JP2000141275A - Life testing method and device for industrial robot - Google Patents

Life testing method and device for industrial robot

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JP2000141275A
JP2000141275A JP10324159A JP32415998A JP2000141275A JP 2000141275 A JP2000141275 A JP 2000141275A JP 10324159 A JP10324159 A JP 10324159A JP 32415998 A JP32415998 A JP 32415998A JP 2000141275 A JP2000141275 A JP 2000141275A
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life
bearing
component
current
load
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JP10324159A
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Japanese (ja)
Inventor
Akikazu Sonoda
顕和 薗田
Kazutsugu Fukita
和嗣 吹田
Kiyoshi Kanitani
清 蟹谷
Kuniyuki Niwa
邦幸 丹羽
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Nachi Fujikoshi Corp
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Toyota Motor Corp
Toyoda Koki KK
Original Assignee
Nachi Fujikoshi Corp
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Toyota Motor Corp
Toyoda Koki KK
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To precisely test the life of a bearing of an industrial robot. SOLUTION: An electric current component ILh for longevity computation required for measurement of longevity of a bearing is extracted and found by detecting a load electric current IM of a motor for each of shafts of an industrial robot. Consequently, the electric current component ILh is found by finding a first electric current component 11 for rotation of a rotating part of a motor 2 itself and a second electric current component 12 for movement of a power transmission part by detecting angular acceleration wa of an output shaft 15 of the motor 2 and using this angular acceleration wa and deducting their sum (=11+12) from the load electric current IM. Torque working on the bearing is found by computing it from this electric current component ILh, a bearing load roughly in proportion to this torque is computed, rotational speed N of a shaft supported by the bearing is detected, and consequently, fatigue life Lh of the bearing corresponding to the cube of the electric current component ILh and rotational speed (n) is computed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の各軸をモー
タによって駆動する産業用ロボットにおける軸受などの
構成要素の寿命を測定するための方法および装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the life of components such as bearings in an industrial robot in which a plurality of axes are driven by motors.

【0002】[0002]

【従来の技術】たとえばスポット溶接などの作業を行う
産業用ロボットでは、高い信頼性と、故障時の回復時間
の短縮が要求されている。先行技術では、アワメータが
用いられて、このアワメータによって産業用ロボットの
制御電源の積算投入時間を測定し、この積算投入時間に
基づいて、軸受などの構成要素の交換などのメンテナン
スを行い、また故障発生時の管理を行っている。
2. Description of the Related Art For example, industrial robots performing operations such as spot welding are required to have high reliability and to shorten the recovery time in the event of a failure. In the prior art, an hour meter is used to measure the cumulative power-on time of the control power supply of the industrial robot using the power meter, and based on the cumulative power-on time, maintenance such as replacement of components such as bearings is performed, and a failure is performed. It manages when it occurs.

【0003】このアワメータを用いる先行技術では、産
業用ロボットの使用履歴の定量的な測定を行うことがで
きず、したがって産業用ロボットの整備時の部品交換
を、高い安全率で行わざるをえず、したがってコストが
大きくなる。また突発故障時における故障原因の究明が
困難であり、したがって故障の再発防止対策を採ること
が困難であり、設備の信頼性を向上するための定量的な
情報の保全が困難である。
In the prior art using the hour meter, it is impossible to quantitatively measure the usage history of the industrial robot, and therefore, it is necessary to replace parts during maintenance of the industrial robot with a high safety factor. Therefore, the cost is increased. In addition, it is difficult to determine the cause of a failure at the time of a sudden failure, and therefore it is difficult to take measures to prevent the recurrence of the failure, and it is difficult to maintain quantitative information for improving the reliability of the equipment.

【0004】他の先行技術は、特許2535366であ
る。この先行技術では、産業用ロボットの軸を駆動する
モータの負荷電流を検出し、その2乗平均値を演算し、
その2乗平均値を定量電流と比較して比率を出力表示す
る。作業者が、この比率を見ることによって、モータの
動作能力の適正度を確認し、これによってロボット動作
プログラムを修正し、関節軸の動作が充分能力を使い尽
くすことができるようにする。
Another prior art is US Pat. No. 2,535,366. In this prior art, a load current of a motor driving an axis of an industrial robot is detected, and a root-mean-square value thereof is calculated.
The square mean value is compared with the quantitative current and the ratio is output and displayed. The operator checks the ratio to confirm the appropriateness of the operation capability of the motor, and thereby corrects the robot operation program so that the operation of the joint axis can fully use the capability.

【0005】この先行技術では、モータの動作能力の適
正度を、負荷電流の2乗平均値で判断することは、モー
タの発熱量の評価には好適である。しかしながら、産業
用ロボットの機械部分の主要な寿命因子の1つである軸
受の負荷条件の評価をすることができない。
In this prior art, judging the appropriateness of the operating performance of the motor based on the root-mean-square value of the load current is suitable for evaluating the heat generation of the motor. However, it is not possible to evaluate the load condition of the bearing, which is one of the main life factors of the mechanical part of the industrial robot.

【0006】またこの先行技術では、軸受などの構成要
素の寿命を計算する機能がないので、産業用ロボットの
軸受などの構成要素の点検、整備、部品交換時期の決定
などの故障の予防保全に、この先行技術を利用すること
はできない。
Further, in this prior art, since there is no function of calculating the life of components such as bearings, it is necessary for inspection and maintenance of components such as bearings of industrial robots, and for preventive maintenance of failures such as determination of parts replacement time. However, this prior art is not available.

【0007】産業用ロボットの軸受などの駆動系構成部
品の寿命を計算する先行技術は、実開平5−37490
である。この先行技術では、一定周期でサンプリングし
た電流値Iiと平均回転数Niから、平均荷重サンプル
値Fiを、Kiをトルク定数とするとき、Fi=Ki・
Iiとすることによって、平均荷重Fを演算し、駆動系
の構成部品の推定寿命を演算する。すなわち、この先行
技術は、時間的に変化する力と回転数とから、軸受の寿
命を計算する手法を開示する。上述の平均荷重サンプル
値Fiは、単にモータトルクを求めているにすぎない。
したがってこのような平均荷重サンプル値Fiに基づい
て、実際問題となるロボットアームの軸受に作用する荷
重を求めるとすれば、きわめておおまかな評価しかでき
ない。
The prior art for calculating the life of a driving system component such as a bearing of an industrial robot is disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-37490.
It is. In this prior art, when the average load sample value Fi is defined as Ki = torque constant from the current value Ii and the average rotation speed Ni sampled at a constant cycle, Fi = Ki ·
By using Ii, the average load F is calculated, and the estimated life of the components of the drive system is calculated. That is, this prior art discloses a method of calculating the life of a bearing from a time-varying force and a rotational speed. The above-described average load sample value Fi merely determines the motor torque.
Therefore, if a load acting on the bearing of the robot arm, which is actually a problem, is determined based on such an average load sample value Fi, only a very rough evaluation can be made.

【0008】その理由は、モータトルクには、モータ自
身および評価対象である機械要素、たとえば軸受までの
駆動系の慣性トルクが含まれている。しかも産業用ロボ
ットでは、ほとんどの場合、加減速運動が、動作時間の
大半を占める。このようにロボットは、加減速の頻度が
激しい機械であるので、実使用条件での軸受の寿命を評
価するには、モータの電流値Iiに基づくだけでは、不
正確である。
The reason is that the motor torque includes the inertia torque of the motor itself and the mechanical element to be evaluated, for example, the drive system up to the bearing. Moreover, in industrial robots, acceleration and deceleration movements occupy most of the operation time in most cases. As described above, since the robot is a machine whose acceleration and deceleration are intense, it is inaccurate to evaluate the life of the bearing under actual use conditions based only on the current value Ii of the motor.

