异常检测装置及异常检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种异常检测装置及异常检测方法，能够以较少的运算量迅速且可靠地检测机器人的各轴上的齿形带的跳齿等异常。在各轴的电机(35A、35B)由伺服驱动器(45)驱动控制的机器人中，将经由齿形带由电机驱动的轴作为检测对象轴，将与检测对象轴的电机对应的伺服驱动器中的转矩指令值的绝对值成为第一阈值(掉落检测用转矩指令值范围)a以下之后超过第一阈值时作为基准点Q，在从基准点起的规定的检测适用时间T内转矩指令值的绝对值超过第二阈值(跳齿检测用转矩指令值阈值)b的情况下，判定为检测对象轴发生了异常。为检测对象轴发生了异常。为检测对象轴发生了异常。

【技术实现步骤摘要】
异常检测装置及异常检测方法


[0001]本专利技术涉及检测工业用机器人中的驱动用齿形带的跳齿等异常的异常检测装置及异常检测方法。

技术介绍

[0002]在用于搬送工件等的工业用机器人(以下称为机器人)中，设置有用于驱动各轴的电机，并且设置有用于将电机的驱动力传递给各轴的臂的传递机构。传递机构例如由减速器、滑轮、齿形带等构成。以下，将齿形带简单地记载为带。在机器人中，要求在发生传递机构的异常时能够对其进行检测。传递机构的异常中的带的跳齿是带的断裂或脱落的预兆现象，并且带来机器人手指的位置偏移这样的异常，因此在发生了带的跳齿时，需要立即停止机器人的驱动并且使制动器动作而使各轴的臂等不动。因此，要求能够迅速且可靠地检测由传递机构产生的带的跳齿。
[0003]在机器人中，通过安装在电机上的编码器等检测器检测电机的位置和速度并进行反馈，根据所输入的位置指令和反馈值生成针对电机的转矩指令，控制电机。在机器人的任意一个轴上发生了例如带的跳齿的情况下，由于该轴的电机实质上成为空转状态，所以对转矩指令值也表现出其影响。因此，专利文献1公开了对针对电机的转矩指令信号进行积分处理，在达到其饱和状态为止的时间比规定时间长的情况下判断为带发生了跳齿。
[0004]作为检测传递机构一般的故障的方法，专利文献2公开了如下方法:基于对机器人的各驱动轴的指令角度、作为电机的位置数据的实际角度和对电机的驱动电流，计算输入侧的功率和负载侧的功率，根据这些功率之比或差来判定传递机构有无故障。专利文献3中，作为检测设置于各轴的减速器的异常的方法，公开了基于速度指令、速度检测值和转矩检测值来判定减速器有无异常的方法。专利文献3所记载的方法是以检测减速器中的异常为目的的方法，不能用于检测带的跳齿。[现有技术文献][专利文献][0005]专利文献1:日本特开平5
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346812号公报专利文献2:日本特开平11
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129186号公报专利文献3:日本特开2006
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102889号公报

