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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-31
(45)【発行日】2024-02-08
(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 20060101AFI20240201BHJP
B23Q 3/155 20060101ALI20240201BHJP
【ＦＩ】
B25J15/04 A
B23Q3/155 Z
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2022186702
(22)【出願日】2022-11-22
(65)【公開番号】P2023084100
(43)【公開日】2023-06-16
【審査請求日】2022-11-22
(31)【優先権主張番号】110145491
(32)【優先日】2021-12-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW
(73)【特許権者】
【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
【審査官】仁木 学
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２０／２４９４６５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】欧州特許出願公開第００５２５６９９（ＥＰ，Ａ１）
【文献】米国特許第０５９９３３６５（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２５Ｊ １／００ － ２１／０２
Ｂ２３Ｑ ３／１５５
(57)【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、前記第１連接板に係合突起が設けられ、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ガイド孔内に第１ピンが設置され、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、複数のツール部材の固定に用いられ、各前記第２連接板に前記係合突起に対応する凹溝が設けられ、各前記第２連接板が前記第３方向に沿って移動可能な第２ピンを備え、各前記第２連接板にさらに移動可能なガイドロックが設置され、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対して出入させ、
各前記複数の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、各前記第２連接板が、選択的に各前記交換座体に固定されるか、或いは、前記交換座体から離脱され、
前記ロボットアーム末端軸が前記第１連接板を第２方向に沿って動かし、前記第２連接板のいずれかに選択的に接触させ、前記係合突起を前記凹溝に対応させ、第１方向と前記第２方向が挟角を有し、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遠離させ、かつ前記ガイドロックが第２作用力を提供することで前記第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ガイド孔に延出させることにより、前記第１連接板が前記第２連接板に結合され、
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連接板を動かし、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た時、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、前記第３付勢部材が第３作用力を提供して前記第２連接板を固定し、前記第１連接板が前記第２方向に沿って前記第２連接板から遠離される、
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連接板が、第１周縁部と、第１接触面を含み、前記第１連接板に第１嵌合部が設けられ、各前記第２連接板がいずれも第２周縁部と、前記第１連接板の第１接触面に接触可能な第２接触面を含み、各前記第２連接板がいずれも前記第１嵌合部に対応する第２嵌合部を備えている、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3】
前記第１嵌合部が少なくとも１つの固定柱であり、前記固定柱が前記第１接触面に位置し、各前記固定柱がいずれも前記第２接触面に向かってテーパ状を呈し、前記第２嵌合部が少なくとも１つの位置決め孔であり、前記位置決め孔が前記第２接触面に位置する、ことを特徴とする、請求項２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嵌合部が環状溝であり、前記環状溝が前記第１周縁部と前記第１接触面の境目に位置し、前記第２嵌合部が凸縁であり、前記凸縁が前記第２周縁部と前記第２接触面の境目に位置し、前記係合突起が面取りを備えている、ことを特徴とする、請求項２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３付勢部材が、第１クランプ部材と、第２クランプ部材と、付勢ユニットを含み、前記第１クランプ部材と前記第２クランプ部材が収容部を画定し、前記収容部が可動開口を含み、各前記交換座体の収容部がそれぞれ各前記第２連接板を収容し、前記第１クランプ部材と前記第２クランプ部材が第１平面上で相対移動し、前記第１平面は前記第２方向と第３方向を含む平面であり、前記第１クランプ部材が第１挟持端を備え、前記第２クランプ部材が第２挟持端を備え、前記可動開口が前記第１挟持端と前記第２挟持端の間の距離により画定される開口であり、前記付勢ユニットが前記第１クランプ部材または（及び）前記第２クランプ部材に作用し、前記第３作用力が前記第１挟持端と前記第２挟持端とを前記第１平面上において互いに接近させる第１平面挟持力である、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6】
前記第２連接板が、第２周縁部を含み、前記第２周縁部が前記第１平面に沿って凹陥したガイド溝を備え、前記第１クランプ部材の第１挟持端に回転可能な第１ホイールが設置され、前記第２クランプ部材の第２挟持端に回転可能な第２ホイールが設置され、前記第１ホイールと前記第２ホイールが前記第１平面上で前記ガイド溝を挟持する、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】
前記第３付勢部材が磁性部材であり、各前記第２連接板がいずれも感磁部材を含み、前記第３作用力が前記磁性部材の磁力であり、前記第３作用力が前記感磁部材に作用して、前記交換座体に前記第３作用力で前記第２連接板を固定させる、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9】
前記磁性部材または前記感磁部材の位置を調整して、前記磁性部材と前記感磁部材との距離を変えることで前記第３作用力を変化させることができる、ことを特徴とする、請求項８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10】
各前記第２連接板がいずれも前記磁性部材に対向する収容槽を備え、前記収容槽がネジ区間と直槽区間を含み、前記感磁部材が、貫通孔を備え、かつ前記直槽区間に収容され、調整ネジを前記貫通孔に挿通し、前記ネジ区間に螺合して動かすことで、前記感磁部材の位置を前記直槽区間内で調整することができる、ことを特徴とする、請求項９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11】
