JPH0711289U - ハンド交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボット先端軸からの動作と、簡単な機構で
ハンド交換を可能とすることで構造を簡略化し、小型軽
量化および信頼性を向上させる。 【構成】 ロボット先端軸１３には本体部１を取り付け
ており、本体部１には、本体部１に対し上下動自在に摺
動するピストン３に異形形状の円盤４を設けており、ア
ダプタ部２０には、円盤４と嵌合する空洞部２１ｂを設
けている。ハンド交換は、ピストン３を上下動させて、
またロボット先端軸１３を回転させて空洞部２１ｂと円
盤４とを着脱することにより行う。 【効果】 装置内に設けた直動動作する機構のみでハン
ド交換を可能とするため、構造が簡略化され、小型軽量
化と信頼性の向上が図れ、従来よりも着脱精度が向上
し、ハンド用空気流路を複数配置できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、産業用ロボットに装着して用いられる自動ハンド交換装置に関する 。

【０００２】

【従来の技術】

従来技術に係わるハンド交換装置の例として、ロボットアーム先端部に取り付 けられる各種ハンドに応じて自動的に交換するための自動ハンド交換装置がある 。一般的にシリンダ等の直動動作と、これに連動されるレバー機構によってハン ドの交換を行なうが、直動動作のみの機構でハンド交換を行なう例が特開昭５９ −１５６６９２号公報に開示されている。

【０００３】 図５はこの交換装置の基本構成を示し、図６は交換装置に於ける図中（ａ）の リング５１と図中（ｂ）のリング４４の平面図を示したものである。この交換装 置は、ロボット先端部４３に装着される本体４１と、ハンド４８が取り付けられ るアダプタ４６とから成り立っている。前記本体４１には、ロボット先端部４３ に固定されたハウジング４２があり、該ハウジング４２の外周にはノズル５３が 取り付けられ、内周には軸方向に摺動可能なピストン４５が設けられている。該 ピストン４５は、片方に円錐状の溝と前記ノズル５３と開通するようにハンド用 の空気流路４５ａを形成している。前記ハウジング４２の下面には外周が凹凸形 状をしたリング４４が固定されている。以上が本体４１に関する構成である。

【０００４】 前記アダプタ４６には、円錐状のボスが突起したツールプレート４７があり、 該ボスは前記ピストン４５の溝と勘合するようになっている。前記ツールプレー ト４７の中央には貫通穴が形成されており、前記空気流路４５ａと開通する。ま た、ツールプレート４７の外周には、上面が凹凸形状をしたリング５１が固定さ れ、該リング５１は前記リング４４が進入可能に空洞部を形成している。以上が アダプタ４６に関する構成である。尚、アダプタ４６はテーブル５２によって保 持されている。

【０００５】 以上のように構成されたハンド交換装置の動作についての概略を説明する。 前記本体４１は、図示しないロボットアームの水平動作により、前記アダプタ ４６の上方位置まで移動される。このとき、ロボット先端部４３に形成された空 気流路４３ａから供給する圧縮空気を遮断し、且つリング４４の凸部４４ａとリ ング５１の凹部５１ａとが一致するようにする。次に、ロボット先端部４３を下 降動作させ、リング４４がリング５１の空洞部に進入したところで動作を停止す る。次に、ロボット先端部４３を回転動作させ、リング４４の凸部４４ａとリン グ５１の凹部５１ａとが一致しないようにする。そして、矢印Ｂ₁ の方向で空気 流路４３ａから圧縮空気を供給してピストン４５を下方へ押し出す。この状態で 、ロボット先端部４３を上昇動作させていくと、前記ピストン４５はツールプレ ート４７と勘合した状態でツールプレート４７を下方へ押し出していき、リング ４４の凸部４４ａとリング５１の凸部５１ｂとが引っ張り合った形で係止する。 また、公知のハンド４８の爪４９を作動させるには、前記本体４１と前記アダプ タ４６とが結合状態において、矢印Ｂ₂ の方向で空気流路４５ａに圧縮空気を送 り込むことで可能である。 前記本体４１と前記アダプタ４６との分離は、前記交換装置の作用を逆の順序 で行なえば可能である。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

