DE102018004437A1

DE102018004437A1 - Vorrichtung und Verfahren für die Unterstützung der Detektion einer Kabelbeschädigung in einem Robotermechanismus

Info

Publication number: DE102018004437A1
Application number: DE102018004437.9A
Authority: DE
Inventors: Soichi Arita; Kokoro Hatanaka
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-06-12
Filing date: 2018-06-05
Publication date: 2018-12-13
Anticipated expiration: 2038-06-06
Also published as: CN109039218B; JP2019000916A; US10899010B2; JP6450806B2; CN109039218A; DE102018004437B4; US20180354134A1

Abstract

Eine Vorrichtung für die Unterstützung der Detektion einer Kabelbeschädigung in einem Robotermechanismus hat einen Programmexekutor zum Ausführen eines Programms zum Betrieb eines Roboters mehrfach nacheinander unter Änderung der Geschwindigkeit zum Antrieb des Motors, immer wenn das Programm ausgeführt wird; eine Motorsteuerung zum Steuern des Motors; einen Zustandsgrößendetektor zum Detektieren einer Zustandsgröße, welche einen Betriebszustand des Roboters bei Ausführung des Programms angibt; einen Alarmgenerator, welcher dann, wenn die Zustandsgröße einen Schwellenwert überschreitet, einen Alarm erzeugt und Informationen bezüglich einer Zeilennummer zu diesem Zeitpunkt ausgibt; eine Alarmdatenbasis zum Zählen der Anzahl der Auftritte von Alarmen in jeder Zeilennummer, bei der der Alarm aufgetreten ist, und zum Abspeichern der Alarmauftrittsanzahl für jede Zeilennummer und für die jeweilige Geschwindigkeit; und eine Analyseanzeige zum Anzeigen der Beziehung zwischen der Alarmauftrittsanzahl und der Geschwindigkeit für jede Zeilennummer.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Unterstützung der Detektion einer Kabelbeschädigung in einem Robotermechanismus und ein Verfahren für eine solche Unterstützung.
Zum Stand der Technik
Treten in der Positionssteuerung von Robotern größere Fehler auf oder unterscheiden sich den Motor betreffende Werte deutlich von vorgegebenen Werten, werden im Allgemeinen Alarme ausgelöst, um eine Bedienungsperson über das Auftreten von Unregelmäßigkeiten zu unterrichten. Ursachen für solche Alarme können unterschiedlich sein. Eine Ursache zur Auslösung eines Alarms ist eine Kabelbeschädigung (Defekt) bezüglich des Motors.
Um zu prüfen, ob bei einem Kabel, welches als Versorgungsleitung oder Signalleitung in einem Robotermechanismus eingesetzt wird, welcher mit einem Motor verbunden ist, der eine Achse steuert, bezüglich der ein Alarm ausgelöst worden ist, eine Beschädigung vorliegt, ist es sinnvoll, das Kabel abzunehmen und den Durchgang des Drahtes mit einem Testgerät zu prüfen (den Widerstandswert zu prüfen).
Verschiedene Verfahren zum Detektieren einer Unregelmäßigkeit im Betrieb eines Roboters werden berichtet. Beispielsweise ist eine Roboterwegabweichungsdetektionseinrichtung bekannt, welche in einem Industrieroboter bei Abweichung eines Weges des Roboters von einem vorgesehenen Weg beim wiederholten Betrieb über eine zugelassene Toleranz hinaus die Abweichung sofort detektiert und den Roboter stoppt (siehe beispielsweise veröffentlichte japanische Patentanmeldung 60-108904 , nachfolgend mit „Patentdokument 1“ bezeichnet).
Bekannt ist weiterhin eine Roboterlehrvorrichtung, welche beim Einlernen eines Entgratungsbetriebs für einen Roboter mit einem Schleifer auf Basis eines Prozessprogramms eine Funktion aufweist zum Überwachen der Last am Schleifer während der Bearbeitung und zum Aufzeichnen und Anzeigen von Programmschrittnummern und einem Lastzustand zu einer Zeit, bei der die Last einen vorgegebenen Wert überschreitet (siehe beispielsweise veröffentlichte japanische Patentanmeldung 05-092810 , nachfolgend mit „Patentdokument 2“ bezeichnet).
Bekannt ist weiterhin eine Manipulatorbetriebsanzeigevorrichtung, welche eine Mehrzahl von Manipulatoren aufweist, von denen jeder zur Ausführung eines Betriebs vorgesehen ist, wie einem Schweißbetrieb, mit einer Bewegungssteuerungseinheit zum Steuern eines Bewegungspfades für jeden Manipulator und mit einem Einlernbedienfeld zum Einlernen des Bewegungspfades für den jeweiligen Manipulator. Die Manipulatorbetriebsanzeigevorrichtung enthält eine Betriebsanzeigeeinheit in jedem Manipulator, einen Auswahlschalter in dem Bedienfeld zum willkürlichen Auswählen eines Manipulators und eine Steuereinrichtung, welche sowohl die Betriebsanzeigeeinrichtung entsprechend dem mit dem Auswahlschalter ausgewählten Manipulator einstellt und dann, wenn einer der Manipulatoren in einen regelwidrigen Zustand gerät, die Betriebsanzeigeeinrichtung entsprechend dem im unregelmäßigen Zustand befindlichen Manipulator einstellt (siehe beispielsweise veröffentlichte japanische Patentanmeldung 05-127734 , nachfolgend mit „Patentdokument 3“ bezeichnet).
