TWM669360U - 工具轉接器及工業機器人 - Google Patents

Abstract

將複數的工具(16、18)可拆裝地連接於機器臂(12)的前端之工具轉接器(14)具有：筒狀的轉接器本體(20)。轉接器本體(20)具備：通過第1連接孔(46)且機器臂(12)連接的平板狀的第1壁(24)；通過第2連接孔(48)且第1工具(16)連接的平板狀的第2壁(26)；及通過第3連接孔(50)且第2工具(18)連接的平板狀的第3壁(28)，第1壁(24)、第2壁(26)及第3壁(28)的各個形成有：包含複數的定位孔(64)和複數的螺栓安裝孔(66)之連接圖案(58、60、62)，可將第1壁(24)、第2壁(26)和第3壁(28)進行替換。

Description

工具轉接器及工業機器人

本創作是關於用以將工具安裝至機器臂的工具轉接器及工業機器人。

近年來，工業機器人，不只是工場的製造產線，也被導入至烹調場所、店舗、或倉庫等的各式各樣的場所。工業機器人的一部分，是作為協作型機器人，配置成與作業者的作業場所相鄰，用以進行作業者的作業之輔助。工業機器人，是為了柔軟地對應各式各樣的作業內容，有時會在機器臂的前端安裝複數的工具。例如，日本特開2010-125555號公報，揭示了在機器臂安裝複數的工具之構造。

日本特開2010-125555號公報的工具的安裝構造，由於在內部具備配管等，而具有大型化、重量增加等問題。因此，在工業機器人中，期待將複數的工具更精簡地、不增加重量地進行安裝。

本創作是以解決上述問題為目的。

以下的揭示的一觀點是在於一種工具轉接器，是將複數的工具可拆裝地連接於機器臂的前端之工具轉接器，其具有：筒狀的轉接器本體，前述轉接器本體具備：具有第1連接孔且前述機器臂連接的第1壁；具有第2連接孔且前述工具連接的第2壁；及具有第3連接孔且前述工具連接的第3壁，前述第1壁、前述第2壁及前述第3壁的各個具有：包含複數的定位孔和複數的螺栓安裝孔之連接圖案，可將前述第1壁和前述第2壁和前述第3壁進行替換。

另一觀點是在於一種工業機器人，其具備：上述觀點的工具轉接器；連接於前述工具轉接器的機器臂；及連接於前述工具轉接器的工具。

上述觀點的工具轉接器及工業機器人，由於不需要在轉接器本體的內部設置流路及配線，可將複數的工具更精簡地、不增加重量地進行安裝。

上述的目的、特徵及優點，從參照所附圖面進行說明的以下的實施方式的說明應可容易了解。

(第1實施方式) 本實施方式的工業機器人10，如圖1所示，具備：機器臂12、工具轉接器14、第1工具16及第2工具18。機器臂12是多關節型機器臂。在機器臂12的前端，是透過工具轉接器14，安裝有第1工具16及第2工具18。第1工具16及第2工具18，例如是用以把持工件W的夾子。第1工具16及第2工具18，不限於夾子，可因應作業的用途適當選擇各式各樣的工具。這樣的工業機器人10，例如圖示般地，利用於工件W的運送。

如圖2及圖3所示，工具轉接器14具有轉接器本體20和工具更換器22(交換用配件)。轉接器本體20具有：平板狀的第1壁24、平板狀的第2壁26及平板狀的第3壁28。第1壁24、第2壁26及第3壁28，是通過稜線狀的彎曲部30互相連接。第1壁24和第2壁26，是以第1彎曲部32進行連接。第1壁24和第3壁28，是以第2彎曲部34進行連接。第2壁26和第3壁28，是以第3彎曲部36進行連接。第1彎曲部32、第2彎曲部34及第3彎曲部36，是延伸成互相平行。轉接器本體20，如從第1彎曲部32的延伸方向(以下也稱為寬度方向)觀看為三角形。轉接器本體20，是以第1壁24、第2壁26及第3壁28形成為筒狀。

作為第1壁24和第2壁26之間的角度之第1彎曲部32的內角設定為45°。作為第1壁24和第3壁28之間的角度之第2彎曲部34的內角設定為45°。此外，作為第2壁26和第3壁28之間的角度之第3彎曲部36的內角設定為90°。亦即，圖示的工具轉接器14從寬度方向觀看為直角等腰三角形。

