KR100674552B1

KR100674552B1 - 산업용 로봇

Info

Publication number: KR100674552B1
Application number: KR1020050112066A
Authority: KR
Inventors: 가쯔히또 오구라
Original assignee: 도시바 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2005-11-23
Publication date: 2007-01-29
Also published as: TW200621456A; TWI294335B; KR20060058022A; US20060182565A1; US7530287B2; JP4336831B2; JP2006142457A

Abstract

본 발명의 과제는 승강부의 낙하를 보다 확실하게 방지할 수 있고, 설계상의 자유도를 향상 가능한 산업용 로봇을 제공하는 것이다.

산업용 로봇(1000)은 기체부(B1)와, 기체부(B1)에 대해 승강 가능한 승강부(B2)와, 모터(110)와, 모터(110)의 구동력을 전달하는 전달 기구(ST1)와, 전달 기구(ST1)를 거쳐서 전달되는 구동력에 의해 승강부(B1)를 승강시키는 구동 기구(ST2)와, 모터(110)로부터 승강부(B2)로의 구동력의 전달의 이상을 검출하는 센서(70)와, 기체부(B1)에 지지되어 센서(70)에 의해 이상이 검출되었을 때에 승강부(B2)에 결합되는 위치로 이동하여 승강부(B2)의 낙하를 방지하는 스토퍼 플레이트(90)를 구비한다.

산업용 로봇, 기체부, 모터, 승강부, 스토퍼 플레이트, 센서

Description

산업용 로봇 {INDUSTRIAL ROBOT}

도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 산업용 로봇의 전체 구성을 도시하는 도면.

도2는 도1의 산업용 로봇의 제어부가 실행하는 낙하 방지 처리의 순서를 나타내는 흐름도.

도3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 산업용 로봇의 제1 실시 형태와의 상위 부분을 도시하는 도면.

도4는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 산업용 로봇의 제1 실시 형태와의 상위 부분을 도시하는 도면.

도5a 및 도5b는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 산업용 로봇의 주요부를 도시하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

B1 : 기체부

B2 : 승강부

110 : 승강 구동원

ST1 : 전달 기구

ST2 : 구동 기구

70 : 센서

90 : 낙하 방지부

[문헌 1] 일본 특허 공개 2002-36164호 공보

본 발명은 산업용 로봇, 보다 상세하게는 승강하는 승강부를 갖는 산업용 로봇에 관한 것이다.

로봇 본체를 승강 구동하는 산업용 로봇에서는 승강 구동을 위한 구동 장치 등이 고장나면 로봇 본체의 자중에 의해 로봇 본체가 내려가는 경우가 있다. 예를 들어, 모터의 구동력을 풀리 및 상기 풀리에 걸쳐진 벨트에 의해 전달하여 로봇 본체를 승강 구동하는 산업용 로봇에서는, 작업 중에 정전 등이 발생한 경우에는 모터의 브레이크로 로봇 본체의 위치가 유지되지만 벨트 절단 및 부품의 파손 등으로 모터의 동력을 완전히 전달할 수 없게 된 경우에는 로봇 본체가 낙하된다.

이러한 문제를 해결하는 기술로서 특허 문헌 1에 기재된 낙하 방지 장치가 있다. 상기 낙하 방지 장치에서는 구동측 풀리의 회전이 벨트에 의해 수동측 풀리로 전달된다. 수동측 풀리의 회전은 상하 방향으로의 구동력으로 변환되고, 이에 의해 승강 부재가 승강한다. 수동측 풀리의 외주측에는 벨트의 휨이나 파단에 따라서 수동측 풀리로 결합하고, 수동측 풀리의 회전을 정지하는 걸림 갈고리가 설치 되어 승강 부재의 낙하가 방지된다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 2002-36164호 공보

그러나, 특허 문헌 1의 기술에서는 걸림 갈고리가 수동측 풀리에 결합하여 낙하를 방지하는 것으로 하고 있기 때문에 다양한 문제점이 생긴다. 예를 들어, 걸림 갈고리나 그 구동 기구를 수동측 풀리에 인접하여 설치할 필요가 있고, 레이아웃 상의 자유도가 낮다. 또한, 수동측 풀리로부터 승강부까지의 사이에 고장이 생기는 경우에는 수동측 풀리의 회전을 정지해도 승강 부재의 낙하를 방지할 수 없다.

본 발명의 목적은 승강부의 낙하를 보다 확실하게 방지할 수 있고, 설계상의 자유도를 향상 가능한 산업용 로봇을 제공하는 데 있다.

본 발명의 산업용 로봇은 기체부와, 상기 기체부에 대해 승강 가능한 승강부와, 승강 구동원과, 상기 승강 구동원의 구동력을 전달하는 전달 기구와, 상기 전달 기구를 거쳐서 전달되는 구동력에 의해 상기 승강부를 승강시키는 구동 기구와, 상기 구동원으로부터 상기 승강부로의 상기 구동력의 전달의 이상을 검출하는 센서와, 상기 기체부 및 상기 승강부 중 어느 한 쪽에 지지되어 상기 센서에 의해 상기 전달 기구의 이상이 검출되었을 때에 상기 기체부 및 상기 승강부 중 다른 쪽에 접촉하여 상기 승강부의 낙하를 방지하는 낙하 방지부를 구비한다.

