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技術 近接センサ装置及びロボットアーム機構

出願人 ライフロボティクス株式会社
発明者 尹祐根松田啓明
出願日 2017年10月30日 (2年6ヶ月経過) 出願番号 2018-547821
公開日 2019年9月19日 (7ヶ月経過) 公開番号 WO2018-079771
状態 不明
技術分野
  • -
主要キーワード 傾動回転 伸縮距離 モーメンタリ動作 蛇腹カバー 円筒カバー オルタネイト動作 近接センサ装置 ボタン型スイッチ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題・解決手段

目的は、シンプルな構成にして、近接とともに接触を検知することのできる近接センサ装置を提供することである。 本実施形態に係る近接センサ装置10は、被検出体との間に静電容量を形成する検出電極16を有する。検出電極16は電極ベース板14に装着される。検出部18は、検出電極16の出力に基づいて、静電容量を検出する。電極ベース板14は押ボタン型スイッチ100に支持される。被検出体が検出電極16に接近したとき、静電容量が変化する。静電容量の変化により被検出体の接近を検知することができる。被検出体が検出電極16に接触したとき、押ボタン型スイッチ10がオンする。押ボタン型スイッチ10のオンにより被検出体の接触を検知することができる。

概要

背景

従来から多関節ロボットアーム機構産業用ロボットなど様々な分野で用いられている。発明者らが実用化した直動伸縮機構は、垂直多関節形のロボットアーム機構から肘関節を不要とさせることができ、安全を不要として作業員の近傍へロボットを設置することが可能となり、ロボットと作業員とが協働する環境が現実的となった。

その一方でロボットアーム機構が作業員の近傍に配置されるため高い安全性の確保が重要である。高い安全性の確保のために、近接センサ装置装備し、その近接センサ装置の出力に従って緊急停止等のロボットアーム機構の制御を行うものがある。故障、その他の要因により、近接を検知できない場合がある。その場合、作業員等は近接センサ装置に接触してしまう。そのためにロボットアーム機構に近接センサとは別に接触センサを装備させる必要があった。

概要

目的は、シンプルな構成にして、近接とともに接触を検知することのできる近接センサ装置を提供することである。 本実施形態に係る近接センサ装置10は、被検出体との間に静電容量を形成する検出電極16を有する。検出電極16は電極ベース板14に装着される。検出部18は、検出電極16の出力に基づいて、静電容量を検出する。電極ベース板14は押ボタン型スイッチ100に支持される。被検出体が検出電極16に接近したとき、静電容量が変化する。静電容量の変化により被検出体の接近を検知することができる。被検出体が検出電極16に接触したとき、押ボタン型スイッチ10がオンする。押ボタン型スイッチ10のオンにより被検出体の接触を検知することができる。

目的

特許第5435679号公報






目的は、シンプルな構成にして近接とともに接触を検知することのできる近接センサ装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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- 件

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請求項1

被検出体との間に静電容量を形成する検出電極と、前記検出電極を装着するベース板と、前記静電容量を検出する検出部とを具備し、前記ベース板は押ボタン型スイッチ又は圧力センサに支持されることを特徴とする近接センサ装置

請求項2

前記押ボタン型スイッチの動作方式は、モーメンタリ動作方式であることを特徴とする請求項1記載の近接センサ装置。

請求項3

前記ベース板は可撓性を有することを特徴とする請求項1記載の近接センサ装置。

請求項4

前記ベース板は複数の押ボタン型スイッチ又は圧力センサにより支持されることを特徴とする請求項1記載の近接センサ装置。

請求項5

基台旋回回転関節部を備えた支柱部が支持され、前記支柱部上には起伏回転関節部を備えた起伏部が載置され、前記起伏部には直動伸縮性アーム部を備えた直動伸縮機構が設けられ、前記アーム部の先端にはエンドエフェクタを装着可能な手首部が装備されてなるロボットアーム機構において、前記手首部には、近接センサ装置が装備され、前記近接センサ装置は、被検出体との間に静電容量を形成する検出電極と、前記検出電極を装着するベース板と、前記静電容量を検出する検出部とを備え、前記ベース板は押ボタン型スイッチ又は圧力センサに支持されることを特徴とするロボットアーム機構。

