JP4323263B2

JP4323263B2 - Life evaluation device

Info

Publication number: JP4323263B2
Application number: JP2003300848A
Authority: JP
Inventors: 敬仁酒井; 清石前川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2023-08-26
Also published as: JP2005069907A

Description

本発明は、ロボット、搬送機等におけるメカニカルシステムの機械要素の寿命を評価する寿命評価装置に関するものである。 The present invention relates to a life evaluation apparatus for evaluating the life of a mechanical element of a mechanical system in a robot, a transporter or the like.

特許文献１に記載のように、従来の寿命評価装置は、サンプリング時間毎にサーボモータに指令しているモータトルクと回転数を利用して、減速機やグリースの寿命を演算して、減速機等の寿命を推定できるものである。
特開平７−１２４８８９号公報(図１） As described in Patent Document 1, the conventional life evaluation apparatus calculates the lifespan of the reduction gear and grease by using the motor torque and the rotational speed commanded to the servo motor every sampling time, and reduces the reduction gear. Etc. can be estimated.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-124889 (FIG. 1)

しかしながら、上記寿命評価装置は、減速機やグリースの寿命を求めることができるが、軸受のようにモータトルクからは作用するトルク及び力を算出できない機械要素の寿命の予測はできないという問題点があった。 However, the above-mentioned life evaluation apparatus can determine the lifespan of the reduction gear and grease, but there is a problem that the lifespan of mechanical elements that cannot calculate the torque and force acting from the motor torque, such as a bearing, cannot be predicted. It was.

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、モータの位置指令もしくは現在位置から機械要素に作用するトルク及び力を算出し、機械要素の寿命を評価する寿命評価装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. A life evaluation apparatus for calculating the torque and force acting on a machine element from a motor position command or a current position and evaluating the life of the machine element is provided. It is intended to provide.

第１の発明に係る寿命評価装置は、モータによって駆動される機械要素を有するメカニカルシステムの前記機械要素の寿命が尽きたか否かを判断する寿命評価装置であって、前記モータへの位置指令に基づいて前記機械要素の位置、速度および加速度を求めるとともに、求めた位置、速度および加速度に運動方程式を用いて前記機械要素に作用するトルクまたは力を求めてトルク信号を発生するトルク算出手段と、前記モータへの位置指令に基づいて前記機械要素の速度を求めて速度信号を発生する速度算出手段と、前記機械要素の動作時間又は前記寿命評価装置の動作時間を検出して動作時間信号を発生する動作時間検出手段と、前記速度信号および前記動作時間信号に基づいて前記機械要素の移動量を求めると共に、前記トルク信号に基づいて該移動量を補正した補正移動量を求める補正移動量算出手段と、前記補正移動量の累積値と予め定められた移動量とを比較することにより前記機械要素の寿命が尽きたか否かを判断すると共に、該寿命が尽きたと判断した場合に寿命終了信号を発生する寿命判断手段と、を備えたことを特徴とするものである。 A life evaluation apparatus according to a first aspect of the present invention is a life evaluation apparatus for determining whether or not a life of a mechanical element of a mechanical system having a mechanical element driven by a motor has been exhausted, and for receiving a position command to the motor . position of the machine element based, velocity and acceleration with determined Mel, obtained position, torque calculating means for generating a torque signal in search of torque or force acting on the machine element with the equations of motion to the speed and acceleration Speed calculating means for determining a speed of the machine element based on a position command to the motor and generating a speed signal; an operating time signal by detecting an operating time of the machine element or an operating time of the life evaluation device; and operation time detecting means for generating a, the determining an amount of movement of the machine element on the basis of the speed signal and the operation time signal, based on the torque signal A correction movement amount calculating means for calculating a correction moving amount obtained by correcting the amount of movement have, whether the life of the machine element is exhausted by comparing the cumulative value with a predetermined amount of movement of the correction moving amount And a life judging means for generating a life end signal when it is judged that the life has been exhausted.

第２の発明に係る寿命評価装置は、前記モータへの位置指令に基づいて動作する前記モータの回転位置を検出して位置検出信号を発生する位置検出手段をさらに備え、前記トルク算出手段は、前記位置検出手段が発生する位置検出信号を用いて前記トルク信号を発生し、前記速度算出手段は、前記位置検出手段が発生する位置検出信号を用いて前記速度信号を発生することを特徴とするものである。 The life evaluation apparatus according to a second aspect of the present invention further comprises position detection means for detecting a rotational position of the motor that operates based on a position command to the motor and generating a position detection signal, and the torque calculation means comprises: The torque signal is generated using a position detection signal generated by the position detection means, and the speed calculation means generates the speed signal using a position detection signal generated by the position detection means. Is.

第１の発明によれば、補正移動量算出手段が速度信号および動作時間信号に基づいて機械要素の移動量を求めると共に、トルク信号に基づいて該移動量を補正した補正移動量を求め、寿命判断手段が補正移動量の累積値と予め定められた移動量とを比較することにより機械要素の寿命が尽きたか否かを判断すると共に、該寿命が尽きたと判断した場合に寿命終了信号を発生するので、例えば、機械要素が歯付きベルトのように、作用するトルクに応じて、寿命が尽きるまでに動作可能な移動量が異なる機械要素の寿命評価ができるという効果がある。 According to the first invention, the corrected movement amount calculating means obtains the movement amount of the machine element based on the speed signal and the operation time signal, obtains the corrected movement amount obtained by correcting the movement amount based on the torque signal, and determines the life. Judgment means determines whether or not the life of the machine element has expired by comparing the accumulated value of the corrected movement amount with a predetermined movement amount, and generates a life end signal when it is determined that the life has expired Therefore, for example, there is an effect that it is possible to evaluate the life of a machine element having a different amount of movement that can be operated until the end of the life according to the torque to which the machine element acts, such as a toothed belt.

第２の発明によれば、位置検出手段からの位置検出信号を用いてトルク信号を発生し、位置検出信号を用いて速度信号を発生する場合であっても第１の発明と同様の効果を有する。 According to the second invention, even when the torque signal is generated using the position detection signal from the position detection means and the speed signal is generated using the position detection signal, the same effect as the first invention is obtained. Have.

