JP2004020388A - Lifetime evaluating device - Google Patents

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JP2004020388A
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Seiseki Maekawa
前川　清石
Mineo Higuchi
樋口　峰夫
Jiro Matsuyama
松山　二郎
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that acceleration torque or the like in a rotor consumed in a motor cannot be accurately calculated and the lifetime of a reduction gear cannot be accurately calculated when a friction coefficient varies due to a temperature change or aging. <P>SOLUTION: Torque operating on machine elements from junction displacement converted by a junction displacement/speed/acceleration operation part 4 is calculated, and operating speed in the machine elements is calculated, thus evaluating the lifetime of the machine elements depending on actual operating conditions from the torque and the operating speed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ロボットの機械要素の寿命を評価する寿命評価装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特開平７−１０７７６７号公報に開示されている従来の寿命評価装置は、減速機を駆動するモータの出力トルクから、そのモータ内で費やされるロータの加減速トルク等を減算して、その減速機に作用する駆動トルクを算出する。
そして、その駆動トルクに基づいて減速機の寿命を算出して表示する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の寿命評価装置は以上のように構成されているので、気温変化や経年変化などによって摩擦係数が変動すると、モータ内で費やされるロータの加減速トルク等を正確に計算することができず、減速機の寿命を正確に算出することができなくなる課題があった。
また、駆動系の短時間テスト機能を備えていないため、駆動系が動作を継続したとき設計寿命を満足するか否かを判断することができない課題もあった。
【０００４】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、摩擦係数が変動しても、ロボットの機械要素の寿命を正確に評価することができる寿命評価装置を得ることを目的とする。
また、この発明は、機械要素が動作を継続したとき設計寿命を満足するか否かを判断することができる寿命評価装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る寿命評価装置は、関節変位特定手段により特定された関節変位から機械要素に作用するトルクを演算するとともに、その機械要素の動作速度を演算し、そのトルクと動作速度から実際の運転条件による機械要素の寿命を評価するようにしたものである。
【０００６】
この発明に係る寿命評価装置は、関節変位特定手段により特定された関節変位から機械要素に作用するトルクを演算するとともに、その機械要素の動作速度を演算し、そのトルクと動作速度から指定期間動作を継続したときの機械要素の寿命を評価するようにしたものである。
【０００７】
この発明に係る寿命評価装置は、電流検出手段により検出されたモータの電流から機械要素に作用するトルクを演算するとともに、その機械要素の動作速度を演算し、そのトルクと動作速度から指定期間動作を継続したときの機械要素の寿命を評価するようにしたものである。
【０００８】
この発明に係る寿命評価装置は、トルク・速度演算手段により演算されたトルクと動作速度から実際の運転条件による機械要素の寿命を評価し、その評価結果を考慮して、指定期間動作を継続したときの機械要素の寿命を評価するようにしたものである。
【０００９】
この発明に係る寿命評価装置は、短時間動作寿命評価手段により評価された機械要素の寿命に応じて実際の運転条件を最適化するようにしたものである。
【００１０】
この発明に係る寿命評価装置は、実際の運転条件の最適化が完了すると、その旨を通知するようにしたものである。
【００１１】
この発明に係る寿命評価装置は、短時間動作寿命評価手段が指定期間の設定機能を備えるようにしたものである。
【００１２】
この発明に係る寿命評価装置は、ロボットを動作させる前に、短時間動作寿命評価手段により評価された機械要素の寿命に応じて実際の運転条件を修正するようにしたものである。
【００１３】
この発明に係る寿命評価装置は、実際の運転条件による機械要素の寿命を評価する際、その機械要素の動作状態を把握し、その動作状態を考慮して寿命を評価するようにしたものである。
【００１４】
この発明に係る寿命評価装置は、現在寿命評価手段又は短時間動作寿命評価手段がスカラロボットの上下軸サポート軸受の寿命を評価するようにしたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による寿命評価装置を示す構成図であり、図において、１はロボットの動作プログラムを解析して、そのロボットの動作命令を出力するプログラム解析部、２はプログラム解析部１からロボットの動作命令を受けると、その動作命令から時々刻々の位置指令を生成する指令値生成部、３は指令値生成部２により生成された時々刻々の位置指令にしたがってロボットの各軸（機械要素）を駆動するモータを制御するモータ制御部である。
【００１６】
４はモータ制御部３からモータの現在位置を収集し、その現在位置を伝達機構の出力側に換算した各軸の関節変位に変換するとともに、各軸の関節変位から各軸の関節速度と関節加速度を演算する関節変位・速度・加速度演算部（関節変位特定手段）、５は関節変位・速度・加速度演算部４により変換された関節変位等に基づいて各軸の伝達機構の出力トルクから構成される出力トルクベクトルを演算する作用トルク演算部、６は関節変位・速度・加速度演算部４により演算された関節速度を伝達機構の入力側の速度（機械要素の動作速度）に変換する動作速度演算部である。なお、作用トルク演算部５及び動作速度演算部６からトルク・速度演算手段が構成されている。
【００１７】
７は作用トルク演算部５により演算された出力トルクベクトルと動作速度演算部６により変換された伝達機構の入力側の速度から現在寿命評価用データを演算して評価用データ保存部８に保存するとともに、前回の現在寿命評価用データを用いて各軸の寿命比率を演算する評価用データ演算部、８は現在寿命評価用データを保存する評価用データ保存部、９は評価用データ演算部７により演算された各軸の寿命比率から実際の運転条件による各軸の寿命を評価する現在寿命評価部である。なお、評価用データ演算部７、評価用データ保存部８及び現在寿命評価部９から現在寿命評価手段を構成する。
【００１８】
１０はプログラム解析部１から寿命評価開始指令を受けると、寿命評価終了指令を受けるまでの間、作用トルク演算部５により演算された出力トルクベクトルと動作速度演算部６により変換された伝達機構の入力側の速度から短時間動作寿命評価用データを繰り返し演算し、最終的な短時間動作寿命評価用データから指定期間動作を継続したときの各軸の寿命を評価する短時間動作寿命評価部、１１は短時間動作寿命評価用データを保存する短時間動作寿命評価結果保存部である。なお、短時間動作寿命評価部１０及び短時間動作寿命評価結果保存部１１から短時間動作寿命評価手段が構成されている。
【００１９】
次に動作について説明する。
まず、プログラム解析部１は、ロボットの動作プログラムを１行ずつ解析し、その動作プログラムに記述されている命令がロボットの動作命令であれば、その動作命令を指令値生成部２に出力する。
【００２０】
指令値生成部２は、プログラム解析部１からロボットの動作命令を受けると、その動作命令から時々刻々の位置指令を生成し、時々刻々の位置指令をモータ制御部３に出力する。
モータ制御部３は、指令値生成部２から時々刻々の位置指令を受けると、その位置指令にしたがってロボットの各軸を駆動するモータを制御する。
【００２１】
関節変位・速度・加速度演算部４は、ロボットの制御周期毎に、モータ制御部３からモータの現在位置を収集し、その現在位置を伝達機構の出力側に換算した各軸の関節変位に変換する。
そして、関節変位・速度・加速度演算部４は、現在の関節変位と前回の関節変位から各軸の関節速度を演算し、また、現在の関節速度と前回の関節速度から各軸の関節加速度を演算する。
【００２２】
作用トルク演算部５は、ロボットの制御周期、あるいは、予め指定された制御周期の整数倍の周期毎に、関節変位・速度・加速度演算部４により変換された関節変位等に基づいて各軸の伝達機構の出力トルクから構成される出力トルクベクトルτを演算する。即ち、各軸の関節変位から構成される関節変位ベクトルｑと、各軸の関節速度から構成される速度ベクトルｖと、各軸の関節加速度から構成される加速度ベクトルａとを下式に代入して、各軸の伝達機構の出力トルクから構成される出力トルクベクトルτを演算する。
τ＝Ｍ（ｑ）ａ＋ｈ（ｑ，ｖ）＋ｇ（ｑ）　　　　　　　　　（１）
ただし、Ｍ（ｑ）は慣性行列、ｈ（ｑ，ｖ）は各軸の遠心コリオリ力から構成される遠心コリオリ力ベクトル、ｇ（ｑ）は各軸の重力から構成される重力ベクトルである。また、Ｍ（ｑ）にはモータ自身の慣性モーメントは含まれない。
【００２３】
動作速度演算部６は、ロボットの制御周期、あるいは、予め指定された制御周期の整数倍の周期毎に、関節変位・速度・加速度演算部４により演算された関節速度を伝達機構の入力側の速度に変換して、その速度を［ｒｐｍ］単位に換算する。
【００２４】
評価用データ演算部７は、作用トルク演算部５が出力トルクベクトルτを演算すると、その出力トルクベクトルτから第ｉ軸の出力トルクτｉの絶対値Ｔｉ［ｋ］を計算し、動作速度演算部６が［ｒｐｍ］単位の速度を出力すると、第ｉ軸の関節速度（入力回転数）の絶対値ｎｉ［ｋ］を計算する。ここで、［ｋ］は第ｋ番目の演算周期を意味し、添え字ｉは第ｉ軸を意味するものとする。
【００２５】
評価用データ演算部７は、第ｉ軸の出力トルクτｉの絶対値Ｔｉ［ｋ］と第ｉ軸の関節速度の絶対値ｎｉ［ｋ］を計算すると、評価用データ保存部８から前回の現在寿命評価用データＴａｖａｉ［ｋ−１］，Ｔａｖｂｉ［ｋ−１］，Ｎａｖｂｉ［ｋ−１］を読み込み、これらを下式に代入して、現在寿命評価用データＴａｖａｉ［ｋ］，Ｔａｖｂｉ［ｋ］，Ｎａｖｂｉ［ｋ］を演算する。ただし、初期値であるＴａｖａｉ［０］，Ｔａｖｂｉ［０］，Ｎａｖｂｉ［０］は０であるとする。
Ｔａｖａｉ［ｋ］
＝Ｔａｖａｉ［ｋ−１］＋ｎｉ［ｋ］×Δｔ×Ｔｉ［ｋ］ａ　（２）
Ｔａｖｂｉ［ｋ］
＝Ｔａｖｂｉ［ｋ−１］＋ｎｉ［ｋ］×Δｔ　　　　　　　（３）
Ｎａｖｂｉ［ｋ］＝Ｎａｖｂｉ［ｋ−１］＋Δｔ　　　　（４）
【００２６】
ここで、△ｔは評価用データ演算部７の演算周期であり、ａは機械要素毎に決定される定数である。寿命予測対象がハーモニックドライブのウエーブ・ジェネレータ・ベアリング等の玉軸受の場合はａ＝３、ころ軸受の場合はａ＝１０／３となる。なお、評価用データ演算部７により演算された現在寿命評価用データＴａｖａｉ［ｋ］，Ｔａｖｂｉ［ｋ］，Ｎａｖｂｉ［ｋ］は、次回の演算のため評価用データ保存部８に保存され、ロボット制御装置の電源が切れても消失されることはない。また、ある軸の寿命評価対象の要素が交換され、寿命評価リセット指令が図示しない手動操作盤もしくはロボット制御装置に接続したパーソナルコンピュータから入力されると、該当する軸の現在寿命評価用データＴａｖａｉ［ｋ］，Ｔａｖｂｉ［ｋ］，Ｎａｖｂｉ［ｋ］は０にリセットされる。
【００２７】
また、評価用データ演算部７は、安全率をｂとして、各軸の寿命比率Ｌｉ［ｋ］を演算する。
Ｌｉ［ｋ］＝（Ｔｒｉ／Ｔａｖｉ［ｋ］）ａ
　　　　×（Ｎｒｉ／Ｎａｖｉ［ｋ］）ｃ　　　　　　　（５）
Ｔａｖｉ［ｋ］
＝ｂ×（Ｔａｖａｉ［ｋ］／Ｔａｖｂｉ［ｋ］）１／ａ　（６）
Ｎａｖｉ［ｋ］＝Ｔａｖｂｉ［ｋ］／Ｎａｖｂｉ［ｋ］　（７）
ただし、Ｔｒｉは定格負荷トルク、Ｎｒｉは定格回転数、ｃは機械要素毎に決定される定数であり、玉軸受やころ軸受の場合はｃ＝１となる。
【００２８】
現在寿命評価部９は、評価用データ演算部７が各軸の寿命比率Ｌｉ［ｋ］を演算すると、実際の運転条件による各軸の寿命Ｌｈｉ［ｋ］を演算する。
Ｌｈｉ［ｋ］＝Ｌ１０ｉ×Ｌｉ［ｋ］　　　　　　　　　（８）
ここで、Ｌ１０ｉは寿命評価要素である各軸の１０％破損確率の寿命である。
【００２９】
また、現在寿命評価部９は、現在寿命評価用データＮａｖｂｉ［ｋ］に対する寿命Ｌｈｉ［ｋ］の比Ｒｌｉ［ｋ］を演算し、その比Ｒｌｉ［ｋ］が予め設定された閾値を上回ると、当該機械要素の交換を促す警告を発する。
Ｒｌｉ［ｋ］＝Ｌｈｉ［ｋ］／Ｎａｖｂｉ［ｋ］　（９）
なお、現在寿命評価部９には各軸の寿命Ｌｈｉ［ｋ］、現在寿命評価用データＮａｖｂｉ［ｋ］、比Ｒｌｉ［ｋ］が記憶され、手動操作盤やロボット制御装置に接続されているパーソナルコンピュータから閲覧することができるようにする。
【００３０】
短時間動作寿命評価部１０は、プログラム解析部１から寿命評価開始指令を受けると、作用トルク演算部５により演算された出力トルクベクトルτから第ｉ軸の出力トルクτｉの絶対値Ｔｉ［ｊ］を計算し、動作速度演算部６から出力された［ｒｐｍ］単位の速度から第ｉ軸の関節速度（入力回転数）の絶対値ｎｉ［ｊ］を計算する。ここで、［ｊ］は第ｊ番目の演算周期を意味し、添え字ｉは第ｉ軸を意味するものとする。
【００３１】
短時間動作寿命評価部１０は、第ｉ軸の出力トルクτｉの絶対値Ｔｉ［ｊ］と第ｉ軸の関節速度の絶対値ｎｉ［ｊ］を計算すると、短時間動作寿命評価結果保存部１１から前回の短時間動作寿命評価用データｓＴａｖａｉ［ｊ−１］，ｓＴａｖｂｉ［ｊ−１］，ｓＮａｖｂｉ［ｊ−１］を読み込み、これらを下式に代入して、短時間動作寿命評価用データｓＴａｖａｉ［ｊ］，ｓＴａｖｂｉ［ｊ］，ｓＮａｖｂｉ［ｊ］を演算する。ただし、初期値であるｓＴａｖａｉ［０］，ｓＴａｖｂｉ［０］，ｓＮａｖｂｉ［０］は０であるとする。
ｓＴａｖａｉ［ｊ］
＝ｓＴａｖａｉ
　　［ｊ−１］＋ｎｉ［ｊ］×Δｔ×Ｔｉ［ｊ］ａ　（１０）
ｓＴａｖｂｉ［ｊ］
＝ｓＴａｖｂｉ［ｊ−１］＋ｎｉ［ｊ］×Δｔ　　　（１１）
ｓＮａｖｂｉ［ｊ］
＝ｓＮａｖｂｉ［ｊ−１］＋Δｔ　　　　　　　　　（１２）
【００３２】
短時間動作寿命評価部１０は、プログラム解析部１から寿命評価終了指令を受けるまでの間、式（１０）〜（１２）の演算を繰り返し実行し、プログラム解析部１から寿命評価終了指令を受けると、そのときの短時間動作寿命評価用データｓＴａｖａｉ［ｊ］，ｓＴａｖｂｉ［ｊ］，ｓＮａｖｂｉ［ｊ］を現在値として固定する。
【００３３】
そして、短時間動作寿命評価部１０は、その短時間動作寿命評価用データｓＴａｖａｉ［ｊ］，ｓＴａｖｂｉ［ｊ］，ｓＮａｖｂｉ［ｊ］から、指定期間動作を継続したときの各軸の寿命ｓＬｉ［ｊ］を演算する。
