CN109129541B - 工具切换保持装置以及机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工具切换保持装置以及机器人系统，其结构简单且能够高效率地进行工具更换。该工具切换保持装置具备：基部(11)；Y轴滑动基座(12)；Y轴促动器(30)，其使Y轴滑动基座(12)相对于基部(11)在Y轴方向上移动；X轴滑动基座(13)，其在Y轴滑动基座(12)上设置有多个；工具安装部件(20)，其设置于各个X轴滑动基座(13)上且安装工具(100)；X轴促动器(40)，其择一地保持多个工具安装部件中的一个，并使其在X轴方向上移动；以及多个退避卡定部(50)，其使多个工具安装部件中的利用X轴促动器(40)择一地保持的工具安装部件以外的其他工具安装部件退避至从X轴促动器(40)沿Y轴方向或X轴方向间隔开的位置并卡定。

Description

工具切换保持装置以及机器人系统

技术领域

本发明涉及工具切换保持装置以及机器人系统。

背景技术

以往，已知一种工具更换装置，其在保持多个用于进行各种作业的工具的同时，能够根据需要更换使用的工具。

作为这样的工具更换装置，已知具备连接器的结构，该连接器利用促动器进行开关，以保持工具(例如，参照专利文献1。)。

在该结构中，通过由工具更换装置的连接器握持设置于工具上的突起(连接器)，从而保持工具。在更换工具时，利用促动器打开连接器，解除利用连接器保持的与工具的卡合，之后利用促动器关闭连接器，从而保持其他的工具。

作为工具更换装置，还已知具备扩径销的结构，该扩径销利用气压进行扩大和缩小，以保持工具(例如，参照专利文献2。)。

在该结构中，通过使扩径销在插入到形成于工具上的凹部中的状态下扩大直径，从而保持工具。在更换工具时，将扩径销缩小直径而从工具的凹部拔出，之后将扩径销插入到另一个工具的凹部中，使其扩大直径。

作为工具更换装置，还已知如下结构：例如将多个工具保持在转塔上，该转塔被保持为能够以转塔轴为中心旋转(例如，参照专利文献3。)。

在该结构中，手更换装置将机器人的动作轴的旋转传递到转塔轴上，从而使转塔旋转，并且使需要的工具移动到作业位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-299786号公报

专利文献2：日本特开2015-127071号公报

专利文献3：日本实开平7-37588号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在专利文献1、2所公开的结构中，每次更换工具都需要工具的拆装动作。从连接器拆卸下来的工具，需要与工具更换装置保管在不同的场所。因此，例如，在对一个部件进行的一系列的作业工序中交替使用多个工具的情况下，如果想要对多个部件依次进行一系列的作业工序，则必须频繁地拆装工具而进行更换。由于拆卸下来的工具与工具更换装置保管在不同的场所，因此需要机器人反复往返于进行预定作业的作业对象部位与保管有工具的保管场所。其结果是，耗费更换工具所需的时间，生产效率下降。

另一方面，在如专利文献3所公开的结构中，为了更换工具，只要使转塔旋转即可，因此能够缩短更换工具所需的时间，提高生产效率。但是，存在如下问题：用于使转塔围绕轴旋转的结构复杂，工具更换装置的组装费时费力，生产成本上升。

本发明是鉴于上述情况而做出的，目的在于提供一种工具切换保持装置以及机器人系统，其结构简单且能够高效率地进行工具更换。

用于解决问题的方案

为了达到上述目的，本发明提供以下方案。

本发明的一个方案提供一种工具切换保持装置，其具备：基部；第一部件，其设置为相对于该基部能够沿着第一轴向移动；第一促动器，其使该第一部件相对于所述基部在所述第一轴向上移动；第二部件，其在所述第一部件上设置有多个，并分别支撑为能够在与所述第一轴向正交的第二轴向上移动；工具安装部件，其设置于各个所述第二部件上，且安装工具；第二促动器，其择一地保持设置于多个所述第二部件上的所述工具安装部件中的一个，并且使该工具安装部件在所述第二轴向上移动；以及多个退避卡定部，其使多个所述工具安装部件中的利用所述第二促动器择一地保持的所述工具安装部件以外的其他所述工具安装部件退避至从所述第二促动器沿所述第一轴向或所述第二轴向间隔开的位置并卡定。

根据本方案，利用第一促动器使第一部件相对于基部移动，从而保持于工具安装部件上的工具能够在第一轴向上移动。利用第二促动器使第二部件移动，从而工具能够相对于第一部件在第二轴向上移动。通过如此，工具能够在第一轴向以及第二轴向两个方向上移动。

在此，第二促动器择一地保持设置于多个第二部件上的多个工具安装部件中的一个。由第二促动器保持的工具安装部件利用第二促动器在第二轴向上被前进和后退驱动，从而能够利用安装于工具安装部件上的工具执行预定的作业。

多个工具安装部件中的保持于第二促动器上的工具安装部件以外的其他工具安装部件退避至从第二促动器沿第一轴向或第二轴向间隔开的位置并由退避卡定部卡定。由此，其他工具安装部件不会阻碍由第二促动器保持的工具安装部件的动作。通过如此，利用第二促动器保持多个工具安装部件中的一个，使其他工具安装部件退避至退避卡定部，从而能够容易地进行工具的更换。

