JP3978155B2

JP3978155B2 - 潤滑剤の劣化監視方法および装置

Info

Publication number: JP3978155B2
Application number: JP2003177708A
Authority: JP
Inventors: 輝樹伊東
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2023-06-23
Also published as: JP2005016953A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーボモータを駆動源とした機械における潤滑対象部の潤滑剤の劣化監視装置に関し、特に、サーボモータの仕事量を測定することにより潤滑対象部の潤滑剤の劣化を監視する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
可動部分（潤滑対象部）を有する機械には、その可動部分の部品を摩擦や摩耗から保護するために、一般に、油やグリースなど潤滑剤が注入されている。この潤滑剤は、使用に従い、可動部品の摩擦や摩耗により発生する金属摩耗粉が混じることにより次第に清浄性がなくなったり、あるいは可動部品の摩擦熱により劣化したりして、その潤滑性能が低下する。潤滑性能が低下した潤滑剤を使用し続けると機械の寿命が短くなるので、機械の使用においては潤滑性能の低下を認知し、これに対処することが重要となる。
【０００３】
そこで、従来は、機械をどの位の期間にわたり稼動すれば、潤滑剤がどの程度劣化するかということを、予め実験により調べておき、その期間がくれば一律に潤滑剤の交換を行うようにしていた。そのため、潤滑対象部を有する機械においては、一般に、潤滑対象部の潤滑剤を所定期間毎に交換または補給するようにしていた。
【０００４】
しかし、使用頻度が大きい機械の場合は早期に潤滑性能が低下することがあり、所定期間の交換では不十分な場合がある。また、実際の生産ラインにおいては、定期的な潤滑剤の交換または補給が行われていない機械が少なからず存在している。これらの場合は、機械寿命を低下させる要因となるばかりではなく、稼働中の機械の突然の停止などにより、生産効率の低下を招く要因にもなる。その一方、所定期間使用しても潤滑剤があまり劣化していない機械において潤滑剤の定期的な交換を実施することは、費用や作業時間の浪費となるばかりでなく、廃棄される使用済み潤滑剤の量が増えることにより、その処理のために環境へ余分な負荷を与えることとなる。そのため、潤滑剤の管理においては、費用および作業時間の浪費を起こさずに環境負荷を低減できるような、潤滑剤の劣化監視技術が要求されることになる。
【０００５】
この要求に応える潤滑剤の劣化監視装置としては、特許文献１や２に開示されたものがある。これら従来技術は、いずれも投光素子と受光素子とからなる光透過型のセンサを用い、潤滑剤を通過する光の透過度により潤滑剤の劣化を監視するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２８７１００号公報
【特許文献２】
特開平７−７２０７７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した特許文献に開示された従来技術では、光透過型のセンサを使用しているので、例えばグリースのように、光が透過しないタイプの潤滑剤に対しては適用できないという問題を有していた。また、これら従来技術においては、潤滑剤を直接モニターするために、センサ部と、このセンサ部からの信号を送信する配線部と、潤滑油を透視可能にする透明部とを設ける必要があるので、構造が複雑となりコストがかかるという問題があるとともに、部品点数が増えることにより、保守・点検箇所が増加するという問題もある。さらに、これら従来技術においては、機械の構造・寸法的制約から前述したセンサ部や配線部などの装置を設けることが困難な場合には、適用できないという問題もある。
【０００８】
