JPH0655478A - ロボットのツール設置方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ロボットが複数のツールを使って作業する場
合、効率の良いツール交換が行え、さらにツールの設置
スペースの小スペース化を達成する。 【構成】ロボットのツール交換装置３に装着されるツー
ル４、５、６、７のツール交換装置３との結合面８を地
面に対して垂直方向になるようにツールをツールスタン
ド１０に設置する。ツールスタンド１０は放射状に配置
されており、ツール交換のポイントまでツール交換装置
３を移動し、保持していたツールを切り離し、ツール交
換装置を回転し、所要のツールをツール交換装置３に装
着する。 【効果】ツール交換を行なう際、ロボットの動作は極め
て少なくてすむ。これに伴い、ロボットの教示作業が簡
略化される。また、ツールスタンドを放射状に並べるこ
とによりツールの設置スペースを小スペース化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットを用い
た組立システムにおけるツールの設置方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、組立システムにおけるロボット
セルを上面より見た平面図である。ロボットセル内に
は、ツール交換装置３０を装着したロボット１と、ツー
ル３１、３２、３３、３４と、これらツールを保管する
ためのツールスタンド３５とを配置している。ツール
は、ツールスタンド３５を用いてロボットの可動範囲２
に対して平面上に保管されている。

【０００３】ツールスタンド３５を矢印４５から見た図
を図６に示す。ツールスタンド３５は矢倉を形成してい
る。矢倉上面は、ツールを収納するための貫通した孔３
５ａと、ツールを位置決めするための垂直方向に突起し
たピン３７とを有している。

【０００４】次に、従来のロボットのツール交換方法を
図６を用いて説明する。ロボット１が、ツール３２を保
持している状態から、ツール３２とツール３１とを交換
し、ツール３１を保持するまでの手順を説明する。現
在、ツール３２で作業を終えたツール交換装置３０の位
置するポイントＰ０から矢印３８の方向へポイントＰ１
までツール交換装置３０を移動する。次に矢印３９の方
向へポイントＰ２までツール交換装置３０を移動し、ツ
ール３２を切り離しツールスタンド３５に保管する。次
に矢印４０の方向へポイントＰ１までツール交換装置３
０を戻し、次に矢印４１の方向へポイントＰ３までツー
ル交換装置３０を移動する。次に矢印４２の方向へポイ
ントＰ４までツール交換装置３０を移動し、ツール３１
をツール交換装置３０に取り付ける。次に矢印４３の方
向へポイントＰ３までツール交換装置３０を戻す。そし
て矢印４４の方向へツール交換装置３０を移動させ、ロ
ボット１はツール３１を用いて組立作業を行う。上述し
たポイントＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は、ツールを交換す
るにあたって最低限必要なポイントなので、ロボット１
にポイントを教示させる必要がある。なお、教示の操作
は、作業者が教示装置から指令することによって行われ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、ツー
ルを交換する際に、例えば矢印４１のようにツール交換
装置の水平移動を余儀なくされるため、ツールの交換に
多大な時間がかかる。またツール１個当りに、例えばポ
イントＰ１、Ｐ２のように２つのポイントをロボット１
に教示する作業があり、ツールを多数使う場合には、教
示作業に多大な時間と労力を要する。さらに、ツール交
換装置３０とツール３１、３２、３３、３４との結合面
３６が地面に対して水平方向であるために、ツールを保
管するためのスペースがロボット１の可動範囲２に対し
て大きな比率を占めるという問題がある。

【０００６】本発明は、以上のような現状の課題を解決
すべく、ツール交換時間の短縮を計り、ツール交換に必
要な教示作業を簡略化し、さらにツール設置スペースを
小スペース化するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では、動作機構が
５軸以上の自由度を有するロボットにツール交換装置を
装着し、ツール交換装置とツールの結合面が地面に対し
て垂直方向になるようツールを設置する。このとき、ツ
ールの設置はツールスタンドを用いる。また、ツールス
タンドは、一定の向きで放射状に並べて配置する。

