(57)【要約】【課題】エンドエフェクターを着脱するための着脱用装置を別途用いることなく、当該エンドエフェクターの着脱を行なうことができるロボットおよびロボットシステムを提供すること。【解決手段】ロボット１は、複数の腕部が連結したロボットアームと、ロボットアームの先端に設けられ、エンドエフェクターを係合する先端部とを備え、先端部は、エンドエフェクターを係合する係合位置と係合を解除する係合解除位置との間を移動する係合部材６Ａ〜６Ｃと、係合位置と係合解除位置との間で係合部材を移動させる移動部材７Ａ〜７Ｃと、係合解除位置から係合位置に向かう方向に係合部材を付勢するコイルバネ８Ａ〜８Ｃとを含み、移動部材７Ａ〜７Ｃが係合部材６Ａ〜６Ｃを係合位置から係合解除位置に移動させて係合を解除する。【選択図】図１５
2014188616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の腕部が連結したロボットアームと、
前記ロボットアームの先端に設けられ、エンドエフェクターを係合する先端部と、
を備え、
前記先端部は、前記エンドエフェクターを係合する係合位置と前記係合を解除する係合解除位置との間を移動する係合部材と、前記係合位置と前記係合解除位置との間で前記係合部材を移動させる移動部材と、前記係合解除位置から前記係合位置に向かう方向に前記係合部材を付勢する付勢部材と、を含み、
前記移動部材が前記係合部材を前記係合位置から前記係合解除位置に移動させて前記係合を解除することを特徴とするロボット。
【請求項２】
前記先端部には筒状をなす筒状部が設けられ、
前記係合部材は前記筒状部の内周側に配置され、前記移動部材は前記筒状部の外周側に配置されている請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
複数の前記係合部材は前記移動部材および前記付勢部材を伴って、前記筒状部の周方向に沿って配置されている請求項２に記載のロボット。
【請求項４】
前記移動部材は、外力を付与されるように突起した形状を備えたレバー部を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項５】
前記係合部材と前記移動部材とを連結する連結機構をさらに備え、
前記付勢部材が前記移動部材に付勢した付勢力が前記連結機構を介して前記係合部材に伝達される請求項１ないし４のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項６】
前記連結機構は、複数のリンクが直列に連結されたリンク機構である請求項５に記載のロボット。
【請求項７】
前記移動部材は前記筒状部において回動可能に支持され、
前記移動部材が回動して、前記係合位置と前記係合解除位置との間で前記係合部材を移動する請求項５または６に記載のロボット。
【請求項８】
前記移動部材は、回動に伴って前記付勢部材を付勢しつつ摺動する摺動面を有する請求項７に記載のロボット。
【請求項９】
前記付勢部材は、コイルバネである請求項１ないし８のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載のロボットと、
柱状をなし、外周部に凹部が形成された柱状部を有し、前記係合部材が前記係合位置で前記凹部に挿入されるエンドエフェクターと、を備えたことを特徴とするロボットシステム。
【請求項１１】
係合前の前記エンドエフェクターが載置される載置部を備える請求項１０に記載のロボットシステム。
【請求項１２】
前記載置部はカム溝を有し、
前記移動部材は前記カム溝に挿入される突起した形状を備えたレバー部を有し、前記レバー部が前記カム溝に挿入された状態で当該ロボットが回転することにより、前記レバー部が前記カム溝に案内されて、前記係合部材に対する移動操作を行なう請求項１１に記載のロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットおよびロボットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
先端部にエンドエフェクターがカップリング装置を介して着脱自在に装着され、その装着状態で使用されるロボットアームが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載のカップリング装置は、シリンダ部（シリンダ孔）と、シリンダ部内を往復動するピストン部とを有し、このピストン部の往復動により、エンドエフェクターが着脱することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１１７８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のカップリング装置では、エンドエフェクターを着脱する際に、ピストン部を作動させるための作動流体をシリンダ部内に供給する必要があり、そのため、着脱用の装置として、作動流体を供給する供給源を別途用意しなければならないという問題が生じる。この場合、システム全体（装置全体）が大型化したり、装置構成が複雑となる。
【０００５】
本発明の目的は、エンドエフェクターを着脱するための着脱用装置を別途用いることなく、当該エンドエフェクターの着脱を行なうことができるロボットおよびロボットシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
（適用例１）
本発明のロボット複数の腕部が連結したロボットアームと、
前記ロボットアームの先端に設けられ、エンドエフェクターを係合する先端部と、
を備え、
前記先端部は、前記エンドエフェクターを係合する係合位置と前記係合を解除する係合解除位置との間を移動する係合部材と、前記係合位置と前記係合解除位置との間で前記係合部材を移動させる移動部材と、前記係合解除位置から前記係合位置に向かう方向に前記係合部材を付勢する付勢部材と、を含み、
