JPS646914B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は搬送機械例えば工業用ロボツトのよう
なアームが広範囲な運動をするとき、その動きに
よつて作業者等が殴打される等の災害が発生しな
いようにする移動部材の安全装置に関する。

近年発達のめざましい工業用ロボツトは自動車
等のスポツト溶接、或いは工作機械等の工作物の
搬送装置として省力化、自動化のために非常に多
く用いられている。しかしながらロボツトの運動
空間は作業者の修理、点検或いは試験のために立
入る空間と共有となるためにアームの動きは極め
て危険なものとなり、作業者に重大なる危害を与
える事態が起り安全上大きな問題を有している。
このためロボツトの行動範囲に作業者が立入る必
要がある場合予じめ電源を切るような方法が行な
われているが、特に各部の調整、試運転等で電源
を入れたまゝで作業を行なう必要がある場合に不
慮の災害の発生の危険を有している。また安全上
ロボツトの行動範囲に部外者が立入らないように
安全柵を設けているが、部外者が物珍しさまたは
他の理由により柵を乗り越えて立入ることもない
とは云えない。

従つて本発明は定常状態においてロボツトの行
動範囲近ぼうの定常物体のロボツトに対する関係
位置を記憶させておき、ロボツトの稼動中に異常
物体が検出されたときその位置を定常状態の記憶
値と比較し、ロボツトに近い危険な位置であれば
危険物として必要なる信号を出力する移動部材の
安全装置を提供しようとするもので、本発明は移
動部材の移動先端部に移動方向の一定距離以内の
物体との距離を測定する測定装置を移動方向毎に
設け、また一方移動先端部の移動量を検出する検
出器を設け定常状態における移動先端部の所定位
置での周辺物体との距離を予じめ記憶させておき
稼動中所定位置での移動先端部と検知物体との距
離と該所定位置に対応する前記記憶値とを比較さ
せて障害物の侵入を感知させることを特徴とする
ものである。

以下本発明の実施例を図面にもとづき説明す
る。ロボツト台１上に垂直に固定された支軸２に
軸受３，３によつて旋回可能に支柱４が垂直に軸
承されており、支柱４の基部外周には外歯車５が
固設され、支柱中央軸方向にアーム１８の上下用
シリンダ６が固設されている。またロボツト台１
上の取付台７に水平に支柱４の旋回用シリンダ８
が設けられており、これに嵌装するピストン９の
ピストンロツド１０に刻設されたラツクが外歯車
５と噛合していて、シリンダ８に圧力流体が送ら
れることにより支柱４を旋回させる。そして旋回
角度は外歯車５と噛合する歯車１１を介してパル
ス発生器１２によつてパルス数として検出され
る。アーム上下用シリンダ６に嵌装されたピスト
ン１３のピストンロツド１４の上端にはアーム１
５が水平に固定されている。そしてアーム１５か
らラツク１６が垂下されており、支柱４に設けら
れたパルス発生器１７の歯車１８が噛合していて
パルスを発生させる。アーム１５には軸方向にハ
ンド前進後退用シリンダ１９が設けられていて、
これに嵌装されたピストン２０の前側のピストン
ロツド２１の先端に、グリツパ２２，２２を開閉
可能に有するハンド２３が固着されている。この
ハンド２３にはハンドの移動方向の各距離を検出
するために前側測定器２４ａ，２４ｂ、上側測定
器２５、下側測定器２６、左側測定器２７、右側
測定器２８例えば超音波測定装置の発振、受信器
が取付けられている。超音波測定装置はロボツト
の行動範囲の少し外側まで測定できる程度の能力
のもので充分である。ピストン２０の後側のピス
トンロツド２９にはラツク３０が刻設されてお
り、アーム１５に設けられたパルス発生器３１の
歯車３２と噛合していて回転させパルスを発生さ
せる。なおパルス発生器１７，３１は例えば10mm
移動毎に１パルス発生し、パルス発生器１２には
1゜旋回毎に１パルス発生するように構成されてい
る。

