CN103507082B - 制动器异常诊断方法及制动器异常诊断装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供制动器异常诊断方法及制动器异常诊断装置。制动器异常诊断装置诊断机器人（1）或机床（10）所具备的带制动器（31）的马达（30）的制动器的异常，包括：异常诊断部（41），在马达被励磁且制动器工作的状态下，诊断上述制动器是否存在异常；以及输出部（42），在诊断到制动器存在异常的情况下，不切断马达的励磁且不解除制动器，而通知制动器的异常。

Description

制动器异常诊断方法及制动器异常诊断装置

技术领域

本发明涉及具有带制动器的马达的工业机器人或机床的制动器异常诊断方法以及实施该制动器异常诊断方法的制动器异常诊断装置。

背景技术

工业机器人及具有重力轴的机床（以下，有时将工业机器人及机床统称为“机器人”）具有带制动器的马达。在切断马达时，为了维持机器人的姿势而使用制动器。

另外，若在马达所具备的制动器的摩擦板上附着附着物、例如润滑脂、油等，则制动器的制动力矩下降。而且，若制动力矩大幅度下降，则在切断马达的励磁时，机器人不能维持其姿势。

若在例如重力作用于马达的输出轴上的情况下，即在轴为重力轴的情况下成为这种状况，则存在重力轴落下的可能性。由此，希望定期诊断制动器的制动力矩的下降。

在日本特开平6－246674号公报中，检测从产生机器人的紧急停止信号至机器人紧急停止为止的惯性移动距离，在该惯性移动距离比基准距离还大的情况下，判断为制动器存在异常。另外，在日本特开平6－246674号公报中，在接通电源时，使相当于预定的制动力矩的基准值的力矩发生于机器人的马达上，在马达旋转了基准值以上的情况下，判断为制动器存在异常。

另外，一般情况下，若一旦接通机器人的电源，则该电源终日不会被切断，机器人反复进行其工作及停止。而且，有时通过机器人反复进行工作及停止而在制动器的摩擦板上附着附着物、例如润滑脂、油等，制动器的制动力矩逐渐下降。

在日本特开平6－246674号公报中，在使机器人紧急停止时，或者在接通机器人的电源时，判断制动器的异常。由此，存在如下情况：即使在使机器人紧急停止时能够发现制动器的异常，在发现了异常时，制动力矩也已下降很多。而且，在制动力矩大幅度变小且轴为重力轴的情况下，重力轴有可能落下。

发明内容

本发明是鉴于这种情况而做出的，其目的是提供能够防止由于制动器的制动力矩下降而重力轴落下的制动器的异常诊断方法以及实施这种方法的异常诊断装置。

为了达到上述目的，根据第一方案，提供一种制动器异常诊断方法，其诊断机器人或机床所具备的带制动器的马达的制动器的异常，在上述马达被励磁且上述制动器工作的状态下，诊断上述制动器是否存在异常，在诊断到上述制动器存在异常的情况下，不切断上述马达的励磁且不解除上述制动器，而通知上述制动器的异常。

根据第二方案，在第一方案的基础上，在诊断到上述制动器存在异常的情况下，还使上述机器人或机床移动至安全的预定的退避位置姿势。

根据第三方案，在第一方案的基础上，在诊断到上述制动器存在异常的情况下，还使上述机器人或机床的动作速度下降预定量，并且继续进行上述机器人或机床的动作。

根据第四方案，在第一至第三中任何一个方案的基础上，上述制动器是否存在异常的诊断，在上述机器人或机床的移动指令输出之前以及上述机器人或机床的移动指令停止之后中的至少一方进行。

根据第五方案，在第四方案的基础上，在上述机器人或机床的动作开始之前诊断到上述制动器存在异常的情况下，继续进行上述机器人或机床的动作开始程序。

根据第六方案，在第一方案的基础上，上述制动器是否存在异常的诊断，基于供给到上述马达的预定的移动指令和利用该移动指令来动作的上述马达的实际位置而进行。

根据第七方案，提供一种制动器异常诊断装置，其诊断机器人或机床所具备的带制动器的马达的制动器的异常，并且具有：异常诊断部，在上述马达被励磁且上述制动器工作的状态下，诊断上述制动器是否存在异常；以及输出部，在诊断到上述制动器存在异常的情况下，不切断上述马达的励磁且不解除上述制动器，而通知上述制动器的异常。

