特開 2024-147077 監視用データ収集システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024147077

(43)【公開日】2024-10-16

(54)【発明の名称】監視用データ収集システム

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/00 20060101AFI20241008BHJP

【ＦＩ】

B25J19/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023059851

(22)【出願日】2023-04-03

(71)【出願人】

【識別番号】000002233

【氏名又は名称】ニデックインスツルメンツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142619

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100153316

【弁理士】

【氏名又は名称】河口 伸子

(74)【代理人】

【識別番号】100196140

【弁理士】

【氏名又は名称】岩垂 裕司

(72)【発明者】

【氏名】野口 直之

(72)【発明者】

【氏名】森山 克也

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707HS27

3C707JS07

3C707MS14

3C707MS15

3C707MS24

(57)【要約】

【課題】アクチュエータを制御するコントローラの故障の予兆を監視する。
【解決手段】監視用データ収集システムＳは、ロボット１００の各軸のモータ１０１（アクチュエータ）を制御するコントローラ１に配置されてコントローラ１内の監視対象Ｅの状態を検知するセンサを備えるセンサ部２と、センサの出力に対応するデジタル信号に基づいて監視用信号を生成する監視用信号生成部３１、および、監視用信号生成部３１に接続される通信部３２を備えるデータ収集ユニット３と、コントローラ１の状態を監視する監視装置４０またはコントローラ１に設けられた監視用信号処理部４と、を有する。データ収集ユニット３は、通信部３２を介して、監視用信号処理部４に監視用信号を伝送する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アクチュエータを制御するコントローラに配置されて前記コントローラ内の監視対象の状態を検知するセンサと、
前記センサの出力に対応するデジタル信号に基づいて監視用信号を生成する監視用信号生成部、および、前記監視用信号生成部に接続される通信部を備えるデータ収集ユニットと、
前記コントローラの状態を監視する監視装置および前記コントローラの少なくとも一方に設けられた監視用信号処理部と、を有し、
前記データ収集ユニットは、前記通信部を介して、監視用信号処理部に前記監視用信号を伝送することを特徴とする監視用データ収集システム。

【請求項2】

前記コントローラは、前記監視対象を複数備え、
複数の前記監視対象のそれぞれに対応する位置に、前記センサと、前記センサの出力をＡＤ変換するＡＤ変換部を備えたセンサ部が配置され、
前記監視用信号生成部は、前記監視用信号として、複数の前記センサの出力に対応する複数のデジタル信号をシリアル方式により伝送するためのシリアルデータ信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の監視用データ収集システム。

【請求項3】

前記監視用信号生成部に接続されるデータ通信回線に対して、複数の前記センサ部のそれぞれがデイジーチェーン接続されることを特徴とする請求項２に記載の監視用データ収集システム。

【請求項4】

前記通信部は、
複数のネットワークノードの間での通信を可能にするスイッチングハブ部と、
前記スイッチングハブ部に接続してＬＡＮケーブルが着脱可能に取付けられる複数のＬＡＮポートと、を備え、
前記監視用信号生成部はネットワークノードとして前記スイッチングハブ部に接続し、前記複数のＬＡＮポートのうちの１つを介して前記監視用信号を前記監視用信号処理部に出力することを特徴とする請求項１に記載の監視用データ収集システム。

【請求項5】

前記監視用信号処理部は、前記監視用信号に基づき、前記コントローラに設けられた専用表示器またはティーチングペンダントに監視情報を表示させることを特徴とする請求項１に記載の監視用データ収集システム。

【請求項6】

前記データ収集ユニットは、
前記コントローラの表面に配置され、前記コントローラのインターフェースパネルの一部を構成するパネルと、
前記監視用信号生成部および前記通信部が配置されるとともに、前記コントローラの電源回路に接続される電源コネクタが配置される基板と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の監視用データ収集システム。

【請求項7】

前記データ収集ユニットは、
前記監視用信号生成部および前記通信部が配置される基板と、
スペーサを介して前記基板が固定される支持プレートと、を備え、
前記支持プレートは、前記コントローラの筐体に固定され、
前記センサは、前記支持プレートと前記基板との間に配置され、前記支持プレートに設けられた切欠き部を介して前記監視対象と対向することを特徴とする請求項１に記載の監視用データ収集システム。

【請求項8】

前記監視対象は、前記アクチュエータに駆動電流を供給する配線が接続される動力コネクタ、ブレーカ、ノイズフィルタ、電源回路ユニット、前記駆動電流を生成するドライバに直流電流を供給する配線に接続される主回路コンデンサ、前記ドライバに直流電流を供給する主回路基板、のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の監視用データ収集システム。

【請求項9】

前記アクチュエータを備えたロボットに配置されるロボット側センサを備え、
前記監視用信号生成部は、前記監視用信号として、前記センサの出力、および、前記ロボット側センサの出力に対応する複数のデジタル信号をシリアル方式により伝送するためのシリアルデータ信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の監視用データ収集システム。

【請求項10】

前記コントローラには、前記監視対象に対応する位置に、前記センサと、前記センサの出力をＡＤ変換するＡＤ変換部を備えたセンサ部が配置され、
前記ロボットには、前記アクチュエータに対応する位置に、前記ロボット側センサと、前記ロボット側センサの出力をＡＤ変換するロボット側ＡＤ変換部を備えたロボット側センサ部が配置され、
前記監視用信号生成部に接続されるデータ通信回線に対して、前記センサ部および前記ロボット側センサ部がデイジーチェーン接続されることを特徴とする請求項９に記載の監視用データ収集システム。

