JPH0727100Y2 - ロボットハンドの継手部機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、機械器具用構成部材（ワークピース）の加
工，組立て，搬送等の工場生産ライン等で利用される産
業用ロボットにおけるハンド交換型ロボットハンドの動
作制御用流体系路の継手部機構に関するものである。

〈従来の技術〉 工場生産ラインの合理化，安全性，品質管理の向上等の
目的から、いわゆる産業用ロボットが普及してきてい
る。そして、この産業用ロボットは、近年の多品種少量
生産の傾向に伴い、ワークピースを把持するハンド装置
を取替えることにより多種の作業ができるようにした方
式のロボットが比較的多いものである。

このようなロボットは、一般的に、ロボットの本体から
延設された機台側アームと、ワークピースを把持して加
工等の作業を行なう先端側のハンド装置とに分離可能と
し、これを着脱式としている。そして、各種の作業に合
ったハンド装置をロボットの機台周囲に複数ストックし
ておき、指令信号等で動作するオートハンドチェンジシ
ステムにより、必要とするハンド装置と、使用済のハン
ド装置とを自動交換して次の作業に供するようにしてい
る。従って、上記機台側アームとハンド装置の連結部分
は、自動交換に容易な構造が採用されるものである。

上記連結部分の構造は、ロボットハンドとしての一体的
な継手部機構と、ハンド装置を動作させる信号系及び駆
動系の継手部機構からなっている。

第５図及び第６図は、従来における継手部機構の分離時
と連結時の概要説明断面図である。図例の継手部機構
は、ハンドの動作制御用として空気圧，油圧等の流体圧
を用いた動作制御用流体系路の継手部機構を示してい
る。

図において、１はロボットの機台側アームであり、その
アーム先端には後述のハンド装置との連結部材である連
結本体２を設けている。３はハンド装置であり、一方側
にワークピースを把持するハンド（図示せず）を設け、
他方側に上記連結本体２と着脱自在とした連結本体４を
設けている。

従って、機台側アーム１とハンド装置３のそれぞれの連
結本体2,4を着脱することにより、所要のワークピース
に応じたハンド装置３に交換可能なロボットハンド装置
が得られるようになっている。この場合、連結本体2,4
は、図示しない既知のロック機構で一体的に連結固定す
るもので、ハンド装置３の着脱交換の際はこのロック機
構のアンロック動作で上記連結固定を解除する。

連結本体２は、所要厚の角形ブロック状とか円形ブロッ
ク状の剛性を持たせた形状である。そして、その適宜数
箇所に動作制御用流体流通用の継手部材のソケット５を
圧入する取付孔2aを穿っている。ソケット５は、継手部
材のメス側部品として上記取付孔2aに圧入している。こ
のソケット５は、ハンド装置３と連結する入口部5aをテ
ーパ状，ラッパ状等に一部拡開した形状の円筒体であ
り、上記連結側の反対側は管継手６のねじ込み用ネジ5b
を刻設している。管継手６は、ハンド装置３の動作制御
用流体をロボットの機台側からハンド装置３のハンドに
供給する流体管（図示せず）の機台側接続端子である。

連結本体４は、上記連結本体２と同様の剛性を持たせた
形状としている。そして、連結本体２の取付孔2aと対応
する位置に、継手部材としてのプラグ７を圧入する取付
孔4aを穿っている。プラグ７は、継手部材である上記連
結本体２のソケット５に挿入するオス側部品として上記
取付孔4aに圧入している。このプラグ７は、上記ソケッ
ト５に挿入する為の挿入軸部7aを突設していて、軸心に
流体路7cを形成していると共に軸外周にＯリング８を装
着している。このＯリング８は、ソケット５へ挿入軸部
7aを挿入した際に、その弾性変形でソケット５の流体路
5cの内壁に密接するものである。従ってまた、ソケット
５の流体路5cの内径に対し、プラグ７の挿入軸部7aの外
径は極く僅かに小径として上記Ｏリング８の弾性変形を
可能にしている。また、プラグ７の挿入軸部7aの反対側
は管継手９のねじ込み用ネジ7bを刻設している。管継手
９は、動作制御用流体をハンド装置３のハンドに供給す
る流体管（図示せず）のハンド装置側接続端子である。