このように構成されたロボツトの安全装置の作
用をテイーチング時を破線、通常運転時を実線で
示した制御線図の第３図にもとづき説明する。ロ
ボツトを作動させるために測定装置の測距離能力
内の定常物体との距離を行動範囲と関連して知る
ために、先づテイーチングをしてハンド２３の各
所定位置の定常状態における測定距離を記憶させ
る。ハンド２３に設けられた距離測定器の測定器
２４ａ，２４ｂ，２５，２６，２７，２８が同時
に又はタイムシエアリングで作動させられるが何
れも同じ手法でテイーチングさせるため前方測定
器２４ａの検出について代表して説明する。選択
器３５でテイーチングであることを選択し、スタ
ート指令で距離測定器３３が作動して測定器２４
ａから例えば超音波が発振され移動寸前の待機位
置における前方の物体例えばローデイング対象の
工作機械からの反射波を受信し、この発振から受
信迄の時間を距離演算器３４で演算して距離を算
出する。その値を選択器３５を経て記憶器３７に
入力しパルスカウンタ３６の出力値零を同時に入
力して記憶器３７に記憶させる。またパルスカウ
ンタ３６の出力値零を第１比較器３９に入力して
設定された前進端におけるパルスカウント数n_pと
比較する。不一致n_p＞０のため切換弁を開き油圧
シリンダ１９の後室に圧力流体を送つてピストン
２０を前進させる。後側のピストンロツド２９の
ラツク３０により歯車３２を介してパルス発生器
３１が回転されハンド２３が10mm前進すると１パ
ルスが発生される。このパルスは距離測定器３３
に送られ、パルス発生時点での前方物体迄の距離
を測定して距離演算器３４で演算し記憶器３７に
入力する。一方パルス発生器３１のパルスはパル
スカウンタ３６に入力されカウント数１が第１比
較器３９に入り、前進端の設定カウント数n_pと比
較され、設定値内にあるから記憶器３７に入力さ
れ前記演算値と同時に記憶されるとともに引続き
油圧シリンダ１９を駆動する。同様にして次のパ
ルスが発生されこの時点で現在位置のハンド２３
からの距離が測定されパルスカウント数とともに
記憶器３７に順次記憶されていまハンド２３の位
置が前進端位置と一致してテイーチングを終る。
このようにして上側 下側並びに旋回の各位置の
テイーチングによる測定値が記憶完了すると通常
連続運転が可能となる。通常運転では選択器３５
が運転に切換えられスタートの指令で現在の状態
で運転に入つて良いかを確認するため通常運転の
指令で距離測定器３３が作動し測定器からの出力
を距離演算器３４で演算し選択回路３５を経て第
２比較器３８に入力する。一方パルスカウンタ３
６の出力Ｏは第１比較器にて設定値n_pより小なる
ことを確認した上で、さらに記憶器３７に入力さ
れると、さきにテイーチング時に記憶したパルス
カウント数０に対する距離が読み出され、第２比
較器にて前記スタート指令時の距離と比較され、
一致すれば障害物はないと判断し、アラームは出
さず、第１比較器より出された油圧シリンダ駆動
信号とともに油圧シリンダ駆動信号を出し、ハン
ド２３を前進させる。ハンド２３が10mm前進する
とパルス発生器３１からはパルスが発生され距離
測定器３３の各測定器から超音波が発振され、そ
の受信迄の時間を距離演算器３４で演算して距離
を算出し選択器３５を経て第２比較器３８に入力
する。一方パルスはパルスカウンタ３６でカウン
トされその数値１が第１比較器３９にてチエツク
された後記憶器３７に入力され、このカウント値
におけるテイーチング時の記憶値を読み出し第２
比較器３８に入力して現在の読取値と比較し一致
していれば同じ様にしてハンド２３は前進され
る。若しハンド前方に人、或いは材料等の障害物
がロボツトの行動空間内に侵入していると測定器
２４ａ，２４ｂは障害物の反射波を受信して演算
された距離は短かくなり第２比較器３８が記憶値
と比較して不一致を判定出力しアラームを出すと
ともに油圧シリンダ１６への圧油の供給を遮断し
てロボツトを停止させる。

このようにハンドの各方向の検出がタイムシエ
アリングによつて行なわれ移動方向の何れか１個
所において侵入物が検知されればロボツトの動き
を停止させる。なお自動操作、手動操作の何れに
も同じ作用をなす。また第１比較器３９の代りに
前進端リミツトスイツチを動作させてもよくリミ
ツトスイツチが働くまでは測定比較前進を繰返す
ことになる。