【請求項11】

前記アクチュエータは、モータであり、
前記コントローラは、前記モータを駆動するモータドライバを備えることを特徴とする請求項１に記載の監視用データ収集システム。

【請求項12】

前記センサは、温度センサであることを特徴とする請求項１に記載の監視用データ収集システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットなどのアクチュエータを制御するコントローラの故障の予兆を監視するシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ロボットのアームを駆動するモータを制御するコントローラが記載される。ロボットには、モータ、ギヤ等によりアームを駆動する駆動部が構成されており、駆動部の状態を検知するためのセンサが設置される。センサは、例えば、加速度センサや温度センサ、あるいは、臭気や音を検知するセンサなどの各種のセンサが用いられる。センサの検知信号は、コントローラに入力される。コントローラでは、センサの検知信号から駆動部の状態に応じた故障の予知を行うための監視用信号を生成して、必要に応じて上位の装置へ出力する。監視用信号に基づき、必要に応じて警告などの処理を行うことにより、ロボットが故障する前に対処することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１０２２６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１は、ロボット自体の故障の予兆を判定するものであるが、コントローラ側に故障が発生した場合も、ロボットを制御できなくなり、ロボットを動作させることができないおそれがある。例えば、コントローラには、モータ駆動用の動力コネクタや、電源入力ラインに配置されるブレーカやノイズフィルタ、電源回路などの高電圧部品が含まれており、これらに不具合が発生した場合には、コントローラがロボットを制御できないため、ロボットを動作させることができない。

【0005】

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、ロボットなどのアクチュエータを制御するコントローラの故障の予兆を監視することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の監視用データ収集システムは、アクチュエータを制御するコントローラに配置されて前記コントローラ内の監視対象の状態を検知するセンサと、前記センサの出力に対応するデジタル信号に基づいて監視用信号を生成する監視用信号生成部、および、前記監視用信号生成部に接続される通信部を備えるデータ収集ユニットと、前記コントローラの状態を監視する監視装置および前記コントローラの少なくとも一方に設けられた監視用信号処理部と、を有し、前記データ収集ユニットは、前記通信部を介して、監視用信号処理部に前記監視用信号を伝送することを特徴とする。

【0007】

本発明によれば、コントローラによるアクチュエータの制御を行う際、自動で、コントローラ内の監視対象の状態を検知するセンサの出力を収集し、センサの出力に基づく監視用信号を提供することができる。従って、監視用信号を用いて、コントローラの故障の予兆を監視することができる。

【0008】

例えば、監視用信号処理部において監視用信号を蓄積し、必要に応じて解析する処理を行えば、コントローラの故障の予兆の有無を判定でき、判定結果に基づき、メンテナンスを促すための通知や、故障が発生する前にコントローラを停止させるなどの対処を行うこ
とができる。また、監視用信号に対応する数値等をリアルタイムで表示させれば、ユーザが表示内容からコントローラ内の監視対象の状態を判断して適正に対処することが可能である。従って、コントローラの故障によってアクチュエータを制御できなくなる前に適正に対処することができる。

【0009】

本発明において、前記コントローラは、前記監視対象を複数備え、複数の前記監視対象のそれぞれに対応する位置に、前記センサと、前記センサの出力をＡＤ変換するＡＤ変換部を備えたセンサ部が配置され、前記監視用信号生成部は、前記監視用信号として、複数の前記センサの出力に対応する複数のデジタル信号をシリアル方式により伝送するためのシリアルデータ信号を生成することが好ましい。このようにすると、各監視対象を専用のセンサによって監視できるので、故障の予兆の有無を精度良く判定でき、適正な対処を行うことができる。また、シリアル方式で監視用信号を伝送するので、配線を簡素化できる。

【0010】

本発明において、前記監視用信号生成部に接続されるデータ通信回線に対して、複数の前記センサ部のそれぞれがデイジーチェーン接続されることが好ましい。このようにすると、監視用のデータを収集するための配線を簡素化でき、多くのセンサを設けた場合でも、センサとデータ収集ユニットとの配線の接続が容易である。

【0011】

本発明において、前記通信部は、複数のネットワークノードの間での通信を可能にするスイッチングハブ部と、前記スイッチングハブ部に接続してＬＡＮケーブルが着脱可能に取付けられる複数のＬＡＮポートと、を備え、前記監視用信号生成部はネットワークノードとして前記スイッチングハブ部に接続し、前記複数のＬＡＮポートのうちの１つを介して前記監視用信号を前記監視用信号処理部に出力することが好ましい。このようにすると、スイッチングハブ部に信号の伝送経路が集約される。また、一般的なネットワークケーブル、ＬＡＮケーブルを使用できるので、データ収集ユニットと監視用信号処理部とを容易に接続することができる。

【0012】

本発明において、前記監視用信号処理部は、前記監視用信号に基づき、前記コントローラに設けられた専用表示器またはティーチングペンダントに監視情報を表示させることが好ましい。このようにすると、監視情報（例えば、監視対象の温度）をリアルタイムでコントローラの表面に表示できるので、ユーザがコントローラの状態を判断して適正に対処することが可能である。ティーチングペンダントに監視情報を表示させる場合には、専用表示器が不要となるので、構成を簡素化できる。また、ティーチングペンダントを利用する場合には、表示態様の自由度が高いため、複数の監視対象の情報を並列に表示することが可能である。あるいは、センサの出力の推移を時系列で表示することが可能である。

【0013】

本発明において、前記データ収集ユニットは、前記コントローラの表面に配置され、前記コントローラのインターフェースパネルの一部を構成するパネルと、前記監視用信号生成部および前記通信部が配置されるとともに、前記コントローラの電源回路に接続される電源コネクタが配置される基板と、を備えることが好ましい。このようにすると、データ収集ユニットをコントローラに対する拡張モジュールとして構成できるので、コントローラに簡単に組み込むことができ、センサとの接続も容易である。また、データ収集ユニットのための専用の筐体が不要であり、専用の電源回路を設ける必要もないので、構成を簡素化できる。

【0014】

本発明において、前記データ収集ユニットは、前記監視用信号生成部および前記通信部が配置される基板と、スペーサを介して前記基板が固定される支持プレートと、を備え、前記支持プレートは、前記コントローラの筐体に固定され、前記センサは、前記支持プレートと前記基板との間に配置され、前記支持プレートに設けられた切欠き部を介して前記
監視対象と対向することが好ましい。このようにすると、データ収集ユニットのデッドスペース（基板と支持プレートとの隙間）をセンサの設置スペースとして利用でき、センサ部の設置のために専用の支持部材を設ける必要もない。また、データ収集ユニットのデッドスペースを利用してセンサ部を設置する構成でありながら、支持プレートによりセンサが遮蔽されないので、監視対象の状態を精度良く検知できる。

