JPS63251104A - 操作装置へ工具を連結する装置 - Google Patents

操作装置へ工具を連結する装置

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JPS63251104A
JPS63251104A JP63077960A JP7796088A JPS63251104A JP S63251104 A JPS63251104 A JP S63251104A JP 63077960 A JP63077960 A JP 63077960A JP 7796088 A JP7796088 A JP 7796088A JP S63251104 A JPS63251104 A JP S63251104A
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  • Replacing, Conveying, And Pick-Finding For Filamentary Materials (AREA)
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  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Replacement Of Web Rolls (AREA)
  • Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)

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】 Ｖするための装置であって、工具ホルダと操作袋′　　
　置に装着された連結部材とを含んでおり、従ってるた
めの締付は手段を含んでいる装置に係る。さらに特定的
には、本発明は上に言及した種類の装る工具を工業用ロ
ボット上に交換可能に装着するためのインタエースとし
て使用され得るものに係る。
自動的に作動しかつ電子計算機の制御を受ける操作装置
は、加工部品の製造及び取扱いの分野で、特に大量生産
の場合に例えばさまざまな装置及び部品の取付は及び組
立ての分野で、プリント回路板又は同様の基板その他へ
の電気的電子的部材の取付けの分野で、ま１ます重要性
を獲得しつつある。この種の操作装置は通例では工具ホ
ルダを含んでおり、この上にある程度の構造上の限界を
５つて一定の自由度で移動することができ、かつ加工部
品を取扱うために役立つ工具が装着されている。この結
合においては、「工具」という表現は広い意味に理解さ
れなければならないことを指摘うな加工用工具を意味す
るばかりでなく、つかみや、とこ、真空グリッパ、加工
部品に接着剤を塗る手段、測定及びテスト計、加工材料
パレット用積込み及び積下ろし装置、等々をも意味する
。
この種の取扱い装置が単に１つの仕事、例えばマガジン
から部品を取出しこれを操作装置を通過する加工部品に
入れるというような仕事にかなえばいい限りにおいては
、操作装置のアームへのこの仕事に適した工具の装着は
何ら問題を生じない。
しかしながら、比較的受車の加工部品を取扱う場合、あ
るいは一定の操作装置がいくつかの異なる仕事に適応し
なければならない場合は、迅速ダニ具交換がもし可能な
らば完全自動式に何ら問題なトのアーム上に取付けられ
た連結部材と、この連結部材内に正の連動に締付けられ
ることができ、かつこの連結部材から取外すことが可能
な工具ホルダを含む装置が開示されている。例えばつか
み６勺 や、とこのような多くの工具が空気圧外又は電気的に作
動するから、連結部材は工具ホルダが連結部材に結合さ
れるや否や工具ホルダ内に設けられた空気取入口と連絡
する加圧空気用の接続を備えホルダに装着することによ
って工具ホルダを準備しかつ工具及び工具ホルダ間に求
められる空気及び／又は電気接続を実施することが可能
である。
しかしながら、上記の米国特許第４，６３６，１３５弓
の装置では解決できないかあるいは部分的にしか解決で
