BR112017025292B1

BR112017025292B1 - dispositivo de diagnóstico de falha e método de diagnóstico de falha

Info

Publication number: BR112017025292B1
Application number: BR112017025292-9A
Authority: BR
Inventors: Masaki Kuno
Original assignee: Nissan Motor Co., Ltd
Priority date: 2015-05-25
Filing date: 2015-05-25
Publication date: 2021-02-02
Also published as: EP3305482A4; US10112305B2; JP6428933B2; KR101889248B1; CN107614216A; CA2986736C; CA2986736A1; EP3305482B1; KR20170139608A; US20180133901A1; WO2016189608A1; ES2763004T3; BR112017025292A2; JPWO2016189608A1; MX365231B; RU2678857C1; CN107614216B; EP3305482A1; MX2017014937A

Abstract

"DISPOSITIVO DE DIAGNÓSTICO DE FALHA E MÉTODO DE DIAGNÓSTICO DE FALHA" A presente invenção refere-se a um dispositivo de diagnóstico de falha (3) desta invenção que é aplicável a um dispositivo mecânico fornecido com um motor (6) como fonte para acionar um eixo de movimento. O dispositivo de diagnóstico de falha (3) adquire uma posição de movimento do eixo de movimento e um valor de torque de perturbação aplicado ao eixo de movimento em cada período predeterminado, e diagnostica que uma falha está ocorrendo quando o valor de torque de perturbação adquirido é maior do que um limite de determinação de falha. Em seguida, o dispositivo de diagnóstico de falha (3) calcula uma alteração no valor do torque de perturbação antes e depois da realização de uma tarefa de manutenção quando a tarefa de manutenção é realizada no eixo de movimento e redefine o limite de determinação de falha somente quando a alteração no valor do torque de perturbação é maior do que um limite predeterminado.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de diagnóstico de falha aplicável a um dispositivo mecânico fornecido com um motor como uma fonte para acionar um eixo de movimento, e a um método do mesmo.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] A literatura de patentes 1 foi descrita como um método de diagnóstico de falha convencional aplicável a um robô industrial articulado. No método de diagnóstico de falha descrito na Literatura de Patente 1, uma posição de movimento de um eixo de articulação de um robô e torque de perturbação aplicado ao eixo de articulação são detectados a cada período predeterminado enquanto o robô está em operação, e um valor médio do torque de perturbação é obtido para cada posição de movimento detectada. Em seguida, o valor médio é comparado com um limite definido e o robô é diagnosticado como tendo uma anormalidade ou uma falha quando o valor médio excede o limite estabelecido. Conforme descrito acima, a técnica convencional foi projetada para diagnosticar uma falha baseada na determinação de se o torque de perturbação excede ou não o certo limite estabelecido. Assim, uma anormalidade em um sistema de acionamento de robô costumava ser detectada independentemente de uma postura de movimento do robô ou um peso de uma peça de trabalho ou similar a ser agarrada com uma mão de robô. Lista de Citações Literatura de Patente Literatura de Patente 1: Publicação de Pedido de Patente Japonesa No. H 9-174482

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[003] No entanto, se uma tarefa de manutenção for realizada de forma a alterar uma viscosidade de graxa, alterando uma graxa em cada eixo de movimento, pode haver um caso em que um valor de torque de perturbação varia devido a um efeito da tarefa de manutenção. Neste caso, a operação contínua de diagnósticos de falha usando o certo limite estabelecido sem eliminar o efeito da tarefa de manutenção pode levar à ocorrência frequente de diagnósticos sendo anormais, apesar de serem normais, de fato, causando assim um problema de deterioração na precisão do diagnóstico de falha.

[004] Enquanto isso, também é verdade que o toque de perturbação nem sempre é afetado por cada tarefa de manutenção. Nesse aspecto, há outro problema de cometer um erro na detecção de uma falha quando o limite estabelecido é alterado sempre que a tarefa de manutenção é realizada.

[005] A presente invenção foi feita tendo em vista dos problemas mencionados acima, e seu objetivo é fornecer um dispositivo de diagnóstico de falha e seu método, que são capazes de melhorar a precisão do diagnóstico de falha, eliminando o efeito de uma tarefa de manutenção somente quando a tarefa de manutenção realizada tem efeito sobre o torque de perturbação.

[006] Para resolver o problema mencionado acima, em um dispositivo de diagnóstico de falha e um seu método de acordo com um aspecto da presente invenção, uma alteração no valor de torque de perturbação antes e depois da realização de uma tarefa de manutenção é calculada quando a tarefa de manutenção é realizada em um eixo de movimento. Em seguida, um limite de determinação de falha é redefinido somente quando a alteração no valor do torque de perturbação é maior do que um limite predeterminado.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007] A Figura 1 é um diagrama de blocos que mostra uma configuração geral de um sistema de diagnóstico de falha de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[008] A Figura 2 é um diagrama de blocos para explicar os procedimentos para obter o torque de perturbação.

