JPWO2019142709A1 - ロボット用エンドエフェクタの取付構造及びロボット用エンドエフェクタ - Google Patents

Abstract

ロボット側固定部材に対するエンドエフェクタの取付位置の復元精度を高くする。第１突起部が設けられたマウント部を有するロボット側固定部材と、第２突起部が設けられた被マウント部を有するエンドエフェクタと、を備え、前記マウント部と前記被マウント部とのうち、一方に位相決め部が設けられ、他方に前記位相決め部が挿入される位相決め溝が設けられ、前記位相決め溝は、高硬度部材を有し、前記位相決め部が前記位相決め溝に挿入された状態において、前記マウント部に対して前記被マウント部を回転させると、前記位相決め部が前記高硬度部材に当接し、且つ、第１突起部と第２突起部とが係合することで前記エンドエフェクタが前記ロボット側固定部材に取付けられ、前記高硬度部材の硬度は、前記位相決め溝のうち前記高硬度部材の周辺部における硬度よりも高い、ロボット用エンドエフェクタの取付構造が提供される。

Description

本発明は、ロボット側固定部材に対してエンドエフェクタを取り付けるロボット用エンドエフェクタの取付構造と、この取付構造に用いることができるロボット用エンドエフェクタとに関する。

製品の生産工程においては、ワークを移送したり、ワークの姿勢を変更したり、ワークに溶接やネジ止め等の処理を施したりというように、ワークに対して各種の操作が行われる。近年のファクトリーオートメーション化の促進により、これらの操作をロボットアームで自動化した工場等も多く見受けられる。ロボットアームの先端には、ワーク等の操作対象物に対して直接作用する部分である「エンドエフェクタ」という装置が取り付けられる。

ロボット用のエンドエフェクタとしては、操作対象物の形態又は性質や、操作対象物に行う操作の態様等に応じた各種のものがある。例えば、操作対象物を把持可能なグリッパ型のエンドエフェクタ（例えば、特許文献１の図１における符号１（エンドエフェクタ）を参照。）や、操作対象物を吸着可能な吸引型のエンドエフェクタ（例えば、特許文献２の第１図における符号３（ホルダ付き吸着形エンドエフェクタ）を参照。）等がある。ロボット用のエンドエフェクタは、ロボット側固定部材に対して着脱可能な状態で取り付けられ、交換できるようになっているものが多い。

また、特許文献２にも、ロボット側固定部材に対するエンドエフェクタの取付構造が開示されている（例えば、特許文献２の第３頁左上欄第９行〜右下欄第１４行、及び、第４図を参照）。特許文献２に記載の取付構造は、一眼レフカメラにおけるカメラ本体のマウント部に対する交換レンズの取付構造として採用されている。作業者がエンドエフェクタをロボット側固定部材に対して押し込んで取付方向に回転させるという簡単な操作で、作業者はエンドエフェクタをロボット側固定部材に取り付けることができる。また、作業者がエンドエフェクタを反取付方向に回転させてロボット側固定部材から引き抜くという簡単な操作で、作業者はエンドエフェクタをロボット側固定部材から取り外すことができる。

以下においては、上記のような取付構造で、ロボット側固定部材に対してエンドエフェクタを取り付ける際における、エンドエフェクタをロボット側固定部材に対して押し込む操作を「（取付構造の）取付時押込操作」と呼ぶことがある。また、エンドエフェクタをロボット側固定部材に対して回転する操作を「（取付構造の）取付時回転操作」と呼ぶことがある。

特開２０１７−０７４６３８号公報 特開昭６３−３０６８９１号公報

しかし、従来のロボット用エンドエフェクタの取付構造においては、エンドエフェクタの着脱を繰り返すうちに、上記の取付時回転操作でのエンドエフェクタの回転角度が変化し、ロボット側固定部材に対するエンドエフェクタの取付位置が、上記の取付時回転操作の回転方向において変わってくるという問題があった。

というのも、ロボット用エンドエフェクタの取付構造では、上記の取付時押込操作において、ロボット側固定部材とエンドエフェクタとのうち、一方に設けられた位相決めピンが、他方に設けられた円弧状の位相決め溝の一端部付近に挿入された状態となる。そして、上記の取付時回転操作において、位相決めピンが位相決め溝の一端部付近にある状態から位相決め溝の他端部に突き当った状態となるまでエンドエフェクタを回転させることによって行われる。
一般的に、ロボット側固定部材に対するエンドエフェクタの回転取付位置（上記の取付時回転操作の回転方向での取付位置。以下同じ。）は、位相決めピンと位相決め溝の他端部との当接位置によって定まる構造となっている。このため、エンドエフェクタの着脱を繰り返し、位相決めピンが位相決め溝の他端部に衝突を繰り返すうちに、位相決め溝の他端部が摩耗したり、凹んだりする。位相決め溝の摩耗の度合いや凹みが大きくなると、作業者は、エンドエフェクタやその周辺の部品を交換しなければならない。

本発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、ロボット用エンドエフェクタの取付構造において、ロボット側固定部材に対するエンドエフェクタの取付位置が変化しにくくする（ロボット側固定部材に対するエンドエフェクタの取付位置の復元精度を高くする）ことを目的としている。また、本発明は、この取付構造に好適に採用することのできるロボット用エンドエフェクタを提供することを目的としている。

