JPS5856708A - チヤツク自動交換装置 - Google Patents

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】 本発明は、工業用ロボットなどのチャックを自動的に交
換するための装置に関する。

工業用ロボット特に組立ロボットは部品を把持し、それ
を所定の位置に供給する動作に用いられるが、その部品
の形態かどは組立ロボットの用途によって異カリ、また
同一製造ラインでも多種多様である。したがって杭用型
の工業用ロボットのチャックはその多様性の要求から、
必要に応じて交換で飴なければならない。

一方、チャック交換装置は工作機械のチャック交換装置
をはじめ、産業用ロボットの分野においても各種開発さ
れているが、構造の複雑化あるいは操作性の難点から壕
だ実用化に至っていない。

ことに本発明の目的は、簡単な機械的な構造で。

チャックホルダーの運動との関連によりチャックの交換
を迅速かつ確実に行なえるチャックの自動交換装置を提
供する点にある。

上記目的のもとに本発明は、チャックの係合部にチャッ
クホルダーの爪を係り合わせ、それらの爪の係脱動作を
チャックホルダーの往復運動により行ない、またチャッ
クの分離をチャック自体の駆動源あるいはチャック支軸
台側の機能を利用して行なうようにしている。

以下１本発明を図に示す一実施例にもとづいて具体的に
説明する。

本発明のチャック自動交換装置１は、第１図に示すよう
に例えば工業用ロボッ）２！ｌｃ組み込まれる。この工
業用ロボット２は、多関節型で、支柱３にフレーム４を
取り付け、このフレーム４に第１アーム５および第２ア
ーム６をそれぞれ軸７゜８により旋回可能な状態で取り
付け、これらをモータ９，１０によりそれぞれ独立に駆
動するとと４＆Ｃ１上記第２アーム６の先端位置に往復
軸１１を垂直方向に取り付け、これをシリンダー１２で
駆動するように構成しである。

そして本発明のチャック自動交換装置１は、第２図々い
し第５図に示すように基本的な部分として、チャックホ
ルダー１３．チャック１４およびチャック支持台１５に
より構成されている。

チャックホルダー１３は、第２図および第３図に示すよ
う＆Ｃ％円柱状のホルダ一本体１６の上方部分に形成さ
れているボス１７の取付孔１８の部分で往復軸１１の下
端にスプライン１９により結合している。このボス１７
は半径方向の１つのすり溝２０を有し、またその下方の
部分に中心位置まで切り込まれた水平方向のすり溝２１
を有しており、そのすり溝２０に直行する状態の締付ポ
ル）２２により往復軸１１に回り止め状態で固定されて
いる。またホルダ一本体１６は、直径線上の左右位置で
一対のコ字型の切欠２３を形成しており、その部分の水
平な孔２４により支軸２５を圧入状態で支持して°いる
。それぞれの支軸２５Ｆｉ一対の爪２６の取付孔２７に
それの回動を許す状態で挿入してあり、またその爪２６
の凹部２８の間でカラー２９およびねじりはね３０を保
持している。ねじりばね３０は左右対称に設けられてお
り、左側のそれはニガの爪２６を反時計方向に、また右
側のそれは他方の爪２６を時計方向に％それぞれ付勢し
ており、それらの最大回転角は切欠２３の部分の中心側
に圧入されているストップ手段としてのヌトツパ３１に
より規制されている。表か。

ねじりはね３０の上端はホルダ一本体１６の上面からか
ぶせられた状態で取付ねじ３２により固定されてい為カ
バー３３の下面のスプリング受３４に接しており、また
下端は爪２６の凹部２８の底面に形成されたスプリング
受３５に当接している。

一対の爪２６は、第４図のようにホルダ一本体工６の中
心側す力わちそれらの対向面の側でやや下向きに形成さ
れたＵ字状のクランプ面３６を有し、そのクランプ面３
６から下方にかけて傾斜面３７を形成している。この傾
斜面３７は後述のチャックガイド４６とともに一対の爪
２６を非保合方向に回動させる案内手段を構成している
。また−タラップ面３６と傾斜面３７との間の左右の稜
線位置でガイド用のテーバ面３８が形成され、かつこれ
らの背面の位置で当り面３９を形成している。