[009] A Figura 3 é um diagrama para explicar uma alteração no valor do torque de perturbação antes e depois da realização de uma tarefa de manutenção.

[010] A Figura 4 é um fluxograma que mostra procedimentos de processamento de seleção de torque de perturbação por um dispositivo de diagnóstico de falha de acordo com a modalidade da presente invenção.

[011] A Figura 5 é um fluxograma que mostra procedimentos de processamento de diagnóstico de falha pelo dispositivo de diagnóstico de falha de acordo com a modalidade da presente invenção.

[012] A Figura 6 mostra diagramas para explicar o efeito do dispositivo de diagnóstico de falha de acordo com a modalidade da presente invenção.

[013] A Figura 7 mostra diagramas para explicar o efeito do dispositivo de diagnóstico de falha de acordo com a modalidade da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[014] Uma modalidade que aplica a presente invenção será descrita a seguir com referência aos desenhos. Na descrição dos desenhos, os mesmos constituintes são indicados pelos mesmos sinais de referência e as suas explicações são omitidas.

[Configuração do Sistema de Diagnóstico de Falha]

[015] A Figura 1 é um diagrama de blocos que mostra uma configuração de um sistema de diagnóstico de falha incluindo um dispositivo de diagnóstico de falha de acordo com esta modalidade. Conforme mostrado na Figura 1, um sistema de diagnóstico de falha 100 desta modalidade é formado a partir de um robô 1, um dispositivo de controle de robô 2, um dispositivo de diagnóstico de falha 3 e um dispositivo de gerenciamento de produção 4. Como um exemplo de um dispositivo mecânico, o robô 1 é um robô de um tipo de máquina de ensino e reprodução de múltiplos eixos e também de um tipo articulado. No entanto, o robô 1 pode ser uma máquina de eixo único em vez de ser a máquina múltiplos eixos.

[016] Embora o robô 1 inclua vários sistemas de acionamento de motor que servem como eixos de articulação que são eixos de movimento, a Figura 1 ilustra um sistema de acionamento de motor apenas para um eixo. Um braço de robô 5 é acionado por um servo motor (em seguida simplesmente chamado de um motor) 6 através de um desacelerador 8. Um codificador de pulsos (um gerador de pulsos ou um codificador) 7 sendo um detector para uma posição de ângulo de rotação e uma velocidade está acoplado ao motor 6.

[017] O dispositivo de controle de robô 2 inclui uma unidade de controle de operação integrada 9, uma unidade de comunicação 10, uma unidade de servo controle 11, e uma unidade de servo amplificador 14. A unidade de servo controle 11 inclui uma unidade de cálculo de torque de perturbação 12 e uma unidade de aquisição de dados de estado 13, e aciona o motor 6 através da unidade de servo amplificador 14 recebendo uma instrução a partir da unidade de controle de operação integrada hospedeira 9. O codificador de pulso 7 acoplado ao motor 6 forma um ciclo de retorno em conjunto com a unidade de servo controle 11 para o controle de processamento da posição do ângulo de rotação e da velocidade do motor 6.

[018] Além da unidade de cálculo de torque de perturbação 12 e da unidade de aquisição de dados de estado 13, a unidade de servo controle 11 inclui um processador que executa processamento para controlar a posição de ângulo de rotação, a velocidade, e uma corrente do motor 6, uma ROM que armazena um programa de controle, e uma unidade de armazenamento não volátil que armazena valores de configuração e vários parâmetros. Além disso, a unidade de servo controle 11 inclui uma RAM que armazena temporariamente dados no decorrer do processamento de cálculo, um registro para detectar uma posição de ângulo de rotação absoluta do motor 6 contando pulsos de retorno de posição a partir do codificador de pulso 7, e similares.

[019] Aliás, o robô 1 inclui múltiplas juntas e, portanto, exige tantos sistemas de acionamento de motor como ilustrado na Figura 1 quanto o número de juntas. No entanto, a Figura 1 ilustra o sistema de acionamento do motor apenas para um eixo e a ilustração do resto dos sistemas de acionamento de motor é omitida. Enquanto isso, um trem de engrenagem de mudança de velocidade pode ser interposto entre o motor 6 e o desacelerador 8 na Figura 1, conforme apropriado.

[020] A unidade de controle de operação integrada 9 é classificada mais alta do que a unidade de servo controle 11 e governa o controle direto das operações do robô 1. A unidade de comunicação 10 transfere dados necessários para e a partir de uma unidade de comunicação 15 no dispositivo de diagnóstico de falha 3 a ser descrito posteriormente através de uma LAN, por exemplo. Enquanto isso, a unidade de aquisição de dados de estado 13 tem uma função para coletar regularmente vários tipos de dados relativos aos estados de operação dos respectivos eixos de articulação do robô 1. Os dados coletados incluem dados que indicam um período de coleta. A unidade de cálculo de torque de perturbação 12 tem uma função de calcular um valor de torque de perturbação com base nos dados adquiridos pela unidade de aquisição de dados de estado 13. Como a unidade de servo controle 11 é projetada para incluir a unidade de cálculo de torque de perturbação 12 e a unidade de aquisição de dados de estado 13, o valor de torque de perturbação obtido pelo cálculo da unidade de cálculo de torque de perturbação 12 é emitido para o dispositivo de diagnóstico de falha 3 através da unidade de comunicação 10. De acordo com esta configuração, a unidade de servo controle 11 assume a forma do assim chamado servo software.