本発明によれば、第１突起部が設けられたマウント部を有するロボット側固定部材と、第２突起部が設けられた被マウント部を有するエンドエフェクタと、を備え、前記マウント部と前記被マウント部とのうち、一方に位相決め部が設けられ、他方に前記位相決め部が挿入される位相決め溝が設けられ、前記位相決め溝は、高硬度部材を有し、前記位相決め部が前記位相決め溝に挿入された状態において、前記マウント部に対して前記被マウント部を回転させると、前記位相決め部が前記高硬度部材に当接し、且つ、第１突起部と第２突起部とが係合することで前記エンドエフェクタが前記ロボット側固定部材に取付けられ、前記高硬度部材の硬度は、前記位相決め溝のうち前記高硬度部材の周辺部における硬度よりも高い、ロボット用エンドエフェクタの取付構造が提供される。

好ましくは、前記位相決め溝は円弧状に延びており、且つ、前記位相決め溝は第１端部及び第２端部を有し、前記高硬度部材は、第２端部に設けられ、前記マウント部が前記被マウント部に押し当てられると、前記位相決め部が前記位相決め溝の第１端部側に挿入された状態となり、前記位相決め部が前記位相決め溝の第１端部側から第２端部側へ移動するように前記マウント部に対して前記被マウント部を回転させると、前記位相決め部が前記高硬度部材に当接し、且つ、第１突起部と第２突起部とが係合することで前記エンドエフェクタが前記ロボット側固定部材に取付けられる、ロボット用エンドエフェクタの取付構造が提供される。
好ましくは、前記マウント部と前記被マウント部とのうち、一方に軸受穴部が設けられて、他方に前記軸受穴部に挿入される軸芯部が設けられ、前記位相決め部は、前記位相決め溝上の第１及び第２当接位置に移動可能であり、第１当接位置は、前記マウント部に対して前記被マウント部を回転させたときに、前記位相決め部が前記高硬度部材にはじめて当接する位置であり、第２当接位置は、第１端部側から第２端部側へ向かう方向において、第１当接位置よりも奥の位置であり、前記位相決め部が第１当接位置から第２当接位置へ移動するように前記被マウント部を回転させたときにおいて、前記位相決め部は、前記高硬度部材における前記位相決め部が当接する面によって、第１当接位置から第２当接位置へ案内され、前記位相決め部が第２当接位置に位置しているときにおいて、前記軸受穴部の内周面と前記軸芯部の外周面とは、局所的に当接している、取付構造が提供される。
好ましくは、回転付勢手段を更に備え、前記回転付勢手段は、前記位相決め部が第１当接位置から第２当接位置へ移動するように、前記被マウント部を付勢する、取付構造が提供される。
好ましくは、前記高硬度部材は、第２端部に加えて第１端部にも設けられている、取付構造が提供される。

本発明の別の観点によれば、ロボット側固定部材に設けられたマウント部に取付可能な被マウント部を備え、前記被マウント部は、前記マウント部の位相決め部が挿入される位相決め溝を有し、前記位相決め溝は、高硬度部材を有し、前記位相決め部が前記位相決め溝に挿入された状態において前記マウント部に対して前記被マウント部を回転させると、前記位相決め部が前記高硬度部材に当接し、且つ、第１突起部と第２突起部とが係合し、前記高硬度部材の硬度は、前記位相決め溝のうち前記高硬度部材の周辺部における硬度よりも高い、ロボット用エンドエフェクタが提供される。

好ましくは、前記位相決め溝は円弧状に延びており、且つ、前記位相決め溝は第１端部及び第２端部を有し、前記高硬度部材は、第２端部に設けられ、前記マウント部が前記被マウント部に押し当てられると、前記位相決め部が前記位相決め溝の第１端部側に挿入された状態となり、前記位相決め部が前記位相決め溝の第１端部側から第２端部側へ移動するように前記マウント部に対して前記被マウント部を回転させると、前記位相決め部が前記高硬度部材に当接し、且つ、第１突起部と第２突起部とが係合する、ロボット用エンドエフェクタが提供される。

本発明のロボット用エンドエフェクタの取付構造は、上記のように、位相決め溝の端部がその周辺部よりも硬度を有する高硬度部材で形成されているため、位相決めピンが位相決め溝の端部に衝突等を繰り返しても、位相決め溝の端部に摩耗や凹み等が生じにくいものとなっている。このため、ロボット側固定部材に対するエンドエフェクタの取付位置が、取付構造の取付時回転操作の回転方向において変わりにくくすることが可能となっている。

ロボット用エンドエフェクタの取付構造を用いて、ロボット側固定部材にエンドエフェクタを取り付けた状態を、ロボット側固定部材の中心線Ｌ_１を含む平面で切断して示した断面図である。 ロボット用エンドエフェクタの取付構造に用いるロボット側固定部材を、ロボット側固定部材の中心線Ｌ_１を含む平面で切断して示した断面図である。 ロボット用エンドエフェクタの取付構造に用いるロボット側固定部材を、マウント部が設けられた側（図２の紙面に向かって右側）から見た状態を示した図である。 ロボット用エンドエフェクタの取付構造に用いるエンドエフェクタを、エンドエフェクタの中心線Ｌ_２を含む平面で切断して示した断面図である。 ロボット用エンドエフェクタの取付構造に用いるエンドエフェクタを、被マウント部が設けられた側（図４の紙面に向かって左側）から見た状態を示した図である。 ロボット用エンドエフェクタの取付構造を用いて、ロボット側固定部材に対してエンドエフェクタを取り付けている途中の状態であって、エンドエフェクタの被マウント部が着脱位置にあるときを、図１におけるＡ−Ａ面で切断して示した断面図である。 ロボット用エンドエフェクタの取付構造を用いて、ロボット側固定部材に対してエンドエフェクタを取り付けた状態であって、エンドエフェクタの被マウント部が第２位置にあるときを、図１におけるＡ−Ａ面で切断して示した断面図である。 ロボット用エンドエフェクタの取付構造において好適に採用することができる回転付勢手段の動作を説明する図である。 図９Ａはエンドエフェクタの被マウント部が第２当接位置にあるときの、ロボット側固定部材の位相決めピン及び軸受穴部と、エンドエフェクタの位相決め溝及び軸芯部との位置関係を示した図である。図９Ｂはエンドエフェクタの被マウント部が第１当接位置にあるときの、ロボット側固定部材の位相決めピン及び軸受穴部と、エンドエフェクタの位相決め溝及び軸芯部との位置関係を示した図である。 ロボット用エンドエフェクタの取付構造において好適に採用することができる回転付勢手段の他の例を説明する図である。 ロボット用エンドエフェクタの取付構造において好適に採用することができる回転付勢手段のさらに別の例を説明する図である。

