本發(fā)明涉及結(jié)合部件、凹型部件及工具交換裝置，特別涉及適用于工業(yè)用機(jī)器人的技術(shù)。

背景技術(shù)：

作為適用于各種設(shè)備、例如工業(yè)用機(jī)器人的交換裝置，公知有包括安裝在機(jī)器人一側(cè)的凸型部件和安裝在工具一側(cè)的凹型部件的裝置(例如專利文獻(xiàn)1)。在凸型部件中，其凸型主體上設(shè)有突起部及能夠從突起部向半徑方向突出的凸輪組成。在凹型部件中，在凹型主體上形成有所述突起部可以插入的連接孔，在該連接孔的內(nèi)周面上設(shè)有所述凸輪可結(jié)合的結(jié)合部件。工具交換裝置通過在突起部插入連接孔的狀態(tài)下凸輪和結(jié)合部件相結(jié)合來完成凸型部件和凹型部件的連接。另外，通過解除凸輪與結(jié)合部件的結(jié)合來可使凸型部件和凹型部件分離。如此，該工具交換裝置能夠?qū)Π惭b在工業(yè)用機(jī)器人的工具進(jìn)行交換。

如上述專利文獻(xiàn)1，結(jié)合部件通過具有能夠使從凸輪部受到的受力分散的分散面，由此用沒有偏差的大致均勻力連接凸型部件和凹型部件。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：特開2012-250327號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

但是，根據(jù)上述專利文獻(xiàn)1的情況下，通過從凸輪受到的受力，會(huì)在結(jié)合部件上產(chǎn)生力矩。為了防止因?yàn)樵摿囟a(chǎn)生的結(jié)合部件的錯(cuò)位，就需要通過安裝在凹型部件半徑方向的多個(gè)螺釘來把結(jié)合部件牢牢固定在凹型部件主體中。這樣一來就不能達(dá)到結(jié)合部件的小型化，其結(jié)果存在不得不將凹型部件和工具交換裝置形成為大型化的問題。

本發(fā)明的目的在于，提供能夠?qū)崿F(xiàn)小型化的結(jié)合部件、凹型部件及工具交換裝置。

解決技術(shù)課題的技術(shù)手段

本發(fā)明的結(jié)合部件，能夠裝卸地安裝在構(gòu)成工具交換裝置的凹型部件的凹型主體上，所述工具交換裝置包括能夠裝卸地安裝在設(shè)備主體側(cè)的凸型部件和能夠裝卸地安裝在工具側(cè)的凹型部件，其特征在于，所述結(jié)合部件包括：結(jié)合面，設(shè)置在所述凸型部件上的凸輪與所述結(jié)合面相結(jié)合；分散面，通過所述結(jié)合面將從所述凸輪被賦予的力向所述凹型主體傳遞，所述分散面由大致垂直的第一分散面和第二分散面組成，垂直于長(zhǎng)度方向的剖面形狀通過所述第一分散面、所述第二分散面和所述結(jié)合面形成為大致三角形狀。

本發(fā)明的凹型部件，其特征在于，能夠裝卸地安裝有上述結(jié)合部件。

本發(fā)明的工具交換裝置，其特征在于，包括有上述凹型部件。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，由于結(jié)合部件的垂直于長(zhǎng)度方向的剖面形狀可以通過結(jié)合面、第一分散面和第二分散面形成為大致三角形狀，所以可實(shí)現(xiàn)小型化。因此，凹型部件和工具交換裝置在整體上可以實(shí)現(xiàn)小型化。

附圖說明

圖1是表示本實(shí)施方式的工具交換裝置的使用狀態(tài)的立體圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施方式的工具交換裝置的剖視圖，圖2a是凸型部件圖，圖2b是凹型部件的圖。

