JPS6085898A - 工業用ロボツトの安全装置 - 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】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、特許請求の範囲第１項のｔ位概念部分に記載
の１猶用ロボットに設けられた工具を衝突から防護する
工業用ロボットの安全装置に関する。 〔従来技術と問題点〕 工業用ロボットの運転の際および特にプログラム制御の
場合、制御の失敗あるいはプログラマ−の操作ミスによ
って、工業用ロボットに設けられた工具が周辺機器に衝
突することがある。この衝突によって例えばグリッパや
溶接電極のような工具（＝おける損傷並びに例えばある
装置のような周辺機器における損傷が生ずる。 １９８］年、５月発行の技術雑誌”　Ｔｅｃｈｎｉｓ−
ｃｈｅ　Ｕｂｅｒｗａｃｈｕｎｇ″　５号のに％２ｚ　
〜２１５ページに記載の論文″ｓｉｃｈｅｒｈｅｉｔｓ
ｓｙｓｔｅｍｅｂｅｔ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｒｒｏｂｏ
ｔｅｒ”　特に第４図において、工業用ロボットに設け
られた工具を衝突から防護゛ｆる冒頭に述べた形式の安
全装置が知られている。丈のために工具は重ね皿ばねに
よって工業用ロボットの軸にフランジ接続されている。 この装置は横方向の衝突の際に過負荷を遮断できる。 工具が衝突した場合、所定の横方向力に応じてフランジ
が片側に持ち一ヒがる。それによってフランジの中心が
軸方向にずれる。この変位はばねで付勢された押し棒を
介してリミットスイッチに伝達され、このリミットスイ
ッチが動作した際に工業用ロボットを停止する。衝突の
際にフランジ面に垂直に作用する反力は、傾きモーメン
ト２発生せず、即ち周知の安全装置はかかる衝突の場合
には効かない。 〔発明の目的〕 本発明は、工業用ロボットに設けられた工具の面突の際
に工具に与えられる反力の方向に無関係（ニエ粟用ロボ
ットを速やかにかつ確実に停止するような工業用ロボッ
トの安全装置を作ることにある。 〔発明の構成および効果〕 本発明によればこの目的は、特許請求の範囲第１項の特
徴部分に記載の安全装置によって達成できる。 本発明に基づく安全装置の場合、工業用ロボットと工具
との間の接続に対して少なくとも３個のフランジが設け
られ、そのうちの２個は互いに傾動でき、工具が横方向
に衝突した場合、傾動運動によって工業用ロボットを停
止する切り換え装置が作動される。更に２個のフランジ
が予圧がかけられている少なくとも１個の圧縮ばねの力
に抗して軸方向に相対移動でき、衝父の場合の軸方向変
位によってフランジ面に垂直に作用する反力で１碇用ロ
ボットを停止するための別の切り換え装置が作動される
。それによって本発明に基づく安全装置は工具の横方向
および垂直方向の衝突の場合も防護する。 本発明の優れた実施形態に哉づいて、第１のフランジが
、第２のフランジの円筒状突Ｉ［Ｃがその中に軸方向に
移動可能に配置される軸方向の案内孔を有していること
を提案する。このことによって小さな所要空間において
軸方向に移動できる第２のフランジの安定した案内が達
せられる。その場合、第２のフランジの円筒状突起が、
第１のフランジの軸方向スリットの中で案内される少な
くとも１個の半径方向突起を有している。目的にがなっ
て円筒法突起に取りつけられたビンによって形成されて
いる半径方向突起は、その場合第２のフランジの回り止
め作用をし、更にその軸方向のストロークを制限する。 それによって半径方向突Ｓにと軸方向スリットの配列に
よって、第１のフランジと第２のフランジとの１間に配
置された少なくとも１個の圧縮ばねの予圧を決めること
もできる。 本発明のイと展形態に応じて、第１のフランジと東２の
フランジとの間に、円周が向に同じピッチで予圧がかけ
られた少なくとも４周の圧縮ばねが配置されている。そ
の場合好ましくは圧縮はねは第１のフランジおよび／な
いし第２のフランジの盲孔のＬｌ」に保持されている。 複故の圧、縮ばねの使用および盲孔内・＼の配置によっ
て特にコンパクトな構造（二できる。 更に工業用ロボットを停止するための別の切り換え装置
が第１のフランジの中に取りつけられ。 第２のフランジの円筒状突起の軸方向の変１立によって
作動されることが目的にかなっている。その場合、切り
換え装置は誘導近接スイッチとして形成できる。この場
合切り換え装置は第２のシリンダの円筒状突起の半径方
向突起によって特に簡単に作動できる。更に安全装置全
体の所要空間は、第２のフランジの円節状突起が中空シ
