KR102487273B1

KR102487273B1 - 가스압 검지 장치, 가스압 검지 장치를 구비한 로봇 및 그 가스압 검지 방법

Info

Publication number: KR102487273B1
Application number: KR1020217018563A
Authority: KR
Inventors: 코지 요시노; 히데아키 카노우; 유키 타케우치; 케이스케 카와구치; 소스케 아베
Original assignee: 카와사키 주코교 카부시키 카이샤
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2019-11-28
Publication date: 2023-01-11
Also published as: US12064871B2; JP2020085831A; JP7089460B2; EP3889564A1; KR20210092276A; EP3889564A4; WO2020111179A1; US20210387362A1; CN113167671B; CN113167671A

Abstract

가스압 검지 장치(10)는, 로봇(2)의 가스 밸런서(8)의 가스의 압력의 저하를 검지한다. 이러한 가스 검지 장치(10)는, 회동 암(14)의 회동 각도(θ)에서 기준 압력 Pa(θ)와 회동 각도(θ)에서 얻은 측정 압력 Pt(θ)의 대소 관계를 나타내는 변수 Rt(θ)를 산출하고, 측정 시각이 다른 복수의 측정 압력 Pt(θ)로부터 복수의 변수 Rt(θ)를 산출하고, 측정 압력 Pt(θ)의 j 번째(j는 2 이상의 자연수)의 측정 시각(tj)에서 변수 Rt(θ)의 이동 평균 Rtj(θ)를 산출하는 산출부와, 이동 평균 Rtj(θ)와 기준 값(R)을 비교하여 상기 가스의 압력 저하를 검지하는 판정부를 구비한다.

Description

가스압 검지 장치, 가스압 검지 장치를 구비한 로봇 및 그 가스압 검지 방법

본 발명은 가스 밸런서(balancer)의 가스의 압력을 검출하는 가스압 검지(檢知) 장치와, 이러한 가스압 검지 장치를 구비하는 로봇과, 이러한 가스압 검지 장치를 이용한 가스압 검지 방법에 관한 것이다.

일본 특허 제5512706호 공보에는, 암과, 이러한 암에 회동 가능하게 연결되는 회동 암과, 이러한 회동 암의 회동 부하를 경감하는 가스 밸런서로서의 기체 스프링을 구비하는 로봇이 개시되어 있다. 이러한 로봇에서는, 가스 밸런서의 압력이 검출된다. 이러한 압력이 소정의 압력 값에서 벗어나면 압력이 조정된다. 이에 따라서, 이러한 로봇에서는, 이러한 가스 밸런서의 메인터넌스(maintenance)가 경감되고 있다.

일본 특허 제5512706호 공보

이러한 가스 밸런서에는, 이러한 로봇의 가동 가능한 압력으로서, 소정의 압력 값이 설정되어 있다. 이러한 소정의 압력 값과 실제의 측정 압력의 대소 관계로부터, 가스 밸런서의 압력의 저하를 검지하고 있다. 그러나, 실제로는, 가스 밸런서의 압력이 그다지 저하되지 않았음에도 불구하고, 이러한 소정의 압력 값과 측정 압력에 큰 차이가 검출될 수가 있다. 이러한 압력의 저하의 오(誤) 검지는, 불필요한 로봇의 정지나 가스 밸런서의 점검을 야기한다. 이러한 압력의 저하의 오 검지는 이러한 로봇의 생산성을 저해한다.

본 발명의 목적은, 가스 밸런서에서, 가스 압력의 저하의 오 검지를 저감하는 가스압 검지 장치와, 이러한 가스압 검지 장치를 구비하는 로봇과, 이러한 가스압 검지 장치를 이용한 가스의 압력 저하의 검지 방법의 제공에 있다.

본 발명에 따른 가스압 검지 장치는, 암 지지부와, 상기 암 지지부에 회동 가능하게 지지되는 회동 암과, 상기 회동 암의 회전 부하를 경감하는 가스 밸런서와, 상기 가스 밸런서의 가스의 압력을 측정하는 압력 센서를 구비하는 로봇에서, 상기 압력의 저하를 검지한다. 이러한 가스 검지 장치는, 상기 회동 암의 회동 각도(θ)에서 기준 압력 Pa(θ)와 상기 회동 각도(θ)에서 상기 압력 센서가 측정하여 얻은 측정 압력 Pt(θ)의 대소 관계를 나타내는 변수 Rt(θ)를 산출하고, 측정 시각이 다른 복수의 상기 측정 압력 Pt(θ)로부터 복수의 상기 변수 Rt(θ)를 산출하고, 상기 측정 압력 Pt(θ)의 j 번째(j는 2 이상의 자연수)의 측정 시각(tj)에서 상기 변수 Rt(θ)의 이동 평균 Rtj(θ)를 산출하는 산출부와, 상기 이동 평균 Rtj(θ)와 기준 값(R)을 비교하여 상기 가스의 압력 저하를 검지하는 판정부를 구비한다.

