JPH042791Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、ロボツトに装備する衝突保護装置に
関する。

（従来の技術） ロボツトには、通常、これに持たせた治工具が
ワークや障害物に当つた時の衝撃からロボツト自
体や治工具の保持部（以下、ロボツト等という）
を保護するため、衝突保護装置が装備される。

従来、この衝突保護装置は、例えば第４図に示
すように、キヤツプ３０で一端が閉じられた筒状
のケーシング３１を備え、このケーシング３１の
開口端に内方フランジ３１_aを設けて、これに治
工具（図示略）を持つボールシヤフト３２の基端
ボール部３２_aを着座させ、一方ケーシング３１
内には、キヤツプ３０を貫通させてプツシユロツ
ド３３を配設すると共にこのプツシユロツド３３
を下方に付勢するコイルばね３４を配設し、これ
ら全体を、ケーシング３１を介してロボツト３５
に保持させるように構成されていた。なおボール
シヤフト３２は、その基端ボール部３２_aの外周
を球面３２_bとなし、該球面３２_bをケーシング３
１の内面に線接触させている。

かゝる衝突防止装置において、ボールシヤフト
３２は、常時コイルばね３４からの付勢力を受け
たプツシユロツド３３により端面が押さえられ、
同図に示すようにケーシング３１の開口端に係合
されている。しかして、いま前記治工具がワーク
や障害物に衝突し、例えばボールシヤフト３２に
横方向の押圧力がかかると、この圧力がプツシユ
ロツド３３に伝わつて該プツシユロツド３３がコ
イルばね３４の付勢力に抗して上動し、結果とし
て、ボールシヤフト３２が同図に破線で示すよう
に傾動し、ロボツト３５にかかる衝撃が緩和され
る。したがつて、このボールシヤフト３２の傾動
つまり衝突を検知してロボツト３５を停止させる
ことにより、ロボツト３５等の損傷を未然に防止
できるようになる。なお、ボールシヤフト３２に
垂直方向の押圧力がかかつた場合にも、前記同様
にプツシユロツド３４が上動して衝撃が緩和され
る。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来の衝突保護装置によれ
ば、ボールシヤフト３２の動作量つまりプツシユ
ロツド３２の移動量が大きくなる程コイルばね３
４の反力が大きくなり、このため、ロボツト３５
がオーバーストロークするに従つてボールシヤフ
ト３２にかかる抵抗が増し、結果として衝突によ
る衝撃を吸収し得ずにロボツト等の損傷を招くこ
ととなり、従来かゝるトラブルが往々に発生して
いた。特にロボツトは、停止をかけてから完全停
止するまで一定の楕走があり、しかもこの楕走は
ロボツトの動作スピードが速い程大きくなるとい
う特性を有し、従つて上記ロボツト等の損傷を避
けるには、ロボツトの動作スピードつまり治工具
の空送スピードを落さなければならなかつた。こ
の場合、サイクルタイムの延長はもとより、ロボ
ツトの高速性能が犠牲になるという新たな問題が
生じ、その根本的な解決が望まれていた。

なお、上記コイルばね３４に代え、皿ばねを用
いたものもあるが、この場合も上記同様に反力の
増大は避け得ず、ロボツト等の損傷が避けられな
いこととなつていた。

また例えば、実開昭55−147284号公報に示され
るごとき、スライダの動きに追従して開閉するハ
ンドを有する掴み装置を上記ボールシヤフトの保
持に利用することも考えられるが、この場合は、
固定解除に方向性があるため、適用範囲が著しく
狭くなるとい問題がある。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、上記従来の問題点を解決するため、
ロボツトに保持される有底筒状のシリンダにフリ
ーピストンを摺動可能に内装し、前記シリンダの
開口端部内に、一端に治工具を持つ支持ロツドの
他端を抜けが規制されたボールジヨイントユニツ
トを介して係着し、前記フリーピストンと前記ボ
ールジヨイントユニツトのボール部とに、相互に
傾斜面を当接させて凹、凸部嵌合する係合部を設
け、前記フリーピストンと前記シリンダの底部と
で画成される圧力室に臨むシリンダ壁にエアポー
トを設け、かつ前記シリンダに前記圧力室を給気
側と排気側とに切換える弁機構および前記フリー
ピストンの移動を検知して前記弁機構の作動を制
御する検出手段を付設するように構成したことを
要旨とする。

