JPH03117584A

JPH03117584A - 自動工具交換装置

Info

Publication number: JPH03117584A
Application number: JP25763889A
Authority: JP
Inventors: J Petronis Thomas; トーマス　ジェイ．ペトロニス
Original assignee: Nitta Corp; Applied Robotics Inc
Current assignee: Nitta Corp; Applied Robotics Inc
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1989-09-29
Publication date: 1991-05-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は自動工具交換装置に関し、より詳細には、ロ
ボット等の操作手段に接続される第１ユニットと、種々
のツールを取り付けられる少な（とも一つの第２ユニッ
トを備え、任意の一つの第２ユニットを第１ユニットに
分離可能に結合するように構成した自動工具交換装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

前記構成の自動工具交換装置は、通常、ロボット側の第
１ユニットに設けた保合用のレバー、カム、ボール等を
、ツール側の第２ユニットに設けた保合用のピン、突起
、窪み等に係合させるようにした結合装置を備えている
。この結合装置は、ロボットの制御装置により、両ユニ
ットの合わせ面が隙間なく接触した時に作動して両ユニ
ットを結合・ロックするように構成されている。

このような自動工具交換装置を取り付けたロボットは、
作業者が手作業で、第１ユニットの合わせ面を、棚上に
配置された複数の第２ユニットの合わせ面に順次密接さ
せて行き、その位置をすべてロボットに記憶させるとい
う方法でティーチングを行っている。ティーチング完了
後は、ロボットは記憶した位置を頬りに自動的に所要の
ツールを交換して作業を行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前記自動工具交換装置を備えたロボットは、ツ
ールの交換を繰り返しているうちに両ユニットに相対的
な位置ずれが生じ、ロボットが所定の（記憶した）結合
位置に移動しているのにかかわらず両ユニットの合わせ
面の一部または全部に隙間が生じる等、両合わせ面の接
触が不十分になる場合がある。この状態のままで結合装
置が作動すると、無理な力が加わってツール側ユニット
あるいは結合装置が破損したりする恐れがある。

また、たとえ結合ができたとしても、ロック作用が不完
全となり、所定の寸法・精度で作業が行われないのみな
らず、使用中にツール側ユニットが脱落して事故を起こ
す等の危険な状態を招く恐れもある。

逆に、両合わせ面が既に接触しているのにかかわらず、
ロボットがさらに移動を続けようとし、両ユニットの合
わせ面が過度に押圧される事態も発生し得る。この場合
には、ロボットに過負荷が作用するので、ロボットの安
全装置が作動してロボットの運転が停止されたり、自動
工具交換装置の各ユニットが破損したりする恐れがある
。

この発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、自動工具交換装置を構成
する両ユニットが常に適切な接触状態で結合され、結合
時にいずれかのユニットが破損したり、ツール側ユニッ
トが脱落する等の問題がまったく生じない自動工具交換
装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するため、この発明では次のような技術
的手段を講じている。すなわち、ロボット等の操作手段
に接続される第１ユニットと、種々のツールを取り付け
られる少なくとも一つの第２ユニットとを備え、結合装
置によって、一つの第２ユニットを前記第１ユニットに
分離可能に接続するように構成した自動工具変換装置に
おいて、前記両ユニットのうちのいずれか一方に設けられたリミ
ットスイッチと、前記リミットスイッチが設けられたユニットの合わせ面
に、出没可能に突設され、且つ前記両ユニットを結合し
たときに、他方のユニットの合わせ面によって押圧され
て前記リミットスイッチを操作するリミットスイッチ操
作体とを備え、前記リミットスイッチの作動によって、
前記両ユニットの合わせ面の接触状態を認識するように
したことを特徴とするものである。

〔作用〕

前記の構成としたため、自動工具交換装置の両ユニット
の合わせ面が接触すると、リミットスイッチ操作体が押
圧され、リミットスイッチが作動せしめられる。従って
、このリミットスイッチの作動を電気信号で検出すれば
、両ユニットの接触状態を認識することができる。

そこで、リミットスイッチが発生する電気信号をロボッ
ト等の操作手段に伝達し、この信号を受けてから自動工
具交換装置の結合装置が作動するように設定すれば、合
わせ面が適切に接触していない状態で結合装置が作動す
る恐れをなくすことができる。

また、リミットスイッチの作動を検出した後は、操作手
段がそれ以上移動しないように操作手段の制御装置を設
定すれば、ロボット側ユニットがそれ以上移動するのを
防止でき、自動工具交換装置を破損させたりする恐れが
なくなる。

