JPH0810521Y2 - 流体圧作動装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、複数の流体圧機器などからなる流体圧作動
装置に関し、特にＸ軸,Y軸,Z軸方向の複合運動によって
所定の仕事を行う産業用ロボットなどに適用して有効な
技術に関する。

〔従来の技術〕

たとえば、産業用ロボットとして、所定の流体圧作動
ツールがＸ軸,Y軸,Z軸方向などの複合運動によって所定
の仕事を行うものがある。

このような産業用ロボットにおいては、たとえばバキ
ュームパッド，バキュームピンセット，バキュームチャ
ック，流体圧ハンドなどのワーク操作部を有する流体圧
ツールによってワークの把持・搬送およびその解除など
が行われて所定の仕事がなされる。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、前記した構造の産業用ロボットは、前記し
たように、バキュームパッド，バキュームピンセット，
バキュームチャック，流体圧ハンドなどのワーク操作部
を有する流体圧ツールなどの種々の流体圧ハンドが使用
されるので、それらの流体圧ツールの選択的使用ないし
交換的使用が必要とされる。

そして、このような構造とした場合においては、流体
圧ツールの着脱性の容易化や確実化，構造の簡素化など
が要請される。

本考案の目的は、流体圧ツールの着脱性の容易化や確
実化，構造の簡素化などを図ることができる流体圧作動
装置を提供することにある。

本考案の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される考案のうち、代表的なものの
概要を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、本考案の流体圧作業装置は、上側流体室と
下側流体室とを区画するツールピストンが設けられたツ
ール作動ボックス、前記ピストンに前記ツール作動ボッ
クスを上下に貫通する流体作動ロッドに設けられた吸盤
などのワーク操作部、および前記ツール作動ボックスの
着脱面に突設された雄挿入部を有しそれぞれ水平方向に
所定の間隔毎に支持機構に支持される複数の流体圧ツー
ルと、前記支持機構および前記各々の流体圧ツールによ
る作業ステージに沿って平行に延びるガイド部と、前記
ガイド部に沿って直線方向に往復動自在に設けられた直
動アクチュエータと、前記直動アクチュエータに前記ガ
イド部に対して直角をなす水平方向に往復動自在に設け
られ、前記雄挿入部が嵌合する雌挿入部を有する締結用
ピストンが設けられ、前記着脱面に当接する支持面が形
成され前記複数の流体圧ツールの何れか１つを選択的に
支持する着脱機構とを備え、前記上側流体室および下側
流体室に連通する流路と前記ツールピストンに形成され
た配管接続ポートに連通する流路との開口部を前記着脱
面に形成し、前記それぞれの開口部に対応させて前記支
持面に流路の開口部を形成し、前記着脱機構と前記流体
圧ツールと前記流体作動ロッドを介して前記ワーク操作
部に流体を供給するようにしたことを特徴とする。

〔作用〕

前記した流体圧作動装置によれば、着脱機構の直線方
向の移動によって、支持機構に支持された状態の複数の
流体圧ツールのうち任意のものを支持することができる
とともに、支持した特定の流体圧ツールを任意の作業ス
テージまでそのまま搬送することができる。これによ
り、直線運動のみによって流体圧ツールの選択動作と、
選択された流体圧ツールの搬送動作とを簡単な構造で達
成することができる。

選択された流体圧ツールはその着脱面と着脱機構の支
持面とが接触した状態で着脱機構に支持されることにな
り、その状態にあっては、上側流体室と下側流体室に連
通する流路とツールピストンに形成された配管接続ポー
トに連通する流路とが、それぞれ着脱機構に形成された
流路に連通することになる。これにより、着脱機構を介
してツールピストンの駆動と、これに設けられたワーク
操作部の作動とを行うことができ、流体圧ツールに対す
る流体供給用の配管の簡素化を図ることができる。

〔実施例〕

第１図は本考案の一実施例である流体圧作動装置の要
部を示す断面図、第２図は第１図の流体圧作動装置にお
いて流体ツールの着脱機構からの離脱時を示す断面図、
第３図は第１図の流体圧作動装置の全体的斜視図であ
る。

