JP2008272875A - ツール交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
手動機構によってツール交換装置を構成することにより、電気、エアー等の動力を用いずに簡易な構成で、製造が容易且つ廉価な製品を得るとともに、ツールの作業本体機構への着脱を係合カムの回転のみによって行うことにより、ツール交換作業の単純化、効率化を可能とする。
【解決手段】
ツール2を一面に接続するツールプレート4の他面5に、半円形の係合凹部19を内側面23に形成したＬ字型の連結体6を連結する。この連結体6を挿入する装着凹部7を、作業本体機構8に連結する接続プレート10に形成し、装着凹部7には回動可能なカム軸11に設けた半円形の係合カム30を挿入する。カム軸11を回転し装着凹部7に係合カム30を係合して、ツールプレート4と接続プレート10とを連結する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、治具、工具、クランプ等のツールを、治具ステーション、ロボットアーム等の作業本体機構に手動で着脱して交換するためのツール交換装置に関するもので、ツールの簡易な着脱を可能とするものである。

従来、治具、工具、クランプ等のツールを、作業本体機構にエアー、電気等の動力を用いて着脱交換するためのツール交換装置として、特許文献１に示す如きものが公知となっている。この従来技術は、作業本体機構側のプレートにシリンダーを形成し、このシリンダー内のピストンを加圧流体により進退し、この進退に伴って着脱機構を作動し、作業本体機構側のプレートとツール側のプレートとの着脱を行うものである。

実公平７−１３９９２号公報

しかしながら、特許文献１に示す如きツール交換装置は、上述の如くシリンダーへの加圧流体の導入出によりピストンを進退させて作業本体側の接続プレートとツール接続側のツールプレートとの着脱を行うものであり、加圧流体を形成するためのコンプレッサーや圧力タンク、バルブ機構等が必要となるため、交換装置の構成が複雑なものとなり製造に手数がかかるとともに、製造コストが高価なものとなっていた。また、ツール交換の度ごとにコンプレッサー等を稼働させなければならないため、作業効率が悪いものとなっていた。

そこで、本願発明は上述の如き課題を解決しようとするものであって、簡易な構成とすることにより製造容易且つ廉価な製品とするとともに、作業効率が良く、ツールプレートと接続プレートとの接続を確実に行うことを可能とするツール交換装置を得ようとするものである。

本発明は上述の如き課題を解決するため、作業目的のツールを一面に接続するツールプレートの他面に、Ｌ字型の連結体の基盤を連結し、この基盤の表面にＬ字型に係合突出部を突出し、この係合突出部のＬ字型の内側面に半円形の係合凹部を形成している。また、前記連結体を挿入して着脱するための装着凹部を形成するとともに作業本体機構に連結した接続プレートに、カム軸を貫通して装着凹部内に挿通している。また、このカム軸は、外部からの回動操作により回動可能とするとともに、装着凹部位置の表面を切り欠いて軸心から一側に偏心して半円形の係合カムを形成し、この係合カムの係合曲面を装着凹部内に挿入した連結体の係合凹部に係合可能としている。このように、ツール交換装置をツールプレート、連結体、接続プレート及びカム軸等の手動機構によって形成することにより、シリンダー及びピストン、コンプレッサー等の加圧機構やバルブ機構等を必要とする従来例の場合と比較して、ツール交換装置の構成を簡易なものとすることが可能となり、製造が容易で、廉価な製品を得ることができる。

また、ツールプレートと接続プレートとの連結は、前記カム軸を一方に回転し装着凹部内に挿入した連結体の係合凹部に係合カムを係合することにより行い、ツールプレートと接続プレートとの分離は、カム軸を逆転し係合カムを連結体の係合凹部から離脱させることにより装着凹部から連結体を抜き出して行う。このように、ツールプレートと接続プレートの着脱を、係合カムの回転のみによって行うことにより、ツールの交換作業を単純化することが可能となる。

また、係合凹部と係合カムの係合曲面とは、曲率を同一としたものであってもよく、この場合には、連結時に、係合凹部と係合カムの係合曲面とが面接触するものとなる。そのため、重量の重いツールを接続目的部に連結した場合等、ツールプレートと接続プレートの離反方向に強い負荷がかかった場合であってもツールプレートと接続プレートとの確実な係合が可能となる。

また、半円形の係合カムの平坦面は、係合カムが係合凹部から離脱した状態に於て係合突出部の内側面に一定間隔を介して対向位置するものとしても良い。このように形成することにより、ツールプレートと接続プレートとの着脱時には、係合カムの平坦面と係合突出部の内側面とが接触するおそれがなく、ツールの交換作業を円滑に行うことが可能となる。