実施の形態１
本発明の一実施の形態を図１によって説明する。図１は寿命評価装置のブロック図である。実施の形態１ではメカニカルシステムとしてロボットを例にし、機械要素としてハーモニックドライブ減速機(以下、適宜減速機という)を例にして説明する。
図１において、寿命評価装置は、ロボットの動作プログラムを解析するプログラム解析部３と、プログラム解析部３の解析結果にしたがってモータ９の位置指令値を生成する指令値生成部５と、該位置指令値にしたがってモータ９に対する制御量（例えば、モータ電流、モータ速度）を更新し、モータ９の電流や速度等を制御するモータ制御部７と、モータ９の回転位置を検出して位置検出信号を発生する位置検出器１３と、位置検出器１３からの位置検出信号に応じてモータ９に対するロボットの減速機１１に作用するトルク又は力の少なくとも一方を算出してトルク信号を発生するトルク算出部１５と、寿命評価装置を動作させる電源(図示せず)オン・オフによって連動する電源スイッチ１６のオン・オフにより検出して動作時間信号ｔaを発生する動作時間検出部１７と、位置検出信号により減速機１１の速度を算出して速度信号を発生する速度算出部１９と、動作時間検出部１７からの動作時間信号ｔa、トルク算出部１５からのトルク信号、速度算出部１９の速度信号を用いて、平均負荷トルク又は平均負荷力の少なくとも一方と平均速度を算出し、今回の寿命減少度演算期間における減速機１１の寿命減少量(寿命減少時間)を算出し、さらに今回の寿命減少度演算期間における減速機１１の動作時間と上記算出した寿命減少時間の比から、今回の期間における減速機１１の寿命減少量を算出する寿命算出部２１と、寿命算出部２１から出力される寿命減少量を累積し、累積値が所定値以上になった減速機１１が寿命に達したと判別して、該寿命が尽きたこと判断すると、寿命終了信号を発生する寿命判断部２３とを備えている。 Embodiment 1
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram of the life evaluation apparatus. In the first embodiment, a robot will be described as an example of a mechanical system, and a harmonic drive speed reducer (hereinafter referred to as an appropriate speed reducer) will be described as an example of a mechanical element.
In FIG. 1, a life evaluation apparatus includes a program analysis unit 3 that analyzes an operation program of a robot, a command value generation unit 5 that generates a position command value of a motor 9 according to an analysis result of the program analysis unit 3, and the position command The control amount (for example, motor current, motor speed) for the motor 9 is updated according to the value, the motor control unit 7 that controls the current, speed, etc. of the motor 9 and the rotational position of the motor 9 are detected and the position detection signal is output. The generated position detector 13 and a torque calculation unit 15 that generates a torque signal by calculating at least one of torque or force acting on the motor speed reducer 11 with respect to the motor 9 according to the position detection signal from the position detector 13. And an operating time signal ta detected by turning on / off a power switch 16 that is linked by turning on / off a power source (not shown) for operating the life evaluation device. From the generated operation time detection unit 17, the speed calculation unit 19 that calculates the speed of the speed reducer 11 from the position detection signal and generates a speed signal, the operation time signal ta from the operation time detection unit 17, and the torque calculation unit 15 And the speed signal of the speed calculation unit 19 are used to calculate at least one of the average load torque or the average load force and the average speed, and the life reduction amount (life reduction) of the speed reducer 11 in the current life reduction degree calculation period. The life calculation unit 21 calculates the life reduction amount of the speed reducer 11 in the current period from the ratio of the operation time of the speed reducer 11 in the current life reduction degree calculation period and the calculated life reduction time. When the life reduction amount output from the life calculation unit 21 is accumulated, it is determined that the reduction gear 11 whose accumulated value is equal to or greater than the predetermined value has reached the life, and it is determined that the life has been exhausted, And a life determining unit 23 for generating an end signal.

＜運動方程式に基づくトルク、力の算出＞
まず、ハーモニックドライブ減速機１１は、周知のようにウェーブジェネレータ、フレクスプライン、サーキュラスプラインから成り、フレクスプラインとサーキュラスプラインとにクロスローラベアリングが介在されている。
上記トルク算出部１５の詳細を説明する。予めニュートンオイラー法によりロボットの運動方程式を導入しておいて、ロボットの第ｉ軸の駆動トルクをτiとし、第i軸の位置をθi、第i軸の速度をｖi、第i軸の加速度をａiとし、各軸の駆動トルクτiを縦に並べたベクトルをτ、各軸の位置θiを縦に並べたベクトルをθ、各軸の速度ｖiを縦に並べたベクトルをｖ、各軸の加速度ａiを縦に並べたベクトルをａとする。 <Calculation of torque and force based on equation of motion>
First, the harmonic drive speed reducer 11 includes a wave generator, a flex spline, and a circular spline, as is well known, and a cross roller bearing is interposed between the flex spline and the circular spline.
Details of the torque calculator 15 will be described. The equation of motion of the robot is introduced in advance by the Newton Euler method, and the driving torque of the i-axis of the robot is set to τi, the position of the i-axis is θi, the speed of the i-axis is vi, and the acceleration of the i-axis is a i, a vector in which the driving torque τ i of each axis is arranged vertically, τ, a vector in which the position θ i of each axis is arranged vertically, θ, a vector in which the speed vi of each axis is arranged vertically, v, and the acceleration of each axis Let a be a vector in which ai are arranged vertically.

位置θiはモータ９の現在位置と減速機１１の減速比とから算出し、速度ｖiはモータ９の現在速度と減速機の減速比とから算出し、加速度ａiはモータ９の現在加速度と減速機の減速比とから算出する。このとき、ニュートンオイラー法で求めたロボットの運動方程式から各軸の駆動トルクτiを縦に並べたベクトルτは下式により算出する。
τ＝M(θ)a＋h(θ,v)+g(θ) ・・・・(1)
ここに、M(θ)：慣性行列、h(θ,v)：遠心・コリオリ力、g(θ)：重力
さらに、各軸の回転軸上に原点があり、かつ、Z軸が回転軸と一致する座標系でのX軸方向の力をFxi、Y軸方向の力Fyi、Z軸方向の力をFziとし、Fxiを縦に並べたベクトルをFx、Fyiを縦に並べたベクトルFy、Fziを縦に並べたベクトルをFzとすると、各軸の駆動トルクの演算と同様に、ニュートンオイラー法で求めたロボットの運動方程式を用いて、Fx，Fy，Fzを下式により求める。
Fx= Mx(θ)a＋hx(θ,v)+gx(θ) ・・・・(2)
Fy= My(θ)a＋hy(θ,v)+gy(θ) ・・・・(3)
Fz= Mz(θ)a＋hz(θ,v)+gz(θ) ・・・・(4)
減速機１１の場合、第i軸の減速機の出力トルクは(1)式のτの第i要素になり、第i軸の減速機１１のクロスローラベアリングに作用するラジアル荷重Fri及びアキシャル荷重Faiは下式により算出する。
Fri=(Fxi^２+Fyi^２)^１／２・・・・(5)
Fai=Fzi ・・・・(6)
(1)〜(6)式で算出した減速機１１の出力トルクとクロスローラベアリングに作用するラジアル荷重及びアキシャル荷重をトルク信号として寿命算出部２１へ出力する。 The position θi is calculated from the current position of the motor 9 and the reduction ratio of the speed reducer 11, the speed vi is calculated from the current speed of the motor 9 and the speed reduction ratio of the speed reducer, and the acceleration ai is the current acceleration of the motor 9 and the speed reducer. It is calculated from the reduction ratio. At this time, a vector τ obtained by vertically arranging the driving torques τi of the respective axes is calculated by the following equation from the equation of motion of the robot obtained by the Newton Euler method.
τ = M (θ) a + h (θ, v) + g (θ) (1)
Where M (θ): inertia matrix, h (θ, v): centrifugal / Coriolis force, g (θ): gravity Furthermore, the origin is on the rotation axis of each axis, and the Z axis is the rotation axis. In the coordinate system, the force in the X-axis direction is Fxi, the force in the Y-axis direction is Fyi, the force in the Z-axis direction is Fzi, the vector in which Fxi is arranged vertically is Fx, and the vector in which Fyi is arranged vertically is Fy, Fzi Fx, Fy, and Fz are obtained by the following equations using the equation of motion of the robot obtained by the Newton Euler method, similarly to the calculation of the driving torque of each axis.
Fx = Mx (θ) a + hx (θ, v) + gx (θ) (2)
Fy = My (θ) a + hy (θ, v) + gy (θ) (3)
Fz = Mz (θ) a + hz (θ, v) + gz (θ) (4)
In the case of the reducer 11, the output torque of the i-axis reducer is the i-th element of τ in equation (1), and the radial load Fri and the axial load Fai acting on the cross roller bearing of the i-axis reducer 11. Is calculated by the following formula.
Fri = (Fxi ² + Fyi ² ) ^1/2・・・・ (5)
Fai = Fzi ・・・・ (6)
The output torque of the reduction gear 11 calculated by the equations (1) to (6) and the radial load and axial load acting on the cross roller bearing are output to the life calculation unit 21 as torque signals.

