JPH03208584A - 工業用ロボットの保護装置 - 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，アーク溶接ロボット等の工業用ロボットがそ
の動作時にワーク等と干渉して損傷を受けるのを防止す
るための保護装置に関する。

［従来の技術］ 工業用ロボット、特にアーク溶接ロボットでは、ロボッ
ト先端の溶接トーチでアーク溶接作業を行なうが，この
とき、溶接トーチがワーク等と干渉して過大な負荷を受
けると，溶接トーチが曲がったりあるいは手首系の駆動
部を損傷するといったトラブルが発生する． このようなトラブルからロボットを保護する手段として
，トーチの取付金具に折れやすいもの（例えばベークラ
イト製）を介在させ、トラブル発生時にロボットが過大
な負荷を受けると、この取付金具を折ることで負荷を吸
収し、取付金具以降の部品を保護することが行なわれて
いる。また、上記手段とは別に，ショックセンサと呼ば
れる装置で保護することも行なわれている。

しかし、これらの手段はいずれもロボットに対して外付
けであるため、ロボットをコンパクトに，構成する上で
好ましくない。保護装置は、ロボットに内蔵できる構成
の方がメリットがある。

そこで，本願発明者は、従来、第５，６図に示すごとく
、手首部のべベルギャ部分において、ロボット内蔵タイ
プの保護装置を実用化している．ここでは，手首の最終
軸であるＳ６軸およびその手前の８５軸の部分について
説明する。

Ｓ６軸駆動用モータ（図示せず）は，減速機（図示せず
）を介してベベルギャ３ｌに接続され，このベベルギャ
３１の回転は、ベベルギャ３２，押え板３３，金具３４
，回転軸３５，べベルギャ３５ａ，３６を介して、手首
フレーム３８内に軸支された回転軸３７に伝達されて、
８６軸周りの回転が得られるようになっている。

また、Ｓ５軸駆動用モータ（図示せず）も，減速機（図
示せず）を介してペベルギャ４２に接続され、このベベ
ルギャ４２の回転は、ベベルギャ４１，押え板４０，金
具３９を介して、手首フレーム３８に伝達されて．Ｓ５
軸周りの回転が得られるようになっている。

そして、Ｓ６軸についての保護装置は、第５図に示すよ
うに、ベベルギャ３２を、金具３４と押え板３３とによ
り挾み込んで回転可能に設けることで構成されている．
つまり、金具３４は，金具取付用ねじ４５により回転軸
３５に固定され、この金具３４と押え板３３との間にべ
ベルギャ３２が挾み込まれ、押え板３３を保護装置調整
用ねじ４６により金具３４に対して締め付けて固定され
ている．べベルギャ３２が、押え板３３，金具３４に対
して回転するのは、ねじ４６の締付トルクにより発生す
る摩擦力よりも、８６軸が受ける外力の方が上回った場
合（過負荷が作用した場合）のみで、通常の作業状態で
ベベルギャ３２が押え板３３，金具３４に対して回転し
てしまうことはない。

また、同様に、Ｓ５軸についての保護装置は、第５．６
図に示すように、ベベルギャ４１を、金具３９と押え板
４０とにより挾み込んで回転可能に設けることで構成さ
れている。つまり、金具３９は、金具取付用ねじ４４に
より手首フレーム３８に固定され、この金具３９と押え
板４０との間にベベルギャ４１が挾み込まれ、押え板４
０を保護装置調整用ねじ４３により金具３９に対して締
め付けて固定されている。ここでも、ベベルギャ４１が
、押え板４０，金具３９に対して回転するのは、ねじ４
３の締付トルクにより発生する摩擦力よりも．５５軸が
受ける外力の方が上回った場合のみで，通常の作業状態
でベベルギャ４１が押え板４０，金具３９に対して回転
してしまうことはない。

さて、Ｓ５軸，Ｓ６軸ごとの保護装置においては、保護
動作時のチェックおよび復旧を目的として、各保護装置
ごとに後述のごとくチェック機構が付設されている．即
ち、Ｓ６＃側の保護装置では、第５図に示すように、ベ
ベルギャ３２，押え板３３および金具３４にそれぞれ位
置決め穴３２ａ，逃し穴３３ａおよび位置決め穴３４ａ
が形成されいる。そして，位置決め穴３２ａ，３４ａは
後述する位置決め治具と同径であり、逃し穴３３ａは，
位置決め穴３２ａ，３４ａよりも少し大きな径として形
成されており、これらの穴３２ａ〜３４ａは通常同軸的
に配置されている。

