JPH0787787A - 産業用ロボットのデューティ表示方法 - Google Patents
産業用ロボットのデューティ表示方法Info
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- JPH0787787A JPH0787787A JP25098393A JP25098393A JPH0787787A JP H0787787 A JPH0787787 A JP H0787787A JP 25098393 A JP25098393 A JP 25098393A JP 25098393 A JP25098393 A JP 25098393A JP H0787787 A JPH0787787 A JP H0787787A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 モータの設置条件や周囲の環境条件にかかわ
らず的確な熱的状態を表すことができる産業用ロボット
のデューティ表示方法を提供する。 【構成】 産業用ロボットのモータの温度状態を、所定
の定常温度状態においてモータに流れる電流に係わる値
によりあらかじめ定める値Ａと、モータに流れる電流に
係わる値により定まる値（Ｉ2 ，Ｒ）とのデューティＤ
により表示し、産業用ロボットのデューティ表示を行
う。
らず的確な熱的状態を表すことができる産業用ロボット
のデューティ表示方法を提供する。 【構成】 産業用ロボットのモータの温度状態を、所定
の定常温度状態においてモータに流れる電流に係わる値
によりあらかじめ定める値Ａと、モータに流れる電流に
係わる値により定まる値（Ｉ2 ，Ｒ）とのデューティＤ
により表示し、産業用ロボットのデューティ表示を行
う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットのモー
タの定常状態における発熱の程度の指標となるデューテ
ィ表示方法に関する。
タの定常状態における発熱の程度の指標となるデューテ
ィ表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、産業用ロボットはワークの移動
等の一定の周期的動作を繰り返す操作を行なっており、
この産業用ロボットを駆動する各軸のサーボモータは、
例えば加速，減速，休止という一定サイクルの動作を繰
り返すことにより、産業用ロボットの駆動を行なってい
る。この産業用ロボットの動作サイクルにおいて、サー
ボモータの発生する熱が、前記サイクル中の動作時間と
休止時間との関係や動作プログラムを定める一要因とな
っている。通常、前記サーボモータはモータに流れる電
流により発熱し、この発熱によってモータの温度を上昇
させる。このモータの温度上昇がモータの持つ熱的限界
値を超えると、モータの駆動に支障をきたす場合があ
る。そこで、前記産業用ロボットの動作サイクルにおい
て動作時間に対する休止時間の時間間隔等を考慮する必
要があり、産業用ロボットを動かすプログラムにおい
て、モータの温度上昇がモータの持つ熱的限界値を超え
ないようにするために、前記各軸のモータの駆動サイク
ル中における休止時間を長く設定したり、あるいはプロ
グラム自体の手順の変更を行なっている。
等の一定の周期的動作を繰り返す操作を行なっており、
この産業用ロボットを駆動する各軸のサーボモータは、
例えば加速，減速，休止という一定サイクルの動作を繰
り返すことにより、産業用ロボットの駆動を行なってい
る。この産業用ロボットの動作サイクルにおいて、サー
ボモータの発生する熱が、前記サイクル中の動作時間と
休止時間との関係や動作プログラムを定める一要因とな
っている。通常、前記サーボモータはモータに流れる電
流により発熱し、この発熱によってモータの温度を上昇
させる。このモータの温度上昇がモータの持つ熱的限界
値を超えると、モータの駆動に支障をきたす場合があ
る。そこで、前記産業用ロボットの動作サイクルにおい
て動作時間に対する休止時間の時間間隔等を考慮する必
要があり、産業用ロボットを動かすプログラムにおい
て、モータの温度上昇がモータの持つ熱的限界値を超え
ないようにするために、前記各軸のモータの駆動サイク
ル中における休止時間を長く設定したり、あるいはプロ
グラム自体の手順の変更を行なっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記産業用ロボットに
設置されているサーボモータは、通常アーム内部に内蔵
された構造をしており、産業用ロボットを動作するプロ
グラムを作成した際、そのプログラムによりサーボモー
タがオーバーヒートするか否かの判定を直ぐに行なうこ
とは困難であるという問題点がある。
設置されているサーボモータは、通常アーム内部に内蔵
された構造をしており、産業用ロボットを動作するプロ
グラムを作成した際、そのプログラムによりサーボモー
タがオーバーヒートするか否かの判定を直ぐに行なうこ
とは困難であるという問題点がある。
【０００４】従来、作成したプログラムによってこの産
業用ロボットを駆動する際、産業用ロボットのサーボモ
ータの温度上昇がモータの持つ熱的限界値を超えてオー
バーヒートを起こすか否かの目安として、モータに流れ
る電流値の２乗平均値の表示値を用い、その表示値を参
照しながら経験によってサーボモータのオーバーヒート
の判定を行なうものが知られている。しかしながら、こ
の産業用ロボットの発熱の程度を表示する従来の方法に
おいては、モータの設置条件や周囲の環境条件により表
示された値と実際の熱的状態との間にずれがあり、的確
な判定が困難であるという問題点を有している。
業用ロボットを駆動する際、産業用ロボットのサーボモ
ータの温度上昇がモータの持つ熱的限界値を超えてオー
