機器人保養支持裝置及方法與流程

2023-07-28 07:25:11 2

本發明涉及一種用於預測機器人的驅動系統的剩餘壽命並支持機器人的保養的機器人保養支持裝置及方法。

背景技術：

產業用機器人由於其長期的使用，會產生構成用於驅動機械臂及機器人外部軸的機器人驅動系統的機器的劣化(例如減速機的齒輪的磨耗)，因此機器人的動作精度會降低。進而，如果對這種狀態置之不理，那麼構成機器人驅動系統的機器會破損，導致機器人發生故障。

在設置在生產線的產業用機器人中，如果機器人發生故障那麼生產線整體將停止，導致生產效率降低而給生產計劃帶來障礙。因此，有想要在機器人發生故障前實施預防維護，而將故障防患於未然的市場要求。

為了應對這一市場要求，曾經考慮到一種例如基於構成機器人的驅動系統的機器(減速機等)的設計壽命與截至當前日期為止的機器人的運轉時間而推定這一機器的剩餘壽命的方法。

然而，由於存在決定機器的設計壽命時所設想的機器人運轉條件與實際的作業的機器人運轉條件大不相同的情況，因此根據基於機器的設計壽命與截至當前日期為止的機器人的運轉時間而推定這一機器的剩餘壽命的方法，維持這一推定值的高精度有所困難。

另一方面，例如在專利文獻1中提出了下述技術：經由通信線路收集實際作業中的機器人控制器的數據，且基於所收集的數據而實施故障診斷及維修(專利文獻1)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2007-190663號公報

技術實現要素：

[發明所要解決的問題]

然而，在所述現有技術中，雖然能基於當前的數據判斷當前是否需要維修(零件更換等)，但當判斷當前不需要維修時，針對將來何時需要維修，所述現有技術無法特定其時期(時機)。

即，在現有技術中，保持時間上的寬裕而預先計劃關於機器人的維修的作業日程有所困難，結果為存在不易適時地進行機器人的維修的問題。

本發明是鑑於所述現有技術的問題點而完成的，其目的在於提供一種能夠高精度地預測機器人驅動系統的剩餘壽命的機器人保養支持裝置及方法。

[解決問題的技術手段]

為了解決所述問題，本發明的第1形態的是一種用於預測機器人的驅動系統的壽命並支持保養的機器人保養支持裝置，其特徵在於具備：獲取數據存儲機構，用於存儲針對構成所述機器人的驅動系統的伺服電動機的電流指令值所獲取的數據；傾向診斷機構，用於基於存儲在所述獲取數據存儲機構的所述電流指令值的數據，診斷所述電流指令值的將來變化傾向；及壽命判定機構，其用於基於利用所述傾向診斷機構獲得的所述電流指令值的將來變化傾向，判定所述電流指令值距離到達預先設定值的期間。

根據第1形態，本發明的第2形態的特徵在於：所述獲取數據存儲機構存儲關於與構成所述機器人的驅動系統的多個所述伺服電動機相關的多個所述電流指令值的數據，且還具備對象數據選擇機構，該對象數據選擇機構用於從所述多個電流指令值中選擇應作為所述傾向診斷機構的診斷對象的所述電流指令值。

根據第1或第2形態，本發明的第3形態的特徵在於：所述傾向診斷機構具有將表示所述電流指令值的將來變化傾向的預測線在顯示機構以圖表顯示的功能。

根據第3形態，本發明的第4形態的特徵在於：所述壽命判定機構構成為，將對應於所述圖表中所顯示的所述預測線與所述圖表中所設定的基準線的交點的時刻判定為預測壽命。

根據第1至第4形態中的任一形態，本發明的第5形態的特徵在於：還具備診斷項目選擇機構，該診斷項目選擇機構用於從i2監視器、負載、及峰值電流中選擇所述傾向診斷機構的所述電流指令值的診斷項目。

根據第1至第5形態中的任一形態，本發明的第6形態的特徵在於：還具備設定值變更機構，該設定值變更機構用於變更在所述傾向診斷機構的診斷時所使用的設定值。

根據第1至第6形態中的任一形態，本發明的第7形態的特徵在於：在所述傾向診斷機構的診斷時所使用的所述設定值包含關於所述電流指令值的閾值、從當前日期開始的對象數據天數、從當前日期到判定日期的天數、及診斷演算中使用的最低數據數中的至少一個。

