JP2015093360A - 駆動装置、ロボット装置、駆動装置の制御方法、プログラム及び記録媒体 - Google Patents

駆動装置、ロボット装置、駆動装置の制御方法、プログラム及び記録媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】ベルトの張力を検出するロードセルを用いずに、ベルトのメンテナンスの時期を自己診断する。【解決手段】駆動ユニット120は、サーボモータ121と、サーボモータ121の出力軸121Aの回転を減速する減速機123と、サーボモータ121の出力軸121Aの回転を減速機123に伝達するベルト124と、を有する。また、駆動ユニット120は、サーボモータ121の出力軸121Aの回転角度θinを検出するエンコーダ122と、減速機123の出力軸123Aの回転角度θoutを検出するエンコーダ125とを有する。回転角度θinを、減速機123の減速比Nを用いて角度変換し、角度変換した回転角度θin/Nと回転角度θoutとの誤差Δθに基づき、ベルト124のメンテナンスが必要か否かを判断する。【選択図】図2

Description

本発明は、ベルトにより回転モータの回転を減速機に伝達する駆動装置、駆動装置を備えたロボット装置、駆動装置の制御方法、プログラム及び記録媒体に関する。
一般に、ロボットアームの関節の駆動には、ACサーボモータやDCブラシレスサーボモータ等の回転モータであるサーボモータが用いられており、高出力のトルクを得るために減速機が設けられ、その間をベルトで動力伝達されることが多い。
従来、ロボットアームの各関節の角度制御は、サーボモータの出力軸に直結されたロータリーエンコーダ(エンコーダ)でサーボモータの出力軸の回転角度を検出して行っていた。しかしながら、サーボモータに結合した減速機は、構造上、ねじれやガタが生じるため、関節にねじれが生じ、サーボモータの出力軸の回転角度では、正確に関節の角度を求めることができなかった。そのため、ロボットアーム先端等、ロボット本体の位置誤差となっていた。
近年、ロボットアームの位置誤差を小さくするために、減速機の出力軸にエンコーダを設けて位置を検出するものが提案されている(特許文献1参照)。関節の角度を直接検出することができるため、ロボットアームの位置誤差も小さくすることができる。
一方、ロボットに限らず製造装置では、製造における稼働率を上げるためメンテナンスによる停止時間を極力小さくすることを求められている。ベルトは使用を続けるとベルトの伸びにより張力の低下が生じる。また、歯付ベルト(タイミングベルト)では歯の摩耗によってもベルトの張力が低下する。ベルトの張力には適正な範囲が定められ、適正な張力を下回ったまま動作させると動力伝達性能が著しく低下し、場合によっては破損することがある。回転モータ、ベルト及び減速機を有する駆動装置を備えたロボット装置は、ベルトの張力が適正値より低下することを防止するために、ベルトの張力を管理する必要がある。
従来、ベルトの張力を管理するには、ベルト張力測定器をベルトに当てて、張力の変化を定期的に測定していた。しかし、ロボットアームの関節駆動部を構成する駆動装置は、外装カバーに覆われていることが多く、さらにベルト伝達機構部が多い多関節のロボットアームでは、定期的なメンテナンスの度に多大な時間をかけてカバーを分解し張力測定する行為が必要となる。これに対して、ロボットアームの内部にロードセルを設置して、ロボットアームを分解せずにベルトの張力を検出することが提案されている(特許文献2参照)。
特開2011−176913号公報 特開2011−64247号公報
しかしながら、上記特許文献2のようにベルトの張力をロードセルによって計測する場合、ロボットアームの内部にロードセルを設置するためのスペースが必要となり、駆動装置、ひいてはロボットアームが大型化していた。
そこで、本発明は、ベルトのメンテナンスの時期を自己診断するためのベルトの張力を検出するロードセルが不要な駆動装置、ロボット装置、駆動装置の制御方法、プログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。
本発明の駆動装置は、回転モータと、前記回転モータの出力軸の回転を減速する減速機と、前記回転モータの出力軸の回転を前記減速機に伝達するベルトと、前記回転モータの出力軸の回転角度を検出する第1角度検出部と、前記減速機の出力軸の回転角度を検出する第2角度検出部と、前記第1角度検出部により検出された回転角度、及び前記第2角度検出部により検出された回転角度のうちいずれか一方の回転角度を、前記減速機の減速比を用いて角度変換し、角度変換した前記一方の回転角度と他方の回転角度との誤差に基づき、前記ベルトのメンテナンスが必要か否かを判断する制御部と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、ベルトの張力を検出するロードセルを用いなくても、ベルトのメンテナンス時期を自動的に判断することができ、ローコストで小型の装置を実現することができる。
第1実施形態に係るロボット装置の概略構成を示す斜視図である。 ロボットアームの関節の部分斜視図である。 ロボット装置の制御装置の構成を示すブロック図である。 第1実施形態に係るロボット装置の制御系を示す機能ブロック図である。 第1実施形態に係るロボット装置の制御系による制御動作を示すフローチャートである。 誤差とベルトの張力との関係を示すグラフである。 ロボットアームの各サーボモータに電源が投入されサーボオン状態になった以降のベルトの張力を示したグラフである。 第1実施形態におけるCPUによる関節の角度の制御動作を示すフローチャートである。 第2実施形態に係るロボット装置の制御系を示す機能ブロック図である。 第2実施形態に係るロボット装置の制御系による制御動作を示すフローチャートである。 サーボモータを正弦波掃引駆動した際に入力側エンコーダで検出された回転角度、及び出力側エンコーダで検出された回転角度をN倍した際の回転角度を示す波形図である。 誤差の周波数特性を示す図である。 ロボットアームの姿勢を示す説明図である。 ロボットアームの姿勢を変更した際の誤差の周波数特性を示すグラフである。 第3実施形態に係るロボット装置の制御系を示す機能ブロック図である。 第3実施形態に係るロボット装置の制御系による制御動作を示すフローチャートである。 サーボモータの出力軸を回転させた際の減速機の出力軸の回転角度の応答特性を示すグラフである。
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
[第1実施形態]
(1)ロボット装置の構成の説明
図1は、本発明の第1実施形態に係るロボット装置の概略構成を示す斜視図である。図1に示すロボット装置500は、例えば組立作業等を行う産業ロボットである。ロボット装置500は、垂直多関節型のロボット100と、ロボット100に接続され、ロボット100を制御する制御装置200と、制御装置200に接続され、ロボット100を教示する教示装置であるティーチングペンダント300と、を備えている。ロボット100は、多軸(6軸)のロボットアーム101と、ロボットアーム101の先端に取り付けられたエンドエフェクタとしてのロボットハンド102と、を有している。
ロボットアーム101は、作業台に固定された基端リンクであるベース部111と、変位や力を伝達する複数のリンク(フレーム)112〜117と、を有している。各リンク111〜117は、複数の関節J1〜J6で旋回又は回転可能に連結されている。
また、ロボットアーム101の先端、即ち先端リンクであるリンク117には、ロボットハンド102が連結されている。ロボットハンド102は、任意のワークWに対して把持等の作業を行うエンドエフェクタである。
各関節J1〜J6には、制御装置200からの指令により関節を駆動する駆動ユニットが設けられている。
(2)関節J2を例とした関節構造の詳細説明
以下、関節J1〜J6を代表して、関節J2を例に説明する。なお、他の関節J1、J3〜J6も略同様の構成であるため、図示及び説明を省略する。図2は、ロボットアーム101の関節J2の部分斜視図である。
