特許ウォッチ

公開番号2025109661
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-25
出願番号2024188929
出願日2024-10-28
発明の名称工具交換機構
出願人株式会社FINESYSTEM
代理人個人,個人,個人
主分類B25J 15/04 20060101AFI20250717BHJP(手工具;可搬型動力工具;手工具用の柄;作業場設備;マニプレータ)
要約【課題】簡素な構成とし、製造コストを削減することができ、大きな荷重を支えることができる工具交換機構を提供する。
【解決手段】工具交換機構10は、ツールユニット80が、位置決めプレート105で保持された状態で、ロボットRの動作により、クランプ部50が、係合解除状態において、ツール連結部85の挿入部86がクランプ部50に挿入され、クランプ部50が係合状態となり、ハウジング60の回転が規制されて結合状態となり、結合状態から、ロボットRの動作により、ツールユニット80を、収納凹部101に移動させることで、クランプ部50が、係合状態から係合解除状態となり、ハウジング60の回転の規制が解除されて分離状態となる。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
ロボットに取り付けられるマスターユニットと、工具が取り付けられるツールユニットと、前記ツールユニットが保持される工具マガジンと、を備え、前記ツールユニットが、前記工具マガジンに保持される分離状態と、前記マスターユニットと結合して作業可能な結合状態と、を取り得る工具交換機構であって、
前記マスターユニットは、スピンドル軸を回転駆動する回転駆動部と、前記スピンドル軸側に設けられたクランプ部と、を備え、
前記クランプ部は、
クランプボールと、
後記ツール連結部が進入可能とされるとともに内部で前記スピンドル軸が回転可能とされ、前記クランプボールを、前記スピンドル軸の軸線方向に直交する方向において、移動可能とするボール保持孔を有する筒状のボールケースと、
前記クランプボールを受容可能とする受容凹部を有し、前記ボールケースの外側に嵌められ、前記ロボットの動作により前記ボールケースに対して回動可能な筒状のハウジングと、
を備え、
前記ボールケースには、前記ボールケースが回転することを規制する凹状又は凸状に形成された係止部が配設され、
前記ハウジングには、
前記ハウジング内外を出入り可能とされ前記結合状態を保持、解除するロック部材と、前記ロック部材を前記スピンドル軸の軸線方向に沿って前記ツールユニット側に付勢する付勢部材と、が配設され、
前記受容凹部は、前記ハウジングの内周面から外周面に向かう凹部として形成され、
前記ツールユニットには、前記クランプ部と連結可能とされるツール連結部が配設され、
前記ツール連結部は、前記クランプ部に挿入される挿入部と、前記挿入部の基端側において外側に延設されるフランジ部と、を備え、
前記挿入部には、前記クランプボールと係合可能な円環状のクランプ溝が配設され、
前記フランジ部には、前記係止部に対応する凹状又は凸状に形成され、前記係止部と係止して前記ボールケースが回転することを規制する被係止部と、後記ロック解除ピン、前記ロック部材が進入可能なロック孔と、
が配設され、
前記工具マガジンには、前記ツールユニットを収納する収納凹部が配設され、
前記収納凹部の外周縁部上には、位置決めプレートが配され、
前記位置決めプレートには、前記ロック孔に進入可能とされ前記結合状態を解除するロック解除ピンが配設され、
前記クランプ部は、
前記受容凹部に前記クランプボールが受容され、前記ツール連結部が前記クランプ部に挿入可能な係合解除状態と、
前記クランプボールが前記ハウジングの内周面と当接して、前記クランプ溝と係合する係合状態と、を取り得ることとされ、
前記分離状態においては、前記ツールユニットの前記フランジ部の前記ロック孔に、前記ロック解除ピンが挿入された状態で、前記ツールユニットが前記位置決めプレート上に乗せられて保持され、
前記ツールユニットが、前記位置決めプレートで保持された状態で、前記ロボットの動作により、前記クランプ部が、前記係合解除状態において、前記ツール連結部の前記挿入部が前記クランプ部に挿入され、前記係止部と前記被係止部とを係止させて、前記ロック部材が前記ロック孔から所定角度回転させた位置に前記ハウジングを配し、前記ロック部材を前記ロック孔の位置まで回転させて、上方に移動させることで、前記ロック部材を前記ロック孔に進入させるとともに、前記ロック解除ピンを前記ロック孔から退出させて、前記クランプ部が前記係合状態となり、前記ハウジングの回転が規制されて前記結合状態となり、
