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技術 工具交換装置用のマスター装置

出願人 ビー・エル・オートテック株式会社
発明者 池田英一郎
出願日 2013年3月29日 (7年3ヶ月経過) 出願番号 2013-073765
公開日 2014年10月23日 (5年8ヶ月経過) 公開番号 2014-198348
状態 特許登録済
技術分野 マニプレータ
主要キーワード 雄螺子部材 下斜視 上斜視 カーボン繊維強化プラスチック 配置穴 螺子部材 軽量材 ボール部材
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年10月23日)のものです。
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図面 (15)

課題

挿込部の耐久性担保しつつ、重量や製造コストを抑えることができる工具交換装置用のマスター装置を提供することを課題とする。

解決手段

ツールをロボット交換可能に取り付ける工具交換装置であって、ロボットに連結可能なロボット連結部と、ロボット連結部に連結されるフレームとを有する装置本体と、装置本体に連結される連結部とを備え、連結部は、ツール接続装置の空洞部に挿込可能な筒状の挿込部であって、周方向で間隔を空けて形成される複数の貫通穴を有する挿込部と、各貫通穴に嵌め込まれる筒状の受部材と、各受部材に嵌め込まれるボール部材と、ボール部材をツール接続装置の係止部に係止可能にした状態とボール部材を係止部に係止不能にした状態とに切替可能な切替機構とを有し、挿込部は軽金属又は樹脂で構成され、受部材は金属で構成されることを特徴とする。

概要

背景

従来から、ツールをロボット交換可能に取り付ける工具交換装置が提供されている。かかる工具交換装置は、ロボットに取り付けられるマスター装置と、ツールが取り付けられるツール接続装置とを備える。

マスター装置は、ツール接続装置に連結可能に構成されている。より具体的に説明する。マスター装置は、ロボットに連結可能なロボット連結部と、該ロボット連結部に連結されるフレームとを有する装置本体と、装置本体に連設され、当該マスター装置をツール接続装置に連結するための連結部とを備える(例えば、特許文献1参照)。

連結部は、周方向に間隔を空けて設けられた複数の貫通穴を有する筒状の挿込部と、該挿込部の貫通穴内に配置されたボール部材と、該ボール部材の一部を挿込部の外部に突出させた状態と、ボール部材の一部を挿込部内に退避させた状態とに切替可能な切替機構とを備える。

これを前提に、ツール接続装置は、外面上で開放した凹状又は穴状の空洞部と、該空洞部の中心回りに配置され、空洞部内に突出した係止部とを備える。

かかる工具交換装置において、マスター装置の挿込部がツール接続装置の空洞部に挿入された状態で、切替機構がボール部材の一部を挿込部の外部に突出させることで、該ボール部材がツール接続装置の係止部を係止し、切替機構がボール部材の一部を挿込部内に退避させることで、ツール接続装置の係止部に対するボール部材の係止が解除される。これにより、上記構成の工具交換装置のマスター装置は、ツール接続装置に対する連結と解除とが切替可能になる結果、マスター装置の取り付けられたロボットに対し、ツール接続装置に取り付けられたツールを交換可能に取り付けることができる。

概要

挿込部の耐久性担保しつつ、重量や製造コストを抑えることができる工具交換装置用のマスター装置を提供することを課題とする。 ツールをロボットに交換可能に取り付ける工具交換装置であって、ロボットに連結可能なロボット連結部と、ロボット連結部に連結されるフレームとを有する装置本体と、装置本体に連結される連結部とを備え、連結部は、ツール接続装置の空洞部に挿込可能な筒状の挿込部であって、周方向で間隔を空けて形成される複数の貫通穴を有する挿込部と、各貫通穴に嵌め込まれる筒状の受部材と、各受部材に嵌め込まれるボール部材と、ボール部材をツール接続装置の係止部に係止可能にした状態とボール部材を係止部に係止不能にした状態とに切替可能な切替機構とを有し、挿込部は軽金属又は樹脂で構成され、受部材は金属で構成されることを特徴とする。

目的

本発明は、斯かる実情に鑑み、挿込部の耐久性を担保しつつ、重量や製造コストを抑えることができる工具交換装置用のマスター装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ツールをロボット交換可能に取り付ける工具交換装置用のマスター装置であって、前記ロボットに連結可能なロボット連結部と、該ロボット連結部に連結されるフレームとを有する装置本体と、該装置本体に連結される連結部とを備え、該連結部は、前記ツールに取り付けられているツール接続装置の外面上で開放した凹状又は穴状の空洞部に挿込可能な筒状の挿込部であって、周方向で間隔を空けて形成される複数の貫通穴を有する挿込部と、該挿込部の貫通穴のそれぞれに嵌め込まれる筒状の受部材と、該受部材のそれぞれに嵌め込まれるボール部材であって、一部が前記挿込部の外部に突出可能なボール部材と、該ボール部材の一部を前記挿込部の外部に突出させて当該ボール部材を前記ツール接続装置の空洞部の中心回りに配置された係止部に係止可能にした状態と、前記ボール部材の一部を前記挿込部内に退避させて当該ボール部材を前記係止部に係止不能にした状態とに切替可能な切替機構とを有し、前記挿込部は、軽金属又は樹脂で構成され、前記受部材は、金属で構成されていることを特徴とする工具交換装置用のマスター装置。

