JPH08506531A - 殊にロボット溶接トーチ又はロボット切断トーチのための工具保持体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、工具保持体であって、位置決め部材がケーシング部分（１２）において保持部（１３）内に受容された球（１１）として形成されて、ストッパ部分（８）における窪み（１６，１７）と協働しており、ストッパ部分（８）の基本位置においてストッパ位置に位置している３つの位置決め部材の窪み（１６）が、別の窪み（１７）の深さよりも小さな深さａを有している形式のものに関する。その際工具保持体は、ストッパ部分（８）が基本位置において３点支持の形式で、３つの位置決め部材（１１，１６）だけを介して、これに向い合うケーシング部分（１２）に支持されている一方で、ストッパ部分（８）及びケーシング部分（１２）の別の位置決め部材（１１，１７）が工具結合部分（１０）乃至ストッパ部分（８）が適宜に傾動した場合に初めて、夫々ストッパ位置にくるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】 殊にロボット溶接トーチ又はロボッ ト切断トーチのための工具保持体 技術分野 本発明は、請求項１の上位概念に基く、特にロボット溶接トーチ又はロボット 切断トーチのための工具保持体に関する。 背景技術 この種の保持装置は、例へば溶接トーチのような工具をロボットアームに保持 しかつ工具又はトーチの衝突の際には加工されるべき半製品又は周辺部分と共に 工具を待避させるのに役立っている。これによって半製品及び工具の損傷を阻止 することができる。工具がこのような待避運動を行う場合には非常スイッチが作 動し、これよってロボットの運動が中断されるか又はロボットアームが可逆可能 に出発位置に戻されるようになっている。 冒頭で述べた形式のトーチ保持体は例へば米国特許第４ ９９８ ６０６号明 細書によって公知であり、この例ではケーシング内に案内されているばね負荷さ れたピストン部分がケーシングの内方に受容され、かつレリーズレバーを介して 工具結合部分に結合されたストッパ部分が、向い合って位置するケーシング壁部 の基本位置に保持されている。工具結合部分を圧力負荷又は離脱させる場合には 、プレート状のストッパ部分がばね負荷されたピストン部分の軸方向のスライド を発生させ、これによってスイッチ部材が、ロボットの運動を停止させるように 作動するか又は出発位置へ戻るように作動する。ストッパ部分の円外周部上には 非対称形に分配された半球状の部材が設けられており、該部材は工具結合部分の 基本位置においてケーシングカバーの向い合う内面の窪み内に圧入されている。 この場合の欠点は、球支持部乃至窪みがカバーの内方で極端に精密に加工されて いなければならず、ひいては工具結合部分が常時正確にその基本位置に戻されう るようになっていなければならない。このことは、例へば溶接トーチ又は切断ト ーチの場合におけるように、ロボットアームを工具の所定の基準点に再度到達で きるようにするため特に重要である。この基準点は通常「工具センタ点」（Tool -Center-Point）、短縮して「TCP」として特徴付づられる。 発明の開示 以上のことから本発明の課題は、冒頭で述べた形式の工具保持体を充分に改良 して、コンパクトな構造で可能な限り大きな離脱角度の場合に工具結合部分の総 ての傾動方向に亘り均一なレリーズ力が達成されかつ基本位置への高い復原精度 が達成されうるようにすることにある。 上記課題は特に請求項１に記載の特徴によって解決することができた。 工具結合部分に結合されたストッパ部分の３点支持によって、その基本位置に おいて工具の安定した特に非傾動の位置が達成される。また３点支持により、衝 突に基いて工具が万一変位した後においても正確な復原精度を実現することがで きる。しかし傾動運動の場合には別の位置決め部材がストッパ位置にくることに よって、多点支持の利点が総ての傾動方向に亘り特に同一のレリーズ力によって 達成可能である。 本発明の構成によれば、ストッパ部分の基本位置においてストッパ位置に位置 する３つの位置決め部材が二等辺三角形の頂点に位置しており、このことによっ て工具の特に安定した非傾動の位置が達成可能である。 またストッパ部分とケーシング部分との間で作用している位置決め部材が対称 状に円周上に配置されているのが好ましい。それは、力関係の均等化が種々の傾 動方向に亘って好都合であるからである。 本発明の構成によれば、位置決め部材がケーシング部分において保持部内に受 容された球として形成され、ストッパ部分における窪みと協働しており、ストッ パ部分の基本位置においてストッパ位置に位置している３つの位置決め部材の窪 みが、別の窪みの深さよりも小さな深さａを有している。