JP2608643B2 - 塗装ロボット - Google Patents

塗装ロボット

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JP2608643B2
JP2608643B2 JP10377491A JP10377491A JP2608643B2 JP 2608643 B2 JP2608643 B2 JP 2608643B2 JP 10377491 A JP10377491 A JP 10377491A JP 10377491 A JP10377491 A JP 10377491A JP 2608643 B2 JP2608643 B2 JP 2608643B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は内圧防爆構造を有する塗
装ロボットに関し、特にバッテリによってバックアップ
された絶対位置検出器を内圧室に設置して使用する塗装
ロボットに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ロボットの導入により塗装作業の
自動化が著しく進展しているが、この塗装作業には引火
しやすい有機溶剤が使用されるため、塗装ロボットによ
る作業には、爆発の危険性が伴う。例えば、電動式塗装
ロボットの場合、強電機器であるサーボモータを使用す
るため、そのサーボモータの使用により電気火花が発生
すると、周囲のガスに引火し爆発を引き起こす危険性が
ある。そのため、塗装ロボットに内圧防爆構造等の防爆
構造を採用し、安全を確保するようにしている。内圧防
爆構造は、容器 (内圧室) 内部に保護気体を圧入して内
圧を保持することによって、爆発性ガスの容器内への侵
入を防止するようにしたものであり、この構造により、
たとえ電気火花が発生しても引火しないようになってい
る。一方、塗装ロボットの各サーボモータには位置検出
器が設けられ、その位置検出器によって検出された位置
データに基づいて塗装ロボットのフィードバック制御が
行われる。内圧防爆構造を有する塗装ロボットの場合、
この位置検出器は内圧室に収納され、その制御電圧は、
塗装ロボットから離れた非危険場所に設置されているロ
ボット制御装置から供給される。その際、内圧室の圧力
が所定圧力以上の場合は、ロボット制御装置から制御電
圧が供給されるが、所定圧力以下の場合は電気火花によ
る引火等が発生する危険性があるため、位置検出器には
制御電圧が供給されないようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、制御電圧の供
給が一旦停止されると、位置検出器はその位置を失い、
ロボットは位置のフィードバック制御を正確に行うこと
ができなくなる。このため、電源電圧の供給が再開され
た時点で、位置検出のキャリブレーションを再度行わな
ければならないという問題点があった。一方、このよう
な問題点に対して、バッテリによってバックアップされ
た絶対位置検出器を使用することが考えられる。その場
合は確かに、内圧室の圧力が所定圧力以下になっても、
その絶対位置を検出することができるため、上記の問題
点は解消する。しかし、安全規格の面から、その位置検
出回路を通常の位置検出回路 (非本質安全回路) とは別
に本質安全回路として構成しなければならないという制
約がある。このため、回路構成が複雑になるとともに、
それにより絶対位置検出器の軽量化、小型化を図ること
ができないという問題点があった。また、本質安全防爆
の認定済の部品を用いる必要があるため、コストも高く
なるという問題点があった。さらに、非危険場所に設置
されたバッテリと内圧室の絶対位置検出器とを結ぶ信号
線を本質安全信号線として構成しなければならないとい
う制約もある。この場合、本質安全信号線と、ロボット
制御装置からの電源電圧を供給する信号線 (非本質安全
信号線) とは、並行して使用されることになるため、や
はり安全規格の面から、一本のケーブルに収めることが
できない。すなわち、本質安全回路と非本質安全回路と
に対応して、本質安全信号線と非本質安全信号線とを別
々に設ける必要があり、それに伴いコネクタもそれぞれ
必要になる。したがって、この点でもコストが高くなる
という問題点があった。
【0004】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、内圧防爆構造に絶対位置検出器を簡単な構造
でかつ低コストで採用することができる塗装ロボットを
提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、内圧室に保護気体を圧入することによっ
て爆発性ガスの侵入を防止する内圧防爆構造を有する塗
装ロボットにおいて、前記内圧室に設置された絶対位置
検出器と、前記内圧室から離れた非危険場所に設置さ
れ、前記絶対位置検出器をバックアップするバッテリ
と、前記内圧室から離れた非危険場所に設置され、前記
絶対位置検出器に制御電圧を供給する制御部と、前記バ
