JPH067906Y2 - ロボットハンドの連結機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、機械器具部材（ワードピース）の加工，組立
て，搬送等の工場生産ライン等で利用される産業用ロボ
ットにおけるハンド交換型ロボットハンドの動作制御用
流体路の連結機構に関するものである。

〈従来の技術〉 工場生産ラインの合理化，安全性，品質管理の向上等の
目的から、いわゆる産業用ロボットが普及してきてい
る。そして、近年の多品種少量生産の傾向に伴い、ワー
クピースを把持するハンド装置を取替えることにより多
種の作業ができるようにしたロボットが提供されてきて
いる。

このようなロボットは、一般的に、ロボットの本体から
延設された機台側アームと、ワークピースを把持して加
工等の作業を行なうハンド装置とに分離可能とし、これ
を着脱式としている。そして、各種の作業に合ったハン
ド装置をロボットの機台周囲に複数ストックしておき、
指令信号等で動作するオートハンドチェンジャシステム
により、必要とするハンド装置と、使用済のハンド装置
とを自動交換して次の作業に供するようにしている。従
って、上記機台側アームとハンド装置の連結部分は、自
動交換に容易な構造が採用されるものである。

上記連結部分の構造は、ロボットハンドとしての一体的
な連結機構と、ハンド装置を動作させる信号系及び駆動
系の連結機構からなっている。

第４図及び第５図は、従来における連結機構の分離時と
連結時の概要説明断面図である。この連結機構は、ハン
ドの動作制御用として空気圧，油圧等の流体圧を用いた
駆動系の連結機構を示す。

図において、１はロボットの機台側アームであり、その
アーム先端には後述のハンド装置との連結部材である連
結体２を一体に取付けている。３はハンド装置であり、
一端側にワークピースを把持するハンド（図示せず）を
取付け、他端側に上記連結体２と着脱自在とした連結体
４を取付けている。

従って、機台側アーム１とハンド装置３のそれぞれの連
結体２と連結体４とを着脱することにより、所要のワー
クピースに応じたハンド装置３に交換可能なロボットハ
ンド装置３が得られるようになっている。この場合、連
結体２と連結体４は、図示しないロック機構で一体的に
連結固定するもので、ハンド装置３交換の際はこのロッ
ク機構のアンロック動作で上記連結固定を解除するよう
にしている。

連結体２は、所要厚の角形ブロック状とか円形ブロック
状の剛性を持たせた形状である。そして、その厚み方向
（図上で上下方向）の適宜数箇所に制御用流体流通用の
後述する継手部材のソケットを圧入する取付孔2aを穿っ
ている。５はソケットであり、継手部材のメス側部品と
して上記取付孔2aに圧入させている。このソケット５
は、ハンド装置３と連結する入口部5aを一部拡開した形
状の円筒体であり、上記連結側と反対側はチューブ継手
６のねじ込み用ネジ5bを刻設している。チューブ継手６
は、ハンド装置３の動作制御用流体をロボットの機台側
からハンド装置３のハンドに供給する場合のチューブ
（図示せず）の機台側接続中空端子である。

連結体４は、連結体２と同様の剛性を持たせた形状とし
ている。そして、連結体２の取付孔2aと対応する位置
に、後述の継手部材のプラグを圧入させる取付孔4aを穿
っている。７はプラグであり、継手部材である上記連結
体２のソケット５に挿入するオス側部品として上記取付
孔4aに圧入させている。このプラグ７は、上記ソケット
５に挿入する為の挿入軸部7aを突設していて、軸心に流
体路7cを形成していると共に軸外周にＯリング８を巻装
している。このＯリング８は、ソケット５へプラグ７の
挿入軸部7aを挿入した際に、若干の弾性変形によりソケ
ット５の流体路5cに密接するものである。従ってまた、
ソケット５の流体路5cの内径に対し、プラグ７の挿入軸
部7aの外径は極く僅かに小径として上記Ｏリング８の弾
性変形を阻害しないようにしている。また、プラグ７の
挿入軸部7aの反対側はチューブ継手９のねじ込み用ネジ
7bを刻設している。チューブ継手９は、制御用流体をハ
ンド装置３のハンドに供給する場合のチューブ（図示せ
ず）のハンド装置３側接続中空端子である。

以上の構成からなる機台側アーム１とハンド装置３を接
続する場合、ロボット機台の周囲に交換用のハンド装置
３を数種類配置して機台側アーム１を制御システムによ
り上記ハンド装置３に接近させる。そして、ハンド装置
３の連結体４等に印された識別符号等により、接続する
ハンド装置３の上方に位置決めし、連結体４に接近させ
る。そして、連結体４のプラグ７と連結体２のソケット
５を位置合せして、挿入軸部7aをソケット５の流体路5c
に挿入する。これにより、ソケット５の流体路5cと挿入
軸部7aはＯリング８の弾性変形で密に連結する。この連
結と略同時にロック機構が動作し、連結体２と連結体４
を一体的に連結固定する。継手部材であるソケット５と
プラグ７も、上記ロック動作により駆動系としての連結
固定となる（第５図参照）。

