CN112236662B - 异常检测装置和异常检测方法 - Google Patents

Abstract

异常检测装置(1)基于在对设备(2)中的可动部的运动进行制动的制动装置(23)进行动作的期间获取到的、与设备(2)的振动有关的传感器数据，来检测设备(2)的异常。

Description

异常检测装置和异常检测方法

技术领域

本发明涉及一种异常检测装置和异常检测方法。

背景技术

以往，公开了以下一种技术：根据来自检测制动装置的制动力的转矩传感器或压力传感器的信号，来判定制动装置的异常振动，在检测到异常振动时，缓解制动装置的压力来抑制异常振动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-309258号公报

发明内容

发明要解决的问题

上述技术根据振动来检测制动装置本身的异常，而并非检测设置有制动装置的设备本身的异常。

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够检测设置有制动装置的设备本身的异常的异常检测装置和异常检测方法。

用于解决问题的方案

本发明的一个方式所涉及的异常检测装置基于在对设备中的可动部的运动进行制动的制动装置进行动作的期间获取到的、与设备的振动有关的传感器数据，来检测设备的异常。

发明的效果

根据本发明，能够检测设置有制动装置的设备的异常。

附图说明

图1是示出实施方式的异常检测装置和作为检测对象的作业机器人的结构的图。

图2是示出作为第一实施例的异常检测装置1的动作的流程图。

图3是示出作为第二实施例的异常检测装置1的动作的流程图。

图4是示出作为第三实施例的异常检测装置1的动作的流程图。

图5是示出作为第四实施例的异常检测装置1的动作的流程图。

图6是示出作为第五实施例的异常检测装置1的动作的流程图。

图7是第五实施例中的制动器动作的时序图。

图8是示出作为第六实施例的异常检测装置1的动作的流程图。

图9是示出在显示部18中显示的运算结果的一例的图。

具体实施方式

参照附图来说明实施方式。在附图的记载中，对同一部分标注相同的附图标记并省略说明。

图1是示出实施方式的异常检测装置和作为检测对象的作业机器人的结构的图。

异常检测装置1对设备的异常进行检测，例如将用于组装汽车的作为多轴机械的作业机器人2作为异常检测的对象设备，来检测其异常。异常检测装置1和作业机器人2例如设置在生产现场内。

作业机器人2具备：马达21，其产生用于使作业机器人2的可动部运动的动力；减速器22，其用于使马达21的转速减速，将马达21的转矩变换为高转矩来通过作业机器人2的臂等使载荷大的部件运动；以及电磁制动器23，其安装于马达21。马达21和减速器22由于具有进行旋转的部件，因此也可以说是旋转机构。

作业机器人2具备臂的旋转轴，马达21、减速器22以及电磁制动器23设置在同一旋转轴上。将同一旋转轴以及设置在旋转轴上的马达21和减速器22统称为可动部。

可动部即是能够进行运动的部分，也可以包括臂或其它部件。在上述例子中，可动部是进行旋转的旋转机构部，但不限于进行旋转，也可以进行如描绘直线或曲线的轨迹那样的运动。以下，设为可动部包括马达21和减速器22，且称为旋转机构部。

电磁制动器23是对旋转机构部的运动进行制动的制动装置。在此，电磁制动器23设置于马达21，用于对马达21的运动进行制动。电磁制动器23例如被设置为用于臂的紧急停止或用于防止臂的脱落，例如在紧急时对马达21进行制动，由此使经由减速器22连接的臂停止。

或者，臂在规定时间(例如1分钟)以上没有进行运动的情况下，电磁制动器23进行动作来防止臂的脱落。

例如，在马达21通电且经由减速器22对臂施加制动力的情况下，臂不进行运动，也不会脱落。

但是，在停止对马达21通电而能够自由地旋转的情况下，臂有可能因自重而脱落。由此，在规定时间以上臂没有进行运动的情况下，电磁制动器23阻止马达21的旋转，由此防止臂的脱落。

此外，电磁制动器23也可以设置于减速器22。由此，电磁制动器23对减速器22的运动进行制动，其结果，能够使臂紧急停止，能够防止臂的脱落。

在减速器22处，具体地说，在减速器22的附近设置有用于检测减速器22的振动的大小的传感器24(振动传感器)。传感器24检测配置有传感器24的部位的例如加速度作为振动的大小，并实时地输出表示所检测出的振动的大小的振动信号。

此外，作为传感器24，不限于检测加速度的传感器，例如能够使用通过探测该部位的速度或位移来检测振动的大小的传感器。例如，能够使用压电传感器、角速度传感器、陀螺仪传感器等能够按时间序列获取姿势的变化的各种传感器。

异常检测装置1具备马达控制部11、传感器控制部12、制动器控制部13、异常检测控制部14、异常检测运算部15、运算结果通知部16、警报通知部17以及显示部18。

异常检测装置1内的马达控制部11、传感器控制部12、制动器控制部13、异常检测控制部14、异常检测运算部15以及运算结果通知部16(统称为控制部)能够使用具有CPU(中央处理装置)、存储器以及输入输出部的微型计算机来实现。将用于使微型计算机作为控制部发挥功能的计算机程序(异常检测程序)安装到微型计算机中并执行该程序。由此，微型计算机作为控制部所具备的多个信息处理部(11～16)发挥功能。

