特許 7089460 ガス圧検知装置、ガス圧検知装置を備えるロボット及びそのガス圧検知方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-14

(45)【発行日】2022-06-22

(54)【発明の名称】ガス圧検知装置、ガス圧検知装置を備えるロボット及びそのガス圧検知方法

(51)【国際特許分類】

   G01L 7/00 20060101AFI20220615BHJP

   B25J 19/00 20060101ALI20220615BHJP

【ＦＩ】

G01L7/00 D

B25J19/00 D

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018224917

(22)【出願日】2018-11-30

(65)【公開番号】P2020085831

(43)【公開日】2020-06-04

【審査請求日】2021-09-30

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】芳野 紘治

(72)【発明者】

【氏名】加納 英朗

(72)【発明者】

【氏名】竹内 祐貴

(72)【発明者】

【氏名】川口 慶輔

(72)【発明者】

【氏名】安部 壮祐

【審査官】公文代 康祐

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０６４０８２２５（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開平０５－２２８８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５１９０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５８－０９５３０７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｌ ７／００

Ｂ２５Ｊ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アーム支持部と、前記アーム支持部に回動可能に支持される回動アームと、前記回動アームの回動負荷を軽減するガスバランサと、前記ガスバランサのガスの圧力を測定する圧力センサと、を備えるロボットにおいて、前記圧力の低下を検知するガス圧検知装置であって、
前記回動アームの回動角度θにおける基準圧力Ｐａ（θ）と前記回動角度θで前記圧力センサが測定して得られる測定圧力Ｐｔ（θ）との大小関係を表す変数Ｒｔ（θ）を算出し、測定時刻の異なる複数の前記測定圧力Ｐｔ（θ）から複数の前記変数Ｒｔ（θ）を算出し、前記測定圧力Ｐｔ（θ）のｊ回目（ｊは２以上の自然数）の測定時刻ｔｊにおける前記変数Ｒｔ（θ）の移動平均Ｒｔｊ（θ）を算出する算出部と、
前記移動平均Ｒｔｊ（θ）と基準値Ｒとを比較して前記ガスの圧力低下を検知する判定部と、を備える、ガス圧検知装置。

【請求項2】

前記算出部の算出する前記変数Ｒｔ（θ）が、前記基準圧力Ｐａ（θ）と前記測定圧力Ｐｔ（θ）とから係数Ａとして下記の数式（１）で表される、請求項１に記載のガス圧検知装置。

【数1】

【請求項3】

前記算出部が算出する前記移動平均Ｒｔｊ（θ）が、ｉ回目（ｉは１以上の自然数）の測定時刻ｔｉからｊ回目（ｊはｉより大きい自然数）の測定時刻ｔｊまでに得られる複数の前記変数Ｒｔ（θ）を用いて下記の数式（２）で表される、請求項１又は２に記載のガス圧検知装置。

【数2】

【請求項4】

前記算出部が前記移動平均Ｒｔｊ（θ）の算出に用いる複数の前記測定圧力Ｐｔ（θ）の測定時刻の間隔が１秒以下である、請求項１から３のいずれかに記載のガス圧検知装置。

【請求項5】

前記算出部が前記移動平均Ｒｔｊ（θ）の算出に用いる複数の前記測定圧力Ｐｔ（θ）を得る測定時間が１０秒以上である、請求項１から４のいずれかに記載のガス圧検知装置。

【請求項6】

前記算出部が前記移動平均Ｒｔｊ（θ）の算出に用いる複数の前記測定圧力Ｐｔ（θ）を得る測定時間が６００秒以下である、請求項５に記載のガス圧検知装置。

【請求項7】

アーム支持部と、前記アーム支持部に回動可能に支持される回動アームと、前記回動アームの回動負荷を軽減するガスバランサと、前記ガスバランサのガスの圧力を測定する圧力センサと、前記圧力の低下を検知するガス圧検知装置とを備えており、
前記ガス圧検知装置が、
前記回動アームの回動角度θにおける基準圧力Ｐａ（θ）と前記回動角度θで前記圧力センサが測定して得られる測定圧力Ｐｔ（θ）との大小関係を表す変数Ｒｔ（θ）を算出し、測定時刻の異なる複数の前記測定圧力Ｐｔ（θ）から複数の前記変数Ｒｔ（θ）を算出し、前記測定圧力Ｐｔ（θ）のｊ回目（ｊは２以上の自然数）の測定時刻ｔｊにおける前記変数Ｒｔ（θ）の移動平均Ｒｔｊ（θ）を算出する算出部と、
前記移動平均Ｒｔｊ（θ）と基準値Ｒとを比較して前記ガスの圧力低下を検知する判定部と、を備える、ロボット。