【0015】

本発明において、前記監視対象は、前記アクチュエータに駆動電流を供給する配線が接続される動力コネクタ、ブレーカ、ノイズフィルタ、電源回路ユニット、前記駆動電流を生成するドライバに直流電流を供給する配線に接続される主回路コンデンサ、前記ドライバに直流電流を供給する主回路基板、のいずれかであることが好ましい。これらの電気ユニットは、コントローラによりアクチュエータを制御する間の発熱が大きく、長期間の使用により、発熱による故障が発生する場合がある。従って、センサにより状態を監視することにより、コントローラの故障の予兆を監視することができる。

【0016】

本発明において、前記アクチュエータを備えたロボットに配置されるロボット側センサを備え、前記監視用信号生成部は、前記監視用信号として、前記センサの出力、および、前記ロボット側センサの出力に対応する複数のデジタル信号をシリアル方式により伝送するためのシリアルデータ信号を生成することが好ましい。このようにすると、コントローラ側の監視対象と、ロボット側の監視対象（アクチュエータ）を同一のシステムにより同時に監視できる。従って、ロボット側の故障の予兆を監視するために別システムを設ける必要がない。また、全ての監視対象の状態を示すデジタル信号をシリアル方式により伝送するので、配線を簡素化できる。

【0017】

本発明において、前記コントローラには、前記監視対象に対応する位置に、前記センサと、前記センサの出力をＡＤ変換するＡＤ変換部を備えたセンサ部が配置され、前記ロボットには、前記アクチュエータに対応する位置に、前記ロボット側センサと、前記ロボット側センサの出力をＡＤ変換するロボット側ＡＤ変換部を備えたロボット側センサ部が配置され、前記監視用信号生成部に接続されるデータ通信回線に対して、前記センサ部および前記ロボット側センサ部がデイジーチェーン接続されることが好ましい。このようにすると、多くのセンサ部２を設けた場合でも、全てのセンサ部の出力を収集するための配線を簡素化でき、センサ部２とデータ収集ユニット３との配線の接続が容易である。

【0018】

本発明において、前記アクチュエータは、モータであり、前記コントローラは、前記モータを駆動するモータドライバを備える。このようにすると、モータドライバやモータドライバに対する電力供給用の高電圧部品、モータドライバをモータに接続するための動力コネクタなどを監視対象として、故障の予兆を監視することができる。

【0019】

本発明において、前記センサは、温度センサであることが好ましい。このようにすると、発熱量が多い監視対象の熱による故障の予兆を監視することができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、コントローラによるアクチュエータの制御を行う際、自動で、コントローラ内の監視対象の状態を検知するセンサの出力を収集し、センサの出力に基づく監視用信号を提供することができる。従って、監視用信号を用いて、コントローラの故障の予兆を監視することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】背面側から見たコントローラの外観斜視図である。

【図2】外装パネルの一部を取り外したコントローラの分解斜視図である。

【図3】コントローラの正面図である。

【図4】監視用データ収集システムの構成例を示すブロック図である。

【図5】データ収集ユニットの正面図、平面図、および背面図である。

【図6】データ収集ユニットの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下に、図面を参照して、本発明を適用した監視用データ収集システムの実施形態を説明する。

【0023】

（監視用データ収集システム）
図１は、背面側から見たコントローラ１の外観斜視図である。図２は、外装パネルの一部を取り外したコントローラ１の分解斜視図である。図３は、コントローラ１の正面図である。図１、図２、図３に示すコントローラ１は、図示しない上位装置（例えばプログラマブルロジックコントローラ）からの動作指令に応じて、ロボット１００の各軸のモータ１０１（アクチュエータ）をサーボ制御する。

【0024】

図４は、監視用データ収集システムＳの構成例を示すブロック図である。図４に示すように、監視用データ収集システムＳは、コントローラ１およびロボット１００に組み込まれた複数のセンサ部２と、コントローラ１に組み込まれたデータ収集ユニット３と、監視用信号処理部４を備える。監視用信号処理部４は、コントローラ１に組み込まれた第１監視用信号処理部４１と、コントローラ１とは別体の監視装置４０に組み込まれた第２監視用信号処理部４２を備える。例えば、監視装置４０は、ロボット１００の動作履歴を管理する動作履歴管理装置である。

【0025】

コントローラ１およびロボット１００のそれぞれに組み込まれた複数のセンサ部２は、データ通信回線５を介してデータ収集ユニット３に接続される。データ収集ユニット３は、センサ部２の出力に基づいて監視用信号を生成して監視用信号処理部４に伝送する。監視用信号処理部４は、監視用信号を用いて、コントローラ１の故障の予兆、および、ロボット１００の故障の予兆を監視するための各種処理を行う。

【0026】

（コントローラ）
次に、データ収集ユニット３が組み込まれたコントローラ１の構成を説明する。本明細書において、ＸＹＺの３方向は互いに直交する方向である。本明細書では、便宜的にＺ方向をコントローラ１の上下方向とする。Ｚ１方向は下方であり、Ｚ２方向は上方である。Ｘ方向はコントローラ１の前後方向である。Ｘ１方向は前方であり、Ｘ２方向は後方である。Ｙ方向はコントローラ１の幅方向である。Ｙ１方向とＹ２方向は、Ｙ方向の一方側と他方側である。なお、実際のコントローラ１の設置態様では、Ｚ方向が上下方向（鉛直方向）と一致していなくてもよい。

