(57)【要約】【課題】産業用ロボットにおいて、安全性及び作業性の向上を可能とする。【解決手段】中空形状をなすフレーム１１と、フレーム１１を移動可能な移動装置１２と、フレーム１１内にエアを供給して内部を所定圧力より高く保持可能なエア供給装置３１と、フレーム１１内に配置される電気部品２１と、フレーム１１内に配置されて電気部品２１を制御可能なロボット制御装置２２と、フレーム１１内に配置されて電気部品２１及びロボット制御装置２２に電力を供給可能なバッテリ２３と、フレーム１１の内部の圧力が所定気圧以下に低下したらバッテリ２３から電気部品２１及びロボット制御装置２２への電力供給を停止する保護監視装置５１と、ロボット制御装置２２に対して制御信号を出力可能な操作装置６１と、操作装置６１とロボット制御装置２２との間で通信を行う送受信器２４，６２とを設ける。【選択図】図１
2015036172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空形状をなすフレームと、
前記フレームを移動可能な移動装置と、
前記フレーム内にエアを供給して内部を所定圧力より高く保持可能なエア供給装置と、
前記フレーム内に配置される電気部品と、
前記フレーム内に配置されて前記電気部品を制御可能な制御装置と、
前記フレーム内に配置されて前記電気部品及び前記制御装置に電力を供給可能な電池と、
前記フレームの内部の圧力が所定気圧以下に低下したら前記電池から前記電気部品及び前記制御装置への電力供給を停止する保護監視装置と、
前記制御装置に対して制御信号を出力可能な操作装置と、
前記操作装置と前記制御装置との間で通信を行う通信装置と、
を有することを特徴とする産業用ロボット。
【請求項２】
前記エア供給装置は、前記フレーム外に配置されるエアタンクと、前記エアタンクのエアを前記フレーム内に供給可能なエア供給ラインと、前記エア供給ラインに設けられる開閉弁とを有することを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボット。
【請求項３】
前記移動装置は、前記フレームの下部に設けられる走行体と、前記フレーム内に配置されて前記電池から電力の供給を受けて前記走行体を駆動可能なモータとを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の産業用ロボット。
【請求項４】
前記保護監視装置は、前記フレーム内の絶対圧力が１気圧より高くなるように前記エア供給装置を作動すると共に、前記フレーム内の絶対圧力が１気圧以下に低下したら前記電池から前記電気部品及び前記制御装置への電力供給を停止することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の産業用ロボット。
【請求項５】
前記通信装置は、無線装置及び通信用光ファイバを有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の産業用ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防災支援作業や建築物保全作業などに使用される産業用ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットを用いて防災支援作業や建築物保全作業などを行うとき、作業環境が揮発性雰囲気であると、ロボットの作動時に発生する火花が引火して火災が発生するおそれがある。そのため、産業用ロボットは、防爆構造が必要となる。
【０００３】
従来の産業用ロボットの防爆構造としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載された内圧防爆機構は、危険場所に設置されると共に外部フレーム内にエアが供給される防爆対象機器と、非危険場所に設置されると共に防爆対象機器に指令信号と電力を供給する制御装置と、外部フレーム内のエア圧が一定値以下に低下したら制御装置及び防爆対象機器の電源を遮断する保護監視装置とを設けたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２７９６４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、産業用ロボットを用いて防災支援作業や建築物保全作業などを行うとき、広い範囲にわたって各種の作業を行う必要がある。そのため、産業用ロボットに移動装置を搭載することが望まれている。