技術分野

0001

本発明の実施形態は近接センサ装置及びロボットアーム機構に関する。

背景技術

0002

従来から多関節ロボットアーム機構産業用ロボットなど様々な分野で用いられている。発明者らが実用化した直動伸縮機構は、垂直多関節形のロボットアーム機構から肘関節を不要とさせることができ、安全を不要として作業員の近傍へロボットを設置することが可能となり、ロボットと作業員とが協働する環境が現実的となった。

0003

その一方でロボットアーム機構が作業員の近傍に配置されるため高い安全性の確保が重要である。高い安全性の確保のために、近接センサ装置を装備し、その近接センサ装置の出力に従って緊急停止等のロボットアーム機構の制御を行うものがある。故障、その他の要因により、近接を検知できない場合がある。その場合、作業員等は近接センサ装置に接触してしまう。そのためにロボットアーム機構に近接センサとは別に接触センサを装備させる必要があった。

先行技術

0004

特許第5435679号公報

発明が解決しようとする課題

0005

目的は、シンプルな構成にして近接とともに接触を検知することのできる近接センサ装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

本実施形態に係る近接センサ装置は、被検出体との間に静電容量を形成する検出電極と、前記検出電極を装着するベース板と、前記静電容量を検出する検出部とを具備し、前記ベース板は押ボタン型スイッチ又は圧力センサに支持されることを特徴とする。

図面の簡単な説明

0007

図1は、本実施形態に係るロボットアーム機構の外観を示す斜視図である。
図2は、図1のロボットアーム機構の側面図である。
図3は、図1のロボットアーム機構の内部構成を示す図である。
図4は、図1のロボットアーム機構の構成を図記号表現により示す図である。
図5は、図1の近接センサ装置のセンサ本体を示す図である。
図6は、図5のセンサ本体の内部構造を示す分解図である。
図7は、図5のセンサ本体のA−A断面図である。
図8は、図5の近接センサ装置の動作を説明するための第1補足説明図である。
図9は、図5の近接センサ装置の動作を説明するための第2補足説明図である。
図10は、図1の近接センサ装置の構成を示す図である。
図11は、図1の近接センサ装置の他の構造を示す図である。

実施例

0008

以下、図面を参照しながら本実施形態に係る近接センサ装置を説明する。本実施形態に係る近接センサ装置は典型的にはロボットアーム機構に装備される。しかしながら、近接センサ装置は、単独の装置として他の装置等に使用することができる。以下の説明では、本実施形態に係る近接センサ装置を装備するロボットアーム機構を例に説明する。このロボットアーム機構は、複数の関節部のうち一の関節部が直動伸縮機構で構成されている。ここでは直動伸縮機構を備えたロボットアーム機構をするが、本実施形態に係る近接センサ装置は他のタイプのロボットアーム機構に対しても装備することができる。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

0009

図1は本実施形態に係る近接センサ装置を装備するロボットアーム機構の外観を示している。図2は、図1のロボットアーム機構の側面図である。図3は、図1のロボットアーム機構の内部構造を示す側面図である。
ロボットアーム機構は、基台1、旋回部2、起伏部4、アーム部5及び手首部6を備える。旋回部2、起伏部4、アーム部5及び手首部6は、基台1から順番に配設される。複数の関節部J1,J2,J3,J4,J5,J6は基台1から順番に配設される。基台1には円筒体をなす旋回部2が典型的には鉛直に設置される。旋回部2は旋回回転関節部としての第1関節部J1を収容する。第1関節部J1は回転軸RA1を備える。回転軸RA1は鉛直方向に平行である。旋回部2は下部フレーム21と上部フレーム22とを有する。下部フレーム21の一端は第1関節部J1の固定部が接続される。下部フレーム21の他端は基台1に接続される。下部フレーム21は円筒形状のハウジング31により覆われる。上部フレーム22は第1関節部J1の回転部に接続され、回転軸RA1を中心に軸回転する。上部フレーム22は円筒形状のハウジング32により覆われる。第1関節部J1の回転に伴って下部フレーム21に対して上部フレーム22が回転し、それによりアーム部5は水平に旋回する。円筒体をなす旋回部2の内部中空には後述する直動伸縮機構としての第3関節部J3の第1、第2コマ列51、52が収納される。

