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JP7103878B2 - Temperature estimation device and life evaluation device - Google Patents

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JP7103878B2 JP2018131027A JP2018131027A JP7103878B2 JP 7103878 B2 JP7103878 B2 JP 7103878B2 JP 2018131027 A JP2018131027 A JP 2018131027A JP 2018131027 A JP2018131027 A JP 2018131027A JP 7103878 B2 JP7103878 B2 JP 7103878B2
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Description

本発明は、温度推定装置及び寿命評価装置に関する。 The present invention relates to a temperature estimation device and a life evaluation device.

従来、モータ電流およびモータ速度から伝達機構の摩擦係数を同定し、予め求められている摩擦係数と潤滑材(グリース)の温度との関係から潤滑材の温度を推定し、推定された潤滑材の温度を考慮して伝達機構の入力速度を補正し、補正された入力速度から潤滑材の寿命を評価する寿命評価装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1に記載された寿命評価装置は、潤滑材の温度が伝達機構の摩擦係数のみから求められているため、誤差が大きく、寿命を正しく評価することができないという不都合がある。 Conventionally, the friction coefficient of the transmission mechanism is identified from the motor current and the motor speed, the temperature of the lubricant is estimated from the relationship between the friction coefficient obtained in advance and the temperature of the lubricant (grease), and the estimated lubricant is used. There is known a life evaluation device that corrects the input speed of the transmission mechanism in consideration of the temperature and evaluates the life of the lubricant from the corrected input speed (see, for example, Patent Document 1). The life evaluation device described in Patent Document 1 has an inconvenience that the temperature of the lubricant is obtained only from the friction coefficient of the transmission mechanism, so that an error is large and the life cannot be evaluated correctly.

そこで、この様な不都合を解消するために、モータの電流値に基づいて算出されたモータ発熱量及びモータの回転速度と該モータの動力を可動部に伝達する伝達機構の摩擦係数とに基づいて算出された該伝達機構における摩擦発熱量を用いて、伝達機構に用いられる潤滑材の温度を推定し、推定された潤滑材の温度に基づいて該潤滑材の寿命を推定する手法が提案されている。 Therefore, in order to eliminate such inconvenience, the amount of heat generated by the motor calculated based on the current value of the motor, the rotation speed of the motor, and the friction coefficient of the transmission mechanism for transmitting the power of the motor to the moving portion are used. A method has been proposed in which the temperature of the lubricant used in the transmission mechanism is estimated using the calculated frictional calorific value in the transmission mechanism, and the life of the lubricant is estimated based on the estimated temperature of the lubricant. There is.

特許第4021354号公報Japanese Patent No. 4021354

前記手法において、潤滑材の温度の推定には、例えば以下に示す数1式等が用いられる。数1式において、Tは潤滑材の推定温度、T0は室温、添え字iは推定対象軸を含む推定対象軸の潤滑材温度に影響を与える軸番号、D1~D6は予め実験等により種々のパターンの動作を実行して各パターンにおけるグリース温度、室温、発熱量、減速機の移動速度および他の発熱源の発熱量のデータを取得して同定した係数、Eiはモータ発熱量W1iの係数、Fiは摩擦発熱量W2iの係数、W1はモータ発熱量、W2は摩擦発熱量、W3は空冷放熱量、W4は他の発熱源の発熱量を表わしている。しかしながら、この様な式を用いて潤滑材の温度を推定する場合、予めD1~D6、Ei、Fiを同定しておく必要がある。 In the above method, for example, the following equation (1) is used to estimate the temperature of the lubricant. In Equation 1, T is the estimated temperature of the lubricant, T 0 is the room temperature, subscript i is the axis number that affects the lubricant temperature of the estimated target axis including the estimated target axis, and D 1 to D 6 are experiments in advance. E i is the calorific value of the motor W 1i coefficient, F i is friction calorific value W 2i coefficient, W 1 is motor calorific value, W 2 is friction calorific value, W 3 is air-cooled heat dissipation amount, W 4 is calorific value of other heat generation sources. There is. However, when estimating the temperature of the lubricant using such an equation, it is necessary to identify D 1 to D 6 , E i , and Fi in advance.

Figure 0007103878000001
Figure 0007103878000001

そこで本発明の目的は、作業者が予め手作業で潤滑材の温度推定式の係数を同定しなくてもモータ電流及びモータ速度から潤滑材の温度を推定することを可能とする温度推定装置及び寿命評価装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is a temperature estimation device that enables an operator to estimate the temperature of the lubricant from the motor current and the motor speed without manually identifying the coefficient of the temperature estimation formula of the lubricant in advance. It is to provide a life evaluation device.

本発明の一態様は、モータと、潤滑材により潤滑され前記モータの動力を可動部に伝達する伝達機構とを備える機械における前記潤滑材の寿命を評価する寿命評価装置であって、前記モータの電流値に基づいてモータ発熱量を算出するモータ発熱量算出部と、前記モータの回転速度と、前記伝達機構の摩擦係数とに基づいて、該伝達機構における摩擦発熱量を算出する摩擦発熱量算出部と、前記摩擦発熱量算出部により算出された摩擦発熱量及び前記モータ発熱量算出部により算出されたモータ発熱量を用いた機械学習により、摩擦発熱量及びモータ発熱量から潤滑材の温度を推定するための学習済みモデルを生成する潤滑材温度学習部と、を備える温度推定装置である。 One aspect of the present invention is a life evaluation device for evaluating the life of the lubricating material in a machine including a motor and a transmission mechanism lubricated by the lubricating material and transmitting the power of the motor to a movable portion. Friction calorific value calculation that calculates the friction calorific value in the transmission mechanism based on the motor calorific value calculation unit that calculates the motor calorific value based on the current value, the rotation speed of the motor, and the friction coefficient of the transmission mechanism. The temperature of the lubricant is calculated from the friction calorific value and the motor calorific value by machine learning using the unit, the friction calorific value calculated by the friction calorific value calculation unit, and the motor calorific value calculated by the motor calorific value calculation unit. It is a temperature estimation device including a lubricant temperature learning unit that generates a trained model for estimation.

本発明の他の態様は、モータと、潤滑材により潤滑され前記モータの動力を可動部に伝達する伝達機構とを備える機械における前記潤滑材の温度を推定する温度推定装置であって、前記モータの電流値に基づいてモータ発熱量を算出するモータ発熱量算出部と、前記モータの回転速度と、前記伝達機構の摩擦係数とに基づいて、該伝達機構における摩擦発熱量を算出する摩擦発熱量算出部と、前記摩擦発熱量算出部により算出された摩擦発熱量及び前記モータ発熱量算出部により算出されたモータ発熱量を用いた機械学習により生成された学習済みモデルを記憶する学習モデル記憶部と、前記摩擦発熱量算出部により算出された摩擦発熱量および前記モータ発熱量算出部により算出されたモータ発熱量とに基づいて、前記学習済みモデルを用いて前記モータの潤滑材の温度を推定する潤滑材温度推定部と、を備える温度推定装置である。 Another aspect of the present invention is a temperature estimation device for estimating the temperature of the lubricating material in a machine including a motor and a transmission mechanism lubricated by the lubricating material and transmitting the power of the motor to a movable portion. A frictional calorific value that calculates the frictional calorific value in the transmission mechanism based on the motor calorific value calculation unit that calculates the motor calorific value based on the current value, the rotation speed of the motor, and the friction coefficient of the transmission mechanism. A learning model storage unit that stores a learning model generated by machine learning using the calculation unit, the friction calorific value calculated by the friction calorific value calculation unit, and the motor calorific value calculated by the motor calorific value calculation unit. And, based on the friction calorific value calculated by the friction calorific value calculation unit and the motor calorific value calculated by the motor calorific value calculation unit, the temperature of the lubricant of the motor is estimated using the trained model. It is a temperature estimation device including a lubricant temperature estimation unit.

