JP6488162B2

JP6488162B2 - 潤滑油供給装置

Info

Publication number: JP6488162B2
Application number: JP2015052012A
Authority: JP
Inventors: 耕太星島; 盛載尹
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2015-03-16
Filing date: 2015-03-16
Publication date: 2019-03-20
Anticipated expiration: 2035-03-16
Also published as: JP2016173110A

Description

本発明は、潤滑油供給装置に関する。

従来、歯車や軸受等を有する機構に潤滑油を供給することにより潤滑性を保つ技術が知られている。例えば、特許文献１の旋回装置は、略円筒形状のハウジングの中心に、旋回モータの駆動力を出力する出力軸が挿通され、ハウジングの内面と出力軸の外面との間には軸受が介在されている。また、特許文献１の旋回装置のハウジングには、外部からハウジングの内部空間に潤滑油を供給するための供給管部が形成されているとともに、ハウジングの内部空間から外部へと潤滑油を排出するための排出管部が形成されている。

特許文献１の旋回装置においてハウジングの内部空間に潤滑油を補充する際には、旋回装置のオペレータは、供給管部を介してハウジングの内部空間に潤滑油を供給する。そして、ハウジングの内部空間において潤滑油の油面が排出管部に達すると、潤滑油が供給されるのにしたがってハウジングの排出管部を介して外部に潤滑油が排出される。したがって、ハウジングの排出管部から潤滑油が排出されることにより、オペレータは、ハウジングの内部空間に必要量の潤滑油が補充されたことを確認することができる。

特開２０１３−２３１４６５号公報

特許文献１の旋回装置は、駆動するのにともなって潤滑油が揮発したり漏れたりすることにより、ハウジングの内部空間に供給された潤滑油の量が減少する。しかし、特許文献１の旋回装置においては、潤滑油をハウジングの内部空間に補充する際に必要量の潤滑油を補充できたことを、オペレータが確認できるのみである。その一方で、特許文献１の旋回装置は、オペレータによる潤滑油の補充作業なくしては、ハウジングの内部空間に存在する潤滑油の量を必要量に維持しておくことはできない。したがって、特許文献１の旋回装置は、駆動するのにともなって潤滑状態が悪化してしまう可能性がある。

本発明は、このような従来技術の事情を鑑みてなされたものであり、潤滑対象機構の潤滑状態をより適切な状態で維持できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の潤滑油供給装置は、潤滑対象機構の内部に潤滑油を供給する供給部と、前記潤滑対象機構の内部から潤滑油を排出する排出部と、前記潤滑対象機構の内部温度を検出する温度検出部と、前記潤滑対象機構を駆動する際の駆動トルクを示す駆動トルク信号が入力される制御部とを備え、前記制御部は、入力された駆動トルク信号が示す駆動トルクがしきい値以上であり、且つ、前記温度検出部が検出した内部温度が、潤滑油の昇温が必要な第１基準温度以上、当該第１基準温度よりも高い第２基準温度未満である場合には、前記潤滑対象機構の内部の潤滑油の量が減少するように、前記供給部又は前記排出部を制御することを特徴とする。

本発明によれば、潤滑対象機構の潤滑状態を適切な状態に維持できる。

多関節型ロボットの側面図及びロボット制御装置のブロック図。多関節型ロボットにおける関節構造の断面図。潤滑油供給装置における油圧回路を示す説明図。潤滑油の供給制御を説明するフローチャート。

（ロボット制御システムの構成）
本発明の潤滑油供給装置５０を、アーク溶接を行うロボット制御システムに適用した実施形態を説明する。先ず、多関節型ロボットＲ（以下、ロボットＲと略記する。）の概略構成について説明する。

図１に示すように、ロボットＲの基台Ｃ１の上部には、第１回転軸心Ｊ１を中心として旋回可能に旋回台Ｃ２が設けられている。旋回台Ｃ２の上部には、第２回転軸心Ｊ２を中心として旋回可能に第１アームＣ３が設けられている。第１アームＣ３の先端部には、第２回転軸心Ｊ２と直交する第３回転軸心Ｊ３を中心として旋回可能に第２アームＣ４が設けられている。第２アームＣ４の先端部には、第３回転軸心Ｊ３と直交する第４回転軸心Ｊ４を中心として旋回可能に第３アームＣ５が設けられている。

図１に示すように、第３アームＣ５の先端部には、第５回転軸心Ｊ５を中心として旋回可能に第４アームＣ６が設けられている。第４アームＣ６の先端部には、第５回転軸心Ｊ５と直交する第６回転軸心Ｊ６を中心として旋回可能に第５アームＣ７が設けられている。第５アームＣ７の先端には、第６回転軸心Ｊ６と直交する第７回転軸心Ｊ７を中心として旋回可能にツール固定部材Ｃ８が設けられている。ツール固定部材Ｃ８には、作業ツールとして溶接トーチＣ９が固定されており、この溶接トーチＣ９はツール固定部材Ｃ８と一体的に旋回する。なお、第４アームＣ６、第５アームＣ７及びツール固定部材Ｃ８は、これら全体で手首組立体と呼称されることもある。旋回台Ｃ２、第１アームＣ３〜第５アームＣ７及びツール固定部材Ｃ８は、それぞれロボット制御装置ＲＣによって制御されるサーボモータを駆動源として旋回する。

次に、ロボットＲにおける第１アームＣ３と第２アームＣ４との連結構造について説明する。なお、第１アームＣ３は、第２アームＣ４よりも固定側（基台Ｃ１）側であるため、第２アームＣ４との関係においては固定側部材に相当する。また、第２アームＣ４は、第１アームＣ３に対して旋回（回動）可能であるため、第１アームＣ３との関係においては可動部材に相当する。

