JP2018069373A - 防爆ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】防爆型式検定の要求を満足しつつ、防爆ケーシング内に収容された電気機器又はメインコントローラの少なくとも一方と、防爆ケーシング外に設置された少なくとも一つの外部機器との間で電気信号を簡単に伝達することにより優れた拡張性を有する防爆ロボットを提供する。
【解決手段】防爆ロボットは、第１の防爆ケーシングと、前記第１の防爆ケーシングの内部に収容された第１の電気部品と、前記第１の防爆ケーシングの内部に収容され、前記第１の電気部品を制御するメインコントローラと、前記第１の防爆ケーシングの外部に設置された少なくとも一つの外部機器と、前記第１の防爆ケーシングの内部に収容され、前記第１の電気部品又は前記メインコントローラの少なくとも一方と前記外部機器との間で電気信号を伝達可能な伝達部と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本開示は、爆発雰囲気において使用される防爆ロボットに関する。

特許文献１には、簡易防爆システムが開示されている。かかる簡易防爆システムは、異常な状態において危険雰囲気を生成するおそれのある二種危険場所に設置されるガス検知器と、ガス検知器の検知出力により動作し二種危険場所に設置される電気機器への商用電源の給電路を遮断する保護手段とを備えて成る。かかる防爆システムによれば、ガス検知機により二種危険場所の危険雰囲気を検知することができ、その出力により保護手段が動作して二種危険場所に設置される電気機器への商用電源の給電路が遮断される。そのため、電気機器自体を耐圧防爆構造や内圧防爆構造にする必要がなく、二種危険場所における防爆を安価な構成により行うことが可能になるとされている。

ところで、爆発性雰囲気における防災支援作業や建築物保全作業では、上述した簡易防爆システムでは不十分であり、産業保安の観点から防爆対策が施された防爆機器が使用される。防爆機器では、所定仕様を有する防爆ケーシングの内側に様々な電気部品が収納されており、使用時に、これら電気部品の電気火花や高温部が爆発性雰囲気に対して点火源とならないよう防爆対策が施されている。
尚、このような防爆仕様は、例えば非特許文献１に記載の国際整合防爆指針２００８Ｅｘのような規格として策定され、防爆電気機器の検定機関である公益社団法人産業安全技術協会によって防爆型式検定（防爆認証）が実施されている。

特開２０００−５９９８５号公報

一般社団法人 日本電気制御機器工業会 防爆委員会「防爆安全ガイドブック（設備安全のための防爆電気機器点検ガイド）」

しかしながら、防爆型式検定に合格した防爆電気機器（例えば、防爆ロボット）は、耐圧防爆型式検定に合格した外部機器であっても耐圧防爆型式検定に合格した端子箱を介してのみ電気的な接続が認められ、防爆ケーシング内に収容された電気機器又はメインコントローラの少なくとも一方と、防爆ケーシング外に設置されたセンサ等の外部機器との間で電気信号を伝達することは困難であった。そのため、防爆型式認定に合格した防爆機器に対して機能拡張を目的として外部機器を接続しようとした場合、外部機器が接続された防爆機器全体に対して改めて防爆型式認定を行う必要があり、あるいは、防爆型式認定を受けた重量の大きな端子箱を使用する必要があった。そのため、防爆機器の重量やコストの増加を招く要因となっていた。
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、防爆型式検定の要求を満足しつつ、防爆ケーシング内に収容された電気機器又はメインコントローラの少なくとも一方と、防爆ケーシング外に設置された少なくとも一つの外部機器との間で電気信号を簡単に伝達することにより優れた拡張性を有する防爆ロボットを提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る防爆ロボットは、
第１の防爆ケーシングと、
前記第１の防爆ケーシングの内部に収容された第１の電気部品と、
前記第１の防爆ケーシングの内部に収容され、前記第１の電気部品を制御するメインコントローラと、
前記第１の防爆ケーシングの外部に設置された少なくとも一つの外部機器と、
前記第１の防爆ケーシングの内部に収容され、前記第１の電気部品又は前記メインコントローラの少なくとも一方と前記外部機器との間で電気信号を伝達可能な伝達部と、
を備える。

