(57)【要約】【課題】  ロボットアームに種々のツールを装着して作業を行うロボット装置において、ツールを保管しておくツールストッカーの配置により、作業スペースの狭小や作業効率の低下を招いていた。【解決手段】  ツールを保管しておくツールストッカーに、ツールに傾斜を付与する傾斜付与部と、ツールとロボットアームとの着脱位置を調整する機構を設け、ツールストッカー側でロボットアームの軌道に最適な着脱位置を設定できるツールストッカーを採用した。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームに着脱可能な交換ツールを保管するツールストッカーであって、
前記交換ツールと接触する接触面を、前記ロボットアームの前記交換ツールとの装着面に対して所定の角度、傾斜させる傾斜付与部と、
前記交換ツールと前記ロボットアームとの着脱位置を調整する位置調整機構とを備えたことを特徴とするツールストッカー。
【請求項２】
請求項１に記載のツールストッカーにおいて、
前記ツールストッカーを少なくとも２つ以上、連結して配置されていることを特徴とするツールストッカー。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のツールストッカーにおいて、
前記ツールストッカーは、保管している前記交換ツールの位置決めを行う位置決め機構を備えていることを特徴とするツールストッカー。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のツールストッカーにおいて、
前記ロボットアームと前記交換ツールは空気により着脱を行い、
前記ツールストッカーは、前記ロボットアームと前記交換ツールが着脱される際、前記ロボットアームと結合して前記ロボットアームへの空気経路を構築する結合部を備えていることを特徴とするツールストッカー。
【請求項５】
ロボットアームと、前記ロボットアームに着脱可能な交換ツールと、前記交換ツールを保管するツールストッカーと、を備えたロボットシステムであって、
前記ツールストッカーは、
前記交換ツールと接触する接触面を、前記ロボットアームの前記交換ツールとの装着面に対して所定の角度、傾斜させる傾斜付与部と、
前記交換ツールと前記ロボットアームとの着脱位置を調整する位置調整機構と、を備え、
前記接触面が前記ロボットアームの所定の軌道上において前記装着面と対面する位置に前記ツールストッカーが配置されていることを特徴とするロボットシステム。
【請求項６】
請求項５に記載のロボットシステムにおいて、
前記ロボットアームと前記交換ツールは、
前記ロボットアームと前記交換ツールとの装着状態を保つ固定部をそれぞれ備え、
前記ロボットアームを前記交換ツールに対して一方向に接近もしくは離間させることで、前記ロボットアームと前記交換ツールとの着脱を行うことを特徴とするロボットシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のロボットシステムにおいて、
前記固定部はボールフランジャーと、前記ボールフランジャーと係合する嵌合孔により構成されていることを特徴とするロボットシステム。
【請求項８】
ロボットアームと、前記ロボットアームに着脱可能な交換ツールと、前記交換ツールを保管するツールストッカーとを備えたロボットシステムの制御方法であって、
前記交換ツールを前記ツールストッカーから取得する際、
前記ロボットアームの前記交換ツールとの装着面を、前記ツールストッカーにおける前記交換ツールとの接触面に対して一方向に接近させる工程と、
前記ロボットアームと前記交換ツールとを機械的に係合する工程と、を有し、
前記交換ツールを前記ツールストッカーに保管する際、
前記ロボットアームと前記交換ツールとの機械的な係合を解除する工程と、
前記ロボットアームの前記交換ツールとの装着面を、前記ツールストッカーにおける前記ツールとの接触面に対して一方向に離間させる工程と、を有することを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は対象物を操作するための交換可能なツールを保管するツールストッカー及びツールストッカーを含めたロボットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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工業製品の組立、加工などの作業の自動化が行われている。この種の工業製品に使用される部品は、小型の精密部品が多く、その形状も多種にわたっている。
【０００３】
一方で、同一のロボット装置で多品種製品の生産を連続的に行うことが求められており、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ツール類の交換などを含む段取り替えが必要になる場面が増えている。この種のロボット装置の構成変更を作業員が手動で行う場合には労力と作業時間を要するため、可能な限り段取り替えをロボット装置のプログラミングによって行う、いわゆる自動段取り替えへの要求が高まっている。
