(57)【要約】      （修正有）【課題】関節部が完全に壊れる前に不具合箇所を特定することができる多関節ロボットの関節部監視装置を提供する。【解決手段】多関節ロボットの各関節部に距離計４２、４６、５１、５５、５９、６４を取付け、この距離計４２、４６、５１、５５、５９、６４で得た距離データを監視部７１に集め、入力部７２で異常信号を発生させる要素を予め設定し、異常信号の発生に伴って警告ランプ７３を点灯すると共に、監視モニタ７４により異常信号が発生した関節部の情報を表示する。これにより、異常発生と同時に不具合箇所を特定することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材に第２部材を変位可能に取付けてなるロボットの関節部を対象に、前記第１部材に距離計を取付け、この距離計により距離を計測する計測板を前記第２部材に取付け、前記距離計で計測した距離データと標準距離との差が許容値を超えたときに異常信号を発生する監視部を備えたことを特徴とする多関節ロボットの関節部監視装置。
【請求項２】
前記距離計は、渦電流式距離計であることを特徴とする請求項１記載の多関節ロボットの関節部監視装置。
【請求項３】
前記監視部は、前記異常信号の発生に基づいて警告表示を行う監視モニタを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の多関節ロボットの関節部監視装置。
【請求項４】
前記監視部は、前記異常信号の発生に伴って点灯する警告ランプを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の多関節ロボットの関節部監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多関節ロボットの関節部監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両の溶接ラインでは溶接ロボットが多数採用されている。溶接ロボットにはアーム先端の溶接ガンを三次元的に移動させることができるように多関節ロボットを採用する。各関節にサーボモータ及び減速機を備えることで、各関節は独立して関節運動を行うことができる。
【０００３】
多関節ロボットに関する各種の技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平６−７１５８１号公報（図１）
【０００４】
特許文献１の多関節ロボットは、ロボットアームの先端に距離センサ、ＣＣＤカメラ、レーザポインタ及びナットランナを備え、距離センサでボルトまでの距離を測定すると共に、レーザポインタで発射したレーザ光をＣＣＤカメラで監視することでボルトの頭にナットランナを正確に合わせることができるというものである。
【０００５】
ところで、長期間使用するとロボットアームの先端が目標（ボルトの頭）に、合いにくくなることがある。主たる原因は、各関節に取付けたサーボモータと減速機の故障にある。例えば、モータ軸や減速機軸を支えるベアリングに潤滑不良やボールの摩耗などの不具合が発生すると軸の回転が非円滑になり、ロボットの関節の作動不良となって現れる。
【０００６】
特許文献１の技術では、ロボットに不具合が発生したことは分かるが、どの関節に問題があるかは分からない。関節の数が６個である多関節ロボットであれば、ロボットを止めた後、６箇所について、サーボモータや減速機を点検し、故障箇所を突き止め、パーツを交換し、ティーチング及び位置補正を行うという、一連の故障対策を施す必要がある。この一連の故障対策には時間を要し、そのために、生産性の低下を招く。
【０００７】
また、不具合を放置したままロボットが動作を続けると、関節部に過剰の負荷が掛かり、やがてロボットの関節部が破壊する。ロボットの関節部が完全に壊れると、ロボットが予め設定している動作範囲を超えて動作し、他のロボットやワークに干渉し、それらを破壊する虞がある。
