JPH0686832U

JPH0686832U - 安全装置

Info

Publication number: JPH0686832U
Application number: JP3082193U
Authority: JP
Inventors: 修一佐伯
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1993-06-10
Filing date: 1993-06-10
Publication date: 1994-12-20
Anticipated expiration: 2008-06-10
Also published as: JP2587584Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】複数段階に分けた安全装置作動領域を停止エ
リア接近を警告するエリア，停止エリアに区分し、更
に、危険エリアに人がいることを判断し外から機械をス
タートできないようにし、安全性と安心感の向上を図る
と共に、機械を停止させる制動距離を短かくする。【構成】一定エリア内を自在に動くロボットの可動範
囲を囲繞した安全装置にして、この安全装置の作動領域
を複数の段階に分ける複数個の検出部材３５を備えた検
出装置を備えてなることを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、安全装置に係り、更に詳細には、例えばガントリーロボット等の危険エリア境界上の柱等に検出部材を設け、柱内に作業者あるいは物が侵入した時にロボットを停止せしめる安全装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、例えばロボット装置のロボットの軸速は１００ｍ／分〜２００ｍ／分程度、ロボットのアーム部の質量は１００kg〜１ｔｏｎ程度のものであり、その慣性力が巨大であり、更にアーム部の形状も複雑となり危険性も大となっている。また、広い範囲（５ｍ以上）で動作するロボットが増加しているのが現状である。例えばガントリータイプのロボット等があり、このロボットは複数本の支柱で支持され左右前後に移動自在となっているが、支柱で囲まれたロボット可動エリア内に人の侵入を許し易い。このため、安全対策としてエリアをフェンスで囲んで作業者が中へ入らないようにする手段がとられている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述した従来のロボットでは、大きな力を持ったロボットアーム部を備えており、危険性が高く安心して作業者が作業できない。そこで、作動中の侵入防止などの安全対策が不可欠であり、例えばガントリータイプのロボットではフェンスで囲んで作業者が中に入らないようにしているが、この危険エリアに作業者や、材料運搬機等を入れる必要が多々あり、これを可能にするため、時にはフェンスに入口、搬入口を大きく設ける必要がある。作業者が中に入って作業あるいはメンテナンス等を行なう場合は、フェンスやフェンス入出庫が邪魔になって作業がしずらいという問題があった。また、材料の搬出入口は、作業上は大きい方が良いが、安全対策上小さい方が良いから、材料搬入に制限がでてきたり、時にはフェンスの建て変えをしなければならなくなるという問題もあった。

【０００４】更に、大きな慣性力を持ったロボットは急に止まれないので、完全に止まる前に作業者が危険エリアに踏み込んでしまう可能性が有り、止まって初めて踏みこんだという認識がされ、前もって危険エリアに近づいているという認識は与えられない。すなわち、安全装置の作動する領域に接近していることを作業者に認識させるものはなかった。一旦、安全装置が作動してしまうと、再び起動するまでいくつかのステップを踏み、作業能率の低下は免れ得ない。

【０００５】この考案の目的は、上記問題点を改善するために、複数段階に分けた安全装置作動領域を設け、この作動領域により機械の減速，または何れかの警告を発したり、停止したり、危険エリアに人がいることも判断し外から機械をスタートできないようにし、安全性と安心感の向上を図ると共に、機械を停止させる制動距離を短かくした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、この考案は、一定エリア内を自在に動くロボットの可動範囲を囲繞した安全装置にして、この安全装置の作動領域を複数の段階に分ける複数個の検出部材を備えた検出装置を設けても安全装置を構成した。

