JP6154717B2 - Industrial robot shock absorber - Google Patents

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本発明は、ロボットアームの先端とツール(工具、ハンド、加工ヘッド等)との間に取り付けられ、例えば、溶接作業のティーチングにあたってツールがワーク等に衝突した際に、その衝撃を吸収すると同時にロボットアームの動作を停止させることができる工業用ロボットの緩衝装置に関するものである。   The present invention is attached between the tip of a robot arm and a tool (tool, hand, processing head, etc.). For example, when a tool collides with a workpiece or the like during teaching of welding work, the robot absorbs the impact and simultaneously the robot The present invention relates to a shock absorber for an industrial robot capable of stopping the operation of an arm.

例えば、溶接ロボットにおいては、ロボットアームの先端に加工ヘッド(溶接ヘッド)を取り付け、加工ヘッドを種々の位置や姿勢に制御しながら溶接を行っている。実際の溶接の前には、ロボットに動作を学習させるためのティーチングを行うが、その際、加工ヘッド(ツール)をワーク等にぶつけることがある。加工ヘッドをぶつけると、加工ヘッドとロボットアームの間に過荷重が作用するので、加工ヘッドやロボットアームを損傷するおそれがある。   For example, in a welding robot, a machining head (welding head) is attached to the tip of a robot arm, and welding is performed while controlling the machining head in various positions and postures. Prior to actual welding, teaching is performed to cause the robot to learn the operation, and at that time, the machining head (tool) may be hit against a workpiece or the like. When the machining head is hit, an overload acts between the machining head and the robot arm, which may damage the machining head or the robot arm.

そこで通常は、ロボットアームの先端と加工ヘッドとの間に、衝突等により所定以上の過荷重がロボットアームと加工ヘッドとの間に作用した際に、その衝撃を吸収すると同時にロボットの動作を停止させる緩衝装置を取り付けている。   Therefore, normally, when an overload exceeding a predetermined level is applied between the robot arm tip and the machining head due to a collision or the like, the impact of the robot arm and the machining head is absorbed and the robot operation is stopped at the same time. A shock absorber is attached.

従来、そのような働きをなす緩衝装置として、例えば、特許文献1に記載の過荷重検知装置(過荷重検知器)が知られている。この過荷重検知装置は、空気圧で作動する衝突センサであり、概略的に述べると、ツールをエアチャンバの空気圧で高剛性に保持し、過荷重が発生した際に瞬時に空気圧の排出によりツールをフリーにして保護し、同時に停止信号をロボットコントローラに送ってロボットアームを停止させるというものである。   Conventionally, for example, an overload detection device (overload detector) described in Patent Document 1 is known as a shock absorber that performs such a function. This overload detection device is a collision sensor that operates with air pressure. Briefly speaking, the tool is held with high rigidity by the air pressure of the air chamber, and when an overload occurs, the tool is instantaneously discharged to discharge the air pressure. It is free to protect and simultaneously send a stop signal to the robot controller to stop the robot arm.

以下に、図3から図7を参照して、特許文献1に記載された過荷重検知装置の構成及び作用について説明する。   Below, with reference to FIGS. 3-7, the structure and effect | action of the overload detection apparatus described in patent document 1 are demonstrated.

図3は過荷重検知装置の外観斜視図、図4は作動前の状態を示す断面図、図5は一部の部品を取り外した平面図、図6は作動時の状態を示す断面図、図7はその要部の拡大断面図である。   3 is an external perspective view of the overload detection device, FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state before operation, FIG. 5 is a plan view with some parts removed, and FIG. 6 is a cross-sectional view showing the state during operation, FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the main part.

図3に示すように、特許文献1に記載の過荷重検知装置110は、ロボットアーム104の先端の取付面板102と、ツール106(グリッパや溶接ヘッド等)との間に取り付けられている。   As shown in FIG. 3, the overload detection device 110 described in Patent Document 1 is attached between a mounting face plate 102 at the tip of the robot arm 104 and a tool 106 (such as a gripper or a welding head).

過荷重検知装置110には、ホース107を通して与圧流体(圧縮エア)が供給されており、通常は、過荷重検知装置110が取付面板102とツール106とを剛結合している。そして、ツール106がワーク等に衝突したりして、取付面板102とツール106との間に過荷重が生じた際に、過荷重検知装置110が前記剛結合を解除することで、ツール106とロボットアーム104の取付面板102との間に相対運動を生じさせて、ツール106やロボットアーム104の損傷を最小限に抑える。それと同時に、過荷重検知装置110がケーブル108を通してロボットコントローラにロボットアーム104の動作停止信号を送出し、ロボットアーム104を停止させる。   A pressurized fluid (compressed air) is supplied to the overload detection device 110 through the hose 107, and normally, the overload detection device 110 rigidly couples the mounting face plate 102 and the tool 106. When the tool 106 collides with a workpiece or the like and an overload is generated between the mounting face plate 102 and the tool 106, the overload detection device 110 releases the rigid coupling, Relative motion is generated between the robot arm 104 and the mounting face plate 102 to minimize damage to the tool 106 and the robot arm 104. At the same time, the overload detection device 110 sends an operation stop signal for the robot arm 104 to the robot controller through the cable 108 to stop the robot arm 104.

