JP6401472B2

JP6401472B2 - 自動工具交換装置

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Publication number: JP6401472B2
Application number: JP2014056510A
Authority: JP
Inventors: 西尾　英樹; 英樹西尾
Original assignee: Nitta Corp
Current assignee: Nitta Corp
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2018-10-10
Anticipated expiration: 2034-03-19
Also published as: JP2015178152A

Description

本発明は、工具を自動的に交換する自動工具交換装置に関する。

自動工具交換装置として、ロボットの出力部に接続される第１ユニットと、第１ユニットに着脱可能な複数の第２ユニットとを備えたものが知られている（特許文献１等参照）。複数の第２ユニットにはそれぞれ異なる工具が取り付けられ、使用する工具に応じて第１ユニットに連結する第２ユニットを変更する。複数の第２ユニットのうち第１ユニットと連結していない第２ユニットは置台に載置されている。

特許文献１の装置では、第１ユニットに着脱可能な第２ユニットが全て置台に載置されたとき、第１ユニットと第２ユニットとの連結を解除できる。

特開平６−２１０５３７号公報

ところで、複数のロボットが同じ工具を使用する場合、その工具が取り付けられた第２ユニットを複数のロボットで共有して使用できると、工具数及び第２ユニット数を低減できる。これにより、複数のロボット及び第２ユニットを並べるラインの長さを短縮できる。

特許文献１の装置で第２ユニットを共有して使用する場合、第１ユニットに着脱可能な複数の第２ユニットのうち一部を上記第１ユニットだけに着脱可能な専有第２ユニットとし、その他を別の第１ユニットにも着脱可能な共有第２ユニットにすることが考えられる。

しかし、第１ユニットが専有第２ユニットを使用し、別の第１ユニットが共有第２ユニットを使用しているときに、第１ユニットと専有第２ユニットとの連結を解除するために専有第２ユニットを置台においても、共有第２ユニットが置台に載置されていないため、第１ユニットと専有第２ユニットとの連結を解除できない。したがって、別の第１ユニットが共有第２ユニットを使用中は、第１ユニットとそれに連結した専有第２ユニットとを切り離して工具を変更することができない。

そこで、本発明の目的は、複数の第１ユニットで共有第２ユニットを共有して使用する装置において、別の第１ユニットが共有第２ユニットを使用中でも他の第１ユニットと専有第２ユニットとの連結を解除することができる装置を提供することである。

本発明の自動工具交換装置は、異なるロボットの出力部にそれぞれ接続される複数の第１ユニットと、複数の前記第１ユニットのそれぞれのみに着脱可能な複数の専有第２ユニットと、少なくとも２台の第１ユニットに着脱可能な少なくとも１台の共有第２ユニットと、前記専有第２ユニットを載置可能な専有第２ユニット置台と、前記共有第２ユニットを載置可能な共有第２ユニット置台と、前記第１ユニットに設けられた、前記専有第２ユニット及び前記共有第２ユニットに係合する係合部材、前記係合部材の前記専有第２ユニット及び前記共有第２ユニットへの係合を解除する解除部材、前記解除部材に接続したエアオペレートバルブ並びに前記解除部材及び前記エアオペレートバルブに接続した電磁弁と、前記専有第２ユニット置台に設けられた専有第１切換弁と、前記共有第２ユニット置台に設けられた共有第１切換弁とを備え、
前記係合部材及び前記解除部材によって前記第１ユニットと前記専有第２ユニットおよび前記共有第２ユニットとの着脱が可能であり、
１台の前記第１ユニットに着脱可能な前記専有第２ユニット及び前記共有第２ユニットを載置可能な前記専有第２ユニット置台及び前記共有第２ユニット置台にそれぞれ設けられた専有第１切換弁及び共有第１切換弁とが並列に接続され、
並列に接続された前記専有第１切換弁及び前記共有第１切換弁と、前記１台の第１ユニットに設けられた前記エアオペレートバルブと、前記１台の第１ユニットに設けられた前記解除部材とが直列に接続され、
前記専有第１切換弁の開閉状態と、前記共有第１切換弁の開閉状態と、前記エアオペレートバルブの開閉状態と、前記電磁弁の切り換えとの組み合せにより、前記解除部材が係止状態または解除状態となるように制御される。

本発明では、専有第１切換弁と共有第１切換弁とがエアオペレートバルブに並列に接続されているため、共有第１切換弁の開閉状態に関係なく、専有第１切換弁の開閉状態によりエアオペレートバルブの開閉状態を切り換えることができる。これに電磁弁の切り換えを組み合せることで解除部材を係止状態又は解除状態に切り換えることができる。