【０００７】前記作動領域に入った侵入者あるいは侵入物の侵入方向を前記各検出部材の検知信号順序により認識する認識装置を備えていることが望ましいものである。

【０００８】

【作用】

この考案の安全装置を採用することにより、複数個の検出部材を備えた検出装置で作業範囲を囲繞して複数の段階に分けた作動領域を設けた。例えば外側に囲繞して設けた検出部材をよぎって人あるは物が侵入した際は領域を減速に切換えたり、警告等を発し、作業者に対し認識させる。更に、内側に囲繞して設けた検出部材をよぎって人あるいは物が侵入した際は機械を停止する。また、人あるいは物の侵入状況を検出部材により検出し、その侵入方向と危険エリア内に人が居るのを判断して機械をスタートさせないようにする。

【０００９】

【実施例】

以下、この考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例は機械の一例としてパンチプレスを対象とし、このパンチプレスに製品を搬出入するロボットに対する安全装置について説明するが、この機種に限定するものではない。

【００１０】図６を参照するに、板材加工装置１は、製品仕分け装置としての製品搬出ロボット３と加工機としてのパンチプレス５を備えている。このパンチプレス５には、固定式のワークテーブル７が設けられており、このワークテーブル７の上方には、被加工材である板材Ｗを把持し図６において左右方向（Ｘ軸方向）に移動自在のクランパ（図示省略）を備えたキャレッジベース９が図６において前後方向（Ｙ軸方向）へ移動自在に設けられている。従って、板材Ｗはクランプとキャレッジベース９がＸ軸およびＹ軸方向へ移動することにより加工位置へ移動位置決めされる。

【００１１】また、ワークテーブル７の上方でパンチプレス５における門型フレーム５Ａの両側からロボット本体枠１１が張出され、他端側は各々支柱１３にて支持されている。なお、ロボット本体枠１１はゴム、ウレタン等の吸震材を介してパンチプレス５の門型フレーム５Ａに取付けられ、パンチプレス５の門型フレーム５Ａには後述する検出部材を取付けるための支持部材１５が垂直に設けられている。

【００１２】前記ロボット本体枠１１内部には、平行な一対のＸ軸リニアシャフト１７とＸ軸タイミベルト（図示省略）、または平行な一対のＹ軸リニアシャフト１９とＹ軸タイミングベルト（図示省略）が直交して設けられている。そして、前記Ｘ軸リニアシャフト１７間にはＹ軸ガイド２１が設けられ、Ｙ軸リニアシャフト１９間にはＸ軸ガイド２３が装着されて、それぞれタイミングベルトに係止されてＸ，Ｙ軸方向へ移動自在となっている。

【００１３】更に、Ｘ軸ガイド２３とＹ軸ガイド２１の交点にはスライダユニット２５が装着され、このスライダユニット２５にはワークＷを持ち上げるロボットハンド２７を上下動させるＺ軸２９が設けられている。

【００１４】上記構成により、ロボットハンド２７により製品を把持しスライダユニット２５に設けたＺ軸２９を上下させると共に、スライダユニット２５を適宜Ｘ，Ｙ軸方向へ移動させて製品が搬出される。

【００１５】前記ロボット本体枠１１を支承する支柱１３および支持部材１５には、安全装置を構成する部材である検出装置としての検出部材３５が複数個設けられている。なお、上記構成の安全装置はパンチプレス５の両側に設けられているが、左右側共全く同一構成のため以下の説明はパンチプレス５の右側に設けた安全装置について説明する。図１および図２を参照するに、ロボット本体枠１１を支承する支柱１３および支持部材１５の適所に検出部材３５として光源である光線投光器３７ａ，３７ｂと光線受光器３９ａ，３９ｂおよびその光線を反射する反射部材４１が設けられている。

【００１６】この反射部材４１の詳細は例えば図２に示されているごとく、約４５度に切欠かれて支柱１３および支持部材１５の面１３ａ，１５ａに例えば鏡のごとき外側反射部材４３が設けられ、この外側反射部材４３の上面に平行して内側反射部材４５が設けられている。そして、外側反射部材４３と内側反射部材４５の反射方向を調整するための調整ネジ４７が複数本設けられている。

