CN111015733B - 附装机构、机器人装置和附装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供附装机构、机器人装置和附装方法。附装机构包括：紧固构件；第一构件；第二构件，其包括使紧固构件穿过的插入部分；以及第三构件，其被构造为，当第三构件位于第一位置时，使紧固构件能够穿过插入部分，而当第三构件位于第二位置时，与紧固构件接合并使紧固构件不能穿过插入部分。当第三构件位于第二位置、并且紧固构件向预定方向移动时，通过紧固构件将第三构件向所述预定方向按压，并且第二构件附装到第一构件。

Description

附装机构、机器人装置和附装方法

技术领域

本发明涉及关于附装机构的技术。

背景技术

近年来，机器人装置用于组装或加工结构小而复杂的产品(例如照相机和打印机)。在这些产品中使用的组件大多是小型精密部件，并且形状各异。另外，需要机器人装置来连续制造各种产品。在生产现场，当改变工件类型或工艺时，更换机器人装置的末端执行器(例如手或工具)。日本特开2003-117869号公报描述了一种更换手的技术。

由于末端执行器的更换由操作者手动进行并且需要劳力和时间，因此需要尽可能简化更换。此外，还要求末端执行器在更换时以高再现性附装并且对于反复的更换操作具有耐久性。

发明内容

根据本发明的第一方面是一种附装机构，其包括：紧固构件；第一构件；第二构件，其包括使紧固构件穿过的插入部分；以及第三构件，其被构造为，当第三构件位于第一位置时，使紧固构件能够穿过插入部分，而当第三构件位于第二位置时，与紧固构件接合并使紧固构件不能穿过插入部分。当第三构件位于第二位置、并且紧固构件向预定方向移动时，通过紧固构件将第三构件向所述预定方向按压，并且第二构件附装到第一构件。

根据本发明的第二方面是一种经由紧固构件将末端执行器附装到机器人臂的方法，机器人臂包括第一构件，第一构件具有拧入紧固构件的螺孔，末端执行器包括第二构件和第三构件，第二构件包括使紧固构件穿过的插入部分，第三构件被构造为，当位于第一位置时，使紧固构件能够穿过插入部分，而当位于第二位置时，与紧固构件接合并使紧固构件不能穿过插入部分，所述方法包括：将第三构件移动到第一位置；将第一构件与第二构件接触，使得在紧固构件的至少一部分已拧入螺孔的状态下，紧固构件穿过插入部分；将第三构件移动到第二位置；以及通过拧紧用于将末端执行器附装到机器人臂的紧固构件，来按压位于第二位置的第三构件。

根据本发明的第三方面一种用于将机器人手附装到机器人臂的附装机构，所述附装机构包括：紧固构件；以及楔形构件，其被构造为，当拧紧紧固构件时，与机器人臂的第一倾斜面和机器人手的第二倾斜面接合，而当松开紧固构件时，从第一倾斜面和第二倾斜面移开。

通过以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。

附图说明

图1是例示第一实施例的机器人系统的示意性构造的图。

图2A是例示第一实施例的在机器人臂和机器人手之间形成的关节结构的图。

图2B是例示第一实施例的在机器人臂和机器人手之间形成的关节结构的图。

图3A是第一实施例的机器人臂和机器人手的平面图。

图3B是第一实施例的机器人臂和机器人手的平面图。

图4A是用于例示第一实施例的用于将机器人手附装到机器人臂的方法的图。

图4B是用于例示第一实施例的用于将机器人手附装到机器人臂的方法的图。

图5A是用于例示第一实施例的用于将机器人手附装到机器人臂的方法的图。

图5B是用于例示第一实施例的用于将机器人手附装到机器人臂的方法的图。

图6是例示第二实施例的机器人装置的接口设备的图。

图7是第二实施例的机器人臂的远端的平面图。

图8A是用于例示第二实施例的用于将机器人手附装到机器人臂的方法的图。

图8B是用于例示第二实施例的用于将机器人手附装到机器人臂的方法的图。

图9A是用于例示第二实施例的用于将机器人手附装到机器人臂的方法的图。

图9B是用于例示第二实施例的用于将机器人手附装到机器人臂的方法的图。

图10是例示第三实施例的机器人装置的接口设备的图。

图11是第三实施例的机器人臂的远端的平面图。

图12A是用于例示第三实施例的用于将机器人手附装到机器人臂的方法的图。

图12B是用于例示第三实施例的用于将机器人手附装到机器人臂的方法的图。

图13A是用于例示第三实施例的用于将机器人手附装到机器人臂的方法的图。

图13B是用于例示第三实施例的用于将机器人手附装到机器人臂的方法的图。

具体实施方式

下面将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。

第一实施例

图1是例示第一实施例的机器人系统10的示意性构造的图。在图1中，机器人系统10包括机器人装置100和控制机器人装置100的控制设备600。控制设备600与诸如外部计算机或示教器的外部设备610连接。机器人装置100是工业机器人，并且设置在生产线中。

机器人装置100包括机器人臂101和作为末端执行器的一个示例的机器人手102。机器人手102可以附装到机器人臂101或从机器人臂101拆卸。在图1中，机器人手102附装到机器人臂101。机器人臂101包括机器人臂主体1010。机器人手102包括作为末端执行器主体的手主体1020。机器人臂主体1010和手主体1020经由接口设备20彼此结合，接口设备20是插入在机器人臂主体1010和手主体1020之间的附装机构。机器人臂101包括接口设备20的第一部分。机器人手102包括接口设备20的第二部分。接口设备20的第一部分设置在机器人臂主体1010上，接口设备20的第二部分设置在手主体1020上。当接口设备20的第一部分和第二部分彼此结合时，机器人手102可以附装到机器人臂101。

