JPH07314368A - ツール着脱用連結装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボットのハンド出力部の旋回機能を有効活
用して連結可能にすること、簡単な構成で強力に連結可
能にすること。 【構成】 ロボットのハンドに種々のツールを着脱自在
に連結する為のツール着脱用連結装置１は、ハンド側連
結体１０と、ツール側連結体４０とからなり、ハンド側
連結体１０は、エアシリンダ１３で進退駆動されるクラ
ンプ用出力部材２５を有し、ツール側連結体４０は、環
状部材４２の内部の収容部４３と、環状部材４２の上端
の開口部４４及び当接部４８と、係合壁部４５の下面の
被クランプ部４６とを有し、連結の際、ハンド出力部４
を所定角度回動させて、クランプ用出力部材２５を収容
部４３内に挿入後、ハンド出力部４を所定角度逆方向へ
回動させてからピストンロッド１４を上昇させて、クラ
ンプ用出力部２５ｂを被クランプ部４６に係合させて連
結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ツール着脱用連結装置
に関し、特に、ロボットのハンドの旋回可能なハンド出
力部にツールを着脱自在に連結する為の、ハンド出力部
に固定されるハンド側連結体と、ツール側部材に固定さ
れ且つハンド側連結体に着脱自在に連結されるツール側
連結体とを備えたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロボットに複数種類の作業を実行
させる為に、ロボットのハンドに種々のツールを着脱自
在に連結する必要がある。そこで、従来より、ロボット
のハンドのハンド出力部に固定されるハンド側連結体
と、ツール側部材に固定され且つハンド側連結体に着脱
自在に連結されるツール側連結体とを備えたツール着脱
用連結装置（通称、ツールチェンジャ）が種々実用化さ
れている。

【０００３】前記ツール着脱用連結装置の性能として
は、ハンド側連結体とツール側連結体とをある程度精度
よく連結できること、極力軽量かつ小型であること、比
較的安価に製作可能であること、等が要請されている。
従来のツール着脱用連結装置として、例えば、特開平３
−４３１７４号公報には、ハンド側連結体の短柱状部
に、１２０度おきの３つの半径方向向きのロッドを可動
に設け、これら３つのロッドをスプリングで、半径方向
内方へ付勢し、これらロッドの中心部の上方側にアクチ
ュエータとしてのシリンダであって、ピストンロッドの
テーパ状の先端部で、３つのロッドを半径方向外側へ進
出駆動可能なシリンダを設け、ツール側連結体の円筒状
部材に、３つのロッドが嵌合される３つの嵌合穴を形成
してなる自動工具交換装置が記載されている。

【０００４】この自動工具交換装置では、ハンド側連結
体の短柱状部を、ツール側連結体の円筒状部材に挿入し
てから、シリンダのピストンロッドを進出駆動して、ピ
ストンロッドの先端部で、３つのロッドを嵌合穴に嵌合
させることで、ハンド側連結体とツール側連結体とを着
脱可能に連結する。

【０００５】更に、別のツール着脱用連結装置として、
ハンド側連結体の下面側に、平面視Ｙ形のＹ形突部を形
成し、このＹ形突部の３つの枝部にカム体とカム体を駆
動するシリンダを設け、また、ツール側連結体にＹ形突
部が嵌合するＹ形凹部を形成し、ハンド側連結体のＹ形
突部をツール側連結体のＹ形凹部に嵌合させた状態にお
いて、３つのシリンダで駆動される３つのカム体を含む
カム機構により、ハンド側連結体とツール側連結体とを
着脱可能に連結するように構成した装置も実用化されて
いる。

【０００６】更に、別のツール着脱用連結装置として、
ハンド側連結体と、ツール側連結体とに、複数の鋼製ボ
ールを介して連結するボールカム機構を設け、ハンド側
連結体と、ツール側連結体とをボールカム機構を介して
着脱可能に連結するように構成した装置も実用化されて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記のように、従来の
ツール着脱用連結装置では、ロボットのハンド出力部が
旋回機能を有するにも係わらず、その旋回機能を有効活
用せずに、ハンド側連結体とツール側連結体とをカム機
構等を介して着脱可能に連結する構成であるので、その
カム機構等の連結機構の構造が複雑化し、精密部品の部
材数が多く、重量も重くなり、製作コストも高価になる
という問題がある。また、カム機構等の連結機構が、ハ
ンド側連結体にツール側連結体を接近方向へ直接引付け
て連結する構造ではないため、ハンド側連結体とツール
側連結体間の隙間が大きい（例えば、3.0mm 以上）状態
では、両者を連結できなくなることもある。

【０００８】また、ハンド側連結体にＹ形突部を設け、
ツール側連結体にＹ形凹部を設けたツール着脱用連結装
置では、枝部と枝部間における連結力が比較的弱いた
め、ツール使用中の荷重の作用方向によっては、十分な
連結力を確保できないこともある。また、カム機構等の
連結機構が、ハンド側連結体にツール側連結体を接近方
向へ直接引き付けて連結する構造ではないため、簡単な
構成で以てハンド側連結体とツール側連結体とを強力に
連結できる構成にするのも難しい。