【０００６】
本発明は上述した課題を解決するものであり、安全性及び作業性の向上を可能とする産業用ロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための本発明の産業用ロボットは、中空形状をなすフレームと、前記フレームを移動可能な移動装置と、前記フレーム内にエアを供給して内部を所定圧力より高く保持可能なエア供給装置と、前記フレーム内に配置される電気部品と、前記フレーム内に配置されて前記電気部品を制御可能な制御装置と、前記フレーム内に配置されて前記電気部品及び前記制御装置に電力を供給可能な電池と、前記フレームの内部の圧力が所定気圧以下に低下したら前記電池から前記電気部品及び前記制御装置への電力供給を停止する保護監視装置と、前記制御装置に対して制御信号を出力可能な操作装置と、前記操作装置と前記制御装置との間で通信を行う通信装置と、を有することを特徴とするものである。
【０００８】
従って、フレーム内に電気部品と制御装置と電池と保護監視装置を搭載し、エア供給装置によりフレーム内にエアを供給して内部を所定圧力より高く保持するため、内部への引火性ガスの浸入が阻止されて安全性を向上することができ、また、移動装置によりフレームが移動可能であり、各種作業の作業性を向上することができる。
【０００９】
本発明の産業用ロボットでは、前記エア供給装置は、前記フレーム外に配置されるエアタンクと、前記エアタンクのエアを前記フレーム内に供給可能なエア供給ラインと、前記エア供給ラインに設けられる開閉弁とを有することを特徴としている。
【００１０】
従って、フレーム外にエアタンクを配置し、エアタンクのエアをエア供給ラインからフレーム内に供給することができ、ロボットの移動位置に拘わらず、常時フレーム内部を加圧することができ、安全性及び機能性を向上することができる。
【００１１】
本発明の産業用ロボットでは、前記移動装置は、前記フレームの下部に設けられる走行体と、前記フレーム内に配置されて前記電池から電力の供給を受けて前記走行体を駆動可能なモータとを有することを特徴としている。
【００１２】
従って、簡単な構成で容易にフレームを移動可能とすることができる。
【００１３】
本発明の産業用ロボットでは、前記保護監視装置は、前記フレーム内の絶対圧力が１気圧より高くなるように前記エア供給装置を作動すると共に、前記フレーム内の絶対圧力が１気圧以下に低下したら前記電池から前記電気部品及び前記制御装置への電力供給を停止することを特徴としている。
【００１４】
従って、フレームの外部に圧力検出器を配置する必要がなく、構造を簡素化することができる。
【００１５】
本発明の産業用ロボットでは、前記通信装置は、無線装置及び通信用光ファイバを有することを特徴としている。
【００１６】
従って、通信装置として無線装置と通信用光ファイバとの２系統を確保することで、安全性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の産業用ロボットによれば、フレーム内に電気部品と制御装置と電池と保護監視装置を搭載し、エア供給装置によりフレーム内にエアを供給して内部を所定圧力より高く保持可能とし、移動装置によりフレームを移動可能とするので、内部への引火性ガスの浸入を阻止して安全性を向上することができると共に、各種作業の作業性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施例１の産業用ロボットの概略構成図である。
【図２】図２は、実施例２の産業用ロボットの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る産業用ロボットの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例１】
【００２０】
図１は、実施例１の産業用ロボットの概略構成図である。
【００２１】
