JP2000141275A - 産業用ロボットの寿命測定方法および装置 - Google Patents
産業用ロボットの寿命測定方法および装置Info
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- JP2000141275A JP2000141275A JP10324159A JP32415998A JP2000141275A JP 2000141275 A JP2000141275 A JP 2000141275A JP 10324159 A JP10324159 A JP 10324159A JP 32415998 A JP32415998 A JP 32415998A JP 2000141275 A JP2000141275 A JP 2000141275A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 産業用ロボットの軸受の寿命を正確に行う。
【解決手段】 産業用ロボットの各軸毎のモータの負荷
電流ＩＭを検出して、軸受１８の寿命の計測に必要な寿
命演算用電流成分ＩＬｈを抽出して求める。このため
に、モータ２の出力軸１５の角加速度ωａを検出し、こ
の角加速度ωａを用いて、モータ２自身の回転部分２１
の回転のための第１電流成分Ｉ１と、動力伝達部分２２
の運動のための第２電流成分Ｉ２とを求めて、それらの
和（＝Ｉ１＋Ｉ２）を、負荷電流ＩＭから減算し、電流
成分ＩＬｈを求める。この電流成分ＩＬｈから、軸受１
８に作用するトルクを演算して求め、このトルクにほぼ
比例する軸受荷重を演算し、さらに軸受１８によって支
持される軸１９の回転速度Ｎを検出し、こうして電流成
分ＩＬｈの３乗と回転速度ｎとに対応する軸受１８の疲
れ寿命Ｌｈを演算する。
電流ＩＭを検出して、軸受１８の寿命の計測に必要な寿
命演算用電流成分ＩＬｈを抽出して求める。このため
に、モータ２の出力軸１５の角加速度ωａを検出し、こ
の角加速度ωａを用いて、モータ２自身の回転部分２１
の回転のための第１電流成分Ｉ１と、動力伝達部分２２
の運動のための第２電流成分Ｉ２とを求めて、それらの
和（＝Ｉ１＋Ｉ２）を、負荷電流ＩＭから減算し、電流
成分ＩＬｈを求める。この電流成分ＩＬｈから、軸受１
８に作用するトルクを演算して求め、このトルクにほぼ
比例する軸受荷重を演算し、さらに軸受１８によって支
持される軸１９の回転速度Ｎを検出し、こうして電流成
分ＩＬｈの３乗と回転速度ｎとに対応する軸受１８の疲
れ寿命Ｌｈを演算する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の各軸をモー
タによって駆動する産業用ロボットにおける軸受などの
構成要素の寿命を測定するための方法および装置に関す
る。
タによって駆動する産業用ロボットにおける軸受などの
構成要素の寿命を測定するための方法および装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】たとえばスポット溶接などの作業を行う
産業用ロボットでは、高い信頼性と、故障時の回復時間
の短縮が要求されている。先行技術では、アワメータが
用いられて、このアワメータによって産業用ロボットの
制御電源の積算投入時間を測定し、この積算投入時間に
基づいて、軸受などの構成要素の交換などのメンテナン
スを行い、また故障発生時の管理を行っている。
産業用ロボットでは、高い信頼性と、故障時の回復時間
の短縮が要求されている。先行技術では、アワメータが
用いられて、このアワメータによって産業用ロボットの
制御電源の積算投入時間を測定し、この積算投入時間に
基づいて、軸受などの構成要素の交換などのメンテナン
スを行い、また故障発生時の管理を行っている。
【０００３】このアワメータを用いる先行技術では、産
業用ロボットの使用履歴の定量的な測定を行うことがで
きず、したがって産業用ロボットの整備時の部品交換
を、高い安全率で行わざるをえず、したがってコストが
大きくなる。また突発故障時における故障原因の究明が
困難であり、したがって故障の再発防止対策を採ること
が困難であり、設備の信頼性を向上するための定量的な
情報の保全が困難である。
業用ロボットの使用履歴の定量的な測定を行うことがで
きず、したがって産業用ロボットの整備時の部品交換
を、高い安全率で行わざるをえず、したがってコストが
大きくなる。また突発故障時における故障原因の究明が
困難であり、したがって故障の再発防止対策を採ること
が困難であり、設備の信頼性を向上するための定量的な
情報の保全が困難である。
【０００４】他の先行技術は、特許２５３５３６６であ
る。この先行技術では、産業用ロボットの軸を駆動する
モータの負荷電流を検出し、その２乗平均値を演算し、
その２乗平均値を定量電流と比較して比率を出力表示す
る。作業者が、この比率を見ることによって、モータの
動作能力の適正度を確認し、これによってロボット動作
プログラムを修正し、関節軸の動作が充分能力を使い尽
くすことができるようにする。
る。この先行技術では、産業用ロボットの軸を駆動する
モータの負荷電流を検出し、その２乗平均値を演算し、
その２乗平均値を定量電流と比較して比率を出力表示す
る。作業者が、この比率を見ることによって、モータの
動作能力の適正度を確認し、これによってロボット動作
プログラムを修正し、関節軸の動作が充分能力を使い尽
くすことができるようにする。
【０００５】この先行技術では、モータの動作能力の適
正度を、負荷電流の２乗平均値で判断することは、モー
タの発熱量の評価には好適である。しかしながら、産業
用ロボットの機械部分の主要な寿命因子の１つである軸
受の負荷条件の評価をすることができない。
正度を、負荷電流の２乗平均値で判断することは、モー
タの発熱量の評価には好適である。しかしながら、産業
用ロボットの機械部分の主要な寿命因子の１つである軸
受の負荷条件の評価をすることができない。
【０００６】またこの先行技術では、軸受などの構成要
素の寿命を計算する機能がないので、産業用ロボットの
軸受などの構成要素の点検、整備、部品交換時期の決定
などの故障の予防保全に、この先行技術を利用すること
はできない。
素の寿命を計算する機能がないので、産業用ロボットの
軸受などの構成要素の点検、整備、部品交換時期の決定
などの故障の予防保全に、この先行技術を利用すること
はできない。
【０００７】産業用ロボットの軸受などの駆動系構成部
品の寿命を計算する先行技術は、実開平５−３７４９０
である。この先行技術では、一定周期でサンプリングし
た電流値Ｉｉと平均回転数Ｎｉから、平均荷重サンプル
値Ｆｉを、Ｋｉをトルク定数とするとき、Ｆｉ＝Ｋｉ・
Ｉｉとすることによって、平均荷重Ｆを演算し、駆動系
の構成部品の推定寿命を演算する。すなわち、この先行
技術は、時間的に変化する力と回転数とから、軸受の寿
命を計算する手法を開示する。上述の平均荷重サンプル
値Ｆｉは、単にモータトルクを求めているにすぎない。
したがってこのような平均荷重サンプル値Ｆｉに基づい
て、実際問題となるロボットアームの軸受に作用する荷
重を求めるとすれば、きわめておおまかな評価しかでき
ない。
品の寿命を計算する先行技術は、実開平５−３７４９０
である。この先行技術では、一定周期でサンプリングし
た電流値Ｉｉと平均回転数Ｎｉから、平均荷重サンプル
値Ｆｉを、Ｋｉをトルク定数とするとき、Ｆｉ＝Ｋｉ・
Ｉｉとすることによって、平均荷重Ｆを演算し、駆動系
の構成部品の推定寿命を演算する。すなわち、この先行
技術は、時間的に変化する力と回転数とから、軸受の寿
命を計算する手法を開示する。上述の平均荷重サンプル
値Ｆｉは、単にモータトルクを求めているにすぎない。
したがってこのような平均荷重サンプル値Ｆｉに基づい
て、実際問題となるロボットアームの軸受に作用する荷
重を求めるとすれば、きわめておおまかな評価しかでき
ない。
【０００８】その理由は、モータトルクには、モータ自
身および評価対象である機械要素、たとえば軸受までの
駆動系の慣性トルクが含まれている。しかも産業用ロボ
ットでは、ほとんどの場合、加減速運動が、動作時間の
大半を占める。このようにロボットは、加減速の頻度が
激しい機械であるので、実使用条件での軸受の寿命を評
価するには、モータの電流値Ｉｉに基づくだけでは、不
正確である。
身および評価対象である機械要素、たとえば軸受までの
駆動系の慣性トルクが含まれている。しかも産業用ロボ
ットでは、ほとんどの場合、加減速運動が、動作時間の
大半を占める。このようにロボットは、加減速の頻度が
激しい機械であるので、実使用条件での軸受の寿命を評
