JPS61168493A - ロボツト装置 - 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】 本発明は並進運動して、共通の作業空間で作業を行う複
数の機械の位置をモニタするシステムに関わる。

自動化された製造作業においては、複数の異なる機械が
共通の作業空間内で順次製造作業を行なうようにするこ
とが多い。これらの機械は常態では互いに干渉し合うこ
とがないように制御されているが機械の自動制御は比較
的複雑であり、２つ以上の機械の作業実行部材が誤って
同時に作業空間に入り、由々しい結果を招くことがある
。

さらにまた、作業員が機械と協働しなければならないよ
うな製造作業もあり、この場合、作業空間内に入って機
械の作業実行部材に衝突して負傷する危険がある。

種々のモニター・システムが提案されているが、比較的
複雑であり、その動作状態を直接観察することができな
い。

本発明の目的は所与の作業空間内での衝突の危険を極力
なくシ、オペレータが製造機械及び作業員を直接観察す
ることを可能にするように前記空間における機械の作業
実行部材及び作業員の存在をモニターすることにある。

本発明では、作業空間の被モニタ一体の存在を可視光ビ
ームによってすべての他の機械に通報するモニター・シ
ステムが提供される。

本発明ではさらに、各種機械間で直接的な電気または電
波による通信を必要としないシステムが提供される。

広義において、本発明は、境界面によって限定された共
通作業空間の近傍に配置され、それぞれが境界面の各部
分と連携し、連携の境界面部分を通って選択的に作業空
間に入出できる作業実行部材を具備する複数の協働ロボ
ット機械と、各ロボット機械と連携する複数の光学的モ
ニター集合体をも含むロボット装置において、それぞれ
の前記集合体が複数の光ビームを発する手段及び各光ビ
ームの光路にそれぞれ配置され１．連携の光ビームを受
光したことを指示する電気信号を発する、前記光ビーム
発生手段と連携の複数の光センサを含み、各ロボット機
械と連携する境界面部分と同一の広がりを有する光障壁
を形成する光障壁手段と、前記光センサのすべてと接続
し、光センサからの電気信号を受信して、前記光センサ
のいずれか１つでも連携の光ビームを受光しないものが
あれば光障壁侵入信号を発する電気信号処理手段と、前
記電気信号処理手段と接続し、光障壁侵入信号に応答し
て所定の光信号を発する光学的警報手段と、他のすべて
の集合体の前記光学的警報手段と光学的に連動し、他の
いずれかの集合体の前記光学的警報手段からの所定の光
信号に応答して警報信号を発する受光手段と、前記受光
手段と連携のロボット機械との間に接続され、前記受光
手段から警報信号が発せられている間、連携ロボット機
械の作業実行部材を作業空間外に待機させる制御手段と
を特徴とするロボット装置から成る。

以下、添付図面に沿って本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明のロボット装置の１つの光学的モニター
集合体の主要成分を示す。図示の集合体は複数の光源５
及びこれと連携する複数の光センサ７を含む光障壁ユニ
ット３から成る。各光センサ７は各センサ７が連携光源
５からの光だけに応答し、各光源５が連携センサ７と共
に個々の直線光障壁を形成するように各光源７の光路中
に配置されている。

複数の光源５及び光センサ７は相互の横間隔を、共通作
業空間に対する出入りがモニターされる機械部材の寸法
の基づいて選択された個別の直線光障壁から成る平面的
光障壁を形成するように配列される。機械部材の高さに
おける隣接する個別光障壁間の間隔は平面的光障壁の平
面と平行な最小部材寸法よりも小さく設定することが好
ましい。

各光センサ７は連携の光源５から受光すると出力信号を
発し、すべてのセンサ７の電気出力は各センサ７の電気
出力とそれぞれ接続される複数の入力を備えたＡＮＤゲ
ートから成る電気信号処理回路９の各入力と接続する。

ゲート９は光学的警報装置１１の信号入力と接続する否
定（ｎｅｇａｔｅｄ）出力を有する。

光障壁ユニット３は必要な任意の個数の個別光障壁５．
７で構成できるが、簡略化のため、個別光障壁を３個だ
け図示した。

すべての個別直線光障壁が侵入を受けない限り、ゲート
９の否定出力は論理Ｏ出力信号を発するが、もし１つで
も侵入されると、これと連携の光センサ７は出力信号の
発生を止め、これと同時にゲート９からの出力信号は論
理１状態となる。