本発明は、前述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、潤滑剤の種類に関係なく潤滑剤の劣化を監視可能な潤滑剤の劣化監視方法および装置を提供することを目的とする。また、本発明は、保守・点検作業が容易で、これにかかる費用が少なくて済むような潤滑剤の劣化監視方法および装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、機械の構造・寸法的制約に依存しない潤滑剤の劣化監視方法および装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、請求項１に係る発明では、サーボモータの駆動により動作する可動部分を有するとともにこの可動部分に対して潤滑剤を供給するようにされた機械における潤滑剤の劣化監視方法において、サーボモータの駆動電流Ｉi、サーボモータの回転位置としての角度θiから求められた角速度ωi、およびサーボモータの稼動時間ｔiに基づいてサーボモータの総仕事量Ｊを算出し、この総仕事量Ｊに基づいて潤滑剤の劣化を監視するようにしたことを特徴とする潤滑剤の劣化監視方法を提供した。
【００１０】
そして、係る潤滑剤の劣化監視方法に対応する潤滑剤の劣化監視装置として、請求項２に係る発明では、サーボモータの駆動電流Ｉi、サーボモータの回転位置としての角度θiから求められた角速度ωi、およびサーボモータの稼動時間ｔiに基づいてサーボモータの総仕事量Ｊを算出する仕事量演算部を有し、この仕事量演算部が算出した総仕事量Ｊに基づいて潤滑剤の劣化を監視するようにしたことを特徴とする潤滑剤の劣化監視装置を提供した。
【００１１】
前述した請求項１および２に係る発明において、サーボモータの総仕事量Ｊに基づいて潤滑剤の劣化を監視するようにした理由を以下に記載する。機械の可動部分（潤滑対象部）に注入された潤滑剤は、一般に、可動部品の摩耗・摩擦によって発生する金属摩耗粉が混じることにより次第に清浄性がなくなり、さらに可動部品の摩擦熱により潤滑剤が劣化し、潤滑性能が低下する。可動部品の摩耗・摩擦は機械の稼動によって発生し、その摩耗・摩擦は機械の使用頻度の影響を受ける。また、可動部品の摩擦熱も同様である。機械の使用頻度はその総仕事量で表すことができ、潤滑剤の劣化と機械の総仕事量には相関がある。したがって、機械の総仕事量を観測することにより、潤滑剤の種類に関係なく潤滑剤の劣化を監視することが可能となる。しかし、機械の総仕事量を観測するためには、機械の負荷をモニターするセンサ手段とそのセンサ手段からの信号を送信する配線手段とを設ける必要があるので、機械の構造・寸法的制約を受ける可能性があり、さらに、部品点数の増加により保守点検箇所が増えたり、コストが増加したりする問題もある。
【００１２】
ところで、サーボモータは、エンコーダなどのセンサ手段を設けることにより位置や速度を検出し、これにより目標値を修正、制御するモータである。サーボモータを駆動するためには、サーボモータへの供給電流を制御するサーボアンプと、サーボモータに停止位置および移動速度を指令することによって現在の位置および速度のフィードバック制御を行う制御装置とが必要である。したがって、サーボモータを駆動源とする機械は、一般に、前述したサーボアンプおよび制御装置を有したものとなっている。また、サーボアンプは、サーボモータへの供給電流を制御するための電流検出器を備えている。
【００１３】
したがって、サーボモータを駆動源する機械においては、サーボモータの総仕事量Ｊを算出するためのサーボモータへの供給電流を検出する電流検出器と、位置や速度を検出するためのセンサ手段と、そのセンサ手段からの信号を送信する配線手段は既に備えられていることになる。
【００１４】
そこで、本発明では、サーボモータを駆動源とした機械において、サーボモータの総仕事量Ｊを観測することにより、潤滑対象部の潤滑剤の劣化を監視することとした。この機械はサーボモータにより駆動されるため、機械の総仕事量は駆動源であるサーボモータの総仕事量Ｊの出力となり、ある比でもって対応する。したがって、サーボモータの総仕事量Ｊを観測することにより、機械の負荷をモニターするセンサ手段とそのセンサ手段からの信号を送信する配線手段とを別途設けることを不要とし、その結果、機械の構造・寸法的制約がなくなる。また、機械の負荷をモニターする前述したセンサ手段や配線手段などの機械部品が増えないため、保守・点検箇所の増加を防ぐことができ、安価に潤滑剤の劣化監視装置を提供することができる。本発明によれば、機械における潤滑対象部の潤滑剤の劣化をサーボモータの総仕事量Ｊに出力に基づいて監視できるので、作業者は、その監視状態から潤滑剤の適切な交換または補給の時期がわかることになり、その結果、潤滑剤の費用および作業者の作業時間の低減に寄与できる。
【００１５】
請求項３に係る発明では、請求項２に係る発明において、サーボモータの総仕事量Ｊが所定の設定値Ｆを超えた場合に潤滑剤が劣化したものと判断する比較・判断手段を設けるようにした。そのため、作業者は定性的に劣化の有無を判断できることになるので、総仕事量Ｊの定量的な値に基づいて劣化を判断する場合に比して、より確実に潤滑剤の劣化を判断できることになる。