根据第八方案，在第七方案的基础上，上述异常诊断部在上述机器人或机床的移动指令输出之前以及上述机器人或机床的移动指令停止之后中的至少一方，诊断上述制动器是否存在异常。

根据第九方案，在第八方案的基础上，在上述机器人或机床的动作开始之前诊断到上述制动器存在异常的情况下，继续进行上述机器人或机床的动作开始程序。

根据第十方案，在第七方案的基础上，上述制动器是否存在异常的诊断，基于供给到上述马达的预定的移动指令和利用该移动指令来动作的上述马达的实际位置而进行。

根据附图所示的本发明的典型的实施方式的详细说明，本发明的这些目的、特征及优点以及其他的目的、特征及优点将更加明确。

附图说明

图1A是表示基于本发明的具有带制动器的马达的机器人的整体结构的图。

图1B是基于本发明的具有带制动器的马达的机床的局部立体图。

图2是机器人或机床的功能方框图。

图3是工业机器人的动作开始及动作停止时的时间图。

图4A是基于本发明的机器人的动作停止时的时间图。

图4B是基于本发明的机器人的动作停止时的另一个时间图。

图5A是基于本发明的机器人的动作开始时的时间图。

图5B是基于本发明的机器人的动作开始时的另一个时间图。

图6是基于本发明的机器人的动作开始时的再一个时间图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。在以下附图中，在相同的部件标注相同的附图标记。为了容易理解，这些附图适当变更了缩小比例尺。

图1A是表示基于本发明的具有带制动器的马达的机器人的整体结构的图。图1A所示的工业机器人1是六轴结构的垂直多关节型机器人。位于机器人1的前端的手腕2以六自由度搭载。在机器人1的各轴上，内装有用于驱动各轴的伺服马达（图1中未示出）。利用从该伺服马达的各个延伸的控制电缆与控制装置5连接，各伺服马达利用控制装置5控制。另外，在伺服马达上安装有未图示的制动器，制动对应的伺服马达。

图1B是基于本发明的具有带制动器的马达的机床的局部立体图。图1B所示的机床10包括：工件；将保持工件W的工作台19沿X轴方向驱动的马达11；以及将工作台19沿Y轴方向驱动的马达12。并且，机床10还包括将加工头18、例如钻头沿Z轴方向驱动的马达13。此外，也可以代替加工头18，工作台19利用马达13沿Z轴方向移动。另外，机床10也与未图示的控制装置连接。

图2是机器人或机床的功能方框图。在图2中，机器人1的多个伺服马达之中的一个伺服马达或机床10的马达13作为伺服马达30而表示。伺服马达30具有制动其输出轴的旋转的制动器31。另外，检测伺服马达30的输出轴的旋转位置的旋转位置检测器32、例如编码器安装于伺服马达30上。如图2所示，由旋转位置检测器32检测的输出轴的旋转位置作为旋转位置信号而输入到控制装置5的控制电路20中。

控制电路20生成制动器指令并输入到制动器驱动电路21中。制动器驱动电路21将制动器指令转换为制动器驱动信号，并输入到机器人1或机床10的制动器31中。并且，控制电路20生成移动指令并输入到马达驱动电路22中。马达驱动电路22将移动指令转换为马达驱动信号，并输入到机器人1或机床10的伺服马达30中。

并且，控制电路20包括异常诊断部41，该异常诊断部41如后所述进行制动器31的异常诊断。并且，控制电路20包括输出部42，该输出部42在诊断了异常的情况下将制动器31的异常通过听觉或视觉通知操作者。输出部42例如为监视器、扬声器、打印机等。

图3是工业机器人的动作开始及动作停止时的时间图。在图3及以下的附图中，对图1A所示的工业机器人1的动作进行说明，但对图1B所示的机床10也大致相同。在图3中，主要表示机器人1从停止的状态开始动作的动作开始程序、以及机器人1从动作的状态停止动作的停止程序。

此外，在图3所示的动作开始程序及停止程序中，机器人1的控制装置5的电源已经接通，机器人1处于施力状态。从而，动作开始程序及停止程序在机器人1施力时反复进行。

如图3所示，在动作开始程序中，首先，利用控制电路20使伺服马达30的励磁接通。接着，制动器驱动信号通过制动器驱动电路21输入到制动器31，由此，将制动器31从工作状态变更为解除状态。由此，伺服马达30的输出轴能够动作。之后，马达驱动信号通过马达驱动电路22作为移动指令输入到伺服马达30。由此，伺服马达30被驱动，机器人1开始动作。

