JPH08187689A - 自動工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動交換可能な工具を簡単に自動交換すると
ともに、全体構成を小形化する。 【構成】 基体１１の所定位置に取外し可能な工具支承
部材１２を設け、工具支承部材１２に近接させた工具抜
き取り部材１３を設け、工具抜き取り部材１３の側上方
にねじ駆動機構１４および工具種別識別用センサ１５を
設け、さらに、工具支承部材１２、工具抜き取り部材１
３、ねじ駆動機構１４および工具脱着識別用センサ１５
の何れからも離れた所定位置に工具長識別部材１６を設
けた。

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
し、さらに詳細にいえば、産業用ロボットの手先部など
に把持される工具を自動的に交換するための装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から工具交換装置として実開平３−
１２０３８６号公報に示すものが提案されている。この
工具交換装置は、産業用ロボットのハンドに装着された
工具保持機構により、工具の把持状態、非把持状態を選
択し、非把持状態を選択することにより釈放された工具
を工具受け枠体に支承させ、その後、産業用ロボットを
動作させて新たな工具を把持する。そして、産業用ロボ
ットのハンドに装着された工具保持機構により把持され
た工具をセンサに接触させた後にセンサを押圧すべく工
具を移動させ、所定位置から検出器が動作するまでの産
業用ロボットの動作ストロークに基づいて工具の適否を
判別する。

【０００３】したがって、工具を自動的に交換すること
ができ、しかも、工具の適否を判別することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この工具交換
装置を採用する場合には、産業用ロボットのハンドに装
着された工具保持機構により、工具の把持状態、非把持
状態を選択するのであるから、交換の対象となる全ての
工具の形状、構成を工具保持機構に適したものにする必
要があり、例えば、回転力が伝達される必要がなく、全
体構成を簡単化することができる工具であっても、回転
力が伝達される工具と同じ形状を持たせ、かつ回転力を
伝達しない構成を採用しなければならない。この結果、
工具が大型化してしまい、交換対象となる工具を支持
し、あるいは釈放された工具を支持するための装置が大
型化してしまうという不都合がある。また、前者の工具
を必要以上に大型化し、複雑化することになるので、工
具もコストアップしてしまう。

【０００５】

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、工具を必要以上に大型化、複雑化するこ
となく、多種類の工具の自動交換を達成することができ
る自動工具交換装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の自動工具交換
装置は、複数個の工具を支承する工具支承部材が基体の
所定位置に設けられてあるとともに、工具抜き取り部材
が基体の所定位置に設けられてあり、工具抜き取り部材
よりも上方の所定位置にフローティング支持されたねじ
駆動機構が設けられてあるとともに、ねじ駆動機構に近
接する所定位置に工具脱着識別部材が設けられてあり、
さらに、工具支承部材、工具抜き取り部材、ねじ駆動機
構の何れからも離れた所定位置に工具長さチェック部材
が設けられてある。

【０００７】請求項２の自動工具交換装置は、ねじ駆動
機構として、駆動源としての交流モータを有していると
ともに、ねじ締め付け時に作用する進相用のコンデンサ
と並列にねじ緩め時にのみ作用する進相用のコンデンサ
を接続したものを採用している。請求項３の自動工具交
換装置は、工具長さチェック部材として、上下方向に互
いに近接状態で配置された１対の工具検出センサを含
み、工具保持部材を所定位置まで移動させた状態におい
て工具先端が１対の工具検出センサの間に位置するか否
かをチェックするものを採用している。

【０００８】

【作用】請求項１の自動工具交換装置であれば、複数個
の工具を支承する工具支承部材が基体の所定位置に設け
られてあるとともに、工具抜き取り部材が基体の所定位
置に設けられてあり、工具抜き取り部材よりも上方の所
定位置にフローティング支持されたねじ駆動機構が設け
られてあるとともに、ねじ駆動機構に近接する所定位置
に工具脱着識別部材が設けられてあり、さらに、工具支
承部材、工具抜き取り部材、ねじ駆動機構の何れからも
離れた所定位置に工具長さチェック部材が設けられてあ
るので、工具がねじ機構により保持されている場合に
は、工具のねじ機構をねじ駆動機構と係合させた状態で
ねじ駆動機構を動作させることによりねじ機構による工
具の保持を解除し、次いで、工具抜き取り部材により工
具を抜き取ることができる。その後、工具支承部材に支
承されている工具を保持させてから、ねじ機構をねじ駆
動機構と係合させてねじ駆動機構を上記と逆に動作させ
ることにより、工具をねじ機構により確実に保持させ
る。そして、工具の基部を予め設定した所定位置まで移
動させた工具長さチェック部材により工具長さをチェッ
クする。逆に、工具がねじ機構によることなく保持され
ている場合には、ねじ機構による動作を除いて上記の作
用を行う。ただし、この場合には、工具保持側におい
て、工具の保持、保持解除を行うための機構を動作させ
ることにより同様の作用を達成することができる。した
がって、ねじ機構により保持されているか否かに拘らず
工具の自動交換を簡単に達成することができ、しかも工
具を必要以上に大型化する必要がないのであるから、全
体としての小形化を達成することができる。