本発明の他の態様は、モータと、潤滑材により潤滑され前記モータの動力を可動部に伝達する伝達機構とを備える機械における前記潤滑材の温度を推定する温度推定装置であって、前記モータの電流値に基づいてモータ発熱量を算出するモータ発熱量算出部と、前記モータの回転速度と、前記伝達機構の摩擦係数とに基づいて、該伝達機構における摩擦発熱量を算出する摩擦発熱量算出部と、前記摩擦発熱量算出部により算出された摩擦発熱量及び前記モータ発熱量算出部により算出されたモータ発熱量を用いた機械学習により生成された学習済みモデルを記憶する学習モデル記憶部と、前記摩擦発熱量算出部により算出された摩擦発熱量および前記モータ発熱量算出部により算出されたモータ発熱量とに基づいて、前記学習済みモデルを用いて前記モータの潤滑材の温度を推定する潤滑材温度推定部と、該潤滑材温度推定部により推定された潤滑材の温度に基づいて該潤滑材の寿命を推定する寿命推定部と、を備える寿命評価装置である。 Another aspect of the present invention is a temperature estimation device for estimating the temperature of the lubricating material in a machine including a motor and a transmission mechanism lubricated by the lubricating material and transmitting the power of the motor to a movable portion. A frictional calorific value that calculates the frictional calorific value in the transmission mechanism based on the motor calorific value calculation unit that calculates the motor calorific value based on the current value, the rotation speed of the motor, and the friction coefficient of the transmission mechanism. A learning model storage unit that stores a learning model generated by machine learning using the calculation unit, the friction calorific value calculated by the friction calorific value calculation unit, and the motor calorific value calculated by the motor calorific value calculation unit. And, based on the friction calorific value calculated by the friction calorific value calculation unit and the motor calorific value calculated by the motor calorific value calculation unit, the temperature of the lubricant of the motor is estimated using the trained model. It is a life evaluation device including a friction material temperature estimation unit and a life estimation unit that estimates the life of the lubricant based on the temperature of the lubricant estimated by the lubricant temperature estimation unit.

本発明により、作業者が予め手作業で潤滑材の温度推定式の係数を同定しなくてもモータ電流及びモータ速度から潤滑材の温度を推定することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to estimate the temperature of the lubricant from the motor current and the motor speed without the operator manually identifying the coefficient of the temperature estimation formula of the lubricant in advance.

一実施形態による寿命評価装置の概略的なハードウェア構成図である。It is a schematic hardware block diagram of the life evaluation apparatus by one Embodiment. 一実施形態による寿命評価装置の概略的な機能ブロック図である。It is a schematic functional block diagram of the life evaluation apparatus by one Embodiment. 潤滑材の温度と寿命の関係を例示する図である。It is a figure which illustrates the relationship between the temperature and the life of a lubricant.

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図1は第1の実施形態による寿命評価装置の要部を示す概略的なハードウェア構成図である。寿命評価装置1は、本発明による温度推定装置1’の一実施形態であり、本発明の潤滑材の温度推定手法を用いて推定された潤滑材の温度に基づいて該潤滑材の寿命を推定するものである。寿命評価装置1は、例えばロボットを制御する制御装置上に実装することができる。また、寿命評価装置1は、ロボット及び該ロボットの制御装置に併設されたパソコンや、ロボットの制御装置に有線/無線のネットワークで接続されたセルコンピュータ、ホストコンピュータ、エッジサーバ、クラウドサーバ等のコンピュータとして実装することができる。本実施形態では、寿命評価装置1を、ロボットを制御する制御装置上に実装した場合の例を示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic hardware configuration diagram showing a main part of the life evaluation device according to the first embodiment. The life evaluation device 1 is an embodiment of the temperature estimation device 1'according to the present invention, and estimates the life of the lubricant based on the temperature of the lubricant estimated by using the temperature estimation method of the lubricant of the present invention. Is what you do. The life evaluation device 1 can be mounted on, for example, a control device that controls a robot. Further, the life evaluation device 1 is a computer such as a robot, a personal computer attached to the robot control device, a cell computer, a host computer, an edge server, a cloud server, etc. connected to the robot control device by a wired / wireless network. Can be implemented as. In this embodiment, an example in which the life evaluation device 1 is mounted on a control device that controls a robot is shown.

本実施形態の寿命評価装置1は一般的なロボットの制御に用いられる機能を備えており、図1に例示されるロボット2とインタフェース19を介して接続されて該ロボット2を制御する。ロボット2としては、1以上のリンク(可動部)と1以上の関節を有するものであり、例えば6軸多関節型ロボットを挙げることができる。ロボット2の関節部分には、減速機(伝達機構)と、該減速機に入力する動力を発生するモータとが備え付けられており、該減速機の内部には潤滑材(グリース)が充填され、減速機を構成しているギヤおよびベアリングを潤滑している。そして、ロボット2が備えるモータが作動させられると、モータの回転は減速機により減速されて伝達され、関節部分が回転動作する。 The life evaluation device 1 of the present embodiment has a function used for controlling a general robot, and is connected to the robot 2 illustrated in FIG. 1 via an interface 19 to control the robot 2. The robot 2 has one or more links (movable parts) and one or more joints, and examples thereof include a 6-axis articulated robot. The joint portion of the robot 2 is equipped with a speed reducer (transmission mechanism) and a motor that generates power to be input to the speed reducer, and the inside of the speed reducer is filled with a lubricant (grease). Lubricates the gears and bearings that make up the reducer. Then, when the motor included in the robot 2 is operated, the rotation of the motor is decelerated and transmitted by the speed reducer, and the joint portion rotates.

寿命評価装置(制御装置)1により制御されたロボット2は、例えばワークの搬送や部品の組み付け、その他の製造のための作業を担う。寿命評価装置1は、作業者により入力された設定値やロボット2の各部から取得された値から、ロボット2の設置箇所の温度やロボット2の各関節を駆動するモータの状態量等をインタフェース19を介して取得できるようになっている。なお、ロボット2の詳細な構成については既に公知となっているので、本明細書での詳細な説明は省略する。 The robot 2 controlled by the life evaluation device (control device) 1 is responsible for, for example, work for transporting workpieces, assembling parts, and other operations for manufacturing. The life evaluation device 1 interfaces with the temperature of the installation location of the robot 2 and the state quantity of the motor driving each joint of the robot 2 from the set value input by the operator and the value acquired from each part of the robot 2. It can be obtained via. Since the detailed configuration of the robot 2 is already known, detailed description in the present specification will be omitted.

本実施形態による寿命評価装置1が備えるCPU11は、寿命評価装置1を全体的に制御するプロセッサである。CPU11は、ROM12に格納されたシステム・プログラムをバス20を介して読み出し、該システム・プログラムに従って寿命評価装置1の全体を制御する。RAM13には一時的な計算データや表示データ、入力装置71を介してして作業者が入力した各種データ等が一時的に格納される。 The CPU 11 included in the life evaluation device 1 according to the present embodiment is a processor that controls the life evaluation device 1 as a whole. The CPU 11 reads the system program stored in the ROM 12 via the bus 20, and controls the entire life evaluation device 1 according to the system program. Temporary calculation data, display data, various data input by the operator via the input device 71, and the like are temporarily stored in the RAM 13.

