專利名稱：機(jī)械手用工具連接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械手用工具連接裝置，特別涉及將多個(gè)桿件設(shè)成放射狀、作為連接基準(zhǔn)板(マスタ—プレ—ト)和工具板的鎖定機(jī)構(gòu)的接合構(gòu)件的機(jī)械手用工具連接裝置。
背景技術(shù)：
作為可將多種工具擇一地在機(jī)械手的手輸出部安裝拆卸的機(jī)械手用工具連接裝置，一般有安裝在機(jī)械手的手輸出部的內(nèi)裝件(基準(zhǔn)板)、安裝有工具的外裝件(工具板)、以及可以將這些內(nèi)裝件和外裝件加以鎖定的鎖定機(jī)構(gòu)。
在上述機(jī)械手用工具連接裝置中，有一種如美國專利第4696542號(hào)記載的，能夠迅速將內(nèi)裝件和外裝件連接或解除連接。這種機(jī)械手用工具連接裝置的鎖定機(jī)構(gòu)具有活塞、若干個(gè)作為接合件用的鋼球、作為被接合部的鋼球座。
上述活塞由內(nèi)裝件支承，且可在鎖定位置和鎖定解除位置之間滑動(dòng)，鋼球被保持在大致圓筒形狀的鋼球保持架的收容孔中，該保持架與內(nèi)裝件相連且圍繞活塞構(gòu)件的輸出部外周側(cè)，同時(shí)，鋼球可在與活塞的滑動(dòng)方向正交的方向移動(dòng)。也即，鋼球保持架的收容孔其內(nèi)徑側(cè)和外徑側(cè)在直角正交的方向上是連通的，鋼球可在保持架孔內(nèi)在直角正交方向移動(dòng)。鋼球座配置于外裝件中，使得鋼球可在其錐面上接觸。當(dāng)活塞移動(dòng)到鎖定位置上時(shí)，與鋼球配合，使內(nèi)裝件與外裝件相連接。
在上述鋼球保持架中，沿除了收容孔以外的鋼球保持架的外周面設(shè)置有若干個(gè)板簧，相鄰的板簧端部之間特別是在內(nèi)裝件和外裝件的連接解除時(shí)有防止鋼球脫落、并對(duì)鋼球向鋼球保持架內(nèi)徑側(cè)施力的功能。為了防止上述鋼球的脫落，在特開平4～63688號(hào)公報(bào)公開的機(jī)械手用工具連接裝置中，也在鋼球保持架的外周面設(shè)置了若干個(gè)板簧，通過這些板簧防止鋼球從保持架上脫落。
在使用上述機(jī)械手用工具連接裝置時(shí)，為了對(duì)鋼球向保持架內(nèi)徑側(cè)施力以防止發(fā)生脫落，要設(shè)置若干板簧，這樣就帶來了零件數(shù)多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜從而導(dǎo)致成本增高的缺點(diǎn)。此外，采用鋼球作為接合用的構(gòu)件，因而至少這個(gè)鋼球的球面和鋼球座的平面間的接觸是點(diǎn)接觸或線接觸，由于該接觸面積減小，因此鋼球的接觸面壓力增大。又因?yàn)槭窃谡麄€(gè)圓周上布置多個(gè)鋼球，因此鋼球和鋼球座之間在整個(gè)圓周上只是間斷接觸，從鎖定裝置整體來講，接觸面壓力增大，因而存在著鎖定機(jī)構(gòu)壽命縮短的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的即在于提供一種機(jī)械手用工具連接裝置，能可靠地防止接合件的脫落，減少零件數(shù)目，簡化結(jié)構(gòu)，降低制作成本，并能提高裝置耐久性能。
