JP2008207294A - 自動工具交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な種類のツールを自動交換でき、小形で安価な自動工具交換装置を構成する。
【解決手段】ロボット７の手首に固定されるロボット側交換装置１と、別々のツール８が固定される複数のツール側交換装置２と、ロボット側交換装置１とツール側交換装置２を連結する連結機構をロボット側交換装置１に設けた自動工具交換装置において、流体用連結部４と電力用連結部５を、ロボット側交換装置１とツール側交換装置２の双方に設け、ツール側交換装置２に設けた電力線搬送通信ユニット１０と、ツール８のコントローラ９とツール側交換装置２の間に設けた動力線搬送通信ユニット１０と、ツール８のコントローラ９及びツール８の制御信号を変換して電力線搬送通信ユニット１０に接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、工場内で使用される自動工具交換装置に関する。

現在、工場の生産機械に取り付けられ、ロボットを用いた搬送工程や溶接工程などではエアシリンダを使ったハンドや、モーターを制御して作業を行う電動ハンドや、サーボガンを使用するものもある。

現在、多品種少量生産と設備費低減のため、複数の作業を1台のロボットで行う必要があり、そのための方法としてハンドなどの工具を交換する自動工具交換装置が使われている。

ツールはそれぞれの作業に合わせたタイプを使用しなければならないため、違う種類のツールを1台のロボットで使用するには、自動工具交換装置の信号線の接点数もそれぞれのツールの本数に合わせた数が必要である。

電力線及び信号線の数が多くなるとそれに合わせてツールチェンジャーの接点の数も多くなり、大きさ及び重量も増えてロボットの負担となるばかりでなく、価格も高価になる。
特開平５−３０１１８７号公報 特開２００２−１６２６号公報

本発明は、様々な種類のツールを自動交換でき、小形で安価な自動工具交換装置を構成することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、自動工具交換装置のロボット側及びツール側に電力線搬送通信ユニットを配置し、電力用接続部の電力線に電力線搬送通信で制御用信号を重畳して、電力とともに制御信号の送受信を行う。

具体的には、ロボットの先端回転軸部に固定され、ロボットの手首に固定されるロボット側交換装置と、別々のツールが固定される複数のツール側交換装置と、ロボット側交換装置とツール側交換装置を連結する連結機構をロボット側交換装置に設けた自動工具交換装置において、流体用連結部と電力用連結部を、ロボット側交換装置とツール側交換装置の双方に設け、ツール側交換装置に設けた動力線搬送通信ユニットと、ツールのコントローラとツール側交換装置の間に設けた動力線搬送通信ユニットと、ツールのコントローラ及びツールの制御信号を変換して電力線搬送通信ユニットに接続する。

また、ツールのコントローラ及びツールの制御信号を、電力線に重畳して電力線搬送通信を行う。

上記構成にすることにより、電力線と信号線の両方を自動工具交換装置に通して接続していたものが、電力線のみで電気信号も送受信出来るようになり、信号用の配線が無くなったので、自動工具交換装置の大きさが小さくなり、重量も軽減する事ができた。

また、ロボットにかかる荷重や荷重モーメントも軽減することになるため、ロボットの搬送速度を上げる事にもつながる。

また、ツールのコントローラ及びツールは電力線でつながっており、電力線のある場所ならどこからでも電気信号を送受信出来るため、ツールのコントローラは必ずしもロボットの近くになければならないわけでは無いので、任意の場所に設置でき、管理がしやすくなった。

さらに、電気信号用連結部を組み込む必要が無いので、電気信号用接続部を構成していたロボット側交換装置及びツール側交換装置双方の部品を組み込む必要がなくなるので自動工具搬送装置を安価に製作する事ができる。

また、電力線搬送通信を行うので、その通信記録を生産管理情報に活用する事が出来るなどのメリットもある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施例の構成を説明する説明図である。

ロボット７の先端には、ロボット側交換装置１が固定され、ロボット側交換装置１とツール側交換装置２は脱着可能に連結されており、複数あるツール側交換装置２には目的にあわせた電動ハンドや溶接ガンなどの工具８が固定されている。

複数あるツール側交換装置２はそれぞれの置き場所が決まっており、必要に応じてロボット側交換装置１の連結機構３を切り替えてロボット側交換装置１とツール側交換装置２を脱着し、ツールの交換を行う。