【請求項8】

アーム支持部と、前記アーム支持部に回動可能に支持される回動アームと、前記回動アームの回動負荷を軽減するガスバランサと、前記ガスバランサのガスの圧力を測定する圧力センサと、を備えるロボットにおいて、前記ガスバランサのガスの圧力低下を検知する方法であって、
（Ａ）前記圧力センサで前記ガスバランサのガスの圧力を測定して前記回動アームの回動角度θにおける測定圧力Ｐｔ（θ）を得るステップ、
（Ｂ）前記測定圧力Ｐｔ（θ）と前記回動アームの回動角度θにおける基準圧力Ｐａ（θ）との大小関係を表す変数Ｒｔ（θ）を算出するステップ、
（Ｃ）測定時刻の異なる複数の前記測定圧力Ｐｔ（θ）から複数の前記変数Ｒｔ（θ）を算出し、前記測定圧力Ｐｔ（θ）のｊ回目（ｊは２以上の自然数）の測定時刻ｔｊにおける前記変数Ｒｔ（θ）の移動平均Ｒｔｊ（θ）を算出するステップ
及び
（Ｄ）前記移動平均Ｒｔｊ（θ）と基準値Ｒとを比較して前記ガスの圧力低下を検知するステップ
を含む、ガス圧検知方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガスバランサのガスの圧力を検出するガス圧検知装置と、このガス圧検知装置を備えるロボットと、このガス圧検知装置を用いたガス圧検知方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許第５５１２７０６号公報には、アームと、このアームに回動可能に連結された回動アームと、この回動アームの回動負荷を軽減するガスバランサとしての気体ばねと、を備えるロボットが開示されている。このロボットでは、ガスバランサの圧力が検出される。この圧力が所定の圧力値から外れると圧力が調整される。これにより、このロボットでは、このガスバランサのメンテナンスが軽減されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５５１２７０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このガスバランサには、このロボットの可動可能な圧力として、所定の圧力値が設定されている。この所定の圧力値と実際の測定圧力との大小関係から、ガスバランサの圧力の低下を検知している。しかしながら、実際には、ガスバランサの圧力がそれほど大きく低下していないにも関わらず、この所定の圧力値と測定圧力とに大きな差が検出されることがある。この圧力の低下の誤検知は、不要なロボットの停止やガスバランサの点検を生じさせる。この圧力の低下の誤検知は、このロボットの生産性を阻害する。

【0005】

本発明の目的は、ガスバランサにおいて、ガス圧力の低下の誤検出を低減しうるガス圧検知装置と、このガス圧検知装置を備えるロボットと、このガス圧検知装置を用いたガスの圧力低下の検知方法と、の提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係るガス圧検知装置は、アーム支持部と、前記アーム支持部に回動可能に支持される回動アームと、前記回動アームの回動負荷を軽減するガスバランサと、前記ガスバランサのガスの圧力を測定する圧力センサと、を備えるロボットにおいて、前記圧力の低下を検知する。
このガス圧検知装置は、
前記回動アームの回動角度θにおける基準圧力Ｐａ（θ）と前記回動角度θで前記圧力センサが測定して得られる測定圧力Ｐｔ（θ）との大小関係を表す変数Ｒｔ（θ）を算出し、測定時刻の異なる複数の前記測定圧力Ｐｔ（θ）から複数の前記変数Ｒｔ（θ）を算出し、前記測定圧力Ｐｔ（θ）のｊ回目（ｊは２以上の自然数）の測定時刻ｔｊにおける前記変数Ｒｔ（θ）の移動平均Ｒｔｊ（θ）を算出する算出部と、
前記移動平均Ｒｔｊ（θ）と基準値Ｒとを比較して前記ガスの圧力低下を検知する判定部と、を備える。

