(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンドエフェクタの充電システムであって、
電動負荷と、前記電動負荷に給電する二次電池とを備え、ワーク搬送機構に取り付けられるエンドエフェクタと、
前記ワーク搬送機構が取り付けられ、工作機械に搬入しまたは工作機械から搬出する加工要素を搭載した搬送車と、
前記エンドエフェクタに設けられ、前記工作機械または前記搬送車に備えた給電回路から供給される電力を受けて前記二次電池を充電する充電回路と、
を備えて構成されるエンドエフェクタの充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンドエフェクタ及びエンドエフェクタの充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ワークを工作機械の内部に搬入してワーク受け部に設置したり、該ワーク受け部に設置されたワークを工作機械から取り出したりするロボット及びロボット制御部を備えたロボットシステムが開示されている。
【０００３】
当該ロボットは、垂直多関節ロボットやパラレルリンクロボットなどのワーク搬送機構で構成され、例えば垂直多関節ロボットはロボットベース、旋回胴、ロボットアーム、ロボットハンド、および力センサを備えている。ロボットベースは、ワークセルの床に固定され、旋回胴は、ロボットベースに鉛直軸周りに旋回可能に取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−６４８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来のロボットは、一つの工作機械と協働して加工要素であるワークを取り扱うように構成されているため、複数台の工作機械を設置した工場などでは、個々にロボットを設置する必要があり、経済性に欠けるという問題があった。
【０００６】
そこで、自立走行型の搬送車にロボットを搭載した自立走行型ロボットを構築すれば、目的とする工作機械までワークを搬送してロボットを介して当該工作機械のワーク受け部にワークを設置するとともに、加工終了後にワーク受け部からワークを取り出して次工程に搬送するようなフレキシブルなワーク搬送システムが実現できる。
【０００７】
このようなロボットには、例えばワークを把持するチャック機構や対象物の形状などを認識するためのカメラを備えたエンドエフェクタが装着されており、当該チャック機構やカメラの動力源として電力が用いられている。圧縮エアーや圧油を動力源に用いるとそのための設備が大掛かりになり、搬送車に組み込むのが困難になるためである。
【０００８】
しかし、エンドエフェクタに備えたチャック機構やカメラに電力を供給するためにワーク搬送機構を構成するロボットアームなどに配線を施すと、断線事故が発生する虞があり見栄えも良くない。ロボットアームの内部に配線する場合には、ロボットアームの内部に充分な空間を確保する必要があり、そのためにアームが大型化する。
【０００９】
本発明の目的は、ロボットアームに給電線を配することなくエンドエフェクタへの給電を可能とするエンドエフェクタ及びエンドエフェクタの充電システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するために本発明によるエンドエフェクタは、ワーク搬送機構に取り付けられるエンドエフェクタであって、電動負荷と、前記電動負荷に給電する二次電池と、前記二次電池を充電する充電回路と、を備えている。
【００１１】
