(57)【要約】      （修正有）【課題】専用のハード構成を追加することなく、モータの駆動状態を表示する表示灯の断線故障を検出することができるロボットシステムを提供する。【解決手段】ランプ１３をブレーキＢ１に対する電圧供給経路に介在して設ける。モータＭ１〜Ｍ６の駆動をフィードバック制御する制御部は、指令回転角度を用いて、ロボットに対し所定の動作を行わせるためにモータＭ１に発生させる必要がある必要トルク値を推定し、モータＭ１に流れる電流の値を用いてモータＭ１が発生する現在トルク値を演算し、現在トルク値が必要トルク値よりも所定値以上大きくなった場合に、ランプ１３が断線故障したことを表示して、モータＭ１〜Ｍ６の駆動を停止させる。【選択図】図２
2011062792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットに設けられる複数の軸をそれぞれ駆動する複数のモータと、
一対の直流電源線を介して直流電圧を出力する出力状態と、当該直流電圧の出力を停止する停止状態とを切替可能に構成された直流電源部と、
前記複数のモータの回転軸をそれぞれロックするように動作するものであり、前記一対の直流電源線間に互いに並列に設けられ、前記直流電圧の供給を受けると当該ロック状態が解除される複数のブレーキと、
前記モータの駆動状態を表示するものであり、前記複数のブレーキのうち少なくとも１つの所定のブレーキに対する電圧供給経路に介在して設けられ、前記直流電圧の供給を受けることにより点灯する表示灯と、
前記モータに流れる電流を検出する電流検出部と、
前記モータの回転軸の回転角度を検出する回転角度検出部と、
前記電流検出部により検出される電流値を指令電流値に一致させるとともに前記回転角度検出部により検出される回転角度を指令回転角度に一致させるように前記モータの駆動をフィードバック制御して前記ロボットの位置制御を行う制御部とを備え、
前記制御部は、
前記モータを駆動する期間にあっては前記直流電源部を前記出力状態に切り替え、前記モータの駆動を停止する期間にあっては前記直流電源部を前記停止状態に切り替え、
前記位置制御を行うために前記モータに発生させる必要があるトルクの値である必要トルク値を前記指令回転角度または前記指令電流値を用いて推定し、
前記モータが発生する現在のトルクの値である現在トルク値を前記電流検出部により検出される電流値を用いて演算し、
前記所定のブレーキに対応する前記モータの前記現在トルク値が前記必要トルク値よりも所定値以上大きくなった場合に前記複数のモータの駆動を停止させることを特徴とするロボットシステム。
【請求項２】
前記表示灯は、前記一対の直流電源線間に、前記複数のブレーキのうち１つのブレーキと直列に設けられ、
前記制御部は、前記位置制御を行うために前記１つのブレーキに対応する１つの前記モータの前記必要トルク値を推定し、当該モータが発生する前記現在トルク値を演算することを特徴とする請求項１記載のロボットシステム。
【請求項３】
前記表示灯は、前記一対の直流電源線の少なくとも一方に直列に介在して設けられ、
前記制御部は、前記位置制御を行うために前記複数のモータの前記必要トルク値を全て推定し、前記複数のモータが発生する前記現在トルク値を全て演算することを特徴とする請求項１記載のロボットシステム。
【請求項４】
前記表示灯を複数設ける場合、当該複数の表示灯を直列に接続することを特徴とする請求項２または３記載のロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットに設けられる複数の軸をそれぞれ駆動する複数のモータと、当該モータの駆動状態を表示する表示灯とを備えたロボットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の軸を備えた多軸型のロボットにおいて、各軸は複数のモータにより個別に駆動される。また、ロボットには、モータの通電状態（駆動状態）を表すためのランプ（表示灯）が設けられている。このランプは、モータの通電期間には点灯され、非通電期間には消灯される。また、上記ランプは、ロボットの筐体外側において外部から視認し易い部位に設けられる。このため、ロボットの周囲にいる人（例えば作業者など）は、ランプの点灯状態を確認することでロボットが動作中（姿勢維持中も含む）であるか否かを判断できる。作業者は、ロボットが動作中であると判断した場合には不用意にロボットに近づくことはない。このように、モータの駆動状態を表示するランプを設けることで、ロボットシステムの安全性の向上が図られている。
【０００３】
従って、ランプに給電を行うための電源線が断線したり、ランプ自体が断線故障した場合には、以下のような問題が生じる。すなわち、モータの駆動期間中であってもランプが点灯されないことになるため、ロボットが動作中であるにもかかわらず、作業者が動作中でないと判断してしまうことが考えられる。このようにロボットの動作状態を誤って判断した場合、作業者の安全が脅かされる事態が生じてしまう可能性があった。
【０００４】