바람직하게는, 이러한 가스압 검지 장치에서는, 상기 산출부에서 산출하는 상기 변수 Rt(θ)가 상기 기준 압력 Pa(θ)와 상기 측정 압력 Pt(θ)로부터 계수 A로 하여 하기의 수식 (1)로 표시된다.

[수 1]

바람직하게는, 이러한 가스압 검지 장치에서는, 상기 산출부가 산출하는 상기 이동 평균 Rtj(θ)가 i 번째(i는 1 이상의 자연수)의 측정 시각(ti)에서 j 번째(j는 i보다 큰 자연수)의 측정 시각(tj)까지 얻어지는 복수의 상기 변수 Rt(θ)를 이용하여 하기의 수식 (2)로 표시된다.

[수 2]

바람직하게는, 상기 산출부가 상기 이동 평균 Rtj(θ)의 산출에 이용하는 복수의 상기 측정 압력 Pt(θ)의 측정 시각의 간격이 1 초 이하이다.

바람직하게는, 상기 산출부가 상기 이동 평균 Rtj(θ)의 산출에 이용하는 복수의 상기 측정 압력 Pt(θ)를 얻는 측정 시간이 10 초 이상이다.

바람직하게는, 상기 산출부가 상기 이동 평균 Rtj(θ)의 산출에 이용하는 복수의 상기 측정 압력 Pt(θ)를 얻는 측정 시간이 600 초 이하이다.

본 발명에 따른 로봇은, 암 지지부와, 상기 암 지지부에 회동 가능하게 지지되는 회동 암과, 상기 회동 암의 회전 부하를 경감하는 가스 밸런서와, 상기 가스 밸런서의 가스의 압력을 측정하는 압력 센서와, 상기 압력의 저하를 검지하는 가스압 검지 장치를 구비한다. 상기 가스압 검지 장치는, 상기 회동 암의 회동 각도(θ)에서 기준 압력 Pa(θ)와 상기 회동 각도(θ)에서 상기 압력 센서가 측정하여 얻은 측정 압력 Pt(θ)의 대소 관계를 나타내는 변수 Rt(θ)를 산출하고, 측정 시각이 다른 복수의 상기 측정 압력 Pt(θ)로부터 복수의 상기 변수 Rt(θ)를 산출하고, 상기 측정 압력 Pt(θ)의 j 번째(j는 2 이상의 자연수)의 측정 시각(tj)에서 상기 변수 Rt(θ)의 이동 평균 Rtj(θ)를 산출하는 산출부와, 상기 이동 평균 Rtj(θ)와 기준 값(R)을 비교하여 상기 가스의 압력 저하를 검지하는 판정부를 구비한다.

본 발명에 따른 가스압 검지 방법은, 암 지지부와, 상기 암 지지부에 회동 가능하게 지지되는 회동 암과, 상기 회동 암의 회전 부하를 경감하는 가스 밸런서와, 상기 가스 밸런서의 가스의 압력을 측정하는 압력 센서를 구비하는 로봇에서, 상기 가스 밸런서의 가스의 압력 저하를 검지한다. 이러한 가스 검지 방법은,

(A) 상기 압력 센서로 상기 가스 밸런서의 가스의 압력을 측정하여 상기 회동 암의 회동 각도(θ)에서 측정 압력 Pt(θ)를 얻는 스텝,

(B) 상기 측정 압력 Pt(θ)와 상기 회동 암의 회동 각도(θ)에서 기준 압력 Pa(θ)의 대소 관계를 나타내는 변수 Rt(θ)를 산출하는 스텝,

(C) 측정 시각이 다른 복수의 상기 측정 압력 Pt(θ)로부터 복수의 상기 변수 Rt(θ)를 산출하고, 상기 측정 압력 Pt(θ)의 j 번째(j는 2 이상의 자연수)의 측정 시각(tj)에서 상기 변수 Rt(θ)의 이동 평균 Rtj(θ)를 산출하는 스텝, 및

(D) 상기 이동 평균 Rtj(θ)와 기준 값(R)을 비교하여 상기 가스의 압력 저하를 검지하는 스텝을 포함한다.

본 발명에 따른 가스압 검지 장치는, 기준 압력 Pa(θ)와 측정 압력 Pt(θ)의 대소 관계를 나타내는 변수 Rt(θ)를 산출하고, 변수 Rt(θ)의 이동 평균 Rtj(θ)를 산출한다. 이에 따라서, 이러한 가스압 검지 장치는, 일시적인 가스 밸런서의 압력 저하에 의한 오 검출이 저감된다. 이러한 가스압 검지 장치는 로봇의 생산성의 향상에 기여한다.

[도 1] 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 간접형 로봇이 도시된 측면도이다.
[도 2] 도 2는 도 1의 로봇의 압력 검지 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
[도 3] 도 3은 도 1의 로봇의 가스 밸런서가 도시된 설명도이다.
[도 4] 도 4는 도 1의 로봇의 회동 암의 회동 각도(θ)와 가스 밸런서의 이론 압력 Pk(θ) 및 기준 압력 Pa(θ)의 관계가 도시된 그래프이다.
[도 5] 도 5는 도 1의 로봇의 회동 암을 회동시킬 때의 가스 밸런서의 이론 압력 Pk(θ)와 측정 압력 Pt(θ)의 관계가 도시된 그래프이다.

