TW202313289A - 空氣淨化機構、機器人及空氣淨化方法 - Google Patents
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Abstract
一種空氣淨化機構，包括複數個容器及電纜。複數個容器容設電連接部。電纜連接於複數個容器之間。於複數個容器的其中一個之內部設有供氣孔，以對容器的內部供應加壓空氣。電纜包括配線束及管套，配線束係由連接至電連接部成群的配線捆綁而成，管套覆蓋於配線束的外表面。複數個容器的其中二個內部的空間，透過管套內的配線之間的間隙以相互連通。
Description
本申請涉及一種空氣淨化機構、機器人及空氣淨化方法。
一般來說，習知機器人的電動馬達，係構成以避免與外部空氣接觸的結構(例如，請參閱專利文獻1)。專利文獻1的構造，其電動馬達構成為防止與外部可燃氣體接觸的防爆構造。此種構造，將電動馬達容設於密封容器內的同時，也在機器人的底座設置供給不可燃之保護氣體的集管，此外，透過管道將密封容器與集管連接，且管道內容設有配線用電纜。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本發明專利特開昭62-63090號公開說明書
[發明欲解決之問題]
密封容器間以供氣用管道連接，於管道內配置電纜的結構，必須準備內徑相較於電纜外徑大一圈的管道。特別是，將電纜伸入管道內的作業並不容易，且生產成本也高。此外，於管道內配置可動電纜時，含有管道的可動電纜的可撓性，較單獨的可動電纜還要低。
此外，在具有水蒸氣及飛濺液體的高濕度環境下，必須防止外部空氣進入機器人的馬達等電器設備周邊而產生結露的問題。因此，期望能夠在不讓電纜的配線空間及成本增加，也不讓耐用性下降的情況下，防止外部空氣進入到電器設備周邊。
[解決問題之手段]
有鑑於此，依據一實施例提供一種空氣淨化（Air Purge）機構，包括複數個容器及電纜。複數個容器容設電連接部。電纜連接於複數個容器之間。於複數個容器的其中一個之內部設有供氣孔，以對容器的內部供應加壓空氣。電纜包括配線束及管套，配線束係由連接至電連接部成群的配線捆綁而成，管套覆蓋於配線束的外表面。複數個容器的其中二個內部的空間，透過管套內的配線之間的間隙以相互連通。
關於本申請根據第一實施例之空氣淨化機構30、機器人1及空氣淨化方法，請參閱下列圖式及說明。本實施例的機器人1，例如為立式六軸多關節型機器人，如圖1及圖2所示，機器人1包括基部2及可動部3，基部2被固定於地板等被安裝面上，可動部3可以相對於基部2被移動。
可動部3包括旋轉臂4，旋轉臂4相對於基部2繞著第一軸線A可旋轉地被支撐。此外，可動部3還包括第一臂5及第二臂6。第一臂5繞著被配置於與第一軸線A正交之平面內的第二軸線B可旋轉地被支撐。第二臂6繞著與第二軸線B平行的第三軸線C可旋轉地被支撐。進一步地，可動部3更包括三軸之手腕單元7，手腕單元7位於第二臂6的前端。
機器人1包括第一馬達、第二馬達、第三馬達、第四馬達8、第五馬達及第六馬達。第一馬達使旋轉臂4相對於基部2旋轉。第二馬達使第一臂5相對於旋轉臂4旋轉。第三馬達使第二臂6相對於第一臂5旋轉。第四馬達8、第五馬達及第六馬達使手腕單元7作動。圖3僅示出了第四馬達8。第一馬達配置於基部2內。第二馬達配置於旋轉臂4內。基部2的內部與旋轉臂4的內部連通，並相對於外部為被密封的狀態。
第三馬達容設於第二臂6內。如圖3所示，第四馬達8被固定於第二臂6，透過第二臂6與組設於第二臂6的外殼9形成密閉容器，以相對於外部為被密封的狀態。
手腕單元7，透過圖未示出的旋轉密封構件，與第二臂6之間呈被密封的狀態，並可以相對於第二臂6旋轉。如此，第二臂6及手腕單元7構成為相對於外部被密封之密閉容器。第五馬達及第六馬達被容設於手腕單元7內。
