故障诊断装置及故障诊断方法制造方法及图纸

本发明专利技术的故障诊断装置检测多轴型机器人具备的关节轴的移动位置(S03)，检测施加于关节轴的干扰扭矩(Tq)(S01)。所述故障诊断装置根据关节轴的移动位置来判断是否进行了预定的常规作业，根据在进行预定的常规作业时检测到的干扰扭矩算出干扰扭矩参考值(S07)。所述故障诊断装置使用干扰扭矩参考值修正干扰扭矩(S09)，通过将修正后干扰扭矩(Tq')和阈值(α)进行比较，进行多轴型机器人(1)的故障诊断(S11～S15)。

Fault diagnosis device and fault diagnosis method

The fault diagnosis device of the invention detects the moving position of the joint axis (S03) of a multi axis robot, and detects the disturbing torque (Tq) (S01) applied to the joint axis. The fault diagnosis device determines whether a predetermined routine operation is carried out according to the moving position of the joint shaft, and calculates the reference value of interference torque (S07) based on the interference torque detected during the scheduled routine operation. The fault diagnosis device uses interference torque reference value to correct interference torque (S09). By comparing the corrected interference torque (Tq') and threshold (alpha), the multi axis robot (1) fault diagnosis (S11 to S15) is achieved.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】故障诊断装置及故障诊断方法
本专利技术涉及诊断多轴型机器人的故障的故障诊断装置及故障诊断方法。
技术介绍
作为多关节型工业用机器人的故障诊断方法，目前公开有专利文献1。在专利文献1公开的故障诊断方法中，在机器人的动作中，在每个规定周期都检测机器人关节轴的移动位置及施加于关节轴的干扰扭矩，求出每个检测到的移动位置的干扰扭矩的平均值。然后，将该平均值和设定阈值进行比较，在平均值超过了设定阈值的情况下，诊断为机器人发生了异常或故障。专利文献1：(日本)特开平9－174482号公报但是，由于干扰扭矩有时随着进行作业的机器人而发生变化，故而需要对每个机器人都预先设定不同的阈值。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述课题而设立的，其目的在于提供一种故障诊断装置及故障诊断方法，其不管进行作业的机器人如何，都能够使用恒定的阈值进行精度高的故障诊断。为了解决上述的课题，本专利技术的一方面提供一种诊断多轴型机器人的故障的故障诊断装置及故障诊断方法，其根据在进行预定的常规作业时检测到的干扰扭矩算出干扰扭矩参考值。所述故障诊断装置及故障诊断方法使用该干扰扭矩参考值修正干扰扭矩，通过将修正后干扰扭矩和阈值进行比较，进行故障诊断。