図２に示すように、第１アームＣ３の第１ハウジング１１は、先端側（図２において上側）にパワーケーブルＰＣ等を配線可能な中空部１１ａを有するように形成されている。第１ハウジング１１の先端側の壁部には、円形状の貫通孔１２が形成されている。貫通孔１２の中心は第３回転軸心Ｊ３上に位置している。第１ハウジング１１の壁部には開口部１３が形成されているとともに、この開口部１３には着脱可能に第１カバー１４が取付けられている。

図２に示すように、第１アームＣ３における第１ハウジング１１の先端側の壁部の上面には、減速機構４０の本体部４１がねじ等で固定されている。本体部４１は、全体として略円筒状をなしていて、その中心軸線が第３回転軸心Ｊ３と一致している。本体部４１の内径は、第１アームＣ３における第１ハウジング１１の貫通孔１２の内径と同一に形成されている。本体部４１の先端面（図２において上側の面）には、開口を取り囲むように円環状の凸部４２が突出されている。凸部４２の先端面には、外周に複数の歯を有する略円盤状の第１歯車４３がねじ等で固定されている。第１歯車４３は、回転中心が第３回転軸心Ｊ３と一致するように、凸部４２に固定されている。

図２に示すように、第１歯車４３の径方向外側（図２において左右方向右側）には、外周に複数の歯を有する略円盤状の第２歯車４４が配置されている。第２歯車４４は、回転中心が第３回転軸心Ｊ３と平行となるように配置されているとともに、第３回転軸心Ｊ３の方向において第１歯車４３と同一の位置に配置されている。第２歯車４４の径は、第１歯車４３の径よりも小さくなっている。そして、第２歯車４４の外周の歯部が第１歯車４３の外周の歯部と噛合している。本実施形態では、第１歯車４３及び第２歯車４４が減速歯車部を構成する。

図２に示すように、本体部４１の先端面には、第１歯車４３及び第２歯車４４を径方向外側から覆う歯車ハウジング４５が取付けられている。歯車ハウジング４５は、図示しない軸受部材及びシール部材等を介して本体部４１に取付けられており、第３回転軸心Ｊ３を回転中心として回転可能である。

図２に示すように、減速機構４０における歯車ハウジング４５の先端側（図２において上側）には、第２アームＣ４の第２ハウジング２１がねじ等により固定されている。第２アームＣ４の第２ハウジング２１は、基端側（図２において下側）にパワーケーブルＰＣ等を配線可能な中空部２１ａを有するように形成されている。第２ハウジング２１の基端側の壁部には、円形状の貫通孔２２が形成されている。貫通孔２２の中心は第３回転軸心Ｊ３上に位置している。貫通孔２２には、円筒状の筒体２５が挿通されている。筒体２５の上端部は、第２ハウジング２１の基端側の壁部における中空部２１ａ側の面にねじ等で固定されている。筒体２５は、減速機構４０の本体部４１及び第１アームＣ３の第１ハウジング１１における貫通孔１２に挿通されている。したがって、第１アームＣ３の中空部１１ａは、筒体２５の内部を介して第２アームＣ４の中空部２１ａと連通している。第２ハウジング２１の壁部には開口部２３が形成されているとともに、開口部２３には着脱可能に第２カバー２４が取付けられている。

図２に示すように、第２ハウジング２１の中空部２１ａと反対側の面には、板状をなすモータ載置部３１が第３回転軸心Ｊ３と直交する方向に沿って延びるように固定されている。モータ載置部３１は、減速機構４０における歯車ハウジング４５の先端側の面に至るように延設されており、歯車ハウジング４５の先端側の面にもねじ等で固定されている。モータ載置部３１には、円形状の貫通孔３２が形成されている。モータ載置部３１上には、サーボモータ３３が搭載されている。サーボモータ３３の出力軸３４はモータ載置部３１の貫通孔３２に挿通されている。そして、サーボモータ３３の出力軸３４の先端部が、サーボモータ３３が載置されている側から第１アームＣ３側へと突出している。この出力軸３４の先端部は、減速機構４０の歯車ハウジング４５内において第２歯車４４に固定されている。モータ載置部３１のサーボモータ３３が載置されている側には、サーボモータ３３を覆うためのモータカバー３５が脱着可能に取付けられている。

本実施形態において、サーボモータ３３が駆動して出力軸３４が回転すると、第２歯車４４が回転しつつ第１歯車４３の周りを転動する。このとき、減速機構４０の歯車ハウジング４５も第３回転軸心Ｊ３を中心として回転する。したがって、歯車ハウジング４５に固定されている第２アームＣ４も第３回転軸心Ｊ３を中心として回転する。また、第２歯車４４の径よりも第１歯車４３の径の方が大きくなっているため、第２歯車４４の回転数よりも、第２歯車４４が第１歯車４３の周りを転動する回転数の方が小さい、したがって、第２アームＣ４は、サーボモータ３３の出力軸３４の回転速度を、第１歯車４３及び第２歯車４４の径の比で減速した所定の回転速度でもって旋回する。

図２に示すように、減速機構４０は、本体部４１、歯車ハウジング４５、第２アームＣ４の第２ハウジング２１及びモータ載置部３１によって区画形成された内部空間４０ａを有する。なお、この内部空間４０ａは密閉された空間であることが好ましいが、潤滑油の過度な漏れ等が生じないのであれば必ずしも密閉された空間である必要はない。歯車ハウジング４５には、内部空間４０ａに潤滑油を供給するための図示しない供給口、及び外部に潤滑油を排出するための図示しない排出口がそれぞれ設けられている。また、減速機構４０の内部空間４０ａには、当該内部空間４０ａの内部温度Ｔを測定する温度検出部としての温度センサ４６が設けられている。本実施形態では、温度センサ４６は、モータ載置部３１の第１アームＣ３側の面に固定されている。そして、モータ載置部３１に形成された図示しない孔を介してモータ載置部３１のサーボモータ３３が搭載されている側に温度センサ４６の信号線が引き出されている。温度センサ４６は、測定した内部温度Ｔを示す温度検出信号Ｓ４を、当該信号線を介して出力する。なお、温度センサ４６としては、例えば熱電対センサ等が採用できる。

