CN111034027A - 编码器的异常检测方法 - Google Patents

Abstract

在具备马达以及对马达的旋转位置进行检测的编码器的机器人中，控制器输出对马达的旋转位置进行指示的速度指令，并且将表示与速度指令相应的马达的旋转位置的指令位置信息输出给对编码器的异常进行检测的安全单元。马达的原点信息被变更，在控制器中作为新的原点信息而被保持，另一方面，在安全单元中保持变更前的原点信息的情况下，控制器将基于变更前的原点信息而生成的指令位置信息发送给安全单元。

Description

编码器的异常检测方法

技术领域

本公开涉及对编码器的异常进行检测的异常检测方法。

背景技术

在为了对驱动机器人等的工作装置的输出轴的马达的旋转位置进行检测而使用的编码器的领域，以往已知用于检测故障等的异常的异常检测技术。

在专利文献1中，公开了在编码器系统设置：第1编码器，检测马达的输入轴的旋转；和第2编码器，检测马达的输出轴的旋转。进一步地，在专利文献1中，公开了如下技术，在通过这两个编码器检测的位置测定值存在一定以上的差的情况下，判定为这些编码器的任意一个异常。

此外，在专利文献2中，公开了一种伺服系统，具备对马达被正常控制进行监视的安全单元。在专利文献2所涉及的伺服系统中，安全单元从控制马达的伺服驱动器接受指令值、反馈值。并且，在指令值、反馈值是异常的情况下，生成向上述伺服驱动器的停止信号。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP专利第5675761号公报

专利文献2：JP专利第5367623号公报

发明内容

-发明要解决的课题-

但是，在通用的工作装置的驱动系统(马达)中，仅设置单一的编码器的系统也较多，专利文献1中公开的技术存在不能应用于这些通用马达的问题。此外，在重新构成专利文献1所涉及的系统的情况下，也需要设置多个传感器，因此成本变高。

在专利文献2中公开的技术中，在应用于不具有异常检测功能的通用的系统的情况下，也需要对伺服驱动器追加新的功能。因此，需要伺服驱动器以及安全单元双方的开发。即，存在费时费力的这种问题。

图14表示对专利文献2中公开的现有技术所涉及的机器人控制部的结构进行表示的框图。在图14所示的机器人控制中，控制器7对伺服驱动器10输出指令信号。并且，伺服驱动器10基于从控制器7接受的指令信号以及从编码器5获取的检测信号来生成驱动马达4的电流值，基于该电流值来控制马达4。

伺服驱动器10基于从控制器7接受的指令信号来生成马达4的旋转位置所涉及的比较处理用的指令值(马达指令值)，输出给安全单元9。同样地，伺服驱动器10基于从编码器5获取的输出信号、马达4各轴的减速比以及马达4的原点信息等来生成表示马达4的旋转位置的值(马达检测值)，输出给安全单元9。并且，安全单元9对从伺服驱动器10接受的马达指令值和马达检测值进行比较，基于该比较结果来判定编码器5的异常。

但是，在对不具有编码器5的异常检测装置的通用机器人应用图14所示的结构的情况下，通用机器人的伺服驱动器10通常不具有生成马达指令值以及马达检测值的生成功能、以及输出所生成的马达指令值以及马达检测值的输出功能。

因此，需要重新设计具有上述生成功能以及输出功能的电路、程序等。此外，需要表示追加设计的电路以及程序等是否正确地发挥功能的结构(电路、程序、显示等)。即，存在麻烦并且处理复杂的这种问题。

此外，在希望得出机器人A的位置精度的情况、进行马达4的更换等的情况下，可能通过控制器7来进行当前的编码器检测信号处于马达4的输出轴的几度的调整作业。在该调整作业中，进行对控制器7所保持的马达4的原点信息(以下，简称为原点信息)进行变更的操作。在进行调整作业的情况下，通过控制器7的指示来使机器人A停止。

另一方面，从确保功能安全性的观点出发，通常，控制器7与安全单元9分别独立动作。因此，即使控制器7所保持的原点信息被变更，该变更也不反映于安全单元9所保持的原点信息。因此，担心安全单元对编码器中是否产生异常进行误检测。

本公开为了解决上述课题，其目的在于提供一种编码器的异常检测方法，即使控制器所保持的原点信息被变更，也难以通过安全单元而产生编码器异常的误检测。

-解决课题的手段-

为了实现上述的目的，本公开的编码器的异常检测方法在通过马达的原点信息的变更在控制器中保持变更后的原点信息，而另一方面安全单元中保持有变更前的原点信息的情况下，对安全单元发送基于变更前的原点信息而生成的指令位置信息，从而防止基于安全单元的编码器的异常的误检测。此外，在基于编码器的输出信号而计算的检测位置信息与从控制器输出的指令位置信息之间，存在规定值以上的差的情况下，判定为编码器的异常。