請求項2

前記挿込部は、前記ロボット連結部側の第一端と該第一端とは反対側の第二端とを有し、前記切替機構は、前記挿込部の軸線方向で移動するとともに、前記挿込部の第二端側に移動するに伴い前記ボール部材を前記挿込部の外部に押し出し、前記挿込部の第一端側に移動するに伴い前記ボール部材に対する押し出しを解除するように構成され、前記受部材は、環状の受部材本体と、該受部材本体の外面から挿込部の第二端側に向けて突出する突出部とを有する請求項1に記載の工具交換装置用のマスター装置。

請求項3

前記受部材本体は、前記挿込部の貫通穴に嵌め込まれている状態で該挿込部の外周面上に位置する第一端と、該第一端とは反対側の第二端とを有するとともに、第一端側の内周面から周方向内側に向けて突出する返り部を有する請求項1又は2に記載の工具交換装置用のマスター装置。

請求項4

前記受部材は、焼結金属によって構成される請求項1乃至3のいずれか1項に記載の工具交換装置用のマスター装置。

技術分野

0001

本発明は、ツールをロボット交換可能に取り付ける工具交換装置用のマスター装置に関する。

背景技術

0002

従来から、ツールをロボットに交換可能に取り付ける工具交換装置が提供されている。かかる工具交換装置は、ロボットに取り付けられるマスター装置と、ツールが取り付けられるツール接続装置とを備える。

0003

マスター装置は、ツール接続装置に連結可能に構成されている。より具体的に説明する。マスター装置は、ロボットに連結可能なロボット連結部と、該ロボット連結部に連結されるフレームとを有する装置本体と、装置本体に連設され、当該マスター装置をツール接続装置に連結するための連結部とを備える(例えば、特許文献1参照)。

0004

連結部は、周方向に間隔を空けて設けられた複数の貫通穴を有する筒状の挿込部と、該挿込部の貫通穴内に配置されたボール部材と、該ボール部材の一部を挿込部の外部に突出させた状態と、ボール部材の一部を挿込部内に退避させた状態とに切替可能な切替機構とを備える。

0005

これを前提に、ツール接続装置は、外面上で開放した凹状又は穴状の空洞部と、該空洞部の中心回りに配置され、空洞部内に突出した係止部とを備える。

0006

かかる工具交換装置において、マスター装置の挿込部がツール接続装置の空洞部に挿入された状態で、切替機構がボール部材の一部を挿込部の外部に突出させることで、該ボール部材がツール接続装置の係止部を係止し、切替機構がボール部材の一部を挿込部内に退避させることで、ツール接続装置の係止部に対するボール部材の係止が解除される。これにより、上記構成の工具交換装置のマスター装置は、ツール接続装置に対する連結と解除とが切替可能になる結果、マスター装置の取り付けられたロボットに対し、ツール接続装置に取り付けられたツールを交換可能に取り付けることができる。

先行技術

0007

特開2000−127072号公報

発明が解決しようとする課題

0008

ところで、上述のマスター装置の挿込部には、ボール部材が摺接したり、ボール部材から外力が作用したりする。そのため、挿込部は、ボール部材の移動に伴う挿込部の磨耗や破損等を防止すべく、鉄系の金属を加工(切削等による加工)し、さらに、加工した金属を焼入れすることで製造されている。

0009

このように、上述のマスター装置では、挿込部全体を鉄系の金属で構成していることが重量の増加につながっている。また、上述のマスター装置では、挿込部を製造する際に、切削し難い鉄系の金属を加工していることや、加工した鉄系の金属を焼入れしていることが製造コストの増加につながっている。

0010

このような問題点を解決するには、例えば、挿込部を樹脂等の軽量材によって構成することが考えられるが、挿込部の耐久性を十分に担保することができなくなる。従って、ボール部材の移動に伴う挿込部の磨耗や破損等を防止できなくなってしまうことが問題となる。

0011

そこで、本発明は、斯かる実情に鑑み、挿込部の耐久性を担保しつつ、重量や製造コストを抑えることができる工具交換装置用のマスター装置を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0012

本発明の工具交換装置用のマスター装置は、ツールをロボットに交換可能に取り付ける工具交換装置用のマスター装置であって、ロボットに連結可能なロボット連結部と、該ロボット連結部に連結されるフレームとを有する装置本体と、該装置本体に連結される連結部とを備え、連結部は、ツールに取り付けられているツール接続装置の外面上で開放した凹状又は穴状の空洞部に挿込可能な筒状の挿込部であって、周方向で間隔を空けて形成される複数の貫通穴を有する挿込部と、該挿込部の貫通穴のそれぞれに嵌め込まれる筒状の受部材と、該受部材のそれぞれに嵌め込まれるボール部材であって、一部が挿込部の外部に突出可能なボール部材と、該ボール部材の一部を挿込部の外部に突出させて当該ボール部材をツール接続装置の空洞部の中心回りに配置された係止部に係止可能にした状態と、ボール部材の一部を挿込部内に退避させて当該ボール部材を前記係止部に係止不能にした状態とに切替可能な切替機構とを有し、挿込部は、軽金属又は樹脂で構成され、受部材は、金属で構成されていることを特徴とする。

