JPS5959381A - ロボツト - 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ｔよ、産業用ロホットに関する。

近年、産業用ロボットの進歩は目ざ１しく、例えば米国
特許第３，６６ｉ、ｆｌ１５１号ンこば、ノｙｒ望の作
動順序で実施する多倣の工程全表わす信号を貯えること
ができろ回転記憶ドラムヶ・用いる回転自任のロボット
捷たはプログラム化マニビユレークーが開示さ、ｈてい
る。そのようなロボットにおいては、操作腕の所望の位
置を設定するために教示操作においてポータプルの教示
制御架＠を用いる。この操作腕の位置は、記憶ドラムに
よって記憶される。反復作業サイクルにおいてこ牙］ら
の記憶さ」また信号が指令信号として使用され、絶対位
置を表わすエンコーダ信号と比較されて操作腕を各セッ
ト位置へ順次に移動させろ。操作腕は、制御軸線に犬ぎ
なエラー信号がまだ存在する間に発せられる人工的合致
信号を用いることにより湾曲径路に沿って移動させるこ
とができる。すべての軸線に関して、いろいろな度合の
エラーを表わす合致信号を発する慣用の比較器およびデ
ジタル−アナログ変換器が使用される。

米国特許第３．８８ａ３６１号においては、連続走行ｆ
るコンベヤと協同するための固足ベース型プログラム化
マニピュレータが提案されている。

このマニピュレーターは、例えば内外方向の軸線のよう
な１つの軸線がコンベヤに平行になるように位置づけさ
れる。マニピュレーターの内外方向軸線のための連続的
に変化する指令信号供給源としてデジタル式コンベヤエ
ンコーダーを用いることＫよりマニピュレーターの腕の
一定範囲での横方向の移動を可能にするとともに、コン
ベヤに同期させて腕を操作する。こ・の構成では、マニ
ピュレーターの初期教示モード中コンベヤをその径路に
沿って多数の部位に位置づけする必要がない。

米国特許第３，５２５，３８２号には、そのようなロボ
ット即ちプログラム化マニピュレーターヲタイキャスト
および鍛造工程に１史用する態様が開示さＪｌている。

捷だ、米国特許第３，６５４．６１５号には、炉からの
高温ビレットを成形または型打ちプレス内へ移送し、完
成した部品をプレスから取出し、容器内へ入れる作業を
行うためにマニピュレーターを使用する態様が開示され
ている。炉の部分においては、マニピュレーターの腕に
よって運ばれる部品の特性を検出するための熱感知器ま
たは他の装置に応答して人為的なプログラム終了信号が
炉外に発せられろようになさ牙１ている。所望の特性が
感知器によって検出されない場合、人為的なプログラム
終了信号が発せられ、それによって全プログラムケ完了
せずにマニピュレーターの腕をその初期位置へ戻す。

例えは、米国コネチカット州のユニメーション・インコ
ーホレーテッド社から「ユニメート」という登録商標名
で販売されている産業用ロボットがある。ユニメートの
モデル４０００　Ｂは、６つのプログラムされた関節と
、外端忙空気圧式クランプ／工具装置または溶接ガ／（
１４Ｊと称される）を備えだ液圧式の腕を有する産業用
ロボットである。内臓されたデジタル式記憶装置と、ソ
リッドステートエレクトロニクス装置との協同によりサ
ーボ駆動装置を制御し、腕と手の組立体を６つもの異る
基本型動作に従って操作する。６つの基本型動作のうち
３っは、腕の運動であり、内外運動Ｏ（半径方向の伸縮
）と、上下運動Ｄ（垂直方向の回転）と、回転Ｒ（腰の
回転）である。他の６つは、リストの運動であり、屈曲
Ｂ（上向きまたは下向き）と、左右の撮りＹ（時計方向
せたは反時計方向）と、−旋回Ｓ（時計方向捷たけ反時
計方向）である。

６つの動作のいずれにおいても、その原動力は、サーボ
弁の制御に従って液圧作動器によって与えられる。内外
運動および上下運動のための液圧作動器は、それぞれの
負荷に直接連結されている。回転運動は、圧力平衡ピス
トンの直線運動′２ラックと歯車により回転運動に変換
するこ吉によって与えられろ。歯車のバツクラックを防
止するために、はね押しされた７リンダによりラックに
定常的な係合力が付与される。屈曲、旋回および左右の
振りの各作動器によって与えられる力は、チェーン、軸
および歯車装置によってそれぞれの負荷へ伝えられる。