此外，在此示出通过软件来实现控制部的例子，但当然还能够准备用于执行各信息处理的专用的硬件来构成控制部。专用的硬件中包括被布局成执行实施方式中记载的功能的面向特定用途的集成电路(ASIC)以及现有型的电路或电路部件之类的装置。另外，控制部中包括的多个信息处理部(11～16)也可以由单独的硬件来构成。控制部还可以兼用作在作业机器人2的控制中使用的控制部。

控制部基于从设置于设备(2)的振动传感器(24)获取到的与设备(2)的振动有关的传感器数据来检测设备(2)的异常。具体地说，控制部基于在制动装置(23)进行动作的期间获取到的传感器数据来检测设备(2)的异常。

马达控制部11进行马达21的动作开始、动作停止以及转速的增减。马达21通过马达控制部11的控制，经由减速器22使臂运动到规定的位置。由此，能够利用臂进行作业。

传感器控制部12控制传感器24，获取从传感器24输出的振动信号，并将振动信号输出到异常检测运算部15。

制动器控制部13进行电磁制动器23的动作开始、动作停止以及制动力的增减。制动器控制部13如上所述那样在紧急时使电磁制动器23进行动作，来使臂停止。另外，臂在规定时间以上没有进行运动的情况下，制动器控制部13使电磁制动器23进行动作，来防止臂的脱落。

制动器控制部13在使电磁制动器23进行动作的期间，例如对电磁制动器23提供具有固定的频率(例如50Hz～100Hz，以下称为动作频率)的制动器控制信号。

电磁制动器23例如具备有触点继电器、通过有触点继电器进行通电的线圈以及通过由线圈产生的磁力而可动的金属构件，使有触点继电器以动作频率重复进行接通和断开。由此，金属构件以动作频率重复进行运动。其结果，电磁制动器23对减速器22施加与动作频率相同的振动频率的振动。也就是说，电磁制动器23作为施加振动的单元而发挥功能。在实施方式中，为了像这样产生异常检测所需的振动，能够有意地控制电磁制动器23以使其进行动作。

作为一种使用方式，例如，减速器22由多个部件构成，部件间的间隙由于磨损或咬接(日文：かじり)而变宽，摩擦力变小，最大程度地吸收特定频带的振动(固有振动)(使振幅降低)。因此，由于减速器22的磨损或咬接最能反映在固有振动的频率上，因此优选将该频率设为动作频率。

同样地，即使在各部件的固定部的螺栓或螺母松动的情况下，也吸收来自外部的振动或使来自外部的振动进行共振，因此优选根据各部的尺寸、材质、松动量等确定规定的频率并设为动作频率。

另外，在1个减速器22有2个以上固有振动的频率的情况下，优选将任一个频率设为动作频率。例如，有时减速器22中包括的部分(称为部分22A)所对应的固有振动的频率(称为频率fA)与减速器22中包括的其它部分(称为部分22B)所对应的固有振动的频率(称为频率fB)互不相同。在该情况下，优选的是，在部分22A的异常检测时，将频率fA设为动作频率，在部分22B的异常检测时，将频率fB设为动作频率。

通过计算来求出固有振动的频率或频带。例如，使用包括减速器22的尺寸或齿轮的数量在内的规格值以及动作时的转速来计算频带。

制动器控制部13使制动器控制信号的动作频率与固有振动的频率一致，由此，能够使电磁制动器23以振动降为最低的方式进行振动。当然，动作频率也可以不与固有振动的频率一致。例如，也可以与固有振动的边带的频带、可动部或减速器无关地使动作频率恒定。

异常检测控制部14为了检测减速器22的异常，对马达控制部11、传感器控制部12、制动器控制部13进行命令，来控制马达21、减速器22以及电磁制动器23的状态。另外，异常检测控制部14经由马达控制部11、传感器控制部12以及制动器控制部13来获取马达21、减速器22以及电磁制动器23的状态。

异常检测运算部15在电磁制动器23进行动作的期间，从异常检测控制部14、马达控制部11、传感器控制部12以及制动器控制部13获取信息。例如，从传感器控制部12获取传感器24所输出的振动信号。然后，基于根据获取到的振动信号得到的传感器数据，来检测设备的异常。

例如，在振动信号示出的振动的大小(振幅)、即传感器数据小于规定的阈值的情况下，认为减速器中的部件的间隙由于磨损或咬接而变宽，摩擦力变小，吸收了振动。因此，在该情况下判定为异常。

另一方面，在振动的振幅(传感器数据)为阈值以上的情况下，认为间隙狭窄，振动未被吸收，因此振动变大。因此，在该情况下判定为正常。

运算结果通知部16经由警报通知部17或显示部18向作业人员通知由异常检测运算部15运算出的结果。

在作业机器人2的旋转机构部被判定为异常的情况下，警报通知部17使用旋转灯或蜂鸣器或其它装置向生产现场的作业人员或监视人员或进行作业机器人2的维护的维护人员(统称为作业人员)通知异常(通知警报)。

显示部18实时地显示包括旋转机构部是否异常的结果在内的由异常检测运算部15运算出的结果，显示部18例如是液晶显示器。

(第一实施例)

