JPH06262468A - 工具保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 悪影響下で使用しても被着部材を装置本体に
対して確実に取り付けることができる工具保持装置を提
供する。 【構成】 工具保持装置３は、作動アーム２の先端に設
けた装置本体６に、工具を備えた被着部材７を着脱自在
に装着するもので、装置本体６にロック部材１４を設け
ると共に、ロック部材１４を被着部材７に係脱自在とな
し、さらにロック部材１４を被着部材７に係合した状態
で、装置本体６と被着部材７とにより形成された閉空間
Ｅ内に空気を供給する空気供給手段を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、工業用ロボット等に
おいて工具を保持する工具保持装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】生産ライン等において、工業用ロボット
はその作動アームの先端に保持させた工具を用いて加工
あるいは作業等の所要の生産動作を行なわせている。

【０００３】かかる生産ライン等においては、工業用ロ
ボットは保持させていた工具を別の工具と交換して生産
作業をすることが必要な場合がある。そのため、従来か
ら種々の構造の工具保持装置が提案されている。例え
ば、装置本体に摺動可能に設けたロック部材を、工具を
備えた被着部材に形成した保持穴に挿入することで被着
部材を装置本体に連結し、被着部材に備えた工具で加工
等の所要の作業を行なわせるものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このものは
粉塵等が多く悪影響下で使用されることがあるが、被着
部材に形成した保持穴等に粉塵等が付着すると、次にこ
の被着部材を装置本体に装着する際、ロック部材が被着
部材に確実に係止できなくなって被着部材が装置本体に
対して傾いて取り付き、作業が不正確になるという問題
があった。

【０００５】この発明は、このような事情に基づいてな
されたもので、悪影響下で使用しても被着部材を装置本
体に対して確実に取り付けることができる工具保持装置
を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、作動アームの先端に設けた
装置本体に、工具を備えた被着部材を着脱自在に装着す
る工具保持装置において、前記装置本体にロック部材を
設けると共に、前記ロック部材を前記被着部材に係脱自
在となし、さらに前記ロック部材を前記被着部材に係合
した状態で、装置本体と被着部材とにより形成された閉
空間内に空気を供給する空気供給手段を備えることを特
徴としている。

【０００７】

【作用】請求項１記載の発明では、装置本体のロック部
材を被着部材に、例えば穴に挿入したり、カム面に衝合
させる等して係合した状態で、装置本体と被着部材とに
より形成された閉空間に空気を供給するため、閉空間に
粉塵等が侵入することが阻止される。従って、悪環境下
で使用しても閉空間内に粉塵等の付着することが軽減さ
れる。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の工具保持装置の実施例を説
明する。図１は工業用ロボットの工具保持装置での使用
状態説明図、図２は工具保持装置の断面図で、中心線Ｏ
の右側がロック状態を、左側がロック解除状態を示して
おり、図３は伝送カプラ及びエア供給部の装着部分の断
面図、図４は空気供給手段の断面図、図５は図２のV−V
線に沿う断面図である。

【０００９】図１において、符号１は垂直多関節型の工
業用ロボットで、この工業用ロボット１の作動アーム２
の先端には工具保持装置３が設けられている。この工具
保持装置３には工具４が装着されており、この状態にお
いて装備されている工具４はワークＷのピックアンドプ
レース作業を行なう。即ち、工具４はハンドを有してお
り、このハンドでワークＷを把握することによって加工
機５のドリルＤによる加工を行なう。

【００１０】工業用ロボット１で用いる各種の工具４は
工具置き台に予め載置しておくことにより、工業用ロボ
ット１は工具保持装置３に装着されている工具４を必要
に応じて交換して装備し、新たな工具４による所要の生
産作業が行なわれる。

【００１１】ところで、この実施例の工具保持装置３
は、図２に示すように装置本体６と被着部材７とで構成
され、装置本体６に円筒状ロック部Ａを設けると共に、
被着部材７には環状保持部Ｂを設け、円筒状ロック部Ａ
が環状保持部Ｂに対して着脱自在となっている。なお、
この実施例の工具保持装置３は、前記のように工業用ロ
ボット１に装着して使用する場合においてティーチング
ミスやプログラムの暴走等により周辺構造物等に衝突す
ることがあっても損傷を受けることが少なくなるよう
に、また耐食性の向上を図るために各部をステンレス鋼
あるいは一般鋼を材料として構成したものである。

