JPH09285992A - ロボットの安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ロボットの可動部が人に一定以上強く接触す
ると直ちに可動部を停止させる安全装置の提供。 【解決手段】 ロボットに備えられモ−タ等により駆動
されて移動可能な可動部の表面または該可動部と協働し
て人を挟む構築物に流体が封入される膨縮自在の中空体
と該中空体内の流体の圧力または液位を検出するセンサ
とから成る検出装置または複数の接点を内蔵する板状ス
イッチを取付け、人が前記中空体または板状スイッチに
強く触れると前記ロボットの制御装置に働き掛けて可動
部を停止させる。また、ロボットア−ム先端の作業ツ−
ル取付部に人との接触により作業ツ−ル取付部側に向か
って変位可能に取付けられる作業ツ−ルと、可動部また
は作業ツ−ルに取付けられ可動部に対する作業ツ−ルの
変位を計測できるセンサと、該センサからの信号を前記
ロボットの制御装置に働き掛けて可動部および作業ツ−
ルの動作を停止させる手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットの安全装置に
関し、ロボットの可動部と人との接触による人の怪我を
防止する安全装置として利用される。

【０００２】

【従来の技術】ロボットの安全装置は、特開昭６０−２
４９５９２号公報の「ロボット暴走防止装置」や図７に
示すようにロボットを柵で囲み、運転中はロボットの作
動範囲内に人が近付けないようにされているものが知ら
れている。また、ロボットア−ムと人との接触による人
の怪我を防止する安全装置として特開昭６１−６５７９
５号公報に「ロボットの安全装置」が開示されている。

【０００３】

【解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の技
術は次のような欠点を有している。すなわち、前者は人
との接触を検出するにはあらゆる方向からの接触に対応
するためにロボットの周囲に沢山のア−ム付センサを取
付ける必要があるため構造が複雑で高価になる。

【０００４】図７のものは、ロボットまたはロボットに
より加工されるワ−クを支持する治具装置、ワ−クの搬
送装置等の点検，修理またはロボットへのプログラム教
示等のため柵内に入りロボットの可動範囲内に入って作
業しなければならない場合があり、この際に誤操作やロ
ボットの暴走等によりロボットが人間に接触したり、ロ
ボットと治具装置、ロボットと搬送装置、ロボットと柵
等との間に挟まれて人間が怪我をする場合があった。

【０００５】後者のものは、変形部材が形状記憶合金と
されており次のような欠点がある。精度良い形状記憶能
力を持たせるには熱処理の際の熱伝播が均一かつ迅速に
行われなければならない。このためには、変形部材の板
厚が薄く（２ミリメ−トル以下が要求される）体積が小
さいことが要求されるためハンドをロボットア−ムの先
端に支持できる限度の剛性を保有して形状を記憶させる
ことやハンドに作用する負荷の大きさに抗する剛性を保
有させる形状を記憶させること等は現実的には極めて困
難であり実用的でない。仮にそれを実現したとしても用
途が限定され汎用性がない。また、現実的には形状復元
精度が低いため変形部材を変形後形状記憶復元しても当
初の位置に復元しないのでプログラムのティ−チング修
正が必要になる。さらにまた、変形部材の変形率が大き
いと永久歪が残存するため繰り返し利用できない。ま
た、形状記憶合金その物が高価なので装置が高価にな
る。

【０００６】本発明は、上述従来の問題を解決すること
を課題としてなされたもので、ロボットの可動部が人に
一定以上強く接触すると直ちに可動部を停止させる安全
装置を提供し、安価で信頼性の高い安全装置により人の
ロボットとの接触による怪我を防止することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係わる請求項１のロボットの安全装置は、ロ
ボットに備えられモ−タ等により駆動されて任意の位置
に移動可能な可動部と、該可動部の表面または該可動部
と協働して人を挟む構築物に取付けられ流体が封入され
る膨縮自在の中空体と、該中空体内に封入される流体の
圧力または液位を検出するセンサと、該センサからの信
号を前記ロボットの制御装置に働き掛けて可動部を停止
させる手段とを備えたことを特徴とする。この際、前記
中空体はゴムやプラスチック等柔軟性のある材料で形成
すると可動部がどのような形状でも従順に取付けること
ができるので好ましい。

