JP2022155647A - 減速機の状態監視装置、減速機の状態監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】監視の精度を改善可能な状態監視装置を提供することを目的の１つとする。【解決手段】ある態様の状態監視装置１０は、ロボット１００の第１アーム１と第２アーム２の間に搭載される減速機８の状態監視装置であって、第１アーム１および第２アーム２の相対位置を計測する計測手段４と、所定の特定姿勢において計測手段４によって計測された相対位置の基準値に対する変化量を監視する監視部５とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、減速機の状態監視装置および減速機の状態監視方法に関する。

例えば、特許文献１には、故障診断部を備えた電動機制御装置が記載されている。この故障診断部は、発生した振動レベルまたは振動周波数のピーク値の時間変動、あるいはモータ速度、トルク（推力）等のモータ状態量のピーク値の時間変動等の検出値により、機械の故障の可能性ありと判断するとともに、上記検出値に基づいて故障の原因を推定し、優先的に故障診断をおこなう。

特開２０１０－１６６６８６号公報

特許文献１に記載の故障診断部は、位置指令、電動機位置、速度指令、電動機速度、トルク、推力指令等について、時系列波形データを保存し、時系列波形データに基づいて複数の振動周波数成分および振動振幅ピーク値を検出し、複数の振動周波数成分および振動振幅ピーク値に基づいて機械の状態を監視する。つまり、この故障診断部は、指令値等を用いて装置の構成部材の劣化を間接的に監視しているため誤差が大きく、装置の個体差の影響を受けるので監視の精度が高いとはいえない。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、監視の精度を改善可能な状態監視装置を提供することを目的の１つとする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の減速機の状態監視装置は、ロボットの第１アームと第２アームの間に搭載される減速機の状態監視装置であって、第１アームおよび第２アームの相対位置を計測する計測手段と、所定の特定姿勢において計測手段によって計測された相対位置の基準値に対する変化量を監視する監視部と、を備える。

本発明の別の態様は、減速機の状態監視方法である。この方法は、ロボットの第１アームと第２アームの間に搭載される減速機の状態を監視する方法であって、所定の特定姿勢において第１アームおよび第２アームの相対位置を計測する工程と、計測する工程で計測された相対位置の基準値に対する変化量を監視する工程と、を含む。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、監視の精度を改善可能な状態監視装置を提供できる。

第１実施形態の状態監視装置が適用されるロボットの第１姿勢を示す側面図である。 図１の状態監視装置の計測手段の一例を概略的に示す図である。 図１のロボットの第２姿勢を示す側面図である。 図１の状態監視装置の監視部のブロック図である。 図１の状態監視装置の動作のフローチャートである。 第２実施形態の状態監視装置が適用されるロボットの第１姿勢を示す側面図である。 図６のロボットの第２姿勢を示す側面図である。 図６のロボットの減速機のトルクと相対位置との関係を示す図である。 第３実施形態の状態監視装置が適用されるロボットの第１姿勢を示す側面図である。 図９のロボットの第２姿勢を示す側面図である。

以下、本発明を好適な実施形態をもとに各図面を参照しながら説明する。実施形態および変形例では、同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

また、第１、第２などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。

［第１実施形態］
以下、図面を参照して、第１実施形態に係る状態監視装置１０の構成を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る状態監視装置１０が適用されたロボット１００を示す側面図である。この図は、後述する第１姿勢を示している。状態監視装置１０は、ロボット１００の第１アーム１と第２アーム２の間に搭載される減速機８の状態監視装置である。

説明の便宜上、図示のように、水平なある方向をＸ方向、Ｘ方向に直交する水平な方向をＹ方向、鉛直方向をＺ方向とする。それぞれの正の方向は、各図における矢印の方向に規定され、負の方向は、矢印と逆向きの方向に規定される。このような方向の表記は本実施形態の姿勢を制限するものではなく、本実施形態は、用途に応じて任意の姿勢で使用されうる。