圖3是表示本實(shí)施方式的結(jié)合部件結(jié)構(gòu)的立體圖。

圖4是表示本實(shí)施方式的結(jié)合部件結(jié)構(gòu)的圖，圖4a是后視圖，圖4b是俯視圖，圖4c是主視圖，圖4d是右視圖。

圖5是表示本實(shí)施方式的結(jié)合部件和凹型主體的位置關(guān)系的部分立體圖。

圖6是表示本實(shí)施方式的凸型主體結(jié)構(gòu)的立體圖。

圖7是表示本實(shí)施方式的凸型主體結(jié)構(gòu)的主視圖。

圖8是表示本實(shí)施方式的凸型主體結(jié)構(gòu)的后視圖。

圖9是表示本實(shí)施方式的凸型主體結(jié)構(gòu)的左視圖。

圖10是表示本實(shí)施方式的凸型主體結(jié)構(gòu)的右視圖。

圖11是表示本實(shí)施方式的凸型主體結(jié)構(gòu)的俯視圖。

圖12是表示本實(shí)施方式的凸型主體結(jié)構(gòu)的仰視圖。

圖13是表示本實(shí)施方式的凹型主體結(jié)構(gòu)的立體圖。

圖14是表示本實(shí)施方式的凹型主體結(jié)構(gòu)的主視圖。

圖15是表示本實(shí)施方式的凹型主體結(jié)構(gòu)的后視圖。

圖16是表示本實(shí)施方式的凹型主體結(jié)構(gòu)的左視圖。

圖17是表示本實(shí)施方式的凹型主體結(jié)構(gòu)的右視圖。

圖18是表示本實(shí)施方式的凹型主體結(jié)構(gòu)的俯視圖。

圖19是表示本實(shí)施方式的凹型主體結(jié)構(gòu)的仰視圖。

圖20是本實(shí)施方式的工具交換裝置的剖視圖，是表示凸型部件和凹型部件的連接狀態(tài)的圖。

具體實(shí)施方式

下面，根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。

(1)整體結(jié)構(gòu)

圖1所示的工具交換裝置10，包括：凸型部件12，被固定在作為工業(yè)用機(jī)器人主體的臂的前端(沒有圖示)；凹型部件16，固定在工具14上。凸型部件12通過將設(shè)置在凸型主體17上的定位銷18插入形成在凹型部件16的凹型主體19的定位孔20來相對(duì)凹型部件16正確位置。工具14沒有特別的限定，在本附圖中表示的是點(diǎn)焊槍。凸型部件12及主體、凹型部件16和工具14是通過未圖示的連接件、例如靠螺釘能夠裝卸地連接。通過工具交換裝置10主體和工具14的結(jié)合或分離被控制。

如圖2a所示，凸型部件12包括凸型主體17和設(shè)置在凸型主體17的氣缸22、線圈彈簧24和凸輪26。線圈彈簧24安裝成往一個(gè)方向推壓氣缸22。氣缸22室通過往一個(gè)方向和另一方向(以下稱為軸向)直線運(yùn)動(dòng)來使凸輪26旋轉(zhuǎn)。

在凸型主體17中形成有大致呈板狀的板狀部25、從該板狀部25的表面突出的突起部28、形成在板狀部25內(nèi)部的氣缸室30、以及與該氣缸室30位于同軸上且形成在所述突起部28內(nèi)的凸輪機(jī)構(gòu)收納室39。氣缸室30通過由凸緣36來堵塞形成在板狀部25的另一表面的孔來形成。在氣缸室30，第一接口32和第二接口34在軸方向并排連接。雖然未圖示，但第一接口32和第二接口34是通過配管與供排氣機(jī)構(gòu)連接。在板狀部25的表面，于突起部28的周邊形成有凸型接觸面38。

氣缸22包括：配置在氣缸室30內(nèi)的頭部40、設(shè)置在頭部40中心軸上的活塞42、以及形成在活塞42前端側(cè)的第一擴(kuò)徑部44和第二擴(kuò)徑部46。頭部40形成為在氣缸室30內(nèi)向軸方向滑動(dòng)。第一接口32和第二接口34夾著頭部40連接在氣缸室30的軸方向的一側(cè)和另一側(cè)?；钊?2的基端連接在頭部40上，前端配置在凸輪機(jī)構(gòu)收納室39。在活塞42的前端，在軸方向上隔開間隔而設(shè)有第一擴(kuò)徑部44和第二擴(kuò)徑部46。第一擴(kuò)徑部44和第二擴(kuò)徑部46具有將活塞42在半徑方向上變大的大致圓盤形狀。

凸輪26由倒l形狀的部件形成，在大致中心上通過支撐軸27以能夠旋轉(zhuǎn)地支撐在凸型部件17的突起部28，在其一端側(cè)形成有附加部29，在其另一端側(cè)形成有作用部31。附加部29夾著凸輪26的一端在其一側(cè)形成有彎曲的凹面33，在其另一側(cè)形成有平坦面35。作用部31形成為圓弧形。附加部29通過將凹面33配置在第一擴(kuò)徑部44側(cè)、將平坦面35配置在第二擴(kuò)徑部46側(cè)，由此插入在第一擴(kuò)徑部44和第二擴(kuò)徑部46之間。凸輪26通過活塞42的直線運(yùn)動(dòng)，使第一擴(kuò)徑部44下壓凹面33或使第二擴(kuò)徑部46上推平坦面35，由此以支撐軸27為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。凸輪26在突起部28的圓周上均勻地設(shè)有多個(gè)，在本實(shí)施方式中均勻地設(shè)有3個(gè)。