まず、第一に直動動作機構に加えこれに連動動作させるための特別な機構を持 たせると、ハンド交換装置が大型化、複雑化してしまう。 上述したように、従来例の構成即ち、直動動作のみの機構でハンド交換を行な う方法にもいくつかの欠点があるので順に説明する。 一つは、ピストン４５はシール材によってハウジング４２の内周面に対して係 止しているため、本体４１とアダプタ４６とのセンタ位置決め精度が悪い。 一つは、本体４１とアダプタ４６が結合状態において、本体４１とアダプタ４ ６との位置関係で回転方向を規制するものがないので、回転方向に対する位置決 め精度が悪いとともに、外部からの圧力が生じた場合には、本体４１に対してア ダプタ４６が回される可能性がある。 一つは、本体４１とアダプタ４６とを係止するリング４４、リング５１は外周 に突き出た状態で固定されているためにハンド交換装置が大型化する。 一つは、本体４１とアダプタ４６が結合状態において、空気流路４５ａへ圧縮 空気を供給すると、ピストン４５は上下両方向から空気圧がかかることになり、 結合状態が不安定になりかねない。 一つは、爪４９を作動させるための空気流路がツールプレート４７の中心にあ るために一箇所しか設けられない構造となっており、ハンド４８は単動式シリン ダ構造のものしか使用できないなどの不都合が生じる。 一つは、本体４１とアダプタ４６との結合動作時または離脱動作時におけるロ ボット先端部４３の回転動作に伴い、ピストン４５とツールプレート４７とが摩 耗するので、ハンド交換装置の耐久性に乏しい。

【０００７】 本考案は、以上のような現状の課題を解決すべく、ハンド交換が容易に行なえ 信頼性、確実性、耐久性の向上、そして構造の簡略化を達成するハンド交換装置 を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案は、本体部とアダプタ部とからなり、本体部はハウジングに蓋が固定さ れていて、該蓋とロボット先端軸を連結するこによりロボット先端軸と共に上下 及び回転移動し、ハウジング内に開通する２系統の空気流路からの空気圧によっ て両軸方向に動作するピストンが回転方向が規制された状態で前記ハウジング内 に保持され、該ピストンの端部は外方向に突起しており、前記ハウジング外周に はアダプタ部と接続するハウジング内に開通しない複数の空気流路孔と、複数の 位置決め孔を有しており、アダプタ部は、前記ピストン端部が進入可能な切り欠 きと、進入したピストン端部が回転可能な空洞部と、ピストン端部と係合する固 定部と、前記空気流路孔に対応した複数の空気流路ノズルと、前記位置決め孔に 対応した複数の位置決めピンとを有している。

【０００９】

【作用】

上記のように構成された本考案のハンド交換装置は、ロボット先端軸の動作に より本体部に有するピストン端部をアダプタ部に有する空洞部に進入している状 態において、ロボット先端軸の回転動作で前記固定部と位置決め部の位置を割り 出すか否かを選択することと、ハウジング内へ圧縮空気を供給するときピストン の動作方向を選択することにより、本体部とアダプタ部を接合する固定部及び位 置決め部の着脱を行うことでハンドを交換する。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案による一実施例を図面を基に詳細に説明する。図１はハンド交換 装置が離脱した状態、すなわち取り付け前の状態を示し、図２はハンド交換装置 が結合した状態を示す。

【００１１】 図１にて、本体部１はハウジング２と蓋６とにより構成されており、本体部１ の蓋６は、ロボット先端軸１３にカップリング１４により固定され、図示しない ロボット側の駆動装置によって、上下動ならびに回転が可能である。なお、図３ が本体部１の下面図で、図１は図３中のＡ−Ａ線による断面図である。ハウジン グ２には、空洞部を有しており、該空洞部には軸方向に摺動可能なピストン３が 設けられ、外周に配置された空気流路Ａ₁ 、Ａ₂ へ圧縮空気を供給することによ りピストン３を作動させる。また、ハウジング２には、ハウジング２の底面と外 周の両方向から通じているハンド供給用の空気流路Ｐ₁ 、Ｐ₂ 、Ｐ₃ 、Ｐ₄ を設 けており、ここにブッシュ１１が圧入されていて、該ブッシュ１１内周面にはＯ リング１２が設けられている。

【００１２】 蓋６は、数本のボルト１７によって前記ハウジング２と固定されている。蓋６ の軸形状は、ロボット先端軸１３と同様の軸形状を有している。また、蓋６には 、下方に向かって２本の案内ピン７を左右対称に突起した状態で圧入している。

【００１３】 前記ピストン３は、前記案内ピン７と合致する孔を有し、該孔に案内ピン７が 常時挿入されているため、ハウジング２に対して回転方向が規制されている。そ して、ピストン３のロボット先端軸１３とは反対側の端部には二面幅形状の円盤 ４がピストン３にかぶさり、平行ピン５によって圧入固定されている。

