JP7342614B2 - 劣化判定装置、劣化判定方法、および制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は吸着装置の劣化判定装置に関する。

従来技術として、複数のアーム部材から構成されるロボットアームを備える作業用ロボットが知られている。例えば、特許文献１には、外部の空気を吸引するとともにワークを吸着する開口部を有する漏斗状の吸着部材であって、当該開口部の周囲には断線により破損を検知するための導線が設けられている吸着部材が開示されている。

特許文献２には吸着パッドの吸着圧力を検出する圧力センサーが設けられたエンドエフェクタを有するロボットが開示されている。

特開２０１５－１５０６２２号公報 特開２０１２－１５２８４３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の吸着部材では専用パッドを作製する必要があり、汎用性がないという問題がある。

特許文献２に記載のロボットでは、吸着の過渡期における圧力の変化を正確に検出する必要があり、精度よく吸着パッドの摩耗を検知することができない。

本発明の一態様は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、簡便に吸着部の劣化を判定することができる吸着装置を提供することにある。

本発明の一態様に係る劣化判定装置は、負圧により対象物を吸着し、該負圧によって弾性変形する吸着部の変形の情報を取得する変形情報取得部と、前記対象物を吸着したときの前記吸着部の変形に応じて、前記吸着部の劣化の有無を判定する劣化判定部とを備える。

上記構成によれば、所定の条件下で正常時の吸着部の変形の情報を予め取得しておくことにより、吸着部の変形の正常範囲を設定しておくことができる。これにより、吸着部の変形度合いに応じて、吸着部の劣化の有無を判定することができる。吸着部の変形の情報はセンサー等で得ることができる。それゆえ、劣化判定装置は、簡便に吸着部の劣化を判定することができる。

また、前記劣化判定装置は、前記対象物を吸着したときの前記吸着部の前記変形の時間変化から、前記吸着部の寿命を予測する寿命予測部を備える構成であってもよい。

上記構成によれば、ユーザは、吸着部を適切な時期に交換することができる。また、ユーザは、メンテナンスの予定を立てることができる。

また、前記劣化判定部は、所定の負圧で既知の質量を有する前記対象物を吸着したときの前記吸着部の変形から、前記吸着部のバネ定数を表す値を特定し、前記バネ定数を表す値に応じて劣化の有無を判定する構成であってもよい。

上記構成によれば、吸着部をバネのように見立てることにより、適切に吸着部の劣化を判定することができる。

また、前記変形情報取得部は、質量の異なる複数の対象物をそれぞれ吸着したときの前記吸着部の変形の情報を取得し、前記劣化判定部は、前記複数の対象物をそれぞれ吸着したときの前記吸着部の変形が、前記複数の対象物に対してそれぞれ設定された正常範囲内であるか否かに応じて、前記吸着部の劣化の有無を判定する構成であってもよい。

上記構成によれば、質量の異なる複数の対象物をそれぞれ吸着したときの前記吸着部の変形から劣化の有無を判定するので、より適切に劣化の有無を判定することができる。

また、前記変形情報取得部は、質量の異なる複数の対象物をそれぞれ吸着したときの前記吸着部の変形の情報を取得し、前記劣化判定部は、１以上の所定の負圧で前記複数の対象物をそれぞれ吸着したときの前記吸着部の変形から、前記吸着部のバネ定数を表す値を特定し、前記バネ定数を表す値に応じて、前記吸着部の劣化の有無を判定する構成であってもよい。

また、前記変形情報取得部は、複数の負圧で前記対象物をそれぞれ吸着したときの前記吸着部の変形の情報を取得し、前記劣化判定部は、前記複数の負圧で前記対象物をそれぞれ吸着したときの前記吸着部の変形に応じて、前記吸着部の劣化の有無を判定する、構成であってもよい。

上記構成によれば、複数の負圧で前記対象物をそれぞれ吸着したときの前記吸着部の変形から劣化の有無を判定するので、より適切に劣化の有無を判定することができる。

本発明の一態様に係る劣化判定方法は、負圧により対象物を吸着し、該負圧によって弾性変形する吸着部の変形の情報を取得する変形情報取得ステップと、前記対象物を吸着したときの前記吸着部の変形に応じて、前記吸着部の劣化の有無を判定する劣化判定ステップとを含む。

本発明の各態様に係る劣化判定装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記劣化判定装置が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより前記劣化判定装置をコンピュータにて実現させる劣化判定装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

本発明の一態様によれば、簡便に吸着部の劣化を判定することができる。

本実施形態に係る吸着装置の構成の一例を示す図である。 図１のＡ－Ａ線矢視断面図の一例を示す図である。 本実施形態に係る吸着システムの構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る吸着部の変形量の定義を説明する図である。 本実施形態に係る吸着部の変形量とバネ定数の関係を説明する図である。 本発明の一実施形態における劣化判定装置の動作例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態における劣化判定装置の他の動作例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態における劣化判定装置の他の動作例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態における劣化判定装置の他の動作例を示すフローチャートである。 吸着部の変形量の時間変化の例を示すグラフである。 吸着部のバネ定数の時間変化の例を示すグラフである。

以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。

§１ 適用例
図３は、本実施形態に係る吸着システム１０の構成を示すブロック図である。吸着システム１０は、吸着装置１と、コントローラ５と、劣化判定装置１１と、表示部１３および音声出力部１４とを備える。吸着装置１は、負圧により対象物Ｗを吸着する。コントローラ５は、吸着装置１の動きを制御する。劣化判定装置１１は、吸着部１１２の変形の情報を取得し吸着部１１２の劣化の有無を判定する。表示部１３および音声出力部１４は吸着部１１２の劣化の有無を報知する。

