CN114070135A - 伺服马达装置、控制方法 - Google Patents

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CN114070135A CN202110839209.7A CN202110839209A CN114070135A CN 114070135 A CN114070135 A CN 114070135A CN 202110839209 A CN202110839209 A CN 202110839209A CN 114070135 A CN114070135 A CN 114070135A
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村松秀俊
古田贵之
清水正晴
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Abstract

本发明提供一种伺服马达装置、控制方法，目的在于缩短在伺服马达装置的更换时产生的停机时间。伺服马达装置(1)具备马达部(3)以及对马达部(3)的旋转进行减速并输出的减速器(4)，控制装置(2)具备：检测部(22)，其获取与马达部(3)的动作相关的检测信息；以及运算部(24)，其基于使用该检测信息计算出的寿命预测用参数的时间序列上的推移来生成近似曲线，并基于该生成的近似曲线来计算自身的寿命预测信息(剩余寿命期间(RT))。

Description

伺服马达装置、控制方法
技术领域
本发明涉及伺服马达装置及其控制方法的领域，尤其涉及伺服马达装置的寿命预测的领域。
背景技术
近年来，例如在协作机器人等中使用伺服马达装置。
在专利文献1中公开了如下技术：当检测到协作机器人的动作的异常时，基于检测到异常之前的协作机器人的动作信息来确定发生了故障的伺服马达装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-217468号公报
发明内容
发明所要解决的问题
搭载于协作机器人等的伺服马达装置由于长期使用而达到产品寿命而发生故障。
若伺服马达装置发生故障，则用户安排更换用的新的伺服马达装置，或者请协作机器人的交货业者进行伺服马达装置的更换作业，但此时在从安排新的伺服马达装置起到更换完成为止的期间，会产生协作机器人无法进行作业的时间(停机时间)。
为了缩短这样的停机时间，需要预测伺服马达装置达到寿命为止的期间，并进行更换准备。
因此，本发明的目的在于，通过预测伺服马达装置的寿命，缩短在伺服马达装置的更换时产生的停机时间。
用于解决问题的手段
本发明所涉及的伺服马达装置具备：马达部，其产生驱动力；以及减速器，其对所述马达部的旋转进行减速并输出，所述伺服马达装置具备：检测部，其获取与所述马达部的动作相关的检测信息；以及运算部，其基于使用所述检测信息计算出的参数的时间序列上的推移来生成近似曲线，并基于生成的所述近似曲线来计算自身的寿命预测信息。
由此，能够在伺服马达装置达到寿命之前，向用户通知伺服马达装置的更换时机。另外，不是在搭载伺服马达装置的机器人装置等主控制器侧进行寿命预测，而是在伺服马达装置中进行自身的寿命预测。
在此，使用检测信息计算出的参数例如是转矩常数、惯性力矩、粘性阻力、静摩擦系数、重力影响系数、背隙量、能量效率、高频振动系数、固有振动频率、发热系数、散热系数以及减速器的最大静摩擦力等。
另外，寿命预测信息是表示从最近的获取到检测信息的时刻起到预测为伺服马达装置达到寿命的时刻为止的期间(以下，也表述为剩余寿命期间)的信息。
可以考虑在上述的本发明所涉及的伺服马达装置中具备存储器部，该存储器部在按每个规定数值范围设置的存储区域中记录所述检测信息，在所述存储器部中，在存储区域中的与所述规定数值范围对应的记录区域中记录所述检测信息。
由此，包含在规定数值范围内的多个检测信息被汇总记录。
可以考虑在上述的本发明所涉及的伺服马达装置中，在所述存储器部中记录在与已经记录在所述对应的记录区域中的值之间实施了平均化处理的所述检测信息。
由此，所记录的检测信息的值接近在存储区域的规定数值范围的中央检测出的值。