적합하게는, 상기 낙하 방지부는 상기 기체부 및 승강부 중 상기 다른 쪽에 결합하여 상기 승강부의 낙하를 방지한다.

적합하게는, 상기 한 쪽은 상기 기체부이고, 상기 다른 쪽 상기 승강부이고, 상기 승강부는 본체부와, 상기 본체부에 고정적으로 설치되어 상기 본체부의 승강에 수반하여 일정 방향으로 이동하는 피결합 이동부를 구비하고, 상기 피결합 이동부는 상기 일정 방향으로 배열된 복수의 피결합부를 구비하고, 상기 낙하 방지부는 상기 복수의 피결합부의 궤도 밖으로부터 궤도 내로 이동하여 상기 복수의 피결합부 중 어느 하나에 결합한다.

적합하게는, 상기 피결합 이동부는 상하 방향으로 연장되는 축부와, 상기 축부를 따라 배열되어 상기 축부로부터 돌출되는 상기 복수의 피결합부를 구비하고, 상기 피결합부는 상기 상하 방향에 대해 경사지면서 상기 축부로부터 돌출되는 면과, 상기 경사면의 하방에 설치되어 상기 상하 방향에 대해 직교하는 면을 구비한다.

적합하게는, 상기 승강부는 상기 승강부 중 상기 기체부 근처의 위치를 회전 중심으로 하는 왕복 운동에 의해 상기 기체부에 대해 승강하고, 상기 피결합 이동부는 상기 회전 중심의 주위에 설치되고, 상기 피결합부는 상기 회전 중심을 중심으로 하는 원주 상에 배열되어 있다.

적합하게는, 상기 낙하 방지부는 상기 승강부 및 상기 기체부 중 상기 다른 쪽과의 마찰력에 의해 상기 승강부의 낙하를 방지한다.

적합하게는, 상기 낙하 방지부를 구동하는, 상기 승강 구동원과는 별도의 낙하 방지 구동원을 더 구비한다.

적합하게는, 상기 낙하 방지부의 구동원은 전력이 공급되어 구동되고, 상기 낙하 방지부는 상기 낙하 방지 구동원에 전력이 공급되어 있지 않을 때 상기 승강부의 낙하를 방지하는 위치에 보유 지지된다.

적합하게는, 상기 센서는 상기 전달 기구의 이상을 검출한다.

(제1 실시 형태)

도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 산업용 로봇(1000)의 구성을 도시하는 개략도이다. 산업용 로봇은 기체부(B1)와, 기체부(B1)에 대해 승강 가능한 승강부(B2)와, 승강부(B2)의 승강 운동의 제어 등의 각종 처리를 실행하는 제어부(150)를 구비하고 있다.

기체부(B1)는 본체 프레임(10)을 구비하는 동시에 본체 프레임(10)에 대해 승강부(B1)를 승강시키기 위해, 승강 구동원으로서의 모터(110)와, 모터(110)의 구동력을 전달하기 위한 전달 기구(ST1)와, 전달 기구(ST1)를 거쳐서 전달되는 구동력에 의해 승강부(B2)를 상하로 구동하는 구동 기구(ST2)를 구비하고 있다.

본체 프레임(10)은, 예를 들어 금속에 의해 구성되어 승강부(B2)를 지지 가능한 강도를 갖고 있다. 본체 프레임(10)은 바닥면 등에 고정되어 설치되어 있어도 좋고, 이동 가능하게 설치되어 있어도 좋다.

모터(110)는 본체 프레임(10)에 고정하여 설치되고, 예를 들어 스텝핑 모터나 서브 모터 등의 전동 모터에 의해 구성된다. 모터(110)는 제어부(150)에 의해 도시하지 않은 모터 구동부를 거쳐서 제어되고, 출력축(110a)을 임의의 회전 위치까지 정회전 또는 역회전시킨다.

전달 기구(ST1)는 모터(110)의 출력축(110a)에 고정되어, 출력축(110a)과 일체적으로 회전하는 구동측 풀리(111)와, 구동측 풀리(111)에 걸쳐지는 타이밍 벨트(60)와, 벨트(60)가 걸쳐지고 벨트(60)를 거쳐서 구동측 풀리(111)의 회전이 전달되는 수동측 풀리(50)를 구비하고 있다. 또한, 구동측 풀리(111)에 대한 수동측 풀리(50)의 감속비 또는 증속비는 적합하게 설정해도 좋다.

구동 기구(ST2)는 수동측 풀리(50)의 회전에 의한 구동력을 상하 방향의 구동력으로 변환하여 승강부(B2)에 전달한다. 구동 기구(ST2)는, 예를 들어 수동측 풀리(50)와 일체적으로 회전하는 볼 너트(30)와, 볼 너트(30)의 암 나사부(30a)에 끼워 맞춰지고 볼 너트(30)의 회전에 의해 축 방향으로 구동되는 볼 나사(20)를 구비한다. 볼 너트(30)는 주위에 설치된 베어링(40)을 거쳐서 본체 프레임(10)에 회전 가능하게 설치된다. 볼 나사(20)는 상하 방향으로 연장되는 동시에, 상방측의 단부(20a)는 승강부(B2)에 고정되어 있다.

