特開 2023-171281 ロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023171281

(43)【公開日】2023-12-01

(54)【発明の名称】ロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/04 20060101AFI20231124BHJP

【ＦＩ】

B25J15/04 A

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023076518

(22)【出願日】2023-05-08

(31)【優先権主張番号】111118533

(32)【優先日】2022-05-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(71)【出願人】

【識別番号】512304009

【氏名又は名称】直得科技股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110001151

【氏名又は名称】あいわ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】許 明哲

(72)【発明者】

【氏名】呉 軒俊

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707GS04

3C707GS15

(57)【要約】

【課題】第１連接板と第２連接板とを正確かつ容易に位置合わせできるロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構を提供すること。
【解決手段】第１連接板１をロボットアーム末端軸に固定し、第１連接板１に第１ガイドユニット、第１連結ユニット及び第１磁力作用ユニットを設け、ツール部材を固定する複数の第２連接板３に第２ガイドユニット、第２連結ユニット及び第２磁力作用ユニットを設け、複数の交換座体２に設置した第２連接板３が選択的に交換座体２から離脱され、第１連接板１を第２連接板３に接近させたとき、第１ガイドユニットと第２ガイドユニットが第１連接板１と第２連接板３をガイドして位置合わせさせ、第１磁力作用ユニットと第２磁力作用ユニットが吸着して第１連接板１と第２連接板３が結合され、第１連接板１と第２連接板３が第１連結ユニットと第２連結ユニットの機械式連結により固定される。
【選択図】図１３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構であって、第１連接板と、複数の第２連接板と、複数の交換座体と、を含み、
前記第１連接板が前記ロボットアーム末端軸に固定され、前記ロボットアーム末端軸に伴って移動され、前記第１連接板に第１ガイドユニットと、第１連結ユニットと、第１磁力作用ユニットが設けられ、前記第１ガイドユニットが係合突起であり、前記係合突起が第３方向に沿う第１ガイド孔を備え、前記第１連結ユニットが前記第１ガイド孔内の第１ピンを含み、前記第１ピンが第１作用力を有し、
前記複数の第２連接板が、複数のツール部材を固定するために用いられ、各前記第２連接板に第２ガイドユニットと、第２連結ユニットと、第２磁力作用ユニットが設けられ、前記第２ガイドユニットが前記係合突起に対応する凹溝であり、前記第２連結ユニットが前記第３方向に沿って移動可能に各前記第２連接板に設置された第２ピンと、第１方向に沿って移動可能に各前記第２連接板に設置されたガイドロックを含み、前記ガイドロックが前記第２ピンを連動して前記凹溝に出入させ、
前記複数の交換座体に前記第２連接板がそれぞれ設置され、かつ前記第２連接板は選択的に前記交換座体から離脱可能であり、
前記ロボットアーム末端軸が前記第１連接板を動かして第２方向に沿って前記第２連接板に接近させ、前記第１連接板と前記第２連接板を所定の距離まで相対的に接近させたとき、前記係合突起の形態の前記第１ガイドユニットと前記凹溝の形態の前記第２ガイドユニットが相互に組み合わされて前記第１連接板と前記第２連接板をガイドし、相互に位置合わせさせ、前記第１磁力作用ユニットと前記第２磁力作用ユニットが前記第２方向上の所定の距離内で、磁力により相互に吸着して磁性結合力を形成し、前記第１連接板と前記第２連接板が前記磁性結合力により相互に結合され、前記磁性結合力の作用下で、前記第１連接板と前記第２連接板が前記第１連結ユニットと前記第２連結ユニットの機械式連結により相互に固定され、前記ロボットアーム末端軸が前記第１連接板と前記第２連接板を引っ張り前記第１方向に沿って前記交換座体から離隔させ、前記第１方向と前記第２方向が挟角を有し、前記ガイドロックが第２作用力を加えて前記第１作用力を克服し、前記第２ピンを駆動して前記第１ピンを押し動かし、前記第２ピンを前記第１ガイド孔に進入させて前記機械式連結を形成することにより、前記第１連接板と前記第２連接板を相互に固定する、ことを特徴とする、ロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構。