【０００９】請求項２の自動工具交換装置であれば、ね
じ駆動機構として、駆動源としての交流モータを有して
いるとともに、ねじ締め付け時に作用する進相用のコン
デンサと並列にねじ緩め時にのみ作用する進相用のコン
デンサを接続したものを採用しているので、ねじ締め込
み時に、交流モータの回転トルクを制御することなくね
じ機構を締め込むことができ、ねじ機構を緩める場合に
は、進相用のコンデンサを並列に接続することにより回
転トルクを大きくすることができるので何ら不都合なく
ねじ機構を緩めることができる。

【００１０】請求項３の自動工具交換装置であれば、工
具長さチェック部材として、上下方向に互いに近接状態
で配置された１対の工具検出センサを含み、工具保持部
材を所定位置まで移動させた状態において工具先端が１
対の工具検出センサの間に位置するか否かをチェックす
るものを採用しているので、工具保持部材を所定位置に
移動させるだけで工具のチェックを行うことができ、工
具チェックのための動作および処理を簡素化することが
できる。

【００１１】

【実施例】以下、実施例を示す添付図面によってこの発
明を詳細に説明する。図１は工具を工具保持部材８に装
着した状態を示す縦断面図である。なお、工具保持部材
８が図示しない産業用ロボットの所定位置に支持されて
いる。また、以下の説明において工具としてみがき工具
を採用し、工具保持部材８としてみがき工具保持部材を
採用した場合を例にとって説明する。

【００１２】このみがき工具は、みがき工具基部１と、
六角棒状のシャンク部材２と、砥石部材３と、角筒体４
と、筒状のスペーサ部材５と、コイルバネ６と、筒状カ
バー部材７とから構成されている。みがき工具基部１
は、中央部に大径フランジ部１ａを有し、大径フランジ
部１ａを基準として一方の側にシャンク部材２を挿通保
持するための筒体部１ｂを有し、他方の側に、みがき装
置のみがき工具保持部材に挿通するための連結用軸部１
ｃを有している。そして、筒体部１ｂは先端部に２つの
段部を有し、先端に向かって２段階に小径化されてい
る。さらに、最も小径部分の中央部に全周にわたって凹
溝１ｂ１が形成されている。また、筒体部１ｂの最も大
径の部分の側壁を貫通する止めねじ（図示せず）が螺進
退可能に設けられている。大径フランジ部１ａは互いに
ほぼ対象位置の外周部に位置決め用の切欠部１ａ１を有
している。連結用軸部１ｃは全体がシャンク部材２より
もやや大径であり、ほぼ中央部および先端寄り部に段部
を有し、段部どうしの間が小径化されている。そして、
図２に示すように、小径部のほぼ全長範囲および先端の
大径部にわたって互いに反対側の２面を切欠して平坦面
１ｃ１，１ｃ２を形成している。一方の平坦面１ｃ１は
他方の平坦面１ｃ２よりもやや広幅に形成されている。
また、大径フランジ部１ａの所定位置（所定の直径線上
よりも一方側にややずれた所定位置）に後述する工具支
持部材１２の１対の上向き突部１２ｂと係合する凹所１
ａ１が形成されている。そして、幅が狭い平坦面１ｃ２
の所定位置にみがき工具保持部材のボール部材を受け入
れるための凹所１ｃ３が形成されている。

