JP5545256B2

JP5545256B2 - 部品交換装置、部品交換方法

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Publication number: JP5545256B2
Application number: JP2011079199A
Authority: JP
Inventors: 勝己川畑
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2031-03-31
Also published as: JP2012213816A

Description

本発明は、ロボットに装着する工具などの部品を交換する部品交換装置、部品交換方法に関するものである。

特許文献１には、工具を取り付けた工具プレートに固定プレートを嵌め込んだ後、シリンダの作動によりアクチュエータを下降させてロックピンの先端を工具プレートのロック孔に差し込むことにより、工具プレートと固定プレートの位置決めと連結を同時に行う技術が開示されている。

特開平３−４３１７４号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、工具交換のためにシリンダ及びアクチュエータ等の動力手段を別途設ける必要があり、装置の大型化、コストアップを招いてしまう。また、シリンダを使用することにより、シリンダの作動流体を供給するためのホースをロボットハンドのアームの近傍に這わせるなどする必要があるので、ロボットハンドのアームの動作が制約を受けてしまう可能性もある。そのため、工具プレートに取り付けた工具を自由に操作することができなくなってしまう。例えば、ネジ穴測定用の工具を工具プレートに取り付けた場合、ロボットハンドのアームの動作が制約を受けていると、工具を回転させる操作を行うことができず、ネジ穴を十分に測定できないおそれがある。そのため、このような工具プレートと固定プレートとの連結部分にアクチュエータなどの動力手段を使用しないで、ロボットハンドのアームなどに取り付けた工具などの部品を自由に操作できるようにすることが望ましい。

また、ロボットに様々な部品を装着して作業を行う際の作業時間の短縮を図るため、ロボットに装着する部品を短時間で交換することが望ましい。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、工具などの部品の交換のために特別な動力手段を設けることなく、当該部品を短時間で交換できる部品交換装置、部品交換方法を提供すること、を課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、ロボットに装着する部品を交換する部品交換装置において、前記ロボットに取り付けられ、テーパシャンク部を備えるオスアダプタと、前記部品を取り付け可能であり、前記テーパシャンク部と嵌め合い可能なテーパ孔部と前記テーパ孔部の径方向に前記テーパ孔部と連通するように設けられた連通孔部とを備えるメスアダプタと、前記メスアダプタを保持可能であり、押し出し部材を備える保持機構と、を有し、前記テーパシャンク部と前記テーパ孔部とが嵌まり合って前記オスアダプタが前記メスアダプタに保持されるクランプ状態を設定し、前記ロボットを前記保持機構に向かって移動させることにより、前記テーパシャンク部の先端部分に設けられている先端部を前記連通孔部の内部に挿入した前記押し出し部材と干渉させて、前記オスアダプタを前記メスアダプタから離れる方向に押し出すことにより前記クランプ状態を解除すること、を特徴とする。

この態様によれば、アクチュエータなどの動力手段を使用することなく、オスアダプタのテーパシャンク部とメスアダプタのテーパ孔部とによりオスアダプタとメスアダプタとを連結する。そのため、交換後の工具などの部品の操作に支障を与えることなく、当該部品を自由に操作することができる。また、オスアダプタとメスアダプタとの芯ズレを防止できる。

また、オスアダプタやメスアダプタを叩くなどする必要はなく、メスアダプタの連通孔部の内部に押し出し部材を挿入するだけでよいので、短時間でオスアダプタとメスアダプタとのクランプ状態を確実に解除することができる。そのため、オスアダプタをメスアダプタから取り外す時間を短縮できるので、ロボットに装着する部品を短時間で交換することができる。また、保持機構を移動させる駆動部が不要になるので、装置の小型化を図ることができる。

また、オスアダプタがメスアダプタから離れる方向に移動しても連通孔部に挿入した押し出し部材によりメスアダプタは移動することが抑制されるので、オスアダプタとメスアダプタとのクランプ状態を確実に解除することができる。

上記の態様においては、前記押し出し部材を前記連通孔部の内部に挿入したときに、前記オスアダプタが前記メスアダプタから離れる方向とは反対方向の前記連通孔部の端部に前記押し出し部材を当接させておくこと、が好ましい。

この態様によれば、連通孔部の内部に挿入した押し出し部材によりメスアダプタは移動することや回転することができないので、オスアダプタだけを移動させたり回転させたりすることができる。そのため、オスアダプタをメスアダプタから確実に取り外すことができる。

上記の態様においては、前記押し出し部材の先端にＲ形状部を備えること、が好ましい。

この態様によれば、オスアダプタがＲ形状部に案内されて押し出し部材に乗り上がり易いので、オスアダプタとメスアダプタとの間のクランプ状態を容易に解除することができる。

