JPS62130189A - ロボツト工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ロボット装置に関するものであり。

さらに詳しくいえば、工具保持器とロボットの工具支持
子または同様の構成要素の間の工具の交換を迅速にでき
るようにする工具交換装置に関するものである。

〔従来の技術〕

ロボットなどに用いる工具交換装置が米国特許第４．１
１８６，９２８号、第４．５２０．５５０号、第４，５
１２，７０９号、第４，５１０，６１１！１１号および
第４．５１４１ｉ２号ならびにＩＢＭテクニカル・ディ
スクロージャ・プルティン第２１１巻、第７Ａ号、１９
８１年１２月、第３２７３−５頁に開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ある種の仕事を工業用ロボットによって遂行するには、
異なる種類の複数の工具をロボットが逐次に用いること
を必要とすることがある。ロボットを効率よく利用する
ためには、工具交換操作は。

手動操作を介入させないで迅速かつ自動的に行なえる必
要がある。多くの用途において、工具交換装置が比較的
高価で保守の必要なスイッチ、モータ、および同様な１
能動１構成要素をもたない純粋に１受動的１形式のもの
であることもまたでましい。用途によっては、ロボット
が各工具交換操作の間に複数の工具を同時に交換できる
こともまた非常に望ましい。

本発明は、ロボットによる工具の迅速な自動化交換を可
能にする装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の装置は、純粋に１受動的１形式のものであり、
必要ならば、各工具交換操作の間複数の工具の同時交換
を行うように用いることができる。

本発明の特定の好ましい実施例において１本発明の工具
交換装置は、工具保持器と、ロボットの１手１または同
様の構成要素につけた少なくとも一つのブラケット手段
と、前記工具保持器と前記ブラケット手段との間で移さ
れて、それらに選択的に接続されるように構成された少
なくとも一つの工具と、前記ブラケット手段および工具
にあって工具を所望のときにブラケットに接続する第１
の係合・解放可能な接続手段と、工具保持器と工具につ
いていて、他の所望のときに工具を工具保持器に接続す
る第２の係合・解放可能な接続手段とを備えている。前
記二つの接続手段は、ブラケット手段と工具保持器とに
ついたビン要素を備え。

これらのビン要素は、工具交換の間工具の柄部分を貫通
している穴の両端部分の中にそｎぞれ受入れ可能である
。

〔実施例〕

図面の第１図に示した構成要素は、一般に、ロボット機
械の一部分を形成する可動なロボットの１手１に腕１２
．１２’によって接続された１対のブラケット手段１０
．１０を備え、ロボット機械には、普通は１手ｌｉｔを
支持して、必要に応じて異なる方向に動かす被駆動構造
体（図示なし）がある。腕１２．１２は、ブラケット１
０．１０が。

手と一体に動き１手に対して２頭矢印の方向に手および
腕１２．１２の上端に付随した適当な駆動手段の刺戟を
受けて動くようにブラケット１０゜１０を取付ける。第
１図の装置には、さらに、ベースｉＦ１に任意の適当な
方法で固定して取付けらｎた工具保持器１６があり、そ
ｎけ手ＩＩＩが一部ヲ形放しているロボットによって仕
事を行うのに用いるために７９Ｔ望の時にブラケツ）１
０．１０に接続できる１対の工具要素２０．２０’を支
持する。

一つの工具保持器しか示してないが、任意の所望の数の
工具保持器をペース１８にその長さに沿って離間した位
置に取付けてもよいこと、および工具保持器によって支
持される工具が任意の所望の異なる種類のものであって
もよいことが分るであろう。

次に、第１図とともに図面の第３図および第４図を参際
する。図示の工具２０．２０は１間に置かｎた物体（図
示なし）を共同して掴むかまたは挾持するのに用いるこ
とのできるような簡単な矩形１指１である。穴２２が工
具２０の上側柄部分を貫通しておいている。上下にそｎ
ぞれ１対の心の合ったスタッド要素２１１および２６が
工具２０の柄部分の両側面から外方に互いに垂直に離間
した平行な関係で突き出している。穴２２は工具２０を
工具保持器１６に取外し可能に接続する係合・解放可能
な接続手段の一部を構成している。本装置の例示の実施
例においては、前述の接続手段は。