轉接器本體20，是在寬度方向的第1端部20a及第2端部20b具有開口部38。開口部38是露出第1壁24、第2壁26及第3壁28之內表面。

轉接器本體20，是具有：作為第1壁24的外表面的第1連接面40；作為第2壁26的外表面的第2連接面42及作為第3壁28的外表面之第3連接面44。第1連接面40、第2連接面42及第3連接面44的各個，是透過工具更換器22，可拆裝地連接有機器臂12、第1工具16或第2工具18。在圖示的例中，機器臂12連接於第1壁24，第1工具16連接於第2壁26，第2工具18連接於第3壁28。

如圖4A所示，第1壁24形成有用以連接工具更換器22的第1連接孔46。第1連接孔46形成為圓形，位於第1壁24的長度方向及寬度方向的中央。尚且，第1壁24的長度方向是垂直於第1壁24的寬度方向之方向。第1連接孔46是在厚度方向上貫穿第1壁24。第1連接孔46具有比第1壁24的後述的第1連接圖案58的複數的孔更大的內徑。

第1連接孔46是供後述的工具更換器22的軸環構件52插入。第1連接孔46具有：位於第1壁24的外表面附近之大徑部54及位於第1壁24的內表面附近之小徑部56。大徑部54具有比軸環構件52的外徑更大些許之直徑。小徑部56具有比大徑部54的直徑更小的直徑，用以阻止軸環構件52的脫落。

如圖4A所示，第1壁24在第1連接孔46的周圍具有包含複數的孔之第1連接圖案58。第1連接圖案58具有：複數的定位孔64及複數的螺栓安裝孔66。定位孔64是供定位銷68插入之孔，且是形成為既定深度之非貫穿之孔。定位孔64是相對於第1連接孔46的中心，在周向上隔開90°的角度配置4個。一部分的定位孔64形成為在第1連接孔46的徑向上較長地延伸的長圓形亦可。形成於第1連接孔46的周圍的其他孔是螺栓安裝孔66。螺栓安裝孔66是以緊固螺栓70等的緊固手段進行緊固所使用之孔，將第1壁24在厚度方向上貫穿。

如圖4B所示，第2壁26具有第2連接孔48。第2連接孔48位於第2壁26的寬度方向及第2壁26的長度方向的中央。尚且，第2壁26的長度方向是與第2壁26的寬度方向垂直。第2連接孔48是與第1連接孔46為相同形狀，具有相同的形狀的大徑部54及小徑部56。

第2壁26是在第2連接孔48的周圍具有包含複數的孔之第2連接圖案60。第2連接圖案60具有複數的定位孔64及複數的螺栓安裝孔66。在第2連接圖案60中，定位孔64相對於第2連接孔48的配置，是與第1連接圖案58的定位孔64相對於第1連接孔46的配置相同。此外，第2連接圖案60的螺栓安裝孔66，除了省略位於第1連接圖案58的四角之4個螺栓安裝孔66，是與第1連接圖案58的螺栓安裝孔66的配置相同。

第3壁28具有第3連接孔50。第3連接孔50位於第3壁28的寬度方向及第3壁28的長度方向的中央。尚且，第3壁28的長度方向是與第3壁28的寬度方向垂直。第3連接孔50是與第1連接孔46及第2連接孔48形狀相同。第3壁28是在第3連接孔50的周圍具有包含複數的孔之第3連接圖案62。第3連接圖案62是在第3連接孔50的周圍具有和第2連接圖案60相同的複數之孔。

如圖2所示，工具更換器22，是用以將轉接器本體20和機器臂12(或工具)以較簡易的操作進行拆裝的配件。工具更換器22具有第1板72及第2板76。第1板72是固定於機器臂12或工具的圓板狀之構件；第2板76是固定於轉接器本體20之配件。

如圖3所示，第1板72在中央部具有凸部78a、78b。凸部78a朝向機器臂12突出，與機器臂12的前端的未圖示之凹部卡合。凸部78b在厚度方向位於與凸部78a的相反側，朝向第2板76突出。在凸部78a的外周形成有複數的定位孔64A及複數的螺栓安裝孔66A。第1板72通過螺栓安裝孔66A，以緊固螺栓70固定於機器臂12的前端。在定位孔64A中插入定位銷68來在周向上定位第1板72和機器臂12。

第2板76，是在中央部具有中央凹部80a、80b的圓環狀之板構件。中央凹部80a形成於朝向第1板72之面，中央凹部80b形成於朝向轉接器本體20之面。中央凹部80a、80b，是隔著凹部壁81在第2板76的厚度方向上互相隔開。在中央凹部80b插入軸環構件52。在中央凹部80a插入第1板72的凸部78b。凸部78b嵌合於中央凹部80a將第1板72和第2板76在連接面方向上定位。尚且，替代中央凹部80a、80b，設置將第2板76在厚度方向上貫穿的貫穿孔亦可。

