JP2006220460A - Cable diagnostic apparatus and cable diagnostic method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ケーブルの診断を常時高精度に行うことができるケーブル診断装置およびケーブル診断方法に関する。 The present invention relates to a cable diagnosis apparatus and a cable diagnosis method that can always perform cable diagnosis with high accuracy.
自動車製造工場の車体溶接ラインには多くのスポット溶接用ロボットが設置されている。それぞれのスポット溶接用ロボットは搬送されてきた車体に対し複数箇所に高速でスポット溶接を行う。スポット溶接用ロボットの作業端にはスポット溶接用ガンが取り付けられており、スポット溶接用ガンには溶接電流供給用の芯線の太い給電ケーブルが接続されている。給電用ケーブルはスポット溶接時の複雑かつ高速のロボットアームの動きに追従して屈曲を繰り返すことから給電ケーブルの寿命は一般的に数ヶ月程度とあまり長くはない。 Many spot welding robots are installed in the car body welding line of an automobile manufacturing factory. Each spot welding robot performs spot welding at a plurality of locations on the transported vehicle body at a high speed. A spot welding gun is attached to the working end of the spot welding robot, and a power supply cable having a thick core wire for supplying a welding current is connected to the spot welding gun. Since the power supply cable repeatedly bends following the movement of a complex and high-speed robot arm during spot welding, the life of the power supply cable is generally not so long as several months.
従来、給電ケーブルの寿命を見極めるためには、下記特許文献１に示すように、ＴＤＲ（時間領域反射）法という手法を用いることが挙げられる。この方法は、被検査ケーブルにパルス信号を入力し故障点からの反射パルスの大きさや帰って来るまでの時間によって給電ケーブルの異常の有無を診断するものである。
ところが、ＴＤＲ法を用いて給電ケーブルの診断を行う場合には、パルス信号を入力する必要があることから、既存の回路から給電ケーブルを遮断する必要があり、その遮断のための装置が別途必要になる。また、給電ケーブルの診断は非常に小さなインピーダンスの変化（劣化の度合いによって異なる)を頼りに行うものであるから、十分な精度の診断を行なうことは難しく、したがって、給電ケーブルの劣化状態（素線の断線比率)を定量的に診断することが困難である。 However, when the power supply cable is diagnosed using the TDR method, it is necessary to input a pulse signal, so it is necessary to cut off the power supply cable from the existing circuit, and a separate device for the interruption is necessary. become. Also, since the diagnosis of the power supply cable is based on a very small impedance change (depending on the degree of deterioration), it is difficult to make a diagnosis with sufficient accuracy. It is difficult to quantitatively diagnose the disconnection ratio).
給電ケーブルの寿命を高精度で見極めるためには、自動車製造工場の休業時定期的に作業者が給電ケーブルを取り外し、その抵抗値を測定することによって給電ケーブルの断線状況を確認することも考えられるが、この作業には多大の工数がかかるため、給電ケーブルの急激な劣化に対しては有効な対応を採ることはできない。 In order to determine the life of the power supply cable with high accuracy, it may be possible for the worker to periodically disconnect the power supply cable and check the disconnection status of the power supply cable by measuring its resistance value when the automobile manufacturing plant is closed. However, since this work takes a lot of man-hours, it is not possible to take an effective countermeasure against the rapid deterioration of the power feeding cable.
本発明は、以上のような従来の技術の問題点に鑑みて成されたものであり、ケーブルの診断を常時高精度に行うことができるケーブル診断装置およびケーブル診断方法の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a cable diagnosis apparatus and a cable diagnosis method that can always perform cable diagnosis with high accuracy.
上記目的を達成するための本発明にかかるケーブル診断装置は、被検査ケーブルが不活線状態であることを認識する認識手段と、不活線状態であることが認識された場合に当該被検査ケーブルにパルス信号を送信するパルス信号送信手段と、前記被検査ケーブルからの反射パルス信号を受信する反射パルス信号受信手段と、当該反射パルス信号から前記被検査ケーブルが劣化している場合に現れる特異の反射パルス信号のみを抽出する抽出手段と、抽出した特異の反射パルス信号の信号レベルが一定のレベルを超えているときに前記被検査ケーブルが劣化していると判定する判定手段と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the cable diagnostic apparatus according to the present invention includes a recognition means for recognizing that a cable to be inspected is in an inactive line state, and a device to be inspected when it is recognized that the cable is in an inactive line state. A pulse signal transmitting means for transmitting a pulse signal to the cable, a reflected pulse signal receiving means for receiving a reflected pulse signal from the cable to be inspected, and a peculiarity that appears when the cable to be inspected is deteriorated from the reflected pulse signal Extraction means for extracting only the reflected pulse signal of the first and determination means for determining that the cable to be inspected is deteriorated when the signal level of the extracted unique reflected pulse signal exceeds a certain level. It is characterized by that.
