(57)【要約】【課題】非接触ユニットの大きさを電力と電気信号の本数が多くなっても小型にし、使用する流体や電力や電気信号の本数が変化しても、共通で使用することができる自動工具交換装置を提供する。【解決手段】ロボット側ユニットと該ロボット側ユニットに設けられる非接触ユニットＡと、ツール側ユニットと該ツール側ユニットに設けられる非接触ユニットＢからなる自動工具交換装置であって、該ロボット側ユニットと該ツール側ユニットを互いに分離可能に連結する自動工具交換装置において、該非接触ユニットＡと該非接触ユニットＢが相互に対抗している状態で、該非接触ユニットＡと該非接触ユニットＢとの間で、電磁誘導作用により、電力と電気信号を伝送し、該ロボット側ユニットに省配線システムを設け、且つ、該ツール側ユニットに省配線システムとバルブを設けている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットの本体側に取り付けられるロボット側ユニットと該ロボット側ユニットに設けられる非接触ユニットＡと、複数のツールが固定される複数のツール側ユニットと該ツール側ユニットに設けられる非接触ユニットＢとからなる自動工具交換装置であって、該ロボット側ユニットと該ツール側ユニットを互いに分離可能に、且つ、相対回転不能に連結する自動工具交換装置において、該非接触ユニットＡと該非接触ユニットＢが相互に対抗している状態で、該非接触ユニットＡと該非接触ユニットＢとの間で、電磁誘導作用により電気信号を伝送し、該ロボット側ユニットに省配線システムを設け、且つ、該ツール側ユニットに省配線システムとバルブとを設けてなることを特徴とする自動工具交換装置。
【請求項２】
前記非接触ユニットＡが、電力の伝送を可能にする電力用コイルＡと電気信号の伝送を可能にする電気信号用コイルＡとを含んで構成され、且つ、前記非接触ユニットＢが、電力の伝送を可能にする電力用コイルＢと電気信号の伝送を可能にする電気信号用コイルＢとを含んで構成されている請求項１記載の自動工具交換装置。
【請求項３】
前記電力用コイルＡと前記電力用コイルＢとの電磁誘導による発生電磁磁界と、前記電気信号用コイルＡと前記電気信号用コイルＢとの電磁誘導による発生電磁磁界とが９０度ずれてなる請求項２記載の自動工具交換装置。
【請求項４】
前記非接触ユニットＡと前記非接触ユニットＢとの間で、非接触伝送により、前記ロボット側ユニットと前記ツール側ユニットとの間で、電気的に非接触で電力の伝送と電気信号の伝送を行うにあたり、該電力の伝送に該電気信号の伝送を重畳させてなる請求項２又は３記載の自動工具交換装置。
【請求項５】
前記非接触ユニットＡと前記非接触ユニットＢとの間で、非接触伝送により、前記ロボット側ユニットと前記ツール側ユニットとの間で、電気的に非接触で電力の伝送を行うにあたり、電力を該ロボット側ユニットから該ツール側ユニットへの伝送と、該ツール側ユニットから該ロボット側ユニットへの伝送とを可能とする、該ロボット側ユニットと該ツール側ユニットの電力変換部を双方向電力変換機とする請求項２から４記載の自動工具交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、各種産業用ロボットハンドに適用されるツールをロボットに交換可能に取り付ける自動工具交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  工場の工作機械に取り付けられ、ロボットを用いた搬送工程や溶接工程などでは、エアシリンダを使ったハンドや、モーターを制御して作業を行う電動ハンドや、サーボガンを使用するものがあり、多品種少量生産と設備費低減のため、複数の作業を１台のロボットで行う必要があり、そのための方法として、ハンドなどの工具を交換する自動工具交換装置が使われている。【０００３】  例えば、特許文献１と特許文献２には、自動工具交換装置として、ロボット側に取り付けられる連結部材とツール側に取り付けられる連結部材とが、互いに連結と分離とが可能な構造をした自動工具交換装置が提案されている。【０００４】  かかる自動工具交換装置には、使用する工具に応じて、ロボット側とツール側の連結部材間で、気体や液体の供給を可能にし、電力や電気信号の伝送を可能とする各種の接続部を設けている。ここにおいて、電力や電気信号の伝送は、ロボット側の接続部とツール側の接続部の一方から突出したピンが他方に設けられた端子に接触するピン接点によって行われている。