JPH07290389A - ハンド交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボットの可動部からの動作と、簡単な機構
でハンド交換を可能とすることで構造の簡略化及び小型
軽量化を図り、ハンドの交換時間を短縮させる。 【構成】 ロボットの可動部であるツール軸２３には本
体部１を取り付けており、本体部１には、一部がハウジ
ング２の外周面より突出した状態で保持されるクランプ
ボール６を設けており、該クランプボール６は外からの
力が加わるとハウジング２内に押し込まれるようになっ
ており、アダプタ部１０には、クランプボール６と接合
するクランプ溝１１ｃを設けている。ハンド交換は、ク
ランプボール６とクランプ溝１１ｃとを着脱することに
より行う。なお、ハンド２５を使用しない場合は、スタ
ンド上にツールプレート１１が置かれるが、ツールプレ
ート１１は垂直方向の移動を拘束された状態で保持され
ている。 【効果】 ロボットの可動部の動作だけでハンドの着脱
が可能であるため、構造が簡略され且つ、小型軽量で安
価に構築でき、従来よりもハンドの着脱にかかる時間が
短縮できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットに装着
して用いられる自動ハンド交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術に係わるハンド交換装置の例と
して、ロボットアーム先端に位置する可動部に装着さ
れ、目的の作業に応じて自動的にハンドを交換する自動
ハンド交換装置がある。一般的には、油空圧、電磁気力
などの駆動源を利用してハンド交換装置に設けた着脱機
構を動作させてハンド交換する方法と、ハンド交換装置
を装着した可動部の動作を利用してハンド交換する方法
とがある。前者の例として、特開昭５９−１７５９８４
号公報に開示されているように、可動部に装着された本
体はシリンダ構造を有しており、空圧源の制御によって
ピストンが動作し、ピストンと連動して動作する剛球が
突出もしくは引き込まれることでハンドの着脱を行なう
ものである。後者の例として、特開昭５８−１３７５９
３号公報に開示されているように、ハンドの置かれる台
上に円筒状のカムを設け、ハンドが取り付けられた可動
部の回転動作によって、ハンドを固定するピンの頭部を
カム部に滑らせてピンを抜き差しすることでハンドの着
脱を行なうものである。

【０００３】次に、ハンド交換を行なうための動作を図
７を用いて簡単に説明する。先ず、前者の例において
は、可動部であるツール軸４３には本体４０が装着さ
れ、ツール軸４３は、ハンド４４を固定したスタンド４
２上に置かれたツールプレート４１を取り付けるため、
矢印４５の方向に下降移動する。下降動作終了後、空圧
力によってハンド着脱の機構が動作し、本体４０とツー
ルプレート４１とが結合する。続いて、ツール軸４３を
矢印４７の方向に移動させ、ツールプレート４１をスタ
ンド４２から取り出せばハンド４４の取り付け作業は完
了する。また、本体４０からツールプレート４１を分離
する場合は、ツール軸４３を矢印４８、矢印５０の方向
へ順次移動させ、上述と逆の作業を行なえばよい。

【０００４】次に、後者の例では、本体４０を装着した
ツール軸４３は、ハンド４４を固定したスタンド４２上
に置かれたツールプレート４１を取り付けるため、矢印
４５の方向に下降移動する。下降動作終了後、ツール軸
４３は矢印４６の方向に回転移動を行なうと、本体４０
とツールプレート４１とが結合する。回転動作終了後、
ツール軸４３を矢印４７の方向に移動させ、ツールプレ
ート４１をスタンド４２から取り出せばハンド４４の取
り付け作業は完了する。また、本体４０からツールプレ
ート４１を分離する場合は、ツール軸４３を矢印４８、
矢印４９、矢印５０の方向へ順次移動させ、上述と逆の
作業を行なえばよい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
前者公報で示したように、外部動力で駆動されるハンド
の着脱機構は、小型化、軽量化の点で限界があり、価格
的にも高価なものとなる。さらには、外部動力を駆動す
る時間はロボットの作業サイクル時間が延びる要因にな
る。また、前述の後者公報では、ハンドの外側を覆う円
筒状のカムは複雑な形状の部品であり、大きな設置面積
を必要とする。そして、カムの斜面をあまり急にできな
いので、滑らかに動作させるためには大きな回転角を必
要とし、ハンドの着脱に時間がかかるという問題があ
る。

