JPH07186079A - Automatic tool change device - Google Patents
Automatic tool change deviceInfo
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- JPH07186079A JPH07186079A JP33098993A JP33098993A JPH07186079A JP H07186079 A JPH07186079 A JP H07186079A JP 33098993 A JP33098993 A JP 33098993A JP 33098993 A JP33098993 A JP 33098993A JP H07186079 A JPH07186079 A JP H07186079A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ロボットハンド等に利
用され工具を自動的に交換可能とした自動工具交換装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic tool changer which can be used for a robot hand or the like to automatically change tools.
【0002】[0002]
【従来の技術】工業用ロボットのアームには、機械加工
用の工具を交換するための自動工具交換装置が取り付け
られる。この自動工具交換装置は、ロボットのアームに
連結される固定プレートに対して工具を一体化した工具
プレートとを位置合わせして連結可能としたものであ
る。2. Description of the Related Art An arm of an industrial robot is equipped with an automatic tool changer for changing a tool for machining. This automatic tool changer is capable of aligning and connecting a tool plate with a tool integrated with a fixed plate connected to an arm of a robot.
【0003】このような自動工具交換装置では、固定プ
レートと工具プレートとを連結するために、これらの位
置決めと締結のための機構が必要である。たとえば位置
決め機構としては、特開平4−63688号公報に記載
されているように、工具プレートの芯から離れた位置に
位置決め軸を工具プレートの軸線と平行に突き出し、固
定プレート側にはこれらの位置決め軸が嵌まり込む孔を
設け、これらの位置決め軸と孔との嵌め合いを利用する
ことができる。In such an automatic tool changer, in order to connect the fixed plate and the tool plate, a mechanism for positioning and fastening them is necessary. For example, as a positioning mechanism, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 4-63688, a positioning shaft is projected at a position apart from the core of the tool plate in parallel with the axis of the tool plate, and these positioning members are positioned on the fixed plate side. A hole into which the shaft fits can be provided, and the fitting between the positioning shaft and the hole can be used.
【0004】このような位置決め機構に加えて、ロボッ
トのアームと自動工具交換装置との間には、位置決めが
不良なままで工具を装着するときに発生する異常な負荷
や、加工時のワークの姿勢の設定不良等による反力を吸
収するための過負荷防止装置を備えることが必要であ
る。もし、このような過負荷防止装置がなければ、工具
装着時やワーク加工時にロボットのアーム側に大きな負
荷が加わり、損傷を生じたり作動精度にも影響を与えて
しまう。In addition to such a positioning mechanism, between the robot arm and the automatic tool changer, an abnormal load is generated when a tool is mounted while the positioning is still poor, and a workpiece is not machined during machining. It is necessary to provide an overload prevention device for absorbing reaction force due to poor posture setting or the like. If such an overload prevention device is not provided, a large load is applied to the arm side of the robot at the time of mounting a tool or machining a workpiece, causing damage or affecting the operation accuracy.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来では、自動工具交
換装置は主として工具交換のための機能が重視され、フ
ローティング機構等によって工具の着脱が速やかに行え
る方式としたものが多い。このため、過負荷防止装置は
自動工具交換装置とは別体としてロボットのアームの間
に組み込む仕様としたものが普通である。Conventionally, most automatic tool changers have mainly adopted a function for tool change, and have adopted a system in which a tool can be quickly attached / detached by a floating mechanism or the like. For this reason, the overload prevention device is usually designed to be installed between the arms of the robot separately from the automatic tool changer.
【0006】ところが、このように自動工具交換装置と
過負荷防止装置とを別体に設けてこれらをロボット側か
ら工具側までの間に並べるのでは、アームから工具プレ
ートまでの距離も長くなる。したがって、ロボット側の
出力フランジから工具までの距離も長くなり、作動時に
おける慣性重量等の影響が大きくなる。However, if the automatic tool changing device and the overload preventing device are separately provided and arranged side by side from the robot side to the tool side, the distance from the arm to the tool plate becomes long. Therefore, the distance from the output flange on the robot side to the tool also becomes long, and the influence of inertial weight and the like during operation becomes large.
【0007】このように、従来の自動工具交換装置では
過負荷防止装置を別体に備えるため、慣性重量の増加に
よる作動時のロボットの運動性能に影響を与えるほか、
小型軽量化にも限界があった。As described above, since the conventional automatic tool changer is separately provided with the overload preventive device, the motion performance of the robot at the time of operation is affected by the increase in inertial weight.
There was also a limit to the size and weight reduction.
