JP6496495B2 - Automatic tool changer - Google Patents
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Description
本発明は、各種産業用ロボットに適用される自動工具交換装置に関する。 The present invention relates to an automatic tool changer applied to various industrial robots.
各種産業用ロボットに適用される自動工具交換装置(Auto Tool Changer)として、ロボットの操作手段に接続される第1ユニットと、種々の工具が取り付けられる少なくとも1つの第2ユニットとを備え、第2ユニットを第1ユニットに着脱可能に連結したものが知られている。当該装置において、第1ユニットは駆動機構及び係止機構を有し、第2ユニットは係止機構に対応する係止部を有する。駆動機構により係止機構を駆動し、係止機構を係止部に対して係止状態又は係止解除状態とする。1つの駆動機構で1つの係止機構を駆動する場合、複数の係止機構を駆動するためには、係止機構の数に対応する数の駆動機構が必要になる。係止機構の数に対応する数の駆動機構を備えた自動工具交換装置は、駆動機構の数の分、寸法が大きくなるという問題がある。 As an automatic tool changer (Auto Tool Changer) applied to various industrial robots, a first unit connected to operation means of the robot and at least one second unit to which various tools are attached are provided. What connected the unit to the 1st unit so that attachment or detachment is possible is known. In the apparatus, the first unit has a driving mechanism and a locking mechanism, and the second unit has a locking portion corresponding to the locking mechanism. The locking mechanism is driven by the drive mechanism, and the locking mechanism is brought into a locked state or a locked release state with respect to the locking portion. When one locking mechanism is driven by one driving mechanism, the number of driving mechanisms corresponding to the number of locking mechanisms is required to drive a plurality of locking mechanisms. The automatic tool changer having the number of drive mechanisms corresponding to the number of the locking mechanisms has a problem that the size is increased by the number of drive mechanisms.
上記問題を解決するため、本願の出願人は、例えば特許文献1に示すように、1つの駆動機構で3つ以上の係止機構を駆動することができる自動工具交換装置を提案している。しかしながら、特許文献1の自動工具交換装置は、高中負荷用ロボットに好適な構成であり、使用時に加わる大きな荷重に耐え得る高強度で複雑な構造を有するため、製造コストが高く、寸法が大きくなるという問題がある。低負荷用ロボットに適用される自動工具交換装置は、低可搬重量に対応した簡素な構造が必要である。 In order to solve the above problem, the applicant of the present application has proposed an automatic tool changer capable of driving three or more locking mechanisms with one driving mechanism, as shown in Patent Document 1, for example. However, the automatic tool changer disclosed in Patent Document 1 has a configuration suitable for a high-medium load robot, and has a high-strength and complex structure that can withstand a large load applied during use, resulting in high manufacturing costs and large dimensions. There is a problem. An automatic tool changer applied to a low-load robot needs a simple structure corresponding to a low loadable weight.
ここで、図4を参照し、上述のように1つの駆動機構で3つ以上の係止機構を駆動することができる自動工具交換装置の一例について説明する。当該一例に係る自動工具交換装置601は、高中負荷用ロボットに好適な構成であり、一端面604aに突起部640が形成されるとともに他端面604bにロボットアーム等の操作部が取り付けられる第1ユニット604と、一端面605aに溶接器具等の各種工具が取り付けられるとともに突起部640を挿入可能な孔650を有する第2ユニット605とを備えている。第1ユニット604と第2ユニット605とは、カム機構(係止機構)646とロックピン(係止部)651との当接(即ち、カム機構646がロックピン651に対して係止状態となること)によって、相互に連結される。 Here, an example of an automatic tool changer capable of driving three or more locking mechanisms with one drive mechanism as described above will be described with reference to FIG. The automatic tool changer 601 according to the example has a configuration suitable for a high-medium load robot, and a first unit in which a protrusion 640 is formed on one end surface 604a and an operation unit such as a robot arm is attached to the other end surface 604b. 604 and a second unit 605 having a hole 650 into which a projection 640 can be inserted while attaching various tools such as a welding tool to one end surface 605a. The first unit 604 and the second unit 605 are in contact with the cam mechanism (locking mechanism) 646 and the lock pin (locking portion) 651 (that is, the cam mechanism 646 is locked with the lock pin 651). Are connected to each other.
第1ユニット604は、シリンダ部644、ピストン(駆動機構)645、一対の弾性部材648、及び、カム機構(係止機構)646を有する。第2ユニット605は、孔650内に、カム機構646に対応するロックピン(係止部)651を有する。ピストン645は、カム機構646と係合する凹部が設けられたピストン出力部647を含む。ピストン645によりカム機構646を駆動し、カム機構646を対応するロックピン651に対して係止状態又は係止解除状態とする。 The first unit 604 includes a cylinder portion 644, a piston (drive mechanism) 645, a pair of elastic members 648, and a cam mechanism (locking mechanism) 646. The second unit 605 has a lock pin (locking portion) 651 corresponding to the cam mechanism 646 in the hole 650. The piston 645 includes a piston output portion 647 provided with a recess that engages with the cam mechanism 646. The cam mechanism 646 is driven by the piston 645 so that the cam mechanism 646 is locked or unlocked with respect to the corresponding lock pin 651.