Als Ursache für das Auftreten eines Alarms kommen insbesondere Defekte im Antriebssystem, Defekte in den Detektoren und Kabelbrüche in Betracht. Die Ursachen sind mit herkömmlichen Regelwidrigkeitsdetektionsverfahren schwer zu unterscheiden. Was den Bruch von Kabeln betrifft, treten oft unvollständige Kabelbrüche auf. Ein Bruch tritt nur dann auf, wenn das Kabel in bestimmter Weise gekrümmt oder verdreht wird während des Betriebs eines Roboters. Zwar tritt ein Bruch im Zusammenhang mit einer Alarmerzeugung auf, jedoch tritt kein Bruch auf bei einem Stopp nach einem Leerlauf.
Deshalb wird auch bei Abnehmen eines Kabels und dessen Prüfung auf Durchgang kein Bruch detektiert. Auch wenn ein Bruch tatsächlich auftritt bei einer bestimmten Verbiegung oder Verdrehung des Kabels in dem Mechanismus, kann aufgrund der Durchgangsprüfung im Ergebnis festgestellt werden, dass kein Bruch aufgetreten ist. Keines der Patentdokumente 1 bis 3 beschreibt Maßnahmen gegen diesen Umstand, d.h. die Detektion eines Zustandes mit einem unvollständigen Bruch.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung hat zum Ziel die Bereitstellung einer Vorrichtung und eines Verfahrens für eine Kabelbeschädigungsdetektion in einem Robotermechanismus, welche hilfreich ist bei der Detektion einer von außen unsichtbaren Kabelbeschädigung durch Sichtbarmachung von Position und Häufigkeit eines Alarms bei einem Programm.
Eine Vorrichtung für die Unterstützung einer Kabelbeschädigungsdetektion in einem Robotermechanismus gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Offenbarung enthält einen Programmexekutor zum Ausführen eines Programms mit mehreren Programmschritten für den Betrieb eines Roboters durch wiederholten Antrieb von Motoren des Achsen aufweisenden Roboters unter Änderung der Geschwindigkeit beim Antrieb der Motoren bei Ausführung des Programms; eine Motorsteuerung zum Steuern des Motors auf Basis eines Befehls von dem Programmexekutor; einen Zustandsgrößendetektor zum Detektieren einer Zustandsgröße bezüglich eines Betriebszustandes des Roboters bei Ausführung des Programms; einen Alarmgenerator zum Vergleichen der Zustandsgröße mit einem im Voraus eingestellten Schwellenwert um dann, wenn die Zustandsgröße den Schwellenwert überschreitet, einen Alarm zu erzeugen sowie Informationen über eine Zeilennummer des Programmschrittes auszugeben, in dem der Alarm aufgetreten ist; eine Alarmdatenbasis zum Zählen der Anzahl des Auftretens von Alarmen in jeder Zeilennummer des Programmschrittes, in dem der Alarm aufgetreten ist, und zum Speichern der Alarmauftrittszahl bei der jeweiligen Zeilennummer für die jeweilige Geschwindigkeit; und eine Analysenanzeige zum Anzeigen der Beziehung zwischen der Alarmauftrittszahl und der Geschwindigkeit bei jeder Zeilennummer des Programmschrittes.
Ein Verfahren für die Unterstützung der Kabelbeschädigungsdetektion in einem Robotermechanismus gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Offenbarung enthält: das Ausführen eines Programmes, welches mehrere Programmschritte enthält und einen Roboter betreibt durch Antreiben von Motoren des Achsen aufweisenden Roboters; das Steuern des Motors auf Basis eines Befehls, der bei Ausführung des Programms ausgegeben wird; das Detektieren einer Zustandsgröße, welche einen Betriebszustand des Roboters bei der Ausführung des Programms angibt; das Vergleichen der Zustandsgröße mit einem im Voraus eingestellten Schwellenwert und dann, wenn die Zustandsgröße den Schwellenwert überschreitet, das Erzeugen eines Alarms und das Ausgeben von Informationen bezüglich einer Zeilennummer des Programmschrittes, in dem der Alarm aufgetreten ist; das mehrfache Ausführen des Programms mit Änderung der Geschwindigkeit beim Antrieb des Motors immer wenn das Programm ausgeführt wird; das Zählen der Anzahl des Auftretens von Alarmen bei jeder Zeilennummer des Programmschrittes, in dem der Alarm aufgetreten ist, und das Speichern der Alarmauftrittsanzahl bei jeder Zeilennummer für die jeweilige Geschwindigkeit; und das Anzeigen der Beziehung zwischen der Alarmauftrittsanzahl und der Geschwindigkeit bei jeder Zeilennummer des Programmschrittes.