このような問題は、ランプの断線故障を検出することで回避することができる。その検出方法としては、例えば、上記電源線に流れる電流値を常時監視し、その電流値の変化に基づいてランプの断線故障を検出する構成を設けることが考えられる。また、例えば特許文献１に記載された技術をロボットシステムに適用することも考えられる。すなわち、ランプの給電ライン上にフォトカプラの一次側の発光ダイオードを挿入し、その二次側のトランジスタのオンオフ状態に応じた検出信号に基づいてランプの断線を検出する構成を設けることも考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２９３６３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術では、ロボットシステムの構成に対し、ランプの断線故障を検出するための専用のハード構成を新たに追加的に設ける必要がある。従って、上記従来技術を採用した場合には、ロボットシステムの製造コストが増大するという問題が生じてしまう。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、専用のハード構成を追加することなく、モータの駆動状態を表示する表示灯の断線故障を検出することができるロボットシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の手段によれば、制御部は、電流検出部により検出されるモータに流れる電流値を指令電流値に一致させるとともに回転角度検出部により検出されるモータの回転軸の回転角度を指令回転角度に一致させるように、ロボットに設けられる複数の軸をそれぞれ駆動する複数のモータの駆動をフィードバック制御してロボットの位置制御を行う。直流電源部は、一対の直流電源線を介して直流電圧を出力する出力状態と、直流電圧の出力を停止する停止状態とを切替可能に構成されている。複数のブレーキは、複数のモータの回転軸をそれぞれロックするように動作する。これらブレーキは、一対の直流電源線間に互いに並列に設けられ、上記直流電圧の供給を受けるとロック状態が解除されるようになっている。また、ロボットには、モータの駆動状態（通電状態）を表示する表示灯が設けられている。この表示灯は、複数のブレーキのうち少なくとも１つの所定のブレーキに対する電圧供給経路に介在して設けられ、直流電圧の供給を受けることにより点灯する。
【０００９】
一般に、複数の軸を備えた多軸型ロボットは、その動作中、駆動されない軸が存在する場合でも全ての軸に対応するブレーキのロック状態を解除する。その理由は、ロボットが動作することによって駆動されない軸に対しても所定の外力が加わり、その外力により駆動されないはずの軸が動いてしまわないようにするための補正制御を行うためである。
【００１０】
このようなことから、制御部は、モータを駆動する期間にあっては直流電源部を出力状態に切り替える。ここで、表示灯が故障していない通常の状態であれば、一対の直流電源線を介して複数のブレーキに直流電圧が供給され、複数のブレーキのロック状態が全て解除される。これにより、モータの駆動に応じてロボットに設けられた複数の軸が駆動されてロボットが動作する。また、このとき、一対の直流電源線を介して表示灯にも直流電圧が供給され、表示灯が点灯される。つまり、ロボットが動作している期間に表示灯が点灯することになり、表示灯がロボットの動作状態を正しく表示することになる。
【００１１】
また、制御部は、モータの駆動を停止する期間にあっては直流電源部を停止状態に切り替える。その結果、複数のブレーキおよび表示灯には直流電圧は供給されない。これにより、全てのブレーキがロック状態になるとともに表示灯は消灯する。つまり、ロボットが動作されていない期間に表示灯が消灯することになり、表示灯がロボットの動作状態を正しく表示することになる。
【００１２】
これに対し、表示灯が断線故障している状態では、制御部が直流電源部を出力状態に切り替えたとしても、表示灯の断線故障により上記所定のブレーキに対する電圧供給経路が断電されているので所定のブレーキに対して直流電圧が供給されない。このため、所定のブレーキがロック状態となる。このような状態となっていても、制御部は、上記位置制御を行うためにモータの駆動をフィードバック制御する。この場合、所定のブレーキがロック状態であるために、全てのブレーキのロックが解除されている通常の状態において同様の位置制御を行う場合に発生させるトルクと比較して大きなトルクを所定のブレーキに対応するモータに発生させる必要がある。従って、表示灯が断線故障した状態でモータが駆動される期間には、上記モータは通常よりも大きなトルクを発生する。本手段では、このような点に着目して以下のように表示灯の断線故障を検出するようにしている。
【００１３】
