JP6592061B2 - ベルトの交換判定装置および交換判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、ベルトの交換判定装置および交換判定方法に関する。

ロボットの関節軸の駆動機構として、モータの駆動力をプーリとベルトを介して関節軸に伝達させる機構が用いられる場合がある。このような機構において発生する様々な異常（例えば、プーリとベルトとのスリップ）を診断する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

国際公開第２０１４／１２８８４９号パンフレット

ベルトを介してモータの駆動力を関節軸に伝達する場合、ベルトにかかった張力の影響によりベルトの寿命が低下するため、定期的にベルトを交換する必要がある。従来、ベルトの交換時期を調べるために、定期的にベルトテンションを測定していた。しかし、ロボットの関節軸では、モータ、プーリ、およびベルトがハウジングに収納されているため、ベルトテンションを測定するためにハウジングのカバーをその都度取り外す必要があり、作業性が悪かった。

特許文献１に記載されたプーリとベルトを用いた機構では、プーリに対するベルトのスリップについて考えられているものの、張力によるベルトの劣化およびベルトの交換時期については考えられていない。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、ベルトの交換時期を判定するための作業の作業性を向上させる技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、ロボットの関節軸を駆動する複数のモータの内、プーリとベルトとを介して少なくとも１つの前記関節軸を駆動するモータを含む２つ以上のモータを、予め設定された評価動作に基づいて駆動させる駆動制御部と、前記評価動作に応じて変化する前記２つ以上のモータのモータトルクを検出する検出部と、検出された前記２つ以上のモータのモータトルクの差分を算出するトルク差分算出部と、２つの時点で検出された２つの前記差分の変化量を算出する差分変化量算出部と、算出された前記変化量の絶対値が所定の閾値を超える場合に、前記ベルトの交換を判定する判定部とを備えるベルトの交換判定装置を提供する。

本態様によれば、予め設定された評価動作に基づいて２つ以上のモータが駆動し、駆動した際のモータのモータトルクの変化が検出される。２つ以上のモータトルクの変化の差分が算出され、異なる２つの時点におけるこれら２つの差分の変化量が算出される。算出された変化量の絶対値が予め設定された所定の閾値を超える場合に、モータトルクが検出されたモータに用いられるベルトの交換時期が判定される。

すなわち、本態様によれば、ベルトにかかった張力を測定しないで、モータのモータトルクによってベルトの交換時期が判定される。ベルトにかかった張力は、ベルトの寿命およびベルトを有するロボットが使用される条件（例えば、気温）によっても変化する。同じ条件で使用される２つ以上のモータのモータトルクの差分を用いた判断がされることで、ロボットが使用される条件がベルトの寿命に及ぼす影響を排除できる。２つの時点におけるモータトルクの差分の変化量が大きくなっている場合には、２つ以上のモータの内の少なくとも１つのモータトルクが低下していることがわかる。ベルトテンションが低下すると、モータトルクが低下する。そのため、このような差分の変化量の絶対値が閾値を上回って大きくなる場合には、モータの駆動力を伝達するためのベルトの寿命が低下しているおそれがある。

このように、モータトルクの差分の変化量と閾値とを比較することで、ベルトの張力をわざわざ測定しなくてもベルトの寿命を判定できるため、ベルトの交換時期を判定するための作業の作業性が向上する。

上記態様においては、前記２つ以上のモータのモータトルクの前記差分として、プーリとベルトとを介して前記関節軸を駆動する２つのモータのモータトルクの前記差分が用いられてもよい。
ベルトを用いる２つのモータのモータトルクの差分が用いられることで、ロボットが使用される条件がベルトの張力に与える影響、すなわち、モータトルクに与える影響がより小さくなる。そのため、ベルトの寿命がより精度良く判定される。

上記態様においては、前記判定部が、前記変化量の符号に基づいて、２つのモータに用いられる２つの前記ベルトの内の一方の前記ベルトの交換を判定してもよい。
一方のベルトの寿命がもう一方よりも短い場合には、ベルトの寿命が短いモータの方のモータトルクの低下量が大きい。そのため、差分の変化量の符号が判定されることで、より寿命が短い方のベルトが特定される。