【0009】寿命による故障を回避するために仮に、荷
重推定を30%過大に計算したとすると、軸受寿命は、
荷重の3乗または10/3乗に反比例するので、実際よ
り1/2以下の短寿命に見積もってしまう結果になる。
したがってユーザは、真に必要とするメンテナンスの期
間を大きく誤ることになり、実用的ではない。
Assuming that the load estimation is calculated to be 30% excessive in order to avoid failure due to life, the bearing life becomes
Since the load is inversely proportional to the cube of the load or the cube of the load, the life is estimated to be shorter than half of the actual life.
Therefore, the user greatly mistakes the truly required maintenance period, which is not practical.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、産業
用ロボットを構成する軸受などの構成要素の寿命を正確
に測定するための方法および装置を提供することであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for accurately measuring the life of components such as bearings constituting an industrial robot.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、複数軸を有す
る産業用ロボットの前記軸を駆動するモータの負荷電流
IMを検出し、その負荷電流IMのうち、産業用ロボッ
トを構成する構成要素に作用する静的な力FSに対応す
る電流成分ISと、前記構成要素から以降に伝達される
動的な力FD3に対応する電流成分I3との和を、演算
して寿命演算用電流成分ILhを求め、寿命演算用電流
成分ILhの3乗に関連する演算値を演算し、前記演算
値に基づいて産業用ロボットを構成する構成要素の寿命
を演算することを特徴とする産業用ロボットの寿命測定
方法である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention detects a load current IM of a motor for driving an axis of an industrial robot having a plurality of axes, and comprises, among the load current IM, a component constituting the industrial robot. Is calculated by calculating the sum of the current component IS corresponding to the static force FS acting on the current and the current component I3 corresponding to the dynamic force FD3 transmitted from the above-mentioned components. And calculating a calculated value related to the cube of the life calculating current component ILh, and calculating a life of a constituent element of the industrial robot based on the calculated value. It is a measuring method.

【0012】本発明は、産業用ロボットを構成する構成
要素、たとえば軸受に実際に作用する荷重を高精度で計
算することによって、その構成要素の寿命を正確に測定
することを可能にする。精度の高い寿命の推定を可能に
するには、モータの負荷電流に基づいて演算したモータ
トルクから、モータ自身およびモータから評価対象とな
る構成要素である軸受までの慣性トルクを差し引き、軸
受の入力トルクを計算する必要がある。軸受寿命は、荷
重の3乗または10/3乗に反比例するので、荷重推定
の精度が悪いと、寿命推定は著しく異なる値となり、実
用上意味を持たない。
The present invention makes it possible to accurately measure the life of a component constituting an industrial robot, for example, by calculating the load actually acting on a bearing with high accuracy. To enable highly accurate estimation of life, the motor torque calculated based on the load current of the motor is subtracted from the motor itself and the inertia torque from the motor to the bearing that is the component to be evaluated. It is necessary to calculate the torque. Since the bearing life is inversely proportional to the cube of the load or the power of 10/3, if the accuracy of the load estimation is poor, the life estimation becomes a significantly different value and has no practical significance.

【0013】モータの負荷電流のうち、軸受に作用する
力に関係するモータ電流成分は、静的(static)な力F
Sに対応する電流成分ISと、その軸受から以降に伝達
される動的(dynamic)な力FD3に対応する電流成分
I3のみであり、したがって軸受の荷重を計算するに
は、モータからその軸受までの駆動系の記述定数、すな
わち減速比、レバー比などを関連付けて乗除して求め、
これによって軸受の荷重推定の正確さを向上する。軸受
以外の前記構成要素に関しても、同様である。
[0013] Of the load current of the motor, the motor current component related to the force acting on the bearing is a static force F
Only the current component IS corresponding to S and the current component I3 corresponding to the dynamic force FD3 subsequently transmitted from the bearing, and therefore the load on the bearing is calculated from the motor to the bearing. Of the driving system of the drive system, that is, the reduction ratio, the lever ratio, etc.
This improves the accuracy of the load estimation of the bearing. The same applies to the components other than the bearing.

【0014】本発明に従えば、たとえば6軸などの複数
軸を有する産業用ロボットの各軸を、電動機であるモー
タによって駆動し、検出した負荷電流Iのうち、静的な
力FSに対応する電流成分ISと、構成要素から以降に
伝達される動的な力FD3に対応する電流成分I3との
和だけを演算し、その和を、寿命演算用電流成分ILh
とし、その寿命演算用電流成分ILhの3乗に関連する
演算値を演算し、これによって軸受などの構成要素の寿
命を演算する。前記演算値は、寿命演算用電流成分IL
hの3乗の値、または寿命演算用電流成分ILhの3乗
に近似した値、たとえば寿命演算用電流成分ILhの1
0/3乗の値であってもよい。この演算値は、後述のよ
うに、軸受などの寿命Lhであってもよく、比率ηまた
は(1−η)、または時間W2などであってもよく、そ
のほかの値を含む。すなわち軸受の寿命と言うのは、疲
れ寿命Lhであってもよく、あるいはまた後述の実運転
時間W1/寿命計算時間WLである比率ηであってもよ
く、さらに(1−η)であってもよく、さらに残り時間
WL−W1であってもよく、そのほかの寿命に関連する
値を含む。構成要素は、上述のように軸受であってもよ
いけれども、そのほか、歯車、リンク、アーム、軸など
を含む。
According to the present invention, each axis of an industrial robot having a plurality of axes such as six axes is driven by a motor as an electric motor, and corresponds to a static force FS of the detected load current I. Only the sum of the current component IS and the current component I3 corresponding to the dynamic force FD3 subsequently transmitted from the component is calculated, and the sum is calculated as the life calculation current component ILh
Then, a calculation value related to the cube of the life calculation current component ILh is calculated, thereby calculating the life of a component such as a bearing. The calculated value is a life component current component IL.
The value of the cube of h or a value approximating the cube of the life component ILh, for example, 1 of the life component ILh
It may be a value of 0/3 power. The calculated value may be the life Lh of the bearing or the like, the ratio η or (1−η), the time W2, or the like, as described later, and includes other values. That is, the life of the bearing may be the fatigue life Lh, or may be a ratio η, which is an actual operation time W1 / life calculation time WL described later, and is (1-η). And the remaining time WL-W1 may be included, and may include other life-related values. The components may be bearings as described above, but also include gears, links, arms, shafts and the like.

【0015】また本発明は、前記演算値に対応する軸受
荷重Fを演算し、その軸受によって支持される軸の回転
速度Nを検出し、演算した軸受荷重Fと、前記回転速度
Nと、軸受の定格荷重Cとに基づいて、軸受の寿命Lh
を演算することを特徴とする。
Further, the present invention calculates a bearing load F corresponding to the calculated value, detects a rotation speed N of a shaft supported by the bearing, and calculates the calculated bearing load F, the rotation speed N, and the bearing speed. Bearing life Lh based on the rated load C of
Is calculated.

【0016】本発明に従えば、軸受の寿命Lhは、軸受
荷重Fと回転速度Nと定格荷重Cとによって演算して求
めることができる。軸受によって支持される軸の回転速
度Nは、その支持される軸の回転速度Nを直接に検出す
る構成を用いてもよいけれども、モータの出力軸の回転
速度を求め、この出力軸の回転速度を用いて演算しても
よく、たとえば出力軸の回転速度に比例定数を掛け算し
て、前記支持される軸の回転速度Nを求めるようにして
もよい。
According to the present invention, the life Lh of the bearing can be obtained by calculation based on the bearing load F, the rotation speed N, and the rated load C. The rotational speed N of the shaft supported by the bearing may be determined by directly detecting the rotational speed N of the supported shaft. However, the rotational speed of the output shaft of the motor is determined, and the rotational speed of the output shaft is determined. The rotation speed N of the supported shaft may be obtained by, for example, multiplying the rotation speed of the output shaft by a proportional constant.

【0017】また本発明は、産業用ロボットの複数種類
の各運転状態の作動時間tiを測定し、各運転状態毎
に、平均速度Nmを演算するとともに、その演算して得
られた平均速度Nmを用いて、変動する軸受荷重の平均
値Fmを演算して、軸受の寿命Lhを演算することを特
徴とする。
The present invention also measures the operating time ti of each of a plurality of types of operating states of an industrial robot, calculates an average speed Nm for each operating state, and calculates the average speed Nm obtained by the calculation. Is used to calculate the average value Fm of the fluctuating bearing load to calculate the life Lh of the bearing.