【請求項2】

前記第１磁力作用ユニットと前記第２磁力作用ユニットがいずれも磁石である、またはいずれか一方が磁石、他方が感磁部材である、ことを特徴とする、請求項１に記載のロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構。

【請求項3】

前記交換座体がいずれも第３付勢部材と、少なくとも１つの突起柱を含み、前記ロボットアーム末端軸で前記第１連接板と前記第２連接板を前記第１方向に沿って前記交換座体に向かって移動させると、前記突起柱が前記ガイドロックを押し動かして前記第２作用力を克服し、前記第１ピンが前記第１作用力により前記第２ピンを押し動かして前記第２ピンを前記凹溝に進入させ、前記機械式連結を解除させ、前記第３付勢部材が第３作用力を前記第２連接板に提供して、前記第２連接板を前記交換座体に設置可能にし、前記第１連接板が前記第２方向に沿って前記第２連接板から離隔される、ことを特徴とする、請求項１に記載のロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構。

【請求項4】

前記第１作用力と、前記第２作用力と、前記第３作用力が弾性力または磁力である、ことを特徴とする、請求項３に記載のロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構。

【請求項5】

前記第２連接板に少なくとも１つのガイドロック槽が設けられ、該ガイドロック槽に前記ガイドロックと第２付勢部材を収容し、前記ガイドロックに凹陥部とガイド斜面が設けられ、前記第２ピンに前記ガイド斜面に対応する第２ピン斜面が設けられ、前記第２連接板が前記交換座体から離隔されるとき、前記第２付勢部材が前記第２作用力を提供して前記ガイドロックを駆動し、前記ガイド斜面と前記第２ピン斜面の組み合わせにより、前記第２ピンを前記凹溝に延出させ、前記第１作用力を克服して前記第１ガイド孔に進入させ、前記第２連接板が前記交換座体に向かって移動されたとき、前記突起柱が前記ガイドロック槽に挿入され、前記突起柱が前記ガイドロックを押し動かして前記第２作用力を克服し、前記第１ピンが前記第１作用力により前記第２ピンを前記凹陥部に向かって押し動かし、前記第２ピンを前記第１ガイド孔から離脱させる、ことを特徴とする、請求項３に記載のロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構。

【請求項6】

前記第１ガイド孔内に第１付勢部材が設置され、前記第１付勢部材が前記第１ピンに対して前記第１作用力を加える、ことを特徴とする、請求項５に記載のロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構。

【請求項7】

前記第１連接板が第１接触面を含み、前記第１接触面上に第１溝部が設けられ、前記第１磁力作用ユニットが前記第１溝部に嵌置され、かつ前記第１磁力作用ユニットの表面と前記第１接触面が平らに揃い、前記第２連接板が第２接触面を含み、前記第２接触面上に第２溝部が設けられ、前記第２磁力作用ユニットが前記第２溝部に嵌置され、かつ前記第２磁力作用ユニットの表面と前記第２接触面が平らに揃っている、ことを特徴とする、請求項１に記載のロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構。

【請求項8】

前記磁性結合力の方向が、前記機械式連結の方向と異なる、ことを特徴とする、請求項１に記載のロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構に関し、特に、ツール交換過程において、第１連接板と第２連接板が第１磁力作用ユニットと第２磁力作用ユニット間の磁性結合力により相互に結合され、第１連接板の第１連結ユニットと第２連接板の第２連結ユニットにツール交換過程における正確な機械式連結が確保され、第１連接板と第２連接板を相互に固定させることができる、ロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構に関する。

