(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットハンド用ツールを取り付けるためのツールアダプターと、ロボットハンドに取り付けて上記ツールアダプターを着脱自在に連結するための取付ユニットとからなり、
上記ツールアダプターが、取付ユニットのジョー部材に係合する複数の連結部材を有し、該連結部材は円形断面のローラーからなっていてその両端を軸受部材により回転自在に支持されており、
上記取付ユニットが、空気圧の作用により伸縮するロッドと、該ロッドの軸線の回りに等角度間隔に配設されて放射方向に変移自在の上記複数の連結用ジョー部材と、上記ロッドの伸縮動作をジョー部材の変移動作に変換する変換機構と、各ジョー部材の外端部に形成された連結用係止部とを有していて、該係止部が、上記連結部材に係合してツールアダプターをくさび式に引き寄せる外下がり状に傾斜した傾斜面と、該傾斜面に連設されて上記空気圧の低下時に上記連結部材が係止部から脱落するのを防止するストッパー部とを備え、
上記ストッパー部が、水平面か又は上記傾斜面とは逆向きに傾斜する逆傾斜面からなっていて、このストッパー部の位置で、上記連結部材を介してジョー部材に作用する負荷荷重による内向き分力が打ち消されるようになっている、
ことを特徴とするロボットハンド用ツール取付装置。
【請求項２】
請求項１に記載のツール取付装置において、上記変換機構が、ロッド及びジョー部材の何れか一方に形成されたカムと他方に形成されたカム溝とからなっていて、これらのカム及びカム溝がロッドの軸線に対して傾斜すると共に、その傾斜に沿って摺動自在なるように係合していることを特徴とするもの。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のツール取付装置において、上記ツールアダプターと取付ユニットとが、それぞれのエア配管用ポートを相互に接続するためのエア接続部を有し、取付ユニット側のエア接続部には、ばねで閉弁方向に弾発されたチェック弁が内蔵されると共に、ばねで先端が接続部から突出する方向に弾発された押棒が設けられ、該押棒が、ツールアダプターと取付ユニットとの接続時には該ツールアダプターで押し込まれることにより上記チェック弁を開放し、ツールアダプターと取付ユニットとの分離時にはばねの弾発力により該ツールアダプターを強制的に分離させる機能を備えていることを特徴とするもの。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器やその他の製品の自動組立ライン中に設置されている組立ロボットのハンドに、エアチャック等のツールを取り付けるためのロボットハンド用ツール取付装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器等の自動組立ラインには組立ロボットが設置されていて、そのハンドドにエアチャックなどの各種ツールが、作業内容に応じて交換可能なるように取り付けられている。このような組立ロボットのハンドにツールを取り付けるためのツール取付装置は、一般に、ツールを取り付けるためのツールアダプターと、ロボットハンドに取り付けて上記ツールアダプターを着脱自在に連結するための取付ユニットとで構成されている。そして上記取付ユニットには、空気圧と復帰ばねとの作用により開閉する一対のクランプアームが設けられ、これに対してツールアダプターには、係止用フランジを頂部に備えた連結軸が中央部に設けられていて、該連結軸を上記クランプアームでクランプすることにより、上記取付ユニットとツールアダプターとが相互に連結されるように構成されている。
【０００３】
しかしながら上記従来のツール取付装置は、上記取付ユニットとツールアダプターとの連結を、取付ユニットから延出するクランプアームと、ツールアダプターから延出する連結軸とで行う構成であるため、該取付装置の軸方向長さが大きくなって薄形化するのが難しいという問題がある。しかも、ツールアダプターの中心に位置する１つの連結軸を、取付ユニットの中心に位置するクランプアームでクランプするようにしているため、軸線の傾きが生じ易い。
【０００４】
一方でこのようなツール取付装置には、クランプ用の空気圧が不時に低下した場合でも、上記ツールアダプターが取付ユニットから外れて落下することがないように、安全性の高いものであることが要求される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の技術的課題は、ツールアダプターと取付ユニットとを、軸線の傾きやツールの落下等を生じることのないように確実に連結することができる、薄形で連結精度と安全性とに勝れたロボットハンド用ツール取付装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のツール取付装置は、ロボットハンド用ツールを取り付けるためのツールアダプターと、ロボットハンドに取り付けて上記ツールアダプターを着脱自在に連結するための取付ユニットとからなり、  