不揮発性メモリ14は、例えば図示しないバッテリでバックアップされるなどして、寿命評価装置1の電源がオフされても記憶状態が保持されるメモリとして構成される。不揮発性メモリ14には、寿命評価装置1の動作に係る設定情報が格納される設定領域や、入力装置71から入力されたロボット2の制御用プログラム、図示しない外部記憶装置から読み込まれたロボット2の制御用プログラム、インタフェース19を介してロボット2から取得されるモータの状態量等が記憶されている。不揮発性メモリ14に記憶されたプログラムや各種データは、実行時/利用時にはRAM13に展開されても良い。また、ROM12には、公知の解析プログラムなどの各種のシステム・プログラム(後述する機械学習装置100とのやりとりを制御するためのシステム・プログラムを含む)があらかじめ書き込まれている。 The non-volatile memory 14 is configured as a memory in which the storage state is maintained even when the power of the life evaluation device 1 is turned off, for example, by backing up with a battery (not shown). The non-volatile memory 14 includes a setting area for storing setting information related to the operation of the life evaluation device 1, a control program for the robot 2 input from the input device 71, and a robot 2 read from an external storage device (not shown). The control program of the above, the state amount of the motor acquired from the robot 2 via the interface 19, and the like are stored. The program and various data stored in the non-volatile memory 14 may be expanded in the RAM 13 at the time of execution / use. Further, various system programs such as a known analysis program (including a system program for controlling interaction with the machine learning device 100, which will be described later) are written in the ROM 12 in advance.

表示装置70には、メモリ上に読み込まれた各データ、プログラム等が実行された結果として得られたデータ、後述する機械学習装置100から出力されたデータ等がインタフェース17を介して出力されて表示される。また、キーボードやポインティングデバイス等から構成される入力装置71は、作業者による操作に基づく指令,データ等を受けて、インタフェース18を介してCPU11に渡す。 On the display device 70, each data read into the memory, data obtained as a result of executing a program or the like, data output from the machine learning device 100 described later, and the like are output and displayed via the interface 17. Will be done. Further, the input device 71 composed of a keyboard, a pointing device, and the like receives commands, data, and the like based on operations by the operator and passes them to the CPU 11 via the interface 18.

インタフェース21は、寿命評価装置1と機械学習装置100とを接続するためのインタフェースである。機械学習装置100は、機械学習装置100全体を統御するプロセッサ101と、システム・プログラム等を記憶したROM102、機械学習に係る各処理における一時的な記憶を行うためのRAM103、及び学習モデル等の記憶に用いられる不揮発性メモリ104を備える。機械学習装置100は、インタフェース21を介して寿命評価装置1で取得可能な各情報(例えば、入力装置71を介して設定された室温や、ロボット2から取得される各モータの状態量等)を観測することができる。また、寿命評価装置1は、機械学習装置100からの処理結果をインタフェース21を介して取得する。 The interface 21 is an interface for connecting the life evaluation device 1 and the machine learning device 100. The machine learning device 100 stores a processor 101 that controls the entire machine learning device 100, a ROM 102 that stores a system program and the like, a RAM 103 that temporarily stores each process related to machine learning, a learning model, and the like. The non-volatile memory 104 used for the above is provided. The machine learning device 100 obtains each information that can be acquired by the life evaluation device 1 via the interface 21 (for example, the room temperature set via the input device 71, the state amount of each motor acquired from the robot 2, and the like). It can be observed. Further, the life evaluation device 1 acquires the processing result from the machine learning device 100 via the interface 21.

図2は、一実施形態による寿命評価装置1と機械学習装置100の概略的な機能ブロック図である。図2に示した各機能ブロックは、図1に示した寿命評価装置1が備えるCPU11、及び機械学習装置100のプロセッサ101が、それぞれのシステム・プログラムを実行し、寿命評価装置1及び機械学習装置100の各部の動作を制御することにより実現される。 FIG. 2 is a schematic functional block diagram of the life evaluation device 1 and the machine learning device 100 according to the embodiment. In each functional block shown in FIG. 2, the CPU 11 included in the life evaluation device 1 shown in FIG. 1 and the processor 101 of the machine learning device 100 execute their respective system programs, and the life evaluation device 1 and the machine learning device are executed. It is realized by controlling the operation of each part of 100.

寿命評価装置1は、ロボット2を制御する制御部30と、ロボット2が備えるモータの発熱量を算出するモータ発熱量算出部32と、ロボット2が備える減速機における摩擦発熱量を算出する摩擦発熱量算出部34と、空冷放熱量算出部36と、これらの算出部32,34,36により算出された熱量に基づいてロボット2の潤滑材の温度を学習する潤滑材温度学習部38と、各算出部32,34,36により算出された熱量に基づいてロボット2の潤滑材の温度を推定する潤滑材温度推定部40と、推定された温度に基づいて潤滑材の寿命を算出する寿命推定部42とを備えている。 The life evaluation device 1 includes a control unit 30 that controls the robot 2, a motor heat generation calculation unit 32 that calculates the heat generation amount of the motor included in the robot 2, and a friction heat generation that calculates the frictional heat generation amount in the speed reducer provided in the robot 2. The amount calculation unit 34, the air-cooled heat radiation amount calculation unit 36, and the lubricant temperature learning unit 38 that learns the temperature of the lubricant of the robot 2 based on the heat amount calculated by these calculation units 32, 34, 36, respectively. A lubricant temperature estimation unit 40 that estimates the temperature of the lubricant of the robot 2 based on the amount of heat calculated by the calculation units 32, 34, 36, and a life estimation unit that calculates the life of the lubricant based on the estimated temperature. It has 42 and.

制御部30は、作業者による図示しない操作盤の制御操作や、不揮発性メモリ14等に記憶された制御用プログラムに基づいてロボット2を制御する。制御部30は、制御用プログラムがロボット2が備える各軸(関節)の移動を指令する場合に当該軸を駆動するモータに対して制御周期毎に軸角度の変化量としての指令データを出力する、等といったように、ロボット2の各部を制御するために必要とされる一般的な制御のための機能を備える。また、制御部30は、ロボット2が備える各モータのモータ状態量(モータの電流値、モータの位置、速度、加速度、モータのトルク等)を取得し、各算出部32,34,36へと出力する。 The control unit 30 controls the robot 2 based on a control operation of an operation panel (not shown) by an operator or a control program stored in a non-volatile memory 14 or the like. When the control program commands the movement of each axis (joint) included in the robot 2, the control unit 30 outputs command data as a change amount of the axis angle to the motor driving the axis for each control cycle. , Etc., which are provided with functions for general control required for controlling each part of the robot 2. Further, the control unit 30 acquires the motor state amount (motor current value, motor position, speed, acceleration, motor torque, etc.) of each motor included in the robot 2 and transfers them to the calculation units 32, 34, and 36. Output.

