JPH05228887A - ロボット用安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】走行可能な自走式ロボットの安全作業位置の情
報に従って、旋回軸の旋回領域を規制し、作業環境に人
間が介在するときの作業安全領域を確保する手段を設け
る。 【構成】旋回軸の支持体と軸受に連なる回転軸のいずれ
か一方の部材にストッパブロック１５を設け、他方の部
材には軸受回りに一定間隔を隔ててストッパ１４を設
け、安全作業位置の情報に従って、旋回ストッパ１４の
本体を前進しておく。万一、作業領域を越えた場合真近
かのストッパブロック１５と接触して旋回停止する、あ
るいは、上記のストッパ１４及び、ストッパブロック１
５と同一構成で取付方法を変えた、ドグ１３及び、セン
サ１２を設け、安全作業位置の情報に従わない動作をし
た場合、旋回停止信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットの旋回
軸に係り、ロボットの安全作業位置の情報をもとに、最
大可動範囲を電気的及び、機械的停止機能で一定角度に
制限して、自走ロボットを含む製造ライン内装置のトラ
ブル処置などに人間が介在する場合のロボット周辺の作
業安全領域を確保するのに有効な、ロボット用安全装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】自走式ロボットを用いたシステムでは、
種々装置の稼働状況を把握しながら全体システムからの
指令でロボットにワーク移送等の作業指令を与えている
が、ある装置のトラブル処置等を行う場合、各々の装置
が有機的に稼働しているため、システムや装置全体を停
止させることは難しい。しかし、人間が装置に介入する
ときは動作中のロボットの可動範囲内に立ち入ってはな
らないという問題がある。また、旋回軸のオーバーラン
によるメカの破損、モータケーブル等の断線を回避する
必要があった。

【０００３】このような状況を回避するものとして、特
開平２−２４０８９号公報のロボット旋回範囲規制装置
があり、機械構造的に旋回してはならない旋回端を第一
のメカストッパで停止させる構造と、ロボットの作業範
囲を変更可能な第２のメカストッパで規制するものがあ
る。また、特開平２−１５９９１公報の様に、旋回軸の
回りに付けたドグとストッパの組合せによる、回転角が
設定可能なメカストッパが有る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術の前
者のものは、主に、オーバーランによるケーブルの断線
等の防止が主目的である。また、ロボット組立て後は、
新たに変更しないかぎり回転角規制範囲は一定である。
また、後者のものは、旋回角は変更可能であるがストッ
パの位置変更作業が必要であって、ロボットの安全作業
位置の範囲の情報での変更は出来にくいという問題があ
った。

【０００５】本発明の目的は、ロボットへの作業命令で
決まる作業領域情報をもとにして、電気的及び、機械的
に旋回軸の可動範囲を規制するストッパ，ストッパブロ
ックの組合せ、回転位置検出センサ，ドグの組合せ、及
び、ロボットの動作領域内に近接した障害物を検出した
ときロボットを停止させる停止機構、あるいは、ロボッ
トの動作領域を表示し、視覚的に注意を喚起する表示器
を設けて、製造ライン内で装置トラブルが発生して人間
がロボットに近接したとき、安全領域を確保できるよう
なロボットの安全装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、ストッパブロックを旋回軸の支持体と
軸受に連なる回転軸のいずれか一方の部材に取付け、他
の部材にはストッパを軸受回りに一定間隔を隔てて設
け、ロボットの安全作業位置の範囲の情報により、旋回
してはならない範囲に位置するストッパの本体を前進さ
せると、ストッパブロックと接触して旋回停止する。ま
た、ドグを旋回軸の支持体と軸受に連なる回転軸のいず
れか一方の部材に取付け、他の部材にはセンサを軸受回
りに一定間隔を隔てて設け、ロボットの安全作業位置の
範囲の情報により旋回してはならない範囲に位置するド
グを検出したときロボット制御装置に旋回停止信号を出
力する手段を設けた。尚、上記の２例のロボット停止手
段は、水平面の高さが違っているのでお互いに独立して
干渉はしない。更に、ロボットの安全作業位置の範囲の
情報で決まる電気的な可動領域の表示装置による作業領
域表示と、可動領域に近接した物体を検出してロボット
を停止させる障害物センサを設けた。