【００１３】砥石部材３は、上端部が解放され、下端部
が閉塞された砥石装着用筒体３ａの下端面に砥石３ｂが
接着剤などにより一体化されてなるものである。角筒体
４は最も下端部を小径にして砥石装着用筒体３ａを嵌合
可能にしているとともに、上端寄り部の全周にわたって
凹溝４ａが形成されている。この角筒体４としては、内
面が六角筒状に形成されていればよく、外面は任意の形
状にすることができる。また、内面を十二角筒状にして
もよい。

【００１４】筒状のスペーサ部材５は、みがき工具基部
１の筒体部１ｂの先端面と筒体４の上端面との間隔より
もやや短い長さのスペーサ部材であり、ウレタンなどか
らなるものが採用される。コイルバネ６は、みがき工具
基部１の筒体部１ｂの先端面と角筒体４の上端面との間
に位置するようにシャンク部材２を包囲する状態で装着
されている。

【００１５】筒状カバー部材７はゴムなどからなるもの
であり、一方の端部が筒体部１ｂの最も小径部分に嵌合
されているとともに、他方の端部が筒体４に嵌合されて
いる。そして、凹溝１ｂ１、４ａに対応する位置で筒状
カバー部材７が変形し、または復元することにより、両
者間に確実に保持される。換言すれば、筒体４が筒状カ
バー部材７を介して筒体部１ｂに連結されている。

【００１６】上記の構成のみがき工具を用いてみがき動
作を行う場合に、高周波振動であるビビリ振動が発生し
得る状態になれば、コイルバネ６の緩衝作用によりビビ
リ振動の発生を大幅に抑制することができる。したがっ
て、騒音の発生を大幅に抑制することができる（Ａスケ
ールで３〜４ｄＢ程度騒音を抑制することができる）。
また、上記振動に起因して砥石３ｂをみがき対象面にた
たきつける動作を大幅に抑制することができ、ひいては
みがき除去能率を著しく高めることができ（従来のみが
き工具と比較してみがき除去能率を３〜４倍程度に高め
ることができ）、みがき品質をも高めることができる。
さらに、砥石３ｂに作用する剪断力も大幅に抑制するこ
とができ、砥石３ｂの剥離を防止することができる。

【００１７】みがき工具保持部材８は、本体部８１と、
一端部が本体部８１に連結され、他端部にみがき工具基
部１を連結する連結部材８２とを有している。連結部材
８２は、一端部に孔８２ａを有するとともに、他端部に
みがき工具基部１を挿入するための孔８２ｂを有し、連
結部材本体８２ｃと、孔８２ａと孔８２ｂとの中間にお
いて直径方向に貫通する状態でねじ込まれたねじ軸８２
ｄと、他端寄りの外周所定位置に回動可能に連結され、
かつ先端部がねじ軸８２ｄの頭部８２ｄ１と係合して連
結部材本体８２ｃから離れる方向の回動が規制される回
動アーム８２ｅと、回動アーム８２ｅの中央部に一端部
が回動可能に連結され、かつ側壁を貫通して孔８２ｂ内
に侵入可能な作用軸８２ｆと、作用軸８２ｆと反対側に
おいて側壁を貫通して孔８２ｂに臨むねじ軸８２ｇと、
ねじ軸８２ｇの先端部に位置するボール部材８２ｈとを
有している。なお、ねじ軸８２ｄの他方の端部にも頭部
８２ｄ２が形成されており、ねじ軸８２ｄの抜き取りを
阻止している。また、連結部材本体８２ｃの一端側所定
位置に、１つの半径方向および軸方向と直交する方向に
延びる凹溝８２ｉが形成されている。そして、この凹溝
８２ｉの上記一端側のみをテーパ面に形成して凹溝８２
ｉを外方漸拡状にしている。したがって、みがき工具基
部１の連結用軸部１ｃを挿入し、一方の平坦面１ｃ１を
作用軸８２ｆとほぼ正対させた状態でねじ軸８２ｄをね
じ込むことにより、作用軸８２ｆの先端部を平坦面１ｃ
１に圧接することができる。この場合に、連結用軸部１
ｃのうち、段部どうしの間の小径部分が作用軸８２ｆに
より押圧されるので、小径部分がやや湾曲し、みがき工
具基部１の連結用軸部１ｃが孔８２ｂ内に強固に保持さ
れる。また、ボール部材８２ｈが凹所１ｃ３と係合する
ので、連結用軸部１ｃの保持を確実化できる。もちろ
ん、ねじ軸８２ｄを逆方向に移動させれば連結用軸部１
ｃを簡単に抜き取ることができる。また、ねじ軸８２ｄ
を回転させるための機構を準備しておけば、みがき工具
の自動交換に簡単に対処することができる。