また、本発明によるエンドエフェクタの充電システムは、電動負荷と、前記電動負荷に給電する二次電池とを備え、ワーク搬送機構に取り付けられるエンドエフェクタと、前記ワーク搬送機構が取り付けられ、工作機械に搬入しまたは工作機械から搬出する加工要素を搭載した搬送車と、前記エンドエフェクタに設けられ、前記工作機械または前記搬送車に備えた給電回路から供給される電力を受けて前記二次電池を充電する充電回路と、を備えて構成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ロボットアームに給電線を配することなくエンドエフェクタへの給電を可能とするエンドエフェクタ及びエンドエフェクタの充電システムを提供することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は自走式ロボット装置の説明図、（ｂ）は多関節ロボットの説明図である。
【図２】（ａ）はエンドエフェクタの説明図、（ｂ）は爪機構の正面視の説明図、（ｃ），（ｄ）は爪機構の底面視の説明図である。
【図３】エンドエフェクタの中央断面図である。
【図４】エンドエフェクタの制御システムの説明図である。
【図５】自走式搬送車に搭載された給電回路とエンドエフェクタに備えた充電回路で構成される非接触充電機構の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［エンドエフェクタ及びエンドエフェクタの充電システムの基本的態様］
以下、詳細な実施形態を説明する前に、本発明によるエンドエフェクタ及びエンドエフェクタの充電システムの基本的な概念を説明する。
【００１５】
本発明によるエンドエフェクタは、ワーク搬送機構に取り付けられるエンドエフェクタであって、電動負荷と、前記電動負荷に給電する二次電池と、前記二次電池を充電する充電回路と、を備えている。
【００１６】
このような構成であれば、エンドエフェクタに備えた二次電池から電動負荷へ給電することができるため、ワーク搬送機構のアームに給電線を配する必要が無い。そのため、給電線の断線のような事故が発生するようなことがない。また、二次電池の容量が低下しても充電回路を介して二次電池が充電可能に構成されているので、当該二次電池を繰返し使うことができるようになる。
【００１７】
上述の構成に加えて、前記ワーク搬送機構は、工作機械に搬入しまたは工作機械から搬出する加工要素を搭載した搬送車に取り付けられ、前記充電回路は前記搬送車に備えた給電回路から給電された電力を受けて前記二次電池を充電するように構成されていることが好ましい。
【００１８】
加工要素を搭載した搬送車が所定の工作機械の近傍に移動すると、ワーク搬送機構が作動して当該加工要素を工作機械のワーク受け部に設置することができる。そのような搬送車に給電回路を備えることにより、容易く充電回路に給電することができる。例えば、加工要素を所定の工作機械に向けて搬送する間に二次電池を充電することができる。
【００１９】
前記ワーク搬送機構は、工作機械に搬入しまたは工作機械から搬出する加工要素を搭載した搬送車に取り付けられ、前記充電回路は前記工作機械に備えた給電回路から給電された電力を受けて前記二次電池を充電するように構成されていることが好ましい。
【００２０】
給電回路が工作機械に設けられるような場合には、搬送車が工作機械の近傍に走行することで、容易く充電回路に給電して二次電池を充電することができるようになる。
【００２１】
上述した何れかの構成に加えて、前記充電回路は、前記給電回路から非接触で電力が供給される電磁誘導方式を含むワイヤレス充電方式が採用されていることが好ましい。
【００２２】
給電回路から非接触で充電回路に給電できるので、接触給電方式に比べて給電回路と充電回路との間の位置決め精度がそれほど要求されず、また物理的な接触に起因する破損の発生確率も低くなる。
【００２３】
上述した何れかの構成に加えて、前記搬送車は自律走行可能な無人搬送車であることが好ましい。
【００２４】
無人搬送車で目的とする工作機械までワークを搬送し、ワーク搬送機構に取り付けたエンドエフェクタを介して当該工作機械のワーク受け部に加工要素を設置するとともに、加工終了後にワーク受け部からワークを取り出して次工程に搬送するようなフレキシブルなワーク搬送システムが実現できる。