第1ユニット604と第2ユニット605との連結動作は、以下のとおりである。まず、図4(a)に示すように、第1ユニット604と第2ユニット605との各外周部の位置を相互に合わせる。このとき、ロボットアーム(図示略)からシリンダ部644にエアが供給されている。そして、このエアの供給に伴う圧力によって、ピストン645が図4(a)中の白抜き矢印の方向610に移動する。また、この移動に伴い、一対の弾性部材648が上記方向610に付勢(圧縮)される。 The connecting operation between the first unit 604 and the second unit 605 is as follows. First, as shown to Fig.4 (a), the position of each outer peripheral part of the 1st unit 604 and the 2nd unit 605 is match | combined mutually. At this time, air is supplied from a robot arm (not shown) to the cylinder unit 644. Then, the piston 645 moves in the direction 610 of the white arrow in FIG. Further, along with this movement, the pair of elastic members 648 are urged (compressed) in the direction 610.
次に、図4(b)において、突起部640を孔650に挿入した状態で、シリンダ部644の弾性部材648側の空間に、第1ユニット604と第2ユニット605との連結用のエアが供給される。これによって、当該空間の内圧が増加すると、安全機構として機能する各弾性部材648に、図4(a)中の白抜き矢印の方向610と反対の方向の復元力が生じる。そして、上記空間の内圧力及び各弾性部材648の復元力に応じて、ピストン645が上記反対の方向に移動する。この移動に伴い、カム機構646が、図4(b)で反時計回り(太線矢印の方向620)に回動し、ロックピン651と当接することによって、ロックピン651に対して係止状態となる。これによって、カム機構646が突起部640の孔650への挿入方向と反対方向に移動することが規制され、第1ユニット604と第2ユニット605との連結が完了する。 Next, in FIG. 4B, air for connecting the first unit 604 and the second unit 605 is inserted into the space on the elastic member 648 side of the cylinder portion 644 with the protrusion 640 inserted into the hole 650. Supplied. As a result, when the internal pressure in the space increases, a restoring force in a direction opposite to the direction 610 of the white arrow in FIG. 4A is generated in each elastic member 648 functioning as a safety mechanism. The piston 645 moves in the opposite direction according to the internal pressure of the space and the restoring force of each elastic member 648. Along with this movement, the cam mechanism 646 rotates counterclockwise in FIG. 4B (in the direction 620 of the thick arrow) and comes into contact with the lock pin 651 so that the lock mechanism 650 is locked. Become. As a result, the cam mechanism 646 is restricted from moving in the direction opposite to the insertion direction of the protrusion 640 into the hole 650, and the connection between the first unit 604 and the second unit 605 is completed.
自動工具交換装置601においては、1つのピストン645の進退により、3つ以上のカム機構646を回動させることができる。また、ピストン出力部647における凹部の終端側の境界周面に、当該境界周面に対する滑動が可能な環状滑動体649が設けられている。環状滑動体649の境界周面に対する滑動により、カム機構646やロックピン651に加工誤差がある場合や、装置601の使用中にカム機構646やロックピン651に摩耗が生じた場合においても、カム機構646とロックピン651との均等な当接・係止状態を確保することができる。 In the automatic tool changer 601, three or more cam mechanisms 646 can be rotated by advancing and retracting one piston 645. Further, an annular sliding body 649 capable of sliding with respect to the boundary circumferential surface is provided on the boundary circumferential surface on the terminal end side of the recess in the piston output portion 647. Even when the cam mechanism 646 and the lock pin 651 have a processing error due to sliding with respect to the boundary circumferential surface of the annular slide body 649, or when the cam mechanism 646 and the lock pin 651 are worn during use of the device 601, the cam An even contact / locking state between the mechanism 646 and the lock pin 651 can be ensured.
図4の自動工具交換装置601は、使用時に加わる大きな荷重に耐え得る高強度で複雑な構造を有するため、製造コストが高く、寸法が大きくなるという問題がある。 The automatic tool changer 601 in FIG. 4 has a high strength and complicated structure that can withstand a large load applied during use, and thus has a problem of high manufacturing costs and large dimensions.
本発明の目的は、低可搬重量に対応した簡素な構造を有し、製造コストを低減でき、かつ、寸法を小さく抑えることができる、自動工具交換装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an automatic tool changer that has a simple structure corresponding to a low loadable weight, can reduce manufacturing costs, and can keep dimensions small.