また、上記目的を達成するための本発明にかかるケーブル診断方法は、被検査ケーブルが不活線状態であることを認識する段階と、不活線状態であることが認識された場合に当該被検査ケーブルにパルス信号を送信する段階と、前記被検査ケーブルからの反射パルス信号を受信する段階と、当該反射パルス信号から前記被検査ケーブルが劣化している場合に現れる特異の反射パルス信号のみを抽出する段階と、抽出した特異の反射パルス信号の信号レベルが一定のレベルを超えているときに前記被検査ケーブルが劣化していると判定する段階と、を含むことを特徴とする。 In addition, the cable diagnosis method according to the present invention for achieving the above object includes a step of recognizing that the cable to be inspected is in an inactive line state, and a case in which the inspected cable is recognized in the inactive line state. A step of transmitting a pulse signal to the inspection cable, a step of receiving a reflection pulse signal from the cable to be inspected, and only a specific reflection pulse signal that appears when the cable to be inspected is deteriorated from the reflection pulse signal. Extracting, and determining that the cable to be inspected has deteriorated when the signal level of the extracted unique reflected pulse signal exceeds a certain level.
被検査ケーブルが不活線状態である場合に、被検査ケーブルにパルス信号を送信し、被検査ケーブルからの反射パルス信号を受信する。そして、反射パルス信号から被検査ケーブルが劣化している場合に現れる特異の反射パルス信号のみを抽出し、抽出した特異の反射パルス信号の信号レベルが一定のレベルを超えているときに被検査ケーブルが劣化していると判定する。 When the inspected cable is in an inactive line state, a pulse signal is transmitted to the inspected cable and a reflected pulse signal from the inspected cable is received. Then, only the specific reflected pulse signal that appears when the cable to be inspected is deteriorated from the reflected pulse signal, and when the signal level of the extracted specific reflected pulse signal exceeds a certain level, Is determined to be deteriorated.
以上のように構成された本発明にかかるケーブル診断装置およびケーブル診断方法によれば、被検査ケーブルが不活線状態であることを認識し、不活線状態であることが認識された場合に被検査ケーブルにパルス信号を送信するようにしているので、既存の回路から被検査ケーブルを遮断したり取り外したりする必要がなくなり、生産設備を稼動させたまま、被検査ケーブルの診断をタイミングを見計らって常時行うことができるようになる。 According to the cable diagnostic apparatus and the cable diagnostic method according to the present invention configured as described above, when the cable to be inspected is recognized as being in an inactive line state, and is recognized as being in an inactive line state. Since the pulse signal is transmitted to the cable to be inspected, it is not necessary to cut off or remove the cable to be inspected from the existing circuit, and the timing of diagnosis of the cable to be inspected is kept while the production facility is operating. Can be done at any time.
また、被検査ケーブルの診断は不活線状態のときに行われるので、生産設備からのノイズの影響を受けることがなくなり、被検査ケーブルの劣化状態（素線の断線比率)を十分な精度で定量的に診断することができるようになる。 In addition, since the diagnosis of the cable to be inspected is performed in the inactive line state, it is not affected by noise from the production equipment, and the deterioration state of the cable to be inspected (wire breakage ratio) with sufficient accuracy. It becomes possible to make a quantitative diagnosis.
次に、本発明にかかるケーブル診断装置およびケーブル診断方法を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明にかかるケーブル診断装置の概略構成ブロック図、図２は図１に示した反射パルス信号抽出部の具体的な構成を示すブロック図、図３は図１に示したケーブル劣化判定部の具体的な構成を示すブロック図である。 Next, a cable diagnosis apparatus and a cable diagnosis method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram of a cable diagnostic apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of a reflected pulse signal extraction unit shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a cable deterioration determination shown in FIG. It is a block diagram which shows the specific structure of a part.
本発明にかかるケーブル診断装置は、図１に示す、タイミング制御手段としてのタイミング制御部１０、高周波パルス信号発生手段としての高周波パルス信号発生部２０、カップリングコンデンサ２５ａ、２５ｂ、高周波ＣＴ（電流トランス)３０ａ、３０ｂ、反射パルス信号受信部４０、反射パルス信号抽出部５０、ケーブル劣化判定部６０およびディスプレイ７０を備えている。 A cable diagnostic apparatus according to the present invention includes a timing control unit 10 as a timing control unit, a high-frequency pulse signal generation unit 20 as a high-frequency pulse signal generation unit, coupling capacitors 25a and 25b, a high-frequency CT (current transformer) shown in FIG. ) 30a, 30b, a reflected pulse signal receiving unit 40, a reflected pulse signal extracting unit 50, a cable deterioration determining unit 60, and a display 70.
図１に示す溶接ロボット制御装置８０は生産設備として機能するものであって、溶接ロボット８５の動作を制御すると共に、溶接ロボット８５の作業端に取り付けられている溶接ガン９０に被検査ケーブルである給電ケーブル１００を介して溶接電流を供給するものである。本実施形態では給電ケーブルとしては、複数の芯線が束ねられてなるより線ケーブルを例示するが、給電ケーブルはこのような種類のケーブルに限られないのはもちろんである。また、溶接ロボット制御装置８０は、溶接ロボット８５の稼動状況をタイミング制御部１０に出力する。稼動状況とは、具体的には溶接ロボット８５の停止信号が出力されているか出力されていないかを示すものである。停止信号が出力されているときには、溶接ロボット制御装置８０から給電ケーブル１００を介して溶接ガン９０に電流が供給されており、給電ケーブル１００は活線状態にある可能性がある。一方、停止信号が出力されていないときには、溶接ロボット制御装置８０から給電ケーブル１００を介して溶接ガン９０に電流が供給されておらず、給電ケーブル１００は必ず不活線状態にある。 The welding robot control device 80 shown in FIG. 1 functions as a production facility, controls the operation of the welding robot 85, and is a cable to be inspected to the welding gun 90 attached to the working end of the welding robot 85. A welding current is supplied through the power supply cable 100. In the present embodiment, a stranded cable formed by bundling a plurality of core wires is illustrated as the feeding cable, but the feeding cable is not limited to this type of cable. Further, the welding robot control device 80 outputs the operation status of the welding robot 85 to the timing control unit 10. Specifically, the operation status indicates whether a stop signal of the welding robot 85 is output or not. When the stop signal is output, current is supplied from the welding robot controller 80 to the welding gun 90 via the power supply cable 100, and the power supply cable 100 may be in a live line state. On the other hand, when no stop signal is output, no current is supplied from the welding robot controller 80 to the welding gun 90 via the power supply cable 100, and the power supply cable 100 is always in an inactive state.
