(57)【要約】      （修正有）【課題】エンドエフェクターを容易に交換できるマニピュレータを提供する。【解決手段】エンドエフェクターが容易に交換可能なマニピュレータは、アーム部材１０と、着脱部材２０と、少なくとも１つのエンドエフェクター３０を有し、アーム部材における、一端に基台が設けられ、他端に結合部１２が設けられ、着脱部材は、アーム部材の結合部に組み合わされ、結合部に固定される本体２１と、本体の一側に形成される取付穴２６１と、取付穴に突出するように、移動自在に本体の内部に取り付けられる係合ユニットを備え、エンドエフェクターは、着脱部材に組み合わされ、ホルダ３１及びクランプ３２を備え、ホルダの一端が取付穴に挿入して係合ユニットに係合され、ホルダの他端に収容凹部が形成され、クランプは、ホルダの他端に組み合わされる。【選択図】図２
0003214044.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
一端に基台が設けられると共に、他端に結合部が設けられる、アーム部材と、
前記アーム部材の結合部に組み合わされ、該結合部に固定される本体と、該本体の一側に形成される取付穴と、該取付穴に突出するように、移動自在に本体の内部に取り付けられる係合ユニットを備える、着脱部材と、
前記着脱部材に組み合わされ、ホルダ及びクランプを備え、該ホルダの一端が取付穴に挿入して係合ユニットに係合され、該ホルダの他端に収容凹部が形成され、該クランプは、ホルダの他端に組み合わされる、少なくとも１つのエンドエフェクターを有することを特徴とするエンドエフェクターが容易に交換可能なマニピュレータ。
【請求項２】
それぞれ異なるタイプのクランプがタイプ同じのホルダに取り付けられる、複数のエンドエフェクターを有することを特徴とする請求項１に記載のエンドエフェクターが容易に交換可能なマニピュレータ。
【請求項３】
前記エンドエフェクターのクランプは、組合部及び爪部を備え、該組合部は、ホルダに組み合わされ、該組合部の内部に連動軸が設置され、該爪部は、３つの爪を備え、該３つの爪は、該連動軸と連接すると共に、移動自在に等角度間隔で放射状に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のエンドエフェクターが容易に交換可能なマニピュレータ。
【請求項４】
前記エンドエフェクターは、進退ピストンを備え、該進退ピストンは、進退移動可能に収容凹部に設置されると共に、連動軸を介してクランプと連動することを特徴とする請求項３に記載のエンドエフェクターが容易に交換可能なマニピュレータ。
【請求項５】
前記着脱部材の本体における取付穴の近傍に、外部の空気源と連接する空気接続弁が取り付けられ、
前記エンドエフェクターは、空気導入ユニットを備え、該空気導入ユニットは、空気接続弁と連接するようにホルダの外周面の一側に取り付けられ、空気源からの空気をホルダの収容凹部に送入することを特徴とする請求項４に記載のエンドエフェクターが容易に交換可能なマニピュレータ。
【請求項６】
前記着脱部材は、シリンダーと、移動カムと、従動ユニットと、固定ユニットを備え、該本体は、内部を貫通する移動穴が形成され、該シリンダーは、移動穴の一端と連通するように、本体に取り付けられ、該シリンダーの内部に伸縮ピストンが設置され、該移動カムは、シリンダーの伸縮ピストンと連結すると共に、移動可能に本体の移動穴に挿設するように取り付けられ、該従動ユニットは、移動カムを直交に貫設させると共に、軸方向に移動可能に本体に嵌め込まれ、該従動ユニットの前端に、取付穴に突出する押圧頭部が設置され、
前記係合ユニットは、従動ユニットにおける押圧頭部と移動カムとの間に環装され、該係合ユニットにおける押圧頭部端に押圧力を受けると、該係合ユニットが放射状に外側へ移動し、
前記固定ユニットは、一端が係合ユニットに環装するように、本体に嵌め込まれ、前記取付穴は、固定ユニットを軸方向に貫通するように形成されると共に、従動ユニットと同軸に形成されることを特徴とする請求項５に記載のエンドエフェクターが容易に交換可能なマニピュレータ。
【請求項７】
