JP2017213639A - State monitoring device and method of robot speed reducer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロボットの減速機の劣化状態を監視するための状態監視装置および方法に係り、特に、ハーモニックドライブ（登録商標）で構成された減速機の劣化状態を監視するための状態監視装置および方法に関する。 The present invention relates to a state monitoring apparatus and method for monitoring a deterioration state of a reduction gear of a robot, and in particular, a state monitoring device for monitoring a deterioration state of a reduction gear composed of a harmonic drive (registered trademark) and Regarding the method.
ロボットの減速機は、運転時間の経過とともに摩耗等により劣化するため、劣化状態を監視して、減速機の故障を未然に防止することが必要である。 Since the speed reducer of a robot deteriorates due to wear or the like with the passage of operating time, it is necessary to monitor the deterioration state and prevent the speed reducer from being broken.
一般的に、減速機の劣化をロボット動作中のモータ電流の波形から特定することは難しいため、従来は、保守点検時に減速機から採取したグリスの中の鉄粉の濃度に基づいて、減速機の劣化状態を特定している。 In general, since it is difficult to identify the reduction gear deterioration from the motor current waveform during robot operation, conventionally, the reduction gear is based on the concentration of iron powder in the grease collected from the reduction gear during maintenance inspection. The deterioration state of is specified.
しかしながら、減速機がハーモニックドライブで構成されている場合には、グリスの交換などの保守点検作業ができない。このため、ハーモニックドライブで構成された減速機においては、グリス中の鉄分濃度から劣化状態を把握することができない。 However, when the reduction gear is composed of a harmonic drive, maintenance and inspection work such as grease replacement cannot be performed. For this reason, in a reduction gear configured with a harmonic drive, it is impossible to grasp the deterioration state from the iron concentration in the grease.
また、特許文献１には、ロボットの駆動機構にかかる負荷をモニタして、ロボットの寿命予測、予防保守等に利用するようにした技術が提案されており、この従来提案の技術は、モータの駆動電流をサンプリングする手段を備えている。 Patent Document 1 proposes a technique for monitoring the load applied to the drive mechanism of the robot and using it for predicting the life of the robot, preventive maintenance, and the like. Means for sampling the drive current are provided.
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、サンプリングしたモータの駆動電流値を、モータ軸が出力する駆動トルクを算出するために使用するものであって、モータ電流の波形に基づいて減速機の劣化状態を監視するものではない。 However, the technique described in Patent Document 1 uses the sampled drive current value of the motor to calculate the drive torque output by the motor shaft, and is based on the motor current waveform. It does not monitor the condition.
本発明は、上述の従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、ハーモニックドライブで構成されたロボット減速機の劣化状態を適切に監視することができる状態監視装置および方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and provides a state monitoring apparatus and method capable of appropriately monitoring the deterioration state of a robot speed reducer configured with a harmonic drive. With the goal.
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、ロボットの減速機の劣化状態を監視するための状態監視装置であって、前記ロボットのモータ電流を計測するための電流計測手段と、前記モータ電流の計測データを記憶するための記憶手段と、前記記憶手段に記憶された複数の計測データを比較するためのデータ比較手段と、を備え、前記電流計測手段は、前記ロボットの同一内容の動作に関して前記モータ電流を計測するように構成されており、前記データ比較手段は、前記同一内容の動作の中の停止維持状態に関する前記複数の計測データを比較するように構成されている、ことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a first aspect of the present invention is a state monitoring device for monitoring a deterioration state of a speed reducer of a robot, comprising current measuring means for measuring a motor current of the robot; Storage means for storing measurement data of the motor current; and data comparison means for comparing a plurality of measurement data stored in the storage means, wherein the current measurement means is identical to the robot. The motor current is configured to be measured with respect to the operation of the content, and the data comparison unit is configured to compare the plurality of measurement data regarding the stop maintaining state in the operation with the same content. It is characterized by that.
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記データ比較手段は、前記同一内容の動作の中の停止維持状態に関する前記複数の計測データの変動幅が所定値を超えるか否かを判断するための判断手段を含む、ことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the data comparison unit determines whether or not a variation range of the plurality of measurement data related to the stop maintaining state in the operation of the same content exceeds a predetermined value. It includes a judging means for judging.
