JP2020011338A - エンドエフェクタ取付冶具 - Google Patents

Abstract

【課題】エンドエフェクタの交換を容易にするとともに、より正確かつ柔軟にティーチングやオートキャリブレーションを行うことを可能にする。【解決手段】ロボット先端部にエンドエフェクタを取り付けるための取付冶具２は、ロボット先端部に取り付けられる基台部１０と、基台部１０に取り付けられ、カメラが取り付けられるカメラ取付部２０と、エンドエフェクタが取り付けられるエンドエフェクタ取付部３０とを有している。基台部１０は、ロボット先端部に取り付けられるフランジ部１１と、フランジ部１１から先端方向に延びる柱状部１２とを有している。そして、エンドエフェクタ取付部３０は、柱状部１２が有する平行でない２つの側面のそれぞれに当接する２つの側面当接面が当該２つの側面に当接した状態で柱状部１２に取り付けられる。【選択図】図３

Description

本発明は、ロボットの先端部にエンドエフェクタを取り付けるための取付冶具に関する。

ロボットに作業を実行させる場合、予め標準的なワークであるマスタワークを用いてロボットの動作を設定するティーチングを行われている。しかしながら、マスタワークを用いてティーチングを行った場合、実際の作業工程において、ワークの位置ずれやワーク形状の個体差等により正確な作業を行い得ない場合があった。そこで、ワークを撮影した画像に処理を施し、ティーチングを行い、あるいは、動作の修正（オートキャリブレーション）を行うことが種々提案されてきた（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、ワークを撮影するためのビデオカメラがロボットとは別の位置に配置されているため、略一定の位置に配置されたワークについてはティーチングやオートキャリブレーションが可能であるが、ワークの位置が大きく変化する場合には、ティーチングやオートキャリブレーションが困難であった。

また、特許文献２では、より正確にティーチングを行うため、ロボットハンドにカメラを取り付け、カメラで撮影した画像に基づいてティーチングを行うことが提案されている。この特許文献２に記載されたロボットによれば、ロボットハンドにカメラが取り付けられているため、より柔軟にティーチングやオートキャリブレーションを行うことが可能となる。

特開平１０−９１２２５号公報 特開２０１８−５１６７０号公報

しかしながら、上記特許文献２の如きロボットでは、ロボットハンドにカメラが取り付けられているため、近年特に要請が増大している多品種少量生産において行われるロボットハンド（エンドエフェクタ）の交換に対応していない。また、上記特許文献１においても、エンドエフェクタの交換への対応はなされていない。

本発明の目的は、上記ロボットやロボットプログラムの自動修正あるいは自動生成技術における問題点を解消し、エンドエフェクタの交換を容易にするとともに、より正確かつ柔軟にティーチングやオートキャリブレーションを行うことを可能にする技術を提供することにある。

本発明のうち、請求項１に記載の発明は、ロボット先端部にエンドエフェクタを取り付けるための取付冶具であって、前記ロボット先端部に取り付けられる基台部と、前記基台部に取り付けられ、カメラが取り付けられるカメラ取付部と、前記エンドエフェクタが取り付けられるエンドエフェクタ取付部と、を備え、前記基台部は、前記ロボット先端部に取り付けられるフランジ部と、前記フランジ部から先端方向に延びる柱状部と、を有しており、前記エンドエフェクタ取付部は、前記柱状部が有する平行でない２つの側面のそれぞれに当接する２つの側面当接面が前記２つの側面に当接した状態で前記柱状部に取り付けられることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記エンドエフェクタ取付部が、前記２つの側面当接面を有するＬ字形のＬ字部材と、前記Ｌ字部材に直交した状態で前記Ｌ字部材に接続され、前記エンドエフェクタが取り付けられるエンドエフェクタ取付板と、を有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記柱状部には、前記２つの側面のそれぞれに第１と第２のねじ孔が形成されており、前記エンドエフェクタ取付部には、前記第１と第２のねじ孔のそれぞれに対応する位置に貫通穴が形成されており、前記エンドエフェクタ取付部が、前記貫通穴を通して前記第１と第２のねじ孔にねじをねじ込むことにより、前記柱状部に取り付けられることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記第１のねじ孔と、前記第２のねじ孔とが、先端方向においてずらした位置に形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記柱状部が、前記ロボット先端部の機械軸と同軸の正四角柱状に形成されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記２つの側面の少なくとも一方の側面と、該側面に当接する側面当接面とには、相補的な凹凸が形成されていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記カメラ取付部が、前記カメラが取り付けられるカメラ取付板と、前記カメラ取付板から同一方向にそれぞれ延び、互いに直交するとともに、互いに接合された第１と第２の板状部材と、を有しており、前記カメラ取付部が、前記第１の板状部材が前記柱状部の前記２つの側面とは異なる側面に当接し、前記第２の板状部材が前記フランジ部の先端面に当接した状態で、前記基台部に取り付けられることを特徴とする。