過荷重検知装置110は、圧縮荷重FZ、回転トルクFR、チッピング・モーメントFT、水平荷重FLなどの力に起因して複数の方向において生じる過荷重(過負荷)を感知し、同時に同じ方向に降伏することができるようになっている。
図4に示すように、この過荷重検知装置110は、リング状の端壁112及び円筒状の周壁113を有するハウジング111と、ハウジング111の端壁112と反対側の開口を塞ぐことでハウジング111内にエアチャンバ114を形成する端面板115と、ハウジング111内に収容され、エアチャンバ114内に空気圧が導入されることで、ハウジング111の端壁112の封止面117に密着して、これによりエアチャンバ114内を密封状態に保つ封止板116と、この封止板116に結合されて、ハウジング111の端壁112の開口から外部に突出したステム118と、このステム118に固定具126により結合された取付ブラケット125と、ステム118の外周に配置され、ハウジング111の端壁112の開口とステム118との隙間からの空気の逃げを阻害せずに同隙間を通してのゴミ等のエアチャンバ114内への浸入を防止する通気性弾性部材127と、封止板116に形成された円錐状凹部120と、ハウジング111の端壁112にねじ込まれて、半球状先端部を円錐状凹部120に挿入しており、封止板116に対してハウジング111が回転したり横方向に変位したりしたときに、半球状先端部が円錐状凹部120の斜面を乗り上げることで、ハウジング111の封止面117に対する封止板116の密着を解くネジ119と、エアチャンバ114内の空気圧が所定以下に減じた際にロボットコントローラ(図示せず)にロボットアーム104の動作停止信号を送出する感知センサ103と、を備えている。
Overload detection device 110 senses overloads (overloads) that occur in multiple directions due to forces such as compression load FZ, rotational torque FR, chipping moment FT, and horizontal load FL, and simultaneously yields in the same direction Can be done.
As shown in FIG. 4, the overload detection device 110 includes a housing 111 having a ring-shaped end wall 112 and a cylindrical peripheral wall 113, and an opening on the opposite side of the end wall 112 of the housing 111 to block the housing 111. An end face plate 115 that forms an air chamber 114 therein and a housing 111 that is housed in the air chamber 114 and air pressure is introduced into the air chamber 114, thereby closely contacting the sealing surface 117 of the end wall 112 of the housing 111. A sealing plate 116 that keeps the inside of the air chamber 114 in a sealed state, a stem 118 that is coupled to the sealing plate 116 and protrudes to the outside from the opening of the end wall 112 of the housing 111, and a fixture 126 on the stem 118. The mounting bracket 125 and the stem 118 are arranged on the outer periphery of the stem 118, and the opening of the end wall 112 of the housing 111 and the A breathable elastic member 127 that prevents entry of dust and the like into the air chamber 114 through the gap without hindering air escape from the gap with the gap 118, and a conical recess 120 formed in the sealing plate 116. When the housing 111 is screwed into the end wall 112 of the housing 111 and the hemispherical tip is inserted into the conical recess 120 and the housing 111 is rotated or displaced laterally with respect to the sealing plate 116. When the hemispherical tip rides on the slope of the conical recess 120, the screw 119 that releases the sealing plate 116 from the sealing surface 117 of the housing 111 and the air pressure in the air chamber 114 are reduced below a predetermined level. And a sensing sensor 103 for sending an operation stop signal of the robot arm 104 to a robot controller (not shown).

なお、ネジ119及び円錐状凹部120は、図5に示すように、円周方向に約180度離間して2個設けられている。また、端面板115とステム118との間には、封止板116を封止面117に対して押し付ける方向に付勢するバネ130が介装されている。   As shown in FIG. 5, two screws 119 and conical recesses 120 are provided at a distance of about 180 degrees in the circumferential direction. In addition, a spring 130 is interposed between the end face plate 115 and the stem 118 to urge the sealing plate 116 in a direction in which the sealing plate 116 is pressed against the sealing surface 117.

そして、図3に示すように、取付ブラケット125を取付面板102に固定し、端面板115をツール106に固定することで、過荷重検知装置110が、ロボットアーム104とツール106との間に介在されている。   Then, as shown in FIG. 3, the overload detector 110 is interposed between the robot arm 104 and the tool 106 by fixing the mounting bracket 125 to the mounting face plate 102 and fixing the end face plate 115 to the tool 106. Has been.

この過荷重検知装置110は次のように動作する。   The overload detection device 110 operates as follows.

通常時は、エアチャンバ114内に所定の空気圧が導入されることにより、封止板116が封止面117に密着しており、エアチャンバ114内の空気圧が、封止板116をハウジング111に予圧を持って押し付けている。これにより、端面板115と一体化されたハウジング111と、取付ブラケット125と一体化された封止板116とが剛結合状態となる。   Normally, a predetermined air pressure is introduced into the air chamber 114, so that the sealing plate 116 is in close contact with the sealing surface 117, and the air pressure in the air chamber 114 causes the sealing plate 116 to move to the housing 111. It is pressed with a preload. As a result, the housing 111 integrated with the end face plate 115 and the sealing plate 116 integrated with the mounting bracket 125 are in a rigid connection state.