Figurenliste
Die Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Bezug auf die begleitenden Figuren. Die Figuren:

1 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung für die Unterstützung der Detektion einer Kabelbeschädigung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 ist ein Blockdiagramm einer Motorsteuerung einer Vorrichtung für die Unterstützung der Kabelbeschädigungdetektion gemäß dem Ausführungsbeispiel;
3 zeigt die Frequenz (Anzahl) des Auftretens von Alarmen bei jeder Programm-Zeilennummer bei Änderung der Geschwindigkeit, wobei die Darstellung sich auf ein Beispiel bezieht, bei dem das Auftreten einer Kabelbeschädigung angenommen ist;
4 zeigt die Frequenz des Auftretens von Alarmen bei jeder Programmzeile unter Änderung der Geschwindigkeit, wobei die Darstellung ein Beispiel betrifft, bei dem ein Defekt im Antriebssystem oder ein Defekt in einem Detektor angenommen ist;
5 zeigt die Frequenz des Auftretens von Alarmen bei jeder Programm-Zeilennummer unter Änderung der Geschwindigkeit, wobei die Darstellung ein Beispiel betrifft, bei dem eine starke (heftige) Bewegung anstelle einer Regelwidrigkeit angenommen ist;
6 zeigt ein Flussdiagramm für einen Prozess der mehrfachen Ausführung eines Programms unter Änderung der Geschwindigkeit für ein Verfahren der Unterstützung einer Kabelbeschädigungsdetektion gemäß dem Ausführungsbeispiel;
7 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Bestimmen einer Zeilennummer, bei der ein Alarm aufgetreten ist, und der Anzahl der aufgetretenen Alarme in einem Verfahren der Unterstützung einer Kabelbeschädigungsdetektion gemäß dem Ausführungsbeispiel; und
8 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Ermitteln, ob ein Kabel beschädigt ist oder nicht, in dem Verfahren zum Unterstützen der Kabelbeschädigungsdetektion gemäß dem Ausführungsbeispiel.

BESCHREIBUNG VON EINZELHEITEN DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Unterstützung einer Kabelbeschädigungsdetektion mit Blick auf die Figuren näher beschrieben. Der technische Umfang der Erfindung ist aber nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfasst die in den Ansprüchen beschriebene Erfindung und deren Äquivalente.
1 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung für die Unterstützung (Assistenz) bei einer Kabelbeschädigungsdetektion gemäß einem Ausführungsbeispiel. Eine Vorrichtung 100 für die Unterstützung einer Kabelbeschädigungsdetektion gemäß diesem Ausführungsbeispiel enthält einen Programmexekutor 1, eine Motorsteuerung 2, einen Zustandsgrößendetektor 3, einen Alarmgenerator 4, eine Alarmdatenbasis 5 und eine Analyseanzeige 6.
Der Programmexekutor 1 führt ein Programm aus, welches eine Vielzahl von Programmschritten aufweist und einen Roboter (nicht dargestellt) betreibt durch wiederholtes Antreiben von Motoren des Achsen aufweisenden Roboters unter Änderung der Geschwindigkeit beim Antreiben der Motoren immer wenn das Programm ausgeführt wird. Ein Verfahren für die Ausführung des Programms wird weiter unten näher beschrieben.
Als Verfahren zum Ändern der Geschwindigkeit kann eine Vorgabe („override“) geändert werden, mit welcher eine Referenzgeschwindigkeit multipliziert wird. Beispielsweise kann der Roboter mit einer Referenzgeschwindigkeit mit einer Vorgabe von 100 % bei einer ersten Ausführung, bei der halben Referenzgeschwindigkeit mit einer Vorgabe von 50 % bei einer zweiten Ausführung, und bei einem Zehntel der Referenzgeschwindigkeit mit einer Vorgabe von 10 % bei einer dritten Ausführung betrieben werden.
Die Motorsteuerung 2 steuert den Motor auf Basis von Befehlen vom Programmexekutor 1. 2 ist ein Blockdiagramm der Motorsteuerung einer Vorrichtung für die Unterstützung einer Kabelbeschädigungsdetektion gemäß dem Ausführungsbeispiel.
2 zeigt als Beispiel die Eingabe eines Positionsbefehls in die Motorsteuerung 2. Ein erster Subtrahierer 11 subtrahiert eine Positionsrückmeldung vom Positionsbefehl und gibt einen Positionsfehler (Positionsabweichung) aus. Der Positionsfehler kann als die Zustandsgröße verwendet werden zum Bestimmen, ob ein Alarm erzeugt wird oder nicht. Für die Positionsrückmeldung integriert ein Integrator 19 ein Geschwindigkeitsrückmeldungssignal von einem Motor 17.
Der Positionsfehler wird in eine Positionssteuerung 12 eingegeben und die Positionssteuerung 12 gibt einen Geschwindigkeitsbefehl aus. Ein zweiter Subtrahierer 13 subtrahiert die Geschwindigkeitsrückmeldung vom Motor 17 vom Geschwindigkeitsbefehl und gibt einen Geschwindigkeitsfehler aus. Der Geschwindigkeitsfehler wird in eine Geschwindigkeitssteuerung 14 eingegeben und die Geschwindigkeitssteuerung 14 gibt einen Strombefehl aus. Ein dritter Subtrahierer 15 subtrahiert eine Stromrückmeldung vom Motor 17 vom Strombefehl und gibt einen Stromfehler aus. Die Stromrückmeldung, also ein durch den Motor 17 fließender Strom, kann eingesetzt werden als Zustandsgröße zum Bestimmen, ob ein Alarm zu erzeugen ist oder nicht.
