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，对于作为动作轴的驱动源而具有电动机的机械装置，在每个规定周期取得动作轴的移动位置和施加到动作轴的干扰扭矩值，在取得的干扰扭矩值大于故障判定阈值的情况下，诊断为故障。而且，对取得的干扰扭矩值分别算出自基准值的变化，除了自该基准值的变化为规定的阈值以上的干扰扭矩值之外，进行干扰扭矩值的累积。

Fault diagnosis device and fault diagnosis method

Fault diagnosis device of the present invention, mechanical device with motor as the driving source for movement axis, in each period specified mobile location and motion axis applied to interference torque motion axis values in disturbance torque values obtained is greater than the fault judgment threshold, fault diagnosis. Moreover, the disturbance torque values obtained are calculated from the reference values respectively. Besides the change of the reference value, the disturbance torque values are accumulated besides the interference torque above the specified threshold.

【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
本专利技术涉及作为动作轴的驱动源具有电动机的机械装置的故障诊断装置及其方法。
技术介绍
作为多关节型的产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，在每个规定周期检测机器人关节轴的移动位置及施加到关节轴的干扰扭矩，求出每个检测到的移动位置的干扰扭矩的平均值。而且，将该平均值和设定阈值进行比较，在平均值超过设定阈值的情况下，诊断为机器人异常或故障。这样，目前，由于通过干扰扭矩是否超过一定的设定阈值来诊断故障，故而与机器人的动作姿势及由机械手把持的工件等的重量没有关系，检测出机器人驱动系统的异常。专利文献1：(日本)特开平9－174482号公报但是，在设备的紧急停止时，由于机械手在动作中紧急停止而对动作轴施加急剧的负荷，故而干扰扭矩值大幅度变动而产生单发的异常值。若不排除这样的单发的异常值的影响而使用一定的设定阈值进行故障的诊断，则无论是否正常都诊断为异常的情况多发，具有故障的诊断精度下降的问题点。另一方面，作为取得设备的紧急停止信息的方法，考虑了与生产管理系统协同动作的方法，但在生产管理系统的建构中也具有投资大及维持管理成本高的其他问题点。
技术实现思路
因此，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能够排除单发的异常值的影响而提高故障的诊断精度，且可通过低成本的系统构成来诊断故障的故障诊断装置及其方法。为了解决上述课题，本专利技术一方面的故障诊断装置及其方法对取得的干扰扭矩值分别算出自基准值的变化，除了自该基准值的变化为规定的阈值以上的干扰扭矩值之外，进行干扰扭矩值的累积。附图说明图1是表示本专利技术一实施方式的故障诊断系统的整体构成的框图；图2是用于说明求取干扰扭矩的顺序的框图；图3是表示本专利技术一实施方式的故障诊断装置进行的干扰扭矩选定处理的顺序的流程图；图4是表示本专利技术一实施方式的故障诊断装置进行的故障诊断处理的顺序的流程图。1：机器人2：机器人控制装置3：故障诊断装置5：机械臂6：伺服电机(电动机)7：脉冲编码器8：减速器9：动作整体控制部10、15：通信部11：伺服控制部12：干扰扭矩计算部13：状态数据取得部14：伺服放大部16：干扰扭矩选定部17：干扰扭矩数据库18：故障诊断部19：保护实效数据库100：故障诊断系统具体实施方式以下，参照附图对适用了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。[故障诊断系统的构成]图1是表示具有本实施方式的故障诊断装置的故障诊断系统的构成的框图。如图1所示，本实施方式的故障诊断系统100具有机器人1、机器人控制装置2、故障诊断装置3。机器人1作为机械装置的一例，为多轴机械的示教再现型且多关节型的机器人。但是，机器人1也可以不为多轴机械，而是单轴的机械。机器人1作为动作轴即关节轴具有多个电动机驱动系统，但在图1中表示了一轴量的电动机驱动系统。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上附带有作为旋转角位置及速度的检测器的脉冲编码器(脉冲发生器或编码器)7。机器人控制装置2具有动作整体控制部9、通信部10、伺服控制部11及伺服放大部14。伺服控制部11包含干扰扭矩计算部12、状态数据取得部13，接受来自上位的动作整体控制部9的指令，经由伺服放大部14驱动电动机6。