【０００４】
上記のような段取り替えにおいて、交換可能なツール類は主にストッカーに保管される。このようなストッカーはロボット装置が行う作業に応じて、動作時間を短くするため作業の対象物の近傍に配置されることが望ましい。
【０００５】
特許文献１のロボットハンドでは、対象物を操作するためのツールとしてフィンガを用いており、フィンガ部分のみを交換する構成となっている。またハンド本体にフィンガを着脱可能なフィンガベースを備えている。床面に設置されたフィンガ交換装置に保管されたフィンガの軸をフィンガベースの穴部に挿入した後、フィンガ交換装置に内蔵された着脱機構によってフィンガを回転させてフィンガベースに固定することで取付けを行う。また、取付けた際とは逆の動作で取外しを行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５６０６４２３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし特許文献１のロボットハンドでは、フィンガ交換装置に保管される複数のフィンガは床面に対して平行に並べて配置されている。そのため保管するフィンガが増えれば増えるほど設置面積が広くなってしまい作業スペースが狭くなるという問題がある。さらに、一か所のストッカーにまとめてフィンガを保管しており、フィンガを交換するたびにストッカーに戻って交換動作を行わなければならないため作業効率が悪くなってしまう。
【０００８】
本発明の目的は、このような課題に着目してなされたものであり、フィンガのような交換対象となるツールが増えた場合でも設置面積を広げず、かつ作業効率を向上させるツールストッカーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するために本発明によれば、ロボットアームに着脱可能な交換ツールを保管するツールストッカーであって、前記交換ツールと接触する接触面を、前記ロボットアームの前記交換ツールとの装着面に対して所定の角度、傾斜させる傾斜付与部と、前記交換ツールと前記ロボットアームとの着脱位置を調整可能な位置調整機構とを備えたことを特徴とするツールストッカーを採用した。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ツールストッカーに傾斜を付け、ロボットアーム本体と交換ツールの着脱位置をツールストッカーにより設定できるよう構成している。これにより作業の対象物の近傍にツールストッカーを配置することができ、作業効率を向上させるためのレイアウトを取りやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるロボットシステム１０の概略構成を示した図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるロボットシステム１０の制御ブロック図である。
【図３】本発明の第１に実施形態におけるロボットアーム本体１００と交換ツール３００との着脱機構を表した図である。
【図４】本発明の第１の実施形態におけるツールストッカー５００に交換ツール３００が保管される際の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態におけるツールストッカー５００を配置した際の側面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態におけるツールストッカー５００を配置した際の背面斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施形態におけるツールストッカー５００と固定部材５６２の断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態におけるツールストッカー５００配置図と比較図である。
【図９】本発明の第２の実施形態におけるロボットアーム本体１００と交換ツール３００との着脱機構を表した図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態におけるツールストッカー５００に交換ツール３００が保管される際の説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態におけるロボットアーム本体１００がツールストッカー５００に保管された交換ツール３００を取得する際の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面に示す実施例を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。なお、以下に示す実施例はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は本発明を実施可能なロボットシステムの概略構成の一例を示した説明図である。図１は本発明を実施可能なロボットシステムの概略構成の一例を示した説明図である。図１において、ロボットシステム１０は、ロボット装置２０、ツールストッカー５００、空圧装置４００、制御装置６００と外部装置６１０を備えている。空圧装置４００、制御装置６００および外部装置６１０は、図１の下部にブロック図として示している。