圖2b所示，凹型部件16包括凹型主體19和固定在凹型主體19上的結(jié)合部件48。凹型主體19大致形成為板狀，并包括在厚度方向開口的連接孔50和形成在一表面的凹型接觸面52。連接孔50由形成在凹型接觸面52側(cè)的第一連接孔55和位于與第一連接孔55同軸上且形成在另一表面?zhèn)鹊牡诙B接孔57。第二連接孔57的直徑比第一連接孔55的直徑大。在第一連接孔55和第二連接孔57的連接部分、于與凸輪26位置相對(duì)應(yīng)的圓周方向位置上設(shè)有多個(gè)設(shè)置部59，在本實(shí)施方式中設(shè)有3個(gè)。該設(shè)置部59是凹型主體19的另一表面?zhèn)群瓦B接孔50的內(nèi)面?zhèn)乳_口的槽，在凹型接觸面52側(cè)形成有頂面51，且在連接孔50的半徑方向形成有側(cè)面53。頂面51以及側(cè)面53由平坦面構(gòu)成。在該設(shè)置部59設(shè)置有結(jié)合部件48。

如圖3和圖4a～圖4d所示，結(jié)合部件48是細(xì)長(zhǎng)的部件，垂直于長(zhǎng)度方向的剖面形狀通過作為分散面的垂直的第一分散面56和第二分散面58以及結(jié)合面54形成為大致三角的形狀。第一分散面56和第二分散面58以平坦面構(gòu)成。在第一分散面56中，僅在長(zhǎng)度方向上形成有多個(gè)連接孔60。在本圖中，連接孔60在長(zhǎng)度方向上排列成一排形成有三個(gè)。結(jié)合面54具有圓弧形狀。

參考圖5，對(duì)結(jié)合部件48和設(shè)置部59的位置關(guān)系進(jìn)行說明。圖5是表示結(jié)合部件48插入設(shè)置部59之前狀態(tài)的立體圖。結(jié)合部件48以其長(zhǎng)度方向沿連接孔50(圖2b)的圓周方向的狀態(tài)配置，并按照第一分散面56與設(shè)置部59的頂面51相接觸、第二分散面58與設(shè)置部59的側(cè)面53相接觸的方式被插入。在凹型主體19中于與連接孔60相對(duì)應(yīng)的圓周方向位置上形成有貫通孔49。結(jié)合部件48通過貫通插入該貫通孔49的螺釘(沒有圖示)以能夠裝卸地固定在凹型主體19上。

另外，圖6～圖19表示的是凸型主體17和凹型主體19的立體圖和六面圖。

(2)動(dòng)作及效果

下面，對(duì)凸型部件12和凹型部件16的連接動(dòng)作進(jìn)行說明。首先，將凸型部件12和凹型部件16配置在同軸而定位。在該狀態(tài)下通過供排氣機(jī)構(gòu)，從第一接口32夾著頭部40向氣缸室30的一個(gè)方向提供作為流體的氣體。通過該氣體頭部40一側(cè)的壓力超過線圈彈簧24的力時(shí)，氣缸22將向另一側(cè)移動(dòng)，即下降(圖2a)。由此，第一擴(kuò)徑部44下壓凸輪26的附加部29。這樣一來，凸輪26以支撐軸27為中心向箭頭方向、即在圖2a按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。由此凸輪26收納在突起部28內(nèi)。

接著，如圖20所示，將凸型部件12的突起部28插入到凹型部件16的連接孔50中，其插入截止到凸型接觸面38(圖2a)接觸到凹型接觸面52上(圖2b)。在此狀態(tài)下，通過供排氣機(jī)構(gòu)，從第一接口32夾著頭部40將氣缸室30一側(cè)的氣體排出。同時(shí)從第二接口34夾著頭部40向氣缸室30的另一側(cè)提供氣體。在基于該氣體的壓力上施加線圈彈簧40的力，氣缸22向另一表面?zhèn)纫苿?dòng)，即在本圖中上升。由此，第二擴(kuò)徑部46把凸輪26的附加部29頂上去。這樣一來，凸輪26以支撐軸27為中心向箭頭方向、即在本圖中按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。通過該旋轉(zhuǎn)，凸輪26從突起部28以放射狀突出，作用部31與結(jié)合部件48的結(jié)合面54相結(jié)合。這樣，凸型部件12和凹型部件16相連接。

