JPH0338078B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は塗装用ロボツト等に用いて好適なセ
ンサ装置に関する。

近年、例えばロツカ等の内部を自動的に塗装す
る装置として、第１図および第２図に示す様な塗
装用ロボツトが開発されている。第１図におい
て、１はロボツト本体、２はアームであり、この
アーム２の先端には塗装ユニツト３がフレシキブ
ルリスト４を介して回転及び変位自在に取り付け
られている。塗装ユニツト３は第２図に示すよう
にフレシキブルリスト４に取り付けられたベース
７と、このベース７に取り付けられたセンサ８、
塗装用スプレーガン９、およびロツド支持部１０
と、ロツド支持部１０によりベース７の下方へ突
出した状態で支持されるロツド１１とから構成さ
れている。一方、第１図に示す符号５は直立状態
のロツカであり、６はロツカ５の扉である。この
扉６には方形状の窓孔６ａが形成されており、こ
の窓孔６ａの周辺部には窓ガラスを嵌入するため
の溝６ａ−３が窓縁６ａ−１および６ａ−２によ
つて形成されている。そして、上述した塗装ユニ
ツト３を用いてロツカ５の内部の塗装を行なう場
合、ロボツト本体１は塗装ユニツト３を第１図に
示す矢印Ａ方向へ移動しつつ、センサ８によつて
溝６ａ−３を検出する。次に、溝６ａ−３へロツ
ド１１を挿入し、第１図に示す矢印Ｂ方向へ移動
することにより扉６を開く。その後、溝６ａ−３
からロツド１１を引き抜き、塗装ユニツト３をロ
ツカ５の内部へ移動し、ロツカ５の内部の塗装を
塗装用スプレーガン９によつて行なう。

ところで、上述した塗装ユニツト３にあつて
は、次のような問題が指摘されている。

センサ８とロツド１１とが各々別個に取り付
けられているため、装置が大形となる。

第３図に示すように、センサ８とロツド１１
とが各々の軸心を基準にして水平距離l₁だけ離
間した状態で取り付けられているため、 (a) センサ８が溝６ａ−３を検出した時、ロツ
ド１１が必ずしも溝ａ−３の真上に位置しな
いという場合が生じる。（第４図イ参照）。

(b) ロツド１１をロツド１１の直径より僅かに
大きい孔へ挿入する必要がある場合、センサ
８が上記孔を検出した時、ロツド１１は孔の
真上になく、したがつて、ロツド１１を孔内
に挿任することが出来ない。

(c) 第１図に示す扉６を自動的に開ける場合に
おいて、第４図ロに示すように塗装ユニツト
３と扉６とが斜めの状態になると、ロツド１
１が溝６ａ−３内に在るにもかかわらず、セ
ンサ８が溝６ａ−３から外れた状態となる。
この場合、ロボツト本体１はロツド１１が溝
６ａ−３から外れてしまつたものと判断して
しまう。

(d) 従来の塗装ユニツト３を用いて、上記(a)項
〜(c)項の問題点を除却するためには、ロボツ
トの制御および教示の際、常に第３図に示す
長さl₁を考慮しなければならず、この結果、
ロボツトの制御および教示が複雑となる。

センサ８の検出面ロツド１１の先端から垂直
距離l₂（第３図参照）だけ離間しているため、
溝６ａ−３を検出する精度が悪い。

この発明は上述した事情に鑑み、装置を小形化
し得ると共に、ワークを高精度で確実に検出する
ことができ、また、産業用ロボツトに取り付けた
場合に、ロボツトの制御および教示を容易に行な
うことできるセンサ装置を提供するもので、自動
車ドアの窓ガラス装着溝を検出する非接触センサ
と前記溝内に侵入するロツドとがアーム先端部に
設けられたロボツト本体と、前記アームを駆動し
て前記溝内に侵入させたロツドを移動させること
により前記自動車ドアを開または閉とさせる制御
装置とを備え、 前記ロツドは前記アーム先端部に取り付けられ
たベースに出没自在に設けられて突出したときに
前記窓ガラス装着溝内に侵入自在な構成とされ、 前記非接触センサは前記ロツドに設けられ該ロ
ツドが突出する方向の前記窓ガラス装着溝の有無
を検出する構成とされていることを特徴としてい
る。