【０００５】  しかしながら、生産工場内では、多数のロボットなどの作業機械が稼動すると共に溶接、塗装、洗浄などの作業が行なわれることから、高温高湿環境となり易くなる。かかる高温高湿環境下では電力や電気信号の伝送に用いるピン接点は、接触不良を起こし易く、更に、ピンと端子との間に粉塵やスラグなどが入り込んだ場合、繰り返しの接続に起因する磨耗、変態、皮膜の発生など接続部の接触不良を起こしやすくなる。このためピン接点には頻繁に定期的な検査や洗浄などのメンテナンスに多大な時間と費用を要するという問題がある。さらに、ピンが突出していることから損傷し易く、ロボット側の接続部とツール側の接続部とを連結する際にもピンを折損しないように両部材を精度良く位置合わせしなければならず、工具の交換作業にも時間を要するという問題がある。【０００６】  前記の問題を回避するために、例えば、特許文献３には、一対のコイルユニットに設けられた伝送面を互いに対向位置せしめることによって、ロボット側とツール側を互いに非接触とした状態で電気的に接続することができる構造を提案している。しかしながら、かかる構造では、電力や電気信号の本数が多くなるにつれて、接続部の大きさが大きくなり、機械装置の価格が上昇してしまうという問題がある。さらに、ツールを交換することにより、使用する流体や電力や電気信号の本数が変化した場合、回路の個数が多すぎる又は少なすぎるといったように、ツールの交換に対応することができない問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１１７７
【特許文献２】特開２００８−２０７２９４
【特許文献３】特開２０１０−３６２８６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  本発明は、非接触ユニットの大きさを、電力や電気信号の本数が多くなっても小型にし、使用する流体や電力や電気信号の本数が変化しても、共通で使用することができる自動工具交換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明の自動工具交換装置の第一の態様は、上記課題を解決するための手段として、ロボットの本体側に取り付けられるロボット側ユニットと該ロボット側ユニットに設けられる非接触ユニットＡと、別々のツールが固定される複数のツール側ユニットと該ツール側ユニットに設けられる非接触ユニットＢとからなる自動工具交換装置であって、該ロボット側ユニットと該ツール側ユニットを互いに分離可能に、且つ、相対回転不能に連結する自動工具交換装置において、該非接触ユニットＡと該非接触ユニットＢとが相互に対向している状態で、該非接触ユニットＡと該非接触ユニットＢとの間で、電磁誘導作用により電気信号を伝送し、該ロボット側ユニットに省配線システムを設け、且つ、該ツール側ユニットに省配線システムとバルブとを設けてなることを特徴とする。【００１０】  本態様によれば、前記ツール側ユニットに取り付けるツールの交換によって使用する流体や電気信号の本数が変化しても、回路の個数に左右されることなく、どのようなツールにも対応することができる。【００１１】  本発明の自動工具交換装置の第二の態様は、前記第一の態様の自動工具交換装置において、前記非接触ユニットＡが、電力の伝送を可能にする電力用コイルＡと電気信号の伝送を可能にする電気信号用コイルＡとを含んで構成され、且つ、前記非接触ユニットＢが、電力の伝送を可能にする電力用コイルＢと電気信号の伝送を可能にする電気信号用コイルＢとを含んで構成されていることを特徴とする。【００１２】  本態様によれば、前記ロボット側ユニットと前記ツール側ユニットとの間で、電気信号に加えて電力の伝送を行うことができる。これにより、例えば、モーターなどの電力で駆動する機器の駆動電力を供給することができ、ケーブルの本数を削減することができる。【００１３】  本発明の自動工具交換装置の第三の態様は、前記第二の態様の自動工具交換装置において、前記電力用コイルＡと前記電力用コイルＢとの電磁誘導による発生電磁磁界と、前記電気信号用コイルＡと前記電気信号用コイルＢとの電磁誘導による発生電磁磁界とが９０度ずれてなることを特徴とする。【００１４】  本態様によれば、電力用コイルの発生電磁磁界と電気信号用コイルの発生電磁磁界との方向がずれていない並行に並べているものに比べて、電力用コイルの発生電磁磁界と電気信号用コイルの発生電磁磁界との方向が９０度ずれることによって、電力用コイルと電気信号用コイルとの間に、電磁遮蔽部材としてシールド効果を有する部材が必要なくなるので、非接触ユニットの大きさを小型化、安価で製作することができる。