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    公开号:WO1986000558A1
    申请号:PCT/JP1985/000378
    申请日:1985-07-04
    公开日:1986-01-30
    发明作者:Seiichiro Nakashima；Kenichi Toyoda；Nobutoshi Torii
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:G05B19-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 産業用口ボッ ト
    [0003] 技術分野
    [0004] 本発明は産業用ロボッ トに関し、 更に詳しく は、 発火性或いは 爆発性雰囲気内でのロボッ ト作業に適した産業 ロボッ トに閔す る 背景技術
    [0005] —般に、 産業用ロボッ トはロボッ ト構成部品の外壁に取り付け られた駆動モータを備えており、 駆動モータに接繞される電気ケ 一ブルは口ボッ トの外部に設けられている。 それ故、 この種の口 ボツ トを発火性竑ぃは爆発性雰西気内で使用することは危険であ る。
    [0006] 本出願人による、 日本特許出願第 5 9 — 1 3 3 0 0 2号には、 発火性或いは爆発性雰囲気内で使用することを目的とした内圧防 爆構造の産業要ロボッ トが開示されている。 このロボッ トは固定 ベース、 旋 @1ボデ一、 ロボッ トアーム等のような口ボッ ト樣成部. 品の内部に気密室を備えており、 ロボッ 卜の可動構成部品を駆動 するためのモータ及び該モータに接続される電気配線は気密室内 に設けられている。 そして、 気密室内はロボッ 卜の外部雰囲気の 圧力より も-高い圧力に保たれている。
    [0007] しかしながら、 このような内圧防爆構造を採甩しても、 何らか の異常により、 気密室内の圧力が低下して外部雰囲気の圧力より も小さ く なると発火性ガス等のような危険ガスがロボッ トの気密 室内に侵入するため、 その状態でロボッ 卜の運転を続けると危険 である。 発明の開示
    [0008] 本発明によれば、 固定構成部品と複数偭の可動構成部品とを舍 むロボッ ト本体を備え、 前記固定構成部品及び前記可動構成部品 の少なく とも一部が相互に連通して外部雰囲気の圧力より も高い 所定値以上の圧力に保たれるべき気密室を'有しており、
    [0009] 更に、 前記気密室内に設けられて前記可動構成部品を駆動する 駆動モータと、
    [0010] 前 ΐ己気密室内に設けられた電気ケーブルを介して前記モータに 接繞されて前記モータを駆動制御する駆動制御装置と、
    [0011] 前記気密室内の圧力を検出して前記気密室の圧力が所定値より も下がつた場合に前記躯動制御装置に前記モーダを停止させるた めの信号を送る圧力検出手段とを備えてなる産業用ロボッ トを提 供する。
    [0012] 本発明による産業甩ロボッ トによれば、 気密室の圧力が所定値 より も下がった場合にロボッ ト本体の気密室内の駆動モータを停 止させることができるので、 ロボッ 卜の気密室内への発火性ガス 等の危険ガスの侵入に伴う発火や爆発の危険性を未然に回避する ことができる。
    [0013] 気密室内のモータは直流サーボモータ或いは交流サーボモータ の何れであってもよいが、 直流サーボモータは内部に発火源を有 するため、 直流サーボモータを用いるときは、 気密室の圧力が所 定値より も下がった場合にモータを直ちに停止させることが望ま しい。 それ故、 本発明の一実施態様においては、 駆動制御装置は 圧力スィ ツチからの信号を入力したときにモータの駆勖回路を電 源から遮断する。
