JP2800669B2 - 産業用ロボット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットの組立
異常検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、特開平４−３１５５８７号に開
示された従来の産業用ロボットの組立異常を検出する検
出装置の説明図である。図中、１は産業用ロボット本体
である。３は産業用ロボット本体１を搭載しリニアガイ
ド２に沿って移動する走行ベース、４はリニアガイド２
を支持する枕台、５は産業用ロボット本体１及び走行ベ
ース３の駆動を制御する制御装置、６は制御装置５の制
御状態・情報を表示する表示ユニットである。７は産業
用ロボット本体１に取り付けられた牽引ロープ、８は牽
引ロープ７に結び付けられたばね秤、９はばね秤８を操
作する検査者である。

【０００３】このように構成された検査装置は、図６に
示すように産業用ロボット本体１に取り付けたロープ７
にバネ秤８を介して、検査者９が産業用ロボット本体１
を走行方向に沿って引っ張る。そして、走行ベース３の
走行抵抗をバネ秤８の値の変動から読み取る。かかる検
査によって、産業用ロボット本体１の走行動作の滑らか
さを調べて、走行型ロボットの据え付け異常を確認し、
調整をしている。

【０００４】上述の検査により組立異常の内容を、次の
ように具体的に知ることができる。 （１）リニアガイド２の配置が水平でなく、牽引方向に
沿って下り坂であれば走行抵抗が低下してばね秤の牽引
力も低下する。 （２）リニアガイド２の継目に走行方向に沿って走行台
車が乗り上げる状態となる段差があると、瞬間的に走行
抵抗が増加し、一瞬ばね秤の牽引力が高まる。 （３）二本のリニアガイド２の配置が平行でなく、進行
方向に向かって狭くなっていると、走行抵抗は次第に増
加しばね秤の牽引力も徐々に増加する。 このように産業用ロボットの組立に何らかの異常がある
と、産業用ロボット本体１の走行動作に対する走行抵抗
が変動する。この走行抵抗の変動による走行台車の動き
の滑らかさを欠いた状態を検出することによって、走行
型ロボットの組立異常の有無を確認していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の産業
用ロボットの組立異常の検査装置は次のような問題点を
有している。 （１）牽引ロープ７・ばね秤８をその都度準備し、産業
用ロボット本体１あるいは走行ベース３にロープを取り
付けてばね秤８を結び付ける等の準備作業が必要であり
多くの時間を要す。 （２）ばね秤８を介してロボット本体１を牽引する作業
と、牽引中にばね秤８の目盛りを読み取る作業を同時に
行う必要がある。 （３）ばね秤８の変動する値を読み取らなければなら
ず、読み取り誤差を小さくするためには、熟練した検査
者による高度の読み取り技術が必要である。 （４）検査者９が牽引するために牽引速度も一定でな
く、検査者の個人差が大きく検査結果の絶対評価が困難
である。 （５）検査者９による牽引作業は、足場の悪い枕台４の
上で行う。しかも、検査者９の目はばね秤８の目盛りに
集中しているので、危険な作業となる。

【０００６】本発明は、かかる問題点を解決するために
なされたものであり、検出準備が簡単で、自動計測によ
り絶対評価を連続的に行い、安全で信頼性の高い検査作
業により組立異常を容易に検出することができる産業用
ロボットの組立異常検出装置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、本体を搭載し
た走行ベースと、上記走行ベースの走行を案内するリニ
アガイドと、上記走行ベースの速度と移動速度指令とを
比較演算して出力指令値を出力する速度制御手段と、上
記出力指令値に基づいて上記走行ベースを走行させる駆
動手段と、上記走行ベースの走行速度を検出する速度検
出手段とを備えた産業用ロボットにおいて、一定の出力
指令値を出力する出力一定司令手段を備え、組立異常検
出時、上記駆動手段は、上記一定の出力指令値に基づい
て上記走行ベースを走行させるものである。

【０００８】また、本体を搭載した走行ベースと、上記
走行ベースの走行を案内するリニアガイドと、位置司令
と上記走行ベースの位置とを比較演算し速度指令値を出
力する位置制御手段と、上記速度指令値に基づいて上記
走行ベースを走行させる駆動手段と、上記駆動手段の駆
動電流を検出する電流検出手段とを備えた産業用ロボッ
トにおいて、一定の速度指令値を出力する速度一定司令
手段を備え、組立異常検出時、上記駆動手段は、上記一
定の速度指令値に基づいて上記走行ベースを走行させる
ものである。