速度算出部１９は、位置検出器１３から出力されるモータ９の現在位置からモータ９の現在速度を演算し、該現在速度から減速機１１の入力回転数riを演算する。
寿命算出部２１は、入力された動作時間検出部１７からの動作時間信号ｔａと共にトルク算出部１５から出力される減速機１１の出力トルクとクロスローラベアリングに作用するラジアル荷重及びアキシャル荷重から、減速機１１の平均負荷トルクとクロスローラベアリングに作用する平均ラジアル荷重、平均アキシャル荷重、動等価ラジアル荷重を演算すると共に、速度算出部１９から出力される入力回転数から、平均入力回転数Tavi及び平均出力回転数Naviを演算する。 The speed calculation unit 19 calculates the current speed of the motor 9 from the current position of the motor 9 output from the position detector 13, and calculates the input rotational speed ri of the speed reducer 11 from the current speed.
The life calculation unit 21 decelerates from the output torque of the speed reducer 11 output from the torque calculation unit 15 together with the operation time signal ta from the input operation time detection unit 17 and the radial load and axial load acting on the cross roller bearing. In addition to calculating the average load torque of the machine 11 and the average radial load, average axial load, and dynamic equivalent radial load acting on the cross roller bearing, the average input rotation speed Tavi and the average are calculated from the input rotation speed output from the speed calculation unit 19. Calculate the output speed Navi.

平均負荷トルクTavi及び平均入力回転数Naviは以下の手順で算出する。まず、第i軸の減速機１１の出力トルクτiの絶対値Tiと第i軸の減速機入力回転数の絶対値niを演算する。[k]が第ｋ番目の演算周期における値、添え字iは第i軸を意味するとし、Tavai[k]、Tavbi[k]、Navbi[k]を以下で算出する。これらの初期値を全て０とする。
Tavai[k]＝Tavai[k-1]＋ni[k]×△t×Ti[k]^ak ・・・・(7)
Tavbi[k]＝Tavbi[k-1]＋ni[k]×△t ・・・・(8)
Navbi[k]＝Navbi[k-1]＋△t ・・・・(9)
ここに、△t：寿命算出部２１の演算周期、ak：機械要素ごとに定まる定数で、減速機のウエーブ・ジェネレータ・ベアリング等の玉軸受けの場合はak=3、ころ軸受けの場合はak=10/3 となる。 The average load torque Tavi and the average input rotation speed Navi are calculated by the following procedure. First, the absolute value Ti of the output torque τi of the i-axis reducer 11 and the absolute value ni of the i-axis reducer input rotational speed are calculated. It is assumed that [k] is a value in the k-th calculation cycle, the subscript i means the i-th axis, and Tavai [k], Tavbi [k], and Navbi [k] are calculated as follows. These initial values are all 0.
Tavai [k] ＝ Tavai [k-1] + ni [k] × △ t × Ti [k] ^ak・・・・ (7)
Tavbi [k] = Tavbi [k-1] + ni [k] × △ t (8)
Navbi [k] = Navbi [k-1] + △ t (9)
Where Δt is the calculation cycle of the life calculating unit 21, ak is a constant determined for each machine element, ak = 3 for a ball bearing such as a wave generator / bearing of a speed reducer, and ak = for a roller bearing. 10/3.

次に、安全率をｂとして、Tavi[k]、Navi[k]をそれぞれ下式により算出する。
Tavi[k]＝ｂ×(Tavai[k]／Tavbi[k])^1/ak ・・・(10)
Navi[k]＝Tavbi[k]／Navbi[k] ・・・・(11)
次に、出力回転数の絶対値miを入力回転数の絶対値niと減速比から演算する。アキシャル荷重Faiの絶対値をFaaiとし、平均出力回転数Mavi、平均ラジアル荷重Fravi、平均アキシャル荷重Faaviを算出する。
Fravai[k]＝Fravai[k-1]＋mi[k]×△t×Fri[k]^ak ・・・・(12)
Faavai[k]＝Faavai[k-1]＋mi[k] ×△t×Faai[k]^ak ・・・・(13)
Tavci[k]＝Tavci[k-1]＋mi[k]×△t ・・・・(14)
Fravi[k]＝（Frvai[k]／Tavci[k]）^1/ak ・・・・(15)
Faavi[k]＝（Favai[k]／Tavci[k]）^1/ak ・・・・(16)
Mavi[k]＝Tavci[k]／Navbi[k] ・・・・(17)
ここに、クロスローラベアリングの場合はak=10/3である。上記(7)式〜(17)式の演算は寿命算出部２１の演算周期毎に実施する。この周期の累積が動作時間検出部１７からの動作時間信号と一致する。すなわち、動作時間検出部１７からの動作時間信号に基づいて寿命を判断することになる。 Next, Tavi [k] and Navi [k] are respectively calculated by the following equations, where b is the safety factor.
Tavi [k] = b × (Tavai [k] / Tavbi [k]) ^{1 / ak} (10)
Navi [k] ＝ Tavbi [k] / Navbi [k] (11)
Next, the absolute value mi of the output rotational speed is calculated from the absolute value ni of the input rotational speed and the reduction ratio. The absolute value of the axial load Faai is Faai, and the average output rotational speed Mavi, the average radial load Fraavi, and the average axial load Faavi are calculated.
Fravai [k] ＝ Fravai [k-1] + mi [k] × △ t × Fri [k] ^ak (12)
Faavai [k] = Faavai [k-1] + mi [k] x △ t x Faai [k] ^ak ... (13)
Tavci [k] = Tavci [k-1] + mi [k] × △ t (14)
Fravi [k] = (Frvai [k] / Tavci [k]) ^{1 / ak}・・・・ (15)
Faavi [k] = (Favai [k] / Tavci [k]) ^{1 / ak}・・・・ (16)
Mavi [k] ＝ Tavci [k] / Navbi [k] (17)
Here, in the case of the cross roller bearing, ak = 10/3. The calculations of the above formulas (7) to (17) are performed every calculation cycle of the life calculation unit 21. The accumulated period coincides with the operation time signal from the operation time detector 17. That is, the life is determined based on the operation time signal from the operation time detector 17.