    [0014] 交流サーボモータは内部に発火源を持たないので、 交流サーボ モータを用いるときは、 気密室の圧力が所定値より も下がった場 合に圧力スィ ツチからの信号を検出し、 予め記億されたプロダラ ムに従ってモータを徐々に減速停止させるか或いは 1 サイ クルの 運転完了後に口ボッ トを停止させることができる。
    [0015] 本発明の上記及び他の特徴及び利点は添付図面を参照した以下 の詳細な説明によって更に明らかになるであろう。 図面の簡単な説明
    [0016] 第 1図は第 1 A図と第 1 B図との結合閩係を示す図、
    [0017] 第 1 A図及び第 1 B図はそれぞれ本発明の一実施例を示す産業 用 αポツ トの要部電気面路ブ口 ック図の左及び右半分図、
    [0018] 第 2図は産業用ロボッ 卜の要部の内部構造を示す概略断面図、 第 3図ば第 1 Α及び 1 B図に示す回路の動作を^明するための ダイ ムチヤー ト、
    [0019] 第 4図は第 4 A図と第 4 B図との 合閩係を示す図、
    [0020] 第 4 A図及び第 4 B図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す産 業用ロボッ 卜の要部電気回路ブロ ック図の左及び右半分図、
    [0021] 第 5図は第 4 A及び 4 B-図に示す回路の動作を説明するための タ イ ムチヤ一 トである。 発明を実施するための最良の形態
    [0022] 産業用ロボッ トの内部構造を示す第 2図を参照すると、 ロボッ トば固定構成部品としての固定ベース 1 1 を備えている。 固定べ ース 1 1 には複数個の可動構成部品が順次に連結されている。 す なわち、 ここでは、 固定ベース 1 1 には旋回ボデー 1 2が回転可 能に設けられており、 旋回ボデー 1 2 には上腕 1 3が回転可能に 設けられており、 上腕 1 3 の先端には下腕 1 4が回転可能に設け られており、 下腕 1 4の先端には手首組立体 （図示せず） が取り 付けられている。 手首組立体にはロボッ トハ ン ド等のような作業 要アタ ッ チメ ン ト が取付け可能となっている。 固定ペース 1 1、 旋回ボデー 1 2.及び上腕 1 3 の内部にはそれぞれ気密室 1 5 , 1 6 , 1 7が形成されており、 これら気密室 1 5〜 1 7 は互いに連 通して外部に対し気密に保たれている。 旋回ボデー 1 2 の気密室 1 6 には旋回ボデー 1 2を回転駆動するための躯動モータ 1 8 と、 上腕 1 3を回転駆動するための駆動モータ 1 9 と、 下腕 1 4を回 転躯動するための駆動モータ 2 0 とが設けられており、 上腕 1 3 の気密室 1 7には 3軸駆動型の手首組立体を駆勖するための 3つ の駆動モータ 2 1， 2 2 , 2 3が設けられている。 駆動モータ 1 8〜 2 3 は内部に気密室 （図示せず） を有している。 これら駆動 モータ 1 8〜 2 3 に電力を供給するための電力ケーブルや信号ケ 一ブルは気密室 1 5〜 1 7内に配線されている。 これらケーブル ば固定ベース 1 1 に接続された固定配管 1 1 a内を経て駆動制御 装置に接繞されている。
    [0023] 通常ば、 口ボッ トの気密室 1 5 〜 ： L 7及び驩勖モータ 1 8〜 2 3 の気密室は外部雰囲気の圧力より も高い圧力に保たれており、 これにより、 外部からの発 性ガス等のような危険性ガスの侵入 が防止されるようになっている。 ここでは.ロボッ 卜の気密室 1 5 〜 1 1 は空気配管 4によつて圧縮空気供袷源に接続されている 力 外部に対して密閉されていてもよい。
    [0024] ロボッ 卜の気密室 1 5〜 1 7及び駆動モータ 1 8〜 2 3 の気密 室にはそれぞれ圧力スィ ツチ 2 5が設けられている。 好ま し く は これら圧カスイ ッチ 2 5 は導線 2 6 によって互いに直列に接続さ れている。
