JP2019084610A

JP2019084610A - ロボットシステム

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Publication number: JP2019084610A
Application number: JP2017213531A
Authority: JP
Inventors: 山田　泰; Yasushi Yamada; 泰山田; 恭弘皆川; Takahiro Minagawa; 克視野村; Katsushi Nomura
Original assignee: Daishin Inc
Current assignee: Daishin Inc
Priority date: 2017-11-06
Filing date: 2017-11-06
Publication date: 2019-06-06
Anticipated expiration: 2037-11-06
Also published as: TW201918350A; KR20190051794A; JP6858962B2; CN109746925A; TWI693131B

Abstract

【課題】操作部の着脱のために駆動機構や手動操作が必要のない着脱機構を提供する。【解決手段】ロボットシステム１は、接続端部１７を有する本体部１０と、着脱可能に構成された着脱操作部２１とを具備し、第１連結部１７１と、第１連結部を受け入れ可能に構成される第２連結部２１１とを備え、第２連結部２１１は、連結部本体２１１ａと、移動可能に構成されたロック制御部２１１ｃとを備え、第１連結部１７１を第２連結部２１１に装着するとロック制御部２１１ｃが外側ロック位置に移行して連結がロックされ、ロック制御部２１１ｃが外力を受けて外側ロック位置とは異なる外側解除位置に移行すると連結のロックが解除されるように構成され、本体部１０は、接続端部１７を移動させてロック制御部２１１ｃを他の部位４に係合させ、係合方向にさらに接続端部１７を移動させてロック制御部２１１ｃを反力により外側解除位置に移行させ連結のロックを解除する。【選択図】図２

Description

本発明はロボットシステムに関する。

従来から、関節型ロボットなどからなるロボットシステムが種々の製造プロセスにおいて利用されている。このようなロボットシステムでは、ロボットアームの先端に装着されたロボットハンドにおいて、把持すべき部品などの操作対象に適合した把持爪などの操作部材を備えた操作部を交換可能に構成したもの（例えば、以下の特許文献１〜３参照）が知られている。

特開平３−２９４１９５号公報特開平７−２１４４８７号公報特開２００５−１１８９５８号報

ところが、上記従来のロボットシステムにおいては、操作部材を備えた操作部の着脱のためにアクチュエータや駆動機構が必要であったり手動操作が必要であったりするため、構造が複雑化し、コストが増大したり、自動化が困難になったりするという問題点がある。

そこで、本発明の課題は、操作部の着脱のために駆動機構や手動操作が必要のない着脱機構を備えたロボットシステムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のロボットシステム（第１の発明）は、移動可能に構成された接続端部を有する本体部と、操作対象を操作する操作部材を含み、前記接続端部に対して着脱可能に構成された着脱操作部と、を具備する。また、前記接続端部に設けられる第１連結部（例えば、プラグとレセプタクルの一方）と、前記着脱操作部に設けられるとともに前記第１連結部と連結可能に構成される第２連結部（例えば、プラグとレセプタクルの他方）と、を備えた着脱コネクタ構造を有する。ここで、前記第１連結部と前記第２連結部のうちの一方の連結部は、連結部本体と、前記一方の連結部の外面において前記連結部本体に対して移動可能に構成されたロック制御部とを備える。また、上記着脱コネクタ構造は、前記第１連結部を前記第２連結部に装着すると前記ロック制御部が前記連結部本体に対する外側ロック位置に移行して前記第１連結部と前記第２連結部の連結がロックされ、前記ロック制御部が外力により前記外側ロック位置とは異なる前記連結部本体に対する外側解除位置に移行すると前記第１連結部と前記第２連結部の連結のロックが解除されるように構成される。さらに、上記本体部は、前記着脱操作部が連結された前記接続端部を動作させることにより、前記ロック制御部を他の部位（他の部材）に係合させるとともに、その係合する方向にさらに前記接続端部を移動させることにより、前記ロック制御部を前記他の部位から与えられる反力により前記外側解除位置に移行させて、前記第１連結部と前記第２連結部の連結のロックを解除する。

本発明において、前記ロック制御部は、前記連結部本体に対して、前記着脱コネクタ構造の着脱方向に沿った前記外側ロック位置と前記外側解除位置に移行可能に構成され、前記本体部は、前記ロック制御部を前記他の部位に対して前記着脱方向に係合させることが好ましい。この場合において、前記本体部は、前記接続端部を前記着脱方向と直交する方向に移動させることにより、前記ロック制御部の前記他の部位に対する係脱動作を行うことが望ましい。また、前記着脱コネクタ構造において、前記一方の連結部が前記第１連結部と前記第２連結部のうちの他方の連結部を受け入れ可能に構成されるとともに、前記ロック制御部の前記外側ロック位置は、前記外側解除位置に対して、前記着脱方向の前記一方の連結部の先端側に設定されることが望ましい。

本発明において、前記他の部位は、前記ロック制御部に係合可能な係合構造を備えるとともに、前記ロック制御部と係合した状態で前記着脱操作部を保持可能な操作部ホルダであることが好ましい。ここで、前記係合構造は、前記ロック制御部を介して前記着脱操作部を支持することが望ましい。例えば、前記係合構造は、前記ロック制御部に対して、着脱コネクタ部の着脱方向に係合し、当該着脱方向と直交する方向に係脱可能に構成される。

本発明において、前記第１連結部と前記第２連結部のうちの他方の連結部は、外面上に設けられた押込突部と、該押込突部の基端側に隣接する前記外面上の位置に設けられたロック溝と、を備え、前記一方の連結部は、前記他方の連結部を受け入れ可能に構成される。また、前記一方の連結部は、内外に貫通する収容孔を備えた管状の前記連結部本体と、前記収容孔内において内外方向に移動可能に収容され、内周側位置において前記ロック溝に嵌合可能に構成されたロック部と、前記外側ロック位置において前記ロック部の外周側位置への移動を規制し、前記外側解除位置において前記ロック部の前記外周側位置への移動を許容し、前記外側解除位置から前記外側ロック位置へ向かう方向に付勢された前記ロック制御部と、前記連結部本体の内周側において前記着脱コネクタ構造の着脱方向に移動可能に構成され、前記連結部本体に対する内側解除位置において前記ロック部の前記内周側位置への移動を規制し、前記連結部本体の内側ロック位置において前記ロック部の前記内周側位置への移動を許容し、前記内側ロック位置から前記内側解除位置へ向かう方向に付勢されるとともに、前記他方の連結部の挿入時において前記押込突部により前記内側ロック位置へ押し込まれるように構成された着脱連動部と、を備えることが好ましい。

本発明に係る別のロボットシステム（第２の発明）は、移動可能に構成された接続端部を有する本体部と、操作対象を操作する操作部材を含み、前記接続端部に対して着脱可能に構成された着脱操作部と、を具備する。また、前記接続端部に設けられる第１連結部（例えば、プラグ）と、前記着脱操作部に設けられるとともに前記第１連結部と連結可能（例えば、プラグを受け入れ可能）に構成される第２連結部（例えば、レセプタクル）と、を備えた着脱コネクタ構造を有する。ここで、前記第２連結部は、連結部本体と、前記第２連結部の外面において前記連結部本体に対して前記着脱コネクタ構造の着脱方向に移動可能に構成されたロック制御部とを備える。また、前記着脱コネクタ構造は、前記ロック制御部が外力により前記連結部本体に対する外側ロック位置に移行すると前記第１連結部と前記第２連結部の連結がロックされ、前記ロック制御部が外力により前記外側ロック位置とは異なる前記連結部本体に対する外側解除位置に移行すると前記第１連結部と前記第２連結部の連結のロックが解除されるように構成される。さらに、前記ロック制御部の前記外側ロック位置は、前記外側解除位置に対して、前記着脱方向の前記第２連結部の先端側に設定される。このとき、前記本体部は、前記着脱操作部が連結された前記接続端部を動作させることにより、前記ロック制御部を他の部位に対して前記着脱方向に係合させるとともに、この係合する前記着脱方向の前記着脱コネクタ構造が分離する向きにさらに前記接続端部を移動させることにより、前記ロック制御部を前記他の部位から与えられる反力により前記外側解除位置に移行させて、前記第１連結部と前記第２連結部の連結のロックを解除するとともに該連結を分離する。また、前記本体部は、前記着脱操作部が連結されていない前記接続端部を移動させることにより、前記ロック制御部が前記他の部位に対して前記着脱方向に係合した前記着脱操作部に対して前記接続端部を前記着脱方向の前記着脱コネクタ構造が連結する向きに装着し、前記ロック制御部を前記他の部位から与えられる反力により前記外側ロック位置に移行させて、前記第１連結部と前記第２連結部を連結するとともに該連結をロックする。