【０００７】

【作用】本発明の装置において、ロボットの安全作業位
置の範囲の情報により旋回してはならない範囲に位置す
るストッパの本体が前進し、万一ロボット制御装置が誤
動作したときストッパブロックと接触して旋回停止す
る、ロボット制御装置とは独立した安全装置を設け、あ
るいは、ロボットの安全作業位置の範囲の情報により旋
回してはならない範囲に位置するドグをセンサが検出し
たとき旋回停止し、更に、ロボットの動作領域を表示器
で表示して安全領域を明示しながら、万一、障害物を検
出したときロボットが停止するようにして、製造ライン
の装置トラブル時に人間が介在するときの安全領域を確
保する。

【０００８】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例を詳細に説
明する。

【０００９】図１は、本発明に係るロボットの旋回軸断
面図を示したものである。図において、モータ１８の駆
動力はギヤ１６，１７を介して自走ロボットのベースに
固定した軸受１９を介してフランジ１１’に伝達されて
旋回する機構となっている。メカストッパ１４，１４’
は、ロボット旋回軸の可動部周りに一定角度を隔てて配
置し、前後に移動するようになっており、メカストッパ
１４，１４’と同心円上で対向配置したストッパブロッ
ク１５，１５’に円周方向で接触させて、ロボットの作
業範囲外へは旋回しない様に制御できる。回転位置セン
サ１２，１２’は旋回軸周りに一定間隔を隔てて配置し
た回転角検出用非接触式センサで、同じく旋回軸の可動
側に対向配置したドグ１３，１３’の有無で回転角を検
出し旋回軸を停止させるために、ロボットは当該作業領
域の動作範囲外へは旋回しない。回転位置センサ１２，
１２’、ドグ１３，１３’は当該ロボットが機械的に動
きうる最大回転時の旋回軸両端に各２個設けてオーバー
ランによるメカの破損やモータケーブル類の断線等を事
前防止する電気的ストッパーとして使うのが一般的であ
るが、本発明においては、その機能に加え、更に、ドグ
１３，１３’を任意の角度に複数個設けてロボットの作
業状況に応じて、旋回角を選択指定することによって非
旋回領域すなわち、安全領域を確保することができる。

【００１０】図２は、本発明に係るロボットの作業環境
外観斜視図である。図において、自走ロボット１は種々
の半導体製造装置３ａ〜３ｅ間をワーク搬送を主な目的
として走行するものである。図３において、自走ロボッ
ト１’は一定の軌道に沿って半導体製造装置３ｆ〜３ｉ
間の走行を行なう。この時、例えばある装置のトラブル
処置を人間が行う場合は、各装置が有機的に連動してい
るために装置全体を停止して人間の作業を優先すること
は難しいが、一方、人間がロボット近辺に介在する時に
は十分な安全確認が必要となる。例えば、ロボットが図
３の左下の位置で作業しているときに装置３ｉのトラブ
ル処理が必要になったとすると、ロボットは少なくと
も、非作業領域４内では稼働しないことが保障されてい
なければならない。図３の右上で作業している場合でも
同様である。従って、作業状況によってロボットの作業
領域と、非作業領域を明確化する必要があり、具体的に
は、作業状況に応じて旋回範囲をストッパで限定する必
要性が生じる。

【００１１】図４は、ロボットの旋回範囲を示したもの
である。図において、ロボットの最大旋回範囲５はその
メカ構成で決まるが、本実施例では、ロボットが半導体
製造装置３ｋで作業する場合は、動作範囲６で示される
作業領域が必要であり、残りの非動作領域７は不要であ
る。また、遷移領域８はロボットの作業が変って、動作
領域６と非動作領域７が反転した場合等での切り替え領
域である。

【００１２】図５は、本発明に係る旋回軸の水平方向の
断面図で、図１のＡ−Ａ断面である。図において、固定
側に付けたメカストッパ１４は電力や圧力等の制御で金
属片が円の中心方向に前後するアクチュエータである。
回転側に対向配置したストッパブロック１５は実施例で
は一回転の８分割、すなわち４５度刻みで配置しており
ストッパと円周方向で接触して万一の時、旋回軸の回転
を停止することが出来る。ストロークエンドストッパ
（図示せず）は旋回軸のオーバーランによるメカの破
損、モータケーブルの断線等を未然に防止するため、旋
回軸の最大旋回範囲と等しいか、それより小さいくらい
の位置に設けられる一般的なものである。センサ１２
は、回転側にあるブラケット２０に固定された非接触式
センサであり、対向配置した固定側のドグ１３を検出し
たときロボットに停止指令や、減速指令を与える目的で
ある。なお、ストッパ１４とストッパブロック１５及
び、センサ１２とドグ１３は機能的に一対となる場所に
位置しているが、前者の対と後者の対は高さ方向で離れ
ているので、干渉はない。

