JPH01183394A - 産業用ロボットの動作能力確認方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、産業用ロボットの駆動源に過負荷を掛けるこ
となく、ロボット動作させるための確認方法と装置とに
関し、特に、各ロボット関節軸が電動モータを駆動源と
する産業用ロボットにおける該各間節輪の動作能力の適
正度をロボットの操作プロセス中に電動モータの定格電
流を基準にして確認し得るようにし、各関節軸を最も適
正な動作能力下で操作させるようにすることを可能とす
る産業用ロボットの動作能力確認方法と装置とに関する
。

〔従来技術〕

多関節型産業用ロボットを始めとして、関節軸回りにロ
ボット腕やロボット腕等の可動部を有した産業用ロボッ
トにおいて、電動モータを駆動源に用いる産業用ロボッ
トは、従来より種々提供されている。このような産業用
ロボットにおけるロボット操作は、ロボット制御装置に
予め教示、記憶させた動作プログラムに従って各駆動源
である電動モータに対する指令入力を該制御装置からモ
ータ駆動用のサーボ機構に送出し、このサーボ機構によ
り、駆動電動モータの動作を制御して対応の関節軸の動
作を制御する方式が採られている。

このような電動舌−夕を各関節軸の動作駆動源に使用す
る産業用ロボットにおいては、ロボットの各関節軸回り
の動作範囲、動作速度及び許容される負荷重量は、その
各関節軸の駆動源である電動モータの定格性能により制
約を受ける。即ち、動作空間内の成る１位置から他の所
望の１位置へ移動する等の一連の動作を動作プログラム
に従って遂行に当たり、何れかの関節軸の駆動用電動モ
ータが定格能力を上回る出力を要求される結果として、
例えば、過剰な駆動電流の供給が継続するとそれに起因
して該電動モータの異常過熱を招き、焼損に到る等の不
都合を発生ずる可能性がある。

（発明が解決すべき課題〕 然しなから、従来の産業用ロボットにおいては、このよ
うな不都合の発生を予測しながら、それを未然に防止す
る手段としては、極めて未熟な手段に依存せざるを得な
い状況にあった。即ち、ロボット操作に当たり、ロボッ
トに掛かる負荷状態や設定された動作範囲や動作速度か
ら電動モータ、に過剰な駆動電流が供給され、過熱を生
ずると、アラームが発せられるが、そのアラームを試行
錯誤的に原因追求すべ（、作業者が適宜の電流測定器を
持ち出し、ロボット作用中の電動モータの駆動電流を測
定して、その出力を記録計に記録し、記録結果を読み取
った上で、計算器を駆使してモータ定格に対する実際の
駆動電流状態を算出し、それから、関節軸が負荷に対し
て適正な動作速度、加速度等に設定されているか否かを
判断する煩瑣な確認方法が採られている。故に、ロボッ
トの動作の任意の過程で、現在の動作能力の適正度を素
早く確認し、必要に応じて、動作プログラムを変更する
と言ったことは、従来は殆ど不可能な状況にあった。し
かも、電動モータの発熱は、ロボット腕部その他の熱変
形の原因にもなり、ロボット動作に高精度が求められる
ときには、無視できない欠点ともなる不都合がある。

依って、本発明の目的は、このような不利を解消し、ロ
ボット動作過程において、各関節軸の動作条件、動作プ
ログラムが適正にプログラム設定されているか否かをロ
ボットの１動作を介して容易に確認できるようにした産
業用ロボットとその動作確認方法とを提供することであ
る。

〔解決手段と作用〕

上述の目的に鑑み、本発明は、各関節軸の駆動源が夫々
電動モータによって構成された産業用ロボットにおいて
、前記各関節軸の駆動用電動モータの駆動電流値を検出
し、各関節軸の動作プログラム内における第１の時間と
第２の時間との間において該選択関節軸に就いて検出さ
れた駆動用電動モータの駆動電流値を所定の微小サンプ
ル時間毎に取り出すと共に前記第１１第２の時間内にお
ける二乗平均電流値と電動モータ定格電流値との比率値
を演算し、前記二乗平均電流値及び前記定格電流値に対
する比率値を表示し、以て作業者が動作能力の適正度を
確認できるようにしたことを特徴とする産業用ロボット
の動作能力ｌ！認方法を提供して、各関節軸に係る電動
モータの二乗平均電流値と定格電流に対する比率との表
示値を作業者が見ることにより、比率値が１．０を上回
っていれば、それを１．０に近づける方向に動作プログ
ラムを修正し、また、１．０を下回っていれば、可及的
に１．０へ近づけるように動作プログラムを修正できる
ようにするのである。つまり、モータの熱的限界によっ
て定められる定格電流に対して、モータにおける発熱量
は電流値の二乗に比例するので、モータ電流の二乗平均
値を計算し、定格電流値と比較するのである。