次に、ハンド装置３を交換する場合は、所定のハンド装
置３収納位置で所要のクランプ機構を動作させてハンド
装置３を固定し、ロック機構を解除すると共に機台側ア
ーム１を動作させて連結体４と連結体２を引き離し、次
に上記と同様の次のハンド選定動作に移行する。

〈考案が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記のような連結機構においては以下の
如き問題がある。

即ち、ソケット５とプラグ７の間にはＯリング８が介在
している。従って、ソケット５とプラグ７の間にＯリン
グ８が圧接されるので、着脱動作時にはＯリング８の単
なる摩擦抵抗よりも大きな力を必要とする。制御用流体
路が増えればそれだけ上記力も増大し、その為に大きな
着脱力も必要とするなどＯリングでのシールは実用的に
改良すべき問題である。

また、ロボットのハンドに複雑な多機能の動作を行なわ
せる場合は制御用流体路が増加することになる。そうす
ると、即ち継手部材であるソケット５及びプラグ７も増
加するので、各ソケットとプラグの心位置にズレという
問題が生じてくる。上記心ズレ度合は、継手数が増加す
るほどに、製造誤差，バラツキ等により増大するので、
Ｏリングの同心的で均一な嵌合が困難になり、制御用流
体の確実な供給ができなくなるなどロボットの動作に重
大な問題を与えるものである。

本考案は、上記のような問題を解決すべく提供したもの
であり、継手部材の着脱力を軽減すると共に、継手数の
増加による心ズレの誤差も吸収して良好な継手性能を実
現できるロボットハンドの連結機構を得ることを目的と
するものである。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成する為に、本考案は、ロボットの機台側
アームに設けた連結体とハンド装置の連結体とを着脱自
在に連結するロボットハンドの上記両連結体に設けた動
作制御用流体路の連結機構において、流体路を形成した
ソケットを機台側アームの連結体に設け、上記流体路と
連通する流体路を形成し且つ上記ソケットに挿入する挿
入軸部を設けたプラグをハンド装置の連結体に設け、ソ
ケットの流体路とプラグの挿入軸部との隙間をシールす
る弾性質のシール部材を上記ソケット内に設けた構成で
あって、上記シール部材は、ソケット内に着座する外周
部と上記挿入軸部の挿通孔を形成した内周部とを有し、
一端側の外周部と内周部の間に凹溝形状の受圧部を形成
すると共に、他端側の挿通孔の内周部を挿入軸部の入口
側として挿入軸部より径大に、出口側を径小にしたテー
パ形状とし、上記外周部及び内周部に上記受圧部に流入
する流体圧で変形する自由端を設けたロボットハンドの
連結機構である。

〈作用〉 プラグは挿入軸部をソケットに挿入すると、挿入軸部は
挿通孔の出口側で挿入抵抗を受ける。この出口側は挿入
軸部の外径より径小であるが、内周部の弾性変形により
拡開するので、弾性変形力のみの抵抗を受けることにな
る。この挿入連結後に動作制御用の圧力流体を流すと、
この流体圧がシール部材の外周部と内周部の間の受圧部
にも負荷される。これにより内周部が変形し、挿入軸部
を締め付けるように収縮する。従って、挿入軸部とソケ
ットの隙間は流体圧に比例したシール力を得ることがで
きる。

また、上記圧力流体の供給を停止すると、シール部材に
流体圧が作用しなくなるので、上記内周部は自身の弾性
変形力のみで挿入軸部に接触する。従ってプラグの引き
抜き、即ち連結解除は軽い力で行なうことができる。

また、ソケット及びプラグの継手数が複数の場合で相互
間に心ズレがあるときは、シール部材の内周部の弾性変
形量の許容範囲内であればその弾性変形で上記心ズレを
吸収する。この心ズレを吸収した変形状態であっても、
圧力流体を供給すると内周部はこれにより前記の通り弾
性変形して挿入軸部に密接するので、そのシール作用が
損なわれることはない。

従って、継手部材の着脱力を軽減することができて、継
手数の増加により心ズレ誤差が生じてもこれを吸収して
良好な連結機構とすることができる。

〈実施例〉 以下本考案の好適な実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本考案の実施例に係る継手部材の分解構成図で
あり、第２図は継手部材の連結状態を示す要部断面図、
第３図はシール部材の断面図である。

