JPH058067Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、可動物体が外部と接触し外力を受け
たときに、それを検知し、動作を停止させるため
の外部接触検知装置に係り、特に産業用ロボツト
のアーム先端のワーク側部材へ加わる外力で短小
なシヤフトの微小変位でオンするスイツチをコン
パクトに内孔に間挿し、しかもスイツチの動作範
囲の調整が正確・容易にできる外部接触検知装置
に関する。

〔従来技術と問題点〕

可動する生産機械たとえば産業用ロボツトにお
いて、外部の固定物との接触事故はどうしても避
けることができず、接触時にそれぞれを検知して
ロボツトをいち早く停止させることで、ロボツト
およびワークの損傷を防いでいるのが現状であ
る。

重量物をワークとして使用する産業用ロボツト
の外観を表わす側面図を第２図に示す。

この従来例は、主にアーク溶接用に使用されて
いる外部接触検知装置で、アーク溶接の際によく
生じる圧縮外力（トーチがワークに突き当たるこ
とにより生じる）を検知できるようになつてい
る。

ところが、スポツト溶接では、圧縮外力はあま
り受けず、スポツトガンとワークが溶着すること
より生じる引張外力をよく受ける。つまり、アー
ク溶接の場合は、外部接触検知装置の中心軸に対
して溶接トーチの先端が一致しているため、溶接
トーチがワークに突き当たると、外部接触検知装
置には圧縮方向の外力が作用する。しかしスポツ
ト溶接の場合は、外部接触検知装置の中心軸に対
してスポツトガンの先端が偏心しているので、ス
ポツトガンがワークに突き当たつても外部接触検
知装置には、圧縮方向の外力はほとんど作用せ
ず、モーメント外力もしくは引張外力が作用す
る。

溶接の事故の場合、アーク溶接は溶着検出機能
を溶接電源が有しており、外部接触検知装置で溶
着検出する必要がない。しかし、スポツト溶接の
場合はそのような機能を有していないため、外部
接触検知装置で溶着を検出する必要があり、その
ためモーメント外力や引張外力を検知できるよう
にする必要がある。

第２図において、産業用ロボツト２０はアーム
２１から旋回部２２を経て外部接触検知装置２３
を介して把持部２４により、ワークのスポツトガ
ン２６を装着しチツプ２７において溶接作業が行
なわれる。

この種の外部接触検知装置の従来例１として
は、実開昭56−16204号が提案されている。

その従来例を第３図に表わし、(a)は側断面図、
(b)は動作説明図である。

第３図に基づき簡単に構成を説明する。

３０はワークを装着する側の部材、３１はロボ
ツトの手首フランジに装着する側の部材で、部材
３１に取り付けられたシヤフト３２より球面軸受
３３を介して部材３０と接続されている。

３４はシヤフト３２にキーによつて軸方向に摺
動自在に取り付けられたスライダー、３６はスラ
イダー３４と部材の間に挿入された弾性体（皿バ
ネ）、３０ａは部材３０のロボツト側端面の円周
上に等間隔に４個設けられた凸嵌合部、３４ａは
部材３４のワーク側端面に凸嵌合部３０ａに対向
して設けられた凹嵌合部、３５はシヤフト３２と
スライダー３４の周り止め用のキー、３７はスラ
イダー３４に固定されたスイツチである。

このように構成されているので、モーメント外
力M₁、捻り外力M₂および圧縮外力Ｆに対して
は、バネの弾性限度内の撓みであるから、リミツ
トスイツチ３７が応動し、接触の原因を除去すれ
ば、再現性が保てる。

しかしながら、この従来例１については、つぎ
のような問題点がある。

例えば、スポツト溶接時にスポツトガン２６
のチツプ２７と図示しないワークとが溶着する
ことにより生じる引張方向の外力（矢印ｆ）に
対し作動が不可能であり、 シヤフト３２に回り止め用のキー３５を介し
てスライダー３４がシヤフト３２の外周面を摺
動し、その可動範囲は弾性体３６の反力に抗し
ながらロボツト側部材３１にスライダー３４の
端面が衝突するまでで一定距離であるので、こ
の作動力の調整もできず、 リミツトスイツチ３７はスライダー３４に固
定されており、ロボツト側部材３１とリミツト
スイツチ３７の当接状態は一にかかつて弾性体
３６のそのときの環境条件に左右されるから、
リミツトスイツチ３７の動作距離の調整が困難
である。

また、従来例２として特公昭58−7439号公報が
あり、これはマニプレータのアームとこのアーム
に搭載される機器との間に配設された安全装置
を、テーパを有するインローを介在させ芯合わせ
するように形成されてなる２個のフランジと、こ
の２個のフランジの中心貫通穴に挿通され弾性体
を介在させて両フランジを固定するボルトと、２
個のフランジ間の関係位置の変化を検出する２個
以上のリミツトスイツチと、２個のフランジ間円
周方向に複数個配設され互いに嵌合するそれぞれ
円周方向にテーパーを有する切欠き穴及び凸部と
より構成してなる衝突安全装置である。