上記ツールアダプターが、取付ユニットのジョー部材に係合する複数の連結部材を有し、該連結部材は円形断面のローラーからなっていてその両端を軸受部材により回転自在に支持されており、上記取付ユニットが、空気圧の作用により伸縮するロッドと、該ロッドの軸線の回りに等角度間隔に配設されて放射方向に変移自在の上記複数の連結用ジョー部材と、上記ロッドの伸縮動作をジョー部材の変移動作に変換する変換機構と、各ジョー部材の外端部に形成された連結用係止部とを有していて、該係止部が、上記連結部材に係合してツールアダプターをくさび式に引き寄せる外下がり状に傾斜した傾斜面と、該傾斜面に連設されて上記空気圧の低下時に上記連結部材が係止部から脱落するのを防止するストッパー部とを備え、上記ストッパー部が、水平面か又は上記傾斜面とは逆向きに傾斜する逆傾斜面からなっていて、このストッパー部の位置で、上記連結部材を介してジョー部材に作用する負荷荷重による内向き分力が打ち消されるようになっていることを特徴とするものである。
【０００７】
上記構成を有する本発明のツール取付装置において、空気圧の作用によりロッドが作動し、変換機構を介して複数のジョー部材が放射方向外方に変移させられると、各ジョー部材の外端部に形成された連結用係止部の傾斜面がツールアダプターの連結部材に係合し、該ジョー部材のさらなる変移によって該連結部材を傾斜面に沿って引き上げるため、ツールアダプターが取付ユニット側に引き寄せられて該取付ユニットに連結される。このとき、ツールアダプターが取付ユニット側に引き寄せられる間に両者間の芯ずれが補正され、それらは確実に同軸状に連結される。しかも、複数のジョー部材と連結部材との係合により複数点で連結されるため、相互間の軸線の傾きも発生せず、高い連結精度が得られる。さらに、上記傾斜面によるくさび効果によってその連結力も非常に大きくなる。
【０００８】
また、ツールアダプターと取付ユニットとを連結した状態で連結用の空気圧が低下した場合、各ジョー部材は、連結部材を介して傾斜面に作用する負荷荷重によって放射方向内側に向けて押し戻される。しかし、上記傾斜面の外側にはストッパー部が設けられていて、このストッパー部の位置に連結部材が達すると、該連結部材はその位置に停止する。これにより、連結部材がジョー部材から外れないため、ツールアダプターの落下が確実に防止される。
【０００９】
さらに上記ツール取付装置は、取付ユニットに放射方向に変移自在の複数のジョー部材を設け、このジョー部材に形成した傾斜面をツールアダプターの連結部材に係止させ、上記傾斜面によりくさび式にツールアダプターを引き上げて連結するようにしたので、クランプアームと連結軸とで連結する従来の取付装置に比べ、その軸方向長さを小さくして薄形化することができる。
【００１１】
本発明の他の具体的な実施形態によれば、上記変換機構が、ロッド及びジョー部材の何れか一方に形成されたカムと他方に形成されたカム溝とからなっていて、これらのカム及びカム溝がロッドの軸線に対して傾斜すると共に、その傾斜に沿って摺動自在なるように係合している。
【００１２】
本発明の更に他の具体的な実施形態によれば、上記ツールアダプターと取付ユニットとが、それぞれのエア配管用ポートを相互に接続するためのエア接続部を有していて、取付ユニット側のエア接続部には、ばねで閉弁方向に弾発されたチェック弁が内蔵されると共に、ばねで先端が接続部から突出する方向に弾発された押棒が設けられ、該押棒が、ツールアダプターと取付ユニットとの接続時には該ツールアダプターで押し込まれることにより上記チェック弁を開放し、ツールアダプターと取付ユニットとの分離時にはばねの弾発力により該ツールアダプターを強制的に分離させる機能を備えている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るロボットハンド用ツール取付装置の好ましい代表的な実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１〜図４から分かるようにこのツール取付装置は、エアチャックなどのロボットハンド用ツール３を取り付けるためのツールアダプター１と、ロボットハンド４に取り付けて上記ツールアダプター１を着脱自在に連結するための取付ユニット２とからなっている。
【００１５】
上記ツールアダプター１は、略円板形をしていて、その下面がツール３を取り付けるための取付面１０となっており、上面には、中心軸線の回りに等角度間隔で複数の軸棒状の連結部材１１が設けられている。図示の例では、連結部材１１が円形断面のローラーからなっていて、２つのローラー状連結部材１１，１１が上記中心軸線を挟んで対称位置に設けられている。これらの連結部材１１は、軸受部材１２，１２により両端を回転自在に支持されて、ツールアダプター１の上面との間に連結に必要な間隔を保った状態で相互に平行かつ上記中心軸線と直交する向き（水平）に設置されている。
【００１６】