【背景技術】

【0002】

加工機械で工作物を加工するとき、ツールの摩損や加工する部位の違いによってツールを交換する必要がある。
現在、自動加工機には自動化されたツール交換機構が多く使用されている。

【0003】

特許文献１に記載の「Ｔｏｏｌ ｃｏｕｐｌｅｒ， ｔｏｏｌ ｃｈａｎｇｅｒ， ｔｏｏｌ ｍｏｕｎｔｅｒ， ａｎｄ ｔｏｏｌ ｃｈａｎｇｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｖｉｎｇ ｔｈｅ ｓａｍｅ」や、特許文献２に記載の「ＴＯＯＬ ＣＨＡＮＧＥＲ ＦＯＲ ＣＯＬＬＡＢＯＲＡＴＩＶＥ ＲＯＢＯＴＳ， Ａ ＲＯＢＯＴ ＴＯＯＬ ＣＨＡＮＧＥＲ ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ Ａ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＣＯＮＮＥＣＴＩＮＧ Ａ ＴＯＯＬ ＴＯ Ａ ＲＯＢＯＴ ＡＲＭ」等の従来技術があるが、これらの従来技術は、ロボットアームが交換座体に進入してツールを連結する連接板の方向と、ツール連接板を動かして交換座体から離脱させる方向を互いに垂直にすることにより、比較的小さい空間でツール交換を行うことができるものである。

【0004】

上記特許文献１に記載のものは、ロボットアーム上の交換装置が交換座体上のカプラを磁力で連結してツール交換を行うものであり、具体的には、ロボットアーム上の交換装置に磁性体が設置され、当該磁性体が磁性端子を交換座体上のツールを有するカプラの凹部内に伸入させて磁性モジュールと相互に吸着させることで、交換装置とカプラを結合し、ツール交換を完了する。しかしながら、磁性吸着に固定構造がないため、作業過程で衝撃を受けるとカプラが落下する可能性がある。

【0005】

上記特許文献２に記載のものは、第１ツール交換部材と第２ツール交換部材が第１ロック要素と第２ロック要素等の機構を利用して相互にロックされ、ツール交換を完了するが、ロボットアームが第１ツール交換部材と第２ツール交換部材を動かしてデバイスホルダーを離脱させる過程において、第１ロック要素と第２ロック要素が第１ツール交換部材と第２ツール交換部材をまだ完全にロックしていないとき、第２ツール交換部材が振動や不安定な挟持などの要因によって第１ツール交換部材との位置合わせにずれが生じ、第１ロック要素と第２ロック要素が第１ツール交換部材と第２ツール交換部材を正確にロックできない可能性がある。
上記特許文献２に開示されている通常の解決策は、ロボットアームが第１ツール交換部材と第２ツール交換部材に対して第１ロック要素と第２ロック要素の作用力の方向と異なる力を継続して加えることにより、第１ツール交換部材と第２ツール交換部材をツール交換過程で正確な結合位置を維持できるようにすることである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】米国特許出願公告第ＵＳ１１１３０２４３Ｂ２号明細書

