DE102023136529A1

DE102023136529A1 - Sensorvorrichtung, abnormalitätsdiagnosesystem und roboter

Info

Publication number: DE102023136529A1
Application number: DE102023136529.0A
Authority: DE
Inventors: Mitsuharu Tanaka
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2022-12-27
Filing date: 2023-12-22
Publication date: 2024-06-27
Also published as: JP2024093899A

Abstract

Es werden eine Sensorvorrichtung (110), ein Abnormalitätsdiagnosesystem (100) und ein Roboter (200) bereitgestellt, die in der Lage sind, Verdrahtungsverlegung zu reduzieren. Eine Sensorvorrichtung (110) ist so konfiguriert, dass sie Schwingung eines Drehzahlminderers (221) detektiert. Die Sensorvorrichtung (110) umfasst ein Schwingungsleistungs-Umwandlungselement (111), das so konfiguriert ist, dass es die Schwingung des Drehzahlminderers (221) in elektrische Energie umwandelt, und eine drahtlose Übertragungseinheit (114), die so konfiguriert ist, dass sie Informationen über die von dem Schwingungsleistungs-Umwandlungselement (111) umgewandelte elektrische Energie drahtlos überträgt, wobei das Schwingungsleistungs-Umwandlungselement (111) die elektrische Energie zuführt, um die drahtlose Übertragungseinheit (114) zu betreiben.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung, ein Abnormalitätsdiagnosesystem und einen Roboter.
Beschreibung des Standes der Technik
Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2006-077945 offenbart eine Vorrichtung, die Abnormalitätsdiagnose einer Drehkomponente wie beispielsweise eines Lagers oder eines Drehzahlminderers durchführt. Die Vorrichtung bestimmt eine Abnormalität durch Vergleichen von Frequenzkomponenten einer von einem Schwingungssystem-Sensor detektierten Signalwellenform.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um den Sensor bei einem Detektionsziel vorzusehen, ist es jedoch kompliziert, Verdrahtung, die mit dem Sensor verbunden ist, zu verlegen, und es kann in Abhängigkeit von einem Ort schwierig sein, die Verdrahtung zu verlegen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sensorvorrichtung, ein Abnormalitätsdiagnosesystem und einen Roboter bereitzustellen, die in der Lage sind, Verdrahtungsverlegung zu reduzieren.
Eine Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung detektiert Schwingung eines Drehzahlminderers, und die Vorrichtung umfasst ein Schwingungsleistungs-Umwandlungselement, das so konfiguriert ist, dass es die Schwingung des Drehzahlminderers in elektrische Energie umwandelt, und eine drahtlose Übertragungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie Informationen über die von dem Schwingungsleistungs-Umwandlungselement umgewandelte elektrische Energie drahtlos überträgt, wobei das Schwingungsleistungs-Umwandlungselement die elektrische Energie zuführt, um die drahtlose Übertragungseinheit zu betreiben.
Ein Abnormalitätsdiagnosesystem gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die obige Sensorvorrichtung und eine Überwachungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie von der Sensorvorrichtung gesendete Informationen über die elektrische Energie empfängt und eine Abnormalitätsdiagnose durchführt.
Ein Roboter gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die obige Sensorvorrichtung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Sensorvorrichtung, ein Abnormalitätsdiagnosesystem und einen Roboter bereitzustellen, die in der Lage sind, Verdrahtungsverlegung zu reduzieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

1 ist ein Diagramm, das ein Abnormalitätsdiagnosesystem und einen Roboter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein Beispiel einer Sensorvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eine Anordnung davon darstellt.
3 ist ein Blockdiagramm, das die Sensorvorrichtung darstellt.
4A bis 4C sind Diagramme, die einen Betriebsmodus der Sensorvorrichtung darstellen, wobei 4A einen Auflademodus darstellt, 4B einen Überwachungsmodus darstellt und 4C einen Übertragungsmodus darstellt.
5A und 5B sind Diagramme, die ein Beispiel eines Übertragungssignals (5A) der Sensorvorrichtung und eines Signals (5B), das von einer Überwachungsvorrichtung überwacht wird, darstellen.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
1 ist ein Diagramm, das ein Abnormalitätsdiagnosesystem und einen Roboter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 2 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein Beispiel einer Sensorvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eine Anordnung davon darstellt. 3 ist ein Blockdiagramm, das die Sensorvorrichtung darstellt.
Ein Abnormalitätsdiagnosesystem 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält eine Sensorvorrichtung 110, die Schwingung detektiert, und eine Überwachungsvorrichtung 120, die Detektionsinformationen von der Sensorvorrichtung 110 empfängt und die das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Abnormalität diagnostiziert. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Sensorvorrichtung 110 an einem Roboter 200 angebracht, und das Abnormalitätsdiagnosesystem 100 führt Abnormalitätsdiagnose an einem Drehzahlminderer 221 des Roboters 200 durch.