上記（１）の構成によれば、第１の防爆ケーシングの内部に収容された伝達部が、第１の防爆ケーシングの内部に収容された第１の電気部品又はメインコントローラの少なくとも一方と、第１の防爆ケーシングの外部に設置された少なくとも一つの外部機器との間で、電気信号を伝達可能とする。これにより、第１の防爆ケーシングの内部に収容された第１の電気部品又はメインコントローラの少なくとも一方と、第１の防爆ケーシングの外部に設置された少なくとも一つの外部機器との間で、電気信号を簡単に伝達することができる。その結果、防爆型式認定の要求を満足しながら、防爆ロボットに対して外部機器を容易に接続することができ、優れた拡張性が得られる。また従来の端子箱等のインターフェイスを用いる必要がないため、防爆ロボットの重量やコストの低減にも効果的である。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記外部機器は、前記防爆ロボットの運動制御に関連しないセンサである。
上記（２）の構成によれば、第１の防爆ケーシングの内部に収容された伝達部が、第１の防爆ケーシングの内部に収容された第１の電気部品又はメインコントローラの少なくとも一方と、第１の防爆ケーシングの外部に設置された、防爆ロボットの運動制御に関連しないセンサとの間で電気信号を伝達可能とする。これにより、第１の防爆ケーシングの内部に収容された第１の電気部品又はメインコントローラの少なくとも一方と、第１の防爆ケーシングの外部に設置された、防爆ロボットの運動制御に関連しないセンサとの間で、電気信号を簡単に伝達することができる。その結果、防爆ロボットに対して、運動制御に関連しないセンサ（特に機能的拡張を目的とするセンサ）を伝達部を介して接続することで、防爆ロボットの機能的拡張を容易に行える。また仮に何らかの要因によって伝達部を介した外部機器との間の伝達が不能な状態に陥った場合であっても、外部機器は防爆ロボットの運動制御に関連しないセンサに過ぎないため、防爆ロボットの運用への支障を最小限に抑えることができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記外部機器は、
前記第１の防爆ケーシングの外側に固定された第２の防爆ケーシングと、
前記第２の防爆ケーシングの内部に収容され、前記伝達部を介して前記第１の電気部品との間で非接触給電が可能な第２の電気部品と、を備える。
上記（３）の構成によれば、第２の防爆ケーシングの内部に収容された第２の電気部品は、伝達部を介して第１の電気部品との間で非接触給電される。そのため、外部機器が外部から供給される電力によって作動する、いわゆる受動機器である場合においても、非接触給電によって防爆型式認定を満足しながら電力供給が可能となるため、防爆ロボットに接続することで機能拡張を行うことができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記外部機器は、
前記第１の防爆ケーシングの外側に固定された非防爆ケーシングと、
前記非防爆ケーシングの内部に収容され、前記伝達部を介して前記第１の電気部品に対して機械的に接続された第２の電気部品と、
を備え、
前記伝達部は、前記メインコントローラによって前記第１の電気部品と前記第２の電気部品との間の電気的接続状態を断接可能に構成されている。
上記（４）の構成によれば、非防爆ケーシングの内部に収容された第２の電気部品は、伝達部を介して第１の防爆ケーシングの内部に収容された第１の電気部品に対して機械的に接続される。この機械的な接続箇所の電気的接続状態は、断接可能に構成されている。当該接続箇所が電気的に十分安全に接続された場合には、伝達部を介して外部機器を防爆ロボットの一部として機能させることができる。一方、当該接続箇所が電気的に十分安全に切断された場合には、伝達部を介して外部機器が防爆ロボットから電気的に隔離されることが可能となる。このようにして、防爆ロボットの機械的構成をそのままに、状況に応じて防爆ロボットに対する外部機器の電気的接続状態を変更することができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、
前記メインコントローラに接続された周辺環境検知センサをさらに備え、
前記メインコントローラは、前記周辺環境検知センサによって検知された周辺環境情報に基づいて前記外部機器を前記第１の電気部品から電気的に隔離されるように、前記電気的接続状態を遮断する。
上記（５）の構成によれば、メインコントローラは、周辺環境検知センサによって検知された周辺環境情報に基づいて外部機器を第１の電気部品から電気的に隔離されるように、電気的接続状態を十分安全に遮断する。このとき、外部機器は防爆ロボットに対して電気的には切断されているものの機械的には接続された状態にある。そのため、外部機器が防爆型式認定に合格していない場合であっても、例えば防爆ロボットの周辺環境が爆発性雰囲気になったことを検知した際に、外部機器の電気的接続状態を十分安全に遮断することで、防爆ロボット本体側の防爆性能を確保しつつ、運用を継続できる（このとき防爆ロボットには、電気的に遮断された外部機器が機械的に接続されているだけなので、外部機器による防爆ロボット本体の防爆性能に影響を与えない）。このように周辺環境に応じて外部機器の電気的接続状態を十分安全に遮断することで、防爆型式認定を受けていない比較的安価なデバイスを外部機器として用いても、防爆ロボットを機能的に拡張することができる（尚、防爆型式認定を受けていない外部機器は、爆発性雰囲気中では電気的に十分安全に遮断されるという制約の範囲内で運用されることとなる）。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）から（３）の何れか一つの構成において、
前記外部機器は、前記第１の防爆ケーシングが移動可能なフィールド上に複数設置されている。
上記（６）の構成によれば、外部機器は、第１の爆発ケーシングが移動可能なフィールド上に複数設置されているので、フィールド上の複数位置に設置された外部機器から第１の電気部品又はメインコントローラの少なくとも一方に電気信号が伝達される。したがって、例えば、電気信号に周辺環境情報が含まれる場合に防爆ロボットは複数位置の周辺環境情報を収集することができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、第１の防爆ケーシング内に収容された第１の電気部品又はメインコントローラの少なくとも一方と、第１の防爆ケーシング外に設置された少なくとも一つの外部機器との間で、電気信号を簡単に伝達することができる。