이하에서, 적절한 도면을 참조하면서 바람직한 실시예에 기초하여 본 발명이 상세하게 설명된다.

도 1에는 본 발명에 따른 로봇(2)이 도시되어 있다. 이러한 로봇(2)은 기대(基台)(4), 로봇 암(6), 가스 밸런서(8), 압력 센서(9) 및 가스압 검지 장치(10)를 구비하고 있다. 이러한 로봇(2)에서는, 압력 센서(9)는 가스 밸런서(8)의 내부에 배치되어 있다. 도시되지 않았지만, 이러한 로봇(2)은 나아가 구동 모터(M1 ~ M6)와 회전 센서(E1 ~ E6)를 구비하고 있다.

로봇 암(6)은 제1 암(12), 제2 암(14), 제3 암(16), 제4 암(18), 제5 암(20) 및 제6 암(22)을 구비하고 있다. 이러한 로봇(2)에서는, 기대(4), 제1 암(12), 제2 암(14), 제3 암(16), 제4 암(18), 제5 암(20) 및 제6 암(22)이 순차적으로 연결되어 있다. 이러한 로봇(2)은 이러한 연결부로서 복수의 관절을 구비하고 있다. 이러한 로봇(2)은 이른바 다관절형 로봇이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 로봇(2)에서는, 제6 암(22)의 선단부에, 핸드(24)가 설치되어 있다. 이러한 핸드(24)는 도시되지 않는 워크(work)를 파지하는 기능을 구비하고 있다. 이러한 핸드(24)는 로봇(2)에 장착되는 툴(tool)의 예시이고, 다른 툴이 장착되어도 좋다.

이러한 로봇(2)에서는, 제1 암(12)은 기대(4)에 연결되어 있다. 제1 암(12)은 상하 방향의 축선(L1)을 회전축으로 회전 가능하다. 제2 암(14)은 제1 암(12)에 연결되어 있다. 제2 암(14)은 수평 방향의 축선(L2)을 회동축으로 회동 가능하다. 제3 암(16)은 제2 암(14)에 연결되어 있다. 제3 암(16)은 수평 방향의 축선(L3)을 회동축으로 회동 가능하다. 제4 암(18)은 제3 암(16)에 연결되어 있다. 제4 암(18)은 축선(L4)을 회전축으로 회전 가능하다. 제5 암(20)은 제4 암(18)에 연결되어 있다. 제5 암(20)은 축선(L4)에 직교하는 축선(L5)을 회동축으로 회동 가능하다. 제6 암(22)은 제5 암(20)에 연결되어 있다. 제6 암(22)은 축선(L6)을 회전축으로 회전 가능하다.

도시되지 않은 구동 모터(M1)는 제1 암(12)을 회전시키는 기능을 구비하고 있다. 구동 모터(M2)는 제2 암(14)을 회동시키는 기능을 구비하고 있다. 마찬가지로, 구동 모터(M3)는 제3 암(16)을, 구동 모터(M5)는 제5 암(20)을 각각 회동시키는 기능을 구비하고, 구동 모터(M4)는 제4 암(18)을, 구동 모터(M6)는 제6 암(22)을 각각 회전시키는 기능을 구비하고 있다. 구동 모터(M1, M2, M3, M4, M5 및 M6)는, 예를 들어, 서보 모터이다.

회전 센서(E1)는 구동 모터(M1)의 회전 위치를 검출하는 기능을 구비하고 있다. 회전 센서(E2)는 구동 모터(M2)의 회전 위치를 검출하는 기능을 구비하고 있다. 마찬가지로, 회전 센서(E3, E4, E5 및 E6)는 구동 모터(M3, M4, M5 및 M6)의 회전 위치를 검출하는 기능을 구비하고 있다. 이러한 회전 센서(E1, E2, E3, E4, E5 및 E6)는, 예를 들어, 인코더이다.

가스 밸런서(8)는, 가스가 봉입되어 있다. 가스 밸런서(8)는 신축 가능하다. 가스 밸런서(8)의 신축에 따라서, 봉입된 가스의 압력이 변동한다. 이러한 가스의 압력의 변동에 의해, 가스 밸런서(8)는 신축력을 변동시킨다. 이러한 가스 밸런서(8)는 그 기단부(8b)가 제1 암(12)에 축에 의해 회전 가능하게 지지(축착; 軸着)되어 있다. 그의 선단부(8c)가 제2 암(14)에 축착되어 있다.

도 1의 부호 Pa는 제2 암(14)의 회동 중심을 나타내고 있다. 기호 Pb는 가스 밸런서(8)의 기단부(8b)의 회동 중심을 나타내고 있다. 부호 Pc는 가스 밸런서(8)의 선단부(8c)의 회동 중심을 나타내고 있다. 부호 Pd는 제3 암(16)의 회동 중심을 나타내고 있다. 일점 쇄선 La는 회동 중심(Pa)과 회동 중심(Pd)을 통과하여 연장되는 직선을 나타내고 있다. 양방향 화살표(S)는 회동 중심(Pb)에서 회동 중심(Pc)까지의 거리를 나타내고 있다.

