JPH10138190A - 内圧防爆電動ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】隣接する加圧室相互間のケーブルが急な曲げと
ねじりを同時に受けることをなく、加圧室全部を掃気す
るのに時間がかからなくかつ気体が洩れたとき洩れた加
圧室を直ちに特定できる内圧防爆電動ロボットを提供。 【構成】第１加圧室 101を有するベース16、第２加圧室
102 を有する旋回ベース12、第３加圧室 103を有する内
部アーム20及び第４加圧室 104を有する外部アーム22、
を有し、各前記加圧室は相互に連通することなくそれぞ
れ独立に気密に形成され、電気モータ 861,862,863,864
及びケーブル82を収容することができる。加圧エアが各
加圧室に各加圧室の各隔壁 302,303,304を貫通して個別
に供給される。防爆配線30がロボットの制御装置28から
第１加圧室 101まで延び、そこから他の防爆配線 821,8
24,826が前記第２、第３及び第４加圧室相互間に延在
し、各加圧室内に収容された電気モータ 861,862,863,8
64に電力を供給。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は塗装ロボットに関
し、特に爆発性雰囲気を有する領域である塗装ブースで
使用でき、モーター及び引火性のケーブル、電気機器を
加圧室に収容した内圧防爆電動ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の塗装用の防爆電動ロボットとして
は、例えば特開昭61─168492号公報には、複数の加圧室
相互を連通し加圧室内にモーター及び非防爆性ケーブル
を収容し、被覆鋼管に内蔵し加圧エアが加えられた非防
爆性ケーブルがモータに電力を供給するようにした内圧
防爆電動ロボットが開示されている。又USP 5,212,432
には、中空モータを使用し、独立して設けた複数の加圧
容器内にモーターを収容し、各加圧容器に別々に入口と
排気出口を設け、加圧エアホースを各別々に入口に接続
し、ベントホースを各排気出口に連結したものが開示さ
れている。これらホースを内蔵する案も提案されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前者のも
のは、内部アームと隣接する加圧室相互の相対運動によ
る短い部分内での急な曲げとねじりを同時に受け、ケー
ブルが損傷するおそれがあり、又加圧室全部を掃気する
のに時間がかかりかつ気体が洩れたとき洩れた加圧室を
直ちに特定できず、かつエアツニトからのエア供給圧力
が下がったとき掃気に時間がかかり過ぎた。又後者のも
のは、中空モータを使用するのでコスト高となり、各別
々に入口に接続した加圧エアホース及び各排気出口に連
結したベントホースとがロボット本体の外に露出するた
め、設置場所を取りかつ、加圧エアホース及びベントホ
ースと、稼働中のロボットアーム及び塗装装置等との間
で損傷を起こすおそれがあった。これらホースを内蔵す
る案では、ホースが損傷するおそれがあった。本発明の
課題は、隣接する加圧室相互間のケーブルが急な曲げと
ねじりを同時に受けることをなくしてケーブルの損傷を
防ぎ、かつ加圧室全部を掃気するのに時間がかからない
内圧防爆電動ロボットを提供することにある。本発明の
別の課題は、気体が洩れたとき洩れた加圧室を直ちに特
定でき、かつエアツニトからのエア供給圧力が下がった
ときこれを検知し対策できる内圧防爆電動ロボットを提
供するとにある。本発明の他の課題は、エアパイプとケ
ーブルとがロボット本体の外に露出することが少なく、
設置場所を取らない かつ加圧エアホース及びベントホ
ースと、稼働中のロボットアーム及び塗装装置等との間
で損傷を起こすおそれのない内圧防爆電動ロボットを提
供するとにある。

