JPH02262993A

JPH02262993A - ロボットの部品劣化検出装置

Info

Publication number: JPH02262993A
Application number: JP1084219A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kojima; 純一小嶋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-04-03
Filing date: 1989-04-03
Publication date: 1990-10-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明はロボットの駆動系或いは構造体等の劣化を検出
するロボットの部品劣化検出装置に関する。

（従来の技術）ロボットのアームは、駆動モータの回転を減速装置によ
り減速して低速大トルクに変換し、所要の動作を行うよ
うにしている。このようなアームの駆動系のうち、減速
装置としては、歯車減速機、ボールねじ、リードスクリ
ュー、ベルト／ブーり機構等が用いられ、回転を伝達す
る手段としては、軸、カップリング、キー等が用いられ
る。

そして、これらを支持する手段として軸受、アーム自身
の構造体等がある。

このような駆動系或いはアーム構造体には、アームの動
作毎に大きな力が作用するが、近年、ロボットの高速化
の要請から、軽量化のために部品を薄肉化する傾向にあ
る。

（発明が解決しようとする課題）従って、ロボットの構成部品は、機械的強度に近い負荷
を受けるため、過負荷、疲労等の諸原因によって、動作
中に破損事故を起こす危惧があり、特にアームの高速移
動中に破損事故が起きると、アームがオーバーランし、
周辺機器に衝突したりする危険性がある。

そこで、定期的に点検を行って破損事故を未然に防止す
ることが行われているが、これは、一般に破損に至ると
きには、その前段階で磨耗、変形或いは潤滑不良等を起
こしているので、これを定期点検により発見して部品交
換等を実施しようとするものである。しかしながら、磨
耗、変形成いは潤滑不良等の進行度合は、ロボットの稼
働状況、温度や湿度等の環境等により、複雑に変化する
ため、定期的な点検によりそれらを的確に発見して対処
するには無理があり、確実なる事故防止を図ることは困
難である。

そこで、本発明の目的は、部品の劣化を検出して破損事
故等の発生を確実に防止することができるロボットの部
品劣化検出装置を提供するにある。

［発明の構成〕（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するために本発明のロボ・ソトの部品
劣化検出装置は、ロボットが発する音又は振動或いはｔ
Ｍ構成部品歪みを検出するセンサを設け、このセンサが
検出した音又は振動或いは歪みの大きさを基準値と比較
し基弗値以上であった場合に劣化検出信号を出力する判
断手段を設け、この判断手段の劣化検出信号に応答して
所要の処理動作を実行する処理手段を設けたものである
。

（作用）ロボットの構成部品が破損する前には、一般に磨耗、変
形成いは潤滑不良が起き、音、振動又は歪みが大き（な
る。

このような音又は振動或いは歪みはセンサにより検出さ
れ、判断手段により基準値と比較される。

そして、センサによる検出値が基準値よりも大きくなっ
た場合には、処理手段が所要の処理動作、例えば報知或
いはロボットの動作停止を行う。

この処理動作が実行されたときにロボットを点検すれば
、磨耗、変形、潤滑不良の箇所を発見でき、部品交換、
潤滑油補充等して破損事故を未然に防１１−できる。

（実施例）以下本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する。

まず、第１図（ｂ）はロボットのアームを動作させるた
めの駆動系モデルを示すもので、駆動モータ１の回転は
カップリング等の回転伝達手段２により減速装置３によ
り減速されて、低速高トルクの回転に変換される。この
減速装置３の回転は更にカップリング、伝動軸、キー等
の回転伝達手段４によりアームを動作させるための動作
軸等の負荷５に伝達される。そして、上記減速装置３を
構成する歯車等の部品、回転伝達手段４等はアーム自身
を構成する構造体６に対し軸受等の支ｔｊｉ手段７を介
して支持されている。