また、本発明によれば、各関節軸の駆動源が夫々電動モ
ータによって構成された産業用ロボットにおいて、前記
各関節軸の動作過程におけるその駆動源電動モータの電
流値を検出する検出手段と、前記検出手段により検出し
た電流値をディジタル値にして記憶する第１の記憶手段
と、前記動作過程において第１の時間から第２の時間ま
での間における一定微小サンプル時間の集積値を加算・
記憶する第２の記憶手段と、前記一定微小サンプル時間
毎に前記第１の記憶手段から取り出した電流値と前記第
２の記憶手段に加算・記憶された集積時間とに基づいて
、前記駆動源電動モータの二乗平均電流値の電動モータ
定格電流値に対する比率値を算出する演算・手段と３前
記演算手段により算出した電動モータの前記二乗平均電
流値と前記定格電流に対する比率値とを表示する表示手
段とを具備して構成され、各関節軸の動作の適切度を電
動モータの定格電流を介して確認するようにした産業用
ロボットの動作能力確認装置を提供し、上記の方法を直
接遂行可能にするものである。以下、本発明を添付図面
に示す実施例に基づいて、更に詳細に説明する。

〔実施例〕

第１図は、本発明に係る動作能力確認装置を適用した実
施例である水平多関節型産業用ロボ・ノドの基本的構成
を示した機構図であり、第２図は、ロボット操作の過程
で、各関節軸の動作能力の適正度を確認するための動作
プログラムを示したチャート図、第３図は本発明に係る
産業用ロボットの動作能力確認装置による電動モータの
二乗平均電流値と定格電流値に対する二乗平均電流の比
率の計算を実行するためのフローチャート、第４図は表
示装置上における二乗平均電流と比率とを表示する表示
画面の平面図である。

さて、第１図を参照すると、本発明に係る動作能力確認
装置を具備した水平多関節型産業用ロボットは、ロボッ
ト基部１２上にロボ・ント胴部１４が立設され、このロ
ボット胴部１４に対して縦軸１６が上下のＺ軸方向に可
動に設けられている。　　　　゛この縦軸１６の頂部に
は第１のロボ・ント腕１８の後端部が枢着されており、
第１のロボ・ント腕１８は、縦方向のθ軸回りに旋回可
能にｉけられてしする。また、第１のロボット腕１８の
先端には第２のロボット腕２０の後端が枢着され、同じ
く縦方向のＵ軸回りに旋回可能に設けられている。更に
、この第２のロボット腕２０の先端には、ロボ・ント手
首部２２が縦方向のＷ軸回りに旋回可能に装着されてい
る。また、ロボット手首部２２の先端にはエンドエフェ
クタとしてのロボットハンド２４が着脱自在に装着され
ている。このように各ロボット腕が水平面内で旋回可能
に設けられた水平多関節型産業用ロボットの上記各関節
軸は、電動モータを駆動源として具備し、つまり、電動
モータの回転出力を、周知の減速機構または伝動機構、
例えば、ウオーム・ウオームホイル機構、ベルト・プー
リ機構、ボールねし機構等により減速、伝動して各ロボ
ット腕１８．２０、手首部２２、縦軸１６等を駆動する
構造になっている。従って、第１図では、Ｚ軸、夫々の
関節軸であるθ軸、Ｕ軸、Ｗ軸を駆動する駆動源を形成
している各電動モータをＭ２　、Ｍθ、Ｍ、、Ｍ、で図
示じである。

そして、これらの電動モータＭ、　、Ｍθ、Ｍ、。

Ｍ、は夫々、ロボット制御袋′ｌ１２６からの指令入力
が、各モータのサーボ機構及び駆動回路（図示では、こ
れらをまとめてモータサーボ駆動機構２８としである。

）を経由して入力されることにより、制御駆動され、上
記指令入力に対応した動作を、指令された動作速度で遂
行するものである。

なお、第１図では電動モータＭｕの系についてのみ、代
表的にモータサーボシステムを図示しであるが、他の夫
々の電動モータについても同様なサーボシステムが設け
られている。