上記装置において、前記第１ユニットに連結された前記専有第２ユニットを前記専有第２ユニット置台に載置するときに前記第１ユニットにより前記専有第１切換弁を開状態へ切り換え可能であり、
前記第１ユニットに連結された前記共有第２ユニットを前記共有第２ユニット置台に載置するときに前記第１ユニットにより前記共有第１切換弁を開状態へ切り換え可能であり、
前記電磁弁は、前記エアオペレートバルブと前記解除部材とのいずれかに連通するように切り換えられ、
前記専有第１切換弁又は前記共有第１切換弁が開状態に切り換えられたときに前記エアオペレートバルブが開状態へ切り換えられ、
前記エアオペレートバルブが開状態へ切り換えられ且つ前記電磁弁が前記エアオペレートバルブに連通するように切り換えられることにより前記解除部材が作動して前記係合部材と前記専有第２ユニットおよび前記共有第２ユニットとの係合が解除される。

本発明では、共有第１切換弁と専有第１切換弁とが並列に接続されているため、共有第１切換弁が切り換えられなくても、専有第１換弁が切り換えられるとエアオペレートバルブが切り換えられる。これに電磁弁の切り換えを組み合せることで解除部材を解除状態にできる。これにより、別の第１ユニットが共有第２ユニットを使用中でも、専有第２ユニットを専有第２ユニット置台に載置することにより他の第１ユニットと専有第２ユニットとの連結を解除することができる。

また、上記装置において、前記専有第２ユニットを前記専有第２ユニット置台に載置したときに前記専有第２ユニットに取り付けられた工具周辺に配置される専有第２切換弁と、
前記共有第２ユニットを前記共有第２ユニット置台に載置したときに前記共有第２ユニットに取り付けられた工具周辺に配置される共有第２切換弁とを備え、
前記専有第２ユニットを前記専有第２ユニット置台に載置するときに前記専有第２ユニットに取り付けられた工具により前記専有第２切換弁を開状態へ切り換え可能であり、
前記共有第２ユニットを前記共有第２ユニット置台に載置するときに前記共有第２ユニットに取り付けられた工具により前記共有第２切換弁を開状態へ切り換え可能であり、
前記専有第２切換弁は前記専有第１切換弁に直列に接続され、
前記共有第２切換弁は前記共有第１切換弁に直列に接続され、
前記専有第１切換弁及び前記専有第２切換弁が開状態に切り換えられたとき、又は、前記共有第１切換弁及び前記共有第２切換弁が開状態に切り換えられたときに前記エアオペレートバルブが開状態へ切り換えられる。

エアオペレートバルブを切り換える条件を厳しくすることにより、第１ユニットと第２ユニットの連結が簡易に解除されないようにすることができる。これにより、第２ユニットが不意に落下すること抑止できるため、安全性を保つことができる。

また、前記共有第２ユニット置台に、前記共有第２ユニットが着脱可能な第１ユニットと同数の複数の前記共有第１切換弁が取り付けられ、
前記複数の共有第１切換弁は前記着脱可能な第１ユニットに設けられた前記エアオペレートバルブに並列に接続され、
複数の前記共有第１切換弁はそれぞれ異なる位置に配置されている。

複数の共有第１切換弁の位置を各第１ユニットに対応するように変えることで、共有第１切換弁の誤動作を回避することができる。

本発明によると、複数の第１ユニットが共有第２ユニットを共有して使用可能な装置において、別の第１ユニットが共有第２ユニットを使用中でも他の第１ユニットと専有第２ユニットとの連結を安全に解除することできる。

本実施形態に係る自動工具交換装置を適用したロボットの概略構成図である。本実施形態に係る自動工具交換装置を構成する第１ユニット及び第２ユニットを示す斜視図である。第２ユニット及び第２ユニット載置台の平面図である。本実施形態に係る自動工具交換装置を構成する回路図である。第１ユニットと第２ユニットとの連結を解除する方法を順に示した模式図である。第１ユニットと第２ユニットとの連結を解除するときの回路図を順に示した図である。第１ユニットと第２ユニットとの連結を解除するときのフロー図である。第１ユニットと第２ユニットとを使用しているときの回路図である。第１ユニットと第２ユニットとの連結を解除するときの回路図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。ここでは、本発明の１実施形態である自動工具装置について、図１〜図９を参照しつつ以下に説明する。

図１には、２台のロボット１００,２００を図示している。ロボット１００は、ロボットアーム１と、ロボットアーム１及び工具２,３,４を接続する自動工具交換装置１１０とを備えている。自動工具交換装置１１０は、ロボットアーム１に接続された第１ユニット５と、第１ユニット５に着脱可能な３台の第２ユニット６,７,８と、第２ユニット６,７,８をそれぞれ載置可能な第２ユニット置台１６,１７,１８とを備えている。３つの第２ユニット置台１６,１７,１８は１つの置台から構成されてもよい。第２ユニット６,７,８にはそれぞれ工具２,３,４が取り付けられている。