このような駆動系を有するアームには、第１図（ａ）に
示すように、例えば上記のような駆動系の発する音（騒
音）を検出するマイクロホンからなるセンサ８が設けら
れている。このセンサ８が検出した電気信号は、増幅器
９により増幅され、所定の周波数帯域のみを通すフィル
タ１０を介してＡ／Ｄ変換器１１に入力される。このＡ
／Ｄ変換器１１は、フィルタ１０を通過した信号に対し
て、特定の周波数毎のき圧レベルをアナログ値として出
力するという周波数分析器としての機能を有する。そし
て、このＡ／Ｄ変換器１１から出力されたに５号は例え
ばマイクロコンピュータを主体とする判断手段１２に入
力される。この判断手段１２は、Ａ／Ｄ変換器１１から
入力された信号に基づいて形成する検出波形パターンと
予め記憶されている基準波形パターンとの音圧レベルを
比較する。尚、基準波形パターンは後述するロボットの
一動作の加速過程、等速過程・及び減速過程に対応して
３種類のものが記憶されており、そのうちいずれの２！
準波形パターンを検出波形パターンと比較すべきかはロ
ボットの制御装置１３からの過程判別信号Ｓ１により決
定するように構成されている。そして、その比較の結果
、検出波形パターンが基準波形パターンを中心に設定さ
れた上下限の各波形パターンから逸脱していた場合には
、アラーム（Ｊ号Ｓ、を出力する。そして、このアラー
ム信号Ｓ、に応答してロボットの操作パネルに設けられ
た処理手段としてのブザー或いは発光素子方の報知器１
４が報知動作を行うように（１カ成されている。この場
合の基準波形パターンは、ロボットの構成要素が正常で
ある場合の騒音を実測した結果を記憶させたものである
。また、基帛波形パターンを中心とする上下限値は信号
逸脱範囲設定手段１５により任意に設定できるようにな
っている。尚、本実施例の場合、判断手段１２の比較動
作は、ロボット制御装置１３からの動作開始信号Ｓ２に
よって実行されるように構成されている。

本実施例では、更に検出波形パターンが上下限値から逸
脱していた場合には、次に波形情報ライブラリ１６から
異常時基準波形パターンを順次読み込み、この異常時基
準波形パターンと前記検出波形パターンとを比較する。

そして、この比較結果に基づいて劣化箇所情報信号Ｓ４
及び劣化原因情報信号Ｓ、を出力し、これら画情報信号
Ｓ４及びＳ、によりロボットの操作パネルに設けられた
ＣＲＴ等の表示器１７に所要の表示がなされるように構
成されている。この場合の異常時２！準波形パターンは
、特定の箇所及び特定の原因で劣化が生じた場合の音を
実測して多数登録したもので、検出波形パターンを異常
時基準波形パターンと比較することによって、劣化箇所
及び劣化原因を推定できるものである。

次に上記構成の作用を説明する。

ロボットの一動作は、アームが静止状態から所定の動作
速度に達するまでの加速過程、その所定の動作速度で等
速動作する等速過程、目的位置に接近してから停止する
までの減速過程からなり、この−動作における音の大き
さの変化は第２図に示す通りである。

さて、例えばロボットの稼ｓトータル時間が所定時間（
構成部品の劣化が生じないことを保障し得る時間内）に
達すると、ロボット制御装置１３から動作開始信号Ｓ２
が判断手段１２に人力される。すると、判断手段１２が
Ａ／Ｄ変換器１１から人力される検出波形パターンと制
御装置１３から入力される過程判別信号Ｓ１に基づいて
選択した基窄波形パターンとの音圧レベルを比較する。

そして、第３図に示すように、検出波形パターンが（実
際の各周波数毎の検出値を縦線で示す）基準波形パター
ンを中心とする上下限値の範囲内にある場合には、各構
成部品は劣化していないものとし、アラーム信号Ｓ、は
出力しない。