図2に示すように、関節J2には、駆動ユニット120が設けられている。駆動ユニット120は、回転モータである電磁モータとしてのサーボモータ121と、サーボモータ121の出力軸(回転軸)121Aの回転角度を検出する第1角度検出部としてのエンコーダ(入力側エンコーダ)122と、を有している。また、駆動ユニット120は、サーボモータ121のトルクを増大させるためにサーボモータ121の出力(出力軸121Aの回転)を減速する減速機123と、減速機123にサーボモータ121の回転駆動を伝達するベルト124と、を有している。また、駆動ユニット120は、減速機123の出力軸123Aの回転角度、即ちリンク112とリンク113との相対角度を検出する第2角度検出部としてのエンコーダ(出力側エンコーダ)125を有している。
サーボモータ121は、例えばブラシレスDCサーボモータやACサーボモータである。減速機123は、ベルト124を介して伝達されたサーボモータ121の回転角度を減速する。減速機123は、小型軽量で減速比Nの大きい波動歯車減速機を用いるのが望ましい。減速機123の出力軸123Aは、リンク112(図1)に接続されている。減速機123の出力軸123Aの回転角度が、出力角度、即ち関節J2の関節角度である。
入力側エンコーダ122は、インクリメンタル型のロータリーエンコーダでもよいが、サーボモータ121の出力軸121Aの所定の回転位置を原点とした絶対角度が検出できるアブソリュート型のロータリーエンコーダであるのが望ましい。ロータリーエンコーダである入力側エンコーダ122は、サーボモータ121の出力軸121Aの一端部に設けられている。そして、入力側エンコーダ122は、サーボモータ121の出力軸121Aの回転に伴って、出力軸121Aの回転角度を示すパルス信号を生成し、制御装置200(図1)に出力する。
出力側エンコーダ125は、入力側エンコーダ122に対して減速機123の減速比N倍の分解能を持つことが望ましい。出力側エンコーダ125は、関節J2の駆動に伴って、即ち出力軸123Aの回転に伴って、出力軸123Aの回転角度を示すパルス信号を生成し、制御装置200(図1)に出力する。出力側エンコーダ125は、光学式ロータリーエンコーダや磁気式ロータリーエンコーダ等のいずれの方式でもよい。
サーボモータ121の出力軸121Aの他端部には、駆動プーリ126が取り付けられている。減速機123の入力軸123Bには、従動プーリ127が取り付けられている。駆動プーリ126の回転駆動力は従動プーリ127へベルト124を介して伝達される。
ベルト124は、無端状のベルトであり、組立作業等を行うロボットアーム101では正確な位置決めが求められるので、歯付ベルトであることが望ましい。ベルト124による減速、或いは増速がない場合、サーボモータ121の出力軸121Aの回転(動力)は、ベルト124を介して減速機123の入力軸123Bに伝達される。減速機123の出力軸123Aは、入力軸123Bの回転に対して1/Nに減速されて回転する。本実施形態ではベルト124による減速や増速が無い場合について説明する。
以上の構成により、ロボットアーム101の関節J2は、サーボモータ121により減速機123を介して駆動される。なお、第1実施形態では、ロボット全体を制御する制御装置200と、駆動ユニット120により駆動装置が構成されている。
(3)ロボット装置の制御装置の説明
図3は、ロボット装置500の制御装置200の構成を示すブロック図である。制御装置200は、制御部(演算部)としてのCPU(Central Processing Unit)201を備えたコンピュータである。制御装置200は、記憶部としてROM(Read Only Memory)202、RAM(Random Access Memory)203及びHDD(Hard Disk Drive)204を備えている。また、制御装置200は、記録ディスクドライブ205と、各種のインタフェース211〜215とを備えている。
CPU201には、ROM202、RAM203、HDD204、記録ディスクドライブ205及び各種のインタフェース211〜215が、バス216を介して接続されている。ROM202には、BIOS等の基本プログラムが格納されている。RAM203は、CPU201の演算処理結果を一時的に記憶する記憶装置である。
HDD204は、CPU201の演算処理結果である各種のデータ等を記憶する記憶装置であると共に、CPU201に、後述する各種演算処理(工程)を実行させるためのプログラム230を記録するものである。CPU201は、HDD204に記録(格納)されたプログラム230に基づいて各種演算処理を実行する。
記録ディスクドライブ205は、記録ディスク231に記録された各種データやプログラム等を読み出すことができる。
インタフェース211には、ティーチングペンダント300が接続されている。ティーチングペンダント300は、ユーザが操作するものであり、ユーザの操作により各関節J1〜J6の目標関節角度を出力する。CPU201は、インタフェース211及びバス216を介してティーチングペンダント300からの目標関節角度のデータ信号の入力を受ける。
インタフェース212には、エンコーダ122,125が接続されている。エンコーダ122,125からは、検出角度を示すパルス信号が出力される。CPU201は、インタフェース212及びバス216を介してエンコーダ122,125からのパルス信号の入力を受ける。
インタフェース213には、表示部としてのモニタ311が接続されており、モニタ311には、CPU201の制御の下、各種画像が表示される。インタフェース214には、書き換え可能な不揮発性メモリや外付けHDD等の外部記憶装置312が接続されている。
インタフェース215には、サーボ制御装置313が接続されている。CPU201は、サーボモータ121の出力軸121Aの回転角度の制御量を示す駆動指令のデータを所定時間間隔でバス216及びインタフェース215を介してサーボ制御装置313に出力する。サーボ制御装置313は、制御部としてのCPU201から入力を受けた駆動指令に基づき、サーボモータ121への電流の出力量を演算し、サーボモータ121へ電流を供給して、ロボットアーム101の関節J1〜J6の関節角度制御を行う。
即ち、CPU201は、サーボ制御装置313を介して、各関節J1〜J6の角度が目標関節角度となるように、各駆動ユニットのサーボモータ121による各関節J1〜J6の駆動を制御する。
(4)構成をブロック化し、その機能とブロック間の関係の説明
図4は、第1実施形態に係るロボット装置500の制御系を示す機能ブロック図である。図5は、第1実施形態に係るロボット装置500の制御系による制御動作を示すフローチャートである。ここで、図3に示す制御部としてのCPU201は、プログラム230を実行することにより、図4に示す各部401〜405として機能する。なお、各記憶部406〜408は、例えばROM202、RAM203、HDD204及び外部記憶装置312のうちの少なくとも一つで構成されている。以下、各部の動作、即ち、駆動装置(ロボット装置)の制御方法の各工程についてフローチャートを用いて説明する。
まず、CPU201は、ユーザが制御装置200又はティーチングペンダント300を操作することにより送られた指令に基づき、ベルトメンテナンスを診断するプログラム230を実行処理するベルトメンテナンス診断モードに変更する(S1)。通常、CPU201は、ロボット100を動作させる動作モードに設定してあるが、ユーザからの指令を受けて、ベルトメンテナンス診断モードに設定を変更する。CPU201は、このベルトメンテナンス診断モードに移行した際、図4に示す各部401〜404として機能する。
CPU201は、ベルト124の張力を診断する動作を実行する(S2)。ステップS2では、サーボ制御装置313がプログラム230に従って動作するCPU201からの指令に基づきサーボモータ121に駆動電流を供給して、ロボットアーム101の関節J1〜J6の関節角度制御を行う。
即ち、駆動指令部401は、プログラム230に基づき、ロボットアーム101の各関節J1〜J6を動作させる駆動指令信号をサーボ制御装置313へ送信する。サーボ制御装置313は、受けた駆動指令に基づき、サーボモータ121への電流の出力量を演算し、サーボモータ121へ電流を供給してサーボモータ121の回転を制御する。サーボ制御装置313は、入力側エンコーダ122により検出された回転角度θin及び入出力角度誤差演算部402により演算された誤差Δθからサーボモータ121の制御量を決定して、サーボモータ121の駆動を制御する。サーボモータ121は、サーボ制御装置313から電力供給を受けて駆動トルクを発生し、出力軸121Aと共に入力側エンコーダ122と駆動プーリ126を回転させる。入力側エンコーダ122は、出力軸121Aの回転に伴って回転角度θinをサーボ制御装置313と入出力角度誤差演算部402へ出力する。駆動プーリ126は従動プーリ127とベルト124を介して接続され、サーボモータ121で発生した回転駆動力を減速機123側へ伝達する。減速機123は伝達されたサーボモータ121の回転を1/Nに減速して出力軸123Aへ所定角を出力する。減速機123の出力された回転角度θoutは出力側に設置された出力側エンコーダ125により検出される。出力側エンコーダ125は出力軸123Aの回転に伴って回転角度θoutを入出力角度誤差演算部402へ出力する。