【０００６】本発明は、以上のような現状の課題を解決
すべく、小型化、軽量化に寄与する簡便な構造であっ
て、ハンドの着脱を短時間に行なえるハンド交換装置を
提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、本体部とアダ
プタ部とからなり、本体部には、ロボットの可動部であ
るツール軸にハウジングを装着することによりツール軸
と共に上下及び回転移動し、ハウジング外周面よりボー
ル孔が水平に形成され、ボール孔にはクランプボールと
該クランプボールを外側に押し出すはたらきをするバネ
とを有し、前記クランプボールの一部が前記ハウジング
外周面より突出した状態で保持され、ハウジングの下面
には垂直に突出した位置決めピンと、アダプタ部と接続
する空気流路孔と雄電気端子とを有しており、アダプタ
部には、ツールプレートにハンドを固定し、該ツールプ
レートには、前記ハウジングが進入可能な凹部を有して
おり、該凹部内周面には前記クランプボールと接合する
溝が形成され、前記凹部底面には前記位置決めピンと勘
合する孔と、前記空気流路孔と前記雄電気端子のそれぞ
れに対応したノズルと雌電気端子とを有している。ま
た、ロボットの作業に使われないハンドは、ツールプレ
ート外周面より水平に形成された孔に、スタンドに設け
た水平に突出したピンに進入することによりスタンドに
保持される。

【０００８】

【作用】上記のように構成された本発明のハンド交換装
置は、可動部が下降移動して本体部がアダプタ部の凹部
に進入した状態で、ハウジング外周面より突出したクラ
ンプボールがツールプレートの凹部内周面の溝に入り込
むことで本体部とアダプタ部とが結合され、この状態に
おいて、ロボットが作業を開始する場合は、可動部を水
平方向に移動させてスタンドからツールプレートを取り
出す。前記状態において、ロボットが作業を終了しハン
ドを交換する場合は、可動部を上昇移動するとツールプ
レートはスタンドに保持されたまま、前記凹部内周面の
溝から前記クランプボールが抜けることにより、本体部
とアダプタ部を接合する固定部の着脱を行なうことがで
きる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明による一実施例を図面を基に詳
細に説明する。図１、図２ともにハンド交換装置の分離
状態を示す。

【００１０】図１ならびに図２にて、本体部１はロボッ
トの可動部であるツール軸２３にハウジング２を止めネ
ジ２４で固定し、図示しないロボット側の駆動装置によ
って、上下動ならびに回転が可能である。なお、図３が
本体部１の下面図で、図４がアダプタ部を上から見た平
面図である。図１は、図３中のＡ−Ａ線による本体部の
断面図と、図４中のＣ−Ｃ線によるアダプタ部の断面図
であり、図２は、図３中のＢ−Ｂ線による本体部の断面
図と、図４中のＤ−Ｄ線によるアダプタ部の断面図であ
る。本体部１であるハウジング２には、下面から上方に
円筒状の凹部２ａを有しており、該凹部２ａ内には垂直
方向に円筒状のストッパ４がハウジング２の中心部に固
定されており、該ストッパ４の外周に等間隔で形成され
た３箇所の平な面は、ハウジング２の外周面より中心部
に向かって前記凹部２ａと水平方向に開通した３箇所の
ボール孔２ｂに対向しており、該ボール孔２ｂには圧縮
コイルバネ（以下、バネと言う）５とクランプボール６
とが備えられ、バネ５は前記ストッパ４を支点にクラン
プボール６を外方向に押し出す働きをするが、前記ボー
ル孔２ｂの入口をかしめることによりクランプボール６
は飛び出すことがなく、一部が前記ハウジング２外周面
より突出した状態で前記ボール孔２ｂ内に保持されてい
る。

