産業用ロボットのロボット制御装置
【課題】
産業用ロボットの消費電力量を抑制するためには、運転状況履歴とその運転状況履歴に合った累積消費電力とを照らし合わせて分析することが必要であるが、従来は、そのような分析可能なデータを提供する術がない。
【解決手段】
ロボット制御装置１０は各種電気回路及びマニピュレータ３０に供給される消費電力を検出する電力演算部２３と、マニピュレータ３０の稼働履歴に関連付けて、消費電力を記憶する記憶部１２を備える。ロボット制御装置１０は、指示された期間における累積消費電力の出力指令があった際に、指示された期間における記憶部１２が記憶した稼働履歴と、稼働履歴と関連付けられた前記消費電力に基づいて累積消費電力を演算し、外部に接続したティーチペンダントＴＰへ出力するＣＰＵ１１を備える。ロボットの運転状況を示す稼働履歴と消費電力とを照らし合わせて分析することができる。
産業用ロボットの消費電力量を抑制するためには、運転状況履歴とその運転状況履歴に合った累積消費電力とを照らし合わせて分析することが必要であるが、従来は、そのような分析可能なデータを提供する術がない。
【解決手段】
ロボット制御装置１０は各種電気回路及びマニピュレータ３０に供給される消費電力を検出する電力演算部２３と、マニピュレータ３０の稼働履歴に関連付けて、消費電力を記憶する記憶部１２を備える。ロボット制御装置１０は、指示された期間における累積消費電力の出力指令があった際に、指示された期間における記憶部１２が記憶した稼働履歴と、稼働履歴と関連付けられた前記消費電力に基づいて累積消費電力を演算し、外部に接続したティーチペンダントＴＰへ出力するＣＰＵ１１を備える。ロボットの運転状況を示す稼働履歴と消費電力とを照らし合わせて分析することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消費電力をモニタできる産業用ロボットのロボット制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、産業用ロボットを管理するために、ロボット稼働情報を収集し、収集したロボット稼働情報を上位の遠隔管理端末へ送信するロボット制御装置が公知である（特許文献１）。前記ロボット稼働情報としては、ロボット状態情報及び外部制御機器情報が含まれている。前記ロボット稼働情報としてはロボットの動作速度、動作位置、アラーム状態、エラー状態が含まれている。又、前記外部制御機器情報には、ロボット制御装置に外部接続されたＩ／Ｏ制御機器のＩ／Ｏ制御状態、アラーム状態、エラー状態等が含まれている。このロボット稼働情報を上位の遠隔端末に送信してデータベース化することにより、ロボット管理を好適に行うことができる。
【０００３】
一方、電気装置をモニタリングする消費電力モニタ装置としては、交流電源と負荷との間に電力検出手段を設けて、モニタリングすることが行われている（特許文献２，特許文献３）。
【０００４】
特許文献２の消費電力モニタ装置では、交流電源と負荷との間に設けられたインバータ装置に対して、前記インバータ装置に流入する交流電力を前記交流電力検出手段によりモニタリングし、制御装置が前記モニタリング結果と初期データと基づいて節電量を演算してその節電量を表示するようにしている。
【０００５】
特許文献３の消費電力モニタ装置では、交流電圧を整流し平滑する整流回路と、整流回路の電圧が供給されて１次側巻線の電流断続により２次側に所定電圧を発生する変圧回路と、前記変圧回路の１次側出力電圧のオンオフをスイッチングするスイッチング手段と、前記変圧回路の１次側電圧を調整する電圧調整手段とを備えている。そして、該消費電力モニタ装置は、電圧調整手段の出力に基づいて前記スイッチング手段のターンオン時間を算出し、該ターンオン時間、スイッチング手段のスイッチング周波数、変圧回路のインダクタンスに基づいて消費電力を測定する制御手段を備える。
【０００６】
上記の従来技術の消費電力モニタ装置では、時々刻々と変化する消費電力量をモニタリングすることが可能である。そして、これらのモニタリング結果を利用することにより、電気機器の消費電力の節電を行うことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１０３４８５号公報
【特許文献２】特開２００１−４６７７号公報
【特許文献３】特開２００４−１０１５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、近年、地球温暖化に影響を与えるとされる温室効果ガス（二酸化炭素、メタン等）の排出量の抑制のために、電気装置の消費電力の抑制を行うことが求められている。このため、ロボット（マニピュレータ）及びロボット制御装置においても、消費電力量の抑制が行われることが望ましい。
【０００９】
特許文献１では、前記ロボット稼働情報には、ロボット（マニピュレータ）及びロボット制御装置の消費電力は含まれておらず、又、その消費電力についての取得及び管理についても何ら開示されていない。
【００１０】
なお、ロボット制御装置において、消費電力を時々刻々と変化する消費電力量のモニタリング自体は、上記のような従来技術により可能である。しかしながら、産業用ロボット及びロボット制御装置の消費電力量を抑制するためには、運転状況履歴とその運転状況履歴に合った累積消費電力とを照らし合わせて分析することが必要であるが、従来技術では、そのような分析可能なデータは提供されていない。
【００１１】
本発明の目的は、ロボットの運転状況を示す稼働履歴と、累積消費電力とを照らし合わせて分析することができるロボット制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、マニピュレータを制御する制御手段を備えたロボット制御装置であって、交流電源から、前記ロボット制御装置が搭載している各種電気回路及びマニピュレータに供給される消費電力を検出する電力検出手段と、前記マニピュレータの稼働履歴に関連付けて、前記電力検出手段が検出した消費電力を記憶する記憶手段と、指示された期間における累積消費電力の出力指令があった際に、前記指示された期間における前記記憶手段が記憶した前記稼働履歴と、該稼働履歴と関連付けられた前記消費電力に基づいて累積消費電力を演算し、外部に接続した外部装置へ出力する演算手段を備えることを特徴とするロボット制御装置を要旨としている。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１において、前記交流電源が一次側に接続されるとともに、前記制御手段からの制御指令に基づいて二次側から前記マニピュレータが備えるサーボモータに電流を供給するサーボアンプと、前記サーボアンプの一次側に接続されたノイズ除去用のリアクトルを備え、前記電力検出手段は、前記リアクトルの両端電圧、及び前記リアクトルの既知の抵抗値に基づいて算出した電流値に基づいて電力を検出することを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項２において、前記外部装置が可搬式操作装置であり、前記演算手段は、前記可搬式操作装置に前記稼働履歴及び該稼働履歴と関連付けられた前記累積消費電力を出力することを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項２において、前記外部装置が当該ロボット制御装置を管理する上位の管理装置であり、前記演算手段は、前記管理装置に前記稼働履歴及び該稼働履歴と関連付けられた前記累積消費電力を出力することを特徴とする。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項２乃至請求項４のうちいずれか１項において、前記リアクトルは、コモンモードノイズを除去するコモンモードチョークコイルであることを特徴とする。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項２乃至請求項４のうちいずれか１項において、前記リアクトルは、高調波対策用のチョークコイルであることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項において、前記演算手段は、測定開始指令に基づいて前記電力検出手段が検出した消費電力の積算を開始して、測定終了指令に基づいて消費電力の積算を終了し、測定開始指令と測定終了指令を入力した時刻間の稼働履歴とともに、積算した累積消費電力を外部装置へ出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、外部に接続された外部装置に対して、マニピュレータの稼働履歴及び該稼働履歴と関連付けられた消費電力を積算した累積消費電力を出力できるようにしたことによって、マニピュレータの運転状況を示す稼働履歴と、マニピュレータ及びロボット制御装置の累積消費電力とを照らし合わせて分析することができる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、ノイズ除去用のリアクトルをシャント抵抗とし、その両端電圧と該リアクトルの既知の抵抗値に基づいて該リアクトルに流れる電流値を算出して、前記測定値と該電流値により消費電力を検出する。一般的に、サーボアンプの一次側には、ノイズ除去用のリアクトルが設けられることが多く、このリアクトルをシャント抵抗としたことによって、新たなシャント抵抗を設ける必要がない。