図４は、本発明の一実施形態で使用される吸着部１１２の変形量の定義を説明する図である。符号２００は、吸着装置１が対象物Ｗを吸着していない状態を示す。符号２０１は、吸着装置１が対象物Ｗを吸着している状態を示す。近接センサー１１４は、吸着部１１２における所定箇所までの距離を測定する。例えば本体部１０２の近接センサー１１４を備える面に対して垂直なベクトルＮを考える。近接センサー１１４から、ベクトルＮに平行で近接センサー１１４を通る直線が吸着部の上部と交わる点までの距離を、近接センサー１１４から吸着部までの距離とする。

ただし、距離を直接出力しないような、容量式の近接センサーまたは歪みセンサーの場合、センサーの測定値（変形の程度を示す情報）と距離との対応関係は、記憶部１１６において予めテーブルとして、もしくは関係式として保存されている。そこで、上記テーブルに記載されている、もしくは関係式から得られる、センサーの測定値と対応する距離を、近接センサー１１４から吸着部までの距離とする。

非吸着時２００の近接センサー１１４から吸着部１１２までの距離をｄ０、吸着時２０１の近接センサー１１４から吸着部１１２までの距離をｄとする。この時、吸着部１１２の変形量Δｄをｄ０－ｄで表す。吸着時２０１において、吸着部１１２は、負圧によって弾性変形し、対象物Ｗに密着している。

次に、変形量Δｄとバネ定数ｋの関係について説明する。

図５は、本発明の一実施形態で使用される吸着部１１２が既知の質量を有する対象物Ｗを把持しているときの、対象物Ｗに働く力の関係を説明する図である。

対象物Ｗには、対象物Ｗ自身に働く重力と、吸着部１１２による復元力とが鉛直下向き方向に働き、負圧による吸着力が鉛直上向き方向に働いている。ここで、対象物Ｗの質量をＭ、重力加速度をｇとすると、対象物Ｗに働く重力の大きさはＭｇと表される。また、弾性変形する吸着部１１２をバネと見立てた場合の吸着部１１２のバネ定数をｋとする。上記の変形量Δｄを用いて、吸着部１１２による復元力はｋΔｄと表される。また、吸着部１１２の内部の圧力をＰ［気圧］、吸着面積（対象物Ｗにおいて負圧が加わっている面積）をＳ、大気圧を１気圧とすると、負圧による吸着力は（１－Ｐ）Ｓと表される。このとき、吸着部１１２が対象物Ｗを把持し続けるためには、下記の力のつり合いの式が成り立っていなければならない。

（１－Ｐ）Ｓ＝Ｍｇ＋ｋΔｄ
また、対象物Ｗの質量Ｍと圧力Ｐと吸着面積Ｓとが既知の値である。それゆえ、吸着部１１２の変形量Δｄを測定することによりバネ定数ｋの値が特定できる。なお、バネ定数から一意に決定される値（例えば、吸着力を一定とする場合のＭ／Δｄなど）を、バネ定数そのものの代わりに「バネ定数を表す値」として特定してもよい。バネ定数を特定することと、バネ定数から一意に決定される「バネ定数を表す値」を特定することは実質的に同義である。

ゴム等を含む吸着部１１２は劣化すると硬くなり、バネ定数ｋの値は大きくなる。また亀裂、摩耗、または破損等でパッドのメカニカル構造が変化するとｋの値は変動する（例えばｋが減少する）。

そこで、バネ定数ｋの値の正常範囲を予め設定しておく。バネ定数ｋが正常範囲の上限または下限を示す閾値を超えたとき、劣化判定装置１１は、吸着部１１２は劣化していると判定する。また、所定の対象物Ｗの質量Ｍおよび圧力Ｐが既知であれば、変形量Δｄの正常範囲を予め設定しておくことができる。

§２ 構成例
図３は、本実施形態に係る吸着システム１０の構成を示すブロック図である。吸着システム１０は、吸着装置１、コントローラ５、劣化判定装置１１、表示部１３および音声出力部１４を備える。なお、本実施形態については、吸着装置１は、所定の位置に固定された固定吸着装置であってもよいし、無人搬送車を備えた移動吸着装置であってもよい。

図１の例では、吸着装置１は、センサー体１０１と、吸着部（吸着パッド）１１２と、軸（シャフト）１３３とを備える。軸１３３の中には、空気を吸引するための通気路が形成されている。通気路は、吸着部１１２とチューブ１３４とに接続されている。軸１３３と負圧を発生させる真空ポンプとはチューブ１３４とを介して接続されていてもよい。吸着装置１において、吸着部１１２が接地（グラウンド）されていてもよい。

軸１３３の一端側には吸着部１１２が配置されているため、軸１３３においてセンサー体１０１を取り付ける位置は、例えば軸１３３の他端側が好ましい。一方で、本体部１０２は、吸着部１１２の変形を精度よく検出するために、例えば吸着部１１２に近い位置に配置することが好ましい。

取付具１０４の支持部１４２は、固定部１４１から吸着部１１２に向かって延びている。本体部１０２は、支持部１４２によって固定部１４１より吸着部１１２側に配置されている。これにより、取付具１０４を軸１３３の他端側（吸着部１１２とは反対側）に固定し、かつ、センサー体１０１を吸着部１１２に近い位置に配置することができる。

センサー体１０１は、本体部１０２と、１つ以上の近接センサー１１４と、取付具１０４とを備える。

本体部１０２には、吸着装置１の軸１３３が通過する空間部１０５（図示せず）が形成されている。空間部１０５は穴であっても切り欠きであってもよい。本体部１０２は、例えば軸１３３と接触していない。本体部１０２の形状は、円状であってもよく、四角状であってもよく、楕円状であってもよい。空間部１０５の形状は、円状であってもよく、四角状であってもよく、楕円状であってもよい。本体部１０２とＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）等のコントローラ（または劣化判定装置１１）とはセンサー配線１５１を介して接続されていてもよい。

