JPH1029191A - ロボット装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】作業ツールと固定物との間に他の事物等が誤っ
て挟まれたとしても、その事物等が損傷を受けることを
回避する。 【解決手段】ロボットアーム１の先端部３に対して近接
又は遠隔する方向に移動可能に可動板４が保持され、こ
の可動板４に作業ツール３が固定されている。作業ツー
ル３と固定物との間に他の事物等が挟まれると、そのこ
とによる大きな負荷を受けた可動板４がロボットアーム
１の先端部３に近づく方向に移動する。この可動板４の
ロボットアーム１の先端部３に対する相対移動は検知手
段（ロードセル５）により検知され、その出力値が制御
手段８に入力される。制御手段８は、検知手段８の出力
値が予め入力された設定値を超えたときに、作業ツール
３と固定物との間に事物等が挟まれたと判断し、ロボッ
トアーム１を駆動させるためのモータ２、２への電気の
供給を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はロボット装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ロボット装置を用いて作業対象物
を研削加工等することが行われている。このようなロボ
ット装置においては、制御装置からロボットアームに駆
動信号を入力してロボットアームを作業対象物に対して
相対的に移動させ、ロボットアームの先端部に取り付け
られた作業ツールで作業対象物を加工する。

【０００３】ところで、上記ロボット装置を利用して作
業対象物を加工する場合、ロボット装置の誤操作や誤動
作により、ロボットアームに取り付けられた作業ツール
と固定物との間に他の事物等が挟まれて破損することが
危惧される。そこで、特に他の事物等との接触機会の多
い作業ツール部に過負荷が作用した場合にロボット装置
を非常停止させるような安全装置の出現が望まれる。

【０００４】このような安全装置に類似するものとし
て、実開昭６３−１６６３５０号公報には、産業用ロボ
ットの過負荷防止装置が開示されている。この装置は、
ロボットアームの先端部に作業ツールとしてのグライン
ダが取り付けられており、このグラインダの駆動部とし
てのモータに過負荷電流が作用したときに、ロボットア
ームの速度指令値を減少させるものである。すなわち、
作業ツールとしてのグラインダの駆動部におけるモータ
電流を電流検出器で検出し、この出力値が一定値を超え
たときにグラインダの研削砥石に過負荷が作用したと判
断してロボットアームの速度指令値を減少させる。これ
により、グラインダの移動速度を制御して、グラインダ
の研削砥石に作用する負荷を一定に制御することができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のロ
ボットの過負荷防止装置は、グラインダの駆動部として
のモータに作用する過負荷電流を検出するものである。
このため、上記従来の過負荷防止装置では、例えばグラ
インダの周囲にある固定物と、研削砥石以外の部分のグ
ラインダ表面との間に他の事物等が挟まれたとしても、
これを検出することができず、ロボットは非常停止され
ない。

【０００６】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、作業ツールと固定物との間に他の事物等が誤って
挟まれたとしても、挟まれた事物等が損傷を受けること
を回避することのできるロボット装置を提供することを
解決すべき技術課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のロボット装置は、制御手段からの入力信号によりロ
ボットアームを作業対象物に対して相対的に移動させ、
該ロボットアームの先端部に取り付けられた作業ツール
により該作業対象物に対して作業をするロボット装置に
おいて、上記ロボットアームの先端部に対して近接又は
遠隔する方向に移動可能に保持されるとともに上記作業
ツールが固定された可動板と、該可動板の上記ロボット
アームの先端部に対する相対移動を検知し、その出力値
が上記制御手段に入力される検知手段とを備えているこ
とを特徴とするものである。