【００２０】
請求項３の発明によれば、マニピュレータの稼働履歴及び該稼働履歴と関連付けられたマニピュレータとロボット制御装置の累積消費電力が、可搬式操作装置に出力されるため、可搬式操作装置に一般的に備わっている表示手段等に、その稼働履歴と、マニピュレータ及びロボット制御装置の累積消費電力を表示することにより、両データを照らし合わせて分析することができる。
【００２１】
請求項４の発明によれば、マニピュレータの稼働履歴及び該稼働履歴と関連付けられたマニピュレータとロボット制御装置の累積消費電力が、上位の管理装置に出力されるため、上位の管理装置に一般的に備わっている表示手段や印刷手段に、その稼働履歴と、マニピュレータ及びロボット制御装置の累積消費電力を出力することにより、両データを照らし合わせて分析することができる。
【００２２】
請求項５の発明によれば、コモンモードノイズを除去するコモンモードチョークコイルを利用することにより、新たにシャント抵抗を設けることなく、マニピュレータとロボット制御装置の消費電力を検出することができる。
【００２３】
請求項６の発明によれば、高調波ノイズを除去するチョークコイルを利用することにより、新たにシャント抵抗を設けることなく、マニピュレータとロボット制御装置の消費電力を検出することができる。
【００２４】
請求項７の発明によれば、測定開始指令と測定終了指令を入力した時刻間の稼働履歴とともに、積算した累積消費電力を外部装置へ出力されるため、測定開始指令と測定終了指令を入力した時刻間の稼働履歴と累積消費電力のデータを照らし合わせて分析することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を具体化した一実施形態のロボット制御装置のブロック図。
【図２】ティーチペンダントの概略正面図。
【図３】累積消費電力を表示したティーチペンダントの表示装置の表示画面の正面図。
【図４】累積消費電力を表示したティーチペンダントの表示装置の表示画面の正面図。
【図５】累積消費電力を表示したティーチペンダントの表示装置の表示画面の正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の産業ロボットのロボット制御装置１０に具体化した一実施形態を図１〜図５を参照して説明する。
図１に示す、本実施形態のロボット制御装置１０は、例えばアーク溶接ロボットを制御するロボット制御装置である。なお、ロボット制御装置は、アーク溶接ロボットを制御するロボット制御装置に限定されるものではなく、他の産業用ロボット、例えばハンドリングロボット、塗装ロボット、搬送ロボット等のロボット制御装置としてもよい。
【００２７】
アーク溶接ロボットは、図示しない溶接トーチを備えた６軸のロボットマニピュレータ（以下、単にマニピュレータという）３０であって、各軸を作動する図示しないサーボモータを備えている。
【００２８】
ロボット制御装置１０は、制御手段及び演算手段としてのＣＰＵ（中央処理装置）１１、及びＣＰＵ１１に接続された記憶部１２、マニピュレータ３０の各軸のサーボモータにそれぞれモータ電流を供給するサーボアンプ１３、ティーチペンダント用の通信インターフェイス（図示しない）並びに上位制御部（例えば、ホストコンピュータ）４０と通信を行うための外部装置用のインターフェイス（図示しない）を備えている。上位制御部４０は管理装置及び外部装置に相当する。なお、図１では、説明の便宜上、サーボアンプ１３は、１つのみ図示しているが、マニピュレータ３０の各軸毎にサーボアンプが設けられているものと理解されたい。
【００２９】
記憶部１２は、システムプログラムが格納されたＲＯＭ、データの一時記憶用のＲＡＭ、及びマニピュレータ３０の動作を定めた各種作業プログラムが格納された不揮発性メモリ、ハードディスク等の書き込み読出し可能な記憶装置を備えている。記憶部１２は記憶手段に相当する。
【００３０】
ＣＰＵ１１は、ティーチペンダントＴＰに対して前記ティーチペンダント用の通信インターフェイスを介して通信が可能である。ティーチペンダントＴＰは、外部装置及び可搬式操作装置に相当する。
【００３１】
図２に示すようにティーチペンダントＴＰは、表示手段としてのモニタ表示部４１と、キーや、押しボタン等の入力手段４２を備えている。又、入力手段４２には、測定開始キー４２ａ及び測定終了キー４２ｂが設けられている。
【００３２】
ティーチペンダントＴＰは、プログラムデータの入力、修正、登録や、手動送り（ジョグ送り）指令、再生運転指令等のマニュアル入力に利用される。例えば、溶接条件（溶接電流、溶接電圧）等の教示データは、前記入力手段４２を入力操作することにより、ロボット制御装置１０に入力される。そして、ＣＰＵ１１は、入力された教示データを記憶部１２に格納する。
【００３３】
ＣＰＵ１１は、記憶部１２に格納された作業プログラムに従い、各サーボアンプ１３にマニピュレータ３０を制御するための制御指令を出力する。
各サーボアンプ１３の一次側は、工場の分電盤２０に対して、ＮＦＢ（ノーヒューズブレーカー）２１と、コモンモードチョークコイル部２２を介して接続されている。本実施形態では、分電盤２０からは２００Ｖの交流電圧がサーボアンプ１３に印加されているが、電圧は限定されるものではない。分電盤２０から供給されるＡＣ電源は交流電源に相当する。
【００３４】
サーボアンプ１３は、工場の分電盤２０から供給される三相交流をＤＣ電源に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を平滑化する大容量の平滑用のコンデンサを備える。又、サーボアンプ１３は、ＣＰＵ１１からの制御指令及び前記サーボモータの電流値等のフィードバック信号によってフィードバック制御することにより前記ＤＣ電源をＡＣ電源に変換し、前記サーボモータにモータ電流を出力するインバータ（図示しない）を備える。ＡＣ／ＤＣコンバータは、例えば三相ブリッジ接続された６個の整流素子から構成されている。インバータは、例えばブリッジ接続された６個の半導体のスイッチング素子から構成されている。
【００３５】
コモンモードチョークコイル部２２は、サーボアンプ１３のＡＣ／ＤＣコンバータの入力側の各相の電力線Ｌ１〜Ｌ３において、図示しないフェライトコアにコモンモードチョークコイルが巻回されている。コモンモードチョークコイル部２２により、各相において、ラインとＧＮＤ間に発生するコモンモードノイズが抑制される。コモンモードチョークコイルはリアクトルに相当する。
【００３６】
又、コモンモードチョークコイル部２２とサーボアンプ１３間において、二相間には、制御電源生成部２５が接続されている。制御電源生成部２５は交流直流変換を行い、ロボット制御装置１０が搭載するＣＰＵ１１、記憶部１２、及び図示しないＣＰＵ１１及び記憶部１２以外の他の各種電気回路に対してＤＣ電源として機能する。ＣＰＵ１１、記憶部１２、及び図示しないＣＰＵ１１及び記憶部１２以外の他の各種電気回路は、本発明の各種電気回路に相当する。
【００３７】
コモンモードチョークコイル部２２において、各相のコモンモードチョークコイルの両端電圧は、電力演算部２３にて検出される。電力演算部２３は、電力検出手段に相当する。
【００３８】
ロボット制御装置１０及びマニピュレータ３０の電源がオンされている状態では、電力演算部２３は、所定の演算周期、例えば、数十ｍｓｅｃで各相のコモンモードチョークコイルの既知の抵抗値と前記検出された電圧に基づいて、各相に流れる電流値を算出する。さらに電力演算部２３は、この電流値と検出した電圧値とに基づいて、ロボット制御装置１０及びマニピュレータ３０に提供される消費電力を演算するようにしている。なお、コモンモードチョークコイルの抵抗値は、回路として組み込まれる前に測定されて、前記電力演算部２３の図示しない記憶部に、予めパラメータとして記憶されている。