上記態様においては、前記ロボットが、垂直多関節型ロボットであり、前記２つ以上のモータが、他のモータよりも先端側に位置し、同じハウジングに収納されてもよい。
このようにすることで、同じハウジングに収納されたモータのモータトルクが判定されるため、ロボットが使用される条件に基づいて決定されるベルトの交換時期の誤差がより少なくなる。また、モータトルクによりベルトの交換時期が判定されるために、ハウジングのカバーをその都度取り外す必要がなく、作業性が向上する。

上記態様においては、前記２つの時点の内の一方が、前記ロボットの使用開始時であり、もう一方が前記ロボットの前記関節軸に用いられる前記ベルトの点検時であってもよい。
このようにすることで、ロボットの使用開始時の差分を基準として用いて、ロボットの使用後における差分の変化量を判定することで、定期的なベルトのメンテナンスが可能になる。

また、本発明の他の態様は、ロボットの関節軸を駆動する複数のモータの内、プーリとベルトとを介して少なくとも１つの前記関節軸を駆動するモータを含む２つ以上のモータを、第１時点において、予め設定された評価動作に基づいて駆動させて、前記評価動作に応じて変化する前記２つ以上のモータのモータトルクを検出する第１トルク検出ステップと、前記第１トルク検出ステップにより検出された前記２つ以上のモータのモータトルクの差分を算出する第１差分算出ステップと、第２時点において、前記評価動作に基づいて前記２つ以上のモータを駆動させて前記２つ以上のモータのモータトルクを検出する第２トルク検出ステップと、前記第２トルク検出ステップにより検出された前記２つ以上のモータのモータトルクの差分を算出する第２差分算出ステップと、前記第１差分算出ステップにより算出された前記差分から、前記第２差分算出ステップにより算出された前記差分までの変化量を算出する差分変化量算出ステップと、算出された前記変化量の絶対値が所定の閾値を超える場合に、前記ベルトの交換を判定する判定ステップとを備えるベルトの交換判定方法を提供する。

本態様によれば、第１差分算出ステップにより算出された差分と、第２差分算出ステップにより算出された差分とが算出され、この差分の変化量が閾値を超える場合に、モータに用いられるベルトの交換時期が判定される。そのため、ベルトの交換時期を知るために、わざわざベルトの張力が測定されずにすむ。さらに、２つ以上のモータトルクの差分に基づいてベルトの交換時期が判定されているため、ロボットが使用される条件がベルトの交換時期に及ぼす影響が小さくなる。これにより、ベルトの交換時期を判定するための作業性が向上し、ベルトの適切な交換時期を知ることができる。

本発明によれば、ロボットに用いられるベルトの交換時期を判定するための作業の作業性を向上させる技術を提供する。

本実施形態に係る制御装置を備えるロボットの概略斜視図である。 第１手首要素およびハウジングの断面図である。 制御装置を含むロボットのブロック図である。 モータトルクの差分の算出処理のフローチャートである。 検出されたＪ５軸モータのトルクの時間変化のグラフである。 検出されたＪ６軸モータのトルクの時間変化のグラフである。 Ｊ５軸モータのトルクとＪ６軸モータのトルクとの差分の時間変化を示すグラフである。 ベルトの交換判定処理のフローチャートである。 検出されたＪ５軸モータのトルクの時間変化のグラフである。 検出されたＪ６軸モータのトルクの時間変化のグラフである。 検出されたＪ５軸モータのトルクとＪ６軸モータのトルクとの差分の時間変化を示すグラフである。 ２つの時点で算出された２つのモータトルクの差分の時間変化を示すグラフである。 ２つの時点で算出された２つのモータトルクの差分の変化量の時間変化を示すグラフである。

本発明の実施形態に係るロボットに使用されるベルトの制御装置（交換判定装置）２について、図面を参照しながら以下に説明する。
図１は、本実施形態に係る制御装置２を備えるロボット１の概略斜視図である。本実施形態のロボット１は、６個の軸Ｊ１〜Ｊ６を有する垂直多関節型ロボット等のロボット１である。ロボット１は、床面に固定されたベース１１と、鉛直な第１軸Ｊ１回りにベース１１に対して回転可能に支持された旋回胴１２と、水平な第２軸Ｊ２回りに旋回胴１２に対して回転可能に支持された第１アーム１３と、水平な第３軸Ｊ３回りに第１アーム１３に対して回転可能に支持された第２アーム１４と、第２アーム１４に対してその長手軸方向に延びる第４軸Ｊ４回りに回転可能に支持された第１手首要素１５と、第４軸Ｊ４に直交する第５軸Ｊ５回りに第１手首要素１５に対して回転可能に支持された第２手首要素１６と、第５軸Ｊ５に直交する第６軸Ｊ６回りに第２手首要素１６に対して回転可能に支持された第３手首要素１７と、６個の軸Ｊ１〜Ｊ６の回転駆動を制御する制御装置２と、ユーザの操作を受け付ける操作部１９と、各種表示を行うモニタ１８とを備えている。