[021] O dispositivo de diagnóstico de falha 3 inclui a unidade de comunicação 15, uma unidade de seleção de torque de perturbação 16, um banco de dados de torque de perturbação 17, uma unidade de diagnóstico de falha 18 e um banco de dados de registo de manutenção 19. Aqui, o dispositivo de diagnóstico de falha 3 é formado por um circuito eletrônico de propósito geral, incluindo um microcomputador, um microprocessador e uma CPU, e de um dispositivo periférico, tal como uma memória. Consequentemente, o dispositivo de diagnóstico de falha 3 opera como a unidade de comunicação 15, a unidade de seleção de torque de perturbação 16, e a unidade de diagnóstico de falha 18 executando programas específicos.

[022] A unidade de comunicação 15 tem uma função para transferir os dados necessários para e a partir da unidade de comunicação 10 e 20 no dispositivo de controle de robô mencionado acima 2 e o dispositivo de gerenciamento de produção 4 através da LAN, por exemplo. A unidade de seleção de torque de perturbação 16 tem funções para adquirir a informação de produção necessária a partir do dispositivo de gerenciamento de produção 4 e para selecionar um valor a ser armazenado fora dos valores de torque de perturbação coletados de acordo com o estado operacional do robô 1. Enquanto isso, o banco de dados de torque de perturbação 17 tem uma função de armazenar sequencialmente os valores de torque de perturbação selecionados pela unidade de seleção de torque de perturbação 16. Como uma consequência, o banco de dados de torque de perturbação 17 acumula valores de torque de perturbação anteriores.

[023] O banco de dados de registro de manutenção 19 tem uma função de armazenar registros de manutenção nos respectivos eixos de articulação quando as tarefas de manutenção são realizadas no robô 1. Como uma consequência, o banco de dados de registro de manutenção 19 acumula dados de registro de manutenção anteriores.

[024] A unidade de diagnóstico de falha 18 tem uma função de executar um diagnóstico de falha com base ativamente nos valores de torque de perturbação. A unidade de diagnóstico de falha 18 está equipada com uma função de memória. Portanto, a unidade de diagnóstico de falha 18 armazena temporariamente os dados adquiridos acessando o banco de dados de torque de perturbação 17 e o banco de dados de registro de manutenção 19, respectivamente, e executa o diagnóstico de falha com base nesses dados. Em particular, a unidade de diagnóstico de falha 18 adquire uma posição de movimento de cada eixo de movimento e um valor de torque de perturbação aplicado a cada eixo de movimento em cada posição de movimento em cada período predeterminado, e diagnostica que uma falha está ocorrendo se o valor de torque de perturbação adquirido é maior do que um limite de determinação de falha. Além disso, a unidade de diagnóstico de falha 18 inclui uma unidade de determinação de efeito de manutenção 25, que determina o efeito de uma tarefa de manutenção e redefine o limite de determinação de falha quando a tarefa de manutenção é realizada.

[025] A unidade de determinação de efeito de manutenção 25 calcula uma alteração no valor do torque de perturbação antes e depois da realização de uma tarefa de manutenção quando a tarefa de manutenção é realizada no eixo de movimento, e restabelece o limite de determinação de falha somente quando a alteração no valor do torque de perturbação assim calculada é maior do que um limite predeterminado. Aqui, a unidade de determinação do efeito de manutenção 25 calcula uma taxa de alteração no valor do torque de perturbação como a alteração no valor do torque de perturbação.

[026] Especificamente, a taxa de alteração pode ser obtida pela seguinte fórmula:

[027] Taxa de alteração no valor do torque de perturbação = (valor médio antes da realização da tarefa de manutenção - valor médio após a realização da tarefa de manutenção) / (valor médio antes da realização da tarefa de manutenção).

[028] No entanto, a alteração no valor do torque de perturbação pode ser derivada não apenas da taxa de alteração, mas também do cálculo de uma diferença entre o valor médio antes da realização da tarefa de manutenção e o valor médio após a realização da tarefa de manutenção. Além disso, um valor numérico diferente pode ser calculado quando esse valor numérico representa a alteração no valor do torque de perturbação antes e depois da realização da tarefa de manutenção.