【０００８】また、請求項２のロボットの安全装置は、
ロボットに備えられモ−タ等により駆動されて任意の位
置に移動可能な可動部と、該可動部の表面または該可動
部と協働して人を挟む構築物に取付けられ複数の接点を
内蔵する板状スイッチと、該スイッチからの信号を前記
ロボットの制御装置に働き掛けて可動部を停止させる手
段とを備えたことを特徴とする。この際、前記スイッチ
は緩衝部材を介して前記可動部に取付けるほうが好まし
く、該緩衝部材は空気等流体が封入された膨縮自在の中
空体やゴム等の可撓性を有す弾性体，ウレタンフォ−ム
等の可撓性を有す発泡体が好ましい。また、板状スイッ
チはゴム等で成形され柔軟性を有す弾性体が好ましい。

【０００９】さらにまた、請求項３のロボットの安全装
置は、ロボットに備えられモ−タ等により駆動されて任
意の位置に移動可能な作業ツ−ル取付部を有す可動部
と、作業ツ−ル取付部に人との接触により作業ツ−ル取
付部側に向かって変位可能に取付けられる作業ツ−ル
と、可動部または作業ツ−ルに取付けられ可動部に対す
る作業ツ−ルの変位を計測できるセンサと、該センサか
らの信号を前記ロボットの制御装置に働き掛けて可動部
および作業ツ−ルの動作を停止させる手段とを備えたこ
とを特徴とする。

【００１０】

【作用】上記本発明の請求項１のロボットの安全装置
は、中空体のどの位置でも人が強く接触すると中空体が
圧縮されて中空体内の流体の圧力変化または液位変化が
起こり、この変化をセンサが検知しロボットの制御装置
に働き掛けてロボットの動作を直ちに停止させる。

【００１１】また、請求項２のロボットの安全装置は、
可動部に取付けられ複数の接点を内蔵する板状スイッチ
のどの位置でも人が強く接触すると複数の接点のうち何
れかの一か所以上の接点が解離または接触するとロボッ
トの動作を直ちに停止させる信号をロボットの制御装置
に出力する。

【００１２】さらにまた、請求項３のロボットの安全装
置は、作業ツ−ルと治具装置等固定物との間に人が挟ま
れると、その抵抗により作業ツ−ルが作業ツ−ル取付部
側に移動して作業ツ−ル取付部または作業ツ−ルに取付
けられ作業ツ−ル取付部に対する作業ツ−ルの変位をセ
ンサが計測して、該センサがロボットの動作を直ちに停
止させる信号をロボットの制御装置に出力する。

【００１３】

【実施例１】以下に本発明の望ましい実施例を図面に従
って説明するが、これにより本発明は何等限定されるも
のではない。

【００１４】図１において、ロボット１０のロボットア
−ム要所に各ロボットア−ムの作動範囲においてロボッ
トア−ム同士により押圧されないように安全装置１を構
成するゴム製の中空体２ａ，２ｂ，２ｃが連通されて成
る中空体２が圧縮空気を注入されて装着されている。さ
らに、ロボットア−ム先端部１１から作業ツ−ル取付部
としてのロボットア−ムの先端に取付けられた作業ツ−
ル１２の表面にかけて長尺の前記同様の中空体３が圧縮
空気を注入されて多段に巻き着けられている。そして、
中空体２に取付けられて感圧部が中空部に臨まされ中空
体の中空部に封入される空気の圧力を検出できる圧力セ
ンサ４と圧力センサ４からの信号を受けるマルチアンプ
６とがケ−ブル４ａを介して係合されると共に中空体３
に取付けられる同様の圧力センサ５とマルチアンプ６と
がケ−ブル５ａを介して係合されている。