モータ発熱量算出部32は、制御部30から入力されたモータ状態量、即ちモータの電流値(モータ電流値)およびモータの回転速度(モータ回転速度)に基づいて、以下に示す数2式を用いてモータ発熱量を算出する。なお、数2式において、W1はモータ発熱量、A1,A2,A3は予め実験等により同定された係数、IMはモータ電流値、SMはモータ回転速度であり、右辺第1項はモータにおける銅損を、第2項は鉄損を示している。 The motor calorific value calculation unit 32 uses the following equation 2 based on the motor state amount input from the control unit 30, that is, the motor current value (motor current value) and the motor rotation speed (motor rotation speed). Use to calculate the amount of heat generated by the motor. In Equation 2, W 1 is the amount of heat generated by the motor, A 1 , A 2 , and A 3 are the coefficients identified in advance by experiments, etc., IM is the motor current value, and SM is the motor rotation speed. The first term shows the copper loss in the motor, and the second term shows the iron loss.

Figure 0007103878000002
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摩擦発熱量算出部34は、制御部30から入力されたモータ状態量、即ち摩擦トルク及びモータ回転速度に基づいて、以下に示す数3式を用いて摩擦発熱量を算出する。なお、数3式において、W2は摩擦発熱量、Tは摩擦トルク、B1,B2,B3は予め実験等により同定された摩擦係数、TMは摩擦が存在しない場合のロボットのリンクを駆動する際に必要とするトルクである。トルクTMは、ロボット2のリンクの位置、加速度、質量情報等を用いて、一般的に、ラグランジュ法、ニュートン・オイラー法等の公知の計算方法により計算される。 The friction calorific value calculation unit 34 calculates the friction calorific value using the following equations 3 based on the motor state amount input from the control unit 30, that is, the friction torque and the motor rotation speed. In Equation 3, W 2 is the amount of heat generated by friction, T is the friction torque, B 1 , B 2 , and B 3 are the coefficient of friction identified in advance by experiments, and TM is the link of the robot when there is no friction. It is the torque required to drive the. The torque TM is generally calculated by a known calculation method such as the Lagrange method or the Newton-Euler method using the position, acceleration, mass information, etc. of the link of the robot 2.

Figure 0007103878000003
Figure 0007103878000003

空冷放熱量算出部36は、ロボット2の駆動により減速機自体が空気中で移動することにより、周辺空気との間に相対速度が発生するために発生する空冷放熱量を算出するものであり、制御部30から入力されたモータの回転速度に基づいて、減速機の位置におけるロボット2の移動速度を算出し、算出された移動速度に基づいて、以下の数4式を用いて空冷放熱量を算出する。なお、数4式において、W3は空冷放熱量、C1はモータ発熱量W1と摩擦発熱量W2の和で計算された値、SRは減速機の位置におけるロボット2の移動速度である。なお、空冷放熱量算出部36については、モータ発熱量、摩擦発熱量と比較して潤滑材の温度変化に対して大きな影響を与えない場合には省略しても良い。 The air-cooled heat radiation amount calculation unit 36 calculates the air-cooled heat radiation amount generated because the speed reducer itself moves in the air by driving the robot 2 and a relative speed is generated with the surrounding air. Based on the rotation speed of the motor input from the control unit 30, the moving speed of the robot 2 at the position of the reducer is calculated, and based on the calculated moving speed, the amount of air-cooled heat radiation is calculated using the following equation 4 calculate. In Equation 4, W 3 is the air-cooled heat dissipation amount, C 1 is the value calculated by the sum of the motor heat generation amount W 1 and the friction heat generation amount W 2 , and S R is the moving speed of the robot 2 at the position of the reducer. be. The air-cooled heat dissipation amount calculation unit 36 may be omitted if it does not have a large effect on the temperature change of the lubricant as compared with the motor heat generation amount and the friction heat generation amount.

Figure 0007103878000004
Figure 0007103878000004

潤滑材温度学習部38は、各算出部32,34,36により算出された熱量、及び潤滑材の温度に基づいた教師あり学習を行い、潤滑材温度の推定に用いられる学習済みモデルを作成する(学習する)機能手段である。本実施形態の潤滑材温度学習部38は、例えば上記した数1式の重回帰式を学習モデルとして用いた回帰分析を行い、該数1式に用いられる各係数D1~D6,Ei,Fiの全部又は一部を推定することで学習済みモデルを作成する。 The lubricant temperature learning unit 38 performs supervised learning based on the calorific value calculated by each calculation unit 32, 34, 36 and the temperature of the lubricant, and creates a learned model used for estimating the lubricant temperature. It is a functional means (learning). The lubricant temperature learning unit 38 of the present embodiment performs regression analysis using, for example, the multiple regression equation of the above equation 1 as a learning model, and the coefficients D 1 to D 6 and E i used in the equation 1 are used. , Create a trained model by estimating all or part of Fi.

潤滑材温度学習部38による学習は、寿命評価装置1が学習モードとして機能している場合に行われる。この時、潤滑材温度学習部38は、各算出部32,34,36を入力データとし、また、潤滑材の温度をラベル(出力データ)とする教師データを作成し、該作成した教師データを用いた教師あり学習を行う。ラベル(出力データ)としての潤滑材の温度は、例えば入力装置71を介して作業者が測定した潤滑材の温度を手入力で設定するようにしても良いし、減速機の内部又は近傍に取付けられた図示しない温度センサにより検出された温度値を自動的に取得するようにしても良い。この様にして、種々のパターンの動作を実行して各パターンにおいて得られた複数の教師データに基づいて、潤滑材温度学習部38は、各算出部32,34,36により算出された熱量から潤滑材の温度を推定するための学習済みモデルを生成する。そして、潤滑材温度学習部38が生成した学習済みモデルは、不揮発性メモリ104上に設けられた学習モデル記憶部44に記憶され、潤滑材温度推定部40による潤滑材温度の推定に用いられる。 The learning by the lubricant temperature learning unit 38 is performed when the life evaluation device 1 is functioning as a learning mode. At this time, the lubricant temperature learning unit 38 creates teacher data using the calculation units 32, 34, and 36 as input data and the temperature of the lubricant as a label (output data), and uses the created teacher data as the input data. Perform supervised learning using. The temperature of the lubricant as a label (output data) may be set manually by, for example, the temperature of the lubricant measured by the operator via the input device 71, or may be installed inside or near the speed reducer. The temperature value detected by the temperature sensor (not shown) may be automatically acquired. In this way, based on the plurality of teacher data obtained in each pattern by executing the operations of various patterns, the lubricant temperature learning unit 38 uses the amount of heat calculated by the calculation units 32, 34, and 36. Generate a trained model for estimating the temperature of the lubricant. Then, the learned model generated by the lubricant temperature learning unit 38 is stored in the learning model storage unit 44 provided on the non-volatile memory 104, and is used for estimating the lubricant temperature by the lubricant temperature estimation unit 40.

なお、数1式における室温T0については、例えば入力装置71を介して作業者が手入力で設定するようにしても良いし、室温を計測するための図示しない温度センサにより検出した温度値を自動的に取得するようにしても良い。数1式の他の発熱源W4については、近接する装置からの発熱量を予め設定しておく。更に、係数の一部を推定する場合には、推定対象となる係数の他の係数については予め所定の値を設定しておく。 The room temperature T 0 in the equation 1 may be set manually by the operator via, for example, the input device 71, or the temperature value detected by a temperature sensor (not shown) for measuring the room temperature may be set. It may be acquired automatically. For the other heat generation source W 4 of the equation 1, the amount of heat generated from a nearby device is set in advance. Further, when estimating a part of the coefficient, a predetermined value is set in advance for the other coefficient of the coefficient to be estimated.

