(57)【要約】【課題】負荷状況を直感的に把握できるモーター、および当該モーターを使用して直感的に駆動部の負荷状況を把握できるロボットを提供する。【解決手段】モーターユニット１００は、サーボモーター１のトルク値や電流値などの駆動パラメーターに応じて段階的に色が変化するＬＥＤ表示板１０を備える。また、複数のモーターユニット１００を備えるロボットは、それぞれの負荷状況表示手段としてのＬＥＤ表示板１０を、該当する駆動部毎に備えることにより、周囲から目視するだけで、ロボットの各駆動部の駆動状況や過負荷傾向、異常化傾向などを、瞬時に、また直感的に捉えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モーターを駆動する駆動パラメーター値に応じて段階的に色が変化する駆動状況表示手段を備えることを特徴とするモーターユニット。
【請求項２】
前記駆動パラメーター値は、前記モーターの駆動電流値であることを特徴とする請求項１に記載のモーターユニット。
【請求項３】
前記モーターは、サーボモーターであり、前記駆動パラメーター値は、前記サーボモーターを制御するサーボドライバーのトルク値であることを特徴とする請求項１に記載のモーターユニット。
【請求項４】
前記負荷状況表示手段は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のモーターユニット。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のモーターユニットを用いたことを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷状況表示手段を備えるモーターユニット、および当該モーターユニットを備えるロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットの稼動状況を周囲で働く人に伝える手段としては、個々のロボットに備えられたパイロットライト（信号灯、回転灯など）や、通信手段を利用したコンピューター集中制御によるディスプレイ表示などがある。また、例えば、特許文献１に記載されているように、自ら、稼動状態や動作コマンドを表示するディスプレイを備えたロボットが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１９６２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の従来技術では、周囲で働く人が、ロボットの各駆動部の負荷状況を直感的に、あるいは直接的、瞬間的に掴むことができないという課題があった。例えば多関節ロボットなどのように多くの駆動部を有するロボットの場合に、それぞれの駆動部の負荷状況を、ロボットの周囲から直感的に捉える手段が無かった。また、特許文献１に記載のロボットでは、人が、駆動部毎の情報が羅列されたディスプレイを見て、つまり、ロボットの特定部位に集約し表示された情報を見て、個別の部位の状況を理解するという行為が必要であった。
【０００５】
その結果、人とロボットが共に働く環境において、ロボットの駆動部毎の過負荷傾向や異常化傾向を直感的に認識して調整することや、ロボットの異常駆動部の位置を直接的、瞬間的に認識してスピーディーに対処することができないという課題があった。ロボットの異常や、故障につながる過負荷な状況は、直ちに対処すべきクリティカルな事象であり、ロボットの前後左右などの周囲に働く人に的確に情報発信できる手段が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例にかかるモーターユニットは、モーターを駆動する駆動パラメーター値に応じて段階的に色が変化する駆動状況表示手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、モーターの駆動パラメーター値に応じて段階的に色が変化する負荷状況表示手段を備えるため、モーターユニットの周囲から目視するだけで、モーターの駆動状況を、瞬時に、また直感的に捉えることができる。また、段階的に色が変化することで、モーターの駆動状況の変化を直感的に認識することができる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例にかかるモーターユニットにおいて、駆動パラメーター値は、モーターの駆動電流値であることを特徴とする。
【００１０】
