JP6850553B2 - Robot reducer condition monitoring device and method - Google Patents
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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 condition monitoring device and a method for monitoring a deteriorated state of a speed reducer of a robot, and in particular, a state monitoring device and a state monitoring device for monitoring the deteriorated state of a speed reducer configured by a harmonic drive (registered trademark). 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 lapse of operating time, it is necessary to monitor the deterioration state and prevent the speed reducer from failing.
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, it is difficult to identify the deterioration of the reducer from the waveform of the motor current during robot operation. Therefore, conventionally, the reducer is based on the concentration of iron powder in the grease collected from the reducer during maintenance and 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 speed reducer is composed of a harmonic drive, maintenance and inspection work such as replacement of grease cannot be performed. Therefore, in the speed reducer configured by the harmonic drive, the deterioration state cannot be grasped 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。 Further, Patent Document 1 proposes a technique for monitoring the load applied to the drive mechanism of the robot and using it for prediction of the life of the robot, preventive maintenance, etc., and this conventionally proposed technique is for a motor. It is equipped with a means for sampling the drive current.
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 deteriorates the speed reducer based on the waveform of the motor current. It does not monitor the status.
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-mentioned problems of the prior art, and provides a condition monitoring device and a method capable of appropriately monitoring the deteriorated state of a robot speed reducer configured by 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, the first aspect of the present invention is a state monitoring device for monitoring the deteriorated state of the speed reducer of the robot, and the current measuring means for measuring the motor current of the robot. A storage means for storing the measurement data of the motor current and a data comparison means for comparing a plurality of measurement data stored in the storage means are provided, and the current measurement means is the same as that of the robot. The data comparison means is configured to measure the motor current with respect to the operation of the content, and the data comparison means is configured to compare the plurality of measurement data regarding the stop maintenance state in the operation of 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。 A second aspect of the present invention is, in the first aspect, whether or not the data comparison means exceeds a predetermined value in the fluctuation range of the plurality of measured data regarding the stop-maintenance state in the operation having the same contents. It is characterized by including a judgment 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。 A third aspect of the present invention further includes, in the second aspect, an alarm means for issuing an alarm when it is determined by the determination means 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。 A fourth aspect of the present invention further comprises, in any one of the first to third aspects, a display means for superimposing and displaying the plurality of measurement data compared by the data comparison means. It is a feature.
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 problems, a fifth aspect of the present invention is a state monitoring method for monitoring a deteriorated state of a speed reducer of a robot, which comprises a current measuring step of measuring the motor current of the robot and the motor current. A storage step for storing the measurement data of the above and a data comparison step for comparing a plurality of measurement data stored in the storage step are provided. In the current measurement step, the motor current is stored for the same operation of the robot. It is characterized in that the measurement is performed and the plurality of measurement data relating to the stop maintenance state in the operation having the same contents are compared in the data comparison step.
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。 A sixth aspect of the present invention is the fifth aspect, in which the data comparison step determines whether or not the fluctuation range of the plurality of measurement data relating to the stop-maintenance state in the same operation exceeds a predetermined value. It is characterized by including a judgment process for making a judgment.
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。 A seventh aspect of the present invention is characterized in that, in the sixth aspect, an alarm step of issuing an alarm when it is determined in the determination step that the fluctuation range of the plurality of measurement data exceeds a predetermined value is further provided. 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。 An eighth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the fifth to seventh aspects, a display step of superimposing and displaying the plurality of measurement data compared in the data comparison step is further provided. 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。 According to the present invention, it is possible to provide a condition monitoring device and a method capable of appropriately monitoring the deteriorated state of a robot speed reducer configured by a harmonic drive.
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。 Hereinafter, a state monitoring device and a state monitoring method for a robot speed reducer according to an embodiment of the present invention will be described 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 device 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。
Although the 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 state monitoring device 1 of the robot reducer according to the present embodiment includes a current measuring means 2 for measuring the current of the servomotor 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 condition monitoring device 1 of the robot speed reducer further includes a 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 configured by, for example, a CPU.