【0018】本発明に従えば、複数種類の運転状態、た
とえば運転条件が変化し、または複数のロボット動作プ
ログラムが変化するとき、その変動する軸受荷重の平均
値Fmを演算し、これによって軸受の寿命Lhを演算す
ることができる。
According to the present invention, when a plurality of types of operating conditions, for example, operating conditions change, or a plurality of robot operation programs change, an average value Fm of the fluctuating bearing load is calculated, and thereby the bearing load is calculated. The life Lh can be calculated.

【0019】また本発明は、モータの出力軸の角加速度
ωaを検出し、この角加速度ωaを用いて、モータ自身
の出力軸を含む回転部分を回転させるのに必要な第1電
流成分I1と、モータの出力軸から前記構成要素までの
動力伝達部分を運動させるのに必要な第2電流成分I2
との和(=I1+I2)を求め、こうして得られた第1
および第2電流成分I1,I2の和を、モータの負荷電
流IMから差し引くことによって、寿命演算用電流成分
ILhを求めることを特徴とする。
Further, according to the present invention, the angular acceleration ωa of the output shaft of the motor is detected, and the first current component I1 necessary for rotating the rotating portion including the output shaft of the motor itself is detected using the angular acceleration ωa. The second current component I2 required to move the power transmission from the output shaft of the motor to said components.
(= I1 + I2), and the thus obtained first
The current component for life calculation ILh is obtained by subtracting the sum of the first and second current components I1 and I2 from the load current IM of the motor.

【0020】本発明に従えば、モータで計測可能な負荷
電流IMには、寿命演算用電流成分ILhを構成する静
的な力FSに対応する電流成分ISと、前記構成要素か
ら以降に伝達される動的な力FD3に対応する電流成分
I3との和だけでなく、前記第1および第2電流成分I
1,I2も含まれており、この寿命演算用電流成分IL
hだけを、第1および第2電流成分I1,I2から分離
して計測することはできない。この第1および第2電流
成分I1,I2の和(=I1+I2)は、モータの負荷
電流IM全体の大きな割合を占め、たとえば30〜50
%を占める。本発明では、これらの第1および第2電流
成分I1,I2を、モータの出力軸の角加速度ωaに基
づいて演算する。モータの出力軸の角加速度ωaは、モ
ータの出力軸の回転速度の時間変化率を求めることによ
って、得られる。こうして時々刻々の力の計算そのもの
の正確さを高めることが、容易に可能になる。
According to the present invention, the load current IM that can be measured by the motor includes the current component IS corresponding to the static force FS constituting the life calculation current component ILh, and the load component IM transmitted from the above components. Not only the sum with the current component I3 corresponding to the dynamic force FD3, but also the first and second current components I3
1, I2 are also included, and the life component current component IL
h alone cannot be measured separately from the first and second current components I1 and I2. The sum of the first and second current components I1 and I2 (= I1 + I2) accounts for a large proportion of the entire load current IM of the motor, for example, 30 to 50.
Account for%. In the present invention, the first and second current components I1 and I2 are calculated based on the angular acceleration ωa of the output shaft of the motor. The angular acceleration ωa of the output shaft of the motor can be obtained by calculating the time change rate of the rotation speed of the output shaft of the motor. In this way it is easily possible to increase the accuracy of the momentary force calculation itself.

【0021】また本発明は、複数軸を有する産業用ロボ
ットの軸を駆動するモータの負荷電流を検出する電流検
出手段と、寿命演算用電流成分演算手段であって、その
負荷電流IMのうち、産業用ロボットを構成する構成要
素に作用する静的な力FSに対応する電流成分ISと、
前記構成要素から以降に伝達される動的な力FD3に対
応する電流成分I3との和を、演算して寿命演算用電流
成分ILhを求める寿命演算用電流成分演算手段と、寿
命演算用電流成分演算手段の出力に応答し、寿命演算用
電流成分ILhの3乗に関連する演算値を演算する電流
演算手段と、電流演算手段の出力に応答し、産業用ロボ
ットを構成する構成要素の寿命を演算する寿命演算手段
と、寿命演算手段によって演算された寿命を表示または
音響出力する報知手段とを含むことを特徴とする産業用
ロボットの寿命測定装置である。
The present invention also provides a current detecting means for detecting a load current of a motor for driving an axis of an industrial robot having a plurality of axes, and a current component calculating means for calculating a life. A current component IS corresponding to a static force FS acting on components constituting the industrial robot;
Means for calculating a life component current component ILh by calculating the sum of a current component I3 corresponding to a dynamic force FD3 transmitted from the component and thereafter, and a life calculation current component A current calculating means responsive to an output of the calculating means for calculating a calculated value related to the cube of the life calculating current component ILh; A life measuring device for an industrial robot, comprising: a life calculating means for calculating; and a notifying means for displaying or outputting acoustically the life calculated by the life calculating means.

【0022】本発明に従えば、電流検出手段によって検
出されたモータの負荷電流のうち、寿命演算用電流成分
ILhを演算して求め、その寿命演算用電流成分ILh
の3乗に関連する演算値を電流演算手段で演算し、これ
によって産業用ロボットを構成する軸受などの構成要素
の寿命を寿命演算手段によって演算して、陰極線管また
は液晶表示パネルなどの目視表示手段または音声合成回
路によって作成した音声信号を音響出力するスピーカか
らなる報知手段によって報知する。
According to the present invention, of the load current of the motor detected by the current detecting means, a life calculation current component ILh is calculated and obtained, and the life calculation current component ILh is calculated.
The calculated value related to the cube of is calculated by the current calculating means, whereby the life of the components such as the bearings constituting the industrial robot is calculated by the life calculating means, and is visually displayed on a cathode ray tube or a liquid crystal display panel. Means or a notifying means comprising a speaker for outputting a sound signal generated by the sound synthesizing circuit.

【0023】また本発明は、軸受によって支持される軸
の回転速度Nを検出する回転速度検出手段を含み、電流
演算手段は、寿命演算用電流成分ILhに対応したトル
クを演算し、寿命演算手段は、前記トルクに対応する軸
受荷重Fと、回転速度検出手段によって検出された回転
速度Nと、その軸受の予め定める定格荷重Cとによっ
て、軸受の寿命Lhを演算することを特徴とする。
Further, the present invention includes a rotational speed detecting means for detecting a rotational speed N of the shaft supported by the bearing, wherein the current calculating means calculates a torque corresponding to the life component current component ILh, and calculates a life calculating means. Is characterized in that the life Lh of a bearing is calculated from a bearing load F corresponding to the torque, a rotation speed N detected by a rotation speed detecting means, and a predetermined rated load C of the bearing.

【0024】本発明に従えば、電流演算手段は、寿命演
算用電流成分ILhに対応したトルクを演算し、たとえ
ばこのトルクは寿命演算用電流成分ILhにほぼ正比例
し、こうして得られたトルクは、軸受荷重に対応し、た
とえば軸受荷重はトルクにほぼ正比例し、さらにそのト
ルクは、軸の回転速度に対応した慣性トルクによって補
正された値であり、その補正されたトルクに対応した軸
受荷重を演算し、こうして軸受の寿命Lhを演算するこ
とができる。
According to the present invention, the current calculation means calculates a torque corresponding to the life calculation current component ILh. For example, this torque is almost directly proportional to the life calculation current component ILh. Corresponding to the bearing load, for example, the bearing load is almost directly proportional to the torque, and the torque is a value corrected by the inertia torque corresponding to the rotation speed of the shaft, and the bearing load corresponding to the corrected torque is calculated. Thus, the life Lh of the bearing can be calculated.

【0025】また本発明は、産業用ロボットの複数種類
の各運転状態を判別する手段と、運転状態判別手段の出
力に応答し、各運転状態の作動時間tiを測定する作動
時間測定手段とを含み、寿命演算手段は、作動時間測定
手段の出力に応答し、軸の平均速度Nmを演算し、この
演算して求めた平均速度Nmを用いて、変動する軸受荷
重の平均値Fmを演算し、軸受の寿命Lhを演算するこ
とを特徴とする。
According to the present invention, there is further provided a means for determining a plurality of types of operating states of an industrial robot, and an operating time measuring means for measuring an operating time ti of each operating state in response to an output of the operating state determining means. The life calculating means includes a means for calculating the average speed Nm of the shaft in response to the output of the operating time measuring means, and calculating an average value Fm of the varying bearing load using the calculated average speed Nm. , Calculating the life Lh of the bearing.