【００１７】上記構成により、図１を参照するに、支持部材１５の外側に設けられた検出部材３５である光線投光器３７ａより出た光線Ｌ_Aは、図１の図中に点線および黒矢印で示されているごとく進み、支柱１３に設けた反射部材４１である外側反射部材４３により折曲されて外側を廻り、外側の光線受光器３９ａに入っている。また、支持部材１５に設けられた内側の光線投光器３７ｂより出た光線Ｌ_Bは、内側反射部材４５により折曲されて内側を廻り、内側の光線受光器３９ｂに入っている。

【００１８】上述したごとき構成により、安全装置の作用としては、検出部材３５として光線投光器３７ａ，３７ｂと光線受光器３９ａ，３９ｂによりロボットの作動範囲を光線Ｌ_Aと光線Ｌ_Bとで囲んであり、光線Ｌ_Aを人あるいは物が侵入して遮断した時は、ロボット等の移動速度をｘ％ダウンさせる。なお、減速させる代りに、警告灯、音の発信を行い、作業者側に対応を促してもよいし、これらを併用しても良い。但し、光線Ｌ_Bを遮断した時はロボット等の動きを必ずストップさせる。

【００１９】このことは、大重量の搬送になればロボットの慣性も大きくなり、停止までの滑走距離も大きくなり、人との接触の危険性も高まる。そのため、停止エリアのすぐ外側付近に光線Ｌ_Bを通し、やや距離をおいて警告エリアを構成する光線Ｌ_A を通し、光線Ｌ_A，Ｌ_Bの遮断によりロボットの作動速度の減速を図ると共に作業者に光線Ｌ_Bで囲んだ内部である停止エリアへの接近を認識させ安全性の向上を図ったものである。実施例における説明図では、光線Ｌ_AとＬ_Bの距離が比較的近く設定されているが、もっと離してやることで、警告エリアを広く取ってやることも考えられる。

【００２０】スライダユニット２５より垂下したアームが支柱１３の外側近くになった時は、オーバーストロークリミットスイッチ（図示省略）を通常より内側に設定し、人が歩いた速度でかならずぶつからない距離を持たせなければならない場合がある。また、減速リミットスイッチ（図示省略）をＸ軸、Ｙ軸リニアシャフト８１，８５の両側に設けて減速をかけることも必要な場合がある。

【００２１】また、スライダユニット２５が物理的に可動できる範囲より、実際にスライダユニット２５が動ける範囲は更に内側となり、これはソフト的に制御されている。すなわち、周囲の枠や支柱等にスライダユニット２５やロボット部あるいは搬送材料等が接触しないよう、やや狭く設定されている。これが実質的なスライダユニット２５の稼動範囲であり、この範囲より外側に検出装置の検出部材３５が設けられ、停止領域が設定されるのが望ましい。

【００２２】また、物あるいは人等の侵入状況を光線Ｌ_A，Ｌ_Bの遮断手順、遮断回数をカウントさせる機構を用いることで把握し、停止エリアあるいは警告エリア内に人が留っている状態でロボットをスタートさせる危険を回避するとができる。

【００２３】更に、光線投光器３７ａ，３７ｂと光線受光器３９ａ，３９ｂを利用して、どちらから人や物が出入したかをカウンティングし、人が危険エリア内に居るかを判断して外からロボットをスタートできないようにする。

【００２４】従って、光線受光器３９ｂにて光線Ｌ_Bが止絶えている間は、直接ブレーキをかけサーボ電源が落ちているよう設定し、また、スタート、リスタートボタンはロボットの作業域内に置かないことが望ましい。

【００２５】次に、光線Ｌ_AとＬ_Bによる人のカウントパターンについて説明する。

【００２６】図３，図４および図５を参照するに、図３には人が光線Ｌ_Aと光線Ｌ_Bを通り過ぎた場合を示す。この時のカウントパターンは、外部より人の警告エリアＫより停止エリアＴ内に入るとカウント１の制御を行なう。すなわち、光線Ｌ_Aを人が通り過ぎると光線投光器３７ａと光線受光器３９ａを結ぶ光線Ｌ_AはＯＦＦ状態となりロボットの走行を減速させ、更に光線Ｌ_Bを通り過ぎると光線投光器３７ｂと光線受光器３９ｂを結ぶ光線Ｌ_BはＯＦＦ状態となりロボットの走行は停止し、カウント＋１の制御を行なう。

