JPH0529692U - ロボツトのハンド部における過負荷防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボットのハンド部にかかる上下、水平方向
及び回転方向の過負荷発生を確実に防止できる過負荷防
止装置を提供する。 【構成】 手首部１の先端に固定される胴部２ａとその
外周面から外方に延出したフランジ部２ｂとからなる固
定部材２と、ハンド部４が取り付けられる底板３ａとそ
の上方に内部空間Ｖを形成する側板３ｂと上板３ｃとか
らなり、フランジ部２ｂを内部空間Ｖに遊嵌した可動部
材３と、可動部材３と手首部１との間に介装され、可動
部材３を軸Ｚ方向に付勢するバネ部材５と、フランジ部
２ｂと上板３ｃとの間に配設され、バネ部材５の付勢力
により可動部材３を位置決め保持する係止手段（２ｃ、
３ｆ、６）と、側板３ｂにフランジ部２ｂを介して投光
器７ａと受光器７ｂを対向配置してなる光センサ７と、
その光センサ７の出力信号に基づいてロボットの動作を
制御する制御手段とからなる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ロボットのハンド部（ワークを把持する部分）にかかる過負荷を防 止するための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、ワークの移載作業等を行うロボットにおいては、その最も先端側に位置 してワークを把持するハンド部に、移載ミスなどに起因してかかる過負荷を防止 する手段として、以下の三つの方法があった。

【０００３】 まず、第一の方法としては、アーム先端部に取り付けた手首部とその手首部に 支持されるハンド部との間に、ＲＣＣ（Ｒｅｍｏｔｅ Ｃｅｎｔｅｒ Ｃｏｍｐ ｌｉａｎｃｅ）デバイスを装着して、水平方向及び角度方向の位置ズレをＲＣＣ デバイスで吸収するようにしたもので、これは主に小物部品の挿入や組立等に用 いられる。 この方法では、図２に示すように、ハンド部３１に把持されたワーク３２とそ のワーク３２が挿入されるセット孔３３とに位置ズレがあっても、ワーク３２の 外周部がセット孔３３の入口に形成されたテーパ面３３ａの範囲内であれば、そ の位置ズレはＲＣＣデバイス３４の変形により吸収される。すなわち、ハンド部 ３１に把持されたワーク３２は、テーパ面３３ａに案内されながら位置修正され てセット孔３３内に挿入されるため、結果としてハンド部３１に過負荷がかから ない。

【０００４】 一方、第二の方法としては、手首部とハンド部の間に回転式のトルクリミッタ を装着したものがある。 この方法では、ハンド部に所定以上の回転負荷がかかると、トルクリミッタ内 の回転ロック機構が外れてハンド部が自由に回転する状態になり、これによりハ ンド部にかかる回転方向の過負荷が防止される。

【０００５】 更に、第三の方法としては、手首部を旋回動作させる駆動モータへの供給電流 を調整する方法がある。 この方法は、ハンド部に所定方向の負荷がかかることによって、手首部を旋回 動作させる駆動モータへの供給電流が増加することを利用したものである。すな わち、駆動モータへの供給電流が予め定められた最大電流値に達すると、ドライ バ回路等の制御動作によって瞬時に供給電流が断たれて手首部が自由に旋回する 状態になり、これによりハンド部にかかる過負荷が防止される。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら上記従来の方法においては、以下のような問題があった。 すなわち、第一の方法では、位置決めされたワーク３２の外周部がセット孔３ ３のテーパ面３３ａの範囲外になると、ＲＣＣデバイスの変形では、ワーク３２ とセット孔３３の位置ズレを吸収できないという不具合があった。 また、第二の方法では、回転方向の負荷に対してのみ効力があり、それ以外の 方向、いわゆる上下方向や水平方向の負荷に対しては効力がないという問題があ った。 更に、第三の方法では、アーム部と手首部の配置状態によっては、ハンド部に かかる過負荷を駆動モータへの供給電流から検出できない場合が生じる。すなわ ち、図３に示すように、アーム部４１と手首部４２が同一軸上に配置された場合 、図中の矢印方向からハンド部４３にかかる負荷Ｆは、手首部４２の旋回動作の 負荷にはならない。よって、手首部４２を旋回させる駆動モータ（不図示）への 供給電流からは、その負荷Ｆを検出することができず、その結果、ハンド部４３ にかかる過負荷を確実に防止できないという問題があった。

【０００７】 本考案は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ロボットのハンド部にかか る上下、水平方向及び回転方向の過負荷発生を確実に防止することが可能な過負 荷防止装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するためになされた本考案の過負荷防止装置は、ロボットのア ーム先端部に取り付けられる手首部とワークを把持するためのハンド部との間に 装着されるものであり、手首部の先端に固定される胴部とその胴部の外周面から 外方に向けて延出したフランジ部とからなる固定部材と、ハンド部が取り付けら れる底板とその底板の上方に内部空間を形成する側板と上板とからなり、固定部 材のフランジ部をその内部空間に遊嵌した可動部材と、その可動部材と手首部と の間に介装され、手首部側に反力を作用させて可動部材を軸方向に付勢するバネ 部材と、固定部材のフランジ部と可動部材の上板との間に配設され、バネ部材の 付勢力により可動部材を位置決め保持する係止手段と、可動部材の側板に固定部 材のフランジ部を介して投光器と受光器を対向配置し、それら投光器と受光器の 間の導光／遮光状態により可動部材の位置変化を検出する光センサと、その光セ ンサの出力信号に基づいてロボットの動作を制御する制御手段とから構成された ものである。

