JPS5837701A

JPS5837701A - ロボツトの安全装置

Info

Publication number: JPS5837701A
Application number: JP13557981A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Kumasaka; 熊坂　秀行; Hiroshi Kuriyama; 栗山　洋
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1981-08-31
Filing date: 1981-08-31
Publication date: 1983-03-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、速度指令信号に従って回転するモータによ
って回動される腕を有するロボットの安全装置に関する
。

近年、特に製造加工業分野において、溶接、塗装１機械
加工２組立、検査工程等の自動化の強い要請に応えて、
各種の産業用ロボットが開発されている。

この産業用のロボットに人間の左右両腕の動作機能に類
似した機能を持たせるため、例えば第１図に示すように
、胴体１に左右対称的に多軸構成した２本の腕２，６を
備え、その各先端部にメカニカルハンド４，５を取付け
た２腕ロボツトも開発されている。

このような２腕ロボツトは、各腕２．３の胴体１への接
続部である基部２ａ、３ａを、速度指令信号に従って回
転するモータによってそれぞれ軸線Ａｌ、７２の回シに
回動して、両腕の絶対位置及び相対位置を大きく変化さ
せると共に、各腕の各軸ごとに回動量を制御してメカニ
カルハンド４゜５によってワークあるいは工具等を把持
し、組立。

加工等の各種作業を行うものである。

このような産業用ロボットに各種作業を行なわせるには
、予め作業順序を人手によってティーチングして記憶さ
せる方法が一般にとられる。

その場合、例えばティーチング時の操作ミス、あるいは
制御装置の故障等により、一方の腕が他方の腕や付近に
ある物体に高速で衝突するようなことがあると、腕を破
損して多大な損失を招くと共に、以後の作業が不能にな
るという問題があった。

この発明は、上記のような問題を解決するためになされ
たもので、ロボットの腕が他の腕や他の物体に高速で衝
突することを確実に防止することを目的とする。

そのためこの発明は、速度指令信号に従って回転するモ
ータによって回動される腕を有するロボットにおいて、
腕が他の腕又は物体に干渉する可能性のある回動範囲に
回動した時にスイッチ手段を作動させ、その時にモータ
への速度指令信号が基準値以上である場合には、その速
度指令信号を基準値に制限するようにして、高速での衝
突を防止したロボットの安全装置を提供するものである
。

以下、この発明の実施例を添付図面によって説明する。

　第１図に示した２腕ロボツトは、この発明による安全
装置を備えている。

すなわち、腕２の基部２ａの所定位置にドッグ６を突設
し、腕２が他方の腕６と干渉する可能性のある回動範囲
に回動した時に、ドッグ６によって作動されるスイッチ
手段であるリミットスイッチ７．８を胴体１の上面に取
付けである。

また、腕２は、上腕部２ｂに軸９によって下腕部２Ｃが
回動可能に連結されており、この下腕部２ｃも速度指令
信号に従って回転するモータによって上腕部２ｂに対し
て矢示Ａ方向に回動する。

この下腕部２ｃの軸９にも、所定の角度位置にドッグ１
０を径方向に突設し、上腕部２ｂ側にリミットスイッチ
１１を取付け、腕２が胴体１と干渉する可能性のある回
動範囲に、下腕部２Ｃが回動した時、ドッグ１０によっ
てスイッチ手段であるリミットスイッチ１１が作動され
るようになっている。

この実施例では、リミットスイッチ７は、ドッグ６が第
１図の矢示Ｂ方向に通過した時にオフからオンになり、
その反対方向に通過した時にはオンからオフになる。

また、リミットスイッチ８は、ドッグ６が矢示Ｃ方向に
通過した時にオフからオンになシ、その反対方向に通過
した時にはオンからオフになる。

さらに、リミットスイッチ１１は、ドッグ１０が矢示り
方向から通過した時にオフからオンになり、その反対方
向から通過した時にはオンからオフになる。

なお、もう一方の腕３も同様に基部３ａ、上腕部３ｂ、
下腕部３ｃによって構成され、腕２に対するドッグ６．
１０及びリミットスイッチ７．８゜１１に対応するドッ
グ及びリミットスイッチを設けているが、図示を省略し
である。

また、スイッチ手段としては、リミットスイッチに限ら
ず、リードスイッチ、光電式スイッチ等の非接触スイッ
チを用いることもできる。

次に、この発明の実施例における腕２の基部２ａ及び下
腕部２Ｃを回動するモータの駆動制御回路を第２図によ
って説明する０１２は基部２ａを回転駆動するためのモータ、１６は上
腕部２ｂに対して下腕部２Ｃを回動させるためのモータ
であシ、夫々速度指令設定回路１４から出力される速度
指令信号Ｖｌ、Ｖ２に従って回転する。