（作用） 上記構成のロボツトの衝突保護装置において、
前記治工具がワークあるいは障害物に衝突する
と、ボールジヨイントのボール部が回動してフリ
ーピストンが後退し、このフリーピストンの後退
が検出手段にて検出される。そして検出手段から
の信号により弁機構が作動し、圧力室内のエアが
直ちに抜かれてフリーピストンの自由な移動が許
容されるようになり、結果として治工具を持つ支
持ロツドが任意方向に円滑に動き得るようになつ
て、衝突の衝撃が緩和される。

（実施例） 以下、本考案の実施例を添付図面にもとづいて
説明する。

第１図ないし第３図において、１は有底筒状の
シリンダで、その後端をロボツト２の手首プレー
ト２_aに結合させて開口側を下向きとする態様で
該ロボツト２に保持されている。前記シリンダ１
には、フリーピストン３が摺動可能に内装されて
おり、このフリーピストン３とシリンダ底部との
間に圧力室４が画成されている。前記圧力室４
は、シリンダ１とフリーピストン３との間に介装
したシール部材５によつて水密に維持され、これ
にはシリンダ１側壁に設けたエアポート６から後
述するエア圧が導入されるようになつている。前
記フリーピストン３は有底筒状に形成されてお
り、その下方に延びる側壁の一部にシリンダ軸方
向に延びる長穴７が設けられている。この長穴７
には、シリンダ１に装着したピン８の先端部が摺
動可能に嵌挿されており、これによりフリーピス
トン３は、シリンダ１に対しその軸線回り方向の
回転が規制されている。

一方、シリンダ１の開口端部内には、該シリン
ダ開口端にボルト止めした蓋体９を用いてボール
ジョイントユニツト１０が係着されている。ボー
ルジヨイントユニツト１０は、球状のボール部１
１と該ボール部１１を球面１２_aにて保持する受
け部１２とから成つており、その受け部１２を前
記蓋体９に着座させている。蓋体９は前記受け部
１２を囲む位置に環状突起９_aを有しており、前
記受け部１２は該環状突起９_aに沿つて摺動でき
るようになつている。また前記ボールジヨイント
ユニツト１０の係着状態において、受け部１２の
後面とシリンダ１の内面との間には所定の隙間１
３が形成それ、この隙間１３にフリーピストン３
の一部が延在している。

１４は、上記ボールジヨイントユニツト１０の
ボール部１１から前記蓋体９の中央孔９_bを挿通
して下方へ延設された保持ロツドで、該保持ロツ
ド１４の下端には、治工具を保持するチヤツクユ
ニツト１５を固定するための保持プレート１６が
一体に設けられている。またボールジヨイントユ
ニツト１０のボール部１１の反保持ロツド側には
Ｖ溝１７が設けられ、一方前記フリーピストン３
には前記Ｖ溝１７に係合するキー１８が取付けら
れている。キー１８は、先端部が前記Ｖ溝１７の
角度（一例として約120度）に合せてＶカツトさ
れ、これによりキー１８がＶ溝１７に嵌合した状
態において、ボール部１１のピストン軸線回りの
回転が規制されるようになつている。なおシリン
ダ１内には前記フリーピストン３を前方へ付勢す
るばね１９が設けられているが、そのばね力は、
後述するエア排出時におけるボールジヨイントユ
ニツト１０のガタを規制する程度の弱いものであ
る。

しかして、上記エアポート６には、図示を略す
エア源に結ぶ配管２０が接続され、この配管２０
中に電磁切換弁２１が介装されている。電磁切換
弁２１は、前記圧力室４を給気側と排気側とに切
換える機能を有するもので、該電磁切換弁２１に
は、圧力室４内のエアを逃がす排気管２２が接続
されている。またシリンダ１の一側部にはブラケ
ツト２３を用いて干渉検出センサ２４が取付けら
れている。この干渉検出センサ２４は、シリンダ
１に開口した孔１_a内に先端部を臨ませ、その検
出子２５をフリーピストン３に当接させている。
フリーピストン３の周面には、その前進端におい
て前記検出子２５の係合を許容する凹部２６が設
けられている。前記干渉検出センサ２４は、前記
検出子２５が前記凹部から外れてフリーピストン
３の周面に乗上げることにより、該フリーピスト
ン３の上動を検出する機能を有するもので、この
信号が前記電磁切換弁２１に信号線２７を介して
送出されるようになつている。なお電磁切換弁２
１は前記信号により排気側に切換わるように設定
されている。