バーヒートを起こすか否かの目安として、モータに流れ
る電流値の２乗平均値の表示値を用い、その表示値を参
照しながら経験によってサーボモータのオーバーヒート
の判定を行なうものが知られている。しかしながら、こ
の産業用ロボットの発熱の程度を表示する従来の方法に
おいては、モータの設置条件や周囲の環境条件により表
示された値と実際の熱的状態との間にずれがあり、的確
な判定が困難であるという問題点を有している。
【０００５】例えば、産業用ロボットに設置されるサー
ボモータの種類や、ロボットのアームへの取付け等にお
けるパッキンの有無、あるいはサーボモータを囲うカバ
ーの有無等のモータの設置条件や、また、産業用ロボッ
トが設置されて使用される環境温度、あるいは季節や稼
働状態等の周囲の環境条件によって、モータの発熱，放
熱条件が異なる。そして、従来のモータに流れる電流値
の２乗平均値の表示では、これらのモータの設置条件や
周囲の環境条件についてのパラメータを含んでいないた
め、異なる熱的状態にあっても同一の表示値を表示する
ことになり、的確な状況判断が困難となっている。
ボモータの種類や、ロボットのアームへの取付け等にお
けるパッキンの有無、あるいはサーボモータを囲うカバ
ーの有無等のモータの設置条件や、また、産業用ロボッ
トが設置されて使用される環境温度、あるいは季節や稼
働状態等の周囲の環境条件によって、モータの発熱，放
熱条件が異なる。そして、従来のモータに流れる電流値
の２乗平均値の表示では、これらのモータの設置条件や
周囲の環境条件についてのパラメータを含んでいないた
め、異なる熱的状態にあっても同一の表示値を表示する
ことになり、的確な状況判断が困難となっている。
【０００６】そこで、本発明は前記した従来の産業用ロ
ボットの発熱の程度を表示す方法の問題点を解決し、モ
ータの設置条件や周囲の環境条件にかかわらず的確な熱
的状態を表すことができる産業用ロボットのデューティ
表示方法を提供することを目的とする。
ボットの発熱の程度を表示す方法の問題点を解決し、モ
ータの設置条件や周囲の環境条件にかかわらず的確な熱
的状態を表すことができる産業用ロボットのデューティ
表示方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、産業用ロボッ
トのモータの温度状態を、所定の定常温度状態において
モータに流れる電流に係わる値によりあらかじめ定める
値と、モータに流れる電流に係わる値により定まる値と
のデューティにより表示することによって産業用ロボッ
トのデューティ表示を行い、前記目的を達成するもので
ある。
トのモータの温度状態を、所定の定常温度状態において
モータに流れる電流に係わる値によりあらかじめ定める
値と、モータに流れる電流に係わる値により定まる値と
のデューティにより表示することによって産業用ロボッ
トのデューティ表示を行い、前記目的を達成するもので
ある。
【０００８】本発明におけるデューティは、ある熱的平
衡状態を呈するときのモータの熱状態を、別の所定の熱
的平衡状態を呈するときのモータの熱状態との比により
表したものであり、この比をそれぞれの状態においてモ
ータに供給される電流の係わる値により定めるものであ
る。
衡状態を呈するときのモータの熱状態を、別の所定の熱
的平衡状態を呈するときのモータの熱状態との比により
表したものであり、この比をそれぞれの状態においてモ
ータに供給される電流の係わる値により定めるものであ
る。
【０００９】そして、本発明の産業用ロボットのデュー
ティ表示において、あらかじめ定める値は、所定の定常
温度状態においてその所定の定常温度とモータの周囲温
度との差に、モータにある電流を流して得られる定常状
態においてあらかじめ求めておいた係数を乗じた値であ
り、このあらかじめ求めておいた係数は前記のある電流
に係わる値をその定常状態における温度からモータの周
囲温度との差で除した値である。
ティ表示において、あらかじめ定める値は、所定の定常
温度状態においてその所定の定常温度とモータの周囲温
度との差に、モータにある電流を流して得られる定常状
態においてあらかじめ求めておいた係数を乗じた値であ
り、このあらかじめ求めておいた係数は前記のある電流
に係わる値をその定常状態における温度からモータの周
囲温度との差で除した値である。
【００１０】また、産業用ロボットのモータの温度状態
における所定の定常温度状態を、モータがオーバーヒー
トする状態とし、あらかじめ定める値はモータがオーバ
ーヒートする限界の電流値により定められられるものと
することができ、これによるデューティは熱的限界に対
する比を表すものであり、また、この所定の定常温度状
態をその他の所望の熱的状態とすることもできる。
における所定の定常温度状態を、モータがオーバーヒー
トする状態とし、あらかじめ定める値はモータがオーバ
ーヒートする限界の電流値により定められられるものと
することができ、これによるデューティは熱的限界に対
する比を表すものであり、また、この所定の定常温度状
態をその他の所望の熱的状態とすることもできる。
【００１１】また、モータに流れる電流は、産業用ロボ
ットのモータの制御における指令電流とすることができ
る。
ットのモータの制御における指令電流とすることができ
る。
【００１２】
【作用】本発明によれば、ある熱的平衡状態を呈すると
きのモータの熱状態を、別の所定の熱的平衡状態を呈す
るときのモータの熱状態との比較により表して、産業用
ロボットのモータの温度状態を表示するものであり、こ
の熱状態の比較をそれぞれの状態においてモータに供給
される電流に係わる値の比であるデューティにより表す
ものである。そして、この産業用ロボットのデューティ
表示は、所定の定常温度状態においてモータに流れる電
流に係わる値によりあらかじめ定める値と、モータに流