【0026】本発明に従えば、複数種類の運転状態を判
別手段で判別し、その作動時間tiを作動時間測定手段
によって測定し、こうして平均速度Nmを求め、平均荷
重Fmを演算し、これによって軸受の寿命Lhを演算す
ることができる。
According to the present invention, a plurality of types of operating conditions are determined by the determining means, the operating time ti is measured by the operating time measuring means, the average speed Nm is obtained, and the average load Fm is calculated. The life Lh of the bearing can be calculated.

【0027】また本発明は、モータの出力軸の角加速度
ωaを検出する手段を含み、寿命演算用電流成分演算手
段は、角加速度検出手段の出力に応答し、その検出され
た角加速度ωaを用いて、モータ自身の出力軸を含む回
転部分を回転させるのに必要な第1電流成分I1と、モ
ータの出力軸から前記構成要素までの動力伝達部分を運
動させるのに必要な第2電流成分I2との和(=I1+
I2)を求め、こうして得られた第1および第2電流成
分I1,I2の和を、モータの負荷電流IMから差し引
くことによって、寿命演算用電流成分ILhを求めるこ
とを特徴とする。
The present invention also includes means for detecting the angular acceleration ωa of the output shaft of the motor. The life component current component calculating means responds to the output of the angular acceleration detecting means and converts the detected angular acceleration ωa. A first current component I1 required to rotate a rotating part including an output shaft of the motor itself, and a second current component necessary to move a power transmission part from the output shaft of the motor to the component. Sum with I2 (= I1 +
I2) is obtained, and the current component ILh for life calculation is obtained by subtracting the sum of the first and second current components I1 and I2 obtained from the load current IM of the motor.

【0028】本発明に従えば、モータの負荷電流IMか
ら寿命演算用電流成分ILhを抽出して求めるために、
モータの出力軸の角加速度ωaを検出し、これによって
第1および第2電流成分I1,I2の和を演算するよう
にしたので、時々刻々の力の計算そのものの正確さを容
易に高めることが可能になる。
According to the present invention, in order to extract and calculate the life calculation current component ILh from the motor load current IM,
Since the angular acceleration ωa of the output shaft of the motor is detected and the sum of the first and second current components I1 and I2 is calculated based on the angular acceleration ωa, the accuracy of the momentary force calculation itself can be easily increased. Will be possible.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態の
全体の構成を示すブロック図である。複数(たとえば
6)軸の産業用ロボット1の各軸は、サーボモータまた
はパルスモータなどのモータ2によって駆動される。こ
の産業用ロボット1によってたとえばスポット溶接など
の作業が行われる。モータ2は、基台、アームまたは手
首などを駆動する。モータ2の出力軸の回転位置はエン
コーダ3によって検出される。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention. Each axis of the industrial robot 1 having a plurality of (for example, six) axes is driven by a motor 2 such as a servomotor or a pulse motor. An operation such as spot welding is performed by the industrial robot 1. The motor 2 drives a base, an arm, a wrist, or the like. The rotation position of the output shaft of the motor 2 is detected by the encoder 3.

【0030】産業用ロボット1を制御する制御装置4に
は、マイクロコンピュータなどによって実現される処理
回路5と、その処理回路5からの各軸毎の位置および速
度の指令信号が与えられる駆動手段であるサーボアンプ
6と、エンコーダ3からの出力が与えられてそのモータ
2の出力軸15の回転速度を検出する回転速度検出手段
7とが含まれる。角加速度演算手段16は、回転速度検
出手段7からの出力に応答し、出力軸15の回転速度の
時間変化率である角加速度ωaを演算して検出する。回
転速度検出手段7と、角加速度検出手段16との出力
は、処理回路5に与えられ、また後述の負荷電流検出手
段14の出力も、処理回路5に与えられる。処理回路5
は、モータ2のサーボ制御を行うものである。さらにこ
の処理回路5は、1つの処理回路8と、入出力インタフ
ェイス9と、マン・マシーンインタフェイス10と、リ
ードオンリメモリ11と、ランダムアクセスメモリ12
とが接続される。マン・マシーンインタフェイス10に
は、表示手段13が備えられる。この表示手段13は、
陰極線管または液晶表示パネルによって実現されて目視
表示を行う目視表示手段または音声合成回路とスピーカ
を備える音響表示手段などであってもよい。また目視表
示手段と音響手段とを組合せたものでも良い。サーボア
ンプ6には、モータ2の負荷電流を検出する負荷電流検
出手段14が備えられる。
The control device 4 for controlling the industrial robot 1 includes a processing circuit 5 realized by a microcomputer or the like and driving means to which a position and speed command signal for each axis from the processing circuit 5 is given. It includes a certain servo amplifier 6 and a rotation speed detecting means 7 which receives an output from the encoder 3 and detects the rotation speed of the output shaft 15 of the motor 2. The angular acceleration calculation means 16 responds to the output from the rotation speed detection means 7 and calculates and detects the angular acceleration ωa, which is the rate of time change of the rotation speed of the output shaft 15. The outputs of the rotation speed detecting means 7 and the angular acceleration detecting means 16 are provided to the processing circuit 5, and the output of the load current detecting means 14 described later is also provided to the processing circuit 5. Processing circuit 5
Performs servo control of the motor 2. The processing circuit 5 further includes one processing circuit 8, an input / output interface 9, a man-machine interface 10, a read-only memory 11, and a random access memory 12.
Are connected. The man-machine interface 10 includes a display unit 13. This display means 13
Visual display means for realizing visual display realized by a cathode ray tube or a liquid crystal display panel, or acoustic display means including a voice synthesis circuit and a speaker may be used. Further, a combination of visual display means and sound means may be used. The servo amplifier 6 includes a load current detecting unit 14 for detecting a load current of the motor 2.

【0031】産業用ロボット1の各軸毎の位置および速
度を含むティーチングデータは、メモリ11,12にス
トアされている。これによって複数の各プログラムを順
番に選択して実行し、これによってスポット溶接などの
作業を順次的に行う。
Teaching data including the position and speed of each axis of the industrial robot 1 is stored in the memories 11 and 12. In this way, a plurality of programs are sequentially selected and executed, whereby operations such as spot welding are sequentially performed.

【0032】図2は、モータ2から、そのモータ2によ
って回転などの運動が行われて駆動されるアームまたは
手首などの被駆動体17までの動力が伝達される経路を
簡略化して示す斜視図である。本発明によって寿命が測
定されるべき軸受18は、軸19を支持する。軸受18
の寿命を計測するにあたっては、動的な力の条件下で
は、軸受18から以降(図2の右方)に伝達される動的
な力FD3を、モータ2の動的トルクから分離して求め
る必要があり、したがってモータ2自身の出力軸15を
含む回転部分21を回転するのに必要な動的なトルク成
分およびモータ2の出力軸15に連結される減速機24
などを含む軸受18までの動力伝達部分22を運動させ
るのに必要な動的なトルク成分は、差し引かなければな
らない。静的な力の条件下では、モータ2の静的トルク
が軸受18の寿命の計測のために、必要となる。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing a path for transmitting power from the motor 2 to a driven body 17 such as an arm or a wrist driven by a movement such as rotation by the motor 2. It is. The bearing 18 whose life is to be measured according to the invention supports a shaft 19. Bearing 18
In measuring the life of the motor 2, under the condition of the dynamic force, the dynamic force FD3 transmitted from the bearing 18 and thereafter (rightward in FIG. 2) is obtained separately from the dynamic torque of the motor 2. A dynamic torque component necessary to rotate the rotating part 21, which includes the output shaft 15 of the motor 2 itself, and a speed reducer 24 connected to the output shaft 15 of the motor 2
The dynamic torque component required to move the power transmission portion 22 to the bearing 18, including such as, must be subtracted. Under static force conditions, a static torque of the motor 2 is required for measuring the life of the bearing 18.