    [0025] 第 1 A及び 1 B図はそれぞれロボッ トの躯動制御装置と圧カス イ ッチ 2 5 との接続伏態を概略的に示す電気回路プロ ック図の左 及び右半分図である。 第 1 A及び 1 B図においては說明の簡略化 のために上述した 6つの駆動モータ 1 8〜 2 3 のう ち 3 つの駆動 モータ 1 8〜 2 0 のみが示されており、 他のモータは図示が省略 されている。 ここでは躯動モータ 1 8〜 2 0 は直流サーボモータ からなつている。 総括的に符合 2 7で示されている駆動制御装置 はモータ 1 8〜 2 0を駆動するためのモータ ドライバ 2 8〜 3 0 と、 モータ 1 8〜 2 0 の出力軸の回転速度を制御するための速度 コ ン ト ローラ 3 1〜 3 3 とを備えている。 モータ ドライノ 2 8〜 3 0 はそれぞれ電磁開閉器 3 4〜 3 6を介してサーボト ラ ンス 3 7に接繞されており、 サーボ ト ラ ンス 3 7 は三相交流電源 3 8 に 接繞されている。 モータ ドライバ 2 8〜 3 0 は三相交流電圧を直 流電圧に変換して出力する。 電磁開閉器 3 4〜 3 6 は作動スィ ッ チ 3 9〜 4 1 の開閉に応じて電源 3 8からモータ ドライノ 2 8〜 3 0への電力の供袷を開閉制御する。
    [0026] 駆 Ifr制御装置 2 7は主コ ン トローチ 4 2を備えている。 各モ— タ 1 8〜 2 0 の出力翁の回転角度ないし位置を検出する位置検-出' 器 4 3〜 4 5 はその検出信号を主コン ト ロ -ラ 4 2に送る。 主コ ン ト ローラ 4 2 は位置検出器 4 3〜 4 5からの検出信号を入力し 予め記憶された制御プログラムに従ってモータ ドラ 2 8〜 3 0 に正転、 逆転或いは停止の指令信号を送り、 また、 速^コ ン ト ローラ 3 1〜 3 3に速度指令信号を送る。 モータ i 8〜 2 0 の出 力軸の回転速度を検出する速度検出器 4 6〜 4 8 はその検出信号 を速度コ ン ト ローラ 3 1〜 3 3 に送り、 速度コ ン ト ローラ 3 1〜 3 3 は主コ ン ト ローラ 4 2からの速度指令信号と速度検出器から の速度検出信号とに基づいてモータ ドライ バ 2 8〜 3 0からモー タ 1 8〜 2 0 に供給される直流電流値を制御することにより、 モ ータ 1 8〜 2 0 の回転速度を制御する。
    [0027] 電源 3 8 はバヮ一オンスィ ツチ 5 0を備えた入力ュニ ッ ト 4 9 を介して電源ュニ ッ ト 5 1 に接続されている。 'ヮーオ ンスィ ッ チ 5 0が閉成されると、 電源ュニッ ト 5 1 は主コ ン ト ローラ 4 2 に作動電圧を供給する。 電圧検出装置である電圧比較回路 5 2 は 電源ュニッ ト 5 1 から主コ ン ト ローラ 4 2に供袷される直流作動 電圧が基準電圧値 （例えば + 5 V ) に達したごとを検出して 1 レ ベルの出力信号 V S Bを出す。 作動装置 5 3 は作動スイ ッチ 3 9 〜 4 1を開閉させるためのコ イ ル 5 4 , 5 5 , 5 6を備えている。 互いに直列に接繞されたコ イ ル 5 4〜 5 6の一端側は電源ュニッ ト 5 1 の出力側に接続されており、 コ イ ル 5 4〜 5 6 の他端側は ドライノ 5 7を介してアースされている。 ドライ ノ 5 7 は N A N Dゲー ト 5 8 の出力側に接続されており、 ゲー ト 5 8 の出カレべ ルが 0 のときにコ イ ル 5 4〜 5 6をアースに繫ぎ、 出力レベルが 1 のときにコイル 5 4〜 5 6をアースから切り離す。 電圧比較回 路 5 2の出力側はゲー ト 5 6 の入力倒に接続されている。 作 «Γ検 出回路 5 9 ばコイ ル 5 4〜 5 6の励磁によつて閉成されるスィ ッ チ 6 0 , 6 1 , 6 2を有している。 スィ ッチ 6 0〜 6 2 の一端側 は電源ュニッ ト 5 1 に接続されており、 スィ ッ チ 6 0〜 6 2 の他 端側はレシーバ 6 3を介して主コ ン ト ローラ 4 2 に接続されてい る。 ス イ ッ チ 6 0〜 6 2の閉成によってレ シーバ 6 3 に所定直流 電圧 （例えば + 2 4 V ) が入力されるとレ シーバ 6 3から主コ ン ト ロ ーラ 4 2 に出力儈号 V R D Yが送られる。
