JPH06297379A - 産業用ロボットのオーバートラベル検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 産業ロボットの角回転軸に装着して機械的に
同回転軸の回動限界位置を設定、検出可能なオーバート
ラベル検出装置を供すること。 【構成】 ロボット機体の手首部１０等の回転軸１２に
取着され、同回転軸１２の回動に応じて回動し、回動原
点位置から所定の位置に回動限界位置を設定する溝路２
４を有した型板部材２２と、同型板部材２２の溝路２４
の路端に設けた回動限界位置設定用の障壁２４ａ、２４
ｂと当接したときオーバートラベル信号を発生するリミ
ットスイッチ等からなる検出子とを具備したオーバート
ラベル検出装置を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットのオー
バートラベル検出装置に関し、特に、産業用ロボットの
任意の回転軸心まわりにおける回転限界位置を設定、検
出することが可能であると共に、所望に応じて回転軸心
まわりにおける総回転量が３６０度を越える回動限界位
置を設定することも可能な産業用ロボットのオーバート
ラベル検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業用ロボット、特に、多関節形ロボッ
トでは複数の関節において軸心まわりに可動要素が回転
動作を行い、夫々の関節軸回りの回転動作を綜合するこ
とにより、ロボット先端の可動要素、例えば、ロボット
ハンド等のエンドエフェクタに所望のロボット動作を遂
行させる構成を有している。このような多関節型産業用
ロボットにおいては、各関節回りの可動要素の回動作用
は、通常、モータを駆動源にして遂行され、各関節の軸
心回りの左右両方向へ所定の角度量の回転動作だけを許
容することにより、ロボットの過度の動作を抑制し、ロ
ボット取扱作業者の安全を確保すると共にロボット機体
の周辺機器との機械的干渉を回避し、同周辺機器とロボ
ット機体自身の破壊、損傷を回避する安全策が講じられ
ている。即ち、このような安全策の１つに各関節の軸心
まわりの動作範囲を設定、検出するオーバートラベル検
出手段を設ける方法が従来から採用されている。

【０００３】この従来のオーバートラベル検出手段は、
回転要素側に機械的なドグを取付けると共に同回転要素
と対向した固定側に周知のリミットスイッチや近接セン
サ等の検出器を、両者の間に回動方向の相対的な隔設距
離を隔てて設置し、回転要素の回転に従ってドクが検出
器を作動させることにより、回動限界位置の検出を行う
ようにしている。

【０００４】また、別の従来のオーバートラベル検出手
段としては、回転駆動源のモータをサーボモータで形成
し、同サーボモータに具備されたエンコーダにより回転
軸心まわりの回動量を検出し、ロボット制御装置に検出
データをフィードバックしてオーバートラベル検出を行
う手法も採用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、前者の機
械的ドグと検出器とを用いて各回転軸心に就いて回動限
界位置を設定、検出するオーバートラベル検出手段で
は、常に、ドグが検出器の作動子と機械的に当接した位
置を回動限界位置に設定、検出するため、該ドグと作動
子とは、必然的にその回転軸心回りに、かつ同回転軸心
に対して垂直な一平面内に両者を共通に配置する必要が
ある。

【０００６】例えば、検出器の作動子を回転軸心まわり
の回動原点位置に配設した場合にはドグは、その回動原
点位置から左右方向に１８０度未満の２位置にしか設定
することができない。つまり、一方の回動方向で回動原
点位置から１８０度より大きな角度位置を回動限界位置
に設定すべくドグを配設すると、同ドグは他方の回動方
向に対しては、明らかに１８０度より小さい角度位置で
検出器の作動子に当接してしまうため、他方の回転方向
側の回動限界を設定するための別のドグは、回動原点位
置に対し、１８０度より小さい角度位置にしか配置する
ことがでないから、回動限界位置が、左右両方向でアン
バランスになってしまう欠点がある。また、回動原点位
置からちょうど１８０度の角度位置、つまり、半周位置
を回動限界に設定するには、回転軸心まわりに左右両方
向の回動限界を設定する夫々のドグがぶつかり合うた
め、結局は設定、検出が不可能になる。

【０００７】従って、従来の産業用ロボット、特に、６
軸多関節腕型ロボット等では、回動範囲が比較的小さい
ロボットベース部やロボット腕等の基本的な３つの関節
まわりの軸心部分には、ドグとリミットスイッチ等の検
出手段とを組み合わせた機械的なオーバートラベル検出
器が適用されていたが、機動性が高いロボット手首回り
の３つの軸心回りに回動に対しては、オーバートラベル
検出器が装着できないと言う問題点があった。

