JPH0122099B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はモータにより駆動されて所定位置まで
移動するアームまたはテーブル等の一端に固定さ
れて所望作業工具を所定位置まで昇降させる作業
ユニツトの作業工具を交換する工具交換装置に関
する。

〔従来技術〕

最近、多種少量生産の組立て作業を行う際に使
用される汎用性に富んだ産業用ロボツトが注目を
集めているが、この種のロボツトの利用が増大す
るに伴つてねじ締め、箱詰め等に用いる各種作業
工具が開発されている。この種の作業工具の開発
にともなつてさらにロボツトの汎用性を高めるた
め、各作業位置の高さが異なつてもその高さに応
じて作業工具を昇降させる作業ユニツトが開発さ
れている。このＺ軸ユニツト６は第６図に示すよ
うにＺ軸方向に直立するフレーム７を有し、この
フレーム７にはモータ（図示せず）の回転を受け
て回転する１本のスクリユウシヤフト（図示せ
ず）が配置されている。このスクリユウシヤフト
にはスライダ（図示せず）がその回転にともなつ
て移動するように配置されている。また、このス
ライダには作業工具（図示せず）が工具取付け台
１１を介して固定されており、任意の作業位置で
停止して所定の作業を行うように構成されてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このＺ軸ユニツト６では、高さ位置の異なる作
業位置で所定の作業ができ、その汎用性を増して
はいるが、スライダと一体に移動する工具取付け
台１１に作業工具が固定されている関係で、その
対象の作業は１種類に限定され、作業の種類の点
でその汎用性に限界が生じる等の欠点が生じてい
る。そのため、ワーク（図示せず）の種類が変更
になつた場合にはワークに合致した別の作業工具
に交換しなければならず、極めて作業性の悪いも
のとなつている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記欠点の除去を目的とするもので、
作業ユニツトの工具取付け台には工具台が水平に
移動可能に配置されている。この工具台はシリン
ダのロツドと一体に移動するように構成されてお
り、しかもこの工具台の両側には被挾持部が設け
られている。一方、前記作業ユニツトの上方また
は下方には先端を回動自在とするハンガ部が配置
されており、このハンガ部の一端にはシリンダの
ロツドがリンク機構を構成するように連結されて
いる。また、前記小シリンダはそのロツドを常時
伸長させてハンガ部の一端を開き、その他端を閉
じるように構成されており、このハンガ部により
作業工具が挾持されるように構成されている。し
かも、前記作業工具の前記ハンガ部に対応する位
置には、一体のチヤツク爪が先端を閉じる方向に
付勢して取付けられており、その一端は前記ハン
ガ部により挾持されている。さらに、前記チヤツ
ク爪の先端は作業工具の取付け面よりも突出して
おり、前記工具台の被挾持部を挾持可能に構成さ
れている。

〔作用〕

作業ユニツトの一端があらかじめ設定された所
定の位置に停止すると、この作業位置で作業工具
は作動して所定の作業を行う。その後、次の作業
位置での作業工具が相違する場合には、スライダ
が開放状態にあるハンガ部の下方の最上位置に達
して停止する。これと同時に、ハンガ部が下降
し、小シリンダのロツドが復動すると、ハンガ部
はスライダ上の作業工具を挾持するとともにチヤ
ツク爪の上端を挾持し、その先端を押し開く。そ
のため、ハンガ部の上昇により作業工具は工具台
から離脱し、所定の位置に収納される。その後、
このスライダが所望作業工具の下方に移動する。
これと同時に作業工具を保持したハンガ部が下降
し、これをスライダ上の工具台に載置する。この
状態で、小シリンダが作動すると、ハンガ部が開
き、ハンガ部は作業工具から離脱するとともに、
作業工具のチヤツク爪から離脱し、チヤツク爪は
その先端が閉じるように復帰する。そのため、チ
ヤツク爪が工具台の被挾持部を挾持し、作業工具
は工具台に固定され、作業工具の交換が終了す
る。また、ハンガ部が作業ユニツトの下方に位置
している場合も、同様に作業工具の交換が行われ
る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明す
る。第１図ないし第４図において、１は水平面上
のＸ軸方向に設けられたＸ軸ユニツトであり、こ
のＸ軸ユニツト１にはモータ２により駆動されて
回転自在のスクリユウシヤフト３が水平に配置さ
れている。このスクリユウシヤフト３にはその回
転に伴つて移動するＸユニツト台４が配置されて
おり、このＸユニツト台４の下端は前記Ｘ軸ユニ
ツト１に固定されたトラツクレール５ａに案内さ
れている。前記Ｘユニツト台４には作業ユニツト
の一例であるＺ軸ユニツト６のフレーム７が直立
して固定されており、このフレーム７には右ねじ
の第１スクリユウシヤフト８および左ねじの第２
スクリユウシヤフト９が回転自在にかつ並列に配
置されている。この第１スクリユウシヤフト８お
よび第２スクリユウシヤフト９それぞれにはその
回転に伴つて昇降するスライダ１０ａ，１０ｂが
配置されており、このスライダ１０ａ，１０ｂに
はそれぞれ工具取付け台１１が固定されている。
この工具取付け台１１は前記フレーム７の側面に
固定されたトラツクレール５ｂに摺動自在に案内
されており、第１スクリユウシヤフト８および第
２スクリユウシヤフト９の回転により工具取付け
台１１がフレーム７に沿つて昇降するように構成
されている。また、前記スライダ１０ａ，１０ｂ
は上下対称の位置に配置されており、しかもその
重量もほぼ等しくなるように構成されている。

