JP2019025616A - ロボットアーム、鉄粉量推定方法及び異常予兆判定システム - Google Patents
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Abstract
【課題】安価にロボットアームの異常予兆を判定することができるロボットアームを実現する。【解決手段】本発明の一形態に係るロボットアーム１は、モータ２と、モータ２を制御する制御部３と、モータ２の駆動力に基づいて動作するアーム４と、モータ２とアーム４とを連結し、潤滑剤を含む連結部５と、を備えるロボットアームであって、モータ２を予め設定された期間、予め設定された一定の範囲内の回転数に制御した際の複数のタイミングでの指令電流値と当該期間での指令電流値の平均値との差の平均値を取得して、差の平均値を取得した順に累積し、Ｎ−１回目までの差の平均値の累積値とＮ回目までの差の平均値の累積値との差が、予め設定された値以上になってから予め設定された値未満になった後、再度、予め設定された値以上になったとき、ロボットアーム１の異常予兆を告知する。【選択図】図１
Description
本発明は、ロボットアーム、ロボットアームの鉄粉量推定方法及びロボットアームの異常予兆判定システムに関する。
一般的なロボットアームは、連結部を介してモータとアームとが連結されており、当該連結部の内部にグリスなどの潤滑剤を含んでいる。このとき、ロボットアームの動作に伴って潤滑剤の鉄粉量が上昇し、潤滑剤の稠度が軟化する。そのため、潤滑剤が劣化して、連結部、ひいてはロボットアームに異常が生じる。
一般的には、例えば、特許文献１に開示されているような潤滑剤劣化検出装置を用いて潤滑剤の鉄分量を検出することで、ロボットアームの異常予兆を診断（判定）している。特許文献１の潤滑剤劣化検出装置は、発光部から潤滑剤に光を照射し、潤滑剤を透過した光を受光部で受光して当該潤滑剤の光透過率を算出することで、潤滑剤の鉄粉量を検出している。
特許文献１の潤滑剤劣化検出装置は、潤滑剤の鉄粉量を検出するために、発光部及び受光部が必要である。そのため、従来においては、潤滑剤の鉄粉量を検出したり、又はロボットアームの異常予兆を判定したり、するためにコストが嵩む課題を有する。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、安価に潤滑剤の鉄粉量を検出したり、又はロボットアームの異常予兆を判定したり、することができるロボットアーム、ロボットアームの鉄粉量推定方法及びロボットアームの異常予兆判定システムを実現する。
本発明の一態様に係るロボットアームは、モータと、指令電流値を示すデータに基づいて前記モータを制御する制御部と、前記モータの駆動力に基づいて動作するアームと、前記モータと前記アームとを連結し、潤滑剤を含む連結部と、を備えるロボットアームであって、
前記モータを予め設定された期間、予め設定された一定の範囲内の回転数に制御した際の複数のタイミングでの指令電流値と前記期間での指令電流値の平均値との差の平均値を取得して、前記差の平均値を取得した順に累積し、
Ｎ（Ｎは２以上の自然数）−１回目までの前記差の平均値の累積値とＮ回目までの前記差の平均値の累積値との差が、予め設定された値以上になってから前記予め設定された値未満になった後、再度、前記予め設定された値以上になったとき、前記ロボットアームの異常予兆を告知する。
このように、指令電流値に基づいてロボットアームの異常予兆を判定するので、従来の潤滑剤劣化検出装置のような発光部や受光部を用いる必要がない。そのため、安価にロボットアームの異常予兆を判定することができる。
前記モータを予め設定された期間、予め設定された一定の範囲内の回転数に制御した際の複数のタイミングでの指令電流値と前記期間での指令電流値の平均値との差の平均値を取得して、前記差の平均値を取得した順に累積し、
Ｎ（Ｎは２以上の自然数）−１回目までの前記差の平均値の累積値とＮ回目までの前記差の平均値の累積値との差が、予め設定された値以上になってから前記予め設定された値未満になった後、再度、前記予め設定された値以上になったとき、前記ロボットアームの異常予兆を告知する。
このように、指令電流値に基づいてロボットアームの異常予兆を判定するので、従来の潤滑剤劣化検出装置のような発光部や受光部を用いる必要がない。そのため、安価にロボットアームの異常予兆を判定することができる。
本発明の一態様に係るロボットアームの鉄粉量推定方法は、指令電流値を示すデータに基づいて動作するモータと、前記モータの駆動力に基づいて動作するアームと、が連結部を介して連結されたロボットアームにおける当該連結部の潤滑剤に含まれる鉄粉量を推定する方法であって、