【００１５】  本発明の自動工具交換装置の第四の態様は、前記第二又は第三の態様の自動工具交換装置において、前記非接触ユニットＡと前記非接触ユニットＢとの間で、非接触伝送により、前記ロボット側ユニットと前記ツール側ユニットとの間で、電気的に非接触で電力と電気信号の伝送を行うにあたり、該電力の伝送に該電気信号の伝送を重畳させてなることを特徴とする。【００１６】  本態様によれば、電力用コイルと電気信号用コイルの２種類が必要であったものが、電力用コイルの１種類だけでよくなることにより、非接触ユニットの小型化、重量軽減をす��ことができ、ロボットにかかる荷重や荷重モーメントが軽減されることにより、ロボットの運搬速度を従来よりも早くさせることができる。さらに、コントローラとツールは、電力線でつながっており、電力線のある場所ならどこからでも電気信号を送受信できるため、コントローラは必ずしもロボットの近くにある必要はなく、任意の場所に設置できるので管理がしやすくなる。【００１７】  本発明の自動工具交換装置の第五の態様は、前記第二又は第三の態様の自動工具交換装置において、前記非接触ユニットＡと前記非接触ユニットＢとの間で、非接触伝送により、前記ロボット側ユニットと前記ツール側ユニットとの間で、電気的に非接触で電力の伝送を行うにあたり、電力を該ロボット側ユニットから該ツール側ユニットへの伝送と、該ツール側ユニットから該ロボット側ユニットへの伝送とを可能とする。該ロボット側ユニットと該ツール側ユニットの電力変換部を双方向電力変換機とすることを特徴とする。【００１８】  本態様によれば、前記ツール側ユニットに取り付けるツールがブレーキなどにより減速することによって減少する運動エネルギーを電力に変換して回収することで、エネルギーの利用効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１９】  上述したように、本発明の自動工具交換装置によれば、各産業用ロボットに適用されるツールをロボットに交換可能に取り付けられる自動工具交換装置において、ロボット側ユニットとツール側ユニットの間で、電気信号の伝送に非接触ユニットを使用することにより、従来のピン接点での電気信号の伝送に比べて、ごみや埃などの粉塵などの付着や、繰り返しの接続に起因する磨耗や、変態や被膜の発生などによる接触不良を起こすことがなくなり、定期的なメンテナンスや洗浄の手間をなくすことができる。さらに、ピンが突出していることから損傷をし易く、ロボット側ユニットとツール側ユニットとの接続部を連結する際にピンを折損させないように精度良く位置合わせしなければならなかった問題も解決している。また、耐水性を持ち、外部からのノイズに対して従来品よりも耐性を持つことができる。【００２０】  従来では、ツールを交換することにより、使用する流体や電気信号が変化するので、使用するツールの最大での回路量の大きさの自動工具交換装置を使用しなければならず、もし、さらに多い回路が必要になった場合は対応することができなかった。しかし、本発明の自動工具交換装置は、ロボット側ユニットに省配線システムを、ツール側ユニットに省配線システムとバルブを設けることにより、使用する流体や電気信号が変化したとしても、省配線システムのプログラムとバルブの数を変化させることによって、柔軟に対応することができる。また、本発明の自動工具交換装置は、自動工具交換装置自体の流体経路と電気信号の配線を１本ずつにすることができるので、自動工具交換装置の小型化をすることができる。【００２１】  さらに、本発明の自動工具交換装置は、非接触ユニットが、電力の伝送を可能にする電力用コイルと電気信号の伝送を可能にする電気信号用コイルとを含んで構成されることにより、モーターなどの電力で駆動する機器の駆動電力を供給することができ、ケーブルの本数を削減することができる。【００２２】  さらに、本発明の自動工具交換装置は、電力用コイルの発生電磁磁界と電気信号用コイル発生電磁磁界との方向が９０度ずれることにより、電力用コイルの発生電磁磁界と電気信号用コイルの発生電磁磁界との方向がずれていない並行に並べているものに比べて、電力用コイルと電気信号用コイルの間に、電磁遮蔽部材としてシールド効果を有する部材が必要なくなるので、非接触ユニットの小型化、安価で製作することができる。