直线导轨的损伤检测装置以及损伤检测方法与流程

本发明涉及直线导轨的损伤检测装置以及损伤检测方法。

背景技术

在包括用于物品搬运等用途的机器人的机器人系统中，有时使用直线导轨作为使该机器人移动的移动装置(例如参照日本特开平07-178690号公报)。

另外，知道一种为了检测直线导轨的异常，使用驱动直线导轨的滑块(移动部)的电动机的电流值的技术(例如参照日本特开平07-178690号公报、国际公开第2006/001479号公报)。另一方面，还已知一种通过检测、监视直线导轨的振动以及温度来检测该直线导轨的异常的技术(例如参照日本特开2003-307230号公报)。

驱动直线导轨的滑块的电动机的电流值在滑块或导轨发生损伤时发生变化(通常变大)，但是在滑块或导轨以外的要素(例如齿条齿轮、减速机、电动机自体)中产生异常时也会发生变化。因此，在使用电动机的电流值时，无法可靠地只检测出滑块或导轨的损伤。

另一方面，为了检测、监视直线导轨的振动以及温度，需要能够同时检测振动和温度的特殊的传感器，会导致包括直线导轨的装置的复杂化、高成本化。因此，希望一种通过简单的结构能够检测出作为机器人用移动装置而使用的直线导轨的滑块或导轨的损伤的技术。

技术实现要素：

本公开的一个方式为具有搭载了机器人的滑块和引导该滑块的导轨的直线导轨的损伤检测装置，具备：测长传感器，其测定上述机器人的预定部位与上述机器人以外的固定位置之间的距离；电流测定部，其测定驱动上述滑块的驱动电动机的电流值；以及判断部，其当通过上述测长传感器测定的上述距离在通过预先决定的第一阈值决定的范围外，且上述驱动电动机的电流值是预先决定的第二阈值以上时，判断为上述直线导轨产生了损伤。

本公开的另一方式为具有搭载了机器人的滑块和引导该滑块的导轨的直线导轨的损伤检测方法，具备以下步骤：存储预先决定的第一阈值以及第二阈值的步骤；测定上述机器人的预定部位与上述机器人以外的固定位置之间的距离的步骤；测定驱动上述滑块的驱动电动机的电流值的步骤；以及当上述距离在第一阈值的范围外，且上述驱动电动机的电流值是上述第二阈值以上时，判断为上述直线导轨产生了损伤的步骤。

附图说明

通过与附图关联的以下的实施方式的说明，能够更加明确本发明的目的、特征以及优点。在该附图中：

图1表示包括一个实施方式的损伤检测装置的机器人系统的一个结构例；

图2表示图1的系统所具有的测长传感器的一个结构例；

图3是表示图1的损伤检测装置的处理的一例的流程图；

图4例示使用测长传感器测定与机器人的预定部位之间的距离的状态。

具体实施方式

图1表示包括本公开的优选实施方式的损伤检测装置和作为损伤检测对象的直线导轨的机器人系统的一个结构例。系统10具有机器人12、使机器人12在预定范围内(图示例中以直线方式)移动的机器人移动装置14。另外，机器人移动装置14具有搭载了机器人12的滑块(块)16、(图示例中在大致水平方向上)引导滑块16的导轨18以及驱动滑块16的驱动电动机20，滑块16以及导轨18构成直线导轨22。另外，作为通过电动机驱动滑块16的机构，列举了齿条-齿轮或滚珠丝杠等，但不限于这些。

机器人12的种类和结构没有特殊限制，但是图示例中机器人12是6轴的多关节机器人，具有被搭载在滑块16上且能够围绕大概垂直方向轴线转动的回转体24、以能够旋转的方式安装在回转体24上的上臂26、以能够旋转的方式安装在上臂26上的前臂28、以能够旋转的方式安装在前臂28上的腕轴30、以能够旋转的方式安装在腕轴30上的机械手等末端执行器32，能够进行保持机械加工部件等物品(未图示)而进行搬运等预定作业。另外，能够通过与机器人12以及移动装置14连接的机器人控制装置36来控制机器人12(的各轴电动机)以及直线导轨22(驱动电动机20)。

损伤检测装置40具有：测长传感器42，其以预先决定的第一时间间隔来测定机器人12的预定部位(图示例中为末端执行器32)与机器人12以外的固定位置(静止位置)之间的距离；电流传感器等电流测定部44，其以预先决定的第二时间间隔来测定驱动滑块16的驱动电动机20的电流值(移动轴电动机电流值)；以及处理器等判断部46，其在通过测长传感器42测定的距离是通过预先决定的第一阈值决定的范围外，且驱动电动机20的电流值是预先决定的第二阈值以上时，判断为直线导轨22(具体地说是滑块16以及导轨18的至少一方)产生了损伤。另外，异常检测装置40还可以具有存储第一阈值以及第二阈值的存储器等存储部48。另外，图1的例子中，电流测定部44、判断部46以及存储部48能够组装到机器人控制装置36内，但是也可以将这些中的至少一部分构成为与机器人控制装置36不同的个人计算机(未图示)等运算处理装置，并将该运算处理装置与机器人控制装置36连接来使用。