すなわち、制御部は、位置制御を行うためにモータに発生させる必要があるトルクの値である必要トルク値を指令回転角度または指令電流値を用いて推定する。また、制御部は、モータが発生する現在のトルクの値である現在トルク値を電流検出部により検出される電流値を用いて演算する。表示灯が断線故障している状態で、モータを駆動させようとした場合には、上述したように所定のブレーキに対するモータに通常よりも大きなトルクが発生するため現在トルク値は大きくなる。そこで、制御部は、上記モータの現在トルク値が通常発生すると推定される必要トルク値よりも所定値以上大きくなった場合には、表示灯が断線故障していると判断して複数のモータの駆動を停止させる。このようにすれば、表示灯が断線故障し、点灯させることができない状態であるとしても、全てのモータの駆動が停止されるので、表示灯がロボットの動作状態を正しく表示することになる。
【００１４】
また、上記検出方法では、例えばロボットが停止している期間など、所定のブレーキに対応するモータの駆動を停止させている期間中に表示灯が断線故障した場合、その時点では故障を検出することはできない。しかし、その後、上記モータの駆動が開始されると直ちに上記検出方法により、表示灯の断線故障が検出されるので問題が生じることはない。
【００１５】
このように、本手段では、表示灯を所定のブレーキに対する電圧供給経路に介在して設けるとともに、モータの駆動をフィードバック制御するために必須となる構成を用いて、表示灯が断線故障したことにより生じる上記所定のブレーキに対応するモータが発生するトルク値の変化を検出し、これに基づいて表示灯の断線故障を検出するようにしている。従って、ロボットシステムに新たなハード構成を追加的に設けることなく、モータの駆動状態を表示する表示灯の断線故障を検出することができる。
【００１６】
請求項２記載の手段によれば、一対の直流電源線間に複数のブレーキのうち１つのブレーキと直列に表示灯が設けられている。このような構成において、表示灯が断線故障すると、１つのブレーキに対する電圧供給経路のみが断電されることになる。制御部は、位置制御を行うために上記１つのブレーキに対応する１つのモータの必要トルク値を推定し、そのモータが発生する現在トルク値を演算し、これらトルク値を比較して断線故障の検出を行う。このようにすれば、制御部が行う必要トルク値の推定および現在トルク値の演算を必要最低限にとどめることができ、制御部の制御負荷を軽減することができる。
【００１７】
請求項３記載の手段によれば、一対の直流電源線の少なくとも一方に直列に介在して表示灯が設けられている。このような構成において、表示灯が断線故障すると、全てのブレーキに対する電圧供給経路が断電されることになる。制御部は、位置制御を行うために複数のモータの必要トルク値を全て推定し、複数のモータが発生する現在トルク値を全て演算し、これらトルク値を比較して断線故障の検出を行う。このようにすれば、少なくとも１つのモータが駆動されている状態であれば、表示灯の断線故障に応じてそのモータの現在トルク値が大きくなるので、その変化により故障を検出することができる。従って、表示灯の断線故障の検出精度を高めることができる。
【００１８】
請求項４記載の手段によれば、表示灯を複数設ける場合、それら複数の表示灯を直列に接続するので、少なくとも１つの表示灯が断線故障した場合には、上記検出方法によりその故障が検出され、全てのモータの駆動が停止される。つまり、ロボットが動作されていない期間に全ての表示灯が消灯することになり、全ての表示灯がロボットの動作状態を正しく表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すロボットシステムの電気構成図
【図２】ランプおよびブレーキに対する給電に係る電気構成を示す図
【図３】モータ制御の内容を等価的に示すブロック図
【図４】ロボットシステムの構成を概略的に示す図
【図５】ブレーキロックの有無によるモータ発生トルクの違いを表す図
【図６】本発明の第２の実施形態を示す図２相当図
【図７】本発明の第３の実施形態を示す図２相当図
【図８】本発明の第４の実施形態を示す図２相当図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１〜図５を参照しながら説明する。
図４は、一般的な産業用ロボットのシステム構成を示している。この図４に示すロボットシステム１は、ロボット２と、ロボット２を制御するコントローラ３と、コントローラ３に接続されたティーチングペンダント４とから構成されている。
【００２１】
ロボット２は、例えば６軸の垂直多関節型ロボットとして構成されている。ロボット２は、ベース５と、このベース５に水平方向に回転可能に支持されたショルダ部６と、このショルダ部６に上下方向に回転可能に支持された下アーム７と、この下アーム７に上下方向に回転可能に支持された第１の上アーム８と、この第１の上アーム８に捻り回転可能に支持された第２の上アーム９と、この第２の上アーム９に上下方向に回転可能に支持された手首１０と、この手首１０に捻り回転可能に支持されたフランジ１１とから構成されている。
【００２２】
