JP4030298B2

JP4030298B2 - Industrial robot

Info

Publication number: JP4030298B2
Application number: JP2001361091A
Authority: JP
Inventors: 孝一加藤; 慎吾後藤
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2001-11-27
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2021-11-27
Also published as: JP2003165086A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、産業用ロボットは、アーム先端部に溶接ガンやハンド等のエンドエフェクタを装着し、このエンドエフェクタを目標位置に移動位置決めしながら、対象物に対して溶接を行ったり、対象物をハンドリングする。
一方、エンドエフェクタにおいては、溶接時のクランプ装置の駆動やハンドの開閉等の動作をさせるための駆動源としての電動モータをエンドエフェクタ自体に備えたものと、たとえば、特開２００１−２３６７０号公報等に開示されているようなロボットアームに電動モータを内蔵し、この電動モータをエンドエフェクタに供給して当該エンドエフェクタを動作させるものとが知られいている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電動モータをエンドエフェクタ自体に備えたエンドエフェクタは、外部に設けられた電源と電動モータとを給電ケーブルで電気的に接続する必要がある。このため、産業用ロボットの動作範囲が給電ケーブル等によって制約を受ける可能性がある。
一方、ロボットアームに電動モータを内蔵しこの電動モータの回転が供給されるエンドエフェクタにおいては、種々のエンドエフェクタに対応するために、電動モータの最大回転数は、たとえば、数千回転／分程度のものを用いる。しかしながら、電動モータの最大回転数が低いと、たとえば、ドリルやエンドミル等の刃具を数万〜十数万回転／分させて切削加工を行うようなエンドエフェクタに対応できない。すなわち、ロボットアームに内蔵された電動モータの仕様や能力にエンドエフェクタが支配され、エンドエフェクタの機能や性能を独立に高めることが難しい。
【０００４】
本発明は、上述の問題に鑑みて成されたものであって、その目的は、外部から給電することなく作動し、独立に機能や性能を高めることができるエンドエフェクタを備えた産業用ロボットを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の産業用ロボットは、複数種のエンドエフェクタと、前記複数種のエンドエフェクタのいずれかをクランプ又はアンクランプするクランプ手段と、前記クランプ手段を保持し、前記クランプ手段にクランプされたエンドエフェクタを移動位置決め及び駆動する産業用ロボット本体と、前記複数種のエンドエフェクタを収容するストッカとを有し、前記複数種のエンドエフェクタのそれぞれは、発電機と、前記発電機によって発電された電力によって作動する作動手段とを有し、前記複数種のエンドエフェクタには、前記発電機により動作に必要な電力が発電される、溶接用のエンドエフェクタ及びハンドリング用のエンドエフェクタの少なくとも一方が含まれ、前記クランプ手段は、クランプ手段ケースと、前記クランプ手段ケースに回転自在に保持され、前記発電機に回転を伝達する伝達軸とを有し、前記産業用ロボット本体は、ベース部と、前記ベース部に対して移動可能で、前記クランプ手段ケースがボルトにより固定されたアーム部と、前記アーム部を前記ベース部に対して駆動するアーム用駆動源と、前記アーム部に設けられ、前記伝達軸を介して前記発電機に回転動力を供給するエンドエフェクタ用駆動源と、前記アーム用駆動源、前記クランプ手段及び前記エンドエフェクタ用駆動源の動作を制御するコントローラとを有し、前記ストッカは、前記ベース部に対する前記アーム部の移動による前記クランプ手段の可動範囲内に配置され、前記複数種のエンドエフェクタをそれぞれ収容する複数の収容部を有し、前記コントローラは、前記複数種のエンドエフェクタのうちの所望のエンドエフェクタの、前記複数の収容部のいずれかに収容されているときの位置に、前記クランプ手段を移動させて、前記所望のエンドエフェクタをクランプ又はアンクランプするように、前記アーム用駆動源及び前記クランプ手段の動作を制御する。
【０００６】
好適には、前記複数種のエンドエフェクタには、前記作動手段が、前記発電機によって発電された電力により駆動される電動機と、前記電動機によって回転されるワークを加工する刃具とを有する工具が含まれる。
【０００７】
好適には、前記複数種のエンドエフェクタには、複数の前記工具が含まれ、前記複数の工具それぞれの前記発電機は三相同期発電機であり、前記複数の工具それぞれの前記電動機は三相誘導電動機であり、前記複数の工具は、極数比が互いに異なる。
好適には、前記アーム部として、前記ベース部に対して第１の鉛直軸回りに旋回可能に保持された第１旋回部と、前記第１旋回部に前記第１の鉛直軸から離れた第２の鉛直軸回りに旋回可能に保持された第２旋回部と、前記第２旋回部の前記第２の鉛直軸から離れた位置に昇降可能に保持され、前記クランプ手段を保持する昇降部材とを有する。
好適には、前記アーム部として、前記ベース部に対して鉛直軸回りに旋回可能に保持された旋回部と、一端部が前記旋回部に第１の水平軸回りに旋回可能に保持された第１アーム部と、前記第１アーム部の他端部に第２の水平軸回りに旋回可能に保持された第１連結部と、一端部が前記第１連結部に前記第２の水平軸に直交する軸回りに旋回可能に保持された第２アーム部と、前記第２アーム部の他端部に第３の水平軸回りに旋回可能に保持され、前記クランプ手段を保持する第２連結部とを有する。
好適には、ティーチングペンダントを更に有し、前記コントローラは、前記ティーチングペンダントの操作によって、前記所望のエンドエフェクタの前記複数の収容部のいずれかに収容されているときの位置に前記クランプ手段を移動させて前記所望のエンドエフェクタをクランプ又はアンクランプする動作を教示される。
【００１０】
本発明では、産業用ロボット本体に装着されたエンドエフェクタは、産業用ロボット本体に備わる駆動源からエンドエフェクタの発電機に動力が伝達され、発電機は発電する。エンドエフェクタの作動手段は、発電機から電力が供給されて作動し、このエンドエフェクタを産業用ロボット本体によって所望の位置に移動位置決めすることにより、所定の作業が行われる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
第１実施形態
図１は、本発明の一実施形態に係る産業用ロボットの構成図である。
図１に示す産業用ロボット１は、いわゆる水平多関節形ロボットであって、種々の作業に適用可能な汎用のロボットである。
