JP2006326726A - 内圧防爆システム及びその掃気方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内圧防爆システムの掃気動作において、掃気開始前に気密室の圧力を所定の圧力まで上昇させる掃気準備動作で、そのときの圧力上昇を監視する圧力スイッチを削減する。
【解決手段】気密室を備えたマニピュレータ３と、気密室に不活性気体を導入する気体供給部２と、気密室からの気体を封止または開放する気体排気部４と、これらを制御するコントローラ１とからなる内圧防爆システムにおいて、掃気動作コントローラ１に、気体供給部２と気体排気部４による掃気動作の時間を計測するタイマーを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、内圧防爆構造を有するマニピュレータ等の掃気動作に関する装置及びその方法に関する。

従来の内圧防爆システムにおける、掃気に関する装置構成および方法は、例えば以下のように実施されている。
まず、気密室は、掃気に関する装置として以下の構成を有している。すなわち、気密室には、その排気管路に圧力スイッチが２つ接続されている。これら圧力スイッチは、掃気中に気密室の圧力が所定の圧力以上になったことを検知する第１の圧力スイッチと、常用中に気密室の圧力低下を検知する第２の圧力スイッチである。また、更に第３の圧力スイッチが、同じく排気管路に設置され、気密室の圧力が高くなりすぎた場合を検知しているものもある。
そして、掃気の際はまず、気密室の排気管路途中に設置された排気用自動開閉弁を閉じた状態で、気体供給部から気密室へ不活性ガスを供給する。これにより、気密室の内部圧力は上昇する。そして、気密室の圧力が予め設定した圧力値を超えれば、第１の圧力スイッチから信号がコントローラに送出される。この信号をうけたコントローラは、気体供給部に掃気を開始させるとともに、掃気時間のカウントを始める。気体供給部は、このとき排気用自動開閉弁を開放する。これにより、掃気が始まる。
コントローラで予め定められた時間がカウントされ終わると、コントローラは気体供給部に排気用自動開閉弁を閉じさせ、掃気が完了する。
このように、従来の内圧防爆システムにおける掃気は、まず、排気用自動開閉弁を閉じた状態で気密室へ気体供給を開始し、気密室に接続された第１の圧力スイッチを監視することで、気密室が所定の圧力以上となったことを確認するまでの掃気準備時間と、その後、排気用自動開閉弁を開放し、掃気を開始してから、所定の流量の気体が気密室に流れ終わるまでの掃気時間とからなっており、掃気時間の管理は、上記のようにコントローラによる時間のカウントまたは排気管路途中に設けられたフロースイッチ（流量計）の信号などによって行われている。掃気準備時間は、気密室の内圧を、内部機器が故障しない程度まで高めることによって、気密室の内部気体を確実に掃気できるようにし、気密室の常用圧力よりも高い圧力で掃気を行うために設けられている。