次に、潤滑油供給装置５０における油圧回路について説明する。
図３に示すように、減速機構４０（歯車ハウジング４５）には排出油路５１の上流端が接続され、排出油路５１の下流端には潤滑油タンク５４が接続されている。排出油路５１には、減速機構４０の内部空間４０ａから排出される潤滑油の量を調整する排出弁５２が設けられている。排出弁５２は、開度を調整可能な流量制御弁である。排出油路５１において排出弁５２よりも下流側には、潤滑油中の異物・不純物を取り除くためのフィルタ５３が設けられている。

図３に示すように、潤滑油タンク５４には供給油路５５の上流端が接続され、供給油路５５の下流端には減速機構４０が接続されている。供給油路５５には、潤滑油タンク５４に貯められた潤滑油を圧送するポンプ５６が設けられている。ポンプ５６は、電動モータ５７と駆動連結されていて、電動モータ５７が駆動するのにしたがって所定の油圧を発生する。本実施形態では、電動モータ５７は、ポンプ５６が一定の油圧を発生するように制御される。供給油路５５においてポンプ５６よりも下流側には、減速機構４０の内部空間４０ａに供給される潤滑油の量を調整するための供給弁５９が設けられている。供給弁５９は、開度を調節可能な流量制御弁である。供給油路５５において、ポンプ５６よりも下流側で供給弁５９よりも上流側には、電熱ヒータ６０が隣接配置されている。電熱ヒータ６０がオンされることにより、供給油路５５内の潤滑油の温度が上昇する。そして、昇温された潤滑油が減速機構４０の内部空間４０ａに供給されることで、当該内部空間４０ａに存在する潤滑油の温度も上昇する。したがって、電熱ヒータ６０は、減速機構４０の内部空間４０ａの潤滑油の温度を調整する調温部として機能する。

図３に示すように、減速機構４０から排出された潤滑油は、排出油路５１、潤滑油タンク５４、供給油路５５を経て、再び減速機構４０に供給される。これら排出油路５１から供給油路５５へと至る一連の循環油路、電熱ヒータ６０、及び減速機構４０の内部空間４０ａに配置された温度センサ４６は、潤滑油供給装置５０を構成するものである。そして、排出油路５１及び排出弁５２が減速機構４０の内部空間４０ａから潤滑油を排出する排出部に相当し、供給油路５５、ポンプ５６及び供給弁５９が減速機構４０の内部空間４０ａに潤滑油を供給する供給部に相当する。また、減速機構４０は、潤滑油供給装置５０によって潤滑される潤滑対象機構に相当する。

次に、ロボットＲを制御するロボット制御装置ＲＣについて説明する。なお、以下の説明では、第２アームＣ４の旋回動作の制御に関して説明する。旋回台Ｃ２、他のアーム、ツール固定部材Ｃ８の旋回動作の制御については、第２アームＣ４の旋回動作の制御と同様であるため、説明を省略する。

図１に示すように、ロボットＲの基台Ｃ１には、通信ケーブル（図１では破線で図示）を介してロボット制御装置ＲＣが接続されている。ロボット制御装置ＲＣの主制御部７１は、各種のプログラムを実行する中央演算装置７２（ＣＰＵ）、各プログラムの実行に際してデータが一時的に格納される揮発性のメモリ７３、処理に必要なプログラムや各種のデータ等が格納される不揮発性の記憶部７４などを有するコンピュータとして構成されている。

図１に示すように、ロボット制御装置ＲＣには、ロボットＲの第２アームＣ４のサーボモータ３３に電力を供給するサーボアンプ７５が内蔵されている。サーボアンプ７５は、主制御部７１が出力する姿勢制御信号Ｓ１に応じた電力を第２アームＣ４のサーボモータ３３に供給する。また、サーボアンプ７５は、第２アームＣ４を単位角度旋回動作させるのに要した電力量を、随時検出する。そして、サーボアンプ７５は、電力量を検出する毎に、その最新の電力量を含む過去所定回数分の電力量の平均値を演算する。この電力量の平均値は、第２アームＣ４を一定角度旋回動作させた場合に、単位角度あたりに必要な駆動トルクの平均を表すものである。サーボアンプ７５は、演算した電力量の平均値を、第２アームＣ４を駆動する際の駆動トルクを示す駆動トルク信号Ｓ２として、随時出力する。

図１に示すように、ロボット制御装置ＲＣには、ロボットＲのオペレータに対して注意を喚起するための警告灯７６及びブザー７７が搭載されている。警告灯７６は、主制御部７１が出力するエラー信号Ｓ３に応じて所定時間点灯する。ブザー７７は、主制御部７１が出力するエラー信号Ｓ３に応じて所定時間警告音を発する。

図１に示すように、主制御部７１には、サーボアンプ７５が出力した駆動トルク信号Ｓ２が入力される。主制御部７１は、駆動トルク信号Ｓ２が示す電力量の平均値を、平均駆動トルクＮａｖとしてメモリ７３に記憶する。平均駆動トルクＮａｖは、主制御部７１に駆動トルク信号Ｓ２が入力される度に新たな値に更新される。図３に示すように、主制御部７１には、減速機構４０の内部空間４０ａに配置された温度センサ４６から温度検出信号Ｓ４が入力される。図１に示すように、主制御部７１は、温度検出信号Ｓ４が示す内部温度Ｔをメモリ７３に記憶する。内部温度Ｔは、主制御部７１に温度検出信号Ｓ４が入力される度に新たな値に更新される。