次にウェーブジェネレータの寿命Lwiを下式により求める。
Lwi＝L10i×（Tri／Tavi[k]）^ak×（Nri／Navi[k]）・・・・(18)
ここに、Tri：定格負荷トルク、Nri：定格回転数
動等価ラジアル荷重Pci、クロスローラベアリングの寿命Lciを下式により求める。
Pci＝Xi×(Fravi[k]+2*( Fravi[k]×lbi+ Faavi[k]×lai)/dpi)+Yi×+ Faavi[k]・(19)
Lci＝10⁶×（Ci／fwi／Pci）^10/3／60／Mavi[k] ・・・・(20)
ここに、L10i、Tri、Nri、Xi、Yi、lbi、lai、dpi、Ci、fwi、はそれぞれウェーブジェネレータのL10寿命（10％破壊確率寿命）、定格トルク、定格回転数、クロスローラベアリングのラジアル荷重係数、アキシャル荷重係数、ラジアル荷重作用距離、アキシャル荷重作用距離、コロのピッチ円径、基本動定格荷重、荷重係数である。 Next, the life Lwi of the wave generator is obtained by the following equation.
Lwi = L10i x (Tri / Tavi [k]) ^ak x (Nri / Navi [k]) ... (18)
Here, Tri: rated load torque, Nri: rated rotational speed, dynamic equivalent radial load Pci, and life Lci of the cross roller bearing are obtained by the following equations.
Pci ＝ Xi × (Fravi [k] + 2 * (Fravi [k] × lbi + Faavi [k] × lai) / dpi) + Yi × + Faavi [k] ・ (19)
^{Lci = 10 6 × (Ci /} fwi / Pci) 10/3 / 60 / Mavi [k] ···· (20)
Here, L10i, Tri, Nri, Xi, Yi, lbi, lai, dpi, Ci, fwi are the L10 life of the wave generator (10% probability of failure life), rated torque, rated speed, radial of the cross roller bearing, respectively. Load coefficient, axial load coefficient, radial load working distance, axial load working distance, roller pitch circle diameter, basic dynamic load rating, and load coefficient.

上記(18)〜(20)式の演算は、動作時間Navbi[k]が予め定められた寿命減少算出期間の時間に到達するたびに実施し、上記(18)〜(20)式の演算後、上記(7)〜(17)式の演算結果と演算周期ｋをリセットする。さらにウェーブジェネレータの減少度shwiとクロスローラベアリングの減少度shciをそれぞれ算出して寿命判断部２３へ出力する。
shwi＝Navbi[k]／Lwi ・・・・(21)
shci＝Navbi[k]／Lci ・・・・(22)
寿命判断部２３は、寿命算出部２１から出力される寿命減少量を累積し、該減少量が所定値として例えば０．９を超えたら、減速機１１が寿命に達したとして交換を促すメッセージを発生する。ここで、減速機１１が交換された場合は、寿命判断部２３の累積した減少量をリセットする。 The calculation of the above equations (18) to (20) is performed every time the operation time Navbi [k] reaches the predetermined life reduction calculation period, and after the calculation of the above equations (18) to (20) Then, the calculation results and the calculation cycle k in the above expressions (7) to (17) are reset. Further, the reduction degree shwi of the wave generator and the reduction degree shci of the cross roller bearing are calculated and output to the life determination unit 23.
shwi ＝ Navbi [k] / Lwi ・・・・ (21)
shci ＝ Navbi [k] / Lci ・・・・ (22)
The life determination unit 23 accumulates the life reduction amount output from the life calculation unit 21, and when the reduction amount exceeds a predetermined value, for example, 0.9, a message prompting replacement is assumed that the reduction gear 11 has reached the life. appear. Here, when the reduction gear 11 is replaced, the accumulated decrease amount of the life determination unit 23 is reset.

上記のように構成された寿命評価装置の動作を図１によって説明する。まず、電源スイッチ１６をオフからオンにすると、動作時間検出部１７は、動作時間信号を発生して寿命算出部２１に入力する。一方、ロボットの動作プログラムが与えられると、プログラム解析部３は、該動作プログラムを解析した解析結果を指令値生成部５に出力する。指令値生成部５は、該解析結果を受けると、該解析により位置指令値を生成してモータ制御部７に入力する。
モータ制御部７は、指令値生成部５により生成された指令値にしたがってモータ９を制御して減速機１１を駆動する。即ち、指令値生成部５により生成された位置指令値に応じてモータ９に対する制御量(例えば、モータ電流やモータ速度の制御量)を更新し、モータ９の電流や速度等を制御する。これにより、モータ９の駆動力が減速機１１を介してロボットに伝達され、ロボットが所定の動作をする。位置検出器１３は、モータ９の回転位置を検出して位置検出信号を速度検出部１９に入力する。 The operation of the life evaluation apparatus configured as described above will be described with reference to FIG. First, when the power switch 16 is turned on from off, the operation time detection unit 17 generates an operation time signal and inputs it to the life calculation unit 21. On the other hand, when a robot operation program is given, the program analysis unit 3 outputs an analysis result obtained by analyzing the operation program to the command value generation unit 5. When receiving the analysis result, the command value generation unit 5 generates a position command value by the analysis and inputs it to the motor control unit 7.
The motor control unit 7 controls the motor 9 according to the command value generated by the command value generation unit 5 to drive the speed reducer 11. That is, the control amount (for example, the control amount of the motor current or the motor speed) for the motor 9 is updated according to the position command value generated by the command value generation unit 5 to control the current, the speed, or the like of the motor 9. Thereby, the driving force of the motor 9 is transmitted to the robot via the speed reducer 11, and the robot performs a predetermined operation. The position detector 13 detects the rotational position of the motor 9 and inputs a position detection signal to the speed detector 19.