こうして、常に、両ユニットが適切な接触状態にあるこ
とを確認してから結合装置を作動させることができるこ
とになり、両ユニットの結合が確実となる。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照しながら、この発明の実施例を説
明する。

図において、（１）はこの発明に係る自動工具変換装置
で、ロボットアームの先端に取り付けられた第１ユニッ
ト（２）と、各種ツールが取り付けられた複数の第２ユ
ニット（３）から構成されている。

各第２ユニット（３）には、スポット溶接ガン（図示せ
ず）等の種々のツールが取り付けてあり、図示したよう
な姿勢で棚（５）上に配置されている。

（４）は自動工具交換装置（１）を操作して所定の作業
を自動的に行うロボットである。このロボット（４）は
、まず最初の作業に応じたツールを取り付けた第２ユニ
ット（３）を選択して第１ユニット（２）に結合・一体
化し、所定の作業を行った後、次の作業に必要なツール
を取り付けた第２ユニット（３）に交換して所定の作業
を行う、というように、第２ユニット（３）を適宜交換
しながら種々の作業を自動的に行うようになっている。

第１ユニット（２）は、本体部（６）の下面すなわち合
わせ面（２ａ）の中央に凸部（７）を形成すると共に、
合わせ面（２ａ）両端に２本の位置決めピン（１７）を
設けている。凸部（７）には、第２ユニット（３）に設
けた保合ピン（１１）と係合する２本の保合レバー（１
０）が揺動可能に設けである。これらの保合レバー（１
０）は、本体部（６）の内部に設けた図示しないエアシ
リンダによって操作される。

第２ユニット（３）は、本体部（８）の中央に第１ユニ
ット（２）の凸部（７）が嵌合する凹部（９）を形成し
、合わせ面（３ａ）の両端に位置決めピン（１７）が挿
入される２個の位置決め孔（１８）を設けている。

凹部（９）の内部には、２本の保合ピン（１１）が固定
しである。

両ユニット（２）　（３）を結合するときは、両ユニッ
ト（２）　（３）の合わせ面（２ａ）　（３ａ）を接触
させ、凸部（７）を凹部（９）に嵌合して各保合レバー
（１０）を保合ピン（１１）に係合することにより、結
合・ロックする。

第１ユニット（２）の内部には、第１図に明瞭に示すよ
うに、両ユニットの接触状態検出用のリミットスイッチ
（１２）が設けてあり、このリミットスイッチ（１２）
を操作する棒状の操作体（１３）が、第１ユニット（２
）の合わせ面（２ａ）に出没可能に突設しである。この
棒状の操作体（１３）は、両ユニット（２）　（３）の
合わせ面（２ａ）　（３ａ）を接触したときに、第２ユ
ニット（３）の合わせ面（３ａ）によって押圧・没入さ
れ、リミットスイッチ（１２）を切り換える作用をする
ものである。リミットスイッチ（１２）の作動は、リー
ド線を介してロボット（４）の制御装置（４ａ）に伝達
される。操作体（１３）は、図示しないバネによって常
に突出側に付勢しであるので、両ユニッ）（２）　（３
）が分離すると自然に突出状態に復帰する。

第１ユニット（２）の本体部（６）及び第２ユニット（
３）の本体部（８）の側面には、ツール制御用の電気信
号を送受する電気コネクタ（１４）がそれぞれ取り付け
てあり、両ユニッ）（２）　（３）が結合されたときに
電気的に接続される。第１ユニット（２）の電気コネク
タ（１４）は、リード線（２１）によってロボット（４
）の制御装置（４ａ）に接続され、第２ユニット（３）
の電気コネクタ（１４）は、リード線（２２）によって
ツールに接続されている。また、第１ユニット（２）及
び第２ユニット（３）の合わせ面（２ａ）　（３ａ）に
は、ツール駆動用の圧縮空気等を送る複数対の管継手（
１５）が取り付けてあり、これらの管継手（１５）も両
ユニット（２）　（３）が結合されたときに接続される
。

なお、（１９）　（２０）は両ユニット（２）　（３）
に固定された取付用プレートであり、第１ユニット（２
）は取付用プレート（１９）を介してロボットアーム（
１６）に取り付けられ、第２ユニット（３）には取付用
プレート（２０）を介してツールが取り付けられている
。

