WO2023058203A1 - 制御装置、機械システム、及び表示装置 - Google Patents

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WO2023058203A1
WO2023058203A1 PCT/JP2021/037217 JP2021037217W WO2023058203A1 WO 2023058203 A1 WO2023058203 A1 WO 2023058203A1 JP 2021037217 W JP2021037217 W JP 2021037217W WO 2023058203 A1 WO2023058203 A1 WO 2023058203A1
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machine
temperature
actuator
unit
control device
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棟 王
貴史 梶山
俊介 安孫子
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ファナック株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/028—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the motor continuing operation despite the fault condition, e.g. eliminating, compensating for or remedying the fault

Definitions

  • the present invention relates to machine control technology, and more particularly to a control device, a mechanical system, and a display device that have a function of coping with changes in viscous friction.
  • Patent Document 1 in order to solve the problem that it takes a long time to detect an abnormality when the motor rotation speed is low when a position error threshold is set at the maximum rotation speed of the motor, the inverse of the position gain of the servo control system is A simulation of a servo control system approximated by a first-order transfer function with a time constant of It is described that an excessive error alarm is generated when the value exceeds the value.
  • Patent document 2 describes that when a robot is operated in a low temperature environment, the grease (lubricant) used in mechanical parts including motors and reduction gears becomes hard, resulting in increased friction compared to normal temperature environments. Therefore, the estimated disturbance value exceeds the threshold value even though no collision actually occurred, and the collision is erroneously detected. If it is judged to be in a low temperature environment, the threshold value is corrected upward from the value for the normal temperature environment.
  • Patent Document 3 the frictional force that changes with time and temperature is obtained more accurately, the friction coefficient is dynamically switched in response to time and temperature changes without depending on time and temperature changes, and constant position control and flexibility
  • we simulated position control and speed control compared the output of the speed controller and the output of the simulated speed controller, generated a friction model from the output of the comparator, A servo controller is described that provides compensation based on the output of a friction model.
  • Patent Document 4 when adopting a configuration in which the threshold value of the disturbance value is changed depending on whether or not the elapsed time after turning on the power of the motor exceeds a specified value, even though the temperature of the robot is not low and the friction is not large, When changing the threshold, it becomes impossible to detect collisions, and when adopting a configuration that changes the threshold of the disturbance value depending on whether the change in the estimated value of the friction coefficient is less than the specified value, the robot temperature is low. cannot determine whether the estimated value of the friction coefficient has converged due to changes in friction, and to solve the problem of not being able to detect collisions.
  • a robot controller is described for controlling sensing means for sensing robot collisions in a hard to detect manner.
  • Patent Document 5 discloses a technique for estimating the frictional force acting on the output shaft of a motor and appropriately compensating for disturbance due to the frictional force without requiring highly accurate modeling of friction characteristics and highly accurate identification of related physical quantities.
  • the current command value to the motor, the rotation speed of the motor, and the measured value of the torsional torque of the output shaft connected to the motor via the reduction mechanism are received as control inputs, and act on the output shaft of the motor.
  • the disturbance observer device calculates a torque compensation value that compensates for friction torque based on a control input, and the sensitivity function that represents the characteristics of the compensation value calculation varies with the rotational speed of the motor.
  • a motor controller configured based on is described.
  • One aspect of the present disclosure includes a temperature acquisition unit that acquires a detected temperature, a friction force calculation unit that calculates a viscous friction force generated in an actuator of a machine at the detected temperature and a reference temperature, and a capability of the actuator based on the viscous friction force. and a control unit that limits the operation of a machine so as not to exceed the limit.
  • Another aspect of the present disclosure includes a machine, a temperature sensor, a temperature acquisition unit that acquires the detected temperature from the temperature sensor, and a friction force calculation unit that calculates the viscous friction force generated in the actuator of the machine at the detected temperature and the reference temperature. and a controller that restricts the movement of the machine so as not to exceed the capacity of the actuator based on the viscous frictional force.
  • Another aspect of the present disclosure provides a display device that includes a display unit that highlights an operation command for an actuator or a machine that is restricted in operation when it is determined that the temperature condition imposes operation restriction on the machine. .
  • the motion limits of the machine are strengthened so as not to exceed the capabilities of the actuator, so that the position It is possible to prevent the occurrence of an excessive error alarm, and eventually the machine can continue to operate.
  • the viscous frictional force is reduced due to a high-temperature environment, the machine can operate at a relatively high speed because the movement restrictions on the machine are relaxed so as not to exceed the capacity of the actuator.
  • the term "impose operation restriction” means not only that the operation restriction of the machine is strengthened when the viscous friction force increases due to the low temperature environment, but also that the viscous friction force due to the high temperature environment It also includes the easing of restrictions on machine operation when According to another aspect of the present disclosure, when it is determined that the temperature condition is such that the operation of the machine is restricted, the operation command of the actuator or the machine whose operation is restricted is highlighted on the display unit. It is possible to visually grasp the operation command of the restricted actuator or machine, and easily recognize that the machine is not operating as intended.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a mechanical system of one embodiment;
  • FIG. 1 is a functional block diagram of a mechanical system of one embodiment;
  • FIG. It is a user interface figure of the teaching device (display device) of one embodiment.
  • 4 is a flow chart of a cold state of the mechanical system of one embodiment.
  • 4 is a flow chart of a hot state of the mechanical system of one embodiment.
  • the term “low temperature” means a temperature lower than the reference temperature (e.g., 25 ° C.) (e.g., less than 10 ° C.), and the term “high temperature” means a temperature higher than the reference temperature (e.g., greater than 40 ° C.).
  • the term “frictional force” as used herein includes not only frictional force in a narrow sense but also frictional torque.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of the mechanical system 1 of this embodiment
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the mechanical system 1 of this embodiment
  • FIG. 3 is a user interface of a teaching device 30 (display device) of this embodiment. It is a diagram.
  • the machine system 1 includes a machine 10 and a control device 20 that controls the machine 10 .
  • the machine system 1 further includes a teaching device 30 that teaches the machine 10 and confirms its state, although this is not essential.
  • the machine 10 is composed of, but not limited to, an articulated robot, and in other embodiments, composed of other industrial robots (robot arms) such as single-joint robots, double-arm robots, parallel-link robots, and the like.
  • machine 10 may be Alternatively, in another embodiment, machine 10 may comprise other forms of robots, such as humanoids, rather than industrial robots.
  • machine 10 may comprise other industrial machines, such as construction machines, agricultural machines, or other machines, such as vehicles, aircraft, etc., rather than robots.
  • the machine 10 includes a base 11 and a swing barrel 12 rotatably supported relative to the base 11 about the first axis J1.
  • the machine 10 also includes a first arm 13 rotatably supported with respect to the revolving barrel 12 around a second axis J2 perpendicular to the first axis J1, and a third arm 13 around a third axis J3 parallel to the second axis J2. It comprises a second arm 14 rotatably supported with respect to the first arm 13 and a triaxial wrist unit 15 attached to the tip of the second arm 14 .
  • machine 10 may include tool 16 attached to the distal end of wrist unit 15 .
  • Tools 16 include, for example, hands, cutting tools, fastening tools, welding tools, sealing tools, and the like.
  • the machine 10 is equipped with a plurality of links such as the swivel body 12, the first arm 13, the second arm 14, and the wrist unit 15 that are capable of relative movement. Since the machine 10 of the present embodiment is a multi-axis machine, it includes a plurality of actuators 17 each driving a plurality of links (see FIG. 2), but is not limited to this and other single-axis machines. In embodiments, machine 10 may include only one actuator 17 .
  • the actuator 17 is provided at a link joint (for example, a robot joint).
  • the actuator 17 is composed of an electric motor such as a servomotor, or an electric actuator including an electric motor connecting mechanical elements such as shafts, bearings, gears, speed reducers, etc., but is not limited to this. , hydraulic, pneumatic, magnetic, etc., and other types of actuators using other energies and combinations thereof.
  • the actuator 17 is configured by a rotary actuator including a rotary motor, but is not limited to this, and may be configured by a linear actuator including a linear motor in another embodiment.
  • Mechanical elements such as shafts, bearings and gears of the actuator 17 are lubricated with lubricants (not shown) such as grease and lubricating oil. Since the kinematic viscosity of the lubricant changes according to the temperature, the viscous frictional force generated in the actuator 17 also changes.
  • the mechanical system 1 further includes a temperature sensor 18.
  • the temperature sensor 18 is composed of a thermocouple, a thermistor, a resistance temperature detector, or the like.
  • the temperature sensor 18 is, but is not limited to, an existing temperature sensor mounted on the actuator 17 (e.g. electric motor), in other embodiments in a lubrication chamber that lubricates the actuator 17 (e.g. reducer or bearing).
  • Mounted temperature sensors, temperature sensors mounted inside or outside the machine 10, temperature sensors mounted in the control device 20 or the teaching device 30, temperature sensors disposed near the control device 20 or the teaching device 30 A sensor may be used.
  • Existing temperature sensors 18 detect the temperature of actuators 17 (e.g., motor windings, stator cores, bearings, etc.), while other temperature sensors 18 detect the temperature of lubricant in lubrication chambers or For example, sensing the internal or external ambient temperature (fluid temperature surrounding the machine 10). The ambient temperature outside the machine 10 is the so-called ambient temperature.
  • actuators 17 e.g., motor windings, stator cores, bearings, etc.
  • the control device 20 is configured with a known PLC (programmable logic controller), but is not limited to this, and may be configured with other computer devices in other embodiments.
  • the control device 20 includes a processor, a memory, an input/output interface, a timer, etc. (not shown) connected to each other via a bus (not shown).
  • the processor includes a CPU (central processing unit), MPU (micro processing unit), etc.
  • the memory includes RAM (random access memory), ROM (read only memory), etc.
  • the input/output interface includes an A/D converter , a D/A converter, and the like.
  • the control device 20 controls the operation of the machine 10 according to the motion program 35 taught by the teaching device 30 .
  • the motion program 35 includes various motion commands 36 such as a position command (for example, a command to move to teaching points P1, P2, etc.) and a speed command (for example, a speed command (100 mm/sec) for the tip of the actuator 17 or the machine 10).
  • a position command for example, a command to move to teaching points P1, P2, etc.
  • a speed command for example, a speed command (100 mm/sec) for the tip of the actuator 17 or the machine 10.
  • the control device 20 obtains the detected temperature, calculates the viscous frictional force generated in the actuator 17 at the detected temperature and the reference temperature, and based on the viscous frictional force, the actuator 17 (for example, an electric motor, particularly a servomotor) ) limits the machine 10 so that it does not exceed its capacity.
