WO1986000558A1

WO1986000558A1 - Industrial robot

Info

Publication number: WO1986000558A1
Application number: PCT/JP1985/000378
Authority: WO
Inventors: Seiichiro Nakashima; Kenichi Toyoda; Nobutoshi Torii
Original assignee: Fanuc Ltd
Priority date: 1984-07-04
Filing date: 1985-07-04
Publication date: 1986-01-30
Also published as: DE3570997D1; JPS6119593A; EP0187865A1; US4706001A; EP0187865B1; EP0187865A4

Description

明細書

産業用口ボット

技術分野

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

—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。

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。

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

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、

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、

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、

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。

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。

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。

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。

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

第 1図は第 1 A図と第 1 B図との結合閩係を示す図、

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、

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、

第 4図は第 4 A図と第 4 B図との合閩係を示す図、

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、

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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

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。

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)) 。

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 .

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。

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。

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。

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。

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。

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) ) 。

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。

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

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。

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。