JP2021169986A - 減速機の状態監視装置、及び減速装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】減速機の状態を精度よく監視することができる減速機の状態監視装置、及び減速装置を提供する。【解決手段】実施形態の減速機の状態監視装置は、減速機３のクランク軸１５の状態を監視し状態信号を発信する発信部１８と、発信部１８からの状態信号に基づいて減速機３の状態を判定する判定部１９と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、減速機の状態監視装置、及び減速装置に関する。
従来、ロボット等の装置に搭載された減速機の状態管理及び状態診断等を実施するために、減速機に各種センサを備えた構成が知られている。
例えば、特許文献１には、減速機の軸受の異常を診断する軸受診断装置が開示されている。軸受診断装置は、減速機に発生する振動を検出しアナログの電気信号を出力する振動センサを備える。振動センサは、減速機の軸受上部の箇所にマグネットアタッチメント等により固定される。
特開２００８−２９２２８８号公報
ところで、減速機の状態を精度よく監視することが望まれている。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、減速機の状態を精度よく監視することができる減速機の状態監視装置、及び減速装置を提供することを目的とする。
上記課題の解決手段として、本発明の態様は以下の構成を有する。
（１）本発明の態様に係る減速機の状態監視装置は、減速機のクランク軸の状態を監視し状態信号を発信する発信部と、前記発信部からの前記状態信号に基づいて前記減速機の状態を判定する判定部と、を備える。
この構成によれば、発信部により減速機のクランク軸の状態を監視することで、減速機の外部から減速機の状態を監視する場合と比較して、減速機の状態を精度よく監視することができる。
加えて、発信部からの状態信号に基づいて減速機の状態を判定する判定部を備えることで、減速機の状態を精度よく判定することができる。
（２）上記（１）に記載の減速機の状態監視装置では、前記クランク軸は複数設けられ、前記発信部は、複数の前記クランク軸の状態を監視し複数の信号を発信し、前記判定部は、前記発信部からの前記複数の信号を比較し前記減速機の状態を判定してもよい。
（３）上記（１）又は（２）に記載の減速機の状態監視装置では、前記発信部は、前記クランク軸の振動、音、温度、回転の少なくとも一つを前記状態信号として発信してもよい。
（４）上記（１）から（３）の何れか一項に記載の減速機の状態監視装置では、前記判定部は、前記発信部からの前記状態信号に基づいて故障検知、寿命予測、故障予知の少なくとも一つを行ってもよい。
（５）上記（１）から（４）の何れか一項に記載の減速機の状態監視装置では、前記減速機は、第１クランク軸、第２クランク軸及び第３クランク軸を有し、前記発信部は複数設けられ、複数の前記発信部は、前記第１クランク軸に設けられ前記第１クランク軸の状態を監視し第１信号を発信する第１発信部と、前記第２クランク軸に設けられ前記第２クランク軸の状態を監視し第２信号を発信する第２発信部と、前記第３クランク軸に設けられ前記第３クランク軸の状態を監視し第３信号を発信する第３発信部と、を含み、前記判定部は、前記第１信号、前記第２信号及び前記第３信号に基づいて複数の信号差を算出し前記複数の信号差の何れか１つが閾値以上となったときに故障危惧信号を発信してもよい。
（６）上記（１）から（４）の何れか一項に記載の減速機の状態監視装置では、前記減速機は、第１クランク軸、第２クランク軸及び第３クランク軸を有し、前記発信部は複数設けられ、複数の前記発信部は、前記第１クランク軸に設けられ前記第１クランク軸の状態を監視し第１信号を発信する第１発信部と、前記第２クランク軸に設けられ前記第２クランク軸の状態を監視し第２信号を発信する第２発信部と、前記第３クランク軸に設けられ前記第３クランク軸の状態を監視し第３信号を発信する第３発信部と、を含み、前記判定部は、前記第１信号、前記第２信号及び前記第３信号に基づいて複数の信号差を算出し前記複数の信号差のうちの２つが閾値以上となったときに故障危惧信号を発信してもよい。
（７）本発明の態様に係る減速装置は、ケースと、前記ケースの内部空間に配置された減速機と、前記減速機の状態を監視し状態信号を発信する発信部と、を備える。
この構成によれば、発信部によりケース内の減速機の状態を監視することで、ケース外から減速機の状態を監視する場合と比較して、減速機の状態を精度よく監視することができる。
（８）本発明の態様に係る減速装置は、減速機の複数のクランク軸と、前記複数のクランク軸のそれぞれに設けられ前記クランク軸の状態を監視し状態信号を発信する発信部と、を備える。
この構成によれば、発信部により減速機の複数のクランク軸の状態を監視することで、減速機の外部から減速機の状態を監視する場合と比較して、減速機の状態を精度よく監視することができる。
（９）本発明の態様に係る減速装置は、減速機の第１クランク軸と、前記第１クランク軸と連動する第２クランク軸と、前記第１クランク軸の状態を監視し第１信号を発信する第１発信部と、前記第２クランク軸の状態を監視し第２信号を発信する第２発信部と、を備える。
この構成によれば、第１発信部により減速機の第１クランク軸の状態を監視し、第２発信部により第２クランク軸の状態を監視することで、減速機の外部から減速機の状態を監視する場合と比較して、減速機の状態を精度よく監視することができる。
