(57)【要約】【課題】ロボットアームと第１ユニットとを近接させる。【解決手段】第１ユニット１０はロボットアーム１に接続されている。第２ユニット２０は連結機構３０により第１ユニット１０に連結される。第１ユニット１０を第２ユニット２０に載置すると、第１電気コネクタ７１ａと第２電気コネクタ７１ｂが嵌合する。また、第１ユニット１０内には連結機構３０の上方に空間１１が形成される。ロボットアーム１内の空間１１１から引き出された第１電気ケーブル４１は、外部に取り出されることなく第１ユニット１０の空間１１を通って第１電気コネクタ７１ａに接続されている。【選択図】図４
2015213964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームに接続される第１ユニットと、
前記第１ユニットに着脱可能な第２ユニットと、
前記第１ユニットと前記第２ユニットとを連結する連結機構と、
前記第１ユニットに取り付けられた第１コネクタと、
前記第２ユニットに取り付けられた第２コネクタとを備え、
前記連結機構は、前記第１ユニット及び前記第２ユニットのうち一方のユニットに係止する係止部材と、前記係止部材を前記一方のユニットに係止させた係止状態と係止を解除した係止解除状態とに遷移させる駆動部材とを有し、
前記第１コネクタと前記第２コネクタとが嵌合したときに前記連結機構により前記第１ユニットと前記第２ユニットとの連結が行われ、
前記第１ユニットがロボットアームに接続され且つ前記第１コネクタと前記第２コネクタとが嵌合した状態において、前記第１ユニットは、ロボットアームに接し、且つ、ロボットアームと前記連結機構との間に形成された空間を有し、
ロボットアーム内を通過した第１電気ケーブルが前記空間を通って前記第１コネクタに接続され、前記第２コネクタに接続された第２電気ケーブルが第２ユニットから外部に引き出されていることを特徴とする自動工具交換装置。
【請求項２】
前記連結機構はエアが供給されることによって作動し、
前記第１ユニットに第１エア通路が形成され、
前記第２ユニットに、前記連結機構に接続した第２エア通路が形成され、
前記第１コネクタと前記第２コネクタとが嵌合したときに前記第１エア通路と前記第２エア通路が接続され、
ロボットアーム内を通過したエア供給配管が前記空間を通って前記第１エア通路に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の自動工具交換装置。
【請求項３】
前記第１ユニットに第１液体通路が形成され、
前記第２ユニットに第２液体通路が形成され、
前記第１コネクタと前記第２コネクタとが嵌合したときに前記第１液体通路と前記第２液体通路とが接続され、
ロボットアーム内を通過した第１液体供給配管が前記空間を通って前記第１液体通路に接続され、
前記第２液体通路に接続された第２液体供給配管が第２ユニットから外部に引き出されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動工具交換装置。
【請求項４】
前記係止部材及び前記駆動部材が前記第２ユニットに取り付けられ、
前記係止部材が前記１ユニットに係脱することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に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、工具を自動的に交換する自動工具交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動工具交換装置として、ロボットの出力部に接続される第１ユニットと、第１ユニットに着脱可能な第２ユニットと、これら２つのユニットを連結する連結機構（駆動機構及び係止機構）とを備えたものが知られている（特許文献１参照）。第２ユニットには溶接ガン等の工具が取り付けられている。
【０００３】
工具に電気や信号を伝送するため、図７に示すように、ロボットに第１電気ケーブル６１０,６２０及び第２電気ケーブル７１０,７２０が取り付けられている。第１電気ケーブル６１０,６２０は、ロボットアーム５０１内を通って外部に引き出され、第１ユニット５１０の側部に取り付けられている。第２電気ケーブル７１０,７２０は、第２ユニット５２０の側部から外部に引き出され、工具５０２に接続されている。第１電気ケーブル６１０,６２０と第２電気ケーブル７１０,７２０は第１ユニット５１０及び第２ユニット５２０内に配置されたコネクタ（図示省略）を介して接続されている。
【０００４】
