JPH01289691A - 自動工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動工具交換装置に関し、より詳細には、
ロボット等の操作手段に接続される第１ユニットと、種
ｉのグリッパ−やツールを取り付けられる複数の第２ユ
ニットとから成り、必要に応じて任意の一つの第２ユニ
ットを第１ユニットに接続・交換することができる自動
工具交換装置に関するものである。

〔従来の技術〕

産業用ロボットによって作業をさせる場合、ロボットア
ームに適当なグリッパ−やツールを取り付け、ロボット
を制御しながら、これらによって必要なワークの把持や
各種の作業を行わせるので、作業内容によってグリッパ
−やツールを交換することが必要となる。このため、従
来より上述したような自動工具交換装置が開発され、使
用されているが、従来知られている自動工具交換装置は
、いずれも単にツールやグリッパ−の交換をすることの
みを考慮したものであり、当該装置による発塵をなくす
ことや当該装置の周囲の塵埃を除去することまで考慮し
たものは知られていない。

〔発明が解決しようとする課題］ このため、塵埃の低減化を厳しく要求されるいわゆるク
リーンルームにおいては、上記従来の装置では、グリッ
パ−やツールの交換の度に生じる塵埃によって弊害が生
じる恐れがあり、これを何らかの方法で防止する必要が
ある。

そこで、この発明の目的は、いわゆるクリーンルームに
おいて使用した場合に−、グリッパ−やツールの交換時
に発生した塵埃を迅速に吸引し７周囲に飛散させないだ
けでなく、装置の周囲の塵埃を吸引して除去することも
できる自動工具交換装置を提供することである。

〔課題を解決するだめの手段〕

この目的を達成するため、この発明では、次のような技
術的手段を講じている。

すなわち、ロボット等の操作手段に接続される第１ユニ
ット（２）と、種々のグリッパ−やツールを取り付けら
れる少なくとも−・つの第２ユニット（３）とから成り
、結合ユニット（７）によって、任意の一つの第２ユニ
ット（３）を第１ユニツ１〜（２）に分離可能に接続す
るようにした自動工具交換装置において、上記両ユニッ
ト（２）　（３）のうちのいずれか一方に、吸引装置を
接続される吸引ボート（１６）と、上記両ユニット（１
）（２）の結合面に連通ずる吸引口（１８）と、上記吸
引ボート（１６）と吸引口（１８）を接続する連絡路ｑ
力を設け、上記吸引口側より周囲の空気を吸引・排出す
るようにしたことを特徴とするものである。

上記結合ユニット（７）並びに１．吸引ボー１−（１６
）、吸引口（１８）および連絡路０′Ｉ）は、第１ユニ
ット（２）ならば一つのみに設ければ良いので、第１ユ
ニット（２）に設けるのが好ましく、また、吸引ボート
（１６）は、吸引装置との接続を容易にするために、第
１ユニット（２）の側面に設けるのがよい。

また、吸引口Ｏ１りは、結合ユニット（７）に設けて、
両ユニット（２）（３）の結合時にその周囲に空隙が生
じるようにすると、空気の吸引が円滑に行われるため、
有効である。

〔作用〕

この発明は、以上のように構成されているので、吸引ボ
ート（１６）から吸引口ｑ８）を介して自動工具交換装
置（１）の内部の空気を吸引すると、両ユニット（２）
（３）の結合時には、両ユニット　（２）（３）の接合
面の間の隙間（３７）を通って周囲の空気が装置（１）
内部に吸入され、両ユニット（２）　（３）の分離時に
は、吸引口（１８）より直接に周囲の空気が吸引される
。従って、この吸入される空気とともに、周囲の塵埃が
装置（１）内部に吸入され、吸引ボート０ωおよびこれ
に接続された管を介してクリーンルームの外部に設けた
吸引装置まで排出される。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照しながら、この発明の詳細な説明
する。

図において、この発明に係る自動工具交換装置（＋）は
、ロボットアーム等の操作手段（図示せず）に取り付け
られた第１ユニット（２）と１、グリッパ−（図示せず
）が取り付けられた第２ユニン）（３）とを含んでいる
。第２ユニット（３）は、種々のグリッパ−を取り付け
たものが複数個用意され、作業の際には、第１図に示す
ように、任意の一つの第２ユニット（３）を第１ユニッ
ト（２）に結合・一体化して、ロボ・ント等の操作手段
によって所定の作業をさせることがで□きる。グリッパ
−の交換時には、両ユニット（２）（３）は第２図に示
すように互いに分離される。

