JP2002224989A - 耐環境型産業用ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造の耐環境型産業用ロボットを得る
ことができる。 【解決手段】 ハンド５と第１筐体１ａ並びに第１筐体
１ａと第２筐体１ｂは間隙２０を介して回転自在に嵌合
する。第１筐体１ａ内部にハンド５の開閉を制御するバ
ルブが設けられており、筐体１ａの内部には除湿手段３
が設けられている。ハンド５と第１筐体１ａの間隙２０
などからの水分の侵入により第１筐体１ａ内部の湿度が
上がるのを防ぐことができるので、万が一侵入してしま
った水分や湿気を除くことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に高温多湿また
は粉塵等が飛散する作業環境やクリーン度が要求される
環境においても作業可能な耐環境型産業用ロボットに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】産業用ロボットは各筐体が関節部を中心
に回転することにより種々の作業を行うが、産業用ロボ
ットはその汎用性から、あらゆる環境での作業が可能で
ある事が望ましく、例えば多湿な場所や、塵埃の飛散す
る環境での作業も行えることが必要である。特に湿度の
高い場所では、関節部における隙間などから湿気が筐体
内部に侵入し、筐体内部に装備された回路の誤動作を引
き起こす危険性がある。

【０００３】従来の産業用ロボットにおいて、高温多湿
あるいは粉塵等の飛散する環境下で使用される場合、特
開昭６３―１２３６８８号公報に示されるように、関節
部の外壁部を水分などの侵入しにくいラビリンス構造に
することにより筐体内部への侵入を防いでいた。しかし
上記のような構造だけでは対策が不完全であったり、経
年変化により発生する隙間から水分などが侵入する危険
があった。

【０００４】これに対して、特開昭６１―２９７０９５
号公報では、侵入の危険性がある関節部分に高圧エア用
の配管を施し、侵入部にエアを噴射することにより、隙
間からの侵入を防ぐ対策を行っている。図１０は上記従
来の産業用ロボットの要部を示す構成図であり、図中、
１１は可動体、１９は連結軸でありこの連結軸１９を駆
動することにより可動体１１を動かすように構成し、連
結軸１９を外部に対してシールするためシール部材２２
を備えている。さらに、連結軸１９の内部には高圧エア
を外部に吹き出させるための通路１７が形成され、その
通路１７の途中に連結軸１９の外部に開口した開口部１
８が形成され、通路１７は互いに連結されている。上記
のように構成することにより、高圧エアが供給される
と、その高圧エアが開口部１８から外部に噴出されて各
々のシール材２２の内方に塵埃や水等が入り込むのを防
ぐようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、異物の侵入を防ぐための対策は行われている
が、万が一侵入してしまった水分や湿気に対する対策は
なされておらず、侵入した水分や湿気については、放置
せざるを得ないという課題があった。

【０００６】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたもので、高温多湿あるいは粉塵や水分が飛散する
環境やクリーン度が要求される環境における作業に簡単
な構造で対応できる耐環境型産業用ロボットを得ること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の耐環
境型産業用ロボットは、ハンド、このハンドと間隙を介
して回転自在に嵌合する筐体、この筐体内部に設け上記
ハンドの開閉を制御するバルブ、および上記筐体の内部
に設けた除湿手段を備えたものである。

【０００８】本発明に係る第２の耐環境型産業用ロボッ
トは、上記第１の耐環境型産業用ロボットにおいて、筐
体の内部に湿度検出手段を設けたものである。

【０００９】本発明に係る第３の耐環境型産業用ロボッ
トは、上記第１または第２の耐環境型産業用ロボットに
おいて、樹脂モールドした位置検出回路を有する位置検
出部を、筐体の内部に設けたものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、本発明の実
施の形態について説明する。図１は本発明の第１の実施
の形態の耐環境型産業用ロボットに係わる筐体内部を説
明するための一部を断面で示す構成図である。図中、１
ａ、１ｂは各々ロボットのアームとなる第１筐体および
第２筐体、５はワークを把持するハンド、２はベアリン
グ、２１はベアリング２のボールであり、ベアリング２
によりハンド５と第１筐体１ａ並びに第１筐体１ａと第
２筐体１ｂが相対的に回動可能となる。２０はハンド５
と第１筐体１ａ並びに第１筐体１ａと第２筐体１ｂが回
転自在に嵌合する間隙である。１１はハンド５開閉用の
バルブでこの開閉操作によりハンド５の開閉を行う。１
２はバルブ１１に気体を供給する第１通路で、１３は第
１通路１２と連結し間隙２０に気体を吐出する第２通路
で、間隙２０からの塵埃や水分の侵入を防止するための
ものである。上記気体としては、一般的には工場エアが
用いられ、第１通路１２および第２通路１３はエア配管
により構成されている。