この産業用ロボット１は、ロボット本体２と、クランプ装置１５０と、工具６０とを有する。なお、クランプ装置１５０は本発明のクランプ手段の一実施態様であり、工具６０は本発明のエンドエフェクタの一実施態様である。
【００１２】
ロボット本体２は、基準面Ｇ上に設置されたベース部３と、このベース部３に旋回自在に保持された第１旋回部４と、この第１旋回部４に旋回可能に保持された第２旋回部６と、この第２旋回部６によって矢印Ａ１およびＡ２で示す昇降方向に昇降可能に保持された昇降部材４１と、この昇降部材４１の中心部に挿入された駆動軸５１とを有する。
【００１３】
ベース部３は、その内腔にコントローラ２１およびサーボモータ３１を収納している。
コントローラ２１は、サーボモータ３１および後述するサーボモータ３２，３３および３４を所要のソフトウエアに基づいて駆動制御することにより、ロボット本体２の動作を制御する。コントローラ２１には、ティーチングイペンダント２２が接続されており、このティーチングイペンダント２２を操作することにより、ロボット本体２の所定の動作を教示する。
【００１４】
サーボモータ３１は、ベース部３内に固定されており、サーボモータ３１の回転軸３１ａが第１旋回部４に連結されている。この回転軸３１ａが回転することにより第１旋回部４が当該回転軸３１ａを中心に水平方向に沿って旋回する。
また、ベース部３には、可撓性を有するパイプ８の一端が接続され、パイプ８の他端は第２旋回部６に接続されている。このパイプ８は、ベース部３と第２旋回部６との間で必要な電気配線、信号線等の経路を構成している。
【００１５】
第２旋回部６は、その内腔にサーボモータ３２および３３を収納している。
サーボモータ３２は、第２旋回部６内に固定されており、その回転軸３２ａは、第１旋回部４に連結されている。この、回転軸３２ａが回転することにより第２旋回部６が第１旋回部４に対して当該回転軸３２ａを中心に水平方向に沿って旋回する。
サーボモータ３３は第２旋回部６内に固定されており、サーボモータ３３の回転軸３３ａに伝達車４５が固定されている。
【００１６】
昇降部材４１は、円筒状の部材からなり、外周に図示しないねじが形成されている。この昇降部材４１は、第２旋回部６内に固定された支持部材３９に回転自在に支持された伝達部材４０の内周に形成された図示しないねじに螺合している。したがって、昇降部材４１は伝達部材４０の回転に応じて昇降方向Ａ１またはＡ２の向きに昇降する。
【００１７】
伝達部材４０と上記した伝達車４５との間には、ベルト４２が巻き付けられている。このベルト４２は、サーボモータ３３による伝達車４５の回転を伝達部材４０に伝達する。
【００１８】
昇降部材４１の上端部には、サーボモータ３４が固定されている。このサーボモータ３４の回転軸３４ａは、カップリング５０を介して円筒状部材である昇降部材４１の内部に挿入された駆動軸５１と連結されている。
また、昇降部材４１の下端部には、クランプ装置１５０を固定するための取付部材４１ｅが設けられている。
【００１９】
駆動軸５１の下端部は、後述するクランプ装置１５０まで延びている。この駆動軸５１は、昇降部材４１の内周に軸受を介して回転自在に保持されている。
【００２０】
工具の構成
図２は、本発明のエンドエフェクタの一実施形態としての工具の構成を示す部分断面図である。
図２において、工具６０は、刃具１００と、この刃具１００を保持する工具ホルダ６１とから構成される。
【００２１】
工具ホルダ６１は、装着部６２と、ケース部材６６，６７および６８からなるケース６５と、発電機７０と、電動機８０と、工具保持部９０と、回り止め部材８５とを備えている。
【００２２】
装着部６２は、テーパシャンク部６２ｂと、このテーパシャンク部６２ｂの先端部に形成されたプルスタッド６２ｃと、ケース部材６６に回転自在に保持される軸部６２ｄとを備えている。
【００２３】
装着部６２のテーパシャンク部６２ｂは、後述するクランプ装置のテーパスリーブに装着される。
装着部６２のプルスタッド６２ｃは、装着部６２がクランプ装置のテーパスリーブに装着されると、クランプ装置のコレットによってクランプされる。
装着部６２の軸部６２ｄは、ケース部材６６の内周に複数の軸受７２を介して回転自在に保持されている。
【００２４】
ケース部材６７の内周には、保持部材７３を介して発電機７０および電動機８０が保持されている。
発電機７０は、入力軸７１が装着部６２の軸部６２ｄと同心に連結されており、この発電機７０には主軸４６の回転力が装着部６２を介して伝達される。
発電機７０には、たとえば、三相同期発電機が用いられる。
【００２５】
電動機８０は、図示しない導電ケーブルによって、発電機７０で発電された電力が供給される。この電動機８０は、発電機７０から供給される電力によって駆動される。
電動機８０には、たとえば、三相誘導電動機を用いることができる。
【００２６】
工具保持部９０は、回転軸９１と、この回転軸９１と電動機８０の回転軸８１とを連結するカップリング９３と、回転軸９１の先端部に固定された工具装着部材９５とを有する。
【００２７】
回転軸９１は、ケース部材６８の内周に複数の軸受９２を介して回転自在に保持されている。
回転軸９１の先端側は、ケース部材６８に抜け止め部材９４によって抜け止めされている。
【００２８】
刃具１００は、工具装着部９５に保持されており、この刃具１００はワークを加工する。刃具１００は、具体的には、ドリル、エンドミル等の各種の刃具である。
【００２９】
ケース部材６６、６７および６８は、たとえば、ボルト等の締結手段によって連結されており、これらケース部材６６、６７および６８がケース６５を構成している。
ケース部材６６の外周には、回り止め部材８５が設けられている。
回り止め部材８５は、装着部６２が後述するクランプ装置に装着されることにより、当該クランプ装置に設けられた嵌合穴に先端部が挿入される。これにより、ケース部材６６、すなわち、ケース６５は、装着部６２が回転しても回転が規制される。
【００３０】
クランプ装置
図３は、クランプ装置１５０の構造を示す断面図である。なお、図３はクランプ装置１５０がロボット本体２に取り付けられ、かつ、クランプ装置１５０によって上記した工具６０がクランプされた状態を示している。
図３に示すように、クランプ装置１５０は、ケース１５１と、ケース１５１に回転自在に保持された伝達軸１５２とを有する。
【００３１】
ケース１５１は、円筒状の部材からなり、上端側に設けられたフランジ部１５１ｆが上記した取付部材４１ｅに複数のボルトＢＴによって固定されている。
ケース１５１の下端部には、上記した工具６０の回り止め部材８５の先端部が挿入される嵌合穴１５１ａが形成されている。
【００３２】
伝達軸１５２は、ケース１５１の内周の上端側および下端側にそれぞれ設けられた軸受ＢＲを介して当該ケース１５１に回転自在に保持されている。この伝達軸１５２は、伝達部材１５３の下端部と伝達部材１５４の上端部が嵌合固定されることによって構成されている。
伝達軸１５２は、上記したロボット本体２の駆動軸５１の回転を工具６０の装着部６２ｂに伝達する役割を果たす。
【００３３】