第１図において、20はソケットであり、継手部材の一方
の構成部材である。このソケット20の軸心部は空気，油
等のハンド動作の制御用流体が流れる流体路21を形成し
ている。流体路21の一方側寄りはネジ21aを刻設してチ
ューブ継手22をねじ込んでいる。また他方側寄りの中間
部は中ぐりによる内溝21bを形成している。この構成の
ソケット20は、機台側アーム１に設けた連結体２（第２
図及び第４図参照）の取付孔2aに圧入するもので、上記
チューブ継手22に機台側からの制御用流体を供給するチ
ューブを接続するようにしている。そして、内溝21b側
を後述のハンド装置３との連結側としている。

23はプラグであり、継手部材の他方側の構成部材であ
る。このプラグ23の軸心部は空気，油等のハンド動作の
制御用流体が流れる流体路24を形成している。また、プ
ラグ23の一方側は、ソケット20の上記連結側から流体路
21中に僅かの隙間を残して挿入する挿入軸部23aを突設
し、他方側は流体路24にネジ24aを刻設してチューブ継
手25をねじ込んでいる。この構成のプラグ23は、ハンド
装置３に設けた連結体４（第２図及び第４図参照）の取
付孔4aに圧入するもので、上記チューブ継手25から先端
のハンドに制御用流体を供給するチューブを接続するよ
うにしている。従って、ハンド装置３と機台側アーム１
を連結した際に、制御用流体は機台側からチューブ継手
22を介してソケット20内に入り、プラグ23の挿入軸部23
aからチューブ継手25を経て先端のハンドに供給するよ
うにしている。

26は例えばゴム質等の弾性を有するシール部材であり、
ソケット20の内溝21bに着座して、プラグ23の挿入軸部2
3aとソケット20の流体路21間の隙間を塞ぐものである。

第３図にシール部材26の具体的構成，形状を示してい
る。このシール部材26は、ソケット20の内溝21bに接触
して着座する外周部２７と、プラグ23の挿入軸部23aが
挿通する挿通孔26aを形成した内周部28との間で一端側
に凹溝形状の受圧部29を形成している。そして、上記外
周部27と内周部28の一端は柔軟性のあるリップ状の自由
端27a,28aとしている。これにより、受圧部29に流体圧
が負荷されたときは、内周部28の自由端28aは内径方向
に収縮変形し、外周部27の自由端27aは外径方向に拡開
変形する。また、挿通孔26aは、シール部材26の上記受
圧部29形成の反対側を基部30として、この基部30側を径
としたテーパ形状に形成している。そして、その径小
側、即ち内周部28の自由端28a側の内径ｄは、プラグ23
の挿入軸部23aの軸径よりも僅かに小さい径としてい
る。また、基部30の端面からの内周部28の筒長ｌは外周
部27の筒長Ｌよりも若干短く形成している。これによ
り、連結体２，４の連結後の制御用流体の流通時に、受
圧部29への制御用流体の流れ込みを阻害する如く、内周
部28の自由端28aがプラグ23の挿入軸部23aとソケット20
の流体路21との隙間を塞がないようにしている。

このシール部材26は、ソケット20の内溝21bに装着する
場合、方向性があり、その基部30側がプラグ23の挿入側
になるようにして装着するものである。即ち、プラグ23
の挿入軸部23aをソケット20の流体路21に挿入した際、
この挿入軸部23aはシール部材26の挿通孔26aを径大側か
ら径小側に挿通することになる。

以上のような構成において、連通作用を次に説明する。

連結体２に圧入されたソケット20の内溝21bには予めシ
ール部材26を装着している。そして、所定位置に配置さ
れた交換用ハンド装置３に機台側アーム１が接近し、そ
の連結体２をハンド装置３の連結体４に対向させる。次
いで、連結体２，４同士を所要の連結位置合わせ制御で
合致させ、流体路21にプラグ23の挿入軸部23aを挿入す
べく連結体２（機台側アーム１）を進出させる。これに
より、流体路21に挿入軸部23aが入り、シール部材26の
挿通孔26aを挿通する。挿通孔26aはテーパ形状であり、
内周部28の自由端28a側の内径ｄが挿入軸部23aの軸径よ
りも小さいだけであるので、上記挿通によりシール部材
26は挿入軸部23aに対し上記自由端28a側の挿通孔26aの
内縁部分の線接触となる。そして、上記接触する自由端
28aは、リップ状により柔軟性を有しているので、上記
挿入軸部23aの挿通によりたやすく拡開変形し、即ち挿
入軸部23aの挿入抵抗を大きくすることがない。

連結体２，４の流体系路が連結完了した後、図示しない
ロック機構で連結体２，４同士を一体的に連結固定す
る。そして、所定の動作信号として加圧した制御用流体
を供給源から流すと、チューブ継手22から流体路21に流
入した制御流体の一部は、シール部材26の受圧部29部分
に流れ込む。そうすると、流体圧により、外周部27は拡
開変形して接触している内溝21bに一層密着し、また内
周部28は収縮変形して挿入軸部23aに一層密着する。即
ち、シール作用を発揮する。従って、このシール部材26
の上記両密着部から制御用流体が漏れることはなく、良
好なシール効果を得ることができる。