本実施例の流体圧作動装置は、たとえば圧縮空気など
の作動流体圧によって作動される直進シリンダ装置など
からなる第１直動アクチュエータ１（駆動機器）と、こ
の第１直動アクチュエータ１のピストンロッド1aに結合
され、このピストンロッド1aの駆動によって直進往復運
動（Ｙ軸方向における往復運動）されるブロック状の着
脱機構２と、この着脱機構２の直進往復運動によって該
着脱機構２に交換自在に装着され、また該着脱機構２か
ら離脱される複数の流体圧ツール３とを備えている。

前記第１直動アクチュエータ１は、第３図に示すよう
に、たとえば圧縮空気などの作動流体圧によって作動さ
れる直進シリンダ装置などからなる第２直動アクチュエ
ータ４により、ガイド部4aの長手方向（Ｘ軸方向）に沿
って往復運動されるようになっている。

したがって、第１直動アクチュエータ１に結合されて
いる着脱機構２は、該第１直動アクチュエータ１に同伴
されてガイド部4aの長手方向に沿って往復運動されるよ
うになっている。そして、ガイド4aに沿って、第３図に
示されるように、ワークに種々の作業を行う作業ステー
ジが配置されている。

第３図に示す支持機構５には、異種の流体圧ツール３
がガイド部4aの長手方向に沿って着脱自在に複数配設さ
れていて、着脱機構２の直進往復運動によりその各流体
圧ツール３が該着脱機構２に装着され、また着脱機構２
から離脱されて支持機構５に復帰されるようになってい
る。

すなわち、着脱機構２の作動により、各流体圧ツール
３の交換的ないし選択的使用が可能とされている。

支持機構５に配設されている各流体圧ツール３は、た
とえばバキュームパッド，バキュームピンセット，バキ
ュームチャック，流体圧ハンドなどのワーク操作部を有
している。

第１図および第２図に示すように、着脱機構２にはシ
リンダ室７が内設され、このシリンダ室７には締結用の
ピストン６が軸方向に沿って移動自在に収容されてい
る。

シリンダ室７は、ピストン６によって左側流体室7a,
右側流体室7bに夫々仕切られていて、左側流体室7a,右
側流体室7bは、着脱機構２の上面に開設された配管接続
ポート8a,8bに夫々連通されている。

ピストン６の左端面からは、その軸方向に沿って円筒
状の延長部９が一体的に延在されている。

延長部９における円孔状の雌挿入部10は、該延長部９
の軸方向に沿って延在しその自由端側において開口され
ている。

延長部９の自由端側の壁部には、真円状の穿設孔9aが
複数穿設されて該壁部の周方向に沿って等間隔において
配設されている。

各穿設孔9aには、鋼球11（球体）が回転自在に、かつ
夫々の穿設孔9aの軸方向に沿って遊動自在に夫々配設さ
れている。

各穿設孔9aからの各鋼球11の雌挿入部10側への抜け出
しは、各穿設孔9aの内径が延長部９の外周面側より内周
面側が小さく形成されていることにより防止されてい
る。

また、着脱機構２内には、シリンダ室７と同軸的に形
成された円孔状の着脱用孔12がピストン６の移動方向に
沿って延在し該着脱機構２の外側面において開口されて
いる。

着脱用孔12は、その開口部側の大径部12aとピストン
６側の小径部12bとを有し、大径部12aと小径部12bとの
間には、テーパ部12cが内周方向に沿って形成されてい
る。

これらの大径部12aおよび小径部12bには、延長部９が
軸方向に沿って移動自在に挿入され、また延長部９の外
周面および着脱用孔12の内周面間には、左側流体室7aの
流体圧が着脱用孔12側に漏出するのを防止するＯリング
などのシール部材13が介在されている。