前記モータを予め設定された第１の期間、予め設定された一定の範囲内の回転数に制御した際の複数のタイミングでの指令電流値と前記第１の期間での指令電流値の平均値との差の平均値を取得して、前記差の平均値を取得した順に累積する工程と、
前記差の平均値の累積値と予め設定された係数との積に基づいて前記鉄粉量を推定する工程と、
を備える。
このように、指令電流値に基づいて潤滑剤の鉄粉量を推定するので、従来の潤滑剤劣化検出装置のような発光部や受光部を用いる必要がない。そのため、安価に潤滑剤の鉄粉量を推定することができる。
前記モータを予め設定された第１の期間、予め設定された一定の範囲内の回転数に制御した際の複数のタイミングでの指令電流値と前記第１の期間での指令電流値の平均値との差の平均値を取得して、前記差の平均値を取得した順に累積する工程と、
前記差の平均値の累積値と予め設定された係数との積に基づいて前記鉄粉量を推定する工程と、
を備える。
このように、指令電流値に基づいて潤滑剤の鉄粉量を推定するので、従来の潤滑剤劣化検出装置のような発光部や受光部を用いる必要がない。そのため、安価に潤滑剤の鉄粉量を推定することができる。
上述のロボットアームの鉄粉量推定方法において、前記予め設定された係数は、前記ロボットアームを予め設定された第２の期間動作させた際の前記潤滑剤の鉄粉量の実測値を、前記第２の期間での前記差の平均値の累積値で除した値であることが好ましい。
上述のロボットアームの鉄粉量推定方法において、前記第２の期間は、Ｎ（Ｎは２以上の自然数）−１回目までの前記差の平均値の累積値とＮ回目までの前記差の平均値の累積値との差が予め設定された値未満となった際の、１回目の前記差の平均値の取得時から前記Ｎ回目の前記差の平均値の取得時までの期間であることが好ましい。
本発明の一態様に係るロボットアームの異常予兆判定システムは、モータと、指令電流値を示すデータに基づいて前記モータを制御する制御部と、前記モータの駆動力に基づいて動作するアームと、前記モータと前記アームとを連結し、潤滑剤を含む連結部と、を備えるロボットアームと、前記ロボットアームと通信可能に接続されたサーバと、を備え、
前記制御部は、前記モータを予め設定された期間、予め設定された一定の範囲内の回転数に制御した際の複数のタイミングでの指令電流値と前記期間での指令電流値の平均値との差の平均値を取得して、前記差の平均値を示すデータを前記サーバに送信し、
前記サーバは、前記制御部が前記差の平均値を取得した順に当該差の平均値を累積し、Ｎ（Ｎは２以上の自然数）−１回目までの前記差の平均値の累積値とＮ回目までの前記差の平均値の累積値との差が、予め設定された値以上になってから前記予め設定された値未満になった後、再度、前記予め設定された値以上になったとき、前記ロボットアームに異常の予兆があると判定する。
このように、指令電流値に基づいてロボットアームの異常予兆を判定するので、従来の潤滑剤劣化検出装置のような発光部や受光部を用いる必要がない。そのため、安価にロボットアームの異常予兆を判定することができる。
前記制御部は、前記モータを予め設定された期間、予め設定された一定の範囲内の回転数に制御した際の複数のタイミングでの指令電流値と前記期間での指令電流値の平均値との差の平均値を取得して、前記差の平均値を示すデータを前記サーバに送信し、
前記サーバは、前記制御部が前記差の平均値を取得した順に当該差の平均値を累積し、Ｎ（Ｎは２以上の自然数）−１回目までの前記差の平均値の累積値とＮ回目までの前記差の平均値の累積値との差が、予め設定された値以上になってから前記予め設定された値未満になった後、再度、前記予め設定された値以上になったとき、前記ロボットアームに異常の予兆があると判定する。
このように、指令電流値に基づいてロボットアームの異常予兆を判定するので、従来の潤滑剤劣化検出装置のような発光部や受光部を用いる必要がない。そのため、安価にロボットアームの異常予兆を判定することができる。
本発明の一態様に係るロボットアームの異常予兆判定システムは、モータと、指令電流値を示すデータに基づいて前記モータを制御する制御部と、前記モータの駆動力に基づいて動作するアームと、前記モータと前記アームとを連結し、潤滑剤を含む連結部と、を備えるロボットアームと、前記ロボットアームと通信可能に接続された第１のサーバと、を備え、
前記制御部は、前記潤滑剤が交換される度に、前記モータを予め設定された期間、予め設定された一定の範囲内の回転数に制御した際の複数のタイミングでの指令電流値と前記期間での指令電流値の平均値との差の平均値を取得して、前記差の平均値を示すデータを前記第１のサーバに送信し、