しかし、従来の内圧防爆システムにおける掃気準備時間の管理は、第１の圧力スイッチを監視することで行うしかない。このため、第１の圧力スイッチが必要となっており、圧力スイッチの必要な個数が増えていた。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、気密室に接続される圧力スイッチの個数を削減できる内圧防爆システムおよびその掃気方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、危険雰囲気に設置され、内部に気密室を有する内圧防爆構造のマニピュレータと、非危険雰囲気に設置され、前記マニピュレータを制御するコントローラと、前記気密室にエアを供給する気体供給部と、前記気密室に供給されたエアを封止または開放する気体排気部と、を備える内圧防爆システムにおいて、前記コントローラが、前記気密室の掃気時間を計測するタイマーを備えた内圧防爆システムとするものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記タイマーは、前記気体排気部がエアを封止している状態で、前記気体供給部がエアの供給を開始してから、前記気密室の内部圧力が所定値を超えるまでの掃気準備時間を計測する第１のタイマーと、前記掃気準備時間が経過した後、前記気体排気部がエアの開放を開始してから、所定量のエアが前記気密室に流入するまでの掃気時間を計測する第２のタイマーと、を備えた請求項１記載の内圧防爆システムとするものである。
また、請求項３に記載の発明は、請求項２記載の内圧防爆システムにおける掃気方法であって、前記気体排気部にエアを封止させた状態で、前記気体供給部からエアの供給を開始させるとともに、前記第１のタイマーのカウント動作を開始させ、前記第１のタイマーが所定の時間をカウントした後、前記気体排気部に前記気密室のエアを開放させるとともに、前記第２のタイマーのカウント動作を開始させ、前記第２のタイマーが所定の時間をカウントした後、前記気体排気部に前記気密室のエアを封止させ、掃気を完了させる内圧防爆システムの掃気方法とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、危険雰囲気に設置され、内部に気密室を有する内圧防爆構造のマニピュレータと、非危険雰囲気に設置され、前記マニピュレータを制御するコントローラと、前記気密室にエアを供給する気体供給部と、前記気密室に供給されたエアを封止または開放する気体排気部と、を備える内圧防爆システムの掃気方法において、前記気体排気部がエアを封止している状態で、前記気体供給部からエアの供給を開始させ、前記気密室の内部圧力が所定値を超えるまでの掃気準備時間を前記コントローラに計測させ、前記掃気準備時間が経過した後、前記気体排気部にエアの開放を開始させ、更に前記気体供給部から所定量のエアが前記気密室に流入するまでの掃気時間を前記コントローラに計測させ、前記掃気時間が経過した後、再び前記気体排気部にエアを封止させ、掃気動作を完了させる内圧防爆システムの掃気方法とするものである。

請求項１から４に記載の発明によると、コントローラに備えられたタイマーによって、掃気準備時間および掃気時間を管理することができる。これにより、従来必要だった掃気時準備時間における圧力スイッチを削減できる。圧力スイッチの個数が削減できれば、システムのコントローラの簡単化、工数低減などの効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