【００１１】また、図示はしていないが、上記気体が上
記間隙２０に吐出する以前に、上記第１通路または第２
通路に気体中の油分を除去するためのフィルタを設ける
必要がある。即ち、一般的にハンド５の開閉に使用する
工場エアは油分を含んでいるため油分を除去するフィル
タを設ける必要がある。フィルタは一般的なものを用い
ることができ、第１筐体１ａまたは第２筐体１ｂの第１
通路１２の分岐前の根元に設けると各筐体当たりフィル
タは１つでよく、第２通路１３に設ける場合は第２通路
の数だけ必要である。また、第１通路１２からの分岐を
フィルタ付きのジャンクションで行うことにより、分岐
とフィルタの設置を同時に行うことができる。

【００１２】即ち、上記のように構成した本発明の第１
の実施の形態の耐環境型産業用ロボットにおいて、ロボ
ットの根元から第１通路１２のエア配管を通してエアが
供給され、エアバルブ１１の開閉動作を制御することに
よりハンド５の開閉動作を制御する。一般に間隙２０に
は、外部からの異物の侵入を防ぐためのシール構造が施
されているが、加工精度やシール材の経年変化などによ
り間隙が拡大する危険性があり、本実施の形態のよう
に、第２通路１３を設けることにより間隙２０部分に高
圧エアを吐出して異物の侵入を防ぐことができる。

【００１３】また、本実施の形態では、異物の侵入を防
止するための第２通路１３のエア配管を、ハンド５開閉
用の第１通路１２のエア配管から分岐させているので、
エアを共有することができる。このため、異物の侵入防
止用に改めてエア供給源などの設備を設ける必要がなく
筐体内部の構造が簡単になる。

【００１４】また、本実施の形態では異物の侵入箇所が
ハンド５と第１筐体１ａ並びに第１筐体１ａと第２筐体
１ｂの間隙２０である場合について示したが、例えば外
部に設けたケーブル等を筐体の側面から筐体内部へ導入
する場合等では、異物が侵入する危険性のある箇所にエ
アが吐出するように第２通路を分岐して配置することに
より侵入を防止することができる。

【００１５】 図２は本実施の形態の耐環境型産業用ロボ
ットに係わる筐体内部を説明するための一部を断面で示
す構成図であり、第２通路１３を第１筐体１ａおよび第
２筐体１ｂ本体に埋設する他は図１と同様である。

【００１６】図２のように、通路１３を第１筐体１ａお
よび第２筐体１ｂ本体に埋設することにより筐体内部の
構造がより簡単になるという効果がある。

【００１７】図３は本実施の形態の耐環境型産業用ロボ
ットに係わる筐体内部を説明するための一部を断面で示
す構成図であり、ハンド５を開閉するバルブやその開閉
のための通路は省略している。図において、３は除湿手
段となる除湿素子、４は除湿素子用バッテリである。

【００１８】なお、除湿素子３として電圧を加えること
により片面側と接する空気中の湿気を化学反応により反
対側に移動させガス状態で排出する特殊高分子膜を使用
した除湿素子｛商品名：ＲＨＤ一１０Ｊ４，菱彩テクニ
カ（株）製｝を用いたが、これに限定されるものではな
い。

【００１９】図３に示すように、第１筐体１ａ内部に除
湿手段３を設けることにより、ハンド５と第１筐体１ａ
の間隙２０などからの水分の侵入により第１筐体１ａ内
部の湿度が上がるのを防ぐことができるので、万が一侵
入してしまった水分や湿気を除くことができる。

【００２０】図４は図３におけるＡ部分を拡大して示す
断面図で、第１筐体１ａに除湿手段３として上記特殊高
分子膜を用いた除湿素子を取り付けた場合の第１筐体１
ａ内部と外部の状態を説明するために除湿素子を取り付
けた筐体壁の一部を切り欠いて示している。図において
第１筐体１ａを境にして上部が第１筐体１ａ外部、下部
が第１筐体１ａ内部を示し矢印は除湿方向を示す。即
ち、除湿したい第１筐体１ａに除湿素子３を取り付け、
その近傍には電圧供給用のバッテリ４を配置する。除湿
素子３はそれ自体が水分に触れることを嫌うために、除
湿素子３の湿気を放出する側では、図に示すように第１
筐体１ａの外部表面をラビリンス構造にし、第１筐体１
ａ外部の水が除湿素子３表面に付着しないようにしてあ
る。