しかし、この従来例２はある程度のコンパクト
性はあつても、360°回りの外力を検知するために
は少なくとも４個以上のリミツトスイツチが必要
であり、またそれらのリミツトスイツチのオン・
オフする動作距離の調整も不可能である。

さらに、従来例３として実公昭60−1994号公報
も挙げられるが、それは支持側部材とワーク側部
材とを、一方の部材にとりつけた球面軸受と、他
方の部材にとりつけられた前記球面軸受に軸方向
に摺動しうるように支承されたスライドシヤフト
を介して連結し、前記スライドシヤフトに前記両
部材の接触面を相互に圧着させる弾性体を嵌挿
し、両部材の一方の接触面に凹穴を、他方の前記
接触面に凹穴に係合するテーパー突起を設け、ス
ライドシヤフトの偏位によつて動作するリミツト
スイツチをそなえた外部接触検知装置である。

けれども、この外部接触検知装置はリミツトス
イツチは１個で足りるが、偏位抽出に両部材の一
方の接触面に凹穴と他方のテーパー突起の係合で
あり、微小変位の摘出さらにはリミツトスイツチ
の応動程度の調整もできない。

〔考案の目的〕

ここにおいて本考案は、これら各従来例の難点
を克服し、引張方向の外力に対応できるととも
に、さらには特に産業用ロボツトのアーム先端の
ワーク側部材へ加わる外力に対応して検知動作を
なし、コンパクトに短小なシヤフトの微小変位で
オンするスイツチを内孔に間挿し、しかもスイツ
チの動作範囲の調整が正確・容易にできる外部接
触検知装置を提供することを、その目的とする。

〔考案の概要〕

本考案は、上記目的を達成するために、 ワーク側部材の中心部に球面軸受を組込み、 軸方向に摺動しうるように支承されたシヤフト
をロボツト側部材に取り付け、 ロボツト側部材とワーク側部材とを、球面軸受
と、シヤフトとを介して連結し、 ロボツト側部材とワーク側部材には、それぞれ
対向する円周上に複数個の鋼球が嵌り込む凹部を
形成して、これらの凹部に鋼球を挟み込み、 ロボツト側部材の内周面のワーク側縁部とシヤ
フトのロボツト側縁部との中間に弾性体を圧入し
て、ロボツト側部材とワーク側部材３とが鋼球を
介して圧接され、 シヤフトに開設した内孔のロボツト側部材のロ
ボツト装着部にはワーク側部材とシヤフトが相対
的に変位したときに動作して外力を検知するスイ
ツチを固着し、 シヤフトに開設した内孔のワーク側の端部に、
スイツチが動作するまでの移動距離を調整可能な
接点距離調整用ボルトを設けた外部接触検知装置
である。

〔実施例〕 本考案の一実施例における構造図を第１図に表
わす。

第１図ａはロボツト側からみた底面図、第１図
ｂは側断面図、第１図ｃはワーク側からみた上面
図である。

１はロボツトの手首フランジに装着する側の部
材、２もロボツト側部材１に接続されている部
材、３はワークを装着する側の部材であり、部材
３に組み込まれた球面軸受４にシヤフト５に挿入
された弾性体（皿バネ）６を介して、シヤフト５
は部材２に接続され、他方はナツト７で固定され
ている。

ロボツト側部材２およびワーク側部材３にはお
のおのブツシユ８が組み込まれており、鋼球９を
はさみ込んでナツト７で締め上げている。

このナツト７の締付け量を変えることにより弾
性体６の圧縮量を変え、これによりワーク側部材
３の作動量を調節する。

１０は鋼球９を保持するリテーナ、１１はロボ
ツト側部材１に取り付けられたスイツチでシヤフ
ト５が変位することによりONするようになつて
いる。１２はスイツチ１１の動作距離調整用ボル
トである。

なお、１１ａは二重ナツトの役目をしているス
イツチ１１固定用のナツト、１１ｂはスイツチ１
１のリード線、１１ｃはリード線１１ｂを貫通さ
せる孔、１２ａはボルト１２の緩み止め用の皿バ
ネからなる弾性体、１４は部材２を部材１に取り
付けるためのボルト、１５はこの装置をロボツト
に装着するためのボルトである。

ところで、スイツチ１１は動作距離調整用ボル
ト１２に当接する先端に作動子が突出した構成に
なつている。また、ワーク側部材３に外力が働い
たらシヤフト５が右の方向（矢印ｆの方向）に移
動し、これに伴つてスイツチ１１の作動子がさら
に突出してきてスイツチ１１がONするようにな
つている。

つぎに、第１図においてその作用を説明する。

部材１に矢印方向のモーメントM₁が加わると、
部材１が鋼球９を支点として皿バネ６に抗して部
材１の他方の肩を上昇させ、シヤフト５もそれと
同時に変位して、スイツチ１１の接点が開き、
ON信号が送出される。