【0008】本発明において解決すべき課題は、過負荷
防止装置を自動工具交換装置に一体に備えることによっ
て小型軽量化を図り、ロボットの運動性能を更に向上さ
せることにある。The problem to be solved in the present invention is to reduce the size and weight by integrally providing the overload prevention device with the automatic tool changer, and further improve the motion performance of the robot.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、ロボットハン
ドのアーム等に連結される固定プレートと、工具を着脱
する工具プレートとの組合せからなり、前記両プレート
どうしを凹凸嵌合によって位置決めして締結する自動工
具交換装置であって、前記固定プレート及び工具プレー
トのいずれか一方に、これらのプレートの間の隙間の大
きさを検出する検出手段を設け、該検出手段による前記
固定プレートと工具プレートとの間の隙間の大きさと適
正な締結時の隙間の定常値とを比較して前記工具プレー
トからの過負荷を検知可能な系を備えてなることを特徴
とする。The present invention comprises a combination of a fixed plate connected to an arm of a robot hand and the like, and a tool plate for attaching and detaching a tool. An automatic tool changer for fastening, wherein one of the fixed plate and the tool plate is provided with detection means for detecting the size of the gap between the plates, and the fixed plate and the tool plate are detected by the detection means. It is characterized by comprising a system capable of detecting an overload from the tool plate by comparing the size of the gap between the tool plate and the steady value of the gap at the time of proper fastening.
【0010】[0010]
【作用】固定プレートと工具プレートが適正に締結され
ているときのこれらのプレートの間の隙間の定常値に対
し、たとえば工具プレートが引張りを受けて隙間が大き
くなったような場合には検出手段がこれを検出すると共
に、工具プレートから固定プレートに及ぶまで過負荷が
加わっているかどうかを先の定常値と比較して判別す
る。そして、過負荷が作用していると判断されたときに
は、ロボットの作動を停止させることにより、固定プレ
ート及び工具プレート等から構成される自動工具交換装
置の損傷を防止する。With respect to the steady value of the gap between the fixed plate and the tool plate when they are properly fastened, the detecting means is used, for example, when the tool plate is pulled and the gap becomes large. Detects this and determines whether or not an overload is applied from the tool plate to the fixed plate by comparing with the above steady value. When it is determined that the overload is applied, the operation of the robot is stopped to prevent the automatic tool changer including the fixed plate and the tool plate from being damaged.
【0011】また、工具プレートの引張りによる変位だ
けでなく、捩じれや軸線方向の傾き等を引き起こす外力
に対しても、検出手段によるプレート間の隙間の大きさ
を検出することで、過負荷が作用しているかどうかを知
ることができる。Further, not only the displacement due to the pulling of the tool plate but also the external force causing the twisting, the inclination in the axial direction, etc. is detected, and the size of the gap between the plates is detected by the detecting means to cause an overload. You can know if you are doing.
【0012】[0012]
【実施例】図1は本発明の自動工具交換装置の一実施例
を示す概略縦断面図、図2は図1のA−A線矢視による
横断面図である。1 is a schematic vertical sectional view showing an embodiment of an automatic tool changer of the present invention, and FIG. 2 is a horizontal sectional view taken along the line AA of FIG.
【0013】図において、ロボットハンドのアーム(図
示せず)の先端に連結される固定プレート1に対して、
工具(図示せず)を一体化した工具プレート2が着脱自
在に装着可能とする。In the figure, with respect to the fixed plate 1 connected to the tip of the arm (not shown) of the robot hand,
A tool plate 2 integrated with a tool (not shown) can be detachably mounted.
【0014】固定プレート1は円形の横断面を持ち、そ
の内部には環状断面のシリンダボア1aを形成すると共
に作動流体としての空気をこのシリンダボア1aに供給
する給排ポート1b,1cを設けている。また、固定プ
レート1にはアクチュエータ3を同軸上に連接し、その
ピストン3aをシリンダボア1aの中に摺動自在に組み
込む。The fixed plate 1 has a circular cross section, and a cylinder bore 1a having an annular cross section is formed therein, and supply / discharge ports 1b, 1c for supplying air as a working fluid to the cylinder bore 1a are provided therein. Further, an actuator 3 is coaxially connected to the fixed plate 1, and its piston 3a is slidably incorporated in the cylinder bore 1a.
【0015】固定プレート1の下面には、シリンダボア
1aによって包囲された空洞状の接合座1dを同軸上に
設けると共に、縁部には三角形の縦断面を持つテーパ状
の位置決め孔1eを複数備える。そして、接合座1dの
周壁には、複数のロックボール4を転動可能に組み込
み、このロックボール4を支持している接合座1dの開
口の外側縁には、ロックボール4が外側に抜けないよう
に小さな突起(図示せず)を設ける。On the lower surface of the fixed plate 1, a hollow joint seat 1d surrounded by a cylinder bore 1a is coaxially provided, and a plurality of tapered positioning holes 1e having a triangular vertical cross section are provided at the edges. A plurality of lock balls 4 are rotatably incorporated in the peripheral wall of the joint seat 1d, and the lock balls 4 do not come out to the outer edge of the opening of the joint seat 1d supporting the lock balls 4. A small protrusion (not shown) is provided.