すなわち、速度指令信号Ｖｌ、Ｖ２が出力されると、後
述する速度指令制限回路１５．１６及び比較回路（加算
回路）１７．１８を介し、増幅器１９　、２０で増幅し
てモータ１２，１５を回転させる。

モータ１２，１６が回転すると、その回転軸に連結され
たパルスジェネレータ等の回転速度検出器２１，２２が
夫々モータ１２，１３の回転速度に応じた周波数のパル
ス信号を発生し、フィードバック回路（Ｆ／Ｖ変換回路
）２６．２４によって、速度指令信号Ｖｌ、Ｖ２と逆極
性でモータ１２゜１３の回転速度に応じた電圧信号Ｖｆ
１．Ｖｆｚに変換されて、比較回路１７．１８にフィー
ドバックされる。

比較回路１７．１８は、夫λ速度指令信号Ｖｔ。

ｖ２とフィードバック電圧信号Ｖｆｓ、Ｖｆ２とを比較
して、その差疎び絶対値の大小関係に応じた極性の信号
を出力し、増１器１９，２０を介してモ−夕１２，１３
に供給する電流を制御する。

このようにして、モータ１２，１３は、夫々速度指令信
号Ｖｌ、Ｖ２の極性に応じた方向に、その大きさく絶対
値）に応じた速度で回転するように制御される。

速度指令設定回路１４は、マイクロコンピュータ（ＣＰ
Ｕ）２５によって制御され、ティーチング時には、ティ
ーチングペンダント２６が人手で操作されることによっ
てマイクロコンピュータ２５に指示データが入力され、
それによってマイクロコンピュータ２５がら速度指令設
定回路１４へ速度データが出力され、ティーチング後の
作業時には、マイクロコンピュータ２５の記憶データに
基づいて順次速度データが出力される。

この速度データに基づいて、速度指令設定回路１４が速
度指令信号Ｖｌ、Ｖ２を出力する。

以上の構成及び動作は従来と同様であるが、この発明を
実施するために、さらに速度指令制限回路１５．１６と
、その作動を制御するための制限範囲検知回路２７．２
８とを設けている。

制限範囲検知回路２７は、電源子Ｖとアース間に、前述
した第１図のリミットスイッチ７とリミットスイッチ８
の並列回路と、抵抗２９とを直列に接続して構成してあ
り、リミットスイッチ７゜８のいずれかがオンの時に、
ａ点にハイレベルの信号“１　／／を出力する。

すなわち、腕２が他方の腕３と干渉する可能性のある回
動範囲に基部２ａが回動した時にゝゝ１　／／を出力す
る。

一方、制限範囲検知回路２８は、電源子Ｖとアース間に
、前述した第１図のＩＪ　ミツトスイッチ１１と抵抗６
０とを直列に接続して構成してあり、リミットスイッチ
１１がオンの時に、ｂ点にハイレベルの信号ゝゝ１″を
出力する。

すなわち、腕２が胴体１と干渉する可能性のある回動範
囲に下腕部２ｂが回動した時にゝゝ１“を出力する。

速度指令制限回路１５，１６は、通常は各人力の速度指
令信号Ｖｌ、Ｖ２をそのまま出力するが、制限範囲検知
回路２７．２８からハイレベルの信号９１“が入力され
ると、夫々その時の速度指令信号Ｖｌ、Ｖ２が基準値以
上か否かを判別し、基準値以上の時には速度指令信号を
基準値に制限する。

すなわち、基準値（制限値）の速度指令信号を出力する
。

第６図にこの速度指令制限回路の一具体例を示す。

この速度指令制限回路は、基準値設定回路６１゜絶対値
比較器６２．アナログスイッチ３３．３４と、ＡＮＤゲ
ート６５及びインバータ６６とによって構成されている
。

基準値設定回路３１は、腕２が他の腕又は胴体と干渉し
ても破損する恐れのない制限速度でモータ１２又は１６
を回転させるための速度指令信号に相当する大きさで、
速度指令信号ｖｌ又は■２と同極性の電圧信号ｖＬを基
準値として出力する。

