JP2020059115A - 取付機構、ロボット装置、及び取付方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エンドエフェクタの交換作業を容易にする。【解決手段】インタフェース装置２０は、ボルト２３１と、マスタープレート２０１と、ボルト２３１が通り抜け可能な貫通孔２３６を有するツールプレート２０２と、第１位置に位置している場合、ボルト２３１が貫通孔２３６を通り抜けるようにし、第２位置に位置している場合、ボルト２３１と係合しボルト２３１が貫通孔２３６を通り抜けないようにする押圧部材２３３と、を備える。押圧部材２３３が第２位置に位置している際にボルト２３１が所定方向に移動することにより、押圧部材２３３がボルト２３１によって所定方向に押圧され、ツールプレート２０２がマスタープレート２０１に取り付けられる。【選択図】図４

Description

本発明は、取付機構の技術に関する。

近年、カメラ、プリンタなどのように小型で複雑な構造を有する製品の組立作業又は加工作業などの作業をロボット装置に行わせている。この種の製品に使用される部品は、小型の精密部品であることが多く、その形状も多種にわたっている。ロボット装置には、多品種の製品の生産を連続的に行うことも求められている。製造現場では、ワークの品種や工程の変更に応じて、ロボット装置のハンドやツールといったエンドエフェクタの交換が必要となる。特許文献１には、ハンド交換を行う技術が記載されている。

特開２００３−１１７８６９号公報

一方、エンドエフェクタの交換を作業員が手動で行うのは、労力と時間を要するため、可能な限り交換作業を簡素化することが求められている。また、エンドエフェクタの交換時における取り付けの高い再現性、繰り返しの交換作業に耐え得る耐久性も求められている。

本発明は、エンドエフェクタの交換作業を容易にすることを目的とする。

本発明の取付機構は、締結具と、第１部材と、前記締結具が通り抜け可能な挿通部を有する第２部材と、第１位置に位置している場合、前記締結具が前記挿通部を通り抜けるようにし、第２位置に位置している場合、前記締結具と係合し前記締結具が前記挿通部を通り抜けないようにする第３部材と、を備え、前記第３部材が前記第２位置に位置している際に前記締結具が所定方向に移動することにより、前記第３部材が前記締結具によって前記所定方向に押圧され、前記第２部材が前記第１部材に取り付けられる、ことを特徴とする。

また、本発明の取付方法は、ロボットアームに、締結具によりエンドエフェクタを取り付ける取付方法であって、前記ロボットアームは、前記締結具が螺合する螺合孔を有する第１部材を備え、前記エンドエフェクタは、前記締結具が通り抜け可能な挿通部を有する第２部材と、第１位置に位置している場合、前記締結具が前記挿通部を通り抜けるようにし、第２位置に位置している場合、前記締結具と係合し前記締結具が前記挿通部を通り抜けないようにする第３部材と、を備え、前記第３部材を前記第１位置に移動させ、前記締結具が、前記螺合孔に少なくとも一部が螺合された状態で、前記締結具が前記挿通部を通り抜けるように前記第１部材と前記第２部材とを接触させ、前記第３部材を前記第２位置に移動させ、前記締結具を締め付けることで前記第２位置に位置する前記第３部材を押圧し、前記エンドエフェクタを前記ロボットアームに取り付ける、ことを特徴とする。

また、本発明の取付機構は、ロボットアームにロボットハンドを取り付ける取付機構であって、締結具と、前記締結具が締め付けられた際に前記ロボットアームの第１傾斜面及び前記ロボットハンドの第２傾斜面に係合し、前記締結具が緩められた際に前記第１傾斜面及び前記第２傾斜面から離間するように移動可能な楔部材と、を備える、ことを特徴とする。

本発明によれば、エンドエフェクタの交換作業が容易となる。

第１実施形態に係るロボットシステムの概略構成を示す説明図である。 （ａ）は、第１実施形態に係るロボットアームとロボットハンドとの連結構造の説明図である。（ｂ）は、第１実施形態に係るロボットアームとロボットハンドとの連結構造の説明図である。 （ａ）は、第１実施形態に係るロボットアーム及びロボットハンドの平面図である。（ｂ）は、第１実施形態に係るロボットアーム及びロボットハンドの平面図である。 （ａ）は、第１実施形態に係るロボットハンドをロボットアームに取り付ける方法を説明するための図である。（ｂ）は、第１実施形態に係るロボットハンドをロボットアームに取り付ける方法を説明するための図である。 （ａ）は、第１実施形態に係るロボットハンドをロボットアームに取り付ける方法を説明するための図である。（ｂ）は、第１実施形態に係るロボットハンドをロボットアームに取り付ける方法を説明するための図である。 第２実施形態に係るロボット装置のインタフェース装置の説明図である。 第２実施形態に係るロボットアームの先端の平面図である。 （ａ）は、第２実施形態に係るロボットハンドをロボットアームに取り付ける方法を説明するための図である。（ｂ）は、第２実施形態に係るロボットハンドをロボットアームに取り付ける方法を説明するための図である。 （ａ）は、第２実施形態に係るロボットハンドをロボットアームに取り付ける方法を説明するための図である。（ｂ）は、第２実施形態に係るロボットハンドをロボットアームに取り付ける方法を説明するための図である。 第３実施形態に係るロボット装置のインタフェース装置の説明図である。 第３実施形態に係るロボットアームの先端の平面図である。 （ａ）は、第３実施形態に係るロボットハンドをロボットアームに取り付ける方法を説明するための図である。（ｂ）は、第３実施形態に係るロボットハンドをロボットアームに取り付ける方法を説明するための図である。 （ａ）は、第３実施形態に係るロボットハンドをロボットアームに取り付ける方法を説明するための図である。（ｂ）は、第３実施形態に係るロボットハンドをロボットアームに取り付ける方法を説明するための図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るロボットシステム１０の概略構成を示す説明図である。図１において、ロボットシステム１０は、ロボット装置１００と、ロボット装置１００を制御する制御装置６００とを有する。制御装置６００には、外部コンピュータやティーチングペンダント等の外部装置６１０が接続される。ロボット装置１００は、産業用ロボットであり、生産ラインに配備される。

ロボット装置１００は、ロボットアーム１０１と、エンドエフェクタの一例であるロボットハンド１０２とを有する。ロボットハンド１０２は、ロボットアーム１０１に着脱可能となっており、図１の例では、ロボットアーム１０１に装着されている。ロボットアーム１０１は、ロボットアーム本体１０１０を含む。ロボットハンド１０２は、エンドエフェクタ本体であるハンド本体１０２０を含む。そして、ロボットアーム本体１０１０とハンド本体１０２０とが、これらの間に配置された、取付機構であるインタフェース装置２０により連結される。ロボットアーム１０１は、インタフェース装置２０の第１部分を含む。ロボットハンド１０２は、インタフェース装置２０の第２部分を含む。インタフェース装置２０の第１部分は、ロボットアーム本体１０１０に設けられ、インタフェース装置２０の第２部分は、ハンド本体１０２０に設けられている。インタフェース装置２０の第１部分と第２部分とを結合させることにより、ロボットハンド１０２をロボットアーム１０１に装着することができる。

ロボットアーム１０１は、垂直多関節のロボットアームであり、６つの関節Ｊ１〜Ｊ６で直列して連結された７つのリンク１１０〜１１６を有する。リンク１１０は、ベース部材のベース面１５０に固定され、各リンク１１１〜１１６は、各関節Ｊ１〜Ｊ６で揺動又は回転可能となっている。図１において、各関節Ｊ１〜Ｊ６における回転方向を、矢印Ａ１〜Ａ６で示す。なお、いずれかのリンクは、例えば、直動アクチュエータにより直動可能であってもよい。

