JPH04130191U - ロボツトア−ムのブレ−キ解放機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多関節型ロボットにおいて，そのロボットが
非常停止した場合に，周辺に存在する構造体に妨げられ
ることなく一人の操作で迅速，的確に安全な姿勢位置へ
とロボットア−ムを移動させることができるようにする
こと。 【構成】 複数の各アーム２〜５の回転機構に停止時の
姿勢を保持する電磁ブレ−キを設けた多関節型ロボット
において，各ア−ム２〜５の停止時の姿勢を解放するた
めのブレ−キの解放スイッチ（たとえば，解放スイッチ
１６−ａ）を当該アーム（たとえば，ア−ム４）を把持
しながら操作できる位置に設けるようにした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は多関節型の産業用ロボットのブレーキ解放機構に係り，特に，当該ロ ボットが非常停止した場合等に周辺機構と干渉することなく速やか，かつ，容易 に安全な姿勢位置に移動させることができる産業用ロボットのブレーキ解放機構 に関する。

【０００２】

【従来の技術】

現在，各種分野で使用されている産業用ロボットにおいては，三次元空間中の 任意の姿勢に応答できるように図８に示すような多関節垂直型ロボットが多く使 用されている。 図８においてロボット１は第１軸から第４軸に相当するアーム２〜５，第５軸 に相当するハンド支持部６，第６軸に相当するハンド７と，各軸が相互に回転す る関節に相当する回転機構８〜１１が設けられている。 即ち，回転機構８はこのロボットをベース２０に支える支持機構を兼ねて上部 の構造体を左右に回転し，回転機構９は第１軸のアーム２に対して第２軸のアー ム３を上下に回転させ，回転機構１０は第２軸のアーム３に対して第３軸のアー ム４を上下に回転させ，回転機構１１は第３軸のアーム４に対して第４軸のアー ム５を上下に回転させ，ハンド支持部６は第４軸のアーム５に対して左右に回転 する機構をなしている。また，ハンド７は所定のワークを把持するに適した構造 とハンド支持部６に対する回転機能を備えている。 また，上述の構造をなすロボット１は制御装置１２に記憶させたプログラム等 のケーブル１-aを経由して伝送される制御信号によって所定の作業を実行し，何 らかの異常状態になると制御装置１２の働きによって各回転機構に設けた電磁ブ レーキ（図示せず）がかかって非常停止させるようになっていた。 この場合，非常停止した後ロボットを再作動させるために，電磁ブレーキ解放 スイッチ１３-aを制御装置１２の所定位置に設け，このスイッチ１３-aの操作で ，図９に示すブレーキ解放回路によってブレーキを解放するようにしていた。 図９において，１４〜１９は回転機構８〜１１及びハンド支持部６及びハンド ７に装着した電磁ブレーキであって，各電磁ブレーキはそれぞれの装着された回 転機構が駆動されるときに図示しない回路によって電流が流されてその作動が解 放されるが，ブレーキ解放スイッチ１３-aは図示のように駆動源１３とブレ−キ １４〜１９の中間に挿入され，その作動により各ブレ−キ１４〜１９に並列的に 電流を流して各ブレーキを一括解放させるようになっていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで，上述したロボットの運転中に，例えば，図１０に示すような状態， 即ち，ロボット１が構造体２１，２２の間にそのロボットアームを通して作業を していて非常停止状態になった場合，ロボットアームを構造体２１，２２の手前 位置に復帰させる必要が生じる。 しかしながら，図１０に示したような停止姿勢位置のロボットに対して，障害 物となる構造体２１，２２を避けるように各回転軸を操作する必要がある。 最近ではロボットの性能が向上して狭い場所で稼働させる場合が多く，従って ，上記のような各回転軸の複雑な安全姿勢位置への復帰操作を自動的またはスイ ッチ操作等で実行するのが困難な場合が多い。 上述のような場合は，各回転機構に設けたブレーキ機構を解放して手動で所定 のロボットアームを回転し所定の位置に移動させることが必要になる。 従来のロボットのブレーキ解放機能においては，ブレーキ機構を解放するため に前述したブレーキ解放スイッチを操作すると，図９に示した回路のように各回 転機構に設けた全部のブレーキが同時に解放されるようになっているため，例え ば，図１１に示すようにロボット１と構造体２２が干渉して，この構造体２２ま たはロボット１自体を損傷させる恐れがあった。 そのために上記作業の場合は，少なくとも２名以上の作業者がこのロボットの 各アームの動きを保持し規制する必要があるという問題点があった。 本考案は，上述した課題（問題点）を解決するもので，ロボットが非常停止し た場合に，１名の作業者によっても当該ロボットの周辺に存在する構造体に干渉 することなく速やか，かつ，容易に安全な姿勢位置に移動させることができるよ うにしたロボットのブレーキ解放機構を得ることを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は複数の各アームの回転機構に停止時の姿勢を保持する電磁ブレーキを 設けた多関節型ロボットにおいて，各アームの停止時の姿勢を解放するためのブ レーキの解放スイッチを各ア−ム毎に設けるようにし，これらの各解放スイッチ は当該アームを把持しながら操作できる位置に設けるようにしたロボットアーム のブレーキ解放機構に関する。 この場合，上記の解放スイッチは所定のア−ムに対してだけ設けるようにして も良い。