図１に示すように、主制御部７１の記憶部７４には、平均駆動トルクＮａｖに関するしきい値Ｎｘが記憶されている。しきい値Ｎｘとしては、ロボットＲの通常運転下において第２アームＣ４を単位角度旋回動作させた際、駆動トルクとして取り得る上限値が設定されている。なお、ロボットＲの通常運転とは、例えば、減速機構４０の内部空間４０ａに必要十分量の潤滑油が供給されており、且つ、その潤滑油の温度が適切に潤滑性を発揮できる許容温度範囲である状態である。また、記憶部７４には、第１基準温度としての低温側基準温度ＴＬ、及び第２基準温度としての高温側基準温度ＴＨが記憶されている。低温側基準温度ＴＬは、その温度未満では減速機構４０の内部空間４０ａに供給される潤滑油の粘度が一定値以上となるために潤滑油の昇温が必要な温度（例えば０〜１０℃）として定められている。高温側基準温度ＴＨは、減速機構４０の第１歯車４３及び第２歯車４４等への潤滑油の供給が不足していて焼きつきが起こりつつある温度（例えば６０〜８０℃）として定められている。

図３に示すように、ロボット制御装置ＲＣの主制御部７１は、潤滑油供給装置５０における供給弁５９の開度を制御するための供給制御信号Ｓ５を生成し、供給弁５９に出力する。また、主制御部７１は、潤滑油供給装置５０における排出弁５２の開度を制御するための排出制御信号Ｓ６を生成し、排出弁５２に出力する。すなわち、本実施形態では、ロボット制御装置ＲＣの主制御部７１が、潤滑油供給装置５０の制御部としての機能も兼ねている。また、主制御部７１は、電熱ヒータ６０のオン・オフの切り換えを制御する。

（潤滑油供給装置５０における潤滑油の供給制御）
潤滑油供給装置５０における潤滑油の供給制御の処理について説明する。
ロボット制御装置ＲＣ及びロボットＲ等が起動されると、ロボット制御装置ＲＣの主制御部７１は、潤滑油供給装置５０における供給弁５９及び排出弁５２の開度を初期状態の開度に設定する処理を行う。具体的には、主制御部７１は、供給弁５９の開度を零でない小さな値に設定する。したがって、減速機構４０の内部空間４０ａには、一定量ずつ潤滑油が供給される。また、主制御部７１は、排出弁５２の開度を、供給される潤滑油と略同量の潤滑油が排出される開度に設定される。したがって、減速機構４０の内部空間４０ａには、潤滑油の漏れや揮発分等を無視すれば一定量の潤滑油が存在することになる。このように供給弁５９及び排出弁５２の開度を初期状態の開度に設定した後、主制御部７１の処理は、図４に示すステップＳＴ１０に移行する。

ステップＳＴ１０では、主制御部７１は、平均駆動トルクＮａｖとしきい値Ｎｘとを比較して、平均駆動トルクＮａｖがしきい値Ｎｘ以上であるか否かを判断する。平均駆動トルクＮａｖがしきい値Ｎｘ未満である場合（ステップＳＴ１０においてＮＯ）、潤滑油の供給制御の処理が一旦終了し、再びステップＳＴ１０の処理が実行される。したがって、この場合は、供給弁５９及び排出弁５２は、初期状態の開度が維持されることになる。一方、平均駆動トルクＮａｖがしきい値Ｎｘ以上である場合（ステップＳＴ１０においてＹＥＳ）、主制御部７１の処理は、ステップＳＴ１１に移行する。

ステップＳＴ１１では、主制御部７１は、減速機構４０の内部温度Ｔと高温側基準温度ＴＨとを比較して、内部温度Ｔが高温側基準温度ＴＨ以上であるか否かを判断する。内部温度Ｔが高温側基準温度ＴＨ以上である場合（ステップＳＴ１１においてＹＥＳ）、主制御部７１の処理は、ステップＳＴ１２に移行する。

ステップＳＴ１２では、主制御部７１は、減速機構４０の内部空間４０ａに供給される潤滑油の供給量を増加させる制御を行う。具体的には、主制御部７１は、潤滑油供給装置５０における供給弁５９に対して供給制御信号Ｓ５を一定時間出力する。このときの供給制御信号Ｓ５は、供給弁５９の開度を初期状態の開度よりも大きく設定したものである。なお、このとき排出弁５２の開度は初期状態の開度のままである。したがって、ステップＳＴ１２の処理が実行されると、減速機構４０の内部空間４０ａに存在する潤滑油の量は増加する。一定時間が経過して、供給弁５９の開度が初期状態の開度に戻されると、主制御部７１の処理は、ステップＳＴ１３に移行する。

ステップＳＴ１３では、主制御部７１は、減速機構４０の内部温度Ｔと高温側基準温度ＴＨとを比較して、内部温度Ｔが高温側基準温度ＴＨ未満であるか否かを判断する。内部温度Ｔが高温側基準温度ＴＨ未満である場合（ステップＳＴ１３においてＹＥＳ）、潤滑油の供給制御の処理が一旦終了し、再びステップＳＴ１０の処理が実行される。一方、依然として、内部温度Ｔが高温側基準温度ＴＨ以上である場合（ステップＳＴ１３においてＮＯ）、主制御部７１の処理は、ステップＳＴ１４に移行する。

ステップＳＴ１４では、主制御部７１は、潤滑油の供給や排出を制御するのみでは減速機構４０の内部温度Ｔを適切に低下させることができないと判断して、警告灯７６及びブザー７７にエラー信号Ｓ３を出力する。エラー信号Ｓ３を受けた警告灯７６は所定期間点灯し、エラー信号Ｓ３を受けたブザー７７は、所定期間警告音を発する。所定期間が経過した後、潤滑油の供給制御の処理が一旦終了し、再びステップＳＴ１０の処理が実行される。