ハンド本体１０２０は、掌部１２１と、掌部１２１に対して開閉する方向に移動する複数のフィンガ１２２とを有する。掌部１２１は、不図示のモータを有する。掌部１２１の不図示のモータにより、フィンガ１２２が開閉駆動される。

ベース面１５０におけるロボット装置１００の近傍には、ロボットアーム１０１に非装着のエンドエフェクタを支持可能な支持台５０１，５０２が配置されている。図１の例では、支持台５０２には、ロボットアーム１０１に装着可能なエンドエフェクタの一例であるロボットハンド１０３が配置されている。ロボットハンド１０３も、ロボットハンド１０２と同様、インタフェース装置２０の第２部分を有する。ロボットアーム１０１にロボットハンド１０２が装着されている場合には、ロボットハンド１０２をロボットアーム１０１から取り外して、ロボットハンド１０３に交換することができる。ロボットアーム１０１にロボットハンド１０３が装着されている場合には、ロボットハンド１０３をロボットアーム１０１から取り外して、ロボットハンド１０２に交換することができる。

制御装置６００は、例えばコンピュータである。制御装置６００は、プロセッサであるＣＰＵ６０１と、ＣＰＵ６０１に各部を制御させるプログラムを記憶するＲＯＭ６０２と、教示点や制御指令などのデータを一時的に格納するＲＡＭ６０３と、通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）６０４とを有する。外部装置６１０は、制御装置６００に対して有線又は無線で制御装置６００と通信可能に接続することができ、ロボット装置１００の操作および状態表示などのユーザインタフェース機能を有する。ＣＰＵ６０１は、例えば外部装置６１０から入力された教示点データに基づきロボットアーム１０１の各関節の軌道を生成し、Ｉ／Ｆ６０４を介してロボットアーム１０１の各関節の動作を制御する。

ベース面１５０に水平な方向であって、互いに直交する２方向を、Ｘ方向及びＹ方向とする。また、ベース面１５０に垂直な下方向をＺ１方向、Ｚ１方向に対して反対の上方向をＺ２方向とする。

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１実施形態に係るロボットアーム１０１とロボットハンド１０２との連結構造の説明図である。図２（ａ）は、ロボットアーム１０１からロボットハンド１０２を取り外した状態、図２（ｂ）は、ロボットアーム１０１にロボットハンド１０２を取り付けた状態を示している。なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）には、説明の便宜上、一部分を断面で図示している。本実施形態では、ロボットハンド１０２の交換作業は、作業者が行う。ロボットハンド１０２は重量物であるため、ロボットハンド１０２の交換作業は、ロボットアーム１０１を図２（ａ）及び図２（ｂ）の姿勢にして行う。即ち、ロボットアーム１０１の先端が上を向くように、ロボットアーム１０１の姿勢を調整しておく。これにより、ロボットハンド１０２の交換作業が容易となる。第１実施形態では、ロボットアーム１０１の先端が上を向いているときのＺ１方向が、所定方向である。なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）において、ロボットアーム１０１は、リンク１１４に対して先端側について部分的に図示し、残りの基端側の部分については図示を省略している。

インタフェース装置２０は、ロボットアーム本体１０１０のうち、先端に位置する回転部であるリンク１１６に取り付けられた第１部材であるマスタープレート２０１を有する。マスタープレート２０１は、不図示のボルト等でリンク１１６に固定される。よって、マスタープレート２０１は、ロボットアーム本体１０１０、即ちリンク１１６に着脱可能である。インタフェース装置２０は、ハンド本体１０２０のうち、掌部１２１に取り付けられた第２部材であるツールプレート２０２を有する。ツールプレート２０２は、不図示のボルト等で掌部１２１に固定される。よって、ツールプレート２０２は、ハンド本体１０２０、即ち掌部１２１に着脱可能である。

マスタープレート２０１は、第１主面である平面２１１を含む。ツールプレート２０２は、平面２１１に当接可能な第２主面である平面２１２を含む。インタフェース装置２０は、平面２１２を平面２１１に当接させた状態で、マスタープレート２０１にツールプレート２０２を締結する締結機構２０３を有する。本実施形態では、インタフェース装置２０は、締結機構２０３を複数、例えば２つ有する。

マスタープレート２０１には、第１電気接続部であるコネクタ２５１が支持されている。コネクタ２５１は、マスタープレート２０１の中空部分に配置されている。ツールプレート２０２には、第２電気接続部であるコネクタ２５２が支持されている。コネクタ２５２は、ツールプレート２０２の中空部分に配置されている。コネクタ２５１は、複数の第１接点である接点２６１を含み、コネクタ２５２は、複数の第２接点である接点２６２を含む。

マスタープレート２０１に固定されたコネクタ２５１の各接点２６１には、ロボットアーム１０１のロボットアーム本体１０１０の内部又は外部に配置された、信号線又は電源線等の配線２４１に接続されている。配線２４１は、図１に示す制御装置６００から延びている。配線２４１をロボットアーム１０１のロボットアーム本体１０１０の内部に配置すれば、配線２４１がロボット装置１００の周辺に配置された部材に干渉するのを防止することができる。

ツールプレート２０２に固定されたコネクタ２５２の各接点２６２には、ロボットハンド１０２のハンド本体１０２０の内部又は外部に配置された、信号線又は電源線等の配線２４２に接続されている。配線２４２は、掌部１２１内に配置された不図示の制御基板やモータ等に接続されている。配線２４２をロボットハンド１０２のハンド本体１０２０の内部に配置すれば、配線２４２がロボット装置１００の周辺に配置された部材に干渉するのを防止することができる。

平面２１２が平面２１１に当接した際、複数の接点２６２は、複数の接点２６１に接触する。これにより、配線２４１と配線２４２との導通が確立される。複数の接点２６１及び複数の接点２６２のうち一方、本実施形態では複数の接点２６２のそれぞれは、バネ接点となっており、平面２１２が平面２１１に当接した際、複数の接点２６１のそれぞれに圧接する。

回転部であるリンク１１６は、関節Ｊ６でリンク１１５に対して所定の回転軸線である回転軸線Ｌ６を中心に矢印Ａ６の方向に回転する。よって、リンク１１６に固定されたマスタープレート２０１、及びマスタープレート２０１に固定されたコネクタ２５１も、リンク１１６と共に回転軸線Ｌ６まわりに回転する。

生産ラインにおいて、ロボットアーム１０１を動作させる場合、ロボットハンド１０２の重量、又はロボットハンド１０２の重量とロボットハンド１０２が把持したワークの重量により、インタフェース装置２０には、荷重がかかる。例えば、ロボットハンド１０２が第１ワークを把持して第１ワークを高速搬送する場合や第１ワークを第２ワークに組み付ける場合などである。このようにロボットハンド１０２に外力が加わると、ツールプレート２０２がマスタープレート２０１に締結機構２０３で締結されていても、ツールプレート２０２がマスタープレート２０１に対してモーメントが働き傾こうとする。この傾きにより、マスタープレート２０１の平面２１１とツールプレート２０２の平面２１２とが部分的に離間する。離間距離は、回転軸線Ｌ６から径方向外側に離れるほど長くなる傾向にある。ロボットハンド１０２に加わる外力の方向は、ロボットアーム１０１の姿勢や動作の加速度に応じて変化するため、ツールプレート２０２の傾きの方向も変化する。したがって、ツールプレート２０２において、マスタープレート２０１に対して遠ざかる箇所も回転軸線Ｌ６を中心に周方向に変化する。

