JP2015066669A - Robot device and robot control method - Google Patents

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謙 明正
Ken Akimasa
謙 明正
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce power consumption at the time of warm-up operation of a robot.SOLUTION: A longest duration Δtmax(Δt2) is extracted which is the longest among durations Δt1 to Δt6 required by a motor of joints J1 to J6 respectively of a robot to achieve warm-up target temperatures Tg1 to Tg6 respectively. Start times ts1, and ts3 to ts6 for electrifying the motors of the joints J1, and J3 to J6 are delayed to be later than a start time ts2 for electrifying the motor of the joint J2. Then, the start times ts1, and ts3 to ts6 for electrifying the motors of the joints J1, and J3 to J6 are set to a time point in a period after the start time ts2 for electrifying the motor with the longest duration Δtmax(Δt2) until a time tss at which a warm-up target temperature is achieved.

Description

本発明は、ロボットの停止状態又は休止状態からロボットを暖機するロボット装置及びロボット制御方法に関する。   The present invention relates to a robot apparatus and a robot control method for warming up a robot from a stop state or a rest state of the robot.

近年、小型で複雑な構造をした製品の組立に対する自動化の要求が高まっており、これらの製品は小型の産業用のロボットで精密な組付けを行う必要がある。海外生産との競争力確保のためコストを抑えた生産体制の確立が必須となり、高い稼働率の実現と同時に、小型高精度化、また環境面において低消費電力による生産ラインの確立が望まれている。   In recent years, there has been a growing demand for automation for the assembly of small and complex products, and these products need to be precisely assembled with small industrial robots. Establishing a production system that reduces costs is essential to ensure competitiveness with overseas production, and it is desirable to establish a production line that achieves a high operating rate, is small and highly accurate, and has low power consumption in terms of the environment. Yes.

従来より、精密な組立を実現させるために、ロボットの停止状態又は休止状態から運転開始後の温度変化による位置ずれ低減を目的に、ロボットの暖機を行っている。   Conventionally, in order to realize precise assembly, the robot is warmed up for the purpose of reducing the positional deviation due to the temperature change after the start of operation from the stop state or the rest state of the robot.

ロボットの暖機は、所望の精度が安定して出るように数時間かけて行う場合もあり、何らかの昇温手段でロボットを昇温させていた。昇温手段には、外付けにて直接ロボットを加熱するものや、内蔵されているものなどいろいろな提案がなされているが、小型高精度化の中でやはりシンプルな構造のものが望まれていた。   The warming-up of the robot may be performed over several hours so that the desired accuracy can be stably obtained, and the robot is heated by some means for raising the temperature. Various proposals have been made for the temperature raising means, such as those that heat the robot directly from the outside, or those that are built-in, but a simple structure is also desired for miniaturization and high accuracy. It was.

ロボットの構成機器以外に昇温手段を追加すると、ロボットの大型化、コストアップと同時に消費電力も増加し、低消費電力による生産ラインの実現は難しくなる。   If a temperature raising means is added in addition to the robot's components, the power consumption increases at the same time as the robot becomes larger and the cost increases, making it difficult to realize a production line with low power consumption.

そこで、特許文献1のように、特別な昇温手段を必要とせず、ロボットの各関節を駆動するモータを用いて、低温状態から動作可能温度まで昇温できるようにしたロボット装置が提案されている。特許文献1に開示されたロボット装置では、各関節内に配置された温度センサによる検出温度が設定値(暖機目標温度)よりも低い場合に、モータを制動用ブレーキにより拘束した状態で通電し、モータを昇温させることで暖機を行うものである。   Therefore, as in Patent Document 1, there has been proposed a robot apparatus that does not require special heating means and that can raise the temperature from a low temperature state to an operable temperature by using a motor that drives each joint of the robot. Yes. In the robot apparatus disclosed in Patent Document 1, when the temperature detected by the temperature sensor disposed in each joint is lower than a set value (warm-up target temperature), the motor is energized while being restrained by a brake for braking. The motor is warmed up by raising the temperature.

特許第3384117号公報Japanese Patent No. 3384117

しかしながら、各モータがそれぞれ暖機目標温度に昇温するまでにかかる時間は、各モータによって異なる。特許文献1に記載のロボット装置では、モータの温度が暖機目標温度に達した後でも暖機目標温度を維持するために、モータへの通電のオン/オフ制御を行っている。したがって、暖機目標温度まで相対的に短時間で昇温するモータは、他のモータが暖機目標温度に昇温するまで、不要な通電がなされることとなり、余分な電力を消費していた。   However, the time taken for each motor to rise to the warm-up target temperature varies depending on the motor. In the robot apparatus described in Patent Document 1, in order to maintain the warm-up target temperature even after the motor temperature reaches the warm-up target temperature, on / off control of energization to the motor is performed. Therefore, the motor that raises the temperature to the warm-up target temperature in a relatively short time is unnecessarily energized until the other motors are heated to the warm-up target temperature, and consumes excess power. .