入出力角度誤差演算部402は、入力側エンコーダ122により検出された回転角度(検出角度)θinと、出力側エンコーダ125により検出された回転角度(検出角度)θoutとをそれぞれ取得する(第1角度取得工程,第2角度取得工程)。入出力角度誤差演算部402は、回転角度θin,θout及び減速機123の減速比Nから、各関節J1〜J6に生じたそれぞれの入出力角度誤差(誤差)Δθを算出する。各誤差Δθは、各関節J1〜J6にねじれない場合の理想状態の関節角度と、実際の使用で各関節J1〜J6にねじれが生じた場合の実使用時の関節角度との差分である。
入出力角度誤差演算部402は、以下の示す(式1)の演算を行うことで誤差Δθを求める。
Figure 2015093360
具体的には、入出力角度誤差演算部402は、回転角度θin,θoutのうちいずれか一方の回転角度(第1実施形態では、回転角度θin)を減速機123の減速比Nを用いて角度変換(即ちθin/Nを演算)する。そして、入出力角度誤差演算部402は、角度変換した一方の回転角度θin/Nと他方の回転角度θoutとの誤差Δθを演算する。誤差Δθが生じる理由としては、ベルト124の伸びや減速機123の弾性ねじれ変形などの要因である。
ベルト張力換算部403は、入出力角度誤差演算部402で算出された誤差Δθに基づき、ベルト124の張力Tを演算する。
図6は、誤差Δθとベルトの張力Tとの関係を示すグラフである。同じ荷重条件であれば、一般に減速機123は歯車で構成されるので、入力軸123Bと出力軸123Aの剛性は一定である。剛性が一定であるので、同じ荷重条件であれば、ねじれ量も一定になる。これに対し、ベルト124は、使用によりベルト124の摩擦等でベルト124の張力Tが小さくなり、剛性も劣化することが知られている。すなわち、誤差Δθの変化の支配的な要因は、ベルト124の張力Tの変化である。誤差Δθはベルト124の張力Tと対応関係にあるため、誤差Δθからベルト124の張力Tを算出できる。このため、予め誤差Δθとベルト124の張力Tとの関係を実験的に求めておけばよい。
図6に示すように、初期状態における誤差Δθは、ベルト124の張力Tが正常値であるため、減速機123のねじれ量が支配的となる。そして、ベルト124の劣化により、ベルト124が伸びて張力Tが小さくなり、誤差Δθが初期状態よりも大きくなる。
張力記憶部としてのΔθ−T記憶部406には、予め実験により求めておいた、誤差Δθとベルト124の張力Tとの関係式又はテーブル等の関係が記憶されている。具体的には、Δθ−T記憶部406には、ベルト124が初期状態から劣化した状態までの誤差Δθとベルト124の張力Tとの関係式又はテーブル等の関係が記憶されている。
ベルト張力換算部403は、Δθ−T記憶部406に記憶された関係(関係式又はテーブル)に基づき、誤差Δθに対応するベルト124の張力Tを求める(S3)。
許容値記憶部407には、演算した張力Tとの比較に用いる許容値(所定張力)Trefが記憶されている。この許容値Trefは、ユーザが任意に設定することができ、第1実施形態では、ベルト124の交換や修理、調整等のメンテナンスが必要となる張力よりも大きな値に設定されており、例えばデータシートに記載されている値や、実験により求めた値とする。
条件記憶部408は、許容値記憶部407で張力を記憶した際のロボットアーム101の姿勢、ロボットアーム101の先端状態(先端荷重条件)、及びロボットアーム101の温度条件の記憶を行う。減速機123の出力軸123Aにおける慣性質量は、ロボットアーム101の姿勢及び先端荷重条件によって異なる。このため、本実施形態のように許容値と検出値を比較する場合には、ロボットアーム101の姿勢と先端荷重条件を同等にしなければならない。
先端荷重条件はロボットハンド102とワークWの質量と重心位置である。ベルト124のスパン長となるサーボモータ121の出力軸121Aと減速機123の入力軸123Bとの距離は、ロボットアーム101の温度条件による熱膨張量によって異なる。このため、本実施形態のように許容値と検出値を比較する場合には、ロボットアーム101の温度条件を同等にしなければならない。したがって、各エンコーダ122,125による回転角度の検出結果の取得は、特定のエンドエフェクタをロボットアーム101の先端に取り付け、ロボットアーム101の暖機運転後の熱平衡状態のときに、ロボットアーム101の特定の姿勢で行うのがよい。
図7は、ロボットアーム101の各サーボモータ121に電源が投入されサーボオン状態(暖機運転状態)になった以降のベルト124の張力を示したグラフである。時刻0のとき、ロボットアーム101の各サーボモータ121に電源が投入される前であり、ベルト124の張力はT133である。時刻0〜t131の間、サーボ制御装置313からロボットアーム101の各サーボモータ121に電源(一定の電流値の電流I)が投入され、サーボオン状態(暖機運転状態)になる。
サーボモータ121内のモータ巻線の巻線抵抗値がRだった場合、サーボモータ121は熱量I×Rで発熱する。サーボモータ121が発熱すると固定されているリンク113へ伝熱し、熱平衡に達するまで温度上昇する。リンク113は金属部材で製作され温度上昇すると熱膨張を起こし、リンク113に固定されているサーボモータ121と減速機123の軸間距離も伸びることになる。軸間距離が伸びると、ベルト124の張力が上昇することになる。サーボモータ121と減速機123の軸間距離が伸びると、間にあるベルト124の張力は熱平衡に達する時刻t132までに張力T133から張力T134まで増加する。時刻t131以降リンク113は熱平衡に達し、ベルト124の張力はT134で安定する。
許容値記憶部407に記憶されるベルト124の張力の許容値Trefは、ロボットアーム101の温度変化による誤差を小さくするために、時刻t132のベルト124の張力T134を記憶する。そして条件記憶部408は、許容値記憶部407でベルト張力T134を記憶した際のロボットアーム101の温度条件の記憶を行う。
メンテナンス判断部404は、誤差Δθに基づき、ベルト124のメンテナンスが必要か否かを判断する(S4:判断工程)。つまり、メンテナンス判断部404は、ベルト張力換算部403で換算されたベルト124の張力Tと許容値記憶部407の情報(許容値Tref)とを比較して、ベルト124のメンテナンスが必要な状態かを否かを判断する。具体的に説明すると、メンテナンス判断部404は、張力Tが許容値Tref以上であるか否かを判断する。即ち、メンテナンス判断部404は、ベルト124の張力Tが所定張力(許容値)Tref以上の場合に、ベルト124が正常であると判断する(S4:Yes)。また、メンテナンス判断部404は、ベルト124の張力Tが所定張力(許容値)Trefを下回った場合に、前記ベルト124のメンテナンスが必要と判断する(S4:No)。
メンテナンス判断部404は、判断の際に、条件記憶部408の情報を読み出し、検出時の姿勢、先端荷重条件、及び温度条件が同じであるかをも判断し、異なる場合はユーザに通知する。
メンテナンス通知部405は、メンテナンス判断部404にてベルト124のメンテナンスが必要ない判断された場合(S4:Yes)、ベルト124が正常であることをティーチングペンダント300又はモニタ321等の表示部に表示させる(S5)。
メンテナンス通知部405は、メンテナンス判断部404にてベルト124のメンテナンスが必要である判断された場合(S4:No)、メンテナンスが必要であることをティーチングペンダント300又はモニタ321等の表示部に表示させる(S6)。これにより、ベルト124のメンテナンスが必要であることをロボット使用者に通知する。つまり、ティーチングペンダント300又はモニタ321には、ベルト124のメンテナンスが必要か否か(判断結果)が表示される。