６個の軸Ｊ１〜Ｊ６のそれぞれは、回転駆動するための図示しないモータと、モータの回転角度を検出する図示しないエンコーダとを備えている。第１手首要素１５には、第５軸Ｊ５および第６軸Ｊ６を回転駆動するためのモータ等が内蔵されている。

図２には、第１手首要素１５および第５軸Ｊ５を中心とするハウジング１６ａの断面図が示されている。図２に示すように、第１手首要素１５は、Ｊ５軸モータ５１等を内蔵する本体部１５ｃと、本体部１５ｃの内部を封止する両側のカバー１５ａ，１５ｂとを備えている。カバー１５ａ，１５ｂは、外側からボルトによって、本体部１５ｃに形成されたボルト穴に締結されることで、固定されている。

第１手首要素１５には、第５軸Ｊ５を回転駆動させるＪ５軸モータ（モータ）５１と、Ｊ５軸モータ５１の回転軸に固定された第１プーリ（プーリ）５２と、第１プーリ５２に係合して回転を伝達する樹脂製のＪ５軸ベルト（ベルト）５３と、Ｊ５軸ベルト５３を介して回転が伝達される第２プーリ（プーリ）５４と、第２プーリ５４に固定されたＪ５軸入力シャフト５７と、Ｊ５軸入力シャフト５７に接続されたＪ５軸減速機（図示は省略）と、Ｊ５軸モータ５１の回転角度を検出するＪ５軸エンコーダ５８とが内蔵されている。また、第１手首要素１５には、第６軸Ｊ６を回転駆動させるＪ６軸モータ（モータ）６１と、Ｊ６軸モータ６１の回転軸に固定された第３プーリ（プーリ）６２と、第３プーリ６２に係合して回転を伝達する樹脂製のＪ６軸ベルト（ベルト）６３と、Ｊ６軸ベルト６３を介して回転が伝達される第４プーリ（プーリ）６４と、第４プーリ６４に固定されたＪ６軸入力シャフト６７と、Ｊ６軸モータ６１の回転角度を検出するＪ６軸エンコーダ６８とが内蔵されている。また、ハウジング１６ａには、Ｊ６軸入力シャフト６７に接続されて回転軸を軸Ｊ５から軸Ｊ６へと変化させるかさ歯車（図示は省略）と、かさ歯車を介してＪ６軸入力シャフト６７の回転駆動が伝達されるＪ６軸減速機（図示は省略）とが内蔵されている。

先細のテーパ状に形成されキーを備えるＪ５軸モータ５１の回転軸が、第１プーリ５２の中心を貫通しキー溝を備えるテーパ状の貫通孔に嵌合し、Ｊ５軸モータ５１の回転軸の先端にボルトが締結されることで、Ｊ５軸モータ５１と第１プーリ５２とが固定されている。同様の構造によって、Ｊ６軸モータ６１と第３プーリ６２とが固定されている。

Ｊ５軸入力シャフト５７の第２プーリ５４側には、回転の中心軸を中心とする同心円上に複数のネジ穴が形成されており、第２プーリ５４の外側から複数のボルトがネジ穴に締結されることで、Ｊ５軸入力シャフト５７と第２プーリ５４とが固定されている。同様の構造によって、Ｊ６軸入力シャフト６７と第４プーリ６４とが固定されている。

これにより、Ｊ５軸モータ５１の回転が、第１プーリ５２、Ｊ５軸ベルト５３、第２プーリ５４およびＪ５軸入力シャフト５７を介してＪ５軸減速機５５に伝達されるようになっている。同様の構造によって、Ｊ６軸モータ６１の回転が、第３プーリ６２、Ｊ６軸ベルト６３、第４プーリ６４およびＪ６軸シャフト６７を介して、図示していないＪ６軸減速機に伝達されるようになっている。