本発明は、ロボットの暖機運転時に消費電力を低減できるロボット装置及びロボット制御方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the robot apparatus and robot control method which can reduce power consumption at the time of warm-up operation of a robot.

本発明のロボット装置は、複数の関節のうち対応する関節をそれぞれ駆動する、通電により発熱する複数のモータを有するロボットと、前記複数のモータのうち対応するモータの周辺の温度をそれぞれ検出する複数の温度センサと、暖機運転時、前記各温度センサにより検出された温度が、前記各モータに対して設定された暖機目標温度となるように、前記各モータへの通電を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記各モータが前記各暖機目標温度に達するのに要する所要時間のうち最も長い最長所要時間となるモータへの通電開始時刻の後から暖機目標温度に達する時刻までの間に、他のモータへの通電開始時刻を設定したことを特徴とする。   The robot apparatus according to the present invention includes a robot having a plurality of motors that generate heat by energization, each driving a corresponding joint among a plurality of joints, and a plurality of temperatures for detecting a temperature around the corresponding motor among the plurality of motors. And a control unit that controls energization of each motor so that the temperature detected by each temperature sensor becomes a warm-up target temperature set for each motor during warm-up operation. And the control unit sets the warm-up target temperature to the warm-up target temperature after the start time of energizing the motor, which is the longest longest time required for the motors to reach the warm-up target temperatures. It is characterized in that energization start time to other motors is set up to the reaching time.

本発明によれば、ロボットの暖機運転時における消費電力を低減することができる。   According to the present invention, it is possible to reduce power consumption during the warm-up operation of the robot.

実施形態に係るロボット装置の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the robot apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係るロボット装置の演算部によるロボット制御方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the robot control method by the calculating part of the robot apparatus which concerns on embodiment. 各関節のモータへ一定電流を流したときのモータの温度と、それに至る時間との関係を表した昇温曲線を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature rising curve showing the relationship between the temperature of the motor when a constant current is supplied to the motor of each joint and the time to reach it. 各関節のモータの昇温曲線、暖機目標温度、モータの現在の検出温度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship with the temperature increase curve of the motor of each joint, warm-up target temperature, and the present detected temperature of a motor. 実施形態に係るロボットのロボット制御方法を実施した際の各関節の昇温状態を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature rising state of each joint at the time of implementing the robot control method of the robot which concerns on embodiment. 比較例によるロボットの停止状態又は休止状態からの暖機運転を行った場合の、ロボットの各関節の昇温を示すグラフである。It is a graph which shows temperature rise of each joint of a robot at the time of performing warming-up operation from the stop state or hibernation state of the robot by a comparative example.

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係るロボット装置の概略構成を示す説明図である。図1(a)はロボット装置の模式図、図1(b)はロボット装置の各駆動部の模式図である。ロボット装置100は、組立作業を行う生産装置である。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a robot apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a schematic diagram of the robot apparatus, and FIG. 1B is a schematic diagram of each drive unit of the robot apparatus. The robot apparatus 100 is a production apparatus that performs assembly work.

図1(a)に示すように、ロボット装置100は、垂直多関節のロボット200と、ロボット200を制御する制御装置300と、を備えている。ロボット200は、多軸(6軸)のロボットアーム201と、ロボットアーム201の先端に設けられたエンドエフェクタ202とを有している。制御装置300は、モータに電流を供給するドライバ回路等を有する駆動制御部301と、CPUからなる演算部(制御部)302と、記憶部303とを有している。駆動制御部301には、演算部302及び記憶部303が接続されている。演算部302には、記憶部303が接続されている。   As illustrated in FIG. 1A, the robot apparatus 100 includes a vertical articulated robot 200 and a control apparatus 300 that controls the robot 200. The robot 200 includes a multi-axis (six-axis) robot arm 201 and an end effector 202 provided at the tip of the robot arm 201. The control device 300 includes a drive control unit 301 including a driver circuit that supplies current to the motor, a calculation unit (control unit) 302 including a CPU, and a storage unit 303. A calculation unit 302 and a storage unit 303 are connected to the drive control unit 301. A storage unit 303 is connected to the calculation unit 302.

ロボットアーム201は、各関節(関節軸ともいう)J1〜J6で旋回又は回転可能に連結された複数のフレーム(リンク)211〜216を有している。また、ロボットアーム201は、複数(6つ)の関節J1〜J6のうち対応する関節をそれぞれ駆動する複数(6つ)の駆動部としての駆動ユニット220(図1(b))を有している。各駆動ユニット220は、各関節J1〜J6に設けられている。   The robot arm 201 includes a plurality of frames (links) 211 to 216 that are connected to each joint (also referred to as a joint axis) J1 to J6 so as to be rotatable or rotatable. Moreover, the robot arm 201 includes a drive unit 220 (FIG. 1B) as a plurality (six) drive units that respectively drive corresponding joints among the plurality (six) joints J1 to J6. Yes. Each drive unit 220 is provided in each joint J1-J6.