本発明の実施形態１に係る防爆ロボットの構成を概略的に示す構成図である。 本発明の実施形態２に係る防爆ロボットの構成を概略的に示す構成図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

防爆ロボットは、自走により爆発性雰囲気に侵入し、例えば防災支援作業や建築物保全作業のような各種作業を実施又は支援可能な産業用ロボットである。このような作業環境には、爆発性期待が存在する可能性があるフィールドが広く含まれ、例えば石油・科学プラント、可燃性液体などの危険物の製造・取扱所、塗装設備、溶剤使用作業所、高圧ガス設備、或いは燃料電池関連施設などが挙げられる。

［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る防爆ロボット１の構成を概略的に示す構成図である。
図１に示すように、実施形態１に係る防爆ロボット１は、防爆ロボット本体２と、防爆ロボット本体２に増設された外部機器３とを備えている。

防爆ロボット本体２は、防爆ロボット本体２を構成する中空形状の防爆ケーシング２１（第１の防爆ケーシング）を有する。防爆ケーシング２１は、その内部が外部（爆発雰囲気）に対して隔離されることにより、気密状態が確保されている。防爆ケーシング２１は、防爆ケーシング２１の外圧に比べて高圧の不活性ガスが封入される内圧防爆構造を有しており、周囲の爆発性雰囲気が防爆ケーシング２１の内部に侵入することが防止されている。

尚、内圧防爆構造の詳細仕様については、国際整合防爆指針２００８Ｅｘに準ずるとする（具体的には、上記非特許文献１を参照されたい）。また当該指針が将来的に改定された場合には、本願明細書で用いられる用語もまた、改定後の内容に基づいて解釈されるものとする。

尚、防爆ロボット本体２は、防爆ケーシング２１の内部に不活性ガスを充填するためのガス供給装置を備えてもよい。例えば特許第２７９６４８２号のように、防爆ロボット本体２の外部に独立的に設けられた不活性ガス源からエアパイプを介して防爆ケーシング２１に不活性ガスが供給可能な構造を有してもよいし、或いは特開２０１５−３６１７２号公報のように、防爆ロボット本体２に不活性ガスが貯蔵されたタンクを搭載しておき、当該タンクから防爆ケーシング２１の内部に不活性ガスが供給可能な構造を有してもよい。また防爆ケーシング２１に内部の不活性ガスを排出するための排出機構を備えることで、防爆ケーシング２１の内圧を調整可能に構成してもよい。

防爆ロボット本体２は、上述の防爆ケーシング２１の前後左右にそれぞれ走行輪２２を有することにより移動可能な走行体である（図１では、片側の２個の走行輪２２のみが示されている）。これら走行輪２２の少なくとも１つには、防爆ケーシング２１の内部に収容された走行用モータ（図示せず）から駆動軸を介して駆動力が伝達され、フィールド上の走行が可能になっている。
尚、走行輪２２に代えて、例えばクローラのような他の走行手段が採用されてもよい。

