JPH077104Y2 - 工具自動交換装置用のロボットと工具の連結装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は工具の自動変換装置に使用するロボットと工具
の連結装置に関するもので、嵌合せ機構の凸ホイールを
ローリング軸ピンに係合させることにより上部台座と下
部台座とを嵌合させ、両台座が自己ロックする機能を利
用して、嵌合後の両台座には駆動気圧源の中断により離
脱を発生させないようにした安全係合の作用を備えたも
のである。

［従来の技術］ 一般に使用されているこの種の装置は、気圧シリンダー
中にバネエレメントを装入し、万一駆動気圧源が中断し
た時に離脱する危険が発生するのを防止するようにした
ものであるが、このようなバネエレメントは容易に疲労
して安全作用の効果が失われるおそれがあり、従って常
にバネエレメントを保全する必要があって、理想的では
ない。

［考案が解決しようとする問題点］ 本考案は一般に使用されている従来技術の欠点を改良し
たもので、気圧シリンダーによりスライド台座を上下方
向に作動させることにより凸ホイールを回動させ、上部
台座と下部台座を係合分離し、工具の自動変換作動を行
わせるもので、嵌合せ機構の凸ホイールに自己ロック機
能を与え、上部台座と下部台座とを嵌合せた後に、万一
駆動気圧源が中断した時にも気圧シリンダー中にバネエ
レメントを装入する必要もなく、両台座を離脱させない
ように安全係合を可能にしたものである。

［問題点を解決するための手段］ 本考案の工具自動変換装置用のロボットと工具の連結装
置は工具自動変換装置用のロボットの腕部に連結固定す
る上部台座エンドプレートを有する上部台座の接合面に
は定置ピンと嵌合せ機構とを突設し、工具に連結固定す
る下部台座エンドプレートを有する下部台座の接合面に
は定置ピンを収容するための定置孔と嵌合せ機構を収容
するための嵌合せ凹部とを穿設し、嵌合せ凹部には嵌合
せ機構の挿入方向と垂直にローリング軸ピンを取付け、
嵌合せ機構には凸ホイールを回動可能に取付けた支持枠
と上部台座に設けた気圧シリンダーにより支持枠に沿っ
て上下方向に移動可能としたスライド台座とを備え、ス
ライド台座の移動によって凸ホイールを回動させるよう
にスライド台座を凸ホイールに連結させ、凸ホイールに
はローリング軸ピンに対する接触位置と係合ロック位置
を有する円弧面を形成し凸ホイールを回動させて凸ホイ
ールとローリング軸ピンとを係脱させることにより上部
台座と下部台座とを係合及び分離可能にさせたものであ
る。

［実施例］ 第１−１図、第１−２図及び第１−３図は本考案の上部
台座の斜視図、平面図及び正面図を示したものであり、
上部台座は次の通り構成されている。

上部台座10は電気接手102を有し、該電気接手102はバネ
探針1021とロボットに連接させるＤ型接手1022とから構
成されている。上部台座10の台座本体101はその接合面1
1に２つの嵌合せ用定置ピン103と１つの嵌合せ機構104
とを突設し、接合面11と反対側の対向面には、ロボット
腕部を連結するための上部台座エンドプレート105を備
え、該台座エンドプレート105は上部台座本体101を所定
位置に固定する。上部台座101の内部には気圧源を下部
台座まで輸送する通気孔1011を設けている。

更に第２−１図、第２−２図及び第２−３図は本考案の
下部台座の斜視図、平面図及び正面図を示し、下部台座
20は次の通り構成されている。

下部台座20の電気接手202はバネ探針スリーブ2021と、
工具に連接させるＤ型接手2022とから構成され、下部台
座20の台座本体201はその接合面21に上部台座本体101の
嵌合せ機構104を挿入させる嵌合せ凹部22を穿設し、該
凹部22には嵌合せ機構104の挿入方向と垂直に延伸する
ローリング軸ピン203を取付けてあり、接合面21と反対
側の対向面には工具を連結する下部台座エンドプレート
205を備え、該下部台座エンドプレート205により下部台
座本体201を所定位置に固定する。下部台座本体201の内
部には気圧源を工具に輸送するための通気孔2011を備え
ると共に上部及び下部台座を組合せ接合する時の定位置
用の定置ピン1103を挿入するための定置孔2012を設けて
ある。前記通気孔2011には接合後に気圧源を工具まで伝
送するのに漏気の発生を防止する密封Ｏ型リング204を
装着してある。