この状態でティーチングを実行中に、ツール106がワーク等にぶつかって、ツール106とロボットアーム104との間にモーメント型の過荷重状態が生じた場合は、図6及び図7に示すように、ハウジング111がステム118に対して傾動し、傾動によってハウジング111の封止面117と封止板116との間に隙間が発生し、その隙間を通してエアチャンバ114内の空気が大気に逃げる。また、トルク型あるいは水平荷重型の過荷重状態が生じた場合は、トルクあるいは水平荷重の作用によって、ネジ119の半球状先端部が円錐状凹部120の斜面上に乗り上げ、それに応じてハウジング111の封止面117と封止板116との間に隙間が発生し、その隙間を通してエアチャンバ114内の空気が大気に逃げる。   While teaching is being performed in this state, when the tool 106 hits a workpiece or the like and a moment-type overload state occurs between the tool 106 and the robot arm 104, as shown in FIGS. The housing 111 tilts with respect to the stem 118, and a gap is generated between the sealing surface 117 of the housing 111 and the sealing plate 116 due to the tilt, and the air in the air chamber 114 escapes to the atmosphere through the gap. When an overload state of torque type or horizontal load type occurs, the hemispherical tip of the screw 119 rides on the slope of the conical recess 120 due to the action of torque or horizontal load, and accordingly the housing 111 A gap is generated between the sealing surface 117 and the sealing plate 116, and the air in the air chamber 114 escapes to the atmosphere through the gap.

これにより、ハウジング111と封止板116の剛結合状態が解除されて、ハウジング111に結合された端面板115と封止板116に結合された取付ブラケット125とが自由に動けるようになり、ロボットアーム104とツール106の相対運動が許容されて、衝突による衝撃が吸収される。これと同時に、感知センサ103がエアチャンバ114内の減圧を感知し、ロボットコントローラにロボットアームの停止信号を送出し、それによりロボットアームが停止する。   Thereby, the rigid coupling state of the housing 111 and the sealing plate 116 is released, and the end face plate 115 coupled to the housing 111 and the mounting bracket 125 coupled to the sealing plate 116 can freely move, and the robot The relative movement between the arm 104 and the tool 106 is allowed, and the impact caused by the collision is absorbed. At the same time, the sensing sensor 103 senses the reduced pressure in the air chamber 114 and sends a robot arm stop signal to the robot controller, thereby stopping the robot arm.

特開平5−4190号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-4190

ところで、前記特許文献1に記載された従来例では、過荷重検知装置110だけを緩衝装置としてロボットに組み込んでいるので、ティーチング時にツール106がワークなどにちょっとぶつかるだけで、直ぐにエラーが出てロボットが強制停止されてしまい、エラーが頻発することがあった。   By the way, in the conventional example described in Patent Document 1, since only the overload detection device 110 is incorporated in the robot as a shock absorber, an error occurs immediately after the tool 106 hits a workpiece or the like during teaching. Was forcibly stopped, and errors occurred frequently.

本発明は、上記事情を考慮し、例えばティーチング時にツールがワーク等にちょっとぶつかった場合でも、エラーが頻発するのを回避することができ、ティーチング作業の容易化を図ることができる工業用ロボットの緩衝装置を提供することを目的とする。   In consideration of the above circumstances, the present invention is an industrial robot that can avoid frequent errors even when a tool hits a workpiece or the like during teaching, for example, and can facilitate teaching work. An object is to provide a shock absorber.

上記課題を解決するために、請求項1の発明は、ロボットアームと、該ロボットアームの先端部に取り付けられるツールとの間に、前記ロボットアームの先端部と前記ツールとを常時剛結合する共に、前記ロボットアームの先端部と前記ツールとの間に衝撃による過荷重が作用したときに、前記剛結合を解除することで前記衝撃を吸収すると同時に、前記ロボットアームの動作を停止する信号を出力する過荷重検知装置が設けられた工業用ロボットの緩衝装置において、前記ロボットアームの先端部と前記ツールとの間に、前記過荷重検知装置とは別に、前記ロボットアームの先端部と前記ツールとを常時剛結合する共に、前記ロボットアームの先端部と前記ツールとの間に衝撃による過荷重が作用したときに、前記過荷重検知装置が作動する過荷重よりも小さい過荷重で前記剛結合を解除して前記衝撃を吸収する補助衝撃緩和装置が設けられていることを特徴とする。   In order to solve the above problem, the invention of claim 1 is characterized in that the robot arm and the tool attached to the tip of the robot arm are always rigidly coupled to the tip of the robot arm and the tool. When an overload due to impact acts between the tip of the robot arm and the tool, the rigid arm is released to absorb the impact and simultaneously output a signal to stop the operation of the robot arm. In a shock absorber for an industrial robot provided with an overload detection device, the tip of the robot arm and the tool are provided between the tip of the robot arm and the tool, separately from the overload detection device. Are always rigidly connected, and the overload detection device is activated when an overload is applied between the tip of the robot arm and the tool. Wherein the auxiliary shock-absorbing device which absorbs the shock to release said rigid connection with a small overload than overload is provided.