タイミング制御部１０は、認識手段としても機能するものであって、溶接ロボット制御装置８０から停止信号が出力されていることを認識している時、すなわち、給電ケーブル１００が不活線状態であることが認識された場合にのみ、高周波パルス信号発生部２０、反射パルス信号受信部４０、反射パルス信号抽出部５０に向けて作動信号を出力しこれらの部分を作動させるものである。 The timing control unit 10 also functions as a recognition unit, and recognizes that a stop signal is output from the welding robot control device 80, that is, the power supply cable 100 is in an inactive line state. Only when this is recognized, an operation signal is output to the high-frequency pulse signal generation unit 20, the reflection pulse signal reception unit 40, and the reflection pulse signal extraction unit 50 to operate these parts.
高周波パルス信号発生部２０は、たとえば数十ＭＨｚの高周波パルス信号を発生するものであって、発生した高周波パルス信号を給電ケーブル１００に送信するものである。高周波パルス信号発生部２０から給電ケーブル１００への送信はカップリングコンデンサ２５ａ、２５ｂを介して行われる。高周波パルス信号発生部２０と給電ケーブル１００とを接続する測定電路３５にカップリングコンデンサ２５ａ、２５ｂを直列に接続しているのは、溶接ロボット制御装置８０から溶接ガン９０に供給される直流電流が高周波パルス信号発生部２０に流れ込まないようにするためである。カップリングコンデンサ２５ａ、２５ｂによって高周波パルス信号発生部２０と給電ケーブル１００とを接続する測定電路３５を物理的に遮断する装置を設けることなく給電ケーブル１００の劣化を判定することができるようになる。パルス信号送信手段は、タイミング制御部１０、高周波パルス信号発生部２０、カップリングコンデンサ２５ａ、２５ｂによって構成される。 The high frequency pulse signal generator 20 generates a high frequency pulse signal of several tens of MHz, for example, and transmits the generated high frequency pulse signal to the power supply cable 100. Transmission from the high-frequency pulse signal generator 20 to the power feeding cable 100 is performed via the coupling capacitors 25a and 25b. The coupling capacitors 25a and 25b are connected in series to the measurement circuit 35 connecting the high-frequency pulse signal generator 20 and the power supply cable 100 because the direct current supplied from the welding robot controller 80 to the welding gun 90 is the same. This is so as not to flow into the high-frequency pulse signal generator 20. Deterioration of the power feeding cable 100 can be determined without providing a device that physically cuts off the measurement circuit 35 that connects the high-frequency pulse signal generator 20 and the power feeding cable 100 by the coupling capacitors 25a and 25b. The pulse signal transmission means includes a timing control unit 10, a high frequency pulse signal generation unit 20, and coupling capacitors 25a and 25b.
高周波ＣＴ３０ａ、３０ｂは、給電ケーブル１００に送信した高周波パルス信号の反射パルス信号を受信するものである。反射パルスとは、給電ケーブル１００の終端（溶接ガン９０)で反射して帰ってきた反射パルスである。給電ケーブル１００の途中に部分断線などが生じていると、その断線発生点において新たなインピーダンス変化が生じるため、断線あり時反射波が受信される。 The high frequency CTs 30 a and 30 b receive the reflected pulse signal of the high frequency pulse signal transmitted to the power supply cable 100. The reflected pulse is a reflected pulse that is reflected by the terminal end of the power supply cable 100 (welding gun 90) and returned. If a partial disconnection or the like occurs in the middle of the power supply cable 100, a new impedance change occurs at the disconnection occurrence point, so that a reflected wave is received when there is a disconnection.
反射パルス信号受信部４０は、高周波ＣＴ３０ａ、３０ｂを介して入力した給電ケーブル１００からの反射パルス信号を受信するものである。高周波ＣＴ３０ａ、３０ｂと反射パルス信号受信部４０とで反射パルス信号受信手段が構成される。 The reflected pulse signal receiving unit 40 receives the reflected pulse signal from the power supply cable 100 input via the high frequency CTs 30a and 30b. The high-frequency CTs 30a and 30b and the reflected pulse signal receiving unit 40 constitute reflected pulse signal receiving means.
反射パルス信号抽出部５０は、反射パルス信号受信部４０で受信された反射パルス信号から給電ケーブルが劣化している場合に現れる特異の反射パルス信号のみを抽出する機能を有しているものであり、抽出手段として機能する。反射パルス信号抽出部５０の具体的な構成は図２において具体的に説明する。 The reflected pulse signal extraction unit 50 has a function of extracting only a specific reflected pulse signal that appears when the power supply cable is deteriorated from the reflected pulse signal received by the reflected pulse signal receiving unit 40. , Function as extraction means. A specific configuration of the reflected pulse signal extraction unit 50 will be specifically described with reference to FIG.