また、Ｓ５＃側の保護装置でも、同様に，第５，６図に
示すように、ベベルギャ４１，押え板４０および金具３
９にそれぞれ位璽決め穴４１ａ，逃し穴４０ａおよび位
筺決め穴３９ａが形成されていて、位置決め穴３９ａ，
４１ａは後述する位置決め治具と同径であり、逃し穴４
０ａは、位置決め穴３９ａ，４１ａよりも少し大きな径
として形成されており、これらの穴３９ａ〜４１ａは通
常同軸的に配置されている． 上述の構成により，今、手首先端（溶接トーチ等）がワ
ーク等に干渉して８５軸に大きな力が作用した場合、金
具３９は手首フレーム３８と一体的に回動するが，ベベ
ルギャ４１はベベルギャ４２と噛み合ったまま静止し、
金具３９および押え板４０は，ベベルギャ４ｌを挾みな
がらこのベベルギャ４１に対して回動を起こすことにな
る。

このようにして、保護装置調整用ねじ４３により設定さ
れるあるレベル以上の力が作用した場合には，ｌ！動系
（減速機等）が静止したまま先端が回転するので、酩動
系を保護できるとともに溶接トーチ等のロボット先端部
分をも保護することができるのである。

なお、このように保護装置が動作したことをチェック確
認して復旧させるために、押え板４０の逃し穴４０ａか
ら位置決め治具（図示せず）を挿入し、ベベルギャ４１
の位置決め穴４１ａおよび金具３９の位置決め穴３９ａ
に挿入してみる。このとき、保護装置が動作していなけ
れば、金具３９とべベルギャ４１との間でずれは生じて
いないので、位置決め治具は金具３９の位置決め穴３９
ａまで挿入されることになる。一方、保護装置が動作し
た場合には、金具３９はベベルギャ４１に対してずれて
いるので、位置決め治具は、べベルギャ４１の位置決め
穴４１ａまでしか挿入されず、金具３９の位置決め穴３
９ａには挿入されないことから、保護装置の動作が確認
される。そして、ロボットを復旧する際には、ねし４３
を弛め、ベベルギャ４１を金具３９，押え板４０に対し
回動させて、位置決め穴３９ａと４１ａとが同軸的に配
置されたことを位置決め治具により確認してから，ねじ
４３を所定の締め付け力で締め付ける。

ところで、近年、ガタを減少させるコストダウン等の目
的から、よりダイレクト駆動に近づく傾向があり、本願
発明者も、第７図に示すように、ハーモニック減速機８
．１２の出力を直接手首フレームｌｌａ，ｌｌｂに直結
する機構を開発した。

この機構では、第７図に示すように、Ｓ５軸輛動用モー
タ１０の回転慶動力が、プーり９，タイミングベルト２
４，プーり６を介してハーモニック減速機８のハーモニ
ツク入力軸７へ伝達される。

ハーモニツク減速機８は、ウエーブジエネレータ８ａ，
サーキュラスプライン（ｓ）ｓｂおよびサーキュラスプ
ライン（Ｄ）８ｃからなり、サーキュラスプライン（Ｄ
）８ｃが手首フレームｌｌａに直結されている。なお、
手首フレームｌｌａは、ベアリング５．２１によりロボ
ットの本体フレーム１側に対して揺動可能に支持されて
いる。

また、Ｓ６軸駐動用モータ１６は手首フレーム１１ａに
内蔵され、このモータ１６の回転趣動力は、直接、ハー
モニツク減速機１２に伝達され、このハーモニツク減速
機１２から出力軸１３および出力フランジ１５へ伝達さ
れる．出力軸１３および出力フランジ１５は、手首フレ
ームｌｌｂに対して回動可能に軸支される。