为了使其他工具安装部件退避，只要利用第一促动器或第二促动器使其他工具安装部件在第一轴向或第二轴向上移动即可。因此，除了用于使工具在第一轴向以及第二轴向上移动的第一促动器以及第二促动器以外，不需要为了更换工具而另外设置促动器等。

在上述方案中，各个所述工具安装部件可以具有在所述第一轴向上贯穿的插通孔，所述第二促动器具备保持销，所述保持销在所述第一轴向上延伸且能够插入所述工具安装部件的所述插通孔中，所述退避卡定部具备卡定销，所述卡定销在所述第一轴向上延伸且能够插入所述工具安装部件的所述插通孔中。

通过如此，将保持销插入工具安装部件的插通孔中，从而能够利用第二促动器保持工具安装部件。为了使另一个保持销从第二促动器退避，只要将卡定销插入形成于另一个工具安装部件上的插通孔中即可。在此，由于插通孔、保持销以及卡定销均在第一轴向上延伸，因此若在使工具安装部件的插通孔、保持销或卡定销在第一轴向上对置的状态下，利用第二促动器使工具安装部件在第二轴向上移动，则能够使工具安装部件容易地保持于保持销或卡定销上。

在上述方案中，所述卡定销可以设置为，当利用所述第二促动器使所述保持销位于所述第二轴向的规定位置时，所述卡定销与该保持销以同轴状位于隔着所述保持销的两侧。

通过如此，将保持销插入工具安装部件的插通孔中，从而利用第二促动器支撑使用的工具，并且将隔着保持销的任一侧的卡定销插入工具安装部件的插通孔中，从而能够在从第二促动器退避后的状态下卡定未使用的工具。

在上述方案中，所述工具安装部件还可以在所述插通孔的外周部上具有切口部，当所述工具安装部件随着所述第一部件在所述第一轴向上的移动而在所述第一轴向上移动时，所述切口部避免所述工具安装部件与所述第二促动器的干涉。

通过如此，在使工具安装部件在第二轴向上移动时，通过使第二促动器穿过切口部，能够使工具安装部件移动至隔着第二促动器的两侧。

在上述方案中，所述第一促动器还可以为伺服马达。

在第一促动器为例如气压缸或液压缸的情况下，不能使工具安装部件在气压缸或液压缸的移动行程的中途的位置停止。与此相对，若第一促动器为伺服马达，则能够使工具安装部件在其移动行程的中途的任意的位置停止。

本发明的另一个方案提供一种机器人系统，其具有：机器人，其具有臂，所述臂基于预先设定的计算机程序进行动作；上述的所述工具切换保持装置，其安装于所述臂的前端部；以及控制部，其至少控制该工具切换保持装置的所述第一促动器以及所述第二促动器的动作。

根据本方案，在安装于臂的前端部的工具切换保持装置中，通过控制部的控制，使多个工具安装部件中的一个利用第二促动器保持，并且使另一个工具安装部件退避至退避卡定部，从而不用使机器人的臂运动就能够容易地进行工具的更换。

在上述方案中，可以设置两组所述第二部件以及所述工具安装部件，并设置两个所述退避卡定部，所述控制部在由所述第二促动器保持两组中的一组所述工具安装部件时，使另一组所述工具安装部件卡定于两个中的一个所述退避卡定部上；在由所述第二促动器保持两之中的另一组所述工具安装部件时，使一组所述工具安装部件卡定于两个中的另一个所述退避卡定部上。

通过如此，能够使两组工具安装部件交替地卡定于两个退避卡定部，并且交替保持于第二促动器上。因此，能够交替地更换安装于两组工具安装部件上的两个工具，，并进行预定的作业。

在上述方案中，可以设置三组所述第二部件以及所述工具安装部件，并设置两个所述退避卡定部，所述控制部在利用所述第二促动器保持三组中的第一所述工具安装部件时，使第二以及第三所述工具安装部件卡定于两个中的一个所述退避卡定部上；在利用所述第二促动器保持三组中的第二所述工具安装部件时，使第一所述工具安装部件卡定于两个中的另一个所述退避卡定部上，使第三所述工具安装部件卡定于一个所述退避卡定部上；在利用所述第二促动器保持三组中的第三所述工具安装部件时，使第一以及第二所述工具安装部件卡定于两个中的另一个所述退避卡定部上。

通过如此，即使在具备三组工具安装部件的情况下，也利用第二促动器择一地保持三组工具安装部件中的一个，同时使剩余的其他工具安装部件卡定于两个退避卡定部上。由此，能够交替地更换安装于三组工具安装部件上的三个工具，并进行预定的作业。

发明效果

根据本发明，起到如下效果：结构简单且高效率地进行工具更换。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的工具切换保持装置的立体图。

