JPH06218686A - 自動工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 第１ユニット１に対する第２ユニット２の切
離し操作時及び接続操作時にロボットが不用意に停止し
ない自動工具交換装置を提供すること。 【構成】 切離ポート３０への空気回路中に挿入され且
つ第１ユニット１近傍のロボットの出力部に取付けられ
ており、感圧部に空気圧が作用したときにのみ開弁する
感圧作動弁７と、前記感圧作動弁７の感圧部と空気源側
とを繋ぐ弁操作用空気回路８と、上記置台Ｄ側に取付け
られ且つ前記弁操作用空気回路８中に挿入された機械的
に切換わる切換え弁４と、第２ユニット２側に設けられ
且つ第２ユニット２が置台Ｄに適正に載置されたときに
上記切換え弁４を開弁させるべく入力部を押込むドグ２
９とを有するものとしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動工具交換装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動工具交換装置としては、既に、特願
平５−４２６５号において開示している。この自動工具
交換装置は、図６や図８に示すように切離し時に置台Ｄ
に載置されるツール側の第２ユニット２と、ロボットの
アームＡに取付けられる第１ユニット１とから構成され
ており、図７に示す如く前記第１ユニット１に具備させ
たシリンダー３の切離ポート３０又は接続ポート３１
（シリンダ本体３５の接続ポート３１内に圧縮バネ３３
を設けてある）への空気の供給により前記シリンダー３
の出力軸３２を伸長・短縮させ、これにより係止具５を
移動せしめて第１ユニット１に対して第２ユニット２を
接続・切離するようにしてある。

【０００３】又、上記自動工具交換装置には、図６や図
９に示すように、脱落防止機構６を具備させてあり、こ
の脱落防止機構６は上記置台Ｄ側に取付けられ且つ切離
ポート３０への空気回路中に挿入された機械的に切換わ
る切換え弁９と、第２ユニット２側に設けられ且つ第２
ユニット２が置台Ｄに適正に載置されたときに上記切換
え弁９を開弁させるべくレバー９０を押込むドグ２９と
を有する構造としてある。

【０００４】そして、上記自動工具交換装置の特有の効
果として、オペレータの誤操作や、雷やその他の電気
ノイズで空気圧の制御系が誤動作したとしても、作業中
にロボットの出力部から不用意に第２ユニットが脱落し
ない、第１ユニット１が第２ユニット２と切離されて
いる状態で長時間にわたり放置されているうちにシリン
ダー３の切離ポート３０から空気が漏洩して係止具５が
接続位置に移動し、第１ユニットと第２ユニットとが接
続不能状態となったとしても遠隔操作（ソレノイドバル
ブＳＢの操作）で切離ポート３０に空気を供給すること
によりこれを解消できる、工具や工具取付け板の大き
さにかかわらず、切離ポートと空気源側との空気回路を
開閉する空気機器が確実に且つ大きな自由度で取付けら
れる、を挙げている。