【００１４】 また、空気流路Ａ₁ から供給される圧縮空気の漏れを防止するためＯリング８ 、１０は、それぞれピストン３のロボット先端軸１３側と蓋６とに設けられ、空 気流路Ａ₂ から供給される圧縮空気の漏れを防止するためＯリング９は、ハウジ ング２に設けられている。

【００１５】 図４はアダプタ部２０の上面から見た平面図であり、図４中のＢ−Ｂ線による 断面を図１に示している。図１にて示されるように、アダプタ部２０のツールプ レート２１は、前記円盤４と同様の形状をした切り欠き２１ａと、前記円盤４を 収納することのできる空洞部２１ｂと、本体部１の位置決め孔２ａと嵌合する２ 本の位置決めピン２２とにより構成され、さらに、ツールプレート２１には、ツ ールプレート２１の上面と外周の両方向から通じている空気流路Ｐ₁₁、Ｐ₁₂、Ｐ ₁₃ 、Ｐ₁₄とを設けている。前記位置決めピン２２とノズル２３は、ツールプレー ト２１上面に対し垂直方向上方に突起した状態で圧入されている。該ノズル２３ は、中空となっており、前記空気流路Ｐ₁₁、Ｐ₁₂、Ｐ₁₃、Ｐ₁₄のツールプレート ２１の上面側の端部に設けられている。尚、空気流路Ｐ₁₁、Ｐ₁₂、Ｐ₁₃、Ｐ₁₄と 前記ハウジング２に形成されている空気流路Ｐ₁ 、Ｐ₂ 、Ｐ₃ 、Ｐ₄ とそれぞれ 対応された位置関係に配置されており、ハウジング２とツールプレート２１との 接合時におけるこの間の空気漏れを前記Ｏリング１２により防止する。

【００１６】 ツールプレート２１には、プレート２６が数本のボルト２８により固定されて おり、さらに、ハンド２４が前記プレート２６に数本のボルト２９によって固定 されている。従って、ハンド２４はツールプレート２１と一体化されている。ま た、図１中に示されるハンド２４を使用しない場合、ハンド２４はストッカ２７ の上に置かれている。

【００１７】 次に、このように構成された本体部１とアダプタ部２０との着脱手順について 説明する。

【００１８】 先ず、本体部１がアダプタ部２０と結合されていない状態から、結合されるま での手順を説明する。図示しないロボット側の駆動装置によりロボット先端軸１ ３を駆動し、ロボット先端軸１３にカップリング１４を介して固定されている本 体部１を、ストッカ２７に置かれているアダプタ部２０の真上に持ってくる。こ のとき、アダプタ部２０に対する本体部１の向きは、円盤４と切り欠き２１ａの それぞれの長手方向が図３、図４のように同じ位置関係となるようにし、空気流 路Ａ₁ より圧縮空気を供給して、ピストン３を下端まで動作させる。

【００１９】 次に、ロボット先端軸１３を下降させてアダプタ部２０に近付けていき、アダ プタ部２０の位置決めピン２２とノズル２３より、ハウジング２の底面が上方に 位置し、且つ、円盤４が空洞部２１ｂ内にあり、円盤４の固定部４ａがツールプ レート２１の固定部２１ｃより下方に位置するようにして、動作を停止させる。

【００２０】 次に、ロボット先端軸１３を時計方向へ約９０度回転させ、位置決めピン２２ と位置決め孔２ａとの、そして、ノズル２３とブッシュ１１との位置を揃える。

【００２１】 次に、空気流路Ａ₁ の圧縮空気の供給を遮断し、空気流路Ａ₂ へ圧縮空気を供 給する。そして、ピストン３は上方向に移動していく。すると、円盤４の固定部 ４ａがツールプレート２１の固定部２１ｃに当接し、ツールプレート２１を持ち 上げる。ハウジング２の底面とツールプレート２１の上面とが当接した時、ハン ド交換装置は結合される。これが図２の状態であり、この後ハンド２４で作業す ることができる。尚、本実施例においては、空気流路Ｐ₁ と空気流路Ｐ₁₁の端部 にそれぞれ継ぎ手１５、３０が取り付けられており、爪２５の操作は、配管１６ より供給された圧縮空気が前記空気流路Ｐ₁ 、ノズル２３、空気流路Ｐ₁₁を経て 、配管３１を通ることによって行なわれる。