【００２３】  さらに、本発明の自動工具交換装置は、ロボット側ユニットとツール側ユニットとの間で、電気的に非接触で電力と電気信号の伝送を行うにあたり、電気信号の伝送を電力の伝送に重畳させることにより、電力用コイルと電気信号用コイルの２種類が必要だったものが、電力用コイルの１種類でよくなることにより、非接触ユニットの小型化、重量軽減をすることができ、ロボットにかかる荷重や荷重モーメントが軽減されることにより、ロボットの運搬速度を従来よりも早くすることができる。さらに、コントローラとツールは、電力線でつながっており、電力線のある場所ならどこからでも電気信号を送受信できるため、コントローラは必ずしもロボットの近くにある必要はなく、任意の場所��設置できるので管理がしやすくなる。【００２４】  さらに、本発明の自動工具交換装置は、ロボット側ユニットとツール側ユニットとの間で、電気的に非接触で電力の伝送を行うにあたり、電力を該ロボット側ユニットから該ツール側ユニットへの伝送と、該ツール側ユニットから該ロボット側ユニットへの伝送とを可能とする。該ロボット側ユニットと該ツール側ユニットの電力変換部を双方向電力変換機とすることにより、該ツール側ユニットに取り付けるツールがブレーキなどによって減速することによって減少する運動エネルギーを電力に変換して回収することで、ツールで利用されるエネルギーの利用効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施例の構成を説明する説明図
【図２】本実施例のロボット側ユニットの構造を示す平面図
【図３】本実施例のツール側ユニットの構造を示す平面図
【図４】本実施例の連結前のＡ−Ａ断面図
【図５】本実施例の連結前のＢ−Ｂ断面図
【図６】本実施例の連結後のＢ−Ｂ断面図
【図７】本実施例の非接触ユニットの構造を示す説明図
【図８】従来例の非接触ユニットの構造を示す説明図
【図９】本実施例のバルブを用いる場合の配線を説明する説明図
【図１０】本実施例のモーターを用いる場合の配線を説明する説明図
【図１１】本実施例の重畳時の配線を説明する説明図
【図１２】本実施例の電力の双方向通信時の配線を説明する説明図
【発明を実施するための形態】
【００２６】  以下、本発明の自動工具交換装置の形態を図１から図１２に基づいて説明する。
【００２７】  図１において、本実施形態に係る自動工具交換装置（１）（カッコ内の数字は、図面の符号、以下同様とする）を備えたロボット装置（２）の構成を示す。ロボット装置（２）は、複数の関節を供えたアーム部材（３）の先端にツールＡ（４）が設けられる構造をしている。かかる構造において、ツールＡ（４）としては、例えば、エアシリンダを使ったハンドや、モーターを制御して作業を行う電動ハンド、サーボガンなどが用いられる。
【００２８】  図１において、自動工具交換装置（１）は、ロボット装置（２）に取り付けられるロボット側ユニット（５）とツールＡ（４）が取り付けられるツール側ユニット（６）を互いに分離可能に、且つ、相対回転不能に連結されており、必要に応じてロボット側ユニット（５）とツール側ユニットＡ（６）とを分離し、別のツールＢ（７）が固定されている複数のツール側ユニットＢ（８）と交換することができる。
【００２９】  図１において、例えば、エアシリンダを使ったハンドなどの複数本の流体を必要とするツールＡ（４）を用いる場合、ツール側ユニットＡ（６）にバルブ（９）を取り付けることで、ツール用の流体を複数本に分岐することができ、バルブ（９）の個数を変えることで、流体の本数が変化しても対応することができる。このとき、バルブ（９）の制御を行うために、コントローラ（１０）からバルブ（９）制御用の複数本の電気信号を省配線システムＡ（１１）によって、１本の電気信号に統合して、ツール側ユニットＡ（６）に取り付けている省配線システムＢ（１２）により、統合されている電気信号を各々の電気信号に再変換することで、バルブ（９）の制御を行う。そして、自動工具交換装置（１）を介すことで、電源（１３）をバルブ（９）につなぐことでバルブ（９）が駆動する。
【００３０】  図１において、例えば、モーターを制御して作業を行う電動ハンドなどの電気信号の送受信をする必要のあるツールＢ（７）を用いる場合、コントローラ（１０）からツールＢ（７）への複数本の電気信号を省配線システムＡ（１１）によって、１本の電気信号に統合して、ツールＢ（７）に内蔵している省配線システムＣ（１４）より、統合されている電気信号を各々の電気信号に再変換することで、ツールＢ（７）とコントローラ（１０）間の電気信号の送受信を行い、そして、自動工具交換装置（１）を介すことで、電源（１３）をツールＢ（７）につなぐことでツールＢ（７）が駆動する。