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遠離されるとき、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接触したとき、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、前記凹溝に進入させる、ことを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか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12】
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作用力を提供し、前記第１付勢部材が磁性部材または弾性部材であり、且つ前記第２付勢部材が磁性部材または弾性部材である、ことを特徴とする、請求項１１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13】
前記第１連接板に第１端子部と第２ガイド孔が設けられ、前記ロボットアーム末端軸の電源線と信号線が前記第２ガイド孔を介して前記第１端子部に接続され、前記第２連接板に第２端子部が設けられ、前記第２端子部が前記ツール部材に電気的に接続され、前記第１端子部に前記第２端子部を連接することで、前記ロボットアーム末端軸と前記ツール部材の間で電流及び（または）制御信号を伝達する、ことを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか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14】
前記第１連接板に第１連接孔が設けられ、前記第２連接板に第２連接孔が設けられ、第１管路ジョイントが前記第１連接板の前記第１連接孔に連接され、第２管路ジョイントが前記第２連接板の前記第２連接孔に連接され、前記第１連接板と前記第２連接板を結合したとき、前記第１管路ジョイントと前記第２管路ジョイントが前記第１連接孔と前記第２連接孔を介して相互に連通され、前記第１連接孔または（及び）前記第２連接孔にさらにシール部材が設置される、ことを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか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、ロボットアーム末端軸において第２方向に沿った交換座体近くに、自動リリース及びクランプメカニズムを組み合わせ、当該第２方向と挟角（例えば９０度）を有する別の第１方向からツール部材を交換座体から取り外す、またはツール部材を交換座体に結合する機構及び方法であって、ツール部材を交換する過程において、第３付勢部材によりツール交換過程の安定性を維持し、ツール部材が交換座体に停留しているとき、ツール部材を交換座体内に安定的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使用されている。
【0003】
そのような自動化されたツール交換機構の１つとして、例えば、特許文献１に開示されている「無衝撃工具交換装置」がある。
この装置は、平面で回転可能なツールロックアームと、当該ツールロックアームの相対する二端に設置されたツールロックブロックを採用し、当該ツールロックブロックが弾性付勢部材を通じて自動的にツールを水平に係合またはリリースし、ツール交換を行うが、ツールロックアームは運動の自由度が比較的低い。
この装置は、平面で回転可能なツールロックアームと、当該ツールロックアームの相対する二端に設置されたツールロックブロックを採用し、当該ツールロックブロックが弾性付勢部材を通じて自動的にツールを水平に係合またはリリースし、ツール交換を行うが、ツールロックアームは運動の自由度が比較的低い。
【0004】
また、特許文献２に記載の「クイック・ロボット・アーム・ツール・チェンジャー」は、ロボットアームを使用してツール交換を行うため、ツール交換の自由度が向上される。しかしながら、このものは、ツール交換の過程において、ロボットアームの連結板が一方向に沿って水平に交換座体に進入してツール連結板を結合し、当該方向に沿って水平に当該ツール連結板を動かして交換座体から離脱させており、このようなツール交換方法は比較的大きなツール交換空間を必要とする。
【0005】
さらに、特許文献３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」及び特許文献４に記載の「ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｏｏｌ ｃｈａｎｇｅｒ」等の技術もある。
これらは、ロボットアームを使用して交換座体の上方から交換座体上のツール連結板を結合し、その後水平方向に当該ツール連結板を動かして交換座体から離脱させており、これ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。
これらは、ロボットアームを使用して交換座体の上方から交換座体上のツール連結板を結合し、その後水平方向に当該ツール連結板を動かして交換座体から離脱させており、これ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。
【0006】
しかしながら、上記特許文献３に記載のものは、第２ツール交換部材（当該文献の符号１４）がデバイスホルダー（当該文献の符号４４）に対して出し入れされる過程において、デバイスホルダー（当該文献の符号４４）はいかなる付加的な力も第２ツール交換部材（当該文献の符号１４）に作用させていないため、第２ツール交換部材（当該文献の符号１４）が振動やクランプが不安定などの要因により、第１ツール交換部材（当該文献の符号１２）から脱落する可能性があり、また、第２ツール交換部材（当該文献の符号１４）がデバイスホルダー（当該文献の符号４４）に停留している段階においても、いかなる補助的な外力も第２ツール交換部材（当該文献の符号１４）に作用しておらず、第２ツール交換部材（当該文献の符号１４）がしっかりとデバイスホルダー（当該文献の符号４４）内に固定されない。
【0007】
上記特許文献４に記載のものは、第１ユニット（当該文献の符号１）にシリンダー（当該文献の符号３）とカム（当該文献の符号４）が設置されており、カム（当該文献の符号４）の係合突起（当該文献の符号５）を利用して第２ユニット（当該文献の符号２）の係合ピン（当該文献の符号２０）を押さえ、第２ユニット（当該文献の符号２）が脱落してしまうことがないよう防止しているが、シリンダー（当該文献の符号３）を使用してカム（当該文献の符号４）を駆動しているため、第１ユニットの体積が大きくなってしまう。
【0008】
さらに、特許文献５に記載の「Ｔｏｏｌ ｃｏｕｐｌｅｒ， ｔｏｏｌ ｃｈａｎｇｅｒ， ｔｏｏｌ ｍｏｕｎｔｅｒ， ａｎｄ ｔｏｏｌ ｃｈａｎｇｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｖｉｎｇ ｔｈｅ ｓａｍｅ」では、結合ツール３のカプラ２０とチェンジャー５０間にマグネットモジュール４０とマグネットモジュール７０を使用して相互に結合させているが、二者間に係合メカニズムはない。
例えば、ツール３を壁や棚等の構造物４に戻して掛けておくとき、マウント部材８０を構造物４に取り付け、チェンジャー５０を継続して移動させてカプラ２０を離脱させることができる。このため、ツール３はカプラ２０を介してチェンジャー５０に結合され、作業を行うとき、障害物にぶつかるなどするとカプラ２０が脱落してしまう可能性がある。