また、捻り外力M₂が加わつたときには、部材
２のブツシユ８が鋼球９から抜け出し、同じくシ
ヤフト５がスイツチ１１の開く方向に変位して、
ON信号を出す。

引張力ｆが加わつても同じことで、皿バネ６に
抗して、スイツチ１１が開く方向に変位して、
ON信号を出す。

以上のようにこの装置は、ワーク側部材３に外
力が加わつたとき、スイツチ１１から外部接触信
号が送出されるので、この信号でロボツトを停止
させるようにすれば、外部接触を検知し、ロボツ
トが接触事故による被害を防止できる。

そして、修復は接触物を取り除けば自動復帰が
できる構造であり、再現性も確保されているた
め、短時間で修復が可能である。

たとえば、第２図において、スポツト溶接のと
き、ガンチツプ２７が溶着によつてワーク（図示
しないが、ガンチツプ２７の上、下の電極端子間
に挿入される）とくつ着き、ガンをワークから抜
け出す際に過大な負荷が加わり、ロボツトを破損
させてしまう場合がある。本考案では、外部接触
検知装置２３を引張る方向に外力ｆを加えても作
動可能であるから、この事態に十分対処できる。

以上の説明から明白のように、この実施例から
得られる最大の作用・効果は、特に産業用ロボツ
トのアーム先端のワーク側部材へ加わる360°いか
なる方向位置からの外力に対向して検知動作が円
滑でしかも完全になされ、アーム先端への装着も
コンパクトに短小なシヤフトの微小変位でオンす
るスイツチを内孔に間挿してなされるからまさに
検知装置として格好であり、しかも小さなスイツ
チでよく、さらにその動作範囲の調整が接点距離
調整用ボルトをまわすことによつて随時マニユア
ル的にでき簡単・正確・容易にできる外部接触検
知装置であると言える。

〔考案の効果〕

かくして本考案によれば、 ワーク側部材に取付けた球面軸受に摺動可能な
スライドシヤフトと弾性体で、ワーク側部材とロ
ボツト側部材を圧接連結し、ワーク側部材の一部
を成す短小なシヤフトの内孔に、ロボツト側部材
に一部を成すスイツチを間挿し、ワーク側部材と
ロボツト部材間の両対向面の複数個の凹部に鋼球
を介して外力による偏位を抽出し、すばらしくコ
ンパクトに構成し、それでシヤフトが微小でも設
定値の変位を生起すればリミツトスイツチが直ち
にオンするようにし、かつ、スイツチの動作範囲
を動作距離調整用ボルトで現場でマニユアル的に
設定できるようにしているので、検知する外力の
程度に対応して、スイツチの動作距離の調整が簡
単にして容易にしかも正確にできるという産業用
ロボツトの外部接触検知装置として、まさに理想
的な働きをなすという特段の効果を奏することが
できる。

さらに、副次的には、例えば、スポツト溶接時
にスポツトガンのチツプとワークとが溶着するこ
とにより生じる、引張方向の外力（矢印ｆ）に対
して作動が可能となり、ロボツト側部材とワーク
側部材間に鋼球をはさみ込んでナツトで締め上げ
ており、このナツトの締付け量を変えることによ
り弾性体の圧縮量を変え、これによりワーク側部
材の作動量を調節するから、作動力の調整が自在
に行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例における構造を示す
底面図、側断面図、上面図、第２図は産業用ロボ
ツトの側面図、第３図は従来例の説明図である。 １，２……ロボツト側部材、３……ワーク側部
材、４……球面軸受、５……シヤフト、６，１２
ａ……弾性体（皿バネ）、７，１１ａ……ナツト、
８……ブツシユ、９……鋼球、１０……リテー
ナ、１１……スイツチ、１１ｂ……リード線、１
１ｃ……リード線貫通孔、１２……接点距離調整
用ボルト、１３……防塵ゴムカバー、１４……部
材２を部材１へ取り付けるためのボルト、１５…
…外部接触検知装置をロボツトに装着するための
ボルト。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ワーク側部材３の中心部に球面軸受４を組込
   み、 軸方向に摺動しうるように支承されたシヤフト
   ５をロボツト側部材２に取り付け、 ロボツト側部材２とワーク側部材３とを、球面
   軸受４と、シヤフト５とを介して連結し、 ロボツト側部材２とワーク側部材３には、それ
   ぞれ対向する円周上に複数個の鋼球９が嵌り込む
   凹部を形成して、これらの凹部に鋼球９を挟み込
   み、 ロボツト側部材２の内周面のワーク側縁部とシ
   ヤフト５のロボツト側端縁部との中間に弾性体６
   を圧入して、ロボツト側部材２とワーク側部材３
   とが鋼球９を介して圧接され、 シヤフト５に開設した内孔のロボツト側部材２
   のロボツト装着部にはワーク側部材３とシヤフト
   ５が相対的に変位したときに動作して外力を検知
   するスイツチ１１を固着し、 シヤフト５に開設した内孔のワーク側の端部
   に、スイツチ１１が動作するまでの移動距離を調
   整可能な接点距離調整用ボルト１２を設けたこと
   を特徴とする外部接触検知装置。