【0027】

図１、図２に示すように、コントローラ１は、金属製の筐体６を備える。筐体６は、コントローラ１の表面に配置される外装パネルと、外装パネルが固定されるメインフレーム６０を備える。外装パネルは、コントローラ１の前面に配置されるインターフェースパネル６１と、コントローラ１の背面に配置される背面板６２と、Ｙ１側の側面に配置される側板（図示省略）と、Ｙ２側の側面に配置される側板６３と、コントローラ１の上面に配置される上板６４を含む。図２に示すように、メインフレーム６０は、コントローラ１の底面に配置される底板６５と、底板６５の外縁に繋がる直方体状の筐体フレーム６６とを一体に形成した部材である。

【0028】

図１に示すように、筐体６には、背面板６２として、上部背面板６２Ａと、下部背面板６２Ｂの２枚が取り付けられている。下部背面板６２Ｂの外側には、ティーチングペンダント７が設置される。ティーチングペンダント７は、背面板６２に固定された板金製の支
持フレーム６７に保持される。また、ティーチングペンダント７の近傍には、監視用データ収集システムＳの表示に用いられる専用表示器４４が配置される。図２に示すように、背面板６２の内側には、冷却用のファン８が複数配置される。背面板６２の下端中央に配置されるファン８の内側には、回生抵抗９が配置される。ティーチングペンダント７のＹ１側でＺ方向に並ぶ複数のファン８の内側には、複数のモータドライバ１０がＺ方向に並んでいる。

【0029】

図２、図３に示すように、インターフェースパネル６１は、動力コネクタ１１が取り付けられた第１パネル６１Ａと、交流電源に接続される給電ケーブルを通すためのスリーブ１２が取り付けられた第２パネル６１Ｂと、第２パネル６１ＢのＺ２方向に配置される第３パネル６１Ｃ、第４パネル６１Ｄ、第５パネル６１Ｅを備える。動力コネクタ１１は、モータドライバ１０に対向する位置に配置される。コントローラ１は、動力コネクタ１１に接続されるケーブル（図示省略）を介して、ロボット１００のモータ１０１をサーボ制御するための駆動電流を供給する。

【0030】

第２パネル６１Ｂの内側には、スリーブ１２に通された給電ケーブルを接続するための電源入力端子台１３が配置される。電源入力端子台１３の後方（Ｘ２方向）には、交流電流に重畳されるノイズを除去するためのノイズフィルタ１４が配置される。電源入力端子台１３のＺ２方向には、ブレーカ１５が配置される。ブレーカ１５の操作レバーは、第３パネル６１Ｃの開口部に配置され、コントローラ１の前面に露出する（図３参照）。ブレーカ１５は、電源入力端子台１３とノイズフィルタ１４とを接続する電力供給経路に接続される。

【0031】

ノイズフィルタ１４を通過した交流電流は、複数の電源回路ユニットに分配される。コントローラ１は、ファン８に供給するための２４Ｖの直流電流を生成する第１電源回路ユニット１６、モータドライバ１０に電力を供給する主回路基板２０に供給するための５Ｖの直流電流を生成する第２電源回路ユニット１７、主回路基板２０に供給するための２４Ｖの直流電流を生成する第３電源回路ユニット１８を備える。

【0032】

第１電源回路ユニット１６は、ノイズフィルタ１４のＺ２方向に配置される。第２電源回路ユニット１７および主回路基板２０は、第１電源回路ユニット１６のＺ２方向に配置される。第３電源回路ユニット１８は、第２電源回路ユニット１７とインターフェースパネル６１との間のスペースに配置される。第３電源回路ユニット１８は、主回路基板２０および第２電源回路ユニット１７と共に、筐体フレーム６６に支持されたプレート６８に取り付けられている。

【0033】

コントローラ１の中央において、モータドライバ１０、第２電源回路ユニット１７、および回生抵抗９に囲まれるスペースには、複数の主回路コンデンサ１９がＺ方向に配列されている。主回路コンデンサ１９は、２本のバスバーを介して、各モータドライバ１０に直流電流を供給する電力配線に接続されている。

【0034】

インターフェースパネル６１の上部中央に位置する第５パネル６１Ｅの内側には、通信基板ユニット２１が配置される。通信基板ユニット２１の基板端部に配置される複数のコネクタは、第５パネル６１Ｅに設けられた穴に配置され、コントローラ１の正面に露出する（図３参照）。通信基板ユニット２１のＺ２方向の位置には、データ収集ユニット３が配置される。データ収集ユニット３は、コントローラ１に対する拡張モジュールとして、コントローラ１に組み込まれている。

【0035】

データ収集ユニット３は、インターフェースパネル６１の第４パネル６１Ｄを含むユニットである。従って、第４パネル６１Ｄを筐体フレーム６６に取り付けることにより、デ
ータ収集ユニット３をコントローラ１に着脱可能に組み込むことができる。データ収集ユニット３をコントローラ１に組み込んだとき、データ収集ユニット３は、第３電源回路ユニット１８にＺ２方向から重なる位置に配置される（図２参照）。

【0036】

（センサ部）
監視用データ収集システムＳは、コントローラ１に設けられた監視対象Ｅ（電気部品やユニット）の状態を監視する。監視対象Ｅの電気部品やユニットは、例えば、動力コネクタ１１、ノイズフィルタ１４、ブレーカ１５、第１電源回路ユニット１６、第２電源回路ユニット１７、第３電源回路ユニット１８、主回路コンデンサ１９、主回路基板２０のうちの１つあるいは複数である。図４に示すシステム構成例では、第１電源回路ユニット１６、第２電源回路ユニット１７、および、第３電源回路ユニット１８が監視対象に含まれている。

【0037】

また、本形態の監視用データ収集システムＳは、コントローラ１に設けられた監視対象Ｅの状態を監視するだけでなく、ロボット１００に設けられたアクチュエータなどの監視対象（ロボット側監視対象Ｒ）の状態についても監視する。図４に示すシステム構成例では、ロボット側監視対象Ｒは、ロボット１００の各軸のモータ１０１を含む。