具体而言，本公开的编码器的异常检测方法是一种编码器的异常检测方法，对编码器的异常进行检测，编码器用于对驱动工作装置的输出轴的马达的旋转位置进行检测，工作装置具有：异常检测装置，检测编码器的异常；控制器，输出对马达的旋转位置进行指示的速度指令，并且将表示与速度指令相应的马达的旋转位置的指令位置信息发送给异常检测装置；和驱动器，接受从控制器输出的速度指令以及从编码器输出的输出信号，基于速度指令以及输出信号来控制马达的驱动，在马达的原点信息被变更从而作为新的原点信息而被保持于控制器，而另一方面异常检测装置中保持有变更前的马达的原点信息的情况下，控制器将基于变更前的马达的原点信息而生成的指令位置信息发送给异常检测装置，异常检测装置进行以下步骤：信息获取步骤，分别获取从控制器发送的指令位置信息、和从编码器输出的输出信号；和异常判定步骤，对指令位置信息和基于输出信号而计算的马达的检测位置信息进行比较，在指令位置信息与输出信号之间存在规定值以上的差的情况下，判定为编码器的异常。

通过该方法，异常检测装置基于从控制器接受的指令位置信息与基于来自编码器的输出信号而计算的检测位置信息的比较结果，判定编码器的异常。由此，能够在不对驱动器追加用于编码器的异常检测的新的结构、功能的情况下，进行编码器的异常检测。即，例如，能够将对一般的工作装置(例如，机器人、外部轴)的现有结构、现有电路的影响抑制为最小限度，进行编码器的异常检测。此外，在原点信息被变更的情况下，从控制器向异常检测装置发送基于变更前的原点信息的指令位置信息。因此，能够实现异常检测装置所保持的变更前的原点信息与来自控制器的原点信息的匹配。由此，能够防止异常检测装置的异常的误检测。

异常检测装置在异常判定步骤中，对从控制器获取的指令位置信息，补偿由于马达的驱动控制的延迟而导致产生的时间延迟。并且，优选基于该时间延迟被补偿了的指令位置信息与检测位置信息的比较结果，判定有无编码器的异常。

这样，通过使编码器的异常判定中使用的指令位置信息延迟，能够消除马达驱动控制的延迟所导致的时间的偏移，因此能够提高编码器的异常检测精度。

异常检测装置在异常判定步骤中，生成从控制器输出的指令位置信息的变化量的累计值。并且，优选基于该累计值以及指令位置信息的和与检测位置信息的比较结果，判定有无编码器的异常。

这样，通过对编码器的异常判定中使用的指令位置信息加上累计值，来增加异常判定中的余量。因此，能够防止尽管编码器正常动作但是异常检测装置判定为编码器的异常。

优选异常检测装置在异常判定步骤中，基于对累计值以及指令位置信息的和加上规定的阈值而得到的值与检测位置信息的比较结果，判定有无编码器的异常。

通过该方法，对累计值以及指令位置信息的和加上阈值，与检测位置信息进行比较。因此，例如在工作装置未进行动作等情况下，没有期间指令位置信息的变化的情况下，即使在差动装置进行了不希望动作时，也能够检测编码器的异常。

工作装置还具有用于将工作装置紧急停止的安全电路，控制器构成为在紧急时向安全电路发送紧急停止信号。优选异常检测装置在异常判定步骤中，在检测到从控制器输出了紧急停止信号的情况下，即使指令位置信息与输出信号之间存在规定值以上的差，也不判定为编码器的异常。

通过该方法，在控制器输出了紧急停止信号之后，在指令位置信息与检测位置信息之间存在规定值以上的差的情况下也不判定为编码器的异常。例如，在控制器输出紧急停止信号后，停止速度指令以及指令位置信息的输出的情况下，能够防止尽管编码器正常动作但判定为编码器的异常。