一方、ステップＳＴ１１において、内部温度Ｔが高温側基準温度ＴＨ未満であると判断された場合（ステップＳＴ１１においてＮＯ）、主制御部７１の処理は、ステップＳＴ２１に移行する。ステップＳＴ２１では、減速機構４０の内部温度Ｔと低温側基準温度ＴＬとを比較して、内部温度Ｔが低温側基準温度ＴＬ未満であるか否かを判断する。内部温度Ｔが低温側基準温度ＴＬ未満である場合（ステップＳＴ２１においてＹＥＳ）、主制御部７１の処理は、ステップＳＴ２２に移行する。

ステップＳＴ２２では、主制御部７１は、電熱ヒータ６０をオンに切り換える。このとき、潤滑油供給装置５０の供給弁５９の開度は初期状態のままであり、減速機構４０の内部空間４０ａには、一定量ずつの潤滑油が供給されている。したがって、電熱ヒータ６０をオンにすることにより温められた潤滑油が減速機構４０の内部空間４０ａに供給されるようになる。この処理の後、主制御部７１の処理は、ステップＳＴ２３に移行する。

ステップＳＴ２３では、主制御部７１は、減速機構４０の内部温度Ｔが低温側基準温度ＴＬ以上になったか否かを判断する。減速機構４０の内部温度Ｔが依然として低温側基準温度ＴＬ未満である場合（ステップＳＴ２３においてＮＯ）、主制御部７１は、内部温度Ｔが低温側基準温度ＴＬ以上になるのを待機する。内部温度Ｔが低温側基準温度ＴＬ以上である場合（ステップＳＴ２３においてＹＥＳ）、主制御部７１の処理はステップＳＴ２４に移行し、主制御部７１は、電熱ヒータ６０をオフに切り換える。その後、潤滑油の供給制御の処理が一旦終了し、再びステップＳＴ１０の処理が実行される。

一方、ステップＳＴ２１において、内部温度Ｔが低温側基準温度ＴＬ以上であると判断された場合（ステップＳＴ２１においてＮＯ）、主制御部７１の処理は、ステップＳＴ３１に移行する。ステップＳＴ３１では、主制御部７１は、減速機構４０の内部空間４０ａから排出される潤滑油の排出量を増加させる制御を行う。具体的には、主制御部７１は、潤滑油供給装置５０における排出弁５２に対して排出制御信号Ｓ６を一定時間出力する。このときの排出制御信号Ｓ６は、排出弁５２の開度を初期状態の開度よりも大きく設定したものである。なお、このとき、供給弁５９の開度は初期状態の開度のままである。したがって、ステップＳＴ３１の処理が実行されると、減速機構４０の内部空間４０ａに存在する潤滑油の量は減少する。一定時間が経過して、排出弁５２の開度が初期状態の開度に戻されると、主制御部７１の処理は、ステップＳＴ３２に移行する。

ステップＳＴ３２では、平均駆動トルクＮａｖとしきい値Ｎｘとを比較して、平均駆動トルクＮａｖがしきい値Ｎｘ未満になったか否かを判断する。平均駆動トルクＮａｖがしきい値Ｎｘ未満である場合（ステップＳＴ３２においてＹＥＳ）、潤滑油の供給制御の処理が一旦終了し、再びステップＳＴ１０の処理が実行される。一方、依然として、平均駆動トルクＮａｖがしきい値Ｎｘ以上である場合（ステップＳＴ３２においてＮＯ）、主制御部７１の処理は、ステップＳＴ３３に移行する。

ステップＳＴ３３では、主制御部７１は、潤滑油の供給・排出や潤滑油の温度を制御するのみでは、第２アームＣ４の駆動トルクを低下させることができないと判断して、警告灯７６及びブザー７７にエラー信号Ｓ３を出力する。エラー信号Ｓ３を受けた警告灯７６は所定期間点灯し、エラー信号Ｓ３を受けたブザー７７は、所定期間警告音を発する。所定期間が経過した後、潤滑油の供給制御の処理が一旦終了し、再びステップＳＴ１０の処理が実行される。

上記のとおり、ステップＳＴ１０から始まる一連の処理は、ロボットＲが稼働している間、繰り返し実行される（ループする）。したがって、ロボットＲの稼働中における減速機構４０の潤滑状況が、潤滑油供給装置５０によって常時監視されている。そして、ロボットＲが稼働停止されると、それに伴って上記潤滑油の供給制御の処理も終了する。

（実施形態の特徴）
以下、上記実施形態の特徴を、その作用とともに記載する。
（１）上記実施形態では、平均駆動トルクＮａｖがしきい値Ｎｘ以上である場合には、減速機構４０の内部温度Ｔと高温側基準温度ＴＨ及び低温側基準温度ＴＬとの比較結果に応じて、潤滑油供給装置５０における排出弁５２又は供給弁５９の開度が制御される。したがって、減速機構４０の内部温度Ｔに応じた適切な潤滑油の給排が行われ、平均駆動トルクＮａｖをしきい値Ｎｘ未満にすることができる。その結果、減速機構４０の潤滑状態を、駆動トルクが小さくてエネルギー効率のよい適切な状態に維持できる。

（２）減速機構４０の内部温度Ｔが高温になればなるほど、減速機構４０の内部空間４０ａに存在する潤滑油の量が不足していて第１歯車４３及び第２歯車４４等において焼きつきが起こりつつある蓋然性が高まる。また、減速機構４０の内部空間４０ａに存在する潤滑油の量が不足している場合、第１歯車４３及び第２歯車４４等における潤滑性が低下して減速機構４０の平均駆動トルクＮａｖも上昇する。