なお、第７図中、符号３Ａはハーモニツク減速機８の取
付ケース、１４は手首フレームｌｌｂ内の出力軸１３外
周に設けられたＳ６軸の回転規制用ストライ力で、この
ストライカ１４は、図示しないガイドとの間で螺旋状に
摺動しながら回転することにより，図示しないリミット
スイッチとの間で８６軸の１回転以上（ここでは４００
゜）の回転について回転端を規制するものである。また
、１８は手首フレームｌｌａの支持軸に接続されたドラ
ム状部材で、このドラム状部材１８の外周に、手首フレ
ームｌｌａ内のモータｌ６等への信号，動力を伝えるた
めのケーブル２５が巻き付けられ、手首フレームｌｌａ
の揺動に対応してケーブル処理できるようになっている
。１７はドラム状部材１８の外周に取り付けたストライ
カ（図示せず）との間により動作してＳ５軸の揺動を規
制するりミットスイッチ、１９．２０は本体フレーム１
のカバーである． ［発明が解決しようとする課題］ ところが、第７図に示す直結構造の手首部では、第５，
６図に示した駆動系のように仲介する部品（べベルギャ
，金具，押え板等）がないので、第５，６図に示すよう
な保護装置を実現することができない。

従って、第７図に示す直結構造の手首部において、その
先端に大きな力が作用すると、ハーモニック減速機８の
サーキュラスプライン（Ｄ）８ｃと手首フレームｌｌａ
との間で取付ねじのガタ分だけ滑りが生じたり、ハーモ
ニツク減速機８，１２自体に破損を生じ、一旦破損を生
じると修理のためにロボットのかなり広範な部分を分解
する必要があるなどの課題があった。

本発明は、このような課題を解決しようとするもので，
減速機直結構造であっても、容易に且つコンパクトな構
造で、過負荷時の輛動系の保護や復旧を実現できるよう
にした工業用ロボットの保護装雪を提供することを目的
とする． ［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の工業用ロボットの
保護装厘は，回転軸に連結された減速機の固定部を取り
付けられる回転体と，該回転体を回転可能に支持する本
体フレームとをそなえ、前記回転体を前記本体フレーム
側に対し調整可能な摩擦力により固定するとともに、前
記の回転体と本体フレーム側との両方にわたって連通し
うる位置決め穴を少なくとも１個設け、該位置決め、穴
に合致した形状をもつ位置決め治具を前記位置決め穴に
挿入することにより、前記の回転体と本体フレーム側と
の間のずれの確認および元の位置への復旧を行なうこと
を特徴としている。

［作　　　用］ 上述した本発明の工業用ロボットの保護装置では、輛動
部に対して外部から大きな力が作用し，この力が回転体
と本体フレーム側との間の摩擦力を超えた場合、減速機
の固定部が、外力を受けたロボット部材と一体的に回動
し，本体フレーム側との間にずれを生じることにより、
駆動部やロボット部材が保護される． このような保護動作が生じたことは，通常，回転体と本
体フレームとにわたり連通ずる位置決め穴に位置決め治
具を挿入できるか否かにより確認される．つまり、保護
動作が生じ回転体と本体フレーム側との間にずれが発生
している場合には、位置決め治具を挿入できなくなる。

そして、ロボットや保護装置の復旧は、位筺決め治具を
位置決め穴に挿入できる状態になるように，回転体と本
体フレーム側との位置調整を行なうことにより行なわれ
る。

［発明の実施例］ 以下、図面により本発明の一実施例としての工業用ロボ
ットの保護装置について説明すると、第１図はその要部
を示す断面図、第２図はその要部を示す側面図、第３図
はその位置決め穴の通常配置状態を示す断面図、第４図
はその回転体の平面図である。なお、図中、既述の符号
と同一の符号は同一部分を示しているので、その説明は
省略する。また，本実施例では、第７図に示したものと
同様に、ハーモニツク減速機８の出力を直接手首フレー
ムｌｌａに直結する減速機直結構造の場合について、特
に８５軸周りの保護装置について説明する。

さて，第７図に示した構造にはハーモニツク減速機８の
取付ケース３Ａがそなえられているが、本実施例では、
第１図に示すように、上記取付ケース３Ａ’に対応する
部分を回転体３として用いる，この回転体３には、ハー
モニツク減速機８の固定部であるサーキュラスプライン
（ｓ）ｓｂが、取付ねじ８ｄにより取り付けられている
。