【０００８】また、ツール交換を行うためのポイント
が、すべてのツールにおいて共通となるようにツールス
タンドを配置する。

【０００９】

【作用】ツールを交換する際に、放射状に配置したツー
ルスタンドのツール交換のポイントまでツール交換装置
を移動し、保持していたツールを切り離し、ツール交換
装置を回転し、所要のツールをツール交換装置に装着す
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明による一実施例を図面を基に詳
細に説明する。本発明のロボットのツール設置方法は、
ツール交換装置を装着した、動作機構が５軸以上の自由
度を有するロボットに用いる方法である。ロボットの側
面図を図３に示し、その動作機構を説明する。図示しな
い駆動源により、主軸２０は、矢印２５のように軸１ｅ
を中心とし、腕２１とともに回動する。腕２１は、軸１
ａと軸１ｅの交点を中心とし、矢印２６のように腕２２
とともに回動する。腕２２は、軸１ａと軸１ｃの交点を
中心とし、矢印２７のように手首２３とともに回動す
る。手首２３は、軸１ａと軸１ｄを中心とし、矢印２８
のように先端２４とともに回動する。先端２４は、軸１
ａを中心とし、矢印２９のように回動する機構となって
いる。尚、図中２はロボット１の可動範囲を示してい
る。

【００１１】図１は、本発明の一実施例である組立シス
テムにおけるロボットセルを上面から見た平面図であ
る。ロボットセル内には、ツール交換装置３を装着した
ロボット１と、ロボット１の可動範囲２の中にツールス
タンド１０とを設置している。ツールスタンド１０を四
方に放射状に均等で配置することによって、ツール４、
５、６、７を取り付けたツールプレート７０のそれぞれ
の結合面８が内側を向くようになる。

【００１２】図２は、ツールスタンド１０に対し図１の
矢印１３の方向より見た図である。ツールスタンド１０
は、Ｌ型を形成し、ツールスタンド１０の中央部にはツ
ールを収納するための四角い切り欠き１０ａと、同じく
ツールスタンド１０の上方左右にはツールを位置決めす
るための水平方向に突起したピン１４とを有している。

【００１３】次に、本発明の一実施例であるツール交換
装置３の構成について図４を用いて説明する。ツール交
換装置３は、ハウジング５０とピストン５１と蓋５２と
爪５３と圧縮コイルバネ５４とから構成されている。ハ
ウジング５０は、四方体であり、ボルト５９によってロ
ボット１に固定されている。また、ハウジング５０は、
中央部まで形成されている孔５０ａと、ツールとの結合
面６３に位置決めのための孔５０ｂ及び５０ｃと、爪５
３を内部に設置するための溝とを有している。孔５０ａ
にはピストン５１が摺動可能に設けられ、ピストン５１
は外周にＯリングを有している。このピストン５１は、
圧縮コイルバネ５４と、空気経路５０ｄへ図示しないコ
ンプレッサから配管５８と継ぎ手５７を介して供給され
る空気圧の作用とにより、孔５０ａ内を摺動動作する。
また、ピストン５１と爪５３とは、２本のボルト６１に
よってシーリング固定されているので、爪５３はピスト
ン５１と共にハウジング５０の内部を摺動動作する。ま
た、爪５３のハウジング５０より外部に露出している先
端部分は、真ん中に溝が形成され二股に分かれている。
蓋５２は、孔５０ａと勘合し、ハウジング５０にボルト
６０によって固定され、空気経路５０ｄから供給される
空気圧が外部へ漏れないように外周にＯリングを有して
いる。ツール６は、図示しないボルトによってツールプ
レート７０に固定されている。ツールプレート７０に
は、孔５０ｂと勘合するピン７１と、孔５０ｃと勘合す
るピン７２とが圧入固定されている。また、ツールプレ
ート７０には、爪５３との干渉を防ぐための溝７０ａが
設けられている。さらに、ツールプレート７０は、ピン
１４と係合する孔を左右に有しているので、ツールスタ
ンド１０へのツール６の保持を可能とする形状となって
いる。