接着，按照图2的流程图来说明作为第一实施例的异常检测装置1的动作。异常检测装置1如图2所示那样执行异常检测方法。

在第一实施例中，判定电磁制动器23是否正在动作，在正在动作的情况下进行异常检测。

首先，异常检测控制部14从制动器控制部13获取电磁制动器23的状态，基于此来判定电磁制动器23是否正在动作(S1)。

异常检测控制部14在判定为电磁制动器23正在动作的情况下(S1：“是”)，由于电磁制动器23正在对马达21施加振动，因此经由传感器控制部12使传感器24进行动作，异常检测运算部15获取传感器24所输出的振动信号(S3)。

此外，也可以是，在电磁制动器23进行动作的情况下，异常检测控制部14预先对传感器控制部12进行指示以使传感器24进行动作，然后，异常检测运算部15获取传感器24所输出的振动信号(S3)。

接着，异常检测运算部15判定所获取到的振动信号示出的振动的振幅、即从减速器22产生的振动的振幅(传感器数据)是否为规定的阈值以上(S5)。

在振动的振幅小于阈值的情况下(S5：“否”)，异常检测运算部15判断为减速器22异常(设备异常)。然后，为了将其通知给作业人员，运算结果通知部16控制警报通知部17来通知警报(S7)。

另一方面，在振动的振幅为阈值以上的情况下(S5：“是”)，判断为减速器22正常(设备正常)。

在执行步骤S7之后或者在减速器22正常的情况下(S5：“是”)，进入步骤S9。

运算结果通知部16在步骤S9中使显示部18显示包含步骤S5的判定结果(异常检测的结果)的运算结果(S9)。例如，在步骤S5中判定为异常的情况下，显示“异常”的文字，在判定为正常的情况下，显示“正常”的文字。另外，也可以进行示出配置有传感器24的部位(异常的检测对象)的显示。

在步骤S1中判定为电磁制动器23没有进行动作的情况下(S1：“否”)或者在执行了步骤S9之后，判定作业人员是否对异常检测装置1进行了异常检测结束的操作(例如按钮的操作)(S11)。在没有进行操作的情况下，返回到步骤S1，在进行了操作的情况下结束处理。

此外，在第一实施例中，通过将振动的振幅与阈值进行比较来检测作业机器人2的异常，但也可以通过与对固有振动频率进行解析的锤击(Hammering)试验同样的判定方法、例如根据传递函数的大小和相位进行模式解析的方法等来检测异常。

另外，在第一实施例中，使用电磁制动器23正在动作时的振动信号来检测作业机器人2的异常，但在解除电磁制动器23的动作时也会产生振动。因此，异常检测运算部15也可以经由传感器控制部12获取解除时的振动信号，使用该振动信号来检测作业机器人2的异常。另外，也可以利用电磁制动器23正在动作时的振动信号和解除时的振动信号这双方来检测异常。

另外，优选的是，控制部使制动装置(23)进行动作，以使传感器数据(在上述例子中为振幅)为规定的大小以上。由此，传感器数据中包含的误差相对地降低，能够高精度地检测设备的异常。

如上所述，在第一实施例中，异常检测装置1具备控制部，该控制部基于从设置于设备(2)的振动传感器(24)获取到的与设备的振动有关的传感器数据，来检测设备的异常。设备具备能够运动的可动部(作业机器人2的可动部、马达21、减速器22)以及用于对可动部的运动进行制动的制动装置(23)。而且，控制部基于在制动装置进行动作的期间获取到的传感器数据来检测设备的异常。因此，制动装置对设备施加振动，振动反映于传感器数据，从而能够检测设置有制动装置的设备的异常。另外，还能够得到以下效果：不需要另外设置对设备施加振动的装置。

此外，在第一实施例中，即使作业机器人2在作业中也进行异常检测，由此能够不中断作业地检测作业机器人2的异常。

另外，控制部通过使制动装置进行动作以使传感器数据为规定的大小以上，能够增大传感器数据，由此误差相对地降低，能够高精度地检测设备的异常。

另外，设备(2)具备产生用于使可动部运动的动力的马达21和使马达21的转速减速的减速器22，振动传感器(24)设置于减速器22，控制部基于传感器数据来检测减速器22的异常。因此，减速器22的振动反映于传感器数据，能够检测减速器22的异常。

此外，也可以将振动传感器(24)设置于马达21，控制部基于传感器数据来检测马达21的异常。由此，马达的振动反映于传感器数据，能够检测马达的异常。

即，能够高精度地检测作为旋转机构的马达21和减速器22中的任一个或双方的异常。

(第二实施例)

接着，按照图3的流程图来说明作为第二实施例的异常检测装置1的动作。异常检测装置1如图3所示那样执行异常检测方法。

在第二实施例中，异常检测控制部14对制动器控制部13进行指示以使电磁制动器23进行动作，从而检测作业机器人2的异常。

首先，异常检测控制部14判定是否可以进行异常检测(S21)。例如，判定在进行了异常检测的情况下是否会对作业机器人2的作业有影响(S21)。在作业机器人2为暂停时间中的情况下，由于不会影响作业机器人2的作业，因此异常检测控制部14判定为可以进行异常检测(S21：“是”)。具体地说，异常检测控制部14从马达控制部11获取马达21的动作状态，在马达21没有进行动作的情况下，判定为可以进行异常检测(S21：“是”)。