【００１１】また、前記ハウジング２の下面には、前記
凹部２ａの外側にハウジング２の下面に対して垂直方向
下方に突起した状態で圧入されている２箇所に配置した
位置決めピン３と、垂直方向に貫通して設けられている
４箇所に配置した空気流路孔２ｃと、同様に垂直方向に
貫通している２箇所に配置した配線孔２ｄとを有してい
る。前記空気流路孔２ｃの上端部には、配管継手２２が
取り付けられ、前記配線孔２ｄには絶縁ブッシュ７が圧
入されており、該絶縁ブッシュ７には垂直方向に数本の
雄電気端子８が頭部を下方に向けて圧入されている。

【００１２】アダプタ部１０であるツールプレート１１
には、ボルト２６によりハンド２５が下面に固定されて
いる。従って、ハンド２５はツールプレート１１と一体
化されている。そして、ツールプレート１１上面より下
方に円筒状の凹部１１ａを有しており、該凹部１１ａの
内周面には上方より前記クランプボール６が滑らかに進
入可能とするようにテーパ部１１ｂと、前記クランプボ
ール６と接合するクランプ溝が順に形成されている。

【００１３】また、前記ツールプレート１１の凹部１１
ａの底面には、該凹部１１ａ底面に対して垂直方向上方
に突起した状態で圧入されている４箇所に配置した前記
空気流路孔２ｃと嵌合するノズル１２と、垂直方向に貫
通して設けられている２箇所に配置した前記位置決めピ
ン３と嵌合する位置決め孔１１ｄと、同様に垂直方向に
貫通されている２箇所に配置した配線孔１１ｆとを有し
ている。ノズル１２は、中空となっており、該ノズル１
２の外周上に形成した溝にＯリング１３が装着されてい
て、本体部１とアダプタ部１０との結合時におけるこの
間の空気漏れを前記Ｏリング１３により防止する。そし
て、前記ツールプレート１１に設けたノズル１２の下部
からエルボ状に形成した空気流路１１ｅは、一端部が前
記ノズル１２の中空部と開通しており、もう一端部はツ
ールプレート１１の外周面へと開口しており、ここに配
管継手２２が取り付けられている。配線孔１１ｆには、
絶縁ブッシュ１４が圧入されており、該絶縁ブッシュ１
４には垂直方向に数本の雌電気端子１５が頭部を上方に
向けて圧入されている。なお、前記ハウジング２に設け
られた位置決めピン３と空気流路孔２ｃと雄電気端子８
は、前記ツールプレート１１に設けられた位置決め孔１
１ｄとノズル１２と雌電気端子１５とにそれぞれ対応し
た位置関係に配置されている。

【００１４】図６中に示すように、スタンドプレート２
０は垂直方向に設置されており、水平方向に突起した状
態で固定した一対のストックピン２１を設けている。ハ
ンド２５を使用しない場合は、図４中に示すように、前
記ツールプレート１１の外周面より前記ストックピン２
１と平行する位置関係に設けたストック孔１１ｇにスト
ックピン２１を進入させる。

【００１５】次に、以上のように構成された本体部１と
アダプタ部１０との着脱手順について図５ならびに図６
を基に説明する。

【００１６】先ず、本体部１がアダプタ部１０と結合さ
れていない状態から、結合されるまでの手順を説明す
る。図示しないロボット側の駆動装置によりツール軸２
３を駆動し、ツール軸２３に固定された本体部１をスタ
ンドプレート２０に保持されているアダプタ部１０の真
上に持ってくる。このとき、アダプタ部１０に対する本
体部１の向きは、図３、図４のように同じ位置関係にな
るようにする。

【００１７】次に、ツール軸２３を矢印３０の方向に下
降移動させてアダプタ部２０の凹部１１ａに本体部１を
進入させていくと、ハウジング２の外周面から突出した
クランプボール６は、前記凹部１１ａの内周面に当接
し、テーパ部１１ｂでは徐徐に内側に引き込まれていく
が、クランプ溝１１ｃの位置に達するとバネ５の復元力
により逆に外側に押し出されて前記クランプ溝１１ｃに
当接した時、ハンド交換装置は結合される。この状態に
おいて、ロボットの動作を停止させる。詳しくは、ハウ
ジング２の下面とツールプレート１１に有する凹部１１
ａの底面とは当接しておらず、位置決めピン３は位置決
め孔１１ｄと嵌合し、空気流路孔２ｃはノズル１２と、
雄電気端子８は雌電気端子１５とそれぞれ接合されてい
る。