【特許文献2】ＰＣＴ特許出願公開第ＷＯ２０２０２４９４６５Ａ１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明が解決しようとする課題は、ロボットアーム末端軸に固定された第１連接板と、ツール部材を固定するための第２連接板とを正確かつ容易に位置合わせできるロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構は、第１連接板と、複数の第２連接板と、複数の交換座体とを含み、前記第１連接板が前記ロボットアーム末端軸に固定され、前記ロボットアーム末端軸に伴って移動され、前記第１連接板に第１ガイドユニットと、第１連結ユニットと、第１磁力作用ユニットが設けられ、前記第１ガイドユニットが係合突起であり、前記係合突起が第３方向に沿う第１ガイド孔を備え、前記第１連結ユニットが前記第１ガイド孔内の第１ピンを含み、前記第１ピンが第１作用力を有し、前記複数の第２連接板が、複数のツール部材を固定するために用いられ、各前記第２連接板に第２ガイドユニットと、第２連結ユニットと、第２磁力作用ユニットが設けられ、前記第２ガイドユニットが前記係合突起に対応する凹溝であり、前記第２連結ユニットが前記第３方向に沿って移動可能に各前記第２連接板に設置された第２ピンと、第１方向に沿って移動可能に各前記第２連接板に設置されたガイドロックを含み、前記ガイドロックが前記第２ピンを連動して前記凹溝に出入させ、前記複数の交換座体に前記第２連接板がそれぞれ設置され、かつ前記第２連接板は選択的に前記交換座体から離脱可能であり、前記ロボットアーム末端軸が前記第１連接板を動かして第２方向に沿って前記第２連接板に接近させ、前記第１連接板と前記第２連接板を所定の距離まで相対的に接近させたとき、前記係合突起の形態の前記第１ガイドユニットと前記凹溝の形態の前記第２ガイドユニットが相互に組み合わされて前記第１連接板と前記第２連接板をガイドし、相互に位置合わせさせ、前記第１磁力作用ユニットと前記第２磁力作用ユニットが前記第２方向上の所定の距離内で、磁力により相互に吸着して磁性結合力を形成し、前記第１連接板と前記第２連接板が前記磁性結合力により相互に結合され、前記磁性結合力の作用下で、前記第１連接板と前記第２連接板が前記第１連結ユニットと前記第２連結ユニットの機械式連結により相互に固定され、前記ロボットアーム末端軸が前記第１連接板と前記第２連接板を引っ張り前記第１方向に沿って前記交換座体から離隔させ、前記第１方向と前記第２方向が挟角を有し、前記ガイドロックが第２作用力を加えて前記第１作用力を克服し、前記第２ピンを駆動して前記第１ピンを押し動かし、前記第２ピンを前記第１ガイド孔に進入させて前記機械式連結を形成することにより、前記第１連接板と前記第２連接板を相互に固定する。

【0009】

さらに、前記第１磁力作用ユニットと前記第２磁力作用ユニットがいずれも磁石である、またはいずれか一方が磁石、他方が感磁部材であってもよい。

【0010】

さらに、前記交換座体がいずれも第３付勢部材と、少なくとも１つの突起柱を含み、前記ロボットアーム末端軸で前記第１連接板と前記第２連接板を前記第１方向に沿って前記交換座体に向かって移動させると、前記突起柱が前記ガイドロックを押し動かして前記第２作用力を克服し、前記第１ピンが前記第１作用力により前記第２ピンを押し動かして前記第２ピンを前記凹溝に進入させ、前記機械式連結を解除させ、前記第３付勢部材が第３作用力を前記第２連接板に提供して、前記第２連接板を前記交換座体に設置可能にし、前記第１連接板が前記第２方向に沿って前記第２連接板から離隔されることがある。

【0011】

さらに、前記第１作用力と、前記第２作用力と、前記第３作用力が弾性力または磁力であってもよい。

【0012】

さらに、前記第２連接板に少なくとも１つのガイドロック槽が設けられ、該ガイドロック槽に前記ガイドロックと第２付勢部材を収容し、前記ガイドロックに凹陥部とガイド斜面が設けられ、前記第２ピンに前記ガイド斜面に対応する第２ピン斜面が設けられ、前記第２連接板が前記交換座体から離隔されるとき、前記第２付勢部材が前記第２作用力を提供して前記ガイドロックを駆動し、前記ガイド斜面と前記第２ピン斜面の組み合わせにより、前記第２ピンを前記凹溝に延出させ、前記第１作用力を克服して前記第１ガイド孔に進入させ、前記第２連接板が前記交換座体に向かって移動されたとき、前記突起柱が前記ガイドロック槽に挿入され、前記突起柱が前記ガイドロックを押し動かして前記第２作用力を克服し、前記第１ピンが前記第１作用力により前記第２ピンを前記凹陥部に向かって押し動かし、前記第２ピンを前記第１ガイド孔から離脱させることもある。