請求項１に係る取付冶具によれば、取付冶具にカメラが取り付けられているため、ティーチングあるいはオートキャリブレーションをより正確かつ柔軟に行うことができる。また、エンドエフェクタ取付部は、その２つの面が取付冶具の基台部に設けられた柱状部の２つの側面のそれぞれに当接した状態で柱状部に取り付けられる。そのため、エンドエフェクタの中心軸を、基台部が取り付けられるロボット先端部の機械軸に合わせることが容易となる。その結果、エンドエフェクタを交換する際の中心軸の調整を交換ごとに行う必要がなくなるため、エンドエフェクタの交換をより容易にすることができる。

請求項２に係る取付冶具によれば、Ｌ字部材を柱状部に取り付けることによりエンドエフェクタ取付部が柱状部に取り付けられるので、エンドエフェクタ取付部の取り付けがより容易となる。

請求項３に係る取付冶具によれば、エンドエフェクタ取付部と柱状部とがねじ止めされるので、エンドエフェクタ取付部と柱状部との取付をより強固にすることができる

請求項４に係る取付冶具によれば、ねじ同士が接触してねじ込みが困難になることを避けることができる。

請求項５に係る取付冶具によれば、エンドエフェクタ取付部の設計および製造をより簡単に行うことができる。

請求項６に係る取付冶具によれば、基台部に対するエンドエフェクタ取付部の移動が規制されるので、エンドエフェクタの位置ずれの発生をより確実に抑制することができる。

請求項７に係る取付冶具によれば、カメラ取付部を基台部に取り付けた際に、２つの板状部材がそれぞれ柱状部の側面とフランジ部の先端面とに当接する。そのため、カメラ取付部を脱着してカメラを交換した際においても、カメラの光軸調整を交換ごとに行う必要がなくなるので、カメラの交換がより容易となる。

本発明の第１実施形態を適用したロボットシステムの構成を示す説明図である。 第１実施形態のロボットシステムに使用される取付冶具の構成を示す説明図である。 第１実施形態のロボットシステムに使用される取付冶具の構成を示す説明図である。 第２実施形態の取付冶具の構成を示す説明図である。

以下、本発明に係るエンドエフェクタの取付冶具の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。

＜ロボットシステム＞
図１は、本発明の一実施形態を適用したロボットシステム１の構成を示す説明図であり、ロボットシステム１により、台ＳＴ上に配置されたワークＷＫをピッキングする様子を示している。図１に示すように、ロボットシステム１は、産業用のロボット７０と、ビデオカメラ８０と、エンドエフェクタとしてのロボットハンド９０と、エンドエフェクタ取付冶具２（以下、単に「取付冶具２」とも呼ぶ）とを有している。

ロボット７０は、第１のアーム７１と、第２のアーム７２と、工具取付部７３とを有している。第２のアーム７２は、その後端部分において、第１のアーム７１に対して紙面に垂直な軸を中心に回転させることが可能となるように、第１のアーム７１の先端部分に取り付けられている。ここで、先端側あるいは先端方向とは、ロボット７０の各部において、ロボット７０の据付部（図示しない）からロボットハンド９０に向かう方向を云い、後端側あるいは後端方向とは、先端方向と逆の方向を云う。また、先端側の部分および面を、それぞれ先端部分および先端面とも呼び、後端側についても同様に呼ぶ。

工具取付部７３は、一点鎖線で示す第２のアーム７２の中心軸を中心に回転させることが可能となるように、第２のアーム７２の先端部分に取り付けられている。ロボット７０は、これらの他にも、アーム７１，７２の全体を紙面の上下方向に延びる軸を中心に回転させる機構等を有している。このように構成されたロボット７０は、工具取付部７３の先端面に取り付けられた工具の位置や向きを適宜調整することが可能となっている。なお、以上の説明から分かるように、工具取付部７３は、ロボット７０全体の最も先端に位置するので、ロボット７０の先端部（ロボット先端部）とも云うことができる。

ビデオカメラ８０およびロボットハンド９０は、図１に示すように、取付冶具２を介して工具取付部７３の先端面に取り付けられている。詳細については後述するが、取付冶具２は、工具取付部７３に取り付けられる基台部１０と、基台部１０とビデオカメラ８０とを接続するカメラ取付部２０と、基台部１０とロボットハンド９０とを接続するエンドエフェクタ取付部３０とを有している。

図１に示すように、取付冶具２を介して工具取付部７３に取り付けられたビデオカメラ８０は、第２のアーム７２の中心軸、すなわち、工具取付部７３の回転軸（以下、「機械軸」とも呼ぶ）から外れた位置に配置されている。また、ビデオカメラ８０は、その撮影方向（光軸方向）が工具取付部７３の先端方向を向くように配置されている。

ロボットハンド９０は、紙面に垂直な方向に離間して配置され、先端方向に延びる２本のフィンガ９１と、フィンガ９１を駆動する駆動部９２とを有している。フィンガ９１および駆動部９２は、それぞれ、機械軸を通り紙面に平行および垂直な面に対して略対称となっている。フィンガ９１は、駆動部９２が有している駆動機構により、互いに近づくように駆動される。このように、フィンガ９１が駆動されることにより、２本のフィンガ９１の間にワークＷＫを挟み込んで保持することが可能となっている。フィンガ９１を駆動する駆動機構は、圧縮空気で駆動されるエアシリンダや、電力で駆動される電磁ソレノイドやモータ等を用いて実現することができる。