【０００９】本発明の目的は、ロボットのハンド出力部
の旋回機能を有効活用して、簡単な機構でハンド側連結
体とツール側連結体とを相互接近方向へ直接引き付けて
連結可能なツール着脱用連結装置、小型の流体圧シリン
ダでハンド側連結体とツール側連結体とを相互接近方向
へ直接引き付けて強力に連結可能なツール着脱用連結装
置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１のツール着脱用
連結装置は、ロボットのハンドの旋回可能なハンド出力
部にツールを着脱自在に連結する為の、ハンド出力部に
固定されるハンド側連結体と、ツール側部材に固定され
且つハンド側連結体に着脱自在に連結されるツール側連
結体とを備えたツール着脱用連結装置において、前記ハ
ンド側連結体に、ツール側連結体側へ突出したピストン
ロッドを進退駆動可能で、ハンド出力部と同軸状の流体
圧シリンダと、前記ピストンロッドの先端部に直交状に
連結されたクランプ用出力部材とを設け、前記ツール側
連結体に、前記ピストンロッドの進出を介して前記出力
部材を進出させてから、ハンド出力部で出力部材を所定
角度回動させることにより出力部材に係合可能な係合部
材を設けたものである。

【００１１】請求項２のツール着脱用連結装置は、ロボ
ットのハンドの旋回可能なハンド出力部にツールを着脱
自在に連結する為の、ハンド出力部に固定されるハンド
側連結体と、ツール側部材に固定され且つハンド側連結
体に着脱自在に連結されるツール側連結体とを備えたツ
ール着脱用連結装置において、前記ハンド側連結体に、
前記ハンド出力部に同軸状に固定され、ハンド出力部と
反対側へ突出するピストンロッドを進退駆動可能な流体
圧シリンダと、この流体圧シリンダのピストンロッドの
先端部に直交状に連結されたクランプ用出力部材とを設
け、前記ツール側連結体に、連結状態において流体圧シ
リンダのシリンダ本体の先端側端面の少なくとも外周部
に当接する当接部と、連結状態において出力部材で固定
される係合壁部と、係合壁部に形成された開口部であっ
て、ピストンロッドの進出を介して出力部材を通過可能
で、且つハンド出力部の回動を介して出力部材を所定角
度回動させた状態では出力部材の通過を禁止する開口部
とを設けたものである。

【００１２】ここで、前記流体圧シリンダは、ピストン
ロッドを退入方向へ弾性付勢する圧縮スプリングと、ピ
ストンロッドを退入方向へ駆動する為の退入用加圧流体
作動室と、ピストンロッドを進出方向へ駆動する為の進
出用加圧流体作動室とを備えた構成にしてもよい（請求
項１又は請求項２に従属の請求項３）。

【００１３】請求項４のツール着脱用連結装置は、ロボ
ットのハンドの旋回可能なハンド出力部にツールを着脱
自在に連結する為の、ハンド出力部に固定されるハンド
側連結体と、ツール側部材に固定され且つハンド側連結
体に着脱自在に連結されるツール側連結体とを備えたツ
ール着脱用連結装置において、前記ハンド側連結体に、
前記ハンド出力部に同軸状に固定され、ハンド出力部と
反対側へ突出するピストンロッドを進退駆動可能な流体
圧シリンダと、前記流体圧シリンダのロッド側端壁に周
方向むきのピン部材を介して枢着された複数のクランプ
爪であってピストンロッドの進出駆動によりハンド出力
部の軸線から離隔する方向へクランプ駆動される複数の
クランプ爪とを設け、前記ツール側連結体に、連結状態
において流体圧シリンダのシリンダ本体の先端側端面の
少なくとも外周部に当接する当接部と、この当接部の内
側に形成され且つ複数のクランプ爪とピストンロッドの
先端部の挿入を許す収容凹部と、この収容凹部の外周部
にツール側に向けて形成され且つ複数のクランプ爪の作
用点部で夫々固定される複数の係合部とを設けたもので
ある。

【００１４】

【発明の作用及び効果】請求項１のツール着脱用連結装
置においては、ハンド側連結体に、ツール側連結体を連
結する際には、ハンド側連結体をツール側連結体に対面
させ、流体圧シリンダを作動させて、そのピストンロッ
ドを進出させて、ピストンロッドの先端部に連結したク
ランプ用出力部材を、係合部材側へ進出させてから、ハ
ンド出力部を所定角度回動させることによりクランプ用
出力部材に係合部材を係合可能にし、次に、ピストンロ
ッドを退入駆動させると、係合部材がハンド側連結体の
方へ引付けられて、ツール側連結体が、ハンド側連結体
に連結される。この連結を解除する場合、ピストンロッ
ドを進出させてから、ハンド出力部を前記とは反対方向
へ所定角度回動させると、クランプ用出力部材が係合部
材に係合しない状態となるので、その状態においてピス
トンロッドを退入駆動すると、ハンド側連結体から、ツ
ール側連結体が分離される。