부호 Pd'는 도 1의 자세로부터 제2 암(14)이 회동할 때의, 회동 중심(Pd)의 회동 위치를 나타내고 있다. 일점 쇄선 La'는 회동 중심(Pa)과 회동 위치(Pd')를 통과하여 연장되는 직선을 나타내고 있다. 양방향 화살표 θ는 제2 암(14)의 회동 각도를 나타내고 있다. 이러한 회동 각도(θ)는 직선(La)과 직선(La')이 이루는 각도이다. 제2 암(14)의 회동 각도(θ)는, 제2 암(14)이 도 1의 자세에 있을 때 0 °이다. 이러한 제2 암(14)이 도 1의 자세로부터 시계 방향으로 회동할 때 회동 각도(θ)는 양의 각도로 표시되고, 시계 반대 방향으로 회동할 때 회동 각도(θ)는 음의 각도로 표시된다.

제1 암(12)에 대해 제2 암(14)이 회동함으로써, 가스 밸런서(8)의 거리(S)는 변동한다. 이러한 거리(S)의 변동에 의해, 가스 밸런서(8)는 신축한다. 이러한 신축에 의해, 가스 밸런서(8)는 회동 중심(Pb)과 회동 중심(Pc) 사이에서, 신축력을 변동시킨다. 이러한 신축력에 의해, 가스 밸런서(8)는 제2 암(14)에 작용하는 하중을 지지하고, 구동 모터(M2)의 회전 부하를 경감한다.

압력 센서(9)는 가스 밸런서(8)에 장착되어 있다. 이러한 로봇(2)에서는, 가스 밸런서(8)의 내부에 장착되어 있다. 압력 센서(9)는 가스 밸런서(8)에 봉입된 가스의 압력을 측정하는 기능을 구비하고 있다. 압력 센서(9)는 가스 밸런서(8)의 밖에 장착되어도 좋다.

도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 로봇(2)은 나아가 로봇 암(6)의 동작을 제어하는 제어 장치(11)를 구비하고 있다. 제어 장치(11)는 회전 센서(E1, E2, E3, E4, E5 및 E6)로부터 구동 모터(M1, M2, M3, M4, M5 및 M6)의 회전 위치 데이터를 수신하는 기능을 구비하고 있다. 제어 장치(11)는 제1 암(12), 제4 암(18) 및 제6 암(22)의 회전 위치를 산출하는 기능을 구비하고 있다. 제어 장치(11)는 제2 암(14), 제3 암(16) 및 제5 암(20)의 회동 위치를 산출하는 기능을 구비하고 있다. 제어 장치(11)는 구동 모터(M1, M2, M3, M4, M5 및 M6)를 제어하는 기능을 구비하고 있다.

가스압 검지 장치(10)는 데이터의 입출력부로서의 인터페이스 보드(10a)와, 연산부로서의 프로세서(10b)와, 데이터의 기억부로서의 메모리(10c)를 구비하고 있다.

이러한 인터페이스 보드(10a)는 제어 장치(11)로부터 제2 암(14)의 회동 위치 데이터(회동 각도(θ))를 수신하는 기능을 구비하고 있다. 인터페이스 보드(10a)는, 압력 센서(9)가 측정한 측정 압력 Pt(θ)의 데이터를 수신하는 기능을 구비하고 있다. 인터페이스 보드(10a)는 압력 이상의 신호를 경보 장치 등으로 송신하는 기능을 구비하고 있다.

프로세서(10b)는 후술하는 기준 압력 Pa(θ)와 측정 압력 Pt(θ)의 대소 관계를 나타내는 변수 Rt(θ)와, 이러한 변수 Rt(θ)의 이동 평균 Rtj(θ)를 산출하는 산출부를 포함한다. 프로세서(10b)는 나아가 이러한 이동 평균 Rtj(θ)와 기준 값(R)을 비교하여 압력 저하를 검지하는 판정부를 포함한다. 프로세서(10b)는 압력 저하를 검지한 때, 인터페이스 보드(10a)에 압력 이상의 신호를 송신하는 기능을 구비하고 있다. 이러한 프로세서(10b)는, 인터페이스 보드(10a)가 수신한 회동 위치 데이터로부터 회동 각도(θ)를 산출하여도 좋다.