  • the control device 20 sets various coordinate systems such as a world coordinate system, a machine coordinate system, a flange coordinate system, a tool coordinate system, a camera coordinate system, and a user coordinate system. These coordinate systems may, for example, be Cartesian coordinate systems.
  • the control device 20 sets the machine coordinate system C1 and the tool coordinate system C2.
  • the machine coordinate system C1 is fixed at a reference position (eg, base) of the machine 10
  • the tool coordinate system C2 is fixed at a reference position (eg, tool center point (TCP)) of the tool 16 .
  • the teaching device 30 is composed of a teaching operation panel, but is not limited to this, and may be composed of a teach pendant, other computer device, etc. in other embodiments.
  • the teaching device 30 includes an input section 31 for inputting various information and a display section 32 for displaying various information.
  • the input unit 31 is configured by, for example, a keyboard
  • the display unit 32 is configured by, for example, a display.
  • the teaching device 30 displays an edit window 33 of an operation program 35 of the machine 10 on the display unit 32, and specifies various operation commands 36 such as position commands and speed commands with the input unit 31.
  • the teaching device 30 transfers the edited or created operating program 35 to the control device 20 .
  • the control device 20 controls the operation of the actuator 17 according to the operation command 36 of the operation program 35 .
  • the control device 20 has a function of coping with changes in the viscous frictional force. In a low-temperature environment, the control device 20 strengthens motion limits such as the speed and acceleration of the actuator 17 or the machine 10, and performs control to start the motion of the machine 10 relatively slowly.
  • the control device 20 relaxes the operation restrictions such as the speed and acceleration of the actuator 17 or the machine 10 at the reference temperature, and controls the machine 10 to operate at a relatively high speed.
  • the control device 20 includes a temperature acquisition unit 21 that acquires the detected temperature from the temperature sensor 18, and a friction force calculation unit that calculates the viscous friction force generated in the actuator 17 of the machine 10 at the detected temperature and the reference temperature. 27 and a control unit 28 that restricts the movement of the machine 10 so that the capacity of the actuator 17 is not exceeded based on the viscous frictional force.
  • control device 20 may be provided with a storage unit 25 that stores various information.
  • the storage unit 25 is composed of memories such as RAM and ROM.
  • the storage unit 25 stores a threshold value of the detected temperature, a threshold value of the stop time before the machine 10 is started, a threshold value of the operation time after the machine 10 is started, a viscous friction force estimation formula, and the like.
  • Components other than the storage unit 25 of the control device 20 are composed of part or all of a computer program, but are not limited to this. Or it may consist of all. In another embodiment, components other than the control unit 28 may be arranged in a host computer device that can be connected to the control device 20 by wire or wirelessly.
  • the temperature acquisition unit 21 multiplies the A/D converted output value (for example, voltage value) of the temperature sensor 18 by a temperature coefficient, converts it to the temperature of the actuator 17 (for example, the winding of the electric motor, the stator core, etc.), and detects it. Get temperature. In other words, even when the temperature sensor 18 outputs the temperature of the lubricant or the ambient temperature inside or outside the machine 10 , the temperature acquisition unit 21 acquires the temperature of the actuator 17 .
  • a temperature coefficient for converting the output value of the temperature sensor 18 into the temperature of the actuator 17 may be stored in the storage unit 25 or defined in the program.
  • the viscous frictional force ⁇ is obtained, for example, from the following viscous frictional force estimation formula.
  • Equation 1 ⁇ is the viscous friction coefficient
  • ⁇ is the kinematic viscosity of the lubricant
  • s is the speed of the actuator 17 (for example, the rotation speed)
  • n is a constant power.
  • the kinematic viscosity ⁇ in Equation 1 is obtained from the following kinematic viscosity estimation equation based on the known Andrade's viscosity calculation equation and the definition of kinematic viscosity.
  • f and e are constants
  • T is the temperature of the lubricant (for example, absolute temperature).
  • the temperature acquisition unit 21 acquires the detected temperature of the actuator 17 (for example, the windings of the electric motor, the stator core, the bearing, etc.), so the friction force calculation unit 27 calculates the lubricant temperature T to estimate
  • the constants f and e are determined in advance based on data such as the temperature, viscosity and density of the lubricant used in the actuator 17 .
  • the constants f and e may be stored in the storage unit 25 or defined within the program.
  • the viscous friction coefficient ⁇ in the viscous friction force estimation formula (Equation 1) causes the machine 10 to perform standard operations in various temperature environments (low temperature environment, reference temperature, high temperature environment, etc.), and the command value (speed (command value, torque command value, etc.), detection values (velocity detection value, torque detection value, etc.), temperature, etc., are performed in advance and an experiment for identifying from Equation 1 is carried out in advance and determined in advance.
  • the viscous friction coefficient ⁇ may be associated with various temperatures and stored in the storage unit 25 as a database, or may be defined within a program.
  • the control device 20 may further include a friction coefficient calculator 26 that calculates the viscous friction coefficient ⁇ d at the detected temperature and the viscous friction coefficient ⁇ r at the reference temperature.
  • the friction coefficient calculator 26 causes the machine 10 to perform a standard operation at the detected temperature and the reference temperature, and calculates command values (speed command value, torque command value, etc.) and detection values (speed detection value, torque detection value, etc.) for the actuator 17.
  • the viscous friction coefficients ⁇ d and ⁇ r are calculated based on the detected temperature and the reference temperature.
  • the viscous friction coefficients ⁇ d and ⁇ r at the detected temperature and the reference temperature may be stored in the storage unit 25 or defined in a program.
  • the frictional force calculation unit 27 performs an experiment to identify the relationship between temperature and viscous frictional force without using the viscous friction coefficient ⁇ , predetermines a temperature-frictional force database, and based on the temperature-frictional force database
  • the viscous frictional forces ⁇ d and ⁇ r at the detected temperature and the reference temperature may be calculated, respectively.
  • the temperature-friction force database may be pre-stored in the storage unit 25 or defined within the program.
  • the speed s of the actuator 17 in the viscous friction force estimation formula (Formula 1) is set to the maximum speed s max ( For example, the maximum rotation speed) may be used.
  • the maximum speed s max of the actuator 17 at the reference temperature may be pre-stored in the storage unit 25 or defined in the program.
  • the control unit 28 limits the operation of the machine 10 so that the capacity of the actuator 17 is not exceeded.
  • the control unit 28 includes an upper limit calculation unit 28a that calculates the upper limit of the operation of the actuator 17 or the machine 10, a command limiter 28b that limits the operation command 36 of the actuator 17 or the machine 10 based on the upper limit, and an operation limit. and a drive control unit 28c that drives and controls the actuator 17 based on the applied operation command 36 .
  • the upper limit value s lim of the speed of the actuator 17 at the detected temperature is calculated from the following equation, for example.
  • Equation 3 ⁇ d is the viscous friction force at the detection temperature, ⁇ is the amount of change in viscous friction force between the detection temperature and the reference temperature, and ⁇ d is the viscous friction coefficient at the detection temperature.
  • the upper limit calculator 28a strengthens or relaxes the upper limit value s lim of the speed by the amount of change ⁇ in the viscous frictional force between the detected temperature and the reference temperature.
  • the upper limit value a lim of the acceleration of the actuator 17 is calculated from the following equation, for example.
  • Equation 4 a max is the maximum acceleration of the actuator 17
  • J m is the moment of inertia (for example, rotor inertia)
  • ⁇ is the change in viscous friction force between the detected temperature and the reference temperature.
  • the upper limit calculator 28a strengthens or relaxes the upper limit value a lim of the acceleration by the amount of change ⁇ in the viscous frictional force between the detected temperature and the reference temperature.
  • the command limiter 28b limits at least a speed command and an acceleration command (current command (for example, torque command)) of the actuator 17 so that at least one of the upper limit value slim of the speed of the actuator 17 and the upper limit value alim of the acceleration of the actuator 17 is not exceeded. limit one. That is, the command limiter 28b limits at least one of the speed command and the acceleration command for the actuator 17 in the operation program 35.
  • the command limiter 28b does not exceed the upper limit values s lim1 to s limn and a lim1 to a limn of the velocity and acceleration of the n actuators 17 (where n is an integer of 1 or more). At least one of the speed and acceleration commands of the machine 10 may be limited as follows.
  • the velocity and acceleration of machine 10 are the velocity and acceleration of the tip of machine 10 (eg, the origin of tool coordinate system C2). Further, since the machine 10 includes n actuators 17, the command limiter 28b determines the upper limit values s lim1 to s limn of at least one of the velocity and acceleration of each of the n actuators 17 based on forward kinematics. , a lim1 to a limn to upper limits S lim and A lim of at least one of the velocity and acceleration of the machine 10 tip.
  • the upper limit values s lim1 to s limn of the velocities of the n actuators 17 are obtained by differentiating the positions q 1 to q n of the actuators 17 (for example, rotation angles for rotary actuators and linear positions for linear actuators) with respect to time t.
  • the upper limit value Slim of the tip speed of the machine 10 is the position and orientation (x, y, z, ⁇ , p, r) of the machine 10 (for example, the position and orientation of the tool coordinate system C2 in the reference coordinate system C1). is differentiated with respect to time t. Therefore, the upper limit of the speed of the tip of the machine 10, Slim , is determined by forward kinematics, for example, by the following equation.
  • J is a Jacobian matrix, which is predetermined according to the machine 10 (link length, link movable range, etc.) and stored in the storage unit 25 or defined within the program.
  • the upper limit value A lim of the acceleration of the tip of the machine 10 is obtained by differentiating the upper limit value Slim of the velocity of the tip of the machine 10 with respect to time t, or the upper limit value a lim1 of the acceleration of the actuator 17 is obtained by forward kinematics.
  • ⁇ a may be obtained from limn .
  • the command limiter 28b limits at least one of the speed command and the acceleration command of the machine 10 based on the upper limits Slim and Alim of at least one of the speed and acceleration of the tip of the machine 10 . That is, the command limiter 28b limits at least one of the speed command and the acceleration command of the machine 10 in the operation program 35.
  • control device 20 strengthens the operation limit of the machine 10 so as not to exceed the capability of the actuator 17. The occurrence of an alarm can be prevented, and the machine 10 can continue to operate.
  • control device 20 relaxes the operation restrictions of the machine 10 so as not to exceed the capacity of the actuator 17, so that the machine 10 operates at a relatively high speed. can be executed.
