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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Robotersteuerung zum Steuern eines Roboters.
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2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
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Industrieroboter werden an vielen Stellen wie z. B. in Automobilmontagestraßen und Lebensmittelherstellungsstätten verwendet. Im verwandten Stand der Technik wurden Techniken vorgeschlagen, mit denen ein Roboter sicher zu einem Notstopp gebracht wird, wenn der Roboter mit einem Menschen oder einem Objekt kollidiert, der bzw. das sich in dessen Nähe befindet, oder wenn die unmittelbare Gefahr einer solchen Kollision erkannt wird (siehe z. B. die nicht-geprüften
japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 2006-312208 ,
2007-030078 ,
2009-233852 und
2011-224727 ).
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Der verwandte Stand der Technik soll vorzugsweise Menschen, die in der Nähe des Roboters arbeiten, zum Zeitpunkt eines Notstopps schützen. Es wurde hingegen festgestellt, dass, wenn der Roboter aus Sicherheitsgründen in einen Notstopp gebracht wird, manche Komponenten des Roboters Schaden nehmen können, was zu einer Verringerung der Lebensdauer des Roboters führt. Aus diesem Grund besteht ein Bedarf an einer Technik, die die Wirkung, die der Notstopp ggf. auf den Roboter hat, abdämpfen kann.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Robotersteuerung zum Steuern eines Roboters bereitgestellt, die umfasst: eine Lasterkennungseinheit, die die Last eines Motors zum Antreiben jeder einzelnen Gelenkachse des Roboters erkennt; eine Geschwindigkeitserkennungseinheit, die eine Axialgeschwindigkeit an jeder einzelnen Gelenkachse des Roboters erkennt; eine Einheit zum Identifizieren der Stoppursache, die, wenn ein Notstopp des Roboters erfolgt, eine Ursache des Auftretens des Notstopps identifiziert; und eine Aufzeichnungseinheit, die die Ursache des Auftretens des Notstopps aufzeichnet, indem sie die Ursache mit der Axialgeschwindigkeit oder der Last des Motors assoziiert.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Robotersteuerung des Weiteren eine Anzeigeeinheit, die Informationen zum Zustand des Auftretens des Notstopps des Roboters anzeigt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anzeigeeinheit so konfiguriert, dass, jedes Mal, wenn der Roboter in einen Notstopp gebracht wird, zumindest eines der Axialgeschwindigkeit und der Last des Motors, die zum Zeitpunkt des Auftretens des Notstopps erkannt werden, in Form eines Graphen für jede einzelne der Gelenkachsen angezeigt wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anzeigeeinheit so konfiguriert, dass sie die Informationen durch Assoziieren der Anzahl des Auftretens des Notstopps mit der Ursache des Notstopps, der Gelenkachsen des Roboters und zumindest einem der Axialgeschwindigkeit und der Last des Motors anzeigt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anzeigeeinheit so konfiguriert, dass sie zumindest eines der Axialgeschwindigkeit und der Last des Motors gemeinsam mit der Anzahl des Auftretens des Notstopps für jeden vorab festgelegten Größenordnungsbereich separat anzeigt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der Beschreibung der veranschaulichenden Ausführungsformen, wie nachstehenden angeführt, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher hervor, in denen:
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1 ein Schaubild ist, das ein Konfigurationsbeispiel eines Robotersystems zeigt, bei dem die vorliegende Erfindung angewandt werden kann;
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2 ein Funktionsschaubild einer Robotersteuerung gemäß einer Ausführungsform ist;
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3 ein Funktionsschaubild einer Robotersteuerung gemäß einer weiteren Ausführungsform ist;
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4 ein Funktionsschaubild einer Robotersteuerung gemäß einer noch weiteren Ausführungsform ist;
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5 ein Ablaufplan ist, der das von der Robotersteuerung durchgeführte Verfahren gemäß der einen Ausführungsform veranschaulicht;
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6 ein Schaubild ist, das ein Beispiel für eine Graphendarstellung zeigt;
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7 ein Schaubild ist, das ein weiteres Beispiel für eine Graphendarstellung zeigt;
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8 ein Schaubild ist, das ein noch weiteres Beispiel für eine Graphendarstellung zeigt;
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9 ein Schaubild ist, das ein noch weiteres Beispiel für eine Graphendarstellung zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Um die vorliegende Erfindung besser verstehen zu können, sind die Komponentenelemente der hierin veranschaulichten Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Des Weiteren sind gleiche oder entsprechende Komponentenelemente in allen Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen ausgewiesen.