多関節ロボットにおいて、関節部が完全に壊れる前に不具合箇所を検出することができる技術が求められる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は関節部が完全に壊れる前に不具合箇所を特定することができる多関節ロボットの関節部監視装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、第１部材に第２部材を変位可能に取付けてなるロボットの関節部を対象に、第１部材に距離計を取付け、この距離計により距離を計測する計測板を第２部材に取付け、距離計で計測した距離データと標準距離との差が許容値を超えたときに異常信号を発生する監視部を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明では、距離計は、渦電流式距離計であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明では、監視部は、異常信号の発生に基づいて警告表示を行う監視モニタを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明では、監視部は、異常信号の発生に伴って点灯する警告ランプを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明では、ロボットの各関節部に距離計と計測板とを取付け、距離計で計測した距離データと標準距離との差を求め、この差が許容値を超えたときに監視部で異常信号を発生させる。
関節部の各々について、異常信号を得ることができ、異常発生と同時に不具合箇所を特定することができ、特定した関節部に対して速やかに対策を講じることができる。
【００１４】
請求項２に係る発明では、距離計を渦電流式距離計とした。例えば、溶接工程では溶接ヒュームと称する不透明の煙が発生する。光学的距離センサでは距離の測定が不可能になるか若しくは測定値の信頼性が低下する。また、溶接時にはアーク光と称する強烈な光が発生する。そのため、光学的距離センサではアーク光を受光して誤作動を起こす虞がある。この点、渦電流式距離計を採用したので、溶接ヒュームやアーク光の影響を受ける心配が無く、溶接ロボットの関節部を精度良く監視することができる。
【００１５】
請求項３に係る発明では、監視部に異常信号の発生に基づいて警告表示を行う監視モニタを備えた。この監視モニタで不具合を起こした関節部の情報を表示することで、作業者が不具合箇所を特定することができる。
【００１６】
請求項４に係る発明では、監視部に異常信号の発生に伴って点灯する警告ランプを備えた。関節部の不具合発生時に警告ランプが点灯することで、周囲の作業者に不具合の発生を知らせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る距離計の取付図であり、第１部材１１に対して第２部材１２が白抜き矢印のごとく回転するときに、第１部材１１にブラケット１３を用いて距離計１４を取付ける。また、この距離計１４に対向する計測板１５及び斜辺１６を備える部材１７を、第２部材１２から張り出したブラケット１８に取付ける。
なお、計測板１５は、例えば渦電流を発生する金属材料で形成する。
【００１８】
図２は本発明で採用する距離計の原理図である。
（ａ）において、距離計１４の発信器２１によってセンサコイル２２に高周波電流を供給して高周波磁界２３を発生させ、このセンサコイル２２を計測板１５に近づけると距離ＬＬ０が小さいほど高周波磁界２３の影響が大きくなり、計測板１５は大きな渦電流２４を発生する。
【００１９】
この渦電流２４が発生する磁界の影響を受けてセンサコイル２２のインピーダンスが小さくなり、このインピーダンスの変化に基づく電圧変化をセンサコイル２２とコンデンサＣとのＬＣ共振回路によって取出し、この電圧変化を検波回路２５で高周波検波し、この高周波検波した電圧Ｖ１をリニアライザ２６で距離ＬＬ０の変位に比例した電圧Ｖ２に変換する。距離ＬＬ０が小さければ、電圧Ｖ２は小さくなる。