【００３９】
（実施形態の作用）
さて、上記のように構成されたロボット制御装置１０の作用を、図１〜図５を参照して説明する。
【００４０】
ロボット制御装置１０及びマニピュレータ３０の電源がオンされている状態では、電力演算部２３は、所定の演算周期（例えば、数十ｍｓｅｃ）で各相のコモンモードチョークコイルの既知の抵抗値と前記検出された電圧に基づいて、各相に流れる電流値を算出する。さらに電力演算部２３は、この電流値と検出した電圧値とに基づいて、ロボット制御装置１０及びマニピュレータ３０に提供される消費電力を演算する。そして、算出した消費電力をＣＰＵ１１に送信する（図１の通信Ａ）。
【００４１】
ＣＰＵ１１は、演算部として機能して、電力演算部２３から送信された消費電力を、記憶部１２に記憶し、図示しないタイマの計時とともに、すなわち時刻の経過とともに、計時された時刻と関連付けてその時々消費電力の履歴を記憶部１２に記憶する。計時された時刻と関連付けされた消費電力が記憶されることにより、秒単位、分単位、時間単位、日単位、週単位、月単位、或いは、年間単位等の各種単位での積算が可能となり、すなわち累積消費電力の算出が可能となる。
【００４２】
又、ＣＰＵ１１は、各種の作業プログラムに従って、マニピュレータ３０により溶接を行ったとき、どの作業プログラムが使用されたかを示す使用した作業プログラム名と、前記タイマ（図示しない）の計時により、該作業プログラムがスタートした時刻と終了時刻、並びに、作業プログラムの起動回数を記憶部１２に記憶する。
【００４３】
作業プログラム名（すなわち、プログラム番号）、作業プログラムのスタートした時刻と終了時刻から得られる起動時間、作業プログラムの起動回数は、稼働履歴に相当する。
又、ＣＰＵ１１は、前記作業プログラムのステップに記述された溶接開始コマンドが出されたときの時刻と、溶接終了コマンドが出されたときの時刻を記憶部１２に記憶する。このため、溶接時間の算出が可能となる。このことから、記憶部１２に記憶したその時々の消費電力のデータベースから、前記溶接時間における累積消費電力の算出が可能となる。前記各コマンドの出されたときの時刻は稼働履歴に相当する。
【００４４】
又、任意の日における任意の時刻間の累積消費電力を知りたい場合は、作業者は、ティーチペンダントＴＰの入力手段４２を操作して、任意の日における任意の時刻間の累積消費電力の算出をＣＰＵ１１に行わさせ、この算出結果をティーチペンダントＴＰのモニタ表示部４１に表示させる。
【００４５】
（具体的な表示例）
ここで、ティーチペンダントＴＰを使用して、モニタ表示部４１に消費電力を表示させた具体例を説明する。
【００４６】
作業者が、入力手段４２を操作して消費電力表示モードを選択し、知りたい期間を入力することにより、その期間の累積消費電力の出力を、ロボット制御装置１０のＣＰＵ１１に指令する（図１の通信Ｂ）。すると、ＣＰＵ１１は、記憶部１２からその入力された期間（すなわち、作業者が知りたい期間）の各日における消費電力（累積消費電力）を演算し、その演算結果を、ティーチペンダントＴＰに送信する（図１の通信Ｂ）。ティーチペンダントＴＰでは、その演算結果を図３に示すように表示画面４１ａ上に日別に表示を行う。なお、知りたい期間の入力は、指示された期間の累積消費電力の出力指令に相当する。
【００４７】
図３は、ティーチペンダントＴＰのモニタ表示部４１に日別に、当該日の消費電力（なお、図３〜図５で図示されている項目は説明の便宜上、累積消費電力を単に「消費電力」として図示されている。）を複数表示させている。図３に示すように、表示画面４１ａには、日付欄４１ｂと、消費電力欄４１ｃが表示され、各欄にそれぞれ稼働日と、その稼働日の消費電力（累積消費電力）が表示される。又、表示画面４１ａには、「詳細」と表示された領域４１ｄが押しボタンとして設けられている。
【００４８】
作業者がさらに表示画面４１ａに表示された特定の日の消費電力の詳細を知りたい場合は、知りたい日の表示領域を予め図示しないカーソルで選択した後、「詳細」と表示された領域４１ｄを図示しないカーソルで選択して、押しボタンとして入力手段４２により操作し、当該選択された知りたい日の詳細に関する処理の実行を指示する（図１の通信Ｂ）。ＣＰＵ１１は、この操作に応じてこの選択された日における詳細を表示するための処理を行う。
【００４９】
ここで、「詳細」と表示された領域４１ｄのボタンによる操作は、指示された期間の累積消費電力の出力指令に相当する。
すなわち、ＣＰＵ１１は、選択された日において、マニピュレータ３０を稼働させた各種作業プログラムのプログラム名（プログラム番号）、起動回数、起動時間（すなわち、前記起動回数分を総合した起動時間）を読み出す。合わせてそれらの作業プログラムが起動していた前記起動時間における消費電力を積算して累積消費電力を算出する。又、ＣＰＵ１１は、前記選択された日において、作業プログラムが起動されていない待機中（待機時間中）の消費電力（累積消費電力）を算出する。
【００５０】
そして、ＣＰＵ１１は、読み出したデータ及び算出結果をティーチペンダントＴＰに送信する（図１の通信Ｂ）。ティーチペンダントＴＰでは、送信されたデータ及び演算結果を図４に示すように表示画面４１ａ上に表示する。図４は、選択された日において、使用された複数の作業プログラムが実行されている時間中の、累積消費電力をモニタ表示部４１に表示させた例である。
【００５１】
又、作業者は、任意の日において、任意の計測時刻から任意の計測時間中における消費電力（累積消費電力）を知りたい場合には、ティーチペンダントＴＰの入力手段４２を操作して、知りたい日、計測時刻、及び計測時間を入力し、知りたい日、計測時刻、及び計測時間に関するデータの読み出し出力及び算出処理の指令を送信する（図１の通信Ｂ）。ここで、知りたい日、計測時刻、及び計測時間の入力は、指示された期間の累積消費電力の出力指令に相当する。
【００５２】
ＣＰＵ１１は、その入力された日、計測時刻、計測時間に基づいて、記憶部１２から該当するデータを読み出すとともに、消費電力を積算し累積消費電力を算出する。そして、ＣＰＵ１１は、算出結果をティーチペンダントＴＰに送信する（図１の通信Ｂ）。ティーチペンダントＴＰでは、送信されたデータ及び演算結果を図５に示すように表示画面４１ａ上に表示する。
【００５３】
又、ＣＰＵ１１は、外部装置としての上位制御部４０に対して、ティーチペンダントＴＰに送信した上記と同様の各種データを送信する（図１の通信Ｃ）。上位制御部４０では、受信した前記各種データに基づいて管理装置として累積消費電力の管理を行う。
【００５４】
上記のようにして、ロボット制御装置１０には、稼働履歴及び消費電力のデータは、内部データとして記憶部１２に保存され、作業者が任意の時期に取り出すことが可能である。
【００５５】
又、作業者は、ティーチペンダントＴＰの入力手段４２の測定開始キー４２ａをオン操作して、ロボット制御装置１０のＣＰＵ１１がその測定開始キー４２ａのオン信号を入力すると、ＣＰＵ１１は、電力演算部２３が検出した消費電力の積算を開始する。そして、作業者は、ティーチペンダントＴＰの入力手段４２の測定終了キー４２ｂをオン操作して、ロボット制御装置１０のＣＰＵ１１がその測定終了キー４２ｂのオン信号を入力すると、ＣＰＵ１１は、電力演算部２３が検出した消費電力の積算を終了する。
【００５６】
又、ＣＰＵ１１は、測定開始キー４２ａのオン信号（測定開始指令に相当する）を入力したときから測定終了キー４２ｂのオン信号（測定終了指令に相当する）を入力した時までに作業プログラムが稼働していた場合には、作業プログラム名（すなわち、プログラム番号）、作業プログラムのスタートした時刻と終了時刻から得られる起動時間、作業プログラムの起動回数等の稼働履歴を記憶部１２に記憶する。
【００５７】
そして、ＣＰＵ１１は、消費電力の積算を終了した後、その累積消費電力とともに、記憶部１２に記憶した稼働履歴を、ティーチペンダントＴＰに送信する。ティーチペンダントＴＰは、モニタ表示部４１に送信された測定開始から測定終了までの稼働履歴と、累積消費電力をモニタ表示部４１に表示する。
【００５８】
この場合、作業者が任意の測定開始時刻から任意の測定終了時刻までの稼働履歴と、その間の累積消費電力とを照らし合わせて分析が可能である。
本実施形態のロボット制御装置１０によれば、下記の特徴がある。
【００５９】