[029] Enquanto isso, no caso de calcular o valor médio dos valores de torque de perturbação após a realização da tarefa de manutenção, um valor médio dos valores de torque de perturbação após uma data em que um período predeterminado tenha decorrido a partir de uma data de realização da tarefa de manutenção é calculado. Por exemplo, quando a data de realização da tarefa de manutenção é o dia N como mostrado na Figura 3, o valor médio dos valores do torque de perturbação é calculado usando dados após um (N + 2)o dia, ou seja, dados após a data em que decorreram dois dias a partir da data de realização da tarefa de manutenção. Isso é devido à seguinte razão. Especificamente, os valores de torque de perturbação variam significativamente logo após a realização da tarefa de manutenção como mostrado na Figura 3, de modo que o valor médio pode ser calculado com mais precisão calculando-se o valor médio após a alteração se acalmar. Aqui, o caso de usar os dados após dois dias a partir da data de realização da tarefa de manutenção é explicado na Figura 3. No entanto, o período necessário para estabilizar os valores de torque de perturbação após a realização da tarefa de manutenção varia de acordo com a conteúdo da tarefa de manutenção e/ou os eixos de movimento submetidos à tarefa de manutenção. Por este motivo, um determinado período após a realização da tarefa de manutenção pode ser definido caso a caso.

[030] O dispositivo de gerenciamento de produção 4 é um dispositivo para gerenciar informações de produção, incluindo um estado operacional de uma linha de produção em uma planta, por exemplo. O dispositivo de gerenciamento de produção 4 inclui uma unidade de comunicação 20 e um banco de dados de informação de produção 21. A unidade de comunicação 20 transfere os dados necessários para e a partir da unidade de comunicação 15 no dispositivo de diagnóstico de falha 3 através da LAN, por exemplo. O banco de dados de informação de produção 21 tem uma função de armazenar uma variedade de informações de produção coletadas. Como uma consequência, o banco de dados de informação de produção 21 acumula uma variedade de informações de produção anteriores. Aqui, a informação de produção inclui informação de parada de emergência no robô 1 e seus equipamentos secundários, bem como informação sobre registros de manutenção e similares.

[031] Aqui, nesta modalidade, o torque de perturbação (torque de carga de perturbação) aplicado ao motor 6 que aciona cada eixo de articulação do robô 1 é detectado e uma anormalidade do sistema de acionamento do motor correspondente é diagnosticada como uma falha do robô com base neste valor de torque de perturbação. Procedimentos para obter o torque de perturbação são os seguintes.

[032] Conforme mostrado em um diagrama de blocos na Figura 2, uma taxa de aceleração é obtida diferenciando-se as velocidades reais Vr do motor 6 derivadas dos sinais de retorno de velocidade a partir do codificador de pulso 7, e então o torque de aceleração Ta é obtido multiplicando-se a taxa de aceleração por toda a inércia J a ser aplicada ao motor 6. Em seguida, o torque de aceleração obtido Ta é subtraído de um comando de torque Tc para o motor 6 obtido por processamento de ciclo de velocidade pela unidade de servo controle 11, e um momento M é ainda subtraído desse para obter o torque de perturbação Tb. Posteriormente, os componentes irregulares da perturbação são removidos conduzindo o dado processo de filtragem, e assim o torque de perturbação TG é obtido. A unidade de servo controle 11 executa o processamento descrito acima a cada período de amostragem predeterminado, obtendo assim o torque de perturbação TG.

[033] Para ser mais preciso, a unidade de servo controle 11 inclui um registro, e o registro obtém uma posição absoluta do motor 6 contando os pulsos de retorno de posição a partir do codificador de pulso 7 a cada período de amostragem predeterminado. Consequentemente, a unidade de servo controle 11 detecta a posição absoluta do motor 6 a partir do registo, e obtém a posição de ângulo de rotação (a posição de movimento) do eixo de articulação acionado pelo motor 6 a partir da posição absoluta do motor 6. Além disso, a unidade de servo controle 11 obtém o torque de perturbação TG executando o processamento da Figura 2 conforme descrito anteriormente.

[Processamento de seleção de torque de perturbação]

[034] Em seguida, o processamento de seleção de torque de perturbação pela unidade de seleção de torque de perturbação 16 do dispositivo de diagnóstico de falha 3 de acordo com esta modalidade será descrito com referência à Figura 4. A Figura 4 é um fluxograma que mostra os procedimentos do processamento de seleção de torque de perturbação pela unidade de seleção de torque de perturbação 16.

[035] Conforme ilustrado na Figura 4, na etapa S1, a unidade de seleção de torque de perturbação 16 adquire os valores de torque de perturbação calculados pelo dispositivo de controle de robô 2. Cada valor de torque de perturbação representa um valor em cada posição de movimento de cada eixo de movimento. Além disso, a informação que indica um período de coleta de dados para os valores de torque de perturbação também é adquirida ao mesmo tempo.