伝達部材１５３の上端側の中心部には、ロボット本体２の駆動軸５１の先端に設けられた嵌合部５１ｅが嵌合する嵌合凹部１５３ｒが形成されている。駆動軸５１の嵌合部５１ｅは、断面形状がたとえば、四角等の多角形となっており、嵌合凹部１５３ｒは嵌合部５１ｅの外形に合致した形状となっている。嵌合凹部１５３ｒと嵌合部５１ｅとが嵌合することによって、駆動軸５１の回転が伝達軸１５２に伝達される。
【００３４】
伝達部材１５３の下端側の中心部には、シリンダ室１５３ｃが形成されている。このシリンダ室１５３ｃは、伝達部材１５３の半径方向に形成された管路１５３ｐと連通している。管路１５３ｐの外周には、環状の溝部１５３ｔが形成されている。また、ケース１５１には、溝部１５３ｔに対向する位置に当該溝部１５３ｔに連通する管路１５１ｐが形成されており、この管路１５１ｐはケース１５１の外周まで延びている。
【００３５】
ケース１５１に形成された管路１５１ｐには、コネクタ１８０を介して作動油を供給する供給管１８１が接続されている。この供給管１８１の他端は、図１に示した油圧源４００に接続されている。
【００３６】
伝達部材１５３の溝部１５３ｔの上下両側には、ＯリングＯＲがそれぞれ設けられている。これらのＯリングＯＲは、油圧源４００から供給管１８１、管路１５１ｐ、溝部１５３ｔおよび管路１５３ｐを通じてシリンダ室１５３ｃに供給される作動油がケース１５１の内周と伝達部材１５３の外周の隙間から漏れるのを防ぐために設けられている。
【００３７】
伝達部材１５３のシリンダ室１５３ｃ内には、ピストン１６１が当該シリンダ室１５３ｃ内を移動可能に設けられている。
このピストン１６１には、ロッド部材１６０が連結されている。
【００３８】
一方、伝達部材１５４は、中心部に貫通孔を備えており、この伝達部材１５４の上側内周には、ピストン１６１に対向して規制部１５４ｔが形成されている。
この規制部１５４ｔとピストン１６１の下端面との間には、皿ばね１９０が設けられている。この皿ばね１９０は、ピストン１６１と規制部１５４ｔとを引き離す向きに当該ピストン１６１を付勢している。
また、伝達部材１５４の下側には、上記した工具６０のテーパシャンク部６２ｂが嵌合するテーパスリーブ１５４ａが形成されている。
【００３９】
ロッド部材１６０は、上端側にピストン１６１が連結され、中途部に拡径された環状の押圧部１６０ａが形成され、下端部に拡径された引上部１６０ｂが形成されている。
【００４０】
ロッド部材１６０の引上部１６０ｂの周囲には、複数のコレット１７０が設けられている。
コレット１７０は、ロッド部材１６０の矢印Ｂ１またはＢ２の向きへの移動に応じて開閉し、工具６０のプルスタッド６２ｃの引き上げ、あるいは、解放を行う。
【００４１】
次に、上記構成のクランプ装置１５０による工具６０のクランプ、アンクランプ動作について説明する。
まず、クランプ装置１５０に工具６０が装着されていない状態において、上記した油圧源４００から高圧の作動油をシリンダ室１５３ｃに供給する。
油圧源４００から高圧の作動油がシリンダ室１５３ｃに供給されると、ピストン１６１は、皿ばね１９０の付勢力に抗して下方（矢印Ｂ２に向き）に移動する。
【００４２】
ピストン１６１が矢印Ｂ２に向きに下降すると、ロッド部材１６０が矢印Ｂ２で示す下方に押し下げられ、ロッド部材１６０の押圧部１６０ａがコレット１７０の上端部を下方に向けて押圧し、コレット１７０が開く。
コレット１７０が開いた状態で、工具６０のテーパシャンク部６２ｂを伝達部材１５４のテーパスリーブ１５４ａに装着する。
【００４３】
次いで、油圧源４００からシリンダ室１５３ｃへの高圧の作動油の供給を停止する。シリンダ室１５３ｃへの高圧の作動油の供給を停止すると、ピストン１６１は、皿ばね１９０の付勢力矢印Ｂ１の向きに上昇する。
ピストン１６１の上昇によってロッド部材１６０も上昇し、コレット１７０は引上部１６０ｂと係合し、コレット１７０は閉じる。これにより、工具６０のプルスタッド６２ｃはコレット１７０によって締め付けられながら引き上げられる。これにより、装着部６２のテーパシャンク６２ｂは伝達部材１５４のテーパスリーブ１５４ａにクランプされる。
【００４４】
装着部６２のテーパシャンク６２ｂを伝達部材１５４のテーパスリーブ１５４ａからアンクランプするときは、油圧源４００からシリンダ室１５３ｃへ高圧の作動油を供給してコレット１７０を開けばよい。
【００４５】
次に、本実施形態に係る産業用ロボット１の動作の一例について説明する。
まず、クランプ装置１５０をロボット本体２の取付部材４１ｅに固定したのち、クランプ装置１５０によって工具６０をクランプする。
【００４６】
この状態から、ロボット本体２のサーボモータ３４を回転数Ｎ₀ で回転させると、ロボット本体２の駆動軸５１とクランプ装置１５０の伝達軸１５２を介して接続された工具６０の装着部６２が回転し、サーボモータ３４の回転力が発電機７０に伝達される。
これにより、発電機７０は、たとえば、三相同期発電機を用いた場合には、三相交流電力を発電する。
【００４７】
三相同期発電機の発生する三相交流電力の周波数ｆは、三相同期発電機の極数をＰ₁ とし、主軸４６の回転数をＮ₀ 〔ｍｉｎ^-1〕とすると、次式（１）によって表される。
【００４８】
【数１】
ｆ＝Ｐ₁ ×Ｎ₀ ／１２０〔Ｈｚ〕 …（１）
【００４９】
したがって、サーボモータ３４を回転数Ｎ₀ で回転させると、上記（１）式で表される周波数ｆの三相交流電力が電動機８０に供給される。
【００５０】
ここで、電動機８０に三相誘導電動機を用いたとすると、この三相誘導電動機の極数がＰ₂ とすると、三相誘導電動機は３相交流の１サイクルで２／Ｐ₂ 回転することから、すべりがないときの三相誘導電動機の同期速度Ｎ₁ は、次式（２）で表される。
【００５１】
【数２】
Ｎ₁ ＝１２０×ｆ／Ｐ₂ 〔ｍｉｎ^-1〕 …（２）
【００５２】
したがって、サーボモータ３４の回転数Ｎ₀ に対する電動機８０の回転数Ｎ₁は次式（３）によって表される。
【００５３】
【数３】
Ｎ₁ ＝Ｎ₀ ×Ｐ₁ ／Ｐ₂ 〔ｍｉｎ^-1〕 …（３）
【００５４】
（３）式からわかるように、サーボモータ３４の回転数Ｎ₀ は、上記（３）式で表される回転数Ｎ₁ に変速される。
（３）式で示すように、三相同期発電機の極数Ｐ₁ と三相誘導電動機の極数Ｐ₂ との比を適宜設定することにより、サーボモータ３４の回転数Ｎ₀ に対する電動機８０の回転数Ｎ₁ の変速比を任意に設定できることが分かる。
すなわち、サーボモータ３４の回転数Ｎ₀ に対して電動機８０の回転数Ｎ₁ を増速したい場合には、極数比Ｐ₁ ／Ｐ₂ を１より大きくし、減速したい場合には、極数比Ｐ₁ ／Ｐ₂ を１より小さくなるように、三相同期発電機の極数Ｐ₁ および三相誘導電動機の極数Ｐ₂ を予め選択すればよい。
【００５５】
たとえば、サーボモータ３４の最大回転数Ｎmax が３０００ｍｉｎ^-1であるとすると、刃具１００の回転数をこの最大回転数Ｎmax よりも高い３００００ｒｐｍに増速させたいような場合には、上記の極数比Ｐ₁ ／Ｐ₂ が１０である三相同期発電機および三相誘導電動機を内蔵した工具６０を予め用意しておく。
【００５６】