価するには、モータの電流値Ｉｉに基づくだけでは、不
正確である。
【０００９】寿命による故障を回避するために仮に、荷
重推定を３０％過大に計算したとすると、軸受寿命は、
荷重の３乗または１０／３乗に反比例するので、実際よ
り１／２以下の短寿命に見積もってしまう結果になる。
したがってユーザは、真に必要とするメンテナンスの期
間を大きく誤ることになり、実用的ではない。
重推定を３０％過大に計算したとすると、軸受寿命は、
荷重の３乗または１０／３乗に反比例するので、実際よ
り１／２以下の短寿命に見積もってしまう結果になる。
したがってユーザは、真に必要とするメンテナンスの期
間を大きく誤ることになり、実用的ではない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、産業
用ロボットを構成する軸受などの構成要素の寿命を正確
に測定するための方法および装置を提供することであ
る。
用ロボットを構成する軸受などの構成要素の寿命を正確
に測定するための方法および装置を提供することであ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数軸を有す
る産業用ロボットの前記軸を駆動するモータの負荷電流
ＩＭを検出し、その負荷電流ＩＭのうち、産業用ロボッ
トを構成する構成要素に作用する静的な力ＦＳに対応す
る電流成分ＩＳと、前記構成要素から以降に伝達される
動的な力ＦＤ３に対応する電流成分Ｉ３との和を、演算
して寿命演算用電流成分ＩＬｈを求め、寿命演算用電流
成分ＩＬｈの３乗に関連する演算値を演算し、前記演算
値に基づいて産業用ロボットを構成する構成要素の寿命
を演算することを特徴とする産業用ロボットの寿命測定
方法である。
る産業用ロボットの前記軸を駆動するモータの負荷電流
ＩＭを検出し、その負荷電流ＩＭのうち、産業用ロボッ
トを構成する構成要素に作用する静的な力ＦＳに対応す
る電流成分ＩＳと、前記構成要素から以降に伝達される
動的な力ＦＤ３に対応する電流成分Ｉ３との和を、演算
して寿命演算用電流成分ＩＬｈを求め、寿命演算用電流
成分ＩＬｈの３乗に関連する演算値を演算し、前記演算
値に基づいて産業用ロボットを構成する構成要素の寿命
を演算することを特徴とする産業用ロボットの寿命測定
方法である。
【００１２】本発明は、産業用ロボットを構成する構成
要素、たとえば軸受に実際に作用する荷重を高精度で計
算することによって、その構成要素の寿命を正確に測定
することを可能にする。精度の高い寿命の推定を可能に
するには、モータの負荷電流に基づいて演算したモータ
トルクから、モータ自身およびモータから評価対象とな
る構成要素である軸受までの慣性トルクを差し引き、軸
受の入力トルクを計算する必要がある。軸受寿命は、荷
重の３乗または１０／３乗に反比例するので、荷重推定
の精度が悪いと、寿命推定は著しく異なる値となり、実
用上意味を持たない。
要素、たとえば軸受に実際に作用する荷重を高精度で計
算することによって、その構成要素の寿命を正確に測定
することを可能にする。精度の高い寿命の推定を可能に
するには、モータの負荷電流に基づいて演算したモータ
トルクから、モータ自身およびモータから評価対象とな
る構成要素である軸受までの慣性トルクを差し引き、軸
受の入力トルクを計算する必要がある。軸受寿命は、荷
重の３乗または１０／３乗に反比例するので、荷重推定
の精度が悪いと、寿命推定は著しく異なる値となり、実
用上意味を持たない。
【００１３】モータの負荷電流のうち、軸受に作用する
力に関係するモータ電流成分は、静的（static）な力Ｆ
Ｓに対応する電流成分ＩＳと、その軸受から以降に伝達
される動的（dynamic）な力ＦＤ３に対応する電流成分
Ｉ３のみであり、したがって軸受の荷重を計算するに
は、モータからその軸受までの駆動系の記述定数、すな
わち減速比、レバー比などを関連付けて乗除して求め、
これによって軸受の荷重推定の正確さを向上する。軸受
以外の前記構成要素に関しても、同様である。
力に関係するモータ電流成分は、静的（static）な力Ｆ
Ｓに対応する電流成分ＩＳと、その軸受から以降に伝達
される動的（dynamic）な力ＦＤ３に対応する電流成分
Ｉ３のみであり、したがって軸受の荷重を計算するに
は、モータからその軸受までの駆動系の記述定数、すな
わち減速比、レバー比などを関連付けて乗除して求め、
これによって軸受の荷重推定の正確さを向上する。軸受
以外の前記構成要素に関しても、同様である。
【００１４】本発明に従えば、たとえば６軸などの複数
軸を有する産業用ロボットの各軸を、電動機であるモー
タによって駆動し、検出した負荷電流Ｉのうち、静的な
力ＦＳに対応する電流成分ＩＳと、構成要素から以降に
伝達される動的な力ＦＤ３に対応する電流成分Ｉ３との
和だけを演算し、その和を、寿命演算用電流成分ＩＬｈ
とし、その寿命演算用電流成分ＩＬｈの３乗に関連する
演算値を演算し、これによって軸受などの構成要素の寿
命を演算する。前記演算値は、寿命演算用電流成分ＩＬ
ｈの３乗の値、または寿命演算用電流成分ＩＬｈの３乗
に近似した値、たとえば寿命演算用電流成分ＩＬｈの１
０／３乗の値であってもよい。この演算値は、後述のよ
うに、軸受などの寿命Ｌｈであってもよく、比率ηまた
は（１−η）、または時間Ｗ２などであってもよく、そ
のほかの値を含む。すなわち軸受の寿命と言うのは、疲
れ寿命Ｌｈであってもよく、あるいはまた後述の実運転
時間Ｗ１／寿命計算時間ＷＬである比率ηであってもよ
く、さらに（１−η）であってもよく、さらに残り時間
ＷＬ−Ｗ１であってもよく、そのほかの寿命に関連する
値を含む。構成要素は、上述のように軸受であってもよ
いけれども、そのほか、歯車、リンク、アーム、軸など
を含む。
軸を有する産業用ロボットの各軸を、電動機であるモー
タによって駆動し、検出した負荷電流Ｉのうち、静的な
力ＦＳに対応する電流成分ＩＳと、構成要素から以降に
伝達される動的な力ＦＤ３に対応する電流成分Ｉ３との
和だけを演算し、その和を、寿命演算用電流成分ＩＬｈ
とし、その寿命演算用電流成分ＩＬｈの３乗に関連する
演算値を演算し、これによって軸受などの構成要素の寿
命を演算する。前記演算値は、寿命演算用電流成分ＩＬ
ｈの３乗の値、または寿命演算用電流成分ＩＬｈの３乗
に近似した値、たとえば寿命演算用電流成分ＩＬｈの１
０／３乗の値であってもよい。この演算値は、後述のよ
うに、軸受などの寿命Ｌｈであってもよく、比率ηまた
は（１−η）、または時間Ｗ２などであってもよく、そ
のほかの値を含む。すなわち軸受の寿命と言うのは、疲
れ寿命Ｌｈであってもよく、あるいはまた後述の実運転
時間Ｗ１／寿命計算時間ＷＬである比率ηであってもよ
く、さらに（１−η）であってもよく、さらに残り時間
ＷＬ−Ｗ１であってもよく、そのほかの寿命に関連する
値を含む。構成要素は、上述のように軸受であってもよ
いけれども、そのほか、歯車、リンク、アーム、軸など
を含む。
【００１５】また本発明は、前記演算値に対応する軸受
荷重Ｆを演算し、その軸受によって支持される軸の回転
速度Ｎを検出し、演算した軸受荷重Ｆと、前記回転速度
Ｎと、軸受の定格荷重Ｃとに基づいて、軸受の寿命Ｌｈ
を演算することを特徴とする。
荷重Ｆを演算し、その軸受によって支持される軸の回転
速度Ｎを検出し、演算した軸受荷重Ｆと、前記回転速度
Ｎと、軸受の定格荷重Ｃとに基づいて、軸受の寿命Ｌｈ
を演算することを特徴とする。
【００１６】本発明に従えば、軸受の寿命Ｌｈは、軸受
荷重Ｆと回転速度Ｎと定格荷重Ｃとによって演算して求
めることができる。軸受によって支持される軸の回転速
度Ｎは、その支持される軸の回転速度Ｎを直接に検出す
る構成を用いてもよいけれども、モータの出力軸の回転
速度を求め、この出力軸の回転速度を用いて演算しても
よく、たとえば出力軸の回転速度に比例定数を掛け算し
て、前記支持される軸の回転速度Ｎを求めるようにして
もよい。
荷重Ｆと回転速度Ｎと定格荷重Ｃとによって演算して求
めることができる。軸受によって支持される軸の回転速
度Ｎは、その支持される軸の回転速度Ｎを直接に検出す
る構成を用いてもよいけれども、モータの出力軸の回転
速度を求め、この出力軸の回転速度を用いて演算しても
よく、たとえば出力軸の回転速度に比例定数を掛け算し
て、前記支持される軸の回転速度Ｎを求めるようにして
もよい。
【００１７】また本発明は、産業用ロボットの複数種類
の各運転状態の作動時間ｔｉを測定し、各運転状態毎
に、平均速度Ｎｍを演算するとともに、その演算して得
られた平均速度Ｎｍを用いて、変動する軸受荷重の平均
値Ｆｍを演算して、軸受の寿命Ｌｈを演算することを特