本発明に係る自動工具交換装置は、駆動機構及び複数の係止機構を有する第1ユニットと、前記複数の係止機構のそれぞれに対応する複数の係止部を有する第2ユニットとを備え、前記第1ユニットに設けられた突起部を前記第2ユニットに設けられた孔に挿入したとき、前記突起部内の前記複数の係止機構が前記対応する係止部のそれぞれに対して係止状態となることで、前記第1ユニットと前記第2ユニットとが相互に連結される、自動工具交換装置であって、前記複数の係止機構は、それぞれ、前記突起部の前記孔への挿入方向と直交する直交方向に沿った回動軸を中心として回動可能に、前記突起部に支持されており、前記駆動機構は、前記挿入方向と前記挿入方向とは反対の反対方向とに進退可能なヘッド部材と、前記ヘッド部材と接続された一端部及び前記一端部よりも前記挿入方向の下流において前記突起部に収容された他端部を有する下部出力部と、前記直交方向に沿った揺動軸を中心として揺動可能に前記下部出力部の前記他端部に連結された上部出力部とを有し、前記上部出力部における前記挿入方向及び前記直交方向の双方と直交する方向の両側面に、前記複数の係止機構のそれぞれと係合する複数の凹部が設けられており、前記ヘッド部材の進退により前記複数の凹部が移動することで、対応する前記凹部に挿入された尖り部をそれぞれ有する前記複数の係止機構が、前記回動軸を中心として回動し、前記突起部の外部に突出した位置又は前記突起部の内部に収容された位置を取ることで、前記対応する係止部のそれぞれに対して係止状態又は係止解除状態となることを特徴とする。
An automatic tool changer according to the present invention includes a first unit having a drive mechanism and a plurality of locking mechanisms, and a second unit having a plurality of locking portions corresponding to each of the plurality of locking mechanisms, When the protrusions provided in the first unit are inserted into the holes provided in the second unit, the plurality of locking mechanisms in the protrusions are locked to the corresponding locking parts, respectively. Thus, the first unit and the second unit are connected to each other, wherein the plurality of locking mechanisms are respectively inserted in the holes into the holes. The drive mechanism is supported by the protrusion so as to be rotatable about a rotation axis along an orthogonal direction orthogonal to the insertion direction, and the drive mechanism can advance and retreat in the opposite direction opposite to the insertion direction. a head member such, the head member And a lower output portion having one end connected portion and the one end the other end housed in the projecting portion downstream of the insertion direction than the portion swingably around a swing axis along the perpendicular direction An upper output portion connected to the other end portion of the lower output portion, and the plurality of locking mechanisms on both side surfaces of the upper output portion in a direction orthogonal to both the insertion direction and the orthogonal direction. A plurality of recesses engaging with each of the plurality of recesses, and the plurality of locking mechanisms each having a pointed portion inserted into the corresponding recess when the plurality of recesses move as the head member advances and retreats. Is pivoted about the pivot axis and takes a position protruding outside the protrusion or a position accommodated inside the protrusion, thereby engaging each of the corresponding locking parts. Stopped or unlocked Characterized in that it comprises a.
本発明によれば、低可搬重量に対応した簡素な構造を有し、製造コストを低減でき、かつ、寸法を小さく抑えることができる。 According to the present invention, it has a simple structure corresponding to a low loadable weight, can reduce the manufacturing cost, and can keep the size small.
以下、本発明を実施するための実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment for carrying out the present invention will be described.
図1に示すように、本発明の一実施形態に係る自動工具交換装置100は、ロボットアーム(図示略)と工具(図示略)との間に取り付けられるものであり、他端面400bにロボットアームが着脱可能な第1ユニット400と、一端面500aに工具が着脱可能な第2ユニット500とを有する。第1ユニット400と第2ユニット500とは、相互に連結可能である。 As shown in FIG. 1, an automatic tool changer 100 according to an embodiment of the present invention is attached between a robot arm (not shown) and a tool (not shown), and the robot arm is attached to the other end surface 400b. Has a first unit 400 which can be attached and detached, and a second unit 500 which can attach and detach a tool to one end surface 500a. The first unit 400 and the second unit 500 can be connected to each other.
ロボットアームは、第1ユニット400との間で、エアの給排気を行うことが可能である。ピストン(駆動機構)450は、この給排気に応じて、後述する2つのカム機構460を回動させるための駆動力を生成する。工具は、第2ユニット500を予め取り付けられたものが複数用意され、棚上に配置されている。そして、工具が取り付けられた各第2ユニット500のうち、作業に応じて1つの第2ユニット500が選択され、選択された第2ユニット500と第1ユニット400とを着脱可能に連結することによって、ロボットアームに所定の作業をさせることが可能となっている。 The robot arm can supply and exhaust air with the first unit 400. The piston (driving mechanism) 450 generates a driving force for rotating two cam mechanisms 460 described later according to the supply / exhaust. A plurality of tools to which the second unit 500 is attached in advance are prepared and arranged on the shelf. And among each 2nd unit 500 to which the tool was attached, one 2nd unit 500 is selected according to work, and the selected 2nd unit 500 and the 1st unit 400 are connected so that attachment or detachment is possible. The robot arm can be made to perform a predetermined work.
第1ユニット400と第2ユニット500との接合面には、電気、空気、油、水等の経路の接続用のコネクタが具備されている。当該コネクタを適正に接続させるために、第1ユニット400と第2ユニット500との位置決めをする必要がある。このため、第2ユニット500は、2つの位置決め用孔560(図1では、1つだけ示す。)を有し、第1ユニット400は、2つの位置決め用孔560のそれぞれに挿入される2本の位置決め用ピン410(図1では、1本だけ示す。)を有する。 A connector for connecting paths of electricity, air, oil, water, and the like is provided on the joint surface between the first unit 400 and the second unit 500. In order to properly connect the connector, the first unit 400 and the second unit 500 need to be positioned. For this reason, the second unit 500 has two positioning holes 560 (only one is shown in FIG. 1), and the first unit 400 is inserted into each of the two positioning holes 560. Positioning pins 410 (only one is shown in FIG. 1).
(第1ユニット400の構成)
図1に示すように、第1ユニット400は、外周部400cが略円柱状に形成されており、他端面400bと反対側の一端面400aの中央部から突出する突起部440を有する。突起部440は、椀型の略円柱状に形成されている。
(Configuration of the first unit 400)
As shown in FIG. 1, the first unit 400 has an outer peripheral portion 400c formed in a substantially cylindrical shape, and has a protruding portion 440 protruding from the central portion of the one end surface 400a opposite to the other end surface 400b. The protrusion 440 is formed in a bowl-shaped substantially cylindrical shape.