【０００８】他方、上述した後者のエンコーダを用いて
各回転軸心回りの回転要素の回動限界位置を設定、検出
するオーバートラベル検出手段による方法は、回動限界
位置を機械的なドグとリミットスイッチや近接センサ等
の検出手段とで構成する場合に個々の要素が割高である
ため、比較的コストが割高になる欠点があり、また、産
業用ロボットの多種の用途の中には、オーバートラベル
の設定と検出とを機械的に行うことが好ましい場合があ
り、このような場合に、左右の回動方向に対して１８０
度未満の回動限界位置しか設定、検出し得ない従来のオ
ーバートラベル検出手段では、十分な機能の発揮が困難
になる欠点がある。

【０００９】依って、本発明の目的は、産業用ロボット
の各軸心回りの回転要素の回動限界位置を機械的に設定
することが可能であると同時に、必要に応じて左右両方
向の回動範囲が、夫々、１８０度を越え、故に、１つの
軸心回りに３６０度（１回転角度量）以上の回動範囲を
設定し、検出することも可能なオーバートラベル検出装
置を提供せんとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の発明の目的に鑑み
て、本願発明は、各軸心回りに回動する回転要素の回動
限界位置を機械的に設定し、かつ、検出可能なオーバー
トラベル検出装置を、回転要素の回転軸心回りに渦巻き
状に形成される溝路を設けると同時に同溝路の互いに隔
てた２つの路端を機械的な回動限界位置に設定する機械
的要素と、同機械的要素の溝路に沿いロボットの回転要
素の回動に伴って相対回動が可能な検出子を備え、該検
出子が溝路の路端に当接したとき、回動限界位置の検出
信号を発する検出器とによって構成したことを特徴と
し、上記の渦巻き状溝路の２つの路端は、回転軸心回り
に３６０度を越えた離反位置に設定することが可能であ
るから、回転要素の回動範囲を３６０度以上に設定し、
検出することが可能なオーバートラベル検出装置を得る
ことができるのである。

【００１１】すなわち、本発明によれば、産業用ロボッ
トの回転軸心まわりの回動限界位置を設定、検出するオ
ーバートラベル検出装置において、前記回転軸心を有す
る軸体に取着され、前記回転軸心回りの所定の回動位置
に被検端を設定することが可能なオーバートラベル被検
子と、前記軸体の周囲の定位置に配設され、前記オーバ
ートラベル被検子の被検端と当接する検出端を備えると
共に検出に応じてオーバートラベル信号を送出する検出
子とを具備して構成され、前記オーバートラベル被検子
は、前記軸体の回転軸心まわりに渦巻き状に延設された
溝路の路端に前記被検端を備え、前記軸体と一体回転す
ることにより、前記検出子の検出端を前記溝路の被検端
へ相対回転させる一つの型板部材により形成された産業
用ロボットのオーバートラベル検出装置が提供される。

【００１２】

【作用】上述した産業用ロボットのオーバートラベル検
出装置では、オーバートラベル被検子の被検端と検出子
の検出端との機械的な当接によりオーバートラベル検出
信号を発することが可能であり、しかも、オーバートラ
ベル被検子が形成する渦巻き状の溝路の２つの路端を互
いに回転軸心まわりに３６０度以上の角度範囲を隔てて
設けることができ、故に、機械的なオーバートラベル検
出装置により、回転軸心まわりに左右両方向、夫々に１
８０以上の回動範囲を設定し、検出することも可能とな
る。

【００１３】なお、上述したオーバートラベル被検子を
形成する型板部材は、好ましい実施例においては、１つ
の円板部材のほぼ中央域に形成した軸体挿通孔の周囲に
渦巻き状に溝路を凹設ないし刻設し、その溝路の２つの
路端を被検端とした型板部材からなり、且つ、溝路形成
部分を除く円板部分は極力、削除して軽減化した型板部
材として産業用ロボットの所要の軸体に取着するように
構成される。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の実施例に係る産業用ロボット
のオーバートラベル検出装置の構成と配置とを示すため
に、ロボット機体の手首部分に取着されたオーバートラ
ベル検出装置を示した部分的な側面図、図２は、図１の
２−２矢視方向から見た断面図であり、同時に回動原点
位置に検出子を成すリミットスイッチが設けられ、同リ
ミットスイッチに対して左右に１８０度を越える回動限
界位置を設定、検出可能に型板部材が設けられているこ
とを示している。図３は、回転軸心まわりの１つの回動
方向における検出子と被検子との関係を示した略示機構
図、図４は、回転軸心回りの反対方向における検出子と
被検子との関係を示した略示機構図である。更に、図５
は、被検子を形成する型板部材の形成方法を説明する略
示説明図である。