前記結合状態から、前記ロボットの動作により、前記ツールユニットを、前記収納凹部に移動させて、さらに下方に移動させ、前記ロック孔に前記ロック解除ピンを進入させることで、前記ロック部材を前記ロック孔から退出させ、前記ロック部材を前記ロック孔から所定角度回転させ、上方に移動させることで、前記クランプ部が、前記係合状態から前記係合解除状態となり、前記ハウジングの回転の規制が解除されて前記分離状態となる、
ことを特徴とする工具交換機構。
続きを表示（約 190 文字）【請求項２】
前記係止部が、前記ボールケースから突出する回り止めピンであり、
前記被係止部が、前記回り止めピンを挿入可能な回り止め孔であることを特徴とする請求項１記載の工具交換機構。
【請求項３】
前記ロック孔の厚さ方向における長さと、前記ロック解除ピンの長手方向における長さと、が略同一であることを特徴とする請求項１記載の工具交換機構。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の工具をロボットアームの動作により交換する工具交換機構に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来のツール交換装置（工具交換機構）として、特許文献１に記載されるものがあり、これによれば、上面に差込凹部を有するツールプレートと、連結状態で上面に接する一面と差込凹部に差し込み可能な筒状部とを有すると共にツールプレートを着脱可能に連結するマスタプレートとを備えていた。
【０００３】
マスタプレートが、筒状部を有すると共に、内部にシリンダ室及びこのシリンダ室に流体を供給する流通路が形成されたプレート本体と、筒状部に保持され、筒状部の側面から出退可能に設けられる少なくとも一つの係止部と、シリンダ室の圧力によって上記一面と略垂直方向に上記筒状部内を往復動可能にプレート本体に取付けられると共に往復動によって上記係止部の出退を行うピストン部材とを有していた。
【０００４】
ツールプレートが、差込凹部に上記筒状部を差し込んだ状態で係止部が出退することで係止部と係脱される被係止部を有していた。
【０００５】
また、特許文献１と関連するものとして、特許文献２～４に記載するものが挙げられる。
【０００６】
上記特許文献１～４に記載されたものは、いずれも本発明の特許性に影響を与えるものではないが、内部にピストン部材等、外部に電極等の構成が必要となるうえ、ツールユニット側に電気モータ、エアモータを設ける必要があるので、装置が大型化するという課題があった。
【０００７】
上記課題に対して、ツールユニットを、分離状態と結合状態にする機構を、内部に設けないものの一案として、本出願人が先にした特許文献５に記載の工具交換装置があり、これによれば、スピンドル軸を回転駆動する回転駆動部と、回転駆動部に連結され、内部にスピンドル軸を回転可能に保持するスピンドル本体と、スピンドル軸の先端に設けられたクランプ部と、クランプ部にクランプされ、刃具を取り付けた刃具コレットと、複数の刃具コレットを保持する刃具マガジンと、を備えていた。刃具コレットの外周部に、歯車部が設けられ、刃具マガジンには、刃具コレットを収納する収納凹部が設けられ、収納凹部の一方の壁部に、刃具コレットの歯車部に係合可能なラック部が設けられていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
国際公開第２０１７／２１２７９０号
国際公開第２０１７／２１２７９１号
特開２０２０－１３１３０５号公報
国際公開第０２／００４１７７号
特開２０２３－４２６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記の工具交換装置では、刃具コレットの外周部に、歯車部が設けられ、刃具マガジンには、刃具コレットの歯車部に係合可能なラック部、クランプスリーブを摺動させる傾斜面、が設けられていたので、構成が複雑となり、製造コストが増えるおそれがあるため、簡素な構成とし、製造コストを削減することが望まれていた。
【００１０】
また、スピンドル側にある小さなクランプボールとディンプルを使って、動力伝達をしているため、大きなトルクを伝えることが困難で、刃具コレットには小さな刃具やブラシしか取り付けることができなかった。さらに、当該部分は、刃具コレットを、分離状態と結合状態にする機構も兼ねていたので、大きな荷重を支えることも困難であり、改善が求められていた。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許