【００２７】続いて、人がＬ_Bより光線Ｌ_Aを通り過ぎる場合は、ロボットはすでに停止している状態だが、光線Ｌ_Bを人が過ぎると光線投光器３７ｂと光線受光器３９ｂを結ぶ光線Ｌ_BはＯＦＦ状態となり、光線Ｌ_Bより人が抜け出すとＯＮ状態となる。続いて光線Ｌ_Aを人が過ぎると光線投光器３７ａと光線投光器３９ａを結ぶ光線Ｌ_AはＯＦＦ状態となり、更に人が光線Ｌ_Aにより抜け出すとＯＮ状態となってカウント−１の制御となる。したがって、カウント１とカウント−１とにより±０となると、ロボットの再スタートが可能となるよう設定する。

【００２８】更に、光線Ｌ_AとＬ_Bの間隔が広い場合は、間に人が完全に入り、次に光線Ｌ_A が一旦ＯＦＦになったとき、中にいた人が出たのか、更に別の人が入ったか認識できないので、なるべく光線Ｌ_A，Ｌ_B同士の間隔は間に人が入らない程度が望ましい。この一方で警告エリアを広げたいならば、光線Ｌ_Aを複数本設けることにより可能である。この場合、より内側の光線Ｌ_Aを遮断する程減速を大きくしたり、より強い警告を発するようにしてもよい。これらの光線Ｌ_AとＬ_BがすべてＯＮ状態となった時にロボットのスタートを可能とする。

【００２９】図４には人が光線Ｌ_Aを過ぎて光線Ｌ_Bをよぎり、停止エリアＴ内に入らないで警告エリアＫより引返した場合を示す。すなわち、外部より人が光線Ｌ_Aを過ぎると光線投光器３７ａと光線投光器３９ａを結ぶ光線Ｌ_AはＯＦＦ状態となりロボットの走行を減速させ、更に光線Ｌ_Bを遮断して、人が止まると、光線投光器３７ｂと光線受光器３９ｂを結ぶ光線Ｌ_BはＯＦＦ状態となりロボットを停止させる。このとき、人が停止エリアＴ内に完全に入らないで引返すとつまり、光線Ｌ_BがＯＦＦのまま光線Ｌ_Aは再びＯＦＦ状態となり、人がＬ_A外へ出るとＯＮ状態となり、光線Ｌ_A，Ｌ_BがＯＮ状態となった場合、カウント０の制御となし、ロボットのスタートを可能にする。

【００３０】図５には人が光線Ｌ_Aを遮断してその位置より再び機外へ戻った場合を示す。すなわち、外部より人が入り光線Ｌ_Aを遮断する光線投光器３７ａと光線受光器３９ａを結ぶ光線Ｌ_AはＯＦＦ状態となりロボットの走行を減速させる。その状態より人が再び外部へ戻ると、光線Ｌ_Bが一度もＯＦＦにならないまま光線Ｌ_A はＯＮ状態となり、この場合は減速から通常速度に復帰し、停止されることはない。

【００３１】なお、上述した３つのパターンが基本的な動きであるが、光線Ｌ_A，Ｌ_Bの幅が狭いケースで、遮断され続ける間に他の人が何人も入る場合があり、後者の場合、遮断されている時間を制限し例えばタイマ等を付加する。そして、タイマの設立タイムを越えた場合は図３に示したようなカウントが１でも−１でも、停止エリアＴに人がいないことを確認したサインを示さないとスタート可にならないような配慮も必要となる。