ｓＬｉ［ｊ］
＝（Ｔｒｉ／Ｔａｖｉ［ｊ］）ａ
　×（Ｎｒｉ／Ｎａｖｉ［ｊ］）ｃ　　　　　　　　　（１３）
ｓＴａｖｉ［ｊ］
＝ｂ×（ｓＴａｖａｉ［ｊ］／ｓＴａｖｂｉ［ｊ］）１／ａ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１４）
ｓＮａｖｉ［ｊ］
＝ｓＴａｖｂｉ［ｊ］／ｓＮａｖｂｉ［ｊ］　　　（１５）
なお、各軸の寿命ｓＬｉ［ｊ］を演算した後、ｓＴａｖａｉ［ｊ］，ｓＴａｖｂｉ［ｊ］，ｓＮａｖｂｉ［ｊ］の値はリセットされる。
【００３４】
そして、短時間動作寿命評価部１０は、管理者により設定されている目標寿命をＬｄｉとして、ｓＲＬｉ［ｊ］＝Ｌｄｉ／Ｌ１０ｉを演算し、各軸ごとに、寿命ｓＬｉ［ｊ］とｓＲＬｉ［ｊ］を比較する。その比較結果は短時間動作寿命評価結果保存部１１に保存し、手動操作盤やロボット制御装置に接続されているパーソナルコンピュータから閲覧可能とする。また、その比較結果を保存する際、前回の比較結果があれば上書きする。
短時間動作寿命評価部１０は、少なくとも１つの軸でｓＬｉ［ｊ］＞ｓＲＬｉ［ｊ］が成立する場合、アラーム音を発生させる。
【００３５】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、関節変位・速度・加速度演算部４により変換された関節変位から機械要素に作用するトルクを演算するとともに、その機械要素の動作速度を演算し、そのトルクと動作速度から実際の運転条件による機械要素の寿命を評価するように構成したので、摩擦係数が変動しても、ロボットの機械要素の寿命を正確に評価することができる効果を奏する。即ち、寿命評価要素に作用するトルクを直接算出するため、摩擦が変動する場合でも正確な寿命予測が行うことができる。
また、スカラ型ロボットの上下軸サポートベアリングのように、モータの駆動電流からモータ自身を駆動するのに要するトルクを減算するだけでは作用するトルクが算出できない機械要素の寿命も評価することができる効果を奏する。
【００３６】
また、この実施の形態１によれば、関節変位・速度・加速度演算部４により変換された関節変位から機械要素に作用するトルクを演算するとともに、その機械要素の動作速度を演算し、そのトルクと動作速度から指定期間動作を継続したときの機械要素の寿命を評価するように構成したので、機械要素が動作を継続したとき設計寿命を満足するか否かを判断することができる効果を奏する。即ち、短時間テストの動作結果から、その動作を継続して行った場合に設計寿命を満足できるか否かを直ちに判別することができる。また、短時間テストの動作を行う区間を容易に設定することができる。
【００３７】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、関節変位・速度・加速度演算部４がモータ制御部３からモータの現在位置を収集し、その現在位置を伝達機構の出力側に換算した各軸の関節変位に変換するものについて示したが、図２に示すように、関節変位・速度・加速度演算部４が指令値生成部２から時々刻々の位置指令を収集し、その位置指令を各軸の関節変位として用いるようにしてもよい。
これにより、モータ制御部３から出力されるモータの現在位置に含まれているノイズの影響を受けずに各軸の関節変位を特定することができる。
【００３８】
また、関節変位・速度・加速度演算部４がサーボ系を模擬するフィルタを搭載し、その位置指令を当該フィルタに入力し、そのフィルタの出力を各軸の関節変位として用いるようにしてもよい。
これにより、指令値生成部２により生成される位置指令と、モータ制御部３から出力されるモータの現在位置との時間的なずれを解消することができる。
【００３９】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３による寿命評価装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
１２は短時間評価フラグが設定され、その短時間評価フラグが“１”になると寿命評価開始指令を短時間動作寿命評価部１０に出力し、その短時間評価フラグが“０”になると寿命評価終了指令を短時間動作寿命評価部１０に出力する短時間評価フラグ設定部である。
【００４０】
上記実施の形態１では、短時間動作寿命評価部１０がプログラム解析部１から寿命評価開始指令を受けると、第ｉ軸の出力トルクτｉの絶対値Ｔｉ［ｊ］等の計算を開始し、プログラム解析部１から寿命評価終了指令を受けると、その計算を終了して各軸の寿命ｓＬｉ［ｊ］を演算するものについて示したが、短時間評価フラグ設定部１２に設定されている短時間評価フラグが“０”から“１”に変更されると、寿命評価開始指令を短時間動作寿命評価部１０に出力し、その短時間評価フラグが“１”から“０”に変更されると、寿命評価終了指令を短時間動作寿命評価部１０に出力するようにしてもよい。
なお、短時間評価フラグの変更は、ロボット操作者が手動操作盤やロボット制御装置に接続されているパーソナルコンピュータを操作して実施する。
【００４１】
実施の形態４．
上記実施の形態３では、ロボット操作者が手動操作盤等を操作して短時間評価フラグを変更するものについて示したが、短時間評価フラグ設定部１２が、モータの電源が投入されるとスタートするタイマーを内蔵し、そのタイマーがスタートすると短時間評価フラグを“０”から“１”に変更し、そのタイマーの時間が予め設定されている評価時間ｔｈを経過すると短時間評価フラグを“１”から“０”に変更するようにしてもよい。
なお、短時間動作寿命評価部１０による寿命の評価が完了すると、そのタイマーをリスタートさせて、以降、短時間テストを繰り返すようにしてもよい。
【００４２】
実施の形態５．
図４はこの発明の実施の形態５による寿命評価装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
１３は関節変位・速度・加速度演算部４により変換された関節変位等やモータ制御部３から出力されるモータ電流に基づいて各軸の伝達機構の出力トルクから構成される出力トルクベクトルを演算する作用トルク演算部（トルク・速度演算手段）である。この場合、モータ制御部３はロボットを駆動するモータの電流を検出する電流検出手段を構成する。
【００４３】
上記実施の形態１では、作用トルク演算部５が関節変位・速度・加速度演算部４により変換された関節変位等から出力トルクベクトルτを演算するものについて示したが、次のようにして、出力トルクベクトルτを演算してもよい。
即ち、作用トルク演算部１３は、モータ制御部３からモータ電流を受けると、トルク定数や伝達機構の減速比を考慮して、そのモータ電流を伝達機構の出力側に換算したトルクτｍに変換する。
【００４４】
そして、伝達機構の出力側に換算したトルクτｍと、対角項が各軸のモータ慣性モーメントを伝達機構の出力側に換算した値で構成される対角行列Ｉｍと、各軸の関節変位から構成される関節速度ベクトルｖと、各軸の関節加速度から構成される関節加速度ベクトルａとを下式に代入して出力トルクベクトルτを演算する。
τ＝τｍ−Ｉｍａ−ｆ（ｖ）　　　　　　　　　　　（１６）
ただし、ｆ（ｖ）は各軸の摩擦力から構成される摩擦力ベクトルである。
【００４５】
なお、作用トルク演算部１３がモータ制御部３から出力されるモータ電流から各軸の関節速度や関節加速度を演算するようにすれば、関節変位・速度・加速度演算部４を省略することができる。
【００４６】
実施の形態６．
図５はこの発明の実施の形態６による寿命評価装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
１４は現在寿命評価部９により評価された寿命を考慮して、指定期間動作を継続したときの機械要素の寿命を評価する短時間動作寿命評価部（短時間動作寿命評価手段）である。
【００４７】
上記実施の形態１では、短時間動作寿命評価部１０が管理者により設定された目標寿命をＬｄｉとして、ｓＲＬｉ［ｊ］＝Ｌｄｉ／Ｌ１０ｉを演算し、各軸ごとに、寿命ｓＬｉ［ｊ］とｓＲＬｉ［ｊ］を比較するものについて示したが、現在寿命評価部９により評価された寿命を考慮して、ｓＲＬｉ［ｊ］を演算するようにしてもよい。
【００４８】
即ち、短時間動作寿命評価部１４は、上記実施の形態１と同様にして、各軸の寿命ｓＬｉ［ｊ］を演算すると、現在寿命評価部９から各軸の寿命Ｌｈｉ［ｋ］と現在寿命評価用データＮａｖｂｉ［ｋ］を収集し、これらを下式に代入して、ｓＲＬｉ［ｊ］を演算する。
ｓＲＬｉ［ｊ］
＝｛（Ｌｄｉ−Ｌｈｉ［ｋ］）
／（Ｌｄｉ−Ｎａｖｂｉ［ｋ］）｝
×Ｌｄｉ／Ｌ１０ｉ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１７）
以下、上記実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００４９】
このように、この実施の形態６によれば、現在寿命評価部９により評価された寿命を考慮して、指定期間動作を継続したときの機械要素の寿命を評価するので、現在までの使用状況に応じた最適な寿命評価を行うことができる。
【００５０】
実施の形態７．
図６はこの発明の実施の形態７による寿命評価装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
１５は短時間動作寿命評価部１０により評価された機械要素の寿命に応じて実際の運転条件である速度調整率を最適化する速度調整率最適化部、１６は速度調整率最適化部１５による速度調整率の最適化が完了すると、その旨を示す最適化完了信号と最適化された速度調整率を出力する最適化完了通知部である。なお、速度調整率最適化部１５及び最適化完了通知部１６から最適化手段が構成されている。
【００５１】
上記実施の形態１では、特に言及していないが、速度調整率最適化部１５が短時間動作寿命評価部１０により評価された機械要素の寿命に応じて実際の運転条件である速度調整率を最適化するようにしてもよい。
具体的には、次のようにして、速度調整率の最適化を実施する。
【００５２】
まず、短時間動作寿命評価部１０は、上記実施の形態１と同様にして、各軸の寿命ｓＬｉ［ｊ］を演算すると、各軸の寿命ｓＬｉ［ｊ］から各軸の寿命満足度ｍＬｉ［ｊ］を演算し、各軸の寿命満足度ｍＬｉ［ｊ］を短時間動作寿命評価結果保存部１１に保存する。
ｍＬｉ［ｊ］
＝ｓＬｉ［ｊ］×Ｌ１０ｉ／Ｌｄｉ　　　　　　（１８）
【００５３】
速度調整率最適化部１５は、短時間動作寿命評価部１０が各軸の寿命満足度ｍＬｉ［ｊ］を短時間動作寿命評価結果保存部１１に保存して短時間動作寿命評価終了信号を出力すると、短時間動作寿命評価結果保存部１１に保存される各軸の寿命満足度ｍＬｉ［ｊ］の最大値ｍａｘＬを算出する。
そして、速度調整率最適化部１５は、最大値ｍａｘＬが１以上の場合、最大値ｍａｘＬに応じて予め規定されている割合で速度調整率ｏｖｒｄを小さくする。例えば、速度調整率ｏｖｒｄを１／ｍａｘＬ倍する。
【００５４】
一方、速度調整率ｏｖｒｄが１未満であり、かつ、最大値ｍａｘＬが１未満の場合、最大値ｍａｘＬに応じて速度調整率ｏｖｒｄを大きくする。例えば、速度調整率ｏｖｒｄを１／ｍａｘＬ倍する。
また、速度調整率ｏｖｒｄが１であり、かつ、最大値ｍａｘＬが１未満の場合、現在の速度調整率ｏｖｒｄを維持する。ただし、速度調整率ｏｖｒｄの初期値は１とする。
【００５５】
指令値生成部２は、速度調整率最適化部１５から速度調整率ｏｖｒｄを受けると、プログラム解析部１から出力される速度調整率に当該速度調整率ｏｖｒｄを乗算し、その乗算結果を新たな速度調整率として指令値を生成する。
なお、速度調整率最適化部１５は、短時間動作寿命評価部１０が短時間動作寿命評価終了信号を出力する毎に速度調整率ｏｖｒｄの変更を実施するが、前回の速度調整率ｏｖｒｄと今回の速度調整率ｏｖｒｄとの差が規定回数以上連続して指定規定値以下になると、速度調整率ｏｖｒｄの最適化処理を終了する。
【００５６】
最適化完了通知部１６は、速度調整率最適化部１５による速度調整率ｏｖｒｄの最適化が完了すると、その旨を示す最適化完了信号を手動操作盤に出力するとともに、その速度調整率ｏｖｒｄを保存して手動操作盤に出力する。これにより、手動操作盤の画面には、速度調整率ｏｖｒｄの最適化が完了した旨と速度調整率ｏｖｒｄが表示される。
この実施の形態７によれば、短時間動作テストを複数サイクル繰り返すことにより、その動作を継続して行った場合に設計寿命を満足できる範囲で動作時間を最短とする運転条件を自動に決定することができる。また、運転条件の最適化が終了したことを直ちに判別することができる。
【００５７】
なお、上記実施の形態では、特に言及していないが、短時間動作寿命評価部１０が短時間動作テストの指定期間の設定機能を備えるようにしてもよい。
これにより、短時間動作テストの動作結果から、その動作を継続して行った場合に設計寿命を満足できるか否かを評価する際、評価したい期間を容易に設定・変更することができる。
【００５８】
実施の形態８．
図７はこの発明の実施の形態８による寿命評価装置を示す構成図であり、図において、図６と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
１７は短時間動作寿命評価部１０により評価された機械要素の寿命に応じて実際の運転条件である加速度調整率を最適化する加速度調整率最適化部、１８は加速度調整率最適化部１７による加速度調整率の最適化が完了すると、その旨を示す最適化完了信号と最適化された加速度調整率を出力する最適化完了通知部である。なお、加速度調整率最適化部１７及び最適化完了通知部１８から最適化手段が構成されている。
【００５９】
上記実施の形態７では、速度調整率最適化部１５が、短時間動作寿命評価部１０が短時間動作寿命評価終了信号を出力する毎に速度調整率ｏｖｒｄの変更を実施して、速度調整率ｏｖｒｄの最適化を図るものについて示したが、加速度調整率最適化部１７が、短時間動作寿命評価部１０が短時間動作寿命評価終了信号を出力する毎に加速度調整率ａｃｃの変更を実施して、加速度調整率ａｃｃの最適化を図るようにしてもよい。
【００６０】
具体的には、加速度調整率最適化部１７は、最大値ｍａｘＬが１以上の場合、最大値ｍａｘＬに応じて予め規定されている割合で加速度調整率ａｃｃを小さくする。例えば、加速度調整率ａｃｃを１／ｍａｘＬ倍する。
一方、加速度調整率ａｃｃが１未満であり、かつ、最大値ｍａｘＬが１未満の場合、最大値ｍａｘＬに応じて加速度調整率ａｃｃを大きくする。例えば、加速度調整率ａｃｃを１／ｍａｘＬ倍する。
また、加速度調整率ａｃｃが１であり、かつ、最大値ｍａｘＬが１未満の場合、現在の加速度調整率ａｃｃを維持する。ただし、加速度調整率ａｃｃの初期値は１とする。
【００６１】
指令値生成部２は、加速度調整率最適化部１７から加速度調整率ａｃｃを受けると、プログラム解析部１から出力される加速度調整率に当該加速度調整率ａｃｃを乗算し、その乗算結果を新たな加速度調整率として指令値を生成する。
なお、加速度調整率最適化部１７は、短時間動作寿命評価部１０が短時間動作寿命評価終了信号を出力する毎に加速度調整率ａｃｃの変更を実施するが、前回の加速度調整率ａｃｃと今回の加速度調整率ａｃｃとの差が規定回数以上連続して指定規定値以下になると、加速度調整率ａｃｃの最適化処理を終了する。
【００６２】
最適化完了通知部１８は、加速度調整率最適化部１７による加速度調整率ａｃｃの最適化が完了すると、その旨を示す最適化完了信号を手動操作盤に出力するとともに、その加速度調整率ａｃｃを保存して手動操作盤に出力する。これにより、手動操作盤の画面には、加速度調整率ａｃｃの最適化が完了した旨と加速度調整率ａｃｃが表示される。