図２に示すように、Ｊ５軸モータ５１とＪ６軸モータ６１とは、同じハウジングとしての第１手首要素１５の中に内蔵されている。そのため、従来のように、ベルトテンションを直接測定してＪ５軸ベルト５３などの劣化を調べるためには、カバー１５ａ，１５ｂを固定しているボルトをその都度取り外す必要がある。

制御装置２は、各軸Ｊ１〜Ｊ６のエンコーダから検出されるモータの回転角度を用いて、モータを回転駆動させるフィードバック制御を行っている。制御装置２は、図示しないＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、メモリとで構成されている。

図３には、制御装置２を含むロボット１のブロック図が示されている。図３に示すように、制御装置２は、操作部１９が受け付けた操作等に基づいて各モータを制御する駆動制御部２１と、Ｊ５軸モータ５１およびＪ６軸モータ６１のトルクを検出するトルク検出部（検出部）２２と、Ｊ５軸モータ５１の検出トルクとＪ６軸モータ６１の検出トルクとの差分を算出する差分算出部（トルク差分算出部）２３と、異なる２つの時点で算出された検出トルクの差分の変化量を算出する変化量算出部（差分変化量算出部）２４と、算出された変化量と予め設定された閾値とを比較することでＪ５軸ベルト５３およびＪ６軸ベルト６３の交換を判定する判定部２５と、モータトルクを検出する際にＪ５軸モータ５１およびＪ６軸モータ６１を駆動させるために予め設定された評価動作のプログラムなどを記憶する記憶部２６とを備えている。

駆動制御部２１は、ロボット１が作業を行うために必要な各モータの回転駆動を制御する。また、詳細については後述するが、駆動制御部２１は、操作部１９が所定の操作を受け付けると、Ｊ５軸ベルト５３およびＪ６軸ベルト６３の交換時期が判定されるベルトの点検を行うために、記憶部２６に記憶された評価動作のプログラムに基づいて、Ｊ５軸モータ５１およびＪ６軸モータ６１を回転駆動させるようになっている。評価動作のプログラムに基づいてＪ５軸モータ５１およびＪ６軸モータ６１が駆動すると、Ｊ５軸モータ５１およびＪ６軸モータ６１のトルクが時間と共に変化する。

トルク検出部２２は、各モータに流れる電流値を測定することで、各モータのモータトルクを検出するようになっている。トルク検出部２２は、評価動作のプログラムが実行されているときのＪ５軸モータ５１およびＪ６軸モータ６１に流れる電流値を測定することで、時間と共に変化するモータトルクを検出する。検出されたＪ５軸モータ５１のトルクとＪ６軸モータ６１のトルクとは、記憶部２６に記憶される。差分算出部２３は、検出されたＪ５軸モータ５１のトルクからＪ６軸モータ６１のトルクを差し引いたモータトルクの差分を算出し、算出したモータトルクの差分を記憶部２６に記憶するようになっている。

変化量算出部２４は、異なる２つの時点としての第１時点と第２時点とのそれぞれで評価動作のプログラムが実行されたときに算出された差分の変化量として、第２時点で算出されたモータトルクの差分から、第１時点で算出されたモータトルクの差分を差し引いた値を算出するようになっている。判定部２５は、算出された変化量が予め設定された正の閾値や負の閾値を超えたか否かを判定するようになっている。

第１時点としては、例えば、ロボットの工場出荷時を挙げることができる。工場出荷に際して評価動作プログラムを実行することにより算出された２つのモータのモータトルクの差分の時間変化を記憶部２６に記憶しておけばよい。
第２時点は、ロボットを現場に設置して実際に動作させた使用後の任意の時点でよい。

判定部２５は、変化量が正の閾値を超えた場合に、Ｊ５軸ベルト５３の交換を推奨する表示をモニタ１８に表示させる。また、判定部２５は、変化量が負の閾値を超えた場合に、Ｊ６軸ベルト６３の交換を推奨する表示をモニタ１８に表示させるようになっている。

