JPS6374593A

JPS6374593A - 過負荷保護装置

Info

Publication number: JPS6374593A
Application number: JP62146843A
Authority: JP
Inventors: ローレンス・ディー・チン; クリストファー・ジョン・ヒスコック; ウェイン・ハンス・ドメイアー
Original assignee: Barry Wright Corp
Current assignee: Hutchinson Aerospace and Industry Inc
Priority date: 1986-06-12
Filing date: 1987-06-12
Publication date: 1988-04-05
Also published as: AU595038B2; US4714865A; BR8702966A; EP0250133B1; CA1275476C; AU5750290A; AU7373287A; EP0250133A1; DE3765024D1

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】（発明の分野）本発明は過負荷保護装置に関し、特にロボット式自動機
械におけるアーム工具の端部に←≠４発生ずる工程への
阻害を検出し、そして工程を遮断するようにされた装置
に関する。

（発明の背景）ロボット分野において、例えばロボットのアーム工具の
端部に対する過度の力や、偶発的な物理的接触のような
工程の阻害を自動的に検出し、工程を遮断する機構に対
する必要性が認識されてきた。同様に、もし工程が阻害
されるとロボットを保護するのみならず、工具を損傷し
ないよう保護する必要性も認識されてきた。

そのような多くの装置が開発されてきた。そのような装
置の１つは「ブレイクアウェイ」ジヨイントとして知ら
れている。このタイプのジョイシトは工具とロボットア
ームとの間に介装され、所定量以上の過負荷がロボット
と工具との間に加えられると物理的に破断する。そのよ
うなジヨイントの交換は困難であって、ロボットおよび
／または工具を損傷から保護する上で常に信頼性がある
とは限らない。はとんどの場合、そのようなブレークア
ウェイジヨイントは使用できるのは１回のみであり、後
は棄て、新品と取替える必要がある。

別のタイプの保護装置は「スナンプアウエイ」ジヨイン
トとして知られている。例えば間違って位置した部品に
衝突するようにロボットあるいは工具が阻害されると、
保護装置は実際にその場所からはじき出て工具を移すか
、工具が衝突した対象物から工具を外すようにする。は
とんどの部品に対して、前記保護装置は、所定量の荷重
が加えられると撓む解放可能のばねを使用している。後
で、前記装置は阻害が修正された後は元へはじき戻る。

そのような多くの装置はボールデテント機構を使用して
いる。前記装置の範囲は相対的に弱い使用はねの強度と
、元のセット位置への復帰性とにより制限される。

前述の機構はロボットアームと工具との間のしっかシし
た接続を外すようにされているが、加工物がそれ以上損
傷しないよう工程を完全に遮断するかあるいは最小のダ
ウンタイムでロボットをリセットできるようにする装置
は、あるとしても極めて少ない。

その結果、工程の阻害を検出し加工物あるいは工具を保
護し、それらに対する損傷を最小にし、かつ最小の時間
で工程が再開できるようにし、一方高度の工具の繰返し
性を保つ過負荷保護装置に対する必要性がある。そのよ
うな装置は広範囲の荷重を許容するよう調整可能で、か
つ各種の工具に万能的に適合可能であるべきである。

（発明の要約）本発明はロボットのアームと工具との間で固定するよう
にされた過負荷保護装置に関する。前記装置は基本形態
において、シリンダとピストンとを含む。前記シリンダ
は中心軸、開放端および閉鎖端とを有する。これも中心
軸を有する浮動ピストンがシリンダ内に位置している。

複数のホール効果センサがシリンダに固定され、中心軸
に対して直角の共通平面に位置している。前記センサは
シリンダの軸心に対して等角度に隔置されている。

磁石が各センサに関連し、かつピストンに固定されてい
る。磁石はまたピストンの軸心に対して直角の共通平面
に配置されている。ピストンとシリンダの閉鎖端との間
に弾性ダイヤフラムが位置している。

シリンダの閉鎖端を加圧してピストンを開放端に向かっ
て運動させる手段が設けられており、この開放端には、
その運動を制限しかつ磁石の共通平面をセンサの共通平
面と一致するよう位置決めする手段が設けられている。

ピストンがシリンダの閉鎖端に向かって運動するとき、
センサに応答してシリンダを減圧させる手段が設けられ
ている。この状態が発生すると、磁石とセンサの共通平
面が一致状態から移動し、少なくとも１個の磁石とその
関連のセンサとの間の相対移動により、ホール効果セン
サの少なくとも１個により信号が発生する。

ピストンはその軸線に対して平行に延びる案内手段を含
み、該手段には、シリンダから前記案内手段まで延びる
解放可能で調整可能のデテントが係合する。これにより
、各磁石が確実に関連のセンサと角度的に整合するよう
にする。また、前記の解放可能デテントは、阻害が発生
しシリンダが減圧された後、ピストンとシリンダとをリ
セットする際に役に立つ。

デテントの力を上根るに十分な大きさの回転力がピスト
ンとシリンダとを相互に対して回転させるとき、磁石と
センサとが相対回転し、少なくとも１個のセンサが過負
荷信号を発生して減圧を起こさせる。同様に、シリンダ
の所定圧を上根るに十分な傾斜運動がピストンとシリン
ダとの間に発生すると、ピストンとシリンダとの一致し
た軸心は相互に対して外れ、かつ再び少なくとも１個の
磁石と関連のセンサとの間に相対運動があり、センサが
信号を発生してシリンダの減圧を始動させる。