この実施の形態７によれば、短時間動作テストを複数サイクル繰り返すことにより、その動作を継続して行った場合に設計寿命を満足できる範囲で動作時間を最短とする動作条件を自動に決定することができる。また、動作条件の最適化が終了したことを直ちに判別することができる。
【００６３】
実施の形態９．
図８はこの発明の実施の形態９による寿命評価装置を示す構成図であり、図において、図６と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
１９は短時間動作寿命評価部１０により評価された機械要素の寿命に応じて実際の運転条件である待ち時間調整率を最適化する待ち時間調整率最適化部、２０は待ち時間調整率最適化部１９による待ち時間調整率の最適化が完了すると、その旨を示す最適化完了信号と最適化された待ち時間調整率を出力する最適化完了通知部である。なお、待ち時間調整率最適化部１９及び最適化完了通知部２０から最適化手段が構成されている。
【００６４】
上記実施の形態７では、速度調整率最適化部１５が、短時間動作寿命評価部１０が短時間動作寿命評価終了信号を出力する毎に速度調整率ｏｖｒｄの変更を実施して、速度調整率ｏｖｒｄの最適化を図るものについて示したが、待ち時間調整率最適化部１９が、短時間動作寿命評価部１０が短時間動作寿命評価終了信号を出力する毎に待ち時間調整率ｄｌｔの変更を実施して、待ち時間調整率ｄｌｔの最適化を図るようにしてもよい。
【００６５】
具体的には、待ち時間調整率最適化部１９は、最大値ｍａｘＬが１以上の場合、最大値ｍａｘＬに応じて予め規定されている割合で待ち時間調整率ｄｌｔを大きくする。例えば、待ち時間調整率ｄｌｔをｍａｘＬ倍する。
一方、待ち時間調整率ｄｌｔが１より大きく、かつ、最大値ｍａｘＬが１未満の場合、最大値ｍａｘＬに応じて待ち時間調整率ｄｌｔを小さくする。例えば、待ち時間調整率ｄｌｔをｍａｘＬ倍する。
また、待ち時間調整率ｄｌｔが１であり、かつ、最大値ｍａｘＬが１未満の場合、現在の待ち時間調整率ｄｌｔを維持する。ただし、待ち時間調整率ｄｌｔの初期値は１とする。
【００６６】
指令値生成部２は、待ち時間調整率最適化部１９から待ち時間調整率ｄｌｔを受けると、プログラム解析部１から出力される待ち時間調整率に当該待ち時間調整率ｄｌｔを乗算し、その乗算結果を新たな待ち時間調整率として指令値を生成する。
なお、待ち時間調整率調整率最適化部１９は、短時間動作寿命評価部１０が短時間動作寿命評価終了信号を出力する毎に待ち時間調整率ｄｌｔの変更を実施するが、前回の待ち時間調整率ｄｌｔと今回の待ち時間調整率ｄｌｔとの差が規定回数以上連続して指定規定値以下になると、待ち時間調整率ｄｌｔの最適化処理を終了する。
【００６７】
最適化完了通知部２０は、待ち時間調整率最適化部１９による待ち時間調整率ｄｌｔの最適化が完了すると、その旨を示す最適化完了信号を手動操作盤に出力するとともに、その待ち時間調整率ｄｌｔを保存して手動操作盤に出力する。これにより、手動操作盤の画面には、待ち時間調整率ｄｌｔの最適化が完了した旨と待ち時間調整率ｄｌｔが表示される。
この実施の形態９によれば、短時間動作テストを複数サイクル繰り返すことにより、その動作を継続して行った場合に設計寿命を満足できる範囲で動作時間を最短とする動作条件を自動に決定することができる。また、動作条件の最適化が終了したことを直ちに判別することができる。
【００６８】
実施の形態１０．
図９はこの発明の実施の形態１０による寿命評価装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
２１はロボットを動作させる前に、短時間動作寿命評価部１０により評価された機械要素の寿命に応じて動作パラメータを最適化する動作パラメータ最適化部、２２は動作パラメータ最適化部２１により最適化された動作パラメータを保存する最適パラメータ保存部、２３は実際の運転条件が記述されている寿命評価用プログラムを修正するプログラム修正部である。なお、動作パラメータ最適化部２１、最適パラメータ保存部２２及びプログラム修正部２３から条件修正手段が構成されている。
【００６９】
次に動作について説明する。
プログラム修正部２３には、１行目に速度調整率の指定、２行目に加速度調整率の指定、３行目に待ち時間調整率の指定、４行目に短時間動作寿命評価開始指令、最終行に短時間動作寿命評価終了指令が記述されている寿命評価用プログラムが格納されている。１〜３行目で指定される速度調整率、加速度調整率及び待ち時間調整率の初期値はいずれも１とする。
【００７０】
まず、プログラム修正部２３は、寿命評価用プログラムをプログラム解析部１に送信する。
プログラム解析部１は、プログラム修正部２３から寿命評価用プログラムを受信すると、その寿命評価用プログラムを１行ずつ最終行まで１回だけ実行する。その寿命評価用プログラムの実行中に、短時間動作寿命評価開始指令を処理すると、直ちに短時間動作寿命評価開始指令を短時間動作寿命評価部１０及び動作パラメータ最適化部２１に送信する。また、短時間動作寿命評価終了指令を処理すると、直ちに短時間動作寿命評価終了指令を短時間動作寿命評価部１０及び動作パラメータ最適化部２１に送信する。
【００７１】
短時間動作寿命評価部１０は、上記実施の形態７と同様にして、各軸の寿命満足度ｍＬｉ［ｊ］を演算すると、各軸の寿命満足度ｍＬｉ［ｊ］と短時間動作寿命評価終了信号を動作パラメータ最適化部２１に出力する。
動作パラメータ最適化部２１には、初期値が０である最適化評価回数ｈｎが設定されており、また、最適速度調整率ｏｐｔ＿ｏｖｒｄ、最適加速度調整率ｏｐｔ＿ａｃｃ、最適待ち時間調整率ｏｐｔ＿ｄｌｔがいずれも初期値１として設定されている。また、速度調整率候補ｃｎｄ＿ｏｖｒｄ、加速度調整率候補ｃｎｄ＿ａｃｃ、待ち時間調整率候補ｃｎｄ＿ｄｌｔの値がいずれも複数個設定されている。複数個の組み合わせを評価する順番も予め設定されている。
【００７２】
動作パラメータ最適化部２１は、短時間動作寿命評価部１０から短時間動作寿命評価終了信号を受信すると、同時に受信する寿命満足度ｍＬｉ［ｊ］の最大値ｍａｘＬを算出する。
また、動作パラメータ最適化部２１は、短時間動作寿命評価開始指令を受信すると、タイマーをリセットしてスタートさせる。次に短時間動作寿命評価終了指令を受信すると、タイマーを停止して、タイマーの値を動作時間ｔａｃｔとして保存する。
【００７３】
動作パラメータ最適化部２１は、最適化評価回数ｈｎが０のときに、先に算出した最大値ｍａｘＬが１以下の場合、最適動作時間ｏｐｔ＿ｔａｃｔの値として現在の動作時間ｔａｃｔの値を設定する。そして、最適化終了信号をプログラム修正部２３に送信するとともに、現在の最適動作時間ｏｐｔ＿ｔａｃｔ、最適速度調整率ｏｐｔ＿ｏｖｒｄ、最適加速度調整率ｏｐｔ＿ａｃｃ、最適待ち時間調整率ｏｐｔ＿ｄｌｔを最適パラメータ保存部２２に保存する。
【００７４】
動作パラメータ最適化部２１は、最適化評価回数ｈｎが０のときに、先に算出した最大値ｍａｘＬが１以上の場合、最適評価回数ｈｎの値を１だけ増加させて、最適動作時間ｏｐｔ＿ｔａｃｔの値として現在の動作時間ｔａｃｔの値の１０００倍を設定する。さらに、速度調整率候補ｃｎｄ＿ｏｖｒｄ、加速度調整率候補ｃｎｄ＿ａｃｃ、待ち時間調整率候補ｃｎｄ＿ｄｌｔの１番目の組み合わせをプログラム修正部２３に送信する。
【００７５】
プログラム修正部２３は、動作パラメータ最適化部２１から送信された速度調整率候補ｃｎｄ＿ｏｖｒｄ、加速度調整率候補ｃｎｄ＿ａｃｃ、待ち時間調整率候補ｃｎｄ＿ｄｌｔの値に基づいて寿命評価用プログラムの１〜３行目を書き換えてプログラム解析部１に送信する。
プログラム解析部１は、プログラム修正部２３から修正後の寿命評価用プログラムを受けると、その寿命評価用プログラムを再度１度だけ実行する。
プログラム修正部２３は、最適化終了信号を受信するまでの間、速度調整率候補ｃｎｄ＿ｏｖｒｄ、加速度調整率候補ｃｎｄ＿ａｃｃ、待ち時間調整率候補ｃｎｄ＿ｄｌｔを受信する度に、それらの値に基づいて寿命評価用プログラムの１〜３行目を書き換えてプログラム解析部１に送信する。
プログラム解析部１は、プログラム修正部２３から修正後の寿命評価用プログラムを受信する度に、その寿命評価用プログラムを１度だけ実行する。
【００７６】
動作パラメータ最適化部２１は、最適化評価回数ｈｎが１以上のときに短時間動作寿命評価終了信号を受信すると、同時に受信する寿命満足度ｍＬｉ［ｊ］の最大値ｍａｘＬを算出する。
また、動作パラメータ最適化部２１は、短時間動作寿命評価開始指令を受信すると、タイマーをリセットしてスタートさせる。次に短時間動作寿命評価終了指令を受信すると、タイマーを停止して、タイマーの値を動作時間ｔａｃｔとして保存する。
【００７７】
動作パラメータ最適化部２１は、先に算出した最大値ｍａｘＬが１以下の場合、最適動作時間ｏｐｔ＿ｔａｃｔと現在の動作時間ｔａｃｔの値を比較する。現在の動作時間ｔａｃｔの値の方が小さい場合、最適動作時間ｏｐｔ＿ｔａｃｔの値を現在の動作時間ｔａｃｔの値に書き換える。また、最適速度調整率ｏｐｔ＿ｏｖｒｄの値を現在の速度調整率候補ｃｎｄ＿ｏｖｒｄの値、最適加速度調整率ｏｐｔ＿ａｃｃの値を現在の加速度調整率候補ｃｎｄ＿ａｃｃの値、最適待ち時間調整率ｏｐｔ＿ｄｌｔの値を現在の待ち時間調整率候補ｃｎｄ＿ｄｌｔの値に書き換える。
一方、現在の動作時間ｔａｃｔの値の方が大きい場合、最適動作時間ｏｐｔ＿ｔａｃｔ、最適速度調整率ｏｐｔ＿ｏｖｒｄ、最適加速度調整率ｏｐｔ＿ａｃｃ、最適待ち時間調整率ｏｐｔ＿ｄｌｔの値を書き換えない。
【００７８】
次に動作パラメータ最適化部２１は、最適化評価回数ｈｎに１を加算し、複数個の組み合わせを評価する順番の最大値を超えているか否かを判別する。
最大値を超えた場合、最適化終了信号をプログラム修正部２３に送信するとともに、現在の最適動作時間ｏｐｔ＿ｔａｃｔ、最適速度調整率ｏｐｔ＿ｏｖｒｄ、最適加速度調整率ｏｐｔ＿ａｃｃ、最適待ち時間調整率ｏｐｔ＿ｄｌｔの値を最適パラメータ保存部２２に保存する。
最大値を超えていない場合、速度調整率候補ｃｎｄ＿ｏｖｒｄ、加速度調整率候補ｃｎｄ＿ａｃｃ、待ち時間調整率候補ｃｎｄ＿ｄｌｔのｈｎ番目の組み合わせをプログラム修正部２３に送信する。
【００７９】
動作パラメータ最適化部２１は、先に算出した最大値ｍａｘＬが１より大きい場合、最適化評価回数ｈｎに１を加算し、複数個の組み合わせを評価する順番の最大値を超えているか否かを判別する。
最大値を超えた場合、最適化終了信号をプログラム修正部２３に送信するとともに、現在の最適動作時間ｏｐｔ＿ｔａｃｔ、最適速度調整率ｏｐｔ＿ｏｖｒｄ、最適加速度調整率ｏｐｔ＿ａｃｃ、最適待ち時間調整率ｏｐｔ＿ｄｌｔの値を最適パラメータ保存部２２に保存する。
【００８０】
最大値を超えていない場合、速度調整率候補ｃｎｄ＿ｏｖｒｄ、加速度調整率候補ｃｎｄ＿ａｃｃ、待ち時間調整率候補ｃｎｄ＿ｄｌｔのｈｎ番目の組み合わせをプログラム修正部２３に送信する。
この実施の形態１０によれば、ロボットを立ち上げ前に寿命評価を行うことができるため、ロボットを用いる生産システムの立ち上げ時間を短縮することができる。
【００８１】
実施の形態１１．
上記実施の形態１０では、寿命評価装置がプログラム修正部２３を内蔵するものについて示したが、プログラム修正部２３を含む寿命評価装置をパーソナルコンピュータを用いて構成してもよい。
【００８２】
実施の形態１２．
図１０はこの発明の実施の形態１２による寿命評価装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。２４は各軸の摩擦係数（粘性摩擦係数、クーロン摩擦係数）を同定する摩擦係数同定部、２５は摩擦係数同定部２４により同定された各軸の摩擦係数を考慮して寿命を評価する現在寿命評価部である。なお、摩擦係数同定部２４及び現在寿命評価部２５は現在寿命評価手段を構成している。
【００８３】
上記実施の形態１では、現在寿命評価部９が評価用データ演算部７により演算された各軸の寿命比率から実際の運転条件による各軸の寿命を評価するものについて示したが、現在寿命評価部２５が実際の運転条件による各軸の寿命を評価する際、各軸の動作状態を把握し、その動作状態を考慮して寿命を評価するようにしてもよい。
【００８４】
具体的には次の通りである。
作用トルク演算部５は、上記実施の形態１と同様にして、各軸の伝達機構の出力トルクから構成される出力トルクベクトルτを算出すると、各軸の関節加速度から構成される関節加速度ベクトルａと、対角項が各軸のモータ慣性モーメントを伝達機構の出力側に換算した値で構成される対角行列Ｉｍとを下式に代入して、摩擦力以外の推定トルクの和τｐを演算する。
τｐ＝τ＋τｍａ　　　　　　　　　　　　　（１９）
τｍａ＝Ｉｍａ　　　　　　　　　　　　　　（２０）
【００８５】
摩擦係数同定部２４は、モータ制御部３からモータの駆動電流を受けると、その駆動電流を伝達機構の出力側に換算した実駆動トルクτｒを算出する。
そして、摩擦係数同定部２４は、第ｉ番目の軸の関節速度をｖｉとして、ベクトルｙｉ、パラメータベクトルｐｉを定義する。
ｙｉ＝［ｖｉ，ｓｇｎ（ｖｉ）］　　　　　（２１）
ｐｉ＝［ｐｎｉ，ｐｃｉ］　　　　　　　　（２２）
ここで、ｐｎｉは第ｉ番目の軸の粘性摩擦係数同定値、ｐｃｉはクーロン摩擦係数同定値である。また、ｓｇｎ（）は入力が負の時−１、０の時０、正の時１を出力する関数である。
【００８６】
摩擦係数同定部２４は、第ｋ回目の同定周期における値を［ｋ］として、第ｋ回目の同定周期における第ｉ軸の摩擦係数同定値ベクトルｐｉ［ｋ］を下記のように逐次同定する。
τｍｉ［ｋ］＝τｒｉ［ｋ］−τｐｉ［ｋ］　（２３）
Ｒｉ［ｋ］
＝Ｒｉ［ｋ−１］＋ｍｏｉｔ
×（−σｉ×Ｒｉ［ｋ−１］
＋ｙｉ［ｋ］Ｔｙｉ［ｋ］）　　　　　　（２４）
ｒｉ［ｋ］
＝ｒｉ［ｋ−１］＋ｍｏｉｔ
×（−σｉ×ｑｉ［ｋ−１］
＋τｍｉ［ｋ］×ｙｉ［ｋ］Ｔ）　　　（２５）
ｐｉ［ｋ］
＝ｐｉ［ｋ−１］−ｍｏｉｔ
×Ｇｉ［Ｒｉ［ｋ］・ｐｉ［ｋ−１］−ｒｉ［ｋ］］
（２６）
ただし、Ｇｉは同定の早さを調整するゲイン行列、σｉは重み係数である。また、ｍｏｉｔはパラメータ同定演算を行う周期である。
【００８７】
現在寿命評価部２５は、上記実施の形態１と同様にして、実際の運転条件による各軸の寿命Ｌｈｉ［ｋ］を演算して、現在寿命評価用データＮａｖｂｉ［ｋ］に対する寿命Ｌｈｉ［ｋ］の比Ｒｌｉ［ｋ］を演算する。
そして、現在寿命評価部２５は、比Ｒｌｉ［ｋ］の値の範囲毎に、粘性摩擦係数とクーロン摩擦係数の値の許容範囲が定められたテーブルを有しており、摩擦係数同定部２４により同定された各軸の粘性摩擦係数又はクーロン摩擦係数が、現在の比Ｒｌｉ［ｋ］に対応する許容範囲内から外れると、交換を促すため警告を発する。また、各軸の粘性摩擦係数やクーロン摩擦係数を記憶しておき、手動操作盤やロボット制御装置に接続されているパーソナルコンピュータから閲覧可能とする。
この実施の形態１２によれば、確率論的な寿命評価だけでなく、現在の動作の状態も加味して寿命を判断するため、より正確な寿命予測を行うことができる。
【００８８】
実施の形態１３．
図１１はこの発明の実施の形態１３による寿命評価装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。２６は各軸の加速度ノイズを演算する加速度ノイズ演算部、２７は加速度ノイズ演算部２６により演算された各軸の加速度ノイズを考慮して寿命を評価する現在寿命評価部である。なお、加速度ノイズ演算部２６及び現在寿命評価部２７は現在寿命評価手段を構成している。
【００８９】
上記実施の形態１では、現在寿命評価部９が評価用データ演算部７により演算された各軸の寿命比率から実際の運転条件による各軸の寿命を評価するものについて示したが、現在寿命評価部２５が実際の運転条件による各軸の寿命を評価する際、各軸の動作状態を把握し、その動作状態を考慮して寿命を評価するようにしてもよい。
【００９０】