【００１５】マルチアンプ６はケ−ブル８を介してロボ
ットコントロ−ラ７と係合されており、圧力センサ４，
５の圧力検出信号をロボットコントロ−ラ７に送ること
ができる。また、ロボットコントロ−ラ７はケ−ブル９
を介してロボット１０と係合されており、マルチアンプ
６から送られてくる圧力検出信号が設定圧力域から外れ
るとロボット１０への電気供給を停止させてロボット１
０の動作を緊急停止させるよう制御回路が構成されてい
る。

【００１６】また、中空体２と圧縮空気供給装置１７と
はリリ−フ弁１３とチェック弁１５を介してチュ−ブ１
４により連結されると共に中空体３と圧縮空気供給装置
１７とはリリ−フ弁１３とチェック弁１６を介してチュ
−ブ１４により連結され中空体２，中空体３にバックフ
ロ−できないように一定圧の空気が供給されている。

【００１７】以上の構成において、その作用を説明する
と、ロボット１０が動作中に中空体２または中空体３に
人が触れてこれら中空体２，３のどの部分でも強く押圧
されると中空体の空気収容部容積が減る一方、中空体内
の圧力が上がり所定の圧力以上に上昇すると圧力センサ
がこれを検出しマルチアンプ６を介してロボットコント
ロ−ラ７に働き掛けてロボット１０を緊急停止させる。

【００１８】なお、中空体２および中空体３の表面に市
販の電気式安全マット（沢山の接点を内蔵し可撓性を有
す板状のスイッチ）を貼付し電気式安全マットから伸び
る電線を直接ロボットコントロ−ラ７に接続してもよ
い。この際は圧力センサ、ケ−ブル４ａ，５ａ、マルチ
アンプ６を省略できる。

【００１９】上記構成の作用は、ロボット１０が動作中
に中空体２または中空体３に貼付された安全マットのど
の部分でも人が強く触れると内蔵される接点が解離また
は接触して電気信号を発しロボットコントロ−ラ７に働
き掛けてロボット１０を緊急停止させる。なお、中空体
２および中空体３の代わりにゴム等の可撓性を有す弾性
体，ウレタンフォ−ム等の可撓性を有す発泡体でもよ
い。このようにすると、ロボットア−ムが中空体や弾性
体または発泡体を介して人に衝突しても衝撃が吸収され
るのでダメ−ジが軽減できる効果がある。

【００２０】なお、人との接触を検出できるセンサとし
ての安全マットは前述のように中空体や弾性体または発
泡体を介さずに直接ロボットア−ムに装着してもよいこ
とは言うまでもない。

【００２１】また、前述実施例の中空体はロボットア−
ム等可動部に取り付けるよう限定されるものではない。
すなわち、図５に示すようなガントリ−型ロボットにお
いてロボットの水平方向案内部４０を支える複数の支柱
４１，４１のロボットとの対向部にも中空体２又は３
（又は安全マット）を取り付けて良いし、図７の柵のロ
ボットとの対向部に取り付けても良い。こうすると、ロ
ボットア−ム等可動部と支柱や柵等の固定部との間に人
が挟まれると前述実施例同様、ロボット１０を緊急停止
させる作用を果たす。

【００２２】なお、上記支柱４１や柵等の固定部に取付
ける中空体は図６に示すように、上部の断面が下部の断
面より小さくされた中空体の中空部に液体を入れ断面の
大きい下部が人の接触により圧縮されて液面が断面の小
さい上部に上昇してくると、図６−（ａ）のように非接
触で液面をセンサが検出するものや図６−（ｂ）のよう
に中空部内にセンサを臨ませて液体に接触して液面の上
昇をセンサが検出するようにして、センサが液面を検出
すると前述実施例同様、ロボットコントロ−ラに働き掛
けてロボットを緊急停止させるようにしてもよい。