前記移動部材が前記係合部材を前記係合位置から前記係合解除位置に移動させて前記係合を解除することを特徴とする。
これにより、エンドエフェクターに対する着脱操作を行なう際に、当該エンドエフェクターを着脱するための着脱用装置（例えば空圧機器や電気機器）を別途用いることなく、その着脱操作を行なうことができる。
【０００７】
（適用例２）
本発明のロボットでは、前記先端部には筒状をなす筒状部が設けられ、
前記係合部材は前記筒状部の内周側に配置され、前記移動部材は前記筒状部の外周側に配置されているのが好ましい。
これにより、係合部材と移動部材との配置箇所を分けることができ、よって、係合部材が内側にあるため、例えば係合部材に外部から力が作用して、移動部材とは無関係に移動してしまうのを防止することができる。また、移動部材が外側にあるため、当該移動部材を操作する際に、その操作を容易に行なうことができる。
【０００８】
（適用例３）
本発明のロボットでは、複数の前記係合部材は前記移動部材および前記付勢部材を伴って、前記筒状部の周方向に沿って配置されているのが好ましい。
これにより、エンドエフェクターが安定して装着され、よって、作動中にエンドエフェクターが間違って離脱するのが防止される。
（適用例４）
本発明のロボットでは、前記移動部材は、外力を付与されるように突起した形状を備えたレバー部を有するのが好ましい。
これにより、移動部材を操作するための外力を当該移動部材に付与することができる。
【０００９】
（適用例５）
本発明のロボットでは、前記係合部材と前記移動部材とを連結する連結機構をさらに備え、
前記付勢部材が前記移動部材に付勢した付勢力が前記連結機構を介して前記係合部材に伝達されるのが好ましい。
これにより、移動部材を操作するまで、係合部材が係合解除位置に移動するのを防止することができる。
【００１０】
（適用例６）
本発明のロボットでは、前記連結機構は、複数のリンクが直列に連結されたリンク機構であるのが好ましい。
これにより、回動支持部の回転運動を、係合部材のための直線運動に変換することができる。
【００１１】
（適用例７）
本発明のロボットでは、前記移動部材は前記筒状部において回動可能に支持され、
前記移動部材が回動して、前記係合位置と前記係合解除位置との間で前記係合部材を移動するのが好ましい。
これにより、回動支持部の回転運動が、連結機構を介して、係合部材のための直線運動に変換され、よって、係合部材が係合位置と係合解除位置との間を移動することができる。
【００１２】
（適用例８）
本発明のロボットでは、前記移動部材は、回動に伴って前記付勢部材を付勢しつつ摺動する摺動面を有するのが好ましい。
これにより、コイルバネで移動部材を継続的に付勢することができる。
（適用例９）
本発明のロボットでは、前記付勢部材は、コイルバネであるのが好ましい。
これにより、簡単な構成で付勢力を付与することができる。
【００１３】
（適用例１０）
本発明のロボットシステムは、本発明のロボットと、
柱状をなし、外周部に凹部が形成された柱状部を有し、前記係合部材が前記係合位置で前記凹部に挿入されるエンドエフェクターと、を備えたことを特徴とする。
これにより、エンドエフェクターに対する着脱操作を行なう際に、当該エンドエフェクターを着脱するための着脱用装置（例えば空圧機器や電気機器）を別途用いることなく、その着脱操作を行なうことができる。
【００１４】
（適用例１１）
本発明のロボットシステムでは、係合前の前記エンドエフェクターが載置される載置部を備えるのが好ましい。
これにより、エンドエフェクターに対する着脱操作を行なう際に、当該エンドエフェクターを着脱するための着脱用装置（例えば空圧機器や電気機器）を別途用いることなく、その着脱操作を行なうことができる。
【００１５】
（適用例１２）
本発明のロボットシステムでは、前記載置部はカム溝を有し、
前記移動部材は前記カム溝に挿入される突起した形状を備えたレバー部を有し、前記レバー部が前記カム溝に挿入された状態で当該ロボットアームが回転することにより、前記レバー部が前記カム溝に案内されて、前記係合部材に対する移動操作を行なうのが好ましい。
これにより、移動部材を操作するための外力を当該移動部材に付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係わるロボットシステム（第１実施形態）の稼働状態を鉛直上方から見た平面図である。
【図２】図１に示すロボットシステムが備えるロボット（本発明に係わるロボット（ロボットアーム））を正面側から見た斜視図である。
【図３】図２に示すロボットの概略図である。
【図４】図２に示すロボットの主要部のブロック図である。
【図５】図１に示すロボットにエンドエフェクターが装着されるまでの過程を示す側面図である。
【図６】図１に示すロボットにエンドエフェクターが装着されるまでの過程を示す側面図である。
【図７】図１に示すロボットにエンドエフェクターが装着されるまでの過程を示す側面図である。
【図８】図１に示すロボットにエンドエフェクターが装着されるまでの過程を示す側面図である。
【図９】図１に示すロボットにエンドエフェクターが装着されるまでの過程を示す側面図である。
【図１０】図１に示すロボットにエンドエフェクターが装着されるまでの過程を示す側面図である。
【図１１】図１に示すロボットにエンドエフェクターが装着されるまでの過程を示す側面図である。
【図１２】図５中の矢印Ａ方向から見た図である。
【図１３】図７中の矢印Ｂ方向から見た図である。
【図１４】図８中の矢印Ｃ方向から見た図である。
【図１５】図６中のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１６】図１５中の移動部材の斜視図である。