図２の１aの例では、近接センサー１１４が、空間部１０５（軸１３３）の円周方向に沿って、本体部１０２に配置されている。図２の１bの例では、複数の近接センサー１１４が、空間部１０５（軸１３３）の円周方向に沿って、本体部１０２に配置されている。図２の１cの例では、空間部１０５（軸１３３）に対して円周方向および半径方向に沿って、複数の近接センサー１１４が、本体部１０２に配置されている。図２の１dの例では、空間部１０５が四角状であり、かつ外形が四角状の本体部１０２に、近接センサー１１４が配置されている。図２の１eの例では、空間部１０５が円状であり、かつ外形が四角状の本体部１０２に、近接センサー１１４が配置されている。図２の１fの例では、空間部１０５が円状である、四角状の本体部１０２に、近接センサー１１４が配置されている。図２の１gの例では、空間部１０５が楕円状である、楕円状の本体部１０２に、近接センサー１１４が配置されている。図２の１hの例では、空間部１０５（軸１３３）の円周方向に沿って、センサーチップである複数の近接センサー１１４が、本体部１０２に配置されている。

吸着部１１２は、弾性変形する。吸着部１１２は、例えばゴム等の弾性部材を含む。吸着部１１２は、非導電性パッドでも問題はないが、導電性パッドであると吸着部１１２の変形量を精度よく検出することができる。例えば、導電性パッド（静電気拡散用パッドまたは金属検出によって検出可能なパッド）は、金属等の導電性素材がパッドに含有されており、本検出方法に適する。吸着部１１２と対象物が接触し、さらに吸着部１１２が対象物に対して押し込まれると、容量式の近接センサー１１４によって検出される静電容量は急激に増加する。これは、押し込みによって、近接センサー１１４と吸着部１１２の導電部材とが互いに近づくためである。よって、吸着部１１２が、変位する箇所に導電部材を含み、近接センサー１１４の少なくとも１つが容量式センサーであると、対象物（ワーク）の誘電率にかかわらず、吸着部１１２の変形量を精度よく検出することができる。

＜吸着装置＞
吸着装置１は、マニピュレータ部１１１と、吸着部１１２と、真空ポンプ１２と、近接センサー１１４と、圧力センサー１２１と、流量センサー１２２と、マイク１２３とを備えている。

マニピュレータ部１１１は、コントローラ５の制御に基づき、吸着部１１２と共に駆動する。マニピュレータ部１１１は、例えば、１または複数の関節を有する多関節ロボットアームである。

吸着部１１２は、マニピュレータ部１１１の駆動によって吸着部１１２が作業位置に位置したとき、真空ポンプ１２の駆動量に応じた負圧により対象物を吸着する。吸着部１１２は、負圧によって弾性変形し、対象物に密着する。これによって、吸着部１１２は、対象物の把持動作を行う。

真空ポンプ１２は、駆動量に応じた負圧を発生させ、吸着部１１２に当該負圧を提供する。ここでは、吸着システム１０における吸着装置１が真空ポンプ１２を備えている例について説明している。ただし、本実施形態では、吸着システム１０における吸着装置１は真空ポンプ１２を備えておらず、例えば、吸着装置１および吸着システム１０の外部に真空ポンプ１２があってもよい。これによっても、コントローラ５が真空ポンプ１２の駆動量を制御することによって、上述の例と同様の効果を奏することができる。

近接センサー１１４は、吸着部１１２までの距離ｄを測定し、距離ｄを示す情報（吸着部１１２の変形の程度を示す情報）を情報取得部１１３へ出力する。ここで、距離を直接出力しないような近接センサーを使用しても、その測定値と距離ｄとの関係が既知であれば問題ない。近接センサー１１４の検出方式として、例えば、容量式、光学式、電磁誘導式、音波式または超音波式等の音響式、等が挙げられる。また、容量式センサーとして、自己容量式センサーまたは相互容量式センサー等が挙げられる。また、近接センサー以外に歪みセンサーを使用しても問題ない。

圧力センサー１２１は、真空ポンプ１２によって負圧が発生した吸着部１１２の内部の圧力Ｐを測定し、圧力Ｐを示す情報を情報取得部１１３に出力する。

流量センサー１２２は、例えばチューブ１３４に対して配置されており、チューブ１３４を流れる空気の流量を測定し、流量を示す情報を情報取得部１１３に出力する。

マイク１２３は、チューブ１３４近くに配置されており、空気の流れに伴い発生する音を測定する。当該音としては、対象物が吸着部１１２に吸着されて対象物と吸着部１１２との間から通気路に流入する空気が遮断されることにより発生する音、およびチューブを流れる空気により発生する音等が挙げられる。測定される音は、空気の流量に応じて変化する。マイク１２３は、測定した音に関する情報を音声データとして情報取得部１１３に出力する。

＜コントローラ＞
コントローラ５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）またはＲＯＭ（Read Only Memory）などを含み、情報処理に応じて制御を行う。また、コントローラ５は、マニピュレータ部１１１を制御する。これにより、コントローラ５は、マニピュレータ部１１１を介して吸着部１１２を移動させる。具体的には、コントローラ５は、吸着部１１２が対象物を吸着可能な作業位置に位置するようにマニピュレータ部１１１を駆動させる。また、コントローラ５は、吸着部１１２が作業位置に位置した後、対象物に対する吸着部１１２の角度が所定の角度となるように、マニピュレータ部１１１を動作させてもよい。これにより、吸着部１１２の位置をより好適な位置に微調整することができる。また、コントローラ５は、真空ポンプ１２を制御する。これにより、コントローラ５は、真空ポンプ１２を駆動し、吸着部１１２に対象物を吸着させる。コントローラ５は、把持される対象物の質量に関する情報と、吸着部１１２が把持状態にあるか否かを示す情報とを、劣化判定装置１１に出力する。