また、第1ユニット400は、シリンダ蓋420、シリンダ部430、シリンダ部430に収容されたピストン(駆動機構)450、突起部440の内部から突起部440の外部に突出可能な2つのカム機構(係止機構)460、及び、ロボットアームとシリンダ部430との間においてエアの供給又は排出を行うためのポート405a,405bを有する。なお、各カム機構460の一部は、突起部440に形成された凹状の収容空間440aに収容されており、ピストン450の一部は、突起部440に形成された略円柱状の収容空間440bに収容されている。 The first unit 400 includes a cylinder lid 420, a cylinder part 430, a piston (drive mechanism) 450 accommodated in the cylinder part 430, and two cam mechanisms that can protrude from the inside of the protruding part 440 to the outside of the protruding part 440 ( (Locking mechanism) 460 and ports 405a and 405b for supplying or discharging air between the robot arm and the cylinder part 430. A part of each cam mechanism 460 is accommodated in a concave accommodation space 440 a formed in the protrusion 440, and a part of the piston 450 is a substantially cylindrical accommodation space 440 b formed in the protrusion 440. Is housed in.
ピストン450は、ヘッド部材450a、ヘッド部材450aと接続された下部ピストン(下部出力部)450b、及び、下部ピストン450bに対して揺動可能に連結された上部ピストン(上部出力部)480を有する。 The piston 450 includes a head member 450a, a lower piston (lower output portion) 450b connected to the head member 450a, and an upper piston (upper output portion) 480 that is swingably connected to the lower piston 450b.
下部ピストン450bは、ナット等の締結部材465によって、ヘッド部材450aと一体化されている。下部ピストン450bは、円柱状の摺動部材455内に配置され、摺動部材455の内周面に対して摺動する。下部ピストン450bは、ヘッド部材450aと接続された一端部とは反対側の(上部ピストン480と連結された)他端部に、1つの拡径部470aを有する。 The lower piston 450b is integrated with the head member 450a by a fastening member 465 such as a nut. The lower piston 450 b is disposed in the cylindrical sliding member 455 and slides with respect to the inner peripheral surface of the sliding member 455. The lower piston 450b has one enlarged diameter portion 470a at the other end (connected to the upper piston 480) opposite to the one end connected to the head member 450a.
上部ピストン480は、下部ピストン450bと同軸上にあり、連結ピン475により下部ピストン450bに対して揺動可能に連結されている。上部ピストン480は、始端側拡幅部480a、終端側拡幅部480b、及び、2つの凹部480cを有する。上部ピストン480の始端部(ヘッド部材450a及び下部ピストン450bに近い側の端部)に始端側拡幅部480aが形成され、上部ピストン480の終端部(ヘッド部材450a及び下部ピストン450bから遠い側の端部)に終端側拡幅部480bが形成され、上部ピストン480の始端部と終端部との間に2つの凹部480cが形成されている。始端側拡幅部480a、終端側拡幅部480b及び2つの凹部480cは、始端部から終端部に向けて、一定の間隔をおいて設けられている。各凹部480cの断面はC型である。 The upper piston 480 is coaxial with the lower piston 450b and is connected to the lower piston 450b by a connecting pin 475 so as to be swingable. The upper piston 480 has a start end side widened portion 480a, a terminal end side widened portion 480b, and two concave portions 480c. A start-side widened portion 480a is formed at the start end of the upper piston 480 (the end close to the head member 450a and the lower piston 450b), and the end of the upper piston 480 (the end far from the head member 450a and the lower piston 450b). Portion) is formed with a terminal widening portion 480b, and two concave portions 480c are formed between the start end portion and the end end portion of the upper piston 480. The start-side widened portion 480a, the terminal-side widened portion 480b, and the two concave portions 480c are provided at a constant interval from the start-end portion toward the terminal portion. The cross section of each recess 480c is C-shaped.
各カム機構460は、各凹部480cに挿入される尖り部460a、尖り部460aの反対側に設けられた係合部460b、及び、尖り部460aと係合部460bとの間に設けられた直線部460cを有する。係合部460bは円弧面で構成され、直線部460cは略平坦な面で構成されている。各カム機構460は、突起部440の突出方向と垂直な方向に延びる支持ピン490により、突起部440に支持されている。各カム機構460は、尖り部460aが凹部480cに挿入された状態(係合した状態)で、支持ピン490を中心として回動可能である。カム機構460は、第1ユニット400の周方向に略180°毎に設けられている。2つのカム機構(図1に示す上側及び下側のカム機構)460は、互いに同じ構成である。 Each cam mechanism 460 includes a pointed portion 460a inserted into each concave portion 480c, an engaging portion 460b provided on the opposite side of the pointed portion 460a, and a straight line provided between the pointed portion 460a and the engaging portion 460b. Part 460c. The engaging portion 460b is configured by an arc surface, and the straight portion 460c is configured by a substantially flat surface. Each cam mechanism 460 is supported on the protrusion 440 by a support pin 490 extending in a direction perpendicular to the protrusion direction of the protrusion 440. Each cam mechanism 460 is rotatable about the support pin 490 in a state where the sharpened portion 460a is inserted into the recessed portion 480c (engaged state). The cam mechanism 460 is provided approximately every 180 ° in the circumferential direction of the first unit 400. The two cam mechanisms (upper and lower cam mechanisms shown in FIG. 1) 460 have the same configuration.
