JPH06179190A - 工業用ロボットのツール自動交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ツールの誤装着を回避し、かつ円滑な交換作
業が確保できる工業用ロボットのツール自動交換装置を
提供する。 【構成】 ロボットＨを作動させ、ツールラック１０の
ツールハンガ１３にツール係止部２６を係合させて保持
した複数のツール２０から必要なツール２０を選定し、
そのツール取付部２１にツール保持部３０の取付部挿入
穴３１ａを嵌合させ、かつツール２０に相応した種類表
示部２５を種類判別部３５によって判別し、ツール２０
の適否を確認した後、ツール２０とツール保持部３０と
を結合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工業用ロボットのツー
ル自動交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、隣接したプレス装置等の加工機
間において、一方の加工機によって加工されたワークを
その加工機から搬出し、かつ他方の加工機へそのワーク
を搬入する搬送手段としては、加工機間に配設された工
業用ロボット及びロボットに設けられたツール、例えば
吸着カップが設けられたアタッチメントによって広く行
われている。

【０００３】しかし、異なる形状のワークを搬送する場
合には、ワークの形状に相応して配設された吸着カップ
を有するアタッチメントをロボットに交換装着する必要
がある。この対策として、実開昭６１−１８５５３０号
公報に開示されるように、ロボットに共通アタッチメン
トを予め固着し、ワークの形状に応じて吸着カップが配
置されたワーク専用アタッチメントをワークに応じて交
換して共通アタッチメントに手作業により着脱する方策
が提案されている。

【０００４】また一方実開昭５９−１６３４８８号公報
に開示されるように、工具ラックに各種の工具を収容配
設し、ロボットに設けた工具に係合するホルダ上部によ
って自動的に交換着脱する方策が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記実開昭６
１−１８５５３０号公報に開示された方策にあっては、
ワークの形状に相応してワーク専用アタッチメントを手
作業によって着脱交換することから、作業が厄介であ
り、また誤装着を招く等の不具合がある。一方実開昭５
９−１６３４８８号公報に開示されたものにあっては、
工具ラックに収容された工具をロボットにより容易に着
脱し得るが、多くの種類の工具の装着には誤装着の虞れ
があり、必ずしも円滑な工具交換が確保できるものでは
ない。

【０００６】従って、本発明は誤装着を回避し、円滑な
交換作業が確保できる工業用ロボットのツール自動交換
装置を提案することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明における工業用ロボットのツール自動交換装置は、ロ
ボット用コントローラからの指示に基づいてツールラッ
クに配置された多種類のツールから必要なツールを選択
してロボットのアーム先端に装着するツール自動交換装
置において、円錐台形のツール取付部とツール固定穴と
ツールの種類を表示する種類表示部及びツール係止部を
具備するツールと、ツール取付部が嵌合する取付部挿入
穴と取付部挿入穴に嵌合したツールのツール固定穴に係
脱するツール固定部と前記種類表示部の表示を判別する
種類判別部を具備するロボットアーム先端に設けたツー
ル保持部と、前記ツール係止部と嵌合してツールを収容
保持するツールハンガを複数配設したツールラックとを
有するものである。

【０００８】

【作用】ロボット用コントローラからの指示に基づい
て、ロボットを作動させ、ツールラックのツールハンガ
にツール係止部を係合させて保持した複数のツールから
必要なツールを選定し、そのツール取付部にロボットア
ーム先端に設けたツール保持部の取付部挿入穴を嵌合さ
せ、ツールに設けた種類表示部を種類判別部によって判
別し、ツールの適否を確認した後、ツール固定穴とツー
ル固定部とを係止してツールをツール保持部に、従って
ロボットに装着し、ツールラックから取り外してロボッ
トによる作業を行う。作業終了後、ツールラックのツー
ルハンガにツール係止部を、従ってツールラックにツー
ルを保持させ、かつツール固定部によるツール固定穴の
係止を解除して取付部挿入穴からツール取付部を脱き、
ツールとツール保持部とを切り離す。

【０００９】

【実施例】以下、本発明による工業用ロボットのツール
自動交換装置の一実施例をタンデムプレスラインにおけ
るプレス装置間の搬送に用いた場合を図面によって説明
する。

【００１０】図１はタンデムプレスラインの概要を示す
平面図であって、シートフィーダＡ、プレス装置Ｂ、
Ｃ、Ｄ、Ｅ、搬出装置Ｆ及び隣接するプレス装置Ｂと
Ｃ、ＣとＤ、ＤとＥの間と、プレス装置Ｅと搬出装置Ｆ
との間には搬送手段Ｇが配設されている。