另一方面，在对作业机器人2的作业有影响的情况下(S21：“否”)，判定作业人员是否对异常检测装置1进行了异常检测结束的操作(例如按钮的操作)(S11)。在没有进行操作的情况下，返回到步骤S21，在进行了操作的情况下结束处理。

在步骤S21中判定为“是”的情况下，虽然未图示，使异常检测的等待状态持续，直到有异常检测的开始操作为止。

例如，当作业人员希望进行异常检测并进行异常检测开始的操作(例如按钮的操作)时，异常检测控制部14为了检测异常而对制动器控制部13进行使电磁制动器23动作的命令。

制动器控制部13按照命令向电磁制动器23发送制动器控制信号，来使电磁制动器23进行动作(S23)。

之后的步骤与第一实施例的步骤S3以后的步骤相同，因此省略说明。

如上所述，根据第二实施例，在如作业机器人2的暂停时间中那样的旋转机构部(可动部)没有进行动作时，使制动装置进行动作，由此能够排除由旋转机构部(可动部)的动作引起的振动，与在作业中检测异常的情况相比能够更可靠且更高精度地检测设备的异常。

另外，在有异常检测的开始操作的情况下，也就是在明确地指示了异常检测的情况下，检测设备的异常，因此能够在期望的定时指示进行异常检测来检测设备的异常。

(第三实施例)

接着，按照图4的流程图来说明作为第三实施例的异常检测装置1的动作。异常检测装置1如图4所示那样执行异常检测方法。

在第三实施例中，1台作业机器人具备多个旋转机构部(可动部)，各可动部包括马达21和减速器22，并且设置有电磁制动器23和传感器24。而且，异常检测装置1指定作为异常检测的对象的旋转机构部、电磁制动器23进行动作的时间的长度(以下，称为制动器动作时间长度)及振动频率来检测异常。

首先，与第二实施例同样地，在确认不会对作业机器人2的作业有影响的基础上，异常检测控制部14获取用于指定作为对象的旋转机构部的对象指定信息(S31)。对象指定信息例如包含在异常检测程序中，从异常检测程序中获取。例如，异常检测控制部14获取对象指定信息内的表示作为对象的旋转机构部的名称“J3轴”。

接着，异常检测控制部14判定对象指定信息是否指定了作为对象的旋转机构部(S33)。

在没有指定作为对象的旋转机构部的情况下(S33：“否”)，判定作业人员是否对异常检测装置1进行了异常检测结束的操作(例如按钮的操作)(S11)。在没有进行操作的情况下，返回到步骤S31，在进行了操作的情况下结束处理。因此，在指定异常检测的对象之前为待机状态。

另一方面，在指定了作为对象的旋转机构部的情况下(S33：“是”)，异常检测控制部14获取例如在异常检测程序中与作为对象的旋转机构部一起指定的制动器动作时间长度及振动频率(S35)。例如，异常检测控制部14获取针对J3轴设定的制动器动作时间长度“3秒”和振动频率“40Hz”。

接着，异常检测控制部14对制动器控制部13指定作为对象的旋转机构部、制动器动作时间长度以及振动频率，并进行制动开始的命令。此外，也可以在异常检测程序中预先将异常检测的定时(例如日期时间)与旋转机构部、制动器动作时间长度及振动频率一起设定，从异常检测程序中获取异常检测的定时，在该定时进行制动开始的命令。

根据命令，制动器控制部13在与制动器动作时间长度相同的时间的期间，向设置于作为对象的旋转机构部的电磁制动器23发送与振动频率相同的动作频率的制动器控制信号，来使电磁制动器23振动(S37)。

由此，电磁制动器23在与制动器动作时间长度相同的时间的期间，产生与动作频率相同的振动频率的振动，并对马达21施加振动。然后，在经过了与制动器动作时间长度相同的时间长度时，电磁制动器23结束动作(振动的施加)。

之后的步骤与第一实施例的步骤S3以后的步骤相同，因此省略说明。

此外，在第三实施例中，指定了施加振动的时间的长度(制动器动作时间长度)，但由于在制动器动作时间长度中包含从振动开始起直到振动频率稳定为止的时间的长度，因此也可以指定去除该时间后的时间的长度(振动频率稳定的时间的长度)。另外，即使电磁制动器23被解除，振动也不会瞬间消失，因此，也可以以在制动器动作时间长度中包含从解除时起直到振动消失为止的时间的长度的方式进行指定。也就是说，既可以将振动频率稳定的时间的长度设为制动器动作时间长度，也可以使其前后的过渡期的时间的长度包含在制动器动作时间长度中。

另外，在第三实施例中，在各旋转机构部中设置有传感器24，但也可以对多个旋转机构部设置1个传感器24。另外，也可以利用多个传感器24检测数量比该传感器24的数量多的旋转机构部的振动。即，传感器24也可以在与设置有该传感器24的旋转机构部不同的旋转机构部的振动检测中使用。