0010

旋回部2の上部には起伏回転関節部としての第2関節部J2を収容する起伏部4が設置される。第2関節部J2は回転関節である。第2関節部J2の回転軸RA2は回転軸RA1に垂直である。起伏部4は、第2関節部J2の固定部(支持部)としての一対のサイドフレーム23を有する。一対のサイドフレーム23は、上部フレーム22に連結される。一対のサイドフレーム23は、鞍形形状のカバー33により覆われる。一対のサイドフレーム23にモータハウジングを兼用する第2関節部J2の回転部としてのドラム体24が支持される。ドラム体24の周面には、送り出し機構25が取り付けられる。送り出し機構25は円筒形状のカバー34により覆われる。鞍形カバー33と円筒カバー34との間の間隙は断面U字形状のU字蛇腹カバー35により覆われる。U字蛇腹カバー35は、第2関節部J2の起伏動に追従して伸縮する。送り出し機構25は、ドライブギア56、ガイドローラ57及びローラユニット58を保持する。ドラム体24の軸回転に伴って送り出し機構25は回動し、送り出し機構25に支持されたアーム部5が上下に起伏する。

0011

第3関節部J3は直動伸縮機構により提供される。直動伸縮機構は発明者らが新規に開発した構造を備えており、可動範囲の観点でいわゆる従来の直動関節とは明確に区別される。第3関節部J3のアーム部5は屈曲自在であるが、中心軸(伸縮中心軸RA3)に沿ってアーム部5の根元の送り出し機構25から前方に送り出されるときには屈曲が制限され、直線的剛性が確保される。アーム部5は後方に引き戻されるときには屈曲が回復される。アーム部5は第1コマ列51と第2コマ列52とを有する。第1コマ列51は屈曲自在に連結された複数の第1コマ53からなる。第1コマ53は略平板形に構成される。第1コマ53は端部箇所のヒンジ部で屈曲自在に連結される。第2コマ列52は複数の第2コマ54からなる。第2コマ54は例えば一面が開いた断面U字形状又は断面四角形状筒体に構成される。第2コマ54は底板端部箇所のヒンジ部で屈曲自在に連結される。第2コマ列52の屈曲は、第2コマ54の側板端面どうしが当接する位置で制限される。その位置では第2コマ列52は直線的に配列する。第1コマ列51の先頭の第1コマ53と、第2コマ列52の先頭の第2コマ54とは結合コマ55により接続される。例えば、結合コマ55は第1コマ53と第2コマ54とを合成した形状を有している。

0012

第1、第2コマ列51,52は送り出し機構25のローラユニット58を通過する際にローラ59により互いに押圧されて互いに接する。それにより第1、第2コマ列51,52は直線的剛性を発揮し、柱状のアーム部5を構成する。ローラユニット58の後方にはドライブギア56がガイドローラ57とともに配置される。ドライブギア56は図示しないモータユニットに接続される。モータユニットは、ドライブギア56を回転させるための動力を発生する。後述するが、第1コマ53の内側の面、換言すると、第2コマ54と接する側の面の幅中央には連結方向に沿ってリニアギアが形成されている。複数の第1コマ53が直線状に整列されたときに隣合うリニアギアは直線状につながって、長いリニアギアを構成する。ドライブギア56はガイドローラ57に押圧された第1コマ53のリニアギアに噛み合わされる。直線状につながったリニアギアはドライブギア56とともにラックアンドピニオン機構を構成する。ドライブギア56が順回転するとき第1、第2コマ列51,52はローラユニット58から前方に送り出される。ドライブギア56が逆回転するとき第1、第2コマ列51,52はローラユニット58の後方に引き戻される。引き戻された第1、第2コマ列51,52はローラユニット58とドライブギア56との間で分離される。分離された第1、第2コマ列51,52はそれぞれ屈曲可能な状態に復帰する。屈曲可能な状態に復帰した第1、第2コマ列51,52は、ともに同じ方向(内側)に屈曲し、旋回部2の内部に鉛直に収納される。このとき、第1コマ列51は第2コマ列52に略平行にほぼ揃った状態で収納される。