【0013】

さらに、前記第１連接板が第１接触面を含み、前記第１接触面上に第１溝部が設けられ、前記第１磁力作用ユニットが前記第１溝部に嵌置され、かつ前記第１磁力作用ユニットの表面と前記第１接触面が平らに揃い、前記第２連接板が第２接触面を含み、前記第２接触面上に第２溝部が設けられ、前記第２磁力作用ユニットが前記第２溝部に嵌置され、かつ前記第２磁力作用ユニットの表面と前記第２接触面が平らに揃っていてもよい。

【0014】

さらに、前記磁性結合力の方向が、前記機械式連結の方向と異なるとよい。

【発明の効果】

【0015】

本発明は、次の効果を達成することができる。
１．ツール交換過程において、第１連接板と第２連接板が第１磁力作用ユニットと第２磁力作用ユニット間の磁性結合力により相互に結合されているため、当該第２連接板と交換座体の分離過程で揺動や振動がなく、当該第１連接板の第１連結ユニットと当該第２連接板の第２連結ユニットに正確な機械式連結を確保して、当該第１連接板と当該第２連接板を相互に固定させることができ、当該磁性結合力により、当該第１連接板が継続的に力を加える必要なく、当該第２連接板との位置合わせと結合を確保することができる。

【0016】

２．第１磁力作用ユニットと第２磁力作用ユニットの磁力配置を、例えば第２連接板とツールの重量に基づいて最適に調整することができる。

【0017】

３．当該第１磁力作用ユニットと当該第２磁力作用ユニットはいずれも磁石を使用するか、いずれか一方に磁石、他方に感磁部材を使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施例を示すロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構の側面図である。

【図2】本発明の実施例に係るロボットアーム末端軸、第１連接板、交換座体及び第２連接板の分解斜視図である。

【図3】本発明の実施例を示すロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構の第１連接板が第２連接板に結合した状態の側面図である。

【図4】本発明の実施例に係る第１連接板の斜視図である。

【図5】本発明の実施例に係る第１連接板の第１接触面の概略図である。

【図6】図５のVI－VI断面図である。

【図7】本発明の実施例に係る第２連接板の斜視図である。

【図8】本発明の実施例に係る第２連接板の第２接触面の概略図である。

【図9】図８のIX－IX断面図である。

【図10】本発明の実施例を示すロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構の第１連接板と第２連接板を結合させたときの要部斜視図である。

【図11】本発明の実施例を示すロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構の第１連接板と第２連接板を結合させたときの要部側面図である。

【図12】図１１のXII－XII断面図である。

【図13】本発明の実施例を示すロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構の第１連接板と第２連接板を磁性結合力により結合させた状態の要部断面図である。

【図14】本発明の実施例を示すロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構の第１連接板と第２連接板を交換座体から離脱させる過程における要部斜視図である。

【図15】本発明の実施例を示すロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構の第１連接板と第２連接板を交換座体から離脱させる過程における要部側面図である。

【図16】図１５のXVI－XVI断面図である。

【図17】本発明の実施例を示すロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構の第１連接板と第２連接板を交換座体から完全に離脱させた状態の要部斜視図である。

【図18】本発明の実施例を示すロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構の第１連接板と第２連接板を交換座体から完全に離脱させた状態の要部側面図である。

【図19】図１８のXIX－XIX断面図である。

【図20】本発明の実施例を示すロボットアーム末端軸の機械式自動工具交換機構の第１連接板と第２連接板を交換座体から完全に離脱させた状態の要部断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態につき図面を参照する等して説明する。
なお、本発明は、実施形態に限定されないことはいうまでもない。