ベース５、ショルダ部６、下アーム７、第１の上アーム８、第２の上アーム９、手首１０およびフランジ１１は、ロボット２のアームとして機能し、アーム先端であるフランジ１１には、図示はしないが、エンドエフェクタ（手先）が取り付けられる。ロボット２に設けられる複数の軸はそれぞれモータ（図１および図２に符号Ｍ１〜Ｍ６を付して示す）により駆動される。各モータの近傍には、それぞれの回転軸の回転角度を検出するための位置検出器（図１に符号Ｅ１〜Ｅ６を付して示す）が設けられている。第１の上アーム８を構成するカバーの外周側面には、ロボット２の運転状態を示すランプ１３（表示灯に相当）が取り付けられている。このランプ１３は、ロボット２が動作されている期間には点灯され、動作が停止されている期間には消灯されるようになっている。
【００２３】
なお、ロボット２が動作されている期間とは、実際にアームが移動してロボット２が動いている期間だけでなく、アームの移動はないがロボット２が現状の姿勢を維持しているという期間も含む。すなわち、モータＭ１〜Ｍ６がロボット２の姿勢維持のためのブレーキトルクを発生させている期間も含む。従って、ランプ１３は、モータＭ１〜Ｍ６が通電（駆動）されている期間に点灯するようになっている。
【００２４】
図１は、ロボットシステム１の電気構成を概略的に示すブロック図である。ロボット２には、モータＭ１〜Ｍ６と、これらモータＭ１〜Ｍ６にそれぞれ対応するブレーキＢ１〜Ｂ６および位置検出器Ｅ１〜Ｅ６と、ランプ１３とが設けられる。モータＭ１〜Ｍ６はいずれもブラシレスＤＣモータである。コントローラ３には、交流電源２１より供給される交流を整流および平滑して出力する直流電源装置２２、モータＭ１〜Ｍ６を駆動するインバータ装置２３、電流検出部２４、回転角度検出部２５、直流電源部２６およびこれら各装置の制御などを行う制御部２７が設けられている。
【００２５】
直流電源装置２２は、整流回路２８と平滑用のコンデンサ２９とから構成されている。整流回路２８は、ダイオードをブリッジの形態に接続してなる周知構成のものである。例えば３相２００Ｖの交流電源２１の各相出力は、整流回路２８の交流入力端子に接続されている。整流回路２８の直流出力端子は、それぞれ直流電源線３０、３１に接続されている。これら直流電源線３０、３１間にはコンデンサ２９が接続されている。
【００２６】
インバータ装置２３は、直流電源線３０、３１間に６つのスイッチング素子例えばＩＧＢＴ（図１には２つのみ示す）を三相フルブリッジ接続して構成されたインバータ主回路と、その駆動回路とを６組備えている（図１には１組のみ示す）。ＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ間には還流ダイオードが接続されている。また、ＩＧＢＴのゲートには、駆動回路からゲート信号が与えられている。駆動回路は、制御部２７から与えられる指令信号に基づいてパルス幅変調されたゲート信号を出力して各ＩＧＢＴを駆動する。
【００２７】
制御部２７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えたマイクロコンピュータを主体として構成されている。電流検出部２４は、モータＭ１〜Ｍ６に流れる電流を検出する電流検出器（図示せず）からの検出信号を制御部２７に入力可能なデータに変換して出力する。回転角度検出部２５は、モータＭ１〜Ｍ６の回転角度を検出する位置検出器Ｅ１〜Ｅ６からの検出信号を制御部２７に入力可能なデータに変換して出力する。制御部２７は、電流検出部２４から出力されるデータを元にモータＭ１〜Ｍ６に流れる電流の値を取得するとともに、回転角度検出部２５から出力されるデータを元にモータＭ１〜Ｍ６の回転角度を取得する。詳細は後述するが、制御部２７は、このようにして取得した電流値および回転角度を用いてインバータ装置２３によるモータＭ１〜Ｍ６の駆動をフィードバック制御する。
【００２８】
直流電源部２６は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータを主体として構成されている。直流電源部２６は、例えば直流電源線３０、３１を介して入力される直流電圧を降圧し、所定レベルとした直流電圧を直流電源線３２、３３を介して出力する。直流電源部２６は、直流電圧を出力する出力状態と、直流電圧の出力を停止する停止状態とを切替可能に構成されている。直流電源部２６から出力される直流電圧は、ロボット２のブレーキＢ１〜Ｂ６およびランプ１３に供給される。
【００２９】
図２は、ブレーキＢ１〜Ｂ６およびランプ１３に対する給電に係る電気構成を示している。ブレーキＢ１〜Ｂ６は、例えば電磁ブレーキにより構成されている。ブレーキＢ１〜Ｂ６は、その励磁コイルに直流電圧が印加されていない状態において、モータＭ１〜Ｍ６の回転軸をロックするように動作する。従って、通常、モータＭ１〜Ｍ６が駆動される際には、ブレーキＢ１〜Ｂ６の励磁コイルに対して直流電圧が印加されてそのロック状態が解除されるようになっている。ブレーキＢ１〜Ｂ６は、アームの自重や振動等により軸が動いてしまうことを防ぐための保持用ブレーキとして設けられている。また、ランプ１３は、直流電圧が印加されると点灯するものであり、例えばＬＥＤや電球が用いられる。
【００３０】