机器人臂101是垂直多关节机器人臂，并且包括七个连杆110至116，这七个连杆通过六个关节J1至J6彼此串联连接。连杆110固定到基座构件的基面150。连杆111至116可以通过相应的关节J1至J6摆动或旋转。在图1中，关节J1至J6的旋转方向分别由箭头A1至A6表示。这里，任何连杆可以通过线性致动器线性移动。

手主体1020包括手掌单元121和多个手指122。手指122在手指122打开或关闭的方向上相对于手掌单元121移动。手掌单元121包括马达(未例示)。手指122通过手掌单元121的马达(未例示)打开或关闭。

在基面150上和机器人装置100附近，设置有支撑基座501和502。支撑基座501和502可以支撑未附装到机器人臂101的末端执行器。在图1中，机器人手103(其是可以附装到机器人臂101的末端执行器的一个示例)设置在支撑基座502上。与机器人手102类似，机器人手103也包括接口设备20的第二部分。如果机器人手102已经附装到机器人臂101，则机器人手102可以从机器人臂101拆卸，然后机器人手103可以代替机器人手102附装到机器人臂101。如果机器人手103已经附装到机器人臂101，则机器人手103可以从机器人臂101拆卸，然后机器人手102可以代替机器人手103附装到机器人臂101。

控制设备600例如是计算机。控制设备600包括作为处理器的CPU601、存储使CPU601控制各组件的程序的ROM 602、临时存储数据(诸如示教点数据和示教指令数据)的RAM603、以及通信接口(I/F)604。外部设备610可以通过有线或无线以可通信的方式连接到控制设备600，并且具有用于操作机器人装置100并显示机器人装置100的状态的用户接口功能。CPU 601根据例如从外部设备610发送的示教点数据，创建用于各个关节的轨迹数据；并且经由I/F 604控制机器人臂101的各个关节的运动。

这里，平行于基面150并且彼此正交的两个方向被定义为X方向和Y方向。另外，垂直于基面150的向下方向被定义为Z1方向，并且与Z1方向相反的向上方向被定义为Z2方向。

图2A和图2B是例示第一实施例的在机器人臂101和机器人手102之间形成的关节结构的图。图2A例示了从机器人臂101拆卸机器人手102的状态，图2B例示了将机器人手102附装到机器人臂101的状态。在图2A和图2B中，为了便于描述，例示了机器人臂101和机器人手102的一部分的截面。在本实施例中，机器人手102的更换由操作者进行。由于机器人手102较重，因此在机器人臂101具有图2A和图2B所示的姿势的状态下进行机器人手102的更换。即，调节机器人臂101的姿势，使得机器人臂101的远端朝上。利用这种姿势，可以容易地更换机器人手102。在第一实施例中，当机器人臂101的远端朝上时的Z1方向是预定方向。在图2A和图2B中，例示了机器人臂101的相对于连杆114在远端侧的一部分，而未例示机器人臂101的相对于连杆114在基座端侧的另一部分。

接口设备20包括作为第一构件的主板201，主板201固定到机器人臂主体1010的连杆116。连杆116是旋转部分，其位于机器人臂主体1010的远端处。主板201通过螺栓等(未例示)固定到连杆116。因此，主板201可以可拆卸地附装到机器人臂主体1010，即附装到连杆116。接口设备20还包括作为第二构件的工具板202，工具板202固定到手主体1020的手掌单元121。工具板202通过螺栓等(未例示)固定到手掌单元121。因此，工具板202可以可拆卸地附装到手主体1020，即附装到手掌单元121。

主板201包括作为第一主面的平面211。工具板202包括作为第二主面的平面212。平面212可以抵靠主板201的平面211。接口设备20还包括紧固机构203。各个紧固机构203在平面212抵靠平面211的状态下将工具板202紧固到主板201。在本实施例中，接口设备20包括例如两个紧固机构203。

主板201支撑作为第一电连接部分的连接器251。连接器251设置在主板201的中空部分。工具板202支撑作为第二电连接部分的连接器252。连接器252设置在工具板202的中空部分。连接器251包括作为第一触点的多个触点261，并且连接器252包括作为第二触点的多个触点262。

固定到主板201的连接器251的触点261连接到设置在机器人臂101的机器人臂主体1010的内部或外部的线241(例如信号线或电源线)。线241从图1所示的控制设备600延伸。如果线241设置在机器人臂101的机器人臂主体1010内部，则可以防止线241干扰设置在机器人装置100附近的构件。

固定到工具板202的连接器252的触点262连接到设置在机器人手102的手主体1020的内部或外部的线242(例如信号线或电源线)。线242连接到设置在手掌单元121内部的控制板、马达等(未例示)。如果线242设置在机器人手102的手主体1020内部，则可以防止线242干扰设置在机器人装置100附近的构件。

当平面212抵靠平面211时，多个触点262接触多个触点261。因此，线241与线242彼此电连接。多个触点261或262可以是弹簧触点。在本实施例中，多个触点262是弹簧触点，并且当平面212抵靠平面211时，各个触点262与相应的一个触点261压力接触。

作为旋转部分的连杆116通过关节J6朝箭头A6所示的方向旋转。具体地，连杆116绕作为预定旋转轴的旋转轴L6相对于连杆115旋转。因此，固定到连杆116的主板201和固定到主板201的连接器251也与连杆116一起绕旋转轴L6旋转。

当机器人臂101在生产线中操作时，机器人手102的重量、或机器人手102和机器人手102保持的工件的总重量被施加到接口设备20。例如，当机器人手102在保持第一工件的同时高速输送第一工件、或者将第一工件放在第二工件上时，机器人手102的重量、或机器人手102和机器人手102保持的工件的总重量被施加到接口设备20。当外力被施加到机器人手102时，产生力矩，并且即使工具板202通过紧固机构203紧固到主板201，工具板202也趋于相对于主板201倾斜。当工具板202相对于主板201倾斜时，主板201的平面211和工具板202的平面212部分地彼此分离。在径向方向上远离旋转轴L6的位置处，分离距离趋于增大。由于施加到机器人手102的外力的方向根据机器人臂101的姿势或机器人臂101的运动加速度而改变，因此工具板202的倾斜方向也改变。因此，工具板202的远离主板201的部分也改变围绕旋转轴L6在圆周方向上的位置。