在电动机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除了干扰扭矩计算部12及状态数据取得部13之外，具有进行用于控制电动机6的旋转角位置、速度、电流的处理的处理器、存储控制程序的ROM、存储设定值及各种参数的非易失性存储部。另外，伺服控制部11具有暂时存储计算处理中的数据的RAM、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。另外，由于机器人1为多关节的，虽然图1那样的电动机驱动系统需要关节轴的数量，但在图1中仅表示了一轴量，对除此之外的电动机驱动系统省略图示。另外，在图1的电动机6与减速器8之间也夹装有变速齿轮组。动作整体控制部9位于伺服控制部11的上位而用于机器人1的动作的直接控制。通信部10在与后述的故障诊断装置3的通信部15之间，例如通过LAN等进行必要数据的接收、发送。另外，状态数据取得部13具有定期地收集关于机器人1的各关节轴的动作状态的各种数据的功能。收集的数据中包含表示收集期间的数据。干扰扭矩计算部12具有基于状态数据取得部13取得的数据计算干扰扭矩值的功能。由于包含这些干扰扭矩计算部12及状态数据取得部13而构成伺服控制部11，故而通过干扰扭矩计算部12的计算而求出的干扰扭矩值经由通信部10向故障诊断装置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。故障诊断装置3具有通信部15、干扰扭矩选定部16、干扰扭矩数据库17、故障诊断部18及保护实效数据库19。在此，故障诊断装置3由微机、微处理器、包含CPU的通用电子回路和存储器等周边设备构成。因此，通过执行特定的程序，故障诊断装置3作为通信部15、干扰扭矩选定部16、故障诊断部18而动作。通信部15具有例如通过LAN等在与前述的机器人控制装置2的通信部10之间进行必要的数据的接收和发送的功能。干扰扭矩选定部16具有根据机器人1的动作状况挑选收集到的干扰扭矩值中应存储的值的功能。特别是，干扰扭矩选定部16对取得的干扰扭矩值分别算出自基准值的变化，除了自该基准值的变化为规定的阈值以上的干扰扭矩值之外，进行干扰扭矩值的累积。例如，干扰扭矩选定部16既可以删除自基准值的变化为规定的阈值以上的干扰扭矩值，也可以置换为基准值。另外，干扰扭矩选定部1作为自基准值的变化，算出相对于基准值的变化率。具体地，能够以下式求得。相对于基准值的变化率＝(干扰扭矩值－基准值)/基准值作为自基准值的变化，不仅为相对于基准值的变化率，也可以算出干扰扭矩值与基准值的差量。另外，只要为表示自基准值的变化，则可以算出其他的数值。另外，干扰扭矩选定部16作为基准值使用最新的干扰扭矩值的平均值，但除了平均值之外也可以使用中央值或分散值。另外，与自基准值的变化比较的阈值为用于判定单发的异常值的阈值，将过去产生的单发的异常值作为参考，只要设定为可将单发的异常值可靠地除去的值即可。干扰扭矩数据库17具有依次存储由干扰扭矩选定部16挑选的干扰扭矩值的功能。因此，在该干扰扭矩数据库17中累积过去量的干扰扭矩值。故障诊断部18具有基于由干扰扭矩选定部16累积的干扰扭矩值主动地执行机器人1的故障诊断的功能。由于该故障诊断部18具有存储功能，故而暂时存储分别访问干扰扭矩数据库17及保护实效数据库19而得到的数据，基于这些数据进行故障诊断。特别是，故障诊断部18在每个规定周期取得各动作轴的移动位置和施加到各动作轴的每个移动位置的干扰扭矩值，在取得的干扰扭矩值比故障判定阈值大的情况下，诊断为故障。保护实效数据库19具有在对机器人1进行了保护的情况下，对各个关节轴存储有其保护实效的功能。因此，在保护实效数据库19累积过去量的保护实效数据。在此，在本实施方式中，检测施加在驱动机器人1的各关节轴的电动机6的干扰扭矩(干扰负荷扭矩)，基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种故障诊断装置，对作为动作轴的驱动源具有电动机的机械装置，在每个规定周期取得所述动作轴的移动位置和施加到所述动作轴的干扰扭矩值，在所述干扰扭矩值比故障判定阈值大的情况下，诊断为故障，其特征在于，具有：干扰扭矩选定部，其对取得的所述干扰扭矩值分别算出自基准值的变化，除了自所述基准值的变化为规定的阈值以上的干扰扭矩值之外，对所述干扰扭矩值进行累积；故障诊断部，其使用由所述干扰扭矩选定部累积的所述干扰扭矩值诊断所述机械装置的故障。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种故障诊断装置，对作为动作轴的驱动源具有电动机的机械装置，在每个规定周期取得所述动作轴的移动位置和施加到所述动作轴的干扰扭矩值，在所述干扰扭矩值比故障判定阈值大的情况下，诊断为故障，其特征在于，具有：干扰扭矩选定部，其对取得的所述干扰扭矩值分别算出自基准值的变化，除了自所述基准值的变化为规定的阈值以上的干扰扭矩值之外，对所述干扰扭矩值进行累积；故障诊断部，其使用由所述干扰扭矩选定部累积的所述干扰扭矩值诊断所述机械装置的故障。2.如权利要求1所述的故障诊断装置，其特征在于，所述干扰扭矩选定部作为自所述基准值的变化，算出相对于所述基准值的变化率。3.如权利要求1或2所述的故障诊断装置，其特征在于，所述干扰扭矩选定部将...

【专利技术属性】
技术研发人员：久野昌树，浦川敏伦，
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