【００３２】上述したごとき構成と作用により、光線Ｌ_A，Ｌ_Bにより人あるいは物の侵入を検知し、光線Ｌ_Aの遮断によりロボットの走行を減速せしめ、光線Ｌ_Bの遮断によりロボットを停止させることにより作業者の安全性と安心感の向上を図ることができる。また、危険エリア内に人が居るか否かの判断ができると共に、光線Ｌ_AとＬ_Bの遮断信号手順により侵入した人あるいは物の侵入方向を認識し、カウントしてロボットの起動を制御できる。

【００３３】図７には他の実施例として第２実施例が示してある。すなわち、第１の実施例と異なる所は、光線Ｌ_Aと光線Ｌ_Bを複数例ずつ設けたことで、光線Ｌ_A1と光線Ｌ_A2および光線Ｌ_B1と光線Ｌ_B2を設けていて、光線Ｌ_A2と光線Ｌ_B1との間は警告エリアＫであり、光線Ｌ_B2内は停止エリアである。

【００３４】上記構成により、警告エリアＫを広くとった上更に、作業者Ｍ１が警告エリアＫに一旦入って出たか、作業者Ｍ１が警告エリアＫ内に入ったまま作業者Ｍ２が更に入ってきたのか判断可能である。また、警告エリアＫ内に何人居て、停止エリアＴ内に何人いるかがより正確にカウントすることができる。このため、その効果は第１の実施例と同等の効果を発揮することがきる。

【００３５】図８には、第３の実施例が示してあり、第１の実施例と異なる点は、検出部材３５である光線投光器３７ａ，３７ｂと光線投光器３９ａ，３９ｂを独立して設けた点である。例えば個々の支柱１３間に設け、反射部材４１を用いない構成である。このため、個々に光線Ｌ_Aと光線Ｌ_Bを備えてるいので多方向から人が侵入してもより正確にカウントすることができ、その効果は第１の実施例と同等の効果を発揮することができる。

【００３６】図９には、第４の実施例が示してあり、多面形状の停止エリアＴに対する実施例であり、多面形状に対する検出部材３５の配置が異なるのみであるため、その効果は第１の実施例と同等の効果を発揮することができる。

【００３７】なお、上述した各実施例に設けた反射部材４１は支柱１３に設けず、別置式としても可能である。

【００３８】図１０には、第５の実施例が示してあり、第１の実施例と異なる点は検出装置の検出部材３５として感知機能を備えたマットを採用したことである。マットを採用した以外は、加工機５や製品搬出ロボット３は同様の例で説明するので、その詳細な構造や動きを前述の実施例１に順ずる。

【００３９】本実施例の主要部である安全装置について説明する。図１０を参照するに、板材加工装置１のロボット本体枠１１を支承する支柱１３の外側に、図中に右流れの斜線で示されている範囲は検出部材３５としての減速マットであり、警告エリアＫである。この減速マットの内側に図中に右流れと左流れの斜線で示されている範囲は検出部材３５としての停止用マットであり、停止エリアＴである。

【００４０】前記減速マットと停止用マットは感知部材を備えているが、この感知部材は公知の技術であり、例えば圧電素子がマットに埋設され圧力で検知するものとか、小型のスイッチを多数マットに敷いたりする手段である。また、減速マットでは例えばロボットの走行速度を５０％に落とすようにする。なお、警告エリアＫの領域は人間の歩幅等を考慮して、簡単に踏み越えてしまうことのない幅に設定する必要がある。

【００４１】上記構成により作用としては、図１１を照するに、このパターンは人が外部より減速マットを踏んで停止マット内に入り、停止マット内より減速マットを経て外部へ出た時のパターンを示している。

【００４２】すなわち、外部より人が減速マットを踏むと、減速マットに埋設された感知部材により減速信号を発しロボットの移行をｘ％減速させる。更に人が内部に入り停止マット内に入ると、停止マットに埋設された感知部材が作動し停止信号を発しロボットの移行を停止させる。そして停止エリアＴ内での作業の終り人が停止マットより減速マットを経て外部に出ると、減速マットと停止マットの感知部材はＯＦＦ状態となるのでロボットの再スタートが可能となる。