各穿設孔9aに配設されている各鋼球11は、第２図に示
すように、着脱用孔12の大径部12aに位置した際には、
各穿設孔9aの軸方向に沿って遊動状態とされるが、第１
図に示すように、ピストン６の同図の右側への移動によ
って各鋼球11が着脱用孔12の小径部12bに位置した際に
は、該小径部12bの内周面によって雌挿入部10側に押し
出されるようになっている。

また、着脱機構２の外側面つまり支持面には、位置決
め用孔14が着脱用孔12に平行して開設されている。

一方、第１および第２図に示す流体圧ツール３は、ワ
ーク操作部としてのバキュームパッドを有している。

流体圧ツール３は、図示するように、ピストンつまり
ツールピストンＰを有するツール作動ボックスを有し、
その外側面つまり着脱面からは、互いに平行する円柱状
の雄挿入部15および位置決め用雄部16が夫々突出されて
いる。

雄挿入部15は、大径部15aおよび小径部15bを有し、こ
の大径部15aおよび小径部15bによって係止段部15cが形
成されている。

流体圧ツール３の雄挿入部15と位置決め用雄部16と
は、第１図に示すように、着脱機構２の流体圧ツール３
側への直進運動によってその着脱用孔12および雌挿入部
10と位置決め用孔14とに夫々挿入され、この挿入によ
り、着脱機構２と流体圧ツール３との相対的回転が防止
される構造とされている。

また、このように、雄挿入部15と位置決め用雄部16と
が着脱用孔12および雌挿入部10と位置決め用孔14とに夫
々挿入された後に、ピストン６が第１図に示すように同
図の右側に移動して各鋼球11が小径部12bに位置した時
に、各鋼球11が小径12bの内周面によって回転されつつ
雌挿入部10側に押し出されて係止段部15cに係止される
ことにより、流体圧ツール３の着脱機構２への装着時に
おけるロックが行われる構造とされている。

また、このようなロック状態において、ピストン６が
第２図に示すように同図の左側に移動して各鋼球11が大
径部12aに位置し、小径部12bの内周面による各鋼球11の
雌挿入部10側への押し出しが解除されることにより、そ
のロック状態がロックされる構造とされている。

第１図および第２図に示すように、着脱機構２には、
流体圧ツール作動流体圧用の流路17,18,19が夫々内設さ
れている。

流路17,18,19の一端側は着脱機構２の上面に開設され
た配管接続ポート17a,18a,19aに連通され、流路17,18,1
9の他端側の開口部付近には、シール部材20が設けられ
ている。

前記したように、配管接続ポート8a,8b,17a,18a,19a
は、着脱機構２の上面に集中配設され、この集中配設に
より各配管接続ポート8a,8b,17a,18a,19aに夫々接続さ
れる配管（図示せず）の簡素化が図られる構造とされて
いる。

一方、前記流体圧ツール３内にはシリンダ室21が形成
され、このシリンダ室21にはピストンＰが同図の上下方
向（Ｚ軸方向）に移動自在に収容されている。

シリンダ室21はピストンＰによって上側流体室21a,下
側流体室21bに夫々仕切られている。

流体圧ツール３には、流体圧ツール作動流体圧用の流
路22,23,24が内設されている。

流路22には配管接続ポート22aが形成され、流路23,24
は上側流体室21a,下側流体室21bに夫々連通されてい
る。

流体圧ツール３のピストンＰの両端面からは、軸方向
に沿ってロッド25a,25bが夫々突出されて外部に突出可
能とされている。

ピストンＰおよびロッド25a,25bの軸芯上には流路26
が貫通され、この流路26の上端に形成された配管接続ポ
ート26aは、フレキシブルな配管27を通じて配管接続ポ
ート22aに接続されている。

ロッド25bの下端には、ゴムなどの弾性体からなる吸
盤28がワーク操作部として設けられ、この吸盤28内に流
路26が連通されている。

着脱機構２の流路17,18,19と、流体ツール３の流路2
2,23,24とは、前記した流体圧ツール３の着脱機構２へ
の装着によって夫々シール部材20を介して互いに接続さ
れ、流体圧ツール３の着脱機構２からの離脱によってそ
の接続が解除されるようになっている。