上記の態様においては、前記保持機構は円盤形状のプレートと前記プレートを回転させる回転駆動部とを備え、前記プレートは、外周部に前記メスアダプタを保持する一対の保持具が複数設けられていること、が好ましい。

この態様によれば、保持機構に複数のメスアダプタを配置することができ、様々な部品をロボットに取り付けることができる。

上記の態様においては、前記連通孔部は、前記メスアダプタを貫通していること、が好ましい。

この態様によれば、保持機構にメスアダプタを保持させる際にメスアダプタの方向性が要求されず、作業負担が低減する。

上記課題を解決するためになされた本発明の他の態様は、ロボットに装着する部品を交換する部品交換方法において、前記ロボットに取り付けられ、テーパシャンク部を備えるオスアダプタと、前記部品を取り付け可能であり、前記テーパシャンク部と嵌め合い可能なテーパ孔部と前記テーパ孔部の径方向に前記テーパ孔部と連通するように設けられた連通孔部とを備えるメスアダプタと、前記メスアダプタを保持可能であり、押し出し部材を備える保持機構と、を使用し、前記テーパシャンク部と前記テーパ孔部とが嵌まり合って前記オスアダプタが前記メスアダプタに保持されるクランプ状態を設定し、前記ロボットを前記保持機構に向かって移動させることにより、前記テーパシャンク部の先端部分に設けられている先端部を前記連通孔部の内部に挿入した前記押し出し部材と干渉させて、前記オスアダプタを前記メスアダプタから離れる方向に押し出すことにより前記クランプ状態を解除すること、を特徴とする。

本発明に係る部品交換装置、部品交換方法によれば、工具などの部品の交換のために特別な動力手段を設けることなく、当該部品を短時間で交換できる。

自動検査システムの概略構成図である。工具交換装置の外観斜視図である。マガジンの上面図である。図３のＡ−Ａ断面図である。オスアダプタとメスアダプタの外観斜視図である。オスアダプタの正面図である。オスアダプタの下面図である。メスアダプタの正面図である。図８のＢ−Ｂ断面図である。メスアダプタの上面図である。自動検査のフローチャート図である。自動検査方法の説明図である。自動検査方法の説明図である。自動検査方法の説明図である。オスアダプタをメスアダプタに取り付ける際のフローチャート図である。オスアダプタをメスアダプタに取り付ける説明図である。オスアダプタをメスアダプタに取り付ける説明図である。オスアダプタをメスアダプタに取り付ける説明図である。オスアダプタをメスアダプタに取り付ける説明図である。オスアダプタをメスアダプタから取り外す際のフローチャート図である。オスアダプタをメスアダプタから取り外す説明図である。オスアダプタをメスアダプタから取り外す説明図である。オスアダプタをメスアダプタから取り外す説明図である。

以下、本発明を具体化した実施例について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明においては、部品交換装置の一例として、計測用の工具（例えば、ネジ孔の内径やシリンダの内径などを計測するための工具）を交換する工具交換装置を例に挙げて説明する。

〔自動検査システムの構成〕
まず、継手（アダプタ）を使用した工具交換装置を備える自動検査システム１の構成について説明する。自動検査システム１は、ワークの各部位を自動で計測して検査するシステムである。図１は、自動検査システム１の概略構成図である。図１に示すように、自動検査システム１は、ロボット１０と、マガジン１２と、アダプタ１４と、計測対象であるワーク２０を搭載するためのパレット１６と、パレット１６を搬送するための搬送機構１８などを有する。

ロボット１０は、先端部５４（図２参照）にアダプタ１４が取り付けられ、このアダプタ１４に取り付けた計測用の工具（不図示）を用いて、ワーク２０の各部位の計測を行う。このロボット１０は、マガジン１２とアダプタ１４とともに工具交換装置２２を構成する。ここで、図２は、工具交換装置２２の外観斜視図であり、アダプタ１４を構成するオスアダプタ３６がロボット１０の先端部５４に取り付けられ、アダプタ１４を構成するメスアダプタ３８がマガジン１２に保持されている状態を示している。この工具交換装置２２は、アダプタ１４を構成するオスアダプタ３６とメスアダプタ３８とを脱着して、ロボット１０に装着する計測用の工具を交換する。