なお、第1実施形態では、誤差Δθを張力Tに換算し、張力Tが許容値Tref以上であるか否かを判断しているが、張力Tへの換算作業を省略してもよい。つまり、誤差Δθは、張力Tに対応しているので、誤差Δθそのものでベルト124のメンテナンスが必要か否かを判断してもよい。その際、誤差Δθに対する許容値θrefを設定し、誤差Δθが許容値θref以下であるか否かを判断すればよい。そして、誤差Δθが許容値θrefを上回れば、ベルト124のメンテナンスが必要と判断すればよい。
(5)CPU201の関節角度の制御動作(動作モード)の説明
次に、本第1実施形態の制御部であるCPU201によるロボット制御方法、即ち関節J2の角度の制御動作について説明する。図8は、第1実施形態におけるCPU201による関節J2の角度の制御動作を示すフローチャートである。なお、図8に示す各処理ステップは、CPU201がプログラム230を読み出してプログラム230を実行することにより実行されるものである。
CPU201は、第1制御処理として、サーボモータ121の制御中、入力側エンコーダ122で検出された回転角度(検出角度)θin、つまりサーボモータ121の出力軸121Aの回転角度θinを取得する。
そして、CPU201は、サーボモータ121の出力軸121Aの回転角度θin及び減速機123の減速比Nから、関節J2にねじれがない理想状態における関節J2の角度を逐次推定している。具体的には、CPU201は、回転角度θinを減速比Nで割り算することで、理想時(減速機123のねじれ、ベルト124の伸びがない状態)の関節角度θin/Nを求める(S11)。
CPU201は、この関節角度θin/Nが動作プログラムやティーチングペンダント300から取得した目標関節角度になるようにサーボモータ121を動作させる。次に、CPU201は、関節誤差演算処理として、関節J2の誤差Δθの算出を実行する(S12)。次に、CPU201は、補正制御処理として、推定関節角度が誤差Δθの分補正されるように、サーボモータ121を動作させる(S13)。なお、CPU201は、次の目標関節角度のデータの入力を受けた場合は、再度、ステップS11〜S13を繰り返し実行する。
以上、第1実施形態によれば、サーボモータ121の出力軸121Aの回転角度θin、及び減速機123の出力軸123Aの回転角度θoutからベルト124の張力Tを求めている。そして、ベルト124の張力Tから、ベルト124の張力の低下(劣化)を判断し、ロボット使用者へベルト124のメンテナンスが必要か否かを通知している。これにより定期的にロボットアーム101を分解してベルト124の張力Tを測定する必要がなくなる。よって定期メンテナンスによるロボット装置500の稼働率低下を抑えることが可能となる。しかも、張力計測用のロードセルを実装する構成に比べ、駆動装置(具体的には駆動ユニット120)、ひいてはロボット装置500(具体的にはロボットアーム101)を、小型でローコストとすることができる。
なお、第1実施形態では、入出力角度誤差演算部402は、回転角度θinを減速比Nで角度変換して、角度変換した回転角度θin/Nと回転角度θoutとの誤差Δθを演算していたが、回転角度θoutを角度変換してもよい。即ち、角度変換したθout×Nと、回転角度θinとの誤差Δθを演算してもよい。その際、Δθ−T記憶部406には、この誤差Δθと張力Tとの関係を記憶させておけばよい。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係るロボット装置について説明する。図9は、本発明の第2実施形態に係るロボット装置の制御系を示す機能ブロック図である。図10は、本発明の第2実施形態に係るロボット装置の制御系による制御動作を示すフローチャートである。なお、ロボット装置の各部の構成は、上記第1実施形態の図1〜図3で説明した構成と同様であり、詳細な説明は省略する。第2実施形態において、上記第1実施形態と異なるのは、制御部であるCPU201を用いた駆動装置の制御方法(ロボット装置の制御方法)、即ちプログラム230の内容が異なるものであり、以下、上記第1実施形態と異なる部分について説明する。
第2実施形態では、関節の正弦波掃引駆動動作で誤差(入出力角度誤差)Δθの周波数特性の推移を求め、ベルト124の張力劣化を判断する場合について説明する。
関節の固有振動数は下記(式2)で表わされる。なお、関節の固有振動数は関節剛性と慣性モーメントによって決まる。関節の剛性は減速機、ベルト、関節軸、プーリ等の伝達駆動系の合成値となる。一般に関節の剛性は、減速機とベルトが支配的であるため、第2実施形態においても関節の剛性は、減速機123とベルト124の合成値として説明する。(式3)は減速機123とベルト124の剛性の合成値を示す。
Figure 2015093360
一般にベルト124の張力が小さくなると、ベルト124の剛性も小さくなる。ベルト124の剛性が小さくなると関節のばね定数も上記(式3)に示すように小さくなる。予めベルト124の張力と関節のばね定数の関係を実験的に求めておく。そして関節のばね定数は上記(式2)の通り固有振動数から求めることができる。つまり関節の固有振動数からベルト124の張力の検出を行う。
ここで、図3に示す制御部としてのCPU201は、プログラム230を実行することにより、図9に示す各部401,411〜414として機能する。なお、各記憶部415,416は、例えばROM202、RAM203、HDD204及び外部記憶装置312のうちの少なくとも一つで構成されている。以下、各部の動作についてフローチャートを用いて説明する。
まず、CPU201は、ユーザが制御装置200又はティーチングペンダント300を操作することにより送られた指令に基づき、ベルトメンテナンスを診断するプログラム230を実行処理するベルトメンテナンス診断モードに変更する(S21)。通常、CPU201は、ロボット100を動作させる動作モードに設定してあるが、ユーザからの指令を受けて、ベルトメンテナンス診断モードに設定を変更する。CPU201は、このベルトメンテナンス診断モードに移行した際、図9に示す各部401,411〜414として機能する。
CPU201は、ベルト124の張力を診断する動作を実行する(S22)。ステップS22では、サーボ制御装置313がプログラム230に従って動作するCPU201からの指令に基づきサーボモータ121に駆動電流を供給して、ロボットアーム101の関節J1〜J6の関節角度制御を行う。
即ち、駆動指令部401は、プログラム230に基づき、ロボットアーム101の各関節J1〜J6を動作させる駆動指令信号をサーボ制御装置313へ送信する。サーボ制御装置313は、受けた駆動指令に基づき、サーボモータ121への電流の出力量を演算し、サーボモータ121へ電流を供給してサーボモータ121の回転を制御する。サーボ制御装置313は、入力側エンコーダ122により検出された回転角度θin及び入出力角度誤差演算部411により演算された誤差Δθからサーボモータ121の制御量を決定して、サーボモータ121の駆動を制御する。サーボモータ121は、サーボ制御装置313から電力供給を受けて駆動トルクを発生し、出力軸121Aと共に入力側エンコーダ122と駆動プーリ126を回転させる。入力側エンコーダ122は、出力軸121Aの回転に伴って回転角度θinをサーボ制御装置313と入出力角度誤差演算部411へ出力する。駆動プーリ126は従動プーリ127とベルト124を介して接続され、サーボモータ121で発生した回転駆動力を減速機123側へ伝達する。減速機123は伝達されたサーボモータ121の回転を1/Nに減速して出力軸123Aへ所定角を出力する。減速機123の出力された回転角度θoutは出力側に設置された出力側エンコーダ125により検出される。出力側エンコーダ125は出力軸123Aの回転に伴って回転角度θoutを入出力角度誤差演算部411へ出力する。
入出力角度誤差演算部411は、入力側エンコーダ122により検出された回転角度θinと、出力側エンコーダ125により検出された回転角度θoutとをそれぞれ取得する(第1角度取得工程,第2角度取得工程)。入出力角度誤差演算部411は、回転角度θin,θout及び減速機123の減速比Nから、各関節J1〜J6に生じたそれぞれの入出力角度誤差(誤差)Δθを算出する。各誤差Δθは、各関節J1〜J6にねじれない場合の理想状態の関節角度と、実際の使用で各関節J1〜J6にねじれが生じた場合の実使用時の関節角度との差分である。