本發(fā)明的機(jī)械手用工具連接裝置配備有與機(jī)械手的手輸出部連接的基準(zhǔn)板、與工具相連的工具板、以及能夠?qū)⒒鶞?zhǔn)板和工具板鎖定和解除鎖定的鎖定機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的機(jī)械手用工具連接裝置的特點(diǎn)是，上述鎖定機(jī)構(gòu)具有支承于上述基準(zhǔn)板、在基準(zhǔn)板內(nèi)的氣缸作用下可驅(qū)動(dòng)至鎖定位置和解除鎖定位置的作動(dòng)軸；固定在上述的基準(zhǔn)板上、環(huán)繞作動(dòng)軸的輸出部外周側(cè)的環(huán)形保持架；在上述保持架內(nèi)側(cè)壁上向與作動(dòng)軸的滑動(dòng)方向正交的方向形成的若干個(gè)貫通的桿插入孔；在上述保持架中多個(gè)桿插入孔的外周側(cè)形成的外周側(cè)敞開的環(huán)狀槽；可移動(dòng)地裝在上述推桿插入孔中、能將作動(dòng)軸的輸出向徑向外側(cè)傳遞的若干個(gè)推桿；可沿徑向滑動(dòng)地裝在上述環(huán)狀槽內(nèi)而與推桿端部抵接或連接的若干個(gè)圓弧狀鎖定件。
在這個(gè)機(jī)械手用工具連接裝置中，在將工具板與基準(zhǔn)板相連時(shí)，將基準(zhǔn)板與工具板定位并暫時(shí)連接好后，通過氣缸使作動(dòng)軸移至鎖定位置。于是，各推桿被向徑向外側(cè)推出，多個(gè)圓弧狀鎖定件滑向徑向外側(cè)而與工具板接合。由此將工具板牢固地鎖定在基準(zhǔn)板上。在要解除工具板與基準(zhǔn)板之間的連接時(shí)，一旦用氣缸使作動(dòng)軸移至鎖定解除位置，多個(gè)圓弧狀鎖定件就向直徑小的一側(cè)移動(dòng)，各推桿沿徑向向內(nèi)移動(dòng)。之后，一旦解除工具板和基準(zhǔn)板間的銷連接，工具板和基準(zhǔn)板之間的連接就完全解除。
本發(fā)明其他較佳結(jié)構(gòu)記載在本發(fā)明的最佳實(shí)施形態(tài)中。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的工具連接裝置的縱剖視圖。
圖2為表示鎖定機(jī)構(gòu)動(dòng)作狀態(tài)的與圖1對(duì)應(yīng)的圖。
圖3為工具連接裝置處于另一位相對(duì)的縱剖視圖。
圖4為工具連接裝置處于另一位相對(duì)的縱剖視圖。
圖5為作動(dòng)軸處于解除位置狀態(tài)的橫剖視圖。
圖6為作動(dòng)軸處于鎖定位置狀態(tài)的橫剖視圖。
圖7為推桿的俯視圖。
圖8為推桿的主視圖。
圖9為圓弧狀鎖定件的局部放大俯視圖。
圖10為圖9的X～X線剖視圖。
圖11為圖9的XI～XI線剖視圖。
圖12為變更實(shí)施例的工具連接裝置的縱剖視圖。
圖13為表示鎖定裝置動(dòng)作狀態(tài)的與圖12對(duì)應(yīng)的圖。
圖14為作動(dòng)軸處于解除位置狀態(tài)的橫剖視圖。
圖15為作動(dòng)軸處于鎖定位置狀態(tài)的橫剖視圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照

本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。
如圖1～圖4所示，機(jī)械手用工具連接裝置1由與機(jī)械手的手輸出部H相連的基準(zhǔn)板2、工具板3、可將基準(zhǔn)板2和工具板3鎖定和解除鎖定的鎖定機(jī)構(gòu)4、及氣缸7組成。工具板3上連接圖示外的各種工具中的任一工具。