【０００９】また、本体の関節を支点にして回転する回
転腕と、上記回転腕の回転角を検出する回転検出手段と
を備えたものである。

【００１０】また、検出手段の検出信号を表示する警告
表示手段を備えたものである。

【００１１】

【作用】本発明は、走行ベースを一定出力（トルク）値
によって走行させ、この走行ベースの速度変動により、
走行ベースの走行抵抗の変化を推定し、組立異常を検出
する。また、本発明は、一定速度によって駆動する走行
ベースの駆動電流の変動により、走行ベースの走行抵抗
の変化を測定し、組立異常を検出する。また、本発明
は、走行ベースの走行時に回転腕のブレーキを解放し、
無駆動状態での回転腕の振れにより、走行ベースの傾き
や振動を測定し、組立異常を検出する。

【００１２】

【実施例】実施例１． 図１は、本発明の一実施例の産業用ロボットの構成を示
す説明図である。なお、第６図に示した従来のものと同
様の部分については、同符号を付けて説明を省略する。
図中１０は走行ベース３の駆動手段であるモータであ
る。１１はモータ１０に接続されたエンコーダであり、
１２はモータ１０に接続されたピニオンギャである。１
３はピニオンギャ１２と歯合されたラックギャであり、
枕台４に固着されている。５ａは産業用ロボット本体１
および走行ベース３の駆動を制御するとともに、本発明
の組立異常検出装置の検出制御を行う制御装置である。

【００１３】１４は制御装置５ａに取り付けられた電流
検出器であり、モータ１０の駆動電流を検出する。６ａ
は制御装置５ａの制御状態・情報を表示するとともに、
組立異常検出装置の検出結果を表示する表示ユニットで
ある。１５は一端が産業用ロボット本体１の支持部に取
り付けられた回転腕である。１６は上記回転腕１５の他
端にブレーキ付きのモータ１８を介して回転自在に取り
付けられた回転腕であり、このモータ１８には回転検出
器であるエンコーダ１９が取り付けてある。１７はこの
回転腕１６の先に取り付けられた治具である。

【００１４】図２は、このように構成された産業用ロボ
ットおよび組立異常検出手段の説明図である。図中２１
は位置指令器であり、走行ベース３を作動する際の所定
位置を指示するものである。この位置指令器２１の出力
である位置信号は、位置制御器２２に入力される。位置
制御器２２は、位置信号と走行ベース３のエンコーダ１
１の出力とを比較演算し移動速度指令を速度制御器２３
に出力する。速度制御器２３は、エンコーダ１１の出力
をもとに速度信号変換器２５で演算された走行ベース３
の速度信号と、移動速度指令とを比較演算して出力（ト
ルク）指令値を出力する。この速度制御器２３の出力
（トルク）指令値は切り替えスイッチ２７を介して電流
制御器２４に入力される。この切り替えスイッチ２７
は、速度制御器２３の出力（トルク）指令値と出力（ト
ルク）一定指令器２６の指令値のいずれかを選択して電
流制御２４に出力するようになっている。

【００１５】この切り替えスイッチ２７で切り替えられ
た、いずれかの出力（トルク）指令値を電流制御器２４
に入力することによって、電流制御器２４は駆動モータ
１０を回転させる駆動電流を演算し出力する。駆動モー
タ１０を駆動して走行ベース３をリニアガイド２に沿っ
て走行させると走行抵抗２８が発生し、走行ベース３の
走行に影響を与え、その移動量がエンコーダ１１により
検出される。エンコーダ１１の出力と速度信号変換器２
５の出力である走行ベース３の速度信号は組立異常演算
器２９に入力される。組立異常演算器２９の演算結果は
図３に示す表示ユニット６ａに表示される。

【００１６】図３の６ａ１は、表示ユニット６ａの表示
画面の一例である。縦軸は走行ベース３の走行速度を示
し、横軸は走行ベース３の位置を示している。図中４１
は出力（トルク）一定で走行ベース３を走行させた時の
速度信号変換器２５の出力、つまり走行ベース３の速度
の変化を表したものである。４２は走行ベース３の変動
する速度値４１が所定値を越えると警報を発する値を表
す表示線を示す。４３はこの変動する速度値４１がこの
値を下まわると警報を発する表示線を示す。４４は走行
ベース３の位置に合わせて、警報を発した区間を表示し
たものである。