例えば、ツール３を壁や棚等の構造物４に戻して掛けておくとき、マウント部材８０を構造物４に取り付け、チェンジャー５０を継続して移動させてカプラ２０を離脱させることができる。このため、ツール３はカプラ２０を介してチェンジャー５０に結合され、作業を行うとき、障害物にぶつかるなどするとカプラ２０が脱落してしまう可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【文献】台湾特許公開第２０２１２６４２５号明細書
【文献】中華人民共和国特許公開第ＣＮ１１１２０１１１６Ａ号明細書
【文献】ＰＣＴ特許出願公開第ＷＯ２０２０２４９４６５Ａ１号明細書
【文献】ドイツ特許出願公開第ＧＢ２２９２３６５Ａ号明細書
【文献】米国特許第ＵＳ１１１３０２４３Ｂ２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明が解決しようとする課題は、正確な機械式自動ツール交換を行い、部品の脱落を防ぐ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】
【0011】
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む。
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、前記第１連接板に係合突起が設けられ、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ガイド孔内に第１ピンが設置され、前記第１ピンが第１作用力を有する。
前記複数の第２連接板が、複数のツール部材の固定に用いられ、各前記第２連接板に前記係合突起に対応する凹溝が設けられ、各前記第２連接板が前記第３方向に沿って移動可能な第２ピンを備え、各前記第２連接板にさらに移動可能なガイドロックが設置され、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対して出入させる。
各前記複数の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、各前記第２連接板が、選択的に各前記交換座体に固定されるか、或いは、前記交換座体から離脱される。
前記ロボットアーム末端軸が前記第１連接板を第２方向に沿って動かし、前記第２連接板のいずれかに選択的に接触させ、前記係合突起を前記凹溝に対応させ、前記第１方向と前記第２方向が挟角を有し、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遠離させ、かつ前記ガイドロックが第２作用力を提供することで前記第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ガイド孔に延出させることにより、前記第１連接板が前記第２連接板に結合される。
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連接板を動かし、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た時、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、前記第３付勢部材が第３作用力を提供して前記第２連接板を固定し、前記第１連接板が前記第２方向に沿って前記第２連接板から遠離される。
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、前記第１連接板に係合突起が設けられ、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ガイド孔内に第１ピンが設置され、前記第１ピンが第１作用力を有する。
前記複数の第２連接板が、複数のツール部材の固定に用いられ、各前記第２連接板に前記係合突起に対応する凹溝が設けられ、各前記第２連接板が前記第３方向に沿って移動可能な第２ピンを備え、各前記第２連接板にさらに移動可能なガイドロックが設置され、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対して出入させる。
各前記複数の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、各前記第２連接板が、選択的に各前記交換座体に固定されるか、或いは、前記交換座体から離脱される。
前記ロボットアーム末端軸が前記第１連接板を第２方向に沿って動かし、前記第２連接板のいずれかに選択的に接触させ、前記係合突起を前記凹溝に対応させ、前記第１方向と前記第２方向が挟角を有し、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遠離させ、かつ前記ガイドロックが第２作用力を提供することで前記第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ガイド孔に延出させることにより、前記第１連接板が前記第２連接板に結合される。
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連接板を動かし、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た時、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、前記第３付勢部材が第３作用力を提供して前記第２連接板を固定し、前記第１連接板が前記第２方向に沿って前記第２連接板から遠離される。
【0012】
さらに、前記第１連接板が、第１周縁部と、第１接触面を含み、前記第１連接板に第１嵌合部が設けられ、各前記第２連接板がいずれも第２周縁部と、前記第１連接板の第１接触面に接触可能な第２接触面を含み、各前記第２連接板がいずれも前記第１嵌合部に対応する第２嵌合部を備えている。
【0013】
さらに、前記第１嵌合部が少なくとも１つの固定柱であり、前記固定柱が前記第１接触面に位置し、各前記固定柱がいずれも前記第２接触面に向かってテーパ状を呈し、前記第２嵌合部が少なくとも１つの位置決め孔であり、前記位置決め孔が前記第２接触面に位置する。
【0014】
または、前記第１嵌合部が環状溝であり、前記環状溝が前記第１周縁部と前記第１接触面の境目に位置し、前記第２嵌合部が凸縁であり、前記凸縁が前記第２周縁部と前記第２接触面の境目に位置し、前記係合突起が面取りを備えている。
【0015】
さらに、前記第３付勢部材が、第１クランプ部材と、第２クランプ部材と、付勢ユニットを含み、前記第１クランプ部材と前記第２クランプ部材が収容部を画定し、前記収容部が可動開口を含み、各前記交換座体の収容部がそれぞれ各前記第２連接板を収容し、前記第１クランプ部材と前記第２クランプ部材が第１平面上で相対移動し、前記第１平面は前記第２方向と第３方向を含む平面であり、前記第１クランプ部材が第１挟持端を備え、前記第２クランプ部材が第２挟持端を備え、前記可動開口が前記第１挟持端と前記第２挟持端の間の距離により画定される開口であり、前記付勢ユニットが前記第１クランプ部材または（及び）前記第２クランプ部材に作用し、前記第３作用力が前記第１挟持端と前記第２挟持端とを前記第１平面上において互いに接近させる第１平面挟持力である。
【0016】
さらに、前記第２連接板が、第２周縁部を含み、前記第２周縁部が前記第１平面に沿って凹陥したガイド溝を備え、前記第１クランプ部材の第１挟持端に回転可能な第１ホイールが設置され、前記第２クランプ部材の第２挟持端に回転可能な第２ホイールが設置され、前記第１ホイールと前記第２ホイールが前記第１平面上で前記ガイド溝を挟持する。
