专利名称：机器人手用工具安装装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及机器人手用工具安装装置，该安装装置用于把气动夹盘等工具安装到设置在电子机器或其它产品的自动组装线上的机器人手上。
组装机器人设置在电子机器等自动组装线上，在其机器人手上安装着气动夹盘等各种工具，这些工具根据作业内容可以更换。用于把工具安装到这样的组装机器人手上的工具安装装置，通常由用于安装工具的工具接合器和安装单元构成，该安装单元安装在机器人手上，用于可装卸地连接上述工具接合器。在上述安装单元上设有借助空气压和复位弹簧的作用而开闭的一对夹持臂，在工具接合器上，在中央部设有顶部备有接合用法兰的连接轴，用上述夹持臂夹住该连接轴，将上述安装单元与工具接合器相互连接起来。
但是，上述现有的工具安装装置，是用从安装单元伸出的夹持臂和从工具接合器伸出的连接轴进行上述安装单元与工具接合器的连接，所以，该安装装置的轴方向长度大，难以实现薄型化。而且，用位于安装单元中心的夹持臂夹持位于工具接合器中心的一个连接轴，所以，容易产生轴线的倾斜。
另一方面，在该工具安装装置中，要求在夹持用空气压降低时上述工具接合器也不从安装单元上脱落下，所以安全性要求高。
本发明的目的是提供一种机器人手用工具安装装置，该装置不产生轴线倾斜或工具的落下等，能切实将工具接合器与安装单元连接，并且实现薄型化、连接精度和安全性好。
为了实现上述目的，本发明的工具安装装置，由工具接合器和安装单元构成，上述工具接合器用于安装机器人手用工具，上述安装单元安装在机器人手上，用于可装卸地连接上述工具接合器；上述工具接合器具有与安装单元的爪部件接合的多个连接部件；
上述安装单元具有利用空气压的作用而伸缩的杆、多个连接用爪部件、变换机构和连接用接合部；上述连接用爪部件以等角度间隔配设在上述杆轴线的周围，可沿放射方向位移；上述变换机构将上述杆的伸缩动作变换为爪部件的位移动作；上述连接用接合部形成在各爪部件的外端部；上述接合部备有倾斜面和止挡部，上述倾斜面与上述连接用部件接合，楔子式地拉拽工具接合器，为朝外下降倾斜状；上述止挡部连设在该倾斜面上，用于防止上述连接部件从接合部脱落。
具有上述构造的本发明工具安装装置中，借助空气压的作用杆作动，通过变换机构，多个爪部件朝放射方向外方位移时，形成在各爪部件外端部的连接用限定部的倾斜面与工具接合器的连接部件接合，借助该爪部件的位移，将该连接部件沿倾斜面往上拉，所以，工具接合器被拉到安装单元侧并与该安装单元连接。这时，工具接合器在被拉到安装单元侧期间，修正两者间的错位，它们被切实同轴状地连接。而且，由于借助若干爪部件与连接部件的接合在若干点连接，所以，相互间的轴线也不产生倾斜，可得高的连接精度。另外，由于上述倾斜面的楔子效果，其连接力也非常大。
另外，在把工具接合器与安装单元连接着的状态下，连接用的空气压降低时，各爪部件，借助通过连接部件作用于倾斜面上的负荷荷重，被朝放射方向内侧推回。但是，在上述倾斜面的外侧，设有止挡部，当连接部件到达该止挡部位置时，该连接部件在该位置停止。这样，连接部件不从爪部件上脱开，所以可切实防止工具接合器的落下。
另外，上述的工具安装装置，在安装单元上设有多个沿放射方向自由位移的爪部件，使形成在该爪部件上的倾斜面与工具接合器的连接部件接合，借助上述倾斜面，楔子式地将工具接合器拉上并连接，所以，与用挟持臂和连接轴连接的已往安装装置相比，其轴方向长度减小，可实现薄形化。
本发明的具体实施例中，上述止挡部，由水平面或由与上述倾斜面反向倾斜的逆倾斜面构成，在该止挡部的位置，通过上述连接部件作用在爪部件上的负荷荷重所带来的朝内向的分力消除。
