CN1371316A - 机械手用工具连接装置 - Google Patents

Abstract

一种机械手用工具连接装置(1),其锁定机构(4)具有:能被气缸驱动至锁定位置和解除锁定位置的作动轴(14)、环绕作动轴(14)外周的保持架(17)、形成于保持架(17)的内周侧壁上的多个推杆***孔(18)、环形槽(31)、可移动地装入推杆***孔(18)中且传递作动轴(14)的输出的多个推杆(19)、可滑动地装在环形槽(31)中且与推杆(19)的端部抵接的多个圆弧状锁定件20。本发明能可靠防止接合件脱落,减少零件数,简化结构,降低成本,具有优良的耐久性。

Description

机械手用工具连接装置

技术领域

本发明涉及机械手用工具连接装置，特别涉及将多个杆件设成放射状、作为连接基准板(マスタ—プレ—ト)和工具板的锁定机构的接合构件的机械手用工具连接装置。

背景技术

作为可将多种工具择一地在机械手的手输出部安装拆卸的机械手用工具连接装置，一般有安装在机械手的手输出部的内装件(基准板)、安装有工具的外装件(工具板)、以及可以将这些内装件和外装件加以锁定的锁定机构。

在上述机械手用工具连接装置中，有一种如美国专利第4696542号记载的，能够迅速将内装件和外装件连接或解除连接。这种机械手用工具连接装置的锁定机构具有：活塞、若干个作为接合件用的钢球、作为被接合部的钢球座。

上述活塞由内装件支承，且可在锁定位置和锁定解除位置之间滑动，钢球被保持在大致圆筒形状的钢球保持架的收容孔中，该保持架与内装件相连且围绕活塞构件的输出部外周侧，同时，钢球可在与活塞的滑动方向正交的方向移动。也即，钢球保持架的收容孔其内径侧和外径侧在直角正交的方向上是连通的，钢球可在保持架孔内在直角正交方向移动。钢球座配置于外装件中，使得钢球可在其锥面上接触。当活塞移动到锁定位置上时，与钢球配合，使内装件与外装件相连接。

在上述钢球保持架中，沿除了收容孔以外的钢球保持架的外周面设置有若干个板簧，相邻的板簧端部之间特别是在内装件和外装件的连接解除时有防止钢球脱落、并对钢球向钢球保持架内径侧施力的功能。为了防止上述钢球的脱落，在特开平4～63688号公报公开的机械手用工具连接装置中，也在钢球保持架的外周面设置了若干个板簧，通过这些板簧防止钢球从保持架上脱落。

在使用上述机械手用工具连接装置时，为了对钢球向保持架内径侧施力以防止发生脱落，要设置若干板簧，这样就带来了零件数多，结构复杂从而导致成本增高的缺点。此外，采用钢球作为接合用的构件，因而至少这个钢球的球面和钢球座的平面间的接触是点接触或线接触，由于该接触面积减小，因此钢球的接触面压力增大。又因为是在整个圆周上布置多个钢球，因此钢球和钢球座之间在整个圆周上只是间断接触，从锁定装置整体来讲，接触面压力增大，因而存在着锁定机构寿命缩短的问题。

发明内容

本发明的目的即在于提供一种机械手用工具连接装置，能可靠地防止接合件的脱落，减少零件数目，简化结构，降低制作成本，并能提高装置耐久性能。

本发明的机械手用工具连接装置配备有与机械手的手输出部连接的基准板、与工具相连的工具板、以及能够将基准板和工具板锁定和解除锁定的锁定机构。

本发明的机械手用工具连接装置的特点是，上述锁定机构具有：支承于上述基准板、在基准板内的气缸作用下可驱动至锁定位置和解除锁定位置的作动轴；固定在上述的基准板上、环绕作动轴的输出部外周侧的环形保持架；在上述保持架内侧壁上向与作动轴的滑动方向正交的方向形成的若干个贯通的杆***孔；在上述保持架中多个杆***孔的外周侧形成的外周侧敞开的环状槽；可移动地装在上述推杆***孔中、能将作动轴的输出向径向外侧传递的若干个推杆；可沿径向滑动地装在上述环状槽内而与推杆端部抵接或连接的若干个圆弧状锁定件。