本実施形態では、吸着システム１０におけるコントローラ５は、吸着装置１および劣化判定装置１１の外部に備えられている例について説明している。しかしながら、本発明はこれに限定されず、例えば、吸着装置１がコントローラ５を備えていてもよいし、劣化判定装置１１がコントローラ５を備えていてもよい。

＜劣化判定装置＞
劣化判定装置１１は、情報取得部１１３（変形情報取得部）と劣化判定部１１５と記憶部１１６と寿命予測部１１７と報知制御部１１８とを備えている。

情報取得部１１３は、近接センサー１１４から距離ｄを示す情報を取得する。また、情報取得部１１３は、圧力センサー１２１から圧力Ｐを示す情報を取得する。情報取得部１１３は、流量センサー１２２からチューブを流れる空気の流量を示す情報を取得する。情報取得部１１３は、マイク１２３から音声データを取得する。また、情報取得部１１３は、コントローラ５から、把持される対象物の質量に関する情報と、吸着部１１２が把持状態にあるか否かを示す情報とを取得する。情報取得部１１３は、これら、圧力Ｐを示す情報と、距離ｄを示す情報と、空気の流量を示す情報と、音声データと、対象物の質量に関する情報と、吸着部１１２が把持状態にあるか否かを示す情報とを、劣化判定部１１５に出力する。

情報取得部１１３は、吸着部１１２の変形量、変形速度、または変形加速度などの変形データをコントローラ５に出力する。

劣化判定部１１５は、情報取得部１１３で得られた情報から吸着部１１２の劣化状況を表す、変形量Δｄまたはバネ定数ｋを求める処理を行う。劣化判定部１１５は、変形量Δｄまたはバネ定数ｋに基づいて、吸着部１１２の劣化の有無を判定する。劣化判定部１１５は、判定結果を報知制御部１１８へ出力する。また、劣化判定部１１５で処理したデータ（圧力Ｐを示す情報と、距離ｄを示す情報と、変形量Δｄと、バネ定数ｋと、空気の流量を示す情報と、音声データと、対象物の質量に関する情報）は記憶部１１６に出力され、記憶される。

劣化判定部１１５は、動作を継続するか否かの信号をコントローラ５に出力する。劣化判定部１１５は、吸着部１１２が劣化していないと判定した場合には、動作を継続する旨の信号をコントローラ５に出力する。劣化判定部１１５は、吸着部１１２が劣化していると判定した場合には、動作を停止する旨の信号をコントローラ５に出力する。

記憶部１１６は、劣化判定部１１５から入力されたデータとその測定日時を記憶する。記憶部１１６は、例えば、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ等の補助記憶装置である。

寿命予測部１１７は、所定期間における、変形量Δｄ、距離ｄ、またはバネ定数ｋの変化を示す時系列の情報を、記憶部１１６から取得する。寿命予測部１１７は、記憶部１１６から入力された所定期間における前記時系列の情報を基に、変形量Δｄまたはバネ定数ｋの時間経過による推移予測を行う。予測に用いる近似については、例えば、線形近似、多項式近似、累乗近似、指数近似、または対数近似などが挙げられるが、これらに限定されない。これにより、寿命予測部１１７は、変形量Δｄまたはバネ定数ｋが正常範囲の上限または下限を示す閾値に達する日時を予測する。寿命予測部１１７は、上記日時を吸着部１１２の交換時期と推定する。

寿命予測部１１７は、予測した吸着部１１２の寿命に応じて、動作を継続するか否かの信号をコントローラ５に出力する。寿命予測部１１７は、寿命に達したときに動作を停止する旨の信号をコントローラ５に出力してもよいし、寿命から所定の期間前に動作を停止する旨の信号をコントローラ５に出力してもよい。例えば、寿命予測部１１７は、吸着部１１２があと１００回対象物を吸着したら寿命に達すると予測し、寿命から８０回前に動作を停止させるようにする場合、吸着部１１２があと２０回対象物を吸着した時点で動作を停止する旨の信号をコントローラ５に出力してもよい。

報知制御部１１８は、劣化判定部１１５と寿命予測部１１７から取得した情報を基に、吸着部１１２の劣化の有無と、交換時期とを表示部１３もしくは音声出力部１４に出力する。報知制御部１１８は、吸着部１１２が劣化していると劣化判定部１１５が判定したときに、表示部１３および音声出力部１４の少なくとも一方に、吸着部１１２が劣化している旨を知らせるように制御してもよい。例えば、報知制御部１１８は、表示部１３に、吸着部１１２の劣化を知らせるための所定の色の光を発したり画像を表示したりするように制御してもよいし、音声出力部１４に、吸着部１１２の劣化を知らせるための所定の音声を出力するように制御してもよい。

報知制御部１１８は、表示部１３および音声出力部１４の少なくとも一方に、寿命予測部１１７が予測した吸着部１１２の寿命が近い旨を知らせるように制御してもよい。例えば、報知制御部１１８は、表示部１３および音声出力部１４の少なくとも一方に、吸着部１１２の寿命よりも所定の期間前の時点で、該所定の期間経過後に吸着部１１２が寿命を迎えることを知らせるように制御してもよい。具体的には、例えば、報知制御部１１８は、表示部１３に、所定の期間経過後に吸着部１１２が寿命を迎えることを知らせるための所定の色の光を発したり画像を表示したりするように制御してもよい。また、報知制御部１１８は、音声出力部１４に、所定の期間経過後に吸着部１１２が寿命を迎えることを知らせるための所定の音声を出力するように制御してもよい。所定の期間は、特に限定されないが、一例として、１か月等である。