  • the command restriction unit 28b sends to the display unit 32 a display command for highlighting the motion command 36 of the actuator 17 or the machine 10 whose motion is restricted.
  • the display unit 32 preferably highlights the operation command 36 in the edit window 33 of the operation program 35 based on the display command.
  • the operation command 36 is highlighted by, for example, displaying the background color of the text of the operation command 36 in red or the like.
  • this may be done by displaying the action command 36 icon in red or the like.
  • the user can visually grasp the restricted operation command 36 of the machine 10 and can easily recognize that the machine 10 is not operating as intended.
  • the command limiter 28b sets the upper limit values s lim1 to s limn and a lim1 to a limn of the velocity and acceleration of the actuator 17, or the upper limit value S lim of at least one of the velocity and acceleration of the machine 10.
  • a display command to display A lim is sent to the display unit 32 .
  • the display unit 32 displays upper limit values s lim1 to s limn , a lim1 to a limn , or upper limit values of the operation of the actuator 17 in the vicinity of the operation command 36 based on the display command in the edit window 33 of the operation program 35 .
  • Upper limits S lim , A lim for machine 10 operation may also be displayed. In the example of FIG.
  • the speed command (100 mm/sec) for the actuator 17 or the machine 10 is limited to the upper limit Slim (70 mm/sec) according to the change in the viscous frictional force. I know there is. Thereby, the user can visually grasp the upper limit value of the operation command of the machine 10 .
  • the drive control unit 28c drives and controls the actuator 17 based on the operation command for the actuator 17 whose operation is restricted.
  • the drive control unit 28c converts the motion command 36 of the machine 10 with motion limitation into motion commands of n actuators 17 based on inverse kinematics, and the converted motions of the actuators 17 It drives and controls the actuator 17 based on the command.
  • the drive control unit 28c is configured by, for example, a motor drive control device (for example, a servo amplifier).
  • the control device 20 also includes a stop time calculation unit 22 that calculates the stop time before the machine 10 starts operating, an operating time calculation unit 23 that calculates the operation time after the machine 10 starts operating, the detected temperature, the stop time, and A temperature state determination unit 24 may further be provided that determines whether or not the temperature state is such that the operation of the machine 10 is restricted based on at least one of the operating times.
  • the stop time calculation unit 22 uses the timer function of the control device 20 to measure the time interval from power-off (power OFF) to power-on (power ON), thereby calculating the stop time before operation of the machine 10 . .
  • the stop time calculation unit 22 may measure the time interval from power-off (power OFF) to start of operation of the machine 10 .
  • the operating time calculation unit 23 uses the timer function of the control device 20 to calculate the operating time after the machine 10 is in operation by measuring the cumulative operating time from power-on (power ON) to the current time. Alternatively, in another embodiment, the operating time calculation unit 23 uses the timer function of the control device 20 to simply measure the time interval from turning on the power (power ON) to the current time. The operating time may be roughly calculated.
  • the temperature state determination unit 24 determines whether the detected temperature T is less than a threshold value (eg, 10° C.) and whether the stop time before operation of the machine 10 exceeds a threshold value (eg, 9 hours). This determines whether the lubricant is cold enough to impose (strengthen) operation restrictions on the machine 10 . If the stop time before operation of the machine 10 is short, it is possible that the machine 10 is still warm and the viscous friction force at the detected temperature has not changed much compared to the viscous friction force at the reference temperature. By taking into account the previous stop time, the temperature state of the lubricant can be determined more accurately.
  • a threshold value eg, 10° C.
  • a threshold value eg, 9 hours
  • the temperature state determination unit 24 determines whether or not the detected temperature T exceeds a threshold value (for example, 40° C.), so that the lubricant is in a high temperature state to the extent that the machine 10 is restricted (relieved). Determine whether or not there is
  • a threshold value for example, 40° C.
  • the threshold value of the detected temperature T and the threshold value of the stop time described above may be stored in advance in the storage unit 25 or may be defined in advance in the program.
  • the temperature state determination unit 24 issues a friction coefficient calculation command. to the friction coefficient calculation unit 26 or a friction force calculation command to the friction force calculation unit 27 .
  • the friction coefficient calculator 26 calculates the viscous friction coefficients ⁇ d and ⁇ r at the detected temperature and the reference temperature, respectively, and sends the calculated viscous friction coefficients ⁇ d and ⁇ r to the friction force calculator 27 .
  • the frictional force calculator 27 calculates the viscous frictional forces ⁇ d and ⁇ r at the detected temperature and the reference temperature, respectively, and sends them to the controller 28 .
  • the control unit 28 limits the operation of the machine 10 based on the amount of change ⁇ in the viscous frictional force between the detected temperature and the reference temperature so that the capacity of the actuator 17 is not exceeded.
  • the temperature state determination unit 24 determines that the lubricant is in a low temperature state, and determines that the operation time after the machine 10 is in operation exceeds a threshold value (for example, 10 minutes), the lubricant is Since the machine 10 has already warmed up, a command to release the restriction (enhancement) of the operation of the machine 10 is sent to the command restriction unit 28b, and the command restriction unit 28b releases the restriction (enhancement) of the operation of the machine 10 based on the release command.
  • a threshold value for example, 10 minutes
  • the operation time after the machine 10 has exceeded a threshold value (for example, 10 minutes), and When it is determined that the detected temperature T exceeds a threshold value (for example, 10° C.), a command to release the restriction (enhancement) of the operation of the machine 10 may be sent to the command restriction unit 28b. This makes it possible to more accurately determine the temperature state of the lubricant.
  • a threshold value for example, 10 minutes
  • the temperature state determination unit 24 determines that the detected temperature T exceeds the maximum allowable threshold value (for example, 90° C.) when determining that the lubricant is in a high temperature state, the operation restriction (relaxation) of the machine 10 is sent to the command limiter 28b.
  • the maximum permissible threshold of the detected temperature T means the maximum permissible temperature in the specifications of the actuator 17 (for example, the electric motor). For example, if the actuator 17 exceeds the maximum allowable temperature of 90° C., the actuator 17 will overheat, and the relaxation of the operation restriction of the machine 10 must be lifted.
  • the temperature state determination unit 24 determines that the temperature of the lubricant is such that the operation of the machine 10 is restricted
  • the temperature state determination unit 24 issues a display command to display a warning message 34 indicating that the lubricant is in a low temperature state or a high temperature state. may be sent to the display unit 32 .
  • the display unit 32 displays a warning message 34 indicating that the lubricant is in a low temperature state based on the display command.
  • the user can visually grasp that the temperature of the lubricant is such that the operation of the machine 10 is restricted (strengthened or relaxed).
  • the mechanical system 1 may further include an input unit 31 for the user to input a designated temperature instead of acquiring the detected temperature from the temperature sensor 18 . Since the control device 20 calculates the viscous frictional force from the viscous frictional force estimation formula (Equation 1) without using the detected values (torque detection value, speed detection value) of the actuator 17 at the detected temperature, Viscous frictional force can be calculated even at a specified temperature.
  • the user can simulate the operation limitation of the machine 10 caused by the viscous friction force at the input specified temperature.
  • the specified temperature if the specified temperature is low, the operation speed and operation execution time of the machine 10 can be simulated with enhanced operation restrictions, while if the specified temperature is high, the operation restrictions of the machine 10 are relaxed. It is possible to simulate the operation speed and operation execution time in a state where
  • FIG. 4 is a flowchart of the low temperature state of the mechanical system 1 of this embodiment.
  • step S1 the threshold for the detected temperature, the threshold for the stop time, and the threshold for the operating time after the machine 10 is operated are set in advance.
  • the threshold for the detected temperature, the threshold for the stop time, and the threshold for the operation time after the machine 10 is operated are stored in the storage unit 25 of the control device 20 or the storage unit of the external device, but other embodiments , the input from the input unit 31 of the teaching device 30 may be used.
  • step S2 when the control device 20 is powered on, the temperature acquisition unit 21 acquires the detected temperature, while the stop time calculation unit 22 calculates the stop time before the machine 10 starts operating, and calculates the operating time.
  • the unit 23 calculates the operating time after the machine 10 has been operated.
  • step S3 the temperature state determination unit 24 determines whether the detected temperature T is less than a threshold value (eg, 10° C.) and whether the stop time before operation of the machine 10 exceeds a threshold value (eg, 9 hours). It is determined whether the lubricant is in a low temperature state to the extent that the machine 10 is restricted (strengthened) in operation.
  • a threshold value eg, 10° C.
  • a threshold value eg, 9 hours
  • step S4 If the temperature state determination unit 24 determines that the detected temperature T is equal to or higher than the threshold value (for example, 10° C.) or the stop time does not exceed the threshold value (for example, 9 hours) (NO in step S3), step In S4, the command limiter 28b cancels the limit (strengthening) of the operation command of the actuator 17 or the machine 10 that has already been applied, and ends the function of coping with changes in viscous friction.
  • the threshold value for example, 10° C.
  • the stop time for example, 9 hours
  • a warning message 34 may be displayed on the display 32 to warn that the lubricant is in a cold condition that will increase the operational limits of the machine 10 .
  • the frictional force calculator 27 calculates the viscous frictional forces ⁇ d and ⁇ at the detected temperature and the reference temperature based on the viscous frictional force estimation formula (Equation 1). Calculate r respectively.
  • the viscous friction coefficients are stored in the storage unit 25 or a storage unit of an external device after performing an experiment in advance, or the friction coefficient calculation unit 26 calculates the viscous friction coefficients ⁇ d and ⁇ r at the detected temperature and the reference temperature. are calculated respectively.
  • the friction force calculation unit 27 may calculate the viscous friction forces ⁇ d and ⁇ r at the detected temperature and the reference temperature based on the temperature-friction force database without using the viscous friction coefficients ⁇ d and ⁇ r . good.
  • the upper limit calculator 28a determines the upper limit values s lim1 to s limn , a lim1 of the operation of the actuator 17 based on the viscous frictional forces ⁇ d and ⁇ r at the detected temperature and the reference temperature so as not to exceed the capacity of the actuator 17. ⁇ a limn or the upper limits S lim , A lim of the operation of the machine 10 are calculated.
  • the command limiter 28b limits (strengthens) the operation command 36 of the actuator 17 or the machine 10 based on the upper limit value.
  • the command restriction unit 28b preferably causes the display unit 32 to highlight the restricted (enhanced) operation command 36.
  • the command limiting unit 28b preferably causes the display unit 32 to display the upper limit values s lim1 to s limn and a lim1 to a limn or Slim and A lim of the operation in the vicinity of the operation command 36 to which the operation is limited.