Der Stromfehler wird in eine Stromsteuerung 16 eingegeben und die Stromsteuerung 16 gibt einen Drehmomentbefehl aus. Der Motor 17 wird auf Basis des Drehmomentbefehls angetrieben.
Der von der Geschwindigkeitssteuerung 14 ausgegebene Strombefehl wird auch in einen Störungsüberwacher 18 eingegeben. Der Störungsüberwacher 18 berechnet einen Störungswert aus dem Strombefehl. Der Störungswert kann eingesetzt werden als Zustandsgröße zur Bestimmung, ob ein Alarm zu erzeugen ist oder nicht.
Der Zustandsgrößendetektor 3 detektiert eine Zustandsgröße, welche einen Betriebszustand des Roboters bei der Ausführung des Programmes repräsentiert. Die Zustandsgröße kann detektiert werden aus einer Komponente der Motorsteuerung 2.
Als erstes Beispiel kann die Zustandsgröße ein Positionsfehler sein, also die Differenz zwischen einem Positionsbefehl für den Motor und einer Positionsrückmeldung vom Motor. Der Zustandsgrößendetektor 3 kann den Positionsfehler vom ersten Suntrahierer 11 gewinnen.
Als zweites Beispiel kann die Zustandsgröße ein Stromwert sein, der vom Motor 17 für den Antrieb des Motors rückgemeldet wird. Der Zustandsgrößendetektor 3 kann den Stromwert von einem Stromdetektor (nicht dargestellt) gewinnen, welcher einen durch den Motor 17 fließenden Strom detektiert.
Als drittes Beispiel kann die Zustandsgröße ein Störungswert sein, welcher vom Störungsüberwacher 18 einer Antriebsachse des Roboters ausgegeben wird. Der Zustandsgrößendetektor 3 kann den Störungswert vom Störungsüberwacher 18 gewinnen.
Der Alarmgenerator 4 vergleicht eine Zustandsgröße mit einem im Voraus eingestellten Schwellenwert. Überschreitet die Zustandsgröße den Schwellenwert, erzeugt der Alarmgenerator 4 einen Alarm und gibt eine Information über eine Zeilennummer des Programmschrittes aus, in welchem der Alarm aufgetreten ist. Wird beispielsweise ein Positionsfehler als Zustandsgröße gewählt und überschreitet der Positionsfehler einen Schwellenwert während eine erste Achse angetrieben wird, tritt ein Alarm auf und eine Zeilennummer (beispielsweise „PROG1 L3“) des Programmschrittes zum Antrieb der ersten Achse wird ausgegeben. Wird andererseits ein vom Motor rückgemeldeter Stromwert als Zustandsgröße gewählt und überschreitet der Stromwert den Schwellenwert während eine zweite Achse angetrieben wird, tritt ein Alarm auf und eine Zeilennummer (beispielsweise „PROG2 L1“) des Programmschrittes zum Antrieb der zweiten Achse wird ausgegeben. Die Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt und es können insbesondere einer oder mehrere Positionsfehler, Stromwerte oder Störungswerte als Zustandsgröße oder -menge gewählt werden. Auch können andere Werte als die drei genannten Werte als Zustandsgröße herangezogen werden.
Die Alarmdatenbasis 5 zählt die Anzahl des Auftretens eines Alarms bezüglich jeder Zeilennummer des Programmschrittes und speichert die Anzahl der Alarme bezüglich jeder Zeilennummer, jeweils für die vorliegende Geschwindigkeit. Beispielsweise sei angenommen, dass in einem Programm zum Betreiben eines Roboters ein Motor für eine erste Achse drei Mal angetrieben wird und die Zeilennummer des Programmschrittes zum Betreiben des die erste Achse steuernden Motors sei „PROG1 L3“.
Wenn dann beim Betrieb des Roboters ein Alarm aufgetreten ist während des Antriebs des die erste Achse steuernden Motors, wird eine Alarmauftrittsanzahl „3“ bezüglich der Zeilennummer „PROG 1 L3“ abgespeichert. Angemerkt sei, dass bei Betätigung des Roboters ein Anfangswert der Alarmauftrittsanzahl bezüglich jeder Zeilennummer auf „0“ gesetzt wird. Somit ist die Alarmauftrittszahl „0“ bezüglich derjenigen Zeilennummern der Programmschritte, bei denen kein Alarm aufgetreten ist.
Die Analyseanzeige 6 zeigt die Beziehung zwischen der Anzahl der Alarmauftritte bei jeder Zeilennummer des Programmschrittes und der Geschwindigkeit. Beispielsweise kann gemäß 3 die Analyseanzeige 6 eine drei-dimensionale Darstellung anzeigen, in welcher die X-Achse eine Zeilennummer des Programmschrittes, eine Y-Achse die Geschwindigkeit bei Auftreten des Alarms und die Z-Achse die Anzahl der Alarme darstellt. In einer zwei-dimensionalen Darstellung, in welcher die X-Achse die Zeilennummer des Programmschrittes und die Y-Achse die Geschwindigkeit bei Auftreten des Alarms zeigen, kann die Anzahl der Alarmauftritte durch Töne etc. unterschieden und angezeigt werden. Auch kann eine Tabelle für die Anzahl der Alarmauftritte dargestellt werden, in welcher die Zeilennummer des Programmschrittes in Zeilenrichtung und die Geschwindigkeit bei Auftreten des Alarms in Spaltenrichtung dargestellt sind.