승강부(B2)는 서브 프레임(120)과, 서브 프레임(120)에 설치된 핸드(130)를 구비하고 있다. 서브 프레임(120)은 볼 나사(20)의 상방측의 단부(20a)에 고정되어 볼 나사(20)의 상하 운동에 의해 승강한다. 핸드(130)는 다양한 작업을 행하기 위한 로봇부로서 구성되어 있고, 대상으로 하는 작업에 따른 구성을 구비하고 있다. 핸드(130)가 행하는 작업은, 예를 들어 부품의 조립, 재료의 절단 및 접합이다. 도1에서는 핸드(130)가 서브 프레임(120)에 대해 이동 가능한 아암부(130a, 130b)를 갖고 있는 예를 나타내고 있다.

제어부(150), 예를 들어 CPU, ROM, RAM, 기억 장치를 포함한 컴퓨터에 의해 구성되고, CPU가 ROM에 기억된 프로그램을 판독하여 실행함으로써 각종 처리를 실행하는 수단이 구축된다.

이상의 구성을 갖는 산업용 로봇(1000)은 승강부(B2)의 낙하를 방지하기 위해 센서(70)와, 결합 이동 부재로서의 스토퍼 축(80)과, 낙하 방지부로서의 스토퍼 플레이트(90)와, 낙하 방지 구동원으로서의 실린더(100)를 더 구비하고 있다. 센서(70)에 의해 전달 기구(ST1)의 이상이 검출되면 실린더(100)에 의해 스토퍼 플레이트(90)가 구동되고, 승강부(B2)에 고정된 스토퍼 축(80)이 스토퍼 플레이트(90)에 의해 계지되어 승강부(B2)의 낙하가 방지된다. 이하, 상세를 서술한다.

센서(70)는 모터(110)로부터 승강부(B2)로의 구동력의 전달 상태를 감시하고, 그 감시 결과를 전기 신호로서 제어부(150)에 출력한다. 구동력의 전달 상태의 감시는, 예를 들어 벨트(60)의 걸침 상태의 감시에 의해 행해진다. 센서(70)는, 예를 들어 반사형의 광전(光電) 센서에 의해 구성되어 소정의 빛을 출사하는 동시에 수광하는 투수광부(投受光部)(70a)와, 벨트(60)를 협지하여 투수광부(70a)에 대향하는 위치에 배치되고, 투수광부(70a)로부터의 빛을 투수광부(70a)를 향해 반사 가능한 반사부(70b)를 구비하고 있다. 벨트(60)가 정상적으로 풀리 사이에 걸쳐져 있는 경우, 투수광부(70a)로부터 출사된 빛은 벨트(60)에 차단되고 투수광부(70a)의 수광량은 임계치를 하회한다. 벨트(60)가 휨 또는 파단하는 등 하여 투수광부(70a)의 수광량이 임계치를 넘으면 투수광부(70a)는 온(on) 신호를 제어부(150)에 출력한다. 이에 의해 벨트의 걸침 상태의 이상이 검출된다.

스토퍼 축(80)은 상하 방향으로 연장되는 축부(80a)와, 축부(80a)를 따라 복 수 설치되는 피계지부(80b)를 구비하고 있다. 축부(80a)는 서브 프레임(120)에 고정하여 설치되어 있고, 스토퍼 축(80)은 서브 프레임(120)과 일체적으로 상하 방향으로 이동한다. 피결합부(80b)는 축부(80a)의 축심을 축으로 하고, 정상점을 상방으로 하는 뿔체 형상으로 형성되어 있다. 예를 들어, 삼각뿔 및 원뿔 형상으로 형성되어 있다.

스토퍼 플레이트(90)는 스토퍼 축(80)에 인접하는 위치에 있어서, 기체부(B1)에 지지되어 피결합부(80b) 사이에 삽입되는 위치와 피결합부(80b) 사이로부터 퇴피한 위치 사이에서 대략 수평 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다. 바꾸어 말하면, 스토퍼 플레이트(90)는 피결합부(80b)의 궤도 밖으로부터 궤도 내로 이동 가능하게 설치되어 있다. 스토퍼 플레이트(90)는, 예를 들어 금속에 의해 구성되어 승강부(B1)를 지지 가능한 강도를 갖는 동시에, 스토퍼 축(80)을 거쳐서 승강부(B1)를 지지 가능하게 본체 프레임(10)에 지지되어 있다.

실린더(100)는 공기 압력에 의해 구동 제어되는 에어 실린더에 의해 구성되어 있다. 실린더(100)는 본체 프레임(10)에 고정된 실린더부(100a)와, 실린더부(100a) 내의 공기 압력 제어에 의해 실린더부(100a)에 대해 축 방향으로 왕복 운동하는 출력축(100b)을 구비하고 있다. 출력축(100b)에는 스토퍼 플레이트(90)가 설치되어 있어 출력축(100b)이 실린더부(100a)에 의해 압출됨으로써 스토퍼 플레이트(90)는 스토퍼 축(80)을 향해 압출된다.