エンドエフェクタ202は、例えばロボットハンドであり、ワークを把持することができる。エンドエフェクタ202は、ロボットアーム201の先端、即ちフレーム216にビスなどの固定部材で固定されている。   The end effector 202 is a robot hand, for example, and can hold a workpiece. The end effector 202 is fixed to the tip of the robot arm 201, that is, the frame 216 with a fixing member such as a screw.

各駆動ユニット220は、図1(b)に示すように、モータ221、減速機222、エンコーダ223及びブレーキ224を有して構成される。   As shown in FIG. 1B, each drive unit 220 includes a motor 221, a speed reducer 222, an encoder 223, and a brake 224.

各モータ221は、各関節J1〜J6を駆動するもので、例えばブラシレスモータ等のDCモータやACモータである電磁モータであり、不図示の固定子と回転子とを有する。各モータ221は、通電により発熱する。   Each motor 221 drives each joint J1-J6, for example, is a DC motor such as a brushless motor or an electromagnetic motor that is an AC motor, and includes a stator and a rotor (not shown). Each motor 221 generates heat when energized.

モータ221の出力軸(回転子)には、減速機222が取り付けられている。各モータ221の減速機222が配置された側とは反対側には、各関節J1〜J6の位置を検出するためのエンコーダ223と、モータ221への通電が切れても各関節J1〜J6が動かないようにするためのブレーキ224とが取り付けられている。   A reduction gear 222 is attached to the output shaft (rotor) of the motor 221. On the side of each motor 221 opposite to the side where the speed reducer 222 is disposed, an encoder 223 for detecting the positions of the joints J1 to J6 and the joints J1 to J6 even when the motor 221 is de-energized. A brake 224 for preventing movement is attached.

各モータ221には、対応するモータ221の周辺の温度を検出するための温度センサ230が取り付けられている。なお、各温度センサ230の取付け位置は、モータ221の他、減速機222、エンコーダ223、ブレーキ224等であってもよく、また、各フレーム211〜216であってもよい。即ち、モータ221は通電により発熱するものであるので、この発熱が検出できる位置(モータ221の周辺の温度を検出できる位置)であればどこでもよい。以下、モータ221の温度という場合は、温度センサ230により検出された温度(検出温度)のこという。   Each motor 221 is attached with a temperature sensor 230 for detecting the temperature around the corresponding motor 221. In addition to the motor 221, the attachment positions of the temperature sensors 230 may be the speed reducer 222, the encoder 223, the brake 224, or the like, or may be the frames 211 to 216. That is, since the motor 221 generates heat when energized, it may be anywhere as long as this heat generation can be detected (position where the temperature around the motor 221 can be detected). Hereinafter, the temperature of the motor 221 refers to a temperature (detected temperature) detected by the temperature sensor 230.

各駆動ユニット220のブレーキ224は、制御装置300(駆動制御部301)の制御の下、モータ221の回転子を拘束し、回転子の回転を制動するためのものである。   The brake 224 of each drive unit 220 is for restraining the rotor of the motor 221 and braking the rotation of the rotor under the control of the control device 300 (drive control unit 301).

これら駆動ユニット220や温度センサ230への電源線や信号線は、ロボット200のフレーム211〜216の中若しくは外部に配線され、駆動制御部301へと接続されている。演算部302が駆動制御部301へ動作指令を送ることで、駆動制御部301は動作指令に応じて各駆動ユニット220のモータ221へ通電を行う。これによりモータ221が動作し、減速機222の出力軸側に取り付けられた不図示のプーリやベルトを有する駆動機構を介して、ロボット200の各関節J1〜J6が動作する。   The power supply lines and signal lines to the drive unit 220 and the temperature sensor 230 are wired inside or outside the frames 211 to 216 of the robot 200 and connected to the drive control unit 301. When the arithmetic unit 302 sends an operation command to the drive control unit 301, the drive control unit 301 energizes the motor 221 of each drive unit 220 in accordance with the operation command. As a result, the motor 221 operates, and the joints J1 to J6 of the robot 200 operate via a drive mechanism having a pulley and a belt (not shown) attached to the output shaft side of the speed reducer 222.

本実施形態では、演算部302は、暖機運転時、各関節J1〜J6の温度センサ230により検出された検出温度が、各モータ221に対して設定された暖機目標温度となるように、駆動制御部301による各モータ221への通電を制御する。記憶部303には、組立を行う工程動作プログラムや各種パラメータが記憶されている。演算部302は、記憶部303に記憶された動作プログラムや各種パラメータから必要な情報を得て、動作や後述のような暖機運転を行うための演算等を行う。演算部302で演算した結果を、駆動制御部301に送出し、駆動制御部301は、これに従いロボット200を動作させる。   In the present embodiment, the calculation unit 302 is configured so that the detected temperature detected by the temperature sensor 230 of each joint J1 to J6 becomes the warm-up target temperature set for each motor 221 during the warm-up operation. The energization of each motor 221 by the drive control unit 301 is controlled. The storage unit 303 stores a process operation program for assembling and various parameters. The computing unit 302 obtains necessary information from the operation program and various parameters stored in the storage unit 303, and performs operations and the like for performing warm-up operation as described later. The result calculated by the calculation unit 302 is sent to the drive control unit 301, and the drive control unit 301 operates the robot 200 according to the result.