前記第１のサーバは、前記ロボットアームが前記差の平均値を取得した順に当該差の平均値を累積し、最初の潤滑剤での前記差の平均値の累積値と交換後の潤滑剤での前記差の平均値の累積値との差が、各々の前記潤滑剤の使用を開始した時から等しい期間経過後において予め設定された値以上であるとき、前記ロボットアームに異常の予兆があると判定する。
このように、指令電流値に基づいてロボットアームの異常予兆を判定するので、従来の潤滑剤劣化検出装置のような発光部や受光部を用いる必要がない。そのため、安価にロボットアームの異常予兆を判定することができる。
前記制御部は、前記潤滑剤が交換される度に、前記モータを予め設定された期間、予め設定された一定の範囲内の回転数に制御した際の複数のタイミングでの指令電流値と前記期間での指令電流値の平均値との差の平均値を取得して、前記差の平均値を示すデータを前記第１のサーバに送信し、
前記第１のサーバは、前記ロボットアームが前記差の平均値を取得した順に当該差の平均値を累積し、最初の潤滑剤での前記差の平均値の累積値と交換後の潤滑剤での前記差の平均値の累積値との差が、各々の前記潤滑剤の使用を開始した時から等しい期間経過後において予め設定された値以上であるとき、前記ロボットアームに異常の予兆があると判定する。
このように、指令電流値に基づいてロボットアームの異常予兆を判定するので、従来の潤滑剤劣化検出装置のような発光部や受光部を用いる必要がない。そのため、安価にロボットアームの異常予兆を判定することができる。
上述のロボットアームの異常予兆判定システムにおいて、前記第１のサーバは、前記最初の潤滑剤及び使用中の潤滑剤での前記差の平均値の累積値を除いて、交換された潤滑剤での前記差の平均値の累積値を示すデータを第２のサーバに送信して前記第１のサーバの中から削除することが好ましい。
本発明によれば、安価に潤滑剤の鉄粉量を検出したり、又はロボットアームの異常予兆を判定したり、することができる。
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
＜実施の形態１＞
先ず、本実施の形態のロボットアームの構成を簡単に説明する。図１は、本実施の形態のロボットアームの構成を模式的に示す図である。ロボットアーム１は、モータ２、制御部３、アーム４、連結部５及び告知部６を備えており、例えば、生産ラインなどにおいて、反復動作を行う。
先ず、本実施の形態のロボットアームの構成を簡単に説明する。図１は、本実施の形態のロボットアームの構成を模式的に示す図である。ロボットアーム１は、モータ２、制御部３、アーム４、連結部５及び告知部６を備えており、例えば、生産ラインなどにおいて、反復動作を行う。
モータ２は、エンコーダ７を備えている。エンコーダ７は、モータ２の回転角度又は回転角速度を示すデータを制御部３に出力する。制御部３は、モータ制御器３ａ、予兆判定データ算出器３ｂ及び予兆判定器３ｃを備えている。モータ制御器３ａは、予め設定された反復動作をアーム４に実行させるために、指令電流値を示すデータに基づいてモータ２を制御する。
詳細には、モータ制御器３ａは、予め設定された回転角度でモータ２が回転して、アーム４に予め設定された反復動作を実行させるために、エンコーダ７から入力されるモータ２の回転角度又は回転角速度を示すデータに基づいて指令電流値を生成し、生成した指令電流値を示すデータに基づいてモータ２を制御する。モータ制御器３ａは、例えば、ＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）、ＩＤ制御又はＰＤ制御などでモータ２を制御することができる。
予兆判定データ算出器３ｂは、詳細は後述するが、モータ２を予め設定された期間、予め設定された一定の範囲内の回転数に制御した際の複数のタイミングでの指令電流値と当該期間での指令電流値の平均値との差の平均値を取得し、取得した当該差の平均値を示すデータを予兆判定器３ｃに出力する。
予兆判定器３ｃは、詳細は後述するが、予兆判定データ算出器３ｂから入力されるデータが示す差の平均値を累積し、当該差の平均値の累積値に基づいてロボットアーム１の異常予兆を判定する。
アーム４は、例えば、詳細な図示は省略するが、アーム部及びハンド部を備えており、アーム部の一端部が連結部５を介してモータ２に連結され、アーム部の他端部にハンド部が設けられている。
連結部５は、モータ２とアーム４とを連結する減速機である。連結部５の内部には、例えば、グリスなどの潤滑剤が封入されている。但し、連結部５は、減速機に限らず、駆動伝達ギヤでもよい。また、潤滑剤は、連結部５の内部に封入されている必要はなく、連結部５のギヤの間に介在していればよい。