電源から供給された電力は第１電気ケーブル６１０,６２０を流れ、第１ユニット５１０及び第２ユニット５２０内のコネクタ（図示省略）を介して第２電気ケーブル７１０,７２０に流れ、工具５０２に供給される。
【０００５】
図７に示す装置では第１電気ケーブル６１０,６２０がロボットアーム５０１内に配置されているため、ロボットアーム５０１が回転等しても第１電気ケーブル６１０,６２０がロボットアーム５０１に接触する心配がない。このため、第１電気ケーブル６１０,６２０の磨耗やロボットアーム５０１への干渉を抑止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３１７７８１４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、図７に示す装置では、ロボットアーム５０１と第１ユニット５１０との間で第１電気ケーブル６１０,６２０を外部に取り出している。これは、第１ユニット５１０の上端に連結機構５３０が存在するため（図７の拡大断面図参照）、第１電気ケーブル６１０,６２０をロボットアーム５０１内から引き出し、第１ユニット５１０の上端面に取り付けても、第１ユニット５１０内のコネクタに接続できないからである。
【０００８】
ロボットアーム５０１外ではケーブルが磨耗しないように、複数本の細いケーブルを束ねて絶縁材で被覆している。しかし、被覆後は太い第１電気ケーブル６１０,６２０となるため取り回しにくい。そこで、ロボットアーム５０１と第１ユニット５１０の間にブラケット５４０を配置し、これらの間に距離を設けることで、太いケーブル６１０,６２０を第１ユニット５１０の所定位置に接続している。
【０００９】
しかし、上記構成では第１ユニット５１０がロボットアーム５０１から遠ざかるため、ロボットアーム５０１の重心と第１ユニット５１０以降の重心とがずれやすい。これにより工具５０２の溶接位置がずれることで製品の品質低下を招く。また、ロボットアーム５０１と第１ユニット５１０との間のケーブル長さが長くなることで、ケーブルの重量が増加する。これにより装置全体が重量化するため、ロボット５００が高速動作を行いにくい。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、ロボットアームと第１ユニットとを従来よりも近接させることができる装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の自動工具交換装置は、ロボットアームに接続される第１ユニットと、前記第１ユニットに着脱可能な第２ユニットと、前記第１ユニットと前記第２ユニットとを連結する連結機構と、前記第１ユニットに取り付けられた第１コネクタと、前記第２ユニットに取り付けられた第２コネクタとを備え、
前記連結機構は、前記第１ユニット及び前記第２ユニットのうち一方のユニットに係止する係止部材と、前記係止部材を前記一方のユニットに係止させた係止状態と係止を解除した係止解除状態とに遷移させる駆動部材とを有し、
前記第１コネクタと第２コネクタとが嵌合したときに前記連結機構により前記第１ユニットと前記第２ユニットとの連結が行われ、
前記第１ユニットがロボットアームに接続され且つ前記第１コネクタと第２コネクタとが嵌合した状態において、前記第１ユニットは、ロボットアームに接し、且つ、ロボットアームと前記連結機構との間に形成された空間を有し、
ロボットアーム内を通過した第１電気ケーブルが前記空間を通って前記第１コネクタに接続され、前記第２コネクタに接続された第２電気ケーブルが第２ユニットから外部に引き出されている。
【００１２】
本発明では、第１電気ケーブルをロボットアーム内から引き出し、第１ユニット内の空間に通してコネクタに接続できるため、ロボットアームと第１ユニットとの間で第１電気ケーブルを外部に取り出さなくてよい。これにより、第１電気ケーブルを被覆することなく細いケーブルのまま使用できる。細いケーブルは取り回しやすいため、ロボットアームと第１ユニットとの間に距離を設けなくてよい。したがってロボットアームと第１ユニットとを近接させることができる。これによりロボットアームの重心と第１ユニット側の重心とのずれが生じるのを抑止できるため、溶接位置等のずれを抑止できる。よって製品の品質低下を抑えることができる。また、ロボットアームと第１ユニットとの間のケーブル長さを短くできるため、ケーブル重量さらには装置全体の重量を軽量化できる。これによりロボットの高速動作が可能となる。
【００１３】