入出力角度誤差演算部411は、以下の(式4)の演算を行うことで誤差Δθを求める。
Figure 2015093360
具体的には、入出力角度誤差演算部411は、回転角度θin,θoutのうちいずれか一方の回転角度(第2実施形態では、回転角度θout)を減速機123の減速比Nを用いて角度変換(即ちθout×Nを演算)する。そして、入出力角度誤差演算部411は、角度変換した一方の回転角度θout×Nと他方の回転角度θinとの誤差Δθを演算する。
このとき、関節J1〜J6の関節角度は正弦波掃引された動作を行う。サーボモータ121が正転と逆転を繰返し、そして正転と逆転とを反転させる間隔を徐々に短くしてく動作である。サーボモータ121の動作時の回転角度θinは、出力側エンコーダ125で検出可能な角度以上の回転を行う。
図11は、サーボモータ121を正弦波掃引駆動した際に入力側エンコーダ122で検出された回転角度、及び出力側エンコーダ125で検出された回転角度をN倍した際の回転角度を示す波形図である。図11において、実線で示す波形W11は、正弦波掃引駆動時の入力側エンコーダ122で検出される波形、破線で示す波形W12は、出力側エンコーダ125で検出された角度に減速比N倍した波形を表わす。図11に示すように、サーボモータ121の出力軸121Aを角度θ〜角度−θの範囲で正弦波掃引駆動する。
入出力角度誤差演算部411は、図11の波形W11と波形W12との誤差(差分)Δθを算出する。その際、入出力角度誤差演算部411は、周波数毎に誤差Δθを求める。つまり、入出力角度誤差演算部411は、サーボモータ121の出力軸121Aを正逆方向に回転させる周波数を変えながら、誤差Δθの周波数特性を求める。
次に、周波数演算部412は、求めた周波数特性における誤差Δθのピーク値からベルト124による固有振動数fを求める(S23)。
そして、メンテナンス判断部413は、誤差Δθ、即ち誤差Δθの周波数特性から得られるベルト124の固有振動数fに基づき、ベルト124のメンテナンスが必要か否かを判断する(S24:判断工程)。具体的には、メンテナンス判断部413は、ベルト124の固有振動数fが許容値(所定周波数)fref以上である場合、ベルト124のメンテナンスは必要ない(ベルト124は正常である)と判断する(S24:Yes)。また、メンテナンス判断部413は、ベルト124の固有振動数fが許容値(所定周波数)frefを下回った場合、ベルト124のメンテナンスが必要と判断する(S24:No)。ここで、許容値frefは、許容値記憶部415に記憶されている。この許容値frefは、ユーザが任意に設定可能である。第2実施形態では、許容値frefは、ベルト124の交換や修理、調整等のメンテナンスが必要となる周波数よりも大きな値に設定されており、例えば実験により求めた値とする。なお許容値frefは、条件記憶部416に記憶されている姿勢と先端荷重条件に関連付けられている。
メンテナンス判断部413は、判断の際に、条件記憶部416の情報を読み出し、検出時の姿勢、先端荷重条件、及び温度条件が同じであるかをも判断し、異なる場合はユーザに通知する。
メンテナンス通知部414は、メンテナンス判断部413にてベルト124のメンテナンスが必要ない判断された場合(S24:Yes)、ベルト124が正常であることをティーチングペンダント300又はモニタ321等の表示部に表示させる(S25)。
メンテナンス通知部414は、メンテナンス判断部413にてベルト124のメンテナンスが必要である判断された場合(S24:No)、メンテナンスが必要であることをティーチングペンダント300又はモニタ321等の表示部に表示させる(S26)。これにより、ベルト124のメンテナンスが必要であることをロボット使用者に通知する。つまり、ティーチングペンダント300又はモニタ321には、ベルト124のメンテナンスが必要か否か(判断結果)が表示される。
図12は、誤差Δθの周波数特性を示す図である。図12に示す周波数fは得られたベルト124の固有振動数で、周波数frefはベルト124の許容値(正常時の下限閾値)となる固有振動数である。図12では、ベルト124の固有振動数fがfref≦fであるのでステップS25へ処理が進む。もしベルト124の固有振動数fが閾値fref未満の場合は、ステップS26へ処理が進む。
これにより、ベルトの張力を検出するロードセルを用いなくても、ベルト124のメンテナンス時期を自動的に判断することができ、ローコストで小型の駆動装置(ロボット装置)を実現することができる。
ここで、周波数演算部412は、誤差Δθの周波数特性に含まれる2つのピーク値のうち減速機123の出力軸123Aにおける慣性質量を変化させた際に変化しない(変化量が小さい)ピーク値に該当する周波数を、ベルト124の固有振動数fとする。
以下、関節の正弦波掃引動作で入出力角度誤差Δθの周波数特性の推移を求める際に、ロボットアーム101の姿勢変更することにより、ベルト124と減速機123の固有振動数の重なりを分離して精度よく検出する方法について述べる。
図13は、ロボットアーム101の姿勢を示す説明図であり、図13(a)はロボットアーム101の関節J3を折畳んだ姿勢(第1姿勢)、図13(b)はロボットアーム101の関節J3を水平方向に延ばした姿勢(第2姿勢)を示している。
図13(a)の場合の減速機123のばね定数を、KGBA9、減速機123の出力軸123Aの慣性質量をJとする。関節にかかる慣性質量は、ロボットアーム101の姿勢や先端荷重条件によって変化する。そして慣性質量が変化すると減速機123のばね定数も変化する。
図13(a)の姿勢から図13(b)の姿勢への変化で増加する減速機123の出力軸123Aの慣性質量をΔJとすると、図13(b)の姿勢での減速機123の出力軸123Aの慣性質量は(J+ΔJ)となる。そして図13(a)の姿勢から図13(b)の姿勢への変化で増加する減速機123のばね定数をΔKとすると、図13(b)の姿勢での減速機123のばね定数は(KGBA9+ΔK)となる。
図13(a)の姿勢時の関節J2の固有振動数は下記(式5)、図13(b)の姿勢時の関節J2の固有振動数は下記(式6)で表わされる。
Figure 2015093360
図14は、ロボットアーム101の姿勢を変更した際の誤差Δθの周波数特性を示すグラフである。図14に示す波形W21は、ロボットアーム101が図13(a)に示す姿勢のときの入出力角度誤差Δθを表わし、周波数fが減速機123の固有振動数、周波数fがベルト124の固有振動数である。波形W22は、ロボットアーム101が図13(b)の姿勢のときの入出力角度誤差Δθを表わし、周波数fが減速機123の固有振動数、周波数fがベルト124の固有振動数である。
即ち、誤差Δθの周波数特性には、減速機123の固有振動数によるピーク値(第1ピーク値)と、ベルト124の固有振動数によるピーク値(第2ピーク値)の2つのピーク値が含まれている。
周波数演算部412は、ロボットアーム101が図13(a)に示す姿勢での誤差Δθの周波数特性と、ロボットアーム101が図13(b)に示す姿勢での誤差Δθの周波数特性とを求める。ロボットアーム101を図13(a)の姿勢から図13(b)の姿勢へ移動変更すると、減速機123の出力軸123Aの慣性質量が変化し、減速機123の固有振動数は、上記(式6)で示したように変化する。ロボットアーム101の姿勢を変化させたときの周波数特性で、周波数の変化が大きい方のピーク値(第1ピーク値)と周波数の変化が小さい方のピーク値(第2ピーク値)との2つのピーク値が存在する。周波数演算部412は、これら2つのピーク値のうち、周波数の変化が小さい方のピーク値に該当する周波数を、ベルト124の固有振動数fとする。
これにより、波形W22ではベルト124の固有振動数fと減速機123の固有振動数fが分離され、より精度よくベルト124の固有振動数fの検出が可能となり、ベルト124のメンテナンス時期を正確に求めることができる。