【００３１】  以下に説明する図２から図１２において、図２から図６は、図１の自動工具交換装置（１）を更に説明するものである。また、図７は本実施例の非接触ユニットを説明するものであり、図８は従来例の非接触ユニットを説明するものである。また、図９から図１２は、各実施例の配線を説明するものである。
【００３２】  図２から図６において、図２は、ロボット側ユニット（５）の説明図であり、図３は、ツール側ユニットＡ（６）とツール側ユニットＢ（８）の説明図である。図４と図５は連結前の自動工具交換装置（１）の断面図であり、図６は、連結後の断面図である。
【００３３】  図２から図６は本実施形態の図１に記載の自動工具交換装置（１）の構造の平面図と断面図を示す。図２から図６において、図１に記載のロボット側ユニット（５）は、中心にシリンダ（１００）を持ち、複数個所の位置決め部（１０１）を持つロボット側ボディ（１０２）とシリンダ（１００）内を流体圧により往復運動可能に収容されたピストン（１０３）とピストン（１０３）に連結され軸心方向に往復動作を行うカム（１０４）とボディ中心に配置されたボールホルダー（１０５）と非接触ユニットＡ（１０６）と流体経路Ａ（１０７）によって構成される。
【００３４】  図２から図６において、図１に記載のロボット側ユニット（５）は、ボールホルダー（１０５）内部にピストン（１０３）を挿し込み、カム（１０４）をボルト（１０８）で連結し、ピストン（１０３）の円形溝部分にピストンシール（１０９）、ピストン（１０３）とボールホルダー（１０５）の接触部分の溝にロッドシール（１１０）、ロボット側ボディ（１０２）とボールホルダー（１０５）の接触部分にシリンダシール（１１１）を取り付けることによって、流体圧を加えたときのエアー漏れ対策を行いつつ、ピストン（１０３）を軸心方向に往復運動させるための圧力室Ａ（１１２）と、圧力室Ｂ（１１３）を形成している。
【００３５】  図２から図６において、図１に記載のロボット側ユニット（５）は、圧力室Ａ（１１２）に流体圧を加えることによって、ピストン（１０３）がボールホルダー（１０５）側（以下、第一方向とする）に向けて移動し、圧力室Ｂ（１１２）に流体圧を加えることのよって、軸心方向における第一方向とは逆向き（以下、第二方向とする）に向けて移動することで、ピストン（１０３）は軸心方向に往復運動を行う。
【００３６】  図２から図６において、図１に記載のツール側ユニットＡ（６）とツール側ユニットＢ（８）は、外面上で開放した凹状又は穴状の空洞部（１１４）を持つツール側ボディ（１１５）と複数個所の被位置決め部（１１６）外面上で開放した穴状の空洞部を持つロックプレート（１１７）と非接触ユニットＢ（１１８）と流体経路Ｂ（１１９）によって構成されており、ツール側ボディ（１１５）に各種ツールを固定し、ロックプレート（１１７）にロボット側ユニット（５）が取り付けられる。
【００３７】  図２から図６において、ロックプレート（１１７）の空洞部の内径は、ツール側ボディ（１１５）の取り付けられている端面からロボット側ユニット（５）が取り付けられる端面に向かうにつれて内径が小さくなるようテーパー状の形状に設定しており、それにより係止部（１２０）がツール側ユニットＡ（６）とツール側ユニットＢ（８）の内周部に構成されている。
【００３８】  図２から図６において、図１に記載のロボット側ユニット（５）とツール側ユニットＡ（６）又はツール側ユニットＢ（８）との連結方法は、ボールホルダー（１０５）を空洞部（１１４）に挿し込んだ時に、圧力室Ａ（１１２）に流体圧を加えて、ピストン（１０３）を第一方向に向けて移動させると、同時に、ピストン（１０３）にボルト（１０７）で連結されているカム（１０４）を移動させることで、ボールホルダー（１０５）に周方向で間隔をあけて形成される複数個の貫通穴に嵌め込まれているボール部材（１２１）の一部を、カム（１０４）で押し出すことにより、ボールホルダー（１０５）の外部に突出させて、係止部（１２０）に係止可能にした状態と、圧力室Ｂ（１１３）に流体圧を加えて、ピストン（１０３）を第二方向に向けて移動させて、前述と同様にカム（１０４）も移動させることにより、ボール部材（１２１）の一部をボールホルダー（１０５）の内部に退避させて、係止部（１２０）に係止不能にした状態を切り替えることにより、ロボット側ユニット（５）とツール側ユニットＡ（６）又はツール側ユニットＢ（８）との連結と分離を可能にしている。