【００１２】装置本体６は、基板１１と、この基板１１
に固定されたシリンダ部材１２と、このシリンダ部材１
２の下端に装着された保持部材１３とを有している。７
は、被着部材であり、リング体５０，５１と、取付プレ
ート３９とを有しており、このリング体５０，５１と取
付プレート３９との内側に円筒状ロック部Ａが挿入可能
な凹部が形成されている。リング体５０の上部内側には
全周に渡って突出するカム部３７が形成されている。そ
して、被着部材７の内側に円筒状ロック部Ａが挿入され
た時、装置本体６と被着部材７との間に閉空間Ｅが形成
される。

【００１３】装置本体６の基板１１は、作動アーム２へ
この装置本体６を取り付ける部材で、この基板１１の下
面にシリンダ部材１２が装着されている。このシリンダ
部材１２の内部にピストン１６を昇降可能とするシリン
ダ１７を形成している。なお、以下において中心軸Ｏは
このピストン１６の中心線を示す。

【００１４】このシリンダ１７内にはコイルスプリング
１８で下方に弾発付勢されたピストン１６が昇降可能に
配置されており、シリンダ部材１２には第１の空気供給
口１５がピストン１６の上方に連通するように形成され
ている。ピストン１６の下端部には、ロックピン２１を
進出駆動する円錐カム２２がスプリングピン２３を介し
てシリンダ１７の半径方向に若干遊動可能な状態に装着
されている。

【００１５】円錐カム２２はカム面２２ｄを有してお
り、このカム面２２ｄは先端に行くに従ってピストン中
心線に近づくように傾斜しており、この円錐カム２２は
ロックピン２１が進退する方向に揺動可能にピストン１
６に連結されている。

【００１６】円錐カム２２は、ピストン１６の下降行程
においては、この円錐カム２２の周縁部の上端面２２ａ
とピストン１６の下端面１６ａとが衝接してピストン１
６の駆動力が伝達されるものであり、ピストン１６の上
昇行程においては、スプリングピン２３を介してピスト
ン１６から引き上げ力を受ける。シリンダ部材１２の下
端部に装着される保持部材１３は、その中心部に透孔１
３ａが形成されて円錐カム２２の下方への出没が可能と
されている。

【００１７】保持部材１３に装着されるロック装置１４
は、カム部３７に衝合するロック部材たるロックピン２
１とロックシリンダ２７とによりピストン・シリンダ機
構として構成されたロックピン装置２８を、シリンダ１
７の中心軸Ｏまわりを３等分する放射方向に設置して構
成している。ロックシリンダ２７は保持部材１３に設け
た嵌合孔１３ｃに嵌合して保持されている。ロックピン
２１は、ロックシリンダ２７内で進退可能に内挿されて
おり、このロックピン２１はコイルスプリング３１によ
り前記中心軸Ｏ側に向けて格納方向に弾発付勢されてい
る。

【００１８】ロックピン２１を、リング体５０のカム面
３８に衝合させた際、保持部材１３の着座面１３ｂが取
付プレート３９の装着面３９ａに押圧接触して被着部材
７が保持部材１３に固定される。このとき、保持部材１
３の周縁部の下面１３ｄと、被着部材７のリング体５０
の周縁部の上面５０ａとの間は、所定のクリアランスＬ
１があり、非接触状態となっている。

【００１９】また、シリンダ部材１２の側部に形成され
た第２の空気供給口３２からシリンダ１７内でピストン
１６の下方空間に供給された圧縮空気が、スリーブ部材
２６の外面の溝部３４等の第２の空気通路３３を経て、
各ロックピン２１の頭部２１ａの背後に供給されるよう
になっている。

【００２０】そして、ロック装置１４の中心の下部に
は、コイルスプリング３５を内蔵したセパレータ３６が
設置されている。このセパレータ３６は保持部材１３に
支持ピン９０を介して取付けられ、コイルスプリング３
５は保持部材１３に形成されたバネ受１３ｅに取付けら
れ、セパレータ３６を常に保持部材１３から離れる方向
へ付勢している。

【００２１】被着部材７を構成する取付プレート３９
は、リング体５０に、６箇所のボルト３００によって固
定され、この取付プレート３９の上面と、リング体５０
との間にはリング体５１にはさまれて両者間に固定さ
れ、このリング体５１の内周面は、わずかな隙間Ｗ１を
介して保持部材１３の外周面に対向している。被着部材
７を装置本体６によりクランプして作業している時、ワ
ークＷが何かに当たって、被着部材７が装置本体６に対
してずれよう（傾こう）としても、リング体５１の内周
面が保持部材１３の外周面に当接することにより、被着
部材７の装置本体６に対するずれを防ぐことができる。