以上の構成からなる機台側アーム１とハンド装置３を連
結する場合、ロボット機台の周囲に交換用のハンド装置
３を数種類配置して、機台側アーム１を制御システムに
より上記ハンド装置３に接近させる。そして、ハンド装
置３の連結本体４等に印された識別符号等により、連結
するハンド装置３の上方に位置決めし、連結本体４に接
近させる。次いで、連結本体４のプラグ７と連結本体２
のソケット５を位置合せして、挿入軸部7aをソケット５
の流体路5cに挿入する。これにより、ソケット５の流体
路5cと挿入軸部7aはＯリング８の弾性変形で密に連結さ
れ、流体系路が形成される。この連結と略同時的にロッ
ク機構が動作し、連結本体２と連結本体４を一体的に連
結固定する（第６図参照）。

次に、ハンド装置３を交換する場合は、ハンド装置３の
所定収納位置で所要のクランプ装置等を動作させてハン
ド装置３を固定し、ロック機構を解放すると共に機台側
アーム１を動作させて連結本体４と連結本体２を引き離
し、この後上記と同様の次のハンド選定動作に移行す
る。

〈考案が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記のようなソケット５とプラグ７等か
らなる動作制御用流体系路の継手部機構においては次の
如き問題がある。

即ち、ソケット５とプラグ７の間にはＯリング８が介在
している。従って、ソケット５とプラグ７の間隙におい
てはＯリング８が圧接されるので、着脱動作時にはＯリ
ング８の摩擦抵抗により大きな着脱力を必要とする。動
作制御用流体系路が増えればそれだけ上記着脱力も増大
する。

また、ロボットのハンドに複雑で多機能の動作を行なわ
せる場合に動作制御用流体系路が増加すると、継手部機
構部材であるソケット５及びプラグ７も増加するので、
各ソケットとプラグの軸心位置のズレの問題が生じてく
る場合がある。上記心ズレ度合は、継手部（流体系路
数）が増加するほどに、製造誤差，バラツキ等により増
大するので、Ｏリングの同心的で均一な嵌合が困難にな
り、動作制御用流体の適正な供給ができなくなる等ロボ
ットの動作に重大な問題を与えるものである。

本考案は、上記のような問題を解決すべく提供するもの
であり、ソケットとプラグからなる継手部材の着脱力を
軽減すると共に、継手数の増加による心ズレの誤差も吸
収して良好な接続性能を実現できるロボットハンドの継
手部機構を得ることな目的とするものである。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成する為に、本考案は、ロボットの機台側
アームと先端側のハンド装置とを着脱自在に連結するロ
ボットハンドの上記両連結部の連結本体に設けた動作制
御用流体系路の継手部機構において、一方端側をプラグ
挿入孔として流体路を形成したソケットを機台側アーム
の連結体に設け、上記流体路と連通する流体路を形成し
且つ上記プラグ挿入孔に挿入する挿入軸部を設けたプラ
グをハンド装置の連結本体に設け、上記プラグ挿入孔の
内周壁側とプラグの挿入軸部外周にそれぞれＯリングを
装着した構成であって、上記ソケット側のＯリングの中
心径をプラグ側のＯリングの中心径よりも径大に形成し
て両Ｏリング相互の圧接により上記両流体路の接続部を
シールするようにした継手部機構である。

〈作用〉 プラグの挿入軸部をソケットに挿入すると、挿入軸部の
Ｏリングがソケット側の径大なＯリングに当接する。こ
の当接は、両Ｏリングが異径であるから、いわゆる斜め
方向の当接となる。そこでプラグを更に押圧すると、上
記当接は、押圧力の分力によりソケット側のＯリングは
プラグ挿入孔の内周壁に、またプラグ側のＯリングは挿
入軸部の外周に押し付けられる方向に押圧されて相互に
圧接する。上記押圧力の他方の分力は、プラグ側におい
てはそのＯリングをソケット側のＯリングの内側にくい
込ませる如く作用する。

これにより、両Ｏリングはそれぞれ上記押圧力に応じた
弾性変形で相互に面接触となり、シール機能を発揮す
る。このように、上記両Ｏリング同士の圧接でシールす
るので、継手部の接続作業に際し大きな着脱操作力を要
さずして行なうことができる。

また、ソケット及びプラグの継手数が複数の場合で相互
間に心ズレがあっても、両Ｏリングの全周における相互
の斜め方向当接が可能な範囲の心ズレであれば相互の圧
接ができるので、シール機能に影響することはなく、ま
た上記着脱操作力も何ら増大するものでもない。

〈実施例〉 以下本考案の好適な実施例を図面に基づいて説明する
が、本考案の従来との差異点は、従来におけるロボット
ハンド連結部分に対応して外観を示すところの、第３図
における連結本体2,4の取付孔2a,4aに圧入するソケット
50とプラグ70からなる継手部材による継手部機構にあ
る。