本发明的另一实施例中，上述变换机构，由形成在杆及爪部件任一方的凸轮和形成在另一方的凸轮槽构成，这些凸轮和凸轮槽相对于杆的轴线倾斜、并且沿着该倾斜自由滑动地接合着。
本发明的另一实施例中，上述工具接合器和安装单元具有使各空气配管用孔口相互连通的空气连通部，在安装单元侧的空气连通部内藏着被弹簧朝闭阀方向弹压的单向阀，并且设有压杆，该压杆被朝着前端部从连通部伸出的方向弹压，该压杆的功能是，在工具接合器与安装单元连接时，被工具接合器推入，使上述单向阀开放；在工具接合器与安装单元分离时，借助弹簧的弹力强制地使该工具接合器分离。
图1是表示本发明之工具安装装置一实施例的分离状态的正视图。
图2是图1的侧视图。
图3是图1的俯视图。
图4是上述工具安装装置的剖视图，右半部表示上述工具安装装置的连接状态，左半部表示分离状态。
图5是表示与图4不同动作状态的要部剖视图。
图6是表示上述工具安装装置的其它部分的连接状态的要部剖视图。
图7是图6中分离状态的剖视图。
下面，参照附图详细说明本发明机器人手用工具安装装置的最佳从图1至图4可见，该工具安装装置由工具接合器1和安装单元2构成。工具接合器1用于安装气动夹盘等的机器人手用工具3。安装单元2安装在机器人手4上，用于可装卸地连接上述工具接合器1。
上述工具接合器1呈略圆板形，其下面是用于安装工具3的安装面10，在上面在中心轴线周围以等角度间隔设有若干轴杆状的连接部件11，该连接部件11用于与安装单元2侧的爪部件26接合。图示例中，连接部件11由圆形断面的辊构成，2个辊状连接部件11、11挟着上述中心轴线地位于对称位置。这些连接部件11的两端由轴承部件12、12可自由旋转地支承着，在与工具接合器1的上面之间，保留着用于插入爪部件26的间隔的状态下，相互平行且与上述中心轴线直交(水平)地设置着。
但是，上述连接部件11也可以固定地安装。固定地安装时，不一定要用圆形断面的辊形成该连接部件11，只要与爪部件26相接的部分是圆滑的曲面即可，可以是半圆柱状或其它形状。
上述安装单元2具有短圆柱形的壳13。该壳13由第1部件13a和圆板形第2部件13b构成。第1部件13a内部具有气缸孔14，第2部件13b封闭第1部件13a的下面开口。上述第1部件13a的上面为安装到机器人手4上的安装面15，该壳13的内部内藏着气缸机构16。
上述气缸机构16由活塞19和杆20构成。活塞19可在上述气缸孔14内自由滑动。杆20的基端与活塞19连接，前端从上述第2部件13b中伸出。在上述活塞19的两侧，由密封垫21划分成一对压力室22a、22b，各压力室22a、22b与开设在壳13侧面的一对操作用孔口23a、23b连通。从这些孔口23a、23b向各压力室22a、22b交替地给排压缩空气，这样，上述活塞19在气缸孔14内滑动，杆20与其连动地伸缩。
在上述壳13中的第2部件13b的下面设有若干(图示例中是2个)个连接用爪部件26、26。该爪部件26是断面为T字形的部件，以等角度间隔配设在上述杆20的轴线周围，可滑动地收容在形成于第2部件13b上的导槽27内，可沿放射方向位移。在这些爪部件26与上述杆20之间设有变换机构28，该变换机构28将杆20的伸缩动作变换为爪部件26的位移动作。
上述变换机构28是凸轮式机构，由若干凸轮30、30和凸轮槽31构成。若干凸轮30、30与各爪部件26对应地形成在杆20的前端部外侧面上。凸轮槽31形成在各爪部件26的基端部侧，与上述凸轮30接合。这些凸轮30和凸轮槽31相对于杆20的轴线相互朝相同方向倾斜。如图4的左半部所示，当杆20缩短时，爪部件26被各凸轮30拉动而朝着壳13的内侧位移，从该状态如图4的右半部所示地，杆20伸长时，爪部件26被各凸轮30推压，朝壳13的外侧位移。