告知部６は、ロボットアーム１の異常予兆を外部に告知する。告知部６は、視覚的に外部に告知できる表示装置や聴覚的に外部に告知できるスピーカなどであればよい。但し、告知部６は、ロボットアーム１の異常予兆を外部に告知できる手段であればよい。
次に、本実施の形態のロボットアーム１の異常予兆を判定する流れを説明する。図２は、本実施の形態のロボットアームの異常予兆を判定する流れを示すフローチャート図である。図３は、指令電流値とモータの回転数との関係を示す図である。図４は、標準偏差の累積値と時間との関係を示す図である。
本実施の形態では、ロボットアーム１を通常動作させつつ、ロボットアーム１の異常予兆を判定する。そのため、モータ制御器３ａは、上述のように、予め設定された回転角度でモータ２が回転して、アーム４に予め設定された反復動作を実行させるために、エンコーダ７から入力されるモータ２の回転角度又は回転角速度（即ち、モータ２の回転数）を示すデータに基づいて指令電流値を生成し、生成した指令電流値を示すデータに基づいてモータ２を制御している。
このとき、指令電流値及びモータ２の回転数は、図３に示すように現れ、上述のようにアーム４を反復動作させるために、モータ２の回転数を示す波形が繰り返し出現するように指令電流値を示すデータが生成される。そして、モータ２の回転数は、図３に示すように、予め設定された期間、予め設定された一定の範囲Ｒ内に収まる区間Ｐを有し、アーム４の反復動作の度に当該区間Ｐが出現する。
一方、図２に示すように、予兆判定データ算出器３ｂには、エンコーダ７からモータ２の回転数を示すデータが入力され、さらに、モータ制御器３ａから指令電流値を示すデータが入力される（Ｓ１）。
次に、予兆判定データ算出器３ｂは、モータ２を予め設定された期間、予め設定された一定の範囲Ｒ内の回転数に制御した際、即ち、上述の区間Ｐでの複数のタイミングの指令電流値と、当該区間Ｐでの指令電流値の平均値と、の差の平均値を取得する。例えば、区間Ｐでの複数のタイミングの指令電流値としては、区間Ｐでの指令電流値を表す波形の各々の頂点及び底点での指令電流値を抽出する。但し、指令電流値を抽出するタイミングは、予め設定された一定のタイミングでもよく、特に限定されない。
本実施の形態の予兆判定データ算出器３ｂは、エンコーダ７から入力されるデータが示すモータ２の回転数に基づいて区間Ｐを推定する。そして、予兆判定データ算出器３ｂは、推定した区間Ｐでの指令電流値の標準偏差を算出し、算出した標準偏差を示すデータを予兆判定器３ｃに出力する（Ｓ２）。
但し、予兆判定データ算出器３ｂは、タイマーなどに基づいて区間Ｐが指令電流値を表す波形上で出現するタイミングを推定してもよい。また、予兆判定データ算出器３ｂは、区間Ｐでの指令電流値の平均偏差を算出してもよい。
次に、予兆判定器３ｃは、潤滑剤に含まれる鉄粉量を推定する（Ｓ３）。ここで、本出願人は、潤滑剤に含まれる鉄粉量の上昇に伴い、標準偏差の累積値も一次曲線で現れることを見出した。つまり、本出願人は、潤滑剤に含まれる鉄粉量と標準偏差の累積値との間に所定の相関関係が有ることを見出した。
そこで、予兆判定器３ｃは、入力されるデータが示す標準偏差を当該データが入力される順（即ち、予兆判定データ算出器３ｂが標準偏差を算出する順）に累積する。つまり、予兆判定器３ｃは、以下の＜式１＞に基づいて標準偏差の累積値を算出する。
＜式１＞
ＨＮ＝ＨＮ−１＋（ＳＮ−１−ＳＮ）
但し、Ｈは標準偏差の累積値、Ｎは潤滑剤の使用を開始してからの区間Ｐの出現回数、Ｓは標準偏差である。
＜式１＞
ＨＮ＝ＨＮ−１＋（ＳＮ−１−ＳＮ）
但し、Ｈは標準偏差の累積値、Ｎは潤滑剤の使用を開始してからの区間Ｐの出現回数、Ｓは標準偏差である。
次に、予兆判定器３ｃは、以下の＜式２＞に基づいて潤滑剤に含まれる鉄粉量を推定する。
＜式２＞
ρ＝α×ＨＮ
但し、αは変換係数、ρは推定鉄粉量である。
＜式２＞
ρ＝α×ＨＮ
但し、αは変換係数、ρは推定鉄粉量である。
このとき、例えば、αは以下の＜式３＞で算出することができる。
＜式３＞
α＝ρｒＤ／ＨD
但し、Ｄは潤滑剤の使用開始日からの経過日、ρｒDは当該経過日での潤滑剤に含まれる鉄粉量の実測値である。
＜式３＞
α＝ρｒＤ／ＨD
但し、Ｄは潤滑剤の使用開始日からの経過日、ρｒDは当該経過日での潤滑剤に含まれる鉄粉量の実測値である。
ここで、累積値Ｈは、図４に示すように、連結部５におけるギヤなどのバリが当該ギヤなどから除去されることに起因して急激に増加し、その後、ギヤなどからのバリの除去が落ち着くのに伴って増加が落ち着き、連結部５におけるギヤなどの表面加工が剥離して当該ギヤなどの摩耗が進むと、再度、急激に増加する。