具体的には次の通りである。
まず、関節変位・速度・加速度演算部４は、モータ制御部３からロボット制御装置の制御周期毎に、各軸のモータの現在位置を収集し、その現在位置を伝達機構の出力側に換算した関節変位に変換する。次に、現在の関節変位と前回の関節変位から関節速度を算出して、現在の関節速度と前回の関節速度から関節加速度を計算する。
【００９１】
また、関節変位・速度・加速度演算部４は、指令値生成部２からロボット制御装置の制御周期毎に、各軸の関節位置指令を収集し、今回の関節位置指令と前回の関節位置指令から関節速度指令を算出して、今回の関節速度指令と前回の関節速度指令から関節加速度指令を算出する。そして、その関節加速度指令を内部のサーボ系を模擬するフィルタに入力して、そのフィルタの出力を関節加速度推定値とする。
【００９２】
加速度ノイズ演算部２６は、関節変位・速度・加速度演算部４から関節加速度と関節加速度推定値を受けると、両者の差の絶対値を演算し、その絶対値を移動平均フィルタに入力し、そのフィルタの出力を加速度ノイズ推定値として現在寿命評価部２７に出力する。
【００９３】
現在寿命評価部２７は、上記実施の形態１と同様にして、実際の運転条件による各軸の寿命Ｌｈｉ［ｋ］を演算して、現在寿命評価用データＮａｖｂｉ［ｋ］に対する寿命Ｌｈｉ［ｋ］の比Ｒｌｉ［ｋ］を演算する。
そして、現在寿命評価部２７は、比Ｒｌｉ［ｋ］の値の範囲毎に、加速度ノイズ推定値の許容範囲が定められたテーブルを有しており、加速度ノイズ演算部２６により演算された各軸の加速度ノイズ推定値が、現在の比Ｒｌｉ［ｋ］に対応する許容範囲内から外れると、交換を促すため警告を発する。また、各軸の加速度ノイズ推定値を記憶しておき、手動操作盤やロボット制御装置に接続されているパーソナルコンピュータから閲覧可能とする。
この実施の形態１３によれば、確率論的な寿命評価だけでなく、現在の動作の状態も加味して寿命を判断するため、より正確な寿命予測を行うことができる。
【００９４】
実施の形態１４．
上記実施の形態１では、特に言及していないが、図１２に示すようなスカラロボットの上下軸サポート軸受の寿命を評価するようにしてもよい。
具体的には次の通りである。
図１２のスカラロボットは４つの軸から構成されており、第１軸及び第２軸は伝達機構としてハーモニックドライブなどの減速機が用いられ、第３軸（上下軸）及び第４軸（手首回転軸）はボールねじスプラインとベルトにより伝達機構が構成されている。
【００９５】
第１軸及び第２軸に関する出力トルクτ１、τ２は、作用トルク演算部５が上記実施の形態１と同様にして演算し、作用トルクτの第１及び第２要素として評価用データ演算部７及び短時間動作寿命評価部１０に出力する。
また、第１軸及び第２軸に関する動作速度は、動作速度演算部６が上記実施の形態１と同様にして演算し、動作速度ｎｖの第１及び第２要素として評価用データ演算部７及び短時間動作寿命評価部１０に出力する。
【００９６】
第３軸及び第４軸に関する寿命評価要素の出力トルク荷重及び動作速度の演算は、上記実施の形態１と異なるため、以下で説明する。
まず、作用トルク演算部５は、関節変位・速度・加速度演算部４から各軸の関節変位等を受けると、各軸の関節変位から構成されるベクトルｑと、各軸の関節速度から構成されるベクトルｖと、各軸の関節加速度から構成されるベクトルａとを下式に代入して、スカラロボットの手先におけるＸ方向の加速度ａｘとＹ方向の加速度ａｙを演算する。ただし、ｑｉ，ｖｉ，ａｉは第ｉ軸成分を意味し、スカラロボットの第１アームの長さをｌ１、第２アームの長さをｌ２とする。
【００９７】
ａｘ＝−ｌ１ｖ１ ２ｃｏｓ（ｑ１）
−ｌ２（ｖ１＋ｖ２）２ｃｏｓ（ｑ１＋ｑ２）
−ｌ１ａ１ｓｉｎ（ｑ１）
−ｌ２（ａ１＋ａ２）ｓｉｎ（ｑ１＋ｑ２）
（２７）
ａｙ＝−ｌ１ｖ１ ２ｓｉｎ（ｑ１）
−ｌ２（ｖ１＋ｖ２）２ｓｉｎ（ｑ１＋ｑ２）
＋ｌ１ａ１ｃｏｓ（ｑ１）
＋ｌ２（ａ１＋ａ２）ｃｏｓ（ｑ１＋ｑ２）
（２８）
【００９８】
次に、作用トルク演算部５は、第３軸のベルト伝達機構部のプーリー間距離をｐｌ３、大プーリーと小プーリーの半径差をｐｒ３、ベルト張力をＴ３、第４軸のベルト伝達機構部のプーリー間距離をｐｌ４、大プーリーと小プーリーの半径差をｐｒ４、ベルト張力をＴ４として、第３軸ベルトが水平方向に加える力ｆｂ３、第４軸ベルトが水平方向に加える力ｆｂ４を演算する。
ｆｂ３
　＝２Ｔ３（ｐｌ３ ２−ｐｒ３ ２）１／２
　／ｐｌ３　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２９）
ｆｂ４
　＝２Ｔ４（ｐｌ４ ２−ｐｒ４ ２）１／２
／ｐｌ４　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３０）
【００９９】
次に、作用トルク演算部５は、ロボット手先負荷の質量をｍｗ、ボールネジスプラインシャフトの質量をｍｂ、第４軸スプラインのサポートベアリングから第３軸ナットのサポートベアリングまでの距離をｌｓｐ、第３軸関節変位の原点位置から第４軸スプラインサポートベアリングまでの距離をｚ０として、第３軸ナットのサポートベアリングに作用するラジアル荷重ｆｓｒ３と第４軸スプラインのサポートベアリングに作用するラジアル荷重ｆｓｒ４を演算する。
【０１００】
ｄｚ＝ｚ０−ｑ３　　　　　　　　　　　（３１）
ｆｓｒ３＝（（（ｍｗ＋ｍｂ／２）×ｄｚ／ｌｓｐ×ａｘ
　　　　　−ｆｂ３×ｃｏｓ（ｑ１＋ｑ２））２
　　　　　＋（（ｍｗ＋ｍｂ／２）×ｄｚ／ｌｓｐ×ａｙ
　　　　　−ｆｂ３×ｓｉｎ（ｑ１＋ｑ２））２）１／２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３２）
ｆｓｒ４＝（（−（ｍｗ×（ｄｚ＋ｌｓｐ）
＋ｍｂ×（ｄｚ／２＋ｌｓｐ））
／ｌｓｐ×ａｘ−ｆｂ４×ｃｏｓ（ｑ１＋ｑ２））２
　　　　　＋（−（ｍｗ×（ｄｚ＋ｌｓｐ）＋ｍｂ
×（ｄｚ／２＋ｌｓｐ））／ｌｓｐ×ａｙ−ｆｂ４
　　　　　×ｓｉｎ（ｑ１＋ｑ２））２）１／２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３３）
【０１０１】
次に、作用トルク演算部５は、第３軸の加速度を用いて、第３軸ナットのサポートベアリングにかかるアキシャル荷重ｆｓａ３を演算する。
ｆｓａ３＝（ｍｗ＋ｍｂ）×ａ３　　　　　　　（３４）
次に、作用トルク演算部５は、第３軸のナットのサポートベアリングに作用する等価アキシャル荷重τ３と、第４軸スプラインのサポートベアリングに作用する等価ラジアル荷重τ４を演算する。
τ３＝ｋｒ×ｆｓｒ３＋ｆｓａ３　　　　　　（３５）
τ４＝ｆｓｒ４　　　　　　　　　　　　　　（３６）
ただし、ｋｒはボールネジスプラインのメーカ、型番毎に規定される定数である。
【０１０２】
次に、作用トルク演算部５は、ボールネジスプラインの第３軸ナット及び第４軸スプラインに作用する等価荷重を算出する。即ち、第４軸スプラインにかかるラジアル荷重ｆｒ４、第３軸ナットにかかるアキシャル荷重ｆａ３、第４軸のトルク荷重ｆｔ４を演算する。
ｆｒ４＝（ｍｗ×（ｄｚ＋ｌｓｐ）＋ｍｂ×（ｄｚ／２＋ｌｓｐ））
／ｌｓｐ×（ａｘ ２＋ａｙ ２）１／２　（３７）
ｆａ３＝（ｍｗ＋ｍｂ）×ａ３　　　　　　　　（３８）
ｆｔ４＝（Ｉｗ＋Ｉｂ）×ａ４　　　　　　　　（３９）
ただし、Ｉｗは手先負荷の慣性モーメント、Ｉｂはボールネジスプラインシャフトの慣性モーメントである。
【０１０３】
最後に、作用トルク演算部５は、第３軸ナットにかかる等価荷重τ５、第４軸スプラインにかかる等価荷重τ６を演算する。
τ５＝ｆａ３　　　　　　　　　　　　　　　（４０）
τ６＝ｆｒ４＋ｋｔ×ｆｔ４　　　　　　　　（４１）
ただし、ｋｔはボールネジスプラインのメーカ、型番毎に規定される定数である。
なお、作用トルク演算部５により演算された等価アキシャル荷重τ３、等価ラジアル荷重τ４、等価荷重τ５、等価荷重τ６は、出力トルクτの第３〜第６要素として評価用データ演算部７及び短時間動作寿命評価部１０に出力される。
【０１０４】
動作速度演算部６は、第３軸ナットのサポートベアリングの回転速度ｖｓ３、第４軸スプラインのサポートベアリングの回転速度ｖｓ４を下記のように演算する。
ｖｓ３＝−２×π×ｖ３／ｌｅａｄ−ｖ４　（４２）
ｖｓ４＝ｖ４　　　　　　　　　　　　　　（４３）
ただし、ｌｅａｄはボールネジのリードである。
【０１０５】
次に、動作速度演算部６は、第３軸ナットの回転速度ｖｎ３を演算する。
ｖｎ３＝−２×π×ｖ３／ｌｅａｄ　　　　　　　（４４）
なお、動作速度演算部６により演算された回転速度ｖｓ３、回転速度ｖｓ４、回転速度ｖｎ３、速度ｖ３は、動作速度ｎｖの第３〜第６要素として評価用データ演算部７及び短時間動作寿命評価部１０に出力される。
【０１０６】
評価用データ演算部７及び短時間動作寿命評価部１０では、上記実施の形態１同様にして、出力トルクτの各要素の絶対値Ｔと動作速度ｎｖの各要素の絶対値ｎを計算し、以降の処理は上記実施の形態１と同様である。
これにより、スカラロボットのサポートベアリングの寿命評価を容易に行うことができる。また、スカラロボットのサポートベアリングの寿命を満たす範囲で最短の動作を行わせることができる。
【０１０７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、関節変位特定手段により特定された関節変位から機械要素に作用するトルクを演算するとともに、その機械要素の動作速度を演算し、そのトルクと動作速度から実際の運転条件による機械要素の寿命を評価するように構成したので、摩擦係数が変動しても、ロボットの機械要素の寿命を正確に評価することができる効果がある。また、スカラ型ロボットの上下軸サポートベアリングのように、モータの駆動電流からモータ自身を駆動するのに要するトルクを減算するだけでは作用するトルクが算出できない機械要素の寿命も評価することができる効果がある。
【０１０８】
この発明によれば、関節変位特定手段により特定された関節変位から機械要素に作用するトルクを演算するとともに、その機械要素の動作速度を演算し、そのトルクと動作速度から指定期間動作を継続したときの機械要素の寿命を評価するように構成したので、機械要素が動作を継続したとき設計寿命を満足するか否かを判断することができる効果がある。
【０１０９】
この発明によれば、電流検出手段により検出されたモータの電流から機械要素に作用するトルクを演算するとともに、その機械要素の動作速度を演算し、そのトルクと動作速度から指定期間動作を継続したときの機械要素の寿命を評価するように構成したので、機械要素が動作を継続したとき設計寿命を満足するか否かを判断することができる効果がある。
【０１１０】
この発明によれば、トルク・速度演算手段により演算されたトルクと動作速度から実際の運転条件による機械要素の寿命を評価し、その評価結果を考慮して、指定期間動作を継続したときの機械要素の寿命を評価するように構成したので、現在までの使用状況に応じた最適な寿命評価を行うことができる効果がある。
【０１１１】
この発明によれば、短時間動作寿命評価手段により評価された機械要素の寿命に応じて実際の運転条件を最適化するように構成したので、設計寿命を満足できる範囲で動作時間を最短とする運転条件を自動に決定することができる効果がある。
【０１１２】
この発明によれば、実際の運転条件の最適化が完了すると、その旨を通知するように構成したので、運転条件の最適化が完了したことを直ちに認識することができる効果がある。
【０１１３】
この発明によれば、短時間動作寿命評価手段が指定期間の設定機能を備えるように構成したので、設計寿命を満足できるか否かを評価する際、評価したい期間を容易に設定・変更することができる効果がある。
【０１１４】
この発明によれば、ロボットを動作させる前に、短時間動作寿命評価手段により評価された機械要素の寿命に応じて実際の運転条件を修正するように構成したので、ロボットを用いる生産システムの立ち上げ時間を短縮することができる効果がある。
【０１１５】
この発明によれば、実際の運転条件による機械要素の寿命を評価する際、その機械要素の動作状態を把握し、その動作状態を考慮して寿命を評価するように構成したので、より正確な寿命予測を行うことができる効果がある。
【０１１６】
この発明によれば、現在寿命評価手段又は短時間動作寿命評価手段がスカラロボットの上下軸サポート軸受の寿命を評価するように構成したので、スカラロボットの上下軸サポート軸受の寿命を満足しながら、最短の動作時間でスカラロボットを動作させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による寿命評価装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２による寿命評価装置を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態３による寿命評価装置を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態５による寿命評価装置を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態６による寿命評価装置を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態７による寿命評価装置を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態８による寿命評価装置を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態９による寿命評価装置を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態１０による寿命評価装置を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態１２による寿命評価装置を示す構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態１３による寿命評価装置を示す構成図である。
【図１２】スカラロボットを示す外形図である。
【符号の説明】
１　プログラム解析部、２　指令値生成部、３　モータ制御部、４　関節変位・速度・加速度演算部（関節変位特定手段）、５　作用トルク演算部（トルク・速度演算手段）、６　動作速度演算部（トルク・速度演算手段）、７　評価用データ演算部（現在寿命評価手段）、８　評価用データ保存部（現在寿命評価手段）、９　現在寿命評価部（現在寿命評価手段）、１０　短時間動作寿命評価部（短時間動作寿命評価手段）、１１　短時間動作寿命評価結果保存部（短時間動作寿命評価手段）、１２　短時間評価フラグ設定部、１３　作用トルク演算部（トルク・速度演算手段）、１４　短時間動作寿命評価部（短時間動作寿命評価手段）、１５　速度調整率最適化部（最適化手段）、１６　最適化完了通知部（最適化手段）、１７　加速度調整率最適化部（最適化手段）、１８　最適化完了通知部（最適化手段）、１９　待ち時間調整率最適化部（最適化手段）、２０　最適化完了通知部（最適化手段）、２１　動作パラメータ最適化部（条件修正手段）、２２　最適パラメータ保存部（条件修正手段）、２３　プログラム修正部（条件修正手段）、２４　摩擦係数同定部（現在寿命評価手段）、２５　現在寿命評価部（現在寿命評価手段）、２６　加速度ノイズ演算部（現在寿命評価手段）、２７　現在寿命評価部（現在寿命評価手段）。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a life evaluation device that evaluates the life of a mechanical element of a robot.