関節に使用される減速機は、使用時の磨耗等により構成部材が経年劣化するため、劣化状態を監視し、故障する前にメンテナンスすることが望ましい。このため、本実施形態の状態監視装置１０は、第１アーム１および第２アーム２の相対位置を計測する計測手段４と、所定の特定姿勢において計測手段４によって計測された相対位置の基準値に対する変化量を監視する監視部５とを備える。計測手段４と監視部５については後述する。

監視部５が監視する相対位置の基準値に対する変化には、この減速機の出力軸周りのモーメント負荷（後述する）による変化と、この減速機の出力軸を曲げる向き（出力軸に直交する直線周り）のモーメント負荷（以下、「曲げ方向のモーメント負荷」という）による変化とが含まれる。本実施形態では、減速機の出力軸周りのモーメント負荷による変化を説明する。

先に、図１を参照してロボット１００を説明する。ロボット１００は、基台３１と、基台関節３２と、基台アーム３３と、第１関節３４と、基節アーム２１と、第２関節３５と、次節アーム２２と、手首関節３６と、エンドエフェクタ３７と、駆動部３８とを備える。第１アーム１および第２アーム２は、関節を挟んで接続される一方および他方のアーム機構である。つまり、基台３１、基台アーム３３、基節アーム２１、次節アーム２２およびエンドエフェクタ３７は、第１アーム１または第２アーム２となり得るアーム機構である。以下、本実施形態の説明では、基節アーム２１を第１アーム１とし、次節アーム２２を第２アーム２とし、第２関節３５に搭載される減速機８を第１アーム１と第２アーム２の間に搭載される減速機とする例を示す。

基台３１は、例えば床Ｆｒに固定され、ロボット１００全体を支持する。基台関節３２は、基台３１に対して基台アーム３３を回転可能に支持するとともに基台アーム３３を駆動する。基台アーム３３は、基台関節３２を介して基台３１に支持され、略上下に延びるアーム機構である。この例では、基台アーム３３は、基台関節３２に駆動され、基台関節３２のＺ方向に延びる回転軸周りに回転する。

第１関節３４は、基台アーム３３に対して第１アーム１（基節アーム２１）を回転可能に支持するとともに第１アーム１を駆動する。第１アーム１は、第１関節３４を介して基台アーム３３に支持されるアーム機構である。第１アーム１の基端側は、第１関節３４に支持され、第１アーム１の先端側は、第２関節３５を支持する。この例では、第１アーム１は、第１関節３４に駆動され、第１関節３４のＹ方向に延びる回転軸周りに回転する。

第２関節３５は、第１アーム１に対して第２アーム２（次節アーム２２）を回転可能に支持するとともに第２アーム２を駆動する。第２アーム２は、第２関節３５を介して第１アーム１に支持されるアーム機構である。第２アーム２の基端側は、第２関節３５に支持され、第２アーム２の先端側は、手首関節３６を支持する。この例では、第２アーム２は、第２関節３５に駆動されて、第２関節３５のＹ方向に延びる回転軸周りに回転する。

手首関節３６は、第２アーム２に対して所定の機能を有するエンドエフェクタ３７を回転可能に支持するとともにエンドエフェクタ３７を駆動する。エンドエフェクタ３７は、手首関節３６に駆動されて、手首関節３６の回転軸周りに回転する。一例として、エンドエフェクタ３７は、物を掴むハンドであってもよい。

第１アーム１と第２アーム２を接続する第２関節３５は、モータ７１と、エンコーダ７２と、減速機８とを有する。エンコーダ７２は、モータ７１の回転に比例したエンコーダパルスを出力する。駆動部３８は、ロボット制御システム２００の指令と、エンコーダ７２のエンコーダパルスのフィードバックとに基づいて、モータ７１の回転を制御する。

減速機８は、モータ７１の回転を減速して出力軸に出力する。減速機８としては、例えば、単純遊星型減速機、撓み噛合い式減速機、偏心揺動型減速機などの公知の様々な減速機を採用できる。

