CN116194254A - 工业机械的控制装置 - Google Patents

Abstract

工业机械的控制装置(10)获取与规定的机构部(4)的动作有关的控制偏差(CD)，在该控制偏差(CD)比规定的第一阈值(Th1)大的情况下获取机构部(4)的检测温度数据(DT)，在该检测温度数据(DT)比第二阈值(Th2)小的情况下输出包含促使改善运转条件的意思的消息的警报信息。由此，通知与规定的机构部(4)有关的异常动作警报是由低温引起的这一情况，来促使改善所需的运转条件。

Description

工业机械的控制装置

技术领域

本发明涉及一种工业机械的控制装置。

背景技术

在机器人等工业机械的控制装置中，基于向机构部的马达的移动指令与作为来自马达的反馈值的移动量之差来计算控制偏差。该控制偏差与预定的阈值进行比较，并被使用于机器人的异常动作检测。控制装置当检测出机器人的异常动作时，产生警报并使机器人停止。此外，以往提出有在与机器人的工作有关的错误产生的记录中加入温度测定数据的技术(例如参照专利文献1)。另外，提出有对机器人的减速机的损坏状况进行监视的技术(例如参照专利文献2)。另外，提出有即使机器人的减速机的润滑油温度发生变动也能够使机器人以恒定速度继续运转的机器人控制装置的技术(例如参照专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2019-150923号公报

专利文献2：日本特开2013-244564号公报

专利文献3：日本特开平8-126369号公报

发明内容

发明要解决的问题

对于工业用机器人等机器人，使用环境的低温侧的下限一般是0摄氏度左右。机器人的减速机所使用的润滑剂(润滑脂)的粘度根据温度而变化，且具有在低温环境下粘度上升的趋势。因此，在外部气温降低时，润滑剂固化而使得驱动机构部时的负荷变重。因此，马达的追随性变差，导致与机构部的动作有关的控制偏差增加。在这样的低温环境中，即使机器人进行相同的动作，由于外部气温而导致产生发出异常动作警报的情况和不发出异常动作警报的情况。因此，存在用户难以获知发出异常动作警报的原因的问题。然而，在上述任一个专利文献中都没有示出将这样的问题作为技术课题的解决方案。

因此，期望一种通知与规定的机构部有关的异常动作警报是由低温引起的这一情况并促使改善所需的运转条件的装置。

用于解决问题的方案

本公开的一个方式中的工业机械的控制装置具备：控制偏差获取部，其获取与规定的机构部的动作有关的控制偏差；温度信息获取部，其在由所述控制偏差获取部获取到的所述控制偏差比规定的第一阈值大的情况下，获取所述机构部的温度信息；比较部，其将由所述温度信息获取部获取到的所述温度信息与规定的第二阈值进行比较；以及警报信息输出部，其在所述温度信息比所述第二阈值小的情况下，输出包含促使改善运转条件的意思的消息的警报信息。

发明的效果

根据一个方式，能够识别与规定的机构部有关的异常动作警报是由低温引起的这一情况，并认识到改善所需的运转条件。

附图说明

图1是示出本公开的工业机械的控制装置和作为控制对象的机器人的图。

图2是示出在图1的机器人的减速机设置有温度传感器的状态的图。

图3是示出在图1的机器人的马达设置有温度传感器的状态的图。

图4是说明对图1的机器人中的机构部的温度进行估计的方法的图。

图5是示出通过图1的工业机械的控制装置执行的处理的一例的流程图。

具体实施方式

图1是示出本公开的工业机械的控制装置和作为控制对象的机器人的图。

在图1中，机器人1具有构成为包括马达2和减速机3的机构部4。在马达2附设有马达温度传感器2t和将轴的旋转量进行代码化并输出的编码器5。在减速机3附设有减速机温度传感器3t。另外，在机器人臂的手腕部6设置有检测弯曲角度的动作角度传感器7。由马达温度传感器2t、减速机温度传感器3t获得的检测温度数据DT、编码器5、动作角度传感器7的输出数据从贯通于机器人1的线缆8经由外部连接用的连接器(未图示)并通过外部的线缆9而被导入到控制装置10。此外，除上述的各种数据以外，后述的控制指令CC、各种检测数据等也通过线缆8和线缆9而在机器人1与控制装置10之间被进行发送和接收。在上述中，在减速机3设置减速机温度传感器3t的结构是一个方式，在后述的图2中进行了例示。另外，在马达2设置马达温度传感器2t的结构是另一方式，在后述的图3中进行了例示。

