JP5507152B2

JP5507152B2 - 断線予測機能付ロボットケーブル及びロボットケーブルユニット

Info

Publication number: JP5507152B2
Application number: JP2009191366A
Authority: JP
Inventors: 政行市川
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2009-08-20
Filing date: 2009-08-20
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2029-08-20
Also published as: JP2011042004A

Description

本発明は、断線予測機能付ロボットケーブル及びロボットケーブルユニット、特に電子部品実装装置が備えているＸＹ軸上に配置されて、曲げ伸ばし等の動作が繰返されるロボットケーブルの摩耗及び疲労等の機械的劣化により断線時期が近づいたことを事前に予測することが可能な断線予測機能付ロボットケーブル及びロボットケーブルユニットに関する。

一般に、産業用ロボット等のメカトロニクス機器においては、可動部を動かすために設けられたアクチュエータに対する電力供給や制御等のためにアクチュエータと制御部又は電源部とを接続するロボットケーブルが用いられている。

例えば、電子部品実装装置では、電子部品を吸着して基板上に搭載する搭載ヘッド（ユニットヘッド）を駆動するためのＸＹ軸を備えており、ＸＹ軸の動作によりＸＹ軸上に配線されたロボットケーブルが一緒に動作するため、経時的な摩耗及び疲労等に起因する機械的劣化により断線を起こすことがある。

このようなロボットケーブルの断線に対して、従来の電子部品実装装置では、使用時の動作状況に関係なく装置の稼動時間からその交換時期を決め、その時間に到達した時点で交換する方法を採用していた。

又、その一方、ロボットケーブルの交換時期を知るための先行技術として、信号線より断線し易い特性を持つ断線検知用の芯線をロボットケーブルに入れ、該断線検知用芯線の断線を監視することにより、ロボットケーブルの交換時期を決めるようにしたものが、特許文献１に開示されている。

特開２００２−５６７２６号公報

しかしながら、ロボットケーブルの交換時期を稼動時間から一律に決める方法には、通常、電子部品実装装置の動作状況がユーザ毎に異なることから、ロボットケーブルの摩耗及び疲労等による機械的劣化の度合も異なるために、ロボットケーブルが断線する時期もユーザ毎に異なることになり、想定した交換時期より早く断線したり、逆に実際の断線時期に比べて交換時期が早すぎてしまったりするという問題があった。

又、前記特許文献１に開示されている、交換時期を知るために断線検知用芯線をロボットケーブルに入れる技術には、ロボットケーブルを構成する信号線等の他の芯線との関係で断線検知用芯線がケーブルのどの位置（場所）に入れられるか等の理由により断線する時期が早すぎたり、遅すぎたりするばらつきが出ることから、断線検知用芯線の断線後にロボットケーブルの適切な交換時期を決定することができないという問題があった。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、ロボットケーブルの断線時期を正確に予測することができることから、交換時期を適切に決定することができるロボットケーブルを提供することを課題とする。

本発明は、ロボットの可動部との電気的接続に使用されるロボットケーブルにおいて、機械的寿命がそれぞれ異なる上に、いずれも主要芯線の機械的寿命より短い寿命の複数の断線検知用芯線を、長さ方向に沿ったケーブル内に、該主要芯線と一体的であって、全て該ケーブルの周縁部に配設し、該主要芯線及び前記各断線検知用芯線の素線は素材と太さとが同一とされ、該主要芯線の素線の本数は該各断線検知用芯線の素線の本数よりも少なくされていたことにより、前記課題を解決したものである。

前記各断線検知用芯線は、一端が同側に配設され、他端が互いに電気的に接続された一対の送信線と受信線とから、それぞれ形成されている。

本発明によれば、機械的寿命の異なる複数の断線検知用芯線の断線を監視した結果から、使用中のロボットケーブルの断線時期が近づきつつあることを段階的に予測することができるため、該ロボットケーブルを交換すべき適切な時期を正確に決定することができ、ロボットケーブルの交換を装置稼動時以外の時間に実施できる。

本発明に係る一実施形態のロボットケーブルが適用される電子部品実装装置の概要を示す斜視図本実施形態のロボットケーブルとロボットケーブルユニットとの関係を示す模式図本実施形態のロボットケーブルに適用される断線予測システムを示す説明図本実施形態のロボットケーブルによる断線予測方法の手順を示すフローチャート