【0007】

好ましくは、このガス圧検知装置では、前記算出部の算出する前記変数Ｒｔ（θ）は、前記基準圧力Ｐａ（θ）と前記測定圧力Ｐｔ（θ）とから係数Ａとして下記の数式（１）で表される。

【0008】

【数1】

【0009】

好ましくは、このガス圧検知装置では、前記算出部が算出する前記移動平均Ｒｔｊ（θ）は、ｉ回目（ｉは１以上の自然数）の測定時刻ｔｉからｊ回目（ｊはｉより大きい自然数）の測定時刻ｔｊまでに得られる複数の前記変数Ｒｔ（θ）を用いて下記の数式（２）で表される。

【0010】

【数2】

【0011】

好ましくは、前記算出部が前記移動平均Ｒｔｊ（θ）の算出に用いる、複数の前記測定圧力Ｐｔ（θ）の測定時刻の間隔は、１秒以下である。

【0012】

好ましくは、前記算出部が前記移動平均Ｒｔｊ（θ）の算出に用いる、複数の前記測定圧力Ｐｔ（θ）を得る測定時間は、１０秒以上である。

【0013】

好ましくは、前記算出部が前記移動平均Ｒｔｊ（θ）の算出に用いる、複数の前記測定圧力Ｐｔ（θ）を得る測定時間は、６００秒以下である。

【0014】

本発明に係るロボットは、アーム支持部と、前記アーム支持部に回動可能に支持される回動アームと、前記回動アームの回動負荷を軽減するガスバランサと、前記ガスバランサのガスの圧力を測定する圧力センサと、前記圧力の低下を検知するガス圧検知装置と、を備える。
前記ガス圧検知装置は、
前記回動アームの回動角度θにおける基準圧力Ｐａ（θ）と前記回動角度θで前記圧力センサが測定して得られる測定圧力Ｐｔ（θ）との大小関係を表す変数Ｒｔ（θ）を算出し、測定時刻の異なる複数の前記測定圧力Ｐｔ（θ）から複数の前記変数Ｒｔ（θ）を算出し、前記測定圧力Ｐｔ（θ）のｊ回目（ｊは２以上の自然数）の測定時刻ｔｊにおける前記変数Ｒｔ（θ）の移動平均Ｒｔｊ（θ）を算出する算出部と、
前記移動平均Ｒｔｊ（θ）と基準値Ｒとを比較して前記ガスの圧力低下を検知する判定部と、を備える。

【0015】

本発明に係るガス圧検知方法は、アーム支持部と、前記アーム支持部に回動可能に支持される回動アームと、前記回動アームの回動負荷を軽減するガスバランサと、前記ガスバランサのガスの圧力を測定する圧力センサと、を備えるロボットにおいて、前記ガスバランサのガスの圧力低下を検知する。
このガス圧検知方法は、
（Ａ）前記圧力センサで前記ガスバランサのガスの圧力を測定して前記回動アームの回動角度θにおける測定圧力Ｐｔ（θ）を得るステップ、
（Ｂ）前記測定圧力Ｐｔ（θ）と前記回動角度θにおける基準圧力Ｐａ（θ）との大小関係を表す変数Ｒｔ（θ）を算出するステップ、
（Ｃ）測定時刻の異なる複数の前記測定圧力Ｐｔ（θ）から複数の前記変数Ｒｔ（θ）を算出し、前記測定圧力Ｐｔ（θ）のｊ回目（ｊは２以上の自然数）の測定時刻ｔｊにおける前記変数Ｒｔ（θ）の移動平均Ｒｔｊ（θ）を算出するステップ
及び
（Ｄ）前記移動平均Ｒｔｊ（θ）と基準値Ｒとを比較して前記ガスの圧力低下を検知するステップ
を含む。

【発明の効果】

【0016】

本発明に係るガス圧検知装置は、基準圧力Ｐａ（θ）と測定圧力Ｐｔ（θ）との大小関係を表す変数Ｒｔ（θ）を算出し、変数Ｒｔ（θ）の移動平均Ｒｔｊ（θ）を算出する。これにより、このガス圧検知装置は、一時的なガスバランサの圧力低下による、誤検出が低減される。このガス圧検知装置は、ロボットの生産性の向上に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る間接型ロボットが示された側面図である。