此外，第2板76是在中央凹部80a、80b的周圍的圓環狀的部分具有複數的螺栓安裝孔66B。第2板76是通過螺栓安裝孔66B以緊固螺栓70固定於轉接器本體20。第2板76在與轉接器本體20相對之面具有定位孔64B。第2板76是通過配置於定位孔64B的定位銷68和轉接器本體20在周向上定位。

軸環構件52配置於轉接器本體20的第1連接孔46。軸環構件52嵌合於第2板76的中央凹部80b。軸環構件52進行轉接器本體20和第2板76之間的連接面方向的定位。軸環構件52防止工具更換器22和轉接器本體20之間的搖晃。尚且，軸環構件52和第2板76一體化亦可。

連結構件82是與形成於第1板72的側部之凹溝74和形成於第2板76的側部之凹溝74嵌合。連結構件82具有朝向第1板72及第2板76突出的一對的爪部82a。連結構件82的爪部82a是將第1板72及第2板76夾入。插入於連結構件82的中央的螺栓82b是鎖入於形成於第1板72及第2板76之螺絲孔84。其結果，第1板72及第2板76以連結構件82互相連結。

如圖5所示，在轉接器本體20中，是將通過第1壁24的第1連接孔46的中心，且與第1連接面40垂直的假想線設為第1軸線86。第1軸線86是與連接於第1壁24的機器臂12的中心軸線102(參照圖2)一致。此外，將通過第2壁26的第2連接孔48的中心，且與第2連接面42垂直的假想線設為第2軸線88。第2軸線88是與連接於第2壁26的第1工具16的中心軸線104(參照圖2)一致。將通過第3壁28的第3連接孔50的中心且與第3連接面44垂直的假想線設為第3軸線90。第3軸線90與連接於第3壁28的第2工具18的中心軸線106一致。

第1軸線86、第2軸線88及第3軸線90是在交點92互相交叉。交點92位於第1連接面40。這樣的工具轉接器14，如圖2所示，可將第1工具16與第2工具18相對於機器臂12的中心軸線102對稱地連接。因此，工具轉接器14，藉由使機器臂12以中心軸線102為中心旋轉，可切換第1工具16和第2工具18進行使用。此外，工具轉接器14，由於可縮小第1工具16和第2工具18之間的以中心軸線102為中心的旋轉半徑，可使狹小的場所的機器臂12的處理變得容易。

如圖6所示，工具轉接器14也可作為將第1工具16以相對於機器臂12傾斜90°的方式進行安裝的角度變更工具使用。此情況，機器臂12的前端連接於轉接器本體20的第2連接面42(第2壁26)，第1工具16連接於第3連接面44(第3壁28)。

此外，如圖7所示，本實施方式的工具轉接器14是將2個轉接器本體20，以相互的第1壁24抵接的方式加以連結來構成亦可。此例中，可相對於機器臂12的中心軸線102在周向上偏離180°的位置上安裝第1工具16及第2工具18。

(第2實施方式) 如圖8A所示，本實施方式的工具轉接器14A具有從寬度方向觀看為正三角形的轉接器本體20A。轉接器本體20A，其第1彎曲部32的內角、第2彎曲部34的內角及第3彎曲部36的內角皆為60°。如圖8B所示，本實施方式的轉接器本體20A的結構中，關於與參照圖2~圖7進行說明的轉接器本體20相同的結構，附加相同符號並省略其詳細說明。

如圖8A所示，在轉接器本體20A中，第1彎曲部32的內角、第2彎曲部34的內角及第3彎曲部36的內角皆為60°。第1軸線86、第2軸線88及第3軸線90，是在第1連接面40、第2連接面42及第3連接面44的內側的交點94交叉。本實施方式的轉接器本體20A，如圖9A所示，可將第1工具16和第2工具18在相對於機器臂12的中心軸線102傾斜60°的方向上進行安裝。轉接器本體20A，可將第1工具16及第2工具18相對於機器臂12的中心軸線102對稱地進行安裝。再者，轉接器本體20A，由於可將第1工具16及第2工具18配置於更接近機器臂12的中心軸線102之位置，可使第1工具16及第2工具18的狹小空間中的處理變得容易。

如圖9B所示，轉接器本體20A，也可作為將第1工具16以相對於機器臂12的中心軸線102傾斜60°的方式進行安裝的角度變更工具使用。此情況，機器臂12連接於轉接器本體20A的第2連接面42(第2壁26)，第1工具16連接於第3連接面44(第3壁28)。