マガジン１２は、図２〜図４に示すように、複数のメスアダプタ３８を保持することができる。マガジン１２は、円盤形状のプレート２８の外周部に複数の保持具３０が間隔を空けて設けられており、保持具３０の間の位置に抜きピン３２が設けられている。そして、隣り合う一対の保持具３０によりメスアダプタ３８を保持する。抜きピン３２は、プレート２８の径方向について外側に突出しており、軸形状に形成されている。また、抜きピン３２は先端に円周形状のＲ形状部３４を備える。このような構成のマガジン１２は、回転軸２６を不図示の駆動部により回転させることで、プレート２８を回転させてメスアダプタ３８を周方向に移動させる。なお、図３はマガジン１２の上面図であり、図４は図３のＡ−Ａ断面図である。また、マガジン１２は本発明における「保持機構」の一例であり、抜きピン３２は本発明における「押し出し部材」の一例である。

アダプタ１４は、図５に示すように、着脱可能なオスアダプタ３６とメスアダプタ３８とを備えている。そして、オスアダプタ３６は、図６と図７に示すように、先端部４０と、テーパシャンク部４２と、突出部４４と、接続部４６と、円盤部４８などを備える。なお、図５はオスアダプタ３６とメスアダプタ３８の外観斜視図であり、図６はオスアダプタ３６の正面図であり、図７はオスアダプタ３６の下面図である。また、アダプタ１４は、本発明における「継手」の一例である。

先端部４０は、オスアダプタ３６の最も先端部分に設けられている。この先端部４０は直方体形状に形成されており、オスアダプタ３６を図６の下方向から見たときに図７に示すように図面の左右方向に横長の形状（図７においては一例として長方形）に形成されている。ここでは、先端部４０は互いに直交する方向に長手方向８２と短手方向８４が形成されていると定義する。

テーパシャンク部４２は、円錐形状に形成されており、その軸方向について外径が突出部４４側から先端部４０側に向かって徐々に小さくなるように外周面にモールステーパが形成されている。

突出部４４は、テーパシャンク部４２の軸方向（図６の上下方向）についてテーパシャンク部４２に対して先端部４０の反対側の位置にて、テーパシャンク部４２に接続して設けられている。この突出部４４は、テーパシャンク部４２の径方向（図６の左右方向）についてテーパシャンク部４２から外側に向かって突出するように設けられている。突出部４４は、図７に示すように図面の左右方向に横長の形状に形成され、ここでは互いに直交する方向に長手方向５０と短手方向５２が形成されていると定義する。そして、突出部４４は、後述するメスアダプタ３８の開口部７４の短手方向８０（図８参照）の幅に対して、短手方向５２の幅が小さく形成される一方で、長手方向５０の幅が大きく形成されている。

円盤部４８は、突出部４４とは接続部４６を介して接続されている。そして、この円盤部４８は、円盤形状に設けられ、ロボット１０の先端部５４（図２参照）にネジ（不図示）で締結されている。このようにして、オスアダプタ３６はロボット１０の先端部５４に取り付けられている。

次に、メスアダプタ３８は、図８〜図１０に示すように、工具取付部５６と、段差部５８と、ピン挿入孔部６０と、テーパ孔部６２と、拡径部６４と、端面部６６などを備える。なお、図８はメスアダプタ３８の正面図であり、図９は図８のＢ−Ｂ断面図であり、図１０はメスアダプタ３８の上面図である。

工具取付部５６は、例えば計測用の工具などの部品を取り付ける部分である。段差部５８は、マガジン１２の保持具３０にて保持される部分である。ピン挿入孔部６０は、テーパ孔部６２の径方向（図８の左右方向、図９の紙面垂直方向）にテーパ孔部６２と連通するように設けられ、メスアダプタ３８を貫通している。このように、ピン挿入孔部６０はメスアダプタ３８を貫通しているので、ピン挿入孔部６０にマガジン１２の抜きピン３２を挿入してマガジン１２にメスアダプタ３８を保持させる際にメスアダプタ３８の方向性が要求されず、作業負担が低減する。また、ピン挿入孔部６０は、テーパ孔部６２の軸方向（図８や図９の上下方向）に長くした長孔に形成されている。なお、ピン挿入孔部６０は、本発明における「連通孔部」の一例である。

テーパ孔部６２は、ピン挿入孔部６０と拡径部６４に連通している。テーパ孔部６２の内周面６８は円錐形状に形成されており、テーパ孔部６２の内径は拡径部６４側からピン挿入孔部６０側に向かって徐々に小さくなるようにモールステーパが形成されている。このテーパ孔部６２は、オスアダプタ３６のテーパシャンク部４２と嵌め合うことができる。また、図１０に示すように、テーパ孔部６２の底面７０には孔７２が設けられている。この孔７２は、図１０に示すように図面の左右方向に横長の形状で開口しており、ここでは互いに直交する方向に長手方向８６と短手方向８８が形成されていると定義する。