また、第１図および第２図に示すように、着脱機構２
の下部には、所定の電源などに接続されている一対の配
線ピン29（電気的接続部）がＹ軸方向に沿って貫通さ
れ、この配線ピン29はばねなどの付勢手段30によって同
図の左側に付勢されて突出されている。

他方、流体圧ツール３の下部にも一対の配線ピン31
（電気的接続部）がＹ軸方向に沿って延出され、この配
線ピン31には、たとえば流体圧ツール３に設けられてい
るピストン作動位置検出用の磁気センサ（図示せず）な
どの配線が接続されるようになっている。

着脱機構２の配線ピン29と流体圧ツール３の配線ピン
31とは、前記した流体圧ツール３の着脱機構２への装着
により、第１図に示すように、配線ピン29が付勢手段30
の付勢力に抗して同図の右側に押し出された状態で互い
に電気的に接続され、また流体圧ツール３の着脱機構２
からの離脱によってその接続が解除されるようになって
いる。

なお、前記第１直動アクチュエータ1,着脱機構2,第２
直動アクチュエータ４などには、その各ピストンなどの
作動位置を夫々検出する作動位置検出用磁気センサなど
が流体圧ツール３と同様に夫々設けられていて、これら
の各センサによる所定の検出により、本実施例の流体圧
作動装置における作動が制御されるようになっている。

次に、本実施例の作用について説明する。

第２図に示す状態は、流体圧ツール３の着脱機構２か
らの離脱時を示し、流体圧ツール３は、第３図に示す支
持機構５に着脱自在に保持されている。

このような状態において、先ず、第２直動アクチュエ
ータ４を作動させて第１直動アクチュエータ１および着
脱機構２をガイド部4aの長手方向（Ｘ軸方向）に沿って
移動させ、使用すべき流体圧ツール３の雄挿入部15およ
び位置決め用雄部16と、着脱機構２の雌挿入部10および
位置決め用孔14とを夫々対向させる。

次いで、第１直動アクチュエータ１を作動させて着脱
機構２を前記流体圧ツール３に近接させる。

この近接により、雄挿入部15と位置決め用雄部16とを
着脱用孔12および雌挿入部10と位置決め用孔14とに夫々
挿入した後に、配管接続ポート8aを通じて左側流体室7a
に流体圧を供給し、ピストン６を第１図に示すように同
図の右側に移動させて各鋼球11を小径部12bに移動させ
ると、各鋼球11が小径部12bの内周面により回転されつ
つ雌挿入部10側に押し出され係止段部15cに係止される
ことにより、流体圧ツール３の着脱機構２への装着およ
びそのロックが行われる。

また、この流体圧ツール３の着脱機構２への装着によ
り、着脱機構２の流路17,18,19と、流体圧ツール３の流
路22,23,24とが夫々シール部材20を介して互いに密接的
に接続されるとともに、着脱機構２の配線ピン29と、流
体圧ツール３の配線ピン31とが互いに電気的に接続され
る。

このようにして、流体圧ツール３の着脱機構２への装
着などがなされた後に、第１直動アクチュエータ１や第
２直動アクチュエータ４を作動させて着脱機構2,流体圧
ツール３を所定の位置に移動させる。

そして、配管接続ポート18aおよび流路18,23を通じて
上側流体室21aに流体圧を供給し、上側に移動していた
ピストンＰおよびロッド25a,25bを下降させるととも
に、配管接続ポート17aおよび流路17,22,26ならびに配
管27を通じて吸盤28内を負圧状態にして所定のワーク
（図示せず）を該吸盤28で吸着する。

次いで、配管接続ポート19aおよび流路19,24を通じて
下側流体室21bに流体圧を供給し、下側に移動していた
ピストンＰおよびロッド25a,25bを上昇させ、また第１
直動アクチュエータ１や第２直動アクチュエータ４を作
動させ着脱機構2,流体圧ツール３の移動を介して吸盤28
に吸着されたワークを所定の位置に搬送し、その後、配
管接続ポート17aおよび流路17,22,26ならびに配管27を
通じて吸盤28内の負圧状態を解除して所定のワーク（図
示せず）を該吸盤28から離脱させる。