上記実施形態では、高温側基準温度ＴＨは、減速機構４０の第１歯車４３及び第２歯車４４等において焼きつきが起こりつつある温度として定められている。そして、平均駆動トルクＮａｖがしきい値Ｎｘ以上であり、且つ減速機構４０の内部温度Ｔが高温側基準温度ＴＨ以上である場合には、減速機構４０の内部空間４０ａへの潤滑油の供給を増加させる。このように潤滑油の供給を増加させることにより、減速機構４０の内部空間４０ａの潤滑油の不足を補って第１歯車４３及び第２歯車４４等における適切な潤滑性を確保できる。また、新たに供給した潤滑油によって、上昇した減速機構４０の内部温度Ｔを低下させることができる。

（３）減速機構４０の内部温度Ｔが低温であればあるほど、減速機構４０の内部空間４０ａに存在する潤滑油が流動性を失って粘度が高くなる。そして、潤滑油の粘度が高くなると、減速機構４０における第１歯車４３や第２歯車４４が回転する際に、潤滑油が抵抗となって減速機構４０の平均駆動トルクＮａｖが上昇する。

上記実施形態では、低温側基準温度ＴＬは、その温度未満では潤滑油の粘度が一定値以上になる温度として定められている。そして、平均駆動トルクＮａｖがしきい値Ｎｘ以上であり、且つ減速機構４０の内部温度Ｔが低温側基準温度ＴＬ未満である場合には、電熱ヒータ６０をオンに切り換える。したがって、減速機構４０の内部空間４０ａにおける潤滑油の温度を上昇させて粘度を低下させることができる。その結果、平均駆動トルクＮａｖがしきい値Ｎｘ未満でエネルギー効率のよい適切な潤滑性を確保できる。

（４）減速機構４０の内部温度Ｔが、低温側基準温度ＴＬ以上、高温側基準温度ＴＨ未満である場合、減速機構４０の内部温度Ｔは許容される範囲内にあると言える。それにも拘らず、平均駆動トルクＮａｖがしきい値Ｎｘ以上である場合には、例えば、減速機構４０の第１歯車４３や第２歯車４４が完全に潤滑油内に没していて、潤滑油による抵抗を受けやすい状況に置かれている可能性がある。

上記実施形態では、このような場合には、減速機構４０の内部空間４０ａからの潤滑油の排出を増加させて、内部空間４０ａに存在する潤滑油の量を少なくする。その結果、減速機構４０の第１歯車４３や第２歯車４４が潤滑油から受ける抵抗が小さくなって、平均駆動トルクＮａｖをしきい値未満にできる。

（５）上記実施形態の減速機構４０の内部空間４０ａは必ずしも密閉構造をなしている必要はないが、内部空間４０ａを密閉構造とした場合、減速機構４０の内部空間４０ａに存在する潤滑油の量を直接的に確認することが難しくなる。また、密閉構造をなす減速機構４０の内部空間４０ａに、上記潤滑油供給装置５０に依らずに潤滑油を供給（補充）するには、減速機構４０や各アームを分解するなどの大掛かりなメンテナンス作業が必要となることもあり得る。

この点、上記実施形態では、温度センサ４６が測定する減速機構４０の内部温度Ｔ、及び第２アームＣ４が旋回する際の平均駆動トルクＮａｖに基づいて、潤滑油の供給が制御されることによって潤滑油量が自動的に調整される。すなわち、オペレータが減速機構４０の内部空間４０ａに存在する潤滑油量の確認作業を行う必要がないため、密閉構造を採用したとしても問題はない。むしろ、温度センサ４６が検出する温度が外気温に左右されることが少なくなるため、密閉構造を採用した方が好適である。また、上記実施形態では、潤滑油供給装置５０の排出油路５１や供給油路５５を介して、減速機構４０の内部空間４０ａに存在する潤滑油の量が制御される。したがって、減速機構４０の潤滑性を維持するにあたって、上述したような大掛かりなメンテナンス作業は要しない。

（６）上記実施形態では、減速機構４０から排出された潤滑油は、排出油路５１、潤滑油タンク５４、供給油路５５を経て、再び減速機構４０に供給される。すなわち、潤滑油供給装置５０の油圧回路は、潤滑油が循環する循環油路である。したがって、排出する潤滑油を再利用して、潤滑油の消費量を最小限に抑えることができる。

（７）図４のフローチャートのステップＳＴ３１〜ステップＳＴ３３で示すように、潤滑油の排出量を増加させたにも拘らず、平均駆動トルクＮａｖが依然としてしきい値Ｎｘ以上である場合、潤滑油の量や温度に問題があるのではなく、減速機構４０の内部空間４０ａに異物が入り込むなどしている可能性がある。上記実施形態では、このような状況下において警告灯７６及びブザー７７を用いた警告が行われるので、ロボットＲのオペレータに対してメンテナンス等の実行を促すことができる。

（変更例）
上記実施形態は、以下のように変更してもよい。また、各変更例を適宜組み合わせて適用してもよい。

・減速機構４０の構成は上記実施形態の構成に限らない。例えば、第１アームＣ３及び第２アームＣ４の形状や求められる減速比等に応じて適宜変更すればよい。また、潤滑油供給装置５０の潤滑対象機構は、第１アームＣ３と第２アームＣ４との間に介在される減速機構４０に限らない。例えば、基台Ｃ１と旋回台Ｃ２との間に介在される減速機構、他のアームの間に介在される減速機構を潤滑対象機構としてもよい。