リストは腕と共に内外へ移動するので、腕（ブーム）の
内外運動の全ての範囲に亘って５つの動作に動力を伝え
るためのホール／ナツトおよびスプライン軸構成体が設
けられている。傘歯車を用いろことにより腕の大きさを
小型にすることができるようになさねている。ユニメー
トを作動σせるための液圧動力は、完全な自蔵液圧系統
（ユニメートのための説明書３９８Ｅ１参照）によって
供給される。

しかしながら、上述のような精巧な商度の制御装置を備
えていても、産業用ロボットは、時折障害物にぶつかっ
て損傷を受けることがあり、そのために商い修理費を必
要とするとともに、ロボットの稼働を停止しなければな
らない。

クランプまたは工具（ツーリング）装置を備えたロボッ
トは、しばしば、金属素材または成形品などの工作物を
１個１個または一連の列として所望の加工ステージョン
や貯蔵位置へ移送するのに使用される。クランプまたは
工具装置は、工作物を掴むための１対の横方向に離隔し
た指から成っており、各相の外端には、加工ステージョ
ンから加工ステージョンへ移送スる工作物を確実に保持
するように特定の形状の爪が設けられている。１対の指
は、工作物を所望のステーンヨン装置く際には互いに開
かれる。

これらの指は、水平軸線を中心として５６０Ｊの回転を
可能にする歯車箱から外方へ延長している。もう１つの
歯車により垂面軸脚を中心とする少くとも１８０Ｊの指
の回転が可能にされている。

指およびその支持構造体は、捷だ、ロボットの腕に対し
て前後方向にも移動することができる。

本発明は、掴持腕を有する産業用ロボットにおいて、工
作物が障害物に衝突し、腕白へ押戻さｆｒだ場合、直ち
にロボットの全ての運動を停止させろ指令を発するスイ
ッチ装置を備えたロボット全提供する。

本発明の他の％徴によれば、掴待腕と支持構造体との連
結部にせん断ビンを、設け、掴持腕せたけそれによって
（岡持畑ねた工作物が障害物に衝突し、所定の力が加え
られろと、せん断ビンがせん断され、高価な歯車機構や
制御装置を保護するように構成する。

実施例の説明 本発明を組人牙またマニピュレーター即ちロボット１０
は、ベース１２と、ば亥ベース上に３６０゜回転自在に
取付けられた本体部分１４全備えている。本体部分１４
は、その水平軸線の周りに上下に枢動することもできろ
。本体部分１４は、外方に突出したブーム１６を有して
おり、ブーム１６は外方に延長した脚部１８を有してい
る。

脚部１８の一部分は、脚部と共に内外へ伸縮する可撓性
保趨カバー２０によって囲包されている。脚部１８の外
端には、歯車組立体２０が設けられている。歯車組立体
２０は、水平から垂直部分２２へ直角に運動を伝達する
。もう１つの歯車部材２４は、腕組立体２６の垂直軸線
を中７Ｌ’とするほぼ水平な運動を可能にする。腕組立
体２６は、１対の外方に延長した腕５０．５２と歯車２
８を備えている。歯車２８は、それを通る水平軸線ヲ中
）ｂとする腕３０．３２の回転運動を制御するためのも
のである。各腕３０，３２は、それぞれ掴み部拐３４．
５６を有している。

各腕３０．３２は、横断方向に延長した基部３８に連結
きれており、基部３８は、腕５０．５２と喚問してホケ
ット４０を画定する。

先に述べたように、脚部１８は、ブーム１６から内外へ
進退自在である。工作物Ｐ（第４図）は、通常、掴み部
材３４．３６によって掴捷れ、ステーション（工作部署
）からステーションへ移送される。しかしながら、工作
物をベース１２から長手方向外方へ張出する操作金して
いるとぎ、工作物が障害物に突当ったとすると、工作物
は横断方向延長基部３８内へ押戻される。引続き腕５０
．５２を外方へ張出す操作を続けたとすると、工作物の
基部３８への戻り運動により上述した歯車の１つ捷たけ
それ以上が重大な損傷を受けろか、あるいは完全に破壊
さ牙１てしまうおそれがある。