【０００９】

【作用】

本考案の過負荷防止装置において、ハンド部が取り付けられる可動部材に、そ のハンド部を通して所定方向（回転、水平、上下方向）から負荷がかかり、その 負荷が、可動部材を下方に付勢しているバネ部材の付勢力よりも大きくなると、 係止手段による位置決め状態が解除されて、可動部材は負荷の作用する方向に従 って変位する。また、可動部材の位置が変化すると、光センサにおける投光器と 受光器の間の導光／遮光状態が切り替わり、この切り替わりと同時に制御手段で もってロボット動作が停止する。

【００１０】

【実施例】

本案過負荷防止装置の一実施例を、図１に示す（ａ）の平面図及び（ｂ）の側 断面概略図に基づいて説明する。 図において、１は、例えば円形断面を有する手首部であり、この手首部１は、 図示せぬロボットのアーム先端部に可動自在に取り付けられている。 また、図中２は固定部材であり、これは円筒状の胴部２ａとその胴部２ａ外周 面から外方に向けて延出した板状のフランジ部２ｂとから構成されている。そし て、固定部材２の胴部２ａ上端は、手首部１の先端に略同軸に固定されている。

【００１１】 一方、図中３は可動部材であり、これは円板形の底板３ａとその底板３ａの外 周部から起立した側板３ｂ及びその側板３ｂの上端面に取り付けられた上板３ｃ とから構成され、それら３枚の板で、底板３ａの上方に内部空間Ｖを形成してい る。この可動部材３は、ワークを把持するハンド部を支持するためのもので、ハ ンド部４は底板３ａの下面に取り付けられる。また、上板３ｃの略中央には、固 定部材２の胴部２ａ外径よりも若干大きめの嵌入孔３ｄが開けられている。 そして、この可動部材３は、上板３ｃの嵌入孔３ｄを固定部材２の胴部２ａに 嵌め込んだ状態で、その内部空間Ｖに固定部材２のフランジ部２ａを遊嵌してい る。尚、図中の可動部材３は、上板３ｃに開けられた嵌入孔３ｄの直径が固定部 材２のフランジ部２ｂのそれよりも小さいため、固定部材２から外れてしまうこ とはない。

【００１２】 また、可動部材３の底板３ａ上には筒状のケース部３ｅが設けられ、このケー ス部３ｅには、バネ部材として例えば圧縮バネ５が介装されている。この圧縮バ ネ５は、その一端側が固定部材２を介して手首部１に圧接され、その手首部１に 反力を作用させることで可動部材３を軸Ｚ方向に付勢している。

【００１３】 次いで、上記圧縮バネ５の付勢力により可動部材３を位置決め保持する係止手 段を説明する。 まず、固定部材２のフランジ部２ａ上面には、円周方向を均等割り、例えば４ 分割したそれぞれの位置に凹部２ｃ・・が設けられており、各凹部２ｃ・・には 鋼球６・・が嵌め込まれている。また、各鋼球６・・は、凹部２ｃの底に突き当 たった状態で、その上半分が固定部材２のフランジ部２ａ上面から突出している 。 一方、可動部材３の上板３ｃ下面には円錐形の窪み部３ｆ・・が設けられ、そ れらの窪み部３ｆには、上記各鋼球６の上部が嵌め込まれている。これによって 可動部材３は、軸Ｚ方向と直交する方向（水平方向）及び軸Ｚを中心とした回転 方向に対して位置決め保持される。

【００１４】 尚、本案装置における係止手段は上記構成に限るものではなく、例えば固定部 材２のフランジ部２ａ上面に先端球状の突起を設けて、この突起に、可動部材３ の上板３ｃ下面に形成された円錐形の窪み部を嵌め込むようにしてもよく、或い は反対に、可動部材３の下面側に先端球状の突起を設けて、この突起に固定部材 ２のフランジ部２ａ上面に形成した円錐形の窪み部を嵌め込むようにしてもよい 。

【００１５】 続いて、可動部材３の位置変化を検出する光センサについて説明する。 本実施例における光センサ７は、投光器７ａと受光器７ｂとからなる透過型光 ファイバセンサであり、それら投光器７ａと受光器７ｂは、固定部材２のフラン ジ部２ａを介して可動部材３の側板３ｃに対向配置されている。 固定部材２のフランジ部２ａには、例えば細径の貫通孔８が開けられており、 上述の係止手段によって可動部材３が位置決め保持された状態において、投光器 ７ａから投光された光は貫通孔８を通して受光器７ｂで受光されている。そして 、この光センサ７は、投光器７ａと受光器７ｂの間が導光状態の時はオン状態と なり、遮光状態の時にはオフ状態となる。