线缆9的各导体(芯线)与控制装置10的外部连接端子11连接。在图1中，控制装置10的相较于外部连接端子11而言靠内侧的结构被表现为功能框图。该功能框图中所记载的部分通过执行未图示的微计算机、周边设备等硬件中的存储器所保存的应用程序来实现。另外，不限于此，也可以通过硬件(电路)与软件的协作来实现。从图示的作为功能部的基准数据产生部12供给的目标值(指令值)SP和反馈值FB被供给到控制偏差获取部13。控制偏差获取部13获得作为指令值SP与反馈值FB的差的控制偏差CD的数据。

在该情况下，指令值SP是与机器人1的一个机构部4中的马达2的旋转量、作为其它机构部的机器人臂的手腕部6的弯曲角度有关的值。与这些值对应的反馈值FB是编码器5、动作角度传感器7的输出数据，从机器人1通过线缆8和线缆9而被供给到控制装置10的控制偏差获取部13。控制偏差获取部13通过上述的指令值SP与反馈值FB的差而获取控制偏差CD。控制偏差CD是与作为机器人1的一个机构部的机构部4中的马达2的旋转量有关的控制偏差，或者是与作为其它机构部的手腕部6的弯曲角度有关的控制偏差。控制偏差CD被供给到控制指令形成部14。控制指令形成部14生成与控制偏差CD相应的控制指令CC即指令数据，并通过线缆9供给到机器人1的对应的致动器即马达2等。

另一方面，由控制偏差获取部13获取到的控制偏差CD还被供给到第一比较部15。从基准数据产生部12产生的第一阈值Th1被供给到第一比较部15。第一比较部15将被供给的控制偏差CD与第一阈值Th1进行比较。在该比较的结果是控制偏差CD比第一阈值Th1大的情况下，第一比较部15向温度数据采样部16发出温度数据读入指令RC。

温度数据采样部16响应于温度数据读入指令RC，而通过线缆8和线缆9从机器人1的马达温度传感器2t、减速机温度传感器3t读入检测温度数据DT。通过温度数据采样部16读入的检测温度数据DT被供给到第二比较部17。另外，从基准数据产生部12产生的第二阈值Th2被供给到第二比较部17。第二比较部17将检测温度数据DT的值与第二阈值Th2进行比较。第二比较部17在检测温度数据DT的值比第二阈值Th2小的情况下，向显示部18发出显示控制指令Dcc。此外，第二比较部17在检测温度数据DT的值为第二阈值Th2以上的情况下，向显示部18发出与检测温度数据DT的值比第二阈值Th2小的情况不同的内容的显示控制指令Dcc。显示部18进行与显示控制指令Dcc相应的信息的显示。

另一方面，第一比较部15在控制偏差CD比第一阈值Th1大的情况下，向警报发出部19发出警报发出指令AR。警报发出部19当接收到警报发出指令AR时，通过报警音、发光等发出警报。警报发出部19进行的警报的发出能够响应于用户(操作者)对未图示的警报停止操作部进行的操作而停止。此外，也可以是，构成为将来自第一比较部15的警报发出指令AR还供给到显示部18，在显示部18进行与显示控制指令Dcc相应的信息的显示的同时发出警报。

在此，作为一个方式，上述的第二比较部17能够采用在检测温度数据DT的值比第二阈值Th2小的情况下生成同检测温度数据DT的值与第二阈值Th2之差(其绝对值)对应的温度差数据Td的结构。在采用该方式的情况下，通过第二比较部17生成的温度差数据Td被供给到暖机运转控制部20。暖机运转控制部20生成与被供给的温度差数据Td相应的暖机运转控制指令Trc。该暖机运转控制指令Trc通过线缆9和线缆8而被传送到机器人1的暖机运转单元，在机器人1侧进行与暖机运转控制指令Trc相应的暖机运转。此外，机器人1侧的暖机运转单元能够由马达2等构成。即，能够采用在正式运行之前使马达2、机构部4暖机运转一定时间来使润滑剂的粘度降低的方式。此外，暖机运转单元也可以是加热器。

图2是示出在图1的机器人的减速机设置有温度传感器的状态的图。对机器人1的一个机器人臂1a进行驱动的机构部4构成为包括马达2以及向机器人臂1a传递该马达2的驱动力的减速机3。在减速机3的规定部位设置有减速机温度传感器3t。减速机温度传感器3t的检测输出通过图1的线缆8和线缆9被传送到控制装置10。