[0002]
[Prior art]
For example, a conventional life evaluation device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H07-107767 subtracts the acceleration / deceleration torque of a rotor used in a motor from the output torque of a motor driving the speed reducer, and calculates Calculate the driving torque acting on the reduction gear.
Then, the life of the speed reducer is calculated and displayed based on the driving torque.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional life evaluation device is configured as described above, if the friction coefficient fluctuates due to changes in temperature or aging, it is not possible to accurately calculate the acceleration / deceleration torque of the rotor consumed in the motor, and the like. There was a problem that the life of the reduction gear could not be calculated accurately.
In addition, since the drive system does not have a short-time test function, it is not possible to determine whether the drive system satisfies the design life when the drive system continues to operate.
[0004]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has as its object to provide a life evaluation device that can accurately evaluate the life of a robot mechanical element even when the friction coefficient fluctuates. .
Another object of the present invention is to provide a life evaluation device capable of determining whether or not a design life is satisfied when a mechanical element continues to operate.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
A life evaluation apparatus according to the present invention calculates a torque acting on a machine element from a joint displacement specified by a joint displacement specifying unit, calculates an operation speed of the machine element, and calculates an actual operation from the torque and the operation speed. This is to evaluate the life of the machine element depending on the conditions.
[0006]
A life evaluation apparatus according to the present invention calculates a torque acting on a machine element from a joint displacement specified by a joint displacement specifying unit, calculates an operation speed of the machine element, and operates the machine element for a specified period from the torque and the operation speed. Is to evaluate the life of the machine element when the operation is continued.
[0007]
A life evaluation device according to the present invention calculates a torque acting on a mechanical element from a motor current detected by a current detecting means, calculates an operation speed of the mechanical element, and operates the motor for a specified period based on the torque and the operation speed. Is to evaluate the life of the machine element when the operation is continued.
[0008]
The life evaluation device according to the present invention evaluates the life of a machine element under actual operating conditions from the torque and operation speed calculated by the torque / speed calculation means, and continues operation for a specified period in consideration of the evaluation result. The purpose is to evaluate the life of the mechanical element at the time.
[0009]
A life evaluation apparatus according to the present invention optimizes actual operating conditions according to the life of a machine element evaluated by a short-time operation life evaluation means.
[0010]
The life evaluation apparatus according to the present invention is configured to notify the completion of the optimization of the actual operating conditions.
[0011]
In the life evaluation apparatus according to the present invention, the short-term operation life evaluation means has a function of setting a designated period.
[0012]
A life evaluation apparatus according to the present invention corrects an actual operating condition according to the life of a mechanical element evaluated by a short-time operation life evaluation unit before operating a robot.
[0013]
The life evaluation device according to the present invention is configured such that, when evaluating the life of a machine element under actual operating conditions, the operation state of the machine element is grasped, and the life is evaluated in consideration of the operation state. .
[0014]
In the life evaluation apparatus according to the present invention, the current life evaluation means or the short-time operation life evaluation means evaluates the life of the upper and lower shaft support bearings of the SCARA robot.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a life evaluation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a program analysis unit for analyzing a robot operation program and outputting an operation command of the robot; Upon receiving an operation command of the robot from the analysis unit 1, a command value generation unit 3 that generates an instantaneous position command from the operation command, and the command value generation unit 3 generates a position command based on the instantaneous position command generated by the instruction value generation unit 2. A motor control unit that controls a motor that drives a shaft (machine element).
[0016]
4 collects the current position of the motor from the motor control unit 3 and converts the current position into joint displacement of each axis converted to the output side of the transmission mechanism. A joint displacement / velocity / acceleration calculating section (joint displacement specifying means) 5 for calculating acceleration is constituted by an output torque of a transmission mechanism of each axis based on the joint displacement converted by the joint displacement / velocity / acceleration calculating section 4. An operation torque calculating unit 6 for calculating the output torque vector to be output, and an operating speed 6 for converting the joint speed calculated by the joint displacement / speed / acceleration calculating unit 4 into a speed on the input side of the transmission mechanism (operating speed of the machine element). It is an operation unit. The operation torque calculating section 5 and the operating speed calculating section 6 constitute a torque / speed calculating means.
[0017]
Numeral 7 calculates current life evaluation data from the output torque vector calculated by the action torque calculation unit 5 and the speed on the input side of the transmission mechanism converted by the operation speed calculation unit 6, and stores the data in the evaluation data storage unit 8. At the same time, an evaluation data calculation unit that calculates the life ratio of each axis using the previous current life evaluation data, 8 is an evaluation data storage unit that stores current life evaluation data, and 9 is an evaluation data calculation unit 7 Is a current life evaluation unit that evaluates the life of each axis under actual operating conditions from the life ratio of each axis calculated by the following equation. Note that the evaluation data calculation unit 7, the evaluation data storage unit 8, and the current life evaluation unit 9 constitute a current life evaluation unit.
[0018]
When the life evaluation start command is received from the program analysis unit 1, the output torque vector calculated by the action torque calculation unit 5 and the transmission mechanism converted by the operation speed calculation unit 6 are received until the life evaluation end command is received. A short-time operation life evaluation unit that repeatedly calculates short-time operation life evaluation data from the input side speed and evaluates the life of each axis when operation is continued for a specified period from the final short-time operation life evaluation data; Reference numeral 11 denotes a short-term operation life evaluation result storage unit that stores the short-term operation life evaluation data. The short-term operation life evaluation section 10 and the short-term operation life evaluation result storage section 11 constitute short-term operation life evaluation means.
[0019]
Next, the operation will be described.
First, the program analysis unit 1 analyzes the operation program of the robot line by line, and if the instruction described in the operation program is an operation instruction of the robot, outputs the operation instruction to the command value generation unit 2.
[0020]
When receiving a robot operation command from the program analysis unit 1, the command value generation unit 2 generates an instantaneous position command from the operation instruction, and outputs the instantaneous position command to the motor control unit 3.
When the motor control unit 3 receives an instantaneous position command from the command value generation unit 2, the motor control unit 3 controls a motor that drives each axis of the robot according to the position command.
[0021]
The joint displacement / velocity / acceleration calculation unit 4 collects the current position of the motor from the motor control unit 3 for each control cycle of the robot, and converts the current position into the joint displacement of each axis converted to the output side of the transmission mechanism. I do.
The joint displacement / velocity / acceleration calculator 4 calculates the joint velocity of each axis from the current joint displacement and the previous joint displacement, and calculates the joint acceleration of each axis from the current joint velocity and the previous joint velocity. Calculate.
[0022]
The action torque calculation unit 5 is configured to control the axis of each axis based on the joint displacement converted by the joint displacement / velocity / acceleration calculation unit 4 at every control cycle of the robot or every integral multiple of the control cycle specified in advance. An output torque vector τ composed of the output torque of the transmission mechanism is calculated. That is, the joint displacement vector q composed of the joint displacement of each axis, the velocity vector v composed of the joint velocity of each axis, and the acceleration vector a composed of the joint acceleration of each axis are substituted into the following equation. Then, an output torque vector τ composed of the output torque of the transmission mechanism of each axis is calculated.
τ = M (q) a + h (q, v) + g (q) (1)
Here, M (q) is an inertia matrix, h (q, v) is a centrifugal Coriolis force vector composed of centrifugal Coriolis forces of each axis, and g (q) is a gravity vector composed of gravity of each axis. M (q) does not include the moment of inertia of the motor itself.
[0023]
The operation speed calculation unit 6 outputs the joint speed calculated by the joint displacement / speed / acceleration calculation unit 4 to the input side of the transmission mechanism at every control cycle of the robot or every integer multiple of the control cycle specified in advance. The speed is converted into a speed, and the speed is converted into [rpm] units.
[0024]
When the action torque calculator 5 calculates the output torque vector τ, the evaluation data calculator 7 calculates the output torque τ of the i-th axis from the output torque vector τ.iThe absolute value T ofiWhen [k] is calculated and the operation speed calculation unit 6 outputs the speed in [rpm], the absolute value n of the joint speed (input rotation speed) of the i-th axis is obtained.iCalculate [k]. Here, [k] means the k-th operation cycle, and the suffix i means the i-th axis.
[0025]
The evaluation data calculation unit 7 calculates the output torque τ of the i-th axis.iThe absolute value T ofi[K] and the absolute value n of the joint speed of the i-th axisiWhen [k] is calculated, the previous current life evaluation data Tava is stored in the evaluation data storage unit 8.i[K-1], Tavbi[K-1], Navbi[K-1] is read, and these values are substituted into the following equation to obtain the current life evaluation data Tava.i[K], Tavbi[K], Navbi[K] is calculated. However, the initial value Tavai[0], Tavbi[0], Navbi[0] is assumed to be 0.
Tavai[K]
= Tavai[K-1] + ni[K] × Δt × Ti[K]a(2)
Tavbi[K]
= Tavbi[K-1] + ni[K] × Δt (3)
Navbi[K] = Navbi[K-1] + Δt (4)
[0026]
Here, Δt is a calculation cycle of the evaluation data calculation unit 7, and a is a constant determined for each machine element. When the life expectancy target is a ball bearing such as a wave generator bearing of a harmonic drive, a = 3, and in the case of a roller bearing, a = 10/3. The current life evaluation data Tava calculated by the evaluation data calculation unit 7i[K], Tavbi[K], Navbi[K] is stored in the evaluation data storage unit 8 for the next calculation, and is not lost even when the power of the robot controller is turned off. When the life evaluation target element of a certain axis is replaced and a life evaluation reset command is input from a manual operation panel (not shown) or a personal computer connected to a robot controller, the current life evaluation data Tava of the relevant axis is obtained.i[K], Tavbi[K], Navbi[K] is reset to zero.
[0027]
In addition, the evaluation data calculation unit 7 calculates the life ratio L of each axis assuming that the safety factor is b.i[K] is calculated.
Li[K] = (Tri/ Tavi[K])a
× (Nri/ Navi[K])c(5)
Tavi[K]
= B × (Tavai[K] / Tavbi[K])1 / a(6)
Navi[K] = Tavbi[K] / Navbi[K] (7)
However, TriIs the rated load torque, NriIs a rated rotational speed, and c is a constant determined for each machine element. In the case of a ball bearing or a roller bearing, c = 1.
[0028]
The current life evaluation unit 9 is configured such that the evaluation data calculation unit 7 calculates the life ratio L of each axis.iWhen [k] is calculated, the life Lh of each axis under actual operating conditions is calculated.i[K] is calculated.
Lhi[K] = L10i× Li[K] (8)
Where L10iIs the life of each axis, which is a life evaluation element, with a probability of 10% failure.
[0029]
Further, the current life evaluation unit 9 outputs the current life evaluation data Navb.iLifetime Lh for [k]iRatio Rl of [k]i[K] and calculate its ratio RliWhen [k] exceeds a preset threshold, a warning is issued to urge replacement of the mechanical element.
Rli[K] = Lhi[K] / Navbi[K] (9)
The current life evaluation unit 9 stores the life Lh of each axis.i[K], current life evaluation data Navbi[K], ratio Rli[K] is stored and can be browsed from a personal computer connected to a manual operation panel or a robot controller.
[0030]
Upon receiving the life evaluation start command from the program analysis unit 1, the short-time operation life evaluation unit 10 calculates the output torque τ of the i-th axis from the output torque vector τ calculated by the action torque calculation unit 5.iThe absolute value T ofi[J] is calculated, and the absolute value n of the joint speed (input rotation speed) of the i-th axis is calculated from the speed in [rpm] output from the operation speed calculation unit 6.i[J] is calculated. Here, [j] means the j-th calculation cycle, and the suffix i means the i-th axis.
[0031]
The short-time operation life evaluation unit 10 calculates the output torque τ of the i-th axis.iThe absolute value T ofi[J] and the absolute value n of the joint velocity of the i-th axisiWhen [j] is calculated, the previous short-term operation life evaluation data sTava is stored in the short-term operation life evaluation result storage unit 11.i[J-1], sTavbi[J-1], sNavbi[J-1] is read, and these values are substituted into the following equation to obtain short-term operation life evaluation data sTava.i[J], sTavbi[J], sNavbi[J] is calculated. However, the initial value sTavai[0], sTavbi[0], sNavbi[0] is assumed to be 0.
sTavai[J]
= STavai
[J-1] + ni[J] × Δt × Ti[J]a(10)
sTavbi[J]
= STavbi[J-1] + ni[J] × Δt (11)
sNavbi[J]
= SNavbi[J-1] + Δt (12)
[0032]
The short-term operation life evaluation unit 10 repeatedly executes the operations of the equations (10) to (12) until receiving the life evaluation end command from the program analysis unit 1 and receives the life evaluation end command from the program analysis unit 1. And the short-term operation life evaluation data sTava at that timei[J], sTavbi[J], sNavbi[J] is fixed as the current value.
[0033]
Then, the short-time operation life evaluation unit 10 outputs the short-time operation life evaluation data sTava.i[J], sTavbi[J], sNavbiFrom [j], the life sL of each axis when the operation is continued for the specified periodi[J] is calculated.
sLi[J]
= (Tri/ Tavi[J])a
× (Nri/ Navi[J])c(13)
sTavi[J]
= B × (sTavai[J] / sTavbi[J])1 / a
(14)
sNavi[J]
= STavbi[J] / sNavbi[J] (15)
The life sL of each axisiAfter calculating [j], sTavai[J], sTavbi[J], sNavbiThe value of [j] is reset.
[0034]
Then, the short-term operation life evaluation unit 10 sets the target life set by the administrator to LdiAs sRLi[J] = Ldi/ L10iIs calculated, and the lifespan sL is calculated for each axis.i[J] and sRLiCompare [j]. The comparison result is stored in the short-term operation life evaluation result storage unit 11 and can be browsed from a manual operation panel or a personal computer connected to the robot controller. When the comparison result is stored, the previous comparison result is overwritten, if any.
The short-time operation life evaluation unit 10 determines the sL in at least one axis.i[J]> sRLiWhen [j] holds, an alarm sound is generated.
[0035]
As is clear from the above, according to the first embodiment, the torque acting on the machine element is calculated from the joint displacement converted by the joint displacement / speed / acceleration calculator 4, and the operation speed of the machine element is calculated. Calculates and evaluates the life of mechanical elements under actual operating conditions from the torque and operating speed.Even if the friction coefficient fluctuates, the effect of accurately evaluating the life of robot mechanical elements can be obtained. To play. That is, since the torque acting on the life evaluation element is directly calculated, accurate life prediction can be performed even when the friction fluctuates.
In addition, the effect of being able to evaluate the service life of a mechanical element, such as the vertical axis support bearing of a SCARA robot, which cannot calculate the applied torque simply by subtracting the torque required to drive the motor itself from the drive current of the motor. To play.