【００２５】
上述した何れかの構成に加えて、エンドエフェクタに、前記電動負荷に対する制御信号を受信して前記電動負荷を駆動するとともに、前記二次電池の充電状態を送信する第１無線通信インタフェースを備えていることが好ましい。
【００２６】
エンドエフェクタに備えた第１無線通信インタフェースを介して、外部から電動負荷を駆動し、電動負荷への給電源である二次電池の充電状態を外部に送信することができるようになり、各種の制御信号線を実装する必要がなくなり、シンプルなエンドエフェクタを実現できるようになる。
【００２７】
上述した何れかの構成に加えて、前記電動負荷に対する制御信号を受信して前記電動負荷を駆動するとともに前記二次電池の充電状態を送信する第１無線通信インタフェースを備え、前記第１無線通信インタフェースは、前記搬送車に備えた第２無線通信インタフェースを介して前記搬送車に備えたコントローラから前記電動負荷に対する制御信号を受信するとともに前記コントローラに前記二次電池の充電状態を送信することが好ましい。
【００２８】
搬送車に備えたコントローラからの制御信号が第２無線通信インタフェースを介して第１無線通信インタフェースに受信され、第１無線通信インタフェースを介して電動負荷が駆動される。また、エンドエフェクタに備えた二次電池の充電状態が第１無線通信インタフェース及び第２無線通信インタフェースを介してコントローラに受信され、充電の要否が判定される。このように構成すれば、エンドエフェクタとコントローラとの間に各種の制御信号線を実装する必要がなくなり、シンプルなエンドエフェクタを実現できるようになる。
【００２９】
前記エンドエフェクタは、前記二次電池及び前記充電回路が設けられた複数種類のロボットハンドと、ハンドステーションに収容された前記複数種類のロボットハンドから任意のロボットハンドを選択して着脱可能に保持する保持機構と、を備えて構成され、前記二次電池は、前記ハンドステーションに備えた前記給電回路から供給される電力により前記ハンドステーションに収容された状態で充電されることが好ましい。
【００３０】
エンドエフェクタはロボットハンドとロボットハンドを着脱自在に保持する保持機構を備えて構成されている。ロボットハンドには、例えば加工要素の形状や大きさなどに対応する爪部が取り付けられ、それらを駆動するための電動負荷、電動負荷に給電する二次電池及び二次電池を充電する充電回路が設けられている。
【００３１】
このような複数種類のロボットハンドがハンドステーションに収容された状態で、ハンドステーションに備えた給電回路を介して各二次電池が充電されるようになる。従って、充電済みの複数種類のロボットハンドから適切なロボットハンドを選択して、保持機構を介してエンドエフェクタに装着すれば、直ちに電動負荷を駆動することができるようになる。
【００３２】
上述の構成に加えて、前記二次電池は、前記ロボットハンド以外の前記エンドエフェクタに備えた他の電動負荷に給電可能に構成されていることが好ましい。
【００３３】
エンドエフェクタには、ロボットハンド以外に加工要素の形状などを計測する計測具やバリ除去具などの加工具を備えている場合もある。そのような場合に、ロボットハンドに備えた二次電池から他の電動負荷に給電可能に構成されていれば、他の電動負荷に給電するための別途の二次電池を備える必要がなく、シンプルな構成を実現できる。
【００３４】
本発明によるエンドエフェクタの充電システムは、電動負荷と、前記電動負荷に給電する二次電池とを備え、ワーク搬送機構に取り付けられるエンドエフェクタと、前記ワーク搬送機構が取り付けられ、工作機械に搬入しまたは工作機械から搬出する加工要素を搭載した搬送車と、前記エンドエフェクタに設けられ、前記工作機械または前記搬送車に備えた給電回路から供給される電力を受けて前記二次電池を充電する充電回路と、を備えて構成される。
【００３５】
