JPH0624879U - 産業用ロボットの工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボットアームの位置決めを厳密に行わなく
ても、接続部における所要平行度を確保して、電気配線
の接続部や制御用ケーブルの接続部の接続不良や、不要
な放電による接続部の偏摩耗が生ずることのない産業用
ロボットの工具交換装置を提供する。 【構成】 ロボットアームＡに取り付けられているロボ
ット側ユニットＲとツールＴに取り付けられているツー
ル側ユニットＵとからなる産業用ロボットの工具交換装
置であって、前記ロボット側ユニットＲが、昇降機構２
と該昇降機構２により駆動される複数の保持機構３とか
らなる保持手段を有し、前記保持機構３がツール側ユニ
ットＵの本体５の空洞部５１，５２に進入したのち、前
記昇降機構２により保持機構３の保持部材３２が待機位
置から上昇しながら外周方向に保持位置まで押し出さ
れ、それにより前記保持部材３２の保持部３３が本体５
に形成された被保持部材５３を保持位置まで引上げかつ
保持するよう構成されてなるものである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は産業用ロボットの工具交換装置に関する。さらに詳しくは、工具交換 の際の位置合わせが容易になしうる産業用ロボットの工具交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、工具交換により一台のロボットに種々の作業を行わせることがなさ れている。

【０００３】 この工具交換は、図８に示すように、ロボット側ユニットＲとツール側ユニッ トＵとのボールロック機構Ｌのロックを解除し使用済みのツールをロボットアー ムＡから取外したのち、ツールスタンドＳにツール側ユニットＵを上方に向けて 置かれているツールＴに対して、ロボットアームＡを位置決めし、しかるのちこ のロボットアームＡの先端部に取付けられたロボット側ユニットＲとツール側ユ ニットＵとを嵌合させるとともにボールロック機構Ｌによりロックすることによ りなされる。

【０００４】 しかるに、最近では、工具交換時の電気配線、制御用ケーブル、冷却水配管等 のハンドリングを簡素化するために、エア配管のみならず冷却水配管、電気配線 および制御用ケーブルをも切り離してしまう、いわゆる完全縁切り形の工具交換 方式が採用されてきている。このため、ロボットアームＡの位置決めに関し、高 度の位置決め精度が要求されるようになってきている。

【０００５】 しかしながら、現状ではこのロボットアームＡの位置決め精度は前記要求を満 足できるものではなく、若干の誤差を含んでいる。このロボットアームＡの位置 決め誤差を吸収するために、ツールスタンドＳはツール側ユニットＵに不要な外 力が作用した際に微動して、その位置決め誤差を吸収できるフローティングユニ ットＦ上に設置されている。

【０００６】 この様に従来の工具交換においては、前述の如くロボット側ユニットＲとツー ル側ユニットＵとの接続を、ロボットアームＡ自身によりなしているので、この エア配管、冷却水配管、電気配線および制御用ケーブルの接続部の正確な平行度 を出しにくい。そのため、例えば、冷却水配管やエア配管の接続部（水カプラや エアカプラ（以下、流体カプラという）の接続部）からの水漏れやエア漏れが生 じたり、電気配線の接続部や制御用ケーブルの接続部の接続不良や、芯ずれによ る接続部の偏摩耗が生ずるという問題がある。

【０００７】 なお、特開平２ー１２１７７８号公報には、リンク機構を用いた自動工具交換 装置が開示さているが、この装置においては、リンク機構は、ロボット側ユニッ トとツール側ユニットとがセットされた後における単なるロック機構としてのみ 利用されているので、ロボットアームの位置決め誤差が吸収できず、その位置決 めを厳密に行わなければならないという問題は依然として解決されていない。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

本考案はかかる従来技術の問題点に鑑みなされたものであって、ロボットアー ムの位置決めを厳密に行わなくても、接続部における所要平行度を確保して、ロ ボット側ユニットとツール側ユニットとの接続ができるために、フローティング ユニットを不要とすることができるとともに、電気配線の接続部や制御用ケーブ ルの接続部の接続不良や、芯ずれによる接続部の偏摩耗が生ずることのない産業 用ロボットの工具交換装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は、ロボットアームに取り付けられているロボット側ユニットとツール に取り付けられているツール側ユニットとからなる産業用ロボットの工具交換装 置であって、 前記ロボット側ユニットが、昇降機構と該昇降機構により駆動される複数の保持 機構とからなる保持手段を有し、 前記保持機構の保持部材が、前記昇降機構の降下により、待機位置から上昇しな がら外周方向に押し出されることにより保持位置まで移動可能とされ、 前記ツール側ユニットが前記保持手段の進入用空洞部、および前記保持部材に保 持される被保持部材を有し、 前記保持手段が前記空洞部に進入したのち、前記昇降機構により前記保持部材が 待機位置から上昇しながら外周方向に保持位置まで押し出され、それにより前記 保持部材の保持部が前記被保持部材を保持位置まで引き上げ、かつ保持する ことを特徴とする産業用ロボットの工具交換装置に関する。