リンダとして形成され、その中に円筒状突起および傾動
可能な第３のフランジに掛けられかっ予圧がかけられた
引張りばねが配置されていること（二よって減少できる
。更に第２のフランジと傾動可能な第３のフランジとの
間：二おける保持力を発生「る引張りばねの使用は、工
具が衝突位置から移動されるや否や工具自体がその出発
位置に戻されるという刊点を有している。この保持力が
磁石あるいは真望（二よって発生されると、工具は横方
向の移動後および第３のフランジの傾動後にゆる＜　Ｅ
ｒＺ用

【Ｊポットに壮［けられる。 その場合引張りばねは好ましくは傾動可能な第３のフラ
ンジの中空シリンダの中に突き出したアームに掛けられ
る。更く二引張りばねの予圧縮ストロークが、　ｆｉｇ
　３のフランジの傾動運・助の際のその歪に比べて太き
いと特に良い。更に工具の横方向の衝突の際に工具に与
えられる反力は傾動過程中においてほぼ一定したままで
ある。 本発明の発展形態に応じて、第２のフランジに少なくと
も２木の固定ピンが取りつけら１ｔ１その置皿状に細め
られた端部が傾動可能な第３のフランジの固定孔にはめ
込まれていることを提案する。 それによって、考えられる傾動連動の影響なしに第２の
一フランジと：’ｊ’４　’、３の一フランジとの間の
相互のはつきりした位置が得られる。 更に工業用ロボットを停止するための切り換え装置が第
２のフランジに取りつけられ、傾動可能な第３のフラン
クの中央に取りつけられた作動ピンによって作動さ、ｌ
することか目的にかなっている。 七の場合作動ピンは傾動可能な第３のフランジに軸方向
Ｃ二調整可能に取りつけできる。更（二切り換ぇ装置は
別の切り負え一装置と同様に誘導近接スイッチとして形
成できる。 特し工業用ロボットを安全装置なしに変更するために、
第Ｉのフランジが工業用ロボットのフランジに直接接続
されていることが目的にかなってハる。相応して傾動可
能な第３のフランジは工具のフランジに直接接続でさる
。それによって工業用ロボットのフランジと工具との間
に゛１ンノくクトに形成された安全装置全体を設置でき
る。 〔実施例〕 次（二図面に示す本発明の実施例Ｃごついて詳細に説明
′１−５゜ 図面は工業用ロボットのフランジ］と工具３のフランジ
２との間に挿入された安全装置Ｓを縦断面スを示してい
る。工具３については例えばグリッパが対象となる。そ
の場合安全装置Ｓは、工業用ロボットのフランジ】にね
じ止めされた第１のフランジｌ？’ｌ、第１のフランジ
Ｆ１に対して軸方向に相対移動できる第２のフランＩ、
＞Ｆ２および第２のフランジＦ２に対して傾動できる第
３のフランジＦ３を有し、その第３のフランジＦ３は工
具３のフランジ２にねじ止めされている。 第】のフランジＦ１は軸方向案内孔４を有し、この孔１
の中には第２のシリンダＦ２の円筒状突起５が・軸方向
に移動可能に配置され−〔いる。第２のフランジＦ２を
回り止めし、その軸方向のストロークを制限するために
１円節状突起５に取りつけられた２木のピン６．７が用
いらメｔ、これらのピン６．７の半径方向に突き出した
端部は第１のフランジ］の対応したスリット８ないし９
で案内されている。第ＩのフランジＦ１の第２のフラン
ジＦ２の＋１＋＋の端面に１円周方向（二同じピッチで
全部で４個の盲ｉ（，１ｏが設けられている。これらの
盲孔］０にはそれぞれ圧縮はね１１が予圧をかけて配置
さＡｔている。圧縮ばね１】の盲孔１０から突き出した
端部は第２のフランジＦ２の端面に当接し、その予圧で
第２のフランジＦ２を第１のフランジｐｌ＋二対して、
およびそれに伴って工聚用ロボットのフランジ１に対し
て所定の位置に保持している。その場合圧縮はね１】の
予圧は第２のフラン１７Ｆ２の軸方向のストロークを制
＠１−ることによって軸方向のスリブ）８．９で案内さ
れたピン６．７を介して発生され、維持されている。 圧縮ばね１１の力に抗して矢印１２の方向に行われる第
２のフランジＦ２の軸方向のストローク運動は、ピン６
および第１のフランジＦ１に固定して配；４された誘導
近接スイッチ１３．１４によって検出される。 中空シリンダとして形成された円筒状突起５の中に、引
張りばね１５が予圧をかけて配置されＣいる。引張りば
ね】５の端部は円筒状欠配５のＦム捧】６および横棒１
７に挫１けられ、その横棒】７は第３のフランジＦ３の
円筒状突起５の中に突き出したアーム】８に取りつけら
れている。第２のフランジＦ２および第３のフランジＦ
３は引張りばね１５の力によって互いに引つ張ら２ｔて
いる。 なお第２のフランジＦ２に固着され、その円錐状走化２
０に１φ入された例えば４本の固定ピン１９を介して、