【００２１】以上のように、本実施の形態では簡単な構
造で第１筐体１ａ内部の湿度を調整することができる。
なお、除湿素子３への水分の付着を防止する手段として
ラビリンス構造を用いたが、その手段はこれ以外でも何
等問題ない。また、除湿素子３への電力の供給を近傍に
配したバッテリにより行ったが、電圧供給ラインにより
電圧を供給しても何等問題ない。

【００２２】また、除湿手段として除湿素子を用いた
が、これに限るものではなく、例えば乾燥剤などのよう
な他の手段を用いても何等問題はない。

【００２３】実施の形態２ 以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。図
５は本発明の第２実施の形態の耐環境型産業用ロボット
に係わる筐体内部を説明するための一部を断面で示す構
成図であり、ハンド５を開閉するバルブやこれを開閉す
る通路は省略している。図中、６は第１筐体１ａ内部の
湿度を検知する湿度検出手段となるセンサであり、本実
施の形態においては湿度を例えば電圧出力として検出す
るものを用いたが、これに限定されるものではない。な
お、除湿素子３としては第１の実施の形態と同様のもの
を用いた。

【００２４】図６は本実施の形態における除湿動作の流
れを示すフローチャートである。即ち、第１筐体１ａ内
部に取り付けられたセンサ６は、第１筐体１ａ内部の湿
度を検出し、除湿素子３の動作回路にその信号を送る。
回路側では、センサ６の出力信号を常に監視し、ロボッ
トの第１筐体１ａ内が一定湿度以上になった場合にのみ
除湿素子３の除湿動作を行わせる。以上のように、簡単
な構造と回路を構成するだけで、第１筐体１ａ内部の湿
度を常に監視し、必要な時にのみ除湿手段を動作させる
ことにより、第１筐体１ａ内部の湿度を効果的に一定湿
度以下に保つことができる。

【００２５】実施の形態３．以下、本発明の第３の実施
の形態について説明する。図７は本発明の第３の実施の
形態の耐環境型産業用ロボットに係わる筐体内部を説明
するため一部を断面で示す構成図であり、ハンド５を開
閉するバルブやその開閉のための通路は省略している。
図中、１４は位置検出部、１５はモータ、１６はモータ
１５の回転軸である。位置検出部１４は位置検出素子と
位置検出回路を有し、位置検出素子により検出されたモ
ータの回転角度等の信号をもとに位置検出回路により回
転軸の位置を演算する。図はモータ１５とハンド５に接
続されたモータ１５の回転軸１６によりハンドを回転す
る場合を示し、位置検出部１４によりハンド５と第１筐
体１ａとの相対的な位置を検出する。

【００２６】図８は本実施の形態の耐環境型産業用ロボ
ットに係わる第１筐体１ａ内部に配置された位置検出部
１４の位置検出回路の基板部分を示す断面図であり、例
えば樹脂により回路基板をモールドしている。図におい
て、７は回路基板、１０は樹脂材料である。回路基板に
は例えばカウンタ素子、コンデンサ、抵抗などさまざま
な素子８を配設して位置検出回路を構成し、位置検出素
子からの信号をもとに各軸の位置を演算する。

【００２７】上記回路はロボットの動作を制御する上で
非常に重要な回路であるが、上記素子８は一般的に湿気
に弱い。そのため、図８に示すように水分の付着により
誤動作の危険性がある部分を樹脂材料１０によりモール
ドすることによって外界雰囲気から侵入した水分が、回
路基板７の素子８間に付着することを防ぐことができ、
水分付着による誤動作の危険性を簡単に防ぐことができ
る。

【００２８】即ち、産業用ロボットは、あらゆる環境下
での使用に耐えうることが要求され、多湿な環境や水分
の飛散する環境などで使用された場合、間隙２０などか
ら水分や湿気が筐体内部に侵入するが、本実施の形態の
ように回路基板をモールドすることにより回路基板表面
に水分が付着しても配線上の短絡が発生することによる
誤動作の危険性を防止することができる。

【００２９】図９は本発明の実施の形態の耐環境型産業
用に係わる筐体内部を説明するため一部を断面で示す構
成図であり、ハンド５を開閉するバルブ１１のための通
路は省略して示している。図中、９は圧力調整手段（図
示しない）により筐体内部をハンドの作業環境が示す圧
力より負圧または正圧にする第３通路となる配管、矢印
は筐体内部の圧力の調整方向を示し左矢印は加圧、右矢
印は減圧を示す。

【００３０】図９の産業用ロボットを、例えばクリーン
ルーム等クリーン度が要求される環境下で使用する場
合、通常は筐体内部のクリーン度がハンドの作業環境の
クリーン度より低いので、産業用ロボットには作業環境
中に粉塵などを放出しないことが要求される。その場合
には、ロボットの根元で吸引して第１筐体１ａおよび第
２筐体１ｂ内部をロボットの作業環境の圧力より負圧と
することにより、間隙２０等に存在する粉塵や水分が作
業環境に出て行くことを防ぐことができる。