次に、評価動作のプログラムが実行されてトルクの差分の変化量に基づいてＪ５軸ベルト５３等のベルト交換の判定が行われるまでの具体的な処理の一例について、以下に説明する。図４に示すモータトルクの差分の時間変化の算出処理では、初めに（例えば、工場出荷時に）、駆動制御部２１が、評価動作のプログラムに基づいて、Ｊ５軸モータ５１およびＪ６軸モータ６１を回転駆動させる（ステップＳ１１）。次に、トルク検出部２２は、評価動作のプログラムに応じて変化するＪ５軸モータ５１のトルクおよびＪ６軸モータ６１のトルクを検出する（ステップＳ１２）。ステップＳ１１およびステップＳ１２の処理は、請求項における第１トルク検出ステップに相当する。

検出されたＪ５軸モータ５１のトルクの時間変化のグラフを図５において曲線Ｌ１で示し、Ｊ６軸モータ６１のトルクの時間変化のグラフを図６において曲線Ｌ２で示す。図５および図６では、横軸が時間軸として表され、縦軸がトルクとして表され、トルクの正負は、トルクの向きに応じて変化している。なお、以降の図で示されるグラフでも、縦軸および横軸の定義は同じである。本実施形態では、Ｊ５軸モータ５１を回転駆動させる評価動作と、Ｊ６軸モータ６１を回転駆動させる評価動作とが異なるため、Ｊ５軸モータ５１のトルクの時間変化を表す曲線Ｌ１と、Ｊ６軸モータ６１のトルクの時間変化を表す曲線Ｌ２とは、トルクの増減の傾向が全く異なる曲線になっている。

Ｊ５軸モータ５１およびＪ６軸モータ６１のトルクが検出されると、差分算出部２３は、Ｊ５軸モータ５１のトルクからＪ６軸モータ６１のトルクを差し引いたモータトルクの差分を算出する第１差分算出ステップを実行する（ステップＳ１３）。差分算出部２３は、算出した第１時点におけるモータトルクの差分の時間変化を記憶部２６に記憶させ（ステップＳ１４）、当該処理は終了する。

図７に、図５に示すＪ５軸モータ５１のトルクから、図６に示すＪ６軸モータ６１のトルクを差し引いたモータトルクの差分の時間変化のグラフを曲線Ｌ３として示す。曲線Ｌ３は、トルクが正の場合にＪ５軸モータ５１のトルクがＪ６軸モータ６１のトルクよりも大きいことを表し、トルクが負の場合にＪ５軸モータ５１のトルクがＪ６軸モータ６１のトルクよりも小さいことを表している。

次に、ロボットが現場に設置されて種々の動作が行われた後の所定の時期に再度、図４に示すモータトルクの差分の時間変化の算出処理が実行され、算出されたモータトルクの差分の時間変化を用いたベルトの交換判定処理が実行される。図８に示すベルトの交換判定処理では、初めに、図４のステップＳ１１の処理と同じように、駆動制御部２１が、再度、評価動作のプログラムに基づいて、Ｊ５軸モータ５１およびＪ６軸モータ６１を回転駆動させる（ステップＳ２１）。次に、トルク検出部２２は、評価動作のプログラムに応じて変化するＪ５軸モータ５１のトルクおよびＪ６軸モータ６１のトルクを検出する（ステップＳ２２）。なお、ステップＳ２１およびステップＳ２２の処理は、請求項における第２トルク検出ステップに相当する。

ステップＳ２２の処理で検出されたＪ５軸モータ５１のトルクの時間変化のグラフを図９において破線の曲線Ｌ４で示し、Ｊ６軸モータ６１のトルクの時間変化のグラフを図１０において破線の曲線Ｌ５で示す。図９および図１０では、図５および図６と同様に、縦軸がトルクとして表され、トルクの正負は、トルクが加わる方向に応じて変化している。評価動作のプログラムが同じであるため、図５の曲線Ｌ１と図９の曲線Ｌ４とにおけるトルクの時間変化の傾向は似ており、同様に、図６の曲線Ｌ２と図１０の曲線Ｌ５とにおけるトルクの時間変化の傾向は似ている。

ここで、ロボット１が一定期間動作すると、Ｊ５軸ベルト５３およびＪ６軸ベルト６３が劣化して撓むため、Ｊ５軸ベルト５３およびＪ６軸ベルト６３のベルトテンションが小さくなる。ベルトテンションが小さくなると、プーリを介して当該ベルト回転させているモータのモータトルクも小さくなる。すなわち、ロボット１が動作することで、ベルトを用いて駆動力を伝達しているモータのモータトルクが小さくなっていく。そのため、図９に示されたＪ５軸モータ５１のトルクの絶対値は、図５に示されたＪ５軸モータ５１のトルクの絶対値よりも小さく、図１０に示されたＪ６軸モータ６１のトルクの絶対値は、図６に示されたＪ６軸モータ６１のトルクの絶対値よりも小さくなっている。