＜表示部＞
表示部１３は、報知制御部１１８の指示に従って光または画像を表示するものである。表示部１３は、光を発するもの、または画像を表示するものであれば特に限定されず、例えば、ライト、またはディスプレイ等が挙げられる。

＜音声出力部＞
音声出力部１４は、報知制御部１１８の指示に従って音声を出力するものである。音声としては、例えば、ブザー音等が挙げられる。音声出力部１４は、音声を出力するものであれば特に限定されず、例えばスピーカー等が挙げられる。

§３ 動作例
以下に、劣化判定装置１１の様々な動作例について説明する。以下では、図６～図９を参照して、一実施形態の劣化判定装置１１による吸着部１１２の劣化検知の動作について説明する。

〈動作例１〉
図６は、本発明の一実施形態における劣化判定装置１１の動作を示すフローチャートである。まず、図６を参照して、劣化判定装置１１が変形の情報を取得し、劣化の判定および寿命予測を行う場合の動作例を説明する。

まず、吸着部１１２が所定の対象物Ｗを吸着し、持ち上げたという信号が、コントローラ５から情報取得部１１３に入力される（S１）。

次に、情報取得部１１３は、吸着部１１２の変形の情報（例えば距離ｄを示す情報）を、近接センサー１１４から取得する（S２）。

次に、情報取得部１１３で取得した情報が劣化判定部１１５に入力される。劣化判定部１１５は、吸着部１１２が対象物Ｗを吸着した状態のときの距離ｄから吸着部１１２の変形量Δｄを求める。なお、劣化判定部１１５は、変形を示す測定値から、予め保存されているテーブルを用いて、変形を示す測定値に対応する変形量Δｄを求めてもよい。変形量Δｄが正常範囲内であるか否かを、劣化判定部１１５は判定する（S３）。

変形量Δｄが正常範囲内であると劣化判定部１１５が判定した場合（ステップS３でYES）、劣化判定部１１５は、記憶部１１６でデータの保存を行い（S４）、吸着部１１２は劣化していないと判定する（S５）。

S５で吸着部１１２は劣化していないと判定した後、寿命予測部１１７は、前記時系列の情報を記憶部１１６から取得する（S６）。

前記時系列の情報を基に交換時期の推定を、寿命予測部１１７は行う（S７）。

図１０は、吸着部１１２の変形量Δｄの時間変化の例を示すグラフである。縦軸は変形量Δｄ、横軸は時間を示す。吸着部１１２のゴムが経年劣化すると、ゴムは硬くなる。そのため、対象物を吸着したときの吸着部１１２の変形量Δｄは、時間経過と共に減少する。寿命予測部１１７は、現在ｔｉまでの所定期間の変形量Δｄを外挿し、変形量Δｄの推移予測を示す曲線を求める。寿命予測部１１７は、求めた曲線と、正常範囲の境界を示す閾値との交点から、交換時期ｔｅを予測することができる。寿命予測部１１７は、交換時期ｔｅを報知制御部１１８に出力する。

報知制御部１１８は、表示部１３に交換時期ｔｅを表示させる。報知制御部１１８は、音声出力部１４から交換時期ｔｅを音声で出力させる（S８）。S８の後、劣化判定装置１１は処理を終了する。

一方、変形量Δｄが正常範囲内ではないと劣化判定部１１５が判定した場合（ステップS３でNO）、劣化判定部１１５は、記憶部１１６でデータの保存を行い（S９）、吸着部１１２は劣化していると判定する（S１０）。劣化判定部１１５は、判定結果を報知制御部１１８に出力する。

S１０で吸着部１１２は劣化していると判定した後は、報知制御部１１８は、表示部１３に吸着部１１２が劣化している旨を表示させる。報知制御部１１８は、音声出力部１４から吸着部１１２が劣化している旨を音声で出力させる（S１１）。S１１の後、劣化判定装置１１は処理を終了する。

報知制御部１１８は、このようにして吸着部１１２の劣化の有無の判定結果または吸着部１１２の交換時期ｔｅをユーザに報知する。上記動作例によれば、吸着部１１２の見た目からは判別しにくい吸着部１１２の劣化の有無を適切に判定することができる。また、吸着部１１２の寿命を予測することにより、吸着部１１２を適切な時期に交換することができる。また、吸着部１１２に異常が生じる前にメンテナンス予定を決めることができるので、予期せぬ生産ラインの停止を回避することができる。

なお、上記動作例１では所定の対象物を吸着する場合について説明したが、生産ラインを流れる任意の対象物を吸着したときに劣化の有無の判定を行ってもよい。また、任意の負圧で対象物を吸着したときに劣化の有無の判定を行ってもよい。情報取得部１１３は、コントローラ５から、吸着された対象物の質量の情報を取得する。情報取得部１１３は、圧力センサー１２１から圧力の情報を取得する。記憶部１１６は、質量および／または圧力毎に、変形量Δｄの正常範囲を予め記憶しておく。劣化判定部１１５は、吸着された対象物の質量および／または圧力に対応する、変形量Δｄの正常範囲を記憶部１１６から取得し、劣化の判定を行う。

〈動作例２〉
図７は、本発明の他の実施形態における劣化判定装置１１の動作を示すフローチャートである。次に、図７を参照して、劣化判定装置１１が吸着部１１２のバネ定数を特定し、バネ定数に応じて劣化の有無を判定する場合の動作例を説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明したステップと同じ機能を有するステップについては、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