图2是从斜后方观察图1的工具切换保持装置的立体图。

图3是图1的工具切换保持装置的主视图

图4是图3的工具切换保持装置的侧视图。

图5是表示图1的工具切换保持装置的支撑臂的侧视图。

图6是表示在图3的工具切换保持装置中使第一工具安装部件保持于X轴促动器上的状态的图。

图7是表示在图6的工具切换保持装置中，安装于用X轴促动器保持的第一工具安装部件上的工具的使用状态的图。

图8是表示在图3的工具切换保持装置中，安装于利用X轴促动器保持的第二工具安装部件上的工具的使用状态的图。

图9是表示使用工具切换保持装置时的控制的流程的流程图。

图10是表示本发明的第二实施方式所涉及的工具切换保持装置的立体图。

图11是从斜后方观察图10的工具切换保持装置的立体图。

图12是表示图10的工具切换保持装置的支撑臂的侧视图。

图13是表示在图10的工具切换保持装置中，使第一工具安装部件保持于X轴促动器上的状态的图。

图14是表示在图14的工具切换保持装置中，安装于利用X轴促动器保持的第一工具安装部件上的工具的使用状态的图。

图15是表示在图10的工具切换保持装置中，使第三工具安装部件保持于X轴促动器上的状态的图。

图16是表示在图15的工具切换保持装置中，安装于利用X轴促动器保持的第三工具安装部件上的工具的使用状态的图。

图17是表示在图10的工具切换保持装置中，使第二工具安装部件保持于X轴促动器上的状态的图。

图18是表示在图17的工具切换保持装置中，安装于利用X轴促动器保持的第二工具安装部件上的工具的使用状态的图。

附图标记说明

1：机器人系统

2：机器人

3：臂

5：控制部

10、10B：工具切换保持装置

11：基部

12：Y轴滑动基座(第一部件)

13：X轴滑动基座(第二部件)

20、20A、20C：第一工具安装部件(工具安装部件)

20、20B、20D：第二工具安装部件(工具安装部件)

20、20E：第三工具安装部件(工具安装部件)

24、24B：插通孔

28：切口部

30：Y轴促动器(第一促动器)

40：X轴促动器(第二促动器)

44：保持销

50、50A：第一退避卡定部(退避卡定部)

50、50B：第二退避卡定部(退避卡定部)

51：卡定销

100、100A、100C：第一工具(工具)

100、100B、100D：第二工具(工具)

100、100E：第三工具(工具)

P1：后退端位置(规定位置)

具体实施方式

以下参照附图，对本发明的第一实施方式所涉及的工具切换保持装置10以及机器人系统1进行说明。

第一实施方式

如图1所示，本实施方式所涉及的机器人系统1具备：机器人2，其具有臂3；工具切换保持装置10，其安装于机器人2的臂3的前端部；以及控制部5。

机器人2具备：基部(未图示)，其设置于地面上；以及多轴关节的臂3，其设置于基部上。机器人2基于预先示教的程序，使臂3、工具切换保持装置10以及保持于工具切换保持装置10上的工具100进行动作，从而使其自动地执行预定的作业。

如图1至图4所示，工具切换保持装置10保持多个工具100，并使各工具100例如在图1中沿着垂直方向的X轴方向、以及沿着水平方向的Y轴方向进行移动。

工具切换保持装置10具备基部11、Y轴滑动基座(第一部件)12、X轴滑动基座(第二部件)13、工具安装部件20、Y轴促动器(第一促动器)30、X轴促动器(第二促动器)40、以及退避卡定部50。

基部11固定于机器人2的臂3的前端部。基部11具备：板状的第一基座部件11a，其固定于臂3的前端部；第二基座部件11b，其与第一基座部件11a隔开间隔且平行配置；以及多根连接部件11c，其连接第一基座部件11a和第二基座部件11b。在第二基座部件11b的朝向与第一基座部件11a侧为相反侧的表面11f上，例如设置有由直线导轨构成的两条一对的Y轴导轨14。两条Y轴导轨14互相平行，并在沿着第二基座部件11b的表面11f的预定的方向(以下，将该方向称作Y轴(第一轴))上延伸。

Y轴滑动基座12经由沿着Y轴导轨14能够滑动的滑动部件15而设置。Y轴滑动基座12为板状，并且与第二基座部件11b平行地配置，被支撑为沿着Y轴方向能够滑动。

在图1中，在Y轴滑动基座12的下方设置有Y轴促动器30。Y轴促动器30具备：主体31，其具备伺服马达31a，并且固定于Y轴滑动基座12上；以及杆32(参照图3)，其通过主体31的动作，沿着Y轴方向前进和后退。杆32的前端部经由托架33与Y轴滑动基座12连接。这种Y轴促动器30使主体31运行而使杆32在Y轴方向上前进和后退，从而使Y轴滑动基座12相对于基部11在Y轴方向上移动。

Y轴滑动基座12上设置有X轴导轨16，该X轴导轨16沿着第二基座部11b的表面11f且与Y轴正交而在X轴(第二轴)方向上延伸。在本实施方式中，X轴导轨16在Y轴方向上隔开间隔地设置有两条。