실린더부(100a) 내의 공기 압력 제어는 도시하지 않은 솔레노이드 밸브(전자 밸브)에 의해 행해진다. 솔레노이드 밸브는 제어부(150)에 의해 제어된다. 솔레 노이드 밸브는, 예를 들어 한 쪽 솔레노이드 밸브에 의해 구성되어 솔레노이드 밸브의 전원이 오프(off)가 된 경우에, 스토퍼 플레이트(90)를 압출하는 측으로 구동되도록 구성되어 있다. 예를 들어, 전원 오프시에 스프링력에 의해 솔레노이드 밸브의 스풀이 이동하고, 상기 이동에 의해 실린더부(100a) 내의 에어를 드레인함으로써 출력축(100b)이 압출되도록 구성된다.

이상의 구성을 갖는 산업용 로봇(1000)에 있어서, 승강부(B2)의 낙하를 방지하기 위해 제어부(150)가 실행하는 낙하 방지 처리에 대해 설명한다. 도2는 낙하 방지 처리의 순서를 나타내는 흐름도이고, 예를 들어 산업용 로봇(1000)에 전원이 투입되었을 때에 개시된다. 상기 처리는 단계 S1 및 단계 S2로 이루어지는 초기 동작의 처리와, 단계 S3 내지 단계 S5로 이루어지는 통상 동작의 처리를 포함한다.

또한, 이 처리가 개시되기 전에 있어서는, 스토퍼 플레이트(90)는 스토퍼 축(80)과 결합 가능한 위치까지 압출된 상태로 되어 있다.

우선, 제어부(150)는 승강 허가 조건이 만족되어 있는지 여부를 판별하여(단계 S1), 승강 허가 조건이 만족될 때까지 대기한다. 승강 허가 조건은 승강부(B2)를 승강 가능한 상태로 해도 좋은지 여부를 판별하기 위한 조건이고, 예를 들어 센서(70)로부터의 신호를 기초로 하여 특정되는 벨트(60)의 걸침 상태가 정상인 것, 작업자에 의해 승강을 허가하는 소정의 입력 조작이 이루어진 것을 승강 허가 조건으로 해도 좋다.

승강 허가 조건이 만족되었다고 판별한 경우에는, 스토퍼 플레이트(90)를 스토퍼 축(80)과 결합 가능한 위치로부터 퇴피시키도록 실린더(100)에 제어 신호를 출력한다(단계 S2). 이에 의해, 승강부(B2)는 승강 가능하게 되어 산업용 로봇(1000)에 있어서 각종 작업이 가능하게 된다.

그 후, 제어부(150)는 센서(70)로부터의 신호를 기초로 하여 벨트(60)의 이상이 검출되었는지 여부를 판별한다(단계 S3).

이상이 검출되어 있지 않다고 판별한 경우에는, 산업용 로봇(1000)에 있어서의 작업 종료 조건이 만족되었는지 여부를 판별한다(단계 S4). 작업 종료 조건은 작업의 종료를 판단하기 위한 조건이지만, 바꾸어 말하면 이상이 발생하고 있지 않은 경우에 있어서, 승강부의 승강을 금지해도 좋은지 여부를 판단하는 조건이다. 예를 들어, 작업자에 의해 작업의 종료를 알리는 소정의 입력 조작이 이루어진 것, 일정 시간 산업용 로봇(1000)에 의한 작업이 행해지고 있지 않은 것을 작업 종료 조건으로 해도 좋다. 작업 종료 조건이 만족되어 있지 않다고 판별한 경우에는 단계 S3으로 복귀된다.

단계 S3에 있어서 이상이 검출되었다고 판별한 경우 또는 단계 S4에 있어서 작업 종료 조건이 만족되었다고 판별한 경우에는, 스토퍼 플레이트(90)를 스토퍼 축(80)과 결합되는 위치로 이동시키도록 실린더(100)로 제어 신호를 출력한다(단계 S5). 이에 의해 승강부(B2)의 낙하가 방지된다.

단, 단계 S3에 있어서 이상이 검출되었을 때와, 단계 S4에서 작업 종료 조건이 만족되었을 때에는 스토퍼 플레이트(90)의 구동 조건을 다른 것으로 해도 좋다. 예를 들어, 작업 종료시의 스토퍼 플레이트(90)의 이동은 이상 검출이 이루어졌을 때의 이동에 비교하여 완만한 것으로 하여 실린더(100)로의 부하를 경감시켜도 좋 다.

이상이 검출된 경우에는 이상이 생긴 것이나 그 이상의 내용을 외부에 알리도록, 예를 들어 작업자나 다른 산업용 로봇에 알리도록 각종 처리를 실행해도 좋다. 예를 들어, 경보를 울리거나, 램프를 점등시키거나, 다른 로봇으로 이상을 알리는 전기 신호를 출력해도 좋다. 또한, 이상이 검출되었을 때에는 산업용 로봇전체의 동작을 정지시키도록 해도 좋다. 예를 들어, 핸드(130)의 동작을 정지해도 좋다.