図1に示すように、各ポート405a,405bは、エアチューブ(図示略)を介してロボットアーム(図示略)に接続されている。これにより、ロボットアームと第1ユニット400との間で、エアの給排気が可能となっている。そして、ピストン450は、各ポート405a,405bへのエアの供給又は各ポート405a,405bからのエアの排出に応じて、第1ユニット400の軸方向に沿って移動可能である。そして、この移動に伴い、各凹部480cに係合したカム機構460が支持ピン490を中心としてそれぞれ回動する。 As shown in FIG. 1, each port 405a, 405b is connected to a robot arm (not shown) via an air tube (not shown). Thereby, air can be supplied and exhausted between the robot arm and the first unit 400. The piston 450 is movable along the axial direction of the first unit 400 in response to supply of air to the ports 405a and 405b or discharge of air from the ports 405a and 405b. With this movement, the cam mechanisms 460 engaged with the respective recesses 480c rotate about the support pins 490, respectively.
(第2ユニット500の構成)
図1に示すように、第2ユニット500は、外周部500bが第1ユニット400の外周部400cと同じく略円柱状に形成されている。第2ユニット500の一端面500aには、工具(図示略)が着脱可能に取り付けられる。
(Configuration of second unit 500)
As shown in FIG. 1, the second unit 500 has an outer peripheral portion 500 b formed in a substantially cylindrical shape, like the outer peripheral portion 400 c of the first unit 400. A tool (not shown) is detachably attached to one end surface 500 a of the second unit 500.
第2ユニット500は、突起部440を挿入可能な孔550、2つのカム機構460に対応する2つのロックピン(係止部)510、及び、位置決め用ピン410を挿入可能な位置決め用孔560を有する。孔550は、突起部440と略同一形状を有する。位置決め用孔560は、位置決め用ピン410と対応する位置に形成されている。 The second unit 500 includes a hole 550 into which the protrusion 440 can be inserted, two lock pins (locking portions) 510 corresponding to the two cam mechanisms 460, and a positioning hole 560 into which the positioning pin 410 can be inserted. Have. The hole 550 has substantially the same shape as the protrusion 440. The positioning hole 560 is formed at a position corresponding to the positioning pin 410.
(第1ユニット400及び第2ユニット500の連結動作)
以下、図1及び図2を参照しながら、第1ユニット400及び第2ユニット500の連結動作について説明する。
(Connection operation of the first unit 400 and the second unit 500)
Hereinafter, the connecting operation of the first unit 400 and the second unit 500 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
まず、図1に示すように、第1ユニット400と第2ユニット500との各外周部400c,500bの位置を相互に合わせる。このとき、ロボットアームから第1ユニット400のシリンダ部430に向けて、ポート405a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圧力(駆動力)によって、ピストン450が、シリンダ蓋420から離れる方向(図1中の白抜き矢印の方向200)に移動する。この移動に伴い、下側のカム機構460は支持ピン490を中心として図1で時計回り(太線矢印の方向300)に回動し、上側のカム機構460は支持ピン490を中心として図1で反時計回りに回動し、2つのカム機構460は対応する収容空間440aにそれぞれ収容される。このとき、直線部460cは、拡径部470a及び始端側拡幅部480aと接触した状態に維持される。 First, as shown in FIG. 1, the positions of the outer peripheral portions 400 c and 500 b of the first unit 400 and the second unit 500 are aligned with each other. At this time, air is supplied from the robot arm toward the cylinder portion 430 of the first unit 400 via the port 405a. The piston 450 moves in the direction away from the cylinder lid 420 (direction 200 of the white arrow in FIG. 1) by the pressure (driving force) accompanying the supply of air. With this movement, the lower cam mechanism 460 pivots clockwise in FIG. 1 (thick arrow 300) around the support pin 490, and the upper cam mechanism 460 centers around the support pin 490 in FIG. By rotating counterclockwise, the two cam mechanisms 460 are accommodated in the corresponding accommodating spaces 440a. At this time, the linear portion 460c is maintained in a state of being in contact with the enlarged diameter portion 470a and the start end side widened portion 480a.
図2(a)は、第1ユニット400が図1に示す方向200に移動することにより、突起部440が孔550に挿入され、第2ユニット500の第1ユニット400側の他端面500cが第1ユニット400の一端面400aと接触した状態である。すなわち、図2(a)は、連結のために各カム機構460を駆動する前の状態を示す。 2A, the first unit 400 moves in the direction 200 shown in FIG. 1, so that the protrusion 440 is inserted into the hole 550, and the other end surface 500c of the second unit 500 on the first unit 400 side is The unit 400 is in contact with the one end surface 400 a of the unit 400. That is, FIG. 2A shows a state before each cam mechanism 460 is driven for connection.