拡径部６４は、テーパ孔部６２の軸方向（図８や図９の上下方向）についてテーパ孔部６２と端面部６６との間に設けられ、テーパ孔部６２と端面部６６の開口部７４とに接続している。そして、テーパ孔部６２の径方向（図８や図９の左右方向）について、拡径部６４の幅はテーパ孔部６２の径よりも大きく（拡張して）形成され、端面部６６の開口部７４の短手方向８０の幅よりも大きな幅に形成されている。この拡径部６４は、後述するようにオスアダプタ３６とメスアダプタ３８とのクランプ状態においては、オスアダプタ３６の突出部４４（図６や図７参照）が挿入されている部分である。

端面部６６は、メスアダプタ３８においてテーパ孔部６２の軸方向（図８や図９の上下方向）の端部に設けられており、当該軸方向についてテーパ孔部６２に対して拡径部６４を介して設けられている。そして、端面部６６は、テーパ孔部６２の径方向（図８の左右方向）について拡径部６４の内面７６よりも内側に突出して設けられており、その内側に開口部７４が形成されている。開口部７４は、図１０に示すように図面の上下方向に縦長の形状で開口しており、ここでは互いに直交する方向に長手方向７８と短手方向８０が形成されていると定義する。後述するように、端面部６６は、オスアダプタ３６とメスアダプタ３８とのクランプ状態が設定されたときに、テーパ孔部６２の軸方向についてオスアダプタ３６の突出部４４との間で間隔を設けながら、テーパ孔部６２の径方向についてオスアダプタ３６の突出部４４と重なり合う（図１９参照）。

〔自動検査の方法〕
以上のような構成の自動検査システム１は、図１１のフローチャート図で示されるように、以下のように自動検査を行う。まず、ロボット１０を起動し（ステップＳ１）、図１２に示すようにパレット１６の払い出しを行い（ステップＳ２）、図１３に示すようにパレット１６を挿入する（ステップＳ３）。

次に、図１４に示すようにマガジン１２内において自動検査プログラムで指定された最初の計測用の工具（計測ゲージ）に対応する所定のメスアダプタ３８が保持されているか否か、を確認する（ステップＳ４）。そして、マガジン１２に所定のメスアダプタ３８が保持されていない場合には、一旦自動検査システム１の稼働を待機させてマガジン１２に所定のメスアダプタ３８を保持させた（ステップＳ５）後、ステップＳ４に戻る。一方、マガジン１２に所定のメスアダプタ３８が保持されている場合には、オスアダプタ３６をメスアダプタ３８に取り付けて（ステップＳ６）、所定の計測項目の計測を行う（ステップＳ７）。そして、所定の計測内容の計測が終了すると、オスアダプタ３６をメスアダプタ３８から取り外す（ステップＳ８）。なお、オスアダプタ３６とメスアダプタ３８との脱着方法については後述する。

次に、自動検査プログラムで指定された全ての計測項目の計測が終了したか否かを判断する（ステップＳ９）。そして、全ての計測項目の計測が終了していない場合には、マガジン１２を回転させて（ステップＳ１０）、ステップＳ６に戻ってオスアダプタ３６を新たなメスアダプタ３８に取り付けて新たな計測項目の計測を行う。一方、自動検査プログラムで指定された全ての計測項目の計測が終了した場合には、自動検査を継続するか否かを判断する（ステップＳ１１）。そして、自動検査を継続する場合には、ステップＳ２に戻る。一方、自動検査を継続しない場合には、自動検査を終了する。以上のようにして、自動検査を行う。

〔アダプタの脱着方法〕
次に、オスアダプタ３６とメスアダプタ３８との脱着方法について説明する。まず、図１５のフローチャート図を用いて、オスアダプタ３６をメスアダプタ３８に取り付ける方法について説明する。最初に、図１６に示すように、オスアダプタ３６をメスアダプタ３８に対向する位置に移動させる（ステップＳ２１）。具体的には、ロボット１０の先端部５４（図２参照）を移動させて当該先端部５４に保持されたオスアダプタ３６を、マガジン１２の保持具３０（図３参照）に保持された所望の計測用の工具に対応するメスアダプタ３８の上の位置に移動させる。

次に、オスアダプタ３６をメスアダプタ３８に向かって移動させる（ステップＳ２２）。具体的には、図１７に示すように、オスアダプタ３６の突出部４４の短手方向５２の向きをメスアダプタ３８の開口部７４の短手方向８０の向きに一致させた状態（すなわち、オスアダプタ３６の突出部４４の長手方向５０の向きをメスアダプタ３８の開口部７４の長手方向７８の向きに一致させた状態）で、オスアダプタ３６を下降させる。これにより、オスアダプタ３６の先端部４０とテーパシャンク部４２と突出部４４とを、開口部７４を通して、メスアダプタ３８の内部に移動させる。このとき、突出部４４は拡径部６４の内部に位置する。そして、オスアダプタ３６の先端部４０をメスアダプタ３８のテーパ孔部６２の底面７０に当接させる。