【００１８】本体部８１は、連結部材本体８２ｃの一端
側を収容する収容部材８１ａと、収容された連結部材本
体８２ｃを抜け止め状に保持する保持部材８１ｂと、収
容部材８１ａを連結部材本体８２ｃの軸方向に進退可能
に支持するフローティング部８１ｃとを有している。な
お、収容部材８１ａの先端部所定位置に位置決め用の凸
軸８１ａ２が設けられており、連結部材本体８２ｃの所
定位置に形成された凹所と係合させることにより連結部
材本体８２ｃの位置決めを達成できる。

【００１９】保持部材８１ｂは、収容部材８１ａの側壁
を貫通して内部に侵入可能な楔部材８１ｂ１と、楔部材
８１ｂ１の基部に一体的に設けられた雄ねじ部材８１ｂ
２と、雄ねじ部材８１ｂ２の延長上に一体的に設けられ
た軸部材８１ｂ４と、雄ねじ部材８１ｂ２と螺合する雌
ねじ部材８１ｂ５と、雌ねじ部材８１ｂ５を回転のみ可
能に収容する規制部材８１ｂ６とを有している。なお、
楔部材８１ｂ１は連結部材本体８２ｃの凹溝８２ｉの形
状に対応する形状を有している。

【００２０】したがって、雌ねじ部材８１ｂ５を回転さ
せることにより楔部材８１ｂ１を前進させ、連結部材本
体８２ｃの凹溝８２ｉと係合させることにより連結部材
本体８２ｃを抜け止め状に保持することができる。ま
た、楔部材８１ｂ１を凹溝８２ｉに強圧接することによ
り連結部材本体８２ｃの位置決めを達成することができ
る。また、軸部材８１ｂ４の突出状態を見ることによ
り、楔部材８１ｂ１が前進状態か後退状態かを簡単に確
認することができる。

【００２１】フローティング機構８１ｃは、ピストン室
８１ｃ２を有する移動体８１ｃ１と、ピストン室８１ｃ
２にスライド移動可能に収容されたピストン８１ｃ３
と、一端部がピストン８１ｃ３に連結され、かつ他端部
が所定の固定部位に連結されたピストンロッド８１ｃ４
とを有している。なお、ピストン８１ｃ３により区画さ
れる各室に圧力空気を供給するための空気供給部（図示
せず）が設けられている。また、移動体８１ｃ１の所定
位置に収容部材８１ａの所定位置が連結されている。

【００２２】したがって、みがき工具の砥石部材３に軸
方向の力が作用した場合には、この力がシャンク部材
２、みがき工具基部１、連結部材本体８２ｃ、収容部材
８１ａを介してフローティング機構８１ｃに伝達され、
ピストン８１ｃ３に対して移動体８１ｃ１が相対的に移
動することにより外力を吸収することができる。なお、
図１中、８３は図示しない回転駆動源からの回転力を受
けて回転する従動車（スプロケットホイールなど）であ
り、８４は回転軸であり、８５はベアリングである。そ
して、回転軸８４は、一端側が従動車８３に対してスプ
ライン係合されているとともに、他端部が収容部材８１
ａの基部を貫通して連結部材本体収容用の孔８１ａ１に
侵入して抜け止め状に保持されている。したがって、連
結部材本体８１ａに代えて回転工具などを孔８１ａ１に
収容、保持することにより、回転軸８４の回転を回転工
具に伝達することができる。

【００２３】したがって、図１の構成を採用すれば、み
がき工具のコイルバネ６により高周波のビビリ振動を吸
収することができ、フローティング機構８１ｃによりみ
がき装置の工具保持部とみがき面の相対位置が変化して
も一定押し付け力で磁石をみがき面に押し付けられる。
したがって、みがき除去能率、みがき品質を一層高める
ことができる。