【0016】アクチュエータ3は、図3に示すように、
先端側からガイド用テーパ面3b,ストッパ3d,倣い
テーパ面3e及び結合用テーパ3cを形成したものであ
る。そして、結合時には結合用テーパ3cにロックボー
ル4の周面が点接触するようにアクチュエータ3のスト
ロークを決める。The actuator 3, as shown in FIG.
A guide tapered surface 3b, a stopper 3d, a copying tapered surface 3e, and a coupling taper 3c are formed from the tip side. At the time of coupling, the stroke of the actuator 3 is determined so that the peripheral surface of the lock ball 4 comes into point contact with the coupling taper 3c.
【0017】図1に戻って、工具プレート2には、固定
プレート1の接合座1dの内径より小さなコネクタロッ
ド2aを同軸上に突き出して設ける。このコネクタ2a
はその上端の外周面をテーパ面状としたガイド2bとす
ると共に、その下部に小径部2cを設けてその周りに調
心リング5を外挿している。Returning to FIG. 1, the tool plate 2 is provided with a connector rod 2a, which is smaller than the inner diameter of the joint seat 1d of the fixed plate 1 and is coaxially projected. This connector 2a
Has a guide 2b whose outer peripheral surface at the upper end has a tapered surface, a small diameter portion 2c is provided at the lower portion thereof, and an alignment ring 5 is externally fitted around the small diameter portion 2c.
【0018】調心リング5は小径部2cの外径よりも大
きな内径を持つ環状体であり、その外周面の下半分に
は、図2に示すように、下端側に向けて先細りする拘束
テーパ5aを形成すると共に上半分にへ傾斜が緩いテー
パ状のガイド面5bを設けたものである。The aligning ring 5 is an annular body having an inner diameter larger than the outer diameter of the small diameter portion 2c, and the lower half of the outer peripheral surface thereof has a restraining taper tapering toward the lower end side as shown in FIG. 5a is formed and a tapered guide surface 5b having a gentle slope is provided in the upper half.
【0019】更に、工具プレート2の上面には、固定プ
レート1の位置決め孔1eに嵌まり込む鋼球2dを組み
込む。これらの鋼球2dは固定プレート1のテーパ状の
位置決め孔1eに対して調心可能な接合を可能とするも
のである。Further, on the upper surface of the tool plate 2, a steel ball 2d fitted in the positioning hole 1e of the fixed plate 1 is incorporated. These steel balls 2d are capable of being aligned with the tapered positioning hole 1e of the fixed plate 1.
【0020】ここで、固定プレート1に対して工具プレ
ート2を装着するとき及び工具プレート2にセットした
工具(図示せず)による機械加工を行うときに工具プレ
ート2を介して固定プレート1からロボット側に加わる
過負荷を、これらの固定プレート1と工具プレート2と
の間の隙間の大きさの変化を知ることによって検知する
系を設ける。Here, when the tool plate 2 is attached to the fixed plate 1 and when machining is performed by a tool (not shown) set on the tool plate 2, the robot moves from the fixed plate 1 to the robot via the tool plate 2. A system is provided for detecting an overload applied to the side by knowing the change in the size of the gap between the fixed plate 1 and the tool plate 2.
【0021】この検知系として、工具プレート1には光
学式のセンサ6を組み込み、その先端を固定プレート1
の下端面から外側に臨ませ、光軸が工具プレート1の軸
線と平行になるようにセットする。センサ6は、図1に
示すように、固定プレート1と工具プレート2との間の
締結隙間を光学系によって検知可能なものとしたもので
ある。そして、センサ6によるこの締結隙間の変化の検
知信号を、ロボットを制御するコントローラに入力し、
過負荷発生時にはロボットの作動を停止させたりする制
御系を組む。As this detection system, an optical sensor 6 is incorporated in the tool plate 1 and its tip is fixed to the fixed plate 1.
The optical axis is parallel to the axis of the tool plate 1. As shown in FIG. 1, the sensor 6 can detect the fastening gap between the fixed plate 1 and the tool plate 2 by an optical system. Then, the detection signal of the change in the fastening gap by the sensor 6 is input to the controller that controls the robot,
Establish a control system that stops the robot operation when an overload occurs.
