TWI771556B - 機器人用末端執行器的安裝結構以及機器人用末端執行器 - Google Patents

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Abstract

提高末端執行器相對於機器人側固定部件的安裝位置的恢復精度。
提供一種機器人用末端執行器的安裝結構，其具備：具有設置有第1突起部的安裝部的機器人側固定部件；具有設置有第2突起部的被安裝部的末端執行器；其中，所述安裝部與所述被安裝部中的一方設置相位確定部，另一方設置***所述相位確定部的相位確定槽，所述相位確定槽具有高硬度部件，在所述相位確定部***到所述相位確定槽的狀態下，當使所述被安裝部相對於所述安裝部旋轉時，所述相位確定部抵接於所述高硬度部件，且通過第1突起部與第2突起部卡合，所述末端執行器安裝在所述機器人側固定部件，所述高硬度部件的硬度比所述相位確定槽中的所述高硬度部件的周邊部的硬度高。

Description

機器人用末端執行器的安裝結構以及機器人用 末端執行器
本發明涉及對機器人側固定部件安裝末端執行器的機器人用末端執行器的安裝結構、以及能夠使用該安裝結構的機器人用末端執行器。
在產品的生產製程中，對工件進行如移送工件、改變工件的姿態、向工件熔接以及螺絲固定等處理各種操作。隨著近年來工廠自動化的推廣，該類操作由機器人手臂自動化完成的工廠隨處可見。在機器人手臂的前端，安裝有作為對工件等操作物件直接作業的部分“末端執行器”的裝置。
作為機器人用末端執行器，存在各種根據操作物件的形態或性質、以及對操作物件執行操作的模式等類型。例如有能夠把持操作物件的夾持型末端執行器(例如，參照專利文件1圖1中的符號1(末端執行器)。)、可吸附操作物件的吸取型末端執行器(例如，參照專利文件2第1圖中的符號3(具有支架的吸附型末端執行器)。)等。許多機器人用末端執行器被安裝成對於機器人側固定部件可裝拆的狀態，從而能夠進行更換。
專利文件2公開了一種用於機器人側固定部件的末端執行器的安裝結構(例如，參照專利文件2第3頁左上欄第9行~右下欄第14行、以及圖4)。專利文件2所述的安裝結構，作為可更換鏡頭的安裝結構被應用於單鏡頭反光照相機的照相機本體的安裝部。操作者可以通過相對於機器人側固定部件按入末端執行器並使其朝安裝方向旋轉的簡單操作，將末端執行器安裝在機器人側固定部件上。此外，操作者可以通過將末端執行器朝反安裝方向旋轉從而將其從機器人側固定部件拉出的簡單操作，將末端執行器從機器人側固定部件取下。
在下文中，如上述安裝結構中，當將末端執行器安裝在機器人側固定部件時，將末端執行器按入機器人側固定部件的操作稱為“(安裝結構的)安裝時按入操作”。此外，將末端執行器相對於機器人側固定部件旋轉的操作稱為“(安裝結構的)安裝時旋轉操作”。
【現有技術文獻】
【專利文件】
專利文件1：日本特開2017-074638號公報
專利文件2：日本特開昭63-306891號公報
然而，以往的機器人用末端執行器的安裝結構中，反復進行末端執行器裝拆，在上述安裝時的旋轉操作中末端執行器的旋轉角度變化，則會有相對於機器人側固定部件的末端執行器的安裝位置在上述安裝時旋轉操作的旋轉方向上變化的問題。
因此，在機器人用末端執行器的安裝結構中，上述安裝時的壓入操作中，機器人側固定部件與末端執行器中的一者設置有相位確定銷，該相位確定銷***到設置於另一方的圓弧狀的相位確定槽的一端部附近。然後，在上述安裝時的旋轉操作中，通過使末端執行器旋轉，以達到旋轉相位確定銷從處於相位確定槽一端部附近的狀態變成緊靠相位確定槽的另一端部的狀態。
一般而言，相對於機器人側固定部件的末端執行器的旋轉安裝位置(在上述安裝時旋轉操作的旋轉方向上的安裝位置。以下相同)是介由相位確定銷和相位確定槽的另一端部的抵接位置來確定的構造。因此，在反復裝拆末端執行器，相位確定銷反復與相位確定槽的另一端碰撞後，相位確定槽的另一端會磨損凹陷。當相位確定槽的磨損程度或凹陷變大後，操作者就不得不更換末端執行器即周邊部品。
本發明是為了解決上述課題而完成的，其目的在於，在機器人用末端執行器的安裝結構中，使相對於機器人側固定部件的末端執行器的安裝位置不容易變化(即，為了提高末端執行器相對於機器人側固定部件的安裝 位置的恢復精度)。此外，本發明的目的在於，提供一種可適用於該安裝結構的機器人用末端執行器。