【０００５】

【作用】

本考案に基づくロボットアームのブレーキ解放機構においては，多関節型ロボ ットにおいて，当該ロボットの操作対象のアームを把持しながら操作できる位置 に，当該アームの回転機構に装着した上記ブレーキの解放スイッチが装着されて いるので，上記アームを把持しながら当該アーム側に設けたブレーキを迅速，的 確に解放でき，所要のア−ムは１本づつ任意の回転角度に回転させることが可能 になった。 従って，非常停止したロボットを，周辺に存在する構造体の位置に妨げられる ことなく順次所要のアームを回転して介助者なしに所望の姿勢位置に修正するこ とできる。

【０００６】

【実施例】

まず，本考案のロボットアームのブレーキ解放機構を多関節垂直型ロボットに 適用した全体の構成例について，図１乃至図７を参照して詳細に説明する。 図１は本考案に基づくブレーキ解放機構を適用した多関節垂直型ロボットの一 例を示していて，１がロボット本体で１２がロボットの制御装置であってその間 を信号伝送用ケーブル１-aがつないでいる。 ロボット本体１において，８はベース２０に固定され上部の構造体に対する回 転機能を備えた支持機構，２は上記支持機構８に対して左右方向に回転自在に結 合した第１軸のアーム，３は関節機能をなす第１の回転機構９によって前記第１ 軸のアーム２に対して上下方向に回転自在に結合した第２軸のアーム，４は関節 機能をなす第２の回転機構１０によって前記第２軸のアーム３に対して上下方向 に回転自在に結合した第３軸のアーム，５は関節機能をなす第３の回転機構１１ によって前記第３軸のアーム４に対して上下方向に回転自在に結合する第４軸の アーム，６は第４軸のアーム５に対して左右方向に回転自在に結合し，上下方向 に回転自在に把持機能を備えたハンド７を装着するハンド保持部である。 上記各回転機構にはそれぞれの回転を固定するブレーキ，例えば，電磁ブレー キ１４〜１９（本図には図示せず）が装着されている。それぞれのブレーキは通 常時は，ばね力によってブレーキとしての機能が働いていて，図示しない回路に よってそれぞれの回転機構の図示しない駆動機構が駆動するときにその電磁ブレ ーキに電流が流れて解放される。 また，回転機構１０に装着した１６-aはブレーキ解放スイッチで，詳細は後述 するが，アーム４の回転を防止し固定するブレ−キの作動を解放する。また，回 転機構１１に装着した１７-aはブレ−キ解放スイッチで，詳細は後述するが，ア ーム５の回転を防止し固定するブレ−キの作動を解放する。その他の回転機構に 装着したブレーキの解放スイッチ１４-a，１５-a，１８-a，１９-a（図２に図示 ）もそれぞれ本考案に基づく所定の位置に装着されている。

【０００７】 上記機構を備えたロボット本体１は，制御装置１２に予め記憶させたシーケン スプログラムによって作動する。この制御装置１２には図２に示すように上記各 回転機構に装着したブレーキを駆動する駆動源１３を備えている。この駆動源１ ３は，制御装置１２から出力される指令信号に基づいて上記ロボット本体の各回 転機構に装着したブレーキ１４〜１９を作動させる上記回路と共に並列に上記各 ブレーキ解放スイッチ１４-a〜１９-aの操作によってそれぞれの各ブレーキ１４ 〜１９に電流を流してその作動を解放する。 即ち，１４は支持機構８に装着した第１のブレーキ，１５は第１の回転機構９ に装着した第２のブレーキ，１６は第２の回転機構１０に装着した第３のブレー キ，１７は第３の回転機構１１に装着した第４のブレーキ，１８はハンド保持部 に装着した第５のブレーキ，１９はこのハンド保持部に対するハンドの回転を固 定する第６のブレーキである。