実施例１において、図１に示すように、産業用ロボット１０は、建物の内部や地下に移動して防災支援活動を行うロボットである。この産業用ロボット１０は、中空形状をなすフレーム１１の下部に移動装置１２が設けられることで、移動可能となっている。即ち、フレーム１１は、下部に走行体としての４個の駆動車輪１３が設けられており、フレーム１１の内部に配置されたモータ１４により駆動回転可能となっている。なお、走行体としては、駆動車輪１３に限らず、例えば、クローラであってもよい。
【００２２】
フレーム１１は、内部に電気部品２１とロボット制御装置２２とバッテリ（電池）２３が搭載されている。産業用ロボット１０は、図示しないが、ロボットアームが設けられており、電気部品２１は、このロボットアームを作動させるためのモータや各種センサである。なお、フレーム１１は、ロボットアームだけでなく、例えば、ウインチ装置、照明装置、撮影装置（カメラ）などの各種機器が設けられている。
【００２３】
この電気部品２１とロボット制御装置２２は、電線（信号線）Ｌ１により互いに接続されると共に、電線（電源線）Ｌ２，Ｌ３によりバッテリ２３に接続されている。ロボット制御装置２２は、電気部品２１を制御可能となっている。また、フレーム１１は、内部に送受信器２４が搭載されており、アンテナ２５が接続されている。このアンテナ２５は、電波を通す気密ドーム２６内に配置されている。そして、送受信器２４は、電線（信号線）Ｌ４によりロボット制御装置２２に接続されると共に、電線（電源線）Ｌ５によりバッテリ２３に接続されている。
【００２４】
また、フレーム１１は、内部にエアを供給するエア供給装置３１が設けられている。フレーム１１は、外部にエアタンク３２と減圧機３３が取付けられており、シールド３４を介してエア供給ライン３５が内部に配設されている。そして、このエア供給ライン３５は、電磁弁（開閉弁）３６が設けられると共に、端部が開放されている。この電磁弁３６は、ノーマルオープン弁であって、非励磁状態で開放されている。そのため、通常、エアタンク３２のエアが減圧機３３からエア供給ライン３５を通してフレーム１１の内部に供給されることとなり、フレーム１１の内部の圧力が高められる。そして、電磁弁３６を励磁状態とすると通路が閉止され、フレーム１１の内部へのエアの供給が停止される。
【００２５】
また、フレーム１１は、内部のエアを排出する換気装置４１が設けられている。フレーム１１は、シールド４２を介してエア排出ライン４３が内部に配設されている。そして、このエア排出ライン４３は、電磁弁（開閉弁）４４が設けられると共に、両端部が開放されている。この電磁弁４４は、ノーマルオープン弁であって、非励磁状態で開放されている。そのため、通常、フレーム１１内の圧力が高ければ、内部のエアがエア排出ライン４３を通してフレーム１１の外部に排出される。そして、電磁弁４４を励磁状態とすると通路が閉止され、フレーム１１の外部へのエアの排出が停止される。
【００２６】
フレーム１１は、内部に保護監視装置５１が搭載されている。この保護監視装置５１は、保護監視部５２と本質安全バリアリレー（本質安全型）５３とを有している。保護監視部５２は、電線（電源線）Ｌ６を介して送受信器２４に接続されると共に、電線（信号線）Ｌ７を介して本質安全バリアリレー５３に接続されている。そして、本質安全バリアリレー５３は、電線（信号線）Ｌ８がシールド５４を介して外部に延出され、圧力検出器５５が接続されている。この圧力検出器５５は、フレーム１１の配管を介して内部と連結されており、フレーム１１の内部の圧力を検出する。
【００２７】
保護監視部５２は、圧力検出器５５が検出した圧力に応じて電磁弁３６，４４を開閉可能となっている。即ち、保護監視部５２は、フレーム１１の内部の圧力が所定圧力より高く保持されるように電磁弁３６，４４を開閉制御する。
【００２８】
また、モータ１４は、電気部品２１の一部であり、電線（信号線）Ｌ９により接続されている。電気部品２１、ロボット制御装置２２、送受信器２４、モータ１４とバッテリ２３との間にインターロック用ブレーカ５６が設けられており、保護監視部５２は、このインターロック用ブレーカ５６を操作可能となっている。そのため、保護監視部５２は、フレーム１１の内部の圧力が所定気圧以下に低下したら、インターロック用ブレーカ５６を操作し、バッテリ２３から電気部品２１、ロボット制御装置２２、送受信器２４、モータ１４への電力供給を停止する。