またロボツトがNC制御であつても原理的には
同一であつて勿論適用できるものである。その制
御線図の一例を第４図にもとづき前進時を説明す
る。ロボツトの行動空間における距離測定器の測
定範囲内の状況を先づテイーチングによつて記憶
する。テイーチングの指令によつて現在値演算器
５１の零数値を障害物を検出する複数時点例えば
０、10、20mm……に決められた設定値と比較する
第２比較器５２と比較し一致出力で距離測定器５
３の測定器の測定結果を距離演算器５４により算
出し選択器５５を経て記憶器５７に記憶する。一
方第２比較器５２の一致出力でゲート６０を開き
ハンド２３の現在位置（前方）検出器５０からの
出力にもとづき算出した現在値演算器５１の現在
値を同時に記憶器５７に記憶する。また運転のと
きは位置決め指令値、テイーチングのときは前進
端位置が指令値として入力される第１比較器５６
において現在値と比較され前進端で一致するまで
駆動装置５８が駆動されて前進端迄の状況が順次
記憶される。次に通常運転に入ると選択器５５を
運転に切換え第１比較器５１の指令値として位置
決め位置を指令する。運転指令で駆動装置が働く
と同時に現在値零のときの安全を距離測定器５３
で確認する。即ち演算器５１の出力値零と設定値
零と第２比較器５２で比較し一致信号により距離
測定器５３からの値を距離演算器５４で距離を算
出し、選択器５５を経て第３比較器５９に入力す
る。一方一致出力で開かれたゲート６０を経て記
憶器５７に入力した零位置のテイーチング時の記
憶した距離を読み出し第３比較器５９に入力して
前記入力値と比較判定し一致していれば、そのま
まハンド２３が前進させられる。設定位置で確認
しながら第１比較器５６で指令値と一致した時点
でハンド２３の前進は停止する。この間に障害物
が侵入すれば距離演算器５４の算出値は小さくな
り第３比較器５９では不一致によるアラーム信号
が出力されゲート６１を閉じて駆動装置５８の入
力を遮断するものである。

なおロボツトの行動範囲＋αの物体の有無はロ
ボツトの動きとは関係ないので距離演算器で算出
された値が上記範囲より大きなものであればすべ
て一定値として記憶器５７に記憶させこの値より
小さい値が検出されたときにアラーム出力とする
ことが合理的である。また絶対値検出の場合は直
線運動部については零位置における測定値をもと
に移動範囲を演算で求めて記憶しておくこともで
きる。またロボツトの行動空間内に障害物があつ
てはならないからテイーチングをやらずに各運動
方向の行動限界点の値を記憶又は設定しておきこ
の値から現在値を差引き減算値と測定値とを比較
することも可能である。更に調整時に手動運転す
る場合はその運動方向のみ作動するようにするこ
とも自由である。

以上詳述したように本発明はハンド部に距離測
定器を設けてロボツトの行動範囲近傍の通常状態
における物体とハンド位置との関係距離を記憶し
ておき稼動中のハンドの測定値とを比較して不一
致であれば運動を停止させるようになしたので不
用意の侵入によつて人身に不慮の災害が発生させ
たり、物体を持込んでロボツトが破損することを
防止できてロボツトの安全対策として極めて有効
なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はロボツトの概略図、第２図はハンド部
の正面図、第３図は駆動装置に油圧シリンダ機構
を用いたときの制御線図、第４図は絶対値検出器
を用いたNC制御の場合の制御線図である。 １……ロボツト台、４……支柱、１５……アー
ム、６，８，１９……シリンダ、２３……ハン
ド、２４ａ，２４ｂ，２５，２６，２７，２８…
…測定器、１２，１７，３１……パルス発生器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 搬送機械、ロボツト等の移動部材において、
   移動先端部に設けた各移動方向の障害物体との距
   離を計測する測定装置と、前記移動先端部が各移
   動方向に対して前記移動部材の基準位置からの移
   動量を検出する検出装置と、定常状態における前
   記移動先端部の各移動位置における前記障害物と
   の距離を記憶する記憶装置と、前記移動先端部の
   移動中の各所定位置における前記測定装置の値
   と、その各所定位置に対応する前記記憶装置の記
   憶値とを比較し不一致のとき警報又は移動停止等
   の必要なる信号を出力する比較回路とを含んでな
   る移動部材の安全装置。