回転体３には，第１，４図に示すように、所定の摩擦力
を得るためのフランジ部３Ｃと、ハーモニツク減速機８
を収納しうるスリーブ部３ｅとがそなえられるほか、サ
ーキュラスプライン（Ｓ）８ｂを取り付けるための取付
ねじ８ｄを螺合されるねじ穴３ｄが形威されている。さ
らに、回転体３のフランジ部３ｃには、保護動作確認お
よび復旧の基準となる１個の位置決め穴３ａと、回転体
３の回動時にトルク調整用ねじ２２の移動を許容すべく
６０゜にわたって３箇所に配置された長穴３ｂとが形成
されている． また、第１図に示すように、本体フレーム１には、スリ
ーブ２がねじ２ｂにより一体的に取り付けられており、
回転体３は，第１〜３囚に示すように、スリーブ部３ｅ
をスリーブ２内周側に挿入しながら、フランジ部３Ｃを
スリーブ２と押え板４とに挾み、長穴３ｂを貫通するト
ルク調整用ねじ２２により締め付けることにより、本体
フレーム１側に対して回転可能に支持されている。また
、スリーブ２（本体フレーム１側）と回転体３との間の
トルク（摩擦力）は、ねじ２２の締め付け力により適当
に調整できるようになっている。

さらに、本体フレーム１側のスリーブ２には、前述した
位置決め穴３ａとともに保護動作確認および復旧の基準
となる１個の位置決め穴２ａが形威されており、この位
置決め穴２ａは、回転体３の位置決め穴３ａと同径で、
通常時には第３図に示すように、回転体３とスリーブ２
との両方にわたって連通するように配璽されている。ま
た、上述の位置決め穴２ａ，３ａに，これらの位置決め
穴２ａ，３ａに合致した形状をもつ位置決め治具（丸棒
；図示せず）を保護動作確認および復旧時に挿入できる
ように、第２，３図に示すごとく、押え板４には、逃し
穴４ａが形成されている。

なお，スリーブ２には、ねじ２２をねじ込まれる雌ねじ
（タップ；図示せず）が形成されている。

上述の構成により、今、手首先端（溶接トーチ等）がワ
ーク等に干渉してＳ５軸に大きな力が作用し，トルク調
整用ねじ２２により設定されるあるレベル以上の力が作
用した場合には、ハーモニック減速機８の固定部と連結
された回転体３は、手首フレームｌｌａ，ｌｌｂと一体
的に回動するが、本体フレーム１側は静止したままであ
り、回転体３は、スリーブ２および押え板４に挾み込ま
れながら、これらのスリーブ２および押え板４に対して
相対回動を起こすことになる。このとき、トルク調整用
ねじ２２は、長穴３ｂを貫通しているので、回転体３の
相対回動を妨げることはない。

従って、手首先端の８５軸周りの過負荷が回転体３の本
体フレーム１側に対する相対回動により吸収されるので
、騨動系を保護できるとともに溶接トーチ等のロボット
先端部分をも保護することができる． このように保護装置が動作したことをチェック確認して
復旧させる際，本実施例では、ロボットのカバー１９を
取り外してから、押え板４の逃し穴４ａから位置決め治
具（図示せず）を挿入し、回転体３の位置決め穴３ａお
よびスリーブ２の位置決め穴２ａに挿入する。このとき
、保護装置が動作していなければ、回転体３とスリーブ
２との間でずれは生じていないので、位置決め治具はス
リーブ２の位置決め穴２ａまで挿入されることになるが
、保護装置が動作した場合には、回転体３はスリーブ２
に対してずれているので、位置決め治具は、回転体３の
位置決め穴３ａまでしか挿入されず、スリーブ２の位置
決め穴２ａには挿入されないことから、保護装置の動作
が確認される。