메모리(10c)는 제2 암(14)의, 회동 각도(θ)와 회동 각도(θ)에서 기준 압력 Pa(θ)를 기억하는 기능을 구비하고 있다. 이러한 기준 압력 Pa(θ)는 회동 각도(θ)에서 가스 밸런서(8)의 가동 허용 압력이다. 메모리(10c)는 압력 센서(9)로부터 얻어진 측정 압력 Pt(θ)와 이러한 측정 압력 Pt(θ)가 측정된 때의 회동 각도(θ)를 대응시켜 기억하는 기능을 구비하고 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 가스 밸런서(8)는 실린더(26) 및 피스톤(28)을 구비하고 있다. 실린더(26)는 기단부(8b)에 연결되어 있다. 피스톤(28)은 선단부(8c)에 연결되어 있다. 이러한 피스톤(28)이 실린더(26)에 슬라이딩 가능하게 삽입되어 있다. 이러한 피스톤(28)과 실린더(26)가 가스실(30)을 형성하고 있다. 이러한 가스실(30)에는, 고압의 가스가 봉입되어 있다. 이러한 가스는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 불활성 가스이다. 이러한 가스 밸런서(8)는, 거리(S)가 변화함으로써, 신축한다. 이러한 신축에 의해, 가스실(30)의 용적이 변화한다. 이러한 용적의 변화에 의해, 가스의 압력이 변화한다. 압력 센서(9)는 이러한 가스의 압력을 측정한다.

이러한 가스 밸런서(8)에서는, 그 길이가 신장한 때에, 그 길이가 축소되는 방향의 신축력이 작용한다. 이에 따라서, 가스 밸런서(8)는 구동 모터(M2)의 회전 부하를 경감한다. 이러한 가스 밸런서(8)는 구동 모터(M2)의 회전 부하를 경감하도록 구성되어 있으면 좋다. 가스 밸런서(8)는, 그 길이가 수축한 때에, 그 길이가 연장되는 방향의 신축력이 작용하는 것이라도 좋다. 가스 밸런서(8)의 길이가 수축한 때에, 그 길이가 연장되는 방향의 신축력을 작용시켜서, 구동 모터(M2)의 회전 부하를 경감하도록 구성되어도 좋다.

도 4에는 제2 암(14)의 회동 각도(θ)와 가스 밸런서(8)의 이론 압력 Pk(θ)및 기준 압력 Pa(θ)의 관계가 도시되어 있다. 이러한 이론 압력 Pk(θ)는 회동 각도(θ)에서 가스실(30)의 용적으로부터 계산하여 구해지는 압력이다. 이러한 로봇(2)에서는, 제2 암(14)의 회동 각도(θ)가 9 °일 때, 가스실(30)의 용적이 최대이고, 이론 압력 Pk(θ)가 최소이다. 도 4에서는, 회동 각도(θ)가 9 °일 때의 이론 압력 Pk(θ)를 100 (%)로 하는 지수로, 이론 압력 Pk(θ) 및 기준 압력 Pa(θ)가 표시되어 있다. 기준 압력 Pa(θ)는 회동 각도(θ)에서 가동 허용 압력을 나타내고 있다. 이러한 기준 압력 Pa(θ)는 제2 암(14)의 가동 가능한 압력인지 여부의 판단에 사용되는 기준 압력이라면 좋고, 그 산출 방법은 특별히 한정되지 않는다. 기준 압력 Pa(θ)는, 예를 들어, 이론 압력 Pk(θ)와 1 보다 작은 양의 계수 B의 곱으로 산출되는 압력이라도 좋고, 이론 압력 Pk(θ)로부터 소정의 압력을 제하고 산출되는 압력이라도 좋다.

여기서, 이러한 로봇(2)을 이용하여, 본 발명에 따른 가스의 압력 저하의 검지 방법이 설명된다. 여기에서는, 가스 밸런서(8)의 가스의 압력 저하의 검지를 예로 들어 설명이 된다. 여기에서는, 제1 암(12)이 암 지지부이고, 제2 암(14)은 회동 암이다.

가스압 검지 장치(10)의 메모리(10c)는 회동 각도(θ)와 회동 각도(θ)의 기준 압력 Pa(θ)를 기억하고 있다. 인터페이스 보드(10a)는 회동 각도(θ)와 측정 압력 Pt(θ)를 수신한다(STEP 1). 이러한 메모리(10c)는, 소정의 시간 간격마다, 회동 각도(θ)와 측정 압력 Pt(θ)를 기억한다. 예를 들어, 이러한 가스압 검지 장치(10)는 시각(t1)에서 시각(tn)(n은 자연수)까지의 각각의 시각(t)에서, n 개의 회동 각도(θ)와 측정 압력 Pt(θ)가 기억된다.

가스압 검지 장치(10)의 프로세서(10b)(산출부)는, 회동 각도(θ)에서, 기준 압력 Pa(θ)와 측정 압력 Pt(θ)의 대소 관계를 나타내는 변수 Rt(θ)를 산출한다(STEP 2). 구체적으로는, 예를 들어, 계수 A로 하여, 이하의 식 (1)으로 나타낸 비율을 변수 Rt(θ)로 산출한다.

[수 1]

이러한 프로세서(10b)는 소정의 시간 간격마다 얻어지는 복수의 측정 압력 Pt(θ)로부터 복수의 변수 Rt(θ)를 산출한다. 이러한 프로세서(10b)는, 복수의 변수 Rt(θ)로부터 시각(tj)에서 이동 평균 Rtj(θ)를 산출한다(STEP 3). 구체적으로는, 예를 들어, 이하의 수식 (2)에서 구해진다. 이러한 수식 (2)에서, Rtj(θ)는 j 번째(j는 n 이하의 자연수)의 시각(tj)의 이동 평균을 나타낸다. 이러한 이동 평균 Rtj(θ)는 i 번째(i는 j보다 작은 자연수)의 시각(ti)에서 시각(tj)까지 얻어진 변수 Rt(θ)의 평균값으로서 구해지고 있다.