【0017】
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る。
【0018】
さらに、前記第３付勢部材が磁性部材であり、各前記第２連接板がいずれも感磁部材を含み、前記第３作用力が前記磁性部材の磁力であり、前記第３作用力が前記感磁部材に作用して、前記交換座体に前記第３作用力で前記第２連接板を固定させる。
【0019】
さらに、前記磁性部材または前記感磁部材の位置を調整して、前記磁性部材と前記感磁部材との距離を変えることで前記第３作用力を変化させることができる。
例えば、各前記第２連接板がいずれも前記磁性部材に対向する収容槽を備え、前記収容槽がネジ区間と直槽区間を含み、前記感磁部材が、貫通孔を備え、かつ前記直槽区間に収容され、調整ネジを前記貫通孔に挿通し、前記ネジ区間に螺合して動かすことで、前記感磁部材の位置を前記直槽区間内で調整することができる。
例えば、各前記第２連接板がいずれも前記磁性部材に対向する収容槽を備え、前記収容槽がネジ区間と直槽区間を含み、前記感磁部材が、貫通孔を備え、かつ前記直槽区間に収容され、調整ネジを前記貫通孔に挿通し、前記ネジ区間に螺合して動かすことで、前記感磁部材の位置を前記直槽区間内で調整することができる。
【0020】
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遠離されるとき、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接触したとき、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、前記凹溝に進入させる。
【0021】
さらに、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作用力を提供し、前記第１付勢部材が磁性部材または弾性部材であり、且つ前記第２付勢部材が磁性部材または弾性部材である。
【0022】
さらに、前記第１連接板に第１端子部と第２ガイド孔が設けられ、前記ロボットアーム末端軸の電源線と信号線が前記第２ガイド孔を介して前記第１端子部に接続され、前記第２連接板に第２端子部が設けられ、前記第２端子部が前記ツール部材に電気的に接続され、前記第１端子部に前記第２端子部を連接することで、前記ロボットアーム末端軸と前記ツール部材の間で電流及び（または）制御信号を伝達する。
【0023】
さらに、前記第１連接板に第１連接孔が設けられ、前記第２連接板に第２連接孔が設けられ、第１管路ジョイントが前記第１連接板の前記第１連接孔に連接され、第２管路ジョイントが前記第２連接板の前記第２連接孔に連接され、前記第１連接板と前記第２連接板を結合したとき、前記第１管路ジョイントと前記第２管路ジョイントが前記第１連接孔と前記第２連接孔を介して相互に連通され、前記第１連接孔または（及び）前記第２連接孔にさらにシール部材が設置される。
【発明の効果】
【0029】
本発明は、次の効果を達成することができる。
１．第１作用力、第２作用力、第３作用力の相互の組み合わせを通じて、正確な機械式自動ツール交換を達成することができる。
１．第１作用力、第２作用力、第３作用力の相互の組み合わせを通じて、正確な機械式自動ツール交換を達成することができる。
【0030】
２．ロボットアーム末端軸は、第１連接板により第２連接板を交換座体に対して取り出しまたは設置する過程において、第３作用力が第２連接板に加えられるため、第２連接板が交換座体に対してまだ取り出しまたは設置が完了していない過程において脱落することを回避できる。
【0031】
３．第２連接板が交換座体に停留しているとき、第３作用力が第２連接板を付勢し、第２連接板を交換座体にしっかりと押し当て、安定的に交換座体内に固定することができる。
【0032】
４．第１連接板及び第２連接板上の対応する凹溝と係合突起、及び対応する第１嵌合部と第２嵌合部により、第１連接板と第２連接板を正確に位置合わせすることができる。
【0033】
５．第１作用力、第２作用力、第３作用力は、接触式の弾性力または非接触式の磁力のいずれであっても使用することができる。
【0034】
６．第２連接板と第１連接板の間は、第２ピンを第１ガイド孔に挿入することで相互に結合され、当該結合は構造的な結合であり、単純に磁力のみに依存する結合と比較して、意図せず分離してしまう欠点がない。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】本発明の実施例１に係るロボットアーム末端軸及び第１連接板の結合状態の斜視図である。
【図2】本発明の実施例１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連接板の斜視図である。
【図2A】本発明の実施例１に係る第２連接板及び交換座体の固定した状態における平面図である。
【図3】本発明の実施例１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連接板の結合状態における斜視図である。
【図4】本発明の実施例１に係るロボットアーム末端軸、第１連接板及び第２連接板の交換座体から取り出した状態における斜視図である。
【図5】本発明の実施例１に係る第１連接板の斜視図である。
【図6】本発明の実施例１に係る第１連接板の別角度から視た斜視図である。
【図7】本発明の実施例１に係る第１連接板の側面図である。
【図10】本発明の実施例１に係る第２連接板の斜視図である。
【図11】本発明の実施例１に係る第２連接板の別角度から視た斜視図である。
【図12】本発明の実施例１に係る第２連接板の側面図である。
【図15】本発明の実施例１に係る交換座体の斜視図である。
【図16】本発明の実施例１に係る交換座体の側面図である。
【図19】本発明の実施例１に係る第１連接板及び第２連接板の結合された状態を示す概略図である。
【図20】本発明の実施例１に係る第１連接板、第２連接板及び交換座体において、第２ピンが第１連接板上の第１ピンに対応し、かつ第２ピンが第１ガイド孔に挿入されていない状態を示す概略図である。
【図21】本発明の実施例１に係る交換座体及び第２連接板において、第１作用力、第２作用力及び第３作用力の作用関係を示す概略図である。
【図22】本発明の実施例１に係る第１連接板及び第２連接板において、第２ピンが第１ガイド孔に挿入され、第１連接板が第２連接板に連接された状態を示す概略図である。
【図23】本発明の実施例１に係る第２連接板において、交換座体から離脱させたとき、第２ピンを第１ガイド孔に進入させた状態を示す概略図である。
【図24】本発明の実施例２に係る第１連接板と第２連接板の相互に対応させて結合可能とした状態における斜視図である。
【0036】
【図25】本発明の実施例３に係る第２連接板、交換座体及び第１連接板の結合状態における斜視図である。
【図26】本発明の実施例３に係る第２連接板、交換座体及び第１連接板の結合状態における別角度から視た斜視図である。
【図28】本発明の実施例３に係る第２連接板及び第１連接板の結合状態における縦断面図である。
【図29】本発明の実施例４に係る第１連接板及び第２連接板の連接状態における斜視図である。
【図30】本発明の実施例４に係る第１連接板及び第２連接板の連接状態における断面図である。
【図31】本発明の実施例４に係る第１連接板及び第２連接板の別形態の連接状態における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0037】
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。
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。