【図１７】図５中のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１８】本発明に係わるロボット（ロボットアーム）（第２実施形態）の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のロボットおよびロボットシステムを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係わるロボットシステム（第１実施形態）の稼働状態を鉛直上方から見た平面図、図２は、図１に示すロボットシステムが備えるロボット（本発明に係わるロボット（ロボットアーム））を正面側から見た斜視図、図３は、図２に示すロボットの概略図、図４は、図２に示すロボットの主要部のブロック図、図５〜図１１は、それぞれ、図１に示すロボットにエンドエフェクターが装着されるまでの過程を示す側面図、図１２は、図５中の矢印Ａ方向から見た図、図１３は、図７中の矢印Ｂ方向から見た図、図１４は、図８中の矢印Ｃ方向から見た図、図１５は、図６中のＤ−Ｄ線断面図、図１６は、図１５中の移動部材の斜視図、図１７は、図５中のＥ−Ｅ線断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図２、図３、図５〜図１１、図１６中（図１８についても同様）の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。また、図２、図３中の基台側を「基端」、その反対側を「先端」と言う。
【００１８】
図１に示すロボットシステム５００は、ロボット１と、ロボット１に選択的に装着される複数（図示の構成で３つ）のエンドエフェクター（ロボットハンド）１０ａ、１０ｂおよび１０ｃと、ロボット１に装着される前（係合前）のエンドエフェクター１０ａ〜１０ｃをそれぞれ収納する収納ボックス（載置部）６００とを備えている。
図２、図３に示すロボット１は、電力を供給する電源（図示せず）と電気的に接続されており、例えば腕時計等のような精密機器を検査する検査工程で用いることができる。なお、前記電源は、工業用の電源であり、例えば、２００Ｖの交流電圧を印加することができる。
【００１９】
このロボット１は、基台１１と、４本のアーム（リンク）１２、１３、１４、１５と、リスト（リンク）１６とを備え、これらが順に連結された垂直多関節（６軸）ロボットアームである。なお、垂直多関節ロボットでは、基台１１と、アーム１２〜１５と、リスト１６とを総称して「アーム（腕部）」と言うこともでき、基台１１を「第１アーム」、アーム１２を「第２アーム」、アーム１３を「第３アーム」、アーム１４を「第４アーム」、アーム１５を「第５アーム」、リスト１６を「第６アーム」と分けて言うことができる。
【００２０】
図３に示すように、アーム１２〜１５、リスト１６は、それぞれ、基台１１に対し独立して変位可能に支持されている。
基台１１とアーム１２とは、関節（ジョイント）１７１を介して連結されている。そして、アーム１２は、基台１１に対し、鉛直方向と平行な回動軸Ｏ１回りに回動可能となっている。この回動軸Ｏ１回りの回動は、モーター４０１の駆動によりなされる。なお、モーター４０１の駆動は、モーター４０１とケーブル（図示せず）を介して電気的に接続されたモータードライバー３０１により制御される（図４参照）。
【００２１】
アーム１２とアーム１３とは、関節（ジョイント）１７２を介して連結されている。そして、アーム１３は、アーム１２（基台１１）に対し、水平方向と平行な回動軸Ｏ２回りに回動可能となっている。この回動軸Ｏ２回りの回動は、モーター４０２の駆動によりなされる。なお、モーター４０２の駆動は、モーター４０２とケーブル（図示せず）を介して電気的に接続されたモータードライバー３０２により制御される（図４参照）。
【００２２】
アーム１３とアーム１４とは、関節（ジョイント）１７３を介して連結されている。そして、アーム１４は、アーム１３（基台１１）に対し、水平方向と平行な回動軸Ｏ３回りに回動可能となっている。この回動軸Ｏ３回りの回動は、モーター４０３の駆動によりなされる。なお、モーター４０３の駆動は、モーター４０３とケーブル（図示せず）を介して電気的に接続されたモータードライバー３０３により制御される（図４参照）。
【００２３】
アーム１４とアーム１５とは、関節（ジョイント）１７４を介して連結されている。そして、アーム１５は、アーム１４（基台１１）に対し、アーム１４の中心軸方向と平行な回動軸Ｏ４回りに回動可能となっている。この回動軸Ｏ４回りの回動は、モーター４０４の駆動によりなされる。なお、モーター４０４の駆動は、モーター４０４とケーブル（図示せず）を介して電気的に接続されたモータードライバー３０４により制御される（図４参照）。
【００２４】
アーム１５とリスト１６とは、関節（ジョイント）１７５を介して連結されている。そして、リスト１６は、アーム１５（基台１１）に対し、水平方向（ｙ軸方向）と平行な回動軸Ｏ５回りに回動可能となっている。この回動軸Ｏ５回りの回動は、モーター４０５の駆動によりなされる。なお、モーター４０５の駆動は、モーター４０５とケーブル（図示せず）を介して電気的に接続されたモータードライバー３０５により制御される（図４参照）。また、リスト１６は、関節（ジョイント）１７６を介して、回動軸Ｏ５と垂直な回動軸Ｏ６回りにも回動可能となっている。この回動軸Ｏ６回りの回動は、モーター４０６駆動によりなされる。なお、モーター４０６の駆動は、モーター４０６とケーブル（図示せず）を介して電気的に接続されたモータードライバー３０６により制御される（図４参照）。
モーター４０１〜４０６としては、特に限定されず、例えば、サーボモーターを用いるのが好ましい。また、前記各ケーブルは、それぞれ、ロボット１を挿通している。
【００２５】