【００１５】このように、ハンド出力部の回動を介し
て、クランプ用出力部材と係合部材とを係合させたり、
係合解除したりするように構成したので、前記係合及び
係合解除の為の構成を著しく簡単化することができる。
また、流体圧シリンダのピストンロッドに連結したクラ
ンプ用出力部材により、直接係合部材を引付けるように
構成したので、連結の際に、ハンド側連結体とツール側
連結体との間に5.0mm 程度の隙間があっても、ハンド側
連結体にツール側連結体を何ら支承なく連結することが
できる。

【００１６】請求項２のツール着脱用連結装置において
は、ハンド側連結体に、ツール側連結体を連結する際に
は、ハンド側連結体をツール側連結体に対面させ、シリ
ンダ本体の少なくとも外周部を、ツール側連結体の当接
部荷物当接させた状態において、流体圧シリンダのピス
トンロッドを進出させて、ピストンロッドの先端部に連
結したクランプ用出力部材を、係合壁部の開口を通過さ
せてから、ハンド出力部を所定角度回動させることによ
り出力部材に係合壁部を係合可能にし、次に、ピストン
ロッドを退入駆動させると、クランプ用出力部材で係合
壁部がハンド側連結体の方へ引付けられて、ツール側連
結体が、ハンド側連結体に連結される。

【００１７】この連結を解除する場合、ピストンロッド
を進出させてから、ハンド出力部を前記とは反対方向へ
所定角度回動させると、クランプ用出力部材が係合壁部
に係合しない状態となるので、その状態においてピスト
ンロッドを退入駆動すると、ハンド側連結体から、ツー
ル側連結体が分離される。従って、このツール着脱用連
結装置においても、基本的に請求項１と同様の効果が得
られる。

【００１８】請求項３のツール着脱用連結装置において
は、流体圧シリンダは、ピストンロッドを退入方向へ弾
性付勢する圧縮スプリングと、ピストンロッドを退入方
向へ駆動する為の退入用加圧流体作動室と、ピストンロ
ッドを進出方向へ駆動する為の進出用加圧流体作動室と
を備えているため、連結状態において、仮に退入用加圧
流体作動室の流体圧がリークしても、圧縮スプリングの
弾性力で連結状態を維持でき、ツールの脱落等を防止す
ることができる。

【００１９】請求項４のツール着脱用連結装置において
は、ハンド側連結体に、ツール側連結体を連結する際に
は、ハンド側連結体をツール側連結体に対面させ、シリ
ンダ本体の少なくとも外周部を、ツール側連結体の当接
部に当接させ、ピストンロッドの先端側部分と複数のク
ランプ爪とを、ツール側連結体の収容凹部に挿入した状
態において、流体圧シリンダのピストンロッドを進出駆
動すると、複数のクランプ爪が、ハンド出力部の軸線か
ら離隔する方向へクランプ駆動され、各クランプ爪の作
用点部が、対応する係合部を押圧し、ハンド側連結体に
ツール側連結体が連結される。この連結を解除する場
合、ピストンロッドを退入駆動すると、複数のクランプ
爪がハンド出力部の軸線に接近する方向へ揺動して、ク
ランプ爪の作用点部が、係合部に係合しなくなるため、
ハンド側連結体からツール側連結体を分離することがで
きる。

【００２０】流体圧シリンダのピストンロッドでクラン
プ駆動される複数のクランプ爪により、直接係合部を引
付けるように構成したので、簡単な構成でありながら、
ハンド側連結体とツール側連結体とを強力に連結でき、
また、連結の際に、ハンド側連結体とツール側連結体と
の間に5.0mm 程度の隙間があっても、ハンド側連結体に
ツール側連結体を何ら支承なく連結することができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しつつ説明する。図１、図２に示すように、本実施例に
係るツール着脱用連結装置１は、ロボットのアーム２の
先端のハンド３の旋回可能なハンド出力部４にツールを
着脱自在に連結する為のもので、このツール着脱用連結
装置１は、ハンド出力部４に固定されるハンド側連結体
１０と、ツール側部材５に固定され且つハンド側連結体
１０に着脱自在に連結されるツール側連結体４０とで構
成されている。

【００２２】前記ハンド側連結体１０について説明す
る。図１〜図５に示すように、多関節ロッド（図示略）
のアーム２の先端のハンド３のハンド出力部４は、旋回
軸線６の回りに回転可能に構成されており、このハンド
出力部４には、アダプタプレート１１が複数のボルト１
２で固定され、このアダプタプレート１１には、エアシ
リンダ１３が、そのピストンロッド１４を先端側（ツー
ル連結体４０側）へ突出させた状態で、旋回軸線６と同
軸状に、複数のボルト１５により固定されている。