部品が劣化すると、第４図に示すように、検出波形パタ
ーンが基準波形パターンの上下限値から外れる。すると
、判断手段１２はアラーム信号Ｓ３を出力し、これに応
答して報知器１４が報知動作を行う。次いで判断手段１
２は波形情報ライブラリ１６から例えば第５図（ｂ）、
（Ｃ）、（ｄ）に示すような異常時基準波形パターンを
順次読み出し、第５図（ａ）に示す検出波形パターンに
類似する異常時基僧波形パターンを検索する。そして、
最も類似する異常時基準波形パターンに応じた劣化箇所
情報信号８４及び劣化原因情報信号Ｓ５を出力する。こ
の画情報信号Ｓ４及びＳ、により、ロボットの操作パネ
ルに設けられたＣＲＴ等の表示器１７に所要の表示がな
される。このことを具体的に説明すると、例えば減速装
置３が潤滑不良或いは歯車の欠損を生じた場合には、特
定の周波数部分の音圧が高くなり、夫々に特白°の周波
数特性を示す。そこで、予め減速装置３が潤滑不良或い
は歯車の欠損を生じた場合の波形パターンが波形情報ラ
イブラリ１４に記憶されているので、検出波形パターン
に類似した異常時波形パターンを検索することによって
、劣化箇所及び劣化原因を判別できるのである。そして
、ＣＲＴ等の表示器１７に例えば「減速装置、潤滑不良
」というように表示するものである。従って、報知器１
４が報知動作を行ったときには、ロボットの動作を停止
させ、そして表示器１７の表示内容に従って点検修理を
行う。これにて破損事故に至ることを未然に防止でき、
しかも劣化箇所及び劣化原因を逐一探索せずとも済み、
点検修理のための作業時間を短縮できる。

尚、上記実施例では、判断手段１２がアラーム信号Ｓ、
を出力したどき、報知器１４を動作させるようにしたが
、これは停止信号をロボット制御装置］３に人力してロ
ボットの動作を停止にさせるようにしても良い。

また、センサとしてはマイクロボンに限らず、加速度セ
ンサ等の振動センサを用いても良い。また、アームｆｌ
ｌｌｓ造体６に歪みセンサを設け、歪みが所定値を越え
た場合にアーム構造体６が劣化したと判断するものであ
っても良い。

更に、上記実施例では、劣化箇所及び劣化原因の表示ま
で行うようにしたが、判断手段は構成部品のいずれかが
劣化したことだけを判断するものであっても良く、この
場合には音圧レベルの比較だけで済むから、Ａ／Ｄ変換
器１１で周波数解析を行う必要はない。

［発明の効果］以上説明したように本発明のロボットの劣化検出装置に
よれば、構成部品の劣化を検出してこれを報知したり、
ロボットの動作を停止させたりすることができるので、
構成部品の劣化に気付かず、破損事故に至らしめるとい
う不具合の発生を未然に防止できるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図はロボッ
トの駆動系モデルと共に示す電気回路構成図、第２図は
ロボットの一動作における音圧レベル変化図、第３図は
構成部品正常時における周波数特性図、第４図は構成部
品劣化時における第３図相当図、第５図は劣化箇所及び
劣化原因判断の概念図である。図中、１は駆動モータ、２，４は回転伝達手段、３は減
速装置、６はアーム構造体、７は支持手段、８はセンサ
、１１はＡ／Ｄ変換器、１２は判断手段、１４は報知器
（処理手段）、１６は波形情報ライブラリ、１７は表示
器である。出願人　　株式会社　　東　　芝

Claims

【特許請求の範囲】

１、ロボットが発する音又は振動或いは構成部品の歪み
を検出するセンサと、このセンサが検出した音又は振動
或いは歪みの大きさを基準値と比較し基準値以上であっ
た場合に劣化検出信号を出力する判断手段と、この判断
手段の劣化検出信号に応答して所要の処理動作を実行す
る処理手段とを具備してなるロボットの部品劣化検出装
置。