本適用例によれば、モーターの駆動電流値に応じて段階的に色が変化する負荷状況表示手段を備えるため、モーターユニットの周囲から目視するだけで、モーターの負荷状況を、瞬時に、また直感的に捉えることができる。また、段階的に色が変化することで、モーターの過負荷傾向や異常化傾向などを直感的に認識することができる。これらにより、モーターの過負荷改善や、異常回避などのクリティカルな対処を、よりスピーディーに、より効率的に行うことができる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例にかかるモーターユニットにおいて、モーターは、サーボモーターであり、駆動パラメーター値は、サーボモーターを制御するサーボドライバーのトルク値であることを特徴とする。
【００１２】
本適用例によれば、サーボモーターのトルク値に応じて段階的に色が変化する負荷状況表示手段を備えるため、モーターユニットの周囲から目視するだけで、サーボモーターの負荷状況を、瞬時に、また直感的に捉えることができる。また、段階的に色が変化することで、サーボモーターの過負荷傾向や異常化傾向などを、直感的に認識することができる。これらにより、サーボモーターの過負荷改善や、異常回避などのクリティカルな対処を、よりスピーディーに、より効率的に行うことができる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例にかかるモーターユニットにおいて、負荷状況表示手段は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を含むことを特徴とする。
【００１４】
本適用例によれば、負荷状況表示手段は、ＬＥＤを含み構成され、モーターの負荷状況が発光表示手段により表示されるため、モーターユニットの周囲から認識しやすく、目視するだけで、サーボモーターの負荷状況や、モーターの過負荷傾向、異常化傾向などを、瞬時に、また直感的に捉えることができる。これにより、モーターの過負荷改善や、異常回避などのクリティカルな対処を、よりスピーディーに、より効率的に行うことができる。
【００１５】
［適用例５］本適用例にかかるロボットは、上記に記載のモーターユニットを用いたことを特徴とする。
【００１６】
本適用例によれば、ロボットの駆動部を構成するモーターの負荷状況表示手段を、該当する駆動部毎に備えることにより、周囲から目視するだけで、ロボットの各駆動部の駆動状況や過負荷傾向、異常化傾向などを、瞬時に、また直感的に捉えることができる。その結果、人とロボットが共に働く環境において、ロボットの駆動部毎の負荷の最適化、過負荷改善などの処置や、異常回避などのクリティカルな状況に対する処置を、よりスピーディーに、より効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態１に係るモーターユニットを説明する概略図である。
【図２】実施形態２に係るロボットの概略図である。
【図３】変形例１に係るモーターユニットを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、説明を分かりやすくするため、実際とは異なる尺度で記載している場合がある。
【００１９】
（実施形態１）
まず、実施形態１に係るモーターユニットについて説明する。
図１は、実施形態１に係るモーターユニット１００を説明する概略図である。モーターユニット１００は、サーボモーター１、サーボドライバー２、表示制御回路３、ＬＥＤドライバー４、負荷状況表示手段としてのＬＥＤ表示板１０などから構成されている。
コントローラー２０は、モーターユニット１００を複数使用する装置やロボットなどの場合に、複数のモーターユニット１００を集中制御するコントローラーで、それぞれのモーターユニット１００のサーボドライバー２が接続されている。
【００２０】
サーボモーター１は、ロボットなどの関節駆動に好適な交流サーボモーターである。なお、これに限定するものではなく、例えば直流サーボモーターなどであっても良い。
サーボドライバー２は、サーボモーター１を制御駆動するドライバー回路である。また、サーボドライバー２は、サーボモーター１をトルク制御する際のトルク値情報（デジタル信号）を表示制御回路３に伝達する。
表示制御回路３は、サーボドライバー２から得たトルク値情報を処理するＤＳＰ（Digital Signal Processing）回路や、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）回路などを備えている。表示制御回路３は、サーボドライバー２から得たトルク値情報に応じて変化するアナログ信号をＬＥＤドライバー４に伝達する。
【００２１】