[036] Em seguida, na etapa S2, a unidade de seleção de torque de perturbação 16 adquire a informação de parada de emergência em uma instalação a partir do banco de dados de informação de produção 21 no dispositivo de gerenciamento de produção 4. Na etapa S3, a unidade de seleção de torque de perturbação 16 determina se ou não a parada de emergência da instalação ocorreu no período de coleta para os valores de torque de perturbação adquiridos. O processamento prossegue para a etapa S4 no caso de determinação de que a parada de emergência ocorreu. Por outro lado, o processamento prossegue na etapa S5 no caso de determinação de que a parada de emergência não ocorreu.

[037] Na etapa S4, a unidade de seleção de torque de perturbação 16 elimina apenas os valores de torque de perturbação no momento da ocorrência da parada de emergência fora dos valores de torque de perturbação adquiridos e, em seguida, o processamento prossegue para a etapa S5. Na etapa S5, a unidade de seleção de torque de perturbação 16 registra os valores de torque de perturbação adquiridos no banco de dados de torque de perturbação 17, e termina o processamento de seleção de torque de perturbação de acordo com esta modalidade.

[038] Ao selecionar os valores de torque de perturbação através do processamento descrito acima, o banco de dados de torque de perturbação 17 armazena e acumula apenas os valores de torque de perturbação que não incluem valores anormais atribuídos à parada de emergência da instalação.

[Processamento de diagnóstico de falha]

[039] Em seguida, o processamento de diagnóstico de falha pela unidade de diagnóstico de falha 18 do dispositivo de diagnóstico de falha 3 de acordo com esta modalidade será descrito com referência à Figura 5. A Figura 5 é um fluxograma que mostra procedimentos do processamento de diagnóstico de falha pela unidade de diagnóstico de falha 18.

[040] Conforme mostrado na Figura 5, na etapa S11, a unidade de diagnóstico de falha 18 adquire os valores de torque de perturbação recentes, bem como os valores de torque de perturbação no mesmo mês do ano passado que a data em que o diagnóstico ocorre em um bloco do banco de dados de torque de perturbação 17. Na etapa S12, com base nos valores de torque de perturbação no mesmo mês do ano passado que a data em que o diagnóstico ocorre, a unidade de diagnóstico de falha 18 calcula ao menos um (ou mais) de um valor médio, um valor de variância e um valor mediano do mesmo e, em seguida, calcula e estabelece um limite de determinação de falha com base no valor calculado. Por exemplo, qualquer um do valor médio, o valor de variância e o valor mediano podem ser configurados para o limite de determinação de falha ou dois ou mais desses valores podem ser definidos para os limites de determinação de falha.

[041] Na etapa S13, a unidade de diagnóstico de falha 18 calcula ao menos um (ou mais) do valor médio, do valor de variância e do valor mediano dos valores de torque de perturbação recentes, e determina se ou não o valor calculado é igual ou menor do que o limite de determinação de falha estabelecido na etapa S12. Então, se o valor calculado do valor médio, do valor de variância e do valor mediano dos valores de torque de perturbação recentes é igual ou menor do que o limite de determinação de falha, então a unidade de diagnóstico de falha 18 determina que uma falha não está ocorrendo, e imediatamente termina o processamento de diagnóstico de falha de acordo com esta modalidade. Por outro lado, se o valor calculado do valor médio, do valor de variância e do valor mediano dos valores de torque de perturbação recentes é maior do que o limite de determinação de falha, então a unidade de diagnóstico de falha 18 determina que existe a possibilidade de uma falha, e o processamento prossegue para a etapa S14.

[042] Na etapa S14, a unidade de diagnóstico de falha 18 determina se ou não a manutenção foi feita nos últimos três meses com base nos dados acumulados no banco de dados de registro de manutenção 19. Então, se nenhuma manutenção foi realizada, a unidade de diagnóstico de falha 18 determina que a falha está ocorrendo, e o processamento prossegue para a etapa S21. Por outro lado, o processamento prossegue para a etapa S15 para determinar o efeito da tarefa de manutenção quando a manutenção foi realizada dentro dos últimos três meses.

[043] Na etapa S15, a unidade de determinação do efeito de manutenção 25 calcula a taxa de alteração no valor do torque de perturbação antes e depois da realização da tarefa de manutenção para todos os eixos de movimento do robô submetidos à tarefa de manutenção. O robô que passou pela tarefa de manutenção inclui os múltiplos eixos de movimento, e alguns dos eixos de movimento foram submetidos à tarefa de manutenção enquanto outros eixos de movimento não passaram pela tarefa de manutenção. Isso é devido ao fato de que alguns eixos de movimento devem ser submetidos frequentemente a uma tarefa de manutenção, enquanto outros eixos de movimento não precisam ser submetidos a uma tarefa de manutenção durante um longo período de tempo. Aqui, a taxa de alteração no valor do torque de perturbação é calculada para todos esses eixos de movimento. Nota-se que uma diferença no valor do torque de perturbação antes e depois da realização da tarefa de manutenção pode ser calculada em vez da taxa de alteração no valor do torque de perturbação.