Wenn bei dem Beispiel gemäß 3 ein Roboter bei einer Geschwindigkeit „Vel. 10“ betrieben wird mit einer Vorgabe von 10 %, hat ein Alarm drei Mal stattgefunden in der Zeilennummer „PROG1 L3“. Wird weiterhin beim Beispiel gemäß 3 der Roboter bei einer Geschwindigkeit „Vel. 50“ mit einer Vorgabe von 50 % und bei einer Geschwindigkeit „Vel. 100“ mit einer Vorgabe von 100 % betrieben, dann tritt ein Alarm auf in der Zeilennummer „PROG1 L3“. Die Darstellung nach 3 zeigt an, dass kein Alarm aufgetreten ist bei irgendeiner Geschwindigkeit in den Zeilennummern verschieden von „PROG1 L3“.
Auch wenn der Roboter beim Beispiel gemäß 3 bei verschiedenen Geschwindigkeiten durch Änderung der Vorgabe zwischen 10 %, 50 % und 100 % betrieben wird, ist die Anzahl der Alarmauftritte in einer bestimmten Zeilennummer („PROG1 L3“) größer als in den anderen Zeilennummern, unabhängig von den Geschwindigkeiten. In diesem Fall wird aus dem Umstand, dass das Auftreten von Alarmen in starkem Zusammenhang steht mit einer bestimmten Betriebsart des Roboters geschlossen, dass in dem Robotermechanismus mit einiger Wahrscheinlichkeit ein Kabel beschädigt ist. Auf diese Weise ermittelt die Analyseanzeige 6 dann, wenn die Alarmauftrittsanzahl in einer bestimmten Zeilennummer unabhängig von der Geschwindigkeit größer ist als in anderen Zeilennummern, dass ein Kabel im Robotermechanismus mit Wahrscheinlichkeit beschädigt ist.
Die Darstellung gemäß 3 zeigt ein Beispiel für eine hohe Wahrscheinlichkeit einer Kabelbeschädigung. Als Ursache für das Auftreten von Alarmen kommen auch in Betracht ein Ausfall des Antriebssystems, ein Ausfall eines Detektors und eine starke, heftige Bewegung.
4 zeigt die Frequenz (Häufigkeit) des Auftretens von Alarmen bei einzelnen Programm-Zeilennummern, wenn die Geschwindigkeit geändert wird, hier als Beispiel einen Ausfall im Antriebssystem oder ein Ausfall eines Detektors. Steht die Alarmauftrittsanzahl in keinem Verhältnis zur Zeilennummer des Programmschrittes, mit anderen Worten: treten Alarme auf unabhängig vom Betrieb des Roboters, dann ist als Ursache für das Auftreten von Alarmen eine Kabelbeschädigung wenig wahrscheinlich, sondern sehr wahrscheinlich ist ein Ausfall im Antriebssystem oder ein Ausfall in einem Detektor die Ursache, wie 4 zeigt.
5 zeigt die Frequenz des Auftretens von Alarmen für jede Programm-Zeilennummer bei Änderung der Geschwindigkeit und die Darstellung zeigt ein Beispiel, bei dem eine starke (heftige) Bewegung erfolgt, anstelle einer Regelwidrigkeit. Gemäß 5 ist ein Alarm aufgetreten in einer bestimmten Zeilennummer („PROG1 L3“) bei einer Geschwindigkeit „Vel. 100“ mit einer Vorgabe von 100 %. Andererseits ist kein Alarm aufgetreten bei den anderen Geschwindigkeiten „Vel. 10“ und „Vel. 50“ mit Vorgaben von 10 % bzw. 50 %. Die Alarmauftrittsanzahl ist größer in einer bestimmten Zeilennummer und das Auftreten von Alarmen wird bei einer bestimmten Geschwindigkeit beobachtet; mit anderen Worten: steht die Anzahl des Auftretens von Alarmen in Beziehung zu der Geschwindigkeit, dann ist die Ursache für den Alarm nur mit geringer Wahrscheinlichkeit eine Kabelbeschädigung, sondern mit hoher Wahrscheinlichkeit beispielsweise eine heftige Bewegung.
Wie oben beschrieben, ist es mit der Vorrichtung zur Unterstützung einer Kabelbeschädigungsdetektion gemäß diesem Ausführungsbeispiel möglich, das Vorliegen bzw. Fehlen der Möglichkeit (Wahrscheinlichkeit) eines Kabelbruchs zu ermitteln durch Auswertung des Auftretens von Alarmen in derselben Zeilennummer eines Programmschrittes mit der gleichen Roboterposition, was ein Merkmal eines unvollständigen Bruches ist, unabhängig von der Betriebsgeschwindigkeit des Roboters.