根據本發明提供一種機器人用末端執行器的安裝結構，其具備：具有設置有第1突起部的安裝部的機器人側固定部件；具有設置有第2突起部的被安裝部的末端執行器；其中，所述安裝部與所述被安裝部中的一方設置有相位確定部，另一方設置有***所述相位確定部的相位確定槽，所述相位確定槽具有高硬度部件，在所述相位確定部***到所述相位確定槽的狀態下，當使所述被安裝部相對於所述安裝部旋轉時，所述相位確定部抵接於所述高硬度部件，且通過第1突起部與第2突起部卡合，從而所述末端執行器安裝在所述機器人側固定部件，所述高硬度部件的硬度比所述相位確定槽中的所述高硬度部件的周邊部的硬度高。
提供一種機器人用末端執行器的安裝結構，優選所述相位確定槽呈圓弧狀延伸，且所述相位確定槽具有第1端部和第2端部，所述高硬度部件設置於第2端部，當所述安裝部被按靠在所述被安裝部上時，形成所述相位確定部***到所述相位確定槽的第1端部側的狀態，當使所述被安裝部相對於所述安裝部旋轉，以使所述相位確定部從所述相位確定槽的第1端部側向第2端部側移動時，所述相位確定部抵接於所述高硬度部件，且第1突起部與第2突起部卡合，從而所述末端執行器安裝在所述機器人側固定部件。
提供一種安裝結構，優選所述安裝部與所述被安裝部中的一方設置有軸承孔部，另一方設置有***所述軸承孔部的軸心部，所述相位確定部能夠移動到所述相位確定槽上的第1和第2抵接位置，第1抵接位置是，當使所述被安裝部相對於所述安裝部旋轉時，所述相位確定部與所述高硬度部件初次抵接的位置，第2抵接位置是，在從第1端部側朝向第2端部側的方向上，比第1抵接位置更靠近第2端部側的位置，當使所述安裝部旋轉，以使所述相位確定部從第1抵接位置向第2抵接位置移動時，所述相位確定部介由所述高硬度部件上的所述相位確定部抵接的面，從第1抵接位置被引導向第2抵接位置，當所述相位確定部位於第2抵接位置時，所述軸承孔部的內周面與所述軸心部的外周面局部抵接。
提供一種安裝結構，優選進一步具備旋轉施力機構，所述旋轉施力機構對所述被安裝部施力，以使所述相位確定部從第1抵接位置移動至第2抵接位置。
提供一種安裝結構，優選所述高硬度部件除了設置在第2端部以外，還設置在第1端部。
根據本發明的其他觀點提供一種機器人用末端執行器，其具備可安裝在設置於機器人側固定部件的安裝部的被安裝部，其中，所述被安裝部具有***所述安裝部的相位確定部的相位確定槽，所述相位確定槽具有高硬度部件，在所述相位確定部***到所述相位確定槽的狀態下當使所述被安裝部相對於所述安裝部旋轉時，所述相位確定部抵接於所述高硬度部件， 且所述安裝部的第1突起部與所述被安裝部的第2突起部卡合，所述高硬度部件的硬度比所述相位確定槽中的所述高硬度部件的周邊部的硬度高。
提供一種機器人用末端執行器，優選所述相位確定槽圓弧狀延伸，且所述相位確定槽具有第1端部和第2端部，所述高硬度部件設置於第2端部，當所述安裝部被按靠在所述被安裝部上時，形成所述相位確定部***到所述相位確定槽的第1端部側的狀態，當使所述被安裝部相對於所述安裝部旋轉，以使所述相位確定部從所述相位確定槽的第1端部側移動至第2端部側時，所述相位確定部抵接於所述高硬度部件，且所述第1突起部與所述第2突起部卡合。
如上所述，由於本發明提供的機器人用末端執行器的安裝結構，其相位確定槽的端部是由硬度高於其周邊部的高硬度部件形成，所以即使是相位確定銷反復與相位確定槽的端部碰撞，相位確定槽的端部也不易發生磨損或凹陷。因此，末端執行器相對於機器人側固定部件的安裝位置不易在安裝結構的安裝時於旋轉操作的旋轉方向上變化。
10‧‧‧機器人側固定部件
10a‧‧‧安裝部
10b‧‧‧第1突起部
10c‧‧‧相位確定銷
10d‧‧‧軸承孔部
10e‧‧‧旋轉施力機構
10e1‧‧‧按壓部件
10e2‧‧‧施力部件
10e3‧‧‧殼體部件
11‧‧‧氣缸
11a‧‧‧空壓空間
12‧‧‧氣缸蓋
12a‧‧‧旋轉限制銷
12b‧‧‧孔部
13‧‧‧活塞
14‧‧‧活塞頭
15‧‧‧夾壓環
15b‧‧‧孔部
16‧‧‧鎖緊螺母
20‧‧‧末端執行器
20a‧‧‧被安裝部
20b‧‧‧第2突起部
20c‧‧‧相位確定槽
20d‧‧‧軸心部
20e‧‧‧加強銷(高硬度部件)
20f‧‧‧加強銷(高硬度部件)
21‧‧‧內嵌環
22‧‧‧中間環
23‧‧‧活塞頭連結部
24‧‧‧操作部基座