本実施形態では、コネクタ２５１は、回転軸線Ｌ６上に配置されている。ロボットハンド１０２がロボットアーム１０１に装着されている場合、コネクタ２５１にはコネクタ２５２が装着されるので、コネクタ２５２も回転軸線Ｌ６上に位置する。これにより、マスタープレート２０１に対してツールプレート２０２が外力により傾いたとしても、回転軸線上のマスタープレート２０１とツールプレート２０２との離間距離は短い。したがって、ロボットアーム１０１を高速動作させても、各接点２６１と各接点２６２との接触状態、即ち接触圧が保たれ、接点同士の電気的な接続が安定化する。接点同士の電気的な接続が安定化するので、ノイズが発生したり、電力の瞬断等が発生したりするのを防止することができ、これにより、ロボット装置１００を非常停止させることが減る。よって、ロボット装置１００によって製造する製品の生産性が向上する。

マスタープレート２０１及びツールプレート２０２の一方、本実施形態ではツールプレート２０２は、平面２１２から突出する第１位置決めピンである位置決めピン２８１と、第２位置決めピンである位置決めピン２８２とを有する。各位置決めピン２８１，２８２は、コネクタ２５２に対し径方向外側に配置されている。即ち、ツールプレート２０２の中心部は、コネクタ２５２及び配線２４２が配置される中空部分となっているため、各位置決めピン２８１，２８２は、中空部分の周囲に配置される。また、位置決めピン２８１，２８２は、回転軸線Ｌ６を中心に１８０度回転対称な位置に配置されている。

マスタープレート２０１及びツールプレート２０２の他方、例えばマスタープレート２０１には、位置決めピン２８１が嵌る第１位置決め穴である位置決め穴２７１と、位置決めピン２８２が嵌る第２位置決め穴である位置決め穴２７２とが形成されている。各位置決め穴２７１，２７２は、平面２１１に対して凹んでいる。各位置決め穴２７１，２７２は、コネクタ２５１に対し径方向外側に配置されている。即ち、マスタープレート２０１の中心部は、コネクタ２５１及び配線２４１が配置される中空部分となっているため、各位置決め穴２７１，２７２は、中空部分の周囲に配置される。また、位置決め穴２７１と位置決め穴２７２とは、回転軸線Ｌ６を中心に１８０度回転対称な位置に配置されている。各位置決めピン２８１，２８２が各位置決め穴２７１，２７２に嵌ることによって、ツールプレート２０２、即ちコネクタ２５２が、マスタープレート２０１、即ちコネクタ２５１に対して高精度に位置決めされる。このように位置決めされたツールプレート２０２は、締結機構２０３によりマスタープレート２０１に締結固定される。これにより、接点２６１，２６２同士の電気的な接続が安定化する。

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１実施形態に係るロボットアーム及びロボットハンドを、Ｚ１方向に見た平面図である。図２（ａ）、図２（ｂ）、図３（ａ）、及び図３（ｂ）に示すように、締結機構２０３は、締結具の一例である、マスタープレート２０１に分離可能に取り付けられたボルト２３１を有する。締結機構２０３は、マスタープレート２０１に取り付けられたボルト２３１の頭部２３１１によって押圧されることにより、ツールプレート２０２をマスタープレート２０１に押圧する第３部材である押圧部材２３３を有する。マスタープレート２０１は、ボルト２３１が螺合する螺合孔２２１を有する。

押圧部材２３３は、ツールプレート２０２の平面２１２とは反対の面の側に、Ｘ方向にスライド可能に設けられている。ボルト２３１は、マスタープレート２０１の平面２１１に取り付けられている。押圧部材２３３には、長穴２３４が形成されている。押圧部材２３３は、長穴２３４に嵌るボルト２３２でツールプレート２０２に支持されており、これにより、長穴２３４の長手方向であるＸ方向にスライド自在となっている。

ツールプレート２０２には、マスタープレート２０１の螺合孔２２１に螺合されたボルト２３１の頭部２３１１が通過可能な、挿通部の一例である貫通孔２３６が形成されている。ツールプレート２０２の平面２１２をマスタープレート２０１の平面２１１に当接させる際に、ボルト２３１の頭部２３１１が、貫通孔２３６を通過して、ツールプレート２０２からＺ２方向に突出する。

押圧部材２３３には、押圧部材２３３がスライドすることによってボルト２３１の頭部２３１１に係脱可能とする、貫通孔２３６を絞る絞り部の一例である切欠２３５が形成されている。切欠２３５は、ボルト２３１の頭部２３１１が押圧部材２３３に係合するように、貫通孔２３６よりも狭い開口となっている。切欠２３５は、長穴２３４と平行な長手方向であるＸ方向に直線状に延びている。図３（ａ）には、押圧部材２３３が第１位置である退避位置Ｐ１に移動して、切欠２３５がボルト２３１から離脱した状態を図示している。図３（ｂ）には、押圧部材２３３が第２位置である係合位置Ｐ２に移動して、切欠２３５がボルト２３１に係合した状態を図示している。切欠２３５の短手方向の幅は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すボルト２３１の軸部２３１２の径よりも広く、ボルト２３１の頭部２３１１よりも狭い。押圧部材２３３がスライドして切欠２３５にボルト２３１の軸部２３１２が嵌ることにより、ボルト２３１の頭部２３１１によって押圧部材２３３をツールプレート２０２に押圧することができる。ツールプレート２０２は、ボルト２３１の頭部２３１１によって押圧される押圧部材２３３によって、マスタープレート２０１に押圧される。

ロボットハンド１０２をロボットアーム１０１に取り付ける方法について詳細に説明する。図４（ａ）、図４（ｂ）、図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１実施形態に係るロボットハンド１０２をロボットアーム１０１に取り付ける方法を説明するための図である。図４（ａ）、図４（ｂ）、図５（ａ）及び図５（ｂ）には、インタフェース装置２０の断面を模式的に図示している。

図４（ａ）に示すように、ロボットアーム１０１とロボットハンド１０２とを用意する。ロボットハンド１０２のツールプレート２０２の各位置決めピン２８１，２８２を、ロボットアーム１０１のマスタープレート２０１の各位置決め穴２７１，２７２に対向させる。この状態からロボットハンド１０２をＺ１方向に移動させ、図４（ｂ）に示すように、ツールプレート２０２の各位置決めピン２８１，２８２を、マスタープレート２０１の各位置決め穴２７１，２７２に挿入して行く。マスタープレート２０１の螺合孔２２１に螺合させておいた各ボルト２３１の頭部２３１１及び軸部２３１２の一部は、各貫通孔２３６を通過して、ツールプレート２０２に対してＺ２方向に突出する。また、ツールプレート２０２に支持された押圧部材２３３は、ボルト２３１に係合する図３（ｂ）の係合位置Ｐ２から退避させている。押圧部材２３３を図３（ａ）の退避位置Ｐ１に移動させているので、ロボットハンド１０２をロボットアーム１０１の先端に載置させた際に、ボルト２３１の頭部２３１１が、押圧部材２３３の貫通孔２３６を通り抜け可能となる。これにより、ボルト２３１の頭部２３１１が押圧部材２３３に衝突するのを回避することができる。

図４（ａ）の状態から図４（ｂ）の状態となるまでのロボットハンド１０２の位置決め動作について具体的に説明する。位置決めピン２８１は、第１ストレート部である円柱状のストレート部２８１１と、ストレート部２８１１に連結された先細りの第１テーパ部である円錐台状のテーパ部２８１２と、を含む。位置決めピン２８２は、第２ストレート部である円柱状のストレート部２８２１と、ストレート部２８２１に連結された先細りの第２テーパ部である円錐台状のテーパ部２８２２と、を含む。各テーパ部２８１２，２８２２の基端、即ち各ストレート部２８１１，２８２１が、各位置決め穴２７１，２７２に嵌合し始めた位置において、マスタープレート２０１に対するツールプレート２０２のＸ方向及びＹ方向の位置決めが完了する。この位置決め作用により、平面２１２は、平面２１１に対して平行となる。マスタープレート２０１に対するツールプレート２０２のＸ方向及びＹ方向の位置決めが完了した位置において、接点２６２は接点２６１に接触する直前となる。この状態で更にロボットハンド１０２をＺ１方向に押し込むと、図４（ｂ）に示すようにコネクタ２５２の複数の接点２６２は、コネクタ２５１の複数の接点２６１にほぼ同時に接触する。即ち、この接続動作でコネクタ２５２がコネクタ２５１に対して傾くのが防止され、また、各接点２６１に各接点２６２が位置決めされているので、安定してコネクタ２５１，２５２同士を接続することができる。このような位置決め機構により、ロボットハンド１０２の取り付けの再現性が向上する。ロボットハンド１０２の取り付けの再現性が向上するので、ロボットハンドの交換による教示時間を削減することができる。