本発明によれは、このような事態を防止するために腕６
０と６２の間にスイッチ４４を設ける。一実施例におい
ては、スイッチ４４は、横部材３８の一０１ｊ１４８か
ら延長させた接点部材４６から成るものとする。接点部
月４６１は、絶縁支持体５０に締着具５１によって取付
け、腕３゜と６２の間に横断方向に延長尽せ、それ自身
の弾性によって能力の側の接点支持体５２がら外方へ偏
倚されろようにする。工作物は、障害物に突当りその衝
撃によって押戻されると、接点部材４６に保合し、接点
部材を後方へ押して接点支持体５２上の接点５６に接触
させる。その結果、後述するように電気回路を完成し、
リレー　２０８　ｉ付勢する。そして、リレー２０８は
、直ちにロボットのすべての運動を停止させる。ロボッ
トの作動を再開するためには「リセット」ボタンを手で
押さなければならない。このように、スイッチ４４は、
工作物または腕３０．５２の一方が障害物に突当ると、
スイッチ４４を閉成位置へ押圧し、ロボットヲ脱勢する
ことによって′外部に突出した歯車組立体２０を保護す
る。

先に述べたように、ブーム１６および腕６０．３２ｔｄ
、前後方向以外にいろいろな方向の運動ケ行うことがで
きる。本発明によれば、前後方向以外の方向の運動の際
にも、腕または指６０．５２がそれに近接する剛性の構
造体に衝突した場合その衝撃全吸収するために腕捷たは
指６０．３２と横部拐５８との間の連結部にせん断ボル
トを設ける。即ち、第４図に示されるように、腕６０を
基部５８に連結する１対の水干せん断ボルトまたはビン
５４．５６と、腕６２を横部材５８に連結する１対のせ
ん断ボルトまたはピン５８．６０を設ける。これらのせ
ん断ビンは、所定の力でせん断するように既知の引張強
はを有する材料で形成する。

外方に延長した川３０．３２の一方または両方に衝撃が
加えられると、せん断ビン５４．５６．５８．６０に曲
げモーメントが加えられせん断ビンが折れる。せん断ピ
ンに溝を形成することによりせん断点を制御することも
できろ。当業者には明らかなように、腕３０．３２また
は高価な歯車機構２０．２４．２６金交換するより、せ
ん断ビンを交換する方がはるかに安い費用ですひ。

実験によれば、歯車機構２０が損傷した場合、装置を停
止づせなければならない上に３０００　ドルの修理費４
：必要とすることが判明している。

本発明によれば、１対の垂直ピン６２．６４を腕３０．
３２と横部材３８との連結手段として設けることができ
る。ビン６２．６４は、強い力が加わったとき折損し、
腕３０．３２を横部材６８から切駈す。これらのビンは
、横部材５８に対して長手方向の衝撃力が加えられたと
ぎ、スイッチ４４が適正に作動せず、装置を脱勢するこ
とができない場合のこと’に一４慮して設けることがで
きる。更に、ビン６２．６４は、ビン５４．５６．５８
．６０の補助としても機能する。即ら、ビン５４．５６
．５８．６０が腕３０．６２の一方または両方に衝撃が
加えられたとき万一１’）ｊ定の値の力でせん断されな
かった場合、ビン６２．６４が１亥所定の値より多少高
い力でせん断される。ビン５４．５６．５８．６０は、
３０００〜４０００　ｌｂ／１ｎ２（２１１〜２８１ｋ
ｇ／ｃＴ？）の圧力でせん断すレ、ビン６２．６４は２
５００〜５５００　　（１７６〜２４６ゆ／、ｍ”）の
圧力でせん断さ、ｈるように股Ｈ」″することが好まし
い。ビン６２．６４は、ピボット部材７０の横断方向延
長部分即ち横部材３８を貫通して挿通する。横断方向延
長部分６８を構成するピボット部材７０は、甘だ、連接
部分７２およびベース部分７４を有している。ベース部
分７４には、流体圧シリンダ８０から延長したラム７８
を受容する開口アロを設けである。

開口アロ内には、１だ、１対のビン８２．８４を配置し
、それぞれリンク８６．８８を貫通して延長させる。リ
ンク８６．８８の外端は、それぞれビン９４．９６によ
って脚９０，９２に連結する。

脚９０．９２には、上述のビン６２．６４も挿通する。

第４図には、ル’、１３０．３２がその掴持部材６４．
３６により工作物Ｐを把持した係合位置にある状態が示
されている。工作物Ｐ全数す場合にはシリンダ８０内へ
液圧流体を導入し、ピストンヘット７９およびラム７８
全右から左へ変位訟せろ。リンク８６．８８の内端がビ
ン８３によってラム７８の先端に連結されているので、
リンク８６．８８のビン８２．８４も右から左へ変位さ
ね、リンク８６．８Ｂのビン９４．９６ｉ含む外端が組
立体の中ノし線の方に向って内方へ変位される。その結
果、脚９０．９２がビン６２．６４ｉ中心として枢動し
、腕５０，５２ｆ外方へ拡開させろ。従って、掴持部材
３４．３６が工作物Ｐから脱係合する。