在本实施例中，连接器251设置在旋转轴L6上。当机器人手102附装到机器人臂101时，连接器252也定位在旋转轴L6上，这是因为连接器252与连接器251连接。因此，即使当工具板202由于外力而相对于主板201倾斜时，位于旋转轴L6上的主板201的部分与位于旋转轴L6上的工具板202的部分之间的分离距离也较小。因此，即使当机器人臂101高速移动时，也可以保持触点261和触点262之间的接触状态(即触点261和触点262之间的接触压力)，使得能够稳定触点261和触点262之间的电连接。结果，可以防止发生噪声和瞬时电力中断，使得可以降低机器人装置100的紧急停止频率。因此，可以提高由机器人装置100制造的产品的生产率。

主板201和工具板202中的一个(即本实施例中的工具板202)包括定位销281和282。定位销281是从平面212突出的第一定位销，定位销282是从平面212突出的第二定位销。定位销281和282沿径向方向设置在连接器252的外部。也就是说，由于工具板202的中心部分是设置有连接器252和线242的中空部分，因此定位销281和282设置在中空部分周围。定位销281和282是旋转对称的，使得定位销281和282在围绕旋转轴L6旋转180度时彼此改变位置。

主板201和工具板202中的另一个(即本实施例中的主板201)包括定位孔271和272。定位孔271是装配定位销281的第一定位孔，定位孔272是装配定位销282的第二定位孔。定位孔271和272相对于平面211凹入。定位孔271和272沿径向方向设置在连接器251的外部。也就是说，由于主板201的中心部分是设置有连接器251和线241的中空部分，因此定位孔271和272设置在中空部分周围。定位孔271和272是旋转对称的，使得定位孔271和272在围绕旋转轴L6旋转180度时彼此改变位置。当定位销281和282装配在定位孔271和272中时，工具板202相对于主板201以高精度定位，即，连接器252相对于连接器251以高精度定位。以这种方式定位的工具板202通过紧固机构203紧固并固定到主板201上。结果，可以稳定触点261和触点262之间的电连接。

图3A和图3B是沿Z1方向观察的第一实施例的机器人臂和机器人手的平面图。如图2A、图2B、图3A和图3B所示，各个紧固机构203包括作为紧固构件的一个示例的螺栓231。螺栓231固定到主板201，使得螺栓231可以与主板201分离。各个紧固机构203还包括作为第三构件的按压构件233。当按压构件233被固定到主板201的螺栓231的顶部2311按压时，按压构件233将工具板202压向主板201。主板201包括拧入螺栓231的螺孔221。

按压构件233设置在工具板202的与平面212相对的面上，使得按压构件233可以在X方向上滑动。螺栓231固定到主板201的平面211。按压构件233具有长孔234。按压构件233通过装配在长孔234中的螺栓232由工具板202支撑，并且因此，可以沿X方向滑动，X方向是长孔234的纵向。

工具板202具有通孔236，已经拧入主板201的螺孔221中的螺栓231的顶部2311可以穿过该通孔236。通孔236是插入部分的一个示例。当工具板202的平面212抵靠主板201的平面211时，螺栓231的顶部2311穿过通孔236并从工具板202向Z2方向突出。

按压构件233还具有切口235，切口235是使通孔236变窄的缩窄部分的一个示例。当按压构件233滑动时，切口235可以与螺栓231的顶部2311接合或脱离。切口235形成得比通孔236窄，使得螺栓231的顶部2311与按压构件233接合。切口235在X方向上线性延伸，X方向是平行于长孔234的切口235的纵向方向。图3A例示了按压构件233位于退避位置P1并且切口235与螺栓231分离的状态。退避位置P1是第一位置。图3B例示了按压构件233位于接合位置P2并且切口235与螺栓231接合的状态。接合位置P2是第二位置。切口235在横向方向上的宽度大于图2A和图2B所示的螺栓231的轴部2312的直径，并且小于螺栓231的顶部2311的直径。当按压构件233滑动并且螺栓231的轴部2312装配在切口235中时，可以通过螺栓231的顶部2311将按压构件233压向工具板202。经由通过螺栓231的顶部2311按压的按压构件233，将工具板202压靠在主板201上。

接下来，将详细描述用于将机器人手102附装到机器人臂101的方法。图4A、图4B、图5A和图5B是用于例示第一实施例的用于将机器人手102附装到机器人臂101的方法的图。图4A、图4B、图5A和图5B示意性地例示了接口设备20的截面。

如图4A所示，准备机器人臂101和机器人手102。机器人手102的工具板202的定位销281和282定位成面向机器人臂101的主板201的定位孔271和272。然后机器人手102朝Z1方向移动，以将工具板202的定位销281和282插入主板201的定位孔271和272中，如图4B所示。已拧入主板201的螺孔221中的各个螺栓231的顶部2311和轴部2312的一部分，穿过相应的通孔236并从工具板202朝Z2方向突出。此时，由工具板202支撑的按压构件233位于远离图3B所示的接合位置P2处，在接合位置P2处，按压构件233与螺栓231接合。由于按压构件233位于图3A所示的退避位置P1处，因此当机器人手102被放置在机器人臂101的远端时，螺栓231的顶部2311可以在不干扰按压构件233的情况下穿过按压构件233的通孔236。