Der Roboter 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält einen Arm 210 und einen Gelenkabschnitt 220, der den Arm 210 drehend antreibt. Der Gelenkabschnitt 220 ist mit dem Drehzahlminderer 221, der eine Drehzahl reduziert und der ein Drehmoment erhöht, um das Drehmoment an den Arm 210 auszugeben, und einem Motor 222, der Drehkraft ausgibt, versehen. Der Motor 222 kann an einer Position, die von dem Gelenkabschnitt 220 entfernt ist, vorgesehen sein, und Drehkraft kann via einen Übertragungsmechanismus, wie beispielsweise eine Getriebewelle, auf den Drehzahlminderer 221 übertragen werden. Der Drehzahlminderer 221 enthält ein Abtriebselement 221a, das eine Drehbewegung ausgibt, und das Abtriebselement 221a ist mit einem Außenrahmen 211 des Arms 210 verbunden, um gedreht zu werden. Der Außenrahmen 211 kann eine Gehäusestruktur mit einem Hohlraumabschnitt im Inneren aufweisen, und der Außenrahmen 211 kann als ein Gehäuse bezeichnet werden.
Wie in 3 dargestellt, enthält die Sensorvorrichtung 110 ein Schwingungsleistungs-Umwandlungselement 111, eine elektrische Speichereinheit 112, die elektrische Energie speichert, eine Steuereinheit 113, die die Sensorvorrichtung 110 steuert, und eine drahtlose Übertragungseinheit 114, die ein drahtloses Signal überträgt.
Das Schwingungsleistungs-Umwandlungselement 111 ist beispielsweise ein piezoelektrisches Element und gibt die der Schwingung entsprechende elektrische Energie aus. Wenn die Ausgabe des Schwingungsleistungs-Umwandlungselements 111 durch einen Widerstand fließt, wird die Ausgabe zu einer Spannung, die der Schwingung entspricht, und wenn die Ausgabe des Schwingungsleistungs-Umwandlungselements 111 durch eine Kapazität fließt, wird die Ausgabe zu einem Strom, der der Schwingung entspricht. Daher kann die der obigen Schwingung entsprechende elektrische Energie als eine Spannung oder ein Strom ausgedrückt werden. Das Schwingungsleistungs-Umwandlungselement 111 ist nicht auf das piezoelektrische Element beschränkt und kann eine beliebige Konfiguration aufweisen, solange Schwingung in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Die Ausgabe des Schwingungsleistungs-Umwandlungselements 111 wird in eine Ausgabe 111out-1 und die andere Ausgabe 111out-2 aufgeteilt, und die umgewandelte elektrische Energie wird an die elektrische Speichereinheit 112 und die Steuereinheit 113 ausgegeben.
Die elektrische Speichereinheit 112 ist beispielsweise ein Kondensator und kann eine Batterie, wie beispielsweise eine Nickel-Wasserstoff-Sekundärbatterie oder eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, sein. Eine Eingabeeinheit 112a der elektrischen Speichereinheit 112 enthält eine Gleichrichterschaltung, die die Ausgabe des Schwingungsleistungs-Umwandlungselements 111 gleichrichtet. Darüber hinaus kann die Eingabeeinheit 112a eine Verstärkerschaltung enthalten, die die gleichgerichtete Spannung auf eine Ladespannung verstärkt. Die elektrische Speichereinheit 112 speichert die von dem Schwingungsleistungs-Umwandlungselement 111 ausgegebene elektrische Energie und führt die elektrische Energie der Steuereinheit 113 und der drahtlosen Übertragungseinheit 114 als Betriebsleistung zu.
Die Steuereinheit 113 ist ein Mikrocomputer und arbeitet mittels der von der elektrischen Speichereinheit 112 zugeführten elektrischen Energie. Eine Ausgabe 111out-2 des Schwingungsleistungs-Umwandlungselements 111 wird in die Steuereinheit 113 für Schwingungsdetektion eingegeben. Das heißt, eine Ausgabe 111out-2 des Schwingungsleistungs-Umwandlungselements 111 wird an die Steuereinheit 113 gesendet, ohne die elektrische Speichereinheit 112 zu durchlaufen.
Die Steuereinheit 113 kann ferner zwischen Zufuhr und Nichtzufuhr von Betriebsleistung zu der drahtlosen Übertragungseinheit 114 umschalten. Durch das Umschalten wird die drahtlose Übertragungseinheit 114 zwischen einem Betriebszustand und einem Nichtbetriebszustand umgeschaltet. Die Steuereinheit 113 überträgt Informationen über die Ausgabe 111out-2 des Schwingungsleistungs-Umwandlungselements 111 an die drahtlose Übertragungseinheit 114, wenn sich die drahtlose Übertragungseinheit 114 in dem Betriebszustand befindet. Die Informationen über die Ausgabe 111out-2 entsprechen Schwingungsdetektionsinformationen und sind insbesondere Informationen, die eine Spannungswellenform der Ausgabe 111out-2 darstellen.