根據第1至第7形態中的任一形態，本發明的第8形態的特徵在於：所述傾向診斷機構構成為僅基於所述機器人的動作中的所述電流指令值而進行診斷。

為了解決所述問題，本發明的第9形態是一種用於預測機器人的驅動系統的壽命並支持保養的機器人保養支持裝置，其特徵在於具備：獲取數據存儲機構，用於存儲針對構成所述機器人的驅動系統的伺服電動機的電流指令值所獲取的數據；傾向診斷機構，用於基於存儲在所述獲取數據存儲機構的所述電流指令值的數據，診斷所述電流指令值的將來變化傾向；壽命判定機構，用於基於利用所述傾向診斷機構獲得的所述電流指令值的將來變化傾向，判定所述電流指令值距離到達預先設定值的期間；及顯示機構，用於經由通信網絡獲取並顯示所述傾向診斷機構的診斷結果及所述壽命判定機構的判定結果中的至少一個。

此外，還能夠適當地組合本發明的第9形態與所述本發明的第1至第8形態中的任意一個或多個形態。

為了解決所述問題，本發明的第10形態是一種用於預測機器人的驅動系統的壽命並支持保養的機器人保養支持方法，其特徵在於具備：獲取數據存儲步驟，存儲針對構成所述機器人的驅動系統的伺服電動機的電流指令值所獲取的數據；傾向診斷步驟，基於利用所述獲取數據存儲步驟存儲的所述電流指令值的數據，診斷所述電流指令值的將來變化傾向；及壽命判定步驟，基於利用所述傾向診斷步驟獲得的所述電流指令值的將來變化傾向，判定所述電流指令值距離到達預先設定值的期間。

根據第10形態，本發明的第11形態的特徵在於：在所述獲取數據存儲步驟中存儲關於與構成所述機器人的驅動系統的多個所述伺服電動機相關的多個所述電流指令值的數據，且還具備對象數據選擇步驟，該對象數據選擇步驟從所述多個電流指令值中選擇應作為所述傾向診斷步驟的診斷對象的所述電流指令值。

根據第10或第11形態，本發明的第12形態的特徵在於：在所述傾向診斷步驟中將表示所述電流指令值的將來變化傾向的預測線在顯示機構上以圖表顯示。

根據第12形態，本發明的第13形態的特徵在於：在所述壽命判定步驟中將對應於所述圖表中所顯示的所述預測線與所述圖表中所設定的基準線的交點的時刻判定為預測壽命。

根據第10至第13形態中的任一形態，本發明的第14形態的特徵在於：還具備診斷項目選擇步驟，該診斷項目選擇步驟用於從i2監視器、負載、及峰值電流中選擇所述傾向診斷步驟的所述電流指令值的診斷項目。

根據第10至第14形態中的任一形態，本發明的第15形態的特徵在於：還具備設定值變更步驟，該設定值變更步驟用於變更在所述傾向診斷步驟的診斷時所使用的設定值。

根據第10至第15形態中的任一形態，本發明的第16形態的特徵在於：在所述傾向診斷步驟的診斷時所使用的所述設定值包含關於所述電流指令值的閾值、從當前日期開始的對象數據天數、從當前日期到判定日期的天數、及診斷演算中使用的最低數據數中的至少一個。

根據第10至第16形態中的任一形態，本發明的第17形態的特徵在於：在所述傾向診斷步驟中僅基於所述機器人的動作中的所述電流指令值而進行診斷。

[發明的效果]

根據本發明可提供一種能夠高精度地預測機器人驅動系統的剩餘壽命的機器人保養支持裝置及方法。

附圖說明

圖1是表示本發明的一個實施方式的機器人保養支持裝置的概略構成的框圖。

圖2是表示在圖1所示的機器人保養支持裝置中所使用的對象數據的圖。

圖3是表示在圖1所示的機器人保養支持裝置中所使用的設定項目的圖。

圖4是表示由圖1所示的機器人保養支持裝置而製作的趨勢圖表的各項目的圖。

圖5是表示由圖1所示的機器人保養支持裝置所製作的趨勢圖表的一例的圖。

圖6是表示使用圖1所示的機器人保養支持裝置預測機器人驅動系統的剩餘壽命的方法的流程圖。

具體實施方式

以下，參照附圖說明本發明的一個實施方式的機器人保養支持裝置。

首先，針對作為本實施方式的機器人保養支持裝置的對象的機器人的概略構成進行說明。該機器人具備機械臂及用於驅動其機械臂或機器人的外部軸的機器人驅動系統。

機器人驅動系統具有產生驅動力的伺服電動機、將來自伺服電動機的驅動力傳遞到機械臂或機器人外部軸的減速機、及檢測伺服電動機的位置的編碼器。機器人驅動系統被包含位置環路、速度環路、及電流環路的伺服控制系統控制。