本发明所涉及的控制方法是伺服马达装置的控制方法，该伺服马达装置具备：马达部，其产生驱动力；以及减速器，其对所述马达部的旋转进行减速并输出，其中，伺服马达装置执行以下处理：获取与所述马达部的动作相关的检测信息的处理；以及基于使用所述检测信息计算出的参数的时间序列上的推移来生成近似曲线，并基于生成的所述近似曲线来计算自身的寿命预测信息的处理。
发明效果
根据本发明，能够缩短更换伺服马达装置时产生的停机时间。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式中的伺服马达装置的结构的图。
图2是本实施方式的存储器部的存储区域的概念图。
图3是表示本实施方式的控制装置所执行的处理的流程图的图。
图4是表示本实施方式的控制装置所执行的处理的流程图的图。
图5是关于本实施方式的寿命预测信息的计算功能的概念图。
图6是本实施方式的存储器部的存储区域的概念图。
附图标记说明
1：伺服马达装置；2：控制装置；3：马达部；4：减速器；5：各种传感器类；6：存储器部；21：动作控制部；22：检测部；23：记录控制部；24：运算部；51：输入电压传感器；52：输入电流传感器；53：输出电压传感器；54：输出电流传感器；55：马达输出轴编码器；56：减速器输出轴编码器；57：温度传感器。
具体实施方式
以下，按照以下的顺序对本发明的实施方式进行说明。
<1、伺服马达装置的结构>
<2、检测信息的记录处理例>
<3、寿命预测信息的计算处理例>
<4、总结以及变形例>
参照图1至图6对本实施方式进行说明。附图提取并示出被认为是在说明中需要的主要部分及其周边的结构。另外，附图是示意性的，附图所记载的各构造的尺寸、比率等只不过是一个例子。因而，只要在不脱离本发明的技术思想的范围内，就能够根据设计等进行各种变更。
<1、伺服马达装置的结构>
图1表示本实施方式的伺服马达装置1的结构例。
伺服马达装置1例如作为用于对在与人相同的空间中进行作业的协作机器人的关节进行驱动的关节单元而搭载于协作机器人。伺服马达装置1例如基于来自协作机器人的主控制器的控制信号、记录在伺服马达装置1中的程序进行动作。
此外，伺服马达装置1除了搭载于协作机器人等关节臂机器人之外，还能够搭载于多样的机器人。伺服马达装置1例如能够搭载于服务机器人、家庭机器人等，具体而言，能够搭载于移动机器人、搭乘型机器人、搬运机器人、组合一个或多个伺服马达装置1而进行动作的动作单元、开闭装置等各种机器人。
伺服马达装置1具有控制装置2、马达部3、减速器4、各种传感器类5以及存储器部6。
控制装置2构成为具有微型计算机，该微型计算机具备例如CPU(CentralProcessing Unit，中央处理单元)、ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(RandomAccess Memory，随机存取存储器)等，CPU通过执行按照程序的处理而对控制装置2的动作进行控制。
控制装置2具有作为动作控制部21、检测部22、记录控制部23以及运算部24的功能。
在本实施方式中，对控制装置2所具有的各种功能构成为一个CPU的例子进行说明。此外，控制装置2所具有的各种功能的一部分或者全部也可以分别构成为不同的CPU。在该情况下，通过由各CPU并行地进行各自的处理来实现本实施方式。
控制装置2中的动作控制部21执行构成伺服马达装置1的各种设备的动作控制。动作控制部21例如根据规定的目标轨迹来执行马达部3、减速器4的动作控制。另外，动作控制部21基于来自各种传感器类5的检测信息来执行马达部3、减速器4的动作控制。
动作控制部21的控制信号经由未图示的控制装置2的逆变器向马达部3、减速器4输出。
马达部3根据来自动作控制部21的控制信号进行驱动。通过由马达部3进行驱动，对伺服马达装置1中的驱动对象Tg的动作进行控制。减速器4对马达部3的旋转进行减速。马达部3以及减速器4是马达的旋转轴与输出轴一致的齿轮传动马达。
马达部3例如是无刷DC(Direct Current，直流)马达。此外，马达部3不限于无刷DC马达，能够应用各种马达。例如，马达部3也可以是有刷DC马达。
由马达部3产生的驱动力经由使马达部3的旋转减速的减速器4传递至协作机器人中的驱动对象Tg。
控制装置2中的检测部22获取与马达部3的动作相关的检测信息(以下，也简称为检测信息)。检测部22获取来自设置于伺服马达装置1的各种传感器类5的检测信息。