モータトルクが検出されると、差分算出部２３は、Ｊ５軸モータ５１のトルクからＪ６軸モータ６１のトルクを差し引いたモータトルクの差分の時間変化を算出する第２差分算出ステップを実行する（ステップＳ２３）。図１１に、図９に示すＪ５軸モータ５１のトルクから、図１０に示すＪ６軸モータ６１のトルクを差し引いたモータトルクの差分の時間変化のグラフを破線の曲線Ｌ６として示す。

次に、記憶部２６に記憶されている第１時点におけるモータトルクの差分の時間変化が読み出される（ステップＳ２４）。変化量算出部２４は、ステップＳ２３の処理で算出したモータトルクの差分の時間変化（図１１の曲線Ｌ６）から、記憶部２６から読み出したステップＳ１３の処理で算出されたモータトルクの差分の時間変化（図７の曲線Ｌ３）を差し引いたモータトルクの差分の変化量の時間変化を算出する差分変化量算出ステップを実行する（ステップＳ２５）。図１２には、ステップＳ１３およびステップＳ２３の処理で算出されたモータトルクの差分の時間変化が示されている。図１２に示すように、ステップＳ１３の処理で算出されたモータトルクの差分の時間変化（曲線Ｌ３）と、ステップＳ１７の処理で算出されたモータトルクの差分の時間変化（曲線Ｌ６）とでは、トルクの増減の傾向が似ているが、トルクの値が相違している。

モータトルクの差分の変化量が算出されると、判定部２５は、算出された変化量が正の閾値よりも大きい値を有するか否かを判定する（ステップＳ２６）。図１３には、ステップＳ２３の処理で算出されたモータトルクの差分の時間変化（曲線Ｌ６）からステップＳ１３の処理で算出されたモータトルクの差分の時間変化（曲線Ｌ３）を差し引いたモータトルクの差分の変化量の時間変化を示す曲線Ｌ７と、記憶部２６に記憶された正の閾値＋εおよび負の閾値−εとが示されている。図１３の曲線Ｌ７は、正の閾値＋εよりも高い値を有さないため（ステップＳ２６：ＮＯ）、次に、後述するステップＳ２８の処理が実行される。ステップＳ２６の処理において、モータトルクの差分の変化量が正の閾値＋εよりも高い値を有する場合には（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、判定部２５は、Ｊ５軸ベルト５３の交換を通知する表示をモニタ１８に表示させる（ステップＳ２７）。

ここで、モータトルクの差分の変化量の符号が正であることは、第２時点でのステップＳ２３の処理で算出されたモータトルクの差分が、第１時点でのステップＳ１３の処理で算出されたモータトルクの差分よりも小さいことを表している。モータトルクの差分がＪ５軸モータ５１のトルクからＪ６軸モータ６１のトルクを差し引いた値であるため、第２時点でのモータトルクの差分が小さいことは、ロボット１の使用状況によって、Ｊ５軸モータ５１のトルクがＪ６軸モータ６１のトルクよりも減少していることを表している。したがって、モータトルクの差分の変化量の符号が正であることは、Ｊ５軸モータ５１のトルクがＪ６軸モータ６１のトルクよりも減少していることを表している。そして、モータトルクの差分の変化量が予め設定された正の閾値＋εを超えることは、Ｊ５軸モータ５１のトルクがＪ６軸モータ６１のトルクよりも数値ε分よりも小さくなっていることを表す。本実施形態では、この場合に、Ｊ５軸ベルト５３を交換すべき時期として判定される。なお、モータトルクの差分の変化量の符号が負の場合には、Ｊ６軸モータ６１およびＪ６軸ベルト６３に対して同様のことが表されている。