本実施例における流体圧装置は、たとえば、前記した
ような流体圧ツール３によって所定の仕事が行われる
が、たとえば、その流体圧ツール３と異なる流体圧ツー
ルで所定の仕事をするために、その流体圧ツール３を着
脱機構２から離脱させるには、次にようにして行う。

先ず、第１図に示す流体圧ツール３の着脱機構２への
装着状態において、第１直動アクチュエータ１や第２直
動アクチュエータ４の作動により、流体圧ツール３を支
持機構５に対向させ近接させて支持させる。

次いで、配管接続ポート8bを通じて右側流体室7bに流
体圧を供給し、ピストン６を第１図の左側に移動させ
る。

このピストン６の左側への移動により雌挿入部10の各
鋼球11が大径部12aに移動され、小径部12bの内周面によ
る各鋼球11の雌挿入部10側への押し出しが解除されるこ
とにより、各鋼球11によるロック状態が解除される。

次いで、このロック状態の解除後に、第１直動アクチ
ュエータ１を作動させて着脱機構２を流体圧ツール３か
ら離反させ離脱させる。

この着脱機構２からの流体圧ツール３の離脱により、
着脱機構２の流路17,18,19と、流体ツール３の流路22,2
3,24との夫々の接続状態が解除されるとともに、着脱機
構２の配線ピン29と、流体圧ツール３の配線ピン31との
電気的接続状態が解除される。

本実施例の流体圧作動装置は、前記したように作動さ
れる。

この場合に、本実施例においては、流体圧ツール３が
第１直動アクチュエータ１による着脱機構２の直進往復
運動によって該着脱機構２に装着されるとともに、着脱
機構２から離脱され、また前記装着によって着脱機構２
の流路17,18,19と流体圧ツール３の流路22,23,24が夫々
互いに接続され、また流体圧ツール３の着脱機構２から
の離脱によってその接続が解除されるので、流体圧ツー
ル３の着脱性の容易化や確実化，流体圧ツール３の作動
流体圧用配管27の簡素化を図ることができる。

また、着脱機構２および流体圧ツール３は、流体圧ツ
ール３の着脱機構２への装着によって互いに電気的に接
続され、また前記流体圧ツール３の着脱機構２からの離
脱によってその接続が解除される配線ピン29,31を夫々
有しているので、たとえば、流体圧ツール３に設けられ
るピストン作動位置検出用センサなどに対する配線の簡
素化をも図ることができる。

また、着脱機構２は、第２直動アクチュエータ４によ
る直進往復運動（Ｘ軸方向の往復運動）が可能な構造と
されているので、その直進往復運動による流体圧ツール
３の所定の仕事が可能とされ、また、複数の流体圧ツー
ル３が支持機構５に、その直進往復運動方向に沿って複
数配置されているので、その着脱機構２の直進往復運動
によって該着脱機構２による複数の流体圧ツール３に対
する夫々の装着（位置決め）を確実に行うことができ
る。

更に、第１直動アクチュエータ１の作動により、流体
圧ツール３の雄挿入部15が着脱機構２の雌挿入部10に挿
入された後に、着脱機構２内のピストン６の作動によっ
て鋼球11が着脱用孔12の小径部12bに移動され該小径部1
2bの内周面によって回転されつつ雌挿入部10側に押し出
されて係止段部15cに係止されることにより、流体圧ツ
ール３の前記着脱機構２への装着時におけるロックを確
実に、しかも円滑に行うことができ、また着脱機構２内
のピストン６の作動によって延長部９の鋼球11が着脱用
孔12の大径部12aに移動されて係止段部15cへの係止が解
除されることにより、前記したロックの解除を確実に行
うことができる。

以上、本考案者によってなされた考案を実施例に基づ
き具体的に説明したが、本考案は前記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。