この場合において、前記第１連結部（例えば、プラグ）は、外面上に設けられた押込突部と、該押込突部の基端側に隣接する前記外面上の位置に設けられたロック溝と、を備えることが好ましい。また、前記第２連結部（例えば、レセプタクル）は、前記第１連結部を受け入れ可能に構成される。ここで、前記第２連結部は、内外に貫通する収容孔を備えた管状（例えば、筒状）の前記連結部本体と、前記収容孔内において内外方向に移動可能に収容され、内周側位置において前記ロック溝に嵌合可能に構成されたロック部と、前記外側ロック位置において前記ロック部の外周側位置への移動を規制し、前記外側解除位置において前記ロック部の前記外周側位置への移動を許容し、前記外側解除位置から前記外側ロック位置へ向かう方向に付勢された前記ロック制御部と、前記連結部本体の内周側において前記着脱方向に移動可能に構成され、前記連結部本体に対する内側解除位置において前記ロック部の前記内周側位置への移動を規制し、前記連結部本体に対する内側ロック位置において前記ロック部の前記内周側位置への移動を許容し、前記内側ロック位置から前記内側解除位置へ向かう方向に付勢されるとともに、前記第１連結部の挿入時において前記押込突部により前記内側ロック位置へ押し込まれるように構成された着脱連動部と、を備えることが好ましい。

本発明に係るさらに別のロボットシステム（第１の発明）は、移動可能に構成された接続端部を有する本体部と、操作対象を操作する操作部材を含み、前記接続端部に対して着脱可能に構成された着脱操作部と、を具備するロボットシステムにおいて、前記接続端部に設けられる第１連結部（例えば、プラグ）と、前記着脱操作部に設けられるとともに前記第１連結部と連結可能（例えば、受け入れ可能）に構成される第２連結部（例えば、レセプタクル）と、を備えた着脱コネクタ構造を有する。ここで、前記第１連結部と前記第２連結部のうちの一方の連結部（例えば、レセプタクル）は、連結部本体と、前記一方の連結部の外面において前記連結部本体に対して移動可能に構成されたロック制御部とを備える。前記着脱コネクタ構造は、前記第１連結部を前記第２連結部に装着（例えば、挿入）すると前記ロック制御部が前記連結部本体に対する外側ロック位置に移行して前記プラグと前記レセプタクルの連結がロックされ、前記ロック制御部が外力により前記外側ロック位置とは異なる前記連結部本体に対する外側解除位置に移行すると前記第１連結部と前記第２連結部の連結のロックが解除されるように構成される。また、前記第１連結部と前記第２連結部のうちの他方の連結部（例えば、プラグ）は、外面上に設けられた押込突部と、該押込突部の基端側に隣接する前記外面上の位置に設けられたロック溝と、を備える。さらに、前記一方の連結部は、前記他方の連結部を受け入れ可能に構成される。ここで、前記一方の連結部は、内外に貫通する収容孔を備えた管状（筒状）の前記連結部本体と、前記収容孔内において内外方向に移動可能に収容され、内周側位置において前記ロック溝に嵌合可能に構成されたロック部と、前記連結部本体に対する外側ロック位置において前記ロック部の外周側位置への移動を規制し、前記連結部本体に対する外側解除位置において前記ロック部の前記外周側位置への移動を許容し、前記外側解除位置から前記外側ロック位置へ向かう方向に付勢された前記ロック制御部と、前記連結部本体の内周側において前記着脱コネクタ構造の着脱方向に移動可能に構成され、前記連結部本体に対する内側解除位置において前記ロック部の前記内周側位置への移動を規制し、前記連結部本体に対する内側ロック位置において前記ロック部の前記内周側位置への移動を許容し、前記内側ロック位置から前記内側解除位置へ向かう方向に付勢されるとともに、前記他方の連結部の挿入時において前記押込突部により前記内側ロック位置へ押し込まれるように構成された着脱連動部と、を備える。ここで、前記本体部は、前記着脱操作部が連結された前記接続端部を動作させることにより前記ロック制御部を他の部位に係合させるとともに、この係合する方向にさらに前記接続端部を移動させることにより、前記ロック制御部を前記他の部位から与えられる反力により前記外側解除位置に移行させ、前記第１連結部と前記第２連結部の連結のロックを解除することが好ましい。

本発明に係るさらに別のロボットシステム（第２の発明）は、移動可能に構成された接続端部を有する本体部と、操作対象を操作する操作部材を含み、前記接続端部に対して着脱可能に構成された着脱操作部と、を具備するロボットシステムにおいて、前記接続端部に設けられる第１連結部（例えば、プラグ）と、前記着脱操作部に設けられるとともに前記第１連結部と連結可能（例えば、受け入れ可能）に構成される第２連結部（例えば、レセプタクル）と、を備えた着脱コネクタ構造を有する。ここで、前記第２連結部は、連結部本体と、前記第２連結部の外面において前記連結部本体に対して前記着脱コネクタ構造の着脱方向に移動可能に構成されたロック制御部とを備える。前記着脱コネクタ構造は、前記ロック制御部が外力により前記連結部本体に対する外側ロック位置に移行すると前記プラグと前記レセプタクルの連結がロックされ、前記ロック制御部が外力により前記外側ロック位置とは異なる前記連結部本体に対する外側解除位置に移行すると前記第１連結部と前記第２連結部の連結のロックが解除されるように構成される。このとき、前記ロック制御部の前記外側ロック位置は、前記外側解除位置に対して、前記着脱方向の前記第２連結部の先端側に設定されることが好ましい。ここで、前記第１連結部は、外面上に設けられた押込突部と、該押込突部の基端側に隣接する前記外面上の位置に設けられたロック溝と、を備える。さらに、前記第２連結部は、前記第１連結部を受け入れ可能に構成される。ここで、前記第２連結部は、内外に貫通する収容孔を備えた管状（筒状）の前記連結部本体と、前記収容孔内において内外方向に移動可能に収容され、内周側位置において前記ロック溝に嵌合可能に構成されたロック部と、前記連結部本体に対する外側ロック位置において前記ロック部の外周側位置への移動を規制し、前記連結部本体に対する外側解除位置において前記ロック部の前記外周側位置への移動を許容し、前記外側解除位置から前記外側ロック位置へ向かう方向に付勢された前記ロック制御部と、前記連結部本体の内周側において前記着脱方向に移動可能に構成され、前記連結部本体に対する内側解除位置において前記ロック部の前記内周側位置への移動を規制し、前記連結部本体に対する内側ロック位置において前記ロック部の前記内周側位置への移動を許容し、前記内側ロック位置から前記内側解除位置へ向かう方向に付勢されるとともに、前記他方の連結部の挿入時において前記押込突部により前記内側ロック位置へ押し込まれるように構成された着脱連動部と、を備える。ここで、前記本体部は、前記着脱操作部が連結された前記接続端部を動作させることにより前記ロック制御部を他の部位に対して前記着脱方向に係合させるとともに、この係合する前記着脱方向の前記着脱コネクタ構造が分離する向きにさらに前記接続端部を移動させることにより、前記ロック制御部を前記他の部位から与えられる反力により前記外側解除位置に移行させ、前記第１連結部と前記第２連結部の連結のロックを解除し、かつ、前記連結を分離することが好ましい。

本発明において、前記ロック制御部は、前記連結部本体の外周に前記着脱方向に移動可能に装着された外周スリーブであることが好ましい。また、前記ロック制御部の前記他の部位（操作部ホルダ）と係合する箇所は前記外周スリーブの外周溝であることが望ましい。さらに、前記着脱コネクタ構造は、前記第１連結部と前記第２連結部にそれぞれ前記軸線方向に沿った内部通路を備える管継手により構成されることが好ましい。この場合において、前記着脱コネクタ構造は、その着脱動作と連動して前記内部通路を開閉する弁機構を備えることが望ましい。例えば、当該弁機構は、前記一方の連結部若しくは前記第２連結部（連結部本体とロック制御部を備える連結部）内に設けられ、上記着脱連動部と連動することが望ましい。

本発明において、前記第１連結部と前記第２連結部は、連結時において前記着脱コネクタ構造の前記着脱方向に沿った軸線の周りに相対回転可能に構成され、前記接続端部と前記着脱操作部との間には、前記着脱コネクタ構造の着脱動作に連動して前記軸線から外れた位置で前記着脱方向に嵌脱動作を行うように構成された着脱嵌合構造をさらに有することが好ましい。このとき、前記着脱嵌合構造は、前記軸線の周りに所定の角度分の嵌合余裕を形成することが望ましい。

次に、本発明に係るロボットシステムの動作方法（第１の発明）は、移動可能に構成された接続端部を有する本体部と、操作対象を操作する操作部材を含み、前記接続端部に対して着脱可能に構成された着脱操作部と、を具備するロボットシステムの動作方法である。ここで、前記接続端部に設けられる第１連結部（例えば、プラグ）と、前記着脱操作部に設けられるとともに前記第１連結部と連結可能に構成される第２連結部（例えば、レセプタクル）と、を備えた着脱コネクタ構造を有する。また、前記第１連結部と前記第２連結部のうちの一方の連結部（例えば、レセプタクル）は、連結部本体と、前記一方の連結部の外面において前記連結部本体に対して移動可能に構成されたロック制御部とを備える。さらに、前記着脱コネクタ構造は、前記第１連結部を前記第２連結部に装着（例えば、挿入）すると前記ロック制御部が前記連結部本体に対する外側ロック位置に移行して前記第１連結部と前記第２連結部の連結がロックされ、前記ロック制御部が外力により前記外側ロック位置とは異なる前記連結部本体に対する外側解除位置に移行すると前記第１連結部と前記第２連結部の連結のロックが解除されるように構成される。

