JP2003019688A

JP2003019688A - ロボットの安全装置

Info

Publication number: JP2003019688A
Application number: JP2001208794A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Ochiai; 弘章落合; Akio Nishiguchi; 明男西口
Original assignee: SHINBA IRON WORKS Inc
Current assignee: SHINBA IRON WORKS Inc
Priority date: 2001-07-10
Filing date: 2001-07-10
Publication date: 2003-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】エリアセンサの探知幅を狭くしても広域探知
を可能とし、省スペース化と低価格化を可能としたロボ
ットの安全装置を提供する。【解決手段】ロボットアームの可動領域Ｋの外周に配
置した投光器１１と受光器１３とからなる狭い検出幅Ｄ
のエリアセンサＥＳと、上記エリアセンサの外側に配置
したカーテン１５と、を具備し、作業者が誤って稼働中
の溶接ロボット等における可動領域Ｋ内に入り込もうと
すると、カーテン１５が可動領域Ｋ内に押されてエリア
センサＥＳの光線を遮断し、ロボットを急停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接ロボットや工
作機械のワーク搬送ロボット等の可動領域に作業者が侵
入し、又はロボットが可動領域外に飛び出した場合の安
全装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、溶接ロボットや工作機械のワ
ーク搬送ロボットにおけるロボットの可動領域に作業者
が侵入しようとしたり、又はロボットが可動領域外に飛
び出した場合の安全装置が提供されている。その代表的
な実施形態として、（１）ロボットの外周を安全柵で囲
い、ロボットの運転時に作業者がロボットの可動域に入
れないようにした安全装置（２）ロボットに移動テーブ
ルを配置し、このテーブルに作業者が製品を載せてセッ
トした後、テーブルをロボット側に移動して作業者の安
全が確保されている場所にて、製品をロボットに受け渡
す作業を行わせるようにした装置（３）ロボットの周り
に安全マットを敷き、作業者がロボットの可動領域に入
り安全マットを踏むと、ロボットの稼働を止めるように
した安全装置（４）ロボットの外周に広域検知が可能な
エリアセンサを配置し、ロボット稼働時にロボットの可
動領域への作業者の侵入を検知すると、ロボットを急停
止する安全装置等が提供されている。

【０００３】上記ロボットの外周にエリアセンサを配置
した安全装置は、図１４に示すように、ロボットＲの外
周における一辺となる正面左右に、多数対の投光器１１
と受光器１３からなる縦長のエリアセンサＥＳを配置し
た安全装置１０からなる。これにより、ロボット運転時
における作業者の侵入による検出の確実性が高く、ロボ
ットの点検整備時に作業者の出入りが自由に行える。

【０００４】しかし、図１４に示すように、作業者Ｍの
膝Ｍ１から頭部Ｍ２までの検出が可能な検出幅Ｄの広い
エリアセンサＥＳが必要になる。その検出幅は、例え
ば、１メートルタイプ（光軸数５６本）のものが必要で
あり、エリアセンサＥＳの設置に広いスペースを必要と
するし、設備するための購入価格が高価になるという問
題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような点
に基づいてなされたものでその目的とするところは、エ
リアセンサの検出幅を狭くしつつ広域検出を可能とし
て、エリアセンサの省スペース化とコストダウンを可能
としたロボットの安全装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成すべく本
発明の請求項１に記載のロボットの安全装置は、ロボッ
トアームの可動領域の外周に配置した複数対の投光器と
受光器とからなる狭い検出幅のエリアセンサと、上記エ
リアセンサの外側に配置したカーテンと、を具備したこ
とを特徴とするものである。

【０００７】また、請求項２に記載のロボットの安全装
置は、請求項１記載のロボットの安全装置において、上
記エリアセンサの内側にカーテンを配置させてなること
を特徴とするものである。

【０００８】また、請求項３に記載のロボットの安全装
置は、請求項１または２記載のロボットの安全装置にお
いて、上記エリアセンサは、一対の投光器と受光器とか
らなるビームセンサであることを特徴とするものであ
る。

【０００９】

【作用】本発明の請求項１によると、ロボットアームの
可動領域の外周には、複数対の投光器と受光器とからな
る狭い検出幅を持つエリアセンサが配置されており、こ
の対向し合うエリアセンサの外側にカーテンを配置した
ものである。これにより、作業者が誤って稼働中の溶接
ロボット等における可動領域内に入り込もうとすると、
カーテンが可動領域内に押されてエリアセンサの光線を
遮断する。しかして、狭い検出幅を持つエリアセンサで
あっても、カーテンのどこかが可動領域内に押される
と、ロボットを急停止させられる。

