JP2003153583A - 直流サーボモータのモニタ装置およびロボットのモニタシステム - Google Patents
直流サーボモータのモニタ装置およびロボットのモニタシステムInfo
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- JP2003153583A JP2003153583A JP2001346243A JP2001346243A JP2003153583A JP 2003153583 A JP2003153583 A JP 2003153583A JP 2001346243 A JP2001346243 A JP 2001346243A JP 2001346243 A JP2001346243 A JP 2001346243A JP 2003153583 A JP2003153583 A JP 2003153583A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 直流サーボモータのブラシ摩耗に起因する故
障を正確かつ簡便に予知する。 【解決手段】 直流サーボモータ２は電源ライン４で接
続されたコントローラ１によりＰＷＭ駆動される。一対
の電源ライン４を一括して電流測定するセンサ３は電流
差Ｉa−Ｉbを出力するが、これはモータ２の絶縁抵抗Ｒ
zを流れる漏れ電流Ｉrに相当する。センサ出力を比較回
路６，７にて夫々大きさの異なる２つの閾値Ｔｈ1，Ｔ
ｈ2と比較し、論理回路８は比較結果に応じて、漏れ電
流が大きい閾値Ｔｈ1より大きいとき異常信号、Ｔｈ1以
下Ｔｈ2より大のとき注意信号を出力する。漏れ電流Ｉr
は駆動電圧Ｖが一定ならば絶縁抵抗値に比例し、絶縁抵
抗値はブラシ摩耗量とよい相関があるので、漏れ電流の
大きさを監視することにより、ブラシ摩耗に起因するモ
ータ故障を正確に予知できる。
障を正確かつ簡便に予知する。 【解決手段】 直流サーボモータ２は電源ライン４で接
続されたコントローラ１によりＰＷＭ駆動される。一対
の電源ライン４を一括して電流測定するセンサ３は電流
差Ｉa−Ｉbを出力するが、これはモータ２の絶縁抵抗Ｒ
zを流れる漏れ電流Ｉrに相当する。センサ出力を比較回
路６，７にて夫々大きさの異なる２つの閾値Ｔｈ1，Ｔ
ｈ2と比較し、論理回路８は比較結果に応じて、漏れ電
流が大きい閾値Ｔｈ1より大きいとき異常信号、Ｔｈ1以
下Ｔｈ2より大のとき注意信号を出力する。漏れ電流Ｉr
は駆動電圧Ｖが一定ならば絶縁抵抗値に比例し、絶縁抵
抗値はブラシ摩耗量とよい相関があるので、漏れ電流の
大きさを監視することにより、ブラシ摩耗に起因するモ
ータ故障を正確に予知できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流サーボモータ
のモニタ装置およびそれを用いたロボットのモニタシス
テムに関するもので、特に直流サーボモータの故障予
知、保守管理に用いて好適である。
のモニタ装置およびそれを用いたロボットのモニタシス
テムに関するもので、特に直流サーボモータの故障予
知、保守管理に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
より、直流サーボモータを用いたロボットをはじめとす
る各種機器では、機器の使用中に直流サーボモータの回
転に伴いブラシが摩耗するため保守が必要となってい
る。なお、以下では、直流サーボモータを単に、「サー
ボモータ」、あるいは、「モータ」とも称する。
より、直流サーボモータを用いたロボットをはじめとす
る各種機器では、機器の使用中に直流サーボモータの回
転に伴いブラシが摩耗するため保守が必要となってい
る。なお、以下では、直流サーボモータを単に、「サー
ボモータ」、あるいは、「モータ」とも称する。
【０００３】ところで、モータの故障の原因となるブラ
シの寿命は、運転条件、すなわち、モータ電圧、モータ
電流や使用環境により数１００時間から１００００時間
以上まで大きく変動する。そのため、モータ故障が発生
する度にブラシまたはモータの交換を行う対処療法的な
事後保全体制をとるか、経験的に平均稼働時間を設定
し、例えば３０００時間毎に定期的な保守点検を行うよ
うにしていた。しかし、前者では故障部品の交換費用が
大きくなるという問題があり、後者では予期しない故障
の発生、すなわち上記の例では３０００時間未満で発生
する故障を防止できないという問題があった。
シの寿命は、運転条件、すなわち、モータ電圧、モータ
電流や使用環境により数１００時間から１００００時間
以上まで大きく変動する。そのため、モータ故障が発生
する度にブラシまたはモータの交換を行う対処療法的な
事後保全体制をとるか、経験的に平均稼働時間を設定
し、例えば３０００時間毎に定期的な保守点検を行うよ
うにしていた。しかし、前者では故障部品の交換費用が
大きくなるという問題があり、後者では予期しない故障
の発生、すなわち上記の例では３０００時間未満で発生
する故障を防止できないという問題があった。
【０００４】また、ブラシ摩耗に伴う絶縁抵抗低下に注
目し、定期的に直流サーボモータの絶縁抵抗を測定し保
全に利用することも行われている。しかし、ＭΩオーダ
ーの絶縁抵抗を測定するには絶縁抵抗計によりオフライ
ンで行わなければならず、そのため直流サーボモータと
モータコントローラとの接続を遮断させる必要があるな
ど、作業効率を低下させていた。
目し、定期的に直流サーボモータの絶縁抵抗を測定し保
全に利用することも行われている。しかし、ＭΩオーダ
ーの絶縁抵抗を測定するには絶縁抵抗計によりオフライ
ンで行わなければならず、そのため直流サーボモータと
モータコントローラとの接続を遮断させる必要があるな
ど、作業効率を低下させていた。
【０００５】さらに、複数の自由度を有するロボットで
は、１台のロボットであっても各軸毎のモータの稼動状