在这个机械手用工具连接装置中，在将工具板与基准板相连时，将基准板与工具板定位并暂时连接好后，通过气缸使作动轴移至锁定位置。于是，各推杆被向径向外侧推出，多个圆弧状锁定件滑向径向外侧而与工具板接合。由此将工具板牢固地锁定在基准板上。在要解除工具板与基准板之间的连接时，一旦用气缸使作动轴移至锁定解除位置，多个圆弧状锁定件就向直径小的一侧移动，各推杆沿径向向内移动。之后，一旦解除工具板和基准板间的销连接，工具板和基准板之间的连接就完全解除。

本发明其他较佳结构记载在本发明的最佳实施形态中。

附图说明

图1为本发明实施例的工具连接装置的纵剖视图。

图2为表示锁定机构动作状态的与图1对应的图。

图3为工具连接装置处于另一位相对的纵剖视图。

图4为工具连接装置处于另一位相对的纵剖视图。

图5为作动轴处于解除位置状态的横剖视图。

图6为作动轴处于锁定位置状态的横剖视图。

图7为推杆的俯视图。

图8为推杆的主视图。

图9为圆弧状锁定件的局部放大俯视图。

图10为图9的X～X线剖视图。

图11为图9的XI～XI线剖视图。

图12为变更实施例的工具连接装置的纵剖视图。

图13为表示锁定装置动作状态的与图12对应的图。

图14为作动轴处于解除位置状态的横剖视图。

图15为作动轴处于锁定位置状态的横剖视图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施形态。

如图1～图4所示，机械手用工具连接装置1由与机械手的手输出部H相连的基准板2、工具板3、可将基准板2和工具板3锁定和解除锁定的锁定机构4、及气缸7组成。工具板3上连接图示外的各种工具中的任一工具。

以下说明基准板2，如图1、图2所示，基准板2由大体为圆筒形的基准板本体5和固定于基准板本体5上端的盖6等组成。在基准板本体5的上半部形成气缸7的气缸孔8，在基准板本体5的下半部形成比气缸孔8直径大的保持架接合孔9。此外，基准板上还装有电线接线柱10，用于向工具侧传感器和开关之类通电的电线布线。

以下说明气缸7。在基准板2上设置了气缸7，其活塞13装在气缸孔8中，能自由滑动且保持气密。此外还装有密封件11、12和13a。在活塞13的下端部安装着向下延伸的作动轴14，作动轴14由于气缸7的作用而能在图1所示的锁定位置和图2所示的锁定解除位置之间升降。在基准板本体5上装有接头16A，用于通过通孔15向在气缸8中形成于活塞13和盖6之间的工作室8a给排压力空气，还装有接头16B，用于通过通孔18向由气缸孔8的局部和保持架17的凹入部分构成的工作室8b给排压力空气。即，来自空气压力源的压力空气通过空气软管、接头16A、16B、通孔15、18而向气缸7给排气。

以下说明工具板3。工具板3由大体为圆筒形的工具板本体3a和接合环21组成。环状接合环21配设于在工具本体3a上半部的内周部形成的台阶部内，并用若干螺栓22固定于工具板本体3a上。在接合环21的内周面上形成内径越向上越小的锥形接合面21a和从锥形接合面21a的下端向下延伸的圆筒面21b。这个接合环21上还有能嵌入多个锥销28的若干销孔21c(参照图3)。工具板本体3a上还设有电线接线柱23，该接线柱23用于向工具侧传感器及开关之类电器供电的电线布线，接线柱23与上述接线柱10相接。

此外，为从机械手装置向工具供给压力空气及油压等例如2路加压流体，如图1～4所示，在基准板本体5的外面附近设有例如24A～24D四个接头，并在工具本体3a的外面附近设有与此四个接头24A～24D相对应的四个接头25A～25D(图中仅示出25B、25C)，在将工具板3连接于基准板2上时，上下的流体通道通过通道26连通。

以下说明锁定机构4。如图1、图2、图5～图11所示，锁定机构4具有由气缸7作升降驱动的作动轴14、环形保持架17、4个杆***孔18、环形槽31、4根推杆19和4个圆弧状锁定件20。