なお、図１の例では、エンドエフェクタとして、２本のフィンガ９１を有するロボットハンド９０を使用しているが、ロボットハンド９０に替えて、３本以上のフィンガを有するロボットハンドや、グリッパ、溶接機、ねじ締め機等、種々のエンドエフェクタを使用することも可能である。

図１に示すロボットシステム１では、ロボットハンド９０が取り付けられた取付冶具２に、光軸方向が先端方向を向いたビデオカメラ８０が取り付けられている。そのため、ビデオカメラ８０により、ロボットハンド９０のフィンガ９１の先端部分や、ロボットハンド９０の先端方向に配置されたワークＷＫの映像を撮影することができる。

このように、ビデオカメラ８０でフィンガ９１の先端部分やワークＷＫの映像を撮影することにより、作業者がロボット７０の動作を指定するティーチングを行う際に、作業者は、撮影された映像に基づいてより正確かつ柔軟にティーチングを行うことができる。また、撮影された映像を解析することにより、自動的にロボットハンド９０の位置を調整するオートキャリブレーションをより正確かつ柔軟に行うことも可能である。

さらに、図１に示すように、ロボットシステム１では、ビデオカメラ８０がロボットハンド９０に近接して配置されているため、フィンガ９１の先端部分やワークＷＫの映像を十分な明瞭さで取得することが容易となる。具体的に云えば、ビデオカメラ８０として解像度の低いカメラを用い、あるいは、撮影範囲を広くするためにビデオカメラ８０のレンズの焦点距離を短くしても、フィンガ９１の先端部分やワークＷＫの映像を十分な明瞭さで取得することができる。このように、図１に示すロボットシステム１では、ビデオカメラ８０の特性を種々変更することが容易であるため、システム全体をより柔軟に構成することができる。

なお、図１の例では、フィンガ９１の先端部分やワークＷＫの映像を取得して、ティーチングやオートキャリブレーションを行うためビデオカメラ８０を用いているが、ビデオカメラ８０に替えて、スチルカメラを使用することも可能である。この場合、ティーチングやオートキャリブレーションを行うことは難しくなるが、ワークの状態等を記録するために高解像度の画像を取得することがより容易となる。

＜第１実施形態の取付冶具の構成＞
図２および図３は、第１実施形態の取付冶具２の構成を示す説明図である。図２は、基台部１０にカメラ取付部２０が取り付けられる様子を示している。図２（ａ）は、基台部１０の構成を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、カメラ取付部２０の構成を示す斜視図である。また、図２（ｃ）は、カメラ取付部２０が取り付けられた基台部１０を示す斜視図である。

図２（ａ）に示すように、基台部１０は、フランジ部１１と、柱状部１２とを有している。フランジ部１１は、一点鎖線で示す中心軸を中心とする円板状の部材である。フランジ部１１には、中心軸を軸として等角の位置（等角位置）に、中心軸方向（ｚ方向）に貫通する４つの貫通穴１７が設けられている。なお、以下では、このように特定の軸線に対して、その軸線を軸として等角の位置を単に「等角位置」とも呼ぶ。

フランジ部１１は、その外径がロボット７０（図１）の工具取付部７３と略同径となるように形成されている。また、貫通穴１７は、フランジ部１１（基台部１０）を工具取付部７３に取り付けるためのねじを通すため、当該ねじよりもやや大径に形成されている。貫通穴１７の位置は、工具取付部７３において機械軸に対して等角位置に形成された４つのねじ孔に対応している。これにより、フランジ部１１は、その中心軸が機械軸と一致するように、工具取付部７３にねじ止めすることが可能となっている。なお、フランジ部の形状は、ロボットの工具取付部（ロボット先端部）の形状に合わせて、適宜変更される。

このように、基台部１０は、フランジ部１１の中心軸と機械軸とが一致する状態で使用される。そのため、フランジ部１１の中心軸と機械軸とは、同一の軸として取り扱うことができる。同様に、取付冶具２の各部の構成を表す際の方向として、中心軸に沿った方向（ｚ方向）については、取付冶具２を工具取付部７３に取り付けた状態に合わせ、＋ｚ方向を先端方向あるいは先端側とも云い、−ｚ方向を後端方向あるいは後端側とも云うことができる。

柱状部１２は、フランジ部１１から＋ｚ方向（先端方向）に延び、フランジ部１１と同軸（すなわち、機械軸と同軸）に形成された正四角柱状の部材である。柱状部１２には、対向する２側面を貫通する４つのねじ孔１８，１９が設けられている。なお、図２（ａ）から分かるように、ｙ方向に貫通する２つのねじ孔１８と、ｘ方向に貫通する２つのねじ孔１９とは、互いに交差することを避けるために、ｚ方向における位置をずらして形成されている。

図２（ｂ）に示すように、カメラ取付部２０は、互いに直交する３つの板状部材２１，２２，２３を有している。なお、第３の板状部材２３は、ビデオカメラ８０（図１）が取り付けられる板状の部材であるので、カメラ取付板とも呼ぶことができる。