また、上記装置において、前記連結機構はエアが供給されることによって作動し、前記第１ユニットに第１エア通路が形成され、前記第２ユニットに、前記連結機構に接続した第２エア通路が形成され、前記第１コネクタと第２コネクタとが嵌合したときに前記第１エア通路と前記第２エア通路が接続され、ロボットアーム内を通過したエア供給配管が前記空間を通って前記第１エア通路に接続されていることが好ましい。
【００１４】
エア供給配管をロボットアーム内から引き出し、第１ユニット内の空間に通して第１エア通路に接続できるため、ロボットアームと第１ユニットとの間でエア供給配管を外部に取り出さなくてよい。これによりエア供給配管が外界の影響を受けないため、磨耗しにくい。よってエア供給配管のメンテナンスを軽減できる。
【００１５】
また、上記装置において、前記第１ユニットに第１液体通路が形成され、前記第２ユニットに第２液体通路が形成され、前記第１コネクタと第２コネクタとが嵌合したときに前記第１液体通路と前記第２液体通路とが接続され、ロボットアーム内を通過した第１液体供給配管が前記空間を通って前記第１液体通路に接続され、前記第２液体通路に接続された第２液体供給配管が第２ユニットから外部に引き出されていることが好ましい。
【００１６】
第１液体供給配管をロボットアーム内から引き出し、第１ユニット内の空間に通して第１液体通路に接続できるため、ロボットアームと第１ユニットとの間で第１液体供給配管を外部に取り出さなくてよい。これによりエア供給配管が外界の影響を受けないため、磨耗しにくい。よってエア供給配管のメンテナンスを軽減できる。
【００１７】
さらに、前記係止部材及び前記駆動部材が前記第２ユニットに取り付けられ、前記係止部材が前記１ユニットに係脱することが好ましい。これによりロボットアームと第１ユニットとを近接させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、ロボットアームと第１ユニットとを近接させることができる。これにより、ロボットアームの重心と第１ユニット以降の重心とのずれが生じるのを抑止できる。また、ロボットと第１ユニットとの間のケーブル長さを短くできるため、ケーブルの重量化さらには装置の重量化を抑止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係る自動工具交換装置を適用したロボットの正面図である。
【図２】第１ユニット、第２ユニット及び工具を上方からみた平面図（図１のII−II線に沿った平面図）である。
【図３】第１ユニットと第２ユニットとの連結解除状態におけるロボットの斜視図である。
【図４】第１ユニットと第２ユニットの断面図（図２のIV−IV線に沿った断面図）である。
【図５】第１ユニットと第２ユニットの他の断面図（図２のV−V線に沿った断面図）である。
【図６】第１ユニットと第２ユニットとを連結する方法を順に示した断面図であるである。
【図７】従来の自動工具交換装置を適用したロボットの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。ここでは、本発明の１実施形態である自動工具装置を適用したロボットについて、図１〜図６を参照しつつ以下に説明する。
【００２１】
ロボット１００は、図１に示すように、ロボットアーム１と、ロボットアーム１及び工具２を接続する自動工具交換装置１１０とを備えている。図１には工具２が溶接ガンである場合を示している。工具２にはサーボモータ３が取り付けられている。
【００２２】
自動工具交換装置１１０は、ロボットアーム１に接続された円柱状の第１ユニット１０と、第１ユニット１０に連結した第２ユニット２０とを備えている。第１ユニット１０と第２ユニット２０とは連結機構３０によって連結されている（図１の拡大図、図４〜６参照）。連結機構３０は第２ユニット２０に取り付けられている。連結機構３０の構成については後述する。
【００２３】
図２,３に示すように、第１ユニット１０の中央付近には貫通孔１０ａが形成されている。貫通孔１０ａの上部は、図２に示すように第１ユニット１０の中心から径方向に異なる５つの方向に延在している。第１ユニット１０を第２ユニット２０に載置すると、貫通孔１０ａに第２ユニット２０から突出した連結機構３０が嵌まる（図３参照）。これにより第１ユニット１０内に凹部が形成される（図４〜６参照）。凹部の内側の空間１１はロボットアーム１内に形成された空間１１１と連通している。また、空間１１は連結機構３０の上方に位置している。図５に示すように、凹部の側部は第１ユニット１０の内周壁によって画定され、凹部の底部は連結機構３０及び第１ユニット１０の内周壁によって画定されている。第１ユニット１０がロボットアーム１に接続された状態ではロボットアーム１の下端部と第１ユニット１０の上端部が接触している。
