JPH0463688A - ロボットアームカップリング装置用マスタプレート及びツールプレート並びにそれらを組み合わせたロボットアームカップリング装置 - Google Patents

ロボットアームカップリング装置用マスタプレート及びツールプレート並びにそれらを組み合わせたロボットアームカップリング装置

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JPH0463688A
JPH0463688A JP2172284A JP17228490A JPH0463688A JP H0463688 A JPH0463688 A JP H0463688A JP 2172284 A JP2172284 A JP 2172284A JP 17228490 A JP17228490 A JP 17228490A JP H0463688 A JPH0463688 A JP H0463688A
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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） 本発明はロボットアームカップリング装置に関するもの
である。
（従来の技術） 一般に、ロボットのアームに対してツール等の脱着を行
うことができるようにしたカップリング装置として、ロ
ボットアームに取付けられたインナアッセンブリ（マス
タプレート）と、ツール等が取付けられるアウタアッセ
ンブリ（ツールプレート）と、上記インナアッセンブリ
とアウタアッセンブリとをロックするロック手段とを有
するカップリング装置は知られている。
そのような装置において、インナアッセンブリとアウタ
アッセンブリとの連結、連結解除を素早く行うことがで
きるようにしたものとして、例えば米国特許第４．６９
８，５２４号明細書および図面に記載されるように、ロ
ック手段が、インナアッセンブリによってロック位置と
ロック解除位置との間をスライド可能に支持されるピス
トン部材と、該ピストン部材の周囲に配設されインナア
ッセンブリに支持される複数のボール部材と、上記アウ
タアッセンブリに配設され該ボール部材とテーパ面で接
触可能で、ピストン部材がロック位置に移動したとき、
ボール部材と協働して両プレートを連結保持するボール
受けとを有する。この装置によれば、ピストン部材がロ
ック位置に移動したとき、ボール部材がテーパ面を介し
てアウタアッセンブリを上方に押し上げインナアッセン
ブリとアウタアッセンブリとが連結されるようになって
いる。
（発明が解決しようとする課題） ところが、そのようなカップリング装置においては、ピ
ストン部材がロック位置にあるときに、ボール部材に接
触するのは、ピストン部材の摺動方向に平行に延びる円
筒状面であるため、インナアッセンブリ、アウタアッセ
ンブリ等について加工のバラツキがあると、ボール部材
をロック位置に完全に移動させることができず、インナ
アッセンブリとアウタアッセンブリとの連結の際、連結
面が一致せしないというおそれがあり、連結位置の再現
性に劣る。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、上述した如
きロボットアームカップリング装置を改良して、マスタ
プレート（インナアッセンブリ）とツールプレート（ア
ウタアッセンブリ）との連結時に両アッセンブリの連結
面に隙間が生ぜず、連結位置の再現性を改善することを
目的とするものである。それに併せて、本発明は、マス
タプレートとツールプレートとの連結、連結解除を確実
に行え、マスタプレートとツールプレートとが不用意に
分離しないロボットアームカップリング装置を提供する
ことも目的とする。
（課題を解決するための手段） 請求項（１）の発明は、ロボットアームに取付けられた
マスタプレートと、ツール等が取付けられるツールプレ
ートと、上記両プレートをロックするロック手段とを有
し、該ロック手段が、マスタプレートによってロック位
置とロック解除位置との間をスライド可能に支持される
ピストン部材と、該ピストン部材の周囲に配設されマス
タプレートに支持される複数のボール部材と、上記ツー
ルプレートに配設され該ボール部材とテーパ面で接触可
能で、ピストン部材がロック位置に移動したとき、ボー
ル部材と協働して両プレートを連結保持するボール受け
とを有するものにおいて、上記ピストン部材のボール部
材との接触面は少なくとも一部がテーパ面となっている
。
請求項（２の発明は、ピストン部材のボール部材との接
触面は、テーパ面の下側に円筒状面が連設されている。
請求項（３）の発明は、ピストン部材は、大径の第１部
分と、ボール部材との接触面であるテーパ面を有する大
径の第２部分と、第１部分と第２部分とを連結する小径
の第３部分とを有する。
（作用） 請求項（１）の発明によれば、ピストン部材がロック位
置に移動するとき、ピストン部材はテーパ面を介してボ
ール部材を押圧するので、そのテーパ面によるクサビ効
果によりボール部材が半径方向外方に押圧付勢される。
それから、ツール部材はテーパ面を介してツールプレー
トを上方に押圧付勢し、該ツールプレートをマスタプレ
ート側に付勢し、両プレートが隙間なく連結される。