【0033】図3は、本発明の産業用ロボットの寿命測
定を行うための処理回路8が実行する動作を説明するた
めのフローチャートである。このフローチャートを実行
するプログラムは、メモリ11,12にストアされる。
ステップa1からステップa2に移り、モータ2の負荷
電流IMを検出する。モータ2の負荷電流IMは、次の
式1に示されるように、静的な力に対応する電流成分I
Sと、動的な力に対応する電流成分IDとの和である。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation executed by the processing circuit 8 for measuring the life of the industrial robot of the present invention. A program that executes this flowchart is stored in the memories 11 and 12.
The process proceeds from step a1 to step a2, where the load current IM of the motor 2 is detected. The load current IM of the motor 2 is expressed by a current component I corresponding to a static force, as shown in the following equation 1.
It is the sum of S and the current component ID corresponding to the dynamic force.

【0034】 IM = IS + ID …(1) ここで、動的な力に対応する電流成分IDは、次の3つ
の成分I1,I2,I3に分けられる。
IM = IS + ID (1) Here, the current component ID corresponding to the dynamic force is divided into the following three components I1, I2, and I3.

【0035】 ID = I1 + I2 + I3 …(2) 上述の式2において、第1電流成分I1は、モータ2自
身の出力軸15を含む回転部分21を回転させるのに必
要な電流成分である。第2電流成分I2は、モータ2の
出力軸15から軸受18までの動力伝達部分22を回転
などの運動をさせるのに必要な電流成分である。第3電
流成分I3は、軸受18から以降に伝達される動的な力
FD3に対応する電流成分である。軸受18の寿命を計
測するにあたって、その軸受18に作用する力に関係す
るモータ電流成分は、静的な力FSに対応する電流成分
ISと、第3電流成分I3のみである。ところが、負荷
電流検出手段14によって検出される負荷電流IMのう
ち、電流成分IS,I3の和である寿命演算用電流成分
ILhだけを分離して計測することはできない。
ID = I1 + I2 + I3 (2) In the above equation 2, the first current component I1 is a current component necessary for rotating the rotating part 21 including the output shaft 15 of the motor 2 itself. . The second current component I2 is a current component necessary for causing the power transmission portion 22 from the output shaft 15 of the motor 2 to the bearing 18 to make a motion such as rotation. The third current component I3 is a current component corresponding to the dynamic force FD3 transmitted from the bearing 18 thereafter. In measuring the life of the bearing 18, the motor current components related to the force acting on the bearing 18 are only the current component IS corresponding to the static force FS and the third current component I3. However, of the load current IM detected by the load current detection means 14, it is not possible to separate and measure only the life calculation current component ILh which is the sum of the current components IS and I3.

【0036】 ILh = IS + I3 …(3) そこで、本件実施例では、第1および第2電流成分I
1,I2を、次のようにして求めて、モータ2の負荷電
流IMから減算することによって、寿命演算用電流成分
ILhを求め、これによって軸受18の荷重推定の正確
さを向上させる。
ILh = IS + I3 (3) Therefore, in the present embodiment, the first and second current components I
1, I2 is determined as follows, and the life component current component ILh is determined by subtracting it from the load current IM of the motor 2, thereby improving the accuracy of the load estimation of the bearing 18.

【0037】ステップa3では、回転速度検出手段7に
よってモータ2の出力軸の回転速度N0を検出する。角
加速度演算手段16によって、回転速度N0の時間変化
率を求めて、角加速度ωaをステップa31で求める。
さらにステップa32では、式4および式5に基づい
て、第1および第2電流成分I1,I2を演算して求め
る。
At step a3, the rotation speed detecting means 7 detects the rotation speed N0 of the output shaft of the motor 2. The angular acceleration calculating means 16 obtains the time change rate of the rotation speed N0, and obtains the angular acceleration ωa in step a31.
Further, in step a32, the first and second current components I1 and I2 are calculated and obtained based on Expressions 4 and 5.

【0038】 I1 = K1・J1・ωa …(4) I2 = K2・J2・ωa …(5) ILh = IM−(I1+I2) …(6) ここでK1,K2は定数である。J1は、前記回転部分
21の慣性モーメントである。J2は、前記動力伝達部
分22の慣性モーメントである。
I1 = K1 · J1 · ωa (4) I2 = K2 · J2 · ωa (5) ILh = IM− (I1 + I2) (6) where K1 and K2 are constants. J1 is the moment of inertia of the rotating part 21. J2 is the moment of inertia of the power transmission portion 22.

【0039】したがってステップa33では、寿命演算
用電流成分ILhを、式6に基づいて負荷電流IMか
ら、第1および第2電流成分I1,I2の和を差し引い
て、演算して求める。ステップa4では、この寿命演算
用電流成分ILhに対応するトルクTM を演算して求め
る。
Therefore, in step a33, the life component current component ILh is calculated by subtracting the sum of the first and second current components I1 and I2 from the load current IM based on the equation (6). In step a4, a torque T M corresponding to the life calculation current component ILh is calculated and obtained.

【0040】 TM = KM・ILh …(7) ここでKMは、トルク定数である。T M = K M · ILh (7) where K M is a torque constant.

【0041】モータ2の出力軸15によって駆動される
軸19を支持する軸受18に作用する軸受荷重Pは、そ
の軸受18によって支持される軸19の入力トルクTi
にほぼ比例する。
The bearing load P acting on the bearing 18 supporting the shaft 19 driven by the output shaft 15 of the motor 2 is determined by the input torque Ti of the shaft 19 supported by the bearing 18.
It is almost proportional to

【0042】 P ∝ Ti …(8) この入力トルクTiは、前記トルクTMに比例する。P∝Ti (8) This input torque Ti is proportional to the torque T M.

【0043】 Ti ∝ TM …(9) ステップa5では、寿命を測定すべき軸受18が支持す
る軸19の回転速度N0(rpm)を演算して求める。
Ti∝T M (9) In step a5, the rotational speed N0 (rpm) of the shaft 19 supported by the bearing 18 whose life is to be measured is calculated and obtained.

【0044】 N = R・N0 …(10) ここでRは、モータ2の出力軸15によって駆動される
減速機などの駆動系22を含む構成の減速比である。
N = R · N0 (10) Here, R is a reduction ratio of a configuration including a drive system 22 such as a speed reducer driven by the output shaft 15 of the motor 2.

【0045】ステップa8では、軸受荷重Fを演算して
求める。 F ∝ TM …(11) こうしてモータ2などの慣性トルクを考慮して、補正し
た軸受荷重Fを求めることができる。
In step a8, a bearing load F is calculated and obtained. F∝T M (11) In this way, the bearing load F corrected in consideration of the inertia torque of the motor 2 and the like can be obtained.

【0046】ステップa9において、軸受の疲れ寿命L
hは、Cをその軸受の動定格荷重とし、Fを軸受に作用
する実荷重とし、Nを軸受18で支持される軸19の回
転速度とするとき、式12で示される。
In step a9, the fatigue life L of the bearing
h is expressed by Expression 12, where C is the dynamic load rating of the bearing, F is the actual load acting on the bearing, and N is the rotation speed of the shaft 19 supported by the bearing 18.

【0047】[0047]

【数1】 (Equation 1)

【0048】ここでqは、玉軸受の場合、q=3であ
り、ころ軸受の場合、q=10/3である。寿命Lhの
単位は時間であり、荷重の単位はNewtonまたはk
gfである。
Here, q is q = 3 for a ball bearing, and q = 10/3 for a roller bearing. The unit of the life Lh is time, and the unit of the load is Newton or k.
gf.

【0049】ステップa10では、軸受の寿命Lhに対
する実運転時間W1の比率ηを演算して求める。
In step a10, the ratio η of the actual operation time W1 to the life Lh of the bearing is calculated and obtained.

【0050】 η = W1/Lh …(13) 実運転時間W1は、たとえばステップa2などにおい
て、モータ2の駆動時間を時間測定手段によって測定し
て得られる。
Η = W1 / Lh (13) The actual operation time W1 is obtained, for example, by measuring the drive time of the motor 2 by time measurement means in step a2 or the like.

【0051】ステップa11では、軸受の寿命までの残
り比率(1−η)を求めるとともに、その残り時間W2
を演算して求める。
In step a11, the remaining ratio (1-η) until the life of the bearing is determined, and the remaining time W2
Is calculated.