そして、本発明によれば、更に、この各電動モータ、例
えば、電動モータＭ、のサーボシステムには、モータ電
流検出部３０が具備され、同電動モータＭｕの駆動電流
回路に流れる駆動電流値を検出し得る構成になっている
。即ち、該モータ電流検出部３０は、同駆動電流回路に
挿入された電気抵抗Ｒの電圧降下値を検出し、その値を
Ａ／Ｄ変換によりアナログ電流値をディジタル値に変換
してロボット制御袋Ｗ２６に送出しているのである。ま
た、ロボット制御装置２６は、周知のように、ロボット
動作の制御を行うために、演算制御手段としてのＣＰＵ
３２を有し、このＣＰＵ３２にパスライン３４を介して
、インターフェース３６、種々の制御プログラムが記録
されたＲＯＭ回路３８、必要なデータを消去可能に記憶
する記憶手段としてのＲＡＭＩ、ＲＡＭ２、表示装置４
０を内蔵した教示操作盤４２等を具備して成り、本発明
においては、各関節軸の駆動電動モータに設けられた夫
々のモータ電流検出部３０から送出されるモータ駆動電
流値を、インターフェース３６を介して第１の記憶手段
としてのＲＡＭ１に夫々、個別に記憶可能に構成されて
いる。

また、本発明においては、教示操作盤４２を用いてロボ
ットに要請された作業条件に対応して、種々のロボット
動作の動作プログラムを教示する段階で動作プログラム
中に一連のロボット動作の遂行時における各関節軸の電
動モータＭｚ、Ｍθ、Ｍ、、Ｍ、における駆動電流にお
ける二乗平均電流を計算させるプログラムを組み込み、
この計算指令に従い、該一連の動作過程におけるモータ
駆動電流の二乗平均電流と、その二乗平均電流値の該各
電動モータＭｚ　、Ｍθ、Ｍｕ　、Ｍｗの定格電流値（
これは、予め、例えば、ＲＡＭ１等に記憶、格納してお
く。）との比率を計算し、その計算結果を教示盤４２の
表示装置４０に表示して作業者に目視的に各電動モータ
Ｍ、　、Ｍθ、Ｍｕ　、　Ｍｗに過剰な負荷が掛けられ
てはいないか、或いは、動作能力が充分に発揮されてい
るか否か等を確認し得るようにしているのである。そし
て、その確認結果により、各関節軸の動作プログラムに
おける動作速度等を適正な値に変更設定することが可能
になるのである。゛ 第２図はこのような関節軸駆動用の電動モータの駆動電
流計算指令を組み込んだ動作プログラムを示したもので
ある。同図に図示の動作プログラムは、計算開始指令Ｓ
ｌがプログラムされ、一連の動作過程のプログラムが次
に順次に人力され、その後、計算終了指令Ｓ２を読み取
ると、計算を終了するのである。この結果、計算開始指
令から計算終了指令まで一連のロボット動作を遂行する
際に、選択した電動モータに供給される駆動電流の二乗
平均モータ電流が計算され、また、その電動モータの定
格電流に対する平均電流の比率が計算されるのである。

第３図は、ロボット制御装置２６が遂行する上述の計算
過程を説明するフローチャートである。

上述した計算開始の令を読み取ると、ＣＰＵ３２は、先
ず、各関節軸における選定された関節軸に関する計算用
のレジスタと計算開始時点からの計算経過時間積算用の
レジスタとを有したＲＡＭ２のそれら両レジスタをクリ
アする（ステップ■）。

次いで、各電動モータの駆動電流の実測値（ディジタル
値）を上述したＲＡＭＩから読み取る（ステップ■）０
次に、その読み取った電流値を二乗計算する（ステップ
■）０次いで、ＲＡＭ２における時間積算のレジスタが
、計算開始時間の経過時間Ｔｓ（計算開始直後はＴｓ−
０）から一定のサンプル時間ΔＴを積算する（ステップ
■）と、その間における二乗平均電流を計算する（ステ
ップ■）、更に、該二乗平均電流と予めＲＡＭ１に記憶
された当該電動モータの定格電流値との比率計算を遂行
して（ステップ■）、該比率値を教示操作盤４２の表示
装置４０に表示する（ステップ■）、なお二乗平均電流
値と積算時間とは都度、−ＲＡＭ２の所定のレジスタに
計算過程で記録される。上述の計算過程は、一定のサン
プリング時間ΔＴ毎に繰り返し遂行され、計算終了指令
（ステップ■）が読み取られるまでの時間Ｔｓが経過す
るまで遂行される。このように計算開始指令から計算終
了指令までのモータ駆動電流の二乗平均電流値を計算す
れば、その間における該当電動モータに供給された二乗
平均電流が確認でき、また、定格電流より過剰の駆動電
流が供給されていたか否かの判断ができる。

表示装置４０には、全ての電動モータＭｚ１Ｍθ、Ｍｕ
　、Ｍ−に就いて、モータ定格電流との比率値と二乗平
均電流値とが表示される。第４図は、このようにして表
示されたモータ定格電流との比率値と二乗平均電流値と
の表示状況を示したものである。ここで、比率値が１．
０を越えているモータＭθ、Ｍｕは駆動電流が定格値を
上回っていることから、過熱の危惧がある。故に、この
ような比率値が１．０を越えたモータが存在するロボッ
ト動作プログラムは、変更修正して、比率値を１．０付
近に戻す操作を行うことができるのである。