  • step S9 the temperature state determination unit 24 determines whether the operating time of the machine 10 exceeds a threshold (for example, 10 minutes). When the temperature state determination unit 24 determines that the operating time of the machine 10 does not exceed the threshold value (for example, 10 minutes) (NO in step S9), it determines that the lubricant is still in a low temperature state, and the operating time The determination in step S9 is repeated until the threshold value (for example, 10 minutes) is exceeded.
  • a threshold for example, 10 minutes
  • the temperature state determination unit 24 determines that the operation time of the machine 10 exceeds the threshold value (for example, 10 minutes) in a low temperature state in which the operation restriction of the machine 10 is strengthened (YES in step S9), the lubricant has exited the low temperature state, and in step S4, the command limiter 28b cancels the limit (strengthening) of the operation command for the actuator 17 or the machine 10, and terminates the function of coping with changes in viscous friction.
  • the threshold value for example, 10 minutes
  • FIG. 5 is a flowchart of the high temperature state of the mechanical system 1 of this embodiment.
  • the threshold for the detected temperature, the threshold for the stop time, and the threshold for the operating time after the machine 10 is operated are set in advance.
  • the threshold for the detected temperature, the threshold for the stop time, and the threshold for the operation time after the machine 10 is operated are stored in the storage unit 25 of the control device 20 or the storage unit of the external device, but other embodiments , the input from the input unit 31 of the teaching device 30 may be used.
  • step S2 when the control device 20 is powered on, the temperature acquisition unit 21 acquires the detected temperature, while the stop time calculation unit 22 calculates the stop time before the machine 10 starts operating, and calculates the operating time.
  • the unit 23 calculates the operating time after the machine 10 has been operated.
  • step S3a the temperature state determination unit 24 determines whether or not the detected temperature T is equal to or higher than a threshold value (for example, 40° C.). state.
  • a threshold value for example, 40° C.
  • step S4 the actuator 17 or the machine to which the command limiter 28b is already applied. 10
  • the restriction (strengthening) of the operation command is released, and the function for coping with changes in viscous friction is ended.
  • the temperature state determination unit 24 determines that the detected temperature T is equal to or higher than the threshold value (for example, 40° C.) (YES in step S3a) (YES in step S3a), the lubricant is in a high temperature state where the operation restriction of the machine 10 is relaxed.
  • a warning message 34 may be displayed on the display unit 32 to warn of this.
  • the frictional force calculator 27 calculates the viscous frictional forces ⁇ d and ⁇ at the detected temperature and the reference temperature based on the viscous frictional force estimation formula (Equation 1) Calculate r respectively.
  • the viscous friction coefficients are stored in the storage unit 25 or a storage unit of an external device after performing an experiment in advance, or the friction coefficient calculation unit 26 calculates the viscous friction coefficients ⁇ d and ⁇ r at the detected temperature and the reference temperature. are calculated respectively.
  • the friction force calculation unit 27 may calculate the viscous friction forces ⁇ d and ⁇ r at the detected temperature and the reference temperature based on the temperature-friction force database without using the viscous friction coefficients ⁇ d and ⁇ r . good.
  • the upper limit calculator 28a determines the upper limit values s lim1 to s limn , a lim1 of the operation of the actuator 17 based on the viscous frictional forces ⁇ d and ⁇ r at the detected temperature and the reference temperature so as not to exceed the capacity of the actuator 17. ⁇ a limn or the upper limits S lim , A lim of the operation of the machine 10 are calculated.
  • the command limiter 28b limits (relaxes) the operation command 36 for the actuator 17 or the machine 10 based on the upper limit value.
  • the command restriction unit 28b preferably causes the display unit 32 to highlight the operation command 36 with the operation restriction applied (relaxed). Further, the command limiting unit 28b preferably causes the display unit 32 to display the upper limit values s lim1 to s limn and a lim1 to a limn or Slim and A lim of the operation in the vicinity of the operation command 36 to which the operation is limited.
  • step S9a the temperature state determination unit 24 determines whether the detected temperature T is equal to or higher than the maximum allowable threshold (for example, 90° C.) in order to prevent overheating of the actuator 17. determine whether When the temperature state determination unit 24 determines that the detected temperature T is less than the maximum allowable threshold (for example, 90° C.) (NO in step S9a), the detected temperature T exceeds the maximum allowable temperature of the actuator 17 specifications. It is determined that there is a margin, and the determination in step S9a is repeated until the detected temperature T becomes equal to or higher than the maximum allowable threshold (for example, 90° C.).