（１０）本発明の態様に係る減速機の状態監視装置は、互いに同一形状の第１部材及び第２部材を備えた減速機に用いられ、前記第１部材の状態を監視し第１信号を発信する第１発信部と、前記第２部材の状態を監視し第２信号を発信する第２発信部と、前記第１信号及び前記第２信号を比較して前記減速機の状態を判定する判定部と、を備える。
この構成によれば、第１発信部により減速機の第１部材の状態を監視し、第２発信部により第２部材の状態を監視することで、減速機の外部から減速機の状態を監視する場合と比較して、減速機の状態を精度よく監視することができる。
（１１）上記（１０）に記載の減速機の状態監視装置では、前記第１部材及び前記第２部材は、互いに連動してもよい。
（１２）本発明の態様に係る減速装置は、ケースと、前記ケースの内部空間に配置された減速機と、前記減速機の状態を監視し状態信号を発信する発信部と、前記発信部からの前記状態信号に基づいて前記減速機の状態を判定する判定部と、を備え、前記減速機は、互いに同一形状を有しかつ互いに連動する第１クランク軸、第２クランク軸及び第３クランク軸を備え、前記発信部は複数設けられ、複数の前記発信部は、前記第１クランク軸に設けられ前記第１クランク軸の振動を監視し第１信号を発信する第１発信部と、前記第２クランク軸に設けられ前記第２クランク軸の振動を監視し第２信号を発信する第２発信部と、前記第３クランク軸に設けられ前記第３クランク軸の振動を監視し第３信号を発信する第３発信部と、を含み、前記判定部は、前記第１信号、前記第２信号及び前記第３信号に基づいて複数の信号差を算出し前記複数の信号差の何れか１つが閾値以上となったときに故障危惧信号を発信する。
この構成によれば、発信部によりケース内の減速機の状態を監視することで、ケース外から減速機の状態を監視する場合と比較して、減速機の状態を精度よく監視することができる。
加えて、減速機は、互いに同一形状を有する第１クランク軸、第２クランク軸及び第３クランク軸を比較することで、各クランク軸が互いに異なる形状を有する場合と比較して、減速機の状態を精度よく判定することができる。
加えて、第１クランク軸、第２クランク軸及び第３クランク軸は、互いに同一形状を有しかつ互いに連動することにより、互いに同じ動作をする。これら各クランク軸を比較することで、各クランク軸が別個独立に動作する場合と比較して、減速機の状態を精度よく判定することができる。
加えて、判定部は、第１信号、第２信号及び第３信号に基づいて複数の信号差を算出し複数の信号差の何れか１つが閾値以上となったときに故障危惧信号を発信することで、１つのクランク軸の振動変化から故障のおそれを予知することができる。
（１３）本発明の態様に係る減速装置は、ケースと、前記ケースの内部空間に配置された減速機と、前記減速機の状態を監視し状態信号を発信する発信部と、前記発信部からの前記状態信号に基づいて前記減速機の状態を判定する判定部と、を備え、前記減速機は、互いに同一形状を有しかつ互いに連動する第１クランク軸、第２クランク軸及び第３クランク軸を備え、前記発信部は複数設けられ、複数の前記発信部は、前記第１クランク軸に設けられ前記第１クランク軸の温度を監視し第１信号を発信する第１発信部と、前記第２クランク軸に設けられ前記第２クランク軸の温度を監視し第２信号を発信する第２発信部と、前記第３クランク軸に設けられ前記第３クランク軸の温度を監視し第３信号を発信する第３発信部と、を含み、前記判定部は、前記第１信号、前記第２信号及び前記第３信号に基づいて複数の信号差を算出し前記複数の信号差の何れか１つが閾値以上となったときに故障危惧信号を発信する。
この構成によれば、発信部によりケース内の減速機の状態を監視することで、ケース外から減速機の状態を監視する場合と比較して、減速機の状態を精度よく監視することができる。
加えて、減速機は、互いに同一形状を有する第１クランク軸、第２クランク軸及び第３クランク軸を比較することで、各クランク軸が互いに異なる形状を有する場合と比較して、減速機の状態を精度よく判定することができる。
加えて、第１クランク軸、第２クランク軸及び第３クランク軸は、互いに同一形状を有しかつ互いに連動することにより、互いに同じ動作をする。これら各クランク軸を比較することで、各クランク軸が別個独立に動作する場合と比較して、減速機の状態を精度よく判定することができる。
加えて、判定部は、第１信号、第２信号及び第３信号に基づいて複数の信号差を算出し複数の信号差の何れか１つが閾値以上となったときに故障危惧信号を発信することで、１つのクランク軸の温度変化から故障のおそれを予知することができる。
（１４）本発明の態様に係る減速装置は、ケースと、前記ケースの内部空間に配置された減速機と、前記減速機の状態を監視し状態信号を発信する発信部と、前記発信部からの前記状態信号に基づいて前記減速機の状態を判定する判定部と、を備え、前記減速機は、互いに同一形状を有しかつ互いに連動する第１クランク軸、第２クランク軸及び第３クランク軸を備え、前記発信部は複数設けられ、複数の前記発信部は、前記第１クランク軸に設けられ前記第１クランク軸の回転を監視し第１信号を発信する第１発信部と、前記第２クランク軸に設けられ前記第２クランク軸の回転を監視し第２信号を発信する第２発信部と、前記第３クランク軸に設けられ前記第３クランク軸の回転を監視し第３信号を発信する第３発信部と、を含み、前記判定部は、前記第１信号、前記第２信号及び前記第３信号の変化具合に応じて故障危惧信号を発信する。
この構成によれば、発信部によりケース内の減速機の状態を監視することで、ケース外から減速機の状態を監視する場合と比較して、減速機の状態を精度よく監視することができる。
加えて、減速機は、互いに同一形状を有する第１クランク軸、第２クランク軸及び第３クランク軸を比較することで、各クランク軸が互いに異なる形状を有する場合と比較して、減速機の状態を精度よく判定することができる。