各种传感器类5例如是输入电压传感器51、输入电流传感器52、输出电压传感器53、输出电流传感器54、马达输出轴编码器55、减速器输出轴编码器56、温度传感器57以及IMU(Inertial Measurement Unit，惯性测量单元)58。
输入电压传感器51对从电源VDD向控制装置2输入的电压进行检测。输入电压传感器51设置于电源VDD与控制装置2之间。输入电压传感器51例如设置有一个。
输入电流传感器52对从电源VDD向控制装置2输入的电流进行检测。输入电流传感器52设置于电源VDD与控制装置2之间。输入电流传感器52例如设置有一个。
输出电压传感器53对从控制装置2向马达部3输出的电压进行检测作为检测信息。另外，输出电压传感器53通过在马达部3的旋转过程中将逆变器的驱动切断而对反电动势进行检测作为检测信息。
输出电压传感器53设置于控制装置2与马达部3之间。
在马达部3为无刷DC马达的情况下，输出电压传感器53设置有三个。此外，输出电压传感器53的个数根据马达部3的种类而不同，例如在马达部3为有刷DC马达的情况下，只要设置一个输出电压传感器53即可。
输出电流传感器54对从控制装置2向马达部3输出的电流进行检测作为检测信息。
输出电流传感器54设置于控制装置2与马达部3之间。在马达部3为无刷DC马达的情况下，输出电流传感器54设置有三个。此外，输出电流传感器54的个数根据马达部3的种类而不同，例如在马达部3为有刷DC马达的情况下，设置一个输出电流传感器54即可。
马达输出轴编码器55对马达部3的输出轴(以下，也表述为马达输出轴)的旋转角度以及角速度进行检测作为检测信息。马达输出轴编码器55设置于马达输出轴。
减速器输出轴编码器56对减速器4的输出轴(以下，也表述为减速器输出轴)的旋转角度以及角速度进行检测作为检测信息。减速器输出轴编码器56设置于减速器输出轴。
温度传感器57设置于马达部3，对马达部3的温度进行检测作为检测信息。
IMU58根据所搭载的加速度传感器、陀螺仪传感器对伺服马达装置1的对地角度进行检测作为检测信息。通过将IMU58搭载于伺服马达装置1，能够与伺服马达装置1向协作机器人的安装角度无关地对伺服马达装置1的对地角度进行检测。
另外，IMU58对由马达部3的旋转产生的伺服马达装置1的振动进行检测作为检测信息。
各种传感器类5按每个传感器获取上述那样的检测信息，并将该获取到的检测信息提供给控制装置2。即，无需将外部设备等安装于伺服马达装置1，就能够通过设置于伺服马达装置1的各种传感器类5获取用于寿命预测的检测信息。
控制装置2中的记录控制部23将检测部22获取到的检测信息记录于存储器部6。存储器部6例如构成为RAM。
此外，存储器部6既可以是存储卡、光盘、磁带等那样能够装卸的记录介质，也可以是固定类型的HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)、半导体存储器模块等。另外，存储器部6也可以设置于控制装置2。例如，控制装置2的RAM也可以作为存储器部6而发挥功能。
在存储器部6中，以与检测信息的种类对应的多维排列设置有用于记录检测信息的存储区域。在该存储区域中，按每个规定数值范围记录检测信息。
存储器部6的存储区域例如以图2所示那样的二维排列形成。在图2中，例如将列作为马达轴的角加速度而按每个约333rad/s2进行分割，并将行作为马达轴的角速度而按每个约166rad/s进行分割。而且，在分割后的各单元中记录与各单元的角加速度和角速度的规定数值范围对应的电流值。
通过这样的方法，从各种传感器类5获取到的检测信息被记录在存储器部6中。关于检测信息的记录方法的详细内容在后文中进行叙述。
此外，在图2中，作为一个例子示出了二维排列的例子，但存储器部6的存储区域也可以根据检测信息的数量而形成为三维排列以上的多维排列。
控制装置2中的运算部24从存储器部6获取各种传感器类5的检测信息。运算部24基于所获取到的检测信息，计算(确定)用于伺服马达装置1的寿命预测的寿命预测用参数。
寿命预测用参数例如是由转矩常数、惯性力矩、粘性阻力、静摩擦系数、重力影响系数、背隙量、能量效率、高频振动系数、固有振动频率、发热系数、散热系数以及减速器4的最大静摩擦力等物理量表示的值。关于各种寿命预测用参数的计算方法的详细内容在后文中进行叙述。
另外，运算部24基于计算出的寿命预测用参数来计算伺服马达装置1的寿命预测信息。