【０００５】しかしながら、上記自動工具交換装置では
チューブにより実際に落下防止機構６の空気回路を構成
させた場合、図７に示すように、ソレノイドバルブＳＢ
から第１ユニット１内のシリンダーの切離ポートまでの
チューブＴ（ソレノイドバルブＳＢ〜切換え弁９におけ
るチューブＴ４と、切換え弁９〜シリンダー３の切離ポ
ート３０におけるチューブＴ５）が長いものとなってし
まい、チューブＴ内を流れる空気の圧力損失が大きくな
る。これが原因となって以下に示すような問題が発生す
る。〔第１ユニット１から第２ユニット２を切離すとき〕 上
記した如くこの装置では、チューブＴ内を流れる空気の
圧力損失が大きいことから、切離ポート３０内の圧力を
上昇させるには多くの時間（数秒）を要することとな
り、係止具５が迅速に接続位置から切離位置まで移動し
ないというような事態が発生する。このような事態が発
生すると、第１ユニット１と第２ユニット２の切離しが
不完全となりロボット制御系が異常と判断してロボット
が停止してしまう。〔第１ユニット１と第２ユニット２とを接続するとき〕
この場合、接続ポート３１内に空気を供給すると同時に
切離ポート３０及びチューブＴ内の空気をソレノイドバ
ルブＳＢから大気に排出させなければならないが、チュ
ーブＴ内を流れる空気の圧力損失が大きいことから、前
記箇所の空気の排出には多くの時間（数秒以上）を要
し、このため、接続ポート３１内に所定の圧力を有する
空気の供給があったとしても、係止具５が迅速に切離位
置から接続位置まで移動しないという事態が発生する。
このような事態が発生すると、第１ユニット１と第２ユ
ニット２の接続が不完全となりロボット制御系が異常と
判断してロボットが停止してしまう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明で
は、オペレータの誤操作や、雷やその他の電気ノイズ
で空気圧の制御系が誤動作したとしても、作業中にロボ
ットの出力部から不用意に第２ユニットが脱落せず、
シリンダーの切離ポートからの空気漏洩が発生しても第
１ユニットと第２ユニットとの接続不能状態を遠隔操作
で解消でき、工具や工具取付け板の大きさにかかわら
ず、切離ポートと空気源との空気回路を開閉する空気機
器が確実に且つ大きな自由度で取付けられ、第１ユニ
ット１に対する第２ユニット２の切離し操作時及び接続
操作時にロボットが不用意に停止しない自動工具交換装
置を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の自
動工具交換装置は、切離し時に置台Ｄに載置されるツー
ル側の第２ユニット２と、ロボットの出力部に取付けら
れる第１ユニット１とから構成され、第１ユニット１に
具備させたシリンダー３の切離ポート３０又は接続ポー
ト３１への空気の供給により第１ユニット１側の係止具
５を移動せしめ、第１ユニット１に対して第２ユニット
２を接続・切離する形式の自動工具交換装置であって、
切離ポート３０への空気回路中に挿入され且つ第１ユニ
ット１近傍のロボットの出力部に取付けられており、感
圧部に空気圧が作用したときにのみ開弁する感圧作動弁
７と、前記感圧作動弁７の感圧部と空気源側とを繋ぐ弁
操作用空気回路８と、上記置台Ｄ側に取付けられ且つ前
記弁操作用空気回路８中に挿入された機械的に切換わる
切換え弁４と、第２ユニット２側に設けられ且つ第２ユ
ニット２が置台Ｄに適正に載置されたときに上記切換え
弁４を開弁させるべく入力部を押込むドグ２９とを有す
るものとしてある。

【０００８】又、請求項２記載の発明の自動工具交換装
置は、切離し時に置台Ｄに載置されるツール側の第２ユ
ニット２と、ロボットの出力部に取付けられる第１ユニ
ット１とから構成され、第１ユニット１に具備させたシ
リンダー３の切離ポート３０又は接続ポート３１への空
気の供給により第１ユニット１側の係止具５を移動せし
め、第１ユニット１に対して第２ユニット２を接続・切
離する形式の自動工具交換装置であって、切離ポート３
０への空気回路中に挿入され且つ第１ユニット１近傍の
ロボットの出力部に取付けられており、感圧部に空気圧
が非作用状態となったときにのみ開弁する感圧作動弁７
と、前記感圧作動弁７の感圧部と空気源側とを繋ぐ弁操
作用空気回路８と、上記置台Ｄ側に取付けられ且つ前記
弁操作用空気回路８中に挿入された機械的に切換わる切
換え弁４と、第２ユニット２側に設けられ且つ第２ユニ
ット２が置台Ｄに適正に載置されたときに上記切換え弁
４を閉弁させるべく入力部を押込むドグ２９とを有する
ものとしてある。

【０００９】

【作用】この発明は次のように作用する。第２ユニット
２が置台Ｄ上に載置されていない作業中には、切換え弁
４（機械的に切換わる）は閉弁状態（請求項２の発明で
は開弁状態）にあるから、切離ポート３０への空気回路
中に挿入された感圧作動弁７は閉弁状態となっており、
その結果、オペレータの誤操作や、雷やその他の電気ノ
イズで空気圧の制御系が誤動作したとしても、作業中に
ロボットの出力部から不用意に第２ユニットが脱落する
ようなことはない。

【００１０】又、第２ユニット２が第１ユニット１と切
離されて置台Ｄ上に載置された状態では、切離ポート３
０への空気回路中に挿入させた切換え弁４は開弁状態
（請求項２の発明では閉弁状態）となっているから、シ
リンダー３の切離ポート３０からの空気漏洩が発生して
も係止具５の移動操作は可能なので第１ユニットと第２
ユニットとの接続不能状態を遠隔操作で解消できる。