その後、突起部440が孔550に挿入された状態で、シリンダ部430からポート405aを介してロボットアームに向けてエアが排出されるとともに、ロボットアームからポート405bを介してシリンダ部430に向けてエアが供給される。このエアの給排気に伴う駆動力に応じて、ピストン450が、図2(b)中の黒塗り矢印の方向(シリンダ蓋420に近づく方向)350に移動する。 Thereafter, with the protrusion 440 inserted into the hole 550, air is discharged from the cylinder 430 toward the robot arm via the port 405a and from the robot arm toward the cylinder 430 via the port 405b. Air is supplied. The piston 450 moves in the direction of the black arrow (direction approaching the cylinder lid 420) 350 in FIG. 2B in accordance with the driving force accompanying the supply / exhaust of air.
この移動に伴い、各カム機構460において、直線部460cと始端側拡幅部480aとの接触状態が解除される。さらに、下側のカム機構460が支持ピン490を中心として図2(b)で反時計回り(太線矢印の方向380)に回動し、上側のカム機構460が支持ピン490を中心として図2(b)で時計回りに回動することによって、係合部460bとロックピン510とが当接する。これにより、各カム機構460が対応するロックピン510に対して係止状態となる。 Along with this movement, in each cam mechanism 460, the contact state between the linear portion 460c and the start-side widened portion 480a is released. Further, the lower cam mechanism 460 rotates counterclockwise (in the direction indicated by the thick arrow 380) about the support pin 490 in FIG. 2B, and the upper cam mechanism 460 centers on the support pin 490 in FIG. By rotating clockwise in (b), the engaging portion 460b and the lock pin 510 abut. As a result, each cam mechanism 460 is engaged with the corresponding lock pin 510.
これによって、各カム機構460が突起部440の孔550への挿入方向(図1の方向200)と反対方向に移動することが規制されるとともに、第2ユニット500の他端面500cが第1ユニット400の一端面400aと接触することにより、第1ユニット400と第2ユニット500との連結が完了する。 This restricts the movement of each cam mechanism 460 in the direction opposite to the direction in which the protrusion 440 is inserted into the hole 550 (direction 200 in FIG. 1), and the other end surface 500c of the second unit 500 is the first unit By contacting the one end surface 400 a of 400, the connection between the first unit 400 and the second unit 500 is completed.
(連結時の上部ピストン480と各カム機構460の動作)
図3は、第1ユニット400と第2ユニット500とが連結される時の上部ピストン480と各カム機構460の動作を示す図である。
(Operations of upper piston 480 and each cam mechanism 460 during connection)
FIG. 3 is a diagram illustrating operations of the upper piston 480 and the cam mechanisms 460 when the first unit 400 and the second unit 500 are coupled.
図3に示すように、各カム機構460は、尖り部460aが始端側拡幅部480aと係合すること(凹部480cに配置されること)、及び、直線部460cが拡径部470aと接触することにより、ロックピン510に対する係止解除状態を維持する。このとき、各カム機構460の中心線K40は、下部ピストン450bの中心線K35と略平行である。 As shown in FIG. 3, in each cam mechanism 460, the sharpened portion 460a engages with the start-side widened portion 480a (arranged in the concave portion 480c), and the linear portion 460c comes into contact with the enlarged diameter portion 470a. Thus, the unlocked state with respect to the lock pin 510 is maintained. At this time, the center line K40 of each cam mechanism 460 is substantially parallel to the center line K35 of the lower piston 450b.
上部ピストン480は、連結ピン475を中心として、下部ピストン450bに対して揺動する。ここで、下部ピストン450bは、連結ピン475を支持する部分に、切込み底面(係合機構)470bを有する。上部ピストン480の下部ピストン450bに対する揺動角度範囲K30は、切込み底面470bと、上部ピストン480における始端側拡幅部480aの角部485a、485bとの係合により、規制されている。これにより、各カム機構460が係止解除状態の位置から回動を開始し、尖り部460aが終端側拡幅部480bに接触することが確実に行われる。また、各カム機構460が対応するロックピン510に対して係止状態となる際、2つのカム機構460が対応するロックピン510と同時に当接するように、上部ピストン480が連結ピン475を中心として下部ピストン450bに対して揺動する。 The upper piston 480 swings with respect to the lower piston 450b around the connecting pin 475. Here, the lower piston 450 b has a cut bottom surface (engagement mechanism) 470 b in a portion that supports the connecting pin 475. The swing angle range K30 of the upper piston 480 with respect to the lower piston 450b is regulated by the engagement between the cut bottom surface 470b and the corner portions 485a and 485b of the start-side widened portion 480a in the upper piston 480. Thereby, each cam mechanism 460 starts to rotate from the position of the unlocked state, and it is ensured that the pointed portion 460a contacts the end-side widened portion 480b. In addition, when each cam mechanism 460 is engaged with the corresponding lock pin 510, the upper piston 480 is centered on the connecting pin 475 so that the two cam mechanisms 460 come into contact with the corresponding lock pin 510 simultaneously. It swings with respect to the lower piston 450b.
次に、自動工具交換装置100の使用時の状態について説明する。 Next, the state at the time of use of the automatic tool changer 100 will be described.
自動工具交換装置100によると、上部ピストン480が連結ピン475を中心として下部ピストン450bに対して揺動することができる。すなわち、上部ピストン480は、連結ピン475を中心として、収容空間440a側に揺動する。 According to the automatic tool changer 100, the upper piston 480 can swing with respect to the lower piston 450b about the connecting pin 475. That is, the upper piston 480 swings around the connecting pin 475 toward the accommodation space 440a.