（１） 本実施形態のロボット制御装置１０は、交流電源から、ロボット制御装置１０が搭載している各種電気回路及びマニピュレータ３０に供給される消費電力を検出する電力演算部２３（電力検出手段）と、マニピュレータ３０の稼働履歴に関連付けて、電力演算部２３（電力検出手段）が検出した消費電力を記憶する記憶部１２（記憶手段）を備える。又、ロボット制御装置１０は、指示された期間における累積消費電力の出力指令があった際に、指示された期間における記憶部１２が記憶した稼働履歴と、稼働履歴と関連付けられた前記消費電力に基づいて累積消費電力を演算し、外部に接続したティーチペンダントＴＰ（外部装置）へ出力するＣＰＵ１１（演算手段）を備える。
【００６０】
この結果、本実施形態では、ＣＰＵ１１が外部に接続されたティーチペンダントＴＰに対して、マニピュレータ３０の稼働履歴及び該稼働履歴と関連付けられた消費電力を積算した累積消費電力を出力できるため、マニピュレータの運転状況を示す稼働履歴と、マニピュレータ及びロボット制御装置の消費電力とを照らし合わせて分析できる。
【００６１】
すなわち、日々自動的に取得されるデータに基づいて、工場内の継続的な累積消費電力の管理を行うことが可能となる。
（２） 本実施形態のロボット制御装置１０は、交流電源が一次側に接続されるとともに、ＣＰＵ１１（制御手段）からの制御指令に基づいて二次側からマニピュレータ３０が備えるサーボモータに電流を供給するサーボアンプ１３と、サーボアンプ１３の一次側に接続されたノイズ除去用のコモンモードチョークコイル（リアクトル）を備えている。
【００６２】
又、電力演算部２３（電力検出手段）は、コモンモードチョークコイル（リアクトル）の両端電圧、及びコモンモードチョークコイル（リアクトル）の既知の抵抗値に基づいて算出した電流値に基づいて電力を検出する。
【００６３】
この結果、本実施形態によれば、コモンモードノイズ除去用のリアクトルをシャント抵抗とし、その両端電圧と該コモンモードチョークコイルの既知の抵抗値に基づいて該コモンモードチョークコイルに流れる電流値を算出して、前記測定値と該電流値により消費電力を検出する。一般的に、サーボアンプの一次側には、ノイズ除去用のリアクトルが設けられることが多く、このリアクトルをシャント抵抗とするため、新たなシャント抵抗を設ける必要がない。
【００６４】
特にロボット制御装置では、コモンモードチョークコイルが、標準的構成としてサーボアンプの一次側に設けられている。本実施形態によれば、コモンモードノイズを除去するコモンモードチョークコイルを利用することにより、新たにシャント抵抗を設けることなく、マニピュレータとロボット制御装置の消費電力を検出できる。
【００６５】
（３） 本実施形態のロボット制御装置１０のＣＰＵ１１（演算手段）は、ティーチペンダントＴＰ（可搬式操作装置）に稼働履歴及び該稼働履歴と関連付けられた累積消費電力を出力する。この結果、本実施形態では、マニピュレータ３０の稼働履歴及び該稼働履歴と関連付けられたマニピュレータ３０とロボット制御装置１０の累積消費電力が、ティーチペンダントＴＰに出力される。このため、ティーチペンダントＴＰに一般的に備わっているモニタ表示部４１（表示手段）に、その稼働履歴と、マニピュレータ３０及びロボット制御装置１０の累積消費電力を表示することにより、両データを照らし合わせて分析できる。
【００６６】
（４） 本実施形態のロボット制御装置１０のＣＰＵ１１（演算手段）は、上位制御部４０（管理装置）に稼働履歴及び該稼働履歴と関連付けられた累積消費電力を出力するようにした。この結果、本実施形態によれば、マニピュレータ３０の稼働履歴及び該稼働履歴と関連付けられたマニピュレータ３０とロボット制御装置１０の累積消費電力が、上位制御部４０（管理装置）に出力される。このため、上位制御部４０に一般的に備わっている表示装置（表示手段）やプリンタ（印刷手段）に、その稼働履歴と、マニピュレータ３０及びロボット制御装置１０の累積消費電力を出力することにより、両データを照らし合わせて分析できる。
【００６７】
又、ロボット制御装置１０の上位制御部４０がもつ通信ネットワークを活用すれば、工場内の複数のロボット制御装置及び複数のマニピュレータの累積消費電力の見える化も可能となり、温室効果ガスの排出取引に不可欠な節電量の継続的なモニタリングが無理なく行うことが可能となる。
【００６８】
（５） 本実施形態のロボット制御装置１０のＣＰＵ１１（演算手段）は、測定開始キー４２ａのオン信号（測定開始指令）に基づいて前記電力検出手段が検出した消費電力の積算を開始して、測定終了キー４２ｂのオン信号（測定終了指令）に基づいて消費電力の積算を終了する。そして、測定開始キー４２ａのオン信号と測定終了キー４２ｂのオン信号を入力した時刻間の稼働履歴とともに、積算した累積消費電力をティーチペンダントＴＰへ出力する。
【００６９】
この結果、本実施形態によれば、作業者が任意の測定開始時刻から任意の測定終了時刻までの稼働履歴と、その間の累積消費電力とを照らし合わせて分析ができる。
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように構成してもよい。
【００７０】
・ 前記実施形態では、溶接開始コマンド、溶接終了コマンドのそれぞれの時刻を記憶するようにしたが、稼働履歴はこれらのコマンドに限定するものではなく、マニピュレータ３０を動作させるための他のコマンドを稼働履歴として記録するようにしてもよい。そして、任意のコマンド間の作業時間における累積消費電力をティーチペンダントＴＰや、或いは上位制御部４０に送信（図１の通信Ｃ）するようにしてもよい。
【００７１】
・ 前記実施形態では、コモンモードチョークコイル部２２を設けたが、コモンモードチョークコイル部２２の代わりに、コモンモードチョークコイル部２２の接続位置において高調波ノイズを除去するチョークコイル部を設けるようにしてもよい。この場合、チョークコイル部は、各相の電力線Ｌ１〜Ｌ３にチョークコイルを接続することにより構成する。この各相に設けたチョークコイルの両端電圧を、前記実施形態と同様に電力演算部２３にて検出し、消費電力を同様に算出するようにしてもよい。この場合、チョークコイルの抵抗値をパラメータとして、電力演算部２３は、図示しない記憶部に記憶しておくものとする。
【００７２】
・ 前記実施形態では、外部装置として、ティーチペンダントＴＰ及び上位制御部４０をロボット制御装置１０に接続したが、いずれか一方の接続を省略してもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１０…ロボット制御装置、１１…ＣＰＵ（制御手段、演算手段）、
１３…サーボアンプ、２２…コモンモードチョークコイル部、
２３…電力演算部（電力検出手段）、２０…分電盤、
３０…マニピュレータ、４０…上位制御部（外部装置）、
４２…入力手段、４２ａ…測定開始キー、４２ｂ…測定終了キー、
ＴＰ…ティーチペンダント。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消費電力をモニタできる産業用ロボットのロボット制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、産業用ロボットを管理するために、ロボット稼働情報を収集し、収集したロボット稼働情報を上位の遠隔管理端末へ送信するロボット制御装置が公知である（特許文献１）。前記ロボット稼働情報としては、ロボット状態情報及び外部制御機器情報が含まれている。前記ロボット稼働情報としてはロボットの動作速度、動作位置、アラーム状態、エラー状態が含まれている。又、前記外部制御機器情報には、ロボット制御装置に外部接続されたＩ／Ｏ制御機器のＩ／Ｏ制御状態、アラーム状態、エラー状態等が含まれている。このロボット稼働情報を上位の遠隔端末に送信してデータベース化することにより、ロボット管理を好適に行うことができる。
【０００３】
一方、電気装置をモニタリングする消費電力モニタ装置としては、交流電源と負荷との間に電力検出手段を設けて、モニタリングすることが行われている（特許文献２，特許文献３）。
【０００４】
特許文献２の消費電力モニタ装置では、交流電源と負荷との間に設けられたインバータ装置に対して、前記インバータ装置に流入する交流電力を前記交流電力検出手段によりモニタリングし、制御装置が前記モニタリング結果と初期データと基づいて節電量を演算してその節電量を表示するようにしている。
【０００５】
特許文献３の消費電力モニタ装置では、交流電圧を整流し平滑する整流回路と、整流回路の電圧が供給されて１次側巻線の電流断続により２次側に所定電圧を発生する変圧回路と、前記変圧回路の１次側出力電圧のオンオフをスイッチングするスイッチング手段と、前記変圧回路の１次側電圧を調整する電圧調整手段とを備えている。そして、該消費電力モニタ装置は、電圧調整手段の出力に基づいて前記スイッチング手段のターンオン時間を算出し、該ターンオン時間、スイッチング手段のスイッチング周波数、変圧回路のインダクタンスに基づいて消費電力を測定する制御手段を備える。