【００３９】  図２から図６において、図１に記載の自動工具交換装置（１）が連結時に、非接触ユニットＡ（１０６）と非接触ユニットＢ（１１８）は、相互に対向している状態になるように、ロボット側ユニット（５）とツール側ユニットＡ（６）とツール側ユニットＢ（８）にそれぞれ設けられている。
【００４０】  図７は本実施例の自動工具交換装置（１）の内部の非接触ユニットの構造を示す。図７に示すように、非接触ユニットＡ（１２２）は、電力の伝送を可能にする電力用コイルＡ（１２３）と電気信号の伝送を可能にする電気信号用コイルユニットＡ（１２４）と電力用コイルＡ（１２３）と電気信号用コイルＡ（１２４）を覆うフェライトコアＡ（１２５）と、電力用コイルＡ（１２３）と電気信号用コイルＡ（１２４）とフェライトコアＡ（１２５）とを含む全体を覆うケースＡ（１２６）により構成され、且つ、非接触ユニットＢ（１２７）は、電力の伝送を可能にする電力用コイルＢ（１２８）と電気信号の伝送を可能にする電気信号用コイルＢ（１２９）と電力用コイルＢ（１２８）と電気信号用コイルＢ（１２９）を覆うフェライトコアＢ（１３０）と、電力用コイルＢ（１２８）と電気信号用コイルＢ（１２９）とフェライトコアＢ（１３０）とを含む全体を覆うケースＢ（１３１）により構成される。
【００４１】  図８は従来例の非接触ユニットの構造を示す。図８に示すように、従来の非接触ユニットａ（２００）は、電力の伝送を可能にする電力用コイルａ（２０１）と電気信号の伝送を可能にする電気信号用コイルユニットａ（２０２）と電力用コイルａ（２０１）と電気信号用コイルａ（２０２）を覆うフェライトコアａ（２０３）と電力用コイルａ（２０１）と電気信号用コイルａ（２０２）の干渉を防ぐための電磁遮蔽部材ａ（２０４）と、電力用コイルａ（２０１）と電気信号用コイルａ（２０２）とフェライトコアａ（２０３）と電磁遮蔽部材ａ（２０４）とを含む全体を覆うケースａ（２０５）により構成されており、従来の非接触ユニットｂ（２０６）は、電力の伝送を可能にする電力用コイルｂ（２０７）と電気信号の伝送を可能にする電気信号用コイルユニットｂ（２０８）と電力用コイルｂ（２０７）と電気信号用コイルｂ（２０８）を覆うフェライトコアｂ（２０９）と電力用コイルｂ（２０７）と電気信号用コイルｂ（２０８）の干渉を防ぐための電磁遮蔽部材ｂ（２１０）と、電力用コイルｂ（２０７）と電気信号用コイルｂ（２０８）とフェライトコアｂ（２０９）と電磁遮蔽部材ｂ（２１０）とを含む全体を覆うケースｂ（２１１）により構成されている。
【００４２】  本実施例の非接触ユニットの構造を説明する図７と、従来例の付接触ユニットの構造を説明する図８とを比較すると、電力用コイルＡ（１２３）と電力用コイルＢ（１２８）の電磁誘導により発生する電磁磁界の方向と、電気信号用コイルＡ（１２４）と電気信号用コイルＢ（１２９）の電磁誘導により発生する電磁磁界の方向が９０度ずれるように配置されることにより、電力の伝送と電気信号の伝送の相互干渉を軽減し、且つ、従来では必要であった図８に示される電磁遮蔽物ａ（２０４）と電磁遮蔽部材ｂ（２１０）が必要なくなるので、自動工具交換装置が小型で安価に製作することができる。本実施例では、電気信号用コイルＡ（１２４）と電気信号用コイルＢ（１２９）とを二つずつある場合を示したが、電気信号用コイルＡ（１２４）と電気信号用コイルＢ（１２９）がひとつずつであってもよい。
【００４３】  次に図９を説明する。図９は本実施例であるエアシリンダを使ったハンドなどの複数本の流体を必要とする図１に記載のツールＡ（４）を用いる場合の配線の構成図を示すものである。図９において、図１に記載のロボット側ユニット（５）に設けられる非接触ユニットＡ（３００）と、図１に記載のツール側ユニットＡ（６）に設けられる非接触ユニットＢ（３０１）は、相互に対向している状態である。
【００４４】  図９において、電気信号の伝送は、コントローラ（３０２）から送信する複数本の電気信号を、コントローラ（３０２）に内蔵されている省配線システムＡ（３０３）により、１本の電気信号に統合し、非接触ユニットＡ（３００）に電気信号を伝送し、非接触ユニットＡ（３００）から非接触ユニットＢ（３０１）に電磁誘導を用いて、非接触伝送が行われる。