图3是示出在图1的机器人的马达设置有温度传感器的状态的图。对机器人1的一个机器人臂1a进行驱动的机构部4构成为包括马达2以及向机器人臂1a传递该马达2的驱动力的减速机3。在马达2的规定部位设置有马达温度传感器2t。作为马达温度传感器2t，在马达2是具有温度传感器的类型的马达的情况下，也可以利用该温度传感器。马达温度传感器2t的检测输出通过图1的线缆8和线缆9被传送到控制装置10。

图4是说明对图1的机器人的机构部的温度进行估计的方法的图。图4的下侧的部分示出机器人1的运转和停止的状态随时间进行切换的情形。图4的上侧的部分以与图4的下侧的部分对应的方式示出机器人的机构部的温度随时间的变化。此外，当机器人1处于运转状态时，机构部4(马达2和减速机3)连续地或者周期性地持续进行其工作。另外，当机器人1处于停止状态时，机构部4没有连续地或周期性地持续进行其工作。

参照图4的下侧的部分，在时间点t1，机器人1停止，之后在经过了期间T1的时间点t2，机器人1再次开始运转。机器人1从在时间点t2转变为运转状态起直到经过了期间T2的时间点t4为止持续运转，之后停止运转。该期间T2包括从时间点t2起经过了期间TY的时间点t3。机器人1从在时间点t4转变为停止状态起直到经过了期间T3的时间点t5为止持续为停止状态，此后再次转变为运转状态。

在机器人1的运转期间中，由于通过机构部4(马达2和减速机3)中的摩擦产生的热而使作为机构部4的润滑剂的润滑脂的温度上升，从而粘度降低。因此，针对机构部的动作的阻力逐渐降低，从而动作变得容易，针对与动作有关的控制指令SP的反馈值FB的追随性良好且控制偏差CD变小。

参照图4的上侧的部分，在时间点t1之后，在期间T1内，机构部4的温度逐渐降低。随着机构部4的温度的降低，机构部4内的润滑脂的粘度变高，从而可动部的动作变得困难。因此，与机构部4的动作有关的控制偏差CD大，使控制的追随性变差。在图4的例子中，机构部4的温度从时间点t1起经过期间TX而下降到与阈值Th2相当的值(Th2)。在机构部4的温度下降到该值而使控制的追随性变差的状态下，从图1的警报发出部19发出警报。在从时间点t1起经过了超过期间TX的期间T1的时间点t2，机器人1转变为运转状态。从时间点t2起，机构部4的温度转变为逐渐上升，机构部4的动作随之而逐渐变得容易。当到达从时间点t2起经过了期间TY的时间点t3时，机构部4的温度上升到超过与阈值Th2相当的值(Th2)的值。超过与阈值Th2相当的值(Th2)的值是不发出与控制偏差CD有关的警报的水平的温度。经过该时间点t3并到达从时间点t2起的运转状态持续期间T2的末端时间点t4为止，机构部4的温度追随上升趋势。当超过时间点t4时，机器人1转变为停止状态。机构部4的温度从时间点t4起下降。但是，在从时间点t4起经过了比上述的期间TX短的期间T3的时间点t5，机器人1再次转变为运转状态。因此，在时间点t4至时间点t5的期间，机构部4的温度虽然逐渐降低，但是并没有下降到与阈值Th2相当的值(Th2)水平，在时间点t5之后再次转变为上升。

根据参照图4所说明的现象，能够如下面那样估计机构部4的温度。即，在机器人1变为停止状态而机构部4的动作停止时，当从该动作停止的时间点起经过期间TX以上的时间时，机构部4的温度被估计为变为与阈值Th2相当的值(Th2)以下。另外，在机器人1变为运转状态而机构部4开始动作时，在从该动作开始的时间点起的期间TY以内的期间，机构部4的温度被估计为保持为与阈值Th2相当的值(Th2)以下。即，能够根据机器人1的运转、停止的定时在时间轴上的位置关系来估计在当前时间点的机构部4的温度。

接着，参照图5的流程图来对由控制装置10执行的处理进行说明。图5所示的处理是由控制装置10执行的处理中的、与在发出了控制偏差过大的意思的警报的情况下显示警报信息的功能有关的处理，该警报信息包含该警报有可能是由因气温的降低导致机构部4的温度的降低而引起的意思的消息。图5的各步骤的处理通过图1的控制装置10中的一个功能块、或者多个功能块来执行。