如上所述，根据第三实施例，使制动装置(23)以规定的频率在规定时间的期间进行动作，由此能够在特定时间的期间对设备施加特定频率的振动，来高精度地检测设备的异常。

例如，使制动装置(23)以固有振动的频率进行动作(振动)，由此异常显著地反映在振动中，能够高精度地检测设备的异常。另外，使制动装置以设置有制动装置的设备的部分(减速器22等)所具有的固有振动的频率进行动作(振动)，由此能够检测设备的特定部分(减速器22等)的异常。另外，在设置有制动装置的设备的部分(减速器22等)中，也使制动装置以特别想要检测异常的机械部件所具有的固有振动的频率进行动作(振动)，由此能够检测特定的机械部件的异常。

(第四实施例)

接着，按照图5的流程图来说明作为第四实施例的异常检测装置1的动作。异常检测装置1如图5所示那样执行异常检测方法。

在第四实施例中，除了利用振动的振幅检测异常以外，还利用基于振动信号得到的振动的功率谱的积和值、振动信号的相位与设备正常时的振动信号的相位的相位差来检测异常。

在第四实施例中，进行图5的流程图所示的处理，来代替第一～第三实施例的步骤S5、S7。

首先，异常检测运算部15判定在步骤S3中获取到的振动信号示出的振动的振幅、即从减速器22或马达21产生的振动(以下简称为振动)的振幅是否为规定的阈值以上(S41)。

另外，异常检测运算部15基于在步骤S3中获取到的振动信号，求出振动的规定频带的功率谱的积和值，并判定积和值是否为规定的阈值以上(S43)。例如对振幅信号进行高速傅立叶变换(Fast Fourier Transform)，并对例如100kHz至1000kHz的频带的功率谱进行累计(积分)，由此得到功率谱的积和值。

另外，异常检测运算部15判定在步骤S3中获取到的振动信号的相位与设备(2)正常时的振动信号的相位的相位差(相位的偏差)是否为规定的阈值以下(S45)。例如，预先存储作业机器人2被设置在生产现场的最初的即正常时的相位，计算异常检测时的相位相对于该正常时的相位的差(相位差)来作为上述的相位偏差。即，将正常时的振动信号的波形的形状与异常检测时的振动信号的波形的形状进行比较，来求出相位的偏差。

在振动的振幅小于阈值的情况下(S41：“否”)、或者功率谱的积和值小于阈值的情况下(S43：“否”)、或者相位的偏差(相位差)大于阈值的情况下(S45：“否”)，异常检测运算部15判断为作业机器人2异常(旋转机构部异常)。然后，为了将该情况通知给作业人员，控制警报通知部17来通知警报(S7)。

在执行步骤S7之后、或者在振动的振幅为阈值以上的情况下(S41：“是”)、或者在功率谱的积和值为阈值以上的情况下(S43：“是”)、或者在相位的偏差(相位差)为阈值以下的情况下(S45：“是”)，进入步骤S9。

步骤S9以后的步骤与第一实施例中的步骤相同，因此省略说明。

在第四实施例中，与振动的振幅同样地，在振动的功率谱的积和值小于阈值的情况下，认为旋转机构部的机械部分的间隙由于磨损或咬接而变宽，摩擦力变小，吸收了功率谱。另一方面，在功率谱的积和值为阈值以上的情况下，认为机械部分的间隙狭窄，不吸收振动，因此功率谱的积和值变大。因此，在功率谱的积和值小于阈值的情况下，判定为异常。

另一方面，与振动的振幅相反地，相位的偏差由于旋转机构部的机械部分的磨损或咬接而变大。因此，在相位的偏差大于阈值的情况下，判定为异常。

此外，也可以是，并非如上述那样在步骤S41、S43、S45中的1个步骤或2个步骤或3个步骤中判定为“否”的情况下判定为作业机器人2异常，而是在2个步骤以上的步骤中判定为“否”的情况下判定为作业机器人2异常。或者，也可以不使用振幅、积和值以及相位差中的1个或2个来检测异常。

如上所述，根据第四实施例，将振动传感器(24)所输出的振动信号的振幅、振动的功率谱的积和值、以及振动信号的相位与设备正常时的振动信号的相位的相位差中的至少一者作为传感器数据来检测设备的异常，因此使用振动信号中的多个特性的至少1个特性。因此，能够高精度地检测设备的异常。例如，通过将振幅、积和值以及相位差中的2个以上进行组合，能够高精度地检测设备的异常。

(第五实施例)

接着，按照图6的流程图来说明作为第五实施例的异常检测装置1的动作。异常检测装置1如图6所示那样执行异常检测方法。

在第五实施例中，1台作业机器人2具备多个旋转机构部(可动部)，各可动部包括马达21和减速器22，并且设置有电磁制动器23和传感器24。而且，控制部通过1次的异常检测动作，来检测多个、例如全部旋转机构部的异常。此时，控制部使制动装置(23)分别(例如依次)进行动作，基于从与进行动作的制动装置对应的振动传感器(24)获取到的传感器数据，来检测设置有进行动作的制动装置的可动部的异常。