【００４５】  図９において、電気信号の伝送は、非接触ユニットＢ（３０１）から省配線システムＢ（３０４）に伝わり、１本に統合されていた電気信号を、各々の電気信号に再変換して、ツール側ユニットに取り付けられているバルブ（３０５）に電気信号が受信されて、ツールが動く。
【００４６】  図９において、ツールが動くことで、センサー（３０６）によるエアハンドの開閉確認の信号は、省配線システムＢ（３０４）に伝送され、受信時とは反対の順番で、非接触ユニットＢ（３０１）に送信され、非接触ユニットＡ（３００）に非接触伝送されて、省配線システムＡ（３０３）に伝送され、コントローラ（３０２）にエアハンドの開閉確認の信号が受信されることで、電気信号の送受信が行われて、制御を行うことできるようになる。
【００４７】  図９において、ツールに外部センサーなどの外付け周辺Ｉ／Ｏ（３０７）を取り付けている場合でも、周辺Ｉ／Ｏ（３０７）からの信号は、省配線システムＢ（３０４）に接続することにより、ロボットとツール間の電気信号の送受信を可能にする。
【００４８】  図９において、電力の伝送は、電源のオン／オフの信号をコントローラ（３０２）に送り、インバータ（３０８）を用いて、直流電流から交流電流に変換し、非接触ユニットＡ（３００）から非接触ユニットＢ（３０１）に電磁誘導を用いて、非接触伝送が行われる。
【００４９】  図９において、電力の伝送は、非接触ユニットＢ（３０１）から、コンバータ（３０９）に電力を伝送し、交流電流から直流電流に変換して、バルブ（３０５）に電力の伝送が行われる。
【００５０】  次に図１０を説明する。図１０は本実施例であるモーターを制御して作業を行う電動ハンドなどの電気信号の送受信をする必要のある図１に記載のツールＢ（７）を用いる場合の配線の構成図を示すものである。図１０において、図１に記載のロボット側ユニット（５）に設けられる非接触ユニットＡ（３００）と図１に記載のツール側ユニットＢ（６）に設けられる非接触ユニットＢ（３０１）は、相互に対向している状態である。
【００５１】  図１０において、電気信号の伝送は、コントローラ（３０２）から送信する複数本の電気信号を、コントローラ（３０２）に内蔵されている省配線システムＡ（３０３）により、１本の電気信号に統合し、非接触ユニットＡ（３００）に電気信号を伝送し、非接触ユニットＡ（３００）から非接触ユニットＢ（３０１）に電磁誘導を用いて、非接触伝送が行われる。
【００５２】  図１０において、電気信号の伝送は、非接触ユニットＢ（３０１）から、サーボドライブ（３１０）に内蔵してある省配線システムＣ（３１１）に電気信号が伝わり、１本に統合されていた電気信号を、各々の電気信号に再変換して、電動ハンドの場合は、電動ハンドに内蔵されているモーター（３１２）に電気信号が受信されて、ツールが動く。
【００５３】  図１０において、ツールが動くことにより、回転方向、回転位置、回転速度などの情報が、エンコーダ（３１３）から省配線システムＣ（３１１）に伝送され、受信時とは反対の順番で、非接触ユニットＢ（３０１）に送信され、非接触ユニットＡ（３００）に非接触伝送されて、省配線システムＡ（３０３）に伝送され、コントローラ（３０２）に情報が受信されることで、電気信号の送受信が行われて、フィードバック制御を行うことができるようになる。
【００５４】  図１０において、ツールに外部センサーなどの外付け周辺Ｉ／Ｏ（３０７）を取り付けている場合でも、周辺Ｉ／Ｏ（３０７）からの信号は、省配線システムＣ（３１１）に接続することにより、ロボットとツール間の電気信号の送受信を可能にする。
【００５５】  図１０において、電力の伝送は、電源のオン／オフの信号をコントローラ（３０２）に送り、インバータ（３０８）を用いて、直流電流から交流電流に変換し、非接触ユニットＡ（３００）から非接触ユニットＢ（３０１）に電磁誘導を用いて、非接触伝送が行われる。
【００５６】  図１０において、電力の伝送は、非接触ユニットＢ（３０１）から、コンバータ（３０９）に電力を伝送し、交流電流から直流電流に変換して、サーボドライブ（３１０）に電力が伝送され、モーター（３１２）に電力の伝送が行われる。
【００５７】  次に図１１を説明する。図１１は本実施例である電気信号の伝送を電力の伝送に重畳させた場合の配線の構成図を示すものである。図１１において、電気信号の伝送は、コントローラ（３０２）から重畳・分離回路Ａ（３１４）に伝送し、電気信号の伝送を電力の伝送に重畳させることによって、非接触ユニットＡ（３００）に伝送されるものが１本になり、非接触ユニットＢ（３０１）に非接触伝送されるものも１本になる。