【0038】
以下、本発明の実施例１を、図１乃至図２３を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、実施例１の自動工具交換機構は、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。本実施例において、第１連接板１はロボットアーム末端軸Ａに螺着される。
図１に示すように、実施例１の自動工具交換機構は、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。本実施例において、第１連接板１はロボットアーム末端軸Ａに螺着される。
【0039】
図２から図４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から図４はそのうち１つの交換座体２を例としており、第２連接板３を交換座体２上に設置し、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）。
【0040】
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に第２連接板３を連接させてから、ロボットアーム末端軸Ａが第１方向Ｄ１に沿って第１連接板１に結合された第２連接板３を交換座体２から取り出す。
さらに説明すると、本実施例においては、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２に直角な第３方向Ｄ３があり、第１方向Ｄ１と第３方向Ｄ３は第１平面に含まれる。
本実施例では、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２の挟角は９０度であるが、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２の挟角は９０度に限定されず、当該挟角は１０度と１７０度の間とすることができる。
本発明の各実施例における第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２、第３方向Ｄ３、第１平面は、実施例の空間位置と方向の描写を補助するためだけのものであり、本発明を限定するものではない。
さらに説明すると、本実施例においては、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２に直角な第３方向Ｄ３があり、第１方向Ｄ１と第３方向Ｄ３は第１平面に含まれる。
本実施例では、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２の挟角は９０度であるが、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２の挟角は９０度に限定されず、当該挟角は１０度と１７０度の間とすることができる。
本発明の各実施例における第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２、第３方向Ｄ３、第１平面は、実施例の空間位置と方向の描写を補助するためだけのものであり、本発明を限定するものではない。
【0041】
図５から図７に示すように、第１連接板１は、第１周縁部１１と、第１接触面１２を含み、第１接触面１２上に係合突起１３と第１嵌合部１４が設けられる。
係合突起１３は第３方向Ｄ３に沿って形成される。本実施例において、第１嵌合部１４は２つの固定柱であり、かつ当該固定柱はテーパ状を呈して突出される。
第１連接板１は、さらに第１接触面１２の裏面に配置された固定リング１５を備え、かつ第１連接板１に固定孔１６が貫通して設けられる。これにより、固定リング１５を介してロボットアーム末端軸Ａ（図１参照）と結合し、さらに例えばネジを固定孔１６に螺入して、第１連接板１がロボットアーム末端軸Ａ上に固定される。
係合突起１３は第３方向Ｄ３に沿って形成される。本実施例において、第１嵌合部１４は２つの固定柱であり、かつ当該固定柱はテーパ状を呈して突出される。
第１連接板１は、さらに第１接触面１２の裏面に配置された固定リング１５を備え、かつ第１連接板１に固定孔１６が貫通して設けられる。これにより、固定リング１５を介してロボットアーム末端軸Ａ（図１参照）と結合し、さらに例えばネジを固定孔１６に螺入して、第１連接板１がロボットアーム末端軸Ａ上に固定される。
【0042】
図８と図９に示すように、係合突起１３は第３方向Ｄ３に沿う第１ガイド孔１３１を備え、第１ガイド孔１３１内の中間部に第１付勢部材１７が設置される。
本実施例において第１付勢部材１７は弾性部材であり、第１ガイド孔１３１内の相対する二端にそれぞれ第１ピン１８が設置され、第１ピン１８が第１付勢部材１７に当接され、第１付勢部材１７が第１ピン１８に第１作用力Ｆ１を提供する。
第１ピン１８の端部にピン凸縁部１８１が設けられ、第１ガイド孔１３１の両端にそれぞれスリーブ１３２が固定され、ピン凸縁部１８１がスリーブ１３２に当接されて、第１ピン１８が第１ガイド孔１３１から抜け落ちないように保持される。
第１連接板１に第１端子部１９Ａと、第２ガイド孔１９Ｂが設けられ、ロボットアーム末端軸Ａ（図１参照）の電源線と信号線が第２ガイド孔１９Ｂを介して第１端子部１９Ａに接続される。
本実施例において第１付勢部材１７は弾性部材であり、第１ガイド孔１３１内の相対する二端にそれぞれ第１ピン１８が設置され、第１ピン１８が第１付勢部材１７に当接され、第１付勢部材１７が第１ピン１８に第１作用力Ｆ１を提供する。
第１ピン１８の端部にピン凸縁部１８１が設けられ、第１ガイド孔１３１の両端にそれぞれスリーブ１３２が固定され、ピン凸縁部１８１がスリーブ１３２に当接されて、第１ピン１８が第１ガイド孔１３１から抜け落ちないように保持される。
第１連接板１に第１端子部１９Ａと、第２ガイド孔１９Ｂが設けられ、ロボットアーム末端軸Ａ（図１参照）の電源線と信号線が第２ガイド孔１９Ｂを介して第１端子部１９Ａに接続される。
【0043】
図１０から図１２に示すように、第２連接板３は、第２周縁部３１と、第１連接板１の第１接触面１２に接触可能な第２接触面３２を含む。第２周縁部３１は、第１平面に沿って凹陥され、かつ、周方向に沿って形成されガイド溝３１１を備え、第２接触面３２に係合突起１３（図５参照）と対応する凹溝３３が設けられ、かつ、第１嵌合部１４（図５参照）と対応する第２嵌合部３４が設けられる。
本実施例において、第２嵌合部３４は当該固定柱に対応して位置決め孔として設けられる。
本実施例において、ガイド溝３１１は第２周縁部３１から凹溝３３に向かって溝幅が徐々に狭くなっており、第２方向Ｄ２に切断した断面において、直角に近い三角形状を呈する。
本実施例において、第２嵌合部３４は当該固定柱に対応して位置決め孔として設けられる。
本実施例において、ガイド溝３１１は第２周縁部３１から凹溝３３に向かって溝幅が徐々に狭くなっており、第２方向Ｄ２に切断した断面において、直角に近い三角形状を呈する。
【0044】
図１１、図１３から図１４に示すように、第２連接板３の相対する二側に、第１方向Ｄ１に沿って凹陥したガイドロック槽３５が設置される。ガイドロック槽３５は第２周縁部３１に開口３５１を備え、ガイドロック槽３５内に第２付勢部材３６とガイドロック３７が奥から順に設置される。
本実施例において、第２付勢部材３６は弾性部材（例えばバネ）であり、ガイドロック３７に凹陥部３７１とガイド斜面３７２が設けられる。第２連接板３には、第３方向Ｄ３に沿って凹溝３３の相対する二側に延出させる、または第２連接板３内に収縮させることができる第２ピン３８がそれぞれ設けられる。