この当り面３９は、第２図のように、爪ロック部材とし
てのロックリング４０の内側に形成されたくさび面４１
に接触している。ロックリング４０はホルダ一本体１６
の外周面に対し上下方向に摺動自在に挿入してあり、ば
ね手段としてのコイルばね４２により一対の爪２６を閉
じる方向す力わち係合方向に付勢している。このコイル
ばね４２は下端部分でロックリング４０のばね受４３に
当たり、かつ上端部分でカバー３３の内側のばね受面４
４に当たっている。

一方、チャック１４は、第２図および第５囚に示すよう
に、例えばエアー駆動式のものであり。

下端部分に一対のチャック爪取付部４５を有し。

また上方部分にチャックガイド４６を有している。

このチャックガイド４６は断面逆Ｔ字状で、ホルダ一本
体１６の中心位置のブシュ４７の内部にはまり得る大き
さで、中心位置にエアー通路４８を有し、かつその外周
面ＫＯリング４９を装着しており、かつ下方の部分で左
右一対の切欠による係合部５０を形成している。この係
合部５０は中心位置に向けて形成されており、その上面
で爪２６のクランプ面３６に対応するテーパー面５８を
形成している。なお前述の往復軸１１は、その中心位置
にエアー通路４８に通じるエアー通路５１を有し、また
その外周位置で０リング５２によりホルダ一本体１６の
ブシュ４７に対し気密状態で挿入されている。ここでエ
アー通路４ｇ、ｓｉはチャック１４を駆動するために流
体つまりエアー５９を導びくが、このエアー５９は同時
にチャック離し手段となっている。

またチャック支持台１５け、第５図のように台板５３の
上に一対の支持板５４を対峙させ、これらの支持板５４
の上面部分でチャック受面５５を形成し、このチャツク
受面５５０両端部にガイド５６を突設し、さらにチャッ
ク受面５５の位置に例えば４本の当接部としての当接ロ
ツード５７を直立させて構成しである。

つぎにチャック交換時の動作を説明する。

上記チャック支持台１５Ｆｉ工業用ロボツト２の動作範
囲内にかかれており、各種のチャック１４はそのチャッ
ク受面５５の上にガイド５６の位置決め作用により定位
置に載置されている。

まずチャックホルダー１３がチャック１４をつかむとき
の動作を説明する。チャックホルダー１３にチャック１
４が装着されていかい状態では１強いコイルばね４２が
ロック１ング４０を下方に押し下げてロック状態として
いふため、一対の爪２６はストッパ３１にあたった状態
で停止している。

この空のチャックホルダー１３が工業用ロボット２の第
１アーム５および第２７−五６の運動によりチャック支
持金工５の上方に案内されてきて下降すると、まずロッ
クリング４０が当接ロッド５７の上端に当たり、それを
コイルばね４２の付勢力に打ち勝って上方に押し上げる
。これにより一対の爪２６のロック状態が解除されるの
で、一対の爪２６はねじりばね３０の付勢力のみにより
軽くストッパ３１に接している。その状態でチャックホ
ルダー１３がさらに下降すると、爪２６の傾斜面３７が
チャックガイド４６のテーパ面５８の先端部分に当って
拡開する方向に案内されるため。

それぞれの爪２６は支軸２５を中心としてねじりばね３
０に抗して非保合方向忙回動し、その部分を乗り越えて
クランプ面３６の部分で係合部５０のテーパ面５８にね
じりばね３０の付勢力ではまり込む。このとき爪２６に
ガイド用のテーパ面３Ｂが形成しであるため、クランプ
面３６と保合部５０とは相互の位置出し作用のもとに簡
単にはまり合う。もちろん爪２６の幅は係合部５００幅
とほぼ等しくシ、それらははまり合い時にがたつかない
。