-发明效果-

如以上说明那样，通过本公开的编码器的异常检测方法，异常检测装置难以误检测编码器的异常。

附图说明

图1是机器人控制系统的概略结构图。

图2是表示第1实施方式所涉及的机器人控制部的结构的框图。

图3是表示安全单元的结构的框图。

图4A是基于控制器的参数检查以及控制样式切换顺序的流程图。

图4B是表示本公开所涉及的控制样式与原点信息的对应的图。

图4C是表示现有技术所涉及的控制样式与原点信息的对应的图。

图5是表示第1实施方式所涉及的编码器的异常判定方法的流程图。

图6是表示机器人控制部的其他结构例的框图。

图7是表示马达指令位置与马达检测位置的关系的图。

图8是表示机器人控制部的其他结构例的框图。

图9是表示马达指令位置与马达检测位置的关系的图。

图10是表示第1实施方式所涉及的编码器的异常判定方法的其他例子的流程图。

图11是表示进行了第2实施方式所涉及的进行动作的情况下的马达指令位置与实际位置的关系的图。

图12是表示进行了第2实施方式所涉及的往复动作的情况下的马达指令位置与实际位置的关系的图。

图13是表示马达指令位置与马达检测位置的关系的图。

图14是表示现有的技术所涉及的机器人控制部的结构的框图。

具体实施方式

以下，基于附图来对本实施方式详细进行说明。以下的优选的实施方式的说明本质上仅仅是示例，完全不意图限制本公开、其应用物或者其用途。

-第1实施方式-

<机器人及其控制系统的结构>

图1是本实施方式所涉及的作为工作装置的机器人控制系统的概略结构图。此外，图2是表示机器人控制部2的结构的框图，记载了箭头以使得信息或者信号的发送方向清楚。

如图1所示，机器人A由机器人机构部1、机器人控制部2、附带显示器的操作部3构成。机器人机构部1与机器人控制部2之间通过连接电缆C而被连接。另外，在图1中，设为通过基于连接电缆C的有线连接来传递信息，但连接方式并不限定于有线连接，也可以通过无线来连接。各模块间的连接也是同样的。

机器人机构部1具有多个机器人臂11以及多个关节轴12。在各机器人臂11，分别安装用于使机器人臂11动作的伺服马达4(以下，称为马达4)。例如，在机器人A是垂直多关节6轴机器人的情况下，具有6个机器人臂11，设置6个马达4以使得与各机器人臂11对应。在各马达4，安装用于检测各马达4的旋转位置或者基于该旋转位置的旋转量的编码器5。

虽图1中未图示，但对机器人A附属设置基于从机器人控制部2向机器人机构部1的驱动控制而被驱动的外部轴。外部轴是为了使机器人A的可动范围扩大而与机器人机构部1组合使用的。在外部轴，安装用于使外部轴动作的马达4。在马达4，安装用于对马达4的旋转位置或者基于该旋转位置的旋转量进行检测的编码器5。即，分别针对多个关节轴12以及外部轴，设置马达4，对各马达4安装编码器5。另外，外部轴的种类并不被特别限定。例如，无论是滑块(Slider)类型或者定位器(Positioner)类型的哪个都能够应用本实施方式所涉及的技术，也可以是除此以外的类型。

另外，在本实施方式中，为了使发明的理解容易，不区分使用多个关节轴12的马达4以及编码器5和用于外部轴的马达4以及编码器5来进行图示(参照图1)以及说明。因此，以下，在称为马达4或者编码器5的情况下，是指使用多个关节轴12的部件和用于外部轴的部件这两方。即，以下说明的编码器5的异常检测装置以及异常检测方法能够应用于在多个关节轴12用的马达4安装的编码器5和在外部轴用的马达4安装的编码器5这两方。

编码器5被连接于后述的安全单元9以及伺服驱动器10，对安全单元9以及伺服驱动器10输出(反馈)所检测的信号。

操作部3具备接受机器人A的操作者的输入操作的输入部(未图示)和显示器(未图示)。操作部3基于来自操作者的输入操作来与机器人控制部2之间进行通信。由此，操作者经由操作部3，能够进行机器人臂11的动作设定、动作控制等。另外，也可以输入部由触摸面板构成，显示器与输入部被一体构成。

机器人控制部2具备：控制器(例如，CPU)7、作为存储部的RAM(Random AccessMemory)8、作为异常检测装置的安全单元9、伺服驱动器10、安全电路(控制器)6。该伺服驱动器10是用于使各马达4驱动的驱动器。此外，安全电路(控制器)6接受来自安全单元9的指示紧急停止的紧急停止信号并将机器人A的驱动用电源(未图示)切断。另外，在本公开中，所谓机器人控制系统，具备：编码器5和机器人控制部2。

RAM8中，保存操作者通过操作部3而创建的机器人A的教示程序、机器人A的功能设定、机器人A的原点信息等。

控制器7基于保存于RAM8的上述教示程序、功能设定、原点信息等，计算速度指令(每单位时间行进的距离)。进一步地，控制器7将计算的速度指令输出给伺服驱动器10并进行机器人A的动作指令。同样地，控制器7基于原点信息来累计上述速度指令，将其累计值作为指令位置信息来输出给安全单元9。速度指令例如基于机器人A的减速比、机器人A的原点信息等而被计算。

伺服驱动器10基于从控制器7接受的速度指令以及来自编码器5的输出信号，生成驱动马达4的电流值。进一步地，伺服驱动器10通过基于该电流值来控制马达4，从而控制机器人A的动作。