サーボモータ３４を３０００ｒｐｍで回転させると、発電機７０はサーボモータ３４の回転数および極数Ｐ₁ に応じた周波数の三相交流を発生する。
電動機８０は、発電機７０から供給される三相交流によって駆動され、工具６０の刃具１００は、略３００００ｒｐｍの回転数で回転する。
【００５７】
上記のように刃具１００が増速された状態で、ロボット本体２を予め教示した作業プログラムにしたがって動作させる。
ロボット本体２は、作業プログラムにしたがって、工具６０をワークに対して移動位置決めする。これにより、刃具１００によるワークの切削加工が行われる。
【００５８】
工具の自動交換
図４は、上記した工具６０の自動交換方法を説明するための図である。
たとえば、刃具１００の種類や変速比等が異なる複数の工具６０を予め用意しておき、これらの工具６０を交換することにより、ワークに対する種々の切削加工を行うことが可能となる。
しかしながら、工具６０の交換を手作業で行っていたのでは、作業効率が悪い。
【００５９】
このため、図４に示すように、収容部２００Ａ〜２００Ｆを備えたストッカ２００をロボット本体２の可動範囲内に設置する。
収容部２００Ａ〜２００Ｆは、複数種の工具６０Ａ〜６０Ｆをそれぞれ収容する。また、上記したプルスタッド６２ｃ側が上方を向くように工具６０Ａ〜６０Ｆは各収容部２００Ａ〜２００Ｆにそれぞれ収容される。
【００６０】
たとえば、ティーチングペンダント２２を用いて、収容部２００Ａ〜２００Ｆに収容された各工具６０Ａ〜６０Ｆの位置をロボット本体２に内蔵されたコントローラ２１にティーチングする。このティーチングに付随して、上記したクランプ装置１５０への油圧源４００からの作動油の供給、停止動作もコントローラ２１にティーチングする。
【００６１】
工具６０の交換の際には、予めコントローラ２１に教示したティーチングプログラムを呼び出しこれを実行することにより、クランプ装置１５０は教示した位置に移動位置決めされ、コントローラ２１から油圧源４００へ制御信号２１ｓが出力される。
クランプ装置１５０の移動位置決め動作とクランプ装置１５０のクランプ／アンクランプ動作との協動により、複数種の工具６０Ａ〜６０Ｆのうち所望の工具をクランプ装置１５０に対して着脱することが可能となる。
【００６２】
以上のように、本実施形態によれば、発電機７０および電動機８０を内蔵し、発電機７０で発生した電力で電動機８０を駆動することで、ロボット本体２に内蔵された本発明の駆動源としてのサーボモータ３４に対して独立に刃具１００を回転させることが可能となり、刃具１００をサーボモータ３４の最大回転数よりも増速させる等の変速が可能となる。
【００６３】
さらに、本実施形態によれば、刃具１００を電動機８０で直接回転させ、本発明の駆動源としてのサーボモータ３４と刃具１００との間に機械的な伝達機構が存在しないため、刃具１００の応答性を向上でき、また、歯車機構等の機械的な伝達機構による熱の発生がない。
【００６４】
また、本実施形態によれば、ロボット本体２自身が工具６０を所望の位置に移動位置決めすることができるため、専用の自動交換装置を設けなくても工具６０の自動交換が可能となる。
また、本実施形態によれば、発電機７０の発電した電力によって刃具１００を駆動するため、外部から駆動電流を供給する必要がなく、この結果、電源供給のための配線が必要ない。
【００６５】
本発明は上述した実施形態に限定されない。
上述した実施形態では、本発明が適用される産業用ロボットとして、水平多関節形ロボットを例に挙げて説明したが、これ以外の産業用ロボットにも本発明は適用可能である。
たとえば、図５に示すいわゆる５軸多関節形ロボットにも適用可能である、この５軸多関節形ロボット５００は、ベース部５０１と、このベース部５０１に旋回可能に設けられた旋回部５０２と、旋回部５０２に一端部が旋回可能に設けられた第１アーム部５０３と、この第１アーム部５０３の他端部に旋回可能に設けられた第２アーム部５０４と、第２アーム部５０４の先端部に回転可能に設けられたハンド５０５とを有する。
たとえば、第２アーム部５０４に駆動源を内蔵し、ハンド５０５の代わりに上記したクランプ装置１５０および工具６０を取り付けることにより、ワークの切削加工が可能である。
【００６６】
また、図６に示すように、ハンド部６０１をｘ、ｙおよびｚの直交座標系に沿って移動位置決め可能ないわゆる水平形ロボット６００にも本発明を適用することができる。さらに、円筒形、極座標形のロボットにも本発明を適用することが可能である。
なお、図５および図６に記載した産業用ロボットは、「特許マップシリーズ
機械８産業ロボット」（編集−特許庁、発行−社団法人発明協会）に掲載されたものと同様の周知の産業ロボットである。
【００６７】
上述した実施形態では、本発明のエンドエフェクタとして工具６０の場合について説明したが、たとえば、溶接用やハンドリング用のエンドエフェクタにも本発明を適用可能である。すなわち、溶接用やハンドリング用のエンドエフェクタの動作に必要な電力を発電機７０で発電すればよい。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、エンドエフェクタに発電機を備え、この発電機によって発電した電力を用いて、たとえば、電動機等の作動手段を作動させる。このため、外部からエンドエフェクタに給電する必要がなくなる。また、エンドエフェクタの機能や性能をロボット本体とは独立に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る産業用ロボットの構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るエンドエフェクタとしての工具の構成を示す断面図である。
【図３】クランプ装置の構造を示す断面図である。
【図４】工具の自動交換方法を説明するための図である。
【図５】本発明が適用可能な産業用ロボットの他の例を示す斜視図である。
【図６】本発明が適用可能な産業用ロボットのさらに他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…産業用ロボット
２…ベース部
４…第１旋回部
６…第２旋回部
６０…工具
６５…ケース
６６，６７，６８…ケース部材
７０…発電機
８０…電動機
９０…工具保持部
９５…工具装着部
１００…刃具
１５０…クランプ装置
１５１…ケース
１５２…伝達軸
１７０…コレット
１９０…皿ばね[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an industrial robot.
[0002]
[Prior art]
In general, an industrial robot is equipped with an end effector such as a welding gun or a hand at the tip of an arm, and moves or positions the end effector to a target position while welding or handling the object. .