各カム機構460が対応するロックピン510と当接する際、上部ピストン480が連結ピン475を中心として下部ピストン450bに対して揺動可能である。そのため、カム機構460やロックピン510に加工誤差がある場合や、装置100の使用中にカム機構460やロックピン510に摩耗が生じた場合においても、カム機構460とロックピン510との均等な当接・係止状態を確保することができる。 When each cam mechanism 460 comes into contact with the corresponding lock pin 510, the upper piston 480 can swing with respect to the lower piston 450b about the connecting pin 475. Therefore, even when there is a processing error in the cam mechanism 460 or the lock pin 510, or when the cam mechanism 460 or the lock pin 510 is worn during use of the apparatus 100, the cam mechanism 460 and the lock pin 510 are evenly distributed. A contact / locking state can be secured.
具体的には、係止状態にあるカム機構460とロックピン510との間に隙間が生じた場合、ピストン450の作用により上部ピストン480が下方(上部ピストン480から下部ピストン450bに向かう方向)に変位しようとする力によって、当該隙間がなくなり、上部ピストン480の下方への変位が不能な状態となるように、上部ピストン480が連結ピン475を中心として下部ピストン450bに対して揺動可能である。 Specifically, when a gap is generated between the locked cam mechanism 460 and the lock pin 510, the upper piston 480 is moved downward (in the direction from the upper piston 480 toward the lower piston 450b) by the action of the piston 450. The upper piston 480 can swing with respect to the lower piston 450b about the connecting pin 475 so that the gap is eliminated by the force to be displaced and the upper piston 480 cannot be displaced downward. .
すなわち、本実施形態では、上部ピストン480が下部ピストン450bに対して揺動することにより、カム機構460やロックピン510の加工誤差又は摩耗を補償し、カム機構460とロックピン510との均等な当接・係止状態を確保することができる。つまり、構成部材の加工誤差や摩耗を補償することができ、第1ユニット400と第2ユニット500との適正な連結状態を長期に亘って維持することができる。 In other words, in this embodiment, the upper piston 480 swings with respect to the lower piston 450b to compensate for machining errors or wear of the cam mechanism 460 and the lock pin 510, and the cam mechanism 460 and the lock pin 510 are evenly distributed. A contact / locking state can be secured. That is, it is possible to compensate for processing errors and wear of the constituent members, and it is possible to maintain an appropriate connection state between the first unit 400 and the second unit 500 over a long period of time.
以上に述べたように、本実施形態によれば、低可搬重量に対応した簡素な構造を有し、製造コストを低減でき、かつ、寸法を小さく抑えることができる。本実施形態に係る自動工具交換装置100は、低負荷用ロボットに好適な構成である。 As described above, according to the present embodiment, it has a simple structure corresponding to a low loadable weight, can reduce the manufacturing cost, and can keep the size small. The automatic tool changer 100 according to this embodiment has a configuration suitable for a low-load robot.
また、各カム機構460のそれぞれを係合する凹部480cが設けられており、各カム機構460と直接接触する上部ピストン480が、下部ピストン450bと一体ではなく下部ピストン450bとは別の部材として、下部ピストン450bと連結されており、下部ピストン450bから分離可能である。このため、上部ピストン480が摩耗等によって交換が必要になった際には、上部ピストン480を下部ピストン450bから分離して交換すればよく、ピストン450全体を交換する必要がない。したがって、上部ピストン480が下部ピストン450bと一体として構成されている場合に比べ、自動工具交換装置100の部品コストを低減できる。 Moreover, the recessed part 480c which each engages with each cam mechanism 460 is provided, and the upper piston 480 which is in direct contact with each cam mechanism 460 is not integral with the lower piston 450b but is a separate member from the lower piston 450b. It is connected to the lower piston 450b and can be separated from the lower piston 450b. For this reason, when the upper piston 480 needs to be replaced due to wear or the like, the upper piston 480 may be separated from the lower piston 450b and replaced, and the entire piston 450 need not be replaced. Therefore, the component cost of the automatic tool changer 100 can be reduced as compared with the case where the upper piston 480 is configured integrally with the lower piston 450b.
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made as long as they are described in the claims.
・上記実施形態では、ロボットアームと第1ユニット400との間でエアの給排気を行うことによって、カム機構460を回動させるが、ロボットアームと第1ユニット400との間で液体の供給又は排出を行うことによって、カム機構460を回動させてもよく、或いは、モーター、ソレノイド等を用いた駆動機構によって、カム機構460を回動させてもよい。
・上記実施形態では、第1ユニット400の外周部400cと第2ユニット500の外周部500bとが略円柱状であるが、各外周部の形状は適宜変更可能である。
・上記実施形態では、突起部440が椀型の略円柱状であるが、突起部440の形状は適宜変更可能である。同様に、突起部440を挿入可能な孔550の形状も、突起部440の形状に応じて適宜変更してよい。
In the above embodiment, the cam mechanism 460 is rotated by supplying and exhausting air between the robot arm and the first unit 400. However, liquid supply or The cam mechanism 460 may be rotated by discharging, or the cam mechanism 460 may be rotated by a drive mechanism using a motor, a solenoid, or the like.
In the above embodiment, the outer peripheral portion 400c of the first unit 400 and the outer peripheral portion 500b of the second unit 500 are substantially cylindrical, but the shape of each outer peripheral portion can be changed as appropriate.