【００１０】 本考案の工具交換装置においては、前記保持機構がトグルリンク機構であるの が好ましい。

【００１１】 また、本考案の工具交換装置においては、位置決め手段が設けられてなるのが 好ましい。

【００１２】 ここで、前記位置決め手段が、ロボット側ユニットに設けられた先細の位置決 めピンと、該位置決めピンが嵌挿されるツール側ユニットに形成された孔部と、 ロボット側ユニットに設けられた第１ストッパ部材と、該第１ストッパ部材に当 接されるツール側ユニットに設けられた第２ストッパ部材とからなるのが好まし い。

【００１３】 さらに、本考案の工具交換装置においては、流体カプラのロボット側ユニット またはツール側ユニットに配設されている部材の接続部に漏れ防止突起が設けら れてなるのが好ましい。

【００１４】

【作用】

本考案の工具交換装置は、複数の保持機構がツール側ユニットを引き上げなが ら保持するよう構成されているので、ロボットアームの位置決めにおいて多少の 誤差があっても、その誤差は前記引上げ動作中における前記複数の保持機構の恊 動により自律的に修正される。したがって、アームの位置決めに多少の誤差があ っても、ツールスタンドに置かれているツールを所定の精度で保持してロボット ア−ムとツ−ルとを接続することができる。

【００１５】 本考案の好ましい実施例においては、ロボット側ユニットに設けられた先細の 位置決めピンと、該位置決めピンが嵌挿されるツール側ユニットに形成された孔 部と、ロボット側ユニットに設けられた第１ストッパ部材と、該第１ストッパ部 材に当接されるツール側ユニットに設けられた第２ストッパ部材とからなる位置 決め手段が設けられているので、取付け精度の向上が図られる。

【００１６】 本考案のさらに好ましい実施例においては、流体カプラのロボット側ユニット またはツール側ユニットに配設されている部材の接続部に漏れ防止突起が設けら れているので、流体カプラの接続が多少傾いてなされても漏れを生ずることがな く、漏れ防止の完全化が図られる。

【００１７】

【実施例】

以下、添付図面を参照しながら本考案を実施例に基づいて説明するが、本考案 はかかる実施例のみに限定されるものではない。

【００１８】 図１は本考案の一実施例のツール側ユニットの平面図、図２は図１のＡーＡ線 断面図、図３はロボット側ユニットの図２に対応する位置における断面図である 。図４は本考案の動作の説明図であって、保持機構の保持部材が待機位置にある 状態を示すものである。図５は本考案の動作の説明図であって、保持機構の保持 部材が保持位置においてツール側ユニットの被保持部材を保持している状態を示 すものである。図６は本考案に用いられる流体カプラの一実施例の説明図、図７ は同実施例の要部構造図である。図において、Ｒはロボット側ユニット、Ｕはツ ール側ユニット、１はロボット側ユニットＲの本体、２は昇降機構、３は保持機 構、４は位置決め機構、５はツール側ユニットＵの本体、６は流体カプラを示す 。

【００１９】 図１〜３に示される本考案の一実施例においては、ロボット側ユニットＲは、 ほぼ円柱状の形態を有する本体１と、この本体１に駆動部が内蔵されている昇降 機構２と、この昇降機構２により駆動される複数の保持機構３とからなり、この 昇降機構２と保持機構３とにより保持手段が構成される。本実施例においては、 この保持機構３の個数は３個とされ、本体１の軸心を中心として１２０度間隔で 、本体１の底面１ａに配設されている。

【００２０】 この昇降機構２としては、例えば、本体１の内部に形成されたエアシリンダ２ １と、このエアシリンダ２１内を往復動するピストン２２と、一端２３ａがこの ピントン２２接続されるとともに他端２３ｂが本体１の底面１ａから突出してい るピントンロッド２３と、このピストンロッド２３の他端２３ｂと接続されてい る先端部材２４とからなるものがあげられる。このピントンロッド２３の軸心は 、本体１の軸心と一致するように配設されている。なお、事故等によりエアが遮 断されても保持機構３がツール側ユニットを保持し続けるよう、ピストン２２は バネ部材２５により、図中、下方に付勢されているのが好ましい。