直流電源部２６は、電圧源４１およびスイッチ４２を有している。電圧源４１の正側出力端子はスイッチ４２を介して直流電源線３２に接続され、負側出力端子は直流電源線３３に接続されている。ブレーキＢ１〜Ｂ６は、直流電源線３２、３３間に互いに並列に接続されている。ただし、ブレーキＢ１と直流電源線３３との間は、ランプ１３を介して接続されている。なお、ランプ１３は、直流電源線３２とブレーキＢ１との間に設けてもよい。すなわち、ランプ１３は、１つのブレーキＢ１に対する電圧供給経路に介在して設けられる。
【００３１】
スイッチ４２は、例えばリレーなどにより構成されており、その開閉は、制御部２７により次のように制御される。すなわち、制御部２７は、ロボット２の動作を開始する際、モータＭ１〜Ｍ６の駆動開始とほぼ同時にスイッチ４２を閉鎖し、ブレーキＢ１〜Ｂ６およびランプ１３に対して直流電圧が印加される状態（出力状態）とする。制御部２７は、ロボット２が動作されている期間（モータＭ１〜Ｍ６が駆動される期間）中はスイッチ４２の閉鎖状態を維持する。
【００３２】
また、制御部２７は、ロボット２の動作を停止する際、モータＭ１〜Ｍ６の駆動停止とほぼ同時にスイッチ４２を開放し、ブレーキＢ１〜Ｂ６およびランプ１３に対する直流電圧の印加が停止された状態（停止状態）とする。制御部２７は、ロボット２が停止されている期間（モータＭ１〜Ｍ６が駆動されていない期間）中は、スイッチ４２の開放状態を維持する。なお、ロボット２の動作を開始する際、モータＭ１〜Ｍ６の駆動開始とスイッチ４２の閉鎖とをほぼ同時に行うと記載したが、詳細には、モータＭ１〜Ｍ６の駆動を開始させた後、現状の姿勢維持に必要なトルクが発生するまでの時間が経過した後、スイッチ４２の閉鎖を行うようにしている。
【００３３】
このような構成により、ロボット２が動作される期間には、全てのブレーキＢ１〜Ｂ６のロック状態が解除されるとともにランプ１３が点灯される。一方、ロボット２の動作が停止されている期間（モータＭ１〜Ｍ６が駆動されていない期間）には、全てのブレーキＢ１〜Ｂ６をロック状態にするとともに、ランプ１３が消灯される。
【００３４】
さて、複数の軸を備えたロボット２が動作する期間には、たとえ駆動されない軸（モータ）が存在する場合であっても、上述したとおり全てのブレーキＢ１〜Ｂ６のロック状態を解除する。その理由は以下のとおりである。すなわち、ロボット２が動作すると、駆動されないはずの軸に対しても所定の外力が加わる。外力が加わるとその軸が動いてしまうおそれがある。このような事態を未然に防止するため、上記軸が外力の影響により動くことを抑制する補正制御を行う必要がある。補正制御を行うには、上記軸に対するブレーキをも解除する必要がある。従って、本実施形態では、全てのブレーキＢ１〜Ｂ６のロック状態を解除するようにしている。
【００３５】
図３は、ロボットシステム１におけるモータ制御の内容を等価的に示したブロック図である。この図３に示すように、制御部２７は、位置制御部５１、速度制御部５２、電流制御部５３、必要トルク値推定部５４および現在トルク値演算部５５を備えている。さて、一般に産業用のロボットは、予めティーチングなどを実施することにより作成される所定の動作プログラムに従って動作するようになっている。制御部２７は、与えられる動作プログラムを解釈し、ロボット２に対し所定の動作を行わせるためのモータ制御に関する指令値（ここでは、指令回転角度ｐｃ）を抽出する。
【００３６】
位置制御部５１は、上記指令回転角度ｐｃに対する現在の回転角度ｐ＊の偏差を求める減算器５６と、この減算器５６の出力（偏差）をゼロに近づけるように指令回転速度ｖｃを出力する位置制御アンプ５７とから構成されている。この位置制御アンプ５７のゲインはＫｐとなっている。
速度制御部５２は、現在の回転角度ｐ＊から現在の回転速度ｖ＊を求める微分器５８と、指令回転速度ｖｃに対する現在の回転速度ｖ＊の偏差を求める減算器５９と、この減算器５９の出力（偏差）をゼロに近づけるように指令電流ｉｃを出力する速度制御アンプ６０とから構成されている。この速度制御アンプ６０のゲインはＫｖとなっている。
【００３７】
電流制御部５３は、指令電流ｉｃ（指令電流値）に対する現在のモータＭ１〜Ｍ６に流れる電流ｉ＊（電流値）の偏差を求める減算器６１と、この減算器６１の出力（偏差）をゼロに近づけるようにインバータ装置２３に対する指令信号を出力する電流制御アンプ６２とから構成されている。この電流制御アンプ６２のゲインはＫｉとなっている。このような構成により、制御部２７は、電流フィードバック、速度フィードバックおよび位置フィードバックを行い、モータＭ１〜Ｍ６の駆動をフィードバック制御してロボット２の位置制御を行うようになっている。
【００３８】
必要トルク値推定部５４は、ロボット２が所定の動作プログラムに基づいて行う動作の開始から終了までの間にモータＭ１に発生させる必要があるトルクの値である必要トルク値を、指令回転角度ｐｃを用いて一括して推定する。この推定方法としては、例えば、所定の指令回転角度からその次の指令回転角度まで軸を回転させるためにモータＭ１に発生させる必要があるトルク値を運動方程式を用いて推定するという方法が挙げられる。なお、必要トルク値推定部５４は、ロボット２が現在の位置からその次の位置まで移動するためにモータＭ１に発生させる必要がある必要トルク値を逐次推定するようにしてもよい。