以下说明上述保持架17。保持架17的上半部嵌入基准板本体5的保持架接合孔9中，用若干螺栓27固定于基准板本体5上。保持架17上装有若干个锥销28，这些锥销28可分别嵌入接合环21的各个销孔21c中。在该保持架17上半部的内周侧设有环绕作动轴14的输出部外周侧的筒状导向筒29。在这个导向筒29中还装有密封件30。

在保持架17的下半部形成外周敞开的环形槽31，还形成环形槽31下侧的环状壁17b和环形槽31内侧的内周侧壁17c。内周侧壁17c与导向筒29连成一体。在内周侧壁17c上，沿圆周方向间隔90°形成4个向与作动轴14的滑动方向正交的半径方向贯通的杆***孔18。另外，环形壁17b的外周端部的直径要比接合环21的内周面略小。

以下说明推杆19。推杆19装在上述各杆***孔18中，可作径向移动，并能将作动轴14的作用力沿径向向外侧传输。推杆19如图5～图8所示，接受作动轴14的作用力的内端部19a形成局部球面状，在推杆19的外周面部沿圆周方向间隔90°形成4条轴向润滑脂槽19b。

以下说明圆弧状锁定件20。如图1、图2、图6、图9～图11所示，在环形槽31上装有可径向滑动的4个圆弧状锁定件20。在各个圆弧状锁定件20的内周，于圆弧的中央部附近形成凹入部20e。推杆19的靠近外端的部分与凹部20e松嵌合，外端部与凹入部20e抵接。4个圆弧状锁定件20的外周部各有圆弧槽20a，这些圆弧槽20a中放有C环状弹簧32。依靠弹簧32的弹力将4个圆弧状锁定件20推向直径小的一侧。此外，在4个圆弧状锁定件20中一个的外周上形成固定弹簧32用的固定孔20b。

在各圆弧状锁定件20的外周附近部位形成越往上端直径越小、可与接合环21的锥形接合面21a接合的圆弧状接合面20c。作动轴14处于图2所示的锁定位置时，4个圆弧状锁定件20的圆弧状接合面20c与锥形接合面21a相接触实现接合。作动轴14处于图1所示的解除锁定位置时，圆弧状接合面20c的直径比锥形接合面21a小而脱离锥形接合面21a。在各圆弧状锁定件20的上下面以一定间隔形成从内端向外端呈放射状延长规定长度的若干条润滑脂槽20d。

下面再对机械手用工具连接装置1的作用加以说明。

基准板2预先与机械手的输出部H相连，工具板3上则连接所需的工具。在将工具板3与基准板2相连时，隔着机械手的手使基准板2靠近工具板3，并使两者的轴心和位相相一致，再将基准板2上的多个锥销28各自与工具板3上的多个销孔21c嵌合，以将基准板2和工具板3之间定位后暂时连接。

接着如图2、图6所示，一边将工作室8b内的空气排出，一边往工作室8a中注入压力空气，一旦活塞13和作动轴14下降至锁定位置，各推杆19即被作动轴14沿径向向外推出，4个圆弧状锁定构件20沿径向滑向外侧，各圆弧状接合面20c与接合环21的锥形接合面21a接合。由此将工具板3牢固地锁定在基准板2上。

在要解除工具板3与基准板2之间的连接时，如图1、图5所示，一边将工作室8a中的空气排出一边往工作室8b内注入压力空气，一旦活塞13和作动轴14上升至解除锁定的位置，弹簧32的弹力就使4个圆弧状锁定件20移向直径小的一侧，各推杆19沿径向向内移动。因此，圆弧状锁定件20的圆弧接合面20c就从接合环21的锥形接合面21a脱开，工具板3与基准板2之间的连接就被解除。之后，一旦基准板2向上移动而将锥销28从销孔21c中拔出，工具板3和基准板2之间的连接就完全解除。

而在传统的装置中，作为接合件的多个钢球布置在整个圆周上，因此钢球和钢球座之间的接触部在整个圆周上只能是间断的，锁定机构整体的接触面压很高。而在本工具连接装置1中，特别是采用了多个圆弧状锁定件20作为接合件，因而这些圆弧状锁定件20和锥形接合面21a之间的接触在整个圆周上几乎是连续的，因此作为锁定机构4整体的接触面压可以降低。锁定机构4的寿命就得以延长，装置的耐久性就可提高。

