JPS6336918B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は操作要素をに支持する移動部材の位置
を適宜に制御する産業用ロボツトに関する。一般
に産業用ロボツトとしては円筒座標式、直角座標
式、標座標式、多関節式などのロボツトが市販さ
れている。ところでこれらの産業用ロボツトにお
いては製品の単価を低廉にするために、各種移動
部材の最大移動ストローク、即ち最大作動領域を
適宜に選定した、いわゆる標準仕様のロボツトが
量産されている。一方使用に当つて、上記標準仕
様のロボツトの最大作動領域全体を有効に使用す
ることはまずなく、殆んどの場合、上記最大作動
領域の範囲内の或る作動領域に使用範囲が限定さ
れることが多い。しかも使用時に特定される作動
領域は被作動体、即ちワークの大きさにより略決
定されるが、大きさの異なるワークを頻繁に取替
えてロボツトを作動させることもあつた。ところ
で産業用ロボツトにおいては数値データ又はいわ
ゆるテイーチング操作による入力データに基いて
マイクロコンピユータを作動させてロボツトを作
動させたり、或は固定の電気的シーケンス制御装
置によりロボツトを作動させたりしているが、従
来ロボツトの上記作動領域は電気的に選定されて
いるにとどまつていた。例えば第１図および第２
図に示されるごとく、ロボツトの旋回部材、即ち
移動部材１がY₁−Y₂線に対してΘ₁方向又はΘ₂方
向に旋回可能な角度が夫々α＋Δαで示され、ま
た、移動部材１が反復して作動可能な最大作動領
域が角度：2αで示される場合に、移動部材１の
作動領域を角度：α₁＋α₂に選定するためには、例
えば移動部材１を旋回させるための回転駆動機１
０に入力するΘ₁方向およびΘ₂方向の総パルス数
を角度α₁およびα₂に相当するように電気的に制限
したり、あるいは回転駆動機のΘ₁方向およびΘ₂
方向に関する回転数を回転検出器で検出し、この
検出信号、例えばエンコーダの検出パルス数が角
度：α₁およびα₂に相当する数値になつたとき回転
駆動機の駆動が停止されるよう入力データに付加
して電気的に制限したりするにとどまつていた。
ところで産業用ロボツトにおいて、各種ケーブル
が断線したりあるいは不慮の原因により原位置が
正常でない位置に復帰した場合、移動部材１は作
動領域を越えてΘ₁方向又はΘ₂方向にオーバーラ
ン又は暴走し、これにより移動部材に支持された
操作要素７が本来安全であるべき範囲、即ち安全
領域：A₁乃至A₄で囲まれる領域B₁およびA₅乃至
A₈で囲まれる領域B₂にまで侵入する。従つて上
記の場合、安全であるはずの領域B₁又はB₂に作
業者が居たときあるいは他の諸設備を設置してい
たときに、操作要素やこの支持部材などが作業者
又は諸設備に当接して人身事故が発生したりある
いは諸設備やロボツト各部が破損したりする。こ
のようにロボツトが正常に稼動しているときは、
領域B₁およびB₂においては安全領域であるが、
不慮の原因によりロボツトが異常に作動した場
合、領域B₁およびB₂においても最早安全領域と
はなり得なかつた。特に人身事故の発生は作業者
側にとつて最悪の事態であり、このため非常時に
備えてロボツトの最大作動領域を危険領域と見做
さざるを得なかつた。従つて、実際の作動領域が
比較的小さいにも拘わらず、安全にロボツトを作
動させるためには大きな据付面積を確保しなけれ
ばならず、工場の敷地を有効に利用することがで
きなかつた。