以下說明基準(zhǔn)板2，如圖1、圖2所示，基準(zhǔn)板2由大體為圓筒形的基準(zhǔn)板本體5和固定于基準(zhǔn)板本體5上端的蓋6等組成。在基準(zhǔn)板本體5的上半部形成氣缸7的氣缸孔8，在基準(zhǔn)板本體5的下半部形成比氣缸孔8直徑大的保持架接合孔9。此外，基準(zhǔn)板上還裝有電線接線柱10，用于向工具側(cè)傳感器和開關(guān)之類通電的電線布線。
以下說明氣缸7。在基準(zhǔn)板2上設(shè)置了氣缸7，其活塞13裝在氣缸孔8中，能自由滑動(dòng)且保持氣密。此外還裝有密封件11、12和13a。在活塞13的下端部安裝著向下延伸的作動(dòng)軸14，作動(dòng)軸14由于氣缸7的作用而能在圖1所示的鎖定位置和圖2所示的鎖定解除位置之間升降。在基準(zhǔn)板本體5上裝有接頭16A，用于通過通孔15向在氣缸8中形成于活塞13和蓋6之間的工作室8a給排壓力空氣，還裝有接頭16B，用于通過通孔18向由氣缸孔8的局部和保持架17的凹入部分構(gòu)成的工作室8b給排壓力空氣。即，來自空氣壓力源的壓力空氣通過空氣軟管、接頭16A、16B、通孔15、18而向氣缸7給排氣。
以下說明工具板3。工具板3由大體為圓筒形的工具板本體3a和接合環(huán)21組成。環(huán)狀接合環(huán)21配設(shè)于在工具本體3a上半部的內(nèi)周部形成的臺(tái)階部內(nèi)，并用若干螺栓22固定于工具板本體3a上。在接合環(huán)21的內(nèi)周面上形成內(nèi)徑越向上越小的錐形接合面21a和從錐形接合面21a的下端向下延伸的圓筒面21b。這個(gè)接合環(huán)21上還有能嵌入多個(gè)錐銷28的若干銷孔21c(參照?qǐng)D3)。工具板本體3a上還設(shè)有電線接線柱23，該接線柱23用于向工具側(cè)傳感器及開關(guān)之類電器供電的電線布線，接線柱23與上述接線柱10相接。
此外，為從機(jī)械手裝置向工具供給壓力空氣及油壓等例如2路加壓流體，如圖1～4所示，在基準(zhǔn)板本體5的外面附近設(shè)有例如24A～24D四個(gè)接頭，并在工具本體3a的外面附近設(shè)有與此四個(gè)接頭24A～24D相對(duì)應(yīng)的四個(gè)接頭25A～25D(圖中僅示出25B、25C)，在將工具板3連接于基準(zhǔn)板2上時(shí)，上下的流體通道通過通道26連通。
以下說明鎖定機(jī)構(gòu)4。如圖1、圖2、圖5～圖11所示，鎖定機(jī)構(gòu)4具有由氣缸7作升降驅(qū)動(dòng)的作動(dòng)軸14、環(huán)形保持架17、4個(gè)桿插入孔18、環(huán)形槽31、4根推桿19和4個(gè)圓弧狀鎖定件20。
以下說明上述保持架17。保持架17的上半部嵌入基準(zhǔn)板本體5的保持架接合孔9中，用若干螺栓27固定于基準(zhǔn)板本體5上。保持架17上裝有若干個(gè)錐銷28，這些錐銷28可分別嵌入接合環(huán)21的各個(gè)銷孔21c中。在該保持架17上半部的內(nèi)周側(cè)設(shè)有環(huán)繞作動(dòng)軸14的輸出部外周側(cè)的筒狀導(dǎo)向筒29。在這個(gè)導(dǎo)向筒29中還裝有密封件30。
在保持架17的下半部形成外周敞開的環(huán)形槽31，還形成環(huán)形槽31下側(cè)的環(huán)狀壁17b和環(huán)形槽31內(nèi)側(cè)的內(nèi)周側(cè)壁17c。內(nèi)周側(cè)壁17c與導(dǎo)向筒29連成一體。在內(nèi)周側(cè)壁17c上，沿圓周方向間隔90°形成4個(gè)向與作動(dòng)軸14的滑動(dòng)方向正交的半徑方向貫通的桿插入孔18。另外，環(huán)形壁17b的外周端部的直徑要比接合環(huán)21的內(nèi)周面略小。