图2表示测长传感器42的位置结构例。测长传感器42例如是激光式的测距仪，被固定配置在设置系统10的地面50上(图示例中固定在被设置在地面上所设置的支柱52的上部的托架54上)，构成为能够向机器人12的预定部位(例如末端执行器32的一部分)照射激光56并接收其反射光。这样，能够测定机器人12以外的固定位置(此时为测长传感器42的本体)和末端执行器32之间的距离，所以，通过以预先决定的时间间隔测定该距离，能够求出末端执行器32的位置的随时间变化的位移量。

另外，测长传感器42所测定的机器人的预定部位不限于末端执行器32，也可以是回转体24、上臂26或前臂28等的一部分。但是为了能够灵敏地检测出滑块16或导轨18的损伤，该预定部位最好是尽量物理上离开滑块16的机器人12的部位(腕轴30或末端执行器32等)。这是因为例如即使是在由于导轨18的细微损伤而使滑块16(机器人12)在包括与导轨的长度方向垂直的成分的方向稍微倾斜的情况下，机器人12的末端执行器32的位移也变得比回转体24要大。

另外，测长传感器42只要是能够测定机器人12的预定部位的位置(离开测长传感器的距离)的传感器则可以是任意种类。例如作为测长传感器42能够使用激光位移计、2d激光位移计、透射型外径/尺寸测定器、图像尺寸测定器、涡电流式位移计、超声波式位移计或者接触式位移计等。另外，也可以在机器人12侧(例如前臂28或末端执行器32)安装测长传感器，测定从该测长传感器到地面上的预定位置或固定构造物等的其他固定位置(静止位置)之间的距离，但是如图示例那样，将测长传感器42相对于地面50固定式地(不动地)配置的方式在测长传感器的布线等方面是有利的。

接着，参照图2说明本公开的损伤检测装置的处理(损伤检测方法)的一例。首先，在步骤s1中，在上述的存储部48中存储通过测长传感器42得到的测长数据相关的第一阈值、移动轴电动机(驱动电动机20)的电流值相关的第二阈值。另外，能够根据机器人12以及直线导轨22的结构、正常时以及异常时(直线导轨产生了损伤时)的数据(实绩值)来根据经验决定第一阈值以及第二阈值，例如第一阈值能够设定为0.5mm、1mm、2mm或3mm。另外，第二阈值例如能够设定为比正常动作时的电流值高20％～30％(1.2～1.3倍)的值。

接着，在步骤s2中，使用测长传感器42以预先决定的第一时间间隔来测定机器人12的预定部位与测长传感器42的本体之间的距离。这里，第一时间间隔在测长传感器42的数据在短时间急剧变化的情况下较少，所以最好是例如1小时1次、2小时1次、1天2次、1天1次、2天1次等以小时～天为单位的时间间隔。另外，预定部位的测定最好是在搭载了机器人12的滑块16的导轨18上的位置固定并且机器人12的姿势(各轴的角度位置)也固定的状态下进行。因此，作为优选的一个实施例，在使系统10运转的每天，在进行系统10的通常启动之前，在使滑块16移动到导轨18的固定位置，并且使机器人12呈现固定姿势的方式驱动各轴的电动机的基础上，通过测长传感器42来测定机器人12的末端执行器32的位置(与末端执行器32的距离)。另外，也能够根据天来改变滑块16的位置和机器人12的姿势来进行测定，但是此时需要使用位置和姿势的变化量来修正测长传感器42的测定数据。

图4说明通过测长传感器42测定机器人12的末端执行器32的一部分的位置的状态的一例。大多数情况下，当直线导轨22产生了损伤时，机器人12的预定部位向与导轨18延伸的延伸方向垂直的垂直方向或者至少包括与该垂直方向平行的成分的方向进行位移。因此，测长传感器42的测长方向最好不是与导轨18的延伸方向平行的方向，而是包括与该延伸方向垂直的成分的方向。在图4的例子中，从测长传感器42向末端执行器32在与导轨18的延伸方向垂直的方向照射激光，求出末端执行器32与测长传感器42之间的距离。