防爆ケーシング２１の内部には、上述の走行用モータを含む各種電気部品（第１の電気部品）及びこれら各種電気部品を制御するメインコントローラ２３が収容されている。これら各種電気部品及びメインコントローラ２３は電気的エネルギが供給されることによって作動するが、これら各種電気部品及びメインコントローラ２３は爆発性雰囲気に対して点火源となる可能性があるため、防爆ケーシング２１に収容されることにより、爆発性雰囲気から隔離されている。図１には、これら各種電気部品の一部として、メイン電源２４が示されている。

メイン電源２４は、比較的大きなエネルギ密度を有するリチウムイオン二次電池であり、複数の二次電池セル２４１が直列に接続されて構成されている。これら複数の二次電池セル２４１は、不図示の管理装置（いわゆるＢＭＵ：Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）によって充電量、電流量、温度等の状態パラメータが管理されている。メイン電源２４には各種電気部品を駆動するための電力が蓄積されており、メインコントローラ２３の指示に基づいて、走行用モータをはじめとする各種電気部品に対して電力が供給される。

防爆ケーシング２１の内部には、上述した各種電気部品又はメインコントローラ２３の少なくとも一方と外部機器３との間で電気信号を伝達可能な伝達部２５（第１の伝達部）が収容されている。伝達部２５は、例えば、メインコントローラ２３に接続されたアンテナ２６で構成され、メインコントローラ２３と外部機器３との間で電気信号が伝達される。また、電気信号には電気も含まれ、電気部品をメイン電源２４とした場合に伝達部は非接触給電装置２７で構成され、メイン電源２４と外部機器３との間で電気（電力）が伝達される。

非接触給電装置２７は、後述の非接触受電装置３７との間で非接触給電が可能に構成されている。非接触給電装置２７と非接触受電装置３７とは、例えば、磁界結合による非接触給電がなされるが、磁界結合による非接触給電に限られるものではなく、電界結合による非接触給電やマイクロ波による非接触給電等その他の方式による非接触給電であってもよい。

磁界結合による非接触給電がなされる非接触給電装置２７は、高周波電流が供給されるコイル２８１を有する給電部２８を有している。給電部２８のコイル２８１にはメインコントローラ２３の指示に基づいて高周波電流が供給される。

尚、防爆ケーシング２１は、主に金属等の導電性材料から形成されているが、非接触給電装置２７と非接触受電装置３７とが互いに対向する領域の一部が非金属材料により形成されている。これは、金属等の導電性材料は電磁遮蔽効果を有するため電磁波を通過させることができないが、非金属材料からなる領域は電磁波が通過可能であるためである。

外部機器３は、防爆ロボット本体２の運動制御に関連しないセンサ（機器）であり、防爆ケーシング２１の外部、例えば、防爆ケーシング２１の上に設置される。外部機器３は、例えば、特殊なガスを検出するセンサ、熱画像カメラ、レーザレンジファインダ、超高速度カメラ等の追加情報を収集するための機器が想定される。

外部機器３は、防爆ロボット本体２と同様に、機器本体を構成する中空形状の防爆ケーシング３１（第２の防爆ケーシング）を有する。防爆ケーシング３１は、上述した防爆ロボット本体２を構成する防爆ケーシング２１と同様の構造を有しており、その内部が外部（爆発性雰囲気）に対して隔離されることにより、気密状態が確保されている。

防爆ケーシング３１の内部には、各種電気部品（第２の電気部品）及びこれら各種電気部品を制御するサブコントローラ３３が収容されている。これら各種電気部品及びサブコントローラ３３は電気的エネルギが供給されることによって作動するが、これら各種電気部品及びサブコントローラ３３は爆発性雰囲気に対して点火源となる可能性があるため、防爆ケーシング３１に収容されることにより、爆発性雰囲気から隔離されている。図１には、これら各種電気部品の一部として、サブ電源３４が示されている。

防爆ケーシング３１の内部には、上述した各種電気部品又はサブコントローラ３３の少なくとも一方と防爆ロボット本体２との間で電気信号を伝達可能な伝達部３５（第２の伝達部）が収容されている。伝達部３５は、例えば、サブコントローラ３３に接続されたアンテナ３６で構成され、サブコントローラ３３とメインコントローラ２３との間で電気信号が伝達される。また、電気信号には電気も含まれ、電気部品をサブ電源３４とした場合に伝達部３５は非接触受電装置３７で構成され、上述の給電装置との間で電気（電力）が伝達される。