【0022】センサ6は図1の締結隙間に相当する定常
値Sであれば、固定プレート1と工具プレート2との締
結完了と過負荷の発生がない期間としてコントローラに
よって判断すると共に、間隔が或る一定値C以上になっ
て固定プレート1と工具プレート2との締結が解除され
たことを判断する。そして、締結隙間が定常値Sより小
さくなったり、この定常値Sと一定値Cとの間での変化
の検出については、コントローラは工具プレート2から
固定プレート1側に過負荷が加わっていると判断し、ロ
ボットの作動を停止させる。If the sensor 6 has a steady value S corresponding to the fastening gap shown in FIG. 1, the controller determines that the fastening of the fixed plate 1 and the tool plate 2 is complete and that there is no overload, and the interval is It is determined that the fastening between the fixed plate 1 and the tool plate 2 has been released when the fixed value C becomes equal to or more than a certain value. When the fastening gap becomes smaller than the steady value S or the change between the steady value S and the constant value C is detected, it is determined that the controller is overloaded from the tool plate 2 to the fixed plate 1 side. Judge and stop the operation of the robot.
【0023】図4はロボットを作動させて工具プレート
2に固定プレート1を対峙させた締結前であって、所定
の場所にストックされている工具プレート2に対して固
定プレート1を結合しようとする状態を示す。締結前で
は、アクチュエータ3は、シリンダボア1aに給排ポー
ト1cから空気を供給することによって、図示のように
最も上端に退避し、下端のガイド用テーパ面3bがロッ
クボール4に突き当たっている。FIG. 4 shows an attempt to connect the fixed plate 1 to the tool plate 2 which is stocked at a predetermined position before the fastening by fixing the fixed plate 1 to the tool plate 2 by operating the robot. Indicates the status. Before fastening, the actuator 3 retracts to the uppermost end as shown in the drawing by supplying air to the cylinder bore 1a from the supply / discharge port 1c, and the guide tapered surface 3b at the lower end abuts the lock ball 4.
【0024】この状態で給排ポート1bから圧縮空気を
シリンダボア1aに供給すると、図1に示すように、ア
クチュエータ3が下降していき、その中にロックボール
4を次第に抱き込んでいってロックボール4を接合座1
dの中に押し込んでいく。When compressed air is supplied to the cylinder bore 1a from the supply / discharge port 1b in this state, the actuator 3 descends as shown in FIG. 1, and the lock ball 4 is gradually held in the lock ball 4a. 4 for joint 1
Push it into d.
【0025】ロックボール4の芯側への移動によって、
アクチュエータ3が最終位置まで下降すると、ロックボ
ール4が調心リング5の拘束テーパ5aに臨むようにな
る。そして、ロックボール4はアクチュエータ3の結合
用テーパ面3cによって芯側へ押し付けられるので、こ
の押付け力がロックボール4から拘束テーパ5aに作用
する。したがって、これらのロックボール4と調心リン
グ5との間の係合力によって、固定プレート1と工具プ
レート2は互いに軸線方向に拘束され締結される。By moving the lock ball 4 to the core side,
When the actuator 3 descends to the final position, the lock ball 4 comes into contact with the restraining taper 5 a of the aligning ring 5. Since the lock ball 4 is pressed toward the core side by the connecting tapered surface 3c of the actuator 3, this pressing force acts on the restraining taper 5a from the lock ball 4. Therefore, the fixed plate 1 and the tool plate 2 are axially constrained and fastened to each other by the engaging force between the lock ball 4 and the centering ring 5.
【0026】図5は工具プレート2が図において下側に
引張り力を受けて固定プレート1に対して過負荷を加え
ているときの状況を示す縦断面図である。FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing a situation where the tool plate 2 receives a downward pulling force in the drawing to apply an overload to the fixed plate 1.
【0027】工具プレート2が固定プレート1から離れ
る方向に引張りを受けるとき、図3中に示すベクトルに
よる作用力が発生する。すなわち、作用する過負荷をF
1 とするとき、ロックボール4を外側に押し出そうとす
るときの作用力はF2 として表せる。そして、調心リン
ク5のテーパ面5a及びアクチュエータ3の結合用テー
パ3cのそれぞれが軸線となす角度をθ1 ,θ2 とすれ
ば、F3 =F2 ・tanθ2 =F1 ・tanθ1 ・ta
nθ2 が過負荷によってアクチュエータ3を上昇させる
作用力として働く。したがって、アクチュエータ3の加
圧力をF4 とすれば、F4 <F3 の条件となれば、アク
チュエータ3は図において上側に移動し、固定プレート
1と工具プレート2との間の締結隙間はその定常値Sよ
りも大きくなる。When the tool plate 2 is pulled in the direction away from the fixed plate 1, an acting force by the vector shown in FIG. 3 is generated. That is, the overload that acts is F
When set to 1 , the acting force when pushing the lock ball 4 outward can be expressed as F 2 . If the angles formed by the tapered surface 5a of the aligning link 5 and the coupling taper 3c of the actuator 3 with respect to the axes are θ 1 and θ 2 , respectively, F 3 = F 2 · tan θ 2 = F 1 · tan θ 1 · ta
nθ 2 acts as an acting force that raises the actuator 3 due to overload. Therefore, if the pressing force of the actuator 3 is F 4, and under the condition of F 4 <F 3 , the actuator 3 moves upward in the drawing, and the fastening gap between the fixed plate 1 and the tool plate 2 is It becomes larger than the steady value S.