このとき、最初に急激に累積値Ｈが増加している期間は本来の潤滑剤の特性を表しておらず、累積値Ｈの増加が落ち着いた期間が本来の潤滑剤の特性を表している。そこで、本実施の形態では、最初に急激に累積値Ｈが増加している期間から累積値Ｈの増加が落ち着いた期間に移行した最初の時点を含む日を基準日（例えば、１８０日）として変換係数αを算出する。但し、日数を基準にせず、累積値ＨＮ−１と累積値ＨＮとの差が予め設定された第１の閾値未満となった際の、Ｎ回目の標準偏差の取得時を基準として変換係数αを算出してもよい。
次に、予兆判定器３ｃは、推定鉄粉量ρが予め設定された第２の閾値以上か否かを判定する（Ｓ４）。予兆判定器３ｃは、推定鉄粉量ρが第２の閾値以上の場合（Ｓ４のＹＥＳ）、潤滑剤が劣化しているため、ロボットアーム１に異常の予兆があると判定する。そして、予兆判定器３ｃは、ロボットアーム１の異常予兆を外部に告知するために指令データを生成し、当該指令データを告知部６に出力する（Ｓ５）。告知部６は、指令データが入力されると、ロボットアーム１の異常予兆を外部に告知する。つまり、告知部６は、潤滑剤の交換を促す。
一方、予兆判定器３ｃは、推定鉄粉量ρが第２の閾値未満の場合（Ｓ４のＮＯ）、ロボットアーム１に異常の予兆がないと判定して、予兆判定データ算出器３ｂにデータの取得を継続する旨の指令データを出力し、その結果、Ｓ１の工程に戻る。つまり、Ｎ＋１回目の標準偏差の累積値ＨＮ＋１に基づいて鉄粉量を推定し、推定鉄粉量ρが第２の閾値以上か否かを判定する流れに移行する。
このように本実施の形態では、指令電流値に基づいて潤滑剤に含まれる鉄粉量を推定するので、従来の潤滑剤劣化検出装置のような発光部や受光部を用いなくても、潤滑剤の鉄粉量や当該鉄粉量に基づいて潤滑剤の劣化、ひいてはロボットアーム１の異常予兆を判定することができる。そのため、本実施の形態のロボットアーム１及び鉄粉量推定方法は、安価に潤滑剤の鉄粉量やロボットアーム１の異常予兆を判定することができる。
しかも、本実施の形態では、潤滑剤を連結部５から採取しなくても、潤滑剤に含まれる鉄粉量を推定することができるので、潤滑剤が封入された連結部５を用いたロボットアームに好適である。また、連結部５から潤滑剤を採取する作業を省略できる。
さらに、本実施の形態のロボットアーム１及び鉄粉量推定方法は、指令電流値に基づいて、潤滑剤に含まれる鉄粉量を常時監視することができる。つまり、潤滑剤に含まれる鉄粉量を推定するために、ロボットアーム１を停止させる必要がない。
ここで、本出願人は、以下のように実際に潤滑剤に含まれる鉄粉量（実測鉄粉量）ρｒと上述のように推定した鉄粉量（推定鉄粉量）ρとの誤差を確認した。図５は、減速機の耐久試験装置を模式的に示す図である。図６は、実測鉄粉量と推定鉄粉量との誤差と比較回数との関係を示す図である。
耐久試験装置１１は、図５に示すように、第１の治具１２に支持された第１のモータ１３、及び第２の治具１４に支持された第２のモータ１５を備えている。第１のモータ１３の出力軸は、第１の減速機１６の入力部に連結されており、第２のモータ１５の出力軸は、第２の減速機１７の入力部に連結されている。そして、第１の減速機１６の出力部と第２の減速機１７の出力部とは、カップリング１８を介して連結されている。
このような耐久試験装置１１を用いて、第２のモータ１５によって負荷を与えながら第１のモータ１３を回転させて、半年相当の周期で計１６回（即ち、８年に相当する試験期間）、第１の減速機１６の内部の潤滑剤の鉄粉量ρｒを実測し、その時の推定鉄粉量ρとの誤差を確認した。このとき、潤滑剤は無交換である。そして、８年に相当する試験期間中、標準偏差Ｓを累積し続け、半年相当の周期で累積値Ｈに基づいて鉄粉量を推定した。
その結果、図６に示すように、１６回の実測鉄粉量ρｒと推定鉄粉量ρとの比較において、実測鉄粉量ρｒに対する推定鉄粉量ρの最大誤差が潤滑剤点検や交換時期を把握するために必要な分解能０．０５％以下であり、上述の＜式２＞で推定される鉄粉量ρは精度が高いことが確認できた。
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、標準偏差の累積値Ｈに基づいて推定した推定鉄粉量ρに基づいてロボットアーム１の異常予兆を判定しているが、標準偏差の累積値Ｈから直接にロボットアーム１の異常予兆を判定してもよい。
実施の形態１では、標準偏差の累積値Ｈに基づいて推定した推定鉄粉量ρに基づいてロボットアーム１の異常予兆を判定しているが、標準偏差の累積値Ｈから直接にロボットアーム１の異常予兆を判定してもよい。