ロボット用エンドエフェクタの取付構造（以下においては、「取付構造」や「本実施形態の取付け構造」というように、表記を省略することがある。）の好適な実施形態について、図面を用いてより具体的に説明する。
図１は、取付構造を用いて、ロボット側固定部材１０にエンドエフェクタ２０を取り付けた状態を、ロボット側固定部材１０の中心線Ｌ_１を含む平面で切断して示した断面図である。図１の断面図を始め、後掲する断面図においては、ロボット側固定部材１０とエンドエフェクタ２０とを識別しやすくするため、ロボット側固定部材１０の断面を右上がりの斜線ハッチングで示している。また、エンドエフェクタの断面を左上がりの斜線ハッチングで示している。また、ロボットアーム５０の断面を傾斜のない直線（中心線Ｌ_１，Ｌ_２に垂直な直線）のハッチングで示している。

本実施形態の取付構造は、いわゆるバヨネット式の取付構造である。本実施形態の取付構造においては、図１に示すように、ロボットアーム５０の先端部にロボット側固定部材１０が固定されており、エンドエフェクタ２０は、このロボット側固定部材１０を介してロボットアーム５０に取り付けられる。ロボット側固定部材１０を固定する対象（ロボットのパーツ）は、ロボットの構成部品であれば特に限定されず、ロボットアーム５０以外の構成部品とすることも可能である。

図２は、取付構造に用いるロボット側固定部材１０を、ロボット側固定部材１０の中心線Ｌ_１を含む平面で切断して示した断面図である。図３は、取付構造に用いるロボット側固定部材１０を、マウント部１０ａが設けられた側（図２の紙面に向かって右側）から見た状態を示した図である。本実施形態の取付構造において、ロボット側固定部材１０は、図２に示すように、シリンダ１１と、シリンダカバー１２と、ピストン１３と、ピストンヘッド１４と、クランプリング１５と、ロックナット１６とを備えている。

シリンダ１１は、その内部に空圧空間１１ａを有する有底円筒状部材となっており、シリンダ１１の開放端は、シリンダカバー１２により閉塞されている。空圧空間１１ａには、ピストン１３が、中心線Ｌ_１に平行な方向にスライド可能な状態で収容されている。ピストン１３における、空圧空間１１ａから外部に露出する部分には、ピストンヘッド１４が固定されている。このため、空圧空間１１ａにおける、ピストン１３よりも紙面に向かって左側に位置する部分の空圧を高めると、ピストン１３が図２の紙面に向かって右側にスライドし、ピストンヘッド１４が大きく突出した状態となる。その一方、空圧空間１１ａにおける、ピストン１３よりも紙面に向かって右側に位置する部分の空圧を高くすると、ピストン１３が図２の紙面に向かって左側にスライドし、ピストンヘッド１４の突出量が小さくなる。空圧空間１１ａの空圧は、図示省略の空圧制御手段により制御される。

シリンダカバー１２の外周面には、螺合部が形成されている。シリンダカバー１２は、ロックナット１６の内周面に形成された螺合部に対して螺合固定される。シリンダカバー１２における、エンドエフェクタ２０が取り付けられる側の面（図２の紙面に向かって右側の面。以下、「エンドエフェクタ取付面」と呼ぶことがある。）には、軸受穴部１０ｄが設けられている。この軸受穴部１０ｄは、その外周断面が中心線Ｌ_１を中心とした円形を為すように形成されている。軸受穴部１０ｄの内周面は、中心線Ｌ_１に垂直な方向での、エンドエフェクタ２０の位置決め基準として機能する。また、シリンダカバー１２のエンドエフェクタ取付面における軸受穴部１０ｄの周囲の部分は、中心線Ｌ_１に平行な方向での、エンドエフェクタ２０の位置決め基準として機能する。

クランプリング１５は、図３に示すように、円環状の部材となっており、その内周部には、複数個（同図の例では３個）の第１突起部１０ｂが内向きに設けられている。このため、クランプリング１５は、花弁状の内周形状を有する。このクランプリング１５は、シリンダカバー１２に対してロックナット１６を螺合することにより、シリンダカバー１２とロックナット１６とで挟持された状態となる。シリンダカバー１２には、それにロックナット１６を螺合する際にクランプリング１５がロックナット１６と供回りしないようにクランプリング１５の回転を規制するための回転規制ピン１２ａを設けている。シリンダカバー１２のエンドエフェクタ取付面には、回転付勢手段１０ｅを設けている。この回転付勢手段１０ｅの機能については後述する。回転付勢手段１０ｅは、後述するように、クランプリング１５の内周部に設けることも可能である。また、シリンダカバー１２のエンドエフェクタ取付面には、位相決めピン１０ｃが設けられている。位相決めピン１０ｃは位相決め部に対応している。