シリンダは電磁弁を付勢することにより減圧され、該電
磁弁はシリンダへの入力空気弁を閉鎖しピストンチャン
バへの排気チャンネルを開放するこのためダイヤフラム
が柔軟になシ、ロボットと工具との間で所定景の従順さ
を可能とし、工具あるいは加工物へのそれ以上の損傷を
阻止する。

また「過負荷」信号が「過負荷ＪＬＥＤを点灯し、かつ
持続時間が固定のタイミング信号をトリガし、該信号に
よりロボットを消勢させ、「準備未了ＪＬＥＤを点灯し
、ロボット操作者に対して不調を知らせる。

過負荷の原因が修復されると、スイッチをリセット位置
まで動かすことにより過負荷保護装置をリセットでき、
これがロボットをオフにし電磁弁を再付勢させる。この
ため、もしピストント細心とが再び整合するとすれば、
ダイヤスラムを再びふくらませることができる。次いで
、過負荷保護装置の感度を調整できる。もし操作状態が
正しいとすれば、スイッチがオン位置へ動かされると、
ロボットに動力を供給することができる。次いで準備完
了のライトが点灯され、通常の状態が得ら、　　れる。

部材の構成と組合せの各種の新規の詳細を含む本発明の
前述およびその他の特徴とを添付図面に関して特に説明
し、かつ特許請求の範囲に指摘する。本発明を実施した
特定の過負荷保護装置を例示のみとして、また本発明を
限定するものとして示す。本発明の原理と特徴とは本発
明の範囲を逸脱することなく各種の、かつ数多くの実施
例に採用できるものである。

（発明の詳細説明）第１図はロボットアーム１２と工具１４との間に固定さ
れた、本発明により構成した過負荷保護装置ｌＯを示す
。工具のインタフェース部材１６は過負荷保護装置を工
具に取付け、取付はプレート７０はその保護装置をロボ
ットアームに取付けている。

次に第２図と第３図とを参照すれば、過負荷保護装置１
０は組立てた形態において示されているが、第１図とは
さかさまにされておシ、工具のインタフェースＩ６は上
方に突出している。前記装置は構成要素の形態ではシリ
ンダ１８と浮動ピストン加とを含んでいる。工具インタ
フェース１６はピストンと一体であって、シリンダから
突出している。シリンダは、頂部保持キャップρと、非
密閉体２４と、センサリング２６とを含む多数の要素か
ら形成されている。

ピストンは、ダイヤフラムリングとしても知られている
主ピストン本体路と、第２図から判るよ下詳しく説明す
るようにピストンの周りで組立てられている。

シリンダは、中心軸ＡＣと、非密閉体２４の底部により
形成される閉鎖端Ｉと、頂部保持キャップ四の円形開口
３２により形成される開放端とを有している。ベロフラ
ムダイヤフラム３３が主ピストン本体％とシリンダの閉
鎖端Ｉとの間に位置している。ダイヤフラムは組立てら
れると、保持キャップｎと非密閉体２４との間に緊締さ
れる。非密閉体における環状の段が、保持キャップ乙の
同心状環状７ランジ３６と適合し、ダイヤフラムの周辺
がシリンダの外側から見えないがそれらの間に位置して
いる。

ピストン八−主要部分第４図から第゛７図までを参照してピストンを説明する
。ピストンの主要部分部は（ロフラムダイヤ７ラム３３
の頂部と保合可能で、従ってダイヤフラムリングとも称
せられる。それは中心軸ＡＰを有する円形である。複数
の磁石４０が円周方向に延びてピストン内に位置してい
る。３個の磁石が中心軸ＡＰに対して角度方向に相互に
１２０度の等間隔で隔置されている。前記磁石は軸心Ａ
Ｐに対して直角の共通平面ｐＭに位置している。ピスト
ンの円周方向には、ピストンの軸心ＡＰに対して平行の
７字形溝４２の形態の案内手段がある。

前記磁石４０の上方で整合して上方に突出のＶ字形デテ
ント４４がピストンに形成されている。円形の受入れく
ぼみ４６がピストンの上面に形成され、第２図と第３図
とに示すように工具インタフェースの円筒形の下部分４
７を受入れる。ピストンの上部分は円錐形面４８を含み
、これは以下詳述する保持キャップｎ上の類似の円錐形
面間と適合する。

３個のボルト孔５１がピストンに形成され、ボルト５２
（第２図）を受入れ該ピストンを工具インタフェース１
６に固定する。

Ｂ−工具インタフェースピストン路に接続される工具インタフェース１６を第８
図、第９図および第１０図に示す。該インタフェースは
ボルト５２を受入れるだめの、底面におけるタップボル
ト孔５４を含んでいる。工具インタフェースの上部分は
インタフェース部材１６ヲロボツトの工具に固定する第
１の、祖のタップ孔μｓと、前記インタフェースをよシ
小さい寸法の工具に固定する第２の組のタップ孔６０と
を有する円形のフランジ５６を含んでいる。ビニルピン
孔６２と図とがフランジに形成され、インタフェースと
工具とを組立てやすくする。