きない問題が２つある。一方ではこの種の装置は万国共
通に利用されることができず、単一の空気供給接続のみ
を要求するこの種の空気圧式に作ＩＪされる工具にのみ
適合する。その他の接続、例えば加圧空気供給用付加接
続又は真空源の接続が加えて実現されなればならない。
このためこの種の装置は自動工具交換には適しないとい
う結果になる。他方では、位置決め精度、特に連結部材
及び従って象操作装置に関する工具ホルダのくりかえし
位置決め精度は充分ではない。最新技術状態の操作装置
は予定標的範囲０．０５Ｍ内で作動することができるか
ら、操作装置のアームが同じ標的位置にくりかえし戻ら
なければならないとしても、操作装置のアームに関する
工具の位置が正確に決定されかつ自動工具交換後にもな
お保持されることが非常に重要である。これは操作装置
が複数の又は一連のさまざまな作業をおこない、従って
工具が各作業侵に交換されなればならない場合には盾も
重要である。
上記の欠点を是正し、かつ操作装置と共に作動するほと
んどすべての工具については使用されることができるよ
うな上記種類の装置を改良することが本発明の目的であ
る。
さらに、自動工具交換によく適合する上記種類の装置を
提供しかつ、工具が交換された後、（＝１加空気又は電
気接続を手動式に実行する必要を失くすことも本発明の
目的である。
さらにまた、操作装置のアームに関する工具の入 位置が正確にちまっており、さらにこの正確に決定され
た位置が工具がしばしば交換され、また工具ホルダ及び
／又は連結部材が工具の度重なる交換によって摩耗した
としても保持される装置を提供することも本発明の目的
である。
本発明は工具を操作装置に取はずし可能に連結する装置
を提供する。本装置は工具ホルダと操作装置上に装着さ
れた連結部材とを含む、工具ホル具ホルダを連結装置に
取外し可能に連結するための締付は手段を含む。
られている。
連結部材及び工具ホルダ間の空気及び電気接続を自動的
に設定するため、連結部材は複数個の自由に開放された
前面に沈み込む複数個の通路と複数個の電気接触部材と
を含み、その両端は自由に開放された前面領域内に位置
決めされている。
工具ホルダが連結部材に関して正確に位置決めされるの
を確実にするため、連結部材は自由開放前面を超えて突
出しかつ円錐形にテーバを付けた頭部を持つ複数個の心
出しピンを含んでおり、従って前記心出しピンは自由開
放前面に隣接して位置決めされる。
加えて、工具ホルダは、これを前記締付は手段を用いて
前記連結部材に接続するさい、連結部材の自由開放前面
の上に載るように構成された表面部分を含む、工具ホル
ダの表面部分は、連結部材内の前記通路に関して対応し
て位置決めされた複数個の通路及び連結部材内に設けら
れ＃だ前記電気接点部材に関して対応して配置された複
数個の電気接点を備えている。
さらにまた、工具ホルダは軸方向に弾力性があるが、但
し円周方向に剛性のそ゛の表面部分に取付けられた円板
形心出し部材を含んでいる。心出し、部材は、工具ホル
ダを連結部材に接続するさい、心出しピンの円錐テーバ
を付けた頭部と少なくとも部分的に係合する連結部材上
の心出しピンに関して対応して位置決めされた複数個の
開口を持つ。
このようにして工具ホルダが取付けられ締付けられ、操
作装置及び工具間のすべての電気的及び空気圧的結合が
工具ホルダがその表面部分によって、あらかじめ取付け
られた工具が結合されたすべての空気圧的及び電気的結
合を含めて、空気圧式通という結果が達成される。さら
に、連結部材の円工具ホルダ従って工具が操作装置の中
心軸に関して正確に位置決めされるばかりでなく、前記
中心軸をめぐる角度に関しても正確な位置決めが行われ
ることを保証する。
本発明装置の好ましい具体例では、連結部材はさらに複
数個の電磁弁を含んでおり、前記電磁弁のそれぞれは連
結部材内の通路の１つと結合し、従って電磁弁の少なく
ともいくつかの取入口は加の少なくとも１つ夛取入ロー
は真空源と結合する。
この設計は本発明装置を多数のさまざまな工具と結合さ
れるために最も有効にする。
