JP2860424B2 - 動作範囲制限機能を有するロボット - Google Patents

動作範囲制限機能を有するロボット

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JP2860424B2
JP2860424B2 JP1082993A JP8299389A JP2860424B2 JP 2860424 B2 JP2860424 B2 JP 2860424B2 JP 1082993 A JP1082993 A JP 1082993A JP 8299389 A JP8299389 A JP 8299389A JP 2860424 B2 JP2860424 B2 JP 2860424B2
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唯司 山本
一光 高井
孝信 水野
清水  晃
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Pentel Co Ltd
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Pentel Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、二つ以上の関節をもつ動作範囲制限機能を
有するロボットに関する。
(従来の技術) 従来、エンコーダーケーブルの断線やロボットをコン
トロールするコンピューター内部の異常等によりロボッ
トが暴走し、ロボットの作業範囲中に存在する作業対象
物や作業対称物が係わる治具等に衝突して相方が破損す
るのを防止するため、ロボットもしくは作業対象物にタ
ッチセンサーやエリアセンサーを設け、暴走時に衝突す
る直前にこれらのセンサーの検出信号によりロボットの
動作を非常停止させる方法がとられていた。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、前記のエリアセンサーやタッチセンサ
ーはそれを設置するための部材が複雑となり、コスト高
になるとともに、作業対象物が変るとこれに対応するこ
とが困難(融通性が少ない)という問題点があった。
又、空間座標をロボットの軸座標に変換し、その座標
中の干渉区域をソフトウエアにて描出して動作制限する
方法も考えられうるが、コンピューターが暴走した時に
は役に立たない。
(課題を解決するための手段) 本発明は上述した課題を解決するためになされたもの
で、ロボットの少くとも1つの関節基部に形成したフラ
ンジに円弧溝を形成し、該フランジ上にストップ円弧溝
を有するプレートを着脱自在に固定し、前記フランジ円
弧溝に遊嵌した移動子の突出端を前記ストップ円弧溝に
遊嵌し、ロボットアームに移動子と係合する係合部材を
固定し、該ストップ円弧溝の溝端近傍にセンサーを設け
回転を停止する如くしたことを特徴とする。
以下、図示した第1実施例に基づいて具体的に説明す
る。第1図で架台1にベース2が固定されている。該ベ
ース2にはサーボモーター3が設けられており、サーボ
モーター3の図示省略の出力軸は図示省略の第1回転軸
θに連結している。
さらに、該第1回転軸θは第1腕4の基板4aと結合
している。第1腕はL字型をしていて第1回転軸の軸線
5に沿って伸びている。第1腕の先端4bでは第2回転軸
θ(図示省略)がその軸線6を前記第1回転軸の軸線
5と直交させて軸支されている。第2回転軸は第1腕4
先端4bに設けられたサーボモーター7と連結するととも
に、第2腕8の基部8bとも結合している。第2腕8はL
字型をしていて、その先端8bではその軸線9が第2回転
軸の軸線6と直交し、かつ第1回転軸の軸線5と交わる
ような摺動軸10が摺動自在に軸支されている。該摺動軸
10は第2腕8に設けられた図示省略の駆動装置によって
駆動される。
摺動軸10には軸線9に沿って作業工具11が設けられて
いる。11aは作動工具11先端の作業部(例えば、カッタ
ーなど)でその中心は軸線9と一致している。
一方、前記架台1にはX,Y,Zの移動ストロークの非常
に短い3軸で駆動される直角座標ロボット12がその最終
軸(この例の場合はZ軸)が前記の第1回転軸θの軸
線5と直角になるように設けられている。13はZ軸方向
に伸縮するアームで、その先端にはサーボモーター等の
ロータリーアクチュエーター14がその出力軸WがZ軸と
同軸になるように設けられている。15はワークで、ロー
タリーアクチュエーター14の出力軸Wに設けられた把持
装置16によって固定されている。