On the other hand, in the end effector, the end effector itself is provided with an electric motor as a drive source for driving the clamp device at the time of welding and opening / closing of the hand, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-23670 It is known that an electric motor is built in a robot arm as disclosed in the above, and the end effector is operated by supplying the electric motor to the end effector.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the end effector provided with the electric motor in the end effector itself needs to electrically connect a power source provided outside and the electric motor with a power feeding cable. For this reason, there is a possibility that the operating range of the industrial robot is restricted by a power supply cable or the like.
On the other hand, in an end effector in which an electric motor is built in a robot arm and the rotation of the electric motor is supplied, the maximum number of rotations of the electric motor is, for example, about several thousand revolutions / minute in order to cope with various end effectors. Use one. However, if the maximum number of rotations of the electric motor is low, for example, it is not possible to cope with an end effector that performs cutting by rotating a cutting tool such as a drill or an end mill by several tens of thousands to several ten thousand rotations / minute. That is, the end effector is dominated by the specifications and capabilities of the electric motor built in the robot arm, and it is difficult to independently improve the function and performance of the end effector.
[0004]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an industrial robot including an end effector that can operate without power supply from the outside and can independently enhance functions and performance. It is to provide.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
 The industrial robot of the present invention includes a plurality of types of end effectors, a clamp unit that clamps or unclamps any of the plurality of types of end effectors, and an end effector that holds the clamp units and is clamped by the clamp units. An industrial robot main body that moves and positions and drives, and a stocker that accommodates the plurality of types of end effectors. Each of the plurality of types of end effectors is generated by a generator and electric power generated by the generator. Actuating means to actuate,The plurality of types of end effectors include at least one of a welding end effector and a handling end effector in which electric power necessary for operation is generated by the generator, and the clamping means includes a clamping means case and A transmission shaft that is rotatably held by the clamp means case and transmits the rotation to the generator;The industrial robot body is movable with respect to a base portion and the base portion,The clamp means case is fixed with boltsAn arm unit, an arm drive source for driving the arm unit with respect to the base unit, and the arm unit,Transmission shaftVia the generatorrotationA drive source for an end effector that supplies power; and a controller that controls operations of the drive source for the arm, the clamp means, and the drive source for the end effector. It is arranged within a movable range of the clamp means by movement, and has a plurality of accommodating portions that respectively accommodate the plurality of types of end effectors, and the controller has a desired end effector of the plurality of types of end effectors, The arm drive source and the clamp means are configured to move the clamp means to a position when they are housed in any of the plurality of housing portions to clamp or unclamp the desired end effector. Control the behavior.
[0006]
 Preferably,The plurality of types of end effectors includeSaid operating meansBut,An electric motor driven by the electric power generated by the generator, and a cutting tool for processing a workpiece rotated by the electric motor;Tools are included.
[0007]
 Preferably,The plurality of types of end effectors include a plurality of the tools, and each of the plurality of tools.The generator is a three-phase synchronous generator, and the pluralityToolsEach of the motors is a three-phase induction motor, and the pluralityToolsIs the number of polesratioAre different from each other.
 Preferably, as the arm portion, a first turning portion held so as to be turnable around a first vertical axis with respect to the base portion, and a first turning portion separated from the first vertical axis by the first turning portion. A second swivel portion that is held so as to be turnable around two vertical axes, and a lift member that is held up and down at a position away from the second vertical axis of the second swivel portion and holds the clamping means; Have
 Preferably, as the arm portion, a turning portion held so as to be turnable about a vertical axis with respect to the base portion, and a first end portion is held by the turning portion so as to be turnable around a first horizontal axis. One arm portion, a first connecting portion held at the other end portion of the first arm portion so as to be pivotable about a second horizontal axis, and one end portion at the first connecting portion to the second horizontal axis. A second arm portion that is pivotably held about an orthogonal axis, and a second connecting portion that is pivotally held about a third horizontal axis at the other end of the second arm portion and holds the clamping means. And have.
 Preferably, the controller further includes a teaching pendant, and the controller moves the clamp means to a position when the controller is accommodated in one of the plurality of accommodating portions of the desired end effector by operating the teaching pendant. The operation of clamping or unclamping the desired end effector is taught.
[0010]
In the present invention, the end effector mounted on the industrial robot body is transmitted with power from the drive source provided in the industrial robot body to the generator of the end effector, and the generator generates power. The end effector operating means operates when power is supplied from the generator, and the end effector is moved to a desired position by the industrial robot body to perform a predetermined operation.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First embodiment
FIG. 1 is a configuration diagram of an industrial robot according to an embodiment of the present invention.
The industrial robot 1 shown in FIG. 1 is a so-called horizontal articulated robot, and is a general-purpose robot applicable to various operations.
The industrial robot 1 includes a robot body 2, a clamp device 150, and a tool 60. The clamping device 150 is an embodiment of the clamping means of the present invention, and the tool 60 is an embodiment of the end effector of the present invention.
[0012]
The robot body 2 includes a base portion 3 installed on the reference plane G, a first turning portion 4 that is turnably held by the base portion 3, and a first turn portion that is turnably held by the first turning portion 4. 2 swivel unit 6, elevating member 41 held by this second revolving unit 6 so as to be movable up and down as indicated by arrows A 1 and A 2, and drive shaft 51 inserted in the center of this elevating member 41. .
[0013]
The base part 3 houses the controller 21 and the servo motor 31 in its inner cavity.
The controller 21 controls the operation of the robot body 2 by driving and controlling a servo motor 31 and servo motors 32, 33, and 34, which will be described later, based on required software. A teaching pendant 22 is connected to the controller 21, and a predetermined operation of the robot body 2 is taught by operating the teaching pendant 22.
[0014]
The servo motor 31 is fixed in the base portion 3, and the rotation shaft 31 a of the servo motor 31 is connected to the first turning portion 4. As the rotating shaft 31a rotates, the first turning unit 4 turns along the horizontal direction around the rotating shaft 31a.
One end of a flexible pipe 8 is connected to the base portion 3, and the other end of the pipe 8 is connected to the second turning portion 6. The pipe 8 constitutes a route such as necessary electrical wiring and signal lines between the base portion 3 and the second turning portion 6.
[0015]
The 2nd turning part 6 has accommodated the servomotors 32 and 33 in the internal cavity.
The servo motor 32 is fixed in the second turning unit 6, and the rotation shaft 32 a is connected to the first turning unit 4. As the rotation shaft 32a rotates, the second turning unit 6 turns with respect to the first turning unit 4 along the horizontal direction around the rotation shaft 32a.
The servo motor 33 is fixed in the second turning unit 6, and the transmission wheel 45 is fixed to the rotating shaft 33 a of the servo motor 33.
[0016]
The elevating member 41 is made of a cylindrical member, and a screw (not shown) is formed on the outer periphery. The elevating member 41 is screwed to a screw (not shown) formed on the inner periphery of the transmission member 40 that is rotatably supported by a support member 39 fixed in the second turning portion 6. Therefore, the elevating member 41 moves up and down in the up and down direction A1 or A2 according to the rotation of the transmission member 40.