【００２３】前記エアシリンダ１３のシリンダ本体は、
アルミ合金製のキャップ状の上部本体１６と、その下端
に複数のボルト１７により固定されたアルミ合金製の下
部本体１８とで構成され、シリンダ本体内には、ピスト
ン１９が油密摺動自在に装着され、ピストン１９に固定
されたピストンロッド１４は、大径ロッド１４ａと、こ
の大径ロッド１４ａの先端側部分に螺合固定された先端
ロッド１４ｂとで構成されている。前記シリンダ本体内
において、ピストン１９と、下部本体１８間には、１０
個の圧縮コイルスプリング２０が装着され、これら圧縮
コイルスプリング２０により、ピストン１９は、上方へ
強力に弾性付勢されている。

【００２４】前記シリンダ本体は、外径×長さが、例え
ば、２００ｍｍ×８０ｍｍに形成され、このシリンダ本
体内において、ピストン１９の下側には、ピストンロッ
ド１４を退入駆動させるための退入用エア作動室２１が
形成され、また、ピストン１９の上側には、ピストンロ
ッド１４をツール側連結体４０の方へ進出駆動する為の
進出用エア作動室２２が形成されている。前記退入用エ
ア作動室２１のエアポート２１ａ（図５参照）は、エア
ホースにより加圧エア供給装置に接続され、また、進出
用エア作動室２２のエアポート２２ａ（図５参照）は、
エアホースにより加圧エア供給装置に接続される。

【００２５】前記先端ロッド１４ｂに対して直交状に配
設されるクランプ用出力部材２５の中央部の孔２５ａ
に、先端ロッド１４ｂを遊嵌状に挿通させ、先端ロッド
１４ｂの先端部にナット２６を螺合させることで、クラ
ンプ用出力部材２５が先端ロッド１４ｂの先端部に微小
揺動自在に連結されている。前記クランプ用出力部材２
５は、平面視略正方形状で、各隅部には、外側へ突出し
たクランプ出力部２５ｂが形成されている（図７参
照）。

【００２６】前記クランプ用出力部材２５が、シリンダ
本体の下部本体１８に対して相対回動するのを規制する
為、下部本体１８の下面に固定され下方へ延びる規制ピ
ン２７は、クランプ用出力部材２５の孔に摺動自在に挿
通されている。尚、先端ロッド１４ｂは、クランプ用出
力部材２５に対して相対回動不能に挿通され、また、先
端ロッド１４ｂは、大径ロッド１４ａにピン２８で回り
止めされ、シリンダ本体と、ピストン１９と、ピストン
ロッド１４とは、アダプタプレート４と一体的に回動す
るように構成されている。

【００２７】次に、ツール側連結体４０について説明す
る。図１、図２、図６に示すように、このツール側連結
体４０は、ツール側のツール側部材５に複数のボルト４
１で旋回軸線６と同軸状に固定されるアルミ合金製の環
状部材４２であって、ハンド側連結体１０の下端部を挿
入させる為の収容凹部４３と、その上端の開口部４４
と、先端部（ハンド側連結体１０の側）のうちの開口部
４４の外周側に形成された係合壁部４５と、ハンド側連
結体１０と連結した状態においてシリンダ本体の下部本
体１８の下端外周部に面当りで当接する環状の当接部４
８とを有する環状部材３２で構成されている。

【００２８】前記環状部材４２の係合壁部４５の内側に
は、図６に示すように、ハンド出力部４を原点位置から
所定方向（例えば、平面視にて時計回り方向）へ約２５
度回動させた状態では、クランプ用出力部材２５の通過
を許し、且つ、ハンド出力部２５を原点位置に戻した状
態では、クランプ用出力部材２５の通過を禁止する開口
部４４が形成されている。

【００２９】即ち、前記開口部４４は、円形状開口の外
周４個所に、クランプ出力部２５ｂとの干渉を避ける切
欠き部４４ａを形成したものであり、４つの切欠き部４
４ａから周方向に約２５度夫々シフトさせた４個所にお
いて、係合壁部４５の下面には、クランプ用出力部２５
ｂでクランプされる被クランプ部４６が形成され、各被
クランプ部４６は、耐摩耗性確保の為、薄い鋼板片を２
本のビス４７で固定した構成とされている。クランプ用
出力部材２５を、その４つのクランプ用出力部２５ｂが
４つの切欠き部４４ａに夫々対応する状態に保持した状
態で、エアシリンダ１３のピストンロッド１４を進出駆
動させて、クランプ用出力部材２５を開口部４４から下
方へ進出させ、その後ハンド出力部４を、平面視にて反
時計回り方向へ、約２５度だけ旋回軸線６回りに回動さ
せると、クランプ用出力部材２５のクランプ用出力部２
５ｂが、被クランプ部４６に対応し、その状態において
エアシリンダ１３のピストンロッド１４を退入駆動させ
ると、４つのクランプ用出力部２５ｂで４つの被クラン
プ部４６を押圧固定できる。

【００３０】ハンド側連結体１０にツール側連結体４０
を連結する際に、ハンド側連結体１０とツール側連結体
４０とが所定の位置関係となるように位置規制する為、
シリンダ本体の下部本体１８には、その下端から下方へ
突出する１対の位置決めピン２９（図３参照）が突設さ
れ、環状部材４２の当接部４８には、１対の位置決めピ
ン２９が嵌合する１対の嵌合穴４９が形成され、各嵌合
穴４９は、当接部４８に埋設した鋼片５０に形成されて
いる。