【００１６】 更に、光センサ７から引き出された配線は、制御手段として、例えばロボット 動作を制御する制御回路部（不図示）に接続されている。この制御回路部では、 配線を通して送られる出力信号から光センサ７のオン／オフ状態を判別し、それ に基づいてロボット動作を制御する。

【００１７】 次に、上記構成からなる本実施例の過負荷防止装置の動作について説明する。 まず、ハンド部４を通して可動部材３に軸Ｚ方向の負荷Ｆ１がかかり、この負 荷Ｆ１が圧縮バネ５の付勢力よりも大きくなると、可動部材３は負荷Ｆ１によっ て手首部１側に押し上げられる。 これにより、光センサ７の光軸Ｘと貫通孔８とに段差が生じるため、投光器７ ａと受光器７ｂの間の光が遮断される状態となり、光センサ７はオン状態からオ フ状態に切り替わる。

【００１８】 一方、ハンド部４を通して可動部材３に軸Ｚと直交する方向（水平方向）にか かる負荷、例えば負荷Ｆ２がかかり、この負荷Ｆ２が圧縮バネ５の位置決め保持 力よりも大きくなると、可動部材３の窪み部３ｆが鋼球６から外れて、可動部材 ３は負荷の作用する方向、すなわち水平方向に変位する。 その結果、光センサ７の光軸Ｘと貫通孔８の軸とが同一線上に存在しなくなる ため、同様に投光器７ａと受光器７ｂの間の光が遮断されて、光センサ７はオン 状態からオフ状態に切り替わる。

【００１９】 更に、ハンド部４を通して可動部材３に軸Ｚを中心とした回転方向の負荷、例 えば負荷Ｆ３がかかり、この負荷Ｆ３が圧縮バネ５の位置決め保持力よりも大き くなると、可動部材３の窪み部３ｆが鋼球６から外れて、可動部材３が回転する 。 これにより、光センサ７の光軸Ｘと貫通孔８の軸とが交差する状態となるため 、この場合も投光器７ａと受光器７ｂの間の光が遮断されて、光センサ７はオン 状態からオフ状態に切り替わる。

【００２０】 このように本実施例の過負荷防止装置においては、ハンド部４を通して可動部 材３にかかる上下、水平方向及び回転方向の負荷が、圧縮バネ５による位置決め 保持力よりも大きくなると、係止手段による位置決め状態が解除されて可動部材 ３が変位し、それに伴って光センサ７がオン（導光）状態からオフ（遮光）状態 に切り替わる。そして、光センサ７がオン状態からオフ状態に切り替わると同時 に、制御手段としての制御回路部では、例えばロボットを動作させる駆動モータ （不図示）への供給電流を断って、ロボット動作を停止させる。 よって、ハンド部４に過負荷がかかる前に可動部材３の位置決め状態が解除さ れる様、圧縮バネ５のバネ圧を適宜設定しておくことにより、ハンド部４にかか る上下、水平方向及び回転方向の過負荷発生が確実に防止される。

【００２１】 また、本実施例においては、上記各方向に対する可動部材３の位置変化を、光 センサ７によって一方向から検出できるように構成しているので、各方向毎にセ ンサを配置する必要がなく、装置全体の構造がきわめて簡単になる。

【００２２】

【考案の効果】

以上説明したように本考案の過負荷防止装置によれば、ロボットのハンド部に かかる上下、水平方向及び回転方向の過負荷発生を確実に防止することが可能と なり、その結果、過負荷発生によるハンド部の破損等が未然に防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す要部説明図である。

【図２】従来技術の問題点を説明するための側面概略図
である。

【図３】他の従来技術の問題点を説明するための側面概
略図である。

【符号の説明】

１ 手首部 ２ 固定部材 ２ｃ 凹部 ３ 可動部材 ３ｆ 窪み部 ４ ハンド部 ５ 圧縮バネ ６ 鋼球 ７ 光センサ Ｚ 軸

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットのアーム先端部に取り付けられ
   る手首部とワークを把持するためのハンド部との間に装
   着される過負荷防止装置であって、 前記手首部の先端に固定される胴部とその胴部の外周面
   から外方に向けて延出したフランジ部とからなる固定部
   材と、 前記ハンド部が取り付けられる底板とその底板の上方に
   内部空間を形成する側板と上板とからなり、前記固定部
   材のフランジ部を前記内部空間に遊嵌した可動部材と、 前記可動部材と前記手首部との間に介装され、前記手首
   部側に反力を作用させて前記可動部材を軸方向に付勢す
   るバネ部材と、 前記固定部材のフランジ部と前記可動部材の上板との間
   に配設され、前記バネ部材の付勢力により前記可動部材
   を位置決め保持する係止手段と、 前記可動部材の側板に前記固定部材のフランジ部を介し
   て投光器と受光器を対向配置し、前記投光器と前記受光
   器の間の導光／遮光状態により前記可動部材の位置変化
   を検出する光センサと、 前記光センサの出力信号に基づいて前記ロボットの動作
   を制御する制御手段とからなることを特徴とするロボッ
   トのハンド部における過負荷防止装置。