[0017]
A belt 42 is wound around the transmission member 40 and the transmission wheel 45 described above. The belt 42 transmits the rotation of the transmission wheel 45 by the servo motor 33 to the transmission member 40.
[0018]
A servo motor 34 is fixed to the upper end portion of the elevating member 41. A rotation shaft 34 a of the servo motor 34 is coupled to a drive shaft 51 inserted into an elevating member 41 that is a cylindrical member via a coupling 50.
Further, an attachment member 41 e for fixing the clamp device 150 is provided at the lower end portion of the elevating member 41.
[0019]
The lower end portion of the drive shaft 51 extends to a clamp device 150 described later. The drive shaft 51 is rotatably held on the inner periphery of the elevating member 41 via a bearing.
[0020]
Tool configuration
FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a tool as one embodiment of the end effector of the present invention.
In FIG. 2, the tool 60 includes a cutting tool 100 and a tool holder 61 that holds the cutting tool 100.
[0021]
The tool holder 61 includes a mounting portion 62, a case 65 including case members 66, 67, and 68, a generator 70, an electric motor 80, a tool holding portion 90, and a rotation preventing member 85.
[0022]
The mounting portion 62 includes a tapered shank portion 62b, a pull stud 62c formed at the tip end portion of the tapered shank portion 62b, and a shaft portion 62d that is rotatably held by the case member 66.
[0023]
The taper shank portion 62b of the mounting portion 62 is mounted on a taper sleeve of a clamp device described later.
The pull stud 62c of the mounting portion 62 is clamped by the collet of the clamping device when the mounting portion 62 is mounted on the taper sleeve of the clamping device.
The shaft portion 62 d of the mounting portion 62 is rotatably held on the inner periphery of the case member 66 via a plurality of bearings 72.
[0024]
A generator 70 and an electric motor 80 are held on the inner periphery of the case member 67 via a holding member 73.
In the generator 70, the input shaft 71 is concentrically connected to the shaft portion 62 d of the mounting portion 62, and the rotational force of the main shaft 46 is transmitted to the generator 70 via the mounting portion 62.
For the generator 70, for example, a three-phase synchronous generator is used.
[0025]
The electric motor 80 is supplied with electric power generated by the electric generator 70 through a conductive cable (not shown). The electric motor 80 is driven by electric power supplied from the generator 70.
As the electric motor 80, for example, a three-phase induction motor can be used.
[0026]
The tool holding unit 90 includes a rotating shaft 91, a coupling 93 that connects the rotating shaft 91 and the rotating shaft 81 of the electric motor 80, and a tool mounting member 95 fixed to the tip of the rotating shaft 91.
[0027]
The rotating shaft 91 is rotatably held on the inner periphery of the case member 68 via a plurality of bearings 92.
The distal end side of the rotation shaft 91 is prevented from being detached from the case member 68 by a retaining member 94.
[0028]
The cutting tool 100 is held by a tool mounting portion 95, and the cutting tool 100 processes a workpiece. The cutting tool 100 is specifically various kinds of cutting tools such as a drill and an end mill.
[0029]
Case members 66, 67 and 68 are connected by fastening means such as bolts, for example, and these case members 66, 67 and 68 constitute case 65.
An anti-rotation member 85 is provided on the outer periphery of the case member 66.
The anti-rotation member 85 is inserted into a fitting hole provided in the clamp device by attaching the mounting portion 62 to a clamp device described later. Accordingly, the rotation of the case member 66, that is, the case 65 is restricted even if the mounting portion 62 rotates.
[0030]
Clamping device
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the clamp device 150. FIG. 3 shows a state in which the clamping device 150 is attached to the robot body 2 and the tool 60 is clamped by the clamping device 150.
As shown in FIG. 3, the clamp device 150 includes a case 151 and a transmission shaft 152 that is rotatably held by the case 151.
[0031]
The case 151 is made of a cylindrical member, and a flange portion 151f provided on the upper end side is fixed to the mounting member 41e with a plurality of bolts BT.
A fitting hole 151 a into which the tip of the rotation preventing member 85 of the tool 60 described above is inserted is formed at the lower end of the case 151.
[0032]
The transmission shaft 152 is rotatably held by the case 151 via bearings BR provided on the upper end side and the lower end side of the inner periphery of the case 151. The transmission shaft 152 is configured by fitting and fixing the lower end portion of the transmission member 153 and the upper end portion of the transmission member 154.
The transmission shaft 152 plays a role of transmitting the rotation of the drive shaft 51 of the robot body 2 described above to the mounting portion 62b of the tool 60.
[0033]
A fitting recess 153r into which a fitting portion 51e provided at the tip of the drive shaft 51 of the robot body 2 is fitted is formed at the center of the upper end side of the transmission member 153. The fitting portion 51e of the drive shaft 51 has a polygonal shape such as a square in cross section, and the fitting recess 153r has a shape that matches the outer shape of the fitting portion 51e. The rotation of the drive shaft 51 is transmitted to the transmission shaft 152 by fitting the fitting recess 153r and the fitting portion 51e.
[0034]
A cylinder chamber 153 c is formed in the center portion on the lower end side of the transmission member 153. The cylinder chamber 153c communicates with a conduit 153p formed in the radial direction of the transmission member 153. An annular groove 153t is formed on the outer periphery of the conduit 153p. In addition, a pipe 151p communicating with the groove 153t is formed in the case 151 at a position facing the groove 153t, and the pipe 151p extends to the outer periphery of the case 151.
[0035]
A supply pipe 181 that supplies hydraulic oil via a connector 180 is connected to the pipe line 151p formed in the case 151. The other end of the supply pipe 181 is connected to the hydraulic power source 400 shown in FIG.
[0036]
O-rings OR are provided on both upper and lower sides of the groove portion 153t of the transmission member 153, respectively. In these O-rings OR, hydraulic fluid supplied from the hydraulic source 400 to the cylinder chamber 153 c through the supply pipe 181, the pipe line 151 p, the groove part 153 t and the pipe line 153 p is from a gap between the inner circumference of the case 151 and the outer circumference of the transmission member 153. It is provided to prevent leakage.
[0037]
A piston 161 is provided in the cylinder chamber 153c of the transmission member 153 so as to be movable in the cylinder chamber 153c.
A rod member 160 is connected to the piston 161.
[0038]
On the other hand, the transmission member 154 has a through hole at the center, and a restriction portion 154t is formed on the upper inner periphery of the transmission member 154 so as to face the piston 161.
A disc spring 190 is provided between the restricting portion 154 t and the lower end surface of the piston 161. The disc spring 190 urges the piston 161 in a direction to separate the piston 161 and the restricting portion 154t.
Further, a tapered sleeve 154a into which the tapered shank portion 62b of the tool 60 described above is fitted is formed below the transmission member 154.