【００１７】このように構成された産業用ロボットの組
立異常検出装置は、次のように動作する。図２の組立異
常検出装置の制御手段および検出手段の説明図におい
て、産業用ロボットとしての通常使用時には、切り替え
スイッチ２７が、速度制御器側Ａに接続されると、位置
指令器２１の出力とエンコーダ１１の出力を位置制御器
２２で比較演算して位置帰還が行われる。そして、エン
コーダ１１の出力をもとに速度信号変換器２５の出力で
ある走行ベース３の速度変換値と位置制御器２２の出力
である移動速度指令とを速度制御器２３で比較演算する
速度帰還が行われる。また電流検出器１４の出力と速度
制御器２３の出力である出力指令値とを電流制御器２４
で比較演算する電流帰還が行われる。このようにして、
いわゆるフィードバック制御を行っている。

【００１８】産業用ロボットの組立異常を検査する時
は、切り替えスイッチ２７を電流制御器２４側Ｂに接続
することによって、出力（トルク）一定指令器２６から
の指令値のもとに、一定出力でモータ１０を駆動させ
る。この時、位置帰還と速度帰還は切り替えられスイッ
チ２７により切り放されて無効となり、電流帰還のみが
有効となる。

【００１９】何らかの異常で走行抵抗２８が変動すると
駆動モータ１０に対して外乱となりモータの回転数が変
動し、その結果エンコーダ１１の出力が変動するが、位
置帰還及び速度帰還が働かないため、この変動はそのま
ま組立異常演算器２９に入力される。そして、速度信号
変換器２５に入力された変動する速度信号により組立異
常演算器２９に入力される。組立異常演算器２９は表示
ユニット６ａに対して走行ユニットの位置に対応した速
度の変動として図３の４１のようにグラフ化して表示す
ると共に、この速度が警報を発しない上限値４２あるい
は下限値４３を越えていないかを判断し、その結果越え
ている位置を警報区間４４として表示ユニット６ａ上に
表示する。この走行ベース３の走行抵抗から、産業用ロ
ボットの組立異常を認識することができる。

【００２０】実施例２． 図４は、本発明の他の実施例の産業用ロボットの制御手
段および組立異常検出手段を示す説明図である。図中３
１は速度一定の指令値を発生させる速度一定指令器、３
２は速度一定指令器３１の出力と位置制御器２２の出力
とを切り替えるスイッチである。図３の６ａ２は、表示
ユニット６ａの表示画面の一例で、電流検出器１４の出
力を縦軸に示し、横軸に走行ベース３の位置を示してい
る。図中４５は速度一定で走行ベース３を駆動するモー
タ１０の駆動電流を電流検出器１４で検出した値、つま
りモータ駆動電流の変化を表したものである。４６はこ
の変動する電流値４５がこの値を越えて警報を発する際
の値を示す表示線である。４７はこの変動する電流値４
５がこの値を下まわって警報を発する際の値を示す表示
線である。４８は走行ベース３の位置に合わせて警報を
発した区間を表示している。

【００２１】このように構成された産業用ロボットの組
立異常検出装置は、次のように動作する。図４に示す如
く産業用ロボットとしての通常使用時には、切り替えス
イッチ３２は、図中位置制御器側Ａに接続され、実施例
１と同様の構成となりフィードバック制御が行われる。

【００２２】産業用ロボットとして組立異常を検査する
ときには、まず切り替えスイッチ３２を速度制御器側Ｂ
に接続することによって、位置帰還制御を無効とし、速
度一定指令器３１からの指令値のもとに速度帰還制御と
電流帰還制御を活かした状態でモータ１０を一定速度で
駆動する。

【００２３】従って、組立異常検出時には、例えば走行
ベース３の走行抵抗２８の増加により走行ベース３の速
度が低下するとエンコーダ１１の出力も低下するが、速
度帰還により速度制御器２３の出力である出力（トル
ク）指令値を増加させ、電流制御器２４により駆動モー
タ１０の駆動電流を増加させ、駆動モータ１０の出力を
上げて一定速度を維持する。また、走行ベース３の走行
抵抗が低下し速度が増速する場合には、上記の機器が各
々逆に作用し、駆動モータ１０の駆動電流を下げ、モー
タ出力を下げて一定速度を維持する。この時、速度帰還
制御が有効であるため変化に対する追従は早く、駆動電
流の変化は急峻となる。