非接触受電装置３７は、上述の非接触給電装置２７との間で非接触給電が可能に構成されている。
磁界結合による非接触給電がなされる非接触受電装置３７は、高周波電流が供給されるピックアップコイル３８１を有する受電部３８を有している。上述した給電部のコイルに高周波電流が供給され、受電部３８のピックアップコイル３８１に電磁誘導による交流起電力が発生する。このようにしてピックアップコイル３８１に発生した交流起電力は受電部３８にて直流電圧に変換され各種電気部品に供給される。

上述した実施形態１に係る防爆ロボット１は、防爆ケーシング２１の内部に収容された電気部品（例えば、メイン電源２４）又はメインコントローラ２３の少なくとも一方と、防爆ケーシング２１の外部に設置された少なくとも一つの外部機器３との間で、電気信号を伝達可能とする。これにより、防爆ケーシング２１の内部に収容された電気部品又はメインコントローラ２３の少なくとも一方と、防爆ケーシング２１の外部に設置された少なくとも一つの外部機器３との間で、電気信号を簡単に伝達することができる。その結果、防爆型式認定の要求を満足しながら、防爆ロボット１に対して外部機器３を容易に接続することができ、優れた拡張性が得られる。また従来の端子箱等のインターフェイスを用いる必要がないため、防爆ロボット１の重量やコストの低減にも効果的である。

また、防爆ケーシング２１の内部に収容された伝達部２５が、防爆ケーシング２１の内部に収容された電気部品（例えば、メイン電源２４）又はメインコントローラ２３の少なくとも一方と、防爆ケーシング２１の外部に設置された、防爆ロボット１の運動制御に関連しないセンサとの間で電気信号を伝達可能とする。これにより、防爆ケーシング２１の内部に収容された電気部品又はメインコントローラ２３の少なくとも一方と、防爆ケーシング２１の外部に設置された、防爆ロボット１の運動制御に関連しないセンサとの間で、電気信号を簡単に伝達することができる。その結果、防爆ロボット１に対して、運動制御に関連しないセンサ（特に機能的拡張を目的とするセンサ）を伝達部２５を介して接続することで、防爆ロボット１の機能的拡張を容易に行える。また仮に何らかの要因によって伝達部２５を介した外部機器３との間の伝達が不能な状態に陥った場合であっても、外部機器３は防爆ロボット１の運動制御に関連しないセンサに過ぎないため、防爆ロボット１の運用への支障を最小限に抑えることができる。

また、防爆ケーシング３１の内部に収容された電気部品（例えば、サブ電源３４）は、伝達部２５を介して電気部品（例えば、メイン電源２４）との間で非接触給電される。そのため、外部機器３が外部から供給される電力によって作動する、いわゆる受動機器である場合においても、非接触給電によって防爆型式認定を満足しながら電力供給が可能となるため、防爆ロボット１に接続することで機能拡張を行うことができる。

上述した実施形態では、外部機器３は、防爆ケーシング２１の上に設置するものとしたが、防爆ロボット本体２が走行可能なフィールド上に複数設置するものとしてもよい。
このようにすれば、外部機器３は、防爆ロボット本体２の走行可能なフィールド上に複数設置されているので、フィールド上の複数位置に設置された外部機器３から電気機器又はメインコントローラ２３の少なくとも一方に電気信号が伝達される。したがって、例えば、電気信号に周辺環境情報が含まれる場合に防爆ロボット１は複数位置の周辺環境情報を収集することができる。

［実施形態２］
図２は、本発明の実施形態２に係る防爆ロボット６の構成を概略的に示す構成図である。
図２に示すように、実施形態２に係る防爆ロボット６は、実施形態１に係る防爆ロボット１と同様に、防爆ロボット本体７と、防爆ロボット本体７に増設された外部機器８とを備えている。

防爆ロボット本体７は、防爆ロボット本体７を構成する中空形状の防爆ケーシング７１（第１の防爆ケーシング）を有する。防爆ケーシング７１は、その内部が外部（爆発雰囲気）に対して隔離されることにより、気密状態が確保されている。防爆ケーシング７１は、防爆ケーシング７１の外圧に比べて高圧の不活性ガスが封入される内圧防爆構造を有しており、周囲の爆発性雰囲気が防爆ケーシング７１の内部に侵入することが防止されている。