附图说明图1是表示包含第一实施方式的故障诊断装置23的故障诊断系统100的整体构成的框图；图2是详细地表示干扰扭矩(Tq)的算出方法的框图；图3是详细地表示图1的运算处理部18a的框图；图4(a)是表示干扰扭矩(Tqa、Tqb)的时间变化的曲线图，图4(b)是表示代表值为干扰扭矩(Tq)的平均值且变化量为干扰扭矩(Tq)的标准偏差时的修正后干扰扭矩(Tqa′、Tqb′)的曲线图；图5(a)是表示与图4(a)相同的干扰扭矩(Tqa、Tqb)的时间变化的曲线图，图5(b)是表示代表值为干扰扭矩(Tq)的最小值且变化量为干扰扭矩(Tq)的最大值与最小值之差时的修正后干扰扭矩(Tqa′、Tqb′)的曲线图；图6是表示第一实施方式的故障诊断方法的流程图；图7是表示包含第二实施方式的故障诊断装置23的故障诊断系统200的整体构成的框图；图8是详细地表示图7的运算处理部18b的框图；图9是对未考虑季节变动成分的干扰扭矩正常值(R′)的预测方法进行说明的曲线图；图10是对用正弦波将在干扰扭矩中包含的季节变动成分近似的情况进行说明的曲线图；图11是对考虑了季节变动成分的干扰扭矩正常值(R′)的预测方法进行说明的曲线图；图12是表示第二实施方式的阈值(α)的设定方法之一例的流程图；图13是表示干扰扭矩(Tq)通过维修、维护的实施而大幅减小的例子的曲线图。标记说明1：机器人2：机器人控制单元3：故障诊断单元6：伺服电机(电动机)11：伺服控制部(扭矩检测部)23：故障诊断装置24：位置检测部25：常规作业判断电路26：参考值计算电路27：扭矩修正电路28：故障诊断电路29：维修、维护信息取得电路30：扭矩正常值预测电路31：阈值设定电路FC：季节变动(正弦波)FCL：函数R′：干扰扭矩正常值Tq：干扰扭矩Tq′：修正后干扰扭矩T1：第一期间Tx：第二期间α：阈值具体实施方式以下，参照附图对应用本专利技术的一实施方式进行说明。在附图的记载中，对同一部分标注同一标记并省略说明。(第一实施方式)参照图1对包含第一实施方式的故障诊断装置23的故障诊断系统100的整体构成进行说明。故障诊断系统100由机器人1、故障诊断装置23、生产管理装置4构成。故障诊断装置23具备机器人控制单元2、故障诊断单元3。机器人1作为多轴型机器人的一例，为多轴机械示教再现型机器人。机器人1作为动作轴即关节轴，具备电动机驱动系统。机械臂5通过伺服电机(以下，简称为电动机)6，经由减速器8被驱动。在电动机6上附设有旋转角位置及速度的检测器即脉冲编码器(脉冲发生器或编码器)7。机器人控制单元2具备动作整体控制部9、位置检测部24、通信部10、伺服控制部11(扭矩检测部之一例)、伺服放大部14。伺服控制部11接受来自上位人动作整体控制部9的指令，经由伺服放大部14而驱动电机6。电动机6上附带的脉冲编码器7与伺服控制部11之间形成用于电动机6的旋转角位置及速度的控制处理的反馈电路。伺服控制部11具备进行用于控制电动机6的旋转角位置、速度及电流的处理的处理器、存储控制程序的ROM、存储设定值或各种参数的非易失性存储部。另外，伺服控制部11具备暂时存储运算处理中的数据的RAM、用于对来自脉冲编码器7的位置反馈脉冲进行计数而检测电动机6的绝对旋转角位置的计数器等。伺服控制部11通过执行预先设置于处理器的计算机程序，构成用于检测施加于关节轴的干扰扭矩(Tq)的电路。伺服控制部11作为上述电路而具备干扰扭矩运算部12及状态数据取得部13。状态数据取得部13定期收集有关机器人1的各关节轴的动作状态的各种数据(表示旋转角位置、速度、电流的数据)。干扰扭矩运算部12基于状态数据取得部13取得的数据，计算干扰扭矩(Tq)。由干扰扭矩运算部12算出的干扰扭矩(Tq)经由通信部10向故障诊断单元3输出。通过该构成，伺服控制部11形成所谓的软件伺服的方式。此外，后文中参照图2详述干扰扭矩(Tq)的计算方法。干扰扭矩(Tq)表示相对于电动机6的扭矩指令值与电动机6产生的扭矩的差异。此外，图1那样的电动机驱动系统需要机器人1具备的关节轴的数量，但在图1中仅图示一轴量，其以外的电动机驱动系统省略图示。另外，也有时在图1的电动机6与减速机8之间夹装变速齿轮组。位置检测部24根据由状态数据取得部13取得的电动机6的绝对旋转角位置检测设有电动机6的关节轴的移动位置。表示由位置检测部24检测到的关节轴的移动位置的数据以与表示干扰扭矩(Tq)的数据相关联的状态经由通信部10向故障诊断单元3输出。向故障诊断单元3传递相互进行了关联的关节轴的移动位置和干扰扭矩的信息。