速度算出部１９は、位置検出器１３から発生した位置検出信号を寿命算出部２１に入力する。トルク算出部１５は、モータ制御部７から出力されるモータ９の現在位置から、ロボットの運動方程式の演算を実行して減速機１１に作用するトルク又は力の少なくとも一方を算出してトルク信号を発生して寿命算出部２１に入力する。
寿命算出部２１は、上記トルク信号、動作時間信号、位置検出信号に基づいて、減速機１１の寿命減少量を求める。寿命判断部２３は、寿命減少量の累積値と予め定められた寿命値とを比較することにより減速機１１の寿命が尽きた否かを判断すると共に、該寿命が尽きたと判断することにより寿命終了信号を発生し、該寿命終了信号に基づいて減速機１１が寿命に達したことを画面上(図示せず)に表示したり、音声を発したりする。 The speed calculation unit 19 inputs the position detection signal generated from the position detector 13 to the life calculation unit 21. The torque calculation unit 15 calculates the torque or force acting on the speed reducer 11 by calculating the robot equation of motion from the current position of the motor 9 output from the motor control unit 7 and outputs a torque signal. It is generated and input to the life calculation unit 21.
The life calculation unit 21 obtains a life reduction amount of the speed reducer 11 based on the torque signal, the operation time signal, and the position detection signal. The life determination unit 23 determines whether or not the life of the reduction gear 11 has been exhausted by comparing the accumulated value of the life reduction amount with a predetermined life value, and determines that the life has been exhausted. An end signal is generated, and the fact that the reduction gear 11 has reached the end of its life is displayed on the screen (not shown) or a sound is generated based on the end of life signal.

上記のように本実施の形態によれば、トルク算出部１５はモータの現在位置からロボットの運動方程式を用いて減速機１１に作用するトルク及び力を算出して寿命評価をするので、減速機１１のクロスローラベアリングのようにモータ９の電流からは作用する荷重が算出できない機械要素の寿命評価ができるという効果がある。
さらに、寿命評価装置１はモータ９の電流を用いず、モータ９の現在位置から減速機１１に作用するトルクを直接算出するため、摩擦変動が大きい場合も正確なトルクの算出が行えるため正確な寿命評価が行える。
また、減速機１１に作用するトルクだけでなく、速度算出部１９からの速度信号も用いて寿命評価を行うため、メーカ等から一般に提供される演算式に基づいた正確な寿命予測が行えるものである。
さらに、動作開始からの累積データから直接寿命を評価するのではなく、寿命算出部２１において期間ごとの寿命評価を行い、寿命算出部２１での評価結果を寿命判断部２３で累積して評価するため、寿命評価のための累積値を記憶するメモリを少なくできる。また、期間ごとに寿命算出部２１で寿命減少量を求めるため、動作パターンが期間ごとに大きく変動するメカニカルシステムの機械要素１１の寿命評価も正確に行えるものである。 As described above, according to the present embodiment, the torque calculation unit 15 calculates the torque and force acting on the speed reducer 11 from the current position of the motor using the equation of motion of the robot and evaluates the life. As in the case of 11 cross roller bearings, there is an effect that it is possible to evaluate the life of a machine element in which a load acting from the current of the motor 9 cannot be calculated.
Further, since the life evaluation apparatus 1 directly calculates the torque acting on the reduction gear 11 from the current position of the motor 9 without using the current of the motor 9, it is possible to accurately calculate the torque even when the friction fluctuation is large. Life evaluation can be performed.
Moreover, since the life evaluation is performed using not only the torque acting on the speed reducer 11 but also the speed signal from the speed calculation unit 19, accurate life prediction can be performed based on an arithmetic expression generally provided by a manufacturer or the like. is there.
Further, instead of directly evaluating the lifetime from the accumulated data from the start of the operation, the lifetime calculation unit 21 performs the lifetime evaluation for each period, and the evaluation result in the lifetime calculation unit 21 is accumulated and evaluated by the lifetime determination unit 23. Therefore, the memory for storing the accumulated value for life evaluation can be reduced. In addition, since the life calculation unit 21 obtains the life reduction amount for each period, the life evaluation of the mechanical element 11 of the mechanical system in which the operation pattern greatly varies from period to period can be performed accurately.

上記実施の形態では、位置検出器１３によりモータ９の回転位置をトルク算出部１５、速度算出部１９が認識したが、図２に示すように指令値生成部５の位置指令値らモータ９の回転位置を認識しても良い。 In the above embodiment, the torque detector 15 and the speed calculator 19 recognize the rotational position of the motor 9 by the position detector 13. However, as shown in FIG. The rotational position may be recognized.

上記実施の形態では、機械要素１１が減速機の場合を例に挙げて説明したが、機械要素１１が移動量に基づいて寿命が依存される歯付ベルトを対象にしても良い。かかる歯付ベルトの場合、トルク算出部１５は、ベルトの張力Ｔを演算し、速度算出部１９は、プーリーの回転数を演算する。寿命算出部２１は、トルク算出部１５から出力された張力と速度算出部１９から出力された回転数からベルトの移動量を求め、平均張力Tbと平均回転数Vbを算出し、許容屈曲回数Cmを算出する。次に減少度の算出周期と平均回転数から今回の移動量としての屈曲回数Ckを算出し、Ck/Cmを減少度として出力する。平均張力Tbと平均回転数Vbは減少度を出力するとリセットしても良い。
また、上記実施の形態では、寿命算出部２１は上記(7)〜(17)式及び(18)〜(22)式の演算を動作時間が予め定められた減少度算出周期（減少度算出期間）に達する毎に実施していた。
しかし、上記(18)〜(22)式の演算を、電源投入回数が規定の回数に達するたびに電源投入直後に実行しても良い。さらに、上記(18)〜(22)式の演算を、Tavai[k], Tavbi[k], Navbi[k], Fravai[k], Faavai[k], Tavci[k]の中で少なくとも１つの値が予め規定された値に達するたびに実行しても良い。
また、上記(7)〜(17の演算結果と演算周期ｋは(18)〜(22)式の演算を実施後リセットしても上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。 In the above embodiment, the case where the mechanical element 11 is a speed reducer has been described as an example. However, the mechanical element 11 may be a toothed belt whose life depends on the amount of movement. In the case of such a toothed belt, the torque calculator 15 calculates the belt tension T, and the speed calculator 19 calculates the rotation speed of the pulley. The life calculation unit 21 obtains the amount of movement of the belt from the tension output from the torque calculation unit 15 and the rotation speed output from the speed calculation unit 19, calculates the average tension Tb and the average rotation speed Vb, and allows the allowable number of bendings Cm. Is calculated. Next, the number of flexing times Ck as the current movement amount is calculated from the calculation cycle of the reduction degree and the average rotation speed, and Ck / Cm is output as the reduction degree. The average tension Tb and the average rotation speed Vb may be reset when a decrease degree is output.
Moreover, in the said embodiment, the lifetime calculation part 21 performs the calculation of said Formula (7)-(17) and (18)-(22) Formula with the reduction | decrease degree calculation period (decrease degree calculation period) in which operation time was predetermined. ) Was carried out every time.
However, the calculations of the above equations (18) to (22) may be executed immediately after the power is turned on every time the number of times the power is turned on reaches a specified number. Further, the operations of the above formulas (18) to (22) are performed at least one of Tavai [k], Tavbi [k], Navbi [k], Fravai [k], Faavai [k], Tavci [k]. It may be executed each time the value reaches a predetermined value.
Further, even if the calculation results (7) to (17) and the calculation cycle k are reset after the calculations of the expressions (18) to (22) are performed, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

