JPH02303783A - Tool replacing device - Google Patents
Tool replacing deviceInfo
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- JPH02303783A JPH02303783A JP12174289A JP12174289A JPH02303783A JP H02303783 A JPH02303783 A JP H02303783A JP 12174289 A JP12174289 A JP 12174289A JP 12174289 A JP12174289 A JP 12174289A JP H02303783 A JPH02303783 A JP H02303783A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、ロボットのハンド部（マニユピレータ）に取
付けられるツールの取付けおよび取外しを自動的に行な
うようにした工具交換装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a tool changing device that automatically attaches and detaches a tool attached to a hand portion (manipulator) of a robot.
（従来の技術）
従来のロボットは、ツールを取付または取外しするハン
ド部をエアシリンダやモータ等の駆動源によって駆動す
る。そしてこのハンド部は、使用すべきツールの種類に
対応する適切なハンド部に交換する必要がある。ハンド
部の交換動作については、例えばロボットのアームの移
動によりそのアームにハンド部を交換可能に嵌合するも
の、ロボットのハンド部を他のロボットのハンド部によ
って交換するものが知られている。(Prior Art) In a conventional robot, a hand section that attaches or detaches a tool is driven by a drive source such as an air cylinder or a motor. This hand part needs to be replaced with an appropriate hand part corresponding to the type of tool to be used. As for the exchange operation of the hand part, for example, there are known methods in which the hand part is exchangeably fitted to the arm of a robot by moving the arm, and methods in which the hand part of the robot is replaced by the hand part of another robot.
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、従来のロボットでは、ハンド部にドリル
、ドライバビット等のツールを取付ける場合、ハンド部
を駆動する駆動源のほかにツールを回転駆動するための
駆動源が別個に必要となるため、ハンド部の先端重量が
増加するので、ロボットの作業速度が遅くなるという問
題がある。また、ツールを駆動する駆動源がエアシリン
ダ、モ−夕である場合は、ハンド部にツール駆動用のエ
ア配管、電気配線等をハンド部に付加する構造になるの
で、その構造、信号の配線等が複雑になり、ロボットの
信頼性、保守性が悪化するという問題がある。(Problem to be Solved by the Invention) However, in conventional robots, when attaching tools such as drills and driver bits to the hand section, in addition to the drive source that drives the hand section, there is a drive source that rotates the tool. Since it is required separately, the weight of the tip of the hand increases, which causes a problem of slowing down the working speed of the robot. In addition, if the drive source for driving the tool is an air cylinder or motor, the structure is such that air piping, electrical wiring, etc. for driving the tool are added to the hand part, so the structure, signal wiring, etc. There is a problem that the reliability and maintainability of the robot are deteriorated due to the complexity of the robot.
本発明は、このような問題点を解決するためになされた
もので、ツール交換時に駆動するハンド部駆動用の駆動
源と、ツールを駆動するためのツール駆動用の駆動源と
を同一にすることで、ハンド部およびツールの駆動系の
簡素化、小型化および高速化をはかり、信頼性および保
守性の高い工具交換装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve these problems, and the present invention has been made to make the drive source for driving the hand part that is driven when changing tools and the drive source for driving the tool to drive the tool to be the same. The purpose of this invention is to simplify, downsize, and speed up the drive system of the hand section and the tool, and to provide a tool changer with high reliability and maintainability.
（課題を解決するための手段）
前記課題を解決するための本発明の工具交換装置は、円
筒状の外周リングと、この外周リングに収納されかつ該
外周リングに対し正回転または逆回転の切替に応じて軸
方向前方または後方に移動可能なネジ手段と、このネジ
手段に応動して前記外周リングの少なくとも径方向に移
動可能かつ工具の締付が可能な一対の把握ツメと、前記
外周りングの回転を阻止するストッパと、を備えたこと
を特徴とする。(Means for Solving the Problems) A tool changing device of the present invention for solving the above-mentioned problems includes a cylindrical outer ring, and a tool that is housed in the outer ring and that can switch between forward rotation and reverse rotation with respect to the outer ring. a screw means movable axially forward or backward according to the screw means; a pair of grasping claws movable at least in the radial direction of the outer ring in response to the screw means and capable of tightening a tool; and a stopper that prevents rotation of the ring.