第１および第２の板状部材２１，２２は、第３の板状部材２３から−ｘ方向に延びるように形成されている。また、第１と第２の板状部材２１，２２は、第１の板状部材２１の−ｚ方向（後端方向）の端部と、第２の板状部材２２の＋ｙ方向の端部とが接合されている。なお、第１および第２の板状部材２１，２２は、それぞれの−ｚ方向端が同一面に位置するように形成されている。また、図２（ｂ）から分かるように、第２の板状部材２２は、そのｘ方向における長さが、第１の板状部材２１よりも短くなっている。

第１の板状部材２１は、ｚ方向の長さが柱状部１２のｚ方向の長さ（高さ）よりも短く設定されており、第２の板状部材２２は、ｙ方向の長さが柱状部１２のｙ方向の長さ（幅）よりも短く設定されている。このように第１および第２の板状部材２１，２２の長さを調整することで、後述するように、基台部１０にカメラ取付部２０とエンドエフェクタ取付部３０とを取り付けた際に、カメラ取付部２０とエンドエフェクタ取付部３０とが干渉することが回避されている。

図２（ｂ）に示すように、第１の板状部材２１には、基台部１０の柱状部１２に設けられたねじ孔１８に対応する位置に、ねじ孔１８よりも内径がやや大きい貫通穴２８が２つ設けられており、第２の板状部材２２には、基台部１０のフランジ部１１に設けられた貫通穴１７に対応する位置に、貫通穴１７と略同径の貫通穴２７が設けられている。一方、第３の板状部材２３には、その略中央に、ビデオカメラ８０（図１）をねじ止めするためのねじを通す貫通穴２９が設けられている。

図２（ｃ）に示すように、カメラ取付部２０は、第１の板状部材２１の貫通穴２８と柱状部１２のねじ孔１８との位置を合わせるとともに、第２の板状部材２２の貫通穴２７とフランジ部１１の貫通穴１７との位置を合わせた状態で、基台部１０に取り付けられる。このようにカメラ取付部２０を基台部１０に取り付けた際、第１および第２の板状部材２１，２２は、それぞれ、柱状部１２の＋ｙ方向側の側面とフランジ部１１の先端面とに当たった状態で接している（当接している）。

カメラ取付部２０の基台部１０への取付は、第１の板状部材２１の貫通穴２８を通したねじ（図示しない）を柱状部１２のねじ孔１８にねじ込むとともに、第２の板状部材２２の貫通穴２７およびフランジ部１１の貫通穴１７を通したねじ（図示しない）を工具取付部７３のねじ孔にねじ込むことにより行われる。なお、フランジ部の形状が、ロボットの工具取付部の形状の違いに合わせて変更されている場合、変更された形状によっては、第２の板状部材の貫通穴の形成や当該貫通穴を通したねじのねじ込みが省略される。

また、図２（ｃ）に示すように、第３の板状部材２３は、フランジ部１１の外周よりも中心軸から離れた位置に配置される。このように第３の板状部材２３を配置することにより、第３の板状部材２３および第３の板状部材２３に取り付けられたビデオカメラ８０（図１）と、ロボット７０のアーム７２や工具取付部７３との干渉を避けることが可能となっている。なお、フランジ部１１の外周と第３の板状部材２３との距離、あるいは、機械軸と板状部材２３との距離は、第１および第２の板状部材２１，２２のｘ方向の長さを調整することにより、適宜設定される。

図２（ｃ）に示すように、第２の板状部材２２の長さは、第２の板状部材２２が柱状部１２に当接しないように調整されている。そのため、貫通穴２７，２８の内径を小さめに設定しても、寸法誤差に起因して、カメラ取付部２０の基台部１０への取付が困難になることが抑制される。しかしながら、第２の板状部材２２が柱状部１２に当接するようにすることも可能である。この場合、ビデオカメラ８０の光軸と、カメラ取付部２０の中心軸（すなわち、機械軸）との距離をより正確に設定することができる。但し、この場合、貫通穴２７，２８の内径を大きめに設定することになるため、＋ｘ方向の大きな外力がカメラ取付部２０に加わった場合、ビデオカメラ８０の光軸と機械軸との距離が変化する虞がある。

なお、第１実施形態においては、第３の板状部材（カメラ取付板）２３と、第１および第２の板状部材２１，２２とを直交させることにより、ビデオカメラ８０（図１）の光軸方向を先端方向に向けているが、第１および第２の板状部材２１，２２の延びる方向を同時に−ｘ方向からやや＋ｚ方向に傾け、ビデオカメラ８０の光軸方向を先端方向よりもややロボットハンド９０寄りの方向に向けることも可能である。このようにすれば、ロボットハンド９０の先端部分のより明瞭な映像を取得することが容易となる。但し、カメラ取付部の製造がより容易となる点で、第３の板状部材２３と、第１および第２の板状部材２１，２２とを直交するようにするのが好ましい。