  • the maximum allowable threshold for example, 90° C.
  • the temperature state determination unit 24 determines that the detected temperature T is equal to or higher than the maximum allowable threshold value (for example, 90° C.) in a high temperature state where the operation restrictions of the machine 10 are relaxed (YES in step S9a)
  • the operation limit of the machine 10 is strengthened so that the capacity of the actuator 17 is not exceeded. It is possible to prevent the occurrence of an error excessive alarm, and thus the machine 10 can continue to operate.
  • the machine 10 can operate at a relatively high speed because the operation restriction of the machine 10 is relaxed so as not to exceed the capacity of the actuator 17 .
  • the operation command of the actuator 17 or the machine 10 with the operation restricted is highlighted on the display unit 32.
  • the user can visually grasp the operation command of the restricted actuator 17 or the machine 10, and can easily recognize that the machine 10 is not operating as intended.

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Abstract

制御装置は、検出温度を取得する温度取得部と、検出温度及び基準温度において機械のアクチュエータに生じる粘性摩擦力を算出する摩擦力算出部と、粘性摩擦力に基づいてアクチュエータの能力を超えないように機械に動作制限をかける制御部と、を備える。

Description

制御装置、機械システム、及び表示装置
　本発明は、機械の制御技術に関し、特に粘性摩擦の変化への対処機能を備えた制御装置、機械システム、及び表示装置に関する。
　従来、サーボモータの指令移動量と実際の移動量との偏差である位置誤差が規定値以上になったとき、誤差過大アラームを発生させて機械の動作を停止させる技術が提案されている（例えば特許文献１）。しかし、機械が低温環境に一定時間放置された場合、機械のアクチュエータを潤滑する潤滑剤の動粘度が上昇するため、冷却された機械が動作を開始すると、アクチュエータに生じる粘性摩擦力の増大に応じてサーボモータの能力を超えた動作指令が入力され、指令位置と実際の位置との偏差が増大し、位置誤差が規定値を超えて誤差過大アラームを発生させてしまうことがある。この場合、異常と判断し、機械の動作を停止させるが、機械を含むシステム全体の停止にも繋がり、生産、運行等への悪影響が発生する。
　一方、機械が高温環境にある場合、潤滑剤の動粘度が低下し、アクチュエータに生じる粘性摩擦力が低下するため、位置誤差が規定値を超えず、誤差拡大アラームを発生させることはない。しかし、高温環境では、基準温度（例えば常温）におけるサーボモータの速度、加速度等の動作制限をアクチュエータの能力を超えない範囲で多少緩和できる可能性がある。本願に関連する背景技術としては、後述の文献が公知である。
　特許文献１には、モータの最大回転速度における位置誤差の閾値を設定すると、モータの回転速度が低速の時に異常の検出に時間がかかるという課題を解決するため、サーボ制御系のポジションゲインの逆数を時定数とする一次系の伝達関数で近似したサーボ制御系のシミュレーションをサーボモータの駆動制御と並行して行い、シミュレーションで得られた位置誤差とサーボ制御で得られた実際の位置誤差が所定値以上になったとき、誤差過大アラームを発生させることが記載されている。
　特許文献２には、低温環境下でロボットを稼働させた場合、モータや減速機を含む機構部で使用されているグリース（潤滑剤）が硬くなり、常温環境下に比して摩擦が増大するため、実際には衝突が生じていないにも拘わらず推定外乱値が閾値を超えてしまい、衝突を誤検知することから、ロボットの駆動軸が低温環境下にあるか否かをロボットの制御装置内で判断し、低温環境下にあると判断された場合には閾値を常温環境下のための値から上方に修正することが記載されている。
　特許文献３には、時間や温度とともに変化する摩擦力をより正確に求め、時間や温度の変化に依存することなく時間変化や温度変化に対し動的に摩擦係数を切り替え、常に位置制御や柔軟制御の制御性能を高く維持することを目的とし、位置制御と速度制御のシミュレーションを行い、速度制御器の出力とシミュレーション速度制御器の出力を比較し、比較部の出力から摩擦モデルを生成し、摩擦モデルの出力に基づいた補償を行うサーボ制御装置が記載されている。
　特許文献４には、モータ電源投入後の経過時間が規定値を超えたかどうかで外乱値の閾値を変更する構成を採用した場合に、ロボットの温度が低くなく摩擦が大きくないにも拘わらず、閾値を変更したために衝突を検知できなくなる問題や、摩擦係数の推定値の変化量が規定値以下となったかどうかで外乱値の閾値を変更する構成を採用した場合に、ロボットの温度が低い領域では摩擦変化により摩擦係数の推定値が収束したかどうかを判断できず、衝突を検知できなくなる問題を解決するため、ロボットの温度が低いことを示す予め定めた条件が満たされるとロボットの衝突を検知し難くなるように、ロボットの衝突を検知する検知手段を制御するロボット制御装置が記載されている。
　特許文献５には、摩擦特性の高精度なモデリング及び関連する物理量の高精度な同定を必要とせずに、モータの出力軸に作用する摩擦力の推定と摩擦力による外乱の補償を適切に行うことを目的とし、モータへの電流指令値、モータの回転速度、及びモータに減速機構を介して接続された出力軸の捻じりトルクの測定値を制御入力として受け取り、モータの出力軸に作用する摩擦トルクによる外乱を抑制する外乱オブザーバ装置を備え、外乱オブザーバ装置は、制御入力に基づいて摩擦トルクを補償するトルク補償値を算出し、補償値算出の特性を表す感度関数がモータの回転速度に基づき設定されるモータ制御装置が記載されている。
特開平２－１８４２８１号公報 特開平１１－１５５１１号公報 特開２００６－１４６５７２号公報 特開２０２０－０１９１１７号公報 特開２０２０－１９８６５７号公報
　本発明は、従来の問題点に鑑み、粘性摩擦の変化に対処する機械の制御技術を提供することを目的とする。
　本開示の一態様は、検出温度を取得する温度取得部と、検出温度及び基準温度において機械のアクチュエータに生じる粘性摩擦力を算出する摩擦力算出部と、粘性摩擦力に基づいてアクチュエータの能力を超えないように機械に動作制限をかける制御部と、を備える、制御装置を提供する。
　本開示の他の態様は、機械と、温度センサと、温度センサから検出温度を取得する温度取得部と、検出温度及び基準温度において機械のアクチュエータに生じる粘性摩擦力を算出する摩擦力算出部と、粘性摩擦力に基づいてアクチュエータの能力を超えないように機械に動作制限をかける制御部と、を備える、機械システムを提供する。
　本開示の別の態様は、機械に動作制限をかける温度状態であると判定された場合に、動作制限をかけたアクチュエータ又は機械の動作指令を強調表示する表示部を備える、表示装置を提供する。
　本開示の一態様及び他の態様によれば、低温環境に起因して粘性摩擦力が増大した場合であっても、アクチュエータの能力を超えないように機械の動作制限が強化されるため、位置誤差の誤差過大アラームの発生を防止でき、ひいては機械が動作を継続できる。一方、高温環境に起因して粘性摩擦力が低下した場合には、アクチュエータの能力を超えないように機械の動作制限が緩和されるため、機械は比較的高速に動作を実行できる。
　本開示において用語「動作制限をかける」とは、低温環境に起因して粘性摩擦力が増大した場合において、機械の動作制限が強化されることだけではなく、高温環境に起因して粘性摩擦力が低下した場合において、機械の動作制限が緩和されることも含む。
　本開示の別の態様によれば、機械に動作制限をかける温度状態であると判定された場合には、動作制限をかけたアクチュエータ又は機械の動作指令を表示部に強調表示するため、ユーザは制限がかかっているアクチュエータ又は機械の動作指令を視覚的に把握でき、機械が意図した通りに動作していないことを容易に認識できる。
一実施形態の機械システムの構成図である。 一実施形態の機械システムの機能ブロック図である。 一実施形態の教示装置（表示装置）のユーザインタフェース図である。 一実施形態の機械システムの低温状態のフローチャートである。 一実施形態の機械システムの高温状態のフローチャートである。
　以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を詳細に説明する。各図面において、同一又は類似の構成要素には同一又は類似の符号が付与されている。また、以下に記載する実施形態は、特許請求の範囲に記載される発明の技術的範囲及び用語の意義を限定するものではない。なお、本書において用語「低温」とは、基準温度（例えば２５℃）よりも低い温度（例えば１０℃未満）を意味し、用語「高温」とは、基準温度よりも高い温度（例えば４０℃超）を意味する。また、本書において用語「摩擦力」は、狭義の摩擦力だけではなく、摩擦トルクを含むことに留意されたい。
　以下、一実施形態の機械システム１の構成の一例について詳細に説明する。図１は本実施形態の機械システム１の構成図であり、図２は本実施形態の機械システム１の機能ブロック図であり、図３は本実施形態の教示装置３０（表示装置）のユーザインタフェース図である。機械システム１は、機械１０と、機械１０を制御する制御装置２０と、を備えている。また、機械システム１は、必須ではないが、機械１０に対する教示や状態の確認を行う教示装置３０をさらに備えている。
　機械１０は、多関節ロボットで構成されるが、これに限定されず、他の実施形態では、単関節ロボット、双腕ロボット、パラレルリンク型ロボット等の他の産業用ロボット（ロボットアーム）で構成されてもよい。又は、別の実施形態では、機械１０は、産業用ロボットではなく、ヒューマノイド等の他の形態のロボットで構成されてもよい。或いは、さらに別の実施形態では、機械１０は、ロボットではなく、建設機械、農業機械等の他の産業機械、又は車両、航空機等の他の機械で構成されることもある。
　機械１０は、ベース１１と、第一軸線Ｊ１回りにベース１１に対して回転可能に支持された旋回胴１２と、を備えている。また、機械１０は、第一軸線Ｊ１に直交する第二軸線Ｊ２回りに旋回胴１２に対して回転可能に支持された第一アーム１３と、第二軸線Ｊ２に平行な第三軸線Ｊ３回りに第一アーム１３に対して回転可能に支持された第二アーム１４と、第二アーム１４の先端に取付けられた三軸の手首ユニット１５と、を備えている。さらに、機械１０は、手首ユニット１５の先端に取付けられるツール１６を備えていてもよい。ツール１６は、例えばハンド、切削ツール、締結ツール、溶接ツール、シーリングツール等を含む。
