JPS587439B2 - 衝突安全装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、工業用ロボットに装着される衝突安全装置に
関するものである。

一般に、工業用ロボットのように、多次元の空間移動を
行なうアームの先端に、工具や作業機器を塔載し作業を
行なわせる場合、何らかの異常、例えば制御装置の故障
や指令誤りによりロボットが誤動作し、塔載機器や工具
を、壁や作業対象物等に衝突させてこわしてしまうおそ
れがある。

これを防止するためには何らかの衝突検出手段を上記塔
載物に備え、検出された信号を用いてロボットの制御装
置に緊急停止指令を与え、ロボットの動作を直ちに停止
しなければならない。

その衝突検出手段として従来は、リミットスイッチや近
接スイッチを塔載機器の衝突しそうな位置に配置する方
法がよく用いられているが、工業ロボットのように三次
元的移動をする場合は、塔載機器のあらゆるところが衝
突する可能性がある。

従って、リミットスイッチを多数取り付けなければなら
ず実用上不便であり、また流緊急停止動作が遅れると塔
載機器に異常な外力が働き機器を破損するおそれがあっ
た。

また、他の方法として、塔載機器に電圧を加えておき、
アースされた導電性物体と接触したときの電圧変動より
接触を検知する方法がある。

この場合は、移動方向によらずどこが接触しても検知可
能である点では上記リミットスイッチによる方法よりす
ぐれているが、塔載機器がロボット本体に対し絶縁され
ていること、衝突する物体がアースされていることなど
の制約があり、また、スパークが発生するおそれがある
ので、塗装等の可燃物を扱う作業には用いられないなど
の問題点がある。

本発明の目的は、工業用ロボット及び塔載機器の破損を
防止できる衝突安全装置を提供することにある。

本発明の衝突安全装置は、工業用ロボットのアームとこ
のアームに塔載される機器との間に配設される衝突安全
装置を、テーパーを有するいんろうを介在させ自動的に
芯合わせするように形成されてなる二個のフランジと、
この二個のフランジの中心貫通穴に挿通され弾性体を介
在させて両フランジ間を固定するボルトと、二個のフラ
ンジ間の関係位置の変化を検出する二個以上のリミット
スイッチと、二個のフランジ間円周方向に複数個配設さ
れ互いに嵌合するそれぞれ円周方向にテーパーを有して
形成された切欠き穴及び凸部とにより構成してなるもの
である。

以下本発明の衝突安全装置の一実施例を第１図ないし第
５図により説明する。

この衝突安全装置１８は芯合わせしてそれぞれ取り付け
ができるようにいんろう１が形成されたフランジ２，３
間をテーパーいんろう４によって同芯状になるように重
ね合わされている。

そして、フランジ２，３のそれぞれの中心貫通穴には、
フランジ３の凹部に配置された受け座６とフランジ３間
に配置された圧縮ばねの弾性体５を介在させて受座６に
頭部が係止されたボルト７が挿通され、フランジ２との
間に斜面からなる圧接面を介し接触されたテーパーナッ
ト８がボルト７に螺着され締め付け固定されている。

９はフランジ２，３が圧接された合わせ面である。

また、この合わせ面９が外力の作用により離れた場合、
それを検出するためにリミットスイッチ１０が、フラン
ジ２に設けられた二個の切欠き穴１１にそれぞれ取り付
けられている。

リミットスイッチ１０は押釦１２が自由状態においてわ
ずかに合わせ面から突出した状態にセットしておかれ、
フランジ２，３が合わせ面９で密着した状態になると、
押釦１２が押込まれ接点が切り替るようになっている。

このリミットスイッチ１０は合わせ面９の異なる場所に
少なくとも二個所以上配置しておき、一個のリミットス
イッチ１０の近傍を支点として反対側が持ち上がるよう
に合わせ面９が開いた場合でも、他のリミットスイッチ
１０の押釦１２がフランジ３側の合わせ面９から離れ、
接点信号を発生するようになっている。

また、フランジ３の合わせ面９には円周方向にテーパー
を有する台形状の凸部１３が円周方向に二個配設され、
フランジ２には凸部１３に対応するテーパーを形成され
た切欠き穴１４が凸部１３の対向位置に設けられ、切次
き穴１４と凸部１３との嵌合により円周方向の位置決め
が行なわれるようになっている。

この衝突安全装置を、ロボットのアーム１５の先端にグ
ラインダー１６を取り付けて研摩作業をさせる場合につ
いて第３図により説明する。

グラインダー１６に取り付けられた砥石１７は研摩しよ
うとする対象物等から種々の本向の外力を受ける。

何等かの原因でこの外力が異常に大きくなった場合、安
全装置が無ければロボットのアーム１５には大きな力が
加わりアーム１５を破壊してしまうおそれがある。

そのため、アーム１５とグラインダー１６の取付けフラ
ンジ間に衝突安全装置１８を取り付けている。

この場合に、グラインダー１６に作用する外力は、衝突
安全装置１８の二個のフランジ２，３間に加わり、その
力が大きいと第４図に示す如く、ばね力に抗してフラン
ジ２をフランジ３に対し傾け、あるいは、凸部１３に対
し乗り上げる結果となる。