如圖4所示，基部2固定有配電箱(容器)10。配電箱10構成為相對於外部被密封之呈長方體箱狀的密閉容器。配電箱10的外表面上設置有連接器11，連接器11可以連接從控制裝置(圖未示出)延伸出的電纜(圖未示出)。
連接器11被固定於封閉貫通孔(圖未示)的位置，貫通孔係沿板厚方向貫穿配電箱10的一個側壁10a。於配電箱10內，分別透過配線12以焊接連接至被配置於配電箱10內部的連接器11之圖未示的複數個端子(電連接部)。
如圖4所示，各配線12，經由將每一連接目標處綑綁而成的複數個配線束，分別透過管套13覆蓋外表面以成為複數個電纜14、15、16、17、18，且貫穿被配置於用以封閉基部2的開口部19位置的配電箱10之另一側壁10b，並引導於基部2內。各管套13，例如為諸如PVC(聚氯乙烯)之類的電絕緣和防水材料製成。
各電纜14、15、16、17、18，透過分別被固定於沿著板厚方向貫穿配電箱10的側壁10b之複數個貫通孔10c的習知電纜接頭20，以貫穿貫通孔10c的狀態下被固定於配電箱10的側壁10b。電纜接頭20透過螺帽鎖固，密封了管套13的外表面周緣之間隙，並透過與管套13外表面之間的摩擦，使電纜14、15、16、17、18固定，並可以避免電纜14、15、16、17、18於長軸方向及圓周方向移動。
經由電纜接頭20貫穿配電箱10的側壁10b之電纜14、15、16、17、18，包括被連接至第一馬達的第一電纜14，被連接至第二馬達的第二電纜15以及被連接器第三至第六馬達的第三電纜16。此外，經由電纜接頭20貫穿配電箱10的側壁10b之電纜14、15、16、17、18，還包含被連接至後述電池23的第四電纜17及含有使用者用信號線21及空氣管道22的第五電纜18。
如圖4所示，機器人1包括用於數據保持的電池23。電池23可以從基部2的側面拆卸，同時以被密封狀態地容設於配置在基部2內部的電池容器(容器)24內。此外，如圖1及圖2所示，機器人1包括位於第二臂6後端的分線箱(容器)25。
本實施例的機器人1，包括空氣淨化機構30。空氣淨化機構30包括配電箱10、電池容器24、分線箱25、外殼9、如第二臂6的複數個容器及與該些容器連接的電纜14、15、16、17、18。
配電箱10內，容設有連接器11的端子及與配線12之間焊接的部分以作為電連接部。電池容器24內，作為電連接部，容設有電池23的端子及與配線12之間透過螺絲連接的連接部。如圖5所示，於分線箱25的一壁面25a上，綑綁了用於第三馬達至第六馬達的配線束並以管套13覆蓋的第三電纜16貫穿了貫通孔25c，透過電纜接頭20以被密封的狀態固定。
於分線箱25內，自第三電纜16的管套13的一端露出的第三至第六馬達用的配線12，被分支於對應每一馬達綑綁而成的配線束。圖5示出了其中三個的配線束。
此外，於分線箱25的另一壁面25b上，第三至第六馬達用的分支電纜26、27、28、29貫穿了貫通孔25d，並分別透過電纜接頭20以被密封的狀態固定。各分支電纜26、27、28、29，以管套13覆蓋第三至第六馬達用的配線束之外表面而構成。各分支電纜26、27、28、29透過連接器31分別連接至第三電纜16的複數個配線束。
也就是說，於分線箱25內，作為電連接部，容設有連接器31，連接器31可拆卸地連接於第三電纜16的配線12及分支電纜26、27、28、29的配線12。被固定於分線箱25的分支電纜26、27、28、29內，如圖3所示，第四馬達8用的分支電纜27，貫穿了設於外殼9的貫通孔9c，透過電纜接頭20以被密封的狀態固定於外殼9。
被固定於外殼9的分支電纜27，於外殼9內的空間，自管套13的端面露出的第四馬達8用的配線12，透過連接器32連接至以密封狀態被容設於外殼9內的第四馬達8。也就是說，於外殼9內，容設有連接至第四馬達8的連接器32作為電連接部。
同樣地，如圖6所示，被固定於分線箱25的其他分支電纜26、28、29，透過貫穿用以可密封地封閉設置在第二臂6之開口部34的板件33，以電纜接頭20固定於板件33。板件33隔著圖未示出的墊片以螺絲可拆卸地固定於第二臂6的外表面。