況が一律ではなく、したがってブラシの摩耗状態も各軸
毎に異なるため、直流サーボモータの保守点検をする上
での上記問題は加重的に発生する状況であった。
は、１台のロボットであっても各軸毎のモータの稼動状
況が一律ではなく、したがってブラシの摩耗状態も各軸
毎に異なるため、直流サーボモータの保守点検をする上
での上記問題は加重的に発生する状況であった。
【０００６】すなわち、直流サーボモータおよびロボッ
トにおけるブラシ摩耗に起因するモータ故障を、モータ
を停止することなく予知することは困難であった。
トにおけるブラシ摩耗に起因するモータ故障を、モータ
を停止することなく予知することは困難であった。
【０００７】本発明は上記点に鑑みて、直流サーボモー
タのブラシ摩耗に起因する故障をモータを停止すること
なく予知できるモニタ装置、さらには、複数のロボット
を集中管理して各軸の直流サーボモータ毎に故障予知で
きるモニタシステムを提供することを目的とする。
タのブラシ摩耗に起因する故障をモータを停止すること
なく予知できるモニタ装置、さらには、複数のロボット
を集中管理して各軸の直流サーボモータ毎に故障予知で
きるモニタシステムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、直流サーボモータと該直
流サーボモータを駆動するコントローラとを結ぶ電源ラ
インに流れる電流を測定するモニタ装置であって、該モ
ニタ装置は、前記直流サーボモータの絶縁抵抗を流れる
漏れ電流を測定するセンサ部と、前記センサ部の出力値
と予め設定した第１閾値とを比較し、該比較結果に基づ
いて異常信号を出力する比較部とを有することを特徴と
する。
め、請求項１に記載の発明は、直流サーボモータと該直
流サーボモータを駆動するコントローラとを結ぶ電源ラ
インに流れる電流を測定するモニタ装置であって、該モ
ニタ装置は、前記直流サーボモータの絶縁抵抗を流れる
漏れ電流を測定するセンサ部と、前記センサ部の出力値
と予め設定した第１閾値とを比較し、該比較結果に基づ
いて異常信号を出力する比較部とを有することを特徴と
する。
【０００９】この発明によれば、センサ部が直流サーボ
モータを駆動している電源ラインに流れる電流を測定す
ることにより、直流サーボモータの絶縁抵抗を流れる漏
れ電流を測定し、比較部により前記センサ部の出力値と
予め設定した第１閾値との大小比較に基づいて異常信号
を出力するので、直流サーボモータの回転中に、漏れ電
流値と相関の高い直流サーボモータのブラシ摩耗量に起
因するモータ故障の予知を正確に行うことができる。
モータを駆動している電源ラインに流れる電流を測定す
ることにより、直流サーボモータの絶縁抵抗を流れる漏
れ電流を測定し、比較部により前記センサ部の出力値と
予め設定した第１閾値との大小比較に基づいて異常信号
を出力するので、直流サーボモータの回転中に、漏れ電
流値と相関の高い直流サーボモータのブラシ摩耗量に起
因するモータ故障の予知を正確に行うことができる。
【００１０】ここで、センサ部出力値が漏れ電流の大き
さに比例する値であれば、比較部はそのセンサ部出力値
が第１閾値より大のとき異常信号を出力することができ
る。また、センサ部出力値が漏れ電流の大きさに逆比例
する値、あるいは、漏れ電流の大きさの逆数に応じた値
であれば、センサ部の出力が第１閾値より小のとき異常
信号を出力することができる。この逆比例する値、ある
いは、逆数に応じた値とは漏れ電流が流れる絶縁抵抗の
コンダクタンスに対応する値である。なお、センサ部出
力が漏れ電流に比例する値であるかまたは逆比例する値
であるかにより、当然、第１閾値として設定される値は
異なる。
さに比例する値であれば、比較部はそのセンサ部出力値
が第１閾値より大のとき異常信号を出力することができ
る。また、センサ部出力値が漏れ電流の大きさに逆比例
する値、あるいは、漏れ電流の大きさの逆数に応じた値
であれば、センサ部の出力が第１閾値より小のとき異常
信号を出力することができる。この逆比例する値、ある
いは、逆数に応じた値とは漏れ電流が流れる絶縁抵抗の
コンダクタンスに対応する値である。なお、センサ部出
力が漏れ電流に比例する値であるかまたは逆比例する値
であるかにより、当然、第１閾値として設定される値は
異なる。
【００１１】請求項２に記載の発明は、直流サーボモー
タと該直流サーボモータを駆動するコントローラとを結
ぶ電源ラインに流れる電流を測定するモニタ装置であっ
て、該モニタ装置は、前記直流サーボモータの一対の電
源ラインの夫々に流れる電流の差を検出し、該差に相当
する信号を出力するセンサ部と、前記センサ部の出力値
と予め設定した第１閾値とを比較し、前記出力値が前記
第１閾値より大である場合に異常信号を出力する比較部
とを有することを特徴とする。
タと該直流サーボモータを駆動するコントローラとを結
ぶ電源ラインに流れる電流を測定するモニタ装置であっ
て、該モニタ装置は、前記直流サーボモータの一対の電
源ラインの夫々に流れる電流の差を検出し、該差に相当
する信号を出力するセンサ部と、前記センサ部の出力値
と予め設定した第１閾値とを比較し、前記出力値が前記
第１閾値より大である場合に異常信号を出力する比較部
とを有することを特徴とする。
【００１２】本発明によれば、センサ部が直流サーボモ
ータの一対の電源ラインの夫々に流れる電流の差を検出
することにより、直流サーボモータの回転中に絶縁抵抗
に流れる漏れ電流を正確に測定することができ、さら
に、比較部よりその差に相当する値が予め設定した第１
閾値より大である場合に異常信号が出力されるので、漏
れ電流値と相関の高い直流サーボモータのブラシ摩耗量
に起因するモータ故障の予知を正確に行うことができ
る。
ータの一対の電源ラインの夫々に流れる電流の差を検出
することにより、直流サーボモータの回転中に絶縁抵抗
に流れる漏れ電流を正確に測定することができ、さら