运算部24基于上述的寿命预测用参数来计算伺服马达装置1的寿命预测信息。此外，运算部24只要计算出上述的各种寿命预测用参数中的至少一个值，就能够进行伺服马达装置1的寿命预测。
控制装置2例如经由无线通信或者有线通信向协作机器人的主控制器发送计算出的寿命预测信息。
主控制器基于从控制装置2接收到的寿命预测信息，在伺服马达装置1达到产品寿命之前，以用户能够识别的方式提示伺服马达装置1即将达到寿命(建议更换时机)。
由于从建议更换时机起到伺服马达装置1的寿命为止设置有一定程度的期间，因此确认了处于建议更换时机的用户进行安排作为更换对象的伺服马达装置1等的更换准备。由此，能够确保到伺服马达装置1的更换为止的期间，因此能够在伺服马达装置1达到寿命之前准备替代的伺服马达装置1。由此，能够缩短更换伺服马达装置1时有可能产生的停机时间。
<2、检测信息的记录处理例>
参照图3对为了实现本实施方式而由控制装置2执行的检测信息的记录处理例进行说明。
首先，在步骤S101中，控制装置2从上述的各种传感器类5获取检测信息。各种传感器类5与所获取的检测信息的对应关系例如如下所述。
·输入电压传感器51向控制装置2输入的电压
·输入电流传感器52向控制装置2输入的电流
·输出电压传感器53反电动势以及向马达部3输出的电压
·输出电流传感器54向马达部3输出的电流
·马达输出轴编码器55马达输出轴的旋转角度以及角速度
·减速器输出轴编码器56减速器输出轴的旋转角度以及角速度
·温度传感器57马达部3的温度
·IMU58伺服马达装置1的对地角度以及伺服马达装置1的振动
在接下来的步骤S102中，控制装置2对存储器部6的存储区域中的用于记录检测信息的记录区域进行设定。如图2所示，存储区域具有按每个规定数值范围划分的多个单元。控制装置2将存储区域中的包含检测信息的规定数值范围的单元设定为记录区域。
接着，在步骤S103中，控制装置2对所设定的记录区域中记录的检测信息和此后要记录的检测信息实施平均化处理。
然后，在步骤S104中，控制装置2将实施了平均化处理的检测信息记录在记录区域中。
在步骤S104的处理之后，控制装置2结束图3的处理。控制装置2在协作机器人的动作中反复执行图3的处理。
由此，在存储器部6中记录各种传感器类5的检测信息。
<3、寿命预测信息的计算处理例>
参照图4对为了实现本实施方式而由控制装置2执行的寿命预测信息的计算处理例进行说明。
首先，在步骤S201中，控制装置2从存储器部6获取各种传感器类5的检测信息。然后，在步骤S202中，控制装置2基于所获取到的检测信息，计算(确定)用于伺服马达装置1的寿命预测的寿命预测用参数。
寿命预测用参数例如是转矩常数、惯性力矩、粘性阻力、静摩擦系数、重力影响系数、背隙量、能量效率、高频振动系数、固有振动频率、发热系数、散热系数以及减速器4的最大静摩擦力等。
以下，对各参数的确定方法进行说明。
(1)转矩常数
控制装置2从存储器部6获取由输出电压传感器53检测出的反电动势和由马达输出轴编码器55检测出的马达输出轴的角速度作为检测信息。控制装置2通过下述[式1]对值ω+进行定义，并确定转矩常数。
【数1】
Figure BDA0003178334880000081
上述[式1]中的各符号的含义如下。
·Vrms反电动势
·ω马达输出轴的角速度
·kv反电动势常数
·kt转矩常数
控制装置2基于多个不同的角速度和反电动势的测定数据集，通过使用伪逆矩阵来确定反电动势常数。由于反电动势常数与转矩常数为相同值，因此控制装置2通过确定反电动势常数来确定转矩常数。
此外，对于值ω，能够使用由减速器输出轴编码器56检测出的减速器输出轴的角速度来代替马达输出轴的角速度。由此也能够同样地确定转矩常数。
(2)惯性力矩、粘性阻力、静摩擦系数、重力影响系数的确定
控制装置2从存储器部6获取由输出电压传感器53检测出的反电动势、由输出电流传感器54检测出的电流、由马达输出轴编码器55检测出的马达输出轴的旋转角度和角速度、以及由IMU58检测出的伺服马达装置1的对地角度作为检测信息。
另外，控制装置2通过上述[式1]来确定转矩常数。
控制装置2基于将下述[式2]变形而成的[式3]来确定惯性力矩、粘性阻力、静摩擦系数、重力影响系数。
【数2】
Figure BDA0003178334880000091
【数3】
Figure BDA0003178334880000092
上述[式2]以及[式3]中的各符号的含义如下。