【００１１】搬送手段Ｇは、図１及び図２に示すよう
に、２台のロボットＨ、Ｈ、ワーク支持台Ｉ及び後述す
る自動交換装置の一部を構成するツールラック１０を有
している。

【００１２】シートフィーダＡ、各プレス装置Ｂ、Ｃ、
Ｄ、Ｅ及び搬出装置Ｆは予め設定されたプレスライン用
コントローラＪからの指示によって作動し、また搬送手
段ＧのロボットＨはプレスライン用コントローラＪによ
って制御されるロボット用コントローラＫからの指示に
よって作動する。

【００１３】シートフィーダＡによってプレス装置Ｂに
搬入されたワークｗはプレス装置Ｂによって先ずプレス
成形され、プレス成形されたワークｗはロボットＨのア
ーム先端に設けられたツール保持部３０に支持されたツ
ール２０に吸着され、ワーク支持台Ｉ上に搬出される。
ワーク支持台Ｉに載置されたワークｗは、隣接するロボ
ットＨのアーム先端に設けられてたツール保持部３０に
支持されたツール２０に吸着されて、次のプレス装置Ｃ
の所定位置に姿勢制御され搬入されてプレス装置Ｃによ
って更にプレス成形される。

【００１４】同様にしてプレス装置Ｄ、Ｅによって順次
プレス成形されたワークｗは搬出装置Ｆによって搬出さ
れる。

【００１５】またプレス成形すべきワークｗを変更し、
異なるワークｗをプレス成形する際には、各プレス装置
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅのプレス金型を交換し、かつロボットＨ
のアーム先端にツール保持部３０によって取付けられた
ツール２０を予めツールラック１０に準備された複数種
類のツール２０から選択して自動的にワークｗに対応し
た必要なツール２０と交換して前記同様、ワークｗにプ
レス成形を施す。

【００１６】次にツールを自動的に交換するツール交換
装置について説明する。

【００１７】このツール交換装置は、ツールラック１
０、ツール２０及びロボットＨのアーム先端に設けられ
るツール保持部３０を主構成要部としている。

【００１８】ツールラック１０は、図３に要部斜視図を
示すように、フレーム１１によって格子状に区画された
ツール格納部１２、１２…を有し、各格納部１２、１２
…の下辺となるフレーム１１には後述するツール２０に
形成したツール係止部２６の挿入部２６ａが嵌合する凹
形乃至開口する多角形の嵌合穴１３ａを有する箱形形状
のツールハンガ１３が設けられている。

【００１９】ツール２０は図４に示すように、基端が円
錐台形状のツール取付部２１を有し、ツール取付部２１
からワークｗに相応する形状の支持部材２２の基部が固
着され、支持部材２２の先端の所要個所にワークｗを吸
着するバキュームカップ２３が設けられている。

【００２０】ツール取付部２１のテーパ面には相対向す
る凹部状に形成したツール固定穴２４が設けられ、ツー
ル取付部２１の上部及び下部にはツール２０の種類に応
じた特定位置に複数の孔２５ａを有する多孔板からなる
種類表示部２５が設けられている。

【００２１】更にツール取付部２１にはツール係止部２
６が固着されている。ツール係止部２６は各々上下方向
に突出し、四角錐台形の挿入部２６ａが形成され、この
挿入部２６ａを前記ツールラック１０に設けられたツー
ルハンガ１３の嵌合穴１３ａに挿し込むことにより固定
し、ツール２０をツールラック１０に収納する。またツ
ール取付部２１には図５に断面を示すようにその頂端に
一端が開口するツール作動用エア供給孔２７が貫通して
いて、このツール作動用エア供給孔２７の他端は、エア
供給ホース２８を介して前記支持部材２２の先端に設け
たバキュームカップ２３に接続されている。

【００２２】一方ロボットＨのアーム先端に設けられる
ツール保持部３０は、前記ツール２０の円錐台形に形成
されたツール取付部２１が嵌合する取付部挿入穴３１ａ
を有するツール支承部３１を有し、ツール支承部３１の
両側にはツール固定部３２が相対向して設けられてい
る。