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1 zeigt ein Konfigurationsbeispiel eines Robotersystems, bei dem die vorliegende Erfindung angewandt werden kann.
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Das Robotersystem 10 umfasst einen Roboter 2 und eine Robotersteuerung 4 zum Steuern des Roboters 2.
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Der Roboter 2 ist ein Gelenkroboter, der z. B. ein 6-achsiger Vertikalgelenkroboter ist, wie gezeigt. Der Roboter 2 ist ein Industrieroboter, der für solche Zwecke wie Punktschweißen, Lichtbogenschweißen und Handhabung von Arbeiten verwendet wird.
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Der Roboter 2 umfasst des Weiteren einen Motor 3 zum Antreiben jeder einzelnen Gelenkachse. Der Motor 3 wird von der Robotersteuerung 4 gesteuert, die über ein bekanntes Kommunikationsmittel wie z. B. ein Kommunikationskabel 11 mit dem Roboter 2 verbunden ist.
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Der Roboter 2 ist mit einem Greiforgan 23 ausgestattet, das an einem Handgelenk 22 angebracht ist, das sich am Vorderende eines Arms 21 befindet. Der Roboter 2 arbeitet in Reaktion auf einen Befehl von der Robotersteuerung 4, um das Handgelenk 22 und somit das Greiforgan 23 an eine gewünschte Position oder in eine gewünschte Ausrichtung zu bewegen.
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Die Robotersteuerung 4 ist ein digitaler Computer mit einer bekannten Hardwarekonfiguration, die eine CPU, einen ROM, einen RAM, einen nicht-flüchtigen Speicher und eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle umfasst.
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Wie in 2 gezeigt, umfasst die Robotersteuerung 4 eine Lasterkennungseinheit 41, eine Geschwindigkeitserkennungseinheit 42, eine Einheit 43 zum Identifizieren einer Stoppursache, eine Aufzeichnungseinheit 44 und eine Anzeigeeinheit 45.
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Die Lasterkennungseinheit 41 erkennt die Last des Motors 3 zum Antreiben jeder einzelnen Gelenkachse des Roboters 2. Die Last des Motors 3, die von der Lasterkennungseinheit 41 zu erkennen ist, wird z. B. anhand eines Ausgabewerts eines Drehmomentsensors, der an der Gelenkachse des Roboters 2 bereitgestellt ist, oder anhand des Werts eines Stroms, der dem Motor 3 über einen Verstärker zugespeist wird, berechnet. Die Lasterkennungseinheit 41 kann so konfiguriert sein, dass sie eine bestimmte physikalische Menge erkennt, die mit der Last des Motors 3 in Korrelation steht.
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Die Geschwindigkeitserkennungseinheit 42 erkennt eine Axialgeschwindigkeit jeder einzelnen Gelenkachse des Roboters 2. Die Axialgeschwindigkeit, die von der Geschwindigkeitserkennungseinheit 42 erkannt wird, ist nicht auf die Drehgeschwindigkeit der Gelenkachse beschränkt, sondern kann eine andere Art der Geschwindigkeit sein, die mit der Geschwindigkeit der Gelenkachse in Korrelation steht. Die Geschwindigkeit am Eingangsende eines zwischen dem Motor 3 und der Gelenkachse angeordneten Reduktionsgetriebes kann als Axialgeschwindigkeit erkannt werden. Wenn ein Notstopp des Roboters 2 auftritt, identifiziert die Einheit 43 zum Identifizieren einer Stoppursache die Ursache des Auftretens des Notstopps. Mögliche Ursachen eines Notstopps des Roboters 2 umfassen, dass der Roboter 2 mit einem Menschen oder einem Objekt, der bzw. das sich in dessen Nähe befindet, in Kontakt gelangt, eine Überhitzung des Motors 3, eine fehlerhafte Bedienung durch einen Benutzer, das Entriegeln einer Sicherheitsgittertür und die Aktivierung eines Notstoppknopfs, ohne jedoch auf diese Ursachen beschränkt zu sein.