加えて、第１クランク軸、第２クランク軸及び第３クランク軸は、互いに同一形状を有しかつ互いに連動することにより、互いに同じ動作をする。これら各クランク軸を比較することで、各クランク軸が別個独立に動作する場合と比較して、減速機の状態を精度よく判定することができる。
加えて、判定部は、第１信号、第２信号及び第３信号の変化具合に応じて故障危惧信号を発信することで、信号の変化具合から故障のおそれを予知することができる。
本発明によれば、減速機の状態を精度よく監視することができる減速機の状態監視装置、及び減速装置を提供することができる。
第１実施形態の減速装置の一部を破断して構成を示す図である。 第１実施形態の各クランク軸の振動の位相波の波形例を示す図である。 第２実施形態の減速装置の一部を破断して構成を示す図である。 第２実施形態の各クランク軸の温度の位相波の波形例を示す図である。 第３実施形態の減速装置の一部を破断して構成を示す図である。 第３実施形態の各クランク軸の回転の位相波の波形例を示す図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態では、減速装置として減速機の状態監視装置を備えた歯車伝動装置を例に挙げて説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の減速装置１０の一部を破断して構成を示す図である。
図１に示すように、減速装置１０は、モータ１とロボットアーム２との間に配置された減速機３を備える。
減速装置１０は、ケース１１と、キャリア１２と、入力ギア１３と、３つの伝達ギア（スパーギア）１４と、３つのクランク軸１５と、ＲＶ（Ｒｏｔａｒｙ Ｖｅｃｔｏｒ）ギア１６とを備える。
減速装置１０は、各クランク軸１５に設けられた偏心部（図示略）の回転に連動させてＲＶギア１６を揺動回転させる。これにより、減速装置１０は、各クランク軸１５に連結された伝達ギア１４に噛み合う入力ギア１３の入力回転から減速した出力回転を得るように、ケース１１とキャリア１２とを相対的に回転させる。減速装置１０は、偏心揺動型の歯車伝動装置である。
ケース１１は、モータ１を収容するモータハウジング１ａに固定されている。キャリア１２は、ロボットアーム２に固定されている。キャリア１２は、ケース１１の内部で、中心軸Ｏの軸周りにケース１１に対して回転可能に支持されている。例えば、ケース１１と、キャリア１２と、モータハウジング１ａとによって囲まれる空間には、液状の潤滑剤が貯留される。
入力ギア１３はモータ１の回転軸１ｂに連結されている。３つの伝達ギア１４は、入力ギア１３に噛み合わされている。３つのクランク軸１５は、３つの伝達ギア１４に連結されている。各クランク軸１５は、中心軸１５ａの軸周りにキャリア１２に対して回転可能に支持されている。各クランク軸１５の偏心部（図示略）は、ＲＶギア１６に対して回転可能に支持されている。
ＲＶギア１６は、ケース１１の内周面に設けられた複数の内歯ピン（図示略）に噛み合わされている。ＲＶギア１６は、各クランク軸１５の回転に伴って偏心部とともに偏心運動することによって、ケース１１の内歯ピンに接触しつつケース１１に対して揺動回転する。
キャリア１２は、基部１２ａと、３つのシャフト部１２ｂと、端板部１２ｃとを備える。基部１２ａ及び３つのシャフト部１２ｂは一体的に形成されている。３つのシャフト部１２ｂ及び端板部１２ｃは締結部材によって一体的に固定されている。各シャフト部１２ｂは、中心軸Ｏに平行な軸方向にＲＶギア１６に形成された貫通孔（図示略）に遊びを持った状態で挿し通されている。キャリア１２は、ＲＶギア１６の揺動回転に伴って中心軸Ｏの軸周りにケース１１に対して回転する。
減速装置１０は、減速機３に加えて、発信部１８と、制御装置１９（判定部）とを備える。
発信部１８は、ケース１１と、キャリア１２と、モータハウジング１ａとによって囲まれる空間に配置されている。発信部１８は、減速機３の状態を監視し状態信号を発信する。発信部１８は、複数設けられている。発信部１８は、３つのクランク軸１５にそれぞれ設けられている。３つのクランク軸１５は、互いに同一形状を有する。３つのクランク軸１５は、互いに連動する第１クランク軸、第２クランク軸及び第３クランク軸である。３つのクランク軸１５は、互いに同一形状を有し、かつ、互いに連動することにより、互いに同じ動作をする。
複数の発信部１８は、第１クランク軸に設けられた第１発信部と、第２クランク軸に設けられた第２発信部と、第３クランク軸に設けられた第３発信部と、である。例えば、回転体である各クランク軸１５からの信号伝搬は、無線通信による方法、またはスリップリング等の回転コネクタによる方法等が挙げられる。
第１発信部は、第１クランク軸の軸方向端面に直接取り付けられた加速度センサ（以下「第１加速度センサ」ともいう。）を備える。第１発信部は、第１加速度センサの測定結果に適切な信号処理を行うことにより、第１クランク軸の振動を得る。第１発信部は、第１クランク軸の振動を監視し第１信号を発信する。
第２発信部は、第２クランク軸の軸方向端面に直接取り付けられた加速度センサ（以下「第２加速度センサ」ともいう。）を備える。第２発信部は、第２加速度センサの測定結果に適切な信号処理を行うことにより、第２クランク軸の振動を得る。第２発信部は、第２クランク軸の振動を監視し第２信号を発信する。
第３発信部は、第３クランク軸の軸方向端面に直接取り付けられた加速度センサ（以下「第３加速度センサ」ともいう。）を備える。第３発信部は、第３加速度センサの測定結果に適切な信号処理を行うことにより、第３クランク軸の振動を得る。第３発信部は、第３クランク軸の振動を監視し第３信号を発信する。