【００１４】
図１のロボット装置２０は、ロボットアーム本体１００と、ロボットアーム本体１００の先端に着脱可能に取り付けられた交換ツール３００ａで構成される。交換ツール３００ａの他に交換ツール３００ｂもあり、これら複数種類のツールを総称して交換ツール３００と呼称する場合がある。これら複数種類の交換ツールにより対象物であるワークＷ（Ｗａ，Ｗｂ）に対する操作を行うことができる。
【００１５】
ロボットアーム本体１００は、基台１０１と、６つのリンク１０２〜１０７と、これらリンク１０２〜１０７を図１に示す矢印ａ〜ｆ方向へ回動可能に連結する６つの関節１１１〜１１６とを備えている。また、関節１１１〜１１６はリンク１０２〜１０７を回動させるためのロボットアーム用モータ１２１〜１２６を有している（図２）。さらに各関節１１１〜１１６には不図示のエンコーダを設けており、このエンコーダから各関節の角度を検出し制御装置６００にフィードバックしている。
【００１６】
同図より、ロボットアーム本体１００の基台１０１とリンク１０２は図中の関節１１１で接続されている。関節１１１は、例えば初期姿勢から矢印ａ方向に約±１８０度の可動範囲を有するものとする。
【００１７】
ロボットアーム本体１００のリンク１０２とリンク１０３は関節１１２で接続されている。この関節１１２は、例えば初期姿勢から矢印ｂ方向に約±８０度の可動範囲を有するものとする。
【００１８】
ロボットアーム本体１００のリンク１０３とリンク１０４は関節１１３で接続されている。関節１１３は、例えば初期姿勢から矢印ｃ方向に約±７０度の可動範囲を有するものとする。
【００１９】
ロボットアーム本体１００のリンク１０４とリンク１０５は関節１１４で接続されている。関節１１４は、例えば初期姿勢から矢印ｄ方向に約±１８０度の可動範囲を有するものとする。
【００２０】
ロボットアーム本体１００のリンク１０５とリンク１０６は関節１１５で接続されている。この関節１１５は、初期姿勢から矢印ｅ方向に約±１２０度の可動範囲を有するものとする。
【００２１】
ロボットアーム本体１００のリンク１０６とリンク１０７は関節１１６で接続されている。この関節１１６は、初期姿勢から矢印ｆ方向に約±２４０度の可動範囲を有するものとする。
【００２２】
図１において、交換ツール３００ａはロボットアーム本体１００の最先端のリンク１０７に装着される。リンク１０７に支持された交換ツール３００は、ロボットアーム本体１００の動作により図中のＸＹＺ座標空間を自在に移動することができる。またリンク１０７には交換ツール３００ａを駆動させるためのツール駆動用モータ２２１（図２）を備えておりこのモータにより交換ツール３００ａを開閉させて対象物への把持等の操作を行う。
【００２３】
組立を行う製品のワークの形状や作業内容が多種多様に存在する場合、対象物Ｗや作業内容に応じて各交換ツール３００を使い分ける。例えば、対象物と接触する部分の長さや形状の異なるものを複数用意しておき、対象物Ｗや作業内容に応じて交換ツール３００を交換することにより適切な作業を行うことができる。
【００２４】
ツールストッカー５００は各交換ツール３００を保管するために用いられる。例えば交換ツール３００ａはツールストッカー５００ａに保管され、交換ツール３００ｂはツールストッカー５００ｂに保管される。詳しい構成は後述する。
【００２５】
空圧装置４００はロボットアーム本体１００とツールストッカー５００に空気を吸気もしくは排気する。空圧装置４００は電磁弁４２１、圧力センサ４２２、コンプレッサ４２３で構成されている。空圧装置４００は交換ツール３００とロボットアーム本体１００との着脱および交換ツール３００をツールストッカー５００に保管する際に用いられる。
【００２６】
制御装置６００は、ＣＰＵ６０１、各部を制御するためのプログラムを記憶するＲＯＭ６０２、ＲＡＭ６０３、通信インターフェース（図中ではＩ／Ｆ）６０４などから構成される。このうち、ＲＡＭ６０３は外部装置６１０の操作による教示点や制御指令などのデータの一時記憶に用いられる。
【００２７】
外部装置６１０は、例えばティーチングペンダント（ＴＰ）のような操作装置が考えられるが、ロボットプログラムを編集可能な他のコンピュータ装置（ＰＣやサーバ）であってもよい。外部装置６１０は、制御装置６００に対して有線ないし無線の通信接続手段を介して接続することができ、ロボット操作および状態表示などのユーザインターフェース機能を有する。
【００２８】
ＣＰＵ６０１は、例えば外部装置６１０で入力された教示点データを通信インターフェース６０４から受信する。また、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装置２０の各軸の軌道を生成し、通信インターフェース６０４を介して制御目標値としてロボット装置２０に送信することができる。