【００２４】図３はこの発明の自動工具交換装置の一実
施例を示す平面図、図４は正面図、図５は左側面図、図
６は右側面図である。この自動工具交換装置は、基体１
１の上部前面所定位置に工具支承部材１２を取外し可能
に設けているとともに、工具支承部材１２に隣接する状
態で工具抜き取り部材１３を設けている。そして、工具
抜き取り部材１３よりも側方かつ上方の所定位置にねじ
駆動機構１４を設けているとともに、ねじ駆動機構１４
の突出端部と対応する所定位置に工具脱着識別用センサ
１５（工具脱着識別部材に相当する）を設けている。さ
らに、工具支承部材１２よりも前方かつ側方の所定位置
に工具長識別装置１６（工具長さチェック部材に相当す
る）を設けている。

【００２５】工具支承部材１２は、工具のフランジ部
（みがき工具基部１の大径フランジ部１ａに相当する）
を係合させることにより工具を吊り下げ状に保持すると
ともに、前方に向かって工具の抜き取りを可能とすべ
く、複数個のＵ字状の凹所１２ａを有しているととも
に、各Ｕ字状の凹所１２ａに対応させて工具番号が施さ
れている。この工具支承部材１２は、各Ｕ字状の凹所１
２ａに対応させて１対ずつの上向き突部１２ｂを有して
いる。ただし、この上向き突部１２ｂは、工具が図１に
示すように方向性を有している場合にはＵ字状の凹所１
２ａの内奥部に対応する位置に配置され、工具が方向性
を有していない場合には、図７に示すように、Ｕ字状の
凹所１２ａの開口端部に対応する位置に配置される。ま
た、工具支承部材１２の一方の側部所定位置および後面
のほぼ中央部に位置決め用の凹所１２ｃ，１２ｄが形成
されているとともに、後面の他方の側寄りの所定位置に
位置決め部材１２ｅが設けられている。この位置決め部
材１２ｅは、後面に開口するように中央部に凹所が形成
された部材であり、互いに対向する位置において後退可
能に突出されたボール部材を有している。したがって、
基体１１の所定位置に設けられたピン１１ａに凹所１２
ｃを係合させた状態で工具支承部材１２を後方に向かっ
て回動させれば、基体１１の所定位置に設けたピン１１
ｂが凹所１２ｄに係合するとともに、基体１１の所定位
置に設けた被挟持体１１ｃが位置決め部材１２ｅの１対
のボール部材により挟持され、工具支承部材１２が確実
に所定位置に装着される。なお、上記と逆の動作を行う
ことにより工具支承部材１２を基体１１から取外すこと
ができる。また、工具支承部材１２は所定位置に支脚１
２ｆを有しており、基体１１から取外された工具支承部
材１２に対して工具を保持させる場合のゲージの機能を
達成する。さらに、工具支承部材１２は上面に高密度ポ
リエチレンなどからなる樹脂層を有しており、工具のす
べりを良好にすることができる。

【００２６】工具抜き取り部材１３は、工具のフランジ
部よりも狭幅で、工具の本体部（みがき工具基部１の筒
体部１ｂに相当する）よりも広幅のＵ字状の凹所１３ａ
を有しているとともに、凹所１３ａが形成された部材よ
りも下方の所定位置に抜き取られた工具を案内する案内
溝部材１３ｂを有している。尚、Ｕ字状の凹所１３ａが
形成された部材と案内溝部材１３ｂとの間隙は、工具の
フランジ部が挿入可能であり、かつ抜き取られた工具が
確実に案内溝に導かれるように設定されている。したが
って、工具のフランジ部が、Ｕ字状の凹所１３ａが形成
された部材の下面に係合するように工具を位置決めし、
この状態で工具保持部材８を上方に移動させることによ
り工具を抜き取ることができ、抜き取られた工具を案内
溝を通して所定位置（例えば、取り出し位置）まで案内
することができる。

【００２７】ねじ駆動機構１４は、正逆転可能な交流モ
ータ１４ａと、交流モータ１４ａにより回転駆動される
原動車１４ｂと、無端ベルトなどからなる回転力伝達部
材１４ｃにより回転力が伝達されることにより回転する
従動車１４ｄと、従動車１４ｄの中心に軸方向に進退可
能に設けられた角軸部材１４ｅと、角軸部材１４ｅを突
出方向に付勢するコイルバネなどからなる付勢部材１４
ｆとを有している。なお、１４ｇはベアリングであり、
また、角軸部材１４ｅは付勢部材１４ｆによる付勢方向
における移動距離を規制すべく抜け止め状に従動車１４
ｄと係合する。さらに、１４ｈは原動車１４ｂ、回転力
伝達部材１４ｃおよび従動車１４ｄを包囲するカバー部
材である。また、角軸部材１４ｅは突出端部に六角軸部
などからなる係合部を有している。したがって、交流モ
ータ１４ａを動作させることにより、原動車１４ｂ、回
転力伝達部材１４ｃおよび従動車１４ｄを介して角軸部
材１４ｅを回転させることができ、この場合に、角軸部
材１４ｅの係合部がねじ軸の係合部と係合していれば、
ねじ軸を締め込み、または緩めることができる。また、
角軸部材１４ｅは付勢部材１４ｆによりフローティング
支持されているのであるから、工具が押し付けられた場
合に角軸部材１４ｅが付勢部材１４ｆに抗して移動し、
角軸部材１４ｅのこの移動に伴なって押圧力が大きくな
るので、角軸部材１４ｅの係合部とねじ軸の係合部とを
確実に係合させることができる。