【0028】このように、工具プレート2に対する引張
り力が過負荷として作用し、締結隙間が拡大してしまう
と、センサ6によってこの締結隙間の変化が検出され、
この検出信号がコントローラに入力されてロボットの作
動を停止させる。As described above, when the tensile force acting on the tool plate 2 acts as an overload and the fastening gap is expanded, the sensor 6 detects the change in the fastening gap,
This detection signal is input to the controller to stop the operation of the robot.
【0029】図6は工具プレート2をその軸線周りに回
転するトルクが発生し、このトルクが過負荷として作用
した場合を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a case where a torque for rotating the tool plate 2 around its axis is generated and this torque acts as an overload.
【0030】固定プレート1の位置が固定されていると
き、工具プレート2がその軸線周りに回る方向に変位す
ると、これらの固定プレート1と工具プレート2との間
を位置決めしている鋼球2dの位置が固定プレート1の
位置決め孔1eに対して変化する。そして、位置決め孔
1eは円錐状であるため、鋼球2dがこの位置決め孔1
eの芯からずれてしまうと、固定プレート1と工具プレ
ート2との間の締結隙間が定常値Sよりも拡大する。こ
のような状況では、工具プレート2が固定プレート1か
ら離れる方向に移動しようとし、アクチュエータ3はそ
の定常位置から上側に押し戻される。When the position of the fixed plate 1 is fixed and the tool plate 2 is displaced in the direction around its axis, the steel balls 2d for positioning the fixed plate 1 and the tool plate 2 are positioned. The position changes with respect to the positioning hole 1e of the fixed plate 1. Since the positioning hole 1e has a conical shape, the steel ball 2d is located in the positioning hole 1e.
If it deviates from the center of e, the fastening gap between the fixed plate 1 and the tool plate 2 becomes larger than the steady value S. In such a situation, the tool plate 2 tends to move away from the fixed plate 1 and the actuator 3 is pushed back upward from its steady position.
【0031】このように締結隙間が拡がると、先の例と
同様にセンサ6が締結隙間の変化を検知してコントロー
ラに入力し、これによってロボットの作動を停止させ
る。When the fastening gap is widened in this way, the sensor 6 detects a change in the fastening gap and inputs it to the controller, as in the previous example, thereby stopping the operation of the robot.
【0032】図7は工具プレート2に対してその軸線を
傾けるような作用力が働いた場合の例である。FIG. 7 shows an example of a case where an acting force for inclining the axis of the tool plate 2 acts.
【0033】図示の例では、工具プレート2の右側が下
に傾くような過負荷を受け、ロックボール4を介してア
クチュエータ3が図1の定常位置から上に押し戻された
状態である。このとき、センサ6を組み込んだ側では、
固定プレート1と工具プレート2との間の締結隙間が定
常値Sよりも拡大する。このためセンサ6がこの締結隙
間の変化を検出してコントローラに入力し、ロボットの
作動を停止させる。In the example shown in the figure, the right side of the tool plate 2 is overloaded such that it tilts downward, and the actuator 3 is pushed back up from the steady position in FIG. 1 via the lock ball 4. At this time, on the side where the sensor 6 is incorporated,
The fastening gap between the fixed plate 1 and the tool plate 2 becomes larger than the steady value S. Therefore, the sensor 6 detects the change in the fastening gap and inputs it to the controller to stop the operation of the robot.
【0034】工具プレート2は図示の斜めの姿勢だけで
なく、たとえば左下がりの姿勢に傾けるような過負荷を
受けるほか、三次元的に姿勢を変える。このような姿勢
の変化は、センサ6による締結隙間の検出部分が定常値
Sより大きくなったり小さくなったりする現象を生じる
ので、どの向きに傾いても過負荷を受けたときにはセン
サ6による締結隙間の定常値Sからのずれの検出によ
り、ロボットの作動が即時に停止される。The tool plate 2 is not only subjected to the oblique posture shown in the drawing, but is also subjected to an overload such as tilting to the downward left posture, and the posture is changed three-dimensionally. Such a change in the posture causes a phenomenon in which a portion of the fastening gap detected by the sensor 6 becomes larger or smaller than the steady value S. Therefore, no matter which direction the lean is tilted, when the fastening gap is detected by the sensor 6, the fastening gap is detected. The operation of the robot is immediately stopped by detecting the deviation from the steady value S of.
