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1. WO1986003158 - ROBOT INDUSTRIEL POSSEDANT UNE STRUCTURE EMPECHANT LES EXPLOSIONS

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[ JA ]
明 細 書

防爆構造を有した工業用ロボッ ト

技術分野

本発明は塗装作業現場等の可燃性又は爆発性雰囲気中で用 いる防爆構造型の工業用ロボッ 卜に関し、特にその防爆機能 (anti-explosive 機能)を向上させた改良構造に関する。 従来技術

可燃性又は爆発性雰囲気で用いられる例えば塗装作業用ェ 業ロボッ トとしてロボット機体外の雰囲気圧力よりも内部圧 力を高く保持するようにした防爆構造型工業用口ボッ トが既 に提案されている (例えば P C TZ J P 58/00365 号)。こ の従来の防爆構造型工業用ロボッ 卜においては、ロボット可 動部、即ち、ロボット本体における旋回胴部、前腕部及び上 腕部からなるロボッ トアーム、そのロボットアーム先端に取 付けられる手首部等の夫々の動作部分の駆動源となる電動モ ータは、上記ロボット本体内に形成した気密室内に収納され かっこの気密室を ΰボット本体内の外部の雰囲気圧力よりも 高い圧力に保つこ とによって気密室への外部可燃気体の流入 を防ぎ、電動モータを原因にした発火、 爆発を防止している つまり、 anti- explosive機能を保持させている。

然しながら、上述した従来の防爆構造型工業用ロボッ 卜に おいてもロボッ ト作業を停止する、例えば夜間等においては 気密室内の圧力が外部雰囲気の圧力と等圧まで漏洩暫減し、 従つて外部雰囲気中の可燃気体が気密室内に僅少量ずつ侵入

するためにこれを排気する手段を具備させておく ことが必要 とされる。特に気密室の内奥部からも侵入した可燃気体を排 除して防爆機能の永続性を保証可能な排気手段が必要とされ ると言う問題点がある。

発明の開示

本発明の目的は、上記問題点を解決するための改良構造を 提供せんとするものである。

すなわち、上述の目的に鑑みて、本発明は、気密室内に供 給される内圧保持用の圧力気体を気密室の内奥部から取り入 れてこれをロボッ ト本体外に排気することにより気密室内部 に循環気体流を発生させ、 その循環気体流に乗せてロボッ ト 停止中に侵入した可燃気体をも排気する通気眚手段を設ける ようにしたもので、 この通気管手段の一端は気密室の内奥部 に開口させ、他端は絞り弁を介してロボッ ト本体の外部に連 通させたものである。 上述の循環気体流は気密室内に収納さ れた電動モータを奪熱冷却する作用もおこなうのである。

j、図面の簡単な説明

"11は本発明の一実施例として 6軸関節形工業用ロボッ トに改 良防爆構造を具備させた防爆型工業甩ロボッ 卜の縦断面図。

発明を実施するための最良の態様

図示の防爆構造を有した工業用ロボッ トはロボット本体部 1 0を有し、このロボット本体部 1 0 に具備された後述の口 ボッ ト可動部の動作制御を行うロボット制御装置(図示なし) が別に設けられている。 口ボット本体部 1 0 は床面等の設置 面に固定される固定部 1 1 と、この固定部 1 1上に設けられ た口ボッ ト可動部とを有し、口ボット可動部は固定部 1 1 に 対し設置面に垂直な第 1軸'線 A1 の周りに回動可能に連結さ れた旋回胴部 1 2 と、旋回胴部 1 2 に対し第 1蚰線 A1 に直 交する第 2軸線 A2 の周り回動可能に連結された第 1 アーム 1 3 と、この第 1 アーム' 1 3 に対し第 2軸線 A 2 に平行な第 3軸線 A3 の周りに回動可能に連結された第 2 アーム 1 4 と を備え、 また、この第 2 アーム 1 4の先端部にはその第 2 ァ ームに対して 3つの軸線の周りにそれぞれ回転可能なロボッ ト手首(図示なし)が具備される。そして、このロボット手 首に例えば塗装ガン等の作業具が取付けられる。

旋回胴部 1 2 は第 1軸線 A1 と同軸に延びる軸部 1 5を下 方に有しており、 軸部 1 5 は固定都 1 1 に設けられた軸受部 1 6 に回転軸受 1 7を介して回動可能に取付けられている。 第 1 アーム 1 3 は第 2轴線 A2 と同轴に延びる第 1及び第 2 の軸部 1 8 , 1 9を有しており、両軸部 1 8 , 1 9 はそれぞ れ回転軸受 2 0 , 2 1 を介して旋回胴部 1 2 の軸受部 2 2 , 2 3 に回動可能に取付けられている。第 2 アーム 1 4 は第 3 軸線 A3 と同軸に延びる第 1及び第 2 の軸部 2 4 , 2 5を有 しており、 両軸部 2 4 , 2 5 はそれぞれ回転軸受 2 6 , 2 7 を介して第 1 アーム 1 3 の軸受部 2 8 , 2 9 に回動可能に取 付けられ、 この第 2 アーム 1 4の内部にロボット手首へ 3つ の回転を伝動する外軸 1 4 a、中軸 1 4 b、内軸 1 4 cが回 転可能に同軸配置されている。