これによって構造技術 的及び製造技術的に簡単な形式で３点支持を基本位置で達成することができ、か つ工具上に傾動運動が発生した場合にはそれによって６点支持又は多重支持が達 成可能である。 有利な形式でピストン部分とストッパ部分とが相互に回転不能であり、このこ とは、本発明の提案に基いてストッパ部分には、配属されたピストン部分の孔に 係合するために形成された少くとも１つのピンが設けられていることによって実 現されている。これによって、工具が不都合な回転運動を行う場合にはスライド 可動なピストン部分も一緒に回転して安全遮断装置が作動するようになっている 。 更に本発明の別の構成によれば、ピストン部分が半径方向で外方に向いている カラーを有し、該カラーは、ピストン部分がスライドする際検出装置の切換部材 を作動させるように構成されている。このカラーは、有利な形式で所定の角度に 亘ってだけピストン部分の外周部に延びている。これによって、例へばロボット 駆動装置が総ての位置において基本位置から遮断されうるようになっている。 本発明のその他の構成がその他の請求項に述べられている。 本発明のその他の目的、利点、特徴及び利用の可能性は、図面に基く実施例の 次の説明から明らかになるであろう。この場合説明した及び又は図面で図示した 総ての特徴は、それ自体で又は任意の有意な組合せで、請求項又はその関連事項 の組合せとは無関係に本発明の対象を形成している。 図面の簡単な説明 図１は 本発明の工具保持体の可能な実施例の斜視図、 図２は 図１の工具保持体の縦断面図、 図３は 半製品と衝突した場合工具の変位した位置における図２に基く工具保持 体の図、 図４は 工具保持体の３点支持の概略図（ａ）及びその断面図（ｂ）、 図５は ６点支持装置を備えた工具保持体の支承装置の概略図（ａ）、及び該工 具保持体の支持装置の構造的な構成図（ｂ）、 図６は 別の構成の工具結合部分を備えた図１に基く工具保持体の図、 を夫々示している。 実施例の説明 図１に基く工具保持体１は中間フランジ３を介して（図示されていない）ロボ ットアームに固定されている。図２に認められるように、工具保持体１のコップ 状のケーシング２の内方には、スライド可能なピストン部分４が軸方向案内装置 ５内に受容されている。本実施例の場合軸方向案内装置５は、ロボットアーム側 のケーシング２の底部分６に形成されている。ピスト ン部分４は底部分６に支持された圧縮ばね７によってレリーズレバー９の皿状の ストッパ部分８に押圧されている。レリーズレバー９には工具結合部分１０が配 置されており、該工具結合部分１０には例へば溶接トーチ又は工具受容部のよう な工具を固定することができる。 レリーズレバー９のストッパ部分８は、円周上に対称的に分配されて配置され た球１１によって、ケーシングをその前方側部で閉ぢているカバー１２に支持さ れている。本実施例の場合球１１は、カバー１２に結合された、ケージの形状を 成した保持部１３内に保持されている。勿論ケーシング１３をレリーズレバー９ のストッパ部分に取り付けることも可能である。レリーズレバー９の出発位置に あっては、後で詳しく説明するように、球１１が協働する窪み１６，１７内でス トッパ部分８に係合している。この状態においてレリーズレバー９は、ロボット アームを制御するための基本位置乃至基準位置に位置している。 ロボット乃至工具と半製品又は周辺部分とが衝突した場合には、図３に図示さ れているようにレリーズレバー９の傾動が行われる。レリーズレバー９のこの回 避運動によって工具、半製品又は夫々の周辺部分の破壊を阻止することができる 。変位運動の際レリーズレバー９の皿状のストッパ部分８が傾動し、これによっ てピストン部分４がばね７の力に抗してケーシング２ の底部分６の方向にスライドさせられる。その際非常遮断阻装置が作動し、これ によってロボットアームの運動が遮断され乃至は出発位置への戻りが行われるよ うになる。制御技術的な配置によって本実施例の場合、ピストン部分４に形成さ れた半径方向で外方に向いているカラー１５が制御装置乃至検出１４の切換部材 ２４との接触から外される。つまりこの工具保持体１の場合には、夫々の工具に 結合されたレリーズレバー９の圧力負荷及び又は傾動運動がピストン部分４の軸 方向の運動に変換せしめられ、該ピストン部分４は、切換部材２４を介してロボ ットアームの停止乃至は戻り運動を惹き起すようになっている。 ピストン部分４上の半径方向のカラー１５は本実施例の場合４５°の円セグメ ントを介してだけ延びており、そのためロボットアームの駆動装置が総ての位置 において基本位置から遮断されうるようになっている。 更に図２に認められるように、皿状のストッパ部分８にはピストン部分４に配 設された孔に係合しているピン２９が設けられていて、ストッパ部分８とピスト ン部分４とが相互に回転不能に結合されている。 