【００１１】そして、この自動工具交換装置では、切換
え弁４を、第１・２ユニット１，２の回りの如く配管や
配線は複雑に配列されていない置台Ｄ側に設けるもので
あるから、切離ポート３０と空気源側との空気回路を開
閉する空気機器が確実に且つ大きな自由度で取付けるこ
とができる。また、第２ユニット２側に取付けられてい
るドグ２９により置台Ｄ側の切換え弁４の開閉動作をす
るものであるから、第２ユニット２側に取付けられる工
具や工具取付け板が置台Ｄを覆うような大きさの場合で
も、切換え弁４の置台Ｄへの取付け位置の変更により切
換え弁４を介して感圧作動弁７を確実に開閉させること
ができる。

【００１２】更に、切離ポート３０への空気回路は、第
１ユニット１近傍のロボットの出力部に取付けられた感
圧作動弁７から直接第１ユニット１側にチューブを接続
して構成させることができるから、従来の技術の欄に記
載したものと比較して非常に短い（接続ポートへの空気
回路と同等の長さ）ものとなり、空気回路内を流れる空
気の圧力損失は小さくなる。したがって、第１ユニット
１に対する第２ユニット２の切離し及び接続操作が迅速
に行えることとなり、ロボットが不用意に停止するよう
なことはなくなる。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の構成を実施例として示した
図面に従って説明する。この実施例の自動工具交換用装
置は、図１に示すように、切離し時に置台Ｄに載置され
るツール側の第２ユニット２と、ロボットのアームＡに
取付けられる第１ユニット１とから構成されており、図
２に示すように、第１ユニット１に具備させたシリンダ
ー３の切離ポート３０又は接続ポート３１への空気の供
給により第１ユニット１側の係止具５を移動せしめ、第
１ユニット１に対して第２ユニット２を接続・切離する
ようにしている。又、この装置には作業中に第２ユニッ
ト２が不用意に第１ユニット１から落下しないようにす
るための脱落防止機構６を設けてあり、前記脱落防止機
構６は、図１に示すように、切離ポート３０への空気回
路中に挿入され且つ第１ユニット１近傍のロボットのア
ームＡ部分に取付けられ、感圧部に空気圧が作用したと
きにのみ開弁する感圧作動弁７と、前記感圧作動弁７の
感圧部と空気源側とを繋ぐ弁操作用空気回路８と、上記
置台Ｄ側に取付けられ且つ前記弁操作用空気回路８中に
挿入された機械的に切換わる切換え弁４と、第２ユニッ
ト２側に設けられ且つ第２ユニット２が置台Ｄに適正に
載置されたときに上記切換え弁４を開弁させるべく入力
部を押込むドグ２９とを有する構成としてある。

【００１４】上記係止具５は、図２に示すように、上記
第１ユニット１に揺動自在に軸支された扇形カムにより
構成されており、第１ユニット１に形成した一対の開口
１０から出没できるようになっている。シリンダー３
は、同図に示すように、上記した接続ポート３１側に圧
縮バネ３３を有するものであり、シリンダ本体３５の後
端部に軸３６を設けてある。そして、前記出力軸３２の
端部及び軸３６をそれぞれピンを介して上記した扇形カ
ムである係止具５に取付け、出力軸３２の伸長・縮短に
より止具５が第１ユニット１の開口１０から出没するよ
うにしてある。

【００１５】又、上記開口１０と対応する第２ユニット
２部分には、図２に示すように、それぞれピン２０を設
けてあり、同図の実線に示す如く、係止具５が開口１０
から突出した状態にあるときにはこれと前記ピン２０と
が係合状態になって第２ユニット２が第１ユニット１に
対して適正な状態で保持され、逆に、同図の二点鎖線に
示す如く、扇形カム５０が没入した状態にあるときには
これと前記ピン２０との係合が解除されて第２ユニット
２が第１ユニット１から切離しできるようになってい
る。

【００１６】感圧作動弁７としては、感圧部に空気圧が
作用したときに切換わって開弁する公知の構造のものを
採用してあり、切換え弁４としては、上記した如くレバ
ー４０の押込み・開放により切換わって開・閉する構造
のものを採用してある。 尚、この実施例では、空気源
とシリンダー３との間の空気回路に、図１や図４に示す
ように、ロボットのコントローラからの電気信号で切換
え操作（手動による操作も可能としてある）されるソレ
ノイドバルブＳＢを設けてあり、又、上記した感圧作動
弁７はソレノイドバルブＳＢとシリンダー３の切離しポ
ート３０との間の通路に設けられている。また、この実
施例では、同図に示すように上記した弁操作用空気回路
８中に公知の急速排気弁９９を設けてあり、切離しポー
ト３０内の空気を迅速に排出できるようにしてある。

