保持ア
ーム（１４）の間に徐々に下降させ、るが、この工具保
持具（１０）では保持アーム（１４）の上端が広くおい
ているので、十分なりリアランスが得られ、保持作業の
逅スが生じる恐れはない。

工具ユニット（３０）を引き続いて下降させると、やが
て第３図に示すように、アダプタ（３２）の本体部（３
２ａ）の下側面が一対のローラ（２ｏ）に当接する。

アダプタ（３２）は、ローラ（２０）のみに接触し、保
持アーム（１４）の他の部分には接触しない。

バネ（１８）の引っ張り力に抗して、工具ユニット（３
０）をそのままさらに下降させると、各保持アーム（１
４）は支持ピン（１５）を支点として内方に揺動する。

なお、揺動時にはローラ（２０）が回転するので、アダ
プタ（３２）側面を損傷する恐れはない。

前述の通り、テーブル（１２）は緩衝用のバネ（１３）
を介してベース（１１）に固定しであるので、アダプタ
（３２）が保持アーム（１４）に当接したときの衝撃を
緩和することができ、さらにティーチングの誤差により
アダプタ（３２）が保持アーム（１４）に真上から当接
しなくても、その位置ずれを吸収して支障なく保持する
ことができる利点がある。

保持アーム（１４）の揺動によって、やがて第４図に示
すように、その上端に取り付けたチャッキング・パッド
（２１）がアダプタ（３２）の本体部（３２ａ）の側面
に当接し、それ以上の保持アーム（１４）の揺動ができ
なくなるので、この位置で工具ユニット（３０）の下降
を停止する。このときの衝撃も、緩衝用のバネ（１３）
によって緩和される。こうして、アダプタ（３２）は二
つのローラ（２０）と二つのチャッキング・パッド（２
１）によって保持される。

そこで、自動工具交換装置（３１）の両ユニット（３Ｉ
ａ）　（３１ｂ）を分離して、工具ユニット（３０）を
ロボット・アーム（３４）から分離すると、工具ユニッ
ト（３０）の全重量が保持アーム（１４）に加わるので
、バネ（１８）の引っ張り力に抗してチャッキング・パ
ッド（２１）が強い力でアダプタ（３２）を押圧する。

従って、何ら外力を加えなくても、アダプタ（３２）は
そのままの状態で保持されることができる。

工具ユニ７ト（３０）とロボット・アーム（３４）の分
離の際には、急激に工具ユニット（３０）の全重量が保
持アーム（１４）に加わるので、かなり大きな衝撃が保
持アーム（１４）を介してテーブル（１２）に加わる。

しかしこの衝撃は、緩衝用のバネ（１３）によって吸収
され、大幅に緩和される。

このように、ロボット・アーム（３４）から分離した状
態では、アダプタ（３２）・は、二つのローラ（２０）
と二つのチャッキング・パッド（２１）によってしっか
りと保持・固定されており、またアダプタ（３２）の両
位置決め用突起（３５）が、各保持アーム（１４）の上
端に当接ないし近接し、アダプタ（３２）の長軸周りの
回転運動が防止されている。このようにして、アダプタ
（３２）は所定の位置に所定の姿勢で確実に保持される
ことができ、ロボット・アーム（３４）に再接続する場
合にも、接続作業が確実に行えることになる。

この実施例では、アダプタ（３２）の両端にフランジ（
３２ｂ）を設けているので、保持アーム（１４）に保持
されている間に、何らかの原因でその長手方向に外力が
作用しても、保持アーム（１４）から外れて落下する恐
れがないという利点がある。

第６図は、保持アーム（１４）を開放方向に付勢する手
段の他の例を示したものである。これは、保持アーム（
１４）の屈曲部付近に錘（２３）を取り付け、当該錘（
２３）に作用する重力によって、保持アーム（１４）を
支持ピン（１５）の周りに揺動するようにしたもので、
引っ張りバネ（１８）を利用する必要がなく、保持アー
ム付勢手段の構成を一層簡単にすることができる利点が
ある。

また、第７図は、アダプタ（３２）の位置決めをより確
実にするために、チャッキング・パッド（２１）に爪（
２４）を設け、アダプタ（３２）の側面に爪（２４）が
嵌合する穴（２５）を設けたものである。こうすると、
アダプタ（３２）を挟持したときに、チャッキング・パ
ッド（２１）の爪（２４）がアダプタ（３２）の穴（２
５）に嵌合・係止するので、アダプタ（３２）が円周方
向にも長袖方向にも移動できなくなり、位置決めを一層
確実にすることができる。また、こうすると、アダプタ
（３２）の両端にフランジ（３２ｂ）を設ける必要がな
くなる。

なお、大きさ（直径）の異なるアダプタ（３２）を使用
する場合を考慮して、保持アーム（１４）で挟持したと
きに工具ユニット（３０）のバランスがとれるように、
チャッキング・パッド（２１）を位置調整可能に取り付
けるのが好ましい。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、この発明の工具保持具
（１０）は、一対の保持アーム（１４）が大きく開放し
ていて、工具ユニッ）　（３０）を載せる際にクリアラ
ンスが大きく設定されており、しかも工具ユニット（３
０）を保持アーム（１４）の上に下降するだけで自動的
に保持されるので、工具ユニッ）　（３０）を載せる作
業にごスが生じる恐れがないと共に、ロボットのティー
チングが容易である。しかも工具ユニット（３０）は、
その自重による押圧力を受けた一対の保持アーム（１４
）によって、アダプタ（３２）を介してしっかりと保持
されるので、載せられた工具ユニッ）　（３０）を位置
ずれなしに所定位置に確実に保持することができ、ロボ
ット・アーム（３４）等の遠隔制御装置の操作アームと
の再接続を正確に行うことができる等の効果がある。