【００２４】
空間１１には複数のケーブル及び配管１２０が配置されている。ケーブル及び配管１２０は、図１の拡大図に示すようにロボットアーム１内の空間１１１を通過し、外部に引き出されることなく第１ユニット１０の空間１１を通ってコネクタやノズルに接続されている（図４〜６参照）。
【００２５】
ケーブル及び配管１２０には、図２に示すように、複数の第１電気ケーブル４１と、複数の第１サーボモータ駆動電源ケーブル（第１電気ケーブル）４２と、複数の第１汎用信号用電気ケーブル４３（第１電気ケーブル）と、３本の第１溶接電源ケーブル４４,４５,４６（第１電気ケーブル）と、４本の第１給水用配管５１,５２,５３,５４と、２本の第１エア配管（アンチャック用第１エア配管５５、チャック用第１エア配管５６）とがある。第１電気ケーブル４１、第１サーボモータ駆動電源ケーブル４２、第１汎用信号用電気ケーブル４３及び第１溶接電源ケーブル４４,４５,４６は図示しないロボット１００の制御装置に接続されている。
【００２６】
４本の第１給水用配管５１,５２,５３,５４には水が流れる。４本の配管のうち２本の配管は水源に接続されている。これら２本の配管には、水源から工具２に向かって工具２を冷却する水が流れる。他の２本の配管には、工具２の冷却に用いられた水が工具２からロボットアーム１に向かって流れる。
【００２７】
アンチャック用第１エア配管（エア供給配管）５５及びチャック用第１エア配管（エア供給配管）５６はエア源に接続されている。アンチャック用第１エア配管５５には第１ユニット１０と第２ユニット２０との連結を解除するときにエアが供給される。チャック用第１エア配管５６には第１ユニット１０と第２ユニット２０とを連結するときにエアが供給される。
【００２８】
図３には、第１ユニット１０と第２ユニット２０との連結を解除した状態を示している。ここでは工具２を省略している。
【００２９】
第１ユニット１０の底部には第１電気コネクタ（第１コネクタ）７１ａ、第１サーボモータ駆動電源コネクタ（第１コネクタ）７２ａ、第１汎用信号用電気コネクタ（第１コネクタ）７３ａ及び３つの第１溶接電源コネクタ（第１コネクタ）７４ａ,７５ａ,７６ａが周方向に並んで固定されている。第２ユニット２０の上部には、上記コネクタと上下方向に対応する位置に、図示しない第２電気コネクタ（第２コネクタ）、第２サーボモータ駆動電源コネクタ（第２コネクタ）、第２汎用信号用電気コネクタ（第２コネクタ）及び３つの第２溶接電源コネクタ（第２コネクタ）が固定されている。
【００３０】
第１ユニット１０を第２ユニット２０に載置すると、第１電気コネクタ７１ａと第２電気コネクタとが嵌合し、これらが電気的に接続される。また、第１サーボモータ駆動電源コネクタ７２ａと第２サーボモータ駆動電源コネクタとが嵌合し、第１汎用信号用電気コネクタ７３ａと第２汎用信号用電気コネクタとが嵌合し、３つの第１溶接電源コネクタ７４ａ,７５ａ,７６ａと３つの第２溶接電源コネクタとがそれぞれ嵌合し、電気的に接続される。
【００３１】
ここで、コネクタ周辺の構成について、図４に示す電気コネクタ７１（第１電気コネクタ７１ａと第２電気コネクタ７１ｂ）を参照しつつ説明する。
【００３２】
電気コネクタ７１は、図４に示すように、第１ユニット１０の底部に固定された第１電気コネクタ７１ａと、第２ユニット２０の上部に固定された第２電気コネクタ７１ｂとを有している。第１電気コネクタ７１ａは複数の第１コンタクト１７１ａを有し、第２電気コネクタ７１ｂは複数の第２コンタクト１７１ｂを有している。
【００３３】
複数の第１コンタクト１７１ａの上端部には、複数の第１電気ケーブル４１が接続されている。複数の第１電気ケーブル４１は第１ユニット１０の空間１１を通っている。
【００３４】
第２コンタクト１７１ｂの下端部には、第２電気ケーブル１４１（第２電気ケーブル）が接続されている。第２電気ケーブル１４１は第２ユニット２０内に形成された空間を通って外部に引き出されている。第２ユニット２０外では複数の細い第２電気ケーブル１４１を束ねて、これらを絶縁性カバー６０で覆っている（以下ではこれをケーブル２４１と称する）。これによりケーブル２４１内の第２電気ケーブル１４１の磨耗を抑止できる。ケーブル２４１は工具２に接続されている（図１参照）。
【００３５】
第１ユニット１０を第２ユニット２０に載置すると、第１電気コネクタ７１ａと第２電気コネクタ７１ｂとが嵌合し、第１コンタクト１７１ａと第２コンタクト１７１ｂとが接触する（図４参照）。これにより、第１コンタクト１７１ａと第２コンタクト１７１ｂとが電気的に接続する。
【００３６】