なお、このとき、オスアダプタ３６の先端部４０の長手方向８２（図７参照）の向きとメスアダプタ３８のテーパ孔部６２の底面７０にて開口した孔７２の長手方向８６の向きとは、直交している。すなわち、図１７に示す例においては、メスアダプタ３８の孔７２の長手方向８６が図面の左右方向に向いているのに対し、オスアダプタ３６の先端部４０の長手方向８２が図面の紙面垂直方向に向いている。そのため、オスアダプタ３６の先端部４０がメスアダプタ３８のテーパ孔部６２の底面７０に当接し、オスアダプタ３６はこのままではこれ以上下降できない。

そこで次に、オスアダプタ３６をメスアダプタ３８に対して相対的に回転させて、メスアダプタ３８に向かって押し込み、オスアダプタ３６の先端部４０を抜きピン３２に当接させる（ステップＳ２３）。具体的には、オスアダプタ３６を時計回りに９０°回転させて、オスアダプタ３６の先端部４０の長手方向８２の向きとメスアダプタ３８の孔７２の長手方向８６の向きとを一致させる。なお、オスアダプタ３６をメスアダプタ３８に対して相対的に回転させることにより、テーパシャンク部４２の径方向についてオスアダプタ３６の突出部４４とメスアダプタの端面部６６が重なり合うことになる。

そして、これによりオスアダプタ３６をさらに下降できるようになるので、オスアダプタ３６をさらに下降させてメスアダプタ３８に向かって移動させて、図１８に示すように、オスアダプタ３６の先端部４０を抜きピン３２に当接させる。このように、アダプタ１４は、構造上、オスアダプタ３６をメスアダプタ３８に対して相対的に回転させないとオスアダプタ３６をメスアダプタ３８に向かって移動できない。このとき、オスアダプタ３６のテーパシャンク部４２とメスアダプタ３８のテーパ孔部６２とは当接している。また、オスアダプタ３６の突出部４４の長手方向５０は図面の左右方向に向いており、テーパシャンク部４２の径方向（図１８の左右方向）について突出部４４はメスアダプタ３８の端面部６６と重なり合っている。

次に、オスアダプタ３６の先端部４０から抜きピン３２を離間させることにより、オスアダプタ３６とメスアダプタ３８とのクランプを完了させる（ステップＳ２４）。具体的には、ロボット１０の先端部５４（図２参照）をマガジン１２から離れる方向に移動させて、オスアダプタ３６とメスアダプタ３８とをマガジン１２から離れる方向に移動させる。そして、ロボット１０の先端部５４によりオスアダプタ３６に下方向（メスアダプタ３８が配置される方向）の荷重を加えながら、オスアダプタ３６の先端部４０から抜きピン３２を離間させる。

これにより、オスアダプタ３６の先端部４０は抜きピン３２に干渉されなくなり、図１９に示すように、オスアダプタ３６のテーパシャンク部４２がメスアダプタ３８のテーパ孔部６２にしっかりと嵌り込む。これにより、オスアダプタ３６はメスアダプタ３８に保持されて、オスアダプタ３６とメスアダプタ３８とのクランプ状態が設定され、メスアダプタ３８へのオスアダプタ３６の取り付けが完了する。以上のようにして、オスアダプタ３６をメスアダプタ３８に取り付ける。そして、これにより、メスアダプタ３８はオスアダプタ３６を介してロボット１０の先端部５４（図２参照）に取り付けられる。

このように、オスアダプタ３６の突出部４４がメスアダプタ３８の拡径部６４の内部に配置され、かつ、テーパシャンク部４２の径方向についてオスアダプタ３６の突出部４４がメスアダプタ３８の端面部６６と重なり合っている場合に、オスアダプタ３６をメスアダプタ３８に向かって移動させることにより、テーパシャンク部４２とテーパ孔部６２とが嵌まり合ったクランプ状態が設定される。

その後、ロボット１０の先端部５４（図２参照）をマガジン１２から離れる方向に移動させて、オスアダプタ３６とメスアダプタ３８とをマガジン１２から離れる方向に移動させることにより、メスアダプタ３８のピン挿入孔６０から抜きピン３２を抜き出す。その後、メスアダプタ３８の工具取付部５６に計測用の工具を取り付けることにより、ロボット１０に計測用の工具が装着される。