以下說明推桿19。推桿19裝在上述各桿插入孔18中，可作徑向移動(dòng)，并能將作動(dòng)軸14的作用力沿徑向向外側(cè)傳輸。推桿19如圖5～圖8所示，接受作動(dòng)軸14的作用力的內(nèi)端部19a形成局部球面狀，在推桿19的外周面部沿圓周方向間隔90°形成4條軸向潤滑脂槽19b。
以下說明圓弧狀鎖定件20。如圖1、圖2、圖6、圖9～圖11所示，在環(huán)形槽31上裝有可徑向滑動(dòng)的4個(gè)圓弧狀鎖定件20。在各個(gè)圓弧狀鎖定件20的內(nèi)周，于圓弧的中央部附近形成凹入部20e。推桿19的靠近外端的部分與凹部20e松嵌合，外端部與凹入部20e抵接。4個(gè)圓弧狀鎖定件20的外周部各有圓弧槽20a，這些圓弧槽20a中放有C環(huán)狀彈簧32。依靠彈簧32的彈力將4個(gè)圓弧狀鎖定件20推向直徑小的一側(cè)。此外，在4個(gè)圓弧狀鎖定件20中一個(gè)的外周上形成固定彈簧32用的固定孔20b。
在各圓弧狀鎖定件20的外周附近部位形成越往上端直徑越小、可與接合環(huán)21的錐形接合面21a接合的圓弧狀接合面20c。作動(dòng)軸14處于圖2所示的鎖定位置時(shí)，4個(gè)圓弧狀鎖定件20的圓弧狀接合面20c與錐形接合面21a相接觸實(shí)現(xiàn)接合。作動(dòng)軸14處于圖1所示的解除鎖定位置時(shí)，圓弧狀接合面20c的直徑比錐形接合面21a小而脫離錐形接合面21a。在各圓弧狀鎖定件20的上下面以一定間隔形成從內(nèi)端向外端呈放射狀延長規(guī)定長度的若干條潤滑脂槽20d。
下面再對(duì)機(jī)械手用工具連接裝置1的作用加以說明。
基準(zhǔn)板2預(yù)先與機(jī)械手的輸出部H相連，工具板3上則連接所需的工具。在將工具板3與基準(zhǔn)板2相連時(shí)，隔著機(jī)械手的手使基準(zhǔn)板2靠近工具板3，并使兩者的軸心和位相相一致，再將基準(zhǔn)板2上的多個(gè)錐銷28各自與工具板3上的多個(gè)銷孔21c嵌合，以將基準(zhǔn)板2和工具板3之間定位后暫時(shí)連接。
接著如圖2、圖6所示，一邊將工作室8b內(nèi)的空氣排出，一邊往工作室8a中注入壓力空氣，一旦活塞13和作動(dòng)軸14下降至鎖定位置，各推桿19即被作動(dòng)軸14沿徑向向外推出，4個(gè)圓弧狀鎖定構(gòu)件20沿徑向滑向外側(cè)，各圓弧狀接合面20c與接合環(huán)21的錐形接合面21a接合。由此將工具板3牢固地鎖定在基準(zhǔn)板2上。
在要解除工具板3與基準(zhǔn)板2之間的連接時(shí)，如圖1、圖5所示，一邊將工作室8a中的空氣排出一邊往工作室8b內(nèi)注入壓力空氣，一旦活塞13和作動(dòng)軸14上升至解除鎖定的位置，彈簧32的彈力就使4個(gè)圓弧狀鎖定件20移向直徑小的一側(cè)，各推桿19沿徑向向內(nèi)移動(dòng)。因此，圓弧狀鎖定件20的圓弧接合面20c就從接合環(huán)21的錐形接合面21a脫開，工具板3與基準(zhǔn)板2之間的連接就被解除。之后，一旦基準(zhǔn)板2向上移動(dòng)而將錐銷28從銷孔21c中拔出，工具板3和基準(zhǔn)板2之間的連接就完全解除。