以下、図面を参照し、この発明の一実施例につ
いて説明する。第５図はこの発明の一実施例によ
るセンサ装置１４の構成を示す断面図である。こ
の図において、１５は支持ブロツク（支持部材）
であり、第２図に示すベース７に取り付けられ
る。支持ブロツク１５の内部にはシリンダ室１６
が形成されると共に、シリンダ室１６の上端面１
６ａから支持ブロツク１５の上端面１５ａへ至る
円孔１７と、シリンダ室１６の下端面１６ｂから
支持ブロツク１５の下端面１５ｂへ至る円孔１８
とが各々形成されている。この場合、円孔１７お
よび１８は共にシリンダ室１６の内径より小さな
内径を有し、シリンダ室１６と軸心を共通にして
形成されている。また、２０はピストンであり、
ピストン２０は円孔１７内に摺動自在に嵌入され
た円柱状の案内部２０ａと、シリンダ室１６の内
周面に沿つて摺動自在に嵌入された鍔部２０ｂ
と、鍔部２０ｂから下方へ延びる雄ねじ部２０ｃ
とから構成されており、軸心に沿つて貫通孔２０
ｄが形成されている。鍔部２０ｂには外周縁に沿
つて環状溝２０ｅが形成され、この環状溝２０ｅ
にはＯリング２１が嵌入されている。これによ
り、鍔部２０ｂとシリンダ室１６の内周面との間
の密接状態が保持されている。また、ピストン２
０の雄ねじ部２０ｃには略中空円柱状のロツド
（作用子）２２が捩じ込まれている。ロツド２２
は円孔１８の内径と略等しい外径を有しており、
また、その外周面下端部は下端に向つて小径とな
る様に形成されている。また、ロツド２２の内周
面下端部には環状凸部２２ａが形成されており、
この環状凸部２２ａと雄ねじ部２０ｃの下端との
間に円柱状の反射型光電スイツチ（非接触セン
サ）２３が嵌合されている。また、鍔部２０ｂと
シリンダ室１６の下端部１６ｂとの間に、この鍔
部２０ｂを上方へ付勢するバネ２４が設けられて
おり、これにより、ピストン２０が上方へ付勢さ
れている。また、支持ブロツク１５の一側面には
空気供給口２５が形成され、この空気供給口２５
からシリンダ室１６の上端面１６ａへ至るまで通
路２６が形成されている。この空気供給口２５か
ら通路２６を介して上端面１６ａと鍔部２０ｂと
の間に空気を圧入すると、ピストン２０がバネ２
４の付勢力に対抗して押し上げられ、これによ
り、ロツド２２が同図二点鎖線Ａの位置まで押し
下げられる。また、円孔１７および１８の内周面
には環状溝２７および２８が形成され、これら環
状溝２７および２８は支持ブロツク１５の他側面
に形成されたエアパージ用空気供給口２９に通路
３０および３１を介して各々接続されている。そ
して、センサ装置１４の動作時において、、エア
パージ用空気供給口２９から環状溝２７および２
８へ常時、圧縮空気が供給される。これにより、
ロツド２２が上限位置の場合、環状溝２８から圧
縮空気が噴出し、ロツド２２の下端部、光電スイ
ツチ２３の下端面、および円孔１８の内周面下端
部に外部のダストおよびミストが付着するのを防
止する。また、ロツド２２が下限位置の場合、環
状溝２７から圧縮空気が噴出し、ピストン２０の
上端面および円孔１７の内周面に外部のダストお
よびミストが付着するのを防止する。また、環状
溝２７とシリンダ室１６との間には円孔１７の内
周面に沿つて環状溝３２が形成され、この環状溝
３２にＯリング３３が嵌入され、これにより、こ
の部分の密接状態が保持されている。

次に、反射型光電スイツチ２３について説明す
ると、この光電スイツチ２３は第６図イ，ロに示
すように、光電スイツチ２３の軸心に一致させ、
かつ受光面を下方の被検出面３４へ向けて配設さ
れたフオトトランジスタ３５と、フオトトランジ
スタ３５の外周方向の円周等分４箇所に各々の発
光面を斜め下方へ向けて配設された発光ダイオー
ド３６，３６…とを有して構成されている。この
場合３６，３６…はその発光面を若干内側へ向
け、傾斜させた状態で配設されており、各発光ダ
イオード３６，３６…から発せられた各々の光が
被検出面３４で各々反射し、フオトトランジスタ
３５へ収束する様になつている（なお、発光ダイ
オード３６は１個でもよい）。また、光電スイツ
チ２３に接続されたケーブル７はピストン２０の
貫通孔２０ｄを通して外部へ導かれている。