好ましくは、連結部材の電気接触部材は軸方向に弾力的
に結合されたピンを含み、その先端は、良好な電気結合
を確保しかつ短絡の危険を避けるため連結部材の自由開
放前面に関して僅かに後ろへ下がっている。
連結部材が、その自由開放前面に関して後ろへ下がって
いる前面部分上に対称的に位置決めされた４個の心出し
ピンを含んでいれば、非常に高い位置決め精度が実現で
きる。これらのピンは工具ホルダに中心をメ出して装着
された円板形心出し部材内の開口と協働する。好ましく
は円形必用し部材は工具ホルダよりいくぶん小さめのサ
イズをもち、従って前記複数個の通路及び前記複数個の
工具ホルダの周囲に沿って位置決めされる。円板形心出
し部材は軸方向に弾力的に変形されることができること
を確実にするため、工具ホルダの板形本体は円板形心出
し部材内の前記開口に関して一致して位置決めされた表
面内の複数個の凹みを含む。
次に添付図面を参照して本発明装置の好ましい具体例に
ついてざらに詳しく説明する。
第１図によれば、本発明装置は一般に連結部材１及び工
具ホルダ２から成る。連結部材１はロボットのアーム５
の先端の軸３上に固定されるように設計されている。軸
３は連結部材１に加圧空気を供給するために役立つ空気
通路４を備えてい取付板６はその表面から垂直方向に突
出す心出し位置決めされた締付はピン７を含んでいる。
この締付はピンは連結部材１に取板６を結合する役割を
果す。このため締イ］けピン７は連結部材１内に合わせ
て設けられた穴内に受取られるよう構成された頭部８を
備えている。工具ホルダ２の連結部材１への結合に関す
るその他の詳細を第３図を参照して以下に説明する。
連結部材１はその周囲に沿って延伸しかつ自由に開放さ
れた表面部分９を含む。前記表面部分９は一方では空気
通路１０を含み、他方では電気接触部材１１を合む。空
気通路１０及びＩ気接触部材１１の攻 両方は表面部分９にそれぞれ４人し、ここに終了する。
連結部材１の自由開放前面の中心にａ３いて、４本の突
出６出しピンには工具ホルダ２に固定さ設けられている
。工具ホルダ２の取付板６は一方では接続端＋１５につ
ながれた電気接点１４を、他方では空気通路１６を備え
ている。電気接点１４並びに空気通路１６は取付板６の
周囲に沿って位置決めされる。さらに、電気接片１４と
空気通路１６の位置は、電気接触部材１１の位置に対応
し、また連結部材１の空気通路１０は工具ホルダ２が結
合されていれば連結部材１にも対応する。
第２図はカバー１７（第１図）を取外した連結部材１の
上面図を示し、第３図は第２図の■−■線による断面図
を示す。連結部材１は主として連結ボディ１８及び連結
ボディ１９から成り、その両方が円形で、ねじ２０を用
いて相互に固く締付けられている。連結ボディ１８は締
付はピン７及び工具ホルダ２の頭部８を受取るよう構成
された中心穴２１を含む。円形ピストン２２は穴２１に
圓して中心を出して位置決めされ、軸方向に移動可能で
ある。ばね２３はピストン２２をその上側の端位置に動
かすように設けられている。従って円形ピストン２２の
面取り面２４はボール２５を移動さぜ、穴２１の壁２７
内で受取られ、穴２１の中心に向かって径方向に動がす
。
従って締付はピン７の頭部８はその下側から係合され、
その結果締付はピン７は中心穴２１内に斜めに支持され
、さらに工具ホルダ２の取付板６は連結部材１の自由開
放面９に当接する。以上説明した締付は状態は第３図左
側に示す。
工具ホルダ２を連結部材１からゆるめるため、加圧空気
がピストン２２上の円形室３６に圧入される。
従って、ピストン２２は第３図の右側に図示のようにそ
の最下位置に押しやられ、ボール２５は開放され、締付
はピンは穴２１から引き出されることができる。
連結部材１の連結ボディ１９は部品２９と結合する中心
空気供給源を備えている。連結部材１は円形締付部材３
０を用いてロボットのアームＩ５の軸３に取付けられて
もよい。複数個の電磁気的に作動する空気弁３１ａ〜３
１（］が基板２８上に連結部材２９のまわりに星様配列