絶対値比較器３２は、速度指令信号ｖｌ又はＶ２の絶対
値と基準値Ｖｔ、の絶対値を比較し、例えば１Ｖｔｌ≧
ＩＶＬＩ　　の時には出力をハイレベルゝゝ１“にし、
１Ｖｕｌ＜ｌＶｔ、ｌ　　の時には出力をローレベル″
０“にする。

したがって、例えば制限範囲検知回路２７のａ点からの
信号がゝゝ１“になった時、絶対値比較器３２の出力が
９１“であると、ＡＮＤゲート６５の出力がＳ′１“に
なり、アナログスイッチ６６をオフにしてアナログスイ
ッチ６４をオンにする。

それによって、速度指令信号Ｖｔは出力されなくなり、
代りに基準値Ｖｔ、がアナログスイッチ６４を通って出
力される。

ａ点からの信号がゝゝ０”の時、及びａ点からの信号が
ゝゝ１“になっても絶対値比較器６２の出力が“０“の
時は、アナログスイッチ６３がオン。

６４がオフのままなので、速度指令信号Ｖ１（又はＶ２
）がそのまま出力される。

そこで、例えば第４図（ａ）に示すような速度指令信号
ｖｌが入力して、同図（ｂ）にｔｌで示す時点で第１図
及び第２図に示したリミットスイッチ７又は８がオンに
なったとすると、時点ｔｘまでは速度指令信号ｖ１がそ
のまま出力され、時点ｔ１以後は、Ｖｌ≧ＶＬ　　であ
る時点ｔ２までの間は基準値ＶＬが出力され、ｖｌ＜Ｖ
Ｌ　　になった後は速度指令信号Ｖ１がそのまま出力さ
れるようになる。

第２図のモータ駆動制御回路によれば、上述のような速
度指令制限回路１５．１６の出力信号に応じてモータ１
２，１３の回転速度がそれぞれ制御されるので、第１図
の腕２の基部２ａ及び下腕部２Ｃの回動速度が制御され
る。

そして、腕２が他方の腕６又は胴体１に干渉する可能性
のある回動範囲に入ると、その回動速度が安全速度とな
る基準値に制限されるので、ティーチング操作時等にお
いて腕同志、あるいは腕と胴体とが高速で衝突すること
が防止される。

なお、第２図中３７．３８は手動の速度制限解除スイッ
チであり、オフにすると速度制限が解除される。

また、腕６の基部６ａ及び上腕３ｂに対して下腕３ｃを
駆動するモータの駆動部］御回路も、第２図のモータ駆
動制御回“路と同様に構成されている。

さらに、この発明は２腕ロボツトに限らず、単腕ロボッ
トに適用しても有効であり、腕が胴体や他の工具やロボ
ット、あるいはワーク搬送装置等に高速で衝突すること
を防止できる。

以上説明したように、この発明によれば、ロボットの腕
を高速で回動させても、他の腕や物体と干渉する可能性
のある回動範囲に入ると、自動的にその回動速度が安全
な基準速度に制限されるので、ティーチング時に回動速
度をあまり気にすることなく安心して操作でき、ティー
チング能率を高めることができる。

また、ティーチング後の作業時にも、マイクロコンピュ
ータ側のエラーその他の原因で腕同志あるいは腕と他の
物体が高速で衝突して破損するようなことを完全に防止
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例を示すロボットの外観斜視
図、第２図は、この発明の実施例におけるモータ駆動制御回
路を示すブロック回路図、第３図は、第２図における速度指令制限回路の具体例を
示すブロック回路図、第４図ｆａ）（ｂ）は、第６図の回路の動作説明に供す
る速度指令信号の波形図である。１・・・・・・胴体　　　　　　２，３・・・・・・腕
２ａ　、３ａ・・・・・・基部　　２ｂ、３ｂ・・・・
・・土腕部２ｃ　、３ｃ・・・・・・下腕部４．５・・・・・・メカニカルハンド６．１０・・・・ドッグ７．８．１１・・・・・・リミットスイッチ（スイッチ
手段）１４・・・・・・速度指令設定回路１５．１６・・・・・・速度指令制限回路２７．２８・
・・・・・制限範囲検知−略図派

Claims

【特許請求の範囲】

１　速度指令信号に従って回転するモータによって回動
される腕を有するロボットにおいて、前記腕が他の腕又
は物体に干渉する可能性のある回動範囲に回動した時に
作動するスイッチ手段と、このスイッチ手段が作動した
時に、前記モータへの速度指令信号が基準値以上か否か
を判別し、基準値以上の場合には該速度指令信号を前記
基準値に制限する速度指令制限回路とを設けたことを特
徴とするロボットの安全装置。