請求項2の発明は、請求項1に記載の工業用ロボットの緩衝装置であって、前記補助衝撃緩和装置が、前記ロボットアームの先端部側に係合される第1部材と、前記ツール側に係合される第2部材と、前記第1部材と第2部材のうちの一方に設けられたピストンと、前記第1部材と第2部材のうちの他方に設けられ、前記ピストンを摺動自在に収容すると共に、前記ピストンとの間に空圧室を形成することで、前記ピストンと共にエアダンパを構成するシリンダと、を備えており、前記シリンダの空圧室に導入された一定以上の空気圧によって前記ピストンが摺動限位置に所定の予圧を持って押し付けられることで、前記第1部材と第2部材とを前記予圧によって常時剛結合すると共に、前記第1部材と第2部材との間に前記予圧を超える過荷重が作用した際に、前記ピストンがシリンダ内で変位することで前記衝撃を吸収することを特徴とする。   The invention of claim 2 is the shock absorber for the industrial robot according to claim 1, wherein the auxiliary impact mitigating device is engaged with a first member engaged with a tip end side of the robot arm, and the tool side. A second member engaged with the first member, a piston provided on one of the first member and the second member, and a second member provided on the other of the first member and the second member, and sliding the piston And a cylinder that forms an air damper together with the piston by freely accommodating and forming an air pressure chamber with the piston, and an air pressure of a certain level or more introduced into the air pressure chamber of the cylinder The piston is pressed against the sliding limit position with a predetermined preload, so that the first member and the second member are always rigidly coupled to each other by the preload, and between the first member and the second member. Over the preload When heavy acts, said piston is characterized in that to absorb the impact by being displaced in a cylinder.

請求項3の発明は、請求項2に記載の工業用ロボットの緩衝装置であって、前記ピストンがリング状に形成され、前記シリンダが環状凹部として形成され、前記環状凹部よりなるシリンダの内部に前記リング状のピストンが摺動自在に嵌まることで、前記エアダンパが構成されていることを特徴とする。   The invention of claim 3 is the shock absorber for the industrial robot according to claim 2, wherein the piston is formed in a ring shape, the cylinder is formed as an annular recess, and the inside of the cylinder formed by the annular recess is provided. The air damper is configured by the ring-shaped piston being slidably fitted.

請求項4の発明は、請求項3に記載の工業用ロボットの緩衝装置であって、前記ピストンとシリンダの摺動面であるピストン内周側摺動面とピストン外周側摺動面に、前記ピストンとシリンダの摺動面間に確保された微小隙間をシールする弾力性を有したOリングが装填されていることを特徴とする。   The invention of claim 4 is the shock absorber for the industrial robot according to claim 3, wherein the piston inner peripheral sliding surface and the piston outer peripheral sliding surface which are sliding surfaces of the piston and the cylinder, An elastic O-ring that seals a minute gap secured between the sliding surfaces of the piston and the cylinder is loaded.

請求項1の発明によれば、衝撃による過荷重が加わったときにロボットを停止させる過荷重検知装置とは別に、過荷重検知装置よりも小さな過荷重で作動する補助衝撃緩和装置を設けているので、小さな衝突のたびに頻繁にロボットが強制停止する事態を回避することができ、衝撃による損傷を防ぎながらスムーズなティーチングを行うことが容易にできる。   According to the first aspect of the present invention, the auxiliary impact mitigation device that operates with an overload smaller than the overload detection device is provided separately from the overload detection device that stops the robot when an overload due to an impact is applied. Therefore, it is possible to avoid a situation where the robot is frequently forcibly stopped at each small collision, and it is possible to easily perform smooth teaching while preventing damage due to impact.

請求項2の発明によれば、補助衝撃緩和装置がエアダンパを含むので、導入する空気圧によって容易に過荷重が作用した際の補助衝撃緩和装置の作動点(限界点)を設定することができる。   According to the invention of claim 2, since the auxiliary impact mitigating device includes the air damper, it is possible to set the operating point (limit point) of the auxiliary impact mitigating device when an overload is easily applied by the introduced air pressure.

請求項3の発明によれば、環状凹部よりなるシリンダの内部にリング状のピストンが摺動自在に嵌まることでエアダンパが構成されているので、バランスよく衝撃吸収を行うことができる。   According to the invention of claim 3, since the air damper is configured by the ring-like piston being slidably fitted inside the cylinder formed of the annular recess, the shock absorption can be performed in a balanced manner.

請求項4の発明によれば、ピストンとシリンダの摺動面間の微小隙間ぶんだけ、ピストンがシリンダに対して傾動することができ、衝撃が作用した際の傾動方向の変位をOリングの弾力性によって吸収することができる。   According to the invention of claim 4, the piston can be tilted with respect to the cylinder by the minute gap between the sliding surfaces of the piston and the cylinder, and the displacement in the tilting direction when the impact is applied is determined by the elasticity of the O-ring. Can be absorbed by sex.

本発明の実施形態としての溶接ロボットの先端部構成を示す一部を断面とした正面図である。It is the front view which made a part the cross section which shows the front-end | tip part structure of the welding robot as embodiment of this invention. 図1の要部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the principal part of FIG. 従来の緩衝装置である過荷重検知装置の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the overload detection apparatus which is the conventional buffer device. 同過荷重検知装置の作動前の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state before the operation | movement of the same overload detection apparatus. 同過荷重検知装置の一部の部品を取り外した平面図である。It is the top view which removed a part of parts of the overload detection device. 同過荷重検知装置の作動時の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state at the time of the action | operation of the same overload detection apparatus. 図6の要部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the principal part of FIG.

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は実施形態としての溶接ロボットの先端部構成を示す一部を断面とした正面図、図2は図1の要部の拡大断面図である。   FIG. 1 is a front view, partly in section, showing the configuration of the tip of a welding robot as an embodiment, and FIG. 2 is an enlarged sectional view of the main part of FIG.