【0052】 W2 = (1−η)Lh = Lh−W1 …(14) ステップa12では、表示手段13によって、たとえば
表1に示されるように、複数の各軸受毎に、寿命Lh、
経過した比率η、残り比率(1−η)および残り時間W
2をたとえば表形式で、目視表示する。本発明の実施の
他の形態では、表示手段13によって表1の内容を音声
で表示するようにしてもよい。
W2 = (1−η) Lh = Lh−W1 (14) In step a12, as shown in Table 1, for example, the life Lh,
Elapsed ratio η, remaining ratio (1−η) and remaining time W
2 is visually displayed, for example, in a table format. In another embodiment of the present invention, the contents of Table 1 may be displayed by the display means 13 in audio.

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【0054】図2に関連して述べた実施の形態では、寿
命が測定されるべき軸受によって支持される軸の負荷お
よび速度が一定である場合について述べたけれども、本
発明の実施の他の形態では、(a)負荷および速度が変
動する場合、ならびに(b)途中から運転条件が変わる
場合、たとえばティーチング変更があった場合および複
数のプログラムを順番に、あるいは外部指令によって選
択して実行する場合などには、図4に示される動作が、
処理回路8によって実行される。図4のb1〜b13,
b31,b32,b33は、前述の図3のステップa1
〜a13,a31,a32,a33にそれぞれ対応して
いる。特にこの実施の形態では、ステップb21では、
動作状態iが変更してその動作状態iが開始されたかど
うかが判断される。動作状態iの変更と言うのは、たと
えば上述のように(a)負荷および速度などが変動する
場合、および(b)途中から、運転条件が変化してティ
ーチング内容が変更した場合、あるいは複数のプログラ
ムが順次的に行われる場合、あるいは外部指令によって
他のプログラムを実行する場合などである。このような
動作状態iが変更されて開始された後には、ステップb
2〜ステップb8,b31,b32が実行される。各動
作状態i毎の寿命が測定されるべき軸受によって支持さ
れる軸の回転速度は、参照符Niで示され、また動作状
態i毎の軸受荷重は、参照符iで示される。
Although the embodiment described in connection with FIG. 2 describes the case where the load and speed of the shaft supported by the bearing whose life is to be measured are constant, another embodiment of the invention is described. Here, (a) when the load and speed fluctuate, and (b) when the operating conditions change in the middle, for example, when there is a change in teaching, and when a plurality of programs are selected in order or executed by an external command For example, the operation shown in FIG.
The processing is performed by the processing circuit 8. B1 to b13 in FIG.
b31, b32, and b33 correspond to step a1 in FIG.
To a13, a31, a32, and a33, respectively. Particularly in this embodiment, in step b21,
It is determined whether the operating state i has changed and the operating state i has started. The change of the operation state i is, for example, as described above, (a) when the load and speed fluctuate, and (b) when the operating conditions change and the teaching content changes during the course, or when a plurality of teaching conditions change. This is the case when the programs are executed sequentially, or when another program is executed by an external command. After the operation state i is changed and started, step b
Steps b8, b31 and b32 are executed. The rotational speed of the shaft supported by the bearing whose life is to be measured for each operating state i is denoted by the reference Ni, and the bearing load for each operating state i is denoted by the reference i.

【0055】ステップb81では、前述のステップb2
1で開始された動作状態iが終了したかどうかが判断さ
れる。すなわち負荷および速度が変動したかどうか、お
よび途中から運転条件が変化した場合、そのことが判断
されて、ステップb81から、次のステップb82に移
る。ステップb82では、動作状態iにおける作動時間
tiが前述のステップb2から測定される。ステップb
83では、軸の平均速度Nmが演算される。
In step b81, the aforementioned step b2
It is determined whether the operation state i started in step 1 has ended. That is, whether or not the load and the speed have changed, and if the operating condition has changed in the middle, it is determined, and the process proceeds from step b81 to the next step b82. In step b82, the operation time ti in the operation state i is measured from step b2 described above. Step b
At 83, the average speed Nm of the shaft is calculated.

【0056】[0056]

【数2】 (Equation 2)

【0057】これによって荷重Fmは、式16によって
得られる。
Thus, the load Fm is obtained by Expression 16.

【0058】[0058]

【数3】 (Equation 3)

【0059】ステップb9では、前述の式12における
軸受荷重Fとして、前述の平均荷重Fmを代入すること
によって、軸受の疲れ寿命Lhを演算して求めることが
でき、同様にしてステップb10では、経過比率ηを求
め、ステップb11では、残り比率(1−η)および残
り時間W2を演算して求めることができる。こうして得
られた寿命Lh,η,(1−η),W2を、表示手段1
3によって表示し、ステップb13で一連の動作を終了
する。
In step b9, the fatigue life Lh of the bearing can be calculated and obtained by substituting the above-mentioned average load Fm as the bearing load F in the above-mentioned equation (12). The ratio η is obtained, and in step b11, the remaining ratio (1−η) and the remaining time W2 can be calculated and obtained. The life Lh, η, (1−η) and W2 obtained in this manner are displayed on the display unit 1.
3 and the series of operations is terminated in step b13.

【0060】本発明は、軸受だけでなく、産業用ロボッ
トを構成するそのほかの構成要素に関連しても、モータ
の負荷電流の3乗またはほぼ3乗に対応した値に基づい
て、寿命を測定することができる。
According to the present invention, the life is measured based on a value corresponding to the third or almost the third power of the load current of the motor, not only for bearings but also for other components constituting an industrial robot. can do.

【0061】[0061]

【発明の効果】請求項1の本発明によれば、産業用ロボ
ットの機械部分の主要な寿命因子の1つである軸受の負
荷条件の評価を行うことができ、こうして産業用ロボッ
トの点検、整備および軸受などの部品交換の時期の決定
などの故障発生の予防保全を確実に行うことができるよ
うになる。
According to the first aspect of the present invention, it is possible to evaluate the load condition of the bearing, which is one of the main life factors of the mechanical part of the industrial robot. Preventive maintenance for occurrence of failures, such as determination of the timing of maintenance and replacement of parts such as bearings, can be reliably performed.

【0062】こうして産業用ロボットの使用履歴の定量
的な判断をすることができるので、産業用ロボットの整
備時の部品交換の安全率を低くすることができ、メンテ
ナンスが低コストになる。こうして効果的な予防保全を
実施することができ、信頼性の向上と過不足のない保全
費用の節約が実現される。
Since the use history of the industrial robot can be quantitatively determined in this manner, the safety rate of component replacement during maintenance of the industrial robot can be reduced, and the maintenance cost is reduced. In this way, effective preventive maintenance can be performed, and reliability can be improved and maintenance costs can be saved without excess or shortage.

【0063】さらに本発明によれば、産業用ロボットの
突発故障時の故障原因の究明が容易になり、これによっ
て故障の再発防止が容易となり、このことによってもま
た整備信頼性の向上を図り、定量保全が容易になる。
Further, according to the present invention, it is easy to find out the cause of a failure at the time of a sudden failure of an industrial robot, and thereby it is easy to prevent the failure from reoccurring. This also improves the maintenance reliability. Quantitative maintenance becomes easy.

【0064】さらに本発明によれば、産業用ロボットの
制御装置が本来具備している構成をそのまま用いて、コ
ンピュータのプログラムを変更するだけで、本発明を実
施することが可能であり、これによって本発明の実施が
容易である。
Further, according to the present invention, it is possible to implement the present invention simply by changing the computer program, using the configuration originally provided in the control device of the industrial robot as it is. The implementation of the present invention is easy.

【0065】本発明は、産業用ロボットの構成要素であ
る軸受だけでなく、そのほかの構成要素の寿命もまた、
負荷電流の3乗に関連する演算値に基づいて、演算する
ことができる。
According to the present invention, not only the bearing, which is a component of the industrial robot, but also the life of the other components is improved.
The calculation can be performed based on a calculation value related to the cube of the load current.

【0066】特に本発明では、負荷電流IMのうち、軸
受などの構成要素の寿命の計測に必要な寿命演算用電流
成分ILhのみを抽出して求め、これによって寿命の演
算を行うようにしたので、その構成要素の寿命を正確に
計測することができる。これによってユーザは、真に必
要とするメンテナンスの期間を正確に知ることができ
る。
In particular, according to the present invention, only the life component ILh required for measuring the life of components such as bearings is extracted and obtained from the load current IM, and the life is calculated by this. , The life of the component can be accurately measured. This allows the user to know exactly what maintenance period is really needed.