他方、比率値が１．０を大幅に下回っているときは、そ
の関節軸の動作が充分に能力を使い尽くしていないもの
と、判断でき、故に、動作速度や動作加速度を増加させ
る等のプログラム修正が成されるのである。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、産業
用ロボットの関節軸における各軸が電動モータを駆動源
としているとき、各関節軸が負荷を担持して所望の一連
のロボット動作を遂行する際の動作範囲、動作速度、負
荷量等が適正な状態に有るか否か、つまり、各関節軸の
動作能力が適正に発揮されているか否かの確認をロボ・
ント制御装置を介して簡単に計算して、表示装置上で簡
単に目視で確認、判断することができるのである。

そして、このような判断、確認が可能になることにより
、動作プログラムを最適化して一番効率の良いプログラ
ムを作成すべ（修正し、ロボットの能力を最大限に発揮
させ得る効果が得られると共に駆動銀である電動モータ
の過熱を防止することもできると言う効果を得られる。

なお、上述した実施例では、水平多関節型産業用ロボッ
トの例に就いて説明したが、水平型に限るものではな（
、種々の関節型ロボットに本発明が通用可能であること
は、言うまでもない、また、関節型ロボット以外でも電
動モータを駆動源に使用するロボットでは、本発明の技
術思想を踏襲して種々改変、変更することにより、動作
能力の確認方法と装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る動作能力確認装置を通用した水平
多関節型産業用ロボットの基本的構成を示した機構図、
第２図はロボット操作の過程で、各関節軸の動作能力の
適正度を確認するための動作プログラムを示したチャー
ト図、第３図は本発明に係る産業用ロボットの動作能力
確認装置による電動モータの二乗平均電流値と定格電流
値に対する二乗平均電流の比率の計算を実行するための
フローチャート、第４図は表示装置上における平均電流
と比率との表示画面の平面図。 Ｍ、　、Ｍθ、Ｍ、、Ｍ、・−・電動モータ、２６・・
・ロボット制御装置、 ２８・・・モータサーボ駆動機構、 ３０・・・モータ電流検出部、 ４０・・・表示装置、 ４２・・・教示盤。 俸３０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、各関節軸の駆動源が夫々電動モータによって構成さ
   れた産業用ロボットにおいて、前記各関節軸の駆動用電
   動モータの駆動電流値を検出し、各関節軸の動作プログ
   ラム内における第１の時間と第２の時間との間において
   該選択関節軸に就いて検出された駆動用電動モータの駆
   動電流値を所定の微小サンプル時間毎に取り出すと共に
   前記第１、第２の時間内における二乗平均電流値と電動
   モータ定格電流値との比率値を演算し、前記二乗平均電
   流値及び前記定格電流値に対する比率値を表示し、以て
   作業者が動作能力の適正度を確認できるようにしたこと
   を特徴とする産業用ロボットの動作能力確認方法。 ２、前記第１の時間と第２の時間は、前記動作プログラ
   ム内に設定された演算開始時期と演算終了時期である特
   許請求の範囲第１項に記載の産業用ロボットの動作能力
   確認方法。 ３、各関節軸の駆動源が夫々電動モータによって構成さ
   れた産業用ロボットにおいて、前記各関節軸の動作過程
   におけるその駆動源電動モータの電流値を検出する検出
   手段と、前記検出手段により検出した電流値をディジタ
   ル値にして記憶する第１の記憶手段と、前記動作過程に
   おいて第１の時間から第２の時間までの間における一定
   微小サンプル時間の集積値を加算・記憶する第２の記憶
   手段と、前記一定微小サンプル時間毎に前記第１の記憶
   手段から取り出した電流値と前記第２の記憶手段に加算
   ・記憶された集積時間とに基づいて前記駆動源電動モー
   タの二乗平均電流値の電動モータ定格電流値に対する比
   率値を算出する演算手段と、前記演算手段により算出し
   た電動モータの前記二乗平均電流値と前記定格電流値に
   対する比率値とを表示する表示手段とを具備して構成さ
   れ、各関節軸の動作の適切度を電動モータの定格電流を
   介して確認するようにしたことを特徴とする産業用ロボ
   ットの動作能力確認装置。 ４、前記第１、第２の記憶手段、前記演算手段、前記表
   示手段は、ロボット制御装置に具備され、前記駆動源電
   動モータの電流値検出手段は前記各関節軸の夫々の電動
   モータの駆動電流をアナログ検出する検出器と、検出さ
   れたアナログ駆動電流をディジタル値に変換して前記第
   １の記憶手段に入力するＡ／Ｄ変換器とから構成されて
   いる特許請求の範囲第３項に記載の産業用ロボットの動
   作能力確認装置。