[0039]
The rod member 160 has a piston 161 connected to the upper end side, an annular pressing portion 160a having an enlarged diameter at the middle portion, and a pulling portion 160b having an enlarged diameter at the lower end portion.
[0040]
A plurality of collets 170 are provided around the pulling portion 160 b of the rod member 160.
The collet 170 opens and closes according to the movement of the rod member 160 in the direction of the arrow B1 or B2, and pulls up or releases the pull stud 62c of the tool 60.
[0041]
Next, the clamping and unclamping operations of the tool 60 by the clamping device 150 having the above configuration will be described.
First, in a state where the tool 60 is not mounted on the clamp device 150, high-pressure hydraulic oil is supplied from the above-described hydraulic power source 400 to the cylinder chamber 153c.
When high-pressure hydraulic oil is supplied from the hydraulic source 400 to the cylinder chamber 153c, the piston 161 moves downward (in the direction of arrow B2) against the biasing force of the disc spring 190.
[0042]
When the piston 161 is lowered in the direction of the arrow B2, the rod member 160 is pushed down as indicated by the arrow B2, the pressing portion 160a of the rod member 160 presses the upper end portion of the collet 170 downward, and the collet 170 is opened.
With the collet 170 open, the taper shank portion 62b of the tool 60 is mounted on the taper sleeve 154a of the transmission member 154.
[0043]
Next, the supply of high-pressure hydraulic oil from the hydraulic source 400 to the cylinder chamber 153c is stopped. When the supply of high-pressure hydraulic oil to the cylinder chamber 153c is stopped, the piston 161 rises in the direction of the urging force arrow B1 of the disc spring 190.
As the piston 161 is raised, the rod member 160 is also raised, the collet 170 is engaged with the pulling portion 160b, and the collet 170 is closed. As a result, the pull stud 62 c of the tool 60 is pulled up while being tightened by the collet 170. Thereby, the taper shank 62b of the mounting portion 62 is clamped to the taper sleeve 154a of the transmission member 154.
[0044]
When the taper shank 62b of the mounting portion 62 is unclamped from the taper sleeve 154a of the transmission member 154, high pressure hydraulic oil is supplied from the hydraulic source 400 to the cylinder chamber 153c to open the collet 170.
[0045]
Next, an example of the operation of the industrial robot 1 according to this embodiment will be described.
First, after fixing the clamp device 150 to the attachment member 41 e of the robot body 2, the tool 60 is clamped by the clamp device 150.
[0046]
From this state, the servo motor 34 of the robot body 2 is rotated at the rotational speed N.₀ , The mounting portion 62 of the tool 60 connected via the drive shaft 51 of the robot body 2 and the transmission shaft 152 of the clamp device 150 rotates, and the rotational force of the servo motor 34 is transmitted to the generator 70. .
Thereby, the generator 70 produces | generates three-phase alternating current power, when a three-phase synchronous generator is used, for example.
[0047]
The frequency f of the three-phase AC power generated by the three-phase synchronous generator is the number of poles of the three-phase synchronous generator P₁ And the rotational speed of the spindle 46 is N₀ [Min^-1], It is expressed by the following formula (1).
[0048]
[Expression 1]
f = P₁ × N₀ / 120 [Hz] (1)
[0049]
Therefore, the servo motor 34 has a rotational speed N₀ , The three-phase AC power having the frequency f expressed by the above equation (1) is supplied to the motor 80.
[0050]
Here, if a three-phase induction motor is used for the motor 80, the number of poles of this three-phase induction motor is P.₂ Then, the three-phase induction motor is 2 / P in one cycle of three-phase AC.₂ Since it rotates, the synchronous speed N of the three-phase induction motor when there is no slip₁ Is represented by the following equation (2).
[0051]
[Expression 2]
N₁ = 120 × f / P₂ [Min^-1] (2)
[0052]
Therefore, the rotational speed N of the servo motor 34₀ Speed N of motor 80 with respect to₁Is represented by the following equation (3).
[0053]
[Equation 3]
N₁ = N₀ × P₁ / P₂ [Min^-1] (3)
[0054]
As can be seen from the equation (3), the rotational speed N of the servo motor 34₀ Is the rotational speed N expressed by the above equation (3).₁ The speed is changed.
As shown in equation (3), the number of poles P of the three-phase synchronous generator₁ And the number P of the three-phase induction motor₂ The rotation speed N of the servo motor 34 is set appropriately.₀ Speed N of motor 80 with respect to₁ It can be seen that the transmission ratio can be arbitrarily set.
That is, the rotational speed N of the servo motor 34₀ Rotational speed N of motor 80₁ If you want to increase the speed,₁ / P₂ If you want to decelerate from 1 and decelerate,₁ / P₂ The number of poles P of the three-phase synchronous generator so that is smaller than 1₁ And the number P of the three-phase induction motor₂ May be selected in advance.
[0055]
For example, the maximum rotation speed Nmax of the servo motor 34 is 3000 min.^-1If it is desired to increase the rotational speed of the cutting tool 100 to 30000 rpm higher than the maximum rotational speed Nmax, the pole number ratio P₁ / P₂ A tool 60 having a built-in three-phase synchronous generator and three-phase induction motor with 10 is prepared in advance.
[0056]
When the servo motor 34 is rotated at 3000 rpm, the generator 70 causes the rotation speed and the pole number P of the servo motor 34 to rotate.₁ A three-phase alternating current with a frequency corresponding to
The electric motor 80 is driven by the three-phase alternating current supplied from the generator 70, and the cutting tool 100 of the tool 60 rotates at a rotational speed of approximately 30000 rpm.
[0057]
In the state where the cutting tool 100 is accelerated as described above, the robot body 2 is operated according to the work program taught in advance.
The robot body 2 moves and positions the tool 60 relative to the workpiece according to the work program. Thereby, the cutting of the workpiece | work with the blade 100 is performed.
[0058]
Automatic tool change
FIG. 4 is a diagram for explaining an automatic replacement method for the tool 60 described above.
For example, by preparing in advance a plurality of tools 60 with different types of cutting tools 100, gear ratios, etc., and exchanging these tools 60, it becomes possible to perform various cutting operations on the workpiece.
However, if the tool 60 is changed manually, the work efficiency is poor.
[0059]
For this reason, as shown in FIG. 4, the stocker 200 including the accommodating portions 200 A to 200 F is installed within the movable range of the robot body 2.
The accommodating parts 200A to 200F accommodate plural types of tools 60A to 60F, respectively. Further, the tools 60A to 60F are accommodated in the accommodating portions 200A to 200F, respectively, such that the above-described pull stud 62c side faces upward.
[0060]
For example, the teaching pendant 22 is used to teach the positions of the tools 60A to 60F accommodated in the accommodating units 200A to 200F to the controller 21 built in the robot body 2. Accompanying this teaching, the controller 21 is also taught to supply and stop hydraulic oil from the hydraulic power source 400 to the clamp device 150 described above.
[0061]
When exchanging the tool 60, the teaching program previously taught to the controller 21 is called and executed, whereby the clamping device 150 is moved to the taught position and the control signal 21s is output from the controller 21 to the hydraulic power source 400. Is done.