【図2】図２は、図１のロボットの圧力検知装置の構成を示すブロック図である。

【図3】図３は、図１のロボットのガスバランサが示された説明図である。

【図4】図４は、図１のロボットの回動アームの回動角度θとガスバランサの理論圧力Ｐｋ（θ）及び基準圧力Ｐａ（θ）との関係が示されたグラフである。

【図5】図５は、図１のロボットの回動アームを回動したときのガスバランサの理論圧力Ｐｋ（θ）と測定圧力Ｐｔ（θ）との関係が示されたグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

【0019】

図１には、本発明に係るロボット２が示されている。このロボット２は、基台４、ロボットアーム６、ガスバランサ８、圧力センサ９及びガス圧検知装置１０を備えている。このロボット２では、圧力センサ９は、ガスバランサ８の内部に配置されている。図示されないが、このロボット２は、更に、駆動モータＭ１からＭ６と、回転センサＥ１からＥ６とを備えている。

【0020】

ロボットアーム６は、第１アーム１２、第２アーム１４、第３アーム１６、第４アーム１８、第５アーム２０及び第６アーム２２を備えている。このロボット２では、基台４、第１アーム１２、第２アーム１４、第３アーム１６、第４アーム１８、第５アーム２０及び第６アーム２２が順次連結されている。このロボット２は、これらの連結部として複数の関節を備えている。このロボット２は、所謂、多関節型ロボットである。

【0021】

図１に示される様に、このロボット２では、第６アーム２２の先端部に、ハンド２４が取り付けられている。このハンド２４は、図示されないワークを把持する機能を備えている。このハンド２４は、ロボット２に取り付けられるツールの例示であって、他のツールが取り付けられてもよい。

【0022】

このロボット２では、第１アーム１２は、基台４に連結されている。第１アーム１２は、上下方向の軸線Ｌ１を回転軸として回転可能である。第２アーム１４は、第１アーム１２に連結されている。第２アーム１４は、水平方向の軸線Ｌ２を回動軸として回動可能である。第３アーム１６は、第２アーム１４に連結されている。第３アーム１６は、水平方向の軸線Ｌ３を回動軸として回動可能である。第４アーム１８は、第３アーム１６に連結されている。第４アーム１８は、軸線Ｌ４を回転軸として回転可能である。第５アーム２０は、第４アーム１８に連結されている。第５アーム２０は、軸線Ｌ４に直交する軸線Ｌ５を回動軸として回動可能である。第６アーム２２は、第５アーム２０に連結されている。第６アーム２２は、軸線Ｌ６を回転軸として回転可能である。

【0023】

図示されない駆動モータＭ１は、第１アーム１２を回転させる機能を備えている。駆動モータＭ２は、第２アーム１４を回動させる機能を備えている。同様に、駆動モータＭ３は第３アーム１６を、駆動モータＭ５は第５アーム２０を、それぞれ回動させる機能を備え、駆動モータＭ４は第４アーム１８を、駆動モータＭ６は第６アーム２２を、それぞれ回転させる機能を備えている。駆動モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５及びＭ６は、例えば、サーボモータである。

【0024】

回転センサＥ１は、駆動モータＭ１の回転位置を検出する機能を備えている。回転センサＥ２は、駆動モータＭ２の回転位置を検出する機能を備えている。同様に、回転センサＥ３、Ｅ４、Ｅ５及びＥ６は、駆動モータＭ３、Ｍ４、Ｍ５及びＭ６の回転位置を検出する機能を備えている。この回転センサＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５及びＥ６は、例えば、エンコーダである。

【0025】

ガスバランサ８は、ガスが封入されている。ガスバランサ８は、伸縮可能である。ガスバランサ８の伸縮に伴って、封入されたガスの圧力が変動する。このガスの圧力の変動によって、ガスバランサ８は伸縮力を変動させる。このガスバランサ８は、その基端部８ｂを第１アーム１２に軸着されている。その先端部８ｃを第２アーム１４に軸着されている。

【0026】

図１の符号Ｐａは、第２アーム１４の回動中心を表している。符号Ｐｂは、ガスバランサ８の基端部８ｂの回動中心を表している。符号Ｐｃは、ガスバランサ８の先端部８ｃの回動中心を表している。符号Ｐｄは、第３アーム１６の回動中心を表している。一点鎖線Ｌａは、回動中心Ｐａと回動中心Ｐｄとを通って延びる直線を表している。両矢印Ｓは、回動中心Ｐｂから回動中心Ｐｃまでの距離を表している。