取付はプレート過負荷保護装置をロボットアームに固定するために取付
はプレート７０が採用され、第１１図と第１２図とを参
照して以下説明する。それは平坦な円形プレートであり
、これは弁密閉体別に形成された下方に突出のシリンダ
部材７４（第１９図）を受取シかつ位置づける円形のく
ぼみ７２を有している。プレート７０は、ボルトを受入
れる皿ぐシ孔７５を含んでおシ、それらボルトは、保持
キャップと非密閉体の孔を貫通するボルトを受入れるた
めの６個のタップ孔７６と、ロボットアームとにねじ込
まれる。

ビニルピン孔８４も取付はプレート７０に含まれ組立て
やすくしている。

シリンダ組立体Ａ−保持キャップ保持キャップｎはシリンダ組立体の開放端を形成するも
ので、第１３図から第１８図までを参照して説明する。

それは断面が全体的に円筒形であって、円形開口３２を
有し、該開口を通してピストン加の工具インタフェース
部分１６が突出している。それは、ピストンの主体部側
の円錐形面４８と適合する円錐形面間を含んでいる。そ
れら円錐形面４８と刃の機能は、閉鎖端から離れる方向
でのピストンの運動量を制限し、磁石の共通平面をセン
サの共通平面と整合させることである。また、それらは
ピストンの軸心Ａｐをシリンダの軸心Ａ（３に整合させ
るよう作用する。

３個の孔８８が相互に１２０度づつ等間隔に、かつ保持
キャップｎの共通平面に形成されている。それぞれの孔
が調整可能の■１１θｒばねプランジャの形態のばね弾
圧デテント９０（第３図）を受取シ、該プランジャはセ
ンサリング２６を通って貫通し、ピストン路の７字形溝
４２と係合する。デテントの機能については以下詳細に
説明する。

７字形くぼみ９２が、基本的にはシリンダの頂部である
環状の水平面９４で１２０度隔置されている。

ピストン路上の■字形突起４４はシリンダのＶ字形くぼ
み９２内で係合可能で、阻害が発生した後シリンダにピ
ストンをリセットするための整合手段として作用する。

チャンバ９６（第１４図と第１８図）がキャップηに形
成され、キャップの壁の楕円形開口９８と連通ずる。過
負荷保護装置に対する電気コネクタが楕円形オリアイス
９８を通って入り、そして歪解放手段（図示せず）がチ
ャンバ９６内に位置している。

キャップの底部には複数のタップ孔１００が形成され、
非密閉体２４の皿ぐり孔１０１を貫通して上方に突出す
るボルトを受入れる。組立てられると、ダイヤフラム３
３がキャップｎと非密閉体２４（第２図と第３図）との
間に位置決めされ、その縁部が非密閉体２４の孔１０２
を通るボルトにより緊締される（第２１図参照）。

Ｂ−非密閉体シリンダの閉鎖端力を形成する非密閉体２４を次に第１
９図から第ｎ図までを参照して説明する。該密閉体はシ
リンダの閉鎖端Ｉである円形のくぼみ１０８を含んでい
る。また取付プレート７０のくぼみ７２に受入れられた
円形突起７４を含んでいる。

この密閉体の壁には通路１１０が形成されており、該通
路を介して適当な弁取付具（図示せず）が加圧された空
気をシリンダへ、かつシリンダから送入する。また密閉
体２４は取付プレート７０との組立てをしやすくするた
めにドエルピン用孔１１２を含む。６個のボルトの孔潤
が保持キャップｎにおける６個のボルト孔８２と適合し
、取付プレート７０（第２図）にねじ込まれたボルト８
３を受入れる。

センサリングセンサリング２６を第部図から第２６図までを参照して
以下説明する。センサリング２６の主要な目的は、ホー
ル効果センサとそれらのワイヤリングとを浮動ピストン
加の磁石４０に関連して取付けることである。センサは
、１２０度等間隔に隔置された３個の平坦部１２２を形
成した円形リング１２０を含んでいる。ホール効果セン
サ１２４は前記の各平坦部に位置するが、その中の１個
のみ第２４図に示す。

各平坦部１２２の中心において、センサ１２４の前方に
開口１２６があり、そのためセンサと、（第２４図には
図示していないが）センサと整合してピストンに位置し
ている関連の磁石との間の磁界に対し障害はなくなる。

センサリングにはまた３つの開口１２８が形成され、第
２図から判るように該開口をばねプランジャ頒が通過す
る。リングの周りには環状のチャンネル１３０が形成さ
れセンサからのワイヤリングを収容する。

ピストン−シリンダ組立体過負荷保護装置は第２図と第３図とに示すように組立て
られる。ピストン加の工具インタフェース部分１６は主
本体部分路に固定されている。磁石（第６図参照）はピ
ストンの主本体部に固定されている。

れる。次にダイヤフラム３３が、その周囲を保持キャッ
プと、気密シールを形成する弁密閉体２４との間に位置
させてピストンの下方に配置される。次いで、弁密閉体
と保持キャジープとは相互にボルト止めされ、その組合
せ体が次いで取付プレートにボルト止めされる。

作動第１図から判るように工具インタフェース１６を工具工
４に固定させ、かつシリンダをロボットアーム１２に固
定させた状態で、工具とアームとを、デテント９０（第
２図）がピストンの長手方向の溝４２（第６図）と係合
するまで相互に対して回転させる。次いで、シリンダを
加圧して、ピストンの頂部の周りで隔置されたデテント
４４が保持キャップのくぼみ９２と係合するまでピスト
ンをシリンダの開放端に向かって運動させる。ピストン
の円錐面４８が保持キャップの適合する円錐面（資）と
係合する。