0013

アーム部5の先端には手首部6が取り付けられる。手首部6は第4〜第6関節部J4〜J6を装備する。第4〜第6関節部J4〜J6はそれぞれ直交3軸の回転軸RA4〜RA6を備える。第4関節部J4は伸縮中心軸RA3と略一致する第4回転軸RA4を中心とした回転関節であり、この第4関節部J4の回転によりエンドエフェクタ揺動回転される。第5関節部J5は第4回転軸RA4に対して垂直に配置される第5回転軸RA5を中心とした回転関節であり、この第5関節部J5の回転によりエンドエフェクタは前後に傾動回転される。第6関節部J6は第4回転軸RA4と第5回転軸RA5とに対して垂直に配置される第6回転軸RA6を中心とした回転関節であり、この第6関節部J6の回転によりエンドエフェクタは軸回転される。

0014

第4関節部J4は、回転軸RA4を中心線とする円筒体をなしており、この第4関節部J4の先端に第4関節部J4の円筒体と中心線が直交するよう円筒体をなす第5関節部J5の固定部61が取り付けられる。第5関節部J5の固定部61にはその両端を跨いた状体でU字形又はC字形のアーム62が回転自在に支持される。このアーム62の先端内側には第6関節部J6の固定部をなす円筒体63が取り付けられる。

0015

手首部6のU字形のアーム62にはその外周を覆うように典型的にはU字形の近接センサ装置10のセンサ本体11が装備される。なおセンサ本体11はC字形であることは否定されない。近接センサ装置10は、そのセンサ本体11に被検出体として典型的には作業員(人間)の指、腕、胴体等が接近したとき、その接近を検出する。また、近接センサ装置10は、そのセンサ本体11に被検出体として典型的には作業員(人間)の指、腕、胴体等が接触したとき、その接触を検出する。近接センサ装置10の詳細は後述する。

0016

エンドエフェクタ(手先効果器)は、手首部6の第6関節部J6の回転部下部に設けられたアダプタ7に取り付けられる。エンドエフェクタはロボットが作業対象(ワーク)に直接働きかける機能を持つ部分であり、例えば把持部真空吸着部、ナット締め具、溶接ガンスプレーガンなどのタスクに応じて様々なツールが存在する。エンドエフェクタは、第1、第2、第3関節部J1,J2,J3により任意位置に移動され、第4、第5、第6関節部J4,J5,J6により任意姿勢に配置される。特に第3関節部J3のアーム部5の伸縮距離の長さは、基台1の近接位置から遠隔位置までの広範囲の対象にエンドエフェクタを到達させることを可能にする。第3関節部J3はそれを構成する直動伸縮機構により実現される直線的な伸縮動作とその伸縮距離の長さとが従前の直動関節と異なる特徴的な点である。

0017

図4はロボットアーム機構の構成を図記号表現により示している。ロボットアーム機構において、根元3軸を構成する第1関節部J1と第2関節部J2と第3関節部J3とにより3つの位置自由度が実現される。また、手首3軸を構成する第4関節部J4と第5関節部J5と第6関節部J6とにより3つの姿勢自由度が実現される。図4に示すように、第1関節部J1の回転軸RA1は鉛直方向に設けられる。第2関節部J2の回転軸RA2は水平方向に設けられる。第2関節部J2は第1関節部J1に対して回転軸RA1と回転軸RA1に直交する軸との2方向に関してオフセットされる。第2関節部J2の回転軸RA2は、第1関節部J1の回転軸RA1には交差しない。第3関節部J3の移動軸RA3は回転軸RA2に対して垂直な向きに設けられる。第3関節部J2は第2関節部J2に対して回転軸RA1と回転軸RA1に直交する軸との2方向に関してオフセットされる。第3関節部J3の回転軸RA3は、第2関節部J2の回転軸RA2には交差しない。複数の関節部J1−J6の根元3軸のうちの一つの関節部を直動伸縮関節部J3に換装し、第1関節部J1に対して第2関節部J2を2方向にオフセットさせ、第2関節部J2に対して第3関節部J3を2方向にオフセットさせることにより、本実施形態に係るロボット装置のロボットアーム機構は、特異点姿勢を構造上解消している。

0018

図5(a)は近接センサ装置10のセンサ本体11の斜視図、図5(b)はセンサ本体11の正面図である。図6はセンサ本体11の構造を示す分解図である。図7図5のセンサ本体11のA−A断面図である。図8(a)は静電容量センサオンするときの被検出体Pの位置を示し、図8図9は、近接センサ装置10の動作を説明するための補足説明図である。図10図1の近接センサ装置10の構成を示すブロック図である。