【００３９】
現在トルク値演算部５５は、モータＭ１に流れる現在の電流ｉ＊に対し、モータＭ１のトルク定数Ｋｔを乗算することにより、モータＭ１が発生する現在のトルクの値である現在トルク値を求めるものである。詳細は後述するが、制御部２７は、モータＭ１の現在トルク値が必要トルク値よりも所定値以上大きくなった場合には、インバータ装置２３を介して全てのモータＭ１〜Ｍ６の駆動を停止させる制御を行うようになっている。
【００４０】
次に、本実施形態の作用および効果について図５も参照して説明する。
まず、ランプ１３が故障していない通常の状態における動作について説明する。ロボット２を動作させる際、制御部２７は、直流電源部２６を出力状態に切り替える。その結果、直流電源線３２、３３を介してブレーキＢ１〜Ｂ６に直流電圧が供給され、ブレーキＢ１〜Ｂ６のロック状態が全て解除される。これにより、モータＭ１〜Ｍ６の駆動に応じてロボット２に設けられた各軸が駆動されてロボット２が動作する。また、このとき、直流電源線３２、３３を介してランプ１３に対しても直流電圧が供給されるため、ランプ１３は点灯する。従って、ロボット２が動作している期間にランプ１３が点灯することになり、ランプ１３がロボット２の動作状態を正しく表示していることになる。
【００４１】
ロボット２の動作を停止させる際、制御部２７は、直流電源部２６を停止状態に切り替える。その結果、ブレーキＢ１〜Ｂ６およびランプ１３には直流電圧が供給されず、ブレーキＢ１〜Ｂ６が全てロック状態になるとともにランプ１３は消灯する。従って、ロボット２が動作していない期間にランプ１３が消灯することになり、ランプ１３がロボット２の動作状態を正しく表示していることになる。
【００４２】
続いて、ランプ１３が断線故障している状態における動作について説明する。ランプ１３が断線故障していると、制御部２７が直流電源部２６を出力状態に切り替えたとしても、ブレーキＢ１に対する電圧供給経路が断電されているのでブレーキＢ１に対して直流電圧が印加されずにロック状態となる。このような状態であっても、制御部２７は、ロボット２を動作させるためにモータＭ１〜Ｍ６の駆動をフィードバック制御する。この場合、ブレーキＢ１がロック状態であるために、ブレーキＢ１に対応するモータＭ１に発生させるトルクが通常時よりも大きくなる。
【００４３】
図５は、ロボット２に所定の動作をさせる際にモータＭ１に発生するトルクの一例を示している。図５中、実線はブレーキＢ１のロックが解除されている場合の発生トルクを示しており、一点鎖線はブレーキＢ１がロック状態である場合の発生トルクを示している。この図５に示すように、ブレーキＢ１がロック状態である場合には、ブレーキＢ１のロックが解除されている通常の状態において発生するトルクと比べて大きなトルクが常に発生することになる。
【００４４】
本実施形態では、上述したブレーキＢ１のロック状態に応じてそれに対応するモータＭ１に発生するトルクが変化するという点に着目し、以下のようにランプ１３の断線故障を検出する。すなわち、必要トルク値推定部５４は、ロボット２が所定の動作を行う間におけるモータＭ１の必要トルク値を推定する。現在トルク値演算部５５は、モータＭ１に流れる現在の電流ｉ＊を用いた演算によりモータＭ１が発生する現在トルク値を逐次求める。
【００４５】
ランプ１３が断線故障している状態でモータＭ１を駆動させようとした場合には、上述したとおりモータＭ１に通常よりも大きなトルクが発生するため、演算により求めたモータＭ１の現在トルク値が大きくなる。そこで、制御部２７は、モータＭ１の現在トルク値が、発生すると推定されるモータＭ１の必要トルク値よりも所定値以上大きくなった場合には、ランプ１３が断線故障していると判断し、全てのモータＭ１〜Ｍ６の駆動を停止させる。このようにすれば、ランプ１３が断線故障し、点灯させることができない状態であるとしても、全てのモータＭ１〜Ｍ６の駆動が停止されるので、ランプ１３がロボット２の動作状態を正しく表示していることになる。
【００４６】
なお、上記所定値は、小さく設定し過ぎるとランプ１３の断線故障を誤検出する可能性があり、大きく設定し過ぎるとランプ１３の断線故障を検出できない可能性がある。そこで、ロボット２に対し、使用する予定の各動作プログラムに基づく動作を行わせ、ブレーキＢ１をロックした状態とブレーキＢ１のロックを解除した状態とにおけるモータＭ１に発生するトルクを事前に測定しておき、その測定結果に基づいて、誤検出や検出不能となる事態が発生し難いと考えられる値に上記所定値を設定するとよい。
【００４７】