[수 2]

가스압 검지 장치(10)의 프로세서(10b)(판정부)는, 이러한 이동 평균 Rtj(θ)와 기억된 기준 값(R)을 비교하여, 가스 밸런서(8)의 가스의 압력 저하를 검지한다(STEP 4). 이러한 가스압 검지 장치(10)는 소정의 시간 간격의 시각마다, 이동 평균 Rtj(θ)의 산출을 반복한다. 예를 들어, 프로세서(10b)는, 이동 평균 Rtj(θ)가 기준 값(R) 이상일 때, 가스 밸런서(8)의 압력은 가동 가능한 허용 범위로 판단한다. 프로세서(10b)는, 이러한 이동 평균 Rtj(θ)가 기준 값(R) 미만이면, 가스 밸런서(8)의 압력이 가동 가능한 허용 범위를 하회하였다고 판정한다. 이 때, 프로세서(10b)는 인터페이스 보드(10a)에 압력 이상의 신호를 송신한다. 이러한 압력 이상의 신호에 의해, 예를 들어, 경고등을 점등하고, 로봇(2)이 정지된다.

도 5에는 제2 암(14)을 회동시켰을 때의 실제의 측정 압력 Pt(θ)와 이론 압력 Pk(θ)의 관계가 도시되어 있다. 도 5에서는, 회동 각도(θ)가 9 °일 때의 이론 압력 Pk(θ)를 100 (%)로 하는 지수로, 이론 압력 Pk(θ) 및 측정 압력 Pt(θ)가 표시되어 있다. 이러한 도 5에서는, 제2 암(14)을 회동 각도(θ)를 90 °로 회동시키고, 그 후에 9 °로 회동시켜서, 압력 센서(9)에서 얻어진 측정 압력 Pt(θ)가 표시되어 있다. 이러한 측정 압력 Pt(θ)를 얻는 것과 마찬가지로, 제2 암(14)을 회동시켰을 때의 이론 압력 Pk(θ)가 표시되어 있다.

도 5에서, 제2 암(14)이 회동 각도(θ)를 90 °로 회동하였을 때에, 가스 밸런서(8)가 신장하여 가스실(30)의 용적은 감소하고 있다. 봉입된 가스는 압축된다. 이 때의 이론 압력 Pk(θ)는 약 148 (%)이다. 제2 암(14)이 회동 각도(θ)를 9 °로 회동하였을 때에, 가스 밸런서(8)가 수축하여 가스실(30)의 용적은 확대하고 있다. 봉입된 가스는 팽창하게 된다. 이 때의 이론 압력 Pk(θ)는 100 (%)이다. 제2 암(14)의 회동에 의해, 이론 압력 Pk(θ)는 약 148 (%)로부터 100 (%)로 변화하고 있다.

이에 반해서, 제2 암(14)이 회동 각도(θ)를 90 °로 회동하였을 때에, 실제로 얻어진 측정 압력 Pt(θ)는 약 152 (%)이다. 이러한 측정 압력 Pt(θ)는 이론 압력 Pk(θ)의 약 148 (%) 보다 높다. 제2 암(14)이 회동 각도(θ)를 9 °로 회동하였을 때에, 측정 압력 Pt(θ)는 약 88 (%)로 저하된 후, 시간(T)(sec)의 경과에 의해, 약 100 (%)까지 점차 증가하고 있다. 이러한 측정 압력 Pt(θ)와 이론 압력 Pk(θ)의 차이는 시간의 경과에 의해 점차 감소하고 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 이론 압력 Pk(θ)와 측정 압력 Pt(θ)사이에는 차이가 생기고 있다. 이러한 압력차는, 제2 암(14)이 회동하였을 때에 일시적으로 증가한다. 이것은, 제2 암(14)의 회동에 의해, 가스실(30)에 봉입된 가스는 일시적으로 단열 변화에 가까운 압력 변화를 하는데 따른 것이다. 구체적으로는, 이러한 가스실(30)에서는, 봉입된 가스가 팽창되는 때에, 가스의 온도가 저하된다. 가스실(30)의 용적의 변화에 의한 압력 저하에 더하여, 온도의 저하에 의한 압력 저하를 일으킨다. 그 후에, 가스의 온도의 상승에 따라서 압력이 서서히 상승한다. 마찬가지로, 가스가 압축될 때에는, 가스의 온도가 상승한다. 가스실(30)의 용적의 변화에 의한 압력 상승에 더해, 온도의 상승에 의한 압력 상승을 일으킨다. 그 후에, 이러한 가스의 온도 저하에 따라서 압력이 서서히 저하된다. 이러한 현상에 의해, 도 5에 표시된 측정 압력 Pt(θ)가 얻어진다.