0019

近接センサ装置10は作業員の胴体、腕、手指等の被検出体のセンサ本体11への接近を検出する近接センサが、外力の有無に従ってオン・オフする押しボタン型スイッチ100に支持されてなる。ここでは、近接センサは、被検出体との間に静電容量を形成する検出電極16を有する静電容量型の近接センサ(以下、静電容量センサと称す)である。

0020

なお、押ボタン型スイッチ100は、他の機械式スイッチ、例えばメンブレンスイッチでもよい。メンブレンスイッチは、シート状の薄いスイッチである、操作部側に取り付けた導体が、その下部のスイッチ回路電気的に接することでスイッチとして動作する。押ボタン型スイッチ100は好適には後述の操作部102が押下されている間だけオン状態を維持するモーメンタリ動作方式である。これにより、押下した押ボタン型スイッチ100を元の状態に戻す復帰動作が不要とすることができる。なお、押ボタン型スイッチ100は押下したらオン状態を保持し、もう一度押下しなければ元の状態に戻すことができないオルタネイト動作方式であってもよい。

0021

近接センサ装置10のセンサ本体11は手首部6のアーム62の形状に沿ってU字形に湾曲された薄い板状体である。センサ本体11の形状はU字形に限定されず、センサ本体11を装着する対象の形状に沿って任意の形状に形成され得る。センサ本体11は、手首部6のアーム62の形状に沿ってU字形に湾曲された導電性を有する一面が開放された浅いオープンボックス形筐体ケース)13を有する。筐体13の両端それぞれには手首部6のU字形のアームに装着するためのネジ孔12があけられている。筐体13の底板の内面には複数の押ボタン型スイッチ100が一定の間隔を隔てて立設される。

0022

本体部101には、円柱形状を有する操作部102がその軸方向に移動可能に挿入されている。操作部102は図示しないバネ等の付勢手段により本体部101から押し出される方向(付勢方向)に付勢されている。操作部102は付勢力に抗って本体部101に押し込まれる。押ボタン型スイッチ100は操作部102の軸方向が筐体13の底板に垂直になるように筐体13に設置される。操作部102の先端面には、電極ベース板14を取り付けるためのネジ孔103が空けられている。本体部101には、スイッチ部とスイッチ部の開閉を検出するスイッチ検出回路とが筐体に収容されている。操作部102が所定距離を押し込まれるときスイッチ部は閉じる。スイッチ検出回路は、スイッチ部が閉じたとき、スイッチ部が閉じたことを表す信号(オン信号という)を出力する。操作部102が開放されたときバネにより押し出す方向に付勢され、スイッチ部は開状態切り替わる。スイッチ検出回路は、スイッチ部が開状態のとき、オン信号を出力しない、またはスイッチ部が開状態であることを表す信号(オフ信号という)ここでは説明の便宜上オフ信号が出力されるものとする。

0023

図10に示すように、近接センサの検出電極16−3が装着された電極ベース板14−3が4つの押ボタン型スイッチ100−1,100−2,100−3,100−4で支持されている場合、押ボタン型スイッチ100−1,100−2,100−3,100−4のそれぞれがスイッチ検出回路20−1,20−2,20−3,20−4に接続される。スイッチ検出回路20は、スイッチ部の開閉に応じたオン・オフ信号を出力する。例えば、操作部102が押し込まれ、スイッチ部が閉じたとき、スイッチ検出回路は押ボタン型スイッチ100がオンしたことを示すオン信号を出力する。スイッチ検出回路20から出力されたオン・オフ信号は、例えばロボット装置の制御部に送られる。ロボット装置の制御部は、押ボタン型スイッチがオンしたことを示すオン信号を受信したのを契機に、例えばロボットアーム機構を停止する緊急停止制御を実行する。

0024

センサ本体11は電極ベース板14−1,14−2,14−3を有する。電極ベース板14−1,14−2,14−3は、全体としてU字形をなすように成形され、配置されている。電極ベース板14−1はC字形をなす。二つの電極ベース板14−2,14−3は平板形をなす。電極ベース板14−1,14−2,14−3は不導体絶縁体)として硬質樹脂などの非導電性材料で成形されている。これら電極ベース板14−1,14−2,14−3のそれぞれには静電容量センサの検出電極16−1,16−2,16−3(まとめて検出電極16と称する)が装着される。例えば検出電極16はフィルム状の導体であり、電極ベース板14の前面に、電極ベース板14の前面形状に合わせて貼り付けられている。電極ベース板14には押ボタン型スイッチ100の操作部102に装着するためのネジ孔15があけられている。検出電極16−1,16−2,16−3が装着された電極ベース板14−1,14−2,14−3は、それぞれネジ200により複数の押ボタン型スイッチ100の操作部102に取り付けられ、ベースの前面に沿った形状の硬質樹脂製のカバー17−1,17−2,17−3により覆われる。