次に、本発明に係るロボットシステムの動作方法（第２の発明）は、移動可能に構成された接続端部を有する本体部と、操作対象を操作する操作部材を含み、前記接続端部に対して着脱可能に構成された着脱操作部と、を具備するロボットシステムの動作方法である。ここで、前記接続端部に設けられる第１連結部（例えば、プラグ）と、前記着脱操作部に設けられるとともに前記第１連結部と連結可能に構成される第２連結部（例えば、レセプタクル）と、を備えた着脱コネクタ構造を有する。また、前記第２連結部は、連結部本体と、前記第２連結部の外面において前記連結部本体に対して前記着脱コネクタ構造の着脱方向に移動可能に構成されたロック制御部とを備える。さらに、前記着脱コネクタ構造は、前記ロック制御部が外力により前記連結部本体に対する外側ロック位置に移行すると前記第１連結部と前記第２連結部の連結がロックされ、前記ロック制御部が外力により前記外側ロック位置とは異なる前記連結部本体に対する外側解除位置に移行すると前記第１連結部と前記第２連結部の連結のロックが解除されるように構成される。このとき、前記ロック制御部の前記外側ロック位置は、前記外側解除位置に対して、前記着脱方向の前記第２連結部の先端側に設定されることが好ましい。

これらの各発明において、前記本体部は、前記接続端部に前記着脱操作部を装着する第１のステップと、前記接続端部から前記着脱操作部を取り外す第２のステップとを交互に実行する。ここで、前記第１のステップでは、前記本体部は、他の部位に係合させた前記着脱操作部に向けて前記接続端部を移動させ、前記着脱操作部に対して前記接続端部を前記着脱コネクタ構造の着脱方向に装着することにより、前記ロック制御部を前記外側ロック位置に移行させて、前記第１連結部と前記第２連結部の連結をロックさせる（第１の発明）。一方、前記着脱操作部が連結されていない前記接続端部を移動させることにより、前記ロック制御部が他の部位に対して前記着脱方向に係合した前記着脱操作部に対して前記接続端部を前記着脱方向の前記着脱コネクタ構造が連結する向きに装着することにより、前記ロック制御部を前記他の部位から与えられる反力により前記外側ロック位置に移行させて、前記第１連結部と前記第２連結部の連結をロックさせる（第２の発明）。このとき、前記本体部は、その後、前記接続端部を動作させることにより、前記他の部位に対する前記着脱操作部の係合を解除することが好ましい。また、前記第２のステップでは、前記本体部は、前記着脱操作部が連結された前記接続端部を動作させることにより、前記着脱操作部の前記ロック制御部を他の部位に係合させ、その後に、前記他の部位との係合方向にさらに前記接続端部を移動させることにより、前記ロック制御部を前記他の部位から与えられる反力により前記外側解除位置に移行させて、前記第１連結部と前記第２連結部の連結のロックを解除させる（第１の発明）。一方、前記着脱操作部が連結された前記接続端部を動作させることにより、前記ロック制御部を前記他の部位に対して前記着脱方向に係合させるとともに、この係合する前記着脱方向の前記着脱コネクタ構造が分離する向きにさらに前記接続端部を移動させることにより、前記ロック制御部を前記他の部位から与えられる反力により前記外側解除位置に移行させて、前記第１連結部と前記第２連結部の連結のロックを解除させる（第２の発明）。これらの後に、必要であれば、前記本体部は、前記接続端部を前記着脱操作部から離反する方向に移動させることが好ましい。

本発明において、前記他の部位は、前記ロック制御部に係合可能な係合構造を備えるとともに、前記ロック制御部と係合した状態で前記着脱操作部を保持可能な操作部ホルダであることが好ましい。前記接続端部から離反した状態の前記着脱操作部は、前記係合構造と係合することにより前記着脱操作部に保持されることが望ましい。また、複数種類の前記着脱操作部が用意されることが望ましい。前記本体部は、上記複数種類の着脱操作部から一つの着脱操作部を選択する選択ステップをさらに備えることが望ましい。前記本体部は、前記接続端部に前記着脱操作部が装着されていない場合には、前記第１のステップにおいて、前記選択ステップにおいて選択した前記着脱操作部を装着し、前記接続端部に前記着脱操作部が既に装着されている場合には、前記第２のステップにおいて、既に装着されている前記着脱操作部を取り外し、その後、前記第２のステップにおいて、前記選択ステップにおいて選択した前記着脱操作部を装着する。

上記第１のステップでは、前記一方の連結部は、前記着脱連動部が前記内側解除位置にあるために内周側への移動が規制された前記ロック部により、前記ロック制御部が前記外側解除位置に保持された状態にあることが好ましい。ここで、例えば、前記一方の連結部が前記第２連結部である場合には、前記本体部は、前記着脱操作部の前記第２連結部に対して前記接続端部を移動させることにより前記第１連結部を挿入する。すると、前記押込突部により前記着脱連動部が押し込まれて前記内側ロック位置へ移行して前記ロック部の内周側位置への移動が許容されるとともに、前記ロック制御部が前記外側解除位置から前記外側ロック位置へ戻って前記ロック部の外周側位置への移動が規制されることにより、前記ロック部が前記ロック溝に嵌合した状態となり、連結がロックされて前記接続端部に前記着脱操作部が装着される。その後、前記本体部は、前記接続端部を動作させることにより、これに装着された前記着脱操作部の前記他の部位に対する係合状態を解除する。

前記一方の連結部が前記第２連結部である場合において、特に、前記ロック制御部は、前記連結部本体に対して前記着脱コネクタ部の着脱方向に移動可能に構成されるとともに、前記ロック制御部の前記外側ロック位置は、前記外側解除位置に対して、前記着脱方向の前記第２連結部の先端側に設定されるときには、前記第１のステップでは、前記本体部は、前記ロック制御部が前記他の部位に係合した前記着脱操作部に向けて前記接続端部を移動させ、前記着脱操作部に対して前記接続端部を前記着脱方向の前記着脱コネクタ構造が連結する向きに装着することにより、前記ロック制御部を前記他の部位から与えられる反力により前記外側ロック位置に移行させて、前記第１連結部と前記第２連結部の連結をロックさせることが望ましい。

上記第２のステップでは、まず、前記本体部は、前記着脱操作部が装着された前記接続端部を動作させることにより、前記接続端部に装着された前記着脱操作部の前記ロック制御部を前記他の部位に係合させる。ここで、例えば、前記一方の連結部が前記第２連結部である場合には、その後、前記本体部は、前記着脱操作部の第２連結部から前記第１連結部を抜き取る方向に前記接続端部を移動させることにより、他の部位から与えられる反力により前記ロック制御部が前記外側ロック位置から前記外側解除位置へ移行するので、前記ロック部の外周側位置への移動が許容されるとともに前記着脱連動部が前記内側ロック位置から前記内側解除位置へ戻って前記ロック部の内周側位置への移動が規制されることにより、前記ロック部が前記ロック溝から脱出して外周側位置へ移動し、第１連結部と第２連結部の連結のロックが解除される。その後、前記本体部は、前記接続端部を移動させることにより、前記着脱操作部から離反させ、分離する。

本発明によれば、操作部の着脱のために駆動機構や手動操作が必要のない着脱機構を備えたロボットシステムを提供することができる。

本発明に係るロボットシステムの実施形態の全体構成を示す斜視図である。同実施形態の接続端部と着脱操作部との連結構造を示す正面一部断面図である。同実施形態の着脱コネクタ構造の分離時における外面図（ａ）及び連結時における外面図（ｂ）である。同実施形態の着脱コネクタ構造の分離時の構造を示す拡大断面図である。同実施形態の着脱コネクタ構造の連結時の構造を示す拡大断面図である。同実施形態の操作部ホルダに着脱操作部が保持されている様子を示す斜視図（ａ）、及び、操作部ホルダとともに接続端部と着脱操作部との連結構造を示す正面図（ｂ）である。同実施形態の操作部ホルダに着脱操作部が保持されるとともに、説明のために、保持される着脱操作部の一つに接続端部が連結されている様子を示す斜視図（ａ）、及び、正面図（ｂ）である。

次に、添付図面を参照して本発明（第１の発明及び第２の発明）の実施形態について詳細に説明する。最初に、図１を参照して、本発明に係るロボットシステムの実施形態の全体構成について説明する。図１は、本実施形態の全体構成を示す斜視図である。本実施形態では、本発明の一構成例として、関節型ロボット構造を備えるハンドリングロボットである本体部１０を有するロボットシステム１が構成される。本体部１０は、図示例ではフレーム構造を備えた支持体２に取り付けられたベース体１１を有する。このベース体１１の内部には、ロボットシステム１の各部を制御するための制御部（例えば、コンピュータシステムなど）が内蔵される。ただし、制御部は、ベース体１１の内部にのみ設けられる場合に限定されるものではなく、ベース体１１の外部に設けられ、ベース体１１に設けられた通信手段を介して各部が制御されるものであってもよいなど、特に限定されるものではない。また、ハンドリングを行うための作業台３は支持体２に固定される。この本体部１０には、上記ベース体１１に対して動作可能に接続されたアーム部１２と、このアーム部１２に対して動作可能に接続されたアーム部１３と、このアーム部１３に対して動作可能に接続されたアーム部１４と、このアーム部１４に対して動作可能に接続されたアーム部１５と、このアーム部１５の先端部に接続されたハンド部１６とを有する。図示例では、二組の上記アーム部１２〜１５及びハンド部１６からなるアーム構造がそれぞれベース体１１に接続されている双腕タイプの構成を備えるが、上記アーム構造の組数は任意であり、特に限定されるものではない。各アーム構造の動作は、上記制御部によって制御される。