S１、S２は動作例１と同様である。

劣化判定部１１５は、吸着部１１２が対象物Ｗに吸着した状態のときの距離ｄから吸着部１１２の変形量Δｄを求める。劣化判定部１１５は、変形量Δｄと、圧力Ｐの値と、対象物Ｗの質量Ｍおよび吸着面積Sとから、バネ定数ｋを特定する（S２０）。所定の対象物Ｗを吸着したとき、対象物Ｗの質量Ｍは既知である。また、圧力Ｐおよび吸着面積Ｓも、既知である。

前記バネ定数ｋは正常範囲内であるか否かを、劣化判定部１１５は判定する（S２１）。バネ定数ｋが正常範囲内である場合（S２１でＹｅｓ）、処理はS４に進む。バネ定数ｋが正常範囲内ではない場合（S２１でＮｏ）、処理はS９に進む。S４～S１１は動作例１と同様であるが、S７について補足する。

図１１は、吸着部１１２のバネ定数ｋの時間変化の例を示すグラフである。縦軸はバネ定数ｋ、横軸は時間を示す。吸着部１１２のゴムが経年劣化すると、ゴムは硬くなる。そのため、対象物を吸着したときの吸着部１１２のバネ定数ｋは、時間経過と共に増加する。寿命予測部１１７は、現在ｔｉまでの所定期間のバネ定数ｋを外挿し、バネ定数ｋの推移予測を示す曲線を求める。寿命予測部１１７は、求めた曲線と、正常範囲の境界を示す閾値との交点から、交換時期ｔｅを予測することができる。

なお、上記動作例１では所定の対象物を吸着する場合について説明したが、生産ラインを流れる任意の対象物を吸着したときに劣化の有無の判定を行ってもよい。また、任意の負圧で対象物を吸着したときに劣化の有無の判定を行ってもよい。情報取得部１１３は、コントローラ５から、吸着された対象物の質量の情報を取得する。情報取得部１１３は、圧力センサー１２１から圧力の情報を取得する。劣化判定部１１５は、吸着された対象物の質量、圧力、および変形量Δｄを用いて、吸着部１１２のバネ定数ｋを求める。

〈動作例３〉
図８は、本発明の他の実施形態における劣化判定装置１１の動作を示すフローチャートである。次に、図８を参照して、劣化判定装置１１が質量の異なる複数の対象物Ｗをそれぞれ吸着させ、それぞれの吸着部１１２の変形の情報を取得し、劣化の判定を行う場合の動作例を説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明したステップと同じ機能を有するステップについては、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

まず、吸着部１１２が対象物１を吸着し、持ち上げたという信号が、コントローラ５から情報取得部１１３に入力される（S３０）。ここで、対象物１の質量の情報もコントローラ５から情報取得部１１３に入力される。

次に、情報取得部１１３は、対象物１を吸着しているときの吸着部１１２の変形の情報（例えば距離ｄ１を示す情報）を、近接センサー１１４から取得する（S３１）。

次に、吸着部１１２が対象物２を吸着し、持ち上げたという信号が、コントローラ５から情報取得部１１３に入力される（S３２）。ここで、対象物２の質量の情報もコントローラ５から情報取得部１１３に入力される。なお、対象物１と対象物２はそれぞれ質量が異なるものである。したがって、対象物１と対象物２とでは、吸着部１１２の変形に関する正常範囲についてもそれぞれ異なる。

次に、情報取得部１１３は、対象物２を吸着しているときの吸着部１１２の変形の情報（例えば距離ｄ２を示す情報）を、近接センサー１１４から取得する（S３３）。

次に、情報取得部１１３で取得した対象物１および対象物２を吸着した場合の情報が劣化判定部１１５に入力される。劣化判定部１１５は、吸着部１１２が対象物１を吸着した状態のときの距離ｄ１から吸着部１１２の変形量Δｄ１を求める。劣化判定部１１５は、吸着部１１２が対象物２を吸着した状態のときの距離ｄ２から吸着部１１２の変形量Δｄ２を求める。変形量Δｄ１および変形量Δｄ２がそれぞれの正常範囲内であるか否かを、劣化判定部１１５は判定する（S３４）。ここで、変形量Δｄ１は正常範囲内であり、かつ変形量Δｄ２は正常範囲内であれば、S４に進む。また、変形量Δｄ１は正常範囲内ではない、または変形量Δｄ２は正常範囲内ではないのであれば、S９に進む。

S４～S１１は動作例１と同様である。

なお、上記動作例３は、２種類の対象物に限定した劣化の判定方法を記載したが、実際には３種類以上の対象物を使用してもよい。

また、上記動作例３は、変形量Δｄを用いた判定方法を記載したが、動作例２のようにバネ定数ｋを用いた判定方法を複数の対象物についても行ってよい。理想的にはバネ定数ｋは対象物の質量に依らず一定になると考えられる。この場合、劣化判定部１１５は、複数の対象物１～ｎ（ｎは２以上の整数）におけるそれぞれのバネ定数ｋ１～ｋｎを特定し、ｋ１～ｋｎの平均値ｋを算出する。そして、劣化判定部１１５は、平均値ｋがバネ定数の正常範囲内であるか否かを判定する。なお、劣化判定部１１５は、複数のバネ定数ｋ１～ｋｎから、平均値以外の代表値（例えば、最小近似、最小値、最大値、または中間値等）を求めて、該代表値が正常範囲内であるか否かを判定してもよい。

〈動作例４〉
図９は、本発明の他の実施形態における劣化判定装置１１の動作を示すフローチャートである。次に、図９を参照して、劣化判定装置１１が複数の負圧で対象物をそれぞれ吸着させ、それぞれの吸着部１１２の変形の情報を取得し、劣化の判定を行う場合の動作例を説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明したステップと同じ機能を有するステップについては、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