本実施形態では、減速機３のクランク軸１５の全てに加速度センサを搭載している。測定対象であるクランク軸１５に加速度センサを直接取り付けているため、クランク軸１５の全てにおいて効果的な振動計測が可能となる。各発信部１８からの状態信号は、制御装置１９に入力される。
制御装置１９は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能するソフトウェア機能部である。ソフトウェア機能部は、ＣＰＵなどのプロセッサ、プログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びタイマーなどの電子回路を備えるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。また、制御装置１９の少なくとも一部は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などの集積回路であってもよい。
制御装置１９は、各発信部１８からの状態信号に基づいて減速機３の状態を判定する。制御装置１９は、各発信部１８からの状態信号（第１信号、第２信号及び第３信号）を比較し、減速機３の状態を判定する。制御装置１９は、発信部１８からの状態信号に基づいて故障検知、寿命予測及び故障予知を行う。例えば、制御装置１９は、減速機３の故障診断及び交換時期の設定などを行う。
制御装置１９は、予め実施された減速機３の振動計測の試験などによって取得された基準周波数データを記憶している。基準周波数データは、例えば、減速機３の複数の所定運転状態で発信部１８（加速度センサ）によって取得された周波数分布マップのデータである。複数の所定運転状態は、例えば、無負荷、定格トルク及び定格トルクを超える所定トルク（例えば、定格トルクの所定数倍のトルク）の各々などである。
制御装置１９は、減速機３の動作時に発信部１８によって取得される周波数のデータと、基準周波数データとを比較することによって、減速機３の状態を判定する。
ところで、減速機の故障モードは、クランク軸の疲労により故障（破損）する場合が支配的である。減速機が複数のクランク軸を備える場合、寿命により複数のクランク軸が同時に破損することは極めて稀である。通常は、複数のクランク軸のうち何れか１つが破損し、この破損が進むにつれて他のクランク軸が破損していく。
例えば、減速機３が３つのクランク軸１５を備える場合、ある１つのクランク軸１５の破損が始まる。すると、ある１つのクランク軸１５の加速度データ（振動データ）は他の２つと比較して振幅や周波数に差が生じる。そのため、減速機３の故障と判断できる。
また、クランク軸１５同士を相対的に比較することにより減速機３の状態を判定するため、減速機３の運転状態に応じた基準データ（基準周波数データ）が常にある状態となる。これにより、クランク軸１５の回転速度や出力トルク等の情報を必要としない故障検知が可能となる。
また、加速度データ、または加速度データの差に、ある閾値を設けることで、減速機３の故障進展度合いに応じた段階的な警報を出力できる。
本実施形態では、制御装置１９は、第１信号、第２信号及び第３信号に基づいて複数の信号差を算出し、複数の信号差の何れか１つが閾値以上となっときに故障危惧信号を発信する。
ここで、複数の信号差は、例えば、第１信号と第２信号との差（例えば振幅の差）、第２信号と第３信号との差（例えば振幅の差）、第３信号と第１信号との差（例えば振幅の差）の各々などである。
故障危惧信号は、減速機３の故障のおそれがあることを示す信号である。例えば、制御装置１９は、不図示のスピーカを通じて故障危惧信号を警報として発音してもよい。
図２は、第１実施形態の各クランク軸の振動の位相波の波形例を示す図である。
図２に示すように、正常時において、第１クランク軸、第２クランク軸及び第３クランク軸はそれぞれ閾値より小さい振幅で振動する。
第３クランク軸の状態信号である第３信号と第１クランク軸の状態信号である第１信号との振幅の差が所定閾値（以下「第１閾値」ともいう。）以上となった場合、制御装置１９は、黄信号（第１警報）を出力する。言い換えると、第３信号が正常振幅より大きい注意振幅（図２の振幅中）となった場合、制御装置１９は、黄信号（第１警報）を出力する。図２において、黄信号となる波形をドットハッチで示す。
第３信号と第１信号との振幅の差が第１閾値を超える閾値（以下「第２閾値」ともいう。）以上となった場合、制御装置１９は、赤信号（第２警報）を出力する。言い換えると、第３信号が注意振幅より大きい危険振幅（図２の振幅大）となった場合、赤信号（第２警報）を出力する。図２において、赤信号となる波形を黄信号よりも濃いドットハッチで示す。
このように第１閾値及び第２閾値を設けることで、第３クランク軸の故障進展度合いに応じた段階的な警報（黄信号、赤信号等）を出力できる。
以上説明したように、本実施形態に係る減速装置１０は、ケース１１と、ケース１１の内部空間に配置された減速機３と、減速機３の状態を監視し状態信号を発信する発信部１８と、発信部１８からの状態信号に基づいて減速機３の状態を判定する制御装置１９と、を備え、減速機３は、互いに同一形状を有しかつ互いに連動する第１クランク軸、第２クランク軸及び第３クランク軸を備え、発信部１８は複数設けられ、複数の発信部１８は、第１クランク軸に設けられ第１クランク軸の振動を監視し第１信号を発信する第１発信部と、第２クランク軸に設けられ第２クランク軸の振動を監視し第２信号を発信する第２発信部と、第３クランク軸に設けられ第３クランク軸の振動を監視し第３信号を発信する第３発信部と、を含み、制御装置１９は、第１信号、第２信号及び第３信号に基づいて複数の信号差を算出し複数の信号差の何れか１つが閾値以上となったときに故障危惧信号を発信する。