【００１８】次に、ツール軸２３を矢印３１の方向に水
平移動させ、アダプタ部１０をストックピン２１から抜
き取ればアダプタ部１０の取り付け作業は完了する。な
お、本実施例においては、ハンド２５の爪を操作する場
合は、配管１６より供給された圧縮空気が前記空気流路
孔２ｃ、ノズル１２、空気流路１１ｅを経て、配管１７
を通ることによって行なわれる。また、図２中の１８、
１９はリード線であり、図示しないロボットの駆動装置
とハンド２５間の制御信号の通信は、本体部１に設けた
雄電気端子８とアダプタ部１０に設けた雌電気端子１５
が接合することによって行なわれる。

【００１９】次に、前記本体部１と前記アダプタ部１０
との離脱は、上述と逆の順序の動作で行われることを以
下に説明する。

【００２０】本体部１とアダプタ部１０が結合されてい
る状態において、ツール軸２３の駆動により、本発明の
ハンド交換装置を図６中に示すように、スタンドプレー
ト２０と平行する位置に移動させる。次に、ツール軸２
３を矢印３２の方向に水平移動していき、ツールプレー
ト１１に設けたストック孔１１ｇにストックピン２１を
進入させた図６中に示す状態でロボットの動作を停止さ
せる。

【００２１】次に、ツール軸２３を矢印３３の方向に上
昇移動させて図５中に示す状態でロボットの動作を停止
する。この動作の過程において、アダプタ部１０は、ス
タンドプレート２０に垂直方向の移動を拘束された状態
で保持されているのでこの位置に留まり、本体部１は、
前記ツールプレート１１に有する凹部１１ａの内周面の
形状に沿って前記クランプボール６が前記クランプ溝１
１ｃから抜け出るとハンド交換装置の離脱が完了する。

【００２２】

【発明の効果】本発明によるハンド交換装置は、ロボッ
トの可動部の動作だけでハンドの着脱が可能であるた
め、構造が簡略され且つ、小型軽量で安価に構築でき
る。そして、従来必要としていた、本体部に設けたアダ
プタ部を結合、離脱させる機構を駆動する時間、あるい
は、アダプタ部を結合、離脱させるためにロボットの可
動部を回転する時間を、いっさい必要としないのでハン
ドの着脱にかかる時間が極めて短い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すハンド交換装置の分離
状態を示す断面図である。

【図２】本発明の一実施例を示すハンド交換装置の分離
状態を示す断面図である。

【図３】本発明の一実施例を示すハンド交換装置の本体
部を示す下面図である。

【図４】本発明の一実施例を示すハンド交換装置のアダ
プタ部を示す平面図である。

【図５】本発明の一実施例を示すハンド交換装置の分離
状態を示す図である。

【図６】本発明の一実施例を示すハンド交換装置の結合
状態を示す図である。

【図７】従来のハンド交換装置の分離状態を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１ 本体部 ２ ハウジング ３ 位置決めピン ５ バネ ６ クランプボール １０ アダプタ部 １１ ツールプレート １１ａ 凹部 １１ｃ クランプ溝 １１ｄ 位置決め孔 １１ｇ ストック孔 ２０ スタンドプレート ２１ ストックピン ２５ ハンド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動装置の可動部に固定した本体部と、
   ハンドを取り付けてスタンドに収納してあるアダプタ部
   とが結合または離脱してハンドの交換を行うハンド交換
   装置であって、アダプタ部は本体部の一部を収容する凹
   部を有し、本体部の一部がアダプタ部の凹部に入った状
   態で、本体部とアダプタ部が係合することを特徴とする
   ハンド交換装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のハンド交換装置におい
   て、スタンド上で結合されているハンド交換装置を、駆
   動装置の可動部の動作方向により、本体部とアダプタ部
   を分離させるか結合状態を保つかの選択をすることを特
   徴とするハンド交換装置。