25‧‧‧操作部
50‧‧‧機器人手臂
圖1是表示當使用機器人用末端執行器的安裝結構將末端執行器安裝在機器人側固定部件的狀態的截面圖，該截面圖是以含有機器人側固定部件中心線L1的平面截取而成的。
圖2是表示使用機器人用末端執行器的安裝結構的機器人側固定部件的截面圖，該截面圖是以用含有機器人側固定部件中心線L1的平面截取而成的。
圖3是表示使用機器人用末端執行器的安裝結構的機器人側固定部件的圖，具體表示的是從安裝了安裝部的一側看的狀態的圖(面向圖2紙面方向時的右側)。
圖4是表示使用機器人用末端執行器的安裝結構的末端執行器的截面圖，其是以含有末端執行器中心線L2的平面截取而成的。
圖5是表示使用機器人用末端執行器的安裝結構的末端執行器的圖，具體表示的是從安裝了被安裝部的一側看的狀態的圖(面向圖4紙面方向時的左側)。
圖6表示使用機器人用末端執行器的安裝結構對機器人側固定部件安裝末端執行器中途的狀態，具體是以圖1中所示A-A面為截面的末端執行器的被安裝部處於裝拆位置時的截面圖。
圖7表示使用機器人用末端執行器的安裝結構對機器人側固定部件安裝末端執行器後的狀態，具體是以圖1中所示A-A面為截面的末端執行器的被安裝部處於第2位置時的截面圖。
圖8是說明操作可適用於機器人用末端執行器的安裝結構的旋轉施力機構的圖。
圖9表示機器人側固定部件的相位確定銷和軸承孔部、以及末端執行器的相位確定槽和軸心部的位置關係的圖，其中圖9A表示末端執行器的被安裝部處於第2抵接位置時的位置關係，圖9B表示末端執行器的被安裝部處於第1抵接位置時的位置關係。
圖10是說明其他可適用於機器人用末端執行器的安裝結構的旋轉施力機構的例子的圖。
圖11是說明另一個可適用於機器人用末端執行器的安裝結構的旋轉施力機構的圖。
使用附圖具體說明機器人用末端執行器的安裝結構(在下文中，表述簡稱為“安裝結構”或“本實施方式的安裝結構”)的優選實施方式。
圖1是表示當使用安裝結構將末端執行器20安裝在機器人側固定部件10上的狀態的截面圖，該截面圖以含有機器人側固定部件10中心線L1的平面截取而成。在圖1的截面圖之後的截面圖中，為了易於區分機器人側固定部件10和末端執行器20，用右上斜線繪製而成的陰影表示機器人側固定部件10的截面。用左上斜線繪製而成陰影表示末端執行器的截面。用不傾斜的直線(與中心線L1、L2垂直的直線)繪製而成的陰影表示機器人手臂50的截面。
本實施方式的安裝結構指的是卡扣式安裝結構。如圖1所示，在本實施方式的安裝結構中，機器人側固定部件10固定在機器人手臂50的前端部，末端執行器20介由該機器人側固定部件10安裝在機器人手臂50上。固定機器人側固定部件10的物體(機器人的部件)不受特別限制，只要是機器人的構成部件即可，同時也可以是除機器人手臂50以外的部件構成部件。
圖2是表示使用安裝結構的機器人側固定部件10的截面圖，該截面以含有機器人側固定部件10中心線L1的平面截取而成。圖3是表示使用安裝結構的機器人側固定部件10的圖，具體表示的是從安裝了安裝部10a的一側看的狀態的圖(面向圖2紙面方向時的右側)。在本實施方式的安裝結構中，如圖2所示，機器人側固定部件10具備氣缸11、氣缸蓋12、活塞13、活塞頭14、夾壓環15、以及鎖緊螺母16。
氣缸11是在其內部具有空壓空間11a的有底圓筒狀部件，且氣缸11的開放端由氣缸蓋12封閉。活塞13以平行於中心線L1可滑動的狀態收容於空壓空間11a中。活塞頭14固定於活塞13的從空壓空間11a向外部露出的部分。由此，當位於圖中的空壓空間11a的活塞13左側的部分的氣壓增加時，活塞13向圖2中的右側滑動，形成活塞頭14大量突出。與此相反，當位於圖中的空壓空間11a的活塞13右側的部分的氣壓增加時，活塞13向圖2中的左側滑動，活塞頭14的突出量變小。空壓空間11a的氣壓可以由空壓控制手段(未圖示)來控制。
在氣缸蓋12的外周面形成螺合部。氣缸蓋12螺合固定在形成於鎖緊螺母16的內周面的螺合部。在氣缸蓋12上安裝了末端執行器20一側的面上(面向圖2紙面方向時的右側的面。以下稱為“末端執行器安裝面”)設置軸承孔部10d。該軸承孔部10d形成為其外周端面呈以中心線L1為中心的圓形。軸承孔部10d的內周面用作末端執行器20在與中心線L1垂直方向上的位置的定位基準。在氣缸蓋12的末端執行器安裝面上的軸承孔部10d的周圍部分用作末端執行器20在與中心線L1平行方向上的位置的定位基準。