加工要素を搭載した搬送車が工作機器間を移動し、搬送車に備えたワーク搬送機構に取り付けられるエンドエフェクタを介して、搬送された加工要素が工作機械に搬入され、または工作機械から搬出される。このようなエンドエフェクタに備えられ加工要素を把持するための電動負荷が、同じくエンドエフェクタに備えた二次電池から給電されて駆動される。そして当該二次電池は、搬送車に備えた給電回路から供給される電力を受けて、同じくエンドエフェクタに備えた充電回路により充電される。従って、エンドエフェクタに備えた電動負荷に給電するための配線をワーク搬送機構などに実装する必要がなく、シンプルで取り扱いに優れたエンドエフェクタを実現できる。
【００３６】
［エンドエフェクタ及びエンドエフェクタの充電システムの詳細態様］
以下に、無人搬送車に搭載されたエンドエフェクタ及びエンドエフェクタの充電システムの実施形態を図に基づいて詳述する。
【００３７】
［無人搬送車の構成］
図１（ａ）には、複数の工作機械が設置されたフロアを走行して目的の工作機械にワークを搬送する搬送車１０の外観が示されている。当該搬送車１０は、平面視で略矩形形状を呈する走行台車１２と、走行台車１２の上部に設けられた車体１３と、車体１３の上面に設けられたワークストッカー１４と、ワークストッカー１４と工作機械との間でワーク１５の受け渡しを行なう多関節ロボット２０などを備えた無人搬送車（Automatic Guided Vehicle）である。当該多関節ロボット２０は、本発明のワーク搬送機構の一例である。
【００３８】
図１には示されていないが、走行台車１２は、エンコーダが内蔵され操舵機能を備えた複数の走行車輪と、各走行車輪が取り付けられた走行フレームと、走行フレームに搭載された走行用のモータを備えている。
【００３９】
車体１３の内部には、主に走行用のモータを駆動制御するＡＧＶコントローラＣ１０、多関節ロボット２０を制御するロボットコントローラＣ２０、後述のエンドエフェクタ３０を制御するエンドエフェクタコントローラ（以下、「ＥＦコントローラ」と記す。）Ｃ３０、各コントローラを統括制御するマスターコントローラＣ１００などが組み込まれている。各コントローラは基板にマウントされたＣＰＵ、メモリ、入出力回路などにより構成され、メモリに記憶された制御プログラムがＣＰＵで実行されることによりそれぞれの機能が具現化される。
【００４０】
さらに、車体１３の内部には、上述した各コントローラに給電する電源回路ＰＳと、電源回路ＰＳに電力を供給する二次電池ＢＴ１が収容されている。車体１３の外カバーには、当該二次電池ＢＴ１を充電するための非接触充電回路ＢＣ１が設けられ、給電ステーションに備えた非接触給電回路から受電した電力で当該二次電池ＢＴ１が充電される。
【００４１】
当該外カバーにはさらに給電ステーションや各種の工作機械に設けられた光通信インタフェースとの間で通信する光通信インタフェースＯＣ１が設けられている。さらに、走行台車１２と車体１３の境界部で一対の対角位置に其々障害物を検知する測域センサであるレーザセンサＬＳが設けられている。
【００４２】
ＡＧＶコントローラＣ２０のメモリには、工作機械の配置及び走行可能なルートが示されたフロアマップが記憶されており、ＡＧＶコントローラＣ２０は、各走行車輪に組み込まれたエンコーダ及び走行フレームに取り付けられたジャイロセンサからの信号に基づいて走行用のモータを駆動するとともに、走行車輪を操舵して、フロアマップに示された目標位置まで自走制御するように構成されている。
【００４３】
また、ＡＧＶコントローラＣ２０は、走行フレームに備えたレーザセンサＬＳから進路に障害物が検出された旨の信号を受信すると、衝突回避のために走行用のモータを減速或いは停止制御するように構成されている。
【００４４】
ワークストッカー１４には行方向及び列方向に複数の収容部が形成されており、各収容部に未加工または加工済みのワーク１５が収容されている。予め設定された工程に従って、無人搬送車１０は所定の工作機械までワーク１５を搬送し、ワーク１５に対する加工が終了すると、次工程に向けてさらにワーク１５を搬送する。