固定於板件33的一條分支電纜26的前端，於第二臂6的內部空間，從管套13的端面露出的第三馬達用的配線12連接至以密封狀態被容設於第二臂6的內部空間之第三馬達。
此外，被固定於板件33的其他分支電纜28、29的前端，於手腕單元7的內部空間，第五馬達用及第六馬達用的配線12連接至以密封狀態被容設於手腕單元7的內部空間之第五馬達及第六馬達。也就是說，於第二臂6及手腕單元7的內部空間，亦容設有連接至第三、第五及第六馬達的連接器以作為電連接部。
如圖7所示，各電纜14、15、16、17、18，包括成群的配線12綑綁而成的配線束以及緊密地覆蓋於配線束外表面的管套13。舉例來說，各配線12係為圓形的截面形狀，綑綁而成的配線束中的配線12之間形成有間隙。管套13係以徑向方向自外側緊縮配線束的方式形成，雖然各配線12被覆蓋並朝徑方向被壓縮，但配線12之間仍具有間隙。如此，各電纜14、15、16、17、18的管套13內，構成配線束的成群配線12之間，沿著電纜14、15、16、17、18的整個長軸方向形成間隙。
配電箱10內的空間，透過第三電纜16內形成的間隙連通至分線箱25的內部空間，並透過第四電纜17內形成的間隙連通至電池容器24的內部空間。此外，分線箱25的內部空間，分別透過分支電纜26、27、28、29內形成的間隙連通至外殼9的內部空間、第二臂6及手腕單元7的內部空間。
此外，配電箱10包括管道接頭(供氣孔)35，管道接頭35可拆卸地連接自外部的氣壓供應源延伸的管道。透過將管道連接至管道接頭35，可以將從氣壓供應源經由管道供應的加壓空氣供應於配電箱10內的空間。
在本實施例中，配電箱10的連接器11及固定有連接器11的側壁10a之間，如圖8所示，配置有間隔件36，間隔件36具有與連接器11的輪廓相同的矩形框架。於間隔件36，管道接頭35鎖固於貫穿側壁10a的螺孔37。間隔件36與側壁10a之間，及間隔件36與連接器11之間，透過圖未示出的墊片密封。間隔件36內側的開口大到足以讓以配線12連接至端子狀態下的連接器11，透過調整方向以通過的程度。
本實施例的空氣淨化機構30及應用於機器人1的空氣淨化方法，請參閱以下說明。本實施例的空氣淨化方法，包括將配電箱10、分線箱25、電池容器24、外殼9、第二臂6及手腕單元7內的空間，以第三電纜16、第四電纜17及分支電纜26、27、28、29相互連通，並供應乾燥空氣於配電箱10。
具體來說，將自配置於外部的乾燥空氣供應裝置引導而來的管道與設於配電箱10的間隔件36上的管道接頭35連接，並經由管道供應乾燥空氣。舉例來說，乾燥空氣供應裝置係為除去從被設置於工廠的空氣供應源所供應之空氣內的灰塵及濕氣的裝置。
經由管道被供應的乾燥空氣，經由管道接頭35供應於配電箱10內時，配電箱10內的壓力將上升。配電箱10的內部空間經由第三電纜16及第四電纜17的管套13內的間隙，與電池容器24及分線箱25的內部空間相互連通。如此，供應於配電箱10內的乾燥空氣，經由間隙被供應至電池容器24及分線箱25的內部空間。
此外，分線箱25的內部空間，經由分支電纜26、27、28、29的管套13內的間隙，與外殼9的內部空間、第二臂6的內部及手腕單元7的內部空間相互連通，如此，供應於分線箱25內的乾燥空氣，經由間隙被供應至外殼9、第二臂6及手腕單元7的內部空間。
結果，電池容器24、分線箱25、外殼9、第二臂6及手腕單元7的內部空間由於充滿了加壓的乾燥空氣，能夠阻止來自外部的水蒸氣等進入該些空間內。此外，透過在電池容器24、分線箱25、外殼9、第二臂6及手腕單元7的內部空間維持較低的濕度，可以避免空間內部發生結露，並防止電連接部發生短路或生鏽。
在此種狀況下，透過本實施例，由於利用管套13內配線12之間形成的間隙作為乾燥空氣的通道，不需要在各電纜14、15、16、17、18的周圍設置用於形成流道的個別管道。因此，能夠避免因設置較電纜14、15、16、17、18的外徑大一圈的管道而使配線空間增加。