第３図は本考案の嵌合せ機構の正面図を示したもので、
上部台座10の嵌合せ機構104は上部台座10に設けた両移
動気圧シリンダ1041に嵌挿させたピストン杆12に取付け
たくびき型スライド台座1024から成り、該くびき型スラ
イド台座1042は気圧シリンダー1041により接合面11上に
隣接して取付けた支持枠13に沿って上下方向に移動でき
るようになっており、支持枠13には凸ホイール軸ピン10
45により凸ホイール1044を回動可能に取付けてあり、該
凸ホイール1044は支持ピン1043によりくびき型スライド
台座1042と係合している。両移動気圧シリンダー1041は
くびき型スライド台座1042を引くか、又は押すことによ
って支持ピン1043により凸ホイール1044を駆動し、凸ホ
イール軸ピン1045を支点にして凸ホイール1044を回動さ
せ、而して下部台座20のローリング軸ピン203に係脱さ
せ、上部台座10と、下部台座20の結合と、分離を行う。
凸ホイール1044には下部台座20のローリング軸ピン2034
に対する接触位置と係合ロック位置を有する円弧面を形
成してあり、気圧が喪失した場合でも凸ホイール1044は
係合ロック位置を保持する。

次に本考案のロボットに使用する良好な実施例の操作を
説明する。

操作の前に先ず上部台座エンドプレート105を使用して
上部台座10をロボットの腕部（図示していない）に固定
し、下部台座エンドプレート205により工具を下部台座2
0に固定し且つ工具貯蔵台（図示していない）に截置
し、然る後にロボットを駆動して第３図に示す位置に移
動させ、工具貯蔵台に截置してある下部台座20に位置決
めする準備をする。第４図は本考案の位置決め後の嵌合
せ機構104の正面図を示し、上部台座10の一対の定置ピ
ン103を下部台座20の定置孔2012（第３図に示す）に挿
入する接合前の準備を完了する。この時に上部台座10と
下部台座20との間の距離Ａは約０〜3mmである。続いて
第５図は上部台座10と下部台座20の組合せ接合の完成後
の嵌合せ機構の平面図を示し、この図において下部台座
20のローリング軸ピン203は上部台座10の嵌合せ機構104
の凸ホイール1044上の死点半径円弧上に位置し、気圧シ
リンダー1041内のピストンが戻って気圧シリンダーの底
に達すると、この時に嵌合せ機構104は静止して平衡状
態となり、凸ホイール1044は係合ロック位置に位置決め
される。かりに気圧源が中断しても下部台座20及びそれ
に取付けてある工具（図で示していない）の総重量はま
だ凸ホイール軸ピン1045に対して圧力を負荷するだけ
で、凸ホイール1044を回動させることはできない。即
ち、これが自己ロック機能で、凸ホイール1044の係合ロ
ック位置により上部台座10と下部台座20との係合を保持
して、それによりそれらの離脱が発生することがない。
上部台座10と下部台座20とを分離しようとする時は、先
ずロボットを移動してその下部台座20及びその取付け工
具の装置を工具貯蔵台の上に移動させた後に、さらに気
圧シリンダー1041を駆動してくびき型スライド1042を押
圧して凸ホイール1044を回動させてローリング軸ピン20
3との係合を離脱させることにより、上部台座10と下部
台座20とを容易に分離させることができる。

以下、より詳細に嵌合せ機構の原理を説明する。第６−
１図及び第６−２図では本考案の嵌合せ機構の離脱と係
合状態の斜視図であり、下部台座20とそれに装着した工
具との重量は符号Ｗであり、符号Ｆは気圧シリンダー10
41を駆動して発生する引き力又は押す力（ここで気圧シ
リンダーが戻る時に、Ｆは引張り力と定義する）であ
る。嵌合せ機構の係合部分は凸ホイール1044の円弧abc
で、円弧abは凸ホイール1044が一定の角度だけ回動して
上昇するのに要する上昇過程で、併せて等速の嵌合せ運
動を考慮し、さらにテコの原理を配合して得た凸ホイー
ル曲線の外形である。bcは凸ホイール軸ピン1045を円心
にし、且つ凸ホイール1044上の死点と同じ半径で得た円
弧であり、そこで凸ホイール1044はこの段階で上昇行程
の作用がない。

一旦嵌合せ機構が係合すると（第６−２図で示す通
り）、Ｆは引張り力で強硬に凸ホイール1044を回動さ
せ、而して円弧abとローリング軸ピン203とを分離から
接触に変える。この時テコの作用により、下部台座20の
ローリング軸ピン203を持上げて凸ホイール1044の外形
の上向き運動に伴いさらに下部台座20を上方向に駆動し
て上部台座10に対して強くつき上げる。係合が円弧bcま
でくると、ここでＷの作用方向に位置し、定位ピン103
で定位置を位置決めしているので、ここで横向き反力Ｈ
（第７−１図及び第７−２図で示す）を発生し、係合面
は円弧bcの中心が凸ホイール軸ピン1045でるので、反力
Ｎを形成して凸ホイール軸ピン1045とローリング軸ピン
203の連結中心線を通過して一定圧力となる、この時に
気圧シリンダーのピストン杆12は第６−２図で示すよう
にシリンダー1041の底部をつきつける。そこで凸ホイル
1044は回転をとめ、嵌合せ機構104を静止させ、ここで
結合の動作を完成する。この時にシリンダー源が中断し
て入気（INTO）が０になると、この時Ｆ＝０で、ローリ
ング軸ピン203を自由体にす（第７−１図及び第７−２
図で示す通り）ると、W,H,N三力は平衡であり、即ちＷ
が大きい程水平反力Ｈ及び凸ホイールに作用する圧力Ｎ
も大きくなり、而して圧力Ｎはただ凸ホイール軸ピン10
45に向けて押圧するだけで別にそれを回動させるもので
はない。それ故に嵌合せ機構は相変わらずその静止状態
を保持し、このようにして結合した装置が離脱を発生せ
ぬよう確保できる。これが即ち嵌合せ機構の自己ロック
で、それで安全係合の目的を達成することができる。