請求項（２の発明によれば、ピストン部材が所定位置に
保持されずにボール部材が半径方向内方側に変位し、ピ
ストン部材を持ち上げても、テーパ面下側に円筒状面が
連設されているので、その部位でボール部材よりピスト
ン部材に該ピストン部材を上昇させる力が作用しなくな
り、マスタプレートとツールプレートとの分離は規制さ
れる。
請求項（３）の発明によれば、ピストン部材の大径の第
１部分の上下面に、例えば空気圧を作用させることで、
ピストン部材の上下動すなわち両プレートの連結、連結
解除を確実に行える。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に沿って詳細に説明する。
ロボットアームカップリング装置の連結状態を示す第１
図において、１はロボットアームカップリング装置で、
図示しないロボットアームに結合されるマスタプレート
２と、ツール等が取付けられるツールプレート３とを備
え、該両プレート２゜３は互いにすばやく連結、連結解
除がなされるように構成されている。
上記マスタプレート２は、マスタボディ１１に対して４
つのボール１２（鋼球）を支持するマスクシリンダ１３
がネジ１４にて結合されている。
マスタボディ１１には、小径孔１５ａと大径孔１５ｂと
が同軸状に連接されてなる貫通孔１５が形成されており
、該貫通孔１５の小径孔１５ａ内をピストン１６がスラ
イド可能に嵌挿されている。
すなわち、ピストン１６は、貫通孔１５の小径孔１５ａ
内をシール材１７（０リング）を介して摺動可能に摺動
するピストン本体部１６ａと、該ピストン本体部１６ａ
に一端部が連設されマスクシリンダ１３を貫通する軸部
１６ｂと、該軸部１６ｂの他端部にネジ１８にて連結さ
れボール１２を半径方向外方に押すボール駆動部１６ｃ
とを備え、例えば空気圧を受けて上下方向に往復運動す
る機能と、ボール１２を半径方向に往復運動させる往復
カム機能とを有する。
マスクシリンダ１３には、軸部１６ｂとの間およびマス
タボディ１１との間にもシール材１９゜２０が装着され
ている。また、マスクシリンダ１３には該マスクシリン
ダ１３を貫通して下方に延びる位置決めピン２１が取付
けられている。さらに、具体的に図示していないが、ボ
ール１２はマスクシリンダ１３の外周面に設けられた板
バネによってマスクシリンダ１３より外れないようにな
っている。
マスタボディ１１の上面にはシール材２２が嵌挿される
環状溝１１ａが形成され、側部にはマスクコネクタ２３
が装設さ゛れている。
上記ボール駆動部１６Ｃは、マスクシリンダ１３の円形
凹部１３ａ内をスライド可能に摺動する大径円筒状部１
６ｄと、該円筒状部１６ｄに一端部が連設された他端部
側になるほど径が小さくなるテーバコーン部１６ｅと、
該テーパコーン部１６ｅの他端部に連設される小径円筒
状部１６ｆと、該小径円筒状部１６ｆに連設されたテー
バ部１６ｇとを有する。テーパコーン部１６ｅの鉛直軸
線に対する傾斜角度（以下単にテーパコーン部１６ｅの
傾斜角度という）はテーパ部１６ｇの鉛直軸線に対する
傾斜角度（以下単にテーパ部１６ｇの傾斜角度）と同一
であっても良いが、後述するテーパコーン部１６ｅによ
るクサビ効果を高め、ロボットアームの急激な動きに対
しても確実に連結状態を維持できるように、本実施例で
はテーパコーン部１６ｅの傾斜角度の方が小さくなるよ
うに設定されている。具体的には、本実施例ではテーパ
部１６ｇの傾斜角度が３５″であるのに対し、テーパコ
ーン部１６ｅの傾斜角度が１５°となっている。
また、ツールプレート３は、上側及び下側部材３１ａ、
３１ｂからなるツールボディ３１と、ボール１２と接触
するボール受け３２とを備えている。ボール受け３２は
環状で、その内周面にボール１２の接触面となるテーバ
面３２ａが形成され、マスタプレート２側の位置決めピ
ン２１が嵌合する位置決め孔３２ｂが形成されている。
また、ツールボディ３１の上側部材３１ａには、先端テ
ーバ部３３ａが上方に突出するゴムブツシュ３３が取付
けられており、両プレート２，３の連結時にマスタボデ
ィ１１の凹部１１ｂに嵌合して、ツールを制御するため
の空気が流れる空気通路３４を形成するようになってい
る。
３５は両プレート２．３の連結時にマスクコネクタ２３
と電気的に接続されるツールコネクタで、その接続によ
りツールを制御する電気制御系が構成されるようになっ
ている。
上記のように構成すれば、従来のもの（米国特許第４．
６９６．５２４号明細書および図面参照）と同様の動作
を行うが、マスタプレート２とツールプレート３とを連
結させる場合には、マスタボディ１１に形成された空気
通路（図示省略）を通じてピストン１６（ピストン本体
部１６ａ）上面に空気圧が作用すると、ピストン１６が
下降し、ボール駆動部１６ｃのテーパ面（テーバコーン
部１６ｅ）がボール１２に接触して該ボール１２を半径
方向外方に押圧付勢する。このとき、空気圧によって下
方に押付けられるテーパ面によってボール１２の外周面
が押されるので、テーパ面によるいわゆるクサビ効果に
よって、ボール１２が所定位置となるまで半径方向外方
に移動せしめられる。この場合、テーバーコン部１６ｇ
の傾斜角度を小さく設定しているので、テーバコーン部
１６ｇによるクサビ効果が高められる。
そのため、ボール受け３２のテーパ面３２ｇにボール１