【００２４】ここで組立異常検出器２９に対し、電流検
出器１４により検出した電流値の変動と、エンコーダ１
１の出力を入力するとともに、表示ユニット６ａに対し
て走行ユニットの位置に対応した駆動電流の変動として
図３のモータ駆動電流の変化４５のように表示すると共
に、この駆動電流が警報を発しない上限値４６あるいは
下限値４７を越えていないかを判断する。その結果越え
ている場合はその位置を警報区間４８として表示ユニッ
ト６ａ上に表示する。このようにして、走行ベース３の
走行抵抗の状態、即ち産業用ロボットの組立異常とこの
位置情報とを認識することができる。

【００２５】実施例３． 図５は、産業用ロボットの制御手段および組立異常検出
手段の他の実施例を示す説明図である。図中３３は回転
腕１６の駆動制御を行う回転腕駆動制御器、３４は回転
モータ１８を駆動する回路を解放するスイッチ、３５は
回転腕ブレーキ解放指令器、３６は回転腕回転モータ１
８に接続され回転腕ブレーキ解放指令器３５により解放
されるブレーキ、３７は走行ベース３の走行にともない
回転腕に発生する振れの状態を示すものである。

【００２６】このように構成された産業用ロボットは、
次のように動作する。図５に示す如く、産業用ロボット
としての通常使用時には、切り替えスイッチ３４を投入
することにより、回転腕の回転指令（図示せず）に従っ
て回転腕駆動制御器３３が働き、また回転腕ブレーキ開
放指令器３５の指令によりブレーキ３６が解放されては
じめて、回転モータが回転する。そして、エンコーダ１
９で回転角を回転腕駆動制御器３３に帰還して、回転腕
を所定の回転位置に回転させる。

【００２７】産業用ロボットとして組立異常を検査する
ときには、まずスイッチ３４を開放し、回転腕駆動用回
転モータ１８を無駆動状態とし、次いで回転腕ブレーキ
解放指令器３５により回転腕の回転腕ブレーキ３６を解
放し、回転腕１６が回転できるようにする。走行ベース
は通常水平になるようにリニアガイド２と共に据え付け
られるものであるが、組立の異常等の原因で傾くと、産
業用ロボット本体１が傾くことになる。このため、回転
腕１６の先端に取り付けた治具７の重みにより、回転腕
の先端が最下点となるように回転腕が回転する。

【００２８】ロボット本体の傾きにより回転腕の自重あ
るいは先端の治具重さにより回転腕が回転する状態を、
回転腕のエンコーダ１９の出力の変化としてとらえる。
この出力の変化量と走行ベース３のエンコーダ１１の出
力とを組立異常検出器２９に入力するとともに、図示し
ないが上記実施例のように表示ユニット６ａに対して、
走行ユニットの位置に対応した回転腕の回転の変化量を
グラフ化して表示する。この結果、上記実施例と同様に
ロボット本体の傾き状態、つまり産業用ロボットの組立
異常とその位置情報とを認識することができる。

【００２９】また、上記実施例１と同様に出力一定で走
行ユニットを駆動させると、組立異常時には走行ユニッ
トの速度が変化し、これが回転腕あるいは先端の治具に
加速度として作用し回転腕の回転が起こり、この変化を
エンコーダによって検出し表示ユニットに表示すること
により、上記実施例と同様に産業用ロボットの組立異常
とこの位置情報とを認識することができる。

【００３０】実施例４． 図３は、表示ユニット６ａの表示画面の一例で、上記実
施例１および実施例２で示したように、各々計測した値
を画面の横軸の位置を走行ユニット３の位置として揃え
て縦に２段に複数表示したものである。４９は計測値を
読み取るためのカーソルであり走行ベース３の位置に対
応している。５１は走行ベース３の位置を示す数値、５
２はカーソルの位置の速度４１を、５３はカーソルの位
置の電流を示す。尚、カーソル４９の機能については、
一般にオシロスコープ等で用いるものと同様のものであ
る。また、同図中アからウまでの矢印の表示は走行ベー
スの特定の位置を示す。