本実施形態において、ハンド部１６の先端部には、一対の操作部Ａ，Ｂが取り付けられる。これらの操作部Ａ，Ｂは、ハンド部１６に対して動作し、図示しない部品などのワーク（操作対象）に何らかの操作を施すために用いられる部分である。操作部Ａ，Ｂは、ハンド部１６の内部に収容されたアクチュエータ（電動モータなど）及びこれに接続された駆動機構（減速機、伝導機構など）により動作可能に構成される。これらの操作部Ａ，Ｂには、それぞれ、ハンド部１６に装着された接続端部１７，１８と、これらの接続端部１７，１８に対してそれぞれ着脱可能に連結された着脱操作部２１，２２とが含まれる。なお、接続端部１７，１８は、本発明に係る本体部１０の接続端部に相当し、ハンド部１６の本体部分に対して後述するように取り付けられた部分である。図示例では、上記の操作部Ａ，Ｂは、ハンド部に設けられたフィンガ（例えば、把持爪）を構成する部分であるか、或いは、それを含む部分である。この部分は、一例として、操作部ＡとＢが相互に対面した姿勢で相互間隔が増減するように動作し、操作機能の一例としてワークを把持する機能を備える。なお、図１に示すハンド部１６に接続された操作部Ａ，Ｂの形状は、一般的な把持爪の形状である場合を例示しているが、実際の詳細な構造例については後述する。

上記支持体２には、上記ベース体１１の側方に操作部ホルダ４が取り付けられている。図示例では、操作部ホルダ４は、上記アーム構造１２〜１６の組ごとに設けられる。この操作部ホルダ４は、支持体２に固定された脚部４１と、この脚部４１の上端に取り付けられた板状の保持部４２とを備える。保持部４２には、複数の係合部４２ａが設けられる。係合部４２ａは、図６及び図７に示すように、保持部４２の外側に開口４２ｃを備えた切り欠き形状を有する。係合部４２ａには、本実施形態に係る上記着脱操作部２１，２２が係合した状態で保持される。また、係合部４２ａの内部には、上記係合構造の一態様として、後述するロック制御部２１１ｃに係合する係合縁４２ｂが形成される。着脱操作部２１，２２は、操作部ホルダ４の係合部４２ａに対して上記開口４２ｃを通した係脱動作が可能となるように構成される。

図２には、上記操作部Ａ，Ｂにおける接続端部１７，１８と着脱操作部２１，２２の構造例を示す。ここで、操作部ＡとＢ、接続端部１７と１８、着脱操作部２１と２２は、相互に同一の構造とすることができるため、図面及び以下の説明において、接続端部１７と着脱操作部２１を備える操作部Ａについてのみ説明し、操作部Ｂについての説明は省略する。

操作部Ａにおいて、接続端部１７は、取付面１７０ａが上記ハンド部１６に取付けられる取付ベース１７０と、この取付ベース１７０に装着されたプラグ（第１連結部）１７１と、取付ベース１７０に装着されたピン１７２とを備える。プラグ１７１は、取付ベース１７０の対向面１７０ｂから突出するように設けられている。また、ピン１７２は、上記対向面１７０ｂからプラグ１７１と平行に突出し、テーパ状に形成された先端部１７２ａと、円柱状に形成された軸部１７２ｂとを備える。

一方、着脱操作部２１は、支持ベース２１０と、この支持ベース２１０の対向面２１０ａから突出するように設けられたレセプタクル（第２連結部）２１１と、このレセプタクル２１１の軸線Ａｘと平行に形成され、上記対向面２１０ａから穿孔された嵌合孔２１２と、支持ベース２１０の装着面２１０ｂに装着された操作部材２１３とを備える。ここで、操作部材２１３は、ワーク（操作対象）に当接して何らかの操作を行うための部材であり、例えば、把持爪などである。嵌合孔２１２は、上記ピン１７２が挿入される入口が開くように徐々に拡径していく内径を備える導入部２１２ａと、この導入部２１２ａの奥に形成され、軸線方向に同径の軸孔部２１２ｂとを有する。

上記のプラグ１７１とレセプタクル２１１（両連結部）は、軸線Ａｘに沿った着脱方向（以下、単に軸線方向という。）に着脱自在に構成される着脱コネクタ構造を構成する。また、上記のピン１７２と嵌合孔２１２は、軸線Ａｙに沿って嵌脱自在に構成される着脱嵌合構造を構成する。ここで、軸線Ａｘと軸線Ａｙは平行に設定される。また、上記着脱コネクタ構造が完全に連結されたときに上記着脱嵌合構造は完全に嵌合し、上記着脱コネクタ構造が完全に分離したときに上記着脱嵌合構造も完全に分離するようになっている。本実施形態の着脱コネクタ構造では、プラグ１７１とレセプタクル２１１とが連結時において軸線Ａｘを中心として相互に回転自在に構成される。そして、接続端部１７，１８と着脱操作部２１，２２との間の軸線Ａｘの周りの相対的回転動作は、上記着脱嵌合構造により規制される。着脱嵌合構造におけるピン１７２と嵌合孔２１２の嵌合構造は、軸線Ａｘを中心としたときの相対的回転方向についての機械的剛性や回転特性を容易に設定、調整することを可能にする。例えば、所定の角度余裕を備えるために、ピン１７２の軸部１７２ｂの外径に対して嵌合孔２１２の軸孔部２１２ｂの内径が僅かに大きく設定してもよい。この角度余裕は、操作部Ａ，Ｂにおいて、操作部材２１３，２２３が操作対象に作用したときに、ハンド部１６の位置及び姿勢と操作対象との間に、軸線Ａｘの周りの角度余裕をもたらすという利点を生む。なお、回転方向の剛性や角度余裕の設定や調整は、連結時における取付ベース１７０，１８０と支持ベース２１０，２２０（係合孔２１２，２２２）との間にあるピン１７２，１８２の部分の弾性変形の度合を設定したり調整したりすることによっても行いうる。ただし、ピン１７２，１８２の弾性変形は、軸線Ａｘの周りの角度余裕だけでなく、着脱コネクタ構造が許容する限度において、軸線Ａｘに沿った姿勢の変化などをも生じさせる。

図３〜図５には、上記着脱コネクタ構造の分離時と連結時の外観及び断面構造を示す。プラグ１７１には、軸線方向に貫通し、先端部１７１ａに開口する軸孔１７１ｂが設けられる。また、プラグ１７１の外周上には、外周側へ張り出す形状（フランジ形状）を備えた押込突部１７１ｃと、この押込突部１７１ｃに隣接するロック溝１７１ｄとが形成される。ここで、押込突部１７１ｃはロック溝１７１ｄに対して先端部１７１ａの側に配置される。ロック溝１７１ｄは、後述する分離時においてロック部材２１１ｄを外周側位置へ押し出すために、図示のように、先端側（図示右側）に円錐台形状の傾斜内面を備えることが望ましい。図示例では、ロック溝１７１ｄは、軸線方向の両側にそれぞれ上記傾斜内面を備える。

また、レセプタクル２１１には管状（筒状）のレセプタクル本体（連結部本体）２１１ａが設けられる。このレセプタクル本体２１１ａは、先端に開口する軸孔２１１ｂを備える。レセプタクル本体２１１ａの外周上には、軸線方向に移動可能に装着された外周スリーブ（ロック制御部）２１１ｃが配置される。この外周スリーブ２１１ｃは、レセプタクル本体２１１ａに対して、ばね２１１ｈにより、レセプタクル２１１の先端側（図示左側）へ向けて付勢された状態とされる。外周スリーブ２１１ｃの外面には外周溝２１１ｘが設けられる。図示例の場合、外周溝２１１ｘは軸線Ａｘの周りの全周にわたり形成された環状溝となっている。この外周溝２１１ｘの形状は、そのまま、外周スリーブ２１１ｃの内周面形状にも反映され、内周側に張り出した内周リブを形成する。この内周リブは、後述するように、外周スリーブ２１１ｃが外側ロック位置にあるときにロック部材２１１ｄの外周側位置への移動を規制する規制部位となる。また、上記内周リブの先端側の端部内面は、外周スリーブ２１１ｃが基端側の外側解除位置から先端側の外側ロック位置へ移動する途中で、ロック部材２１１ｄを外周側位置から内周側位置へ押し込むための円錐台形状の傾斜内面を構成する。

さらに、上記レセプタクル本体２１１ａには内外に貫通する収容孔が形成される。また、この収容孔の内部において内外に移動可能に収容されたロック部材（ロック部）２１１ｄを備える。このロック部材２１１ｄは図示例では球状であるが、後述するロック機能を奏するものであれば、先端にロック部を備えたレバー形状のものなどでもよく、特に限定されない。なお、上記収容孔及びロック部材２１１ｄは、軸線Ａｘの周りに複数設けられ、特に、３箇所以上に設けられることが好ましい。図３（ａ）及び図４に示す状態（分離状態）では、上記ロック部材２１１ｄは外周側位置に配置され、上記外周スリーブ２１１ｃによって保持された状態とされる。このとき、外周スリーブ２１１ｃはロック部材２１１ｄが図示の外周側位置に配置されることを規制せずに許容している。このときのレセプタクル本体２１１ａに対する外周スリーブ２１１ｃの軸線方向の位置を外側解除位置という。