ステップＳ２７の処理が実行されると、判定部２５は、算出された変化量が負の閾値よりも小さい値を有するか否かを判定する判定ステップを実行する（ステップＳ２８）。図１３の場合、曲線Ｌ７が負の閾値−εよりも小さい値を有さないため（ステップＳ２８：ＮＯ）、ベルトの交換判定処理は終了する。ステップＳ２８の処理において、モータトルクの差分の変化量が負の閾値−εよりも小さい値を有する場合には（ステップＳ２８：ＹＥＳ）、判定部２５は、Ｊ６軸ベルト６３の交換を通知する表示をモニタ１８に表示させ（ステップＳ２９）、ベルトの交換判定処理は終了する。なお、ステップＳ２６およびステップＳ２８の処理は、請求項における判定ステップに相当する。

このように構成された本実施形態に係るロボット１によれば、第１時点と第２時点とのそれぞれで評価動作のプログラムによって駆動された２つのＪ５軸モータ５１のトルクおよびＪ６軸モータ６１のトルクが検出され、検出されたモータトルクの差分が算出される。２つの時点で算出された２つのモータトルクの差分の変化量が予め設定された閾値を超える場合に、Ｊ５軸ベルト５３およびＪ６軸ベルト６３の交換時期として判定される。

このようにすることで、Ｊ５軸ベルト５３およびＪ６軸ベルト６３の交換判定を行うために、カバー１５ａ，１５ｂをその都度取り外してベルトテンションを測定しなくても、Ｊ５軸ベルト５３およびＪ６軸ベルト６３の交換時期を知ることができる。また、ベルトテンションが下がれば、Ｊ５軸モータ５１およびＪ６軸モータ６１のトルクも下がるものの、これらのモータトルクは、ベルトテンション以外のモータ温度や外気温などの影響も受けてしまう。そこで、本実施形態では、２つのモータとしてのＪ５軸モータ５１およびＪ６軸モータ６１のトルクの差分の変化量を、ベルトの交換時期の判定基準とすることで、温度や外気温によるモータトルクの変化の影響を小さくでき、Ｊ５軸ベルト５３およびＪ６軸ベルト６３の寿命の精度の高い予測が可能になる。

本実施形態では、さらに、トルクの差分として算出されるＪ５軸モータ５１およびＪ６軸モータ６１は、ハウジングとしての同じ第１手首要素１５内に配置されるため、温度や外気温によるモータトルクの変化の影響をより小さくできる。本実施形態では、評価動作のプログラムによってモータトルクが検出される一方の第１時点が、ロボット１の工場出荷時に設定され、第１時点の後の第２時点としてロボット１が現場に設置されて実際に動作した使用後の任意の時点が設定されることで、工場出荷時を基準としてベルトの寿命を定期的に点検することができる。第２時点での評価動作のプログラムは、操作部１９が所定の操作を受け付けたときに実行されてもよいし、一定期間ごとに自動で実行されてもよい。

なお、上記実施形態では、ロボット１におけるベルトの交換判定装置として制御装置の一形態を例に挙げて説明したが、ロボット１の構成および制御装置２が実行する処理については、種々変形可能である。例えば、ロボット１は、垂直多関節型ロボットである必要はなく、２つ以上のモータを有し、少なくとも１つのモータがベルトによって駆動力を伝達していればよい。上記実施形態では、Ｊ５軸モータ５１およびＪ６軸モータ６１がベルトによって駆動力を伝達していたが、一方のモータがベルト以外（例えば、シャフト）によって駆動力を伝達していてもよい。また、必ずしもトルクの差分が算出される２つのモータは、同じハウジングに収納されていなくてもよく、例えば、Ｊ６軸モータ６１とＪ１軸モータとの２つのモータのトルクが検出されてもよい。また、上記実施形態では、２つのモータトルクの差分の変化量によってベルトの交換判定処理が行われたが、３つ以上のモータトルクの差分の変化量が用いられてもよい。

上記実施形態では、モータトルクの差分の変化量の閾値として、正の閾値も負の閾値も同じ絶対値の数値εが設定されたが、閾値の設定については、種々変形可能である。例えば、ベルトの材質やベルトを交換したい時期等により、正の閾値の絶対値と、負の閾値の絶対値とに異なる数値が設定されてもよい。また、正負で別々の閾値が設定されずに、モータトルクの差分の変化量の絶対値が所定の閾値を超えるか否かの判定によって、判定対象であるベルトのいずれかが交換時期であることが判定されてもよい。