に、比較部よりその差に相当する値が予め設定した第１
閾値より大である場合に異常信号が出力されるので、漏
れ電流値と相関の高い直流サーボモータのブラシ摩耗量
に起因するモータ故障の予知を正確に行うことができ
る。
【００１３】この場合、請求項３に記載の発明のよう
に、前記比較部は前記第１閾値より小さな第２閾値をさ
らに有するとともに、前記センサ部の出力値が前記第１
閾値以下でかつ前記第２閾値より大の場合は注意信号を
出力し、前記センサ部の出力値が前記第２閾値以下の場
合は通常信号を出力することにより、直流サーボモータ
のブラシ摩耗に起因するモータ故障の予知精度をさらに
高めることができ、直流サーボモータの保守点検のため
の停止時間を短くしモータをより効率的に運転させるこ
とができる。
に、前記比較部は前記第１閾値より小さな第２閾値をさ
らに有するとともに、前記センサ部の出力値が前記第１
閾値以下でかつ前記第２閾値より大の場合は注意信号を
出力し、前記センサ部の出力値が前記第２閾値以下の場
合は通常信号を出力することにより、直流サーボモータ
のブラシ摩耗に起因するモータ故障の予知精度をさらに
高めることができ、直流サーボモータの保守点検のため
の停止時間を短くしモータをより効率的に運転させるこ
とができる。
【００１４】また、請求項４に記載の発明は、直流サー
ボモータと該直流サーボモータを駆動するコントローラ
とを結ぶ電源ラインに流れる電流を測定するモニタ装置
であって、該モニタ装置は、前記直流サーボモータの一
対の電源ラインの夫々に流れる電流の差を検出し、該差
の逆数に応じた信号を出力するセンサ部と、前記センサ
部の出力値と予め設定した第１閾値とを比較し、前記出
力値が前記第１閾値より小である場合に異常信号を出力
する比較部とを有することを特徴とする。
ボモータと該直流サーボモータを駆動するコントローラ
とを結ぶ電源ラインに流れる電流を測定するモニタ装置
であって、該モニタ装置は、前記直流サーボモータの一
対の電源ラインの夫々に流れる電流の差を検出し、該差
の逆数に応じた信号を出力するセンサ部と、前記センサ
部の出力値と予め設定した第１閾値とを比較し、前記出
力値が前記第１閾値より小である場合に異常信号を出力
する比較部とを有することを特徴とする。
【００１５】この発明によれば、センサ部が直流サーボ
モータの一対の電源ラインの夫々に流れる電流の差を検
出することにより、直流サーボモータの回転中に絶縁抵
抗に流れる漏れ電流を正確に測定することができ、さら
に、比較部より前記差の逆数に応じた信号が予め設定し
た第１閾値より小である場合に異常信号が出力されるの
で、請求項２に記載の発明と同様、漏れ電流値と相関の
高い直流サーボモータのブラシ摩耗量に起因するモータ
故障の予知を正確に行うことができる。
モータの一対の電源ラインの夫々に流れる電流の差を検
出することにより、直流サーボモータの回転中に絶縁抵
抗に流れる漏れ電流を正確に測定することができ、さら
に、比較部より前記差の逆数に応じた信号が予め設定し
た第１閾値より小である場合に異常信号が出力されるの
で、請求項２に記載の発明と同様、漏れ電流値と相関の
高い直流サーボモータのブラシ摩耗量に起因するモータ
故障の予知を正確に行うことができる。
【００１６】この場合、請求項５に記載の発明のよう
に、前記比較部は前記第１閾値より大きな第２閾値をさ
らに有するとともに、前記センサ部の出力値が前記第１
閾値以上でかつ前記第２閾値より小の場合は注意信号を
出力し、前記センサ部の出力値が前記第２閾値以上の場
合は通常信号を出力することにより、請求項３に記載の
発明と同様、直流サーボモータのブラシ摩耗に起因する
モータ故障の予知精度をさらに高めることができ、直流
サーボモータの保守点検のための停止時間を短くしモー
タをより効率的に運転させることができる。
に、前記比較部は前記第１閾値より大きな第２閾値をさ
らに有するとともに、前記センサ部の出力値が前記第１
閾値以上でかつ前記第２閾値より小の場合は注意信号を
出力し、前記センサ部の出力値が前記第２閾値以上の場
合は通常信号を出力することにより、請求項３に記載の
発明と同様、直流サーボモータのブラシ摩耗に起因する
モータ故障の予知精度をさらに高めることができ、直流
サーボモータの保守点検のための停止時間を短くしモー
タをより効率的に運転させることができる。
【００１７】請求項６に記載の発明は、前記直流サーボ
モータのモニタ装置がロボットの各軸の駆動源である各
直流サーボモータ毎に設けられると共に、表示部を有
し、かつ、前記モニタ装置と夫々通信回線を介して接続
され、各モニタ装置の比較部からの出力信号を受信して
前記表示部に前記出力信号をロボット毎および各直流サ
ーボモータ毎に区別して表示する管理コンピュータとか
らなることを特徴とする。
モータのモニタ装置がロボットの各軸の駆動源である各
直流サーボモータ毎に設けられると共に、表示部を有
し、かつ、前記モニタ装置と夫々通信回線を介して接続
され、各モニタ装置の比較部からの出力信号を受信して
前記表示部に前記出力信号をロボット毎および各直流サ
ーボモータ毎に区別して表示する管理コンピュータとか
らなることを特徴とする。
【００１８】本発明によれば、直流サーボモータのブラ
シ摩耗に起因する故障の予知のための信号を出力するモ
ニタ装置をロボットの各軸の直流サーボモータ毎に設
け、モニタ装置と通信回線を介して接続された管理コン
ピュータがモニタ装置からの出力信号を受信し、ロボッ
ト毎およびその直流サーボモータ毎に区別して表示する
ので、接続されたロボット全ての直流サーボモータの運
転中に管理コンピュータ上で監視することによりブラシ
摩耗に起因する故障を予知することができ、直流サーボ
モータの保守点検のためのロボットの停止時間を短くし
ロボットを効率的に運転させることができる。
シ摩耗に起因する故障の予知のための信号を出力するモ