【００３１】次に、ハンド側連結体１０とツール側連結
体４０とを連結した状態における、シリンダ本体の下部
本体１８と、環状部材４２の当接部４８との当接状態を
チェックする為の、エアギャップセンサについて説明す
る。このエアギャップセンサの検出部として、下部本体
１８には、当接部４８に臨む小径ノズル３０が、周方向
に９０度位相の異なる２か所に設けられ（図５参照）、
また、エアギャップセンサのセンサ本体部は、ロボット
のアーム２に付設され、センサ本体部から、エア供給ホ
ース３１により小径ノズル３０に加圧エアが供給され、
また、センサ本体部においてエア供給ホース３１を介し
て２つの小径ノズル３０におけるエア圧の高低を検出
し、そのエア圧の高低に対応する電気信号を、図示外の
制御ユニットへ出力する。尚、ギャップがあるときに
は、エア圧が低下するが、ギャップがないときには、エ
ア圧は低下しない。

【００３２】ここで、ハンド側連結体１０とツール側連
結体４０とを連結した状態においてロボット側からツー
ル側連結体４０へ、又はその逆方向に、加圧エア、油
圧、水、電力、電気信号等のうちの全部又は一部を供給
可能にする為の構成について説明する。図３、図４に示
すように、上部本体１６の外周面の例えば４個所には、
平面状に面取りしたコネクタ取付け部３３が形成され、
各コネクタ取付け部３３には、１対のビス穴３４が形成
されている。同様に、図６、図７に示すように、環状部
材４２の外周面の例えば４個所には、平面状に面取りし
たコネクタ取付け部５１であって、上部本体１６のコネ
クタ取付け部３３の下方に対応するコネクタ取付け部５
１が形成され、各コネクタ取付け部５１には、１対のビ
ス穴５２が形成されている。そして、図４、図６に示す
ように、上下に対応するコネクタ取付け部３３，５１
に、１対のコネクタ部材３５，５３を取付け、ハンド側
連結体１０にツール側連結体４０を連結する際の連結力
を介して、１対のコネクタ部材３５，５３を接続できる
ように構成してある。尚、コネクタ部材３５，５３自体
は、周知の構成のものであるので、その説明は省略す
る。

【００３３】以上説明したツール着脱用連結装置１の作
用について説明する。ロボットのハンド３のハンド側連
結体１０にツール側連結体４０を連結する場合、エア作
動室２１，２２の加圧エアを抜き、ハンド出力部４をそ
の原点位置から時計回り方向へ約２５度回動させた状態
で、ハンド側連結体１０をツール側連結体４０に接近さ
せていき、下部本体１８の１対の位置決めピン２９を１
対の嵌合穴４９に嵌合させつつ、クランプ用出力部材２
５を開口部４４から収容凹部４３内へ挿入し、下部本体
１８の下端外周部を当接部４８に当接させ、その状態に
おいて、進出用加圧エア作動室２２に加圧エアを供給す
ると、ピストンロッド１４が下方へ進出移動し、クラン
プ用出力部材２５が係合壁部４５よりも下方へ突入した
状態となる。

【００３４】その状態において、ハンド出力部４を原点
位置へ復帰回動させると、ハンド側連結体１０が、アダ
プタプレート１１と共に旋回軸線６の回りに約２５度回
動して、４つのクランプ用出力部２５ｂが４つの被クラ
ンプ部４６に夫々対応した状態となる。そこで、進出用
加圧エア作動室２２の加圧エアを抜き、退入用加圧エア
室２１に加圧エアを供給すると、ピストンロッド１４が
上方へ退入移動して、４つの被クランプ部４６が、クラ
ンプ用出力部材２５の４つのクランプ用出力部２５ｂで
押圧され、ハンド側連結体１０とツール側連結体４０と
が連結された状態となる。

【００３５】このクランプ時、シリンダ本体の下部本体
１８の下面外周部と、当接部４８間に小さな異物等が介
在していても、クランプ用出力部材２５が、先端ロッド
１４ｂに対して微小揺動可能であるため、４つのクラン
プ用出力部２５ｂで４つの被クランプ部４６が夫々押圧
されることになる。そして、何らかの異物等が介在して
いる場合には、エアギャップセンサにより、確実に検出
され、その検出信号が制御ユニットへ供給される。

【００３６】このように、ハンド出力部４の旋回動作を
有効活用して、クランプ用出力部材２５を係合壁部４５
に係合する位置と、係合しない位置とに切換えるように
構成したので、ハンド側連結体１０とツール側連結体４
０とを着脱自在に連結する為の構成を、著しく簡単化す
ることができた。しかも、ツール側連結体４０の構成も
簡単化したので、ツール着脱用連結装置１を全体的に、
小型、軽量化でき、製作コスト的にも有利となった。し
かも、４つのクランプ用出力部２５ｂで４つの被クラン
プ部４６を夫々押圧するので、全周に亙って略一様な連
結力で連結することができる。但し、クランプ用出力部
２５ｂと、切欠き部４４ａと、被クランプ部４６は、４
つに限定されず、４以上設けてもよい。