0013

上記構成の工具交換装置用のマスター装置では、挿込部を軽金属又は樹脂で構成するため、挿込部の重量を抑えることができる。また、挿込部を軽金属又は樹脂で構成する一方で、受部材を金属で構成するため、連結部のうち、ボール部材が当接する部分を補強することができる。従って、挿込部の耐久性を損なうことなく、重量を軽減させることができる。

0014

さらに、工具交換装置用のマスター装置では、重量を軽減させることで、ロボットを操作する際に生じる慣性を小さくすることもできる。従って、ロボットのパフォーマンスを向上させることもできる。

0015

また、上記構成の工具交換装置用のマスター装置では、挿込部を軽金属又は樹脂で構成するため、切削等の加工を容易に行うことができる。そして、上述のように、ボール部材と挿込部の貫通穴との間に受部材を配置することで、連結部のうちのボール部材が当接する部分を補強しているため、焼入れを行うことなく挿込部を構成しても、ボール部材の移動に伴う挿込部の磨耗や破損等を防止することができる。また、受部材を焼入れする場合でも、挿込部全体を焼入れする場合に比して安価に製造することができる。従って、製造コストを抑えることができる。

0016

また、本発明に係る工具交換装置の一態様として、前記挿込部は、ロボット連結部側の第一端と該第一端とは反対側の第二端とを有し、前記切替機構は、挿込部の軸線方向で移動するとともに、挿込部の第二端側に移動するに伴いボール部材を挿込部の外部に押し出し、挿込部の第一端側に移動するに伴いボール部材に対する押し出しを解除するように構成され、受部材は、環状の受部材本体と、該受部材本体の外面から挿込部の第二端側に向けて突出する突出部とを有するようにしてもよい。

0017

このようにすれば、受部材は、突出部が形成されている部分が厚肉になる。従って、受部材は、ボール部材によって挿込部の第二端側に向けて押し付けられることになるが、突出部が形成されている部分が厚肉になっているため、ボール部材の押し付けによる損傷を防止することもできる。

0018

また、本発明の工具交換装置用のマスター装置の他態様として、前記受部材本体は、挿込部の貫通穴に嵌め込まれている状態で該挿込部の外周面上に位置する第一端と、該第一端とは反対側の第二端とを有するとともに、第一端側の内周面から周方向内側に向けて突出する返り部を有するようにしてもよい。

0019

このようにすれば、切替機構を挿込部の第二端側に移動させることによって、ボール部材を挿込部の外部に押し出すと、該ボール部材が返り部に当接する。従って、ボール部材が挿込部の外部に脱落することを確実に防止することができる。

0020

また、本発明の工具交換装置用のマスター装置の別の態様として、前記受部材は、焼結金属によって構成されるようにしてもよい。

0021

このようにすれば、受部材を成型品とすることができる。従って、受部材を製造するにあたり、切削による加工等を行うことで増加する製造コストを抑えることができる。

発明の効果

0022

以上のように、本発明の工具交換装置用のマスター装置によれば、挿込部の耐久性を担保しつつ、重量や製造コストを抑えることができるという優れた効果を奏し得る。

図面の簡単な説明

0023

図1は、本発明の一実施形態に係る工具交換装置用のマスター装置の上斜視図である。
図2は、同実施形態に係る工具交換装置用のマスター装置の分解斜視図である。
図3は、同実施形態に係る工具交換装置用のマスター装置の平面図である。
図4は、同実施形態に係る工具交換装置用のマスター装置の断面図であって、図3のA−A線における断面図である。
図5は、同実施形態に係る工具交換装置用のマスター装置の下斜視図である。
図6は、同実施形態に係る工具交換装置用のマスター装置の断面図であって、図5におけるB−B線での断面図であるである。
図7は、同実施形態に係る工具交換装置用のマスター装置の連結構造の斜視図である。
図8は、同実施形態に係る工具交換装置用のマスター装置の受部材の斜視図である。
図9は、同実施形態に係る工具交換装置用のマスター装置の受部材の天面図である。
図10は、同実施形態に係る工具交換装置用のマスター装置の説明図であって、ツール接続装置に位置合わせしている状態の説明図である。
図11は、同実施形態に係る工具交換装置用のマスター装置の説明図であって、ツール接続装置に取り付けた状態の説明図である。
図12は、同実施形態に係る工具交換装置用のマスター装置に取り付けるツール接続装置の斜視図である。
図13は、同実施形態に係る工具交換装置用のマスター装置に取り付けるツール接続装置の平面図である。
図14は、同実施形態に係る工具交換装置用のマスター装置に取り付けるツール接続装置の断面図であって、図13のC−C線における断面図である。

実施例

0024

以下、本発明の一実施形態に係る工具交換装置用のマスター装置(以下、単にマスター装置とする)について、添付図面を参照しつつ説明を行うこととする。

0025

本実施形態に係るマスター装置は、ツールをロボットに交換可能に取り付ける工具交換装置用のものである。マスター装置は、ロボットに取り付けられるようになっている。また、マスター装置は、ツールが取り付けられるツール接続装置に連結可能に構成されている。

0026

ここで、マスター装置の説明に先立ち、ツール接続装置の説明を行うこととする。図12及び図13に示すように、ツール接続装置8は、外面上で開放した凹状又は穴状の空洞部80を備えている。また、ツール接続装置8は、図14に示すように、該空洞部80の中心回りに配置され、空洞部80内に突出した係止部81を備えている。そして、ツール接続装置8は、凹状の被位置決部82を備えている。