図４は、取付構造に用いるエンドエフェクタ２０を、エンドエフェクタ２０の中心線Ｌ_２を含む平面で切断して示した断面図である。図５は、取付構造に用いるエンドエフェクタ２０を、被マウント部２０ａが設けられた側（図４の紙面に向かって左側）から見た状態を示した図である。本実施形態の取付構造において、エンドエフェクタ２０は、図４に示すように、内嵌リング２１と、中間リング２２と、ピストンヘッド連結部２３と、操作部ベース２４と、操作部２５等とを備えている。

内嵌リング２１は、図５に示すように、円環状の部材であり、その外周部には、複数個（同図の例では３個）の第２突起部２０ｂが外向きに設けられている。このため、内嵌リング２１は、花弁状の外周形状を有する。第２突起部２０ｂの個数は、通常、第１突起部１０ｂの個数と同一とされる。内嵌リング２１における、ロボット側固定部材に取り付けられる側の面（図４の紙面に向かって左側の面。以下、「ロボット側固定部材取付面」と呼ぶことがある。）には、位相決め溝２０ｃが長孔状に設けられている。この位相決め溝２０ｃは、エンドエフェクタ２０の中心線Ｌ_２を中心とした円弧状に形成されている。また、内嵌リング２１におけるロボット側固定部材取付面には、軸芯部２０ｄも設けられている。この軸芯部２０ｄは、その外周断面が中心線Ｌ_２を中心とした円形に形成されている。

位相決め溝２０ｃの両端部は、その周辺部よりも硬度を有する高硬度部材で形成されている。本実施形態の取付構造においては、位相決め溝２０ｃの第１端部（一端部）及び第２端部（他端部）に、位相決め溝２０ｃの周辺部よりも硬度を有する高硬度部材で形成された補強ピン２０ｅ及び補強ピン２０ｆをそれぞれ埋め込んでいる。本実施形態において、位相決め溝２０ｃと補強ピン２０ｅ、２０ｆとはそれぞれ独立した部材であり、補強ピン２０ｅ、２０ｆの硬度は位相決め溝２０ｃの硬度よりも高い。本実施形態の取付構造において、内嵌リング２１は、アルマイト処理を施したアルミニウムで形成している。このため、補強ピン２０ｅ及び補強ピン２０ｆは、このアルミニウムよりも高硬度の素材で形成されている。例えば、補強ピン２０ｅ及び補強ピン２０ｆは、Ｓ４５Ｃ等の炭素鋼で形成するとよい。これらの補強ピン２０ｅ，２０ｆはいずれも、円柱状に形成されている。補強ピン２０ｅ，２０ｆのうち少なくとも補強ピン２０ｆは、補強ピン２０ｆの中心からエンドエフェクタ２０の中心線Ｌ_２までの距離ｄ_２（図５）が、距離ｄ_１（図３で示す、位相決めピン１０ｃの中心からロボット側固定部材１０の中心線Ｌ_２までの距離）よりも大きくなる箇所に設けられている。

内嵌リング２１におけるロボット側固定部材取付面とは反対側の面（図４の紙面に向かって右側の面）には、中間リング２２が固定されている。この中間リング２２における、内嵌リング２１が固定される側とは反対側の面（図４の紙面に向かって右側の面）には、複数個の操作部ベース２４が支持されており、それぞれの操作部ベース２４には、操作部２５が固定されている。それぞれの操作部ベース２４は、ピストンヘッド連結部２３の端部外周面に設けられたカム機構等によって、中心線Ｌ_２に垂直な方向（同図の矢印Ｂを参照。）に開閉することができる。操作部ベース２４は、ピストンヘッド連結部２３が中心線Ｌ_２に平行な方向に移動すると上記の開閉を行い、それに伴って操作部２５も開閉する。ピストンヘッド連結部２３は、図１に示すように、ピストンヘッド１４に連結される。このため、空圧空間１１ａの空圧を制御することによって、操作部２５の開閉を制御することができる。

本実施形態の取付構造において、エンドエフェクタ２０は、上記のように、爪状を為す複数個の操作部２５が開閉を行うグリッパ型である。しかし、取付構造は、グリッパ型のエンドエフェクタ２０だけでなく、吸着型のエンドエフェクタ等、他の種類のエンドエフェクタを用いる場合においても、好適に採用することができる。

続いて、本実施形態の取付構造における、ロボット側固定部材１０に対するエンドエフェクタ２０の取付方法について説明する。図６は、取付構造を用いて、ロボット側固定部材１０に対してエンドエフェクタ２０を取り付けている途中の状態であって、エンドエフェクタ２０の被マウント部２０ａが着脱位置にあるときを、図１におけるＡ−Ａ面で切断して示した断面図である。図７は、取付構造を用いて、ロボット側固定部材１０に対してエンドエフェクタ２０を取り付けた状態であって、エンドエフェクタ２０の被マウント部２０ａが第２位置にあるときを、図１におけるＡ−Ａ面で切断して示した断面図である。