Die drahtlose Übertragungseinheit 114 überträgt, wenn sie in dem Betriebszustand ist, die von der Steuereinheit 113 eingegebenen Informationen über die Ausgabe 111out-2 via das drahtlose Signal an die Überwachungsvorrichtung 120. Das drahtlose Signal kann ein Signal sein, das durch Modulieren der Informationen an der Ausgabe 111out-2 via verschiedene Modulationsverfahren erhalten wird. Das Modulationsverfahren kann analoge Modulation oder digitale Modulation sein.
Wie in 2 dargestellt, enthält die Sensorvorrichtung 110 eine erste Komponente 110A, die mindestens das Schwingungsleistungs-Umwandlungselement 111 aufweist, und eine zweite Komponente 110B, die mindestens die drahtlose Übertragungseinheit 114 aufweist, und die erste Komponente 110A und die zweite Komponente 110B sind durch einen flexiblen Leitungsdraht h1 miteinander verbunden. Wenn die Sensorvorrichtung 110 angebracht ist, können die erste Komponente 110A und die zweite Komponente 110B in einem getrennten Zustand an unterschiedlichen Orten befestigt sein.
Die zweite Komponente 110B enthält die elektrische Speichereinheit 112 und die Steuereinheit 113 zusätzlich zu der drahtlosen Übertragungseinheit 114. Mit einer solchen Konfiguration ist die erste Komponente 110A an einem Ort angeordnet, an dem es viele Schwingungen gibt, um eine große Menge an elektrischer Energie zu erzeugen, während die elektrische Speichereinheit 112, die Steuereinheit 113 und die drahtlose Übertragungseinheit 114 an Orten angeordnet sind, an denen es eine relativ geringe Schwingung gibt, so dass die Stabilität dieser Betriebe verbessert werden kann.
Die zweite Komponente 110B kann einen Basisabschnitt 110Ba und einen stabförmigen Teil 110Bb enthalten. Der Basisabschnitt 110Ba weist eine größere Abmessung in einer Dickenrichtung des stabförmigen Teils 110Bb als der stabförmige Teil 110Bb auf und ist an einem Endabschnitt des stabförmigen Teils 110Bb befestigt. Die drahtlose Übertragungseinheit 114 oder eine Antenne davon ist in dem stabförmigen Teil 110Bb angeordnet, und die elektrische Speichereinheit 112 und die Steuereinheit 113 sind in dem Basisabschnitt 110Ba angeordnet.
Die Sensorvorrichtung 110 weist ein lichtemittierendes Element, das einen Zustand anzeigt, auf, und das lichtemittierende Element kann an einem Spitzenende des stabförmigen Teils 110Bb angeordnet sein. Der von dem lichtemittierenden Element angezeigte Zustand enthält Informationen, wie beispielsweise, dass die Sensorvorrichtung 110 in Betrieb ist, dass die Sensorvorrichtung 110 in einem Haltzustand ist, und dass Schwingungsdetektionsinformationen von der Sensorvorrichtung 110 übertragen werden.
Nachfolgend wird ein Beispiel der Anordnung der Sensorvorrichtung 110 beschrieben. Die folgende Anordnung ist jedoch ein Beispiel und ist nicht darauf beschränkt. Die erste Komponente 110A ist ein Abschnitt, mit dem das Abtriebselement 221a des Drehzahlminderers 221 verbunden ist, und ist an der Innenseite des Außenrahmens 211 des Arms 210 angebracht. Die zweite Komponente 110B ist an einem Ort, der sich von dem Drehzahlminderer 221 entfernt befindet, in dem Außenrahmen 211 des Arms 210 angeordnet. Der Ort, der sich von dem Drehzahlminderer 221 entfernt befindet, bedeutet einen Ort, der in einer Axialrichtung des Drehzahlminderers 221 gesehen nicht mit dem Drehzahlminderer 221 oder dem Abtriebselement 221a überlappt. Die zweite Komponente 110B ist so angebracht, dass der stabförmige Teil 110Bb durch ein in dem Außenrahmen 211 vorgesehenes Durchgangsloch q1 geführt wird und der Basisabschnitt 110Ba innerhalb des Außenrahmens 211 positioniert ist.