なお、第2実施形態では、入出力角度誤差演算部411は、回転角度θoutを減速比Nで角度変換して、角度変換した回転角度θout×Nと回転角度θinとの誤差Δθを演算していたが、回転角度θinを角度変換してもよい。即ち、角度変換したθin/Nと、回転角度θoutとの誤差Δθを演算してもよい。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態に係るロボット装置について説明する。図15は、本発明の第3実施形態に係るロボット装置の制御系を示す機能ブロック図である。図16は、本発明の第3実施形態に係るロボット装置の制御系による制御動作を示すフローチャートである。なお、ロボット装置の各部の構成は、上記第1実施形態の図1〜図3で説明した構成と同様であり、詳細な説明は省略する。第3実施形態において、上記第1実施形態と異なるのは、制御部であるCPU201を用いた駆動装置の制御方法(ロボット装置の制御方法)、即ちプログラム230の内容が異なるものであり、以下、上記第1実施形態と異なる部分について説明する。
第3実施形態では、関節のステップ駆動動作で出力側エンコーダ125の回転角度θoutの応答時間の推移を求め、ベルト124の張力劣化を判断する場合について説明する。
一般に、ベルト124の張力が小さくなると、ベルト124の剛性も小さくなる。ベルト124の剛性が小さくなると関節の応答特性の時定数は大きくなる。関節の応答特性の時定数が大きくなると、出力側エンコーダ125の回転角度θoutの応答時間(緩和時間)が大きくなる。
第3実施形態では、予めベルト124の張力と出力側エンコーダ125の回転角度の応答時間との関係を実験的に求めておく。そして出力側エンコーダ125の回転角度の応答時間は下記(式7)の通り求めることができる。
Figure 2015093360
つまり、第3実施形態では、出力側エンコーダ125の回転角度θoutの応答時間からベルト124のメンテナンスが必要か否かの判断を行う。
ここで、図3に示す制御部としてのCPU201は、プログラム230を実行することにより、図15に示す各部401,421〜423として機能する。なお、各記憶部424,425は、例えばROM202、RAM203、HDD204及び外部記憶装置312のうちの少なくとも一つで構成されている。以下、各部の動作についてフローチャートを用いて説明する。
まず、CPU201は、ユーザが制御装置200又はティーチングペンダント300を操作することにより送られた指令に基づき、ベルトメンテナンスを診断するプログラム230を実行処理するベルトメンテナンス診断モードに変更する(S31)。通常、CPU201は、ロボット100を動作させる動作モードに設定してあるが、ユーザからの指令を受けて、ベルトメンテナンス診断モードに設定を変更する。CPU201は、このベルトメンテナンス診断モードに移行した際、図15に示す各部401,421〜423として機能する。
なお、ステップS31におけるベルトメンテナンス診断モードの作業は、定期メンテナンスまたはロボット始動前に行うのが好ましい。また、ベルトメンテナンス診断モードは定期メンテナンス以外の通常動作の中で実行してもよい。
CPU201は、ベルト124の張力を診断する動作を実行する(S32)。ステップS32では、サーボ制御装置313がプログラム230に従って動作するCPU201からの指令に基づきサーボモータ121に駆動電流を供給して、ロボットアーム101の関節J1〜J6の関節角度制御を行う。
このとき、第3実施形態では、関節J1〜J6の関節角度は、ステップ駆動動作を行う。つまりサーボモータ121の出力軸121Aを、微小角度、ステップ状に回転させる動作である。ただし、サーボモータ121の動作時の回転角度は、出力側エンコーダ125で検出可能な角度以上回転を行う。
応答遅れ演算部421は、ステップS32の動作により、入力側エンコーダ122で検出される信号に対する出力側エンコーダ125で検出される信号の応答特性を求め、遅れ時間(応答時間)を求める(S33)。つまり、応答遅れ演算部421は、入力側エンコーダ122から検出角度を取得すると共に、出力側エンコーダ125から検出角度を取得し(角度取得工程)、減速機123の出力軸123Aの応答特性を求めて、応答特性から応答時間を求める。
図17は、サーボモータ121の出力軸121Aを回転させた際の出力側エンコーダ125により検出される減速機123の出力軸123Aの回転角度(検出角度)の応答特性を示すグラフである。図17に実線で示す波形W101及び破線で示す波形W102は、サーボモータ121のステップ駆動時に、出力側エンコーダ125で検出される回転角度(検出角度)θoutの応答特性を示す波形である。
波形W101は、ベルト124の張力が正常時におけるサーボモータ121をステップ駆動した際の出力側エンコーダ125の応答特性を示している。波形W102は、ベルト124の張力が低下(ベルト124が劣化)したときにサーボモータ121をステップ駆動した際の出力側エンコーダ125の応答特性を示している。
図17に示すように、ベルト124が劣化してくると、回転角度(検出角度)θoutの応答時間がtからtに長くなる。ここで、応答時間t,tは、検出角度θoutがある角度に立ち上がるのに要する立ち上がり時間を示す。
従って、メンテナンス判断部422は、応答遅れ演算部421にて求めた応答時間に基づき、ベルト124のメンテナンスが必要か否か、具体的には応答時間(遅れ時間)が許容値(所定時間)tref以下であるか否かを判断する(S34:判断工程)。つまり、メンテナンス判断部422は、ステップS34では、ステップS33で検出された応答特性から、応答時間が許容値tref以下の場合は、ベルト124が正常、つまりベルト124のメンテナンスの必要はないと判断する。メンテナンス判断部422は、応答時間が許容値trefを上回った場合は、ベルト124のメンテナンスが必要であると判断する。このように、メンテナンス判断部422は、実質的にベルト124がメンテナンスの必要な張力であるか否かの判断処理を行う。
判断処理の閾値は許容値記憶部424に記憶されている応答時間の許容値(所定時間)trefである。この許容値trefは、ユーザが任意に設定可能であり、第3実施形態では、ベルト124の交換や修理、調整等のメンテナンスが必要となる応答時間よりも小さな値に設定されており、例えば実験により求めた値とする。なお応答時間の許容値trefは、条件記憶部425に記憶されている姿勢と先端荷重条件に関連付けられている。
メンテナンス判断部422は、判断の際に、条件記憶部416の情報を読み出し、検出時の姿勢、先端荷重条件、及び温度条件が同じであるかをも判断し、異なる場合はユーザに通知する。
メンテナンス通知部423は、メンテナンス判断部422にてベルト124のメンテナンスが必要ない判断された場合(S34:Yes)、ベルト124が正常であることをティーチングペンダント300又はモニタ321等の表示部に表示させる(S35)。
メンテナンス通知部423は、メンテナンス判断部422にてベルト124のメンテナンスが必要である判断された場合(S34:No)、メンテナンスが必要であることをティーチングペンダント300又はモニタ321等の表示部に表示させる(S36)。これにより、ベルト124のメンテナンスが必要であることをロボット使用者に通知する。つまり、ティーチングペンダント300又はモニタ321には、ベルト124のメンテナンスが必要か否か(判断結果)が表示される。
図17の例で説明すると、波形W101では、応答時間tがtref≧tであるのでステップS35へ処理が進む。波形W102では、応答時間tがtref<tであるので、ステップS36へ処理が進む。ステップS35では、メンテナンス通知部423においてベルト張力が正常値であるためベルト張力がまだ不要であることをユーザに通知する。ステップS36では、メンテナンス通知部423においてベルト張力がメンテナンスを要するほどに低下していることをユーザに通知する。なおユーザへの通知方法はティーチングペンダント300、制御装置200のモニタ321に表示させる等のいずれの方式でもよい。また、不図示のランプによる発光やスピーカからの音声でユーザに通知してもよい。
以上、第3実施形態によれば、ベルトの張力を検出するロードセルを用いなくても、ベルト124のメンテナンス時期を自動的に判断することができ、ローコストで小型の駆動装置(ロボット装置)を実現することができる。
なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。
上記実施形態では、駆動装置をロボット装置に適用した場合ついて説明したが、ロボット装置に限定するものではない。即ち、ベルトによってモータの動力を減速機へ伝達する駆動装置を備えた任意の装置において本発明の適用が可能である。