【００４５】
なお、本実施例では無人搬送車１０により搬送される加工要素がワーク１５である場合を説明するが、搬送対象となる加工要素はワーク１５に限定されるものではない。例えば、ワーク１５を固定する旋盤チャックのような爪機構が加工要素であってもよい。ワーク１５の形状やサイズによって適切な爪機構を工作機械にセットするためにワーク１５とともに或いはワーク１５とは別に工作機械に向けて搬送するように構成されることが好ましい。また、ワーク１５や爪機構以外に機械加工に必要なワーククランプ、補助具、加工ツールなどが加工要素であってもよい。
【００４６】
多関節ロボット２０として、垂直多関節６軸ロボット２０が用いられ、上アーム２６の先端に上述したエンドエフェクタ（end effector）３０が取り付けられている。
【００４７】
図１（ｂ）に示すように、垂直多関節６軸ロボット２０は、旋回用の第１軸２１、前後揺動用の第２軸２２を備えた肩関節部ｈ１を介して走行台車１２に接続された下アーム２３と、上下揺動用の第３軸２４及び上アーム旋回用の第４軸２５を備えた腕関節部ｈ２を介して下アーム２３の先端に接続された上アーム２６とを備え、上アーム２６の先端に手首曲げ用の第５軸２７及び手首旋回用の第６軸２８を備えた手首関節部ｈ３が設けられている。そして、上アーム２６に備えた手首関節部ｈ３の先にエンドエフェクタ３０が複数本のボルトを介して着脱可能に取り付けられている。
【００４８】
それぞれの関節部ｈ１，ｈ２，ｈ３には各軸周りに各アーム及びエンドエフェクタ３０を回転させるための複数のサーボモータＭｓ（図４のサーボモータ郡Ｍｓ参照。）が組み込まれ、ロボットコントローラＣ２０によって各アーム２３，２６が所定の軌道で旋回及び回転動作するように各サーボモータＭｓがサーボ制御される。
【００４９】
エンドエフェクタ３０は、様々な目的に応じた作業が行なえるように構成された専用ツールであり、例えば物品を把持する爪機構または吸着する吸着機構により持ち上げるロボットハンド、金属を溶接する溶接装置、表面を塗装する塗装装置、撮像装置などが含まれる。
【００５０】
図２（ａ）に示すように、本実施形態では、一対のカメラ３２，３３を備えた撮像装置３１と、爪機構３６，３７を備えたロボットハンド（以下、単に「ハンド」とも記す。）３５によりエンドエフェクタ３０が構成されている。
【００５１】
エンドエフェクタ３０は、アタッチメント３０ａを介して手首関節部ｈ３に固定された主軸３０ｂと、主軸３０ｂの先端に長手方向が主軸３０ｂに対して直交姿勢となるように固定されたカメラ保持部３０ｃと、主軸３０ｂの下方で主軸３０ｂを左右から挟むように配置された電装部品収容部３０ｄを備え、電装部品収容部３０ｄの下面にハンド３５が取り付けられている。
【００５２】
カメラ保持部３０ｃには、主軸３０ｂを挟んで左右一対のカメラ３２，３３が斜め中央方向を向くように固定されている。
図２（ｂ）から（ｄ）に示すように、ハンド３５を構成する左右一対の爪機構３６，３７は、親爪３６ａ，３７ａと、親爪３６ａ，３７ａにネジ止めされた子爪３６ｂ，３７ｂで構成され、子爪３６ｂ，３７ｂに形成された凹部が対向するように配置されている。
【００５３】
爪機構３６，３７は、ボールねじ３８ａとナット３８ｂで構成される駆動連結機構３８を介して互いが接近または離隔するように取り付けられている。ボールねじ３８ａは、ネジの向きが左右で反対となるように形成され、其々のナット３８ｂが親爪３６ａ，３７ａに固定されている。ボールねじ３８ａに駆動連結されたモータ３８ｍによって回転駆動されるボールねじ３８ａが一方向に回転すると左右の爪機構３６，３７が接近し、反対方向に回転すると左右の爪機構３６，３７が離隔する。
【００５４】