ここで、図6は、比較例によるロボット200の停止状態又は休止状態からの暖機運転を行った場合の、ロボット200の各関節J1〜J6の昇温を示すグラフである。ロボット200の休止状態又は停止状態から同時刻tsで各関節J1〜J6のモータ221に通電を一斉に行うと、最初は全関節J1〜J6が低温状態にあるので、全関節J1〜J6が同時に昇温を始める。   Here, FIG. 6 is a graph showing the temperature rise of each joint J1 to J6 of the robot 200 when the warm-up operation is performed from the stop state or the halt state of the robot 200 according to the comparative example. When energization is simultaneously performed on the motors 221 of the joints J1 to J6 at the same time ts from the resting state or the halting state of the robot 200, all the joints J1 to J6 are initially in a low temperature state. Start to heat up.

暖機完了時刻tssは、各モータ221の温度が各暖機目標温度Tg1〜Tg6に達する時間のうち一番時間が長くかかる関節J2のモータ221の暖機完了時刻に一致する。この関節J2のモータ221の温度が暖機目標温度Tg2に上昇するまでの間、これよりも早く暖機目標温度に昇温した関節J1,J3〜J6のモータ221には、通電のオン/オフを繰り返すことで、暖機目標温度Tg1,Tg3〜Tg6を維持する。従って、各関節J1,J3〜J6のモータ221が各暖機目標温度Tg1,Tg3〜Tg6に到達してから、関節J2のモータ221の温度が暖機目標温度Tg2に到達するまでの間は、不要な通電がなされることとなり、余分な電力を消費することとなる。   The warm-up completion time tss coincides with the warm-up completion time of the motor 221 of the joint J2, which takes the longest time among the times when the temperature of each motor 221 reaches the respective warm-up target temperatures Tg1 to Tg6. Until the temperature of the motor 221 of the joint J2 rises to the warm-up target temperature Tg2, the motors 221 of the joints J1, J3 to J6 that have been heated to the warm-up target temperature earlier than this are turned on / off. Is repeated to maintain the warm-up target temperatures Tg1, Tg3 to Tg6. Therefore, after the motor 221 of each joint J1, J3 to J6 reaches each warm-up target temperature Tg1, Tg3 to Tg6, until the temperature of the motor 221 of the joint J2 reaches the warm-up target temperature Tg2. Unnecessary energization is performed, and extra power is consumed.

図2は、本発明の実施形態に係るロボット装置の演算部によるロボット制御方法(暖機方法)を示すフローチャートである。ロボット200により組立作業を行う組立工程に先立って、事前準備工程、暖機工程が行われる。図2(a)は暖機運転を行う前の事前準備工程を示すフローチャート、図2(b)は組立工程前に暖機運転を行う暖機工程を示すフローチャートである。   FIG. 2 is a flowchart showing a robot control method (warm-up method) by the arithmetic unit of the robot apparatus according to the embodiment of the present invention. Prior to the assembly process in which the robot 200 performs an assembly operation, a preliminary preparation process and a warm-up process are performed. FIG. 2A is a flowchart showing a pre-preparation process before performing warm-up operation, and FIG. 2B is a flowchart showing a warm-up process in which warm-up operation is performed before the assembly process.

事前準備工程について説明する。まず、予めロボット200の各関節J1〜J6のモータ昇温時の昇温曲線fn(t)を取得する(S1)。ここでnは関節軸番号であり、本実施形態ではロボット200が6軸多関節ロボットなので、n=1、2、3、4、5、6となる。各昇温曲線fn(t)は、各関節J1〜J6のモータ221に対し一定の所定電流を通電することで得られる。各所定電流の電流値は、モータ間で同一値であってもよいし、異なる値であってもよい。   The advance preparation process will be described. First, a temperature increase curve fn (t) at the time of motor temperature increase of each joint J1 to J6 of the robot 200 is acquired in advance (S1). Here, n is a joint axis number. Since the robot 200 is a six-axis articulated robot in this embodiment, n = 1, 2, 3, 4, 5, 6. Each temperature rising curve fn (t) is obtained by energizing a constant predetermined current to the motors 221 of the joints J1 to J6. The current value of each predetermined current may be the same value between the motors, or may be a different value.