【0027】

符号Ｐｄ’は、図１の姿勢から第２アーム１４が回動したときの、回動中心Ｐｄの回動位置を表している。一点鎖線Ｌａ’は、回動中心Ｐａと回動位置Ｐｄ’とを通って延びる直線を表している。両矢印θは、第２アーム１４の回動角度を表している。この回動角度θは、直線Ｌａと直線Ｌａ’とのなす角度である。第２アーム１４の回動角度θは、第２アーム１４が図１の姿勢にあるときに０°である。この第２アーム１４が図１の姿勢から時計回りに回動したときに回動角度θは正の角度で表され、反時計回りに回動したときに回動角度θは負の角度で表される。

【0028】

第１アーム１２に対して第２アーム１４が回動することによって、ガスバランサ８の距離Ｓは変動する。この距離Ｓの変動によって、ガスバランサ８は伸縮する。この伸縮によって、ガスバランサ８は、回動中心Ｐｂと回動中心Ｐｃとの間で、伸縮力を変動させる。この伸縮力によって、ガスバランサ８は、第２アーム１４に作用する荷重を支持し、駆動モータＭ２の回転負荷を軽減する。

【0029】

圧力センサ９は、ガスバランサ８に取り付けられている。このロボット２では、ガスバランサ８の内部に取り付けられている。圧力センサ９は、ガスバランサ８に封入されたガスの圧力を測定する機能を備えている。圧力センサ９は、ガスバランサ８の外に取り付けられてもよい。

【0030】

図２に示される様に、このロボット２は、更に、ロボットアーム６の動作を制御する制御装置１１を備えている。制御装置１１は、回転センサ（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５及びＥ６）から、駆動モータ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５及びＭ６）の回転位置データを受信する機能を備えている。制御装置１１は、第１アーム１２、第４アーム１８及び第６アーム２２の回転位置を算出する機能を備えている。制御装置１１は、第２アーム１４、第３アーム１６及び第５アーム２０の回動位置を算出する機能を備えている。制御装置１１は、駆動モータ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５及びＭ６）を制御する機能を備えている。

【0031】

ガス圧検知装置１０は、データの入出力部としてのインターフェースボード１０ａと、演算部としてのプロセッサ１０ｂと、データの記憶部としてのメモリ１０ｃと、を備えている。

【0032】

このインターフェースボード１０ａは、制御装置１１から第２アーム１４の回動位置データ（回動角度θ）を受信する機能を備えている。インターフェースボード１０ａは、圧力センサ９が測定した測定圧力Ｐｔ（θ）のデータを受信する機能を備えている。インターフェースボード１０ａは、圧力異常の信号を警報装置等に送信する機能を備えている。

【0033】

プロセッサ１０ｂは、後述される基準圧力Ｐａ（θ）と測定圧力Ｐｔ（θ）との大小関係を表す変数Ｒｔ（θ）と、この変数Ｒｔ（θ）の移動平均Ｒｔｊ（θ）とを算出する算出部を含む。プロセッサ１０ｂは、更に、この移動平均Ｒｔｊ（θ）と基準値Ｒとを比較して圧力低下を検知する判定部を含む。プロセッサ１０ｂは、圧力低下を検知したときに、インターフェースボード１０ａに圧力異常の信号を送信させる機能を備えている。このプロセッサ１０ｂは、インターフェースボード１０ａが受信する回動位置データから、回動角度θを算出してもよい。

【0034】

メモリ１０ｃは、第２アーム１４の、回動角度θと回動角度θにおける基準圧力Ｐａ（θ）を記憶する機能を備えている。この基準圧力Ｐａ（θ）は、回動角度θにおけるガスバランサ８の稼働許容圧力である。メモリ１０ｃは、圧力センサ９から得られた測定圧力Ｐｔ（θ）とこの測定圧力Ｐｔ（θ）が測定されたときの回動角度θとを対応させて記憶する機能を備えている。