상술한 압력 강하의 검출 방법에서는, 가스압 검지 장치(10)는 기준 압력 Pa(θ)에 대한 상기 측정 압력 Pt(θ)의 비율(Pt(θ)/Pa(θ))을 변수 Rt(θ)로서 산출하고 있다. 이러한 변수 Rt(θ)를 산출함으로써, 측정 시각(t) 당 측정 압력 Pt(θ)와 기준 압력 P(a)의 대소 관계가 평가되고 있다. 가스압 검지 장치(10)는 나아가 이러한 변수 Rt(θ)의 이동 평균 Rtj(θ)를 산출하고 있다. 이동 평균 Rtj(θ)를 이용함으로써, 가스압 검지 장치(10)는 이론 압력 Pk(θ)와 측정 압력 Pt(θ)의 일시적인 차이의 영향을 저감하고 있다. 이에 따라서, 가스 밸런서(8)의 가스의 압력 저하의 오 검지가 억제된다.

이러한 측정 압력 Pt(θ)를 얻는 측정 시각(t)의 간격을 짧게 함으로써, 가스의 압력의 변화를 정밀하게 파악하고 있다. 이러한 관점에서, 측정 시각(t)의 간격은, 바람직하게는 1 초 이하이고, 더 바람직하게는 0.5 초 이하이며, 특히 바람직하게는 0.1 초 이하이다. 이러한 측정 시각(t)의 간격에 특별한 하한은 없다. 이러한 측정 시각(t)의 간격은 압력 센서(9)에 의해 정해진 측정 간격의 하한 값 이상이라도 좋다.

측정 압력 Pt(θ)를 얻는 측정 시간(시각ti에서 시각tj까지의 시간)을 길게 함으로써, 제2 암(14)의 회동에 의한 일시적 차이의 영향을 저감할 수 있다. 이러한 관점에서, 이러한 시간은, 바람직하게는, 10 초 이상이고, 더 바람직하게는 30 초 이상이며, 특히 바람직하게는 60 초 이상이다. 이러한 측정 시간은 길수록 일시적 차이의 영향을 저감할 수 있기 때문에, 예를 들어 200 초 이상이라도 좋다. 특히, 이러한 측정 시간에 상한은 없지만, 이러한 시간이 긴 가스압 검지 장치(10)에서는, 압력 저하의 검지가 늦어진다. 신속하게 압력 저하를 검지하는 관점에서, 이러한 시간은, 바람직하게는 600 초 이하이다.

이러한 변수 Rt(θ)는 기준 압력 Pa(θ)와 측정 압력 Pt(θ)의 대소 관계를 나타내는 것이라면 좋고, 비율(Pt(θ)/Pa(θ))에 한정되지 않는다. 예를 들어, 이러한 변수 Rt(θ)는 기준 압력 Pa(θ)와 측정 압력 Pt(θ)의 차이에 기초한 것이라도 좋다. 구체적으로는, 가스압 검지 장치(10)는 이러한 변수 Rt(θ)로서, 기준 압력 Pa(θ)와 측정 압력 Pt(θ)의 차이(Pt(θ)- Pa(θ))를 산출한다. 이러한 변수 Rt(θ)로부터 산출되는 이동 평균 Rtj(θ)가 소정의 수 값, 예를 들어 0 보다 작을 때, 가스압 검지 장치(10)는, 가스의 압력이 가동 허용 압력을 하회하였다고 검지하여도 좋다. 이러한 변수 Rt(θ)로서, 차이(Pt(θ)-Pa(θ))와 계수 A의 곱이 이용되어도 좋다. 나아가, 기준 압력 Pa(θ) 또는 측정 압력 Pt(θ)에 대하여, 차이(Pt(θ)-Pa(θ))의 비율이 산출되어도 좋다.

이러한 로봇(2)에서는, 제2 암(14)이 본 발명에 따른 회동 암으로, 제1 암(12)이 본 발명에 따른 암 지지부로 설명되었지만 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 제2 암(14)과 제3 암(16)의 사이에 가스 스프링이 설치되고, 제2 암(14)이 암 지지부로 되고, 제3 암(16)이 회동 암으로 되어도 좋다. 마찬가지로, 제4 암(18)과 제5 암(20)의 사이에 가스 스프링이 설치되고, 제4 암(18)이 암 지지부가 되고, 제5 암(20)이 회동 암으로 되어도 좋다. 여기에서는, 본 발명에 따른 로봇(2)은 다관절형 로봇을 예로 설명되었지만, 암 지지부와 회동 암을 구비하는 관절형 로봇이라면 좋다.