ケーブル劣化判定部６０は、反射パルス信号抽出部５０によって抽出された特異の反射パルス信号の信号レベルが一定のレベルを超えているときに給電ケーブル１００が劣化していると判断するものであり、判定手段として機能する。ケーブル劣化判定部６０の具体的な構成は図３において具体的に説明する。 The cable deterioration determination unit 60 determines that the power feeding cable 100 is deteriorated when the signal level of the specific reflection pulse signal extracted by the reflection pulse signal extraction unit 50 exceeds a certain level. It functions as a determination means. A specific configuration of the cable deterioration determination unit 60 will be specifically described with reference to FIG.
ディスプレイ７０は、ケーブル劣化判定部６０の判定結果を表示するものである。 The display 70 displays the determination result of the cable deterioration determination unit 60.
図２に示すように、反射パルス信号抽出部５０は、反射パルス信号記憶手段としての反射パルス信号記憶部５１、基準反射パルス信号記憶手段としての基準反射パルス信号記憶部５２、到達時間演算手段としての到達時間演算部５３、時間補正手段としての時間補正部５４、差分演算手段としての差分演算部５５を備えている。 As shown in FIG. 2, the reflected pulse signal extraction unit 50 includes a reflected pulse signal storage unit 51 as a reflected pulse signal storage unit, a reference reflected pulse signal storage unit 52 as a reference reflected pulse signal storage unit, and an arrival time calculation unit. Arrival time calculation unit 53, time correction unit 54 as time correction means, and difference calculation unit 55 as difference calculation means.
反射パルス信号記憶部５１は、反射パルス信号受信部４０が受信した反射パルス信号を記憶するものであり、基準反射パルス信号記憶部５２は、給電ケーブル１００の基準反射パルス信号を記憶するものである。基準反射パルス信号とは、理想的な特性を有する給電ケーブルに高周波パルス信号を送信したときに得られた反射パルス信号である。 The reflected pulse signal storage unit 51 stores the reflected pulse signal received by the reflected pulse signal receiver 40, and the reference reflected pulse signal storage unit 52 stores the reference reflected pulse signal of the power feeding cable 100. . The reference reflected pulse signal is a reflected pulse signal obtained when a high frequency pulse signal is transmitted to a power supply cable having ideal characteristics.
到達時間演算部５３は、反射パルス信号記憶部５１に記憶されている反射パルス信号に基づいて高周波パルス信号が送信されてから反射パルス信号が受信されるまでの反射パルス信号の到達時間Ｔｎを演算すると共に、基準反射パルス信号記憶部５２に記憶されている基準反射パルス信号に基づいて上記と同様にして基準反射パルス信号の到達時間Ｔ０を演算するものである。 The arrival time calculation unit 53 calculates the arrival time Tn of the reflected pulse signal from when the high frequency pulse signal is transmitted to when the reflected pulse signal is received based on the reflected pulse signal stored in the reflected pulse signal storage unit 51. In addition, the arrival time T0 of the reference reflected pulse signal is calculated in the same manner as described above based on the reference reflected pulse signal stored in the reference reflected pulse signal storage unit 52.
時間補正部５４は、反射パルス信号の到達時間Ｔｎと前記基準反射パルス信号の到達時間Ｔ０の比をとって反射パルス信号を時間補正するものである。時間補正を行うのは、給電ケーブル１００の使用環境、経年変化、温度変化などの要因によって給電ケーブル自体の静電容量が変化し、この変化が高周波パルス信号の伝搬速度に微妙な変動を与えることになり、この変動が反射パルス信号の到達時間Ｔｎに誤差を生じさせるからである。特に、給電ケーブル１００の素線断線が生じている場合には、その断線による抵抗変化は微小であるから、これを正確に認識できるようにするためには、反射パルス信号の時間補正が必須である。 The time correction unit 54 corrects the reflected pulse signal in time by taking the ratio of the arrival time Tn of the reflected pulse signal and the arrival time T0 of the reference reflected pulse signal. The time correction is performed because the capacitance of the power supply cable itself changes due to factors such as the usage environment of the power supply cable 100, aging, and temperature changes, and this change gives subtle fluctuations in the propagation speed of the high-frequency pulse signal. This is because this variation causes an error in the arrival time Tn of the reflected pulse signal. In particular, when the wire breakage of the power supply cable 100 occurs, the resistance change due to the wire breakage is very small. Therefore, in order to be able to recognize this accurately, time correction of the reflected pulse signal is essential. is there.
差分演算部５５は、時間補正後の反射パルス信号と基準反射パルス信号の差分を演算する。つまり、反射パルス信号が基準反射パルス信号に対してどのような凹凸を有しているのかが演算され、これによって、給電ケーブル１００が劣化している場合に現れる特異の反射パルス信号が抽出される。 The difference calculation unit 55 calculates the difference between the reflected pulse signal after time correction and the reference reflected pulse signal. That is, what kind of irregularities the reflected pulse signal has with respect to the reference reflected pulse signal is calculated, and thereby a unique reflected pulse signal that appears when the power supply cable 100 is deteriorated is extracted. .