そして、ロボットを復旧する際には、トルク調整用ねじ
２２を弛め、位置決め治具を挿入できるように、位置決
め穴２ａ，３ａを第３図に示すごとく一致させた状態に
なるまで、回転体３をスリーブ２，押え板４に対し回動
させ、位置決め穴２ａと３ａとが同軸的に配置されたこ
とを位置決め治具により確認してから、トルク調整用ね
じ２２をトルクレンチ等により所定の締め付け力で締め
付ける。これにより、保護装置およびロボットの復旧が
行なわれる． このように、本実施例の工業用ロボットの保護装置によ
れば、比較的少ない部品で輛動系やロボット先端の工具
を確実に保護しうる装置を実現できるほか、位置決め穴
２ａ，３ａおよび位置決め治具を用いることで、極めて
容易に保護装置の動作確認や、動作後の正確な復旧作業
を行なうことができる．さらに、ハーモニツク減速機８
の固定側（回転体３）の回転を利用することで、減速機
直結構造であっても、容易に且つコンパクトな構造で，
過負荷時の輛動系の保護や復旧を実現できるようになる
。また、当然のことながら、内蔵タイプの保護装置であ
るので、外装タイプの保護装置よりもコンパクトな構成
になっている．なお、上記実施例では、スリーブ２の位
置決め穴２ａと回転体３の位置決め穴３ａとを同径の穴
としたが、必ずしも同径である必要はない。

また，上記実施例では、ロボットの手首部、特にＳ５軸
周りについての保護装置について説明したが、本発明は
，アーム系等の他の回動部にも同様に適用できることは
言うまでもない。

さらに、上記実施例では、回転体３の本体フレーム１に
対するずれの確認を、位置決め治具を用いて人手により
行なうようにしているが、回転体３のスリーブ２に対す
る相対回転を検出するために，リミットスイッチや近接
スイッチ等を用い、その検出信号でオペレータ等に保護
動作発生を知らせたり，直接ロボットの動作を停止させ
るようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように．本発明の工業用ロボットの保護装
置によれば、減速機を取り付けられた回転体を、本体フ
レーム側に対し調整可能な摩擦力により回転可能に固定
するとともに、前記の回転体と本体フレーム側との両方
にわたって連通しつる位置決め穴と，位璽決め治具とに
より、回転体と本体フレーム側との間のずれの確認およ
び元の位置への復旧を行なう構或としたので、減速機直
結構造であっても、容易に且つコンパクトな構造で、過
負荷時の翻動系の保護や復旧を行なえる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本発明の一実施例としての工業用ロボット
の保護装置を示すもので、第１図はその要部を示す断面
図、第２図はその要部を示す側面図、第３図はその位置
決め穴の通常配置状態を示す断面図、第４図はその回転
体の平面図であり、第５，６図は従来の工業用ロボット
の保護装置を示すもので、第５図はその要部を示す断面
図、第６図はその要部を示す側面図，第７図は減速機直
結構造の工業用ロボットの要部を示す断面図である。 図において、１一本体フレーム、２−スリーブ、２ａ一
位竃決め穴、２ｂ−ねじ、３一回転体、３ａ−一一位置
決め穴、３ｂ一長穴、３Ｃ−フランジ部、３ｄ−ねじ穴
、３ｅ−スリーブ部、４一押え板、４ａ一逃し穴、５−
ベアリング、６−プーリ、７−ハーモニツク入力軸，８
−ハーモニック減速機、８ａ−ウエーブジェネレータ、
８ｂ，８ｃ−サーキュラ１スプライン．８ｄ−取付ねじ
、９−ブーリ、１　０−Ｓ　５軸馳動用モータ、ｌｌａ
，ｌｌｂ−手首フレーム、１２−ハーモニック減速機、
１　３　−出力軸、１４一回転規制用ストライカ、１５
一出カフランジ．１６−Ｓ６軸駐動用モータ、１７−リ
ミットスイッチ．１８−　ドラム状部材，１９，２０−
カバー、２１−ベアリング、２　２−｝−ルク調整用ね
じ、２４−タイミングベルト、２５−ケーブル．

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 工業用ロボットの駆動部において、回転軸に連結された
   減速機の固定部を取り付けられる回転体と、該回転体を
   回転可能に支持する本体フレームとがそなえられ、前記
   回転体が前記本体フレーム側に対して調整可能な摩擦力
   により固定されるとともに、前記の回転体と本体フレー
   ム側との両方にわたって連通しうる位置決め穴を少なく
   とも１個設け、該位置決め穴に合致した形状をもつ位置
   決め治具を前記位置決め穴に挿入することにより、前記
   の回転体と本体フレーム側との間のずれの確認および元
   の位置への復旧を行なうことを特徴とする工業用ロボッ
   トの保護装置。