この構成によれば、発信部１８によりケース１１内の減速機３の状態を監視することで、ケース１１外から減速機３の状態を監視する場合と比較して、減速機３の状態を精度よく監視することができる。
加えて、減速機３は、互いに同一形状を有する第１クランク軸、第２クランク軸及び第３クランク軸を比較することで、各クランク軸が互いに異なる形状を有する場合と比較して、減速機３の状態を精度よく判定することができる。
加えて、第１クランク軸、第２クランク軸及び第３クランク軸は、互いに同一形状を有しかつ互いに連動することにより、互いに同じ動作をする。これら各クランク軸を比較することで、各クランク軸が別個独立に動作する場合と比較して、減速機３の状態を精度よく判定することができる。
加えて、制御装置１９は、第１信号、第２信号及び第３信号に基づいて複数の信号差を算出し複数の信号差の何れか１つが閾値以上となったときに故障危惧信号を発信することで、１つのクランク軸１５の振動変化から故障のおそれを予知することができる。
上述した実施形態では、発信部１８がクランク軸１５の軸方向端面に直接取り付けられた加速度センサを備える例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、加速度センサは、伝達ギア１４の端面に取り付けられてもよい。例えば、加速度センサは、クランク軸１５に内蔵されていてもよい。例えば、加速度センサは、ホールドフランジ等の支持部材、またはクランク軸１５の挿通孔（クランク孔）の近傍部位に取り付けられていてもよい。例えば、発信部１８は、加速度センサに替えて振動センサを備えていてもよい。
上述した実施形態では、発信部１８は、クランク軸１５の振動を状態信号として発信する例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、発信部１８は、クランク軸１５の音、温度、回転等を状態信号として発信してもよい。例えば、発信部１８は、クランク軸１５の振動、音、温度、回転の少なくとも一つを状態信号として発信してもよい。
＜第２実施形態＞
図３は、第２実施形態の減速装置２１０の一部を破断して構成を示す図である。
上述した第１実施形態では、発信部１８がクランク軸１５の振動を監視し状態信号を発信する例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、発信部２１８は、クランク軸１５の温度を監視し状態信号を発信してもよい。図３において、上記第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図３に示すように、減速装置２１０は、減速機３に加えて、発信部２１８と、制御装置１９とを備える。
発信部２１８は、ケース１１と、キャリア１２と、モータハウジング１ａとによって囲まれる空間に配置されている。発信部２１８は、複数設けられている。複数の発信部２１８は、第１クランク軸に設けられた第１発信部と、第２クランク軸に設けられた第２発信部と、第３クランク軸に設けられた第３発信部と、である。例えば、回転体である各クランク軸１５からの信号伝搬は、無線通信による方法、またはスリップリング等の回転コネクタによる方法等が挙げられる。
第１発信部は、第１クランク軸の軸方向端面に直接取り付けられた温度センサ（以下「第１温度センサ」ともいう。）を備える。第１発信部は、第１クランク軸の温度を監視し第１信号を発信する。
第２発信部は、第２クランク軸の軸方向端面に直接取り付けられた温度センサ（以下「第２温度センサ」ともいう。）を備える。第２発信部は、第２クランク軸の温度を監視し第２信号を発信する。
第３発信部は、第３クランク軸の軸方向端面に直接取り付けられた温度センサ（以下「第３温度センサ」ともいう。）を備える。第３発信部は、第３クランク軸の温度を監視し第３信号を発信する。
本実施形態では、減速機３のクランク軸１５の全てに温度センサを搭載している。測定対象であるクランク軸１５に温度センサを直接取り付けているため、クランク軸１５の全てにおいて効果的な温度計測が可能となる。各発信部２１８からの状態信号は、制御装置１９に入力される。
制御装置１９は、予め実施された減速機３の温度計測の試験などによって取得された基準温度データを記憶している。基準温度データは、例えば、減速機３の複数の所定運転状態で発信部２１８（温度センサ）によって取得された温度分布マップのデータである。
制御装置１９は、減速機３の動作時に発信部２１８によって取得される温度のデータと、基準温度データとを比較することによって、減速機３の状態を判定する。
例えば、減速機が３つのクランク軸１５を備える場合、ある１つのクランク軸１５の破損が始まる。すると、ある１つのクランク軸１５の転がり抵抗が増加することにより、ある１つのクランク軸１５の温度が他の２つの温度よりも高くなる。そのため、減速機３の故障と判断できる。
また、破損する部品の温度を直接測定しているため、減速機３の表面温度を測定する場合と比較して、早期に、より確実に故障検知が可能となる。
また、クランク軸１５同士を相対的に比較することにより減速機３の状態を判定するため、減速機３の運転状態に応じた基準データ（基準温度データ）が常にある状態となる。これにより、減速機３の運転状況に影響されにくい故障検知が可能となる。
また、温度データ、または温度データの差に、ある閾値を設けることで、減速機３の故障進展度合いに応じた段階的な警報を出力できる。
本実施形態では、制御装置１９は、第１信号、第２信号及び第３信号に基づいて複数の信号差を算出し、複数の信号差の何れか１つが閾値以上となっときに故障危惧信号を発信する。
ここで、複数の信号差は、例えば、第１信号と第２信号との差（例えば温度の差）、第２信号と第３信号との差（例えば温度の差）、第３信号と第１信号との差（例えば温度の差）の各々などである。