多関節ロボット２０が駆動されて、エンドエフェクタ３０がワークストッカー１４の近傍の所定位置に位置したときに、ＥＦコントローラＣ３０によってハンド用のモータ３８ｍが一方向に回転駆動されると爪機構３６，３７が互いに接近してワーク１５が把持され、逆にハンド用のモータ３８ｍが反対方向に回転駆動されると爪機構３６，３７が離隔してワーク１５が開放される。
【００５５】
図３に示すように、電装部品収容部３０ｄには、エンドエフェクタ３０に設けた電動負荷に給電する二次電池ＢＴ２、当該二次電池ＢＴ２を充電する充電回路ＢＣ２、第１無線通信インタフェースＣＩＦ１などが設けられ、アタッチメント３０ａには信号線や給電線を中継する中継基板３９ｃが設けられている。
【００５６】
ＥＦコントローラＣ３０からの制御指令が第２無線通信インタフェースＣＩＦ２を介して第１無線通信インタフェースＣＩＦ１で受信され、第１無線通信インタフェースＣＩＦ１に備えたローカルコントローラによってエンドエフェクタ３０に設けたモータやカメラなどの電動負荷が制御される（図４参照。）。なお、第１無線通信インタフェースＣＩＦ１とローカルコントローラとが物理的に分離して構成されていてもよい。
【００５７】
当該無線通信インタフェースＣＩＦ１，ＣＩＦ２はＷｉ−Ｆｉ通信用のインタフェースが採用されている。中継基板３９ｃは、二次電池ＢＴ２と電動負荷（カメラなど）との間の給電線、及び、電動負荷と第１無線通信インタフェース３９ｂとの間の制御信号線や映像信号線を中継して接続する。つまり、Ｗｉ−Ｆｉ通信によってエンドエフェクタ３０とＥＦコントローラＣ３０との間で制御指令が送信され、二次電池ＢＴ２の残容量が送信され、撮像装置３１により得られた映像信号が送信される。
【００５８】
図４にはエンドエフェクタを含む制御システムの構成が示されている。
無人搬送車１０の車体１３に収容されたＡＧＶコントローラＣ１０、ロボットコントローラＣ２０、ＥＦコントローラＣ３０、マスターコントローラＣ１００がイーサネット（登録商標）を介して接続されている。
【００５９】
マスターコントローラＣ１００は、光通信インタフェースＯＣ１及び各工作機械や充電ステーションなどに備えた光通信インタフェースを介して様々の指令を受けて、ＡＧＶコントローラＣ１０、ロボットコントローラＣ２０、ＥＦコントローラＣ３０を統括制御するコントローラである。本実施形態では、ロボットコントローラＣ２０及びＥＦコントローラＣ３０はマスターコントローラＣ１００の指令に従って多関節ロボット２０及びエンドエフェクタ３０を其々制御するＰＬＣ（programmable logic controller）で構成されている。なお、充電ステーションとは商用電力を用いて無人搬送車１０に備えた二次電池ＢＴ１を充電するための非接触給電回路を備えた装置である。
【００６０】
例えば、マスターコントローラＣ１００がＡＧＶコントローラＣ１０に対して目的地である充電ステーションを指定した走行指令を出力すると、ＡＧＶコントローラＣ１０は当該充電ステーションまで自立走行する。そして、充電ステーションに備えた非接触給電回路を介して非接触充電回路ＦＣで受電し、二次電池ＢＴ１を充電する。
【００６１】
例えば、マスターコントローラＣ１００がＡＧＶコントローラＣ１０に対して目的地である工作機械を指定した走行指令を出力すると、ＡＧＶコントローラＣ１０は当該工作機械まで自立走行する。そして、マスターコントローラＣ１００がロボットコントローラＣ２０及びＥＦコントローラＣ３０に対してワークストッカー１４に収容されたワーク１５の設置指令を出力すると、ロボットコントローラＣ２０及びＥＦコントローラＣ３０は通信しながら多関節ロボット２０及びエンドエフェクタ３０を制御して、ワークストッカー１４に収容されたワーク１５を把持して当該工作機械のワーク受け部にワーク１５を搬送して設置する。
【００６２】
なお、無人搬送車１０が目的とする充電ステーションや工作機械に対する所定位置に到着したか否かの判断は、充電ステーションや工作機械に備えた光通信インタフェースと無人搬送車１０に備えた光通信インタフェースＯＣ１との間で光通信が確立したか否かにより行なわれる。