ここで、累積値Ｈは、図４に示したように、連結部５におけるギヤなどのバリが当該ギヤなどから除去されることに起因して急激に増加し、その後、ギヤなどからのバリの除去が落ち着くのに伴って増加が落ち着き、連結部５におけるギヤなどの表面加工が剥離して当該ギヤなどの摩耗が進むと、再度、急激に増加する。
そこで、本実施の形態の予兆判定器３ｃは、Ｎ−１回目までの累積値ＨＮ−１とＮ回目までの累積値ＨＮとの差（即ち、変化量）が、予め設定された第３の閾値以上になってから当該第３の閾値未満になった後、再度、第３の閾値以上になったか否かを判定する。言い換えると、、累積値ＨＮ−１と累積値ＨＮとを結ぶ直線の傾きが、予め設定された傾き以上になったか否かを判定する。
そして、予兆判定器３ｃは、累積値ＨＮ−１と累積値ＨＮとの差が第３の閾値以上となってから当該第３の閾値未満となった後、再度、第３の閾値以上となった場合、ロボットアーム１に異常の予兆があると判定する。累積値ＨＮ−１と累積値ＨＮとの差が第３の閾値以上となってから当該第３の閾値未満となった後、再度、第３の閾値以上となった場合は、連結部５のギヤなどの表面加工が剥離して潤滑剤の劣化が進んでいると推定できるからである。
このように本出願人が見出した潤滑剤に含まれる鉄粉量と標準偏差の累積値Ｈとの間の相関関係を利用して、潤滑剤の劣化、ひいてはロボットアーム１の異常予兆を簡単に判定することができる。
＜実施の形態３＞
実施の形態１では、ロボットアーム１が備える制御部３の予兆判定器３ｃで鉄粉量の推定やロボットアーム１の異常予兆判定などの処理を実行させているが、サーバで当該処理を実行させてもよい。図７は、本実施の形態のロボットアームの異常予兆判定システムを模式的に示す図である。
実施の形態１では、ロボットアーム１が備える制御部３の予兆判定器３ｃで鉄粉量の推定やロボットアーム１の異常予兆判定などの処理を実行させているが、サーバで当該処理を実行させてもよい。図７は、本実施の形態のロボットアームの異常予兆判定システムを模式的に示す図である。
本実施の形態のロボットアームの異常予兆判定システム３１は、図７に示すように、複数台のロボットアーム３２、及びサーバ３３を備えている。ロボットアーム３２は、実施の形態１のロボットアーム１と略等しい構成とされており、制御部３４が実施の形態１における制御部３のモータ制御器３ａ及び予兆判定データ算出器３ｂに対応するモータ制御器３４ａ及び予兆判定データ算出器３４ｂを備えているが、実施の形態１のロボットアーム１における制御部３の予兆判定器３ｃ及び告知部６が省略されている。そして、ロボットアーム３２は、サーバ３３との通信を実現するための通信部３５を備えており、予兆判定データ算出器３４ｂが算出した標準偏差Ｓを示すデータを通信部３５を介してサーバ３３に送信する。例えば、ロボットアーム３２とサーバ３３との通信手段は、インターネット回線などの通信手段でよい。
サーバ３３は、通信部３６、実施の形態１における制御部３の予兆判定器３ｃに対応する予兆判定器３７、及び告知部３８を備えており、例えば、工場などの施設３９内に設置されている。予兆判定器３７は、通信部３６を介してロボットアーム３２から受信したデータが示す標準偏差Ｓに基づいて累積値Ｈを算出し、算出した累積値Ｈに基づいて鉄粉量を推定する。そして、予兆判定器３７は、推定鉄粉量ρに基づいてロボットアーム３２の異常予兆を判定し、ロボットアーム３２に異常の予兆があると判定した場合、告知部３８にロボットアーム３２の異常予兆を外部に告知させる。
このように本実施の形態のロボットアーム３２の異常予兆判定システム３１は、鉄粉量の推定やロボットアーム３２の異常予兆判定などをサーバ３３で処理させているため、ロボットアーム３２の制御部３４の処理負担を軽減することができる。なお、実施の形態２と同様に、累積値Ｈから直接にロボットアーム３２の異常予兆を判定してもよい。
ここで、サーバ３３からロボットアーム３２の異常予兆を外部に告知させる指令データを、例えば、インターネット回線などの通信手段を介して作業者が所有する端末装置に送信し、端末装置がロボットアーム３２の異常予兆を外部に告知してもよい。
＜実施の形態４＞
本実施の形態のロボットアームの異常予兆判定システムは、連結部の潤滑剤を交換した後において、連結部で既に生じているギヤなどの摩耗に伴う累積値Ｈの増加に基づいてロボットアームの異常予兆を判定する。図８は、本実施の形態のロボットアームの異常予兆判定システムを模式的に示す図である。図９は、連結部に最初に封入された潤滑剤での標準偏差の累積値、１回目の交換後の潤滑剤での標準偏差の累積値、及び２回目の交換後の潤滑剤での標準偏差の累積値と、時間と、の関係を示す図である。なお、実施の形態３と重複する説明は省略し、等しい要素には等しい符号を用いて説明する。