従って、アーム１５に加わる外力は大幅に緩和されてア
ーム１５が破壊されることを防止できる。

また、第４図に示すように、外力によりフランジ２とフ
ランジ３とが相対的に動いたとき、いずれの場合も合せ
面９は開くので、何れかのリミットスイッチ１０の接点
の開閉状態は第５図のロボット１９の制御装置２０内に
通常の手段で電気信号として取り込むことができる。

従って、この信号を用いて安全装置１８の合わせ面９が
開いたとき、即ち、リミットスイッチ１０の接点が切り
替ったときにロボツト１９が緊急停止するように制御装
置の緊急停止回路を構成しておけばよい。

そして、グラインダー１６に加わる外力が、衝突安全装
置１８の合わせ面９の外径内に合わせ面９に垂直に加わ
る圧縮力以外はすべて合わせ面９を開くように作用する
ので、ほとんどの外力に対し安全装置１８は有効に作用
することができる。

また、圧縮ばねの弾性体５のはね定数及びボルト７の締
め込み量により、合わせ面９が開く時の外力の大きさの
限界値を変えることができるので、ロボット１９による
正常な作業には支障がなく、かつ、グラインダー１６や
アーム１５が壊われないように衝突安全装置１８の作動
限界力をセットすることは容易である。

衝突安全装置１８が第４図に示すように作用した場合、
外力を取り除くと変位が余り大きくない場合は、弾性体
５の弾力とテーパーインロー４及び凸部１３の斜面の効
果により元の正常な位置に復帰しようとする力が働く。

そして、リミットスイッチ１０によるロボット１９の緊
急停止装置が早く働けば、砥石１７を作業対象物件等の
外力を与えている物体から離すことにより正常な状態に
戻すことができる。

この場合は、リミットスイッチ１０の接点が再び切り替
って元の状態に戻ったことを電気信号としてとらえるこ
とにより、衝突安全装置１８が正常な位置に復帰したこ
とを制御装置２０により確認できる。

このように本実施例の衝突安全装置は、二個のフランジ
間をばね力を介在させて圧接させておきこのばね力を超
える大きな外力が両フランジ間に加わった時、ばね力に
抗して合わせ面が離れることを利用しリミットスイッチ
を働かせて電気信号を発生させるとともに外力を緩和さ
せるようにしたものである。

リミットスイッチは、合わせ面上の相異なる位置に少び
くとも二個以上配置し、接合面が微少距離だけ離れたと
きに電気接点が切り替るように取り付けられている。

そして、これだけでは、フランジの中心軸まわりの回転
運動、即ち、合わせ面の滑り運動についてはリミットス
イッチが働かないので、合わせ面の一部に凸部を設け、
回転連動によって一方のフランジが凸部に乗り上げるよ
うに作用すれば接合面が離れるのでリミットスイッチを
働かせるようにしている。

従って、塔載機器の衝突による衝撃力を緩和し、また衝
突したことを電気信号としてとらえ、ロボット等を緊急
停止させることができるので、塔載機器及び工業用ロボ
ットの破壊を防止し安全性を向上できる。

以上記述した如く本発明の衝突安全装置は、工業用ロボ
ット及び塔載機器の破損を防止できる効果を有するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の衝突安全装置の一実施例の一部を断面
で示した正面図、第２図は一部を破面して示した第１図
の平面図、第３図は第１図の衝突安全装置をロボットの
グラインダーに取付け時の斜視図、第４図イ、ロ、ハは
それぞれ第３図の衝突安全装置の作動説明図、第５図は
第３図のグラインダーのロボットに取り付けられた衝突
安全装置の作動説明図である。 １・・・・・・いんろう、２，３・・・・・・フランジ
、５・・・・・・弾性体、７・・・・・・ボルト、８・
・・・・・テーパーナット、１０・・・・・・リミット
スイッチ、１３・・・・・・凸部、１４・・・・・・切
欠き穴、１５・・・・・・アーム、１６・・・・・・グ
ラインダー、１８・・・・・・衝突安全装置、１９・・
・・・・ロボット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マニプレータのアームと該アームに塔載される機器
   との間に配設された衝突安全装置において上記衝突安全
   装置を、テーパ部を介在させ芯合わせするように形成さ
   れてなる二個のフランジと、該二個のフランジの中心貫
   通穴に挿通され弾性体を介在させて両フランジを固定す
   る手段と、二個のフランジ間の関係位置の変化を検出す
   る複数のリミットスイッチと、二個のフランジ間円周方
   向に複数個配設され互いに嵌合するそれぞれ円周方向に
   テーパーを有する切欠き穴及び凸部とにより構成してな
   ることを特徴とする衝突安全装置。 ２ 上記ボルトのナットを、上記フランジとの接合面を
   円錐面としたテーパーナットにより形成した特許請求の
   範囲第１項記載の衝突安全装置。