また、上記実施形態の各処理動作は具体的にはCPU201により実行されるものである。従って上述した機能を実現するプログラムを記録した記録媒体を制御装置200に供給し、制御装置200のコンピュータ(CPUやMPU)が記録媒体に格納されたプログラムを読み出し実行することによって達成されるようにしてもよい。この場合、記録媒体から読み出されたプログラム自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、プログラム自体及びそのプログラムを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。
また、上記実施形態では、コンピュータ読み取り可能な記録媒体がHDD204であり、HDD204にプログラム230が格納される場合について説明したが、これに限定するものではない。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、プログラムを供給するための記録媒体としては、図3に示すROM202、記録ディスク231、外部記憶装置312等を用いてもよい。具体例を挙げて説明すると、記録媒体として、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、磁気テープ、書き換え可能な不揮発性のメモリ(例えばUSBメモリ)、ROM等を用いることができる。
また、上記実施形態におけるプログラムを、ネットワークを介してダウンロードしてコンピュータにより実行するようにしてもよい。
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施形態の機能が実現されるだけに限定するものではない。そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているOS(オペレーティングシステム)等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれてもよい。そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPU等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上記実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
また、上記実施形態では、コンピュータがHDD等の記録媒体に記録されたプログラムを実行することにより、画像処理を行う場合について説明したが、これに限定するものではない。プログラムに基づいて動作する制御部の一部又は全部の機能をASICやFPGA等の専用LSIで構成してもよい。なお、ASICはApplication Specific Integrated Circuit、FPGAはField-Programmable Gate Arrayの頭字語である。
100…ロボット、101…ロボットアーム、102…ロボットハンド、111〜117…リンク、121…サーボモータ(回転モータ)、121A…出力軸、122…入力側エンコーダ(第1角度検出部)、123…減速機、123A…出力軸、124…ベルト、125…出力側エンコーダ(第2角度検出部、角度検出部)、201…CPU(制御部)、230…プログラム、500…ロボット装置

Claims (12)

  1. 回転モータと、
    前記回転モータの出力軸の回転を減速する減速機と、
    前記回転モータの出力軸の回転を前記減速機に伝達するベルトと、
    前記回転モータの出力軸の回転角度を検出する第1角度検出部と、
    前記減速機の出力軸の回転角度を検出する第2角度検出部と、
    前記第1角度検出部により検出された回転角度、及び前記第2角度検出部により検出された回転角度のうちいずれか一方の回転角度を、前記減速機の減速比を用いて角度変換し、角度変換した前記一方の回転角度と他方の回転角度との誤差に基づき、前記ベルトのメンテナンスが必要か否かを判断する制御部と、を備えたことを特徴とする駆動装置。
  2. 前記制御部は、前記誤差を前記ベルトの張力に換算し、前記ベルトの張力が所定張力を下回った場合に、前記ベルトのメンテナンスが必要と判断することを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
  3. 前記誤差と前記ベルトの張力との関係を記憶する張力記憶部を備え、
    前記制御部は、前記張力記憶部に記憶された関係に基づき、前記誤差に対応する前記ベルトの張力を求めることを特徴とする請求項2に記載の駆動装置。
  4. 前記制御部は、前記回転モータの出力軸を正逆方向に回転させる周波数を変えながら、前記誤差の周波数特性を求め、該周波数特性における前記誤差のピーク値から前記ベルトによる固有振動数を求め、該固有振動数が所定周波数を下回った場合に、前記ベルトのメンテナンスが必要と判断することを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
  5. 前記制御部は、前記減速機の出力軸における慣性質量を変化させた際に、前記周波数特性における周波数の変化が大きい第1ピーク値と周波数の変化が小さい第2ピーク値とのうち、前記第2ピーク値に該当する周波数を、前記ベルトの固有振動数とすることを特徴とする請求項4に記載の駆動装置。
  6. 回転モータと、
    前記回転モータの出力軸の回転を減速する減速機と、
    前記回転モータの出力軸の回転を前記減速機に伝達するベルトと、
    前記減速機の出力軸の回転角度を検出する角度検出部と、
    前記回転モータの出力軸を回転させた際の前記角度検出部により検出された回転角度の応答特性から応答時間を求め、該応答時間に基づき、前記ベルトのメンテナンスが必要か否かを判断する制御部と、を備えたことを特徴とする駆動装置。
  7. 前記ベルトのメンテナンスが必要か否かを表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の駆動装置。
  8. 関節で連結された複数のリンクと、
    前記関節を駆動する、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の駆動装置と、を備えたことを特徴とするロボット装置。
  9. 回転モータと、前記回転モータの出力軸の回転を減速する減速機と、前記回転モータの出力軸の回転を前記減速機に伝達するベルトと、前記回転モータを制御する制御部と、前記回転モータの出力軸の回転角度を検出する第1角度検出部と、前記減速機の出力軸の回転角度を検出する第2角度検出部と、を有する駆動装置の制御方法であって、
    前記制御部が、前記第1角度検出部から前記回転モータの出力軸の回転角度を取得する第1角度取得工程と、
    前記制御部が、前記第2角度検出部から前記減速機の出力軸の回転角度を取得する第2角度取得工程と、
    前記制御部が、前記第1角度取得工程にて取得した回転角度、及び前記第2角度取得工程にて取得した回転角度のうちいずれか一方の回転角度を、前記減速機の減速比を用いて角度変換し、角度変換した前記一方の回転角度と他方の回転角度との誤差に基づき、前記ベルトのメンテナンスが必要か否かを判断する判断工程と、を備えたことを特徴とする駆動装置の制御方法。
  10. 回転モータと、前記回転モータの出力軸の回転を減速する減速機と、前記回転モータの出力軸の回転を前記減速機に伝達するベルトと、前記回転モータを制御する制御部と、前記減速機の出力軸の回転角度を検出する角度検出部と、を有する駆動装置の制御方法であって、
    前記制御部が、前記角度検出部から前記減速機の出力軸の回転角度を取得する角度取得工程と、
    前記制御部が、前記回転モータの出力軸を回転させた際の前記角度取得工程にて取得した回転角度の応答特性から応答時間を求め、該応答時間に基づき、前記ベルトのメンテナンスが必要か否かを判断する判断工程と、を備えたことを特徴とする駆動装置の制御方法。
  11. コンピュータに請求項9又は10に記載の駆動装置の制御方法の各工程を実行させるためのプログラム。
  12. 請求項11に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015107534A (ja) * 2013-12-04 2015-06-11 株式会社ダイヘン 精度取得装置