[044] Na etapa S16, a unidade de determinação de efeito de manutenção 25 determina se ou não cada taxa de alteração no valor de torque de perturbação calculado na etapa S15 é igual ou menor do que um limite predeterminado. Quando a taxa de alteração é igual ou menor do que o limite predeterminado, a unidade de determinação de efeito de manutenção 25 determina que não há efeito da tarefa de manutenção e que uma falha está ocorrendo, e o processamento prossegue para a etapa S21. Por outro lado, quando a taxa de alteração no valor de torque de perturbação é maior do que o limite predeterminado, a unidade de determinação de efeito de manutenção 25 determina que existe um efeito da tarefa de manutenção, e o processamento prossegue para a etapa S17. Em outras palavras, para todos os eixos de movimento do robô submetidos à tarefa de manutenção, esta etapa determina se ou não o valor do torque de perturbação é alterado significativamente pelo efeito da tarefa de manutenção.

[045] Na etapa S17, a unidade de diagnóstico de falha 18 calcula ao menos um (ou mais) de um valor médio, um valor de variância e um valor mediano de valores de torque de perturbação após a realização da tarefa de manutenção, e calcula e redefine um limite de determinação de falha com base no valor. Neste momento, no caso de calcular qualquer do valor médio, do valor de variância e do valor mediano dos valores de torque de perturbação após a realização da tarefa de manutenção, esse valor é calculado usando os valores de torque de perturbação após a data em que o período predeterminado decorreu a partir da data de realização da tarefa de manutenção, uma vez que os valores de torque de perturbação podem variar significativamente e, portanto, ser instável logo após a realização da manutenção, conforme descrito usando a Figura 3.

[046] Na etapa S18, a unidade de diagnóstico de falha 18 determina se existe ou não uma variação sazonal nos valores de torque de perturbação de qualquer um dos eixos de articulação. O processamento prossegue para a etapa S20 quando não há variação sazonal ou prossegue para a etapa S19 quando há a variação sazonal. Aqui, a determinação de se existe ou não a variação sazonal nos valores de torque de perturbação é feita usando um grau de correlação entre flutuações na temperatura externa em cada estação e os valores de torque de perturbação, por exemplo. Tal determinação pode ser feita verificando-se os dados acumulados separadamente das temperaturas externas com os dados dos valores de torque de perturbação.

[047] Na etapa S19, a unidade de diagnóstico de falha 18 redefine um limite de determinação de falha mais uma vez, multiplicando o limite de determinação de falha que é redefinido na etapa S17 por uma constante (um coeficiente) correspondente à variação sazonal.

[048] Na etapa S20, a unidade de diagnóstico de falha 18 determina se ou não ao menos um (ou mais) do valor médio, do valor de variância e do valor mediano dos valores de torque de perturbação recentes do eixo de articulação correspondente é igual ou menor do que um limite de determinação de falha que é redefinido uma vez ou o limite de determinação de falha que é redefinido duas vezes. Então, se o valor calculado do valor médio, do valor de variância e do valor mediano dos valores de torque de perturbação recentes é igual ou menor do que qualquer um desses limites de determinação de falha, então a unidade de diagnóstico de falha 18 determina que uma falha não está ocorrendo, e termina o processamento de diagnóstico de falha de acordo com esta modalidade. Por outro lado, se o valor calculado do valor médio, do valor de variância e do valor mediano dos valores de torque de perturbação recentes é maior do que o limite de determinação de falha correspondente, então a unidade de diagnóstico de falha 18 determina que uma falha está ocorrendo, e o processamento prossegue para a etapa S21.

[049] Na etapa S21, a unidade de diagnóstico de falha 18 exibe um alarme de falha no eixo de articulação correspondente em uma tela de exibição de um monitor não ilustrado que é instalado como um anexo ao dispositivo de diagnóstico de falha 3, e o processamento de diagnóstico de falha de acordo com esta modalidade é encerrado.

[Efeitos da Modalidade]

[050] Em seguida, os efeitos do dispositivo de diagnóstico de falha 3 de acordo com esta modalidade serão descritos. Em primeiro lugar, quando a tarefa de manutenção é realizada nos eixos de movimento da máquina de múltiplos eixos, os valores de torque de perturbação podem causar uma mudança significativa na forma de onda. Neste caso, uma vez que o limite de determinação de falha é fixado na técnica relacionada, pode haver um caso de determinação errônea de uma falha mesmo que os eixos de movimento sejam normais mesmo após a realização da tarefa de manutenção. Conforme mostrado na Figura 6(a), por exemplo, os limites de determinação de falha L1 e L2 são definidos em relação ao valor de referência S1 do torque de perturbação antes da realização da tarefa de manutenção, respectivamente. Neste caso, se os limites de determinação de falha L1 e L2 permanecem fixos mesmo quando a realização da tarefa de manutenção provoca uma alteração significativa no valor do torque de perturbação, um alarme é ativado como consequência da determinação errônea de uma falha após a realização da tarefa de manutenção.