By cooperation of the movement positioning operation of the clamping device 150 and the clamping / unclamping operation of the clamping device 150, a desired tool among the plurality of types of tools 60 A to 60 F can be attached to and detached from the clamping device 150.
[0062]
As described above, according to the present embodiment, the generator 70 and the electric motor 80 are built in, and the electric motor 80 is driven by the electric power generated by the electric generator 70, whereby the driving source of the present invention incorporated in the robot body 2 is obtained. Thus, the cutting tool 100 can be rotated independently of the servo motor 34, and the cutting tool 100 can be shifted, for example, at a speed higher than the maximum rotational speed of the servo motor 34.
[0063]
Furthermore, according to the present embodiment, the blade 100 is directly rotated by the electric motor 80, and since there is no mechanical transmission mechanism between the servo motor 34 as the drive source of the present invention and the blade 100, the response of the blade 100 In addition, there is no generation of heat by a mechanical transmission mechanism such as a gear mechanism.
[0064]
Further, according to the present embodiment, since the robot body 2 itself can move and position the tool 60 to a desired position, the tool 60 can be automatically changed without providing a dedicated automatic changing device.
Moreover, according to this embodiment, since the blade 100 is driven by the electric power generated by the generator 70, it is not necessary to supply a driving current from the outside, and as a result, wiring for supplying power is not necessary.
[0065]
The present invention is not limited to the embodiment described above.
In the embodiment described above, a horizontal articulated robot has been described as an example of an industrial robot to which the present invention is applied. However, the present invention can also be applied to other industrial robots.
For example, the five-axis articulated robot 500 that can be applied to the so-called five-axis articulated robot shown in FIG. 5 includes a base portion 501 and a turning portion 502 that is provided on the base portion 501 so as to be able to turn. The first arm portion 503 provided at one end of the turning portion 502 so as to be capable of turning, the second arm portion 504 provided at the other end of the first arm portion 503, and the second arm portion 504. And a hand 505 that is rotatably provided at the front end portion.
For example, a work source can be cut by mounting a driving source in the second arm unit 504 and attaching the clamp device 150 and the tool 60 described above instead of the hand 505.
[0066]
Further, as shown in FIG. 6, the present invention can also be applied to a so-called horizontal robot 600 that can move and position the hand unit 601 along an orthogonal coordinate system of x, y, and z. Furthermore, the present invention can be applied to cylindrical and polar robots.
The industrial robots shown in FIG. 5 and FIG.
It is a well-known industrial robot similar to that described in "Machine 8 Industrial Robot" (editing-Patent Office, Issued-Invention Association).
[0067]
In the above-described embodiment, the case of the tool 60 is described as the end effector of the present invention. However, the present invention can also be applied to, for example, an end effector for welding or handling. That is, the generator 70 may generate electric power necessary for the operation of the end effector for welding or handling.
[0068]
【The invention's effect】
According to the present invention, the end effector includes the generator, and the electric power generated by the generator is used to operate the operating means such as an electric motor. For this reason, it is not necessary to supply power to the end effector from the outside. Further, the function and performance of the end effector can be enhanced independently of the robot body.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an industrial robot according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a tool as an end effector according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a structure of a clamp device.
FIG. 4 is a diagram for explaining an automatic tool change method.
FIG. 5 is a perspective view showing another example of an industrial robot to which the present invention can be applied.
FIG. 6 is a perspective view showing still another example of an industrial robot to which the present invention can be applied.
[Explanation of symbols]
1 ... Industrial robot
2 ... Base part
4 ... 1st turning part
6 ... 2nd turning part
60 ... Tool
65 ... Case
66, 67, 68 ... case member
70 ... Generator
80 ... Electric motor
90 ... Tool holding part
95 ... Tool mounting part
100 ... Blade
150 ... Clamping device
151 ... Case
152 ... Transmission shaft
170 ... Collet
190 ... Belleville spring

Claims

Multiple types of end effectors,
Clamping means for clamping or unclamping any of the plurality of types of end effectors;
An industrial robot body that holds the clamp means and moves, positions and drives an end effector clamped by the clamp means;
A stocker for accommodating the plurality of types of end effectors,
Each of the plurality of types of end effectors is
A generator,
And operating means that operates by the electric power generated by the generator,
The plurality of types of end effectors include at least one of an end effector for welding and an end effector for handling in which electric power necessary for operation is generated by the generator.
The clamping means includes
A clamping means case;
A transmission shaft that is rotatably held by the clamp means case and transmits the rotation to the generator;
Have
The industrial robot body is:
A base part;
An arm part movable with respect to the base part, wherein the clamp means case is fixed by a bolt ;
An arm drive source for driving the arm portion with respect to the base portion;
A drive source for an end effector that is provided in the arm portion and supplies rotational power to the generator via the transmission shaft ;
A controller for controlling the operation of the arm drive source, the clamp means, and the end effector drive source,
The stocker is
Arranged within the movable range of the clamping means by movement of the arm part relative to the base part,
A plurality of storage portions for storing the plurality of types of end effectors,
The controller is
The clamping means is moved to a position when a desired end effector of the plurality of types of end effectors is housed in any of the plurality of housing portions, and the desired end effector is clamped or unloaded. An industrial robot for controlling the operation of the arm drive source and the clamping means to clamp.

In the plurality of types of end effectors, the actuating means includes:
An electric motor driven by the electric power generated by the generator;
The industrial robot according to claim 1, further comprising a tool having a cutting tool that processes a workpiece rotated by the electric motor.

The plurality of types of end effectors include a plurality of the tools,
The generator of each of the plurality of tools is a three-phase synchronous generator;
The electric motor of each of the plurality of tools is a three-phase induction motor;
The industrial robot according to claim 2, wherein the plurality of tools have different pole ratios .

As the arm part,
A first swivel portion held so as to be able to swivel about a first vertical axis with respect to the base portion;
A second swivel portion held by the first swivel portion so as to be turnable around a second vertical axis away from the first vertical axis;
The industrial robot according to any one of claims 1 to 3, further comprising an elevating member that is held so as to be movable up and down at a position away from the second vertical axis of the second turning unit and holds the clamping means. .

As the arm part,
A swivel portion held so as to be able to swivel about a vertical axis with respect to the base portion;
A first arm portion having one end portion held by the turning portion so as to be turnable around a first horizontal axis;
A first coupling portion held at the other end of the first arm portion so as to be pivotable about a second horizontal axis;
A second arm portion having one end portion held by the first connecting portion so as to be pivotable about an axis orthogonal to the second horizontal axis;
The industry according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a second connecting portion that is held on the other end portion of the second arm portion so as to be pivotable about a third horizontal axis and holds the clamping means. Robot.

It also has a teaching pendant,
The controller moves or clamps the desired end effector to a position when the teaching pendant is accommodated in any of the plurality of accommodating portions of the desired end effector by operating the teaching pendant. The industrial robot according to claim 1, wherein an operation of clamping is taught.