【0067】請求項2の本発明によれば、軸受の寿命L
hを、軸受荷重F、回転速度Nおよび軸受の定格荷重C
とに基づいて演算して求め、こうして軸受の寿命を正確
に演算して求めることができる。
According to the second aspect of the present invention, the life L of the bearing
h is the bearing load F, the rotational speed N, and the rated load C of the bearing.
Thus, the life of the bearing can be accurately calculated and obtained.

【0068】請求項3の本発明によれば、産業用ロボッ
トの運転状態が変動する場合、たとえば産業用ロボット
の負荷および速度が変動する場合、あるいは途中から、
運転条件が変わる場合、たとえばティーチング内容の変
更があった場合、および複数のプログラムを順番に、あ
るいは外部指令によって選択して実行する場合などに
は、各運転状態における負荷電流、回転速度および動作
時間によって、変動する軸受荷重の平均値Fmを演算
し、こうして得られた平均値Fmから軸受の寿命Lhを
演算することができる。こうして軸受荷重が変動する場
合においても、本発明によって軸受の寿命Lhを演算す
ることができる。
According to the third aspect of the present invention, when the operating state of the industrial robot changes, for example, when the load and speed of the industrial robot change, or when the industrial robot changes,
When the operating conditions change, for example, when the contents of teaching change, or when a plurality of programs are selected or executed in sequence or by an external command, the load current, rotation speed, and operating time in each operating state Thus, the average value Fm of the varying bearing load can be calculated, and the life Lh of the bearing can be calculated from the average value Fm thus obtained. Thus, even when the bearing load fluctuates, the present invention can calculate the life Lh of the bearing.

【0069】請求項4の本発明によれば、構成要素の寿
命の計測のために必要な荷重を、モータの出力軸の角加
速度ωaに基づいて、第1および第2電流成分I1,I
2を演算することによって、求めるようにしたので、負
荷電流IMから、寿命演算用電流成分ILhを、容易に
抽出して得ることができる。これによって荷重推定の正
確さを、容易に向上することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the load necessary for measuring the life of the component is determined based on the angular acceleration ωa of the output shaft of the motor, based on the first and second current components I1, I2.
2, the life component current component ILh can be easily extracted and obtained from the load current IM. As a result, the accuracy of the load estimation can be easily improved.

【0070】請求項5の本発明によれば、電流検出手段
によってモータの負荷電流を検出し、電流演算手段によ
って負荷電流の3乗に関連する演算値を演算し、これに
よって寿命演算手段は構成要素の寿命を演算し、目視ま
たは音響による報知手段によって、その演算された寿命
を報知するようにしたので、前述のように軸受などの構
成要素の負荷条件の評価を行って、産業用ロボットの構
成要素の点検、整備、部品交換時期の決定などの故障発
生の予防保全を確実に行うことができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the load current of the motor is detected by the current detecting means, and the calculated value related to the cube of the load current is calculated by the current calculating means. The life of the element is calculated, and the calculated life is reported by visual or acoustic notification means.As described above, the load conditions of components such as bearings are evaluated, and the Preventive maintenance of the occurrence of failures such as inspection of components, maintenance, and determination of parts replacement time can be reliably performed.

【0071】請求項6の本発明によれば、電流演算手段
は負荷電流に対応したトルクを演算し、これによって軸
受荷重Fを求め、回転速度Nと定格荷重Cとによって軸
受の寿命Lhを演算し、こうして軸受の寿命の演算を正
確に行うことができる。
According to the present invention, the current calculation means calculates the torque corresponding to the load current, thereby obtaining the bearing load F, and calculating the life Lh of the bearing from the rotation speed N and the rated load C. Thus, the calculation of the life of the bearing can be performed accurately.

【0072】請求項7の本発明によれば、軸受に作用す
る荷重がいろいろ変動する場合、その変動する負荷条件
における軸受の疲れ寿命と等しい寿命となるような平均
荷重を求めて、疲れ寿命を計算し、軸受の寿命を正確に
知ることができる。
According to the seventh aspect of the present invention, when the load acting on the bearing varies, the average load is determined so as to have a life equal to the fatigue life of the bearing under the varying load conditions. Calculate and know the bearing life accurately.

【0073】請求項8の本発明によれば、寿命を計測す
べき構成要素に作用する荷重の推定の正確さを、モータ
の出力軸の角加速度ωaに基づいて第1および第2電流
成分I1,I2を演算することによって、その荷重推定
の正確さを容易に向上することができるようになる。
According to the present invention, the accuracy of estimating the load acting on the component whose life is to be measured is estimated based on the angular acceleration ωa of the output shaft of the motor. , I2, the accuracy of the load estimation can be easily improved.

【0074】本発明は、軸受だけでなく、そのほかの構
成要素であってもよく、軸受以外の構成要素では、寿命
Lhを求める計算式が違うだけであって、基本的には負
荷電流の3乗に関連する演算値によって得ることができ
る。
In the present invention, not only the bearing but also other components may be used. In the components other than the bearing, only the calculation formula for calculating the life Lh is different. It can be obtained by an operation value related to the power.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の一形態の全体の構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】モータ2から、そのモータ2によって回転など
の運動が行われて駆動されるアームまたは手首などの被
駆動体17までの動力が伝達される経路を簡略化して示
す斜視図である。
FIG. 2 is a simplified perspective view showing a path through which power is transmitted from a motor 2 to a driven body 17 such as an arm or a wrist driven by a movement such as rotation by the motor 2.

【図3】本発明の産業用ロボットの寿命測定を行うため
の処理回路8が実行する動作を説明するためのフローチ
ャートである。
FIG. 3 is a flowchart for explaining an operation executed by a processing circuit 8 for measuring the life of the industrial robot of the present invention.

【図4】本発明の産業用ロボットの寿命測定を行うため
の処理回路8が実行する実施の他の形態の動作を説明す
るためのフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of another embodiment executed by the processing circuit 8 for measuring the life of the industrial robot of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 産業用ロボット 2 モータ 3 エンコーダ 4 制御装置 5,8 処理回路 6 サーボアンプ 7 回転速度検出手段 10 マン・マシーンインタフェイス 11 リードオンリメモリ 12 ランダムアクセスメモリ 13 表示手段 14 負荷電流検出手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Industrial robot 2 Motor 3 Encoder 4 Control device 5, 8 Processing circuit 6 Servo amplifier 7 Rotation speed detection means 10 Man-machine interface 11 Read-only memory 12 Random access memory 13 Display means 14 Load current detection means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000003470 豊田工機株式会社 愛知県刈谷市朝日町1丁目1番地 (72)発明者 薗田 顕和 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 吹田 和嗣 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 蟹谷 清 富山県富山市不二越本町一丁目1番1号 株式会社不二越内 (72)発明者 丹羽 邦幸 愛知県刈谷市朝日町1丁目1番地 豊田工 機株式会社内 Fターム(参考) 3F059 CA00 DA07 DC00 GA00 5H269 AB33 BB17 NN04 NN07 9A001 BZ03 HH19 HZ34 KK31 KK37 ──────────────────────────────────────────────────の Continuation of the front page (71) Applicant 000003470 Toyota Koki Co., Ltd. 1-1-1, Asahi-cho, Kariya-shi, Aichi (72) Inventor Kenkazu Sonoda 1-1-1, Kawasaki-cho, Akashi-shi, Hyogo Kawasaki Heavy Industries, Ltd. Inside the Akashi Plant (72) Inventor Kazushige Suita 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Kiyoshi Kaniya 1-1-1 Fujikoshi Honcho, Toyama City, Toyama Prefecture Fujikoshi Inn ( 72) Inventor Kuniyuki Niwa 1-1-1, Asahi-cho, Kariya-shi, Aichi F-term (reference) 3F059 CA00 DA07 DC00 GA00 5H269 AB33 BB17 NN04 NN07 9A001 BZ03 HH19 HZ34 KK31 KK37