第２のフランジＦ２および第３のフランジＦ３のは・つ
きすした相対位置が決められている。固定ピン１９は圧
縮ばね１】に対してずらし、断面平面に対してもずらし
て配置されねばならないので、この第２のフランジＦ２
ζ二おける固定ビン１９の取りつけ部は示さλｔていな
い。第３のフランｉ／Ｆ３の傾動連動は、第３のフラン
ジＦ３の中央に配置された作動ビン２】の相光した軸方
向連動および第２のフランジＦ２に配置された誘導近接
スイッチ２２によ−って検出さ３する。その場合ねじピ
ンとして形成された作動ピン２１は、軸方向に調整でき
、止めナツト２３で固定される。 工業用ロボットの周辺機器に工具３が衝突した場合、工
具３

【二は、装置全体の軸心Ａに対して垂直な横方向力
Ｑ、軸軸心の方向における縦方向力りとして作用するか
、あるいは横方向および縦方向の分力を有する反力が発
生される。例えば第２のフランジＦ２と第３のフランジ
Ｆ３との分離面から距＃ａを隔てた個所で工具３に横方
向力Ｑがかかると、傾動点Ｐに関してモーメン）Ｍｌ−
Ｑ・ａが発生される。このモーメントにはモーメントＭ
２−Ｆ−ｂが対抗する。なおＦは予圧がかけられた引張
りばね１５の力であり、ｂは軸心Ａと傾動点Ｐとの間の
距離である。モーメン）ＭｌがモーメントＭ２より大き
い場合、第３のフランジＦ３がはね上がり点Ｐを中心と
して第２のフランＤＦ２から傾いて離れる。この傾動運
動じよって、工業用ロボットを停止するための切り換え
製置として用いる誘導近接スイッチ２２が作動さ；Ｉす
る。例えば第３のフランジＦ３が傾動する際、誘・ｑ近
接スイッチ２ｚの信号変換は工業用ロボットの”　Ｎ０
Ｔ−ＡＵＳ”を生ずる。 工具３に縦方向力りがかかると、縦方向力りが逆方向（
二作用する４個の予圧がかけられた圧縮はね１１の力よ
り大きい間、第２のフランジＦ２は軸方向に変位される
。その場合、第２のフランジＦ２の軸方向変位は誘導近
接スイン７１３．”１４によって監視される。一方の誘
導近接スイッチ］３は質問機能な訂し、他方の誘導近接
スイッチ１４は１渭用ロボットを停止するための別の切
り換え装置４として用いられる。例えば第２のフランジ
Ｆ２が相応して変位した場合、誘導近接スイッチ】４の
信号変換は工業用ロボットの”Ｎ０Ｔ−ＡＵＳ　”を発
生−ｆる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に基づく工業用ロボットの安全装置の縦断
面図で、ちる。 １・・・工業用ロボットのフランジ、２・・・工具のシ
リンダ、３・・・工具、４・・・案内孔、５・・・突４
ｓ　６１７・・・ピン、８．９・・・スリット、１０・
・・盲孔、１】・・・　圧縮ばね、１３．１４・・・近
接スイッチ、】５・・・　引張りばね、】８・・・アー
ム、】９・・・固定ピン、２０°°“固定孔、２１・・
・作動ビン、Ｆｌ、Ｆ２゜Ｆ３・・・　フランジ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｊ）工業用ロボットに設けられた工具を衝突から防護す
   るだめの工業用ロボットの安全装置であって、工業用ロ
   ボットと工具との接続が。 互いにたわみやすく接続されかつ工具に与えられた所定
   の横方向力に応じて互いに傾動できるフランジを介して
   行われ、傾動運動Ｃ二よって工業用ロボットを停止する
   ための切り換え装置が動作されるような工業用ロボット
   の安全装置において、工業用ロボットと工具との間の接
   続が少なくとも３個のフランジ（Ｆｌ、Ｆ２．Ｆ３１を
   介して行われ、そのうち２個のフランジ（Ｆｌ、Ｆ２）
   が予圧がかけられた少なくとも１＠の圧縮ばね（１］）
   の力に抗して軸方向に相対移動でき、軸方向の変位によ
   って工業用ロボットを停止するための’ａ１．ｌの切り
   換え装置が作動されることを特徴とする工業用ロボット
   の安全装置。 ２）第１のフランジ（Ｆｌ）が、第２のフランジ（Ｆ２
   ）の円筒状突起（５）がその中に軸方向に移動可能に配
   置される軸方向の案内孔（４）を有していることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の安全装置。 ３）第２のフランジ（Ｆ２）の円筒状突起（５）が、第
   １のフランジ（Ｆｌ）の軸方向スリブ）（８，９）の中
   で案内される少なくとも１個の半径方向突起を灯してい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の安全装
   置。 ４）半径方向突起が円筒状突起（５）に取りつけられた