かゝる構成により、いまシリンダ１内の圧力室
４内にエア圧を供給すると、フリーピストン３が
前進し、フリーピストン３に取付けられたキー１
８がボール部１１のＶ溝１７に嵌合し、該ボール
部１１は受け部１２に対して固定される（第１
図）。したがつて、この状態のもと、チヤツクユ
ニツト１５に持たせた治工具により安定的にロボ
ツト作業を実行できる。

しかしていま、チヤツクユニツト１５の持つ治
工具に横方向からワークあるいは何らかの干渉物
が衝突すると、ボールジヨイントユニツト１０の
ボール部１１が受け部１２内で回動し、第３図に
示すように、キー１８がＶ溝１７上を摺動してフ
リーピストン３がわずか持上げられる。フリーピ
ストン３が持上げられると、干渉検出センサ２４
の検出子２５がフリーピストン３の凹部２６から
外れて周面に乗上げ、該干渉検出センサ２４から
の信号により電磁切換弁２１が排気側に切換わ
る。この結果、圧力室４内のエアが排気管２２を
介して急激に外部へ排出され、フリーピストン３
は自由に移動できる状態となつて保持ロツド１４
の自由な傾動が保証され、これにより衝突の衝撃
が可及的に緩和される。なお、保持ロツド１４が
真上に干渉を受けた場合は、ボールジヨイントユ
ニツト１０の全体が上動し、前記同様に干渉検出
センサ２４が作動して圧力室４内が排気され、前
記同様に衝撃が緩和される。

なお、上記実施例において、ボール部１１にＶ
溝１７を、フリーピストン３にキー１８をそれぞ
れ設けるようにしたが、これに代え、ボール部７
にキーを、フリーピストン３にＶ溝を設けるよう
にしても良い。またこれら溝やキーは、その形状
を限定するものでない。

また上記実施例において、一つの電磁切換弁２
１にて給気と排気との切換えを行うようにした
が、これに代え、例えばシリンダ１に外部と連通
する他のエアポートを設け、これに開閉弁を介装
して独立に排気系を構成するようにしても良い。
さらに本考案において、干渉検出センサ２４は、
上記実施例のものに限定されるものでなく、例え
ば光学的なセンサを採用することができる。

（考案の効果） 以上、詳細に説明したように、本考案にかゝる
ロボツト用衝突保護装置は、シリンダにボールジ
ヨイントユニツトを介して保持ロツドを係着し、
このボールジヨイントをエア圧によつて駆動され
るフリーピストンで固定し、かつこのフリーピス
トンのわずかの後退を検出する手段とこの検出結
果によりエア圧を解放する手段とを設けたので、
干渉時に治工具を持つ保持ロツドの任意方向への
自由かつ円滑な移動が許容され、衝突の衝撃から
ロボツトや治工具の保持部を確実に保護できる効
果が得られた。そして結果として、ロボツトの楕
走を抑えるべくロボツトの動作スピードを落す対
策が不要になり、ロボツトの稼動率の向上を達成
できるという大きな効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案にかゝるロボツト用衝突保護
装置の縦断面図、第２図はの−線に沿う断面
図、第３図は本衝突保護装置の使用態様を示す断
面図、第４図は、従来の衝突保護装置の断面図で
ある。 １……シリンダ、２……ロボツト、３……フリ
ーピストン、４……圧力室、６……エアポート、
９……蓋体、１０……ボールジヨイントユニツ
ト、１１……ボール部、１２……受け部、１４…
…保持ロツド、１７……Ｖ溝（係合部）、１８…
…キー（係合部）、２１……電磁切換弁、２４…
…干渉検出センサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ロボツトに保持される有底筒状のシリンダにフ
   リーピストンを摺動可能に内装し、前記シリンダ
   の開口端部内に、一端に治工具を持つ支持ロツド
   の他端を抜けが規制されたボールジヨイントユニ
   ツトを介して係着し、前記フリーピストンと前記
   ボールジヨイントユニツトのボール部とに、相互
   に傾斜面を当接させて凹、凸部嵌合する係合部を
   設け、前記フリーピストンと前記シリンダの底部
   とで画成される圧力室に臨むシリンダ壁にエアポ
   ートを設け、かつ前記シリンダに、前記圧力室を
   給気側と排気側とに切換える弁機構および前記フ
   リーピストンの移動を検知して前記弁機構の作動
   を制御する検出手段を付設したことを特徴とする
   ロボツト用衝突保護装置。