0025

図10に示すように、検出電極16は接近した作業員の指等の接地導体としての被検出体Pとの間に静電容量を形成する。検出電極16には容量検出回路18が接続されている。容量検出回路18は、被検出体Pと検出電極16との間に形成された静電容量(対接地容量)Cを、例えばスイッチドキャパシタ動作により検出する。判定部19は容量検出回路18で検出された静電容量Cの変化から被検出体Pの検出電極16への接近を判定する。静電容量Cは感度領域内に被検出体Pが存在しない状態では小さく、感度領域内に被検出体Pが存在する状態では増大する。判定部19は静電容量Cが所定の値以上になることにより、被検出体Pの接近を判定し、被検出体Pの接近を表す接近信号を出力する。判定部19から出力された接近信号は、例えばロボット装置の制御部に送られる。ロボット装置の制御部は、センサ本体に被検出体Pが接近したことを示す接近信号を受信したのを契機に、例えばロボットアーム機構を停止する緊急停止制御を実行する。

0026

上述のように構成された本実施形態に係る近接センサ装置10は、図8(a)に示すように、被検出体Pがセンサ本体11に接近したことを静電容量センサによりで検出し、図8(b)に示すように、被検出体Pがセンサ本体11(カバー17)に接触したことを押ボタン型スイッチ100で検出することができる。すなわち、本実施形態に係る近接センサ装置10は、近接センサ機能と接触センサ機能とを兼用してなり、それによりセンサ本体11への被検出体Pの接近と接触との両方を検出することができる。本実施形態に係る近接センサ装置10がロボット装置に装備されたとき、被検出体Pが接近した段階と接触した段階との2段階で安全機能発動させることができる。ロボット装置は、近接センサ装置10の静電容量センサによりセンサ本体11(ロボットアーム機構)への作業員の接近が検知されたとき、例えばロボットアーム機構を停止させることができる。万が一、近接センサ装置10の静電容量センサの故障等により、センサ本体11への作業員の接近を検知できない状態であっても、ロボット装置は、近接センサ装置10の押ボタン型スイッチ100によりセンサ本体11への作業員の接触が検知されたとき、例えばロボットアーム機構を停止させることができる。すなわち、ロボット装置は、少なくとも作業員がセンサ本体11に接触したときに、ロボットアーム機構を停止させることができる。

0027

また、押ボタン型スイッチ100は、静電容量センサと検出方式が異なり、操作部102の物理的な押下操作によりオン/オフするため、静電容量センサに比べて周囲環境の影響を受けにくく、その信頼性が高い。したがって、本実施形態に係る近接センサ装置10は、万が一の場合に動作するセンサを押ボタン型スイッチ100で構成することで、従来の近接センサに比べて、信頼性を向上させることができる。

0028

また、本実施形態に係る近接センサ装置10の構成は、従来の近接センサを押ボタン型スイッチ100で支持するものであるため、汎用性が高い。特に、押ボタン型スイッチ100は、近接センサを支持する支持部材を兼用するため、従来の近接センサの幅と長さとを大きく変化させることなく、近接センサ装置10を構成することができる。

0029

なお、ロボット装置の制御部は、静電容量センサのオン信号を受信した時と、押ボタン型スイッチ100のオン信号を受信した時とで異なる処理を実行してもよい。例えば、ロボット装置の制御部は、静電容量センサのオン信号を受信したのを契機に、ロボットアーム機構の動作速度を遅くする低速化制御を実行するようにしてもよい。これにより、作業員がセンサ本体11に接近した状態でも、ロボットアーム機構は低速で動いているため、作業員がセンサ本体11に接近する度にロボットアーム機構を停止させる場合に比べて、ロボット装置の稼働効率の低下を抑制することができる。また、作業員がセンサ本体11に接近した状態において、ロボットアーム機構は低速で動作しているため、万が一作業員にロボットアーム機構が衝突した場合でも、その衝撃はロボットアーム機構が通常動作している場合に比べて小さく、ロボット装置の安全性を維持できる。