徴とする。
の各運転状態の作動時間ｔｉを測定し、各運転状態毎
に、平均速度Ｎｍを演算するとともに、その演算して得
られた平均速度Ｎｍを用いて、変動する軸受荷重の平均
値Ｆｍを演算して、軸受の寿命Ｌｈを演算することを特
徴とする。
【００１８】本発明に従えば、複数種類の運転状態、た
とえば運転条件が変化し、または複数のロボット動作プ
ログラムが変化するとき、その変動する軸受荷重の平均
値Ｆｍを演算し、これによって軸受の寿命Ｌｈを演算す
ることができる。
とえば運転条件が変化し、または複数のロボット動作プ
ログラムが変化するとき、その変動する軸受荷重の平均
値Ｆｍを演算し、これによって軸受の寿命Ｌｈを演算す
ることができる。
【００１９】また本発明は、モータの出力軸の角加速度
ωａを検出し、この角加速度ωａを用いて、モータ自身
の出力軸を含む回転部分を回転させるのに必要な第１電
流成分Ｉ１と、モータの出力軸から前記構成要素までの
動力伝達部分を運動させるのに必要な第２電流成分Ｉ２
との和（＝Ｉ１＋Ｉ２）を求め、こうして得られた第１
および第２電流成分Ｉ１，Ｉ２の和を、モータの負荷電
流ＩＭから差し引くことによって、寿命演算用電流成分
ＩＬｈを求めることを特徴とする。
ωａを検出し、この角加速度ωａを用いて、モータ自身
の出力軸を含む回転部分を回転させるのに必要な第１電
流成分Ｉ１と、モータの出力軸から前記構成要素までの
動力伝達部分を運動させるのに必要な第２電流成分Ｉ２
との和（＝Ｉ１＋Ｉ２）を求め、こうして得られた第１
および第２電流成分Ｉ１，Ｉ２の和を、モータの負荷電
流ＩＭから差し引くことによって、寿命演算用電流成分
ＩＬｈを求めることを特徴とする。
【００２０】本発明に従えば、モータで計測可能な負荷
電流ＩＭには、寿命演算用電流成分ＩＬｈを構成する静
的な力ＦＳに対応する電流成分ＩＳと、前記構成要素か
ら以降に伝達される動的な力ＦＤ３に対応する電流成分
Ｉ３との和だけでなく、前記第１および第２電流成分Ｉ
１，Ｉ２も含まれており、この寿命演算用電流成分ＩＬ
ｈだけを、第１および第２電流成分Ｉ１，Ｉ２から分離
して計測することはできない。この第１および第２電流
成分Ｉ１，Ｉ２の和（＝Ｉ１＋Ｉ２）は、モータの負荷
電流ＩＭ全体の大きな割合を占め、たとえば３０〜５０
％を占める。本発明では、これらの第１および第２電流
成分Ｉ１，Ｉ２を、モータの出力軸の角加速度ωａに基
づいて演算する。モータの出力軸の角加速度ωａは、モ
ータの出力軸の回転速度の時間変化率を求めることによ
って、得られる。こうして時々刻々の力の計算そのもの
の正確さを高めることが、容易に可能になる。
電流ＩＭには、寿命演算用電流成分ＩＬｈを構成する静
的な力ＦＳに対応する電流成分ＩＳと、前記構成要素か
ら以降に伝達される動的な力ＦＤ３に対応する電流成分
Ｉ３との和だけでなく、前記第１および第２電流成分Ｉ
１，Ｉ２も含まれており、この寿命演算用電流成分ＩＬ
ｈだけを、第１および第２電流成分Ｉ１，Ｉ２から分離
して計測することはできない。この第１および第２電流
成分Ｉ１，Ｉ２の和（＝Ｉ１＋Ｉ２）は、モータの負荷
電流ＩＭ全体の大きな割合を占め、たとえば３０〜５０
％を占める。本発明では、これらの第１および第２電流
成分Ｉ１，Ｉ２を、モータの出力軸の角加速度ωａに基
づいて演算する。モータの出力軸の角加速度ωａは、モ
ータの出力軸の回転速度の時間変化率を求めることによ
って、得られる。こうして時々刻々の力の計算そのもの
の正確さを高めることが、容易に可能になる。
【００２１】また本発明は、複数軸を有する産業用ロボ
ットの軸を駆動するモータの負荷電流を検出する電流検
出手段と、寿命演算用電流成分演算手段であって、その
負荷電流ＩＭのうち、産業用ロボットを構成する構成要
素に作用する静的な力ＦＳに対応する電流成分ＩＳと、
前記構成要素から以降に伝達される動的な力ＦＤ３に対
応する電流成分Ｉ３との和を、演算して寿命演算用電流
成分ＩＬｈを求める寿命演算用電流成分演算手段と、寿
命演算用電流成分演算手段の出力に応答し、寿命演算用
電流成分ＩＬｈの３乗に関連する演算値を演算する電流
演算手段と、電流演算手段の出力に応答し、産業用ロボ
ットを構成する構成要素の寿命を演算する寿命演算手段
と、寿命演算手段によって演算された寿命を表示または
音響出力する報知手段とを含むことを特徴とする産業用
ロボットの寿命測定装置である。
ットの軸を駆動するモータの負荷電流を検出する電流検
出手段と、寿命演算用電流成分演算手段であって、その
負荷電流ＩＭのうち、産業用ロボットを構成する構成要
素に作用する静的な力ＦＳに対応する電流成分ＩＳと、
前記構成要素から以降に伝達される動的な力ＦＤ３に対
応する電流成分Ｉ３との和を、演算して寿命演算用電流
成分ＩＬｈを求める寿命演算用電流成分演算手段と、寿
命演算用電流成分演算手段の出力に応答し、寿命演算用
電流成分ＩＬｈの３乗に関連する演算値を演算する電流
演算手段と、電流演算手段の出力に応答し、産業用ロボ
ットを構成する構成要素の寿命を演算する寿命演算手段
と、寿命演算手段によって演算された寿命を表示または
音響出力する報知手段とを含むことを特徴とする産業用
ロボットの寿命測定装置である。
【００２２】本発明に従えば、電流検出手段によって検
出されたモータの負荷電流のうち、寿命演算用電流成分
ＩＬｈを演算して求め、その寿命演算用電流成分ＩＬｈ
の３乗に関連する演算値を電流演算手段で演算し、これ
によって産業用ロボットを構成する軸受などの構成要素
の寿命を寿命演算手段によって演算して、陰極線管また
は液晶表示パネルなどの目視表示手段または音声合成回
路によって作成した音声信号を音響出力するスピーカか
らなる報知手段によって報知する。
出されたモータの負荷電流のうち、寿命演算用電流成分
ＩＬｈを演算して求め、その寿命演算用電流成分ＩＬｈ
の３乗に関連する演算値を電流演算手段で演算し、これ
によって産業用ロボットを構成する軸受などの構成要素
の寿命を寿命演算手段によって演算して、陰極線管また
は液晶表示パネルなどの目視表示手段または音声合成回
路によって作成した音声信号を音響出力するスピーカか
らなる報知手段によって報知する。
【００２３】また本発明は、軸受によって支持される軸
の回転速度Ｎを検出する回転速度検出手段を含み、電流
演算手段は、寿命演算用電流成分ＩＬｈに対応したトル
クを演算し、寿命演算手段は、前記トルクに対応する軸
受荷重Ｆと、回転速度検出手段によって検出された回転
速度Ｎと、その軸受の予め定める定格荷重Ｃとによっ
て、軸受の寿命Ｌｈを演算することを特徴とする。
の回転速度Ｎを検出する回転速度検出手段を含み、電流
演算手段は、寿命演算用電流成分ＩＬｈに対応したトル
クを演算し、寿命演算手段は、前記トルクに対応する軸
受荷重Ｆと、回転速度検出手段によって検出された回転
速度Ｎと、その軸受の予め定める定格荷重Ｃとによっ
て、軸受の寿命Ｌｈを演算することを特徴とする。
【００２４】本発明に従えば、電流演算手段は、寿命演
算用電流成分ＩＬｈに対応したトルクを演算し、たとえ
ばこのトルクは寿命演算用電流成分ＩＬｈにほぼ正比例
し、こうして得られたトルクは、軸受荷重に対応し、た
とえば軸受荷重はトルクにほぼ正比例し、さらにそのト
ルクは、軸の回転速度に対応した慣性トルクによって補
正された値であり、その補正されたトルクに対応した軸
受荷重を演算し、こうして軸受の寿命Ｌｈを演算するこ
とができる。
算用電流成分ＩＬｈに対応したトルクを演算し、たとえ
ばこのトルクは寿命演算用電流成分ＩＬｈにほぼ正比例
し、こうして得られたトルクは、軸受荷重に対応し、た
とえば軸受荷重はトルクにほぼ正比例し、さらにそのト
ルクは、軸の回転速度に対応した慣性トルクによって補
正された値であり、その補正されたトルクに対応した軸
受荷重を演算し、こうして軸受の寿命Ｌｈを演算するこ
とができる。
【００２５】また本発明は、産業用ロボットの複数種類
の各運転状態を判別する手段と、運転状態判別手段の出
力に応答し、各運転状態の作動時間ｔｉを測定する作動
時間測定手段とを含み、寿命演算手段は、作動時間測定
手段の出力に応答し、軸の平均速度Ｎｍを演算し、この
演算して求めた平均速度Ｎｍを用いて、変動する軸受荷
重の平均値Ｆｍを演算し、軸受の寿命Ｌｈを演算するこ
とを特徴とする。
の各運転状態を判別する手段と、運転状態判別手段の出
力に応答し、各運転状態の作動時間ｔｉを測定する作動
時間測定手段とを含み、寿命演算手段は、作動時間測定
手段の出力に応答し、軸の平均速度Ｎｍを演算し、この
演算して求めた平均速度Ｎｍを用いて、変動する軸受荷
重の平均値Ｆｍを演算し、軸受の寿命Ｌｈを演算するこ