図３に示すように、ケーブル劣化判定部６０は、信号レベル検知手段として機能する信号レベル検知部６１、閾値記憶手段として機能する閾値記憶部６２および比較手段として機能する比較部６３を備えている。 As illustrated in FIG. 3, the cable deterioration determination unit 60 includes a signal level detection unit 61 that functions as a signal level detection unit, a threshold storage unit 62 that functions as a threshold storage unit, and a comparison unit 63 that functions as a comparison unit. .
信号レベル検知部６１は、抽出した特異の反射パルス信号における最大の信号レベルを検知するものであり、閾値記憶部６２は、給電ケーブル１００の劣化判定の閾値を記憶するものである。 The signal level detection unit 61 detects a maximum signal level in the extracted unique reflected pulse signal, and the threshold storage unit 62 stores a threshold for determining the deterioration of the power supply cable 100.
比較部６３は、信号レベル検知部６１によって検知された最大の信号レベルと閾値記憶部６２に記憶されている劣化判定の閾値とを比較して、給電ケーブル１００の劣化状態を判定する。なお、本実施形態では、閾値として１つの値を設定したが、大きさの異なる複数の値を設定し、どの値を超えたかによって給電ケーブル１００の劣化の程度を判定するようにしても良い。 The comparison unit 63 compares the maximum signal level detected by the signal level detection unit 61 with the deterioration determination threshold value stored in the threshold value storage unit 62 to determine the deterioration state of the power feeding cable 100. In the present embodiment, one value is set as the threshold value. However, a plurality of values having different sizes may be set, and the degree of deterioration of the power feeding cable 100 may be determined based on which value is exceeded.
次に、図４に示すフローチャートおよび図５以降の図面に基づいて本発明に係るケーブル診断方法を説明する。 Next, the cable diagnosis method according to the present invention will be described based on the flowchart shown in FIG. 4 and the drawings after FIG.
タイミング制御部１０は溶接ロボット制御装置８０から出力される停止信号を受けて、高周波パルス信号発生部２０、反射パルス信号受信部４０、反射パルス信号抽出部５０に向けて作動信号を出力する（Ｓ１）。高周波パルス信号発生部２０は、この作動信号を受けて、図５に示すように、数十ＭＨｚの高周波パルス信号を給電ケーブル１００に向けて送信する（Ｓ２）。高周波ＣＴ３０ａ、３０ｂは、給電ケーブル１００に入力された高周波パルス信号（入力波）と給電ケーブル１００を介して帰ってきた反射パルス信号（反射波）とを検知し、反射パルス信号受信部４０は高周波ＣＴ３０ａ、３０ｂで検知されたこれらの反射パルス信号を受信する（Ｓ３）。反射パルス信号抽出部５０に設けられている反射パルス信号記憶部５１は、反射パルス信号受信部４０が受信した反射パルス信号（入力および反射パルス信号）を記憶する（Ｓ４）。高周波パルスの送信回数をカウントするカウンタＮの値を１だけ進め（Ｓ５）、カウンタＮの値があらかじめ設定されているＮＭＡＸになるまで、Ｓ２〜Ｓ５の処理が繰り返される。したがって、反射パルス信号記憶部５１はＮＭＡＸ個分の反射パルス信号を記憶することになる（Ｓ６）。 The timing controller 10 receives the stop signal output from the welding robot controller 80, and outputs an operation signal toward the high-frequency pulse signal generator 20, the reflected pulse signal receiver 40, and the reflected pulse signal extractor 50 (S1). ). The high frequency pulse signal generator 20 receives this operation signal and transmits a high frequency pulse signal of several tens of MHz toward the power supply cable 100 as shown in FIG. 5 (S2). The high-frequency CTs 30a and 30b detect a high-frequency pulse signal (input wave) input to the power supply cable 100 and a reflected pulse signal (reflected wave) returned via the power supply cable 100, and the reflected pulse signal receiving unit 40 has a high frequency. These reflected pulse signals detected by the CTs 30a and 30b are received (S3). The reflected pulse signal storage unit 51 provided in the reflected pulse signal extraction unit 50 stores the reflected pulse signal (input and reflected pulse signal) received by the reflected pulse signal receiving unit 40 (S4). The value of the counter N that counts the number of transmissions of the high-frequency pulse is advanced by 1 (S5), and the processing of S2 to S5 is repeated until the value of the counter N reaches the preset NMAX. Therefore, the reflected pulse signal storage unit 51 stores NMAX reflected pulse signals (S6).
反射パルス信号記憶部５１にはたとえば図６に示すような反射パルス信号が記憶される。図中の入力波は、高周波パルス信号発生部２０から給電ケーブル１００に向けて出力された高周波パルスである。結線部反射波は、高周波パルス信号発生部２０の測定電路３５と給電ケーブル１００との接続点で反射して帰って来た反射波である。給電ケーブル１００に断線が存在する場合には図のような断線あり時反射波が現れるが、断線がないときには断線あり時反射波は現れない。終端反射波は溶接ガン９０で反射して帰って来た反射波である。給電ケーブル１００に断線が存在する場合に図のような断線あり時反射波が現れるのは、給電ケーブル１００の断線発生点においてインピーダンスが変化しているからである。 The reflected pulse signal storage unit 51 stores, for example, a reflected pulse signal as shown in FIG. The input wave in the figure is a high-frequency pulse output from the high-frequency pulse signal generation unit 20 toward the power supply cable 100. The connection portion reflected wave is a reflected wave that returns after being reflected at a connection point between the measurement electric path 35 of the high-frequency pulse signal generation unit 20 and the feeding cable 100. When the power supply cable 100 is disconnected, a reflected wave appears when there is a disconnection as shown in the figure, but when there is no disconnection, a reflected wave does not appear when there is a disconnection. The terminal reflected wave is a reflected wave that is reflected by the welding gun 90 and returned. The reason why the reflected wave appears when there is a disconnection as shown in the figure when there is a disconnection in the power supply cable 100 is that the impedance changes at the disconnection occurrence point of the power supply cable 100.