れる電流に係わる値により定まる値との比によって定め
られる。
きのモータの熱状態を、別の所定の熱的平衡状態を呈す
るときのモータの熱状態との比較により表して、産業用
ロボットのモータの温度状態を表示するものであり、こ
の熱状態の比較をそれぞれの状態においてモータに供給
される電流に係わる値の比であるデューティにより表す
ものである。そして、この産業用ロボットのデューティ
表示は、所定の定常温度状態においてモータに流れる電
流に係わる値によりあらかじめ定める値と、モータに流
れる電流に係わる値により定まる値との比によって定め
られる。
【００１３】さらに、詳細には、本発明の産業用ロボッ
トのデューティ表示において、所定の定常温度状態にお
けるその所定の定常温度とモータの周囲温度との差に、
モータにある電流を流して得られる定常状態であらかじ
め求めておいた係数を乗じることにより、前記のあらか
じめ定める値を求めておき、その値によりモータに流れ
る電流に係わる値により定まる値を除することにより、
表示デューティ値を求める。なお、あらかじめ求めてお
いた係数は、ある電流に係わる値を、その定常状態にお
ける温度からモータの周囲温度との差で除することによ
り求められる。
トのデューティ表示において、所定の定常温度状態にお
けるその所定の定常温度とモータの周囲温度との差に、
モータにある電流を流して得られる定常状態であらかじ
め求めておいた係数を乗じることにより、前記のあらか
じめ定める値を求めておき、その値によりモータに流れ
る電流に係わる値により定まる値を除することにより、
表示デューティ値を求める。なお、あらかじめ求めてお
いた係数は、ある電流に係わる値を、その定常状態にお
ける温度からモータの周囲温度との差で除することによ
り求められる。
【００１４】また、産業用ロボットのモータの温度状態
における所定の定常温度状態を、モータがオーバーヒー
トする状態とすると、この状態であらかじめ定める値
は、モータがオーバーヒートする限界の電流値により定
められられるものとなり、これによる求められる表示デ
ューティ値は熱的限界に対する比を表すものとなる。こ
の所定の定常温度状態は、モータがオーバーヒートする
熱的限界状態に限らず、その他の所望とする熱的状態と
し、その熱的状態に対する温度状態を表示することもで
きる。
における所定の定常温度状態を、モータがオーバーヒー
トする状態とすると、この状態であらかじめ定める値
は、モータがオーバーヒートする限界の電流値により定
められられるものとなり、これによる求められる表示デ
ューティ値は熱的限界に対する比を表すものとなる。こ
の所定の定常温度状態は、モータがオーバーヒートする
熱的限界状態に限らず、その他の所望とする熱的状態と
し、その熱的状態に対する温度状態を表示することもで
きる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照しながら詳
細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものでは
ない。
細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものでは
ない。
【００１６】図２は、本発明を実施する産業用ロボット
のロボット制御系の一実施例であり、１０はロボット制
御装置であり、プロセッサ（以下、ＣＰＵという）１１
を有し、該ＣＰＵ１１には、該制御装置１０を制御する
制御プログラムを記憶したＲＯＭ１２、データの一時記
憶等に用いられるＲＡＭ１３、教示プログラム、各種設
定値、パラメータ等を記憶する不揮発性メモリ１４、Ｃ
ＲＴ表示機能付手動入力装置（以下、ＣＲＴ／ＭＤＩと
いう）１５、ロボットに動作プログラム等を教示するた
めの教示操作盤１６、ロボットの各間接軸１〜Ｎを制御
する軸制御装置１７−１〜１７−Ｎが、バス１８で接続
されている。各軸制御装置１７−１〜１７−Ｎには、そ
れぞれサーボアンプ１９−１〜１９−Ｎを介して各間接
軸を駆動するサーボモータＭ１〜ＭＮが接続されてい
る。上記ロボットの制御系及びロボットは従来のロボッ
トの制御系及びロボットと同一であり、詳細は省略す
る。
のロボット制御系の一実施例であり、１０はロボット制
御装置であり、プロセッサ（以下、ＣＰＵという）１１
を有し、該ＣＰＵ１１には、該制御装置１０を制御する
制御プログラムを記憶したＲＯＭ１２、データの一時記
憶等に用いられるＲＡＭ１３、教示プログラム、各種設
定値、パラメータ等を記憶する不揮発性メモリ１４、Ｃ
ＲＴ表示機能付手動入力装置（以下、ＣＲＴ／ＭＤＩと
いう）１５、ロボットに動作プログラム等を教示するた
めの教示操作盤１６、ロボットの各間接軸１〜Ｎを制御
する軸制御装置１７−１〜１７−Ｎが、バス１８で接続
されている。各軸制御装置１７−１〜１７−Ｎには、そ
れぞれサーボアンプ１９−１〜１９−Ｎを介して各間接
軸を駆動するサーボモータＭ１〜ＭＮが接続されてい
る。上記ロボットの制御系及びロボットは従来のロボッ
トの制御系及びロボットと同一であり、詳細は省略す
る。
【００１７】また、図３は、本発明を実施する産業用ロ
ボットのロボット制御系の要部ブロック図であり、２１
はロボットを制御する制御装置で、該制御装置から移動
指令，力指令，各種制御信号が共有メモリ２２を介して
デジタルモータ制御回路２３に出力される。デジタルモ
ータ制御回路２３は、プロセッサ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等で
構成され、位置，速度，力等のモータ制御をデジタル的
に実行し、トランジスタインバータ等で構成されるサー
ボアンプ２４を介して各軸のサーボモータ２５を制御す
るものである。また、２６は位置，速度を検出する位置