ニタ装置をロボットの各軸の直流サーボモータ毎に設
け、モニタ装置と通信回線を介して接続された管理コン
ピュータがモニタ装置からの出力信号を受信し、ロボッ
ト毎およびその直流サーボモータ毎に区別して表示する
ので、接続されたロボット全ての直流サーボモータの運
転中に管理コンピュータ上で監視することによりブラシ
摩耗に起因する故障を予知することができ、直流サーボ
モータの保守点検のためのロボットの停止時間を短くし
ロボットを効率的に運転させることができる。
【００１９】請求項７に記載の発明は、ロボット毎に設
けられ、前記ロボットの各軸の駆動源である各直流サー
ボモータと該直流サーボモータを駆動するコントローラ
とを結ぶ各一対の電源ラインの夫々に流れる電流の差を
それぞれ検出すると共に、該差に相当する信号の大きさ
が予め設定した第１閾値より大の場合は第１信号を、前
記検出された電流差の値が前記第１閾値以下の場合は第
２信号を夫々、前記各直流サーボモータ毎に出力するモ
ニタ部と、表示部を有するとともに、前記各ロボット毎
に設けられた各モニタ部と夫々通信回線を介して接続さ
れ、各モニタ部からの出力信号を受信して前記表示部に
前記第１または第２信号を前記複数のロボット毎および
各直流サーボモータ毎に区別して表示する管理コンピュ
ータとからなることを特徴とする。
けられ、前記ロボットの各軸の駆動源である各直流サー
ボモータと該直流サーボモータを駆動するコントローラ
とを結ぶ各一対の電源ラインの夫々に流れる電流の差を
それぞれ検出すると共に、該差に相当する信号の大きさ
が予め設定した第１閾値より大の場合は第１信号を、前
記検出された電流差の値が前記第１閾値以下の場合は第
２信号を夫々、前記各直流サーボモータ毎に出力するモ
ニタ部と、表示部を有するとともに、前記各ロボット毎
に設けられた各モニタ部と夫々通信回線を介して接続さ
れ、各モニタ部からの出力信号を受信して前記表示部に
前記第１または第２信号を前記複数のロボット毎および
各直流サーボモータ毎に区別して表示する管理コンピュ
ータとからなることを特徴とする。
【００２０】本発明によれば、ロボット毎に設けられた
モニタ部が、ロボットの多自由度の動きを実現する各軸
の駆動源である夫々の直流サーボモータの各電源ライン
に流れる電流差をそれぞれ検出し、各差の大きさと予め
設定した第１閾値および第１閾値より小さい第２閾値と
のそれぞれの大小比較の結果、直流サーボモータ毎に第
１または第２または第３信号を出力し、モニタ部と通信
回線を介して接続された管理コンピュータが各モニタ部
から出力される直流サーボモータ毎の第１または第２ま
たは第３信号を受信し、表示部に各ロボット毎および直
流サーボモータ毎に第１ないし第３信号を区別して表示
するので、接続されたロボット全ての直流サーボモータ
の運転中に管理コンピュータ上で監視することによりブ
ラシ摩耗に起因する故障を予知することができ、直流サ
ーボモータの保守点検のためのロボットの停止時間を短
くしロボットを効率的に運転させることができる。
モニタ部が、ロボットの多自由度の動きを実現する各軸
の駆動源である夫々の直流サーボモータの各電源ライン
に流れる電流差をそれぞれ検出し、各差の大きさと予め
設定した第１閾値および第１閾値より小さい第２閾値と
のそれぞれの大小比較の結果、直流サーボモータ毎に第
１または第２または第３信号を出力し、モニタ部と通信
回線を介して接続された管理コンピュータが各モニタ部
から出力される直流サーボモータ毎の第１または第２ま
たは第３信号を受信し、表示部に各ロボット毎および直
流サーボモータ毎に第１ないし第３信号を区別して表示
するので、接続されたロボット全ての直流サーボモータ
の運転中に管理コンピュータ上で監視することによりブ
ラシ摩耗に起因する故障を予知することができ、直流サ
ーボモータの保守点検のためのロボットの停止時間を短
くしロボットを効率的に運転させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の直流サーボモータのモニ
タ装置およびロボットのモニタシステムの実施形態につ
いて、図面を用いて詳細に説明する。
タ装置およびロボットのモニタシステムの実施形態につ
いて、図面を用いて詳細に説明する。
【００２２】図１は、直流サーボモータおよびそのモニ
タ装置の１チャネル分の等価回路を示したものである。
直流サーボモータ２は一定電圧Ｖ（波高値）のＰＷＭ
（パルス幅変調制御）信号を出力する駆動用のコントロ
ーラ１と電源ライン４を介して接続され、一対の電源ラ
イン４にはモータの回転に伴い負荷電流ＩaおよびＩbが
流れている。また直流サーボモータ２からは絶縁抵抗Ｒ
zを通してアースに漏れ電流Ｉrが流れている。
タ装置の１チャネル分の等価回路を示したものである。
直流サーボモータ２は一定電圧Ｖ（波高値）のＰＷＭ
（パルス幅変調制御）信号を出力する駆動用のコントロ
ーラ１と電源ライン４を介して接続され、一対の電源ラ
イン４にはモータの回転に伴い負荷電流ＩaおよびＩbが
流れている。また直流サーボモータ２からは絶縁抵抗Ｒ
zを通してアースに漏れ電流Ｉrが流れている。
【００２３】すなわち、新品モータのように絶縁抵抗値
Ｒzが極めて大きく、漏れ電流Ｉrが無視できるほど小さ
い場合は、負荷電流Ｉa＝Ｉbであるが、ブラシ摩耗によ
り絶縁抵抗値Ｒzが低下し、漏れ電流Ｉrが無視できない
ほどの大きさＩr＝Ｖ／Ｒzになると、負荷電流はキルヒ
ホッフの法則より、Ｉa＝Ｉb＋Ｉrとなる。
Ｒzが極めて大きく、漏れ電流Ｉrが無視できるほど小さ
い場合は、負荷電流Ｉa＝Ｉbであるが、ブラシ摩耗によ
り絶縁抵抗値Ｒzが低下し、漏れ電流Ｉrが無視できない
ほどの大きさＩr＝Ｖ／Ｒzになると、負荷電流はキルヒ
ホッフの法則より、Ｉa＝Ｉb＋Ｉrとなる。
【００２４】センサ３は等価的にはループコイルで表わ
