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公開番号2025160905
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-23
出願番号2025064043
出願日2025-04-09
発明の名称ロボットアームエンドツールの健全性-グリッパのタイミング
出願人ファナックアメリカコーポレイション
代理人個人,個人,個人
主分類B25J 19/06 20060101AFI20251016BHJP(手工具;可搬型動力工具;手工具用の柄;作業場設備;マニプレータ)
要約【課題】把持指令に対する応答タイミングに基づいてロボットのアームエンドツールの健全性を監視する方法及びシステムを提供する。
【解決手段】部品の存在又は他のセンサは、ロボットツールがワークピースを把持又は把持解除したとき信号を提供する。把持指令又は把持解除指令とその完了までの時間はロボットコントローラによって記録される。施設内の全てのロボットのタイミングデータはデータ収集デバイスによって収集され、タイミングデータは分析データセンターに転送されて各アームエンドツールについて分析される。把持時間が閾値を超えるか又は把持時間性能の低下傾向が検出されたときグリッパ上で識別された問題を知らせる警告が送信され、全て分析データが顧客の閲覧及び行動のためにウェブポータルに提供される。グリッパ以外の他のタイプのアームエンドツールの応答タイミングも事前にツールを修理/交換するために同様に分析される。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
産業用ロボットのためのグリッパ健全性監視方法であって、
ロボットコントローラによって、ロボット上のグリッパによる把持イベントまたは把持解除イベントごとのグリッパ応答時間を記録することと、
分析されたグリッパタイミングデータの提供するために、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータによって前記グリッパ応答時間を分析することと、
前記グリッパ応答時間及び前記分析されたグリッパタイミングデータにおける異常な問題を識別することと、
識別された問題の警告通知を送信することと、
ロボットオペレータが閲覧するためにウェブポータル上に前記グリッパ応答時間、前記分析されたグリッパタイミングデータ、及びの前記識別された問題を提供することと、
を備える方法。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記グリッパ応答時間を記録することは、前記ロボットコントローラによって前記グリッパ応答時間を記録することと、前記グリッパ応答時間をデータ収集デバイスに提供することとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
他のロボット上のグリッパのためのグリッパ応答時間も、前記他のロボットのコントローラの各々によって前記データ収集デバイスに提供され、全ての前記ロボットのための前記グリッパ応答時間は、前記データ収集デバイスから前記コンピュータに通信される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記データ収集デバイス、前記コンピュータ、及び前記ウェブポータルはまた、前記全てのロボットのための他の健全性の状態データを処理する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
把持イベントまたは把持解除イベントごとの前記グリッパ応答時間は、ロボットコントローラによって把持指令または把持解除指令が発行されたときにタイマを始動し、対応する把持または把持解除が発生したことが確認されたときにタイマを停止することによって判定される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記対応する把持または把持解除は、前記グリッパへの部品の近接を検出する部品存在センサによって、または前記部品もしくは前記グリッパの位置を表すカメラもしくはセンサからの信号を分析することによって、またはその両方によって、発生したことが確認される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記対応する把持または把持解除は、真空グリッパもしくは吸引グリッパのための真空ラインからの圧力信号、またはサーボ制御グリッパのためのモータトルクセンサもしくは位置センサからの信号を評価することによって、発生したことが確認される、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記グリッパ応答時間を分析することは、現在の分析データ期間についての最大把持時間及び最大把持解除時間を識別することと、前記現在の分析データ期間についての平均把持時間及び平均把持解除時間を計算することと、前記現在の分析期間についての把持時間傾向線勾配及び把持解除時間傾向線勾配を計算することとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記現在の分析データ期間が、３０分～４時間の範囲の持続時間を有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記異常な問題を識別することは、欠落したまたは古いグリッパ応答時間を識別することと、閾値を超える最大把持時間、最大把持開示時間、平均把持時間または平均把持解除時間を識別することと、傾向線勾配閾値を超える把持時間傾向線勾配または把持解除時間傾向線勾配を識別することとを含む、請求項８に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、産業用ロボットグリッパ性能の分野に関し、より詳細には、把持指令への応答のタイミングに基づいてロボットのアームエンドツール（ｅｎｄ－ｏｆ－ａｒｍｔｏｏｌ）の健全性を積極的に監視するための方法及びシステムであって、タイミングデータがアームエンドツールごとに収集及び分析され、把持時間（ｇｒｉｐｔｉｍｅ）が閾値を超えるか、または把持時間性能の低下傾向が検出されたときに、予防保全がグリッパ上で実行されることを助言する警告が送信される、方法及びシステムに関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
