CN116242642A - 双电动机驱动机器人中的制动器异常检测系统和检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供双电动机驱动机器人中的制动器异常检测系统和检测方法，能够针对双电动机驱动机器人中的从动轴准确地检测励磁制动器的异常。该双电动机驱动机器人中的制动器异常检测系统包含：操作控制器，其在各伺服电动机被励磁且主轴和从动轴的励磁制动器分别被释放的状态下，向主轴提供微小动作指令；以及异常检测器，其对控制性地追随主轴的微小动作指令而使从动轴进行微小动作时的从动轴的动作量进行检测，并与基准值进行比较而进行从动轴的励磁制动器的异常的检测。

Description

双电动机驱动机器人中的制动器异常检测系统和检测方法
技术领域
本发明涉及双电动机驱动机器人中的制动器异常检测系统和制动器异常检测方法。
背景技术
通常，工业用机器人具有带制动器的电动机。制动器用于在切断电动机时维持机器人的姿势。
另外，工业用机器人具有垂直多关节型的机器人臂，该垂直多关节型的机器人臂具有支承在基座上的多个关节。机器人臂由多个关节依次连结而构成。在机器人臂的前端安装有末端执行器。
在各关节设置有作为使与其连结的2个部件相对旋转的致动器的一例的带励磁制动器的电动机。另外，以下，将励磁制动器简称为制动器。
这里，在带制动器的电动机中，有可能存在如下的情况：在制动器的摩擦板上附着有附着物(例如润滑脂)，制动器所需的制动扭矩大幅降低，在切断电动机的励磁时无法维持机器人、例如机器人臂的姿势。这指的是使制动器工作，但制动器因附着物未充分工作而导致电动机运转这样的制动器异常。
另外，作为制动器异常，尽管没有使制动器工作，但制动器工作而导致电动机不运转这样的异常也是公知的。
作为这样的制动器异常的检测方式，公知有几种方式。
例如，在专利文献1中公知有如下的系统：为了应对上述的使制动器工作但其不工作的不良情况，在电动机被励磁且制动器工作的状态下，基于位置偏差来诊断制动器是否存在异常。
在专利文献2中公开了如下的内容：为了应对上述的使制动器工作但其不工作的不良情况，在制动器关闭的状态下逐渐增大提供给电动机的电流，一边将根据该电流推测的制动扭矩与基准角进行对照，一边诊断制动器有无异常。
此外，在专利文献3中公开了如下的系统：为了应对上述两种制动器异常，测定制动器被释放时的电压，与基准值进行比较来诊断制动器有无异常。
专利文献1：日本特开2014-010546号公报
专利文献2：日本特许第6545418号公报
专利文献3：日本特开2018-099748号公报
然而，例如在机器人中的臂的旋转轴需要较大的扭矩的情况下，具有将2个电动机的旋转连结而产生2倍的扭矩的方式。
在这样的所谓双电动机驱动机器人(由双电动机驱动的机器人)中，无法对其从动轴应用专利文献1-3所示那样的异常诊断系统。
这是因为，在双电动机驱动机器人中具有被赋予位置指令的主轴(伺服电动机)和追随主轴的从动轴(伺服电动机)，但从动轴仅通过电流控制而不存在位置指令，无法应用上述例子那样的以位置偏差为基准的异常检测。
此外，在控制方面，主轴和从动轴同时运转而无法仅在一方流过电流。另外，两者经由减速器、机械手输出轴连接，当一方移动时，另一方会受到其影响。因此，还存在难以诊断从动轴的制动器异常的问题。
发明内容
因此，本发明的主要课题在于提供一种双电动机驱动机器人中的制动器异常检测系统和双电动机驱动机器人中的制动器异常检测方法，针对双电动机驱动机器人中的从动轴，能够准确地检测尽管没有使制动器工作但制动器工作而导致电动机不运转这样的制动器异常。