安全单元9直接连接于编码器5以及控制器7。并且，安全单元9基于根据从编码器5接收的输出信号而计算的马达4的检测位置信息、和从控制器7接受的指令位置信息，判定编码器5是否故障。其中，为了确保机器人A的功能安全性，安全单元9与控制器7分别独立进行动作。因此，被施加于控制器7的操作不会直接反映于安全单元9，反之也不会进行。

图3是表示安全单元9的结构的框图。

如图3所示，安全单元9具备：作为判定部的CPU92、RAM93、作为第1接收部的编码器接收部94、作为第2接收部的DPRAM(Dual Port RAM)95。

编码器接收部94与编码器5连接，获取来自编码器5的输出信号。

DPRAM95与机器人控制部2的控制器7连接，获取从控制器7输出的指令位置信息。该指令位置信息通过从控制器7对伺服驱动器10输出的速度指令的累计而被求取。DPRAM95获取的指令位置信息被保存于RAM93。

CPU92接受来自编码器接收部94的输出信号，使用该输出信号、机器人A的减速比、机器人A的原点信息等，计算与马达4的当前位置有关的检测位置信息。并且，对基于指令位置信息的指令位置和基于检测位置信息的检测位置进行比较，确认有无编码器5的异常。

另外，在图3中，CPU92、RAM93以及DPRAM95是通过相同的结构而连接且具有相同的功能的部件被设置两组。由此，能够进行使用了两个CPU92的并行处理。即，能够进行双重相同的异常判定，相比于一组的情况，能够更加提高可靠性。

<基于控制器的参数检查以及指令位置信息发送顺序>

图4A表示基于本实施方式所涉及的控制器的参数检查以及指令位置信息发送顺序的流程图。

接通机器人控制部2的电源，启动机器人控制部2(步骤ST1)。在步骤ST1中，安全电路6、控制器7、RAM8、安全单元9、伺服驱动器10分别启动。

接下来，比较控制器7所保持的用于马达4控制的参数、具体而言为保存于RAM8的参数、安全单元9所保持的用于编码器5的故障诊断的参数、具体而言为保存于RAM93的参数。具体而言，比较两者所保持的参数之中的、相同项目的参数彼此(步骤ST2)。在两者所保持的参数不同的情况下(步骤ST3中为否)，控制器7以及安全单元9分别使机器人A停止(步骤ST4)。在机器人控制部2中，切换为再次设定参数的专用模式，进行使控制器7所保持的参数与安全单元9所保持的参数一致的操作(步骤ST5)。进一步地，再次启动机器人控制部2(步骤ST6)，返回到步骤ST2并对两者所保持的参数进行比较。另外，控制器7所保持的参数与安全单元9所保持的参数的匹配性在机器人控制部2的启动时被通常检查。此外，在步骤ST4中，在安全单元9中判定为参数异常，不实施编码器5的故障诊断。

另一方面，在两者所保持的参数一致的情况下(步骤ST3中为是)，确认是否变更了原点信息(步骤ST7)。若原点信息未被变更(步骤ST7中为否)，则控制器7按照后述的样式A，向安全单元9发送指令位置信息(步骤ST8)。

若原点信息被变更(步骤ST7中为是)，则将控制器7所保持的原点信息改写为变更后的值、也就是新的原点信息。具体而言，保存于RAM8的原点信息被改写为新的原点信息(步骤ST9)。其中，控制器7也保持变更前的原点信息。另外，在进行对控制器7的原点信息进行变更的操作的期间，控制器7使机器人A停止。其中，在此期间，安全单元9也继续编码器5的故障诊断。

接下来，控制器7按照后述的样式B，向安全单元9发送指令位置信息(步骤ST10)。

如图4B所示，在控制器7侧原点信息未被变更的样式A中，控制器7所保持的原点信息和安全单元9所保持的原点信息都保持原来的值、即电源接通时的值。因此，在样式A中，指令位置信息基于原本的原点信息而生成，被发送到安全单元9。

另一方面，在控制器7侧原点信息被变更的样式B中，相对于控制器7所保持的原点信息是变更后的新的原点信息，安全单元9所保持的原点信息依然是变更前的值。如前所述，这是由于对控制器7的变更操作通常未反映于安全单元9。因此，在这样的情况下，若如现有技术(图4C)那样，控制器7基于变更后的新的原点信息来生成指令位置信息，则与基于变更前的原点信息而得到的编码器5的检测位置信息的差变大，有可能尽管编码器5未出现故障，但是安全单元9误判定为编码器5异常。

因此，在图4B所示本公开的样式B中，作为用于生成指令位置信息的基础信息，使用变更前的原点信息。通过从控制器7向安全单元9发送基于变更前的原点信息的指令位置信息，能够实现指令位置信息的原点信息与安全单元9所保持的原点信息的匹配，能够防止编码器5的异常的误检测。