X轴滑动基座13分别独立地设置于两条X轴导轨16上。各X轴滑动基座13设置为沿着X轴导轨16能够滑动。

工具安装部件20设置于各X轴滑动基座13上。工具安装部件20具备安装基部21、臂部22、以及支撑臂23。

安装基部21固定于X轴滑动基座13上。在安装基部21上用螺栓等安装有适当的工具100。在本实施方式中，在一个第一工具安装部件20A的安装基部21上作为第一工具100A安装有紧固螺栓或螺母的螺母拧紧器，在另一个第二工具安装部件20B的安装基部21上作为第二工具100B安装有握持部件等的手部。

臂部22与安装基部21一体形成，在图1所示的例子中，以从安装基部21沿着X轴方向朝向下方延伸的方式形成。

支撑臂23的基部23a与臂部22的下端连接。如图2、图4以及图5所示，支撑臂23沿着与X轴方向和Y轴方向正交的Z轴方向，向第二基座部件11b侧延伸，其前端部23b设置为比第二基座部件11b还向第一基座部件11a侧突出。在支撑臂23的前端部23b上形成有插通孔24，该插通孔24在Y轴方向上贯穿支撑臂23。

X轴促动器40设置在第二基座部件11b的与表面11f为相反方向的背面11g上。如图2所示，X轴促动器40具备：主体41，其具备伺服马达41a；以及杆42，其通过主体41的动作，相对于主体41沿着X轴方向前进和后退。在X轴促动器40的杆42的前端部具备保持销44，该保持销44经由托架45择一地保持设置于多个X轴滑动基座13上的多个工具安装部件20(第一工具安装部件20A、第二工具安装部件20B)中的一个。保持销44沿着Y轴方向延伸，其长度方向的中央部与杆42连接。即，保持销44相对于杆42向Y轴方向两侧突出。该保持销44具有略微小于设置于支撑臂23上的插通孔24的内径的外径，且能够插通于插通孔24内。

上述X轴促动器40使主体41运行而使杆42在X轴方向上前进和后退，从而使设置于杆42的前端部的保持销44沿着X轴方向移动。在此，X轴促动器40利用杆42择一地保持多个工具安装部件20中的一个。即，通过使保持销44插通于形成于任一个工具安装部件20的支撑臂23上的插通孔24中，从而使一个工具安装部件20由杆42保持。在该状态下，若使主体41运行而使杆42在X轴方向上前进和后退，则安装于第一工具安装部件20A或第二工具安装部件20B上的工具100(第一工具100A或第二工具100B)在X轴方向上被前进和后退驱动。

退避卡定部50具备第一退避卡定部50A和第二退避卡定部50B。第一退避卡定部50A和第二退避卡定部50B相对于X轴促动器40的保持销44，配置于Y轴方向的两侧。

第一退避卡定部50A和第二退避卡定部50B分别具备卡定销51。卡定销51在Y轴方向上延伸，并经由托架18固定于第二基座部件11b上。Y轴方向一侧的第一退避卡定部50A的卡定销51和另一侧的第二退避卡定部50B的卡定销51，以同轴状设置在X轴方向以及Z轴方向上的相同位置。各卡定销51具有略微小于设置于支撑臂23上的插通孔24的内径的外径，能够插通于插通孔24内。

一个第一退避卡定部50A的卡定销51和另一个第二退避卡定部50B的卡定销51设置为，当使X轴促动器40的主体41运行而使杆42移动，从而使保持销44位于X轴方向的规定位置(以下，将这个称作后退端位置P1。)时，与保持销44沿着Y轴方向连续。

工具切换保持装置10利用Y轴促动器30使Y轴促动器12在Y轴方向上移动，从而使多个第一工具安装部件20A以及第二工具安装部件20B中的一个择一地保持于X轴促动器40上。

具体而言，如图6所示，当使Y轴促动器12在Y轴方向上移动，并使保持销44插通于一个第一工具安装部件20A的支撑臂23的插通孔24中时，第一工具安装部件20A被保持于X轴促动器40上。此时，另一个第二工具安装部件20B的支撑臂23通过第二退避卡定部50B的卡定销51插通于插通孔24中而被保持于第二退避卡定部50B上，并从X轴促动器40的保持销44沿Y轴方向退避。在该状态下，如图7所示，通过使X轴促动器40运行，从而能够使安装于第一工具安装部件20A上的第一工具100A在X轴方向上前进和后退。

如图3所示，当使Y轴滑动基座12向Y轴方向另一侧移动，并使保持销44插通于另一个第二工具安装部件20B的支撑臂23的插通孔24中时，第二工具安装部件20B被保持于X轴促动器40上。此时，一个第一工具安装部件20A的支撑臂23通过第一退避卡定部50A的卡定销51插通于插通孔24中而保持于第一退避卡定部50A上，并从X轴促动器40的保持销44沿Y轴方向退避。在该状态下，如图8所示，通过使X轴促动器40运行，从而能够使安装于第二工具安装部件20B上的第二工具100B在X轴方向上前进和后退。

对如此构成的本实施方式的工具切换保持装置10以及机器人系统1的作用进行说明。

本实施方式所涉及的工具切换保持装置10以及机器人系统1由控制部5基于预先设定的计算机程序来控制其动作。以下所示的工具切换保持装置10以及机器人系统1的动作，如图9所示，是通过控制部5执行的控制被自动地执行的。