上側の第１ユニット（２）は、円筒形のハウジング（４
）と、その上面にボルト（６）によって取り付けられた
円形の取付板（５）とを含んでおり、ハウジング（４）
の下面の中央部には、下方に突出して結合ユニノト（７
）が固定されている。こＱ第１ユニット（２）は、上記
取付板（５）によって操作手段に取り付けられている。

この実施例では、上記結合ユニット（７）は、ケーシン
グ（８）の内部に配設された一対のシリンダから構成さ
れている。各シリンダは、ケーシング（８）の内部に水
平方向に移動するように設けた二つのピストン（９）と
、当該ピストン（９）に各々接続され且つ互いに逆方向
に向いたピストンロッド０ωを有している。ピストン（
９）の後方には、各々圧縮バネ０りが設けてあり、ピス
トン（９）を常に外側に向けて押圧しているので、圧縮
空気を供給しないときには、ピストンロッドａＯは外側
に突出した状態にある。各ピストンロッド００）の先端
部には、後述の第２ユニット（３）に設けた係止突起と
の接触面積を大きくするため、上面を水平にした当接体
ａりが取り付けである。上記ケーシング（８）は、第３
図に見るように、ボルト０りによりハウジング（４）の
下面すなわち接合面に固定されている。

上記両シリンダへの圧縮空気の供給・排出は、ハウジン
グ（４）の側面に設けた空気ボートＯａより、ハウジン
グ（４）の内部に設けた通路０９を介して行われ、シリ
ンダに圧縮空気を供給した時にピストンロッドαωが内
側に引っ込むようになっている。

また、上記ハウジング（４）の側面には、上記空気ポー
トに）の近くに、塵埃を吸引・排出するための吸引ボー
ト０ωが設けてある。この吸引ポー）（１６）は、ハウ
ジング（４）内に形成した連絡路０″ｒ）を介して上記
ケーシング（３）の中央部に入り、さらに、ケーシング
（８）のピストンロッド０［Ｄが突出していない二つの
側面に設けた吸引口０ωに通じている。

ハウジング（４）の側面には、さらに、グリッパ−繰作
用の圧縮空気を送るための五つの空気ポート０９）が並
設してあり、これらのボート０９はハウジング（４）内
の通路ｊを介してその下面に設けた接続孔（２１）に各
々連通している。また、ハウジング（４）の下面には、
両ユニット（２）　（３）の結合時に両者を整合させる
ための二本の位置決めビン（２２）と、■リッパーに電
気信号を送るための電気コネクタ（２３）が取り付けで
ある。この電気コネクタ（２３）は、内部にバネによっ
て外側に向かつて付勢された複数のコネクタビン（２４
）を並設しており、後述する第２ユ、ニット（３）のコ
ネクタピンと当接して内側に没入するようになっている
。各コネクタピン（２４）は、ハウジング（４）の側面
に取り付けた電気プラグ（２５）の各接点に接続されて
いる。電気プラグ（２５）には、ロボット等の操作手段
の制御装置まで延びる電気コードが接続される。

下側の第２ユニット（３）は、第１ユニット（２）と同
様に、円筒形のハウジング（２６）と、その下面にボル
ト（２８）によって取り付けられた円形の取付板（２７
）を含んでいる。第２ユニット（３）は、取付板（２７
）を介して下方にグリッパ−を取り付けている。ハウジ
ング（２６）の上面すなわち接合面には、上記結合ユニ
ット（７）が没入可能な窪み（２９）が形成され、その
上記両ピストンロッド００）に対応する側の二つの側壁
に係止突起（３０）が設けられている。これらの係止突
起（３０）には、両ユニット　（２）　（３）が互いに
結合した時に上記ピストンロッド０ωが係合する。上記
窪み（２９）の幅は、上記ケーシング（８）の幅よりも
少し大きくされており、両ユニフ）　（２）　（３）の
結合時に吸引口０団が富み（２９）の側壁によって塞が
れることなく、その周囲に十分な空隙ができるようにし
ている。