【００１０】以上のように、カーテンとの組合せでエリ
アセンサは検出幅の狭いもので良いから、小型化できる
とともに、このエリアセンサの低価格化も可能となる。
これにより、省スペース化で安価な安全装置が提供でき
る。

【００１１】請求項２によると、上記エリアセンサの外
側とともに内側にカーテンを配置させているから、ロボ
ットが暴走してこのアームが内側のカーテンのどこかを
可動領域外へ押すと、エリアセンサの光線を遮断する。
また、外側の作業者が外側のカーテンのどこかを可動領
域内へ押すと、エリアセンサの光線を遮断する。しかし
て、投光器と受光器とからなる狭い検出幅を持つエリア
センサであっても、カーテンのどこかが可動領域内へ押
され、エリアセンサの光線を遮断してロボットを急停止
する。以上のように、カーテンとの組合せでエリアセン
サは検出幅の狭いもので良いから、小型化できるととも
に、このエリアセンサの低価格化も可能となる。これに
より、省スペース化で安価な安全装置が提供できる。

【００１２】請求項３によると、上記エリアセンサは、
一対の投光器と受光器とからなるビームセンサとしたか
ら、より一層な小型化と低価格が可能となる。これによ
り、更なる省スペース化が図られてより安価な安全装置
が提供できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図６を参照して本発
明のロボット安全装置の実施形態について説明する。図
１は安全装置を備えた溶接ロボットの正面図であり、図
２はエリアセンサと遮光カーテンとの関係を示す平面図
であり、図３はその斜視図である。

【００１４】垂直多関節ロボットＲ（他の型式ロボット
でも良い）は、そのロボットアーム１の先端に、溶接ト
ーチ３を取り付け、作業台５上のワークＷに対して溶接
作業を行う溶接ロボット１０として使用されている。上
記溶接ロボット１０におけるロボットアーム１の可動領
域Ｋの前面側の一辺Ｈに、複数対の投光器１１と受光器
１３とからなり、狭い検出幅Ｄを持つエリアセンサＥＳ
を配置している。上記エリアセンサＥＳの投光器１１
は、発光ダイオード（半導体レザー）を内蔵し、集光レ
ンズで収束した光軸の光線Ｌを発光する。また、上記受
光器１３は、受光ダイオードを内蔵し、集光レンズで光
線Ｌを収束して受光する。上記投光器１１と受光器１３
とで一対をなすエリアセンサＥＳは、図３に示すよう
に、縦方向に約２０ｍｍ間隔で８本配置され、検出幅Ｄ
は１４０ｍｍの光軸となっている。これは、従来方式に
比べて「７分の１」の短さになっている。このことは、
エリアセンサＥＳの価格を低価格にしている。

【００１５】上記エリアセンサＥＳの対向し合う投光器
１１と受光器１３の外側に遮光カーテン１５を配置させ
ている。上記一対の投光器１１と受光器１３は、遮光カ
ーテン１５の略中腹位置に配置されている。上記遮光カ
ーテン１５は、溶接のスパッタ飛散防止と強力なアーク
光線を遮光する機能を持つものである。尚、上記遮光カ
ーテン１５は、カーテンであれば良く、他のものでもよ
い。上記遮光カーテン１５は、２本のポール１７，１９
の頂部間に渡した水平姿勢の支持棒２０に吊り下げられ
ている。しかして、作業者Ｍが遮光カーテン１５に触れ
て溶接ロボットアーム１０の可動領域Ｋ０側へ遮光カー
テン１５を押し込むと、投光器１１と受光器１３間の光
軸の光線Ｌを遮断して、受光器１３を反応させ作業者が
溶接ロボットアーム１０の可動領域Ｋ０側へ侵入したこ
とを感知するように構成されている。尚、上記遮光カー
テン１５は、吊り下げたが、垂直上向きに立設させても
良いし、その他の付設形態を自由に採り得る。

【００１６】また、上記ロボットの安全装置１００は、
図５に示すように、上記溶接ロボット１０におけるロボ
ットアーム１の可動領域Ｋの前面一辺Ｈと、背面側の一
辺Ｈ２とに配置しても良い。そして、溶接ロボットアー
ム１０の可動領域Ｋの全周となる４面に配置しても良
い。