0030

また、本実施形態に係る近接センサ装置10は、検出電極16を装着する電極ベース板14を支持する複数の押ボタン型スイッチ100のそれぞれにスイッチ検出回路20が接続されているため、少なくとも一つの押ボタン型スイッチ100がオン信号を出力したとき、ロボット装置の制御部は、ロボットアーム機構の緊急停止処理を実行することができる。すなわち、図9(a)に示すように、例えば検出電極16−3を装着する電極ベース板14−3が傾いて押下された場合であっても、図9(b)に示すように、カバー17−3と電極ベース板14−3とが軟質樹脂で成形され、カバー17−3が部分的に押下された場合であっても、ロボット装置の制御部は、ロボットアーム機構の緊急停止処理を実行することができる。

0031

なお、押ボタン型スイッチ100は、圧力センサに代替され得る。図11は、本実施形態の変形例に係る近接センサ装置10の構造を示す図である。変形例に係る近接センサ装置は、検出電極16を装着する電極ベース板14が圧力センサを挟んで筐体13の底板に支持されてなる。図11に示すように、圧力センサはシート形状の圧電シート高分子フィルムなど)300を有する。圧電シート300に外力が加わると、シートが変形し、その部分の電気抵抗値が変化する。圧電シート300は、電気抵抗値に応じた電圧信号を圧力センサの判定回路に出力する。判定回路は、圧電シート300から送られた電圧値が所定の値以上になることにより、センサ本体11への被検出体の接触を検出する。

0032

圧電シート300は、筐体13の底板の内面に貼着されている。さらに圧電シート300の表面には、円柱形の剛体支柱302の後端面が接着剤等で貼着されている。支柱302の先端面には金属製のネジ孔303が装着されている。図11に示すように、例えば検出電極16を装着する電極ベース板14は、そのネジ孔15を支柱302のネジ孔303に位置合わせした状態で、ネジ200により装着される。カバー17(電極ベース板14)にかかる外力が支柱302を介して圧電シート300を圧する。圧電シート300に圧力がかかったときオン信号が出力される。

0033

上述のように、変形例に係る近接センサ装置10によれば、検出電極16を装着する電極ベース板14を圧電シート300で支持することで、センサ本体11への被検出体の接近と接触との両方を検出することができ、従来の近接センサに比べて信頼性を向上させることができる。

0034

他にも、外力の有無に従ってオン・オフするセンサとして、例えば光電センサ装置を用いることができる。光電センサ装置は投光部と受光部とを有する。投光部と受光部とは筐体13の底面に対向して配置される。投光部と受光部とは、その光路も含めてウレタンスポンジ等の光を透過する緩衝材により覆われる。検出電極16を装着した電極ベース板14は、このウレタンスポンジにネジ、接着剤等で装着される。受光部は受光量に応じた電圧信号を判定回路に出力する。ウレタンスポンジに外力が加わると、ウレタンスポンジの密度が高くなる。それにより、受光部で受光する光量は、ウレタンスポンジに外力がかかっていないときに比べて低下する。判定回路は受光部から送られた電圧値が所定の値以下になることにより、センサ本体11への被検出体の接触を検出する。このように、検出電極16を装着する電極ベース板14を光電センサ装置で支持することで、センサ本体11への被検出体の接近と接触との両方を検出することができ、従来の近接センサに比べて信頼性を向上させることができる。

0035

なお、上述では、押しボタン型スイッチ100をセンサ本体11の筐体13の底面(表面)に立設し、電極ベース板14−1、14−2,14−3を直接的に押しボタン型スイッチ100で筐体13上に支持したが、U字形のセンサ本体11を押しボタン型スイッチ100で支持するようにしてもよい。つまり、押しボタン型スイッチ100をアーム62の外周に立設し、押しボタン型スイッチ100にセンサ本体11を支持ようにしてもよい。この場合、電極ベース板14−1、14−2,14−3は間接的に押しボタン型スイッチ100で支持される。

0036

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

0037

10…近接センサ装置、11…センサ本体、12…ネジ孔、13…筐体、14−1,14−2,14−3…電極ベース板、15…ネジ孔、16−1,16−2,16−3…検出電極、17−1,17−2,17−3…カバー、100…押ボタン型スイッチ。

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