2 ... 로봇
4 ... 기대
6 ... 로봇 암
8 ... 가스 밸런서
9 ... 압력 센서
10 ... 가스압 검지 장치
10a ··· 인터페이스 보드
10b ... 프로세서
10c ... 메모리
12 ... 제1 암(암 지지부)
14 ... 제2 암(회동 암)
26 ... 실린더
28 ... 피스톤
30 ... 가스실

Claims

암 지지부와, 상기 암 지지부에 회동 가능하게 지지되는 회동 암과, 상기 회동 암의 회전 부하를 경감하는 가스 밸런서와, 상기 가스 밸런서의 가스의 압력을 측정하는 압력 센서를 구비하는 로봇에서, 상기 압력의 저하를 검지하는 가스압 검지 장치로서,
상기 회동 암의 회동 각도(θ)에서의 기준 압력 Pa(θ)와 상기 회동 각도(θ)에서 상기 압력 센서가 측정하여 얻은 측정 압력 Pt(θ)의 대소 관계를 나타내는 변수 Rt(θ)를 산출하고, 측정 시각이 다른 복수의 상기 측정 압력 Pt(θ)로부터 복수의 상기 변수 Rt(θ)를 산출하고, 상기 측정 압력 Pt(θ)의 j 번째(j는 2 이상의 자연수)의 측정 시각(tj)에서의 상기 변수 Rt(θ)의 이동 평균 Rtj(θ)를 산출하는 산출부와,
상기 이동 평균 Rtj(θ)와 기준 값(R)을 비교하여 상기 가스의 압력 저하를 검지하는 판정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스압 검지 장치.
제1항에 있어서,
상기 산출부에서 산출하는 상기 변수 Rt(θ)가 상기 기준 압력 Pa(θ)와 상기 측정 압력 Pt(θ)로부터 계수 A로 하여 하기의 수식 (1)로 표시되는 것을 특징으로 하는 가스압 검지 장치.
[수 1]
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 산출부가 산출하는 상기 이동 평균 Rtj(θ)가 i 번째(i는 1 이상의 자연수)의 측정 시각(ti)에서 j 번째(j는 i보다 큰 자연수)의 측정 시각(tj)까지 얻어지는 복수의 상기 변수 Rt(θ)를 이용하여 하기의 수식 (2)로 표시되는 것을 특징으로 하는 가스압 검지 장치.
[수 2]
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 산출부가 상기 이동 평균 Rtj(θ)의 산출에 이용하는 복수의 상기 측정 압력 Pt(θ)의 측정 시각의 간격이 1 초 이하인 것을 특징으로 하는 가스압 검지 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 산출부가 상기 이동 평균 Rtj(θ)의 산출에 이용하는 복수의 상기 측정 압력 Pt(θ)를 얻는 측정 시간이 10 초 이상인 것을 특징으로 하는 가스압 검지 장치.
제5항에 있어서,
상기 산출부가 상기 이동 평균 Rtj(θ)의 산출에 이용하는 복수의 상기 측정 압력 Pt(θ)를 얻는 측정 시간이 600 초 이하인 것을 특징으로 하는 가스압 검지 장치.
암 지지부와, 상기 암 지지부에 회동 가능하게 지지되는 회동 암과, 상기 회동 암의 회전 부하를 경감하는 가스 밸런서와, 상기 가스 밸런서의 가스의 압력을 측정하는 압력 센서와, 상기 압력의 저하를 검지하는 가스압 검지 장치를 구비하고,
상기 가스압 검지 장치가,
상기 회동 암의 회동 각도(θ)에서의 기준 압력 Pa(θ)와 상기 회동 각도(θ)에서 상기 압력 센서가 측정하여 얻은 측정 압력 Pt(θ)의 대소 관계를 나타내는 변수 Rt(θ)를 산출하고, 측정 시각이 다른 복수의 상기 측정 압력 Pt(θ)로부터 복수의 상기 변수 Rt(θ)를 산출하고, 상기 측정 압력 Pt(θ)의 j 번째(j는 2 이상의 자연수)의 측정 시각(tj)에서의 상기 변수 Rt(θ)의 이동 평균 Rtj(θ)를 산출하는 산출부와,
상기 이동 평균 Rtj(θ)와 기준 값(R)을 비교하여 상기 가스의 압력 저하를 검지하는 판정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇.
암 지지부와, 상기 암 지지부에 회동 가능하게 지지되는 회동 암과, 상기 회동 암의 회전 부하를 경감하는 가스 밸런서와, 상기 가스 밸런서의 가스의 압력을 측정하는 압력 센서를 구비하는 로봇에서, 상기 가스 밸런서의 가스의 압력 저하를 검지하는 방법으로서,
(A) 상기 압력 센서로 상기 가스 밸런서의 가스의 압력을 측정하여 상기 회동 암의 회동 각도(θ)에서의 측정 압력 Pt(θ)를 얻는 스텝,
(B) 상기 측정 압력 Pt(θ)와 상기 회동 암의 회동 각도(θ)에서의 기준 압력 Pa(θ)의 대소 관계를 나타내는 변수 Rt(θ)를 산출하는 스텝,
(C) 측정 시각이 다른 복수의 상기 측정 압력 Pt(θ)로부터 복수의 상기 변수 Rt(θ)를 산출하고, 상기 측정 압력 Pt(θ)의 j 번째(j는 2 이상의 자연수)의 측정 시각(tj)에서의 상기 변수 Rt(θ)의 이동 평균 Rtj(θ)를 산출하는 스텝, 및
(D) 상기 이동 평균 Rtj(θ)와 기준 값(R)을 비교하여 상기 가스의 압력 저하를 검지하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스압 검지 방법.