【００１７】本発明の第１実施形態となるロボットの安
全装置１００は、上記のように構成されており、以下の
ように作用する。

【００１８】ロボットアーム１の可動領域Ｋには、複数
対の投光器１１と受光器１３とからなる狭い検出幅Ｄを
持つエリアセンサＥＳが配置されている。そして、この
対向し合うエリアセンサの外側に、遮光カーテン１５を
配置したものである。これにより、図６に示す検知フロ
ーチャートに沿って検出される。まず、安全装置１００
の「検出開始」１０１により、遮光カーテンが光線Ｌを
遮断したか？」１０２を判別する。遮断しなければ検出
信号無し「ＮＯ」で「正常運転」１０３を維持する。そ
して、ロボットの作業が「終了」１０４となる。一方、
作業者Ｍが誤って稼働中の溶接ロボット等における可動
領域Ｋ内に入り込もうとすると、遮光カーテン１５が可
動領域Ｋ内に押されてエリアセンサＥＳの光線Ｌを遮断
し、検出信号「ＹＥＳ」を出力して「ロボットの運転急
停止」１０５となり、「アラーム」１０６の発信で警告
する。回避行動をした後、安全装置１００を「リセッ
ト」１０７して「検出開始」１０１とする。狭い検出幅
Ｄを持つエリアセンサＥＳであっても、遮光カーテン１
５のどこかが可動領域Ｋ０内に押されると、ロボットを
急停止させられる。

【００１９】以上のように、エリアセンサＥＳは、遮光
カーテン１５との組合せで、検出幅Ｄの狭いもので良い
から、エリアセンサＥＳを小型化できるとともに、この
エリアセンサの低価格化も可能となる。これにより、省
スペース化で安価な安全装置１００が提供できる。

【００２０】次に、図７〜図９を参照して第２実施形態
のロボットの安全装置２００を説明する。このものは、
上記エリアセンサＥＳの外側に遮光カーテン１５を配置
させるとともに、内側にも遮光カーテン１６を配置した
ものである。この場合は、作業者Ｍの可動領域Ｋへの侵
入検知のほか、溶接ロボット１０のロボットアーム１
が、この可動領域Ｋ外へ暴走して遮光カーテン１６を外
側へ押し出すと、投光器１１と受光器１３間の光軸の光
線Ｌを遮断する。これを、受光器１３が検知して溶接ロ
ボット１０の暴走を急停止するように構成されている。
その他の構成は、上記第１実施形態と同一につき、説明
を省略する。

【００２１】上記第２実施形態となるロボット１０の安
全装置２００の作用を説明する。この安全装置２００
は、上記エリアセンサＥＳの外側に遮光カーテン１５を
設けるとともに、内側にも遮光カーテン１６を配置させ
たものである。これにより、図９に示すように、ロボッ
ト１０が暴走してこのアーム１が可動領域Ｋ外へ飛び出
すと、内側の遮光カーテン１６のどこかがエリアセンサ
ＥＳの光線Ｌを遮断する。又、外側の作業者Ｍが外側の
遮光カーテン１５のどこかを可動領域Ｋ内へ押すと、エ
リアセンサＥＳの光線Ｌを遮断する。しかして、投光器
１１と受光器１３とからなる狭い検出幅Ｄを持つエリア
センサＥＳであっても、遮光カーテン１５，１６のどこ
かを押すとエリアセンサの光線を遮断する。これによ
り、安全装置２００がロボット１０を急停止する。この
安全装置２００の運転状況は、図６に示す検出フローチ
ャートによって実行される。

【００２２】以上のように、エリアセンサＥＳは、遮光
カーテン１５、１６との組合せで、検出幅Ｄの狭いもの
で良いから、エリアセンサＥＳを小型化できるととも
に、このエリアセンサの低価格化も可能となる。これに
より、省スペース化で安価な安全装置１００が提供でき
る。

【００２３】次に、図１０を参照して第３実施形態の安
全装置３００を説明する。このものは、上記エリアセン
サＥＳを、一対の投光器１１０と受光器１３０とからな
るビームセンサＢＳとしたものである。このビームセン
サＢＳは、上記投光器１３と受光器１５とを一対だけ配
置したもので、その内部構成や性能は同一である。ま
た、図１１に示すように、遮光カーテン１５の変位・移
動を確実に感知できるようにするため、２組の投光器１
１０と受光器１３０とを、上下に離して平行配置しても
良いし、図１２に示すように、２組の投光器１１０と受
光器１３０とを、四隅から対角線方向に斜め配置しても
良い。

【００２４】上記第３実施形態の安全装置３００による
ときも、上記二つの安全装置１００，２００と同様に作
用する。従って、その作用の説明を省略する。このビー
ムセンサＢＳによると、エリアセンサＥＳが、より一層
な小型化と低価格化が可能となる。これにより、更なる
省スペース化で安価な安全装置が提供できる。