또한, 제1 실시 형태에서는 스토퍼 축(80)에 뿔체 형상의 피결합부(80b)를 복수 설치하고 있기 때문에, 벨트(60)가 파단하는 등 하여 낙하 중인 스토퍼 축(80)으로 스토퍼 플레이트(90)가 압출된 경우라도 스토퍼 플레이트(90)는 피결합부(80b)의 경사면(상하 방향에 대해 경사지는 면)(80c)에 의해 신속하게 스토퍼 축(80)의 축심 방향으로 안내되어, 다음 피결합부(80b)의 바닥부(상하 방향에 대해 직교하는 면)(80d)에 확실하게 결합한다.

(제2 실시 형태)

제2 실시 형태의 산업용 로봇(2000)도 제1 실시 형태와 같은 구성을 갖는다. 즉, 도1에 도시한 바와 같이 기체부(B1), 승강부(B2), 모터(110), 전달 기구(ST1), 구동 기구(ST2), 센서(70)를 구비하고 있다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로 도2에 도시한 낙하 방지 처리를 실행한다. 이하에서는 제1 실시 형태와의 상위 부분만을 설명한다.

도3의 (a) 및 (b)는 제1 실시 형태와의 상위 부분을 도시하는 도면이고, 도3 의 (a)는 정면도, 도3의 (b)는 측면도이다. 제2 실시 형태는 피결합 이동부로서의 플레이트(210), 낙하 방지부로서의 스토퍼 핀(220)을 구비하고 있다.

플레이트(210)는 제1 실시 형태의 스토퍼 축(80)과 마찬가지로 승강부(B2)의 서브 프레임(120)에 고정되어 승강부(B2)의 승강에 수반하여 상하 방향으로 이동한다. 플레이트(210)는 상하 방향으로 긴 장척(長尺) 부재에 의해 구성되고, 피결합부로서의 구멍부(211)가 상하 방향으로 복수 배열되어 있다. 구멍부(211)는 수평 방향으로 구멍 형상으로 형성되어 있다. 또한, 구멍부(211) 대신에 구멍으로 되어 있지 않은 오목부를 마련해도 좋다.

스토퍼 핀(220)은 구멍부(211)에 삽입 가능한 크기로 형성되어 있다. 또한, 스토퍼 핀(220)은 실린더(230)의 출력축(230b)에 고정되어 구멍부(211)에 삽입되는 위치와 퇴피한 위치 사이에서 이동 가능하게 설치되어 있다.

실린더(230)는 제1 실시 형태의 실린더(100)와 같은 구성인 동시에, 실린더(100)와 마찬가지로 기체부(B1)의 본체 프레임(10)에 지지되어 있다. 그리고, 제1 실시 형태와 마찬가지로 제어부(150)의 낙하 방지 처리에 의해 구동 제어된다.

이상의 구성을 갖는 제2 실시 형태에 있어서는, 전달 기구(ST1)에 이상이 생긴 경우 등에는 실린더(230)가 구동됨으로써 스토퍼 핀(220)이 플레이트(210)의 구멍부(211)에 삽입되어 승강부(B2)의 낙하가 방지된다. 구멍부(211)는 복수 설치되어 있기 때문에 구멍부(211)와 스토퍼 핀(220)의 위치가 어긋나 있어도, 플레이트(210)의 낙하에 의해 스토퍼 핀(220)은 다음 구멍부(211)에 삽입되어 확실하게 승강부(B2)의 낙하가 방지된다.

(제3 실시 형태)

제3 실시 형태의 산업용 로봇(3000)도 제1 실시 형태와 같은 구성을 갖는다. 즉, 도1에 도시한 바와 같은 기체부(B1), 승강부(B2), 모터(110), 전달 기구(ST1), 구동 기구(ST2), 센서(70)를 구비하고 있다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로 도2에 도시한 낙하 방지 처리를 실행한다. 이하에서는 제1 실시 형태와의 상위 부분만을 설명한다.

도4는 제1 실시 형태와의 상위 부분을 도시하는 도면이다. 제3 실시 형태는 피결합 이동부로서의 스토퍼 축(310) 및 낙하 방지부로서의 마찰 브레이크(320)를 구비하고 있다.

스토퍼 축(310)은 제1 실시 형태의 스토퍼 축(80)과 마찬가지로 승강부(B2)의 서브 프레임(120)에 고정되어 승강부(B2)의 승강에 수반하여 상하 방향으로 이동한다. 스토퍼 축(310)은 상하로 긴 장척 부재에 의해 구성된다. 또한, 스토퍼 축(310)은 마찰 계수가 큰 재질 및 표면 형상에 의해 구성되는 것이 바람직하다.

마찰 브레이크(320)는 패드(320a)를 갖고 있다. 패드(320a)에는 공지의 적절한 재질을 이용해도 좋다. 패드(320a)는 스토퍼 축(310)에 접촉하는 위치와 퇴피한 위치 사이에서 이동 가능하게 설치되어 도시하지 않은 구동원에 의해 구동된다. 패드(320a)의 구동원으로서는 적절한 것을 이용해도 좋지만, 제1 실시예와 마찬가지로 에어 실린더에 의해 구동해도 좋다.