【0038】

図４に示すシステム構成例では、監視用データ収集システムＳは、センサ部２として、コントローラ１側の複数の監視対象Ｅの状態を検知するための複数のセンサ部２Ｅと、複数のロボット側監視対象Ｒの状態を検知するための複数のロボット側センサ部２Ｒとを含む。ここで、図２においては、第３電源回路ユニット１８の状態を検知するためのセンサ部２Ｅが図示されているが、他のセンサ部２Ｅは図示を省略している。各センサ部２は、故障の予兆となる現象（例えば、振動、発熱、異音、異臭の発生）を検知するセンサと、センサから出力されるアナログ信号をＡＤ変換するＡＤ変換部を備える。本形態では、センサ部２は、温度センサを備えており、温度センサの検知信号に対応するデジタル信号を出力する。検知する温度は、物体の温度ではなく、コントローラ１側の監視対象Ｅあるいはロボット側監視対象Ｒが配置される測定ポイントの雰囲気温度である。

【0039】

（データ通信回線）
図４に示すように、監視用データ収集システムＳは、全てのセンサ部２が共通のデータ通信回線５にデイジーチェーン接続されており、センサ部２から出力されるデジタル信号は、多重化された状態でデータ収集ユニット３に伝送される。本形態では、データ通信回線５は、ロボット１００およびデータ収集ユニット３に設けられた信号コネクタ２２を介して接続される。データ通信回線５は、半二重通信方式で通信を行う通信回線であり、ＲＳ４８５の通信規格に基づいてデータの送受信を行うＲＳ４８５通信回線である。

【0040】

（データ収集ユニット）
図４に示すように、データ収集ユニット３は、通信用ＩＣ３０を介してデータ通信回線５に接続される監視用信号生成部３１と、通信部３２と、制御部３３と、表示部３４と、電源コネクタ３５を備える。上記のように、センサ部２の検出信号に対応するデータの送受信はＲＳ４８５の通信規格に基づいて行われるため、通信用ＩＣ３０としてＲＳ４８５ドライバが用いられる。データ収集ユニット３には、電源コネクタ３５を介して、コントローラ１内の電源回路ユニットから電源電圧が供給される。

【0041】

制御部３３は、データ収集ユニット３の全体の動作制御を行うものであるが、特に、データ収集ユニット３の動作状態を表示部３４に表示させる制御を行う。表示部３４は、４桁の７セグメント表示デバイスによって構成され（図３、図５（ａ）参照）、数字や文字が表示される。例えば、データ収集ユニット３において何らかのエラーが発生した場合には、制御部３３は、そのエラーの発生を検出して、そのエラーに対応する数字や文字列を
表示部３４に表示させる。

【0042】

通信部３２は、スイッチングハブ部３６および複数のＬＡＮポート３７を備える。スイッチングハブ部３６は、ＬＡＮポート３７及び監視用信号生成部３１との間でのＭＡＣアドレスに基づくレイヤー２（データリンク層）でのスイッチを行うものである。複数のＬＡＮポート３７は、いずれもＲＪ－４５コネクタ（ジャック型）である。

【0043】

データ収集ユニット３は、データ通信回線５および通信用ＩＣ３０を介して、各センサ部２のセンサにより検知された検知信号に対応するデジタル信号を受信する。監視用信号生成部３１は、受信したデジタル信号に基づいて監視用信号を生成する。監視用信号は、コントローラ１側の監視対象Ｅおよびロボット側監視対象Ｒのそれぞれの故障の予兆の判定に必要なデータを含む信号である。監視用信号生成部３１は、監視用信号として、複数のセンサ部２の出力に対応する複数のデジタル信号をシリアル方式により伝送するためのシリアルデータ信号を生成する。例えば、各センサ部２が設置された測定ポイントの雰囲気温度を示すデジタルデータをシリアル方式により伝送するためのシリアルデータ信号を生成する。

【0044】

監視用信号生成部３１は、スイッチングハブ部３６に対し、複数のＬＡＮポート３７で使用されるものと同じ通信プロトコルを使用して接続しており、生成した監視用信号を監視装置４０に送信するときは、スイッチングハブ部３６を介して送信する。すなわち、スイッチングハブ部３６は、ネットワークノード間の通信を可能にするものであって、監視用信号生成部３１はネットワークノードとしてスイッチングハブ部３６に接続する。また、制御部３３や監視用信号処理部４（第１監視用信号処理部４１、第２監視用信号処理部４２）もネットワークノードである。

【0045】

複数のＬＡＮポート３７には、イーサネット（登録商標）ケーブルなどのＬＡＮケーブルが取り外し可能に接続される。本形態では、データリンク層に例えばイーサネット（登録商標）を使用し、ネットワーク層及びトランスポート層のプロトコルに例えばＴＣＰ／ＩＰを使用して、スイッチングハブ部３６を介し、監視用信号処理部４（第１監視用信号処理部４１、第２監視用信号処理部４２）や監視用信号生成部３１、制御部３３などを含む各ネットワークノード間での通信が行われる。

【0046】

図５（ａ）は、データ収集ユニット３の正面図であり、図５（ｂ）は、データ収集ユニット３の平面図であり、図５（ｃ）は、データ収集ユニット３の背面図である。データ収集ユニット３は、コントローラ１に組み込んだときにインターフェースパネル６１の一部を構成する第４パネル６１Ｄと、第４パネル６１Ｄの裏面に取り付けられた基板２３および支持プレート２４を備える。支持プレート２４は、スペーサ２５を介して基板２３が固定される保護板２６と、保護板２６の両端から略直角に屈曲した一対の側板２７を備える。一対の側板２７は、第４パネル６１Ｄに裏側からねじ止めされる。

【0047】

監視用信号生成部３１、制御部３３、およびスイッチングハブ部３６を構成するためのマイクロプロセッサ、メモリ、コンデンサなどの回路部品群（図示せず）は、基板２３の中央部に配置される。図５（ｂ）に示すように、複数のＬＡＮポート３７および表示部３４は、基板２３の表面において第４パネル６１Ｄに近接した位置に取り付けられている。図５（ａ）に示すように、第４パネル６１Ｄには、ＬＡＮポート３７、信号コネクタ２２および表示部３４に対応する各位置に開口が設けられている。従って、コントローラ１にデータ収集ユニット３を組み込んだ状態では、図３に示すように、コントローラ１の正面に配置されるインターフェースパネル６１にＬＡＮポート３７および信号コネクタ２２が露出する。また表示部３４における表示内容をコントローラ１の外部から視認することができる。