次に、各締結機構２０３における押圧部材２３３を、図５（ａ）に示すように、回転中心である回転軸線Ｌ６に向かう、Ｚ１方向と直交するＸ１方向にスライドさせることにより、押圧部材２３３が図３（ｂ）に示す係合位置Ｐ２に移動する。これにより、図５（ｂ）に示すように押圧部材２３３の切欠２３５にボルト２３１の軸部２３１２が嵌り、ボルト２３１の頭部２３１１が押圧部材２３３に係合して貫通孔２３６を通り抜けないようになる。押圧部材２３３は、Ｚ１方向に見て、係合位置Ｐ２に移動した際に、貫通孔２３６の一部を覆う。ボルト２３１は、係合位置Ｐ２に位置している状態で締め付け操作されることにより、押圧部材２３３と共にツールプレート２０２をＺ１方向に押圧し、ツールプレート２０２をマスタープレート２０１に締結する。すなわち、ボルト２３１が締め付け操作されることにより、押圧部材２３３とボルト２３１の頭部２３１１とが接触して押圧部材２３３がＺ１方向に押圧される。このボルト２３１の締め付けによって、押圧部材２３３がツールプレート２０２に押圧され、ツールプレート２０２がマスタープレート２０１と押圧部材２３３とで挟み込まれる。即ち、ツールプレート２０２は、押圧部材２３３にＺ１方向に押圧されることにより、マスタープレート２０１に圧接され、これにより、ロボットハンド１０２がロボットアーム１０１へ取り付けられる。

ロボットアーム１０１からロボットハンド１０２を取り外す際には、逆の操作を行えばよい。即ち、ボルト２３１を緩め、押圧部材２３３をスライドさせてボルト２３１の頭部２３１１に干渉しない図３（ａ）の退避位置Ｐ１に退避させればよい。図１に示す別のロボットハンド１０３をロボットアーム１０１に装着する場合も同様に行えばよい。即ち、ロボットハンド１０３においても、ロボットハンド１０２と同様のインタフェース装置２０の構成要素、本実施形態ではツールプレート２０２及び押圧部材２３３をハンド本体に設けておけばよい。ボルト２３１は、ロボットアーム１０１に装着され得る複数のエンドエフェクタで共通に用いることができる。よって、ロボットハンド１０２又は１０３をロボットアーム１０１から取り外す際には、ボルト２３１は、押圧部材２３３がスライドできる程度に緩めるだけでよく、ロボットアーム１０１から取り外す必要はない。よって、ロボットハンドの交換作業が容易となる。また、マスタープレート２０１に設けられたボルト２３１によってもロボットハンド１０２をロボットアーム１０１に粗く位置決めすることができ、ロボットハンドの交換作業が容易となる。

第１実施形態によれば、ロボットアーム１０１にロボットハンド１０２又は１０３を、インタフェース装置２０によって連結することができるので、ロボットハンドの交換を簡単かつ迅速に行うことができる。更に、ロボットハンド１０２又は１０３の取り付けの再現性が向上するとともに、接点２６１，２６２同士の電気的な接続が安定化し、ロボット装置１００の耐久性が向上する。また、生産ラインに配置した組立自動機であるロボット装置１００における段取り替えを簡単かつ迅速に行うことが可能となる。

また、ロボットハンドの他の形態として、掌部１２１をＺ方向に短くし、ロボットハンドの小型化を図る場合がある。その際、ハンド本体１０２０と貫通孔２３６とが近づくことになるが、図２（ｂ）のようにハンド本体１０２０が、貫通孔２３６の一部を覆うように構成されている場合、普通のドライバではなく、Ｌ字型のドライバを使用することがある。一般的にＬ字型ドライバは多く回転させる際には労力を必要とするが、本実施形態では、少しだけボルト２３１を緩めるだけでロボットハンドの取り外しを行うことができる。よって、ドライバを多く回転させなくても良くなるため、Ｌ字型ドライバを使用してボルト２３１を締めつけたり緩めたりする際には、本実施形態は特に効果を発揮する。

［第２実施形態］
第２実施形態に係るロボット装置の取付機構であるインタフェース装置について説明する。図６は、第２実施形態に係るロボット装置のインタフェース装置２０Ａの説明図である。図６には、インタフェース装置２０Ａの断面を模式的に図示している。第２実施形態のロボット装置は、ロボットアーム１０１Ａと、ロボットアーム１０１Ａに着脱可能な、エンドエフェクタの一例であるロボットハンド１０２Ａとを有する。なお、ロボットアーム本体、及びエンドエフェクタ本体であるハンド本体の構成は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

図６に示すように、第２実施形態に係る取付機構であるインタフェース装置２０Ａは、第１部材であるマスタープレート２０１Ａと、第２部材であるツールプレート２０２Ａと、を有する。マスタープレート２０１Ａは、図１のロボットアーム本体１０１０におけるリンク１１６に取り付けられる。ツールプレート２０２Ａは、図１のハンド本体１０２０における掌部１２１に取り付けられる。マスタープレート２０１Ａは、第１主面である平面２１１Ａを含む。ツールプレート２０２Ａは、マスタープレート２０１Ａの平面２１１Ａに当接可能な第２主面である平面２１２Ａを含む。

マスタープレート２０１Ａには、第１実施形態と同様、コネクタ２５１が固定され、ツールプレート２０２Ａには、第１実施形態と同様、コネクタ２５２が固定されている。マスタープレート２０１Ａは、中空部分を有し、コネクタ２５１は、中空部分に配置されている。ツールプレート２０２Ａは、中空部分を有し、コネクタ２５２は、中空部分に配置されている。

図７は、第２実施形態に係るロボットアームの先端の平面図である。コネクタ２５１は、第１実施形態と同様、回転軸線Ｌ６上に配置されている。図６に示すコネクタ２５２もコネクタ２５１に装着された場合には、回転軸線Ｌ６上に位置する。これにより、ロボットアーム１０１Ａを高速動作させても、各接点２６１と各接点２６２との接触状態、即ち接触圧が保たれ、接点２６１，２６２同士の電気的な接続が安定化する。接点２６１，２６２同士の電気的な接続が安定化するので、ノイズが発生したり、電力の瞬断等が発生したりするのを防止することができ、これにより、ロボット装置を非常停止させることが減る。よって、ロボット装置によって製造する製品の生産性が向上する。

図６に示すように、インタフェース装置２０Ａは、平面２１２Ａを平面２１１Ａに当接させた状態で、マスタープレート２０１Ａにツールプレート２０２Ａを締結可能な締結機構２０３Ａを有する。本実施形態では、インタフェース装置２０Ａは、締結機構２０３Ａを複数、例えば２つ有する。

各締結機構２０３Ａは、第４部材である楔部材２３３Ａを有する。楔部材２３３Ａは、マスタープレート２０１Ａ及びツールプレート２０２Ａを挟持することで、マスタープレート２０１Ａ及びツールプレート２０２Ａを連結することができる。