在机器人系统1中，为了利用安装于工具切换保持装置10上的工具100(第一工具100A、第二工具100B)进行作业，需要使臂3运行，将工具100配置于作业对象的近旁。在该状态下，利用第一工具100A或第二工具100B对作业对象执行预定的作业。

(步骤S101)

首先，如图9所示，控制部5判定用于作业的工具100是否为第一工具100A(步骤S101)。

在步骤S101中，在使用第一工具100A进行作业的情况下，进入步骤S102。在步骤S101中，在不使用第一工具100A、即使用第二工具100B进行作业的情况下，进入后述的步骤S111。

在步骤S102中，控制部5使Y轴促动器30运行，从而使Y轴滑动基座12在Y轴方向上移动，如图6所示，使安装有第一工具100A的第一工具安装部件20A移动至X轴促动器40的保持销44并卡定(步骤S102)。于是，随着Y轴滑动基座12的移动，安装有第二工具100B的第二工具安装部件20B卡定于第二退避卡定部50B上并从X轴促动器40退避。

此时，若将伺服马达用于Y轴促动器30的主体31，则通过控制部5监控来自伺服马达的反馈值，能够把握Y轴滑动基座12在Y轴方向上的位置。在本实施方式中，在Y轴促动器30的杆32位于Y轴方向一侧的行程前进端时，安装有第一工具100A的第一工具安装部件20A卡定于X轴促动器40的保持销44上，安装有第二工具100B的第二工具安装部件20B卡定于第二退避卡定部50B上。因此，控制部5基于来自构成Y轴促动器30的伺服马达的反馈值，判定向Y轴方向的行程前进端的移动是否已结束(步骤S103)，由此能够确认第一工具安装部件20A向保持销44的卡定、以及第二工具安装部件20B向第二退避卡定部50B的退避动作是否已结束。

若第一工具安装部件20A向保持销44的卡定、以及第二工具安装部件20B向第二退避卡定部50B的退避动作已结束，则如图7所示，使X轴促动器40运行，从而使卡定于保持销44上的第一工具安装部件20A沿着X轴方向前进(步骤S104)。此时，由于X轴促动器40由伺服马达构成，因此能够使第一工具100A移动至设定于计算机程序中的X轴方向的任意的位置。

若使第一工具安装部件20A前进至X轴方向的预定的位置，则控制部5使第一工具100A运行，对作业对象执行例如螺母的紧固作业等预定的作业动作(步骤S105)。

第一工具100A的预定的作业动作结束之后，使X轴促动器40运行，从而使第一工具安装部件20A沿着X轴方向移动，使保持销44后退至与第一退避卡定部50A以及第二退避卡定部50B的卡定销51连续的后退端位置P1(步骤S106)。控制部5监控来自构成X轴促动器40的伺服马达的反馈值，并判定第一工具安装部件20A是否已后退至后退端位置P1(步骤S107)。

这样在进行了利用第一工具100A的预定的作业动作之后，控制部5判定是否需要更换使用的工具100(步骤S108)。

在不需要更换工具100的情况下，接着，控制部5判定对作业对象的一系列的作业是否已结束(步骤S109)，在作业未结束的情况下，返回步骤101，重复上述的处理。在对作业对象的一系列的作业已结束的情况下，控制部5结束一系列的控制。

另一方面，在步骤S108中需要将使用的工具100从第一工具100A更换成第二工具100B的情况下、以及在步骤S101中判定出利用第二工具100B进行作业的情况下，进入步骤S111。

在步骤S111中，如图3所示，控制部5使Y轴促动器30运行而使Y轴滑动基座12在Y轴方向上移动，从而使安装有第二工具100B的第二工具安装部件20B移动至X轴促动器40的保持销44并卡定。于是，随着Y轴滑动基座12的移动，安装有第一工具100A的第一工具安装部件20A卡定于第一退避卡定部50A上，从而从X轴促动器40沿Y轴方向退避。

此时，控制部5基于来自构成Y轴促动器30的伺服马达的反馈值，判定至Y轴方向的行程后退端为止的移动是否结束(步骤S112)，由此能够确认第二工具安装部件20B向保持销44的卡定、以及第一工具安装部件20A向第一退避卡定部50A的退避动作是否已结束。

若第二工具安装部件20B向保持销44的卡定、以及第一工具安装部件20A向第一退避卡定部50A的退避动作已结束，则如图8所示，使X轴促动器40运行，从而使卡定于保持销44上的第二工具安装部件20B沿着X轴方向前进(步骤S113)。此时，由于X轴促动器40由伺服马达构成，因此能够使第二工具100B移动至设定于计算机程序中的X轴方向的任意的位置。

若使第二工具安装部件20B前进至X轴方向的预定的位置，则控制部5使第二工具100B运行，对作业对象执行预定的作业动作(步骤S114)。

在第二工具100B的预定的作业动作结束之后，使X轴促动器40运行，从而使第二工具安装部件20B沿着X轴方向移动，并后退至保持销44与第一退避卡定部50A以及第二退避卡定部50B的卡定销51连续的后退端位置P1(步骤S115)。控制部5监控来自构成X轴促动器40的伺服马达的反馈值，并判定第二工具安装部件20B是否已后退至后退端位置P1(步骤S116)。