図３は、カメラ取付部２０が取り付けられた基台部１０に、さらに、エンドエフェクタ取付部３０が取り付けられる様子を示している。図３（ａ）は、エンドエフェクタ取付部３０の構成を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、カメラ取付部２０およびエンドエフェクタ取付部３０が取り付けられた基台部１０（すなわち、取付冶具２）を示す斜視図である。なお、図３（ａ）においては、＋ｚ方向（先端方向）が紙面の下方を向くようにエンドエフェクタ取付部３０を描いている。

図３（ａ）に示すように、エンドエフェクタ取付部３０は、略Ｌ字形のＬ字部材３１と、板状部材３２と、棒状部材３３とを有している。なお、板状部材３２は、ロボットハンド９０（エンドエフェクタ：図１参照）が取り付けられる板状の部材であるので、エンドエフェクタ取付板とも呼ぶことができる。

Ｌ字部材３１は、板状部材３２から−ｚ方向（後端方向）に延びるように形成されている。板状部材３２は、ｙ方向の長さがｘ方向の長さよりも長く、四隅が切り欠かれた長方形状に形成されている。なお、板状部材は、このようにＬ字部材３１に直交した状態でＬ字部材３１に接続された板状の部材であればよく、ｘ方向とｙ方向とのそれぞれの長さが略同一であっても良く、切欠を設けないものとしても良い。

棒状部材３３は、Ｌ字部材３１の−ｘ方向側かつ＋ｚ方向側の端部において、Ｌ字部材３１からそれぞれ＋ｙ方向および−ｙ方向に延びるように形成されている。このように形成された棒状部材３３は、板状部材３２を補強して、ｙ方向に沿って屈曲することを抑制する。なお、棒状部材３３は、省略することも可能である。

Ｌ字部材３１および板状部材３２は、それぞれの−ｘ方向端が同一面に位置するように形成されている。また、Ｌ字部材３１の＋ｘ方向端は、板状部材３２の＋ｘ方向端よりも、Ｌ字部材３１の厚みの分だけ内方（−ｘ方向）に位置している。そのため、後述するようにエンドエフェクタ取付部３０を基台部１０に取り付けた際に、板状部材３２の中心を基台部１０の中心軸上（すなわち、機械軸上）に位置させることが容易となる。

図３（ａ）に示すように、Ｌ字部材３１には、基台部１０の柱状部１２に設けられたねじ孔１８，１９に対応する位置に、ねじ孔１８，１９よりも内径がやや大きい貫通穴３８，３９がそれぞれ２つ設けられている。また、板状部材３２には、その長手方向（ｙ方向）の端部に、ロボットハンド９０（図１）をねじ止めするための貫通穴３７が４つ設けられている。

図３（ｂ）に示すように、エンドエフェクタ取付部３０は、Ｌ字部材３１の貫通穴３８，３９と柱状部１２のねじ孔１８，１９との位置を合わせた状態で、基台部１０に取り付けられる。エンドエフェクタ取付部３０の基台部１０への取付は、Ｌ字部材３１の貫通穴３８，３９を通したねじ（図示しない）を柱状部１２のねじ孔１８，１９にねじ込むことにより行われる。

エンドエフェクタ取付部３０を基台部１０に取り付けた際、Ｌ字部材３１の内面は、柱状部１２の隣接する側面のそれぞれに当接する。このように、Ｌ字部材３１の内面を柱状部１２の隣接する側面のそれぞれに当接させることで、エンドエフェクタ取付部３０の中心を基台部１０の中心軸（機械軸）に合わせることが容易となる。そのため、エンドエフェクタ取付部３０に取り付けられたロボットハンド９０の中心軸を、工具取付部７３の回転軸（機械軸）に合わせることが容易となる。

なお、図３（ｂ）に示すように、エンドエフェクタ取付部３０は、ｚ方向（中心軸方向）においてエンドエフェクタ取付部３０が基台部１０に当接しないように、Ｌ字部材３１の長さや、貫通穴３８，３９の位置が調整されている。そのため、貫通穴３８，３９の内径を小さめに設定しても、寸法誤差に起因して、エンドエフェクタ取付部３０の基台部１０への取付が困難になることが抑制される。

しかしながら、ｚ方向においてエンドエフェクタ取付部３０が基台部１０に当接するようにすることも可能である。具体的には、Ｌ字部材３１の長さを短縮して板状部材３２が柱状部１２の先端面に当接するようにすることも可能であり、貫通穴３８，３９を＋ｚ方向（先端方向）に寄せてＬ字部材３１の−ｚ方向端（後端）がフランジ部１１の先端面に当接するようにすることも可能である。但し、この場合、貫通穴３８，３９の内径を大きめに設定することになるため、−ｘ方向あるいは−ｙ方向の大きな外力がエンドエフェクタ取付部３０に加わった場合、板状部材（エンドエフェクタ取付板）３２の中心およびロボットハンド９０の中心軸が機械軸から外れる虞がある。

上述の通り、第１実施形態のエンドエフェクタ取付冶具２によれば、エンドエフェクタ取付部３０を脱着した際に、板状部材（エンドエフェクタ取付板）３２の中心を機械軸に合わせ、ロボットハンド９０（エンドエフェクタ）の中心軸を機械軸に合わせることが容易となる。そのため、エンドエフェクタを交換する際の中心軸の調整を交換ごとに行う必要がなくなるため、エンドエフェクタの交換をより容易にすることができる。