ロボット２００はロボット１００と同様な構成であり、ロボットアーム２１と、ロボットアーム２１及び工具４,２３,２４を接続する自動工具交換装置２１０とを備えている。自動工具交換装置２１０は、ロボットアーム２１に接続された第１ユニット２５と、第１ユニット２５に着脱可能な３台の第２ユニット８,２７,２８と、第２ユニット８,２７,２８をそれぞれ載置可能な第２ユニット置台１８,３７,３８とを備えている。３つの第２ユニット置台１８,３７,３８は１つの置台から構成されてもよい。また、第２ユニット置台１８,３７,３８は第２ユニット置台１６,１７と同じ置台から構成されてもよい。第２ユニット８,２７,２８にはそれぞれ工具４,２３,２４が取り付けられている。

工具２,３,４,２３,２４は異なる工具であり、例えば異なる溶接ガンやハンドリング治具等が用いられる。

本実施形態では、第１ユニット５及び第１ユニット２５が第２ユニット８を共有して使用することができる。そこで、自動工具交換装置１１０及び自動工具交換装置２１０によっても１つの自動工具交換装置が構成される。

図１に示すように、第２ユニット６,７は、第１ユニット５に着脱可能な専有第２ユニット６,７である。第２ユニット８は、第１ユニット５と第１ユニット２５とに着脱可能な共有第２ユニット８である。第２ユニット２７,２８は、第１ユニット２５に着脱可能な専有第２ユニット２７,２８である。以下では、専有第２ユニット６,７,２７,２８を載置可能な置台を専有第２ユニット置台１６,１７,３７,３８と称し、共有第２ユニット８を載置可能な置台を共有第２ユニット置台１８と称する。

次に、第１ユニット５と専有第２ユニット６の構成について説明する。

第１ユニット５は、図２に示すように柱状に形成され、底部に下方に向かって突出した突起部４１が形成されている。突起部４１の側部にはカム（係合部材）４２が設けられている。カム４２は突起部４１内のピストン４８の一端に接続しており、ピストン４８の移動に伴って突起部４１の内外に出入りする。図２では、カム４２が突起部４１の外部に突出している場合を示している。突起部４１にはカム４２の反対側にもう一つのカムが設けられている（図示省略）。

第１ユニット５には、エアシリンダ（解除部材）４４と、エアシリンダ４４に接続されたエアオペレートバルブ４５と、エアオペレートバルブ４５に接続された電磁弁４６とが設けられている。エアシリンダ４４内にはバネ４７が配置され、バネ４７の一端にピストン４８が取り付けられている（図６参照）。バネ４７の伸縮に伴ってピストン４８が水平方向に移動する。また、第１ユニット５の側部にはドグ４９が取り付けられている。

専有第２ユニット６は、柱状に形成され、上面部に穴５１が形成されている。穴５１には第１ユニット５の突起部４１が嵌合する。穴５１を画定する周壁部５２には、カム４２と係合するロックピン５３,５４が取り付けられている。カム４２がロックピン５３,５４に係合することで第１ユニット５と専有第２ユニット６とが連結する。

専有第２ユニット置台１６には、工具２が通過可能な半円形状の孔が形成されている。専有第２ユニット置台１６には上方に向かって延在した棒６０が固定され、棒６０の上端部には専有第１切換弁６１が取り付けられている。専有第１切換弁６１は軸６２を中心に回動可能なレバー６３を有している。レバー６３を回動させることにより、専有第１切換弁６１の開閉を切り換えることができる。

また、専有第２ユニット置台１６の底部には下方に向かって延在した棒７０が固定され、棒７０の下端部には専有第２切換弁７１が取り付けられている。専有第２切換弁７１は軸７２を中心に回動可能なレバー７３を有している。レバー７３を回動させることにより、専有第２切換弁７１の開閉を切り換えることができる。専有第２切換弁７１は、専有第２ユニット６を専有第２ユニット置台１６に載置するときに工具２の周辺に配置される（図５（ｂ）及び図５（ｃ）参照）。工具２に取り付けられた水平棒８０がレバー７３に接触することで、レバー７３が回動する。

専有第１切換弁６１と専有第２切換弁７１は、エアが通過可能な接続路９１によって接続されている。専有第１切換弁６１は、エアオペレートバルブ４５とエアが通過可能な接続路９２によって接続されている。エアオペレートバルブ４５は接続路９３によりエアシリンダ４４（ピストン４８が存在する空間）に接続され、接続路９４によりエアが通過可能な電磁弁４６と接続されている。電磁弁４６はエアシリンダ４４（バネ４７が存在する空間）に接続されている。エアシリンダ４４内は、ピストン４８が存在する空間とバネ４７が存在する空間とに分かれている。