通过如此，在利用第二工具100B进行了预定的作业动作之后，控制部5判定是否需要更换使用的工具100(步骤S117)。

在需要更换工具100的情况下，执行自上述步骤S102开始的工序。在不需要更换工具100的情况下，接着，控制部5判定对作业对象的一系列的作业是否已结束(步骤S118)，在作业未结束时，返回步骤S111，重复上述的处理。在对作业对象的一系列的作业已结束时，控制部5结束一系列的控制。

这样，根据本实施方式所涉及的工具切换保持装置10以及机器人系统1，X轴促动器40择一地保持设置于多个X轴滑动基座13上的工具安装部件20(第一工具安装部件20A、第二工具安装部件20B)中的一个。由X轴促动器40保持的工具安装部件20由X轴促动器40在X轴方向上前进和后退驱动，从而能够利用安装于工具安装部件20上的工具100(第一工具100A或第二工具100B)执行预定的作业。

多个工具安装部件20中的保持于X轴促动器40上的工具安装部件20以外的其他工具安装部件20利用退避卡定部50退避至从X轴促动器40沿Y轴方向间隔开的位置并卡定。由此，其他工具安装部件20不会阻碍由X轴促动器40保持的工具安装部件20的动作。这样，利用X轴促动器40保持多个工具安装部件20中的一个，使其他工具安装部件20退避至退避卡定部50，从而不用使机器人2的臂3运动，就能够容易地进行第一工具100A以及第二部件100B的更换。

为了使其他工具安装部件20退避，只要利用Y轴促动器30使工具安装部件20在Y轴方向上移动即可。因此，除了Y轴促动器30以及X轴促动器40以外，不需要为了更换工具100而另外设置促动器等。

因此，结构简单且能够高效率地进行第一工具100A以及第二工具100B的更换。

通过将保持销44插入第一工具安装部件20A以及第二工具安装部件20B的插通孔24中，从而能够利用X轴促动器40保持第一工具安装部件20A以及第二工具安装部件20B。退避卡定部50具备卡定销51，该卡定销51在Y轴方向上延伸且能够插入工具安装部件20的插通孔24内。通过如此，为了使工具安装部件20从X轴促动器40退避，只要将卡定销51插入插通孔24内即可。

在利用X轴促动器40使保持销44位于作为X轴方向的规定位置的后退端位置P1时，卡定销51与保持销44以同轴状配置于隔着保持销44的两侧。通过如此，仅仅利用Y轴促动器30使Y轴滑动基座12在Y轴方向上滑动，就能够使工具安装部件20容易地保持于保持销44或卡定销51上。

Y轴促动器30使用伺服马达。在此，在Y轴促动器30例如为气压缸或液压缸的情况下，不能使第一工具安装部件20A和第二工具安装部件20B在气压缸或液压缸的移动行程的中途的位置停止。与此相对，若Y轴促动器30为伺服马达，则能够使第一工具安装部件20A和第二工具安装部件20B在其移动行程的中途的任意的位置停止。

X轴滑动基座13和工具安装部件20设置有两组，并且退避卡定部50设置有两个，控制部5在利用X轴促动器40保持两组中的一组工具安装部件20时，使另一组工具安装部件20卡定于两个中的另一个退避卡定部50上；在利用X轴促动器40保持两组中的另一组工具安装部件20时，使一个工具安装部件20卡定于两个中的一个退避卡定部50上。

通过如此，能够使两组工具安装部件20交替保持于退避卡定部50和X轴促动器40上，并进行预定的作业。

第二实施方式

接下来，对本发明的第二实施方式所涉及的工具切换保持装置10B以及机器人系统1进行说明。在以下说明中，对与上述第一实施方式相同的结构，附注相同的附图标记，省略其说明。

如图10和图11所示，本实施方式所涉及的机器人系统1具备安装于机器人2的臂3上的工具切换保持装置10B。

工具切换保持装置10B具备基部11、Y轴滑动基座12、X轴滑动基座13、工具安装部件20、Y轴促动器30、X轴促动器40、以及退避卡定部50。

Y轴滑动基座12上设置有X轴导轨16，该X轴导轨16沿着第二基座部件11b的表面11f且与Y轴正交而在X轴方向上延伸。在本实施方式中，X轴导轨16在Y轴方向上隔开间隔地设置有三条。X轴滑动基座13分别设置于三条X轴导轨16上，且能够沿着X轴导轨16滑动。

在三个X轴滑动基座13上作为工具安装部件20设置有第一工具安装部件20C、第二工具安装部件20D以及第三工具安装部件20E。各工具安装部件20具备安装基部21、臂部22、以及支撑臂23B。

在本实施方式中，在第一工具安装部件20C以及第二工具安装部件20D的安装基部21上作为第一工具100C以及第二工具100D安装有紧固螺栓或螺母的螺母拧紧器。在第三工具安装部件20E的安装基部21上作为第三工具100E安装有握持部件等的手。

支撑臂23B的基部23a与臂部22的下端连接。如图11和图12所示，支撑臂23B沿着与X轴方向和Y轴方向正交的Z轴方向朝向第二基座部件11b侧延伸，其前端部23b设置为比第二基座部件11b还向第一基座部件11a侧突出。支撑臂23B的前端部23b上形成有在Y轴方向上贯穿支撑臂23b的插通孔24B。