【００２２】取付プレート３９にリング体５０が連結ピ
ン２００で連結され、このリング体５０の穴部２０１に
ピンスリーブ２０２が挿着され、このピンスリーブ２０
２の底部はビス２０３でリング体５０に対して締め付け
固定されており、ピンスリーブ２０２が摩耗すると、ビ
ス２０３によって交換可能になっている。ピンスリーブ
２０２に保持部材１３の位置決めピン２５が挿入され
て、保持部材１３に対する被着部材７の位置決めがなさ
れる。

【００２３】装置本体６と被着部材７との間を電気的に
接続するためのカプラとして、非接触型のカプラである
伝送カプラ４１を用いており、７箇所に設けられてい
る。即ち、保持部材１３側の近接スイッチ４２と、被着
部材７側の伝送ユニット４３の間隔が一定以下になった
時に通電する一対の端子を用いている。このため、伝送
カプラ４１が水をかぶっても作動不良を生じることがな
く、装置本体６と被着部材７との合面部のシール構造を
厳密にすることなくあらゆる環境下で用いることができ
る。

【００２４】この実施例において、装置本体６の保持部
材１３には空気供給ピン７０が挿通され、この空気供給
ピン７０の先端部は被着部材７の挿入孔７００に挿着さ
れたエアスリーブ７０１にパッキン７０２を介して挿入
されている。空気供給ピン７０には空気通路７０ａが貫
通して形成され、この空気供給ピン７０に圧縮空気供給
手段７０４から圧縮空気が供給される。エアスリーブ７
０１に形成された通路７０５は空気供給ピン７０の空気
通路７０ａと連通しており、この通路７０５はリング体
５０の外側の開口部７０６に連通している。この開口部
７０６から図示しない配管を介して空気が工具４に供給
され、この空気で工具４を駆動する。

【００２５】なお、取付プレート３９に二点鎖線で示す
ように通路７０７を形成し、エアスリーブ７０１に形成
した通路７０８を通路７０７に連通させ、取付プレート
３９を配管として利用して空気を工具４に供給すること
もできる。

【００２６】また、この工具保持装置３には、図４に示
すように、ロックピン２１を、カム面３８に衝合した状
態で、閉空間Ｅ内に空気を供給して閉空間Ｅ内を加圧す
る空気供給手段Ｃを備えている。この空気供給手段Ｃを
構成する空気供給ピン８０はリング体５０に挿着された
エアスリーブ８０１にパッキン８０２を介して挿入され
ている。

【００２７】空気供給ピン８０には空気通路８０ａが貫
通して形成され、この空気供給ピン８０に圧縮空気供給
手段７０４から例えばゲージ圧で０．１〜０．２Ｋｇ／
ｃｍ²の圧縮空気が供給される。この圧縮空気供給手段
７０４は空気供給ピン７０にも圧縮空気を供給するよう
になっており、この供給はバルブ等で制御されるが、空
気供給ピン８０には工具保持装置３の作業中常時供給さ
れている。なお、ロックピン２１がカム面３８に衝合し
た時のみ空気供給ピン８０に空気を供給し、ロックピン
２１がカム面３８から外された時にこの空気供給を停止
してもよい。エアスリーブ８０１に形成された通路８０
５は空気供給ピン８０の空気通路８０ａと連通してお
り、この通路８０５はリング体５０の内側の開口部８０
６に連通している。このリング体５０の内側の開口部８
０６に連通する通路８０５は、リング体５０の外側から
形成され、この加工後は外側を止め栓８０７で塞いでい
る。

【００２８】被着部材７は有底状となっているため、ロ
ックピン２１をカム面３８に衝合して被着部材７を装置
本体６に装着すると、ロック装置１４及びカム部３７等
は保持部材１３と、リング体５０，５１および取付プレ
ート３９により囲まれた閉空間Ｅ内に格納された状態と
なる。この閉空間Ｅは、被着部材７を装置本体６に装着
した状態で、クリアランスＬ１によって外部と連通して
いる。この状態で、空気供給手段Ｃで閉空間Ｅに圧縮空
気を供給して閉空間Ｅ内を加圧すると共に、供給された
圧縮空気はクリアランスＬ１を通って外部に逃げる。

【００２９】この工具保持装置３による工具４の装着は
次のように行なわれる。即ち、まず工業用ロボット１の
作動アーム２の先端に固定されている装置本体６を工具
置き台の所要の工具４に対応した位置に移動させ、工具
４を取付けた被着部材７に作動アーム２を接近させ（図
２の仮想線参照）、ロック装置１４の外側に被着部材７
を嵌め合わせる。