本実施例において、第２付勢部材３６は弾性部材（例えばバネ）であり、ガイドロック３７に凹陥部３７１とガイド斜面３７２が設けられる。第２連接板３には、第３方向Ｄ３に沿って凹溝３３の相対する二側に延出させる、または第２連接板３内に収縮させることができる第２ピン３８がそれぞれ設けられる。
【0045】
具体的には、第２ピン３８に、ガイドロック３７のガイド斜面３７２に対応する第２ピン斜面３８１が設けられ、第２ピン３８上にバネ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、第２ピン３８の凹溝３３から離隔された一端に当接片３８２が設置され、当接片３８２がガイドロック槽３５に当接されて、第２ピン３８が凹溝３３に延出される限界位置が制限される。
第２付勢部材３６は第２作用力Ｆ２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３３に延出させることができる。
図１０と図１０Ａに示すように、第２連接板３上に第２端子部３０が設けられ、第２端子部３０は第１連接板１の第１端子部１９Ａと接触するために用いられ、また第２端子部３０は当該ツール部材を電気的に接続するために用いられる。
第２付勢部材３６は第２作用力Ｆ２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３３に延出させることができる。
図１０と図１０Ａに示すように、第２連接板３上に第２端子部３０が設けられ、第２端子部３０は第１連接板１の第１端子部１９Ａと接触するために用いられ、また第２端子部３０は当該ツール部材を電気的に接続するために用いられる。
【0046】
図１５と図１６に示すように、交換座体２に第３作用力Ｆ３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（図１１と図１３を参照）に対応する突起柱２２が設置される。
本実施例において、第３付勢部材２１は、第１クランプ部材２１１と、第２クランプ部材２１２を含み、第１クランプ部材２１１と第２クランプ部材２１２の外部に露出された部分が収容部２１３を画定する。収容部２１３は可動開口２１４を含み、第１クランプ部材２１１と第２クランプ部材２１２は当該第１平面上で接近・離間するよう相対移動することができる。第１クランプ部材２１１が第１挟持端２１１１を備え、第２クランプ部材２１２が第２挟持端２１２１を備える。可動開口２１４は、第１挟持端２１１１と第２挟持端２１２１の間の距離により画定される開口である。第１挟持端２１１１に回転可能な第１ホイール２１５が設置され、第２挟持端２１２１に回転可能な第２ホイール２１６が設置される。
本実施例において、第３付勢部材２１は、第１クランプ部材２１１と、第２クランプ部材２１２を含み、第１クランプ部材２１１と第２クランプ部材２１２の外部に露出された部分が収容部２１３を画定する。収容部２１３は可動開口２１４を含み、第１クランプ部材２１１と第２クランプ部材２１２は当該第１平面上で接近・離間するよう相対移動することができる。第１クランプ部材２１１が第１挟持端２１１１を備え、第２クランプ部材２１２が第２挟持端２１２１を備える。可動開口２１４は、第１挟持端２１１１と第２挟持端２１２１の間の距離により画定される開口である。第１挟持端２１１１に回転可能な第１ホイール２１５が設置され、第２挟持端２１２１に回転可能な第２ホイール２１６が設置される。
【0047】
図１７と図１８に示すように、第１クランプ部材２１１は第１ピン部材２１１２により交換座体２に軸着され、第１クランプ部材２１１の第１挟持端２１１１から離隔された他端に第１受力部材２１１３が設置される。第２クランプ部材２１２は第２ピン部材２１２２により交換座体２に軸着され、第２クランプ部材２１２の第２挟持端２１２１から離隔された他端に第２受力部材２１２３が設置される。
第３付勢部材２１はさらに付勢ユニット２１７を含み、図１７に示す付勢ユニット２１７はバネである。交換座体２は第３方向Ｄ３に沿ってバネ収容槽２１８を備え、当該バネがバネ収容槽２１８内に収容される。第３作用力Ｆ３が付勢ユニット２１７を通じて第１プッシュ部材２１１４と第２プッシュ部材２１２４に作用し、第１プッシュ部材２１１４と第２プッシュ部材２１２４はさらに第１クランプ部材２１１または（及び）第２クランプ部材２１２を付勢し、第１クランプ部材２１１と第２クランプ部材２１２に、相対的に接近して収容部２１３に向かって挟持する第１平面挟持力を具備させる。本実施例において、第１平面挟持力は第１平面上において付勢する。
第３付勢部材２１はさらに付勢ユニット２１７を含み、図１７に示す付勢ユニット２１７はバネである。交換座体２は第３方向Ｄ３に沿ってバネ収容槽２１８を備え、当該バネがバネ収容槽２１８内に収容される。第３作用力Ｆ３が付勢ユニット２１７を通じて第１プッシュ部材２１１４と第２プッシュ部材２１２４に作用し、第１プッシュ部材２１１４と第２プッシュ部材２１２４はさらに第１クランプ部材２１１または（及び）第２クランプ部材２１２を付勢し、第１クランプ部材２１１と第２クランプ部材２１２に、相対的に接近して収容部２１３に向かって挟持する第１平面挟持力を具備させる。本実施例において、第１平面挟持力は第１平面上において付勢する。
【0048】
図２に示すように、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の収容部２１３は第２連接板３を収容することができ、かつ第１ホイール２１５と第２ホイール２１６が第１方向Ｄ１上で接近してガイド溝３１１を挟持し、第３作用力Ｆ３により第２連接板３をしっかりと挟持する。
図１９から図２１に示すように、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Ｆ２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。
ロボットアーム末端軸Ａ（図１参照）が第１連接板１を動かして第２連接板３に近付けたとき、対応する係合突起１３と凹溝３３、及び対応する第１嵌合部１４と第２嵌合部３４が、第１連接板１の第１接触面１２を第２連接板３の第２接触面３２に当接させ、かつ第２ピン３８が係合突起１３上の第１ガイド孔１３１に位置合わせされる。
図１９から図２１に示すように、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Ｆ２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。
ロボットアーム末端軸Ａ（図１参照）が第１連接板１を動かして第２連接板３に近付けたとき、対応する係合突起１３と凹溝３３、及び対応する第１嵌合部１４と第２嵌合部３４が、第１連接板１の第１接触面１２を第２連接板３の第２接触面３２に当接させ、かつ第２ピン３８が係合突起１３上の第１ガイド孔１３１に位置合わせされる。
【0049】
図２２から図２３に示すように、ロボットアーム末端軸Ａ（図１参照）が第１連接板１と第２連接板３を引っ張り、第１方向Ｄ１に沿って交換座体２から離脱させるとき、第２連接板３が交換座体２の突起柱２２から離脱され、第２付勢部材３６が再びガイドロック３７に対して第２作用力Ｆ２を提供し、第２作用力Ｆ２はバネ３９が第２ピン３８に対して加える力と第１付勢部材１７が第１ピン１８に対して加える第１作用力Ｆ１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の第２ピン斜面３８１の組み合わせを利用し、第２ピン３８が凹溝３３に延出され、かつ第１ガイド孔１３１内に進入し、これにより第１連接板１が第２連接板３に結合される。
かつ、第１連接板１が第２連接板３に結合されたとき、第１端子部１９Ａにより第２端子部３０に接続し、ロボットアーム末端軸Ａ（図１参照）と当該ツール部材間で電源及び（または）制御信号を伝達することができる。