【００４３】なお、図１１には一例のパターンを示してあるが、前述した第１の実施例にて説明した３つのパターンにも適用されるものである。

【００４４】上述したごとき構成と作用により、減速マット１３７により人の侵入を検知しロボットの走行を減速せしめ、停止マット１３９によりロボットを停止させることにより、第１の実施例と同様に作業者の安全性と安心感の向上を図ることができる。また、其の他の効果も第１の実施例と同等な効果が発揮でき、停止させる制動距離を小さくすることができる。更に、ロボットの周辺の空間は大きく空いているので作業は効率良く行なえる。なお、本実施例の場合、カウント機能も他実施例と同様に可能であるが、人が侵入可能なエリアにマットを敷きつめれば、その必要はなくなる。ところで、１ｍ／ｓｅｃの軸速で（ＭＡＸ）、時定数が１５０ｍｓｅｃであれば、止まる距離は、１ｍ／ｓｅｃ×０．１５＝０．１５ｍのところを、前記マットまたは光線検出等の警告エリアにてロボットの走行速度を５０％に落としてあれば、０．５×０．１５＝０．０７５ｍとなり、当然制動距離も５０％に小さくなる。

【００４５】なお、この考案は、前述した各実施例に限定されることなく、適宜な変更を行なうことにより、その他の態様で実施し得るものである。例えば、光線型式の安全装置およびマット型式の安全装置は、多関節タイプのロボットにもその危険エリア境界に柱を建てたり、マットをひくことで、利用でき、また、停止エリアＴの外側に警告エリアＫを２段階に設け、それぞれの減速量を異ならしめて制御することも可能である。更に、光線型式、マット型式の安全装置は機械の片側あるいは両側に設けることが可能である。

【００４６】

【考案の効果】

以上のごとき実施例の説明より理解されるように、この考案によれば、実用新案登録請求の範囲に記載されたとおりの構成であるから、安全装置の作動領域を例えば警告エリアと停止エリアとに分け、それぞれの検出部材にて人あるいは物の侵入方向を認識しカウントする。このため、作業者あるいは物が警告エリアに入ると機械の走行を減速せしめるか、警告を発することで、まず作業者に停止エリアに接近していることを認識させる。更に停止エリアに入ると機械を停止させ、危険エリアに人がいることを判断し外から機械をスタートさせないようにし、作業者の安全性と安心感の向上を図ると共に、機械を停止させるせ制動距離を短かくすることができる。また、停止エリアに入る前に作業者が停止エリアに接近したことを認識できるため、不用意に停止させる回数も減り、作業能率の低下防止にも貢献できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の主要部を示し、安全装置の平面図で
ある。

【図２】図１におけるII矢視部の拡大正面図である。

【図３】この考案の作用説明図である。

【図４】この考案の作用説明図である。

【図５】この考案の作用説明図である。

【図６】この考案を実施する一実施例の板材加工装置を
示す斜視説明図である。

【図７】この考案の安全装置の第２実施例を示す平面説
明図である。

【図８】この考案の安全装置の第３実施例を示す平面説
明図である。

【図９】この考案の安全装置の第４実施例を示す平面説
明図である。

【図１０】この考案の安全装置の第５実施例を示す斜視
説明図である。

【図１１】図１０における作用説明図である。

【符号の説明】

３５検出部材

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】一定エリア内を自在に動くロボットの可
動範囲を囲繞した安全装置にして、この安全装置の作動
領域を複数の段階に分ける複数個の検出部材を備えた検
出装置を設けてなることを特徴とする安全装置。
【請求項２】前記作動領域に入った侵入者あるいは侵
入物の侵入方向を前記各検出部材の検知信号順序により
認識する認識装置を備えてなることを特徴とする請求項
１記載の安全装置。