実施の形態２．
本発明の他の実施の形態を図３によって説明する。図３は、寿命評価装置のブロック図である。図３中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示し、説明を省略する。
上記実施の形態１では、機械要素１１が減速機の例について説明したが、歯付ベルトを対象としても良い。
かかる歯付ベルトの場合、トルク算出部１５は、ベルトの張力Ｔを演算する。ベルト張力Tはベルトまでの減速比をgb、プーリー径をrp、運動方程式を用いて算出したメカニカルシステムの駆動トルクをτとすれば、下式として求める。
T＝τ／gb／rp ・・・・(23)
速度算出部１９は、モータ制御部７から出力されるモータ９の現在位置から、モータ９の現在速度を演算し、モータ９の現在速度から歯付ベルトが掛けられているプーリーの回転数を求める。なお、原動プーリーと従動プーリーでプーリー径が異なる場合は、径の小さいほうのプーリーの回転数を算出する。 Embodiment 2. FIG.
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram of the life evaluation apparatus. 3, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts, and the description thereof is omitted.
In the first embodiment, the example in which the mechanical element 11 is the speed reducer has been described. However, a toothed belt may be used.
In the case of such a toothed belt, the torque calculator 15 calculates the belt tension T. The belt tension T is obtained as the following equation, where gb is the reduction ratio to the belt, rp is the pulley diameter, and τ is the mechanical system drive torque calculated using the equation of motion.
T = τ / gb / rp (23)
The speed calculation unit 19 calculates the current speed of the motor 9 from the current position of the motor 9 output from the motor control unit 7, and obtains the rotation speed of the pulley on which the toothed belt is hung from the current speed of the motor 9. . When the pulley diameter is different between the driving pulley and the driven pulley, the rotational speed of the pulley with the smaller diameter is calculated.

補正移動量算出部１２１は、トルク算出部１５から出力された張力から平均張力Tbを求め、速度算出部１９から出力された回転数から平均回転数Vbを演算し、平均張力Tbと平均回転数Vbから許容移動量としての許容屈曲回数Cmを算出する。次に減少度の算出周期と平均回転数から今回の移動量としての屈曲回数Ckを算出し、基準容移動量としての基準屈曲回数C0を用いて今回の補正移動量としての補正屈曲回数Ch=Ck・C0/Cm を求め、補正屈曲回数Chを寿命判断部７へ出力する。平均張力Tbと平均回転数Vbは補正屈曲回数を出力するとリセットする。 The corrected movement amount calculation unit 121 calculates the average tension Tb from the tension output from the torque calculation unit 15, calculates the average rotation number Vb from the rotation number output from the speed calculation unit 19, and calculates the average tension Tb and the average rotation number. The allowable number of bending times Cm as the allowable movement amount is calculated from Vb. Next, the number of bendings Ck as the current movement amount is calculated from the calculation cycle of the decrease degree and the average rotation number, and the correction number of bendings Ch = the current correction movement amount Ch = Ck / C0 / Cm is obtained, and the corrected number of bendings Ch is output to the life judgment unit 7. The average tension Tb and average rotation speed Vb are reset when the corrected number of flexures is output.

寿命判断部１２３は、補正移動量算出部１２１から出力される補正屈曲回数をベルト累積し、累積した補正屈曲回数が所定値（例えば０．９C0）を超えたら、ベルトが寿命に達したとして交換を促すメッセージを出力する。
したがって、上記のように本実施の形態によれば、補正移動量算出部１２１は平均張力に応じて屈曲回数を補正して寿命を評価するので、ベルト１１のように作用するトルクに応じて、寿命が尽きるまでに動作可能な移動量が異なる機械要素１１の寿命評価ができるという効果がある。さらに、実施の形態１と同様の効果を有する。 The life determination unit 123 accumulates the corrected number of bendings output from the corrected movement amount calculating unit 121, and if the accumulated number of corrected bendings exceeds a predetermined value (for example, 0.9C0), replace the belt as reaching the end of its life. Output a message prompting
Therefore, according to the present embodiment as described above, the correction movement amount calculation unit 121 corrects the number of bendings according to the average tension and evaluates the life, so according to the torque acting like the belt 11, There is an effect that it is possible to evaluate the lifetime of the machine elements 11 having different operable movement amounts until the lifetime is exhausted. Furthermore, it has the same effect as the first embodiment.

実施の形態３．
本発明の他の実施の形態を図４によって説明する。図４は寿命評価装置のブロック図である。図４中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示し、説明を省略する。
図４において、寿命評価装置のトルク算出部１１５は、機械要素が歯付ベルトの場合、ベルトの張力を算出すると共に、動作時間検出部１７からの動作時間信号ｔａを入力してベルトの平均張力Taも算出する。
速度算出部１１９は、上記のように歯付ベルトが掛けられているプーリーの回転数を演算する速度算出部１９の機能を有すると共に、動作時間検出部１７からの動作時間信号ｔａを入力してプーリーの平均回転数Vaも演算する。ここで、上記平均張力、平均回転数は、ベルトが交換されるまでの時間、又はロボットの動作開始からの時間で平均張力、平均回転数とし、具体的な時間は、動作時間検出部１７の動作時間信号とする。
基準トルク算出部２２１は、速度算出部１１５から出力される平均回転数Vaにおける基準張力Trを演算して寿命判断部２３に出力する。ここで、基準張力Trとは、平均回転数Vaで回転し続けたとき基準屈曲回数C0でベルトが寿命に達する張力をいい、予めプーリー径、回転数から基準張力Trを算出する関係式を求めておいて基準張力Trを求める。 Embodiment 3 FIG.
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram of the life evaluation apparatus. 4, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts, and the description thereof is omitted.
In FIG. 4, when the machine element is a toothed belt, the torque calculation unit 115 of the life evaluation apparatus calculates the belt tension and inputs the operation time signal ta from the operation time detection unit 17 to input the average belt tension. Ta is also calculated.
The speed calculation unit 119 has the function of the speed calculation unit 19 that calculates the rotation speed of the pulley on which the toothed belt is hung as described above, and receives the operation time signal ta from the operation time detection unit 17. The average rotation speed Va of the pulley is also calculated. Here, the average tension and the average number of rotations are the average tension and the average number of rotations in the time until the belt is replaced or the time from the start of the operation of the robot. The operation time signal.
The reference torque calculation unit 221 calculates the reference tension Tr at the average rotational speed Va output from the speed calculation unit 115 and outputs it to the life determination unit 23. Here, the reference tension Tr is the tension at which the belt reaches the end of its service life at the reference number of rotations C0 when it continues to rotate at the average number of rotations Va. A relational expression for calculating the reference tension Tr from the pulley diameter and the number of rotations is obtained in advance. Obtain the reference tension Tr.