即ち、第１図は本考案の実施例に係る継手部機構の分離
状態を示す要部の断面構成図であり、第２図は継手部機
構の接続状態を示す要部の断面構成図である。

第１図において、50は円筒状のソケットであり、継手部
材の一方の構成部材である。このソケット50の軸心部は
空気，油等のハンド動作の制御用流体が流れる流体路51
を貫通して形成している。そして流体路51の一方端側は
ネジ51aを刻設して管継手52をねじ込んでいる。また他
方端側は、後述のプラグ70の挿入軸部を呑み込む長さ分
だけ流体路51を径大として、プラグ挿入孔53を形成して
いる。そしてまた、プラグ挿入孔53の入口近傍内周壁に
は、Ｏリング溝53aを形成してＯリング54を係合装着し
ている。

このような構成のソケット50は、従来と同様に機台側ア
ーム１に設けた連結本体２（第３図参照）の取付孔2aに
圧入するもので、上記管継手52には機台側からの動作制
御用流体を供給する流体管（図示せず）を接続する。そ
して、ソケット50のプラグ挿入孔53側を後述のハンド装
置３との連結側としている。

プラグ70は継手部材の他方側の構成部材である。このプ
ラグ70の軸心部は空気，油等のハンド動作の制御用流体
が流れる流体路71を貫通して形成している。そして、流
体路71の一方端側は、ネジ71aを刻設して管継手72をね
じ込んでいる。また他方端側は、ソケット50のプラグ挿
入孔53に隙間を存して挿入する所要長さの挿入軸部73を
突設している。そしてまた、挿入軸部73の軸長中間部、
好ましくは軸基端部寄り外周には、Ｏリング溝73aを形
成してＯリング74を係合装着している。

このような構成のプラグ70は、ハンド装置３に設けた連
結本体４（第３図参照）の取付孔4aに圧入するもので、
上記管継手72には先端のハンド31に動作制御用流体を供
給する流体管（図示せず）を接続する。そして、プラグ
70挿入軸部73側を前記機台側アーム１との連結側として
いる。

従って、ハンド装置３と機台側アーム１を連結した際
に、動作制御用流体は、機台側から管継手52を介してソ
ケット50内に入り、プラグ70の挿入軸部73から管継手72
を経て先端側のハンド31に供給される。

Ｏリング54,74は、上記ソケット50とプラグ70の接続部
から動作制御用流体が漏出するのを防止するシール部材
であり、第２図に示す接続状態時に、後述の作用で両Ｏ
リング54,74が相互に圧接してシール機能を発揮する。
この場合、ソケット50側のＯリング54の内周径d₁に対し
てプラグ70の挿入軸部73の外径Ａを小径にし、また他方
のＯリング74の外周径d₂に対してソケット50のプラグ挿
入孔53の内径Ｂを大径にして、挿入軸部73とプラグ挿入
孔53とが接触しないようにしている。

第４図は、シール部材であるＯリング54,74の上記シー
ル作用の説明図であり、（イ）図はソケット50とプラグ
70が同心位置の状態を示し、（ロ）図は若干の心ズレ状
態の場合を示している。

このリング54,74は、十分なシール機能を発揮する為
に、両者のリング断面厚は同じとし、ソケット50側のＯ
リング54の中心径D₁に対してプラグ70側のＯリング74の
中心径D₂を所要時圧接可能な径差により小径としてい
る。この径差は、例えばＯリング54の中心径D₁とＯリン
グ74の外周径d₂を同じに設定するもので、この場合は第
４図（イ）の同心状態では相互に60度の角度で当接す
る。

そこで、例えばソケット50を設けた機台側アーム１を所
定位置の交換用のハンド装置３に対して位置決めし、そ
の連結本体２をハンド装置３の連結本体４に対向させた
際に、ソケット50とハンド装置３側のプラグ70が第４図
（イ）の同心状態に位置した場合は、ソケット50のプラ
グ挿入孔53に対しプラグ70の挿入軸部73を挿入すると、
Ｏリング54とＯリング74は図のように当接し、相互に押
圧する。この押圧力Ｆが強くなると、上記当接部分が斜
め方向である一方のＯリング54は、押圧力Ｆの分力Fa₁
によりプラグ挿入孔53の内周壁に、またプラグ70側のＯ
リング74は反力Fa₂により挿入軸部73の外周壁に、それ
ぞれ押し付けられる方向に押圧されて相互に弾性変形し
圧接する。そして、押圧力Ｆの分力Fb₁は、Ｏリング74
に対しては他方のＯリング54の内側にくい込ませる如く
作用する。