（作用）
本発明の工具交換装置によれば、この装置の回転軸をツ
ールの軸線上方に移動し、ストッパにより外周リングの
回転を阻止して前記回転軸を回転すると、外周リングか
ら把握ツメを介して回転が阻止されるネジ軸が回転軸に
対し相対的に回転しかつ回転軸に沿って軸方向に下降し
、このネジ軸の下端に設けられる一対の把握ツメがネジ
軸に対して水平方向内側に摺動しかつテーバ内壁面に傾
斜下降方向に摺動することによって、一対の把握ツメの
離間距離が狭められてこれらの把握ツメにツールが挟持
される。(Function) According to the tool changing device of the present invention, when the rotating shaft of the device is moved above the axis of the tool and the rotation of the outer ring is prevented by the stopper and the rotating shaft is rotated, the gripping claw is removed from the outer ring. The screw shaft, whose rotation is prevented through the rotation shaft, rotates relative to the rotation shaft and descends in the axial direction along the rotation shaft, and a pair of gripping claws provided at the lower end of the screw shaft rotate relative to the rotation shaft. By sliding inward in the horizontal direction and sliding in an inclined downward direction on the inner wall surface of the taber, the distance between the pair of grasping claws is narrowed, and the tool is held between these grasping claws.
この状態から回転軸が上昇されると、把握ツメに把握さ
れるツールも同時に上方移動される。次いで、把握ツメ
とともにツールが所定の位置に移動される。When the rotating shaft is raised from this state, the tool grasped by the grasping claw is also simultaneously moved upward. The tool is then moved to a predetermined position together with the grasping claw.
回転軸を前記回転方向と反対方向に回転すると。When the rotating shaft is rotated in the opposite direction to the above rotation direction.
前述の動作と反対の動作によってネジ軸が上昇し、この
ネジ軸の下端の把握ツメが水平方向外側に移動しかつテ
ーバ内壁面を傾斜上昇方向に移動し、これによって一対
の把握ツメの離間距離が増大されて把握ツメからツール
が解放される。The screw shaft rises due to an operation opposite to the above-mentioned operation, and the grasping claw at the lower end of the screw shaft moves outward in the horizontal direction and moves the Taber inner wall surface in an inclined upward direction, thereby increasing the distance between the pair of grasping claws. is increased and the tool is released from the grasping claw.
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.
第１図〜第４図は、本発明の工具交換装置の実施例を示
している。1 to 4 show an embodiment of the tool changing device of the present invention.
第１図に示すように、工具交換装置としてのロボット１
の支柱３４の上端にモータ３５により水平方向に揺動可
能な第１のアーム３６が延び、この第１のアーム３６の
自由端にモータ３７により水平方向に揺動可能な第２の
アーム３８が延び、この第２のアーム３８の自由端にロ
ボット先端部２がモータ３９により支持棒６に対し上下
動可能に設けられている。ロボット先端部２の軸受箱３
には、その上端に固定されるサーボモータ４によって回
転される回転軸５が下端３ａから垂直下方向に延びてい
る。回転軸５の下端にはキーレスドリルチャック８が取
付けられている。As shown in Fig. 1, a robot 1 as a tool changer
A first arm 36 that is horizontally swingable by a motor 35 extends from the upper end of the support column 34, and a second arm 38 that is horizontally swingable by a motor 37 extends from the free end of this first arm 36. The robot tip 2 is provided at the free end of the second arm 38 so as to be movable up and down with respect to the support rod 6 by a motor 39 . Bearing box 3 of robot tip 2
A rotating shaft 5 rotated by a servo motor 4 fixed to the upper end thereof extends vertically downward from the lower end 3a. A keyless drill chuck 8 is attached to the lower end of the rotating shaft 5.