され、一対の電源ライン４を流れる電流を一括して測定
することにより、両電源ラインに流れる電流の差（Ｉa
−Ｉb）、すなわち上記より漏れ電流Ｉrを測定できる。
され、一対の電源ライン４を流れる電流を一括して測定
することにより、両電源ラインに流れる電流の差（Ｉa
−Ｉb）、すなわち上記より漏れ電流Ｉrを測定できる。
【００２５】ここで、直流サーボモータ２の回転中に検
出される漏れ電流Ｉrの大きさにより、直流サーボモー
タのブラシ摩耗に起因する故障の予知ができる理由につ
いて説明する。
出される漏れ電流Ｉrの大きさにより、直流サーボモー
タのブラシ摩耗に起因する故障の予知ができる理由につ
いて説明する。
【００２６】図２は、稼働中の１１台のサーボモータの
稼働時間（ｈ）とそれぞれのブラシ摩耗量（ｍｍ）との
関係を示したものであり、図３は同じサーボモータ１１
台の絶縁抵抗値Ｒzを上述のように絶縁抵抗計により測
定した結果をブラシ摩耗量に対してプロットしたもので
ある。図２より、モータの稼働時間とブラシ摩耗量との
間には相関関係が見られるが、むしろ、図３に示すブラ
シ摩耗量と絶縁抵抗値との間の相関の方がより顕著であ
ることがわかる。すなわち、絶縁抵抗値Ｒzにより、ブ
ラシ摩耗量を正確に評価できる。
稼働時間（ｈ）とそれぞれのブラシ摩耗量（ｍｍ）との
関係を示したものであり、図３は同じサーボモータ１１
台の絶縁抵抗値Ｒzを上述のように絶縁抵抗計により測
定した結果をブラシ摩耗量に対してプロットしたもので
ある。図２より、モータの稼働時間とブラシ摩耗量との
間には相関関係が見られるが、むしろ、図３に示すブラ
シ摩耗量と絶縁抵抗値との間の相関の方がより顕著であ
ることがわかる。すなわち、絶縁抵抗値Ｒzにより、ブ
ラシ摩耗量を正確に評価できる。
【００２７】次に、１０台のサーボモータについて、絶
縁抵抗計により測定した絶縁抵抗値Ｒzと、駆動電圧で
あるＰＷＭ信号の波高値に相当する直流２８０Ｖ印加時
の漏れ電流計測値Ｉrとの関係をプロットし、合わせて
計算値Ｉr＝２８０（Ｖ）／Ｒzのグラフを図４に示す。
図４より、漏れ電流の計測値は計算値とよい一致を示し
ている。また、図５は、絶縁抵抗Ｒzの測定値が０．２
２ＭΩである直流サーボモータを矩形波波高値２８０Ｖ
のＰＷＭ駆動電圧で回転させたときの、モータの動作時
間に対するセンサ３の出力の変化を示したものである。
なお、センサ出力は毎秒１回サンプリングされたもので
ある。この図５より、センサ出力はモータの回転に伴い
変動はあるが、その平均値は１．３ｍＡを示しており、
これは計算値２８０（Ｖ）／０．２２（ＭΩ）≒１．３
ｍＡと等しい。
縁抵抗計により測定した絶縁抵抗値Ｒzと、駆動電圧で
あるＰＷＭ信号の波高値に相当する直流２８０Ｖ印加時
の漏れ電流計測値Ｉrとの関係をプロットし、合わせて
計算値Ｉr＝２８０（Ｖ）／Ｒzのグラフを図４に示す。
図４より、漏れ電流の計測値は計算値とよい一致を示し
ている。また、図５は、絶縁抵抗Ｒzの測定値が０．２
２ＭΩである直流サーボモータを矩形波波高値２８０Ｖ
のＰＷＭ駆動電圧で回転させたときの、モータの動作時
間に対するセンサ３の出力の変化を示したものである。
なお、センサ出力は毎秒１回サンプリングされたもので
ある。この図５より、センサ出力はモータの回転に伴い
変動はあるが、その平均値は１．３ｍＡを示しており、
これは計算値２８０（Ｖ）／０．２２（ＭΩ）≒１．３
ｍＡと等しい。
【００２８】以上のことから、直流サーボモータの回転
中に図１の等価回路により測定した漏れ電流Ｉrによ
り、サーボモータの絶縁抵抗値、したがって、ブラシ摩
耗量を正確に評価できることが判る。
中に図１の等価回路により測定した漏れ電流Ｉrによ
り、サーボモータの絶縁抵抗値、したがって、ブラシ摩
耗量を正確に評価できることが判る。
【００２９】なお、センサ３の出力は、後述する閾値と
比較する上で、ピークホールド回路等により波形整形さ
れたものであることが望ましく、これをアナログ回路に
て実現しても、またコンピュータプログラムにより算出
してもよい。
比較する上で、ピークホールド回路等により波形整形さ
れたものであることが望ましく、これをアナログ回路に
て実現しても、またコンピュータプログラムにより算出
してもよい。
【００３０】センサ３の上記漏れ電流Ｉrに相当する出
力Ｖrは、第１比較回路６、第２比較回路７および論理
回路８からなる比較部５に入力される。第１比較回路６
は第１閾値Ｔｈ1とセンサ３の出力Ｖrとを比較し、Ｖr
＞Ｔｈ1の場合に１、そうでない場合には０となる信号
Ｖ1を出力する。第２比較回路７は前記第１閾値Ｔｈ1よ
りも小さい第２閾値Ｔｈ2と前記出力Ｖrとを比較し、Ｖ
r＞Ｔｈ2の場合に１、そうでない場合には０となる信号
Ｖ2を出力する。なお、本実施形態では第１閾値Ｔｈ1は
漏れ電流値として５ｍＡに相当し、第２閾値Ｔｈ2は３
ｍＡにそれぞれ相当するように設定している。さらに、
これらの閾値Ｔｈ1、Ｔｈ2は、モータの定格が異なって
も、更には直流サーボモータの形式が異なっても、一律
に同じ値に設定してブラシ摩耗に起因するモータ故障を
予知できることを確認している。
力Ｖrは、第１比較回路６、第２比較回路７および論理
回路８からなる比較部５に入力される。第１比較回路６
は第１閾値Ｔｈ1とセンサ３の出力Ｖrとを比較し、Ｖr
＞Ｔｈ1の場合に１、そうでない場合には０となる信号
Ｖ1を出力する。第２比較回路７は前記第１閾値Ｔｈ1よ
りも小さい第２閾値Ｔｈ2と前記出力Ｖrとを比較し、Ｖ
r＞Ｔｈ2の場合に１、そうでない場合には０となる信号
Ｖ2を出力する。なお、本実施形態では第１閾値Ｔｈ1は
漏れ電流値として５ｍＡに相当し、第２閾値Ｔｈ2は３
ｍＡにそれぞれ相当するように設定している。さらに、
これらの閾値Ｔｈ1、Ｔｈ2は、モータの定格が異なって
も、更には直流サーボモータの形式が異なっても、一律