如圖3所示，夾壓環15是圓環狀的部件，在其內周部朝內側設置有多個(在該圖的例子中為3個)第1突起部10b。因此，夾壓環15具有花瓣狀的內周形狀。該夾壓環15介由鎖緊螺母16螺合於氣缸蓋12，構成被氣缸蓋12和鎖緊螺母16夾持的狀態。氣缸蓋12中設置有旋轉限制銷12a，該旋轉限制銷12a起到，當鎖緊螺母16螺合於氣缸蓋12時，限制夾壓環15的旋轉以使夾壓環15不隨著鎖緊螺母16旋轉。在氣缸蓋12的末端執行器安裝面上設置旋轉施力機構10e。該旋轉施力機構10e的功能將在後面描述。如下所述，旋轉施力機構10e還可以設置在夾壓環15的內周部。此外，在氣缸蓋12的末端執行器安裝面上設置相位確定銷10c。相位確定銷10c與相位確定部相對應。
圖4表示的是使用安裝結構的末端執行器20的截面圖，該截面圖是以含有末端執行器20中心線L2的平面截取而成的。圖5表示的是使用安裝結構的末端執行器20的圖，其具體是從安裝了被安裝部20a的一側看的狀態(面向圖4紙面方向時的左側)的圖。在本實施方式的安裝結構中，如圖4所示，末端執行器20具備內嵌環21、中間環22、活塞頭連結部23、操作部基座24、操作部25等。
如圖5所示，內嵌環21是圓環狀的部件，在其外周部朝外側設置多個(在該圖例子中為3個)第2突起部20b。因此，內嵌環21具有花瓣狀的外周形狀。第2突起部20b的個數通常與第1突起部10b的個數相同。在內嵌環21上的安裝於機器人側固定部件的一側的面(面向圖4紙面方向時的左側的面。以下，稱為“機器人側固定部件安裝面”)上，相位確定槽20c設置成長孔狀。該相位確定槽20c形成為以末端執行器20中心線L2為中心而成的圓弧狀。此外，在內嵌環21上的機器人側固定部件安裝面上還設置有軸心部20d。該軸心部20d形成為其外周端面呈以中心線L2為中心的圓形。
相位確定槽20c的兩端部由硬度高於其周邊部的高硬度部件形成。在本實施方式的安裝結構中，相位確定槽20c的第1端部(一端部)以及第2端部(另一端部)中分別嵌入由硬度高於相位確定槽20c周邊部的高硬度部件形成的加強銷20e和加強銷20f。在本實施方式中，相位確定槽20c與加強銷20e、20f是分別獨立的部件，加強銷20e、20f的硬度比相位確定 槽20c的硬度高。在本實施方式的安裝結構中，內嵌環21是由經過陽極處理(Anodizing)後的鋁形成的。因此，加強銷20e和加強銷20f是由硬度高於該鋁的材料形成的。例如，加強銷20e和加強銷20f可以由S 45C等碳鋼形成。這些加強銷20e、20f均形成為圓柱狀。在加強銷20e、20f中，至少加強銷20f設置在距離d2(如圖5所示，從加強銷20f中心至末端執行器20中心線L2的距離)大於距離d1(如圖3中所示，從相位確定銷10c中心至機器人側固定部件10中心線L2的距離)的位置。
在內嵌環21上與機器人側固定部件安裝面相反一側的面(圖4中的面向紙面時的右側的面)上固定有中間環22。在該中間環22上，與固定嵌環21側相反一側的面(圖4中的面向紙面時的右側的面)上支撐有多個操作部基座24，且在各個操作部基座24上固定有操作部25。各個操作部基座24介由設置在活塞頭連結部23端部外周面上的凸輪機構等，可以在與中心線L2垂直方向上開閉(如該圖中所示的箭頭B)。當活塞頭連結部23在與中心線L2平行方向上移動時，操作部基座24進行如上所述開閉動作，隨之操作部25也開閉。如圖1所示，活塞頭連結部23與活塞頭14連接。因此，通過控制空壓空間11a的氣壓，能夠控制操作部25開閉。
在本實施方式的安裝結構中，如上所述，末端執行器20是開閉呈爪狀的多個操作部25的夾持型的。然而，安裝結構不僅僅是夾持型末端執行器20，還可以適用於使用如吸附型末端執行器等其他類型的末端執行器的情況。
接下來，說明本實施方式的安裝結構所涉及的對機器人側固定部件10安裝末端執行器20的方法。圖6表示使用安裝結構對機器人側固定部件10進行安裝末端執行器20中途的狀態，具體是以圖1中所示A-A面為截面的末端執行器20被安裝部20a處於裝拆位置時的截面圖。圖7表示使用安裝結構對機器人側固定部件10安裝末端執行器20後的狀態，具體是以圖1中所示A-A面為截面的末端執行器20的被安裝部20a處於第2位置時的截面圖。
在本實施方式的安裝結構中，末端執行器20通過以下步驟1~5安裝。