第１電気ケーブル４１を流れた電気は電気コネクタ７１を通って第２電気ケーブル１４１に流れ、工具２へ供給される。
【００３７】
第１電気コネクタ７１ａと第２電気コネクタ７１ｂとが嵌合した状態から連結機構３０を作動させると、図４に示すように第１ユニット１０と第２ユニット２０とが連結する。
【００３８】
なお、図４には第１電気コネクタ７１ａ周辺を図示しているが、図３に示す第１サーボモータ駆動電源コネクタ７２ａ周辺、第１汎用信号用電気コネクタ７３ａ周辺及び３つの第１溶接電源コネクタ７４ａ,７５ａ,７６ａ周辺も上述した第１電気コネクタ７１ａ周辺と同様な構成である。
【００３９】
例えば、サーボモータ駆動電源コネクタ７２は、第１ユニット１０の底部に固定された第１サーボモータ駆動電源コネクタ７２ａと、第２ユニット２０の上部に固定された第２サーボモータ駆動電源コネクタとを有している。第１サーボモータ駆動電源コネクタ７２ａの複数の第１コンタクトには第１サーボモータ駆動電源ケーブル４２が接続されている（図２参照）。第１サーボモータ駆動電源ケーブル４２は第１ユニット１０の空間１１を通っている。第２サーボモータ駆動電源コネクタ７２ｂの複数の第２コンタクトには第２サーボモータ駆動電源ケーブルが接続されている。第２サーボモータ駆動電源ケーブルは第２ユニット２０内の空間を通って外部に引き出されている。第２ユニット２０外では複数の第２サーボモータ駆動電源ケーブルを束ねてこれらをカバーで覆っている。図１〜３ではこれをケーブル２４２と示している。ケーブル２４２は工具２に接続されている（図１参照）。
【００４０】
また、汎用信号用電気コネクタ７３は、第１ユニット１０の底部に固定された第１汎用信号用電気コネクタ７３ａと、第２ユニット２０の上部に固定された第２汎用信号用電気コネクタとを有している。第１汎用信号用電気コネクタ７３ａの複数の第１コンタクトには第１汎用信号用電気コネクタ４３が接続されている（図２参照）。第１汎用信号用電気ケーブル４３は第１ユニット１０の空間１１を通っている。第２汎用信号用電気コネクタ７３ｂの複数の第２コンタクトには第２汎用信号用電気ケーブルが接続されている。第２汎用信号用電気ケーブルは第２ユニット２０内の空間を通って外部に引き出されている。第２ユニット２０外では複数の第２汎用信号用電気ケーブルを束ねてこれらをカバーで覆っている。図２,３ではこれをケーブル２４３と示している。ケーブル２４３は工具２に接続されている。
【００４１】
溶接電源コネクタ７４,７５,７６は、第１ユニット１０の底部に固定された第１溶接電源コネクタ７４ａ,７５ａ,７６ａと、第２ユニット２０の上部に固定された第２溶接電源コネクタとを有している。第１溶接電源コネクタ７４ａ,７５ａ,７６ａには第１溶接電源ケーブル４４,４５,４６が接続されている（図２参照）。第１溶接電源ケーブル４４,４５,４６は第１ユニット１０の空間１１を通っている。３つの第２溶接電源コネクタには３本の第２溶接電源ケーブルが接続されている。３本の第２溶接電源ケーブルは第２ユニット２０内の空間を通って外部に引き出されている。第２ユニット２０外では３本の第２溶接電源ケーブルを束ねて、これらをカバーで覆っている。図２,３ではこれをケーブル２４４と示している。ケーブル２４４は工具２に接続されている。
【００４２】
図４には、溶接電源コネクタ７５（第１溶接電源コネクタ７５ａ、第２溶接電源コネクタ７５ｂ）、第１溶接電源ケーブル４５及び第２溶接電源ケーブル１４５を示している。第１ユニット１０の空間１１を通った第１溶接電源ケーブル４５は第１溶接電源コネクタ７５ａに接続されている。第１溶接電源コネクタ７５ａに接触した第２溶接電源コネクタ７５ｂには第２溶接電源ケーブル１４５が接続されている。第２溶接電源ケーブル１４５は第２溶接電源ケーブル１４６及び他の第２溶接電源ケーブルと一緒にカバーで被覆されている。
【００４３】
次に、図３に戻って冷却水が通る管及びノズルについて説明する。
【００４４】
第１ユニット１０の底部には４つの管（第１液体通路）８１,８２,８３,８４が設けられている。第２ユニット２０の上部には、管８１,８２,８３,８４と上下方向に対応する位置に４本のノズル（第２液体通路）が設けられている（図３では１本のノズル１８２を図示している）。第１ユニット１０を第２ユニット２０に載置すると、管にノズルが挿入される。このとき、図４に示すように第１電気コネクタ７１ａと第２電気コネクタ７１ｂとが嵌合している。
【００４５】
ここで、管及びノズル周辺の構成について、図５に示す管８３及びノズル１８３を参照しつつ説明する。
【００４６】