このキーレスドリルチャック８は、第２図に示すように
、前記回転軸５に嵌合固定される内部軸１２を有し、こ
の内部軸１２の外周に円筒状の外周リング１３が環状ツ
バ部１２ａで脱落防止が図られて回転自在に結合されて
いる。内部軸１２の下端内周壁に形成される雌ネジ部Ｌ
２ｂにネジ軸１４が左ネジ状に結合され、第３図に示す
ように、このネジ軸１４の下端に設けられるフランジ１
４ａの凸部１７に把握ツメＩ５の凹部１５ａが第２図に
示す左右の径方向のみに摺動可能に結合されている。As shown in FIG. 2, this keyless drill chuck 8 has an internal shaft 12 that is fitted and fixed to the rotating shaft 5, and a cylindrical outer peripheral ring 13 is attached to the outer circumference of the internal shaft 12 at an annular collar portion 12a. It is rotatably connected to prevent it from falling off. Female threaded portion L formed on the inner circumferential wall of the lower end of the internal shaft 12
A screw shaft 14 is connected to the screw shaft 2b in a left-handed threaded manner, and as shown in FIG.
A concave portion 15a of the grasping claw I5 is coupled to the convex portion 17 of the gripping claw 4a so as to be slidable only in the left and right radial directions shown in FIG.
一対の把握ツメ１５．１６は外周リング１３のテーバ内
壁面１３′ａに摺動可能に設けられ、第４図に示すよう
に、把握ツメ１５の側端には傾斜されるツバ１５ｂ、１
５ｃが形成されている。これらのツバ１５ｂおよび１５
ｃは、外周リング１３のテーバ内壁面１３ａに沿って第
２図で上下方同右よび径方向に摺動可能に結合されてい
る。A pair of gripping claws 15 and 16 are slidably provided on the Taper inner wall surface 13'a of the outer circumferential ring 13, and as shown in FIG.
5c is formed. These brim 15b and 15
c is coupled to be slidable along the Taper inner wall surface 13a of the outer circumferential ring 13 in the upper, lower, right, and radial directions in FIG.
したがっ゛て、外周リング１３を固定した状態で内部軸
１２を第２図に示す矢印Ａ方向に回転すると、ネジ軸１
４が雌ネジ部Ｌ２ｂに沿って軸方向下側に移動し、ネジ
軸１４のフランジ１４ａに対し径方向に摺動自在に結合
される把握ツメ１５．１６は外周リング１３のテーバ内
壁面に１３ａに沿って軸方向下側および径方向内側に向
って移動する。これによって一対の把握ツメ１５と１６
の離間距離が縮小されてツールの頭部を把握する。Therefore, when the inner shaft 12 is rotated in the direction of arrow A shown in FIG. 2 with the outer ring 13 fixed, the screw shaft 1
4 moves downward in the axial direction along the female threaded portion L2b, and the grasping claws 15 and 16, which are slidably coupled in the radial direction to the flange 14a of the screw shaft 14, are attached to the taper inner wall surface of the outer ring 13 13a. along the axially downward and radially inward directions. With this, a pair of grasping claws 15 and 16
The separation distance is reduced to grasp the tool head.
反対に、内部軸１２を矢印Ａ方向と反対方向に回転する
と、ネジ軸１４が軸方向上側に移動し、把握ツメ１５と
１６は軸方向上側かつ径方向外側に向って移動し、ツー
ルの頭部を解放する。Conversely, when the internal shaft 12 is rotated in the direction opposite to the direction of arrow A, the screw shaft 14 moves axially upward, the gripping claws 15 and 16 move axially upwardly and radially outwardly, and the tool head is moved upwardly and radially outwardly. release the department.