〔步驟1〕
配置末端執行器20，以使末端執行器20的被安裝部20a面向機器人側固定部件10的安裝部10a，且末端執行器20的中心線L2與機器人側固定部件10的中心線L1大致一致。
〔步驟2〕
調節末端執行器20的方向(圍繞中心線L2的方向)，以使被安裝部20a的第2突起部20b相對於安裝部10a的第1突起部10b，在與中心線L1、L2平行方向上不重疊，且相位確定槽20c定位於安裝部10a的相位確定銷10c在平行於中心線L1、L2的方向上的延長後的位置。
〔步驟3〕
相對於機器人側固定部件10按壓末端執行器20，並將被安裝部20a的軸心部20d***到安裝部10a的軸承孔部10d(如圖1)，同時如圖6所示，將安裝部10a的相位確定銷10c***到被安裝部20a的相位確定槽20c的第1端部附近。此時，被安裝部20a處於裝拆位置。該步驟3中的操作相當於上述“安裝安裝結構時的按壓操作”。
〔步驟4〕
使末端執行器20圍繞中心線L2向安裝方向旋轉(即，圖6中的順時針方向。如該圖中的箭頭C方向)，如圖7所示，向被安裝部20a相位確定槽20c的第2端部移動安裝部10a的相位確定銷10c。此時，被安裝部20a處於第1抵接位置。第1抵接位置是，使被安裝部20a相對於安裝部10a旋轉時，相位確定銷10c初次抵接於加強銷20f的位置。該步驟4中的操作相當於上述“安裝安裝結構時的旋轉操作”。
〔步驟5〕
使鎖緊螺母16朝向緊固方向(如圖1)旋轉，用安裝部10a的氣缸蓋12和夾壓環15夾持被安裝部20a的第2突起部20b。
當結束上述步驟5後，第1突起部10b與第2突起部20b在平行於中心線L1、L2的方向上彼此重合(彼此相互干擾)。換而言之，第1突起部10b與第2突起部20b卡合。在該狀態下，操作者無法從安裝部10a抽出被安裝部20a。另外，在該狀態下，被安裝部20a的第2突起部20b被安裝部10a的氣缸蓋12和夾壓環15夾持。因此，操作者無法在圍繞中心線L2拆除方向上旋轉末端執行器20(即，圖7中的逆時針方向。如該圖中 的箭頭D方向)。由此，操作者能夠相對於機器人側固定部件10安裝末端執行器20。在本實施方式的安裝結構中，通過上述簡單操作能夠相對於機器人側固定部件10安裝末端執行器20。
此外，在上述步驟4中的安裝時旋轉操作中，安裝部10a的相位確定銷10c與被安裝部20a的相位確定槽20c上的第2端部碰撞。這裡，由於在相位確定槽20c的第2端部上設置由高硬度材料形成的加強銷20f(高硬度部件)，所以能夠抑制發生於相位確定槽20c的第2端部的磨損和凹陷。因此，即使是反復裝拆末端執行器20，末端執行器20相對於機器人側固定部件10的安裝位置也不容易在上述安裝時旋轉操作的旋轉方向上變化。因此末端執行器20相對於機器人側固定部件10的安裝位置的恢復精度得以提高。
然而，即使加強銷20f具備高硬度部件，當相位確定銷10c是由容易發生磨損或凹陷的材料形成時，操作者在反復裝拆末端執行器20中，末端執行器20相對於機器人側固定部件10的安裝位置依舊具有在上述安裝時旋轉操作的旋轉方向上變化的可能性。因此，相位確定銷10c優選由與加強銷20f相同的高硬度材料形成。
在本實施方式的由安裝結構安裝於機器人側固定部件10的末端執行器20中，操作者通過追溯操作上述步驟3~5(即，按照步驟5、步驟4、步驟3的順序進行)，能夠從機器人側固定部件10拆除。上述步驟5中的 夾壓環15的旋轉方向、上述步驟4中的末端執行器20的旋轉方向、以及上述步驟3中的末端執行器20的移動方向均與安裝末端執行器20時的方向相反。通過本實施方式的安裝結構，可以由該簡單操作從機器人側固定部件10拆除末端執行器20。在下文中，將從機器人側固定部件10拆除末端執行器20時相當於上述步驟4的操作稱為“拆除時的旋轉操作”，將相當於上述步驟3的操作稱為“拆除時的拉拔操作”。
當從機器人側固定部件10拆除末端執行器20時，操作者在相當於上述步驟4的拆除時旋轉操作中由第1抵接位置旋轉末端執行器20至第1端部附近的裝拆位置，其中，第1抵接位置是指所述安裝部10a的相位確定銷10c抵接於被安裝部20a的相位確定槽20c上的第2端部的位置。因此，相位確定銷10c與相位確定槽20c的第1端部碰撞，具有在相位確定槽20c的第1端部上發生磨損和凹陷的可能性。在本實施方式的安裝結構中，在該相位確定槽20c的第1端部設置有由高硬度材料形成的加強銷20e(高硬度部件)。因此，能夠抑制相位確定槽20c的第1端部發生磨損和凹陷。