で固定されている。第２図に示す例では、次の弁が備え
られている。第１の減圧した加圧空気の供給を制御する
２個の弁３１ａ及び３１ｂ、第２のより高めの圧力の加
圧空気の供給を制御する２個の弁３１Ｃ及び３１ｄ１工
具ホルダ２の締付けａ　ＷＩを制御′する２１１！ａの
弁３１ｃ及び３１ｆ、真空下での空気の供給を制御する
ための１個の弁３１ｇ。
弁３１ｃ、　３１ｄ、　３１ｅ、　３１　ｆの取入口は
主エア供給源、例えば３１ｅについては第３図に示すよ
うな連結部材２９、と、径方向に延伸する通路３２及び
軸方向に延伸する通路３３を用、いて連結する。弁３１
ｅ及び３１ｆの取り出口は軸方向に延伸する通路３４を
用いて円形室２６に結合され、弁３１ｃ及び３１ｄの取
出ローは基板２８を介して走る軸方向に延伸する通路３
５を介して空気通路３６と連通ずる。空気通路３６は連
結ボディ全体を介してその自由開放表面部分９へと延オ
入　１ろ 伸し、ここにに六セ、好ましくはＯリング３７が工具ホ
ルダ２が取付けられていれば密閉用として備えられてい
る。
弁３１ａ及び３１ｂの取入口は別々の空気供給〕１結部
材３８と連結し、これに対して低圧の加圧空気が管（図
示せず）を用いて供給される。弁３１ａ及び３１ｂの取
出口は、説明の通り弁３１ｃの出口と結合した対応する
空気通路３５及び３６と結合した同様の空気通路（図示
せず）を用いて連結部材１の自由開放面９に結合する。
最後に、弁３１ｆＪの取入口は真空パイプ（図示せず）
を受取る連結部材３９と結合する。弁３１ｇの取出口は
第５図に示す通り同様の通路３５及び３６を介して自由
開放面９と結合する。
さらに、連結部材１は先に指摘した通り複数個の電気接
点部材１１を備えている。２個の接触ピン１１ａ及び１
１ｂが３１ｂ及び３１ｃの間を軸方向に弁３１ｄ及び３
１ｅの間に延伸するピン１１ｃ及び１１ｄに接触するま
で延伸し、さらに２個の接触ピン１１ｅ及び１Ｎは弁３
１ｆ及び３１ｇの間を延伸し、基板２８及び連結ボディ
１８を通り、自由開放面９の部分で終わる。Ｊべて４の
接触ピンはそれぞれ絶縁スリの軸方向に可動の部分４５
を含む。ばねは上側部分４４及び下側部分４５の間に挿
入されて、下側部分４５をその一番下の位買へ動かす。
最後に、連結部材１は中心穴２１のまわりに連結部材１
の自由開放面９の中心に位置決めされた心出し部材４６
を備えている。第３図かられかる通り、連結ボディ１８
は心出し部材４６が受取れる円形凹みを備えている。図
示の例では、心出し部材４６は連結部材１の中心縦軸に
対して対称的に位置決めされ、かつ一定量だけ表面部分
９の上に突出している４本の心出しピン４７を備えてい
る。各々の心出しピン４７は円錐形にテーパを何けた頭
部４８を含んでいる。心出しピン４７は後に詳しく述べ
る通り、工具ボルダ２のプレート６上に装着された心出
し円板１３と共働する。
以上の説明及び図面から、連結部材１はコンパクトなユ
ニットによって構成され、その１方側はロボットのアー
ム５の先端上に装着され、従って加圧空気の主要供給源
は空気通路４及び軸３を介してロボットアームによって
直接的に行われる。
すべての付加空気圧的及び電気的接続は接続管４９（第
１図）内に集中されている（第１図）。他方側では、連
結部材は、自由にアクセスできる空気圧的電気的接続点
並びに心出し部材４６及び締付けピン７を受取る中心穴
２１を含む自由開放表面部分９を提供する。
第６図〜第８図で分かる通り、取付板６は、例えばねじ
５１を用いて、取イ・１板６に関して回転づることがで
きないような方法で板６に装着されている心出し円板１
３を含んでいる。心出し円板１３は円周方向に剛性であ
る。好ましくは、心出し円板１３はばね鋼より成り、寸
法、形状及び位置が関係する限りにおいて心出しピン４
７に対応する複数個の心出し間口５２を備えている。工
具ホルダ２が連結部材１に固定されていれば、締付はピ
ン７の頭部８はボール２５の影響下で中心穴２１に引き
入れられ、心出しピン４７は心出し開口５２に入り、そ
の結果、円錐形にデーパ付【プされた心出しピン４７の