次に、第５図〜第７図にもとづいて把握ツメによって挟
持されるツールのツール収納装置２０について説明する
。ツールホルダ２１にツール２２を収納するためのツー
ル収納穴２３が開口され。Next, the tool storage device 20 for holding tools held by the grasping claws will be explained based on FIGS. 5 to 7. A tool storage hole 23 for storing a tool 22 is opened in the tool holder 21.
この収納穴２３の近傍のツールホルダ２１にストッパ２
７が収納穴２３と対になって複数設けられている。A stopper 2 is attached to the tool holder 21 near this storage hole 23.
A plurality of holes 7 are provided in pairs with the storage holes 23.
ストッパ２７は、ツールホルダ２１に固定される支持部
２Ｇに対し固定ビン２５を中心として揺動自在なツメ２
４が結合され、このツメ２４は、第６図に示す点線位置
に回動されると、支持部２６に−ｎＡ２８ ａが固定さ
れる板バネ２８の自由端２８ｂが第６図で右方向で押圧
されたとき、板バネ２８の弾性力により揺動運動させら
れて姿勢を元の位置に保つように復元力が与えられてい
る。The stopper 27 has a claw 2 that can swing freely around the fixed bin 25 with respect to the support part 2G fixed to the tool holder 21.
4 are connected and this claw 24 is rotated to the dotted line position shown in FIG. When pressed, the elastic force of the leaf spring 28 causes a rocking movement, and a restoring force is applied to maintain the posture at the original position.
いま、第１図に示すように、ツール２２の軸線上方の位
置にロボット先端部２のチャック８を移動させ、次いで
第２図に示すように、チャック８の把握ツメ１５と１６
を開状態にして、チャック８を第５図に示す位置まで下
降させる。Now, as shown in FIG. 1, move the chuck 8 of the robot tip 2 to a position above the axis of the tool 22, and then, as shown in FIG.
is opened, and the chuck 8 is lowered to the position shown in FIG.
次にサーボモータ４を駆動して回転軸５を介しチャック
８の内部軸１２を回転させると、外周リング１３に固定
されたビン３０がストッパ２７のツメ２４に対し第７図
に示すように側面２４ｂで接触し、これにより外周りン
グ１３の回転運動が阻止される。このとき、ビン３０が
ストッパ２７のツメ２４と干渉するときは、第６図に示
すようにビン３０の押圧力によってツメ２４が第６図で
点線で示すようにビン２５を中心として時計方向に揺動
し、チャック８等の破損が防止される。Next, when the servo motor 4 is driven to rotate the inner shaft 12 of the chuck 8 via the rotating shaft 5, the bottle 30 fixed to the outer circumferential ring 13 is moved from the side to the claw 24 of the stopper 27 as shown in FIG. 24b, which prevents rotational movement of the outer ring 13. At this time, when the bottle 30 interferes with the claw 24 of the stopper 27, as shown in FIG. 6, the pushing force of the bottle 30 causes the claw 24 to move clockwise around the bottle 25, as shown by the dotted line in FIG. This prevents damage to the chuck 8 and the like.
第５図に示す状態でサーボモータ４によって回転軸５を
回転し続けると、チャック８の内部軸１２、ネジ軸１４
の回転により把握ツメ１５と１６が径方向内側に移動し
、第６図に示すように、ツール２２の頭部２２ａを挟持
し、このツール２２のチャック８への取付けが完了され
る。When the rotating shaft 5 continues to be rotated by the servo motor 4 in the state shown in FIG.
As a result of the rotation, the gripping claws 15 and 16 move radially inward to grip the head 22a of the tool 22, as shown in FIG. 6, and the attachment of the tool 22 to the chuck 8 is completed.