【００２８】工具脱着識別用センサ１５は、例えば近接
センサからなるものであり、工具の種別により特徴付け
られる構成部分の有無を検出する。この構成部分とは、
例えば、ねじ軸により締め付け保持が行われる工具であ
れば、回転アームまたはねじ軸の頭部が例示できるが、
脱着識別のために特別に設けられた構成部分（例えば所
定形状の突部）であってもよい。また、近接センサに代
えて光電センサなどを採用してもよい。

【００２９】工具長識別装置１６は、図８および図９に
も示すように、上下方向に互いに近接する状態で配置さ
れた１対のセンサ１６ａ，１６ｂを有しているととも
に、両センサ１６ａ，１６ｂからの出力信号に基づいて
工具長を識別する識別部（図示せず）を有している。こ
のセンサ１６ａ，１６ｂとしては近接センサ、光電セン
サなど種々の構成のものを採用することができる。した
がって、工具保持部材８を所定位置まで移動させた状態
において、両センサ１６ａ，１６ｂが工具を検出してい
るか、一方のセンサ１６ａのみが工具を検出している
か、何れのセンサ１６ａ，１６ｂも工具を検出していな
いかにより、工具長識別部により工具長が長すぎるか、
適正であるか、短すぎるかを識別することができる。そ
して、工具長が長すぎるにも拘らず適正に長さに基づい
て工具保持部材８を動作させて工具を加工対象物に衝突
させてしまうという不都合、工具長が短すぎるにも拘ら
ず適正に長さに基づいて工具保持部材８を動作させて工
具を加工対象物に接触させることができないという不都
合の発生を防止することができる。

【００３０】図１０は交流モータ１４ａを動作させるた
めの電気回路図である。交流モータ１４ａの１対の固定
子巻線１４ａ１，１４ａ２を互いに直列接続して、両固
定子巻線１４ａ１，１４ａ２の接続点を交流電源１４ａ
３の一方の端子に接続しているとともに、両固定子巻線
１４ａ１，１４ａ２の他方の端部をスイッチ１４ａ４を
介して選択的に交流電源１４ａ３に接続している。そし
て、両固定子巻線１４ａ１，１４ａ２の他方の端部どう
しの間に第１コンデンサ１４ａ５を接続しているととも
に、スイッチ１４ａ６を介して第２コンデンサ１４ａ７
を接続している。なお、スイッチ１４ａ６はねじを緩め
るべくねじ駆動機構１４を動作させる場合にＯＮとなる
ものであり、スイッチ１４ａ６がＯＮになることにより
第１コンデンサ１４ａ５と第２コンデンサ１４ａ７とが
並列接続されるので、交流モータ１４ａの発生トルクを
大きくすることができる。

【００３１】図１１はねじ駆動機構１４によりねじ軸８
２ｄを緩める動作の開始またはねじ軸８２ｄの締め付け
完了状態を示す縦断面図であり、角軸部材１４ｅの係合
部とねじ軸８２ｄの頭部８２ｄ１とが係合している。ま
た、ねじ軸８２ｄの頭部、回動アーム８２ｅの所定位置
は、工具脱着識別用センサ１５では検出できない位置に
ある。