この保合によりピストンの軸心Ａｐをシリンダの軸心Ａ
ｃ　と一致させ、かつシリンダの開放端に向かう方向、
あるいは第２図と第３図とから視て上方のピストンの運
動量を制限するよう作用する。

デテント（３）がピストンの溝４２と係合する力は、阻
害が発生するとピストンとシリンダとが相互に対して回
転し磁石とセンサとを相互に対して運動させる力である
所定量に調整される。

過負荷保護装置はロボットとその工具との間の３種類の
一般的な形態の相対運動に応答する。それらは、ピスト
ンの軸心Ａ？とシリンダの軸心にとに沿った直線運動と
、これらの軸心が一致したときの該軸心の周シの回転運
動と、軸心が整合から外れると信号を発生するようにさ
せる揺動あるいは傾動である運動である。

阻害から発生する力が、それぞれピストンとシリンダと
の一致していた軸心ＡｐとＡＣとの軸線方向に加えられ
、その力がシリンダ内の所定圧力を上根るに十分である
と、ピストンとシリンダとが相互に運動する。ピストン
がシリンダの閉鎖端に向かって運動し、その結果１個以
上のセンサと関連の磁石との間で相対運動を発生させる
。このとき、一致していたセンサと磁石とのそれぞれの
共通平面Ｐ白とＰｆＡとが離される。再び、磁石の１個
が関連のセンサに対し運動することによって、センサに
より信号を発生させ、シリンダを減圧させ、かつダイヤ
フラムを柔軟にして、ロボットと工具との間に従順な連
結をもたらす。

デテントをピストンの溝へ弾圧しているＶ１１ｅｒばね
プランジャの力を上根るに十分な大きさの阻害によって
工具とロボットアームの間で回転運動が発生すれば、セ
ンサと関連の磁石の間で相対回転運動が発生する。再び
、このためシリンダを減圧させる。直線方向と回転方向
との組合せである力によって、シリンダとピストンとの
一致した軸心を離すような傾動を発生させるとすれば、
１個以上のセンサと関連の磁石との間に再び相対運動が
発生する。このように、センサとその磁石との間の何ら
かの相対運動の結果、磁界の変化があシ、センサが作動
する。

シリンダが減圧されると、ピストンとシリンダとは、デ
テントを再びピストンのガイドスロットと再保合させ、
かつ再びシリンダを加圧することにより手動で作動状態
に戻すことができる。

電子系統本発明の電子系統の全体回路図を第ｎ図に示す。

第ｎ図に示す装置の主要ブロックは点線内で示され、セ
ンサ回路２１０、基準調整回路２２８、検出回路２１２
、過負荷インジケータ２２４、制御回路２１４、準備完
了−準備未了インジケータ２２６、空気弁回路２１８お
よびロボット出力回路２１６とを含んでいる。

センサ回路は、過負荷保護装置に関して前述した３個の
ホール効果センサＨ１，Ｈ２およびＲ３から構成されて
いる。これらのセンサは、過負荷保護装置のピストンに
取付けられた対向配置の磁石に隣接してシリンダに配置
されている。ホール効果センサＨ１；Ｈ３およびＲ３は
それぞれ電流信号”Ｌ工ａまたは工３を発生し、検出回
路２１２に位置したそれぞれのコンパレータ１，２また
は３の負入力リート９に電圧を発生させる。コンパレー
タ１．２または３に供給されるそれら電圧は、それぞれ
固定し整合した抵抗器Ｒ↓、Ｒ２またはＲ３にわたる工
Ｒ降下によって左右される。

零位置にセンサＨ１，Ｈ２およびＲ３が位置し、そのた
め過負荷状態が伺ら介在しない場合、コンパレータ１，
２および３への負入力リート９における電圧は実質的に
同一であって、例えば６ボルト正のように零状態を示す
所定レベルにある。コンパレータ１，２および３への正
入力リードにおける電圧は、それぞれ接地と、例えば１
２ボルトＤＣであるＢ＋電源電圧との間に連結された可
変電圧抵抗器Ｖｉ、Ｖ２および■３によりセットされる
。

可変抵抗器■λ、Ｖ２および■３は基準調整回路２２８
を提供し、これにより第ｎ図に示す電子回路の感度を調
整でき、いずれかのセンサ８１．Ｒ２およびＲ３と、そ
れらの関連の磁石との相対位置が極めて僅か変化しても
、コンパレータ１，２または３に対する正と負の入力間
に十分な電圧差を発生させ、それにより相互に連結され
かつ制御回路２１４のＮＡＮＤゲートＮｌのセット入力
端子に結合されたコンパレータ１，２まだは３の出力リ
ードの１つから出力パルスを発生させる。

表Ｉとして、過負荷保護装置の論理図を以下に与え、あ
る発生の結果として第ｎ図のとがしせだボックス内に番
号を付した各種の回路位置における論理状態を示す。

表　　　１ ○ＰＤ論理図１２３４５６７８９　Ｄ４Ｄ□ 「○Ｎ」状態　　　Ｌ　ＨＨＬ　Ｌ　Ｌ　ＨＬ　ＨＧＲ
Ｎ　ＯＦ’濾過負荷の検出時　且り、↓旦Ｊ旦旦旦μ段
８竪１秒後　　　　　ＨＬＬＨＨＬＨＬＨＲｅｄＯＮ「
リセット」スイッチ　ＨＬＬＨＨＬＬ　　旦　ＬＲｅｄ
ＯＮ手動リセット　　　Ｌ　ＨＨＬ　ＨＬ　Ｌ　ＨＬ　
ＲｅｄＱＦＦ態変化を示す。