なお、潤滑材温度学習部38は、十分に学習が行われた学習済みモデルが生成された後は、寿命評価装置1には必ずしも必要ではない。例えば、寿命評価装置1のメーカーは十分に学習された学習済みモデルを学習モデル記憶部44に記憶した状態で、潤滑材温度学習部38が機能しないようにした上で寿命評価装置1を出荷するようにしても良い。 The lubricant temperature learning unit 38 is not always necessary for the life evaluation device 1 after the trained model that has been sufficiently learned is generated. For example, the manufacturer of the life evaluation device 1 ships the life evaluation device 1 after the lubricant temperature learning unit 38 is disabled in a state where the fully learned trained model is stored in the learning model storage unit 44. You may do so.

潤滑材温度推定部40は、各算出部32,34,36により算出された熱量に基づいて、学習モデル記憶部44に記憶された学習済みモデルを用いた潤滑材の温度の推定を行う。本実施形態の潤滑材温度推定部40は、潤滑材温度学習部38による教師あり学習により各係数が推定された数1式を学習済みモデルとし、これに各算出部32,34,36により算出された熱量を代入することで潤滑材の温度を推定(算出)する。 The lubricant temperature estimation unit 40 estimates the temperature of the lubricant using the learned model stored in the learning model storage unit 44 based on the amount of heat calculated by the calculation units 32, 34, and 36. The lubricant temperature estimation unit 40 of the present embodiment uses a trained model as a trained model in which each coefficient is estimated by supervised learning by the lubricant temperature learning unit 38, and is calculated by the calculation units 32, 34, and 36. The temperature of the lubricant is estimated (calculated) by substituting the calculated amount of heat.

なお、潤滑材温度推定部40による潤滑材温度の推定は、寿命評価装置1が推定モードとして機能している場合に行われる。潤滑材温度推定部40は、潤滑材温度学習部38による学習の段階においては、寿命評価装置1には必ずしも必要ではない。例えば、寿命評価装置1のメーカーにおいて学習済みモデルの生成を行っている間は、潤滑材温度推定部40が機能しないようにした上で学習済みモデルの生成を行うようにしても良い。 The lubricant temperature estimation unit 40 estimates the lubricant temperature when the life evaluation device 1 is functioning as the estimation mode. The lubricant temperature estimation unit 40 is not always necessary for the life evaluation device 1 at the stage of learning by the lubricant temperature learning unit 38. For example, while the manufacturer of the life evaluation device 1 is generating the trained model, the trained model may be generated after the lubricant temperature estimation unit 40 is disabled.

本実施形態において潤滑材温度学習部38が作成し、潤滑材温度推定部40が利用する学習済みモデル(数1式)の例として、6軸多関節型ロボットであるロボット2の各軸をJ1軸,J2軸,J3軸,J4軸,J5軸,J6軸としたとき、J4軸,J5軸及びJ6軸のモータと減速機とが密集してお互いに影響を与える場合、J6軸を推定対象軸とする潤滑材の推定温度Tは、数5式により推定される。なお、数5式において、E4はJ4軸のモータ発熱量W14の係数、E5はJ5軸のモータ発熱量W15の係数、E6はJ6軸のモータ発熱量W16の係数、F4はJ4軸の摩擦発熱量W24の係数、F5はJ5軸の摩擦発熱量W25の係数、F6はJ6軸の摩擦発熱量W26の係数である。 As an example of a learned model (equation 1 set) created by the lubricant temperature learning unit 38 and used by the lubricant temperature estimation unit 40 in the present embodiment, each axis of the robot 2 which is a 6-axis articulated robot is J. When 1 axis, J 2 axis, J 3 axis, J 4 axis, J 5 axis, and J 6 axis are used, the J 4 axis, J 5 axis, and J 6 axis motors and reducers are densely packed and affect each other. Is given, the estimated temperature T of the lubricant with the J 6 axis as the estimation target axis is estimated by the equation 5. In Equation 5, E 4 is the coefficient of the motor calorific value W 14 of the J 4 -axis, E 5 is the coefficient of the motor calorific value W 15 of the J 5 -axis, and E 6 is the coefficient of the motor calorific value W 16 of the J 6 axis. The coefficient, F 4 is the coefficient of the friction calorific value W 24 on the J 4 axis, F 5 is the coefficient of the friction calorific value W 25 on the J 5 axis, and F 6 is the coefficient of the friction calorific value W 26 on the J 6 axis.

Figure 0007103878000005
Figure 0007103878000005

また、数5式は、J1軸,J2軸及びJ3軸が影響を与えず、J4軸及びJ5軸がJ6軸に影響を与える場合を例示したが、J1軸,J2軸及びJ3軸もJ6軸に影響を与える場合には、W11,W12,W13,W21,W22,W23,E1,E2,E3,F1,F2,F3を数5式に追記した式を用いて潤滑材の推定温度Tを算出すれば良い。
更に、数5式において係数D5,D6を1とすることにより、数5式を簡易な線形モデルとして潤滑油の温度を推定することもできる。この様にすることで、学習時及び推定時における計算に掛かる負荷を軽減することができる。
In addition, the equation 5 exemplifies the case where the J 1 axis, the J 2 axis and the J 3 axis do not affect the J 4 axis and the J 5 axis affect the J 6 axis. If the 2nd axis and the J3 axis also affect the J6 axis, W11 , W12 , W13 , W21 , W22 , W23 , E1 , E2 , E3, F1 , F2 , F 3 may be added to Equation 5 to calculate the estimated temperature T of the lubricant.
Further, by setting the coefficients D 5 and D 6 to 1 in the equation 5, the temperature of the lubricating oil can be estimated using the equation 5 as a simple linear model. By doing so, it is possible to reduce the load on the calculation at the time of learning and at the time of estimation.

寿命推定部42は、推定された潤滑材の温度に基づいて、以下に示す数6式を用いて潤滑材の寿命使用量を算出する。一般に、潤滑材の温度と寿命とは、図3に示される関係がある。即ち、潤滑材の温度がTth以下では、潤滑材の寿命は一定の定格寿命Sg0であるのに対し、温度がTthより高くなると、潤滑材の寿命は指数関数的に減少するので、推定された温度と時間とによって、数6式を用いて寿命使用量を算出することができる。なお、数6式において、Sgは潤滑材の寿命使用量、Aは予め実験等により同定された定数、kはT>Tthにおいて(T-Tth)/Δ、T≦Tthにおいて0、Δは寿命使用量がA倍となる温度のTthからの差分である。 The life estimation unit 42 calculates the life usage amount of the lubricant using the following equation 6 based on the estimated temperature of the lubricant. In general, the temperature and life of a lubricant have a relationship as shown in FIG. That is, when the temperature of the lubricant is T th or less, the life of the lubricant is a constant rated life Sg 0 , whereas when the temperature is higher than T th , the life of the lubricant decreases exponentially. Based on the estimated temperature and time, the life usage can be calculated using the equation 6. In Equation 6, Sg is the amount of the lubricant used for the life, A is a constant identified in advance by experiments, etc., k is (T-T th ) / Δ when T> T th , and 0 when T ≤ T th . Δ is the difference from T th of the temperature at which the amount of life used is A times.