将具体描述从图4A的状态到图4B的状态进行的机器人手102的定位操作。定位销281包括圆柱形直体部分2811和与直体部分2811结合的截锥锥形部分2812。直体部分2811是第一直体部分，锥形部分2812是第一锥形部分。定位销282包括圆柱形直体部分2821和与直体部分2821结合的截锥锥形部分2822。直体部分2821是第二直体部分，锥形部分2822是第二锥形部分。当锥形部分2812和2822的基端，即直体部分2811和2821位于它们开始装配在定位孔271和272中的位置时，工具板202相对于主板201在X方向和Y方向上的定位完成。通过该定位操作，平面212变得平行于平面211。当工具板202相对于主板201在X方向和Y方向上的定位完成时，触点262位于触点262几乎接触触点261的位置处。在这种状态下，机器人手102被进一步向Z1方向推动。结果，如图4B所示，连接器252的多个触点262几乎同时接触连接器251的多个触点261。因此，可以防止连接器252相对于连接器251倾斜。另外，由于触点262相对于触点261定位，因此连接器251和连接器252可以稳定地彼此连接。利用这种定位机构，可以以高再现性附装机器人手102。由于以高再现性附装机器人手102，因此可以减少附装的机器人手的示教时间。

然后，如图5A所示，各个紧固机构203的按压构件233沿X1方向滑动，以将按压构件233移动到图3B所示的接合位置P2。X1方向是向作为旋转中心的旋转轴L6延伸、并与Z1方向正交的方向。通过该操作，如图5B所示，螺栓231的轴部2312装配在按压构件233的切口235中，并且螺栓231的顶部2311以不穿过通孔236的方式与按压构件233接合。在沿Z1方向观察时，位于接合位置P2的按压构件233覆盖通孔236的一部分。当在按压构件233位于接合位置P2的状态下拧紧螺栓231时，螺栓231将按压构件233和工具板202压向Z1方向，从而将工具板202紧固到主板201。即，当拧紧螺栓231时，螺栓231的顶部2311接触按压构件233，并且将按压构件233压向Z1方向。另外，当拧紧螺栓231时，按压构件233压靠在工具板202上，并且工具板202夹在主板201和按压构件233之间。即，当通过按压构件233将工具板202压向Z1方向时，工具板202与主板201压力接触，使得机器人手102附装到机器人臂101。

当从机器人臂101拆卸机器人手102时，将以相反的顺序进行操作。也就是说，松开螺栓231，并且按压构件233滑动并退避到图3A所示的、按压构件233不与螺栓231的顶部2311发生干扰的退避位置P1。同样，在图1的机器人手103附装到机器人臂101的情况下，可以进行相同的操作。也就是说，机器人手103可以具有与机器人手102的接口设备20的组件相同的组件。在本实施例中，机器人手103的手主体可以具有工具板202和按压构件233。螺栓231可以用于可以附装到机器人臂101的多个末端执行器。当从机器人臂101拆卸机器人手102或103时，仅需将螺栓231松开到按压构件233可以滑动的程度。因此，不需要从机器人臂101移除螺栓231。因此，可以容易地更换机器人手。另外，固定到主板201的螺栓231还起到使机器人手102相对于机器人臂101大致定位的作用，便于更换机器人手。

在第一实施例中，由于机器人手102或103可以经由接口设备20与机器人臂101结合，因此可以容易且快速地进行机器人手的更换。另外，以高再现性附装机器人手102或103，触点261与触点262之间的电连接稳定，并且机器人装置100的耐久性增大。另外，可以容易且快速地进行作为设置在生产线中的自动组装机的机器人装置100的转换。

在机器人手的变型中，可以减小手掌单元121在Z方向上的尺寸，以减小机器人手的尺寸。在这种情况下，手主体1020和通孔236被设置为彼此更加靠近。当手主体1020覆盖通孔236的一部分时(如图2B所示)，可以不使用普通的螺丝刀，而使用L形螺丝刀。通常，L形螺丝刀在转动多次时需要很多劳力。然而，在本实施例中，由于可以通过稍微松开螺栓231来拆卸机器人手，因此不需要多次转动L形螺丝刀。因此，尤其在通过使用L形螺丝刀拧紧和松开螺栓231时，本实施例产生其效果。

第二实施例

接下来，将描述第二实施例的作为机器人装置的附装机构的接口设备。图6是例示第二实施例的机器人装置的接口设备20A的图。图6示意性地例示了接口设备20A的截面。第二实施例的机器人装置包括机器人臂101A和机器人手102A。机器人手102A是末端执行器的一个示例，并且可以可拆卸地附装到机器人臂101A。由于机器人臂主体和作为末端执行器主体的手主体与第一实施例中的相同，因此将省略其描述。

如图6所示，作为第二实施例的附装机构的接口设备20A包括作为第一构件的主板201A和作为第二构件的工具板202A。主板201A固定到图1的机器人臂主体1010的连杆116。工具板202A固定到图1的手主体1020的手掌单元121。主板201A包括作为第一主面的平面211A。工具板202A包括作为第二主面的平面212A。平面212A可以抵靠主板201A的平面211A。

与第一实施例中一样，连接器251固定到主板201A，并且连接器252固定到工具板202A。主板201A包括设置有连接器251的中空部分。工具板202A包括设置有连接器252的中空部分。

图7是第二实施例的机器人臂的远端的平面图。与第一实施例中一样，连接器251设置在旋转轴L6上。当图6所示的连接器252附装到连接器251时，连接器252也设置在旋转轴L6上。因此，即使当机器人臂101A高速移动时，也可以保持触点261和触点262之间的接触状态(即触点261和触点262之间的接触压力)，使得能够稳定触点261和触点262之间的电连接。由于可以稳定触点261和触点262之间的电连接，因此可以防止发生噪声和瞬时电力中断，使得可以降低机器人装置的紧急停止频率。因此，可以提高由机器人装置制造的产品的生产率。

如图6所示，接口设备20A包括紧固机构203A，紧固机构203A能够在平面212A抵靠平面211A的状态下将工具板202A紧固到主板201A。在本实施例中，接口设备20A包括例如两个紧固机构203A。