【０００８】本発明のロボット装置は、好適な態様にお
いて、前記ロボットアームの先端部に対して相対的に離
れる方向に前記可動板を付勢する付勢手段を備えてい
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明のロボット装置では、制御
手段からの入力信号によりロボットアームを作業対象物
に対して相対的に移動させて、該ロボットアームの先端
部に取り付けられた作業ツールにより該作業対象物に対
して作業をする。上記ロボットアームの先端部には、こ
の先端部に対して近接又は遠隔する方向に移動可能に可
動板が保持されている。ロボットアームの先端部に可動
板を移動可能に保持させる方法としては、特に限定され
ないが、可動板に一体的に突設されたガイドピンをロボ
ットアームの先端部に貫設された貫孔に摺動可能に係合
させる方法等を採用することができる。そして、この可
動板に作業ツールが固定される。作業ツールの種類とし
ては特に限定されず、必要に応じて種々選択することが
できる。

【００１０】そして、上記可動板のロボットアームの先
端部に対する相対移動は検知手段により検知され、その
出力値は上記制御手段に入力される。この検知手段の種
類としては、可動板のロボットアームの先端部に対する
相対移動を検知できるものであれば特に限定されない。
例えば、可動板がロボットアームの先端部に近づく方向
に移動した際に可動板から受ける負荷を検知することの
できるロードセル等の負荷検出器や、距離検出センサを
採用することができる。なお、距離検出センサとして
は、例えばロボットアームの先端部又は可動板の一方に
パルス光の発光部及び受光部を設け、発光部から出たパ
ルス光が他方の部位に反射して受光部に到達するまでの
時間を計測することにより、可動板のロボットアームの
先端部に対する移動距離を測定する方式を採用すること
ができる。

【００１１】本発明のロボット装置では、ロボットアー
ムの動作を制御するとともに上記検知手段の出力値が入
力される制御手段が、上記検知手段の出力値が設定値を
超えたときに異常が発生したと判断し、この判断に基づ
いてロボットアームに対する入力信号を変化させること
により、その異常事態が続くことを回避することができ
る。

【００１２】すなわち、ロボットアームの先端部に取り
付けられた作業ツールと固定物との間に他の事物等が挟
まれると、そのことによる大きな負荷を受けた可動板が
ロボットアームの先端部に近づく方向に移動する。この
可動板のロボットアームの先端部に対する相対移動は上
記検知手段により検知され、その出力値が上記制御手段
に入力される。そして、検知手段の出力値が予め入力さ
れた設定値を超えると、制御手段は作業ツールと固定物
との間に事物等が挟まれたと判断し、この判断に基づい
てロボットアームに対する入力信号を変化させる。これ
により、作業ツールと固定物との間に挟まれた事物等が
損傷を受けることを回避することができる。

【００１３】また、本発明のロボット装置は、作業ツー
ルと固定物との間に事物等が挟まれたことにより大きな
負荷を受けた可動板がロボットアームの先端部に対して
相対移動することを検知手段により検知するものであ
り、少なくとも可動板が移動している最中は作業ツール
と固定物との間に挟まれた事物等に負荷がかかることは
ないので、可動板が移動している間にロボットアームに
対する入力信号を変化させることにより、事物等が損傷
を受けることを確実に回避することが可能である。

【００１４】なお、制御手段に予め入力しておく設定値
は、可動板に固定された作業ツールと固定物との間に他
の事物等が誤って挟まれた場合に、そのことによる大き
な負荷を受けた可動板が少なくともロボットアームの先
端部に近づく方向に移動している間に検知手段の出力値
が該設定値を超えうるように、かつ、作業ツールが正常
に作業対象物に対して作業をしているときの作業反力に
よる小さな負荷を受けた可動板がロボットアームの先端
部に少し近づいた程度では検知手段の出力値が該設定値
を超えないような範囲内で適宜設定可能である。

【００１５】また、検知手段の出力値が設定値を超えた
ときのロボットアームに対する入力信号の変化のさせ方
としては、ロボットアームの移動速度が低下するよう
に、若しくはロボットアームの移動が停止するようにし
たり、又はロボットアームの移動方向が逆になるように
したりすることができる。例えば、上記検知手段として
ロードセル等の負荷検出器を採用した場合は、この負荷
検出器の出力値が少なくとも低下するように、ロボット
アームに対する入力信号を変化させることができる。