<编码器的异常检测方法>

图5是表示机器人控制部2使机器人A启动、机器人A开始动作之后、安全单元9如何监视编码器5的异常的流程图。即，图5表示控制器7经由伺服驱动器10而使马达4旋转动作时，安全单元9如何监视编码器5的异常。

在步骤ST1中，机器人控制部2的控制器7启动机器人A，进入到步骤ST2。

在步骤ST2中，机器人控制部2基于操作者经由操作部3而设定的教示程序以及机器人A的功能设定、原点信息等来使机器人A进行动作。具体而言，伺服驱动器10基于从控制器7接受的速度指令，驱动马达4，使机器人A的关节轴12以及外部轴进行动作。伺服驱动器10接收来自安装于马达4的编码器5的输出信号，对马达4进行基于速度指令与输出信号的差分的反馈控制。此时，来自编码器5的输出信号也被输出到安全单元9。

在安全单元9中，若获取来自编码器5的输出信号(步骤ST3)，则进行马达的位置计算(步骤ST4)。具体而言，安全单元9的CPU92基于从编码器5获取的输出信号、由安全单元9保持的马达4各轴的减速比以及原点信息等来进行变换为马达4的旋转位置(当前位置)的位置计算。从编码器5获取的输出信号例如以脉冲信号的形式被发送。

进一步地，在安全单元9中，从控制器7接受指令位置信息(步骤ST5)，进行与ST4中计算的马达4的当前位置有关的检测位置信息和来自控制器7的指令位置信息的比较(步骤ST6)。具体而言，安全单元9的CPU92对基于来自编码器5的输出信号而计算的马达4的旋转位置(马达检测值)、和从控制器7被指令的马达的旋转位置(马达指令值)进行比较。另外，在步骤ST5中，按照图4B所示的样式A或者样式B，从控制器7向安全单元9发送指令位置信息。

CPU92在上述比较的结果，马达指令值与马达检测值的差为规定值以上的情况下(ST7中为是)，判定为编码器5的异常，进入到步骤ST8。另一方面，在马达指令值与马达检测值的差小于规定值的情况下(步骤ST7中为否)，不判定为编码器5的异常，流程返回到步骤ST3。

具体而言，在机器人A的驱动控制中，马达4向控制器7指令的位置移动。因此，表示马达4的旋转位置的马达检测值(检测位置信息)与表示控制器7所指令的旋转位置的马达指令值(指令位置信息)的差应收敛为规定的阈值Pth以内。因此，在判定为基于上述马达检测值的马达的旋转位置从基于马达指令值的马达指令位置偏离了规定的位置以上的情况下，判定为编码器故障。

在步骤ST7中，安全单元9的CPU92对安全电路6发送紧急停止信号。接受紧急停止信号的安全电路6将机器人A的驱动用电源切断，使机器人A紧急停止。

这样，控制器7使机器人A启动，使机器人A开始动作之后，安全单元9反复执行步骤ST3～ST7的处理，判定编码器5的异常。

如以上那样，根据本实施方式，安全单元9在编码器5的异常检测中，基于对从控制器7直接获取的位置信息与根据来自编码器5的输出信号而计算的位置信息进行比较的结果，检测编码器5的异常。由此，针对不具有编码器的异常检测装置的通用机器人等的工作装置，能够通过追加安全单元9来检测基于编码器的故障引起的异常。进一步地，此时，不需要对伺服驱动器10等的现有的通用机器人的结构要素进行设计变更等，能够减小针对现有的系统的影响。因此，能够应用于使用了一般的编码器的工作装置或者系统。此外，不需要对现有的系统表示编码器的异常判定所涉及的处理被正确地进行，处理也不会复杂化。关于这点，与图14所示的现有技术对比并进行说明。

在针对不具有编码器5的异常检测装置的通用机器人应用图14所示的结构的情况下，通用机器人的伺服驱动器10通常不具有生成马达指令值以及马达检测值的功能以及输出所生成的马达指令值以及马达检测值的功能。因此，需要重新设计具有上述生成功能以及输出功能的电路、程序等。此外，需要表示追加设计的电路以及程序等是否正确地发挥功能的结构(电路、程序、显示等)。即，存在费时费力并且处理复杂化的问题。另一方面，本公开所涉及的异常检测方法不产生这种情况。

此外，如前所述，通过本实施方式，在马达4的原点信息被变更的情况下，从控制器7向安全单元9发送基于变更前的原点信息而生成的指令位置信息，从而能够防止基于安全单元9的编码器5的异常的误检测，维持编码器5的异常检测精度。