・ロボットＲの構成は上記実施形態の構成に限らない。例えば、８以上の自由度を有する多関節型のロボットＲでも良いし、６以下の自由度を有する多関節型のロボットＲであってもよい。また、アーク溶接を行うロボットに限らず、物品を把持して搬送する搬送ロボットやワークの所定箇所を撮影して検査する検査ロボットであってもよい。さらに、例えば、歯車機構、軸受機構などのように複数の部品が互いに摺動する構成を有していれば、ロボットＲを構成する機構に限らず、いかなる装置の機構であっても潤滑対象機構として採用できる。

・上記実施形態では、減速機構４０の内部空間４０ａに温度センサ４６を設けたが、その他の場所に温度センサ４６を設けてもよい。例えば、歯車ハウジング４５の外面、第１アームＣ３における第１ハウジング１１内、第２アームＣ４における第２ハウジング２１内は、減速機構４０の内部空間４０ａの温度の影響を受ける。したがって、これらの箇所に温度センサ４６を設けて温度を測定することにより、減速機構４０の内部空間４０ａの温度を推測できる。なお、このような場合でも、温度センサ４６は、減速機構４０の内部空間４０ａの温度を間接的に測定していると言える。

・上記実施形態では、ロボット制御装置ＲＣの主制御部７１に、潤滑油供給装置５０の制御部としての機能も担わせたが、ロボット制御装置ＲＣとは別で潤滑油供給装置５０の制御部を構成してもよい。

・潤滑油供給装置５０において、油路が循環しなくてもよい。すなわち、減速機構４０の内部空間４０ａから排出された潤滑油が潤滑油タンク５４に貯められた後、そのまま廃棄されてもよい。

・潤滑油供給装置５０において、開度が調整可能な流量制御弁ではなく、開度が零又は全開の２つの位置を取る開閉弁を排出弁５２として採用してもよい。この場合、開閉弁の開時間を制御することにより、減速機構４０の内部空間４０ａから排出される潤滑油の量が調整される。その他、減速機構４０の内部空間４０ａから排出される潤滑油の量を調整できる弁であれば、どのような弁であっても排出弁５２として採用できる。この点、供給弁５９についても同様である。

・潤滑油供給装置５０において、排出油路５１に排出ポンプを設けて、その排出ポンプが発生する陰圧によって減速機構４０の内部空間４０ａの潤滑油を排出するようにしてもよい。この場合、排出弁５２を省略して、排出ポンプの駆動を制御することにより、減速機構４０の内部空間４０ａから排出される潤滑油の量を調整することもできる。

・潤滑油供給装置５０において供給弁５９を省略することも可能である。この場合、電動モータ５７の回転数等を制御してポンプ５６が発生する油圧を制御することにより、減速機構４０の内部空間４０ａに供給される潤滑油の量を調整できる。また、この場合は、供給油路５５及びポンプ５６が減速機構４０の内部空間４０ａに潤滑油を供給する供給部として機能する。

・上記実施形態では、電熱ヒータ６０を供給油路５５に隣接配置したが、排出油路５１、潤滑油タンク５４に隣接配置してもよい。また、減速機構４０の内部空間４０ａに電熱ヒータ６０を配置してもよい。また、電熱ヒータ６０に限らず、例えば、高温の熱媒体が流通される熱交換器を潤滑油の温度を調整する調温部として採用してもよい。

・上記実施形態では、ロボット制御装置ＲＣのサーボアンプ７５が平均駆動トルクＮａｖを演算したが、主制御部７１が平均駆動トルクＮａｖを演算するようにしてもよい。この場合、サーボアンプ７５は、第２アームＣ４を単位角度旋回動作させるのに要した電力量を駆動トルクとして主制御部７１に出力し、主制御部７１は、入力された複数の駆動トルクに基づいて平均駆動トルクＮａｖを演算する。また、平均駆動トルクＮａｖを演算せずに、第２アームＣ４を単位角度旋回動作させるのに要した駆動トルクとしきい値とを比較するようにしてもよい。

・低温側基準温度ＴＬ及び高温側基準温度ＴＨは、上記実施形態で例示した温度に限らない。これらの基準温度は、減速機構４０の構成、第２アームＣ４の旋回速度として想定される速度、潤滑油の物性、ロボットＲが設置される環境などを総合的に勘案して決定すればよい。

・減速機構４０の内部温度Ｔが高温側基準温度ＴＨ以上である場合において、内部温度Ｔが高いほど、潤滑油供給装置５０の供給弁５９の開度が大きくなるように設定してもよい。この場合、内部温度Ｔが高いほど、供給された潤滑油によって減速機構４０の内部温度Ｔを下げる効果が得られやすくなる。

・上記実施形態では、減速機構４０の内部空間４０ａに供給する潤滑油の量を増加させる（図４に示すステップＳＴ１２）にあたって、潤滑油供給装置５０の供給弁５９の開度を大きくしたが、この処理と同時に排出弁５２を閉じるようにしてもよい。排出弁５２を閉じることにより、減速機構４０の内部空間４０ａに存在する潤滑油の量を、より速やかに増加できる。

・上記実施形態において、減速機構４０の内部空間４０ａに供給する潤滑油の量を増加させる制御を複数回繰り返すようにしてもよい。具体的には、例えば、減速機構４０の内部空間４０ａに供給する潤滑油の量を増加させた後、減速機構４０の内部温度Ｔが高温側基準温度ＴＨ以上である場合に、再び、減速機構４０の内部空間４０ａに供給する潤滑油の量を増加させる。そして、この潤滑油の量を増加させる制御を所定回数行っても依然として減速機構４０の内部温度Ｔが高温側基準温度ＴＨ以上である場合に警告を行う（ステップＳＴ１４）。