に同じ値に設定してブラシ摩耗に起因するモータ故障を
予知できることを確認している。
【００３１】論理回路８は第１および第２比較回路６，
７の出力値Ｖ1およびＶ2を入力し、Ｖ1＝Ｖ2＝１のとき
異常信号としての第１信号を出力し、Ｖ1＝０かつＶ2＝
１のとき注意信号としての第２信号を出力し、Ｖ1＝Ｖ2
＝０のとき通常信号としての第３信号を出力する。これ
ら第１ないし第３信号が本発明の比較部５の出力に相当
する。
７の出力値Ｖ1およびＶ2を入力し、Ｖ1＝Ｖ2＝１のとき
異常信号としての第１信号を出力し、Ｖ1＝０かつＶ2＝
１のとき注意信号としての第２信号を出力し、Ｖ1＝Ｖ2
＝０のとき通常信号としての第３信号を出力する。これ
ら第１ないし第３信号が本発明の比較部５の出力に相当
する。
【００３２】比較部５の出力は、図示しないＬＥＤ表示
部に入力され第１信号に対して赤色、第２信号に対して
黄色、第３信号に対して緑色のＬＥＤ表示する。さら
に、比較部５の出力は、後述する管理コンピュータ１０
０へ送信され、他の直流サーボモータのモニタ装置の出
力信号とともに表示される。
部に入力され第１信号に対して赤色、第２信号に対して
黄色、第３信号に対して緑色のＬＥＤ表示する。さら
に、比較部５の出力は、後述する管理コンピュータ１０
０へ送信され、他の直流サーボモータのモニタ装置の出
力信号とともに表示される。
【００３３】図６は、図１に示したサーボモータ毎のモ
ニタ装置を、多自由度のロボットの各軸を駆動するサー
ボモータ毎に設置し、さらに、ロボット毎にモニタでき
るロボットのモニタシステムに用いた実施形態の全体構
成を示している。
ニタ装置を、多自由度のロボットの各軸を駆動するサー
ボモータ毎に設置し、さらに、ロボット毎にモニタでき
るロボットのモニタシステムに用いた実施形態の全体構
成を示している。
【００３４】ロボット２０，２１，２２，・・・は、複
数の自由度を有する多関節型、円筒・極座標型あるいは
直交座標型のロボットである。ロボット２０は、例示と
して６自由度の多関節型ロボットを示しており、ロボッ
ト２０が有する６個のサーボモータはロボットコントロ
ーラ１０によりそれぞれ１対の電源ライン４０によりＰ
ＷＭ制御されている。電源ライン４０には、図１に示し
たモニタ装置を各電源ライン対毎にモータの個数分、す
なわち６チャネル分備えたモニタ部３０が設けられてい
る。
数の自由度を有する多関節型、円筒・極座標型あるいは
直交座標型のロボットである。ロボット２０は、例示と
して６自由度の多関節型ロボットを示しており、ロボッ
ト２０が有する６個のサーボモータはロボットコントロ
ーラ１０によりそれぞれ１対の電源ライン４０によりＰ
ＷＭ制御されている。電源ライン４０には、図１に示し
たモニタ装置を各電源ライン対毎にモータの個数分、す
なわち６チャネル分備えたモニタ部３０が設けられてい
る。
【００３５】モニタ部３０からは、６チャネルの漏れ電
流の検出値と第１および第２閾値との比較結果である第
１ないし第３信号が出力されると共に、漏れ電流の測定
により把握できるモータの稼動時間も出力され、ＲＳ４
２２回線によるモニタネットワーク回線を通じて管理コ
ンピュータ１００へ送られている。他のロボット２１，
２２，・・・についても、それぞれの自由度に応じて設
置されたモータ毎にロボットコントローラ１１，１２，
・・・と、電源ライン４１，４２，・・・とモニタ部３
１，３２，・・・とが設けられ、モニタ部３１，３２，
・・・の出力が管理コンピュータへ送信されている。
流の検出値と第１および第２閾値との比較結果である第
１ないし第３信号が出力されると共に、漏れ電流の測定
により把握できるモータの稼動時間も出力され、ＲＳ４
２２回線によるモニタネットワーク回線を通じて管理コ
ンピュータ１００へ送られている。他のロボット２１，
２２，・・・についても、それぞれの自由度に応じて設
置されたモータ毎にロボットコントローラ１１，１２，
・・・と、電源ライン４１，４２，・・・とモニタ部３
１，３２，・・・とが設けられ、モニタ部３１，３２，
・・・の出力が管理コンピュータへ送信されている。
【００３６】なお、本実施形態では、全てのロボットの
各サーボモータは同じ駆動電圧でＰＷＭ制御されてお
り、上述したように、各モニタ部３０，３１，３２，・
・・における第１閾値Ｔｈ1および第２閾値Ｔｈ2は全て
同じ値、すなわちＴｈ1は漏れ電流５ｍＡ、Ｔｈ2は漏れ
電流３ｍＡにそれぞれ相当する値に設定されている。
各サーボモータは同じ駆動電圧でＰＷＭ制御されてお
り、上述したように、各モニタ部３０，３１，３２，・
・・における第１閾値Ｔｈ1および第２閾値Ｔｈ2は全て
同じ値、すなわちＴｈ1は漏れ電流５ｍＡ、Ｔｈ2は漏れ
電流３ｍＡにそれぞれ相当する値に設定されている。
【００３７】管理コンピュータ１００では、ロボットの
稼動中に各モニタ部より１秒ごとに送信される第１ない
し第３信号を受信し、モータ毎、およびロボット毎に異
常、注意、通常のそれぞれの信号状態を表示する。同時
に、モータ毎に稼動時間データおよび修理履歴等のデー
タも管理し、必要に応じて表示できるようになってい
る。
稼動中に各モニタ部より１秒ごとに送信される第１ない
し第３信号を受信し、モータ毎、およびロボット毎に異
常、注意、通常のそれぞれの信号状態を表示する。同時
に、モータ毎に稼動時間データおよび修理履歴等のデー
タも管理し、必要に応じて表示できるようになってい
る。
【００３８】また、管理コンピュータ１００はイントラ
ネット回線にも接続され、上述したロボットのモニタ状
況をＷｅｂ形式で送信している。
ネット回線にも接続され、上述したロボットのモニタ状
況をＷｅｂ形式で送信している。
【００３９】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、直流サーボモータ２の漏れ電流Ｉrを、センサ３に