図1に示すように、この溶接ロボット(工業用ロボット)Aは、ロボットアーム1の先端にツールを取り付けるための取付面板3を有しており、その取付面板3に、過荷重検知装置10及び補助衝撃緩和装置20を介して、ツールである加工ヘッド(溶接ヘッド)2を取り付けた構成をなしている。   As shown in FIG. 1, this welding robot (industrial robot) A has an attachment face plate 3 for attaching a tool to the tip of a robot arm 1, and an overload detection device 10 and an attachment face plate 3 are attached to the attachment face plate 3. A configuration is provided in which a machining head (welding head) 2 as a tool is attached via an auxiliary impact relaxation device 20.

ここでは、ロボットアーム1の取付面板3側に補助衝撃緩和装置20が配置され、加工ヘッド2の取付ブラケット4側に過荷重検知装置10が配置されているが、過荷重検知装置10と補助衝撃緩和装置20を逆に、つまり、ロボットアーム1の取付面板3側に過荷重検知装置10が配置され、加工ヘッド2の取付ブラケット4側に補助衝撃緩和装置20が配置されていてもよい。   Here, the auxiliary impact mitigation device 20 is disposed on the mounting face plate 3 side of the robot arm 1 and the overload detection device 10 is disposed on the mounting bracket 4 side of the machining head 2. The mitigation device 20 may be reversed, that is, the overload detection device 10 may be disposed on the mounting face plate 3 side of the robot arm 1, and the auxiliary impact mitigation device 20 may be disposed on the mounting bracket 4 side of the machining head 2.

過荷重検知装置10は、図3〜図7を用いて説明した特許文献1に記載の過荷重検知装置110と同等品か類似品であるので、簡単に説明すると、リング状の端壁12及び円筒状の周壁13を有するハウジング11と、ハウジング11の端壁12と反対側の開口を塞ぐことでハウジング11内にエアチャンバ14を形成する端面板15と、ハウジング11内に収容され、エアチャンバ14内に空気圧が導入されることで、ハウジング11の端壁12の封止面17に密着して、これによりエアチャンバ14内を密封状態に保つ封止板16と、この封止板16に結合されて、ハウジング11の端壁12の開口から外部に突出したステム18と、このステム18に固定具56により結合されたブラケット部材21(後述する補助衝撃緩和装置20の第1部材に相当)と、ステム18の外周に配置され、ハウジング11の端壁12の開口とステム18との隙間からの空気の逃げを阻害せずに同隙間を通してのゴミ等のエアチャンバ14内への浸入を防止する通気性弾性部材57と、エアチャンバ14内の空気圧が所定値以下に減じた際にロボットコントローラ(図示せず)にロボットアーム3の動作停止信号を送出する感知センサ(図示略)と、を備えている。   Since the overload detection device 10 is equivalent to or similar to the overload detection device 110 described in Patent Document 1 described with reference to FIGS. 3 to 7, a brief description will be given. A housing 11 having a cylindrical peripheral wall 13, an end face plate 15 that forms an air chamber 14 in the housing 11 by closing an opening on the opposite side of the end wall 12 of the housing 11, and is accommodated in the housing 11. When air pressure is introduced into the inner wall 14, the sealing plate 16 is brought into close contact with the sealing surface 17 of the end wall 12 of the housing 11, thereby keeping the inside of the air chamber 14 in a hermetically sealed state. The stem 18 that is coupled and protrudes to the outside from the opening of the end wall 12 of the housing 11, and the bracket member 21 that is coupled to the stem 18 by a fixture 56 (of an auxiliary impact mitigation device 20 described later). In the air chamber 14 for dust and the like through the gap without hindering air escape from the gap between the opening of the end wall 12 of the housing 11 and the stem 18. A breathable elastic member 57 that prevents intrusion into the air chamber, and a sensor (not shown) that sends an operation stop signal of the robot arm 3 to a robot controller (not shown) when the air pressure in the air chamber 14 is reduced below a predetermined value. Abbreviation).

そして、この過荷重検知装置10の前記端面板15に、加工ヘッド2側の取付ブラケット4が結合されている。また、ステム18に固定された前記ブラケット部材21が、ロボットアーム3の取付面板3に固定されている。   A mounting bracket 4 on the processing head 2 side is coupled to the end face plate 15 of the overload detection device 10. Further, the bracket member 21 fixed to the stem 18 is fixed to the mounting face plate 3 of the robot arm 3.

また、封止板16には円錐状凹部(図示略)が形成され、ハウジング11の端壁12にはネジ(図示略)がねじ込まれている。ネジは、半球状先端部を有するもので、その半球状先端部を円錐状凹部に挿入しており、封止板16に対してハウジング11が回転したり横方向に変位したりしたときに、ネジの半球状先端部が円錐状凹部の斜面を乗り上げることで、ハウジング11の封止面17に対する封止板16の密着を解くことができるようになっている。また、端面板15とステム18との間には、封止板16を封止面17に対して押し付ける方向に付勢するバネ30が介装されている。   The sealing plate 16 has a conical recess (not shown), and a screw (not shown) is screwed into the end wall 12 of the housing 11. The screw has a hemispherical tip, the hemispherical tip is inserted into the conical recess, and when the housing 11 is rotated or displaced laterally with respect to the sealing plate 16, The hemispherical tip of the screw rides on the slope of the conical recess, so that the sealing plate 16 can be released from the sealing surface 17 of the housing 11. In addition, a spring 30 is interposed between the end face plate 15 and the stem 18 to urge the sealing plate 16 in a direction in which the sealing plate 16 is pressed against the sealing surface 17.