在接下来的步骤s3中，判定通过测长传感器42测定到的测长传感器42与末端执行器32之间的距离(测定值)是否在通过第一阈值决定的范围外。更具体地说，将正常时的末端执行器32的位置(与测长传感器42之间的距离)作为正常值预先存储在上述存储部48等中，如果该正常值与测定值之间的差不足第一阈值(例如2mm)，则判断部46判断为直线导轨没有异常(没有产生损伤)(步骤s4)。当没有异常时，异常检测装置不需要进行特殊处理，但是可以将没有异常的意思通知给作业人员，例如可以在机器人控制装置36的显示器等的适当的显示画面上进行显示。

另一方面，当该正常值与测定值之间的差为第一阈值以上时，直线导轨有可能会损伤，但是在该阶段，也可能机器人12自身产生损伤或构造性变形，直线导轨没有异常(损伤)。因此进入步骤s5，以第二时间间隔测定作为移动轴电动机的驱动电动机20的电流值。例如第二时间间隔能够设定为5秒1次、10秒1次等以秒为单位的时间，作为优选的例子，能够设定为与程序周期相同的值。程序周期表示例如用于进行机器人12或直线导轨22反复进行的动作的一个单位(例如使把持了物品的机器人12通过滑块16从导轨18的一端移动到另一端，在该另一端机器人12释放物品，再次将机器人12返回到导轨18的一端，机器人12把持新的物品的动作)的程序的周期。在通常运转时也以这种程序周期进行电动机电流值的测定、记录，所以能够以预定的时间间隔采样所得到的测定值。

在接下来的步骤s6中，判定测定到的移动轴电动机的电流值是否是预先决定的第二阈值以上。例如，将正常时的电动机电流值作为正常值预先存储在上述存储部48等中，如果某个时间点的电动机电流的测定值为第二阈值(例如正常值的1.2倍)以上，则判断部46判断为直线导轨产生了损伤，并进行用于将该情况通知给作业人员的警告(步骤s7)。作为该警告，最好是在机器人控制装置的显示器等作业人员容易识别的适当的显示画面上进行“直线导轨损伤”等字符显示，或者输出警告声音等作业人员能够容易识别的警告。另外，也可以代替上述警告或除此之外，将表示直线导轨产生了损伤的数据或信号输出给主机等其他外部装置，并能够从该外部装置将直线导轨的损伤通知给作业人员。

一般在作为机器人用移动装置而使用的直线导轨发生了损伤时(例如在滑块或导轨上产生了凹陷时等)，机器人的代表点(例如工具前端点)的实际位置偏离了指令位置，因此会产生机器人进行的工件把持错误等作业错误。如果产生这样的作业错误，作业人员需要暂时停止包括机器人的系统，并调查该作业错误的原因和进行恢复作业，会导致生产效率的下降。

因此，在本实施方式中，首先通过测长传感器42测定与机器人12的预定部位之间的距离，能够在产生作业错误之前检测机器人12的位置偏离。但是，仅这样不能够判别位置偏差的原因是直线导轨22的损伤造成的还是由于机器人12自身的构造引起的。因此，在本实施方式中，如果移动轴电动机的电流值进一步变为第二阈值以上，则能够判断由于直线导轨22的损伤和润滑不良造成的滑块16和导轨18之间的阻力增大而使电流值比正常时明显地上升，所以判断为位置偏差的原因是直线导轨22的损伤，并警告该情况。

即，在本公开中，当测长传感器42的测定值是通过第一阈值决定的范围外，且驱动电动机20的电流值是第二阈值以上时，判断为直线导轨22(滑块16或导轨18)产生了凹陷或擦伤等物理损伤。另外，这样检测、判断出的直线导轨的损伤大多不是必须立刻停止系统的程度的损伤，但是如果对于步骤s7的警告置之不理，则会产生从滑块16和导轨18之间的轴承飞出滚珠等必须紧急停止系统的严重情况。因此，作业人员如果识别出步骤s7的警告，则研究应该以什么程序来进行直线导轨的维护等，在适当的时期进行维护等，从而能够可靠地避免上述不合适的情况。

另一方面，当测长传感器42的测定值是通过第一阈值决定的范围外，且驱动电动机20的电流值不足第二阈值时，认为直线导轨22未产生损伤而在机器人12自身的构造中存在某种变形或异常。另外，当测长传感器42的测定值是通过第一阈值决定的范围内，且驱动电动机20的电流值是第二阈值以上时，不是在直线导轨22中而是在移动装置14的减速机和齿条(移动装置为齿条-齿轮式的情况)中产生异常的可能性较高。这样，根据本公开，作业人员能够准确地判断系统10的异常部位，所以也能够有效地采取用于消除这种情况的措施。

根据本公开，通过监视测长传感器的测定结果和电动机电流值的双方，能够准确地检测、判断异常内容是否是直线导轨的损伤。