図3は、各関節のモータへ一定電流を流したときのモータの温度と、それに至る時間との関係を表した昇温曲線を示すグラフである。昇温曲線fn(t)は、一定値の電流で取得することが好ましく、各モータ221で許容される最大許容電流Imaxで取得するのがより好ましいが、装置の条件によって最大許容電流Imaxよりも低い電流I,Iで取得してもよい。昇温曲線fn(t)は、後の暖機工程で各モータ221に通電する際の電流値と同じ電流値の電流を通電させて取得する。取得した各関節J1〜J6のモータ221の昇温曲線fn(t)は、記憶部303に記憶させ、後述の暖機時間等を演算する際に使用する。 FIG. 3 is a graph showing a temperature rise curve representing the relationship between the temperature of the motor when a constant current is supplied to the motor of each joint and the time to reach it. The temperature rise curve fn (t) is preferably acquired with a constant current, and more preferably with the maximum allowable current Imax allowed for each motor 221. may be obtained at lower current I 1, I 2. The temperature rise curve fn (t) is obtained by energizing a current having the same current value as that when energizing each motor 221 in the subsequent warm-up process. The acquired temperature rise curves fn (t) of the motors 221 of the joints J1 to J6 are stored in the storage unit 303 and used when calculating a warm-up time and the like described later.

なお、組立工程を開始するための理想的な暖機完了状態は、各関節J1〜J6のモータ221が実際の組立工程動作を行っているときの温度に昇温していることである。   The ideal warm-up completion state for starting the assembly process is that the motors 221 of the joints J1 to J6 are heated to the temperature at which the actual assembly process operation is performed.

図2(a)のフローに戻り、ステップS2の次に実際の組立工程の動作をロボット200に行わせ、各温度センサ230から各関節J1〜J6のモータ221が昇温し安定状態になったときの各関節J1〜J6のモータ221の温度を取得する(S2)。   Returning to the flow of FIG. 2A, the robot 200 is caused to perform the actual assembly process operation after step S2, and the motors 221 of the joints J1 to J6 are heated from the temperature sensors 230 and become stable. The temperature of the motor 221 of each joint J1-J6 is acquired (S2).

つまり、演算部302が、各関節J1〜J6に設けられた各温度センサ230から、昇温して安定状態となっているときの検出温度を取得する。取得した各関節J1〜J6の温度センサ230による検出温度を、暖機目標温度Tgn(n:関節軸番号)として設定し(S3)、記憶部303に記憶させる。ここまでを暖機の事前準備工程とする。   That is, the calculating part 302 acquires the detected temperature when it heats up and it is in the stable state from each temperature sensor 230 provided in each joint J1-J6. The acquired temperatures detected by the temperature sensors 230 of the joints J1 to J6 are set as the warm-up target temperature Tgn (n: joint axis number) (S3) and stored in the storage unit 303. This is the pre-warming process.

次に組立工程を実施する前の暖機工程について説明する。図2(b)において、演算部302は、まず温度センサ230による暖機前の各関節J1〜J6の現在のモータ221の温度Trnを取得する(S4:温度検出工程)。つまり、演算部302は、各モータ221への通電前に各温度センサ230が検出した温度(検出温度)Trnを各温度センサ230から取得する。   Next, a warm-up process before the assembly process is performed will be described. In FIG. 2B, the calculation unit 302 first obtains the current temperature Trn of the motor 221 of each joint J1 to J6 before warm-up by the temperature sensor 230 (S4: temperature detection step). That is, the calculation unit 302 acquires the temperature (detected temperature) Trn detected by each temperature sensor 230 before energizing each motor 221 from each temperature sensor 230.

図4は、各関節J1〜J6のモータ221の昇温曲線fn(t)、暖機目標温度Tgn、モータ221の現在の検出温度Trnとの関係を示すグラフである。検出温度Trnは、暖機前に検出した温度であるので、暖機目標温度Tgnよりも低い温度である。演算部302は、現在の検出温度Trnから暖機目標温度Tgnに達するのに要する所要時間(昇温時間)Δtnを、記憶部303に記憶されている図4に示す昇温曲線fn(t)を用いて算出し、その算出結果を記憶部303に記憶させる(S5)。このとき、演算部302は、各関節J1〜J6全ての関節の所要時間Δtnを算出して記憶部303に記憶させる。   FIG. 4 is a graph showing the relationship between the temperature rise curve fn (t) of the motor 221 of each joint J1 to J6, the warm-up target temperature Tgn, and the current detected temperature Trn of the motor 221. Since the detected temperature Trn is a temperature detected before warming up, the detected temperature Trn is lower than the warming up target temperature Tgn. The calculation unit 302 stores the required time (temperature increase time) Δtn required to reach the warm-up target temperature Tgn from the current detected temperature Trn, and the temperature increase curve fn (t) shown in FIG. And the calculation result is stored in the storage unit 303 (S5). At this time, the calculation unit 302 calculates the required time Δtn of all the joints J1 to J6 and stores them in the storage unit 303.