·ω马达输出轴的角速度
·kt转矩常数
·sign(ω)相对于角速度的值根据其符号返回1、-1、0中的任一个的函数
·θ马达输出轴的对地角度
·J惯性力矩
·B粘性阻力
·C静摩擦系数
·D、E重力影响系数
·I马达部3中流动的电流
在此，马达输出轴的对地角度通过将马达输出轴的旋转角度与伺服马达装置1的对地角度相加来进行计算。
另外，上述[式2]以及[式3]中的(d/dt)ω通过由马达输出轴编码器55检测出的马达输出轴的角速度的时间微分来进行计算。此外，如果不去除所测定的角速度的噪声成分而进行微分，则(d/dt)ω的值与真值相差很大。因此，控制装置2一边对所测定的角速度的数据进行基于例如SG(Savitzky Golay)法的噪声处理一边进行微分。
此外，对于值ω，也能够使用由减速器输出轴编码器56检测出的减速器输出轴的角速度来代替马达输出轴的角速度。由此也能够同样地确定转矩常数。此时，值θ通过将减速器输出轴的旋转角度与伺服马达装置1的对地角度相加来进行计算。
值J、B、C、D、E是马达部3固有的参数且是未知的，因此根据多个测定数据通过下述[式4]来确定这些值。
【数4】
Figure BDA0003178334880000111
Figure BDA0003178334880000112
I＝WX
W+：＝(WTW)-1WT
X＝W+I
转矩常数的值kt根据上述[式1]是已知的，因此控制装置2通过上述[式4]对值W、X、W+进行定义，并确定值J、B、C、D、E。
(3)背隙量
控制装置2从存储器部6获取由马达输出轴编码器55检测出的马达输出轴的旋转角度和由减速器输出轴编码器56检测出的减速器输出轴的旋转角度作为检测信息。
控制装置2通过下述[式5]来确定背隙量。
【数5】
Figure BDA0003178334880000113
上述[式5]中的各符号的含义如下。
·θL减速器输出轴的旋转角度
·θM马达输出轴的旋转角度
·jθ背隙量
·n减速比
旋转角度的测定以多个角度进行，通过最小二乘法决定为唯一的值。
(4)能量效率
此处的能量效率是控制装置2的逆变器效率和马达部3的马达效率。
首先，对逆变器效率的确定方法进行说明。
控制装置2在确定逆变器效率时，从存储器部6获取由输入电压传感器51检测出的向控制装置2输入的输入电压、由输入电流传感器52检测出的向控制装置2输入的输入电流、由输出电压传感器53检测出的向马达部3输出的输出电压、以及由输出电流传感器54检测出的向马达部3输出的输出电流作为检测信息。
控制装置2根据向控制装置2输入的输入电压以及输入电流来计算逆变器输入能量。另外，控制装置2根据向马达部3输出的输出电压以及输出电流来计算逆变器输出能量。
然后，控制装置2通过下述[式6]对值W+ in进行定义，并确定逆变器效率。此外，逆变器效率根据输出值而变化，因此控制装置2对输出能量为任意值时的输入能量进行多次测定。
【数6】
Figure BDA0003178334880000121
上述[式6]中的各符号的含义如下。
·Win逆变器输入能量
·Wout_inv逆变器输出能量
·ηinv逆变器效率
接着，对马达效率的确定方法进行说明。
首先，控制装置2通过下述[式7]计算出马达输出能量。
【数7】
Wout＝KtIω …[式7]
上述[式7]中的各符号的含义如下。
·Wout马达输出能量
·Kt转矩常数
·I马达部3中流动的电流
·ω马达输出轴的角速度
转矩常数Kt通过与上述[式1]同样的方法进行计算。
另外，由于马达输入能量与逆变器输出能量为相同值，因此控制装置2通过下述[式8]以及[式9]对值W+ in_mot进行定义，并对马达输入能量进行计算。
【数8】
Win_mot＝Wout_inv···[式8]
上述[式8]中的各符号的含义如下。
·Wout_inv逆变器输出能量
·Win_mot马达输入能量
马达输出能量的值Wout通过上述[式7]进行计算。
控制装置2使用多次测定的马达输出能量和马达输入能量，通过下述[式9]来确定马达效率。
【数9】
Figure BDA0003178334880000131
上述[式9]中的各符号的含义如下。
·Wout马达输出能量
·Win_mot马达输入能量
·ηmot马达效率
马达输出能量的值Wout根据上述[式7]进行计算。另外，马达输入能量的值Win_mot根据上述[式8]进行计算。