とを特徴とする。
【００２６】本発明に従えば、複数種類の運転状態を判
別手段で判別し、その作動時間ｔｉを作動時間測定手段
によって測定し、こうして平均速度Ｎｍを求め、平均荷
重Ｆｍを演算し、これによって軸受の寿命Ｌｈを演算す
ることができる。
別手段で判別し、その作動時間ｔｉを作動時間測定手段
によって測定し、こうして平均速度Ｎｍを求め、平均荷
重Ｆｍを演算し、これによって軸受の寿命Ｌｈを演算す
ることができる。
【００２７】また本発明は、モータの出力軸の角加速度
ωａを検出する手段を含み、寿命演算用電流成分演算手
段は、角加速度検出手段の出力に応答し、その検出され
た角加速度ωａを用いて、モータ自身の出力軸を含む回
転部分を回転させるのに必要な第１電流成分Ｉ１と、モ
ータの出力軸から前記構成要素までの動力伝達部分を運
動させるのに必要な第２電流成分Ｉ２との和（＝Ｉ１＋
Ｉ２）を求め、こうして得られた第１および第２電流成
分Ｉ１，Ｉ２の和を、モータの負荷電流ＩＭから差し引
くことによって、寿命演算用電流成分ＩＬｈを求めるこ
とを特徴とする。
ωａを検出する手段を含み、寿命演算用電流成分演算手
段は、角加速度検出手段の出力に応答し、その検出され
た角加速度ωａを用いて、モータ自身の出力軸を含む回
転部分を回転させるのに必要な第１電流成分Ｉ１と、モ
ータの出力軸から前記構成要素までの動力伝達部分を運
動させるのに必要な第２電流成分Ｉ２との和（＝Ｉ１＋
Ｉ２）を求め、こうして得られた第１および第２電流成
分Ｉ１，Ｉ２の和を、モータの負荷電流ＩＭから差し引
くことによって、寿命演算用電流成分ＩＬｈを求めるこ
とを特徴とする。
【００２８】本発明に従えば、モータの負荷電流ＩＭか
ら寿命演算用電流成分ＩＬｈを抽出して求めるために、
モータの出力軸の角加速度ωａを検出し、これによって
第１および第２電流成分Ｉ１，Ｉ２の和を演算するよう
にしたので、時々刻々の力の計算そのものの正確さを容
易に高めることが可能になる。
ら寿命演算用電流成分ＩＬｈを抽出して求めるために、
モータの出力軸の角加速度ωａを検出し、これによって
第１および第２電流成分Ｉ１，Ｉ２の和を演算するよう
にしたので、時々刻々の力の計算そのものの正確さを容
易に高めることが可能になる。
【００２９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
全体の構成を示すブロック図である。複数（たとえば
６）軸の産業用ロボット１の各軸は、サーボモータまた
はパルスモータなどのモータ２によって駆動される。こ
の産業用ロボット１によってたとえばスポット溶接など
の作業が行われる。モータ２は、基台、アームまたは手
首などを駆動する。モータ２の出力軸の回転位置はエン
コーダ３によって検出される。
全体の構成を示すブロック図である。複数（たとえば
６）軸の産業用ロボット１の各軸は、サーボモータまた
はパルスモータなどのモータ２によって駆動される。こ
の産業用ロボット１によってたとえばスポット溶接など
の作業が行われる。モータ２は、基台、アームまたは手
首などを駆動する。モータ２の出力軸の回転位置はエン
コーダ３によって検出される。
【００３０】産業用ロボット１を制御する制御装置４に
は、マイクロコンピュータなどによって実現される処理
回路５と、その処理回路５からの各軸毎の位置および速
度の指令信号が与えられる駆動手段であるサーボアンプ
６と、エンコーダ３からの出力が与えられてそのモータ
２の出力軸１５の回転速度を検出する回転速度検出手段
７とが含まれる。角加速度演算手段１６は、回転速度検
出手段７からの出力に応答し、出力軸１５の回転速度の
時間変化率である角加速度ωａを演算して検出する。回
転速度検出手段７と、角加速度検出手段１６との出力
は、処理回路５に与えられ、また後述の負荷電流検出手
段１４の出力も、処理回路５に与えられる。処理回路５
は、モータ２のサーボ制御を行うものである。さらにこ
の処理回路５は、１つの処理回路８と、入出力インタフ
ェイス９と、マン・マシーンインタフェイス１０と、リ
ードオンリメモリ１１と、ランダムアクセスメモリ１２
とが接続される。マン・マシーンインタフェイス１０に
は、表示手段１３が備えられる。この表示手段１３は、
陰極線管または液晶表示パネルによって実現されて目視
表示を行う目視表示手段または音声合成回路とスピーカ
を備える音響表示手段などであってもよい。また目視表
示手段と音響手段とを組合せたものでも良い。サーボア
ンプ６には、モータ２の負荷電流を検出する負荷電流検
出手段１４が備えられる。
は、マイクロコンピュータなどによって実現される処理
回路５と、その処理回路５からの各軸毎の位置および速
度の指令信号が与えられる駆動手段であるサーボアンプ
６と、エンコーダ３からの出力が与えられてそのモータ
２の出力軸１５の回転速度を検出する回転速度検出手段
７とが含まれる。角加速度演算手段１６は、回転速度検
出手段７からの出力に応答し、出力軸１５の回転速度の
時間変化率である角加速度ωａを演算して検出する。回
転速度検出手段７と、角加速度検出手段１６との出力
は、処理回路５に与えられ、また後述の負荷電流検出手
段１４の出力も、処理回路５に与えられる。処理回路５
は、モータ２のサーボ制御を行うものである。さらにこ
の処理回路５は、１つの処理回路８と、入出力インタフ
ェイス９と、マン・マシーンインタフェイス１０と、リ
ードオンリメモリ１１と、ランダムアクセスメモリ１２
とが接続される。マン・マシーンインタフェイス１０に
は、表示手段１３が備えられる。この表示手段１３は、
陰極線管または液晶表示パネルによって実現されて目視
表示を行う目視表示手段または音声合成回路とスピーカ
を備える音響表示手段などであってもよい。また目視表
示手段と音響手段とを組合せたものでも良い。サーボア
ンプ６には、モータ２の負荷電流を検出する負荷電流検
出手段１４が備えられる。
【００３１】産業用ロボット１の各軸毎の位置および速
度を含むティーチングデータは、メモリ１１，１２にス
トアされている。これによって複数の各プログラムを順
番に選択して実行し、これによってスポット溶接などの
作業を順次的に行う。
度を含むティーチングデータは、メモリ１１，１２にス
トアされている。これによって複数の各プログラムを順
番に選択して実行し、これによってスポット溶接などの
作業を順次的に行う。
【００３２】図２は、モータ２から、そのモータ２によ
って回転などの運動が行われて駆動されるアームまたは
手首などの被駆動体１７までの動力が伝達される経路を
簡略化して示す斜視図である。本発明によって寿命が測
定されるべき軸受１８は、軸１９を支持する。軸受１８
の寿命を計測するにあたっては、動的な力の条件下で
は、軸受１８から以降（図２の右方）に伝達される動的
な力ＦＤ３を、モータ２の動的トルクから分離して求め
る必要があり、したがってモータ２自身の出力軸１５を
含む回転部分２１を回転するのに必要な動的なトルク成
分およびモータ２の出力軸１５に連結される減速機２４
などを含む軸受１８までの動力伝達部分２２を運動させ
るのに必要な動的なトルク成分は、差し引かなければな
らない。静的な力の条件下では、モータ２の静的トルク
が軸受１８の寿命の計測のために、必要となる。
って回転などの運動が行われて駆動されるアームまたは
手首などの被駆動体１７までの動力が伝達される経路を
簡略化して示す斜視図である。本発明によって寿命が測
定されるべき軸受１８は、軸１９を支持する。軸受１８
の寿命を計測するにあたっては、動的な力の条件下で
は、軸受１８から以降（図２の右方）に伝達される動的
な力ＦＤ３を、モータ２の動的トルクから分離して求め
る必要があり、したがってモータ２自身の出力軸１５を
含む回転部分２１を回転するのに必要な動的なトルク成
分およびモータ２の出力軸１５に連結される減速機２４
などを含む軸受１８までの動力伝達部分２２を運動させ
るのに必要な動的なトルク成分は、差し引かなければな
らない。静的な力の条件下では、モータ２の静的トルク
が軸受１８の寿命の計測のために、必要となる。
【００３３】図３は、本発明の産業用ロボットの寿命測
定を行うための処理回路８が実行する動作を説明するた
めのフローチャートである。このフローチャートを実行
するプログラムは、メモリ１１，１２にストアされる。
ステップａ１からステップａ２に移り、モータ２の負荷
電流ＩＭを検出する。モータ２の負荷電流ＩＭは、次の
式１に示されるように、静的な力に対応する電流成分Ｉ
Ｓと、動的な力に対応する電流成分ＩＤとの和である。
定を行うための処理回路８が実行する動作を説明するた
めのフローチャートである。このフローチャートを実行