まず、本発明の内圧防爆システムの概略構成について説明する。図２は、本発明の内圧防爆のシステムを示す概略構成図である。図２において、非危険雰囲気にコントローラ１が設置されており、コントローラ１の側面には、マニピュレータ３に不活性気体を導入する気体供給部２が設けられている。マニピュレータ３は、内圧防爆構造の気密室を有し、危険雰囲気に設置されている。マニピュレータ３は、コントローラ１とケーブル８によって接続され、電源および信号が供給されている。またマニピュレータ３には、難燃性素材（例えばナイロン素材）の配管５および配管６が接続され、配管５からは、不活性気体または、不燃性気体が気体供給部２から供給される。配管６からは、マニピュレータ３から排出された気体が気体排気部４に排気される。配管７は、気体排気部４に内蔵されているソレノイドバルブ（後述）を制御するための圧縮空気が気体供給部２から導入されている。また、ケーブル束９は、気体排気部４に内蔵されている圧力スイッチ（後述）やフロースイッチなどのスイッチ類の信号をコントローラ１に送信する。なお、マニピュレータ３には、リスト１０が設けられ、先端に塗装治具１１が設けられ（塗料供給装置は図示せず）、ワーク（図示せず）に塗装作業を行う。
内圧防爆とは、通常運転時に危険雰囲気中の可燃性気体が気密室に侵入しない様にするため、モータ等の発火源のある気密室を危険雰囲気中の圧力より若干高い圧力にして侵入を防ぐものである。よって、気密室内の圧力が危険雰囲気中の圧力と同じ圧力になった場合、気密室内部には可燃性気体が侵入した可能性がある。このため、気密室内の気体を危険性の無い空気または、不活性気体に入れ替える動作が必要であって、これが内圧防爆システムの掃気である。
次に、本発明の内圧防爆システムの詳細な構成を図１で説明する。図１は、図２の詳細図である。図１と同等個所については、同番号を付している。図２において、気体供給部２には、外部の圧力気体発生源より圧縮空気が導入され、空気はフィルタ１２を通って、３経路に分岐され、それぞれ圧力調整器１３と１９と２０に接続されている。空気は圧力調整弁１３により、危険雰囲気の圧力より若干高い圧力に調整される。また、同じく、空気は圧力調整器１９により、圧力調整器１３よりも更に高い圧力に調整される。これら圧力調整器１３と１９で調整された空気は、ソレノイドバルブ１４を介して配管５に接続され、マニピュレータ３の気密室に伝達される。一方、マニピュレータ３には配管６の一端が接続され、他端にはソレノイドバルブ１５が接続されている。配管６とソレノイドバルブ１５の間には、圧力スイッチ１６、フロースイッチ１７（取り付けられない場合もある）、圧力調整弁１８が設けられている。圧力スイッチ１６にはケーブル９aの一端が接続され、他端はコントローラ１に接続される。フロースイッチ１７にはケーブル９ｂの一端が接続され、他端はコントローラ１に接続される。圧力スイッチ１６は、マニピュレータ３の気密室の圧力が所定値よりも低くなるとコントローラ１に信号を送出する。また、フロースイッチ１７は、所定の空気量が通過すると、コントローラ１に信号を送出する。一方、フィルタ１２を通った空気の３経路のうち１経路の空気は、圧力調整器２０により、ソレノイドバルブ１５を動作させることができる程度の圧力に調整され、ソレノイドバルブ２１と配管７を介してソレノイドバルブ１５に接続されている。
また、コントローラ１には、圧力スイッチ１６とフロースイッチ１７からの信号を伝達するケーブル９ａ、９ｂが接続される本質安全防爆バリア２１が設置されている。本質安全防爆バリア２１は、コントローラの命令部２３に接続されている。命令部２３には、後述する掃気において、掃気準備時間を計測する第１のタイマー２４と、掃気時間を計測する第２のタイマー２５が備えられている。また、命令部２３は、気体供給部２内のソレノイドバルブ１４と２１を制御する。
以上によって構成される本システムにおいて、まず通常運転について説明する。
通常運転は、後述する掃気が終了してから行われる。つまり、気密室の内部から、危険雰囲気の可燃性気体を排除したのちに通電され、運転が開始される。通常運転の場合、ソレノイドバルブ１５は、閉の状態であって、気密室には、圧力調整器１３によって調整された危険雰囲気よりも若干高い圧力の空気が導入されている。このため、マニピュレータ３の気密室は、危険雰囲気より若干高い圧力に保たれる。また配管６に接続された圧力検出スイッチ１６は、気密室の圧力が危険雰囲気より若干高い圧力より低くなった場合を検知し、圧力調整弁１８は、気密室の圧力が所定値より高くなりすぎた場合に圧力を開放する。
次に掃気動作について図２と図３を用いて説明する。図３は、システムの掃気動作における時間と気密室の圧力の関係を示す図である。横軸が経過時間を、縦軸が気密室の圧力を示している。
まず、コントローラ１の電源を供給すると、圧力調整弁１９により通常運転時の圧力より高い圧力に調整された空気が、コントローラ１よりソレノイドバルブ１４の切り換え命令がだされ、配管５を介して、マニピュレータ３に導入される。このとき、コントローラ１内の第１のタイマーは時間のカウントを開始する。また、このとき、ソレノイドバルブ１５は閉の状態である。図３においては、「掃気準備開始」の状態である。そして、第１のタイマーが所定の時間を計測し終わると、コントローラ１からソレノイドバルブ２１に切り換え命令がだされ、ソレノイドバルブ１５を開の状態にする。図３では、「掃気開始」にあたる。ここで、第１のタイマーの計測する時間は、気密室の圧力が所望の圧力になるまでの時間であって、予め試験等で計測しておく。この時間が掃気準備時間である。
そして、ソレノイドバルブ１５の開放と同時に第２のタイマーにより、開放時間（掃気時間）のカウントを開始する。掃気時間においても、圧力スイッチ１６は、気密室の圧力が危険雰囲気より若干高い圧力より低くなった場合を検知し、圧力調整弁１８は、気密室の圧力が高くなりすぎた場合に圧力を開放する。また、フロースイッチ１７は掃気時の空気の流量を検出する。フロースイッチ１７が設けられない場合には、圧力スイッチ１６の掃気時の圧力監視において、気密室の圧力が危険雰囲気より若干高い圧力より低くならないことで代用する場合も有る。第２のタイマーのカウントが終了すると、コントローラ１よりソレノイドバルブ２１へ切り換え命令が停止され、ソレノイドバルブ１５が閉の状態になり、掃気が完了する。図３では「掃気完了」にあたる。そして、上述した通常運転状態になり、モータへの電源供給が可能となり、ロボット動作ができる。
以上説明したように、従来掃気動作においては、掃気の準備が完了したこと、すなわち気密室の圧力が所定の圧力値以上になったことを確認するための圧力スイッチが必要であったが、本発明のように、コントローラにタイマーを備えることによって、掃気準備が完了したことが確認できるようになったので、圧力スイッチを備えることが不要となった。これにより、コスト低減となるとともに、配線と配管が簡単となり、気体排気部の小型化も可能となる。