次にロボットの一連のツール交換動作について説明する
。第８図に示すように、ロボット１により使用後のツー
ル２２を挟持したチャック８は、矢印Ｃ５に示す水平移
動によってツール２２を収納すべき収納穴２３の真上に
移動し、その後矢印Ｃ２に示す鉛直下方移動によってツ
ール２２を収納穴２３に収納し、次いで第２図に示す矢
印Ａと反対方向の回転動作つまり第８図で示す矢印Ｃ８
方向に回転軸５を作動させてツールを把握ツメ１５．１
６から解放する。ツール２２を解放した把握ツメ１５．
１６は、第８図に示す矢印Ｃ４に示す鉛直上方移動によ
り上昇後、前記と同様に矢印Ｃｓに示す水平移動により
使用前のツール３０の真上に移動した後、矢印Ｃ８で示
す鉛直下方移動により使用前ツール３０を挟持できる位
置まで下降する。その後矢印Ｃｓと逆方向の矢印Ｃ７で
示す回転軸５の回転動作によって、把握ツメ１５．１６
が使用前のツール３０を挟持し、矢印Ｃ８で示す鉛直上
方移動によって使用前ツール３０を収納穴３１より取出
し、ツール交換を完了する。Next, a series of tool exchange operations of the robot will be explained. As shown in FIG. 8, the chuck 8 holding the used tool 22 by the robot 1 moves horizontally as shown by the arrow C5 to a position directly above the storage hole 23 in which the tool 22 is to be stored, and then moves as shown by the arrow C2. The tool 22 is stored in the storage hole 23 by the vertical downward movement shown in FIG. 2, and then rotated in the direction opposite to the arrow A shown in FIG.
The claw grips the tool by operating the rotating shaft 5 in the direction 15.1
Release from 6. Grasping claw that released the tool 22 15.
16 moves vertically upward as shown by arrow C4 shown in FIG. The tool 30 is lowered to a position where it can hold the tool 30 before use. Thereafter, by the rotational movement of the rotation shaft 5 shown by the arrow C7 in the opposite direction to the arrow Cs, the grasping claw 15.16
grips the tool 30 before use, and takes out the tool 30 before use from the storage hole 31 by moving vertically upward as shown by arrow C8, completing the tool exchange.
本発明ではツールの種類は限定されないが、例えばドリ
ルの場合、そのドリルの回転動作について説明すると次
のようである。In the present invention, the type of tool is not limited, but in the case of a drill, for example, the rotational operation of the drill will be explained as follows.
モータ４の駆動力によって回転軸５を介して内部軸１２
が回転されると、ネジ軸１４および外部リング１３およ
び把握ツメ１５．１６が一体となって回転し、把握ツメ
１５と１６とで挟まれたド、リルに回転駆動力が与えら
れる。この場合の回転駆動力は、内部軸１２とネジ軸１
４とが一体に回転可能な範囲の雌ネジ部１２ｂのリード
等によって設定される。The internal shaft 12 is rotated through the rotating shaft 5 by the driving force of the motor 4.
When rotated, the screw shaft 14, the outer ring 13, and the grasping claws 15, 16 rotate together, and rotational driving force is applied to the drill held between the grasping claws 15 and 16. In this case, the rotational driving force is between the internal shaft 12 and the screw shaft 1.
4 is set by the lead of the female threaded portion 12b within a range that can rotate together.
なお、この実施例では、キーレスドリルチャッりをもつ
ロボットに本発明を適用したものであるが、本発明は、
これに限られず、通常のドリルチャック、ドリルミルチ
ャック等をもつロボットに適用することが可能であるこ
とはもちろんである。In this example, the present invention is applied to a robot with a keyless drill chat, but the present invention
It goes without saying that the present invention is not limited to this, and can be applied to robots having ordinary drill chucks, drill mill chucks, etc.
（発明の効果）
以上説明したように、本発明のロボットのツール交換装
置によれば、ハンド部としての把握ツメを駆動するため
の駆動源を利用してツールの駆動を行なえる構成にした
ため、ハンド部め構造の簡素化および小型化が可能とな
り、これによってロボットのハンド部の軽量化が図られ
て高速移動が可能になり、ツール取付は取外し作業の高
速化および高効率化が図れるという効果がある。(Effects of the Invention) As explained above, according to the robot tool changing device of the present invention, the tool can be driven by using the drive source for driving the grasping claw as the hand part. The structure of the hand part can be simplified and downsized, which makes the robot's hand part lighter and allows for high-speed movement.The effect is that tool attachment and removal work can be done faster and more efficiently. There is.