光学的警報装置１１はゲート９からの信号が論理Ｏ状態
になると第１パターンで発光し、ゲート９からの信号が
論理ｌ状態になると第２パターンで発光するように構成
されている。例えば、光学的警報装置１１は論理０信号
に応答して定常出力を発し、論理１信号に応答して所定
の点滅パターンの光信号を発するように構成すればよい
。

光学的警報装置１１と連携させて、この光学的警報装置
１１から方向１５に放射される光が視野に入射しないよ
うに受光装置１３を配置する。換言すれば、受光装置１
３は連携の光学的警報装置１１からの光に感応しない。

この隔離効果を達成するため、光学的警報装置１１の発
光域上方にシールド１９を設ければよい。

ただし、受光装置１３は本発明システムを構成する他の
すべての光学的モニター集合体の光学的警報装置１１か
らの光には応答するように配置構成されている。

受光装置１３は連携のロボット機械の制御ユニット２１
と接続する電気出力リードを具備する。もし受光装置１
３が所定光パターンの光信号、即ち、他のいずれかの集
合体の光学的警報装置１１からの所定光信号を受光する
と、制御ユニット２１にむかって信号を発する。ユニッ
ト２１はこの信号に応答して、連携のロボット機械の作
業実行部材を共通作業空間外に維持するか、または取り
出すように構成する。

以上の説明から明らかなように、この信号は他の光学的
モニター集合体の少なくとも１つの直線光障壁が他の集
合体の作業実行部材または、例えばオペレータの腕のよ
うな他の被モニタ一対象によって侵入されると発生する
。

第２図は２基のロボット機械２４を、機械支持台の間に
位置する共通作業空間内でそれぞれの製造作業を行なう
ように取り付けた作業部を示す。各ロボット機械２４は
作業空間に入出できるアーム２６を含み、製造作業は作
業空間に入った各アームによって行なゎれ、特に安全上
の理由から、作業空間は一度に一方のアーム２６だけが
存在できるように配慮されている。

作業空間の左右境゛界はオーバヘッドパー２８によりて
限定され、このオーバヘッドパーには、比較的幅の広い
ビームを発する２つの光源３０と共に光障壁ユニットを
形成する（図示しない）一連の光センサが装着されてい
る。各光センサはビームの１つの領域内に配置されてい
て、連携の光源３０と共にそれぞれの直線光障壁を形成
する。

この実施例では、左側ロボット機械と連携する光学的警
報装置１１及び受光装置１３を、連携のロボット機械の
真上に位置するよをに左側オーバヘッドパー２８の頂面
に取りをけてあり、右側機械２４と連携する同様の光学
的警報装置及び受光装置を右側パー２８の頂部に全く同
様に取り付ける。作業空間を上方に設置した機械とも連
携させる場合には、この機械と連携する光学的モニター
集合体の光学的警報装置及び受光装置を前記パー２８の
間を横断するクロスバ３２に取り付ければよい。同様に
、作業空間の他の２つの側方境界のいずれか１つまたは
両方に沿フて機械を配置する場合には、これらと連携す
る光学的モニター集合体の光学的警報装置及び受光装置
をパー３２と同様のクロスバ−に取り付ければよい。

各光学的警報装置１１はこれから発せられる光が他のす
べての集合体の受光装置１３によって受光されるがこの
警報装置自体と連携する受光装置によって受光されるこ
とがないように向きを設定する。いずれか１つの機械の
アーム２６が作業空間内にあれば、この機械と連携する
直線光障壁の少なくとも１つが遮断されるから、連携の
光学的警報装！１１は作業空間が占有されていることを
示す信号を発する。この信号が他のすべての集合体の受
光装置１１によフて受光されて信号が発生し、この信号
が処理されることによって連携機械のアーム２６、また
はその他の作業実行部材が作業空間外に維持される。

作業空間への作業実行部材進入を制御するのに光信号を
利用す゛れば、オペレータが機械の状態を直接視認でき
るという点で有利である。これに反して、電波信号方式
の装置ではその信号を直接視認できず、しかも作業空間
の近傍による他の電子システムからの妨害効果にさらさ
れるおそれがある。本発明のシステムは個々の集合体間
を配線する必要がなく、従って個々の集合体の設置が容
易である点でも有利である。可視光信号を利用すること
で各システムの動作状態を直接視認することも可能にな
る。即ち、所与の集合体からの信号がこれと連携する作
業実行部材の位置に対応するか否かを直接確認すること
ができる。