前記エンドエフェクターのホルダにおける着脱部材に挿設される一端は、チューブ状を呈し、該エンドエフェクターが着脱部材に組み合わされる場合、該ホルダは、従動ユニットの押圧頭部の周囲に環装され、該ホルダの内周面に係合溝が形成され、
前記押圧頭部が係合ユニットを押圧すると、該係合ユニットが放射状に外側へ移動して係合溝に係合されることにより、該エンドエフェクターが着脱部材に固定結合されることを特徴とする請求項６に記載のエンドエフェクターが容易に交換可能なマニピュレータ。
【請求項８】
前記着脱部材の本体における取付穴の近傍に、外部の空気源と連接する空気接続弁が取り付けられ、
前記エンドエフェクターは、空気導入ユニットを備え、該空気導入ユニットは、空気接続弁と連接するようにホルダの外周面の一側に取り付けられ、空気源からの空気をホルダの収容凹部に送入することを特徴とする請求項１に記載のエンドエフェクターが容易に交換可能なマニピュレータ。
【請求項９】
前記着脱部材は、シリンダーと、移動カムと、従動ユニットと、固定ユニットを備え、該本体は、内部を貫通する移動穴が形成され、該シリンダーは、移動穴の一端と連通するように、本体に取り付けられ、該シリンダーの内部に伸縮ピストンが設置され、該移動カムは、シリンダーの伸縮ピストンと連結すると共に、移動可能に本体の移動穴に挿設するように取り付けられ、該従動ユニットは、移動カムを直交に貫設させると共に、軸方向に移動可能に本体に嵌め込まれ、該従動ユニットの前端に、取付穴に突出する押圧頭部が設置され、
前記係合ユニットは、従動ユニットにおける押圧頭部と移動カムとの間に環装され、該係合ユニットにおける押圧頭部端に押圧力を受けると、該係合ユニットが放射状に外側へ移動し、
前記固定ユニットは、一端が係合ユニットに環装するように、本体に嵌め込まれ、前記取付穴は、固定ユニットを軸方向に貫通するように形成されると共に、従動ユニットと同軸に形成されることを特徴とする請求項１に記載のエンドエフェクターが容易に交換可能なマニピュレータ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、特にエンドエフェクターを容易に交換することができるマニピュレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工業の発展に伴い、人件費が高騰した結果、製造ラインにマニピュレータの利用が大幅に増加しており、マニピュレータを用いては何度も繰り返し作業ができるので生産コストを低減することができる。また、歩留まり及び生産性を向上させるメリットがあるため、人工作業の代わりに、業種に係らずマニピュレータの導入が主流となりつつある。
【０００３】
また、既存のマニピュレータを使用する時は、人力でマニピュレータの一端にエンドエフェクターを取り付けて物品を挟持することができるが、製造ラインに物品の種類が多く、タイプ単一のエンドエフェクターでは全ての寸法や、重量、形状が異なる物品に対応できない場合には、エンドエフェクターを交換する必要がある。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、既存のマニピュレータでは、エンドエフェクターを交換する場合に、作業者が適切なエンドエフェクターを選択し取り付けてあったエンドエフェクターを取り外して新たなエンドエフェクターに交換する手間が必要となることから、交換の時間がかかり、生産性を低下させる問題がある。
【０００５】
また、製造ラインに、それぞれ異なるエンドエフェクターを取り付けた、複数のマニピュレータを設置すれば、エンドエフェクターをいちいち交換する必要はないが、マニピュレータの設備費用が高いと共に、作業現場ではマニピュレータが干渉または衝突する問題は避けられない。さらに、如何なるタイプの物品でも挟持できるエンドエフェクターは存在しないと共に、エンドエフェクターを交換することが非常に面倒であることから、既存のマニピュレータは、改良する必要があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した問題を解決するために、本考案に係るエンドエフェクターが容易に交換可能なマニピュレータは、