【０００４】

【発明を解決する手段】このため本発明は、第１加圧室
を有するベース、ベースに垂直軸の回りを旋回可能に設
けられ第２加圧室を有する旋回ベース、旋回ベースに第
１の垂平軸の回りを回転可能に設けられ第３加圧室を有
する内部アーム及び内部アームの端部に第２の垂平軸の
回りを回転可能に設けられた第４加圧室を有する外部ア
ーム、を有し、各前記加圧室は相互に連通することなく
それぞれ独立に気密に形成され、電気モータ及びケーブ
ルを収容することができ、前記第１加圧室には加圧エア
が第１加圧室内に配置されたマニホールドと連通するエ
アパイプを介して供給され、前記マニホールドの１個の
出口ポートは前記第１加圧室に連通され、前記マニホー
ルドから３個の別々のエアパイプが前記第１加圧室の壁
部を貫通して爆発性雰囲気領域内に入り、そこからそれ
ぞれ前記第２、第３及び第４加圧室に加圧エアを供給す
るため、各前記加圧室の各隔壁を貫通して各前記加圧室
まで延在し、各前記エアパイプはケーブルを内蔵せずか
つ各前記加圧室の圧力及び排気流速は個別に検知可能に
され、鋼管で被覆されたケーブルを内蔵し空気の進入を
防止するため鋼管内に充填材が注入されかつ加圧エアは
供給されていない防爆配線がロボットの制御装置から前
記第１加圧室まで延び、前記第１加圧室から他の防爆配
線が前記第２、第３及び第４加圧室相互間に前記隔壁を
貫通して延在し、前記第２、第３及び第４加圧室内に収
容された電気モータに電力を供給するようにしたことを
特徴とする内圧防爆電動ロボットを提供することによっ
て上述した従来技術の課題を解決した。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下添付した図１及び図７に基づ
きこの発明を詳細に説明する。図１(a) は本発明の一実
施の形態の構成を示す内圧防爆電動ロボットの平面図、
図１(b) は図１(a) のロボットの右側面図を示す。図２
(a) は図１(a) のロボットの拡大正面図、図２(b) はそ
の右側面図を示し、各加圧室をダッシュ線で示す。図３
乃至図７(a) はそれぞれ図２(a) 、図２(b) の iii−ii
i 線、iv−iv線、 v−v 線、vi−vi線、 vii−vii 線に
沿った一部断面図、図７(b) は図７(a) の上部の防爆配
線部分の拡大図である。内圧防爆電動ロボット１は防護
壁26で区画された爆発性雰囲気のある爆発性雰囲気領域
である塗装ブースに配置され、制御装置28、エアユニッ
ト 118は非爆発性雰囲気領域に配置されている。防爆配
線30が制御装置28から防護壁26を通ってロボット１まで
延びている。内側にケーブルを入れていないエアパイプ
44がエアユニット 118から防護壁26を通ってロボット１
まで延び、加圧エアをロボット１に供給する。ロボット
１は防爆配線30を介して制御装置28により制御される。

【０００６】内圧防爆電動ロボット１のベース16に第１
加圧室 101が設けられ、ベース16上で垂直軸 501（図
５）の回りを回転可能に支持された旋回ベース12には第
２加圧室 102が設けられている。図５で見てよくわかる
ように、第１加圧室 101はベース16の内壁及び旋回ベー
ス12の下面外壁、シールドカバー 301及び環状オイルシ
ール 111で形成され、第２加圧室 102は自身の壁部で密
封されている。環状オイルシール 111が設けられ第１加
圧室 101と外気又は爆発性雰囲気との連通を防止する。
第１加圧室 101と第２加圧室 102とは固定壁によって相
互に連通しないようにされている。空間 120は防爆配線
821及びエアパイプ 400が露出する爆発性雰囲気のある
爆発性雰囲気領域であり、ロボット１外にほんの少しで
実質的に露出していない防爆配線 821及びエアパイプ 4
00の破損を防止するためカバー 122のみが設けられてい
る。図示しないボルトとパッキン 110を介して保守のた
め取り外し可能にされている固定シール壁 301は固定シ
ール壁で、自身に取り付けられた密封継手を介して防爆
配線 821を支持する。

【０００７】ベース16上で回転可能に支持された旋回ベ
ース12は自身の第２加圧室 102内に配置された電気モー
ター 861で駆動される。モータ 861の減速装置 166は、
第１加圧室 101に配置されている。アームアセンブリー
は旋回ベース12にその下部を第１水平軸 502（図５）の
回りに回転可能に支持された内部アーム20と、内部アー
ム20にその下部を第２水平軸 503（図7(a)）の回りに回
転可能に支持された外部アーム22を有する。内部アーム
20は旋回ベース12内の第２加圧室 102内の電気モータ 8
62により駆動され、外部アーム22は内部アーム20内に形
成された第３加圧室 103内（図7(a)）の電気モータ 863
により駆動される。第３加圧室 103は自身の壁部と、回
転シール壁302,303 とオイルシール 112、113 とにより
密封され、第４加圧室 104は自身の壁部と固定シール壁
304とにより密封されている。第１水平軸 502及び第２
水平軸 503（図7(a)）の回りに回転可能に支持された回
転シール壁302,303 は、それぞれ軸受 332、333及びオイ
ルシール 112、113 とにより内部アーム内壁に支持され
ている。各回転シール壁302,303 は自身に取り付けられ
た密封継手を介してエアパイプ 444及び防爆配線 824,8
26を支持する（図7(a)）。第２加圧室 102、第３加圧室
103及び第４加圧室 104相互間は外気又は爆発性雰囲気
領域である空間 120、121 で隔てられ、相互に連通しな
いようにされている。手首24は外部アーム22の自由端に
回転可能に取付られ、外部アーム22内に形成された第４
加圧室 104内の電気モータ 864により駆動され、図示し
ない塗装ガンを支持する。