【００２０】
この電圧Ｖ２をアンプ２７により増幅し、この増幅した電圧をセンサ出力（出力電圧）Ｖとして得ることを作動原理とする。
【００２１】
（ｂ）は距離とセンサ出力との関係を示すグラフである。センサには自ずと測定範囲が定められ、この測定範囲内であれば、距離にセンサ出力が比例することから、センサ出力に基づいて距離を求めることができる。
【００２２】
図３は本発明に係るロボットの斜視図であり、多関節ロボットの関節部監視装置３０は、Ｓ軸関節部３１、Ｌ軸関節部３２、Ｕ軸関節部３３、Ｂ軸関節部３４、Ｒ軸関節部３５及びＴ軸関節部３６を有する６軸ロボットであり、Ｓ軸第１部材４１にＳ軸距離計４２を取付け、Ｓ軸第２部材４３にＳ軸計測板４４を取付け、以下同様、Ｌ軸第１部材４５にＬ軸距離計４６を取付け、Ｌ軸第２部材４７にＬ軸計測板４８を取付け、Ｕ軸第１部材４９にＵ軸距離計５１を取付け、Ｕ軸第２部材５２にＵ軸計測板５３を取付け、Ｂ軸第１部材５４にＢ軸距離計５５を取付け、Ｂ軸第２部材５６にＢ軸計測板５７を取付け、Ｒ軸第１部材５８にＲ軸距離計５９を取付け、Ｒ軸第２部材６１にＲ軸計測板６２を取付け、Ｔ軸第１部材６３にＴ軸距離計６４を取付け、Ｔ軸第２部材６５にＴ軸計測板６６を取付けてなる。
【００２３】
距離計４２、４６、５１、５５、５９、６４で得た距離データは、監視部７１に集める。また、テンキーなどの入力部７２により監視部７１へ標準距離や異常信号を発生させる要素としての値（許容値）と運転限界値及び合格値を予めインプットする。このインプットは関節部毎に実施する。そして、異常信号の発生に伴って、警告ランプ７３を点灯すると共に監視モニタ７４で異常信号が発生した関節部の情報を表示する。
【００２４】
監視部７１は、距離計４２、４６、５１、５５、５９、６４で計測した距離データと標準距離との差が許容値を超えたときに異常信号を発生する。なお、監視部７１での判定は、関節部毎に予め定めた「判定タイミング」で実施する。
【００２５】
以上の構成からなる多関節ロボットの関節部監視装置の作用を次に述べる。
図４は本発明に係る判定タイミングと距離計の作用との相関説明図である。
（ａ）において、判定指令時に、距離計１４は斜辺１６に臨み、実測した距離データはＬ１であったとする。
（ｂ）において、判定指令時に、距離計１４は計測板１５に臨み、実測距離は標準距離と同一のＬ２であったとする。
【００２６】
判定指令は、例えば待機のタイミングに設定することができる。すなわち、ロボットはある頻度で待機状態になり、この待機状態での実測距離を標準距離Ｌ２に設定することができる。この標準距離Ｌ２と距離データＬ１との差が、許容値以内であれば正常、標準距離Ｌ２と距離データＬ１との差が、許容値を超えたときに異常と判定する。具体的には、（ａ）は異常、（ｂ）は正常と判定する。
【００２７】
図５は本発明のＳ軸関節部監視に係る制御フロー図である。ＳＴ××はステップ番号を示す。
ＳＴ０１：Ｓ軸に係る標準距離Ｌ２を設定する。
ＳＴ０２：Ｓ軸に係る許容値ΔＬを設定する。
ＳＴ０３：Ｓ軸に係る運転限界値ΔＬＬを設定する。この運転限界値ΔＬＬは、許容値ΔＬを超える値であるが運転を継続する値とする。
ＳＴ０４：Ｓ軸に係る合格値ΔＬ０を設定する。
ＳＴ０５：Ｓ軸に係る距離計で距離データＬ１を取得する。
ＳＴ０６：判定指令が有るか否かを調べる。否であればＳＴ０５に戻る。
【００２８】
ＳＴ０７：ＳＴ０６でＹＥＳ、すなわち判定指令が有るときには、距離データＬ１と標準距離Ｌ２との差が、許容値ΔＬ以内であるか否かを調べる。
ＳＴ０８：ＳＴ０７でＹＥＳであれば、正常信号を発生する。
ＳＴ０９：監視を終了するか否かを調べ、否であればＳＴ０５に戻る。又は、終了するのであればこの制御フローを終了する。
ＳＴ１０：ＳＴ０７で否、すなわち距離データＬ１と標準距離Ｌ２との差が、許容値ΔＬを超えていれば、異常信号を発生し、次図に続く。
【００２９】
図６は図５に続くＳ軸関節部監視に係る制御フロー図である。