当处理开始时，控制偏差获取部13获取针对目标值(指令值)SP的反馈值FB的控制偏差CD(步骤S11)。接着，第一比较部15将控制偏差CD与第一阈值Th1进行比较(步骤S12)。在该比较的结果是控制偏差CD比第一阈值Th1大的情况下(步骤S12：“是”)，第一比较部15向警报发出部19发出警报发出指令AR。另一方面，在第一比较部15中的比较的结果是控制偏差CD为第一阈值Th1以下的情况下(步骤S12：“否”)，返回到步骤S11。

警报发出部19当接收到警报发出指令AR时，通过报警音、发光等发出警报(步骤S13)。此外，关于警报发出部19进行的警报的发出，是以控制偏差CD过大为宗旨而发出的，能够响应于用户(操作者)对未图示的警报停止操作部进行的操作而停止。另外，第一比较部15向温度数据采样部16发出温度数据读入指令RC。接收到温度数据读入指令RC的温度数据采样部16获取机器人1的减速机温度传感器3t的检测输出作为当前时间点的检测温度数据DT(步骤S14)。

关于步骤S14中的检测温度数据DT的获取，也可以代替该获取，而将如参照图4所说明的根据机器人1的运转、停止的定时在时间轴上的位置关系估算出的在当前时间点的机构部4的温度的估计值用作检测温度数据DT。

接着，第二比较部17将在步骤S14中获取到的检测温度数据DT的值与第二阈值Th2进行比较(步骤S15)。第二阈值Th2是机器人1的正常的使用条件中的机构部的温度的下限值。在该比较的结果是检测温度数据DT的值比第二阈值Th2低的情况下(步骤S15：“是”)，第二比较部17向显示部18发出显示控制指令Dcc。显示部18进行与显示控制指令Dcc相应的信息的显示(步骤S16)。在步骤S16中的由显示部18进行的显示例如是警报发出的原因有可能是气温降低(机构部的温度降低)的意思的显示、以及作为促使改善运转条件的意思的消息的推荐暖机运转的显示等。在步骤S16的处理之后，图5中的处理结束。

另一方面，在步骤S15中的比较的结果是检测温度数据DT的值为第二阈值Th2以上的情况下(步骤S15：“否”)，第二比较部17向显示部18发出显示控制指令Dcc。该情况下的显示控制指令Dcc的内容与检测温度数据DT的值比第二阈值Th2低的情况下的内容不同。显示部18响应于这样的显示控制指令Dcc而进行信息的显示(步骤S17)。步骤S17中的由显示部18进行的显示例如是气温(机构部的温度)处于机器人1的正常的使用条件的范围内的意思的显示等。在步骤S17的处理之后，图5中的处理结束。

接下来，对上面参照图1至图5所说明的本公开的工业机械的控制装置10的作用效果进行概括。

(1)本公开的工业机械的控制装置10具备：控制偏差获取部13，其获取与规定的机构部4的动作有关的控制偏差CD；温度信息获取部(温度数据采样部16)，其在由控制偏差获取部13获取到的控制偏差CD比规定的第一阈值Th1大的情况下，获取机构部4的温度信息(检测温度数据DT)；比较部17，其将基于由温度信息获取部(温度数据采样部16)获取到的温度信息的值与规定的第二阈值Th2进行比较；以及警报信息输出部(显示部18)，其在基于温度信息的值比第二阈值Th2小的情况下，输出包含促使改善运转条件的意思的消息的警报信息。

在上述(1)的工业机械的控制装置10中，在与机构部4的动作有关的控制偏差CD相较于第一阈值Th1而言过大的情况下，一般只是发出控制偏差过大的警报。在本公开的工业机械的控制装置10中，即使在发出警报的情况下，在机构部的温度低于第二阈值Th2而处于正常的使用条件外时，从警报信息输出部(显示部18)输出包含促使改善运转条件的消息的警报信息。用户(操作者)能够从该消息认识到处于需要改善运转条件的状况，从而采取适当的措施。

(2)在本公开的工业机械的控制装置10中，在其一个方式中，温度信息获取部(温度数据采样部16)获取的温度信息(检测温度数据DT)是机构部4的马达2和减速机3中的至少一方的温度。