また、上記レセプタクル本体２１１ａの内周上には、軸線方向に移動可能に装着された内周スリーブ（着脱連動部）２１１ｅが配置される。この内周スリーブ２１１ｅは、レセプタクル本体２１１ａに対して、ばね２１１ｉにより、後述する弁体２１１ｇを介して、レセプタクル２１１の先端側（図示左側）へ向けて付勢された状態とされる。この内周スリーブ２１１ｅは、上記プラグ１７１をレセプタクル２１１に挿入したとき、上記押込突部１７１ｃによって軸線方向の基端側（図示右側）へ押し込まれるように、端部形状や内径寸法などが構成される。図３（ａ）及び図４に示す分離状態では、内周スリーブ２１１ｅは、ロック部材２１１ｄの内周側に配置されることで、ロック部材２１１ｄが内周側位置に配置されることを規制する。このときのレセプタクル本体２１１ａに対する内周スリーブ２１１ｅの軸線方向の位置を内側解除位置という。

さらに、上記レセプタクル本体２１１ａの内周には弁座２１１ｆが固定される。この弁座２１１ｆはレセプタクル本体２１１ａと一体に設けられてもよい。弁座２１１ｆのさらに内周側には弁体２１１ｇが軸線方向に移動可能に装着される。この弁体２１１ｇは、Ｏリング２１１ｊを介して上記内周スリーブ２１１ｅに当接しているため、上記内周スリーブ２１１ｅが軸線方向の基端側（図示右側）に押し込まれると共に同側に移動し、Ｏリング２１１ｋを備えた開閉部位が弁座２１１ｆから離反して開弁状態となる。なお、プラグ１７１がレセプタクル２１１から抜き取られることにより、上記内周スリーブ２１１ｆに加わる押込力が解除されると、弁体２１１ｇは、ばね２１１ｉによって軸線方向の先端側（図示左側）に復帰し、上記開閉部位が弁座２１１ｆに着座し、閉弁状態に戻る。

上記着脱コネクタ構造において、図３（ａ）及び図４に示す分離状態から図３（ｂ）及び図５に示す連結状態に移行させるには、プラグ１７１を軸線方向にレセプタクル２１１に挿入するだけでよい。上述のように、挿入されるプラグ１７１の押込突部１７１ｃが内周スリーブ２１１ｅを押し込むことにより、内周スリーブ２１１ｅがロック部材２１１ｄの内周側から退避し、ロック部材２１１ｄが内周側位置に移動することを許容する。このときのレセプタクル本体２１１ａに対する内周スリーブ２１１ｅの軸線方向の位置を内側ロック位置という。これにより、ロック部材２１１ｄは、押込突部１７１ｃに隣接するロック溝１７１ｄ内に導入可能とされ、ばね２１１ｈにより先端側（図示左側へ）付勢された外周スリーブ２１１ｃの上記内周リブの先端側の傾斜内面により内周側位置に押し込まれ、ロック溝１７１ｄに嵌合した状態とされる。すると、外周スリーブ２１１ｃはさらに先端側へ移動して、ロック部材２１１ｄが外周側位置へ戻ることを規制する。このレセプタクル本体２１１ａに対する外周スリーブ２１１ｃの軸線方向の位置を外側ロック位置という。これが図４に示す連結状態である。この連結状態では、外周スリーブ２１１ｃが上記外側ロック位置に配置されることにより、ロック部材２１１ｄは、外周スリーブ２１１ｃにより外周側位置に戻ることが規制され、ロック溝１７１ｄに嵌合した内周側位置に保持される。このため、上記連結状態は、外周スリーブ２１１ｃに軸線方向の力が加わって上記外側解除位置に移動しない限り、ロックされた状態となる。

図６及び図７は、操作部ホルダ４の構造と着脱操作部２１，２２との関係を示す図である。操作部ホルダ４に対して、上記着脱操作部２１，２２は、外周スリーブ２１１ｃ，２２１ｃの外周溝２１１ｘ，２２１ｘに対して上記係合縁４２ｂが軸線方向に係合した状態で、上記係合部４２ａ内に保持される。このとき、着脱操作部２１，２２は、開口４２ｃを通して係合部４２ａに出入りすることができる。これにより、着脱操作部２１，２２と係合部４２ａは、上記軸線方向に係合するとともに、保持部４２の板面に沿った方向、すなわち、上記軸線方向と直交する方向に係脱可能に構成される。

上記のようにして操作部ホルダ４に保持された着脱操作部２１，２２に対しては、本体部１０が上記ハンド部１６（接続端部１７，１８）を移動させることによって接近させ、そのプラグ１７１，１８１とピン１７２，１８２を着脱操作部２１，２２のレセプタクル２１１，２２１と嵌合孔２１２，２２２に挿入する。このとき、図４に点線で示すように、操作部ホルダ４の係合縁４２ｃにより着脱操作部２１，２２の外周スリーブ２１１ｃ，２２１ｃが軸線方向に係止されているため、プラグ１７１の押込突部１７１ｃが内周スリーブ２１１ｅを押し込むと、外周スリーブ２１１ｃには、上記の押し込みの向きとは逆向きの先端側へ移動させようとする反力が係合縁４２ｂから与えられる。これにより、押込突部１７１ｃにより内周スリーブ２１１ｅがロック部材２１１ｄの内周側から退避したとき、ロック部材２１１ｄは、ばね２１１ｈだけでなく上記反力により外周スリーブ２１１ｃの上記傾斜内面によって内周側位置へ押し込まれるため、ロック溝１７１ｄに嵌合し、図５に示す連結状態になるとともに、最終的に外周スリーブ２１１ｃが外側ロック位置に移行し、その連結がロックされる。その後、本体部１０がハンド部１６（接続端部１７，１８）をそのままの姿勢で操作部ホルダ４の保持部４２に沿った方向、すなわち、軸線Ａｘと直交する方向に沿って移動させることにより、外周スリーブ２１１ｃが係合縁４２ｃから抜き取られ、着脱操作部２１，２２が係合部４２ａから開口４２ｃを経て脱出するため、ハンド部１６（接続端部１７，１８）を操作ホルダ４から離反させることができる。

一方、ハンド部１６の接続端部１７，１８に着脱操作部２１，２２が既に装着されている場合において、ハンド部１６から着脱操作部２１，２２を取り外すときには、本体部１０は、ハンド部１６を操作部ホルダ４に向けて移動させ、着脱操作部２１，２２を上記開口４２ｃを経て係合部４２ａに導入し、外周スリーブ２１１ｃの外周溝２１１ｘを係合縁４２ｂに係合させる。このとき、接続端部１７，１８と着脱操作部２１，２２は図５に示すようにロックされた連結状態にある。ここで、本体部１０は、ハンド部１６（接続端部１７，１８）を着脱操作部２１，２２から軸線方向に引き離すように上昇させる。これにより、プラグ１７１と、係合縁４２ｃに係止された外周スリーブ２１１ｃとの間には、上記ハンド部１６の引き抜き力が加わるため、外周スリーブ２１１ｃは、係合縁４２ｂから与えられる反力により、プラグ１７１と連結されたレセプタクル本体２１１ａに対して相対的に軸線方向の基端側（図示右側）へ移動させられ、その結果、外周スリーブ２１１ｃは外側ロック位置から外側解除位置へ移行し始め、ロック部材２１１ｄはロック溝１７１ｄの傾斜内面により外周側位置へ押し出される。これにより、プラグ１７１がレセプタクル２１１から抜き取られるとともに、外周スリーブ２１１ｃが外側解除位置へ復帰し、内周スリーブ２１１ｅも内側解除位置へと復帰するので、ロック部材２１１ｃは外周側位置へ移動し、図４に示す分離状態となる。これによって、着脱操作部２１，２２は操作部ホルダ４に残るため、ハンド部１６（接続端部１７，１８）から着脱操作部２１，２２を分離することができる。

上記実施形態では、第２の発明に一態様として、上記着脱コネクタ構造を連結状態とする装着時と、分離状態とする取り外し時のいずれにおいても、ロック制御部である外周スリーブ２１１ｃを他の部位（操作部ホルダ４）に係合させた状態で、外周スリーブ２１１ｃに反力を与えながら、連結をロックしたり、ロックを解除したりしている。しかしながら、上記着脱コネクタ構造は、上記着脱コネクタ構造を連結状態とする装着時には、ロック制御部である外周スリーブ２１１ｃをフリー状態としておいても、プラグ１７１とレセプタクル本体２１１ａの間に装着力を加えるだけで、外周スリーブ２１１ｃは自動的に外側ロック位置へ移行し、連結状態がロックされる。したがって、上記装着時（第１ステップ）においては、支持ベース２１０，２２０を操作部ホルダ４などの他の部位に係合させるなどの態様で着脱操作部２１，２２を支持しておき、本体部１０により、接続端部１７，１８を着脱操作部２１，２２に押し込むだけで、駆動機構も手動操作も必要なしに自動的に連結させることができる。すなわち、上記のようにすれば、第１の発明の一態様を構成できる。ここで、第１の発明では、接続端部１７，１８にレセプタクルを設け、着脱操作部２１，２２にプラグを設けてもよい。