    [0028] 互いに直列に接繞された圧カスイ ッチ 2 5 の一端部側は電源ュ ニ ッ ト 5 1 に接続されており、 他端部側はレ シーバ 6 4を介して N A N Dゲー ト 5 8 の入力側に接続されている。 ロボッ トの気密 室の圧力が外部雰囲気の圧力より も高い所定値より も高いときに は圧力スィ ツチ 2 5 は閉成しており、 気密室の圧力が所定値より も下がると圧力スィ ツチ 2 5 は開成する。 全ての圧カスイ ッチ 2 5が閉成しているときは、 レシーバ 6 4は 1 レベルの出力信号 A P Rをゲー ト 5 8に送る。 いずれかの圧力スィ ツチ 2 5が開成す るとレシーバ 6 4からの出力信号 A P Rは 0 レベルとなる。
    [0029] 第 3図は上述した駆動制御装置及び安全装置の動作を示すもの である。 第 3図を参照すると、 パワーオンスィ ツチ 5 0を閉成即 ち O Nにすると （第 3図 (a)) 、 電源ュニッ ト 5 1から主コ ン ト 口 ーラ 4 2に供給される作動電圧が 0 レベルから立ち上がる （第 3 図 (¾)) 。 この作動電圧が基準電圧 （ D C + 5 V ) に達すると、 電 圧比較回路 5 2から N A N Dゲー ト 5 8 の入力側に 1 レベルの出 力信号 V S Bが送られる （第 3図 (c)) 。 一方、 口ボッ トの気密室 が所定圧力より も高い圧力に保たれている場合には全ての圧カス ィ ツチ 2 5が閉成状態にあるのでレシーバ 6 4から N A N Dゲー ト 5 8 に 1 レベルの出力信号 A P Rが送られる （第 3図 (d)) 。 こ れにより、 ゲー ト 5 8 の出力信号が 0 レベルになつて作動装置 5
    [0030] 3が作動する （第 311(e)) 。 即ち、 ゲー ト 5 8から ドライノ 5 7 への信号レベルが 0 になったときにコイ ル 5 4〜 5 6がドラ イ バ
    [0031] 5 7によってアースに接-镜され、 これにより、 コィ ノレ 5 4〜 5 6 が励磁される。
    [0032] 作動装置 5 3 のコ イ ル 5 4〜 5 6 の励磁によって電磁開閉器 3 4 〜 3 6 の作動スィ ツチ 3 9 〜 4 1が閉成し、 これにより、 電磁 開閉器 3 4 〜 3 6が閉成即ち 0 Nとなる （第 3図 )） . 同時に、 作動装置 5 3 のコ イ ル 5 4〜 5 6 の励磁によ って作動検出装回路 5 9 のスィ ツチ 6 0 〜 6 2が閉成するので、 レシー ノ、 ' 6 3から主 コ ン ト ローラ 4 2 に出力信号 V R D Yが送られる （第 3図 (s)) 。 主コ ン ト ローラ 4 2 はこの出力信号 V R D Yの入力を条件として 制御プログラムに従ってモータ ドライバ 2 8 〜 3 0及び速度コ ン トローラ 3 1 〜 3 3 に所定の指令偉号を送る （第 3図 (h)) 。
    [0033] 口ポッ トの運転中に気密室の圧力が'所定値より も下がった場合、 いずれかの圧力スィ ツチ 2 5が開成するので、 レシーバ 6 4から ゲー ト 5 8 の入力側に供給される出力信号 A P Rが 0 レベルにな る （第 3図 (d) ) 。 このため、 ゲー ト 5 8 の出力レベルは 0になり、 作動装置 5 3 のコィノレ 5 4〜 5 6 は ドライノ 5 7によりアー スか B .