【００１６】
請求項４に係る発明では、請求項３に係る発明において、前述の比較・判断手段により潤滑剤が劣化したものと判断した場合に潤滑剤の劣化を作業者に通知する報知手段を設けるようにした。ここで、報知手段とは、例えば警告灯などのように目視によるものや、スピーカなどのように音声によるものをいう。係る構成により、作業者は潤滑剤の交換または補給の時期を確実に認知できるものとなり、作業者の監視忘れを防止し、適正な時期に潤滑剤の交換または補給を行うことができる。
【００１７】
請求項５に係る発明では、サーボモータの駆動により動作する可動部分を有するとともにこの可動部分に対して潤滑剤を供給するようにされた機械を複数具備する設備と、この設備を遠隔制御するための管理コンピュータとを有するシステムにおける潤滑剤の劣化監視方法において、サーボモータの駆動電流Ｉi、サーボモータの回転位置としての角度θiから求められた角速度ωi、およびサーボモータの稼動時間ｔiに基づいてサーボモータの総仕事量Ｊを算出し、前記管理コンピュータは前記総仕事量Ｊが所定の設定値Ｆを超えた場合に潤滑剤が劣化したものと判断するようにした。
【００１８】
そして、この請求項５に係る劣化監視方法に対応する潤滑剤の劣化監視装置として、請求項６に係る発明では、サーボモータの駆動電流Ｉi、サーボモータの回転位置としての角度θiから求められた角速度ωi、およびサーボモータの稼動時間ｔiに基づいてサーボモータの総仕事量Ｊを算出する仕事量演算部と、この仕事量演算部が算出した総仕事量Ｊが所定の設定値Ｆを超えた場合に潤滑剤が劣化したものと判断する比較・判断手段と、この比較・判断手段にて潤滑剤が劣化したものと判断した場合にその判断信号を管理コンピュータへ送信する送信手段と、を有するものを提供した。
【００１９】
係る構成としたことにより、サーボモータの駆動により動作する可動部分を有するとともにこの可動部分に対して潤滑剤を供給するようにされた機械を複数具備する設備と、この設備を遠隔制御するための管理コンピュータとを有するシステムにおいては、管理コンピュータにより係る設備における潤滑剤の補給および交換の時期を集中して管理することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る潤滑剤の劣化監視装置０を含むサーボ制御系を示すブロック図である。図中１は指令位置計算部、２は位置ループ、３は速度ループ、４は電流ループ、５はロボットの各関節軸駆動用のサーボモータ、６はサーボモータ５の回転角（位置）を検出するエンコーダである。これら１〜６は一般的なサーボ制御系の構成部材であるので、その機能に関する詳細な説明は省略する。０は潤滑剤の劣化監視装置であり、この潤滑剤の劣化監視装置０は、サーボモータ５の仕事量を算出し積和することによりサーボモータ５の総仕事量Ｊを算出する仕事量演算部７、この仕事量演算部７にて算出されたサーボモータ５の総仕事量Ｊを記憶するメモリ部８、およびメモリ部８に記憶されたサーボモータ５の総仕事量Ｊを表示する出力表示部９を具備している。なお、図中のＳは微分器としてのラプラス演算子である。
【００２１】
指令位置計算部１から出力された指令角度θdを含む制御信号は、位置ループ２、速度ループ３を介して電流ループ４へ伝送され、電流ループ４にて電流信号に変換され、電流ループ４から出力された駆動電流によりサーボモータ５が駆動される。エンコーダ６により検出された位置データである各駆動軸の角度θiは、微分器Ｓにより角速度ωiに変換され、角度θiは位置ループ２へ、角速度ωiは速度ループ３へそれぞれフィードバックされるとともに、角速度ωiについてはサーボモータ５の総仕事量Ｊの算出に必要なデータとして仕事量演算部７へも伝送される。また、電流ループ４から出力された駆動電流は電流ループ４とサーボモータ５との間の伝送路上に設けられた電流検出器により検出され、検出された駆動電流Ｉiは電流ループ４へフィードバックされるとともに、サーボモータ５の総仕事量Ｊの算出に必要なデータとして仕事量演算部７へも伝送される。
【００２２】