ロボット側交換装置１及びツール側交換装置２には、図３に示すように流体用連結部４と、電力用連結部５と、溶接電源用連結部１３が向かいあわされて連結するように設けられており、ツール側交換装置２に固定されているツール８の種類により、流体用連結部４と電力用連結部５及び溶接電源用連結部１３の中で必要な箇所に、配管及び配線を行う。

そのとき、電動ハンドやサーボガンなどの制御信号を送受信する必要のあるツール８に関しては、電力線搬送通信ユニット１０及び変換ユニット１１をツール８とツール側交換装置２の間で固定し、ツール８の電気信号線を電力線搬送通信ユニット１０に接続し、電力線搬送通信ユニット１０の電源線はツール側交換装置２の電力用連結部５に配線する。

ツール８の電気信号線が直接電力線搬送通信ユニット１０に直接入らないときは、変換ユニット１１を経由して電力線搬送通信ユニット１０に連結する。

ツール８の制御を行うコントローラ９は一般的にロボット７の作業範囲外に固定又は移動可能に設置されており、本実施例ではコントローラ９から出される制御信号を電力線搬送通信ユニット１０に入れられるとともに、電力用連結部５に配線された電力線１２に配線する。

それぞれの電力線搬送通信ユニット１０は同じ系統の電力線１２に接続され、電力線搬送通信ユニット１０を介してツール８とツールのコントローラ９は制御信号の送受信を行う。

図４は従来例を表しているが、図３の実施例と比較して、流体用連結部４と電力用連結部５と溶接電源用連結部１３は同じであるが、従来例は、電気信号用連結部６と汎用信号用連結部１４が無いので、外径を小さくでき、原価もおさえる事ができる。

図５は、本実施例の配線イメージを簡略化して示した説明図であり、図６は従来例を同じ条件で示した説明図であるが、自動工具交換装置に２本の電力線と、６本の電気信号線を配線する場合を簡略化して示している。

従来例の自動工具搬送装置は２本の電力用連結部５と、６本の電気信号用連結部６を設けなければならない。

しかし本実施例では、図５に示すように２本の電力用連結部５は設けるが、電気信号線は電力線搬送通信ユニットを通じて電力線に電気信号を重畳してコントローラ９とツール８の通信を行うので、自動工具交換装置の電気信号用連結部６は必要ない。

上記実施例では、電動ハンドのように電力のみのツールについて説明したが、流体用連結部４を使用した圧縮空気や水などの流体をツール側で使用するツールに対しても、センサーなどを設けて送受信するツールに関しても有効である。

上記自動工具搬送装置は、ロボットを用いた搬送工程や溶接工程などで使用される事を想定したものばかりでなく、治具の段取り替えのような使い方をする事ができる。

本実施例の構成を説明する説明図 本実施例のロボット側交換装置の構造を示す断面図 本実施例のロボット側交換装置の構造を示す外観図 従来例のロボット側交換装置の構造を示す外観図 本実施例の配線を説明する説明図 従来例の配線を説明する説明図

符号の説明

１ ロボット側交換装置
２ ツール側交換装置
３ 連結機構
４ 流体用連結部
５ 電力用連結部
６ 電気信号用連結部
７ ロボット
８ ツール
９ コントローラ
１０ 電力線搬送通信ユニット
１１ 変換ユニット
１２ 電力線
１３ 溶接電源用連結部
１４ 汎用信号用連結部

Claims (2)

1. ロボットの先端回転軸部に固定され、ロボットの手首に固定されるロボット側交換装置と、別々のツールが固定される複数のツール側交換装置と、ロボット側交換装置とツール側交換装置を連結する連結機構をロボット側交換装置に設けた自動工具交換装置において、流体用連結部と電力用連結部を、ロボット側交換装置とツール側交換装置の双方に設け、ツール側交換装置に設けた動力線搬送通信ユニットと、ツールのコントローラとツール側交換装置の間に設けた動力線搬送通信ユニットと、ツールのコントローラ及びツールの制御信号を変換して電力線搬送通信ユニットに接続する事を特徴とする自動工具交換装置。
2. ツールのコントローラ及びツールの制御信号を、電力線に重畳して電力線搬送通信を行う事を特徴とする請求項１の自動工具交換装置。