JPS5919696A - 移動部材の安全装置 - Google Patents

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】 本発明は搬送機械例えば工業用四ボットのようなアーム
が広範囲な運動をするとき、その動きによって作業者等
が殴打される等の災害が発生しないようにする移動部材
の安全装置に関する。

近年発達のめざましい工業用ロボットは自動車等のスポ
ット溶接、或いは工作機械等の工作物の搬送装置として
省力化、自動化のために非常に多く用いられている。　
しかしながらロボットの運動空間は作業者の修理、点検
或いは試験のために立入る空間と共有となるためにアー
ムの動きは極めて危険なものとなり、゛作業者に重大な
る危害を与える事態が起り安全上大きな問題を有してい
る０゜このためロボットの行動範囲に作業者が立入る必
要がある場合子しめ電源を切るような方法が行なわれて
いるが、特に各部のａｍ、試運転等でｉａ源を入れたま
＼で作業を行なう必要がある場合に不慮の災害の発生の
危険を有している。　また安全上ロボットの行動範囲に
部外者が立入らないように安全柵を設けているが、部外
者が物珍しさまたは他の理由により桐を乗り越えて立入
ることもな０とは云えない。

従って本発明は定常状態においてロボットの行動範囲近
ぼうの定常物体のりポットに対する関係位置を記憶させ
ておき、ロボットの稼動中に異常物体が検出されたとき
その位置を定常状態の記憶値と比較し、ロボットに近い
危険な位置であれば危険物として必要なる信号を出力す
る移動部材の安全装置２提供しようとするもので、本発
明は移動部材の移動先端部に移動方向の一定距離以内の
物体との距離を測定する測定装置を移動方向毎に設け、
また一方移動先端部の移動量を検出する検出器を設は定
常状態における移動先端部の所定位置での周辺物体との
距離を予じめ記憶させておき稼動中所定位置での移動先
端部と検知物体との距離と該所定位置に対応する前記記
憶値とを比較させて障害物の侵入を感知させることを特
徴とするものである。

以下本発明の実施例を図面にもとづき説明する。

ロボット台１上に垂直に固定された支軸２に軸受６、う
によって旋回可能に支柱４が垂直に軸承されており、支
柱４の基部外周には外歯車５が固設され、支柱中実軸方
向にアーム１８の上下用シリンダ６が固設されている。

　またロボット台１上の取付台７に水平に支柱４の旋回
用シリンダ８が設けられており、これに嵌装するピスト
ン９のピストンロッド１０に刻設されたラックが外歯車
５と噛合していて、シリンダ８に圧力流体が送られるこ
とにより支柱４を旋回させる。　そして旋回角度は外歯
車５と噛合する歯車１１を介してパルス発生器１２によ
ってパルス数として検ｕ１される。

アーム上下用シリンダ６に嵌装されたピストン１６のピ
ストンロッド１４の上端にはアーム１５が水平に固定さ
れている。、そしてアーム１５からラック１６が垂下さ
れており、支柱４に設けられたパルス発生器１７の歯車
１８が噛合していてパルスを発生させる。　アーム１５
には軸方向にハンド前進後退用シリンダ１９が設けられ
ていて、これに嵌装されたピストン２０の前側のピスト
ンロッド２１の先端に、グリッパ２２．２２を開閉可能
に有するハンド２６が固着されている。　このハンド２
６にはハンドの移動方向の各距離ご検出するために前側
測定器２４１Ｌ　％　２４ｂ、上側測定器２５、下側測
定器２６、左側測定器２７、右側測定器り：８例えば超
音波測定装置の発振、受信器が取付けられている。　超
音波測定装置はロボットの行動範囲の少し外側まで測定
できる程度の能力のもので充分である。　ピストン２０
の後側のピストンロッド２９にはランク６０が刻設され
ており、アーム１５に設けられたパルス発生器６１の歯
車６２と噛合していて回転させパルス２発生させる。

なおパルス発生器１７．３１は例えば１０°ｒｎ移動毎
に１パルス発生し、パルス発Ｊ［１２には１゜旋回毎に
１パルス発生ずるように構成されている。

このように構成されたロボットの安全装置の作用をティ
ーチング時を破線、通常運転時を実線で示した制御線図
の第６図にもとづき説明する。

ロボットを作動させるために測定装置の測距前能力内の
定常物体との距離を行動範囲と関連して知るために、先
づティーチングをしてハンド２６の各所定位置の定常状
態における測定距離を記憶させる。　ハンド２３に設け
られた距離測定器の測定器２４ａ、　２４ｂ、　２５．
２６．２７．２８が同時に又はタイムシェアリングで作
動させられるが何れも同じ手法でティーチングさせるた
め前方測定器２４ａの検出について代表して説明する。