本実施形態の取付構造において、エンドエフェクタ２０は、以下の手順１〜５により取り付ける。
［手順１］
エンドエフェクタ２０の被マウント部２０ａがロボット側固定部材１０のマウント部１０ａと向き合い、且つ、エンドエフェクタ２０の中心線Ｌ_２がロボット側固定部材１０の中心線Ｌ_１に略一致した状態となるようにエンドエフェクタ２０を配する。
［手順２］
被マウント部２０ａの第２突起部２０ｂが、マウント部１０ａの第１突起部１０ｂに対して、中心線Ｌ_１，Ｌ_２に平行な方向において重ならず、且つ、マウント部１０ａの位相決めピン１０ｃを中心線Ｌ_１，Ｌ_２に平行な方向に延長した箇所に、位相決め溝２０ｃが位置するように、エンドエフェクタ２０の向き（中心線Ｌ_２回りの向き）を調節する。
［手順３］
ロボット側固定部材１０に対してエンドエフェクタ２０を押し付け、被マウント部２０ａの軸芯部２０ｄをマウント部１０ａの軸受穴部１０ｄに挿入する（図１を参照。）とともに、図６に示すように、マウント部１０ａの位相決めピン１０ｃを被マウント部２０ａの位相決め溝２０ｃの第１端部の近傍に挿入する。このとき、被マウント部２０ａは、着脱位置にある。この手順３における操作は、上述した「取付構造の取付時押込操作」に相当する。
［手順４］
エンドエフェクタ２０を、中心線Ｌ_２回りに取付方向（図６においては時計方向。同図の矢印Ｃを参照。）に回転させ、図７に示すように、マウント部１０ａの位相決めピン１０ｃを被マウント部２０ａの位相決め溝２０ｃの第２端部に移動する。このとき、被マウント部２０ａは、第１当接位置にある。第１当接位置は、マウント部１０ａに対して被マウント部２０ａを回転させたときに、位相決めピン１０ｃが補強ピン２０ｆにはじめて当接する位置である。この手順４における操作は、上述した「取付構造の取付時回転操作」に相当する。
［手順５］
ロックナット１６（図１を参照。）を締め付ける向きに回転させて、被マウント部２０ａの第２突起部２０ｂをマウント部１０ａのシリンダカバー１２とクランプリング１５とで挟持する。

上記の手順５を終えた後には、第１突起部１０ｂと第２突起部２０ｂとが、中心線Ｌ_１，Ｌ_２に平行な方向において互いに重なり合っている（互いに干渉する）。換言すると、第１突起部１０ｂと第２突起部２０ｂとが係合している。この状態において、作業者はマウント部１０ａから被マウント部２０ａを引き抜くことができない。加えて、この状態において、被マウント部２０ａの第２突起部２０ｂが、マウント部１０ａのシリンダカバー１２とクランプリング１５とに挟持されている。このため、作業者はエンドエフェクタ２０を中心線Ｌ_２回りに取外方向（図７における反時計方向。同図の矢印Ｄを参照。）に回転させることができない。このように、作業者はロボット側固定部材１０に対してエンドエフェクタ２０を取り付けることができる。本実施形態の取付構造では、このような簡単な操作でロボット側固定部材１０に対してエンドエフェクタ２０を取り付けることができる。

また、上記手順４の取付時回転操作においては、マウント部１０ａの位相決めピン１０ｃが被マウント部２０ａの位相決め溝２０ｃにおける第２端部に衝突する。ここで、位相決め溝２０ｃの第２端部には、高硬度な素材で形成された補強ピン２０ｆ（高硬度部材）が設けられているため、位相決め溝２０ｃの第２端部に摩耗や凹み等が生じることが抑制される。したがって、エンドエフェクタ２０の着脱を繰り返しても、ロボット側固定部材１０に対するエンドエフェクタ２０の取付位置が、上記の取付時回転操作の回転方向において変化しにくい。このため、ロボット側固定部材１０に対するエンドエフェクタ２０の取付位置の復元精度を高くすることができる。

ただし、補強ピン２０ｆが高硬度部材を備えていても、位相決めピン１０ｃが摩耗や凹みの生じやすい素材で形成されていると、作業者がエンドエフェクタ２０の着脱を繰り返すうちに、ロボット側固定部材１０に対するエンドエフェクタ２０の取付位置が、上記の取付時回転操作の回転方向において変化する虞がある。このため、位相決めピン１０ｃも、補強ピン２０ｆと同様、高硬度強度の素材で形成することが好ましい。

本実施形態の取付構造でロボット側固定部材１０に取り付けられたエンドエフェクタ２０において、作業者は、上記手順３〜５の手順を逆に遡ること（手順５、手順４、手順３の順に行うこと）で、ロボット側固定部材１０から取り外すことができる。上記手順５におけるクランプリング１５の回転方向や、上記手順４におけるエンドエフェクタ２０の回転方向や、上記手順３におけるエンドエフェクタ２０の移動方向も、エンドエフェクタ２０を取り付ける際とは逆向きになる。本実施形態の取付構造では、このような簡単な操作でロボット側固定部材１０からエンドエフェクタ２０を取り外すことができる。以下においては、ロボット側固定部材１０からエンドエフェクタ２０を取り外す際における、上記手順４に相当する操作を「取外時回転操作」と呼び、上記手順３に相当する操作を「取外時引抜操作」と呼ぶことがある。

また、ロボット側固定部材１０からエンドエフェクタ２０を取り外す際には、作業者は、上記手順４に相当する取外時回転操作において、マウント部１０ａの位相決めピン１０ｃが被マウント部２０ａの位相決め溝２０ｃにおける第２端部に当接した第１当接位置から第１端部の近傍となる着脱位置までエンドエフェクタ２０を回転させる。このため、位相決めピン１０ｃが位相決め溝２０ｃの第１端部に衝突し、位相決め溝２０ｃの第１端部に摩耗や凹み等が生じる虞がある。本実施形態の取付構造では、この位相決め溝２０ｃの第１端部に、高硬度な素材で形成された補強ピン２０ｅ（高硬度部材）が設けられている。このため、位相決め溝２０ｃの第１端部に摩耗や凹みが生じることが抑制される。

ところで、ロボット側固定部材１０に対するエンドエフェクタ２０の取付位置の復元精度を高くするためには、ロボット側固定部材１０に対するエンドエフェクタ２０の取付位置が、取付構造の取付時回転操作の回転方向において変わりにくくするだけでなく、取付構造の取付時回転操作の回転中心線に垂直な方向において変わりにくくすることが好ましい。この点、本実施形態の取付構造においては、図８に示す回転付勢手段１０ｅによって、ロボット側固定部材１０に対するエンドエフェクタ２０の取付位置が、取付構造の取付時回転操作の回転中心線（中心線Ｌ_２）に垂直な方向においても変わりにくくしている。図８は、取付構造において好適に採用することができる回転付勢手段１０ｅの動作を説明する図である。