上述したトルク値を比較する検出方法では、例えばロボット２の動作が停止されている期間など、モータＭ１が駆動されていない期間（モータＭ１が発生するトルク値がゼロである期間）にランプ１３が断線故障した場合、その時点では故障を検出できない。しかし、このような場合にはロボット２の動作が停止されているため、ランプ１３が点灯できない状態でも特に問題はない。また、その後、ロボット２の動作が開始されると、モータＭ１が駆動されてトルクが発生するため、上記トルク値を比較する検出方法によりランプ１３の断線故障が直ちに検出される。つまり、ロボット２が動作を開始すれば、断線故障を確実に検出できるので問題は生じない。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態のロボットシステム１では、ランプ１３をブレーキＢ１に対する電圧供給経路に介在して設けるとともに、モータＭ１〜Ｍ６の駆動をフィードバック制御するために必須となる構成を用いて、ランプ１３が断線故障したことにより生じるブレーキＢ１に対応するモータＭ１が発生するトルク値の変化に基づいてランプ１３の断線故障を検出するようにしている。従って、ロボットシステム１に新たなハード構成を追加的に設けることなく、ランプ１３の電気的な接続位置を工夫するだけで、モータＭ１〜Ｍ６の駆動状態（ロボット２の動作状態）を表示するランプ１３の断線故障を検出することができる。特に、ロボット２が動作している期間においてランプ１３が断線故障により消灯する事態が生じることを確実に回避できる。これにより、ロボット２が動作中であるにもかかわらず、作業者が不用意にロボット２に近づいてしまうことを未然に防止でき、ロボットシステム１の安全性を高めることができる。
【００４９】
また、直流電源線３２、３３間にブレーキＢ１およびランプ１３を直列に接続する構成とした。このような構成において、ランプ１３が断線故障すると、ブレーキＢ１に対する電圧供給経路のみが断電される。従って、制御部２７は、ブレーキＢ１に対応するモータＭ１の必要トルク値と現在トルク値とを比較するだけで、ランプ１３の断線故障を検出することができる。このため、必要トルク値推定部５４および現在トルク値演算部５５における制御負荷が軽減され、ひいては制御部２７全体としての制御負荷が軽減される。
【００５０】
（第２の実施形態）
以下、第１の実施形態に対し、ランプ１３の接続位置を変更した第２の実施形態について図６を参照しながら説明する。
図６は、第１の実施形態における図２相当図である。この図６に示すように、ランプ１３は、直流電源線３３に直列に介在して設けられている。なお、ランプ１３は、全てのブレーキＢ１〜Ｂ６に対する電圧供給経路に介在して設けられていればよく、直流電源線３２に直列に介在して設けることも可能である。
【００５１】
このような構成によれば、ランプ１３が断線故障すると、全てのブレーキＢ１〜Ｂ６に対する電圧供給経路が断電される。従って、制御部２７は、第１の実施形態と同様、ブレーキＢ１に対応するモータＭ１の必要トルク値と現在トルク値とを比較することにより、ランプ１３の断線故障を検出することができる。
【００５２】
また、本実施形態の構成によれば、制御部２７による故障検出方法を次のように変更することも可能である。すなわち、必要トルク値推定部５４がモータＭ１〜Ｍ６の必要トルク値を全て推定するように変更し、現在トルク値演算部５５がモータＭ１〜Ｍ６の現在トルク値を全て演算するように変更する。そして、制御部２７は、これら全てのモータＭ１〜Ｍ６の必要トルク値と現在トルク値とを比較し、ランプ１３の断線故障を検出する。このようにすれば、ランプ１３が正常な場合と、断線故障した場合とにおけるトルク値の差が大きくなるため、誤検出が発生するおそれが小さくなる。
【００５３】
第１の実施形態では、モータＭ１が駆動されていない期間にランプ１３の断線故障が発生した場合、その時点では故障を検出することはできなかった。一方、本実施形態の上記方法よれば、少なくとも１つのモータが駆動されていれば、必要トルク値の大きさと現在トルク値の大きさとに差が生じるため、モータＭ１〜Ｍ６が全て駆動されていない期間を除く期間は、ランプ１３の断線故障が発生した時点で検出することが可能となる。このように、本実施形態によれば、ランプ１３の断線故障の検出精度を高めることができる。
【００５４】
（第３の実施形態）
以下、第１の実施形態に対し、ロボットの動作状態を表すランプを複数設けるように変更した第３の実施形態について図７を参照しながら説明する。
図７は、第１の実施形態における図２相当図である。この図７に示すように、ランプ７１は、ランプ１３と直流電源線３３との間に接続されている。すなわち、直流電源線３２、３３間には、ブレーキＢ１、ランプ１３、７１が直列に接続されている。なお、ランプ７１は、直流電源線３２とブレーキＢ１との間に直列に接続してもよい。また、図示しないが、ランプ７１は、ロボット２に設けられており、例えば第１の上アーム８を構成するカバーにおいてランプ１３とは反対側に設けられている。
【００５５】
このような構成によれば、ランプ１３、７１の少なくともいずれか１つが断線故障すると、ブレーキＢ１に対する電圧供給経路が断電される。従って、制御部２７は、第１の実施形態と同様、ブレーキＢ１に対応するモータＭ１の必要トルク値と現在トルク値とを比較することにより、ランプ１３の断線故障を検出することができる。また、ランプ１３とランプ７１とは直列に接続されているので、いずれか一方が断線故障した時点で他方のランプは強制的に消灯されることになる。このため、ランプ１３、７１のいずれかが断線故障した場合、全てのランプ１３、７１が消灯されるとともにロボット２の動作が停止される。従って、使用者に対し、ランプ１３、７１によりロボット２の動作状態を正しく報知することができる。
