JPH0683984B2 - 衝突検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、衝突検出装置、特に産業用ロボットのための
衝突検出装置に関する。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］ 工業製品の製造等に産業用ロボットが使用されているこ
とは周知である。これら産業用ロボットにはピックアン
ドプレース動作をするアーム部などめまぐるしく動く部
分が必ずあり、こういった動作が周囲に危険を及ぼして
いる。従ってロボットのアーム部が何かに衝突した場
合、すばやくこれを検出してアーム部を停止させるため
の装置を設けることが望まれる。

サーボモーター駆動のロボットの場合、ロボットのアー
ム部が他の物体と衝突してアーム部の運動が妨げられる
と、異常な負荷がモーターに加わり、モーターに流れる
電流が増加する。この電流増加を検出してアーム部の運
動を停止させている。しかしながら、この方法では衝突
が発生してから停止が完了するまでのレスポンスが遅す
ぎ、危険防止に役立たなかった。

そこで本発明の目的は、衝突が発生してから停止が完了
するまでのレスポンスが早く、簡便な衝突検出装置を提
供することにある。

［発明の概要］ 本発明に基づく衝突検出装置は、アーム本体と先端部と
を具え、先端部はアーム本体に対して、アーム本体と先
端部とを貫く主軸に沿う方向、及びこの主軸に垂直な方
向にシフトすることができるように取り付けられてい
る。先端部には円錐穴を有する案内部材が固定されてい
る。アーム本体には従動部材が可動に保持され、従動部
材が有する半球頭が案内部材の円錐穴に係合している。
従動部材又はアーム本体の少なくとも一方に検出手段が
設けられ、従動部材とアーム本体との相対運動を検出す
ることにより先端部に生じた衝突を検出する。

［実施例］ 第１図は、本発明に基づく衝突検出装置の要部を示す平
面図である。先端部（図示せず）に固定された案内部材
（10）には円錐穴（12）が設けてある。円錐穴（12）に
は従動部材（14）が有する半球頭（16）が図に示すよう
に係合している。従動部材は、更に２本のロッド（18）
を有していて、アーム本体（20）（一部のみ図示）によ
り軸方向に摺動可能に保持されている。

２本のロッド（18）の夫々の右端には、一組の投光器
（22）と受光器（23）が取り付けられている。一方アー
ム本体（20）には、この投光器（22）と受光器（23）間
の光路を遮ることが可能なように、１枚の遮光板（24）
が取り付けられている。投光器（22）、受光器（23）及
び遮光板（24）とで従動部材（14）とアーム本体（20）
との相対運動を検出する検出手段を構成する。

第２図は、第１図に示す衝突検出装置を実際のロボット
ハンドに適用した一例を示した側面図である。ここで第
１図に於ける物と同一物は、同一の参照番号を付してあ
る。案内部材（10）は、適当なブラケット（26）を介し
て先端部（28）に固定されている。先端部（28）は、ハ
ウジング部（30）とハウジング部（30）に保持されたハ
ンド部（32）により構成されている。ハウジング部（3
0）内を通る第１シャフト（34）は、ハンド部（32）に
回転を伝達するためのものであり、第２シャフト（36）
の中にスライド可能にはまりこんで２軸の間で伸縮が可
能である。なお、２軸間の回転の伝達は、第１シャフト
（34）に取り付けられたピン（38）と、これと係合する
第２シャフト（36）に設けられた切り溝（40）とによっ
て行われる。第２シャフト（36）は、自在継手（42）を
介してアーム本体（20）と連結している。従って第２シ
ャフト（36）は、アーム本体（20）に対して上下方向に
も紙面に垂直な方向にもスライド可能である。ハウジン
グ部（30）は、スライドベアリング（44）を介して第１
ベアリング部材（46）と連結している。従ってハウジン
グ部（30）は、第１ベアリング部材（46）に対して紙面
に垂直な方向にスライド可能である。第１ベアリング部
材（46）は、スライドシャフト（48）を介して第２ベア
リング部材（50）と連結しており、第１ベアリング部材
（46）は、第２ベアリング部材（50）に対して上下方向
にスライド可能である。第２ベアリング部材（50）は、
支持部材（52）に支持され、支持部材（52）は、アーム
本体（20）にスライド可能に保持されている。以上の説
明により、先端部（28）はアーム本体（20）に対して上
下方向にも左右方向にも紙面に垂直な方向にもスライド
可能であることが理解されよう。