また、図１に示す別の第１ユニット２５、専有第２ユニット７,２７,２８、共有第２ユニット８、専有第２ユニット置台１７,３７，３８及び共有第２ユニット置台１８も上述した第１ユニット５、専有第２ユニット６及び専有第２ユニット置台１６と同様な構成である。

図１に示すように、専有第２ユニット６,７,２７,２８が載置される専有第２ユニット置台１６,１７,３７,３８には専有第１切換弁６１,１６２,１６５,１６６及び専有第２切換弁７１,１７２,１７４,１７５が取り付けられている。また、共有第２ユニット８が載置される共有第２ユニット置台１８には共有第１切換弁１６３,１６４及び共有第２切換弁１７３が取り付けられている。

共有第２ユニット置台１８に取り付けられた２つの共有第１切換弁１６３,１６４は、図３に示すように異なる位置に配置されている。

共有第１切換弁１６３は、回動可能なレバー２６３を有している。レバー２６３は、第１ユニット５のドグ４９と接触することによって回動する。また、もう一つの共有第１切換弁１６４も回動可能なレバー２６４を有している。レバー２６４は、第１ユニット２５のドグ１４９と接触することによって回動する。第１ユニット５,２５に接続した共有第２ユニット８を共有第２ユニット置台１８に載置するときに第１ユニット５のドグ４９及び第１ユニット２５のドグ１４９が共有第２ユニット置台１８上に配置される位置はそれぞれ異なっている。共有第１切換弁１６３,１６４のレバー２６３、２６４は、それぞれドグ４９,１４９に対応する位置に配置されている。

図４にはロボット１００,２００の弁の接続関係を示している。図４に示すように
１)専有第１切換弁６１と専有第２切換弁７１とは直列に接続されている。専有第１切換弁６１及び専有第２切換弁７１は、図１に示すように専有第２ユニット置台１６に取り付けられた弁である。
２)専有第１切換弁１６２と専有第２切換弁１７２とは直列に接続されている。専有第１切換弁１６２及び専有第２切換弁１７２は、図１に示すように専有第２ユニット置台１７に取り付けられた弁である。
３)共有第１切換弁１６３と共有第１切換弁１６４とは共有第２切換弁１７３に並列に接続されている。共有第１切換弁１６３,１６４及び共有第２切換弁１７３は、図１に示すように共有第２ユニット置台１８に取り付けられた弁である。
４)専有第１切換弁１６５と専有第２切換弁１７４とは直列に接続されている。専有第１切換弁１６５及び専有第２切換弁１７４は、図１に示すように専有第２ユニット置台３７に取り付けられた弁である（図１参照）。
５)専有第１切換弁１６６と専有第２切換弁１７５とは直列に接続されている。専有第１切換弁１６６及び専有第２切換弁１７５は、図１に示すように専有第２ユニット置台３８に取り付けられた弁である。

I)専有第１切換弁６１及び専有第２切換弁７１と、専有第１切換弁１６２及び専有第２切換弁１７２と、共有第１切換弁１６３及び共有第２切換弁１７３とは、マニホールド８１に並列に接続されている。マニホールド８１は、第１ユニット５が有するエアオペレートバルブ４５に接続されている。エアオペレートバルブ４５は第１ユニット５のエアシリンダ４４（ピストン４８が存在する空間）に接続されている。エアオペレートバルブ４５は電磁弁４６にも接続し、電磁弁４６はエアシリンダ４４（バネ４７が存在する空間）にも接続している。

II)共有第１切換弁１６４及び共有第２切換弁１７３と、専有第１切換弁１６５及び専有第２切換弁１７４と、専有第１切換弁１６６及び専有第２切換弁１７５とは、マニホールド１８１に並列に接続されている。マニホールド１８１は、第１ユニット２５のエアオペレートバルブ１４５に接続されている。エアオペレートバルブ１４５は第１ユニット２５のエアシリンダ１４４（ピストン４８が存在する空間）に接続されている。エアオペレートバルブ１４５は電磁弁１４６にも接続し、電磁弁１４６はエアシリンダ１４４（バネ４７が存在する空間）にも接続している。

次に、第１ユニット５と専有第２ユニット６との連結を解除する方法を図５〜図７を参照しつつ説明する。

図５（ａ）には、第１ユニット５と専有第２ユニット６とが連結し、専有第２ユニット６が専有第２ユニット置台１６に載置されていないときを示している。このとき、図６（ａ）に示すように、専有第１切換弁６１及び専有第２切換弁７１は閉状態であり、専有第１切換弁６１からエアオペレートバルブ４５にエアが流れない。この状態ではエアオペレートバルブ４５は閉状態である。一方、電磁弁４６にはエアオペレートバルブ４５に連通する分離側（上段）とエアシリンダ４４に連通する連結側（下段）とがあり、連結側に切り換えられている。電磁弁４６の連結側を通過したエアがエアシリンダ４４（バネ４７が存在する空間）に送られることで、エアシリンダ４４内のバネ４７が伸長する。これにより、ピストン４８がエアシリンダ４４外に移動し、カム４２が突起部４１外に突出してロックピン５３に係止している。