【００２３】ツール固定部３２は、Ｖ−Ｖ線断面を拡大
して示す図５及びツール２０の保持状態を示す図６のよ
うに、シリンダ３２ａ及びシリンダ３２ａによって出没
する固定ピン３２ｂを有し、ツール２０のツール取付部
２１をツール支承部３１の取付部挿入穴３１ａに嵌挿
し、シリンダ３２ａによって固定ピン３２ｂの先端をツ
ール取付部２１に形成したツール固定穴２４に係合させ
ることにより、ツール２０をツール保持部３０に結合
し、かつシリンダ３２ａによって固定ピン３２ｂをツー
ル固定穴２４内から後退させることによりツール支承部
３１の取付部挿入穴３１ａからツール２０のツール取付
部２１の抜き出しを許容するようになっている。

【００２４】またツール支承部３１の取付部挿入穴３１
ａの底部には供給側エア供給孔３３の一端が開口してい
る。供給側エア供給孔３３の他端は、ロボット用コント
ローラＫによって制御されるエア供給源（図示せず）に
接続されている。従ってツール支承部３１の取付部挿入
穴３１ａにツール２０のツール取付部２１を挿入して結
合することによりツール２０側のツール作動用エア供給
孔２７とツール保持部３０側の供給側エア供給孔３３と
を連通状態にすることが可能となり、接続のために別個
の手段を設ける必要がなくなり、作業の簡素化及び構造
の簡単化が可能となる。なお符号３４は、供給側エア供
給孔３３とツール作動用エア供給孔２７との接続部から
のエア流出を防ぐパッキンである。

【００２５】ツール支承部３１の上部には前記ツール２
０に設けられた多孔板からなる種類表示部２５からツー
ル２０の種類を判読する種類判別部３５が設けてある。
この種類判別部３５は、複数の近接スイッチ３５ａを有
し、ツール支承部３１の取付部挿入穴３１ａにツール取
付部２１を挿入した際、図７に示すようにツール２０に
設けた種類表示部２５に開口する孔２５ａの配置状態を
近接スイッチ３５ａのＯＮ、ＯＦＦにより検出して予め
ロボット用コントローラＫに入力されているデータと対
比してツール２０の種類を判別するよう構成されてい
る。

【００２６】次に、以上のように構成されたツール自動
交換装置を用いた工業用ロボットにおけるワークｗの種
類の変更等に伴うツール２０の交換動作を説明する。

【００２７】予め設定されたプレス成形しようとするワ
ークｗに関する加工情報に基づくプレスライン用コント
ローラＪからの指示によって制御されるロボット用コン
トローラＫからの作動指示に従ってロボットＨを作動さ
せて、ロボットＨのアーム先端にツール保持部３０によ
って結合されたツール２０に設けたツール係止部２６の
一方の挿入部２６ａをツールラック１０に設けた予め定
められたツールハンガ１３に形成した嵌合穴１３ａに挿
入してツール２０をツールラック１０に係止する。ツー
ル２０の係止にあたっては、ツール係止部２６の挿入部
２６ａが四角錐台形であり、テーパ面を有することか
ら、ツールハンガ１３とツール係止部２６との間に生じ
る相対位置ずれは修正され容易に所定の状態に位置決め
される。

【００２８】尚挿入部２６ａはツール２０の上方、下方
の両面にあり、いずれでもツールラック１０に係止出来
ることによりロボットの動作範囲が広がり、ツール２０
の格納数を増加させることが出来る。

【００２９】次にロボット用コントローラＫからの指示
によりツール支承部３１の両側に設けられたツール固定
部３２のシリンダ３２ａによって固定ピン３２ｂを後退
させてツール固定穴２４内から退避させて固定ピン３２
ｂによるツール取付部２１の固定を解除する。

【００３０】続いてツール支承部３１を後退させて、ツ
ールラック１０に支持されたツール２０のツール取付部
２１からツール支承部３１を引き抜く。

【００３１】次にロボット用コントローラＫの指示によ
り予め定められたツールラック１０の格納部１２に格納
された加工しようとするワークｗに対応するツール２０
のツール取付部２１にツール保持部３０に設けたツール
支承部３１に開口する取付部挿入穴３１ａを対向位置決
めし、かつツール保持部３０をツール取付部２１のテー
パ状周面に案内させつつ相対位置を修正し、ツール取付
部２１とツール支承部３１との嵌合を図る。

【００３２】ツール取付部２１とツール支承部３１とを
嵌合することによりツール２０に設けた多孔板からなる
種類表示部２５の孔２５ａの配列状態をツール保持の種
類判別部３５に配設された近接スイッチ３５ａのＯＮ・
ＯＦＦ作動に基づいてこのツール２０が加工しようとす
るワークｗに対応するものか否かを判断する。