またツール駆動専用の駆動源を有しないことから、ツー
ル駆動専用の駆動源としてのエアシリンダ、モータ等の
エア配管、電気配線等をハンド部に取付けることが不要
となり、これによってロボットの信頼性および保守性が
大幅に向上されるという効果がある。In addition, since there is no drive source dedicated to driving the tool, there is no need to attach air cylinders, air piping for motors, electrical wiring, etc. as a drive source dedicated to driving the tool to the hand, which improves the reliability of the robot. This has the effect of significantly improving maintainability.
第１図は本発明の実施例の工具交換装置を表わす概略構
成図、第２図はそのキーレスドリルチャックを表わす部
分断面側面図、第３図は第２図に示すｌｌｌ−ＩＩＩ
！、９断面図、第４図は第２図に示すＩＶ−ＩＶ線断面
図、第５図は第１図に示すキーレスドリルチャックが下
降したときの工具交換装置の状態を示す概略構成図、第
６図は第５図に示すＢ部分の拡大部分断面図、第７図は
第６図に示す■−■線断面図、第８図は工具交換装置の
ツール交換動作を説明するための説明図である。
４ ・・・モータ（駆動源）、
１２ ・・・内部軸（回転軸）、
１３ ・・・外周リング、
１３ａ ・・・テーバ内壁面、
１４ ・・・ネジ軸（ネジ手段）、１５．１６・・
・把握ツメ、
２２ ・・・ツール、
２７ ・・・ストッパ。
出題人工 日本電装株式会社Fig. 1 is a schematic configuration diagram showing a tool changer according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a partially sectional side view showing a keyless drill chuck thereof, and Fig. 3 is a lll-III shown in Fig. 2.
! , 9 is a sectional view, FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV shown in FIG. 2, FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing the state of the tool changer when the keyless drill chuck shown in FIG. Fig. 6 is an enlarged partial sectional view of part B shown in Fig. 5, Fig. 7 is a sectional view taken along the line ■-■ shown in Fig. 6, and Fig. 8 is an explanatory diagram for explaining the tool changing operation of the tool changing device. It is. 4...Motor (drive source), 12...Internal shaft (rotating shaft), 13...Outer ring, 13a...Taber inner wall surface, 14...Screw shaft (screw means), 15.16・・・
- Grasping claw, 22...tool, 27...stopper. Question artificial Nippondenso Co., Ltd.
Claims (1)
転または逆回転の切替に応じて軸方向前方または後方に
移動可能なネジ手段と、 このネジ手段に応動して前記外周リングの少なくとも径
方向に移動可能かつ工具の締付が可能な一対の把握ツメ
と、 前記外周リングの回転を阻止するストッパと、を備えた
ことを特徴とする工具交換装置。(1) A cylindrical outer ring, a screw means housed in the outer ring and movable axially forward or backward in response to forward or reverse rotation relative to the outer ring; A tool changing device comprising: a pair of grasping claws that are movable at least in the radial direction of the outer ring and capable of tightening a tool; and a stopper that prevents rotation of the outer ring.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1121742A JPH0688220B2 (en) | 1989-05-16 | 1989-05-16 | Tool changer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1121742A JPH0688220B2 (en) | 1989-05-16 | 1989-05-16 | Tool changer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02303783A true JPH02303783A (en) | 1990-12-17 |
| JPH0688220B2 JPH0688220B2 (en) | 1994-11-09 |
Family
ID=14818757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1121742A Expired - Lifetime JPH0688220B2 (en) | 1989-05-16 | 1989-05-16 | Tool changer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0688220B2 (en) |
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