このように、オスアダプタ３６のテーパシャンク部４２をメスアダプタ３８のテーパ孔部６２に嵌め合わせてオスアダプタ３６をメスアダプタ３８で保持することにより、アクチュエータなどの動力手段を使用しないでオスアダプタ３６とメスアダプタ３８とを連結している。そのため、メスアダプタ３８の工具取付部５６に取り付けた計測用の工具を使用して計測作業を行う時に、計測用の工具の操作に制約が生じないので、自由に計測作業を行うことができる。また、オスアダプタ３６とメスアダプタ３８との芯ズレを防止できる。

ここで、メスアダプタ３８へのオスアダプタ３６の取り付けが完了した時、オスアダプタ３６の突出部４４は拡径部６４の内部に配置されており、オスアダプタ３６の突出部４４の長手方向５０が図１９の図面の左右方向に向いている。すなわち、オスアダプタ３６の突出部４４の長手方向５０は、メスアダプタ３８の開口部７４の長手方向７８と直交し、メスアダプタ３８の開口部７４の短手方向８０と同じ方向を向いている。そして、オスアダプタ３６のテーパシャンク部４２の径方向（図１９の左右方向）について、オスアダプタ３６の突出部４４はメスアダプタ３８の端面部６６と重なり合っている。なお、テーパシャンク部４２の軸方向（図１９の上下方向）について、オスアダプタ３６の突出部４４とメスアダプタ３８の端面部６６との間には隙間が設けられている。

そのため、オスアダプタ３６のテーパシャンク部４２とメスアダプタ３８のテーパ孔部６２との嵌め合いが外れたとしても、オスアダプタ３６の突出部４４はメスアダプタ３８の端面部６６に当たるので、オスアダプタ３６の突出部４４はメスアダプタ３８の開口部７４から抜けない。したがって、オスアダプタ３６のテーパシャンク部４２とメスアダプタ３８のテーパ孔部６２との嵌め合いが外れたとしても、オスアダプタ３６がメスアダプタ３８から抜けない。ゆえに、メスアダプタ３８の工具取付部５６に取り付けた計測用の工具を使用して計測作業を行っている時に、オスアダプタ３６がメスアダプタ３８から外れて落下するおそれがなくなるので、工具の破損や作業の対象となるワーク２０の損傷を防止することができる。

また、前記のように、アダプタ１４は、構造上、オスアダプタ３６をメスアダプタ３８に対して相対的に回転させないとオスアダプタ３６をメスアダプタ３８に向かって移動できない。そのため、オスアダプタ３６とメスアダプタ３８のクランプ状態を設定するときには、テーパシャンク部４２の径方向についてオスアダプタ３６の突出部４４とメスアダプタの端面部６６が重なり合うことになり、オスアダプタ３６がメスアダプタ３８から外れて落下しないようにしておくことができる。

一方、図２０のフローチャート図を用いて、オスアダプタ３６をメスアダプタ３８から取り外す方法、すなわちメスアダプタ３８をロボット１０の先端部５４（図２参照）から取り外す方法について説明する。

まず、抜きピン３２によりオスアダプタ３６の先端部４０を押し上げる（ステップＳ３１）。具体的には、ロボット１０の先端部５４（図２参照）をマガジン１２に向かって移動させて、ロボット１０の先端部５４に一体的に取り付けられたオスアダプタ３６とメスアダプタ３８とをマガジン１２に向かって移動させ、メスアダプタ３８のピン挿入孔部６０の内部にマガジン１２の抜きピン３２を挿入する。そして、ロボット１０の先端部５４をさらにマガジン１２に向かって移動させて、オスアダプタ３６とメスアダプタ３８とをマガジン１２に向かって移動させる。すると、抜きピン３２がメスアダプタ３８のピン挿入孔部６０からメスアダプタ３８の内部に挿入される。このとき、メスアダプタ３８のピン挿入孔部６０の端部９０（最下部、オスアダプタ３６がメスアダプタ３８から離れる方向とは反対方向の端部）に抜きピン３２を当接させておく。

そして、図２１に示すように、オスアダプタ３６の先端部４０が抜きピン３２と干渉し、抜きピン３２によりオスアダプタ３６はメスアダプタ３８から離れる方向に押し上げられる。これにより、オスアダプタ３６とメスアダプタ３８とのクランプ状態が解除される。このように、オスアダプタ３６やメスアダプタ３８を叩くなどする必要はなく、メスアダプタ３８のピン挿入孔部６０の内部に抜きピン３２を挿入するだけでよいので、短時間でオスアダプタ３６とメスアダプタ３８とのクランプ状態を確実に解除することができる。