各締結機構２０３Ａは、マスタープレート２０１Ａ又はツールプレート２０２Ａ、本実施形態ではマスタープレート２０１Ａに楔部材２３３Ａを固定する締結具の一例として、マスタープレート２０１Ａに分離可能に取り付けられるボルト２３１Ａを有する。マスタープレート２０１Ａは、ボルト２３１Ａが螺合する螺合孔を有する。楔部材２３３Ａには、図７に示すように、ボルト２３１Ａの軸部２３１２Ａが通過する貫通孔２３４Ａが形成されている。即ち、貫通孔２３４Ａは、ボルト２３１Ａの軸部２３１２Ａよりも広く、ボルト２３１Ａの頭部２３１１Ａよりも狭い。ボルト２３１Ａを締め付け方向に回転させることにより、楔部材２３３Ａは、ボルト２３１Ａの頭部２３１１Ａに押圧される。楔部材２３３Ａは、ボルト２３１Ａの頭部２３１１Ａに押圧されることにより、マスタープレート２０１Ａとツールプレート２０２Ａとに当接し、マスタープレート２０１Ａとツールプレート２０２Ａとを挟持することになる。このように、ボルト２３１Ａは、楔部材２３３Ａをマスタープレート２０１Ａとツールプレート２０２Ａとに当接させて、楔部材２３３Ａにマスタープレート２０１Ａとツールプレート２０２Ａとを挟持させることができる。なお、図７には、説明の便宜上、一部を切断した楔部材２３３Ａを図示している。

楔部材２３３Ａは、図６に示すように、ボルト２３１Ａがマスタープレート２０１Ａの螺合孔に螺合した状態で緩められたとき、マスタープレート２０１Ａとツールプレート２０２Ａとが接離可能とする位置に退避可能にボルト２３１Ａに支持される。これにより、楔部材２３３Ａは、ボルト２３１Ａをマスタープレート２０１Ａから取り外さなくても、マスタープレート２０１Ａに対して接離するツールプレート２０２Ａに衝突するのが回避される。

楔部材２３３Ａは、楔を形成する一対の傾斜面２３３１，２３３２を有する。マスタープレート２０１Ａは、その側壁面に形成された、楔部材２３３Ａの傾斜面２３３１が当接し得る、第１傾斜面である傾斜面２０１０を有する。ツールプレート２０２Ａは、その側壁面に形成された、楔部材２３３Ａの傾斜面２３３２が当接し得る、第２傾斜面である傾斜面２０２０を有する。

本実施形態では、楔部材２３３Ａは、ボルト２３１Ａの軸部２３１２Ａに沿ってスライド可能にボルト２３１Ａに支持される。楔部材２３３Ａは、ボルト２３１Ａの軸部２３１２Ａに沿ってスライドすることで、傾斜面２３３１がマスタープレート２０１Ａの傾斜面２０１０に当接する。また、マスタープレート２０１Ａにツールプレート２０２Ａが近接していれば、楔部材２３３Ａは、ボルト２３１Ａの軸部２３１２Ａに沿ってスライドすることで、傾斜面２３３２がツールプレート２０２Ａの傾斜面２０２０に当接する。

ボルト２３１Ａ及び楔部材２３３Ａは、ツールプレート２０２Ａに設けてもよいが、その場合、交換対象とする複数のエンドエフェクタの各々にボルト２３１Ａ及び楔部材２３３Ａを設ける必要があるため、マスタープレート２０１Ａに設けるのが好ましい。ボルト２３１Ａ及び楔部材２３３Ａをマスタープレート２０１Ａに設けることで、エンドエフェクタを交換する際にボルト２３１Ａ及び楔部材２３３Ａも交換する必要がなくなり、部品点数を削減することができる。

マスタープレート２０１Ａ及びツールプレート２０２Ａの一方、本実施形態ではツールプレート２０２Ａは、平面２１２Ａから突出する第１位置決めピンである位置決めピン２８１Ａと、第２位置決めピンである位置決めピン２８２Ａとを有する。各位置決めピン２８１Ａ，２８２Ａは、コネクタ２５２に対し径方向外側に配置されている。即ち、ツールプレート２０２Ａの中心部は、コネクタ２５２及び配線２４２が配置される中空部分となっているため、各位置決めピン２８１Ａ，２８２Ａは、中空部分の周囲に配置される。また、位置決めピン２８１Ａと位置決めピン２８２Ａとは、回転軸線Ｌ６（図７）を中心に１８０度回転対称な位置に配置されている。なお、図７には、説明の便宜上、ツールプレート２０２Ａから切断した位置決めピン２８１Ａ及び位置決めピン２８２Ａを図示している。

マスタープレート２０１Ａ及びツールプレート２０２Ａの他方、本実施形態ではマスタープレート２０１Ａには、位置決めピン２８１Ａが嵌る第１位置決め穴である位置決め穴２７１Ａが形成されている。マスタープレート２０１Ａには、位置決めピン２８２Ａが嵌る第２位置決め穴である位置決め穴２７２Ａが形成されている。各位置決め穴２７１Ａ，２７２Ａは、平面２１１Ａに対して凹んでいる。各位置決め穴２７１Ａ，２７２Ａは、コネクタ２５１に対し径方向外側に配置されている。即ち、マスタープレート２０１Ａの中心部は、コネクタ２５１及び配線２４１が配置される中空部分となっているため、各位置決め穴２７１Ａ，２７２Ａは、中空部分の周囲に配置される。また、位置決め穴２７１Ａと位置決め穴２７２Ａとは、回転軸線Ｌ６を中心に１８０度回転対称な位置に配置されている。各位置決めピン２８１Ａ，２８２Ａが各位置決め穴２７１Ａ，２７２Ａに嵌ることによって、ツールプレート２０２Ａ、即ちコネクタ２５２が、マスタープレート２０１Ａ、即ちコネクタ２５１に対して高精度に位置決めされる。このように位置決めされたツールプレート２０２Ａは、締結機構２０３Ａによりマスタープレート２０１Ａに締結固定される。これにより、接点２６１，２６２同士の電気的な接続が安定化する。

位置決めピン２８１Ａは、第１ストレート部である円柱状のストレート部２８１１Ａと、ストレート部２８１１Ａに連結された先細りの第１テーパ部である円錐台状のテーパ部２８１２Ａと、を含む。更に、位置決めピン２８１Ａは、テーパ部２８１２Ａに設けられ、径方向に突出する第１突起部である突起部２８１３Ａを含む。位置決めピン２８２Ａは、第２ストレート部である円柱状のストレート部２８２１Ａと、ストレート部２８２１Ａに連結された先細りの第２テーパ部である円錐台状のテーパ部２８２２Ａと、を含む。更に、位置決めピン２８２Ａは、テーパ部２８２２Ａに設けられ、径方向に突出する第２突起部である突起部２８２３Ａを含む。

各突起部２８１３Ａ，２８２３Ａは、各テーパ部２８１２Ａ，２８２２Ａの周方向に亘って形成され、各位置決め穴２７１Ａ，２７２Ａにおいてストッパーとして機能する。各突起部２８１３Ａ，２８２３Ａは、各ストレート部２８１１Ａ，２８２１Ａと同径である。

位置決め穴２７１Ａを形成する内側壁には、位置決め穴２７１Ａに進退可能に配置された第１係合部材である係合ピン２３６Ａが、一対設けられている。各係合ピン２３６Ａは、第１付勢部材であるそれぞれの付勢ばね２３７Ａにより、位置決め穴２７１Ａに進出する、即ち突起部２８１３Ａに係合し得る位置まで進出するように、位置決め穴２７１Ａの中心に向けて付勢されている。