[0036]
Further, according to the first embodiment, the torque acting on the machine element is calculated from the joint displacement converted by the joint displacement / speed / acceleration calculator 4, and the operation speed of the machine element is calculated. And the operating speed of the mechanical element when the operation is continued for the specified period is evaluated from the operating speed, so that it is possible to determine whether the mechanical element satisfies the design life when the operation continues. . That is, it is possible to immediately determine from the operation result of the short-time test whether or not the design life can be satisfied when the operation is continued. Further, a section in which a short-time test operation is performed can be easily set.
[0037]
Embodiment 2 FIG.
In the first embodiment, the joint displacement / velocity / acceleration calculation unit 4 collects the current position of the motor from the motor control unit 3 and converts the current position into the joint displacement of each axis converted to the output side of the transmission mechanism. As shown in FIG. 2, the joint displacement / velocity / acceleration calculating unit 4 collects instantaneous position commands from the command value generating unit 2 and uses the position commands as joint displacement of each axis as shown in FIG. It may be.
Thereby, the joint displacement of each axis can be specified without being affected by the noise included in the current position of the motor output from the motor control unit 3.
[0038]
Alternatively, the joint displacement / velocity / acceleration calculation unit 4 may include a filter simulating a servo system, input a position command to the filter, and use an output of the filter as a joint displacement of each axis.
Thereby, it is possible to eliminate a time lag between the position command generated by the command value generation unit 2 and the current position of the motor output from the motor control unit 3.
[0039]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a life evaluation apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts, and a description thereof will be omitted.
Reference numeral 12 designates a short-time evaluation flag, and outputs a life evaluation start command to the short-time operation life evaluation unit 10 when the short-time evaluation flag becomes "1". A short-time evaluation flag setting unit that outputs an end command to the short-time operation life evaluation unit 10.
[0040]
In the first embodiment, when the short-term operation life evaluation unit 10 receives a life evaluation start command from the program analysis unit 1, the output torque τ of the i-th axisiThe absolute value T ofiWhen a calculation such as [j] is started and a life evaluation end command is received from the program analysis unit 1, the calculation is ended and the life sL of each axis is ended.i[J] is calculated, but when the short-time evaluation flag set in the short-time evaluation flag setting unit 12 is changed from “0” to “1”, the life evaluation start command is issued for a short time operation. When the short-term evaluation flag is changed from “1” to “0”, a life-span evaluation end command may be output to the short-term operation life evaluator 10.
The change of the short-time evaluation flag is performed by the robot operator operating a manual operation panel or a personal computer connected to the robot control device.
[0041]
Embodiment 4 FIG.
In the third embodiment, the case where the robot operator operates the manual operation panel or the like to change the short-time evaluation flag has been described. However, the short-time evaluation flag setting unit 12 starts when the power of the motor is turned on. When the timer starts, the short-time evaluation flag is changed from “0” to “1”, and when the time of the timer elapses a preset evaluation time th, the short-time evaluation flag is set to “1”. "" To "0".
When the evaluation of the life by the short-time operation life evaluation unit 10 is completed, the timer may be restarted, and thereafter, the short-time test may be repeated.
[0042]
Embodiment 5 FIG.
FIG. 4 is a configuration diagram showing a life evaluation apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts, and a description thereof will be omitted.
Reference numeral 13 calculates an output torque vector composed of the output torque of the transmission mechanism of each axis based on the joint displacement or the like converted by the joint displacement / velocity / acceleration calculator 4 or the motor current output from the motor controller 3. It is an action torque calculator (torque / speed calculator). In this case, the motor control unit 3 constitutes a current detecting unit that detects the current of the motor that drives the robot.
[0043]
In the first embodiment, the operation torque calculation unit 5 calculates the output torque vector τ from the joint displacement or the like converted by the joint displacement / velocity / acceleration calculation unit 4. However, the output torque vector τ is calculated as follows. The torque vector τ may be calculated.
That is, upon receiving the motor current from the motor control unit 3, the acting torque calculating unit 13 converts the motor current to the output τ of the transmission mechanism in consideration of the torque constant and the reduction ratio of the transmission mechanism.mConvert to
[0044]
And the torque τ converted to the output side of the transmission mechanismmAnd a diagonal matrix I in which a diagonal term is a value obtained by converting a motor inertia moment of each axis into an output side of a transmission mechanism.mThen, a joint velocity vector v composed of joint displacement of each axis and a joint acceleration vector a composed of joint acceleration of each axis are substituted into the following equation to calculate an output torque vector τ.
τ = τm-Ima−f (v) (16)
Here, f (v) is a frictional force vector composed of the frictional force of each axis.
[0045]
If the action torque calculator 13 calculates the joint speed and the joint acceleration of each axis from the motor current output from the motor controller 3, the joint displacement / speed / acceleration calculator 4 can be omitted. .
[0046]
Embodiment 6 FIG.
FIG. 5 is a configuration diagram showing a life evaluation apparatus according to Embodiment 6 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts, and a description thereof will be omitted.
Reference numeral 14 denotes a short-time operation life evaluation unit (short-time operation life evaluation means) that evaluates the life of the mechanical element when the operation is continued for a designated period in consideration of the life evaluated by the current life evaluation unit 9.
[0047]
In the first embodiment, the short-term operation life evaluation unit 10 sets the target life set by the administrator to LdiAs sRLi[J] = Ldi/ L10iIs calculated, and the lifespan sL is calculated for each axis.i[J] and sRLi[J] is shown, but considering the lifespan currently evaluated by the lifespan evaluation unit 9, sRLi[J] may be calculated.
[0048]
That is, the short-term operation life evaluation unit 14 calculates the life sL of each axis in the same manner as in the first embodiment.iWhen [j] is calculated, the current life evaluation unit 9 calculates the life Lh of each axis.i[K] and current life evaluation data Navbi[K] is collected, and these are substituted into the following equation to obtain sRLi[J] is calculated.
sRLi[J]
= ｛(Ldi-Lhi[K])
/ (Ldi-Navbi[K])｝
× Ldi/ L10i(17)
Hereinafter, the description is omitted because it is the same as the first embodiment.
[0049]
As described above, according to the sixth embodiment, the life of the machine element when the operation is continued for the designated period is evaluated in consideration of the life evaluated by the current life evaluation unit 9, so that the usage status up to the present is evaluated. Optimum life evaluation according to the conditions can be performed.
[0050]
Embodiment 7 FIG.
FIG. 6 is a configuration diagram showing a life evaluation apparatus according to Embodiment 7 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts, and a description thereof will be omitted.
Reference numeral 15 denotes a speed adjustment ratio optimizing unit that optimizes a speed adjustment ratio, which is an actual operating condition, according to the life of the machine element evaluated by the short-time operation life evaluation unit 10. When the optimization of the speed adjustment rate is completed, the optimization completion notifying section outputs an optimization completion signal indicating the effect and an optimized speed adjustment rate. The speed adjustment rate optimizing unit 15 and the optimization completion notifying unit 16 constitute an optimizing unit.
[0051]
In the first embodiment, although not particularly mentioned, the speed adjustment rate optimizing unit 15 sets the speed adjustment rate, which is the actual operating condition, according to the life of the machine element evaluated by the short-time operation life evaluation unit 10. It may be optimized.
Specifically, the speed adjustment rate is optimized as follows.
[0052]
First, the short-term operation life evaluation unit 10 determines the life sL of each axis in the same manner as in the first embodiment.iBy calculating [j], the life sL of each axis is calculated.iFrom [j], life satisfaction level of each axis mLi[J] is calculated and the life satisfaction mL of each axisi[J] is stored in the short-term operation life evaluation result storage unit 11.
mLi[J]
= SLi[J] × L10i/ Ldi(18)
[0053]
The speed adjustment rate optimizing unit 15 is configured such that the short-term operation life evaluation unit 10 determines that the life satisfaction mLiWhen [j] is stored in the short-time operation life evaluation result storage unit 11 and a short-time operation life evaluation end signal is output, the life satisfaction mL of each axis stored in the short-time operation life evaluation result storage unit 11iThe maximum value maxL of [j] is calculated.
Then, when the maximum value maxL is 1 or more, the speed adjustment rate optimizing unit 15 reduces the speed adjustment rate ovrd at a rate specified in advance according to the maximum value maxL. For example, the speed adjustment rate ovrd is multiplied by 1 / maxL.
[0054]
On the other hand, when the speed adjustment rate ovrd is less than 1 and the maximum value maxL is less than 1, the speed adjustment rate ovrd is increased according to the maximum value maxL. For example, the speed adjustment rate ovrd is multiplied by 1 / maxL.
When the speed adjustment rate ovrd is 1 and the maximum value maxL is less than 1, the current speed adjustment rate ovrd is maintained. However, the initial value of the speed adjustment rate ovrd is 1.
[0055]
When receiving the speed adjustment rate ovrd from the speed adjustment rate optimization section 15, the command value generation section 2 multiplies the speed adjustment rate output from the program analysis section 1 by the speed adjustment rate ovrd, and adds the multiplication result to a new result. A command value is generated as a speed adjustment rate.
The speed adjustment rate optimizing unit 15 changes the speed adjustment rate ovrd every time the short-time operation life evaluation unit 10 outputs the short-time operation life evaluation end signal. When the difference from the speed adjustment rate ovrd becomes the specified value or less continuously for the specified number of times or more, the optimization processing of the speed adjustment rate ovrd is ended.
[0056]
When the optimization of the speed adjustment rate ovrd by the speed adjustment rate optimizing section 15 is completed, the optimization completion notifying section 16 outputs an optimization completion signal indicating this to the manual operation panel, and outputs the speed adjustment rate ovrd. Save and output to the manual operation panel. As a result, the fact that the optimization of the speed adjustment rate ovrd has been completed and the speed adjustment rate ovrd are displayed on the screen of the manual operation panel.
According to the seventh embodiment, by repeating the short-time operation test for a plurality of cycles, the operation condition that minimizes the operation time within a range that can satisfy the design life when the operation is continuously performed is automatically determined. be able to. Further, it is possible to immediately determine that the optimization of the operating conditions has been completed.
[0057]
In the above embodiment, although not particularly mentioned, the short-time operation life evaluation unit 10 may have a function of setting a designated period of the short-time operation test.
Thus, when evaluating whether or not the design life can be satisfied when the operation is continued from the operation result of the short-time operation test, the period to be evaluated can be easily set and changed.
[0058]
Embodiment 8 FIG.
FIG. 7 is a configuration diagram showing a life evaluation apparatus according to an eighth embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as in FIG.
Reference numeral 17 denotes an acceleration adjustment rate optimization unit that optimizes an acceleration adjustment rate that is an actual operating condition according to the life of the machine element evaluated by the short-time operation life evaluation unit 10. When the optimization of the acceleration adjustment rate is completed, the optimization completion notification unit outputs an optimization completion signal indicating the fact and the optimized acceleration adjustment rate. The acceleration adjustment rate optimizing unit 17 and the optimization completion notifying unit 18 constitute an optimizing unit.
[0059]
In the seventh embodiment, the speed adjustment rate optimization unit 15 changes the speed adjustment rate ovrd every time the short-time operation life evaluation unit 10 outputs the short-time operation life evaluation end signal. Although the description has been given of the optimization of ovrd, the acceleration adjustment rate optimization unit 17 changes the acceleration adjustment rate acc each time the short-time operation life evaluation unit 10 outputs the short-time operation life evaluation end signal. Thus, the acceleration adjustment rate acc may be optimized.
[0060]
Specifically, when the maximum value maxL is 1 or more, the acceleration adjustment rate optimizing unit 17 reduces the acceleration adjustment rate acc at a rate specified in advance according to the maximum value maxL. For example, the acceleration adjustment rate acc is multiplied by 1 / maxL.
On the other hand, when the acceleration adjustment rate acc is less than 1 and the maximum value maxL is less than 1, the acceleration adjustment rate acc is increased according to the maximum value maxL. For example, the acceleration adjustment rate acc is multiplied by 1 / maxL.
When the acceleration adjustment rate acc is 1 and the maximum value maxL is less than 1, the current acceleration adjustment rate acc is maintained. However, the initial value of the acceleration adjustment rate acc is 1.
[0061]
When receiving the acceleration adjustment rate acc from the acceleration adjustment rate optimizing section 17, the command value generation section 2 multiplies the acceleration adjustment rate output from the program analysis section 1 by the acceleration adjustment rate acc, and adds the multiplication result to a new result. A command value is generated as an acceleration adjustment rate.
The acceleration adjustment rate optimization unit 17 changes the acceleration adjustment rate acc each time the short-time operation life evaluation unit 10 outputs the short-time operation life evaluation end signal. When the difference between the acceleration adjustment rate acc and the acceleration adjustment rate acc falls below the specified value continuously for a specified number of times or more, the optimization processing of the acceleration adjustment rate acc is terminated.
[0062]
When the optimization of the acceleration adjustment rate acc by the acceleration adjustment rate optimizing section 17 is completed, the optimization completion notifying section 18 outputs an optimization completion signal indicating the completion to the manual operation panel, and outputs the acceleration adjustment rate acc. Save and output to the manual operation panel. As a result, the fact that the optimization of the acceleration adjustment rate acc has been completed and the acceleration adjustment rate acc are displayed on the screen of the manual operation panel.
According to the seventh embodiment, by repeating the short-time operation test for a plurality of cycles, the operation condition that minimizes the operation time within a range that can satisfy the design life when the operation is continuously performed is automatically determined. be able to. Further, it is possible to immediately determine that the optimization of the operating condition has been completed.
[0063]
Embodiment 9 FIG.
FIG. 8 is a configuration diagram showing a life evaluation apparatus according to Embodiment 9 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as in FIG. 6 denote the same or corresponding parts, and a description thereof will be omitted.
Reference numeral 19 denotes a waiting time adjustment rate optimizing unit that optimizes a waiting time adjustment rate, which is an actual operating condition, according to the life of the machine element evaluated by the short-time operation life evaluation unit 10, and 20 denotes a waiting time adjustment rate optimization. When the optimization of the waiting time adjustment ratio by the unit 19 is completed, the optimization completion notifying unit outputs an optimization completion signal indicating the effect and an optimized waiting time adjustment ratio. Note that the waiting time adjustment rate optimizing unit 19 and the optimization completion notifying unit 20 constitute an optimizing unit.
[0064]
In the seventh embodiment, the speed adjustment rate optimization unit 15 changes the speed adjustment rate ovrd every time the short-time operation life evaluation unit 10 outputs the short-time operation life evaluation end signal. Although the description has been given of the optimization of ovrd, the waiting time adjustment rate optimizing unit 19 changes the waiting time adjustment rate dlt every time the short-time operation life evaluation unit 10 outputs the short-time operation life evaluation end signal. This may be implemented to optimize the waiting time adjustment rate dlt.
[0065]
Specifically, when the maximum value maxL is 1 or more, the waiting time adjustment rate optimizing unit 19 increases the waiting time adjustment rate dlt at a rate defined in advance according to the maximum value maxL. For example, the waiting time adjustment rate dlt is multiplied by maxL.
On the other hand, when the waiting time adjustment rate dlt is greater than 1 and the maximum value maxL is less than 1, the waiting time adjustment rate dlt is reduced according to the maximum value maxL. For example, the waiting time adjustment rate dlt is multiplied by maxL.
When the waiting time adjustment rate dlt is 1 and the maximum value maxL is less than 1, the current waiting time adjustment rate dlt is maintained. However, the initial value of the waiting time adjustment rate dlt is 1.
[0066]
When receiving the waiting time adjustment ratio dlt from the waiting time adjustment ratio optimizing unit 19, the command value generation unit 2 multiplies the waiting time adjustment ratio output from the program analysis unit 1 by the waiting time adjustment ratio dlt, and multiplies the multiplication by the multiplication. A command value is generated using the result as a new waiting time adjustment rate.
The waiting time adjustment rate adjustment rate optimizing unit 19 changes the waiting time adjustment rate dlt every time the short time operation life evaluation unit 10 outputs the short time operation life evaluation end signal. When the difference between the adjustment rate dlt and the current waiting time adjustment rate dlt continuously becomes equal to or less than a specified value for a specified number of times or more, the optimization processing of the waiting time adjustment rate dlt ends.