【００１５】図１の実施例を参照すると、産業用ロボッ
トのロボット腕の先端に取着される手首部における回転
軸の回動範囲を設定、検出するオーバートラベル検出装
置が図示されており、同手首部１０は回転軸１２を有
し、この回転軸１２は回転軸心（θ４）の回りに回動可
能な軸体として設けられ、先端に手首フランジ１４が固
定され、この手首フランジ１４の前面１４ａにロボット
ハンド等のエンドエフェクタ（図示なし）が取着され
る。

【００１６】この手首部１０の回転軸１２の軸方向の適
宜位置に本発明に係るオーバートラベル検出装置２０を
構成するために必須の被検子を形成する型板部材２２が
取付けられている。この型板部材２２は、適宜の支持
具、例えば、支持金具４４に予めねじ止め等によって取
着し、更に、該支持金具４４をバンド部材として周知の
固定ベルト４２によって回転軸１２の外周面に固定する
ことにより、同回転軸１２の外周面に強固に固定され
る。即ち、この固定ベルト４２は、固定金具４６を有
し、この固定金具４６の回動に応じて固定ベルト４２は
締付け方向または解放方向に作動して固定と解放が可能
になっている。上記型板部材２２は、後述のような渦巻
き状の溝路２４を有する１つの板状部材として形成さ
れ、上記渦巻き状の溝路２４の路端に設けられた障壁面
をオーバートラベル検出装置２０の被検端として供する
ものである。

【００１７】他方、上記の被検子を成す型板部材２２と
協働する検出子を形成するリミットスイッチ３２が回転
軸１２の回転方向に関して所定の固定位置に保持、固定
状態に設けられている。このリミットスイッチ３２は、
回転軸１２の軸方向に延びる検出プローブ３４を有し、
この検出プローブ３４の先端は検出端３６を成して上記
型板部材２２によって形成される溝路２４に突出係合ま
たは接触係合する構成に成っている。また、この検出プ
ローブ３４の軸方向の基端側には検出信号を送出する検
出部３８が設けられている。このリミットスイッチ３２
は、板金部材として形成された取付け金具４０に取付
け、保持され、同取付け金具４０を介して例えば、回転
軸１２の基端側においてロボット腕等に止着され、回転
軸１２の回動に対して一定位置を維持する。

【００１８】ここで、本発明に用いられるリミットスイ
ッチ３２の検出プローブ３４は、ワイヤスプリングまた
はコイルスプリング等の弾性軸を有して空間内で他方向
に変位可能に形成され、所定の変形量を越えると検出部
３８の作動部を作動させるアクチュエータ手段として形
成されており、この種の弾性軸を有した検出プローブ３
４を備えたリミットスイッチ３２は、市販入手可能であ
ると共に多用途に実用されている。

【００１９】上述した型板部材２２およびリミットスイ
ッチ３２を被検子および検出子として具備して機械的に
回転軸１２のオーバートラベルを設定、検出することが
可能なオーバートラベル検出装置２０は、好ましくは回
転軸１２のカバー１６の内側に収納されて、外部との干
渉が防止されている。

【００２０】ここで図２を参照すると、本実施例のオー
バートラベル検出装置２０の配置関係が詳示されてお
り、この図２では、検出子を成すリミットスイッチ３２
が回転軸１２の回転軸心θ４まわりの左右両方向へ回動
する場合の回動原点位置に対向して静止、配置されてい
る様子を示し、同時に、被検子を成す型板部材２２は、
渦巻き状の溝路２４の両路端に被検端を形成する障壁２
４ａと２４ｂとを有して回転軸１２の外周面に取着され
ている様子を示している。

【００２１】さて、図２において、リミットスイッチ３
２は常に定位置である上記の回動原点位置に在り、回転
軸１２が軸心θ４の回りに右方向（図示のＣＷ方向）に
回転すると、型板部材２２が徐々にリミットスイッチ３
２の検出プローブ３４の先端の検出端３６に接近し、や
がて検出端３６と型板部材２２の外側の溝路２４とが接
触、係合する。そして、更に回転軸１２の右まわり回動
が進むと、やがて検出端３６が路端の障壁２４ａに当接
する。この当接状態から更に回転軸１２の右回り回動が
進むと、検出プローブ３４が変位してオーバートラベル
検出信号を送出する。つまり、型板部材２２の障壁２４
ａが一方の回動方向の回動限界位置を設定すると共にリ
ミットスイッチ３２より成る検出子によって検出される
被検端を成しているのである。