【００３０】この後、第１の空気供給口１５を経てシリ
ンダ１７のピストン１６の上方空間に圧縮空気を供給す
る。これによりピストン１６は下降し、円錐カム２２は
３本のロックピン２１の間に割り込んで挿入される。こ
のとき、一部のロックピン２１のみが円錐カム２２に接
触した場合には、円錐カム２２がシリンダ１７の半径方
向、即ちロックピン２１の進退方向に遊動可能であるの
で、その反力により円錐カム２２がスライドして変位
し、これによって円錐カム２２はすべてのロックピン２
１に均等に接触した状態となる。

【００３１】そのため、３本のロックピン２１は放射方
向外側に押し出され、ロックピン２１の先端部はその外
側に位置する被着部材７のリング体５０のカム面３８に
衝合する。このロックピン２１のカム面３８への衝合に
より、被着部材７は装置本体６側（図２上方）への押圧
力を受け、被着部材７の装着面３９ａは装置本体６の着
座面１３ｂに衝合される。

【００３２】次に、装着した工具４を外す場合は、次の
ように作動する。

【００３３】即ち、装着していた工具４による所要の作
業が終了すると、工業用ロボット１の作動アーム２を工
具置き台の所定位置に移動させて、工具保持装置３の第
１の空気供給口１５への圧縮空気の供給を停止すると共
に、第２の空気供給口３２への圧縮空気の供給を行な
う。

【００３４】これに伴い、シリンダ１７のピストン１６
の下方空間に圧縮空気が供給され、ピストン１６は上昇
動作を開始するとともに、溝部３４等の第２の空気通路
３３を経て各ロックピン２１の背後にも圧縮空気が供給
されるので、各ロックピン２１は中心軸Ｏ側に後退し、
ロックピン２１の先端は前記カム面３８から離間し、こ
れによって被着部材７は装置本体６への拘束が解除され
る。

【００３５】そして、これと同時にセパレータ３６は圧
縮状態のコイルスプリング３５が伸張することによって
装着面３９ａと着座面１３ｂとの間が離間され、両者を
円滑に分離することができる。

【００３６】これによって、工業用ロボット１の作動ア
ーム２の先端から工具４を工具置き台の所定位置に格納
することができる。そして、これに続いて他の工具４に
よる作業を行なう場合には、その工具４の位置に作動ア
ーム２を移動させた後、前記と同様にして所要の工具４
を装着することとすればよい。

【００３７】このように、ロックピン２１をカム面３８
に衝合させ、被着部材７を装置本体６に装置した状態に
おいて常時、空気供給手段Ｃの作動で圧縮空気が閉空間
Ｅ内に供給されており、作業中に外部から閉空間Ｅ内に
粉塵等が侵入することが阻止される。

【００３８】従って、悪環境下で使用しても収納空間Ｄ
内に粉塵等の付着することが軽減されるため、一旦被着
部材７を装置本体６から外して再度装着する際、ロック
ピン２１をカム面３８に確実に衝合することができる。
従って、被着部材７を装置本体６に確実に取り付けて作
業を正確なものにすることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明は、ロッ
ク部材を被着部材に、例えば穴に挿入したり、カム面に
衝合させる等して係合した状態で、装置本体と被着部材
とで形成された閉空間内に空気供給手段を用いて空気を
供給するため、前記閉空間に粉塵等が侵入することが阻
止される。従って、悪環境下で使用しても閉空間内に粉
塵等の付着することが軽減されるため、ロック部材を被
着部材に確実に係合することができ、従って被着部材を
装置本体に確実に取り付けて作業を確実になものにする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】工業用ロボットでの使用状態説明図である。

【図２】工具保持装置の断面図であり、中心線Ｏの右側
がロック状態を、左側がロック解除状態を示している。

【図３】伝送カプラ及びエア供給部の装着部分の断面図
である。

【図４】空気供給手段の断面図である。

【図５】図２のV−V線に沿う断面図である。

【符号の説明】

１ 工業用ロボット ２ 作動アーム ３ 工具保持装置 ４ 工具 ６ 装置本体 ７ 被着部材 １４ ロック装置 Ａ 円筒状ロック部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作動アームの先端に設けた装置本体に、
   工具を備えた被着部材を着脱自在に装着する工具保持装
   置において、前記装置本体にロック部材を設けると共
   に、前記ロック部材を前記被着部材に係脱自在となし、
   さらに前記ロック部材を前記被着部材に係合した状態
   で、装置本体と被着部材とにより形成された閉空間内に
   空気を供給する空気供給手段を備えることを特徴とする
   工具保持装置。