また、カム軸の一端には、接続プレートの外部に設けたハンドルを回動可能に軸支したものであっても良い。このように形成することにより、ハンドルを介してカム軸を小さな力で回転させることができるため、ツールプレートと接続プレートの着脱を容易に行うことが可能となる。

また、接続プレートには、一面からカム軸まで締め付けネジを挿通して、カム軸の接続プレートへの摩擦強度を調整可能としたものであっても良い。このように形成することにより、カム軸の適正な回転の設定が可能となる。

本発明は上述の如く、ツール交換装置を、ツールプレート、連結体、接続プレート及びカム軸等の手動機構によって構成するものであるため、シリンダー及びピストン、コンプレッサー等の加圧機構、動力源、バルブ等を必要とする従来例のツール交換装置と比較して、構成を簡易なものとして、製造が容易で、廉価な製品を得ることができる。また、ツールプレートと接続プレートの着脱を、係合カムの回転のみによって行うことにより、ツールの交換作業を単純化することが可能となり、ツールの交換作業を効率的に行うことができる。

本発明の一実施例を図１〜７に於いて説明すると、(１)はツール交換装置であって、作業目的のツール（２）を一面（３）に接続するツールプレート（４）と、このツールプレート（４）の他面（５）に連結するＬ字型の連結体（６）と、この連結体（６）を挿入するための装着凹部（７）を形成するとともに作業本体機構（８）に連結した接続プレート（１０）と、この接続プレート（１０）を貫通して装着凹部（７）内に挿通したカム軸（１１）とにより形成している。

また、上記ツールプレート（４）は、図４に示す如く、平面平板状の略正方形に形成し、一側に接続プレート（１０）の給電コネクタ（１２）と接続するための受電コネクタ（１３）を突設するとともに、他側に気体流体を排出するための排出路（１４）を４本設けている。そして、接続プレート（１０）とツールプレート（４）との連結時には、この排出路（１４）をツールプレート（４）に設けた流入路（図示せず）と連通することにより、流入路から導入した気体流体を排出路（１４）を介してツールプレート（４）側に供給可能としている。なお、これらの機構は、ツールプレート（４）に接続しているツール（２）を作業本体機構（８）側からの指令により作動するためのものであって、本願発明の接続プレート（１０）とツールプレート（４）との交換機構には直接関係の無いものである。

また、ツールプレート（４）の中央部には、図１に示す如く、逆Ｔ字状の挿通穴（１５）を一定間隔を介して２個平行に貫通形成するとともに、図４に示す如く、ツール（２）固定用の丸穴（１６）を挿通穴（１５）の外周に正方形の角部に４個貫通形成している。また、ツールプレート（４）の他面（５）には、ツールプレート（４）と接続プレート（１０）との連結時に、接続プレート（１０）の対応位置に設けた係合片（図示せず）と係合する係合溝（１７）を２カ所に設けて、連結時に於ける固定位置の位置決めを容易なものとするとともに、固定位置のズレを防止可能としている。

また、ツールプレート（４）の他面（５）には、図１、図４に示す如く、基盤（１８）の表面に係合突出部（２０）を突出してＬ字型に形成した連結体（６）を固定突出している。この固定は、基盤（１８）にツールプレート（４）の挿通穴（１５）と対応する位置にネジ穴（２１）を２つ形成し、挿通穴（１５）を介してネジ穴（２１）に固定ネジ（２２）を螺着固定することにより行っている。また、前記係合突出部（２０）のＬ字型の内側面（２３）には、図１、図６に示す如く、半円形の係合凹部（１９）を形成している。

そして、この連結体（６）を、接続プレート（１０）の装着凹部（７）に挿入係合可能としている。この接続プレート（１０）は、図１、図２に示す如く、ツールプレート（４）よりも肉厚な平板により形成するとともに、図３に示す如く、ツールプレート（４）と略同一径の平面正方形に形成している。また、中央部には、作業本体機構（８）接続用の固定穴（２９）を正方形に４個形成している。そして、一側には、給電装置（図示せず）と接続する給電コネクタ（１２）を設け、接続プレート（１０）とツールプレート（４）との連結時には、給電コネクタ（１２）と、前記ツールプレート（４）の受電コネクタ（１３）とを接続連通することにより、給電装置から移送された電力をツールプレート（４）に接続したツール（２）側に供給可能としている。