より電源ライン４に流れる電流を一括して非接触で検出
することにより測定できるので、漏れ電流、すなわちそ
れと比例関係にあるモータの絶縁抵抗とよい相関がある
ブラシ摩耗量を正確に評価できる。したがって、漏れ電
流の大きさを閾値と比較することにより、ブラシ摩耗に
起因するモータ故障を正確、かつ、モータ運転中に簡便
に予知することができる。
ば、直流サーボモータ２の漏れ電流Ｉrを、センサ３に
より電源ライン４に流れる電流を一括して非接触で検出
することにより測定できるので、漏れ電流、すなわちそ
れと比例関係にあるモータの絶縁抵抗とよい相関がある
ブラシ摩耗量を正確に評価できる。したがって、漏れ電
流の大きさを閾値と比較することにより、ブラシ摩耗に
起因するモータ故障を正確、かつ、モータ運転中に簡便
に予知することができる。
【００４０】さらに、本実施形態によれば、多自由度の
ロボット２０，２１，２２・・・の各軸を駆動する各直
流サーボモータ毎に、上記漏れ電流測定によるモータ故
障予知を行うモニタ部３０，３１，３２・・・を設け、
モニタ部の出力を管理コンピュータ１００で一括表示す
るようにしたので、多数のロボット毎および各ロボット
のモータ毎にモータ故障を監視、予知することができ
る。 （他の実施形態）なお、上記実施形態では、モータの漏
れ電流値の大きさと閾値との比較に基づいてモータ故障
を予知するようにしたが、これに限らない。すなわち、
センサ３は、測定した漏れ電流Ｉr（ｔ）によってコン
トローラ１の出力電圧Ｖ（ｔ）を割る、すなわち漏れ電
流の逆数１／Ｉrにコントローラ出力電圧Ｖをかけるこ
とにより絶縁抵抗値Ｒzを演算し、出力してもよい。こ
こで、（ｔ）は瞬時値を表わす。
ロボット２０，２１，２２・・・の各軸を駆動する各直
流サーボモータ毎に、上記漏れ電流測定によるモータ故
障予知を行うモニタ部３０，３１，３２・・・を設け、
モニタ部の出力を管理コンピュータ１００で一括表示す
るようにしたので、多数のロボット毎および各ロボット
のモータ毎にモータ故障を監視、予知することができ
る。 （他の実施形態）なお、上記実施形態では、モータの漏
れ電流値の大きさと閾値との比較に基づいてモータ故障
を予知するようにしたが、これに限らない。すなわち、
センサ３は、測定した漏れ電流Ｉr（ｔ）によってコン
トローラ１の出力電圧Ｖ（ｔ）を割る、すなわち漏れ電
流の逆数１／Ｉrにコントローラ出力電圧Ｖをかけるこ
とにより絶縁抵抗値Ｒzを演算し、出力してもよい。こ
こで、（ｔ）は瞬時値を表わす。
【００４１】この場合、演算された絶縁抵抗値が、予め
設定した第１閾値（たとえば、２８０（Ｖ）／５ｍＡ＝
０．０５６ＭΩに相当する値）より小のとき異常信号
を、第１閾値以上かつ予め設定した第１閾値より大きい
第２閾値（たとえば、２８０（Ｖ）／３ｍＡ＝０．０９
３ＭΩ）より小のとき注意信号を、第２閾値以上のとき
通常信号を、比較部５がそれぞれ出力すれば、上記実施
形態と同様、ブラシ摩耗に起因するモータ故障を正確に
予知することができる。さらに、モータ形式や駆動条件
が異なる場合など、モータの駆動電圧が変わる場合で
も、設定した閾値を変更することなく、絶縁抵抗値の大
小によりブラシ摩耗に起因するモータ故障を正確に予知
することができる。
設定した第１閾値（たとえば、２８０（Ｖ）／５ｍＡ＝
０．０５６ＭΩに相当する値）より小のとき異常信号
を、第１閾値以上かつ予め設定した第１閾値より大きい
第２閾値（たとえば、２８０（Ｖ）／３ｍＡ＝０．０９
３ＭΩ）より小のとき注意信号を、第２閾値以上のとき
通常信号を、比較部５がそれぞれ出力すれば、上記実施
形態と同様、ブラシ摩耗に起因するモータ故障を正確に
予知することができる。さらに、モータ形式や駆動条件
が異なる場合など、モータの駆動電圧が変わる場合で
も、設定した閾値を変更することなく、絶縁抵抗値の大
小によりブラシ摩耗に起因するモータ故障を正確に予知
することができる。
【００４２】また、センサ３は、測定した漏れ電流Ｉr
（ｔ）をコントローラ１の出力電圧Ｖ（ｔ）で割ること
により、絶縁抵抗のコンダクタンスを演算、出力するよ
うにしてよい。この場合、上記と同様、モータの駆動電
圧が変わる場合でも、設定した閾値を変更することな
く、コンダクタンスの大小によりブラシ摩耗に起因する
モータ故障を正確に予知することができる。
（ｔ）をコントローラ１の出力電圧Ｖ（ｔ）で割ること
により、絶縁抵抗のコンダクタンスを演算、出力するよ
うにしてよい。この場合、上記と同様、モータの駆動電
圧が変わる場合でも、設定した閾値を変更することな
く、コンダクタンスの大小によりブラシ摩耗に起因する
モータ故障を正確に予知することができる。
【図１】本発明の実施形態の直流サーボモータのモニタ
装置の等価回路を示す図である。
装置の等価回路を示す図である。
【図２】直流サーボモータの稼働時間とブラシ摩耗量の
実測値との関係を示す線図である。
実測値との関係を示す線図である。
【図３】図２のブラシ摩耗量と絶縁抵抗値の実測値との
関係を示す線図である。
関係を示す線図である。
【図４】直流サーボモータの回転停止時における絶縁抵
抗値と漏れ電流との関係を実測値および計算値について
それぞれプロットした図である。
抗値と漏れ電流との関係を実測値および計算値について
それぞれプロットした図である。
【図５】直流サーボモータの回転中に測定した漏れ電流
Ｉrの時間変化の様子を示す図である。
Ｉrの時間変化の様子を示す図である。
【図６】本発明の実施形態のロボットのモニタシステム
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
１…コントローラ、２…直流サーボモータ、３…セン
サ、４…電源ライン、５…比較部、６…第１比較回路、
７…第２比較回路、８…論理回路、１０，１１，１２，
…ロボットコントローラ、２０，２１，２２，…ロボッ
