JP5697549B2 - 自動工具交換装置 - Google Patents
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Description
図1に示すように、産業用ロボット100は、自動工具交換装置1、ロボットアーム2、及び、スポット溶接ガン(工具)3を有している。自動工具交換装置1は、相互に連結可能な雄型部材4と雌型部材5とで構成されている。図1に示すように、自動工具交換装置1は、他端部4bにおいてロボットアーム2と着脱可能な雄型部材4と、一端部5aにおいてスポット溶接ガン3と着脱可能な雌型部材5とを有しており、ロボットアーム2とスポット溶接ガン3との間に取り付けられる。スポット溶接ガン3は相当重量を有しているにもかかわらず、相当長さを有するロボットアーム2は自在に可動するものであるから、これらを連結する自動工具交換装置1には多大なモーメント負荷が生じることとなる。
図2及び図3(a)に示すように、雄型部材4は、外周部4cが略六角柱状に形成されており、一端部4aにおいて突設する椀型の略六角柱状に形成された突起部40と、雌型部材5との位置を決めるための2本の位置決め用ピン41とを有している。また、図3(a),(b)に示すように、雄型部材4は、他端部4bにおいてロボットアーム2との位置決めを行うためのフランジ部42と、ロボットアーム2との位置を決めるための複数の位置決め用孔43aと、ロボットアーム2と雄型部材4とを固定するための固定用孔43bとが設けられている。各孔43a,43bは、フランジ部42を取り囲む位置においてフランジ部42の周方向に沿って交互に設けられている。
図2に示すように、雌型部材5の外周部5bは、雄型部材4と同じく略六角柱状に形成されている。図2に示すように、雌型部材5の一端部5aには、上記スポット溶接ガン3が着脱可能に取り付けられる。
以下では、図4を参照しながら、雄型部材4及び雌型部材5の連結動作について説明する。まず、図4(a)に示す初期状態においては、雄型部材4と雌型部材5との各外周部4c,5bの位置を相互に合わせた状態で、ロボットアーム2から雄型部材4のシリンダ収容室44に向けてポート48aを介してエアが供給されている。そして、このエアの供給に伴う駆動力に応じて、エアシリンダ45及びピストン47が、フランジ部42から離れる方向(図中の白抜きで示す矢印方向)に移動している。そして、この移動に伴い、カム機構46が図4(a)中の太線で示す矢印方向に回動することによって、カム機構46において尖り部46aと係合部46bとの間に形成された円弧面の略中央部分が、拡径部材45cと接触した状態で維持されている。
上記構成によれば、雌型部材5と連結された雄型部材4のカム機構46からの駆動力(図5中に示す白抜きの矢印)を、雄型部材4と雌型部材5との連結部(ジョイント部)に向けて、略均一に分散させながら伝達することができる。より詳しくは、図6に示される従来の自動工具交換装置201であれば、図7中の太線実線の矢印で示すように、カム機構246からの駆動力(図7中に示す白抜きの矢印)がロックピン251の付根部分に局所的に集中してしまうので、雄型部材4と雌型部材5とが互いに連結する連結面においては上記カム機構46からの駆動力に偏りが生じてしまう。その結果、雄型部材4と雌型部材5との連結部に過大なモーメントが加わると、雄型部材4と雌型部材5との間にギャップが生じることがある。この点、本実施形態に記載した上記構成によれば、雄型部材4と雌型部材5とが互いに連結する連結面においてはカム機構46からの駆動力が偏りなく略均一に分散されることとなるので、エアシリンダ45からのエア圧力を高めることなく、雄型部材4と雌型部材5とが連結面において略均一な力で偏りなく連結されることが可能となり、ロボットアーム2が操作される際に自動工具交換装置1の連結部に生じうるギャップを抑制することが可能となる。このため、雌型部材5の一端部5aに取り付けられたスポット溶接ガン3(図1参照)において、作業中に目標とする位置に対する位置ズレを生じ難くすることができ、ひいては、自動工具交換装置1において、雌型部材5の一端部5aに取り付けられたスポット溶接ガン3を用いた溶接作業を従来よりも精度良く行うことが可能となる。
2 ロボットアーム(操作部)
3 スポット溶接ガン(工具)
4、204 雄型部材
4a、204a 一端部
4b、204b 他端部
4c 外周部
5、205 雌型部材
5a、205a 一端部
5b 外周部
5c 他端面
40、240 突起部
40a 収容空間
41 位置決め用ピン
42 フランジ部
43a、53 位置決め用孔
43b 固定用孔
44、244 シリンダ収容室
45、245 エアシリンダ
45a ヘッド部材
45b 貫通孔
45c 拡径部材
46、246 カム機構
46a 尖り部
46b 係合部
47、247 ピストン
48a、48b ポート
49 支持ピン
50、250 孔
51 ロックパーツ(係合部材)
51a 内面
51b 係合部
51c 平坦面
52 保持部
52a 分散面
60、62 締結部材
61 エアチューブ
100 産業用ロボット
248 弾性部材
251 ロックピン
Claims (3)
- 一端部において、突起部を有するとともに、該突起部において、前記突起部の内部から外部に突出可能なカム機構が設けられ、他端部において、前記カム機構を駆動させるための駆動力を発生可能な操作部が着脱可能に取り付けられる雄型部材と、
一端部において、各工具が交換可能に取り付けられるとともに、前記突起部を挿入可能な孔、及び、該孔に挿入された前記突起部の前記カム機構の回動に応じて、前記カム機構と係合する係合部、を有する雌型部材と、
を備え、
前記雄型部材及び雌型部材は、前記カム機構と前記係合部とが接触するように係合することによって連結可能なものであって、
前記雌型部材が、前記雄型部材から当該雌型部材の連結部に向けて作用する前記カム機構からの力を分散可能な分散面を有し、
前記分散面と、前記カム機構と前記係合部とが接触する範囲の全てとが、前記係合部を挟んで向かい合うことで、前記カム機構からの力が前記係合部を介して前記分散面に対して作用するように構成されてなる
ことを特徴とする自動工具交換装置。 - 前記雌型部材が、
前記係合部を含む係合部材と、
前記分散面を含み、前記孔を取り囲む位置において前記係合部材を保持するために設けられた保持部と、を有し、
前記係合部材が前記分散面に面接触する部分を有し、
前記面接触する部分が、少なくとも、前記カム機構からの力が作用する方向と交差することを特徴とする請求項1に記載の自動工具交換装置。 - 前記係合部材が、前記雌型部材から分離可能に構成されていることを特徴とする請求項2に記載の自動工具交換装置。
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