(第3實施方式) 如圖10A所示，本實施方式的轉接器本體20B，從寬度方向觀看形成為四角筒狀。此轉接器本體20B具有第1壁24、第2壁26、第3壁28及第4壁108。第1壁24、第2壁26、第3壁28及第4壁108中至少3個形成有和第1連接孔46相同的連接孔及和第1連接圖案58相同的複數的孔。

尚且，第1壁24、第2壁26、第3壁28及第4壁108的每一個形成有和第1連接孔46相同的連接孔及和第1連接圖案58相同的複數的孔亦可。如圖示般地，第1壁24、第2壁26、第3壁28及第4壁108，互相以90°的角度連接亦可。此情況，從寬度方向觀看轉接器本體20B之形狀為正方形或長方形的筒狀。此外，第1壁24、第2壁26、第3壁28及第4壁108，以90°以外的角度連接亦可。此情況，轉接器本體20B，從寬度方向觀看為臺形亦可。

(第4實施方式) 如圖10B所示，本實施方式的轉接器本體20C，從寬度方向觀看形成為正六角形的筒狀。此轉接器本體20C具有：第1壁24、第2壁26、第3壁28、第4壁108、第5壁112及第6壁114。第1壁24、第2壁26、第3壁28、第4壁108、第5壁112及第6壁114中至少3個形成有和第1連接孔46相同的連接孔及和第1連接圖案58相同的複數的孔。尚且，第1壁24、第2壁26、第3壁28、第4壁108、第5壁112及第6壁114的每一個設有第1連接孔46及和第1連接圖案58相同的複數的孔亦可。

關於上述揭示，還揭示以下的附記。

(附記1) 一種工具轉接器(14、14A)，是將複數的工具(16、18)可拆裝地連接於機器臂(12)的前端之工具轉接器(14、14A)，其具有：筒狀的轉接器本體(20、20A、20B、20C)，前述轉接器本體具備：具有第1連接孔(46)且前述機器臂連接的第1壁(24)；具有第2連接孔(48)且前述工具連接的第2壁(26)；及具有第3連接孔(50)且前述工具連接的第3壁(28)，前述第1壁、前述第2壁及前述第3壁的各個具有：包含複數的定位孔(64)和複數的螺栓安裝孔(66)之連接圖案(58、60、62)，可將前述第1壁和前述第2壁和前述第3壁進行替換。這樣的工具轉接器，由於不需要在轉接器本體的內部設置流路及配線，可將複數的工具更精簡地、不增加重量地安裝於機器臂的前端。

(附記2) 如附記1所述的工具轉接器，其中，前述轉接器本體，是前述第1壁及前述第2壁及前述第3壁以彎曲部(30)連接的三角形的筒狀亦可。此工具轉接器，轉接器本體的構造簡單化，可更加的小型化及輕量化。

(附記3) 如附記1或2所述的工具轉接器，其中，前述第1壁和前述第2壁之間的角度及前述第1壁和前述第3壁之間的角度是45°亦可。這樣的工具轉接器，可在相對於機器臂的中心軸線傾斜45°之方向上安裝2個工具。

(附記4) 如附記1或2所述的工具轉接器，其中，前述第1壁和前述第2壁之間的角度及前述第1壁和前述第3壁之間的角度是60°亦可。此工具轉接器，可在相對於機器臂的中心軸線傾斜60°之方向上安裝2個工具。

(附記5) 如附記1~4中任一項所述的工具轉接器，其中，通過前述第1連接孔的中心且與前述第1壁垂直的第1軸線(86)；通過前述第2連接孔的中心且與前述第2壁垂直的第2軸線(88)及通過前述第3連接孔的中心且與前述第3壁垂直的第3軸線(90)在前述轉接器本體的表面或內部交叉亦可。這樣的工具轉接器可將第1工具及第2工具以接近機器臂的中心軸線的方式更精簡地連接。

(附記6) 另一觀點在於一種工業機器人(10)，其具備：如附記1~5中任一項所述的工具轉接器；連接於前述工具轉接器的機器臂及連接於前述工具轉接器的工具。此工業機器人可將工具精簡地安裝於機器臂的前端。