防爆ロボット本体７は、上述の防爆ケーシング７１の前後左右にそれぞれ走行輪７２を有することにより移動可能な走行体である（図２では、片側の２個の走行輪７２のみが示されている）。これら走行輪７２の少なくとも１つには、防爆ケーシング７１の内部に収容された走行用モータ（図示せず）から駆動軸を介して駆動力が伝達され、フィールド上の走行が可能になっている。
尚、走行輪７２に代えて、例えばクローラのような他の走行手段が採用されてもよい。

防爆ケーシング７１の内部には、上述の走行用モータを含む各種電気部品（第１の電気部品）及びこれら各種電気部品を制御するメインコントローラ７３が収容されている。これら各種電気部品及びメインコントローラ７３は電気的エネルギが供給されることによって作動するが、これら各種電気部品及びメインコントローラ７３は爆発性雰囲気に対して点火源となる可能性があるため、防爆ケーシング７１に収容されることにより、爆発性雰囲気から隔離されている。図２には、これら各種電気部品の一部として、メイン電源７４が示されている。

メイン電源７４は、比較的大きなエネルギ密度を有するリチウムイオン二次電池であり、複数の二次電池セル７４１が直列に接続されて構成されている。これら複数の二次電池セル７４１は、不図示の管理装置（いわゆるＢＭＵ：Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）によって充電量、電流量、温度等の状態パラメータが管理されている。メイン電源７４には各種電気部品を駆動するための電力が蓄積されており、メインコントローラ７３の指示に基づいて、走行用モータをはじめとする各種電気部品に対して電力が供給される。

防爆ケーシング７１の内部には、上述した各種電気部品又はメインコントローラ７３の少なくとも一方と外部機器８との間で電気信号を伝達可能な伝達部７５（第１の伝達部）が収容されている。伝達部７５は、例えば、防爆ケーシング７１に設けられた信号コネクタ７６とメインコントローラ７３とを機械的に接続する信号線７７で構成され、メインコントローラ７３と外部機器８との間で電気信号が伝達される。また、電気信号には電気も含まれ、電気部品をメイン電源７４とした場合に伝達部７５は防爆ケーシング７１に設けられた電源コネクタ７８とメイン電源７４とを機械的に接続する電力線７９で構成され、メイン電源７４と外部機器８との間で電気（電力）が伝達される。

伝達部７５は、メインコントローラ７３によって、各種電気部品及びメインコントローラ７３と外部機器８との電気的接続状態が断接可能に構成されている。伝達部７５は、例えば、信号コネクタ７６とメインコントローラ７３との間にメインコントローラ７３によって開閉される接点７７１を有し、電源コネクタ７８とメイン電源７４との間にメインコントローラ７３によって開閉される接点７９１を有する。このように、信号コネクタ７６とメインコントローラ７３との間の接点７７１が開放され、メインコントローラ７３と外部機器８との電気的接続状態が十分安全に遮断されると、信号コネクタ７６に電気信号を含む電気が一切供給されなくなる。同様に、電源コネクタ７８とメイン電源７４との間の接点７９１が開放され、メイン電源７４と外部機器８との電気的接続状態が十分安全に遮断されると、電源コネクタ７８に電気が一切供給されなくなる。これにより、外部機器８が非防爆であっても爆発雰囲気における点火源となるのを免れることができる。

防爆ロボット本体７は、防爆ケーシング７１の外部に周辺環境検知センサ９を備えている。周辺環境検知センサ９は、例えば、ガス検知器９１であり、防爆ケーシング７１の周辺環境のガス濃度が検知される。周辺環境検知センサ９は、メインコントローラ７３に接続されている。メインコントローラ７３は、周辺環境検知センサ９によって検知された周辺環境情報に基づいて外部機器８が各種電気部品及びメインコントローラ７３から電気的に隔離されるように、伝達部７５が電気的接続状態を十分安全に遮断するように構成されている。

外部機器８は、防爆ロボット本体７の運動制御に関連しないセンサ（機器）であり、例えば、特殊なガスを検出するセンサ、熱画像カメラ、レーザレンジファインダ、超高速度カメラ等の追加情報を収集するための機器が想定される。

外部機器８は、機器本体を構成する中空形状の非防爆ケーシング８１を有する。非防爆ケーシング８１は、その内部が外部に対して遮蔽されるが、防爆ケーシング７１と異なり、その内部が外部（爆発性雰囲気）に対して隔離されることはなく、気密状態も確保されることはない。