なお、本実施形態では、上記着脱コネクタ構造として、管継手として用いることのできるプラグ１７１とレセプタクル２１１とを用いたことにより、連結状態では軸孔１７１ｂと軸孔２１１ｂとが連結される。また、この連結状態では、弁体２１１ｇが弁座２１１ｆから離反して開弁状態とされるため、軸孔２１１ｂは基端側へ向けて開放される。したがって、上記連結状態において、例えば、ハンド部１６側からの真空吸引や圧空供給などを行うことにより、着脱操作部２１，２２から、操作対象に対して、吸引作用や吹き付け（加圧）作用などを与えることが可能になる。

以上説明した本実施形態によれば、移動可能に構成された接続端部１７，１８を有する本体部１０と、操作対象を操作する操作部材２１３，２２３を含み、接続端部に対して着脱可能に構成された着脱操作部２１，２２とを具備するロボットシステムにおいて、接続端部と着脱操作部のうちの一方に設けられるプラグ１７１と、接続端部と着脱操作部のうちの他方に設けられるとともにプラグを受け入れ可能に構成されるレセプタクル２１１を備えた着脱コネクタ構造を有し、レセプタクル２１１は、レセプタクル本体２１１ａと、レセプタクルの外面においてレセプタクル本体に対して移動可能に構成されたロック制御部２１１ｃとを備え、着脱コネクタ構造は、プラグをレセプタクルに挿入するとロック制御部２１１ｃがレセプタクル本体に対する外側ロック位置に移行してプラグとレセプタクルの連結がロックされ、ロック制御部２１１ｃが外力により外側ロック位置とは異なるレセプタクル本体に対する外側解除位置に移行すると前記プラグと前記レセプタクルの連結が解除されるように構成される。また、本体部１０は、着脱操作部２１が連結された接続端部１７を移動させることによりロック制御部２１１ｃを他の部位４に係合させるとともに、この係合する方向にさらに接続端部１７を移動させることにより、ロック制御部２１１ｃを外側解除位置に移行させ、前記プラグと前記レセプタクルの連結のロックを解除する。これにより、本体部１０が接続端部１７を移動させて着脱操作部２１に装着するだけで連結がロックされ、本体部１０が接続端部１７を移動させてロック制御部２１１ｃを他の部位に係合させ、その係合方向にさらに接続端部を移動させることによりロック制御部２１１ｃを外側解除位置に移行させることで連結のロックが解除される（第１の発明の一態様）。また、着脱コネクタ構造は、ロック制御部２１１ｃが外力によりレセプタクル本体に対する外側ロック位置に移行するとプラグとレセプタクルの連結がロックされるようにも構成されているため、本体部１０が外周スリーブ２１１ｃが他の部位に係合した着脱連結部２１に対して接続端部１７を移動させ、プラグ１７１をレセプタクル２１１に挿入することにより、ロック制御部２１１ｃが他の部位から与えられる反力により外側ロック位置に移行して連結がロックされるようにすることもできる（第２の発明の一態様）。したがって、いずれの場合でも、駆動機構や手動操作を必要とせずに接続端部１７に着脱操作部２１を着脱動作させることが可能になる。また、接続端部１７と着脱操作部２１を着脱するための駆動機構が不要になることからコストを低減したり小型化や軽量化を図ったりすることが可能になるとともに、手動操作も不要であるため、自動的に操作部材を交換することができる。

本実施形態では、ロック制御部２１１ｃは、レセプタクル本体２１１ａに対して、着脱コネクタ構造の着脱方向（軸線方向）に沿った外側ロック位置と外側解除位置に移行可能に構成され、本体部１０は、ロック制御部２１１ｃを他の部位４に対して上記着脱方向に係合させる。これにより、ロック制御部２１１ｃを他の部位４に係合させた状態で、接続端部１７を着脱操作部２１に対して着脱方向に移動させるだけで、ロック制御部２１１ｃを外側ロック位置から外側解除位置へ移行させることができるため、接続端部１７と着脱操作部２１をさらに容易に取り外すことができる。

この場合において、本体部１０は、接続端部１７を着脱方向と直交する方向に移動させることにより、ロック制御部２１１ｃの他の部位４に対する係脱動作を行う。これにより、何らの操作を要することなしに、接続端部１７を特定の方向に移動させるだけで、着脱操作部２１を他の部位４に係合させたり、その係合を解除したりすることができる。

本実施形態において、接続端部１７にプラグ１７１が設けられ、着脱操作部２１にレセプタクル２１１が設けられるとともに、ロック制御部２１１ｃの外側ロック位置は、外側解除位置に対して、着脱方向のレセプタクル２１１の先端側に設定される。これにより、ロック制御部２１１ｃを他の部位４に対して着脱方向に係合させた状態で、接続端部１７を着脱操作部２１から引き抜くだけで、その引き抜き力により、ロック制御部２１１ｃを外側解除位置に移行させることができるため、着脱動作のみで接続端部１７から着脱操作部２１を取り外すことができる。

また、この場合においては、ロック制御部２１１ｃを他の部位４に係合させた状態で、接続端部１７を着脱操作部２１に対して着脱方向に挿入するだけで、挿入時に生ずる反力により、ロック制御部２１１ｃを外側ロック位置に移行させることができる。このため、着脱動作のみで接続端部１７を着脱操作部２１に装着することもできる（第２の発明の一態様）。

本実施形態では、着脱コネクタ構造として、接続端部１７，１８にプラグ１７１，１８１を設け、着脱操作部２１，２２にレセプタクル２１１，２２１を設けているが、これとは逆に、接続端部にレセプタクルを設け、着脱操作部にプラグを設けてもよい（第１の発明の一態様）。この場合には、プラグを備えた着脱操作部の支持ベースを操作部ホルダ４に対して軸線方向に係合させることで保持し、ハンド部１６に装着された接続端部のレセプタクルをプラグに接近させて押し付けることにより、外周スリーブに外力を与えなければ、上記と同様に、図５に示すロックされた連結状態へと自動的に移行させることができる。

一方、この場合において、着脱操作部を接続端部から分離させるには、図５に点線で示す係止部材４３を操作部ホルダ４の近傍に設けておき、ハンド部１６を操作部ホルダ４に近づける過程で、接続端部のレセプタクルの外周スリーブを係止部材４３に押し付けることにより、外周スリーブを外側ロック位置から外側解除位置へ移行させることにより、連結状態のロックを解除することができる。その後、着脱操作部を操作部ホルダ４に係合させてから、ハンド部１６を引き上げて接続端部のレセプタクルを着脱操作部のプラグから引き抜くことで、着脱操作部を接続端部から分離させることができる。

なお、上記係止部材４３は、操作部ホルダ４（の係合部４２ａの近傍）に設けてもよく、操作部ホルダ４とは別の場所に設けてもよい。また、図示の係止部材４３を外周スリーブの先端に当接させるようにしているが、外周スリーブの上記外周溝に係止部材を係合させて上記のように外周スリーブを外側ロック位置から外側解除位置へ移行させるようにしてもよい。

本実施形態では、プラグ１７１とレセプタクル２１１は着脱方向に沿った軸線Ａｘの周りに相対回転可能に構成され、接続端部１７と着脱操作部２１との間には、着脱コネクタ構造の着脱動作に連動して軸線Ａｘから外れた位置（軸線Ａｙ上の位置）で着脱方向に嵌脱動作を行うように構成された着脱嵌合構造１７２，２１２をさらに有する。これにより、着脱コネクタ構造を簡略化できるため、小型化、軽量化及び低コスト化が可能になるとともに、上記着脱嵌合構造１７２，２１２を設けることにより、軸線Ａｘの周りの回転方向の剛性や角度余裕などを容易に設定、調整することが可能になる。

尚、本発明のロボットシステムは、上記実施形態に限らず、本発明の技術的思想の範囲内において、種々の改変を行うことができる。例えば、上記実施形態では、本発明に係るレセプタクルに設けるロック制御部を、軸線方向に移動可能に装着された外周スリーブとしている。しかし、当該ロック制御部は、外周スリーブのようなスリーブ形状に限らず、レセプタクルの外面上に存在するものであれば、種々の形状に構成できる。

また、上記ロック制御部は、レセプタクル本体に対して軸線方向に移動可能に装着されたものに限らず、その移動によってロック位置と解除位置に設定可能であり、連結状態のロックと解除の機能を奏するものであれば、例えば、押し釦のように半径方向に移動可能に構成されるものであっても構わない。

さらに、上記他の部位としては、上記操作部ホルダ４に限らず、支持体２、作業台３、ベース体１１の少なくとも一部、他のアーム構造の少なくとも一部など、ロック制御部２１１ｃに係合可能であって、本体部１０により接続端部１７，１８を相対的に移動可能とすることができる部位であれば、いかなる部位であってもよい。

また、上記実施形態においては、接続端部１７，１８と着脱操作部２１，２２の着脱コネクタ構造を、プラグと、これを受け入れ可能なレセプタクルにより構成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、一方と他方の連結部が相互に連結可能とされているものであれば、構造上の雄雌関係を有しないものであっても構わない。