液圧に体にピストンヘッド７９の反対側に導入すると、
ラム７８が左から右へ変位され、それによってリンク８
６．８８が第４図に示婆れるように外方位置へ移動し、
脚９０．ソ２がビン６２．６４を中ノし・とじて枢動し
て腕３０，３２を内方へ変位させる。かくして、工作物
Ｐが掴持部材３４．６６　によって把持される。ベース
部分７４は、締着具９８によってスペーサ９９に結合さ
れている。

第５および６図には、スイッチ４４を作動させろための
電気回路が示されている。回路２００は、１１０ボルト
の電流金１２ボルトにして二次巻線２０４へ惧イ名する
変圧器２０２を備えている。

二次％紳２０４は、スイッチ４４およびリレー２０８を
含む第１回路２０６と並列に接続されている。

第２回路２１０には、リレー２０８に組合わせた１対の
ｎ′開接点２１４．２１６と直列に接Ｆｔシたリセット
ボタン２１２を設ける。

ロボットのコンソール（制御箱）からの別の回路２２０
には、リレー２０８のコイルによって作動されるように
した１対の當閉接点２２−２．２２４と直列に接続した
プロクラム化制御器を設けろ。

プログラム化制＠器がロボットを作動させることができ
るようにするためにはこの回路に５ボルトの直流電流を
流さなければならない。

腕５０．６２が過度に外方へ張出され、その結果工作物
Ｐが障害物に突当って押戻されて接点部材４６に係合し
、接点部材の端部４７が接点５５に係合すると、回路２
０６が閉成され、リレー２０８を１１勢する。リレー２
０８が刊勢烙れると、直ちに接点２１４．２１６が閉成
さね、それによって回路２１０が作動し、電流がリレー
２０８を通し、両方の回路２０６．２１０　を通して流
れる。

しかしながら、リレー２０８が付勢されると、常閉接点
２２２と２２４が開放さね、その結果、プログラム化制
御器がロボットのコンソールから遮断され、該制御器に
よる以後の工程はロボットコンソールへ伝えられない。

その結果、ロボットコンソールは、保留位置におかれ、
ロボットの操作が停止される。ここで、係員は、工作物
Ｐないし腕５０．５２を障害物から解放する。

そして、工作物Ｐをスイッチ４４から外方へ引離し、ス
イッチの接点部材４６の端部を接点５３から離脱させる
。その結果、回路２０６が開放式れるが、′＠流は回路
２１０を通ってリレー２０８へ引続き流れている。

係員は、工作＠ｐを障害物から解放して第４図に示され
る適正位置に戻し、接点要素４７を接点５５から離脱さ
せたならば、リセットボタン２１２：ｊｌＨ押すことが
できる。リセットボタン２１２を押すと、回路２１０が
不作動にされ、接点２１４と２１６が自動的に引離され
る。同様に、リレー２０Ｂに関連した接点２２２．２２
４は第７図に示されろ保合位置へ戻されろ。かくして、
プログラム化制御器が、作動され、ロボットコンソール
の動作を制御する。従って、ロボットに１１　プログラ
ム化ｆｕｌｌ　御器にプログラムされた一連の操作に戻
される。