たとえば、第１図および第２図に示す実施例において
は、流体圧アクチュエータとしてバキュームパッドが適
用されているが、本考案における流体圧アクチュエータ
は、バキュームパッドの適用に限定されるものではな
く、たとえば第３図に示すような流体圧ハンド32,バキ
ュームピンセット，バキュームチャックなどを適用する
ことが可能である。

〔考案の効果〕

本願によって開示される考案のうち、代表的なものに
よって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおり
である。

（１）．水平方向に直線状に延びるガイドに沿って着脱
機構を移動させることにより、支持機構に支持された複
数の流体圧ツールのうち任意のものを着脱機構に選択的
に装着することができるとともに、装着された特定の流
体圧ツールをガイド部に沿って設けられた作業ステージ
においてワークに対して作業を行うことができる。

（２）．それぞれの流体圧ツールはツールピストンを有
し、このツールピストンには吸盤などのワーク操作部が
設けられており、このワーク操作部に対する流体圧の供
給を着脱機構に設けられた流路と流体圧ツールに設けら
れた流路とを介して行うことができるので、配管を装置
の外側に設けることが不要となり、配管の簡素化を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例である流体圧作動装置の要部
を示す断面図、第２図は第１図の流体圧作動装置におい
て流体ツールの着脱機構からの離脱時を示す断面図、第
３図は第１図の流体圧作動装置の全体的斜視図である。 １……第１直動アクチュエータ（駆動機器）、1a……ピ
ストンロッド、２……着脱機構、３……流体圧ツール、
４……第２直動アクチュエータ、4a……ガイド部、５…
…支持機構、６……ピストン、７……シリンダ室、7a…
…左側流体室、7b……右側流体室、8a,8b……配管接続
ポート、９……延長部、9a……穿設孔、10……雌挿入
部、11……鋼球（球体）、12……着脱用孔、12a……大
径部、12b……小径部、12c……テーパ部、13……シール
部材、14……位置決め用孔、15……雄挿入部、15a……
大径部、15b……小径部、15c……係止段部、16……位置
決め用雄部、17,18,19……流路、17a,18a,19a……配管
接続ポート、20……シール部材、21……シリンダ室、21
a……上側流体室、21b……下側流体室、22,23,24……流
路、22a……配管接続ポート、25a,25b……ロッド、26…
…流路、26a……配管接続ポート、27……配管、28……
吸盤、29……配線ピン（電気的接続部）、30……付勢手
段、31……配線ピン（電気的接続部）、32……流体圧ハ
ンド、Ｐ……ピストン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】上側流体室と下側流体室とを区画するツー
   ルピストンが設けられたツール作動ボックス、前記ピス
   トンに前記ツール作動ボックスを上下に貫通する流体作
   動ロッドに設けられた吸盤などのワーク操作部、および
   前記ツール作動ボックスの着脱面に突設された雄挿入部
   を有しそれぞれ水平方向に所定の間隔毎に支持機構に支
   持される複数の流体圧ツールと、 前記支持機構および前記各々の流体圧ツールによる作業
   ステージに沿って平行に延びるガイド部と、 前記ガイド部に沿って直線方向に往復動自在に設けられ
   た直動アクチュエータと、 前記直動アクチュエータに前記ガイド部に対して直角を
   なす水平方向に往復動自在に設けられ、前記雄挿入部が
   嵌合する雌挿入部を有する締結用ピストンが設けられ、
   前記着脱面に当接する支持面が形成され前記複数の流体
   圧ツールの何れか１つを選択的に支持する着脱機構とを
   備え、 前記上側流体室および下側流体室に連通する流路と前記
   ツールピストンに形成された配管接続ポートに連通する
   流路との開口部を前記着脱面に形成し、前記それぞれの
   開口部に対応させて前記支持面に流路の開口部を形成
   し、 前記着脱機構と前記流体圧ツールと前記流体作動ロッド
   を介して前記ワーク操作部に流体を供給するようにした
   ことを特徴とする流体圧作動装置。