図５（ｂ）に示すように、専有第２ユニット置台１６上で専有第２ユニット６を下降させると、ドグ４９が専有第１切換弁６１のレバー６３を押し下げるとともに、工具２に取り付けられた水平棒８０が専有第２切換弁７１のレバー７３を押し下げる。図５（ｂ）ではレバー６３,７３が完全に押し下げられていないため、専有第１切換弁６１及び専有第２切換弁７１の開閉状態は切り換わらず、閉状態である（図６(ａ)参照）。

専有第２ユニット６を専有第２ユニット置台１６に載置したとき（図５(ｃ)参照）、レバー６３,７３が完全に押し下げられる。これにより、専有第１切換弁６１及び専有第２切換弁７１が開状態に切り換わる（図７のＳ１,Ｓ２）。図６（ｂ）に示すように、エアは専有第２切換弁７１及び専有第１切換弁６１を通過し、接続路９２を通過してエアオペレートバルブ４５に流れ込み、エアオペレートバルブ４５の弁を押し下げる。これにより、エアオペレートバルブ４５が閉状態から開状態に切り換わる（図７のＳ３）。この状態で電磁弁４６を連結側（下段）から分離側（上段）に切り換えると（図７のＳ４）、エアが電磁弁４６の分離側（上段）からエアオペレートバルブ４５へ流れ、接続路９３を介してエアシリンダ４４（ピストン４８が存在する空間）に送られる。これによりピストン４８がエアシリンダ４４内に移動するとともにバネ４７が収縮する。これに伴ってカム４２が回動しながら突起部４１内に移動することで、カム４２とロックピン５３との係合が解除される（図６(ｂ)、図７のＳ５）。その結果、第１ユニット５と専有第２ユニット６との連結を解除することができる（図７のＳ６）。

このように、第１ユニット５と専有第２ユニット６との連結の解除は、
i) 専有第１切換弁６１の切り換えにより、第１ユニット５が専有第２ユニット６との連結を解除可能な位置に配置されていることを確認し
ii) 専有第２切換弁７１の切り換えにより、専有第２ユニット６及び工具２が専有第２ユニット置台１６の周辺に存在すること（載置可能な位置に存在すること）を確認した上で行う（図１,２参照）。

次に、専有第２ユニット６を専有第２ユニット置台１６に載置した状態で第１ユニット５を上昇させると（図５(ｄ)参照）、ドグ４９がレバー６３から離れることでレバー６３が左回転して元の位置に戻る。これにより、専有第１切換弁６１が開状態から閉状態へ切り換わる。図６（ｃ）に示すように、専有第１切換弁６１からエアオペレートバルブ４５にはエアが流れなくなるため、エアオペレートバルブ４５が閉状態に切り換わる。エアオペレートバルブ４５からエアシリンダ４４（ピストン４８が存在する空間）にはエアが流れなくなり、エアシリンダ４４内（ピストン４８が存在する空間）のエアはエアオペレートバルブ４５を介して外部へ排気される。これによりバネ４７が伸長することで、ピストン４８がエアシリンダ４４外へ移動し、カム４２が突起部４１から突出する。

第１ユニット５を専有第２ユニット６に連結するために第１ユニット５を専有第２ユニット６に近付けると（図５(ｅ)参照）、第１ユニット５に取り付けられたドグ４９が専有第１切換弁６１のレバー６３を押し下げることで、専有第１切換弁６１が開状態に切り換わる。専有第２切換弁７１は開状態であるため、エアオペレートバルブ４５は閉状態から開状態に切り換わる。この状態で電磁弁４６を連結側（下段）から分離側（上段）に切り換えると、図６（ｂ）に示すようにエアが電磁弁４６からエアオペレートバルブ４５及び接続路９３を通過してエアシリンダ４４（ピストン４８が存在する空間）に送られる。これによりピストン４８がエアシリンダ４４内に移動するとともにバネ４７が収縮する。これに伴ってカム４２が回動しながら突起部４１内に移動する。そのため、第１ユニット５の突起部４１を専有第２ユニット６の穴５１に嵌める際、カム４２が専有第２ユニット６の周壁部５２と接触しない（図５(ｅ)参照）。
第１ユニット５を専有第２ユニット６に載置してから電磁弁４６を分離側（上段）から連結側（下段）に切り換えると、エアが電磁弁４６から直接エアシリンダ４４（バネ４７が存在する空間）に送られる。これにより、バネ４７が伸長することでカム４２が突起部４１外に突出してロックピン５３に係合する。その結果、第１ユニット５と専有第２ユニット６とが連結される。この状態から第１ユニット５及び専有第２ユニット６を上昇させると、レバー６３,７３が元に戻ることで、専有第１切換弁６１及び専有第２切換弁７１が閉状態に切り換わり、エアオペレートバルブ４５が閉状態に切り換わる。これにより、カム４２がロックピン５３に係合した状態が続く。