叙上のように、本発明の電気スイッチおよびせん断ビン
を装備すれば、ロボットが工作物全力［１エステ−ジョ
ンから加工ステージョンへ移動させる際に受けることが
ある衝撃からロボットの高価な歯車機構およびその制御
装置ケ保睡することができる。それによって５０００ド
ル以上もする歯車機構の交換費用を節約するとともに、
交換のために装置を停止する時間全節約することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のロボットの透視図、第２図はロボット
の把持腕および歯車組立体金示す透視図、第６図は本発
明のスイッチお上びせん断ビンを示す透視図、第４図は
ロボットの腕組立体の下からみた平面図、第５図は本発
明のスイッチケ含む回路を示す概略図、第６図は、本発
明のスイッチが作動されたときコンソールケロボットか
らａ断し、ロボツ）（２不作動にする回路を示す概略図
である。 図中、１０はロボット、１２はベース、１６はブーム、
２０は歯車組立体、３０，３２は腕、６４．３６は掴み
部材、６８は横部材、４４はスイッチ、４６は接点部材
、５６は接点、５４．５６．５８．６０はせん断ビン。 特許出願人代理人　　飯　　　１）　　伸　　　行アメ
リカ合衆国ウェスト・バー ジニア州２５７０１ハンティングト ン・フォー・ポール・ロード４１ ６ （η）発　明　者　ジエイ・エッチ・ボターアメリカ合
衆国オハイオ州４５６１ ９チェサ・ピーク・ルート３ ｆ移発　明　者　ロバート・エッチ・オウインズアメリ
カ合衆国ウェスト・バー ジニア州２５７０５ハンティングト ン・コングレショナル・ウエイ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）工作物ｆｆ：掴持して持上げ操作するための１対の
   横方向に隔置した腕を有するロボットにおいて、 該１対の腕の間に配置されており、該両腕の間に長手方
   向の力が加えられたとき、該ロボットの作動を停止する
   働きをするスイッチを設けたことを特徴とするロボット
   。 ２）前記スイッチは（前記１対の腕の一方に近接して取
   付け、他方の腕に近接する位置に址で延長させた接点部
   材を備えたものである特許請求の範囲第１項記載のロボ
   ット。 ５）前記接点部材は、常態においては前記他方の腕に近
   接して配置された接点要素から離れる方向に弾性的に偏
   倚されている特許請求の範囲第２項記載のロボット。 ４）前記ブームと腕との間に歯車慎構が設けられている
   特許請求の範囲第１項記載のロボット。 ５）前記スイッチはリレーと直列に接続されている特許
   請求の範囲第２項記載のロボット。 ６）前記スイン≠はリセットボタンと並列に接続されて
   いる特許請求の範囲第５項記載のロボット。 ７）前記リセットボタンは前記リレーに接続された少く
   とも１個の接点と直列に接続されている特許請求の範囲
   第６項記載のロボット。 ８）前記リレーに接続された少くとも１個の常閉接点が
   該ロボットを作動させるための電流を供給する回路に直
   列に接続されている特許請求の範囲第６項記載のロボッ
   ト。 ９）ベースと、該ベースに枢動自在に取付けられ、外方
   に延長したブームと、該ブームから外方に延長した１対
   の腕を有するロボットにおいて、前記腕に所定の力の衝
   撃が加えられると、該腕が前記ブームからせん断される
   ように該腕をブーム゛に連結するせん断ピンを設けたこ
   とを特徴とするロボット。 １０）前記各腕は、その外端に掴み部材を備えている特
   許請求の範囲第９項記載のロボット。 １１）前記せん断ビンは、前記１対の腕の間に横断方向
   に延長させた横部材と、該腕との間に水平に延設されて
   いる特許請求の範囲第１０項記載のロボット。 １２）前記せん断ピンとは別個に、前記横部材を前記ブ
   ームに連結する第２のせん断ビンが設けられている特許
   請求の範囲第９項記載のロボット。 １６）前記１対の腕の間に延設されており、該両腕の間
   に長手方向の力が加えられたとき作動されるスイッチが
   設けられている特許請求の範囲第１２項記載のロボット
   。 １４）前記ブームと腕との間に歯車機構が設けられてい
   る特許請求の範囲第９項名己載のロボット。 １５）ベースと、該ベースに枢動自在に取付けられ、外
   方に延長したブームと、該ブームから外方に延長した１
   対の腕金石するロボットにおいて、前記腕に所定の力の
   衝撃が加えられると、該腕が前記ブームからせん断され
   るように該腕をブームに連結するせん断ピンを設け、 該１対の腕の間に配置されており、該両腕の間に長手方
   向の力が加えられたとき、該ロボットの作動を停止する
   働きをするスイッチを設けたこと’ａ［徴とするロボッ
   ト。 １６）前記せん断ビンは、前記１対の腕の間に横断方向
   に延長させた横部材と、該腕との間に水平に延設されて
   いる特許請求の範囲第１５項記載のロボット。 １７）前記せん断ビンとは別個に、前記横部材を前記ブ
   ームに連結する第２のせん断ビンが設けられている特許
   請求の範囲第１５項記載のロボット。 １８）前記スイッチは、作動されると、リセットボタン
   が押されるまで該ロボットの作動を停止するようになさ
   れている特許請求の範囲第１５項記載のロボット。 フ９）前記リセットボタンは、前記リレーに接続された
   少くとも１個の接点と直列に接続されている特許請求の
   範囲第１８項記載のロボット。 ２０ン前記リレーに接続′２！ねた少くとも１個の常閉
   接点が、該ロボットを作動させるための電流を供給する
   回路に直列に接続されている特許請求の範囲第１８項記
   載のロボット。