次に、オスアダプタ３６をメスアダプタ３８から離れる方向に移動させて、オスアダプタ３６とメスアダプタ３８との嵌め合いを外す（ステップＳ３２）。具体的には、ロボット１０の先端部５４（図２参照）を上昇させてオスアダプタ３６を上昇させることにより、オスアダプタ３６の先端部４０が抜きピン３２のＲ形状部３４に案内されて、図２２に示すように、抜きピン３２の上に乗り上がる。すると、オスアダプタ３６とメスアダプタ３８との嵌め合いが外れる。なお、このとき、メスアダプタ３８のピン挿入孔部６０の端部９０に抜きピン３２を当接させているので、オスアダプタ３６を上昇させてもメスアダプタ３８は上昇しない。そのため、確実にオスアダプタ３６とメスアダプタ３８との嵌め合いを外すことができる。

次に、オスアダプタ３６をメスアダプタ３８から離れる方向にさらに移動させて、オスアダプタ３６の突出部４４とメスアダプタ３８の端面部６６とを当接させる（ステップＳ３３）。具体的には、ロボット１０の先端部５４（図２参照）をさらに上昇させてオスアダプタ３６をさらに上昇させる。これにより、オスアダプタ３６の先端部４０をメスアダプタ３８の孔７２から抜き出すとともに、図２３に示すように、オスアダプタ３６の突出部４４とメスアダプタ３８の端面部６６とを当接させる。なお、このとき、前記と同様に、メスアダプタ３８のピン挿入孔部６０の端部９０に抜きピン３２を当接させているので、オスアダプタ３６を上昇させようとしてもメスアダプタ３８は上昇しない。

次に、オスアダプタ３６をメスアダプタ３８に対して相対的に回転させて、オスアダプタ３６の突出部４４の短手方向５２の向きとメスアダプタ３８の開口部７４の短手方向８０の向きとを一致させる（ステップＳ３４）。具体的には、ロボット１０の先端部５４（図２参照）を回転させることによりオスアダプタ３６を反時計回りに９０°回転させて、前記の図１７に示すように、オスアダプタ３６の突出部４４の短手方向５２の向きとメスアダプタ３８の開口部７４の短手方向８０の向きとを一致させる。これにより、オスアダプタ３６をさらに上昇させることが可能になる。なお、このとき、メスアダプタ３８のピン挿入孔部６０に抜きピン３２を挿入しているので、メスアダプタ３８は回転しない。そのため、確実にオスアダプタ３６をメスアダプタ３８に対して相対的に回転させることができる。

次に、オスアダプタ３６をさらに上昇させることにより、オスアダプタ３６をメスアダプタ３８から取り外す（ステップＳ３５）。具体的には、ロボット１０の先端部５４（図２参照）を上昇させてオスアダプタ３６をさらに上昇させることにより、オスアダプタ３６の突出部４４とテーパシャンク部４２と先端部４０とを、メスアダプタ３８の開口部７４に通して、オスアダプタ３６をメスアダプタ３８から取り外す。これにより前記の図１６の状態に戻る。以上のようにして、オスアダプタ３６をメスアダプタ３８から取り外す。

〔本実施例の効果〕
本実施例によれば、アクチュエータなどの動力手段を使用することなく、オスアダプタ３６のテーパシャンク部４２とメスアダプタ３８のテーパ孔部６２とによりオスアダプタ３６とメスアダプタ３８とを連結している。そのため、工具交換装置２２を小型化できるとともに、コストも削減することができる。また、アダプタ１４に取り付けた計測用の工具の動作に制約が生じず、当該工具を使用して行う計測作業を自由に行うことができる。さらに、オスアダプタ３６とメスアダプタ３８との芯ズレを防止できる。

また、オスアダプタ３６やメスアダプタ３８を叩くなどする必要はなく、メスアダプタ３８のピン挿入孔部６０の内部に抜きピン３２を挿入するだけでよいので、短時間でオスアダプタ３６とメスアダプタ３８とのクランプ状態を確実に解除することができる。そのため、オスアダプタ３６をメスアダプタ３８から取り外す時間を短縮できるので、ロボット１０に装着する計測用の工具を短時間で交換することができる。

また、オスアダプタ３６がメスアダプタ３８から離れる方向に移動してもピン挿入孔部６０に挿入した抜きピン３２によりメスアダプタ３８は移動することが抑制されるので、オスアダプタ３６とメスアダプタ３８とのクランプ状態を確実に解除することができる。

また、ピン挿入孔部６０の端部９０に抜きピン３２を当接させておくので、メスアダプタ３８は移動することや回転することができないので、オスアダプタ３６だけを移動させたり回転させたりすることができる。そのため、オスアダプタ３６をメスアダプタ３８から確実に取り外すことができる