一方、このチャックホルダー１３の下降中にチャツクガ
イド４６Ｆｉホルダ一本体１６のブシュ４１の部分に気
密状態ではまり込んでいる。なお、チャックホルダー１
３の下降下限はチャック１４の上面より１−程度上方に
設定しであるため、一対の爪２６は保合部５０に完全な
状態ではまり込まず、チャック１４を半ばクランプ状態
で保持することになる。この状態でチャックホルダー１
３を上昇させると、一対の爪２６は保合部５ｏの部分で
チャック１４をつかんだまま持ち上げていくが。

その上昇の過程でロックリング４ｏが当接ロッｒ５７か
ら離れ、コイルばね４２の強い弾力を受けて下降し、一
対の爪２６をそのくさび面４１で係合方向に押し付ける
ため、一対の爪２６はくさび面４１と当たり面３９との
くさび作用のもとに。

完全に保合部５０にはまり、強い力でチャック１４を把
持するととになる。もちろんこのチャックホに／−１３
の上下方向の往復運動は工業用ロボット２のシリンダー
１２を駆動して行なう。その後工業用ロボット２はその
チャック１４を装着した状態で部品供給などの作業をす
る。ここでチャック１４は既に述べたようにエアー駆動
式であるから、エアー通路４８からエアー５９を取り入
れてチャック爪取付部４５を開閉する。このエアー５９
′は工業用ロボット２の本体部分からエアー通路５１を
経て送り込まれる。　　　− 次忙装着中のチャック１４を外す場合には２次のよう力
動作が行なわれる。まず工業用ロボット２はその第１ア
ーム５および第２７−五６を移動させ、往復軸１１をチ
ャック支持台１５の上方に案内した後、チャックホルダ
ー１３を下降させる。

このようにすると下降の途中で当接ロッド５７がロック
リング４０の下面に当たり、それを押し上げて一対の爪
２６のロック状態を解除する。この時、一対の爪２６け
ねじりばね３０の付勢力だけでチャック１４を保持して
いる。もちろんこの場合においてもチャック１４はチャ
ック支持台１５のチャック受面５５から１−程度高い位
置で停止しているから、チャック１４はチャック受面５
５の上に直接乗らず、また往復軸１１とチャック支持台
１５との間で往復軸１１１Ｃよる下向きの荷重を受ける
こともない。ここでエアー５９がエアー通路５１．４Ｒ
からチャック１４の内部に送り込まれると、一対のチャ
ック爪取付部４５が開放し、その後にエアー圧によりチ
ャック１４のチャックガイド４６はホルダ一本体１６の
内部から押し出される。このとき一対の爪２６はクラン
プ面３６の部分で係合部５０のテーパー面５８に案内さ
れ開く方向つまり非保合方向に回動する。その開く途中
でチャック１４けその自重により落下し、チャック受面
５５の上圧ガイド°５６により位置決めされた状態で乗
る。この状態で一対の爪２６はねじりばね３０に付勢さ
れてその傾斜面３７の下方部分でテーパー面５８の上方
先端部分に軽く接しテイル。その後工業用ロボット２が
チャックホルダー１３を上昇させると、チャックホルダ
ー１３はチャック１４から分離し、それのみで上昇する
ととＫｌる。この途中でロックリング４０はコイルばね
４２の弾力を受けて一対の爪２６を係合方向に閉じるが
、この時点での閉成動作はチャック１４の上方で行なわ
れるため、一対の爪２６ｔｉチャック１４を保持し危い
ことになる。

さて上記実施例のチャック支持台１５はその当接ロッド
５フにより、一対の爪２６のロックを解除しているが、
この解除手段は第６図に示すようにロックリング４０の
側面の左右位置にピン６０を取り付け、このピン６０を
カバー３３ノ長孔６１から外部に突出させておき、との
ビア６０をチャックホルダー１３の上下運動と関連して
チャック支持台１５０当接板６２により操作するよう和
してもよ＜、ｆたｇ７１Ｅに示すようにこのピン６０を
ケース６３のＵ字状の支持溝６５の上面に当接させるよ
うにしてもよい。このピン６０は１本でもよいが％２本
以上対称に設けてコイルばね４０の弾力に対し均等に作
用するようにすれば円滑な動作が得られる。また上記実
施例でのチャック離し手段はエアー５９の押圧力を用い
ているが、この両者の分離は永久磁石または電磁石の磁
力を用いてもよい。例えばそのための磁石６４は、第５
図および第６図に想像線で示すように、チャック受面５
５の位置に取付ければよい。