Figure 0007103878000006
Figure 0007103878000006

そして、寿命推定部42が数6式を用いて算出した潤滑材の寿命は、表示装置70に表示出力される。なお、寿命推定部42が算出した潤滑材の寿命は、例えば図示しないネットワークを介してホストコンピュータやクラウドサーバ等に送信出力されるようにしても良い。また、寿命推定部42は、以下の数7式を用いて潤滑材の残存寿命を算出して、算出した残存寿命を出力するようにしても良い。 Then, the life of the lubricant calculated by the life estimation unit 42 using the equation 6 is displayed and output to the display device 70. The life of the lubricant calculated by the life estimation unit 42 may be transmitted and output to a host computer, a cloud server, or the like via a network (not shown), for example. Further, the life estimation unit 42 may calculate the remaining life of the lubricant by using the following equation (7) and output the calculated remaining life.

Figure 0007103878000007
Figure 0007103878000007

上記のように構成された本実施形態の寿命評価装置1は、ロボット2に種々のパターンの動作を行わせて得られた複数の教師データに基づいて学習を行い、十分な学習結果が得られた学習済みモデルを用いて潤滑材の温度を精度高く推定することができる。そして推定した潤滑材の温度に基づく潤滑材の寿命の推定をすることで、潤滑材の交換時期を的確に判断することができるようになる。 The life evaluation device 1 of the present embodiment configured as described above performs learning based on a plurality of teacher data obtained by causing the robot 2 to perform various patterns of movements, and a sufficient learning result is obtained. The temperature of the lubricant can be estimated with high accuracy using the trained model. Then, by estimating the life of the lubricant based on the estimated temperature of the lubricant, it becomes possible to accurately determine the replacement time of the lubricant.

本実施形態の寿命評価装置1の一変形例として、潤滑材温度学習部38は、例えばニューラルネットワークを学習モデルとして用い、各算出部32,34,36を入力データとし、また、潤滑材の温度をラベル(出力データ)とする教師データに基づいた教師あり学習を行うように構成しても良い。この様に構成する場合、学習モデルとしては入力層、中間層、出力層の三層を備えたニューラルネットワークを用いても良いが、三層以上の層を為すニューラルネットワークを用いた、いわゆるディープラーニングの手法を用いることで、より効果的な学習及び推論を行うように構成することも可能である。 As a modification of the life evaluation device 1 of the present embodiment, the lubricant temperature learning unit 38 uses, for example, a neural network as a learning model, and each calculation unit 32, 34, 36 is used as input data, and the temperature of the lubricant. It may be configured to perform supervised learning based on the teacher data having the label (output data). In this case, a neural network having three layers of an input layer, an intermediate layer, and an output layer may be used as the learning model, but so-called deep learning using a neural network having three or more layers. It is also possible to configure it to perform more effective learning and inference by using the method of.

本変形例では、潤滑材の温度推定式を学習モデルとして用いる場合と同様に、種々のパターンの動作を実行して各パターンにおいて得られた複数の教師データに基づいて、潤滑材温度学習部38は、各算出部32,34,36により算出された熱量から潤滑材の温度を推定するための学習済みモデルを生成する。そして、潤滑材温度学習部38が生成した学習済みモデルは、不揮発性メモリ104上に設けられた学習モデル記憶部44に記憶され、潤滑材温度推定部40による潤滑材温度の推定に用いられる。 In this modification, the lubricant temperature learning unit 38 is based on a plurality of teacher data obtained in each pattern by executing various patterns of operations, as in the case of using the lubricant temperature estimation formula as a learning model. Generates a trained model for estimating the temperature of the lubricant from the amount of heat calculated by each of the calculation units 32, 34, and 36. Then, the learned model generated by the lubricant temperature learning unit 38 is stored in the learning model storage unit 44 provided on the non-volatile memory 104, and is used for estimating the lubricant temperature by the lubricant temperature estimation unit 40.

そして、潤滑材温度推定部40は、各算出部32,34,36により算出された熱量に基づいて、学習モデル記憶部44に記憶された学習済みモデルを用いた潤滑材の温度の推定を行う。本変形例の潤滑材温度推定部40では、潤滑材温度学習部38による教師あり学習により生成された(パラメータが決定された)ニューラルネットワークを学習済みモデルとし、これに各算出部32,34,36により算出された熱量を入力することで潤滑材の温度を直接推定(算出)する。 Then, the lubricant temperature estimation unit 40 estimates the temperature of the lubricant using the learned model stored in the learning model storage unit 44 based on the amount of heat calculated by the calculation units 32, 34, and 36. .. In the lubricant temperature estimation unit 40 of this modification, the neural network generated (parameters are determined) by supervised learning by the lubricant temperature learning unit 38 is used as a trained model, and the calculation units 32, 34, respectively. By inputting the amount of heat calculated by 36, the temperature of the lubricant is directly estimated (calculated).

本実施形態の寿命評価装置1の他の変形例として、潤滑材温度学習部38による学習において、通常の回帰分析ではなく公知の正則化項(例えば、L2正則化項、スパース正則化項等)を考慮した回帰分析を行うようにしても良い。この手法を取ることで、例えば学習に用いることができる教師データが少ない場合においても、過学習が起こりにくくして学習済みモデルの汎化性能を高くすることが可能となる。 As another modification of the life evaluation device 1 of the present embodiment, in the learning by the lubricant temperature learning unit 38, a known regularization term (for example, L2 regularization term, sparse regularization term, etc.) is used instead of the usual regression analysis. Regression analysis may be performed in consideration of. By adopting this method, for example, even when the amount of teacher data that can be used for learning is small, overfitting is less likely to occur and the generalization performance of the trained model can be improved.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態の例のみに限定されることなく、適宜の変更を加えることにより様々な態様で実施することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the examples of the above-described embodiments, and can be implemented in various embodiments by making appropriate changes.

例えば、機械学習装置100が実行する学習アルゴリズムや演算アルゴリズム、寿命評価装置1が実行する制御アルゴリズム等は、上述したものに限定されず、様々なアルゴリズムを採用できる。 For example, the learning algorithm and the calculation algorithm executed by the machine learning device 100, the control algorithm executed by the life evaluation device 1, and the like are not limited to those described above, and various algorithms can be adopted.

また、上記した実施形態では寿命評価装置1と機械学習装置100が異なるCPUを有する装置として説明しているが、機械学習装置100は寿命評価装置1が備えるCPU11と、ROM12に記憶されるシステム・プログラムにより実現するようにしても良い。 Further, in the above-described embodiment, the life evaluation device 1 and the machine learning device 100 are described as devices having different CPUs, but the machine learning device 100 is a system stored in the CPU 11 included in the life evaluation device 1 and the ROM 12. It may be realized by a program.

上記した実施形態では寿命評価装置1によりロボット2の関節部分の潤滑材の寿命を推定する例を示したが、潤滑材の寿命を推定する対象としては、例えば工作機械や電気自動車、鉄道、発電機等にも応用することができる。 In the above embodiment, an example of estimating the life of the lubricant at the joint portion of the robot 2 by the life evaluation device 1 is shown, but the target for estimating the life of the lubricant is, for example, a machine tool, an electric vehicle, a railroad, or a power generator. It can also be applied to machines and the like.