図８に示す回転付勢手段１０ｅは、押圧部材１０ｅ_１と、付勢部材１０ｅ_２と、ケース部材１０ｅ_３とで構成されている。押圧部材１０ｅ_１は、エンドエフェクタ２０の被マウント部２０ａ（本実施形態の取付構造においては内嵌リング２１）を取付方向Ｃ側に回転する向きに押圧する。本実施形態の取付構造において、押圧部材１０ｅ_１は、球体状を為している。押圧部材１０ｅ_１は、その外周面における点Ｐ_１で内嵌リング２１の端部に形成された傾斜面に接触し、内嵌リング２１に押圧力Ｆ_Ａを加えるように構成される。図８において、押圧力Ｆ_Ａは、紙面に向かって右上を向いているが、紙面に向かって右側には、第１突起部１０ｂ（図１を参照）がある。このため、内嵌リング２１は、紙面に向かって右側には殆ど移動せず、押圧力Ｆ_Ａにおける取付方向Ｃに平行な成分ｆ_Ａによって、紙面に向かって上側（取付方向Ｃ側）に移動する。ロックナット１６（図１を参照）でクランプリング１５（図１を参照）を完全に締め付ける前の状態においては、内嵌リング２１は、中心線Ｌ_２回りに回転することができる。

付勢部材１０ｅ_２は、押圧部材１０ｅ_１を被マウント部２０ａ側に突出する向きに付勢する。上述した押圧部材１０ｅ_１による押圧力Ｆ_Ａは、この押圧部材１０ｅ_１の付勢力によって発生する。付勢部材１０ｅ_２は、斯様な機能を発揮できるものであれば特に限定されないが、本実施形態の取付構造においては、圧縮コイルバネを用いている。ケース部材１０ｅ_３は、付勢部材１０ｅ_２を収容するとともに、押圧部材１０ｅ_１の押圧側に第１突起部１０ｂが存在しない場合に押圧部材１０ｅ_１がケース部材１０ｅ_３から脱落しないように保持する機能を有している。本実施形態の取付構造において、ケース部材１０ｅ_３は、シリンダカバー１２におけるエンドエフェクタ取付面に設けた穴部１２ｂに埋設状態で固定している。後述するように、この回転付勢手段１０ｅによって、ロボット側固定部材１０に対するエンドエフェクタ２０の取付位置が、取付構造の取付時回転操作の回転中心線（中心線Ｌ_２）に垂直な方向においても変わりにくい。

図９Ａ及び図９Ｂは、取付構造において、図８の回転付勢手段１０ｅを用いた場合であって、エンドエフェクタ２０の被マウント部２０ａが第１当接位置又は第２当接位置にあるときの、ロボット側固定部材１０の位相決めピン１０ｃ及び軸受穴部１０ｄと、エンドエフェクタ２０の位相決め溝２０ｃ及び軸芯部２０ｄとの位置関係を示した図である。

位相決めピン１０ｃが着脱位置にある状態において、作業者が取付方向Ｃに被マウント部２０ａを回転させると、位相決めピン１０ｃが第１当接位置へ近づいていく。ここで、取付方向Ｃは、位相決め溝２０ｃの第１端部側から位相決め溝２０ｃの第２端部側へ向かう回転方向である。なお、取外方向は、取付方向とは反対の回転方向である。つまり、取外方向は、位相決め溝２０ｃの第２端部側から位相決め溝２０ｃの第１端部側へ向かう回転方向である。図９Ｂは、被マウント部２０ａが第１当接位置にあるときであって、位相決めピン１０ｃが補強ピン２０ｆに当接した直後の状態を示している。図９Ｂに示す状態は、マウント部１０ａに対して被マウント部２０ａを回転させたときに、位相決めピン１０ｃが補強ピン２０ｆにはじめて当接する位置である。

上記のように、補強ピン２０ｆの中心からエンドエフェクタ２０の中心線Ｌ_２までの距離ｄ_２を、位相決めピン１０ｃの中心からロボット側固定部材１０の中心線Ｌ_２までの距離ｄ_１よりも大きくしたため、補強ピン２０ｆは、位相決めピン１０ｃとの接点Ｐ_２において、取付方向Ｃに非平行な成分を有する外力を、位相決めピン１０ｃから受ける。加えて、このときの内嵌リング２１（被マウント部２０ａ）は、図８の回転付勢手段１０ｅによって、取付方向Ｃの向きに付勢されている。つまり、回転付勢手段１０ｅは、位相決めピン１０ｃが第１当接位置から後述の第２当接位置へ移動するように、内嵌リング２１（被マウント部２０ａ）を付勢している。このため、図９Ｂの状態にあっては、被マウント部２０ａは、位相決めピン１０ｃと補強ピン２０ｆとの接点Ｐ_２を変えながら、取付方向Ｃの向きにさらに回転しようとする。換言すると、マウント部１０ａ側の位相決めピン１０ｃは、被マウント部２０ａに対して相対的に取付方向Ｃとは逆向きに回転しようとする。このため、位相決めピン１０ｃには、被マウント部２０ａに対して取付方向Ｃとは逆向きの推進力Ｆ_Ｂが生じるが、位相決めピン１０ｃにおける推進力Ｆ_Ｂが向く側には、補強ピン２０ｆが存在するため、位相決めピン１０ｃは、推進力Ｆ_Ｂの、位相決めピン１０ｃと補強ピン２０ｆとの接点Ｐ_２での接線Ｌ_Ｔに平行な成分ｆ_Ｂによって、被マウント部２０ａに対して相対的に移動する。位相決めピン１０ｃが被マウント部２０ａに対して移動する際には、マウント部１０ａにおける軸受穴部１０ｄも位相決めピン１０ｃと一体的に移動する。