Mit einer solchen Anordnung ist die erste Komponente 110A an einem Ort angeordnet, an dem es viele Schwingungen gibt, um eine große Menge an elektrischer Energie zu erzeugen, und die Schwingung des Drehzahlminderers 221 kann mit einem großen Signal detektiert werden. Des Weiteren sind die elektrische Speichereinheit 112, die Steuereinheit 113 und die drahtlose Übertragungseinheit 114 an Orten angeordnet, an denen es eine relativ geringe Schwingung gibt, und die Stabilität ihrer Betriebe kann verbessert werden.
<Betriebssteuerung von Sensorvorrichtung>
4A bis 4C sind Diagramme, die einen Betriebsmodus der Sensorvorrichtung darstellen, wobei 4A einen Auflademodus darstellt, 4B einen Überwachungsmodus darstellt und 4C einen Übertragungsmodus darstellt.
Die Sensorvorrichtung 110 weist mehrere Betriebsmodi auf: einen Auflademodus, in dem die elektrische Speichereinheit 112 hauptsächlich aufgeladen wird, einen Überwachungsmodus, in dem Aufladen und Schwingung detektiert werden, und einen Übertragungsmodus, in dem die detektierten Informationen drahtlos übertragen werden.
In dem Auflademodus werden, wie in 4A dargestellt, die Steuereinheit 113 und die drahtlose Übertragungseinheit 114 in den Nichtbetriebszustand versetzt, und die Ausgabe des Schwingungsleistungs-Umwandlungselements 111 wird an die elektrische Speichereinheit 112 übertragen, so dass die elektrische Speichereinheit 112 aufgeladen wird. Wenn die Steuereinheit 113 in dem Nichtbetriebszustand ist, kann ein Eingangsanschlussgerät der Steuereinheit 113 so gesteuert werden, dass es einen hohen Impedanzwert aufweist. Mit einer solchen Konfiguration wird die Ausgabe des Schwingungsleistungs-Umwandlungselements 111 hauptsächlich an die elektrische Speichereinheit 112 abgegeben, und die elektrische Speichereinheit 112 kann effizient aufgeladen werden.
In dem Überwachungsmodus wird, wie in 4B dargestellt, die Steuereinheit 113 in den Betriebszustand versetzt, und die drahtlose Übertragungseinheit 114 wird in den Nichtbetriebszustand versetzt. Von den sich gabelnden Ausgaben des Schwingungsleistungs-Umwandlungselements 111 wird eine Ausgabe 111out-1 an die elektrische Speichereinheit 112 gesendet, und die andere Ausgabe 111out-2 wird an die Steuereinheit 113 gesendet. Selbst in dem Überwachungsmodus wird die elektrische Speichereinheit 112 durch die Ausgabe 111out-1 aufgeladen. Darüber hinaus gibt die Steuereinheit 113 die Ausgabe 111out-2 als Informationen für drahtlose Übertragung ein.
In dem Übertragungsmodus werden, wie in 4C dargestellt, die Steuereinheit 113 und die drahtlose Übertragungseinheit 114 in den Betriebszustand versetzt. In dem Übertragungsmodus stoppt das Schwingungsleistungs-Umwandlungselement 111 Aufladen der elektrischen Speichereinheit 112. Dieser Stopp kann durch die Eingabeeinheit 112a der elektrischen Speichereinheit 112, die die Eingabe der elektrischen Energie unter der Steuerung der Steuereinheit 113 oder dergleichen blockiert, realisiert werden, oder kann durch das Schwingungsleistungs-Umwandlungselement 111, das die Ausgabe 111out-1 unter der Steuerung der Steuereinheit 113 oder dergleichen stoppt, realisiert werden. Anstatt das Aufladen zu stoppen, kann die Ladeleistung reduziert werden. Die Steuereinheit 113 überträgt die Informationen über die Ausgabe 111out-2 an die drahtlose Übertragungseinheit 114, und die drahtlose Übertragungseinheit 114 überträgt die Informationen drahtlos an die Überwachungsvorrichtung 120. Selbst in dem Übertragungsmodus kann die elektrische Speichereinheit 112 durch die Ausgabe 111out-1 aufgeladen werden.
Der Übergang jedes Betriebsmodus kann wie folgt durchgeführt werden. Das heißt, in einem Fall, in dem eine Ladungsmenge (Spannung) der elektrischen Speichereinheit 112 kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, wird die Steuereinheit 113 in einen Haltzustand versetzt, so dass der Betriebsmodus in den Auflademodus wechselt. Beispielsweise kann als der vorbestimmte Wert der Ladungsmenge ein im Voraus eingestellter Wert als ein Wert, bei dem die Steuereinheit 113 für eine spezifizierte Zeit arbeiten kann, verwendet werden.
In dem Auflademodus, wenn die Steuereinheit 113 auf der Grundlage der Tatsache aktiviert wird, dass die Lademenge (Spannung) der elektrischen Speichereinheit 112 der oben beschriebene vorbestimmte Wert oder mehr wird, wechselt der Betriebsmodus von dem Auflademodus in den Überwachungsmodus.