支撑臂23B的前端部23b上形成有切口部28，该切口部28将插通孔24B的周向的一部分切除。该切口部28设置为，具有比杆42的Z轴方向的厚度尺寸略微大且比保持销44的外径小的开口宽度，当X轴促动器40随着Y轴滑动基座12的Y轴方向的移动在Y轴方向上移动时，X轴促动器40的杆42穿过切口部28，从而避免杆42与支撑臂23B的干涉。

X轴促动器40设置于第二基座部件11b的与表面11f为相反方向的背面11g上。在X轴促动器40的杆42的前端部具备保持销44，该保持销44择一地保持设置于多个X轴滑动基座13上的多个工具安装部件20(第一工具安装部件20C、第二工具安装部件20D以及第三工具安装部件20E)之的一个。保持销44具备略微小于设置于支撑臂23b上的插通孔24B的内径的外径，能够插通于插通孔24b内。

X轴促动器40使主体41运行而使杆42在X轴方向上前进和后退，从而使设置于杆42的前端部的保持销44沿着X轴方向移动。

如图10和图11所示，退避卡定部50具备第一退避卡定部50A和第二退避卡定部50B。第一退避卡定部50A的卡定销51和第二退避卡定部50B的卡定销51相对于X轴促动器40的保持销44，配置于Y轴方向的两侧。各卡定销51具有略微小于设置于支撑臂23B上的插通孔24B的内径的外径，能够插通于插通孔24B内。

第一退避卡定部50A的卡定销51和另一侧的第二退避卡定部50B的卡定销51设置为，使X轴促动器40的主体41运行而使杆42移动，当使保持销44位于X轴方向的规定位置(后退端位置P1)时，与保持销44以同轴状连续。

工具切换保持装置10B通过控制部5的控制，由Y轴促动器30使Y轴滑动基座12在Y轴方向上移动，从而使多个第一工具安装部件20C、第二工具安装部件20D以及第三工具安装部件20E中的一个择一地保持于X轴促动器40上。

具体而言，如图13所示，当使Y轴滑动基座12向Y轴方向的一侧移动，并使保持销44插通于第一工具安装部件20C的支撑臂23B的插通孔24B中时，第一工具安装部件20C被保持于X轴促动器40上。此时，第二工具安装部件20D以及第三工具安装部件20E的支撑臂23B通过第二退避卡定部50B的卡定销51插通于插通孔24B中而保持于第二退避卡定部50B上。在该状态下，如图14所示，通过使X轴促动器运行，从而能够使安装于第一工具安装部件20C上的第一工具100C在X轴方向上前进和后退。

如图15所示，当使Y轴滑动基座12向Y轴方向的另一侧移动，并使保持销44插通于第三工具安装部件20E的支撑臂23B的插通孔24B中时，第三工具安装部件20E被保持于X轴促动器40上。此时，第二工具安装部件20D以及第一工具安装部件20C的支撑臂23B通过第一退避卡定部50A的卡定销51插通于插通孔24B中而被保持于第一退避卡定部50A上。在该状态下，如图16所示，通过使X轴促动器40运行，从而能够使安装于第三工具安装部件20E上的第三工具100E在X轴方向上前进和后退。

如图17所示，当使Y轴滑动基座12移动至图13所示的位置与图15所示的位置的中间位置，并使保持销44插通于第二工具安装部件20D的支撑臂23B的插通孔24B中时，第二工具安装部件20D被保持于X轴促动器40上。此时，第一工具安装部件20C的支撑臂23B通过第一退避卡定部50A的卡定销51插通于插通孔24B中而被保持于第一退避卡定部50A上。第三工具安装部件20E的支撑臂23B通过第二退避卡定部50B的卡定销51插通于插通孔24B中而被保持于第二退避卡定部50B上。在该状态下，如图18所示，通过使X轴促动器40运行，从而能够使安装于第二工具安装部件20D上的第二工具100D在X轴方向上前进和后退。

这样，根据本实施方式所涉及的工具切换保持装置10B以及机器人系统1，X轴滑动基座13和工具安装部件20设置有三组，并且退避卡定部50设置有两个。控制部5在利用X轴促动器40保持三组中的第一工具安装部件20C时，使第二工具安装部件20D和第三工具安装部件20E卡定于第二退避卡定部50B上；在利用X轴促动器40保持第二工具安装部件20D时，使第一工具安装部件20C卡定于第一退避卡定部50A上，并且使第三工具安装部件20E卡定于第二退避卡定部50B上；在利用X轴促动器40保持第三工具安装部件20E时，使第一工具安装部件20C和第二工具安装部件20D卡定于第一退避卡定部50A上。

通过如此，即使在具备三组工具安装部件20的情况下，也能够在利用X轴促动器40择一地保持三组工具安装部件20中的一组的同时，使剩余的其他工具安装部件20卡定于两个退避卡定部50上。由此，能够交替地更换安装于三组工具安装部件20上的三个工具100(第一工具100C、第二工具100D以及第三工具100E)，并进行预定的作业。