次に、反射パルス信号抽出部５０に設けられている到達時間演算部５３は、反射パルス信号記憶部５１に記憶されている複数の反射パルス信号のそれぞれの到達時間Ｔｎと基準反射パルス信号記憶部５２に記憶されている基準反射パルス信号の到達時間Ｔ０を演算する。これらの到達時間は、たとえば図６の波形で言えば、入力波が送信されてから終端反射波が受信されるまでに要した時間である。この到達時間の演算は、公知のＴＤＲ法を用いて行う。ここでのＴＤＲ法の説明は省略する。到達時間ＴｎとＴ０を求めるのは、給電ケーブル１００の使用環境、経年変化、温度変化などの要因によって給電ケーブル自体の静電容量は変化するが、その静電容量の変化は図７に示すように到達時間に大きな影響を与えることから、結果として、図８に示すように、パルス信号の到達時間が静電容量の変化に応じて変化してしまうため、これを補正する必要があるためである。すべての反射パルス信号の到達時間を求めたらその平均時間を算出する（Ｓ７）。 Next, the arrival time calculation unit 53 provided in the reflected pulse signal extraction unit 50 includes the arrival times Tn of the plurality of reflected pulse signals stored in the reflected pulse signal storage unit 51 and the reference reflected pulse signal storage unit. The arrival time T0 of the reference reflected pulse signal stored in 52 is calculated. These arrival times are, for example, the time taken from the transmission of the input wave to the reception of the terminal reflected wave in the waveform of FIG. The calculation of the arrival time is performed using a known TDR method. The description of the TDR method here is omitted. The arrival times Tn and T0 are obtained because the capacitance of the power supply cable itself changes depending on factors such as the usage environment of the power supply cable 100, aging, and temperature change. The change in the capacitance is shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 8, the arrival time of the pulse signal changes in accordance with the change in the capacitance, so that this needs to be corrected. is there. When the arrival times of all the reflected pulse signals are obtained, the average time is calculated (S7).
時間補正部５４は、複数の反射パルス信号の到達時間Ｔｎの平均と基準反射パルス信号の到達時間Ｔ０との比をとって反射パルス信号を時間補正する。つまり、図８におけるケーブル容量変化時の反射パルス信号の波形を時間遅れのない反射パルス信号の波形に重ねる校正処理を行う（Ｓ８）。次に、差分演算部５５は、時間補正後の反射パルス信号と基準反射パルス信号の差分を取って差分波形を演算する。その結果、給電ケーブル１００に断線が存在する場合に得られる差分波形は図９に示すような波形となる。この図における差分波形の信号レベル（波形の高さ）が給電ケーブル１００の劣化度合いを表す。したがって、波形の信号レベルによって給電ケーブル１００の劣化度合いを定量化することができる（Ｓ９）。 The time correction unit 54 corrects the reflected pulse signal in time by taking the ratio of the average of the arrival times Tn of the plurality of reflected pulse signals and the arrival time T0 of the reference reflected pulse signal. That is, a calibration process is performed to superimpose the waveform of the reflected pulse signal when the cable capacity changes in FIG. 8 on the waveform of the reflected pulse signal without time delay (S8). Next, the difference calculator 55 calculates a difference waveform by taking the difference between the reflected pulse signal after time correction and the reference reflected pulse signal. As a result, the differential waveform obtained when the power supply cable 100 is disconnected has a waveform as shown in FIG. The signal level (waveform height) of the differential waveform in this figure represents the degree of deterioration of the feeding cable 100. Therefore, the deterioration degree of the power feeding cable 100 can be quantified based on the signal level of the waveform (S9).
そして、ケーブル劣化判定部６０が有する信号レベル検知部６１は、反射パルス信号抽出部で抽出した特異の反射パルス信号における最大の信号レベルを検知する。比較部６３は、信号レベル検知部６１によって検知された最大の信号レベルと閾値記憶部６２に記憶されている劣化判定の閾値とを比較して、その信号レベルが閾値よりも大きければ給電ケーブル１００は交換を要するほどに劣化しているものと判定し、その信号レベルが閾値まで達していなければ給電ケーブル１００は交換を要するほどに劣化していないとの判定をする（Ｓ１０）。比較部６３は比較結果をディスプレイ７０に出力し、ディスプレイ７０はその結果、たとえばケーブル交換を指示する旨の表示をする（Ｓ１１）。 And the signal level detection part 61 which the cable degradation determination part 60 has detects the maximum signal level in the specific reflection pulse signal extracted by the reflection pulse signal extraction part. The comparison unit 63 compares the maximum signal level detected by the signal level detection unit 61 with the threshold value for deterioration determination stored in the threshold value storage unit 62, and if the signal level is greater than the threshold value, the power feeding cable 100 Is determined to have deteriorated enough to require replacement, and if the signal level does not reach the threshold value, it is determined that the power supply cable 100 has not deteriorated to require replacement (S10). The comparison unit 63 outputs the comparison result to the display 70, and the display 70 displays, for example, an instruction to replace the cable (S11).