　このように機械１０は、旋回胴１２、第一アーム１３、第二アーム１４、手首ユニット１５等の相対運動可能な複数のリンクを備えている。本実施形態の機械１０は多軸機械であるため、複数のリンクをそれぞれ駆動する複数のアクチュエータ１７を備えているが（図２を参照）、これに限定されず、単軸機械である他の実施形態では、機械１０は一つのアクチュエータ１７のみを備えることもある。アクチュエータ１７はリンク連結部（例えばロボット関節部）に設けられる。アクチュエータ１７は、サーボモータ等の電動機、又は軸、軸受、歯車、減速機等の機械要素を連結した電動機等を含む電気式アクチュエータで構成されるが、これに限定されず、他の実施形態では、油圧式、空気式、磁気式等の他のエネルギ及びこれらの組み合わせを用いた他の方式のアクチュエータで構成されてもよい。
　また、アクチュエータ１７は、ロータリモータを含むロータリアクチュエータで構成されるが、これに限定されず、他の実施形態では、リニアモータを含むリニアアクチュエータで構成されることもある。アクチュエータ１７の軸、軸受、歯車等の機械要素は、グリース、潤滑油等の潤滑剤（図示せず）によって潤滑される。潤滑剤は温度に応じて動粘度が変化するため、アクチュエータ１７に生じる粘性摩擦力も変化する。
　そこで、機械システム１は温度センサ１８をさらに備えている。温度センサ１８は、熱電対、サーミスタ、測温抵抗体等で構成される。温度センサ１８は、アクチュエータ１７（例えば電動機）に搭載された既存の温度センサであるが、これに限定されず、他の実施形態では、アクチュエータ１７（例えば減速機や軸受）を潤滑する潤滑室内に搭載された温度センサや、機械１０の内部又は外部に搭載された温度センサや、制御装置２０又は教示装置３０に搭載された温度センサや、制御装置２０又は教示装置３０の近傍に配置された温度センサでもよい。既存の温度センサ１８は、アクチュエータ１７（例えば電動機の巻線、ステータコア、軸受等）の温度を検出するが、他の温度センサ１８は、潤滑室内の潤滑剤の温度を検出したり、機械１０の内部又は外部の周囲温度（機械１０を取り巻く流体温度）を検出したりする。機械１０の外部の周囲温度はいわゆる環境温度である。
　制御装置２０は、公知のＰＬＣ（programmable logic controller）で構成されるが、これに限定されず、他の実施形態では、他のコンピュータ装置で構成されてもよい。制御装置２０は、図示しないが、互いにバスで接続されたプロセッサ、メモリ、入出力インタフェース、タイマー等（図示せず）を備えている。プロセッサは、ＣＰＵ（central processing unit）、ＭＰＵ（micro processing unit）等を含み、メモリは、ＲＡＭ（random access memory）、ＲＯＭ（read only memory）等を含み、入出力インタフェースは、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等を含む。
　図３に示すように、制御装置２０は、教示装置３０で教示された動作プログラム３５に従って機械１０の動作を制御する。動作プログラム３５は、位置指令（例えば教示点Ｐ１、Ｐ２等への移動指令）、速度指令（例えばアクチュエータ１７又は機械１０の先端の速度指令（100mm／sec））等の種々の動作指令３６を含む。図２に示すように、制御装置２０は、検出温度を取得し、検出温度及び基準温度においてアクチュエータ１７に生じる粘性摩擦力を算出し、粘性摩擦力に基づいてアクチュエータ１７（例えば電動機、特にサーボモータ）の能力を超えないように機械１０に動作制限をかける。
　図１を再び参照すると、制御装置２０は、世界座標系、機械座標系、フランジ座標系、ツール座標系、カメラ座標系、ユーザ座標系等の種々の座標系を設定する。これら座標系は、例えば直交座標系でよい。説明を容易にするため、本実施形態では、制御装置２０が、機械座標系Ｃ１とツール座標系Ｃ２を設定しているものとする。機械座標系Ｃ１は機械１０の基準位置（例えばベース）に固定され、ツール座標系Ｃ２はツール１６の基準位置（例えばＴＣＰ（tool center point：ツール中心点）に固定される。
　図１に示すように、教示装置３０は、教示操作盤で構成されるが、これに限定されず、他の実施形態では、ティーチペンダント、他のコンピュータ装置等で構成されてもよい。図２及び図３に示すように、教示装置３０は、種々の情報を入力する入力部３１と、種々の情報を表示する表示部３２と、を備えている。入力部３１は例えばキーボード等で構成され、表示部３２は例えばディスプレイ等で構成される。
　図３に示すように、教示装置３０は、機械１０の動作プログラム３５の編集ウインドウ３３を表示部３２に表示し、位置指令、速度指令等の種々の動作指令３６を入力部３１で指定する。教示装置３０は、編集又は作成した動作プログラム３５を制御装置２０へ転送する。制御装置２０は、動作プログラム３５の動作指令３６に従ってアクチュエータ１７の動作を制御する。
　以上のように構成された機械システム１において、機械１０が低温環境に一定時間放置された場合、機械１０のアクチュエータ１７を潤滑する潤滑剤の動粘度が上昇するため、冷却された機械１０が動作を開始すると、アクチュエータ１７に生じる粘性摩擦力の増大に応じてアクチュエータ１７の能力を超えた動作指令３６が入力され、指令位置と実際の位置との偏差が増大し、位置誤差が規定値を超えて誤差過大アラームを発生させてしまうことがある。従って、制御装置２０は、粘性摩擦力の変化への対処機能を備えている。低温環境では、制御装置２０は、アクチュエータ１７又は機械１０の速度、加速度等の動作制限を強化し、比較的ゆっくりと機械１０の動作を開始させる制御を行う。
　一方、機械１０が高温環境にある場合、潤滑剤の動粘度が低下し、アクチュエータ１７に生じる粘性摩擦力が低下するため、位置誤差が規定値を超えず、誤差拡大アラームを発生させることはない。しかし、高温環境では、制御装置２０は、基準温度におけるアクチュエータ１７又は機械１０の速度、加速度等の動作制限を緩和し、比較的高速に機械１０の動作を実行する制御を行う。
　図２に示すように、制御装置２０は、温度センサ１８から検出温度を取得する温度取得部２１と、検出温度及び基準温度における機械１０のアクチュエータ１７に生じる粘性摩擦力を算出する摩擦力算出部２７と、粘性摩擦力に基づいてアクチュエータ１７の能力を超えないように機械１０に動作制限をかける制御部２８と、を備えている。
　また、制御装置２０は、種々の情報を記憶する記憶部２５を備えているとよい。記憶部２５は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリで構成される。記憶部２５は、検出温度の閾値、機械１０の稼働前の停止時間の閾値、機械１０の稼働後の稼働時間の閾値、粘性摩擦力推定式等を記憶する。
　なお、制御装置２０の記憶部２５以外の構成要素は、コンピュータプログラムの一部又は全部で構成されるが、これに限定されず、他の実施形態では、電気回路、半導体集積回路等の一部又は全部で構成されてもよい。また、他の実施形態において、制御部２８以外の構成要素は、有線又は無線で制御装置２０に接続可能な上位コンピュータ装置に配置されていてもよい。
　温度取得部２１は、Ａ／Ｄ変換された温度センサ１８の出力値（例えば電圧値等）に温度係数を乗算してアクチュエータ１７（例えば電動機の巻線、ステータコア等）の温度に変換して検出温度を取得する。つまり、温度センサ１８が潤滑剤の温度や機械１０の内部又は外部の周囲温度を出力する場合であっても、温度取得部２１はアクチュエータ１７の温度を取得することになる。温度センサ１８の出力値をアクチュエータ１７の温度に変換する温度係数は、記憶部２５に記憶してもよいし、又はプログラム内で定義してもよい。
　摩擦力算出部２７は、検出温度においてアクチュエータ１７に生じる粘性摩擦力τdと、基準温度においてアクチュエータ１７に生じる粘性摩擦力τrとをそれぞれ算出する。これにより、制御部２８は、検出温度と基準温度との間における粘性摩擦力の変化量Δτ（＝τd－τr）に基づいて機械１０に動作制限をかけることができる。粘性摩擦力τは、例えば次の粘性摩擦力推定式から求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　粘性摩擦力推定式（式１）において、μは粘性摩擦係数であり、νは潤滑剤の動粘度であり、ｓはアクチュエータ１７の速度（例えば回転速度）であり、ｎは定数の冪数である。式１における動粘度νは、公知のアンドレードの粘度算出式及び動粘度の定義に基づき、次の動粘度推定式から求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　動粘度推定式（式２）において、ｆ、ｅは定数であり、Ｔは潤滑剤の温度（例えば絶対温度）である。前述の通り、温度取得部２１は、アクチュエータ１７（例えば電動機の巻線、ステータコア、軸受等）の検出温度を取得するため、摩擦力算出部２７はアクチュエータ１７の検出温度に基づき潤滑剤の温度Ｔを推定する。定数ｆ、ｅは、アクチュエータ１７に使用される潤滑剤の温度、粘度、密度等のデータに基づいて予め定められる。定数ｆ、ｅは、記憶部２５に記憶してもよいし、又はプログラム内で定義してもよい。
　また、粘性摩擦力推定式（式１）における粘性摩擦係数μは、種々の温度環境（低温環境、基準温度、高温環境等）で機械１０に標準動作を実行させ、アクチュエータ１７の指令値（速度指令値、トルク指令値等）、検出値（速度検出値、トルク検出値等）、温度等に基づいて式１から同定する実験を予め行い、予め定められる。粘性摩擦係数μは、種々の温度に関連付けてデータベースとして記憶部２５に記憶しておくか、又はプログラム内で定義してもよい。
　或いは、図２に示すように、制御装置２０は、検出温度における粘性摩擦係数μdと、基準温度における粘性摩擦係数μrとを算出する摩擦係数算出部２６をさらに備えていてもよい。摩擦係数算出部２６は、検出温度及び基準温度において機械１０に標準動作を実行させ、アクチュエータ１７の指令値（速度指令値、トルク指令値等）、検出値（速度検出値、トルク検出値等）、及び検出温度と基準温度等に基づき、粘性摩擦係数μd、μrを算出する。検出温度及び基準温度における粘性摩擦係数μd、μrは、記憶部２５に記憶しておくか、又はプログラム内で定義してもよい。
　或いは、摩擦力算出部２７は、粘性摩擦係数μを用いずに、温度と粘性摩擦力との関係を同定する実験を行い、温度－摩擦力データベースを予め定め、温度－摩擦力データベースに基づいて検出温度と基準温度における粘性摩擦力τd、τrをそれぞれ算出してもよい。温度－摩擦力データベースは、記憶部２５に予め記憶しておくか、又はプログラム内で定義してもよい。
　また、粘性摩擦力推定式（式１）におけるアクチュエータ１７の速度ｓは、検出温度において機械１０にかける動作制限が強化され過ぎないように、基準温度におけるアクチュエータ１７の仕様上の最大速度ｓmax（例えば最大回転速度）を用いるとよい。基準温度におけるアクチュエータ１７の最大速度ｓmaxは、記憶部２５に予め記憶しておくか、又はプログラム内で定義してもよい。
　以上のように算出された検出温度と基準温度における粘性摩擦力τd、τrに基づき、制御部２８は、アクチュエータ１７の能力を超えないように機械１０に動作制限をかける。制御部２８は、アクチュエータ１７又は機械１０の動作の上限値を算出する上限算出部２８ａと、上限値に基づいてアクチュエータ１７又は機械１０の動作指令３６を制限する指令制限部２８ｂと、動作制限をかけた動作指令３６に基づいてアクチュエータ１７を駆動制御する駆動制御部２８ｃと、を備えている。
　上限算出部２８ａは、検出温度と基準温度との間における粘性摩擦力の変化量Δτ（＝τd－τr）に基づき、アクチュエータ１７の速度及び加速度の少なくとも一方の上限値を算出する。検出温度におけるアクチュエータ１７の速度の上限値ｓlimは、例えば次式から算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　式３において、τdは検出温度における粘性摩擦力であり、Δτは検出温度と基準温度との間における粘性摩擦力の変化量であり、μdは検出温度における粘性摩擦係数である。つまり、上限算出部２８ａは、検出温度と基準温度との間における粘性摩擦力の変化量Δτ分だけ、速度の上限値ｓlimを強化ないし緩和させることになる。