【0035】図8は工具プレート2に左から右に軸線と
直交する方向に過負荷が加わった状態を示す例である。FIG. 8 is an example showing a state in which an overload is applied to the tool plate 2 from left to right in a direction orthogonal to the axis.
【0036】工具プレート2が右側に押されることによ
り、図6の場合と同様に位置決め用の鋼球2dが固定プ
レート1の位置決め孔1eの中から抜ける方向に移動
し、これによって固定プレート1と工具プレート2との
間の締結隙間が拡がる。そして、過負荷によってアクチ
ュエータ3は図1の定常位置から上に押し戻される。By pushing the tool plate 2 to the right side, the positioning steel ball 2d moves in the direction of coming out of the positioning hole 1e of the fixed plate 1 as in the case of FIG. The fastening gap with the tool plate 2 expands. Then, due to the overload, the actuator 3 is pushed back up from the steady position in FIG.
【0037】この場合でも、プレート1,2間の締結隙
間はその定常値Sに対して拡大するので、センサ6によ
ってその変位が検出され、コントローラによってロボッ
トの作動が停止される。Even in this case, since the fastening gap between the plates 1 and 2 is expanded with respect to the steady value S, the sensor 6 detects the displacement, and the controller stops the operation of the robot.
【0038】図9は別の実施例を示す要部の縦断面図で
ある。なお、先の例と同じ部材については共通の符号で
指示しその詳細な説明は省略する。FIG. 9 is a longitudinal sectional view of the essential part showing another embodiment. The same members as those in the previous example are designated by common reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0039】工具プレート2には同軸上にコネクティン
グロッド10(先の例におけるコネクタロッド2aに相
当)をその軸線方向に摺動可能に配置し、その上端に設
けた小径部10aに調心リング5をその中心が変位可能
となるように遊嵌している。また、コネクティングロッ
ド10の下端にはフランジ10aを形成すると共にこの
フランジ10a部分を工具プレート2の下端に空洞状に
設けたチャンバ2eに収納し、フランジ10aとチャン
バ2eの内壁との間に皿バネ11を介装している。A connecting rod 10 (corresponding to the connector rod 2a in the previous example) is coaxially arranged on the tool plate 2 so as to be slidable in the axial direction thereof, and the centering ring 5 is attached to the small diameter portion 10a provided at the upper end thereof. Is loosely fitted so that its center can be displaced. Further, a flange 10a is formed at the lower end of the connecting rod 10, and this flange 10a portion is housed in a chamber 2e provided in a hollow shape at the lower end of the tool plate 2, and a disc spring is provided between the flange 10a and the inner wall of the chamber 2e. 11 is installed.
【0040】皿バネ11は、図9の固定プレート1と工
具プレート2の締結時の定常状態において、予め圧縮さ
れて予圧が加えられたものであり、或る一定以上の圧縮
力が作用すると収縮変形するバネ定数とする。The disc spring 11 is pre-compressed and pre-loaded in a steady state when fastening the fixed plate 1 and the tool plate 2 in FIG. 9, and contracts when a compression force of a certain level or more is applied. Let the spring constant deform.
【0041】図9では固定プレート1と工具プレート2
とは適正に締結され、締結隙間は定常値Sに維持されて
いる。そして、センサ6は工具プレート2の対向面との
距離を検出することによって、ロボットが作動可能な状
態であることをコントローラに入力する。In FIG. 9, the fixed plate 1 and the tool plate 2
Are properly fastened, and the fastening gap is maintained at a steady value S. Then, the sensor 6 detects the distance from the facing surface of the tool plate 2 to input to the controller that the robot is in an operable state.
【0042】図10は工具プレート2が軸線方向に引っ
張られたときの状態を示す縦断面図である。FIG. 10 is a vertical sectional view showing a state where the tool plate 2 is pulled in the axial direction.