[051] Por outro lado, quando a tarefa de manutenção é realizada, o dispositivo de diagnóstico de falha 3 de acordo com esta modalidade calcula a alteração no valor de torque de perturbação antes e depois da realização da tarefa de manutenção, e redefine os limites de determinação de falha quando a alteração no valor de torque de perturbação é maior do que o limite predeterminado. Conforme mostrado na Figura 6(b), por exemplo, no caso em que os limites de determinação de falha L1 e L2 são estabelecidos em relação ao valor de referência S1 do torque de perturbação antes da realização da tarefa de manutenção, respectivamente, os limites de determinação de falha L3 e L4 são redefinidos em relação a um novo valor de referência S2 quando a tarefa de manutenção é realizada. Isso torna possível melhorar a precisão do diagnóstico de falha ao mesmo tempo em que evita a determinação errônea mesmo quando a tarefa de manutenção é realizada.

[052] No entanto, pode haver um caso de relaxar praticamente os limites de determinação de falha se os limites de determinação de falha são redefinidos quando a tarefa de manutenção não tendo qualquer efeito no torque de perturbação é realizada. Como uma consequência, existe o risco de ignorar uma falha, uma vez que nenhum alarme é ativado. Por exemplo, como mostrado na Figura 7(a), no caso em que os limites de determinação de falha L1 e L2 são estabelecidos em relação ao valor de referência S1 do torque de perturbação antes da realização da tarefa de manutenção, respectivamente, o novo valor de referência S2 e os limites de determinação de falha L3 e L4 são estabelecidos após a realização da tarefa de manutenção. No entanto, à medida que a falha progride lentamente, os valores de torque de perturbação também aumentarão gradualmente. Portanto, se os limites de determinação de falha são redefinidos usando os valores de torque de perturbação antes e depois da realização da tarefa de manutenção, o limite de determinação de falha L1 é alterado para o limite de determinação de falha L3 mesmo que a tarefa de manutenção não tenha qualquer efeito sobre o torque de perturbação, e o limite é relaxado. Como uma consequência, se a operação for continuada como está, a falha ocorre sem ativar o alarme antes que o torque de perturbação atinja o limite de determinação de falha L3.

[053] Por outro lado, quando a tarefa de manutenção é realizada, o dispositivo de diagnóstico de falha 3 de acordo com esta modalidade calcula a alteração no valor de torque de perturbação antes e depois da realização da tarefa de manutenção, e restabelece os limites de determinação de falha somente quando a alteração no valor do torque de perturbação é maior do que o limite predeterminado. Conforme mostrado na Figura 7(b), por exemplo, no caso em que os limites de determinação de falha L1 e L2 são estabelecidos em relação ao valor de referência S1 do torque de perturbação antes da realização da tarefa de manutenção, respectivamente, o valor de referência S1 e os limites de determinação de falha L1 e L2 não são redefinidos quando a tarefa de manutenção realizada não tem efeito sobre o torque de perturbação. Como uma consequência, o alarme é ativado no ponto em que o valor do torque de perturbação atinge o limite de determinação de falha L1, de modo que a falha pode ser prevenida antecipadamente. Isso permite eliminar o efeito da tarefa de manutenção ao redefinir os limites de determinação de falha somente quando a tarefa de manutenção realizada tem o efeito sobre o torque de perturbação e, assim, melhorar a precisão do diagnóstico de falha.

[054] Além disso, de acordo com o dispositivo de diagnóstico de falha 3 desta modalidade, a taxa de alteração no valor do torque de perturbação é calculada como a alteração no valor do torque de distância, de modo que o efeito da tarefa de manutenção realizada no torque de perturbação pode ser detectado com precisão. Isso torna possível eliminar o efeito da tarefa de manutenção somente quando a tarefa de manutenção realizada tem o efeito no torque de perturbação e, assim, melhorar a precisão do diagnóstico de falha.

[055] Além disso, o dispositivo de diagnóstico de falha 3 de acordo com esta modalidade calcula a alteração no valor do torque de perturbação antes e depois da realização da tarefa de manutenção para cada eixo de movimento que também não passou pela tarefa de manutenção, e redefine apenas os limites de determinação de falha quando a alteração no valor do torque de perturbação é maior do que o limite predeterminado. Desta forma, com relação aos eixos de movimento não submetidos à tarefa de manutenção também, é possível eliminar o efeito da manutenção redefinindo os limites de determinação de falha quando há o efeito da tarefa de manutenção e, assim, melhorar a precisão do diagnóstico de falha.