【００２３】

【実施例２】なお、ロボットア−ムの先端部、特には作
業ツ−ル部の人の接触に対する安全装置は図３に示すよ
うに、腕を伏せた態様の連結具２０の底部をロボットア
−ム先端部１１の先端に取付けてこの連結具２０の凹部
にエアシリンダ２１を取付け、エアシリンダ２１の作動
により進退する出力軸２１ａの先端に作業ツ−ル取付板
２２を連結し、圧縮空気供給装置１７からチュ−ブ１８
を通して供給される圧縮空気により出力軸２１ａが下方
に伸びるよう付勢させる。

【００２４】この作業ツ−ル取付板２２は作業ツ−ル取
付板２２から上方に伸び連結具２０を貫通する一対のガ
イドピン２３，２３の軸方向に自在に進退できるように
されており、作業ツ−ル取付板２２の下面に取付けられ
る一対の拡縮自在のチャック爪２４ａ，２４ａを有す作
業ツ−ル２４が受ける作業反力に対しては作業ツ−ル取
付板２２がロボットア−ム１１側に移動しないが人が挟
まれた抵抗には抗しきれず作業ツ−ル取付板２２がロボ
ットア−ム１１側に移動するようリリ−フ弁１３により
エアシリンダ２１に供給する圧縮空気の圧力が調整され
ている。

【００２５】一方、ロボットア−ム先端部１１には連結
具を介してロボットコントロ−ラと係合される変位セン
サ２５を取付け、ガイドピン２３の先端を介して検出す
る作業ツ−ル２４の上下動変位が一定以上に達すると第
１実施例同様にロボットコントロ−ラに働き掛けてロボ
ットを緊急停止できるようにされている。

【００２６】この際の作用は、ロボットにより加工され
るワ−クを支持する治具装置やワ−クの搬送装置等と作
業ツ−ル２４，作業ツ−ル取付板２２との間に人が挟ま
れると、その抵抗に抗しきれずに後退する出力軸２１ａ
と同期してガイドピン２３が前記センサ２５に接近す
る。この際、ガイドピン２３が前記センサ２５に一定以
上接近すると前記センサ２５が図示しないアンプを介し
てロボットコントロ−ラ７に働き掛けてロボット１０を
緊急停止させる。

【００２７】なお、人が挟まれて後退する作業ツ−ル取
付板２２により押圧されて出力軸２１ａが縮まされると
エアシリンダ２１内の空気圧は高く成ろうとするがリリ
−フ弁１３の出口１３ａから高くなろうとする空気が排
出されるので、この空気の圧力を検出してその信号をロ
ボットコントロ−ラ７に働き掛けてロボット１０を緊急
停止させてもよい。この際、緊急停止に要する反応時間
を短くするにはリリ−フ弁１３をエアシリンダ２１に可
及的に接近させるとよい。

【００２８】

【実施例３】また、図４に示すように、前述作業ツ−ル
部の安全装置で示したロボットア−ム先端部１１または
この先端部に取り付けられる作業ツ−ル２４に変位自在
に取付けられて作業ツ−ル２４を囲繞するカバ−を有す
安全装置３０を配設するとさらに安全性が高められる。

【００２９】この安全装置３０は、ロボットア−ム先端
部１１の先端とこの先端に取り付けられる連結具２００
（連結具２０の変形種）により狭持されるウレタンゴム
製の断面Ｌ字状のリング状の基部３２（図１に示す中空
体同様、圧力流体が充填されて張設される中空体でもよ
いし、塑性変形し易い部材でもよい）の外周に断面Ｌ字
状の透明のプラスチック製カバ−３１を周設して作業ツ
−ル２４や連結具２００を囲繞し、ロボットア−ム先端
部１１にブラケットを介して取付けられロボットコント
ロ−ラと係合される投光側光電センサ３４の光軸と透明
のカバ−３１の上面に取付けられるブラケットを介して
取付けられロボットコントロ−ラと係合される受光側光
電センサ３３の光軸とを整合させて透明カバ−３１の変
位により投光側光電センサ３４の光軸と受光側光電セン
サ３３の光軸とがずれるとロボットコントロ−ラに働き
掛けてロボットを緊急停止できるようにされている。な
お、孔３１ａは透明のカバ−３１が変位しても変位セン
サ２５と干渉しないようにされた逃げ孔である。