位置決め穴２７２Ａを形成する内側壁には、位置決め穴２７２Ａに進退可能に配置された第２係合部材である係合ピン２３８Ａが、一対設けられている。各係合ピン２３８Ａは、第２付勢部材であるそれぞれの付勢ばね２３９Ａにより、位置決め穴２７２Ａに進出する、即ち突起部２８２３Ａに係合し得る位置まで進出するように、位置決め穴２７２Ａの中心に向けて付勢されている。

ロボットハンド１０２Ａをロボットアーム１０１Ａに取り付ける方法について詳細に説明する。図８（ａ）、図８（ｂ）、図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第２実施形態に係るロボットハンド１０２Ａをロボットアーム１０１Ａに取り付ける方法を説明するための図である。図８（ａ）、図８（ｂ）、図９（ａ）及び図９（ｂ）には、インタフェース装置２０Ａの断面を模式的に図示している。

図８（ａ）に示すように、ロボットハンド１０２Ａのツールプレート２０２Ａの各位置決めピン２８１Ａ，２８２Ａを、ロボットアーム１０１Ａのマスタープレート２０１Ａの各位置決め穴２７１Ａ，２７２Ａに対向させる。マスタープレート２０１Ａの螺合孔に螺合させておいたボルト２３１Ａは、緩められている。楔部材２３３Ａは、ボルト２３１Ａの軸部２３１２Ａに沿ってツールプレート２０２Ａに干渉しない位置とマスタープレート２０１Ａ及びツールプレート２０２Ａに当接する位置とに移動可能であり、ツールプレート２０２Ａに干渉しない位置に退避させておく。この状態でロボットハンド１０２Ａ、即ちツールプレート２０２ＡをＺ１方向に移動させ、図８（ｂ）に示すように、ツールプレート２０２Ａの各位置決めピン２８１Ａ，２８２Ａをマスタープレート２０１Ａの各位置決め穴２７１Ａ，２７２Ａに挿入して行く。

位置決めピン２８１Ａの突起部２８１３Ａが位置決め穴２７１Ａに進出する係合ピン２３６Ａと係合し、位置決めピン２８２Ａの突起部２８２３Ａが位置決め穴２７２Ａに進出する係合ピン２３８Ａと係合する。係合ピン２３６Ａ及び係合ピン２３８Ａにより、ロボットハンド１０２Ａを支持する。各突起部２８１３Ａ，２８２３Ａが各係合ピン２３６Ａ，２３８Ａと係合することにより、ロボットハンド１０２Ａ、即ちツールプレート２０２ＡのＸ方向及びＹ方向の位置決めがほぼ完了するとともに、ロボットハンド１０２Ａの傾きが補正される。この時、ロボットハンド１０２Ａ側の接点２６２と、ロボットアーム１０１Ａ側の接点２６１とが接触しないクリアランスＤを確保した状態でロボットハンド１０２Ａが保持される。以下、この状態を「仮位置決め状態」という。ロボットハンド１０２Ａ、即ちツールプレート２０２Ａを仮位置決め状態とすることにより、マスタープレート２０１Ａに対するツールプレート２０２Ａの傾きが補正されるので、平面２１２Ａが平面２１１Ａとほぼ平行となる。

次に、ボルト２３１Ａを締め付け方向に回転させることにより、図９（ａ）に示すように、ボルト２３１Ａ及び楔部材２３３ＡがＸ１方向に共に移動し、楔部材２３３Ａの傾斜面２３３２が、ツールプレート２０２Ａの傾斜面２０２０にＸ１方向に当接する。ボルト２３１Ａによる締め付け力によって楔部材２３３Ａの傾斜面２３３２にツールプレート２０２Ａの傾斜面２０２０がＺ１方向に押圧され、ロボットハンド１０２Ａ全体がＺ１方向に誘い込まれる。仮位置決め状態のロボットハンド１０２ＡがＺ１方向に押圧されると、各係合ピン２３６Ａ，２３８Ａは、下方に移動する各突起部２８１３Ａ，２８２３Ａに押圧されて各付勢ばね２３７Ａ，２３９Ａの付勢力に抗して径方向外側に退避する。

各テーパ部２８１２Ａ，２８２２Ａの基端、即ち各ストレート部２８１１Ａ，２８２１Ａが、各位置決め穴２７１Ａ，２７２Ａに嵌合し始めた位置においてマスタープレート２０１Ａに対するツールプレート２０２ＡのＸ方向及びＹ方向の位置決めが完了する。

ボルト２３１Ａを更に締め付け方向に回転させることにより、ツールプレート２０２Ａが更にＺ１方向に押し込まれる。図９（ｂ）に示すように、楔部材２３３Ａの傾斜面２３３１が、マスタープレート２０１Ａの傾斜面２０１０に当接し、マスタープレート２０１Ａとツールプレート２０２Ａとが楔部材２３３Ａに挟持され、平面２１１Ａと平面２１２Ａとが密着する。接点２６２が接点２６１に接触する前にコネクタ２５２の傾きが補正されているので、コネクタ２５２の複数の接点２６２は、コネクタ２５１の複数の接点２６１にほぼ同時に接触する。これにより、接点２６２が接点２６１に対してＸＹ方向に擦れるのを防止することができ、接点２６１及び接点２６２の耐久性を向上させることができ、接点２６１及び接点２６２の寿命を延ばすことができる。

以上、ロボットハンド１０２Ａを仮位置決め状態にした後、各締結機構２０３Ａのボルト２３１Ａによって楔部材２３３Ａを締め付けることにより、平面２１１Ａと平面２１２Ａとを均等に密着させることができる。これにより、各締結機構２０３Ａのボルト２３１Ａの締め付け順に関わらず、各締結機構２０３Ａのボルト２３１Ａにおいて締付トルクのバラつきが発生するのを防止することができる。よって、ロボットハンドの交換作業が容易となり、また、ロボットハンドの取り付けの再現性も向上する。ロボットハンド１０２Ａの取り付けの再現性が向上するので、ロボットハンドの交換による教示時間を削減することができる。

また、ロボットハンド１０２Ａを仮位置決め状態としておくことで、コネクタ２５１とコネクタ２５２との接点２６１，２６２同士を同時に接触させることが容易となり、電気的な接続の安定性と耐久性を向上させることができる。よって、組立自動機の段取り替えを簡単かつ迅速に行うことが可能となる。

［第３実施形態］
第３実施形態に係るロボット装置の取付機構であるインタフェース装置について説明する。図１０は、第３実施形態に係るロボット装置のインタフェース装置２０Ｂの説明図である。図１０には、インタフェース装置２０Ｂの断面を模式的に図示している。第３実施形態のロボット装置は、ロボットアーム１０１Ｂと、ロボットアーム１０１Ｂに着脱可能な、エンドエフェクタの一例であるロボットハンド１０２Ｂとを有する。なお、ロボットアーム本体、及びエンドエフェクタ本体であるハンド本体の構成は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

図１０に示すように、第３実施形態のインタフェース装置２０Ｂは、第１部材であるマスタープレート２０１Ｂと、第２部材であるツールプレート２０２Ｂと、を有する。マスタープレート２０１Ｂは、図１のロボットアーム本体１０１０におけるリンク１１６に取り付けられる。ツールプレート２０２Ｂは、図１のハンド本体１０２０における掌部１２１に取り付けられる。マスタープレート２０１Ｂは、第１主面である平面２１１Ｂを含む。ツールプレート２０２Ｂは、マスタープレート２０１Ｂの平面２１１Ｂに当接可能な第２主面である平面２１２Ｂを含む。

マスタープレート２０１Ｂには、第１実施形態と同様、コネクタ２５１が固定され、ツールプレート２０２Ｂには、第１実施形態と同様、コネクタ２５２が固定されている。マスタープレート２０１Ｂは、中空部分を有し、コネクタ２５１は、中空部分に配置されている。ツールプレート２０２Ｂは、中空部分を有し、コネクタ２５２は、中空部分に配置されている。