由于有多个推杆19***多个推杆***孔18且可在其中移动，并有多个圆弧状锁定件20配置于环形槽31中且被C环状弹簧32推向直径减小的一侧，因此可以可靠地防止这些推杆19以及圆弧状锁定件20从保持架17中脱落。所以不需要传统置中采用的防脱落用的多个板簧等，零件数得以减少，结构也可简化。

因为在圆弧状锁定件20上形成能与接合环21的锥形接合面21a进行面接触的圆弧状接合面20，因此其接触面积与传统技术中的钢球接触面积相比大大增大，故接触压力下降，锁定机构的耐久性得以显著提高，从而机械手用工具连接装置1的耐久性也可显著提高。

下面说明对本实施形态作部分更改的变更形态，凡与上述主要实施形态基本相同的部分用同一符号表示并省略说明。

1)既可以将推杆19的靠近外端的部分与圆弧状锁定件20的凹入部20e紧密嵌合或是将两者焊接，也可用粘结剂或止动螺钉等加以连接。在这样将推杆19与圆弧状锁定件20相连时，不一定要形成凹进部20e，可予以省略。

2)如图12～图15所示，在工具连接装置1A上，在推杆19A的与作动轴14输出部接触的部分形成与作动轴14周面的一部分进行面接触的面接触部35。在各推杆19A外周面的靠近外端的部分形成1对平面36。利用这一对平面36，推杆19a的外端部嵌入圆弧状锁定件20中与之螺纹结合。

也就是说，推杆19A的面接触部35与作动轴14的一部分圆周面稳定地进行面接触。其他则与上述实施状态相同。如果使用本工具连接装置1A，由于推杆19A和作动轴14之间形成面接触，因而与上述实施状态相比，接触面积更大，接触面压力也可更小，工具连接装置1A的耐久性可进一步提高。

3)可将各推杆和圆弧状锁定件做成一体。可将推杆19A做成剖面为正方形的杆。另外，可将活塞13和作动轴14做成一体。可将接合环21和工具板本体3a做成一体。圆弧状锁定件20的固定弹簧用的固定孔20b可以省略。推杆及其***孔的个数不限定4个，例如3个也可，4个以上也行。推杆或圆弧状锁定件的润滑脂槽的形状和配置部位可作适当变更。也可将润滑脂之外的润滑剂预先涂好，或根据需要供给。此外，还可在不脱离本发明宗旨的范围内对上述实施形态作各种变更。

Claims (6)

1.一种机械手用工具连接装置，具备：与机械手的手输出部连接的基准板、连接有工具的工具板、以及能够将基准板和工具板锁定和解除锁定的锁定机构，其特征在于，

上述锁定机构具有：

支承于上述基准板、在基准板内的气缸作用下可驱动至锁定位置和解除锁定位置的作动轴；

固定在上述的基准板上、环绕作动轴的输出部外周侧的环形保持架；

在上述保持架内周侧壁上向与作动轴的滑动方向正交的方向形成的若干个贯通的杆***孔；

在上述保持架中多个杆***孔的外周侧形成的外周侧敞开的环状槽；

可移动地装在上述多个推杆***孔中、将作动轴的输出向径向外侧传递的若干个推杆；

可沿径向滑动地装在上述环状槽内而与推杆端部抵接或连接的若干个圆弧状锁定件。

2.根据权利要求1所述的机械手用工具连接装置，其特征在于，在上述多个圆弧状锁定件的外周部分别开有圆弧槽，在这些圆弧槽中装有C环状弹簧，通过这些弹簧的弹力将多个圆弧状锁定件推向直径较小的一侧。

3.根据权利要求2所述的机械手用工具连接装置，其特征在于，在上述工具板上形成与多个圆弧状锁定件的外周附近部接合而被锁定的锥形接合面。

4.根据权利要求3所述的机械手用工具连接装置，其特征在于，上述作动轴位于锁定位置时，多个圆弧状锁定件与上述锥形接合面接合，作动轴位于解除锁定位置时，多个圆弧状锁定件的直径小于上述锥形接合面。

5.根据权利要求3所述的机械手用工具连接装置，其特征在于，在上述圆弧状锁定件的外周附近形成能与工具板的锥形接合面进行面接触的圆弧状接合面。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的机械手用工具连接装置，其特征在于，在上述推杆的与作动轴输出部接触的部分形成与作动轴的部分圆周面进行面接触的面接触部。

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