本実施の形態のロボットアームの異常予兆判定システムは、連結部の潤滑剤を交換した後において、連結部で既に生じているギヤなどの摩耗に伴う累積値Ｈの増加に基づいてロボットアームの異常予兆を判定する。図８は、本実施の形態のロボットアームの異常予兆判定システムを模式的に示す図である。図９は、連結部に最初に封入された潤滑剤での標準偏差の累積値、１回目の交換後の潤滑剤での標準偏差の累積値、及び２回目の交換後の潤滑剤での標準偏差の累積値と、時間と、の関係を示す図である。なお、実施の形態３と重複する説明は省略し、等しい要素には等しい符号を用いて説明する。
本実施の形態のロボットアームの異常予兆判定システム４１は、図８に示すように、実施の形態３のロボットアーム３２の異常予兆判定システム３１と略等しい構成とされているが、第１のサーバ４２の予兆判定器４３の処理内容が異なる。
ここで、連結部５における潤滑剤の鉄粉量が増加して当該潤滑剤を交換する際には、連結部５のギヤなどの摩耗が進んでいる。そのため、図９に示すように、潤滑剤を交換直後であっても、交換後の潤滑剤は、ギヤなどの摩耗に伴う鉄粉を含んでおり、当該潤滑剤での累積値Ｈは交換前の潤滑剤での累積値Ｈに対して高い値を示す。そして、最初の潤滑剤での累積値Ｈと交換後の潤滑剤での累積値Ｈとの差Ｄが、各々の潤滑剤の使用を開始してから等しい期間経過後の時点において、予め設定された第４の閾値以上である場合、連結部５のギヤなどの摩耗が進んでいるものと推定することができる。
そこで、本実施の形態の予兆判定器４３は、最初の潤滑剤での累積値Ｈと交換後の潤滑剤での累積値Ｈとの差Ｄが、各々の潤滑剤の使用を開始してから等しい期間経過後の時点において、第４の閾値以上である場合、ロボットアーム３２に異常の予兆があると判定する。
上述の実施の形態１〜３では、使用中の潤滑剤での累積値Ｈの変化量に基づいて当該潤滑剤の劣化を判定しているため、最初の潤滑剤でのギヤなどの摩耗に対する交換後の潤滑剤でのギヤなどの摩耗の進行を推定することはできない。一方、本実施の形態では、最初の潤滑剤での累積値Ｈに対する交換後の潤滑剤での累積値Ｈの差を算出することで、潤滑剤を交換した後も連続的に連結部５のギヤなどの摩耗の進行を推定することができ、当該ギヤなどの摩耗に伴ってロボットアーム３２に異常の予兆があることを判定することができる。
ここで、第１のサーバ４２は、全ての潤滑剤の累積値Ｈのデータを格納しておいてもよいが、最初の潤滑剤及び使用中の潤滑剤での累積値Ｈを除いて、交換された潤滑剤での累積値Ｈを示すデータを第２のサーバ４４に送信し、第１のサーバ４２の当該データを削除するとよい。第２のサーバ４４は、施設３９の外部に設置されており、例えば、インターネット回線などの通信手段を介して第１のサーバ４２と接続されている。これにより、連結部５が故障した際に、過去の交換された潤滑剤での累積値Ｈを参照することができる。しかも、過去の交換された潤滑剤での累積値Ｈを第１のサーバ４２に全て格納する場合に比べて、第１のサーバ４２の負担を軽減することができる。
本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、任意の処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
１ ロボットアーム
２ モータ
３ 制御部、３ａ モータ制御器、３ｂ 予兆判定データ算出器、３ｃ 予兆判定器
４ アーム
５ 連結部
６ 告知部
７ エンコーダ
１１ 耐久試験装置
１２ 第１の治具、１３ 第１のモータ、１６ 第１の減速機
１４ 第２の治具、１５ 第２のモータ、１７ 第２の減速機
１８ カップリング
３１ ロボットアームの異常予兆判定システム
３２ ロボットアーム
３３ サーバ
３４ 制御部、３４ａ モータ制御器、３４ｂ 予兆判定データ算出器
３５、３６ 通信部
３７ 予兆判定器
３８ 告知部
３９ 施設
４１ ロボットアームの異常予兆判定システム
４２ 第１のサーバ
４３ 予兆判定器
４４ 第２のサーバ
２ モータ
３ 制御部、３ａ モータ制御器、３ｂ 予兆判定データ算出器、３ｃ 予兆判定器
４ アーム
５ 連結部
６ 告知部
７ エンコーダ
１１ 耐久試験装置
１２ 第１の治具、１３ 第１のモータ、１６ 第１の減速機
１４ 第２の治具、１５ 第２のモータ、１７ 第２の減速機
１８ カップリング
３１ ロボットアームの異常予兆判定システム
３２ ロボットアーム
３３ サーバ
３４ 制御部、３４ａ モータ制御器、３４ｂ 予兆判定データ算出器
３５、３６ 通信部
３７ 予兆判定器
３８ 告知部
３９ 施設