図１１は、第３実施形態に係るロボットアームの先端の平面図である。コネクタ２５１は、第１実施形態と同様、回転軸線Ｌ６上に配置されている。図１０に示すコネクタ２５２もコネクタ２５１に装着された場合には、回転軸線Ｌ６上に位置する。これにより、ロボットアーム１０１Ｂを高速動作させても、各接点２６１と各接点２６２との接触状態、即ち接触圧が保たれ、接点２６１，２６２同士の電気的な接続が安定化する。接点２６１，２６２同士の電気的な接続が安定化するので、ノイズが発生したり、電力の瞬断等が発生したりするのを防止することができ、これにより、ロボット装置を非常停止させることが減る。よって、ロボット装置によって製造する製品の生産性が向上する。

インタフェース装置２０Ｂは、第２実施形態と同様の構成の締結機構２０３Ａを有する。締結機構２０３Ａは、ボルト２３１Ａと、楔部材２３３Ａとを含む。なお、図１１には、説明の便宜上、一部を切断した楔部材２３３Ａを図示している。本実施形態では、インタフェース装置２０Ｂは、締結機構２０３Ａを複数、例えば２つ有する。マスタープレート２０１Ｂ及びツールプレート２０２Ｂの一方、本実施形態ではツールプレート２０２Ｂは、平面２１２Ｂから突出する、第１実施形態と同様、位置決めピン２８１及び位置決めピン２８２を有する。マスタープレート２０１Ｂ及びツールプレート２０２Ｂの他方、本実施形態ではマスタープレート２０１Ｂには、第１実施形態と同様、位置決め穴２７１及び位置決め穴２７２が形成されている。なお、図１１には、説明の便宜上、ツールプレート２０２Ｂから切断した位置決めピン２８１及び位置決めピン２８２を図示している。

上記第２実施形態では、ロボットハンドをロボットアームに対して仮位置決め状態とする手段として、位置決めピンに突起部を配置し、位置決め穴に係合ピン及び付勢ばねを配置する場合について説明した。第３実施形態では、マスタープレート２０１Ｂに、複数（例えば４つ）の突き当てピン２９１Ｂと、複数の突き当てピン２９１Ｂを平面２１１Ｂから突出するＺ２方向に付勢する複数（例えば４つ）の第３付勢部材としての付勢ばね２９３Ｂを配置している。各付勢ばね２９３Ｂは、交換時においてロボットハンド１０２Ｂが突き当てピン２９１Ｂ上に載った際に、コネクタ２５１の接点２６１とコネクタ２５２の接点２６２が接触しないばね圧に設定されている。即ち、各付勢ばね２９３Ｂは、同じばね圧に設定され、各突き当てピン２９１Ｂの突出量が上下方向であるＺ１，Ｚ２方向で同じとなる。

ロボットハンド１０２Ｂをロボットアーム１０１Ｂに取り付ける方法について詳細に説明する。図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、第３実施形態に係るロボットハンド１０２Ｂをロボットアーム１０１Ｂに取り付ける方法を説明するための図である。図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）には、インタフェース装置２０Ｂの断面を模式的に図示している。

図１２（ａ）に示すように、ロボットハンド１０２Ｂのツールプレート２０２Ｂの各位置決めピン２８１，２８２を、ロボットアーム１０１Ｂのマスタープレート２０１Ｂの各位置決め穴２７１，２７２に対向させる。マスタープレート２０１Ｂの螺合孔に螺合されたボルト２３１Ａは、緩められている。楔部材２３３Ａは、ボルト２３１Ａの軸部２３１２Ａに沿ってツールプレート２０２Ｂに干渉しない位置とマスタープレート２０１Ｂ及びツールプレート２０２Ｂに当接する位置とに移動可能であり、ツールプレート２０２Ｂに干渉しない位置に退避させておく。この状態でロボットハンド１０２Ｂ、即ちツールプレート２０２ＢをＺ１方向に移動させ、図１２（ｂ）に示すように、ツールプレート２０２Ｂの各位置決めピン２８１，２８２を、マスタープレート２０１Ｂの各位置決め穴２７１，２７２に挿入して行く。ロボットハンド１０２Ｂをロボットアーム１０１Ｂの先端上に載置する、即ちツールプレート２０２Ｂをマスタープレート２０１Ｂ上に載置すると、複数の突き当てピン２９１Ｂによって、ロボットハンド１０２Ｂが支持される。

位置決めピン２８１のテーパ部２８１２が位置決め穴２７１に嵌り、位置決めピン２８２のテーパ部２８２２が位置決め穴２７２に嵌ることにより、ロボットハンド１０２Ｂ、即ちツールプレート２０２ＢのＸ方向及びＹ方向の位置決めがほぼ完了する。これとともに、複数の突き当てピン２９１Ｂは、ツールプレート２０２Ｂの平面２１２Ｂに突き当たり、ロボットハンド１０２Ｂの重量によってＺ１方向に同じ量で沈み込む。これにより、ロボットハンド１０２Ｂの傾きが補正される。この時、ロボットハンド１０２Ｂが複数の突き当てピン２９１Ｂに支持される。これにより、ロボットハンド１０２Ｂ側の接点２６２と、ロボットアーム１０１Ｂ側の接点２６１とが接触しないクリアランスＤを確保した仮位置決め状態でロボットハンド１０２Ｂが保持される。ロボットハンド１０２Ｂ、即ちツールプレート２０２Ｂを仮位置決め状態とすることにより、マスタープレート２０１Ｂに対するツールプレート２０２Ｂの傾きが補正されるので、平面２１２Ｂが平面２１１Ｂとほぼ平行となる。

次に、ボルト２３１Ａを締め付け方向に回転させることにより、図１３（ａ）に示すように、楔部材２３３Ａの傾斜面２３３２が、ツールプレート２０２Ｂの傾斜面２０２０にＸ１方向に当接する。ボルト２３１Ａによる締め付け力によって楔部材２３３Ａの傾斜面２３３２にツールプレート２０２Ｂの傾斜面２０２０がＺ１方向に押圧され、ロボットハンド１０２Ｂ全体がＺ１方向に誘い込まれる。仮位置決め状態のロボットハンド１０２ＢがＺ１方向に押圧されると、突き当てピン２９１Ｂは、Ｚ１方向に押圧されて付勢ばね２９３Ｂの付勢力に抗してＺ１方向に退避する。

各テーパ部２８１２，２８２２の基端、即ち各ストレート部２８１１，２８２１が、各位置決め穴２７１，２７２に嵌合し始めた位置において、マスタープレート２０１Ｂに対するツールプレート２０２ＢのＸ方向及びＹ方向の位置決めが完了する。

ボルト２３１Ａを更に締め付け方向に回転させることにより、ツールプレート２０２Ｂが更にＺ１方向に押し込まれる。図１３（ｂ）に示すように、楔部材２３３Ａの傾斜面２３３１が、マスタープレート２０１Ｂの傾斜面２０１０に当接し、マスタープレート２０１Ｂとツールプレート２０２Ｂとが楔部材２３３Ａに挟持され、平面２１１Ｂと平面２１２Ｂとが密着する。接点２６２が接点２６１に接触する前にコネクタ２５２の傾きが補正されているので、コネクタ２５２の複数の接点２６２は、コネクタ２５１の複数の接点２６１にほぼ同時に接触する。これにより、接点２６２が接点２６１に対してＸＹ方向に擦れるのを防止することができ、接点２６１及び接点２６２の耐久性を向上させることができ、接点２６１及び接点２６２の寿命を延ばすことができる。