まず、吸着部１１２が第１負圧で対象物を吸着し、持ち上げたという信号が、コントローラ５から情報取得部１１３に入力される（S４０）。

次に、情報取得部１１３は、第１負圧で対象物を吸着しているときの吸着部１１２の変形の情報（例えば距離ｄ１を示す情報）を、近接センサー１１４から取得する（S４１）。また、情報取得部１１３は、第１負圧Ｐ１を示す情報を、圧力センサー１２１から取得する。

次に、吸着部１１２が第２負圧で対象物を吸着し、持ち上げたという信号が、コントローラ５から情報取得部１１３に入力される（S４２）。なお、第１負圧と第２負圧は互いに異なる値である。したがって、第１負圧と第２負圧とでは、変形に関する正常範囲についてもそれぞれ異なる。

次に、情報取得部１１３は、第２負圧で対象物を吸着しているときの吸着部１１２の変形の情報（例えば距離ｄ２を示す情報）を、近接センサー１１４から取得する（S４３）。また、情報取得部１１３は、第２負圧Ｐ２を示す情報を、圧力センサー１２１から取得する。

次に、情報取得部１１３で取得した第１負圧Ｐ１および第２負圧Ｐ２で対象物を吸着した場合の情報が劣化判定部１１５に入力される。劣化判定部１１５は、第１負圧Ｐ１で吸着部１１２が対象物を吸着した状態のときの距離ｄ１から吸着部１１２の変形量Δｄ１を求める。劣化判定部１１５は、第２負圧Ｐ２で吸着部１１２が対象物を吸着した状態のときの距離ｄ２から吸着部１１２の変形量Δｄ２を求める。変形量Δｄ１および変形量Δｄ２がそれぞれの正常範囲内であるか否かを、劣化判定部１１５は判定する（S４４）。ここで、変形量Δｄ１は正常範囲内であり、かつ変形量Δｄ２は正常範囲内であれば、S４に進む。また、変形量Δｄ１は正常範囲内ではない、または変形量Δｄ２は正常範囲内ではないのであれば、S９に進む。

S４～S１１は動作例１と同様である。

なお、上記動作例４は、２種類の負圧に限定した劣化の判定方法を記載したが、実際には３種類以上の負圧を使用してもよい。

また、上記動作例４は、変形量Δｄを用いた判定方法を記載したが、動作例２のようにバネ定数ｋを用いた判定方法を複数の負圧についても行ってよい。理想的にはバネ定数ｋは負圧に依らず一定になると考えられる。この場合、劣化判定部１１５は、複数の第１～第ｎ負圧におけるそれぞれのバネ定数ｋ１～ｋｎを特定し、ｋ１～ｋｎの平均値ｋを算出する。そして、劣化判定部１１５は、平均値ｋがバネ定数の正常範囲内であるか否かを判定する。なお、劣化判定部１１５は、複数のバネ定数ｋ１～ｋｎから、平均値以外の代表値（例えば、最小近似、最小値、最大値、または中間値等）を求めて、該代表値が正常範囲内であるか否かを判定してもよい。

なお、上記動作例１～４は、組み合わせて実施することができる。例えば、質量の異なる複数の対象物を互いに異なる複数の負圧で吸着し、バネ定数を特定してもよい。

（変形例）
劣化判定部１１５は、圧力（第１負圧Ｐ１または第２負圧Ｐ２）が吸着部１１２に対して設定された、圧力に関する正常範囲内であるか否かに応じて、吸着部１１２の劣化（異常）の有無を判定してもよい。

劣化判定部１１５は、圧力が正常範囲内である場合には、吸着部１１２は劣化していないと判定する。劣化判定部１１５は、圧力が正常範囲外である場合には、吸着部１１２は劣化していると判定する。例えば、吸着部１１２に亀裂が生じている場合、吸着部１１２の内部に空気が流入するため、圧力の低下が抑制される。同様に、吸着部１１２が劣化によりいびつに変形している場合、吸着部１１２が対象物に密着せず、吸着部１１２の内部に空気が流入し得る。また、吸着部１１２と対象物との間に小さなごみ等を挟んでいる場合、吸着部１１２が対象物に密着せず、吸着部１１２の内部に空気が流入し得る。

また、情報取得部１１３は、流量センサー１２２、またはマイク１２３から、チューブを流れる空気の流量を示す情報、または音声データを取得してもよい。情報取得部１１３が圧力の代わりに流量を取得した場合、流量に応じて、吸着部１１２の劣化（異常）の有無を判定してもよく、音を取得した場合、圧力の代わりに音に応じて、吸着部１１２の劣化（異常）の有無を判定してもよい。例えば、吸着部１１２の内部に空気が流入している場合、流量が大きくなる、または、流れる空気により音が大きくなる。なお、劣化の有無を判定するために、圧力センサー１２１、流量センサー１２２、およびマイク１２３のうち、いずれか１つがあればよい（他の２つを省略してもよい）。

〔ソフトウェアによる実現例〕
劣化判定装置１１の制御ブロック（特に情報取得部１１３、劣化判定部１１５、寿命予測部１１７、および報知制御部１１８）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、劣化判定装置１１は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 吸着装置
５ コントローラ
１０ 吸着システム
１１ 劣化判定装置
１２ 真空ポンプ
１３ 表示部
１４ 音声出力部
１０１ センサー体
１０２ 本体部
１０４ 取付具
１１１ マニピュレータ部
１１２ 吸着部
１１３ 情報取得部（変形情報取得部）
１１４ 近接センサー
１１５ 劣化判定部
１１６ 記憶部
１１７ 寿命予測部
１１８ 報知制御部
１２１ 圧力センサー
１２２ 流量センサー
１２３ マイク