【００６３】
エンドエフェクタ３０に備えた充電回路ＢＣ２は、無人搬送車１０に備えた給電回路ＳＣから受電した電力によって二次電池ＢＴ２を充電するように構成されている。ローカルコントローラにより監視される二次電池ＢＴ２の残容量が許容値を下回ると、無線通信インタフェースＣＩＦ１，ＣＩＦ２を介してＥＦコントローラＣ３０にその旨が伝達され、さらにＥＦコントローラＣ３０からマスターコントローラＣ１００に伝達される。
【００６４】
二次電池ＢＴ２の残容量が許容値を下回った旨の情報を受信したマスターコントローラＣ１００は、ロボットコントローラＣ２０にエンドエフェクタ３０に備えた充電回路ＢＣ２が充電位置に位置決めされるように指令する。ロボットコントローラＣ２０は、エンドエフェクタ３０の充電回路ＢＣ２が無人搬送車１０に備えた電源回路ＰＳに接続された給電回路ＳＣの設置位置に対向するように多関節ロボット２０を制御する。この状態が図５に示され、この状態で二次電池ＢＴ２が充電されると、その旨の情報が第１無線通信インタフェースＣＩＦ１を介してＥＦコントローラＣ３０に送信され、ＥＦコントローラＣ３０からイーサネット（登録商標）を介してマスターコントローラＣ１００に送信される。
【００６５】
給電回路ＳＣから充電回路ＢＣ２に非接触で電力が供給されることが好ましく、特に給電回路ＳＣと充電回路ＢＣ２の双方にコイルを設けて、送電側と受電側との間で発生する誘導磁束を利用して電力を送電する電磁誘導方式が好ましく採用される。この様な給電方式をワイヤレス給電方式と称し、電磁誘導方式以外に磁気共鳴方式や電界結合方式などを採用することも可能である。
【００６６】
なお、ワイヤレス給電方式に代えて給電回路ＳＣに備えた給電電極と充電回路ＢＣ２に備えた受電電極を物理的に接触させて直接給電するような構成であってもよい。
【００６７】
給電回路ＳＣが無人搬送車１０に設けられた例を説明したが、給電回路ＳＣが工作機械に設けられていてもよい。工作機械にワーク１５を装着してワークが工作機械によって機械加工される間に工作機械に備えた給電回路ＳＣを介して充電回路ＢＣ２に電力が供給されるように構成してもよい。この場合にもワイヤレス給電方式を採用することが可能であり、直接給電方式を採用することも可能である。
【００６８】
上述したエンドエフェクタ３０における充電回路ＢＣ２及び二次電池ＢＴ２などの設置位置は例示に過ぎず、上述の例に限定されるものではない。例えば、主軸３０ｂの内部に二次電池ＢＴ２が収容されてもよいし、主軸３０ｂの外周部に二次電池ＢＴ２が固定されていてもよい。
【００６９】
上述した実施形態では、エンドエフェクタ３０にハンド３５が固定された例を説明したが、エンドエフェクタ３０に複数種類のハンドが着脱可能に構成されていてもよい。例えば、ハンドの基端外周部（断面が円形）に形成された環状の溝に押圧機構を介して嵌まり込む複数のボールを備えたボールデテント機構などで構成される保持機構を備えたハンドチェンジャをエンドエフェクタ３０に備え、爪の形状などが異なる複数のハンド３５を切り替えて装着できるように構成されていてもよい。当該押圧機構は例えばバネで構成され、ハンド３５を離脱する際に押圧状態を解消するためのモータやソレノイドのような電動負荷が備わっている。
【００７０】
この様な構成を採用する場合に、二次電池ＢＴ２及び充電回路ＢＣ２を設けた複数種類のハンド３５と、ハンドステーションに収容された複数種類のハンド３５から任意のハンド３５を選択して着脱可能に保持する保持機構と、を備えたエンドエフェクタ３０を構成することができる。
【００７１】
ハンドステーションに収容された各ハンド３５には、例えば加工要素の形状や大きさなどに対応する爪部が取り付けられ、それらを駆動するための電動負荷、電動負荷に給電する二次電池及び二次電池を充電する充電回路が設けられている。
【００７２】