本発明の目的は、前記従来の欠点を解消した産
業用ロボツトを提供することにある。

以下図示の実施例を参照して本発明を詳細に説
明する。今多関節アーム式産業用ロボツトについ
て述べると、１は固定部材２に対して水平方向に
旋回自在に支持された移動部材、３および４は移
動部材１に対して夫々回動自在に支持された下腕
およびリンクレバー、５はリンクレバー４に回転
的に支持された後腕、６は下腕３と後腕５とに
夫々回転自在に支持された上腕で、この上腕６、
下腕３、リンクレバー４および後腕５により平行
リンク機構が形成されている。上腕６の端部には
操作要素７、例えば溶接用トーチが直接に又は適
宜の駆動機構を介して支持されている。８および
９は移動部材１に支持された第１および第２の回
転駆動機で、下腕３は減速機を介して第１の回転
駆動機８により上下方向に旋回され、上腕６は減
速機を介して第２の回転駆動機９により回動され
るリンクレバー４および後腕５を介して下腕３と
上腕６との軸支点を中心として上下方向に旋回さ
れる。また移動部材１は減速機を介して第３の回
転駆動機１０により水平方向に旋回される。

ところで第２図に示されるごとく、移動部材１
を反復して作動可能な最大旋回角度を2αとし、
現実に使用する移動部材１の最大使用角度をα₁＋
α₂とする。第３図において、例えば１１および１
２は移動部材１に対して周方向に位置設定自在に
締着される第１および第２の当接部材、L₁乃至
LnおよびR₁乃至Rnは例えば移動部材１に適宜に
配設された第１の検出器で、例えば複数個の近接
スイツチにより構成されている。１３は例えば固
定部材２に固定的に締着されたストツパー、１４
および１５は例えばストツパー１３の近傍に配設
されて当接部材１１，１２の位置を検出するため
の第２の検出器で、例えばリミツトスイツチであ
る。第３図に示される状態において、第１および
第２の当接部材１１および１２を移動部材１に締
着することにより、例えば第１の検出器のうち
R₄およびL₃の検出器が作動する。この状態にお
ける移動部材１のΘ₁方向およびΘ₂方向への最大
旋回角度はβ₁およびβ₂であつて、移動部材１が角
度；β₁およびβ₂だけ旋回した場合に第１または第
２の当接部材１１又は１２が夫々ストツパー１３
に当接する。なお第２の検出器１４，１５は当接
部材１１，１２がストツパー１３に当接する位置
よりも僅かに手前の位置であつて移動部材１が角
度α₁およびα₂を越えた位置で検出信号を発生する
よう配置されている。即ちβ₁＞α₁、β₂＞α₂の関係
が成り立つている。

一般に産業用ロボツトは電気的指令信号に基い
て作動するが、上記ロボツトにおいては、適宜の
位置に設定された第１の検出器の検出信号に対応
して、上記電気的指令信号のうち実際にロボツト
の駆動系に取込む電気的指令信号の最大許容値が
制限される。即ち例えば第３図に示される位置に
当接部材１１，１２を設定したとき第１の検出器
のうちR₄およびL₃の検出器が作動し、この検出
信号に応じて移動部材１のΘ₁方向およびΘ₂方向
の最大使用角度が、例えばα₁およびα₂となるよう
駆動系に取込む電気的指令信号の最大許容値が電
気的に選定される。

上記において、ロボツトが正常に稼動している
ときには、ロボツトの作業領域は角度；α₁＋α₂で
制限される領域B₃およびB₄である。しかも作業
に当つて、当接部材１１および１２を第３図に示
される状態に設定するのは、ロボツトの作業領域
を角度；α₁＋α₂で示される領域に制限しようとす
るためであるが、この場合、誤まつて移動部材１
を角度；α₁＋α₂以上移動させるための電気的指令
信号を発生する入力データが入力されたとして
も、当接部材１１，１２を位置設定したときの第
１の検出器の検出信号により、移動部材１が所定
の使用角度；α₁＋α₂以上に移動することはない。