するプログラムは、メモリ１１，１２にストアされる。
ステップａ１からステップａ２に移り、モータ２の負荷
電流ＩＭを検出する。モータ２の負荷電流ＩＭは、次の
式１に示されるように、静的な力に対応する電流成分Ｉ
Ｓと、動的な力に対応する電流成分ＩＤとの和である。
【００３４】 ＩＭ ＝ ＩＳ ＋ ＩＤ …（１） ここで、動的な力に対応する電流成分ＩＤは、次の３つ
の成分Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３に分けられる。
の成分Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３に分けられる。
【００３５】 ＩＤ ＝ Ｉ１ ＋ Ｉ２ ＋ Ｉ３ …（２） 上述の式２において、第１電流成分Ｉ１は、モータ２自
身の出力軸１５を含む回転部分２１を回転させるのに必
要な電流成分である。第２電流成分Ｉ２は、モータ２の
出力軸１５から軸受１８までの動力伝達部分２２を回転
などの運動をさせるのに必要な電流成分である。第３電
流成分Ｉ３は、軸受１８から以降に伝達される動的な力
ＦＤ３に対応する電流成分である。軸受１８の寿命を計
測するにあたって、その軸受１８に作用する力に関係す
るモータ電流成分は、静的な力ＦＳに対応する電流成分
ＩＳと、第３電流成分Ｉ３のみである。ところが、負荷
電流検出手段１４によって検出される負荷電流ＩＭのう
ち、電流成分ＩＳ，Ｉ３の和である寿命演算用電流成分
ＩＬｈだけを分離して計測することはできない。
身の出力軸１５を含む回転部分２１を回転させるのに必
要な電流成分である。第２電流成分Ｉ２は、モータ２の
出力軸１５から軸受１８までの動力伝達部分２２を回転
などの運動をさせるのに必要な電流成分である。第３電
流成分Ｉ３は、軸受１８から以降に伝達される動的な力
ＦＤ３に対応する電流成分である。軸受１８の寿命を計
測するにあたって、その軸受１８に作用する力に関係す
るモータ電流成分は、静的な力ＦＳに対応する電流成分
ＩＳと、第３電流成分Ｉ３のみである。ところが、負荷
電流検出手段１４によって検出される負荷電流ＩＭのう
ち、電流成分ＩＳ，Ｉ３の和である寿命演算用電流成分
ＩＬｈだけを分離して計測することはできない。
【００３６】 ＩＬｈ ＝ ＩＳ ＋ Ｉ３ …（３） そこで、本件実施例では、第１および第２電流成分Ｉ
１，Ｉ２を、次のようにして求めて、モータ２の負荷電
流ＩＭから減算することによって、寿命演算用電流成分
ＩＬｈを求め、これによって軸受１８の荷重推定の正確
さを向上させる。
１，Ｉ２を、次のようにして求めて、モータ２の負荷電
流ＩＭから減算することによって、寿命演算用電流成分
ＩＬｈを求め、これによって軸受１８の荷重推定の正確
さを向上させる。
【００３７】ステップａ３では、回転速度検出手段７に
よってモータ２の出力軸の回転速度Ｎ０を検出する。角
加速度演算手段１６によって、回転速度Ｎ０の時間変化
率を求めて、角加速度ωａをステップａ３１で求める。
さらにステップａ３２では、式４および式５に基づい
て、第１および第２電流成分Ｉ１，Ｉ２を演算して求め
る。
よってモータ２の出力軸の回転速度Ｎ０を検出する。角
加速度演算手段１６によって、回転速度Ｎ０の時間変化
率を求めて、角加速度ωａをステップａ３１で求める。
さらにステップａ３２では、式４および式５に基づい
て、第１および第２電流成分Ｉ１，Ｉ２を演算して求め
る。
【００３８】 Ｉ１ ＝ Ｋ１・Ｊ１・ωａ …（４） Ｉ２ ＝ Ｋ２・Ｊ２・ωａ …（５） ＩＬｈ ＝ ＩＭ−（Ｉ１＋Ｉ２） …（６） ここでＫ１，Ｋ２は定数である。Ｊ１は、前記回転部分
２１の慣性モーメントである。Ｊ２は、前記動力伝達部
分２２の慣性モーメントである。
２１の慣性モーメントである。Ｊ２は、前記動力伝達部
分２２の慣性モーメントである。
【００３９】したがってステップａ３３では、寿命演算
用電流成分ＩＬｈを、式６に基づいて負荷電流ＩＭか
ら、第１および第２電流成分Ｉ１，Ｉ２の和を差し引い
て、演算して求める。ステップａ４では、この寿命演算
用電流成分ＩＬｈに対応するトルクＴM を演算して求め
る。
用電流成分ＩＬｈを、式６に基づいて負荷電流ＩＭか
ら、第１および第２電流成分Ｉ１，Ｉ２の和を差し引い
て、演算して求める。ステップａ４では、この寿命演算
用電流成分ＩＬｈに対応するトルクＴM を演算して求め
る。
【００４０】 ＴM ＝ ＫM・ＩＬｈ …（７） ここでＫMは、トルク定数である。
【００４１】モータ２の出力軸１５によって駆動される
軸１９を支持する軸受１８に作用する軸受荷重Ｐは、そ
の軸受１８によって支持される軸１９の入力トルクＴｉ
にほぼ比例する。
軸１９を支持する軸受１８に作用する軸受荷重Ｐは、そ
の軸受１８によって支持される軸１９の入力トルクＴｉ
にほぼ比例する。
【００４２】 Ｐ ∝ Ｔｉ …（８） この入力トルクＴｉは、前記トルクＴMに比例する。
【００４３】 Ｔｉ ∝ ＴM …（９） ステップａ５では、寿命を測定すべき軸受１８が支持す
る軸１９の回転速度Ｎ０（ｒｐｍ）を演算して求める。
る軸１９の回転速度Ｎ０（ｒｐｍ）を演算して求める。
【００４４】 Ｎ ＝ Ｒ・Ｎ０ …（10） ここでＲは、モータ２の出力軸１５によって駆動される
減速機などの駆動系２２を含む構成の減速比である。
減速機などの駆動系２２を含む構成の減速比である。
【００４５】ステップａ８では、軸受荷重Ｆを演算して
求める。 Ｆ ∝ ＴM …（11） こうしてモータ２などの慣性トルクを考慮して、補正し
た軸受荷重Ｆを求めることができる。
求める。 Ｆ ∝ ＴM …（11） こうしてモータ２などの慣性トルクを考慮して、補正し
た軸受荷重Ｆを求めることができる。
【００４６】ステップａ９において、軸受の疲れ寿命Ｌ
ｈは、Ｃをその軸受の動定格荷重とし、Ｆを軸受に作用
する実荷重とし、Ｎを軸受１８で支持される軸１９の回
転速度とするとき、式１２で示される。
ｈは、Ｃをその軸受の動定格荷重とし、Ｆを軸受に作用
する実荷重とし、Ｎを軸受１８で支持される軸１９の回
転速度とするとき、式１２で示される。
【００４７】
【数１】
【００４８】ここでｑは、玉軸受の場合、ｑ＝３であ
り、ころ軸受の場合、ｑ＝１０／３である。寿命Ｌｈの
単位は時間であり、荷重の単位はＮｅｗｔｏｎまたはｋ
ｇｆである。
り、ころ軸受の場合、ｑ＝１０／３である。寿命Ｌｈの
単位は時間であり、荷重の単位はＮｅｗｔｏｎまたはｋ
ｇｆである。
【００４９】ステップａ１０では、軸受の寿命Ｌｈに対
する実運転時間Ｗ１の比率ηを演算して求める。
する実運転時間Ｗ１の比率ηを演算して求める。
【００５０】 η ＝ Ｗ１／Ｌｈ …（13） 実運転時間Ｗ１は、たとえばステップａ２などにおい
て、モータ２の駆動時間を時間測定手段によって測定し
て得られる。
て、モータ２の駆動時間を時間測定手段によって測定し
て得られる。
【００５１】ステップａ１１では、軸受の寿命までの残
り比率（１−η）を求めるとともに、その残り時間Ｗ２
を演算して求める。
り比率（１−η）を求めるとともに、その残り時間Ｗ２
を演算して求める。
【００５２】 Ｗ２ ＝ （１−η）Ｌｈ ＝ Ｌｈ−Ｗ１ …（14） ステップａ１２では、表示手段１３によって、たとえば
表１に示されるように、複数の各軸受毎に、寿命Ｌｈ、
経過した比率η、残り比率（１−η）および残り時間Ｗ
２をたとえば表形式で、目視表示する。本発明の実施の
他の形態では、表示手段１３によって表１の内容を音声
で表示するようにしてもよい。
表１に示されるように、複数の各軸受毎に、寿命Ｌｈ、
経過した比率η、残り比率（１−η）および残り時間Ｗ
２をたとえば表形式で、目視表示する。本発明の実施の
他の形態では、表示手段１３によって表１の内容を音声
で表示するようにしてもよい。
【００５３】
【表１】
【００５４】図２に関連して述べた実施の形態では、寿
命が測定されるべき軸受によって支持される軸の負荷お
よび速度が一定である場合について述べたけれども、本
発明の実施の他の形態では、（ａ）負荷および速度が変
動する場合、ならびに（ｂ）途中から運転条件が変わる
場合、たとえばティーチング変更があった場合および複
数のプログラムを順番に、あるいは外部指令によって選
択して実行する場合などには、図４に示される動作が、
処理回路８によって実行される。図４のｂ１〜ｂ１３，
ｂ３１，ｂ３２，ｂ３３は、前述の図３のステップａ１
〜ａ１３，ａ３１，ａ３２，ａ３３にそれぞれ対応して
いる。特にこの実施の形態では、ステップｂ２１では、
動作状態ｉが変更してその動作状態ｉが開始されたかど
うかが判断される。動作状態ｉの変更と言うのは、たと