実施例に図示された工具保持体の場合には、レリーズレバー９のストッパ部分 ８とケーシング２を閉ぢているカバー１２との間に６点支持部が設けられている 。このような６点支持部は、３点支持部又は５点支持 部に比較して均等な変位力が得られるという利点を有している。このことを図４ 及び図５に基いて詳しく説明することにする。 半製品又は工具の安定した特に傾動不能な位置を達成するためには、基本的に は３点支持が有利である。ロボット保持装置の場合３点支持は、図４のａ及びｂ に図示されているように、例へば半製品との衝突に基いて工具が変位した後基準 点への戻りが必要である場合に、高い戻り精度を有している。しかし３点支持の 欠点は、図４のａ及びｂで明らかなように、レリーズ力が夫々の傾動方向に応じ て異なっているという点である。２点に亘る傾動に対しては、軸線Ａを中心にし た傾動運動に対応して最小の変位力が必要である。これに反し１点に亘る傾動に 対しては、軸線Ｂを中心にした傾動運動に対応して最大の変位力が必要である。 それは、軸線Ａを中心にした傾動に対してその他のレバーアーム特性が決められ ているからである。レバーアームを相互に調整するため本実施例の場合には、図 ５のａ及びｂに図示されているような６点支持装置が設けられている。勿論９点 支持、１２点支持又はほぼ１５点支持装置を使用することも可能である。これに よって傾動軸線Ｃが３点支持装置に比較してより外方に向って移動させられ、そ の結果最大と最小の変位力の差が顕著に減少するようになる。その際傾動軸線Ｃ が最小の変位力の方向を不動に固定している。 このような支持によって３点支持の利点自体が失われてしまう。このことを阻 止するため、球１１のためにストッパ部分８内に設けられた窪み乃至切欠き１６ が交互により深く乃至はより高く形成されている。図５のｂに示唆されているよ うに、窪み量「ｂ」を備えた窪み１７が窪み量「ａ」を備えた窪み１６よりもよ り深く構成されている。不作業位置ではレリーズレバー９の皿状のストッパ部分 ８が、窪み１６内に配置された球１１にだけ当接している。これによって不作業 位置では３点支持が保証されている。しかしレリーズレバー９が僅か傾動した場 合には、夫々の傾動方向でより深く窪んだ窪み１７内に配置されている球１１も ストッパ部分８に当接し、かつその後総ての傾動方向に亘り特に同一の変位力を 備えた６点支持の有利な力関係が形成される。窪み１６，１７に関して注意しな ければならないことは、傾動運動の際ストッパ部分８が深い方の窪み１７内に配 置された球１１に実際に当接した時に初めて、非常遮断スイッチ１４の切換部材 が作動するようになっているということである。 工具保持体１への工具結合部分１０の不動の固定はリングばね緊締部材１８を 用いて行われ、該緊締部材１８は、その前方端部に設けられた、円錐形のストッ パ位置のストッパ面１９によって、工具結合部分１０のカラー２１に支持された 内方リング２２の相補的なストッパ面２０に位置している。このリングばね緊締 部材１８はレリーズレバー９内に螺入可能なねじ結合装置２３によって圧入され て両方リング２２に保持されている。これによって一方では、リングばね緊締部 材１８が内方に向って押圧されかつ内方リング２２が半径方向で外方に向って拡 幅されるような形式で、高い固定力が達成される。同時にねじ結合装置２３を解 離する際にはリングばね緊締部材１８の弾性によって僅かの引出しモーメントを 必要とするだけである。 図６の工具保持体の図１の工具保持体に対する相違点は、工具結合部分１０と して軸方向に調節可能な支持受容部２６のための緊締保持装置２５が設けられて いるという点である。この支持受容部２６は無段階に調節可能であって付加的に 回転可能である。本実施例の場合夫々３０°だけ回転可能であり、その際緊締保 持装置２５に配置された１つ又は複数のピンが支持受容部２６の対応する長手方 向溝２７に係合している。これによって支持受容部２６の自動的な調節が達成さ れる。勿論長手方向溝２７を別の角度間隔で支持受容部２６の外周部上に配置す ることも可能である。 支持受容部２６がその緊締保持装置２５内に受容された軸２８によって工具保 持体のケーシング２に極度に接近して位置しているような場合には、又は万一の 傾動運動の際ケーシング２に衝突するおそれがある場合には、軸２８をそれに対 応して短縮することも勿論可能である。 ケーシング２の外方輪郭は六角形であり、これによって横断面でみて円形状の ケーシングに比較し空間の節約乃至省スペースが達成されており、このことはロ ボットを使用する場合特に重要である。