第２アーム２は、減速機８の出力軸に固定されており、減速された回転に応じて回転する。この構成により、第２関節３５は、ロボット制御システム２００の指令に沿って、第２アーム２の角度を変化させる。

基台関節３２、第１関節３４および手首関節３６は、第２関節３５と同様にモータ７１、エンコーダ７２および減速機８を有しており、ロボット制御システムの指令に沿って、先端側アームの角度を変化させる。

図１、図２を参照して、計測手段４を説明する。図２は、計測手段４の位置センサ４１を概略的に示す図である。

第１アーム１と第２アーム２の間に搭載される減速機８の状態は、これらのアームの相対位置の変化として検知できることが判明している。しかし、この相対位置の変化は、第２関節３５のエンコーダ７２では検知が難しい。このため、所定の特定姿勢における、アームの相対位置の計測データ（以下、「計測値Ｐ」という）を、過去の計測データ（以下、「基準値Ｑ」という）と比較することで精度を高める。

本実施形態では、図１に示すように、計測手段４として、第１アーム１に複数（この例では２個）の位置センサ４１、４２が設けられている。位置センサ４１、４２は、第２関節３５の回転軸周りに周方向に離れて配置されている。位置センサ４１、４２は、第２アーム２に取り付けたマーク手段４４の位置を計測し、その計測データを計測値Ｐとして出力する。なお、位置センサが第２アーム２に取り付けられ、マーク手段が第１アーム１に取り付けられてもよい。

図２（Ａ）の位置センサ４２は、周方向に配列された複数の目盛線を有するマーク手段４４に光を照射し、その反射光から目盛線の位置を計測する光学センサであり、その計測データを計測値Ｐとして出力する。図２（Ｂ）の位置センサ４２は、複数の段差を有するマーク手段４４に光を照射し、その反射光から段差の高さを計測する光学センサであり、その計測データを計測値Ｐとして出力する。図２（Ｃ）の位置センサ４２は、複数のマーキングを有するマーク手段４４を撮像し、その撮像結果からマーキングの位置を計測する光学センサであり、その計測データを計測値Ｐとして出力する。

計測手段４の計測可能範囲を、第１アーム１と第２アーム２の可動範囲をすべてカバーするように広くすると、マーク手段４４が大きくなり、アームに干渉する可能性がある。このため、本実施形態では、図２に示すように、計測手段４の計測可能範囲は、第１アーム１と第２アーム２の可動範囲よりも狭く、後述する特定姿勢にて相対位置を計測可能な範囲に設定されている。マーク手段４４は、特定姿勢において、位置センサ４１または位置センサ４２のいずれかが相対位置を計測可能な位置に設けられる。このことによりマーク手段４４を小さくできる。

（特定姿勢）
無負荷状態で減速機８の相対位置を計測するとバックラッシュや摺動抵抗などにより誤差が大きくなる懸念がある。このため、本実施形態では、減速機８に、第２アーム２にかかる重力によりモーメント負荷（以下、単に「モーメント負荷」という）がかかる特定姿勢で状態を評価する。また、減速機８の状態は回転方向によって異なる場合があるため、正回転方向と、逆回転方向の両方で状態を評価することが望ましい。このため、本実施形態では、特定姿勢は、当該減速機８に、第２アーム２にかかる重力により正方向のモーメント負荷が付加される第１姿勢と、第２アーム２にかかる重力により正方向とは逆方向のモーメント負荷が付加される第２姿勢と、を含み、両方の姿勢で状態を評価する。

減速機の状態を評価するための特定姿勢としては様々な姿勢が考えられる。ここでは、図１、図３を参照して、２つの特定姿勢を用いる方法を説明する。図１は、第１姿勢のロボット１００を示しており、図３は、第２姿勢のロボット１００を示している。