このような作用で、両Ｏリング54,74はそれぞれ上記押
圧力Ｆに応じた弾性変形を起し、相互に面接触となって
圧接し、シール機能を発揮する。この状態でソケット50
とプラグ70の、即ち機台側アーム１とハンド装置３の動
作制御流体系路の接続が完了する。

上記接続作業において、挿入軸部73のプラグ挿入孔53へ
の挿入は、両Ｏリング54,74が相互に当接するまで抵抗
を受けることなく極めてスムーズに行なうことがいき
る。また、次のハンド装置３との交換の際の抜き出しも
同様に極めてスムーズであり、要するに上記交換作業の
着脱操作力は極めて軽いものとすることができる。

次に、動作制御用流体系路数が多く、ソケット50とプラ
グ70からなる継手数が多い場合は、それぞれのソケット
50とプラグ70の軸心が製造誤差等により必ずしも一致せ
ず、心ズレを起す場合がある。

第４図（ロ）は上記心ズレの場合のＯリング54,74の当
接状態を示している。

本考案においては、上記のように、Ｏリング54,74の径
差がＯリング断面厚分であるときは、上記心ズレの度合
が上記断面厚分の四分の一程度のズレ量までシール機能
を損なうことなくその性能を発揮することができる。即
ち、プラグ70側のＯリング74がソケット50側のＯリング
54に対しその全周部分において斜め方向からの当接がで
きれは、前記したような相互の圧接作用が可能となり、
これによりシール機能を損なうことなく発揮させること
ができる。

従って、Ｏリング54,74の径差は、製造誤差、バラツキ
等を考慮して両者の当接が斜め方向となるような設定で
あれば、図例のようにＯリング54の中心径D₁とＯリング
74の外周径d₂を一致させる必要はない。少なくともＯリ
ング74の中心径D₂よりＯリング54の中心径D₁が径大であ
れば、所期目的を充分達成することができる。

尚、上記説明においては、機台側アーム１とハンド装置
３の連結本体2,4同士のロボットハンドとしてのロッ
ク，アンロック等による一体的な連結機構及び動作につ
いて説明を省略したが、これらは従来と同様である。

〈考案の効果〉 以上詳細に述べてきたように、本考案によれば、ロボッ
トハンドを交換する場合の動作制御用流体系路の継手部
分のシールは、ソケットとプラグにそれぞれ設けたＯリ
ング相互の圧接により行なうようにしたので、充分なシ
ール機能を得ることができると共に、継手部の着脱に際
して極めて軽い操作力で作業することができる。

また、ソケットとプラグの挿入軸部等の継手部材間に心
ズレがあっても、これを吸収してシール機能を損なうこ
となく接続することもできる。

そしてまた、上記着脱に際してＯリングと挿入軸部等と
の摩擦がなくなったことにより、Ｏリングの耐久性を向
上させることができ、即ちシール性能を長期に亘り維持
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の実施例に係る継手部機構の分離状態
を示す断面構成図、 第２図は、本考案の実施例に係る継手部機構の接続状態
を示す断面構成図、 第３図は、ロボットハンドの連結部分の概略斜視図、 第４図（イ），（ロ）は、継手部機構の接続時における
Ｏリングのシール作用説明図、 第５図は、従来における継手部機構の分離状態を示すロ
ボットハンド連結部分の断面構成図、 第６図は、従来における継手部機構の接続状態を示すロ
ボットハンド連結部分の断面構成図である。 １……機台側アーム,2……連結本体,3……ハンド装置,4
……連結本体,50……ソケット,51……流体路,53……プ
ラグ挿入孔,54……Ｏリング,70……プラグ,71……流体
路,73……挿入軸部,74……Ｏリング，D₁……Ｏリング54
の中心径，D₂……Ｏリング74の中心径。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボットの機台側アームと先端側のハンド
   装置とを着脱自在に連結するロボットハンドの上記両連
   結部の連結本体に設けた動作制御用流体系路の継手部機
   構において、 一方端側をプラグ挿入孔として流体路を形成したソケッ
   トを機台側アームの連結本体に設け、 上記流体路と連通する流体路を形成し且つ上記プラグ挿
   入孔に挿入する挿入軸部を設けたプラグをハンド装置の
   連結本体に設け、 上記プラグ挿入孔の内周壁側とプラグの挿入軸部外周に
   それぞれＯリングを装置した構成であって、 上記ソケット側のＯリングの中心径をプラグ側のＯリン
   グの中心径よりも径大に形成して両Ｏリング相互の圧接
   により上記両流体路の接続部をシールすることを特徴と
   するロボットハンドの継手部機構。