    [0034] ら切り離されて消磁する。 即ち、 作勖装置 5 3 ば 0 F F状態にな . る （第 3 '図 (e)) 。 これにより、 電磁開閉器 3 4〜 3 6が O F Fと なってモータ ドライバ 2 8〜 3 0への電力の供給が直ちに断たれ る。 これにより、 モータ 1 8〜 2 0が停止せしめられる。
    [0035] 直流サーボモータは内部に発火源を有するので、 ロボッ トの気 密室の圧力が所定値以下に下がつたときにはモ一タ ドラィバ— 2 8 〜 3 0への電力の供給を直ちに断つことが望ましい。 上記実施例 の場合、 上述したように口ボッ トの気密室の圧力が所定値より も 下がった場合にはモータ ドライバ 2 8〜 3 0への電力の供辁が直 ちに断たれるので、 ロボッ ト駆動モータとして直流サーボモータ を用いる場合に適している。
    [0036] 第 4 A及び 4 B図ばそれぞれ本発明の他の実施例を示す産業用 口ボ、ソ トの要部電気回路ブ グ図の左半分及び右半分を示す。
    [0037] 図において上記実施例と類似の構成要素にば対応する参照数字に 1 0 0を加えた参照数字が付されている。
    [0038] これらの図を参照すると、 作動装置 1 5 3 の ドライノ 1 5 7 は - 電圧比較面路 1 5 2の出力側に接続されており、 レシーバ 1 6 4 の出力側は主コ ン ト ローラ 1 4 2 の入力側に接繞されている。 口 ボッ ト躯動モータ 1 8〜 1 2 0 は交流サーボモータである。 モ ータ ドライノ 1 2 8 〜 ； L 3 0 は速度コ ン ト ローラ 1 3 1〜 1 3 3 を介してモータ 1 1 8〜 1 2 0 に三相交流電圧を出力するように 構成されており、 主コ ン ト ローラ 1 4 2からの信号に応じて、 モ -タ 1 1 8〜 1 2 0 の回転方向の切替及び停止制御を行なう。 こ こでば、 説明を簡略化するために 3つのロボッ ト駆動モータ 1 1 8〜 1 2 0のみが示されており、 他のモータは図示が省略されて いる。
    [0039] 第 5図はこの実施例の動作を示すものである。 この図と第 4 A 及び 4 B図を参照すると、 パワーオンスィ ツチ 1 5 0 の閉成 （第 5図 (a) ) により主コ ン ト ローラ 1 4 2への作動電圧が基準電圧ま で立ち上がると （第 5図 W ) 電圧比較回路 1 5 2から作動装置 1 5 3の ドライ ノ 1 5 7に 1 レベルの出力信号 V S Bが送られて (第 5図 (0 ) 作動装置 1 5 3が作動する。 これにより、 電磁開閉 器 1 3 4〜 1 3 6が 0 N状態 （第 5図 (d) ) になるとともに作動検 出 HI路 1 5 9 のスィ ツチ 1 6 0〜 1 6 3 が閉じるので、 レ シーバ 1 6 3から主コ ン ト ローラ 1 4 2に 1 レベルの出力信号 V R D Y が送られる （第 5図 (e) ) 。 一方、 ロボッ トの気密室の圧力が所定 値より も高い場合には圧力ス ィ ツチ 1 2 5 は閉成状態にあるので、 レ シー ノ 1 6 4は主コ ン ト ロ ーラ 1 4 2 に 1 レベルの出力信号 A P Rを送っている （第 5図 (f) ) 。 主コ ン ト ローラ 1 4 2 は両レ シ ーバ 1 6 3 , 1 6 4からの出力信号の入力を条件として制御プロ グラムに従ってモータ ドライ ノ 1 2 8〜 1 3 0及び速度コ ン ト口 ーラ 1 3 1〜 1 3 3 に制御指令信号を送る （第 5図 (g) ) 。
    [0040] 口ボッ トの運転中に気密室の圧力が所定値より も下がると、 圧 カスィ ツチ 1 2 5 のう ちの少なく ともいずれかが開成するので、 レ シ一ノ、' 1 6 4から主コ ン ト ローラ 1 4 2への出力信号 A P Rが 0 レベルに'落ちる （第 5図（f) ) 。 主コ ン ト ローラ 1 4 2 はこの出 力信号 A P Rのレベル変化に応じてプロ グラ ムに従ってロボッ ト を停止させる。 交流サーボモータ 1 1 8〜 1 2 0 は内部に発火源 を有していないので、 気密室の圧力が低下しても直ちに緊急事態 になるものではない。 したがって、 プログラムに従って徐々に減 速停止ざせるか或いは 1 サイ ク ルの運転完了後にロボッ トを停止 させることができる。