そして、各ハンド３５がハンドステーションに収容された状態で、ハンドステーションに備えた給電回路ＳＣから供給される電力により各ハンド３５に組み込まれた二次電池ＢＴ２が充電されるようになる。
【００７３】
従って、充電済みの複数種類のロボットハンドから適切なロボットハンドを選択して、保持機構を介してエンドエフェクタ３０に装着すれば、直ちに電動負荷を駆動することができるようになる。
【００７４】
この様な構成を採用する場合には、二次電池ＢＴ２は、ハンド３５以外のエンドエフェクタ３０に備えた撮像装置３１などの他の電動負荷に給電可能に構成されていることが好ましい。
【００７５】
エンドエフェクタ３０には、ロボットハンド３５以外に加工要素の形状などを計測する計測具やバリ除去具などの加工具を備えている場合もある。そのような場合に、ロボットハンド３５に備えた二次電池から他の電動負荷に給電可能に構成されていれば、他の電動負荷に給電するための別途の二次電池を備える必要がなく、シンプルな構成を実現できる。そのために図３に示した中継基板３９ｃを活用することができる。
【００７６】
上述した実施形態ではエンドエフェクタを備えたワーク搬送機構として多関節ロボットを説明し、多関節ロボットの一例として垂直多関節６軸ロボットを説明したが、多関節ロボットは垂直多関節６軸ロボットに限定されるものではなく、他の種類の多関節ロボットを採用することもできる。また、ワーク搬送機構は多関節ロボット２０に限るものではなく、ワークストッカー１４と工作機械との間でワーク１５の受け渡しを行なう機能を備えていれば、パラレルリンクロボットなどの他のリンク機構を備えて構成されるものであってもよい。
【００７７】
上述した実施形態では、エンドエフェクタを備えた多関節ロボットが無人搬送車に搭載された例を説明したが、エンドエフェクタを備えた多関節ロボットは、移動可能に構成される必要ななく、例えば工作機械などに備え付けられるものであってもよい。この場合には二次電池を充電するための給電回路は工作機械に設けておけばよい。
【００７８】
バッテリＢＴ１，ＢＴ２にはリチウムイオン電池などが好適に用いられるが、充放電可能な二次電池であればよく、リチウムイオン電池に限るものではない。
【００７９】
以上、本発明の実施の形態、実施の態様を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施の形態、実施の態様における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上に説明したように、本発明により、ロボットアームに給電線を配することなくエンドエフェクタへの給電を可能とするエンドエフェクタ及びエンドエフェクタの充電システムが実現できる。
【符号の説明】
【００８１】
１０：無人搬送車
１２：走行台車
１３：車体
１４：ワークストッカー
１５：ワーク
２０：多関節ロボット
３０：エンドエフェクタ
３０ａ：アタッチメント
３０ｂ：主軸
３０ｃ：カメラ保持部
３０ｄ：電装部品収容部
３１：撮像装置
３５：ハンド
ＢＣ２：充電回路
ＢＴ２：二次電池
ＣＩＦ１：第１無線通信インタフェース
【要約】
【課題】ロボットアームに給電線を配することなくエンドエフェクタへの給電を可能とするエンドエフェクタを提供する。
【解決手段】多関節ロボットのアーム先端に取り付けられるエンドエフェクタであって、電動負荷と、前記電動負荷に給電する二次電池と、前記二次電池を充電する充電回路と、を備えているエンドエフェクタで、好ましくは、工作機械に搬入しまたは工作機械から搬出する加工要素を搭載した搬送車に多関節ロボットが取り付けられ、充電回路は搬送車に備えた給電回路から給電された電力を受けて二次電池を充電するように構成されている。
【選択図】図４【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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