【００２１】 また、保持機構３としては、トグルリンク機構があげられる。このトグルリン ク機構の駆動部材３１は、一端３１ａが前記先端部材２４に回転自在に接続され ており、他端３１ｂはトグルリンク機構３０の保持部材３２の下端３２ｂに、同 じく回転可能に接続されている。保持部材３２の上端３２ａは、本体１の底面１ ａにおいて、前記先端部材２４の外側に配設された係止部材１１に回転自在に接 続されている。また、保持部材３２の下端３２ｂには、外周方向に向かって突出 している保持部３３が形成されている。この様な構成とされることにより、保持 部材３２の下端３２ｂは昇降機構２の降下に伴い、駆動部材３１により外周に上 昇しながら押し出されて、待機位置から保持位置まで移動することができる。

【００２２】 ツール側ユニットＵは、ロボット側ユニットＲの本体１と同一の外径を有する 円柱部材からなる本体５を主要構成要素としている。この本体５の上面５ａの中 心部には、主空洞部５１が形成され、この主空洞部５１から放射状に従空洞部５ ２，５２，５２が１２０度の間隔を置いて形成されている。この主空洞部５１は 、昇降機構側２の先端部材２４が自在に昇降できるサイズとされている。また、 従空洞部５２は、保持機構３に対応した位置に設けられている。

【００２３】 しかして、この従空洞部５２，５２，５２の外側には、被保持部材５３，５３ ，５３が配設されている。この被保持部材５３は、保持部材３２が保持位置に到 達したときに、保持部３３に保持される位置に配設されている。また、この被保 持部材５３の下端部５３ｂの内側の形状は、保持部材３２の保持部３３に対応し た形状とされている。すなわち、図に示す本実施例においては、保持部３３は逆 Ｌ字型とされているので、下端部５３ｂの内側も逆Ｌ字型とされている。

【００２４】 本考案の好ましい実施例においては、位置決め機構４が設けられている。この 位置決め機構４は、例えば、ロボット側ユニットＲに設けられた円錐ピン４１と 、ダイヤピン４２と、これらに対応してツール側ユニットＵに設けられた位置決 め孔４３、４４と、ロボット側ユニットＲに設けられた第１ストッパ部材４５と 、これに対応してツール側ユニットＵに設けられた第１ストッパ部材と当接する 第２ストッパ部材４６とにより構成される。なお、この円錐ピン４１とダイヤピ ン４２は、中心に関して点対称に配設されるのが好ましい。

【００２５】 本考案のさらに好ましい実施例においては、流体カプラ６のツール側ユニット Ｕに設けられた第２部材６２のロボット側ユニットＲに設けられた第１部材６１ との接合部には、漏れ防止突起６３が配設されている。図６はこの漏れ防止突起 ６３が配設されている流体カプラ６の一実施例の説明図である。図６において、 左半分が弁体６４が降下して流路が開となった状態を示し、右半分が弁体６４が 上昇して流路が閉となった状態を示している。図７より明らかな如く、漏れ防止 突起６３は、第１部材６１の弁座６５に食い込んで、漏れ防止の完全化が図られ ている。このため、第１部材６１と第２部材６２の平行度の設定の際に多少の誤 差があって、傾いて接続されても流体カプラ６は、その接続部から漏れを起こす ことがない。なお、漏れ防止突起６３はロボット側ユニットＲに設けられた第１ 部材６１に配設されてもよい。

【００２６】 次に、図４〜５を参照しながら、この様に構成された工具交換装置による工具 交換について説明する。

【００２７】 ステップ１：ロボットアームがＡがツールスタンドに移動し、使用済みのツー ルＴをツールスタンドに戻す。

【００２８】 ステップ２：図示しないエア供給源からロボット側ユニットＲのエアシリンダ ２１にエアが供給されピストン２２が上昇し、それにつれて保持 機構３の保持部材３２が保持位置（図５参照）から待機位置（図 ４参照）まで移動する。そのため、ロボット側ユニットＲとツー ル側ユニットＵとの係合が解かれ、使用済みツールＴがロボット アームＡから分離される。