このように、過負荷状態が介在すると、前記表Ｉの論理
図に示すように、コンパレータ１．　２または３への負
入力の論理状態に関して以下の状態が存在する。この点
は、低電圧の通常の「オン」の状態から高電圧（論理位
置１を参照）に立ち上がる。この状態が発生すると、論
理位置２における論理状態即ちＮＡＮＤゲー）Ｎｌ　の
セット端子への入力が高電圧から低電圧に変化する。こ
れは、ＮＡＮＤゲートＮ１とＮ２　よりなるフリップフ
ロック回路をセットしてＮ２　（論理位置３）の出力を
高電圧から低電圧とさせる。この低電圧はＮＡＮＤゲー
トＮｌの第２の端子および、ＮＡＮＤゲートＮ３の第２
の端子に連結されており、この目的は後述する。

コンパレータ（論理位置２）の出力側において発生する
、過負荷の検出による高電圧から低電圧への論理レベル
の変化はまた、フィルタキャパシタＣ１を介してトラン
ジスタＱｌのエミッタに連結され、Ｑｌを、接地からＬ
ＥＤ　Ｄｌ　を経て、Ｑｌのコレクタからイースを介し
、バイアス抵抗器Ｒ６および抵抗器Ｒ２を介して５ボル
トの電源電圧に導通させる。バイアス抵抗器Ｒ４は、Ｂ
＋と、ＬＥＤＤｉのアノードゝの接続部においてＱｌの
コレクタとに連結されている。このように、ＬＥＤ　Ｄ
ｌｌ　　が発光Ｌ、コンパレータのいずれかの出力が低
電圧である限υ発光したままとなり、換言すればコンパ
レータのいずれかに対する負入力が高電圧にあシ、過負
荷状態の発生したことを指示している（ＯＰＴ論理図表
１参照）時は発光する。論理位置２における低電圧信号
はまた、Ｎ　Ａ　Ｎ　ＤゲートＮ３に連結され、ＮＡＮ
Ｄゲート３の出力が低電圧から高電圧となるようにする
（表Ｉの論理図の論理位置４を参照のこと）。この高電
圧信号は抵抗器Ｒ１６を横切って供給され、トランジス
タＱＯを導通させ、それにより接地からＱ９のエミッタ
と電磁弁のコイルＬλとを介する電流通路を提供する。

このコイルＬ１はＢ＋に接続され、かつ単方向性ダイオ
ードＤ３と並列に連結されている。このため空気弁を作
動させ、過負荷保護装置のシリンダへの空気源を遮断し
、かつピストン用の排気口を開放して過負荷検出装置の
ダイヤフラムをしぼませ、ロボットアームとロボット工
具との間に従順な連結をもたらす。

ＮＡＮＤゲート２（論理位置３）の出力側はキャパシタ
Ｃ２を介してタイマ回路Ｔ□の入力側に連結されている
。Ｔ１は例えばＬＭ　５５５チツプのようなプログラム
可能タイマである。Ｔ□はフリップフロップ回路を含み
、該回路は論理レベル点３における信号が高電圧から低
電圧へなると「セット」される。タイマＴ１は一定持婢
時間即ち１秒の高パルスを発生し、このパルスはＮＡＮ
Ｄゲート７（論理位置６）の入力側に結合される。ＮＡ
ＮＤゲート７におけるこの高パルスはＮＡＮＤゲート８
の一方の入力側リードに結合され、該ゲートの他方の入
力側はＳＡのリセット位置において接地されるまで浮動
になっている。ＮＡＮＤゲート８の出力もこの点（論理
位置８）においてまた高電圧であシ、これは、エミッタ
接地トランジスタＱξの導通を開始させる。Ｑフか導通
すると、Ｑ４もバイアスされて導通となシ、単方向性の
導通ダイオ−４゛ＤＢと並列に連結されたソレノイドリ
レーＬ？を付勢する。ンレノイドリレーＬ２はリレース
イッチを常閉位置ＮＯから常開位置ＮＯまで運動させて
、ロボットの負荷回路を開放してロボットを、Ｔ□から
のタイマパルスの１秒間の持続時間の間オフとする。こ
のことによってロボットの操作者に過負荷状態の存在を
警告する。

ロボットに対するインタフェース回路の代替的構成にお
いて、ロボットの負荷は、エミッタが接地して接続され
た電流シンクトランジスタＱ≦を介して接地するか、あ
るいは１！７にコレクタがＢ＋に結合されたトランジス
タＪの電流源構成を介して接続される。通常の作動状態
においては、Ｑ２はロボットを付勢する電流源を提供し
、一方Ｑ３はロボットを付勢状態に保つ接地を提供する
。

いずれかの構成において、ＮＡＮＤゲート８の出力側か
ら高電圧が存在するためＱ々が導通ずる（論理位置９）
と、Ｑ♀、とＱ？の双方が導通を停止し、それにより第
四図に示すように、Ｔｏ−Ｔ１の時間ロボットを瞬間的
に消勢させる。

１秒の間隔の終りにおいて、即ち表１の「１秒後」にお
いて、入力がＮＡＮＤゲート７への入力が低電圧にな）
、ロボットが再付勢される。しかしながら、この１秒間
の消勢によってロボットアームの作動に関して何か問題
があること、および何らかの障害を除去すべきであるこ
とをロボットの操作者に知らせる。