以上のような処理を施すことによって、ケーブル素線の断線比率が小さな、従来はあまり正確に判定できなかったケーブル劣化検出域におけるケーブルの劣化状態をも高精度に検出することができるようになる。 By performing the processing as described above, it becomes possible to detect the deterioration state of the cable in the cable deterioration detection area, which has a small disconnection ratio of the cable strands and has not been determined so accurately in the past, with high accuracy. .
以上のように、本発明に係るケーブル劣化診断装置およびケーブル劣化診断方法によれば、高周波パルス信号発生部２０から給電ケーブル１００に至る測定電路３５にカップリングコンデンサ２５ａ、２５ｂを設けているので、既存の回路から給電ケーブルを遮断するための装置が必要でなくなり、高周波パルス信号を送信する部分の構成をシンプルにすることができる。また、高周波パルス信号はロボット制御装置８０の停止信号が出力されているときに送信するので、給電ケーブル１００の劣化診断を現場で常時監視しながら行うことができる。このため、給電ケーブル１００のタイムリーな交換が可能となり、ラインの停止防止による大幅な生産効率の向上と、溶接品質の安定化を図ることができる。また、ケーブル劣化診断作業の大幅な工数削減と検査時間の短縮も図ることができる。さらに、ケーブルの劣化診断は溶接電流のノイズを受けることなく行うことができるので、ノイズの影響を受けていない正確な反射パルスを受信することができるので、ケーブルの劣化状態を高精度で定量評価することができる。 As described above, according to the cable deterioration diagnosis device and the cable deterioration diagnosis method according to the present invention, the coupling capacitors 25a and 25b are provided in the measurement electric circuit 35 from the high-frequency pulse signal generator 20 to the power supply cable 100. A device for cutting off the power feeding cable from the existing circuit is no longer necessary, and the configuration of the portion for transmitting the high-frequency pulse signal can be simplified. Further, since the high-frequency pulse signal is transmitted when the stop signal of the robot control device 80 is being output, the deterioration diagnosis of the power supply cable 100 can be performed while constantly monitoring in the field. For this reason, the power supply cable 100 can be replaced in a timely manner, and the production efficiency can be greatly improved and the welding quality can be stabilized by preventing the line from being stopped. In addition, it is possible to greatly reduce the man-hours for cable deterioration diagnosis and shorten the inspection time. In addition, cable deterioration diagnosis can be performed without receiving noise from the welding current, so accurate reflected pulses that are not affected by noise can be received, so the cable deterioration state can be quantitatively evaluated with high accuracy. can do.
本発明はあらゆる種類のより線ケーブルの劣化診断に利用することができる。 The present invention can be used for deterioration diagnosis of all types of stranded cables.
１０ タイミング制御部、
２０ 高周波パルス信号発生部、
２５ａ、２５ｂ カップリングコンデンサ、
３０ａ、３０ｂ 高周波ＣＴ、
３５ 測定電路、
４０ 反射パルス信号受信部、
５０ 反射パルス信号抽出部、
６０ ケーブル劣化判定部、
７０ ディスプレイ、
１００ 給電ケーブル。
10 Timing control unit,
20 High-frequency pulse signal generator,
25a, 25b coupling capacitors,
30a, 30b high frequency CT,
35 Measuring circuit,
40 Reflected pulse signal receiver,
50 Reflected pulse signal extraction unit,
60 Cable deterioration judgment unit,
70 display,
100 Power supply cable.
Claims (11)
不活線状態であることが認識された場合に当該被検査ケーブルにパルス信号を送信するパルス信号送信手段と、
前記被検査ケーブルからの反射パルス信号を受信する反射パルス信号受信手段と、
当該反射パルス信号から前記被検査ケーブルが劣化している場合に現れる特異の反射パルス信号のみを抽出する抽出手段と、
抽出した特異の反射パルス信号の信号レベルが一定のレベルを超えているときに前記被検査ケーブルが劣化していると判定する判定手段と、
を有することを特徴とするケーブル診断装置。 A recognition means for recognizing that the cable to be inspected is in an inactive state,
A pulse signal transmission means for transmitting a pulse signal to the cable to be inspected when it is recognized that the state is inactive,
Reflected pulse signal receiving means for receiving a reflected pulse signal from the cable to be inspected;
Extraction means for extracting only the specific reflected pulse signal that appears when the cable to be inspected is deteriorated from the reflected pulse signal;
Determining means for determining that the cable to be inspected is deteriorated when the signal level of the extracted unique reflected pulse signal exceeds a certain level;
A cable diagnostic apparatus comprising:
前記認識手段は、前記制御装置から前記溶接ロボットの停止信号が出力されていないときには前記被検査ケーブルが不活線状態であると認識し、前記制御装置から前記溶接ロボットの停止信号が出力されているときには前記被検査ケーブルが活線状態であると認識することを特徴とする請求項３に記載のケーブル診断装置。 The production facility is a control device for a welding robot, the cable to be inspected is a power supply cable for a welding gun provided in the welding robot, and the operation status indicates whether a stop signal for the welding robot is output from the control device. And
The recognizing means recognizes that the cable to be inspected is in an inactive state when a stop signal of the welding robot is not output from the control device, and a stop signal of the welding robot is output from the control device. 4. The cable diagnostic apparatus according to claim 3, wherein the cable to be inspected is recognized as being in a live line state.