解决了上述课题的本发明的方式如下所述。
＜第一方式＞
在本发明的一个方式的双电动机驱动机器人中的制动器异常检测系统中，所述双电动机驱动机器人具有带有励磁制动器的伺服电动机的主轴和带有励磁制动器的伺服电动机的从动轴，该主轴和该从动轴分别经由减速器而与机械手输出轴连接，该双电动机驱动机器人中的制动器异常检测系统包含：操作控制器，其在所述伺服电动机分别被励磁且所述主轴和所述从动轴的所述励磁制动器分别被释放的状态下，向所述主轴提供微小动作指令；以及异常检测器，其对控制性地追随所述主轴的所述微小动作指令而使所述从动轴进行微小动作时的所述从动轴的动作量进行检测，并与基准值进行比较而进行所述从动轴的所述励磁制动器的异常的检测。
＜第二方式＞
在本发明的一个方式的双电动机驱动机器人中的制动器异常检测方法中，所述双电动机驱动机器人具有带有励磁制动器的伺服电动机的主轴和带有励磁制动器的伺服电动机的从动轴，该主轴和该从动轴分别经由减速器而与机械手输出轴连接，该双电动机驱动机器人中的制动器异常检测方法包含如下的步骤：在所述伺服电动机分别被励磁且所述主轴和所述从动轴的所述励磁制动器分别被释放的状态下，向所述主轴提供微小动作指令；以及对控制性地追随所述主轴的所述微小动作指令而使所述从动轴进行微小动作时的所述从动轴的动作量进行检测，并与基准值进行比较而进行所述从动轴的所述励磁制动器的异常的检测。
根据本发明，能够提供一种双电动机驱动机器人中的制动器异常检测系统和双电动机驱动机器人中的制动器异常检测方法，针对双电动机驱动机器人中的从动轴，能够准确地检测尽管没有使制动器工作但制动器工作而导致电动机不运转这样的制动器异常。
附图说明
图1是对无励磁工作型的带制动器的电动机的励磁状态的概要进行说明的图。
图2是对无励磁工作型的带制动器的电动机的无励磁状态的概要进行说明的图。
图3是对双电动机驱动机器人中的连结状态的概要进行说明的图。
图4是控制系统的流程图。
标号说明
1：电动机；2：励磁制动器；3：输出轴；4：制动块；5：机械弹簧；6：励磁线圈；11A：主轴上带有的励磁制动器；11B：从动轴上带有的励磁制动器；12A：伺服电动机(主轴)；12B：伺服电动机(从动轴)；13A、13B：减速器；14：机械手输出轴；15A、15B：编码器；20：控制器；21：操作控制器；22：异常检测器；30：伺服构件；X：伺服控制装置。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，为了容易理解说明，在各附图中对相同的构成要素和步骤尽可能地标注相同的标号，并省略重复的说明。
首先，根据图1对无励磁工作型的带制动器的电动机进行说明，相对于具有输出轴3的电动机1设置有制动器2。
制动器2具有制动块4和励磁线圈6、以及夹设在它们之间的机械弹簧5。
当电流流过励磁线圈6时，如图1所示，制动块4被励磁线圈6的磁力吸引，制动块4移动到释放(解放)位置，从而输出轴3成为被释放(解放)的状态。
与此相对，当向励磁线圈6的电流被切断时，如图2所示，励磁线圈6的磁力为0，制动块4通过机械弹簧5的弹力而移动到夹紧位置，从而输出轴3成为被夹紧的状态。
在机器人中的臂的旋转轴需要较大的扭矩的情况下，具有将2个电动机的旋转连结而产生2倍的扭矩的方式。在该方式中，设置1对上述例子的无励磁工作型的带制动器的电动机。
具体而言，例如，如图3所示，带构成制动器2的制动器11A的构成主轴的伺服电动机12A和带构成制动器2的制动器11B的构成从动轴的伺服电动机12B分别经由减速器13A和减速器13B而与机械手输出轴14连接。