この例の第２姿勢は、第１姿勢に対して第１アーム１の姿勢を固定して減速機８を回転させた姿勢である。つまり、この例の第１、第２姿勢は、第１アーム１の姿勢を固定して減速機８を回転させた姿勢である。この場合、第１関節３４の減速機の歯車の噛み合い位置が変化しないため、噛み合い位置の変化に起因する誤差を抑制できる。

図１に示すように、第１姿勢では、第２アーム２は、第２関節３５からＸ方向で負の方向に延びている。第２アーム２の重心Ｇ２は、図中で減速機８の左側に位置し、減速機８にはＣＣＷ方向のモーメント負荷がかかる。第１姿勢では、位置センサ４１は、マーク手段４４の相対位置を計測し、その結果を計測値Ｐ１として監視部５に送信する。

図２に示すように、第２姿勢では、第２アーム２は、第２関節３５からＸ方向で正の方向に延びている。第２アーム２の重心Ｇ２は、図中で減速機８の右側に位置し、減速機８にはＣＷ方向のモーメント負荷がかかる。第２姿勢では、位置センサ４２は、マーク手段４４の相対位置を計測し、その結果を計測値Ｐ２として監視部５に送信する。

次に、図４を参照して、監視部５を説明する。上述したように、監視部５は、基準値Ｑ１、Ｑ２に対する計測値Ｐ１、Ｐ２の変化量Ｄ１、Ｄ２を監視する。

図４は、監視部５のブロック図である。図４に示す各ブロックは、ハードウエア的には、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）をはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウエア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウエア、ソフトウエアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、本明細書に触れた当業者には理解されるところである。

また、図４に示す各ブロックは、一つのユニットにまとめて実現されてもよいし、複数のユニットに分散して実現されてもよく、通信手段などのいろいろな連携手段により連携できる。したがって、これらの機能ブロックの一部は、ロボット１００と同じ建物に設置されてもよいし、遠隔地の別の建物に設置されてもよい。

本実施形態では、基準値Ｑ１、Ｑ２は、初期値もしくは特定時点で過去に計測されたデータである。一例として、初期値は、減速機８が減速機メーカで製造された時点、減速機８が減速機メーカから出荷された時点、減速機８が顧客企業のロボット１００に組み込まれた時点、ロボット１００が設置された時点など、所定のタイミングで計測されたデータである。一例として、特定時点でのデータは、メンテナンス時や前回計測時など、過去に計測されたデータであってもよい。以下の説明では、製造時に計測されたデータを基準値Ｑ１、Ｑ２とする例を示す。

基準値Ｑ１、Ｑ２は、計測対象の減速機８に、計測用の試験トルクを付与して計測されたデータであってもよい。一例として、計測用の試験トルクは、ロボットに組み込まれた状態で、第１姿勢および第２姿勢でモーメント負荷によって減速機８に加えられると見込まれるトルクである。

ここでは、減速機メーカで製造された減速機８が、顧客企業のロボット１００に組み込まれた場合を例示している。減速機８には、減速機メーカでそれぞれに割り当てられたＩＤがバーコード等で表示されている。減速機８の減速機メーカでの試験データは、このＩＤに関連付けられてサーバ３００に記憶されている。顧客企業では、監視部５は、減速機８からＩＤを読み取り、減速機メーカのサーバ３００から、そのＩＤに対応する減速機８の試験データを取得できる。サーバ３００には、各ＩＤに対応する減速機８の基準値Ｑ１、Ｑ２が記憶されている。

図４を参照して、監視部５を説明する。監視部５は、通信部５１と、取得部５２と、処理部５３と、記憶部５４と、姿勢制御部５５と、報知部５８とを備える。通信部５１は、減速機メーカのサーバ３００から、減速機８のＩＤに対応する製造時の基準値Ｑ１、Ｑ２を読み込む。取得部５２は、計測手段４から、減速機８の第１、第２姿勢における計測値Ｐ１、Ｐ２を取得する。