位相決めピン１０ｃが第１当接位置にある状態において、作業者が取付方向Ｃに被マウント部２０ａを更に回転させると、位相決めピン１０ｃが更に移動する。具体的には、位相決めピン１０ｃが、その外周面が補強ピン２０ｆの外周面に案内されながら、被マウント部２０ａに対して移動すると、図９Ａに示す状態となる。図９Ａに示す状態は、被マウント部２０ａが第２当接位置にある。第２当接位置は、取付方向Ｃにおいて、第１当接位置よりも奥の位置である。つまり、位相決め溝２０ｃが延びる方向における、着脱位置と第２当接位置との間の距離は、位相決め溝２０ｃが延びる方向における、着脱位置と第１当接位置との間の距離よりも、長い。

図９Ｂの状態から図９Ａの状態となるまでは、接点Ｐ_２の位置だけでなく、接線Ｌ_Ｔの向きも連続的に変化する。図９Ａの状態においては、マウント部１０ａの軸受穴部１０ｄの内周面が、被マウント部２０ａの軸芯部２０ｄの外周面に接点Ｐ_３で局所的に当接し、それ以上、成分ｆ_Ｂの向きには移動できない状態となる。換言すると、被マウント部２０ａの軸芯部２０ｄの外周面は、回転付勢手段１０ｅの付勢力によって、マウント部１０ａの軸受穴部１０ｄの内周面に押し付けられた状態となる。このときには、被マウント部２０ａは、マウント部１０ａに対して取付方向Ｃにはそれ以上回転できない。このため、図９Ｂに示すように、マウント部１０ａの軸受穴部１０ｄの内周面と被マウント部２０ａの軸芯部２０ｄの内周面との間に隙間が存在しても、軸受穴部１０ｄに対する軸芯部２０ｄの位置、すなわち、ロボット側固定部材１０に対するエンドエフェクタ２０の取付位置が、取付構造の取付時回転操作の回転中心線（中心線Ｌ_２）に垂直な方向において一義的に定まる。

以上では、補強ピン２０ｆの中心からエンドエフェクタ２０の中心線Ｌ_２までの距離ｄ_２を、位相決めピン１０ｃの中心からロボット側固定部材１０の中心線Ｌ_２までの距離ｄ_１よりも大きくした場合について説明したが、距離ｄ_２を距離ｄ_１よりも小さくしても、ロボット側固定部材１０に対するエンドエフェクタ２０の取付位置が、取付構造の取付時回転操作の回転中心線（中心線Ｌ_２）に垂直な方向において一義的に定まる。この場合、位相決めピン１０ｃが被マウント部２０ａに対して移動する向きは、図９Ａ及び図９Ｂの場合とは逆向きになり、軸受穴部１０ｄの内周面と軸芯部２０ｄの外周面に接点Ｐ_３の位置も、図９Ａ及び図９Ｂの場合とは反対側（中心線Ｌ_１，Ｌ_２を挟んで反対側）となる。また、以上では、補強ピン２０ｆと位相決めピン１０ｃとを、同一の外径を有する円柱状に形成した場合について説明したが、補強ピン２０ｆと位相決めピン１０ｃとの外径は、同一にする必要はない。さらに、補強ピン２０ｆと位相決めピン１０ｃは、少なくともその一方が他方に対し、取付方向Ｃに非平行な方向に当接可能な面を有するのであれば、円柱状に形成する必要もない。

図１０は、取付構造において好適に採用することができる回転付勢手段１０ｅの他の例を説明する図である。図１１は、取付構造において好適に採用することができる回転付勢手段１０ｅのさらに別の例を説明する図である。図８の回転付勢手段１０ｅでは、押圧部材１０ｅ_１が、内嵌リング２１の端部に形成された傾斜面に当接するようになっていたが、図１０の回転付勢手段１０ｅでは、押圧部材１０ｅ_１が、内嵌リング２１のロボット側固定部材取付面に設けられた凹部の傾斜壁面に当接するように構成されている。また、図８や図９の回転付勢手段１０ｅは、シリンダカバー１２におけるエンドエフェクタ取付面に設けられた穴部１２ｂに設けられていたが、図１１の回転付勢手段１０ｅは、クランプリング１５の内周面に設けた穴部１５ｂに設けられている。このように、回転付勢手段１０ｅの押圧部材１０ｅ_１で押圧する部分の形態や、回転付勢手段１０ｅを設ける場所を変えても、ロボット側固定部材１０に対するエンドエフェクタ２０の取付位置が、取付構造の取付時回転操作の回転中心線（中心線Ｌ_２）に垂直な方向においても変わりにくくすることができる。

以上のように、本実施形態の取付構造では、軸受穴部１０ｄの内周面と軸芯部２０ｄの内周面との隙間を小さく抑えなくても、マウント部１０ａに対する被マウント部２０ａの取付位置が一義的に定まる。このため、軸受穴部１０ｄや軸芯部２０ｄの寸法精度を特に高めなくても、ロボット側固定部材１０に対するエンドエフェクタ２０の取付位置の復元精度を高くすることができる。また仮に、長期間の使用によって、軸受穴部１０ｄや軸芯部２０ｄの接触箇所に摩耗等が生じた場合であっても、部品交換を行うことなく、ソフト的に位置補正を行うだけで、上記の復元精度を維持することもできる。ロボット用エンドエフェクタの取付構造においては、固定側部材と取付側部材との芯出し（中心線の一致）が要求される旋盤用チャック等とは異なり、ロボット側固定部材１０に対するエンドエフェクタ２０の取付位置の復元精度さえ担保されていれば、ロボット側固定部材１０の中心線Ｌ_１とエンドエフェクタ２０の中心線Ｌ_２とが完全に一致している必要はない。