(5)高频振动系数、固有振动频率
控制装置2在确定高频振动系数以及固有振动频率时，从存储器部6获取由IMU58检测出的伺服马达装置1的振动信息作为检测信息。
控制装置2通过对所获取的振动信息进行FFT(Fast Fourier Transform，快速傅里叶变换)解析，根据相对于转速的振动频率的高波长的振幅，确定相对于各个高波长的振动系数(高波长振动系数)。
另外，控制装置2通过一边使马达部3的转速变化一边对振动进行测定，来推定包含负载的伺服马达装置1的固有振动频率。
(6)发热系数、散热系数
控制装置2在确定马达部3的发热系数以及散热系数时，从存储器部6获取由温度传感器57检测出的马达部3的温度作为检测信息。
马达部3的发热要因主要是马达的铜损和铁损、以及由减速器4中的摩擦引起的发热。因此，决定发热量的要因是电流和马达的旋转速度。另外，马达的铁损的磁滞损失和涡流损失根据流过线圈的电流的频率而变化，流过该线圈的频率在无刷DC马达(马达部3)中与马达的转速成比例。因而，控制装置2通过下述[式10]来确定马达部3的发热系数以及散热系数。
【数10】
Tn+Tn-1＝Ra I2+Keω2+Kaω+Kb(T0-Tn-l)···[式10]
上述[式10]中的各符号的含义如下。
·Tn当前的马达部3的温度
·Tn-1上次检测出的马达部3的温度
·T0大气温度
·Ra马达的电阻值
·Ke涡流损失系数
·Ka速度比例损失系数
·Kb马达部3的散热系数
此处的大气温度是在马达停止的状态下经过了足够的时间之后的马达部3的温度。另外，速度比例损失系数的值Ka是将由摩擦引起的损失和磁滞损失相加而得到的值。
此外，在由摩擦引起的发热占支配地位的情况下，在上述[式10]中，也能够仅通过值Ke、值Kb的项进行近似。另外，同样地，在使用区域的转速较低且由电流引起的发热占支配地位的情况下，能够仅通过值Ra、值Kb的项进行近似。
(7)减速器4的最大静摩擦力
控制装置2获取来自输出电流传感器54、减速器输出轴编码器56、温度传感器57、IMU58等的检测信息。此外，控制装置2也可以代替减速器输出轴编码器56而获取来自马达输出轴编码器55的检测信息。
控制装置2使向马达部3输出的电流(马达电流)以能够忽略惯性的影响的程度平稳地从“0”的值上升。然后，控制装置2使马达电流上升，直到减速器输出轴编码器56开始旋转为止。此时，控制装置2从输出电流传感器54获取减速器输出轴编码器56的旋转开始时的马达电流值，并记录在存储器部6中。
控制装置2在多个减速器输出轴的位置，在输出轴的正转方向以及反转方向这两个方向上执行上述的一系列的处理，获取输出轴的每个角度θ的马达电流值，并记录在存储器部6中。
控制装置2通过下述[式11]来确定减速器4的最大静摩擦力。此时，控制装置2在确定减速器4的最大静摩擦力时，使用记录在存储器部6中的角度θ、电流值、转矩常数。此外，转矩常数例如根据上述[式1]来确定。
【数11】
τsmax＝τmot+τgsin(θ)···[式11]
上述[式11]中的各符号的含义如下。
·τsmax最大静摩擦力
·τmot旋转开始时的马达转矩
·τg由偏心负荷产生的铅垂向下的力
通过以上的方法，控制装置2在步骤S202中确定各种寿命预测用参数。此外，控制装置2既可以确定各种寿命预测用参数的全部，也可以仅确定任意的一部分参数。确定哪个寿命预测用参数可以预先任意设定。
接着，在步骤S203中，控制装置2基于计算(确定)出的寿命预测用参数的时间序列上的推移来生成近似曲线。然后，在步骤S204中，控制装置2基于所生成的近似曲线来计算自身的寿命预测信息。
控制装置2按所确定的每个寿命预测用参数，生成近似曲线，并计算出寿命预测信息。
图5是关于寿命预测信息的计算功能的概念图。
图5所示的图表将向右方向行进的时间轴表示为横轴，将寿命预测用参数的值表示为纵轴。
首先，控制装置2按每个时间序列对在步骤S202中确定的寿命预测用参数进行映射(数据D1、D2、D3、……Dn)。在此，数据Dn是所确定的最近(最新)的寿命预测用参数。
控制装置2生成根据映射后的寿命预测用参数(从数据D1到最新数据Dn的参数)的推移来推定将来的寿命预测用参数的推移的近似曲线。
控制装置2计算出从映射最新数据Dn的时刻到生成的近似曲线与表示伺服马达装置1的寿命的寿命阈值th相交的时刻为止的剩余寿命期间RT作为寿命预测信息。