【００２２】また、回転軸１２が軸心θ４の回りに左方
向（図示のＣＣＷ方向）に回転すると、型板部材２２が
徐々にリミットスイッチ３２の検出プローブ３４の先端
の検出端３６る接近し、やがて、検出端３６き型板部材
２２の内側の溝路２４に係入し、同溝路２４内を相対的
に回動し、路端の障壁２４ｂに当接したとき、検出端３
６の変位に応じてオーバートラベル検出信号が検出部３
８から送出される。

【００２３】上述の説明から明らかなように、本実施例
に係るオーバートラベル検出装置２０は、ロボット手首
部の回転軸１２におけるオーバートラベル、つまり、回
動限界位置を機械的に設定し、かつ検出し得る装置とし
て構成され、しかも、溝路２４が渦巻き線に沿って設け
られた内外の溝路に形成されているため、左右方向の回
動限界位置を検出子（リミットスイッチ３２）が設置さ
れた回動原点位置に対して１８０度を越える位置に設定
し、かつ、検出することができるのである。

【００２４】ここで、図３の（イ）、（ロ）、（ハ）の
図示を参照すると、（イ）は、検出子を成すリミットス
イッチ３２の検出端３６に対して回転軸１２が、図２に
示した回動原点位置から右回り方向（ＣＷ方向）に１２
０度回転した状態を示し、検出端３６が型板部材２２の
外側溝路２４に接触係合状態に入った様子を示してい
る。（ロ）は、更に回転軸１２がＣＷ方向に１８０度位
置まで溝路２４のガイドに従って回動した状態を示して
いる。そして、（ハ）は、回転軸１２がＣＷ方向に２４
０度まで更に回動し、被検子の被検端を成す型板部材２
２の溝路２４の路端の障壁２４ａに当接し、オーバート
ラベル検出を行う位置にある状態を示している。

【００２５】更に、図４の（イ）、（ロ）、（ハ）の図
示を参照すると、（イ）は、検出子を成すリミットスイ
ッチ３２の検出端３６に対して回転軸１２が、回動原点
位置から左回り方向（ＣＣＷ方向）に１２０度（−１２
０度と図示）回転した状態を示し、検出端３６が型板部
材２２の内側溝路２４に嵌入、係合状態に成った様子を
示している。（ロ）は、更に、回転軸１２がＣＣＷ方向
に１８０度位置まで溝路２４のガイドに従って回動した
状態を示している。更に、（ハ）は、回転軸１２がＣＣ
Ｗ方向に２４０度位置まで回動し、被検子の被検端を成
す型板部材２２の内側溝路２４の路端の障壁２４ｂに当
接し、オーバートラベル検出を行う位置にある状態を示
している。

【００２６】上述の構成によれば、本実施例のオーバー
トラベル検出装置２０は、左右の回動方向における夫々
２４０度の角度位置に回動限界位置を設定し、かつ検出
可能に形成されており、従って、総合的には型板部材２
２によって形成した渦巻き状の溝路２４により４８０度
の角度に渡る回動範囲を設定することが可能であり、か
つ夫々の回動限界位置を検出することができるのであ
る。

【００２７】なお、検出子を成すリミットスイッチ３２
の検出部３８から送出されるオーバートラベル検出信号
は、ロボット制御装置（図示なし）へ送出され、同ロボ
ット制御装置は、通常のアラーム信号を受信したときと
同様に処理を行って産業用ロボットの回転軸１２の回転
動作を非常停止させる。むろん、左右の何れの回動方向
に就いても同じ処理がなされることは言うまでもない。

【００２８】また、本実施例によれば、検出子を成すリ
ミットスイッチ３２は弾性プローブ軸３４を有している
ため、回転軸１２が左右方向に総合的に４８０度の相対
回動を行った場合にも関わらず、型板部材２２の形成す
る渦巻き状の溝路２４に追従して動作することができ、
従って、検出誤差を発生することはない。