而在傳統(tǒng)的裝置中，作為接合件的多個(gè)鋼球布置在整個(gè)圓周上，因此鋼球和鋼球座之間的接觸部在整個(gè)圓周上只能是間斷的，鎖定機(jī)構(gòu)整體的接觸面壓很高。而在本工具連接裝置1中，特別是采用了多個(gè)圓弧狀鎖定件20作為接合件，因而這些圓弧狀鎖定件20和錐形接合面21a之間的接觸在整個(gè)圓周上幾乎是連續(xù)的，因此作為鎖定機(jī)構(gòu)4整體的接觸面壓可以降低。鎖定機(jī)構(gòu)4的壽命就得以延長，裝置的耐久性就可提高。
由于有多個(gè)推桿19插入多個(gè)推桿插入孔18且可在其中移動(dòng)，并有多個(gè)圓弧狀鎖定件20配置于環(huán)形槽31中且被C環(huán)狀彈簧32推向直徑減小的一側(cè)，因此可以可靠地防止這些推桿19以及圓弧狀鎖定件20從保持架17中脫落。所以不需要傳統(tǒng)置中采用的防脫落用的多個(gè)板簧等，零件數(shù)得以減少，結(jié)構(gòu)也可簡化。
因?yàn)樵趫A弧狀鎖定件20上形成能與接合環(huán)21的錐形接合面21a進(jìn)行面接觸的圓弧狀接合面20，因此其接觸面積與傳統(tǒng)技術(shù)中的鋼球接觸面積相比大大增大，故接觸壓力下降，鎖定機(jī)構(gòu)的耐久性得以顯著提高，從而機(jī)械手用工具連接裝置1的耐久性也可顯著提高。
下面說明對(duì)本實(shí)施形態(tài)作部分更改的變更形態(tài)，凡與上述主要實(shí)施形態(tài)基本相同的部分用同一符號(hào)表示并省略說明。
1)既可以將推桿19的靠近外端的部分與圓弧狀鎖定件20的凹入部20e緊密嵌合或是將兩者焊接，也可用粘結(jié)劑或止動(dòng)螺釘?shù)燃右赃B接。在這樣將推桿19與圓弧狀鎖定件20相連時(shí)，不一定要形成凹進(jìn)部20e，可予以省略。
2)如圖12～圖15所示，在工具連接裝置1A上，在推桿19A的與作動(dòng)軸14輸出部接觸的部分形成與作動(dòng)軸14周面的一部分進(jìn)行面接觸的面接觸部35。在各推桿19A外周面的靠近外端的部分形成1對(duì)平面36。利用這一對(duì)平面36，推桿19a的外端部嵌入圓弧狀鎖定件20中與之螺紋結(jié)合。
也就是說，推桿19A的面接觸部35與作動(dòng)軸14的一部分圓周面穩(wěn)定地進(jìn)行面接觸。其他則與上述實(shí)施狀態(tài)相同。如果使用本工具連接裝置1A，由于推桿19A和作動(dòng)軸14之間形成面接觸，因而與上述實(shí)施狀態(tài)相比，接觸面積更大，接觸面壓力也可更小，工具連接裝置1A的耐久性可進(jìn)一步提高。
3)可將各推桿和圓弧狀鎖定件做成一體?？蓪⑼茥U19A做成剖面為正方形的桿。另外，可將活塞13和作動(dòng)軸14做成一體?？蓪⒔雍檄h(huán)21和工具板本體3a做成一體。圓弧狀鎖定件20的固定彈簧用的固定孔20b可以省略。推桿及其插入孔的個(gè)數(shù)不限定4個(gè)，例如3個(gè)也可，4個(gè)以上也行。推桿或圓弧狀鎖定件的潤滑脂槽的形狀和配置部位可作適當(dāng)變更。也可將潤滑脂之外的潤滑劑預(yù)先涂好，或根據(jù)需要供給。此外，還可在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)對(duì)上述實(shí)施形態(tài)作各種變更。