さらに、嵌合せ機構が分離すると、Ｆは垂力（第６−１
図で示す通り）で凸ホイール1044を回動させ、下部台座
20のローリング軸ピン203を凸ホイール1044の外形cbaに
そって滑動させ、接触から分離に変える。円弧bcの段階
で係合している時、Ｗは一つのゆるめ外れに協力するト
ルクを発生しているので、嵌合せ機は容易に離脱する動
作を完成することができる。更に、凸ホイール1044が係
合する時の摩耗を減少する為に、ローリング軸ピン203
をベアリング回転の軸ピンとして形成し、凸ホイール10
44との係合をローリング接触となるようにして、磨耗を
減少し、並びに係合、離脱の円滑性を増加させることが
できる。

［考案の効果］ 本考案は嵌合せ機構の凸ホイールにより上部台座と下部
台座とを係合させる作用を備え、両台座に自己ロック機
構を生じさせ、駆動気圧源が中断した時も離脱の危険を
発生することがなく、それに自己ロックは嵌合せ機構か
ら形成するので、シリンダー中にバネを装入することよ
りも安全で且つ確実であり、又バネエレメントの保全も
いらず、並びにバネの疲労により発生する安全作用の喪
失問題を除去することができる。

本考案の嵌合せ機構はテコの原理を応用し、凸ホイール
曲線で形成しているので、係合及び分離作動がすべて非
常に平滑でスムーズである。特に凸ホイール上の死点を
利用する一定の無段階の上昇過程の円弧面は係合ロック
位置を有しているので、係合後にたとえ無気圧源の状況
下であろうと、それらの係合を保持しつづけるので、安
全係合が可能である。

【図面の簡単な説明】

図は本考案の工具自動交換装置用のロボットと工具との
連結装置の実施例を示したもので、第１−１図は上部台
座の斜視図、第１−２図は上部台座の平面図、第１−３
図は上部台座の正面図、第２−１図は下部台座の斜視
図、第２−２図は下部台座の平面図、第２−３図は下部
台座の正面図、第３図は上部台座と下部台座の嵌合せ機
構を示すその正面図、第４図は上部台座と下部台座の組
合せ後の嵌合せ機構の状態を示すその正面図、第５図は
上部台座と下部台座の組合せ結合後の嵌合せ機構を示す
その正面図、第６−１図は嵌合せ機構の離脱状態を示す
その略示図、第６−２図は嵌合せ機構の係合状態を示す
その略示図、第７−１図及び第７−２図は嵌合せ機構の
受力の説明図である。 10……上部台座、11……接合面、12……ピストン杆、13
……支持枠、101……上部台座本体、1011……通気孔、1
02……電気接手、1021……バネ探針、1022……Ｄ型接
手、103……定位ピン、104……嵌合せ機構、1041……気
圧シリンダー、1042……くびき型スライド台座、1043…
…支持ピン、1044……凸ホイール、1045……凸ホイール
軸ピン、105……上部台座エンドプレート、20……下部
台座、21……接合面、22……嵌合せ凹部、201……下部
台座本体、2011……通気孔、202……電気接手、2021…
…バネ探針スリーブ、2022……Ｄ型接手、203……ロー
リング軸ピン、204……Ｏ型リング、205……下部台座エ
ンドプレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−213494（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】工具自動交換装置用のロボットの腕部に連
   結固定する上部台座エンドプレートを有する上部台座の
   接合面には定置ピンと嵌合せ機構とを突設し、工具に連
   結固定する下部台座エンドプレートを有する下部台座の
   接合面には定置ピンを収容するための定置孔と嵌合せ機
   構を収容するための嵌合せ凹部とを穿設し、該嵌合せ凹
   部には嵌合せ機構の挿入方向と垂直にローリング軸ピン
   を取付け、嵌合せ機構には凸ホイールを回動可能に取付
   けた支持枠と、上部台座に備えた気圧シリンダーにより
   支持枠に沿って上下方向に移動可能としたスライド台座
   とを備え、スライド台座の移動によって凸ホイールを回
   動させるようにスライド台座を凸ホイールに連結し、凸
   ホイールにはローリング軸ピンに対する接触位置と係合
   ロック位置を有する円弧面を形成し、凸ホイールを回動
   させて凸ホイールとローリング軸ピンとを係脱させるこ
   とにより、上部台座と下部台座とを係合及び分離可能に
   したことを特徴とする工具自動交換装置用のロボットと
   工具の連結装置。