さらに、工具保持器１６の上部の片側から水平に外方に
突き出た円筒形ビン要素２８および工具保持器１６の下
部を垂直に貫通する長溝５２の片側から突き出ている１
対のばね付きボール型移動止め５０を備えている。工具
２０を工具保持器１６に取付けると、保持器のビン２８
は、穴２２の中に突き出て、ビンと工具２０の外側表面
は、はぼ同じ平面になる。工具２０は、保持器の長溝３
２によって受けられて、長溝を越えて垂直に突き出る。

移動止めう０は、工具２０の隣接側面に係合し、工具の
反対側にバイアス力を加えて保持器の長溝５２の反対側
と係合させる。保持器の長溝５２の前記反対側の外縁３
１１は１例示として第３因に示されているように面取り
されて長溝３２の中に工具２０を導入し易くするのが好
ましい。移動止め３０のパイアスカは、工具２０が工具
保持器１６から振動などによって偶然に外れるのを防止
するのに十分であるが、所望のときに、あとで説明する
ようにして、保持器の長溝３２の開いている側から工具
を確実に取外しできるようになっている。

工具２０Ｆｉ、工具２０と同一であり、同じ方法で工具
保持器１６の反対側に工具２０に関連したものと同一の
保持器構成要素によって取付けられる。

工具２０の穴２２は、また、工具を所望のときにロボッ
トの手Ｉｌｌのブラケット１０に取外し可能て接続する
係合・解放可能な接続手段の一部分を構成している。そ
のような接続手段は、プラケット１０の側面＋ＩＯから
水平に外方に突き出ており、工具２０のスタッド要素２
Ｌ１．２６を捕えるように受ける構成になった下面みぞ
または開口部１１２を備えた上下各１対の心の合った腕
５６および３８を付加されている。前記の接続手段はさ
らに、プラタン）１０を水平に通って伸びプラタン）１
００面ｌＩＯからおいている穴キロの中に滑動可能に取
付けらｎたビン要素１４１＆を備えている。

穴１１６の中にあるばね１１８が図面の第１図および第
３〜７図に見らｎるようにビン１１１１にバイアス力を
かけ、スタッドのテーパ付き外側端がブラケットの面ヰ
０の平面を超えて垂直に突き出るようになっている。ピ
；ｚｌ＋１１にはねＩ４８によって加えられるパイアス
カの大きさけ、ブラケットの穴４６の直径の大きくなっ
たねじ付き後方部内に配置された止めねじを回転するこ
とによって調節できる。

次に説明する目的のために、もう一つの調節可能な止め
ねじ５２（第３図）が最初に述べた穴１４６およびねじ
５０より下の位置にやはりブラケット１０およびその表
面を貫通するねじ付き穴５４の中に設けられている。

ブラケット１０の構成は、ブラケット１０の構成と同一
であってもよいし１例示の場合は同一である。

次に特に第３〜７図を参照すると、工具２０を工具保持
器１６からブラケット１０へ移すのは。

ブラケットを第３図に示されているような位置へ動かす
ことによって開始され、第３図では、プラタン）１１−
０が工具２０の左側表面の上に重なって係合しており、
ブラケットの腕５６．３８がそ扛ぞｎ工具２０のスタッ
ド要素２１４．２６の上に重なっている。ブラケット１
０を前述の例示の位置へ動かすことは１手ｉｉ＋（第１
図）を垂直に動かし１手を水平に動かすかまたはブラケ
ット１０を支持する腕１２を手１４に対して動くように
水平に動かすことによって行うことができる。ともかく
、ブラケット１０を第３図の位置へ水平に動かす間にビ
ン要ｇｕｑと工具２００表面の間の係合が生ずる。プラ
タン）１０を動かし続けて工具２０の表面と係合させる
と１次にビン要素ＵＵが第１図の伸びた位置から第３図
に示したような後退した位置へ軸方向に動く、そして第
３図ではビン要素のテーパ付き外側端は、ブラケットの
面＋４０を認めらｎるほど超えて突き出ていない。