在上述爪部件26的外端部分别形成着与工具接合器1上的上述连接部件11接合的连接用接合部33。该接合部33由倾斜面33a、止挡部33b和第2倾斜面33c构成。倾斜面33a形成在爪部件26的上面，朝外下倾斜。止挡部33b与倾斜面33a的外侧相连，防止上述连接部件11从该接合部脱落，由水平面或由与上述倾斜面33a反向倾斜的逆倾斜面构成。第2倾斜面33c连设在该止挡部33b的外侧，具有把上述接合部件11拉到倾斜面33a上的作用。借助这些爪部件26和上述连接部件11，安装单元2和工具接合器1如下述地连接或分离。
即，如图4的左半部所示，杆20缩短时，在各爪部件26位移到壳13内侧的状态，使安装单元2和工具接合器1相互接近，从该状态如图4的右半部所示，使杆20伸长，由各凸轮30将爪部件26位移到壳13的外侧时，接合部33的第2倾斜面33c先与连接部件11接合，将该连接部件11往倾斜面33a上拉。在该状态，使爪部件26进一步向外侧继续位移时，连接部件11沿着倾斜面33a楔子式地被拉上，所以，工具接合器1被拉到与安装单元2压接的位置，与该安装单元2连接。
这时，上述工具接合器1沿着若干爪部件26的倾斜面33a被拉向安装单元2侧期间，两者间的中心错位被修正，它们被同轴状地连接。而且，由于若干爪部件26和连接部件11的结合，是在若干点连接，所以，相互间不产生轴线的倾斜，可得到高的连接精度。另外，由于上述倾斜面33a的楔子效果，其连接力非常大。
要把连接后的工具接合器1从安装单元2上分离下来时，如图4的左半部所示，使活塞19缩短，将各爪部件26位移到壳13的内侧端部，这样，接合部33从连接部件11上脱开，所以可卸下工具接合器1。
另外，在把工具接合器1和安装单元2连接着的状态下，当连接用的空气压降低时，借助设在接合部33上的上述止挡部33b的防落下功能，可防止工具接合器1落下。即，如图4的右半部所示，在连接状态的各爪部件26的倾斜面33a上通过连接部件11作用着由工具3的重力产生的负荷F，其反力Fa的分力Fb将各爪部件26朝壳13的内侧推压。在该状态，当头侧压力室22a内的空气压降低时，如图5所示，各爪部件26被上述分力Fb推回到内侧。但是，当连接部件11到达止挡部33b的位置时，通过该连接部件11作用在止挡部33b上的负荷荷重F仅为铅直方向成分，由于不产生把爪部件26推回内侧的分力Fb，所以，该爪部件26不再位移，这样，连接部件11不从爪部件26上脱开，所以，可防止工具接合器1的落下。
为了在连接上述工具接合器1和安装单元2时进行定位，在安装单元2中的壳13的下面设有尖细状的若干个定位用销36，在工具接合器1上，如图6所示，设有供上述销36嵌入用的若干孔37。
在上述工具接合器1和安装单元2上还分别设有空气连接部41、42和电气连接部45、46。空气连接部41、42用于将分别设在工具接合器1和安装单元2上的若干空气配管用孔口39和40连通。电气连接部45、46用于将电气接点43和44相互连接起来。其中，在安装单元2侧的空气连通部41上，如图6和图7所示，在与各孔口39对应的流路上分别内藏着单向阀48并设有中空的压杆51。单向阀48被弹簧50朝闭锁阀座49的方向弹压，中空压杆51的前端51a被弹簧52朝从空气连通部41突出的方向弹压。该压杆51，在未将工具接合器连接到安装单元2上时，其基端51b离开上述单向阀48，并且前端51a从连通部41突出，在连接工具接合器1时，被该工具接合器1推入，将上述单向阀48推上，开放阀座49。另外，在使工具接合器1离开安装单元2时，该压杆51借助弹簧的弹力复回到突出位置，这时，强制地使该工具接合器1离开安装单元2。因此，即使采用非常轻的工具3，在更换作业时也能切实从安装单元2上卸下。