速度検出器でサーボモータのモータ軸に取り付けられた
パルスコーダ等で構成され、デジタルモータ制御回路２
３に位置，速度フィードバック信号を出力している。
ボットのロボット制御系の要部ブロック図であり、２１
はロボットを制御する制御装置で、該制御装置から移動
指令，力指令，各種制御信号が共有メモリ２２を介して
デジタルモータ制御回路２３に出力される。デジタルモ
ータ制御回路２３は、プロセッサ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等で
構成され、位置，速度，力等のモータ制御をデジタル的
に実行し、トランジスタインバータ等で構成されるサー
ボアンプ２４を介して各軸のサーボモータ２５を制御す
るものである。また、２６は位置，速度を検出する位置
速度検出器でサーボモータのモータ軸に取り付けられた
パルスコーダ等で構成され、デジタルモータ制御回路２
３に位置，速度フィードバック信号を出力している。
【００１８】次に、図４の産業用ロボットのサーボモー
タの熱的モデルを表した図を用いて、モータの熱的状態
を表す産業用ロボットのデューティ表示を説明する。
タの熱的モデルを表した図を用いて、モータの熱的状態
を表す産業用ロボットのデューティ表示を説明する。
【００１９】図４において、産業用ロボットのモータ１
は、ロボットのアーム２上に設置され、カバー３等が取
り付けられている。なお、このモータ１はモータ本体の
他にモータの付属部分も含めたものとする。このモータ
１には、サーボアンプからモータを駆動電流を受けて駆
動される。この駆動電流は、通常指令電流で表されるも
のである。なお、モータ１は指令電流を受けて駆動する
とともに、熱を発生する。この発熱量は、発熱の係数を
Ｋとし、モータに供給される２乗平均電流をＩとすると
ＫＩ2 の積分値で表される。なお、以下では、２乗平均
電流Ｉはモータの指令電流に対応するものとする。モー
タ１で発生した熱の一部は、カバー３やパッキン４等を
介してモータ外部に放熱され、残りの熱はモータ１内に
蓄熱されてモータ１の温度を上昇させる。この放熱量
は、モータと周囲との間の熱抵抗をＮとし、モータの温
度をＴ（ｔ）とし、周囲の温度をＴａとすると、Ｎ・
（Ｔ（ｔ）−Ｔａ）の積分値によって表される。また、
蓄熱量は、モータ１の比熱をγとし、モータ１の質量を
Ｍとし、モータ１の初期温度をＴｍとすると、γ・Ｍ・
（Ｔ（ｔ）−Ｔｍ）によって表される。
は、ロボットのアーム２上に設置され、カバー３等が取
り付けられている。なお、このモータ１はモータ本体の
他にモータの付属部分も含めたものとする。このモータ
１には、サーボアンプからモータを駆動電流を受けて駆
動される。この駆動電流は、通常指令電流で表されるも
のである。なお、モータ１は指令電流を受けて駆動する
とともに、熱を発生する。この発熱量は、発熱の係数を
Ｋとし、モータに供給される２乗平均電流をＩとすると
ＫＩ2 の積分値で表される。なお、以下では、２乗平均
電流Ｉはモータの指令電流に対応するものとする。モー
タ１で発生した熱の一部は、カバー３やパッキン４等を
介してモータ外部に放熱され、残りの熱はモータ１内に
蓄熱されてモータ１の温度を上昇させる。この放熱量
は、モータと周囲との間の熱抵抗をＮとし、モータの温
度をＴ（ｔ）とし、周囲の温度をＴａとすると、Ｎ・
（Ｔ（ｔ）−Ｔａ）の積分値によって表される。また、
蓄熱量は、モータ１の比熱をγとし、モータ１の質量を
Ｍとし、モータ１の初期温度をＴｍとすると、γ・Ｍ・
（Ｔ（ｔ）−Ｔｍ）によって表される。
【００２０】そして、発熱量から放熱量を差し引いた熱
量が蓄熱量となる関係から、サーボモータの熱的モデル
の系において次に関係式が得られる。
量が蓄熱量となる関係から、サーボモータの熱的モデル
の系において次に関係式が得られる。
【００２１】
【数１】 モータ１は、通常図５に示すような周期サイクルの駆動
トルクによって駆動される。図５の周期サイクルでは、
加速の時間と減速の時間、及びその後の休止時間ｔが１
つのサイクルを形成している。なお、この駆動トルクは
モータ１に供給される指令電流Ｉに対応するものとな
る。この指令電流Ｉの２乗値Ｉ2 は、図６のＩ2 の時間
特性図に示すように、時間の経過とともに定常値に収束
する。
トルクによって駆動される。図５の周期サイクルでは、
加速の時間と減速の時間、及びその後の休止時間ｔが１
つのサイクルを形成している。なお、この駆動トルクは
モータ１に供給される指令電流Ｉに対応するものとな
る。この指令電流Ｉの２乗値Ｉ2 は、図６のＩ2 の時間
特性図に示すように、時間の経過とともに定常値に収束
する。
【００２２】また、モータ１の温度Ｔ（ｔ）は、図７の
モータの温度特性図に示すように、初期温度Ｔｍから徐
々に上昇し、時間の経過とともに収束して定常値とな
り、熱的平衡状態となる。
モータの温度特性図に示すように、初期温度Ｔｍから徐
々に上昇し、時間の経過とともに収束して定常値とな
り、熱的平衡状態となる。
【００２３】この熱的平衡状態は、前記式（１）を時間
について微分した次の式（２） ＫＩ2 −Ｎ・（Ｔ（ｔ）−Ｔａ）＝γ・Ｍ・（ｄＴ（ｔ）／ｄｔ）…（２） において、ｄＴ（ｔ）／ｄｔ＝０とした次の式（３） ＫＩ2 −Ｎ・（Ｔ（ｔ）−Ｔａ）＝０ …（３） により表される。
について微分した次の式（２） ＫＩ2 −Ｎ・（Ｔ（ｔ）−Ｔａ）＝γ・Ｍ・（ｄＴ（ｔ）／ｄｔ）…（２） において、ｄＴ（ｔ）／ｄｔ＝０とした次の式（３） ＫＩ2 −Ｎ・（Ｔ（ｔ）−Ｔａ）＝０ …（３） により表される。
【００２４】前記式（３）において、熱的平衡時の温度
をＴ（ｔ＝∞）とすると、Ｎ／Ｋは Ｎ／Ｋ＝Ｉ2 ／（Ｔ（ｔ＝∞）−Ｔａ） …（４） となる。上記式（４）から、熱平衡状態を表す式中の定