【０００６】
上記の従来技術の消費電力モニタ装置では、時々刻々と変化する消費電力量をモニタリングすることが可能である。そして、これらのモニタリング結果を利用することにより、電気機器の消費電力の節電を行うことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１０３４８５号公報
【特許文献２】特開２００１−４６７７号公報
【特許文献３】特開２００４−１０１５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、近年、地球温暖化に影響を与えるとされる温室効果ガス（二酸化炭素、メタン等）の排出量の抑制のために、電気装置の消費電力の抑制を行うことが求められている。このため、ロボット（マニピュレータ）及びロボット制御装置においても、消費電力量の抑制が行われることが望ましい。
【０００９】
特許文献１では、前記ロボット稼働情報には、ロボット（マニピュレータ）及びロボット制御装置の消費電力は含まれておらず、又、その消費電力についての取得及び管理についても何ら開示されていない。
【００１０】
なお、ロボット制御装置において、消費電力を時々刻々と変化する消費電力量のモニタリング自体は、上記のような従来技術により可能である。しかしながら、産業用ロボット及びロボット制御装置の消費電力量を抑制するためには、運転状況履歴とその運転状況履歴に合った累積消費電力とを照らし合わせて分析することが必要であるが、従来技術では、そのような分析可能なデータは提供されていない。
【００１１】
本発明の目的は、ロボットの運転状況を示す稼働履歴と、累積消費電力とを照らし合わせて分析することができるロボット制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、マニピュレータを制御する制御手段を備えたロボット制御装置であって、交流電源から、前記ロボット制御装置が搭載している各種電気回路及びマニピュレータに供給される消費電力を検出する電力検出手段と、前記マニピュレータの稼働履歴に関連付けて、前記電力検出手段が検出した消費電力を記憶する記憶手段と、指示された期間における累積消費電力の出力指令があった際に、前記指示された期間における前記記憶手段が記憶した前記稼働履歴と、該稼働履歴と関連付けられた前記消費電力に基づいて累積消費電力を演算し、外部に接続した外部装置へ出力する演算手段を備えることを特徴とするロボット制御装置を要旨としている。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１において、前記交流電源が一次側に接続されるとともに、前記制御手段からの制御指令に基づいて二次側から前記マニピュレータが備えるサーボモータに電流を供給するサーボアンプと、前記サーボアンプの一次側に接続されたノイズ除去用のリアクトルを備え、前記電力検出手段は、前記リアクトルの両端電圧、及び前記リアクトルの既知の抵抗値に基づいて算出した電流値に基づいて電力を検出することを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項２において、前記外部装置が可搬式操作装置であり、前記演算手段は、前記可搬式操作装置に前記稼働履歴及び該稼働履歴と関連付けられた前記累積消費電力を出力することを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項２において、前記外部装置が当該ロボット制御装置を管理する上位の管理装置であり、前記演算手段は、前記管理装置に前記稼働履歴及び該稼働履歴と関連付けられた前記累積消費電力を出力することを特徴とする。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項２乃至請求項４のうちいずれか１項において、前記リアクトルは、コモンモードノイズを除去するコモンモードチョークコイルであることを特徴とする。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項２乃至請求項４のうちいずれか１項において、前記リアクトルは、高調波対策用のチョークコイルであることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項において、前記演算手段は、測定開始指令に基づいて前記電力検出手段が検出した消費電力の積算を開始して、測定終了指令に基づいて消費電力の積算を終了し、測定開始指令と測定終了指令を入力した時刻間の稼働履歴とともに、積算した累積消費電力を外部装置へ出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、外部に接続された外部装置に対して、マニピュレータの稼働履歴及び該稼働履歴と関連付けられた消費電力を積算した累積消費電力を出力できるようにしたことによって、マニピュレータの運転状況を示す稼働履歴と、マニピュレータ及びロボット制御装置の累積消費電力とを照らし合わせて分析することができる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、ノイズ除去用のリアクトルをシャント抵抗とし、その両端電圧と該リアクトルの既知の抵抗値に基づいて該リアクトルに流れる電流値を算出して、前記測定値と該電流値により消費電力を検出する。一般的に、サーボアンプの一次側には、ノイズ除去用のリアクトルが設けられることが多く、このリアクトルをシャント抵抗としたことによって、新たなシャント抵抗を設ける必要がない。
【００２０】
請求項３の発明によれば、マニピュレータの稼働履歴及び該稼働履歴と関連付けられたマニピュレータとロボット制御装置の累積消費電力が、可搬式操作装置に出力されるため、可搬式操作装置に一般的に備わっている表示手段等に、その稼働履歴と、マニピュレータ及びロボット制御装置の累積消費電力を表示することにより、両データを照らし合わせて分析することができる。
【００２１】
請求項４の発明によれば、マニピュレータの稼働履歴及び該稼働履歴と関連付けられたマニピュレータとロボット制御装置の累積消費電力が、上位の管理装置に出力されるため、上位の管理装置に一般的に備わっている表示手段や印刷手段に、その稼働履歴と、マニピュレータ及びロボット制御装置の累積消費電力を出力することにより、両データを照らし合わせて分析することができる。
【００２２】
請求項５の発明によれば、コモンモードノイズを除去するコモンモードチョークコイルを利用することにより、新たにシャント抵抗を設けることなく、マニピュレータとロボット制御装置の消費電力を検出することができる。
【００２３】
請求項６の発明によれば、高調波ノイズを除去するチョークコイルを利用することにより、新たにシャント抵抗を設けることなく、マニピュレータとロボット制御装置の消費電力を検出することができる。
【００２４】
請求項７の発明によれば、測定開始指令と測定終了指令を入力した時刻間の稼働履歴とともに、積算した累積消費電力を外部装置へ出力されるため、測定開始指令と測定終了指令を入力した時刻間の稼働履歴と累積消費電力のデータを照らし合わせて分析することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を具体化した一実施形態のロボット制御装置のブロック図。
【図２】ティーチペンダントの概略正面図。
【図３】累積消費電力を表示したティーチペンダントの表示装置の表示画面の正面図。
【図４】累積消費電力を表示したティーチペンダントの表示装置の表示画面の正面図。
【図５】累積消費電力を表示したティーチペンダントの表示装置の表示画面の正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の産業ロボットのロボット制御装置１０に具体化した一実施形態を図１〜図５を参照して説明する。
図１に示す、本実施形態のロボット制御装置１０は、例えばアーク溶接ロボットを制御するロボット制御装置である。なお、ロボット制御装置は、アーク溶接ロボットを制御するロボット制御装置に限定されるものではなく、他の産業用ロボット、例えばハンドリングロボット、塗装ロボット、搬送ロボット等のロボット制御装置としてもよい。
【００２７】
アーク溶接ロボットは、図示しない溶接トーチを備えた６軸のロボットマニピュレータ（以下、単にマニピュレータという）３０であって、各軸を作動する図示しないサーボモータを備えている。