【００２９】
さらに制御装置６００はツールストッカー５００とも通信インターフェース６０４を介して接続されている。これによりロボット装置２０と置台５００を統合して制御することが可能となる。また制御装置６００は空圧装置４００とも通信インターフェース６０４を介して接続されている。空圧装置４００はロボットアーム本体１００のリンク１０７とツールストッカー５００に空気を吸気または排気する。これによりロボットアーム本体１００と交換ツール３００との着脱を行い、交換ツール３００を位置決めしてツールストッカー５００に保管する。詳しくは後述する。
【００３０】
図２は図１のロボットシステムの制御系の詳細な構成を示したブロック図である。ロボットシステム１０の制御部としての制御装置６００は、ロボットアーム本体１００の各関節１１１〜１１６に搭載された各ロボットアーム用モータ１２１〜１２６を制御する。そしてリンク１０７に内蔵されたツール駆動用モータ２２１、空圧装置４００、ツールストッカー５００を制御する。
【００３１】
アームモータドライバ１２０は制御装置６００から得た制御値を基に各ロボットアーム用モータ１２１〜１２６を制御しロボットアーム本体１００の姿勢を制御する。ツール駆動用モータドライバ２２０も同様に制御装置６００から得た制御値を基にツール駆動用モ動用モータ２２１を制御し交換ツール３００の開閉を制御する。
【００３２】
空圧装置４００は制御装置６００からの指令値を基にコンプレッサ４２３を駆動させて不図示のタンク内の空気を圧縮もしくは開放し、圧力センサ４２２より所望の空圧となれば電磁弁４２１を開口もしくは閉口し、空気の吸気もしくは排気を行う。電磁弁４２１はリンク１０７、ツールストッカー５００のそれぞれに独立して空気を吸気もしくは排気できるよう構成されている。
【００３３】
次に本実施形態において、交換ツール３００とロボットアーム本体１００との着脱機構について図３を用いて説明する。
【００３４】
図３（ａ）はリンク１０７に設けられた着脱機構の斜視図、図３（ｂ）は交換ツール３００に設けられた着脱機構の斜視図、図３（ｃ）は実際に交換ツール３００をリンク１０７に装着させた際の図である。
【００３５】
図３（ａ）（ｂ）よりリンク１０７の交換ツール３００を装着する装着面には、一対の駆動基台２１１が一対のスライドガイド２１３により図中矢印Ａ，Ｂ方向に移動可能に取り付けられている。さらにツール駆動用モータ２２１により、不図示のラック＆ピニオン機構を介して、駆動基台２１１が互いに接近もしくは離間するように駆動されるように構成されている。
【００３６】
交換ツール３００には一対の駆動基台２１１と同様にスライドガイド機構により図中矢印Ａ，Ｂ方向に互いに接近もしくは離間できる一対のフィンガ支持基台３１４が設けられている。一対のフィンガ支持基台３１４は対象物と接触する接触部となる一対のフィンガ部材３３０とつながっている。これにより一対のフィンガ支持基台３１４が互いに接近もしくは離間することで一対のフィンガ部材３３０が互いに接近もしくは離間し、対象物を把持もしくは解放する。
【００３７】
交換ツール３００のリンク１０７に対する装着面には、リンク１０７側の駆動基台２１１に対応し、スライドガイド３３１により図中矢印Ａ，Ｂ方向に互いに接近もしくは離間できる一対のフィンガ支持基台３１４が設けられている。一対のフィンガ支持基台３１４は、開口部３２０を貫通して上記装着面の反対側へと突出し、対象物と接触する接触部となる一対のフィンガ部材３３０と一体に固定されている。そしてフィンガ支持基台３１４が互いに接近もしくは離間する動作によって、フィンガ部材３３０を開閉し、対象物を把持、解放することができる。
【００３８】
そして、リンク１０７と交換ツール３００が装着状態にあるとき、一対の駆動基台２１１に設けられた駆動伝達ピン２１２と、一対のフィンガ支持基台３１４に設けられた駆動伝達孔３１７が嵌合し機械的に接続される（図３（ｃ））。
【００３９】
図３（ｃ）より、この状態で一対の駆動基台２１１を互いに接近または離間させることで、一対のフィンガ支持基台３１４が互いに接近または離間し、一対のフィンガ部材３３０が接近または離間し対象物Ｗを把持ないし解放する。上記の駆動伝達ピン２１２と駆動伝達孔３１７が対象物と接触する接触部となるフィンガ部材３３０を駆動させる駆動伝達部となる。
【００４０】
また、一対のフィンガ支持基台３１４には、フィンガ支持基台３１４が矢印Ａ、Ｂ方向に移動することで突出する突出部３１９がそれぞれ設けられている。
【００４１】