Darüber hinaus schaltet die Steuereinheit 113 in dem Überwachungsmodus auf der Grundlage einer vorbestimmten Bedingung in den Übertragungsmodus um, in dem die drahtlose Übertragungseinheit 114 arbeitet. Als die vorbestimmte Bedingung kann beispielsweise angenommen werden, wenn Aufladen einen vorbestimmten Betrag oder mehr erreicht, wenn die Ausgabe 111out-2 in regelmäßigen Zeitabständen größer als der vorbestimmte Betrag ist, oder dergleichen. Auf der Grundlage einer vorbestimmten Bedingung wählt die Steuereinheit 113 aus, die Informationen drahtlos zu übertragen, und treibt die drahtlose Übertragungseinheit 114 an, so dass der Betriebsmodus von dem Überwachungsmodus in den Übertragungsmodus wechselt. In dem Überwachungsmodus kann die Steuereinheit 113 alle Eingabeinformationen an die Ausgabe 111out-2 dazu veranlassen, drahtlos übertragen zu werden, oder kann einen Teil der Informationen auswählen und veranlassen, dass die Informationen drahtlos übertragen werden. Darüber hinaus kann die Steuereinheit 113 die drahtlos zu übertragenden Informationen vorübergehend speichern und kann veranlassen, dass die Informationen intermittierend drahtlos übertragen werden. In einem Fall, in dem nur ein Teil der eingegebenen Ausgabe 111out-2 drahtlos übertragen wird, kann die Steuereinheit 113 Informationen auswählen, die unter Bedingungen auf der Grundlage der Ausgabe 111out-2 drahtlos zu übertragen sind, wie beispielsweise drahtlos einen Abschnitt zu übertragen, in dem eine durchschnittliche Amplitude der Ausgabe 111out-2 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs fällt. Alternativ kann die Steuereinheit 113 Informationen, die drahtlos zu übertragen sind, unter Bedingungen auswählen, die nicht mit der Ausgabe 111out-2 zusammenhängen, wie beispielsweise die Eingabeinformationen über die Ausgabe 111out-2 bei jeder vorbestimmten Zykluszeit drahtlos zu übertragen.
In dem Überwachungsmodus oder dem Übertragungsmodus, wenn die Ladungsmenge der elektrischen Speichereinheit 112 kleiner als der vorbestimmte Wert ist, wechselt der Betriebsmodus wieder in den Auflademodus.
<Abnormalitätsdiagnoseverarbeitung>
Nachfolgend wird Abnormalitätsdiagnoseverarbeitung beschrieben, die in dem Abnormalitätsdiagnosesystem 100 ausgeführt wird. 5A und 5B sind Diagramme, die ein Beispiel eines Übertragungssignals (5A) der Sensorvorrichtung und eines Signals (5B), das von der Überwachungsvorrichtung überwacht wird, darstellen.
Der Roboter 200 wird angetrieben, und die Schwingung des Roboters 200 wird auf die Sensorvorrichtung 110 übertragen, um die elektrische Speichereinheit 112 aufzuladen. Wenn die Ladungsmenge der elektrischen Speichereinheit 112 einen vorbestimmten Wert oder mehr beträgt, werden die Betriebsmodi der Sensorvorrichtung 110 auf den Überwachungsmodus und den Übertragungsmodus eingestellt. Infolgedessen werden Informationen über die Ausgabe 111out-2 des Schwingungsleistungs-Umwandlungselements 111 von der Sensorvorrichtung 110 drahtlos übertragen. Wie in 5A dargestellt, sind die Informationen Informationen, die eine Signalwellenform der Ausgabe 111out-2 angeben, und werden von der Überwachungsvorrichtung 120 empfangen. Die drahtlose Übertragung der Informationen über die Ausgabe 111out-2 kann kontinuierlich durchgeführt werden oder kann intermittierend nach Aufladen der elektrischen Speichereinheit 112 durchgeführt werden.
Wenn Informationen über die Signalwellenform der Ausgabe 111out-2 empfangen werden, akkumuliert die Überwachungsvorrichtung 120 die Informationen und führt an den Informationen Verarbeitung mittels schneller FourierTransformation (Fast Fourier Transform - FFT) durch, um einen Amplitudenwert jeder Frequenzkomponente zu erhalten, wie in 5B dargestellt.
Die Überwachungsvorrichtung 120 weist Referenzdaten auf, die den Amplitudenwert der Frequenzkomponente von Schwingung darstellen, der erhalten wird, wenn der Drehzahlminderer 221 normal ist, und vergleicht die Referenzdaten mit dem Amplitudenwert der Frequenzkomponente, der der FFT-Verarbeitung unterzogen wird, um zu bestimmen, ob der Amplitudenwert von einem Schwellenwert abweicht oder nicht (= Referenzdaten ± Toleranz). Wenn der Amplitudenwert nicht abweicht, bestimmt die Überwachungsvorrichtung 120, dass die Amplitude normal ist, und wenn der Amplitudenwert abweicht, bestimmt die Überwachungsvorrichtung 120, dass die Amplitude abnormal ist.