第１ユニット１０を第２ユニット２０に載置するとノズル（第２液体通路）１８３が管（第１液体通路）８３に挿入される。
【００４７】
第１ユニット１０には、空間１１と管８３とを連通させる第１水通路（第１液体通路）１２が形成されている。第１水通路１２の上端部には第１給水用配管５３が接続されている。第１給水用配管５３は空間１１を通っている。
【００４８】
第２ユニット２０において、ノズル１８３の先には第２水通路（第２液体通路）２２が形成されている。第２水通路２２はノズル１８３の下端から第２ユニット２０の外周面まで貫通した貫通孔である。第２水通路２２の開口（第２ユニット２０の外周面に形成された開口）から第２給水用配管１５３が外部に引き出され、工具２に接続されている（図１参照）。
【００４９】
上記構成により第１給水用配管５３、第１水通路（第１液体通路）１２、管（第１液体通路）８３、ノズル（第２液体通路）１８３、第２水通路（第２液体通路）２２及び第２給水用配管１５３により冷却水が通過可能な１本の通路が形成される。また、管８３及びノズル１８３により第１ユニット１０と第２ユニット２０との連結位置に液体通路が形成されている。冷却水を第１給水用配管５３→第１水通路１２→管８３→ノズル１８３→第２水通路２２→第２給水用配管１５３の方向に流してもよく、逆方向に流してもよい。
【００５０】
他の３つの管及び３つのノズル周辺も上述した管８３及びノズル１８３周辺と同様に構成されている。また、第２ユニット２０から引き出された第２給水用配管１５１,１５２,１５４は工具２に接続されている（図１参照）。
【００５１】
続いて、図３に戻ってエアが通るノズル及び穴について説明する。
【００５２】
第１ユニット１０の底部には上方に向けて２つの穴９１,９２が形成されている。２つの穴９１,９２のうち一方はアンチャック用ノズル穴（第１エア通路）９１であり、他方はチャック用ノズル穴（第１エア通路）９２である。
【００５３】
図６（ａ）に示すように、第２ユニット２０の上部には、アンチャック用ノズル（第２エア通路）１９１及びチャック用ノズル（第２エア通路）１９２が設けられている。アンチャック用ノズル１９１及びチャック用ノズル１９２はアンチャック用ノズル穴９１及びチャック用ノズル穴９２と上下方向に対応する位置に形成されている。アンチャック用ノズル１９１はチャック用ノズル１９２より長い。
【００５４】
第１ユニット１０において、アンチャック用ノズル穴９１の底部にはアンチャック用第１エア配管５５が取り付けられ、アンチャック用第１エア配管５５とアンチャック用ノズル穴９１とが連通している。また、チャック用ノズル穴９２の底部にはチャック用第１エア配管５６が取り付けられ、チャック用第１エア配管５６とチャック用ノズル穴９２とが連通している。アンチャック用第１エア配管５５及びチャック用第１エア配管５６は空間１１を通っている。
【００５５】
第２ユニット２０には、アンチャック用ノズル１９１に連通したアンチャック用エアポート（第２エア通路）２５と、チャック用ノズル１９２に連通したチャック用エアポート（第２エア通路）２６とが形成されている。アンチャック用エアポート２５は連結機構３０の下空間３４ｌに接続されている。チャック用エアポート２６は連結機構３０の上空間３４ｕに接続されている。
【００５６】
第１ユニット１０を第２ユニット２０に載置すると、図６（ｂ）に示すようにアンチャック用ノズル１９１がアンチャック用ノズル穴９１に挿入され、チャック用ノズル１９２がチャック用ノズル穴９２に挿入される。これにより、アンチャック用第１エア配管（エア供給配管）５５、アンチャック用ノズル穴（第１エア通路）９１、アンチャック用ノズル（第２エア通路）１９１及びアンチャック用エアポート（第２エア通路）２５によって、エアが通過可能な１本の通路が形成される。また、チャック用第１エア配管（エア供給配管）５６、チャック用ノズル穴（第１エア通路）９２、チャック用ノズル（第２エア通路）１９２及びアンチャック用エアポート（第２エア通路）２６によっても、エアが通過可能な１本の通路が形成される。これらの通路は連結機構３０に接続されている。このとき、図４に示すように第１電気コネクタ７１ａと第２電気コネクタ７１ｂとが嵌合している。
【００５７】
連結機構３０は、図６（ａ）に示すように、第２ユニット２０に取り付けられたカム（係止部材）３１と、カム３１を回転させるエアシリンダ３２及びピストン３３（駆動部材）とを有している。エアシリンダ３２及びピストン３３は第２ユニット２０に形成されたシリンダ収容室３４に配置されている。カム３１は、第１ユニット１０に固定されたロックピン２７に係脱する。
【００５８】