Nunmehr wird ein Verfahren zum Unterstützen einer Kabelbeschädigungsdetektion in einem Robotermechanismus gemäß einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben. 6 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses zur mehrfachen Ausführung eines Programmes unter Änderung der Geschwindigkeit in einem Verfahren zur Unterstützung einer Kabelbeschädigungsdetektion gemäß dem Ausführungsbeispiel. Zunächst wird in Schritt S101 eine Vorgabe auf 100 % gestellt. Bei dieser Ausführungsform wird die Geschwindigkeit beispielsweise geändert durch Multiplikation einer Befehlsgeschwindigkeit gemäß der Vorgabe. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt und die Befehlsgeschwindigkeit selbst kann beispielsweise auch geändert werden.
In einem Prozess gemäß den Schritten S102 bis S110 wird eine erste Schleife N-Mal wiederholt. Da bei diesem Ausführungsbeispiel die Geschwindigkeit auf drei Pegel geändert wird, ist N vorzugsweise 3 oder mehr.
In Schritt S103 wird geprüft, ob in einem vorangegangenen Zyklus ein Alarm aufgetreten ist oder nicht, d.h. in einem unmittelbar vorangehenden Zyklus in Bezug auf den laufenden Zyklus. Wie unten noch weiter ausgeführt wird, bedeutet „Zyklus“ einen Prozess zwischen der Aktivierung eines Programms zum Betrieb des Roboters und der Abspeicherung einer Zeilennummer, bei der ein Alarm aufgetreten ist, und einer Alarmauftrittsanzahl.
Wenn in Schritt S103 kein Alarm im vorangegangenen Zyklus festgestellt wird („NEIN“), wird der gegebene Zyklus aktiviert mit der gleichen Geschwindigkeit wie im vorangegangenen Zyklus, also ohne Änderung der Vorgabe, siehe Schritt S107. Die Vorgabe wird im ersten Zyklus auf 100 % gesetzt, weil zuvor noch kein vorangegangener Zyklus ausgeführt worden ist.
Wenn beim zweiten oder einem späteren Zyklus ein Alarm im vorangegangenen Zyklus aufgetreten ist („JA“), wird in Schritt S104 ermittelt, ob die Vorgabe auf 100 % gesetzt ist oder nicht. Ist die Vorgabe auf 100 % gesetzt („JA“), ist ein Alarm aufgetreten während der Roboter mit der Vorgabe von 100 % betrieben wurde und Daten bezüglich einer Zeilennummer eines Programmschrittes, in dem der Alarm aufgetreten ist, und eine Alarmauftrittsanzahl ist bereits gewonnen. Deshalb wird in Schritt S105 die Vorgabe auf 50 % eingestellt.
Ist in Schritt S104 die Vorgabe nicht auf 100 % gestellt, ist der Alarm aufgetreten während des Betriebs des Roboters mit eine Vorgabe von 50 % und Daten bezüglich einer Zeilennummer eines Programmschrittes, in dem der Alarm aufgetreten ist, und eine Alarmauftrittsanzahl ist bereits gewonnen. Deshalb wird in Schritt S106 die Vorgabe auf 10 % gesetzt. Auf diese Weise wird die Vorgabe auf 100 %, 50 % und 10 % gesetzt.
Sodann wird in Schritt S107 ein Zyklus aktiviert. Der Zyklusausführungsprozess wird weiter unten näher beschrieben. Nachdem in Schritt S107 der Zyklus aktiviert worden ist, wird in Schritt S108 ermittelt, ob ein Alarm in dem Zyklus aufgetreten ist oder nicht. Ist ein Alarm aufgetreten während des Programmes zum Betreiben des Roboters („JA“), wird der Roboter gestoppt. Um aber alle Programmschritte des Programmes auszuführen wird in Schritt S109 der Alarm rückgesetzt und das Programm wird neu gestartet, ausgehend von dem Schritt nachfolgend dem Programmschritt, in dem der Alarm aufgetreten ist.
Ist in dem Zyklus kein Alarm aufgetreten („NEIN“), wird in Schritt S110 die erste Schleife wiederholt ausgeführt, bis die Anzahl der Ausführungen N erreicht. Ist die erste Schleife N Mal ausgeführt, ist der Zyklus beendet.
Nunmehr wird die Zyklus-Ausführung in Schritt S107 näher beschrieben. 7 ist ein Flussdiagramm der Zyklus-Ausführung in dem Verfahren, mit dem die Detektion einer Kabelbeschädigung gemäß diesem Ausführungsbeispiel unterstützt wird. Zunächst führt in Schritt S201 der Programmexekutor 1 (1) ein Programm aus, welches die Programmschritte enthält, und betätigt einen Roboter durch Antrieb der Motoren des Achsen aufweisenden Roboters.
Sodann steuert in Schritt S202 die Motorsteuerung 2 die Motoren entsprechend Befehlen, die bei der Ausführung des Programms ausgegeben werden.
In Schritt S203 detektiert der Zustandsgrößendetektor 3 eine Zustandsgröße, welche einen Betriebszustand des Roboters bei Ausführung des Programms beinhaltet.