이상의 구성을 갖는 제3 실시 형태에 있어서는, 전달 기구(ST1)에 이상이 생긴 경우 등에는 패드(320a)가 스토퍼 축(310)에 접촉하고, 마찰력에 의해 스토퍼 축(310)이 제동되어 승강부(B2)의 낙하가 방지된다.

(제4 실시 형태)

도5a 및 도5b는 제5 실시 형태에 관한 산업용 로봇(4000)의 주요부를 도시하는 도면이고, 도5a는 측면도, 도5b는 도5a의 V-V선에 있어서의 단면도이다.

산업용 로봇(4000)은 기체부로서의 제1 레그(410)와, 승강부로서의 제2 레그(420)를 구비하고 있다. 제1 레그(410) 및 제2 레그(420)는 각각 전체의 외형이 긴 형상으로 형성되는 동시에 단부(410a, 420a)가 서로 회전 가능하게 연결되어 관절부(J)가 구성됨으로써, 제2 레그(420)는 관절부(J)를 지지점으로 하여 제1 레그(410)에 대해 왕복 운동(승강) 가능하게 되어 있다. 또한, 제1 레그(410)가 제2 레그(420)에 대해 승강 가능해도 좋다. 산업용 로봇(4000)은 이 밖에, 제1 실시 형태와 마찬가지로 모터(430)의 제어 등의 각종 처리를 실행하는 제어부를 갖는다.

제l 레그(410)는 제1 레그(410)의 외형을 구성하는 긴 형상으로 공중의 프레임(411)을 구비하고, 프레임(411)의 내부 또는 외부에 승강 구동원으로서의 모터(430)와, 모터(430)의 구동력을 전달하는 전달 기구(ST41)와, 전달 기구(ST41)를 거쳐서 전달되는 구동력에 의해 제2 레그(420)를 승강시키는 구동 기구(ST42)를 구비한다.

프레임(411)은, 예를 들어 금속에 의해 구성되어 제2 레그(420)를 지지 가능한 강도를 갖고 있다. 프레임(411)은 바닥면 등에 고정되어 설치되어도 좋고, 이동 가능하게 설치되어 있어도 좋다.

모터(430)는 프레임(411)에 고정하여 설치되어, 제1 실시 형태의 모터(110) 와 마찬가지로 도시하지 않은 제어부에 의해 임의의 회전 위치까지 정회전 또는 역회전 구동된다. 전달 기구(ST41)는 제1 실시 형태의 전달 기구(ST1)와 마찬가지로 구동측 풀리(431), 벨트(440), 수동측 풀리(450)를 구비하여 모터(430)의 출력축(430a)의 회전을 전달한다.

구동 기구(ST42)는 수동측 풀리(450)의 회전에 의한 구동력을, 관절부(J)를 지지점으로 하는 제2 레그(420)의 왕복 운동의 구동력으로서 제2 레그(420)에 전달한다. 구동 기구(ST42)는, 예를 들어 수동측 풀리(450)와 일체적으로 회전하는 축부(461)와, 축부(461)의 회전을 소정의 감속비로 전달하는 감속기(460)와, 감속기(460)의 출력축으로서 기능하고 제2 레그(420)에 대해 고정되는 구동축(462)을 구비하고 있다.

제2 레그(420)는 제2 레그(420)의 외형을 구성하는 긴 형상의 프레임(421)을 구비하고 있다. 제2 레그(420)의 단부에 있어서 관절부(J)와는 반대측의 단부(도시하지 않음)에는 다양한 작업을 행하기 위한 장치가 설치된다.

이상의 구성을 갖는 산업용 로봇(4000)은 제2 레그(420)의 낙하를 방지하기 위해 센서(500)와, 낙하 방지부로서의 스토퍼 핀(470)과, 낙하 방지 구동원으로서의 실린더(480)를 더 구비하고 있다. 또한, 제2 레그(420)의 프레임(421)의 단부(421a)[회전 중심(O)의 주위]는 결합 이동 부재로서 기능한다. 센서(500)에 의해 전달 기구(ST1)의 이상이 검출되면 실린더(480)에 의해 스토퍼 핀(470)이 구동되고, 제2 레그(420)의 회전이 스토퍼 핀(470)에 의해 계지되어 제2 레그(420)의 낙하가 방지된다. 이하, 상세를 서술한다.

센서(500)는 제1 실시 형태의 센서(70)와 같은 구성이고, 투수광부(500a) 및 반사부(500b)가 벨트(440)를 협지하여 대향 배치된다.

제2 레그(420)의 프레임(421)의 단부(421a)에는 제1 레그(410)와 대향하는 면에 제2 레그(420)의 회전축(O)을 중심으로 하는 원주 방향을 따라 복수의 구멍부(490)가 배열되어 있다. 또한, 구멍부의 수 및 간격은 적절하게 설정해도 좋다.