エアシリンダ３２には軸方向（上下方向）に貫通した孔３２ａが形成され、孔３２ａにピストン３３が挿入されている。ピストン３３の上部はエアシリンダ３２から突出し、ピストン３３とエアシリンダ３２とは一体化されている。
【００５９】
ピストン３３の上端部にはピストン拡径部３３ｔが形成されている。また、エアシリンダ３２の上端部にもシリンダ拡径部３２ｔが形成されている。ピストン拡径部３３ｔとその下方にあるシリンダ拡径部３２ｔとの間には、カム３１の尖り部３１ａが配置されている。
【００６０】
エアシリンダ３２の下部には、シリンダ収容室３４を上下２つの空間に仕切る水平板３２ｈが取り付けられている。水平板３２ｈより上方の上空間３４ｕにはチャック用エアポート２６が接続され、水平板３２ｈより下方の下空間３４ｌにはアンチャック用エアポート２５が接続されている。上空間３４ｕには、エアシリンダ３２の周囲にバネ３５が配置されている。
【００６１】
図６（ａ）に示す状態から第１ユニット１０を第２ユニット２０に載置し（図６(ｂ)）、チャック用第１エア配管５６からエアを送ると、エアは穴９２、チャック用ノズル１９２及びチャック用エアポート２６を通過して連結機構３０の上空間３４ｕに供給される。また、バネ３５の付勢力がエアシリンダ３２の水平板３２ｈに下向きに働いている。これらによりエアシリンダ３２及びピストン３３が下降し、ピストン拡径部３３ｔがカム３１の尖り部３１ａを押し下げる。これに伴いカム３１が右回転しロックピン２７に係合することで、第１ユニット１０と第２ユニット２０とが連結される（図６(ｃ)参照）。図６（ｃ）は図２のVI−VI線に沿った断面図である。
【００６２】
次に、アンチャック用第１エア配管５５にエアを送ると、エアは穴９１、アンチャック用ノズル１９１及びアンチャック用エアポート２５を通過して連結機構３０の下空間３４ｌに供給される。これにより、エアシリンダ３２及びピストン３３が上昇し、シリンダ拡径部３２ｔがカム３１の尖り部３１ａを押し上げる。これに伴いカム３１が左回転しロックピン２７から外れることで（図６(ｂ)参照）、第１ユニット１０を第２ユニット２０から離隔できる（図６(ｃ)参照）。
【００６３】
以上のように本発明の自動工具交換装置によると、以下の効果を奏する。
第１電気ケーブル４１、複数の第１サーボモータ駆動電源ケーブル４２、複数の第１汎用信号用電気ケーブル４３及び第１溶接電源ケーブル４４,４５,４６をロボットアーム１内の空間１１１から第１ユニット１０内の空間１１を通って電気コネクタ７１、サーボモータ駆動電源コネクタ７２、汎用信号用電気コネクタ７３及び溶接電源コネクタ７４,７５,７６に接続できるため、ロボットアーム１と第１ユニット１０との間でこれらのケーブルを外部に取り出さなくてよい。これにより、ケーブルを被覆することなく細いケーブルのまま使用できる。細いケーブルは取り回しやすいため、ロボットアーム１と第１ユニット１０との間に距離を設けなくてよい。したがって、ロボットアーム１と第１ユニット１０とを近接させることができる。これによりロボットアーム１の重心と第１ユニット１０、第２ユニット２０及び工具２の重心とのずれが生じるのを抑止できるため、溶接位置等のずれも抑止できる。よって製品の品質低下を抑えることができる。また、ロボットアーム１と第１ユニット１０との間のケーブル長さを短くできるため、ケーブル重量さらには装置全体の重量を軽量化できる。これによりロボット１００の高速動作が可能となる。
【００６４】
また、本実施形態では、第１エア供給配管（アンチャック用第１エア配管５５、アンチャック用第１エア配管５５）をロボットアーム１内の空間１１１から第１ユニット１０の空間１１に通してアンチャック用ノズル穴９１及びチャック用ノズル穴９２に接続するため、ロボットアーム１と第１ユニット１０の間で第１エア供給配管を外部に取り出さなくてよい。これにより第１エア供給配管が外界の影響を受けないため、磨耗しにくい。よって第１エア供給配管（アンチャック用第１エア配管５５、アンチャック用第１エア配管５５）のメンテナンスを軽減できる。
【００６５】
さらに、本実施形態では、第１給水用配管５１,５２,５３,５４をロボットアーム１内から第１ユニット１０の空間１１へ通して第１水通路（第１液体通路）１２に接続するため、ロボットアーム１と第１ユニット１０との間で第１給水用配管５１,５２,５３,５４を外部に取り出さなくてよい。これにより第１給水用配管５１,５２,５３,５４が外界の影響を受けないため、磨耗しにくい。よって第１給水用配管５１,５２,５３,５４のメンテナンスを軽減できる。
【００６６】