Sodann vergleicht in Schritt S204 der Alarmgenerator 4 die Zustandsgröße mit einem zuvor eingestellten Schwellenwert und ermittelt, ob die Zustandsgröße den Schwellenwert überschreitet oder nicht. Ist die Zustandsgröße gleich oder kleiner als der Schwellenwert („NEIN“), geht das Verfahren zurück zu Schritt S202 und führt das Programm weiter aus. Wenn andererseits die Zustandsgröße den Schwellenwert überschreitet („JA“), wird in Schritt S205 ein Alarm erzeugt. In Schritt S206 wird die Zeilennummer in dem Programmschritt, in welchem der Alarm aufgetreten ist, abgespeichert und die Anzahl der Alarme wird gezählt.
Wie oben beschrieben, wird bei Betrieb des Roboters unter Änderung der Geschwindigkeit Information über die Zeilennummer des Programmschrittes, in dem der Alarm auftritt, und Information bezüglich der Anzahl der Alarme für jede Zeilennummer gewonnen.
Nunmehr wird ein Verfahren näher beschrieben, mit dem auf Basis der gewonnenen Informationen ermittelt wird, ob ein Kabel beschädigt wurde oder nicht. 8 ist ein Flussdiagramm für einen Prozess zur Bestimmung, ob ein Kabel beschädigt ist oder nicht und dieses Flussdiagramm wird implementiert in dem Verfahren zur Unterstützung der Detektion einer Kabelbeschädigung gemäß dem Ausführungsbeispiel.
Zunächst wird in Schritt S301 der Zusammenhang zwischen der Anzahl der Alarme (Alarmauftrittsanzahl) und der Geschwindigkeit für jede Zeilennummer angezeigt. Beispielsweise wird eine drei-dimensionale Darstellung gemäß 3 eingesetzt, in welcher eine X-Achse die Zeilennummer des Programmschrittes ist, die Y-Achse die Geschwindigkeit zur Zeit des Auftretens des Alarms ist und die Z-Achse die Alarmauftrittsanzahl ist.
Sodann wird in Schritt S302 ermittelt, ob die Alarmauftrittsanzahl in einer bestimmten Zeilennummer größer ist als in den anderen Zeilennummern, unabhängig von der Geschwindigkeit. Wenn beispielsweise gemäß 3 die Alarmauftrittsanzahl in einer bestimmten Zeilennummer größer ist als in den anderen Zeilennummern, unabhängig von der Geschwindigkeit („JA“), wird in Schritt S303 festgestellt, dass wahrscheinlich eine Kabelschädigung vorliegt.
Wenn andererseits entsprechend den Darstellungen in den 4 und 5 festgestellt wird, dass die Alarmauftrittsanzahl in einer bestimmten Zeilennummer nicht größer ist als in den anderen Zeilennummern, wiederum unabhängig von der Geschwindigkeit („NEIN“), dann wird in Schritt S304 festgestellt, dass wahrscheinlich eine Regelwidrigkeit in einer von den Kabeln verschiedenen Komponente vorliegt.
Da mit dem oben beschriebenen Verfahren zur Unterstützung (Hilfestellung) einer Kabelbeschädigungsdetektion die Art des Auftretens eines Alarms (Programm und Zeile) und die Frequenz des Auftretens von Alarmen (Auftrittsanzahl) graphisch dargestellt werden, kann das Auftreten von Alarmen in der gleichen Roboterstellung als Merkmal für eine Kabelbeschädigung klar erkannt werden. Die Sichtbarmachung der Position, an welcher der Alarm auftritt, und der Frequenz (Häufigkeit) des Auftretens von Alarmen können verhindern, dass eine Kabelbeschädigung übersehen wird, welche äußerlich nicht erkennbar ist.
Die Vorrichtung und das Verfahren für die Unterstützung der Detektion einer Kabelbeschädigung in einem Robotermechanismus gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann helfen bei der Detektion einer Kabelbeschädigung, die von außen nicht erkennbar ist, durch Visualisierung der Position, die den Alarm verursacht hat, und der Häufigkeit der Alarme, bezogen auf die Stelle im Programm.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 60108904 [0004]
JP 5092810 [0005]
JP 5127734 [0006]

Claims

Vorrichtung für die Unterstützung der Detektion einer Kabelbeschädigung in einem Robotermechanismus, aufweisend: einen Programmexekutor (1), eingerichtet zur Ausführung eines Programms mit einer Mehrzahl von Programmschritten und zum wiederholten Betrieb eines Roboters durch Antreiben von Motoren des Achsen aufweisenden Roboters unter Änderung der Geschwindigkeit beim Antrieb eines Motors, wenn das Programm ausgeführt wird; eine Motorsteuerung (2), eingerichtet zum Steuern des Motors auf Basis von Befehlen von dem Programmexekutor; einen Zustandsgrößendetektor (3), eingerichtet zum Detektieren einer Zustandsgröße, die einen Betriebszustand des Roboters bei Ausführung des Programms angibt; einen Alarmgenerator (4), eingerichtet zum Vergleichen der Zustandsgröße mit einem im Voraus eingestellten Schwellenwert, um dann, wenn die Zustandsgröße den Schwellenwert überschreitet, einen Alarm zu erzeugen und Informationen bezüglich einer Zeilennummer des Programmschrittes auszugeben, in dem der Alarm aufgetreten ist; eine Alarmdatenbasis (5), eingerichtet zum Zählen der Anzahl von Alarmauftritten in jeder Zeilennummer des Programmschrittes, in dem der Alarm aufgetreten ist, und zum Abspeichern der Alarmauftrittsanzahl in jeder Zeilennummer für die jeweilige Geschwindigkeit; und eine Analyseanzeige (6), eingerichtet zum Anzeigen der Beziehung zwischen der Alarmauftrittsanzahl und der Geschwindigkeit für jede Zeilennummer des Programmschrittes.