各个紧固机构203A包括作为第四构件的楔形构件233A。楔形构件233A保持主板201A和工具板202A，从而可以将主板201A和工具板202A结合。

各个紧固机构203A还包括螺栓231A。螺栓231A可以固定到主板201A或工具板202A，作为将楔形构件233A紧固到主板201A或工具板202A的紧固构件的一个示例。在本实施例中，螺栓231A固定到主板201A，使得螺栓231A可以与主板201A分离。主板201A包括拧入螺栓231A的螺孔。如图7所示，楔形构件233A具有通孔234A，螺栓231A的轴部2312A穿过该通孔234A。也就是说，通孔234A大于螺栓231A的轴部2312A，并且小于螺栓231A的顶部2311A。当螺栓231A在拧紧螺栓231A的方向上旋转时，楔形构件233A被螺栓231A的顶部2311A按压。当楔形构件233A被螺栓231A的顶部2311A按压时，楔形构件233A抵靠主板201A和工具板202A，并保持主板201A和工具板202A。因此，螺栓231A允许楔形构件233A抵靠主板201A和工具板202A，并且保持主板201A和工具板202A。在图7中，为了便于描述，例示了楔形构件233A的一部分的截面。

如图6所示，楔形构件233A由螺栓231A支撑，使得当在螺栓231A已拧入主板201A的螺孔中的状态下松开螺栓231A时，楔形构件233A可以退避到允许主板201A和工具板202A彼此接触或分离的位置。因此，即使当螺栓231A没有从主板201A移除时，也可以防止楔形构件233A干扰正与主板201A接触或分离的工具板202A。

楔形构件233A包括形成楔形的一对倾斜面2331和2332。主板201A包括倾斜面2010，该倾斜面2010是在主板201A的侧壁面上形成的第一倾斜面。楔形构件233A的倾斜面2331可以抵靠倾斜面2010。工具板202A包括倾斜面2020，该倾斜面2020是在工具板202A的侧壁面上形成的第二倾斜面。楔形构件233A的倾斜面2332可抵靠倾斜面2020。

在本实施例中，楔形构件233A由螺栓231A支撑，使得楔形构件233A可以沿螺栓231A的轴部2312A滑动。楔形构件233A沿螺栓231A的轴部2312A滑动，然后楔形构件233A的倾斜面2331抵靠主板201A的倾斜面2010。如果工具板202A位于靠近主板201A处，则楔形构件233A沿螺栓231A的轴部2312A滑动，然后楔形构件233A的倾斜面2332抵靠工具板202A的倾斜面2020。

这里，螺栓231A和楔形构件233A可以设置在工具板202A上。然而，在这种情况下，螺栓231A和楔形构件233A需要设置在多个要更换的末端执行器中的各个上。因此，螺栓231A和楔形构件233A优选地设置在主板201A上。将螺栓231A和楔形构件233A设置在主板201A上可以消除在更换相应的末端执行器时更换螺栓231A和楔形构件233A的需要，并且可以减少组件的数量。

主板201A和工具板202A中的一个(即，本实施例中的工具板202A)具有定位销281A和282A。定位销281A是从平面212A突出的第一定位销，定位销282A是从平面212A突出的第二定位销。定位销281A和282A沿径向方向设置在连接器252的外部。也就是说，由于工具板202A的中心部分是设置有连接器252和线242的中空部分，因此定位销281A和282A设置在中空部分周围。定位销281A和282A是旋转对称的，使得当围绕旋转轴L6(图7)旋转180度时，定位销281A和282A彼此改变位置。在图7中，为了便于描述，在从工具板202A截取定位销281A和282A的状态下例示定位销281A和282A。

主板201A和工具板202A中的另一个(即，本实施例中的主板201A)具有定位孔271A和272A。定位孔271A是装配定位销281A的第一定位孔，定位孔272A是装配定位销282A的第二定位孔。定位孔271A和272A相对于平面211A凹入。定位孔271A和272A沿径向方向设置在连接器251的外部。也就是说，由于主板201A的中心部分是设置有连接器251和线241的中空部分，因此定位孔271A和272A设置在中空部分周围。定位孔271A和272A是旋转对称的，使得定位孔271A和272A在围绕旋转轴L6旋转180度时彼此改变位置。当定位销281A和282A装配在定位孔271A和272A中时，工具板202A相对于主板201A以高精度定位，并且连接器252相对于连接器251以高精度定位。以这种方式定位的工具板202A经由紧固机构203A紧固并固定到主板201A。结果，可以稳定触点261和触点262之间的电连接。

定位销281A包括圆柱形直体部分2811A和与直体部分2811A结合的截锥锥形部分2812A。直体部分2811A是第一直体部分，锥形部分2812A是第一锥形部分。定位销281A还包括在锥形部分2812A上形成并沿径向方向突出的突出部分2813A。突出部分2813A是第一突出部分。定位销282A包括圆柱形直体部分2821A和与直体部分2821A结合的截锥锥形部分2822A。直体部分2821A是第二直体部分，锥形部分2822A是第二锥形部分。定位销282A还包括在锥形部分2822A上形成并沿径向方向突出的突出部分2823A。突出部分2823A是第二突出部分。

突出部分2813A沿锥形部分2812A的圆周方向形成，并且用作定位孔271A中的止动件。突出部分2823A沿锥形部分2822A的圆周方向形成，并且用作定位孔272A中的止动件。突出部分2813A的直径与直体部分2811A的直径相同，并且突出部分2823A的直径与直体部分2821A的直径相同。

在定位孔271A的内壁中，设置有一对接合销236A。这对接合销236A是第一接合构件，其设置成能够移入定位孔271A或从定位孔271A移出。将这对接合销236A中的各个元件通过作为第一推动构件的施力弹簧237A向定位孔271A的中心推动。具体地，这对接合销236A中的各个元件被推动以伸到定位孔271A，即，这对接合销236A的元件与突出部分2813A接合的定位孔271A的位置。