一端に基台が設けられると共に、他端に結合部が設けられる、アーム部材と、
前記アーム部材の結合部に組み合わされ、該結合部に固定される本体と、該本体の一側に形成される取付穴と、該取付穴に突出するように、移動自在に本体の内部に取り付けられる係合ユニットを備える、着脱部材と、
前記着脱部材に組み合わされ、ホルダ及びクランプを備え、該ホルダの一端が取付穴に挿入して係合ユニットに係合され、該ホルダの他端に収容凹部が形成され、該クランプは、ホルダの他端に組み合わされる、少なくとも１つのエンドエフェクターを有するものである。
【０００７】
かかるエンドエフェクターが容易に交換可能なマニピュレータにおいて、
それぞれ異なるタイプのクランプがタイプ同じのホルダに取り付けられる、複数のエンドエフェクターを有することが好ましい。
【０００８】
かかるエンドエフェクターが容易に交換可能なマニピュレータにおいて、
前記エンドエフェクターのクランプは、組合部及び爪部を備え、該組合部は、ホルダに組み合わされ、該組合部の内部に連動軸が設置され、該爪部は、３つの爪を備え、該３つの爪は、該連動軸と連接すると共に、移動自在に等角度間隔で放射状に配置されることが好ましい。
【０００９】
かかるエンドエフェクターが容易に交換可能なマニピュレータにおいて、
前記エンドエフェクターは、進退ピストンを備え、該進退ピストンは、進退移動可能に収容凹部に設置されると共に、連動軸を介してクランプと連動することが好ましい。
【００１０】
かかるエンドエフェクターが容易に交換可能なマニピュレータにおいて、
前記着脱部材の本体における取付穴の近傍に、外部の空気源と連接する空気接続弁が取り付けられ、
前記エンドエフェクターは、空気導入ユニットを備え、該空気導入ユニットは、空気接続弁と連接するようにホルダの外周面の一側に取り付けられ、空気源からの空気をホルダの収容凹部に送入することが好ましい。
【００１１】
かかるエンドエフェクターが容易に交換可能なマニピュレータにおいて、
前記着脱部材は、シリンダーと、移動カムと、従動ユニットと、固定ユニットを備え、該本体は、内部を貫通する移動穴が形成され、該シリンダーは、移動穴の一端と連通するように、本体に取り付けられ、該シリンダーの内部に伸縮ピストンが設置され、該移動カムは、シリンダーの伸縮ピストンと連結すると共に、移動可能に本体の移動穴に挿設するように取り付けられ、該従動ユニットは、移動カムを直交に貫設させると共に、軸方向に移動可能に本体に嵌め込まれ、該従動ユニットの前端に、取付穴に突出する押圧頭部が設置され、
前記係合ユニットは、従動ユニットにおける押圧頭部と移動カムとの間に環装され、該係合ユニットにおける押圧頭部端に押圧力を受けると、該係合ユニットが放射状に外側へ移動し、
前記固定ユニットは、一端が係合ユニットに環装するように、本体に嵌め込まれ、前記取付穴は、固定ユニットを軸方向に貫通するように形成されると共に、従動ユニットと同軸に形成されることが好ましい。
【００１２】
かかるエンドエフェクターが容易に交換可能なマニピュレータにおいて、
前記エンドエフェクターのホルダにおける着脱部材に挿設される一端は、チューブ状を呈し、該エンドエフェクターが着脱部材に組み合わされる場合、該ホルダは、従動ユニットの押圧頭部の周囲に環装され、該ホルダの内周面に係合溝が形成され、
前記押圧頭部が係合ユニットを押圧すると、該係合ユニットが放射状に外側へ移動して係合溝に係合されることにより、該エンドエフェクターが着脱部材に固定結合されることが好ましい。
【考案の効果】
【００１３】
本考案に係るエンドエフェクターが容易に交換可能なマニピュレータは、それぞれ異なるタイプのクランプがタイプ同じのホルダに取り付けられる、複数のエンドエフェクターを有することから、使用者が複数のエンドエフェクターのうちの１つを適当に選択してから着脱部材に取り付けると、エンドエフェクターを簡単に交換することができる。
【００１４】
