JPH0537490U - 産業用ロボツトの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 産業用ロボットの使用状況にあわせて機械系
構成部品の寿命を計算し、寿命による故障が発生する前
にオペレータに対し警告を発する機能を持たせ、ロボッ
トの適切なオーバーホールの時期を提示することができ
る産業用ロボットの制御装置を提供。 【構成】 ロボットの制御装置内部にロボット動作中の
構成部品に加わる力とその回転数の一定周期毎の値を取
り込み、制御装置内部の計算部で機械系構成部品の各周
期毎の消耗度を計算し、その累積値から各部品毎の寿命
判別を行い、ロボットが故障する前にロボットの保守・
管理者に対し警告を発するようにした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、産業用ロボットの使用状況にあわせて機械系構成部品の消費寿命を 計算し、寿命による故障が発生する前にオペレータに対し警告を発する機能を持 つ産業用ロボットの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、産業用ロボットの駆動系構成部品の平均的な使用状況を仮定して、設計 時に各部品の寿命を計算によって求め、オーバーホールの周期を保守要領として 示し、顧客の自主的な管理による保全を実施していた。また段取り替えによって 動作が変わり負荷が変化する場合、軸受けを例にすると図３のように各段取りご との総回転数と平均荷重から、式１、式２のように寿命を計算していた。

【０００３】

【数１】

【数２】

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】 上述した産業用ロボットの使用状態を設計時に想定して、各駆動系構成部品の 寿命を計算しオーバーホールの周期を提示するやり方では、使用状態が過酷であ ればオーバーホール前に故障する確率が高く、また反対に軽負荷の場合十分使え る部品を交換することになり不経済である。さらに、段取り変更によって頻繁に 動作内容が変化する場合は適切な寿命計算を行う事は困難であった。

【０００５】 例えば工作機械である専用機の場合には、１サイクルの作業内容がほぼ一定で あるので、１サイクルの負荷から寿命繰り返し回数として計算することが可能で ある。しかしロボットの場合、複数の再生プログラムで使用され、またジャンプ 命令、条件待などの機能があり、負荷がフレキシブルに変化するので、式１、２ により寿命を予測することは困難であった。従って、従来の方法では使用状況に 合わせた適切なオーバーホールの時期を提示する事は困難であった。

【０００６】 本考案の課題は、かかる従来技術の課題を解決した、産業用ロボットの使用状 況にあわせて機械系構成部品の消耗度を一定周期毎に計算し、寿命による故障が 発生する前にオペレータに対し警告を発する機能を持たせ、ロボットの適切なオ ーバーホールの時期を提示することができる産業用ロボットの制御装置を提供す ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

このため本考案では、産業用ロボットの制御装置内部にロボット動作中の構成 部品に加わる力とその回転数の一定周期毎の値を取り込み、前記制御装置内部の 計算部で各前記構成部品の消耗度を一定周期毎に計算し、その累積値から各部品 毎の寿命判別を行い、前記ロボットが故障する前にロボットの保守・管理者に対 し警告を発するようにして、予防保全を可能としたことを特徴とする産業用ロボ ットの制御装置を提供することにより、上述した従来技術の課題を解決した。

【０００８】 好ましくは、ロボットの構成部品に加わる力と回転数の一定周期毎の値を取り 込むために、前記制御装置内部に前記ロボットの各軸の電動モータに流れる電流 値と回転数値を検出する機能を持つことにより、前記制御装置内部の計算部で各 周期毎の消費寿命を容易に計算できる。更にロボットの構成部品に加わる力の一 定周期毎の値を取り込むために前記ロボット本体に加速度計を設置し、ロボット に加わる加速度を検出する機能を持つことにより、前記制御装置内部の計算部で 各周期毎の各前記構成部品の消耗度を更に容易に計算できる。

【０００９】

【実施例】

図１は本考案の具体的実施例を機能のフローチャートとして示し、図２はに本 考案の具体的実施例産業用ロボットの制御装置の周辺機器を含めた構成をブロッ ク図で示す。図２において、記憶部３には、各部品毎の寿命計算に必要な定数と 、ロボットの累積稼動時間が記憶されている。Ａ／Ｄ変換部１では、一定周期毎 にサンプリングされた産業用ロボットの各軸の電流波形と速度波形の値を取り込 み、計算部２では、サンプリング時間毎に、記憶部３から取り出した各部品毎の 寿命計算に必要な定数及びロボットの累積稼動時間から、各構成部品の消費寿命 を計算し、その累積により実際のロボットの寿命を判定するようにされている。

【００１０】 一定周期でサンプリングした電流値Ｉ_i (A) と平均回転数（rps ）Ｎ_i から、 平均荷重サンプル値Ｆ_i を、 Ｆ_i ＝Ｋ_t ・Ｉ_i ．．．式３ Ｋ_t ：トルク定数kgf/A とすることにより、平均荷重Ｆは、式１から、

【００１１】

【数３】 と式４で与えられる。駆動系の構成部品の推定寿命Ｌは、式２と式４より、

【数４】 と式５で求めることができる。

【００１２】 累積回転数Ｌ_n は、

【数５】 と式６で求めることができるので、消耗度をＤとして、 Ｄ＝Ｌ_n ／Ｌ ．．．式７ と表すことができ、 Ｄ≧１ となった場合に、その駆動系の構成部品は寿命が きたと判断して交換指示をロボットのモニタ等に警告として出力する。

【００１３】 式５、式６、式７から、消耗度Ｄは、

【数６】 と式８で与えられる。Ｉ_i ^p ・ Ｎ_i を消耗度Ｄの増分と考え、この累積値を管 理することによって、寿命を判定する。

【００１４】

【考案の効果】

本考案によれば、産業用ロボットの制御装置内部にロボット動作中の構成部品 に加わる力とその回転数の一定周期毎の値を取り込み、前記制御装置内部の計算 部で各前記構成部品の消耗度を一定周期毎に計算し、その累積値から各部品毎の 寿命判別を行い、前記ロボットが故障する前にロボットの保守・管理者に対し警 告を発するようにしたので、リアルタイムで各駆動系構成部品の消費寿命を累積 して寿命判定を行うので、使用状況の変化により負荷が変化しても任意時点での 寿命を判定することが可能となり、適切な保守情報を制御装置からロボットの保 守・管理者に対し提供することができるので、産業用ロボットを用いた製造現場 での予防保全が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の具体的実施例を機能のフローチャート
として示した図。

【図２】本考案の具体的実施例産業用ロボットの制御装
置の周辺機器を含めた構成を示すブロック図。

【図３】従来の軸受の各段取りごとの総回転数と平均荷
重を示すタイムチャート。

【符号の説明】

１．．Ａ／Ｄ変換部 ２．．計算部 ３．．記憶部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 針木 和夫 富山県富山市石金20番地 株式会社不二越 内

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 産業用ロボットの制御装置内部にロボッ
   ト動作中の構成部品に加わる力とその回転数の一定周期
   毎の値を取り込み、前記制御装置内部の計算部で各前記
   構成部品の消耗度を一定周期毎に計算し、その累積値か
   ら各前記構成部品毎の消費寿命判別を行い、前記ロボッ
   トが故障する前にロボットの保守・管理者に対し警告を
   発するようにして、予防保全を可能としたことを特徴と
   する産業用ロボットの制御装置。
2. 【請求項２】 前記ロボットの構成部品に加わる力と回
   転数の一定周期毎の値を取り込むために、前記制御装置
   内部に前記ロボットの各軸の電動モータに流れる電流値
   と回転数値を検出する機能を持つことを特徴とする請求
   項１記載の産業用ロボットの制御装置。
3. 【請求項３】 前記ロボットの構成部品に加わる力の一
   定周期毎の値を取り込むために前記ロボット本体に加速
   度計を設置し、ロボットに加わる加速度を検出する機能
   を持つことを特徴とする請求項１記載の産業用ロボット
   の制御装置。