この過荷重検知装置10は、ロボットアーム1の先端部と加工ヘッド2とを常時剛結合する共に、ロボットアーム1の先端部と加工ヘッド2との間に衝撃による過荷重が作用したときに、剛結合を解除することで衝撃を吸収すると同時に、ロボットアーム1の動作を停止する信号を出力するものであり、補助衝撃緩和装置20は、この過荷重検知装置10とは別に、ロボットアーム1の先端部と加工ヘッド2との間に設けられている。   This overload detection device 10 always rigidly couples the tip of the robot arm 1 and the machining head 2, and when an overload due to an impact acts between the tip of the robot arm 1 and the machining head 2, A signal for stopping the operation of the robot arm 1 is output at the same time as the impact is absorbed by releasing the rigid coupling, and the auxiliary impact mitigation device 20 is separated from the overload detection device 10 by the robot arm 1. It is provided between the tip portion and the processing head 2.

この補助衝撃緩和装置20は、過荷重検知装置10とは別に、ロボットアーム1の先端部と加工ヘッド2とを常時剛結合する共に、ロボットアーム1の先端部と加工ヘッド2との間に衝撃による過荷重が作用したときに、過荷重検知装置10が作動する過荷重よりも小さい過荷重で剛結合を解除して衝撃を吸収するものである。   In addition to the overload detection device 10, the auxiliary impact mitigation device 20 always rigidly couples the tip of the robot arm 1 and the machining head 2, and impacts between the tip of the robot arm 1 and the machining head 2. When an overload is applied, the rigid connection is released and the impact is absorbed by an overload smaller than the overload at which the overload detection device 10 operates.

具体的には、補助衝撃緩和装置20は、ロボットアーム1の先端の取付面板3に接合された第1部材としての前記ブラケット部材21と、過荷重検知装置10のハウジング11に係合された第2部材22と、この第2部材22に設けられたリング状のピストン27と、第1部材である前記ブラケット部材21の外周壁23に設けられ、ピストン27を摺動自在に収容すると共に、ピストン27との間に空圧室24を形成することで、ピストン27と共にエアダンパ20Aを構成するシリンダ25と、を有している。なお、シリンダ25は、リング状のピストン27を収容できるように環状凹部として形成されている。また、シリンダ25の開口側には、ピストン27の脱落を防止するストッパ28が取り付けられている。   Specifically, the auxiliary impact mitigation device 20 is engaged with the bracket member 21 as the first member joined to the attachment face plate 3 at the tip of the robot arm 1 and the housing 11 of the overload detection device 10. Two members 22, a ring-shaped piston 27 provided on the second member 22, and an outer peripheral wall 23 of the bracket member 21, which is the first member. The piston 27 is slidably received, and the piston The air pressure chamber 24 is formed between the air cylinder 20 and the cylinder 25 that constitutes the air damper 20 </ b> A together with the piston 27. The cylinder 25 is formed as an annular recess so as to accommodate the ring-shaped piston 27. A stopper 28 for preventing the piston 27 from dropping off is attached to the opening side of the cylinder 25.

ここで、過荷重検知装置10の軸はロボットアーム1の取付面板3の軸に一致させてあり、ピストン27の摺動方向は、過荷重検知装置10の軸方向に一致させてある。また、ピストン27とシリンダ25の摺動面であるピストン内周側摺動面S2とピストン外周側摺動面S1に、ピストン27とシリンダ25の摺動面間に確保された微小隙間をシールする弾力性を有したOリング29が装填されている。   Here, the axis of the overload detection device 10 coincides with the axis of the mounting face plate 3 of the robot arm 1, and the sliding direction of the piston 27 coincides with the axial direction of the overload detection device 10. Further, a minute clearance secured between the sliding surfaces of the piston 27 and the cylinder 25 is sealed to the piston inner peripheral sliding surface S2 and the piston outer peripheral sliding surface S1, which are sliding surfaces of the piston 27 and the cylinder 25. An elastic O-ring 29 is loaded.

この補助衝撃緩和装置20は、シリンダ25の空圧室24に導入された一定以上の空気圧によってピストン27が摺動限位置(ハウジング11に係合する位置)に所定の予圧を持って押し付けられることで、第1部材であるブラケット部材21と第2部材22とを予圧によって常時剛結合する。そして、ブラケット部材21(第1部材)と第2部材22との間に予圧を超える過荷重が作用した際に、ピストン27がシリンダ25内で変位することで衝撃を吸収する。ただし、過荷重検知装置10が作動する過荷重よりも小さい過荷重で剛結合を解除して衝撃を吸収する。なお、図2中において、ピストン27の摺動範囲をL1、L2で示す。   In the auxiliary impact mitigating device 20, the piston 27 is pressed against the sliding limit position (position where the housing 11 is engaged) with a predetermined preload by a predetermined or higher air pressure introduced into the pneumatic chamber 24 of the cylinder 25. Thus, the bracket member 21 as the first member and the second member 22 are always rigidly coupled by preload. When an overload exceeding the preload is applied between the bracket member 21 (first member) and the second member 22, the piston 27 is displaced in the cylinder 25 to absorb the impact. However, the impact is absorbed by releasing the rigid coupling with an overload smaller than the overload at which the overload detection device 10 operates. In FIG. 2, the sliding range of the piston 27 is indicated by L1 and L2.

次に作用を述べる。   Next, the operation will be described.