【００３２】ねじ駆動機構１４によりねじ軸８２ｄを緩
める動作においては、この状態でスイッチ１４ａ６をＯ
Ｎにして、交流モータ１４ａを動作させれば、締め込み
時における発生トルクよりも大きいトルクを発生させ、
ねじ軸を緩めることができる。ねじ軸の緩みによる回動
アーム８２ｅを工具脱着識別用センサ１５で検出した
後、抜き取りを阻止している頭部８２ｄ２が連結部材８
２と接触しない状態で、モータを停止させる。ねじ軸８
２ｄが完全に緩められれば、工具１は作用軸８２ｆの拘
束がなくなり、ボール部材８２ｈのみによって保持され
るので、工具のフランジ部を抜き取り部材の下面に係合
させた状態で工具保持部８を上方に移動させることによ
り、図１２に示すように簡単に工具を抜き取ることがで
きる。なお、この抜き取られた工具は、工具案内溝を通
って移動させられる。

【００３３】以上のようにして工具を抜き取った後は、
工具保持部材８を工具支承部材１２により支持されてい
る工具の上方から下降させることにより、ボール部材８
２ｈによる仮保持を行うことができ、その後、ねじ軸８
２ｄの頭部８２ｄ１を角軸部材１４ｅの係合部と係合さ
せ、交流モータ１４ａを逆向きに回転させることにより
ねじ軸８２ｄを締め込んで工具を強固に保持することが
できる。締め込み動作においても、工具脱着識別用セン
サ１５により、回動アーム８２ｅの作動（センサのＯＮ
からＯＦＦへの変化）を検出することで、無駄な動作時
間の排除や、締め付け不良の防止が図れ、確実に自動交
換を行なえる。次いで、工具保持部材８を所定位置まで
移動させた状態において、工具長識別装置１６により、
保持している工具の長さが適正であるか否かを識別する
ことができる。

【００３４】図１３は回転工具とこの回転工具を保持す
る工具保持部材との装着前の状態を示す縦断面図であ
る。図１３の構成が図１の構成と異なる点は、工具基部
１の連結用軸部１ｃとして、六角柱状部と、小径の円柱
部とがこの順に一体形成されてなるものを採用し、円柱
部の所定位置にボール部材と係合する凹所を形成してい
る点、および工具保持部材２の連結部材８２として、一
端部に孔８２ａを有するとともに、他端部に基部収容部
材８２ｊの軸部を挿入するための孔８２ｂを有し、全体
がほぼ円柱体に形成された連結部材本体８２ｃと、この
連結部材本体８２ｃを回転自在に収容する筒体８２ｅ
と、連結部材本体８２ｃと筒体８２ｅとの間に介在させ
られたベアリング８２ｆとを有し、筒体８２ｅの一端側
所定位置に、１つの半径方向および軸方向と直交する方
向に延びる凹溝８２ｉが形成され、この凹溝８２ｉの上
記一端側のみをテーパ面に形成して凹溝８２ｉを外方漸
拡状にしてなるものを採用した点のみである。ただし、
基部収容部材８２ｊは工具基部１を収容するものであ
り、８２ｄは基部収容部材８２ｊを抜け止め状に保持す
る止めねじであり、８２ｋは筒体８２ｅの所定位置に設
けられた突出部であり、工具脱着識別用センサ１５によ
る検出が行われるものである。したがって、回転軸８４
の回転を工具に伝達することができる。また、工具保持
部材８を移動させて、連結部材８２を角軸部材１４ｅを
押圧する位置にした場合に、工具脱着識別用センサで突
出部８２ｋの検出により脱着動作が可能であることを識
別できる。従って、ねじ駆動機構１４による処理を受け
ることなく、直ちに工具抜き取り部材１３を用いて工具
の抜き取りを行ない、その後は新たな工具の装着を行な
えばよい。なお、突出部８２ｋには、角軸部材１４との
接触が無いように切り欠きが設けてある。

【００３５】また、図１に示す非回転工具であるか、図
１３に示す回転工具であるかは、図示しないロボットコ
ントローラにおいて予め認識しており、間違った工具を
選択した場合、回動アーム８２ｅと突出部８２ｋの形状
的特性を利用し、以下の方法で判別可能であり、自動交
換の中断が行なえる。これにより、装置や金型の損傷防
止ができる。 ＜判別方法＞工具保持部材８を移動させて連結部材８２
を角軸部材１４ｅを押圧する所定の位置に移動完了する
前から、工具脱着識別センサのＯＮ−ＯＦＦを調べる。
回転工具の突起８２ｋを検出する場合、所定位置からセ
ンサはＯＮのままとなる。これに対して、非回転工具の
回動アームを検出する場合は、センサの状態はＯＮから
ＯＦＦ、またはＯＦＦからＯＮとなる。これを利用する
ことで両者を識別できる。なお、両者以外の工具につい
ては、センサがＯＮとならないようにする。