図5は、本発明の実施形態に係るロボットのロボット制御方法を実施した際の各関節の昇温状態を示すグラフである。演算部302は、各モータ221が各暖機目標温度Tgnに達するのに要する所要時間Δtnのうち最も長い最長所要時間(最長昇温時間)Δtmax、図5では所要時間Δt2を抽出する。演算部302は、最長所要時間Δtmaxとなる関節J2のモータ221への通電開始時刻ts2の後から暖機目標温度Tg2に達する時刻tssまでの間の時刻に、他の関節のモータ221への通電開始時刻tsn(n=2を除く)を設定する(制御工程)。   FIG. 5 is a graph showing a temperature rise state of each joint when the robot control method of the robot according to the embodiment of the present invention is performed. The calculation unit 302 extracts the longest required time (maximum temperature increase time) Δtmax among the required time Δtn required for each motor 221 to reach each warm-up target temperature Tgn, and the required time Δt2 in FIG. The calculation unit 302 energizes the motors 221 of the other joints at a time between the energization start time ts2 of the joint J2 and the time tss reaching the warm-up target temperature Tg2 after the longest required time Δtmax. A start time tsn (except for n = 2) is set (control process).

このとき、演算部302は、最長所要時間Δtmaxとなる関節J2のモータ221が暖機目標温度Tg2に達する時刻以前(時刻tss以前)に、他の関節のモータ221が暖機目標温度に達するように、各モータへの通電開始時刻を制御するのがよい。   At this time, the arithmetic unit 302 causes the motors 221 of the other joints to reach the warm-up target temperature before the time when the motor 221 of the joint J2 having the longest required time Δtmax reaches the warm-up target temperature Tg2 (before time tss). In addition, it is preferable to control the energization start time for each motor.

つまり、本実施形態では、各関節J1,J3〜J6のモータ221の通電開始時刻(暖機開始時刻)tsn(n=2を除く)を、通電開始時刻(暖機開始時刻)ts2よりも遅らせる。これにより、各関節J1,J3〜J6のモータ221の温度が暖機目標温度に到達した時刻から通電開始時刻ts2までの時間を短縮することができ、消費電力を低減することができる。   That is, in this embodiment, the energization start time (warm-up start time) tsn (except for n = 2) of the motors 221 of the joints J1, J3 to J6 is delayed from the energization start time (warm-up start time) ts2. . Thereby, the time from the time when the temperature of the motor 221 of each joint J1, J3 to J6 reaches the warm-up target temperature to the energization start time ts2 can be shortened, and the power consumption can be reduced.

その際、各関節J1,J3〜J6のモータ221が暖機目標温度Tgn(n=2を除く)に達する時刻が、関節J2のモータ221が暖機目標温度Tg2に達する時刻を超えないようにしている。   At that time, the time at which the motors 221 of the joints J1, J3 to J6 reach the warm-up target temperature Tgn (except for n = 2) should not exceed the time at which the motor 221 at the joint J2 reaches the warm-up target temperature Tg2. ing.

これにより、全モータ221の暖機運転に要する所要時間が、最長所要時間Δtmax内に収まっているので、暖機時間が延びることなく、暖機運転に要する消費電力を低減することができる。   Thereby, since the time required for the warm-up operation of all the motors 221 is within the longest required time Δtmax, the power consumption required for the warm-up operation can be reduced without extending the warm-up time.

本実施形態(図5)では、演算部302は、各関節J1〜J6のモータ221が各暖機目標温度Tgnに達する時刻が同一となるように、各モータ221への通電開始時刻tsnを制御している。従って、暖機運転に要する消費電力を最小限にすることができる。   In the present embodiment (FIG. 5), the calculation unit 302 controls the energization start time tsn for each motor 221 so that the times when the motors 221 of the joints J1 to J6 reach the respective warm-up target temperatures Tgn are the same. doing. Therefore, power consumption required for warm-up operation can be minimized.

演算部302の制御工程の動作について詳述すると、演算部302は、ステップS5の算出結果である各所要時間Δtnに基づき、各モータへの通電開始時刻(昇温開始時刻)tsnを決定する(S6)。つまり、演算部302は、昇温に一番時間がかかる関節J2のモータ221に合わせて各関節J1〜J6のモータ221が同時に昇温終了するように昇温開始順及び通電開始時刻tsnを決める。具体的に説明すると、算出した各関節J1〜J6の昇温に要する所要時間Δtnのうち、一番長い最長所要時間Δtmax(図5ではΔt2)の暖機完了時刻をtssとする。この暖機完了時刻tssに、各関節J1,J3〜J6のモータ221の昇温が完了する時刻が一致するように、各関節の通電開始時刻tsnを決める。これら演算を演算部302で行い、通電開始時刻tsnを記憶部303に記憶させる。   Describing in detail the operation of the control process of the computing unit 302, the computing unit 302 determines the energization start time (temperature rise start time) tsn for each motor based on each required time Δtn that is the calculation result of step S5 ( S6). That is, the calculation unit 302 determines the temperature increase start order and the energization start time tsn so that the temperature of the motors 221 of the joints J1 to J6 is simultaneously increased in accordance with the motor 221 of the joint J2, which takes the longest time for temperature increase. . More specifically, the warm-up completion time of the longest required time Δtmax (Δt2 in FIG. 5) among the calculated required time Δtn for the joints J1 to J6 is defined as tss. The energization start time tsn of each joint is determined so that the warm-up completion time tss coincides with the time when the temperature rise of the motor 221 of each joint J1, J3 to J6 is completed. These calculations are performed by the calculation unit 302 and the energization start time tsn is stored in the storage unit 303.