上述の、先端部（28）をアーム本体（20）に対してスラ
イド可能にする機構は、本来、先端部（28）が回転軸を
有する物を把握し、アーム本体（20）から伝達される回
転力によってこれを把握しながら回転させる場合、把握
されている物の回転軸とアーム本体（20）の回転軸との
ずれを補償するためのものである。すなわち把握されて
いる物に負担をかけないように、先端部（28）はアーム
本体（20）に対してスライドしながら把握されている物
の回転軸に従って回転する。

第３図は、案内部材（10）と従動部材（14）の動きの関
係を示した図である。ここでも第１図に於ける物と同一
物は、同一の参照番号を付してある。第２図に於ける先
端部（28）が、何物かに衝突して、アーム本体（20）に
対して図の上下方向又は紙面に垂直な方向へスライドす
ることがありうる。この場合、衝突によって生じる先端
部（28）のアーム本体（20）に対するスライド量は、上
述の先端部（28）がアーム本体（20）からの回転を把握
されている物にに伝えるときのスライド量よりは大きい
ものとする。例えば、下方向へシフトすると、円錐面の
第３図に於ける上面が半球頭（16）を圧し、これにより
従動部材（14）が右方へ逃げる。すなわち案内部材（1
0）は、実線で示した位置から二点鎖線で示した位置へ
矢印Ａの方向に移動し、これに伴い半球頭（16）も、実
線で示した位置から二点鎖線で示した位置へと矢印Ｂの
方向へ移動する。なお、案内部材（10）が直接矢印Ｂの
方向へ動いても、それが従動部材（14）に伝達されるこ
とは言うまでもない。

第１図に戻って、先端部（28）に発生した衝突により従
動部材（14）がアーム本体（20）に対して右方（第３図
における矢印Ｂの方向に相当）に移動すると、遮光板
（24）は投／受光器（22）、（23）の光路を遮らなくな
り、受光器（23）が信号を発して衝突が検出される。

なお、衝突の検出感度は、遮光板（24）の大きさ、投／
受光器（22）、（23）との位置関係等を調節することに
より調節可能である。従って、先端部（28）のアーム本
体（20）に対するスライド量が所定の量を越えたときに
衝突が生じたものと見なすように投／受光器（22）、
（23）と遮光板（24）との位置関係を設定することによ
り、本発明の衝突検出装置を上述の回転伝達のためのス
ライド機構と両立させることができる。

本発明は、開示した実施例にとどまるものではなく、本
発明の要旨に沿って様々な変形が可能である。例えば検
出手段は、アーム本体側に投／受光器を設け従動部材側
に遮光板を設けるように構成しても良い。また、センサ
ーは投／受光器に拠るのではなく、リミットスイッチに
拠ってもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、通常動作でハンド部が回転体を把持し
て回転させる場合、アーム本体の軸と回転体の軸のずれ
は、先端部のスライド機構及び棒状部材の弾性により吸
収でき、ハンド部が何物かに衝突して先端部のアーム本
体に対する摺動量が所定量より大きくなると検出手段が
それを検出し、ロボットを停止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく衝突検出装置の要部の平面図、
第２図は第１図の衝突検出装置をロボットに適用した一
例を示す図、第３図は案内部材と従動部材の動きの関係
を示す図である。 図中において、（10）は案内部材、（16）は当接部、
（18）は棒状部材、（20）はアーム本体、（28）は先端
部、（32）はハンド部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】位置及び回転動作が制御されるアーム本体
   と、 該アーム本体に摺動可能に取り付けられ、先端に把持動
   作可能なハンド部を有する先端部と、 該先端部に固定され、すり鉢状穴を有する案内部と、 上記アーム本体に該アーム本体の軸方向に摺動可能に取
   り付けられた棒状部材と、 該棒状部材の一端に取り付けられ、上記案内部の上記す
   り鉢状穴の内面に当接する当接部と、 上記アーム本体に対する上記先端部の摺動量が所定量を
   超えたときに生じる上記棒状部材の移動を検出して、上
   記アーム本体の動作を停止させる検出手段とを具えるこ
   とを特徴とする衝突検出装置。