ト、３０，３１，３２，…モニタ部、４０，４１，４
２，…電源ライン、１００…管理コンピュータ。
サ、４…電源ライン、５…比較部、６…第１比較回路、
７…第２比較回路、８…論理回路、１０，１１，１２，
…ロボットコントローラ、２０，２１，２２，…ロボッ
ト、３０，３１，３２，…モニタ部、４０，４１，４
２，…電源ライン、１００…管理コンピュータ。
Claims (7)
- 【請求項１】 直流サーボモータと該直流サーボモータ
を駆動するコントローラとを結ぶ電源ラインに流れる電
流を測定するモニタ装置であって、該モニタ装置は、 前記直流サーボモータの絶縁抵抗を流れる漏れ電流を測
定するセンサ部と、 前記センサ部の出力値と予め設定した第１閾値とを比較
し、該比較結果に基づいて異常信号を出力する比較部と
を有することを特徴とする直流サーボモータのモニタ装
置。 - 【請求項２】 直流サーボモータと該直流サーボモータ
を駆動するコントローラとを結ぶ電源ラインに流れる電
流を測定するモニタ装置であって、該モニタ装置は、 前記直流サーボモータの一対の電源ラインの夫々に流れ
る電流の差を検出し、該差に相当する信号を出力するセ
ンサ部と、 前記センサ部の出力値と予め設定した第１閾値とを比較
し、前記出力値が前記第１閾値より大である場合に異常
信号を出力する比較部とを有することを特徴とする直流
サーボモータのモニタ装置。 - 【請求項３】 前記比較部は前記第１閾値より小さな第
２閾値をさらに有するとともに、前記センサ部の出力値
が前記第１閾値以下でかつ前記第２閾値より大の場合は
注意信号を出力し、前記センサ部の出力値が前記第２閾
値以下の場合は通常信号を出力することを特徴とする請
求項２に記載の直流サーボモータのモニタ装置。 - 【請求項４】 直流サーボモータと該直流サーボモータ
を駆動するコントローラとを結ぶ電源ラインに流れる電
流を測定するモニタ装置であって、該モニタ装置は、 前記直流サーボモータの一対の電源ラインの夫々に流れ
る電流の差を検出し、該差の逆数に応じた信号を出力す
るセンサ部と、 前記センサ部の出力値と予め設定した第１閾値とを比較
し、前記出力値が前記第１閾値より小である場合に異常
信号を出力する比較部とを有することを特徴とする直流
サーボモータのモニタ装置。 - 【請求項５】 前記比較部は前記第１閾値より大きな第
２閾値をさらに有するとともに、前記センサ部の出力値
が前記第１閾値以上でかつ前記第２閾値より小の場合は
注意信号を出力し、前記センサ部の出力値が前記第２閾
値以上の場合は通常信号を出力することを特徴とする請
求項４に記載の直流サーボモータのモニタ装置。 - 【請求項６】 請求項１ないし５に記載の直流サーボモ
ータのモニタ装置がロボットの各軸の駆動源である各直
流サーボモータ毎に設けられると共に、 表示部を有し、かつ、前記モニタ装置と夫々通信回線を
介して接続され、各モニタ装置の比較部からの出力信号
を受信して前記表示部に前記出力信号をロボット毎およ
び各直流サーボモータ毎に区別して表示する管理コンピ
ュータとからなることを特徴とするロボットのモニタシ
ステム。 - 【請求項７】 ロボット毎に設けられ、前記ロボットの
各軸の駆動源である各直流サーボモータと該直流サーボ
モータを駆動するコントローラとを結ぶ各一対の電源ラ
インの夫々に流れる電流の差をそれぞれ検出すると共
に、該差に相当する信号の大きさが予め設定した第１閾
値より大の場合は第１信号を、前記差に相当する信号の
大きさが前記第１閾値以下で、かつ、予め設定した前記
第１閾値より小さい第２閾値より大の場合は第２信号
を、前記差に相当する信号の大きさが前記第２閾値以下
の場合は第３信号を、夫々前記各直流サーボモータ毎に
出力するモニタ部と、 表示部を有するとともに、前記各ロボット毎に設けられ
た各モニタ部と夫々通信回線を介して接続され、各モニ
タ部からの出力信号を受信して前記表示部に前記第１ま
たは第２または第３信号を前記複数のロボット毎および
各直流サーボモータ毎に区別して表示する管理コンピュ
ータとからなることを特徴とするロボットのモニタシス
テム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001346243A JP2003153583A (ja) | 2001-11-12 | 2001-11-12 | 直流サーボモータのモニタ装置およびロボットのモニタシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001346243A JP2003153583A (ja) | 2001-11-12 | 2001-11-12 | 直流サーボモータのモニタ装置およびロボットのモニタシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003153583A true JP2003153583A (ja) | 2003-05-23 |
Family
ID=19159450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001346243A Pending JP2003153583A (ja) | 2001-11-12 | 2001-11-12 | 直流サーボモータのモニタ装置およびロボットのモニタシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003153583A (ja) |
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2001
- 2001-11-12 JP JP2001346243A patent/JP2003153583A/ja active Pending
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