【００１６】さらに本発明のロボット装置には、上記ロ
ボットアームの先端部に対して相対的に離れる方向に上
記可動板を付勢する付勢手段を付設することが好まし
い。付勢手段の種類としては特に限定されないが、ロボ
ットアームの先端部と可動板との間に介装されたエア若
しくは油圧シリンダ、バネ、ゴム又はスポンジ等を採用
することができる。

【００１７】このように可動板をロボットアームの先端
部に対して相対的に離れる方向に付勢する構成とすれ
ば、作業ツールと固定物との間に事物等が挟まれること
により可動板に作用する大きな負荷に対して上記付勢力
を対抗させることができる。このため、上記可動板がロ
ボットアームの先端部に近づくように移動するのに必要
な力を調整することが可能となる。したがって、例えば
作業ツールを介して可動板に作用する作業反力（作業ツ
ールが正常に作業対象物に対して作業をしている時の作
業反力）よりも上記付勢力を大きく設定し、かつ、作業
ツールと固定物との間に挟まれた事物等が損傷を受けな
い程度に上記付勢力の上限を設定することにより、作業
ツールが正常に作用対象物に対して作業をしているとき
は可動板がロボットアームの先端部に近づく方向に移動
せず、作業ツールと固定物との間に事物等が挟まれたと
きに可動板が移動するとともに挟まれた事物等が損傷を
受ける前に可動板が移動するように設定することができ
る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明のロボット装置の具体的な実施
例を説明する。図１に模式的に示す本実施例のロボット
装置は、ロボットアーム１と、ロボットアーム１の関節
軸を駆動するモータ２、２と、ロボットアーム１の先端
部３に相対移動可能に保持された可動板４と、ロボット
アーム１の先端部３と可動板４との間に介装された負荷
検出器（検知手段）としてのロードセル５と、同じくロ
ボットアーム１の先端部３と可動板４との間に介装され
た付勢手段としてのエアシリンダ６と、可動板４に固定
された作業ツール７と、制御手段８とを備えている。

【００１９】上記ロボットアーム１は、制御手段８から
の入力信号によりモータ２、２が駆動されることにより
作動する。また上記可動板４の両端にはガイドピン４
１、４１が一体的に突設されている。そして、可動板４
のガイドピン４１、４１は、ロボットアーム１の先端部
３の両端に貫設された一対の貫孔３１、３１にそれぞれ
摺動可能に係合している。なお、ガイドピン４１、４１
の先端には、ガイドピン４１、４１が貫孔３１、３１か
ら抜けることを防止するためのナット物品４１ａ、４１
ａがそれぞれ螺合されている。これにより可動板４は、
ロボットアーム１の先端部３に、該先端部３に対して近
接又は遠隔する方向に相対移動可能に保持されている。

【００２０】上記ロードセル５はロボットアーム１の先
端部３に固定されている。そして、可動板４がロボット
アーム１の先端部３から最も離れた位置にある状態（図
１の状態）で、ロードセル５の圧力検出子５１の先端は
可動板４に当接されている。このロードセル５の出力値
はアンプ９を介して制御手段８に入力される。また上記
エアシリンダ６もロボットアーム１の先端部３に固定さ
れ、エアシリンダ６の出力軸６１は可動板４に連結され
ている。そして、ロボットアーム１の駆動中において
は、エアシリンダ６には圧縮空気が供給された状態にあ
り、エアシリンダ６により付勢された可動板４はロボッ
トアーム１の先端部３から最も離れた位置にある（図１
の状態）。なお、エアシリンダ６による付勢力は、作業
ツール７が作業対象物に対して正常な作業をしている際
には可動板４がロボットアーム１の先端部３に近づく方
向に移動しないように、作業ツール７が作業対象物に対
して正常な作業をしている際に作業ツール７に作用する
作業反力よりも大きく設定されている。一方、エアシリ
ンダ６による付勢力が大き過ぎると、作業ツール７と固
定物との間に誤って他の事物等が挟まれた場合に、可動
板４が移動できないために事物等が損傷を受けることと
なる。このため、エアシリンダ６の付勢力の上限は、挟
まれた事物等が損傷を受ける前に可動板４がロボットア
ーム１の先端部３に近づく方向に移動可能となる範囲内
におさめられている。