・減速機構４０の内部空間４０ａに供給する潤滑油の量を増加させる（図４に示すステップＳＴ１２）にあたって、供給弁５９の開度を大きくしつつ、排出弁５２の開度も同時に大きくしてもよい。供給弁５９の開度を大きくしたことに伴う潤滑油の供給量の増加量が、排出弁５２の開度を大きくしたことに伴う潤滑油の排出量の増加量を上回れば、減速機構４０の内部空間４０ａに存在する潤滑油の量は増加していく。なお、この変更例の場合は、温度の上昇した潤滑油が速やかに減速機構４０の内部空間４０ａから排出され、新たに多くの潤滑油が減速機構４０の内部空間４０ａに供給されるため、減速機構４０の内部温度Ｔをより速やかに下げることができる。

・上記実施形態では、減速機構４０の内部空間４０ａから排出する潤滑油の量を減少させる（図４に示すステップＳＴ３１）にあたって、潤滑油供給装置５０の排出弁５２の開度を大きくしたが、この処理と同時に供給弁５９を閉じるようにしてもよい。供給弁５９を閉じることにより、減速機構４０の内部空間４０ａに存在する潤滑油の量を、より速やかに減少できる。

・上記実施形態において、減速機構４０の内部空間４０ａに供給する潤滑油の量を減少させる制御を複数回繰り返すようにしてもよい。具体的には、例えば、減速機構４０の内部空間４０ａに供給する潤滑油の量を減少させた後、平均駆動トルクＮａｖがしきい値Ｎｘ以上である場合に、再び、減速機構４０の内部空間４０ａに供給する潤滑油の量を減少させる。そして、この潤滑油の量を減少させる制御を所定回数行っても依然として平均駆動トルクＮａｖがしきい値Ｎｘ以上である場合に警告を行う（ステップＳＴ３３）。

・減速機構４０の内部空間４０ａから排出する潤滑油の量を増加させる（図４に示すステップＳＴ３１）にあたって、排出弁５２の開度を大きくしつつ、供給弁５９の開度も同時に大きくしてもよい。排出弁５２の開度を大きくしたことに伴う潤滑油の排出量の増加量が、供給弁５９の開度を大きくしたことに伴う潤滑油の供給量の増加量を上回れば、減速機構４０の内部空間４０ａに存在する潤滑油の量は減少する。

・上記実施形態では、減速機構４０の内部温度Ｔが低温側基準温度ＴＬ未満である場合に電熱ヒータ６０をオンにするようにしたが（図４に示すステップＳＴ２２）、この処理を省略してもよい。第２アームＣ４が旋回動作するのにともなって摩擦熱等によって減速機構４０の内部温度Ｔは上昇する。したがって、電熱ヒータ６０をオンにしなくとも、第２アームＣ４が旋回動作すれば、減速機構４０の内部温度Ｔが低温側基準温度ＴＬ以上になり得る。ただし、内部温度Ｔが低温側基準温度ＴＬ以上になるまでの時間は、電熱ヒータ６０をオフにしたままよりも電熱ヒータ６０をオンにした方が早くなる。なお、電熱ヒータ６０をオンにする処理を省略する場合、電熱ヒータ６０そのものも省略できる。

・上記実施形態における減速機構４０の内部温度Ｔが低温側基準温度ＴＬ以上高温側基準温度ＴＨ未満である場合の一連の処理（ステップＳＴ３１〜ステップＳＴ３３）は、潤滑対象機構の構成等によっては省略できる。例えば、歯車や軸受が潤滑油内に没することがあり得ない構成の潤滑対象機構なのであれば、上記実施形態のステップＳＴ３２の処理によって駆動トルクが小さくなる可能性は低い。したがって、このような構成の潤滑対象機構の場合には、ステップＳＴ３１〜ステップＳＴ３３の一連の処理を行う必要性は低い。

Ｒ…ロボット、Ｃ１…基台、Ｃ２…旋回台、Ｃ３…第１アーム、Ｃ４…第２アーム、Ｃ５…第３アーム、Ｃ６…第４アーム、Ｃ７…第５アーム、Ｃ８…ツール固定部材、４０…減速機構、４０ａ…内部空間、４３…第１歯車、４４…第２歯車、４５…歯車ハウジング、４６…温度センサ、５０…潤滑油供給装置、５１…排出油路、５２…排出弁、５５…供給油路、５６…ポンプ、５９…供給弁、６０…電熱ヒータ、ＲＣ…ロボット制御装置、７１…主制御部。

Claims

潤滑対象機構の内部に潤滑油を供給する供給部と、
前記潤滑対象機構の内部から潤滑油を排出する排出部と、
前記潤滑対象機構の内部温度を検出する温度検出部と、
前記潤滑対象機構を駆動する際の駆動トルクを示す駆動トルク信号が入力される制御部とを備え、
前記制御部は、入力された駆動トルク信号が示す駆動トルクがしきい値以上であり、且つ、前記温度検出部が検出した内部温度が、潤滑油の昇温が必要な第１基準温度以上、当該第１基準温度よりも高い第２基準温度未満である場合には、前記潤滑対象機構の内部の潤滑油の量が減少するように、前記供給部又は前記排出部を制御することを特徴とする潤滑油供給装置。
前記潤滑対象機構の内部の潤滑油の温度を調整する調温部を備え、
前記制御部は、入力された駆動トルク信号が示す駆動トルクがしきい値以上であり、且つ前記温度検出部が検出した内部温度が前記第１基準温度未満である場合には、前記潤滑対象機構の内部に供給されている潤滑油の温度が上昇するように前記調温部を制御することを特徴とする請求項１に記載の潤滑油供給装置。
前記制御部は、入力された駆動トルク信号が示す駆動トルクがしきい値以上であり、且つ、前記温度検出部が検出した内部温度が、前記第２基準温度以上である場合には、前記潤滑対象機構の内部の潤滑油の量が増加するように前記供給部及び前記排出部の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項２に記載の潤滑油供給装置。