上述した第１ユニット５と専有第２ユニット６との着脱動作は、他の第１ユニットと専有第２ユニット及び共有第２ユニットとの着脱動作でも同様である。例えば、図１において第１ユニット５に連結した専有第２ユニット７を専有第２ユニット置台１７に載置したとき、専有第１切換弁１６２及び専有第２切換弁１７２が開状態に切り換わることで、第１ユニット５と専有第２ユニット７との連結を解除できる。また、連結を解除した後の専有第２ユニット７が専有第２ユニット置台１７に載置されているときは、専有第２切換弁１７２が開状態であるが、専有第１切換弁１６２は閉状態である。

次に、図１に示すロボット１００,２００を使用したときに第１ユニットと第２ユニットとの連結を解除する方法を図４及び図８〜図１０を参照しつつ説明する。

Ａ)図１に示すように、第１ユニット５,２５が専有第２ユニット６,７、共有第２ユニット８及び専有第２ユニット２７,２８に連結されておらず、且つ、専有第２ユニット６,７、共有第２ユニット８及び専有第２ユニット２７,２８が専有第２ユニット置台１６,１７、共有第２ユニット置台１８及び専有第２ユニット置台３７,３８に載置されているとき
図４に示すように、専有第２切換弁７１,１７２、共有第２切換弁１７３及び専有第２切換弁１７４,１７５は開状態であるが、専有第１切換弁６１,１６２、共有第１切換弁１６３,１６４及び専有第１切換弁１６５,１６６は閉状態である。このため、専有第１切換弁６１,１６２及び共有第１切換弁１６３からエアオペレートバルブ４５にエアが流れない。また、共有第１切換弁１６４及び専有第１切換弁１６５,１６６からエアオペレートバルブ１４５にエアが流れない。したがって、エアオペレートバルブ４５,１４５は閉状態であり、第１ユニット５,２５のカム４２が突出している。

Ｂ)図１においてロボット１００が工具２を使用し、産業用ロボット２００が工具４を使用するとき
第１ユニット５が専有第２ユニット６に連結し、第１ユニット２５が共有第２ユニット８に連結する。工具２,４の使用中は、専有第２ユニット６が専有第２ユニット置台１６から離れているとともに共有第２ユニット８が共有第２ユニット置台１８から離れているため、図８に示すように、専有第２切換弁７１及び共有第２切換弁１７３が閉状態である。このため専有第２切換弁７１から専有第１切換弁６１にエアが流れない。また、共有第２切換弁１７３から共有第１切換弁１６３,１６４にエアが流れない。したがって、エアオペレートバルブ４５,１４５にはエアが送られないため、エアオペレートバルブ４５,１４５は閉状態である。電磁弁は連結側（下段）になっており、エアが電磁弁４６からエアシリンダ４４に送られる。それにより、第１ユニット５のカム４２が突出して専有第２ユニット６のロックピン５３に係合している。また、同様に第１ユニット２５でも、電磁弁１４６からエアシリンダ１４４（バネが存在する空間）にエアが送られ、カム４２が突出して共有第２ユニット８のロックピン５３に係合している。これにより、第１ユニット２５のカム４２が突出して共有第２ユニット８のロックピン５３に係合している。

Ｃ)ここで、図１において産業用ロボット２００が工具４を使用中にロボット１００の工具２を工具３へ変更したいとき
第１ユニット５に連結した専有第２ユニット６を専有第２ユニット７に変更するため、専有第２ユニット６を専有第２ユニット置台１６に載置すると、図９に示すように専有第１切換弁６１及び専有第２切換弁７１が閉状態から開状態へ切り換わる。これにより、エアが専有第２切換弁７１、専有第１切換弁６１及びマニホールド８１を通過してエアオペレートバルブ４５に流れることで、エアオペレートバルブ４５は閉状態から開状態に切り換わる。また、電磁弁４６を分離側（上段）に切り換えることで、エアが電磁弁４６からエアオペレートバルブ４５を通過してエアシリンダ４４に送られる。これにより、カム４２が第１ユニット５内に移動することで第１ユニット５と専有第２ユニット６との連結が解除され、第１ユニット５と専有第２ユニット７との連結が可能となる。