障害が除去されると、リセットスイッチＳ１が図示の○
Ｎ位置からリセット位置まで動かされる。

リセット位置から判るように、Ｎ　Ａ　Ｎ　ＤゲートＮ
２へのリセット入力端子は接地さ′れて、論理位置点７
におけるＮＡＮＤゲート２の出力状態を高電圧から低電
圧に移す。同様に、Ｓｌをオンからリセット位置にする
ことにより、ＮＡＮＤゲー）Ｎ８に対する入力リードの
一方も接地され、論理位置８におけるＮＡＮＤゲー）Ｎ
８　の出力を低から高にし、これが更にＲ１２，Ｒ１，
３の接続部とＱ５のベースとを高から低にさせ、これに
よりＱ３が再び導通し、Ｑ２も再び導通するのでロボッ
トを再付勢し、一方Ｑ４が非導通となるだめンレノイド
リレーＬ２を消勢させ、リレー接点を図示のように常閉
位置へ移動させる。

一旦過負荷状態が発生すると、回路２２６の指示ライト
が照射する。準備完了−準備未了の指示ランプ回路２２
６の作動について以下説明する。赤色または緑色の光を
放射しうる単−ＬＥＤ　Ｄ４　を使用する。例示のため
ＬＥＤ　Ｄ４　を２個のダイオードとして示し、赤色Ｌ
ＥＤＲと緑色ＬＥＤＧとは、＋５ボルトに連結された抵
抗器Ｒ１７とＲ１６とにより適当にバイアスされたＮＰ
Ｎ　）ランジスタＱ８とＰＮＰ　）ランジスタＱ７との
間で背中合せに接続されている。ＮＡＮＤゲー１−Ｎ５
（位置５）の出力が低から高になると、Ｄ４の赤色ダイ
オードＲはオンとなり、準備未了状態を指示し、緑色の
準備完了ダイオードＧがオフとなる。Ｒ１９とＲ１８と
の接続部の高電圧がＱ７をバイアスして「オン」とし、
電流が接地からＱ８を介し、ＬＥＤＲを経てＱ７を通、
９Ｒ１６と＋５ボルトとへ流れるようにする。反対の状
態となると、Ｑ７が導通して、Ｑ８がバイアスされて「
オフ」となっている間にＱ７と緑色ダイオ−１−′Ｇを
介しＲ１７を経て＋５ボルトへ流れるようにする。

前述のように一旦ロボットが消勢されると、ダイヤフラ
ムがしぼんでいる間、過負荷の原因が確定される。次い
で、過負荷保護装置を、スイッチＳ１を「リセット」位
置へ切換えることによりその零位置即ち非過負荷の初期
状態にリセットすることができる。Ｓｌの「リセット」
位置において、Ｎ２に対するリセット入力側が接地され
、その入力（論理位置７）を低電圧とさせる。しかしな
がら、その出力は、ＯＰＤが手動でその零状態にリセッ
トされる時、ＮＡＮＤゲートＮの入力端子Ｓに接続され
た他方の入力端子が低となるまで、変化しない。（表Ｉ
の手動リセットラインを参照のこと）。また、ＮＡＮＤ
ゲート８への一方の入力側が低とな夛、その出力側を高
とさせる。位置８における高電圧により前述のようにロ
ボットを消勢させる。過負荷保護装置が手動でリセット
されると、次のスイッチＳ１をその「オン」位置に戻す
ことができる。この時点で、過負荷状態がなく、かつ過
負荷保護装置が手動で整合されかつリセットずみである
とすれば、コンパレータ１，２．または３への負の入力
側の全てにおける信号は低電圧となっている。次いで、
論理点２におけるコンパレータの出力は高電圧に戻シ、
ＮＡＮＤゲート２の出力側を高電圧とさせ、ＮＡＮＤゲ
ート３の出力側を低電圧とさせる。ＮＡＮＤゲート３が
低電圧となると、空気弁が消勢され、ダイヤフラムを固
くさせることによって過負荷保護装置を介してロボット
工具をアームに非従順連結させる。

Ｄｌは、論理点２が手動リセットの間高電圧となるとオ
フとなる。次いで、Ｓｌはオン位置にセットされ、ＮＡ
ＮＤゲート２とＮ　Ａ　Ｎ　Ｄゲート８への入力から接
地を除去し、点５の電圧レベルを低に点７，８および９
における電圧レベルをそれぞれ高、低および高とするこ
とによｐＤ４の緑色ダイオードをオンに、赤色ダイオー
ドをオフとする。