【００５６】
（第４の実施形態）
以下、第２の実施形態に対し、ロボットの動作状態を表すランプを複数設けるように変更した第４の実施形態について図８を参照しながら説明する。
図８は、第１の実施形態における図２相当図である。この図８に示すように、ランプ８１は、直流電源線３２に直列に介在して設けられている。なお、ランプ８１は、直流電源線３３に介在させてランプ１３と直列に設けてもよい。また、図示しないが、ランプ８１は、ロボット２に設けられており、例えば第１の上アーム８を構成するカバーにおいてランプ１３とは反対側に設けられている。
【００５７】
このような構成によれば、ランプ１３、８１の少なくともいずれか１つが断線故障すると、全てのブレーキＢ１〜Ｂ６に対する電圧供給経路が断電される。また、ランプ１３とランプ８１とは直流電源部２６を介して直列に接続されているので、いずれか一方が断線故障した時点で他方のランプは強制的に消灯されることになる。このため、ランプ１３、８１のいずれかが断線故障した場合、全てのランプ１３、８１が消灯されるとともにロボット２の動作が停止される。従って、使用者に対し、ランプ１３、８１によりロボット２の動作状態を正しく報知することができる。
【００５８】
（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
第１の実施形態において、ランプ１３は、ブレーキＢ１に対する電圧供給経路に介在するように設けたが、ブレーキＢ２〜Ｂ６のいずれか１つに対する電圧供給経路に介在するように設けてもよい。その場合には、制御部２７は、ランプ１３と同じ経路で給電されるブレーキに対応するモータの必要トルク値と現在トルク値の比較を行うように変更すればよい。第３、第４の実施形態では、２つのランプを設ける場合について説明したが、ランプの数は３つ以上でもよい。その場合、複数のランプを全て直列に接続すればよい。
必要トルク値推定部５４は、指令回転角度ｐｃを用いて必要トルク値を推定する構成としたが、例えば指令電流ｉｃを用いて必要トルク値を推定する構成としてもよい。すなわち、必要トルク値推定部５４は、ロボット２に所定の動作を行わせるためにモータに発生させる必要がある必要トルク値を、モータ制御に用いられる所定の指令値を用いて推定する構成であればよい。
【００５９】
ロボット２に対し所定の動作プログラムに従う所定の動作を繰り返し実行させる場合には、必要トルク値推定部５４は、次のようにして必要トルク値を推定するようにしてもよい。すなわち、現在トルク値演算部５５により求められた現在トルク値を記憶する記憶手段を設け、必要トルク値推定部５４は、ランプ１３の断線故障が発生していない状態で上記所定の動作が行われた期間に求められた現在トルク値を記憶手段から読み出し、その値が必要トルク値であるとして推定する。つまり、必要トルク値推定部５４は、過去に所定の動作を行った際に発生したトルクの値が、今後その所定の動作を行うために必要となる必要トルク値であると推定する。このように、実際にロボット２を動作させる環境での動作中に発生するトルクの値に基づいて必要トルク値を推定すれば、ロボット２の動作環境等に伴う推定値の誤差が軽減され、その推定値を用いた断線故障の検出精度を高めることができる。また、必要トルク値推定部５４の制御負荷を低減することができる。なお、この場合、必要トルク値の推定は、例えば、ティーチング直後に行われる初回の動作中に求められた現在トルク値を用いて１度だけ行うようにしてもよいし、前回の動作中に求められた現在トルク値を用いて毎回必要トルク値を更新するようにしてもよい。
【００６０】
制御部２７は、現在トルク値が必要トルク値よりも所定値以上大きい状態が所定時間だけ継続すると、ランプが断線故障していると判断する構成としてもよい。また、制御部２７は、現在トルク値が必要トルク値よりも所定値以上大きい状態が、所定の単位時間内に所定回数以上発生すると、ランプが断線故障していると判断する構成としてもよい。
ランプ１３、７１、８１は、ロボット２において外部から視認し易い場所に設ければよく、その位置は適宜変更可能である。
上記各実施形態では、本発明を６軸の垂直多関節型のロボット２に適用した例を説明したが、本発明は、複数の軸を有する多軸型のロボット全般に適用可能である。
【符号の説明】
【００６１】
図面中、１はロボットシステム、２はロボット、１３、７１、８１はランプ（表示灯）、２４は電流検出部、２５は回転角度検出部、２６は直流電源部、２７は制御部、３２、３３は直流電源線、Ｂ１〜Ｂ６はブレーキ、Ｍ１〜Ｍ６はモータを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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