また、着脱部材の本体に空気接続弁が取り付けられると共に、エンドエフェクターに空気導入ユニットが設置されることから、エンドエフェクターが着脱部材に固定結合されると、空気接続弁が空気導入ユニットに応じて組み合わされることができるため、空気接続弁を介して外部の空気源と連接して、空気源のオンまたはオフにすることにより、エンドエフェクターのクランプに対して制御することができる。
【００１５】
本考案に係るエンドエフェクターが容易に交換可能なマニピュレータを有すれば、既存の、マニピュレータの交換に時間がかかり、操作が非常に不便である問題を解消できると共に、製造ラインに設置したマニピュレータの数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本考案の斜視図である。
【図２】本考案の分解斜視図である。
【図３】本考案における着脱部材の分解斜視図である。
【図４】本考案におけるエンドエフェクターの分解斜視図である。
【図５】本考案における着脱部材の断面図である。
【図６】本考案において、着脱部材がエンドエフェクターを固定結合した状態を示す部分断面図である。
【図７】本考案におけるエンドエフェクターの部分断面図である。
【図８】本考案において、外部からの空気を収容凹部に注入して進退ピストンを押した状態を示す部分断面図である。
【図９】本考案において、作業状態を示す説明図である。
【図１０】本考案において、エンドエフェクターを交換する操作を示す説明図である。
【図１１】本考案において、エンドエフェクターを交換する操作を示す他の説明図である。
【考案を実施するための形態】
【００１７】
図１及び図２に示すように、本考案に係るエンドエフェクターが容易に交換可能なマニピュレータは、アーム部材１０と、着脱部材２０と、エンドエフェクター３０を有する。
【００１８】
前記アーム部材１０は、複数段のアームが枢設されるものであり、基台１１及び結合部１２を備え、そのうち、該基台１１は、アーム部材１０の一端に設けられ、図９に示すように、作業台４０に固定され、作業台４０に対して作動可能であり、該結合部１２は、作業台４０の上方に位置するようにアーム部材１０の他端に設けられる。
【００１９】
図２及び図３に示すように、前記着脱部材２０は、結合盤２０１を介してアーム部材１０の結合部１２に組み合わされ、本体２１と、シリンダー２２と、移動カム２３と、従動ユニット２４と、係合ユニット２５と、固定ユニット２６と、空気接続弁２７を備え、該本体２１は、結合盤２０１に組み合せるように結合部１２に固定され、内部を貫通する移動穴２１１が形成され、該シリンダー２２は、移動穴２１１の一端と連通するように、本体２１における結合盤２０１の近傍に取り付けられ、内部に伸縮ピストン２２１を備え、該移動カム２３は、一端がシリンダー２２の伸縮ピストン２２１と連結すると共に、他端が移動カム２３の軸方向に移動可能に本体２１の移動穴２１１に挿設するように取り付けられ、該従動ユニット２４は、その底部に弾性ユニット２０２が取り付けることにより、従動ユニット２４の軸方向に移動可能に本体２１に嵌め込まれ、その内部における後端近傍に移動カム２３を直交に貫設させ、その前端に押圧頭部２４１が設置される。
【００２０】
前記係合ユニット２５は、従動ユニット２４における押圧頭部２４１と移動カム２３との間に環装され、放射状に外側または内側へ自在に移動することができる部材であり、該係合ユニット２５における押圧頭部２４１端に押圧力を受けると、該係合ユニット２５が放射状に外側へ移動することができる。前記固定ユニット２６は、一端が係合ユニット２５に環装するように、本体２１に嵌め込まれ、その内部を固定ユニット２６の軸方向に貫通する取付穴２６１が形成され、該取付穴２６１は、従動ユニット２４と同軸に形成され、従動ユニット２４の押圧頭部２４１の周囲に位置し、すなわち、該押圧頭部２４１は、取付穴２６１に突出するように配置される。前記空気接続弁２７は、本体２１における固定ユニット２６端かつシリンダー２２と対向する側に取り付けられ、外部の空気源と連接することから、空気が空気接続弁２７を介して入力することができる。
【００２１】