綜上，通過凸型部件12和凹型部件16的連接，從凸輪26通過作用部31向結(jié)合部件48的結(jié)合面54賦予力f。將力f分為軸方向的成分fz和半徑方向的成分fr來考慮時(shí)，軸方向成分fz作用在結(jié)合部件48的第二分散面56上，半徑方向成分fr作用在第二分散面58上。

本實(shí)施方式的工具交換裝置10構(gòu)成為作用在結(jié)合部件48的第二分散面58的半徑方向成分的fr大于結(jié)合部件48的第一分散面56的軸方向成分fz。由此，不會(huì)像現(xiàn)有技術(shù)那樣對(duì)結(jié)合部件48產(chǎn)生圖20的箭頭方向的力矩，因此可以簡(jiǎn)化將結(jié)合部件48固定在凹型主體19的方法。也就是說，在本實(shí)施方式的情況下，無需在凹型部件16的半徑方向上配置多個(gè)用于固定結(jié)合部件48螺釘。所以本實(shí)施方式的結(jié)合部件48僅在長(zhǎng)度方向上設(shè)置連接孔60就足夠，所以可以實(shí)現(xiàn)縮小寬度方向的尺寸。而且，由于結(jié)合部件48從設(shè)置部59分離的方向不會(huì)產(chǎn)生力矩，所以可以使用比原來小的螺釘，可以從設(shè)置部59的頂面51側(cè)固定螺釘，所以也能夠降低高度方向的尺寸。因此，結(jié)合部件48在垂直于長(zhǎng)度方向的剖面形狀通過結(jié)合面54、第一分散面56以及第二分散面58來大致形成為三角形狀，所以能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。

另外，凹型部件16沒有必要配置用于在半徑方向上插入螺釘?shù)呢炌?9，所以半徑方向可以變小。因此，工具交換裝置10在整體上能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。

為了使在結(jié)合部件48的第二分散面58上比結(jié)合部件48的第一分散面56作用更大的作用力，有效的是使結(jié)合到結(jié)合面54時(shí)的凸輪26的轉(zhuǎn)動(dòng)角度變得更大。由此，能夠使半徑方向成分fr比軸方向成分fz變得更大，因此能夠使在結(jié)合部件48的第二分散面58上比結(jié)合部件48的第一分散面56作用更大的作用力。

(3)變形例

本發(fā)明不只是限定在上述實(shí)施方式，在本發(fā)明的宗旨范圍內(nèi)可以做適當(dāng)變更。上述實(shí)施方式中，雖然在主視圖中示出了多角形的凸型主體17和凹型主體19，但本發(fā)明并不限定于此，也適用于在主視圖中圓形的凸型主體和凹型主體。

上述實(shí)施方式中，雖然對(duì)在突起部28的圓周上設(shè)置三個(gè)凸輪26的情況進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限于此，也可以設(shè)置四個(gè)以上。

上述實(shí)施方式中，雖然對(duì)作為流動(dòng)使用氣體來使氣缸22動(dòng)作的情況進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限于此，也可以使用液體。另外，也可以運(yùn)用馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)凸輪26。

上述實(shí)施方式中，雖然對(duì)結(jié)合部件48的第一分散面56和第二分散面58以及設(shè)置部59的頂面51和側(cè)面53均由平坦面構(gòu)成的情況進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明并不限于此，只要可以面接觸，也可以由曲面或凹凸面形成。

上述實(shí)施方式中，作為設(shè)備的一個(gè)例子對(duì)工業(yè)機(jī)器人的情況進(jìn)行了說明，但是安裝工具交換裝置的設(shè)備并不限定于工業(yè)機(jī)器人。例如，也可以是安裝在臂上的工具、或者由該工具把持的物體的移動(dòng)或其移動(dòng)處的作業(yè)變得容易的平衡臂或手動(dòng)吊車等。另外，雖然在作為設(shè)備主體側(cè)的工業(yè)用機(jī)器人的臂上安裝凸型部件，但是該安裝位置可以根據(jù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)或工具的種類等來確定為設(shè)備主體的任意位置上。

符號(hào)說明

10工具交換裝置

12凸型部件

14工具

16凹型部件

17凸型主體

19凹型主體

26凸輪

48結(jié)合部件

54結(jié)合面

56第一分散面

58第二分散面

60連接孔