[0067]
When the optimization of the waiting time adjustment ratio dlt by the waiting time adjustment ratio optimizing unit 19 is completed, the optimization completion notifying unit 20 outputs an optimization completion signal indicating the completion to the manual operation panel, and adjusts the waiting time. The rate dlt is saved and output to the manual operation panel. As a result, the screen of the manual operation panel displays that the optimization of the waiting time adjustment rate dlt is completed and the waiting time adjustment rate dlt.
According to the ninth embodiment, by repeating the short-time operation test for a plurality of cycles, the operation condition that minimizes the operation time within a range that can satisfy the design life when the operation is continued is automatically determined. be able to. Further, it is possible to immediately determine that the optimization of the operating condition has been completed.
[0068]
Embodiment 10 FIG.
FIG. 9 is a configuration diagram showing a life evaluation apparatus according to Embodiment 10 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as in FIG. 1 denote the same or corresponding parts, and a description thereof will be omitted.
21 is an operation parameter optimization unit that optimizes operation parameters according to the life of the machine element evaluated by the short-time operation life evaluation unit 10 before operating the robot, and 22 is optimized by the operation parameter optimization unit 21 The optimum parameter storage unit 23 for storing the operation parameters thus set is a program correction unit for correcting a life evaluation program in which actual operating conditions are described. The operation parameter optimizing unit 21, the optimum parameter storing unit 22, and the program correcting unit 23 constitute a condition correcting unit.
[0069]
Next, the operation will be described.
The program correction unit 23 specifies the speed adjustment rate in the first line, specifies the acceleration adjustment rate in the second row, specifies the waiting time adjustment rate in the third row, specifies the short-time operation life evaluation start command in the fourth row, A life evaluation program in which a short-term operation life evaluation end command is described in the last line is stored. The initial values of the speed adjustment rate, the acceleration adjustment rate, and the waiting time adjustment rate specified in the first to third rows are all set to 1.
[0070]
First, the program correction unit 23 transmits the life evaluation program to the program analysis unit 1.
Upon receiving the life evaluation program from the program correction unit 23, the program analysis unit 1 executes the life evaluation program one line at a time until the last line. When the short-term operation life evaluation start command is processed during the execution of the life evaluation program, the short-term operation life evaluation start command is immediately transmitted to the short-term operation life evaluation unit 10 and the operation parameter optimization unit 21. When the short-term operation life evaluation end command is processed, the short-term operation life evaluation end command is immediately transmitted to the short-term operation life evaluation section 10 and the operation parameter optimization section 21.
[0071]
The short-term operation life evaluation unit 10 calculates the life satisfaction mL of each axis in the same manner as in the seventh embodiment.iCalculating [j] gives the life satisfaction mL of each axisi[J] and a short-term operation life evaluation end signal are output to the operation parameter optimization unit 21.
In the operation parameter optimizing unit 21, the number of optimization evaluations hn whose initial value is 0 is set, and the optimal speed adjustment rate opt_ovrd, the optimal acceleration adjustment rate opt_acc, and the optimal waiting time adjustment rate opt_dlt are all set to the initial values. It is set as value 1. In addition, a plurality of values of the speed adjustment rate candidate cnd_ovrd, the acceleration adjustment rate candidate cnd_acc, and the waiting time adjustment rate candidate cnd_dlt are all set. The order in which a plurality of combinations are evaluated is also set in advance.
[0072]
When receiving the short-term operation life evaluation end signal from the short-term operation life evaluation section 10, the operation parameter optimization section 21 simultaneously receives the life satisfaction level mL.iThe maximum value maxL of [j] is calculated.
When receiving the short-term operation life evaluation start command, the operation parameter optimization unit 21 resets and starts the timer. Next, when a short-term operation life evaluation end command is received, the timer is stopped and the value of the timer is stored as the operation time tact.
[0073]
The operation parameter optimization unit 21 sets the value of the current operation time tact as the value of the optimal operation time opt_tact when the optimization evaluation count hn is 0 and the previously calculated maximum value maxL is 1 or less. Then, an optimization end signal is transmitted to the program correction unit 23, and the current optimum operation time opt_tact, the optimum speed adjustment rate opt_ovrd, the optimum acceleration adjustment rate opt_acc, and the optimum waiting time adjustment rate opt_dlt are stored in the optimum parameter storage unit 22. .
[0074]
When the previously calculated maximum value maxL is 1 or more when the optimization evaluation number hn is 0, the operation parameter optimization unit 21 increases the value of the optimum evaluation number hn by 1 to increase the optimal operation time opt_tact. The value is set to 1000 times the value of the current operation time tact. Further, the first combination of the speed adjustment rate candidate cnd_ovrd, the acceleration adjustment rate candidate cnd_acc, and the waiting time adjustment rate candidate cnd_dlt is transmitted to the program correction unit 23.
[0075]
The program correction unit 23 changes the first to third lines of the life evaluation program based on the values of the speed adjustment rate candidate cnd_ovrd, the acceleration adjustment rate candidate cnd_acc, and the waiting time adjustment rate candidate cnd_dlt transmitted from the operation parameter optimization unit 21. It is rewritten and transmitted to the program analysis unit 1.
When receiving the corrected life evaluation program from the program correction unit 23, the program analysis unit 1 executes the life evaluation program once again.
Until the optimization end signal is received, each time the speed adjustment rate candidate cnd_ovrd, the acceleration adjustment rate candidate cnd_acc, and the waiting time adjustment rate candidate cnd_dlt are received, the program correction unit 23 uses the values for life evaluation based on those values. The first to third lines of the program are rewritten and transmitted to the program analyzer 1.
Each time the program analysis unit 1 receives the corrected life evaluation program from the program correction unit 23, it executes the life evaluation program only once.
[0076]
When the operation parameter optimizing unit 21 receives the short-time operation life evaluation end signal when the number of optimization evaluations hn is 1 or more, the life satisfaction level mL received at the same time.iThe maximum value maxL of [j] is calculated.
When receiving the short-term operation life evaluation start command, the operation parameter optimization unit 21 resets and starts the timer. Next, when a short-term operation life evaluation end command is received, the timer is stopped and the value of the timer is stored as the operation time tact.
[0077]
When the previously calculated maximum value maxL is 1 or less, the operation parameter optimization unit 21 compares the optimal operation time opt_tact with the value of the current operation time tact. When the value of the current operation time tact is smaller, the value of the optimal operation time opt_tact is rewritten to the value of the current operation time tact. Also, the value of the optimum speed adjustment rate opt_ovrd is set to the value of the current speed adjustment rate candidate cnd_ovrd, the value of the optimum acceleration adjustment rate opt_acc is set to the current value of the acceleration adjustment rate candidate cnd_acc, and the value of the optimum waiting time adjustment rate opt_dlt is set to the current wait Rewrite with the value of the time adjustment rate candidate cnd_dlt.
On the other hand, when the value of the current operation time tact is larger, the values of the optimum operation time opt_tact, the optimum speed adjustment rate opt_ovrd, the optimum acceleration adjustment rate opt_acc, and the optimum waiting time adjustment rate opt_dlt are not rewritten.
[0078]
Next, the operation parameter optimizing unit 21 adds 1 to the number of optimization evaluations hn, and determines whether or not the number exceeds the maximum value of the order of evaluating a plurality of combinations.
If the maximum value is exceeded, an optimization end signal is transmitted to the program correction unit 23, and the values of the current optimum operation time opt_tact, optimum speed adjustment rate opt_ovrd, optimum acceleration adjustment rate opt_acc, and optimum waiting time adjustment rate opt_dlt are optimized. It is stored in the parameter storage unit 22.
If the maximum value is not exceeded, the hn-th combination of the speed adjustment rate candidate cnd_ovrd, the acceleration adjustment rate candidate cnd_acc, and the waiting time adjustment rate candidate cnd_dlt is transmitted to the program correction unit 23.
[0079]
When the previously calculated maximum value maxL is greater than 1, the operation parameter optimization unit 21 adds 1 to the number of optimization evaluations hn to determine whether the number exceeds the maximum value in the order of evaluating a plurality of combinations. Determine.
If the maximum value is exceeded, an optimization end signal is transmitted to the program correction unit 23, and the values of the current optimum operation time opt_tact, optimum speed adjustment rate opt_ovrd, optimum acceleration adjustment rate opt_acc, and optimum waiting time adjustment rate opt_dlt are optimized. It is stored in the parameter storage unit 22.
[0080]
If the maximum value is not exceeded, the hn-th combination of the speed adjustment rate candidate cnd_ovrd, the acceleration adjustment rate candidate cnd_acc, and the waiting time adjustment rate candidate cnd_dlt is transmitted to the program correction unit 23.
According to the tenth embodiment, the life evaluation can be performed before starting the robot, so that the start-up time of the production system using the robot can be reduced.
[0081]
Embodiment 11 FIG.
In the tenth embodiment described above, the life evaluation apparatus includes the program correction unit 23. However, the life evaluation apparatus including the program correction unit 23 may be configured using a personal computer.
[0082]
Embodiment 12 FIG.
FIG. 10 is a block diagram showing a life evaluation apparatus according to a twelfth embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. Reference numeral 24 denotes a friction coefficient identification unit for identifying the friction coefficient (viscous friction coefficient, Coulomb friction coefficient) of each axis, and reference numeral 25 denotes a current life for evaluating the life in consideration of the friction coefficient of each axis identified by the friction coefficient identification unit 24. It is an evaluation unit. The friction coefficient identification unit 24 and the current life evaluation unit 25 constitute a current life evaluation unit.
[0083]
In the first embodiment, the current life evaluation unit 9 evaluates the life of each axis under actual operating conditions from the life ratio of each axis calculated by the evaluation data calculation unit 7. When the unit 25 evaluates the life of each axis under actual operating conditions, the operation state of each axis may be grasped, and the life may be evaluated in consideration of the operation state.
[0084]
Specifically, it is as follows.
When calculating the output torque vector τ composed of the output torque of the transmission mechanism of each axis in the same manner as in the first embodiment, the action torque calculation unit 5 calculates the joint acceleration vector a composed of the joint acceleration of each axis. And a diagonal matrix I in which a diagonal term is a value obtained by converting a motor inertia moment of each axis into an output side of a transmission mechanism.mIs substituted into the following equation to obtain the sum τ of the estimated torque other than the frictional force.pIs calculated.
τp= Τ + τma(19)
τma= Ima (20)
[0085]
Upon receiving the drive current of the motor from the motor control unit 3, the friction coefficient identification unit 24 converts the drive current to the actual drive torque τ converted to the output side of the transmission mechanism.rIs calculated.
Then, the friction coefficient identification unit 24 calculates the joint velocity of the i-th axis as viAs the vector yi, The parameter vector piIs defined.
yi= [Vi, Sgn (vi)] (21)
pi= [Pni, Pci] (22)
Where pniIs the identification value of the viscous friction coefficient of the i-th shaft, pciIs the Coulomb friction coefficient identification value. Sgn () is a function that outputs −1 when the input is negative, 0 when the input is 0, and 1 when the input is positive.
[0086]
The friction coefficient identification unit 24 sets the value in the k-th identification cycle to [k], and determines the i-axis friction coefficient identification value vector p in the k-th identification cycle.i[K] is sequentially identified as follows.
τmi[K] = τri[K] -τpi[K] (23)
Ri[K]
= Ri[K-1] + moit
× (−σi× Ri[K-1]
+ Yi[K]Tyi[K]) (24)
ri[K]
= Ri[K-1] + moit
× (−σi× qi[K-1]
+ Τmi[K] × yi[K]T) (25)
pi[K]
= Pi[K-1] -moit
× Gi[Ri[K] ・ pi[K-1] -ri[K]]
(26)
Where GiIs a gain matrix that adjusts the speed of identification, σiIs a weighting factor. “Moit” is a cycle for performing parameter identification calculation.
[0087]
The current life evaluation unit 25 calculates the life Lh of each axis under actual operating conditions in the same manner as in the first embodiment.iBy calculating [k], the current life evaluation data Navb is calculated.iLifetime Lh for [k]iRatio Rl of [k]i[K] is calculated.
Then, the current life evaluation unit 25 calculates the ratio RliIt has a table in which the allowable range of the values of the viscous friction coefficient and the Coulomb friction coefficient is determined for each range of the value of [k], and the viscous friction coefficient or Coulomb of each axis identified by the friction coefficient identification unit 24. The coefficient of friction is the current ratio RliIf the value falls outside the allowable range corresponding to [k], a warning is issued to prompt replacement. Further, the viscous friction coefficient and the Coulomb friction coefficient of each axis are stored and can be viewed from a personal computer connected to a manual operation panel or a robot controller.
According to the twelfth embodiment, since the life is determined in consideration of not only the probabilistic life evaluation but also the current operation state, more accurate life prediction can be performed.
[0088]
Embodiment 13 FIG.
FIG. 11 is a configuration diagram showing a life evaluation apparatus according to Embodiment 13 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as in FIG. 1 denote the same or corresponding parts, and a description thereof will be omitted. Reference numeral 26 denotes an acceleration noise calculation unit that calculates the acceleration noise of each axis. Reference numeral 27 denotes a current life evaluation unit that evaluates the life in consideration of the acceleration noise of each axis calculated by the acceleration noise calculation unit 26. Note that the acceleration noise calculation unit 26 and the current life evaluation unit 27 constitute a current life evaluation unit.
[0089]
In the first embodiment, the current life evaluation unit 9 evaluates the life of each axis under actual operating conditions from the life ratio of each axis calculated by the evaluation data calculation unit 7. When the unit 25 evaluates the life of each axis under actual operating conditions, the operation state of each axis may be grasped, and the life may be evaluated in consideration of the operation state.
[0090]
Specifically, it is as follows.
First, the joint displacement / velocity / acceleration calculation unit 4 collects the current position of the motor of each axis from the motor control unit 3 for each control cycle of the robot control device, and converts the current position to the output side of the transmission mechanism. Convert to joint displacement. Next, a joint speed is calculated from the current joint displacement and the previous joint displacement, and a joint acceleration is calculated from the current joint speed and the previous joint speed.
[0091]
Further, the joint displacement / velocity / acceleration calculating unit 4 collects the joint position command of each axis from the command value generating unit 2 for each control cycle of the robot control device, and calculates the joint position command of the present joint position command and the previous joint position command. A joint speed command is calculated, and a joint acceleration command is calculated from the present joint speed command and the previous joint speed command. Then, the joint acceleration command is input to a filter that simulates an internal servo system, and the output of the filter is used as an estimated joint acceleration value.
[0092]
Upon receiving the joint acceleration and the joint acceleration estimated value from the joint displacement / velocity / acceleration calculating unit 4, the acceleration noise calculation unit 26 calculates the absolute value of the difference between the two, and inputs the absolute value to a moving average filter. The output of the filter is output to the current life evaluation unit 27 as an estimated acceleration noise value.
[0093]
The current life evaluation unit 27 calculates the life Lh of each axis under actual operating conditions in the same manner as in the first embodiment.iBy calculating [k], the current life evaluation data Navb is calculated.iLifetime Lh for [k]iRatio Rl of [k]i[K] is calculated.
Then, the current life evaluation unit 27 calculates the ratio RliIt has a table in which the allowable range of the estimated acceleration noise value is defined for each range of the value of [k], and the estimated acceleration noise value of each axis calculated by the acceleration noise calculation unit 26 is the current ratio RliIf the value falls outside the allowable range corresponding to [k], a warning is issued to prompt replacement. In addition, the acceleration noise estimated value of each axis is stored, and can be browsed from a manual operation panel or a personal computer connected to the robot controller.
According to the thirteenth embodiment, since the life is determined in consideration of not only the probabilistic life evaluation but also the current operation state, more accurate life prediction can be performed.
[0094]
Embodiment 14 FIG.
Although not particularly mentioned in the first embodiment, the life of the vertical shaft support bearing of the SCARA robot as shown in FIG. 12 may be evaluated.
Specifically, it is as follows.
The SCARA robot shown in FIG. 12 is composed of four axes. The first axis and the second axis use a speed reducer such as a harmonic drive as a transmission mechanism, and the third axis (vertical axis) and the fourth axis (wrist rotation). The shaft has a transmission mechanism constituted by a ball screw spline and a belt.