非防爆ケーシング８１の内部には、各種電気部品（第２の電気部品）及びこれら各種電気部品を制御するサブコントローラ８３が収容されている。これら電気部品及びサブコントローラ８３は電気的エネルギが供給されることによって作動するが、これら電気部品及びサブコントローラ８３は爆発性雰囲気に対して点火源となる可能性があるため、爆発雰囲気では使用不能である。図２には、これら電気部品の一部として、サブ電源８４が示されている。

非防爆ケーシング８１の内部には、上述した各種電気部品又はサブコントローラ８３の少なくとも一方と防爆ロボット本体７との間で電気信号を伝達可能な伝達部８５（第２の伝達部）が収容されている。伝達部８５は、例えば、防爆ケーシング７１に設けられた信号コネクタ７６とサブコントローラ８３とを機械的に接続する信号線８７で構成され、サブコントローラ８３と防爆ロボット本体７との間で電気信号が伝達される。また、電気信号には電気も含まれ、電気部品をサブ電源８４とした場合に伝達部８５は防爆ケーシング７１に設けられた電源コネクタ７８とサブ電源８４とを機械的に接続する電力線８９で構成され、サブ電源８４と防爆ロボット本体７との間で電気（電力）が伝達される。

上述した実施形態２に係る防爆ロボット６は、防爆ケーシング７１の内部に収容された電気部品（例えば、メイン電源７４）又はメインコントローラ７３の少なくとも一方と、防爆ケーシング７１の外部に設置された少なくとも一つの外部機器８との間で、電気信号を伝達可能とする。これにより、防爆ケーシング７１の内部に収容された電気部品又はメインコントローラ７３の少なくとも一方と、防爆ケーシング７１の外部に設置された少なくとも一つの外部機器８との間で、電気信号を簡単に伝達することができる。その結果、防爆型式認定の要求を満足しながら、防爆ロボット６に対して外部機器８を容易に接続することができ、優れた拡張性が得られる。また従来の端子箱等のインターフェイスを用いる必要がないため、防爆ロボット６の重量やコストの低減にも効果的である。

また、防爆ケーシング７１の内部に収容された伝達部７５が、防爆ケーシング７１の内部に収容された電気部品（例えば、メイン電源７４）又はメインコントローラ７３の少なくとも一方と、防爆ケーシング７１の外部に設置された、防爆ロボット６の運動制御に関連しないセンサとの間で電気信号を伝達可能とする。これにより、防爆ケーシング７１の内部に収容された電気部品又はメインコントローラ７３の少なくとも一方と、防爆ケーシング７１の外部に設置された、防爆ロボット６の運動制御に関連しないセンサとの間で、電気信号を簡単に伝達することができる。その結果、防爆ロボット６に対して、運動制御に関連しないセンサ（特に機能的拡張を目的とするセンサ）を伝達部７５を介して接続することで、防爆ロボット６の機能的拡張を容易に行える。また仮に何らかの要因によって伝達部７５を介した外部機器８との間の伝達が不能な状態に陥った場合であっても、外部機器８は防爆ロボット６の運動制御に関連しないセンサに過ぎないため、防爆ロボット６の運用への支障を最小限に抑えることができる。

また、非防爆ケーシング８１の内部に収容された電気部品は、伝達部７５を介して防爆ケーシング７１の内部に収容された電気部品に対して機械的に接続される。この機械的な接続箇所の電気的接続状態は、断接可能に構成されている。当該接続箇所が電気的に十分安全に接続された場合には、伝達部７５を介して外部機器８を防爆ロボット６の一部として機能させることができる。一方、当該接続箇所が電気的に十分安全に切断された場合には、伝達部７５を介して外部機器８が防爆ロボット６から電気的に隔離されることが可能となる。このようにして、防爆ロボット６の機械的構成をそのままに、状況に応じて防爆ロボット６に対する外部機器８の電気的接続状態を変更することができる。