WO2016204099A1 (ja) * 2015-06-19 2016-12-22 ライフロボティクス株式会社 ロボット装置及びモータ制御装置
CN108127653A (zh) * 2017-12-29 2018-06-08 武汉理工大学 一种欠驱动多关节机械臂
JP2019084599A (ja) * 2017-11-02 2019-06-06 ファナック株式会社 ベルトの交換判定装置および交換判定方法
CN110393587A (zh) * 2019-08-30 2019-11-01 山东威高手术机器人有限公司 机械臂转动关节及医生机械臂
JP2020097993A (ja) * 2018-12-18 2020-06-25 日本電産サンキョー株式会社 ベルト駆動機構における異常の検出方法及びロボット
CN111347422A (zh) * 2019-12-27 2020-06-30 北京卫星制造厂有限公司 一种提高机器人关节精度的控制方法
WO2022113901A1 (ja) * 2020-11-26 2022-06-02 ファナック株式会社 張力推定装置、寿命評価装置及びロボットシステム

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0637221Y2 (ja) * 1988-09-16 1994-09-28 キヤノン株式会社 回転摩擦駆動装置
JPH0735630A (ja) * 1993-07-21 1995-02-07 Kobe Steel Ltd スリップ判定装置
JPH11310380A (ja) * 1998-04-27 1999-11-09 Hitachi Building Systems Co Ltd 乗客コンベアのベルト張力異常診断装置
JP2000034082A (ja) * 1998-07-17 2000-02-02 Hitachi Building Systems Co Ltd 乗客コンベア駆動機のベルト診断装置
JP2004010323A (ja) * 2002-06-11 2004-01-15 Mitsubishi Electric Corp 乗客コンベアの異常検出装置
JP2005069907A (ja) * 2003-08-26 2005-03-17 Mitsubishi Electric Corp 寿命評価装置
JP2007098260A (ja) * 2005-10-04 2007-04-19 Hitachi Koki Co Ltd 遠心分離機
JP2010097057A (ja) * 2008-10-17 2010-04-30 Ricoh Co Ltd 転写装置及び画像形成装置
JP2012137311A (ja) * 2010-12-24 2012-07-19 Nikon Corp エンコーダ装置、駆動装置、及びロボット装置
WO2012123351A1 (en) * 2011-03-11 2012-09-20 Hexagon Technology Center Gmbh Wear-monitoring of a gearbox in a power station
JP2013216030A (ja) * 2012-04-11 2013-10-24 Fanuc Ltd 射出成形機の可動部の劣化検出方法および可動部の劣化検出機能を有する射出成形機の制御装置

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0637221Y2 (ja) * 1988-09-16 1994-09-28 キヤノン株式会社 回転摩擦駆動装置
JPH0735630A (ja) * 1993-07-21 1995-02-07 Kobe Steel Ltd スリップ判定装置
JPH11310380A (ja) * 1998-04-27 1999-11-09 Hitachi Building Systems Co Ltd 乗客コンベアのベルト張力異常診断装置
JP2000034082A (ja) * 1998-07-17 2000-02-02 Hitachi Building Systems Co Ltd 乗客コンベア駆動機のベルト診断装置
JP2004010323A (ja) * 2002-06-11 2004-01-15 Mitsubishi Electric Corp 乗客コンベアの異常検出装置
JP2005069907A (ja) * 2003-08-26 2005-03-17 Mitsubishi Electric Corp 寿命評価装置
JP2007098260A (ja) * 2005-10-04 2007-04-19 Hitachi Koki Co Ltd 遠心分離機
JP2010097057A (ja) * 2008-10-17 2010-04-30 Ricoh Co Ltd 転写装置及び画像形成装置
JP2012137311A (ja) * 2010-12-24 2012-07-19 Nikon Corp エンコーダ装置、駆動装置、及びロボット装置
WO2012123351A1 (en) * 2011-03-11 2012-09-20 Hexagon Technology Center Gmbh Wear-monitoring of a gearbox in a power station
JP2014515096A (ja) * 2011-03-11 2014-06-26 ヘキサゴン・テクノロジー・センター・ゲーエムベーハー 発電ステーションにおけるギアボックスの摩耗監視
JP2013216030A (ja) * 2012-04-11 2013-10-24 Fanuc Ltd 射出成形機の可動部の劣化検出方法および可動部の劣化検出機能を有する射出成形機の制御装置

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015107534A (ja) * 2013-12-04 2015-06-11 株式会社ダイヘン 精度取得装置
WO2016204099A1 (ja) * 2015-06-19 2016-12-22 ライフロボティクス株式会社 ロボット装置及びモータ制御装置
JP2019084599A (ja) * 2017-11-02 2019-06-06 ファナック株式会社 ベルトの交換判定装置および交換判定方法
DE102018126698B4 (de) * 2017-11-02 2021-03-04 Fanuc Corporation Riemenaustausch-Ermittlungsvorrichtung und Austauschermittlungsverfahren
US10620089B2 (en) 2017-11-02 2020-04-14 Fanuc Corporation Belt replacement determination device and replacement determination method
CN108127653A (zh) * 2017-12-29 2018-06-08 武汉理工大学 一种欠驱动多关节机械臂
JP2020097993A (ja) * 2018-12-18 2020-06-25 日本電産サンキョー株式会社 ベルト駆動機構における異常の検出方法及びロボット
JP7199953B2 (ja) 2018-12-18 2023-01-06 日本電産サンキョー株式会社 ベルト駆動機構における異常の検出方法及びロボット
CN110393587A (zh) * 2019-08-30 2019-11-01 山东威高手术机器人有限公司 机械臂转动关节及医生机械臂
CN111347422A (zh) * 2019-12-27 2020-06-30 北京卫星制造厂有限公司 一种提高机器人关节精度的控制方法
CN111347422B (zh) * 2019-12-27 2021-06-11 北京卫星制造厂有限公司 一种提高机器人关节精度的控制方法
WO2022113901A1 (ja) * 2020-11-26 2022-06-02 ファナック株式会社 張力推定装置、寿命評価装置及びロボットシステム
JP7538246B2 (ja) 2020-11-26 2024-08-21 ファナック株式会社 張力推定装置、寿命評価装置及びロボットシステム

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