数Ｎ／Ｋは、周囲の温度Ｔａと、指令電流の２乗平均値
Ｉと、熱平衡状態時のモータ１の温度を測定することに
より求められるＴ（ｔ＝∞）とによって定めることがで
きる値である。
をＴ（ｔ＝∞）とすると、Ｎ／Ｋは Ｎ／Ｋ＝Ｉ2 ／（Ｔ（ｔ＝∞）−Ｔａ） …（４） となる。上記式（４）から、熱平衡状態を表す式中の定
数Ｎ／Ｋは、周囲の温度Ｔａと、指令電流の２乗平均値
Ｉと、熱平衡状態時のモータ１の温度を測定することに
より求められるＴ（ｔ＝∞）とによって定めることがで
きる値である。
【００２５】したがって、前記式（３）を２乗平均電流
の２乗値Ｉ2 について解くと、熱平衡状態において温度
Ｔとなるような指令電流の２乗平均電流の２乗値Ｉ2 は
次の式（５）により表される。
の２乗値Ｉ2 について解くと、熱平衡状態において温度
Ｔとなるような指令電流の２乗平均電流の２乗値Ｉ2 は
次の式（５）により表される。
【００２６】 Ｉ2 ＝（Ｔ−Ｔａ）・Ｎ／Ｋ …（５） ここで、Ｔは熱平衡状態における温度であり、Ｎ／Ｋは
前記式（４）で表される係数である。つまり、上式
（５）で表される指令電流の２乗平均電流Ｉをモータに
印加すると、モータは熱平衡状態で温度Ｔとなる。
前記式（４）で表される係数である。つまり、上式
（５）で表される指令電流の２乗平均電流Ｉをモータに
印加すると、モータは熱平衡状態で温度Ｔとなる。
【００２７】そこで、この熱平衡状態での温度Ｔをモー
タがオーバーヒートする温度Ｔohとし、Ｔａをモータを
使用する周囲の温度とすると、前記式（５）で表される
Ｉは、この電流値によりモータを駆動するとオーバーヒ
ートを起こす限界の電流値を表すことになる。つまり、
式（５）で表されるＩ2 は、モータの熱的限界を表す指
標となる。この指標Ｉ2 以上の電流をモータに供給した
場合には、熱平衡状態においてモータの限界温度を超え
ることになり、この指標Ｉ2 以下の電流をモータに供給
した場合には、熱平衡状態においてモータの限界温度を
超えないことになる。なお、通常モータのオーバーヒー
トの限界温度Ｔohは、モータに設置されるサーモスタッ
トの値により設定され、使用するモータによりあらかじ
め定められるものであり、また、Ｔａは通常４０℃に設
定される。
タがオーバーヒートする温度Ｔohとし、Ｔａをモータを
使用する周囲の温度とすると、前記式（５）で表される
Ｉは、この電流値によりモータを駆動するとオーバーヒ
ートを起こす限界の電流値を表すことになる。つまり、
式（５）で表されるＩ2 は、モータの熱的限界を表す指
標となる。この指標Ｉ2 以上の電流をモータに供給した
場合には、熱平衡状態においてモータの限界温度を超え
ることになり、この指標Ｉ2 以下の電流をモータに供給
した場合には、熱平衡状態においてモータの限界温度を
超えないことになる。なお、通常モータのオーバーヒー
トの限界温度Ｔohは、モータに設置されるサーモスタッ
トの値により設定され、使用するモータによりあらかじ
め定められるものであり、また、Ｔａは通常４０℃に設
定される。
【００２８】このオーバーヒートを起こす限界のＩ2 を
Ａで表すと、Ａは次の式（５）となる。
Ａで表すと、Ａは次の式（５）となる。
【００２９】 Ａ＝（Ｔoh−Ｔａ）・Ｎ／Ｋ …（５） ここで、前記式（５）で表されるＩ2 とＡとの比の％表
示値を表示デューティＤとすると、Ｄは次の式（６）と
なる。
示値を表示デューティＤとすると、Ｄは次の式（６）と
なる。
【００３０】 Ｄ＝（Ｉ2 ／Ａ）・１００％ …（６） なお、Ａは前記式（５）で表される値であって産業用ロ
ボットのモータの値により定められ、また、Ｉ2 はモー
タに供給される指令電流の２乗平均電流の２乗値であっ
て、産業用ロボットを駆動するプログラムにより定めら
れるものである。
ボットのモータの値により定められ、また、Ｉ2 はモー
タに供給される指令電流の２乗平均電流の２乗値であっ
て、産業用ロボットを駆動するプログラムにより定めら
れるものである。
【００３１】この表示デューティＤはＩ2 に対するＡの
比の％表示値であるから、オーバーヒートを起こす限界
のＩ2 に対して、プログラムにより定められる指令電流
の２乗平均電流の２乗値Ｉ2 がどの程度の大きさにある
かを示すものとなる。例えば、プログラムにより定めら
れる指令電流の２乗平均電流の２乗値Ｉ2 がオーバーヒ
ートを起こす限界のＩ2 より大きな値の場合には、表示
デューティＤは１００％を超えた値となり、熱平衡状態
においてモータがオーバーヒートすることを表してお
り、また、プログラムにより定められる指令電流の２乗
平均電流の２乗値Ｉ2 がオーバーヒートを起こす限界の
Ｉ2 より小さな値の場合には、表示デューティＤは１０
０％以下の値となり、熱平衡状態においてモータがオー
バーヒートしないことを表している。そして、その表示
デューティＤの値により、オーバーヒートが生じるまで
の余裕の程度を判断することができ、これにより、例え
ばモータを駆動する周期サイクルの休止時間の短縮等を
行なうことができる。
比の％表示値であるから、オーバーヒートを起こす限界
のＩ2 に対して、プログラムにより定められる指令電流
の２乗平均電流の２乗値Ｉ2 がどの程度の大きさにある
かを示すものとなる。例えば、プログラムにより定めら
れる指令電流の２乗平均電流の２乗値Ｉ2 がオーバーヒ
ートを起こす限界のＩ2 より大きな値の場合には、表示
デューティＤは１００％を超えた値となり、熱平衡状態
においてモータがオーバーヒートすることを表してお
り、また、プログラムにより定められる指令電流の２乗
平均電流の２乗値Ｉ2 がオーバーヒートを起こす限界の
Ｉ2 より小さな値の場合には、表示デューティＤは１０
０％以下の値となり、熱平衡状態においてモータがオー
バーヒートしないことを表している。そして、その表示