还参照图4的伺服控制装置X的控制流程，针对构成主轴的伺服电动机12A，从控制器20向伺服构件30提供位置指令信号，进行位置运算，并根据速度指令进行速度运算，进而进行实际应提供的电流值的运算，将电流值作为对电动机的输出而提供给伺服电动机12A。提供给伺服电动机12B的电流值是基于提供给伺服电动机12A的电流值来决定的。
例如，在这样构成的控制系统中，来自附设于伺服电动机12A的编码器(旋转位置检测器)15A的当前位置以及来自附设于伺服电动机12B的编码器(旋转位置检测器)15B的当前位置随时被取入到控制器20，同时进行目标的位置控制。
构成从动轴的伺服电动机12B的制动器11B的异常检测如下进行。
在伺服电动机12A和伺服电动机12B被励磁且制动器11A、11B被释放的状态下，如图4所示，从操作控制器21仅向主轴(伺服电动机12A)提供微小动作指令。
其结果为，微小动作指令的电流的一部分流过从动轴(伺服电动机12B)，从动轴控制性地追随主轴的微小动作指令而进行微小动作。
例如通过编码器(旋转位置检测器)15B检测进行该微小动作时的从动轴(伺服电动机12B)的动作量，并与动作量的基准值进行比较来进行异常的检测。控制器20具有用于该目的的异常检测器22。
例如，如果从动轴的微小动作量比基准值大，则判定为从动轴用制动器11B没有故障。
另外，如果微小动作量为0或者为基准值以下，则认为从动轴用制动器11B未被释放，从而能够判定为制动器故障。
另外，优选微小动作指令是被减速器13A、13B和机械手输出轴14吸收而不会对从动轴12B产生物理影响的水平。
如上所述，能够检测双电动机驱动机器人中的从动轴侧的制动器异常、故障。
除此以外，能够将由此引起的2次故障导致的机器人停止防患于未然。
【产业上的可利用性】
本发明除了能够应用于多关节型等的工业用机器人以外，还能够应用于机床等，本发明也将这些包含在对象中。

Claims (3)

1.一种双电动机驱动机器人中的制动器异常检测系统，其中，
所述双电动机驱动机器人具有带有励磁制动器的伺服电动机的主轴和带有励磁制动器的伺服电动机的从动轴，该主轴和该从动轴分别经由减速器而与机械手输出轴连接，
该双电动机驱动机器人中的制动器异常检测系统包含：
操作控制器，其在所述伺服电动机分别被励磁且所述主轴和所述从动轴的所述励磁制动器分别被释放的状态下，向所述主轴提供微小动作指令；以及
异常检测器，其对控制性地追随所述主轴的所述微小动作指令而使所述从动轴进行微小动作时的所述从动轴的动作量进行检测，并与基准值进行比较而进行所述从动轴的所述励磁制动器的异常的检测。
2.根据权利要求1所述的双电动机驱动机器人中的制动器异常检测系统，其中，
所述微小动作指令是被所述减速器和所述机械手输出轴吸收而不会对所述从动轴产生物理性追随的水平。
3.一种双电动机驱动机器人中的制动器异常检测方法，其中，
所述双电动机驱动机器人具有带有励磁制动器的伺服电动机的主轴和带有励磁制动器的伺服电动机的从动轴，该主轴和该从动轴分别经由减速器而与机械手输出轴连接，
该双电动机驱动机器人中的制动器异常检测方法包含如下的步骤：
在所述伺服电动机分别被励磁且所述主轴和所述从动轴的所述励磁制动器分别被释放的状态下，向所述主轴提供微小动作指令；以及
对控制性地追随所述主轴的所述微小动作指令而使所述从动轴进行微小动作时的所述从动轴的动作量进行检测，并与基准值进行比较而进行所述从动轴的所述励磁制动器的异常的检测。
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