【０００８】 図３は本考案に基づいてロボット本体に上述したブレーキ解放スイッチ１４-a 乃至１９-aを装着した状況の一部を示す第１の実施例であって，３は図１に示し た第２軸のアーム，１０は同じく図１に示した第２の回転機構，４は同じく図１ に示した第３軸のアームである。また，第２の回転機構１０に装着した１６-aは ，図１に前述した，この回転機構１０に装着された第３のブレーキ１６のブレー キ解放スイッチである。 図４に解放ブレーキ装着の第２の実施例を示す。 即ち，機構構造は上記図３と同じであって，３は第２軸のアーム，１０は第２ の回転機構，４は第３軸のアームである。図４において，第２軸のアーム３に装 着した１６-aは，図１に前述した，この第２軸のアームと第３軸のアームとを結 合する回転機構１０に装着された第３のブレーキ１６のブレーキ解放スイッチで ある。 図３，図４には各ブレーキの解放スイッチ装着位置の説明を，回転機構１０に 装着した第３のブレーキ１６の解放スイッチ１６-aを代表的に取り上げて行った が，その他のブレーキの解放スイッチの装着位置もその作用の詳細を後述する本 考案の技術思想に基づいて同様に装着される。

【０００９】 次に，上述の各実施例における本考案の作用を図５乃至図７を参照して説明す る。 図５乃至図７において，符号２１と２２はこのロボットの作業領域にある構造 体であって，その他の符号は図１によって示し，前述したものと同様である。 図５に示すようにロボットのハンド７を備えた先端部が上記構造体２１，２２ の間を貫通した反対側で作業中に，非常停止の必要があって各回転軸にブレーキ がかかると，非常停止の原因によってはブレーキを解放して矢印Ａに示す方向に 動かすことが必要になる。 上記のような場合には，図６に示すように作業者２３が片手２４で第３軸のア ーム４を支え，他方の手２５で第３のブレーキの解放スイッチ１６-aを操作して このブレーキ１６に電流を流す。従って，第３のブレーキ１６がその作動を解放 されて第３軸のアーム４は手動による回転が可能になるので，この第２の回転機 構１０を，ロボットの先端部を上記構造体２１と２２の間を通過できる角度とな るまで時計方向または反時計方向に回動させる。 従って，ロボット１は図７に示す姿勢になるので，このロボットの先端部が構 造体２１と２２との空間を通過して矢印Ａの方向に動かすことが可能になる。 よって，第３のブレーキ１６の解放スイッチ１６-aを操作してブレーキ１６へ の電流を切って第２の回転機構１０を固定する。 次に，作業者２３が片手２４で第２軸のアーム３，又は，アーム３より先端部 を支え（図示せず），他方の手２５で第２のブレーキの解放スイッチ１５-aを操 作する。従って，第２のブレーキ１５に電流が流れて作動が解放されて第２軸の アーム３は手動による回転が可能になる。従って，この第１の回転機構９によっ てロボット１の先端部を回転させて上記構造体２１と２２の間を通過させる。