图6的流程图是1台作业机器人2具备旋转机构部J1、J2以及J3、且所有旋转机构部被设定为检测的对象的情况的图。

首先，与第二实施例同样地，异常检测控制部14判定是否可以进行异常检测(S21)。

在可以进行异常检测的情况下(S21：“是”)，异常检测控制部14判定旋转机构部J1的异常检测是否完成(S51)。

在旋转机构部J1的异常检测没有完成的情况下(S51：“否”)，异常检测控制部14对制动器控制部13指定旋转机构部J1、制动器动作时间长度以及振动频率，并进行制动开始的命令。根据命令，制动器控制部13在与制动器动作时间长度相同的时间的期间，向设置于旋转机构部J1的电磁制动器23发送与振动频率相同的动作频率的制动器控制信号，来使电磁制动器23动作(S52)。

例如，在异常检测程序中指定旋转机构部J1、旋转机构部J1的减速器22所具有的固有振动的频率(振动频率)以及旋转机构部J1的电磁制动器23进行动作的时间的长度(制动器动作时间长度)，异常检测控制部14基于该指定来进行制动开始的命令。

另外，异常检测控制部14经由传感器控制部12使旋转机构部J1的传感器24进行动作。然后，异常检测运算部15获取传感器24所输出的振动信号(S53)，进入步骤S54。

步骤S54、S55、S56与第一实施例的步骤S5、S7、S9相同，省略说明。此外，在步骤S55中，通知表示旋转机构部J1异常的警报。

此外，在执行步骤S56之后，或者在旋转机构部J1的异常检测完成的情况下(S51：“是”)，异常检测控制部14判定旋转机构部J2的异常检测是否完成(S61)。

在旋转机构部J2的异常检测没有完成的情况下(S61：“否”)，异常检测控制部14对制动器控制部13指定旋转机构部J2、制动器动作时间长度以及振动频率，并进行制动开始的命令。根据命令，制动器控制部13在与制动器动作时间长度相同的时间的期间，向设置于旋转机构部J2的电磁制动器23发送与振动频率相同的动作频率的制动器控制信号，来使电磁制动器23动作(S62)。

例如，与旋转机构部J1同样地，在异常检测程序中指定作为对象的旋转机构部、振动频率以及制动器动作时间长度，异常检测控制部14基于该指定来进行制动开始的命令。

另外，异常检测控制部14经由传感器控制部12使旋转机构部J2的传感器24动作。然后，异常检测运算部15获取传感器24所输出的振动信号(S63)，进入步骤S64。

步骤S64、S65、S66与第一实施例中的步骤S5、S7、S9相同，省略说明。此外，在步骤S65中通知表示旋转机构部J2异常的警报。

在执行步骤S66之后、或者在旋转机构部J2的异常检测完成的情况下(S61：“是”)，异常检测控制部14判定旋转机构部J3的异常检测是否完成(S71)。

在旋转机构部J3的异常检测没有完成的情况下(S71：“否”)，异常检测控制部14对制动器控制部13指定旋转机构部J3、制动器动作时间长度以及振动频率，并进行制动开始的命令。根据命令，制动器控制部13在与制动器动作时间长度相同的时间的期间，向设置于旋转机构部J3的电磁制动器23发送与振动频率相同的动作频率的制动器控制信号，来使电磁制动器23动作(S72)。

例如，与旋转机构部J1同样地，在异常检测程序中指定作为对象的旋转机构部、振动频率以及制动器动作时间长度，异常检测控制部14基于该指定来进行制动开始的命令。

另外，异常检测控制部14经由传感器控制部12使旋转机构部J3的传感器24进行动作。然后，异常检测运算部15获取传感器24所输出的振动信号(S73)，进入步骤S74。

步骤S74、S75、S76与第一实施例中的步骤S5、S7、S9相同，省略说明。此外，在步骤S75中，通知表示旋转机构部J3异常的警报。

在执行步骤S76之后、或者在旋转机构部J3的异常检测完成的情况下(S71：“是”)、或者在判定为禁止进行异常检测的情况下(S21：“否”)，判定作业人员是否对异常检测装置1进行了异常检测结束的操作(例如按钮的操作)(S11)。在没有进行操作的情况下，返回到步骤S21，在进行了操作的情况下结束处理。

如图7所示，在异常检测中，当旋转机构部J1的电磁制动器23正在动作时，旋转机构部J2、J3的电磁制动器23没有进行动作。在旋转机构部J1的异常检测完成之后，旋转机构部J2的电磁制动器23进行动作，但此时旋转机构部J1、J3的电磁制动器23没有进行动作。在旋转机构部J2的异常检测完成之后，旋转机构部J3的电磁制动器23进行动作，但此时旋转机构部J1、J2的电磁制动器23没有进行动作。也就是说，旋转机构部J1、J2、J3的电磁制动器23不会重叠地进行动作。因此，不会受到其它旋转机构部的电磁制动器23的影响，能够提高作为目标的旋转机构部的异常检测的精度。

如上所述，在第五实施例中，控制部使制动装置(23)分别进行动作，基于从与进行动作的制动装置对应的振动传感器(24)获取到的传感器数据，来检测设置有进行动作的制动装置(23)的可动部的异常。因此，能够对各可动部分别施加振动，来分别检测各可动部的异常。

此外，在第五实施例中，基于振动的振幅来检测异常，但也可以如第四实施例那样，基于振动的功率谱的积和值或振动信号的相位差来检测异常。对于第一～第三实施例也是同样的。

(第六实施例)