【００２８】
ロボット制御装置１０は、制御手段及び演算手段としてのＣＰＵ（中央処理装置）１１、及びＣＰＵ１１に接続された記憶部１２、マニピュレータ３０の各軸のサーボモータにそれぞれモータ電流を供給するサーボアンプ１３、ティーチペンダント用の通信インターフェイス（図示しない）並びに上位制御部（例えば、ホストコンピュータ）４０と通信を行うための外部装置用のインターフェイス（図示しない）を備えている。上位制御部４０は管理装置及び外部装置に相当する。なお、図１では、説明の便宜上、サーボアンプ１３は、１つのみ図示しているが、マニピュレータ３０の各軸毎にサーボアンプが設けられているものと理解されたい。
【００２９】
記憶部１２は、システムプログラムが格納されたＲＯＭ、データの一時記憶用のＲＡＭ、及びマニピュレータ３０の動作を定めた各種作業プログラムが格納された不揮発性メモリ、ハードディスク等の書き込み読出し可能な記憶装置を備えている。記憶部１２は記憶手段に相当する。
【００３０】
ＣＰＵ１１は、ティーチペンダントＴＰに対して前記ティーチペンダント用の通信インターフェイスを介して通信が可能である。ティーチペンダントＴＰは、外部装置及び可搬式操作装置に相当する。
【００３１】
図２に示すようにティーチペンダントＴＰは、表示手段としてのモニタ表示部４１と、キーや、押しボタン等の入力手段４２を備えている。又、入力手段４２には、測定開始キー４２ａ及び測定終了キー４２ｂが設けられている。
【００３２】
ティーチペンダントＴＰは、プログラムデータの入力、修正、登録や、手動送り（ジョグ送り）指令、再生運転指令等のマニュアル入力に利用される。例えば、溶接条件（溶接電流、溶接電圧）等の教示データは、前記入力手段４２を入力操作することにより、ロボット制御装置１０に入力される。そして、ＣＰＵ１１は、入力された教示データを記憶部１２に格納する。
【００３３】
ＣＰＵ１１は、記憶部１２に格納された作業プログラムに従い、各サーボアンプ１３にマニピュレータ３０を制御するための制御指令を出力する。
各サーボアンプ１３の一次側は、工場の分電盤２０に対して、ＮＦＢ（ノーヒューズブレーカー）２１と、コモンモードチョークコイル部２２を介して接続されている。本実施形態では、分電盤２０からは２００Ｖの交流電圧がサーボアンプ１３に印加されているが、電圧は限定されるものではない。分電盤２０から供給されるＡＣ電源は交流電源に相当する。
【００３４】
サーボアンプ１３は、工場の分電盤２０から供給される三相交流をＤＣ電源に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を平滑化する大容量の平滑用のコンデンサを備える。又、サーボアンプ１３は、ＣＰＵ１１からの制御指令及び前記サーボモータの電流値等のフィードバック信号によってフィードバック制御することにより前記ＤＣ電源をＡＣ電源に変換し、前記サーボモータにモータ電流を出力するインバータ（図示しない）を備える。ＡＣ／ＤＣコンバータは、例えば三相ブリッジ接続された６個の整流素子から構成されている。インバータは、例えばブリッジ接続された６個の半導体のスイッチング素子から構成されている。
【００３５】
コモンモードチョークコイル部２２は、サーボアンプ１３のＡＣ／ＤＣコンバータの入力側の各相の電力線Ｌ１〜Ｌ３において、図示しないフェライトコアにコモンモードチョークコイルが巻回されている。コモンモードチョークコイル部２２により、各相において、ラインとＧＮＤ間に発生するコモンモードノイズが抑制される。コモンモードチョークコイルはリアクトルに相当する。
【００３６】
又、コモンモードチョークコイル部２２とサーボアンプ１３間において、二相間には、制御電源生成部２５が接続されている。制御電源生成部２５は交流直流変換を行い、ロボット制御装置１０が搭載するＣＰＵ１１、記憶部１２、及び図示しないＣＰＵ１１及び記憶部１２以外の他の各種電気回路に対してＤＣ電源として機能する。ＣＰＵ１１、記憶部１２、及び図示しないＣＰＵ１１及び記憶部１２以外の他の各種電気回路は、本発明の各種電気回路に相当する。
【００３７】
コモンモードチョークコイル部２２において、各相のコモンモードチョークコイルの両端電圧は、電力演算部２３にて検出される。電力演算部２３は、電力検出手段に相当する。
【００３８】
ロボット制御装置１０及びマニピュレータ３０の電源がオンされている状態では、電力演算部２３は、所定の演算周期、例えば、数十ｍｓｅｃで各相のコモンモードチョークコイルの既知の抵抗値と前記検出された電圧に基づいて、各相に流れる電流値を算出する。さらに電力演算部２３は、この電流値と検出した電圧値とに基づいて、ロボット制御装置１０及びマニピュレータ３０に提供される消費電力を演算するようにしている。なお、コモンモードチョークコイルの抵抗値は、回路として組み込まれる前に測定されて、前記電力演算部２３の図示しない記憶部に、予めパラメータとして記憶されている。
【００３９】
（実施形態の作用）
さて、上記のように構成されたロボット制御装置１０の作用を、図１〜図５を参照して説明する。
【００４０】
ロボット制御装置１０及びマニピュレータ３０の電源がオンされている状態では、電力演算部２３は、所定の演算周期（例えば、数十ｍｓｅｃ）で各相のコモンモードチョークコイルの既知の抵抗値と前記検出された電圧に基づいて、各相に流れる電流値を算出する。さらに電力演算部２３は、この電流値と検出した電圧値とに基づいて、ロボット制御装置１０及びマニピュレータ３０に提供される消費電力を演算する。そして、算出した消費電力をＣＰＵ１１に送信する（図１の通信Ａ）。
【００４１】
ＣＰＵ１１は、演算部として機能して、電力演算部２３から送信された消費電力を、記憶部１２に記憶し、図示しないタイマの計時とともに、すなわち時刻の経過とともに、計時された時刻と関連付けてその時々消費電力の履歴を記憶部１２に記憶する。計時された時刻と関連付けされた消費電力が記憶されることにより、秒単位、分単位、時間単位、日単位、週単位、月単位、或いは、年間単位等の各種単位での積算が可能となり、すなわち累積消費電力の算出が可能となる。
【００４２】
又、ＣＰＵ１１は、各種の作業プログラムに従って、マニピュレータ３０により溶接を行ったとき、どの作業プログラムが使用されたかを示す使用した作業プログラム名と、前記タイマ（図示しない）の計時により、該作業プログラムがスタートした時刻と終了時刻、並びに、作業プログラムの起動回数を記憶部１２に記憶する。
【００４３】
作業プログラム名（すなわち、プログラム番号）、作業プログラムのスタートした時刻と終了時刻から得られる起動時間、作業プログラムの起動回数は、稼働履歴に相当する。
又、ＣＰＵ１１は、前記作業プログラムのステップに記述された溶接開始コマンドが出されたときの時刻と、溶接終了コマンドが出されたときの時刻を記憶部１２に記憶する。このため、溶接時間の算出が可能となる。このことから、記憶部１２に記憶したその時々の消費電力のデータベースから、前記溶接時間における累積消費電力の算出が可能となる。前記各コマンドの出されたときの時刻は稼働履歴に相当する。
【００４４】
又、任意の日における任意の時刻間の累積消費電力を知りたい場合は、作業者は、ティーチペンダントＴＰの入力手段４２を操作して、任意の日における任意の時刻間の累積消費電力の算出をＣＰＵ１１に行わさせ、この算出結果をティーチペンダントＴＰのモニタ表示部４１に表示させる。
【００４５】
（具体的な表示例）
ここで、ティーチペンダントＴＰを使用して、モニタ表示部４１に消費電力を表示させた具体例を説明する。
【００４６】
作業者が、入力手段４２を操作して消費電力表示モードを選択し、知りたい期間を入力することにより、その期間の累積消費電力の出力を、ロボット制御装置１０のＣＰＵ１１に指令する（図１の通信Ｂ）。すると、ＣＰＵ１１は、記憶部１２からその入力された期間（すなわち、作業者が知りたい期間）の各日における消費電力（累積消費電力）を演算し、その演算結果を、ティーチペンダントＴＰに送信する（図１の通信Ｂ）。ティーチペンダントＴＰでは、その演算結果を図３に示すように表示画面４１ａ上に日別に表示を行う。なお、知りたい期間の入力は、指示された期間の累積消費電力の出力指令に相当する。
【００４７】
図３は、ティーチペンダントＴＰのモニタ表示部４１に日別に、当該日の消費電力（なお、図３〜図５で図示されている項目は説明の便宜上、累積消費電力を単に「消費電力」として図示されている。）を複数表示させている。図３に示すように、表示画面４１ａには、日付欄４１ｂと、消費電力欄４１ｃが表示され、各欄にそれぞれ稼働日と、その稼働日の消費電力（累積消費電力）が表示される。又、表示画面４１ａには、「詳細」と表示された領域４１ｄが押しボタンとして設けられている。