為了提高末端執行器20相對於機器人側固定部件10的安裝位置的恢復精度，不僅僅是末端執行器20相對於機器人側固定部件10的安裝位置在安裝結構的安裝時旋轉操作的旋轉方向上使其不容易變化，同時優選在垂直於安裝結構的安裝時旋轉操作的旋轉中心線方向上也不容易變化。在此方面，在本實施方式的安裝結構中，是介由如圖8所示的旋轉施力機構 10e，來使末端執行器20相對於機器人側固定部件10的安裝位置在垂直於安裝結構的安裝時旋轉操作的旋轉中心線(中心線L2)的方向上也不容易變化。圖8是說明可適用於安裝結構的旋轉施力機構10e的動作的圖。
如圖8所示的旋轉施力機構10e由按壓部件10e1、施力部件10e2、殼體部件10e3構成。按壓部件10e1朝向安裝方向C側旋轉的方向按壓末端執行器20的被安裝部20a(在本實施方式安裝結構中的內嵌環21)。在本實施方式的安裝結構中，按壓部件10e1呈球形。按壓部件10e1在其外周面上的點P1處與形成於內嵌環21端部的傾斜面接觸，並構成為向內嵌環21施加按壓力FA。在圖8中，按壓力FA朝向紙面的右上，但是在紙面的右側具有第1突起部10b(如圖1)。因此，內嵌環21幾乎不朝紙面右側移動，而是利用按壓力FA的平行於安裝方向C的分力fA，向紙面上側(安裝方向C側)移動。在用鎖緊螺母16(如圖1)完全鎖緊夾壓環15(如圖1)前的狀態下，內嵌環21能夠圍繞中心線L2旋轉。
施力部件10e2沿著朝向突出於被安裝部20a側的方向施力於按壓部件10e1。上述按壓部件10e1所產生的按壓力FA由該按壓部件10e1的作用力產生。施力部件10e2不受特別限制，只要是能夠起到該功能的結構即可，在本實施方式的安裝結構中，使用壓縮螺旋彈簧。殼體部件10e3具有如下功能：收容施力部件10e2，並且在按壓部件10e1的按壓側不存在第1突起部10b時保持按壓部件10e1使其不從殼體部件10e3脫落。在本實施方式的安裝結構中，殼體部件10e3，以被埋設在內的狀態，固定在設置於氣缸蓋12 上的末端執行器安裝面的孔部12b中。如下所述，介由該旋轉施力機構10e，末端執行器20相對於機器人側固定部件10的安裝位置在垂直於安裝結構的安裝時旋轉操作的旋轉中心線(中心線L2)的方向上也不容易變化。
圖9A和圖9B表示在安裝結構中使用圖8所示旋轉施力機構10e的情況，即當末端執行器20的被安裝部20a處於第1抵接位置或第2抵接位置時，機器人側固定部件10的相位確定銷10c和軸承孔部10d、以及末端執行器20的相位確定槽20c和軸心部20d的位置關係的圖。
當相位確定銷10c處於裝拆位置的狀態下，操作者使被安裝部20a向安裝方向C旋轉後，相位確定銷10c朝第1抵接位置接近。這裡，安裝方向C是指從相位確定槽20c的第1端部側向相位確定槽20c的第2端部側的旋轉方向。應當指出，拆除方向是與安裝方向相反的旋轉方向。也就是說，拆除方向指的是從相位確定槽20c的第2端部側向相位確定槽20c的第1端部側的旋轉方向。圖9B表示的是當被安裝部20a處於第1抵接位置時，即相位確定銷10c抵接於加強銷20f之後的狀態。如圖9B所示狀態，當相對於安裝部10a旋轉被安裝部20a時，相位確定銷10c為初次抵接於加強銷20f的位置。
如上所述，通過將從加強銷20f的中心至末端執行器20中心線L2的距離d2設置成比從相位確定銷10c中心至機器人側固定部件10中心線L2的距離d1大，加強銷20f在與相位確定銷10c的切點P2處，受到來自於相 位確定銷10c的具有與安裝方向C不平行成分的外力。除此以外，此時的內嵌環21(被安裝部20a)還受到來自於圖8的旋轉施力機構10e所產生的朝向安裝方向C的方向的作用力。也就是說，旋轉施力機構10e對內嵌環21(被安裝部20a)施力，以使相位確定銷10c從第1抵接位置移動至後述第2抵接位置。因此，在圖9B的狀態下，被安裝部20a是一邊改變相位確定銷10c與加強銷20f的切點P2，一邊進一步向安裝方向C的方向旋轉。換而言之，安裝部10a側的相位確定銷10c是相對於被安裝部20a朝向與安裝方向C呈相對反向的方向旋轉。因此，在相位確定銷10c處會產生相對於被安裝部20a與安裝方向C相反方向的推動力FB，但由於在相位確定銷10c上的推動力FB面向的一側具有加強銷20f，相位確定銷10c介由推動力FB在相位確定銷10c與加強銷20f切點P2處的平行於切線LT的分力fB相對於被安裝部20a作相對移動。當相位確定銷10c相對於被安裝部20a移動時，安裝部10a上的軸承孔部10d與相位確定銷10c一體地移動。