また、接続プレート（１０）の当接面（２４）の中央部には、連結体（６）を挿入可能に形成した装着凹部（７）を前述の如く凹設している。この装着凹部（７）は、図１、図２に示す如く、断面略長方形に形成するとともに、その形成深さ及び形成幅を、連結体（６）の形成高さ及び形成幅よりやや大きくしている。このように、装着凹部（７）を連結体（６）よりもやや大きく形成することにより、連結時に於ける装着凹部（７）と連結体（６）との摩擦を防止して、ツールプレート（４）と接続プレート（１０）との着脱作業を円滑に行うことが可能となる。

また、装着凹部（７）には、図２、図３に示す如く、カム軸（１１）を挿通している。このカム軸（１１）は、接続プレート（１０）に貫通形成した円筒状の軸穴（２５）に挿入することにより回動可能とするとともに、一端に接続プレート（１０）の外部に設けたハンドル（２６）を回動可能に軸支している。このハンドル（２６）には、図３に示す如く、その長さ方向の半分から片側軸方向に長円状の長穴（２７）を設けるとともに、この長穴（２７）に、カム軸（１１）の一端と固定接続した連結軸（２８）を摺動可能に係合している。そして、ハンドル（２６）を図３に於いて右方向、即ち長穴（２７）を連結軸（２８）に従って移動することにより、ハンドル（２６）の先端側に連結軸（２８）及びカム軸（１１）を配置することが可能となる。

また、カム軸（１１）は、図１、図２に示す如く、装着凹部（７）位置の表面一側を切り欠いて軸心から一側に偏心して半円形の係合カム（３０）を形成している。この係合カム（３０）は、係合曲面（３２）の曲率を、係合凹部（１９）の曲率と同一としている。また、係合カム（３０）の平坦面（３３）は、図７に示す如く、連結体（６）を装着凹部（７）内に挿入した状態に於いて、係合突出部（２０）の内側面（２３）に一定間隔を介して対向位置している。このように形成することにより、ツールプレート（４）と接続プレート（１０）との着脱時には、係合カム（３０）の平坦面（３３）と係合突出部（２０）の内側面（２３）とが接触するおそれがなく、後述のツール交換作業を円滑に行うことが可能となる。

また、接続プレート（１０）には、図２に示す如く、一面からカム軸（１１）まで締め付けネジ穴（３４）を貫通形成するとともに、この締め付けネジ穴（３４）に締め付けネジ（３５）を挿通して、カム軸（１１）の接続プレート（１０）への摩擦強度を調整可能としている。このように形成することにより、カム軸（１１）の適正な回転の設定を可能としている。

このように本実施例に於いては、ツール交換装置（１）を、ツールプレート（４）、連結体（６）、接続プレート（１０）及びカム軸（１１）等の手動機構によって構成するものであるため、シリンダー及びピストン、コンプレッサー等の加圧機構、動力源、バルブ等を必要とする従来例のツール交換装置と比較して、構成を簡易なものとして、製造が容易で、廉価な製品を得ることができる。

また、上述の如く構成したツール交換装置（１）に於いて、ツールプレート（４）と接続プレート（１０）とを接続するには、まず、図５ａ、図６に示す如く、作業本体機構（８）に取り付けた接続プレート（１０）と、作業目的のツール（２）を取り付けたツールプレート（４）とを、連結体（６）と装着凹部（７）とを臨ませた状態で、平行に配置する。そして、ツールプレート（４）を接続プレート（１０）方向に移動して、図５ｂ、図７に示す如く、ツールプレート（４）の連結体（６）を接続プレート（１０）の装着凹部（７）に挿入する。そして、この状態で、図５ｃに示す如くハンドル（２６）を略９０度回動させて、ハンドル（２６）と接続するカム軸（１１）を、接続プレート（１０）内に於いて同一方向に回動させる。このカム軸（１１）の回動に伴って、係合カム（３０）が、カム軸（１１）の軸心を支点として偏心回動して、図１に示す如く、係合カム（３０）が連結体（６）の係合凹部（１９）内に入り込み、係合曲面（３２）が係合凹部（１９）の上面に密着して係合するものとなる。

また、上記のハンドル（２６）の回動は、連結軸（２８）を長穴（２７）に於いてハンドル（２６）の長さ方向の一端（３６）側に配置した状態で、ハンドル（２６）の他端（３７）側を保持してハンドル（２６）を回動させることにより行うものである。そのため、ハンドル（２６）を介してカム軸（１１）を小さな力で回転させることが可能となり、ツールプレート（４）と接続プレート（１０）の接続を容易に行うことが可能となる。そして、接続作業の完了後は、図３に示す如く、連結軸（２８）を長穴（２７）に於いてハンドル（２６）の長さ方向の中央側に配置させることにより、ハンドル（２６）を接続プレート（１０）の一側に、コンパクトに収納することが可能となる。