本発明のモニター・システムを装備したロボット装置を
作動させる場合、先ずすべてのアーム２６を作業空間外
に位置させるから、光障壁はいずれも遮断されない状態
にある。

１つの機械２４のアーム２６が作業空間に進入するや否
や、連携の直線光障壁の１つが遮断され、その結果、連
携の光学的警報装置１１が、例えば不連続光パルス列の
形態を取る所定の光信号を発する。この所定光信号が他
のすべての集合体の受光装置１３によって受光されると
、電気信号が発生し、これが連携の制御ユニット２１に
供給され、連携の機械をしてそのアーム２６を作業空間
外に維持させる。作業空間に進入していたアームが引っ
込められると、他の機械はこのロボット装置固有の作業
プロフグラムの制御下にそのアームを作業空間へ進入さ
せることができる。

１つの機械２４のアーム２６が作業空間内にある時、異
物、例えばオペレータの腕が他の機械の１つと連携する
境界面部分を通って作業空間に侵入すると、この機械の
光学的モニター・システムが所定の光信号を発する。

この信号が現在アームが作業空間内にある機械と連携の
光学的モニター・システムによって受信されると、前記
異物が作業空間から取除かれるまで前記アームが引っ込
めた状態におかれる。

本発明の範囲を逸脱することなく、以上に述べた実施例
に種々の変更、改良を加えることができることはいうま
でもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のロボット装置のモニター・システムの
好ましい実施例を示すブロックダイヤグラム、第２図は
かかるモニター・システムを装備した製造装置の斜視図
である。 ３・・・・光障壁ユニット ５・・・・光源 ７・・・・光センサ ９・・・・電気信号処理回路 １１・・光学的警報装置 １３・・受光装置 ２１・・制御ユニット ２６・・アーム ３０・・光源

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、境界面によって限定された共通作業空間の近傍に配
   置され、それぞれが境界面の各部分と連携し、連携の境
   界面部分を通って選択的に作業空間に入出できる作業実
   行部材を具備する複数の協働ロボット機械と、各ロボッ
   ト機械と連携する複数の光学的モニター集合体を含むロ
   ボット装置において、それぞれの前記集合体が複数の光
   ビームを発する手段及び各光ビームの光路にそれぞれ配
   置され連携の光ビームを受光したことを指示する電気信
   号を発する、前記光ビーム発生手段と連携の複数の光セ
   ンサを含み、各ロボット機械と連携する境界面部分と同
   一の広がりを有する光障壁を形成する光障壁手段と、前
   記光センサのすべてと接続し、光センサからの電気信号
   を受信して、前記光センサのいずれか１つでも連携の光
   ビームを受光しないものがあれば光障壁侵入信号を発す
   る電気信号処理手段 と、前記電気信号処理手段と接続し、光障壁侵入信号に
   応答して所定の光信号を発する光学的警報手段と、他の
   すべての集合体の前記光学的警報手段と光学的に関連し
   、他のいずれかの集合体の前記光学的警報手段からの所
   定の光に応答して警報信号を発する受光手段と、前記受
   光手段と連携のロボット機械との間に接続され、前記受
   光手段から警報信号が発せられている間、連携ロボット
   機械の作業実行部材を作業空間外に待機させる制御手段
   とを特徴とするロボット装置。 ２、各機械が製造用ロボットであり、少なくとも１つの
   機械の作業実行部材が作業実行装置を装着されたアーム
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   ロボット装置。 ３、それぞれの前記集合体において、複数の光ビームを
   発する前記手段が少なくとも１つの光源を含み、前記光
   源からの光を受光するため、少なくとも２つの前記光セ
   ンサを設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載のロボット装置。 ４、それぞれの前記集合体において、前記光学的警報手
   段が所定光信号として点減光パターンを発し、光障壁侵
   入信号がなければ定常光ビームを発することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載のロボット。 ６、それぞれの前記集合体において、前記受光手段を、
   前記光学的警報手段によって発せられる光信号から光学
   的に隔離されるように取り付けたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載のロボット装置。 ７、それぞれが各ロボット機械と連携する境界面部分の
   平面内に位置するように各ロボット機械の上方に設けた
   複数のオーバヘッドバーをも含むことと、各ロボット機
   械と連携する前記光学的モニター集合体の前記光センサ
   を、前記各ロボット機械と連携する前記オーバヘッドバ
   ーに取り付けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載のロボット装 置。