技术实现思路

[0006]如上所述，在机器人中，要求能够迅速且可靠地检测带的跳齿。若着眼于使机器人沿铅直方向移动的轴即垂直轴，则在使机器人关于垂直轴静止时，由于机器人的自重始终施加在垂直轴上，所以为了克服该自重引起的负荷，电机需要始终产生保持转矩来支撑机器人。在此，当垂直轴的带发生跳齿时，机器人的自重不再传递到电机，因此垂直轴的电机的保持转矩大致变化为0。另一方面，作为机器人的常态的驱动条件，即使在向垂直轴下降方向加速时，由于机器人的自重作用，有时转矩指令值也会瞬间成为0附近。在专利文献1所
记载的方法中，由于无法区分是保持转矩因带的跳齿而成为0附近从而转矩指令值成为0附近、还是由于机器人正常下降从而转矩指令值成为0附近，因此作为结果，存在无法适当地检测垂直轴的带的跳齿的情况。专利文献2所记载的方法由于使用模型进行计算，因此存在用于检测各轴的异常的运算量变大的问题。
[0007]本专利技术的目的在于提供一种能够以较少的运算量迅速且可靠地检测机器人的各轴上的带的跳齿等异常的异常检测装置及异常检测方法。
[0008]本专利技术的异常检测装置是检测由伺服驱动器对各轴的电机进行驱动控制的机器人中的异常的异常检测装置，包括异常检测部，该异常检测部将机器人中经由齿形带由电机驱动的轴作为检测对象轴，将与检测对象轴的电机对应的伺服驱动器中的转矩指令值的绝对值成为第一阈值以下之后超过第一阈值时作为基准点，在从基准点起的规定的检测适用时间内转矩指令值的绝对值超过第二阈值的情况下，判定为检测对象轴发生了异常。
[0009]当机器人的轴经由带由电机驱动时，如果发生带的跳齿，则电机的驱动力至少部分地不传递到轴，因此对电机的转矩指令值接近0。在从跳齿恢复时，施加于带的负荷暂时急剧变动，因此转矩指令值跳起，之后，转矩指令值一边振动一边收敛于通常时的值。因此，通过检测出转矩指令值接近0、即转矩指令值的绝对值成为第一阈值以下、然后在规定的期间内转矩指令值的绝对值跳起而超过第二阈值，能够判定为发生了跳齿等带的异常。因此，根据本专利技术的异常检测装置，能够以较少的运算量迅速且可靠地检测机器人中的驱动用的带的跳齿等异常。
[0010]在本专利技术的异常检测装置中，在机器人具备沿垂直方向移动的垂直轴时，检测对象轴例如是垂直轴。机器人的垂直轴的电机由于支撑载荷这样的特性，始终产生保持转矩，但在与电机机械地连结的带发生跳齿等异常时，保持转矩几乎为0，与此对应，对电机的转矩指令值也几乎为0。因此，在转矩指令值的绝对值为阈值以下的情况下，能够判断为在垂直轴上发生了异常。但是，在垂直轴常态地向下降方向加速时，转矩指令值有时也接近0，在单纯地比较转矩指令值的绝对值和阈值的情况下，有可能会误检测。本专利技术的异常检测装置对转矩指令值大致为0之后的转矩指令值的跳起进行检测，因此能够无误检测地可靠地检测出垂直轴上的带的异常。
[0011]在本专利技术的异常检测装置中，也可为，机器人中垂直轴是各个级包括电机的多级结构，在该情况下，异常检测部能够基于每个级的电机的转矩指令值，按每个级判定有无发生异常。根据本专利技术的异常检测装置，即使在具有多级结构的垂直轴的机器人中，也能够准确地检测带的异常。
[0012]在本专利技术的异常检测装置中，机器人例如是水平多关节机器人。在机器人为水平多关节机器人的情况下，能够检测垂直轴上的带的异常，并且能够检测垂直轴以外的轴上的带的异常。在水平多关节机器人中，垂直轴以外的轴是使机器人在水平方向或水平面内移动的轴。在这样的轴上产生带的跳齿时，一般认为是对带施加力时、即电机根据动作指令产生转矩而驱动该轴时。在这种状态下发生带的跳齿时，尽管输入了使该轴运动的动作指令，但作为前兆，在该轴的电机中会发生上述那样的转矩指令值的变化，因此根据本专利技术，也能够检测水平多关节机器人中的垂直轴以外的轴上的带的异常。
[0013]本专利技术的异常检测方法是检测由伺服驱动器对各轴的电机进行驱动控制的机器人中的异常的异常检测方法，将机器人中经由齿形带由电机驱动的轴作为检测对象轴，将
与检测对象轴的电机对应的伺服驱动器中的转矩指令值的绝对值成为第一阈值以下之后超过第一阈值时作为基准点，在从基准点起的规定的检测适用时间内转矩指令值的绝对值超过第二阈值的情况下，判定为检测对象轴发生了异常。
[0014]根据本专利技术的异常检测方法，能够防止误检测，并且能够迅速且可靠地检测出带的异常。另外，由于检查断裂、脱落的预兆，因此该异常检测方法也可以用于预防维护。而且，该异常检测方法在设置有对机器人进行驱动控制的控制装置(机器人控制器)的情况下，能够通过控制装置中的简单的运算处理来实现而无需设置另外的硬件类，如果控制装置是基于软件控制的装置，则能够通过软件的修改来实现。
[0015]在本专利技术的异常检测方法中，在机器人具备沿垂直方向移动的垂直轴时，检测对象轴例如是垂直轴。在机器人的垂直轴上，随着其正常的动作，对电机的转矩指令值有时接近0，如果仅使用转矩指令值接近0来检测带本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异常检测装置，检测由伺服驱动器对各轴的电机进行驱动控制的机器人中的异常，其特征在于，包括异常检测部，该异常检测部将所述机器人中经由齿形带由所述电机驱动的轴作为检测对象轴，将与所述检测对象轴的所述电机对应的所述伺服驱动器中的转矩指令值的绝对值成为第一阈值以下之后超过所述第一阈值时作为基准点，在从所述基准点起的规定的检测适用时间内所述转矩指令值的绝对值超过第二阈值的情况下，判定为所述检测对象轴发生了异常。2.如权利要求1所述的异常检测装置，其特征在于，所述机器人具有在垂直方向上移动的垂直轴，所述检测对象轴是所述垂直轴。3.如权利要求2所述的异常检测装置，其特征在于，所述机器人中，所述垂直轴是各个级包括所述电机的多级结构，所述异常检测部根据每一级的所述电机的所述转矩指令值，按所述每一级判定有无发生所述异常。4.如权利要求1至3中任一项所述的异常检测装置，其特征在于，所述机器人是水平...

【专利技术属性】
技术研发人员：花冈正志，
申请(专利权)人：日本电产三协株式会社，
类型：发明
国别省市：