本発明の第３の態様は、第２の態様において、前記判断手段によって前記複数の計測データの変動幅が所定値を超えたと判断された場合に警報を発するための警報手段をさらに備える、ことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the information processing apparatus further includes alarm means for issuing an alarm when the determination means determines that the fluctuation range of the plurality of measurement data exceeds a predetermined value. It is characterized by.
本発明の第４の態様は、第１乃至第３のいずれかの態様において、前記データ比較手段で比較される前記複数の計測データを重畳して表示するための表示手段をさらに備える、ことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the display device further includes display means for superimposing and displaying the plurality of measurement data to be compared by the data comparison means. Features.
上記課題を解決するために、本発明の第５の態様は、ロボットの減速機の劣化状態を監視する状態監視方法であって、前記ロボットのモータ電流を計測する電流計測工程と、前記モータ電流の計測データを記憶する記憶工程と、前記記憶工程で記憶された複数の計測データを比較するデータ比較工程と、を備え、前記電流計測工程において、前記ロボットの同一内容の動作に関して前記モータ電流を計測し、前記データ比較工程において、前記同一内容の動作の中の停止維持状態に関する前記複数の計測データを比較する、ことを特徴とする。 In order to solve the above problem, a fifth aspect of the present invention is a state monitoring method for monitoring a deterioration state of a speed reducer of a robot, the current measuring step of measuring the motor current of the robot, and the motor current A storage process for storing the measurement data of the data, and a data comparison process for comparing the plurality of measurement data stored in the storage process, and in the current measurement process, the motor current for the operation of the same content of the robot. In the data comparison step, the plurality of pieces of measurement data relating to the stop maintaining state in the operation having the same content are compared.
本発明の第６の態様は、第５の態様において、前記データ比較工程は、前記同一内容の動作の中の停止維持状態に関する前記複数の計測データの変動幅が所定値を超えるか否かを判断する判断工程を含む、ことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the data comparison step determines whether or not a variation range of the plurality of measurement data related to the stop maintaining state in the operation of the same content exceeds a predetermined value. Including a determination step of determining.
本発明の第７の態様は、第６の態様において、前記判断工程において前記複数の計測データの変動幅が所定値を超えたと判断された場合に警報を発する警報工程をさらに備える、ことを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, the method further comprises an alarm step for issuing an alarm when it is determined in the determination step that a variation range of the plurality of measurement data exceeds a predetermined value. And
本発明の第８の態様は、第５乃至第７のいずれかの態様において、前記データ比較工程で比較される前記複数の計測データを重畳して表示する表示工程をさらに備える、ことを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the fifth to seventh aspects, the method further includes a display step of displaying the plurality of measurement data to be compared in the data comparison step in a superimposed manner. To do.
本発明によれば、ハーモニックドライブで構成されたロボット減速機の劣化状態を適切に監視することができる状態監視装置および方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the state monitoring apparatus and method which can monitor appropriately the deterioration state of the robot speed reducer comprised by the harmonic drive can be provided.
以下、本発明の一実施形態によるロボット減速機の状態監視装置および状態監視方法について、図面を参照して説明する。 A robot speed reducer state monitoring apparatus and state monitoring method according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１に示した本実施形態によるロボット減速機の状態監視装置１は、関節型ロボット１０の減速機の劣化状態を監視するものであり、この関節型ロボットの減速機１０は、ハーモニックドライブで構成されている。上述したように、ハーモニックドライブで構成された減速機の場合、グリスの交換などの保守点検作業ができないため、グリス中の鉄分濃度から劣化状態を把握することができない。
The robot speed reducer state monitoring apparatus 1 according to the present embodiment shown in FIG. 1 monitors the deterioration state of the speed reducer of the articulated
なお、図１には垂直多関節型ロボット１０を示しているが、本実施形態によるロボット減速機の状態監視装置の監視対象は、垂直多関節型ロボットの減速機に限られず、水平多関節型ロボットなどの各種のロボットについて、ハーモニックドライブで構成された減速機の劣化状態を監視することができる。
1 shows a vertical articulated
図１に示したように、本実施形態によるロボット減速機の状態監視装置１は、ロボット１０のアームを駆動するためのサーボモータの電流を計測するための電流計測手段２を備えている。そして、電流計測手段２で計測されたモータ電流の計測データは、記憶手段３に記憶される。
As shown in FIG. 1, the robot speed reducer state monitoring apparatus 1 according to the present embodiment includes current measuring means 2 for measuring the current of a servo motor for driving the arm of the
ロボット減速機の状態監視装置１は、さらに、記憶手段３に記憶された複数の計測データを比較するためのデータ比較手段４を備えている。記憶手段３およびデータ比較手段４は、例えばＣＰＵで構成することができる。 The robot speed reducer state monitoring apparatus 1 further includes data comparison means 4 for comparing a plurality of measurement data stored in the storage means 3. The storage means 3 and the data comparison means 4 can be constituted by a CPU, for example.