在定位孔272A的内壁中，设置有一对接合销238A。这对接合销238A是第二接合构件，其设置成能够移入定位孔272A或从定位孔272A移出。将这对接合销238A中的各个元件通过作为第二推动构件的施力弹簧239A向定位孔272A的中心推动。具体地，这对接合销238A中的各个元件被推动以伸到定位孔272A，即，这对接合销238A的元件与突出部分2823A接合的定位孔272A的位置。

接下来，将详细描述用于将机器人手102A附装到机器人臂101A的方法。图8A、图8B、图9A和图9B是用于例示第二实施例的用于将机器人手102A附装到机器人臂101A的方法的图。图8A、图8B、图9A和图9B示意性地例示了接口设备20A的截面。

如图8A所示，机器人手102A的工具板202A的定位销281A和282A定位成面对机器人臂101A的主板201A的定位孔271A和272A。拧入主板201A的螺孔中的螺栓231A已松开。楔形构件233A可以沿螺栓231A的轴部2312A在楔形构件233A不干扰工具板202A的位置与楔形构件233A抵靠主板201A和工具板202A的位置之间移动。此时，楔形构件233A位于楔形构件233A不干扰工具板202A的位置。然后，机器人手102A(即工具板202A)向Z1方向移动，以将工具板202A的定位销281A和282A插入到主板201A的定位孔271A和272A中，如图8B所示。

然后，定位销281A的突出部分2813A与伸到定位孔271A的接合销236A接合，并且定位销282A的突出部分2823A与伸到定位孔272A的接合销238A接合。因此，机器人手102A由接合销236A和238A支撑。当突出部分2813A与接合销236A接合，并且突出部分2823A与接合销238A接合时，机器人手102A(即工具板202A)在X方向和Y方向上的定位几乎完成，并且机器人手102A的倾斜被校正。此时，在机器人手102A的触点262与机器人臂101A的触点261有间隙D而彼此不接触的情况下，机器人手102A被保持。以下，将该状态称为临时定位状态。当机器人手102A(即工具板202A)处于临时定位状态时，工具板202A相对于主板201A的倾斜被校正，因此平面212A变得几乎平行于平面211A。

然后，螺栓231A在螺栓231A被拧紧的方向上旋转，螺栓231A和楔形构件233A在如图9A所示的X1方向上移动，并且楔形构件233A的倾斜面2332在X1方向上抵靠工具板202A的倾斜面2020。螺栓231A的拧紧力使得楔形构件233A的倾斜面2332向Z1方向按压工具板202A的倾斜面2020，同时使整个机器人手102A向Z1方向移动。当处于临时定位状态的机器人手102A向Z1方向推动时，在向下方向移动的突出部分2813A和2823A推动接合销236A和238A，并使接合销236A和238A抵着施力弹簧237A和239A的推动力沿径向方向向外退避。

当锥形部分2812A和2822A的基端(即，直体部分2811A和2821A)位于它们开始装配在定位孔271A和272A中的位置时，工具板202A相对于主板201A在X方向和Y方向上的定位完成。

当螺栓231A进一步沿螺栓231A被拧紧的方向旋转时，工具板202A被进一步向Z1方向推动。如图9B所示，楔形构件233A的倾斜面2331抵靠主板201A的倾斜面2010，主板201A和工具板202A由楔形构件233A保持，并且平面211A和平面212A彼此紧密接触。由于在触点262接触触点261之前连接器252的倾斜被校正，因此连接器252的多个触点262几乎同时接触连接器251的多个触点261。通过这种操作，可以防止触点262沿X和Y方向在触点261上滑动，并防止磨损。因此，可以增大触点261和262的耐久性和寿命。

如上所述，形成机器人手102A的临时定位状态，然后通过各个紧固机构203A的螺栓231A拧紧楔形构件233A，使得平面211A和平面212A可以紧密且均匀地彼此接触。结果，无论紧固机构203A的要拧紧的螺栓231A的顺序如何，都可以防止各个紧固机构203A的螺栓231A的拧紧扭矩变化。因此，可以容易地进行机器人手的更换，并且可以以高再现性附装机器人手。由于机器人手102A以高再现性附装，因此可以减少附装的机器人手的示教时间。

另外，由于形成了机器人手102A的临时定位状态，因此可以容易地同时进行将连接器251的触点261与连接器252的触点262接触。结果，可以增大电连接的稳定性和耐久性。因此，可以容易且快速地进行自动组装机的转换。

第三实施例

接下来，将描述作为机器人装置的附装机构的第三实施例的接口设备。图10是例示第三实施例的机器人装置的接口设备20B的图。图10示意性地例示了接口设备20B的截面。第三实施例的机器人装置包括机器人臂101B和机器人手102B。机器人手102B是末端执行器的一个示例，并且可以可拆卸地附装到机器人臂101B。由于机器人臂主体和作为末端执行器主体的手主体与第一实施例中的相同，因此将省略其描述。

如图10所示，第三实施例的接口设备20B包括作为第一构件的主板201B和作为第二构件的工具板202B。主板201B固定到图1的机器人臂主体1010的连杆116。工具板202B固定到图1的手主体1020的手掌单元121。主板201B包括作为第一主面的平面211B。工具板202B包括作为第二主面的平面212B。平面212B可以抵靠主板201B的平面211B。

与第一实施例中一样，连接器251固定到主板201B，并且连接器252固定到工具板202B。主板201B包括设置有连接器251的中空部分。工具板202B包括设置有连接器252的中空部分。

图11是第三实施例的机器人臂的远端的平面图。与第一实施例中一样，连接器251设置在旋转轴L6上。当图10所示的连接器252附装到连接器251时，连接器252也设置在旋转轴L6上。因此，即使当机器人臂101B高速移动时，也可以保持触点261和触点262之间的接触状态(即触点261和触点262之间的接触压力)，使得能够稳定触点261和触点262之间的电连接。由于可以稳定触点261和触点262之间的电连接，因此可以防止发生噪声和瞬时电力中断，使得可以降低机器人装置的紧急停止频率。因此，可以提高由机器人装置制造的产品的生产率。