In einem Fall, in dem bekannt ist, dass eine große Änderung bei einer Schwingungsamplitude eines spezifischen Frequenzbands ω1 auftritt (siehe 5B), wenn der Drehzahlminderer 221 abnormal wird, kann die Überwachungsvorrichtung 120 bestimmen, ob eine Abnormalität vorliegt oder nicht, indem sie sich auf den Amplitudenwert des spezifischen Frequenzbands ω1 konzentriert und den Amplitudenwert mit Referenzdaten vergleicht.
Es wird beispielsweise angenommen, dass eine Schwingungskomponente, die von der Struktur des Außenrahmens 211 des Arms 210 oder des Drehzahlminderers 221 abgeleitet ist, die unter normalen Bedingungen detektiert wird, in den Referenzdaten dargestellt ist. In einem Fall, in dem eine Abnormalität bei Wälzkörpern von Lagern des Drehzahlminderers 221 auftritt, kann die Amplitude einer kleinen spezifischen Schwingungskomponente während normaler Bedingungen zunehmen. In einem Fall, in dem die Amplitude der spezifischen Schwingungskomponente einen vorbestimmten Schwellenwert Vth überschreitet (siehe 5B), kann die Überwachungsvorrichtung 120 bestimmen, dass die Amplitude abnormal ist. Die spezifische Schwingungskomponente entspricht dem oben beschriebenen spezifischen Frequenzband ω1.
Als ein Ergebnis der obigen Verarbeitung empfängt die Überwachungsvorrichtung 120 in einem Fall, in dem die Amplitude als normal bestimmt wird, die Informationen von der Sensorvorrichtung 110 und führt Vergleichsverarbeitung unter Verwendung der Referenzdaten durch. Andererseits führt die Überwachungsvorrichtung 120 in einem Fall, in dem die Amplitude als abnormal bestimmt wird, Verarbeitung zum Umgang mit der Abnormalität durch. Beispielsweise kann die Verarbeitung zum Umgang mit der Abnormalität Verarbeitung des Ausgebens eines Signals, das die Abnormalität angibt, an eine Anzeige und Benachrichtigen eines Arbeiters über die Abnormalität und Verarbeitung des Ausgebens eines Signals, das die Abnormalität angibt, an eine Host-Steuerung enthalten.
Bei einer solchen Abnormalitätsdiagnoseverarbeitung kann in einem Fall, in dem eine Abnormalität in dem Drehzahlminderer 221 auftritt, die Abnormalität im Wesentlichen in Echtzeit detektiert werden, um mit der Abnormalität umzugehen.
Wie oben beschrieben, sind gemäß der Sensorvorrichtung 110 und dem Abnormalitätsdiagnosesystem 100 der vorliegenden Ausführungsform das Schwingungsleistungs-Umwandlungselement 111, das die Schwingung des Drehzahlminderers 221 in elektrische Energie umwandelt, und die drahtlose Übertragungseinheit 114, die Informationen über die von dem Schwingungsleistungs-Umwandlungselement 111 umgewandelte elektrische Energie (Informationen über die Ausgabe 111out-2) drahtlos überträgt, vorgesehen. Das Schwingungsleistungs-Umwandlungselement 111 führt die elektrische Energie zu, um die drahtlose Übertragungseinheit 114 zu betreiben. Daher werden die Verdrahtung zum Übertragen der elektrischen Energie zum Antreiben der Sensorvorrichtung 110 und die Verdrahtung zum Übertragen eines Sensorsignals von der Sensorvorrichtung 110 nach außen reduziert (beispielsweise unnötig), und die Komplexität des Verlegens der Verdrahtung, um die Sensorvorrichtung 110 an dem Roboter 200 anzubringen, wird reduziert. Darüber hinaus kann die Sensorvorrichtung 110 selbst an einem Ort, an dem es schwierig ist, die Verdrahtung zu verlegen, angebracht werden, um die Schwingung an dem Ort zu detektieren. Die Sensorvorrichtung 110 überwacht das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von abnormaler Schwingung des Drehzahlminderers 221, und wenn eine Abnormalität auftritt, ist es möglich, mit der Abnormalität umzugehen.