上記した実施形態では寿命評価装置1が潤滑材の温度を推定し、その推定結果に基づいて潤滑材の寿命を推定する構成としているが、例えば寿命評価装置1から寿命推定部42を取り除き、潤滑材の温度を推定する温度推定装置1’として構成し、該温度推定装置1’が推定した潤滑材の温度を出力(表示出力、送信出力等)するように構成しても良い。このように構成することで、潤滑材の温度を推定するための構成と、寿命推定部42とを異なる装置上に実装する等、それぞれの機能手段の配置については設計的に定めるようにしても良い。 In the above embodiment, the life evaluation device 1 estimates the temperature of the lubricant and estimates the life of the lubricant based on the estimation result. For example, the life estimation unit 42 is removed from the life evaluation device 1 to lubricate the lubricant. It may be configured as a temperature estimation device 1'for estimating the temperature of the material, and may be configured to output (display output, transmission output, etc.) the temperature of the lubricating material estimated by the temperature estimation device 1'. With this configuration, the layout for estimating the temperature of the lubricant and the life estimation unit 42 are mounted on different devices, and the arrangement of each functional means can be determined by design. good.

上記した実施形態では、本発明の温度推定装置1’の一実施例として寿命評価装置1を示したが、温度推定装置1’により推定された潤滑材の温度は、潤滑材の寿命評価以外の目的に使用しても良い。
例えば、ロボット2に備え付けられた、潤滑材(軸受、減速機)を冷却する冷却部に対して、潤滑材温度推定部40によって推定された潤滑材の温度を出力して、冷却機能を制御するようにしても良い。このように構成することで、伝達機構の潤滑材は、モータ状態量に基づいて推定される潤滑材の温度に応じて稼働する冷却部によって冷却され、潤滑材の温度を所定の温度以下に保ち、潤滑材やその周りの部材の寿命を延ばすことができるようになる。
より具体的には、ロボット2が、冷却部によって駆動され、伝達機構のベアリングに対して送風する冷却用ファンを備えるとした時、冷却部は、潤滑材温度推定部40により推定された伝達機構のベアリングの潤滑材の推定温度Tが予め設定された閾値以上になった場合にファンを駆動させる。一方で、冷却部は、伝達機構のベアリングの潤滑材の推定温度Tが閾値未満の場合には、ファンを駆動させない。これにより、ベアリングの温度は、閾値未満から閾値以上に変化した場合に冷却される。
In the above-described embodiment, the life evaluation device 1 is shown as an example of the temperature estimation device 1'of the present invention, but the temperature of the lubricant estimated by the temperature estimation device 1'is other than the life evaluation of the lubricant. It may be used for the purpose.
For example, the temperature of the lubricant estimated by the lubricant temperature estimation unit 40 is output to the cooling unit for cooling the lubricant (bearing, speed reducer) provided in the robot 2 to control the cooling function. You may do so. With this configuration, the lubricant of the transmission mechanism is cooled by the cooling unit that operates according to the temperature of the lubricant estimated based on the motor state amount, and the temperature of the lubricant is kept below a predetermined temperature. , It becomes possible to extend the life of the lubricant and the members around it.
More specifically, when the robot 2 is provided with a cooling fan that is driven by a cooling unit and blows air to the bearing of the transmission mechanism, the cooling unit is a transmission mechanism estimated by the lubricant temperature estimation unit 40. The fan is driven when the estimated temperature T of the lubricant of the bearing of the bearing becomes equal to or higher than a preset threshold value. On the other hand, the cooling unit does not drive the fan when the estimated temperature T of the lubricant of the bearing of the transmission mechanism is less than the threshold value. As a result, the temperature of the bearing is cooled when it changes from below the threshold value to above the threshold value.

また、潤滑材温度推定部40によって推定された潤滑材の温度に応じて、モータの駆動制御を行っても良い。この構成により、伝達機構の潤滑材の温度に応じて、発熱源であるモータの駆動が制御され、潤滑材の温度を所定の温度以下に保ち、潤滑材やその周りの部材の寿命を延ばすことができるようになる。
より具体的には、ロボット2のモータを制御する制御部30は、潤滑材温度推定部40により推定された伝達機構のベアリングの潤滑材の推定温度Tが予め設定された閾値以上になった場合に、モータの駆動を停止乃至減速する。一方で、伝達機構のベアリングの潤滑材の推定温度Tが閾値未満の場合には、モータの駆動を継続する。これにより、ベアリングの温度は、閾値未満から閾値以上に変化した場合に冷却される。
Further, the drive control of the motor may be performed according to the temperature of the lubricant estimated by the lubricant temperature estimation unit 40. With this configuration, the drive of the motor, which is a heat generating source, is controlled according to the temperature of the lubricant of the transmission mechanism, the temperature of the lubricant is kept below a predetermined temperature, and the life of the lubricant and its surrounding members is extended. Will be able to.
More specifically, in the control unit 30 that controls the motor of the robot 2, when the estimated temperature T of the lubricant of the bearing of the transmission mechanism estimated by the lubricant temperature estimation unit 40 becomes equal to or higher than a preset threshold value. In addition, the drive of the motor is stopped or decelerated. On the other hand, when the estimated temperature T of the lubricant of the bearing of the transmission mechanism is less than the threshold value, the driving of the motor is continued. As a result, the temperature of the bearing is cooled when it changes from below the threshold value to above the threshold value.

1 寿命評価装置
1’温度推定装置
2 ロボット
11 CPU
12 ROM
13 RAM
14 不揮発性メモリ
17,18,19 インタフェース
20 バス
21 インタフェース
30 制御部
32 モータ発熱量算出部
34 摩擦発熱量算出部
36 空冷放熱量算出部
38 潤滑材温度学習部
40 潤滑材温度推定部
42 寿命推定部
44 学習モデル記憶部
70 表示装置
71 入力装置
100 機械学習装置
101 プロセッサ
102 ROM
103 RAM
104 不揮発性メモリ
1 Life evaluation device 1'Temperature estimation device 2 Robot 11 CPU
12 ROM
13 RAM
14 Non-volatile memory 17, 18, 19 Interface 20 Bus 21 Interface 30 Control unit 32 Motor calorific value calculation unit 34 Friction calorific value calculation unit 36 Air-cooled heat dissipation calculation unit 38 Lubricating material temperature learning unit 40 Lubricating material temperature estimation unit 42 Life estimation Unit 44 Learning model storage unit 70 Display device 71 Input device 100 Machine learning device 101 Processor 102 ROM
103 RAM
104 Non-volatile memory

Claims (10)