また、点８が低、点９が高の状態で、ロボットは安全に
付勢できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はロボットアームと工具との間に固定された過負
荷保護装置の斜視図。第２図は過負荷保護装置の一部断面で、一部破断して示
す側面図。第３図は過負荷保護装置の断側面図。第４図はピストンの主要部分の側面図。第５図はピストンの底面図。第６図はピストンの上面図。第７図は第６図の線〜・■−■に沿って視た断面図。第８図は過負荷保護装置の工具インタフェースの一部破
断の側面図。第９図は第８図の工具インタフェースの上面図。第１０図は第８図の工具インタフェースの底面図。第１１図は、過負荷保護装置の一部破断の側面図。第１２図は第１１図の取付はプレートの上面図。第１３図は過負荷保護装置の保持キャップの一部破断し
、一部断面の側面図。第１４図は第１３図の保持キャップの上面図。第１５図は第１３図の保持キャンプの底面図。第１６図は第１５図の線爪１−７Ｘｕ４に沿って視た断
面図。第１７図は第１５図の線Ｍｆｆｉ−店■に沿って視た細
部断面図。第１８図は第１４図の矢印罵−の方向よシ視た詳細図。第１９図は過負荷保護装置の弁密閉体の側面図。第四図は第１９図の弁密閉体の上面図。第２１図は第１９図の弁密閉体の底面図。第３図は第四図の線豆ｎ−ｏｎに沿って視た断面図。第お図は過負荷保護装置のセンサリングの側面図。第２４図は第ｎ図のセンサリングの上面図。第５図は第ｎ図のセンサリングの底面図。第２６図は第２４図の線■−后■に沿って視た断面図。第ｎ図は本発明による電子系統の概略図。第四図は第γ図に示す、ある機能のタイミングを示す波
形タイミング線図である。〔符号説明〕ｌＯ：過負荷保護装置、　１２：アーム、１４：工具、
　１６：インタフェース部材、Ｉ８ニジリンダ、　　　
　２０＝ピストン、２２＝保持キヤツプ、　２４：弁密
閉体、２６：センサリング、　２８＝ピストン本体、３
０：閉鎖端、　　　　３２：円形開口、３３：（ロフラ
ムダイヤフラム、３４：環状の段、３６：環状７ランジ
、　４０：磁石、４２：７字形溝、　　　　４４：Ｖ字形デテント、４６
：受入れくぼみ、　４８　、５０　：円錐形面、５１：
ボルト孔、　　　　５４：タップボルト孔、５６二円形
７ランジ、　５８：タップ孔、６０：タップ孔、　　　
　６２　、６４　ニドゝエルピン孔、７０：取付はプレ
ート、７２：円形のくぼみ、７５：皿ぐり孔、　　　　
７６：タップ孔、８８：孔、　　　　　　９６：チャン
バ、９８：楕円形開口（外４名）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ロボットのアームと工具との間に固定するように
された過負荷保護装置において、中央軸心と、開放端と閉鎖端とを有するシリンダと、前記シリンダ内に位置し、中央軸心を有する浮動ピスト
ンと、前記シリンダに固定されかつ前記シリンダの軸心に対し
て直角の共通平面に位置し、かつシリンダ軸心に対して
等間隔で、角度方向に隔置された、検出された電磁界の
強度に比例した電気信号を発生する複数の電磁センサと
、各センサに関連した電磁界を発生させる磁石であって、
前記ピストンの軸心に対して直角の共通平面において前
記ピストンに固定され、かつ前記ピストンの軸心に対し
て角度方向に等間隔に隔置された磁石と、前記シリンダの前記閉鎖端を加圧して前記ピストンを前
記開放端に向かって運動させる手段と、前記磁石の前記
共通平面と前記センサの前記共通平面とが一致する位置
において、前記シリンダの前記開放端に向かう前記ピス
トンの運動を制限する手段と、および前記センサからの前記電気信号に応答して、前記ピスト
ンと前記シリンダとが相互に対して運動し、前記ピスト
ンが前記シリンダの前記閉鎖端に向かって運動し、前記
磁石の前記共通平面と前記センサの前記共通平面とがず
れるようになり、かつ少なくとも１個の磁石とその関連
のセンサとの間の結果的な相対運動により少なくとも１
個のセンサの発生する信号が所定値から実質的にずれる
とき、前記シリンダを減圧させる手段と、から成る、過負荷保護装置。
（２）ロボットのアームと工具との間に固定するよりに
された過負荷保護装置において、中央軸心と、開放端と閉鎖端とを有するシリンダと、前記シリンダ内に位置し、中央軸心を有する浮動ピスト
ンと、シリンダ軸心に対して角度的に等間隔で前記シリンダに
固定され、検出された電磁界の強度に比例した電気信号
を発生する複数の電磁センサと、各センサと関連し、前
記ピストンの軸心に対して角度的に等間隔で前記ピスト
ンに固定された磁石と、前記シリンダの前記閉鎖端を加圧して前記ピストンを前
記開放端に向かって運動させる手段と、前記ピストン軸
心に対して平行に延びる前記ピストン上の案内手段と、前記シリンダから前記ピストン上の前記案内手段まで延
び、各磁石を関連のセンサと角度的に整合させる解放可
能のデテント手段と、および前記センサからの前記電気
信号に応答し、前記ピストンと前記シリンダとが前記デ
テント手段を前記案内手段に対して移動させるに十分な
力で相互に対して回転し、少なくとも１個の磁石と関連
のセンサとの間のその結果の相対運動により前記センサ
が信号を発生するようにさせるとき、前記シリンダを減
圧させる手段と、から成る、過負荷保護装置。
（３）ロボットのアームと工具との間で固定するように