스토퍼 핀(470)은 구멍부(490)에 삽입 가능한 크기로 형성되는 동시에, 구멍부(490)의 궤도와 대향하는 위치에 설치되고, 구멍부(490)에 삽입되는 위치와 퇴피한 위치 사이에서 이동 가능하게 설치되는 동시에, 구멍부(490)에 삽입된 상태에서 제2 레그(420)의 자중에 의한 회전 방향으로의 하중을 지지 가능하게 설치되어 있다.

실린더(480)는 제1 실시 형태의 실린더(100)와 같은 구성을 갖고, 출력축(480b)에는 스토퍼 핀(70)이 설치되어 있다. 출력축(480b)이 실린더부(480a)에 의해 압출됨으로써 스토퍼 핀(470)은 제2 레그(420)를 향해 압출된다.

이상의 구성을 갖는 산업용 로봇(4000)에 있어서는, 제어부에 의해 제1 실시 형태와 마찬가지로 도2의 낙하 방지 처리가 실행되고, 전달 기구(ST1)에 이상이 생긴 경우 등에는 실린더(480)가 구동됨으로써 스토퍼 핀(470)이 제2 레그(420)의 구멍부(490)에 삽입되어 제2 레그(420)의 낙하가 방지된다. 복수의 구멍부(490)는 동일 궤도 상을 이동하는 동시에 스토퍼 핀(470)은 상기 궤도에 삽입되기 때문에 구멍부(490)와 스토퍼 핀(470)의 위치가 어긋나 있어도, 제2 레그(420)의 낙하에 의해 스토퍼 핀(470)은 다음 구멍부(490)에 삽입되어 확실하게 제2 레그(420)의 낙 하가 방지된다.

본 실시 형태에 따르면, 임의의 위치에 낙하 방지부를 설치할 수 있어 설계상의 자유도가 향상된다. 또한, 기체부에 지지된 낙하 방지부가 승강부에 직접 접촉하여 낙하를 방지하기 때문에 확실하게 낙하가 방지된다.

또한, 승강부를 구동하는 구동원과, 낙하 방지부를 구동하는 구동원이 별개의 구동원으로 되어 있기 때문에 승강부를 구동하는 구동원에 이상이 생긴 경우라도 낙하 방지부를 확실하게 구동시켜 승강부의 낙하를 확실하게 방지할 수 있다.

에어 실린더의 솔레노이드 밸브에 전력이 공급되지 않은 경우, 낙하 방지부가 승강부에 결합되는 위치로 압출되는 구성으로 하고 있기 때문에 정전 등에 의해 산업용 로봇에 전력이 공급되지 않았던 경우라도 승강부의 낙하를 방지하는 것이 가능한다.

본 발명은 이상의 실시 형태에 한정되지 않고, 다양한 형태로 실시해도 좋다.

승강부 및 기체부는 승강부가 기체부에 대해 승강 가능하면 좋고, 그 구성이나 위치 관계는 상관없다. 예를 들어, 승강부가 기체부의 하방에 설치되어 있어도 좋고, 기체부는 바닥면 등의 고정된 것에 대해 이동 가능해도 좋다. 또한, 승강 구동원, 전달 기구, 구동 기구, 센서, 낙하 방지부, 피결합 이동부는 기체부 및 승강부 중 어느 하나에 설치되어도 좋다.

전달 기구는 구동원의 구동력을 다른 기구로 전달할 수 있는 것이면 좋고, 벨트에 의해 구동력을 전달하는 것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 서로 맞물리 는 기어열에 의해 전달해도 좋고, 벨트 대신에 체인으로 전달해도 좋다.

센서는 승강 구동원으로부터 승강부로의 구동력의 전달 상태를 감시할 수 있으면 좋고, 전달 기구의 이상을 검출하는 것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 구동 기구의 이상을 검출하는 것이라도 좋다. 모터의 캡링 파손을 검지하는 것이라도 좋다. 이 경우, 모터 토크의 급격한 저하의 검지 등에 의해 이상을 검지 가능하다. 또한, 센서는 정상 상태 및 이상 상태에 따라서 온 신호 또는 오프 신호를 출력하는 것이더라도 좋고, 감시 대상의 변화량에 따른 신호 강도로 신호를 출력하는 것이라도 좋다. 광전 센서나 초음파 센서 등의 감시 대상에 대해 접촉하지 않은 비접촉형 센서라도 좋고 접촉형의 센서라도 좋다.

낙하 방지부의 구동원은 낙하 방지부를 승강부에 접촉시키도록 구동 가능한 것이면 좋고, 공기 압력 장치에 한정되지 않고, 예를 들어 모터라도 좋다.

구동력의 전달에 이상이 생겼는지 여부의 판별은 적절하게 이상 상태를 정의하여 행할 수 있다. 예를 들어, 구동원에 의해 출력된 구동력 중 소정 비율 이상의 구동력이 승강부에 전달되지 않은 상태를 이상 상태로서 정의할 수 있다. 이 경우, 상기 소정 비율은 다양한 관점으로부터 선택할 수 있고, 예를 들어 업계 관행, 산업용 로봇의 종류, 상기 소정 비율밖에 전달되지 않아도 승강 가능한지 여부 혹은 작업 가능한지 여부, 손실한 구동력에 의한 경제적인 손실 등의 관점으로부터 선택할 수 있다. 또한, 벨트가 파단된 상태는 구동원에 의해 출력된 구동력이 전혀 승강부에 전달되지 않은 상태이고, 이상 상태의 일예이다.