ＳＴ１１：警告ランプ（図３符号７３）を点灯する。
ＳＴ１２：距離データＬ１と標準距離Ｌ２との差が、運転限界値ΔＬＬ以内であるか否かを調べる。
ＳＴ１３：ＳＴ１２でＹＥＳであれば、軽度異常警報を発生する。
ＳＴ１４：監視モニタ（図３符号７４）に軽度異常があることを表示する。例えば、ｎ軸の監視において軽度異常があったときは「ｎ軸、軽度異常発生」と表示する。このｎは監視対象の軸を示す。
ＳＴ１５：ＳＴ１２で否であれば、重度異常警報を発生する。
ＳＴ１６：監視モニタ（図３符号７４）に重度異常があることを表示する。例えば、ＳＴ１４と同様にして、ｎ軸の監視において重度異常があったときは「ｎ軸、重度異常発生」と表示する。
ＳＴ１７：そして、ロボットを停止する。
【００３０】
ＳＴ１８：修理が必要であるか否かを調べる。修理が必要なければ図５のフローへ戻す。
ＳＴ１９：ロボットが動作中であるか否かを調べる。否であれば、ＳＴ２１に進む。
ＳＴ２０：ＳＴ１９でＹＥＳであれば、ロボットを停止する。
ＳＴ２１：パーツを交換する。
ＳＴ２２：修理が終われば、ロボットを運転して、距離計で距離データＬ１を取得する。
ＳＴ２３：距離データＬ１と標準距離Ｌ２との差が、合格値ΔＬ０以内であるか否かを調べる。ＹＥＳであれば、図５のフローへ戻す。
ＳＴ２４：ＳＴ２３で否であれば、補正を加えて、ＳＴ２２に戻す。補正は合格するまで繰り返し実施する。
【００３１】
すなわち、ロボットの各関節部に距離計と計測板とを取付け、距離計で計測した距離データと標準距離との差を求め、この差が許容値を超えたときに監視部で異常信号を発生させ、この異常信号を関節部の各々について取得し、警告ランプを点灯して周囲に不具合の発生を知らせ、不具合箇所を監視モニタに表示することで、異常発生と同時に不具合箇所を特定することができ、特定した関節部に対して速やかに対策を講じることができる。
また、距離計に渦電流式距離計を採用したので、溶接ヒュームやアーク光の影響で光学的距離センサによる関節部の監視が困難な場合でも、多関節ロボットの関節部を精度良く監視することができる。
【００３２】
尚、本発明では全ての関節部に距離計を設置したが、重要な関節部に距離計を設置して他の関節部には距離計を設置しないなど、一部の関節部に距離計を設置してもよい。
また、請求項１における距離計は、渦電流式距離計の他、レーザ式変位計、静電容量式変位計、超音波式距離計、レーザ式距離計などを採用することができ、種類は問わない。
さらに、請求項１における計測板は、超音波式距離計を採用するときは、材質を金属材料の他、プラスチックやガラスでも計測することができ、使用する距離計に応じて材質を変更することは、差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、多関節ロボットの関節部監視装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る距離計の取付図である。
【図２】本発明で採用する距離計の原理図である。
【図３】本発明に係るロボットの斜視図である。
【図４】本発明に係る判定タイミングと距離計の作用との相関説明図である。
【図５】本発明のＳ軸関節部監視に係る制御フロー図である。
【図６】図５に続くＳ軸関節部監視に係る制御フロー図である。
【符号の説明】
【００３５】
１１、４１、４５、４９、５４、５８、６３…第１部材、１２、４３、４７、５２、５６、６１、６５…第２部材、１４、４２、４６、５１、５５、５９、６４…距離計、１５、４４、４８、５３、５７、６２、６６…計測板、２４…渦電流、３０…多関節ロボットの関節部監視装置、７１…監視部、７４…監視モニタ、Ｌ１…距離データ、Ｌ２…標準距離、ΔＬ…許容値。
【図１】
2007007762.tif 000003
【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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