リンク１０７と交換ツール３００には互いを装着状態に保つために一対のボールフランジャー２４０と一対の嵌合孔３４０を備えている。本実施形態では一対のボールフランジャー２４０は空気により係合を行うボールフランジャーであり、一対の配管２３２により空気が吸気もしくは排気される。この一対の配管２３２は上述した空圧装置４００に接続されている。一対のボールフランジャー２４０がツール側の一対の嵌合孔３４０に挿入され、ボールフランジャー２４０のボール部材が空気により飛び出すことでリンク１０７と交換ツール３００が装着される。これらボールフランジャー２４０と嵌合孔３４０がロボットアーム本体１００と交換ツール３００を装着状態に保つ固定部となる。
【００４２】
なお、本実施形態では空気によりボール部材を移動させているが、バネや電磁弁によりボール部材を移動させて一対の嵌合孔３４０と係合させても良い。
【００４３】
上記で述べた着脱機構が他の交換ツール３００にも設けられていることで、多様なツールを装着させ種々の適切な操作を対象物に行うことができる。さらに固定部と駆動伝達部はリンク１０７と交換ツール３００の所定の面に配置されているのでロボットアーム本体１００によりリンク１０７と交換ツール３００を相対的に一方向に接近または離間させることで着脱を行うことができる。
【００４４】
次に、本発明の交換ツール３００が保管されるツールストッカー５００について図４を用いて説明する。図４（ａ）は交換ツール３００を保管していない場合のツールストッカー５００の斜視図、図４（ｂ）は交換ツール３００が保管されている場合のツールストッカー５００の斜視図、図４（ｃ）は図４（ｂ）における二点鎖線ＢＢで切断した断面図である。
【００４５】
図４（ａ）よりツールストッカー５００は交換ツール３００の保管状態において交換ツール３００と接触する接触面５１１に開口部５１２が設けられている。この開口部５１２にフィンガ部材３３０が挿入される。また、接触面５１１を床面に対して傾斜させ斜め上方向へ向くように傾斜付与部５６１に設置されている。この傾斜付与部５６１により交換ツール３００のリンク１０７との装着面が斜め上方に傾斜した状態で保管される。
【００４６】
接触面５１１上には、一対のピン５１４、一対のボールフランジャー５１７、一対の押圧機構５３０、識別センサ５６０、光透過型の有無センサ５７０が設けられている。
【００４７】
一対のピン５１４は空気により径を拡張、収縮できる拡径部材を備えている。また、一対のピン５１４は配管（不図示）を介して空圧装置４００（図２）に接続されており空気の吸気と排気とを切り替えることにより、拡径部材を拡張、収縮する。一対のボールフランジャー５１７は上述したボールフランジャー２４０と同様の構成となっている。
【００４８】
一対の押圧機構５３０は回動可能に設けられたレバー部材５３２、バネ部材５３３で構成されている。レバー部材５３２の端部にバネ部材５３３が係合されることで、レバー部材５３２は矢印Ｇ方向に常に回動した状態で弾性付勢されている。また、レバー部材５３２にはローラ５３５が取付けられている。このローラ５３５が突出部３１９と接触し、バネ部材５３３によりＧ方向に回動されたレバー部材５３２により突出部３１９を押圧することでフィンガ支持基台３１４の位置決めを行う。
【００４９】
図４（ｂ）は、実際に交換ツール３００がツールストッカー５００に保管されている状態を示した図である。ピン５１４とボールフランジャー５１７に合うように交換ツール３００に孔が設けられており、ピン５１４の拡径部材が外側に広がることで孔と密着し交換ツール３００のＸ方向およびＹ方向の位置が決まっている。また、ボールフランジャー５１７が外側に広がることで交換ツール３００の孔と係合しＺ方向の位置が決まっている。このようにピン５１４とボールフランジャー５１７が位置決め機構として交換ツール３００の位置決めを行い保管する。
【００５０】
識別センサ５６０は物体が所定の位置まで接近すると信号を出力する近接センサである。交換ツール３００にはツールストッカー５００に保管された際に識別センサ５６０と対向する位置に識別部３４７が設けられている。交換ツール３００がツールストッカー５００上に保管されると、識別部３４７が識別センサ５６０に所定の位置まで接近した状態となる。これにより識別センサ５６０が制御装置６００にＯＮ信号を送信し、制御装置６００は所定のツールストッカー５００に対応した交換ツール３００が保管されたと判別する。一方、識別センサ５６０と対向する位置に識別部３４７が無い交換ツール３００が保管されると、識別センサ５６０からの制御装置６００への信号がＯＦＦのままのため、制御装置６００は誤った交換ツール３００が保管されたと認識する。
【００５１】
この識別センサ５６０の位置と識別部３４７の位置の組み合わせを各ツールストッカー５００と交換ツール３００の組み合わせに応じて対応させることで、ツールストッカー５００に保管された交換ツール３００の種類を判別する。
【００５２】
有無センサ５７０は光透過型のセンサであり、有無センサ５７０間には常に光路が存在する。図４（ｂ）の状態では交換ツール３００が、有無センサ５７０間の光路を遮っているので、制御装置６００はツールストッカー５００上に交換ツール３００が保管されていると認識する。逆に図４（ａ）の状態では有無センサ５７０間の光路を遮っていないので制御装置６００はツールストッカー５００上に交換ツール３００が保管されていないと認識する。