[056] Enquanto isso, o dispositivo de diagnóstico de falha 3 de acordo com esta modalidade calcula a alteração no valor do torque de perturbação usando os valores de torque de perturbação antes da realização da tarefa de manutenção e os valores de torque de perturbação após a data em que o período predeterminado decorreu a partir da data de realização da tarefa de manutenção. Isso torna possível calcular a alteração no valor do torque de perturbação, exceto o período em que o torque de perturbação varia significativamente logo após a tarefa de manutenção e, assim, melhora a precisão do diagnóstico de falha.

[057] Além disso, o dispositivo de diagnóstico de falha 3 de acordo com esta modalidade redefine o limite de determinação de falha usando ao menos um do valor médio, do valor de variância e do valor mediano dos valores de torque de perturbação após a realização da tarefa de manutenção. Isso torna possível redefinir o limite de determinação de falha refletindo o efeito da tarefa de manutenção e, assim, melhorando a precisão do diagnóstico de falha ao mesmo tempo em que evita a determinação errônea.

[058] Embora a modalidade da presente invenção tenha sido descrita acima, não deveria ser entendido que as descrições e os desenhos que constituem parte desta descrição destinam-se a limitar esta invenção. Várias modalidades alternativas, exemplos e técnicas de aplicação estarão óbvias para os versados na técnica a partir desta descrição. Lista de Sinais de Referência 1robô 2dispositivo de controle de robô 3dispositivo de diagnóstico de falha 4dispositivo de gerenciamento de produção 5braço de robô 6servomotor (motor) 7codificador de pulso 8desacelerador 9unidade de controle de operação integrada 10, 15, 20unidade de comunicação 11unidade de servo controle 12unidade de cálculo de torque de perturbação 13unidade de aquisição de dados de estado 14unidade de servo amplificador 16unidade de seleção de torque de perturbação 17banco de dados de torque de perturbação 18unidade de diagnóstico de falha 19banco de dados de registro de manutenção 21banco de dados de informação de produção 25unidade de determinação de efeito de manutenção 100sistema de diagnóstico de falha

Claims

1. Dispositivo de diagnóstico de falha (3) aplicável a um dispositivo mecânico fornecido com um motor (6) como uma fonte para acionar um eixo de movimento, e configurado para adquirir uma posição de movimento do eixo de movimento e um valor de torque de perturbação aplicado ao eixo de movimento a cada período predeterminado, e para diagnosticar que uma falha está ocorrendo quando o valor do torque de perturbação é maior do que um limite de determinação de falha, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma unidade de determinação de efeito de manutenção (25) configurada para calcular uma alteração no valor do torque de perturbação antes e depois da realização de uma tarefa de manutenção quando a tarefa de manutenção é realizada no eixo de movimento; em que a unidade de diagnóstico de falha (18) é configurada para redefinir o limite de determinação de falha somente quando a alteração no valor de torque de perturbação é maior do que um limite predeterminado.

2. Dispositivo de diagnóstico de falha (3), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de determinação de efeito de manutenção (25) calcula uma taxa de alteração no valor do torque de perturbação como a alteração no valor do torque de perturbação.

3. Dispositivo de diagnóstico de falha (3), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo mecânico submetido à tarefa de manutenção inclui uma pluralidade de eixos de movimento, pelo menos um dos eixos de movimento está submetido à tarefa de manutenção e pelo menos um dos eixos de movimento não está submetido à tarefa de manutenção, e em que a unidade de determinação de efeito de manutenção (25) também calcula a alteração no valor do torque de perturbação antes e depois da realização da tarefa de manutenção para o eixo de movimento que não está submetido à tarefa de manutenção.

4. Dispositivo de diagnóstico de falha (3), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de determinação de efeito de manutenção (25) calcula a alteração no valor do torque de perturbação usando valores de torque de perturbação antes da realização da tarefa de manutenção e valores de torque de perturbação após uma data na qual um período predeterminado decorreu a partir da data da realização da tarefa de manutenção.

5. Dispositivo de diagnóstico de falha (3), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de diagnóstico de falha (18) redefine o limite de determinação de falha usando ao menos um de um valor médio, um valor de variância e um valor mediano dos valores de torque de perturbação após a realização da tarefa de manutenção.

6. Método de diagnóstico de falha a ser executado por um dispositivo de diagnóstico de falha (3) aplicável a um dispositivo mecânico fornecido com um motor (6) como fonte para acionar um eixo de movimento, e projetado para adquirir uma posição de movimento do eixo de movimento e um valor de torque de perturbação aplicado ao eixo de movimento em cada período predeterminado, e para diagnosticar que uma falha está ocorrendo quando o valor de torque de perturbação é maior do que um limite de determinação de falha, CARACTERIZADO pelo fato de que: o dispositivo de diagnóstico de falha (3) calcula uma alteração no valor de torque de perturbação antes e depois da realização de uma tarefa de manutenção quando a tarefa de manutenção é realizada no eixo de movimento; e o dispositivo de diagnóstico de falha (3) redefine o limite de determinação de falha somente quando a alteração no valor do torque de perturbação é maior do que um limite predeterminado.