処理部５３は、基準値Ｑ１、Ｑ２に対する計測値Ｐ１、Ｐ２の変化量Ｄ１、Ｄ２を算出する。記憶部５４は、基準値Ｑ１、Ｑ２、計測値Ｐ１、Ｐ２、変化量Ｄ１、Ｄ２などを減速機８のＩＤに関連づけて記憶する。姿勢制御部５５は、ロボット制御システム２００に制御信号を出力して、ロボット１００を第１姿勢と、第２姿勢とに変化させる。報知部５８は、変化量Ｄ１、Ｄ２が閾値を超えたら、音、光、画像等の人が覚知可能な警報を出力する報知動作を行う。

以上のように構成された状態監視装置１０の動作の一例を説明する。図５は、状態監視装置１０の監視動作のプロセスＳ１１０を示すフローチャートである。

まず、監視部５は、監視動作のタイミングかどうかを判定する（ステップＳ１１１）。監視動作は、所定の期間（例えば、１週間、１ヶ月、６月、１年等）毎に実行されてもよい。監視動作のタイミングでない場合（ステップＳ１１１のＮ）、プロセスＳ１１０は終了する。

監視動作のタイミングである場合（ステップＳ１１１のＹ）、監視部５は、減速機メーカのサーバ３００から基準値Ｑ１、Ｑ２を取得する（ステップＳ１１２）。このステップでは、予め減速機８のＩＤを読み取り、監視部５は、そのＩＤに対応する基準値Ｑ１、Ｑ２を取得して記憶部５４に記憶する。

ステップＳ１１２を実行したら、監視部５は、第１姿勢で計測値Ｐ１を取得する（ステップＳ１１３）。監視部５は、取得された計測値Ｐ１を記憶部５４に記憶する。

ステップＳ１１３を実行したら、監視部５は、第２姿勢で計測値Ｐ２を取得する（ステップＳ１１４）。監視部５は、取得された計測値Ｐ２を記憶部５４に記憶する。

ステップＳ１１４を実行したら、監視部５は、変化量Ｄ１、Ｄ２を算出する（ステップＳ１１５）。このステップで、監視部５は、監視結果として、所定の情報端末の画面に変化量Ｄ１、Ｄ２を表示させる。

ステップＳ１１５を実行したら、監視部５は、変化量Ｄ１、Ｄ２が閾値を超えているかどうかを判定する（ステップＳ１１６）。このステップでは、変化量Ｄ１、Ｄ２の片方または両方が閾値を超えている場合に、変化量Ｄ１、Ｄ２が閾値を超えていると判定する。

変化量Ｄ１、Ｄ２が閾値を超えていない場合（ステップＳ１１６のＮ）、プロセスＳ１１０は終了する。

変化量Ｄ１、Ｄ２が閾値を超えている場合（ステップＳ１１６のＹ）、監視部５は、警報を出力する報知動作を行う（ステップＳ１１７）。ステップＳ１１７を実行したら、プロセスＳ１１０は終了する。

以上の各ステップはあくまでも一例であって、各種の変形が可能である。

以上のように構成された状態監視装置１０の特徴を説明する。状態監視装置１０は、ロボット１００の第１アーム１と第２アーム２の間に搭載される減速機８の状態監視装置であって、第１アーム１および第２アーム２の相対位置を計測する計測手段４と、所定の特定姿勢において計測手段４によって計測された相対位置（計測値Ｐ）の基準値Ｑに対する変化量Ｄを監視する監視部５とを備える。

この構成によれば、減速機８の構成部材の劣化状態を、実測された相対位置（計測値Ｐ）と基準値Ｑとの比較により直接監視するため、誤差が小さく、初期性能の個体差の影響を受けにくいので監視の精度を向上できる。

本実施形態では、特定姿勢は、減速機８に第２アーム２にかかる重力によりモーメント負荷がかかる姿勢である。この場合、無負荷で評価する場合に比べて、バックラッシュや摺動抵抗などの影響を受けにくいため、監視の精度をさらに向上できる。