４１ ロボットアームの異常予兆判定システム
４２ 第１のサーバ
４３ 予兆判定器
４４ 第２のサーバ
Claims (7)
- モータと、指令電流値を示すデータに基づいて前記モータを制御する制御部と、前記モータの駆動力に基づいて動作するアームと、前記モータと前記アームとを連結し、潤滑剤を含む連結部と、を備えるロボットアームであって、
前記モータを予め設定された期間、予め設定された一定の範囲内の回転数に制御した際の複数のタイミングでの指令電流値と前記期間での指令電流値の平均値との差の平均値を取得して、前記差の平均値を取得した順に累積し、
Ｎ（Ｎは２以上の自然数）−１回目までの前記差の平均値の累積値とＮ回目までの前記差の平均値の累積値との差が、予め設定された値以上になってから前記予め設定された値未満になった後、再度、前記予め設定された値以上になったとき、前記ロボットアームの異常予兆を告知する、ロボットアーム。 - 指令電流値を示すデータに基づいて動作するモータと、前記モータの駆動力に基づいて動作するアームと、が連結部を介して連結されたロボットアームにおける当該連結部の潤滑剤に含まれる鉄粉量を推定する方法であって、
前記モータを予め設定された第１の期間、予め設定された一定の範囲内の回転数に制御した際の複数のタイミングでの指令電流値と前記第１の期間での指令電流値の平均値との差の平均値を取得して、前記差の平均値を取得した順に累積する工程と、
前記差の平均値の累積値と予め設定された係数との積に基づいて前記鉄粉量を推定する工程と、
を備える、ロボットアームの鉄粉量推定方法。 - 前記予め設定された係数は、前記ロボットアームを予め設定された第２の期間動作させた際の前記潤滑剤の鉄粉量の実測値を、前記第２の期間での前記差の平均値の累積値で除した値である、請求項２に記載のロボットアームの鉄粉量推定方法。
- 前記第２の期間は、Ｎ（Ｎは２以上の自然数）−１回目までの前記差の平均値の累積値とＮ回目までの前記差の平均値の累積値との差が予め設定された値未満となった際の、１回目の前記差の平均値の取得時から前記Ｎ回目の前記差の平均値の取得時までの期間である、請求項３に記載のロボットアームの鉄粉量推定方法。
- モータと、指令電流値を示すデータに基づいて前記モータを制御する制御部と、前記モータの駆動力に基づいて動作するアームと、前記モータと前記アームとを連結し、潤滑剤を含む連結部と、を備えるロボットアームと、前記ロボットアームと通信可能に接続されたサーバと、を備え、
前記制御部は、前記モータを予め設定された期間、予め設定された一定の範囲内の回転数に制御した際の複数のタイミングでの指令電流値と前記期間での指令電流値の平均値との差の平均値を取得して、前記差の平均値を示すデータを前記サーバに送信し、
前記サーバは、前記制御部が前記差の平均値を取得した順に当該差の平均値を累積し、Ｎ（Ｎは２以上の自然数）−１回目までの前記差の平均値の累積値とＮ回目までの前記差の平均値の累積値との差が、予め設定された値以上になってから前記予め設定された値未満になった後、再度、前記予め設定された値以上になったとき、前記ロボットアームに異常の予兆があると判定する、ロボットアームの異常予兆判定システム。 - モータと、指令電流値を示すデータに基づいて前記モータを制御する制御部と、前記モータの駆動力に基づいて動作するアームと、前記モータと前記アームとを連結し、潤滑剤を含む連結部と、を備えるロボットアームと、前記ロボットアームと通信可能に接続された第１のサーバと、を備え、
前記制御部は、前記潤滑剤が交換される度に、前記モータを予め設定された期間、予め設定された一定の範囲内の回転数に制御した際の複数のタイミングでの指令電流値と前記期間での指令電流値の平均値との差の平均値を取得して、前記差の平均値を示すデータを前記第１のサーバに送信し、
前記第１のサーバは、前記ロボットアームが前記差の平均値を取得した順に当該差の平均値を累積し、最初の潤滑剤での前記差の平均値の累積値と交換後の潤滑剤での前記差の平均値の累積値との差が、各々の前記潤滑剤の使用を開始した時から等しい期間経過後において予め設定された値以上であるとき、前記ロボットアームに異常の予兆があると判定する、ロボットアームの異常予兆判定システム。 - 前記第１のサーバは、前記最初の潤滑剤及び使用中の潤滑剤での前記差の平均値の累積値を除いて、交換された潤滑剤での前記差の平均値の累積値を示すデータを第２のサーバに送信して前記第１のサーバの中から削除する、請求項６に記載のロボットアームの異常予兆判定システム。
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