図４に示すように、ロボット１は、制御手段としての、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が内蔵されたパーソナルコンピューター（ＰＣ）２０と電気的に接続されている。そして、パーソナルコンピューター２０は、アーム１２〜１５、リスト１６をそれぞれ独立して作動させることができる、すなわち、モータードライバー３０１〜３０６を介して、モーター４０１〜４０６をそれぞれ独立して制御することができる。この制御プログラムは、パーソナルコンピューター２０に内蔵された記録媒体に予め記憶されている。
【００２６】
図２に示すように、基台１１は、ロボット１が垂直多関節ロボットの場合、当該垂直多関節ロボットの下方に位置し、床７００に固定される部分である。この固定方法としては、特に限定されず、例えば、図２に示す本実施形態では、複数本のボルト１１１による固定方法を用いている。
基台１１は、中空の基台本体（ハウジング）１１２を有している。基台本体１１２は、円筒状をなす円筒状部１１３と、当該円筒状部１１３の外周部に一体的に形成された、箱状をなす箱状部（図示せず）とに分けることができる。そして、このような基台本体１１２には、例えば、モーター４０１やモータードライバー３０１〜３０６が収納されている。
【００２７】
アーム１２〜１５は、それぞれ、中空のアーム本体２と、駆動機構３と、封止手段４とを有しており、基台１１に対する配置箇所、すなわち、ロボット１全体における配置箇所と、その他に外形形状が異なること以外は、ほぼ同じ構成である。なお、以下では、説明の都合上、アーム１２が有するアーム本体２、駆動機構３、封止手段４をそれぞれ「アーム本体２ａ」、「駆動機構３ａ」、「封止手段４ａ」と言い、アーム１３が有するアーム本体２、駆動機構３、封止手段４をそれぞれ「アーム本体２ｂ」、「駆動機構３ｂ」、「封止手段４ｂ」と言い、アーム１４が有するアーム本体２、駆動機構３、封止手段４をそれぞれ「アーム本体２ｃ」、「駆動機構３ｃ」、「封止手段４ｃ」と言い、アーム１５が有するアーム本体２、駆動機構３、封止手段４をそれぞれ「アーム本体２ｄ」、「駆動機構３ｄ」、「封止手段４ｄ」と言う。
【００２８】
アーム１２は、基台１１の上端部（先端部）に水平方向に対し傾斜した姿勢で連結されている。このアーム１２では、駆動機構３ａがモーター４０２を有しており、アーム本体２ａ内に収納されている。また、アーム本体２ａ内は、封止手段４ａにより気密封止されている。
アーム１３は、アーム１２の先端部に連結されている。このアーム１３では、駆動機構３ｂがモーター４０３を有しており、アーム本体２ｂ内に収納されている。また、アーム本体２ａ内は、封止手段４ｂにより気密封止されている。
アーム１４は、アーム１３の先端部に連結されている。このアーム１４では、駆動機構３ｃがモーター４０４を有しており、アーム本体２ｃ内に収納されている。また、アーム本体２ｃ内は、封止手段４ｃにより気密封止されている。
【００２９】
アーム１５は、アーム１４の先端部に、その中心軸方向と平行に連結されている。このアーム１５では、駆動機構３ｄがモーター４０５、４０６を有しており、アーム本体２ｄ内に収納されている。また、アーム本体２ｄ内は、封止手段４ｄにより気密封止されている。
アーム１５の先端部（基台１１と反対側の端部）には、リスト１６が連結されている。このリスト１６には、エンドエフェクター１０ａ〜１０ｃのうち、把持される精密機器に応じて選択された１つのエンドエフェクターが着脱自在に装着される。そして、ロボット１は、リスト１６に装着されたエンドエフェクター（エンドエフェクター１０ａ〜１０ｃのうちのいずれか１つ）で精密機器を把持したまま、アーム１２〜１５やリスト１６等の動作を制御することにより、当該精密機器を搬送することができる。
【００３０】
図２に示すように、リスト１６は、円筒状をなす（外形形状が円柱状をなす）リスト本体（筒状部）１６１と、リスト本体１６１と別体で構成され、当該リスト本体１６１の基端部に設けられ、リング状をなす支持リング１６２とを有している。
リスト本体１６１に、エンドエフェクター１０ａ〜１０ｃのうちのいずれか１つが装着される。また、リスト本体１６１は、アーム１５の駆動機構３ｄに連結されており、当該駆動機構３ｄのモーター４０６の駆動により、回動軸Ｏ６回りに回動する。
【００３１】
支持リング１６２は、アーム１５の駆動機構３ｄに連結されており、当該駆動機構３ｄのモーター４０５の駆動により、リスト本体１６１ごと回動軸Ｏ５回りに回動する。支持リング１６２は、円筒部品５０ａ、５０ｂの間で挟持されている。これにより、リスト１６をアーム１５に対して回動可能に支持することができる。
なお、駆動機構３ａ〜３ｄは、それぞれ、モーターの他に、例えば、プーリーやタイミングベルトを有している。
また、封止手段４ａ〜４ｄは、それぞれ、例えば、板状のカバーやパッキンを有する構成のものとすることができる。
【００３２】
図１に示すように、収納ボックス６００は、エンドエフェクターステーションであり、第１収納部６０１と第２収納部６０２と第３収納部６０３とを有している。第１収納部６０１〜第３収納部６０３は、上方に向かって開口した凹部で構成されたている。なお、収納ボックス６００の位置は、図１中の位置に限定されず、ロボット１の可動範囲であれば、いずれの位置でもよい。
【００３３】
そして、第１収納部６０１には、ロボット１に未だ装着されていないエンドエフェクター１０ａが収納、載置される。これにより、エンドエフェクター１０ａは、ロボット１に装着されるまで第１収納部６０１で待機することができる。
また、第２収納部６０２には、ロボット１に未だ装着されていないエンドエフェクター１０ｂが収納、載置される。これにより、エンドエフェクター１０ｂは、ロボット１に装着されるまで第２収納部６０２で待機することができる。
また、第３収納部６０３には、ロボット１に未だ装着されていないエンドエフェクター１０ｃが収納、載置される。これにより、エンドエフェクター１０ｃは、ロボット１に装着されるまで第３収納部６０３で待機することができる。