ッテリに第1の信号線によって接続され、前記制御部か
らの制御電圧のオンオフ信号に応じて開閉動作を行う本
質安全回路用接点と、前記本質安全回路用接点と前記絶
対位置検出器とを接続する本質安全信号線と、前記制御
部に第2の信号線によって接続され、前記本質安全回路
用接点の開閉動作に応じて、前記本質安全回路用接点と
は逆の開閉動作を行う非本質安全回路用接点と、前記非
本質安全回路用接点と前記絶対位置検出器とを接続する
非本質安全信号線と、を有することを特徴とする塗装ロ
ボットが、提供される。
【0006】
【作用】絶対位置検出器が塗装ロボットの内圧室に設け
られる。その内圧室から離れた非危険場所に、絶対位置
検出器に制御電圧を供給する制御部と、絶対位置検出器
をバックアップするバッテリとが設置される。そのバッ
テリと絶対位置検出器との間に本質安全回路用接点が設
けられ、制御部における制御電圧のオンオフに応じて開
閉動作を行う。ここで、バッテリと本質安全回路用接点
とは第1の信号線によって接続され、本質安全回路用接
点と絶対位置検出器とは本質安全信号線によって接続さ
れる。一方、制御部と絶対位置検出器との間に非本質安
全回路用接点が設けられ、本質安全回路用接点の開閉動
作に応じて、本質安全回路用接点とは逆の開閉動作を行
う。ここで、制御部と非本質安全回路用接点とは第2の
信号線によって接続され、非本質安全回路用接点と絶対
位置検出器とは非本質安全信号線によって接続される。
すなわち、本質安全回路用接点及び非本質安全回路用接
点を設けることにより、バッテリによるバックアップ電
圧と、制御部からの制御電圧が同時に絶対位置検出器に
通電されることはない。したがって、その絶対位置検出
器を、本質安全機器と非本質安全機器の両用に使用する
ことができる。また、本質安全信号線と非本質安全信号
線とを同一ケーブル内に収めることができる。さらに、
本質安全信号線と非本質安全信号線とを同一コネクタに
収めることができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は本発明の塗装ロボットの全体構成を示す
図である。図において、塗装ロボット1はブース壁2に
よって囲まれた危険場所に設置される。ロボット制御装
置3は、ブース壁2から離れた非危険場所に設置され、
塗装ロボット1を制御する。塗装ロボット1は内圧防爆
構造を有しており、その全体が隔壁4で覆われ、内部は
内圧室5として構成されている。この内圧室5にはエア
源10から圧縮空気 (保護気体) が送られ、大気との差
圧を保持して、内圧室5に爆発性ガスが侵入しないよう
になっている。エア源10はロボット制御装置3に設け
られている掃気スイッチ11をオンすることによって作
動する。サーボモータ6はその内圧室5内に設けられ、
サーボモータ6の一端側にはパルスコーダ7が取り付け
られている。パルスコーダ7は、サーボモータ6の回転
角を検出し、その検出信号は後述するケーブル20等を
経由してロボット制御装置3に送られる。また、パルス
コーダ7はロボット制御装置3に設置されたバッテリ3
1によってバックアップされ、制御電圧が供給されない
場合でも、その絶対位置を失わないように構成されてい
る。その詳細は後述する。
【0008】塗装ロボット1とロボット制御装置3側の
電源電圧 (制御電圧) 32との間は信号線21及び非本
質安全信号線22によって接続され、その信号線21と
非本質安全信号線22間にはリレーのa接点25が設け
られている。一方、塗装ロボット1とロボット制御装置
3側のバッテリ31との間は信号線23及び本質安全信
号線24によって接続され、その信号線22と本質安全
信号線24間にはリレーのb接点26が設けられてい
る。この本質安全信号線24は、内圧室5の圧力が低下
して所定圧力以下になったとしても、本質的に安全なレ
ベルを保持した状態でパルスコーダ7をバッテリ31に
よってバックアップできるようにするための信号線であ
る。なお、塗装ロボット1に接続された本質安全信号線
24及び非本質安全信号線22は、ロボット内の配線に
よって、パルスコーダ7のコネクタ71にさらに接続さ
れている。
【0009】次に、上記構成の塗装ロボットの作用を説
明する。先ず、掃気スイッチ11をオンしてエア源10
を作動させ、塗装ロボット1の内圧室5の圧力を上げ
る。内圧室5の圧力が所定圧力以上になり掃気が完了す
ると、内圧室5に設けられた圧力センサ12によって検
出された検出信号がロボット制御装置3に送られ、その
検出信号に応じて制御電圧32の立ち上げが可能にな
る。その制御電圧32の立ち上がりに応じてb接点26
が開状態となり、a接点25が閉状態となる。通常はこ
の状態で塗装ロボット1に制御電圧が送られる。すなわ
ち、内圧室5の圧力が所定圧力以上になり、内圧防爆構
造の機能が十分に果たせるときは、パルスコーダ7は制
御電圧32によって作動する。次に、ロボット制御装置
3の電源スイッチ33がオフされると、そのオフ信号に
応じてb接点26が閉状態となり、a接点25が開状態
となる。すなわち、制御電圧32が低下し、パルスコー