　選択器ろ５でティーチングであることを選択し、スタ
ート猪苓で距離測定器３３が作動して測定器２／ｌａか
ら例えば超音波が発振され移動寸前の待機位置における
前方の物体例えばローディング対象の工作機械からの反
射波を受信し、この発振から受信器の時間を距離演算器
６４で演算して距離を算出する。　その値を選択器６５
を経て記憶器６７に入力しパルスカウンタ６６の出力値
零を同時に入力して記憶器３７に記憶させる。　またパ
ルスカウンタ６６の出力値零を第１比較器６９に入力し
て設定された前進端におけるパルスカウント数ｎ　と比
較する。

不一致ｎ。＞Ｏのため切換弁を開き油圧シリンダ１９の
後室に圧力流体を送ってピストン２０を前進させる。　
後側のピストンロッド２９のラック６０により歯車６２
を介してパルス発生器６１が回転されハンド２６が１１
０１Ｔ１前進すると１パルスが発゛生される。　このパ
ルスは距離測定器６６に送られ、パルス発生時点での前
方物体迄の距離を測定して距離演ｎ器６４で算出し記憶
器６７に入力する。　一方ｔ＜　ｌ　ｘｆｆｊ　土器５
１のパルスはパルスカウンタ６６に入力されカウント＠
１が第１比較器６９に入り、前進端の設定カウント数ｎ
。と比較され、設定値内にあるがら記憶器６７に入力さ
れ前記演算値と同時に記憶されるとともにり１続き油圧
シリンダ１９２駆動する。　同様にして次のパルスが発
生されこの時点で現在位置のハンド２３からの距離が測
定されパルスカウント数とともに記憶器６７に順次記憶
されていまハンド２６の位置が前進端位置と一致してテ
ィーチングを終る。

このようにして上側、下側並びに旋回の各位置のティー
チングによる測定値が記憶完了すると通常連続運転が可
能となる。　通常運転では選択器６５が運転に切換えら
れスタートの指令で現在の状態で運転に入って良いかを
確認するため通常運転の指令で距離測定器６６が作動し
測定器がらり出力を距離演算器６４で演算し選択回路６
５を経て第２比較器３８に入力する。　一方パルスヵウ
ンタ６６の出力Ｏは第１比較器にて設定値ｎ。より小な
ることを確認した上で、さらに記憶器３７に入力される
と、さきにティーチング時に記憶したパルスカウント数
０に対する距離が読み／Ｊ、Ｉされ、第２比較器にて前
記スタート指令時の距離と比較され、一致すれば障害物
はないと判断し、アラームは出さず、第１比較器より出
された油圧シーリング駆動信号とともに油圧シリンダ駆
動信号を出し、ハンド２３を前進させる。　ハンド２６
カ１ｏｒｎｒｒＩ前進するとパルス発生器６１がらはパ
ルスが発生され距離測定器６３の各測定器から超音波が
発振され、その受信迄の時間を距離演ｎ器６４で演算し
て距離を算出し選択器６５を経て第２比較器６８ニ入力
する。　一方パルスはバルスカウ＞３ｚ６６でカウント
されその数ｆｉｆｆ１が第１比較器６９にてチェックさ
れた後記憶器６７に入力され、このカウント値における
ティーチング時の記憶値を読み肯し第２比較器６８に入
力して現在の読取値と比較し一致していれば同己様にし
てハンド２３は前進される。　若しハンド前方に人、或
いは材料等の障害物がロボットの行動空間内に侵入して
いると測定器２４ａ、２４ｂは障害物の反射波を受信し
て演算された距離は短かくなり＃ｔ￥２比較器３８が記
憶値と比較して不一致を判定出力しアラームを出すとと
もに油圧シリンダ１６への圧油の供給を遮断してロボッ
トを停止させる。

このようにハンドの各方向の検出がタイムシェアリング
によって行なわれ移動方向の何れか１個所において侵入
物が検知されればロボットの動きを停止させる。　なお
自動操作、手動操作の何れにも同じ作用をなす。　また
第１比較器６９の代りに前進端リミットスイッチを動作
させてもよくリミットスイッチが働くまでは測定比較前
進を繰返すことになる。