通常時は、補助衝撃緩和装置20の空圧室24内に所定の空気圧が導入されることにより、第2部材22が過荷重検知装置10のハウジング11に押し付けられている。これにより、ロボットアーム1側に固定されたブラケット部材21と加工ヘッド2側に固定されたハウジング11とが剛結合状態となっている。   In normal times, the second member 22 is pressed against the housing 11 of the overload detection device 10 by introducing a predetermined air pressure into the pneumatic chamber 24 of the auxiliary impact mitigation device 20. Thereby, the bracket member 21 fixed to the robot arm 1 side and the housing 11 fixed to the processing head 2 side are in a rigid coupling state.

また、過荷重検知装置10のエアチャンバ14に別の空気圧が導入されることにより、ロボットアーム1側に接合された封止板16が封止面17に密着しており、エアチャンバ14内の空気圧が、封止板16をハウジング11に予圧を持って押し付けている。これにより、端面板15と一体化されたハウジング11と、ブラケット部材21と一体化された封止板16とが剛結合状態となっている。   Further, when another air pressure is introduced into the air chamber 14 of the overload detection device 10, the sealing plate 16 joined to the robot arm 1 side is in close contact with the sealing surface 17, and the inside of the air chamber 14 The air pressure presses the sealing plate 16 against the housing 11 with a preload. Thereby, the housing 11 integrated with the end surface plate 15 and the sealing plate 16 integrated with the bracket member 21 are in a rigid coupling state.

この状態でティーチングを実行中に、加工ヘッド2がワーク等にぶつかって、加工ヘッド2とロボットアーム1との間に過荷重が生じた場合は、まず、補助衝撃緩和装置20が最初に作動する。すなわち、シリンダ25内でピストン27が摺動することにより、ブラケット部材21と第2部材22との間に作用した衝撃を吸収する。   When the machining head 2 hits a workpiece or the like during teaching in this state and an overload is generated between the machining head 2 and the robot arm 1, first, the auxiliary impact mitigating device 20 is activated first. . That is, when the piston 27 slides in the cylinder 25, the impact applied between the bracket member 21 and the second member 22 is absorbed.

この際、環状凹部よりなるシリンダ25の内部にリング状のピストン27が摺動自在に嵌まることでエアダンパ20Aが構成されているので、バランスよく衝撃吸収を行うことができる。また、ピストン27とシリンダ25の摺動面間の微小隙間ぶんだけ、ピストン27がシリンダ25に対して傾動することができ、衝撃が作用した際の傾動方向の変位をOリング29の弾力性によって吸収することができる。つまり、偏荷重が作用した際に、ピストン27が傾動することで、衝撃による変位を吸収することができる。   At this time, since the air damper 20A is configured by the ring-shaped piston 27 slidably fitted inside the cylinder 25 formed of an annular recess, shock absorption can be performed in a balanced manner. Further, the piston 27 can be tilted with respect to the cylinder 25 by a minute gap between the sliding surfaces of the piston 27 and the cylinder 25, and the displacement in the tilting direction when an impact is applied is caused by the elasticity of the O-ring 29. Can be absorbed. That is, the displacement due to the impact can be absorbed by tilting the piston 27 when an unbalanced load is applied.

そして、さらに大きな衝撃が加わったときに、前述したように過荷重検知装置10が作動することにより、衝撃が吸収されると同時にロボットコントローラにロボットアーム1の停止信号が送出されて、ロボットアーム1が停止する。   When an even greater impact is applied, the overload detection device 10 operates as described above, so that the impact is absorbed and at the same time a stop signal for the robot arm 1 is sent to the robot controller. Stops.

このように、本実施形態の溶接ロボットでは、加工ヘッド2とロボットアーム1との間に、衝撃による過荷重が加わったときにロボットを停止させる過荷重検知装置10とは別に、過荷重検知装置10よりも小さな過荷重で作動する補助衝撃緩和装置20が設けられているので、小さな衝突のたびに頻繁にロボットが停止する事態を回避することができ、衝撃による損傷を防ぎながら、スムーズなティーチングを行うことができる。   As described above, in the welding robot according to the present embodiment, the overload detection device is separated from the overload detection device 10 that stops the robot when an overload due to an impact is applied between the machining head 2 and the robot arm 1. Since the auxiliary impact mitigation device 20 that operates with an overload smaller than 10 is provided, it is possible to avoid a situation where the robot frequently stops at every small collision, and smooth teaching while preventing damage due to impact. It can be performed.

特に、補助衝撃緩和装置20にはエアダンパ20Aが含まれているので、導入する空気圧によって容易に過荷重が作用した際の補助衝撃緩和装置20の作動点を設定変更することができる。   In particular, since the auxiliary shock absorbing device 20 includes the air damper 20A, the operating point of the auxiliary shock absorbing device 20 when an overload is easily applied by the introduced air pressure can be changed.

なお、前記実施形態では、加工ヘッド2側に係合される第2部材22にピストン27が形成され、ロボットアーム1側に係合される第1部材(ブラケット部材)21にシリンダ25が形成された場合を示したが、ピストンとシリンダが逆に形成されていてもよい。すなわち、第2部材22にシリンダが形成され、第1部材(ブラケット部材)21にピストンが形成されていてもよい。   In the embodiment, the piston 27 is formed on the second member 22 engaged with the machining head 2 side, and the cylinder 25 is formed on the first member (bracket member) 21 engaged with the robot arm 1 side. However, the piston and the cylinder may be formed in reverse. That is, a cylinder may be formed on the second member 22, and a piston may be formed on the first member (bracket member) 21.