本実施形態における電流計測手段２は、ロボット１０の同一内容の動作に関してモータ電流を計測するように構成されている。すなわち、電流計測手段２は、繰り返し行われる同一内容のロボット動作について、サイクル毎のモータ電流を計測する。
The current measuring means 2 in this embodiment is configured to measure the motor current with respect to the operation of the
ここで、電流計測手段２によってモータ電流が計測される動作には、停止維持状態が含まれている。なお、停止維持状態とは、ロボット１０の信号待ちなどの際のロボット停止時の状態であり、例えば、重力分のトルクをモータが補償して現在位置を保持する状態を含むものである。
Here, the operation in which the motor current is measured by the current measuring means 2 includes a stop maintaining state. The stop maintenance state is a state when the robot is stopped when waiting for a signal from the
そして、データ比較手段４は、電流計測手段２で計測されて記憶手段に記憶された、同一内容の動作の中の停止維持状態に関する複数の計測データを比較するように構成されている。
The data comparison unit 4 is configured to compare a plurality of measurement data related to the stop maintaining state in the operation of the same content, which is measured by the
さらに、データ比較手段４は、同一内容の動作の中の停止維持状態に関する複数の計測データの変動幅が、所定値を超えるか否かを判断するための判断手段５を含んでいる。判断手段５は、例えば、同一内容の動作の中の停止維持状態に関する複数の計測データ（電流値）の最大値と最小値との差が、所定値を超えるか否かを判断する。
Furthermore, the data comparison unit 4 includes a
判断手段５によって複数の計測データの変動幅が所定値を超えたと判断された場合には、判断手段５から警報手段６に信号が送られ、警報手段６から警報が発せられる。
When the
ロボット減速機の状態監視装置１は、さらに、データ比較手段４で比較される複数の計測データを重畳して表示するための表示手段７を備えている。 The robot speed reducer state monitoring apparatus 1 further includes display means 7 for displaying a plurality of measurement data to be compared by the data comparison means 4 in a superimposed manner.
図２Ａおよび図２Ｂは、表示手段７による表示例を示しており、同一内容のロボット動作に関する複数の計測データが、表示画面上に重畳して表示されている。 2A and 2B show examples of display by the display means 7, and a plurality of measurement data relating to the robot operation having the same contents are displayed superimposed on the display screen.
図２Ａは、ハーモニックドライブで構成されたロボット減速機に劣化が生じていない場合の例であり、図２Ｂは、同ロボット減速機に劣化が生じている場合の例である。 FIG. 2A is an example when the robot speed reducer configured by the harmonic drive has not deteriorated, and FIG. 2B is an example when the robot speed reducer has deteriorated.
図２Ａから分かるように、ロボット減速機に劣化が生じていない場合には、電流計測手段２によって計測された複数の計測データ（電流値）が、停止維持状態（中央の平坦な部分Ｘ）を含め、動作サイクルの全体にわたって略一致している。 As can be seen from FIG. 2A, when the robot speed reducer has not deteriorated, a plurality of measurement data (current values) measured by the current measuring means 2 indicate the stop maintaining state (flat portion X in the center). In general, the entire operation cycle is substantially the same.
これに対して、ロボット減速機に劣化が生じている場合には、図２Ｂから分かるように、停止維持状態（中央の平坦な部分Ｘ）の前後の動作範囲においては複数の計測データが略一致しているが、停止維持状態中においては、複数の計測データにバラつきが生じている。 On the other hand, when the robot speed reducer has deteriorated, as can be seen from FIG. 2B, a plurality of measurement data are substantially equal in the operation range before and after the stop maintenance state (flat portion X at the center). However, there are variations in the plurality of measurement data during the stop maintenance state.