次に、ブラケット１０け、ロボットの手１１１（第１図
）を垂直に動かすことによって、第６図に例示したよう
な位置へ垂直に下方に動かされる。

こｎによってスタッド要素２１１および２６がそｎぞれ
ブラケットの腕５６および５８の下面の開口部ｌＩＯと
１１２の中に受けらｎて捕えらｎる。ブラケット１０を
垂直に動かすことはまた。ブラケット１０のビン要素１
１４と工具の穴２２の心を軸方向に揃える。しかし、ビ
ン要素ｌ１１１は保持器のビン２ｇの外端と接合し１次
に、なお、穴２２と接合することによって穴２２に入ら
ないようになっている。

第７図に示されているように、ブラケット１０は次に、
工具保持器１６から外向きに水平に離される。そのよう
な動きの初めの部分の間、工具２０ば、ブラケットの腕
３６．５８が工具のスタッド要素２１１．２６と係合し
ているため、保持器のビン２８に沿って外方に滑る。こ
ｎによってばねでバイアス力を加えられているブラケッ
トのビン■のテーパ付き外端部分が工具の穴２つの面取
りした外端部分に入ることができるようになる。ばね１
１８（第３図）によってビン１１１１に加えら扛たパイ
アスカによって１次にビンが工具のスタッド２１１゜２
６とブラケットの腕３６．３１１ｇとの間の係合を維持
する６従って、工具２０は、保持器１６のビン２Ｂおよ
び移動止め５０（第つ因）から完全にはずｎたちともブ
ラケット１０に接続されたままである。

ブラケット５６．３８の工具スタッド２１１．２６と下
面開口部との間の関係がわずかに所定の寸法より小さい
か大きいので、工具２０がば；ｔ”１１４８（第３図）
によって第７図に示された前方へ（図面で見て右方へ）
の位置へ常時バイアス力をかけられており、第７図には
工具がブラケットの面ＩＩＯから前方に離間している。

従って、工具２０は。

ブラケット１０に対して限らｎた並進後方（左方方へ）
運動をできるとともに、上側工具スタッド２１１の軸の
回りに右回ジに限らｎた旋回運動をできる。工具２０の
前記二つの運動は、ばねｕｇのパイアスカによって弾性
的に抵抗され、パイアスカは、止めねじ５０（第３図）
を回転することによって変えることができる。工具２０
の前記運動の最大範囲を止めねじ５２（第２図および第
３図）の突出のブラケットの面ｌＪＯを越える範囲を変
えることによって変更できる。工具か制限された後方へ
の運動ができるということは、所窒ならば。

工具２０．２０の間に挟持さ扛た係合物体（図示なし）
に工具によって最初に加えらｎる力を制限するのに用い
ることができる。第７図に仮想線で示されたリミットス
イッチ５６のような適当な運動センサに関連して、工具
２０の後方への運動はまだ、工具が物体に係合したり物
体から離脱するのを検出するのに利用できる。

ロボットが工具２０を使い終ると、工具は、ブラケット
に上述の第３〜７図に例示した運動を逆の順序に行わせ
ることによってブラケット２０から工具保持器１６に戻
される。