【００３４】
第１収納部６０１〜第３収納部６０３の周囲には、それぞれ、その周方向に沿って等間隔に３本のカム溝６０４、６０５、６０６が配置されている。カム溝６０４〜６０６の形成状態は、同じであるため、カム溝６０４について代表的に説明する。
図１２〜図１４に示すように、カム溝６０４は、収納ボックス６００の平面視で、円弧状に湾曲している。そして、このカム溝６０４では、一端部６０７は、他端部６０８よりも第１収納部６０１の中心側に位置し、すなわち、他端部６０８よりも第１収納部６０１に対して近位に位置する。
【００３５】
エンドエフェクター１０ａと、エンドエフェクター１０ｂと、エンドエフェクター１０ｃとは、ロボット１のリスト１６に着脱自在に装着される。そして、ロボット１は、エンドエフェクター１０ａ〜１０ｃのいずれかが装着された装着状態で使用される。
エンドエフェクター１０ａ〜１０ｃとは、例えばフィンガー１０１および１０２の先端形状が異なること以外は、同じ構成であるため、以下、エンドエフェクター１０ａについて代表的に説明する。
【００３６】
図５（図６〜図１１についても同様）に示すようにエンドエフェクター１０ａは、外形形状が円柱状をなす本体部（柱状部）１０３と、本体部１０３の下端側（先端側）から突出したフィンガー１０１および１０２とを有している。
本体部１０３は、中空体であり、その中空部に、例えば複数の歯車とモーターと構成された歯車機構（図示せず）が内蔵されている。この歯車機構では、歯車同士が互いに噛み合っており、モーターを駆動源として、回転することができる。
また、本体部１０３は、互いに外径が異なる大径部１０４と小径部１０５とを有している。本体部１０３では、大径部１０４が下方に設けられ、小径部１０５が上方に設けられている。
【００３７】
図１２、図１７に示すように、大径部１０４の上面には、２つのガイド孔１０６が形成されている。これら２つのガイド孔１０６は、大径部１０４の中心軸を介してその両側に配置されている。そして、エンドエフェクター１０ａがロボット１に装着される際に、当該ロボット１のリスト１６の先端面１６３に設けられた各ガイドピン１６７がそれぞれガイド孔１０６に挿入される（図９参照）。これにより、ロボット１とエンドエフェクター１０ａとの位置決めがなされ、よって、当該エンドエフェクター１０ａが装着される。このようにロボット１では、ガイドピン１６７は、エンドエフェクター１０ａが装着される装着状態となる際に、当該エンドエフェクター１０ａに対する位置決めを行なう位置決め機構して機能する。
【００３８】
また、図１７に示すように、小径部１０５の外周部には、３つの凹部１０７が形成されている。各凹部１０７は、それぞれ、断面形状がくさび状（三角形状）をなす（例えば図５参照）。
小径部１０５の上面には、多数の端子を有するコネクター１０８が設けられている。そして、このコネクター１０８は、装着状態で、ロボット１のリスト１６に設けられたコネクター１６５を介して前記電源と電気的に接続される。これにより、本体部１０３に内蔵されている前記歯車機構のモーターに電力が供給されて、当該歯車機構が作動することができる。
【００３９】
フィンガー１０１とフィンガー１０２とは、互いに対向配置された板状をなす部材で構成されている。そして、本体部１０３に内蔵されている前記歯車機構の作動により、接近・離間することができる。接近状態では、フィンガー１０１とフィンガー１０２とが、把持対象物を挟持することができる。この接近状態からフィンガー１０１とフィンガー１０２とが離間すると、挟持されていた把持対象物を解放することができる。
前述したように、ロボット１は、エンドエフェクター１０ａ〜１０ｃのいずれかが装着された（エンドエフェクター１０ａを代表的に扱う）装着状態で使用される。次に、この「着脱」について説明する。
【００４０】
図６（図７〜図１１についても同様）、図１５（図１３、図１４についても同様）に示すように、ロボット１は、リスト１６に着脱機構５を備えている。
着脱機構５は、係合部材６Ａ、６Ｂおよび６Ｃと、移動部材７Ａ、７Ｂおよび７Ｃと、付勢部材としてのコイルバネ８Ａ、８Ｂおよび８Ｃと、連結機構９Ａ、９Ｂおよび９Ｃとを備えている。係合部材６Ａ〜６Ｃと、移動部材７Ａ〜７Ｃと、コイルバネ８Ａ〜８Ｃと、連結機構９Ａ〜９Ｃとは、配置箇所が異なること以外は同じ構成であるため、以下、係合部材６Ａ〜６Ｃについては、係合部材６Ａを代表的に説明し、移動部材７Ａ〜７Ｃについては、係合部材６Ａに対応する移動部材７Ａを代表的に説明し、コイルバネ８Ａ〜８Ｃについては、係合部材６Ａに対応するコイルバネ８Ａを代表的に説明し、連結機構９Ａ〜９Ｃについては、係合部材６Ａに対応する連結機構９Ａを代表的に説明する。
【００４１】
図１５に示すように、リスト１６のリスト本体１６１の内周部には、凹部で構成された３つの係合部材配設部１６９が設けられている。これらの係合部材配設部１６９は、リスト本体１６１の周方向に沿って等間隔に配置されている。そして、これら３つの係合部材配設部１６９のうちの１つ係合部材配設部１６９に、係合部材６Ａが出没自在に配設されている。これにより、係合部材６Ａは、係合部材配設部１６９から突出して、エンドエフェクター１０ａを係合可能な係合位置（図１０、図１１、図１３参照）と、係合部材配設部１６９に入り込んで、係合位置から退避して、エンドエフェクター１０ａとの係合を解除する係合解除位置（図８、図９、図１４参照）との間を移動することができる。
係合部材６Ａは、円柱状（または角柱状）をなし、そのリスト本体１６１の中心側に向く端部に、円錐形状をなす頂部６１を有している。この頂部６１が、係合位置で、エンドエフェクター１０ａの凹部１０７に挿入される。これにより、係合部材６Ａは、エンドエフェクター１０ａを固定することができる。
【００４２】