[0095]
Output torque τ for first and second axes1, Τ2Is calculated by the action torque calculation unit 5 in the same manner as in the first embodiment, and is output to the evaluation data calculation unit 7 and the short-term operation life evaluation unit 10 as the first and second elements of the action torque τ.
The operation speeds for the first axis and the second axis are calculated by the operation speed calculation unit 6 in the same manner as in the first embodiment, and are used as the first and second elements of the operation speed nv. Output to the short-time operation life evaluation unit 10.
[0096]
The calculation of the output torque load and the operation speed of the life evaluation element for the third axis and the fourth axis is different from that of the first embodiment, and will be described below.
First, upon receiving the joint displacement and the like of each axis from the joint displacement / velocity / acceleration computing section 4, the action torque calculating section 5 is composed of a vector q composed of the joint displacement of each axis and a joint velocity of each axis. And the vector a composed of the joint acceleration of each axis are substituted into the following equation to obtain the acceleration a in the X direction at the hand of the SCARA robot.xAnd acceleration a in the Y directionyIs calculated. Where qi, Vi, AiMeans the i-axis component, and the length of the first arm of the SCARA robot is l1, The length of the second arm is l2And
[0097]
ax= -L1v1 2cos (q1)
−l2(V1+ V2)2cos (q1+ Q2)
−l1a1sin (q1)
−l2(A1+ A2) Sin (q1+ Q2)
(27)
ay= -L1v1 2sin (q1)
−l2(V1+ V2)2sin (q1+ Q2)
+ L1a1cos (q1)
+ L2(A1+ A2) Cos (q1+ Q2)
(28)
[0098]
Next, the action torque calculator 5 calculates the distance between the pulleys of the belt transmission mechanism of the third shaft as pl.3Pr is the radius difference between the large and small pulleys3, Belt tension to T3, The distance between the pulleys of the belt transmission mechanism of the fourth shaft is pl4Pr is the radius difference between the large and small pulleys4, Belt tension to T4The force fb applied by the third shaft belt in the horizontal direction3The force fb applied by the fourth shaft belt in the horizontal direction4Is calculated.
fb3
= 2T3(Pl3 2-Pr3 2)1/2
/ Pl3(29)
fb4
= 2T4(Pl4 2-Pr4 2)1/2
/ Pl4(30)
[0099]
Next, the action torque calculation unit 5 calculates the mass of the robot hand load as mw, the mass of the ball screw spline shaft as mb, the distance from the support bearing of the fourth shaft spline to the support bearing of the third shaft nut as 1sp, and the third shaft. The distance from the origin position of the joint displacement to the fourth axis spline support bearing is z0As the radial load fsr acting on the support bearing of the third shaft nut3And radial load fsr acting on the support bearing of the fourth shaft spline4Is calculated.
[0100]
dz= Z0-Q3(31)
fsr3= ((((Mw + mb / 2) × d)z/ Lsp × ax
-Fb3× cos (q1+ Q2))2
+ ((Mw + mb / 2) × dz/ Lsp × ay
-Fb3× sin (q1+ Q2))2)1/2(32)
fsr4= ((-(Mw × (dz+ Lsp)
+ Mb × (dz/ 2 + lsp))
/ Lsp × ax-Fb4× cos (q1+ Q2))2
+ (-(Mw × (dz+ Lsp) + mb
× (dz/ 2 + lsp)) / lsp × ay-Fb4
× sin (q1+ Q2))2)1/2(33)
[0101]
Next, the acting torque calculation unit 5 uses the acceleration of the third shaft to calculate the axial load fsa applied to the support bearing of the third shaft nut.3Is calculated.
fsa3= (Mw + mb) × a3(34)
Next, the acting torque calculator 5 calculates the equivalent axial load τ acting on the support bearing of the nut of the third shaft.3And the equivalent radial load τ acting on the support bearing of the fourth shaft spline4Is calculated.
τ3= Kr × fsr3+ Fsa3(35)
τ4= Fsr4(36)
Here, kr is a constant defined for each maker and model number of the ball screw spline.
[0102]
Next, the applied torque calculating unit 5 calculates an equivalent load acting on the third shaft nut and the fourth shaft spline of the ball screw spline. That is, the radial load fr applied to the fourth shaft spline4, Axial load fa applied to the third shaft nut3, Torque load ft of the fourth shaft4Is calculated.
fr4= (Mw × (dz+ Lsp) + mb × (dz/ 2 + lsp))
/ Lsp × (ax 2+ Ay 2)1/2(37)
fa3= (Mw + mb) × a3(38)
ft4= (Iw + Ib) × a4(39)
Here, Iw is the moment of inertia of the hand load, and Ib is the moment of inertia of the ball screw spline shaft.
[0103]
Finally, the applied torque calculating section 5 calculates the equivalent load τ applied to the third shaft nut.5, The equivalent load τ applied to the fourth shaft spline6Is calculated.
τ5= Fa3(40)
τ6= Fr4+ Kt × ft4(41)
Here, kt is a constant defined for each maker and model number of the ball screw spline.
Note that the equivalent axial load τ calculated by the acting torque calculation unit 53, Equivalent radial load τ4, Equivalent load τ5, Equivalent load τ6Is output to the evaluation data calculation unit 7 and the short-term operation life evaluation unit 10 as the third to sixth elements of the output torque τ.
[0104]
The operating speed calculator 6 calculates the rotation speed vs. the rotation speed of the support bearing of the third shaft nut.3, 4th spline support bearing rotation speed vs4Is calculated as follows.
vs3= −2 × π × v3/ Lead-v4(42)
vs4= V4(43)
Here, “lead” is a lead of a ball screw.
[0105]
Next, the operation speed calculation unit 6 determines the rotation speed vn of the third shaft nut.3Is calculated.
vn3= −2 × π × v3/ Lead @ (44)
In addition, the rotation speed vs. calculated by the operation speed calculation unit 63, Rotation speed vs4, Rotation speed vn3, Speed v3Is output to the evaluation data calculation unit 7 and the short-time operation life evaluation unit 10 as the third to sixth elements of the operation speed nv.
[0106]
The evaluation data calculation unit 7 and the short-term operation life evaluation unit 10 calculate the absolute value T of each element of the output torque τ and the absolute value n of each element of the operation speed nv in the same manner as in the first embodiment. Subsequent processing is the same as in the first embodiment.
This makes it possible to easily evaluate the life of the support bearing of the SCARA robot. Also, the shortest operation can be performed within a range that satisfies the life of the support bearing of the SCARA robot.
[0107]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the torque acting on the machine element is calculated from the joint displacement specified by the joint displacement specifying means, the operation speed of the machine element is calculated, and the actual speed is calculated from the torque and the operation speed. Therefore, the life of the mechanical element of the robot can be accurately evaluated even if the friction coefficient fluctuates. In addition, it is also possible to evaluate the service life of a mechanical element, such as the vertical axis support bearing of a SCARA robot, which cannot calculate the applied torque simply by subtracting the torque required to drive the motor itself from the drive current of the motor. There is.
[0108]
According to the present invention, the torque acting on the machine element is calculated from the joint displacement specified by the joint displacement specifying means, the operation speed of the machine element is calculated, and the operation is continued for a specified period from the torque and the operation speed. Since the configuration is such that the life of the mechanical element is evaluated, it is possible to determine whether or not the designed life is satisfied when the mechanical element continues to operate.
[0109]
According to the present invention, the torque acting on the mechanical element is calculated from the current of the motor detected by the current detecting means, the operating speed of the mechanical element is calculated, and the operation is continued for a specified period from the torque and the operating speed. Since the configuration is such that the life of the mechanical element is evaluated, it is possible to determine whether or not the designed life is satisfied when the mechanical element continues to operate.
[0110]
According to the present invention, the life of a machine element under actual operating conditions is evaluated from the torque and the operating speed calculated by the torque / speed calculating means, and the machine when the operation is continued for a specified period is considered in consideration of the evaluation result. Since the configuration is such that the lifespan of the element is evaluated, there is an effect that an optimum lifespan evaluation according to the usage status up to the present can be performed.
[0111]
According to the present invention, since the actual operating conditions are optimized according to the life of the mechanical element evaluated by the short-term operation life evaluation means, the operation time is minimized within a range where the design life can be satisfied. There is an effect that operating conditions can be automatically determined.
[0112]
According to the present invention, when the optimization of the actual operating conditions is completed, a notification to that effect is made, so that it is possible to immediately recognize that the optimization of the operating conditions has been completed.
[0113]
According to the present invention, the short-term operation life evaluation means is configured to have the function of setting the specified period. Therefore, when evaluating whether the design life can be satisfied, the period to be evaluated can be easily set and changed. There is an effect that can be.
[0114]
According to the present invention, before operating the robot, the actual operating conditions are modified in accordance with the life of the machine element evaluated by the short-time operation life evaluation means. There is an effect that the raising time can be reduced.
[0115]
According to the present invention, when evaluating the life of a machine element under actual operating conditions, the operation state of the machine element is grasped, and the life is evaluated in consideration of the operation state. There is an effect that the life can be predicted.
[0116]
According to the present invention, since the current life evaluation means or the short-term operation life evaluation means is configured to evaluate the life of the vertical shaft support bearing of the SCARA robot, while satisfying the life of the vertical shaft support bearing of the SCARA robot, There is an effect that the SCARA robot can be operated in the shortest operation time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a life evaluation apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a life evaluation device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a life evaluation device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram showing a life evaluation device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram showing a life evaluation device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram showing a life evaluation device according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram showing a life evaluation apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram showing a life evaluation device according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram showing a life evaluation apparatus according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram showing a life evaluation apparatus according to a twelfth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a configuration diagram showing a life evaluation apparatus according to a thirteenth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an outline view showing a SCARA robot.
[Explanation of symbols]
1 program analysis unit, 2 command value generation unit, 3 motor control unit, 4 joint displacement / speed / acceleration calculation unit (joint displacement identification unit), 5 operation torque calculation unit (torque / speed calculation unit), 6 operation speed calculation unit (Torque / speed calculation means), 7 evaluation data calculation section (current life evaluation means), 8 evaluation data storage section (current life evaluation means), 9 current life evaluation section (current life evaluation means), 10 short-time operation Life evaluation unit (short-time operation life evaluation means), 11 short-time operation life evaluation result storage unit (short-time operation life evaluation means), 12 short-time evaluation flag setting unit, 13 operation torque calculation unit (torque / speed calculation means) , 14 short-time operation life evaluation unit (short-time operation life evaluation unit), 15 speed adjustment rate optimization unit (optimization unit), 16 optimization completion notification unit (optimization unit), 17 acceleration Adjustment rate optimizing unit (optimizing means), 18 optimization completion notifying unit (optimizing means), 19 wait time adjusting rate optimizing unit (optimizing means), 20 optimization completion notifying unit (optimizing means), 21 Operation parameter optimizing unit (condition correcting unit), 22 optimal parameter storing unit (condition correcting unit), 23 program correcting unit (condition correcting unit), 24 friction coefficient identifying unit (current life evaluating unit), 25 current life evaluating unit ( Current life evaluation means), 26 acceleration noise calculation section (current life evaluation means), 27 current life evaluation section (current life evaluation means).

Claims (10)

ロボットを駆動するモータに対する位置指令又は上記モータの現在位置から当該ロボットの関節変位を特定する関節変位特定手段と、上記関節変位特定手段により特定された関節変位から当該ロボットの機械要素に作用するトルクを演算するとともに、その機械要素の動作速度を演算するトルク・速度演算手段と、上記トルク・速度演算手段により演算されたトルクと動作速度から実際の運転条件による機械要素の寿命を評価する現在寿命評価手段とを備えた寿命評価装置。A joint displacement specifying means for specifying a joint displacement of the robot from a position command to a motor for driving the robot or a current position of the motor, and a torque acting on a mechanical element of the robot from the joint displacement specified by the joint displacement specifying means And a torque / speed calculating means for calculating the operating speed of the machine element, and a current life for evaluating the life of the machine element under actual operating conditions from the torque and the operating speed calculated by the torque / speed calculating means. A life evaluation device comprising an evaluation unit. ロボットを駆動するモータに対する位置指令又は上記モータの現在位置から当該ロボットの関節変位を特定する関節変位特定手段と、上記関節変位特定手段により特定された関節変位から当該ロボットの機械要素に作用するトルクを演算するとともに、その機械要素の動作速度を演算するトルク・速度演算手段と、上記トルク・速度演算手段により演算されたトルクと動作速度から指定期間動作を継続したときの当該機械要素の寿命を評価する短時間動作寿命評価手段とを備えた寿命評価装置。A joint displacement specifying means for specifying a joint displacement of the robot from a position command to a motor for driving the robot or a current position of the motor, and a torque acting on a mechanical element of the robot from the joint displacement specified by the joint displacement specifying means And the torque / speed calculating means for calculating the operating speed of the machine element, and the life of the machine element when the operation is continued for a specified period from the torque and the operating speed calculated by the torque / speed calculating means. A life evaluation apparatus comprising: a short-term operation life evaluation means for evaluating. ロボットを駆動するモータの電流を検出する電流検出手段と、上記電流検出手段により検出されたモータの電流から当該ロボットの機械要素に作用するトルクを演算するとともに、その機械要素の動作速度を演算するトルク・速度演算手段と、上記トルク・速度演算手段により演算されたトルクと動作速度から指定期間動作を継続したときの当該機械要素の寿命を評価する短時間動作寿命評価手段とを備えた寿命評価装置。A current detecting means for detecting a current of a motor for driving the robot, and a torque acting on a mechanical element of the robot based on the motor current detected by the current detecting means, and an operation speed of the mechanical element is calculated. Life evaluation including torque / speed calculation means and short-term operation life evaluation means for evaluating the life of the mechanical element when the operation is continued for a specified period from the torque and operation speed calculated by the torque / speed calculation means apparatus. 短時間動作寿命評価手段は、トルク・速度演算手段により演算されたトルクと動作速度から実際の運転条件による機械要素の寿命を評価し、その評価結果を考慮して、指定期間動作を継続したときの当該機械要素の寿命を評価することを特徴とする請求項２記載の寿命評価装置。The short-term operation life evaluation means evaluates the life of the machine element under the actual operating conditions from the torque and the operation speed calculated by the torque / speed calculation means, and when the operation is continued for a specified period in consideration of the evaluation result. 3. The life evaluation apparatus according to claim 2, wherein the life of the mechanical element is evaluated. 短時間動作寿命評価手段により評価された機械要素の寿命に応じて実際の運転条件を最適化する最適化手段を設けたことを特徴とする請求項２記載の寿命評価装置。3. The life evaluating apparatus according to claim 2, further comprising an optimizing means for optimizing an actual operating condition according to the life of the machine element evaluated by the short-time operation life evaluating means. 最適化手段は、実際の運転条件の最適化が完了すると、その旨を通知することを特徴とする請求項５記載の寿命評価装置。6. The life evaluation device according to claim 5, wherein the optimizing means notifies the completion of the optimization of the actual operating condition. 短時間動作寿命評価手段が指定期間の設定機能を備えたことを特徴とする請求項２記載の寿命評価装置。3. The life evaluation apparatus according to claim 2, wherein the short-time operation life evaluation means has a function of setting a designated period. ロボットを動作させる前に、短時間動作寿命評価手段により評価された機械要素の寿命に応じて実際の運転条件を修正する条件修正手段を設けたことを特徴とする請求項２記載の寿命評価装置。3. The life evaluation device according to claim 2, further comprising a condition correction unit that corrects an actual operating condition according to the life of the mechanical element evaluated by the short-time operation life evaluation unit before operating the robot. . 現在寿命評価手段は、実際の運転条件による機械要素の寿命を評価する際、その機械要素の動作状態を把握し、その動作状態を考慮して寿命を評価することを特徴とする請求項１記載の寿命評価装置。2. The current life evaluation means, when evaluating the life of a machine element under actual operating conditions, grasps the operation state of the machine element and evaluates the life in consideration of the operation state. Life evaluation device. 現在寿命評価手段又は短時間動作寿命評価手段がスカラロボットの上下軸サポート軸受の寿命を評価することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の寿命評価装置。The life evaluation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the current life evaluation means or the short-time operation life evaluation means evaluates the life of the vertical shaft support bearing of the SCARA robot.
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