0027

より具体的に説明する。ツール接続装置8は、外観が円環状をなすように形成されている。そのため、空洞部80は、ツール接続装置8の内周部に取り囲まれている空間によって構成されている。

0028

また、ツール接続装置8は、ツールTが取り付けられる側の第一端面と、該第一端面とは反対側の第二端面(すなわち、マスター装置が取り付けられる側の面)とを有する。そして、ツール接続装置8の内径は、中央部側から第二端面側になるにつれて小さくなるように設定されている。そのため、係止部81は、ツール接続装置8の第二端側の内周部によって構成されている。

0029

被位置決部82は、ツール接続装置8の第二面側に開放するようになっている。また、被位置決部82は、ツール接続装置8の周方向で間隔をあけて複数(本実施形態では、二つ)設けられている。そして、被位置決部の底部には、後述する位置検知センサが検知可能な被検知体82aが設置されている。

0030

なお、図12図13図14において図示していないが、ツール接続装置8は、ツールに連結されるモジュールを収容可能な凹状のツール側収容部を有する。ツール側収容部は、ツール接続装置8の第二面側及び外周側面側に開放するように形成されている。これに伴い、ツール接続装置8は、図12に示すように、ツール側収容部の開放部分を覆うツール側カバー83を有する。

0031

なお、モジュールは、例えば、ツールTへの流体(空気や水等)や、電力の供給等を行うためのものである。また、本実施形態に係るツール接続装置8では、ツール側カバー83を取り付けるための構成(例えば、ツール側カバー83を配置するための切欠きや、ツール側カバー83に挿通させたボルト螺合させる螺子穴等)を係止部81に形成することで小型化を図っている。

0032

図1図2に示すように、マスター装置1は、ロボットRに連結可能なロボット連結部20と、該ロボット連結部20に連結されるフレーム21であって、少なくとも外周面上で開放する凹状の収容部210を含むフレーム21とを有する装置本体2とを備えている。また、マスター装置1は、収容部210の開放部分を覆うカバー3を備えている。

0033

そして、マスター装置1は、装置本体2とカバー3との間を塞ぐシール部材4を備えている。さらに、マスター装置1は、装置本体2に連結される連結部5を備えている。さらに、図3に示すように、マスター装置1は、ツール接続装置8に設けられる被位置決部82に嵌合可能な位置決部6と、該位置決部6内に配置される位置検知センサ7とを備えている。

0034

図2図4に示すように、ロボット連結部20は、平面視形状が円形状をなす板状に形成されている。そして、ロボット連結部20は、ロボットRと対向する第一面と該第一面とは反対側の第二面とを有する。

0035

そして、ロボット連結部20は、図5,6に示すように、中心部周りに間隔をあけて形成される複数の第一挿通穴200a,…と(図6参照)、中心部周りに間隔をあけて形成される複数の第二挿通穴200b,…であって、前記第一挿通穴よりも中心側に形成される複数の第二挿通穴200b,…とが形成されるベースプレート200と、前記複数の第一挿通穴200a,…のそれぞれ又は前記複数の第二挿通穴200b,…のそれぞれに挿通されるとともに第一面から延出する複数の雄螺子部材201,…とを有する。さらに、図6に示すように、ロボット連結部20は、ロボットRに設けられるロボットフランジRfの被嵌合部Rf2に嵌合可能な嵌合部材202を有する。

0036

なお、図6には、一例として、ロボット連結部20の第一挿通穴200aに対応する位置に形成される螺子穴Rf1と、嵌合部材202を嵌め込み可能な凹状の被嵌合部Rf2とを有するロボットフランジRfを介してマスター装置1がロボットRに取り付けられている状態を示している。

0037

第二挿通穴200bは、フレーム21の当該第二挿通穴200bに対応する位置に形成されている連通穴212と連通するようになっている。

0038

雄螺子部材201は、第一挿通穴200aに挿し込まれる第一螺子部材201aと、第二挿通穴200bに螺合する第二螺子部材201bとで構成されている。

0039

第一螺子部材201aは、第一挿通穴200aを通じてロボット連結部20の第一面側に延出するようになっている。そして、第二螺子部材201bは、フレーム21の連通穴212に挿通される、さらに、第二挿通穴200bに螺合される。そのため、マスター装置1では、第二螺子部材201bによってロボット連結部20とフレーム21とが連結されている。そして、第二螺子部材201bは、第二挿通穴200bに螺合されている状態において、ロボット連結部20の第一面側に延出しないようになっている。

0040

ベースプレート200は、連結部5(後述する切替機構53のシリンダ部530)を嵌め込む嵌込部200cを有する。嵌込部200cは、ロボット連結部20の第二面から第一面側に向けて凹状に形成されている。すなわち、嵌込部200cは、第二面上で開放する凹みによって構成されている。

0041

また、ベースプレート200は、第一面側に外径の異なる嵌合部材202を交換可能に着脱する着脱部200dを有する。なお、着脱部200dは、螺子穴が形成されており、当該螺子穴に嵌合部材202に挿通させた雄螺子を螺合させることでベースプレート200の第一面側に嵌合部材202を装着できるようになっている。

0042

これにより、マスター装置1では、第二螺子部材201bがロボットフランジRfの螺子穴Rf1に螺合され、着脱部203に装着されている嵌合部材202を被嵌合部Rf2に嵌め込むことでロボット連結部20がロボットフランジRfに取り付けられる。従って、マスター装置1がロボットRに連結される。