デューティＤの値により、オーバーヒートが生じるまで
の余裕の程度を判断することができ、これにより、例え
ばモータを駆動する周期サイクルの休止時間の短縮等を
行なうことができる。
【００３２】次に、この表示デューティＤを用いた一適
用例について説明する。図１は、本発明の産業用ロボッ
トのデューティ表示方法のフローチャートである。この
フローチャートでは、デジタルモータ制御回路におい
て、位置ループ毎にそのループ内の速度ループ処理にお
いて行なわれる場合を示しており、ステップＳの符号を
用いて説明する。
用例について説明する。図１は、本発明の産業用ロボッ
トのデューティ表示方法のフローチャートである。この
フローチャートでは、デジタルモータ制御回路におい
て、位置ループ毎にそのループ内の速度ループ処理にお
いて行なわれる場合を示しており、ステップＳの符号を
用いて説明する。
【００３３】ステップＳ１：はじめに、指令電流の２乗
平均電流の２乗値Ｉ2 の積算平均を求めるために、処理
の回数を計数するためのｎを設定する。このｎの値は、
このフローチャートの処理毎に「１」が加算されて処理
の累計を行なうものであり、例えば、前記図５における
指令値の各サンプリングの回数を累計していくものであ
る。なお、最初の処理ではｎの初期値を「０」としてお
き、「１」からはじまるようにセットする。
平均電流の２乗値Ｉ2 の積算平均を求めるために、処理
の回数を計数するためのｎを設定する。このｎの値は、
このフローチャートの処理毎に「１」が加算されて処理
の累計を行なうものであり、例えば、前記図５における
指令値の各サンプリングの回数を累計していくものであ
る。なお、最初の処理ではｎの初期値を「０」としてお
き、「１」からはじまるようにセットする。
【００３４】ステップＳ２，ステップＳ３：デジタルモ
ータ制御回路の位置ループの速度ループ処理において、
トルク指令値から指令電流Ｉを求める。なお、この指令
電流Ｉは、２乗平均電流として求められるものとする。
ータ制御回路の位置ループの速度ループ処理において、
トルク指令値から指令電流Ｉを求める。なお、この指令
電流Ｉは、２乗平均電流として求められるものとする。
【００３５】ステップＳ４：デジタルモータ制御回路内
にレジスタＲを設置し、このレジスタＲに前記工程で求
めた２乗平均電流Ｉの２乗値Ｉ2 を加算し、レジスタＲ
をこの加算した値で書き換える。なお、レジスタＲの初
期値は「０」としておく。
にレジスタＲを設置し、このレジスタＲに前記工程で求
めた２乗平均電流Ｉの２乗値Ｉ2 を加算し、レジスタＲ
をこの加算した値で書き換える。なお、レジスタＲの初
期値は「０」としておく。
【００３６】ステップＳ５：前記工程で求めたレジスタ
Ｒの値を前記ステップＳ１で計数したｎの値で除して、
Ｒ／ｎの値を求める。このＲ／ｎの値は、各サンプリン
グ時点における２乗平均電流Ｉの２乗値Ｉ2 を表してい
る。
Ｒの値を前記ステップＳ１で計数したｎの値で除して、
Ｒ／ｎの値を求める。このＲ／ｎの値は、各サンプリン
グ時点における２乗平均電流Ｉの２乗値Ｉ2 を表してい
る。
【００３７】ステップＳ６：前記工程で求めたＲ／ｎの
値を、前記式（６）に適応して、 Ｄ＝（Ｒ／ｎ）／Ａ・１００％ …（７） の演算を行い、表示デューティＤの値を求める。なお、
この際、あらかじめオーバーヒートを起こす限界値であ
るＡを前記式（５）により求めてＲＡＭ等に記憶させて
おき、この演算時に読み出すものとする。
値を、前記式（６）に適応して、 Ｄ＝（Ｒ／ｎ）／Ａ・１００％ …（７） の演算を行い、表示デューティＤの値を求める。なお、
この際、あらかじめオーバーヒートを起こす限界値であ
るＡを前記式（５）により求めてＲＡＭ等に記憶させて
おき、この演算時に読み出すものとする。
【００３８】ステップＳ７：前記工程で求めた表示デュ
ーティＤを表示装置に表示する。この表示デューティＤ
は、産業用ロボットの周期サイクルを経るにつれて、定
常状態を表示するものであり、通常数サイクルから１０
サイクル程度の後には定常状態となる。この表示デュー
ティＤにより、産業用ロボットのあるプログラムによる
動作により、モータがオーバーヒートを起こすか否か、
また、オーバーヒートまでの余裕の程度等を知ることが
できる。この表示装置では、表示デューティＤの数値の
表示、あるしきい値で区切ったレベル表示により表示す
ることができ、また、該レベル表示において警報等の併
用して表示することもできる。
ーティＤを表示装置に表示する。この表示デューティＤ
は、産業用ロボットの周期サイクルを経るにつれて、定
常状態を表示するものであり、通常数サイクルから１０
サイクル程度の後には定常状態となる。この表示デュー
ティＤにより、産業用ロボットのあるプログラムによる
動作により、モータがオーバーヒートを起こすか否か、
また、オーバーヒートまでの余裕の程度等を知ることが
できる。この表示装置では、表示デューティＤの数値の
表示、あるしきい値で区切ったレベル表示により表示す
ることができ、また、該レベル表示において警報等の併
用して表示することもできる。
【００３９】ステップＳ８：表示デューティＤの表示
後、この指令電流Ｉを電流ループに渡し、デジタルモー
タ制御回路によるモータの制御を行なう。
後、この指令電流Ｉを電流ループに渡し、デジタルモー
タ制御回路によるモータの制御を行なう。
【００４０】上記フローチャートによる産業用ロボット
のデューティ表示により、各サンプリング時における表
示デューティＤが表示され、作成したプログラムによる
モータのオーバーヒートの有無を、実際にモータがオー
バーヒートを起こすまでの時間を経ることなく、産業用
ロボットの数回の周期サイクルにより判定することがで
き、表示された表示デューティＤが１００％を超えるよ