かつ、第１連接板１が第２連接板３に結合されたとき、第１端子部１９Ａにより第２端子部３０に接続し、ロボットアーム末端軸Ａ（図１参照）と当該ツール部材間で電源及び（または）制御信号を伝達することができる。
【0050】
反対に、第２連接板３を第１連接板１から取り外したいときは、ロボットアーム末端軸Ａ（図１参照）が第１連接板１と第２連接板３を動かし、第１方向Ｄ１に沿って交換座体２に向かって移動させる。
このとき、突起柱２２がガイドロック槽３５の開口３５１からガイドロック槽３５に進入し、ガイドロック３７を押し動かして第２作用力Ｆ２を克服し、第２作用力Ｆ２が第２ピン３８に作用しないようにする。
このため、第１ピン１８が第１作用力Ｆ１により第２ピン３８を押し動かし、バネ３９が第２ピン３８に加える力と組み合わせ、第２ピン３８を凹溝３３に進入させる。これにより、第１連接板１と第２連接板３の連接関係を解除し、ロボットアーム末端軸Ａ（図１参照）が第１連接板１を動かし、第２方向Ｄ２に沿って第２連接板３から遠離させることができる。
このとき、突起柱２２がガイドロック槽３５の開口３５１からガイドロック槽３５に進入し、ガイドロック３７を押し動かして第２作用力Ｆ２を克服し、第２作用力Ｆ２が第２ピン３８に作用しないようにする。
このため、第１ピン１８が第１作用力Ｆ１により第２ピン３８を押し動かし、バネ３９が第２ピン３８に加える力と組み合わせ、第２ピン３８を凹溝３３に進入させる。これにより、第１連接板１と第２連接板３の連接関係を解除し、ロボットアーム末端軸Ａ（図１参照）が第１連接板１を動かし、第２方向Ｄ２に沿って第２連接板３から遠離させることができる。
【0051】
上述の操作により、第１作用力Ｆ１、第２作用力Ｆ２、第３作用力Ｆ３の組み合わせを通じて、正確な機械式自動ツール交換を達成することができる。
図２Ａに示すように、第２連接板３が交換座体２に停留しているとき、第３作用力Ｆ３が第１方向Ｄ１において分力Ｆ３１を有し、分力Ｆ３１が交換座体２に向かい、第２連接板３を交換座体２にしっかりと押し当て、第２連接板３の第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２に沿った移動を制限する。
図２Ａに示すように、第２連接板３が交換座体２に停留しているとき、第３作用力Ｆ３が第１方向Ｄ１において分力Ｆ３１を有し、分力Ｆ３１が交換座体２に向かい、第２連接板３を交換座体２にしっかりと押し当て、第２連接板３の第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２に沿った移動を制限する。
【0052】
図２と図２Ａに示すように、ツール交換過程において、第１連接板１が第２連接板３と共に交換座体２から離れるとき、第２連接板３が交換座体２から完全に離れるまで、第３作用力Ｆ３が第２連接板３を終始しっかり挟み、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。
第１連接板１が第２連接板３と共に交換座体２に進入するときも、第２連接板３が交換座体２に接触を開始すると、第３作用力Ｆ３が第２連接板３を終始しっかり挟み、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。
第１連接板１が第２連接板３と共に交換座体２に進入するときも、第２連接板３が交換座体２に接触を開始すると、第３作用力Ｆ３が第２連接板３を終始しっかり挟み、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。
【0053】
図２４に示す本発明の実施例２の自動工具交換機構において、操作方法は実施例１とほぼ同じである。異なる点は次のとおりである。
本実施例では、第１連接板１Ａと、対応して第１連接板１Ａに結合可能な第２連接板３Ａを有する。
第１連接板１Ａは第１周縁部１１Ａと第１接触面１２Ａを含み、第１接触面１２Ａ上に係合突起１３Ａと第１嵌合部１４Ａが設けられ、係合突起１３Ａが面取り１３１Ａを備える。第１嵌合部１４Ａが環状溝であり、かつ当該環状溝が第１周縁部１１Ａと第１接触面１２Ａの境目に位置する。
本実施例では、第１連接板１Ａと、対応して第１連接板１Ａに結合可能な第２連接板３Ａを有する。
第１連接板１Ａは第１周縁部１１Ａと第１接触面１２Ａを含み、第１接触面１２Ａ上に係合突起１３Ａと第１嵌合部１４Ａが設けられ、係合突起１３Ａが面取り１３１Ａを備える。第１嵌合部１４Ａが環状溝であり、かつ当該環状溝が第１周縁部１１Ａと第１接触面１２Ａの境目に位置する。
【0054】
第２連接板３Ａが第２周縁部３１Ａと第２接触面３２Ａを含み、第２接触面３２Ａ上に係合突起１３Ａに対応して凹溝３３Ａが設けられ、かつ第１嵌合部１４Ａに対応して第２嵌合部３４Ａが設けられる。ここで第２嵌合部３４Ａは環状溝に対応する凸縁である。
本実施例では、係合突起１３Ａの面取り１３１Ａと、第１嵌合部１４Ａ及び第２嵌合部３４Ａが相互に対応する環状溝と凸縁であることにより、第１連接板１Ａと第２連接板３Ａを正確に結合させることができる。
本実施例では、係合突起１３Ａの面取り１３１Ａと、第１嵌合部１４Ａ及び第２嵌合部３４Ａが相互に対応する環状溝と凸縁であることにより、第１連接板１Ａと第２連接板３Ａを正確に結合させることができる。
【0055】
図２５と図２６に示す本発明の実施例３の自動工具交換機構において、操作方法は実施例１とほぼ同じであり、第１作用力Ｆ１、第２作用力Ｆ２、第３作用力Ｆ３を相互に組み合わせることでツール交換を実行する。異なるのは、本実施例が第１連接板１Ｂ、交換座体２Ｂ及び第２連接板３Ｂにより実施される点である。
図２７と図２８に示すように、第１連接板１Ｂは第１作用力Ｆ１を提供する第１付勢部材１１Ｂを有し、第２連接板３Ｂは第２作用力Ｆ２を提供する第２付勢部材３１Ｂを有し、交換座体２Ｂは第３作用力Ｆ３を提供できる第３付勢部材２１Ｂを有する。
第３付勢部材２１Ｂは磁性部材であり、第２連接板３Ｂ上に対応する感磁部材３２Ｂが設けられ、第３作用力Ｆ３は当該磁性部材の磁力である。磁性部材または感磁部材３２Ｂは位置を調整して、磁性部材と感磁部材３２Ｂとの距離を変えることにより第３作用力Ｆ３の大きさを変えることができる。
図２７と図２８に示すように、第１連接板１Ｂは第１作用力Ｆ１を提供する第１付勢部材１１Ｂを有し、第２連接板３Ｂは第２作用力Ｆ２を提供する第２付勢部材３１Ｂを有し、交換座体２Ｂは第３作用力Ｆ３を提供できる第３付勢部材２１Ｂを有する。
第３付勢部材２１Ｂは磁性部材であり、第２連接板３Ｂ上に対応する感磁部材３２Ｂが設けられ、第３作用力Ｆ３は当該磁性部材の磁力である。磁性部材または感磁部材３２Ｂは位置を調整して、磁性部材と感磁部材３２Ｂとの距離を変えることにより第３作用力Ｆ３の大きさを変えることができる。
【0056】
具体的には、第２連接板３Ｂに当該磁性部材に対向して収容槽３３Ｂが設けられ、収容槽３３Ｂがネジ区間３３１Ｂと直槽区間３３２Ｂを含む。感磁部材３２Ｂが、貫通孔３２１Ｂを備え、かつ直槽区間３３２Ｂに収容され、調整ネジ３４Ｂを貫通孔３２１Ｂに挿通し、ネジ区間３３１Ｂに螺合して動かすことで、感磁部材３２Ｂの位置を直槽区間３３２Ｂ内で調整することができ、感磁部材３２Ｂと当該磁性部材の距離が小さいほど、当該第３作用力Ｆ３が大きくなる。
第３作用力Ｆ３が感磁部材３２Ｂに作用することで、交換座体２Ｂが第３作用力Ｆ３により第２連接板３Ｂを固定することができ、かつ、例えば第２連接板３Ｂに連接されたツール部材の重量に基づき第３作用力Ｆ３の大きさを調整し、第１連接板１Ｂが第２連接板３Ｂを動かして当該交換座体２Ｂから取り出す際の抵抗の過大または不足を回避することができる。