前記第１スクリユウシヤフト８および第２スク
リユウシヤフト９の上端には被動プーリ１２が同
一面上に位置するように固定されている。一方、
前記フレーム７の側面にはブラケツト１３を介し
て駆動源のＺ軸モータ１４が取付けられている。
このＺ軸モータ１４は上方に駆動軸１４ａを有
し、その上端に前記被動プーリ１２と同一面上に
位置するように駆動プーリ１５が固定されてい
る。しかも、この駆動プーリ１５と被動プーリ１
２との間にはベルト１６が捲回されており、Ｚ軸
モータ１４の回転が被動プーリ１２を介して第１
スクリユウシヤフト８および第２スクリユウシヤ
フト９に伝達されるように構成されている。

前記工具取付け台１１の上面には、水平方向に
延びるシリンダ１７が固定されており、そのロツ
ド１７ａには工具台１８が一体に移動するように
連結されている。この工具台１８の下面にはトラ
ツクレール５ｃが固定されており、このトラツク
レール５ｃが軸受３１に沿つて移動するように構
成されている。しかも、この工具台１８の上方に
は所定間隔をおいて２本の案内ピン１９が植設さ
れており、この案内ピン１９は後記する作業工具
２０に穿設された案内穴２１に嵌合し、作業工具
２０の位置決めをするように構成されている。ま
た、この工具台１８には、前記案内ピン１９間に
位置して被挾持部２２が削設されており、これを
作業工具２０に取付けられたチヤツク爪２３が挾
持するように構成されている。

一方、前記Ｚ軸ユニツト６の上方には、工具交
換装置２４の支持フレーム２５が配置されてい
る。この支持フレーム２５には第１シリンダ２６
が固定されており、そのロツド２６ａが下方に位
置するように構成されている。このロツド２６ａ
にはハンガ台２７が固定されており、上下に昇降
自在に構成されている。前記ハンガ台２７の下方
には、取付け台２８が一体に移動するように所定
間隔をおいて固定されており、この取付け台２８
には複数対のハンガ部２９が回動自在に取付けら
れている。また、前記ハンガ台２９には前記ハン
ガ部２９に対応して同数個の小シリンダ３０が固
定されており、そのロツド３０ａには前記ハンガ
部２９の上端がリンク機構を構成するように連結
されている。前記小シリンダ３０はそのロツド３
０ａを常時伸長してハンガ部２９の上端を開き、
その下端を閉じるように構成されている。また、
前記ハンガ部２９はその下端でつば部を有する作
業工具２０を挾持するとともに、この下端がつば
部に係合するように構成されている。しかも、前
記作業工具２０には前記ハンガ部２９に対応する
位置に作業工具２０の軸線と交叉する方向に延び
る一対のチヤツク爪２３がばねにより先端を閉じ
る方向に付勢して取付けられており、このチヤツ
ク爪２３の上端は前記ハンガ部２９により挾持さ
れている。さらに、前記チヤツク爪２３の下端は
前記作業工具２０の取付け面よりも突出してお
り、前記工具台１８の被挾持部２２を挾持可能に
構成されている。

上記作業ユニツトの工具交換装置では工具取付
け台１１に所望の作業工具２０を固定する場合に
は、第５図ａに示すようにモータ２を所定量回転
させ、交換する側の工具取付け台１１を最上位置
に位置させる。これと同時に、モータ２を所定量
回転させ、Ｚ軸ユニツト６の工具取付け台１１を
所望作業工具２０の下方まで移動させる。この状
態から、第１シリンダ２６を作動させ、ハンガ台
２７を下降させる。この時、作業工具２０は第５
図ｂに示すように工具取付け台１１に載置される
とともに、工具取付け台１１の案内ピン１９が作
業工具２０の案内穴２１に嵌合する。その後、小
シリンダ３０が作動し、先端が閉じるように位置
するハンガ部２９が開放すると同時に、ハンガ部
２９がチヤツク爪２３の上端から離脱する。その
ため、第５図ｃに示すようにチヤツク爪２３の先
端は閉じて工具台１８の被挾持部２２を挾持し、
作業工具２０は工具台１８に固定される。

作業工具２０を取付けて後、モータ２およびＺ
軸モータ１４を駆動し、作業工具２０を所定の作
業位置に一致させる。その後、シリンダ１７を作
動させ、作業工具２０を作動させ、所定の作業を
終了する。