ところで不慮の原因により異常事態が発生した
ときロボツトが上記作動領域B₃およびB₄を越え
てΘ₁方向またはΘ₂方向に旋回することがある。
例えばロボツトがΘ₁方向に旋回して旋回角度が
β₁となつたとき、第１の当接部材１１がストツパ
ー１３に当接するため、移動部材１は機械的に拘
束されてそれ以後Θ₁方向に旋回することはない。
同様にΘ₂方向に対してもY₁−Y₂線で示される基
準位置より角度β₂だけ旋回すれば移動部材１はそ
れ以後Θ₂方向に旋回することはない。ところで
これらの場合、当接部材１１，１２がストツパー
１３に当接する位置よりも僅かに手前の位置で、
あるいは移動部材１が角度α₁またはα₂を越えた位
置で第２の検出器１４，１５が作動し、この検出
信号により異常状態を知得し、例えば警報手段に
より異常状態を作業者に知らせると共に適宜の制
御手段によりロボツト制御用電源を切り各種の駆
動を停止させる。この場合、旋回している移動部
材は移動部材や移動部材に搭載した各部の自重に
よる慣性力を有しているため、たとえ回転駆動機
が非通電の状態になされても直ちに停止すること
はない。この場合、仮に移動部材が慣性力により
さらに旋回したとしても当接部材１１，１２がス
トツパー１３に当接することにより移動部材は確
実に停止される。このように第２の検出器１４，
１５の作動によりロボツト制御電源を切るように
作動させるものであつて、常時検出器を作動させ
るものではない。

上記のごとく不慮の原因により異常事態が発生
したとき、ロボツトは所定の作動領域を越えて旋
回するが、移動部材は当接部材とストツパーとよ
りなる機械的位置拘束機構により旋回領域が制限
され、かつ第２の検出器の検出信号により異常事
態を確実に知得することができる。

第４図は本発明のうち第１の検出器の他の実施
例を示す図であつて、例えば導電部材１６，１７
の端部と当接部材１１，１２との間に通電し、当
接部材１１，１２の設定位置に伴なつて検出器１
８，１９で検出される電流値を基に移動部材１の
移動許容値を制限するものである。

ところで当接部材１１，１２の位置を不変とす
る場合、即ち第３図において２点鎖線で示される
ごとく、移動部材と当接部材とを固定状態とする
と共に固定部材側に２個のストツパーを配設する
場合、この２個のストツパーを適宜の位置に設定
することによりロボツトの作動領域を適宜に選択
することができる。この場合、第１の検出器を固
定部材側に配設すれば、夫々のストツパーと第１
の検出器との配置状況を不変の状態で、夫々のス
トツパーの位置を適宜に設定すればよい。勿論、
第１の検出器を移動側の当接部材近傍に配設すれ
ば、夫々のストツパーの位置を適宜に設定するだ
けでよい。またロボツトの最大移動可能領域を区
画する当接部材およびストツパーをそのままにし
て、設定位置可変に配設する当接部材又はストツ
パーを新らたに製作し、これを配設することもで
きる。さらに第２の検出器は、移動部材に固設さ
れる当接部材側や、移動部材に対して位置可変に
配設される当接部材側や位置可変に配設されるス
トツパー側に配設することもできる。さらにまた
第１および第２の検出器はリミツトスイツチ、近
接スイツチ、光電スイツチなど任意のものを選定
することができる。なおストツパーと第２の検出
器とを固定部材に固設すると共に第１の検出器を
移動部材に配設し、かつ当接部材を移動部材に対
して位置可変に設定すれば、移動部材、即ちロボ
ツトの作動領域を変更するときには当接部材の設
定位置を変更するだけでよく、従つて第１および
第２の検出器の制御ケーブル類は不変であつて、
制御ケーブル類の位置を移動させるときに比して
断線事故の発生は可及的に少なくなる。また第２
の検出器を設ければ異常状態時に回転駆動機を非
駆動状態とし得るため、回転駆動機が過負荷の状
態となることがなく回転駆動機を長寿命に使用す
ることができ、かつ第２の検出器の検出信号によ
り警報手段を作動させることにより異常状態を早
期に、しかも確実に知得することができるが、こ
れにも拘わらず第２の検出器の配設を割愛するこ
とができる。さらに操作要素として切削工具、塗
装用スプレーガン、つかみ工具、組立工具などを
適宜に選定することができる。さらにまた多関節
式、円筒座標式、極座標式などの産業用ロボツト
においては水平方向または上下方向の旋回動作が
含まれているが、このように旋回動作する先端部
の動作速度は旋回基部に比して極めて速く、この
種のロボツトが暴走したときには瞬時に最大動作
領域の端部にまで達するために、この旋回動作す
る先端部を避けることは不可能であり、しかも先
端部の慣性力が大きいため、作業者にこの先端部
材が当つた場合、致命傷となる確率が極めて高
く、このために本発明は旋回する移動部材を有す
る産業用ロボツトに特に有効である。勿論直角座
標式のロボツトにも適用することができる。さら
に当接部材とストツパーとの当接時のシヨツクを
弱めるかあるいは皆無とするために適宜のシヨツ
クアブソーバを配設することもできる。