えば上述のように（ａ）負荷および速度などが変動する
場合、および（ｂ）途中から、運転条件が変化してティ
ーチング内容が変更した場合、あるいは複数のプログラ
ムが順次的に行われる場合、あるいは外部指令によって
他のプログラムを実行する場合などである。このような
動作状態ｉが変更されて開始された後には、ステップｂ
２〜ステップｂ８，ｂ３１，ｂ３２が実行される。各動
作状態ｉ毎の寿命が測定されるべき軸受によって支持さ
れる軸の回転速度は、参照符Ｎｉで示され、また動作状
態ｉ毎の軸受荷重は、参照符ｉで示される。
命が測定されるべき軸受によって支持される軸の負荷お
よび速度が一定である場合について述べたけれども、本
発明の実施の他の形態では、（ａ）負荷および速度が変
動する場合、ならびに（ｂ）途中から運転条件が変わる
場合、たとえばティーチング変更があった場合および複
数のプログラムを順番に、あるいは外部指令によって選
択して実行する場合などには、図４に示される動作が、
処理回路８によって実行される。図４のｂ１〜ｂ１３，
ｂ３１，ｂ３２，ｂ３３は、前述の図３のステップａ１
〜ａ１３，ａ３１，ａ３２，ａ３３にそれぞれ対応して
いる。特にこの実施の形態では、ステップｂ２１では、
動作状態ｉが変更してその動作状態ｉが開始されたかど
うかが判断される。動作状態ｉの変更と言うのは、たと
えば上述のように（ａ）負荷および速度などが変動する
場合、および（ｂ）途中から、運転条件が変化してティ
ーチング内容が変更した場合、あるいは複数のプログラ
ムが順次的に行われる場合、あるいは外部指令によって
他のプログラムを実行する場合などである。このような
動作状態ｉが変更されて開始された後には、ステップｂ
２〜ステップｂ８，ｂ３１，ｂ３２が実行される。各動
作状態ｉ毎の寿命が測定されるべき軸受によって支持さ
れる軸の回転速度は、参照符Ｎｉで示され、また動作状
態ｉ毎の軸受荷重は、参照符ｉで示される。
【００５５】ステップｂ８１では、前述のステップｂ２
１で開始された動作状態ｉが終了したかどうかが判断さ
れる。すなわち負荷および速度が変動したかどうか、お
よび途中から運転条件が変化した場合、そのことが判断
されて、ステップｂ８１から、次のステップｂ８２に移
る。ステップｂ８２では、動作状態ｉにおける作動時間
ｔｉが前述のステップｂ２から測定される。ステップｂ
８３では、軸の平均速度Ｎｍが演算される。
１で開始された動作状態ｉが終了したかどうかが判断さ
れる。すなわち負荷および速度が変動したかどうか、お
よび途中から運転条件が変化した場合、そのことが判断
されて、ステップｂ８１から、次のステップｂ８２に移
る。ステップｂ８２では、動作状態ｉにおける作動時間
ｔｉが前述のステップｂ２から測定される。ステップｂ
８３では、軸の平均速度Ｎｍが演算される。
【００５６】
【数２】
【００５７】これによって荷重Ｆｍは、式１６によって
得られる。
得られる。
【００５８】
【数３】
【００５９】ステップｂ９では、前述の式１２における
軸受荷重Ｆとして、前述の平均荷重Ｆｍを代入すること
によって、軸受の疲れ寿命Ｌｈを演算して求めることが
でき、同様にしてステップｂ１０では、経過比率ηを求
め、ステップｂ１１では、残り比率（１−η）および残
り時間Ｗ２を演算して求めることができる。こうして得
られた寿命Ｌｈ，η，（１−η），Ｗ２を、表示手段１
３によって表示し、ステップｂ１３で一連の動作を終了
する。
軸受荷重Ｆとして、前述の平均荷重Ｆｍを代入すること
によって、軸受の疲れ寿命Ｌｈを演算して求めることが
でき、同様にしてステップｂ１０では、経過比率ηを求
め、ステップｂ１１では、残り比率（１−η）および残
り時間Ｗ２を演算して求めることができる。こうして得
られた寿命Ｌｈ，η，（１−η），Ｗ２を、表示手段１
３によって表示し、ステップｂ１３で一連の動作を終了
する。
【００６０】本発明は、軸受だけでなく、産業用ロボッ
トを構成するそのほかの構成要素に関連しても、モータ
の負荷電流の３乗またはほぼ３乗に対応した値に基づい
て、寿命を測定することができる。
トを構成するそのほかの構成要素に関連しても、モータ
の負荷電流の３乗またはほぼ３乗に対応した値に基づい
て、寿命を測定することができる。
【００６１】
【発明の効果】請求項１の本発明によれば、産業用ロボ
ットの機械部分の主要な寿命因子の１つである軸受の負
荷条件の評価を行うことができ、こうして産業用ロボッ
トの点検、整備および軸受などの部品交換の時期の決定
などの故障発生の予防保全を確実に行うことができるよ
うになる。
ットの機械部分の主要な寿命因子の１つである軸受の負
荷条件の評価を行うことができ、こうして産業用ロボッ
トの点検、整備および軸受などの部品交換の時期の決定
などの故障発生の予防保全を確実に行うことができるよ
うになる。
【００６２】こうして産業用ロボットの使用履歴の定量
的な判断をすることができるので、産業用ロボットの整
備時の部品交換の安全率を低くすることができ、メンテ
ナンスが低コストになる。こうして効果的な予防保全を
実施することができ、信頼性の向上と過不足のない保全
費用の節約が実現される。
的な判断をすることができるので、産業用ロボットの整
備時の部品交換の安全率を低くすることができ、メンテ
ナンスが低コストになる。こうして効果的な予防保全を
実施することができ、信頼性の向上と過不足のない保全
費用の節約が実現される。
【００６３】さらに本発明によれば、産業用ロボットの
突発故障時の故障原因の究明が容易になり、これによっ
て故障の再発防止が容易となり、このことによってもま
た整備信頼性の向上を図り、定量保全が容易になる。
突発故障時の故障原因の究明が容易になり、これによっ
て故障の再発防止が容易となり、このことによってもま
た整備信頼性の向上を図り、定量保全が容易になる。
【００６４】さらに本発明によれば、産業用ロボットの
制御装置が本来具備している構成をそのまま用いて、コ
ンピュータのプログラムを変更するだけで、本発明を実
施することが可能であり、これによって本発明の実施が
容易である。
制御装置が本来具備している構成をそのまま用いて、コ
ンピュータのプログラムを変更するだけで、本発明を実
施することが可能であり、これによって本発明の実施が
容易である。
【００６５】本発明は、産業用ロボットの構成要素であ
る軸受だけでなく、そのほかの構成要素の寿命もまた、
負荷電流の３乗に関連する演算値に基づいて、演算する
ことができる。
る軸受だけでなく、そのほかの構成要素の寿命もまた、
負荷電流の３乗に関連する演算値に基づいて、演算する
ことができる。
【００６６】特に本発明では、負荷電流ＩＭのうち、軸
受などの構成要素の寿命の計測に必要な寿命演算用電流
成分ＩＬｈのみを抽出して求め、これによって寿命の演
算を行うようにしたので、その構成要素の寿命を正確に
計測することができる。これによってユーザは、真に必
要とするメンテナンスの期間を正確に知ることができ
る。
受などの構成要素の寿命の計測に必要な寿命演算用電流
成分ＩＬｈのみを抽出して求め、これによって寿命の演
算を行うようにしたので、その構成要素の寿命を正確に
計測することができる。これによってユーザは、真に必
要とするメンテナンスの期間を正確に知ることができ
る。
【００６７】請求項２の本発明によれば、軸受の寿命Ｌ
ｈを、軸受荷重Ｆ、回転速度Ｎおよび軸受の定格荷重Ｃ
とに基づいて演算して求め、こうして軸受の寿命を正確
に演算して求めることができる。
ｈを、軸受荷重Ｆ、回転速度Ｎおよび軸受の定格荷重Ｃ
とに基づいて演算して求め、こうして軸受の寿命を正確
に演算して求めることができる。
【００６８】請求項３の本発明によれば、産業用ロボッ
トの運転状態が変動する場合、たとえば産業用ロボット
の負荷および速度が変動する場合、あるいは途中から、
運転条件が変わる場合、たとえばティーチング内容の変
更があった場合、および複数のプログラムを順番に、あ
るいは外部指令によって選択して実行する場合などに
は、各運転状態における負荷電流、回転速度および動作
時間によって、変動する軸受荷重の平均値Ｆｍを演算
し、こうして得られた平均値Ｆｍから軸受の寿命Ｌｈを
演算することができる。こうして軸受荷重が変動する場
合においても、本発明によって軸受の寿命Ｌｈを演算す
ることができる。
トの運転状態が変動する場合、たとえば産業用ロボット
の負荷および速度が変動する場合、あるいは途中から、
運転条件が変わる場合、たとえばティーチング内容の変
更があった場合、および複数のプログラムを順番に、あ
るいは外部指令によって選択して実行する場合などに
は、各運転状態における負荷電流、回転速度および動作