また、工具ユニッＩ−（３０）を押圧・保持する力とし
て１．工具ユニット（３０）の自重を利用しているので
、シリンダ等のアクチュエータが不要であると共に、構
造をきわめて簡単にすることができる効果もある。

テーブル（１２）を緩衝用バネ（１３）を介してベース
（１１）上に設けると、使用時に生じる衝撃を吸収して
緩和でき、工具保持具（１０）の耐久性を向上すること
ができる。

また、保持アーム付勢手段として、バネ（１８）を設け
てその弾性力によって保持アーム（１４）を付勢したり
、保持アーム（１４）に錘（２３）を取り付けて錘（２
３）に作用する重力によって付勢するようにすると、当
該手段を非常に簡単な構成にすることができる利点があ
る。

さらに、アダプタ（３２）に位置決め用突起（３５）を
設けて、保持アーム（１４）によって挟持されたときに
その先端に係合するようにしたり、保持アーム（１４）
とアダプタ（３２）のいずれか一方に爪（２４）を設け
、他方にこの爪（２４）が嵌合する穴（２５）を設けて
おき、保持アーム（１４）によって挟持された際に両者
を係止するようにすると、工具ユニット（３０）の位置
ずれを一層確実になくすことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は、この発明に係る自動工具交換装置用
の工具保持具の一実施例を示しており、第１図は同工具
保持具の全体構造を示す斜視図、第２図は工具ユニット
を同工具保持具の保持アーム上に下降し始めた状態を示
す部分説明図、第３図は工具ユニットのアダプタが保持
アームに当接した状態を示す第２図と同様の図、第４図
は工具ユニットのアダプタが下降して保持アームによっ
て挟持された状態を示す第２図と同様の図、第５図は同
工具保持具で工具ユニットを保持した状態を示す側面図
である。第６図は、保持アーム付勢手段の他の例を示す書面図で
ある。第７図は、アダプタの位置決め手段の他の例を示す部分
平面図である。第８図は、従来の工具保持具の斜視図である。（１０）・・・工具保持具（１２）・・・テーブル（１４）・・・保持アーム（１４ｂ）・・・突起（１５）・・・支持ビン（１７）・・・ストッパ（１９）・・・突起（２１）・・・チ、ヤツキング（２３）・・・錘（１１）・・・ベース（１３）・・・緩衝用バネ（１４ａ）・・・係合部（１４ｃ）・・・円弧状部（１６）・・・保持アーム支持体く１８〉・・・引っ張りバネ（２０）・・・ローラ・パッド（２４）・・・爪（２５）・・・穴　　　　　　　（３０）・・・工具ユ
ニット（３１）・・・自動工具交換装置（３１ａ）　（３１ｂ）・・・自動工具交換装置のユニ
ット（３１ｃ）・・・分割面　　　　（３２）・・・ア
ダプタ（３２ａ）・・・本体部　　　　（３２ｂ）・・
・フランジ（３３）・・・溶接ガン　　　　（３４）・
・・ロボット・アーム（３５）・・・位置決め突起

Claims

【特許請求の範囲】１、自動工具交換装置の工具側のユニットにアダプタを
介して工具を取り付けて成る工具ユニットを、遠隔制御
装置の操作アームによって取り出し可能に保持するため
の自動工具交換装置用の工具保持具であって、テーブルと、前記テーブル上に互いに対向して開閉可能に設けられた
、前記工具ユニットのアダプタを挟持する一対の保持ア
ームと、前記一対の保持アームを開放する方向に付勢する保持ア
ーム付勢手段とを備えて成り、前記一対の保持アームに
開放状態で前記工具ユニットの自重を作用させて、前記
保持アーム付勢手段の付勢力に抗して前記保持アームを
閉鎖することにより、前記アダプタが挟持されるように
構成されていることを特徴とする自動工具交換装置用の
工具保持具。２、前記テーブルを載せるベースを備えており、前記テ
ーブルが、緩衝用バネを介して前記ベースに取り付けて
ある請求項１に記載の工具保持具。３、前記保持アーム付勢手段が、一端を前記テーブルに
固定し、他端を前記保持アームに接続したバネから構成
されている請求項１または２に記載の工具保持具。４、前記保持アーム付勢手段が、前記保持アームに取り
付けた錘を含んで成り、当該錘に作用する重力によって
前記保持アームを付勢するように構成されている請求項
１または２に記載の工具保持具。５、前記アダプタが、前記保持アームによって挟持され
たときに前記保持アームに係合する位置決め用突起を有
している請求項１〜４のいずれかに記載の工具保持具。６、前記保持アームと前記アダプタのいずれか一方に爪
が設けてあり、他方に前記爪が係合する穴が設けてあっ
て、前記アダプタが前記保持アームによって挟持された
ときに前記爪が前記穴に係合して、前記アダプタの位置
決めをするようにしてある請求項１〜４のいずれかに記
載の工具保持具。