JPS62140795A - 衝撃吸収方法 - 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、例えば産業用［１ボツ］・が他の固定物との
接触でロボッ１〜及びワーク・冶ｌ類が１０１ｔ′２す
るのを防ぐために、接触を検知してロボットが停止する
までの衝′！ρカを、そのロボット手首を駆動するモー
タの逆転により吸収する衝撃吸収方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、この秤の手段としては、例えば実開昭５７−７８
１１２号・外部接触検知装置として第５図に表わすよう
な接触検知装置を、ロボットとワークの中間に介挿装着
し、衝撃の検知および衝撃力の吸収を、その装置が受【
ノ持っていた。

第５図においで、１０γは支持側部材１０３の先端に固
着した検知′３Ａ置の枠体で、外枠１０８と側板１０９
とからなっている。１１０は溶接トーチ１０２を取り付
けた加工具側部月１０４の取付片で前記側板１０つと対
向している。１１１は前記側板１０７に支持された球面
軸受、１１２は一端を取付片１１０に固着し、他端を球
状面にしたスライドシャフトで、前記球面軸受１１１に
軸方向に駆動できるよう支承されている。１１３はスラ
イドシャフト１１２に１■挿し、前記スライドシャフｈ
　１１２の先端部に螺合固着したナツト１１４と１１ａ
記球面軸受１１１との間に介挿した弾性体（図では皿バ
ネを互いに反対向きに並べている）で、加工具側部材１
０４の取付片１１０を枠体１０７の側板１０９に向かっ
て抑圧さけている。

１１５は前記外枠１０８内に取りイ・］けたリリミット
スイッチ１１６は外枠１０Ｂに回動自在に取り付ｔづら
れ前記リミットスイッチ１１５を開閉するドグで、スラ
イドシＶ７１〜１１２の球状面端が接触している。１１
７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ（１１７ｂの接方に１１７ｂ
と同一形状で設けられ、１１アａ、１１７ｂ、１１７ｃ
のそれぞれの位置は取付片１１０の根土に３角形状の頂
点を占める。）は取付片１１０に設は側板１０９の面に
接触するローラー、１１８は側板１０９に設けた係合片
で、ローラー１１７８と接触１′る傾斜面をそなえてい
る。

このような構成において、通常は加工具側部材１０４が
弾性体１１３のばねの力で、１１７ａ。

１１７ｂ、１１７ｃが側板１０９に押しつ（）られ、〔
１−ラー１１７ａと前記係合片１１８との係合によって
定常位！ｉ′Ｙ　ｌご保持されでいるが、例えば支持側
部月１０３の移動により加工具側部材１０／Ｉの１８接
１−−ヂ１０２の先端が外部の固定部に１＆触し、加工
具側部Ｕ１０４の矢印Ｍ１方向の外力が加わると、加工
具側部材１０４（上下側の２１１１．１のローラー１１
７ｂ、　１１７ｃと側板１０９との接触部△１を支点と
して１り１＜。このためスライドシせフト１１２は球面
軸受１１１を介して傾斜ザるとともに弾性体１１３に抗
して矢印１Ｂ方向に後退し、ドグ１１６が回動してリミ
ットスイッチ１１５を開放（もしくは開成）し、ロボッ
トは直らに停止し、または逆方向にもどって固定部との
接触をなくす。

つぎに加工具側部材１０４に矢印Ｍ２方向の外力が加わ
った場合は、加工具側部ｖＪ１０４が上側のローラー１
１７ａと枠体１０７との接触部Ａ２を支点として傾ぎ、
弾性体１１３に抗して矢印Ｂ方向に摺動じ、リミットス
イッチ１１５を動作させる。

また矢印Ｍ１．Ｍ２に直角な方向の外力にス・１してち
同様にリミットスイッチ１１５を動作ざけている。

そこで、この従来例は、詳しく言えば、ある範囲の逃げ
の＋）Ｊ作ストロークを持っており、その範囲内で装置
内に入っている弾性体が変位ザることに、」：す、’？
Ｔ’Ｊ　＄！力を緩和していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、動作ストロークを確保するためには、接触検知
装置の形状が大きくなり過ぎると言った欠点があった。