しかし、上記連結部材１１は固定的に取り付けても良い。固定的に取り付ける場合は、該連結部材１１を必ずしも円形断面のローラーで形成する必要はなく、後述するジョー部材２６と接する部分が滑らかな曲面をしてさえいれば、半円柱状やその他の形状であっても良い。
【００１７】
一方、上記取付ユニット２は、短円柱形をしたケーシング１３を有している。このケーシング１３は、内部にシリンダ孔１４を有する第１部材１３ａと、該第１部材１３ａの下面の開口を塞ぐ円板形の第２部材１３ｂとからなっていて、上記第１部材１３ａの上面は上記ロボットハンド４に取り付けるための取付面１５となっており、該ケーシング１３の内部にはエアシリンダ機構１６が内蔵されている。
【００１８】
上記エアシリンダ機構１６は、上記シリンダ孔１４内を摺動自在のピストン１９と、該ピストン１９に基端を連結されて先端が上記第２部材１３ｂから突出するロッド２０とからなるもので、上記ピストン１９の両側にはパッキン２１によって一対の圧力室２２ａ，２２ｂが区画され、これらの各圧力室２２ａ，２２ｂが、ケーシング１３の側面に開設された一対の操作用ポート２３ａ，２３ｂに接続されている。そして、これらのポート２３ａ，２３ｂから各圧力室２２ａ，２２ｂに交互に圧縮空気を給排することにより、上記ピストン１９がシリンダ孔１４内を摺動し、それに連動してロッド２０が伸縮するようになっている。
【００１９】
また、上記ケーシング１３における第２部材１３ｂの下面には、複数（図示の例では２つ）の連結用ジョー部材２６，２６が設けられている。このジョー部材２６は断面略Ｔ字状をした部材で、上記ロッド２０の軸線の回りに等角度間隔に配設され、第２部材１３ｂに形成されたガイド溝２７内に摺動自在に収容されることにより放射方向に変移自在となっており、これらのジョー部材２６と上記ロッド２０との間には、該ロッド２０の伸縮動作をジョー部材２６の変移動作に変換する変換機構２８が設けられている。
【００２０】
上記変換機構２８はカム式のもので、ロッド２０の先端部外側面に各ジョー部材２６，２６に対応するように形成された複数のカム３０，３０と、各ジョー部材２６の基端部側に形成されて上記カム３０と係合するカム溝３１とからなっていて、これらのカム３０及びカム溝３１は、ロッド２０の軸線に対して互いに同じ方向に傾斜している。そして、図４の左半部に示すようにロッド２０が短縮すると、各カム３０によりジョー部材２６が引き寄せられてケーシング１３の内側に変移し、その状態から図４の右半部に示すようにロッド２０が伸長すると、各カム３０によりジョー部材２６が押されてケーシング１３の外側に変移するようになっている。
【００２１】
上記各ジョー部材２６の外端部には、ツールアダプター１上の上記連結部材１１に係止する連結用係止部３３がそれぞれ形成されている。この係止部３３は、ジョー部材２６の上面に形成された外下がり状に傾斜する傾斜面３３ａと、この傾斜面３３ａの外側に連なって上記連結部材１１が該係止部から外れて脱落するのを防止する、水平面か又は上記傾斜面３３ａとは逆向きに傾斜する逆傾斜面からなストッパー部３３ｂと、このストッパー部３３ｂの外側に連設されて上記係止部材１１を傾斜面３３ａ上に引き上げるように機能する第２傾斜面３３ｃとからなっていて、これらのジョー部材２６と上記連結部材１１とによって取付ユニット２とツールアダプター１とが、次のようにして連結されたり切り離されたりするようになっている。
【００２２】
すなわち、図４の左半部に示すように、ロッド２０の短縮により各ジョー部材２６がケーシング１３の内側に変移している状態で取付ユニット２とツールアダプター１とを相互に近接させ、その状態から図４の右半部に示すようにロッド２０を伸長させて各カム３０によりジョー部材２６をケーシング１３の外側に変移させると、係止部３３の第２傾斜面３３ｃが先ず連結部材１１に係止して該連結部材を傾斜面３３ａ上に引き上げる。そして、その状態で該ジョー部材２６をさらに外側に向けて変移させることにより、連結部材１１が傾斜面３３ａに沿ってくさび式に引き上げられるため、ツールアダプター１は取付ユニット２に圧接する位置まで引き寄せられて該取付ユニット２に連結される。
【００２３】
このとき、上記ツールアダプター１が複数のジョー部材２６の傾斜面３３ａに沿って取付ユニット２側に引き寄せられる間に両者間の芯ずれが補正され、それらは同軸状に連結される。しかも、複数のジョー部材２６と連結部材１１との係合により複数点で連結されるため、相互間の軸線の傾きも発生せず、高い連結精度が得られる。さらに、上記傾斜面３３ａによるくさび効果によってその連結力も非常に大きくなる。
【００２４】
連結したツールアダプター１を取付ユニット２から分離するときは、図４の左半部に示すように、ピストン１９を短縮させて各ジョー部材２６をケーシング１３の内側端部まで変移させることにより、係止部３３が連結部材１１から外れるから、ツールアダプター１を取り外すことができる。
【００２５】