さらに、上記実施形態においては、着脱コネクタ構造は、両連結部が装着されるとロック制御部２１１ｃが自動的に外側ロック位置に移行して連結がロックされるように構成される（自動ロック機能を有する）とともに、ロック制御部が外力により外側ロック位置に移行すると連結がロックされるように構成される（ロック操作機能を有する）。しかし、本発明はこのようなものに限らず、第２の発明においては、上記の自動ロック機能を備えずに、上位のロック操作機能を有するものであってもよく、また、第１の発明においては、上記のロック操作機能を備えずに、上記の自動ロック機能を有するものであってもよい。

１…ロボットシステム、２…支持体、３…作業台、４…操作部ホルダ、１０…本体部、１１…ベース体、１２〜１５…アーム部、１６…ハンド部、１７，１８…接続端部、２１，２２…着脱操作部、Ａ，Ｂ…操作部、１７０，１８０…取付ベース、１７１，１８１…プラグ（第１連結部）、１７２，１８２…ピン、２１０，２２０…支持ベース、２１１，２２１…レセプタクル（第２連結部）、２１２，２２２…嵌合孔、２１１ｃ…外周スリーブ（ロック制御部）、２１１ｄ…ロック部材（ロック部）、２１１ｅ…内周スリーブ（着脱連動部）、２１１ｆ…弁座、２１１ｇ…弁体、２１１ｈ，２１１ｉ…ばね、２１１ｊ，２１１ｋ…Ｏリング