次に、以上のように構成した自動工具交換装置（１）の
使用状態について説明する。

まず、種々のツールを取り付けて１（５）に並べられた
複数の第２ユニット（３）の中から、必要なユニットを
選択し、ロボットアーム（１６）に接続された第１ユニ
ット（２）を選択した第２ユニット（３）の上方に移動
する。このとき、第１ユニット（２）の二本の位置決め
ピン（１７）が第２ユニット（３）の二つの位置決め用
孔（１８）に一致するようにする。このとき、第１ユニ
ット（２）の２本の係合レバー（１０）は、下方に揺動
して閉じた状態となっており、凸部（７）が凹部（９）
に嵌合するのに支障がないようにしている。

続いて、第１ユニット（２）を下降し、位置決めピン（
１７）を第２ユニット（３）の位置決め用孔（１８）に
挿入するようにして、両ユニッ）（２）　（３）を重ね
ていくと、第１ユニット（２）の凸部（７）が第２ユニ
ット（３）の凹部（９）に嵌合していく。さらに接近さ
せて両合わせ面（２ａ）　（３ａ）がほとんど接触する
位置まで達すると、第１ユニット（２）の合わせ面（２
ａ）に突設した操作体（１３）が、第２ユニット（３）
の合わせ面（３ａ）によって押圧され、これによってリ
ミットスイッチ（１２）が作動する。この作動は、電気
信号に変換されてロボット（４）の制御装置（４ａ）に
伝達され、ロボット（４）は両合わせ面（２ａ）　（３
ａ）が適切な接触状態になったことを認識する。

この電気信号を受けた制御装置（４ａ）は、直ちに自動
工具交換装置（１）の結合装置を作動させるので、第１
ユニット（２）に設けた２本の保合レバー（１０）は上
方に揺動して第１図に示す開いた状態になり、第２ユニ
ット（３）に設けた２本の保合ピン（１１）と係合する
。こうして両ユニット（２）　（３）は互いに結合・ロ
ックされる。

両ユニット（２）　（３）の合わせ面（２ａ）　（３ａ
）が完全に接触すると、両ユニット（２）　（３）に設
けた電気コネクター（１４）とエア用継手（１５）は、
それぞれ自動的に接続されるので、ロボット（４）より
第１ユニット（２）に送られたツール制御用の電気信号
、電流、圧縮空気等を、第２ユニット（３）を介してツ
ールに伝達することが可能になる。

両ユニット（２）　（３）を分離するときは、前記工程
を逆に行えばよい。分離時には、リミットスイッチ操作
体（１３）は、バネによって図示したような突出状態に
復帰する。

〔発明の効果〕

この発明は上述のような構成を有するものであり、自動
工具交換装置（１）を構成する２個のユニット（２）　
（３）の合わせ面（２ａ）　（３ａ）の接触状態を、リ
ミットスイッチ（１２）の作動を通じて検出し、両ユニ
ッ）（２）　（３）が常に適切な状態で結合されるよう
に制御することができるので、結合時にいずれかのユニ
ット（２）　（３）が破損したりツール側ユニット（３
）が脱落する等の問題がまったく生じないという優れた
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図は、この発明に係る自動工具交換装置の一実施例を示
すもので、第１図は第１ユニットと第２ユニットを分離
した状態を示す斜視図、第２図は、この発明に係る自動
工具交換装置とロボットアームを示す分解斜視図、第３図は、この発明に係る自動工具交換装置の使用状況
を示す斜視図である。（１）・・・自動工具交換装置（２）・・・第１ユニッ
ト（３）・・・第２ユニット（２ａ）　（３ａ）・・・
合わせ面（４）・・・ロボッｌ−（４ａ）・・・制御装
置（６）　（８）・・・本体部　　　（７）・・・凸部
（９）・・・凹部　　　　　　（ｌＯ）・・・保合レバ
ー（１１）・・・保合ピン　　　　（１２）・・・リミ
ットスイッチ（１３）・・・リミットスイッチ操作体（
１６）・・・ロボットアーム

Claims

【特許請求の範囲】１、ロボット等の操作手段に接続される第１ユニットと
、種々のツールを取り付けられる少なくとも一つの第２
ユニットとを備え、結合装置によって、一つの第２ユニ
ットを前記第１ユニットに分離可能に結合するように構
成した自動工具交換装置において、前記両ユニットのうちのいずれか一方に設けられたリミ
ットスイッチと、前記リミットスイッチが設けられたユニットの合わせ面
に、出没可能に突設され、且つ前記両ユニットを結合し
たときに、他方のユニットの合わせ面によって押圧され
て前記リミットスイッチを操作するリミットスイッチ操
作体とを備え、前記リミットスイッチの作動によって、前記両ユニット
の合わせ面の接触状態を認識するようにしたことを特徴
とする自動工具交換装置。