本実施形態では、特定姿勢は、減速機８に、第２アーム２にかかる重力により正方向のモーメント負荷が付加される第１姿勢と、第２アーム２にかかる重力により正方向とは逆方向のモーメント負荷が付加される第２姿勢と、を含み、第１姿勢および第２姿勢それぞれについて、各相対位置（計測値Ｐ１、Ｐ２）の各基準値Ｑ１、Ｑ２に対する変化量Ｄ１、Ｄ２を監視する。この場合、減速機８の劣化状態を正回転方向と逆回転方向の両方で評価するため、回転方向によって劣化状態が異なっていても適切に評価できる。

本実施形態では、第２姿勢は、第１姿勢に対して第１アーム１の姿勢を固定して減速機８を回転させた姿勢である。この場合、第１アーム１の基端側の第１関節３４の回転位置は一定であるため、回転位置の変化による誤差を生じにくい。
以上が第１実施形態の説明である。

［第２実施形態］
図６、図７、図８を参照して、第２実施形態に係る状態監視装置１０を説明する。図６は、本実施形態における第１姿勢のロボット１００を示す。図７は、本実施形態における第２姿勢のロボット１００を示す。本実施形態は、減速機８の状態を評価するときの特定姿勢が第１実施形態と異なり他の構成は同様である。重複する説明を省き、第１実施形態と相違する構成について重点的に説明する。

第１実施形態では、第１関節３４を固定して第２関節３５を回転させて、減速機８の歯車の噛み合い位置を変えた２つの姿勢で減速機８の状態を評価する例を示した。本実施形態では、第２関節３５を固定して、第１アーム１の基端側の第１関節３４を回転させた２つの姿勢で減速機８の状態を評価する。したがって、第２姿勢は、第１姿勢に対して減速機８は非回転のまま、第１アーム１の基端側の関節３４を回転させた姿勢である。つまり、本実施形態では、減速機８は非回転のまま、減速機８の歯車の噛み合い位置を一定にし、第１アーム１の基端側の第１関節を回転させて、負荷を第１姿勢と第２姿勢との間で連続的に変化させたときの減速機８の状態を評価する。

図６に示すように、第１姿勢では、第１アーム１と第２アーム２は、斜め左上に向かって同じ方向に直線状に延びている。第２アーム２の重心Ｇ２は、図中で減速機８の左側に位置し、減速機８にはＣＣＷ方向のモーメント負荷がかかる。

図７に示すように、第２姿勢では、第１アーム１と第２アーム２は、斜め右上に向かって同じ方向に直線状に延びている。第２アーム２の重心Ｇ２は、図中で減速機８の右側に位置し、減速機８にはＣＣＷ方向のモーメント負荷がかかる。

図８は、第２アーム２のモーメント負荷によって減速機８に付与されるトルクと相対位置との関係を示す図である。正方向のトルクが加わる第１姿勢から、負方向のトルクが加わる第２姿勢まで変化させたとき、図８に示すように相対位置は正方向から負方向に徐々に変化する。減速機８の構成部材が劣化すると、太線で示すように相対位置の変化の傾斜が大きくなる。本実施形態では、第１、第２姿勢における計測値Ｐ１、Ｐ２の基準値Ｑ１、Ｑ２に対する変化量Ｄ１、Ｄ２を監視する。監視動作のプロセスＳ１１０は、本実施形態にも適用できる。

なお、第１姿勢と第２姿勢の各相対位置の差分をワインドアップ量ということがあり、基準値Ｑ１、Ｑ２のワインドアップ量に対する計測値Ｐ１、Ｐ２のワインドアップ量の変化量を監視するようにしてもよい。

本実施形態は、第１実施形態と同様の作用と効果を奏する。加えて、本実施形態は、評価対象の減速機８は非回転のまま、負荷を連続的に変化させたときの減速機８の状態を評価できる。