如以上说明那样，通过本公开的编码器的异常检测方法，原点信息被变更，作为新的原点信息被保持于控制器，并且，在异常检测装置中保持变更前的原点信息的情况下，异常检测装置难以误检测编码器的异常。此外，在使用通用的编码器的情况下电能够将对现有功能、现有装置的影响抑制到最小限度来进行编码器的异常判定。

如以上那样，作为本申请中公开的技术性示例，说明了上述第1实施方式。但是，本公开中的技术并不局限于此，也能够应用于适当地进行了变更、置换、附加、省略等的实施方式。

例如，针对上述第1实施方式，也可以设为以下所示的结构。

-变形例(1)-

图6是表示变形例(1)所涉及的机器人控制部的结构的框图。

在图6中，除了图2的结构，还在控制器7与安全单元9之间，设置作为考虑了一般的控制延迟的延迟控制滤波器的初级延迟滤波器22。

在实际的机器人A的控制中，在相同的时间进行比较的情况下，基于安全单元9从控制器7获取的指令位置信息的马达4的旋转位置(马达指令位置)与基于安全单元9从编码器5获取的输出信号等的马达4的旋转位置(马达检测位置)有可能偏离。这是例如由于马达控制的特性而产生。具体而言，这是由于：机器人控制部2的控制器7输出速度指令以及指令位置信息之后伺服驱动器10实际控制马达4，马达4基于该控制而进行动作，因此产生一定时间的延迟。

图7是表示使机器人臂11的关节轴12以最高速度往复运动的情况下的马达指令位置(图7的粗实线)与马达检测位置(图7的细实线)的关系的图。若对图7的粗实线与细实线进行比较，最大产生0.1秒左右的延迟，若换算为角度则产生18度左右的延迟(参照图7的点划线)。

对此，如图7的虚线以及双点划线所示，可知通过设置初级延迟滤波器22，马达指令位置与马达检测位置的差会大大减少。另外，在图7中，虚线表示图6的结构所涉及的马达指令位置，双点划线表示图6的结构所涉及的马达指令位置与马达检测位置的偏差。

根据图6的这种结构，相比于图2的结构，能够更加高精度地判定编码器的异常。具体而言，例如，检测位置信息与指令位置信息的比较中使用的规定的阈值Pth会基于马达指令位置与马达检测位置的差而决定。在该情况下，马达指令位置与马达检测位置的差减少，能够减小规定的阈值Pth，作为结果，能够提高编码器的异常检测精度。

另外，编码器5的异常检测方法与使用上述图5的顺序相同即可，因此这里省略其详细的说明。

-变形例(2)-

图8是表示变形例(2)所涉及的机器人控制部的结构的框图。

在图8中，除了图7的结构，还在控制器7与安全单元9之间，设置与初级延迟滤波器22串联连接的减振滤波器21。

在实际的机器人A的控制中，根据伺服驱动器10的动作控制的内容可能进行响应性更高的控制(以下，称为高响应性控制)。例如，在使用了激光的焊接机器人中，是进行高速控制并且提高了轨迹的追随性的控制的情况。在进行这样的高响应性控制的情况下，可能由于指令位置信息中包含的振动分量导致马达4振动。因此，为了抑制该马达4的振动，经常在伺服驱动器10与马达4之间使用减振滤波器(未图示)。因此，在进行上述的高响应性控制的情况下，通过设为图8所示的结构，能够制作与基于伺服驱动器10的控制接近的指令。

图9是表示使机器人臂11的关节轴12以最高速度进行往复运动的情况下的马达指令位置与马达检测位置的关系的图。粗实线以及细实线与图7相同，表示未使用初级延迟滤波器22以及减振滤波器21的结构(参照图2)所涉及的动作。此外，在图9中，虚线表示图8的结构所涉及的马达指令位置的变化，双点划线表示图8的结构所涉及的马达指令位置与马达检测位置的偏差。根据图9可知，通过除了初级延迟滤波器22还设置减振滤波器21，马达指令位置与马达检测位置的差进一步减少。

因此，通过设为图8的这种结构，相比于图2或者图6的结构，能够更加高精度地判定编码器的异常。具体而言，例如，与变形例(1)同样地，能够减小规定的阈值Pth，作为结果，能够提高编码器的异常检测精度。另外，减振滤波器21是从被输入的指令位置信息去除谐振分量的部件。此外，减振滤波器21以及初级延迟滤波器22也可以按不同顺序直接具备两方，此外，也可以仅是任意一方。

另外，在图8中，减振滤波器21与初级延迟滤波器22的位置也可以相互更换，可得到相同的效果。

-变形例(3)-

此外，在图5所涉及的异常判定方法中，也可以设为图10所示的流程。在图10中，步骤ST1至ST6所涉及的处理与图5相同，因此这里省略其详细的说明。

在图10中，在步骤ST7中，马达指令值与马达检测值的差为规定值以上的情况下，即，步骤ST7中为“是”的情况下，进入到步骤ST8。并且，在步骤ST9中，安全单元9的CPU92判定控制器7是否指示了机器人A的紧急停止。