此外，不用進行將電纜14、15、16、17、18伸入管道內的作業，可減少製造成本。進一步地，具有能夠防止因於電纜14、15、16、17、18外側設置管道而導致的可撓性下降，特別是，可以維持像是第三電纜16的可動電纜的變形性，還能維持電纜14、15、16、17、18的耐久性等優點。
此外，根據本實施例的機器人1，不需要以乾燥空氣填充電池容器24、分線箱25、外殼9、第二臂6及手腕單元7的內部空間時，亦可以不供應乾燥空氣至配電箱10。此時，不需要用以連接乾燥空氣供應裝置的管道之管道接頭35，亦可以將管道接頭35與間隔件36整個一起拆卸。
也就是說，將使用於不需要空氣淨化環境下的機器人1作為標準機器人，以後續組設組裝有管道接頭35的間隔件36進行最小限度的改造，便可以構成能在需要空氣淨化的環境下使用的機器人。因此，無論有無需要空氣淨化，大部分的構件皆能共通化，具有能夠減少改造所需要的時間及減少成本的優點。
此外，在本實施例中，作為機器人1，示例了立式六軸多關節型機器人，但不限於此，亦可以為其他形式的機器人。此外，作為以乾燥空氣進行空氣淨化的容器，示例了配電箱10、電池容器24、分線箱25、外殼9、第二臂6及手腕單元7，但不限於此。舉例來說，亦可以適用於由使用者組裝至臂或手腕的電子設備，例如容設電磁閥或用於驅動工具的馬達之容器、外殼等。
此外，舉例來說，分線箱25內設有用於檢測分線箱25內壓力的壓力感測器，亦設有根據壓力感測器所需可拆卸的管道接頭(壓力檢測部)。如此，當電纜14、15、16、17、18的管套13發生開孔等的異常時，能夠檢測到壓力下降，並確認是否確實執行空氣淨化。
在此情況下，壓力感測器具有通訊方式，當壓力相較於閥值較低時，可以透過控制裝置或其他的通知方式進行通知。壓力感測器或壓力檢測部，亦可以設於配電箱10以外的其他容器24、25內。
此外，在本實施例中，各電纜14、15、16、17、18透過電纜接頭20組裝於容器。在此種狀況下，由於電纜14、15、16、17、18的管套13由電纜接頭20從外表面緊縮，配線12之間的間隙將縮小，導致空氣流動的截面積縮小。因此，如圖9所示，電纜14、15、16、17、18於配線束中可以包括一個以上的管道38，如圖10所示，為了確保於電纜接頭20緊縮的部分之間隙，可以插入由硬質材料所形成的補強管道39。此外，分支電纜26、27、28、29同樣地，配線束中可以包括一個以上的管道38，而為了確保於電纜接頭20緊縮的部分之間隙，亦可以插入由硬質材料所形成的補強管道39。
此外，在本實施例中，加壓空氣供應於配電箱10內，取而代之的是，亦可以供應加壓氮氣等惰性氣體。此外，雖然乾燥空氣供應裝置設於機器人1的外部，但乾燥空氣供應裝置亦可以組裝於配電箱10內。如此，從工廠的空氣供應源供應的加壓空氣僅須通過乾燥空氣供給裝置，用於空氣淨化的加壓空氣便可以被除溼乾燥。
此外，取代間隔件36，配電箱10設有可透過塞子等開關的螺孔，當需要供應乾燥空氣時，亦可以於取下了塞子的螺孔組裝管道接頭35。此外，雖然透過電纜接頭20將電纜14、15、16、17、18組裝至各容器6、7、9、10、24、25，如圖11所示，亦可以透過連接器40連接，連接器40僅在嵌合時相對於外部具防水功能，並可以將電纜14、15、16、17、18的管道13的內部空間相互連通。
具體來說，連接器40包括第一殼體41、第二殼體42、O型環43及接觸部46、47。第一殼體41組裝至各容器6、7、9、10、24、25。第二殼體組裝有電纜接頭20。O型環43配置於第一殼體41及第二殼體42之間。接觸部46、47之一端側具有分別與第一殼體41及第二殼體42的配線12連接的連接部44、45。形成針狀的接觸部47伸入了形成圓筒狀的接觸部46時，使得接觸部46與接觸部47相嵌合。