0043

なお、本実施形態に係るロボット連結部20は、第一螺子部材201aによってロボットフランジRfに連結されるようになっているが、ロボットフランジRfの螺子穴Rf1の位置によっては、第二螺子部材201bをロボット連結部20の第一面側に延出させるようにしてもよい。すなわち、ロボット連結部20は、第二螺子部材201bによってロボットフランジRfに連結されるようになっていてもよい。

0044

また、本実施形態に係るロボット連結部20では、着脱部203が当該ロボット連結部20の第一面側に外径の異なる嵌合部材202を交換可能に着脱できるようになっているため、ロボットフランジRfの被嵌合部Rf2のサイズに対応する外径の嵌合部材202を選定した上で、着脱部203に装着することができる。

0045

さらに、嵌合部材202を必要としない場合(例えば、ロボットフランジRfに被嵌合部Rf2が無い場合)、ロボット連結部20は、着脱部203から嵌合部材202を取り外したうえで、ロボットR(ロボットフランジRf)に連結させるようにすることもできる。

0046

図1図2戻り、フレーム21は、ロボット連結部20と並ぶ方向(以下、第一方向とする)で厚みを有する。また、フレーム21は、ロボット連結部20の第二面と対向する第一面と、該第一面とは反対側の第二面とを有する。そして、フレーム21は、第一面と第二面とに繋がる外周面を有する。

0047

さらに、図4に示すように、フレーム21は、当該フレーム21の中央部に形成されるとともに、第一面から第二面に亘って貫通する配置穴211を有する。なお、以下の説明において、フレーム21の第二面には「21a」を付し、フレーム21の外周面には「21b」を付すこととする。

0048

図2に戻り、収容部210は、フレーム21の中心部周りで間隔をあけて複数形成されている。すなわち、フレーム21は、複数(本実施形態では、3つの)の収容部210,…を有する。

0049

また、複数の収容部210,…のそれぞれは、ツールTに連結される(ツール側収容部に収容されるモジュールを介してツールTに連結される)モジュール(図示しない)を収容可能に形成されている。なお、収容部210に収容されるモジュールも、例えば、ツールTへの流体(空気や水等)や、電力の供給等を行うためのものである。

0050

収容部210は、第一方向及び第一方向と直交する方向に向けて開放するようになっている。すなわち、収容部210は、フレーム21の第一面上と、フレーム21の第二面21a上と、フレーム21の外周面21b上とに向けて開放するようになっている。

0051

装置本体2では、フレーム21の第一面は、ロボット連結部20の第二面と対向するようになっているため、収容部210は、フレーム21の第一面上で開放している部分がロボット連結部20によって塞がれている。従って、装置本体2では、収容部210がフレーム21の第二面21a上及びフレーム21の外周面21b上で開放するようになっている。

0052

そして、収容部210における、フレーム21の第二面21a側の開放端(以下、第一の開放端210aとする)は、フレーム21の第二面21a側よりもフレーム21の第一面側に位置している。また、収容部210における、フレーム21の外周面21b側の開放端(以下、第二の開放端210bとする)は、フレーム21の外周面21bよりもフレーム21の内側に位置している。

0053

配置穴211は、図4に示すように、フレーム21の第一面側の穴径よりも、フレーム21の第二面21a側の穴径の方が小さくなるように形成されている。

0054

図2に戻り、カバー3は、収容部210の開放部分を覆った状態で外面がフレーム21の外面(本実施形態では、フレーム21の第二面21a、及びフレーム21の外周面21b)と連続するようになっている。また、カバー3は、収容部210の開放部分を覆った状態で、外縁部が収容部210の第一の開放端210a及び収容部210の第二の開放端210bと当接するようになっている。

0055

より具体的に説明すると、カバー3は、収容部210の開放部分を覆った状態でフレーム21の外周面21bと連続する外面を有する側面部30と、該側面部30に直交し且つ収容部210の開放部分を覆った状態でフレーム21の第二面21aと連続する外面を有する上面部31とを有する。

0056

側面部30は、円弧状に形成されており、周方向で第一端と該第一端とは反対側の第二端とを有する。また、側面部30は、周方向と直交する方向で上端と該上端とは反対側の下端とを有する。なお、以下の説明において、側面部30の第一端には「30a」を付し、側面部30の第二端には「30b」を付し、側面部30の下端には「30c」を付すこととする。

0057

そして、側面部30は、第一端30a及び第二端30bのそれぞれがフレーム21の第一の開放端210aに当接するようになっている。さらに、側面部30は、下端30cがロボット連結部20の第二面における外縁部上に配置されるようになっている。

0058

上面部31は、側面部30の上端に設けられる第一端と、該第一端とは反対側の第二端とを有する。また、上面部31は、当該上面部31の第一端と第二端とが並ぶ方向と直交する方向に一対の側端を有する。なお、以下の説明において、上面部31の第二端には「31a」を付し、上面部31の一方の側端には「31b」を付し、上面部31の他方の側端には「31c」を付すこととする。

0059

そして、上面部31の第二端31aは、収容部210の第一の開放端210aに当接するようになっている。また、上面部31の一方の側端31b及び上面部31の他方の側端31cは、収容部210の第二の開放端210bと当接するようになっている。