演算部302は、各関節J1〜J6の通電開始時刻tsnを決めると、暖機目標温度達成条件を設定する(S7)。暖機目標温度達成条件は、時刻の判断だけでも良いが、時刻とモータ温度の両方もしくは組合せによる達成条件としてもよい。   When calculating unit 302 determines energization start time tsn for each joint J1 to J6, it sets the warm-up target temperature achievement condition (S7). The warming-up target temperature achievement condition may be only the determination of the time, but may be an achievement condition based on both or a combination of the time and the motor temperature.

演算部302は、暖機目標温度達成条件を設定すると、モータ221への通電開始により暖機を開始し、各関節J1〜J6の昇温開始順に従い通電開始時刻になったら通電を開始して、順次昇温を開始させる(S8)。各モータ221を昇温する際には、各モータ221に所定電流(最大許容電流)を通電させる。つまり、演算部302は、少なくとも各モータ221が各暖機目標温度Tgnに達するまでの間は、各モータ221へは各所定電流(各最大許容電流)を通電するよう制御する。各モータ221に最大許容電流Imaxで通電することで、暖機運転に要する時間を短縮することができる。   When the warm-up target temperature achievement condition is set, the calculation unit 302 starts warm-up by starting energization of the motor 221, and starts energization when the energization start time comes according to the temperature increase start order of each joint J1 to J6. Then, the temperature rise is started sequentially (S8). When each motor 221 is heated, a predetermined current (maximum allowable current) is passed through each motor 221. That is, the arithmetic unit 302 controls each motor 221 to be supplied with each predetermined current (each maximum allowable current) until at least each motor 221 reaches each warm-up target temperature Tgn. By energizing each motor 221 with the maximum allowable current Imax, the time required for the warm-up operation can be shortened.

ロボット200の各関節J1〜J6に配置されているモータ221には、ブレーキ224が取り付けられているので、ブレーキ224でモータ221の軸(回転子)を固定し動かないようにして(制動して)電流を流す。このとき、ブレーキ224の保持力は流す電流でモータ221が発生するトルクを固定できるだけの保持力が発生できるようにしておく。これにより、暖機運転時は、ロボット200の動作が停止するので、暖機運転時に他の部材へ接触するのが防止される。なお、暖機運転時にロボット200が動作しても他の部材へ接触するおそれがない場合は、ブレーキ224によりモータ221の回転子の回転を制動することなく、暖機運転を行ってもよい。   Since the brake 224 is attached to the motor 221 disposed in each joint J1 to J6 of the robot 200, the shaft (rotor) of the motor 221 is fixed by the brake 224 so as not to move (brake and brake). ) Apply current. At this time, the holding force of the brake 224 is set so that a holding force sufficient to fix the torque generated by the motor 221 is generated by a flowing current. Thereby, since the operation of the robot 200 is stopped during the warm-up operation, contact with other members during the warm-up operation is prevented. Note that if there is no possibility of contacting other members even if the robot 200 operates during the warm-up operation, the warm-up operation may be performed without braking the rotation of the rotor of the motor 221 by the brake 224.

演算部302は、目標温度達成条件を満たしたか否かを判断し(S9)、各関節J1〜J6を昇温させた結果、暖機目標温度達成条件を満たすと判断したら(S9:Yes)、暖機を終了する信号を駆動制御部301に出力する。これと同時に、演算部302は、ロボット200に対する組立工程の動作の開始許可を示す信号を駆動制御部301へ出力し(S10)、ロボット200の組立動作を開始する。   The calculation unit 302 determines whether or not the target temperature achievement condition is satisfied (S9), and determines that the warm-up target temperature achievement condition is satisfied as a result of increasing the temperature of each joint J1 to J6 (S9: Yes). A signal for terminating the warm-up is output to the drive control unit 301. At the same time, the calculation unit 302 outputs a signal indicating permission to start the operation of the assembly process for the robot 200 to the drive control unit 301 (S10), and starts the assembly operation of the robot 200.

以上説明したように、モータ温度が暖機目標温度に到達する時間から、各モータへの通電開始時刻を演算し、暖機目標温度に同時刻で到達するように設定することで、不必要な通電がなくなり、消費電力を最小に抑えることができる。   As described above, it is not necessary to calculate the energization start time for each motor from the time when the motor temperature reaches the warm-up target temperature, and to set it to reach the warm-up target temperature at the same time. There is no power supply and power consumption can be minimized.

なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and many modifications are possible within the technical idea of the present invention.