如此，第一殼體41與第二殼體42相互嵌合時，配置於第一殼體41及第二殼體42之間的O型環43被壓平，透過第一殼體41及第二殼體42的緊密接觸，連接器40的內部呈密封並相對於外部防水。此外，連接器40，由於接觸部46、47、第一殼體41及第二殼體42之間沒有被封閉，可以將透過管套13內的空間供應的加壓空氣，經由連接器40內部的各間隙供應至各容器6、7、9、10、24、25內。在此，連接器40內部的多個構件之間存在間隙，或者由於製造等原因，構件上呈具有開孔的狀態。
1:機器人
2:基部
3:可動部
4:旋轉臂
5:第一臂
6:第二臂
7:手腕單元
8:第四馬達
9:外殼
9c:貫通孔
10:配電箱
10a:側壁
10b:側壁
10c:貫通孔
11:連接器
12:配線
13:管套
14、15、16、17、18:電纜
19:開口部
20:電纜接頭
21:信號線
23:電池
24:電池容器
25:分線箱
25a:壁面
25b:壁面
25c:貫通孔
25d:貫通孔
26、27、28、29:分支電纜
30:空氣淨化機構
31:連接器
32:連接器
33:板件
34:開口部
35:管道接頭
36:間隔件
37:螺孔
38:管道
39:補強管道
40:連接器
41:第一殼體
42:第二殼體
43:O型環
44、45:連接部
46、47:接觸部
A:第一軸線
B:第二軸線
C:第三軸線
[圖1]為根據一第一實施例機器人的側視圖。
[圖2]為圖1機器人的後視圖。
[圖3]為沿著圖2的X-X線之局部剖視圖。
[圖4]為沿著圖2的Y-Y線之局部剖視圖。
[圖5]為示意圖1機器人所具備的分線箱內部結構之剖視圖
[圖6]為示意向圖1機器人之第二臂的內部空間配線之剖視圖
[圖7]為構成圖1機器人所具備的空氣淨化結構之電纜一例的橫剖視圖。
[圖8]為可以於後續組裝於圖1機器人的間隔件及管道之前視圖。
[圖9]為圖7的電纜之變形例之橫剖視圖。
[圖10]為圖1機器人所具備的空氣淨化結構之變形例之示意圖。
[圖11]為圖1機器人所具備的空氣淨化結構之另一變形例之示意圖。
1:機器人
2:基部
3:可動部
4:旋轉臂
5:第一臂
6:第二臂
7:手腕單元
10:配電箱
11:連接器
16:電纜
25:分線箱
30:空氣淨化機構
A:第一軸線
B:第二軸線
C:第三軸線
Claims (6)
- 一種空氣淨化機構，包括： 複數個容器，以容設一電連接部；以及 一電纜，連接於該複數個容器之間； 其中，於該複數個容器的其中一個之內部設有一供氣孔，以對該容器的內部供應加壓空氣； 其中，該電纜包括一配線束及一管套，該配線束係由連接至該電連接部成群的一配線捆綁而成，該管套覆蓋於該配線束的外表面； 其中，該複數個容器的其中二個內部的空間，透過該管套內的該配線之間的間隙以相互連通。
- 如請求項1所述之空氣淨化機構，其中，該複數個容器為密閉容器。
- 如請求項2所述之空氣淨化機構，其中，未設有該供氣孔的該複數個容器的其中之一，設有一壓力檢測部或一壓力檢測器，以檢測該容器內部的壓力。
- 如請求項1至3任一項所述之空氣淨化機構，更包括一乾燥空氣供應裝置，連接於該供氣孔。
- 一種機器人，包括： 一底座，被固定於一安裝面； 一可動部，設於該底座並可相對於該底座移動；以及 如請求項1至4任一項所述之空氣淨化機構； 其中，設有該供氣孔的該容器被固定於該底座； 其中，未設有該供氣孔的其他該容器被固定於該可動部。
- 一種空氣淨化方法，包括： 將容設一電連接部的複數個容器，以一電纜連接，該電纜包括由連接至該電連接部成群的一配線綑綁而成的一配線束及覆蓋於該配線束的外表面之一管套； 供應加壓空氣於該複數個容器的其中之一內；以及 將被供應於該容器內的加壓空氣，以該電纜之該管套內的該配線之間的間隙供應於其他該複數個容器。
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