寿命判断部２２３は、基準トルク算出部２２１から出力される基準張力Trとトルク算出部１５から出力される平均張力から許容屈曲回数Cmを演算し、平均回転数Vaと動作時間検出部１７の動作時間信号ｔｒとからベルト１１の屈曲回数Ctを演算し、Ct／Cmが所定値（例えば0.9）を超えたら、ベルト１１が寿命に達したとして寿命終了信号を発してベルト１１の交換を促すメッセージを出力する。そして、ベルトが交換された場合は、平均張力Ta及び平均回転数Vaをリセットする。
本実施形態によれば、基準トルク算出部２２１で回転数に応じた基準張力を算出して寿命判断部２２３に出力して、寿命判断部２２３が基準張力も考慮して機械要素の寿命を判断するので、回転数に応じて基準張力が異なる機械要素の寿命も正確に判断できる。 The life determination unit 223 calculates the allowable number of flexures Cm from the reference tension Tr output from the reference torque calculation unit 221 and the average tension output from the torque calculation unit 15, and calculates the average rotational speed Va and the operation time detection unit 17. A message that calculates the number of flexes Ct of the belt 11 from the time signal tr, and issues a life end signal to indicate that the belt 11 has reached the end of its life when Ct / Cm exceeds a predetermined value (for example, 0.9). Is output. Then, when the belt is replaced, the average tension Ta and the average rotational speed Va are reset.
According to the present embodiment, the reference torque calculation unit 221 calculates a reference tension corresponding to the rotation speed and outputs the reference tension to the life determination unit 223, and the life determination unit 223 determines the life of the machine element in consideration of the reference tension. Therefore, it is possible to accurately determine the lifespan of machine elements having different reference tensions according to the rotational speed.

実施の形態４
本発明の他の実施の形態を図５によって説明する。図５は他の実施の形態による寿命評価装置を示すブロック図である。図５中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示し、説明を省略する。
図５において、基準トルク算出部３２１は、速度算出部５から出力される平均回転数Vbにおける基準張力Trを算出して、基準張力Trを寿命算出部３２１に出力する。なお、基準張力Trの定義及びその求め方は実施の形態３と同一である。
寿命算出部４２１は、入力された基準張力Trとトルク算出部１１５から入力された平均張力Tbから許容屈曲回数Cmを演算し、速度算出部１１９から出力される平均回転数Vbと減少度算出周期から今回の屈曲回数Ckを求め、今回の減少度算出周期における減少度Ck/Cmを算出し、寿命判断部３２３に出力する。
なお、寿命算出部４２１と寿命判断部３２３とにより第４の寿命算出手段を成している。
本実施の形態によれば、基準トルク算出部３２１で回転数に応じた基準張力を算出するので、回転数に応じて基準張力が異なる機械要素の寿命も正確に評価きるものである。 Embodiment 4
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram showing a life evaluation apparatus according to another embodiment. 5, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts, and the description thereof is omitted.
In FIG. 5, the reference torque calculation unit 321 calculates the reference tension Tr at the average rotation speed Vb output from the speed calculation unit 5, and outputs the reference tension Tr to the life calculation unit 321. The definition of the reference tension Tr and how to obtain it are the same as in the third embodiment.
The life calculation unit 421 calculates the allowable number of flexures Cm from the input reference tension Tr and the average tension Tb input from the torque calculation unit 115, and calculates the average rotation speed Vb output from the speed calculation unit 119 and the decrease degree calculation cycle. From this, the current number of bendings Ck is obtained, and the degree of decrease Ck / Cm in the current degree-of-decrease calculation cycle is calculated and output to the life determination unit 323.
The life calculation unit 421 and the life determination unit 323 form a fourth life calculation unit.
According to the present embodiment, since the reference torque is calculated by the reference torque calculation unit 321 according to the rotation speed, the lifetime of the machine element having a different reference tension according to the rotation speed can be accurately evaluated.

また、動作開始からの累積データから直接寿命を評価するのではなく、寿命算出部４２１において期間ごとの寿命評価をして、寿命算出部４２１での評価結果を寿命判断部３２３で累積して評価するようにしたので、寿命評価のための累積値を記憶するメモリを少なくできると共に、動作パターンが期間ごとに大きく変動するロボットの機械要素の寿命評価を正確にできる。
なお、上記実施の形態４において、速度算出部１１９、基準トルク算出部３２１、寿命算出部４２１の動作を以下のようにしても良い。
速度算出部１１９は、位置検出器１３から出力されるモータ９の現在位置からモータ９の現在速度を演算し、モータ９の現在速度から歯付ベルトが掛けられているプーリーの回転数を演算すると共に、プーリーの平均回転数も算出する。平均回転数はベルト交換を実施するまでリセットせず、ベルト交換又はロボットの動作開始からの平均回転数であるVaと今回の減少度算出周期での平均回転数Vbとの二通りを算出する。
基準トルク算出部３２１は、速度算出部１９から入力された平均回転数Vaにおける基準張力Trを算出して寿命算出部４２１に出力する。
寿命算出部４２１は、基準トルク算出部３２１から入力された基準張力Trとトルク算出部１１５から入力された平均張力Tbから許容屈曲回数Cmを演算すると共に、速度算出部１１９から入力された平均回転数Vbと減少度算出周期から今回の屈曲回数Ckを算出し、今回の減少度算出周期における減少度Ck/Cmを算出し、寿命判断部２３に出力する。 Further, instead of directly evaluating the life from the accumulated data from the start of the operation, the life calculation unit 421 performs life evaluation for each period, and the life determination unit 323 accumulates and evaluates the evaluation result in the life calculation unit 421. As a result, it is possible to reduce the memory for storing the accumulated value for the life evaluation, and to accurately perform the life evaluation of the robot mechanical element whose operation pattern greatly varies from period to period.
In the fourth embodiment, the operations of the speed calculator 119, the reference torque calculator 321 and the life calculator 421 may be performed as follows.
The speed calculation unit 119 calculates the current speed of the motor 9 from the current position of the motor 9 output from the position detector 13, and calculates the rotation speed of the pulley on which the toothed belt is hung from the current speed of the motor 9. At the same time, the average rotation speed of the pulley is also calculated. The average number of rotations is not reset until the belt is exchanged, and two types are calculated: Va, which is the average number of rotations from the belt exchange or the start of the robot operation, and the average number of rotations Vb in the current reduction degree calculation cycle.
The reference torque calculation unit 321 calculates the reference tension Tr at the average rotational speed Va input from the speed calculation unit 19 and outputs it to the life calculation unit 421.
The life calculation unit 421 calculates the allowable number of flexures Cm from the reference tension Tr input from the reference torque calculation unit 321 and the average tension Tb input from the torque calculation unit 115, and the average rotation input from the speed calculation unit 119. The number of flexures Ck this time is calculated from the number Vb and the reduction degree calculation cycle, and the reduction degree Ck / Cm in the current reduction degree calculation cycle is calculated and output to the life determination unit 23.