【００３７】そして、エアシリンダ１３のピストンロッ
ド１４に連結したクランプ用出力部材２５で、係合壁部
４５の被クランプ部４６を直接クランプするように構成
したので、シリンダ本体の下部本体１８の下面外周部
と、当接部４８間に5.0mm 程度の隙間があっても、何ら
支承なく、ハンド側連結体１０とツール側連結体４０と
を連結することができる。しかも、クランプ用出力部材
２５を先端ロッド１４ｂに微小揺動自在に連結したた
め、連結力が低下したり、クランプ用出力部材２５に偏
荷重が作用することもなく、耐久性を確保できる。

【００３８】シリンダ本体の上部本体１６と環状部材４
２とに、コネクタ取付け部３３，５１を複数組形成し、
そのコネクタ取付け部３３，５１にコネクタを取付ける
為の１対のビス穴３４，５２を形成したので、必要に応
じて、流体通路や電気信号線等を接続する為の複数のコ
ネクタ３５，５３を簡単に付設できるから、汎用性に優
れる。

【００３９】次に、ツール着脱用連結装置の別実施例に
ついて説明する。図８〜図１１に示すように、本実施例
に係るツール着脱用連結装置１Ａは、ロボットのアーム
２の先端のハンド３の旋回可能なハンド出力部４にツー
ルを着脱自在に連結する為のもので、このツール着脱用
連結装置１Ａは、ハンド出力部４に固定されるハンド側
連結体６０と、ツール側部材５に固定され且つハンド側
連結体６０に着脱自在に連結されるツール側連結体９０
とで構成されている。

【００４０】前記ハンド側連結体６０について説明す
る。図８〜図１０に示すように、多関節ロボット（図示
略）のアーム２の先端側のハンド３のハンド出力部４
は、旋回軸線６の回りに回転可能に構成されており、こ
のハンド出力部４には、アダプタプレート６１が複数の
ボルト６２で固定され、このアダプタプレート６１に
は、エアシリンダ６３が、そのピストンロッド６４を先
端側（ツール連結体９０側）へ突出させた状態で、旋回
軸線６と同軸状に、複数のボルト６５により固定されて
いる。

【００４１】前記エアシリンダ６３のシリンダ本体は、
アルミ合金製のキャップ状の上部本体６６と、その下端
に複数のボルト６７により固定されたアルミ合金製の下
部本体６８とで構成され、シリンダ本体内には、ピスト
ン６９が油密摺動自在に装着され、ピストン６９に一体
形成されたピストンロッド６４の上部約２／３部分は、
大径状に形成され、ピストンロッド６４の下部約１／３
部分は、小径に形成されている。

【００４２】前記シリンダ本体内において、ピストン６
９の上側には、進出用エア作動室７０が形成され、ピス
トン６９の下側には、退入用エア作動室７１が形成され
ている。前記ピストン６９とピストンロッド６４の大径
状部分には、上端に開口するスプリング収容凹部７２が
形成され、進出用エア作動室７０内には、ピストン６９
を進出方向へ弾性付勢する圧縮コイルスプリング７３が
装着され、このスプリング７３の下部は、スプリング収
容凹部７２に収容されている。また、ピストンロッド６
４の下端部には、テーパー状に面取りされた嵌合部６４
ａが形成されている。

【００４３】前記ハンド側連結体６０の下端近傍部に
は、円周４等分位置に位置する４組のクランプ機構８０
が設けられている。各クランプ機構８０は、下部本体６
８に枢着されたクランプ爪８１と、ピストンロッド６４
の進出駆動力をクランプ爪８１に伝達するリンク板８２
とを主体として構成されている。クランプ爪８１の上端
部の支点部は、下部本体６８に一体形成された枢支片８
３に周方向向きの支点ピン８４を介して回動自在に枢支
され、リンク板８２の上端部は、ピストンロッド６４の
うちの小径部の上端部に一体形成された小枢支片８５に
周方向向きの枢支ピン８６で枢支され、リンク板８２の
下端部は、クランプ爪８１の下端部に周方向向きの枢支
ピン８７で連結され、クランプ爪８１の外側部には、ク
ランプ力を出力する作用点部８８が段付き状に形成され
ている。

【００４４】支点ピン８４と作用点部８８間の距離は、
支点ピン８４と枢支ピン８７間の距離の約２倍に形成さ
れており、クランプ爪８１へのクランプ用入力荷重が約
２倍に倍力されたクランプ用出力荷重が、作用点部８８
から上向きに出力される。ピストンロッド６４を退入さ
せた状態では、図８に示すようにクランプ爪８１が旋回
軸線６側（中心側）へ揺動し、作用点部８８が、ツール
側連結体９０における開口部９４よりも小径側に位置
し、ピストンロッド６４を進出させると、クランプ爪８
１が旋回軸線６から離隔する方向へ揺動し、作用点部８
８でツール側連結体９０の係合部９６を上方へ押圧する
ように構成してある。