映射后的各寿命预测用参数中包含确定时产生的误差。因此，控制装置2生成考虑了该误差的近似曲线Ac1、Ac2。
此时，将从近似曲线Ac1与寿命阈值th相交的时刻到近似曲线Ac2与寿命阈值th相交的时刻为止的范围设为误差范围ER。在该情况下，基于作为近似曲线Ac1和成为近似曲线Ac2的中央值的近似曲线Ac3的寿命期间RT的准确度最高。然而，若考虑在确定寿命预测用参数时产生的误差，则优选包含误差范围ER来计算寿命预测信息。
此外，近似曲线的次数等任意地设计为与所确定的寿命预测用参数的推移近似的次数等。
根据以上，通过基于近似曲线的推移来计算寿命预测信息，与使用了机器学习的寿命预测的方法相比，能够削减在开发阶段需要获取的数据量。
在步骤S204的处理之后，控制装置2结束图4的处理。控制装置2在协作机器人的动作中反复执行图4的处理。
此外，控制装置2既可以在协作机器人的作业中执行图4的处理，也可以在将协作机器人的主电源接通时的预热运转等准备运动期间中执行该处理。
另外，控制装置2能够在不同的时机执行检测信息的记录处理(图3)和寿命预测用参数的计算处理(图4)。例如，控制装置2能够在协作机器人的作业中执行检测信息的记录处理，在协作机器人的作业结束后、预热运转等准备运动期间中执行寿命预测用参数的计算处理。另外，控制装置2例如也可以在协作机器人的动作中等连续地执行检测信息的记录处理和寿命预测用参数的计算处理。
根据以上，计算出伺服马达装置1的寿命预测时间(剩余寿命期间RT)。
<4、总结以及变形例>
在以上实施方式的具备产生驱动力的马达部3和对马达部3的旋转进行减速并输出的减速器4的伺服马达装置1中，控制装置2具备：检测部22，其获取与马达部3的动作相关的检测信息；以及运算部24，其基于使用该检测信息计算出的寿命预测用参数的时间序列上的推移来生成近似曲线，并基于该生成的近似曲线来计算自身的寿命预测信息(剩余寿命期间RT)(参照图4、图5等)。
由此，能够在伺服马达装置1达到寿命之前，向用户通知伺服马达装置1的更换时机。
因而，用户能够考虑更换时机而对伺服马达装置1的维修计划进行设计，能够在达到寿命之前预先安排更换用的伺服马达装置1。其结果是，能够缩短更换伺服马达装置1时产生的停机时间。
另外，通过基于近似曲线的推移来计算寿命预测信息，与使用了机器学习的寿命预测相比，能够削减在开发阶段需要获取的数据量。
另外，不是在搭载伺服马达装置1的协作机器人的主控制器侧进行预测，而是在伺服马达装置1侧进行自身的寿命预测。
由此，能够减轻协作机器人的主控制器侧的处理负担。这在例如作为协作机器人的关节单元而安装有多个伺服马达装置1时等特别有效。
在本实施方式的伺服马达装置1中，控制装置2计算(确定)出例如转矩常数、惯性力矩、粘性阻力、静摩擦系数、重力影响系数、背隙量、能量效率、高频振动系数、固有振动频率、发热系数、散热系数以及减速器4的最大静摩擦力中的任一个值作为寿命预测用参数(参照图4的S202等)。
例如，通过将在执行马达部3、减速器4的动作控制时使用的转矩常数、惯性力矩、粘性阻力、静摩擦系数、重力影响系数也用作寿命预测用参数，能够提高动作控制处理和寿命预测信息计算处理的处理效率。
另外，通过确定逆变器效率作为能量效率，还能够推定控制装置2的逆变器的劣化程度。
本实施方式的伺服马达装置1具备在按每个规定数值范围设置的存储区域中记录检测信息的存储器部6，在存储器部6中，在存储区域中的与规定数值范围对应的记录区域中记录检测信息(参照图2、图3的S102等)。
由此，包含在规定数值范围内的多个检测信息被汇总记录。
因而，能够削减记录在存储器部6中的数据量。另外，通过如上述那样在存储区域中记录检测信息，能够迅速地判别所测定的检测信息是否是已经记录的数据，能够在决定了最大数据数的状态下记录多样的检测信息。
此外，在本实施方式中，在图2所示的存储区域的一个例子中，将列作为马达轴的角加速度每隔约333rad/s2、将行作为马达轴的角速度每隔约166rad/s，以均等间隔进行分割，但存储区域的分割方法未必限定于均等分割。
例如，在存储区域的排列的中央附近，也可以将马达轴的角加速度比约333rad/s2更细分化而按每个约222rad/s2进行分割。这样，能够根据所测定的检测信息的特征灵活地设定存储区域的分割间隔。
在本实施方式的伺服马达装置1中，在存储器部6中记录在与存储区域中的与规定数值范围对应的记录区域中已经记录的值之间实施了平均化处理的检测信息(参照图2、图3的S103等)。