ダ7に制御電圧32が供給されないときは、パルスコー
ダ7がその絶対位置を失うことを防止するために、b接
点26が閉状態となりバッテリ31によってパルスコー
ダ7をバックアップする。また、掃気スイッチ11がオ
フされて内圧室5の圧力低下により制御電圧32が自動
的にオフされたときも、その制御電圧32のオフ信号に
応じてb接点26が閉状態となり、a接点25が開状態
となる。すなわち、内圧室5の圧力が低下し、本質安全
を保持するためにパルスコーダ7に制御電圧32が供給
されないときにも、b接点26が閉状態となりバッテリ
31によって本質安全信号線24を経由してパルスコー
ダ7をバックアップする。
【0010】図2は本発明の説明図である。図におい
て、パルスコーダ7には2本の信号線28及び29が接
続される。その一方の信号線28は制御電圧32を通電
するための信号線 (通常ライン) であり、信号線21、
a接点25及び非本質安全信号線22から構成される。
他方の信号線29はバッテリ31のバックアップ電圧を
通電するための信号線 (バッテリライン) であり、信号
線23、b接点26及び本質安全信号線24から構成さ
れる。このa接点25及びb接点26は、制御電圧32
のオンオフに応じて互いに逆の開閉動作を行う。このた
め、バッテリ31によるバックアップ電圧と、ロボット
制御装置3の制御電圧32とが同時にパルスコーダ7に
通電されることはない。したがって、パルスコーダ7
を、本質安全機器と非本質安全機器の両用に使用するこ
とができる。その結果、回路構成が簡単になり、絶対位
置検出器の低コスト化、軽量化、小型化が可能となる。
また、本質安全信号線24と非本質安全信号線22とを
同一のケーブル20内に収めることができる。さらに、
本質安全信号線24と非本質安全信号線22とを同一の
コネクタ71に収めることができる。したがって、この
点からも、内圧防爆構造に絶対位置検出器を簡単な構造
でかつ低コストで採用することができる。
【0011】図3はバッテリラインに設ける電流制限器
の位置を示す図であり、(A)はb接点の後に、(B)
はb接点の前に設けた場合をそれぞれ示す。電流制限器
27は、本質安全信号線24に流れる電流を本質的に安
全なレベルに制限するためのものであり、電流制限器2
7を設ける位置は、図に示すように、b接点26の後に
設けるようにしてもよいし、b接点26の前に設けるよ
うにしてもよい。この電流制限器27の電気的容量は、
パルスコーダ7及びバッテリライン29で構成される電
気回路の電気的容量から決定され、通常ライン28側を
考慮する必要はない。それは、バッテリライン29と通
常ライン28とは、上述したように同時に通電されるこ
とはないからである。このように、本質安全信号線24
に電流制限器27を介在させることで、本質安全防爆の
認定機器を使用せずに本質安全回路を構成することが可
能になる。
【0012】図4はリレーのa接点及びb接点の動作を
示すタイムチャートである。ここで、接点開閉用信号S
は、内圧室5の掃気が完了し、内圧室5に圧力が所定圧
力以上になったときに出力される。その接点開閉用信号
Sがオフの状態からオンすると、時間T1だけ遅れてb
接点26が閉状態から開状態になり、本質安全回路が切
断される。本質安全回路が切断されると、さらに時間T
2だけ遅れてa接点25が開状態から閉状態になり、非
本質安全回路が接合され、通電可能な状態になる。次
に、接点開閉用信号Sがオンの状態からオフすると、時
間T3だけ遅れてb接点26が開状態から閉状態にな
り、本質安全回路が接合され通電可能な状態になる。本
質安全回路が接合されると、時間T4だけ遅れてa接点
25が閉状態から開状態になり、非本質安全回路が切断
される。ここで、T2=0、T4=0とするとa接点と
b接点の開閉は同時に行われる事になる。このように、
本質安全回路のb接点26と、非本質安全回路のa接点
25とが互いに逆の開閉動作を行うように構成した。こ
のため、通常ライン28とバッテリライン29とが同時
に通電されることを確実に防止することができる。
【0013】上記の説明では、パルスコーダをバッテリ
でバックアップするようにしたが、パルスコーダに限ら
れることなく、他の電気機器をバックアップするように
構成することもできる。また、リレーのa接点、b接点
をそれぞれ一個ずつ設けるようにしたが、複数個ずつ設
けるように構成することもできる。これにより、1つの
接点に溶着等が発生した場合でも、他の接点によって正
常な動作を確保することができる。また、本質安全信号
線に電流制限器を介在させるようにしたが、電圧制限器
を介在させるように構成してもよい。さらに、信号線の
接点にリレー (機械的接点) を用いるようにしたが、ト
ランジスタ等の電気的接点を用いる構成にすることもで
きる。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、本質安
全回路用接点及び非本質安全回路用接点を設け、互いに
逆の開閉動作を行うように構成した。このため、バッテ
リによるバックアップ電圧と、制御部からの制御電圧が