また、第１実施形態のエンドエフェクタ取付冶具２によれば、エンドエフェクタ取付冶具２に取り付けられたビデオカメラ８０でフィンガ９１の先端部分やワークＷＫの映像を撮影することができるので、より正確かつ柔軟にティーチングやオートキャリブレーションを行うことができる。

さらに、第１実施形態のエンドエフェクタ取付冶具２によれば、ビデオカメラ８０をロボットハンド９０に近接して配置することができるため、ビデオカメラ８０の特性を種々変更することが容易であるため、システム全体をより柔軟に構成することができる。

＜第２実施形態の取付冶具の構成＞
図４は、第２実施形態の取付冶具の構成を示す説明図である。図４（ａ）および図４（ｂ）は、それぞれ、第２実施形態における基台部１０ａおよびエンドエフェクタ取付部３０ａの構成を示す斜視図である。第２実施形態の取付冶具を構成するカメラ取付部は、第１実施形態のカメラ取付部２０（図２（ｂ））と同様であるので、ここでは図示を省略する。なお、図４(ａ)においては、図２(ａ)で基台部１０を描いた状態から視点を−ｚ方向に進む右ねじの方向に９０°回転させた状態で、基台部１０ａを描いている。一方、図４(ｂ)においては、図３(ａ)でエンドエフェクタ取付部３０を描いた状態と同一の視点で、エンドエフェクタ取付部３０ａを描いている。

図４に示すように、第２実施形態の取付冶具は、基台部１０ａの柱状部１２ａと、エンドエフェクタ取付部３０ａのＬ字部材３１ａの形状が変更されている点で、図２および図３に示す第１実施形態の取付冶具２と異なっている。他の点は、第１実施形態と同様であるので、第１実施形態と共通する部分には第１実施形態と同一の符号を付すとともに、第１実施形態と共通する事項についての説明を省略する。

図４(ａ)に示すように、第２実施形態における基台部１０ａの柱状部１２ａには、Ｌ字部材３１ａが当接する−ｙ方向側および−ｘ方向側の側面のそれぞれに、円筒状の凸部１３ａ，１４ａが設けられている。これらの凸部１３ａ，１４ａは、それぞれ、貫通孔１８，１９よりもフランジ部１１側（すなわち、後端側）において、−ｙ方向および−ｘ方向に突出するように設けられている。

一方、図４(ｂ)に示すように、第２実施形態におけるエンドエフェクタ取付部３０ａのＬ字部材３１ａの内面には、柱状部１２ａの凸部１３ａ，１４ａに対応する位置に、凸部１３ａ，１４ａと略同径の円形の孔である凹部３５ａ，３６ａが設けられている。

第２実施形態では、このように、柱状部１２ａに凸部１３ａ、１４ａを設けるとともに、Ｌ字部材３１ａに凹部３５ａ，３６ａを設けている。そのため、エンドエフェクタ取付部３０ａを基台部１０ａに取り付けた際に、凸部１３ａ、１４ａが凹部３５ａ，３６ａに嵌り込み、基台部１０ａに対するエンドエフェクタ取付部３０ａの移動が規制される。これにより、エンドエフェクタ取付部３０ａに外力が加わった際に、応力が凸部１３ａ、１４ａと凹部３５ａ，３６ａとの接触部分に分散され、エンドエフェクタ取付部３０ａを基台部１０ａに取り付けるためのねじ（図示しない）に加わる応力が低減される。

第２実施形態では、このようにして応力が分散されることにより、エンドエフェクタ取付部３０ａを基台部１０ａに取り付けるためのねじの破断が抑制される。そのため、第２実施形態によれば、ねじの破断によるエンドエフェクタの脱落や位置ずれの発生を抑制することができる。この点において、第２実施形態は、第１実施形態よりも好ましい。一方、第１実施形態は、基台部１０およびエンドエフェクタ取付部３０の構成がより簡単となる点で、第２実施形態よりも好ましい。

なお、第２実施形態では、凸部１３ａ，１４ａを円柱状とし、凹部３５ａ，３６ａを円形の孔としているが、凸部および凹部の形状は種々変更することができる。また、第２実施形態では、柱状部１２ａの−ｙ方向側の側面と−ｘ方向側の側面にそれぞれ１つずつ凸部１３ａ，１４ａを設け、これに対応して、Ｌ字部材３１ａの２つの内面にそれぞれ１つずつ凹部３５ａ，３６ａを設けているが、柱状部の１つの側面に２以上の凸部を設け、これに対応してＬ字部材の内面に凹部を設けるものとしても良く、柱状部の１つの側面のみに凸部を設け、当該側面に当接するＬ字部材の内面のみに凹部を設けるものとしても良い。さらに、柱状部の側面に凹部を設け、Ｌ字部材の内面に凸部を設けることも可能である。一般的には、柱状部の側面とＬ字部材の内面とに、形状と位置が対応した相補的な凹凸が形成されていればよい。このようにしても、相補的な凹凸の接触部分にエンドエフェクタ取付部に外力が加わった際の応力が分散されるので、エンドエフェクタを基台部に取り付けるためのねじの破断を抑制し、エンドエフェクタの脱落や位置ずれの発生を抑制することができる。