接着，按照图8的流程图来说明作为第六实施例的异常检测装置1的动作。异常检测装置1如图8所示那样执行异常检测方法。

在第六实施例中，控制部进行构成减速器22的齿轮类的齿隙解析。与第一实施例同样地，设为设备(2)具备：马达21，其产生用于使可动部运动的动力；减速器22，其使马达的转速减速；以及制动装置(23)，其对马达进行制动。另外，与第一实施例同样地，设为振动传感器(24)设置于减速器22。另外，设为指定了包括作为要进行齿隙解析的对象的减速器的旋转机构部(作为对象的旋转机构部)。

首先，异常检测运算部15从制动器控制部13获取与作为对象的旋转机构部的电磁制动器23的状态有关的信息，根据信息来判定作为要进行齿隙解析的对象的旋转机构部的电磁制动器23是否正在动作(S81)。

接着，异常检测运算部15从制动器控制部13获取作为对象的旋转机构部的电磁制动器23开始动作的时刻(以下，称为制动器动作开始时刻Tb)以及作为对象的电磁制动器23的转速(以下，称为转速Vb)(S83)。

接着，异常检测运算部15从传感器控制部12获取作为对象的旋转机构部的传感器24所输出的振动信号的振幅首先达到峰值的时刻(以下，称为振动峰值时刻Tp)(S85)。此外，异常检测运算部15也可以根据振动信号来检测振动峰值时刻Tp。

接着，异常检测运算部15基于制动器动作开始时刻Tb与振动峰值时刻Tp的时间差，来计算表示构成作为对象的旋转机构部中包括的减速器的齿轮类的齿隙的大小的齿隙量B。例如，通过下式来计算齿隙量B(S87)。

B＝Vb/(Tp-Tb)

齿隙量B为了变为例如齿隙的角度(单位例如为“度”)或因齿隙而产生的间隙的长度(单位例如为“mm”)，也可以乘以规定的系数来进行计算。

接着，异常检测运算部15判定齿隙量B是否小于规定的阈值(S89)。

在异常检测运算部15判定为齿隙量B为阈值以上的情况下(S89：“否”)，为了将该情况通知给作业人员，运算结果通知部16控制警报通知部17来通知警报(S91)。

在执行步骤S91之后或者在减速器正常的情况下(S89：“是”)，进入步骤S93。

在步骤S93中，运算结果通知部16使包含步骤S89的判定结果(齿隙量B是否为阈值以上的判定结果)的运算结果显示在显示部18中(S93)。也可以显示齿隙量B。

在步骤S81中判定为电磁制动器23没有进行动作的情况下(S81：“否”)或者在执行了步骤S93之后，判定作业人员是否对异常检测装置1进行了异常检测结束的操作(S11)。在没有进行操作的情况下，返回到步骤S81，在进行了操作的情况下结束处理。

如上所述，根据第六实施例，控制部基于制动装置开始动作的时刻与传感器数据示出峰值的时刻的时间差，来计算减速器的齿隙量，因此，能够将制动装置的动作不仅仅用于异常检测而且能够用于计算齿隙量。另外，由于能够对齿隙的状态进行解析，因此能够高精度地检测设备的异常。

图9是示出显示部18中显示的运算结果的一例的图。

在显示部18的画面中例如显示作业机器人2的名称100、示出成为异常检测的对象的旋转机构部的位置的图像101以及示出成为异常检测的对象的旋转机构部(可动部)的名称的图像102。另外，在画面中还显示示出进行了各旋转机构部的异常检测时的电磁制动器23的振动频率的图像103以及示出各旋转机构部的振动振幅因机械部分的摩擦力降低而降低的比例(振动衰减率)的图像104。另外，在画面中还显示示出各旋转机构部是否异常的判定结果的图像105。

图像101包括从旋转机构部的名称向旋转机构部的位置延伸的箭头，使得一目了然地获知与旋转机构部的名称的关系。

图像103示出由电磁制动器23对作为对象的旋转机构部施加的振动的振动频率。图像103示出进行动作的制动装置的状态，也可以除了示出振动频率以外，例如还示出进行动作的时间的长度等。

例如，如以下那样计算振动衰减率。也就是说，如果将作业机器人2设置在生产现场的起初的振动的振幅或振动的功率谱的积分值(以下，称为观测值)设为A0(正常值)、将异常检测时的观测值设为An(检测值)，则振动衰减率D被计算为D＝{1-(An/A0)}×100[％]。

如果振动衰减率D变大、即振动变小，则认为旋转机构部的机械部分的间隙由于磨损或咬接而变宽，摩擦力变小，吸收了振动，因此判定为异常。

另一方面，如果振动衰减率D小、即振动大，则认为旋转机构部的机械部分的间隙狭窄，摩擦力大，不吸收振动，因此判定为正常。

此外，如上所述，也可以通过与锤击试验同样的判定方法、例如根据传递函数的大小和相位进行模式解析的方法等来检测异常。

按每个旋转机构部显示通过这样的方法得到的异常的判定结果。

作业人员通过观察所显示的运算结果，能够理解异常检测的内容和结果，能够提高对异常检测装置1的信赖度。另外，能够通过观察运算结果来确认在设备异常的情况下发出的警报不是误报，从而对警报的信赖度提高。另外，能够在异常的情况下进行迅速的维护。