このように、産業用ロボット２００が工具４を使用中でもロボット１００の工具２を工具３へ変更することができる。

また、産業用ロボット１００が工具２を使用中でも、上記と同様な仕組みでロボット２００の工具４を工具２３又は工具２４へ変更することができる。

以上のように本実施形態の自動工具交換装置によると、エアオペレートバルブ４５に接続された専有第１切換弁６１,１６２と共有第１切換弁１６３とが並列に接続されているため、共有第１切換弁１６３及び共有第２切換弁１７３が開状態でなくても、i)専有第１切換弁６１及び専有第２切換弁７１、又はii)専有第１切換弁１６２及び専有第２切換弁１７２が開状態になることで、エアオペレートバルブ４５を開状態に切り換えることができる。これに電磁弁４６,１４６の分離側（上段）への切り換えを組み合せることで、第１ユニット２５が共有第２ユニット８を使用中でも、第１ユニット５と専有第２ユニット６又は専有第２ユニット７との連結を解除することができる。

また、本実施形態では、専有第１切換弁６１及び専有第２切換弁７１の２つの弁が開状態のときにエアオペレートバルブ４５の切り換えができるが、専有第１切換弁６１及び専有第２切換弁７１の一方だけが開状態のときはエアオペレートバルブ４５の切り換えができない。エアオペレートバルブ４５の切換可能な条件を上記のように厳しくすることで、第１ユニット５と専有第２ユニット６の連結が簡易に解除されないため、電磁弁４６の電気的ノイズ等による誤動作が起こった場合でも、専有第２ユニット６及び工具２が不意に落下すること抑止できる。よって、安全性を保つことができる。

さらに、共有第２ユニット置台１８において、第１ユニット５のドグ４９で切換可能な共有第１切換弁１６３と、第１ユニット２５のドグ１４９で切換可能な共有第１切換弁１６４との位置を、それぞれドグ４９,ドグ１４９が配置される位置に対応するように変えることで、共有第１切換弁１６３,１６４の誤動作を回避することができる。

また、エアオペレートバルブ４５に接続された専有第１切換弁６１と専有第１切換弁１６２とを並列に接続することで、i) 専有第１切換弁６１及び専有第２切換弁７１、又はii) 専有第１切換弁１６２及び専有第２切換弁１７２が開状態になることで、エアオペレートバルブ４５を開状態に切り換えることができる。これにより、第１ユニット５に着脱可能な２つの専有第２ユニット６,７のうち一方のユニットが第２ユニット置台に載置されていなくても、他方の第２ユニットと第１ユニットとの連結を解除することができる。

以上、本発明の実施形態及び実施例について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態及び実施例に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

また、上述の実施形態では、第１ユニット５が連結した専有第２ユニット６を専有第２ユニット置台１６に載置するときに、専有第１切換弁６１及び専有第２切換弁７１の開閉が略同時に切り換わるが、専有第１切換弁６１が先に切り換わってもよく、専有第２切換弁７１が先に切り換わってもよい。

また、上述の実施形態では、第１ユニット５が連結した専有第２ユニット６を下降させながらレバー６３,７３を押し下げて専有第１切換弁６１及び専有第２切換弁７１の開閉を切り換えたが、弁の切換方法は上記に限らず変更可能である。例えば、第１ユニット５が連結した専有第２ユニット６を専有第２ユニット置台１６からやや離れた位置で下降させた後、専有第２ユニット置台１６まで水平方向に移動させながらレバー６３,７３を押して専有第１切換弁６１及び専有第２切換弁７１の開閉を切り換えてもよい。

また、上述の実施形態では、ロボット１００が有する第２ユニット６,７,８のうち、専有第２ユニット６,７は第１ユニット５に着脱し、共有第２ユニット８は第１ユニット５,２５に着脱するが、全ての第２ユニットが２台以上の第１ユニットに着脱可能でもよい。例えば、専有第２ユニット６,７が第１ユニット５以外の他の第１ユニット（第１ユニット２５を含む）にも着脱可能であってもよい。また、ロボット２００についても同様に全ての第２ユニットが２台以上の第１ユニットに着脱してもよい。

また、上述の実施形態では、ロボット１００の専有第２ユニット数を２台とし、共有第２ユニット数を１台としたが、専有第２ユニット及び共有第２ユニットの数は変更可能である。

また、上述の実施形態では、専有第２ユニット置台１６に棒６０,７０によって専有第１切換弁６１及び専有第２切換弁７１を取り付けたが、第１切換弁及び第２切換弁の位置及び取り付け方等は変更可能である。

また、上述の実施形態では、第１ユニット５と第１ユニット２５とが同様な構成であり、専有第２ユニット６,７,２７,２８及び共有第２ユニット８が同様な構成であるが、これらが異なる構成でもよい。