【0035】

図３に示される様に、ガスバランサ８は、シリンダ２６及びピストン２８を備えている。シリンダ２６は、基端部８ｂに連結さられている。ピストン２８は、先端部８ｃに連結さられている。このピストン２８がシリンダ２６に摺動可能に挿入されている。このピストン２８とシリンダ２６とがガス室３０を形成している。このガス室３０には、高圧のガスが封入されている。このガスは、特に限定されないが、例えば不活性ガスである。このガスバランサ８は、距離Ｓが変化することで、伸縮する。この伸縮によって、ガス室３０の容積が変化する。この容積の変化によって、ガスの圧力が変化する。圧力センサ９は、このガスの圧力を測定する。

【0036】

このガスバランサ８では、その全長が伸びたときに、その全長が縮む向きの伸縮力が作用する。これにより、ガスバランサ８は、駆動モータＭ２の回転負荷を軽減する。このガスバランサ８は、駆動モータＭ２の回転負荷を軽減する様に構成されていればよい。ガスバランサ８は、その全長が縮んだときに、その全長が延びる向きの伸縮力が作用するものであってもよい。ガスバランサ８の全長が縮んだときに、その全長が延びる向きの伸縮力を作用させて、駆動モータＭ２の回転負荷を軽減する様に構成されてもよい。

【0037】

図４には、第２アーム１４の回動角度θとガスバランサ８の理論圧力Ｐｋ（θ）及び基準圧力Ｐａ（θ）との関係が示されている。この理論圧力Ｐｋ（θ）は、回動角度θにおけるガス室３０の容積から計算で求められる圧力である。このロボット２では、第２アーム１４の回動角度θが９°のとき、ガス室３０の容積が最大であり、理論圧力Ｐｋ（θ）が最小である。図４では、回動角度θが９°のときの理論圧力Ｐｋ（θ）を１００（％）とする指数で、理論圧力Ｐｋ（θ）及び基準圧力Ｐａ（θ）が示されている。基準圧力Ｐａ（θ）は、回動角度θにおける稼働許容圧力を表している。この基準圧力Ｐａ（θ）は、第２アーム１４の稼働可能な圧力か否かの判断に用いられる基準圧力であればよく、その算出方法は特に限定されない。基準圧力Ｐａ（θ）は、例えば、理論圧力Ｐｋ（θ）と１より小さい正の係数Ｂとの積として算出される圧力であってもよいし、理論圧力Ｐｋ（θ）から所定の圧力を差し引いて算出される圧力であってもよい。

【0038】

ここで、このロボット２を用いて、本発明に係るガスの圧力低下の検知方法が説明される。ここでは、ガスバランサ８のガスの圧力低下の検知を例に説明がされる。ここでは、第１アーム１２がアーム支持部であり、第２アーム１４は回動アームである。

【0039】

ガス圧検知装置１０のメモリー１０ｃは、回動角度θと回動角度θにおける基準圧力Ｐａ（θ）を記憶している。インターフェースボード１０ａは、回動角度θと測定圧力Ｐｔ（θ）とを受信する（ＳＴＥＰ１）。このメモリー１０ｃは、所定の時間間隔毎に、回動角度θと測定圧力Ｐｔ（θ）とを記憶する。例えば、このガス圧検知装置１０では、時刻ｔ１から時刻ｔｎ（ｎは自然数）までのそれぞれの時刻ｔにおける、ｎ個の回動角度θと測定圧力Ｐｔ（θ）とが記憶される。

【0040】

ガス圧検知装置１０のプロセッサ１０ｂ（算出部）は、回動角度θにおける、基準圧力Ｐａ（θ）と測定圧力Ｐｔ（θ）との大小関係を表す変数Ｒｔ（θ）を算出する（ＳＴＥＰ２）。具体的には、例えば、係数Ａとして、以下の式（１）に示される比を変数Ｒｔ（θ）として算出する。

【0041】

【数1】

【0042】

このプロセッサ１０ｂは、所定の時間間隔毎に得られる複数の測定圧力Ｐｔ（θ）から複数の変数Ｒｔ（θ）を算出する。このプロセッサ１０ｂは、この複数の変数Ｒｔ（θ）から時刻ｔｊにおける移動平均Ｒｔｊ（θ）を算出する（ＳＴＥＰ３）。具体的には、例えば、以下の数式（２）で求められる。この数式（２）において、Ｒｔｊ（θ）はｊ回目（ｊはｎ以下の自然数）の時刻ｔｊにおける移動平均を表す。この移動平均Ｒｔｊ（θ）は、ｉ回目（ｉはｊより小さい自然数）の時刻ｔｉから時刻ｔｊまでに得られた変数Ｒｔ（θ）の平均値として求められている。