相对于此，在停止程序中，首先，零的移动指令输入到伺服马达30，或者移动指令自身不输入到伺服马达30。接着，制动器31从解除状态变更为工作状态，由此，伺服马达30的输出轴被固定。之后，伺服马达30的励磁成为被断开，伺服马达30停止，其结果，机器人1停止。

如图3所示，在动作开始程序及停止程序中，分别设定有区间T1、T2。在这些区间T1、T2中，马达励磁被接通，并且制动器31处于工作状态。在本发明中，在这些区间T1、T2之中至少一方，异常诊断部41诊断制动器31。

图4A及图4B是基于本发明的机器人的动作停止时的时间图。参照这些附图，对停止程序中的本发明的制动器异常诊断方法进行说明。如图4A等所示，在区间T2的任意的小区间T4，控制电路20将用于进行制动器31的异常诊断的预定的移动指令输入预定的短时间。

该移动指令是若在制动器31工作的状态下制动器31的制动力矩正常，则伺服马达30的输出轴不移动的程度的微小的移动指令。在预定的移动指令输入到伺服马达30之后，利用旋转位置检测器32取得伺服马达30的输出轴的旋转位置。然后，控制电路20比较预定的移动指令与旋转位置之间的位置偏差是否为预定的阈值以上，若位置偏差为预定的阈值以上，则判断为制动器31存在异常。此外，还可以通过其他的手法进行制动器31的异常诊断。

在判断为制动器31不存在异常的情况下，不需要通知操作者，从而，输出部42不起动。从而，如图4A所示，停止程序与图3所示同样地继续进行。

相对于此，在判断为制动器31存在异常的情况下，如图4B所示，在区间T4之后，制动器31存在异常的情况通过输出部42通知操作者。而且，从图4B可知，即使在区间T2结束之后，马达励磁也不断开，保持接通状态。并且，制动器31也保持工作状态。其理由是：即使在判断为制动器31存在异常的情况下，也能防止相对应的伺服马达30的输出轴（重力轴）落下。

然后，若操作者利用输出部42识别到异常，则以手动使机器人1移动至安全的预定的退避位置姿势。此外，还可以使直至退避位置姿势的移动自动进行。由此可知，能够进一步确保安全。

或者，在制动器31存在异常的情况下，也可以使机器人1的动作速度降低预定量，并且继续进行机器人1的动作。在该情况下，能够防止伺服马达30过热，从而，能够避免输出基于过热的另外的警报。

图5A及图5B是基于本发明的机器人的动作开始时的时间图。参照这些附图，对动作开始程序中的本发明的制动器异常诊断方法进行说明。如图5A等所示，在区间T1的任意的小区间T3，控制电路20将上述的移动指令输入预定的短时间，并且同样地进行制动器31的异常诊断。

而且，在判断为制动器31不存在异常的情况下，不需要通知操作者，从而，输出部42不起动。从而，如图5A所示，动作开始程序与图3所示同样地继续进行。

相对于此，在判断为制动器31存在异常的情况下，如图5B所示，在区间T3之后，制动器31存在异常的情况通过输出部42通知操作者。而且，从图5B可知，即使在区间T1结束之后，制动器31也不成为解除状态，保持工作状态。并且，马达励磁也保持接通状态。其理由是：在伺服马达30的输出轴为重力轴的情况下，为了防止重力轴落下。并且，在判断为制动器31存在异常的情况下，即使在区间T1结束之后，也不输出移动指令，由此，防止机器人1误动作。

从图5A及图5B可知，通过在机器人1的移动指令输出之前诊断制动器31的异常，能够早期发现制动器31的异常。即，在本发明中，能够在制动器31的制动力矩下降之前，检测制动器31的异常。

另外，如机器人动作开始时的再一个时间图即图6所示，也可以在区间T1结束之后输出移动指令。在该情况下，由于操作者在机器人1的附近，因此即使机器人1误动作，操作者也能够使机器人1马上停止。另外，即使在判断为制动器31的制动力矩下降缓慢的情况下，也可以采用该方法。

如此，在本发明中，在判断为制动器31存在异常的情况下，不切断马达30的励磁，并且也不解除制动器31。由此，即使在制动器31的制动力矩下降的情况下，也能够防止重力轴落下。另外，在本发明中，不是在紧急停止时或电源接通时诊断制动器，而是在马达31被励磁且制动器31工作的状态下诊断制动器。由此，能够在每次进行机器人1的动作的开始及停止时诊断制动器31，能够在制动器31的制动力矩下降之前检测制动器31的异常。