πボッ ト本体部 1 0 の内部には気密室 3 0が設けられ、こ の気密室 3 0 は固定部 1 1 内に形成された第 1気密室 3 1 と、 旋回胴部 1 2内に形成された第 2気密室 3 2 と、第 1 アーム 1 3内に形成された第 3気密室 3 3 とからなり、これらの 3 つの気密室は図示の如く第 1気密室 3 1 から第 3気密室 3 3 の最内奥部 3 3 a まで連通した空間構造を有している。

さて、 6軸駆動形工業用ロボッ トは前述 0ロボット可動部 の各部を駆動するための 6 つの電動モータ 3 6 〜 4 1 を備え ている。 これらの電動モータは既述したロボット制御装置に よって制御されるもので、 サーボモータが用いられるが、可 燃性又は爆発性雰囲気中で用いられることからコ ンミュテー タを有した直流サーボモータより も交流サーボモータが火花 発生原因を有しない点で望ま しい。各電動モータ 3 6 〜 4 1 は出力軸 3 6 a 〜 4 l aを備えている。

旋回胴部 1 2を回転駆動するための電動モータ 3 6 は旋回 胴部 1 2 の第 2気密室 3 2内に配置されており、この電動モ ータ 3 6の出力軸部 3 6 a は旋回胴部 1 2 の外壁から外部に 突出している。 この出力軸部 3 6 a にはギヤ 4 2が固定され ており、固定部 1 1 に固定されたギヤ 4 3 に嚙合して公転す る。

第 1 アーム 1 3を回転駆動するための電動モータ 3 7 は同 じく旋回胴部 1 2 の第 2気密室 3 2内に収納配置されており、 この電動モータ 3 7 の岀カ軸部 3 7 a に固定されたスプロケ ッ ト 4 5 は第 1 アーム 1 3 の第 1 の軸部 1 8 に固定されたス プロケ ット 4 6 にチヱ—ン 4 7を介して連結され、従って電 動モータ 3 7 の回転駆動力が上記第 1軸部 1 8を経て第 1 ァ ーム 1 3 に伝動される。

第 2 アーム 1 4を回転駆動するための電動モータ 3 8 は旋 回胴部 1 2 の第 2気密室 3 2 内に収納配置されており、この 電動モータ 3 8 の出力軸部 3 8 a は旋回胴部 1 2 の外壁から 外部に突出している。 第 1 アーム 1 3 の第 2 の軸部 1 9 の内 部には中間軸部 4 8が第 2軸部 1 9 と同軸に回動可能に支持 されている。 電動モータ 3 8の出力軸部 3 8 aに固定された スブロケ ット 4 9 は上記中間軸部 4 8 に固定された中間スプ ロケ ット 5 0 aにチェーン 5 1 を介して連結されており、中 問スブロケ ット 5 0 a と共に中間軸部 4 8 に固定された他の 中間スブロケッ ト 5 0 b は第 2 アーム 1 4 の第 1 の軸部 2 4 に取付けられたスプロケ ット 5 2 にチェーン 5 3を介して連 結されている。 従って電動モータ 3 8 の回転駆動力は上記軸 部 2 8を介して第 2 アーム 1 4に伝達される。

ロボッ ト手首を駆動するための 3つの電動モータ 3 9 〜 4 1 はそれぞれ第 1 アーム 1 3 の第 3気密室 3 3 内に収納配置さ れており、 これらの電動モータ 3 9 〜 4 1 の出力軸部 3 9 a 〜 4 l a はそれぞれ第 3気密室 3 3 の室壁から外部に突出し ており、 カバー 5 5 , 5 6で被覆されている。そして、これ らの電動モータ 3 9 〜 4 1 の回転力は図示の如くスプロケッ ト · チューン機構とベベル歯車機構とを介して既述の外軸 1 a、 中軸 1 4 b、内軸 1 4 c に伝達され、更にロボット 手首 (図示なし)に伝達されて、これを 3軸回りに駆動する /JP85/00653