なお、着脱機構５では、係合部材６Ａ〜６Ｃは、３つの係合部材配設部１６９と同様にリスト本体１６１の内周部の周方向に沿って等間隔に配されることとなる（図１５参照）。これにより、エンドエフェクター１０ａが安定して固定され（装着され）、よって、前記精密機器を把持する作業をしても、その最中にエンドエフェクター１０ａがロボット１から離脱するのが防止される。
【００４３】
移動部材７Ａは、連結機構９Ａを介して係合部材６Ａを係合位置と係合解除位置との間を移動操作する部材である。
図１５に示すように、移動部材７Ａは、リスト本体１６１の外周部側に、係合部材６Ａに対応して配置されている。これにより、係合部材６Ａと移動部材７Ａとの配置箇所が分けた状態となる。この状態では、リスト本体１６１の内周部側に配置された係合部材６Ａに例えば外部から力が作用して、当該係合部材６Ａが移動してしまうのを防止することができる。また、移動部材７Ａがリスト本体１６１の外周部側に配置されているため、当該移動部材７Ａを操作する際に、その操作を容易に行なうことができる。
【００４４】
図１６に示すように、移動部材７Ａは、円盤状をなす回動支持部７１と、突起した形状を備えたレバー部７２と、回動支持部７１とレバー部７２とを連結する連結部７３とを有している。
回動支持部７１は、その中心部でリスト本体１６１に回動可能に支持されている。回動支持部７１が回動することにより、その回転力が連結機構９Ａを介して係合部材６Ａに伝達される。すなわち、回動支持部７１の回転運動が、後述するリンク機構である連結機構９Ａを介して、係合部材６Ａのための直線運動に変換される。これにより、係合部材６Ａは、係合位置と係合解除位置との間を移動することができる。
【００４５】
また、回動支持部７１の外周面の一部に、くさび状に欠損した欠損部７１１が形成されている。この欠損部７１１には、コイルバネ８Ａの一端部８１が係合することができる。これにより、レバー部７２を操作するまで、回動支持部７１（移動部材７Ａ）が回動するのを禁止することができる（図１３、図１５参照）。
そして、回動支持部７１が回動すると、コイルバネ８Ａの一端部８１が欠損部７１１から外れる（図１４参照）。
【００４６】
また、回動支持部７１が回動した際、その回転に伴ってコイルバネ８Ａの一端部８１が回動支持部７１の外周面上を摺動する（図１４参照）。このように回動支持部７１の外周面は、コイルバネ８Ａの一端部８１を摺動する摺動面７１２となる。これにより、コイルバネ８Ａで回動支持部７１を継続的に付勢することができ、よって、コイルバネ８Ａの一端部８１が回動支持部７１の欠損部７１１に対して迅速に挿入・離脱することができる。
【００４７】
連結部７３は、回動支持部７１の外周部からほぼ接線方向に向かって延在しており、その終端部でレバー部７２の外周部につながっている。また、連結部７３は、リスト本体１６１の外周部の湾曲形状に沿うようにアーチ状に湾曲している。
レバー部７２は、下方に向かって棒状且つ連結部から突起した形状で形成され、移動部材７Ａを回動するための外力が付与される部分である。
【００４８】
図９、図１０、図１３、図１４に示すように、着脱機構５では、エンドエフェクター１０ａに対する着脱操作を行なうときに、移動部材７Ａのレバー部７２が収納ボックス６００のカム溝６０４に挿入され、移動部材７Ｂのレバー部７２がカム溝６０５に挿入され、移動部材７Ｃのレバー部７２がカム溝６０６に挿入される。そして、この状態でリスト１６が回転することにより、移動部材７Ａのレバー部７２がカム溝６０４に案内されて、係合部材６Ａに対する移動操作が行なわれ、移動部材７Ｂのレバー部７２がカム溝６０５に案内されて、係合部材６Ｂに対する移動操作が行なわれ、移動部材７Ｃのレバー部７２がカム溝６０６に案内されて、係合部材６Ｃに対する移動操作が行なわれる。
このようにカム溝６０４（カム溝６０５、カム溝６０６）とレバー部７２とは、「カム」と「カムフォロア」との関係になっている。
なお、レバー部７２の全長は、当該レバー部７２の下端７２１がリスト１６の先端面１６３よりも下方に位置する程度であるのがより好ましい（例えば図６参照）。
【００４９】
図１５に示すように、コイルバネ８Ａは、リスト本体１６１の内周部と外周部との間に、係合部材６Ａに対応して配置された圧縮コイルバネである。コイルバネ８Ａは、移動部材７Ａの回動支持部７１を付勢している。そして、この付勢力は、特にコイルバネ８Ａの一端部８１が回動支持部７１の欠損部７１１に係合している状態で、連結機構９Ａを介して係合部材６Ａに伝達される。これにより、係合部材６Ａに対し係合解除位置から係合位置に向かう方向に付勢することができ、よって、移動部材７Ａを操作するまで、係合部材６Ａが係合解除位置に退避するのを防止することができる。
なお、コイルバネ８Ａの一端部８１の形状は、欠損部７１１と同様のくさび状をなしている。これにより、一端部８１が欠損部７１１に容易かつ的確に係合することができる。
【００５０】
連結機構９Ａは、係合部材６Ａと移動部材７Ａとを連結する機構である。図１５に示すように、連結機構９Ａは、複数本（図示の構成では２本）の長尺なリンク９１、９２を有するリンク機構である。リンク９１とリンク９２とは、端部同士で互いに回動可能に直列に連結されている。また、リンク９１は、リンク９２と反対側の端部で係合部材６Ａと回動可能に連結されている。一方、リンク９２は、リンク９１と反対側の端部で移動部材７Ａの回動支持部７１の中心部と回動可能に連結されている。このようなリンク機構である連結機構９Ａにより、回動支持部７１の回転運動を、係合部材６Ａのための直線運動に変換することができる。
なお、係合部材６Ａ〜６Ｃ、移動部材７Ａ〜７Ｃ、コイルバネ８Ａ〜８Ｃ、連結機構９Ａ〜９Ｃの構成材料としては、特に限定されず、例えば、ステンレス鋼等のような各種金属材料を用いることができる。
【００５１】
次に、ロボット１にエンドエフェクター１０ａを装着し、その後離脱させる過程について、図５〜図１４を参照しつつ説明する。