0060

シール部材4は、環状に形成されており、ロボット連結部20の第二面上に配置されている。これにより、シール部材4は、ロボット連結部20の第二面上における外周縁部全周に渡って配置されている。

0061

そのため、シール部材4は、カバー3で収容部210を覆ったときに、フレーム21(フレーム21の第二面21a)と、カバー3(カバー3における側面部30の下端30c)とによって挟み込まれるようになっている。従って、シール部材4は、フレーム21(フレーム21の第二面21a)と、カバー3(カバー3における側面部30の下端30c)との間を塞ぐようになっている。

0062

図7に示すように、連結部5は、ツール接続装置8の空洞部80に挿込可能な筒状の挿込部50であって、周方向で間隔を空けて形成される複数の貫通穴500,…を有する挿込部50と、該挿込部50の貫通穴500のそれぞれに嵌め込まれる環状の受部材51と、該受部材51のそれぞれに嵌め込まれるボール部材52であって、一部が挿込部50の外部に突出可能なボール部材52,…と、該ボール部材52の一部を挿込部50の外部に突出させて当該ボール部材52をツール接続装置8の係止部81に係止可能にした状態と、ボール部材52の一部を挿込部50内に退避させて当該ボール部材52をツール接続装置8の係止部81に係止不能にした状態とに切替可能な切替機構53とを有する。

0063

挿込部50は、軽金属(例えば、アルミマグネシウムチタン等)や、樹脂(例えば、繊維強化プラスチックエンジニアリングプラスチックエンプラ)、熱硬化性樹脂熱可塑性樹脂カーボン繊維強化プラスチック等)で構成することができる(本実施形態における挿込部50は、軽金属であるアルミによって構成されている)。

0064

なお、挿込部50を軽金属で構成する場合、アルミを採用することが好ましい。また、挿込部50を樹脂で構成する場合、繊維強化プラスチックを採用することが好ましく、より好ましくは、カーボン繊維強化プラスチックであり、さらに好ましくは、フェノール系樹脂を含むカーボン繊維強化プラスチックである。

0065

また、挿込部50は、ロボット連結部20側の第一端と、該第一端とは反対側の第二端とを有する。そして、挿込部50は、前記貫通穴500に連続する凹状の嵌合凹部501を有する。さらに、挿込部50は、第一端から貫通穴500に繋がるように形成される螺子穴502と、該螺子穴502に螺合させる雄螺子部材503とを有する。また、挿込部50は、第一端側の開口に設けられる仕切部504を有する(図4参照)。

0066

嵌合凹部501は、挿込部50の第二端側に向けて凹状に形成されている。螺子穴502は、挿込部50の第一端から嵌合凹部501に繋がるように形成されている。

0067

図4に示すように、仕切部504は、中央部に貫通穴504aが形成されている。さらに、仕切部504における貫通穴504aを画定する部分には、環状のシール部材S1が配置されている。

0068

受部材51は、金属(例えば、焼結金属、ステンレス、鉄系の金属等)で構成されている。なお、受部材51は、焼結金属が採用されることが好ましい。また、本実施形態に係る受部材51は、焼結金属で構成されている。

0069

受部材51は、図7図8図9に示すように、環状の受部材本体510と、該受部材本体510の外面から挿込部50の第二端側に向けて突出する突出部511とを有する。

0070

受部材本体510は、軸心方向で第一端と該第一端とは反対側の第二端とを有する。 なお、本実施形態に係る受部材本体510は、挿込部50の貫通穴504aに嵌め込まれた状態において、第一端が挿込部50の外周面上に位置し、第二端が挿込部50の内周面上に位置するようになっている。また、受部材本体510は、挿込部50の貫通穴500に嵌め込まれた状態において、第一端が挿込部50の外周面と面一となり、第二端が挿込部50の内周面と面一となるように形成されている。

0071

そして、図8に示すように、受部材本体510は、第一端側の内周面から周方向内側に向けて突出する返り部510aを有する。なお、本実施形態に係る受部材本体510は、一対の返り部510a,510aを有するようになっている。

0072

突出部511は、受部材51を挿込部50の貫通穴500に嵌合させたときに挿込部50の螺子穴502と対応する位置で凹状に形成される螺子止部511aを有する。そのため、連結部5では、挿込部50の貫通穴500に受部材51を嵌め込むとともに突出部511を嵌合凹部501に嵌め込み、螺子穴502に螺合させた雄螺子部材503を突出部511の螺子止部511aに当接させることで、挿込部50に受部材51を固定することができるようになる。

0073

切替機構53は、図4に示すように、挿込部50の第一端に繋がる筒状のシリンダ部530と、仕切部504に第一方向でスライド可能に挿通される軸部材531であって、軸心方向で第一端と該第一端とは反対側の第二端とを有する軸部材531と、該軸部材531の第一端に連結されるカム体532と、前記軸部材531の第二端に連結される受圧部533と、受圧部533に外力を作用させて軸部材531を第一方向でスライドさせる駆動源(図示しない)とを有する。

0074

シリンダ部530は、挿込部50と一体的に形成されている。そのため、シリンダ部530も、挿込部50と同様の軽金属又は樹脂によって構成されている。また、シリンダ部530は、外径が挿込部50の外径よりも大きくなるように形成されている。なお、以下の説明において、シリンダ部530と挿込部50とが一体的になっている部材を筒状部とする。