以上、ロボットハンド１０２Ｂを仮位置決め状態にした後、各締結機構２０３Ａのボルト２３１Ａによって楔部材２３３Ａを締め付けることにより、平面２１１Ｂと平面２１２Ｂとを均等に密着させることができる。これにより、各締結機構２０３Ａのボルト２３１Ａの締め付け順に関わらず、各締結機構２０３Ａのボルト２３１Ａにおいて締付トルクのバラつきが発生するのを防止することができる。よって、ロボットハンドの交換作業が容易となり、また、ロボットハンドの取り付けの再現性も向上する。ロボットハンド１０２Ｂの取り付けの再現性が向上するので、ロボットハンドの交換による教示時間を削減することができる。

また、ロボットハンド１０２Ｂを仮位置決め状態としておくことで、コネクタ２５１とコネクタ２５２との接点２６１，２６２同士を同時に接触させることが容易となり、電気的な接続の安定性と耐久性を向上させることができる。よって、組立自動機の段取り替えを簡単かつ迅速に行うことが可能となる。

なお、突き当てピン２９１Ｂが４つの場合について説明したが、２つ以上であればよい。

本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。また、実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載されたものに限定されない。

上記第１〜第３実施形態では、垂直多関節のロボットアームの場合について説明したが、これに限定するものではない。例えば水平多関節のロボットアーム、パラレルリンクのロボットアーム、直交ロボット等、種々のロボットアームであっても、本発明のインタフェース装置を適用することが可能である。また、各種のロボットアーム及びアームに連結される各種のエンドエフェクタにおいて、共通のインタフェース装置を用いることも可能である。

第２及び第３実施形態では、作業者がボルト締めを行うことより楔部材２３３ＡによりロボットハンドをＺ１方向に押し込む場合について説明したが、作業者がロボットハンドをＺ１方向に押し込んでもよい。この場合、ロボットハンドを押し込んだ後、ボルト締めを行えばよい。

第２及び第３実施形態では、楔部材をマスタープレートに固定するのに、締結具としてボルトを用いた場合を例に説明したが、締結具は、ボルトに限らずワイヤー又はバックル等であってもよい。

上記第１〜第３実施形態では、エンドエフェクタがロボットハンドである場合について説明したが、これに限定するものではなく、モータ駆動のピンセット又はドライバなどの電動のツールであってもよい。

上記第１〜第３実施形態では、マスタープレートが取り付けられる回転部がリンク１１６である場合について説明したが、リンク１１６の先端に設けられる別の部材、例えば不図示の力覚センサであってもよい。

上記第１〜第３実施形態では、第１部材が、ロボットアームの回転部、例えばリンク１１６に着脱可能なマスタープレートである場合について説明したが、これに限定するものではなく、回転部と一体のものであってもよい。同様に、第２部材が、エンドエフェクタ本体に着脱可能なツールプレートである場合について説明したが、これに限定するものではなく、エンドエフェクタ本体と一体のものであってもよい。

２０…インタフェース装置（取付機構）、２０１…マスタープレート（第１部材）、２０２…ツールプレート（第２部材）、２３１…ボルト（締結具）、２３３…押圧部材（第３部材）

Claims (17)

1. 取付機構であって、
   締結具と、
   第１部材と、
   前記締結具が通り抜け可能な挿通部を有する第２部材と、
   第１位置に位置している場合、前記締結具が前記挿通部を通り抜けるようにし、第２位置に位置している場合、前記締結具と係合し前記締結具が前記挿通部を通り抜けないようにする第３部材と、を備え、
   前記第３部材が前記第２位置に位置している際に前記締結具が所定方向に移動することにより、前記第３部材が前記締結具によって前記所定方向に押圧され、前記第２部材が前記第１部材に取り付けられる、
   ことを特徴とする取付機構。
2. 請求項１に記載の取付機構において、
   前記第３部材は、前記第２部材に設けられている、
   ことを特徴とする取付機構。
3. 請求項２に記載の取付機構において、
   前記締結具が、前記第３部材と接触し、前記第３部材と共に前記第２部材を前記所定方向に押圧することで、前記第２部材を前記第１部材に締結する、
   ことを特徴とする取付機構。
4. 請求項２又は３に記載の取付機構において、
   前記第３部材は、前記第１位置と前記第２位置の間をスライドできるように前記第２部材に設けられている、
   ことを特徴とする取付機構。
5. 請求項４に記載の取付機構において、
   前記第３部材がスライドする方向は、前記所定方向と直交する方向である、
   ことを特徴とする取付機構。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の取付機構において、
   前記第３部材は、前記第２位置に移動した際に前記締結具が通り抜けないように、前記挿通部を絞る絞り部を有する、
   ことを特徴とする取付機構。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の取付機構において、
   前記第３部材は、前記所定方向に見て、前記第２位置に移動した際に前記挿通部の一部を覆うように、前記第２部材に設けられている、
   ことを特徴とする取付機構。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の取付機構において、
   前記第２部材を前記第１部材に位置決めするための位置決めピンを備える、
   ことを特徴とする取付機構。
9. 請求項８に記載の取付機構において、
   前記位置決めピンは、ストレート部と、前記ストレート部に連結されたテーパ部と、を備えている、
   ことを特徴とする取付機構。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の取付機構において、
    前記締結具は、前記第１部材から分離可能である、
    ことを特徴とする取付機構。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の取付機構において、
    前記第１部材に設けられた第１電気接続部と、
    前記第２部材に設けられ、前記第１電気接続部との電気的な接続を担う第２電気接続部と、を備え、
    前記挿通部は、前記第２電気接続部の周りに設けられている、
    ことを特徴とする取付機構。
12. 請求項１１に記載の取付機構において、
    前記挿通部は、前記第２電気接続部の周りに設けられた４つの挿通部のうちの１つである、
    ことを特徴とする取付機構。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の取付機構において、
    前記締結具はボルトである、
    ことを特徴とする取付機構。
14. ロボット装置であって、
    ロボットアーム本体と、
    エンドエフェクタ本体と、
    前記エンドエフェクタ本体を前記ロボットアーム本体に取り付ける請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の取付機構と、を備える、
    ことを特徴とするロボット装置。
15. 請求項１４に記載のロボット装置であって、
    前記取付機構は、
    前記第１部材に設けられた第１電気接続部と、
    前記第２部材に設けられ、前記第１電気接続部との電気的な接続を担う第２電気接続部と、を有し、
    前記エンドエフェクタ本体が前記ロボットアーム本体に取り付けられることにより、前記第１電気接続部と前記第２電気接続部とが電気的に接続されることを特徴とするロボット装置。
16. ロボットアームに、締結具によりエンドエフェクタを取り付ける取付方法であって、
    前記ロボットアームは、前記締結具が螺合する螺合孔を有する第１部材を備え、
    前記エンドエフェクタは、前記締結具が通り抜け可能な挿通部を有する第２部材と、第１位置に位置している場合、前記締結具が前記挿通部を通り抜けるようにし、第２位置に位置している場合、前記締結具と係合し前記締結具が前記挿通部を通り抜けないようにする第３部材と、を備え、
    前記第３部材を前記第１位置に移動させ、
    前記締結具が、前記螺合孔に少なくとも一部が螺合された状態で、前記締結具が前記挿通部を通り抜けるように前記第１部材と前記第２部材とを接触させ、
    前記第３部材を前記第２位置に移動させ、
    前記締結具を締め付けることで前記第２位置に位置する前記第３部材を押圧し、前記エンドエフェクタを前記ロボットアームに取り付ける、
    ことを特徴とする取付方法。
17. ロボットアームにロボットハンドを取り付ける取付機構であって、
    締結具と、
    前記締結具が締め付けられた際に前記ロボットアームの第１傾斜面及び前記ロボットハンドの第２傾斜面に係合し、前記締結具が緩められた際に前記第１傾斜面及び前記第２傾斜面から離間するように移動可能な楔部材と、を備える、
    ことを特徴とする取付機構。

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