【００３１】このように構成された産業用ロボットの組
立異常検出装置の表示ユニットは、次のような効果があ
る。図３に示す如く、走行ベース３の位置ア、イ、ウに
対してはいずれも下限値４３を越えた速度の低下、ある
いは上限値４６を越えた電流値の急上昇がみられ警告表
示４４、４８が表示されている。従って、これらの場所
では何らかの原因で走行ベース３の走行抵抗が増加する
異常が生じており、産業用ロボットに何らかの組立異常
に対する調整が必要で有ることを示している。

【００３２】さらに図中、エに対応する走行ベース３の
位置においては、速度は徐々に上昇しており、駆動電流
ではほぼ一定の低い値となっている。このような場合は
一例として、リニアガイド２がこの変動している区間
で、進行方向に向かって下り坂となっていることが分
る。つまり、一定の傾きの下り坂のため、速度では一定
加速で増速し、駆動電流ではほぼ一定の小さい値となっ
たものと推測される。

【００３３】この場合、速度変動では警告表示４４がで
ていないが、駆動電流では警告表示４８がでており、こ
のように複数のデータを並置することにより、異常の状
況と程度を簡易に絶対評価で判断することができる。ま
た、カーソルの位置と表示されている測定値の値とが表
示画面上に５１、５２、５３と表示されることで具体的
数値を知ることができる。

【００３４】産業用ロボットとしては、上述のもののよ
うにロボット本体と走行ベースの分離した形状のものば
かりでなく、様々な形状・構成とすることができる。本
発明の組立異常検出装置は検出器を備えて駆動手段を持
つような産業用ロボットにも適用できることはもちろん
である。

【００３５】

【発明の効果】本発明にかかる産業用ロボットによれ
ば、産業用ロボットの通常運用に使用される制御装置に
組立異常検出に使用される機器が組み込まれていること
により、検出準備が簡単で自動計測により絶対評価を連
続的に行い安全で信頼性の高い検査作業により組立異常
を容易に検出することができる等、顕著な効果を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の産業用ロボットの構成を
示す説明図である。

【図２】 図１の実施例の産業用ロボットの制御手段お
よび組立異常検出手段を示す説明図である。

【図３】 実施例１の表示画面の説明図である。

【図４】 実施例２の産業用ロボットの制御手段および
組立異常検出手段を示す説明図である。

【図５】 実施例３の産業用ロボットの制御手段および
組立異常検出手段を示す説明図である。

【図６】 従来の産業用ロボットの組立異常を検出する
検出装置の説明図である。

【符号の説明】

１ 産業用ロボット本体 ３ 走行ベース ５ 産業用ロボットの制御装置 ６ 表示ユニット １１ エンコーダ １４ 電流検出器 ２６ 出力一定指令器 ２７・３２・３４ 切り替えスイッチ ２９ 組立異常演算器 ３１ 速度一定指令器 ４１・４５ グラフ ４４・４８ 警告表示

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B25J 5/02 B25J 19/06 B25J 13/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体を搭載した走行ベースと、上記走行
   ベースの走行を案内するリニアガイドと、上記走行ベー
   スの速度と移動速度指令とを比較演算して出力指令値を
   出力する速度制御手段と、上記出力指令値に基づいて上
   記走行ベースを走行させる駆動手段と、上記走行ベース
   の走行速度を検出する速度検出手段とを備えた産業用ロ
   ボットにおいて、一定の出力指令値を出力する出力一定
   司令手段を備え、組立異常検出時、上記駆動手段は、上
   記一定の出力指令値に基づいて上記走行ベースを走行さ
   せることを特徴とする産業用ロボット。
2. 【請求項２】 本体を搭載した走行ベースと、上記走行
   ベースの走行を案内するリニアガイドと、位置司令と上
   記走行ベースの位置とを比較演算し速度指令値を出力す
   る位置制御手段と、上記速度指令値に基づいて上記走行
   ベースを走行させる駆動手段と、上記駆動手段の駆動電
   流を検出する電流検出手段とを備えた産業用ロボットに
   おいて、一定の速度指令値を出力する速度一定司令手段
   を備え、組立異常検出時、上記駆動手段は、上記一定の
   速度指令値に基づいて上記走行ベースを走行させること
   を特徴とする産業用ロボット。
3. 【請求項３】 本体の関節を支点にして回転する回転腕
   と、上記回転腕の回転角を検出する回転検出手段とを備
   えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
   産業用ロボット。
4. 【請求項４】 検出手段の検出信号を表示する警告表示
   手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の
   いずれかに記載の産業用ロボット。