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)械手用工具連接裝置，具備與機(jī)械手的手輸出部連接的基準(zhǔn)板、連接有工具的工具板、以及能夠?qū)⒒鶞?zhǔn)板和工具板鎖定和解除鎖定的鎖定機(jī)構(gòu)，其特征在于，上述鎖定機(jī)構(gòu)具有支承于上述基準(zhǔn)板、在基準(zhǔn)板內(nèi)的氣缸作用下可驅(qū)動(dòng)至鎖定位置和解除鎖定位置的作動(dòng)軸；固定在上述的基準(zhǔn)板上、環(huán)繞作動(dòng)軸的輸出部外周側(cè)的環(huán)形保持架；在上述保持架內(nèi)周側(cè)壁上向與作動(dòng)軸的滑動(dòng)方向正交的方向形成的若干個(gè)貫通的桿插入孔；在上述保持架中多個(gè)桿插入孔的外周側(cè)形成的外周側(cè)敞開的環(huán)狀槽；可移動(dòng)地裝在上述多個(gè)推桿插入孔中、將作動(dòng)軸的輸出向徑向外側(cè)傳遞的若干個(gè)推桿；可沿徑向滑動(dòng)地裝在上述環(huán)狀槽內(nèi)而與推桿端部抵接或連接的若干個(gè)圓弧狀鎖定件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械手用工具連接裝置，其特征在于，在上述多個(gè)圓弧狀鎖定件的外周部分別開有圓弧槽，在這些圓弧槽中裝有C環(huán)狀彈簧，通過這些彈簧的彈力將多個(gè)圓弧狀鎖定件推向直徑較小的一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)械手用工具連接裝置，其特征在于，在上述工具板上形成與多個(gè)圓弧狀鎖定件的外周附近部接合而被鎖定的錐形接合面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)械手用工具連接裝置，其特征在于，上述作動(dòng)軸位于鎖定位置時(shí)，多個(gè)圓弧狀鎖定件與上述錐形接合面接合，作動(dòng)軸位于解除鎖定位置時(shí)，多個(gè)圓弧狀鎖定件的直徑小于上述錐形接合面。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)械手用工具連接裝置，其特征在于，在上述圓弧狀鎖定件的外周附近形成能與工具板的錐形接合面進(jìn)行面接觸的圓弧狀接合面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的機(jī)械手用工具連接裝置，其特征在于，在上述推桿的與作動(dòng)軸輸出部接觸的部分形成與作動(dòng)軸的部分圓周面進(jìn)行面接觸的面接觸部。
全文摘要
一種機(jī)械手用工具連接裝置(1),其鎖定機(jī)構(gòu)(4)具有:能被氣缸驅(qū)動(dòng)至鎖定位置和解除鎖定位置的作動(dòng)軸(14)、環(huán)繞作動(dòng)軸(14)外周的保持架(17)、形成于保持架(17)的內(nèi)周側(cè)壁上的多個(gè)推桿插入孔(18)、環(huán)形槽(31)、可移動(dòng)地裝入推桿插入孔(18)中且傳遞作動(dòng)軸(14)的輸出的多個(gè)推桿(19)、可滑動(dòng)地裝在環(huán)形槽(31)中且與推桿(19)的端部抵接的多個(gè)圓弧狀鎖定件20。本發(fā)明能可靠防止接合件脫落,減少零件數(shù),簡化結(jié)構(gòu),降低成本,具有優(yōu)良的耐久性。
文檔編號(hào)B23B31/107GK1371316SQ00811999
公開日2002年9月25日 申請(qǐng)日期2000年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月6日
發(fā)明者宮澤洋 申請(qǐng)人:帕斯卡株式會(huì)社