　一方、アクチュエータ１７の加速度の上限値alimは、例えば次式から算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　式４において、amaxはアクチュエータ１７の最大加速度であり、Ｊmは慣性モーメント（例えばロータイナーシャ）であり、Δτは検出温度と基準温度との間における粘性摩擦力の変化量である。つまり、上限算出部２８ａは、検出温度と基準温度との間における粘性摩擦力の変化量Δτ分だけ、加速度の上限値alimを強化ないし緩和させることになる。
　指令制限部２８ｂは、アクチュエータ１７の速度の上限値ｓlim及び加速度の上限値alimの少なくとも一方を超えないように、アクチュエータ１７の速度指令及び加速度指令（電流指令（例えばトルク指令））の少なくとも一方を制限する。つまり、指令制限部２８ｂは、動作プログラム３５内のアクチュエータ１７の速度指令及び加速度指令の少なくとも一方を制限する。
　或いは、他の実施形態において、指令制限部２８ｂは、ｎ個（ｎは１以上の整数）のアクチュエータ１７の速度及び加速度のそれぞれの上限値ｓlim1～ｓlimn、alim1～alimnを超えないように機械１０の速度指令及び加速度指令の少なくとも一方を制限してもよい。
　機械１０の速度及び加速度は、機械１０の先端（例えばツール座標系Ｃ２の原点）の速度及び加速度である。また、機械１０はｎ個のアクチュエータ１７を備えているため、指令制限部２８ｂは、順運動学に基づいてｎ個のアクチュエータ１７のそれぞれの速度及び加速度の少なくとも一方の上限値ｓlim1～ｓlimn、alim1～alimnを機械１０の先端の速度及び加速度の少なくとも一方の上限値Ｓlim、Ａlimに変換する。
　ｎ個のアクチュエータ１７のそれぞれの速度の上限値ｓlim1～ｓlimnは、アクチュエータ１７の位置ｑ1～ｑn（例えばロータリアクチュータでは回転角度、リニアアクチュエータでは直線位置）を時間ｔについて微分したものとして表される。一方、機械１０の先端の速度の上限値Ｓlimは、機械１０の位置及び姿勢（ｘ，ｙ，ｚ，ω，ｐ，ｒ）（例えば基準座標系Ｃ１におけるツール座標系Ｃ２の位置及び姿勢）を時間ｔについて微分したものとして表される。従って、機械１０の先端の速度の上限値Ｓlimは、順運動学により、例えば次式により求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　式５において、Ｊはヤコビ行列であり、機械１０（リンクの長さ、リンクの可動範囲等）に応じて予め定められ、記憶部２５に記憶されるか、又はプログラム内で定義される。
　一方、機械１０の先端の加速度の上限値Ａlimは、機械１０の先端の速度の上限値Ｓlimを時間ｔについて微分して求めるか、又は順運動学によってアクチュエータ１７の加速度の上限値alim1～alimnから求めてもよい。
　指令制限部２８ｂは、機械１０の先端の速度及び加速度の少なくとも一方の上限値Ｓlim、Ａlimに基づいて機械１０の速度指令及び加速度指令の少なくとも一方を制限する。つまり、指令制限部２８ｂは、動作プログラム３５内の機械１０の速度指令及び加速度指令の少なくとも一方を制限する。
　以上により、低温環境に起因して粘性摩擦力が増大した場合であっても、制御装置２０は、アクチュエータ１７の能力を超えないように機械１０の動作制限を強化するため、位置誤差の誤差過大アラームの発生を防止でき、ひいては機械１０が動作を継続できる。
　一方、高温環境に起因して粘性摩擦力が低下した場合には、制御装置２０は、アクチュエータ１７の能力を超えないように機械１０の動作制限を緩和するため、機械１０は比較的高速に動作を実行できる。
　また、指令制限部２８ｂは、動作制限をかけたアクチュエータ１７又は機械１０の動作指令３６を強調表示する表示指令を表示部３２へ送出する。図３に示すように、表示部３２は、動作プログラム３５の編集ウインドウ３３において、表示指令に基づき動作指令３６を強調表示するとよい。動作指令３６の強調表示は、例えば動作指令３６のテキストの背景色を赤色等で表示することにより行う。或いは、テキストベースではなく、アイコンベースのプログラミング環境を備えた他の実施形態では、動作指令３６のアイコンを赤色等で表示することにより行ってもよい。これにより、ユーザは制限がかかっている機械１０の動作指令３６を視覚的に把握でき、機械１０が意図した通りに動作していないことを容易に認識できる。
　図２を再び参照すると、指令制限部２８ｂは、アクチュエータ１７の速度及び加速度の上限値ｓlim1～ｓlimn、ａlim1～ａlimn、又は機械１０の速度及び加速度の少なくとも一方の上限値Ｓlim、Ａlimを表示する表示指令を表示部３２へ送出する。図３に示すように、表示部３２は、動作プログラム３５の編集ウインドウ３３において、表示指令に基づき動作指令３６の近傍にアクチュエータ１７の動作の上限値ｓlim1～ｓlimn、ａlim1～ａlimn又は機械１０の動作の上限値Ｓlim、Ａlimを表示してもよい。図３の例では、機械１０が低温環境にあるため、アクチュエータ１７又は機械１０の速度指令（100mm／sec）が粘性摩擦力の変化に応じて上限値Ｓlim（70mm／sec）に制限されていることが分かる。これにより、ユーザは機械１０の動作指令の上限値を視覚的に把握できる。
　図２を再び参照すると、駆動制御部２８ｃは、動作制限をかけたアクチュエータ１７の動作指令に基づいてアクチュエータ１７を駆動制御する。或いは、他の実施形態では、駆動制御部２８ｃは、逆運動学に基づき、動作制限をかけた機械１０の動作指令３６をｎ個のアクチュエータ１７の動作指令に変換し、変換したアクチュエータ１７の動作指令に基づいてアクチュエータ１７を駆動制御する。駆動制御部２８ｃは、例えばモータ駆動制御装置（例えばサーボアンプ）で構成される。
　また、制御装置２０は、機械１０の稼働前の停止時間を算出する停止時間算出部２２と、機械１０の稼働後の稼働時間を算出する稼働時間算出部２３と、検出温度、停止時間、及び稼働時間の少なくとも一つに基づき、機械１０に動作制限をかける温度状態であるか否かを判定する温度状態判定部２４と、をさらに備えていてもよい。
　停止時間算出部２２は、制御装置２０のタイマー機能を用いて電源切断（電源ＯＦＦ）から電源投入（電源ＯＮ）までの時間間隔を計測することにより、機械１０の稼働前の停止時間を算出する。或いは、他の実施形態において、停止時間算出部２２は、電源切断（電源ＯＦＦ）から機械１０の動作開始までの時間間隔を計測してもよい。
　稼働時間算出部２３は、制御装置２０のタイマー機能を用いて電源投入（電源ＯＮ）から現在時刻までの間の累積稼働時間を計測することにより、機械１０の稼働後の稼働時間を算出する。或いは、他の実施形態では、稼働時間算出部２３は、制御装置２０のタイマー機能を用いて、単に電源投入（電源ＯＮ）から現在時刻までの間の時間間隔を計測することにより、機械１０の稼働時間を概略的に算出してもよい。
　温度状態判定部２４は、検出温度Ｔが閾値（例えば１０℃）未満であるか否か、且つ、機械１０の稼働前の停止時間が閾値（例えば９時間）を超えているか否かを判定することにより、機械１０に動作制限をかける（強化する）程度に潤滑剤が低温状態であるか否かを判定する。機械１０の稼働前の停止時間が短い場合は、機械１０がまだ温かく、検出温度における粘性摩擦力が基準温度における粘性摩擦力に比べて余り変化していない可能性があるため、機械１０の稼働前の停止時間を考慮することにより、潤滑剤の温度状態をより正確に判定できる。
　一方、温度状態判定部２４は、検出温度Ｔが閾値（例えば４０℃）を超えているか否かを判定することにより、機械１０に動作制限をかける（緩和する）程度に潤滑剤が高温状態であるか否かを判定する。以上の検出温度Ｔの閾値及び停止時間の閾値は、記憶部２５に予め記憶するか、又はプログラム内で予め定義してもよい。
　温度状態判定部２４は、検出温度Ｔが閾値（例えば１０℃＜Ｔ＜４０℃）から外れた場合は（つまり潤滑剤が低温状態又は高温状態であると判定した場合は）、摩擦係数算出指令を摩擦係数算出部２６へ送出するか、又は、摩擦力算出指令を摩擦力算出部２７へ送出する。
　摩擦係数算出部２６は、前述の通り、検出温度と基準温度における粘性摩擦係数μd、μrをそれぞれ算出し、算出した粘性摩擦係数μd、μrを摩擦力算出部２７へ送出する。摩擦力算出部２７は、前述の通り、検出温度と基準温度における粘性摩擦力τd、τrをそれぞれ算出し、制御部２８へ送出する。制御部２８は、前述の通り、検出温度と基準温度との間の粘性摩擦力の変化量Δτに基づき、アクチュエータ１７の能力を超えないように機械１０に動作制限をかける。
　また、温度状態判定部２４は、潤滑剤が低温状態であると判定した場合に、機械１０の稼働後の稼働時間が閾値（例えば１０分）を超えていると判定したときは、潤滑剤が既に温まっているため、機械１０の動作制限（強化）の解除指令を指令制限部２８ｂへ送出し、指令制限部２８ｂは、解除指令に基づいて機械１０の動作制限（強化）を解除するとよい。或いは、他の実施形態において、温度状態判定部２４は、低温環境であると判定した場合に、機械１０の稼働後の稼働時間が閾値（例えば１０分）を超えており、且つ、そのときの検出温度Ｔが閾値（例えば１０℃）を超えていると判定したときに、機械１０の動作制限（強化）の解除指令を指令制限部２８ｂへ送出してもよい。これにより、潤滑剤の温度状態をより正確に判定できる。
　一方、温度状態判定部２４は、潤滑剤が高温状態であると判定した場合に、検出温度Ｔが最大許容閾値（例えば９０℃）を超えると判定したときは、機械１０の動作制限（緩和）の解除指令を指令制限部２８ｂへ送出する。ここで、検出温度Ｔの最大許容閾値とは、アクチュエータ１７（例えば電動機）の仕様上の最大許容温度を意味する。例えばアクチュエータ１７が最大許容温度９０℃を超えた場合は、アクチュエータ１７がオーバーヒートしてしまうため、機械１０の動作制限の緩和を解除しなければならない。
　また、温度状態判定部２４は、潤滑剤が機械１０に動作制限をかける程度の温度状態であると判定した場合には、潤滑剤が低温状態又は高温状態である警告メッセージ３４を表示する表示指令を表示部３２へ送出してもよい。図３の例において、表示部３２は、潤滑剤が低温状態である警告メッセージ３４を表示指令に基づき表示している。これにより、ユーザは潤滑剤が機械１０に動作制限（強化又は緩和）をかける程度の温度状態であることを視覚的に把握できる。
　図２を再び参照すると、機械システム１は、温度センサ１８から検出温度を取得するのではなく、検出温度の代わりに指定温度をユーザが入力する入力部３１をさらに備えていてもよい。制御装置２０は、検出温度におけるアクチュエータ１７の検出値（トルク検出値、速度検出値）等を用いずに、粘性摩擦力推定式（式１）から粘性摩擦力を算出するため、検出温度以外の指定温度であっても粘性摩擦力を算出できる。
　これにより、ユーザは入力した指定温度における粘性摩擦力に起因した機械１０の動作制限をシミュレーションできる。つまり、指定温度が低温の場合は、機械１０の動作制限が強化された状態の動作速度と動作実行時間をシミュレーションでき、一方で、指定温度が高温の場合は、機械１０の動作制限が緩和された状態の動作速度と動作実行時間をシミュレーションできる。
　以下、本実施形態の機械システム１の動作の一例について詳細に説明する。図４は本実施形態の機械システム１の低温状態のフローチャートである。先ず、ステップＳ１では、検出温度の閾値、停止時間の閾値、及び機械１０の稼働後の稼働時間の閾値を予め設定する。検出温度の閾値、停止時間の閾値、及び機械１０の稼働後の稼働時間の閾値は、制御装置２０の記憶部２５又は外部装置の記憶部に記憶されたものを使用するが、他の実施形態において、教示装置３０の入力部３１から入力したものを使用してもよい。ステップＳ２において、制御装置２０の電源が投入されると、温度取得部２１が検出温度を取得し、一方で、停止時間算出部２２は機械１０の稼働前の停止時間を算出し、稼働時間算出部２３は機械１０の稼働後の稼働時間を算出する。
　ステップＳ３において、温度状態判定部２４は、検出温度Ｔが閾値（例えば１０℃）未満であるか否か、且つ、機械１０の稼働前の停止時間が閾値（例えば９時間）を超えているか否かを判定することにより、機械１０に動作制限をかける（強化する）程度に潤滑剤が低温状態であるか否かを判定する。温度状態判定部２４は、検出温度Ｔが閾値（例えば１０℃）以上であるか、又は、停止時間が閾値（例えば９時間）を超えていないと判定した場合は（ステップＳ３のＮＯ）、ステップＳ４において、指令制限部２８ｂが既にかけられているアクチュエータ１７又は機械１０の動作指令の制限（強化）を解除し、粘性摩擦の変化への対処機能を終了する。