如圖1所示，作為本實施方式的機器人保養支持裝置的對象的機器人具備具有8個驅動軸jt1～jt8的機器人驅動系統r1，且這個機器人驅動系統r1由機器人控制器r2控制。

而且，本實施方式的機器人保養支持裝置1是用於預測機器人驅動系統r1的壽命並支持保養的裝置。

如圖1所示，機器人保養支持裝置1具備數據獲取機構2，該數據獲取機構2用於從機器人控制器r2獲取關於對應於機器人驅動系統r1的各驅動軸jt1～jt8的各伺服電動機的電流指令值的數據。

數據獲取機構2的數據獲取可經由網際網路等通信線路而從機器人控制器r2獲取，還可將用於數據獲取的襯底連接於機器人控制器r2，而從機器人控制器r2直接獲取數據。

利用數據獲取機構2所獲取的關於電流指令值的數據被輸送到在pc3內所構成的獲取數據存儲機構4，並存儲在此。獲取數據存儲機構4存儲關於與構成機器人驅動系統r1的多個伺服電動機相關的多個電流指令值的數據。

機器人保養支持裝置1還具備用於診斷伺服電動機的電流指令值的將來變化傾向的傾向診斷機構5。這一傾向診斷機構5基於關於存儲在獲取數據存儲機構4的電流指令值的數據，診斷電流指令值的將來變化傾向。診斷結果能夠例如以趨勢圖表輸出。

機器人保養支持裝置1還具備用於判定機器人驅動系統r1壽命的壽命判定機構6。這一壽命判定機構6基於利用傾向診斷機構5獲得的電流指令值的將來變化傾向而判定構成機器人驅動系統r1的伺服電動機的電流指令值距離到達預先設定值的期間。

機器人保養支持裝置1還具備對象數據選擇機構7，該對象數據選擇機構7用於從對應於各驅動軸jt1～jt8的多個電流指令值中選擇應作為傾向診斷機構5的診斷對象的電流指令值。即，能夠利用對象數據選擇機構7選擇應進行剩餘壽命判定的驅動軸jt1～jt8。

如圖2所示，利用對象數據選擇機構7所選擇的對象數據是由機器人教示程序所設定的執行區間的數據。即，僅將關於機器人動作中的電流指令值的數據作為診斷對象，而不將機器人停止中的數據作為診斷對象。藉此，能夠提高剩餘壽命的判定精度。

機器人保養支持裝置1的傾向診斷機構5具有將表示電流指令值的將來變化傾向的預測線在顯示機構8以圖表顯示(趨勢圖表)的功能。而且，壽命判定機構6構成為將對應於圖表中所顯示的預測線與圖表中所設定的基準線的交點的時刻判定為預測壽命。

機器人保養支持裝置1還具備診斷項目選擇機構9，該診斷項目選擇機構9用於從i2監視器、負載(duty)、及峰值電流中選擇傾向診斷機構5的電流指令值的診斷項目。

如圖3所示，i2監視器以初始計測值為基準，將閾值設定為107％(設計基準)。負載以電動機連續制動電流值(電動機製造廠規格)為基準。峰值電流值以電流限制值(放大器、減速機、及電動機的電流極限)為基準。

另外，機器人保養支持裝置1具備設定值變更機構10，該設定值變更機構10用於變更在傾向診斷機構5的診斷時所使用的設定值。如圖3所示，在傾向診斷機構5的診斷時所使用的設定值包含關於電流指令值的閾值、從當前日期開始的對象數據天數(參考天數)、從當前日期到判定日期(壽命預測值)的天數(判定天數)、及診斷演算中使用的最低數據數。

在機器人保養支持裝置1的顯示機構8中所顯示的圖表包含圖4所示的項目，且在圖5顯示其一例。在圖5中，在診斷項目選擇部11中選擇i2監視器的情況下，顯示有關於與由對象數據選擇部12所選擇的驅動軸jt1對應的伺服電動機的電流指令值的診斷結果。