【００５８】  図１１において、電気信号の伝送は、非接触ユニットＢ（３０１）に、重畳されて伝送されたものは、重畳・分離回路Ｂ（３１５）により、電気信号の伝送と電力の伝送に分離され、それぞれ、前述した経路に沿って送信が行われる。
【００５９】  図１１において、センサー（３０５）による電気信号の伝送は、コントローラ（３０２）からの送信と同様に、省配線システムＢ（３０４）に伝送し、重畳・分離回路Ｂ（３１５）により、電気信号の伝送を電力の伝送に重畳させ、非接触ユニットＢ（３０１）から非接触ユニットＡ（３００）に非接触伝送された後、重畳・分離回路Ａ（３１４）により、電気信号の伝送と電量の伝送に分離されて、送受信されることになる。
【００６０】  図１１において、非接触ユニットＡ（３００）と非接触ユニットＢ（３０１）は、非接触伝送に必要なコイルが１種類になることにより、ユニット自体の小型化、軽量化を行うことができる。
【００６１】  次に図１２を説明する。図１２は本実施例である電力変換部を整流回路から双方向電力変換機に変えた場合の配線の構成図を示すものである。図１２において、基本的な仕組みは、前述の電動ハンドを用いたとき（図１０参照）と同様で、電力変換機であるインバータ（３０８）とコンバータ（３０９）の内部回路を変えることによって、双方向回生インバータ（３１６）と双方向回生コンバータ（３１７）に変更することで、電力をロボット側ユニットからツール側ユニットに力行させていただけのものが、ツール側ユニットからロボット側ユニットに回生することができるようになる。
【００６２】  図１２において、例えば、電力の伝送が回生をすることができることにより、ツール側ユニットに取り付けるツールに搭載されているモーターがブレーキなどで減速することによって減少する運動エネルギーを電力に変換して回収することができる。よって、モーターを発電機として動作させることができるので、エネルギーの利用効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００６３】１      自動工具交換装置
２      ロボット装置
３      アーム部材
４      ツールＡ
５      ロボット側ユニット
６      ツール側ユニットＡ
７      ツールＢ
８      ツール側ユニットＢ
９      バルブ
１０    コントローラ
１１    省配線システムＡ
１２    省配線システムＢ
１３    電源
１４    省配線システムＣ
１００  シリンダ
１０１  位置決め部
１０２  ロボット側ボディ
１０３  ピストン
１０４  カム
１０５  ボールホルダー
１０６  非接触ユニットＡ
１０７  流体経路Ａ
１０８  ボルト
１０９  ピストンシール
１１０  ロッドシール
１１１  シリンダシール
１１２  圧力室Ａ
１１３  圧力室Ｂ
１１４  空洞部
１１５  ツール側ボディ
１１６  被位置決め部
１１７  ロックプレート
１１８  非接触ユニットＢ
１１９  流体経路Ｂ
１２０  係止部
１２１  ボール部材
１２２  非接触ユニットＡ
１２３  電力用コイルＡ
１２４  電気信号用コイルＡ
１２５  フェライトコアＡ
１２６  ケースＡ
１２７  非接触ユニットＢ
１２８  電力用コイルＢ
１２９  電気信号用コイルＢ
１３０  フェライトコアＢ
１３１  ケースＢ
２００  非接触ユニットａ
２０１  電力用コイルａ
２０２  電気信号用コイルａ
２０３  フェライトコアａ
２０４  電磁遮蔽部材ａ
２０５  ケースａ
２０６  非接触ユニットｂ
２０７  電力用コイルｂ
２０８  電気信号用コイルｂ
２０９  フェライトコアｂ
２１０  電磁遮蔽部材ｂ
２１１  ケースｂ
３００  非接触ユニットＡ
３０１  非接触ユニットＢ
３０２  コントローラ
３０３  省配線システムＡ
３０４  省配線システムＢ
３０５  バルブ
３０６  センサー
３０７  周辺Ｉ／Ｏ
３０８  インバータ
３０９  コンバータ
３１０  サーボドライブ
３１１  省配線システムＣ
３１２  モーター
３１３  エンコーダ
３１４  重畳・分離回路Ａ
３１５  重畳・分離回路Ｂ
３１６  双方向回生インバータ
３１７  双方向回生コンバータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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