頭部４８は少なくとも心出し開口５２の縁によって少な
くとし部分的に係合される。従って、心出し円板１３は
軸方向に弾力的に変形される。このため、取付板６は心
出し間口５２の下側に配置された凹み５３を含む。従っ
て連結部材１に関して取付板６の極端に　　。
固い位置決めが保証され、従って位置決め精度は心出し
ピン４７が摩耗した場合、あるいは締付はピン７が中心
穴２１内にかなりの遊びを持つ場合であっても減じられ
ない。
取イ］板６は空気通路１６及び電気接点１４を含む、通
路１６の位置は連結部材１内の通路３６の位置に一致し
、さらに接点１４の位置は連結部材１内の接点１１の位
置に一致する。好ましくは、通路１６は、取付板６上で
受取られる空気圧的に作動する工具への求める空気圧的
結合の成立を容易化するため、取付板６の自由表面にお
いて連結部材５４を備えている。これと対応して、電気
接点１４は電気的操作される工具への電気的接続を可能
にするため端子１５と結合する。
好ましい具体例として以上説明した装置はあらかじめ取
付けられた複数個の工具を提供する可能性を提供し、各
工具は工具ホルダ２に固定され、従って工具ホルダ２及
び工具間の求める空気圧的及び電気的接続はすべてづ゛
でに成立している。もしこのようにして用意された工具
ホルダ２が連結部材１に挿入されれば、連結部材１従っ
てロボットの制御装置へのこれらの空気圧的及び電気的
接続は、工具ボルダ２の取付板らが工具ホルダ２が連結
部材１内で締付けられるや否や連結部材１の表面部分つ
に適合してＵ、置されることによって閉止される。従っ
て操作者の助力なしで全自動式に工具交換を行うことが
可能である。
心出しピン４７及び心出し円板１３を用いた心出しは−
１−ｇ−０，０１ｇの範囲での望みの高精度を提供する
。より特定的には、非常に高い反復位置精度、摩耗及び
汚染に対する不感応性並びに構造的単純性が保証される
。従って長期期間に及ぶ連続作業が、短１の間のあいだ
にしばしば工具交換を行わねばならない場合であっても
、何ら問題なく可能である。
以上説明した具体例においては、７個の弁、６個の電気
接続及び５個の空気圧接続が備えられている。これは操
作装置と共に用いられ得る複数個の工具にとって充分な
はずである。従って本発明装置は万国的に使用されるこ
とができる。しかしながら、多かれ少なかれ電気的及び
／又は空気圧的接続がもし求められれば提供され得るこ
とが理解される。
【図面の簡単な説明】
第１図は分解状態にある本発明装置の１部を断面で表わ
した概略的側面図、第２図はカバーを取外した連結部材
の上面図、第３図は第２図の■−■線による断面図、第
４図は第２図のＩＶ　−ＩＶ線による断面図、第５図は
第２図の■−ｖ線による断面図、第６図は工具ホルダの
側面図、第７図は工具ホルダの上面図、及び第８図は第
７図の■−■線による工具ホルダの断面図である。 １・・・・・・連結部材、２・・・・・・工具ホルダ、
３・・・・・・軸、５・・・パ・・ロボットアーム、６
・・・・・・取付板、７・・・・・・締付ピン、１１・
・・・・・電気接触部材、１７・・・・・・カバー。 ＦＩＧ、　　１ 」 ＦＩＧ、　　２ ＦＩＧ、　７ ＦＩＧ、　８

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）工具を操作装置に取はずし可能に連結する装置で
    あって、工具ホルダと操作装置上に装着された連結部材
    とを含み、前記工具ホルダと前記連結部材とはそれぞれ
    正の連動によって工具ホルダを連結装置に取外し可能に
    連結するための締付け手段を含んでおり、前記連結部材
    は連結部材への連結にさいして工具ホルダの載置される
    自由に開放された前面と、前記自由に開放された前面に
    没入する複数個の通路及び複数個の電気接触部材とを含
    み、その両端は自由に開放された前面領域内に位置決め
    され、さらに複数個の心出しピンが前記自由開放前面を
    超えて突出しかつ円錐形にテーパを付けられた点部分を