并且，在本发明中，不需要用于诊断制动器31的特别的装置。由此可知，不对机器人1的操作时间及制造成本带来影响，而能够诊断制动器31。

本发明具有如下有益效果。

在第一及第七方案中，在判断为制动器存在异常的情况下，不切断马达的励磁，并且也不解除制动器。由此，即使在制动器的制动力矩下降的情况下，也能够防止重力轴落下。另外，在第一及第七方案中，不是在紧急停止时或电源接通时诊断制动器，而是在马达被励磁且制动器工作的状态下诊断制动器。由此，能够在每次进行机器人或机床的动作的开始及停止时诊断制动器，能够在制动器的制动力矩下降之前检测制动器的异常。

在第二方案中，由于使机器人或机床退避至安全的场所，因此能够进一步确保安全。

在第三方案中，能够防止马达过热，能够避免输出基于过热的另外的警报。

在第四及第八方案中，通过在机器人或机床的移动指令输出之前诊断制动器的异常，能够早期发现制动器的异常。并且，通过在机器人或机床的移动指令停止之后诊断制动器的异常，即使在机器人或机床动作时在制动器上发生异常的情况下，也能够防止重力轴落下。

第五及第九方案能够在操作者位于机器人的附近的情况或判断为制动器的制动力矩下降缓慢的情况下采用。

在第六及第十方案中，由于不需要用于诊断制动器的特别的装置，因此不对机器人或机床的操作时间及制造成本带来影响，而能够诊断制动器。

虽然用典型的实施方式说明了本发明，但若为本领域技术人员，则应该可以理解，不脱离本发明的范围，而能够进行上述的变更及各种其他的变更、省略、追加。

Claims (10)

1.一种制动器异常诊断方法，诊断机器人（1）或机床（10）所具备的带制动器的马达（11～13）的制动器（31）的异常，其特征在于，

在上述马达被励磁且上述制动器工作的状态下，诊断上述制动器是否存在异常，

在诊断到上述制动器存在异常的情况下，不切断上述马达的励磁且不解除上述制动器，而通知上述制动器的异常。

2.根据权利要求1所述的制动器异常诊断方法，其特征在于，

在诊断到上述制动器存在异常的情况下，还使上述机器人或机床移动至安全的预定的退避位置姿势。

3.根据权利要求1所述的制动器异常诊断方法，其特征在于，

在诊断到上述制动器存在异常的情况下，还使上述机器人或机床的动作速度降低预定量，并且继续进行上述机器人或机床的动作。

4.根据权利要求1至3中任何一项所述的制动器异常诊断方法，其特征在于，

上述制动器是否存在异常的诊断，在上述机器人或机床的移动指令输出之前以及上述机器人或机床的移动指令停止之后中的至少一方进行。

5.根据权利要求4所述的制动器异常诊断方法，其特征在于，

在上述机器人或机床的动作开始之前诊断到上述制动器存在异常的情况下，继续进行上述机器人或机床的动作开始程序。

6.根据权利要求1所述的制动器异常诊断方法，其特征在于，

上述制动器是否存在异常的诊断，基于供给到上述马达的预定的移动指令和利用该移动指令来动作的上述马达的实际位置而进行。

7.一种制动器异常诊断装置，诊断机器人（1）或机床（10）所具备的带制动器的马达（11～13）的制动器（31）的异常，其特征在于，具有：

异常诊断部（41），在上述马达被励磁且上述制动器工作的状态下，诊断上述制动器是否存在异常；以及

输出部（42），在诊断到上述制动器存在异常的情况下，不切断上述马达的励磁且不解除上述制动器，而通知上述制动器的异常。

8.根据权利要求7所述的制动器异常诊断装置，其特征在于，

上述异常诊断部在上述机器人或机床的移动指令输出之前以及上述机器人或机床的移动指令停止之后中的至少一方，诊断上述制动器是否存在异常。

9.根据权利要求8所述的制动器异常诊断装置，其特征在于，

在上述机器人或机床的动作开始之前诊断到上述制动器存在异常的情况下，继续进行上述机器人或机床的动作开始程序。

10.根据权利要求7所述的制动器异常诊断装置，其特征在于，

上述制动器是否存在异常的诊断，基于供给到上述马达的预定的移动指令和利用该移动指令来动作的上述马达的实际位置而进行。