された過負荷保護装置において、中央軸心と、開放端と閉鎖端とを有するシリンダと、前記シリンダ内に位置し、中央軸心を有する浮動ピスト
ンと、前記シリンダに固定され、前記シリンダの軸心に対して
直角の共通平面に位置し、シリンダ軸心に対して角度的
に等間隔で位置し、検出された電磁界の強度に比例した
電気信号を発生する複数の電磁センサと、各センサと関連し、前記ピストンの軸心に対して直角の
共通平面において前記ピストンに固定され、かつ前記ピ
ストンの軸心に対して角度的に等間隔で位置した磁石と
、前記シリンダの前記閉鎖端を加圧して前記ピストンを前
記開放端に向かって運動させる手段と、前記シリンダが
加圧されるとき、前記ピストンの軸心を前記シリンダの
軸心と整合させ、かつ前記磁石の前記共通平面を前記セ
ンサの前記共通平面と一致させる手段と、および前記センサからの前記電気信号に応答し、前記ピストン
と前記シリンダとが相互に対してずれ、前記ピストンの
軸心と前記シリンダの軸心とが一致しなくなり、かつ少
なくとも１個の磁石とその関連のセンサとの間のその結
果の相対運動によりセンサが信号を発生するようになる
とき、前記シリンダを減圧させる手段と、から成る、過負荷保護装置。
（４）特許請求の範囲第１項に記載の装置において、前
記ピストンの運動を制限する前記手段が、前記開放端に
隣接した前記ピストンおよび／または前記シリンダ上の
円錐形適合面から成る、過負荷保護装置。
（５）特許請求の範囲第２項に記載の装置において、前
記解放可能のデテント手段が、それが前記案内手段と係
合するようにさせる力を変えるよう調整可能である、過
負荷保護装置。
（６）特許請求の範囲第２項に記載の装置において、前
記案内手段が前記ピストンにおけるＶ字形溝から成る、
過負荷保護装置。
（７）特許請求の範囲第３項に記載の装置において、前
記ピストンの軸心を前記シリンダの軸心に一致するよう
整合させる前記手段が、前記ピストンおよび前記シリン
ダにおける角度的に隔置した突起とくぼみとから成る、
過負荷保護装置。
（８）特許請求の範囲第１項に記載の装置において、ダ
イヤフラムが前記ピストンを前記シリンダの前記閉鎖端
から分離する過負荷保護装置。
（９）特許請求の範囲第２項に記載の装置において、ダ
イヤフラムが前記ピストンを前記シリンダの前記閉鎖端
から分離する過負荷保護装置。
（１０）特許請求の範囲第３項に記載の装置において、
ダイヤフラムが前記ピストンを前記シリンダの前記閉鎖
端から分離する過負荷保護装置。
（１１）電子信号が発生する過負荷保護装置により相互
に連結された駆動部材と被動部材との間の相対運動を示
す前記電子信号に応答し、過度の相対運動が過負荷状態
から発生する装置において、前記電子信号を基準レベル
信号と比較し、かつもし前記電子信号が所定限度だけ前
記レベルからずれると第１の極性の第１のパルスを発生
する比較手段と、前記第１のパルスに応答して前記の過負荷状態を示す第
１の光信号を発生する過負荷指示器手段と、前記第１のパルスに応答して、前記過負荷保護装置にお
けるチャンバを減圧して前記部材間に従順な連結を与え
る弁手段と、前記第１のパルスに応答して既知の持続時間のタイミン
グ信号を発生するタイミング手段と、前記タイミング信
号に応答して、前記タイミング信号の持続時間の間前記
駆動部材の駆動手段を消勢する消勢手段と、前記第１のパルスに応答して、前記過負荷保護装置の作
動が準備完了かあるいは準備未了かを指示する状態指示
器と、前記弁手段を消勢し、かつ前記駆動手段を再付勢する手
動スイッチ手段と、および前記過負荷状態が修正され、前記過負荷保護装置がリセ
ットされるときを指示する第３の光信号と、から成る、装置。
（１２）特許請求の範囲第１１項に記載の装置において
、前記駆動部材がロボットのアームから成り、前記被動
部材が工具から成る、装置。
（１３）特許請求の範囲第１２項に記載の装置において
、過負荷保護装置が、中央軸心と、開放端と閉鎖端とを有するシリンダと、前記シリンダ内に位置し、中央軸心を有する浮動ピスト
ンと、前記シリンダが加圧されていない場合に前記ピストンを
前記シリンダの前記閉鎖端から分離することにより、前
記ピストンと前記シリンダとの間に従順な連結を与える
ダイヤフラムと、検出された電磁界の強度に比例していて、相対運動を示
す電子信号を発生する複数の電磁センサであって、前記
シリンダに固定され、かつ前記シリンダの軸心に対して
直角の共通平面に位置し、前記シリンダ軸心に対して角
度的に等間隔で位置する電磁センサと、各センサに関連し、前記ピストンの軸心に対して直角の
共通平面において、かつ前記ピストン軸心に対して角度
的に等間隔で前記ピストンに固定される磁石と、前記シリンダの前記閉鎖端を加圧し前記ピストンを前記
開放端に向かって運動させる手段と、および前記シリンダが加圧されるとき、前記ピストンの軸心を
前記シリンダの軸心に対して整合させ、かつ前記磁石の
共通平面を前記センサの共通平面に一致するよう位置決
めする手段と、から成る装置。
（１４）特許請求の範囲第１１項に記載の装置において
、ピストンに装着された磁石に隣接しているシリンダに
取付けたホール効果センサにより前記信号が発生され、
前記ピストンとシリンダとがダイヤフラムにより分離さ
れるチャンバを形成する、装置。
（１５）特許請求の範囲第１４項に記載の装置において
、前記弁手段が前記チャンバを減圧させる、装置。