時間によって、変動する軸受荷重の平均値Ｆｍを演算
し、こうして得られた平均値Ｆｍから軸受の寿命Ｌｈを
演算することができる。こうして軸受荷重が変動する場
合においても、本発明によって軸受の寿命Ｌｈを演算す
ることができる。
【００６９】請求項４の本発明によれば、構成要素の寿
命の計測のために必要な荷重を、モータの出力軸の角加
速度ωａに基づいて、第１および第２電流成分Ｉ１，Ｉ
２を演算することによって、求めるようにしたので、負
荷電流ＩＭから、寿命演算用電流成分ＩＬｈを、容易に
抽出して得ることができる。これによって荷重推定の正
確さを、容易に向上することができる。
命の計測のために必要な荷重を、モータの出力軸の角加
速度ωａに基づいて、第１および第２電流成分Ｉ１，Ｉ
２を演算することによって、求めるようにしたので、負
荷電流ＩＭから、寿命演算用電流成分ＩＬｈを、容易に
抽出して得ることができる。これによって荷重推定の正
確さを、容易に向上することができる。
【００７０】請求項５の本発明によれば、電流検出手段
によってモータの負荷電流を検出し、電流演算手段によ
って負荷電流の３乗に関連する演算値を演算し、これに
よって寿命演算手段は構成要素の寿命を演算し、目視ま
たは音響による報知手段によって、その演算された寿命
を報知するようにしたので、前述のように軸受などの構
成要素の負荷条件の評価を行って、産業用ロボットの構
成要素の点検、整備、部品交換時期の決定などの故障発
生の予防保全を確実に行うことができる。
によってモータの負荷電流を検出し、電流演算手段によ
って負荷電流の３乗に関連する演算値を演算し、これに
よって寿命演算手段は構成要素の寿命を演算し、目視ま
たは音響による報知手段によって、その演算された寿命
を報知するようにしたので、前述のように軸受などの構
成要素の負荷条件の評価を行って、産業用ロボットの構
成要素の点検、整備、部品交換時期の決定などの故障発
生の予防保全を確実に行うことができる。
【００７１】請求項６の本発明によれば、電流演算手段
は負荷電流に対応したトルクを演算し、これによって軸
受荷重Ｆを求め、回転速度Ｎと定格荷重Ｃとによって軸
受の寿命Ｌｈを演算し、こうして軸受の寿命の演算を正
確に行うことができる。
は負荷電流に対応したトルクを演算し、これによって軸
受荷重Ｆを求め、回転速度Ｎと定格荷重Ｃとによって軸
受の寿命Ｌｈを演算し、こうして軸受の寿命の演算を正
確に行うことができる。
【００７２】請求項７の本発明によれば、軸受に作用す
る荷重がいろいろ変動する場合、その変動する負荷条件
における軸受の疲れ寿命と等しい寿命となるような平均
荷重を求めて、疲れ寿命を計算し、軸受の寿命を正確に
知ることができる。
る荷重がいろいろ変動する場合、その変動する負荷条件
における軸受の疲れ寿命と等しい寿命となるような平均
荷重を求めて、疲れ寿命を計算し、軸受の寿命を正確に
知ることができる。
【００７３】請求項８の本発明によれば、寿命を計測す
べき構成要素に作用する荷重の推定の正確さを、モータ
の出力軸の角加速度ωａに基づいて第１および第２電流
成分Ｉ１，Ｉ２を演算することによって、その荷重推定
の正確さを容易に向上することができるようになる。
べき構成要素に作用する荷重の推定の正確さを、モータ
の出力軸の角加速度ωａに基づいて第１および第２電流
成分Ｉ１，Ｉ２を演算することによって、その荷重推定
の正確さを容易に向上することができるようになる。
【００７４】本発明は、軸受だけでなく、そのほかの構
成要素であってもよく、軸受以外の構成要素では、寿命
Ｌｈを求める計算式が違うだけであって、基本的には負
荷電流の３乗に関連する演算値によって得ることができ
る。
成要素であってもよく、軸受以外の構成要素では、寿命
Ｌｈを求める計算式が違うだけであって、基本的には負
荷電流の３乗に関連する演算値によって得ることができ
る。
【図１】本発明の実施の一形態の全体の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】モータ２から、そのモータ２によって回転など
の運動が行われて駆動されるアームまたは手首などの被
駆動体１７までの動力が伝達される経路を簡略化して示
す斜視図である。
の運動が行われて駆動されるアームまたは手首などの被
駆動体１７までの動力が伝達される経路を簡略化して示
す斜視図である。
【図３】本発明の産業用ロボットの寿命測定を行うため
の処理回路８が実行する動作を説明するためのフローチ
ャートである。
の処理回路８が実行する動作を説明するためのフローチ
ャートである。
【図４】本発明の産業用ロボットの寿命測定を行うため
の処理回路８が実行する実施の他の形態の動作を説明す
るためのフローチャートである。
の処理回路８が実行する実施の他の形態の動作を説明す
るためのフローチャートである。
１ 産業用ロボット ２ モータ ３ エンコーダ ４ 制御装置 ５，８ 処理回路 ６ サーボアンプ ７ 回転速度検出手段 １０ マン・マシーンインタフェイス １１ リードオンリメモリ １２ ランダムアクセスメモリ １３ 表示手段 １４ 負荷電流検出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000003470 豊田工機株式会社 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 (72)発明者 薗田 顕和 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 吹田 和嗣 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 蟹谷 清 富山県富山市不二越本町一丁目１番１号 株式会社不二越内 (72)発明者 丹羽 邦幸 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 Ｆターム(参考） 3F059 CA00 DA07 DC00 GA00 5H269 AB33 BB17 NN04 NN07 9A001 BZ03 HH19 HZ34 KK31 KK37
Claims (8)
- 【請求項１】 複数軸を有する産業用ロボットの前記軸
を駆動するモータの負荷電流ＩＭを検出し、 その負荷電流ＩＭのうち、産業用ロボットを構成する構
成要素に作用する静的な力ＦＳに対応する電流成分ＩＳ
と、前記構成要素から以降に伝達される動的な力ＦＤ３
に対応する電流成分Ｉ３との和を、演算して寿命演算用
電流成分ＩＬｈを求め、 寿命演算用電流成分ＩＬｈの３乗に関連する演算値を演
算し、 前記演算値に基づいて産業用ロボットを構成する構成要
素の寿命を演算することを特徴とする産業用ロボットの
寿命測定方法。 - 【請求項２】 前記演算値に対応する軸受荷重Ｆを演算
し、 その軸受によって支持される軸の回転速度Ｎを検出し、 演算した軸受荷重Ｆと、前記回転速度Ｎと、軸受の定格
荷重Ｃとに基づいて、軸受の寿命Ｌｈを演算することを
特徴とする請求項１記載の産業用ロボットの寿命測定方
法。 - 【請求項３】 産業用ロボットの複数種類の各運転状態
の作動時間ｔｉを測定し、 各運転状態毎に、平均速度Ｎｍを演算するとともに、 その演算して得られた平均速度Ｎｍを用いて、変動する
軸受荷重の平均値Ｆｍを演算して、軸受の寿命Ｌｈを演
算することを特徴とする請求項２記載の産業用ロボット
の寿命測定方法。 - 【請求項４】 モータの出力軸の角加速度ωａを検出
し、 この角加速度ωａを用いて、 モータ自身の出力軸を含む回転部分を回転させるのに必
要な第１電流成分Ｉ１と、 モータの出力軸から前記構成要素までの動力伝達部分を
運動させるのに必要な第２電流成分Ｉ２との和（＝Ｉ１
＋Ｉ２）を求め、 こうして得られた第１および第２電流成分Ｉ１，Ｉ２の
和を、モータの負荷電流ＩＭから差し引くことによっ
て、寿命演算用電流成分ＩＬｈを求めることを特徴とす
る請求項１〜３のうちの１つに記載の産業用ロボットの
寿命測定方法。 - 【請求項５】 複数軸を有する産業用ロボットの軸を駆
動するモータの負荷電流を検出する電流検出手段と、 寿命演算用電流成分演算手段であって、その負荷電流Ｉ
Ｍのうち、産業用ロボットを構成する構成要素に作用す
る静的な力ＦＳに対応する電流成分ＩＳと、前記構成要
素から以降に伝達される動的な力ＦＤ３に対応する電流
成分Ｉ３との和を、演算して寿命演算用電流成分ＩＬｈ
を求める寿命演算用電流成分演算手段と、 寿命演算用電流成分演算手段の出力に応答し、寿命演算
用電流成分ＩＬｈの３乗に関連する演算値を演算する電
流演算手段と、 電流演算手段の出力に応答し、産業用ロボットを構成す