【0043】工具プレート2が固定プレート1から離れ
る方向に変位するとき、皿バネ11の撓み限界以上の圧
縮力の負荷に相当する変位量となれば、皿バネ11が収
縮する。この場合、工具プレート2は変位するものの、
皿バネ11の収縮によってコネクティングロッド10の
位置は変わらず、アクチュエータ3を上に押し戻す作用
力はこの皿バネ11によって吸収される。そして、工具
プレート2の変位をセンサ6が検出して定常値Sから或
る臨界値を越える締結隙間が検出されると、先の例と同
様にコントローラによってロボットの作動を即時に停止
させる。When the tool plate 2 is displaced in the direction away from the fixed plate 1, the disc spring 11 contracts when the displacement amount corresponds to the load of the compressive force exceeding the bending limit of the disc spring 11. In this case, although the tool plate 2 is displaced,
The position of the connecting rod 10 does not change due to the contraction of the disc spring 11, and the action force for pushing the actuator 3 upward is absorbed by the disc spring 11. When the sensor 6 detects the displacement of the tool plate 2 and a fastening gap exceeding a certain critical value from the steady value S is detected, the controller immediately stops the operation of the robot as in the previous example.
【0044】図11は工具プレート2がその軸線周りの
回転捩じれの負荷を受けるとき、図12は工具プレート
2がその軸線を傾けられる向きに負荷を受けるとき、及
び図13は工具プレート2が図において左から右側に押
される負荷を受ける場合である。これらは、先の例で説
明した図6,図7及び図8の状況と同じであり、工具プ
レート2の変位をセンサ6が検出し、締結隙間の定常値
Sに対する変位量を検出することによって、過負荷状態
にあることをコントローラに入力してロボットの作動を
停止させる。FIG. 11 shows when the tool plate 2 is subjected to the rotational torsional load about its axis, FIG. 12 shows when the tool plate 2 is loaded in the direction in which its axis is tilted, and FIG. In the case of receiving a load pushed from left to right in. These are the same as the situations of FIGS. 6, 7 and 8 described in the previous example, and the sensor 6 detects the displacement of the tool plate 2 and detects the displacement amount of the fastening gap with respect to the steady value S. , Input the overload condition to the controller to stop the robot operation.
【0045】これらの図11〜図13の例においても、
皿バネ11がコネクティングロッド10の固定プレート
1に対する相対位置を変えないように変位を吸収する。
しかし、その変位量が大き過ぎて皿バネ11によって吸
収できないときには、たとえば図1及び図13の矢印で
示すようにアクチュエータ3は上に戻されることにな
る。Also in these examples of FIGS. 11 to 13,
The disc spring 11 absorbs the displacement so as not to change the relative position of the connecting rod 10 with respect to the fixed plate 1.
However, when the displacement amount is too large to be absorbed by the disc spring 11, the actuator 3 is returned upward as shown by the arrows in FIGS. 1 and 13, for example.
【0046】[0046]
【発明の効果】本発明では、ロボット側の固定プレート
と工具装着用の工具プレートとの間の締結隙間の大きさ
の変位をセンサで検出することにより、工具プレートが
離れる向きの引張りや捩じれ及び回転等の作用力による
過負荷を判定することができ、従来のように工具交換装
置と過負荷防止装置を別体としたものに比べると、装置
の嵩及び重量が低減され、ロボットの運動性能の向上が
可能となる。According to the present invention, the sensor detects the displacement of the size of the fastening gap between the fixed plate on the robot side and the tool plate for mounting the tool, thereby pulling or twisting the tool plate in the direction of separation. It is possible to judge overload due to the action force such as rotation, and the volume and weight of the device are reduced compared to the conventional one in which the tool changer and the overload preventer are separated, and the robot's motion performance is reduced. Can be improved.
【0047】また、ロボットアームの先端から工具プレ
ートの工具装着面との間の距離も短くなるので、アーム
の旋回動作等による慣性重量の影響も少なくすることが
でき、ロボットの動作及び位置決め精度も向上する。Further, since the distance from the tip of the robot arm to the tool mounting surface of the tool plate is shortened, the influence of inertial weight due to the turning motion of the arm can be reduced, and the motion and positioning accuracy of the robot can be reduced. improves.
【図1】本発明の自動工具交換装置の一実施例であっ
て、固定プレート及び工具プレートが適正に締結されて
いる状態の縦断面図である。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing an embodiment of an automatic tool changer of the present invention in a state where a fixed plate and a tool plate are properly fastened.
【図2】図1のA−A線矢視による横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
【図3】図1の状態における調心リングとロックボール
及びアクチュエータの係合面の位置関係を示す要部の拡
大縦断面図である。FIG. 3 is an enlarged vertical cross-sectional view of a main part showing the positional relationship between the centering ring, the lock ball, and the engagement surface of the actuator in the state of FIG.
【図4】固定プレートと工具プレートが分離していてそ
の締結前の状態を示す縦断面図である。FIG. 4 is a vertical cross-sectional view showing a state before the fastening, in which the fixed plate and the tool plate are separated from each other.
【図5】工具プレートにその軸線方向へ引張りの過負荷
が作用したときの締結隙間の拡大を示す縦断面図であ
る。FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing enlargement of the fastening gap when a tensile overload acts on the tool plate in the axial direction thereof.