とりわけ本発明のケーシングの重量節減 は、ロボットにより支持されて運動させられる質量に関して特に重要な利点であ る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マンヒェ，イエルク ドイツ連邦共和国 Ｄ―35614 アスラー ヘル ボルナー―シュトラーセ 43 (72)発明者 シュヴァルツ，イエルク ドイツ連邦共和国 Ｄ―35418 アルテン ―ブゼック クラインフェルドヒェン ４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 殊にロボット溶接トーチ又はロボット切断トーチのための工具保持体であ って、ケーシング（２）内で案内されてばね負荷されたピストン部分（４）を備 えており、該ピストン部分（４）は、ケーシング（２）内に受容された、工具結 合部分（１０）に結合されたプレータ状のストッパ部分（８）を、これに向い合 うケーシング部分（１２）における基本位置に保持し、かつ工具結合部分（１０ ）乃至そのストッパ部分（８）が圧力負荷され又は変位させられた場合、検出装 置（１４）の信号を発し乍ら軸方向に移動可能であり、またストッパ部分（８） 及び向い合うケーシング部分（１２）における基本位置で相互に作用しあう位置 決め部材（１１，１６，１７）が設けられている形式のものにおいて、 ストッパ部分（８）が基本位置において３点支持の形式で、３つの位置決 め部材（１１，１６）だけを介して、これに向い合うケーシング部分（１２）に 支持されている一方で、ストッパ部分（８）及びケーシング部分（１２）の別の 位置決め部材（１１，１７）が工具結合部分（１０）乃至ストッパ部分（８）が 適宜に傾動した場合に初めて、夫々ストッパ位置にくるようになっていることを 特徴とする、殊にロボット溶接トーチ又はロボット切断トーチの ための工具保持体。 ２． ストッパ部分（８）の基本位置においてストッパ位置に位置する３つの位 置決め部材（１１，１６）が、二等辺三角形の頂点に位置していることを特徴と する、請求項１記載の工具保持体。 ３． 位置決め部材（１１，１６，１７）の数が３つの２倍、３倍又は４倍であ ることを特徴とする、請求項１又は２記載の工具保持体。 ４． 位置決め部材（１１，１６，１７）が、殊に対称状に配分されて円周上に 配置されていることを特徴とする、請求項１から３までのいづれか１項記載の工 具保持体。 ５． 夫々相互に作用しあう位置にある位置決め部材が、適宜の受容部（１６， １７）を備えたほぼ半球状又は球状の部材（１１）として構成されていることを 特徴とする、請求項１から４までのいづれか１項記載の工具保持体。 ６． 位置決め部材がケーシング部分（１２）において保持部（１３）内に受容 された球（１１）として形成され、ストッパ部分（８）における窪み（１６，１ ７）と協働しており、ストッパ部分（８）の基本位置においてストッパ位置に位 置している３つの位置決め部材の窪み（１６）が、別の窪み（１７）の深さより も小さな深さａを有していることを特徴とする、請求項１から５までのいづれか １項記載の工 具保持体。 ７． ピストン部分（４）とストッパ部分（８）とが、相互に回転不能に結合さ れていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の工具保持 体。 ８． ストッパ部分（８）には、配属されたピストン部分（４）の孔に係合する ために形成された少くとも１つのピン（２９）が設けられていることを特徴とす る、請求項７記載の工具保持体。 ９． ピストン部分（４）が半径方向で外方に向いているカラー（１５）を有し 、該カラー（１５）は、ピストン部分（４）がスライドする際検出装置（１４） の切換部材（２４）を作動させることを特徴とする、請求項１から８までのいづ れか１項記載の工具保持体。 １０．カラー（１５）が円セグメントに亘ってだけ、殊に４５°の角度に亘って だけピストン部分（４）の周方向に延びていることを特徴とする、請求項９記載 の工具保持体。 １１．工具結合部分（１０）がリングばね緊締部材（１８）によって、ストッパ 部分（８）に結合されたレリーズレバー（９）に保持されていて、リングばね緊 締部材（１８）の前方端部に設けられた円錐形のストッパ面（１９）を有してお り、該ストッパ面（１９）は、工具結合部分（１０）の相補的なストッ パ面（２０）に当接して、ねじ結合装置（２３）によって工具結合部分（１０） に圧着保持されていることを特徴とする、請求項１から１０までのいづれか１項 記載の工具保持体。 １２．工具結合部分（２６）が緊締保持装置（２５）によって、ストッパ部分（ ８）に結合されたレリーズレバー（９）に保持されていることを特徴とする、請 求項１から１１までのいづれか１項記載の工具保持体。 １３．工具結合部分（２６）には、殊に等間隔でその外周部に亘り配分されて配 置された長手方向溝（２７）が設けられており、かつ緊締保持装置（２５）が１ つの長手方向溝（２７）に選択的に係合するために形成された少くとも１つの調 節ピンを有していることを特徴とする、請求項１２記載の工具保持体。