【００１３】図６は、本発明の一実施例を示したもので
ある。図において、ストッパ１４は円周上に４５度間隔
で配置した例である。今仮に、ロボットの作業範囲が１
３０度とすれば、一例として、インターフェース２５の
Ｂ１とＣ２のストッパを前進位置にし、これ以外は、後
退位置に設定しておく。この時、ロボット制御装置の誤
動作等で動作領域を超過して旋回軸が図の反時計方向に
回転するとＢ１のストッパに接触して軸は停止する。時
計方向に旋回した場合はＣ２のメカストッパに接触して
軸は停止する。ここで、ストッパＢ１，Ｃ２の前進指令
はロボットの作業位置で決定されるから、作業位置−例
えば図３の３ｇ−の床下に設置したロボットの電力供給
装置からの右側作業，左側作業の判別指令を使って、前
進させておくべきストッパを予め設定することが出来
る。Ｓ１からＳ４は、選択するべきストッパの対を選択
するための選択信号で上記の判別信号を直接使用する。

【００１４】図７は、本発明の第二の実施例である。図
において、回転側に固定したブラケット２６にセンサ１
２を取り付ける。一方、これにドグ１３を対向配置す
る。ロボット制御装置の誤動作等で動作領域を超過し
て、ドグ１３を検出したときの、旋回軸を停止、あるい
は減速停止信号をインターフェース２６を介してＳ５か
らＳ８を出力する。尚、本実施例はセンサ１２及びドグ
１３を９０度間隔で設置した例であるが更に小きざみに
配置して、制御を細かくしても良い。

【００１５】図８は、本発明の第三の実施例である。図
において、ロボットがある半装置３ｐで作業中のとき
は、ロボットのベース上（図示しない）の４隅に埋設し
た表示器３０のうち旋回範囲に該当する部分の表示器を
点灯もしくは点滅させて注意を喚起する。同時に、図９
の障害物センサ３１が作業領域内への障害物を検知する
とロボットを停止させるセンサを設けて、装置内に人間
が介在した場合でも作業者の安全領域を確保できる。ま
た、ロボットの作業位置−例えば図３の３ｇ−の床下に
設置したロボットの電力供給装置（図示せず）からの右
側作業，左側作業の判別指令を使って、表示器３０の点
灯位置や、障害物センサ３１の作動個所を設定するのは
容易である。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、ある装置のトラブル処
置等を行なう場合、製造ラインや、システム全体を停止
させること無く、人間が介在しても安全領域を確保でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る旋回軸断面図である。

【図２】本発明に係る作業環境外観斜視図である。

【図３】本発明に係る作業環境外観図である。

【図４】ロボットの旋回範囲説明図である。

【図５】本発明に係る旋回軸断面図（図１のＡ−Ａ断
面）である。

【図６】本発明の第一の実施例を示す図である。

【図７】本発明の第二の実施例を示す図である。

【図８】本発明の第三の実施例を示す図である。

【図９】本発明の第三の実施例を示す図である。

【符号の説明】

１…自走ロボット、４…非作業領域、７…非動作領域、
１１…ロボット固定フランジ、１２…センサ、１３…ド
グ、１４…ストッパ、１５…ストッパブロック、２０…
ブラケット、２５…インターフェース、２６…インター
フェース、３０…表示器、３１…障害物センサ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】無人搬送車と無人搬送車に搭載したロボッ
   トアームとをもち、前記無人搬送車を作業ステーション
   位置に移動させ、前記ロボットアームが前記作業ステー
   ションからワークを把持し、或いは前記ワークを前記作
   業ステーションに受け渡すようにした作業ロボットにお
   いて、 旋回軸の支持体と軸受に連なる回転軸のいずれか一方の
   部材にストッパブロックを設け、他方の部材には軸受回
   りに一定間隔を隔ててストッパを設け、安全作業位置の
   情報により、旋回許可時は、ストッパの本体が後退位置
   となり、旋回停止時は前進位置となってストッパブロッ
   クに接触する構成であるであることを特徴とするロボッ
   ト用安全装置。
2. 【請求項２】請求項１に於いて、旋回軸の支持体と軸受
   に連なる回転軸のずれか一方の部材にドグを設け、他方
   の部材には軸受回りに一定間隔を隔ててセンサを設け、
   安全作業位置の情報により、旋回軸の動作禁止範囲を任
   意に規定する構成であることを特徴とするロボット用安
   全装置。
3. 【請求項３】請求項１に於いて、ロボットの当該作業領
   域を表示する表示器と、動作中の前記自走ロボットの可
   動範囲内に近接した障害物を検出する障害物センサを設
   けたことを特徴とするロボット用安全装置。