次に、ハンド装置を交換する場合、制御用流体の供給を
停止すれば、連結体２の流体路21内の流体圧の負荷も解
消し、大気圧になる。そうすると、シール部材26への加
圧も解消するので、外周部27及び内周部28の加圧時の変
形が復元する。これにより、挿入軸部23aに対する上記
内周部28の自由端28a側の接触力は、その径差分だけと
なり、即ち挿入軸部23aの挿通時き抵抗と同様に軽いも
のとなり、その着脱に過大な力を必要とすることはな
い。

更に、両連結体２，４の複数の流体路21と挿入軸部23a
の配設位置が製造バラツキ等により僅かにずれていた場
合（心ズレ）でも対応することができる。即ち、シール
部材26の挿通孔26aがテーパ形状であり、しかも内周部2
8の自由端28aは柔軟性があるから、上記僅かな心ズレは
挿入軸部23aの挿通に際し自由端28aの変形で吸収するこ
とができる。従って、この場合の連結作業における挿入
軸部23aの流体路21への挿入は、過大な抵抗を受けるこ
となく可能である。

また、このとき内周部28の自由端28aは上記心ズレ吸収
の為、部位によりその分の変形度合が異なっているが、
心ズレが品質的に許容範囲であれば、上記自由端28aの
追従性（変形量）を設定しておくことで、制御用流体を
流した場合にその流体圧で充分にシール効果を発揮する
程度に変形密着させることができる。

尚、上記実施例においては、シール部材26の内周部28の
筒長ｌを外周部の筒長Ｌよりも短く形成することで説明
したが、これに限るものではない。例えば、プラグ23の
挿入軸部23aとソケット20の内溝21bを除いた流体路21と
の隙間が上記内周部28の自由端28aの厚みよりも大き
く、この自由端28aが上記隙間に入ってもシール部材26
の受圧部29に供給流体が入り、圧力を負荷できるもので
あれば、等長又は外周部27より長くてもよいものであ
る。

〈考案の効果〉 以上詳述に述べてきたように、本考案によれば、ロボッ
トハンドを交換する場合にその動作制御用流体系路の継
手数が多数であっても、継手部材のシール部材が流体圧
の有無でその挿入軸部との密着強度を変化させるので、
継手の着脱に際して要する力を軽減させることができ
る。

また、シール部材は、プラグの挿入軸部に接触する内周
部の自由端をリップ状として柔軟性を持たせたので、ソ
ケットの流体路とプラグの挿入軸部等の継手部材間に心
ズレがあってもこれを吸収して容易な着脱を行なうこと
ができる。この心ズレの場合のシール効果は、上記の通
り内周部の柔軟性により実用的に支障なく得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の実施例に係る継手部材の分解構成
図、 第２図は、本考案の実施例に係る継手部材によるロボッ
トハンドの制御用流体路の連結状態を示す要部断面図、 第３図は、本考案の実施例に係るシール部材の断面図、 第４図は、従来の継手部材によるロボットハンドの制御
用流体路連結機構の分解状態を示す断面概要図、 第５図は、従来の継手部材によるロボットハンドの制御
用流体路の連結状態を示す要部断面図である。 ２…機台側アームの連結体， ４…ハンド装置の連結体， 20…ソケット，21,24…流体路， 21b…内溝，23…プラグ， 23a…挿入軸部，26…シール部材， 26a…連通孔，27…外周部， 28…内周部，27a,28a…自由端， 29…受圧部，30…基部，

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボットの機台側アームに設けた連結体と
   ハンド装置の連結体とを着脱自在に連結するロボットハ
   ンドの上記両連結体に設けた動作制御用流体路の連結機
   構において、 流体路を形成したソケットを機台側アームの連結体に設
   け、 上記流体路と連通する流体路を形成し且つ上記ソケット
   に挿入する挿入軸部を設けたプラグをハンド装置の連結
   体に設け、 ソケットの流体路とプラグの挿入軸部との隙間をシール
   する弾性質のシール部材を上記ソケット内に設けた構成
   であって、 上記シール部材は、 ソケット内に着座する外周部と上記挿入軸部の挿通孔を
   形成した内周部とを有し、一端側の外周部と内周部の間
   に凹溝形状の受圧部を形成すると共に、 他端側の挿通孔の内周部を挿入軸部の入口側として挿入
   軸部より径大に、出口側を径小にしたテーパ形状とし、 上記外周部及び内周部に上記受圧部に流入する流体圧で
   変形する自由端を設けたことを特徴とするロボットハン
   ドの連結機構。