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Die Aufzeichnungseinheit 44 zeichnet die Ursache des Auftretens des Notstopps des Roboters 2 auf, indem sie die Ursache mit der Axialgeschwindigkeit oder der Last des Motors 3 assoziiert. Das heißt, dass die Ursache des Notstopps von der Aufzeichnungseinheit 44 als Menge von Daten gemeinsam mit zumindest einem der Axialgeschwindigkeit und der Last des Motors 3, die zum Zeitpunkt des Auftretens des Notstopps erkannt werden, aufgezeichnet wird. Die von der Aufzeichnungseinheit 44 aufgezeichneten Daten werden im nicht-flüchtigen Speicher gespeichert, der der Robotersteuerung 4 intern ist.
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Die Anzeigeeinheit 45 zeigt Informationen zum Zustand des Auftretens des Notstopps des Roboters 2 an. Bei einer Ausführungsform kann die Anzeigeeinheit 45 so konfiguriert sein, dass, jedes Mal, wenn der Roboter 2 in einen Notstopp gebracht wird, zumindest eines der Axialgeschwindigkeit und der Last des Motors 3, die zum Zeitpunkt des Auftretens des Notstopps erkannt werden, in Form eines Graphen für jede einzelne Gelenkachse angezeigt wird.
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Bei einer Ausführungsform kann die Anzeigeeinheit 45 so konfiguriert sein, dass sie die Informationen durch Assoziieren der Anzahl des Auftretens des Notstopps mit der Ursache des Notstopps des Roboters 2, der Gelenkachsen des Roboters 2 und zumindest einem der Axialgeschwindigkeit und der Last des Motors 3 anzeigt.
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Bei einer Ausführungsform kann die Anzeigeeinheit 45 so konfiguriert sein, dass sie zumindest eines der Axialgeschwindigkeit und der Last des Motors 3 gemeinsam mit der Anzahl des Auftretens des Notstopps für jeden vorab festgelegten Größenordnungsbereich separat anzeigt.
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Bei einer Ausführungsform zeigt die Anzeigeeinheit 45 einen Graphen an, der den Zustand des Auftretens des Notstopps auf einer Anzeigevorrichtung, z. B. ein Betriebsunterrichtsfeld, darstellt, die mit der Robotersteuerung 4 verbunden ist.
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Der Schritt des graphischen Darstellens der Ursache des Notstopps und der Motorlast oder Axialgeschwindigkeit kann von einem Prozessor durchgeführt werden, der in die Steuereinheit 4 integriert ist. Alternativ kann der Schritt des graphischen Darstellens von einem Server 12 durchgeführt werden, der über ein Netzwerk 13 mit der Robotersteuerung 4 verbunden ist (siehe 3). Bei einer alternativen Ausführungsform können die Funktionen der Aufzeichnungseinheit 44 und der Anzeigeeinheit 45 durch einen Server 12 umgesetzt sein, der über ein Netzwerk 13 mit der Robotersteuerung 4 verbunden ist (siehe 4).
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Der Prozess, der von der Robotersteuerung 4 gemäß der einen Ausführungsform durchgeführt wird, wird nachstehend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Während des Betriebs des Roboters 2 erkennt die Lasterkennungseinheit 41 die Last des Motors 3, der jede einzelne Gelenkachse antreibt, in periodischen Intervallen und gibt den erkannten Wert als den aktuellen Wert der Last des Motors 3 aus (Schritt S101). Gleichermaßen erkennt die Geschwindigkeitserkennungseinheit 42 die Axialgeschwindigkeit jeder einzelnen Gelenkachse in periodischen Intervallen und gibt den erkannten Wert als den aktuellen Wert der Axialgeschwindigkeit aus (Schritt S102).