また、第２実施形態では、凸部１３ａ，１４ａをねじ孔１８，１９よりもフランジ部１１側に設けているが、ｚ方向における凸部あるいは凹部とねじ孔との位置関係を変更することも可能である。例えば、同一方向に貫通する２つのねじ孔の間に凸部あるいは凹部を設けることも可能である。但し、エンドエフェクタ取付部を基台部に取り付ける際のねじ止めがより容易となる点で、第２実施形態のように、凸部あるいは凹部を同一方向に貫通するねじ孔よりもフランジ部側に設けるのが好ましい。

＜変形例＞
本発明は上記各実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。

＜変形例１＞
上記各実施形態では、柱状部１２，１２ａに、ｙ方向に貫通するねじ孔１８とｘ方向に貫通するねじ孔１９とをそれぞれ２つずつ形成しているが、これらのねじ孔の数は、必ずしも２つにする必要はない。但し、エンドエフェクタ取付部に外力が加わった際に、ねじに加わる応力を分散させてねじの破断を抑制し、ねじの破断によるエンドエフェクタの脱落や位置ずれの発生を抑制することができる点で、ｘ方向とｙ方向とにそれぞれ貫通するねじ孔の数は２つ以上とするのが好ましい。

＜変形例２＞
上記各実施形態では、基台部１０，１０ａとカメラ取付部２０とを別個の部材とし、基台部１０，１０ａとカメラ取付部２０とを脱着可能としているが、基台部とカメラ取付部とを一体の部材とすることも可能である。但し、カメラの交換がより容易となる点で、上記実施形態のように、基台部１０，１０ａとカメラ取付部２０とを別個の部材とするのが好ましい。

また、上記各実施形態のように、カメラ取付部２０を基台部１０，１０ａに取り付けた際に、第１の板状部材２１を柱状部１２，１２ａの側面に当接させ、第２の板状部材２２をフランジ部１１の先端面に当接させることにより、カメラ取付部２０を脱着してカメラを交換した際においても、機械軸に対するカメラの光軸方向および光軸位置を一定に保つことが可能となる。そのため、上記各実施形態によれば、カメラの光軸調整を交換ごとに行う必要がなくなるので、カメラの交換がより容易となる。

＜変形例３＞
上記各実施形態では、基台部１０，１０ａが有する柱状部１２を機械軸と同軸の正四角柱状としているが、柱状部は、少なくとも平行でない２つの側面を有していれば良い。また、柱状部は、必ずしも機械軸と同軸である必要はない。例えば、柱状部を八角柱状や三角柱状にし、あるいは、柱状部をｘｙ面における断面形状が扇形となるように形成しても良い。このようにしても、エンドエフェクタ取付部の２つの側面当接面を平行でない２つの側面に当接させることにより、エンドエフェクタ取付部の中心を機械軸に合わせることができる。同様に、カメラ取付部の第１の板状部材を柱状部の側面に当接させる場合には、当該側面に加え、少なくとも平行でない２つの側面を有していれば良い。但し、エンドエフェクタ取付部やカメラ取付部の設計および製造をより簡単に行うことができる点で、柱状部は、機械軸と同軸の正四角柱状とするのが好ましい。

＜変形例４＞
上記各実施形態では、板状部材（エンドエフェクタ取付板）３２とＬ字部材３１，３１ａとを直交した状態で接合し、Ｌ字部材３１，３１ａの内側の２つの面を柱状部１２，１２ａの２つの隣接する側面に当接させているが、一般的には、エンドエフェクタ取付部全体において、柱状部の平行でない２つの側面に当接する側面当接面が形成されていればよい。例えば、エンドエフェクタ取付部全体をブロック状に形成し、当該ブロックに側面当接面を形成する切込を設けるものとしても良い。

このようにしても、側面当接面を柱状部の２つの側面に当接させることにより、エンドエフェクタの中心軸を機械軸に合わせることが容易となるので、エンドエフェクタの交換がより容易となる。但し、エンドエフェクタ取付部の柱状部への取付がより容易となる点において、上記各実施形態のように、エンドエフェクタ取付板とＬ字部材とを直交した状態で接合し、Ｌ字部材の内側の２つの面を側面当接面とするのが好ましい。

＜変形例５＞
上記各実施形態では、柱状部１２，１２ａに、ｙ方向に貫通するねじ孔１８と、ｘ方向に貫通するねじ孔１９とを設け、これらのねじ孔１８，１９の先端方向における位置をずらしているが、これら２種のねじ孔（第１と第２のねじ孔）の先端方向における位置を同一にすることも可能である。但し、これら２種のねじ孔にねじをねじ込む際に、ねじ同士が接触してねじ込みが困難になることを避けるため、これら２種のねじ孔は、先端方向における位置をずらして形成するのが好ましい。

また、ねじ孔は、柱状部の平行でない２つの側面のそれぞれに形成されていれば良く、柱状部を貫通しない有底のねじ孔にすることも可能である。但し、上記各実施形態のように、柱状部を正四角柱状のような対向する側面が平行な形状とした場合、柱状部を貫通するようにねじ孔を形成することにより、ねじ孔を形成する工程を短縮することができる。