また、第１ユニット及び第２ユニットには様々な構成のユニットを用いることができる。

５,２５第１ユニット
６,７,２７,２８専有第２ユニット（第２ユニット）
８共有第２ユニット（第２ユニット）
１６,１７,３７,３８専有第２ユニット置台
１８共有第２ユニット置台
４２カム（係合部材）
４４エアシリンダ（解除部材）
４５,１４５エアオペレートバルブ
４６,１４６電磁弁
６１,１６２,１６５,１６６専有第１切換弁
７１,１７２,１７４,１７５専有第２切換弁
１００,２００ロボット
１１０,２１０自動工具交換装置
１６３,１６４共有第１切換弁
１７３共有第２切換弁

Claims

異なるロボットの出力部にそれぞれ接続される複数の第１ユニットと、
複数の前記第１ユニットのそれぞれのみに着脱可能な複数の専有第２ユニットと、
少なくとも２台の第１ユニットに着脱可能な少なくとも１台の共有第２ユニットと、
前記専有第２ユニットを載置可能な専有第２ユニット置台と、
前記共有第２ユニットを載置可能な共有第２ユニット置台と、
前記第１ユニットに設けられた、前記専有第２ユニット及び前記共有第２ユニットに係合する係合部材、前記係合部材の前記専有第２ユニット及び前記共有第２ユニットへの係合を解除する解除部材、前記解除部材に接続したエアオペレートバルブ並びに前記解除部材及び前記エアオペレートバルブに接続した電磁弁と、
前記専有第２ユニット置台に設けられた専有第１切換弁と、
前記共有第２ユニット置台に設けられた共有第１切換弁とを備え、
前記係合部材及び前記解除部材によって前記第１ユニットと前記専有第２ユニットおよび前記共有第２ユニットとの着脱が可能であり、
１台の前記第１ユニットに着脱可能な前記専有第２ユニット及び前記共有第２ユニットを載置可能な前記専有第２ユニット置台及び前記共有第２ユニット置台にそれぞれ設けられた専有第１切換弁及び共有第１切換弁とが並列に接続され、
並列に接続された前記専有第１切換弁及び前記共有第１切換弁と、前記１台の第１ユニットに設けられた前記エアオペレートバルブと、前記１台の第１ユニットに設けられた前記解除部材とが直列に接続され、
前記専有第１切換弁の開閉状態と、前記共有第１切換弁の開閉状態と、前記エアオペレートバルブの開閉状態と、前記電磁弁の切り換えとの組み合せにより、前記解除部材が係止状態または解除状態となるように制御されることを特徴とする自動工具交換装置。
前記第１ユニットに連結された前記専有第２ユニットを前記専有第２ユニット置台に載置するときに前記第１ユニットにより前記専有第１切換弁を開状態へ切り換え可能であり、
前記第１ユニットに連結された前記共有第２ユニットを前記共有第２ユニット置台に載置するときに前記第１ユニットにより前記共有第１切換弁を開状態へ切り換え可能であり、
前記電磁弁は、前記エアオペレートバルブと前記解除部材とのいずれかに連通するように切り換えられ、
前記専有第１切換弁又は前記共有第１切換弁が開状態に切り換えられたときに前記エアオペレートバルブが開状態へ切り換えられ、
前記エアオペレートバルブが開状態へ切り換えられ且つ前記電磁弁が前記エアオペレートバルブに連通するように切り換えられることにより前記解除部材が作動して前記係合部材と前記専有第２ユニットおよび前記共有第２ユニットとの係合が解除されることを特徴とする請求項１に記載の自動工具交換装置。
前記専有第２ユニットを前記専有第２ユニット置台に載置したときに前記専有第２ユニットに取り付けられた工具周辺に配置される専有第２切換弁と、
前記共有第２ユニットを前記共有第２ユニット置台に載置したときに前記共有第２ユニットに取り付けられた工具周辺に配置される共有第２切換弁とを備え、
前記専有第２ユニットを前記専有第２ユニット置台に載置するときに前記専有第２ユニットに取り付けられた工具により前記専有第２切換弁を開状態へ切り換え可能であり、
前記共有第２ユニットを前記共有第２ユニット置台に載置するときに前記共有第２ユニットに取り付けられた工具により前記共有第２切換弁を開状態へ切り換え可能であり、
前記専有第２切換弁は前記専有第１切換弁に直列に接続され、
前記共有第２切換弁は前記共有第１切換弁に直列に接続され、
前記専有第１切換弁及び前記専有第２切換弁が開状態に切り換えられたとき、又は、前記共有第１切換弁及び前記共有第２切換弁が開状態に切り換えられたときに前記エアオペレートバルブが開状態へ切り換えられることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動工具交換装置。
前記共有第２ユニット置台に、前記共有第２ユニットが着脱可能な第１ユニットと同数の複数の前記共有第１切換弁が取り付けられ、
前記複数の共有第１切換弁は前記着脱可能な第１ユニットに設けられた前記エアオペレートバルブに並列に接続され、
複数の前記共有第１切換弁はそれぞれ異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動工具交換装置。