0075

そのため、マスター装置1では、ロボット連結部20上に配置した挿込部50にフレーム21を外嵌させると、挿込部50の外面にフレーム21の第一面側の内周面(配置穴211)が当接し、切替機構53のシリンダ部530の外面にフレーム21の第二面21a側の内周面(配置穴211)が当接する。そして、フレーム21をロボット連結部20上に固定することによって、連結部5が装置本体2に連結されるようになっている。

0076

軸部材531は、仕切部504のシール部材S1に圧接するようになっている。これにより、軸部材531と仕切部504との間の隙間が塞がれるようになっている。

0077

カム体532は、仕切部504を境とする一方側に配置されている。そして、カム体532は、仕切部504側の第一端と該第一端とは反対側の第二端とを有する。さらに、カム体532は、第一端側の外径が挿込部50の内径と略同等となるように設定されるとともに、第二端側になるにつれて外径が徐々に小さくなるように形成されている。

0078

そのため、カム体532は、仕切部504から離間する方向に移動することで複数のボール部材52,…のそれぞれを挿込部50の外部に押し出し、仕切部504に接近する方向に移動することで複数のボール部材52,…のそれぞれに対する押し出しを解除するようになっている。

0079

受圧部533は、厚みを有する板状に形成されており、平面視形状が円形状となっている。そして、受圧部533は、仕切部504を境とする他方側に配置されている。また、受圧部533の外周面と挿込部50の内周面との間には、環状のシール部材S2が配置されている。

0080

そのため、切替機構53は、挿込部50の内周面と、仕切部504と、ロボット連結部20の第二面とによって画定されている内部空間を受圧部533を境とする一方の空間(以下、第一の空間D1とする)と、受圧部533を境とする他方の空間(以下、第二の空間D2とする)とに区画するようになっている。

0081

駆動源は、一方の空間D1に気体を流入させる第一の流路(図示しない)と、他方の空間D2に空気を流入させる第二の流路(図示しない)とに繋がっている。なお、駆動源には、例えば、エアコンプレッサ等を採用することができる。

0082

位置決部6は、装置本体2(フレーム21の第二面21a)から外方に向けて延出するピン状に形成されている。

0083

そして、位置決部6は、装置本体2の中心部周りで間隔をあけて複数(本実施形態では、二つ)配置されている。また、一対の位置決部6,6は、装置本体2の中心部を介して対称となる位置から互いにずれた位置に配置されている。

0084

位置検知センサ7は、一対の位置決部6,6のそれぞれに内装されている。そのため、本実施形態に係るマスター装置1は、一対の位置検知センサ7を備えるようになっている。また、位置検知センサ7は、位置決部6,6に内装されているため、位置決部6の先端部からツール接続装置8の被位置決部82の底部に設置された被検知体82aまでの距離を検知するようになっている。

0085

本実施形態に係るマスター装置1は、以上の通りである。続いて、本実施形態に係るマスター装置1の動作について添付図面を参照しつつ説明を行う。

0086

まず、マスター装置1でツールTをロボットRに取り付けるには、図10に示すように、カム体532を仕切部504側に移動させた状態にする。すなわち、ボール部材52の一部を挿込部50内に退避させて当該ボール部材52を前記係止部81に係止不能な状態にする。

0087

そして、マスター装置1の位置決部6の位置をツール接続装置8の被位置決部82の位置に対応させ、さらに、各位置検知センサ7が検知する位置決部6の先端部からツール接続装置8の被位置決部82の底部までの距離を確認しつつ、マスター装置1をツール接続装置8に連結可能な姿勢に調整する。そして、マスター装置1の挿込部50をツール接続装置8の空洞部80に挿し込んだ状態にする。

0088

そして、図11に示すように、第二の空間D2に空気を送り込むことで、カム体532を仕切部504から離間する方向に移動させ、各ボール部材52を該カム体532によって挿込部50の外部に押し出す。これにより、ボール部材52の一部を挿込部50の外部に突出させ、当該ボール部材52をツール接続装置8の係止部81に係止させる。

0089

そして、ロボットRからツールTを取り外すには、第二の空間D2に空気を送り込み、カム体532を仕切部504に接近する方向に移動させる。このようにして、ボール部材52の一部を挿込部50内に退避させ、当該ボール部材52を前記係止部81に係止不能な状態に切り替える。これにより、カム体532のボール部材52に対する押し出しを解除する。

0090

そして、マスター装置1の挿込部50をツール接続装置8の空洞部80から引き抜くことで、ロボットRからツールTを取り外すことができる。

0091

以上のように、本実施形態に係るマスター装置1によれば、挿込部50を軽金属(本実施形態では、アルミ)で構成するため、挿込部50の重量を抑えることができる。また、挿込部50を軽金属で構成する一方で、受部材51を金属(本実施形態では、焼結金属)で構成するため、連結部5のうち、ボール部材52が当接する部分を補強することができる。これにより、耐久性を損なうことなく、重量を軽減させることができる。

0092

さらに、マスター装置1では、重量を軽減させることで、ロボットRを操作する際に生じる慣性を小さくすることもできる。従って、ロボットRの操作性を向上させることもできる。