＜変形例６＞
上記各実施形態では、柱状部１２，１２ａに２種のねじ孔１８，１９を設けるとともに、エンドエフェクタ取付部３０，３０ａに対応する貫通穴３８，３９を形成し、貫通穴３８，３９を通したねじをねじ孔１８，１９にねじ込むことにより、エンドエフェクタ取付部３０，３０ａを柱状部１２，１２ａに取り付けて（ねじ止めして）いるが、エンドエフェクタ取付部の柱状部への取付方法は種々変更できる。例えば、Ｌ字部材と柱状部とを挟み込むクランプを用いて、エンドエフェクタ取付部を柱状部に取り付けることも可能である。但し、エンドエフェクタ取付部と柱状部との取付をより強固にすることができる点で、上記各実施形態のように、エンドエフェクタ取付部３０，３０ａを柱状部１２，１２ａにねじ止めするのが好ましい。

また、ねじ止め以外の方法によりエンドエフェクタ取付部を柱状部に取り付ける場合、第２実施形態のように、柱状部の側面と当該側面に当接するＬ字部材の内面とに、相補的な凹凸を形成するのが好ましい。このようにすれば、相補的な凹凸により基台部に対するエンドエフェクタ取付部の移動が規制されるので、エンドエフェクタの位置ずれの発生をより確実に抑制することができる。

本発明のエンドエフェクタ取付冶具は、上述の通り優れた効果を奏するものであるから、エンドエフェクタをロボットの先端部に取り付けるための取付冶具として、好適に用いることができる。

１‥ロボットシステム
２‥取付冶具
１０，１０ａ‥基台部
１１‥フランジ部
１２，１２ａ‥柱状部
１３ａ，１４ａ‥凸部
１７‥貫通穴
１８，１９‥ねじ孔
２０‥カメラ取付部
２１，２２，２３‥板状部材
２７，２８，２９‥貫通穴
３０，３０ａ‥エンドエフェクタ取付部
３１，３１ａ‥Ｌ字部材
３２‥板状部材
３３‥棒状部材
３５ａ，３６ａ‥凹部
３７，３８，３９‥貫通穴
７０‥ロボット
７１，７２‥アーム
７３‥工具取付部
８０‥ビデオカメラ
９０‥エンドエフェクタ
９１‥フィンガ
９２‥駆動部
ＳＴ‥台
ＷＫ‥ワーク

Claims (7)

1. ロボット先端部にエンドエフェクタを取り付けるための取付冶具であって、
   前記ロボット先端部に取り付けられる基台部と、
   前記基台部に取り付けられ、カメラが取り付けられるカメラ取付部と、
   前記エンドエフェクタが取り付けられるエンドエフェクタ取付部と、
   を備え、
   前記基台部は、前記ロボット先端部に取り付けられるフランジ部と、前記フランジ部から先端方向に延びる柱状部と、を有しており、
   前記エンドエフェクタ取付部は、前記柱状部が有する平行でない２つの側面のそれぞれに当接する２つの側面当接面が前記２つの側面に当接した状態で前記柱状部に取り付けられる、取付冶具。
2. 請求項１記載の取付冶具であって、
   前記エンドエフェクタ取付部は、
   前記２つの側面当接面を有するＬ字形のＬ字部材と、
   前記Ｌ字部材に直交した状態で前記Ｌ字部材に接続され、前記エンドエフェクタが取り付けられるエンドエフェクタ取付板と、
   を有する、取付冶具。
3. 請求項１または２に記載の取付冶具であって、
   前記柱状部には、前記２つの側面のそれぞれに第１と第２のねじ孔が形成されており、
   前記エンドエフェクタ取付部には、前記第１と第２のねじ孔のそれぞれに対応する位置に貫通穴が形成されており、
   前記エンドエフェクタ取付部は、前記貫通穴を通して前記第１と第２のねじ孔にねじをねじ込むことにより、前記柱状部に取り付けられる、取付冶具。
4. 前記第１のねじ孔と、前記第２のねじ孔とは、先端方向においてずらした位置に形成されている、請求項３記載の取付冶具。
5. 前記柱状部は、前記ロボット先端部の機械軸と同軸の正四角柱状に形成されている、請求項１〜４のいずれかに記載の取付冶具。
6. 前記２つの側面の少なくとも一方の側面と、該側面に当接する側面当接面とには、相補的な凹凸が形成されている、請求項１〜５のいずれかに記載の取付冶具。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の取付冶具であって、
   前記カメラ取付部は、
   前記カメラが取り付けられるカメラ取付板と、
   前記カメラ取付板から同一方向にそれぞれ延び、互いに直交するとともに、互いに接合された第１と第２の板状部材と、
   を有しており、
   前記カメラ取付部は、前記第１の板状部材が前記柱状部の前記２つの側面とは異なる側面に当接し、前記第２の板状部材が前記フランジ部の先端面に当接した状態で、前記基台部に取り付けられる、
   取付冶具。

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