広範囲の製造、組み立て、及び材料移動作業を行うための産業用ロボットの使用は周知である。産業用ロボットによって実行される多くの作業は部品を掴み（ｇｒａｓｐ）、部品をある位置または向きから別の位置または向きに移動させるためにグリッパを使用することを伴う。これらのグリッパ（ｇｒｉｐｐｅｒ）は、一般にアームエンドツールとして知られている装置の大きなファミリーの一部であり、とりわけ、吸引カップグリッパ（ｓｕｃｔｉｏｎｃｕｐｇｒｉｐｐｅｒ）、機械的指型グリッパ（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｆｉｎｇｅｒ－ｔｙｐｅｇｒｉｐｐｅｒ）、またはサーボ制御グリッパの形式であってもよい。
【０００３】
任意の他のタイプの機械的構成要素と同様に、アームエンドツールは、性能の最終的な劣化及び／または完全な故障につながる摩耗及び破損を受けやすい。これまでは、グリッパが故障した場合、すなわち、機械部品の破損や詰まり、真空ラインや吸引カップの漏れなどによって部品や落下部品をピックアップできなかった場合は、グリッパを単に交換することが一般的であった。残念ながら、アームエンドツールの故障は、故障した装置の修理または交換のために、製造作業を停止することを必要とする。このシステムのダウンタイムは製造時間が失われ、修理または交換が容易に入手できない部品またはサービスエンジニアを必要とし得るので、ロボットオペレータにとってコストがかかり、ダウンタイムをさらに長くし、及び/または部品の迅速な出荷、超過勤務などを必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような状況に鑑み、アームエンドツールの故障が生産ラインの停止を招く前にグリッパ性能の劣化を積極的に把握し予防保全を行うことができるロボットアームエンドツール健全性監視技術が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の教示によれば、把持指令に対する応答のタイミングに基づいてロボットアームエンドツールの健全性を積極的に監視するための方法及びシステムが開示される。フォトアイ（ｐｈｏｔｏｅｙｅ）、真空スイッチ、または他のタイプのセンサなどの部品存在センサ（ｐａｒｔｐｒｅｓｅｎｃｅｓｅｎｓｏｒ）は、ロボットグリッパツールがワークピースの把持に成功しまたはワークピースの把持を解除したときに信号を提供する。各把持（ｇｒｉｐ）または各把持解除（ｕｎｇｒｉｐ）の指令とその完了までの時間は、ロボットコントローラによって記録される。施設内の全てのロボットのタイミングデータは、データ収集デバイスによって収集され、分析データセンターに転送され、そこで、タイミングデータは各アームエンドツールについて分析される。把持時間が閾値を超えるか、または把持時間性能の低下傾向が検出されたときに、グリッパ上で識別された問題（ｉｓｓｕｅ）を知らせる警告が送信され、全ての分析データが、顧客の閲覧及び行動のためにウェブポータルに提供される。グリッパ以外の他のタイプのアームエンドツールの応答タイミングも、事前にツールを修理または交換するために同様に分析され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、機械式グリッパ型アームエンドツールが装着された産業用ロボットの図である。
図２は、吸引式アームエンドツールが装着された産業用ロボットの図である。
図３は、ロボットのアームエンドツールとして使用され得る吸引カップグリッドを備える真空グリッパツールの図である。
図４は、本開示の実施形態による、把持指令に対する応答のタイミングに基づいてロボットのアームエンドツールの健全性を積極的に監視するためのシステムの図である。
図５は、本開示の一実施形態による、把持指令に対する応答のタイミングに基づいてロボットアームエンドツールの健全性を積極的に監視するための方法のフローチャートである。
図６は、本開示の実施形態による、把持指令応答タイミングデータの分析に基づいてロボットのアームエンドツールの健全性に関する問題を識別するための方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
グリッパタイミングを介したロボットアームエンドツール健全性監視を対象とする本開示の実施形態の以下の議論は、本質的に単なる例示であり、開示されたデバイス及び技術またはそれらの用途もしくは使用を限定することを決して意図しない。
【０００８】
様々な製造、組立、及び材料移動作業のために産業用ロボットを使用することは周知である。産業用ロボットによって実行される多くの動作は部品を掴み、部品をある位置及び向きから別の位置及び向きに移動させるためにグリッパを使用することを伴う。これらのグリッパは、とりわけ、吸引カップグリッパ、機械的指型グリッパ、またはサーボ制御グリッパの形成であってもよい。グリッパは、外側のロボットアームの端部（典型的には手首関節の端部）に取り付けることができるアームエンドツールの１つのタイプである。
【０００９】
図１は、機械式グリッパ型アームエンドツールが装着された産業用ロボットの図である。ロボット１００は、コントローラ１１０によって制御され、当技術分野で知られている方法で動作を実行する。コントローラ１１０は、ケーブル１１２を介してロボット１００と通信する。図１において、ロボット１００は機械式指型グリッパ１２０が装着され、機械式指型グリッパ１２０は、初期位置から部品またはワークピース１３０を掴んで目標姿勢でワークピース１３０を目標位置に配置するために使用される。初期位置は例えば、コンベヤ上にあってもよく、輸送コンテナ内の最終位置であってもよい。
【００１０】
機械式指型グリッパ１２０は、用途及び把持されるワークピース１３０の性質に応じて、２つ以上の把持指（ｇｒａｓｐｉｎｇｆｉｎｇｅｒ）を有してもよい。機械式指型グリッパ１２０は一般に、グリッパ１２０の指を開位置または閉位置に動かすための単純なアクチュエータ（空気圧式など）を含む。部品存在センサ１２２は、グリッパ内の部品の有無を検出するために用いられる。サーボ制御グリッパとして知られる別のタイプのグリッパもまた、機械式指（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｆｉｎｇｅｒ）を有するが、サーボモータを使用して指を開閉し、サーボモータを正確に制御して指の開口幅及び把持圧力を調整することができる。サーボ制御グリッパの場合、トルクセンサまたはエンコーダは、部品存在センサとして機能することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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