圖5所示的圖表的x軸(橫軸)是表示獲取電流指令值的數據的日期時間，而y軸(縱軸)針對相對於驅動軸jt1的伺服電動機的電流指令值，而將i2監視器以診斷項目顯示。同圖表的參考天數為預設的10天。同圖表中的用作剩餘壽命的判定基準的基準線13由基準值×閾值/100決定。

在同圖表中顯示有基於電流指令值的標繪數據14，利用最小二乘法求得的預測線15。這一預測線15與基準線13的交點顯示為剩餘壽命的預測日期16。

接著，參照圖6說明使用所述機器人保養支持裝置1來預測機器人驅動系統r1的壽命並支持機器人的保養的方法。

首先，利用獲取數據存儲機構4存儲利用數據獲取機構2所獲取的關於與多個驅動軸jt1～jt8對應的伺服電動機的電流指令值的數據(獲取數據存儲步驟s1)。隨後，從對應於多個驅動軸jt1～jt8的多個電流指令值中選擇應作為診斷對象的電流指令值(對象數據選擇步驟s2)。

接著，利用診斷項目選擇機構9從i2監視器、負載、及峰值電流中選擇診斷項目(診斷項目選擇步驟s3)。另外，根據需要利用設定值變更機構10變更有關閾值、參考天數、判定天數、及數據數的默認值(設定值變更步驟s4)。

接著，利用傾向診斷機構5將關於所選擇的電流指令值數據及診斷項目的診斷結果標繪在圖表中(診斷結果標繪步驟s5)。接著，基於圖表中所標繪的診斷結果，利用最小二乘法描繪預測線(預測線描繪步驟s6)。診斷結果標繪步驟s5及預測線描繪步驟s6構成診斷電流指令值的將來變化傾向的傾向診斷步驟。

接著，利用壽命判定機構6，基於利用傾向診斷步驟s5、s6獲得的電流指令值的將來變化傾向，而判定電流指令值距離到達預先設定基準線13的期間(壽命判定步驟s7)。即，在壽命判定步驟s7中，將對應於圖5的圖表中所顯示的預測線15與圖表中所設定的基準線13的交點的時刻判定為預測壽命。

如以上所述，根據本實施方式，基於機器人驅動系統r1的伺服電動機的電流指令值的數據，可高精度地預測機器人驅動系統r1的剩餘壽命。藉此，可適時地實施機器人的維修，而將因故障所導致的機器人的停止時間最小化，從而能夠確實地防止設置有機器人的生產線的生產效率的降低。

特別是，在本實施方式中，由於傾向診斷機構5僅基於機器人的動作中的電流指令值而進行診斷，因此能夠進一步提高機器人驅動系統r1的剩餘壽命的預測精度。

作為本發明的另一個實施方式，在所述實施方式的構成中除了連接於機器人控制器r2的顯示機構8外(或取代顯示機構8)，還可設置與機器人控制器r2的pc3經由網際網路等通信網絡能夠連接的裝置。

這樣的裝置，優選平板式終端、智慧型手機、膝上型pc等所謂的智能裝置，或還可使用一般的桌上型pc。總之，在遠離設置有機器人的現場的位置，只要是經由通信網絡可與pc3連接的裝置即可。

根據本實施方式的機器人保養支持裝置及方法，即便在遠離設置有機器人的現場的位置，仍能夠遠距離地確認機器人的狀態。藉此，可更確實且更適時地進行機器人的保養作業。

[符號的說明]

1機器人保養支持裝置

2數據獲取機構

3pc

4獲取數據存儲機構

5傾向診斷機構

6壽命判定機構

7對象數據選擇機構

8顯示機構

9診斷項目選擇機構

10設定值變更機構

11診斷項目選擇部

12對象數據選擇部

13圖表的基準線

14標繪數據

15圖表的預測線

16剩餘壽命的預測日期

r1機器人驅動系統

r2機器人控制器

s1獲取數據存儲步驟

s2對象數據選擇步驟

s3診斷項目選擇步驟

s4設定值變更步驟

s5診斷結果標繪步驟(傾向診斷步驟)

s6預測線描繪步驟(傾向診斷步驟)

s7壽命判定步驟