动作整体控制部9位于伺服控制部11及位置检测部24的上位，进行机器人1的动作的直接控制。通信部10在与后述的故障诊断单元3a的通信部15之间例如通过LAN等进行必要数据的发送、接收。故障诊断单元3具备通信部15、参考值数据库16、干扰扭矩数据库17、运算处理部18a。通信部15在与之前所述的机器人控制单元2及生产管理装置4各自的通信部10、20之间例如通过LAN等进行必要数据的发送、接收。干扰扭矩数据库17依次存储从机器人控制单元2发送的、表示与关节轴的移动位置相关联的干扰扭矩(Tq)的数据。在干扰扭矩数据库17中累积有过去量的干扰扭矩(Tq)。运算处理部18a基于存储于干扰扭矩数据库17的干扰扭矩(Tq)，主动地执行机器人1的故障诊断。运算处理部18a具备存储器功能，暂时存储访问干扰扭矩数据库17而得到的数据，基于这些数据执行故障诊断。运算处理部18a的详情参照图3后述。生产管理装置4例如是进行包含工厂中的生产线的工作状况等的生产信息的管理的装置，具备通信部20和生产信息数据库21。通信部20在与故障诊断单元3的通信部15之间例如通过LAN等进行必要的数据的发送、接收。生产信息数据库21具有存储所收集的各种生产信息的功能。因此，在生产信息数据库21中累积过去量的各种生产信息。另外，生产信息中包含机器人1或附属设备的紧急停止信息及维护实效等信息。参照图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种故障诊断装置，其诊断多轴型机器人的故障，其特征在于，具备：位置检测部，其检测所述多轴型机器人具备的关节轴的移动位置；扭矩检测部，其检测施加于所述关节轴的干扰扭矩；常规作业判断电路，其根据由所述位置检测部检测到的所述移动位置，判断所述多轴型机器人是否进行了预定的常规作业；参考值计算电路，其根据在进行所述常规作业时检测到的所述干扰扭矩，算出干扰扭矩参考值；扭矩修正电路，其使用由所述参考值计算电路算出的所述干扰扭矩参考值，修正所述干扰扭矩，取得修正后干扰扭矩；故障诊断电路，其通过将由所述扭矩修正电路取得的所述修正后干扰扭矩和阈值进行比较，进行故障诊断。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种故障诊断装置，其诊断多轴型机器人的故障，其特征在于，具备：位置检测部，其检测所述多轴型机器人具备的关节轴的移动位置；扭矩检测部，其检测施加于所述关节轴的干扰扭矩；常规作业判断电路，其根据由所述位置检测部检测到的所述移动位置，判断所述多轴型机器人是否进行了预定的常规作业；参考值计算电路，其根据在进行所述常规作业时检测到的所述干扰扭矩，算出干扰扭矩参考值；扭矩修正电路，其使用由所述参考值计算电路算出的所述干扰扭矩参考值，修正所述干扰扭矩，取得修正后干扰扭矩；故障诊断电路，其通过将由所述扭矩修正电路取得的所述修正后干扰扭矩和阈值进行比较，进行故障诊断。2.如权利要求1所述的故障诊断装置，其特征在于，所述参考值计算电路，作为所述干扰扭矩参考值，算出所述干扰扭矩的代表值及所述干扰扭矩的变化量，所述扭矩修正电路通过从所述干扰扭矩减去所述代表值并将减法运算后的值除以所述变化量，取得所述修正后干扰扭矩。3.如权利要求2所述的故障诊断装置，其特征在于，所述代表值是在进行所述常规作业时检测到的所述干扰扭矩的平均值，所述变化量是在进行所述常规作业时检测到的所述干扰扭矩的标准偏差。4.如权利要求2所述的故障诊断装置，其特征在于，所述代表值是在进行所述常规作业时检测到的所述干扰扭矩的最小值，所述变化量是在进行所述常规作业时检测到的所述干扰扭矩的最大值与所述最小值之差。5.如权利要求1～4中任一项所述的故障诊断装置，其特征在于，还具备：维修、维护信息取得电路，其取得与所述多轴型机器人的维修或维护的实施状况相关的信息；扭矩正常值预测电路，其考虑由所述维修、维护信息取得电路取得的所述信息，预测所述多轴型机器人正常动作时的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：清水俊行，久野昌树，高木彻，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP