JPH07100782A - 産業用ロボットの寿命推定方法及び寿命推定装置 - Google Patents
産業用ロボットの寿命推定方法及び寿命推定装置Info
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- JPH07100782A JPH07100782A JP24501393A JP24501393A JPH07100782A JP H07100782 A JPH07100782 A JP H07100782A JP 24501393 A JP24501393 A JP 24501393A JP 24501393 A JP24501393 A JP 24501393A JP H07100782 A JPH07100782 A JP H07100782A
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- gear
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 システムコストが安く、稼働している生産ラ
イン内で寿命推定を行う事のできる産業用ロボットの寿
命推定方法及び装置を提供することを目的とする。 【構成】 電流検出部51と積分器52とギア回転検出
部54とから成る積分値算出手段がギアのモータの電流
値の経時変化を求め、ギアが一歯面分回転する時間内の
モータ電流の積分値を順次算出し、負荷量算出部53は
算出した積分値の中から最大負荷量Fを選出する。ギア
摩耗量算出部55は負荷量Fと、1サイクル動作中に所
定のギアが噛み合う回数mと、所定時間内のサイクル回
数nと、をギア摩耗量W=A×10-10 ×F×m×n−
B(A,Bは定数)の式に従い算出する。各ギアのギア
摩耗量はガタ量算出部56でマトリックスに付加し、順
変換を行いアーム先端におけるガタ量を算出する。寿命
推定部57が算出ガタ量と許容ガタ量との比較を行い、
その差の大小に基づいて産業用ロボットの寿命推定を行
う。
イン内で寿命推定を行う事のできる産業用ロボットの寿
命推定方法及び装置を提供することを目的とする。 【構成】 電流検出部51と積分器52とギア回転検出
部54とから成る積分値算出手段がギアのモータの電流
値の経時変化を求め、ギアが一歯面分回転する時間内の
モータ電流の積分値を順次算出し、負荷量算出部53は
算出した積分値の中から最大負荷量Fを選出する。ギア
摩耗量算出部55は負荷量Fと、1サイクル動作中に所
定のギアが噛み合う回数mと、所定時間内のサイクル回
数nと、をギア摩耗量W=A×10-10 ×F×m×n−
B(A,Bは定数)の式に従い算出する。各ギアのギア
摩耗量はガタ量算出部56でマトリックスに付加し、順
変換を行いアーム先端におけるガタ量を算出する。寿命
推定部57が算出ガタ量と許容ガタ量との比較を行い、
その差の大小に基づいて産業用ロボットの寿命推定を行
う。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、産業用ロボットの寿
命推定方法および寿命推定装置に関するものであり、特
に、生産ライン内において産業用ロボットの寿命推定を
行うことのできる寿命推定方法および寿命推定装置に関
するものである。
命推定方法および寿命推定装置に関するものであり、特
に、生産ライン内において産業用ロボットの寿命推定を
行うことのできる寿命推定方法および寿命推定装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】各種製造業のオートメーション化に伴っ
て産業用ロボットの導入が盛んに行われている。産業用
ロボットとしては6軸等の多関節ロボットが一般的であ
り、正確かつ迅速な作業を必要とする場合や作業に危険
を伴う場合など人間に代わって作業を速やかに実行する
ものであって、例えば、自動車製造業では車体等の溶接
作業に多く用いられている。
て産業用ロボットの導入が盛んに行われている。産業用
ロボットとしては6軸等の多関節ロボットが一般的であ
り、正確かつ迅速な作業を必要とする場合や作業に危険
を伴う場合など人間に代わって作業を速やかに実行する
ものであって、例えば、自動車製造業では車体等の溶接
作業に多く用いられている。
【0003】産業用ロボットは無人運転が可能なため連
続稼働させる場合が多く、総稼働時間が10万時間に及
ぶものもある。そして、産業用ロボット管理者は稼働時
間の増加に伴う関節部分のガタや可動不良、ロボット全
体の調整不良等を排除して最良の駆動状態を維持するた
めに定期点検を行い適切な補修を適切な時期に行うため
産業用ロボットの寿命推定を行う必要がある。
続稼働させる場合が多く、総稼働時間が10万時間に及
ぶものもある。そして、産業用ロボット管理者は稼働時
間の増加に伴う関節部分のガタや可動不良、ロボット全
体の調整不良等を排除して最良の駆動状態を維持するた
めに定期点検を行い適切な補修を適切な時期に行うため
産業用ロボットの寿命推定を行う必要がある。
【0004】従来、産業用ロボットの寿命推定は、主に
作業ポイントにおける作業の正確性を問題にしているた
め多関節ロボットのアーム先端部分のガタ量を測定し、
補修の要否や次回補修時期等の推定を行っている。多関
節ロボットのアーム先端部分のガタ量の測定は、通常、
アーム先端部分の装着された発光ダイオード等のマーカ
ーをCCDカメラ等によって認識する非接触測定で行わ
れている。つまり、アーム先端部分の発光ダイオードの
発光は、発光ダイオードに対して所定の角度で配置され
た2台のCCDカメラによって認され、三角測量の原理
を利用してアーム先端部分の3次元位置を測定してい
る。そして、アーム先端部分の正規の位置との測定位置
とのズレを算出して補修の要否や次回補修時期等の寿命
推定を行っている。
作業ポイントにおける作業の正確性を問題にしているた
め多関節ロボットのアーム先端部分のガタ量を測定し、
補修の要否や次回補修時期等の推定を行っている。多関
節ロボットのアーム先端部分のガタ量の測定は、通常、
アーム先端部分の装着された発光ダイオード等のマーカ
ーをCCDカメラ等によって認識する非接触測定で行わ
れている。つまり、アーム先端部分の発光ダイオードの
発光は、発光ダイオードに対して所定の角度で配置され
た2台のCCDカメラによって認され、三角測量の原理
を利用してアーム先端部分の3次元位置を測定してい
る。そして、アーム先端部分の正規の位置との測定位置
とのズレを算出して補修の要否や次回補修時期等の寿命
推定を行っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の産業用
ロボットの寿命推定はロボット本体を直接測定する必要
からロボット本体を測定システム内に組み込む必要があ
り、測定システムが大変大掛かりに成ってしまうと共
に、システム自体が大変高価であるという問題があっ
た。また、システムが大掛かりであるため産業用ロボッ
トが稼働している生産ライン内で測定を行うことができ
ず、専用の測定室内にロボットを移動した後、測定を行
わなければならず、産業用ロボットの稼働率低下を招く
と共に、産業用ロボットの効率的な寿命推定ができない
という問題があった。
ロボットの寿命推定はロボット本体を直接測定する必要
からロボット本体を測定システム内に組み込む必要があ
り、測定システムが大変大掛かりに成ってしまうと共
に、システム自体が大変高価であるという問題があっ
た。また、システムが大掛かりであるため産業用ロボッ
トが稼働している生産ライン内で測定を行うことができ
ず、専用の測定室内にロボットを移動した後、測定を行
わなければならず、産業用ロボットの稼働率低下を招く
と共に、産業用ロボットの効率的な寿命推定ができない
という問題があった。
【0006】そこで本発明は、システムコストが安く、
産業用ロボットが稼働している生産ライン内で寿命推定
を行うことのできる産業用ロボットの寿命推定方法及び
寿命推定装置を提供することを目的とする。
産業用ロボットが稼働している生産ライン内で寿命推定
を行うことのできる産業用ロボットの寿命推定方法及び
寿命推定装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記問題点を
解決するため、請求項1記載の発明は、複数の関節を有
するアームを備えた産業用ロボットの寿命推定方法にお
いて、各関節を形成するギアの摩耗量を測定する摩耗測
定工程と、測定された各摩耗量をマトリックスに付加し
て順変換を行いアーム先端におけるガタ量を算出するガ
タ量算出工程と、を含み、算出された測定ガタ量と産業
用ロボットの許容ガタ量との比較を行い測定ガタ量と許
容ガタ量との差の大小に基づいて産業用ロボットの寿命
推定を行うことを特徴とするものである。
解決するため、請求項1記載の発明は、複数の関節を有
するアームを備えた産業用ロボットの寿命推定方法にお
いて、各関節を形成するギアの摩耗量を測定する摩耗測
定工程と、測定された各摩耗量をマトリックスに付加し
て順変換を行いアーム先端におけるガタ量を算出するガ
タ量算出工程と、を含み、算出された測定ガタ量と産業
用ロボットの許容ガタ量との比較を行い測定ガタ量と許
容ガタ量との差の大小に基づいて産業用ロボットの寿命
推定を行うことを特徴とするものである。
【0008】また、請求項2記載の発明は、複数の関節
を有するアームを備えた産業用ロボットの寿命推定方法
において、アームの先端に取り付けられた尖鋭チップを
理想基準ポイントに移動させる動作プログラムに従い移
動させるチップ移動工程と、理想基準ポイントと実際に
移動した尖鋭チップの移動ポイントとのズレ量を測定す
るズレ測定工程と、を含み、測定された測定ズレ量と産
業用ロボットの許容ズレ量との比較を行い測定ズレ量と
許容ズレ量との差の大小に基づいて産業用ロボットの寿
命推定を行うことを特徴とするものである。
を有するアームを備えた産業用ロボットの寿命推定方法
において、アームの先端に取り付けられた尖鋭チップを
理想基準ポイントに移動させる動作プログラムに従い移
動させるチップ移動工程と、理想基準ポイントと実際に
移動した尖鋭チップの移動ポイントとのズレ量を測定す
るズレ測定工程と、を含み、測定された測定ズレ量と産
業用ロボットの許容ズレ量との比較を行い測定ズレ量と
許容ズレ量との差の大小に基づいて産業用ロボットの寿
命推定を行うことを特徴とするものである。
【0009】さらに、請求項3記載の発明は、複数の関
節を有するアームを備えた産業用ロボットの寿命推定方
法において、各関節を形成する各々のギアを駆動する駆
動信号を検出する信号検出工程と、駆動信号に応じて駆
動する関節の動作状態を所定時間ごとに撮影し、画像を
順次メモリに記憶する動作状態記憶工程と、記憶された
複数の画像を順次比較して関節の相対変化量を算出する
相対変化量算出工程と、駆動信号に基づく理想変化量と
相対変化量算出工程で算出された相対変化量とを比較し
て理想変化量と相対変化量とのズレ量を検出するズレ検
出工程と、を含み、検出されたズレ量が産業用ロボット
の関節部の有する許容ズレ量内のものであるか否かを判
断し、理想変化量と相対変化量との差の大小に基づいて
産業用ロボットの寿命推定を行うことを特徴とするもの
である。
節を有するアームを備えた産業用ロボットの寿命推定方
法において、各関節を形成する各々のギアを駆動する駆
動信号を検出する信号検出工程と、駆動信号に応じて駆
動する関節の動作状態を所定時間ごとに撮影し、画像を
順次メモリに記憶する動作状態記憶工程と、記憶された
複数の画像を順次比較して関節の相対変化量を算出する
相対変化量算出工程と、駆動信号に基づく理想変化量と
相対変化量算出工程で算出された相対変化量とを比較し
て理想変化量と相対変化量とのズレ量を検出するズレ検
出工程と、を含み、検出されたズレ量が産業用ロボット
の関節部の有する許容ズレ量内のものであるか否かを判
断し、理想変化量と相対変化量との差の大小に基づいて
産業用ロボットの寿命推定を行うことを特徴とするもの
である。
【0010】また、請求項4記載の発明は、複数の関節
を有するアームを備えた産業用ロボットの寿命推定方法
において、所定の関節駆動中のギアの歯面に加わる負荷
の中で最大となる最大負荷量Fと、産業用ロボットの1
サイクルの動作で所定の関節のギアの歯面が噛み合う回
数mと、産業用ロボットの所定時間内のサイクル回数n
と、を変数として、ギア摩耗量Wを以下の式W=A×1
0-10 ×F×m×n−B(A,Bは定数)に従い算出す
るギア摩耗量算出工程と、を含み、算出された算出ギア
摩耗量と産業用ロボットの許容ギア摩耗量との比較を行
い算出ギア摩耗量と許容ギア摩耗量との差の大小に基づ
いて産業用ロボットの寿命推定を行うことを特徴とする
ものであり、請求項5記載の発明は、請求項4記載の発
明において、最大負荷量Fは、産業用ロボットの1サイ
クル動作中の関節を形成するギアのモータの電流値の経
時変化を求め、ギアが一歯面分回転する時間内のモータ
電流の積分値の1サイクル動作における最大値を最大負
荷量Fとすることを特徴とするものである。
を有するアームを備えた産業用ロボットの寿命推定方法
において、所定の関節駆動中のギアの歯面に加わる負荷
の中で最大となる最大負荷量Fと、産業用ロボットの1
サイクルの動作で所定の関節のギアの歯面が噛み合う回
数mと、産業用ロボットの所定時間内のサイクル回数n
と、を変数として、ギア摩耗量Wを以下の式W=A×1
0-10 ×F×m×n−B(A,Bは定数)に従い算出す
るギア摩耗量算出工程と、を含み、算出された算出ギア
摩耗量と産業用ロボットの許容ギア摩耗量との比較を行
い算出ギア摩耗量と許容ギア摩耗量との差の大小に基づ
いて産業用ロボットの寿命推定を行うことを特徴とする
ものであり、請求項5記載の発明は、請求項4記載の発
明において、最大負荷量Fは、産業用ロボットの1サイ
クル動作中の関節を形成するギアのモータの電流値の経
時変化を求め、ギアが一歯面分回転する時間内のモータ
電流の積分値の1サイクル動作における最大値を最大負
荷量Fとすることを特徴とするものである。
【0011】さらに、請求項6記載の発明は、複数の関
節を有するアームを備えた産業用ロボットの寿命推定装
置において、産業用ロボットの1サイクル動作中の関節
を形成するギアのモータの電流値の経時変化を求め、ギ
アが一歯面分回転する時間内のモータ電流の積分値を順
次算出する積分値算出手段と、算出した積分値の中から
最大のものを選出してギアの負荷量Fとする負荷量算出
手段と、負荷量算出手段によって算出された負荷量F
と、産業用ロボットの1サイクルの動作で所定の関節の
ギアの歯面が噛み合う回数mと、産業用ロボットの所定
時間内のサイクル回数nと、を変数として、ギア摩耗量
Wを以下の式W=A×10-10 ×F×m×n−B(A,
Bは定数)に従い算出するギア摩耗量算出手段と、算出
された各ギアの算出ギア摩耗量をマトリックスに付加し
て順変換を行いアーム先端におけるガタ量を算出するガ
タ量算出手段と、算出された測定ガタ量と産業用ロボッ
トの許容ガタ量との比較を行い測定ガタ量と許容ガタ量
との差の大小に基づいて産業用ロボットの寿命推定を行
う寿命推定手段と、を有することを特徴とするものであ
る。
節を有するアームを備えた産業用ロボットの寿命推定装
置において、産業用ロボットの1サイクル動作中の関節
を形成するギアのモータの電流値の経時変化を求め、ギ
アが一歯面分回転する時間内のモータ電流の積分値を順
次算出する積分値算出手段と、算出した積分値の中から
最大のものを選出してギアの負荷量Fとする負荷量算出
手段と、負荷量算出手段によって算出された負荷量F
と、産業用ロボットの1サイクルの動作で所定の関節の
ギアの歯面が噛み合う回数mと、産業用ロボットの所定
時間内のサイクル回数nと、を変数として、ギア摩耗量
Wを以下の式W=A×10-10 ×F×m×n−B(A,
Bは定数)に従い算出するギア摩耗量算出手段と、算出
された各ギアの算出ギア摩耗量をマトリックスに付加し
て順変換を行いアーム先端におけるガタ量を算出するガ
タ量算出手段と、算出された測定ガタ量と産業用ロボッ
トの許容ガタ量との比較を行い測定ガタ量と許容ガタ量
との差の大小に基づいて産業用ロボットの寿命推定を行
う寿命推定手段と、を有することを特徴とするものであ
る。
【0012】
【作用】本発明の産業用ロボットの寿命推定方法におい
ては、請求項1に係る発明では、摩耗測定工程で各関節
のギアの摩耗量を測定し、測定された各摩耗量をガタ量
算出工程でマトリックスに付加して順変換を行いアーム
先端におけるガタ量を算出する。そして、算出された測
定ガタ量と産業用ロボットの許容ガタ量との比較を行い
測定ガタ量と許容ガタ量との差の大小に基づいて産業用
ロボットの寿命推定を行う。また、請求項2に係る発明
では、アームの先端に尖鋭チップを取り付け、チップ移
動工程でアームの先端を理想基準ポイントに移動させる
動作プログラムに従い移動させて、理想基準ポイントと
実際に移動した尖鋭チップの移動ポイントとのズレ量を
ズレ測定工程で検出する。そして、測定された測定ズレ
量と産業用ロボットの許容ズレ量との比較を行い測定ズ
レ量と許容ズレ量との差の大小に基づいて産業用ロボッ
トの寿命推定を行う。さらに、請求項3に係る発明で
は、各関節を形成する各々のギアを駆動する駆動信号を
信号検出工程で検出し、動作状態記憶工程で駆動信号に
応じて駆動する関節の動作状態を所定時間ごとに撮影
し、その画像を順次メモリに記憶する。記憶された複数
の画像は相対変化量算出工程で順次比較され関節の相対
変化量を算出し、さらにズレ検出工程で駆動信号に基づ
く理想変化量と相対変化量算出工程で算出された相対変
化量とを比較して理想変化量と相対変化量とのズレ量を
検出する。そして、検出されたズレ量が産業用ロボット
の関節部の有する許容ズレ量内のものであるか否かを判
断し、理想変化量と相対変化量との差の大小に基づいて
産業用ロボットの寿命推定を行う。
ては、請求項1に係る発明では、摩耗測定工程で各関節
のギアの摩耗量を測定し、測定された各摩耗量をガタ量
算出工程でマトリックスに付加して順変換を行いアーム
先端におけるガタ量を算出する。そして、算出された測
定ガタ量と産業用ロボットの許容ガタ量との比較を行い
測定ガタ量と許容ガタ量との差の大小に基づいて産業用
ロボットの寿命推定を行う。また、請求項2に係る発明
では、アームの先端に尖鋭チップを取り付け、チップ移
動工程でアームの先端を理想基準ポイントに移動させる
動作プログラムに従い移動させて、理想基準ポイントと
実際に移動した尖鋭チップの移動ポイントとのズレ量を
ズレ測定工程で検出する。そして、測定された測定ズレ
量と産業用ロボットの許容ズレ量との比較を行い測定ズ
レ量と許容ズレ量との差の大小に基づいて産業用ロボッ
トの寿命推定を行う。さらに、請求項3に係る発明で
は、各関節を形成する各々のギアを駆動する駆動信号を
信号検出工程で検出し、動作状態記憶工程で駆動信号に
応じて駆動する関節の動作状態を所定時間ごとに撮影
し、その画像を順次メモリに記憶する。記憶された複数
の画像は相対変化量算出工程で順次比較され関節の相対
変化量を算出し、さらにズレ検出工程で駆動信号に基づ
く理想変化量と相対変化量算出工程で算出された相対変
化量とを比較して理想変化量と相対変化量とのズレ量を
検出する。そして、検出されたズレ量が産業用ロボット
の関節部の有する許容ズレ量内のものであるか否かを判
断し、理想変化量と相対変化量との差の大小に基づいて
産業用ロボットの寿命推定を行う。
【0013】また、請求項4に係る発明では、ギア摩耗
量算出工程で所定の関節駆動中のギアの歯面に加わる負
荷の中で最大となる最大負荷量Fと、産業用ロボットの
1サイクルの動作で所定の関節のギアの歯面が噛み合う
回数mと、産業用ロボットの所定時間内のサイクル回数
nと、を変数として、ギア摩耗量Wを以下の式W=A×
10-10 ×F×m×n−B(A,Bは定数)に従い算出
する。そして、算出された算出ギア摩耗量と産業用ロボ
ットの許容ギア摩耗量との比較を行い算出ギア摩耗量と
許容ギア摩耗量との差の大小に基づいて産業用ロボット
の寿命推定を行う。また、請求項5に係る発明では、産
業用ロボットの1サイクル動作中の関節を形成するギア
のモータの電流値の経時変化を求め、ギアが一歯面分回
転する時間内のモータ電流の積分値の1サイクル動作に
おける最大値を最大負荷量Fとする。
量算出工程で所定の関節駆動中のギアの歯面に加わる負
荷の中で最大となる最大負荷量Fと、産業用ロボットの
1サイクルの動作で所定の関節のギアの歯面が噛み合う
回数mと、産業用ロボットの所定時間内のサイクル回数
nと、を変数として、ギア摩耗量Wを以下の式W=A×
10-10 ×F×m×n−B(A,Bは定数)に従い算出
する。そして、算出された算出ギア摩耗量と産業用ロボ
ットの許容ギア摩耗量との比較を行い算出ギア摩耗量と
許容ギア摩耗量との差の大小に基づいて産業用ロボット
の寿命推定を行う。また、請求項5に係る発明では、産
業用ロボットの1サイクル動作中の関節を形成するギア
のモータの電流値の経時変化を求め、ギアが一歯面分回
転する時間内のモータ電流の積分値の1サイクル動作に
おける最大値を最大負荷量Fとする。
【0014】さらに、請求項6に係る発明では、積分値
算出手段が産業用ロボットの1サイクル動作中の関節を
形成するギアのモータの電流値の経時変化を求め、ギア
が一歯面分回転する時間内のモータ電流の積分値を順次
算出し、負荷量算出手段は積分値算出手段が算出した積
分値の中から最大のものを選出してギアの負荷量Fとす
る。さらに、ギア摩耗量算出手段が負荷量算出手段によ
って算出された負荷量Fと、産業用ロボットの1サイク
ルの動作で所定の関節のギアの歯面が噛み合う回数m
と、産業用ロボットの所定時間内のサイクル回数nと、
を変数として、ギア摩耗量Wを以下の式W=A×10
-10 ×F×m×n−B(A,Bは定数)に従い算出す
る。さらに、算出された各ギアの算出ギア摩耗量をガタ
量算出工程でマトリックスに付加して順変換を行いアー
ム先端におけるガタ量を算出する。そして、寿命推定手
段が算出された算出ガタ量と産業用ロボットの許容ガタ
量との比較を行い算出ガタ量と許容ガタ量との差の大小
に基づいて産業用ロボットの寿命推定を行う。
算出手段が産業用ロボットの1サイクル動作中の関節を
形成するギアのモータの電流値の経時変化を求め、ギア
が一歯面分回転する時間内のモータ電流の積分値を順次
算出し、負荷量算出手段は積分値算出手段が算出した積
分値の中から最大のものを選出してギアの負荷量Fとす
る。さらに、ギア摩耗量算出手段が負荷量算出手段によ
って算出された負荷量Fと、産業用ロボットの1サイク
ルの動作で所定の関節のギアの歯面が噛み合う回数m
と、産業用ロボットの所定時間内のサイクル回数nと、
を変数として、ギア摩耗量Wを以下の式W=A×10
-10 ×F×m×n−B(A,Bは定数)に従い算出す
る。さらに、算出された各ギアの算出ギア摩耗量をガタ
量算出工程でマトリックスに付加して順変換を行いアー
ム先端におけるガタ量を算出する。そして、寿命推定手
段が算出された算出ガタ量と産業用ロボットの許容ガタ
量との比較を行い算出ガタ量と許容ガタ量との差の大小
に基づいて産業用ロボットの寿命推定を行う。
【0015】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図を用いて説明
する。
する。
【0016】第1実施例 図1(a)に6軸駆動の多関節ロボット10を示す。こ
の多関節ロボット10は関節a,b,c,d,e,fか
ら構成され、関節a,d,fはアームの旋回動作、関節
b,c,eはアームの上下動作を行い、これらの複合動
作によってアーム先端部分11を所望の位置に所望の角
度で接近させて所望の作業、例えば、溶接作業等を行う
ものである。
の多関節ロボット10は関節a,b,c,d,e,fか
ら構成され、関節a,d,fはアームの旋回動作、関節
b,c,eはアームの上下動作を行い、これらの複合動
作によってアーム先端部分11を所望の位置に所望の角
度で接近させて所望の作業、例えば、溶接作業等を行う
ものである。
【0017】第1実施例の特徴とするところは、各関節
を構成する夫々のギアの摩耗量を摩耗測定肯定で測定し
て、その摩耗量をガタ算出工程でマトリックスに付加し
て順変化を行い、アーム先端部のガタ量を算出する。そ
して、ロボットが良品を製造できるロボット固有の許容
ガタ量と前記測定ガタ量との比較を行うことによって産
業用ロボットの寿命推定を行うところである。
を構成する夫々のギアの摩耗量を摩耗測定肯定で測定し
て、その摩耗量をガタ算出工程でマトリックスに付加し
て順変化を行い、アーム先端部のガタ量を算出する。そ
して、ロボットが良品を製造できるロボット固有の許容
ガタ量と前記測定ガタ量との比較を行うことによって産
業用ロボットの寿命推定を行うところである。
【0018】以下に寿命推定手順を説明する。
【0019】図1(a)に示すようにロボット先端ガタ
εは各関節a,b,c,d,e,fの有する各ガタ量Δ
δa,Δδb,Δδc,Δδd,Δδe,Δδfの合成
された量とアームの長さとによって表すことができる。
この時、各関節のガタ量はギアの回転変位量で与える必
要があるが、各関節のガタ量は図1(b)に示すように
ダイヤルゲージ13等の測定器具によるガタ移動量の測
定値から、ギアのガタに起因する回転角度を算出するこ
とができる。測定の一例を示すと、ダイヤルゲージ13
をギアの任意の位置に固定した測定バー12に圧接す
る。ギアが摩耗等の原因によってガタを有している場
合、測定バー12を押上てやることによって容易にギア
の回転による移動量を測定することができる。この移動
量からガタ量であるギアの回転角度を算出することがで
きる。
εは各関節a,b,c,d,e,fの有する各ガタ量Δ
δa,Δδb,Δδc,Δδd,Δδe,Δδfの合成
された量とアームの長さとによって表すことができる。
この時、各関節のガタ量はギアの回転変位量で与える必
要があるが、各関節のガタ量は図1(b)に示すように
ダイヤルゲージ13等の測定器具によるガタ移動量の測
定値から、ギアのガタに起因する回転角度を算出するこ
とができる。測定の一例を示すと、ダイヤルゲージ13
をギアの任意の位置に固定した測定バー12に圧接す
る。ギアが摩耗等の原因によってガタを有している場
合、測定バー12を押上てやることによって容易にギア
の回転による移動量を測定することができる。この移動
量からガタ量であるギアの回転角度を算出することがで
きる。
【0020】一方、関節が駆動するアーム先端の位置は
アームの長さと関節の回転角度によって、図1(c)に
示すような(0,0,0,1)という第4行を有する4
×4のマトリックスMによって一義的に決められること
が知られている。図1(c)に示すマトリックスにおい
て符号14で示す3×3の行列は回転を示し、符号15
で示す3×1の行列は下位の関節を基準にした時の前記
関節が直接駆動するアームの先端の位置(アームの長
さ)を示すものである。従って、関節a,b,c,d,
e,fに関するマトリックスをMa ,Mb ,Mc ,
Md ,Me ,Mf とすると、各ギアにガタが存在しない
場合のロボット先端の位置(基準位置)を求めるマトリ
ックスM0 は以下のように示すことができる。
アームの長さと関節の回転角度によって、図1(c)に
示すような(0,0,0,1)という第4行を有する4
×4のマトリックスMによって一義的に決められること
が知られている。図1(c)に示すマトリックスにおい
て符号14で示す3×3の行列は回転を示し、符号15
で示す3×1の行列は下位の関節を基準にした時の前記
関節が直接駆動するアームの先端の位置(アームの長
さ)を示すものである。従って、関節a,b,c,d,
e,fに関するマトリックスをMa ,Mb ,Mc ,
Md ,Me ,Mf とすると、各ギアにガタが存在しない
場合のロボット先端の位置(基準位置)を求めるマトリ
ックスM0 は以下のように示すことができる。
【0021】M0 =Ma *Mb *Mc *Md *Me *M
f 一方、各ギアがガタΔδa,Δδb,Δδc,Δδd,
Δδe,Δδf(回転角度に換算したもの)を有する場
合のロボット先端の位置(変位位置)を求めるマトリッ
クスM1 は以下のように示すことができる。
f 一方、各ギアがガタΔδa,Δδb,Δδc,Δδd,
Δδe,Δδf(回転角度に換算したもの)を有する場
合のロボット先端の位置(変位位置)を求めるマトリッ
クスM1 は以下のように示すことができる。
【0022】M1 ={Ma +dMa (Δδa)}*{M
b +dMb (Δδb)}*{Mc +dMc (Δδc)}
*{Md +dMd (Δδd)}*{Me +dMe(Δδ
e)}*{Mf +dMf (Δδf)} ここで、図1(a)に示す多関節ロボット10の固定点
をK=t(X,Y,Z,1)で表し、ガタが存在しない
場合のロボット先端の位置(基準位置)をK0=t(X
0 ,Y0 ,Z0 ,1)、ガタが存在する場合のロボット
先端の位置(変位位置)をK1 =t(X1 ,Y1 ,
Z1 ,1)とすると、固定点Tから見た基準位置K0 及
び変位位置K1 は以下のように示すことができる。
b +dMb (Δδb)}*{Mc +dMc (Δδc)}
*{Md +dMd (Δδd)}*{Me +dMe(Δδ
e)}*{Mf +dMf (Δδf)} ここで、図1(a)に示す多関節ロボット10の固定点
をK=t(X,Y,Z,1)で表し、ガタが存在しない
場合のロボット先端の位置(基準位置)をK0=t(X
0 ,Y0 ,Z0 ,1)、ガタが存在する場合のロボット
先端の位置(変位位置)をK1 =t(X1 ,Y1 ,
Z1 ,1)とすると、固定点Tから見た基準位置K0 及
び変位位置K1 は以下のように示すことができる。
【0023】K0 =M0 ×K K1 =M1 ×K 従って、ロボット先端の測定ガタ量εは以下のように示
すことができる。
すことができる。
【0024】ε=|K1 −K0 | =√{(X1 −X0 )2 +(Y1 −Y0 )2 +(Z1 −
Z0 )2 } 一方、産業用ロボットが良品を製造できるロボット先端
の固有の許容ガタ量ε0 は理想位置を中心とした所定距
離で与えられる。例えば、許容ガタ量ε0 を理想位置を
中心としてε0 =±20mmとすると、先に求めたロボッ
ト先端の測定ガタ量εが許容ガタ量ε0 より小さい場
合、産業用ロボットは良品を製造することができる。
Z0 )2 } 一方、産業用ロボットが良品を製造できるロボット先端
の固有の許容ガタ量ε0 は理想位置を中心とした所定距
離で与えられる。例えば、許容ガタ量ε0 を理想位置を
中心としてε0 =±20mmとすると、先に求めたロボッ
ト先端の測定ガタ量εが許容ガタ量ε0 より小さい場
合、産業用ロボットは良品を製造することができる。
【0025】従って、測定された測定ガタ量と産業用ロ
ボットの有する許容ガタ量との比較を行い測定ガタ量が
許容ガタ量を越えている場合は直ちに補修の指示を出
し、測定ガタ量が許容ガタ量を越えていない場合は、測
定ガタ量が許容ガズ量を越えるまでの時間を過去のデー
タから導きだし、次回補修予定時期を算出し、産業用ロ
ボットの寿命推定を行う。
ボットの有する許容ガタ量との比較を行い測定ガタ量が
許容ガタ量を越えている場合は直ちに補修の指示を出
し、測定ガタ量が許容ガタ量を越えていない場合は、測
定ガタ量が許容ガズ量を越えるまでの時間を過去のデー
タから導きだし、次回補修予定時期を算出し、産業用ロ
ボットの寿命推定を行う。
【0026】このように簡単なギアのガタ測定によって
ロボットのアーム先端部のズレを測定し、製造ライン内
において良好に産業用ロボットの寿命推定を行うことが
できる。
ロボットのアーム先端部のズレを測定し、製造ライン内
において良好に産業用ロボットの寿命推定を行うことが
できる。
【0027】なお、本第1実施例においては6軸全ての
ギアに対してガタの測定を行い、マトリックス演算を行
ったが、ロボット先端のガタに寄与するギアは特定のギ
アに限定される場合が多く、例えば、関節b,cがロボ
ット先端のガタに寄与する場合、Δδb,Δδcのみに
着目して良好なロボット先端のガタ量の算出を行うこと
ができる。
ギアに対してガタの測定を行い、マトリックス演算を行
ったが、ロボット先端のガタに寄与するギアは特定のギ
アに限定される場合が多く、例えば、関節b,cがロボ
ット先端のガタに寄与する場合、Δδb,Δδcのみに
着目して良好なロボット先端のガタ量の算出を行うこと
ができる。
【0028】また、本実施例ではギアのガタをダイヤル
ゲージで測定し、ガタに起因する回転角度を算出した
が、分度器等の器具を用いて直接回転角度を測定しても
よい。
ゲージで測定し、ガタに起因する回転角度を算出した
が、分度器等の器具を用いて直接回転角度を測定しても
よい。
【0029】第2実施例 図2(a)にアーム先端に溶接ガン20を有する多関節
ロボット10を示す。多関節ロボット10は溶接ガン2
0を溶接ポイントに移動した後、溶接チップ20aを溶
接ポイントに表裏から圧接させ、溶接を行うものであ
る。
ロボット10を示す。多関節ロボット10は溶接ガン2
0を溶接ポイントに移動した後、溶接チップ20aを溶
接ポイントに表裏から圧接させ、溶接を行うものであ
る。
【0030】第2実施例の特徴とするところは、溶接ガ
ンの先端に装着された溶接チップの代わりに尖鋭チップ
を取り付け、該尖鋭チップを理想基準ポイントに移動さ
せる動作プログラムに従い移動させるチップ移動工程
と、理想基準ポイントと実際に移動した尖鋭チップの移
動ポイントとのズレ量をズレ測定工程によって測定し、
その測定ズレ量に基づいて産業用ロボットの寿命推定を
行うところである。
ンの先端に装着された溶接チップの代わりに尖鋭チップ
を取り付け、該尖鋭チップを理想基準ポイントに移動さ
せる動作プログラムに従い移動させるチップ移動工程
と、理想基準ポイントと実際に移動した尖鋭チップの移
動ポイントとのズレ量をズレ測定工程によって測定し、
その測定ズレ量に基づいて産業用ロボットの寿命推定を
行うところである。
【0031】以下に寿命推定手順を説明する。
【0032】正規の溶接ポイントである理想基準ポイン
トの垂直方向に関する寿命推定を行う場合、図2(a)
の溶接チップ20aの代わりに、図2(b)に示すよう
に尖鋭チップ20bを装着し、本来、溶接対象物を配置
する位置に基準台21を配置する。この基準台21に
は、本来溶接すべき溶接ポイント、つまり理想基準ポイ
ントに基準ピン21aを配置する。そして、尖鋭チップ
20bを通常の溶接を行うための動作プログラムに従い
移動し、基準ピン21aに接近させる。この時、多関節
ロボット10に上下方向のガタが存在しない場合、尖鋭
チップ20bの先端と基準ピン21a先端は基準台と平
行な同一平面上に位置する。しかし、多関節ロボット1
0に上下方向のガタが存在する場合、尖鋭チップ20b
の先端と基準ピン21a先端はガタの分だけ隙間(ズ
レ)を有して相対し、前記同一平面上に位置しない。こ
のズレをズレ測定工程で測定する。
トの垂直方向に関する寿命推定を行う場合、図2(a)
の溶接チップ20aの代わりに、図2(b)に示すよう
に尖鋭チップ20bを装着し、本来、溶接対象物を配置
する位置に基準台21を配置する。この基準台21に
は、本来溶接すべき溶接ポイント、つまり理想基準ポイ
ントに基準ピン21aを配置する。そして、尖鋭チップ
20bを通常の溶接を行うための動作プログラムに従い
移動し、基準ピン21aに接近させる。この時、多関節
ロボット10に上下方向のガタが存在しない場合、尖鋭
チップ20bの先端と基準ピン21a先端は基準台と平
行な同一平面上に位置する。しかし、多関節ロボット1
0に上下方向のガタが存在する場合、尖鋭チップ20b
の先端と基準ピン21a先端はガタの分だけ隙間(ズ
レ)を有して相対し、前記同一平面上に位置しない。こ
のズレをズレ測定工程で測定する。
【0033】ズレ測定工程では、ズレ測定器、例えば、
基準ピン21aの真横に配置したCCDカメラ等によっ
て尖鋭チップ20bと基準ピン21aとを撮影し、ズレ
量を認識したり、ノギスで実測する。
基準ピン21aの真横に配置したCCDカメラ等によっ
て尖鋭チップ20bと基準ピン21aとを撮影し、ズレ
量を認識したり、ノギスで実測する。
【0034】次に、測定された測定ズレ量と産業用ロボ
ットの有する上下方向の許容ズレ量、つまり、産業用ロ
ボットが良品を製造できるロボット先端の固有の許容ズ
レ量との比較を行い、測定ズレ量が許容ズレ量を越えて
いる場合は直ちに補修の指示を出し、測定ズレ量が許容
ズレ量を越えていない場合は、測定ズレ量が許容ズレ量
を越えるまでの時間を過去のデータから導き出し、次回
補修予定時期を算出し、産業用ロボットの寿命推定を行
う。
ットの有する上下方向の許容ズレ量、つまり、産業用ロ
ボットが良品を製造できるロボット先端の固有の許容ズ
レ量との比較を行い、測定ズレ量が許容ズレ量を越えて
いる場合は直ちに補修の指示を出し、測定ズレ量が許容
ズレ量を越えていない場合は、測定ズレ量が許容ズレ量
を越えるまでの時間を過去のデータから導き出し、次回
補修予定時期を算出し、産業用ロボットの寿命推定を行
う。
【0035】一方、理想基準ポイントの水平方向に関す
る寿命推定を行う場合、図2(c)に示すように、前記
尖鋭チップ20bより長さの長い尖鋭チップ20cを装
着する。また、本来、溶接対象物を配置する位置には碁
盤状の格子を有する基準台22を配置する。この基準台
22の格子上には正確な目標溶接ポイントを示すマーク
22aが記されている。前記尖鋭チップ20cはこの基
準台22に僅かに接触するように配置され、通常の溶接
を行うための動作プログラムに従い基準台22上を移動
し、移動完了ポイントにマーキングを行う。そして、上
記同様にCCDカメラを用いたズレ測定器やノギス等に
よって目標溶接ポイントとしてのマーク22aと移動完
了ポイントとのズレ量を測定する。そして、測定された
測定ズレ量と産業用ロボットの有する水平方向の許容ズ
レ量との比較を行い測定ズレ量が許容ズレ量を越えてい
る場合は直ちに補修の指示を出し、測定ズレ量が許容ズ
レ量を越えていない場合は、測定ズレ量が許容ズレ量を
越えるまでの時間を過去のデータから導きだし、次回補
修予定時期を算出し、産業用ロボットの寿命推定を行
う。
る寿命推定を行う場合、図2(c)に示すように、前記
尖鋭チップ20bより長さの長い尖鋭チップ20cを装
着する。また、本来、溶接対象物を配置する位置には碁
盤状の格子を有する基準台22を配置する。この基準台
22の格子上には正確な目標溶接ポイントを示すマーク
22aが記されている。前記尖鋭チップ20cはこの基
準台22に僅かに接触するように配置され、通常の溶接
を行うための動作プログラムに従い基準台22上を移動
し、移動完了ポイントにマーキングを行う。そして、上
記同様にCCDカメラを用いたズレ測定器やノギス等に
よって目標溶接ポイントとしてのマーク22aと移動完
了ポイントとのズレ量を測定する。そして、測定された
測定ズレ量と産業用ロボットの有する水平方向の許容ズ
レ量との比較を行い測定ズレ量が許容ズレ量を越えてい
る場合は直ちに補修の指示を出し、測定ズレ量が許容ズ
レ量を越えていない場合は、測定ズレ量が許容ズレ量を
越えるまでの時間を過去のデータから導きだし、次回補
修予定時期を算出し、産業用ロボットの寿命推定を行
う。
【0036】このようにロボットのアーム先端部に尖鋭
チップを装着することによって容易にロボットのアーム
先端部のズレを測定し、製造ライン内において良好に産
業用ロボットの寿命推定を行うことができる。
チップを装着することによって容易にロボットのアーム
先端部のズレを測定し、製造ライン内において良好に産
業用ロボットの寿命推定を行うことができる。
【0037】第3実施例 図3に画像処理装置を用いた産業用ロボットの寿命推定
方法を示す。
方法を示す。
【0038】本実施例は多関節ロボット10と該多関節
ロボット10の動作を教示するティーチングボックス3
0aを有するロボット制御部30と、多関節ロボット1
0の姿勢を撮影するCCDカメラ31と、多関節ロボッ
ト10の姿勢を表示するモニタ及びエンベロープ機能を
有するメモリ装置を持つ演算装置等を含む画像処理装置
32とから構成されている。
ロボット10の動作を教示するティーチングボックス3
0aを有するロボット制御部30と、多関節ロボット1
0の姿勢を撮影するCCDカメラ31と、多関節ロボッ
ト10の姿勢を表示するモニタ及びエンベロープ機能を
有するメモリ装置を持つ演算装置等を含む画像処理装置
32とから構成されている。
【0039】第3実施例の特徴とするところは、ティー
チングボックスまたは所定の動作プログラムに従って出
力される駆動信号を信号検出工程にて検出し、その駆動
信号に応じて駆動する関節の動作状態をCCDカメラ3
1によって所定時間ごとに撮影し、その画像をメモリに
記憶する動作状態記憶工程と、記憶した画像を順次重ね
合わせ、微小な相対変化量を検出する相対変化量算出工
程と、駆動信号に反する微小な相対変化量をズレ量とし
て検出するズレ検出工程と、を含み、そのズレ量に基づ
いて産業用ロボットの寿命推定を行うところである。
チングボックスまたは所定の動作プログラムに従って出
力される駆動信号を信号検出工程にて検出し、その駆動
信号に応じて駆動する関節の動作状態をCCDカメラ3
1によって所定時間ごとに撮影し、その画像をメモリに
記憶する動作状態記憶工程と、記憶した画像を順次重ね
合わせ、微小な相対変化量を検出する相対変化量算出工
程と、駆動信号に反する微小な相対変化量をズレ量とし
て検出するズレ検出工程と、を含み、そのズレ量に基づ
いて産業用ロボットの寿命推定を行うところである。
【0040】以下に寿命推定手順を説明する。
【0041】多関節ロボット10は記憶された所定のプ
ログラムに従う動作の他にティーチングボックス30a
から入力される教示信号によって所望の動作をさせるこ
とができる。例えば、多関節ロボット10の先端の関節
cについて寿命推定を行う場合、ティーチングボックス
30aによって、関節cをCCDカメラ31の正面に移
動する(図3は多関節ロボット10全体を表示してい
る)。信号検出工程及び動作状態記憶工程では、CCD
カメラ31の正面でティーチングボックス30aによっ
て関節cに対して微小な動作、例えば、関節cを1mm回
転させる駆動信号を出力する。この間CCDカメラ31
は所定時間ごと、例えば、30ms毎に関節cの画像を
撮影し、画像処理装置32に記憶し、順次重ね合わせ
る。同時に、ティーチングボックス30aから出力され
る駆動信号も画像処理装置32に記憶する。もし、関節
cのギアにガタが存在する場合、1mm回転させる駆動信
号が入力されているにも関わらず関節cは動かず、画像
処理装置32では時間画経過しても全く同じ複数の画像
が記憶され、重ね合わせが行われる。そして、相対変化
量算出工程では相対変化量『ゼロ』を算出する。次に、
ティーチングボックス30aから関節cが1mm回転する
まで駆動信号を出力し続ける。続いて、ズレ検出工程で
画像処理装置32に入力されている前記駆動信号に基づ
いて算出される理想変化量を算出して、この理想変化量
と相対変化量とを比較しズレ量を算出する。さらに、測
定された測定ズレ量が多関節ロボット10の関節cのギ
アが持つ固有バックラッシ等の許容ズレ量内であるか否
かの判断を行い、測定ズレ量が許容ズレ量を越えている
場合は直ちに補修の指示を出し、測定ズレ量が許容ズレ
量を越えていない場合は、測定ズレ量が許容ズレ量を越
えるまでの時間を過去のデータから導きだし、次回補修
予定時期を算出し、産業用ロボットの寿命推定を行う。
ログラムに従う動作の他にティーチングボックス30a
から入力される教示信号によって所望の動作をさせるこ
とができる。例えば、多関節ロボット10の先端の関節
cについて寿命推定を行う場合、ティーチングボックス
30aによって、関節cをCCDカメラ31の正面に移
動する(図3は多関節ロボット10全体を表示してい
る)。信号検出工程及び動作状態記憶工程では、CCD
カメラ31の正面でティーチングボックス30aによっ
て関節cに対して微小な動作、例えば、関節cを1mm回
転させる駆動信号を出力する。この間CCDカメラ31
は所定時間ごと、例えば、30ms毎に関節cの画像を
撮影し、画像処理装置32に記憶し、順次重ね合わせ
る。同時に、ティーチングボックス30aから出力され
る駆動信号も画像処理装置32に記憶する。もし、関節
cのギアにガタが存在する場合、1mm回転させる駆動信
号が入力されているにも関わらず関節cは動かず、画像
処理装置32では時間画経過しても全く同じ複数の画像
が記憶され、重ね合わせが行われる。そして、相対変化
量算出工程では相対変化量『ゼロ』を算出する。次に、
ティーチングボックス30aから関節cが1mm回転する
まで駆動信号を出力し続ける。続いて、ズレ検出工程で
画像処理装置32に入力されている前記駆動信号に基づ
いて算出される理想変化量を算出して、この理想変化量
と相対変化量とを比較しズレ量を算出する。さらに、測
定された測定ズレ量が多関節ロボット10の関節cのギ
アが持つ固有バックラッシ等の許容ズレ量内であるか否
かの判断を行い、測定ズレ量が許容ズレ量を越えている
場合は直ちに補修の指示を出し、測定ズレ量が許容ズレ
量を越えていない場合は、測定ズレ量が許容ズレ量を越
えるまでの時間を過去のデータから導きだし、次回補修
予定時期を算出し、産業用ロボットの寿命推定を行う。
【0042】このように、関節の駆動状態を順次記憶
し、比較することによって容易にロボットの関節のズレ
量を測定し、製造ライン内において良好に産業用ロボッ
トの寿命推定を行うことができる。
し、比較することによって容易にロボットの関節のズレ
量を測定し、製造ライン内において良好に産業用ロボッ
トの寿命推定を行うことができる。
【0043】第4実施例 第4実施例の特徴とするところは、ギア摩耗量算出工程
で産業用ロボットの関節駆動中の歯面に加わる負荷の中
で最大となる最大負荷量に基づいて摩耗量を算出し、算
出された磨耗量によって産業用ロボットの寿命推定を行
うところである。
で産業用ロボットの関節駆動中の歯面に加わる負荷の中
で最大となる最大負荷量に基づいて摩耗量を算出し、算
出された磨耗量によって産業用ロボットの寿命推定を行
うところである。
【0044】以下に寿命推定手順及び寿命推定装置に付
いて図面を用いて説明する。
いて図面を用いて説明する。
【0045】多関節ロボットのギアを駆動するモータの
電流量はギアの摩耗量に大きく左右される。すなわち、
噛み合うギアにガタがある場合、ガタの部分でギアの回
転が乱れ、その度にギアの歯面の接触圧力が上昇しモー
タに負荷を与える。また、ギアにガタがあると噛み合い
時のすべり量が増加し回転速度が乱れるため一歯面分回
転するための所要時間がガタに応じて変化する。一方、
モータは回転を一定にしようとして電流量を増加し回転
を維持しようとする。この時のモータの電流量をギアの
歯面毎に求める。その電流量の変化はギアの摩耗量に対
応した変化とすることができる。
電流量はギアの摩耗量に大きく左右される。すなわち、
噛み合うギアにガタがある場合、ガタの部分でギアの回
転が乱れ、その度にギアの歯面の接触圧力が上昇しモー
タに負荷を与える。また、ギアにガタがあると噛み合い
時のすべり量が増加し回転速度が乱れるため一歯面分回
転するための所要時間がガタに応じて変化する。一方、
モータは回転を一定にしようとして電流量を増加し回転
を維持しようとする。この時のモータの電流量をギアの
歯面毎に求める。その電流量の変化はギアの摩耗量に対
応した変化とすることができる。
【0046】図4はギアを駆動した時のモータの電流値
の変化を示したものである。図の中でi1 ,i2 ,・・
・,in 等で示す領域は電流値を積分して電流量を求め
た後、電流量をギアの歯面毎に分割し、一歯面分回転す
るのに必要なモータ電流量を示したものである。歯面毎
の分割はギアにエンコーダ等の測定器を取り付け、ギア
の回転角度を検出し、一歯面分の回転が得られるまでの
時間を求めることによって行っている。従って、歯面毎
の電流量を比較することによって、ギアのどの歯面に最
も負荷が加わりガタを有しているかを検出することがで
きる。そして、求めた負荷の中で最大のものを最大負荷
量Fとして、この最大負荷量Fをギアに対する負荷とす
ることができる。
の変化を示したものである。図の中でi1 ,i2 ,・・
・,in 等で示す領域は電流値を積分して電流量を求め
た後、電流量をギアの歯面毎に分割し、一歯面分回転す
るのに必要なモータ電流量を示したものである。歯面毎
の分割はギアにエンコーダ等の測定器を取り付け、ギア
の回転角度を検出し、一歯面分の回転が得られるまでの
時間を求めることによって行っている。従って、歯面毎
の電流量を比較することによって、ギアのどの歯面に最
も負荷が加わりガタを有しているかを検出することがで
きる。そして、求めた負荷の中で最大のものを最大負荷
量Fとして、この最大負荷量Fをギアに対する負荷とす
ることができる。
【0047】一方、ギアの摩耗量Wは、k(摩擦係
数)、S(すべり距離;1サイクルでの噛み合い回数m
×生産台数n×1歯でのすべり量Δs)、f(荷重)の
積で算出できることが知られている(トライボロジー理
論)。実稼動ロボットの場合、摩擦係数kはギアに供給
する潤滑剤の量で代用し、すべり距離sはΔsをギア形
状から求め、mをギアに取り付けたエンコーダより算出
することができる。また、荷重fは先に求めた最大負荷
量Fで代用することができる。
数)、S(すべり距離;1サイクルでの噛み合い回数m
×生産台数n×1歯でのすべり量Δs)、f(荷重)の
積で算出できることが知られている(トライボロジー理
論)。実稼動ロボットの場合、摩擦係数kはギアに供給
する潤滑剤の量で代用し、すべり距離sはΔsをギア形
状から求め、mをギアに取り付けたエンコーダより算出
することができる。また、荷重fは先に求めた最大負荷
量Fで代用することができる。
【0048】そして、摩耗量Wに付いて重回帰分析を行
い、1次回帰式を求めると以下のような信頼度95%の
推定式が得られ、各ギアの摩耗量Wを推定することがで
きる。
い、1次回帰式を求めると以下のような信頼度95%の
推定式が得られ、各ギアの摩耗量Wを推定することがで
きる。
【0049】W=2.918×10-10 ×F×m×n−
0.42 上述したような摩耗量Wの推定を各ギアの付いて行い、
第1実施例のマトリックス演算を行うことによって、ロ
ボット先端部のガタ量を算出し、ロボットの寿命測定を
行うことができる。
0.42 上述したような摩耗量Wの推定を各ギアの付いて行い、
第1実施例のマトリックス演算を行うことによって、ロ
ボット先端部のガタ量を算出し、ロボットの寿命測定を
行うことができる。
【0050】次に、図5に産業用ロボットの寿命測定を
行う寿命測定装置の構成ブロック図を示す。
行う寿命測定装置の構成ブロック図を示す。
【0051】多関節ロボット10にはロボット制御部3
0が接続され、図示しないティーチングボックスによる
教示や所定の動作プログラムに従って前記多関節ロボッ
ト10を動作させることができる。
0が接続され、図示しないティーチングボックスによる
教示や所定の動作プログラムに従って前記多関節ロボッ
ト10を動作させることができる。
【0052】多関節ロボットの寿命推定は電流検出部5
1と積分器52とギア回転検出部54とから成る積分値
算出手段と、負荷量算出部(手段)53と、ギア摩耗量
算出部(手段)55と、ガタ量算出部(手段)56と、
寿命推定部(手段)57と、によって行われる。
1と積分器52とギア回転検出部54とから成る積分値
算出手段と、負荷量算出部(手段)53と、ギア摩耗量
算出部(手段)55と、ガタ量算出部(手段)56と、
寿命推定部(手段)57と、によって行われる。
【0053】ロボット制御部30には多関節ロボット1
0の各関節のギアを駆動するモータの負荷を検出するた
めの電流検出部51が接続され、検出された電流値は積
分器52によって順次積分され、多関節ロボット10の
1サイクル分の電流量の経時変化が負荷量算出部53に
入力される。一方、多関節ロボット10の各関節のギア
部分には図示しないエンコーダ等の変位測定器からなる
ギア回転検出部54が接続され、ギアの回転状態、すな
わち、ギアが一歯面分回転するのに必要な時間を回転角
度から検出して順次負荷量算出部53に出力している。
負荷量算出部53では積分器52から入力される電流量
の変化をギア回転検出部54から入力されるギアの回転
状態に基づいて分割し、ギアが一歯面分回転するのに必
要な電流量を歯面毎に算出する。そして、多関節ロボッ
ト10の1サイクル動作中でギアを一歯面回転させるの
に最も電流を多く必要とする歯面を求め、この最大電流
量をギアの最大負荷量Fとして算出している。さらに、
負荷量算出部53で検出された最大負荷量Fはギア摩耗
量算出部55に入力される。また、ギア摩耗量算出部5
5にはロボット制御部30から多関節ロボット10の1
サイクルの動作で所定の関節のギアの歯面が噛み合う回
数mと、多関節ロボット10の所定時間内のサイクル回
数n(前回メンテナンス時からのサイクル回数)とが入
力される。ギア摩耗量算出部55では入力されるデータ
に基づいて、前述した1次回帰式W=2.918×10
-10 ×F×m×n−0.42を用いて各関節のギアの摩
耗量を算出する。
0の各関節のギアを駆動するモータの負荷を検出するた
めの電流検出部51が接続され、検出された電流値は積
分器52によって順次積分され、多関節ロボット10の
1サイクル分の電流量の経時変化が負荷量算出部53に
入力される。一方、多関節ロボット10の各関節のギア
部分には図示しないエンコーダ等の変位測定器からなる
ギア回転検出部54が接続され、ギアの回転状態、すな
わち、ギアが一歯面分回転するのに必要な時間を回転角
度から検出して順次負荷量算出部53に出力している。
負荷量算出部53では積分器52から入力される電流量
の変化をギア回転検出部54から入力されるギアの回転
状態に基づいて分割し、ギアが一歯面分回転するのに必
要な電流量を歯面毎に算出する。そして、多関節ロボッ
ト10の1サイクル動作中でギアを一歯面回転させるの
に最も電流を多く必要とする歯面を求め、この最大電流
量をギアの最大負荷量Fとして算出している。さらに、
負荷量算出部53で検出された最大負荷量Fはギア摩耗
量算出部55に入力される。また、ギア摩耗量算出部5
5にはロボット制御部30から多関節ロボット10の1
サイクルの動作で所定の関節のギアの歯面が噛み合う回
数mと、多関節ロボット10の所定時間内のサイクル回
数n(前回メンテナンス時からのサイクル回数)とが入
力される。ギア摩耗量算出部55では入力されるデータ
に基づいて、前述した1次回帰式W=2.918×10
-10 ×F×m×n−0.42を用いて各関節のギアの摩
耗量を算出する。
【0054】各関節のギアの摩耗量が算出されると、各
摩耗量はガタ算出部56に入力される。ガタ算出部56
では、摩耗量からガタによるギアの回転角度を算出し、
前述した実施例1での手順に従ってマトリックス演算を
行い、多関節ロボット10のアーム先端部のガタ量を算
出し、寿命推定部57で許容ガタ量との比較を行い表示
部58に推定結果を表示する。
摩耗量はガタ算出部56に入力される。ガタ算出部56
では、摩耗量からガタによるギアの回転角度を算出し、
前述した実施例1での手順に従ってマトリックス演算を
行い、多関節ロボット10のアーム先端部のガタ量を算
出し、寿命推定部57で許容ガタ量との比較を行い表示
部58に推定結果を表示する。
【0055】以上説明したように本実施例に係る寿命推
定装置は多関節ロボット10の駆動中のモータの電流値
に基づいてギアの摩耗量を算出し、さらに、マトリック
ス演算を行ってロボット先端ガタ量を算出することがで
きる。また、ギア摩耗量算出部55に入力するサイクル
回数nや1サイクルの動作で所定の関節のギアの歯面が
噛み合う回数m等の駆動設定条件の値を変えるだけで3
年後、5年後のギア摩耗量推定及びアーム先端部のガタ
量の推定を容易に行うことができる。
定装置は多関節ロボット10の駆動中のモータの電流値
に基づいてギアの摩耗量を算出し、さらに、マトリック
ス演算を行ってロボット先端ガタ量を算出することがで
きる。また、ギア摩耗量算出部55に入力するサイクル
回数nや1サイクルの動作で所定の関節のギアの歯面が
噛み合う回数m等の駆動設定条件の値を変えるだけで3
年後、5年後のギア摩耗量推定及びアーム先端部のガタ
量の推定を容易に行うことができる。
【0056】さらに、表示部58にアーム先端部のガタ
量の他に各ギアの摩耗量を表示したり、3年後、5年後
の推定量を表示することによって、多関節ロボット10
のメンテナンス時期やメンテナンス部位を特定すること
ができると共に、メンテナンス部品の在庫管理等も的確
に行うことができる。
量の他に各ギアの摩耗量を表示したり、3年後、5年後
の推定量を表示することによって、多関節ロボット10
のメンテナンス時期やメンテナンス部位を特定すること
ができると共に、メンテナンス部品の在庫管理等も的確
に行うことができる。
【0057】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、産業用ロボットの寿命推定を産業用ロボットが稼働
している生産ライン内で容易に行うことが可能になり、
寿命推定のための作業時間を大幅に短縮することができ
る。さらに、大掛かりな測定システムを必要としないた
め寿命推定のためのコストを大幅に低減することができ
る。
ば、産業用ロボットの寿命推定を産業用ロボットが稼働
している生産ライン内で容易に行うことが可能になり、
寿命推定のための作業時間を大幅に短縮することができ
る。さらに、大掛かりな測定システムを必要としないた
め寿命推定のためのコストを大幅に低減することができ
る。
【図1】第1実施例に係る産業用ロボットの寿命推定方
法を説明するための図であり、(a)は多関節ロボット
の一般的な構成を示す概念図であり、(b)は多関節ロ
ボットのギアのガタ測定の一例を示す説明図であり、
(c)は多関節ロボットの先端ガタ量を算出するマトリ
ックスである。
法を説明するための図であり、(a)は多関節ロボット
の一般的な構成を示す概念図であり、(b)は多関節ロ
ボットのギアのガタ測定の一例を示す説明図であり、
(c)は多関節ロボットの先端ガタ量を算出するマトリ
ックスである。
【図2】第2実施例に係る産業用ロボットの寿命推定方
法を説明するための図であり、(a)は溶接ガンを有す
る多関節ロボットの一般的な構成を示す概念図であり、
(b)は多関節ロボットの垂直方向のガタを測定する方
法を説明する説明図であり、(c)多関節ロボットの水
平方向のガタを測定する方法を説明する説明図である。
法を説明するための図であり、(a)は溶接ガンを有す
る多関節ロボットの一般的な構成を示す概念図であり、
(b)は多関節ロボットの垂直方向のガタを測定する方
法を説明する説明図であり、(c)多関節ロボットの水
平方向のガタを測定する方法を説明する説明図である。
【図3】第3実施例に係る産業用ロボットの寿命推定方
法を説明するためのシステム構成図である。
法を説明するためのシステム構成図である。
【図4】第4実施例に係る産業用ロボットの寿命推定方
法を説明するための図であり、関節を駆動するモータの
歯面毎の電流量の変化を説明する説明図である。
法を説明するための図であり、関節を駆動するモータの
歯面毎の電流量の変化を説明する説明図である。
【図5】第4実施例に係る産業用ロボットの寿命推定方
法を実現する寿命推定装置のブロック図である。
法を実現する寿命推定装置のブロック図である。
10 多関節ロボット 30 ロボット制御部 51 電流検出部 52 積分器 53 負荷量算出部 54 ギア回転検出部 55 ギア摩耗量算出部 56 ガタ量算出部 57 寿命推定部 58 表示部
フロントページの続き (72)発明者 中村 尚範 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内
Claims (6)
- 【請求項1】 複数の関節を有するアームを備えた産業
用ロボットの寿命推定方法において、 各関節を形成するギアの摩耗量を測定する摩耗測定工程
と、 測定された各摩耗量をマトリックスに付加して順変換を
行いアーム先端におけるガタ量を算出するガタ量算出工
程と、を含み、 算出された測定ガタ量と産業用ロボットの許容ガタ量と
の比較を行い測定ガタ量と許容ガタ量との差の大小に基
づいて産業用ロボットの寿命推定を行うことを特徴とす
る産業用ロボットの寿命推定方法。 - 【請求項2】 複数の関節を有するアームを備えた産業
用ロボットの寿命推定方法において、 アームの先端に取り付けられた尖鋭チップを理想基準ポ
イントに移動させる動作プログラムに従い移動させるチ
ップ移動工程と、 理想基準ポイントと実際に移動した尖鋭チップの移動ポ
イントとのズレ量を測定するズレ測定工程と、を含み、 測定された測定ズレ量と産業用ロボットの許容ズレ量と
の比較を行い測定ズレ量と許容ズレ量との差の大小に基
づいて産業用ロボットの寿命推定を行うことを特徴とす
る産業用ロボットの寿命推定方法。 - 【請求項3】 複数の関節を有するアームを備えた産業
用ロボットの寿命推定方法において、 各関節を形成する各々のギアを駆動する駆動信号を検出
する信号検出工程と、 駆動信号に応じて駆動する関節の動作状態を所定時間ご
とに撮影し、画像を順次メモリに記憶する動作状態記憶
工程と、 記憶された複数の画像を順次比較して関節の相対変化量
を算出する相対変化量算出工程と、 駆動信号に基づく理想変化量と相対変化量算出工程で算
出された相対変化量とを比較して理想変化量と相対変化
量とのズレ量を検出するズレ検出工程と、を含み、 検出されたズレ量が産業用ロボットの関節部の有する許
容ズレ量内のものであるか否かを判断し、理想変化量と
相対変化量との差の大小に基づいて産業用ロボットの寿
命推定を行うことを特徴とする産業用ロボットの寿命推
定方法。 - 【請求項4】 複数の関節を有するアームを備えた産業
用ロボットの寿命推定方法において、 所定の関節駆動中のギアの歯面に加わる負荷の中で最大
となる最大負荷量Fと、産業用ロボットの1サイクルの
動作で所定の関節のギアの歯面が噛み合う回数mと、産
業用ロボットの所定時間内のサイクル回数nと、を変数
として、ギア摩耗量Wを以下の式 W=A×10-10 ×F×m×n−B (A,Bは定
数) に従い算出するギア摩耗量算出工程と、を含み、 算出された算出ギア摩耗量と産業用ロボットの許容ギア
摩耗量との比較を行い算出ギア摩耗量と許容ギア摩耗量
との差の大小に基づいて産業用ロボットの寿命推定を行
うことを特徴とする産業用ロボットの寿命推定方法。 - 【請求項5】 請求項4記載の産業用ロボットの寿命推
定方法において、 最大負荷量Fは、産業用ロボットの1サイクル動作中の
関節を形成するギアのモータの電流値の経時変化を求
め、ギアが一歯面分回転する時間内のモータ電流の積分
値の1サイクル動作における最大値を最大負荷量Fとす
ることを特徴とする産業用ロボットの寿命推定方法。 - 【請求項6】 複数の関節を有するアームを備えた産業
用ロボットの寿命推定装置において、 産業用ロボットの1サイクル動作中の関節を形成するギ
アのモータの電流値の経時変化を求め、ギアが一歯面分
回転する時間内のモータ電流の積分値を順次算出する積
分値算出手段と、 算出した積分値の中から最大のものを選出してギアの負
荷量Fとする負荷量算出手段と、 負荷量算出手段によって算出された負荷量Fと、産業用
ロボットの1サイクルの動作で所定の関節のギアの歯面
が噛み合う回数mと、産業用ロボットの所定時間内のサ
イクル回数nと、を変数として、ギア摩耗量Wを以下の
式 W=A×10-10 ×F×m×n−B (A,Bは定
数) に従い算出するギア摩耗量算出手段と、 算出された各ギアの算出ギア摩耗量をマトリックスに付
加して順変換を行いアーム先端におけるガタ量を算出す
るガタ量算出手段と、 算出された測定ガタ量と産業用ロボットの許容ガタ量と
の比較を行い測定ガタ量と許容ガタ量との差の大小に基
づいて産業用ロボットの寿命推定を行う寿命推定手段
と、 を有することを特徴とする産業用ロボットの寿命推定装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05245013A JP3089915B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 産業用ロボットの寿命推定方法及び寿命推定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05245013A JP3089915B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 産業用ロボットの寿命推定方法及び寿命推定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07100782A true JPH07100782A (ja) | 1995-04-18 |
JP3089915B2 JP3089915B2 (ja) | 2000-09-18 |
Family
ID=17127281
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05245013A Expired - Lifetime JP3089915B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 産業用ロボットの寿命推定方法及び寿命推定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3089915B2 (ja) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009518705A (ja) * | 2005-12-05 | 2009-05-07 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 機械要素の必須な整備に至るまでの期間を判定するための方法および制御装置 |
JP2012188997A (ja) * | 2011-03-10 | 2012-10-04 | Toyota Motor Corp | 車載機器の制御装置 |
JP2017019080A (ja) * | 2015-07-14 | 2017-01-26 | キヤノン株式会社 | ロボット装置の測定方法、および回転駆動装置の測定方法 |
RU2678623C1 (ru) * | 2015-05-29 | 2019-01-30 | Ниссан Мотор Ко., Лтд. | Устройство диагностики неисправностей и способ диагностики неисправностей |
JP2019063947A (ja) * | 2017-10-02 | 2019-04-25 | ファナック株式会社 | ロボットシステム |
CN110031217A (zh) * | 2017-11-09 | 2019-07-19 | 住友重机械工业株式会社 | 用于减速装置的寿命预测*** |
KR20210002167A (ko) * | 2019-06-26 | 2021-01-07 | 한국전자기술연구원 | 로봇관절 구동모듈의 부하 신뢰성 평가 장치 및 시스템 |
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WO2022154021A1 (ja) * | 2021-01-18 | 2022-07-21 | ファナック株式会社 | ロボットのジョイントのすき間検出装置及びすき間検出方法 |
WO2023054091A1 (ja) * | 2021-10-01 | 2023-04-06 | ソニーグループ株式会社 | 情報処理装置および方法、ロボット装置および駆動方法、並びにプログラム |
-
1993
- 1993-09-30 JP JP05245013A patent/JP3089915B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (15)
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---|---|---|---|---|
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US10875198B2 (en) | 2017-10-02 | 2020-12-29 | Fanuc Corporation | Robot system |
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---|---|
JP3089915B2 (ja) | 2000-09-18 |
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