モータと、潤滑材により潤滑され前記モータの動力を可動部に伝達する伝達機構とを備える機械における前記潤滑材の温度を推定する温度推定装置であって、
前記モータの電流値に基づいてモータ発熱量を算出するモータ発熱量算出部と、
前記モータの回転速度と、前記伝達機構の摩擦係数とに基づいて、該伝達機構における摩擦発熱量を算出する摩擦発熱量算出部と、
前記摩擦発熱量算出部により算出された摩擦発熱量及び前記モータ発熱量算出部により算出されたモータ発熱量を用いた機械学習により、摩擦発熱量及びモータ発熱量から潤滑材の温度を推定するための学習済みモデルを生成する潤滑材温度学習部と、
を備える温度推定装置。
A temperature estimation device that estimates the temperature of the lubricant in a machine including a motor and a transmission mechanism that is lubricated by the lubricant and transmits the power of the motor to a moving portion.
A motor calorific value calculation unit that calculates the motor calorific value based on the current value of the motor, and a motor calorific value calculation unit.
A friction calorific value calculation unit that calculates the friction calorific value in the transmission mechanism based on the rotation speed of the motor and the friction coefficient of the transmission mechanism.
To estimate the temperature of the lubricant from the friction calorific value and the motor calorific value by machine learning using the friction calorific value calculated by the friction calorific value calculation unit and the motor calorific value calculated by the motor calorific value calculation unit. Lubricant temperature learning unit to generate a trained model of
A temperature estimation device including.
モータと、潤滑材により潤滑され前記モータの動力を可動部に伝達する伝達機構とを備える機械における前記潤滑材の温度を推定する温度推定装置であって、
前記モータの電流値に基づいてモータ発熱量を算出するモータ発熱量算出部と、
前記モータの回転速度と、前記伝達機構の摩擦係数とに基づいて、該伝達機構における摩擦発熱量を算出する摩擦発熱量算出部と、
前記摩擦発熱量算出部により算出された摩擦発熱量及び前記モータ発熱量算出部により算出されたモータ発熱量を用いた機械学習により生成された学習済みモデルを記憶する学習モデル記憶部と、
前記摩擦発熱量算出部により算出された摩擦発熱量および前記モータ発熱量算出部により算出されたモータ発熱量とに基づいて、前記学習済みモデルを用いて前記モータの潤滑材の温度を推定する潤滑材温度推定部と、
を備える温度推定装置。
A temperature estimation device that estimates the temperature of the lubricant in a machine including a motor and a transmission mechanism that is lubricated by the lubricant and transmits the power of the motor to a moving portion.
A motor calorific value calculation unit that calculates the motor calorific value based on the current value of the motor, and a motor calorific value calculation unit.
A friction calorific value calculation unit that calculates the friction calorific value in the transmission mechanism based on the rotation speed of the motor and the friction coefficient of the transmission mechanism.
A learning model storage unit that stores a learned model generated by machine learning using the friction calorific value calculated by the friction calorific value calculation unit and the motor calorific value calculated by the motor calorific value calculation unit.
Lubrication that estimates the temperature of the lubricant of the motor using the trained model based on the frictional calorific value calculated by the frictional calorific value calculation unit and the motor calorific value calculated by the motor calorific value calculation unit. Material temperature estimation unit and
A temperature estimation device including.
前記機械学習は、前記摩擦発熱量算出部により算出された摩擦発熱量及び前記モータ発熱量算出部により算出されたモータ発熱量を入力データとし、前記潤滑材の温度の実測値をラベルとしてお互いに関連付けた教師データを用いた教師あり学習である、
請求項1又は2に記載の温度推定装置。
In the machine learning, the friction calorific value calculated by the friction calorific value calculation unit and the motor calorific value calculated by the motor calorific value calculation unit are used as input data, and the measured value of the temperature of the lubricant is used as a label for each other. Supervised learning using associated teacher data,
The temperature estimation device according to claim 1 or 2.
前記機械学習は、学習モデルとして下式を用いる、
請求項1~3のいずれか1つに記載の温度推定装置。なお、数1式において、Tは潤滑材の推定温度、T 0 は室温、添え字iは推定対象軸を含む推定対象軸の潤滑材温度に影響を与える軸番号、D 1 ~D 6 は予め実験等により種々のパターンの動作を実行して各パターンにおけるグリース温度、室温、発熱量、減速機の移動速度および他の発熱源の発熱量のデータを取得して同定した係数、E i はモータ発熱量W 1i の係数、F i は摩擦発熱量W 2i の係数、W 3 は空冷放熱量、W 4 は他の発熱源の発熱量である。
Figure 0007103878000008
The machine learning uses the following equation as a learning model.
The temperature estimation device according to any one of claims 1 to 3. In Equation 1, T is the estimated temperature of the lubricant, T 0 is the room temperature, subscript i is the axis number that affects the lubricant temperature of the estimated target axis including the estimated target axis, and D 1 to D 6 are in advance. The coefficient identified by executing various patterns of operations through experiments, etc., and acquiring data on the grease temperature, room temperature, calorific value, moving speed of the speed reducer, and calorific value of other heat sources in each pattern, E i is the motor . The calorific value W 1i is the coefficient, Fi is the frictional calorific value W 2i coefficient, W 3 is the air-cooled heat radiation amount, and W 4 is the calorific value of other heat sources.
Figure 0007103878000008
前記機械学習は、学習モデルとして線形モデルを用いる、
請求項1~3のいずれか1つに記載の温度推定装置。
The machine learning uses a linear model as a learning model.
The temperature estimation device according to any one of claims 1 to 3.
前記機械学習は、学習モデルとしてニューラルネットワークを用いる、
請求項3に記載の温度推定装置。
The machine learning uses a neural network as a learning model.
The temperature estimation device according to claim 3.
前記機械学習を行う際に正則化項を考慮した学習を行う、
請求項1~6のいずれか1つに記載の温度推定装置。
When performing the machine learning, learning that considers the regularization term is performed.
The temperature estimation device according to any one of claims 1 to 6.
前記機械学習を行う際にL2正則化又はスパース正則化を用いた学習を行う、
請求項7に記載の温度推定装置。
When performing the machine learning, learning using L2 regularization or sparse regularization is performed.
The temperature estimation device according to claim 7 .
請求項2~8のいずれか1つに記載の潤滑材温度推定部により推定された潤滑材の温度に基づいて該潤滑材の寿命を推定する寿命推定部を備える寿命評価装置。 A life evaluation device including a life estimation unit that estimates the life of the lubricant based on the temperature of the lubricant estimated by the lubricant temperature estimation unit according to any one of claims 2 to 8. モータと、潤滑材により潤滑され前記モータの動力を可動部に伝達する伝達機構とを備える機械における前記潤滑材の寿命を評価する寿命評価装置であって、
前記モータの電流値に基づいてモータ発熱量を算出するモータ発熱量算出部と、
前記モータの回転速度と、前記伝達機構の摩擦係数とに基づいて、該伝達機構における摩擦発熱量を算出する摩擦発熱量算出部と、
前記摩擦発熱量算出部により算出された摩擦発熱量及び前記モータ発熱量算出部により算出されたモータ発熱量を用いた機械学習により生成された学習済みモデルを記憶する学習モデル記憶部と、
前記摩擦発熱量算出部により算出された摩擦発熱量および前記モータ発熱量算出部により算出されたモータ発熱量とに基づいて、前記学習済みモデルを用いて前記モータの潤滑材の温度を推定する潤滑材温度推定部と、
該潤滑材温度推定部により推定された潤滑材の温度に基づいて該潤滑材の寿命を推定する寿命推定部と、
を備える寿命評価装置。
A life evaluation device for evaluating the life of the lubricant in a machine including a motor and a transmission mechanism lubricated by the lubricant and transmitting the power of the motor to a moving portion.
A motor calorific value calculation unit that calculates the motor calorific value based on the current value of the motor, and a motor calorific value calculation unit.
A friction calorific value calculation unit that calculates the friction calorific value in the transmission mechanism based on the rotation speed of the motor and the friction coefficient of the transmission mechanism.
A learning model storage unit that stores a learned model generated by machine learning using the friction calorific value calculated by the friction calorific value calculation unit and the motor calorific value calculated by the motor calorific value calculation unit.
Lubrication that estimates the temperature of the lubricant of the motor using the trained model based on the frictional calorific value calculated by the frictional calorific value calculation unit and the motor calorific value calculated by the motor calorific value calculation unit. Material temperature estimation unit and
A life estimation unit that estimates the life of the lubricant based on the temperature of the lubricant estimated by the lubricant temperature estimation unit, and a life estimation unit.
Life evaluation device equipped with.
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