また、直角座標型ロボット12は把持したワーク15の作
業範囲と前記作業工具11の作業範囲に共通部分があるよ
うに設けられている。
次に第2図乃至第6図に示した図に基づいて各々のア
ームの回転軸における関節部の説明をする。多関節型ロ
ボットの回転基部17中間にフランジ18が形成されてい
る。該フランジ18には回転軸を中心として円弧溝19が形
成されている。該円弧溝19には移動子20が遊嵌されてい
る。前記フランジ18上には移動子20の突出部20aが遊嵌
し、回転範囲を規制するストップ円弧溝21aを有するプ
レート21がフランジ18とボルトにより固定されている。
前記、円弧溝19と移動子20はロボットの振動や縦方向
の回転の時、移動子が動いて溝端に当接しないように、
また、作動しない時は常に中立点近くに戻るように複数
の弾発部材22と球23が介装されている。なお、図のよう
に弾性部材22を複数とし、各々の弾性部材20間に球を入
れたのは溝が円弧状である為、一本の弾性部材、特にコ
イルスプリングではせりの影響で伸縮がスムーズとなら
ないことがあるからである。回転基部17にはベアリング
24を介して図示省略のモーターに連結したモーターシャ
フト25より回転伝達されて、第1腕4が軸支され、第1
腕4には前記突出部20aと当接する係合部材であるボル
ト26が設けられている。27a,27bはストップ円弧溝の溝
端近傍に設けられた第1腕4のオーバーランを検出する
リミットスイッチである。
また、28a,28bは第1腕4の関節部の回転範囲を検出
するセンサーである。また、該センサー28a,28bが検出
するターゲット28c,28dは各々回転軸中心からの半径距
離が等しくならないように、かつ、その位置を調節でき
るように、プレート21に配置されている。
以上、第1腕4の関節部(回転部)を詳細に説明した
が、第2腕8の関節部も同様の構成である。説明の都合
上、第2腕8の関節部のセンサーの参照符号を29a,29b
(図示せず)とする。
なお、プレート21を移動固定することにより、また、
プレート21に設けられている回転規制端の長さを変える
ことにより回動範囲を容易に変えることができる。プレ
ート21を2個別々に設けて、各々を別個にし設定するこ
ともできる。
次に作用について説明する。例えば、第2図の位置関
係で説明すると、図示省略のモーターによりA点より第
1腕4を時計回りに回転すると、ボルト26が突出部20a
に当接する。この時、第1腕4はA点より角度α(約16
0゜)回転している。更に、回転を続けるとボルト26は
突出部20a(移動子20)とともに、弾性部材22を圧縮し
ながらストップ円弧溝21a端部21a′に当接するまでの角
度β(約45゜)回転する。リミットスイッチ27により移
動子20を検出すると回転は停止する。
これより第1腕4を反時計方向に回転すると弾性部材
22より、移動子20は付勢され元の位置に戻る。すなわ
ち、A点より180゜以上回動でき、同様に反時計回りに
も180゜以上回動できるので360゜以上の回動範囲が与え
られる。
なお、本実施例では、円弧溝19全周にわたってスプリ
ング22を張架したが、移動端を検出するための近接スイ
ッチ等を設けない場合やロボットの移動による振動や重
力等で、移動子20が第1腕4の動作とは関係なく動いて
しまうおそれがない場合には、スプリング6を省略する
ことができる。
又、スプリング22は円弧溝19全周にわたってではな
く、移動子20が第1腕4の動作によりのみ移動端に達す
ることが可能となる程度のもの、すなわち移動端近傍の
みに設けてもよい。
次に第1腕4、第2腕8に各々設けられているセンサ
ー28a,28b、29a,29bの作用について説明する。
第1腕4、第2腕8に設けられているセンサー28,29
は各々の腕が原点位置(第1図の状態を原点とする)よ
り、時計方向、反時計方向に回転した時に把持装置16と
干渉しない位置(=動作禁止領域・第7図参照・本実施
例では南緯約45゜以内に設定)に、各々のセンサー28,2
9が作動するよう配置されている。
例えば、第1腕4が時計方向に回転し、センサー28が
作動するとともに、第2腕8が時計方向あるいは反時計
方向に回転し、センサー29が作動すると作業工具11動作
禁止領域に進入したことになるので、各々の腕は把持装
置16と干渉せず停止する。また、どちらか一方のセンサ
ーが作動しない場合、例えば、第1腕が時計方向に回転
し、センサー28が作動しても、第2腕が回転してもセン
サー29の位置まで回転しなかった場合等は、作業工具11
が動作禁止領域に入らないため、第1腕は停止せず360