尚且，本創作不限於上述的揭示，在不脫離本創作的要旨的情況下，可採用各種結構。

W:工件 10:工業機器人 12:機器臂 14,14A:工具轉接器 16,18:工具 20,20A,20B,20C:轉接器本體 20a:第1端部 20b:第2端部 22:工具更換器 24:第1壁 26:第2壁 28:第3壁 30:彎曲部 32:第1彎曲部 34:第2彎曲部 36:第3彎曲部 38:開口部 40:第1連接面 42:第2連接面 44:第3連接面 46:第1連接孔 48:第2連接孔 50:第3連接孔 52:軸環構件 54:大徑部 56:小徑部 58:第1連接圖案 60:第2連接圖案 62:第3連接圖案 64:定位孔 64A:定位孔 64B:定位孔 66:螺栓安裝孔 66A:螺栓安裝孔 66B:螺栓安裝孔 68:定位銷 70:緊固螺栓 72:第1板 74:凹溝 76:第2板 78a:凸部 78b:凸部 80a:中央凹部 80b:中央凹部 81:凹部壁 82:連結構件 82a:爪部 82b:螺栓 84:螺絲孔 86:第1軸線 88:第2軸線 90:第3軸線 92:交點 94:交點 102:中心軸線 104:中心軸線 106:中心軸線 108:第4壁 112:第5壁 114:第6壁

[圖1]是第1實施方式的工業機器人之說明圖。

[圖2]是圖1的機器臂的前端部之立體圖。

[圖3]是圖2的工具轉接器之分解立體圖。

[圖4A]是圖3的轉接器本體的平視圖；[圖4B]是圖3的轉接器本體的底視圖。

[圖5]是圖3的轉接器本體之側視圖。

[圖6]是顯示將機器臂安裝於圖3的轉接器本體的第2壁，並將第1工具安裝於第3壁之例之立體圖。

[圖7]是顯示在工具轉接器中連結2個轉接器本體的構成例之立體圖。

[圖8A]是第2實施方式的工具轉接器之側視圖；[圖8B]是圖8A的轉接器本體之立體圖。

[圖9A]是顯示對圖8A的工具轉接器連接機器臂和第1工具及第2工具之使用例之側視圖。[圖9B]是顯示在圖8A的工具轉接器中，將機器臂連接於轉接器本體的第2壁，並將第1工具連接於第3壁之例之側視圖。

[圖10A]是第3實施方式的轉接器本體之側視圖；[圖10B]是第4實施方式的轉接器本體之側視圖。

14:工具轉接器

20:轉接器本體

20a:第1端部

20b:第2端部

22:工具更換器

24:第1壁

26:第2壁

28:第3壁

30:彎曲部

32:第1彎曲部

34:第2彎曲部

36:第3彎曲部

38:開口部

40:第1連接面

42:第2連接面

44:第3連接面

46:第1連接孔

48:第2連接孔

50:第3連接孔

52:軸環構件

54:大徑部

56:小徑部

58:第1連接圖案

60:第2連接圖案

62:第3連接圖案

64:定位孔

64A:定位孔

64B:定位孔

66:螺栓安裝孔

66A:螺栓安裝孔

66B:螺栓安裝孔

68:定位銷

70:緊固螺栓

72:第1板

74:凹溝

76:第2板

78a:凸部

78b:凸部

80a:中央凹部

80b:中央凹部

81:凹部壁

82:連結構件

82a:爪部

82b:螺栓

84:螺絲孔

Claims (6)

1. 一種工具轉接器(14、14A)，是將複數的工具(16、18)可拆裝地連接於機器臂(12)的前端之工具轉接器(14、14A)， 其具有：筒狀的轉接器本體(20、20A、20B、20C)，前述轉接器本體具備： 具有第1連接孔(46)且前述機器臂連接的第1壁(24)； 具有第2連接孔(48)且前述工具連接的第2壁(26)；及 具有第3連接孔(50)且前述工具連接的第3壁(28)， 前述第1壁、前述第2壁及前述第3壁的各個具有：包含複數的定位孔(64)和複數的螺栓安裝孔(66)之連接圖案(58、60、62)， 可將前述第1壁和前述第2壁和前述第3壁進行替換。
2. 如請求項1所述的工具轉接器，其中，前述轉接器本體，是前述第1壁及前述第2壁及前述第3壁以彎曲部(30)連接的三角形的筒狀。
3. 如請求項1或2所述的工具轉接器，其中，前述第1壁和前述第2壁之間的角度及前述第1壁和前述第3壁之間的角度是45°。
4. 如請求項1或2所述的工具轉接器，其中，前述第1壁和前述第2壁之間的角度及前述第1壁和前述第3壁之間的角度是60°。
5. 如請求項1或2所述的工具轉接器，其中，通過前述第1連接孔的中心且與前述第1壁垂直的第1軸線(86)；通過前述第2連接孔的中心且與前述第2壁垂直的第2軸線(88)及通過前述第3連接孔的中心且與前述第3壁垂直的第3軸線(90)在前述轉接器本體的表面或內部交叉。
6. 一種工業機器人(10)，其具備：如請求項1或2所述的工具轉接器； 連接於前述工具轉接器的機器臂；及 連接於前述工具轉接器的工具。

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