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数軸を有する産業用ロボットの前記軸
を駆動するモータの負荷電流IMを検出し、 その負荷電流IMのうち、産業用ロボットを構成する構
成要素に作用する静的な力FSに対応する電流成分IS
と、前記構成要素から以降に伝達される動的な力FD3
に対応する電流成分I3との和を、演算して寿命演算用
電流成分ILhを求め、 寿命演算用電流成分ILhの3乗に関連する演算値を演
算し、 前記演算値に基づいて産業用ロボットを構成する構成要
素の寿命を演算することを特徴とする産業用ロボットの
寿命測定方法。
1. A load current IM of a motor for driving an axis of an industrial robot having a plurality of axes is detected, and a static force FS of the load current IM acting on a component constituting the industrial robot is detected. Current component IS corresponding to
And a dynamic force FD3 subsequently transmitted from said component
Is calculated by calculating the sum of the current component I3 and the current component I3, and a calculated value related to the cube of the life calculation current component ILh is calculated based on the calculated value. A method for measuring the life of an industrial robot, comprising calculating the life of components constituting the robot.
【請求項2】 前記演算値に対応する軸受荷重Fを演算
し、 その軸受によって支持される軸の回転速度Nを検出し、 演算した軸受荷重Fと、前記回転速度Nと、軸受の定格
荷重Cとに基づいて、軸受の寿命Lhを演算することを
特徴とする請求項1記載の産業用ロボットの寿命測定方
法。
2. A bearing load F corresponding to the calculated value is calculated, a rotation speed N of a shaft supported by the bearing is detected, and the calculated bearing load F, the rotation speed N, and a rated load of the bearing are calculated. 2. The method for measuring the life of an industrial robot according to claim 1, wherein the life Lh of the bearing is calculated based on C.
【請求項3】 産業用ロボットの複数種類の各運転状態
の作動時間tiを測定し、 各運転状態毎に、平均速度Nmを演算するとともに、 その演算して得られた平均速度Nmを用いて、変動する
軸受荷重の平均値Fmを演算して、軸受の寿命Lhを演
算することを特徴とする請求項2記載の産業用ロボット
の寿命測定方法。
3. An operating time ti of each of a plurality of types of operating states of the industrial robot is measured, an average speed Nm is calculated for each operating state, and the average speed Nm obtained by the calculation is used. 3. The method for measuring the life of an industrial robot according to claim 2, wherein the life of the bearing is calculated by calculating an average value Fm of the varying bearing load.
【請求項4】 モータの出力軸の角加速度ωaを検出
し、 この角加速度ωaを用いて、 モータ自身の出力軸を含む回転部分を回転させるのに必
要な第1電流成分I1と、 モータの出力軸から前記構成要素までの動力伝達部分を
運動させるのに必要な第2電流成分I2との和(=I1
+I2)を求め、 こうして得られた第1および第2電流成分I1,I2の
和を、モータの負荷電流IMから差し引くことによっ
て、寿命演算用電流成分ILhを求めることを特徴とす
る請求項1〜3のうちの1つに記載の産業用ロボットの
寿命測定方法。
4. Detecting an angular acceleration ωa of an output shaft of the motor, and using the angular acceleration ωa, a first current component I1 necessary for rotating a rotating portion including an output shaft of the motor itself, The sum (= I1) of the second current component I2 necessary to move the power transmission portion from the output shaft to the component.
+ I2), and a current component for life calculation ILh is obtained by subtracting the sum of the first and second current components I1 and I2 obtained from the load current IM of the motor. 4. The method for measuring the life of an industrial robot according to one of the three aspects.
【請求項5】 複数軸を有する産業用ロボットの軸を駆
動するモータの負荷電流を検出する電流検出手段と、 寿命演算用電流成分演算手段であって、その負荷電流I
Mのうち、産業用ロボットを構成する構成要素に作用す
る静的な力FSに対応する電流成分ISと、前記構成要
素から以降に伝達される動的な力FD3に対応する電流
成分I3との和を、演算して寿命演算用電流成分ILh
を求める寿命演算用電流成分演算手段と、 寿命演算用電流成分演算手段の出力に応答し、寿命演算
用電流成分ILhの3乗に関連する演算値を演算する電
流演算手段と、 電流演算手段の出力に応答し、産業用ロボットを構成す
る構成要素の寿命を演算する寿命演算手段と、 寿命演算手段によって演算された寿命を表示または音響
出力する報知手段とを含むことを特徴とする産業用ロボ
ットの寿命測定装置。
5. A current detecting means for detecting a load current of a motor driving an axis of an industrial robot having a plurality of axes, and a current component calculating means for calculating a life, wherein the load current I
Of M, a current component IS corresponding to a static force FS acting on a component constituting the industrial robot and a current component I3 corresponding to a dynamic force FD3 transmitted from the component thereafter. Calculate the sum to calculate the life component current component ILh
A current component calculating means for calculating the life component of the current component ILh in response to the output of the life component calculating current component calculating means, An industrial robot comprising: a life calculating means for calculating a life of a constituent element of an industrial robot in response to an output; and a notifying means for displaying or acoustically outputting the life calculated by the life calculating means. Life measuring device.
【請求項6】 軸受によって支持される軸の回転速度N
を検出する回転速度検出手段を含み、 電流演算手段は、寿命演算用電流成分ILhに対応した
トルクを演算し、 寿命演算手段は、前記トルクに対応する軸受荷重Fと、
回転速度検出手段によって検出された回転速度Nと、そ
の軸受の予め定める定格荷重Cとによって、軸受の寿命
Lhを演算することを特徴とする請求項5記載の産業用
ロボットの寿命測定装置。
6. The rotation speed N of a shaft supported by a bearing.
The current calculation means calculates a torque corresponding to the life calculation current component ILh, and the life calculation means includes a bearing load F corresponding to the torque,
6. The device for measuring the life of an industrial robot according to claim 5, wherein the life Lh of the bearing is calculated from the rotation speed N detected by the rotation speed detecting means and a predetermined rated load C of the bearing.
【請求項7】 産業用ロボットの複数種類の各運転状態
を判別する手段と、 運転状態判別手段の出力に応答し、各運転状態の作動時
間tiを測定する作動時間測定手段とを含み、 寿命演算手段は、 作動時間測定手段の出力に応答し、 軸の平均速度Nmを演算し、 この演算して求めた平均速度Nmを用いて、変動する軸
受荷重の平均値Fmを演算し、 軸受の寿命Lhを演算することを特徴とする請求項6記
載の産業用ロボットの寿命測定装置。
7. An operating robot comprising: means for determining each of a plurality of operating states of an industrial robot; and operating time measuring means for measuring an operating time ti of each operating state in response to an output of the operating state determining means. The calculating means responds to the output of the operating time measuring means, calculates an average speed Nm of the shaft, and calculates an average value Fm of the fluctuating bearing load using the calculated average speed Nm. 7. The device for measuring the life of an industrial robot according to claim 6, wherein the life Lh is calculated.
【請求項8】 モータの出力軸の角加速度ωaを検出す
る手段を含み、 寿命演算用電流成分演算手段は、角加速度検出手段の出
力に応答し、その検出された角加速度ωaを用いて、 モータ自身の出力軸を含む回転部分を回転させるのに必
要な第1電流成分I1と、 モータの出力軸から前記構成要素までの動力伝達部分を
運動させるのに必要な第2電流成分I2との和(=I1
+I2)を求め、 こうして得られた第1および第2電流成分I1,I2の
和を、モータの負荷電流IMから差し引くことによっ
て、寿命演算用電流成分ILhを求めることを特徴とす
る請求項5〜7のうちの1つに記載の産業用ロボットの
寿命測定装置。
8. A motor further comprising means for detecting an angular acceleration ωa of an output shaft of the motor, wherein the life component calculating current component calculating means responds to an output of the angular acceleration detecting means and uses the detected angular acceleration ωa to A first current component I1 required to rotate a rotating portion including an output shaft of the motor itself, and a second current component I2 necessary to move a power transmission portion from the output shaft of the motor to the component. Sum (= I1
+ I2), and calculating the life component ILh by subtracting the sum of the first and second current components I1 and I2 obtained from the load current IM of the motor. 8. The device for measuring the life of an industrial robot according to claim 7.
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