【００４８】
作業者がさらに表示画面４１ａに表示された特定の日の消費電力の詳細を知りたい場合は、知りたい日の表示領域を予め図示しないカーソルで選択した後、「詳細」と表示された領域４１ｄを図示しないカーソルで選択して、押しボタンとして入力手段４２により操作し、当該選択された知りたい日の詳細に関する処理の実行を指示する（図１の通信Ｂ）。ＣＰＵ１１は、この操作に応じてこの選択された日における詳細を表示するための処理を行う。
【００４９】
ここで、「詳細」と表示された領域４１ｄのボタンによる操作は、指示された期間の累積消費電力の出力指令に相当する。
すなわち、ＣＰＵ１１は、選択された日において、マニピュレータ３０を稼働させた各種作業プログラムのプログラム名（プログラム番号）、起動回数、起動時間（すなわち、前記起動回数分を総合した起動時間）を読み出す。合わせてそれらの作業プログラムが起動していた前記起動時間における消費電力を積算して累積消費電力を算出する。又、ＣＰＵ１１は、前記選択された日において、作業プログラムが起動されていない待機中（待機時間中）の消費電力（累積消費電力）を算出する。
【００５０】
そして、ＣＰＵ１１は、読み出したデータ及び算出結果をティーチペンダントＴＰに送信する（図１の通信Ｂ）。ティーチペンダントＴＰでは、送信されたデータ及び演算結果を図４に示すように表示画面４１ａ上に表示する。図４は、選択された日において、使用された複数の作業プログラムが実行されている時間中の、累積消費電力をモニタ表示部４１に表示させた例である。
【００５１】
又、作業者は、任意の日において、任意の計測時刻から任意の計測時間中における消費電力（累積消費電力）を知りたい場合には、ティーチペンダントＴＰの入力手段４２を操作して、知りたい日、計測時刻、及び計測時間を入力し、知りたい日、計測時刻、及び計測時間に関するデータの読み出し出力及び算出処理の指令を送信する（図１の通信Ｂ）。ここで、知りたい日、計測時刻、及び計測時間の入力は、指示された期間の累積消費電力の出力指令に相当する。
【００５２】
ＣＰＵ１１は、その入力された日、計測時刻、計測時間に基づいて、記憶部１２から該当するデータを読み出すとともに、消費電力を積算し累積消費電力を算出する。そして、ＣＰＵ１１は、算出結果をティーチペンダントＴＰに送信する（図１の通信Ｂ）。ティーチペンダントＴＰでは、送信されたデータ及び演算結果を図５に示すように表示画面４１ａ上に表示する。
【００５３】
又、ＣＰＵ１１は、外部装置としての上位制御部４０に対して、ティーチペンダントＴＰに送信した上記と同様の各種データを送信する（図１の通信Ｃ）。上位制御部４０では、受信した前記各種データに基づいて管理装置として累積消費電力の管理を行う。
【００５４】
上記のようにして、ロボット制御装置１０には、稼働履歴及び消費電力のデータは、内部データとして記憶部１２に保存され、作業者が任意の時期に取り出すことが可能である。
【００５５】
又、作業者は、ティーチペンダントＴＰの入力手段４２の測定開始キー４２ａをオン操作して、ロボット制御装置１０のＣＰＵ１１がその測定開始キー４２ａのオン信号を入力すると、ＣＰＵ１１は、電力演算部２３が検出した消費電力の積算を開始する。そして、作業者は、ティーチペンダントＴＰの入力手段４２の測定終了キー４２ｂをオン操作して、ロボット制御装置１０のＣＰＵ１１がその測定終了キー４２ｂのオン信号を入力すると、ＣＰＵ１１は、電力演算部２３が検出した消費電力の積算を終了する。
【００５６】
又、ＣＰＵ１１は、測定開始キー４２ａのオン信号（測定開始指令に相当する）を入力したときから測定終了キー４２ｂのオン信号（測定終了指令に相当する）を入力した時までに作業プログラムが稼働していた場合には、作業プログラム名（すなわち、プログラム番号）、作業プログラムのスタートした時刻と終了時刻から得られる起動時間、作業プログラムの起動回数等の稼働履歴を記憶部１２に記憶する。
【００５７】
そして、ＣＰＵ１１は、消費電力の積算を終了した後、その累積消費電力とともに、記憶部１２に記憶した稼働履歴を、ティーチペンダントＴＰに送信する。ティーチペンダントＴＰは、モニタ表示部４１に送信された測定開始から測定終了までの稼働履歴と、累積消費電力をモニタ表示部４１に表示する。
【００５８】
この場合、作業者が任意の測定開始時刻から任意の測定終了時刻までの稼働履歴と、その間の累積消費電力とを照らし合わせて分析が可能である。
本実施形態のロボット制御装置１０によれば、下記の特徴がある。
【００５９】
（１） 本実施形態のロボット制御装置１０は、交流電源から、ロボット制御装置１０が搭載している各種電気回路及びマニピュレータ３０に供給される消費電力を検出する電力演算部２３（電力検出手段）と、マニピュレータ３０の稼働履歴に関連付けて、電力演算部２３（電力検出手段）が検出した消費電力を記憶する記憶部１２（記憶手段）を備える。又、ロボット制御装置１０は、指示された期間における累積消費電力の出力指令があった際に、指示された期間における記憶部１２が記憶した稼働履歴と、稼働履歴と関連付けられた前記消費電力に基づいて累積消費電力を演算し、外部に接続したティーチペンダントＴＰ（外部装置）へ出力するＣＰＵ１１（演算手段）を備える。
【００６０】
この結果、本実施形態では、ＣＰＵ１１が外部に接続されたティーチペンダントＴＰに対して、マニピュレータ３０の稼働履歴及び該稼働履歴と関連付けられた消費電力を積算した累積消費電力を出力できるため、マニピュレータの運転状況を示す稼働履歴と、マニピュレータ及びロボット制御装置の消費電力とを照らし合わせて分析できる。
【００６１】
すなわち、日々自動的に取得されるデータに基づいて、工場内の継続的な累積消費電力の管理を行うことが可能となる。
（２） 本実施形態のロボット制御装置１０は、交流電源が一次側に接続されるとともに、ＣＰＵ１１（制御手段）からの制御指令に基づいて二次側からマニピュレータ３０が備えるサーボモータに電流を供給するサーボアンプ１３と、サーボアンプ１３の一次側に接続されたノイズ除去用のコモンモードチョークコイル（リアクトル）を備えている。
【００６２】
又、電力演算部２３（電力検出手段）は、コモンモードチョークコイル（リアクトル）の両端電圧、及びコモンモードチョークコイル（リアクトル）の既知の抵抗値に基づいて算出した電流値に基づいて電力を検出する。
【００６３】
この結果、本実施形態によれば、コモンモードノイズ除去用のリアクトルをシャント抵抗とし、その両端電圧と該コモンモードチョークコイルの既知の抵抗値に基づいて該コモンモードチョークコイルに流れる電流値を算出して、前記測定値と該電流値により消費電力を検出する。一般的に、サーボアンプの一次側には、ノイズ除去用のリアクトルが設けられることが多く、このリアクトルをシャント抵抗とするため、新たなシャント抵抗を設ける必要がない。
【００６４】
特にロボット制御装置では、コモンモードチョークコイルが、標準的構成としてサーボアンプの一次側に設けられている。本実施形態によれば、コモンモードノイズを除去するコモンモードチョークコイルを利用することにより、新たにシャント抵抗を設けることなく、マニピュレータとロボット制御装置の消費電力を検出できる。
【００６５】
（３） 本実施形態のロボット制御装置１０のＣＰＵ１１（演算手段）は、ティーチペンダントＴＰ（可搬式操作装置）に稼働履歴及び該稼働履歴と関連付けられた累積消費電力を出力する。この結果、本実施形態では、マニピュレータ３０の稼働履歴及び該稼働履歴と関連付けられたマニピュレータ３０とロボット制御装置１０の累積消費電力が、ティーチペンダントＴＰに出力される。このため、ティーチペンダントＴＰに一般的に備わっているモニタ表示部４１（表示手段）に、その稼働履歴と、マニピュレータ３０及びロボット制御装置１０の累積消費電力を表示することにより、両データを照らし合わせて分析できる。
【００６６】
（４） 本実施形態のロボット制御装置１０のＣＰＵ１１（演算手段）は、上位制御部４０（管理装置）に稼働履歴及び該稼働履歴と関連付けられた累積消費電力を出力するようにした。この結果、本実施形態によれば、マニピュレータ３０の稼働履歴及び該稼働履歴と関連付けられたマニピュレータ３０とロボット制御装置１０の累積消費電力が、上位制御部４０（管理装置）に出力される。このため、上位制御部４０に一般的に備わっている表示装置（表示手段）やプリンタ（印刷手段）に、その稼働履歴と、マニピュレータ３０及びロボット制御装置１０の累積消費電力を出力することにより、両データを照らし合わせて分析できる。