産業用ロボットが一番接触する機会が多い場所【ま、手
首先端に取り付（）られたワークあるい（ユ冶具で、ロ
ボットの構成からして基本軸となるＳ。

ｔ−、Ｕ軸（旋回ｌｌ１ｌｌＩ、下腕傾動’Ｉ＋ｈ　、
上１Ｐｌｉ！傾動軸）（ま、加速性能が必要どされるた
め、手ｒ１軸であるＲ１１３、］−軸（アーム回転軸５
手首曲げ（ＩＩ＋　、手首間）転軸）に比べし一タ容量
が大きい。

Ｊ：って、接触時の衝撃力（惰走エネルギー）は、草木
３軸のし一タ′８吊で決定され、出力トルクの小さい手
首ｆｉｂに被害が発生する。つまり、接触時の衝撃力は
駆動系を逆上りして減１１りよび（１′４成部品に被害
を及ぼす。

ここにＪ３いて本発明は、接触検知装置ごのコンパクト
化実現のため、逃げの動作ストロークを確保できないと
いう問題、言い換えれば、函″情の吸収方法をどうする
かという問題を解決する衝撃吸収方法を提案することを
、そのし」的とする。

（問題点を解決するための手段） そこＣ本発明は、手首軸の出力１ヘルクが小さいと、３
次元的に動作することを利用して、接触検知１１２の惰
走エネルギーを手首軸がフリーな状態すなわ５１〜ルク
が発生じていない状態で、その駆動系に返づことである
。

つまり、モータが外から逆転させることで惰走下ネル（
ご−を吸収１６手段で（力る。

本発明の手段をタイムブー１・−１〜で“表わけば、第
４図に示すどａ３ゆである。

１１．１点し、で１と触検知信号ａがＯＮになり、少し
遅れて時点ｔ２で七−夕を駆動づるサーボ電源がＯＦＦ
になり、ざらに１ノリ動遅れ時間［、Ｑを経過した時点
ｔ３でブレーキ電源が０「＋’４こなり制動がかかるよ
うにし、この時間］β中に接触エネルギーをモータに吸
収させる手法である。

（作用） 第３図は、例どじＵ　Ｓ　＠を動作させて衝撃を加えた
ときの手首の状態を静的に表現したタイムチレートで、
これににり説明を行なう。

（ａ）は従来の接触検７ＪＩ装首Ｇ’　Ｌ／の状態であ
る。

（ｂ）は従来の接触検知装置があり、信号は送出するが
、衝撃１ネルギーの吸収場所がない場合で、接触検知信
号が送出されると、はぼ、同時に保持ブレーキが作動し
、手首１袖のモータ（まほとんど逆転Ｖず、手首軸モー
タには Ｔ・１／η′ ここに 王は接触検知設定トルク ｌは減速比 η゛は逆効率 イ鵞る大きなロス１〜ルクが発生ずる。

そこで、本発明は＜Ｃ）の手段をとる。

保持ブレーキの制動遅れ時間を延ぼりことにより接触検
知し、パワー電源がＯＦＦされブレーキが作動するまで
の間、手首軸は、（−ルクを発生しないフリーな状態が
保たれ、衝撃による惰走エネルギーが手首軸の出力軸ト
ルクに打ち勝って七−夕を逆転さけ、手首軸のモータに
発生づ“るロストルクは、時間とともに減少する、つま
り吸収されていく。

よって、ロボツ１への手首を接触による損傷から防げる
というわけである。

要約リレれば、衝突時の運動エネルギーを手首軸駆動モ
ータの回転エネルギーに変換して、ＩＰｊ撃を吸収づ−
る。

〔実施例〕

本発明の一実施例における回路構成を表わすブロック図
を第１図に示す。

１は外部の部材と■］ボッ１〜手首が接触したとぎＯＮ
づる外部接触検知装置、２はＳ　Ｓ　（５ｈｏｃｋＳｅ
ｎｓｅｒ用）リレーで２８はそのａ接点を示し２ｂ１゜
２ｂ２はそのｂ接点、５は可変抵抗、３は外部接触検知
装置１を解放するりリース（ｒｅｌｅａｓｅ　Ｓ、Ｗ　
）スイッチ、４は制御電源、５は可変抵抗、６はコンデ
ンサ、７はサーボ（５ｅｒｖｏ　）電源、８はサーボ１
−夕が駆動中は励磁されるサーボ人リレーで８．１はそ
のａ接点、９はブレーキ電源、１０゜１１．１２，１３
，１４．１５はそれぞれＢ軸。