第３作用力Ｆ３が感磁部材３２Ｂに作用することで、交換座体２Ｂが第３作用力Ｆ３により第２連接板３Ｂを固定することができ、かつ、例えば第２連接板３Ｂに連接されたツール部材の重量に基づき第３作用力Ｆ３の大きさを調整し、第１連接板１Ｂが第２連接板３Ｂを動かして当該交換座体２Ｂから取り出す際の抵抗の過大または不足を回避することができる。
【0057】
第３作用力Ｆ３により、ツール交換過程において、第２連接板３Ｂが交換座体２Ｂから完全に離れるまで、第３作用力Ｆ３が第２連接板３Ｂに対する付勢を維持し、第２連接板３Ｂ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３Ｂが交換座体２Ｂに進入するときも、第３作用力Ｆ３が第２連接板３Ｂに対する付勢を維持し、第２連接板３Ｂ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。
また、本実施例において、第１付勢部材１１Ｂは２個の相互に反発する磁性部材であり、第２付勢部材３１Ｂも二個の相互に反発する磁性部材である。つまり、本実施例は磁力を通じて第１作用力Ｆ１、第２作用力Ｆ２、第３作用力Ｆ３を提供する。
同様に、第２連接板３Ｂが交換座体２Ｂに進入するときも、第３作用力Ｆ３が第２連接板３Ｂに対する付勢を維持し、第２連接板３Ｂ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。
また、本実施例において、第１付勢部材１１Ｂは２個の相互に反発する磁性部材であり、第２付勢部材３１Ｂも二個の相互に反発する磁性部材である。つまり、本実施例は磁力を通じて第１作用力Ｆ１、第２作用力Ｆ２、第３作用力Ｆ３を提供する。
【0058】
図２９に示す本発明の実施例４の自動工具交換機構において、操作方法は実施例１とほぼ同じであるが、異なるのは、本実施例が第１連接板１Ｃと第２連接板３Ｃを有し、第１連接板１Ｃに第１管路ジョイント４Ｃが連接され、第２連接板３Ｃに第２管路ジョイント５Ｃが連接される点である。
【0059】
図３０と図３１に示すように、具体的には、第１連接板１Ｃに第１連接孔１１Ｃが設けられ、第２連接板３Ｃに第２連接孔３１Ｃが設けられ、第１管路ジョイント４Ｃが第１連接板１の第１連接孔１１Ｃに連接される。そして、第２管路ジョイント５Ｃが第２連接板３Ｃの第２連接孔３１Ｃに連接され、第１連接板１Ｃと第２連接板３Ｃが結合されたとき、第１管路ジョイント４Ｃと第２管路ジョイント５Ｃが第１連接孔１１Ｃと第２連接孔３１Ｃを介して相互に連通される。
さらに、第１連接孔１１Ｃまたは（及び）第２連接孔３１Ｃ内にシール部材６Ｃが設置される。
さらに、第１連接孔１１Ｃまたは（及び）第２連接孔３１Ｃ内にシール部材６Ｃが設置される。
【0060】
例えば、図３０に示すように、第１管路ジョイント４Ｃが第１連接孔１１Ｃ内に挿着され、第２管路ジョイント５Ｃが第２連接孔３１Ｃ内に挿着され、シール部材６Ｃが第１連接板１Ｃと第２連接板３Ｃの間に設置される。
または、図３１に示すように、第１管路ジョイント４Ｃが第１連接孔１１Ｃ内に挿着され、第２管路ジョイント５Ｃが第２連接孔３１Ｃから挿入されて第１連接孔１１Ｃ内まで延伸され、第１管路ジョイント４Ｃと相互に接続され、シール部材６Ｃが第１連接孔１１Ｃ内に設置され、第２管路ジョイント５Ｃを取り囲む。
これにより、第１管路ジョイント４Ｃに例えばエアコンプレッサまたは油圧プレスを接続し、第２管路ジョイント５Ｃに例えばノズルを接続することで、加工過程の気流や油の輸送に用いる空圧／油圧管路とすることができる。
または、図３１に示すように、第１管路ジョイント４Ｃが第１連接孔１１Ｃ内に挿着され、第２管路ジョイント５Ｃが第２連接孔３１Ｃから挿入されて第１連接孔１１Ｃ内まで延伸され、第１管路ジョイント４Ｃと相互に接続され、シール部材６Ｃが第１連接孔１１Ｃ内に設置され、第２管路ジョイント５Ｃを取り囲む。
これにより、第１管路ジョイント４Ｃに例えばエアコンプレッサまたは油圧プレスを接続し、第２管路ジョイント５Ｃに例えばノズルを接続することで、加工過程の気流や油の輸送に用いる空圧／油圧管路とすることができる。
【0061】
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】
【0062】
Ａ ロボットアーム末端軸
１ 第１連接板
１１ 第１周縁部
１２ 第１接触面
１３ 係合突起
１３１ 第１ガイド孔
１３２ スリーブ
１４ 第１嵌合部
１５ 固定リング
１６ 固定孔
１７ 第１付勢部材
１８ 第１ピン
１８１ 第１ピン凸縁部
１９Ａ 第１端子部
１９Ｂ 第２ガイド孔
２ 交換座体
２１ 第３付勢部材
２１１ 第１クランプ部材
２１１１ 第１挟持端
２１２ 第２クランプ部材
２１２１ 第２挟持端
２１３ 収容部
２１４ 可動開口
２１５ 第１ホイール
２１６ 第２ホイール
２１７ 付勢ユニット
２１８ バネ収容槽
２２ 突起柱
３ 第２連接板
３１ 第２周縁部
３１１ ガイド溝
３２ 第２接触面
３３ 凹溝
３４ 第２嵌合部
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 第２ピン斜面
３８２ 当接片
３９ バネ
３０ 第２端子部
Ｄ１ 第１方向
Ｄ２ 第２方向
Ｆ１ 第１作用力
Ｆ２ 第２作用力
Ｆ３ 第３作用力
Ｆ３１ 分力
１Ａ 第１連接板
１１Ａ 第１周縁部
１２Ａ 第１接触面
１３Ａ 係合突起
１３１Ａ 面取り
１４Ａ 第１嵌合部
３Ａ 第２連接板
３１Ａ 第２周縁部
３２Ａ 第２接触面
３３Ａ 凹溝
３４Ａ 第２嵌合部
１Ｂ 第１連接板
１１Ｂ 第１付勢部材
２Ｂ 交換座体
２１Ｂ 第３付勢部材
３Ｂ 第２連接板
３１Ｂ 第２付勢部材
３２Ｂ 感磁部材
３２１Ｂ 貫通孔
３３Ｂ 収容槽
３３１Ｂ ネジ区間
３３２Ｂ 直槽区間
３４Ｂ 調整ネジ
１Ｃ 第１連接板
１１Ｃ 第１連接孔
３Ｃ 第２連接板
３１Ｃ 第２連接孔
４Ｃ 第１管路ジョイント
５Ｃ 第２管路ジョイント
６Ｃ シール部材
１ 第１連接板
１１ 第１周縁部
１２ 第１接触面
１３ 係合突起
１３１ 第１ガイド孔
１３２ スリーブ
１４ 第１嵌合部
１５ 固定リング
１６ 固定孔
１７ 第１付勢部材
１８ 第１ピン
１８１ 第１ピン凸縁部
１９Ａ 第１端子部
１９Ｂ 第２ガイド孔
２ 交換座体
２１ 第３付勢部材
２１１ 第１クランプ部材
２１１１ 第１挟持端
２１２ 第２クランプ部材
２１２１ 第２挟持端
２１３ 収容部
２１４ 可動開口
２１５ 第１ホイール
２１６ 第２ホイール
２１７ 付勢ユニット
２１８ バネ収容槽
２２ 突起柱
３ 第２連接板
３１ 第２周縁部
３１１ ガイド溝
３２ 第２接触面
３３ 凹溝
３４ 第２嵌合部
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 第２ピン斜面
３８２ 当接片
３９ バネ
３０ 第２端子部
Ｄ１ 第１方向
Ｄ２ 第２方向
Ｆ１ 第１作用力
Ｆ２ 第２作用力
Ｆ３ 第３作用力
Ｆ３１ 分力
１Ａ 第１連接板
１１Ａ 第１周縁部
１２Ａ 第１接触面
１３Ａ 係合突起
１３１Ａ 面取り
１４Ａ 第１嵌合部
３Ａ 第２連接板
３１Ａ 第２周縁部
３２Ａ 第２接触面
３３Ａ 凹溝
３４Ａ 第２嵌合部
１Ｂ 第１連接板
１１Ｂ 第１付勢部材
２Ｂ 交換座体
２１Ｂ 第３付勢部材
３Ｂ 第２連接板
３１Ｂ 第２付勢部材
３２Ｂ 感磁部材
３２１Ｂ 貫通孔
３３Ｂ 収容槽
３３１Ｂ ネジ区間
３３２Ｂ 直槽区間
３４Ｂ 調整ネジ
１Ｃ 第１連接板
１１Ｃ 第１連接孔
３Ｃ 第２連接板
３１Ｃ 第２連接孔
４Ｃ 第１管路ジョイント
５Ｃ 第２管路ジョイント
６Ｃ シール部材
【図1】
【図2】
【図2A】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図10A】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】