在上述(2)的工业机械的控制装置10中，在来自警报信息输出部(显示部18)的警报信息所包含的消息中表示出关于机构部4的马达2和减速机3中的至少一方产生了偏离正常的运转条件的低温状态的情况。用户(操作者)能够识别该消息并采取适当的措施。

(3)关于本公开的工业机械的控制装置10，在其一个方式中，警报信息输出部(显示部18)将促使进行暖机运转的消息作为促使改善运转条件的意思的消息来进行输出。

在上述(3)的工业机械的控制装置10中，用户(操作者)能够基于来自警报信息输出部(显示部18)的促使进行暖机运转的消息，来采取进行暖机运转的措施。

(4)关于本公开的工业机械的控制装置10，在其一个方式中，还具备暖机运转控制部20，该暖机运转控制部20在基于温度信息的值比第二阈值Th2小的情况下以使机构部4进行暖机运转的方式进行控制。

在上述(4)的工业机械的控制装置10中，用户(操作者)能够认识到处于需要进行暖机运转的状况，并且基于来自暖机运转控制部20的控制指令启动暖机运转。因此，能够减轻用户(操作者)的负担。

(5)关于本公开的工业机械的控制装置10，在其一个方式中，温度信息获取部(温度数据采样部16)从设置于机构部4的传感器(马达温度传感器2t、减速机温度传感器3t)获取温度信息(检测温度数据DT)。

在上述(5)的工业机械的控制装置10中，能够基于由设置于机构部4的传感器获得的实时的实测值来获取温度信息(检测温度数据DT)。因此，能够准确地识别机构部4的温度环境，并依据该识别来采取适当的措施。

(6)关于本公开的工业机械的控制装置10，在其一个方式中，温度信息获取部(温度数据采样部16)通过估计来获取温度信息(检测温度数据DT)。

在上述(6)的工业机械的控制装置10中，能够不设置传感器等而获取与机构部4有关的温度信息(检测温度数据DT)。因此使结构简化。

此外，本公开并不限定于所述的实施方式，能够进行各种变形和变更并实施。例如，在上述的实施方式中，采用了分别具备显示部18和警报发出部19的结构，但也能够采用将显示部18与警报发出部19进行了一体化的结构。另外，控制对象(机器人1的机构部4)与控制装置10之间的信息(信号)的发送和接收也能够应用无线传送路径来代替利用线缆的有线传送路径。另外，成为控制对象的机构部4不限于机器人1的机构部4，机床或其它所有工业机械中的机构部也与之对应。

此外，能够达成本公开的目的的范围内的变形、改进也包含于本公开中。

附图标记说明

1：机器人；2：马达；2t：马达温度传感器；3：减速机；3t：减速机温度传感器；4：机构部；5：编码器；6：手腕部；7：动作角度传感器；8：线缆；9：线缆；10：控制装置(工业机械的控制装置)；11：外部连接端子；12：基准数据产生部；13：控制偏差获取部；14：控制指令形成部；15：第一比较部；16：温度数据采样部；17：第二比较部；18：显示部；19：警报发出部；20：暖机运转控制部。

Claims (6)

1.一种工业机械的控制装置，具备：

控制偏差获取部，其获取与规定的机构部的动作有关的控制偏差；

温度信息获取部，其在由所述控制偏差获取部获取到的所述控制偏差比规定的第一阈值大的情况下，获取所述机构部的温度信息；

比较部，其将基于由所述温度信息获取部获取到的所述温度信息的值与规定的第二阈值进行比较；以及

警报信息输出部，其在基于所述温度信息的值比所述第二阈值小的情况下，输出包含促使改善运转条件的意思的消息的警报信息。

2.根据权利要求1所述的工业机械的控制装置，其中，

所述温度信息获取部获取的温度信息是所述机构部的马达和减速机中的至少一方的温度。

3.根据权利要求1或2所述的工业机械的控制装置，其中，

所述警报信息输出部将促使进行暖机运转的消息作为促使改善所述运转条件的意思的消息来进行输出。

4.根据权利要求1或2所述的工业机械的控制装置，其中，

还具备暖机运转控制部，所述暖机运转控制部在基于所述温度信息的值比所述第二阈值小的情况下以使所述机构部进行暖机运转的方式进行控制。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的工业机械的控制装置，其中，

所述温度信息获取部从设置于所述机构部的传感器获取所述温度信息。

6.根据权利要求1至4中的任一项所述的工业机械的控制装置，其中，

所述温度信息获取部通过估计来获取所述温度信息。

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