【００１７】尚、図１や図３に示した、シリンダー３の
切離ポート３０とソレノイドバルブＳＢとの間の空気回
路Ｔ（感圧作動弁７と切離ポート３０とを繋ぐ空気回路
Ｔ１、ソレノイドバルブＳＢと感圧作動弁７とを繋ぐ空
気回路Ｔ２）、弁作動用空気回路８、シリンダー３の接
続ポート３１への空気回路Ｔ’を全て可撓性を有するチ
ューブにより構成してある。

【００１８】この実施例の自動工具交換装置は上記の如
く構成であるから以下のように機能する。（１）第２ユニット２が第１ユニット１と切離されてい
るとき 図４に示すように、第２ユニット２側のドグ２９による
レバー４０の押込みによって切換え弁４は開弁状態とな
っており、急速排気弁９９等を介して感圧作動弁７の感
圧部に空気圧が作用して前記感圧作動弁７は開弁状態と
なっている。

【００１９】したがって、ソレノイドバルブＳＢを操作
することにより自由に脱落防止機構６の構成要素である
シリンダー３を切離し方向に動かすことができ、その結
果、シリンダー３の切離ポート３０からの空気漏洩が発
生しても第１ユニット１と第２ユニット２との接続不能
状態をソレノイドバルブＳＢの操作により容易に解消で
きる。（２）ロボットの作業中 この場合、図５に示すように、上記ドグ２９によるレバ
ー４０への押込力が解除されて切換え弁４は閉弁状態と
なり、感圧作動弁７の感圧部には空気圧が作用せず前記
感圧作動弁７は閉弁状態となっている。

【００２０】したがって、オペレータの誤操作や、雷や
その他の電気ノイズで空気圧の制御系が誤動作してソレ
ノイドバルブＳＢが動いて空気回路が形成されたとして
も、ロボットのアームＡに取付けられた第１ユニット１
から不用意に第２ユニット２が脱落するようなことはな
い。（３）第１ユニット１と第２ユニット２との切離し及び
接続操作 切換え弁４は上記（１）と同じ状態となり、ソレノイド
バルブＳＢを操作することにより自由に脱落防止機構６
の構成要素であるシリンダー３の出力軸を切離し及び接
続方向に動かすことができる（図４参照）。したがっ
て、第１ユニット１と第２ユニット２との切離し及び接
続がソレノイドバルブＳＢの操作で容易にできる。

【００２１】上記（１）〜（３）に記述したように、こ
の実施例の自動工具交換装置では、作業中にロボット
のアームＡから不用意に第２ユニット２が脱落せず、
第１ユニット１と第２ユニット２との接続不能状態を遠
隔操作で解消でき、工具や工具取付け板の大きさにか
かわらず、切離ポート３０と空気源との空気回路を開閉
する空気機器が確実に且つ大きな自由度で取付けられる
という条件を満足したものとなる。そして、図３に示す
如くシリンダー３の切離ポート３０への空気回路Ｔ（感
圧作動弁７と切離ポート３０とを繋ぐ空気回路Ｔ１、ソ
レノイドバルブＳＢと感圧作動弁７とを繋ぐ空気回路Ｔ
２）は短いものとなるから、第１ユニット１と第２ユニ
ット２との切離し操作時及び接続操作時の係止具５の動
きは俊敏となり適正な接続と切離し操作が行える。した
がって、ロボットが不用意に停止しないものとなる。

【００２２】尚、上記実施例では、第２ユニット２を一
台のみとしたが、通常は複数台の第２ユニット２が使用
される。このような場合、各切換え弁４相互を直列に連
結すると、第２ユニット２のうちの少なくとも一台が置
台Ｄ上に無ければ（つまり、第１ユニット１側に第２ユ
ニット２が連結されていれば）その置台Ｄ上の切換え弁
４が働いて空気回路が閉じられるため、落下防止は有効
に機能することとなる。

【００２３】又、上記実施例の構成にかえて、感圧作動
弁７を感圧部に空気圧が作用したときにのみ閉弁するも
のとし、第２ユニット２が置台Ｄに適正に載置されたと
きにドグ２９により閉弁せしめられる切換え弁４を具備
する構成を採用しても同様の作用・効果を有する。