【0048】

図６は、データ収集ユニット３の斜視図である。本形態では、データ収集ユニット３に複数のセンサ部２のうちの１つが保持される。上記のように、支持プレート２４は、基板２３と所定の間隔をあけて対向する保護板２６を備えており、基板２３と保護板２６との間のスペースにセンサ部２が配置される。センサ部２は、保護板２６の縁を切り欠いた切欠き部２８と重なる位置に取り付けられている。コントローラ１にデータ収集ユニット３を組み込んだとき、センサ部２は、データ収集ユニット３のＺ１方向に位置する第３電源回路ユニット１８と切欠き部２８を介して対向する。従って、第３電源回路ユニット１８の近傍の温度は、保護板２６に取り付けられたセンサ部２の温度センサによって検知される。

【0049】

（監視用信号処理部４）
図３、図４に示すように、コントローラ１には、第１監視用信号処理部４１に接続されるＬＡＮポート３８が設けられている。第１監視用信号処理部４１は、例えば、プログラマブルロジックコントローラ等の上位装置からの動作指令に基づきコントローラ１の各部を制御する制御基板に設けられている。

【0050】

図４に示すように、第１監視用信号処理部４１に接続されるＬＡＮポート３８は、ＬＡＮケーブルによって、データ収集ユニット３の複数のＬＡＮポート３７のいずれかに接続される。監視用信号生成部３１と第１監視用信号処理部４１との間の監視用信号の伝送は、ＬＡＮケーブル（イーサネット（登録商標）ケーブル）を介して行われる。第１監視用信号処理部４１は、コントローラ１に設けられた専用表示器４４を制御して、ユーザに故障の予兆を監視させるための表示を行う。例えば、センサ部２が設置された複数の測定ポイントの温度を専用表示器４４に決まった順序で順番に表示させる。

【0051】

第１監視用信号処理部４１は、監視用信号に基づく表示を専用表示器４４だけでなくティーチングペンダント７を用いて行う。コントローラ１には、第１監視用信号処理部４１とティーチングペンダント７との接続用のコネクタ４５が設けられている。第１監視用信号処理部４１とティーチングペンダント７との間の監視用信号の伝送は、ティーチングペンダント専用ケーブルを介して行われる。第１監視用信号処理部４１は、例えば、ティーチングペンダント７に複数の監視対象Ｅの情報を並列に表示する。あるいは、監視対象Ｅの状態の推移を時系列で表示する。

【0052】

第１監視用信号処理部４１は、専用表示器４４およびティーチングペンダント７への表示に代えて、もしくは、専用表示器４４およびティーチングペンダント７への表示に加えて、監視用信号を用いてコントローラ１の故障の予兆の有無を判定することもできる。例えば、センサ部２が設置された複数の計測ポイントのそれぞれについて、工場出荷時に基準温度に対する上限値を設定しておく。第１監視用信号処理部４１は、監視用信号を用いて、各測定ポイントの温度が設定された上限値を超えたか否かの判定を行い、上限値を超えた場合は、上限値を超えた温度が検知された計測ポイントに配置された電気部品やユニット（監視対象Ｅ）の交換を促す通知や表示（故障予兆アラーム）を行う。故障の危険が高いと判定した場合は、コントローラ１を停止させる制御を行うように構成してもよい。

【0053】

図４に示すように、監視装置４０には、第２監視用信号処理部４２に接続されるＬＡＮポート３９が設けられている。ＬＡＮポート３９は、ＬＡＮケーブルによって、データ収集ユニット３の複数のＬＡＮポート３７のいずれかに接続される。監視用信号生成部３１から第２監視用信号処理部４２への監視用信号の伝送は、ＬＡＮケーブル（イーサネット（登録商標）ケーブル）を介して行われる。第２監視用信号処理部４２は、故障の予兆の監視のための各種処理を行う。例えば、監視用信号を蓄積し、各センサ部２が設置された測定ポイントごとに、監視用信号に含まれる温度データの履歴を蓄積して管理する。

【0054】

（本形態の主な効果）
以上のように、本形態の監視用データ収集システムＳは、ロボット１００のモータ１０１（アクチュエータ）を制御するコントローラ１に配置されてコントローラ１内の監視対象Ｅの状態を検知するセンサを備えるセンサ部２と、センサの出力に対応するデジタル信号に基づいて監視用信号を生成する監視用信号生成部３１、および、監視用信号生成部３１に接続される通信部３２を備えるデータ収集ユニット３と、コントローラ１の状態を監視する監視装置４０またはコントローラ１に設けられた監視用信号処理部４と、を有する。データ収集ユニット３は、通信部３２を介して、監視用信号処理部４に監視用信号を伝送する。

【0055】

本形態によれば、コントローラ１内に配置したセンサの出力の監視を、データ収集ユニット３および監視用信号処理部４により行う。データ収集ユニット３は、センサの出力に基づき監視用信号を生成して、通信部３２を介して監視用信号処理部４に監視用信号を伝送する。このようなシステムを構築することで、コントローラ１によるロボット１００の制御を行う際、自動でコントローラ１内の監視対象Ｅの状態を検知するセンサの出力を収集し、センサの出力に基づく監視用信号を提供して、コントローラ１の故障の予兆を監視することができる。これにより、コントローラ内の電気部品やユニットが期待寿命を超えて継続使用されることがあっても、故障が発生する前にその予兆を発見して対処することができる。

【0056】

例えば、本形態では、コントローラ１に設けられた第１監視用信号処理部４１に監視用信号を伝送しており、第１監視用信号処理部４１は、監視用信号に基づき、コントローラ１に設けられた専用表示器４４にセンサ部２が設置された各測定ポイントの温度を順番に表示させる。これにより、複数の測定ポイントの温度をリアルタイムで順番にコントローラ１の表面に表示できるので、ユーザが各監視対象Ｅの状態を判断して、適正に対処することが可能である。例えば、ユーザは、コントローラ１を停止させて、監視対象Ｅの交換作業を行うことができる。