【００２９】
操作装置６１は、送受信器６２が接続されており、送受信器６２は、アンテナ６３を有している。送受信器２４，６２は、通信装置として機能し、無線により各種信号の送受信が可能となっており、操作装置６１は、送受信器２４，６２を介してロボット制御装置２２に制御信号を送信することができると共に、ロボット制御装置２２から各種の情報信号を受信することができる。
【００３０】
なお、産業用ロボット１０は、送受信器２４，６２の故障などを考慮して操作装置６１とロボット制御装置２２とを通信用光ファイバにより接続しておくことが望ましい。この場合、送受信器２４，６２が故障しても通信用光ファイバを用いて操作装置６１とロボット制御装置２２との送受信を行うことができ、また、通信用光ファイバが切断されても、送受信器２４，６２を用いて操作装置６１とロボット制御装置２２との送受信を行うことができる。
【００３１】
このように構成された産業用ロボット１０は、作動前に、まず、防爆性気体のない安全な場所で、インターロック用ブレーカ５６を操作し、バッテリ２３から電気部品２１、ロボット制御装置２２、送受信器２４、モータ１４への電力供給を開始し、外部フレーム１１内に引火性ガスが浸入しないようにする防爆作業を行う。即ち、電磁弁３６を開放し、エアタンク３２のエアを減圧機３３からエア供給ライン３５を通してフレーム１１の内部に供給する。一方、電磁弁４４を開放し、内部のエアをエア排出ライン４３を通してフレーム１１の外部に排出する。そのため、フレーム１１は、内部のエアが排出されて掃気が実行される。
【００３２】
このとき、エア供給ライン３５からフレーム１１内へのエアの供給量は、エア排出ライン４３からフレーム１１外へのエアの排出量より多いことから、フレーム１１は、内部の圧力が上昇する。そして、圧力検出器５５は、フレーム１１内のエア圧力が所定値より高くなったら、本質安全バリアリレー５３を介して保護監視部５２に信号を出力し、保護監視部５２は、励磁により電磁弁４４を閉じて掃気を完了する。
【００３３】
フレーム１１内の掃気が完了したら、産業用ロボット１０は、爆発性気体の中へ侵入して作業を行うが、この間保護監視部５２は、フレーム１１内の圧力が外部より高い所定値に維持されるように電磁弁３６の開閉制御を行う。
【００３４】
一方、何らかの事故や不良が発生すると、フレーム１１内の圧力が低下する。すると、外部の引火性ガスがフレーム１１内に浸入するおそれがある。そのため、圧力検出器５５は、フレーム１１内のエア圧力が所定値以下になったら、本質安全バリアリレー５３を介して保護監視部５２に信号を出力する。保護監視部５２は、インターロック用ブレーカ５６を操作し、バッテリ２３から電気部品２１、ロボット制御装置２２、送受信器２４、モータ１４への電力供給を停止し、非常警告などを発令する。
【００３５】
このように実施例１の産業用ロボットにあっては、中空形状をなすフレーム１１と、フレーム１１を移動可能な移動装置１２と、フレーム１１内にエアを供給して内部を所定圧力より高く保持可能なエア供給装置３１と、フレーム１１内に配置される電気部品２１と、フレーム１１内に配置されて電気部品２１を制御可能なロボット制御装置２２と、フレーム１１内に配置されて電気部品２１及びロボット制御装置２２に電力を供給可能なバッテリ２３と、フレーム１１の内部の圧力が所定気圧以下に低下したらバッテリ２３から電気部品２１及びロボット制御装置２２への電力供給を停止する保護監視装置５１と、ロボット制御装置２２に対して制御信号を出力可能な操作装置６１と、操作装置６１とロボット制御装置２２との間で通信を行う送受信器２４，６２とを設けている。
【００３６】
従って、フレーム１１内に電気部品２１とロボット制御装置２２とバッテリ２３と保護監視装置５１を搭載し、エア供給装置３１によりフレーム１１内にエアを供給して内部を所定圧力より高く保持するため、内部への引火性ガスの浸入が阻止されて安全性を向上することができ、また、移動装置１２によりフレーム１１が移動可能であり、各種作業の作業性を向上することができる。
【００３７】