这样，上述工具安装装置，在安装单元2上设置沿放射方向位移的若干爪部件26，使形成在该爪部件26上的倾斜面33a与工具接合器1的连接部件11接合，利用上述倾斜面33a的楔子效果，将工具接合器1拉上并连接，所以，与用夹持臂和连接轴连接的现有安装装置相比，其轴方向长度减小，可实现薄形化。
另外，图示实施例中，连接用连接部件11和爪部件26各设置了2个，但也可以设置3个以上。
这样，本发明的工具安装装置，可以不产生轴线的倾斜或工具落下地、切实地将工具接合器和安装单元连接起来，可实现薄形化，连接精度和安全性也好。
权利要求
1．机器人手用工具安装装置，其特征在于，由工具接合器和安装单元构成，上述工具接合器用于安装机器人手用工具，上述安装单元安装在机器人手上，用于可装卸地连接上述工具接合器；上述工具接合器具有若干个连接部件，该连接部件用于接合设在安装单元上的连接用爪部件；上述安装单元具有利用空气压作用而伸缩的杆、若干个上述连接用爪部件、变换机构和连接用接合部；上述连接用爪部件以等角度间隔配设在上述杆轴线的周围，可沿放射方向自由位移；上述变换机构将上述杆的伸缩动作变换为爪部件的位移动作；上述连接用接合部形成在各爪部件的外端部；上述接合部备有倾斜面和止挡部，上述倾斜面与上述连接用部件接合，楔子式地拉拽工具接合器，朝外下倾斜状；上述止挡部连设在该倾斜面上，用于防止上述连接部件从接合部脱落。
2．如权利要求1所述的机器人手用工具安装装置，其特征在于，上述止挡部，由水平面或与上述倾斜面反向倾斜的逆倾斜面构成，在该止挡部的位置，通过上述连接部件作用在爪部件上的负荷荷重所带来的朝内向的分力消除。
3．如权利要求1所述的机器人手用工具安装装置，其特征在于，上述变换机构由形成在杆及爪部件的任一方的凸轮和形成在另一方的凸轮槽构成，这些凸轮和凸轮槽相对于杆的轴线倾斜、并且可沿着该倾斜自由滑动地接合。
4．如权利要求2所述的机器人手用工具安装装置，其特征在于，上述变换机构由形成在杆及爪部件任一方的凸轮和形成在另一方的凸轮槽构成，这些凸轮和凸轮槽相对于杆的轴线倾斜、并且可沿着该倾斜自由滑动地接合。
5．如权利要求1至4中任一项所述的机器人手用工具安装装置，其特征在于，上述工具接合器和安装单元具有使各空气配管用孔口相互连通的空气连接部，在安装单元侧的空气连通部内内藏着被弹簧朝闭阀方向弹压的单向阀，并且设有压杆，该压杆被朝着前端部从连通部伸出的方向弹压，该压杆，在工具接合器与安装单元连接时，被工具接合器推入，使上述单向阀开放，在工具接合器与安装单元分离时，借助弹簧的弹力，强制地使该工具接合器分离。
全文摘要
在用于安装工具的工具接合器1上,设有若干连接部件11,在用于安装到机器人手上的安装单元2上设有若干连接用爪部件26、伸缩杆20和凸轮式变换机构28。爪部件26通过朝放射方向位移,其倾斜面33a与上述连接用部件11接合或脱开。伸缩杆20借助空气压的作用而伸缩。变换机构28把该杆20的伸缩动作变换为上述爪部件26的位移动作。在上述各爪部件26上设有止挡部33b,在空气压降低时,该止挡部33b防止连接部件11从倾斜面33a脱开,防止工具的落下。
文档编号B25J15/04GK1293101SQ0013046
公开日2001年5月2日 申请日期2000年10月13日 优先权日1999年10月18日
发明者宫地博, 年森良佑, 佐藤太平 申请人:速睦喜股份有限公司