る構成要素の寿命を演算する寿命演算手段と、 寿命演算手段によって演算された寿命を表示または音響
出力する報知手段とを含むことを特徴とする産業用ロボ
ットの寿命測定装置。 - 【請求項６】 軸受によって支持される軸の回転速度Ｎ
を検出する回転速度検出手段を含み、 電流演算手段は、寿命演算用電流成分ＩＬｈに対応した
トルクを演算し、 寿命演算手段は、前記トルクに対応する軸受荷重Ｆと、
回転速度検出手段によって検出された回転速度Ｎと、そ
の軸受の予め定める定格荷重Ｃとによって、軸受の寿命
Ｌｈを演算することを特徴とする請求項５記載の産業用
ロボットの寿命測定装置。 - 【請求項７】 産業用ロボットの複数種類の各運転状態
を判別する手段と、 運転状態判別手段の出力に応答し、各運転状態の作動時
間ｔｉを測定する作動時間測定手段とを含み、 寿命演算手段は、 作動時間測定手段の出力に応答し、 軸の平均速度Ｎｍを演算し、 この演算して求めた平均速度Ｎｍを用いて、変動する軸
受荷重の平均値Ｆｍを演算し、 軸受の寿命Ｌｈを演算することを特徴とする請求項６記
載の産業用ロボットの寿命測定装置。 - 【請求項８】 モータの出力軸の角加速度ωａを検出す
る手段を含み、 寿命演算用電流成分演算手段は、角加速度検出手段の出
力に応答し、その検出された角加速度ωａを用いて、 モータ自身の出力軸を含む回転部分を回転させるのに必
要な第１電流成分Ｉ１と、 モータの出力軸から前記構成要素までの動力伝達部分を
運動させるのに必要な第２電流成分Ｉ２との和（＝Ｉ１
＋Ｉ２）を求め、 こうして得られた第１および第２電流成分Ｉ１，Ｉ２の
和を、モータの負荷電流ＩＭから差し引くことによっ
て、寿命演算用電流成分ＩＬｈを求めることを特徴とす
る請求項５〜７のうちの１つに記載の産業用ロボットの
寿命測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10324159A JP2000141275A (ja) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | 産業用ロボットの寿命測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10324159A JP2000141275A (ja) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | 産業用ロボットの寿命測定方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000141275A true JP2000141275A (ja) | 2000-05-23 |
Family
ID=18162786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10324159A Pending JP2000141275A (ja) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | 産業用ロボットの寿命測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000141275A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008259861A (ja) * | 2007-04-13 | 2008-10-30 | Resmed Ltd | モータ故障の検出のための方法及びシステム |
| CN106200606A (zh) * | 2016-09-23 | 2016-12-07 | 江西洪都航空工业集团有限责任公司 | 一种电网络测试*** |
| JP2017119320A (ja) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | セイコーエプソン株式会社 | 記憶装置、ロボット制御装置、ロボット、及びロボットシステム |
| WO2017113220A1 (zh) * | 2015-12-30 | 2017-07-06 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | 工业机器人及其故障判断方法 |
| CN106989909A (zh) * | 2017-04-26 | 2017-07-28 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种用于移动机器人的行走机构通过能力试验平台 |
| RU2719331C1 (ru) * | 2018-04-27 | 2020-04-17 | Сименс Акциенгезелльшафт | Способ определения нагрузки подшипника, компьютерный программный продукт, устройство управления и привод |
| CN114367987A (zh) * | 2014-05-28 | 2022-04-19 | X开发有限责任公司 | 具有关节状态的环境指示的机器人装置 |
| US11472034B2 (en) | 2019-10-28 | 2022-10-18 | Fanuc Corporation | Lifetime estimation device for robot |
| US20220341815A1 (en) * | 2012-01-30 | 2022-10-27 | S.P.M. Instrument Ab | Apparatus and method for analysing the condition of a machine having a rotating part |
-
1998
- 1998-11-13 JP JP10324159A patent/JP2000141275A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US9119923B2 (en) | 2007-04-13 | 2015-09-01 | Resmed Limited | Method and system for motor failure detection |
| US10175300B2 (en) | 2007-04-13 | 2019-01-08 | Resmed Limited | Method and system for motor failure detection |
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| CN106989909A (zh) * | 2017-04-26 | 2017-07-28 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种用于移动机器人的行走机构通过能力试验平台 |
| RU2719331C1 (ru) * | 2018-04-27 | 2020-04-17 | Сименс Акциенгезелльшафт | Способ определения нагрузки подшипника, компьютерный программный продукт, устройство управления и привод |
| US11060933B2 (en) | 2018-04-27 | 2021-07-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for determining loading of a bearing, a computer program product, a control facility and a drive |
| US11472034B2 (en) | 2019-10-28 | 2022-10-18 | Fanuc Corporation | Lifetime estimation device for robot |
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| A521 | Written amendment |
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|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
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