【0020】

以下の実施例の説明において、「結合」とは「磁力」による連接関係を表し、「固定」とは「機械式連結」による固定関係を表す。
磁性結合力とは、磁力吸着効果を利用して発生する結合力である。
結合とは、２つの部材に磁性結合力によって形成した連接関係であり、「結合」で２つの部材が磁力により連接を保持し、２つの部材が容易に分離しないようにする。
機械式連結は、２つの部材が実体部材間の選択的連結により、自由度に規制を生じさせ、２つの部材を相互に固定する。
固定とは、２つの部材に機械式連結によって形成した安定的な連結関係であり、当該機械式連結は選択的な実行と選択的な解除が可能で、機械式連結を解除するまで、固定により２つの部材は互いに分離することがない。

【0021】

本実施例において、自動工具交換機構は、図１に示すように、ロボットアーム末端軸Ａにより実行される。
具体的には、ロボットアーム末端軸Ａに第１連接板１を結合して固定するか、或いは第１連接板１がロボットアーム末端軸Ａから延伸されてもよく、例えば第１連接板１はロボットアーム末端軸Ａに成型されてもよい。
本実施例では、第１連接板１はロボットアーム末端軸Ａに螺着される。

【0022】

図２と図３に示すように、ロボットアーム末端軸Ａは第１連接板１により工具庫でツール交換を行うものであり、当該工具庫には複数の交換座体２がある。
図２には２つの交換座体２が示されており、当該２つの交換座体２上に第２連接板３がそれぞれ設置され、かつ例えば加工工具のツール部材が第２連接板３上に固定されている（当該ツール部材を第２連接板３に結合する方法は、従来のツール交換機構の結合方法を採用することができるため、当該ツール部材は図示していない)。

【0023】

ロボットアーム末端軸Ａを操作して第２方向Ｄ２に沿って交換座体２に近付け、第１連接板１を第２連接板３に接近させた後、ロボットアーム末端軸Ａを操作して第１連接板１と第２連接板３を第１方向Ｄ１に沿って動かし、交換座体２から離脱させ、第１連接板１と第２連接板３を相互に固定させてツール交換動作が完了する。
第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とは同じ方向ではなく挟角を有し、本実施例では、この挟角は９０度である。

【0024】

図４から図６に示すように、第１連接板１は、第１接触面１１を含み、第１接触面１１に第１ガイドユニットが設置される。本実施例において、当該第１ガイドユニットは係合突起１２であり、係合突起１２の長手方向が第３方向Ｄ３と一致するように延伸されている。
第３方向Ｄ３は第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２と異なる方向であり、本実施例では、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２と第３方向Ｄ３とが互いに直交している。
第１接触面１１にはさらに２つの第１溝部１３が設置される。２つの第１溝部１３は係合突起１２を挟んでその短手方向の相対する二側にそれぞれ配置され、かつ第１磁力作用ユニット１４が第１溝部１３にそれぞれ嵌置され、第１磁力作用ユニット１４の表面と第１接触面１１が平らな面一に揃っている。

【0025】

図７から図９に示すように、第２連接板３は、第２接触面３１を含み、第２接触面３１に第２ガイドユニットが設置される。本実施例において、第２ガイドユニットは係合突起１２に対応する凹溝３２である。
第２接触面３１にはさらに２つの第２溝部３３が設置される。２つの第２溝部３３は凹溝３２を挟んでその短手方向の相対する二側にそれぞれ配置され、かつ第２磁力作用ユニット３４が第２溝部３３にそれぞれ嵌置され、第２磁力作用ユニット３４と第２接触面３１が平らな面一に揃っている。

【0026】

図１０から図１２に示すように、ロボットアーム末端軸Ａ（後述の図面には描かれていない）が第１連接板１を動かして第２連接板３に所定の距離（本実施例においては係合突起１２の高さ）まで接近させたとき、マッチする係合突起１２を凹溝３２に嵌置させることで、第１連接板１の第１接触面１１を第２連接板３の第２接触面３１に当接させて第１連接板１と第２連接板３を相互に位置合わせさせ、第１磁力作用ユニット１４と第２磁力作用ユニット３４が当該所定の距離内で磁力により相互に吸着して磁性結合力を形成し、第１連接板１と第２連接板３が当該磁性結合力により第２方向Ｄ２上で相互に結合される（図１３参照）。