【００２９】 ステップ３：ロボットアームＡが新たに装着される交換用ツールＴの位置まで 移動する。

【００３０】 ステップ４：先端部材２４が主空洞部５１内へ所定深さに進入するまでロボッ ト側ユニットＲが降下させられる。

【００３１】 ステップ５：しかるのち、図示しないエア切り替えバルブが切り替えられて、 エアシリンダ２１内に逆方向にエアが供給されてピストン２２が 降下する。

【００３２】 ステップ６：それに伴い先端部材２４に接続されている駆動部材３１により保 持部材３２が上昇しながら外周方向に押し出される。

【００３３】 ステップ７：保持部材３２がある程度外周方向に押し出されると、保持部３３ の先端部が被保持部材５３の下端部５３ｂの内側に接触する。

【００３４】 ステップ８：保持部材３２は上昇を続けているので、そのためツール側ユニッ トＵが引き上げられる。すなわち、ツールＴがツールスタンドか ら引き上げられる。

【００３５】 ステップ９：ツール側ユニットＵはこの引上げ中に、３個の保持部材３２，３ ２，３２の協動により自律的に位置決めがなされ、保持部材３２ が保持位置に到達した時点においては、所定位置に保持され所定 の接続がなされる。これにより工具交換が終了する。なお、位置 決め機構４が設けられた好ましい実施例においては、この引上げ 動作中に円錐ピン４１とダイヤピン４２のそれぞれが孔４３，４ ４に嵌挿され、また第１ストッパ部材４５と第２ストッパ部材４ ６とが当接するので、位置決めは、より一層正確になされる。

【００３６】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案においては、ロボット側ユニットに設けられた保 持手段により、ツール側ユニットを引き上げるとともにその引上げ中に位置調整 がなされてツール側ユニットが所定位置に保持され所定の接続がなされるので、 工具交換時にロボットアームの位置決めを厳密に行わなくてもよい。したがって 、ロボットの教示作業に要する時間を大幅に短縮することができる。また、工具 交換時に不要な押しつけ力がツール側ユニットに作用しないので、フローティン グユニットも不要となり、工具交換装置に関するコストの低減も図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例のツール側ユニットの平面図
である。

【図２】図１のＡーＡ線断面図である。

【図３】ロボット側ユニットの図２に対応する位置にお
ける断面図である。

【図４】本考案の動作の説明図であって、保持機構の保
持部材が待機位置にある状態を示すものである。

【図５】本考案の動作の説明図であって、保持機構の保
持部材が保持位置においてツール側ユニットの被保持部
材を保持している状態を示すものである。

【図６】本考案に用いられる流体カプラの一実施例の説
明図である。

【図７】同流体カプラの要部構造図である。

【図８】従来の工具交換装置の概略図である。

【符号の説明】

１ ロボット側ユニットの本体 ２ 昇降機構 ３ 保持機構 ４ 位置決め機構 ５ ツール側ユニットの本体 ６ 流体カプラ Ｒ ロボット側ユニット Ｕ ツール側ユニット Ａ ロボットア−ム Ｔ ツール

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットアームに取り付けられているロ
   ボット側ユニットとツールに取り付けられているツール
   側ユニットとからなる産業用ロボットの工具交換装置で
   あって、 前記ロボット側ユニットが、昇降機構と該昇降機構によ
   り駆動される複数の保持機構とからなる保持手段を有
   し、 前記保持機構の保持部材が、前記昇降機構の降下によ
   り、待機位置から上昇しながら外周方向に押し出される
   ことにより保持位置まで移動可能とされ、 前記ツール側ユニットが前記保持手段の進入用空洞部、
   および前記保持部材に保持される被保持部材を有し、 前記保持手段が前記空洞部に進入したのち、前記昇降機
   構により前記保持部材が待機位置から上昇しながら外周
   方向に保持位置まで押し出され、それにより前記保持部
   材の保持部が前記被保持部材を保持位置まで引き上げ、
   かつ保持することを特徴とする産業用ロボットの工具交
   換装置。
2. 【請求項２】 前記保持機構がトグルリンク機構である
   ことを特徴とする請求項１記載の産業用ロボットの工具
   交換装置。
3. 【請求項３】 位置決め手段が設けられてなることを特
   徴とする請求項１または２記載の産業用ロボットの工具
   交換装置。
4. 【請求項４】 前記位置決め手段が、ロボット側ユニッ
   トに設けられた先細の位置決めピンと、該位置決めピン
   が嵌挿されるツール側ユニットに形成された孔部と、ロ
   ボット側ユニットに設けられた第１ストッパ部材と、該
   第１ストッパ部材に当接するツール側ユニットに設けら
   れた第２ストッパ部材とからなることを特徴とする請求
   項３記載の産業用ロボットの工具交換装置。
5. 【請求項５】 流体カプラのロボット側ユニットまたは
   ツール側ユニットに配設されている部材の接続部に漏れ
   防止突起が設けられてなることを特徴とする請求項１記
   載の産業用ロボットの工具交換装置。