Darüber hinaus ist gemäß der Sensorvorrichtung 110 der vorliegenden Ausführungsform die elektrische Speichereinheit 112, die die von dem Schwingungsleistungs-Umwandlungselement 111 ausgegebene elektrische Energie speichert, vorgesehen. Darüber hinaus wird die Ausgabe des Schwingungsleistungs-Umwandlungselements 111 in mindestens zwei Ausgaben einer Ausgabe 111out-1 und der anderen Ausgabe 111out-2 verzweigt, die elektrische Speichereinheit 112 empfängt die eine Ausgabe 111out-1 und speichert elektrische Energie, und die drahtlose Übertragungseinheit 114 überträgt die Informationen über die andere Ausgabe 111out-2 drahtlos. Daher kann die Sensorvorrichtung 110 Informationen über die Ausgabe des Schwingungsleistungs-Umwandlungselements 111 zur Schwingungsdetektion erfassen, während die elektrische Speichereinheit 112 aufgeladen wird. Daher ist es möglich, die Sensorvorrichtung 110 daran zu hindern, eine Schwingungsdetektionsperiode zu verkürzen.
Darüber hinaus ist gemäß der Sensorvorrichtung 110 der vorliegenden Ausführungsform die Steuereinheit 113 vorgesehen, die zwischen einem Übertragungsmodus, in dem die drahtlose Übertragungseinheit 114 arbeitet, und dem Überwachungsmodus, in dem die drahtlose Übertragungseinheit 114 nicht arbeitet, umschaltet. Daher kann durch die Steuerverarbeitung der Steuereinheit 113 die von der elektrischen Speichereinheit 112 aufgeladene elektrische Energie effizient für die Schwingungsdetektion und die drahtlose Übertragung verteilt werden. Daher kann die von dem Schwingungsleistungs-Umwandlungselement 111 umgewandelte elektrische Energie effizient genutzt werden, um die Schwingungsdetektionsperiode zu verlängern und viele Informationen drahtlos zu übertragen.
Darüber hinaus sind gemäß der Sensorvorrichtung 110 der vorliegenden Ausführungsform die erste Komponente 110A, die das Schwingungsleistungs-Umwandlungselement 111 enthält, die zweite Komponente 110B, die die drahtlose Übertragungseinheit 114 enthält, und der flexible Leitungsdraht h1, der die erste Komponente 110A und die zweite Komponente 110B verbindet, vorgesehen. Die erste Komponente 110A und die zweite Komponente 110B können separat an unterschiedlichen Orten befestigt sein. Mit dieser Konfiguration kann das Schwingungsleistungs-Umwandlungselement 111 an einem Ort, an dem die Schwingungen groß sind, angeordnet sein, um eine große Menge an elektrischer Energie zu erfassen, während die drahtlose Übertragungseinheit 114 an einem Ort, an dem die Schwingungen relativ klein sind, angeordnet sein kann, um die drahtlose Übertragungseinheit 114 stabil zu betreiben.
Darüber hinaus enthält die zweite Komponente 110B gemäß der Sensorvorrichtung 110 der vorliegenden Ausführungsform den stabförmigen Teil 110Bb, und die drahtlose Übertragungseinheit 114 ist in dem stabförmigen Teil 110Bb vorgesehen. Mit dieser Konfiguration kann das stabförmige Teil 110Bb durch das Durchgangsloch q1 des Außenrahmens 211 geführt werden, und ein Teil des stabförmigen Teils 110Bb kann außerhalb des Außenrahmens 211 positioniert sein. Daher ist es einfach, das drahtlose Signal an die außerhalb positionierte Überwachungsvorrichtung 120 zu übertragen.
Darüber hinaus ist gemäß dem Roboter 200 der vorliegenden Ausführungsform die Sensorvorrichtung 110 vorgesehen. Da die Sensorvorrichtung 110 die Verdrahtung, die mit einer externen Vorrichtung verbunden ist, nicht für elektrische Energieversorgung oder Extraktion des Sensorsignals erfordert, kann die Sensorvorrichtung 110 selbst in einem Fall, in dem kein Raum in einer Verdrahtungsaufnahmeeinheit des Roboters 200 vorhanden ist, oder selbst an einem Ort, an dem Verdrahtungshandhabung schwierig ist, leicht vorgesehen werden. Darüber hinaus ist es auch einfach, die Sensorvorrichtung 110 als eine Nachrüstung an einem Diagnoseort des Roboters 200 anzubringen. Die Abnormalitätsdiagnose des Drehzahlminderers 221 des Roboters 200 kann unter Verwendung der Sensorvorrichtung 110 durchgeführt werden.
Darüber hinaus ist gemäß dem Roboter 200 der vorliegenden Ausführungsform das Schwingungsleistungs-Umwandlungselement 111 innerhalb des Außenrahmens 211 des Arms 210 angeordnet, und die drahtlose Übertragungseinheit 114 ist in dem Durchgangsloch q1 des Außenrahmens 211 des Arms 210 angeordnet. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, das drahtlose Signal nach außen von dem Roboter 200 zu übertragen, während verhindert wird, dass die Sensorvorrichtung 110 mit der Bewegung des Roboters 200 interferiert.