Vorrichtung für die Unterstützung der Detektion einer Kabelbeschädigung in einem Robotermechanismus gemäß Anspruch 1, wobei dann, wenn die Alarmauftrittsanzahl in einer bestimmten Zeilennummer unabhängig von der Geschwindigkeit größer ist als die Anzahl anderer Zeilennummern, die Analyseanzeige (6) feststellt, dass in dem Robotermechanismus wahrscheinlich ein Kabel beschädigt ist.
Vorrichtung für die Unterstützung der Detektion einer Kabelbeschädigung in einem Robotermechanismus gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Zustandsgröße ein Fehler in der Positionssteuerung des Roboters ist, wobei der Fehler die Differenz ist zwischen einem Positionsbefehl an den Motor und einer Positionsrückmeldung von dem Motor.
Vorrichtung für die Unterstützung der Detektion einer Kabelbeschädigung in einem Robotermechanismus gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Zustandsgröße ein Stromwert ist, der von einem Motor zum Antrieb des Roboters rückgemeldet wird.
Vorrichtung für die Unterstützung der Detektion einer Kabelbeschädigung in einem Robotermechanismus gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Zustandsgröße ein Störungswert ist, welcher von einem Störungsüberwacher für eine Antriebsachse des Roboters ausgegeben wird.
Vorrichtung für die Unterstützung der Detektion einer Kabelbeschädigung in einem Robotermechanismus gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Analyseanzeige (6) eine drei-dimensionale Darstellung anzeigt, in welcher eine X-Achse die Zeilennummer des Programmschrittes, eine Y-Achse die Geschwindigkeit zur Zeit des Auftretens des Alarms und eine Z-Achse die Alarmauftrittsanzahl anzeigen.
Verfahren für die Unterstützung der Detektion einer Kabelbeschädigung in einem Robotermechanismus, aufweisend: Ausführen eines Programms, welches mehrere Programmschritte enthält und einen Roboter betreibt durch Antrieb von Motoren des Achsen aufweisenden Roboters; Steuern des Motors auf Basis von Befehlen, die bei Ausführung des Programms ausgegeben werden; Detektieren einer Zustandsgröße, welche einen Betriebszustand des Roboters bei Ausführung des Programmes angibt; Vergleichen der Zustandsgröße mit einem im Voraus eingestellten Schwellenwert und dann, wenn die Zustandsgröße den Schwellenwert überschreitet, Erzeugen eines Alarms und Ausgeben von Informationen bezüglich einer Zeilennummer des Programmschrittes, in dem der Alarm aufgetreten ist; mehrfaches Ausführen des Programms unter Änderung der Geschwindigkeit beim Antrieb des Motors, wenn das Programm ausgeführt wird; Zählen der Anzahl des Auftretens von Alarmen in jeder Zeilennummer des Programmschritts, in dem der Alarm aufgetreten ist, und Abspeichern der Alarmauftrittsanzahl für jede Zeilennummer für die jeweilige Geschwindigkeit; und Anzeigen des Zusammenhanges zwischen der Alarmauftrittsanzahl und der Geschwindigkeit bei jeder Zeilennummer des Programmschrittes.
Verfahren für die Unterstützung der Detektion einer Kabelbeschädigung in einem Robotermechanismus gemäß Anspruch 7, wobei dann, wenn unabhängig von der Geschwindigkeit bei einer bestimmten Zeilennummer die Alarmauftrittsanzahl größer ist als bei den anderen Zeilennummern festgestellt wird, dass in dem Robotermechanismus wahrscheinlich ein Kabel beschädigt ist.
Verfahren für die Unterstützung der Detektion einer Kabelbeschädigung in einem Robotermechanismus gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die Zustandsgröße ein Fehler bezüglich der Positionssteuerung des Roboters ist, wobei der Fehler die Differenz ist zwischen einem Positionsbefehl an den Motor und einer Positionsrückmeldung von dem Motor.
Verfahren für die Unterstützung der Detektion einer Kabelbeschädigung in einem Robotermechanismus gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die Zustandsgröße ein Stromwert ist, der von dem Motor für den Antrieb des Roboters rückgemeldet wird.
Verfahren für die Unterstützung der Detektion einer Kabelbeschädigung in einem Robotermechanismus gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die Zustandsgröße ein Störungswert ist, der von einem Störungsüberwacher für eine Antriebsachse des Roboters ausgegeben wird.
Verfahren für die Unterstützung der Detektion einer Kabelbeschädigung in einem Robotermechanismus gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei eine drei-dimensionale Darstellung angezeigt wird, in welcher eine X-Achse die Zeilennummer des Programmschrittes angibt, eine Y-Achse die Geschwindigkeit zur Zeit des Auftretens des Alarms angibt und eine Z-Achse die Alarmauftrittsanzahl angibt.