【００４５】次に、ツール側連結体９０について説明す
る。このツール側連結体９０は、ツール側のツール側部
材５に複数のボルト９１で旋回軸線６と同軸状に固定さ
れるアルミ合金製のカップ状部材９２で構成され、この
カップ状部材９２には、ハンド側連結体６０の下部を収
容する収容凹部９３と、この収容凹部９３の上端の円形
開口部９４と、ハンド側連結体６０と連結した状態にお
いてシリンダ本体の下部本体６８の下端の外周部に当接
する環状の当接部９５と、円形開口部９４の下端部の外
周側の円周４等分位置に、周方向所定長さの下向き面と
して形成された係合部９６と、底壁９７の中央部に筒材
にて構成された嵌合穴９８とが形成されている。尚、係
合部９６は、耐摩耗性確保の為に、図示外の小さなビス
で固定された鋼片で形成されている。また、前記実施例
と同様に、２組のエアギャップセンサと、６〜８組のコ
ネクタ取付け部が設けられているが、これらについての
説明は省略する。

【００４６】次に、以上説明したツール着脱用連結装置
１Ａの作用について説明する。ロボットのハンド３のハ
ンド出力部４に固定したハンド側連結体６０にツール側
連結体９０を連結する場合、進出用エア作動室７０の加
圧エアを抜き、退入用エア作動室７１に加圧エアを供給
した状態で、ハンド側連結体６０をツール側連結体９０
に接近させていき、ハンド側連結体６０の下部を収容部
９３に挿入し、必要に応じてハンド出力部４の回動を介
して、下部本体６８の１対の位置決めピン８９を、カッ
プ状部材９２の上端の１対の嵌合穴９９に嵌合させ、下
部本体６８の下端外周部を当接部９５に当接させ、その
状態において、退入用エア作動室７１の加圧エアを抜い
て、進出用加圧エア作動室７０に加圧エアを供給する
と、ピストンロッド６４が下方へ進出移動し、４組のク
ランプ機構８０のクランプ爪８１が、クランプ位置へ揺
動し、図９に示すように、４つのクランプ爪８１で夫々
対応する係合部９６を押圧した連結状態になる。

【００４７】そして、連結状態において、仮に進出用エ
ア作動室７０の加圧エアがリーク等により圧力低下して
も、スプリング７３の強力な付勢力で連結状態を維持で
きる。この連結状態を解除する場合は、前記とは反対に
ピストンロッド６４を退入駆動してクランプ爪８１を中
心側へ揺動させてクランプ爪８１をアンクランプ位置に
揺動させ、その後ハンド側連結体６０を上方へ移動させ
ればよい。このツール着脱用連結装置１Ａにおいては、
ハンド側連結体６０の下部に設けた４組のクランプ機構
８０のクランプ爪８１で、ツール側連結体９０の４つの
係合部９６を直接上方へ引き付けて、ハンド側連結体６
０とツール側連結体９０とを連結するように構成してあ
るため、下部本体６８と当接部９５間に5.0mm 程度の隙
間があっても、ハンド側連結体６０とツール側連結体９
０とを何ら支承なく連結することができる。

【００４８】更に、各クランプ機構８０は、小型の構成
でありながら、約２倍の倍力率に構成されているため、
比較的小型のエアシリンダ６３で、ハンド側連結体６０
とツール側連結体９０とを強力に連結することができ
る。また、ピストンロッド６４にスプリング収容凹部７
２を形成し、スプリング７３の下部をこのスプリング収
容凹部７２に収容したので、小型のエアシリンダ６３内
に大きなスプリング７３を装着でき、スプリング力を強
化できる。更に、４組のクランプ機構８０で、ツール側
連結体９０の４つの係合部９６を直接クランプするよう
に構成してあるため、ツール側連結体９０の構成を著し
く簡単化することができ、ツール着脱用連結装置１Ａの
構成を簡単化し、小型化して、製作コストを低減でき
る。

【００４９】尚、前記実施例において、エアシリンダ１
３に代えて油圧シリンダを設けたり、１０本のスプリン
グ２０に代えて１本の太いスプリングを設けたり、クラ
ンプ用出力部材２５の形状を種々変更したり、ピストン
１９をピン部材を介して回転規制したり、ピストンロッ
ド１４を一体部材で構成したりする等の種々の変更態様
で実施することも可能である。また、前記別実施例にお
いて、エアシリンダ６３に代えて油圧シリンダを設けた
り、クランプ機構８０のリンク板８２と枢支片８３を省
略して、クランプ爪８１をアンクランプ方向へ付勢する
スプリングを設けるともにクランプ爪８１をピストンロ
ッド６４で直接駆動するように構成したりする等の種々
の変更態様で実施することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るツール着脱用連結装置の
非連結状態の縦断正面図である。