そこで、本実施形態によるロボット減速機の状態監視装置１は、停止維持状態中の計測データ（電流値）の変動幅をデータ比較手段４で特定すると共に、同変動幅が所定値を超えるか否かを判断手段５で判断することとしている。 Therefore, the robot speed reducer state monitoring apparatus 1 according to the present embodiment specifies the fluctuation range of the measurement data (current value) in the stop maintaining state by the data comparison unit 4 and whether or not the fluctuation range exceeds a predetermined value. It is supposed that the determination means 5 determines.
判断手段５によって同変動幅が所定値を超えたと判断されると、警報手段６によって警報が発せられるので、同警報によって作業員は、ロボット減速機（ハーモニックドライブ）の交換時期が来たこと（或いは交換時期が近いこと）を知ることができる。 When the determination means 5 determines that the fluctuation range has exceeded a predetermined value, an alarm is issued by the alarm means 6, so that the worker has reached the time to replace the robot speed reducer (harmonic drive) by the alarm ( Alternatively, it is possible to know that the replacement time is near.
以上述べたように、本実施形態によるロボット減速機の状態監視装置１によれば、グリス交換時の鉄粉濃度検出による劣化状態の監視という一般的な監視方法を適用できないハーモニックドライブで構成された減速機において、その劣化状態を適切に監視することができる。 As described above, the robot speed reducer state monitoring apparatus 1 according to the present embodiment is configured with a harmonic drive to which a general monitoring method of monitoring a deterioration state by detecting iron powder concentration at the time of grease replacement cannot be applied. In the reduction gear, the deterioration state can be appropriately monitored.
また、本実施形態によるロボット減速機の状態監視装置によれば、データ比較手段によって特定された停止維持状態中の計測データの変動幅を、随時記憶手段に記憶しておいて、同変動幅の経時変化を監視することにより、ロボット減速機（ハーモニックドライブ）の寿命予測を行うこともできる。 Further, according to the state monitoring apparatus of the robot speed reducer according to the present embodiment, the fluctuation range of the measurement data in the stop maintaining state specified by the data comparison unit is stored in the storage unit as needed, and the fluctuation range of the same By monitoring the change over time, the life of the robot speed reducer (harmonic drive) can be predicted.
１ ロボット減速機の状態監視装置
２ 電流計測手段
３ 記憶手段
４ データ比較手段
５ 判断手段
６ 警報手段
７ 表示手段
１０ 関節型ロボット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Robot speed reducer
Claims (8)
前記ロボットのモータ電流を計測するための電流計測手段と、
前記モータ電流の計測データを記憶するための記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された複数の計測データを比較するためのデータ比較手段と、を備え、
前記電流計測手段は、前記ロボットの同一内容の動作に関して前記モータ電流を計測するように構成されており、
前記データ比較手段は、前記同一内容の動作の中の停止維持状態に関する前記複数の計測データを比較するように構成されている、ロボット減速機の状態監視装置。 A state monitoring device for monitoring a deterioration state of a robot speed reducer,
Current measuring means for measuring the motor current of the robot;
Storage means for storing measurement data of the motor current;
Data comparison means for comparing a plurality of measurement data stored in the storage means,
The current measuring means is configured to measure the motor current with respect to the operation of the same content of the robot,
The robot speed reducer state monitoring device, wherein the data comparison means is configured to compare the plurality of measurement data relating to the stop maintenance state in the operation of the same content.
前記ロボットのモータ電流を計測する電流計測工程と、
前記モータ電流の計測データを記憶する記憶工程と、
前記記憶工程で記憶された複数の計測データを比較するデータ比較工程と、を備え、
前記電流計測工程において、前記ロボットの同一内容の動作に関して前記モータ電流を計測し、
前記データ比較工程において、前記同一内容の動作の中の停止維持状態に関する前記複数の計測データを比較する、ロボット減速機の状態監視方法。 A state monitoring method for monitoring a deterioration state of a robot speed reducer,
A current measuring step for measuring the motor current of the robot;
A storage step of storing measurement data of the motor current;
A data comparison step of comparing a plurality of measurement data stored in the storage step,
In the current measurement step, the motor current is measured with respect to the operation of the same content of the robot,
The robot speed reducer state monitoring method, wherein in the data comparison step, the plurality of measurement data relating to the stop maintenance state in the operation of the same content are compared.
The robot speed reducer state monitoring method according to any one of claims 5 to 7, further comprising a display step of superimposing and displaying the plurality of measurement data to be compared in the data comparison step.
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