Claims

移動可能に構成された接続端部を有する本体部と、操作対象を操作する操作部材を含み、前記接続端部に対して着脱可能に構成された着脱操作部と、を具備するロボットシステムにおいて、
前記接続端部に設けられる第１連結部と、前記着脱操作部に設けられるとともに前記第１連結部と連結可能に構成される第２連結部と、を備えた着脱コネクタ構造を有し、
前記第１連結部と前記第２連結部のうちの一方の連結部は、連結部本体と、前記一方の連結部の外面において前記連結部本体に対して移動可能に構成されたロック制御部とを備え、
前記着脱コネクタ構造は、前記第１連結部を前記第２連結部に装着すると前記ロック制御部が前記連結部本体に対する外側ロック位置に移行して前記第１連結部と前記第２連結部の連結がロックされ、前記ロック制御部が外力により前記外側ロック位置とは異なる前記連結部本体に対する外側解除位置に移行すると前記第１連結部と前記第２連結部の連結のロックが解除されるように構成され、
前記本体部は、前記着脱操作部が連結された前記接続端部を動作させることにより前記ロック制御部を他の部位に係合させるとともに、この係合する方向にさらに前記接続端部を移動させることにより、前記ロック制御部を前記他の部位から与えられる反力により前記外側解除位置に移行させて、前記第１連結部と前記第２連結部の連結のロックを解除する、
ことを特徴とするロボットシステム。
前記ロック制御部は、前記連結部本体に対して、前記着脱コネクタ構造の着脱方向に沿った前記外側ロック位置と前記外側解除位置に移行可能に構成され、
前記本体部は、前記ロック制御部を前記他の部位に対して前記着脱方向に係合させる、
ことを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
前記本体部は、前記接続端部を前記着脱方向と直交する方向に移動させることにより、前記ロック制御部の前記他の部位に対する係脱動作を行う、
ことを特徴とする請求項２に記載のロボットシステム。
前記着脱コネクタ構造において、前記一方の連結部が前記第１連結部と前記第２連結部のうちの他方の連結部を受け入れ可能に構成されるとともに、前記ロック制御部の前記外側ロック位置は、前記外側解除位置に対して、前記着脱方向の前記一方の連結部の先端側に設定される、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のロボットシステム。
前記他の部位は、前記ロック制御部に係合可能な係合構造を備えるとともに、前記ロック制御部と係合した状態で前記着脱操作部を保持可能な操作部ホルダである、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のロボットシステム。
前記第１連結部と前記第２連結部のうちの他方の連結部は、外面上に設けられた押込突部と、該押込突部の基端側に隣接する前記外面上の位置に設けられたロック溝と、を備え、
前記一方の連結部は、前記他方の連結部を受け入れ可能に構成され、
前記一方の連結部は、内外に貫通する収容孔を備えた管状の前記連結部本体と、前記収容孔内において内外方向に移動可能に収容され、内周側位置において前記ロック溝に嵌合可能に構成されたロック部と、前記外側ロック位置において前記ロック部の外周側位置への移動を規制し、前記外側解除位置において前記ロック部の前記外周側位置への移動を許容し、前記外側解除位置から前記外側ロック位置へ向かう方向に付勢された前記ロック制御部と、前記連結部本体の内周側において前記着脱コネクタ構造の着脱方向に移動可能に構成され、前記連結部本体に対する内側解除位置において前記ロック部の前記内周側位置への移動を規制し、前記連結部本体の内側ロック位置において前記ロック部の前記内周側位置への移動を許容し、前記内側ロック位置から前記内側解除位置へ向かう方向に付勢されるとともに、前記他方の連結部の挿入時において前記押込突部により前記内側ロック位置へ押し込まれるように構成された着脱連動部と、を備える、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のロボットシステム。
移動可能に構成された接続端部を有する本体部と、操作対象を操作する操作部材を含み、前記接続端部に対して着脱可能に構成された着脱操作部と、を具備するロボットシステムにおいて、
前記接続端部に設けられる第１連結部と、前記着脱操作部に設けられるとともに前記第１連結部と連結可能に構成される第２連結部と、を備えた着脱コネクタ構造を有し、
前記第２連結部は、連結部本体と、前記第２連結部の外面において前記連結部本体に対して前記着脱コネクタ構造の着脱方向に移動可能に構成されたロック制御部とを備え、
前記着脱コネクタ構造は、前記ロック制御部が外力により前記連結部本体に対する外側ロック位置に移行すると前記第１連結部と前記第２連結部の連結がロックされ、前記ロック制御部が外力により前記外側ロック位置とは異なる前記連結部本体に対する外側解除位置に移行すると前記第１連結部と前記第２連結部の連結のロックが解除されるように構成され、
前記ロック制御部の前記外側ロック位置は、前記外側解除位置に対して、前記着脱方向の前記第２連結部の先端側に設定され、
前記本体部は、前記着脱操作部が連結された前記接続端部を動作させることにより、前記ロック制御部を他の部位に対して前記着脱方向に係合させるとともに、この係合する前記着脱方向の前記着脱コネクタ構造が分離する向きにさらに前記接続端部を移動させることにより、前記ロック制御部を前記他の部位から与えられる反力により前記外側解除位置に移行させて、前記第１連結部と前記第２連結部の連結のロックを解除するとともに該連結を分離し、
また、前記本体部は、前記着脱操作部が連結されていない前記接続端部を移動させることにより、前記ロック制御部が前記他の部位に対して前記着脱方向に係合した前記着脱操作部に対して前記接続端部を前記着脱方向の前記着脱コネクタ構造が連結する向きに装着することにより、前記ロック制御部を前記他の部位から与えられる反力により前記外側ロック位置に移行させて、前記第１連結部と前記第２連結部を連結するとともに該連結をロックする、
ことを特徴とするロボットシステム。
前記第１連結部は、外面上に設けられた押込突部と、該押込突部の基端側に隣接する前記外面上の位置に設けられたロック溝と、を備え、
前記第２連結部は、前記第１連結部を受け入れ可能に構成され、
前記第２連結部は、内外に貫通する収容孔を備えた管状の前記連結部本体と、前記収容孔内において内外方向に移動可能に収容され、内周側位置において前記ロック溝に嵌合可能に構成されたロック部と、前記外側ロック位置において前記ロック部の外周側位置への移動を規制し、前記外側解除位置において前記ロック部の前記外周側位置への移動を許容し、前記外側解除位置から前記外側ロック位置へ向かう方向に付勢された前記ロック制御部と、前記連結部本体の内周側において前記着脱方向に移動可能に構成され、前記連結部本体に対する内側解除位置において前記ロック部の前記内周側位置への移動を規制し、前記連結部本体の内側ロック位置において前記ロック部の前記内周側位置への移動を許容し、前記内側ロック位置から前記内側解除位置へ向かう方向に付勢されるとともに、前記第１連結部の挿入時において前記押込突部により前記内側ロック位置へ押し込まれるように構成された着脱連動部と、を備える、
ことを特徴とする請求項７に記載のロボットシステム。
移動可能に構成された接続端部を有する本体部と、操作対象を操作する操作部材を含み、前記接続端部に対して着脱可能に構成された着脱操作部と、を具備するロボットシステムにおいて、
前記接続端部に設けられる第１連結部と、前記着脱操作部に設けられるとともに前記第１連結部と連結可能に構成される第２連結部と、を備えた着脱コネクタ構造を有し、
前記第１連結部と前記第２連結部のうちの一方の連結部は、連結部本体と、前記第２連結部の外面において前記連結部本体に対して移動可能に構成されたロック制御部とを備え、
前記着脱コネクタ構造は、前記第１連結部を前記第２連結部に装着すると前記ロック制御部が前記連結部本体に対する外側ロック位置に移行して前記第１連結部と前記第２連結部の連結がロックされ、前記ロック制御部が外力により前記外側ロック位置とは異なる前記連結部本体に対する外側解除位置に移行すると前記第１連結部と前記第連結部の連結のロックが解除されるように構成され、
前記第１連結部と前記第２連結部のうちの他方の連結部は、外面上に設けられた押込突部と、該押込突部の基端側に隣接する前記外面上の位置に設けられたロック溝と、を備え、
前記一方の連結部は、前記他方の連結部を受け入れ可能に構成され、
前記一方の連結部は、内外に貫通する収容孔を備えた管状の前記連結部本体と、前記収容孔内において内外方向に移動可能に収容され、内周側位置において前記ロック溝に嵌合可能に構成されたロック部と、前記連結部本体に対する外側ロック位置において前記ロック部の外周側位置への移動を規制し、前記連結部本体に対する外側解除位置において前記ロック部の前記外周側位置への移動を許容し、前記外側解除位置から前記外側ロック位置へ向かう方向に付勢された前記ロック制御部と、前記連結部本体の内周側において前記着脱コネクタ構造の着脱方向に移動可能に構成され、前記連結部本体に対する内側解除位置において前記ロック部の前記内周側位置への移動を規制し、前記連結部本体に対する内側ロック位置において前記ロック部の前記内周側位置への移動を許容し、前記内側ロック位置から前記内側解除位置へ向かう方向に付勢されるとともに、前記他方の連結部の挿入時において前記押込突部により前記内側ロック位置へ押し込まれるように構成された着脱連動部と、を備える、
ことを特徴とするロボットシステム。
移動可能に構成された接続端部を有する本体部と、操作対象を操作する操作部材を含み、前記接続端部に対して着脱可能に構成された着脱操作部と、を具備するロボットシステムにおいて、
前記接続端部に設けられる第１連結部と、前記着脱操作部に設けられるとともに前記第１連結部と連結可能に構成される第２連結部と、を備えた着脱コネクタ構造を有し、
前記第２連結部は、連結部本体と、前記第２連結部の外面において前記連結部本体に対して前記着脱コネクタ構造の着脱方向に移動可能に構成されたロック制御部とを備え、
前記着脱コネクタ構造は、前記ロック制御部が外力により前記連結部本体に対する外側ロック位置に移行すると前記第１連結部と前記第２連結部の連結がロックされ、前記ロック制御部が外力により前記外側ロック位置とは異なる前記連結部本体に対する外側解除位置に移行すると前記第１連結部と前記第連結部の連結のロックが解除されるように構成され、
前記ロック制御部の前記外側ロック位置は、前記外側解除位置に対して、前記着脱方向の前記第２連結部の先端側に設定され、
前記第１連結部は、外面上に設けられた押込突部と、該押込突部の基端側に隣接する前記外面上の位置に設けられたロック溝と、を備え、
前記第２連結部は、前記第１連結部を受け入れ可能に構成され、
前記第２連結部は、内外に貫通する収容孔を備えた管状の前記連結部本体と、前記収容孔内において内外方向に移動可能に収容され、内周側位置において前記ロック溝に嵌合可能に構成されたロック部と、前記連結部本体に対する外側ロック位置において前記ロック部の外周側位置への移動を規制し、前記連結部本体に対する外側解除位置において前記ロック部の前記外周側位置への移動を許容し、前記外側解除位置から前記外側ロック位置へ向かう方向に付勢された前記ロック制御部と、前記連結部本体の内周側において前記着脱方向に移動可能に構成され、前記連結部本体に対する内側解除位置において前記ロック部の前記内周側位置への移動を規制し、前記連結部本体に対する内側ロック位置において前記ロック部の前記内周側位置への移動を許容し、前記内側ロック位置から前記内側解除位置へ向かう方向に付勢されるとともに、前記他方の連結部の挿入時において前記押込突部により前記内側ロック位置へ押し込まれるように構成された着脱連動部と、を備える、
ことを特徴とするロボットシステム。
前記第１連結部と前記第２連結部は、連結時において前記着脱方向に沿った軸線の周りに相対回転可能に構成され、
前記接続端部と前記着脱操作部との間には、前記着脱コネクタ構造の着脱動作に連動して前記軸線から外れた位置で前記着脱方向に嵌脱動作を行うように構成された着脱嵌合構造をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のロボットシステム。
移動可能に構成された接続端部を有する本体部と、操作対象を操作する操作部材を含み、前記接続端部に対して着脱可能に構成された着脱操作部と、を具備するロボットシステムの動作方法において、
前記接続端部に設けられる第１連結部と、前記着脱操作部に設けられるとともに前記第１連結部と連結可能に構成される第２連結部と、を備えた着脱コネクタ構造を有し、
前記第１連結部と前記第２連結部のうちの一方の連結部は、連結部本体と、前記一方の連結部の外面において前記連結部本体に対して移動可能に構成されたロック制御部とを備え、
前記着脱コネクタ構造は、前記第１連結部を前記第２連結部に装着すると前記ロック制御部が前記連結部本体に対する外側ロック位置に移行して前記第１連結部と前記第２連結部の連結がロックされ、前記ロック制御部が外力により前記外側ロック位置とは異なる前記連結部本体に対する外側解除位置に移行すると前記第１連結部と前記第２連結部の連結のロックが解除されるように構成され、
前記本体部は、前記接続端部に前記着脱操作部を装着する第１のステップと、前記接続端部から前記着脱操作部を取り外す第２のステップとを交互に実行し、
前記第１のステップでは、前記本体部は、他の部位に係合させた前記着脱操作部に向けて前記接続端部を移動させ、前記着脱操作部に対して前記接続端部を前記着脱コネクタ構造の着脱方向に装着することにより、前記ロック制御部を前記外側ロック位置に移行させて、前記第１連結部と前記第２連結部の連結をロックさせ、
前記第２のステップでは、前記本体部は、前記着脱操作部が連結された前記接続端部を動作させることにより、前記着脱操作部の前記ロック制御部を上記と同一若しくは別の他の部位に係合させ、その後に、前記同一若しくは別の他の部位との係合方向にさらに前記接続端部を移動させることにより、前記ロック制御部を前記同一若しくは別の他の部位から与えられる反力により前記外側解除位置に移行させて、前記第１連結部と前記第２連結部の連結のロックを解除させる、
ことを特徴とするロボットシステムの動作方法。
移動可能に構成された接続端部を有する本体部と、操作対象を操作する操作部材を含み、前記接続端部に対して着脱可能に構成された着脱操作部と、を具備するロボットシステムの動作方法において、
前記接続端部に設けられる第１連結部と、前記着脱操作部に設けられるとともに前記第１連結部と連結可能に構成される第２連結部と、を備えた着脱コネクタ構造を有し、
前記第２連結部は、連結部本体と、前記第２連結部の外面において前記連結部本体に対して前記着脱コネクタ構造の着脱方向に移動可能に構成されたロック制御部とを備え、
前記着脱コネクタ構造は、前記ロック制御部が外力により前記連結部本体に対する外側ロック位置に移行すると前記第１連結部と前記第２連結部の連結がロックされ、前記ロック制御部が外力により前記外側ロック位置とは異なる前記連結部本体に対する外側解除位置に移行すると前記第１連結部と前記第２連結部の連結のロックが解除されるように構成され、
前記ロック制御部の前記外側ロック位置は、前記外側解除位置に対して、前記着脱方向の前記第２連結部の先端側に設定され、
前記本体部は、前記接続端部に前記着脱操作部を装着する第１のステップと、前記接続端部から前記着脱操作部を取り外す第２のステップとを交互に実行し、
前記第１のステップでは、前記本体部は、前記着脱操作部が連結されていない前記接続端部を移動させることにより、前記ロック制御部が他の部位に対して前記着脱方向に係合した前記着脱操作部に対して前記接続端部を前記着脱方向の前記着脱コネクタ構造が連結する向きに装着することにより、前記ロック制御部を前記他の部位から与えられる反力により前記外側ロック位置に移行させて、前記第１連結部と前記第２連結部の連結をロックさせ、
前記第２のステップでは、前記本体部は、前記着脱操作部が連結された前記接続端部を動作させることにより、前記ロック制御部を前記他の部位に対して前記着脱方向に係合させるとともに、この係合する着脱方向の前記着脱コネクタ構造が分離する向きにさらに前記接続端部を移動させることにより、前記ロック制御部を前記他の部位から与えられる反力により前記外側解除位置に移行させて、前記第１連結部と前記第２連結部の連結のロックを解除させる、
ことを特徴とするロボットシステムの動作方法。
前記他の部位は、前記ロック制御部に係合可能な係合構造を備えるとともに、前記ロック制御部と係合した状態で前記着脱操作部を保持可能な操作部ホルダである、
ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載のロボットシステムの動作方法。
前記第１のステップでは、前記本体部は、前記第１連結部と前記第２連結部の連結をロックさせた後に、前記他の部位に対する前記着脱操作部の係合を解除するように前記接続端部をさらに動作させ、
前記第２のステップでは、前記本体部は、前記第１連結部と前記第２連結部の連結のロックを解除させた後に、前記着脱装着部から離反するように前記接続端部をさらに移動させる、
ことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のロボットシステムの動作方法。