-In above-mentioned embodiment, although the projection part 440 is a bowl-shaped substantially cylindrical shape, the shape of the projection part 440 can be changed suitably. Similarly, the shape of the hole 550 into which the protrusion 440 can be inserted may be appropriately changed according to the shape of the protrusion 440.
100 自動工具交換装置
400 第1ユニット
405a,405b ポート
410 位置決め用ピン
420 シリンダ蓋
430 シリンダ部
440 突起部
440a,440b 収容空間
450 ピストン(駆動機構)
450a ヘッド部材
450b 下部ピストン(下部出力部)
455 摺動部材
460 カム機構(係止機構)
460a 尖り部
460b 係合部
460c 直線部
465 締結部材
470a 拡径部
470b 切込み底面(係合機構)
475 連結ピン
480 上部ピストン(上部出力部)
480a 始端側拡幅部
480b 終端側拡幅部
480c 凹部
485a,485b 角部
490 支持ピン
500 第2ユニット
510 ロックピン(係止部)
550 孔
560 位置決め用孔
K30 揺動角度範囲
K35,K40 中心線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Automatic tool changer 400 1st unit 405a, 405b Port 410 Positioning pin 420 Cylinder lid 430 Cylinder part 440 Protrusion part 440a, 440b Storage space 450 Piston (drive mechanism)
450a Head member 450b Lower piston (lower output part)
455 Sliding member 460 Cam mechanism (locking mechanism)
460a Pointed portion 460b Engagement portion 460c Linear portion 465 Fastening member 470a Expanded diameter portion 470b Cut bottom (engagement mechanism)
475 Connecting pin 480 Upper piston (upper output part)
480a Starting end side widened portion 480b End side widened portion 480c Recessed portion 485a, 485b Corner portion 490 Support pin 500 Second unit 510 Lock pin (locking portion)
550 Hole 560 Positioning hole K30 Oscillation angle range K35, K40 Center line
Claims (7)
前記複数の係止機構のそれぞれに対応する複数の係止部を有する第2ユニットとを備え、
前記第1ユニットに設けられた突起部を前記第2ユニットに設けられた孔に挿入したとき、前記突起部内の前記複数の係止機構が前記対応する係止部のそれぞれに対して係止状態となることで、前記第1ユニットと前記第2ユニットとが相互に連結される、自動工具交換装置であって、
前記複数の係止機構は、それぞれ、前記突起部の前記孔への挿入方向と直交する直交方向に沿った回動軸を中心として回動可能に、前記突起部に支持されており、
前記駆動機構は、前記挿入方向と前記挿入方向とは反対の反対方向とに進退可能なヘッド部材と、前記ヘッド部材と接続された一端部及び前記一端部よりも前記挿入方向の下流において前記突起部に収容された他端部を有する下部出力部と、前記直交方向に沿った揺動軸を中心として揺動可能に前記下部出力部の前記他端部に連結された上部出力部とを有し、
前記上部出力部における前記挿入方向及び前記直交方向の双方と直交する方向の両側面に、前記複数の係止機構のそれぞれと係合する複数の凹部が設けられており、
前記ヘッド部材の進退により前記複数の凹部が移動することで、対応する前記凹部に挿入された尖り部をそれぞれ有する前記複数の係止機構が、前記回動軸を中心として回動し、前記突起部の外部に突出した位置又は前記突起部の内部に収容された位置を取ることで、前記対応する係止部のそれぞれに対して係止状態又は係止解除状態となることを特徴とする、自動工具交換装置。 A first unit having a drive mechanism and a plurality of locking mechanisms;
A second unit having a plurality of locking portions corresponding to each of the plurality of locking mechanisms,
When the protrusions provided in the first unit are inserted into the holes provided in the second unit, the plurality of locking mechanisms in the protrusions are locked to the corresponding locking parts, respectively. By the automatic tool changer, the first unit and the second unit are connected to each other,
Each of the plurality of locking mechanisms is supported by the protrusion so as to be rotatable about a rotation axis along an orthogonal direction orthogonal to the insertion direction of the protrusion into the hole.
The drive mechanism includes a head member that can advance and retreat in the insertion direction and an opposite direction opposite to the insertion direction, one end connected to the head member, and the protrusion at a position downstream of the one end. A lower output portion having the other end housed in the portion, and an upper output portion connected to the other end portion of the lower output portion so as to be swingable about the swing axis along the orthogonal direction. And
A plurality of recesses that are engaged with each of the plurality of locking mechanisms are provided on both side surfaces in a direction orthogonal to both the insertion direction and the orthogonal direction in the upper output portion,
As the plurality of recesses move as the head member advances and retracts, the plurality of locking mechanisms each having a pointed portion inserted into the corresponding recess rotate around the rotation axis, and the protrusion By taking a position protruding to the outside of the part or a position accommodated in the protrusion , each of the corresponding locking parts is in a locked state or a locked release state, Automatic tool changer.
前記下部出力部は、前記複数の係止機構を前記係止解除状態に維持するために前記複数の係止機構の前記直線部と接触する拡径部を有することを特徴とする、請求項4に記載の自動工具交換装置。 Each of the plurality of locking mechanisms further includes a linear portion provided between the pointed portion and the engaging portion,
The lower output section is characterized by having a enlarged diameter portion in contact with the linear portion of the plurality of locking mechanisms to maintain the plurality of locking mechanisms in the unlocking state, claim 4 Automatic tool changer described in 1.
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