【００３０】この際の作用は、透明カバ−３１に人が触
れて透明カバ−３１が変位して受光側光電センサ３３の
光軸が投光側光電センサ３４の光軸からずれると前述同
様にロボットコントロ−ラに働き掛けてロボットを緊急
停止せせる。

【００３１】なお、上述実施例のいずれの変位センサも
渦電流式、レ−ザ−式、超音波式等の非接触式やダイヤ
ルゲ−ジ、リニアゲ−ジ、マイクロスイッチ、リミット
スイッチ等の接触式等、変位を検出できるセンサであれ
ばどのようなセンサでもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係わる動力
装置の安全装置によれば、ロボット等可動ユニットに備
えられモ−タ等により駆動されて任意の位置に移動可能
なロボットア−ム等可動部の表面に人と接触すると反応
する安全装置を取付け、該安全装置に人が触れるとロボ
ット等可動ユニットの制御装置に働き掛けてロボットア
−ム等可動部を緊急停止させるので、人の動力装置との
接触による怪我を防止出来るという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の動力装置の安全装置の第１実施例を
示す要部断面図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ断面視図である。

【図３】 本発明の動力装置の安全装置の第２実施例を
示す要部断面図である。

【図４】 本発明の動力装置の安全装置の第３実施例を
示す要部断面図である。

【図５】 本発明の動力装置の安全装置の他の態様例を
示す要部断面図である。

【図６】 図５のセンサ部の態様例の一部を示す要部断
面図である。

【図７】 従来の安全装置を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 安全装置 ２，３
中空体 ４，５ ケ−ブル
６ マルチアンプ ７ ロボットコントロ−ラ ８，９
ケ−ブル １０ ロボット １１ ロボ
ットア−ム先端部 １２ 作業ツ−ル １３ リリ
−フ弁 １４ チュ−ブ １５，１６ チェ
ック弁 １７ 圧縮空気供給装置 １８ チュ
−ブ ２０ 連結具 ２１ エア
シリンダ ２２ 作業ツ−ル取付板 ２３ ガイ
ドピン ２４ 作業ツ−ル ２５ 変位
センサ ３０ 安全装置 ３１ 透明
カバ− ３２ 基部 ３３ 受光
側光電センサ ３４ 投光側光電センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットに備えられモ−タ等により駆動
   されて任意の位置に移動可能な可動部と、該可動部の表
   面または該可動部と協働して人を挟む構築物に取付けら
   れ流体が封入される膨縮自在の中空体と、該中空体内に
   封入される流体の圧力または液位を検出するセンサと、
   該センサからの信号を前記ロボットの制御装置に働き掛
   けて可動部を停止させる手段とを備えたことを特徴とす
   るロボットの安全装置
2. 【請求項２】 ロボットに備えられモ−タ等により駆動
   されて任意の位置に移動可能な可動部と、該可動部の表
   面または該可動部と協働して人を挟む構築物に取付けら
   れ複数の接点を内蔵する板状スイッチと、該スイッチか
   らの信号を前記ロボットの制御装置に働き掛けて可動部
   を停止させる手段とを備えたことを特徴とするロボット
   の安全装置
3. 【請求項３】 ロボットに備えられモ−タ等により駆動
   されて任意の位置に移動可能な作業ツ−ル取付部を有す
   可動部と、作業ツ−ル取付部に人との接触により作業ツ
   −ル取付部側に向かって変位可能に取付けられる作業ツ
   −ルと、可動部または作業ツ−ルに取付けられ可動部に
   対する作業ツ−ルの変位を計測できるセンサと、該セン
   サからの信号を前記ロボットの制御装置に働き掛けて可
   動部および作業ツ−ルの動作を停止させる手段とを備え
   たことを特徴とするロボットの安全装置