【０００８】電気モータ 861,862,863,864はそれぞれ旋
回ベース12、内部アーム20、外部アーム22及び手首24の
駆動装置を形成し、それぞれ３個の加圧室 102,103,104
内に配置されている。ベース16内の第１加圧室 101には
減速装置 166が設けられているが、旋回ベース12の駆動
装置である電気モータは設けられていない。旋回ベース
12内の第２加圧室 102には旋回ベース12を垂直軸 501
（図５）の回りに回転させる第１駆動装置である電気モ
ータ 861ばかりでなく、旋回ベース12に対して内部アー
ム20を水平軸 502（図５）の回りに前後方向に駆動させ
る第２駆動装置である電気モータ 862も設けられてい
る。内部アーム20内の第３加圧室 103には内部アーム20
に対して外部アーム22を水平軸 503（図7(a)）の回りに
上下方向に駆動させる第３駆動装置である電気モータ 8
63が設けられている。外部アーム22内の第４加圧室 104
には外部アーム22に対して手首24を図示しない３軸の回
りに回転させる第４駆動装置である電気モータ 864が設
けられている。防爆配線30,821,824,826はそれぞれケー
ブル82を内蔵し、鋼管で被覆されている。さらに、空気
の進入を防止するため各鋼管とケーブル82との間に充填
材 822,825,827が注入され、加圧エアは供給されていな
い。防爆配線30がロボットの制御装置28から非爆発性雰
囲気領域と爆発性雰囲気領域との間の壁26を通り、この
壁26からベース16内の第１加圧室 101まで延びている。
ケーブル82は第１加圧室101内の端子台 161に連結され
ている。防爆配線 821,824,826はそれぞれ第１加圧室 1
01の固定シール壁 301を貫通して第２加圧室 102の下部
壁へ、第２加圧室102の上部壁から第３加圧室 103の回
転シール壁 302へ、そして第３加圧室 103の回転シール
壁 303から第４加圧室 104のシール壁 304まで延在す
る。ケーブル82は第２加圧室 102の端子台 162に電気的
に接続され、そして図示しないモータ端子台を介してそ
れぞれモータ 861,862,863,864と連結されている。

【０００９】４個の加圧室101,102,103,104 へはそれぞ
れ別々の内部にケーブルが内蔵されていないエアパイプ
44,442,443,444が連通され、第１加圧室 101の外側に配
置された各４個のフロースイツチ54、圧力スイッチ48、
排出弁49を含め４系統のエアシステムが形成される。内
部にケーブルが内蔵されていないエアパイプ44が非危険
領域にあるエアユニット 118から壁26を通り第１加圧室
101内に入り第１加圧室 101内に配置されたマニホール
ド６に連結され、マニホールド６の出口ポートの１個は
第１加圧室 101に連通し、マニホールド６から３個の別
々の内部にケーブルが内蔵されていないエアパイプ 44
2,443,444が第１加圧室101 の固定シール壁 301を貫通
してその壁部を通り一度爆発性雰囲気領域である大気中
120に出て、そこからそれぞれ第２、第３、第４加圧室
102,103,104内に個別に加圧エアを供給するため、各加
圧室の壁部 302,303,304を通って各加圧室 102,103,104
内まで延在する。ベントエアパイプ（一部のみ図示し、
内部にはケーブルが内蔵されていない）が各加圧室 10
1,102,103,104から第１加圧室 101の外側に配置されベ
ントマニホールド66まで、エアパイプ 400,442,443,444
と平行して設けられ、ベントマニホールド66に取付けら
れた各フロースイツチ54にそれぞれ連通する。１個のリ
リーフ弁60が第１加圧室 101の外側に配置され、マニホ
ールド６と連通されている。各フロースイツチ54は第１
加圧室 101の外側に配置され各加圧室101,102,103,104
の圧力を検出する４個の圧力スイッチ48にそれぞれ連通
されている。各圧力スイッチ48はそれぞれ第１加圧室 1
01の外側に配置された４個の排出弁49に連通され、そこ
から大気中に排気される。排出弁49はエアオペレート形
で所定の圧力又は電気信号で開閉するようにされてい
る。防爆配線 821,824,826とエアパイプ 442,443,444及
び各加圧室の気密を保つ継手が各隔壁 301,302,303,304
に設けれれている。