実施例１の産業用ロボットでは、エア供給装置３１として、フレーム１１外に配置されるエアタンク３２と、エアタンク３２のエアをフレーム１１内に供給可能なエア供給ライン３５と、エア供給ライン３５に設けられる電磁弁（開閉弁）３６とを設けている。従って、フレーム１１外にエアタンク３２を配置し、エアタンク３２のエアをエア供給ライン３５からフレー１１内に常時供給することができ、産業用ロボット１０の移動位置に拘わらず、常時フレーム１１内部を加圧することができ、安全性及び機能性を向上することができる。また、エアタンク３２をフレーム１１の外部に配置することで、フレーム１１の大型化を抑制することができる。
【実施例２】
【００３８】
図２は、実施例２の産業用ロボットの概略構成図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３９】
実施例２において、図２に示すように、産業用ロボット１００は、フレーム１１と移動装置１２とエア供給装置３１と電気部品２１とロボット制御装置２２とバッテリ２３と保護監視装置７１と操作装置６１と送受信器２４，６２とを有している。
【００４０】
保護監視装置７１は、保護監視部７２とＡ／Ｄ変換器７３とを有している。保護監視部７２は、電線Ｌ６を介して送受信器２４に接続されると共に、電線Ｌ１１を介してＡ／Ｄ変換器７３に接続されている。そして、Ａ／Ｄ変換器７３は、電線Ｌ１２を介して絶対圧力検出器７４が接続されている。絶対圧力検出器７４は、フレーム１１の外部の圧力を１気圧として規定し、それに対するフレーム１内の絶対圧力を検出するものである。
【００４１】
保護監視部７２は、絶対圧力検出器７４が検出した圧力に応じて電磁弁３６，４４を開閉可能となっている。即ち、保護監視部７２は、フレーム１１の内部の圧力が所定圧力より高く保持されるように電磁弁３６，４４を開閉制御する。
【００４２】
そのため、実施例１と同様に、フレーム１１内の掃気が完了したら、産業用ロボット１０は、爆発性気体の中へ侵入して作業を行うが、この保護監視部７２は、フレーム１１内の圧力が外部より高い所定値に維持されるように電磁弁３６の開閉制御を行う。
【００４３】
一方、何らかの事故や不良が発生すると、フレーム１１内の圧力が低下する。すると、外部の引火性ガスがフレーム１１内に浸入するおそれがある。そのため、絶対圧力検出器７４は、フレーム１１内のエア圧力が所定値以下になったら、Ａ／Ｄ変換器７３を介して保護監視部７２に信号を出力する。保護監視部７２は、インターロック用ブレーカ５６を操作し、バッテリ２３から電気部品２１、ロボット制御装置２２、送受信器２４、モータ１４への電力供給を停止し、非常警告などを発令する。
【００４４】
このように実施例２の産業用ロボットにあっては、保護監視装置７１は、フレーム１１内の絶対圧力が１気圧より高くなるようにエア供給装置３１を作動すると共に、フレーム１１内の絶対圧力が１気圧以下に低下したらバッテリ２３から電気部品２１及びロボット制御装置２２への電力供給を停止する。
【００４５】
従って、フレーム１１の外部に圧力検出器を配置する必要がなく、本質安全バリアリレーなどを不要として構造を簡素化することができる。
【００４６】
なお、上述した実施例では、エアタンク３２をフレーム１１の外部に配置したが、フレーム１１の内部に配置してもよい。エアタンク３２をフレーム１１の内部に配置すると、産業用ロボット１０，１００が移動するとき、周囲の部材との接触を防止することができる。
【００４７】
また、上述した実施例では、フレーム１１の形状を箱形形状としたが、用途に応じて適宜設定すればよいものである。
【００４８】
また、上述した実施例では、エアを空気としたが、窒素ガスや不活性ガスなどとしてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１０，１００  産業用ロボット
１１  フレーム
１２  移動装置
２１  電気部品
２２  ロボット制御装置（制御装置）
２３  バッテリ（電池）
２４，６２  送受信器（通信装置）
３１  エア供給装置
４１  換気装置
５１，７１  保護監視装置
５５  圧力検出器
６１  操作装置
７４  絶対圧力検出器
【図１】
2015036172.tif 000003
【図２】
2015036172.tif 000004