在當相位確定銷10c處於第1抵接位置的狀態下，若操作者進一步向安裝方向C旋轉被安裝部20a，則相位確定銷10c也會進一步移動。更具體而言，相位確定銷10c的外周面一邊被引導至加強銷20f的外周面，一邊相對於被安裝部20a移動後，會形成如圖9A所示的狀態。圖9A所示狀態是被安裝部20a處於第2抵接位置的狀態。第2抵接位置是在安裝方向C上比第1抵接位置更靠近第2端部側的位置。也就是說，在相位確定槽 20c延伸的方向上的裝拆位置與第2抵接位置之間的距離比在相位確定槽20c延伸方向上的裝拆位置與第1抵接位置之間的距離長。
在從圖9B的狀態變為圖9A的狀態中，不但切點P2的位置，切線LT的方向也會連續地變化。在圖9A的狀態下，安裝部10a的軸承孔部10d的內周面與被安裝部20a的軸心部20d的外周面在切點P3局部抵接，因此形成無法進一步朝分力fB方向移動。換而言之，被安裝部20a的軸心部20d的外周面，介由旋轉施力機構10e的作用力，形成被按壓在安裝部10a的軸承孔部10d的內周面的狀態。此時，被安裝部20a不能進一步相對安裝部10a在安裝方向C上旋轉。因此，如圖9B所示，即使是在安裝部10a的軸承孔部10d的內周面與被安裝部20a的軸心部20d的內周面之間存在間隙，軸心部20d相對於軸承孔部10d的位置，也就是說，末端執行器20相對於機器人側固定部件10的安裝位置在垂直於安裝結構的安裝時旋轉操作的旋轉中心線(中心線L2)的方向上是唯一確定的。
以上，雖然說明了將從加強銷20f中心至末端執行器20中心線L2的距離d2設定為比從相位確定銷10c中心至機器人側固定部件10中心線L2的距離d1大的情況，但當將距離d2設定成比距離d1小的方式，末端執行器20相對於機器人側固定部件10的安裝位置在垂直於安裝結構的安裝時旋轉操作的旋轉中心線(中心線L2)的方向上也能夠唯一地確定。在這種情況下，相位確定銷10c相對於被安裝部20a的移動方向與圖9A和圖9B所示的情況呈反方向，軸承孔部10d的內周面與軸心部20d的外周面的切點 P3的位置也處於與圖9A和圖9B所示的情況呈相反的一側(即，隔著中心線L1、L2的反側)。此外，在以上描述中，是以加強銷20f和相位確定銷10c形成為具有統一外徑的圓柱狀的情況來說明的，但是加強銷20f與相位確定銷10c的外徑不需要一相位確定同。此外，只要是加強銷20f與相位確定銷10c中的至少一者相對於另一者具有在不平行於安裝方向C的方向上能夠抵接的面，則不需要一定形成為圓柱狀。
圖10是說明可適用於安裝結構的旋轉施力機構10e的其他的例子的圖。圖11是說明可適用於安裝結構的旋轉施力機構10e另一個例子的圖。在圖8的旋轉施力機構10e中，雖然按壓部件10e1抵接在形成於內嵌環21端部的傾斜面，但在圖10的旋轉施力機構10e中，按壓部件10e1是構成為抵接在設置於內嵌環21的機器人側固定部件安裝面的凹部的傾斜壁面上。此外，雖然圖8或圖9中的旋轉施力機構10e設置在孔部12b，且該孔部12b設置於氣缸蓋12上的末端執行器安裝面上，而圖11的旋轉施力機構10e設置在孔部15b，所述孔部15b設置在夾壓環15的內周面。由此，即使是改變在由旋轉施力機構10e的按壓部件10e1按壓部分的形態、或設置旋轉施力機構10e的位置，末端執行器20相對於機器人側固定部件10的安裝位置在垂直於安裝結構的安裝時旋轉操作的旋轉中心線(中心線L2)方向上依舊能夠不易變化。
如上所述，通過使用本實施方式的安裝結構，即使不將軸承孔部10d的內周面與軸心部20d的內周面之間的間隙維持成小的，也能夠使被安裝 部20a相對於安裝部10a的安裝位置唯一確定。因此，即使軸承孔部10d或軸心部20d的尺寸精度不是特別的高，依舊能夠提高末端執行器20相對於機器人側固定部件10的安裝位置的恢復精度。此外，儘管是長期使用造成軸承孔部10d與軸心部20d接觸處發生磨損等，依舊不需要進行部件交換，而只是通過軟體等進行簡單位置校正，即可以維持上述恢復精度。在機器人用末端執行器的安裝結構中，與需要將固定側部件和安裝側部件居中的(中心線一致)車床用夾具等不同，只要是能夠保證末端執行器20相對於機器人側固定部件10的安裝位置的恢復精度，則不需要必須將機器人側固定部件10的中心線L1與末端執行器20的中心線L2完全一致。