【００１４】次に、ツール交換装置３のツールの着脱手
順を説明する。ツール交換装置３の結合面６３を結合面
８に対しある一定間隔離れている頭上に移動させる。そ
して、空気経路５０ｄに空気圧を供給し、ピストン５１
を左方に作動させることにより爪５３を破線６２の位置
に突き出す。この状態で、孔５０ｂとピン７１との中心
が合う位置までロボット１のツール交換装置３を下降さ
せる。この時、爪５３の先端部はピン７１に形成された
溝７１ａに進入する。そして、空気経路５０ｄへ空気圧
を遮断すると圧縮コイルバネ５４の復元力によって、ピ
ストン５１が右方に作動される。これに伴い、爪５３
は、溝７１ａの側面７１ｂを右方に引き込むので、ツー
ル交換装置３にツール６が装着される。この作用によ
り、ツールプレート７０はピン１４との係合状態から解
除されるので、ロボット１はツール６を用いて作業する
ことができる。逆にツール６を切り離す手順は、上述し
たツール６を装着するまでの手順を逆に行うことで可能
である。

【００１５】次に、本発明によるロボットのツール設置
方法に基づくツールの交換手順を図２を用いて説明す
る。具体的には、ロボット１が、ツール６を保持してい
る状態から、ツール６とツール４とを交換してツール４
を保持する状態となるまでを説明する。ロボット１は、
ツール６を保持したまま作業を終え、最終作業位置であ
るポイントＰ１０から矢印１５の方向へ、ロボット１が
ツールを着脱する位置であるポイントＰ１２の真上にあ
たるポイントＰ１１までツール交換装置３を移動する。
次に矢印１６の方向へポイントＰ１２までツール交換装
置３を移動し、ツール６をツール交換装置３から切り離
し、ツールスタンド１０へツール６を保管する。尚ポイ
ントＰ１２は、ツールスタンド１０に囲まれた中央部に
位置する。次に矢印１７の方向へポイントＰ１１にツー
ル交換装置３を戻す。次に矢印１８の方向にロボット１
の先端２４を、結合面６３をツール４に合わせるために
１８０度回動させる。次に矢印１６の方向へポイントＰ
１２までツール交換装置３を移動し、ツール４をツール
交換装置３に取り付ける。次に矢印１７の方向へポイン
トＰ１１にツール交換装置３を戻す。次に矢印１９の方
向へツール交換装置３を移動させ、ロボット１はツール
４を用いて組立作業を行なう。

【００１６】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明による
ロボットのツール設置方法によれば、ツール交換を行な
う際、極めて少ない動作でツール交換を行なうことがで
きる。即ち、ロボットの先端の回動動作だけでツールを
着脱する位置に到達できるため、ツール交換時のツール
の教示ポイントをすべてのツールに対し共通にすること
が可能となり、ロボットの教示作業が簡略化される。ま
た、ツールスタンドを放射状に並べることによりツール
の設置スペースを小スペース化でき、ロボットの可動範
囲に対する占有率を小さくできる。このことによって、
余ったスペースに他の周辺装置を取り入れて、ロボット
の組立作業にバリエーションを持たせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるツールスタンドの配置
を示す組立ロボットセルの平面図である。

【図２】本発明の一実施例であるツール交換を行なう際
のロボット動作を示す正面図である。

【図３】５軸ロボットの動作機構を示すロボットの側面
図である。

【図４】ツール交換装置の断面図である。

【図５】従来のツールスタンドの配置を示す組立ロボッ
トセルの平面図である。

【図６】従来のツール交換を行なう際のロボット動作を
示す正面図である。

【符号の説明】

１ ロボット ８ 結合面 １０ ツールスタンド １０ａ 切り欠き １４ ピン ３５ ツールスタンド ３５ａ 孔 ３６ 結合面 ３７ ピン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ツールスタンドを放射状に配置し、ロボ
   ットのツール交換装置とツールとの結合面を地面に対し
   て垂直方向となるようツールをツールスタンドに設置
   し、ツール交換を行なうためのポイントをすべてのツー
   ルにおいて共通となるようにツールスタンドを配置した
   ことを特徴とするロボットのツール設置方法。