図１は、図２に示した仕事量演算部７にて行われる、サーボモータ５の総仕事量Ｊを算出する処理を示すフローチャートである。ステップ１１では、電流ループ４とサーボモータ５との間の伝送路上に設けられた電流検出器により検出されたサーボモータ５の駆動電流Ｉiを取り込み、これにサーボモータ５のトルク定数ｋiを掛けることにより、駆動軸に入力されるトルクすなわち駆動トルクＴiを算出する。ステップ１２では、エンコーダ６により検出された位置データである駆動軸の角度θiを微分器Ｓで微分して得られた角速度ωiを取り込む。ステップ１３では、ステップ１１において算出された駆動トルクＴiにステップ１２において取り込まれた角速度ωiを掛けることにより、サーボモータ５の仕事率Ｗiを算出する。さらに、ステップ１４では、ステップ１３において算出されたサーボモータ５の仕事率Ｗiにサーボモータ５の稼動時間ｔiを掛けることにより、サーボモータ５の仕事量を算出し、ステップ１５では、ステップ１４で計算された仕事量を積和することにより、サーボモータ５の総仕事量Ｊを算出する。
【００２３】
このようにして算出されたサーボモータ５の総仕事量Ｊは、メモリ部８に記憶される。そして、メモリ部８に記憶されたサーボモータ５の総仕事量Ｊは、出力表示部９において表示される。
【００２４】
図３は、サーボモータ５を駆動源とする機械の稼働時間ｔiとサーボモータ５の総仕事量Ｊとの関係を示したものである。この図３に示すように、ある仕事量毎に潤滑剤を交換または補給することにより、潤滑剤を所定期間毎に交換または補給することは不要となる。
【００２５】
なお、前述した実施形態においては、仕事量演算部７において算出されたサーボモータ５の総仕事量Ｊはメモリ部８に一旦記憶され、このメモリ部８に記憶されたサーボモータ５の総仕事量Ｊが出力表示部９に直接表示される形態としていた。しかし、本発明は係る形態に限定されるものではない。例えば、潤滑剤の劣化監視装置０は、メモリ部８に記憶されたサーボモータ５の総仕事量Ｊが所定の設定値を超えた場合に潤滑剤が劣化したものと判断する比較・判断手段と、この比較・判断手段により潤滑剤が劣化したものと判断された場合にこれを作業者に警告通知する報知手段とを備えた構成としてもよい。係る報知手段としては、例えば警告灯などの視覚によるものやスピーカなどの音声によるもののように、作業者に対して潤滑剤が劣化したことを認知させるようなものであればよい。係る構成とすることにより、潤滑剤の交換または補給を一層確実に実施することができるものとなる。
【００２６】
図４は、前述した比較・判断手段において行われる、潤滑剤が劣化したか否かを比較・判断する処理を示すフローチャートである。ステップ２１では、メモリ部８に記録されたサーボモータ５の総仕事量Ｊを読み込む。ステップ２２では、ステップ２１で読み込んだサーボモータ５の総仕事量Ｊが所定の設定値Ｆを超えたか否かを比較・判断する。ここで、サーボモータ５の総仕事量Ｊが所定の設定値Ｆを超えた場合には（ステップ２２Ｙｅｓ）、潤滑剤が劣化したものと判断し、前述した報知手段に対してこれを出力する（ステップ２３）。そして、ステップ２４において、前述の所定の設定値Ｆに潤滑剤の交換または補給の周期ｆに相当する値を加え、ステップ２２で用いられる所定の設定値Ｆを更新する。
【００２７】
以上、本発明の一実施形態について説明した。ところで、サーボモータ５を駆動源とした機械を複数有する設備があり、この設備を遠隔制御するための管理コンピュータがある場合は、前述した仕事量演算部７とメモリ部８と比較・判断手段とを備えてなる潤滑劣化監視装置０を設備側の各機械に設け、これら各機械に設けられた潤滑劣化監視装置０において前述したように潤滑剤が劣化したものと判断したときに、その判断信号を管理コンピュータへ送信する送信手段を設けるようにしてもよい。係る構成とすれば、サーボモータ５を駆動源とした機械を複数有する設備を遠隔制御するための管理コンピュータにより、係る設備における潤滑剤の補給および交換の時期を集中して管理することができる。なお、係る形態においては、比較・判断手段は管理コンピュータ側に設けるようにし、仕事量演算部７とメモリ部８とは設備側の各々の機械に設けるようにし、設備側のメモリ部８と管理コンピュータ側の比較・判断手段とを前述した送信手段により結ぶようにしてもよい。
【００２８】