ＬＥＤドライバー４は、表示制御回路３から伝達された信号に応じ、ＬＥＤ表示板１０の表示を段階的に表示駆動させるＬＥＤ駆動回路である。
ＬＥＤ表示板１０は、ＬＥＤドライバー４の表示駆動制御のもとに、サーボモーター１のトルク値情報に応じた段階的表示を行う発光表示板である。ＬＥＤ表示板１０は、緑４個、黄３個、赤３個の３種類のＬＥＤ１０個をこの順に並べたＬＥＤアレイで、レベルメーターとしての表示を行う。ＬＥＤドライバー４は、ＬＥＤ表示板１０の仕様に合わせて、１０点レベルメータードライバーを使用している。
【００２２】
なお、サーボドライバー２から表示制御回路３に伝達されるトルク値情報は、アナログ信号であっても良い。また、表示制御回路３からＬＥＤドライバー４に伝達される信号は、デジタル信号であっても良い。この場合に、表示制御回路３は、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）回路などを備え、ＬＥＤドライバー４は、受信したデジタル信号に応じて、ＬＥＤ表示板１０の表示を段階的に表示駆動させる機能を持つ構成となる。
【００２３】
この構成において、サーボモーター１のトルク値情報に応じて発光するＬＥＤ表示板１０を以下のように設定している。この設定は、予め表示制御回路３において行う。
緑１〜緑４（推奨レベル）    ：  推奨動作範囲〜推奨動作範囲上限未満
黄１〜黄３（要注意レベル）  ：  推奨動作範囲上限〜最大定格未満
赤１〜赤３（要対処レベル）  ：  最大定格〜
【００２４】
また、ＬＥＤ表示板１０は、視認性の良い場所に設置するのが好ましい。従って、ＬＥＤ表示板１０は、モーターユニット１００の固定位置に具設するのではなく、ＬＥＤドライバー４からＬＥＤ表示板１０までの接続ケーブルを延長するなどして、モーターユニット１００を組み込んだ装置やロボットの周囲から視認しやすい位置に設置するのが好ましい。ただし、図１に示すように、モーターユニット１００を複数使用する場合には、ＬＥＤ表示板１０に対応するサーボモーター１の位置を把握しやすい位置に設置することが望ましい。
【００２５】
なお、ＬＥＤ表示板１０やＬＥＤドライバー４は、上記に限定するものではなく、トルク値情報に応じて表示させたい色や表示面積に応じてＬＥＤの色や数を選択、設定することが好ましい。
また、負荷状況表示手段としては、上記のようなＬＥＤ表示に限定するものではなく、液晶ディスプレイやアナログメーターなどを用いても良い。
【００２６】
本実施形態によるモーターユニットによれば、以下の効果を得ることができる。
サーボモーター１のトルク値に応じて段階的に色が変化するＬＥＤ表示板１０を備えるため、モーターユニット１００の周囲から目視するだけで、サーボモーター１の負荷状況を、瞬時に、また直感的に捉えることができる。また、段階的に色が変化することで、サーボモーター１の過負荷傾向や異常化傾向などを、直感的に認識することができる。これらにより、サーボモーター１の過負荷改善や、異常回避などのクリティカルな状況に対する処置を、よりスピーディーに、より効率的に行うことができる。
【００２７】
（実施形態２）
次に、実施形態２に係るロボットについて説明する。このロボットは、実施形態１に説明したモーターユニット１００を各所に備えている。なお、説明にあたり、実施形態１と同一の構成部位については、同一の番号を使用し、重複する説明は省略する。
【００２８】
図２は、実施形態２に係るロボット２００の概略図である。
ロボット２００は、垂直６軸型多関節ロボットであり、旋回、下腕振り、上腕振り、手首旋回、手首振り、手首回転の６つのアームと、それぞれのアーム軸を駆動する６個のモーターユニット１００を備えている。なお、各モーターユニット１００に備えるサーボモーター１には、それぞれの部位の駆動負荷に合わせた駆動仕様のサーボモーター１a〜１ｆ（図示せず）を採用している。
【００２９】
各モーターユニット１００のＬＥＤ表示板１０は、６つのサーボモーター１a〜１ｆのそれぞれの最寄り位置で周囲から視認しやすい位置に設置されている。なお、ＬＥＤ表示板１０の数は、ひとつのモーターユニット１００毎にひとつに限定するものではなく、ひとつのサーボモーター１に対して複数のＬＥＤ表示板１０を備えても良い。この場合、ＬＥＤドライバー４は、個々のＬＥＤ表示板１０毎に備えても良い。ひとつのサーボモーター１の負荷状況を表示する複数のＬＥＤ表示板１０を備え、例えばアームの左右、あるいは前後、あるいは上下など、必要な、ロボットの様々な方向から該当するサーボモーター１の負荷状況を視認可能とすることが好ましい。
【００３０】
本実施形態によるロボットによれば、以下の効果を得ることができる。