うな値の場合には、周期サイクルにおける休止時間を延
ばしたり、あるいはプログラム自体の変更等の対処を行
なうことができる。
のデューティ表示により、各サンプリング時における表
示デューティＤが表示され、作成したプログラムによる
モータのオーバーヒートの有無を、実際にモータがオー
バーヒートを起こすまでの時間を経ることなく、産業用
ロボットの数回の周期サイクルにより判定することがで
き、表示された表示デューティＤが１００％を超えるよ
うな値の場合には、周期サイクルにおける休止時間を延
ばしたり、あるいはプログラム自体の変更等の対処を行
なうことができる。
【００４１】次に、この表示デューティＤを用いた他の
適用例について説明する。この適用例は、産業用ロボッ
トの同一のプログラムに対して、モータの使用温度に対
する評価を行なうものである前記式（５）のＡは、モー
タの使用温度であるモータ周囲の温度Ｔａにおいてオー
バーヒートを起こす限界のＩ2 である。これに対して、
モータ周囲の温度をＴｂに変更した場合のオーバーヒー
トを起こす限界のＩ2 をＡｂとすると、このＡｂは次の
式（８）により表される。
適用例について説明する。この適用例は、産業用ロボッ
トの同一のプログラムに対して、モータの使用温度に対
する評価を行なうものである前記式（５）のＡは、モー
タの使用温度であるモータ周囲の温度Ｔａにおいてオー
バーヒートを起こす限界のＩ2 である。これに対して、
モータ周囲の温度をＴｂに変更した場合のオーバーヒー
トを起こす限界のＩ2 をＡｂとすると、このＡｂは次の
式（８）により表される。
【００４２】 Ａｂ＝（Ｔoh−Ｔｂ）・Ｎ／Ｋ …（８） このＡｂは、例えば温度Ｔｂが温度Ｔａよりも低い温度
とした場合には、Ａよりも大きな値となる。
とした場合には、Ａよりも大きな値となる。
【００４３】そして、この新しいＡｂを用いて、前記式
（５）で表されるＩ2 との比の％表示値を表示デューテ
ィＤｂとすると、Ｄｂは次の式（９）で表される。
（５）で表されるＩ2 との比の％表示値を表示デューテ
ィＤｂとすると、Ｄｂは次の式（９）で表される。
【００４４】 Ｄｂ＝（Ｉ2 ／Ａｂ）・１００％ ＝Ｄ・（Ａａ／Ａｂ） ＝Ｄ・（Ｔoh−Ｔｂ）／（Ｔoh−Ｔａ） …（９） ここで、Ｄは式（６）で表される周囲温度Ｔａにおける
表示デューティＤであり、Ａａはモータ周囲の温度がＴ
ａの場合におけるオーバーヒートを起こす限界のＩ2 、
Ａｂはモータ周囲の温度がＴａの場合におけるオーバー
ヒートを起こす限界のＩ2 である。
表示デューティＤであり、Ａａはモータ周囲の温度がＴ
ａの場合におけるオーバーヒートを起こす限界のＩ2 、
Ａｂはモータ周囲の温度がＴａの場合におけるオーバー
ヒートを起こす限界のＩ2 である。
【００４５】したがって、はじめに産業用ロボットのモ
ータを使用する周囲の温度Ｔａに対して、モータを使用
する周囲の温度をＴｂに変更した場合に、式（９）で表
される表示デューティＤｂによって、産業用ロボットの
同一のプログラムに対するモータの使用温度の変更につ
いての評価を得ることができる。
ータを使用する周囲の温度Ｔａに対して、モータを使用
する周囲の温度をＴｂに変更した場合に、式（９）で表
される表示デューティＤｂによって、産業用ロボットの
同一のプログラムに対するモータの使用温度の変更につ
いての評価を得ることができる。
【００４６】例えば、通常４０℃に設定されるＴａに対
して、モータの使用温度Ｔｂを４０℃以下の温度とする
と、表示デューティＤｂは表示デューティＤより小さな
値となり、オーバーヒートまでの余裕の程度が大きくな
り、周期サイクルの休止の時間の短縮の程度を知ること
ができる。 （変形例）なお、前記指令電流Ｉに代えて、制御系にお
けるフィードバック信号を用いることもできる。
して、モータの使用温度Ｔｂを４０℃以下の温度とする
と、表示デューティＤｂは表示デューティＤより小さな
値となり、オーバーヒートまでの余裕の程度が大きくな
り、周期サイクルの休止の時間の短縮の程度を知ること
ができる。 （変形例）なお、前記指令電流Ｉに代えて、制御系にお
けるフィードバック信号を用いることもできる。
【００４７】また、前記表示デューティＤを定めるＡと
して、オーバーヒートを起こす限界のＩ2 の代わりに、
このＩ2 にある係数を乗じた値を用いることもできる。
そして、この係数を例えばオーバーヒートまでの許容係
数として「１」よりも小さな値とし、この係数を乗じて
得られる表示デューティＤが１００％となるようにプロ
グラムの作成を行なうこともできる。これにより作成さ
れたプログラムは、オーバーヒートまでのある許容値を
有したものとすることができる。
して、オーバーヒートを起こす限界のＩ2 の代わりに、
このＩ2 にある係数を乗じた値を用いることもできる。
そして、この係数を例えばオーバーヒートまでの許容係
数として「１」よりも小さな値とし、この係数を乗じて
得られる表示デューティＤが１００％となるようにプロ
グラムの作成を行なうこともできる。これにより作成さ
れたプログラムは、オーバーヒートまでのある許容値を
有したものとすることができる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
モータの設置条件や周囲の環境条件にかかわらず的確な
熱的状態を表すことができる産業用ロボットのデューテ
ィ表示方法を提供することができる。
モータの設置条件や周囲の環境条件にかかわらず的確な
熱的状態を表すことができる産業用ロボットのデューテ
ィ表示方法を提供することができる。
【図１】本発明の産業用ロボットのデューティ表示方法
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図２】本発明を実施する産業用ロボットのロボット制