【００２１】上記作業ツール７には、作業対象物として
の部品（図示せず）を把持するための一対の爪７１、７
１が固定されている。上記制御手段８には、ロードセル
５の出力値との比較により、作業ツール７と固定物との
間に他の事物等が挟まれたことを判断するための設定値
が予め入力されている。すなわち、制御手段８はロード
セル５の出力値が予め入力された設定値を超えたとき
に、作業ツール７と固定物との間に事物等が挟まれたと
判断し、ロボットアーム１を駆動するためのモータ２、
２への電気の供給を停止させる。なお、この設定値は、
作業ツール７と固定物との間に事物等が挟まれたことに
よる大きな負荷を受けた可動板４がロボットアーム１の
先端部３に近づく方向に移動している間に、ロードセル
５から入力される出力値が該設定値を超えうるように設
定されている。

【００２２】上記構成を有する本実施例のロボット装置
では、ロボットアーム１の先端部３に取り付けられた作
業ツール７と固定物との間に他の事物等が挟まれると、
可動板４がエアシリンダ８による付勢力に抗してロボッ
トアーム１の先端部３に近づく方向に移動する。これに
より、可動板４とロボットアーム１の先端部３との間に
介装されたロードセル５に負荷がかかる。そして、制御
手段８に入力されるロードセル５の出力値が予め入力さ
れた設定値を超えると、制御手段８は作業ツール７と固
定物との間に他の事物等が挟まれたと判断し、ロボット
アーム１の動作を停止させる。

【００２３】このように本実施例のロボット装置は、作
業ツール７と固定物との間に他の事物等が挟まれたこと
を、可動板４がロボットアーム１の先端部３に近づく方
向に移動している間、すなわち挟まれた事物等に負荷が
かかる前に検知することができるので、作業ツール７と
固定物との間に事物等が誤って挟まれたとしてもその事
物等が損傷を受けることを確実に回避することができ
る。

【００２４】また、本実施例のロボット装置では、可動
板４の移動をロードセル５により直接検知し、このロー
ドセル５の出力値と予め入力された設定値とを比較して
いるため、制御手段８における処理速度が速く、ロボッ
トアーム１の動作を停止させるまでの時間が短い。した
がって、挟まれた事物等が損傷を受けることをより確実
に回避することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明のロボット装
置は、作業ツールと固定物との間に他の事物等が挟まれ
たことにより大きな負荷を受けた可動板がロボットアー
ムの先端部に対して相対移動することを検知手段により
検知するものであるから、作業ツールと固定物との間に
事物等が挟まれたことを、可動板がロボットアームの先
端部に近づく方向に移動している間、すなわち挟まれた
事物等に負荷がかかる前に検知することにより、作業ツ
ールと固定物との間に事物等が誤って挟まれたとしても
その事物等が損傷を受けることを確実に回避することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施例に係るロボット装置の全体構成を模
式的に示す側面図である。

【符号の説明】

１はロボットアーム、３はロボットアームの先端部、４
は可動板、５はロードセル（検知手段）、６はエアシリ
ンダ（付勢手段）、７は作業ツール、８は制御手段、９
はアンプである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御手段からの入力信号によりロボットア
   ームを作業対象物に対して相対的に移動させ、該ロボッ
   トアームの先端部に取り付けられた作業ツールにより該
   作業対象物に対して作業をするロボット装置において、 上記ロボットアームの先端部に対して近接又は遠隔する
   方向に移動可能に保持されるとともに上記作業ツールが
   固定された可動板と、該可動板の上記ロボットアームの
   先端部に対する相対移動を検知し、その出力値が上記制
   御手段に入力される検知手段とを備えていることを特徴
   とするロボット装置。
2. 【請求項２】前記ロボットアームの先端部に対して相対
   的に離れる方向に前記可動板を付勢する付勢手段を備え
   ていることを特徴とする請求項１記載のロボット装置。