具体而言，控制器7在进行了机器人A的紧急停止的情况下，对安全电路6输出紧急停止信号(未图示)。接受到紧急停止信号的安全电路6将机器人A的驱动用电源切断，使机器人A停止。在本变形例(3)中，安全单元9从控制器7获取紧急停止信号。并且，在步骤ST8中，判定是否从控制器7输出紧急停止信号。在从控制器7输出紧急停止信号的情况下(步骤ST8中为是)，流程返回到步骤ST3。即，即使在马达指令值与马达检测值的差为规定值以上的情况下，也不判定为编码器5的异常。

另一方面，在未从控制器7输出紧急停止信号的情况下(步骤ST8中为否)，进入到步骤ST9。在步骤ST9中，安全单元9的CPU92对安全电路6发送紧急停止信号，接受到紧急停止信号的安全电路6使机器人A紧急停止。

这样，通过在步骤ST7之后进行步骤ST8的处理，在进行了基于来自控制器7的指示的紧急停止的情况下，安全单元9不会误判定为编码器5的异常。具体而言，在通过控制器7输出紧急停止信号来使机器人A停止的情况下，停止控制器7的指令位置信息的输出。因此，在安全单元9中，若继续马达指令值与马达检测值的比较，则有可能尽管编码器5正常动作，但是也判定为异常。但是，通过进行本方式所涉及的处理，能够防止这样的问题的产生。

另外，在图5以及图10的流程中，各步骤不必按照记载的顺序进行处理，也可以变更顺序，或者在能够并行处理的情况下，适当地变更处理的顺序、处理方法。例如，步骤ST3以及ST4所涉及的处理与步骤ST5所涉及的处理也可以并列进行并列。

－第2实施方式-

在本实施方式中，对机器人A的连续动作所涉及的编码器的异常检测方法进行说明。

另外，即使在使机器人A连续动作的情况下，基本的结构以及动作也与第1实施方式相同，这里省略其详细的说明，对连续动作所涉及的部分详细进行说明。

图11表示基于来自控制器7的速度指令，进行了马达指令位置从P1经由P2而向P3依次移动的、所谓的行进动作的情况下的马达指令位置P1～P3和实际的马达的位置Pr(以下，也称为当前位置Pr)的关系。在图11的行进动作中，在马达指令位置移动到P3时，当前位置Pr存在于P3附近。因此，通过沿着图5或者图10的流程进行处理，能够检测编码器5的异常。

另一方面，如图12所示，在进行了基于来自控制器7的速度指令的马达指令位置从P1经由P2而向P3依次移动之后经由P2而返回到P1的、所谓的往复运动的情况下，安全单元9可能误判定为编码器5的异常。例如，在图12的往复动作被高速进行的情况下，例如，可能在马达4的当前位置Pr到达或者充分接近于P3之前，伺服驱动器10使马达4开始返回动作，当前位置Pr从P2向P1进行返回动作。在这样的情况下，若安全单元9进行基于指令位置信息P3的马达指令位置与基于马达4的当前位置Pr的马达检测位置的比较，则由于位置P3与位置Pr的差较大，导致尽管编码器5正常进行动作，但是安全单元9可能也判定为异常。

因此，在图5以及图10中的步骤ST5中，CPU92进行对基于指令位置信息的马达指令值的变化量Δn(与刚刚之前的指令位置的差分量Δn)进行规定的n次(例如5次)累计的处理。具体而言，例如，图13中实线所示，从点P1向点P9进行往复运动的情况下，累计从Δ1到Δ5的5次。即，累计值Δ为Δ＝Δ1+Δ2+Δ3+Δ4+Δ5。另外，图13是表示使机器人臂11的关节轴12往复运动的情况下的马达指令位置的图。

进一步地，在步骤ST6中，CPU92对向马达指令值增减累计值Δ的值与基于检测位置信息而计算的马达检测值进行比较。并且，在步骤ST7中，基于该比较结果来判定编码器的异常。具体而言，在马达检测值P(fs)满足下述(式1)的条件的情况下，不判定为编码器5的异常。此时，变化量Δn与变化的方向无关地，以绝对值进行累计。此外，变化量Δn根据马达的速度而变化，与速度成为正比关系。换句话说，在马达的驱动为高速的情况下，变化量Δn为较大的值。相反地，在马达的驱动为低速的情况下，变化量Δn为较小的值。

『式1]

Pn-Δ≤P(fs)≤Pn+Δ

(Δ＝Δ1+Δ2+Δ3+Δ4+Δ5+…+Δn)