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１には本発明に係る一実施形態のロボットケーブルが適用される電子部品実装装置の概要を示す斜視図である。

この電子部品実装装置１は、Ｘ軸モータ２により駆動されるヘッドユニット３をＸ方向に移動させるＸ軸４と、図示しないＹ軸モータにより駆動されるヘッドユニット３をＸ軸４と一体でＹ方向に移動させる２つのＹＲ軸５、ＹＬ軸６とを備えている。

この実装装置１では、Ｘ軸モータ２に電力や制御信号を伝送するためのＸ軸用のロボットケーブルユニット７がＸ軸上に配置されている。同様に、Ｙ軸モータに電力や制御信号を伝送するためのＹ軸用のロボットケーブルユニット７がＹ軸上に配置されている。又、これらのＸ・Ｙ軸用のロボットケーブルユニット７を介して、各モータを制御するためのコントローラ８が装置ベースの内部に設置されている。

前記ロボットケーブルユニット７は、図２に模式的に示すような複数の単位となるロボットケーブル１０が屈曲可能なケース内に収容された構造からなり、本実施形態のロボットケーブルは、この単位ケーブルに相当する。

図３には、図２の左端に示した本実施形態のロボットケーブル１０について前記コントローラ８との接続状態のイメージを示す。

この図に示されるように、本実施形態のロボットケーブル１０は、前記ヘッドユニット３及びＸ軸モータ２にそれぞれ接続され、信号線として用いられる芯線１１及び１２等のように、ケーブルとしての主要な機能を有する主要芯線の他に、ケーブルの断線時期を予測するために、第１〜第３の断線検知用芯線１３〜１５を、長さ方向に一体的に並べた構造に形成されている。

ここで、ロボットケーブル１０を構成している芯線は、信号線としての単位となるもので、素材となる細い銅線からなる素線を多数束ねて（縒り合せて）形成されている。

このロボットケーブル１０で採用されている全ての芯線１１〜１５は、いずれも素材や太さが同一の素線を束ねて形成してあり、各芯線は図示されているように太さが１１（１２）＜１３＜１４＜１５の順で形成されている。即ち、束ねた素線の本数がこの順で多くなっている。

このように、本実施形態に使用されているロボットケーブル１０は、太さ、即ち素線の本数が異なる第１〜第３の断線検知用芯線１３〜１５と、それが同一の多数の主要芯線１１（１２等）とを張り合わせて（一体的に束ねて）できている。

一般に、ケーブルを構成する芯線の摩耗及び疲労等に起因する機械的劣化による断線は、屈曲半径と芯線に係る負荷（以下、芯線負荷という）の大きさで決まる。又、芯線負荷の大きさは、芯線を構成する素線の太さと本数で決まる。具体的には、芯線を構成する素線が太いほど芯線負荷が大きく、又素線の太さが同じならば本数が多いほど芯線負荷が大きくなり、断線し易くなる。

即ち、本実施形態のロボットケーブル１０では、芯線の寿命の長さは、芯線自体の径の太さとは逆に、１５＜１４＜１３＜１１（１２）の順になり、第３断線検知用芯線１５が一番切れ易い（短い）ことになる。

又、ロボットケーブル間では芯線の本数が多いほど摩擦や疲労等による断線は起こり易くなる。そこで、ロボットケーブルユニット７に含まれるロボットケーブルのいずれかに、本実施形態のロボットケーブル１０を適用する場合、芯線の数が異なっている場合には、一番芯線の数が多いケーブル中に断線予測用として第１〜第３断線検知用芯線１３〜１５を挿入（配設）した構成とする。但し、断線検知用芯線は全て、負荷が同一の位置、図示されているようなケーブルの周縁部に配設した構成にする。

このようにすることにより、ロボットケーブル１０における摩耗及び疲労による断線は第３断線検知用芯線１５に一番早く起こることになる。

従って、本実施形態においては、ロボットケーブルに含まれる第１〜第３断線検知用芯線１３〜１５の断線を常時監視することにより、各断線検知用芯線の実際の断線を段階的に検知（把握）することが可能となり、これにより予め作成してある主要芯線１１（１２）の断線時期との関係（データ）から、例えば第１断線検知用芯線１３が断線した時点から、例えば1週間が主要芯線１１（１２）の断線時期であると予測し、その前にロボットケーブルを交換する如く、交換時期を適切に決定することが可能となる。