さらに、上記実施の形態４において、トルク算出部１１５、速度算出部１１９、寿命算出部４２１の動作を以下のようにしても良い。
トルク算出部１１５は、モータ制御部７から出力される出力されるモータ９の現在位置からモータ９の現在位置、現在速度、現在加速度を演算し、該現在位置、現在速度、現在加速度を用いてロボットの運動方程式の演算を行うことにより歯付ベルトの場合、ベルトの張力を算出し、ベルトの平均張力Tbも算出して寿命算出部４２１に出力して、平均張力Tbをリセットする。
また現在のベルトの張力Tkも平均張力の出力周期よりも短い一定の周期ごとに寿命算出部４２１に出力する。
速度算出部１１９は、位置検出器１３から出力されるモータの現在位置からモータの現在速度を演算し、該現在速度からベルトが掛けられているプーリーの回転数を演算し、プーリーの平均回転数Vbも求める。
なお、原動プーリーと従動プーリーでプーリー径が異なる場合は、径の小さいほうのプーリーの回転数を算出する。
ここで、平均回転数を寿命判断部３２３に出力するとリセットすると共に、現在のプーリー回転数Vkも平均回転数の出力周期よりも短い一定の周期ごとに寿命判断部３２３に出力する。
寿命算出部４２１では、基準トルク算出部３２１から出力された基準張力Trとトルク算出部１１５から出力された張力Tkから許容屈曲回数Cmを演算し、速度算出部１１９から出力された回転数Vkと回転数の出力周期から今回の屈曲回数Ckを演算し、今回の回転数の出力周期における減少度Ck/Cmを算出し、寿命判断部３２３に出力する。 Furthermore, in the fourth embodiment, the operations of the torque calculator 115, the speed calculator 119, and the life calculator 421 may be performed as follows.
The torque calculation unit 115 calculates the current position, current speed, and current acceleration of the motor 9 from the current position of the motor 9 output from the motor control unit 7, and uses the current position, current speed, and current acceleration. In the case of a toothed belt by calculating the equation of motion of the robot, the belt tension is calculated, the average tension Tb of the belt is also calculated and output to the life calculation unit 421, and the average tension Tb is reset.
In addition, the current belt tension Tk is also output to the life calculation unit 421 at regular intervals shorter than the average tension output period.
The speed calculation unit 119 calculates the current speed of the motor from the current position of the motor output from the position detector 13, calculates the rotation speed of the pulley on which the belt is hung from the current speed, and calculates the average rotation speed of the pulley. Also ask for Vb.
When the pulley diameter is different between the driving pulley and the driven pulley, the rotational speed of the pulley with the smaller diameter is calculated.
Here, when the average rotation number is output to the life determination unit 323, the reset is performed, and the current pulley rotation number Vk is also output to the life determination unit 323 at a constant cycle shorter than the output cycle of the average rotation number.
The life calculation unit 421 calculates the allowable number of flexures Cm from the reference tension Tr output from the reference torque calculation unit 321 and the tension Tk output from the torque calculation unit 115, and the rotation speed Vk output from the speed calculation unit 119. The current number of flexures Ck is calculated from the output cycle of the rotational speed, the degree of decrease Ck / Cm in the output cycle of the current rotational speed is calculated, and output to the life determination unit 323.

上記のようにメカニカルシステムにおける機械要素の寿命の判断を適用する用途に適用できる。 As described above, the present invention can be applied to applications in which the determination of the lifetime of machine elements in a mechanical system is applied.

本発明の一実施の形態による寿命評価装置のブロック図である。It is a block diagram of the lifetime evaluation apparatus by one embodiment of this invention. 他の実施の形態による寿命評価装置のブロック図である。It is a block diagram of the lifetime evaluation apparatus by other embodiment. 他の実施の形態による寿命評価装置のブロック図である。It is a block diagram of the lifetime evaluation apparatus by other embodiment. 他の実施の形態による寿命評価装置のブロック図である。It is a block diagram of the lifetime evaluation apparatus by other embodiment. 他の実施の形態による寿命評価装置のブロック図である。It is a block diagram of the lifetime evaluation apparatus by other embodiment.

Explanation of symbols

９モータ、１１機械要素、１３位置検出器(位置検出手段)、１５，１１５トルク算出部(第１のトルク算出手段)、１７動作時間検出部(動作時間検出手段)、１９，１１９速度算出部(第１の速度算出手段)、２１，４２１寿命算出部(寿命算出手段)、２３寿命判断部(第１の寿命判断手段)、１２１補正移動量算出部(補正移動量算出手段)、１２３寿命判断部(第２の寿命判断手段)、２２１，３３１基準トルク算出部(基準トルク算出手段)、２２３寿命判断部(第３の寿命判断手段)、 DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 Motor, 11 Machine element, 13 Position detector (position detection means), 15, 115 Torque calculation part (1st torque calculation means), 17 Operation time detection part (operation time detection means), 19,119 Speed calculation part (First speed calculation means) 21, 421 Life calculation section (life calculation means), 23 Life determination section (first life determination means), 121 Correction movement amount calculation section (correction movement amount calculation means), 123 Life Determination unit (second life determination unit), 221,331 reference torque calculation unit (reference torque calculation unit), 223 life determination unit (third life determination unit),

Claims

A life evaluation device for determining whether a life of a mechanical element of a mechanical system having a mechanical element driven by a motor is exhausted,
Position of the machine element based on the position command to the motor, the speed and acceleration with determined Mel, obtained position, torque demanded torque or force acting on the machine element with the equations of motion to the speed and acceleration Torque calculating means for generating a signal;
Speed calculating means for determining a speed of the machine element based on a position command to the motor and generating a speed signal;
An operation time detecting means for detecting an operation time of the machine element or an operation time of the life evaluation device and generating an operation time signal;
A corrected movement amount calculating means for obtaining a movement amount of the mechanical element based on the speed signal and the operation time signal, and for obtaining a corrected movement amount obtained by correcting the movement amount based on the torque signal;
Together with the correction the by comparing the amount of movement of the accumulated value and a predetermined amount of movement mechanical element of life is determined whether exhausted, generates an end of life signal when it is determined that該寿life is exhausted A lifetime judgment means to
A life evaluation apparatus comprising:

Further comprising a position detection means for generating a position detection signal by detecting a rotational position of the motor which operates based on a position command to the motor,
The torque calculation means generates the torque signal using a position detection signal generated by the position detection means,
The life evaluation apparatus according to claim 1, wherein the speed calculation unit generates the speed signal using a position detection signal generated by the position detection unit.