次に、以上の様に構成されたセンサ装置１４を
ロボツト本体１のアーム２の先端に取り付けて、
扉６の溝６ａ−３の検出、および扉６の移動を行
なう際の動作について第７図を参照して説明す
る。なお、この図において、第１図の各部に対応
する部分には同じ符号を付し、その説明を省略す
る。また、この図において、センサ装置１４は第
２図に示すロツド支持部１０、ロツド１１および
センサ８に代えて、ベース７に取り付けられてお
り、光電スイツチ２３は第８図に示す様に、ロボ
ツト１の各部を制御するロボツト制御装置３８に
ケーブル３７を介して接続されている。また、空
気供給口２５および２９にはロボツト制御装置３
８の制御の下に圧縮空気を供給する圧縮空気供給
源（図示せぬ）が接続されている。

まず、ロボツト本体１およびロボツト制御装置
３８に電源を投入すると、空気供給口２９に圧縮
空気が供給され、これにより、センサ装置１４の
摺動部分のエアパージが行なわれる。この場合、
空気供給口２５には圧縮空気が供給されず、ロツ
ド２２が支持ブロツク１５の内部に収納された状
態となつている。

ここで、教示の際の動作から説明する。まず、
ロボツト制御装置３８に教示指令を与えると、ロ
ボツト制御装置３８はセンサ装置１４を第７図に
示す矢印Ａ方向へ移動させる。そして、センサ装
置１４が扉６の窓縁６ａ−１の上方に達すると、
第９図に示す様に光電スイツチ２３の検出信号が
立上り、“Ｈ”レベルとなる。（時刻t₁）。次に、
センサ装置１４が窓縁６ａ−１の上方を通過し、
溝６ａ−３の上方に達すると、光電スイツチ２３
の検出信号が立下り、“Ｌ”レベルとなる（時刻
t₂）。ロボツト制御装置３８はこの時刻t₂から計
時を開始し、次いで、センサ装置１４が窓縁６ａ
−２の上方に達し、光電スイツチ２３の検出信号
が立上り、“Ｈ”レベルとなる時刻t₃において計
時を終了する。これにより、ロボツト制御装置３
８は、センサ装置１４が溝６ａ−３を通過する時
間Ｔを検知し、この時間Ｔを記憶する。さらに、
センサ装置１４を移動させ、センサ装置１４が窓
縁６ａ−２の上方を通過すると、光電スイツチ２
３の検出信号が立下り、“Ｌ”レベルとなる（時
刻t₄）。その後、センサ装置１４の移動を停止し、
次いで、センサ装置１４を第７図に示す矢印Ｂ方
向へ移動させ、初期位置へ復帰させる。以上の動
作により教示が終了する。

次に、ロボツト制御装置３８に動作指令を与え
ると、ロボツト制御装置３８はセンサ装置１４を
第７図に示す矢印Ａ方向へ移動させる。そして、
ロボツト制御装置３８はセンサ装置１４が窓縁６
ａ−１の上方を通過した時点（時刻t₂）から、時
間Ｔ／２経過後、センサ装置１４の移動を停止す
る。これにより、センサ装置１４が溝６ａ−３の
中心位置上方に配置される。次いで、空気供給口
２５へ圧縮空気を供給し、ロツド２２をセンサ装
置１４の下方へ突出させる。これにより、ロツド
２２が溝６ａ−３に挿入される。さらに、センサ
装置１４をその高さを維持しつつ、第７図に示す
矢印Ｂ方向へ移動させて、扉６を開く。その後、
所定の位置に達した時点でセンサ装置１４の移動
を停止し、空気供給口２５へ供給していた圧縮空
気の供給を止める。これにより、ロツド２２が支
持ブロツク１５の内部に収納される。以上の動作
により扉６が開かれる。

なお、上述した一実施例においてはロツカの扉
６を開ける場合を例にして説明したが、これはロ
ツカ５に限ず、例えば自動車のドア等でもよい。
また、上述した一実施例においては、ロツド２２
の内部にフオトトランジスタ３５、および発光ダ
イオード３６，３６…を有する光電スイツチ２３
を設けたが、これに代えて、光電スイツチ２３を
センサ装置１４の外部、例えばロボツト本体１等
に配置し、そこからグラスフアイバーケーブルに
よつてロツド２３の先端へ導く様にしてもよい。
また、上述した一実施例の動作説説明において
は、溝６ａ−３を検出する間、ロツド２２を引き
込めておき、溝６ａ−３の上方からロツド２２を
突出することにより溝６ａ−３へロツド２２を挿
入したが、これに代えて、溝６ａ−３を検出する
間、ロツド２２を突出しておき、溝６ａ−３を検
出した時点でロボツト本体１がセンサ装置１４を
下降させることにより、溝６ａ−３へロツド２２
を挿入する様にしてもよい。前者は挟い場所にお
いて動作させる場合に有効であり、後者は溝６ａ
−３が傾斜している場合に有効である。