    有しており、前記心出しピンは前記自由開放前面に隣接
    して位置決めされており、及びさらに前記工具ホルダは
    前記締付け手段を用いて前記連結部材に前記工具ホルダ
    を連結するさい、連結部材の自由開放前面に載るように
    構成された表面部分を含んでおり、前記工具ホルダの表
    面部分は、連結部材内の前記通路に関して対応して位置
    決めされた複数個の通路及び連結部材内に設けられた前
    記電気接触部材に関して対応して配置された複数個の電
    気接点を備えており、前記工具ホルダはさらに軸方向に
    弾力性があるが、但し円周方向に剛性であって前記表面
    部分に取付けられた円板形心出し部材を含んでおり、前
    記心出し部材は前記工具ホルダを連結部材に連結するさ
    い、心出しピンの円錐テーパを付けた頭部と少なくとも
    部分的に係合し心出しピンに関して対応 して位置決めされた複数個の開口を有することを特徴と
    する装置。
  2. （２）前記連結部材がさらに複数個の電磁弁を含んでお
    り、前記電磁弁のそれぞれが前記連結部材内の前記複数
    の通路の１つと結合することを特徴とする特許請求の範
    囲第１項に記載の装置。
  3. （３）前記電磁弁の少なくともいくつかの入口が加圧空
    気の第１供給源に結合されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第２項に記載の装置。
  4. （４）前記電磁弁の少なくとも１つの入口が加圧空気の
    第２供給源に結合されていることを特徴とする特許請求
    の範囲第２項に記載の装置。
  5. （５）前記電磁弁の少なくとも１つの入口が真空供給源
    に結合されていることを特徴とする特許請求の範囲第２
    項に記載の装置。
  6. （６）前記連結部材の前記電気接触部材が軸方向に弾力
    性をもつて装着されたピンを含んでおり、その先端が前
    記連結部材の前記自由開放前面に関して僅かに後退して
    いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装
    置。
  7. （７）前記工具ホルダの前記電気接点が、前記連結部材
    の前記自由開放前面上に載置されるよう構成された前記
    工具ホルダの前記表面部分を超えて突出することを特徴
    とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。
  8. （８）前記連結部材が、前記連結部材の前記自由開放前
    面に関して後退して位置する連結部材の前面の１部位上
    に対称的に位置決めされた４本の心出しピンを含むこと
    を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。
  9. （９）前記工具ホルダが、装置の中心軸に関して対称で
    ある板形ボディを含んでおり、前記複数個の通路及び前
    記複数個の電気接点が前記板形ボディの円周に沿って配
    置され、前記円板形心出し部材は前記板形ボディ上に中
    心に装着されていることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項に記載の装置。
  10. （１０）前記工具ホルダの前記板形ボディが、前記円板
    形心出し部材内の前記開口に関して一致して位置決めさ
    れている複数個の凹みをその表面に含むことを特徴とす
    る特許請求の範囲第９項に記載の装置。
  11. （１１）工業用のロボット上に空気圧的及び／又は電気
    的に作動する工具を交換可能に取付けるためのインタフ
    ェースとしての特許請求の範囲第１項から第１０項まで
    のいずれか一項に記載の装置の使用。
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