図４は、第２実施形態の各クランク軸の温度の位相波の波形例を示す図である。図４において、各波形の横軸は時間、縦軸は温度をそれぞれ示す。
図４に示すように、正常時において、第１クランク軸、第２クランク軸及び第３クランク軸はそれぞれ閾値より小さい温度を有する。
第３クランク軸の状態信号である第３信号と第１クランク軸の状態信号である第１信号との温度の差が所定閾値（以下「第１温度閾値」ともいう。）以上となった場合、制御装置１９は、黄信号（第１警報）を出力する。言い換えると、第３信号が正常温度より大きい注意温度（図４の温度差中）となった場合、制御装置１９は、黄信号（第１警報）を出力する。図４において、黄信号となる波形をドットハッチで示す。
第３信号と第１信号との温度の差が第１温度閾値を超える閾値（以下「第２温度閾値」ともいう。）以上となった場合、制御装置１９は、赤信号（第２警報）を出力する。言い換えると、第３信号が注意温度より大きい危険温度（図４の温度差大）となった場合、赤信号（第２警報）を出力する。図４において、赤信号となる波形を黄信号よりも濃いドットハッチで示す。
このように第１温度閾値及び第２温度閾値を設けることで、第３クランク軸の故障進展度合いに応じた段階的な警報（黄信号、赤信号等）を出力できる。
この構成によれば、制御装置１９は、第１信号、第２信号及び第３信号に基づいて複数の信号差を算出し複数の信号差の何れか１つが閾値以上となったときに故障危惧信号を発信することで、１つのクランク軸１５の温度変化から故障のおそれを予知することができる。
上述した第２実施形態では、発信部２１８がクランク軸１５の軸方向端面に直接取り付けられた温度センサを備える例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、温度センサは、伝達ギア１４の端面に取り付けられてもよい。例えば、温度センサは、クランク軸１５に内蔵されていてもよい。例えば、温度センサは、ホールドフランジ等の支持部材、またはクランク軸１５の挿通孔（クランク孔）の近傍部位に取り付けられていてもよい。
＜第３実施形態＞
図５は、第３実施形態の減速装置３１０の一部を破断して構成を示す図である。
上述した第１実施形態では、発信部１８がクランク軸１５の振動を監視し状態信号を発信する例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、発信部３１８は、クランク軸１５の回転を監視し状態信号を発信してもよい。図５において、上記第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図５に示すように、減速装置３１０は、第３減速機３に加えて、発信部３１８と、制御装置１９とを備える。
発信部３１８は、ケース１１と、キャリア１２と、モータハウジング１ａとによって囲まれる空間に配置されている。発信部３１８は、複数設けられている。複数の発信部３１８は、第１クランク軸に設けられた第１発信部と、第２クランク軸に設けられた第２発信部と、第３クランク軸に設けられた第３発信部と、である。例えば、発信部３１８は、磁石３１８ａと磁気センサ３１８ｂとを有する回転センサを備える。これにより、クランク軸１５の１回転に応じて、サインカーブ１周期の磁気データが得られる。
第１発信部は、第１クランク軸の軸方向端面に直接取り付けられた回転センサ（以下「第１回転センサ」ともいう。）を備える。第１発信部は、第１クランク軸の回転を監視し第１信号を発信する。
第２発信部は、第２クランク軸の軸方向端面に直接取り付けられた回転センサ（以下「第２回転センサ」ともいう。）を備える。第２発信部は、第２クランク軸の回転を監視し第２信号を発信する。
第３発信部は、第３クランク軸の軸方向端面に直接取り付けられた回転センサ（以下「第３回転センサ」ともいう。）を備える。第３発信部は、第３クランク軸の回転を監視し第３信号を発信する。
本実施形態では、減速機３のクランク軸１５の全てに回転センサを搭載している。測定対象であるクランク軸１５に回転センサを直接取り付けているため、クランク軸１５の全てにおいて効果的な回転（磁気）計測が可能となる。各発信部からの状態信号は、制御装置１９に入力される。
制御装置１９は、予め実施された減速機３の回転（磁気）計測の試験などによって取得された基準磁気データを記憶している。基準磁気データは、例えば、減速機３の複数の所定運転状態で発信部３１８（回転センサ）によって取得された磁気分布マップのデータである。
制御装置１９は、減速機３の動作時に発信部３１８によって取得される磁気のデータと、基準磁気データとを比較することによって、減速機３の状態を判定する。
例えば、減速機が３つのクランク軸１５を備える場合、ある１つのクランク軸１５の破損が始まる。すると、ある１つのクランク軸１５は、回転ムラが発生することにより、他の２つと比較して磁気データに変化が生じる。そのため、減速機３の故障と判断できる。
また、クランク軸１５同士を相対的に比較することにより減速機３の状態を判定するため、減速機３の運転状態に応じた基準データ（基準磁気データ）が常にある状態となり、容易に故障検知が可能となる。
また、クランク軸１５の破損本数や、磁気データの変化具合に応じて、減速機３の故障進展度合いに応じた段階的な警報を出力できる。ここで、磁気データの変化には、クランク軸１５の回転ムラによる位相ずれ、歪み、振幅変化などが含まれる。磁気データの変化は、各クランク軸１５からの信号から相対的に検知、判断する。
本実施形態では、制御装置１９は、第１信号、第２信号及び第３信号の変化具合に応じて段階的に故障危惧信号を発信する。例えば、制御装置１９は、第１信号、第２信号及び第３信号の何れか１つが変化したとき第１故障危惧信号を発信する。例えば、制御装置１９は、第１信号、第２信号及び第３信号のうちの２つが変化したとき第２故障危惧信号を発信する。