１１１１１１　、　Ｕ　’ｌ＋ｂ　、　Ｒ軸、　Ｂ’ｌ
’ｌ！ｌ、　−１−’ＮＩニＪ５（７）Ｊ５ノ設（ｔ　
ラれたブレーキ保持用の電磁コイルである。

そのＶ「用を説明覆る。

外部接触検知装置１が作動すると、接触検知リレー２が
動作し、サーボ人リレー８を０１−Ｆリ−る。

リレー８が０ＦＦ７すると、接点８８１がＯＦ　ｌ：と
なりプレー１−電源９が所となり、Ｓ！ｌ１ｌｌＩ、Ｌ
’ｌ仙、　ｔＪ帖のブレーキコイルへの励磁は即１時に
ＯＦＦとなり、ブレーキがかかる。

しかし、１で軸、Ｂ軸、Ｔ軸（手首軸）のプレー日より
レー２のａ　ｌｆ１点２．を通じ、ブレーキコイルの抵
抗とコンデンサ６があるため、この分の時定数だけブレ
ーキコイルへのＯＦ　Ｆｌｌｉ間が遅れることになる。

この方法は、ブレーキコイル１３，１４．１５に遅延回
路を設【ノるという１つの方法で、もう１つの手段すな
わら本発明の他の実施例の回路構成を第２図に示すよう
に、ｔナーボ電源をＯＦ［してもブレーキ電源のみをあ
る時間供給する方策がある。

その手段について説明する。

ブレーキ電源をＳｌ袖、Ｌ＠ｈ、Ｕ軸用とＲ１袖、Ｂ軸
、Ｔ帖用の２つに分け、接触検知時のみＲ軸。

Ｂ軸、Ｔ軸のブレーキ電源ｆ源９の０１＝Ｆ時間を遅ら
せる。

１６は遅延タイマーで１６ｂはタイムアツプするとＯＦ
Ｆするそのｂ接点、１７はブレーキ電源ＯＦ　Ｆ用リレ
ーで１７ａはａ接点、８ａ２はリレー８のａ接点である
。

外部接触検知装置１がＶ［動り＝ると、接触検出リレー
２が動作し、奢ナーボ入リレー８をＯＦＦするので、接
点８　８　は０　＋：　＋：となる。

ａｌ・　ａ２ 同時に、ブレーキ電源○ＦＦ遅延タイマ１６の閉側が始
まり、ブレーキ電源ＯＦ　Ｆ、リレー１７がＯＮする。

接点８．１がＯＦ＋−するとＳ軸、Ｌ軸、Ｕ軸のブレー
キ電源は、即ｆｆ、’ｉ　０　Ｆ　Ｆとなるが、Ｒ軸、
Ｂ軸。

Ｔ軸のブレーキは接点１７．を介して通電されているこ
とになる。

ブレーキ電源ＯＦ　Ｆ　Ｍ延タイマー１６がタイムアツ
プすると、ブレーキ電源ＯＦＦリレー１７がＯＦ　Ｆ　
Ｌ、、Ｒ１４１，１３Ｉ＋伯、−ｒ軸のブレーキ電源を
○「ドする。

したがって、ブレーキ電源９が０ＦＦＬリレー１７のＯ
ＮＬでいる時間、１′−筒軸がフリーな状態である。

（発明の効果） かくして本発明によれば、接触検知後の惰走エネルギー
を手首の駆動系に返し、その駆動モータを外からこの惰
走エネルギーで逆転させてエネル１！−を吸収させるの
で、接触による産）°コ用ロボット手首のｊ４傷を完全
に防止し、かつ外部接触検知装置を非常にコンバクｉ・
に設定できるから、当該分野に寄Ｊうするところ茗しい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路（１“４成を表ねすブ
ロック図、第２図は本発明の他の実施例の回路（１′４
成図、り１：３図は本発明と従来例を比較した動作を示
すタイツ＼ヂト−１・、第４図１．１本発明の原１１１
１を説明するタイムデレー１〜、第５図は従来例の一部
を切欠いた側面図である。 １・・・外部接触検知装ｚ］、２，８．１７・・・リレ
ー、５・・・抵抗、６・・・コンデンサ、１Ｇ・・・バ
延タイマー。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、外部固定物との接触による産業用ロボットの保護手
   段において、 接触検知装置が作動し、駆動モータ電源が ＯＦＦしてから、ブレーキが作動する制動遅れ時間であ
   る電気的な遅延時間を設け、 瞬間的に手首軸をトルクが発生していないフリーな状態
   にして、 接触検知後の惰走によるエネルギーを駆動モータの逆転
   により吸収する ことを特徴とする衝撃吸収方法。