以上、本発明によれば、相互に当接可能なスト
ツパーおよび当接部材が移動部材と固定部材とに
相対的に配設されて両移動方向に動作領域の規制
された移動部材に操作要素を支持し、該移動部材
の位置を制御する産業用ロボツトにおいて、スト
ツパーおよび当接部材の設定当接間隔が可変とな
るようストツパーまたは当接部材を締付設定位置
可変に配設すると共に位置可変なストツパーまた
は当接部材の締付設定位置に相応した位置検出信
号を出力し、該位置検出信号に対応してストツパ
ーと当接部材との当接するまでを動作領域とする
移動部材の動作領域を電気的に設定するための検
出器を配設することにより、第１の検出器の検出
信号に対応して産業用ロボツトの作動領域が制限
されるため、仮に誤まつて作動領域を超える指令
信号を発生させたとしても、ロボツトは所定の作
動領域以上に動作することはなく、またロボツト
が異常に作動したときには、移動部材は機械的位
置拘束機構により拘束されて旋回作動領域が制限
されるため、この旋回作動領域以外は確実に安全
領域となり、作業者の安全が必然的に厳守され、
しかもこの安全領域に諸設備を配設することがで
きるので工場の敷地を有効に利用することがで
き、更に従来のごとくロボツトを諸設備に当接さ
せてロボツトの各部を破損させるという虞れがな
い。さらに上記のごとく、第２の検出器を設けれ
ば、ロボツトが異常に作動したときには、第２の
検出器の検出信号により異常状態を確実にかつ迅
速に知得することができ、かつ移動部材を旋回さ
せるための回転駆動機を非駆動状態にし得るた
め、回転駆動機が過負荷の状態となることはな
く、従つて回転駆動機を長寿命に使用することが
できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の対象とする産業用ロボツトの
一例を示す斜視図、第２図は第１図の平面図を示
す図であつて、動作状態を説明する図、第３図は
移動部材の動作説明図、第４図は本発明の要部変
形例を示す図である。 １……移動部材、２……固定部材、７……操作
要素、１０……回転駆動機、１１，１２……当接
部材、１３……ストツパー、L₁〜Ln，R₁〜Rn…
…第１の検出器、１４，１５……第２の検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 相対移動可能に連結された第１部材１及び第
   ２部材２と、第１部材１に対して第２部材２を相
   対的に移動させる駆動機１０と、駆動機１０を制
   御する制御装置と、第１部材１または第２部材２
   のいずれか一方に固定されたストツパー１３と、
   第１部材１または第２部材２の他方にストツパー
   １３と当接可能に固定された当接部材１１とを備
   え、第１部材１と第２部材２の相対移動可能な領
   域をストツパー１３と当接部材１１とによつて規
   制した産業用ロボツトにおいて、上記ストツパー
   １３と当接部材１１のいずれか一方または双方の
   固定位置を可変にすると共に、固定位置が可変な
   ストツパー１３または当接部材１１の固定位置を
   検出する検出器Ｒを設け、上記制御装置は検出器
   の出力信号を入力して上記ストツパーと当接部材
   とによつて規制された相対移動可能な領域外への
   上記第２部材の移動を禁止するように上記駆動機
   を制御することを特徴とする産業用ロボツト。