゜以上回転することができる。つまり、2つのセンサー
28,29が共に作動した時のみ各々の腕4,8は停止し、把持
装置16との干渉を避ける(第7図参照)。
なお、ターゲット28c,28d、29c,29d(図示せず)の範
囲は適量選択できる。
第9図は本発明における第2実施例である。直角座標
型ロボットにおいて、X軸、Y軸、Z軸には各軸中に設
けられたセンサー33,34,35と、該センサー33,34,35と対
応し、同じく前記センサー33,34,35が検出するターゲッ
ト33a,34a,35a(図示せず)が各々相対移動する部材に
設けられている。例えば、第9図に示したように作業域
中にロボット原点より、空間座標でそれぞれ基軸に対し
てlx,ly,lzの距離によって表記される空間を動作禁止域
とするように、前記ターゲット33a,34a,35aを配置す
る。
前述したようにロボットのX軸、Y軸、Z軸には各々
センサー30,31,32とターゲット33a,34a,35aが各々原点
よりlx,ly,lzの区間のロボット位置範囲に対応するよう
に設定されているので、ロボットが座標中lx,ly,lzとな
る位置になった場合のみロボットは停止する。
第2実施例でもこのようにして、ロボット作業範囲中
のある特定の空間を動作禁止領域とすることができる。
(効 果) 以上述べたきたように本発明によると、ロボットの少
くとも1つの関節基部に形成したフランジに円弧溝を形
成し、該フランジ上にストップ円弧溝を有するプレート
を着脱自在に固定し、前記フランジ円弧溝に遊嵌した移
動子の突出端を前記ストップ円弧溝に遊嵌し、ロボット
アームに移動子と係合する係合部材を固定し、該ストッ
プ円弧溝の溝端近傍にセンサーを設け回転を停止する如
くしたので、前記プレートを交換するだけで、容易に動
作範囲を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例全体斜視図、第2図は第1
図の第1腕先端回動基部の要部正断面図、第3図は第2
図の作業端検出部分の平面図、第4図は第3図の移動子
が中立点に戻る機構の平面図、第5図aは移動子20の正
面図、第5図bは第5図aの右側面図、第6図は第1腕
と第2腕と動作禁止領域を検知するセンサの作動説明
図、第7図は動作範囲と動作禁止範囲と把持装置との関
係を示す説明図、第8図は球面座標上での動作禁止領域
を示す展開平面図、第9図は本発明の第2実施例全体斜
視図である。 1……架台、2……ベース、3,7……サーボモーター 4……第1腕、5……第1回転軸の軸線、6……第2回
転軸の軸線 8……第2腕、11……作業工具、12……直角座標ロボッ
ト 15……ワーク、15……把持装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 晃 埼玉県草加市吉町4―1―8 ぺんてる 株式会社草加工場内 (56)参考文献 特開 昭63−260786(JP,A) 特開 昭62−120995(JP,A) 特開 昭63−77692(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B25J 19/06 B25J 19/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ロボットの少くとも1つの関節基部に形成
    したフランジに円弧溝を形成し、該フランジ上にストッ
    プ円弧溝を有するプレートを着脱自在に固定し、前記フ
    ランジ円弧溝に遊嵌した移動子の突出端を前記ストップ
    円弧溝に遊嵌し、ロボットアームに移動子と係合する係
    合部材を固定し、該ストップ円弧溝の溝端近傍にセンサ
    ーを設け回転を停止する如くした動作範囲制限機能を有
    するロボット。
JP1082993A 1989-03-31 1989-03-31 動作範囲制限機能を有するロボット Expired - Lifetime JP2860424B2 (ja)

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JPH02262992A JPH02262992A (ja) 1990-10-25
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JPS63260786A (ja) * 1987-04-18 1988-10-27 株式会社不二越 産業用ロボツトの作業範囲規制方法

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