上記実施形態のベルトの交換判定処理では、Ｊ５軸モータ５１のトルクおよびＪ６軸モータ６１のトルクが検出されるとすぐにモータトルクの差分が算出されたが、これらの処理の順番については、種々変形可能である。例えば、第１時点でのＪ５軸モータ５１のトルクおよびＪ６軸モータ６１のトルクが検出された後に、当該トルクが記憶部２６に記憶され、第２時点でのＪ５軸モータ５１のトルクおよびＪ６軸モータ６１のトルクが検出された後で、２つの時点でのモータトルクの差分が算出される処理が行われてもよい。

１ ロボット
２ 制御装置（交換判定装置）
２１ 駆動制御部
２２ トルク検出部（検出部）
２３ 差分算出部（トルク差分算出部）
２４ 変化量算出部（差分変化量算出部）
２５ 判定部
５１ Ｊ５軸モータ（モータ）
６１ Ｊ６軸モータ（モータ）
５３ Ｊ５軸ベルト（ベルト）
６３ Ｊ６軸ベルト（ベルト）
５２ 第１プーリ（プーリ）
５４ 第２プーリ（プーリ）
６２ 第３プーリ（プーリ）
６４ 第４プーリ（プーリ）
＋ε 正の閾値（所定の閾値）
−ε 負の閾値（所定の閾値）
Ｊ１〜Ｊ６ 関節軸
ステップＳ１１，ステップＳ１２ 第１トルク検出ステップ
ステップＳ１３ 第１差分算出ステップ
ステップＳ２１，ステップＳ２２ 第２トルク検出ステップ
ステップＳ２３ 第２差分算出ステップ
ステップＳ２５ 差分変化量算出ステップ
ステップＳ２６，ステップＳ２８ 判定ステップ

Claims (6)

1. ロボットの関節軸を駆動する複数のモータの内、プーリとベルトとを介して少なくとも１つの前記関節軸を駆動するモータを含む２つ以上のモータを、予め設定された評価動作に基づいて駆動させる駆動制御部と、
   前記評価動作に応じて変化する前記２つ以上のモータのモータトルクを検出する検出部と、
   検出された前記２つ以上のモータのモータトルクの差分を算出するトルク差分算出部と、
   ２つの時点で検出された２つの前記差分の変化量を算出する差分変化量算出部と、
   算出された前記変化量の絶対値が所定の閾値を超える場合に、前記ベルトの交換を判定する判定部とを備えるベルトの交換判定装置。
2. 前記２つ以上のモータのモータトルクの前記差分として、プーリとベルトとを介して前記関節軸を駆動する２つのモータのモータトルクの前記差分が用いられる請求項１に記載のベルトの交換判定装置。
3. 前記判定部が、前記変化量の符号に基づいて、２つのモータに用いられる２つの前記ベルトの内の一方の前記ベルトの交換を判定する請求項２に記載のベルトの交換判定装置。
4. 前記ロボットが、垂直多関節型ロボットであり、
   前記２つ以上のモータが、他のモータよりも先端側に位置し、同じハウジングに収納されている請求項１から請求項３のいずれかに記載のベルトの交換判定装置。
5. 前記２つの時点の内の一方が、前記ロボットの使用開始時であり、もう一方が前記ロボットの前記関節軸に用いられる前記ベルトの点検時である請求項１から請求項４のいずれかに記載のベルトの交換判定装置。
6. ロボットの関節軸を駆動する複数のモータの内、プーリとベルトとを介して少なくとも１つの前記関節軸を駆動するモータを含む２つ以上のモータを、第１時点において、予め設定された評価動作に基づいて駆動させて、前記評価動作に応じて変化する前記２つ以上のモータのモータトルクを検出する第１トルク検出ステップと、
   前記第１トルク検出ステップにより検出された前記２つ以上のモータのモータトルクの差分を算出する第１差分算出ステップと、
   第２時点において、前記評価動作に基づいて前記２つ以上のモータを駆動させて前記２つ以上のモータのモータトルクを検出する第２トルク検出ステップと、
   前記第２トルク検出ステップにより検出された前記２つ以上のモータのモータトルクの差分を算出する第２差分算出ステップと、
   前記第１差分算出ステップにより算出された前記差分から、前記第２差分算出ステップにより算出された前記差分までの変化量を算出する差分変化量算出ステップと、
   算出された前記変化量の絶対値が所定の閾値を超える場合に、前記ベルトの交換を判定する判定ステップとを備えるベルトの交換判定方法。
   

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