【0057】

また、本形態では、第１監視用信号処理部４１は、ティーチングペンダント７を用いて監視用信号に基づく表示を行う。ティーチングペンダント７を利用する場合には、表示態様の自由度が高い。例えば、複数の監視対象Ｅの情報を並列に表示して同時に見ることができる。あるいは、監視対象Ｅの状態の推移を時系列で表示することができる。

【0058】

また、第１監視用信号処理部４１において、監視用信号を用いてコントローラ１の故障の予兆の有無を判定するように構成した場合には、判定結果に基づき、ユーザの対処を促すための通知や、故障が発生する前にコントローラ１を停止させるなどの対処を行うことができる。従って、コントローラ１の故障によってロボット１００を制御できなくなることを回避できる。

【0059】

さらに、第２監視用信号処理部４２に監視用信号を伝送して蓄積し、管理できるので、蓄積した履歴データを用いて、コントローラ１の故障の予兆を判定し、コントローラ１の故障を回避するようにメンテナンスを行うことができる。

【0060】

本形態では、コントローラ１は、監視対象Ｅを複数備え、複数の監視対象Ｅのそれぞれに対応する位置に、センサと、センサの出力をＡＤ変換するＡＤ変換部を備えたセンサ部２が配置される。監視用信号生成部３１は、監視用信号として、複数のセンサの出力に対応する複数のデジタル信号をシリアル方式により伝送するためのシリアルデータ信号を生成する。従って、各監視対象Ｅを専用のセンサによって監視できるので、故障の予兆の有無を精度良く判定でき、適正な対処を行うことができる。また、シリアル方式で監視用信
号を伝送するので、配線を簡素化でき、データ収集ユニット３の接続が容易である。

【0061】

本形態では、監視用信号生成部３１に接続されるデータ通信回線５に対して、複数のセンサ部２のそれぞれがデイジーチェーン接続される。このような接続形態により、監視用のデータを収集するための配線を簡素化でき、多くのセンサ部２を設けた場合でも、センサ部２とデータ収集ユニット３との配線の接続が容易である。

【0062】

本形態では、通信部３２は、複数のネットワークノードの間での通信を可能にするスイッチングハブ部３６と、スイッチングハブ部３６に接続してＬＡＮケーブルが着脱可能に取付けられる複数のＬＡＮポート３７と、を備え、監視用信号生成部３１はネットワークノードとしてスイッチングハブ部３６に接続し、複数のＬＡＮポート３７のうちの１つを介して監視用信号を監視用信号処理部４に出力する。このような構成により、スイッチングハブ部３６に信号の伝送経路が集約されるとともに、一般的なネットワークケーブル、ＬＡＮケーブルを用いてデータ収集ユニット３を監視用信号処理部４に接続できるので、データ収集ユニット３と監視用信号処理部４との接続が容易である。

【0063】

本形態では、データ収集ユニット３は、コントローラ１の表面に配置され、コントローラ１のインターフェースパネル６１の一部を構成する第４パネル６１Ｄと、監視用信号生成部３１および通信部３２が配置されるとともに、コントローラ１の電源回路に接続される電源コネクタ３５が配置される基板２３と、を備える。すなわち、データ収集ユニット３は、コントローラ１に対する拡張モジュールとして構成されているので、コントローラ１に簡単に組み込むことができ、センサとの接続も容易である。また、データ収集ユニット３のための専用の筐体が不要であり、専用の電源回路を設ける必要もないので、構成を簡素化できる。

【0064】

本形態では、データ収集ユニット３は、監視用信号生成部３１および通信部３２が配置される基板２３と、スペーサ２５を介して基板２３が固定される支持プレート２４と、を備えており、支持プレート２４は、コントローラ１の筐体６の一部を構成する第４パネル６１Ｄに固定される。複数のセンサ部２のうちの１つは、支持プレート２４における保護板２６と基板２３との間に配置され、保護板２６に設けられた切欠き部２８を介して監視対象Ｅである第３電源回路ユニット１８と対向する。従って、データ収集ユニット３のデッドスペース（基板２３と保護板２６との隙間）をセンサ部２の設置スペースとして有効利用しているので、センサ部２の設置スペースの確保が容易である。また、このようなスペースにセンサ部２を設置した場合でも、保護板２６によりセンサが遮蔽されないので、監視対象Ｅ（第３電源回路ユニット１８）の状態を精度良く検知できる。さらに、センサ部２の設置のために専用の支持部材を設ける必要がないので、構成を簡素化できる。

【0065】

本形態では、コントローラ１側の監視対象Ｅは、アクチュエータに駆動電流を供給する配線が接続される動力コネクタ１１、交流電源に接続される電源入力部に設けられたブレーカ１５およびノイズフィルタ１４、第１電源回路ユニット１６、第２電源回路ユニット１７、第３電源回路ユニット１８、駆動電流を生成するモータドライバ１０に直流電流を供給する配線に接続される主回路コンデンサ１９、モータドライバ１０に直流電流を供給する主回路基板２０、のいずれかである。これらの電気ユニットは、コントローラ１によりロボット１００を制御する間の発熱が大きく、長期間の使用により、発熱による故障が発生する場合がある。従って、センサによりこれらの電気ユニットの状態を監視することで、コントローラ１の故障の予兆を監視することができる。

【0066】

本形態では、アクチュエータを備えたロボット１００に配置されるロボット側センサを備え、監視用信号生成部３１は、監視用信号として、センサの出力、および、ロボット側センサの出力に対応する複数のデジタル信号をシリアル方式により伝送するためのシリア
ルデータ信号を生成する。従って、コントローラ１側の監視対象Ｅと、ロボット側監視対象Ｒを同一のシステムにより同時に監視できるため、ロボット１００側の故障の予兆を監視するために別システムを設ける必要がない。また、全ての監視対象の状態を示すデジタル信号をシリアル方式により伝送するので、配線を簡素化できる。