２より作用する押圧力によって、ツールプレート３が上
方に付勢され、ツールプレート３の上側連結端面がマス
タプレート２の下側連結端面に接触するまで移動するこ
となる。
したがって、両プレート２，３の間には従来加工バラツ
キにより隙間が生じるとしても、そのバラツキは、ボー
ル駆動部１６ｃのテーパ面によりボール１２を半径方向
外方に積極的に押圧付勢することによりツールプレート
３を上方に変位させることで吸収されることとなり、そ
の結果、隙間は生じない状態で常に連結されることとな
り、連結位置の再現性が良くなり、コネクタ２３．３５
の電気的接続点においても有利となる。
また、ピストン１６に対しては常時空気圧が作用してい
るのが通例であるが、例えピストン１６上面に空気圧が
作用しなくなって、ツールを含めたツールプレート３の
重量によりボール１２が半径方向内方側に変位し、ピス
トン１６を持ち上げるようになったとしも、テーパ面（
テーバコーン部１６ｅ）下側に円筒状面（小径円筒状部
１６ｆ）が連設されているので、その部位でボール１２
よリピストン１６に該ピストン１６を上昇させる力が作
用しなくなり、両プレート２．３の不用意な分離は規制
される。
さらに、連結を解除する場合には、ピストン本体部１６
ｇの下側に、マスタボディ１１に形成された空気通路（
図示せず）を通じて空気圧を作用させ、ピストン１６を
上昇させることで、ボール１２が半径方向内方に移動し
て、連結が解除される。このとき、大径のピストン本体
部１６ａの下側に小径の軸部１６ｂを連設しているので
、ピストン１６を上昇させる際に、空気圧を作用させる
ピストン本体部１６ｇの下面は、大きな受圧面積を確保
することが可能となり、ピストン１６の上昇を、下降の
場合と同様に大きな力でもって行うことができる。
（発明の効果） 請求項（１）の発明によれば、ピストンのテーパ面によ
ってボールが確実に半径方向外方に押されるので、加工
誤差が吸収されて、マスタプレートとツールプレートと
の連結が確実に行われ、両プレートの連結面において隙
間が生ぜず、連結位置の再現性が向上する。
請求項（２）の発明によれば、ボールが半径方向内方に
変位し、ピストン部材を持ち上げても、テーバ面下側に
円筒状面が連設されているので、その部位でボールより
ピストン部材に該ピストン部材を上昇させる力が作用し
なくなり、マスタプレートとツールプレートとの不用意
な分離は規制される。
請求項（３）の発明によれば、ピストンの上昇の際にピ
ストンに作用させる圧力を受ける面積を大きくすること
ができるので、大きな力でもってピストンを駆動するこ
とができ、その駆動が迅速かつ確実となる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示し、第１図はマスタプレート
とツールプレートとが連結した状態の縦断面図、第２図
は要部拡大図である。 ｌ・・・・・・ロボットアームカップリング装置２・・
・・・・マスタプレート ３・・・・・・ツールプレート １２・・・・・・ボール（ボール部材）ｌ６・・・・・
・ピストン ｌｅａ・・・・・・ピストン本体部（第１部分）１６ｂ
・・・・・・軸部（第３部分） １６ｃ・・・・・・ボール駆動部（第２部分）１６ｅ・
・・・・・テーバコーン部（テーパ面）１６ｆ・・・・
・・小径円筒状部（円筒状面）３２・・・・・・ボール
受け ３２ａ・・・・・・テーパ面

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ロボットアームに取付けられたマスタプレートと
    、ツール等が取付けられるツールプレートと、上記両プ
    レートをロックするロック手段とを有し、該ロック手段
    が、マスタプレートによってロック位置とロック解除位
    置との間をスライド可能に支持されるピストン部材と、
    該ピストン部材の周囲に配設されマスタプレートに支持
    される複数のボール部材と、上記ツールプレートに配設
    され該ボール部材とテーパ面で接触可能で、ピストン部
    材がロック位置に移動したとき、ボール部材と協働して
    両プレートを連結保持するボール受けとを有するものに
    おいて、上記ピストン部材のボール部材との接触面は少
    なくとも一部がテーパ面となっていることを特徴とする
    ロボットアームカップリング装置。
  2. （２）ピストン部材のボール部材との接触面は、テーパ
    面の下側に円筒状面が連設されているところの請求項（
    １）記載のロボットアームカップリング装置。
  3. （３）ピストン部材は、大径の第１部分と、ボール部材
    との接触面であるテーパ面を有する大径の第２部分と、
    第１部分と第２部分とを連結する小径の第３部分とを有
    するところの請求項（１）又は請求項（２）記載のロボ
    ットアームカップリング装置。
JP2172284A 1990-06-28 1990-06-28 ロボットア―ムカップリング装置用マスタプレ―ト及びツ―ルプレ―ト並びにそれらを組み合わせたロボットア―ムカップリング装置 Expired - Lifetime JP2505624B2 (ja)

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