またロボツＦがＮＣ制御であっても原理的には同一であ
って勿論適用できるものである。　その制御線図の一例
を第４図にもとづき前進時を説明する。　ロボットの行
動空間における距離測定器の測定範囲内の状況を先づテ
ィーチングによって記憶する。　ティーチングの指令に
よって現在値演算器５１の零数値を障害物を検出する複
数時点例えば０，１０．２０”・・・・に決められた設
定値と比較する第２比較器５２と比較し一致出力で距離
測定器５６の測定器の測定結果を距離演算器５４により
算出し選択器５５を経て記憶器５７に記憶する。　−力
筒２比較器５２の一致出力でゲート６０を開きハンド２
６の現在位置（前方）検出器５０からの出力にもとづき
算出した現在値演算器５１の現在値を同時に記憶器５７
に記憶する。

また運転のときは位置決め指令値、ティーチングのとき
は前進端位置が指令値として入力される第１比較器５６
において現在値と比較され前進端で一致するまで駆動装
＠５８が駆動されて前進端迄の状況が順次記憶される。

　次に通常運転に入ると選択器５５を運転に切換え第１
比較器５１の指令値として位置決め位置を指令する。　
運転指令で駆動装置が働くと同時に現在値零のときの安
全を距離測定器５３で確認する。　即ち演算器５１の出
力値零と設定値零と第２比較器５２で比較し一致信号に
より距離測定器５３からの値を距離演算器５４で距離を
算出し、選択器５５を経て第６比較器５９に入力する。

　一方一致出力で開かれたゲート６０を経て記憶器５７
に入力した零位置のティーチング時の記憶した距離を読
み出し第６比較器５９に入力して前記入力値と比較判定
し一致していれば、そのままハンド２６が前進させられ
る。　設定位置で確認しながら第１比較器５６で指令値
と一致した時点でハンド２６の前進は停止する。　この
間に障害物が侵入すれば距離演算器５４の算出値は小さ
くなり第３比較器５９では不一致によるアラーム信号が
出力されゲート６１を閉じて駆動装置５８の入力を遮断
するものである。

なおロボットの行動範囲＋αの物体の有無はロボットの
動きとは関係ないので距離演算器で算出された値が上記
範囲より大きなものであればすべて一定値として記憶器
５７に記憶させこの値より小さい値が検出されたときに
アラーム出力とすることが合理的である。　また絶対値
検出の場合は直線運動部については零位置における測定
値をもとに移動範囲を演算で求めて記憶しておくことも
できる。　またロボットの行動空間内に障害物があって
はならないからティーチングをやらずに各運動方向の行
動限界点の値を記憶又は設定しておきこの値から現在値
を差引き減算値と測定値とを比較することも可能である
。　更にＷｙｉ整時に手動運転する場合はその運動方向
のみ作動するようにすることも自由である。

以上詳述したように本発明はハンド部に距離測定器を設
けてロボットの行動範囲近傍の通常状態における物体と
ハンド位置との関係距離を記憶しておき稼動中のハンド
の測定値とを比較して不一致であれば運動ン停止させる
ようになしたので不用意の侵入によって人身に不慮の災
害が発生させたり、物体を持込んでロボットが破損する
ことを防止できてロボットの安全対策として極めて有効
なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はロボットの概略図 第２図はハンド部の正面図 第６図は駆動装置に油圧シリンダ機構を用いたときの制
御線図 第４図は絶対値検出器を用いたＮＣ制御の場合の制御線
図である。 １・・・ロボット台　　４・・・支柱 １５・・・アーム　　６，８．１９・・・シリンダ２３
・・・ハンド ２４ａ、　２４ｂ、　２５．２６．２７．２８−・−測
定器１２、１７．３１・・・パルス発生器 特許出願人　　株式会社大隈鐵工所 第１図 第　２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）搬送機械、ロボット等の移動部材において、移動
   先端部に設けた各移動方向の障害物体との距離を計測す
   る測定装置と、　前記移動先端部が各移動方向に対して
   前記移動部材の基準位置からの移動量を検出する検出装
   置と、　定常状態における前記移動先端部の各移動位置
   における前記障害物との距離を記憶する記憶装置と、　
   前記移動先端部の移動中の各所定位置における前記測定
   装置の値と、その各所定位置に対応する前記記・°憶装
   置の記憶値とを比較し不一致のとき警報又は移動停止等
   の必要なる信号を出力する比較回路とを含んでなる移動
   部材の安全装置。