【0067】

本形態では、コントローラ１には、監視対象Ｅに対応する位置に、センサと、センサの出力をＡＤ変換するＡＤ変換部を備えたセンサ部２Ｅが配置される。ロボット１００には、ロボット側監視対象Ｒであるモータ１０１（アクチュエータ）に対応する位置に、ロボット側センサと、ロボット側センサの出力をＡＤ変換するロボット側ＡＤ変換部を備えたロボット側センサ部２Ｒが配置される。これらの全てのセンサ部２Ｅおよびロボット側センサ部２Ｒは、監視用信号生成部３１に接続されるデータ通信回線５に対してデイジーチェーン接続されている。このような接続形態により、コントローラ１とロボット１００に設置された全てのセンサ部２の出力を収集するための配線を簡素化でき、多くのセンサ部２を設けた場合でも、センサ部２とデータ収集ユニット３との配線の接続が容易である。

【0068】

本形態では、コントローラ１により制御するアクチュエータは、ロボット１００のマニピュレータを駆動するモータ１０１であり、コントローラ１は、モータ１０１を駆動するモータドライバ１０を備える。従って、モータドライバ１０やモータドライバ１０に対する電力供給用の高電圧部品、モータドライバ１０をモータ１０１に接続するための動力コネクタ１１などを監視対象として、故障の予兆を監視することができる。

【0069】

本形態では、センサとして温度センサを使用するので、発熱量が多い電気部品やユニットなどの監視対象Ｅの熱による故障の予兆を監視することができる。

【0070】

（他の形態）
上記形態は、以下の（１）～（１０）の構成を適用することができる。なお、以下の構成は、適宜組み合わせることができる。

【0071】

（１）監視用データ収集システムＳは、専用表示器４４への表示とティーチングペンダント７への表示の一方のみを行うことができる。専用表示器４４への表示を行わない場合は、専用表示器４４が不要となるので、構成を簡素化できる。

【0072】

（２）監視用データ収集システムＳは、監視用信号処理部４として、第１監視用信号処理部４１と第２監視用信号処理部４２の一方のみを備えるものであってもよい。

【0073】

（３）監視用データ収集システムＳは、コントローラ１内の監視対象Ｅのみを監視し、ロボット側監視対象Ｒの監視は行わない構成とすることができる。この場合、データ通信回線５には、コントローラ１内に設置されたセンサ部２Ｅのみが接続され、ロボット１００にはセンサ部２は設置されない。

【0074】

（４）コントローラ１内の監視対象Ｅは、動力コネクタ１１、ノイズフィルタ１４、ブレーカ１５、第１電源回路ユニット１６、第２電源回路ユニット１７、第３電源回路ユニット１８、主回路コンデンサ１９、主回路基板２０以外の電気部品あるいはユニットでもよい。例えば、複数のモータドライバ１０のそれぞれを監視対象Ｅに含めることができる。

【0075】

（５）コントローラ１内の監視対象Ｅは、複数でなく、１つのみでもよい。

【0076】

（６）ロボット側監視対象Ｒは、モータ１０１（アクチュエータ）に限定されない。例えば、ロボットに設けられている各種の駆動部品や電気部品をロボット側監視対象Ｒとすることができる。

【0077】

（７）データ収集ユニット３は、コントローラ１とは別の装置に組み込むことができる。例えば、監視装置４０にデータ収集ユニット３を組み込むことができる。また、データ収集ユニット３を専用の筐体に収容して、コントローラ１とは別体の独立した装置にすることもできる。

【0078】

（８）センサ部２は、雰囲気温度でなく、物体の温度を検知する構成にしてもよい。あるいは、温度以外を検知するものでもよい。例えば、センサ部２は、加速度、音、臭気などを検知するセンサを備えるものとすることができる。

【0079】

（９）監視用信号生成部３１に対する複数のセンサ部２の接続方式は、デイジーチェーン接続に限定されない。例えば、一部あるいは全てのセンサ部２を監視用信号生成部３１に対して個別に接続する方式でもよい。

【0080】

（１０）通信部３２は、スイッチングハブ部３６および複数のＬＡＮポート３７を備えた構成に限定されない。

【符号の説明】

【0081】

１…コントローラ、２、２Ｅ…センサ部、２Ｒ…ロボット側センサ部、３…データ収集ユニット、４…監視用信号処理部、５…データ通信回線、６…筐体、７…ティーチングペンダント、８…ファン、９…回生抵抗、１０…モータドライバ、１１…動力コネクタ、１２…スリーブ、１３…電源入力端子台、１４…ノイズフィルタ、１５…ブレーカ、１６…第１電源回路ユニット、１７…第２電源回路ユニット、１８…電源回路ユニット、１９…主回路コンデンサ、２０…主回路基板、２１…通信基板ユニット、２２…信号コネクタ、２３…基板、２４…支持プレート、２５…スペーサ、２６…保護板、２７…側板、２８…切欠き部、３０…通信用ＩＣ、３１…監視用信号生成部、３２…通信部、３３…制御部、３４…表示部、３５…電源コネクタ、３６…スイッチングハブ部、３７、３８、３９…ＬＡＮポート、４０…監視装置、４１…第１監視用信号処理部、４２…第２監視用信号処理部、４４…専用表示器、４５…コネクタ、６０…メインフレーム、６１…インターフェースパネル、６１Ａ…第１パネル、６１Ｂ…第２パネル、６１Ｃ…第３パネル、６１Ｄ…第４パネル、６１Ｅ…第５パネル、６２…背面板、６２Ａ…上部背面板、６２Ｂ…下部背面板、６３…側板、６４…上板、６５…底板、６６…筐体フレーム、６７…支持フレーム、６８…プレート、１００…ロボット、１０１…モータ、Ｅ…監視対象、Ｒ…ロボット側監視対象、Ｓ…監視用データ収集システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】