1 ロボットアーム
2 加工ヘッド(ツール)
10 過荷重検知装置
20 補助衝撃緩和装置
20A エアダンパ
21 ブラケット部材(第1部材)
22 第2部材
24 空圧室
29 Oリング
S1 ピストン内周側摺動面
S2 ピストン外周側摺動面
1 Robot arm 2 Machining head (tool)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Overload detection apparatus 20 Auxiliary impact mitigation apparatus 20A Air damper 21 Bracket member (1st member)
22 Second member 24 Pneumatic chamber 29 O-ring S1 Piston inner peripheral sliding surface S2 Piston outer peripheral sliding surface

Claims (4)

ロボットアームと、該ロボットアームの先端部に取り付けられるツールとの間に、
前記ロボットアームの先端部と前記ツールとを常時剛結合する共に、前記ロボットアームの先端部と前記ツールとの間に衝撃による過荷重が作用したときに、前記剛結合を解除することで前記衝撃を吸収すると同時に、前記ロボットアームの動作を停止する信号を出力する過荷重検知装置が設けられた工業用ロボットの緩衝装置において、
前記ロボットアームの先端部と前記ツールとの間に、前記過荷重検知装置とは別に、
前記ロボットアームの先端部と前記ツールとを常時剛結合する共に、前記ロボットアームの先端部と前記ツールとの間に衝撃による過荷重が作用したときに、前記過荷重検知装置が作動する過荷重よりも小さい過荷重で前記剛結合を解除して前記衝撃を吸収する補助衝撃緩和装置が設けられていることを特徴とする工業用ロボットの緩衝装置。
Between the robot arm and the tool attached to the tip of the robot arm,
The robot arm tip and the tool are always rigidly coupled, and when an overload is applied between the robot arm tip and the tool, the impact is released by releasing the rigid coupling. In the shock absorber of an industrial robot provided with an overload detection device that outputs a signal for stopping the operation of the robot arm at the same time,
Apart from the overload detection device between the tip of the robot arm and the tool,
The overload is such that the robot arm tip and the tool are always rigidly coupled, and the overload detector is activated when an overload is applied between the robot arm tip and the tool due to an impact. A shock absorber for an industrial robot, characterized in that an auxiliary impact mitigation device is provided that releases the rigid coupling and absorbs the impact with a smaller overload.
請求項1に記載の工業用ロボットの緩衝装置であって、
前記補助衝撃緩和装置が、
前記ロボットアームの先端部側に係合される第1部材と、
前記ツール側に係合される第2部材と、
前記第1部材と第2部材のうちの一方に設けられたピストンと、
前記第1部材と第2部材のうちの他方に設けられ、前記ピストンを摺動自在に収容すると共に、前記ピストンとの間に空圧室を形成することで、前記ピストンと共にエアダンパを構成するシリンダと、を備えており、
前記シリンダの空圧室に導入された一定以上の空気圧によって前記ピストンが摺動限位置に所定の予圧を持って押し付けられることで、前記第1部材と第2部材とを前記予圧によって常時剛結合すると共に、前記第1部材と第2部材との間に前記予圧を超える過荷重が作用した際に、前記ピストンがシリンダ内で変位することで前記衝撃を吸収することを特徴とする工業用ロボットの緩衝装置。
The industrial robot shock absorber according to claim 1,
The auxiliary impact mitigation device is
A first member engaged with the tip side of the robot arm;
A second member engaged on the tool side;
A piston provided on one of the first member and the second member;
A cylinder that is provided on the other of the first member and the second member, slidably houses the piston, and forms an air pressure chamber with the piston by forming an air pressure chamber between the piston and the piston. And,
The first member and the second member are always rigidly coupled to each other by the preload by the piston being pressed with a predetermined preload to the sliding limit position by a predetermined air pressure introduced into the pneumatic chamber of the cylinder. In addition, when an overload exceeding the preload acts between the first member and the second member, the industrial robot absorbs the impact by displacing the piston in the cylinder. Shock absorber.
請求項2に記載の工業用ロボットの緩衝装置であって、
前記ピストンがリング状に形成され、前記シリンダが環状凹部として形成され、前記環状凹部よりなるシリンダの内部に前記リング状のピストンが摺動自在に嵌まることで、前記エアダンパが構成されていることを特徴とする工業用ロボットの緩衝装置。
The industrial robot shock absorber according to claim 2,
The piston is formed in a ring shape, the cylinder is formed as an annular recess, and the ring damper is slidably fitted into a cylinder made of the annular recess, whereby the air damper is configured. Industrial robot shock absorber.
請求項3に記載の工業用ロボットの緩衝装置であって、
前記ピストンとシリンダの摺動面であるピストン内周側摺動面とピストン外周側摺動面に、前記ピストンとシリンダの摺動面間に確保された微小隙間をシールする弾力性を有したOリングが装填されていることを特徴とする工業用ロボットの緩衝装置。
A shock absorber for an industrial robot according to claim 3,
O which has elasticity which seals a minute clearance secured between the sliding surface of the piston and the cylinder on the sliding surface of the piston inner peripheral side and the piston outer peripheral side which is a sliding surface of the piston and the cylinder. A shock absorber for an industrial robot, wherein a ring is loaded.
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