Claims (10)

1. 負圧により対象物を吸着し、該負圧によって弾性変形する吸着部の変形の情報を取得する変形情報取得部と、
   前記対象物を吸着したときの前記吸着部の変形に応じて、前記吸着部の劣化の有無を判定する劣化判定部とを備え、
   前記劣化判定部は、
   所定の負圧で既知の質量を有する前記対象物を吸着したときの前記吸着部の変形から、前記吸着部のバネ定数を表す値を特定し、
   前記バネ定数を表す値に応じて劣化の有無を判定する、劣化判定装置。
2. 負圧により対象物を吸着し、該負圧によって弾性変形する吸着部の変形の情報を取得する変形情報取得部と、
   前記対象物を吸着したときの前記吸着部の変形に応じて、前記吸着部の劣化の有無を判定する劣化判定部とを備え、
   前記変形情報取得部は、質量の異なる複数の対象物をそれぞれ吸着したときの前記吸着部の変形の情報を取得し、
   前記劣化判定部は、前記複数の対象物をそれぞれ吸着したときの前記吸着部の変形が、前記複数の対象物に対してそれぞれ設定された正常範囲内であるか否かに応じて、前記吸着部の劣化の有無を判定する、劣化判定装置。
3. 負圧により対象物を吸着し、該負圧によって弾性変形する吸着部の変形の情報を取得する変形情報取得部と、
   前記対象物を吸着したときの前記吸着部の変形に応じて、前記吸着部の劣化の有無を判定する劣化判定部とを備え、
   前記変形情報取得部は、質量の異なる複数の対象物をそれぞれ吸着したときの前記吸着部の変形の情報を取得し、
   前記劣化判定部は、
   １以上の所定の負圧で前記複数の対象物をそれぞれ吸着したときの前記吸着部の変形から、前記吸着部のバネ定数を表す値を特定し、
   前記バネ定数を表す値に応じて、前記吸着部の劣化の有無を判定する、劣化判定装置。
4. 負圧により対象物を吸着し、該負圧によって弾性変形する吸着部の変形の情報を取得する変形情報取得部と、
   前記対象物を吸着したときの前記吸着部の変形に応じて、前記吸着部の劣化の有無を判定する劣化判定部とを備え、
   前記変形情報取得部は、複数の負圧で前記対象物をそれぞれ吸着したときの前記吸着部の変形の情報を取得し、
   前記劣化判定部は、前記複数の負圧で前記対象物をそれぞれ吸着したときの前記吸着部の変形に応じて、前記吸着部の劣化の有無を判定する、劣化判定装置。
5. 前記対象物を吸着したときの前記吸着部の前記変形の時間変化から、前記吸着部の寿命を予測する寿命予測部を備える、請求項１から４のいずれか１項に記載の劣化判定装置。
6. 負圧により対象物を吸着し、該負圧によって弾性変形する吸着部の変形の情報を取得する変形情報取得ステップと、
   前記対象物を吸着したときの前記吸着部の変形に応じて、前記吸着部の劣化の有無を判定する劣化判定ステップとを含み、
   前記劣化判定ステップにおいて、
   所定の負圧で既知の質量を有する前記対象物を吸着したときの前記吸着部の変形から、前記吸着部のバネ定数を表す値を特定し、
   前記バネ定数を表す値に応じて劣化の有無を判定する、劣化判定方法。
7. 負圧により対象物を吸着し、該負圧によって弾性変形する吸着部の変形の情報を取得する変形情報取得ステップと、
   前記対象物を吸着したときの前記吸着部の変形に応じて、前記吸着部の劣化の有無を判定する劣化判定ステップとを含み、
   前記変形情報取得ステップにおいて、質量の異なる複数の対象物をそれぞれ吸着したときの前記吸着部の変形の情報を取得し、
   前記劣化判定ステップにおいて、前記複数の対象物をそれぞれ吸着したときの前記吸着部の変形が、前記複数の対象物に対してそれぞれ設定された正常範囲内であるか否かに応じて、前記吸着部の劣化の有無を判定する、劣化判定方法。
8. 負圧により対象物を吸着し、該負圧によって弾性変形する吸着部の変形の情報を取得する変形情報取得ステップと、
   前記対象物を吸着したときの前記吸着部の変形に応じて、前記吸着部の劣化の有無を判定する劣化判定ステップとを含み、
   前記変形情報取得ステップにおいて、質量の異なる複数の対象物をそれぞれ吸着したときの前記吸着部の変形の情報を取得し、
   前記劣化判定ステップにおいて、
   １以上の所定の負圧で前記複数の対象物をそれぞれ吸着したときの前記吸着部の変形から、前記吸着部のバネ定数を表す値を特定し、
   前記バネ定数を表す値に応じて、前記吸着部の劣化の有無を判定する、劣化判定装置。
9. 負圧により対象物を吸着し、該負圧によって弾性変形する吸着部の変形の情報を取得する変形情報取得ステップと、
   前記対象物を吸着したときの前記吸着部の変形に応じて、前記吸着部の劣化の有無を判定する劣化判定ステップとを含み、
   前記変形情報取得ステップにおいて、複数の負圧で前記対象物をそれぞれ吸着したときの前記吸着部の変形の情報を取得し、
   前記劣化判定ステップにおいて、前記複数の負圧で前記対象物をそれぞれ吸着したときの前記吸着部の変形に応じて、前記吸着部の劣化の有無を判定する、劣化判定装置。
10. 請求項１から４のいずれか１項に記載の劣化判定装置としてコンピュータを機能させるための制御プログラムであって、前記変形情報取得部、および前記劣化判定部としてコンピュータを機能させるための制御プログラム。

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