【００２４】

【発明の効果】この発明は上記のような構成であるか
ら、次の効果を有する。作用の欄に記載した内容から、
オペレータの誤操作や、雷やその他の電気ノイズで空
気圧の制御系が誤動作したとしても、作業中にロボット
の出力部から不用意に第２ユニットが脱落せず、シリ
ンダーの切離ポートからの空気漏洩が発生しても第１ユ
ニットと第２ユニットとの接続不能状態を遠隔操作で解
消でき、工具や工具取付け板の大きさにかかわらず、
切離ポートと空気源との空気回路を開閉する空気機器が
確実に且つ大きな自由度で取付けられ、第１ユニット
１に対する第２ユニット２の切離し操作時及び接続操作
時にロボットが不用意に停止しない自動工具交換装置を
提供できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の自動工具交換装置を示す
図。

【図２】前記自動工具交換装置の断面図。

【図３】前記自動工具交換装置における脱落防止機構の
空気回路をチューブにより構成させた場合の説明図。

【図４】第２ユニットが第１ユニットと切離されている
ときの前記自動工具交換装置の脱落防止機構の状態を示
す図。

【図５】ロボットの作業中における前記脱落防止機構の
状態を示す図。

【図６】先行技術の自動工具交換装置を示す図。

【図７】先行技術の自動工具交換装置における脱落防止
機構の空気回路をチューブにより構成させた場合の説明
図。

【図８】先行技術の自動工具交換装置の断面図。

【図９】先行技術の自動工具交換装置が有している脱落
防止機構を示す図。

【符号の説明】

Ａ アーム Ｄ 置台 １ 第１ユニット ２ 第２ユニット ３ シリンダー ４ 切換え弁 ５ 係止具 ６ 脱落防止機構 ７ 感圧作動弁 ８ 弁操作用空気回路 ３０ 切離ポート ３１ 接続ポート ４０ レバー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 切離し時に置台（Ｄ）に載置されるツー
   ル側の第２ユニット（２）と、ロボットの出力部に取付
   けられる第１ユニット（１）とから構成され、第１ユニ
   ット（１）に具備させたシリンダー（３）の切離ポート
   （３０）又は接続ポート（３１）への空気の供給により
   第１ユニット（１）側の係止具（５）を移動せしめ、第
   １ユニット（１）に対して第２ユニット（２）を接続・
   切離する形式の自動工具交換装置であって、切離ポート
   （３０）への空気回路中に挿入され且つ第１ユニット
   （１）近傍のロボットの出力部に取付けられており、感
   圧部に空気圧が作用したときにのみ開弁する感圧作動弁
   （７）と、前記感圧作動弁（７）の感圧部と空気源側と
   を繋ぐ弁操作用空気回路（８）と、上記置台（Ｄ）側に
   取付けられ且つ前記弁操作用空気回路（８）中に挿入さ
   れた機械的に切換わる切換え弁（４）と、第２ユニット
   （２）側に設けられ且つ第２ユニット（２）が置台
   （Ｄ）に適正に載置されたときに上記切換え弁（４）を
   開弁させるべく入力部を押込むドグ（２９）とを有する
   ことを特徴とする自動工具交換装置。
2. 【請求項２】 切離し時に置台（Ｄ）に載置されるツー
   ル側の第２ユニット（２）と、ロボットの出力部に取付
   けられる第１ユニット（１）とから構成され、第１ユニ
   ット（１）に具備させたシリンダー（３）の切離ポート
   （３０）又は接続ポート（３１）への空気の供給により
   第１ユニット（１）側の係止具（５）を移動せしめ、第
   １ユニット（１）に対して第２ユニット（２）を接続・
   切離する形式の自動工具交換装置であって、切離ポート
   （３０）への空気回路中に挿入され且つ第１ユニット
   （１）近傍のロボットの出力部に取付けられており、感
   圧部に空気圧が非作用状態となったときにのみ開弁する
   感圧作動弁（７）と、前記感圧作動弁（７）の感圧部と
   空気源側とを繋ぐ弁操作用空気回路（８）と、上記置台
   （Ｄ）側に取付けられ且つ前記弁操作用空気回路（８）
   中に挿入された機械的に切換わる切換え弁（４）と、第
   ２ユニット（２）側に設けられ且つ第２ユニット（２）
   が置台（Ｄ）に適正に載置されたときに上記切換え弁
   （４）を閉弁させるべく入力部を押込むドグ（２９）と
   を有することを特徴とする自動工具交換装置。