본 발명에 따르면, 승강부의 낙하를 보다 확실하게 방지할 수 있고, 설계상의 자유도를 향상시킬 수 있다.

Claims

기체부(B1 또는 410)와,

상기 기체부(B1 또는 410)에 대해 승강 가능한 승강부(B2 또는 420)와,

상기 기체부(B1 또는 410) 또는 상기 승강부(B2 또는 420)에 설치되어, 상기 승강부를 승강시키는 구동력을 발생하는 승강 구동원(110 또는 430)과,

상기 승강 구동원(110 또는 430)의 구동력을 전달하는 전달 기구(ST1 또는 ST41)와,

상기 전달 기구(ST1 또는 ST41)를 거쳐서 전달되는 구동력에 의해 상기 승강부(B2 또는 420)를 승강시키는 구동 기구(ST2 또는 ST42)와,

상기 승강 구동원(110 또는 430)으로부터 상기 승강부(B2 또는 420)로의 상기 구동력의 전달의 이상을 검출하는 센서(70 또는 500)와,

상기 기체부(B1 또는 410) 및 상기 승강부(B2 또는 420) 중 어느 한 쪽에 지지되어 상기 센서(70 또는 500)에 의해 상기 전달 기구(ST1 또는 ST41)의 이상이 검출되었을 때에 상기 기체부(B1 또는 410) 및 상기 승강부(B2 또는 420) 중 다른 쪽에 접촉하여 상기 승강부(B2 또는 420)의 낙하를 방지하는 낙하 방지부(90, 220, 320 또는 470)를 구비하는 산업용 로봇.
제1항에 있어서, 상기 낙하 방지부(90, 220 또는 470)는 상기 기체부(B1 또는 410) 및 승강부(B2 또는 420) 중 상기 다른 쪽에 결합하여 상기 승강부(B2 또는 420)의 낙하를 방지하는 산업용 로봇.
제1항에 있어서, 상기 한 쪽은 상기 기체부(B1 또는 410)이고, 상기 다른 쪽은 상기 승강부(B2 또는 420)이고,

상기 승강부(B2 또는 420)는 본체부(120 또는 421)와, 상기 본체부(120 또는 421)에 고정적으로 설치되어 상기 본체부(120 또는 421)의 승강에 수반하여 일정 방향으로 이동하는 피결합 이동부(80, 210 또는 421a)를 구비하고,

상기 피결합 이동부(80, 210 또는 421a)는 상기 일정 방향으로 배열된 복수의 피결합부(80b, 211 또는 490)를 구비하고,

상기 낙하 방지부(90, 220 또는 470)는 상기 복수의 피결합부(80b, 211 또는 490)의 궤도 밖으로부터 궤도 내로 이동하여 상기 복수의 피결합부(80b, 211 또는 490) 중 어느 하나에 결합되는 산업용 로봇.
제3항에 있어서, 상기 피결합 이동부(80)는 상하 방향으로 연장되는 축부(80a)와, 상기 축부(80a)를 따라 배열되어 상기 축부(80a)로부터 돌출하는 상기 복수의 피결합부(80b)를 구비하고,

상기 피결합부(80b)는 상기 상하 방향에 대해 경사지면서 상기 축부로부터 돌출되는 경사면(80c)과, 상기 경사면(80c)의 하방에 설치되어 상기 상하 방향에 대해 직교하는 면(80d)을 구비하는 산업용 로봇.
제3항에 있어서, 상기 승강부(420)는 상기 승강부(420) 중 상기 기체부(410) 근처의 위치를 회전 중심으로 하는 왕복 운동에 의해 상기 기체부(410)에 대해 승강하고,

상기 피결합 이동부(421a)는 상기 회전 중심의 주위에 설치되고,

상기 피결합부(490)는 상기 회전 중심을 중심으로 하는 원주 상에 배열되어 있는 산업용 로봇.
제1항에 있어서, 상기 낙하 방지부(320)는 상기 승강부(B2) 및 상기 기체부(B1) 중 상기 다른 쪽과의 마찰력에 의해 상기 승강부(B2)의 낙하를 방지하는 산업용 로봇.
제1항에 있어서, 상기 낙하 방지부를 구동하는, 상기 승강 구동원과는 별도의 낙하 방지 구동원(100, 230 또는 480)을 더 구비하는 산업용 로봇.
제1항에 있어서, 상기 낙하 방지부(90, 220, 320 또는 470)의 구동원(100, 230 또는 480)은 전력이 공급되어 구동되고,

상기 낙하 방지부(90, 220, 320 또는 470)는 상기 낙하 방지 구동원(100, 230 또는 480)에 전력이 공급되어 있지 않을 때 상기 승강부(B2 또는 420)의 낙하를 방지하는 위치에 보유 지지되는 산업용 로봇.
제1항에 있어서, 상기 센서(70 또는 500)는 상기 전달 기구(ST1 또는 ST41)의 이상을 검출하는 산업용 로봇.