10‧‧‧機器人側固定部件
10a‧‧‧安裝部
10b‧‧‧第1突起部
10c‧‧‧相位確定銷
10d‧‧‧軸承孔部
10e‧‧‧旋轉施力機構
11‧‧‧氣缸
11a‧‧‧空壓空間
12‧‧‧氣缸蓋
12a‧‧‧旋轉限制銷
13‧‧‧活塞
14‧‧‧活塞頭
15‧‧‧夾壓環
16‧‧‧鎖緊螺母
20‧‧‧末端執行器
20a‧‧‧被安裝部
20b‧‧‧第2突起部
20c‧‧‧相位確定槽
20d‧‧‧軸心部
20e‧‧‧加強銷(高硬度部件)
21‧‧‧內嵌環
22‧‧‧中間環
23‧‧‧活塞頭連結部
24‧‧‧操作部基座
25‧‧‧操作部
50‧‧‧機器人手臂

Claims (7)

  1. 一種機器人用末端執行器的安裝結構，其具備：具有設置有第1突起部的安裝部的機器人側固定部件；以及具有設置有第2突起部的被安裝部的末端執行器，其中，所述安裝部與所述被安裝部中的一方設置有相位確定部，另一方設置有***所述相位確定部的相位確定槽，所述相位確定槽具有高硬度部件，在所述相位確定部***到所述相位確定槽的狀態下，當使所述被安裝部相對於所述安裝部旋轉時，所述相位確定部抵接於所述高硬度部件，且第1突起部與第2突起部卡合，從而所述末端執行器安裝在所述機器人側固定部件，所述高硬度部件的硬度比所述相位確定槽中的所述高硬度部件的周邊部的硬度高。
  2. 根據請求項1所述的安裝結構，其中，所述相位確定槽呈圓弧狀延伸，且所述相位確定槽具有第1端部和第2端部，所述高硬度部件設置於第2端部，當所述安裝部被按靠在所述被安裝部上時，形成所述相位確定部***到所述相位確定槽的第1端部側的狀態，當使所述被安裝部相對於所述安裝部旋轉，以使所述相位確定部從所述相位確定槽的第1端部側向第2端部側移動時，所述相位確定部抵接於所述高硬度部件，且第1突起部與第2突起部卡合，從而所述末端執行器安裝在所述機器人側固定部件。
  3. 根據請求項1所述的安裝結構，其中，所述安裝部與所述被安裝部中的一方設置有軸承孔部，另一方設置有***所述軸承孔部的軸心部，所述相位確定部能夠移動到所述相位確定槽上的第1和第2抵接位置，第1抵接位置是，當使所述被安裝部相對於所述安裝部旋轉時，所述相位確定部與所述高硬度部件初次抵接的位置，第2抵接位置是，在從第1端部側朝向第2端部側的方向上，比第1抵接位置更靠近第2端部側的位置，當使所述被安裝部旋轉，以使所述相位確定部從第1抵接位置向第2抵接位置移動時，所述相位確定部通過所述高硬度部件上的所述相位確定部抵接的面，從第1抵接位置被引導向第2抵接位置，當所述相位確定部位於第2抵接位置時，所述軸承孔部的內周面與所述軸心部的外周面局部抵接。
  4. 根據請求項3所述的安裝結構，進一步具備：旋轉施力機構，其中，所述旋轉施力機構對所述被安裝部施力，以使所述相位確定部從第1抵接位置向第2抵接位置移動。
  5. 根據請求項1~4中任一所述安裝結構，其中，所述高硬度部件除了第2端部還設置於第1端部。
  6. 一種機器人用末端執行器，其具備：可安裝在設置於機器人側固定部件的安裝部的被安裝部，其中，所述被安裝部具有***所述安裝部的相位確定部的相位確定槽，所述相位確定槽具有高硬度部件， 在所述相位確定部***到所述相位確定槽的狀態下當使所述被安裝部相對於所述安裝部旋轉時，所述相位確定部抵接於所述高硬度部件，且所述安裝部的第1突起部與所述被安裝部的第2突起部卡合，所述高硬度部件的硬度比所述相位確定槽中的所述高硬度部件的周邊部的硬度高。
  7. 根據請求項6所述的機器人用末端執行器，其中，所述相位確定槽圓弧狀延伸，且所述相位確定槽具有第1端部和第2端部，所述高硬度部件設置於第2端部，當所述安裝部被按靠在所述被安裝部上時，形成所述相位確定部***到所述相位確定槽的第1端部側的狀態，當使所述被安裝部相對於所述安裝部旋轉，以使所述相位確定部從所述相位確定槽的第1端部側向第2端部側移動時，所述相位確定部抵接於所述高硬度部件，且所述第1突起部與所述第2突起部卡合。
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