作業工具２０を所定の作業位置に一致させる場
合、Ｚ軸モータ１４を回転させると、第１スクリ
ユウシヤフト８は右ねじで、第２スクリユウシヤ
フト９は左ねじであるので、スライダ１０ａ，１
０ｂの上下移動方向は逆になり、第１スクリユウ
シヤフト８のスライダ１０ａは上昇すれば、第２
スクリユウシヤフト９のスライダ１０ｂは下降す
る。このとき、スライダ１０ａ，１０ｂは第１ス
クリユウシヤフト８、第２スクリユウシヤフト
９、それぞれの被動プーリ１２およびベルト１６
を介して釣合つているため、Ｚ軸モータ１４は第
１スクリユウシヤフト８および第２スクリユウシ
ヤフト９のみを駆動するに必要なもので良く、パ
ワーの小さなものでよい。

一方、作業工具２０を取り外す場合には、交換
する側の工具取付け台１１を最上位値に位置させ
る。同時に、モータ２を所定量回転させ、Ｚ軸ユ
ニツト６を先端が開放状態にあるハンガ部２９の
下方に位置させる。この状態から、第１シリンダ
２６を作動させ、ハンガ台２７を下降させる。そ
の後、小シリンダ３０が作動すると、リンク機構
でなるハンガ部２９が閉じる。これと同時に、ハ
ンガ部２９は作業工具２０に取付けられたチヤツ
ク爪２３の上端を挾持し、チヤツク爪２３の先端
は開放されるので、チヤツク爪２３は工具台１８
の被挾持部２２から離脱する。この状態で、第１
シリンダ２６が復動すると、作業工具２０は工具
台１８から離れ、ハンガ部２９に保持されて所定
の位置に待機する。

［発明の効果］ 以上に説明したように、本発明は直立するフレ
ームにスライダを配置し、このスライダに工具取
付け台を固定するとともに、これに作業工具が係
合離脱可能な工具台を取付ける一方、その上方に
複数個の作業工具を配置し、この作業工具を前記
工具台に係合離脱可能なように構成しているた
め、複数の種類の作業を１台の作業ユニツトによ
り行うことができ、その汎用性がさらに拡大する
ばかりか、作業工具がＺユニツト台の上方に位置
しているためその設置面積を全く要しない等の利
点がある。また、本発明は作業工具を保持するハ
ンガ部と工具台を挾持するチヤツク爪とを相対的
に開閉するように構成しているため、所定位置に
保持された作業工具の取り出しから作業工具の所
定位置への取付けまでを１個のシリンダにより行
うことができ、構造簡単かつ安価な装置を提供す
ることができる等の利点がある。

尚、実施例では工具交換装置に保持される作業
工具は作業ユニツトの上方に位置しているが、こ
れを作業ユニツトの下方に位置させることも可能
である。また、作業ユニツトとして直交座標型ロ
ボツトが用いられているが、他関節型のロボツト
を用いることができるのはもちろんのことであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の要部断面図、第２図は第１図
のＡ−Ａ線に沿つた断面図、第３図は本発明に係
わる作業工具の要部横断面図、第４図は本発明に
係わる作業工具を工具台に装着した状態を示す拡
大縦断面図、第５図は本発明の動作図、第６図は
従来例の作業工具を取外した斜視図である。 １……Ｘ軸ユニツト、２……モータ、３……ス
クリユウシヤフト、４……Ｘユニツト台、５ａ，
５ｂ，５ｃ……トラツクレール、６……Ｚ軸ユニ
ツト、７……フレーム、８……第１スクリユウシ
ヤフト、９……第２スクリユウシヤフト、１０
ａ，１０ｂ……スライダ、１１……工具取付け
台、１２……被動プーリ、１３……ブラケツト、
１４……Ｚ軸モータ、１４ａ……駆動軸、１５…
…駆動プーリ、１６……ベルト、１７……シリン
ダ、１８……工具台、１９……案内ピン、２０…
…作業工具、２１……案内穴、２２……被挾持
部、２３……チヤツク爪、２４……工具交換装
置、２５……支持フレーム、２６……第１シリン
ダ、２６ａ……ロツド、２７……ハンガ台、２８
……取付け台、２９……ハンガ部、３０……小シ
リンダ、３０ａ……ロツド、３１……軸受。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 作業ユニツトの工具取付け台１１に工具台１
   ８を水平に移動可能に配置し、この工具台１８を
   シリンダ１７のロツドと一体に移動するように構
   成するとともに、この工具台１８の両側に被挾持
   部２２を設ける一方、作業ユニツトの上方または
   下方に先端が回動自在のハンガ部２９を配置し、
   このハンガ部２９の一端に小シリンダ３０のロツ
   ド３０ａをリンク機構を構成するように連結する
   とともに、その小シリンダ３０のロツド３０ａを
   常時伸長してハンガ部２９の一端を開いてその他
   端を閉じるように構成してこのハンガ部２９によ
   り作業工具２０を挾持し、しかも作業工具２０の
   前記ハンガ部２９に対応する位置に作業工具２０
   の軸線と交叉する方向に延びる一対のチヤツク爪
   ２３を先端が閉じるように付勢して取付け、この
   チヤツク爪２３の一端を前記ハンガ部２９により
   挾持し、さらに前記チヤツク爪２３の先端を作業
   工具２０の取付け面よりも突出させ、前記工具台
   １８の被挾持部２２を挾持可能に構成したことを
   特徴とする作業ユニツトの工具交換装置。