100…ロボット装置、200…ロボット、221…モータ、230…温度センサ、302…演算部(制御部) DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Robot apparatus, 200 ... Robot, 221 ... Motor, 230 ... Temperature sensor, 302 ... Calculation part (control part)

Claims (8)

複数の関節のうち対応する関節をそれぞれ駆動する、通電により発熱する複数のモータを有するロボットと、
前記複数のモータのうち対応するモータの周辺の温度をそれぞれ検出する複数の温度センサと、
暖機運転時、前記各温度センサにより検出された温度が、前記各モータに対して設定された暖機目標温度となるように、前記各モータへの通電を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記各モータが前記各暖機目標温度に達するのに要する所要時間のうち最も長い最長所要時間となるモータへの通電開始時刻の後から暖機目標温度に達する時刻までの間に、他のモータへの通電開始時刻を設定したことを特徴とするロボット装置。
A robot having a plurality of motors that generate heat by energization, each driving a corresponding joint among a plurality of joints;
A plurality of temperature sensors for detecting the temperature around the corresponding motor among the plurality of motors;
A controller that controls energization of each motor so that the temperature detected by each temperature sensor at the time of warm-up operation becomes a warm-up target temperature set for each motor;
The control unit includes a period from the time when the motor is energized to the warming-up target temperature after the energization start time to the motor, which is the longest required time among the time required for the motors to reach the warming-up target temperatures. In addition, a robot apparatus characterized in that energization start time for another motor is set.
前記制御部は、前記最長所要時間となるモータが暖機目標温度に達する時刻以前に、前記他のモータが暖機目標温度に達するように、前記各モータへの通電開始時刻を制御することを特徴とする請求項1に記載のロボット装置。   The control unit controls the energization start time to each motor so that the other motor reaches the warm-up target temperature before the time when the motor having the longest required time reaches the warm-up target temperature. The robot apparatus according to claim 1, wherein: 前記制御部は、前記各モータが前記各暖機目標温度に達する時刻が同一となるように、前記各モータへの通電開始時刻を制御することを特徴とする請求項2に記載のロボット装置。   The robot apparatus according to claim 2, wherein the control unit controls an energization start time to each motor so that the time when each motor reaches each warm-up target temperature is the same. 前記各モータへの通電によるそれぞれの昇温曲線を記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記各モータへの通電前に前記各温度センサから検出温度を取得し、該検出温度に基づき、前記記憶部に記憶された前記各昇温曲線から前記各モータが前記各暖機目標温度に達するのに要する所要時間を算出し、該算出結果に基づき、前記各モータへの通電開始時刻を決定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のロボット装置。
A storage unit for storing respective temperature rise curves by energization of the motors;
The controller acquires a detected temperature from the temperature sensors before energizing the motors, and based on the detected temperature, the motors are warmed up from the temperature rise curves stored in the storage unit. 4. The robot according to claim 1, wherein a time required to reach the machine target temperature is calculated, and an energization start time for each of the motors is determined based on the calculation result. 5. apparatus.
前記各昇温曲線は、前記各モータへそれぞれ所定電流を通電して得られ、
前記制御部は、前記各モータが前記各暖機目標温度に達するまでの間は、前記各モータへは前記各所定電流を通電するよう制御することを特徴とする請求項4に記載のロボット装置。
Each temperature increase curve is obtained by applying a predetermined current to each motor,
5. The robot apparatus according to claim 4, wherein the control unit controls the motors to pass the predetermined currents until the motors reach the warm-up target temperatures. 6. .
前記各所定電流が前記各モータで許容される最大許容電流であることを特徴とする請求項5に記載のロボット装置。   6. The robot apparatus according to claim 5, wherein each of the predetermined currents is a maximum allowable current allowed for each motor. 暖機運転時に前記複数のモータのうち対応するモータの回転子の回転をそれぞれ制動するための複数のブレーキを備えたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のロボット装置。   7. The robot apparatus according to claim 1, further comprising a plurality of brakes for braking rotation of a rotor of a corresponding motor among the plurality of motors during a warm-up operation. 8. . 複数の関節のうち対応する関節をそれぞれ駆動する、通電により発熱する複数のモータを有するロボットを制御するロボット制御方法において、
前記各モータの周辺の温度を検出する温度検出工程と、
暖機運転時、前記温度検出工程により検出された各検出温度が、前記各モータに対して設定された暖機目標温度となるように、前記各モータへの通電を制御する制御工程と、を備え、
前記制御工程では、前記各モータが前記各暖機目標温度に達するのに要する所要時間のうち最も長い最長所要時間となるモータへの通電開始時刻の後から暖機目標温度に達する時刻までの間に、他のモータへの通電開始時刻を設定することを特徴とするロボット制御方法。
In a robot control method for controlling a robot having a plurality of motors that generate heat by energization, each driving a corresponding joint among a plurality of joints,
A temperature detection step of detecting the temperature around each of the motors;
A control step of controlling energization of each motor so that each detected temperature detected by the temperature detection step becomes a warm-up target temperature set for each motor during the warm-up operation. Prepared,
In the control step, from the time when the motor is energized to the longest required time among the time required for each motor to reach each warm-up target temperature, until the time when the motor reaches the warm-up target temperature. In addition, a robot control method is characterized in that the start time of energization to another motor is set.
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