また、オスアダプタ３６がＲ形状部３４に案内されて抜きピン３２に乗り上がり易いので、オスアダプタ３６とメスアダプタ３８との間のクランプ状態を容易に解除することができる。

また、ロボット１０をマガジン１２に向かって移動させるので、マガジン１２を移動させる駆動部が不要になる。そのため、工具交換装置２２の小型化を図ることができる。

また、マガジン１２に複数のメスアダプタ３８を配置することができ、様々な計測内容に対応した計測用の工具をロボット１０に取り付けることができる。

また、ピン挿入孔部６０はメスアダプタ３８を貫通しているので、マガジン１２にメスアダプタ３８を保持させる際にメスアダプタ３８の方向性が要求されず、作業負担が低減する。

また、上記の実施例においては、ロボット１０の先端部５４にアダプタ１４を取り付けて計測作業を行う例を挙げて説明したが、本発明は、これに限定されず、人間がアダプタ１４を使用して計測作業を行う例においても適用することができる。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。

１自動検査システム
１０ロボット
１２マガジン
１４アダプタ
２２工具交換装置
２６回転軸
２８プレート
３０保持具
３２抜きピン
３４Ｒ形状部
３６オスアダプタ
３８メスアダプタ
４０（オスアダプタの）先端部
４２テーパシャンク部
４４突出部
４８円盤部
５０（突出部の）長手方向
５２（突出部の）短手方向
５４（ロボットの）先端部
６０ピン挿入孔部
６２テーパ孔部
６４拡径部
６６端面部
６８内周面
７０底面
７２孔
７４開口部
７６内面
７８（開口部の）長手方向
８０（開口部の）短手方向
８２（オスアダプタの先端部の）長手方向
８４（オスアダプタの先端部の）短手方向
８６（孔の）長手方向
８８（孔の）短手方向
９０（ピン挿入孔部の）端部

Claims

ロボットに装着する部品を交換する部品交換装置において、
前記ロボットに取り付けられ、テーパシャンク部を備えるオスアダプタと、
前記部品を取り付け可能であり、前記テーパシャンク部と嵌め合い可能なテーパ孔部と前記テーパ孔部の径方向に前記テーパ孔部と連通するように設けられた連通孔部とを備えるメスアダプタと、
前記メスアダプタを保持可能であり、押し出し部材を備える保持機構と、を有し、
前記テーパシャンク部と前記テーパ孔部とが嵌まり合って前記オスアダプタが前記メスアダプタに保持されるクランプ状態を設定し、
前記ロボットを前記保持機構に向かって移動させることにより、前記テーパシャンク部の先端部分に設けられている先端部を前記連通孔部の内部に挿入した前記押し出し部材と干渉させて、前記オスアダプタを前記メスアダプタから離れる方向に押し出すことにより前記クランプ状態を解除すること、
を特徴とする部品交換装置。
請求項１の部品交換装置において、
前記押し出し部材を前記連通孔部の内部に挿入したときに、前記オスアダプタが前記メスアダプタから離れる方向とは反対方向の前記連通孔部の端部に前記押し出し部材を当接させておくこと、
を特徴とする部品交換装置。
請求項１または２の部品交換装置において、
前記押し出し部材の先端にＲ形状部を備えること、
を特徴とする部品交換装置。
請求項１乃至３のいずれか１つの部品交換装置において、
前記保持機構は円盤形状のプレートと前記プレートを回転させる回転駆動部とを備え、
前記プレートは、外周部に前記メスアダプタを保持する一対の保持具が複数設けられていること、
を特徴とする部品交換装置。
請求項１乃至４のいずれか１つの部品交換装置において、
前記連通孔部は、前記メスアダプタを貫通していること、
を特徴とする部品交換装置。
ロボットに装着する部品を交換する部品交換方法において、
前記ロボットに取り付けられ、テーパシャンク部を備えるオスアダプタと、
前記部品を取り付け可能であり、前記テーパシャンク部と嵌め合い可能なテーパ孔部と前記テーパ孔部の径方向に前記テーパ孔部と連通するように設けられた連通孔部とを備えるメスアダプタと、
前記メスアダプタを保持可能であり、押し出し部材を備える保持機構と、を使用し、
前記テーパシャンク部と前記テーパ孔部とが嵌まり合って前記オスアダプタが前記メスアダプタに保持されるクランプ状態を設定し、
前記ロボットを前記保持機構に向かって移動させることにより、前記テーパシャンク部の先端部分に設けられている先端部を前記連通孔部の内部に挿入した前記押し出し部材と干渉させて、前記オスアダプタを前記メスアダプタから離れる方向に押し出すことにより前記クランプ状態を解除すること、
を特徴とする部品交換方法。