【００５３】
図４（ｃ）より、押圧機構５３０はバネ部材５３３により常にレバー回動軸５３４を中心にＧ方向に弾性付勢されているため、交換ツール３００が保管されている状態ではローラ５３５は突出部３１９と接触し矢印Ｋ方向に常に押圧する。突出部３１９はフィンガ支持基台３１４と一体であるため、フィンガ支持基台３１４は開口部３２０の内側の縁部に形成された当接部３２０ａに当接される。これによりフィンガ支持基台３１４が位置決めされると共に駆動伝達孔３１７も位置決めされ、リンク１０７の駆動伝達ピン２１２との嵌合ズレの危険性を低減する。
【００５４】
次に図５を用いて上述したツールストッカー５００の配置について説明する。図５は本発明の第１の実施形態におけるツールストッカー５００の配置図である。ツールストッカー５００は床面５６５に対して傾斜した面を備える傾斜付与部５６１に設けられ、ツールストッカー５００の接触面５１１を斜め上方向へ向くように設置されている。
【００５５】
さらに、２つのツールストッカー５００ａ、５００ｂを固定部材５６２で上部に連結して設置している。説明の便宜上紙面向かって下側のツールストッカーを５００ｂ、上側のツールストッカーを５００ａと呼称する。これらツールストッカー５００ａ、５００ｂに対応して交換ツール３００ａ、３００ｂが保管される。そして、ロボット装置２０で組立動作を行う際に使用する治工具類５６４をツールストッカー５００に隣接して配置している。
【００５６】
図５において、ツールストッカー５００ａをツールストッカー５００ｂに重ねて配置する際、互いの接触面５１１をずらした状態で連結している。ずらした状態とは点線ａで示したツールストッカー５００ａの接触面５１１の位置と、点線ｂで示したツールストッカー５００ｂの接触面５１１の位置が一致していない状態である。
【００５７】
図６はツールストッカー５００の背面斜視図である。傾斜付与部５６１と各ツールストッカー５００ａ、５００ｂには逆Ｔ字型の溝部５６３が設けられており、固定部材５６２が図の矢印Ｆ方向に可動となっている。以下で詳述する。
【００５８】
図７に固定部材５６２と溝部５６３の断面図を示す。図７は図６の二点鎖線ＣＣ方向に切断した際の断面をＹＺ平面で見た図である。各ツールストッカー５００には逆Ｔ字型の溝部５６３が設けられており、図７の溝部５６３はツールストッカー５００ｂに設けられたものである。
【００５９】
固定部材５６２はボルト５６７によりツールストッカー５００ａに固定されている。また溝部５６３の中にはナット５６８が、張出し部５６３ｂにより図６のＦ方向に溝部５６３に沿って摺動可能に設けられている。
【００６０】
そして、固定部材５６２とツールストッカー５００ｂを図のようにボルト５６９とナット５６８により挟みこむ。ボルト５６９とナット５６８を緩めることで、固定部材５６２は溝部５６３を摺動可能となる。
【００６１】
ボルト５６９とナット５６８を完全に締結させ、ボルト５６９を張出し部５６３ｂまで押し込むことにより溝部５６３に沿った任意の位置に固定部材５６２を固定することができ、ツールストッカー５００ａを任意の位置に固定することができる。これによりロボットアーム本体１００と交換ツール３００との着脱位置を任意に設定できる。このボルトとナットの機構が位置調整機構となる。
【００６２】
上述した位置調整機構により各ツールストッカーの接触面５１１の位置を変更することができ、交換ツール３００とロボットアーム本体１００との着脱位置を変更することができる。また、ボルト５６７、５６９、ナット５６８によりツールストッカー５００ａとツールストッカー５００ｂを連結する連結機構としても働く。なお、上記説明ではツールストッカー５００ａと５００ｂの連結部分で説明したが、ツールストッカー５００ｂと傾斜付与部５６１とを連結している固定部材５６２も同様の機構となっている。また、上記のボルトとナットによる機構の他にラック＆ピニオン、スライドガイドなど一方向に駆動でき任意の位置で固定できる機構であれば適用可能である。
【００６３】
上述のように本実施形態におけるツールストッカーは、その接触面が接地面（床面）に対して斜め上方、すなわちツールストッカーより可動域が上方にあるロボットアーム本体１００に対面する角度に傾斜して取り付けられている。そのため、ボットアームの設置環境において大きな効果がある。以下で詳述する。
【００６４】
（実施例）
図８（ａ）、図８（ｂ）は本実施形態のツールストッカーの配置によるロボットシステム１０の効果を説明するための比較図である。図８（ａ）はツールストッカー５００をロボットアーム本体１００と交換ツール３００との着脱方向がＸ方向となるように床面５６５に対してＺ方向に積み上げた際の図である。図８（ｂ）は床面５６５に対して平行に配置した際のである。図８で示した一点鎖線Ｒはロボットアーム本体１００の最大可動範囲を示している。
【００６５】