【0027】

当該磁性結合力の作用下で、第１連接板１と第２連接板３が第１連接板１上の第１連結ユニットと第２連接板３上の第２連結ユニットにより機械式連結を形成し、第１連接板１と第２連接板３を相互に固定することができる。

【0028】

詳細に説明すると、第１連接板１の係合突起１２が第３方向Ｄ３に沿って第１ガイド孔１２１を備え、第１ガイド孔１２１内の中央部に第１付勢部材１５が設置される。当該第１連結ユニットは第１ガイド孔１２１内の相対する二端に設置された第１ピン１６を含み、第１ピン１６が第１付勢部材１５に押し当てられ、第１付勢部材１５が第１ピン１６に第１作用力を提供する。
第１ピン１６の端部には径大のピン凸縁部１６１が設けられ、第１ガイド孔１２１の両端にスリーブ１２２がそれぞれ固定され、ピン凸縁部１６１がスリーブ１２２に当接されることで、第１ピン１６が第１ガイド孔１２１から抜け落ちないように保持される。

【0029】

第２連接板３の凹溝３２を挟んで相対する二側に、第１方向Ｄ１に沿ってガイドロック槽３５が設置される。ガイドロック槽３５の中間部は凹溝３２の長手方向両端部に連通しており、ガイドロック槽３５の一端には開口３５１が形成され、ガイドロック槽３５内の他端部に第２付勢部材３６が設置される。
第２連結ユニットは、ガイドロック槽３５内に第１方向Ｄ１に沿って移動可能に設置されて第２付勢部材３６に当接されたガイドロック３７、及び、それぞれ第３方向Ｄ３に沿って移動可能であり、凹溝３２の第３方向Ｄ３上における両端部に突出させたり、第２連接板３内に没入させることができる第２ピン３８を含む。

【0030】

具体的には、ガイドロック３７には、凹溝３２の両端部に対向する凹陥部３７１と、凹陥部３７１に連続するガイド斜面３７２が設けられる。
また、第２ピン３８はガイドロック３７のガイド斜面３７２に対応して摺接するピン斜面３８１を備える。
第２ピン３８にバネ３９が被着され、バネ３９が力を提供して第２ピン３８を第２連接板３内に収縮させることができる。第２ピン３８の凹溝３２とは逆側の端部に当接片３８２が設置され、当接片３８２がガイドロック槽３５に当接されることで、第２ピン３８が凹溝３２に突出される限界位置を規制することができる。
第２付勢部材３６は第２作用力を提供し、第２ピン３８をガイド斜面３７２と第２ピン斜面３８１の組み合わせにより凹溝３２に突出させることができる。
本実施例の第１付勢部材１５及び第２付勢部材３６は弾性部材を使用しているが、これに限定されず、例えば磁性部材を使用することもできる。

【0031】

交換座体２には、第３作用力を提供することができる第３付勢部材２１と、ガイドロック槽３５に対応する突起柱２２が設置される。第２連接板３が交換座体２上に設置されたとき、交換座体２の突起柱２２が開口３５１から第２連接板３のガイドロック槽３５に進入し、ガイドロック３７を押して第２作用力を克服し、第２ピン３８を凹陥部３７１に位置させて第２連接板３内に収縮させる。