【００３６】また、以上の説明から明らかなように、工
具交換に当って、従来は交換されていた連結部材８２は
交換されず、工具のみが交換されるのであるから、交換
対象部分を少なくすることができるとともに、小形化す
ることができ、ひいては自動工具交換装置を小形化する
ことができる。また、工具支承部材１２に多くの工具を
支持させることができるにも拘らず工具脱着識別用セン
サ１５、工具長識別装置１６を１つずつにすることがで
きる。

【００３７】

【発明の効果】請求項１の発明は、ねじ機構により保持
されているか否かに拘らず工具の自動交換を簡単に達成
することができ、しかも工具を必要以上に大型化する必
要がないのであるから、全体としての小形化を達成する
ことができるという特有の効果を奏する。

【００３８】請求項２の発明は、ねじ締め込み時に、交
流モータの回転トルクを制御することなくねじ機構を締
め込むことができ、ねじ機構を緩める場合には、進相用
のコンデンサを並列に接続することにより回転トルクを
大きくすることができるので何ら不都合なくねじ機構を
緩めることができるという特有の効果を奏する。請求項
３の発明は、工具把持部材を所定位置に移動させるだけ
で工具のチェックを行うことができ、工具チェックのた
めの動作および処理を簡素化することができるという特
有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】工具を工具保持部材に装着した状態を示す縦断
面図である。

【図２】工具の平面図である。

【図３】この発明の自動工具交換装置の一実施例を示す
平面図である。

【図４】同上正面図である。

【図５】同上左側面図である。

【図６】同上右側面図である。

【図７】工具支承部材の変更例を示す平面図である。

【図８】工具長識別装置を示す正面図である。

【図９】同上側面図である。

【図１０】交流モータを動作させるための電気回路図で
ある。

【図１１】ねじ駆動機構によりねじ軸を緩める状態を示
す縦断面図である。

【図１２】工具抜き取り状態を示す概略図である。

【図１３】回転工具とこの回転工具を保持する工具保持
部材との装着前の状態を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１１ 基体 １２ 工具支承部材 １３ 工具抜き取り部材 １４ ねじ駆動機構 １４ａ５ 第１コンデンサ １４ａ７ 第２コンデン
サ １５ 工具種別識別用センサ １６ 工具長識別部材 １６ａ，１６ｂ センサ

フロントページの続き (72)発明者 車谷 圭一 大阪府摂津市西一津屋１番１号 ダイキン 工業株式会社淀川製作所内 (72)発明者 山下 正憲 大阪府摂津市西一津屋１番１号 ダイキン 工業株式会社淀川製作所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の工具を支承する工具支承部材
   （１２）が基体（１１）の所定位置に設けられてあると
   ともに、工具抜き取り部材（１３）が基体（１１）の所
   定位置に設けられてあり、工具抜き取り部材（１３）よ
   りも上方の所定位置にフローティング支持されたねじ駆
   動機構（１４）が設けられてあるとともに、ねじ駆動機
   構（１４）に近接する所定位置に工具脱着識別部材（１
   ５）が設けられてあり、さらに、工具支承部材（１
   ２）、工具抜き取り部材（１３）、ねじ駆動機構（１
   ４）の何れからも離れた所定位置に工具長さチェック部
   材（１６）が設けられてあることを特徴とする自動工具
   交換装置。
2. 【請求項２】 ねじ駆動機構（１４）が駆動源としての
   交流モータ（１４ａ）を有しているとともに、ねじ締め
   付け時に作用する進相用のコンデンサ（１４ａ５）と並
   列にねじ緩め時にのみ作用する進相用のコンデンサ（１
   ４ａ７）を接続している請求項１に記載の自動工具交換
   装置。
3. 【請求項３】 工具長さチェック部材（１６）が、上下
   方向に互いに近接状態で配置された１対の工具検出セン
   サ（１６ａ）（１６ｂ）を含み、工具保持部材（８）を
   所定位置まで移動させた状態において工具先端が１対の
   工具検出センサ（１６ａ）（１６ｂ）の間に位置するか
   否かをチェックするものである請求項１または請求項２
   に記載の自動工具交換装置。