　一方、温度状態判定部２４は、検出温度Ｔが閾値（例えば１０℃）未満であり、且つ、停止時間が閾値（例えば９時間）を超えていると判定した場合は（ステップＳ３のＹＥＳ）、潤滑剤が機械１０の動作制限が強化される低温状態にあることを警告する警告メッセージ３４を表示部３２に表示させるとよい。
　また、機械１０に動作制限をかける（強化する）ため、ステップＳ５において、摩擦力算出部２７が粘性摩擦力推定式（式１）に基づき、検出温度と基準温度における粘性摩擦力τd、τrをそれぞれ算出する。なお、粘性摩擦係数は、予め実験を行って記憶部２５又は外部装置の記憶部に記憶しておくか、又は、摩擦係数算出部２６が検出温度及び基準温度における粘性摩擦係数μd、μrをそれぞれ算出する。或いは、摩擦力算出部２７は、粘性摩擦係数μd、μrを用いずに、温度－摩擦力データベースに基づき、検出温度と基準温度における粘性摩擦力τd、τrをそれぞれ算出してもよい。
　ステップＳ６では、上限算出部２８ａが検出温度と基準温度における粘性摩擦力τd、τrに基づいてアクチュエータ１７の能力を超えないようにアクチュエータ１７の動作の上限値ｓlim1～ｓlimn、alim1～alimn又は機械１０の動作の上限値Ｓlim、Ａlimを算出する。ステップＳ７では、指令制限部２８ｂが上限値に基づいてアクチュエータ１７又は機械１０の動作指令３６に制限をかける（強化する）。
　また、ステップＳ８において、指令制限部２８ｂは、動作制限をかけた（強化した）動作指令３６を表示部３２に強調表示させるとよい。さらに、指令制限部２８ｂは、動作制限をかけた動作指令３６の近傍に動作の上限値ｓlim1～ｓlimn、alim1～alimn又はＳlim、Ａlimを表示部３２に表示させるとよい。
　機械１０の動作制限が強化される低温状態において、ステップＳ９では、温度状態判定部２４が、機械１０の稼働時間が閾値（例えば１０分）を超えているか否かを判定する。温度状態判定部２４は、機械１０の稼働時間が閾値（例えば１０分）を超えていないと判定した場合は（ステップＳ９のＮＯ）、潤滑剤が未だ低温状態であると判定し、稼働時間が閾値（例えば１０分）を超えるまでステップＳ９の判定を繰り返す。
　一方、温度状態判定部２４は、機械１０の動作制限が強化される低温状態において、機械１０の稼働時間が閾値（例えば１０分）を超えたと判定した場合は（ステップＳ９のＹＥＳ）、潤滑剤が低温状態を脱したと判定し、ステップＳ４において、指令制限部２８ｂがアクチュエータ１７又は機械１０の動作指令の制限（強化）を解除し、粘性摩擦の変化への対処機能を終了する。
　図５は本実施形態の機械システム１の高温状態のフローチャートである。先ず、ステップＳ１では、検出温度の閾値、停止時間の閾値、及び機械１０の稼働後の稼働時間の閾値を予め設定する。検出温度の閾値、停止時間の閾値、及び機械１０の稼働後の稼働時間の閾値は、制御装置２０の記憶部２５又は外部装置の記憶部に記憶されたものを使用するが、他の実施形態において、教示装置３０の入力部３１から入力したものを使用してもよい。ステップＳ２において、制御装置２０の電源が投入されると、温度取得部２１が検出温度を取得し、一方で、停止時間算出部２２は機械１０の稼働前の停止時間を算出し、稼働時間算出部２３は機械１０の稼働後の稼働時間を算出する。
　ステップＳ３ａにおいて、温度状態判定部２４は、検出温度Ｔが閾値（例えば４０℃）以上であるか否かを判定することにより、機械１０に動作制限をかける（緩和する）程度に潤滑剤が高温状態であるか否かを判定する。温度状態判定部２４は、検出温度Ｔが閾値（例えば４０℃）未満であると判定した場合は（ステップＳ３ａのＮＯ）、ステップＳ４において、指令制限部２８ｂが既にかけられているアクチュエータ１７又は機械１０の動作指令の制限（強化）を解除し、粘性摩擦の変化への対処機能を終了する。
　一方、温度状態判定部２４は、検出温度Ｔが閾値（例えば４０℃）以上であると判定した場合は（ステップＳ３ａのＹＥＳ）、潤滑剤が機械１０の動作制限が緩和される高温状態にあることを警告する警告メッセージ３４を表示部３２に表示させるとよい。
　また、機械１０に動作制限をかける（緩和する）ため、ステップＳ５において、摩擦力算出部２７が粘性摩擦力推定式（式１）に基づき、検出温度と基準温度における粘性摩擦力τd、τrをそれぞれ算出する。なお、粘性摩擦係数は、予め実験を行って記憶部２５又は外部装置の記憶部に記憶しておくか、又は、摩擦係数算出部２６が検出温度及び基準温度における粘性摩擦係数μd、μrをそれぞれ算出する。或いは、摩擦力算出部２７は、粘性摩擦係数μd、μrを用いずに、温度－摩擦力データベースに基づき、検出温度と基準温度における粘性摩擦力τd、τrをそれぞれ算出してもよい。
　ステップＳ６では、上限算出部２８ａが検出温度と基準温度における粘性摩擦力τd、τrに基づいてアクチュエータ１７の能力を超えないようにアクチュエータ１７の動作の上限値ｓlim1～ｓlimn、alim1～alimn又は機械１０の動作の上限値Ｓlim、Ａlimを算出する。ステップＳ７では、指令制限部２８ｂが上限値に基づいてアクチュエータ１７又は機械１０の動作指令３６に制限をかける（緩和する）。
　また、ステップＳ８において、指令制限部２８ｂは、動作制限をかけた（緩和した）動作指令３６を表示部３２に強調表示させるとよい。さらに、指令制限部２８ｂは、動作制限をかけた動作指令３６の近傍に動作の上限値ｓlim1～ｓlimn、alim1～alimn又はＳlim、Ａlimを表示部３２に表示させるとよい。
　機械１０の動作制限が緩和される高温状態において、ステップＳ９ａでは、温度状態判定部２４が、アクチュエータ１７のオーバーヒートを防止するため、検出温度Ｔが最大許容閾値（例えば９０℃）以上であるか否かを判定する。温度状態判定部２４は、検出温度Ｔが最大許容閾値（例えば９０℃）未満であると判定した場合は（ステップＳ９ａのＮＯ）、検出温度Ｔがアクチュエータ１７の仕様上の最大許容温度に対して余裕がある状態であると判定し、検出温度Ｔが最大許容閾値（例えば９０℃）以上になるまでステップＳ９ａの判定を繰り返す。
　一方、温度状態判定部２４は、機械１０の動作制限が緩和される高温状態において、検出温度Ｔが最大許容閾値（例えば９０℃）以上であると判定した場合は（ステップＳ９ａのＹＥＳ）、検出温度Ｔがアクチュエータ１７の仕様上の最大許容温度付近まで上昇していると判定し、ステップＳ４において、指令制限部２８ｂがアクチュエータ１７又は機械１０の動作指令の制限（緩和）を解除し、粘性摩擦の変化への対処機能を終了する。
　以上のように本実施形態によれば、低温環境に起因して粘性摩擦力が増大した場合であっても、アクチュエータ１７の能力を超えないように機械１０の動作制限が強化されるため、位置誤差の誤差過大アラームの発生を防止でき、ひいては機械１０が動作を継続できる。一方、高温環境に起因して粘性摩擦力が低下した場合には、アクチュエータ１７の能力を超えないように機械１０の動作制限が緩和されるため、機械１０は比較的高速に動作を実行できる。
　また、機械１０に動作制限をかける温度状態であると判定された場合には、動作制限をかけた（強化又は緩和した）アクチュエータ１７又は機械１０の動作指令を表示部３２に強調表示するため、ユーザは制限がかかっているアクチュエータ１７又は機械１０の動作指令を視覚的に把握でき、機械１０が意図した通りに動作していないことを容易に認識できる。
　本明細書において種々の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲に記載された範囲内において種々の変更を行えることを認識されたい。
　１　機械システム
　１０　機械
　１１　ベース
　１２　旋回胴
　１３　第一アーム
　１４　第二アーム
　１５　手首ユニット
　１６　ツール
　１７　アクチュエータ
　１８　温度センサ
　２０　制御装置
　２１　温度取得部
　２２　停止時間算出部
　２３　稼働時間算出部
　２４　温度状態判定部
　２５　記憶部
　２６　摩擦係数算出部
　２７　摩擦力算出部
　２８　制御部
　２８ａ　上限算出部
　２８ｂ　指令制限部
　２８ｃ　駆動制御部
　３０　教示装置（表示装置）
　３１　入力部
　３２　表示部
　３３　編集ウインドウ
　３４　警告メッセージ
　３５　動作プログラム
　３６　動作指令
　Ｃ１　機械座標系
　Ｃ２　ツール座標系
　Ｊ１～Ｊ６　軸線

Claims (14)

  1. 　検出温度を取得する温度取得部と、
    　前記検出温度及び基準温度において機械のアクチュエータに生じる粘性摩擦力を算出する摩擦力算出部と、
    　前記粘性摩擦力に基づいて前記アクチュエータの能力を超えないように前記機械に動作制限をかける制御部と、
    　を備える、制御装置。
  2. 　前記制御部は、前記粘性摩擦力に基づいて前記アクチュエータ又は前記機械の動作の上限値を算出する上限算出部を備える、請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記制御部は、前記上限値に基づいて前記アクチュエータ又は前記機械の動作指令を制限する指令制限部を備える、請求項２に記載の制御装置。
  4. 　前記制御部は、前記検出温度と前記基準温度との間における前記粘性摩擦力の変化量に基づいて前記機械に動作制限をかける、請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
  5. 　前記検出温度及び前記基準温度における粘性摩擦係数を算出する摩擦係数算出部をさらに備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御装置。
  6. 　前記動作制限をかけた前記アクチュエータ又は前記機械の動作指令を強調表示する表示部をさらに備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の制御装置。
  7. 　前記アクチュエータ又は前記機械の動作指令の近傍に前記機械の動作の上限値を表示する表示部をさらに備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の制御装置。
  8. 　前記機械の稼働前の停止時間を算出する停止時間算出部と、
    　前記機械の稼働後の稼働時間を算出する稼働時間算出部と、
    　前記検出温度、前記停止時間、及び前記稼働時間の少なくとも一つに基づき、前記機械に動作制限をかける温度状態であるか否かを判定する温度状態判定部と、
    　をさらに備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の制御装置。
  9. 　前記アクチュエータの潤滑剤の温度状態を表示する表示部をさらに備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の制御装置。
  10. 　前記検出温度の代わりに指定温度をユーザが入力する入力部をさらに備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の制御装置。
  11. 　機械と、
    　温度センサと、
    　前記温度センサから検出温度を取得する温度取得部と、
    　前記検出温度及び基準温度において前記機械のアクチュエータに生じる粘性摩擦力を算出する摩擦力算出部と、
    　前記粘性摩擦力に基づいて前記アクチュエータの能力を超えないように前記機械に動作制限をかける制御部と、
    　を備える、機械システム。
  12. 　機械に動作制限をかける温度状態であると判定された場合に、前記動作制限をかけたアクチュエータ又は前記機械の動作指令を強調表示する表示部を備える、表示装置。
  13. 　前記表示部は前記アクチュエータ又は前記機械の前記動作指令の近傍に前記アクチュエータ又は前記機械の動作の上限値を表示する、請求項１２に記載の表示装置。
  14. 　前記表示部は前記アクチュエータの潤滑剤の温度状態をさらに表示する、請求項１２又は１３に記載の表示装置。
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