ＬＥＤ表示板１０を、ロボット２００の駆動部を構成するサーボモーター１a〜１ｆの最寄り位置に備えることで、周囲から目視するだけで、各駆動部の駆動状況や過負荷傾向、異常化傾向などを、瞬時に、また直感的に捉えることができる。その結果、人とロボットが共に働く環境において、ロボットの駆動部毎の負荷の最適化、過負荷改善などの処置や、異常回避などのクリティカルな状況に対する処置を、よりスピーディーに、より効率的に行うことができる。
【００３１】
具体的には、ロボットが稼動する時のモーター負荷が過剰負荷になっていないか、負荷余裕が有るかなどの判断を、いちいちディスプレイなどを見に行かなくても、作業する傍らで把握することができる。
また、稼動中に、ＬＥＤ表示板１０の表示が緑から黄、あるいは赤に変化した場合には、負荷やロボットに何らかの経時変化があったことが容易に想定され、その該当箇所も同時に把握できるため、原因が掴みやすく、対処しやすい。
また、サーボモーターが故障や異常をきたす前に、ＬＥＤ表示板１０の色の変化で兆候を事前に察知することができる。
また、サーボモーター１a〜１ｆの負荷状況の情報が、各モーターユニット１００の内部で処理、表示されるため、６つのサーボドライバー２をコントロールするコントローラー（例えば、図１におけるコントローラー２０）に情報処理の負荷を与えることがなく、リアルタイムにサーボモーター１a〜１ｆの負荷状況を表示させることができる。
【００３２】
また、例えば、多関節ロボットなどのように多くの駆動部を有するロボットの作業をセットアップする場合などにおいて、実際にロボットに負荷を与えながら駆動し、それぞれの駆動部の負荷状況をＬＥＤ表示板１０の表示で確認しながらセットアップすることができる。そのため、サーボモーターが過負荷にならないようなセットや、負荷余裕を確認しながらのセットなど、セットアップ作業を的確に、より効率的に行うことが可能となる。
【００３３】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
【００３４】
（変形例１）
変形例１に係るモーターユニットについて、以下に説明する。なお、実施形態１と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略する。
実施形態１では、図１のように、サーボドライバー２から得たトルク値情報に応じて変化するアナログ信号をＬＥＤドライバー４に伝達するとして説明したが、この構成に限定するものではなくモーターを駆動する電流値に応じて変化するアナログ信号をＬＥＤドライバー４に伝達する方法であっても良い。
【００３５】
図３は、変形例１に係るモーターユニット１００ｖを示す概略図である。モーターユニット１００ｖは、モーター１１、駆動電流検出回路１２、ＬＥＤドライバー４、ＬＥＤ表示板１０などから構成されている。
【００３６】
モーター１１は、電源ＰＳから供給される電流により駆動する電動機である。好適例として交流モーターを使用しているが、これに限定するものではなく、直流モーターであっても良い。
駆動電流検出回路１２は、電源ＰＳからモーター１１に供給される電流を検出し、検出した電流値（アナログ信号）をＬＥＤドライバー４に伝達する電気回路である。
ＬＥＤドライバー４は、駆動電流検出回路１２から伝達された電流値に応じ、ＬＥＤ表示板１０の表示を段階的に表示させる。
ＬＥＤ表示板１０は、ＬＥＤドライバー４の制御のもとにモーター１１に供給される電流値に応じて段階的に表示仕様を変化させる。
【００３７】
本変形例に係るモーターユニットによれば、実施形態１での効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
モーター１１を駆動する電流値情報を直接ＬＥＤドライバー４に伝達するため、負荷状況表示手段を備えるモーターユニットを、より簡単に構成することができる。つまり、サーボドライバー２を利用する必要がなく、サーボモーターに限らず負荷状況表示手段を備えるモーターユニットを構成することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１…サーボモーター、２…サーボドライバー、３…表示制御回路、４…ＬＥＤドライバー、１０…ＬＥＤ表示板、１１…モーター、１２…駆動電流検出回路、２０…コントローラー、１００，１００ｖ…モーターユニット、２００…ロボット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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