本発明の内圧防爆システムの詳細な構成例 本発明の内圧防爆システムの概略構成図 本発明のシステムの掃気動作における時間と気密室圧力の関係を示す図

符号の説明

１ コントローラ
２ 気体供給部
３ マニピュレータ（気密室）
４ 気体排気部
１６ 圧力スイッチ
２３ 命令部
２４ 第１のタイマー
２５ 第２のタイマー

Claims (4)

1. 危険雰囲気に設置され、内部に気密室を有する内圧防爆構造のマニピュレータと、
   非危険雰囲気に設置され、前記マニピュレータを制御するコントローラと、
   前記気密室にエアを供給する気体供給部と、
   前記気密室に供給されたエアを封止または開放する気体排気部と、を備える内圧防爆システムにおいて、
   前記コントローラが、前記気密室の掃気時間を計測するタイマーを備えたことを特徴とする内圧防爆システム。
2. 前記タイマーは、
   前記気体排気部がエアを封止している状態で、前記気体供給部がエアの供給を開始してから、前記気密室の内部圧力が所定値を超えるまでの掃気準備時間を計測する第１のタイマーと、
   前記掃気準備時間が経過した後、前記気体排気部がエアの開放を開始してから、所定量のエアが前記気密室に流入するまでの掃気時間を計測する第２のタイマーと、を備えたことを特徴とする請求項１記載の内圧防爆システム。
3. 請求項２記載の内圧防爆システムにおける掃気方法であって、
   前記気体排気部にエアを封止させた状態で、前記気体供給部からエアの供給を開始させるとともに、前記第１のタイマーのカウント動作を開始させ、
   前記第１のタイマーが所定の時間をカウントした後、前記気体排気部に前記気密室のエアを開放させるとともに、前記第２のタイマーのカウント動作を開始させ、
   前記第２のタイマーが所定の時間をカウントした後、前記気体排気部に前記気密室のエアを封止させ、掃気を完了させることを特徴とした内圧防爆システムの掃気方法。
4. 危険雰囲気に設置され、内部に気密室を有する内圧防爆構造のマニピュレータと、
   非危険雰囲気に設置され、前記マニピュレータを制御するコントローラと、
   前記気密室にエアを供給する気体供給部と、
   前記気密室に供給されたエアを封止または開放する気体排気部と、を備える内圧防爆システムの掃気方法において、
   前記気体排気部がエアを封止している状態で、前記気体供給部からエアの供給を開始させ、前記気密室の内部圧力が所定値を超えるまでの掃気準備時間を前記コントローラに計測させ、
   前記掃気準備時間が経過した後、前記気体排気部にエアの開放を開始させ、
   更に前記気体供給部から所定量のエアが前記気密室に流入するまでの掃気時間を前記コントローラに計測させ、
   前記掃気時間が経過した後、再び前記気体排気部にエアを封止させ、掃気動作を完了させることを特徴とした内圧防爆システムの掃気方法。

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