    [0041] 以上 2つの実施例につき説明したが、 本発明は上記実施例の態 様のみに限定されるものではなく 、 特許請求の範囲に記載した発 明の範囲内において構成要素に更に種々の変更を加えることがで きる。 例えば速度コ ン ト ローラとモータ ドライバとを一体化した ものを用いてもよい。 また、 第 2図に示す実施例においてロボッ ト駆動モータを交流サーボモータとしてもよい。 旋回ボデーを駆 動するためのモータは固定ベース内に設けてもよ く、 また、 手首 組立体を駆動するためのモータは前腕内に設けてもよい。 産業上の利用可能性
    [0042] 本発明は発火性或いは爆発性雰囲気内における組立て等の口ボ ッ ト作業を行なうための各種ロボッ トに適用することができる。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1. 固定構.成部品と複数個の可動構成部品とを含むロボッ ト本 体を備え、 前記固定構成部品及び前記可動構成部品の少なく とも —部が相互に連通して外部雰囲気の圧力より も高い所定値以上の 圧力に保たれるべき気密室を有しており、
    更に、 前記気密室内に設けられて前記可動構成部品を駆動する 駆動モ一夕と、
    前記気密室内に設けられた電気ケーブルを介して前記モータに 接続されて前記モータを駆動制御する駆動制御装置と、
    前記気密室内の圧力を検出して前記気密室の圧力が所定値より も下がった場合に前記駆動制御装置に前記モータを停止させるた めの信号を送る圧力検出手段とを備えてなる産業用口ボッ ト。
    2. 前記躯 ir制御装置ばコボッ ト駆動モーダを駆動するための モータ ドライバと、 ロボッ ト躯鼽モーダの回転速度を制御するた めの速度コ ン ト ローラと、 前記モータ ドライバに供給される電力 の開閉制御を行なう電磁開閉器と、 前記モーダドライバに正転、 逆転及び停止の指令信号を送るとともに前記速度コ ン ト ローラに 速度指令信号を送る主コ ン ト ローラと、 該主コ ン ト ローラへの作 動電圧の供袷を検出したときに出力信号を出す電圧検出装置と、 該電圧検出装置からの出力信号の入力を条件として前記電磁開閉 器を作動させる作動装置と、 該作動装置の作動を検出して前記主 コ ン ト π —ラに作動検出信号を送る作動検出装置とを備えている ことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の産業用ロボツ ト。
    3. 前記圧力スィ ッチは前記気密室の圧力が所定値より も下が つたときに前記作動装置を消勢させるように前記作動装置に接繞 されていることを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の産業用口 ，ン 卜 卜
    4. 前記ロボッ ト駆動モータは直流サーボモータであることを 特徴とする請求の範囲第 1項から第 3項までのい rれか 1 つに記 載の産業'用ロボッ ト。
    5. 前記圧力スィ ツチば前記気密室の圧力が所定値より も下が つたときに前記主コ ン ト ローラに圧力低下検出信号を送るように 前記主コ ン トローラに接繞されており、 · 前記主コ ン トローラは前 記作動検出装置からの検出信号の入力を条件として前記モータ ド ラィバ及び前記速度コ ン ト ローラに指令信号を送るとともに前記 圧力スィ ツチから圧力低下信号を入力した場合に前記モータ ドラ ィバ及び前記速度コ ン ト ロー ラに ロボッ ト駆動モータを減速停止 させるための指令信号を送るように構成されていることを特徴と する請求の範囲第 2項に記載の産業用口ボッ ト。
    6. 前記ロボッ ト駆動モータは交流サーボモータであることを 特徴とする請求の範囲第 1項、 第 1項又は第 5項に記載の産業用 _ ロホ 'ン 卜。
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP13729384A|JPS6119593A|1984-07-04|1984-07-04|Safety device for inner-pressure explosion-proof robot|
    JP59/137293||1984-07-04||DE19853570997| DE3570997D1|1984-07-04|1985-07-04|Industrial robot|
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