接口设备20B包括与第二实施例的紧固机构相同的紧固机构203A。各个紧固机构203A包括螺栓231A和楔形构件233A。在图11中，为了便于描述，例示了楔形构件233A的一部分的截面。在本实施例中，接口设备20B包括例如两个紧固机构203A。与第一实施例中一样，主板201B和工具板202B中的一个(即，本实施例中的工具板202B)具有从平面212B突出的定位销281和282。与第一实施例中一样，主板201B和工具板202B中的另一个(即本实施例中的主板201B)具有定位孔271和272。在图11中，为了便于描述，在从工具板202B截取定位销281和282的状态下例示定位销281和282。

在上述第二实施例中，为了形成机器人手到机器人臂的临时定位状态，在定位销上形成突出部分，接合销和施力弹簧设置在定位孔中。在第三实施例中，主板201B具有多个(例如，四个)抵靠销291B和多个(例如，四个)施力弹簧293B。各个施力弹簧293B是第三推动构件，各个施力弹簧293B向Z2方向(抵靠销291B从平面211B突出的方向)推动相应的一个抵靠销291B。各个施力弹簧293B的弹簧压力被设置为当机器人手102B在更换时放置在抵靠销291B上时使连接器251的触点261与连接器252的触点262彼此不接触的值。也就是说，施力弹簧293B具有相同的弹簧压力值，并且在向上方向Z1和向下方向Z2上具有相同的突出量。

接下来，将详细描述用于将机器人手102B附装到机器人臂101B的方法。图12A、图12B、图13A和图13B是用于例示第三实施例的用于将机器人手102B附装到机器人臂101B的方法的图。图12A、图12B、图13A和图13B示意性地例示了接口设备20B的截面。

如图12A所示，机器人手102B的工具板202B的定位销281和282定位成面向机器人臂101B的主板201B的定位孔271和272。拧入主板201B的螺孔中的螺栓231A已松开。楔形构件233A可以沿螺栓231A的轴部2312A在楔形构件233A不干扰工具板202B的位置与楔形构件233A抵靠主板201B和工具板202B的位置之间移动。此时，楔形构件233A位于楔形构件233A不干扰工具板202B的位置。然后，机器人手102B(即工具板202B)向Z1方向移动，以将工具板202B的定位销281和282插入主板201B的定位孔271和272中，如图12B所示。当机器人手102B放置在机器人臂101B的远端时，即，当工具板202B放置在主板201B上时，机器人手102B由多个抵靠销291B支撑。

当定位销281的锥形部分2812装配在定位孔271中，并且定位销282的锥形部分2822装配在定位孔272中时，机器人手102B(即工具板202B)在X方向和Y方向上的定位几乎完成。此时，多个抵靠销291B抵靠工具板202B的平面212B，并且通过机器人手102B的重量沿Z1方向向下移动相同的量。通过该操作，机器人手102B的倾斜被校正。此时，由于机器人手102B由多个抵靠销291B支撑，因此在机器人手102B的触点262与机器人臂101B的触点261有间隙D而彼此不接触的情况下，机器人手102B被保持。当机器人手102B(即工具板202B)处于临时定位状态时，工具板202B向主板201B的倾斜被校正，因此平面212B变得几乎平行于平面211B。

然后，螺栓231A在螺栓231A被拧紧的方向上旋转，并且楔形构件233A的倾斜面2332在X1方向上抵靠工具板202B的倾斜面2020，如图13A所示。螺栓231A的拧紧力使得楔形构件233A的倾斜面2332向Z1方向按压工具板202B的倾斜面2020，同时使整个机器人手102B向Z1方向移动。当向Z1方向推动处于临时定位状态的机器人手102B时，使抵靠销291B抵着施力弹簧293B的推动力向Z1方向按压和退避。

当锥形部分2812和2822的基端(即直体部分2811和2821)位于它们开始装配在定位孔271和272中的位置时，工具板202B相对于主板201B在X方向和Y方向上的定位完成。

当螺栓231A进一步沿螺栓231A拧紧的方向旋转时，工具板202B被进一步向Z1方向推动。如图13B所示，楔形构件233A的倾斜面2331抵靠主板201B的倾斜面2010，主板201B和工具板202B由楔形构件233A保持，并且平面211B和平面212B彼此紧密接触。由于在触点262接触触点261之前连接器252的倾斜被校正，因此连接器252的多个触点262几乎同时接触连接器251的多个触点261。通过这种操作，可以防止触点262沿X和Y方向在触点261上滑动，并防止磨损。因此，可以增大触点261和262的耐久性和寿命。

如上所述，形成机器人手102B的临时定位状态，然后通过各个紧固机构203A的螺栓231A拧紧楔形构件233A，使得平面211B和平面212B可以紧密且均匀地彼此接触。结果，无论紧固机构203A的要拧紧的螺栓231A的顺序如何，都可以防止各个紧固机构203A的螺栓231A的拧紧扭矩变化。因此，可以容易地进行机器人手的更换，并且可以以高再现性附装机器人手。由于机器人手102B以高再现性附装，因此可以减少附装的机器人手的示教时间。

另外，由于形成机器人手102B的临时定位状态，因此可以容易地同时进行将连接器251的触点261与连接器252的触点262接触。结果，可以增大电连接的稳定性和耐久性。因此，可以容易且快速地进行自动组装机的转换。

这里，尽管已经对使用四个抵靠销291B的情况进行了描述，但是可以使用两个或更多个抵靠销。

本发明不限于上述实施例，并且可以在本发明的技术构思内进行各种变型。另外，实施例中描述的效果仅仅是本发明产生的最合适的效果。因此，本发明的效果不限于实施例中描述的效果。