図２及び図４に示すように、前記エンドエフェクター３０は、着脱可能に着脱部材２０に組み合わされ、ホルダ３１と、クランプ３２と、進退ピストン３３と、空気導入ユニット３４を備え、該ホルダ３１は、着脱部材２０の固定ユニット２６に挿設され、一端に挿入部３１１が設けられ、他端に保持部３１２が設けられ、該挿入部３１１は、チューブ状を呈し、その外径が固定ユニット２６の取付穴２６１の内径よりも略小さいであることから、取付穴２６１に挿入するように固定ユニット２６に挿設され、その外径では、従動ユニット２４の押圧頭部２４１よりも略大きいであることから、従動ユニット２４の押圧頭部２４１の周囲に環装され、該挿入部３１１の内周面に、係合ユニット２５に対応する係合溝３０１が形成され、該保持部３１２は、端面に軸方向の収容凹部３１３が形成され、外周面に収容凹部３１３と連通する空気流入穴３１４及び空気排出穴（図示せず）が形成され、空気が空気流入穴３１４を通して収容凹部３１３に流入することができる。
【００２２】
前記クランプ３２は、ホルダ３１に組み合わされ、一端に組合部３２１が設けられ、他端に爪部３２２が設けられ、尚、該クランプ３２は、複数のボルトにより保持部３１２の挿入部３１１と反対する端面に固定されることが好ましい。該組合部３２１は、ホルダ３１の収容凹部３１３と連通する連動軸（図示せず）を備え、該爪部３２２は、３つの爪を備え、該３つの爪は、移動自在に等角度間隔で放射状に配置されると共に、連動軸と連接して放射状に自在に移動するものである。前記進退ピストン３３は、進退移動可能にホルダ３１及びクランプ３２に内装され、収容凹部３１３に位置するように取り付けられ、連動軸を介して爪部３２２と連動し、さらに、該進退ピストン３３とクランプ３２との間に弾性ユニット３０２が設置される。
【００２３】
図２に示すように、前記空気導入ユニット３４は、空気接続弁２７と連接するようにホルダ３１に取り付けられ、接続部３４１及びエアーパイプ３４２を備え、該接続部３４１は、保持部３１２の外周面の一側に取り付けられ、内部に空気通路が形成され、着脱部材２０とエンドエフェクター３０とを組み合せる場合、該空気通路は、空気接続弁２７と連通し、該エアーパイプ３４２における、一端が接続部３４１の空気通路と連通するように取り付けられ、他端が保持部３１２の空気流入穴３１４と連通するように取り付けられ、それによれば、空気が空気通路及びエアーパイプ３４２を通して収容凹部３１３に送入して進退ピストン３３を駆動して爪部３２２の挟持または解放を制御することができる。
【００２４】
前記着脱部材２０とエンドエフェクター３０とを組み合せる場合は、まずエンドエフェクター３０のホルダ３１を取付穴２６１に挿入して、挿入部３１１が従動ユニット２４の押圧頭部２４１に環装され、この時、空気導入ユニット３４と空気接続弁２７とが互いに連通となる。前記着脱部材２０を使用する方法では、図５及び図６に示すように、シリンダー２２の伸縮ピストン２２１が移動カム２３を押すことにより、従動ユニット２４が結合盤２０１と接近するように移動しながら弾性ユニット２０２を圧縮させ、この時、押圧頭部２４１が係合ユニット２５を押圧することから、係合ユニット２５が放射状に外側へ移動して挿入部３１１の係合溝３０１に係合され、それによれば、エンドエフェクター３０が着脱部材２０に固定結合されることができる。
【００２５】
前記エンドエフェクター３０を稼動する方法は、図７及び図８を参考し、エンドエフェクター３０が着脱部材２０に固定結合される後、空気接続弁２７と連通した外部の空気源をオンして、空気が空気接続弁２７から順次に接続部３４１、エアーパイプ３４２、空気流入穴３１４、収容凹部３１３に流入して進退ピストン３３を駆動させ、該進退ピストン３３が弾性ユニット３０２を圧縮しながら連動軸を介して爪部３２２の３つの爪を放射状に移動させることができる。一方、空気源をオフすると、進退ピストン３３が弾性ユニット３０２の付勢力によりホルダ３１に復位し、爪部３２２の３つの爪が内側、すなわち、軸心方向に移動して物品５０を挟持することができる。
【００２６】
図９に示すように、本考案に係る着脱可能なエンドエフェクターを備えたマニピュレータを使用する時は、まずアーム部材１０を作業台４０に固定装着し、被挟持の物品５０に対応するエンドエフェクター３０、３０Ａ、３０Ｂを選択し、それらのエンドエフェクター３０、３０Ａ、３０Ｂは、それぞれ異なるタイプのクランプ３２が同じタイプのホルダ３１に取り付けられる構成を有するものであることから、上述した稼動方法により物品５０を挟持することができる。