図６は、第３実施形態の各クランク軸の回転の位相波の波形例を示す図である。図６において、各波形の横軸は時間、縦軸は振幅をそれぞれ示す。
図６に示すように、正常時において、第１クランク軸、第２クランク軸及び第３クランク軸はそれぞれ磁気データの変化を殆ど有しない。
第３クランク軸の状態信号である第３信号（第３クランク軸の磁気データ）が変化した場合、制御装置１９は、黄信号（第１警報）を出力する。言い換えると、第１信号、第２信号及び第３信号のうち第３信号のみが変化した場合、制御装置１９は、黄信号（第１警報）を出力する。図６において、黄信号となる波形をドットハッチで示す。図６の例では、第３クランク軸は、回転ムラによる位相ずれ（〇囲み部）、歪み（△囲み部）、及び振幅変化（□囲み部）を発生している。
第３クランク軸の状態信号である第３信号（第３クランク軸の磁気データ）に加え、第２クランク軸の状態信号である第２信号（第２クランク軸の磁気データ）が変化した場合、制御装置は、赤信号（第２警報）を出力する。言い換えると、第１信号、第２信号及び第３信号のうち第２信号及び第３信号が変化した場合、制御装置１９は、赤信号（第２警報）を出力する。図６において、赤信号となる波形を黄信号よりも濃いドットハッチで示す。図６の例では、第２クランク軸は、回転ムラによる位相ずれ（〇囲み部）及び歪み（△囲み部）を発生している。
このように磁気データの変化（クランク軸１５の回転ムラによる位相ずれ、歪み、振幅変化など）を設けることで、クランク軸１５の破損本数や磁気データの変化具合に応じた段階的な警報（黄信号、赤信号等）を出力できる。
この構成によれば、制御装置１９は、第１信号、第２信号及び第３信号の変化具合に応じて故障危惧信号を発信することで、信号の変化具合から故障のおそれを予知することができる。
上述した第３実施形態では、発信部３１８が磁石３１８ａと磁気センサ３１８ｂとを有する回転センサを備える例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、回転センサは、エンコーダであってもよい。例えば、回転センサは、伝達ギア１４の歯数を計測する近接センサであってもよい。
なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、減速装置が減速機の状態監視装置を備えた歯車伝動装置である例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、歯車伝動装置以外の減速装置に本発明を適用してもよい。例えば、減速装置に限らず、減速機の状態監視装置に本発明を適用してもよい。この場合、減速機の状態監視装置は、減速機のクランク軸の状態を監視し状態信号を発信する発信部と、発信部からの状態信号に基づいて減速機の状態を判定する判定部と、を備えていてもよい。
上述した第１実施形態及び第２実施形態では、判定部は、第１信号、第２信号及び第３信号に基づいて複数の信号差を算出し複数の信号差の何れか１つが閾値以上となったときに故障危惧信号を発信する例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、判定部は、第１信号、第２信号及び第３信号に基づいて複数の信号差を算出し複数の信号差のうち２つが閾値以上となったときに故障危惧信号を発信してもよい。例えば、故障危惧信号を発信するタイミングは、要求仕様に応じて変更することができる。
上述した実施形態では、発信部がクランク軸に設けられている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、発信部は、クランク軸以外の部材に設けられていてもよい。この場合、減速機の状態監視装置は、互いに同一形状の第１部材及び第２部材を備えた減速機に用いられ、第１部材の状態を監視し第１信号を発信する第１発信部と、第２部材の状態を監視し第２信号を発信する第２発信部と、第１信号及び第２信号を比較して減速機の状態を判定する判定部と、を備えていてもよい。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは可能である。また、上述した各変形例を組み合わせても構わない。
１…モータ、２…ロボットアーム、３…減速機、１０，２１０，３１０…減速装置、１１…ケース、１５…クランク軸、１８，２１８，３１８…発信部、１９…制御装置（判定部）

Claims (14)

  1. 減速機のクランク軸の状態を監視し状態信号を発信する発信部と、
    前記発信部からの前記状態信号に基づいて前記減速機の状態を判定する判定部と、を備える
    減速機の状態監視装置。
  2. 前記クランク軸は複数設けられ、
    前記発信部は、複数の前記クランク軸の状態を監視し複数の信号を発信し、
    前記判定部は、前記発信部からの前記複数の信号を比較し前記減速機の状態を判定する
    請求項１に記載の減速機の状態監視装置。
  3. 前記発信部は、前記クランク軸の振動、音、温度、回転の少なくとも一つを前記状態信号として発信する
    請求項１又は２に記載の減速機の状態監視装置。
  4. 前記判定部は、前記発信部からの前記状態信号に基づいて故障検知、寿命予測、故障予知の少なくとも一つを行う
    請求項１から３の何れか一項に記載の減速機の状態監視装置。
  5. 前記減速機は、第１クランク軸、第２クランク軸及び第３クランク軸を有し、
    前記発信部は複数設けられ、
    複数の前記発信部は、
    前記第１クランク軸に設けられ前記第１クランク軸の状態を監視し第１信号を発信する第１発信部と、