【００２９】ここで、図５を参照すると、型板部材２２
は、一枚の円板５０から切出し形成される単一の部材で
あり、取着される回転軸１２の径に応じた半径Ｒの部分
円孔５２を内縁とし、内外側の溝路２４が渦巻き線Ｓに
沿って形成される共に路端に検出子の検出端３６（図１
参照）が当接する障壁２４ａ、２４ｂを有した適宜厚さ
を有した型板として金属円板又は所要に応じてプラスチ
ック円板等から簡単に形成される。勿論、円板５０に代
えて角板材料から切出し形成することも可能である。要
するに、型板部材２２は、安価な板材料から簡単に切出
し形成することができるので、安価なコストで製造可能
であり、延いてはオーバートラベル検出装置２０のコス
ト低減に寄与することができる。

【００３０】なお、上述した記載は、産業用ロボットの
手首部の回転軸に関してオーバートラベル検出装置を設
けた例に就いて説明したが、本実施例の構成から明らか
あように、型板部材２２はどの様な回転軸に対しても取
付け円孔５２の径を適合させることにより、取着可能で
あり、また、検出子を成すリミットスイッチ３２は、簡
単に市販品から入手可能であり、適用部に応じた保持ブ
ラケットを用いれば他の全てのロボット関節部の回転軸
におけるオーバートラベル検出装置としても利用するこ
とが可能である。

【００３１】また、渦巻き状の溝路を有する型板部材と
リミットスイッチとを用いてオーバートラベル検出を行
う技術思想自体は、図示のように、型板部材を回転軸に
取着し、リミットスイッチから成る検出子を静止配置す
る構成とは逆に、型板部材から成る非検出子側を回転軸
に対して相対的に静止保持し、リミットスイッチから成
る検出子側を回転軸に取着する構成とした実施例を実現
することも可能であることは、当業者なら容易に理解で
きよう。

【００３２】

【発明の効果】以上の記載から本発明によれば、産業用
ロボットの種々の回転軸における回動限界位置の機械的
設定と検出とを行うことが可能なオーバートラベル検出
装置が提供され、しかも、本発明のオーバートラベル検
出装置は、型板部材に形成された渦巻き状の溝路によ
り、回転軸の総合回転量が１回転（３６０度）を越える
場合の回動範囲に対する回動限界位置を設定し、検出す
ることもできるのである。このように、回動範囲を１回
転を越える角度範囲に渡って設定、検出することが可能
であることから、ロボット機体が多関節型ロボットであ
る場合でも、基本軸のみならず、回動範囲が大きな手首
部におけるオーバートラベル検出に適用でき、従って極
めて有用性の高い機械的オーバートラベル検出装置が提
供されるのである。

【００３３】更に、本発明によるオーバートラベル検出
装置は、被検子を成す型板部材が適宜の板材料を用いて
切出し形成できるため、極めて安価に製造でき、又検出
子を成すリミットスイッチは市販品として入手可能であ
ることから、極めて低コスト製品として製造することが
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る産業用ロボットのオーバ
ートラベル検出装置の構成と配置とを示すために、ロボ
ット機体の手首部分に取着されたオーバートラベル検出
装置を示した部分的な側面図である。

【図２】図２は、図１の２−２矢視方向から見た断面図
である。

【図３】回転軸心まわりの１つの回動方向における検出
子と被検子との関係を示した略示断面図である。

【図４】回転軸心回りの反対方向における検出子と被検
子との関係を示した略示機構図である。

【図５】被検子を形成する型板部材の形成方法を説明す
る略示説明図である。

【符号の説明】

１０…手首部 １２…回転軸 １４…手首フランジ １６…カバー ２０…オーバートラベル検出装置 ２２…型板部材 ２４…溝路 ２４ａ…障壁 ２４ｂ…障壁 ３２…リミットスイッチ ３４…検出プローブ ３６…検出端 ３８…検出部 ４０…取付け金具 ５０…円板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 産業用ロボットの回転軸心まわりの回動
   限界位置を設定、検出するオーバートラベル検出装置に
   おいて、 前記回転軸心を有する軸体に取着され、前記回転軸心回
   りの所定の回動位置に被検端を設定することが可能なオ
   ーバートラベル被検子と、 前記軸体の周囲の定位置に配設され、前記オーバートラ
   ベル被検子の被検端と当接する検出端を備えると共に検
   出に応じてオーバートラベル信号を送出する検出子とを
   具備し、 前記オーバートラベル被検子は、前記軸体の回転軸心ま
   わりに渦巻き状に延設された溝路の路端に前記被検端を
   備え、前記軸体と一体回転することにより、前記検出子
   の検出端を前記溝路の被検端へ相対回転させる一つの型
   板部材により形成されたことを特徴とする産業用ロボッ
   トのオーバートラベル検出装置。