0093

また、挿込部50を軽金属(本実施形態では、アルミ)で構成するため、切削等の加工を容易に行うことができる。そして、上述のように、ボール部材52と挿込部50の貫通穴500との間に受部材51を配置することで、連結部5のうちのボール部材52が当接する部分を補強しているため、焼入れを行うことなく挿込部50を構成しても、ボール部材52の移動に伴う挿込部50の磨耗や破損等を防止することができる。従って、製造コストを抑えることもできる。

0094

このように、本実施形態に係るマスター装置1によれば、重量や製造コストを抑えることができるという優れた効果を奏し得る。

0095

また、受部材51が環状の受部材本体510と、該受部材本体510の外面から挿込部50の第二端側に向けて突出する突出部511とを有するため、受部材51における、突出部511が形成されている部分が厚肉になる。

0096

従って、受部材51は、ボール部材52によって挿込部50の第二端側に向けて押し付けられることになるが、突出部511が形成されている部分が厚肉になっているため、ボール部材52の押し付けによる損傷を防止することもできる。

0097

また、受部材本体510が返り部510aを有するため、切替機構53を挿込部50の第二端側に移動させることによって、ボール部材52を挿込部50の外部に押し出すと、該ボール部材52が返り部510aに当接する。従って、ボール部材52が挿込部50の外部に脱落することを確実に防止することができる。

0098

また、受部材51が焼結金属によって構成されるため、当該受部材51を成型品とすることができる。従って、受部材51を製造するにあたり、切削による加工等を行うことで製造コストが増加することを抑えることができる。

0099

尚、本発明に係る工具交換装置用のマスター装置は、上記一実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。

0100

また、上記実施形態において、特に言及しなかったが、カバー3は、モジュールが収容されていない収容部210の開放部分を覆うことができることはもちろんであるが、モジュールを収容した収容部210の開放部分を覆うこともできる。

0101

このようにする場合、カバー3は、収容部210に収容されているモジュールと協働して収容部210の開放部分を覆うようにしてもよい。より具体的に説明すると、例えば、収容部210に収容されているモジュールが外部の機器との接続を行うためのコネクタを備えている場合、カバー3が当該コネクタと協働して収容部210の開放部分を覆うことができるようにしてもよい。

0102

また、上記実施形態において、シール部材4は、フレーム21の第二面21aとカバー3における側面部30の下端との間を塞ぐようになっていたが、これに限定されるものではなく、例えば、シール部材4は、フレーム21の第一の開放端210aとカバー3の第二端との間や、フレーム21の第一の開放端210aとカバー3の各側端との間も塞ぐようになっていてもよい。

0103

また、上記実施形態において、マスター装置1は、一対の位置決部6を備えるようになっていたが、これに限定されるものではなく、例えば、二つ以上の位置決部6を備えるようにしてもよい。また、このようにする場合、位置検知センサ7は、全ての位置決部6に内装されていてもよいし、一部の位置決部6に内装されていてもよい。

0104

また、上記実施形態において、位置決部6は、装置本体2(フレーム21の第二面21a)から外方に向けて延出するピン状に形成されていたが、これに限定されるものではなく、例えば、装置本体2の外方(フレーム21の第二面21a上)で開放する凹状になっていてもよい。

0105

このようにする場合、位置決部6の底部に位置検知センサ7を設けるとともに、ツール接続装置8の被位置決部82を位置決部6に嵌合可能なピン状に形成する必要がある。

0106

また、上記実施形態において、ツール接続装置8の被位置決部82は、非貫通の穴によって構成されていたが、これに限定されるものではなく、例えば、被位置決部82は、ツール接続装置8の第一面からツール接続装置8の第二面に亘って貫通する穴によって構成されていてもよい。

0107

このようにする場合、マスター装置1の位置検知センサ7には、位置決部6の先端部からツールT(ツールTにおける貫通穴に取り囲まれている部分)までの距離を検知させることになる。

0108

また、上記実施形態において、受部材51は、突出部511を有するようになっていたが、これに限定されるものではなく、受部材51は、突出部511を有しないようにすることもできる。

0109

1…マスター装置、2…装置本体、3…カバー、4…シール部材、5…連結部、6…位置決部、7…位置検知センサ、8…ツール接続装置、20…ロボット連結部、21…フレーム、21a…フレームの第二面、21b…フレームの外周面、30…側面部、30a…側面部の第一端、30b…側面部の第二端、30c…側面部の下端、31…上面部、31a…上面部の第二端、31b…上面部の側端、31c…上面部の側端、50…挿込部、51…受部材、52…ボール部材、53…切替機構、80…空洞部、81…係止部、82…被位置決部、82a…被検知体、83…ツール側カバー、200…ベースプレート、200a…第一挿通穴、200b…第二挿通穴、200c…嵌込部、200d…着脱部、201…雄螺子部材、201a…第一螺子部材、201b…第二螺子部材、202…嵌合部材、203…着脱部、210…収容部、210a…第一の開放端、210b…第二の開放端、211…配置穴、212…連通穴、500…貫通穴、501…嵌合凹部、502…螺子穴、503…雄螺子部材、504…仕切部、504a…貫通穴、510…受部材本体、510a…返り部、511…突出部、511a…螺子止部、530…シリンダ部、531…軸部材、532…カム体、533…受圧部、D1…空間、D2…空間、R…ロボット、Rf…ロボットフランジ、Rf1…螺子穴、Rf2…被嵌合部、S1…シール部材、S2…シール部材、T…ツール

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