多个工具安装部件20中的保持于X轴促动器40上的工具安装部件20以外的其他工具安装部件20利用退避卡定部50退避至从X轴促动器40沿Y轴方向间隔开的位置并卡定。由此，其他工具安装部件20不会阻碍由X轴促动器40保持的工具安装部件20的动作。通过如此，利用X轴促动器40保持多个工具安装部件20中的一个，并使其他工具安装部件20退避于退避卡定部50，从而能够容易地进行第一工具100C、第二工具100D以及第三工具100E的更换。

为了使其他工具安装部件20退避，只要利用Y轴促动器30使工具安装部件20在Y轴方向上移动即可。因此，除了Y轴促动器30和X轴促动器40以外，不需要为了更换工具100而另外设置促动器等。

因此，结构且能够高效率地进行第一工具100C、第二工具100D以及第三工具100E的更换。

工具安装部件20的支撑臂23B在插通孔24B的外周部上具有避免与X轴促动器40发生干扰的切口部28。通过如此，使X轴促动器40的杆42穿过切口部28，从而能够使工具安装部件20移动至隔着X轴促动器40的两侧。

在上述各实施方式中，以位于隔着保持销44的两侧的方式设置卡定销51，但不限于此，卡定销51还可以在X轴方向上设置于后退端位置P1以外的位置。例如，还可以将卡定销51设置于与保持销44在Z轴方向上不同的位置。在该情况下，通过使机器人2的臂3运行，从而使未由X轴促动器40的保持销44保持的工具100的工具安装部件20卡定于保持销51上。

Claims (9)

1.一种工具切换保持装置，其特征在于，具备：

基部；

第一部件，其设置为相对于该基部能够沿着第一轴向移动；

第一促动器，其使该第一部件相对于所述基部在所述第一轴向上移动；

第二部件，其在所述第一部件上设置有多个，并分别支撑为能够在与所述第一轴向正交的第二轴向上移动；

工具安装部件，其设置于各个所述第二部件上，且安装工具；

第二促动器，其择一地保持设置于多个所述第二部件上的所述工具安装部件中的一个，并且使该工具安装部件在所述第二轴向上移动；以及

多个退避卡定部，其使多个所述工具安装部件中的利用所述第二促动器择一地保持的所述工具安装部件以外的其他所述工具安装部件退避至从所述第二促动器沿所述第一轴向或所述第二轴向间隔开的位置并卡定。

2.根据权利要求1所述的工具切换保持装置，其特征在于，

各个所述工具安装部件具有在所述第一轴向上贯穿的插通孔，

所述第二促动器具备保持销，所述保持销在所述第一轴向上延伸且能够插入所述工具安装部件的所述插通孔中，

所述退避卡定部具备卡定销，所述卡定销在所述第一轴向上延伸且能够插入所述工具安装部件的所述插通孔中。

3.根据权利要求2所述的工具切换保持装置，其特征在于，

所述卡定销设置为，当利用所述第二促动器使所述保持销位于所述第二轴向的规定位置时，所述卡定销与该保持销以同轴状位于隔着所述保持销的两侧。

4.根据权利要求2或3所述的工具切换保持装置，其特征在于，

所述工具安装部件在所述插通孔的外周部上具有切口部，当所述工具安装部件随着所述第一部件在所述第一轴向上的移动而在所述第一轴向上移动时，所述切口部避免所述工具安装部件与所述第二促动器的干涉。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的工具切换保持装置，其特征在于，

所述第一促动器为伺服马达。

6.根据权利要求4所述的工具切换保持装置，其特征在于，

所述第一促动器为伺服马达。

7.一种机器人系统，其特征在于，具备：

机器人，其具有臂，所述臂基于预先设定的计算机程序进行动作；

权利要求1至6中任一项所述的工具切换保持装置，其安装于所述臂的前端部；以及

控制部，其至少控制该工具切换保持装置的所述第一促动器以及所述第二促动器的动作。

8.根据权利要求7所述的机器人系统，其特征在于，

设置有两组所述第二部件以及所述工具安装部件，

并设置有两个所述退避卡定部，

所述控制部在利用所述第二促动器保持两组中的一组所述工具安装部件时，使另一组所述工具安装部件卡定于两个中的一个所述退避卡定部上；

在利用所述第二促动器保持两组中的另一组所述工具安装部件时，使一组所述工具安装部件卡定于两个中的另一个所述退避卡定部上。

9.根据权利要求7所述的机器人系统，其特征在于，

设置有三组所述第二部件以及所述工具安装部件，

并设置有两个所述退避卡定部，

所述控制部在利用所述第二促动器保持三组中的第一所述工具安装部件时，使第二以及第三所述工具安装部件卡定于两个中的一个所述退避卡定部上；

在利用所述第二促动器保持三组中的第二所述工具安装部件时，使第一所述工具安装部件卡定于两个中的另一个所述退避卡定部上，使第三所述工具安装部件卡定于一个所述退避卡定部上；

在利用所述第二促动器保持三组中的第三所述工具安装部件时，使第一以及第二所述工具安装部件卡定于两个中的另一个所述退避卡定部上。