図８（ａ）よりツールストッカー５００を床面５６５に対して垂直方向、つまりＺ軸方向に積み上げた場合交換方向はＸ軸方向となる。この場合床面５６５を占有するスペースは抑えることができるが、一番下のツールストッカーに保管されたツールを取得する際、斜線で示したリンク１０７の位置で取得することになる。そのためツールストッカー５００の近くに対象物となるＷａ、Ｗｂに作業を行う作用スペースを配置することができない。そのためロボットアーム本体１００と交換ツール３００との着脱位置と対象物Ｗａ、Ｗｂを配置する作業スペースが離れてしまい、作業時間が長くなってしまう。
【００６６】
また、図８（ｂ）よりツールストッカー５００を床面５６５に対して平行方向、つまりＸ軸方向に配置した場合交換方向はＺ軸方向となる。この場合Ｚ軸方向に占有するスペースを抑えることはできるが、組立て等の作業は重力方向に逆らって対象物を配置して作業（壁などのような場所での組立て作業）することは少ない。よって図８（ａ）よりも更に作業スペースを少なくしてしまう。
【００６７】
しかし図８（ｃ）のように本実施形態のツールストッカー５００を用いればツールストッカー５００の接触面５１１に傾斜を付与し、接触面５１１の位置を変更できる。よって交換ツール３００とロボットアーム本体１００との着脱位置を最大可動範囲の軌道上に合わせて調整することができる。これにより一番下のツールストッカーに保管されたツールを斜線で示したリンク１０７の位置で取得することができ、図８（ａ）では使えなかったスペースを作業スペースとして使用することができる。
【００６８】
これによりロボットアーム本体１００と交換ツール３００との着脱位置と、対象物Ｗａ、Ｗｂを配置する作業スペースとを近づけることができる。ゆえに交換ツール３００の段取り替えを行ったあとすぐに対象物Ｗａ、Ｗｂに対する作業を行うことができるため、作業に要する動作時間を短くすることができる。また、Ｚ軸方向に積み重ねて配置しているので図８（ｂ）のように床面５６５を占有するスペースも小さくすることができる。以上によりロボットアーム本体１００の作業スペースを広くとることができる。
【００６９】
上記のように本実施形態におけるツールストッカー５００を使用することで、交換ツール３００とロボットアーム本体１００の着脱位置をロボットアーム本体１００の可動範囲に合わせることができる。これにより作業スペースを広くとることができ、作業スペースに配置する対象物や治工具類等のレイアウトの自由度を高めることができる。これにより作業スペースを狭めることなく作業効率を高めるレイアウトを行いやすくなる。
【００７０】
また、図８（ｄ）のように天井５８０にツールストッカー５００を配置しても良い。上述したツールストッカー５００に配置された一対のピン５１４と一対のボールフランジャー５１７による位置決め機構により交換ツール３００は位置決めされて固定されるので交換ツール３００が落下することはない。これによりさらに作業スペースを確保できるので、図８（ｃ）で示したサイズの大きい治工具類５６４などを配置することができる。
【００７１】
（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態につき説明する。第１の実施形態では空圧装置４００による空気の吸気、排気をロボットアーム本体１００とツールストッカー５００に行っていたが、ツールストッカー５００に供給するだけでも本発明を実施可能である。以下で詳述する。
【００７２】
以下では、第１の実施形態とは異なるハードウェアや制御系の構成の部分について図示し説明する。第２の実施形態では第１の実施形態のボールフランジャー２４０およびツールストッカー５００を部分的に変更している。また、第１の実施形態と同様の部分については上記と同様の構成ならびに作用が可能であるものとし、その詳細な説明は省略するものとする。また、第１の実施形態と同一ないし同等の部材や制御機能については、同一の参照符号を用いる。
【００７３】
本実施形態では、一対のボールフランジャー２４０が図９に示す様にフレーム２４５により連結して設けられている。また、一対のボールフランジャー２４０を駆動させるための空気を送る弁が内蔵された結合部２４４が設けられている。
【００７４】
図１０は本実施形態におけるツールストッカー５００に交換ツール３００を保管した際の斜視図である。本実施形態と第１の実施形態との大きな変更点は、空気が通る弁を設けた結合部２４４と結合するツールストッカー５００側の結合部５２５を設けていることである。結合部５２５は不図示の配管により空圧装置４００に接続されている。
【００７５】
図１１は、ツールストッカー５００上の交換ツール３００を取得する際の断面図である。断面方向は図中の二点鎖線ＤＤで切断した断面図である。リンク１０７がロボットアーム本体１００により矢印Ｃ方向に直線的に移動し、ボールフランジャー２４０が、交換ツール３００の嵌合孔３４０に挿入されている。
【００７６】
それと同時に結合部２４４と、結合部５２５が結合する。このとき結合部２４４と結合部５２５に設けられたそれぞれの弁が開き、配管を介してフレーム２４５内に空気を吸気もしくは排気する空気経路を構築する。そしてボールフランジャー２４０に空気が吸気もしくは排気されボール部材が移動、嵌合孔３４０と係合もしくは解除され交換ツール３００とリンク１０７とが着脱される。