【００２２】 次に、前記本体部１と前記アダプタ部２０との離脱は、上述と逆の順序の動作 で行われることを以下に説明する。

【００２３】 本体部１とアダプタ部２０が結合されている状態において、ロボット先端軸１ ３の駆動により、本考案のハンド交換装置をストッカ２７の真上まで移動させる 。このとき、アダプタ部２０に位置するプレート２６の底面と、ストッカ２７の 上面との隙間がツールプレート２１より突き出している位置決めピン２２の突き 出し量より大きくする。

【００２４】 次に、空気流路Ａ₂ の圧縮空気の供給を遮断し、空気流路Ａ₁ へ圧縮空気を供 給する。そして、ピストン３は下方向に移動していく。すると、円盤４の底面が プレート２６に当接し、アダプタ部２０を押し出す。この動作により、アダプタ 部２０はストッカ２７上に置かれ、本体部１とアダプタ部２０とが切り離される 。

【００２５】 次に、ロボット先端軸１３を反時計方向へ約９０°回転させる。このとき、ア ダプタ部２０に対する本体部１の向きは、円盤４と切り欠き２１ａのそれぞれの 長手方向が図３、図４のように同じ位置関係となるようにする。そして、ロボッ ト先端軸を上昇させていき、図１のように円盤４が空洞部２１ｂから抜け出ると ハンド交換装置の離脱が完了する。

【００２６】 以上に説明した実施例では、円盤４は、二面巾を形成していたが、四面巾や凹 凸形状にすることも可能であり、そしてツールプレート２１の切り欠き２１ａの 形状をこれに応じたものにすることで可能である。また、ハンド２４へ供給する 空気流路は４箇所設置したが、図３、図４からも分かるようにさらなる増設が可 能である。

【００２７】

【考案の効果】 本考案によるハンド交換装置は、ハンド交換装置自体に結合、離脱させる特別 な機構を持たなくとも、ロボット先端軸１３の回動を行わせることによりハンド 交換が可能であり、構造が簡略化され安価にできる。 そして、本体部１とアダプタ部２０との結合状態においては、２本の位置決め ピン２２によって精度よく保持される。また、外部からの圧力が生じた場合でも 回転方向にずれることがない。 次に、本体部１とアダプタ部２０とを係止するための手段即ち、ピストン３に 設けられた円盤４と、ツールプレート２１にある固定部２１ｃがハンド交換装置 中心部に配置されているので小型化が可能である。 次に、ハンド２４を動作させるため空気流路Ｐ₁ へ圧縮空気を供給してもピス トン３に悪影響を及ぼすことはない。また、空気流路は複数配置が可能であり、 ハンド２４が多自由度機構を持つ複雑な動作をするものでも対応できる。 次に、ハンド交換装置の結合および離脱動作時において即ち、ロボット先端軸 １３が回動する際に構造物どうしが摩耗することがないので耐久性に富んでいる 。また、離脱動作時においては、ピストン３の下降動作に伴って円盤４がプレー ト２６を押し出す作用が働くので、確実に離脱を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示すハンド交換装置の分離
状態を示す断面図である。

【図２】本考案の一実施例を示すハンド交換装置の結合
状態を示す断面図である。

【図３】本考案の一実施例を示すハンド交換装置の本体
部を示す下面図である。

【図４】本考案の一実施例を示すハンド交換装置のアダ
プタ部を示す平面図である。

【図５】従来のハンド交換装置の結合状態を示す断面図
である。

【図６】従来のハンド交換装置をＣ−Ｃ線に沿ったリン
グの形状で示す断面図である。

【符号の説明】

１ 本体部 ２ ハウジング ３ ピストン ４ 円盤 ６ 蓋 ７ 案内ピン ２０ アダプタ部 ２１ ツールプレート ２１ａ 切り欠き ２１ｂ 空洞部 ２２ 位置決めピン ２３ ノズル ２４ ハンド ２７ ストッカ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 装置の先端軸に固定した本体部と、ハン
   ドを取り付けてストッカに収納してあるアダプタ部とが
   結合または離脱してハンドの交換を行うハンド交換装置
   であって、アダプタ部は本体部の一部を収容する空洞部
   を有し、本体部がアダプタ部の上方にあって、前記先端
   軸の回転方向に関して本体部とアダプタ部が特定の方向
   関係にあるとき、本体部は下降してアダプタ部の空洞部
   に入ることができるよう本体部とアダプタ部の形状が定
   められており、本体部がアダプタ部の空洞部に入った状
   態で、本体部を一定角度回したとき、本体部の一部がア
   ダプタ部の空洞部の天井の下に位置することにより、本
   体部とアダプタ部が係合することを特徴とするハンド交
   換装置。