【0043】

【数2】

【0044】

ガス圧検知装置１０のプロセッサ１０ｂ（判定部）は、この移動平均Ｒｔｊ（θ）と記憶された基準値Ｒとを比較して、ガスバランサ８のガスの圧力低下を検知する（ＳＴＥＰ４）。このガス圧検知装置１０は、所定の時間間隔の時刻毎に、移動平均Ｒｔｊ（θ）の算出を繰り返す。例えば、プロセッサ１０ｂは、移動平均Ｒｔｊ（θ）が、基準値Ｒ以上のとき、ガスバランサ８の圧力は稼働可能な許容範囲と判断する。プロセッサ１０ｂは、この移動平均Ｒｔｊ（θ）が基準値Ｒ未満であれば、ガスバランサ８の圧力が稼働可能な許容範囲を下回ったと判定する。このとき、プロセッサ１０ｂは、インターフェースボード１０ａに圧力異常の信号を送信させる。この圧力異常の信号によって、例えば、警報灯を点灯し、ロボット２が停止させられる。

【0045】

図５には、第２アーム１４を回動させたときの実際の測定圧力Ｐｔ（θ）と理論圧力Ｐｋ（θ）との関係が示されている。図５では、回動角度θが９°のときの理論圧力Ｐｋ（θ）を１００（％）とする指数で、理論圧力Ｐｋ（θ）及び測定圧力Ｐｔ（θ）が示されている。この図５では、第２アーム１４を回動角度θを９０°に回動し、その後に９°に回動して、圧力センサ９で得られた測定圧力Ｐｔ（θ）が示されている。この測定圧力Ｐｔ（θ）を得たのと同様に、第２アーム１４を回動したときの、理論圧力Ｐｋ（θ）が示されている。

【0046】

図５において、第２アーム１４が回動角度θを９０°に回動されたときに、ガスバランサ８が伸長してガス室３０の容積は縮小している。封入されたガスは圧縮される。このときの理論圧力Ｐｋ（θ）は、約１４８（％）である。第２アーム１４が回動角度θを９°に回動されたときに、ガスバランサ８が縮短してガス室３０の容積は拡大している。封入されたガスは膨張させられる。このときの理論圧力Ｐｋ（θ）は１００（％）である。第２アーム１４の回動によって、理論圧力Ｐｋ（θ）は、約１４８（％）から１００（％）に変化している。

【0047】

これに対して、第２アーム１４が回動角度θを９０°に回動されたときに、実際に得られた測定圧力Ｐｔ（θ）は、約１５２（％）である。この測定圧力Ｐｔ（θ）は理論圧力Ｐｋ（θ）の約１４８（％）より高い。第２アーム１４が回動角度θを９°に回動されたときに、測定圧力Ｐｔ（θ）は、約８８（％）に低下した後、時間Ｔ（ｓｅｃ）の経過によって、約１００（％）まで漸増している。この測定圧力Ｐｔ（θ）と理論圧力Ｐｋ（θ）との差は、時間の経過によって漸減している。

【0048】

図５に示される様に、理論圧力Ｐｋ（θ）と測定圧力Ｐｔ（θ）との間には、差が生じている。この圧力差は、第２アーム１４が回動した時に一時的に増加する。これは、第２アーム１４の回動によって、ガス室３０に封入されたガスは一時的に断熱変化に近い圧力変化をすることによる。具体的には、このガス室３０では、封入されたガスが膨張させられるときに、ガスの温度が低下する。ガス室３０の容積の変化による圧力低下に加え、温度の低下による圧力低下を生じる。その後に、このガスの温度の上昇に伴ってが圧力が徐々に上昇する。同様に、ガスが圧縮されるときには、ガスの温度が上昇する。ガス室３０の容積の変化による圧力上昇に加え、温度の上昇による圧力上昇を生じる。その後に、このガスの温度の低下に伴ってが圧力が徐々に低下する。この現象によって、図５に示される測定圧力Ｐｔ（θ）が得られている。