また、伝達部７５は、メインコントローラ７３によって電気部品と外部機器８との間の電気的接続状態を断接可能に構成されているので、電気部品と外部機器８との間で電気的接続状態を十分安全に遮断する。このとき、外部機器８は防爆ロボット６に対して電気的には切断されているものの機械的には接続された状態にある。そのため、外部機器８が防爆型式認定に合格していない場合であっても、例えば防爆ロボット６の周辺環境が爆発性雰囲気になったことを検知した際に、外部機器８の電気的接続状態を十分安全に遮断することで、防爆ロボット本体７側の防爆性能を確保しつつ、運用を継続できる（このとき防爆ロボット６には、電気的に遮断された外部機器８が機械的に接続されているだけなので、外部機器８による防爆ロボット本体７の防爆性能に影響を与えない）。このように周辺環境に応じて外部機器８の電気的接続状態を十分安全に遮断することで、防爆型式認定を受けていない比較的安価なデバイスを外部機器８として用いても、防爆ロボット６を機能的に拡張することができる（尚、防爆型式認定を受けていない外部機器８は、爆発性雰囲気中では電気的に十分安全に遮断されるという制約の範囲内で運用されることとなる）。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含まれる。

本発明の少なくとも一実施形態は、石油・科学プラント、可燃性液体などの危険物の製造・取扱所、塗装設備、溶剤使用作業所、高圧ガス設備、或いは燃料電池関連施設など爆発性雰囲気で使用される防爆ロボットに好適である。

１ 防爆ロボット
２ 防爆ロボット本体
２１ 防爆ケーシング（第１の防爆ケーシング）
２２ 走行輪
２３ メインコントローラ
２４ メイン電源
２４１ 二次電池セル
２５ 伝達部（第１の伝達部）
２６ アンテナ
２７ 非接触給電装置
２８ 給電部
２８１ コイル
３ 外部機器
３１ 防爆ケーシング（第２の防爆ケーシング）
３３ サブコントローラ
３４ サブ電源
３５ 伝達部（第２の伝達部）
３６ アンテナ
３７ 非接触受電装置
３８ 受電部
３８１ アンテナ
６ 防爆ロボット
７ 防爆ロボット本体
７１ 防爆ケーシング（第１の防爆ケーシング）
７２ 走行輪
７３ メインコントローラ
７４ メイン電源
７４１ 二次電池セル
７５ 伝達部（第１の伝達部）
７６ 信号コネクタ
７７ 信号線
７７１ 接点
７８ 電源コネクタ
７９ 電力線
７９１ 接点
８ 外部機器
８１ 非防爆ケーシング
８３ サブコントローラ
８４ サブ電源
８５ 伝達部（第２の伝達部）
８７ 信号線
８９ 電力線
９ 周辺環境検知センサ
９１ ガス検知器

Claims (6)

1. 第１の防爆ケーシングと、
   前記第１の防爆ケーシングの内部に収容された第１の電気部品と、
   前記第１の防爆ケーシングの内部に収容され、前記第１の電気部品を制御するメインコントローラと、
   前記第１の防爆ケーシングの外部に設置された少なくとも一つの外部機器と、
   前記第１の防爆ケーシングの内部に収容され、前記第１の電気部品又は前記メインコントローラの少なくとも一方と前記外部機器との間で電気信号を伝達可能な伝達部と、
   を備える、防爆ロボット。
2. 前記外部機器は、前記防爆ロボットの運動制御に関連しないセンサである、請求項１に記載の防爆ロボット。
3. 前記外部機器は、
   前記第１の防爆ケーシングの外側に固定された第２の防爆ケーシングと、
   前記第２の防爆ケーシングの内部に収容され、前記伝達部を介して前記第１の電気部品との間で非接触給電が可能な第２の電気部品と、を備える、請求項１又は２に記載の防爆ロボット。
4. 前記外部機器は、
   前記第１の防爆ケーシングの外側に固定された非防爆ケーシングと、
   前記非防爆ケーシングの内部に収容され、前記伝達部を介して前記第１の電気部品に対して機械的に接続された第２の電気部品と、
   を備え、
   前記伝達部は、前記メインコントローラによって前記第１の電気部品と前記第２の電気部品との間の電気的接続状態を断接可能に構成されている、請求項１又は２に記載の防爆ロボット。
5. 前記メインコントローラに接続された周辺環境検知センサをさらに備え、
   前記メインコントローラは、前記周辺環境検知センサによって検知された周辺環境情報に基づいて前記外部機器を前記第１の電気部品から電気的に隔離されるように、前記電気的接続状態を遮断する、請求項４に記載の防爆ロボット。
6. 前記外部機器は、前記第１の防爆ケーシングが移動可能なフィールド上に複数設置されている、請求項１から３の何れか一項に記載の防爆ロボット。
   

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