同時に絶対位置検出器に通電されることはない。したが
って、その絶対位置検出器を、本質安全機器と非本質安
全機器の両用に使用することができる。その結果、回路
構成が簡単になり、絶対位置検出器の低コスト化、軽量
化、小型化が可能となる。また、本質安全信号線と非本
質安全信号線とを同一ケーブル内に収めることができ
る。さらに、本質安全信号線と非本質安全信号線とを同
一コネクタに収めることができる。この点からも、内圧
防爆構造に絶対位置検出器を簡単な構造でかつ低コスト
で採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の塗装ロボットの全体構成を示す図であ
る。
【図2】本発明の説明図である。
【図3】バッテリラインに設ける電流制限器の位置を示
す図であり、(A)はb接点の後に、(B)はb接点の
前に設けた場合をそれぞれ示す。
【図4】リレーのa接点及びb接点の動作を示すタイム
チャートである。
【符号の説明】
1 塗装ロボット 3 ロボット制御装置 5 内圧室 6 サーボモータ 7 パルスコーダ 10 エア源 11 掃気スイッチ 20 ケーブル 21,23 信号線 22 非本質安全信号線 24 本質安全信号線 25 a接点 26 b接点 31 バッテリ 32 制御電圧 71 コネクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 羽村 雅之 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地 ファナック株式会社 商品開発研 究所内 (72)発明者 酒井 保 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地 ファナック株式会社 商品開発研 究所内 (56)参考文献 特開 昭62−226282(JP,A) 実開 昭63−110398(JP,U)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内圧室に保護気体を圧入することによっ
    て爆発性ガスの侵入を防止する内圧防爆構造を有する塗
    装ロボットにおいて、前記内圧室に設置された絶対位置
    検出器と、前記内圧室から離れた非危険場所に設置さ
    れ、前記絶対位置検出器をバックアップするバッテリ
    と、前記内圧室から離れた非危険場所に設置され、前記
    絶対位置検出器に制御電圧を供給する制御部と、前記バ
    ッテリに第1の信号線によって接続され、前記制御部か
    らの制御電圧のオンオフ信号に応じて開閉動作を行う本
    質安全回路用接点と、前記本質安全回路用接点と前記絶
    対位置検出器とを接続する本質安全信号線と、前記制御
    部に第2の信号線によって接続され、前記本質安全回路
    用接点の開閉動作に応じて、前記本質安全回路用接点と
    は逆の開閉動作を行う非本質安全回路用接点と、前記非
    本質安全回路用接点と前記絶対位置検出器とを接続する
    非本質安全信号線と、を有することを特徴とする塗装ロ
    ボット。
  2. 【請求項2】 前記本質安全信号線及び前記非本質安全
    信号線は、同一ケーブル内に構成されることを特徴とす
    る請求項1記載の塗装ロボット。
  3. 【請求項3】 前記本質安全信号線及び前記非本質安全
    信号線は、同一コネクタ内に構成されることを特徴とす
    る請求項1記載の塗装ロボット。
  4. 【請求項4】 前記制御電圧のオン信号に応じて、前記
    本質安全回路用接点は開状態となり、前記非本質安全回
    路用接点は閉状態となり、前記制御電圧のオフ信号に応
    じて、前記本質安全回路用接点は閉状態となり、前記非
    本質安全回路用接点は開状態となることを特徴とする請
    求項1記載の塗装ロボット。
  5. 【請求項5】 前記制御部は、前記内圧室のガス圧力が
    所定圧力以上になったとき前記制御電圧を出力すること
    を特徴とする請求項1記載の塗装ロボット。
  6. 【請求項6】 前記本質安全回路用接点及び前記非本質
    安全回路用接点は、それぞれ複数個設けられることを特
    徴とする請求項1記載の塗装ロボット。
  7. 【請求項7】 前記本質安全回路用接点及び前記非本質
    安全回路用接点は、機械的接点であることを特徴とする
    請求項1記載の塗装ロボット。
  8. 【請求項8】 前記本質安全回路用接点及び前記非本質
    安全回路用接点は、電気的接点であることを特徴とする
    請求項1記載の塗装ロボット。
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JP5863419B2 (ja) * 2011-11-29 2016-02-16 川崎重工業株式会社 内圧防爆構造を有する多関節ロボットの制御システム及び方法
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