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In Schritt S103 wird ermittelt, ob der Roboter 2 in einen Notstopp gebracht wurde. Wenn kein Notstopp aufgetreten ist, kehrt das Verfahren zu Schritt S101 zurück, um das Erkennen der Motorlast und der Axialgeschwindigkeit weiter fortzuführen.
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Wenn in Schritt S103 ermittelt wird, dass der Roboter 2 in einen Notstopp gebracht wurde, identifiziert die Einheit 43 zum Identifizieren einer Stoppursache die Ursache des Notstopps.
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In Schritt S104 zeichnet die Aufzeichnungseinheit 44 die Ursache des Notstopps auf, indem sie diese mit der Motorlast und der Axialgeschwindigkeit assoziiert.
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6 zeigt ein Beispiel einer Graphendarstellung, die von der Robotersteuerung 4 angezeigt wird, gemäß einer Ausführungsform. Unter Bezugnahme auf 6 sind die Motorlast und die Axialgeschwindigkeit für jede der Gelenkachsen 31 bis 36 gezeigt. Wie gezeigt, können die Motorlast und die Axialgeschwindigkeit jeweils durch einen Wert in Bezug auf die maximale Motorlast oder die maximale Axialgeschwindigkeit dargestellt werden oder können von einem absoluten Wert dargestellt werden.
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Bei einer Ausführungsform kann die Anzeigeeinheit 45 so konfiguriert sein, dass sie den Graphen durch Kombinieren von zwei Informationsstücken anzeigt, die aus der Ursache des Notstopps, den Gelenkachsen des Roboters 2, der Motorlast jeder einzelnen Gelenkachse und der Axialgeschwindigkeit jeder einzelnen Achse ausgewählt sind. Die Kombination der Informationen, die von der Anzeigeeinheit 45 anzuzeigen ist, ist nicht auf ein Beispiel beschränkt, das in dieser Patentschrift explizit angeführt ist.
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7 zeigt ein weiteres Beispiel einer Graphendarstellung, die von der Robotersteuerung 4 angezeigt wird. Unter Bezugnahme auf 7 wird die Anzahl des Auftretens des Notstopps für jede der Gelenkachsen 31 bis 36 gezeigt. Es sei hier verstanden, dass die Anzahl des Auftretens des Notstopps nicht für eine bestimmte Gelenkachse gezählt wird, die zum Zeitpunkt des Auftretens des Notstopps funktionsuntüchtig ist. Die Anzahl des Auftretens des Notstopps wird von einem Zähler gezählt, der der Robotersteuerung 4 intern ist.
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8 zeigt ein noch weiteres Beispiel einer Graphendarstellung, die von der Robotersteuerung 4 angezeigt wird. Unter Bezugnahme auf 8 ist die Anzahl des Auftretens des Notstopps für jeden der vorab festgelegten Axialgeschwindigkeitsbereiche A bis E und für jeden der vorab festgelegten Motorlastbereiche identifizierbar gezeigt. Die Axialgeschwindigkeitsbereiche A bis E werden gemäß der Größenordnung der Axialgeschwindigkeit ermittelt, so dass die Relation A < B < C < D < E gilt. Je größer die Größenordnung der Axialgeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Auftretens des Notstopps ist, desto größer wird tendenziell der Einfluss auf den Roboter 2, wodurch die Möglichkeit eines Komponentenversagens erhöht wird.