【００１０】次に作動について説明すると、ロボット１
を起動する前にエアユニット 118から加圧エアーが各加
圧室 101,102,103,104に、エアパイプ44、マニホールド
６及びエアパイプ 400,442,443,444を介して供給され
る。各加圧室からの戻りエアは、ベントエアパイプ、ベ
ントマニホールド66、各４個のフロースイツチ54、圧力
スイッチ48及び排出弁49を介して大気中に排出される。
４個の圧力スイッチ48の全てが所定の圧力になったとき
に、４個の排出弁49を開くことができ、各排出弁からの
排気中には、各フロースイツチ54が各加圧室からの排気
流量を検知しており、各加圧室の体積の所定倍の掃気が
なされると各排出弁49が閉じられ、それからロボット１
を安全かつ起動可能な状態とする。排気中は、エアツニ
ト 118からのエア供給圧力が下がり、いずれか１つの加
圧室の流量が各フロースイツチ54が設定する各排気流量
より少ない場合には、これを検知し、当該フロースイツ
チは排気以降のロボットへの通電を不可能な状態とする
ので、エア供給圧力を上げることにより掃気が遅れるこ
とを防止する対策ができ、ロボットを安全にかつ起動可
能は状態にするまでの時間を早くすることができる。正
常に排気が完了し、その後、ロボット１作動中は各加圧
室は各圧力スイッチ48が設定する空気圧以上に保持さ
れ、いずれか１の加圧室の空気圧力が各圧力スイッチ48
が設定する空気圧より下がると、当該圧力スイッチ48が
作動しロボット１への通電を停止するようにされてい
る。

【００１１】かかる構成によると、各防爆配線 821,82
4,826は各加圧室の隔壁 301,302,303,304により継手を
介して支持されているので、各加圧室相互間を通るケー
ブル82の急な曲げとねじりを同時に受けることがないの
でケーブルが損傷するおそれがなくなった。また、加圧
室が４個あり独立のエア流通経路を有しているため、加
圧室全部を掃気するのに時間がかからなくなりロボット
を安全にかつ起動可能な状態にするまでの時間が早くな
り、各加圧室は各圧力スイッチ48が設定する空気圧以上
に保持され気体が洩れたとき洩れた加圧室を直ちに特定
できるものとなり、かつ掃気時エアツニト 118からのエ
ア供給圧力が下がったときフロースイツチ54が設定する
掃気流量より下がったときフロースイツチはこれを検知
しエア供給圧力を上げることにより掃気が遅れることを
防止する対策ができるものとなった。さらに加圧室相互
間のエア配管 400,442,443,444及び防爆配線 821,824,8
26は僅かに短い部分のみロボット本体の外に露出し実質
的にロボット本体の外に露出しないものとなった。又内
部アーム20の壁部にそれぞれ環状摺動シール112,113及
び軸受 332,333を介して垂直軸 502,503の回りを回転可
能に支持された回転シール壁302,303 が設けられ、各前
記回転シール壁302,303 は自身を貫通する密封継手を介
してエア配管 443,444及び防爆配線 824,826を支持する
ようにされているので、各加圧室相互間の相対運動によ
るエア配管及び防爆配線の急な曲げとねじりを防止する
ものとなった。