【0049】

前述の圧力低下の検出方法では、ガス圧検知装置１０は、基準圧力Ｐａ（θ）に対する前記測定圧力Ｐｔ（θ）の比（Ｐｔ（θ）／Ｐａ（θ））を、変数Ｒｔ（θ）として算出している。この変数Ｒｔ（θ）を算出することで、測定時刻ｔ毎の測定圧力Ｐｔ（θ）と基準圧力Ｐ（ａ）との大小関係が評価されている。ガス圧検知装置１０は、更に、この変数Ｒｔ（θ）の移動平均Ｒｔｊ（θ）を算出している。移動平均Ｒｔｊ（θ）を用いることで、ガス圧検知装置１０は、理論圧力Ｐｋ（θ）と測定圧力Ｐｔ（θ）との一時的な差の影響を低減している。これにより、ガスバランサ８のガスの圧力低下の誤検知が抑制される。

【0050】

この測定圧力Ｐｔ（θ）を得る測定時刻ｔの間隔を短くすることで、ガスの圧力の変化を高精度に把握しうる。この観点から、測定時刻ｔの間隔は、好ましくは１秒以下であり、更に好ましくは０．５秒以下であり、特に好ましくは０．１秒以下である。この測定時刻ｔの間隔に特に下限はない。この測定時刻ｔの間隔は、圧力センサ９によって定まる測定間隔の下限値以上であってもよい。

【0051】

測定圧力Ｐｔ（θ）を得る測定時間（時刻ｔｉから時刻ｔｊまでの時間）を長くすることで、第２アーム１４の回動による一時的な差の影響を低減しうる。この観点から、この時間は、好ましくは、１０秒以上であり、更に好ましくは３０秒以上であり、特に好ましくは６０秒以上である。この測定時間は、長いほど、一時的な差の影響を低減しうるので、例えば２００秒以上であってもよい。特に、この測定時間に上限値はないが、この時間が長いガス圧検知装置１０では、圧力低下の検知が遅れる。迅速に圧力低下を検知する観点から、この時間は、好ましくは６００秒以下である。

【0052】

この変数Ｒｔ（θ）は、基準圧力Ｐａ（θ）と測定圧力Ｐｔ（θ）との大小関係を表すものであればよく、比（Ｐｔ（θ）／Ｐａ（θ））に限られない。例えば、この変数Ｒｔ（θ）は、基準圧力Ｐａ（θ）と測定圧力Ｐｔ（θ）との差に基づくものであってもよい。具体的には、ガス圧検知装置１０は、この変数Ｒｔ（θ）として、基準圧力Ｐａ（θ）と測定圧力Ｐｔ（θ）との差（Ｐｔ（θ）－Ｐａ（θ））を算出する。この変数Ｒｔ（θ）から算出される移動平均Ｒｔｊ（θ）が所定の数値、例えば０より小さいときに、ガス圧検知装置１０は、ガスの圧力が稼働許容圧力を下回ったと検知してもよい。この変数Ｒｔ（θ）として、差（Ｐｔ（θ）－Ｐａ（θ））と係数Ａとの積が用いられてもよい。更には、基準圧力Ｐａ（θ）又は測定圧力Ｐｔ（θ）に対する、差（Ｐｔ（θ）－Ｐａ（θ））の比が算出されてもよい。

【0053】

このロボット２では、第２アーム１４が本発明に係る回動アームとして、第１アーム１２が本発明に係るアーム支持部として、説明がされたがこれに限られない。例えば、第２アーム１４と第３アーム１６との間にガススプリングが設けられて、第２アーム１４がアーム支持部とされ、第３アーム１６が回動アームとされてもよい。同様に、第４アーム１８と第５アーム２０との間にガススプリングが設けられて、第４アーム１８がアーム支持部とされ、第５アーム２０が回動アームとされてもよい。ここでは、本発明に係るロボット２は、多関節型ロボットを例に説明がされたが、アーム支持部と回動アームとを備える関節型ロボットであればよい。

【符号の説明】

【0054】

２・・・ロボット
４・・・基台
６・・・ロボットアーム
８・・・ガスバランサ
９・・・圧力センサ
１０・・・ガス圧検知装置
１０ａ・・・インターフェースボード
１０ｂ・・・プロセッサ
１０ｃ・・・メモリ
１２・・・第１アーム（アーム支持部）
１４・・・第２アーム（回動アーム）
２６・・・シリンダ
２８・・・ピストン
３０・・・ガス室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】