また、ツールアダプター１と取付ユニット２とを連結した状態で連結用の空気圧が低下した場合には、係止部３３に設けた上記ストッパー部３３ｂの落下防止機能により、ツールアダプター１の落下が防止される。すなわち、図４の右半部に示すように、連結状態にある各ジョー部材２６の傾斜面３３ａには、連結部材１１を介してツール３の重力による負荷荷重Ｆが作用していて、その反力Ｆａの分力Ｆｂによって各ジョー部材２６がケーシング１３の内側に向けて押されている。この状態で、ヘッド側圧力室２２ａ内の空気圧が低下すると、図５に示すように、各ジョー部材２６は上記分力Ｆｂにより内側に向けて押し戻される。しかし、連結部材１１がストッパー部３３ｂの位置に達すると、該連結部材１１を介してストッパー部３３ｂに作用する負荷荷重Ｆは鉛直方向成分だけとなり、ジョー部材２６を内側に押し戻す分力Ｆｂが発生しなくなるため、該ジョー部材２６のそれ以上の変移は停止し、これにより連結部材１１がジョー部材２６から外れないため、ツールアダプター１の落下が防止される。
【００２６】
上記ツールアダプター１と取付ユニット２とを連結する際の位置決めを行うため、取付ユニット２におけるケーシング１３の下面には、先細り状をなす複数の位置決め用のピン３６が設けられ、これに対してツールアダプター１には、図６に示すように、上記ピン３６が嵌入する複数の孔３７が設けられている。
【００２７】
上記ツールアダプター１と取付ユニット２とにはまた、それぞれに設けられている複数のエア配管用ポート３９と４０とを相互に接続するためのエア接続部４１，４２と、電気接点４３と４４とを相互に接続するための電気接続部４５，４６とが設けられている。このうち取付ユニット２側のエア接続部４１には、図６及び図７から分かるように、各ポート３９に対応する流路にそれぞれ、ばね５０で弁座４９を閉鎖する方向に弾発されたチェック弁４８が内蔵されると共に、ばね５２で先端５１ａがエア接続部４１から突出する方向に弾発された中空の押棒５１が設けられている。この押棒５１は、取付ユニット２にツールアダプター１を連結していないときは、基端５１ｂが上記チェック弁４８から離れると共に先端５１ａが接続部４１から突出した状態にあり、ツールアダプター１を連結すると、該ツールアダプター１で押し込まれることによって上記チェック弁４８を押し上げ、弁座４９を開放する。また、ツールアダプター１を取付ユニット２から切り離す際には、該押棒５１がばねの弾発力で突出位置に復帰し、そのとき該ツールアダプター１を強制的に取付ユニット２から分離させるように機能する。従って、非常に軽量のツール３を使用する場合でも交換作業時にそれを確実に取付ユニット２から取り外すことができる。
【００２８】
かくして上記ツール取付装置は、取付ユニット２に放射方向に変移する複数のジョー部材２６を設け、このジョー部材２６に形成した傾斜面３３ａをツールアダプター１の連結部材１１に係止させ、上記傾斜面３３ａによるくさび効果によってツールアダプター１を引き上げて連結するようにしたので、クランプアームと連結軸とで連結する従来の取付装置に比べ、その軸方向長さを小さくして薄形化することができる。
【００２９】
なお、図示した実施例では、連結用の連結部材１１とジョー部材２６とがそれぞれ２つずつ設けられているが、それらは３つ以上設けることもできる。
【００３０】
【発明の効果】
このように本発明のツール取付装置は、ツールアダプターと取付ユニットとを軸線の傾きやツールの落下等を生じることのないように確実に連結することができ、薄形で連結精度と安全性とに勝れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るツール取付装置の一実施例を示す分離状態での正面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１の平面図である。
【図４】上記ツール取付装置の連結状態を右半部に示し、分離状態を左半部に示す断面図である。
【図５】図４の異なる動作状態を示す要部断面図である。
【図６】上記ツール取付装置の他の部分の連結状態を示す要部断面図である。
【図７】図６における分離状態での断面図である。
【符号の説明】
１    ツールアダプター
２    取付ユニット
３    ツール
４    ロボットハンド
１１    連結部材
２０    ロッド
２６    ジョー部材
２８    変換機構
３０    カム
３１    カム溝
３３    係止部
３３ａ    傾斜面
３３ｂ    フラット面
３３ｃ    第２傾斜面
３９，４０    配管用ポート
４１，４２    エア接続部
４８    チェック弁
５０，５２    ばね
５１    押棒
Ｆ    負荷荷重
Ｆｂ    分力
【図１】
0004186146.tif 000002
【図２】
0004186146.tif 000003
【図３】
0004186146.tif 000004
【図４】
0004186146.tif 000005
【図５】
0004186146.tif 000006
【図６】
0004186146.tif 000007
【図７】
0004186146.tif 000008