図５、図１２に示すように、収納ボックス６００の第１収納部６０１には、エンドエフェクター１０ａが収納されている。
また、ロボット１のリスト１６には、未だエンドエフェクター１０ａ〜１０ｃのいずれも装着されていない。
【００５２】
次に、図６に示すように、ロボット１を作動させて、リスト１６をエンドエフェクター１０ａの上方に配置して、接近させる。このとき、リスト１６を回転させて、当該リスト１６がエンドエフェクター１０ａに上方からそのまま接近させさえすれば、移動部材７Ａのレバー部７２が、収納ボックス６００の第１収納部６０１の周囲に位置するカム溝６０４に挿入可能であり、移動部材７Ｂのレバー部７２が、収納ボックス６００の第１収納部６０１の周囲に位置するカム溝６０５に挿入可能であり、移動部材７Ｃのレバー部７２が、収納ボックス６００の第１収納部６０１の周囲に位置するカム溝６０６に挿入可能な状態とする。
【００５３】
次に、図６に示す状態からリスト１６を下降させる。これにより、図７、図１３に示すように、移動部材７Ａのレバー部７２がカム溝６０４の一端部６０７側に挿入され、移動部材７Ｂのレバー部７２がカム溝６０５の一端部６０７側に挿入され、移動部材７Ｃのレバー部７２がカム溝６０６の一端部６０７側に挿入される。
なお、このときの挿入深さは、移動部材７Ａのレバー部７２の下端７２１がカム溝６０６の深さ方向（図７中の上下方向）の途中に位置するまでであるのが好ましい（移動部材７Ｂ、７Ｃのレバー部７２についても同様）。
また、このような挿入深さでは、リスト１６は、第１収納部６０１に挿入されておらず、当該第１収納部６０１内のエンドエフェクター１０ａにも到達していない。
【００５４】
次に、図７に示す状態からリスト１６をその中心軸１６６回りに回転させる。これにより、図１４に示すように、移動部材７Ａは、コイルバネ８Ａの付勢力に抗して一端部８１が欠損部７１１から離脱し、その後、レバー部７２がカム溝６０４に沿って他端部６０８側に向かって移動することとなる。これと同様に、移動部材７Ｂは、コイルバネ８Ｂの付勢力に抗して一端部８１が欠損部７１１から離脱し、その後、レバー部７２がカム溝６０５に沿って他端部６０８側に向かって移動することとなる。また、移動部材７Ｃも、コイルバネ８Ｃの付勢力に抗して一端部８１が欠損部７１１から離脱し、その後、レバー部７２がカム溝６０６に沿って他端部６０８側に向かって移動することとなる。
そして、このように操作された移動部材７Ａ〜７Ｃにより、係合部材６Ａが係合位置から係合解除位置に移動し、係合部材６Ｂが係合位置から係合解除位置に移動し、係合部材６Ｃが係合位置から係合解除位置に移動する（図８、図１４参照）。
【００５５】
次に、図８に示す状態からリスト１６を下降させる。これにより、図９に示すように、リスト１６の各ガイドピン１６７が、エンドエフェクター１０ａの各ガイド孔１０６に挿入される。これにより、リスト１６とエンドエフェクター１０ａとの位置決めがなされ、係合部材６Ａ〜６Ｃがエンドエフェクター１０ａの各凹部１０７に臨んだ状態となる。
また、リスト１６のエンドエフェクター１０ａのコネクター１６５とエンドエフェクター１０ａのコネクター１０８とが電気的に接続される。
【００５６】
次に、図９に示す状態からリスト１６を前記と反対方向に回転させる。これにより、移動部材７Ａのレバー部７２がカム溝６０４に沿って一端部６０７側に向かって移動する。よって、図１０に示すように、係合部材６Ａが係合位置に戻り、エンドエフェクター１０ａの凹部１０７に係合する。これと同様に、移動部材７Ｂのレバー部７２がカム溝６０５に沿って一端部６０７側に向かって移動する。よって、図１０に示すように、係合部材６Ｂが係合位置に戻り、エンドエフェクター１０ａの凹部１０７に係合する。また、移動部材７Ｃのレバー部７２もカム溝６０６に沿って一端部６０７側に向かって移動する。よって、係合部材６Ｃが係合位置に戻り、エンドエフェクター１０ａの凹部１０７に係合する。このような係合により、エンドエフェクター１０ａがリスト１６に装着され、その装着状態が維持される。
次に、図１０に示す状態からリスト１６を上昇させる。これにより、図１１に示すように、エンドエフェクター１０ａもリスト１６とともに上昇する。
【００５７】
その後、エンドエフェクター１０ａをリスト１６から離脱させる際には、前記と反対（図１１→図１０→図９→図８→図７→図６→図５）の動作を行なえば、その離脱操作が行なわれ、よって、エンドエフェクター１０ａの装着状態が解除される。
そして、エンドエフェクター１０ａが離脱したリスト１６に、エンドエフェクター１０ｂまたは１０ｃを装着するには、前記と同様（図５→図６→図７→図８→図９→図１０→図１１）の動作を行なえば、その装着操作を行なうことができる。
【００５８】
このようにロボット１では、エンドエフェクター１０ａに対する着脱操作を行なう際に、着脱機構５を作動させて、当該エンドエフェクター１０ａを着脱するための着脱用装置（例えば空圧機器や電気機器）、すなわち、専用の治具を別途用いることなく、その着脱操作を行なうことができる。特に、前記精密機器の搬送中にエンドエフェクター１０ａの姿勢を変化させるリスト１６の回動動作を、着脱機構５の作動にそのまま利用することができ、ロボット１の小型化や、装置構成の簡素化に寄与する。
【００５９】
＜第２実施形態＞
図１８は、本発明に係わるロボット（ロボットアーム）（第２実施形態）の正面図である。
以下、この図を参照して本発明のロボットおよびロボットシステムの第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、ロボットアームの本数が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００６０】
図１８に示すように、本実施形態では、ロボット１は、胴部１８と、胴部１８の両側部に支持された２本のアーム（ロボットアーム）１９とを備えている。