这样，控制部进行控制，以使得在画面中显示可动部的名称(102)、进行动作的制动装置的状态(103)、示出可动部的振动与过去的时间点相比降低的比例的振动衰减率(104)以及示出可动部是否异常的判定结果(105)。此外，控制部也可以控制为在画面中显示这些内容的1个以上的内容。由此，作业人员能够观察并理解所显示的内容，其结果，对在设备异常的情况下发出的警报的信赖度提高。

以上，记载了本发明的实施方式，但不应理解为构成该公开的一部分的论述及附图用于限定本发明。根据本公开，本领域技术人员想必清楚各种替代实施方式、实施例以及运用技术。

此外，作为要检测异常的对象的设备不限定于作业机器人2。例如，也可以使用汽车的发动机来代替马达，使用变速器来代替减速器。另外，还能够将移动体的可动部、游乐园的游戏器具等移动体、三维打印机等工作机械、即具有可动部的所有设备作为对象。

另外，由异常检测装置1进行的异常检测还能够用于故障的预知、预测。例如，在从发生异常到故障为止的时间已知的情况下，异常的检测能够说是故障的预知、预测。

附图标记说明

1：异常检测装置；2：作业机器人(设备)；11：马达控制部；12：传感器控制部；13：制动器控制部；14：异常检测控制部；15：异常检测运算部；16：运算结果通知部；17：警报通知部；18：显示部；21：马达；22：减速器；23：电磁制动器(制动装置)；24：传感器(振动传感器)；B：齿隙量；Tb：制动器动作开始时刻；Tp：振动峰值时刻；Vb：转速。

Claims (11)

1.一种异常检测装置，具备控制部，所述控制部基于从设置于作业机器人的振动传感器获取到的与所述作业机器人的振动有关的传感器数据，来检测所述作业机器人的异常，所述异常检测装置的特征在于，

所述作业机器人具备能够运动的包括马达和减速器的可动部和对所述可动部的运动进行制动的制动装置，

所述控制部基于在所述制动装置进行动作而对所述可动部施加振动的期间获取到的所述传感器数据，来检测所述作业机器人的除所述制动装置以外的部位的异常。

2.根据权利要求1所述的异常检测装置，其特征在于，

所述控制部根据接收到检测异常的指示信号，来使所述制动装置进行动作，从而对所述可动部的运动进行制动，基于在所述制动装置进行动作的期间获取到的所述传感器数据来检测所述作业机器人的异常。

3.根据权利要求1或2所述的异常检测装置，其特征在于，

所述控制部使所述制动装置进行动作，使得所述传感器数据为规定的大小以上。

4.根据权利要求1或2所述的异常检测装置，其特征在于，

所述控制部使所述制动装置以规定的频率在规定的时间的期间进行动作。

5.根据权利要求1或2所述的异常检测装置，其特征在于，

所述控制部在所述可动部没有进行动作时使所述制动装置进行动作。

6.根据权利要求1或2所述的异常检测装置，其特征在于，

所述作业机器人具备产生用于使所述可动部运动的动力的马达和使所述马达的转速减速的减速器，

所述振动传感器设置于所述马达或所述减速器，

所述控制部基于所述传感器数据来检测所述马达或所述减速器的异常。

7.根据权利要求1或2所述的异常检测装置，其特征在于，

所述控制部将所述振动传感器输出的振动信号的振幅、基于所述振动信号得到的所述振动的功率谱的积和值、以及所述振动信号的相位与所述作业机器人正常时的所述振动信号的相位的相位差中的至少一者作为所述传感器数据，来检测所述作业机器人的异常。

8.根据权利要求1或2所述的异常检测装置，其特征在于，

所述作业机器人具备多个所述可动部，

在各所述可动部分别设置有所述制动装置和所述振动传感器，

所述控制部使设置于各所述可动部的各制动装置在不同的定时进行动作，基于从与正在进行动作的所述制动装置相对应的所述振动传感器获取到的所述传感器数据，来检测设置有所述正在进行动作的制动装置的所述可动部的异常。

9.根据权利要求1或2所述的异常检测装置，其特征在于，

所述作业机器人具备产生用于使所述可动部运动的动力的马达、使所述马达的转速减速的减速器以及对所述马达进行制动的所述制动装置，

所述振动传感器设置于所述减速器，

所述控制部基于所述制动装置开始动作的时刻与所述传感器数据示出峰值的时刻的时间差，来计算所述减速器的齿隙量。

10.根据权利要求1或2所述的异常检测装置，其特征在于，

所述控制部进行控制，使得在画面中显示所述可动部的名称、正在进行动作的所述制动装置的状态、示出所述可动部的振动相比于过去的时间点而言降低的比例的振动衰减率、以及示出所述可动部是否异常的判定结果中的一者以上。

11.一种异常检测方法，基于从设置于作业机器人的振动传感器获取到的与所述作业机器人的振动有关的传感器数据，来检测所述作业机器人的异常，所述异常检测方法的特征在于，

所述作业机器人具备能够运动的包括马达和减速器的可动部和对所述可动部的运动进行制动的制动装置，

所述异常检测方法基于在所述制动装置进行动作而对所述可动部施加振动的期间获取到的所述传感器数据，来检测所述作业机器人的除所述制动装置的部位以外的异常。

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