【００２５】本発明のロボットの安全装置の適用範囲
は、溶接ロボット１０に限定されるものではない。図１
３に示すように、工作機械Ｍ０とワーク貯蔵庫Ｗ０間に
おいて、加工物Ｗ１を搬入・搬出するワーク搬送ロボッ
ト４０の安全装置４００としてもよい。この安全装置４
００は、ワーク搬送ロボット４０及び工作機械Ｍ０の前
面側に配置される。また、この安全装置４００は、上記
安全装置１００，２００，３００の何れかの型式のもの
が採用され、その作用も同一であり、同一の効果も発揮
される。尚、カーテンは、半透明体又は透明体のものが
望ましく、このようなカーテンでも、エリアセンサＥＳ
の光線Ｌを遮光し、侵入体を検知できる。

【００２６】

【発明の効果】請求項１のロボット安全装置によると、
ロボットアームの可動領域には、狭い検出幅のエリアセ
ンサを配置し、この対向し合うエリアセンサの外側にカ
ーテンを配置したから、作業者が誤って稼働中の溶接ロ
ボット等の可動領域内に入り込もうとすると、カーテン
が可動領域内に押されてエリアセンサの光線を遮断し、
狭い検出幅のエリアセンサでも、カーテンが検知されて
ロボットを急停止できる。しかして、カーテンとの組合
せで、エリアセンサを小型化できるとともに、このエリ
アセンサの低価格化も可能となる。これにより、省スペ
ースで安価な安全装置が提供できる。

【００２７】請求項２によると、エリアセンサの外側と
ともに内側に、カーテンを配置させたから、ロボットが
暴走してアームがカーテンを可動領域外へ押すと、エリ
アセンサの光線を遮断し、狭い検出幅を持つ投光器と受
光器とからなるエリアセンサであっても、カーテンが検
知されてロボットを急停止できる。しかして、カーテン
との組合せで、エリアセンサを小型化できるとともに、
このエリアセンサの低価格化も可能となる。これによ
り、省スペース化で安価な安全装置が提供できる。

【００２８】請求項３によると、エリアセンサに代え
て、一対の投光器と受光器とからなるビームセンサとし
たから、より一層の小型化と低価格化が可能となり、更
に省スペースで安価な安全装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示し、安全装置を施し
た溶接ロボットの正面図である。

【図２】溶接ロボットに安全装置のエリアセンサと遮光
カーテンを配置した平面図である。

【図３】溶接ロボットに安全装置のエリアセンサと遮光
カーテンとを配置した斜視図である。

【図４】溶接ロボットの前面部に安全装置を装備した平
面図である。

【図５】溶接ロボットの前面部と背面部に安全装置を装
備した平面図である。

【図６】エリアセンサの検出機能を示すフローチャート
図である。

【図７】本発明の第２実施形態を示し、エリアセンサの
外側・内側に遮光カーテンを配置した側面図である。

【図８】本発明の第２実施形態を示し、溶接ロボットに
安全装置のエリアセンサと遮光カーテンとを配置した斜
視図である。

【図９】本発明の第２実施形態を示し、溶接ロボットの
前面部に安全装置を装備した平面図である。

【図１０】本発明の第３実施形態を示し、エリアセンサ
を１本光線のビームセンサとした斜視図である。

【図１１】本発明の第３実施形態を示し、ビームセンサ
の組合せ例を示す安全装置の正面図である。

【図１２】本発明の第３実施形態を示し、ビームセンサ
の組合せ例を示す安全装置の正面図である。

【図１３】安全装置を工作機械のロボットにおける前後
部に配置した平面図である。

【図１４】従来の安全装置のエリアセンサを使用した溶
接ロボットの正面図である。

【符号の説明】１ロボットアーム３溶接トーチ５作業台１０溶接ロボット１１投光器１３受光器１５，１６カーテン（遮光カーテン）１７，１９ポール２０支持棒４０ワーク搬送ロボットＤ検出幅ＥＳエリアセンサＫロボットアームの可動領域Ｌ光線Ｍ作業者Ｍ１膝Ｍ２頭部Ｍ０工作機械ＷワークＷ１加工物Ｗ０ワーク貯蔵庫１００安全装置２００安全装置３００安全装置４００安全装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3C007 AS11 AS12 KV12 KX19 MS06 MS22 MS27 5H301 AA01 BB14 GG08 LL02 MM09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロボットアームの可動領域の外周に配置
した複数対の投光器と受光器とからなる狭い検出幅のエ
リアセンサと、上記エリアセンサの外側に配置したカー
テンと、を具備したことを特徴とするロボットの安全装
置。
【請求項２】上記エリアセンサの内側にカーテンを配
置させてなることを特徴とする請求項１記載のロボット
の安全装置。
【請求項３】上記エリアセンサは、一対の投光器と受
光器とからなるビームセンサであることを特徴とする請
求項１または２記載のロボットの安全装置。