由此，所记录的检测信息的值接近在存储区域的分割间隔的中央检测出的值。
因而，能够实现从存储器部6获取的检测信息的质量的提高。
另外，伺服马达装置1中的存储器部6也可以是在存储区域中的与规定数值范围对应的记录区域中分别记录相应的检测信息的数据数的多维排列。
存储器部6的存储区域例如以图6所示那样的二维排列形成。在图6中，例如将列作为马达轴的角加速度而按每个约333rad/s2进行分割，并将行作为马达轴的角速度而按每个约166rad/s进行分割。然后，在分割后的各单元(记录区域)中记录与各单元的角加速度和角速度的规定数值范围相应的检测信息的数据数。
例如，在图6中，与马达轴的角加速度为-1000～-667rad/s2且马达轴的角速度为-500～-334rad/s相应的检测信息的数据数被记录为两次。在此，马达轴的角加速度为1～333rad/s2且马达轴的角速度为1～166rad/s的记录区域的相应的数据数为18次，被设为最频值。
通过获取记录在存储器部6中的各记录区域的相应数据数，控制装置2能够计算出最频值的坐标、标准偏差、相关系数、协方差等。能够观测这样计算出的同一动作时或获取了足够次数的数据时的最频值的坐标、标准偏差、相关系数、协方差等的推移，能够基于该观测结果与其他寿命预测用参数同样地对寿命进行预测。
此外，在存储器部6中，例如在二维平面地对三维排列所保存的数据组进行解析时，控制装置2能够与三维排列的各个平面平行地进行解析，也能够在相对于平面倾斜地定义的平面上进行解析。
本实施方式中的伺服马达装置1的控制方法是具备产生驱动力的马达部3和对马达部3的旋转进行减速并输出的减速器4的伺服马达装置1的控制方法，伺服马达装置1执行以下处理：获取与马达部3的动作相关的检测信息的处理；以及基于使用该检测信息计算出的寿命预测用参数的时间序列上的推移来生成近似曲线，并基于该生成的近似曲线来计算自身的寿命预测信息(剩余寿命期间RT)的处理。
通过作为这样的实施方式的控制方法，也能够得到与作为上述的实施方式的伺服马达装置1同样的作用以及效果。
最后，本公开所记载的效果是示例，并不限定于此，既可以起到其他效果，也可以起到本公开所记载的效果的一部分。
另外，本公开所记载的实施方式只不过是一个例子，本发明的技术范围并不限定于上述的实施方式。因而，即使是上述的实施方式以外，只要在不脱离本发明的技术思想的范围内，当然也能够根据设计等进行各种变更。此外，在实施方式中说明的结构的组合不一定全部都是解决问题所必须的。

Claims (5)

1.一种伺服马达装置，所述伺服马达装置具备：马达部，其产生驱动力；以及减速器，其对所述马达部的旋转进行减速并输出，其特征在于，
所述伺服马达装置具备：
检测部，其获取与所述马达部的动作相关的检测信息；以及
运算部，其基于使用所述检测信息计算出的参数的时间序列上的推移来生成近似曲线，并基于生成的所述近似曲线来计算自身的寿命预测信息。
2.根据权利要求1所述的伺服马达装置，其特征在于，
所述伺服马达装置具备存储器部，该存储器部在按每个规定数值范围设置的存储区域中记录所述检测信息，
在所述存储器部中，在存储区域中的与所述规定数值范围对应的记录区域中记录所述检测信息。
3.根据权利要求2所述的伺服马达装置，其特征在于，
在所述存储器部中记录在与已经记录在所述对应的记录区域中的值之间实施了平均化处理的所述检测信息。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的伺服马达装置，其特征在于，
所述运算部计算出转矩常数、惯性力矩、粘性阻力、静摩擦系数、重力影响系数、背隙量、能量效率、高频振动系数、固有振动频率、发热系数、散热系数以及所述减速器的最大静摩擦力中的任一个值作为所述参数。
5.一种控制方法，其是伺服马达装置的控制方法，该伺服马达装置具备：马达部，其产生驱动力；以及减速器，其对所述马达部的旋转进行减速并输出，其特征在于，
伺服马达装置执行以下处理：
获取与所述马达部的动作相关的检测信息的处理；以及
基于使用所述检测信息计算出的参数的时间序列上的变化来生成近似曲线，并基于生成的所述近似曲线来计算自身的寿命预测信息的处理。
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