のである。 電動モータ 3 8 の出力軸 3 8 a はカバ— 5 4で被 覆されている。 なお、上記各電動モータ 3 6〜 4 1 に制御電 力を供給する電気ケ一ブル 5 7 はそれぞれ気密室 3 0 の内部 に配線されており、 この電気ケーブル 5 7 の外端は固定部 1 1 の外壁に固定された配管取付部 6 3 に至り、更にこの配管 取付部 6 3から固定配誉 6 7内を通って別設のロボット制御 装置に導かれている。 ロボット本体部 1 0 の気密室 3 0を口 ボッ ト本体部 1 0 の外部雰囲気に対して気密に保っために必 要な箇所に適宜のシ一ル部材から成る密閉手段 6 8が設けら れている。 そして気密室 3 0 は口ボット本体部 1 0 の外部の 可燃性又は爆発性雰囲気の圧力より も高い圧力に保つべく、 固定部 1 1 にロボット本体部 1 0 の外部の雰囲気圧力よりも 例えば水柱数《程圧力が高い空気、 不活性ガス等の気体を供 給する圧力供給管 6 9が接続されており、この圧力供給管 ' 6 9によって気密室 3 0 の内部に少くともロボット作動時に は圧力気体が加えられている。 >ぶお、図示されていないが、 気密室 3 0内には圧力の低下を検出するための圧力検出スィ

'ンチを設け、気密室 3 0内の圧力状態の監視を行うことが望 ましい。

さて、上述した圧力供袷管 6 9を設けて気密室 3 (3内の圧 力を外部の雰囲気圧力より も高く保てば、外部の雰囲気中の 可燃性成分又は爆発性成分、 例えば塗料の気体粒子が気密室 3 0内に流入することは防止されている。 然しながら、ロボ ッ ト作業が停止されて圧力気体の供給も停止された状態で夜 間等に放置されると、 気密室 3 0 内の圧力は漸減し、外部雰 5

囲気圧力と等圧化され、 その結果、可燃性成分又は爆発性成 分が僅少量ずつ僅かな漏洩すき間を介して気密室 3 0内に侵 入する。依って、この侵入した可燃性成分又は爆発性成分を 気密室 3 0 内から排除する手段として固定部 1 1 の一端から 通気管 7 0を気密室 3 0 の第 1 , 第 2 , 第 3気密室 3 1 , 3 2 , 3 3を経て配管し、第 3気密室 3 3 の最内奥部 3 3 aに管口 7 1 を開口させ、しかも固定部 1 1 の導入端間には開閉調節 可能な絞り弁 7 2を設け、この絞り弁 7 2を柽て外部に上記 通気管 7 0を連通させておくのである。このような通気管

7 0を設けておけば、気密室 3 0内に圧力気体が供給される と、第 3気密室 3 3 の最大奥部 3 3 a に開口した管口 7 1 か ら気密室内の圧力空気が通気管 7 0 中に流入し、固定部 1 1 の導入端側に達した後に絞り弁 7 2で絞り作用を受けてから 外部に排気される。 従って圧力気体の供給が開始されてから その圧力気体の供給が縫続する間は、 第 1 , 第 2 , 第 3気密 室 3 1 , 3 2 , 3 3 の順序で流れて通気管 7 0 中に流入する 気体の循環流が生ずる。 こうして、循環気体流が耱続的に発 生すると、 気密室 3 0内に侵入した可燃性又は爆発性の気体 成分又は粒子も該循環流に乗って通気管 7 0を介して外部に 排気されることになる。 つまり、例えば夜間にロボット作業 を停止させ、 圧力気体の供給をも停止させた場合であっても 次に再びロボッ ト作業を再開する際に一定時間に亘つて気体 循環を事前に继繞させれば、 気密室 3 0 内から予め可燃性又 は爆発性気体成分を躯遂するこ とが可能となり、防爆機能の 低下が阻止されるのである。 しかも、ロボット作業中にも上

述した圧力気体の供給を継続的又は断続的に行って循環気体 流を発生させれば、 気密室 3 0内に収納された電動モータ 3 6〜 4 1 の発生熱をも奪って外部に排出させることができ るから、究極的に電動モータ 3 6〜 4 1 に対して冷却効果を 与えることもできるのである。 なお、通気管 7 0 は可撓性の 管材、例えば合成樹脂管や可撓性金属管によって形成し、 各 πボッ ト可動部の回転軸線沿いに配管して第 3気密室 3 3 の 最内奥部 3 3 aに開口配置すればよい。また、上述の実施例 は 6軸関節形の工業用口ボットに適用した内圧防爆形ロボツ トの例に就いて説明したが、本実施例の構造形態に限ること な く、種々の内圧防爆形工業用ロボットに対して本発明が適 用できることは言うまでもない。

以上の説明から明らかなように、 本究明による防爆構造を 有した工業用ロボッ トはその電動モータを収納したロボッ ト 本体内の気密室から排気を行う通気管手段を具備させ、 内部 圧力保持用の圧力気体の供給に伴って循環気体流を発生させ 得るようにしたから、 可燃性又は爆発性雰囲気中でロボッ ト 作業を使用する際にも気密室内は常に可燃性又は爆発性気体 から絶縁されたしかも外部の雰囲気圧より も高い圧力に維持 することが可能となり、 防爆性能が常に保証されると共に電 動モータに冷却効果が与えられるこ とによって安全性能の向 上が得られる。