   ピン（６，７）によって形成されていることを特徴とす
   る特許請求の・範囲第３項記載の安全装置。 ５）半径方向突起と軸方向スリブ）（８，９）の配列（
   二よって、第１のフランジ（Ｆｌ）と第２のフランジ（
   Ｆ２）との間に配置された少な・くとも１飼の圧縮ばね
   （１１）の予圧が決められることを特徴とする特許請求
   の範囲第３項又は第４項記載の安全装置。 ６）第ｊのフランジ（Ｆｌ）と第２のフランジ（Ｆ２）
   との間に、円周方向に同じピッチで予圧がかけられた少
   なくとも４個の圧縮ばねが配置されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項ないし第５項のいずれかに記
   載の安全装置。 ７）圧縮はね（１１）が第１のプランジ（Ｆｌ）ｋよび
   ／ないし第２のフランジ（Ｆ２）の盲孔（］０）の中に
   保持されていることを特徴とする特許請求の範囲第（ｉ
   項記・ｋ（の安全装置。 ８）工業用ロボットを停市するための別の切り換え装置
   が第１のフランジ（Ｆｌ）の中に取りつけられ、第２の
   フランジ（Ｆ２）の円筒状突起（５）の軸方向の変位に
   よって作動されることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項ないし第７項のいずれかに記載の安全装置。 ９）切り換え装置が誘導近接スイッチ（１４）として形
   成されていることを特徴とする特許請求の範囲第８項記
   載の安全装置。 １０）切り換え装置が第２のフランジ（Ｆ２）の円筒状
   突起（５）の中径方向突起によって作動されることを特
   徴とする特許請求の範囲第３項、第４項及び第９項のい
   ずｇかに記載の安全装置Ｅｊ−ａ 】１）第２のフランジ（Ｆ２）の円筒状突起（５）が中
   空シリンダとして形成さオｔ、その中に円筒状突起（５
   ）および傾動可能な第３のフランジ（Ｆ３）に掛けられ
   かつ予圧がかけられた引張りばね（］５）が配置されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第２項ないし第１
   ０項のいずれかに記載の安全装置。 １２）引張りばね（］５）が傾動可能な第３のフランジ
   （Ｆ　：（）　Ｄ中空シリンダの中に突き出したアーム
   （１８）に掛けられていることを特徴とする特許１清求
   の範囲第１】項記載の安全装置。 ｔａ）引張りばね（１５）の予圧ストロークが、第３の
   フランジ（Ｆ３）の傾動運動の際のその歪に比べて大き
   いことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第１２項
   記・放の安全装置。 １４）第２のフランジ（Ｆ２）に少なくとも２本の固定
   ピン（］９）が収りつけられ、その円錐状に細められた
   端部が傾動可能な第３のフランジ（Ｆ３）Ｄ固定孔（２
   ０）にはめ込まれていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１１項ないし第１３項のいずれかに記４夕の安全装
   置。 １５）　１猶用ロボットを停市するための切り換え装置
   が第２のフランジ（Ｆ２）に取りつけられ、傾動可能な
   第３のフランジ（Ｆ３）の中央に取りつけられた作動ピ
   ン（２］）によって作動されることを特徴とする特許請
   求の範囲第１１項ないし第１４項のいずれかに記載の安
   全装置。 １６）作動ピン（２１）が傾動可能な第３のフランジ（
   Ｆ３）に軸方向に調整可能に取りつけられていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１５項記載の安全装置。 】７）切り換え装置が誘導近接スイッチ（２２）として
   形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１５
   項又は第１６項記載の安全装置。 】８）第Ｊのフランジ（Ｆｌ）が工業用ロボットのフラ
   ンジ（］）に直接接続されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項ないし第１７項のいす、ＦＬか（二記
   載の安全装置。 １９）傾動可能な第３のフランジ（Ｆ３）が工具（３）
   のフランジ（２）に直接接、読されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１１項ないし第１８項のいずれか
   シニ記載の安全装置。