［第３実施形態］
図９、図１０を参照して、第３実施形態に係る状態監視装置１０を説明する。図９は、本実施形態における第１姿勢のロボット１００を示す。図１０は、本実施形態における第２姿勢のロボット１００を示す。図９、図１０に示すように、本実施形態では、基台３１を第１アーム１とし、基台アーム３３を第２アーム２とし、基台関節３２に搭載される減速機８を第１アーム１と第２アーム２の間に搭載される減速機とする。また、本実施形態では、監視部５が監視する相対位置の基準値に対する変化が、曲げ方向のモーメント負荷による変化である。以下、重複する説明を省き、第１実施形態と相違する構成について重点的に説明する。

本実施形態では、図９、図１０に示すように、計測手段４として、基台関節３２に複数（この例では２個）の位置センサ４１、４２が設けられている。２個の位置センサ４１、４２は、基台関節３２の回転軸周りに周方向に離れて配置されている。位置センサ４１、４２は、第１アーム１（基台３１）および第２アーム２（基台アーム３３）の相対位置を計測する。この例では、位置センサ４１、４２は、第１アーム１（基台３１）に取り付けたマーク手段４４までの隙間Ｘを計測し、その計測データを計測値Ｐとして出力する。なお、マーク手段４４を設けることは必須ではなく、位置センサ４１、４２は、基台３１までの隙間を計測してもよい。

図９に示すように、第１姿勢では、基節アーム２１および次節アーム２２は、第１関節３４からＸ方向で負の方向に延びている。基台関節３２の減速機８が支持する質量の重心Ｇ３は、図中で減速機８の左側に位置し、減速機８にはＣＣＷ方向の曲げ方向のモーメント負荷(第２アームにかかる重力によるモーメント負荷)がかかる。第１姿勢では、位置センサ４１は、マーク手段４４の相対位置を計測し、その結果を計測値Ｐ１として監視部５に送信する。

図１０に示すように、第２姿勢では、基節アーム２１および次節アーム２２は、第１関節３４からＸ方向で正の方向に延びている。重心Ｇ３は、図中で減速機８の右側に位置し、減速機８にはＣＷ方向の曲げ方向のモーメント負荷(第２アームにかかる重力によるモーメント負荷)がかかる。第２姿勢では、位置センサ４２は、マーク手段４４の相対位置を計測し、その結果を計測値Ｐ２として監視部５に送信する。

本実施形態では、第１、第２姿勢における計測値Ｐ１、Ｐ２の基準値Ｑ１、Ｑ２に対する変化量Ｄ１、Ｄ２を監視する。監視動作のプロセスＳ１１０は、本実施形態にも適用できる。

本実施形態は、第１実施形態と同様の作用と効果を奏する。加えて、本実施形態は、曲げ方向のモーメント負荷による、第１アーム１（基台３１）および第２アーム２（基台アーム３３）の相対位置の基準値に対する変化量を監視できる。

本実施形態の状態監視装置１０は、基台関節３２だけでなく、曲げ方向のモーメント負荷がかかるものであれば、すべてに適用できる。曲げ方向のモーメント負荷は、基台関節３２だけでなく、第１関節３４、第２関節３５および手首関節３６にもかかり得る。したがって、本実施形態の状態監視装置１０は、第１関節３４、第２関節３５および手首関節３６にも適用できる。

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明した。前述した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。前述の実施形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「実施形態の」「実施形態では」等との表記を付して説明しているが、そのような表記のない内容に設計変更が許容されないわけではない。

［変形例］
以下、変形例について説明する。変形例の図面および説明では、実施形態と同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付する。実施形態と重複する説明を適宜省略し、実施形態と相違する構成について重点的に説明する。