なお％ロックリング４０とコイルばね４２とは一対の爪
２６を中心方向すなわち係合方向に回動付勢すればよい
から、他のばね手段によって置き代えることもで籾る。

また保合部（切欠）５０と一対の爪２６のクランプ面３
６との関係は、負荷状態で爪２６に拡開方向すなわち非
係合方向のモーメントを発生させる関係であればよいか
ら、傾斜面３７は支点の位置によっては設けなくてもよ
く、また爪２６は回動自在ではｈく水平方向に摺動自在
に設けてあって亀よい。さらにこのクランプ用の係合部
（切欠）５０Ｆｉチャック自体に設けてもよく、さらに
チャックホルダー１３は上下方向の往復運動で危く水平
運動とし、チャック交換はチャック支持台１５の相対的
な上下運動に連動させて打力ってもよい。そしてこのチ
ャック自動交換装置１は工業用ロポツ）２に用ｒて最適
であるが、もちろんそれに限定されない。

本発明によれば、チャックホルダーの相対的な往復運動
と関連して一対の爪を開閉または閉鎖させるよう忙して
いるから、チャック交換が自動化でき、しかも爪の駆動
手段が特に必要とされず、チャックホルダーの構造がチ
ャックに・比較して簡単かつ小型に構成でき、ｆた爪と
保合部とのはまり合い時に位置出しが行なわれるので、
チャックとチャックホルダーとの結合状態が確実である
。

愈か、チャック離し手段がエアーを利用して行壜われる
実施例では特別な解放用補助手段が必要とされず有効で
あり、またその手段が磁力である実施例ではエアーなど
の制御が不要となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は工業用ロボットに本発明のチャック自動交換装
置を組み込んだ状態の側面図、第２■は本発明のチャッ
ク自動交換装置の要部でチャツタホルダーにチャックを
組み合わせた状態の断面図、第３図は組み合わせ状態の
チャックホルダーおよびチャックの平面図、第４図は爪
の斜面図％ｇｓ図はチャック支持台およびチャックの斜
面図、第６図および第７図はチャック支持台の他の実施
例を示す斜面図である。 １・・・チャック自動交換装置％　２・・・工業用ロボ
ット、１３・・・チャックホルダー％　１４・・・チャ
ック、　　　１５・・・チャック支持台、　　１６・・
・ホルダ一本体、　　２６・・・爪、３１−・・ストッ
プ手段としてのストッパ％　　３７・・・案内手段とし
ての傾斜面、４０・・・爪ロック部材としてのロックリ
ング、４２・・・ばね手段としてのコイルばね、　５０
−・・係合部、　５７・・・当接部としての当接ロツＶ
２５９・・・離し手段としてのエアー、）６２・・・当
接部としての当接板、　　６４・・・離し手段としての
磁石。 ６５・・・当接部としての支持溝。 第１図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の保合部を外側にもつチャック、相対的な往
   復運動をするチャックホルダー、およびこのチャックホ
   ルダーの前進途中で後記の爪セック部材に当る当接部を
   持つチャック支持台から成り、上記チャックホルダーは
   上記係合部にはまる爪を係合方向に付勢して移動自在に
   支持したホルダ一本体と、上記爪の係合方向のストップ
   位置を規制するストップ手段と、上記爪のストップ状態
   で上記チャックとの当接時に上記爪を非保合方向に移動
   させる案内手段と、進退自在の爪ロック部材と。 この爪ロック部材を上記爪の係合側に進出付勢するばね
   手段と、上記チャックの解放時に動作し上記爪の移動付
   勢力に打ち勝つチャック離し手段とで構成したととを特
   徴とするチャック自動交換装置。
2. （２）チャックホルダーとチャックとの密着部分に流体
   を送る手段を設けてチャック離し手段を構成したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のチャック自動交
   換装置。
3. （３）チャック支持台に磁石を設け、この磁石の磁気吸
   引力をチャック離し手段としたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のチャック自動交換装置。