ハウジング（２６）の側面には、グリッパ−操作用の圧
縮空気を供給・排出するための五つの空気ポート（３１
）が並設しである。これらの空気ポート（３１）は、ハ
ウジング（２６）内の通路（３２）を介して、その上面
に取り付けた継手（３３）に各々連通しており、上記両
ユニット　（２）（３）に結合時に、各継手（３３）が
上記第１ユニット（２）の接続孔（２１）に各々嵌合し
て、両ユニット（２）　（３）の空気ポート０９）（３
１）が互いに連通ずるようになっている。

ハウジング（２６）の上面には、さらに、丘記第１ユニ
ット（２）の位置決めビン（２２）が挿入・保合される
係合孔（３４）と、電気コネクタ（３５）が設けてある
。この電気コネクタ（３５）は、上記第１ユニット（２
）の電気コネクタ（２３）と同様の構成であり、電気コ
ネクタ（２３）のコネクタピン（２４）と同数のコネク
タピン（３Ｇ）を有している。電気コネクタ（３５）は
、第１ユニット（２）と同様に、そのハウジング（２６
）の側面に設けた電気プラグ（図示せず）に接続されて
おり、この電気プラグを介してグリッパ−に電気信号を
送ることができる。両ユニット（２）（３）の結合時に
は、両電気コネクタ（２３）　（３５）が嵌合し、各コ
ネクタピン（２４）　（３６）が互いに当接するように
なっている。このとき、コネクタビン（２４）　（３６
）はいずれもバネによって付勢されているので、それら
の接触は良好に行われる。

次に、以上のように構成した自動工具交換装置（１）の
使用状態について説明する。

まず、種々のグリッパ−を取り付け、且つラック上に並
べられた複数の第２ユニット（３）の中から任意の一つ
を選択すると共に、ロボットアームに取り付けた第１ユ
ニット（２）をその上方に位置させ、第１ユニット（２
）の二本の位置決めピン（２２）を第２ユニット（３）
の二つの係合孔（３４）に各々一致させる。

続いて、第１ユニット（２）を下降し、位置決めピン（
２２）を係合孔（３４）に挿入させるようにして、第１
ユニット（２）を第２ユニット（３）の上に重ねる。こ
のとき、結合ユニット（７）の各シリンダには圧縮空気
が供給されて両ピストンロッドＯ（Ｄは内側に引っ込ん
でいるため、結合ユニット（７）は第２ユニット（３）
の窪み（２９）内に没入することができる。また、同時
に、第１ユニット（２）の接続孔（２１）には第２ユニ
ット（３）の継手（３３）が嵌合して両ユニット（２）
　（３）の空気通路が連通し、さらに、両ユニット　（
２）（３）の電気コネクタ（２３）　（３５）も互いに
嵌合してコネクタビン（２４）　（３６）が当接するた
め、両ユニット（２）（３）は電気的にも接続される。

こうして、第１ユニット（２）に送られたグリッパ−操
作用の電気信号と空気信号を、第２ユニット（３）を介
してグリッパ−に伝達することが可能となる。

以上のよう比して両ユニッＨ２）（３）の接合面が接触
すると、操作弁（図示せず）を操作して結合ユニット（
７）の各シリンダに供給されている圧縮空気を排出して
両ピストンロッド０ωを水平方向に突出さセ、その先端
に取り付けた当接体（１′ＩＪを係止突起（３０）に係
止させる。これによって両ユニット（２）　（３）の結
合が完了するので、その後は通常の方法でロボ７）等の
操作手段を操作して所定の作業を行わせればよい。

上記吸引ボート０ωには、適当な管（図示せず）を介し
て真空ポンプ等の吸引装置が接続されており、吸引口θ
印より空気を吸引することができる。

両ユニット　（２）　（３）の結合時には、吸引口側は
、第１図に示すように窪み（２９）の中に位置しており
、吸引口０Ｆｆ）の周囲の空隙を介して両ユニット（２
）　（３）の接合面に面している。結合された二つのユ
ニット（２）（３）は、その内部の圧縮空気の通路はＯ
リング等のシール材によってすべて密封されているが、
その接合面の間にはシール材がなく小さな隙間（３７）
が存在するので、吸引装置で吸引すると、吸引口０のよ
り窪み（２９）内の空気が吸引されると共に上記隙間（
３７）を介して当該装置の外部の空気も吸引される。従
って、接合面にある塵埃のみならず、当該装置（１）の
外部にある塵埃も吸引されることができる。