以上のように、本実施形態によれば、機械における潤滑対象部の潤滑剤の劣化をサーボモータ５の総仕事量Ｊに基づいて監視するようにしているので、潤滑剤の種類に関係なく潤滑剤の劣化を監視することができる。さらに、本実施形態のものでは、潤滑剤の劣化をモニターするセンサ手段やそのセンサ手段からの信号を送信する配線手段を新たに設けることは不要であるので、機械の構造・寸法的制約を受けることなく、安価な監視装置とすることができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、サーボモータを駆動源とした機械の潤滑対象部において、サーボモータの総仕事量から潤滑対象部の潤滑剤の劣化を監視することができるため、潤滑剤の種類に関係なく潤滑剤の劣化を監視できるようになった。また、潤滑剤の交換時期を正確に判断できるため、保守作業の発生費用を最小限に抑えることができるようになった。さらに、潤滑剤の劣化をモニターするセンサ手段とそのセンサ手段からの信号を送信する配線手段とを新たに設けることが不要であるので、機械の構造・寸法的制約を受けることがなくなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における、仕事量演算部７にて行われる、サーボモータ５の総仕事量Ｊを算出する処理を示すフローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態における、潤滑剤の劣化監視装置０を含むサーボ制御系を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態における、サーボモータ５を駆動源とする機械の稼働時間ｔｉとサーボモータ５の総仕事量Ｊとの関係を示したグラフである。
【図４】本発明の一実施形態における、潤滑剤の補給および交換の時期を比較・判断する処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
０劣化監視装置
１位置指令計算部
２位置ループ
３速度ループ
４電流ループ
５サーボモータ
６エンコーダ
７仕事量演算部
８メモリ部
９出力表示部

Claims

サーボモータの駆動により動作する可動部分を有するとともに該可動部分に対して潤滑剤を供給するようにされた機械における潤滑剤の劣化監視方法において、
前記サーボモータの駆動電流Ｉi、前記サーボモータの回転位置としての角度θiから求められた角速度ωi、および前記サーボモータの稼動時間ｔiに基づいて前記サーボモータの総仕事量Ｊを算出し、
該総仕事量Ｊに基づいて潤滑剤の劣化を監視するようにしたことを特徴とする潤滑剤の劣化監視方法。
サーボモータの駆動により動作する可動部分を有するとともに該可動部分に対して潤滑剤を供給するようにされた機械における潤滑剤の劣化監視装置において、
前記サーボモータの駆動電流Ｉi、前記サーボモータの回転位置としての角度θiから求められた角速度ωi、および前記サーボモータの稼動時間ｔiに基づいて前記サーボモータの総仕事量Ｊを算出する仕事量演算部を有し、
該仕事量演算部が算出した総仕事量Ｊに基づいて潤滑剤の劣化を監視するようにしたことを特徴とする潤滑剤の劣化監視装置。
前記総仕事量Ｊが所定の設定値Ｆを超えた場合に潤滑剤が劣化したものと判断する比較・判断手段を有することを特徴とする請求項２に記載の潤滑剤の劣化監視装置。
前記比較・判断手段により潤滑剤が劣化したものと判断した場合に潤滑剤の劣化を作業者に通知する報知手段を有することを特徴とする請求項３に記載の潤滑剤の劣化監視装置。
サーボモータの駆動により動作する可動部分を有するとともに該可動部分に対して潤滑剤を供給するようにされた機械を複数具備する設備と、該設備を遠隔制御するための管理コンピュータとを有するシステムにおける潤滑剤の劣化監視方法において、
前記サーボモータの駆動電流Ｉi、前記サーボモータの回転位置としての角度θiから求められた角速度ωi、および前記サーボモータの稼動時間ｔiに基づいて前記サーボモータの総仕事量Ｊを算出し、
前記管理コンピュータは前記総仕事量Ｊが所定の設定値Ｆを超えた場合に潤滑剤が劣化したものと判断するようにしたことを特徴とする潤滑剤の劣化監視方法。
サーボモータの駆動により動作する可動部分を有するとともに該可動部分に対して潤滑剤を供給するようにされた機械を複数具備する設備と、該設備を遠隔制御するための管理コンピュータとを有するシステムにおける潤滑剤の劣化監視装置において、
前記サーボモータの駆動電流Ｉi、前記サーボモータの回転位置としての角度θiから求められた角速度ωi、および前記サーボモータの稼動時間ｔiに基づいて前記サーボモータの総仕事量Ｊを算出する仕事量演算部と、
該仕事量演算部が算出した総仕事量Ｊが所定の設定値Ｆを超えた場合に潤滑剤が劣化したものと判断する比較・判断手段と、
該比較・判断手段にて潤滑剤が劣化したものと判断した場合にその判断信号を前記管理コンピュータへ送信する送信手段と、
を有し、
前記仕事量演算部が算出した総仕事量Ｊに基づいて潤滑剤の劣化を監視するようにしたことを特徴とする潤滑剤の劣化監視装置。