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 the present embodiment is configured to measure the motor current with respect to the same 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 maintenance state. The stop maintenance state is a state when the robot is stopped when waiting for a signal of 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。 Then, the data comparison means 4 is configured to compare a plurality of measurement data relating to the stop maintenance state in the operation having the same contents, which are measured by the current measurement means 2 and stored in the storage means.
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。 Further, the data comparison means 4 includes a determination means 5 for determining whether or not the fluctuation range of a plurality of measurement data relating to the stop maintenance state in the same operation exceeds a predetermined value. The determination means 5 determines, for example, whether or not the difference between the maximum value and the minimum value of a plurality of measurement data (current values) relating to the stop maintenance state in the same operation exceeds a predetermined value.
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 determination means 5 determines that the fluctuation range of the plurality of measurement data exceeds a predetermined value, the determination means 5 sends a signal to the alarm means 6, and the alarm means 6 issues an alarm.
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 condition monitoring device 1 of the robot speed reducer further includes a display means 7 for superimposing and displaying a plurality of measurement data to be compared by the data comparison means 4.
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 a display example by the display means 7, and a plurality of measurement data relating to the robot operation having the same contents are superimposed and displayed 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 in which the robot speed reducer configured by the harmonic drive has not deteriorated, and FIG. 2B is an example in the case where 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 is not deteriorated, the plurality of measurement data (current values) measured by the current measuring means 2 determine the stop maintenance state (flat portion X in the center). Including, it is almost the same throughout the operation cycle.
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 reducer has deteriorated, as can be seen from FIG. 2B, a plurality of measurement data are approximately one in the operating range before and after the stop maintenance state (flat portion X in the center). However, there are variations in multiple 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 condition monitoring device 1 of the robot speed reducer according to the present embodiment specifies the fluctuation range of the measurement data (current value) in the stopped maintenance state by the data comparison means 4, and whether or not the fluctuation range exceeds a predetermined value. Is determined by the determination means 5.
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 exceeds a predetermined value, the alarm means 6 issues an alarm, so that the worker has come to replace the robot reducer (harmonic drive) (harmonic drive). Or you can 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 state monitoring device 1 of the robot reducer according to the present embodiment is composed of a harmonic drive to which the general monitoring method of monitoring the deterioration state by detecting the iron powder concentration at the time of grease replacement cannot be applied. In the speed reducer, 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 device of the robot speed reducer according to the present embodiment, the fluctuation range of the measurement data in the stop maintenance state specified by the data comparison means is stored in the storage means at any time, and the fluctuation range is the same. By monitoring the change over time, it is possible to predict the life of the robot reducer (harmonic drive).
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
1 Robot 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の平坦な部分同士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。 It is a condition monitoring device for monitoring the deterioration state of the speed reducer of the robot.
A current measuring means for measuring the motor current of the robot and
A storage means for storing the measurement data of the motor current and
A data comparison means for comparing a plurality of measurement data stored in the storage means is provided.
The current measuring means is configured to measure the motor current with respect to the same operation of the robot.
The data comparison means is a state monitoring device for a robot speed reducer, which is configured to compare flat portions of the plurality of measurement data relating to a stop maintenance state in the same operation.
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の平坦な部分同士を比較する、ロボット減速機の状態監視方法。 It is a condition monitoring method that monitors the deterioration state of the speed reducer of the robot.
The current measurement process for measuring the motor current of the robot and
A storage process for storing the measurement data of the motor current and
A data comparison step of comparing a plurality of measurement data stored in the storage step is provided.
In the current measurement step, the motor current is measured with respect to the same operation of the robot.
A method for monitoring the state of a robot speed reducer, in which in the data comparison step, flat portions of the plurality of measurement data relating to a stop maintenance state in the same operation are compared with each other.
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