各アーム１９は、それぞれ、多関節アームであり、その先端部にエンドエフェクター１０ａ、その他エンドエフェクター１０ｂやエンドエフェクター１０ｃを着脱自在に装着することができる。これにより、２つのエンドエフェクター１０ａによる作業を行なうことができ、よって、その作業効率が向上する。
【００６１】
以上、本発明のロボットおよびロボットシステムを図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、ロボットおよびロボットシステムを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明のロボットおよびロボットシステムは、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
また、ロボットが備えるロボットアームの本数は、前記第１実施形態では１本であり、前記２実施形態では２本であるが、これに限定されず、例えば、３本以上であってもよい。
【００６２】
また、着脱機構での係合部材の配設数は、前記各実施形態では３つであるが、これに限定されず、例えば、１つ、２つまたは４つ以上であってもよい。
また、着脱機構では、係合部材と移動部材とを連結する連結機構を省略することができる。この場合、着脱機構は、移動部材で係合部材を直接操作する構成となる。
また、エンドエフェクターの着脱操作は、前記各実施形態では収納ボックスによって着脱機構を作動させて行なわれているが、これに限定されず、ロボットシステムの操作者によって着脱機構を作動させて行なわれてもよい。
また、エンドエフェクターは、対象物を挟持するよう構成されたものに限定されず、例えば、対象物を吸引するよう構成されたものであってもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１……ロボット  １１……基台  １１１……ボルト  １１２……基台本体（ハウジング）  １１３……円筒状部  １２、１３、１４、１５……アーム（リンク）  １６……リスト（リンク）  １６１……リスト本体（筒状部）  １６２……支持リング  １６３……先端面  １６５……コネクター  １６６……中心軸  １６７……ガイドピン  １６９……係合部材配設部  １７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６……関節（ジョイント）  １８……胴部  １９……アーム（ロボットアーム）  ２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ……アーム本体  ３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ……駆動機構  ４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ……封止手段  ５……着脱機構  ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ……係合部材  ６１……頂部  ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ……移動部材  ７１……回動支持部  ７１１……欠損部  ７１２……摺動面  ７２……レバー部  ７２１……下端  ７３……連結部  ８Ａ、８Ｂ、８Ｃ……コイルバネ  ８１……一端部  ９Ａ、９Ｂ、９Ｃ……連結機構  ９１、９２……リンク  １０ａ、１０ｂ、１０ｃ……エンドエフェクター  １０１、１０２……フィンガー  １０３……本体部（柱状部）  １０４……大径部  １０５……小径部  １０６……ガイド孔  １０７……凹部  １０８……コネクター  ２０……パーソナルコンピューター（ＰＣ）  ３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６……モータードライバー  ４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６……モーター  ５０ａ、５０ｂ……円筒部品  ５００……ロボットシステム  ６００……収納ボックス（載置部）  ６０１……第１収納部  ６０２……第２収納部  ６０３……第３収納部  ６０４、６０５、６０６……カム溝  ６０７……一端部  ６０８……他端部  ７００……床  Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４、Ｏ５、Ｏ６……回動軸
【図１】
2014188616.tif 000003
【図２】
2014188616.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014188616.tif 000006
【図５】
2014188616.tif 000007
【図６】
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【図７】
2014188616.tif 000009
【図８】
2014188616.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2014188616.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2014188616.tif 000014
【図１３】
2014188616.tif 000015
【図１４】
2014188616.tif 000016
【図１５】
2014188616.tif 000017
【図１６】
2014188616.tif 000018
【図１７】
2014188616.tif 000019
【図１８】
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