御系の一実施例である。
御系の一実施例である。
【図３】本発明を実施する産業用ロボットのロボット制
御系の要部ブロック図である。
御系の要部ブロック図である。
【図４】産業用ロボットのサーボモータの熱的モデルを
表した図である。
表した図である。
【図５】産業用ロボットのモータの駆動トルクの周期サ
イクルを表す図である。
イクルを表す図である。
【図６】２乗平均電流の２乗値Ｉ2 の時間特性図であ
る。
る。
【図７】モータの温度特性図である。
１０ ロボット制御装置 １１ ＣＰＵ １２ ＲＯＭ １３ ＲＡＭ １４ 不揮発性メモリ １５ ＣＲＴ／ＭＤＩ １６ 教示操作盤 １７−１〜１７−Ｎ 軸制御装置 １８ バス １９−１〜１９−Ｎ サーボアンプ Ｍ１〜ＭＮ サーボモータ ２１ 制御装置 ２２ 共有メモリ ２３ デジタルモータ制御回路 ２４ サーボアンプ ２５ サーボモータ ２６ パルスコーダ
Claims (4)
- 【請求項１】 産業用ロボットのモータの温度状態を、
所定の定常温度状態においてモータに流れる電流に係わ
る値によりあらかじめ定める値と、モータに流れる電流
に係わる値により定める値とのデューティにより表示す
ることを特徴とする産業用ロボットのデューティ表示方
法。 - 【請求項２】 前記あらかじめ定める値は、所定の定常
温度状態において該所定の定常温度とモータの周囲温度
との差に、モータにある電流を流して得られる定常状態
においてあらかじめ求めた係数を乗じた値であり、該あ
らかじめ求めた係数は前記ある電流に係わる値をその定
常状態における温度からモータの周囲温度との差で除し
た値である請求項１記載の産業用ロボットのデューティ
表示方法。 - 【請求項３】 前記所定の定常温度状態はモータがオー
バーヒートする状態であり、前記あらかじめ定める値は
モータがオーバーヒートする限界の電流値により定めら
れ、前記デューティは熱的限界に対する比となる請求項
１，２記載の産業用ロボットのデューティ表示方法。 - 【請求項４】 前記モータに流れる電流は、指令電流で
ある請求項１，２，又は３記載の産業用ロボットのデュ
ーティ表示方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25098393A JPH0787787A (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | 産業用ロボットのデューティ表示方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25098393A JPH0787787A (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | 産業用ロボットのデューティ表示方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0787787A true JPH0787787A (ja) | 1995-03-31 |
Family
ID=17215936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25098393A Pending JPH0787787A (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | 産業用ロボットのデューティ表示方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0787787A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997012306A1 (fr) * | 1995-09-26 | 1997-04-03 | Fanuc Ltd | Procede de commande en temps minimal base sur la tache, destine a un robot |
| JP2014027821A (ja) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | Juki Corp | 駆動制御装置 |
| JP2014124738A (ja) * | 2012-12-27 | 2014-07-07 | Seiko Epson Corp | ロボット |
| JP2019110735A (ja) * | 2017-12-20 | 2019-07-04 | アイシン精機株式会社 | 過熱検出装置 |
-
1993
- 1993-09-14 JP JP25098393A patent/JPH0787787A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997012306A1 (fr) * | 1995-09-26 | 1997-04-03 | Fanuc Ltd | Procede de commande en temps minimal base sur la tache, destine a un robot |
| JP2014027821A (ja) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | Juki Corp | 駆動制御装置 |
| JP2014124738A (ja) * | 2012-12-27 | 2014-07-07 | Seiko Epson Corp | ロボット |
| JP2019110735A (ja) * | 2017-12-20 | 2019-07-04 | アイシン精機株式会社 | 過熱検出装置 |
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