次に、本実施形態のロボットケーブルに適用されている断線検知システムについて、前記図３を参照して説明する。

本実施形態のロボットケーブルに挿入されている第１〜第３の各断線検知用芯線１３〜１５が、それぞれ図示されているように送信線１３ａ〜１５ａ、受信線１３ｂ〜１５ｂの各対で構成されており、各対毎に一端は同側で前記コントローラ８に接続され、他端はショートケーブル１６を介して互いに連結され、電気的に接続された構成になっている。

次に、電子部品実装装置１における基板生産時に実施する断線予測のための監視について、図４のフローチャートに従って説明する。

図３に併記したように、コントローラ８において第１〜第３の各断線検知用送信線１３ａ〜１５ａの端部から、常時パルス信号を送信し（ステップ１）、各断線検知用受信線１３ｂ〜１５ｂの端部からその信号を受信すると共に（ステップ２）、その受信信号の解析を行なう（ステップ３）。

解析した結果、発信したパルス信号が正常に受信されたか否かを判定する監視を行ない（ステップ４）、正常な場合は受信信号の解析を継続する。一方、パルス信号が受信されない異常な場合は、どの断線検知用芯線が断線したかを把握（検知）する。

断線は、第３芯線１５→第２芯線１４→第１芯線１３（“断線検知用”を省略）の順に発生するので、コントローラ８はそれぞれの信号の受信状態を監視することにより、ロボットケーブル１０の断線時期を正確に予測することができると共に、交換時期が近づいていることを段階的に把握することができる。

この情報をモニタ等により常時表示することにより、操作者にロボットケーブル１０の交換時期をより適切に、正確に決定して通知することができるようになる。

以上詳述した本実施形態によれば、ロボットケーブルの断線時期を段階的に把握する複数の断線検知用芯線の断線時期から正確に予測することができるようになり、その結果、交換時期を適切に決定することができるようになった。

従って、メンテナンス等の装置稼動時以外の時間にロボットケーブルの交換を行なうことができると共に、基板生産時にロボットケーブルの断線に伴う装置稼動停止時間を無くすことが可能となり、生産効率の向上を図ることが可能となる。

又、各断線検知用芯線を送信線と受信線からなる対構成としたので、断線検知用の信号の発信器と受信器を同側に設置できるため、検知システムをコンパクトにできる。

又、発信器と受信機を同側に設けることはできないが、各断線検知用芯線を１本で構成してもよい。

１…電子部品実装装置
２…Ｘ軸モータ
３…ヘッドユニット
４…Ｘ軸
５…ＹＲ軸
６…ＹＬ軸
７…ロボットケーブルユニット
８…コントローラ
１０…ロボットケーブル（単位ケーブル）
１１、１２…信号線
１３…第１断線検知用芯線
１３ａ…第１断線検知用送信線
１３ｂ…第１断線検知用受信線
１４…第２断線検知用芯線
１４ａ…第２断線検知用送信線
１４ｂ…第２断線検知用受信線
１５…第３断線検知用芯線
１５ａ…第３断線検知用送信線
１５ｂ…第３断線検知用受信線
１６…ショートケーブル

Claims

ロボットの可動部との電気的接続に使用されるロボットケーブルにおいて、
機械的寿命がそれぞれ異なる上に、いずれも主要芯線の機械的寿命より短い寿命の複数の断線検知用芯線を、長さ方向に沿ったケーブル内に、該主要芯線と一体的であって、全て該ケーブルの周縁部に配設し、
該主要芯線及び前記各断線検知用芯線の素線は素材と太さとが同一とされ、該主要芯線の素線の本数は該各断線検知用芯線の素線の本数よりも少なくされていることを特徴とする断線予測機能付ロボットケーブル。
前記各断線検知用芯線は、一端が同側に配設され、他端が互いに電気的に接続された一対の送信線と受信線とから、それぞれ形成されていることを特徴とする請求項１に記載の断線予測機能付ロボットケーブル。
複数のロボットケーブルを備えるロボットケーブルユニットにおいて、
前記複数のロボットケーブルのうちで、前記主要芯線を一番多く有するロボットケーブルが請求項１または２に記載の断線予測機能付ロボットケーブルとされていることを特徴とするロボットケーブルユニット。