【００６７】
又、ロボット制御装置１０の上位制御部４０がもつ通信ネットワークを活用すれば、工場内の複数のロボット制御装置及び複数のマニピュレータの累積消費電力の見える化も可能となり、温室効果ガスの排出取引に不可欠な節電量の継続的なモニタリングが無理なく行うことが可能となる。
【００６８】
（５） 本実施形態のロボット制御装置１０のＣＰＵ１１（演算手段）は、測定開始キー４２ａのオン信号（測定開始指令）に基づいて前記電力検出手段が検出した消費電力の積算を開始して、測定終了キー４２ｂのオン信号（測定終了指令）に基づいて消費電力の積算を終了する。そして、測定開始キー４２ａのオン信号と測定終了キー４２ｂのオン信号を入力した時刻間の稼働履歴とともに、積算した累積消費電力をティーチペンダントＴＰへ出力する。
【００６９】
この結果、本実施形態によれば、作業者が任意の測定開始時刻から任意の測定終了時刻までの稼働履歴と、その間の累積消費電力とを照らし合わせて分析ができる。
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように構成してもよい。
【００７０】
・ 前記実施形態では、溶接開始コマンド、溶接終了コマンドのそれぞれの時刻を記憶するようにしたが、稼働履歴はこれらのコマンドに限定するものではなく、マニピュレータ３０を動作させるための他のコマンドを稼働履歴として記録するようにしてもよい。そして、任意のコマンド間の作業時間における累積消費電力をティーチペンダントＴＰや、或いは上位制御部４０に送信（図１の通信Ｃ）するようにしてもよい。
【００７１】
・ 前記実施形態では、コモンモードチョークコイル部２２を設けたが、コモンモードチョークコイル部２２の代わりに、コモンモードチョークコイル部２２の接続位置において高調波ノイズを除去するチョークコイル部を設けるようにしてもよい。この場合、チョークコイル部は、各相の電力線Ｌ１〜Ｌ３にチョークコイルを接続することにより構成する。この各相に設けたチョークコイルの両端電圧を、前記実施形態と同様に電力演算部２３にて検出し、消費電力を同様に算出するようにしてもよい。この場合、チョークコイルの抵抗値をパラメータとして、電力演算部２３は、図示しない記憶部に記憶しておくものとする。
【００７２】
・ 前記実施形態では、外部装置として、ティーチペンダントＴＰ及び上位制御部４０をロボット制御装置１０に接続したが、いずれか一方の接続を省略してもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１０…ロボット制御装置、１１…ＣＰＵ（制御手段、演算手段）、
１３…サーボアンプ、２２…コモンモードチョークコイル部、
２３…電力演算部（電力検出手段）、２０…分電盤、
３０…マニピュレータ、４０…上位制御部（外部装置）、
４２…入力手段、４２ａ…測定開始キー、４２ｂ…測定終了キー、
ＴＰ…ティーチペンダント。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マニピュレータを制御する制御手段を備えたロボット制御装置であって、
交流電源から、前記ロボット制御装置が搭載している各種電気回路及びマニピュレータに供給される消費電力を検出する電力検出手段と、
前記マニピュレータの稼働履歴に関連付けて、前記電力検出手段が検出した消費電力を記憶する記憶手段と、
指示された期間における累積消費電力の出力指令があった際に、前記指示された期間における前記記憶手段が記憶した前記稼働履歴と、該稼働履歴と関連付けられた前記消費電力に基づいて累積消費電力を演算し、外部に接続した外部装置へ出力する演算手段を備えることを特徴とするロボット制御装置。
【請求項２】
前記交流電源が一次側に接続されるとともに、前記制御手段からの制御指令に基づいて二次側から前記マニピュレータが備えるサーボモータに電流を供給するサーボアンプと、
前記サーボアンプの一次側に接続されたノイズ除去用のリアクトルを備え、
前記電力検出手段は、前記リアクトルの両端電圧、及び前記リアクトルの既知の抵抗値に基づいて算出した電流値に基づいて電力を検出することを特徴とする請求項１に記載のロボット制御装置。
【請求項３】
前記外部装置が可搬式操作装置であり、
前記演算手段は、前記可搬式操作装置に前記稼働履歴及び該稼働履歴と関連付けられた前記累積消費電力を出力することを特徴とする請求項２に記載のロボット制御装置。
【請求項４】
前記外部装置が当該ロボット制御装置を管理する上位の管理装置であり、
前記演算手段は、前記管理装置に前記稼働履歴及び該稼働履歴と関連付けられた前記累積消費電力を出力することを特徴とする請求項２に記載のロボット制御装置。
【請求項５】
前記リアクトルは、コモンモードノイズを除去するコモンモードチョークコイルであることを特徴とする請求項２乃至請求項４のうちいずれか１項に記載のロボット制御装置。
【請求項６】
前記リアクトルは、高調波対策用のチョークコイルであることを特徴とする請求項２乃至請求項４のうちいずれか１項に記載のロボット制御装置。
【請求項７】
前記演算手段は、測定開始指令に基づいて前記電力検出手段が検出した消費電力の積算を開始して、測定終了指令に基づいて消費電力の積算を終了し、測定開始指令と測定終了指令を入力した時刻間の稼働履歴とともに、積算した累積消費電力を外部装置へ出力することを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項に記載のロボット制御装置。
【請求項１】
マニピュレータを制御する制御手段を備えたロボット制御装置であって、
交流電源から、前記ロボット制御装置が搭載している各種電気回路及びマニピュレータに供給される消費電力を検出する電力検出手段と、
前記マニピュレータの稼働履歴に関連付けて、前記電力検出手段が検出した消費電力を記憶する記憶手段と、
指示された期間における累積消費電力の出力指令があった際に、前記指示された期間における前記記憶手段が記憶した前記稼働履歴と、該稼働履歴と関連付けられた前記消費電力に基づいて累積消費電力を演算し、外部に接続した外部装置へ出力する演算手段を備えることを特徴とするロボット制御装置。
【請求項２】
前記交流電源が一次側に接続されるとともに、前記制御手段からの制御指令に基づいて二次側から前記マニピュレータが備えるサーボモータに電流を供給するサーボアンプと、
前記サーボアンプの一次側に接続されたノイズ除去用のリアクトルを備え、
前記電力検出手段は、前記リアクトルの両端電圧、及び前記リアクトルの既知の抵抗値に基づいて算出した電流値に基づいて電力を検出することを特徴とする請求項１に記載のロボット制御装置。
【請求項３】
前記外部装置が可搬式操作装置であり、
前記演算手段は、前記可搬式操作装置に前記稼働履歴及び該稼働履歴と関連付けられた前記累積消費電力を出力することを特徴とする請求項２に記載のロボット制御装置。
【請求項４】
前記外部装置が当該ロボット制御装置を管理する上位の管理装置であり、
前記演算手段は、前記管理装置に前記稼働履歴及び該稼働履歴と関連付けられた前記累積消費電力を出力することを特徴とする請求項２に記載のロボット制御装置。
【請求項５】
前記リアクトルは、コモンモードノイズを除去するコモンモードチョークコイルであることを特徴とする請求項２乃至請求項４のうちいずれか１項に記載のロボット制御装置。
【請求項６】
前記リアクトルは、高調波対策用のチョークコイルであることを特徴とする請求項２乃至請求項４のうちいずれか１項に記載のロボット制御装置。
【請求項７】
前記演算手段は、測定開始指令に基づいて前記電力検出手段が検出した消費電力の積算を開始して、測定終了指令に基づいて消費電力の積算を終了し、測定開始指令と測定終了指令を入力した時刻間の稼働履歴とともに、積算した累積消費電力を外部装置へ出力することを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項に記載のロボット制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−６３４７６（Ｐ２０１３−６３４７６Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０２０２７（Ｐ２０１１−２０２０２７）
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
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