また、上述した一実施例においてはダスト・ミ
ストが光電スイツチ２３の検出面に付着すること
がなく、したがつて、この様な光電式センサを用
いる場合に好適である。なお、光電スイツチ２３
に代えて超音波式センサを用いることも可能であ
る。

以上、説明したように、この発明による工業用
ロボツト装置は、自動車ドアの窓ガラス装着溝を
検出する非接触センサと前記溝内に侵入するロツ
ドとがアーム先端部に設けられたロボツト本体
と、前記アームを駆動して前記溝内に侵入させた
ロツドを移動させることにより前記自動車ドアを
開または閉とさせる制御装置とを備え、 前記ロツドは前記アーム先端部に取り付けられ
たベースに出没自在に設けられて突出したときに
前記窓ガラス装着溝内に侵入自在な構成とされ、 前記非接触センサは前記ロツドに設けられ該ロ
ツドが突出する方向の前記窓ガラス装着溝の有無
を検出する構成とされたものであるるから、以下
のような利点が得られる。

センサとロツドとが一体化され、これによ
り、装置を小型化し得る。

センサの検出方向がロツドの突出方向に配さ
れているので、センサによつて扉の溝が検知さ
れた位置でロツドを扉に向かつて突出させれば
確実にロツドを前記溝に係合させることができ
る。すなわち、前述した従来例のようにセンサ
とロツドとの軸心間距離l₁を常に考慮しなくて
もよいので、ロボツトの制御及び教示を容易に
行うことができる。

ロツドの先端にセンサが配置されてセンサを
ワークに近接させることができるから、ワーク
の溝を高精度で検出することができるととも
に、検出感度の低いセンサを使用することが可
能となる。

ロツドをベースから出没させるような構成と
したため、外部のダスト・ミストの付着を防ぐ
ことができ、したがつて、例えば、ダスト・ミ
ストが付着したロツドが自動車に接触し、自動
車を汚してしまうことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の塗装用ロボツトの構成、および
その塗装用ロボツトにより塗装されるロツカの構
成を示す一部切欠正面図、第２図は従来の塗装用
ロボツトの塗装ユニツト３の構成を示す斜視図、
第３図は第２図に示した従来の塗装ユニツト３に
取り付けられたセンサ８とロツド１１との位置関
係を説明するための図、第４図イ，ロは共に第２
図に示した従来の塗装ユニツト３の問題点を説明
するための図であり、第４図イはセンサ８が溝６
ａ−３を検出しているにもかかわらず、ロツドが
溝６ａ−３の上方に位置しない場合を示す図、第
４図ロはロツド１１が溝６ａ−３に挿入されてい
るにもかかわらず、センサ８が溝６ａ−３を検出
しない場合を示す図、第５図はこの発明の一実施
例によるセンサ装置１４の構成を示す断面図、第
６図イ，ロは共に、第５図に示した光電スイツチ
２２の概略構成を示す図であり、第６図イは平断
面図、第６図ロは正断面図、第７図はこの発明の
一実施例によるセンサ装置１４を産業用ロボツト
に取り付けた場合の動作を説明するための正面
図、第８図は第７図におけるセンサ装置１４の光
電スイツチ２３と産業用ロボツトのロボツト制御
装置３８との電気的接続関係を示すブロツク図、
第９図は光電スイツチ２３の検出信号の変化を示
すタイミング図である。 １５……支持ブロツク（支持部材）、２２……
ロツド（作用子）、２３……光電スイツチ（非接
触センサ）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 自動車ドアの窓ガラス装着溝を検出する非接
   触センサと前記溝内に侵入するロツドとがアーム
   先端部に設けられたロボツト本体と、前記アーム
   を駆動して前記溝内に侵入させたロツドを移動さ
   せることにより前記自動車ドアを開または閉とさ
   せる制御装置とを備え、 前記ロツドは前記アーム先端部に取り付けられ
   たベースに出没自在に設けられて突出したときに
   前記窓ガラス装着溝内に侵入自在な構成とされ、 前記非接触センサは前記ロツドに設けられ該ロ
   ツドが突出する方向の前記窓ガラス装着溝の有無
   を検出する構成とされていることを特徴とする工
   業用ロボツト装置。