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Des Weiteren wird der Einfluss auf den Roboter 2 größer, wenn sich die Motorlast, z. B. das Drehmoment um die Gelenkachse, erhöht. Angesichts dessen können die Axialgeschwindigkeitsbereiche D und E oder der Bereich der hohen Motorlast in einer anderen Farbe angezeigt werden, so dass diese Bereiche hervorgehoben werden. Auf diese Weise kann nicht nur die Aufmerksamkeit des Bedieners geweckt werden, sondern kann auch der Grad, in dem der Roboter 2 beeinflusst wird, sichtbar gemacht werden. Auch wenn in 8 die Assoziation mit der Anzahl des Auftretens des Notstopps für jeden Axialgeschwindigkeitsbereich und für jeden Motorlastbereich getrennt angezeigt wird, kann die Assoziation mit der Anzahl des Auftretens des Notstopps ggf. nur für jeden Axialgeschwindigkeitsbereich oder für jeden Motorlastbereich angezeigt werden.
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9 zeigt ein noch weiteres Beispiel einer Graphendarstellung, die von der Robotersteuerung 4 angezeigt wird. Unter Bezugnahme auf 9 wird die Anzahl des Auftretens des Notstopps für jede der Ursachen des Notstopps L bis P getrennt gezeigt.
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Der Bediener kann erforderliche Maßnahmen, wie z. B. präventive Maßnahmen, treffen, indem er die somit visualisierte Beziehung zwischen der Ursache des Notstopps und der Anzahl des Auftretens analysiert. Des Weiteren kann, wenn die Robotersteuerung 4 mit einer Host-Steuerung verbunden ist, der Betrieb des Robotersystem 10 als Ganzes unter Verwendung der von der Anzeigeeinheit 45 angezeigten Informationen verbessert werden.
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Gemäß der Robotersteuerung 4 der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn der Roboter 2 in einen Notstopp gebracht wird, die Ursache des Notstopps aufgezeichnet, indem die Ursache mit der Axialgeschwindigkeit oder der Last des Motors 3 assoziiert wird, die zum Zeitpunkt des Auftretens des Notstopps erkannt werden. Auf diese Weise können Informationen zum Zustand des Auftretens des Notstopps, die zu einem frühen Versagen des Roboters 2 führen können, dem Bediener dargeboten werden.
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Wenn der Roboter 2 häufig Notstopps durchführt, können manche der Komponenten des Roboters 2 in einem frühen Stadium beschädigt werden, was zu einer Verringerung der Lebensdauer des Roboters 2 führt. Da der Bediener erforderliche Maßnahmen, wie z. B. präventive Notstoppmaßnahmen, treffen kann, indem er statistische Daten zum Zustand des Auftretens des Notstopps analysiert, kann eine Erhöhung der Lebensdauer des Roboters 2 erwartet werden.
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Auch wenn diverse Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurden, wird der Fachmann erkennen, dass die Wirkungen und Vorteile, die durch die vorliegende Erfindung angedacht sind, auch mit anderen Ausführungsformen erzielt werden können. Insbesondere ist es möglich, manche der Komponentenelemente der obigen Ausführungsformen wegzulassen oder zu ersetzen oder gewisse bekannte Mittel hinzuzufügen, ohne sich vom Umfang der Erfindung zu entfernen. Für den Fachmann ist auch offensichtlich, dass die Erfindung auch durch entsprechendes Kombinieren der Merkmale einer Mehrzahl von Ausführungsformen durchgeführt werden kann, die in dieser Patentschrift explizit oder implizit offenbart sind. Gemäß der Robotersteuerung der vorliegenden Erfindung kann, wenn der Roboter in einen Notstopp gebracht wird, die Betriebsbedingung durch Assoziieren mit der Ursache des Notstopps aufgezeichnet werden. Dadurch ist es nicht nur für den Bediener ein Leichtes, den Zustand des Auftretens des Notstopps zu analysieren, sondern wird es auch möglich, je nach Bedarf eine Maßnahme durchzuführen, um ein frühes Versagen des Roboters zu verhindern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2006-312208 [0002]
- JP 2007-030078 [0002]
- JP 2009-233852 [0002]
- JP 2011-224727 [0002]