    前記第２クランク軸に設けられ前記第２クランク軸の状態を監視し第２信号を発信する第２発信部と、
    前記第３クランク軸に設けられ前記第３クランク軸の状態を監視し第３信号を発信する第３発信部と、を含み、
    前記判定部は、前記第１信号、前記第２信号及び前記第３信号に基づいて複数の信号差を算出し前記複数の信号差の何れか１つが閾値以上となったときに故障危惧信号を発信する
    請求項１から４の何れか一項に記載の減速機の状態監視装置。
  6. 前記減速機は、第１クランク軸、第２クランク軸及び第３クランク軸を有し、
    前記発信部は複数設けられ、
    複数の前記発信部は、
    前記第１クランク軸に設けられ前記第１クランク軸の状態を監視し第１信号を発信する第１発信部と、
    前記第２クランク軸に設けられ前記第２クランク軸の状態を監視し第２信号を発信する第２発信部と、
    前記第３クランク軸に設けられ前記第３クランク軸の状態を監視し第３信号を発信する第３発信部と、を含み、
    前記判定部は、前記第１信号、前記第２信号及び前記第３信号に基づいて複数の信号差を算出し前記複数の信号差のうちの２つが閾値以上となったときに故障危惧信号を発信する
    請求項１から４の何れか一項に記載の減速機の状態監視装置。
  7. ケースと、
    前記ケースの内部空間に配置された減速機と、
    前記減速機の状態を監視し状態信号を発信する発信部と、を備える
    減速装置。
  8. 減速機の複数のクランク軸と、
    前記複数のクランク軸のそれぞれに設けられ前記クランク軸の状態を監視し状態信号を発信する発信部と、を備える
    減速装置。
  9. 減速機の第１クランク軸と、
    前記第１クランク軸と連動する第２クランク軸と、
    前記第１クランク軸の状態を監視し第１信号を発信する第１発信部と、
    前記第２クランク軸の状態を監視し第２信号を発信する第２発信部と、を備える
    減速装置。
  10. 互いに同一形状の第１部材及び第２部材を備えた減速機に用いられ、
    前記第１部材の状態を監視し第１信号を発信する第１発信部と、
    前記第２部材の状態を監視し第２信号を発信する第２発信部と、
    前記第１信号及び前記第２信号を比較して前記減速機の状態を判定する判定部と、を備える
    減速機の状態監視装置。
  11. 前記第１部材及び前記第２部材は、互いに連動する
    請求項１０に記載の減速機の状態監視装置。
  12. ケースと、
    前記ケースの内部空間に配置された減速機と、
    前記減速機の状態を監視し状態信号を発信する発信部と、
    前記発信部からの前記状態信号に基づいて前記減速機の状態を判定する判定部と、を備え、
    前記減速機は、互いに同一形状を有しかつ互いに連動する第１クランク軸、第２クランク軸及び第３クランク軸を備え、
    前記発信部は複数設けられ、
    複数の前記発信部は、
    前記第１クランク軸に設けられ前記第１クランク軸の振動を監視し第１信号を発信する第１発信部と、
    前記第２クランク軸に設けられ前記第２クランク軸の振動を監視し第２信号を発信する第２発信部と、
    前記第３クランク軸に設けられ前記第３クランク軸の振動を監視し第３信号を発信する第３発信部と、を含み、
    前記判定部は、前記第１信号、前記第２信号及び前記第３信号に基づいて複数の信号差を算出し前記複数の信号差の何れか１つが閾値以上となったときに故障危惧信号を発信する
    減速装置。
  13. ケースと、
    前記ケースの内部空間に配置された減速機と、
    前記減速機の状態を監視し状態信号を発信する発信部と、
    前記発信部からの前記状態信号に基づいて前記減速機の状態を判定する判定部と、を備え、
    前記減速機は、互いに同一形状を有しかつ互いに連動する第１クランク軸、第２クランク軸及び第３クランク軸を備え、
    前記発信部は複数設けられ、
    複数の前記発信部は、
    前記第１クランク軸に設けられ前記第１クランク軸の温度を監視し第１信号を発信する第１発信部と、
    前記第２クランク軸に設けられ前記第２クランク軸の温度を監視し第２信号を発信する第２発信部と、
    前記第３クランク軸に設けられ前記第３クランク軸の温度を監視し第３信号を発信する第３発信部と、を含み、
    前記判定部は、前記第１信号、前記第２信号及び前記第３信号に基づいて複数の信号差を算出し前記複数の信号差の何れか１つが閾値以上となったときに故障危惧信号を発信する
    減速装置。
  14. ケースと、
    前記ケースの内部空間に配置された減速機と、
    前記減速機の状態を監視し状態信号を発信する発信部と、
    前記発信部からの前記状態信号に基づいて前記減速機の状態を判定する判定部と、を備え、
    前記減速機は、互いに同一形状を有しかつ互いに連動する第１クランク軸、第２クランク軸及び第３クランク軸を備え、
    前記発信部は複数設けられ、
    複数の前記発信部は、
    前記第１クランク軸に設けられ前記第１クランク軸の回転を監視し第１信号を発信する第１発信部と、
    前記第２クランク軸に設けられ前記第２クランク軸の回転を監視し第２信号を発信する第２発信部と、
    前記第３クランク軸に設けられ前記第３クランク軸の回転を監視し第３信号を発信する第３発信部と、を含み、
    前記判定部は、前記第１信号、前記第２信号及び前記第３信号の変化具合に応じて故障危惧信号を発信する
    減速装置。
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