由此，在往复动作的这种特定的机器人的动作方法中，能够防止尽管编码器5正常动作但是CPU92判定为异常。

另外，在采用上述的编码器5的异常检测方法的情况下，例如由于紧急停止，机器人A不进行规定期间动作的期间，累计值Δ可能为0。因此，在步骤ST5中，也可以取代上述(式1)，如下述(数2)所示对累计值Δ增加规定的阈值Th。

[式2]

Pn-Δ≤P(fs)≤Pn+Δ

(Δ＝Δ1+Δ2+Δ3+Δ4+Δ5+…+Δn+Th)

存在遍及规定期间从控制器7没有指令位置信息的变更的情况，即存在从控制器7对机器人A发出规定期间不动的指示的期间。在上述的情况下，通过设置阈值Th，即使在机器人进行控制装置不希望的动作时，安全单元9也能够检测异常，能够将机器人A的动作紧急停止。

产业上的可利用性

本公开的编码器的异常检测方法在变更了马达的原点信息的情况下，能够防止编码器的异常的误检测，因此在应用于通用的焊接机器人等的工业用机器人、其他的工作装置上特别有用。

-符号说明-

A 机器人(工作装置)

4 马达

5 编码器

6 安全电路

7 控制器

8、93 RAM(存储部)

9 安全单元(异常检测装置)

10 伺服驱动器(驱动器)

12 关节轴(输出轴)

21 减振滤波器

22 初级延迟滤波器(延迟控制滤波器)

92 CPU(判定部)

94 编码器接收部(第1接收部)

95 DPRAM(第2接收部)

Claims (7)

1.一种编码器的异常检测方法，对编码器的异常进行检测，所述编码器用于检测对工作装置的输出轴进行驱动的马达的旋转位置，

所述工作装置具有：

异常检测装置，检测所述编码器的异常；

控制器，输出对所述马达的旋转位置进行指示的速度指令，并且将表示与所述速度指令相应的所述马达的旋转位置的指令位置信息发送给所述异常检测装置；和

驱动器，接受从所述控制器输出的所述速度指令以及从所述编码器输出的输出信号，基于所述速度指令以及所述输出信号来控制所述马达的驱动，

在所述马达的原点信息被变更，从而作为新的原点信息而被保持于所述控制器，而另一方面所述异常检测装置中保持有变更前的所述马达的原点信息的情况下，

所述控制器将基于变更前的所述马达的原点信息而生成的所述指令位置信息发送给所述异常检测装置，

所述异常检测装置进行以下步骤：

信息获取步骤，分别获取从所述控制器发送的所述指令位置信息、和从所述编码器输出的所述输出信号；和

异常判定步骤，对所述指令位置信息和基于所述输出信号而计算的所述马达的检测位置信息进行比较，在所述指令位置信息与所述输出信号之间存在规定值以上的差的情况下，判定为所述编码器的异常。

2.根据权利要求1所述的编码器的异常检测方法，其中，

所述异常检测装置从所述控制器接受所述马达的驱动控制的延迟所导致的时间延迟被补偿的所述指令位置信息，在所述异常判定步骤中，基于所述时间延迟被补偿的所述指令位置信息与所述检测位置信息的比较结果，判定有无所述编码器的异常。

3.根据权利要求1或者2所述的编码器的异常检测方法，其中，

所述异常检测装置从所述控制器接受谐振分量被去除的所述指令位置信息，在所述异常判定步骤中，基于所述谐振分量被去除的所述指令位置信息与所述检测位置信息的比较结果，判定有无所述编码器的异常。

4.根据权利要求1至3的任意一项所述的编码器的异常检测方法，其中，

所述异常检测装置在所述异常判定步骤中，生成从所述控制器输出的所述指令位置信息的变化量的累计值，基于所述累计值以及所述指令位置信息的和与所述检测位置信息的比较结果，判定有无所述编码器的异常。

5.根据权利要求4所述的编码器的异常检测方法，其中，

所述异常检测装置在所述异常判定步骤中，基于对所述累计值以及所述指令位置信息的和加上规定的阈值而得到的值与所述检测位置信息的比较结果，判定有无所述编码器的异常。

6.根据权利要求1至5的任意一项所述的编码器的异常检测方法，其中，

所述工作装置还具有用于将所述工作装置紧急停止的安全电路，

所述控制器构成为在紧急时向所述安全电路发送紧急停止信号，

所述异常检测装置在所述异常判定步骤中，在检测到从所述控制器输出了所述紧急停止信号的情况下，即使所述指令位置信息与所述输出信号之间存在规定值以上的差，也不判定为所述编码器的异常。

7.根据权利要求1至6的任意一项所述的编码器的异常检测方法，其中，

所述工作装置是机器人。

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