【図6】工具プレートをその軸線周りに回転させようと
する過負荷が加わったときの締結隙間の拡大を示す縦断
面図である。係を示す要部の横断面図である。FIG. 6 is a vertical cross-sectional view showing enlargement of the fastening gap when an overload is applied to the tool plate to rotate it about its axis. It is a cross-sectional view of the main part showing the engagement.
【図7】工具プレートをその軸線が傾く姿勢に変位させ
る過負荷が加わったときの締結隙間の拡大及び縮小を示
す縦断面図である。FIG. 7 is a vertical cross-sectional view showing expansion and contraction of the fastening gap when an overload is applied to displace the tool plate in a posture in which the axis of the tool plate is inclined.
【図8】工具プレートがその軸線と直交する向きに過負
荷を受けるときの締結隙間の拡大を示す縦断面図であ
る。FIG. 8 is a vertical cross-sectional view showing enlargement of a fastening gap when a tool plate is overloaded in a direction orthogonal to its axis.
【図9】別の実施例であって工具プレートにコネクティ
ングロッドを摺動可能に設けこれを皿バネによって付勢
保持する例を示す縦断面図である。FIG. 9 is a vertical cross-sectional view showing another example in which a connecting rod is slidably provided on a tool plate and is biased and held by a disc spring.
【図10】図9の例において、工具プレートにその軸線
方向へ引張りの過負荷が作用したときの締結隙間の拡大
を示す縦断面図である。FIG. 10 is a vertical cross-sectional view showing an enlargement of the fastening gap when a tensile overload acts on the tool plate in the axial direction in the example of FIG. 9.
【図11】図9の例において、工具プレートをその軸線
周りに回転させようとする過負荷が加わったときの締結
隙間の拡大を示す縦断面図である。FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing an enlargement of the fastening gap when an overload is applied to the tool plate to rotate it about its axis in the example of FIG. 9;
【図12】図9の例において、工具プレートをその軸線
が傾く姿勢に変位させる過負荷が加わったときの締結隙
間の拡大及び縮小を示す縦断面図である。FIG. 12 is a vertical cross-sectional view showing enlargement and reduction of the fastening gap when an overload is applied to displace the tool plate in a posture in which the axis of the tool plate is tilted in the example of FIG. 9;
【図13】図9の例において、工具プレートがその軸線
と直交する向きに過負荷を受けるときの締結隙間の拡大
を示す縦断面図である。FIG. 13 is a vertical cross-sectional view showing the enlargement of the fastening gap when the tool plate is overloaded in the direction orthogonal to its axis in the example of FIG. 9.
1 固定プレート 1a シリンダボア 1d 接合座 1e 位置決め孔 2 工具プレート 2a コネクタロッド 2d 鋼球 3 アクチュエータ 4 ロックボール 5 調心リング 6 センサ 10 コネクティングロッド 11 皿バネ 1 Fixed Plate 1a Cylinder Bore 1d Joint Seat 1e Positioning Hole 2 Tool Plate 2a Connector Rod 2d Steel Ball 3 Actuator 4 Lock Ball 5 Alignment Ring 6 Sensor 10 Connecting Rod 11 Disc Spring
Claims (1)
固定プレートと、工具を着脱する工具プレートとの組合
せからなり、前記両プレートどうしを凹凸嵌合によって
位置決めして締結する自動工具交換装置であって、前記
固定プレート及び工具プレートのいずれか一方に、これ
らのプレートの間の隙間の大きさを検出する検出手段を
設け、該検出手段による前記固定プレートと工具プレー
トとの間の隙間の大きさと適正な締結時の隙間の定常値
とを比較して前記工具プレートからの過負荷を検知可能
な系を備えてなる自動工具交換装置。1. An automatic tool changer comprising a combination of a fixed plate connected to an arm of a robot hand and a tool plate for attaching / detaching a tool, wherein the plates are positioned and fastened by concavo-convex fitting. A detection means for detecting the size of the gap between the fixed plate and the tool plate, and the size of the gap between the fixed plate and the tool plate by the detection means. An automatic tool changer comprising a system capable of detecting an overload from the tool plate by comparing with a steady value of a clearance during proper fastening.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33098993A JPH07186079A (en) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | Automatic tool change device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33098993A JPH07186079A (en) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | Automatic tool change device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07186079A true JPH07186079A (en) | 1995-07-25 |
Family
ID=18238597
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33098993A Pending JPH07186079A (en) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | Automatic tool change device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07186079A (en) |
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1993
- 1993-12-27 JP JP33098993A patent/JPH07186079A/en active Pending
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