【００７７】
このとき、ツールストッカー５００側の結合部５２５は接触面５１１の床面５６５寄りに配置されており、着脱される際のリンク１０７からの接触力を結合部５２５で受ける関係になっている。以上により、着脱時のリンク１０７からの力によって生じる床面５６５へのモーメント力を小さく抑える効果が得られ、ツールストッカー５００のたわみを小さくできる効果を奏する。
【００７８】
また結合部２４４と結合部５２５により空気を吸気もしくは排気してボールフランジャーを動作させることでロボットアーム本体１００にエアの経路となる配管２３２を設ける必要がなくなり製造コストを低減することができる。また、動きの多いロボットアーム本体１００ではなく、ツールストッカー５００側に配管を設けているので配管へのダメージを低減でき、安定して空気を吸気もしくは排気することができる。
【００７９】
なお上記第１の実施形態、第２の実施形態における、２組の交換ツール３００ａ、３００ｂとツールストッカー５００ａ、５００ｂは一例であり、操作対象となるワークの形状と姿勢に応じて数を増やすことも可能である。
【００８０】
また、上記第１の実施形態、第２の実施形態では対象物に対して把持だけでなく、塗装や溶接などを行う場合は、適宜フィンガ部材（３３０ａ、３３０ｂ）を取り外し、用途に合わせた別の部材に付け替えても良い。
【００８１】
また上記第１の実施形態、第２の実施形態ではロボットアーム本体１００と交換ツール３００の着脱機構、交換ツール３００とツールストッカー５００との位置決め機構の一部として、空気により係合するボールフランジャー構成で説明した。しかしボールフランジャーの代わりとして電磁石等の磁力で結合する構成に当事者が任意に変更可能である。
【００８２】
また、上記第１の実施形態、第２の実施形態では押圧機構５３０を、回動可能なレバー部材５３２をバネ部材５３３で付勢し、交換ツール３００をツールストッカー５００に保管した際にはフィンガ支持基台３１４の突出部３１９を押圧する構成を用いた。しかしフィンガ支持基台３１４を所定の方向に押圧する構成、例えば空気により駆動するシリンダ等を押圧機構５３０として当事者が任意に変更可能である。例えば、ローラ５３５を空気により駆動するシリンダに接続し、交換ツール３００が保管された際には、シリンダにエアを供給しローラ５３５を押圧方向へ駆動させることでレバー部材を用いた時と同様の効果を得ることができる。
【００８３】
また、上記第１の実施形態、第２の実施形態では識別部３４７の接近を近接センサである識別センサ５６０が検知し、ツールストッカー５００上に保管されている交換ツール３００の種別を判別する構成について説明した。しかし識別部３４７をバーコードに変更し且つ識別センサ５６０をバーコードリーダーに変更した構成に当事者が任意に変更可能である。
【００８４】
また、上記第１の実施形態、第２の実施形態では有無センサ５７０および識別センサ５６０の２つのセンサを設ける構成を説明した。しかし、有無センサ５７０を設けずに、識別センサ５６０によりツールストッカー５００上の交換ツール３００の有無を検知する構成に当事者が任意に変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は産業用ロボットとして利用可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１０  ロボットシステム
２０  ロボット装置
１００  ロボットアーム本体
１０１  基台
１０２〜１０７  リンク
１１１〜１１６  関節
１２０  アームモータドライバ
１２１〜１２６  ロボットアーム用モータ
２１１  駆動基台
２１２  駆動伝達ピン
２１３、３３１  スライドガイド
２２０  ツール駆動用モータドライバ
２２１  ツール駆動用モータ
２３２  配管
２４０、５１７  ボールフランジャー
３００  交換ツール
３１４  フィンガ支持基台
３１７  駆動伝達孔
３１９  突出部
３２０  開口部
３２０ａ  当接部
３３０  フィンガ部材
３４０  嵌合孔
３４７  識別部
４００  空圧装置
４２１  電磁弁
４２２  圧力センサ
４２３  コンプレッサ
５００  ツールストッカー
５１１  接触面
５１２  開口部
５１４  ピン
５３０  押圧機構
５３２  レバー部材
５３３  バネ部材
５３４  レバー回動軸
５３５  ローラ
５６１  傾斜付与部
５６２  固定部材
５６３  溝部
５６３ｂ  張出し部
５６４  治工具類
５６５  床面
５６７、５６９  ボルト
５６８  ナット
５８０  天井
６００  制御装置
６１０  外部装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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