【0032】

本実施例において、第３付勢部材２１は磁性部材を使用し、第２連接板３に対応する感磁部材３０が設置され、当該第３作用力は当該磁性部材の磁力であり、当該第３作用力を感磁部材３０に作用させることで、第２連接板３を当該第３作用力により交換座体２上に設置できるようにし、当該第３作用力により、ツール交換過程において、第２連接板３が交換座体２から完全に離れるまで、当該第３作用力が第２連接板３に対する付勢を維持し、第２連接板３がツール交換過程で脱落しないようにすることができる。
同様に、第２連接板３が交換座体２に進入するときも、当該第３作用力が第２連接板３に対する付勢を維持し、当該第２連接板３がツール交換過程で脱落しないようにすることができる。

【0033】

図１４から図１６に示すように、ロボットアーム末端軸Ａが第１連接板１と第２連接板３を第１方向Ｄ１に沿って引っ張り、交換座体２から徐々に離脱させると、第２連接板３が交換座体２の突起柱２２から徐々に離脱され、第２付勢部材３６がガイドロック３７に対して第２作用力を加え、当該第２作用力はバネ３９が第２ピン３８に対して加える力及び第１付勢部材１５が第１ピン１６に対して加える第１作用力より大きいため、ガイドロック３７のガイド斜面３７２と第２ピン３８のピン斜面３８１の組み合わせを利用して、第２ピン３８が凹溝３２に延出され、かつ第１ガイド孔１２１内に進入し、当該機械式連結が形成される。これにより、第１連接板１と第２連接板３が互いに固定される。

【0034】

図１７から図１９に示すように、ロボットアーム末端軸Ａがさらに第１連接板１と第２連接板３を第１方向Ｄ１に沿って引っ張り、交換座体２から完全に離脱させると、このとき第２連接板３が交換座体２の突起柱２２から完全に離脱され、かつロボットアーム末端軸Ａにより動かされて動作することが可能になる。

【0035】

図１３と図２０に示すように、第２連接板３と交換座体２がまだ完全に分離されていない、または第１連接板１と第２連接板３がまだ完全に互いに固定されていないとき、第１連接板１及び第２連接板３は第１磁力作用ユニット１４及び第２磁力作用ユニット３４間の磁性結合力を通じて互いに結合可能であり、かつ当該磁性結合力の方向と当該機械式連結の方向が異なる。

【0036】

具体的には、当該磁性結合力の方向は第１付勢部材１５及び第２付勢部材３６の作用力の方向と異なり、第２連接板３と交換座体２の分離過程で揺動や振動がなく、ずれを生じないため、第１連接板１に正確な位置を保持させてしっかりと結合させることができ、第１連接板１に継続的に力を加える必要なく、第２連接板との位置合わせを確保することができる。
その磁力の配置は、例えば第２連接板３及びツールの重量に基づいて配置してもよく、必要に応じて、第１磁力作用ユニット１４及び第２磁力作用ユニット３４はいずれも磁石を使用する、あるいはいずれか一方に磁石、他方に感磁部材を使用してもよい。

【0037】

以上は、本発明の最良の実施例を説明するものであり、これらを以って本発明の権利範囲を限定することはできず、特許請求の範囲を逸脱しない簡単な変化や修飾はすべて本発明の権利範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0038】

Ａ ロボットアーム末端軸
１ 第１連接板
１１ 第１接触面
１２ 係合突起
１２１ 第１ガイド孔
１２２ スリーブ
１３ 第１溝部
１４ 第１磁力作用ユニット
１５ 第１付勢部材
１６ 第１ピン
１６１ ピン凸縁部
２ 交換座体
２１ 第３付勢部材
２２ 突起柱
３ 第２連接板
３１ 第２接触面
３２ 凹溝
３３ 第２溝部
３４ 第２磁力作用ユニット
３５ ガイドロック槽
３５１ 開口
３６ 第２付勢部材
３７ ガイドロック
３７１ 凹陥部
３７２ ガイド斜面
３８ 第２ピン
３８１ ピン斜面
３８２ 当接片
３０ 感磁部材
３９ バネ
Ｄ１ 第１方向
Ｄ２ 第２方向
Ｄ３ 第３方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】