【００３３】ワークｗに対応するツール２０であると判
断した場合のみ、ツール固定部３２のシリンダ３２ａに
よって固定ピン３２ｂを突出させ、ツール取付部２１に
形成したツール固定穴２４内へ先端を挿入することによ
りツール取付部２１とツール支承部３１との結合、従っ
てツール２０とツール保持部３０との結合を図る。一方
ワークｗと対応するツール２０と異なるものであると判
断した場合には、ツール固定部３２によるツール２０の
固定を中止し、警報ランプ等で作業者に知らせる。

【００３４】ツール２０とツール保持部３０との結合が
完了すると、ロボット用コントローラＫの指示により、
ロボットＨのアーム先端、従ってツール保持部３０を上
昇させて、ツールラック１０のツールハンガ１３からツ
ール係止部２６を抜き取り、ロボットの作動によりツー
ル２０を用いたワークｗの搬送作業を実行する。

【００３５】以上説明では、ツールに設けた種類表示部
をワークの種類に対応して配設された複数の孔を有する
多孔板により、また種類判別部を種類表示部の孔を検出
する近接スイッチによって構成したが近接スイッチに代
えて光電管等を使用することも可能であり、また種類表
示部としてバーコードを用い、かつ種類判別部としてそ
の読取装置によって構成する等他の適宜手段によって種
類表示部及び種類判別部を構成してもよい。

【００３６】また本発明をプレス装置間のワーク搬出に
適用した場合について説明したが、ツールとしてスポッ
ト溶接機等他のツールに適宜変更することにより他のロ
ボットを用いた作業に広く適用し得るものである。

【００３７】

【発明の効果】以上説明した本発明による工業用ロボッ
トのツール自動交換装置によれば、ツールに設けたツー
ル係止部をツールハンガに嵌合することによりツールを
ツールラックに支持させることから、ツールが揺動する
ことなく、ツールラックの所定位置に支持され、かつツ
ール取付部を円錐台形に形成することにより、ツール保
持部をツール取付部の周面に案内させることが可能にな
り、ツールとツール保持部の相対位置ずれがある場合で
も容易に両者の結合が可能となる。また結合に際して、
ツールに設けた種類表示部をツール保持部に設けた種類
判別部により確認することから誤装着が回避され、円滑
なツールの自動交換が確保される等特有の効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における工業用ロボットのツール自動交
換装置の一実施例を用いたタンデムプレスラインの概要
説明図である。

【図２】図１における矢視ＩＩ方向からの要部側面図で
ある。

【図３】本実施例に用いられるツールラックの斜視図で
ある。

【図４】本実施例の要部を示す説明斜視図である。

【図５】図４におけるＶ−Ｖ線に沿う要部断面図であ
る。

【図６】本実施例におけるツール取付部とツール保持部
との結合状態を説明する要部断面図である。

【図７】図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図で
ある。

【符号の説明】

１０ ツールラック １３ ツールハンガ １３ａ 嵌合穴 ２０ ツール ２１ ツール取付部 ２４ ツール固定穴 ２５ 種類表示部 ２５ａ 孔 ２６ ツール係止部 ２６ａ 挿入部 ３０ ツール保持部 ３１ ツール支承部 ３１ａ 取付部挿入穴 ３２ ツール固定部 ３５ 種類判別部 ３５ａ 近接スイッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボット用コントローラからの指示に基
   づいてツールラックに配置された多種類のツールから必
   要なツールを選択してロボットのアーム先端に装着する
   ツール自動交換装置において、円錐台形のツール取付部
   とツール固定穴とツールの種類を表示する種類表示部及
   びツール係止部を具備するツールと、ツール取付部が嵌
   合する取付部挿入穴と取付部挿入穴に嵌合したツールの
   ツール固定穴に係脱するツール固定部と前記種類表示部
   の表示を判別する種類判別部を具備するロボットアーム
   先端に設けたツール保持部と、前記ツール係止部と嵌合
   してツールを収容保持するツールハンガを複数配設した
   ツールラックとを有することを特徴とする工業用ロボッ
   トのツール自動交換装置。
2. 【請求項２】 ツール係止部が、角錐台形の挿入部を有
   し、ツールハンガがツール係止部の挿入部の嵌合を許容
   する多角形の嵌合穴を有する箱形形状である、請求項１
   の工業用ロボットのツール自動交換装置。
3. 【請求項３】 種類表示部が、ツールの種類に相応して
   配設された複数の孔であって、種類判別部が、前記孔の
   配設状態を検出する近接スイッチである、請求項１また
   は２の工業用ロボットのツール自動交換装置。