【００２７】
さらに、図１０及び図１１に示すように、エンドエフェクター３０をエンドエフェクター３０Ａ、３０Ｂに交換する場合は、着脱部材２０のシリンダー２２を停止させて伸縮ピストン２２１を引き戻し、弾性ユニット２０２の付勢力により従動ユニット２４を復位させ、この時、従動ユニット２４の押圧頭部２４１が係合ユニット２５から離間することから、係合ユニット２５が放射状に内側、すなわち、軸心の方向へ移動してエンドエフェクター３０の係合溝３０１から脱離するため、エンドエフェクター３０を着脱部材２０から取り外すことができる。そして、マニピュレータを作業場所に移動してアーム部材１０を固定し、所望のエンドエフェクター３０Ａまたはエンドエフェクター３０Ｂを上述した組立方法により着脱部材２０に取り付けると、タイプが異なるエンドエフェクター３０Ａ，３０Ｂで製造ラインの作業を行うことができる。
【００２８】
本考案に係る着脱可能なエンドエフェクターを備えたマニピュレータにおける複数のエンドエフェクター３０、３０Ａ、３０Ｂは、それぞれ異なるタイプのクランプ３２が同じタイプのホルダ３１に取り付けられる構成を有するものであることから、使用者が被挟持の物品５０の形状や、寸法、重量などに応じて適当なエンドエフェクター３０を選択することができて、エンドエフェクター３０を着脱部材２０に取り付けると、エンドエフェクター３０の交換が完成するため、エンドエフェクター３０の交換が非常に簡単である。
【００２９】
さらに、着脱部材２０の本体２１に空気接続弁２７が設置されるため、エンドエフェクター３０、３０Ａ、３０Ｂを着脱部材２０に組み合わせると、空気接続弁２７がちょうどエンドエフェクター３０、３０Ａ、３０Ｂの空気導入ユニット３４に応じて組み合わされ、すなわち、エンドエフェクター３０を着脱部材２０に組み合せると、空気接続弁２７がちょうど空気導入ユニット３４に応じて組み合わされることができる。また、空気接続弁２７を介して外部の空気源と連接して、空気源のオンまたはオフにすることにより、エンドエフェクター３０、３０Ａ、３０Ｂのクランプ３２に対して挟持または解放を制御することができる。
【００３０】
本考案に係る着脱可能なエンドエフェクターを備えたマニピュレータによれば、既存の、マニピュレータの交換に時間がかかり、操作が非常に不便である問題が解消できると共に、製造ラインに設置したマニピュレータの数を減らすことができる。
【符号の説明】
【００３１】
１０    アーム部材
１１    基台
１２    結合部
２０    着脱部材
２０１  結合盤
２０２  弾性ユニット
２１    本体
２１１  移動穴
２２    シリンダー
２３    移動カム
２４    従動ユニット
２４１  押圧頭部
２５    係合ユニット
２６    固定ユニット
２６１  取付穴
２７    空気接続弁
３０、３０Ａ、３０Ｂ  エンドエフェクター
３０１  係合溝
３０２  弾性ユニット
３１    ホルダ
３１１  挿入部
３１２  保持部
３１３  収容凹部
３１４  空気流入穴
３２    クランプ
３２１  組合部
３２２  爪部
３３    進退ピストン
３４    空気導入ユニット
３４１  接続部
３４２  エアーパイプ
４０    作業台
５０    物品
【図１】
0003214044.tif 000003
【図２】
0003214044.tif 000004
【図３】
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【図４】
0003214044.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003214044.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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