【図２】ツール着脱用連結装置の連結状態の縦断正面図
である。

【図３】図１のIII-III 線断面図である。

【図４】図１のIV-IV 線断面図である。

【図５】図３のV-V 線断面部分図である。

【図６】図１のVI-VI 線矢視端面図である。

【図７】図２のVII-VII 線断面図である。

【図８】本発明の別実施例のツール着脱用連結装置の非
連結状態の縦断正面図である。

【図９】図８のツール着脱用連結装置の連結状態の縦断
正面図である。

【図１０】図９のX-X 線断面図である。

【図１１】ツール側連結体の平面図である。

【符号の説明】

１ ツール着脱用連結装置 ３ ハンド ４ ハンド出力部 １０ ハンド側連結体 １３ エアシリンダ １４ ピストンロッド ２０ スプリング ２１ 退入用エア作動室 ２２ 進出用エア作動室 ２５ クランプ用出力部材 ４０ ツール側連結体 ４４ 開口部 ４５ 係合壁部 ４８ 当接部 １Ａ ツール着脱用連結装置 ６０ ハンド側連結体 ６３ エアシリンダ ６４ ピストンロッド ６８ 下部本体（ロッド側端壁に相当する） ８１ クランプ爪 ８８ 作用点部 ９０ ツール側連結体 ９３ 収容凹部 ９５ 当接部 ９６ 係合部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットのハンドの旋回可能なハンド出
   力部にツールを着脱自在に連結する為の、ハンド出力部
   に固定されるハンド側連結体と、ツール側部材に固定さ
   れ且つハンド側連結体に着脱自在に連結されるツール側
   連結体とを備えたツール着脱用連結装置において、 前記ハンド側連結体に、ツール側連結体側へ突出したピ
   ストンロッドを進退駆動可能で、ハンド出力部と同軸状
   の流体圧シリンダと、前記ピストンロッドの先端部に直
   交状に連結されたクランプ用出力部材とを設け、 前記ツール側連結体に、前記ピストンロッドの進出を介
   して前記出力部材を進出させてから、ハンド出力部で出
   力部材を所定角度回動させることにより出力部材に係合
   可能な係合部材を設けたことを特徴とするツール着脱用
   連結装置。
2. 【請求項２】 ロボットのハンドの旋回可能なハンド出
   力部にツールを着脱自在に連結する為の、ハンド出力部
   に固定されるハンド側連結体と、ツール側部材に固定さ
   れ且つハンド側連結体に着脱自在に連結されるツール側
   連結体とを備えたツール着脱用連結装置において、 前記ハンド側連結体に、前記ハンド出力部に同軸状に固
   定され、ハンド出力部と反対側へ突出するピストンロッ
   ドを進退駆動可能な流体圧シリンダと、この流体圧シリ
   ンダのピストンロッドの先端部に直交状に連結されたク
   ランプ用出力部材とを設け、 前記ツール側連結体に、連結状態において流体圧シリン
   ダのシリンダ本体の先端側端面の少なくとも外周部に当
   接する当接部と、連結状態において出力部材で固定され
   る係合壁部と、前記係合壁部に形成された開口部であっ
   て、ピストンロッドの進出を介して出力部材を通過可能
   で、且つハンド出力部の回動を介して出力部材を所定角
   度回動させた状態では出力部材の通過を禁止する開口部
   とを設けたことを特徴とするツール着脱用連結装置。
3. 【請求項３】 前記流体圧シリンダは、ピストンロッド
   を退入方向へ弾性付勢する圧縮スプリングと、ピストン
   ロッドを退入方向へ駆動する為の退入用加圧流体作動室
   と、ピストンロッドを進出方向へ駆動する為の進出用加
   圧流体作動室とを備えたことを特徴とする請求項１又は
   請求項２に記載のツール着脱用連結装置。
4. 【請求項４】 ロボットのハンドの旋回可能なハンド出
   力部にツールを着脱自在に連結する為の、ハンド出力部
   に固定されるハンド側連結体と、ツール側部材に固定さ
   れ且つハンド側連結体に着脱自在に連結されるツール側
   連結体とを備えたツール着脱用連結装置において、 前記ハンド側連結体に、前記ハンド出力部に同軸状に固
   定され、ハンド出力部と反対側へ突出するピストンロッ
   ドを進退駆動可能な流体圧シリンダと、前記流体圧シリ
   ンダのロッド側端壁に周方向むきのピン部材を介して枢
   着された複数のクランプ爪であってピストンロッドの進
   出駆動によりハンド出力部の軸線から離隔する方向へク
   ランプ駆動される複数のクランプ爪とを設け、 前記ツール側連結体に、連結状態において流体圧シリン
   ダのシリンダ本体の先端側端面の少なくとも外周部に当
   接する当接部と、この当接部の内側に形成され且つ複数
   のクランプ爪とピストンロッドの先端部の挿入を許す収
   容凹部と、この収容凹部の外周部にツール側に向けて形
   成され且つ複数のクランプ爪の作用点部で夫々固定され
   る複数の係合部とを設けたことを特徴とするツール着脱
   用連結装置。