そして、係合カム（３０）は上述の如く、カム軸（１１）の軸心から一側に偏心して形成しているため、カム軸（１１）の外周に沿って回動するものとなる。そして、係合カム（３０）の係合曲面（３２）と連結体（６）の係合凹部（１９）が係合した後は、カム軸（１１）の直径が係合凹部（１９）の直径よりも大きいため、図１に示す如く、係合カム（３０）の係合曲面（３２）は係合凹部（１９）の内面に突当たり、係合カム（３０）の回転は停止されるものとなり、ツールプレート（４）と接続プレート（１０）との安定した係合が可能となる。

また、上述の如く、係合カム（３０）は、係合曲面（３２）の曲率を係合凹部（１９）の曲率と同一としている。そのため、係合カム（３０）を係合凹部（１９）と係合した際には、図１に示す如く、係合凹部（１９）と係合カム（３０）の係合曲面（３２）とが面接触するものとなる。このように、ツールプレート（４）と接続プレート（１０）との結合部分を面接触させることにより、点接触又は線接触させる場合と比較して、安定した係合が可能となり、重量の重いツール（２）を作業本体機構（８）に連結した場合等、ツールプレート（４）と接続プレート（１０）の離反方向に強い負荷がかかった場合であっても、ツールプレート（４）と接続プレート（１０）との確実な係合が可能となる。

そして、上述の如く接続したツールプレート（４）と接続プレート（１０）を分離するには、接続プレート（１０）の一側に収納したハンドル（２６）を、図３に於いて右方向、即ち長穴（２７）を連結軸（２８）に従って移動することにより、図５ｃに示す如く、ハンドル（２６）の先端側に連結軸（２８）及びカム軸（１１）を配置する。そして、ハンドル（２６）を連結の際の回転方向と逆の方向に、図５ｂに示す位置まで回動させて、図７に示す如く、係合カム（３０）を連結体（６）の係合凹部（１９）から離脱させた後、装着凹部（７）から連結体（６）を抜き出す。このように、本実施例のツール交換装置（１）は、ツールプレート（４）と接続プレート（１０）の着脱を、係合カム（３０）の回転のみによって行うものである。そのため、ツール（２）の交換作業を単純化して、効率良く行うことが可能となる。

図３のＡ−Ａ線断面図。 図３のＢ−Ｂ線断面図。 本発明のツール交換装置の平面図。 連結体を連結したツールプレートの平面図。 接続プレートとツールプレートの係合を示す概念図。 図5ａの、接続プレートとツールプレートとの係合部分の拡大断面図。 図５ｂの、接続プレートとツールプレートとの係合部分の拡大断面図。

符号の説明

２ツール
４ツールプレート
６連結体
７装着凹部
８作業本体機構
１０接続プレート
１１カム軸
１８基盤
１９係合凹部
２０係合突出部
２３内側面
２６ハンドル
３０係合カム
３２係合曲面
３３平坦面
３５締め付けネジ

Claims (5)

1. 作業目的のツールを一面に接続するツールプレートと、このツールプレートの他面に連結する基盤の表面にＬ字型に係合突出部を突出しこの係合突出部のＬ字型の内側面に半円形の係合凹部を形成したＬ字型の連結体と、この連結体を挿入して着脱するための装着凹部を形成するとともに作業本体機構に連結した接続プレートと、この接続プレートを貫通して装着凹部内に挿通し外部からの回動操作により回動可能とするとともに、装着凹部位置の表面を切り欠いて軸心から一側に偏心して半円形の係合カムを形成し、この係合カムの係合曲面を装着凹部内に挿入した連結体の係合凹部に係合可能としたカム軸とから成り、このカム軸を一方に回転し装着凹部内に挿入した連結体の係合凹部に係合カムを係合することによりツールプレートと接続プレートを連結するとともに、カム軸を逆転し係合カムを連結体の係合凹部から離脱させることにより装着凹部から連結体を抜き出し、ツールプレートと接続プレートとの分離を可能としたことを特徴とするツール交換装置。
2. 係合凹部と係合カムの係合曲面とは、曲率を同一としたことを特徴とする請求項１のツール交換装置。
3. 半円形の係合カムは、係合カムが係合凹部から離脱した状態に於て係合突出部の内側面に係合凹部と一定間隔を介して対向位置するものであることを特徴とする請求項１のツール交換装置。
4. カム軸の一端には、接続プレートの外部に設けたハンドルを回動可能に軸支したことを特徴とする請求項１のツール交換装置。
5. 接続プレートには、一面からカム軸まで締め付けネジを挿通して、カム軸の接続プレートへの摩擦強度を調整可能としたことを特徴とする請求項１のツール交換装置。

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