Zuvor wurde die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise wurde bei der oben beschriebenen Ausführungsform ein Beispiel dargestellt, bei dem die Sensorvorrichtung 110 in dem Roboter 200 vorgesehen ist, aber die Sensorvorrichtung 110 kann in jeder beliebigen Vorrichtung vorgesehen sein, solange die Sensorvorrichtung 110 an einem Ort vorgesehen ist, an dem Schwingung des Drehzahlminderers detektiert werden kann. Darüber hinaus ist bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Konfiguration gezeigt, bei der die Sensorvorrichtung 110 die Steuereinheit 113 enthält, aber eine Konfiguration, bei der die Steuereinheit 113 weggelassen wird, kann verwendet werden. Darüber hinaus können die bei der Ausführungsform dargestellten Details in geeigneter Weise geändert werden, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
Kurze Beschreibung der Bezugszeichen

100: Abnormalitätsdiagnosesystem
110: Sensorvorrichtung
120: Überwachungsvorrichtung
111: Schwingungsleistungs-Umwandlungselement
111out-1, 111out-2: Ausgabe
112: elektrische Speichereinheit
113: Steuereinheit
114: drahtlose Übertragungseinheit
110A: erste Komponente
110B: zweite Komponente
110Ba: Basisabschnitt
110Bb: stabförmiger Teil
h1: Leitungsdraht
200: Roboter
210: Arm
211: Außenrahmen
q1: Durchgangsloch
220: Gelenkabschnitt
221: Drehzahlminderer
221a: Abtriebselement
222: Motor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006077945 [0002]

Claims

Sensorvorrichtung (110), die Schwingung eines Drehzahlminderers (221) detektiert, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Schwingungsleistungs-Umwandlungselement (111), das so konfiguriert ist, dass es die Schwingung des Drehzahlminderers (221) in elektrische Energie umwandelt; und eine drahtlose Übertragungseinheit (114), die so konfiguriert ist, dass sie Informationen über die von dem Schwingungsleistungs-Umwandlungselement (111) umgewandelte elektrische Energie drahtlos überträgt, wobei das Schwingungsleistungs-Umwandlungselement (111) die elektrische Energie zuführt, um die drahtlose Übertragungseinheit (114) zu betreiben.
Sensorvorrichtung (110) nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine elektrische Speichereinheit (112), die so konfiguriert ist, dass sie die von dem Schwingungsleistungs-Umwandlungselement (111) ausgegebene elektrische Energie speichert, wobei eine Ausgabe des Schwingungsleistungs-Umwandlungselements (111) in mindestens zwei Ausgaben von einer Ausgabe (111out-1) und der anderen Ausgabe (111out-2) verzweigt wird, die elektrische Speichereinheit (112) die eine Ausgabe (111out-1) empfängt und elektrische Energie speichert, und die drahtlose Übertragungseinheit (114) Informationen über die andere Ausgabe (111out-2) drahtlos überträgt.
Sensorvorrichtung (110) nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Steuereinheit (113), die so konfiguriert ist, dass sie in einem Fall, in dem eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, zwischen einem Betriebsmodus, in dem die drahtlose Übertragungseinheit (114) arbeitet, und einem Betriebsmodus, in dem die drahtlose Übertragungseinheit (114) nicht arbeitet, umschaltet.
Sensorvorrichtung (110) nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine erste Komponente (110A), die das Schwingungsleistungs-Umwandlungselement (111) enthält; eine zweite Komponente (110B), die die drahtlose Übertragungseinheit (114) enthält; und einen flexiblen Leitungsdraht (h1), der so konfiguriert ist, dass er die erste Komponente (110A) und die zweite Komponente (110B) verbindet, wobei die erste Komponente (110A) und die zweite Komponente (110B) getrennt an verschiedenen Stellen befestigt sein können.
Abnormalitätsdiagnosesystem (100), umfassend: die Sensorvorrichtung (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 4; und eine Überwachungsvorrichtung (120), die so konfiguriert ist, dass sie von der Sensorvorrichtung (110) gesendete Informationen über die elektrische Energie empfängt und eine Abnormalitätsdiagnose durchführt.
Roboter (200), umfassend: die Sensorvorrichtung (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
Roboter (200) nach Anspruch 6, ferner umfassend: einen Außenrahmen (211) eines Arms (210), wobei das Schwingungsleistungs-Umwandlungselement (111) innerhalb des Außenrahmens (211) angeordnet ist, und die drahtlose Übertragungseinheit (114) in einem Durchgangsloch (q1) angeordnet ist, das in dem Außenrahmen (211) vorgesehen ist.