両ユニット（２）（３）を分離する時には、第２ユニッ
ト（３）をラック上の所定の位置に置いてから結合ユニ
ット（７）の両シリンダに圧縮空気を供給し、ピストン
ロンドＯｒ５を内側に引っ込ませる。こうすれば、両ユ
ニット（２）（３）間の係合力がなくなるので、そのま
まの状態で第１ユニット（２）を引き上げれば、両ユニ
ット　（２）　（３）は容易に分離される。

両ユニット（２）（３）を分離している時にも吸引口ａ
のより空気を吸引し続ければ、グリッパ−の交換時にも
塵埃の吸引が行われる。

なお、この実施例では、吸引を有効に行わせるために、
吸引口Ｏｅ杏結合ユニット（７）の側面に設けているが
、第１ユニット（２）の接合面すなわち下面に直接設け
てもよいことは勿論であり、また、吸引口００の数も、
二つに限らず、当該装置の周囲から均等に吸引をするよ
うに適当な数にすることができる。

さらに、この実施例では、吸引ボート（１６）および吸
引口０１１０をいずれも第１ユニット（２）に設けると
共に、吸引ボートＯωを円筒形ハウジング（４）の側面
に設けているので、吸引装置の接続が容易であり、しか
も第２ユニット（３）の交換に際しても接続を変える必
要がないという利点がある。

〔発明の効果〕

この発明は以上に述べた構成を存するものであり、従っ
て、吸引口（１８）より常に空気を吸引しながら操作す
る伴とができるので、いわゆるクリーンルームにおいて
使用しても発塵することがないだけでなく、両ユニット
　（２）　（３）の接合面の間の隙間（３７）から装置
の周囲の塵埃を吸引して除去することもできるという優
れた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る自動工具交換装置の一実施例
の第１ユニットと第２ユニットを結合した状態を示す、
一部切欠斜視図である。 第２図は、同装置の両ユニットを上下に分離した状態を
示す、一部切欠斜視図である。 第３図は、第１ユニットの外観を示す、第１図および第
２図とは反対方向から見た斜視図である第４図は、第２
ユニットの外観を示す斜視図である。 （１）・・・自動工具交換装置　　（２）・・・第１ユ
ニット（３）・・・第２ユニット　　　　（４Ｈ２６）
・・・ハウジング（５）（２７）・・−取付板　　　　
　（７）・・・結合ユニット（８）・・・ケーシング　
　　　　（９）・・・ピストン００）・・・ピストンロ
ッド　　　０１）・・・圧縮バネＱ２１・・・当接体　
　　　　　　０４）０９）・・・空気ポート０■ト・・
通路　　　　　　　０ω・・・吸引ポートθ′？）・・
・連絡路　　　　　　　側・・・吸引口（３７）・・・
隙間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ロボット等の操作手段に接続される第１ユニット（
   ２）と、種々のグリッパーあるいはツールを取り付けら
   れる少なくとも一つの第２ユニット（３）とから成り、
   結合ユニット（７）によって、任意の一つの第２ユニッ
   ト（３）を第１ユニット（２）に分離可能に接続するよ
   うにした自動工具交換装置において、 上記両ユニット（２）（３）のうちのいずれか一方に、
   吸引装置を接続する吸引ポート（１６）と、上記両ユニ
   ット（２）（３）の結合面に連通する吸引口（１８）と
   、上記吸引ポート（１６）と吸引口（１８）を接続する
   連絡路（１７）を設け、上記吸引口（１８）より周囲の
   空気を吸引・排出するようにしたことを特徴とする自動
   工具交換装置。 ２、上記吸引ポート（１６）の、吸引口（１８）および
   連絡路（１７）が、いずれも第１ユニット（２）に設け
   られており、しかも上記吸引ポート（１６）は第１ユニ
   ット（２）の側面に設けてある請求項１に記載の装置。 ３、上記吸引口（１８）が、上記両ユニット（２）（３
   ）の結合ユニット（７）に設けられている請求項２に記
   載の装置。 ４、上記吸引口（１８）が、上記結合ユニット（７）の
   ケーシング（８）に設けられており、さらに、上記両ユ
   ニット（２）（３）の結合時に、吸引口（１８）の周囲
   に空隙が生じるようになっている請求項３に記載の装置
   。