【００３１】次に同じ産業用ロボットを、粉塵や水分の
飛散する環境下で使用する場合、通常は筐体内部のクリ
ーン度がハンドの作業環境のクリーン度より高いので、
産業用ロボットには外気中の水分などがロボット筐体内
部に侵入することを防ぐことが要求される。その場合に
は、上記クリーン度が高い作業環境下で使用した場合と
何等変わりない配管を用いて、今度はロボットの根元か
らエアを噴出させて第１筐体１ａおよび第２筐体１ｂ内
部をロボットの作業環境の圧力より正圧とすることによ
り、間隙２０等から筐体内部に入り込もうとする水分等
の飛散物の侵入を防ぐことができる。

【００３２】図９の産業用ロボットでは、筐体内部の配
管は何等変えることなく、根元のエアに関する設備を噴
出にするか吸引にするかを変更するだけで、簡単に違っ
た環境下での使用に対応させることができる。

【００３３】なお、上記各実施の形態では、ハンド５と
第１筐体１ａ並びに第１筐体１ａと第２筐体１ｂが間隙
２０を介して回動する場合について述べたが、無限回転
が可能な例えばエアコネクタや電線コネクタを用いるこ
とにより回転も可能となり、さらに本発明の効果も得ら
れる。

【００３４】また、上記実施の形態では樹脂によりモー
ルドした回路基板を除湿手段と共に筐体内部に設置した
場合について示したが、これに限定されず上記他の実施
の形態で示された筐体内部に設置しても有効である。

【００３５】

【発明の効果】本発明の第１の耐環境型産業用ロボット
によれば、ハンド、このハンドと間隙を介して回転自在
に嵌合する筐体、この筐体内部に設け上記ハンドの開閉
を制御するバルブ、および上記筐体の内部に設けた除湿
手段を備えたことにより、簡単な構造で侵入した水分を
除去できるという効果がある。

【００３６】本発明の第２の耐環境型産業用ロボット
は、上記第１の耐環境型産業用ロボットにおいて、筐体
の内部に湿度検出手段を設けたことにより、効果的に除
湿できるという効果がある。

【００３７】本発明の第３の耐環境型産業用ロボット
は、上記第１または第２の耐環境型産業用ロボットにお
いて、樹脂モールドした位置検出回路を有する位置検出
部を、筐体の内部に設けたことにより、位置検出の誤動
作を防止でき信頼性を向上できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態における耐環境型
産業用ロボットに係わる筐体内部を説明するための一部
を断面で示す構成図である。

【図２】 本発明の第１の実施の形態における耐環境型
産業用ロボットに係わる筐体内部を説明するための一部
を断面で示す構成図である。

【図３】 本発明の第１の実施の形態における耐環境型
産業用ロボットに係わる筐体内部を説明するための一部
を断面で示す構成図である。

【図４】 図３におけるＡ部分を拡大して示す断面図で
ある。

【図５】 本発明の第２の実施の形態における耐環境型
産業用ロボットに係わる筐体内部を説明するための一部
を断面で示す構成図である。

【図６】 本発明の第２の実施の形態における除湿動作
の流れを示すフローチャートである。

【図７】 本発明の第３の実施の形態における耐環境型
産業用ロボットに係わる筐体内部を説明するための一部
を断面で示す構成図である。

【図８】 本発明の第３の実施の形態における耐環境型
産業用ロボットに係わる位置検出回路の基板部分を示す
断面図である。

【図９】 本発明の実施の形態における耐環境型産業用
ロボットに係わる筐体内部を説明するための一部を断面
で示す構成図である。

【図１０】 従来の産業用ロボットの要部を示す構成図
である。

【符号の説明】

１ａ 第１筐体、１ｂ 第２筐体、２ ベアリング、３
除湿手段、５ ハンド、６ 湿度検出手段、１０ 樹
脂材、１１ バルブ、１２ 第１通路、１３ 第２通
路、１４ 位置検出部、２０ 間隙

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハンド、このハンドと間隙を介して回転
   自在に嵌合する筐体、この筐体内部に設け上記ハンドの
   開閉を制御するバルブ、および上記筐体の内部に設けた
   除湿手段を備えた耐環境型産業用ロボット。
2. 【請求項２】 筐体の内部に湿度検出手段を設けたこと
   を特徴とする請求項１記載の耐環境型産業用ロボット。
3. 【請求項３】 樹脂モールドした位置検出回路を有する
   位置検出部を、筐体の内部に設けたことを特徴とする請
   求項１または請求項２記載の耐環境型産業用ロボット。