図示のように、装置が左右対称であるとき、工具２０．
２０’をブラケツ）１０．１０と工具保持器１６との間
を同時に移すことができることに気付くであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明による装置の立面図、第２図は１本装
置のブラケットの第１図の矢印２−２の方向にとった拡
大側立面図。 第３図は１本装置の工具保持器、工具保持器によって支
持さｆた工具の一方、および工具保持器の下にある支持
体の第１図の矢印５−５の方向にとり、構成要素のいく
つかを部分的にのみ示した拡大側立面図。 第４図は、第１図に示した工具保持器および工具の第１
図の矢印４−ヰの方向にとった拡大平面図。 第３〜７図は、装置の一方のブラケット著びに工具の一
方の部分的上細部分および工具保持器の隣接部分の拡大
した順次の正両立面図であり、ブラケットは、内部の細
部を見せるために一部破除され、各図は工具の工具保持
器からブラケットへの移動を順次に例示している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、工具保持器、可動ロボット手および前記工具保持器
   と前記手に選択的に接続されるように構成された工具と
   を備えたロボット工具交換装置において、 前記手にそれと一緒に動くように接続され たブラケット手段と、 前記ブラケット手段と前記工具とに設けら れ、係合されると、前記工具を前記ブラケットに接続す
   る第１の係合・解放可能な接続手段と、 前記工具保持手段と前記工具とに設けられ、係合される
   と、前記工具を前記工具保持器に接続する第２の係合・
   解放可能な接続手段と、を備え、 前記第１の係合・解放可能な接続手段は、 前記ブラケット手段にピン要素を備え、前記第２の係合
   ・解放可能な接続手段は、前記工具保持器にピン要素を
   備え、各前記接続手段は、前記工具を通つて伸び、前記
   二つのピン要素のそれぞれのピン要素を受ける第１およ
   び第２の対向端部分を有するピン受け穴を備えているこ
   とを特徴とするロボット工具交換装置。 ２、前記ピン要素は、前記工具が前記ブラケットと前記
   工具保持器との間を移動する間互いに接合する自由端部
   分を有する特許請求の範囲第１項に記載のロボット工具
   交換装置。 ３、前記ピン要素の一つは伸びた位置と後退した位置と
   の間を動くことのできる特許請求の範囲第２項に記載の
   ロボット工具交換装置。 ４、前記ブラケットによつて担持されて、前記二つのピ
   ン要素の前記一つをそれの伸びた位置の方へバイアスす
   る手段と、前記バイアス手段のバイアス力を調節可能に
   変える手段とをさらに備える特許請求の範囲第３項に記
   載のロボット工具交換装置。 ５、前記第１の係合・解放可能な接続手段がさらに前記
   工具についたスタッド要素と前記ブラケット手段につい
   たスタッド受け要素を備え、前記スタッド要素および前
   記スタッド受け要素は、前記ブラケット手段の前記ピン
   要素と前記バイアス手段とによつて互いに協力する関係
   に弾性的に維持される特許請求の範囲第１項に記載のロ
   ボット工具交換装置。 ６、前記第１の係合解放可能な接続手段は、係合される
   と、前記工具の前記ブラケット手段に対する運動を制限
   できる特許請求の範囲第１項に記載のロボット工具交換
   装置。 ７、前記ブラケット手段によつて担持されて前記工具の
   前記ブラケット手段に対する前記運動の範囲を調節可能
   に変えられる程度に制限する調節可能な手段をさらに備
   える特許請求の範囲第６項に記載のロボット工具交換装
   置。 ８、前記工具の前記ブラケットに対する運動を検知する
   センサ手段をさらに備える特許請求の範囲第６項に記載
   のロボット工具交換装置。 ９、工具保持器、可動ロボット手、ならびに前記工具保
   持器および前記手に選択的に接続される構成になつた１
   対の工具を備えたロボット工具交換装置において、 前記手に接続されて、それと一緒に動くと ともに、前記手と相互とに対して動く、１対のブラケッ
   ト手段と、 前記１対のブラケット手段と前記工具とに 設けられ、係合されると、前記１対の工具を前記ブラケ
   ット手段のそれぞれのものに接続する第１の係合・解放
   可能な接続手段と、 前記工具保持器および前記工具に設けられ、係合される
   と、前記１対の工具を前記工具保持器に接続する第２の
   係合・解放可能な接続手段と を備え、 前記第１の係合・解放可能な接続手段は、 前記１対のブラケット手段のそれぞれに配設され、かつ
   前記１対のブラケット手段から互いの方へ突き出ている
   ピン要素を備え、また、前記第２の係合・解放可能な接
   続手段は、前記工具保持器の両側に配設されて、そこか
   ら突き出ているピン要素を備えていることを特徴とする
   ロボット工具交換装置。 １０、前記工具がそれを貫通して伸びるピン受け穴を備
   え、前記第１および第２の接続手段の各々が前記穴を備
   えている特許請求の範囲第９項に記載のロボット工具交
   換装置。