高周波パルス信号を発生する高周波パルス信号発生手段を有し、当該高周波パルス信号をカップリングコンデンサを介して前記被検査ケーブルに送信することを特徴とする請求項１に記載のケーブル診断装置。 The pulse signal transmission means includes
2. The cable diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising a high-frequency pulse signal generating means for generating a high-frequency pulse signal, wherein the high-frequency pulse signal is transmitted to the cable to be inspected via a coupling capacitor.
受信した反射パルス信号を記憶する反射パルス信号記憶手段と、
前記被検査ケーブルの基準反射パルス信号を記憶する基準反射パルス信号記憶手段と、
前記反射パルス信号の到達時間Ｔｎと前記基準反射パルス信号の到達時間Ｔ０を演算する到達時間演算手段と、
前記反射パルス信号の到達時間Ｔｎと前記基準反射パルス信号の到達時間Ｔ０の比をとって前記反射パルス信号を時間補正する時間補正手段と、
時間補正後の反射パルス信号と前記基準反射パルス信号の差分を演算する差分演算手段と、
を有し、
演算された差分を前記被検査ケーブルが劣化している場合に現れる特異の反射パルス信号とすることを特徴とする請求項１に記載のケーブル診断装置。 The extraction means includes
Reflected pulse signal storage means for storing the received reflected pulse signal;
Reference reflection pulse signal storage means for storing a reference reflection pulse signal of the cable to be inspected;
Arrival time calculating means for calculating the arrival time Tn of the reflected pulse signal and the arrival time T0 of the reference reflected pulse signal;
Time correction means for correcting the time of the reflected pulse signal by taking a ratio of the arrival time Tn of the reflected pulse signal and the arrival time T0 of the reference reflected pulse signal;
A difference calculating means for calculating a difference between the reflected pulse signal after time correction and the reference reflected pulse signal;
Have
2. The cable diagnosis apparatus according to claim 1, wherein the calculated difference is a unique reflected pulse signal that appears when the cable to be inspected is deteriorated.
抽出した特異の反射パルス信号における最大の信号レベルを検知する信号レベル検知手段と、
前記被検査ケーブルの劣化判定の閾値を記憶する閾値記憶手段と、
当該検知された最大の信号レベルと当該劣化判定の閾値とを比較する比較手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のケーブル診断装置。 The determination means includes
Signal level detection means for detecting the maximum signal level in the extracted unique reflected pulse signal;
Threshold storage means for storing a threshold for determining the deterioration of the cable to be inspected;
A comparing means for comparing the detected maximum signal level with the threshold value for determining the deterioration;
The cable diagnostic apparatus according to claim 1, comprising:
不活線状態であることが認識された場合に当該被検査ケーブルにパルス信号を送信する段階と、
前記被検査ケーブルからの反射パルス信号を受信する段階と、
当該反射パルス信号から前記被検査ケーブルが劣化している場合に現れる特異の反射パルス信号のみを抽出する段階と、
抽出した特異の反射パルス信号の信号レベルが一定のレベルを超えているときに前記被検査ケーブルが劣化していると判定する段階と、
を含むことを特徴とするケーブル診断方法。 Recognizing that the cable under test is in an inactive state,
Transmitting a pulse signal to the cable to be inspected when it is recognized that it is in an inactive line state;
Receiving a reflected pulse signal from the inspected cable;
Extracting only the specific reflected pulse signal that appears when the cable under test is deteriorated from the reflected pulse signal;
Determining that the inspected cable is deteriorated when the signal level of the extracted unique reflected pulse signal exceeds a certain level; and
A cable diagnostic method comprising:
受信した反射パルス信号を記憶する段階と、
前記反射パルス信号の到達時間Ｔｎとあらかじめ記憶されている基準反射パルス信号の到達時間Ｔ０を演算する段階と、
前記反射パルス信号の到達時間Ｔｎと前記基準反射パルス信号の到達時間Ｔ０の比をとって前記反射パルス信号を時間補正する段階と、
時間補正後の反射パルス信号と前記基準反射パルス信号の差分を演算する段階と、
を含み、
演算された差分を前記被検査ケーブルが劣化している場合に現れる特異の反射パルス信号とすることを特徴とする請求項９に記載のケーブル診断方法。 Extracting only the unique reflected pulse signal comprises:
Storing the received reflected pulse signal;
Calculating the arrival time Tn of the reflection pulse signal and the arrival time T0 of the reference reflection pulse signal stored in advance;
Taking the ratio of the arrival time Tn of the reflected pulse signal and the arrival time T0 of the reference reflected pulse signal to time-correct the reflected pulse signal;
Calculating a difference between the reflected pulse signal after time correction and the reference reflected pulse signal;
Including
The cable diagnosis method according to claim 9, wherein the calculated difference is a unique reflected pulse signal that appears when the cable to be inspected is deteriorated.
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