：１０：ロボット側固定部材、：１０ａ：マウント部、：１０ｂ：第１突起部、：１０ｃ：位相決めピン、：１０ｄ：軸受穴部、：１０ｅ：回転付勢手段、：１０ｅ_１：押圧部材、：１０ｅ_２：付勢部材、：１０ｅ_３：ケース部材、：１１：シリンダ、：１１ａ：空圧空間、：１２：シリンダカバー、：１２ａ：回転規制ピン、：１２ｂ：穴部、：１３：ピストン、：１４：ピストンヘッド、：１５：クランプリング、：１５ｂ：穴部、：１６：ロックナット、：２０：エンドエフェクタ、：２０ａ：被マウント部、：２０ｂ：第２突起部、：２０ｃ：位相決め溝、：２０ｄ：軸芯部、：２０ｅ：補強ピン（高硬度部材）、：２０ｆ：補強ピン（高硬度部材）、：２１：内嵌リング、：２２：中間リング、：２３：ピストンヘッド連結部、：２４：操作部ベース、：２５：操作部、：５０：ロボットアーム

Claims (7)

1. 第１突起部が設けられたマウント部を有するロボット側固定部材と、
   第２突起部が設けられた被マウント部を有するエンドエフェクタと、
   を備え、
   前記マウント部と前記被マウント部とのうち、一方に位相決め部が設けられ、他方に前記位相決め部が挿入される位相決め溝が設けられ、
   前記位相決め溝は、高硬度部材を有し、
   前記位相決め部が前記位相決め溝に挿入された状態において、前記マウント部に対して前記被マウント部を回転させると、前記位相決め部が前記高硬度部材に当接し、且つ、第１突起部と第２突起部とが係合することで前記エンドエフェクタが前記ロボット側固定部材に取付けられ、
   前記高硬度部材の硬度は、前記位相決め溝のうち前記高硬度部材の周辺部における硬度よりも高い、ロボット用エンドエフェクタの取付構造。
2. 請求項１に記載の取付構造であって、
   前記位相決め溝は円弧状に延びており、且つ、前記位相決め溝は第１端部及び第２端部を有し、
   前記高硬度部材は、第２端部に設けられ、
   前記マウント部が前記被マウント部に押し当てられると、前記位相決め部が前記位相決め溝の第１端部側に挿入された状態となり、
   前記位相決め部が前記位相決め溝の第１端部側から第２端部側へ移動するように前記マウント部に対して前記被マウント部を回転させると、前記位相決め部が前記高硬度部材に当接し、且つ、第１突起部と第２突起部とが係合することで前記エンドエフェクタが前記ロボット側固定部材に取付けられる、取付構造。
3. 請求項１に記載の取付構造であって、
   前記マウント部と前記被マウント部とのうち、一方に軸受穴部が設けられて、他方に前記軸受穴部に挿入される軸芯部が設けられ、
   前記位相決め部は、前記位相決め溝上の第１及び第２当接位置に移動可能であり、
   第１当接位置は、前記マウント部に対して前記被マウント部を回転させたときに、前記位相決め部が前記高硬度部材にはじめて当接する位置であり、
   第２当接位置は、第１端部側から第２端部側へ向かう方向において、第１当接位置よりも奥の位置であり、
   前記位相決め部が第１当接位置から第２当接位置へ移動するように前記被マウント部を回転させたときにおいて、前記位相決め部は、前記高硬度部材における前記位相決め部が当接する面によって、第１当接位置から第２当接位置へ案内され、
   前記位相決め部が第２当接位置に位置しているときにおいて、前記軸受穴部の内周面と前記軸芯部の外周面とは、局所的に当接している、取付構造。
4. 請求項３に記載の取付構造であって、
   回転付勢手段を更に備え、
   前記回転付勢手段は、前記位相決め部が第１当接位置から第２当接位置へ移動するように、前記被マウント部を付勢する、取付構造。
5. 請求項１〜４の何れか１つに記載の取付構造であって、
   前記高硬度部材は、第２端部に加えて第１端部にも設けられている、取付構造。
6. ロボット側固定部材に設けられたマウント部に取付可能な被マウント部を備え、
   前記被マウント部は、前記マウント部の位相決め部が挿入される位相決め溝を有し、
   前記位相決め溝は、高硬度部材を有し、
   前記位相決め部が前記位相決め溝に挿入された状態において前記マウント部に対して前記被マウント部を回転させると、前記位相決め部が前記高硬度部材に当接し、且つ、第１突起部と第２突起部とが係合し、
   前記高硬度部材の硬度は、前記位相決め溝のうち前記高硬度部材の周辺部における硬度よりも高い、ロボット用エンドエフェクタ。
7. 請求項６に記載のロボット用エンドエフェクタであって、
   前記位相決め溝は円弧状に延びており、且つ、前記位相決め溝は第１端部及び第２端部を有し、
   前記高硬度部材は、第２端部に設けられ、
   前記マウント部が前記被マウント部に押し当てられると、前記位相決め部が前記位相決め溝の第１端部側に挿入された状態となり、
   前記位相決め部が前記位相決め溝の第１端部側から第２端部側へ移動するように前記マウント部に対して前記被マウント部を回転させると、前記位相決め部が前記高硬度部材に当接し、且つ、第１突起部と第２突起部とが係合する、ロボット用エンドエフェクタ。