【００１２】

【発明の効果】以上本発明の構成によると、加圧室の隔
壁が防爆配線を支持するようにしたので、加圧室相互間
を通るケーブルの急な曲げとねじりを同時に受けること
がないのでケーブルが損傷するおそれがなくなった。ま
た、加圧室が４個あり独立のエア流通経路を有している
ため、加圧室全部を掃気するのに時間がかからなくなり
ロボットを安全にかつ起動可能な状態にするまでの時間
が早くなり、各加圧室は各圧力スイッチが設定する空気
圧以上に保持され気体が洩れたとき洩れた加圧室を直ち
に特定できるものとなり、かつ掃気時エアツニトからの
エア供給圧力がフロースイツチが設定する掃気流量より
下がったときフロースイツチはこれを検知しエア供給圧
力を上げることにより掃気が遅れることを防止する対策
ができ、ロボットを安全にかつ起動可能は状態にするま
での時間を早くすることができる。そして加圧室相互間
のエアパイプ及び防爆配線は僅かに短い部分のみロボッ
ト本体の外に露出するのみで、実質的にロボット本体の
外に露出しないものとなり、設置場所をとらずかつエア
パイプ、電気ケーブル等が稼働中アーム、塗装ライン等
との間で損傷を起こすおそれがなくなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の構成を示す内圧防爆電
動ロボットの平面図、図１(b) は図１(a) のロボットの
右側面図を示す。

【図２】図１(a) のロボットの拡大正面図、図２(b) は
その右側面図を示し、各加圧室をダッシュ線で示す。

【図３】図２(a) の iii−iii 線に沿った一部断面図を
示す。

【図４】図２(b) のiv−iv線に沿った一部断面図を示
す。

【図５】図２(b) の v−v 線に沿った一部断面図を示
す。

【図６】図２(b) のvi−vi線に沿った一部断面図を示
す。

【図７】図７(a) は図２(b) の vii−vii 線に沿った一
部断面図、図７(b) は図７(a) の上部の防爆配線部分の
拡大図である。

【符号の説明】

１．．ロボット ６．．マニホールド 12．．旋回ベース 16．．ベース 20．．内部アーム 22．．外部アーム 24．．手首 30,821,824,826．．防
爆配線 44,442,443,444．．エア配管 48．．圧力スイッチ30
1,304 ．．固定シール壁 302,303 ．．回転シール
壁 861,862,863,864 ．．電気モーター

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１加圧室を有するベース、ベースに垂
   直軸の回りを旋回可能に設けられ第２加圧室を有する旋
   回ベース、旋回ベースに第１の垂平軸の回りを回転可能
   に設けられた第３加圧室を有する内部アーム及び内部ア
   ームの端部に第２の垂平軸の回りを回転可能に設けられ
   た第４加圧室を有する外部アーム、を有し、各前記加圧
   室は相互に連通することなくそれぞれ独立に気密に形成
   され、電気モータ及びケーブルを収容することができ、
   前記第１加圧室には加圧エアが第１加圧室内に配置され
   たマニホールドと連通するエアパイプを介して供給さ
   れ、前記マニホールドの１個の出口ポートは前記第１加
   圧室に連通され、前記マニホールドから３個の別々のエ
   アパイプが前記第１加圧室の壁部を貫通して爆発性雰囲
   気領域内に入り、そこからそれぞれ前記第２、第３及び
   第４加圧室に加圧エアを供給するため、各前記加圧室の
   各隔壁を貫通して各前記加圧室まで延在し、各前記エア
   パイプはケーブルを内蔵せずかつ各前記加圧室の圧力及
   び排気流速は個別に検知可能にされ、鋼管で被覆された
   ケーブルを内蔵し空気の進入を防止するため鋼管内に充
   填材が注入されかつ加圧エアは供給されていない防爆配
   線がロボットの制御装置から前記第１加圧室まで延び、
   前記第１加圧室から他の防爆配線が前記第２、第３及び
   第４加圧室相互間に前記隔壁を貫通して延在し、前記第
   ２、第３及び第４加圧室内に収容された電気モータに電
   力を供給するようにしたことを特徴とする内圧防爆電動
   ロボット。
2. 【請求項２】 前記内部アームの第３加圧室の前記隔壁
   は、それぞれ軸受と環状摺動シールを介して前記内部ア
   ームの壁に支持されかつ前記第１の及び第２の垂直軸の
   回りを回転可能に支持された回転シール壁で形成され、
   各前記回転シール壁は自身に取り付けられた密封継手を
   介して前記防爆配線及び前記エアパイプを支持するよう
   にされたことを特徴とする請求項１記載の内圧防爆電動
   ロボット。