以上、本発明の実施形態及び実施例について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態及び実施例に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６７】
例えば、上述の実施形態では第１ユニット１０と第２ユニット２０とを連結する連結機構３０（カム３１、エアシリンダ３２、ピストン３３）を第２ユニット２０に取り付けたが、第１ユニット１０に取り付けてもよい。この場合、図６において連結機構３０を上下反転させ、第１ユニット１０に取り付ける。また、連結機構３０の上方に空間１１を形成する。空間１１に電気ケーブル、エア供給配管、第１液体供給配管を通すと、ロボットアームと第１ユニット１０とを近接させることができる。
【００６８】
さらに、上述の実施形態では第１エア供給配管（アンチャック用第１エア配管５５、チャック用第１エア配管５６）を第１ユニット１０の空間１１に通してアンチャック用ノズル穴９１及びチャック用ノズル穴９２に接続しているが、空間１１に通したアンチャック用第１エア配管５５及びチャック用第１エア配管５６を第１ユニット１０の外部に引き出してからアンチャック用ノズル穴９１及びチャック用ノズル穴９２に接続してもよい。これにより第１ユニット１０の外部でアンチャック用第１エア配管５５及びチャック用第１エア配管５６にエアが流れているかを確認できるため、確認作業を簡易に行える。
【００６９】
さらに、上述の実施形態では第１ユニット１０に形成された空間１１の上部が第１ユニット１０の中心から径方向に異なる５つの方向に延在しているが、空間の形状は変更可能である。例えば、ケーブルや配管が通過可能な細長い空間でもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１           ロボットアーム
２           工具
１０         第１ユニット
１０ａ       貫通孔
１１,１１１   空間
１２         第１水通路（第１液体通路）
２０         第２ユニット
２２         第２水通路（第２液体通路）
２５         アンチャック用エアポート（第２エア通路）
２６         チャック用エアポート（第２エア通路）
３０         連結機構
３１         カム（係止部材）
３２         エアシリンダ（駆動部材）
３３         ピストン（駆動部材）
４１         第１電気ケーブル
４２         サーボモータ駆動電源ケーブル（第１電気ケーブル）
４３         第１汎用信号用電気ケーブル（第１電気ケーブル）
４４,４５,４６               第１溶接電源ケーブル（第１電気ケーブル）
５１,５２,５３,５４          第１給水用配管
５５         アンチャック用第１エア配管（エア供給配管）
５６         チャック用第１エア配管（エア供給配管）
７１         電気コネクタ
７１ａ       第１電気コネクタ（第１コネクタ）
７１ｂ       第２電気コネクタ（第２コネクタ）
７２         サーボモータ駆動電源コネクタ
７２ａ       第１サーボモータ駆動電源コネクタ（第１コネクタ）
７３         汎用信号用電気コネクタ
７３ａ       第１汎用信号用電気コネクタ（第１コネクタ）
７４,７５,７６               溶接電源コネクタ
７４ａ,７５ａ,７６ａ         第１溶接電源コネクタ（第１コネクタ）
８１,８２,８３,８４          管（第１液体通路）
１８３        ノズル（第２液体通路）
９１          アンチャック用ノズル穴（第１エア通路）
９２          チャック用ノズル穴（第１エア通路）
１００         ロボット
１１０         自動工具交換装置
１４１         第２電気ケーブル
１４２         第２サーボモータ駆動電源ケーブル（第２電気ケーブル）
１４３         第２汎用信号用電気ケーブル（第２電気ケーブル）
１４４         第２溶接電源ケーブル（第２電気ケーブル）
１８３         ノズル（第２液体通路）
１９１         アンチャック用ノズル（第２エア通路）
１９２         チャック用ノズル（第２エア通路）
【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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