実施形態の説明では、ステップＳ１１６において、変化量Ｄ１、Ｄ２の少なくとも一方が閾値を超えている場合に、変化量Ｄ１、Ｄ２が閾値を超えていると判定する例を示したが、これに限定されない。例えば、変化量Ｄ１、Ｄ２の両方が閾値を超えている場合にのみ、変化量Ｄ１、Ｄ２が閾値を超えているとしてもよいし、変化量Ｄ１、Ｄ２の和が閾値を超えている場合に、変化量Ｄ１、Ｄ２は閾値を超えているとしてもよい。

実施形態の説明では、状態監視装置１０が、第２関節３５の減速機８を監視する例を示したが、状態監視装置はその他の関節の減速機を監視してもよい。

実施形態の説明では、減速機メーカのサーバ３００に記憶された基準値Ｑ１、Ｑ２を用いて監視する例を示したが、これに限定されない。例えば、基準値Ｑ１、Ｑ２は、ロボット１００を使用する会社のサーバまたはメモリに記憶されてもよい。

実施形態の説明では、基準値Ｑ１、Ｑ２がサーバに記憶される例を示したが、これに限定されない。例えば、基準値Ｑ１、Ｑ２は、ロボット１００と一体化されたメモリに記憶されてもよいし、減速機８と一体化された記憶手段（メモリチップ、バーコードなど）に記憶されてもよい。

実施形態の説明では、基準値Ｑ１、Ｑ２が初期値である例を示したが、これに限定されず、基準値Ｑ１、Ｑ２は所定のタイミングで計測された計測値に更新されてもよい。

実施形態の説明では、基準値Ｑ１、Ｑ２が実測値である例を示したが、これに限定されず、基準値Ｑ１、Ｑ２はシミュレーション等によって求められた非実測値であってもよい。

実施形態の説明では、２つの姿勢で減速機８を監視する例を示したが、これに限定されず、１つの姿勢または３つ以上の姿勢で減速機を監視してもよい。

上述の各変形例は実施形態と同様の作用、効果を奏する。

上述した各実施形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる各実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。

１ 第１アーム、 ２ 第２アーム、 Ｇ２、Ｇ３ 重心、 ４ 計測手段、 ５ 監視部、 ８ 減速機、 １０ 状態監視装置、 ３１ 基台、 ３２ 基台関節、 ３４ 第１関節、 ３５ 第２関節、 １００ ロボット。

Claims (7)

1. ロボットの第１アームと第２アームの間に搭載される減速機の状態監視装置であって、
   前記第１アームおよび前記第２アームの相対位置を計測する計測手段と、
   所定の特定姿勢において前記計測手段によって計測された相対位置の基準値に対する変化量を監視する監視部と、
   を備える
   状態監視装置。
2. 前記特定姿勢は、前記減速機に前記第２アームにかかる重力によりモーメント負荷がかかる姿勢である請求項１に記載の状態監視装置。
3. 前記特定姿勢は、前記減速機に、前記第２アームにかかる重力により正方向のモーメント負荷が付加される第１姿勢と、前記第２アームにかかる重力により正方向とは逆方向のモーメント負荷が付加される第２姿勢と、を含み、前記第１姿勢および前記第２姿勢それぞれについて、前記各相対位置の前記各基準値に対する変化量を監視する
   請求項２に記載の状態監視装置。
4. 前記第２姿勢は、前記第１姿勢に対して前記第１アームの姿勢を固定して前記減速機を回転させた姿勢である
   請求項３に記載の状態監視装置。
5. 前記第２姿勢は、前記第１姿勢に対して前記減速機は非回転のまま、前記第１アームの基端側の関節を回転させた姿勢である
   請求項３に記載の状態監視装置。
6. 前記計測手段の計測可能範囲は、前記第１アームと前記第２アームの可動範囲よりも狭い請求項１から５のいずれか１項に記載の状態監視装置。
7. ロボットの第１アームと第２アームの間に搭載される減速機の状態を監視する方法であって、
   所定の特定姿勢において前記第１アームおよび前記第２アームの相対位置を計測する工程と、
   前記計測する工程で計測された相対位置の基準値に対する変化量を監視する工程と、
   を含む、状態監視方法。

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