【００１０】 上述の例では，２回の操作でロボット本体１を所望の姿勢位置に移動させるよ うに説明したが，ロボットの停止時の姿勢や操作に干渉する構造体の形状，ある いは空間の形状に対応して複数の回転機構を，順次ブレーキを解放しながら回転 させることによってどのような複雑な動きに対しても処理が可能になる。 即ち，上述の作業によって，ブレーキの解放によってロボット先端が自然落下 して構造体２２に干渉するような恐れがないので，介助者なしの１人の作業者に よる作業が可能になる。 又，上述の実施例では全ての回転機構に装着したブレーキの解放スイッチを同 様に装着するように説明したが，上記の作業を安全に実施できるための所定のブ レーキ解放スイッチのみを装着するようにし，その他のブレーキ解放スイッチは 総合して作業に適した場所に装着するようにしても良い。 又，上述の説明では，ブレーキの解放スイッチをそのブレーキを装着した回転 機構の近傍に装着するように説明したが，それぞれのブレーキ解放スイッチは， そのロボットの構造と用途作業内容に対応して，本考案の思想を実行できる位置 に装着すればよい。また，条件に対応して複数のブレーキを１個の解放スイッチ で操作できるようにしても良い。また，この場合，個々の解放スイッチによる操 作と共通の解放スイッチによる操作とを切り替え可能にすることもできる。 また，上述の説明では，ブレーキを電流を切ることによってばね力によって作 動する電磁ブレーキを例にして説明したが，そのブレーキが電流を流すことによ って作動するブレーキであっても，電流を制御信号として作動する油圧その他， 任意の動力源によって働くブレーキであっても同様に実施することができる。 また，その他ブレーキとしての機能を有する構造を備えたものであれば，その ブレーキを解放する手段として本考案の技術思想を活用実施することができる。 上述の説明はロボット構造の一例に対して本考案を適用した実施例を説明した ものであって，その他の構造のロボットや制御システムに対しても同様に適用す ることが可能であり，また，その他，ロボットの構造や作業内容と環境に対して も応用改変することが可能である。

【００１１】

【考案の効果】

上述したように本考案のロボットアームのブレーキ解放機構は，複数の各アー ムの回転機構に停止時の姿勢を保持する電磁ブレーキを設けた多関節型ロボット において，各アームの停止時の姿勢を解放するためのブレーキの解放スイッチを 各ア−ム毎に設けるようにし，また，これらの各解放スイッチは当該アームを把 持しながら操作できる位置に設けるように構成したから，次のような優れた効果 を有する。 所定のアームを把持しながら当該アームの回転機構に設けたブレーキを迅速， 的確に解放でき，従って，各回転機構は１箇所ずつ個別に任意の回転角度に回転 させることが可能になった。 この結果，非常停止したロボットを周辺に存在する構造体の位置に妨げられる ことなく順次所要のアームを回転し，ロボットア−ムを所望の姿勢位置に修正す ることができるようになった。 しかも，上述の作業は介助者なしに１人の作業者によって実行できるので，作 業効率が大幅に向上できるようになった。 また，ブレーキを解放した時にロボット先端が自然落下して環境の物体や付近 にいる作業者に衝突するような危険な事態が生じる恐れもなくなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案を適用するロボットの一例である，多関
節垂直型ロボットの構造説明用の斜視図である。

【図２】図１に示したロボットの回転機構に設けたブレ
ーキの解放スイッチ回路を示す概要ブロック図である。

【図３】本考案の第１の実施例のブレーキ解放スイッチ
装着位置を示すロボット構造の要部の斜視図である。

【図４】本考案の第２の実施例のブレーキ解放スイッチ
装着位置を示すロボット構造の要部の斜視図である。

【図５】本考案の必要性を説明するために描いたロボッ
ト構造の一部と障害物を示す正面図である。

【図６】本考案の操作を説明するロボット構造の一部と
障害物を示す斜視図である。

【図７】本考案の作用効果を説明するロボット構造の一
部と障害物を示す正面図である。

【図８】従来のロボットの一例である，多関節垂直型ロ
ボットの構造説明用の斜視図である。

【図９】図８に示したロボットの回転機構に設けたブレ
ーキの解放スイッチ回路を示す概要ブロック図である。

【図１０】従来のロボット構造の一部と障害物を示す正
面図である。

【図１１】図１０に示したロボットによって発生する問
題点を説明するロボット構造の一部と障害物を示す正面
図である。

【符号の説明】

１：ロボット本体 ２〜５：アーム ９〜１１：回転機構 １４〜１９：ブレーキ １４ーa〜１９-a：ブレーキ解放スイッチ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の各アームの回転機構に停止時の姿
   勢を保持する電磁ブレーキを設けた多関節型ロボットに
   おいて，各アームの停止時の姿勢を解放するためのブレ
   ーキの解放スイッチを各ア−ム毎に設けるようにし，ま
   た，これらの各解放スイッチは当該アームを把持しなが
   ら操作できる位置に設けるようにしたことを特徴とする
   ロボットアームのブレーキ解放機構。
2. 【請求項２】 上記解放スイッチは所定のア−ムに対し
   てだけ設けるようにした請求項１記載のロボットアーム
   のブレーキ解放機構。