在第一至第三实施例中，已经对使用垂直多关节机器人臂的情况进行了描述。然而，本公开不限于此。例如，本发明的接口设备可适用于各种机器人臂，包括水平多关节机器人臂、平行连杆机器人臂和笛卡尔坐标机器人臂。另外，接口设备可以用于要与各种机器人臂结合的各种末端执行器。

在第二和第三实施例中，已经描述了通过操作者拧紧螺栓经由楔形构件233A将机器人手沿Z1方向向下推动的情况。然而，机器人手可以由操作者在Z1方向上向下推动。在这种情况下，可以在向下推动机器人手之后拧紧螺栓。

在第二和第三实施例中，作为示例，已经对使用螺栓作为紧固构件以将楔形构件固定到主板上的情况进行了描述。然而，紧固构件可以不是螺栓，而是配线或带扣。

在第一至第三实施例中，已经对末端执行器是机器人手的情况进行了描述。然而，本公开不限于此。例如，末端执行器可以是电动工具，例如镊子或由马达驱动的驱动器。

在第一至第三实施例中，已经对主板固定到作为旋转部分的连杆116的情况进行了描述。然而，主板可以固定到设置在连杆116的远端的其他构件，例如力传感器(未例示)。

在第一至第三实施例中，已经描述了第一构件是可以可拆卸地附装到机器人臂的旋转部分(例如连杆116)的主板的情况。然而，本公开不仅限于此。例如，第一构件可以是与旋转部分集成的主板。另外，已经描述了第二构件是可以可拆卸地附装到末端执行器主体的工具板的情况。然而，本公开不限于此。例如，第二构件可以是与末端执行器主体集成的工具板。

虽然参照示例性实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不限于所公开的示例性实施例。应当对所附权利要求的范围给予最宽的解释，以使其涵盖所有这些变型例以及等同的结构和功能。

Claims (17)

1.一种附装机构，其被构造为将末端执行器附装到机器人臂，所述附装机构包括：

紧固构件；

第一构件；

紧固部分，其配设在第一构件上，所述紧固构件被紧固于第一构件，

第二构件，其包括使紧固构件穿过的插入部分，所述第二构件配设在末端执行器上；以及

第三构件，其被构造为，当第三构件位于第一位置时，使紧固构件能够穿过插入部分，而当第三构件位于第二位置时，与紧固构件接合并使紧固构件不能穿过插入部分，

其中，当第三构件位于第一位置时，第二构件能够与第一构件接触以使得在紧固构件的至少一部分已被紧固到紧固部分的状态下，紧固构件穿过插入部分，并且

当第三构件位于第二位置时，紧固构件被构造为在预定方向上紧固到所述紧固部分，且第三构件被构造为由紧固构件按压，由此第二构件附装到第一构件且末端执行器附装到机器人臂。

2.根据权利要求1所述的附装机构，其中，第三构件以能够在第一位置与第二位置之间滑动的方式设置在第二构件上。

3.根据权利要求2所述的附装机构，其中，第三构件滑动的方向与所述预定方向正交。

4.根据权利要求1所述的附装机构，其中，第三构件包括缩窄部分，所述缩窄部分被构造为使插入部分变窄，以在第三构件位于第二位置时，使紧固构件不能穿过插入部分。

5.根据权利要求1所述的附装机构，其中，第三构件以在所述预定方向观察的情况下位于第二位置时覆盖插入部分的一部分的方式设置在第二构件上。

6.根据权利要求1所述的附装机构，所述附装机构还包括：

定位销，其被构造为将第二构件相对于第一构件定位。

7.根据权利要求6所述的附装机构，其中，定位销包括直体部分和与直体部分结合的锥形部分。

8.根据权利要求1所述的附装机构，其中，紧固构件能够与第一构件分离。

9.根据权利要求1所述的附装机构，所述附装机构还包括：

第一电连接部分，其设置在第一构件中；以及

第二电连接部分，其设置在第二构件中并被构造为与第一电连接部分电连接，

其中，插入部分在第二电连接部分周围形成。

10.根据权利要求9所述的附装机构，

其中，所述第一电连接部分配设在第一构件的中空部分；并且

所述第二电连接部分配设在第二构件的中空部分。

11.根据权利要求9所述的附装机构，

其中，连接到所述第一电连接部分的布线配设在第一构件的中空部分；并且

连接到所述第二电连接部分的布线配设在第二构件的中空部分。

12.根据权利要求9所述的附装机构，其中，插入部分是在第二电连接部分周围形成的四个插入部分中的一个。

13.根据权利要求1所述的附装机构，其中，紧固构件是螺栓，

紧固部分是螺孔，并且

螺栓被构造为用L形螺丝刀进行紧固。

14.根据权利要求1所述的附装机构，其中，当所述紧固构件在所述第三构件处于所述第一位置的情况下被松开时，所述末端执行器在所述紧固部分被紧固到所述第一构件的情况下从所述机器人臂移除。

15.一种机器人装置，其包括：

机器人臂；以及

末端执行器，其经由根据权利要求1至14中任一项所述的附装机构附装到机器人臂。

16.一种使用根据权利要求15所述的机器人装置制造产品的方法。

17.一种用于将末端执行器附装到机器人臂的方法，所述方法包括：

制备附装机构，所述附装机构包括：

紧固构件；

第一构件；

紧固部分，其配设在第一构件上，所述紧固构件被紧固于第一构件，

第二构件，其包括使紧固构件穿过的插入部分，所述第二构件配设在末端执行器上；以及

第三构件，其被构造为，当第三构件位于第一位置时，使紧固构件能够穿过插入部分，而当第三构件位于第二位置时，与紧固构件接合并使紧固构件不能穿过插入部分，

将第三构件移动到第一位置；

使第一构件与第二构件接触，使得在紧固构件的至少一部分已被紧固到紧固部分的状态下，紧固构件穿过插入部分；

将第三构件移动到第二位置；以及

通过使紧固构件在预定方向上紧固到紧固部分而由紧固构件按压第三构件，由此第二构件附装到第一构件且末端执行器附装到机器人臂。