JP2009125917A - Control unit of industrial robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、産業用ロボットの制御装置に関し、特に、制御装置内のサーボアンプの故障を診断することが可能な産業用ロボットの制御装置に関する。 The present invention relates to an industrial robot control device, and more particularly to an industrial robot control device capable of diagnosing a failure of a servo amplifier in the control device.
従来、サーボアンプを備えた産業用ロボットの制御装置は、例えば図4に示すように構成されている。すなわち、ロボット本体1が具備する、各関節軸を動作させるためのサーボモータとしてのモータ2は、このモータ2を駆動制御するための制御装置4内のサーボアンプ5と配線3で接続され、このサーボアンプ5は、これを制御するコントローラ部6を上位の制御部として位置するように接続されている。このサーボアンプ5には、モータ2を駆動する制御信号を出力するパワー回路部7と、モータ2に流れる電流値および位置情報に基づいて異常を検出する異常検出回路部8とが設けられている。
Conventionally, a control device for an industrial robot provided with a servo amplifier is configured as shown in FIG. 4, for example. That is, a
この異常検出回路部8における異常検出においては、ロボット本体1の動作に関わるパラメータ(例えば、モータ2の位置、速度、電流といったモータ2をコントロールするパラメータ)が用いられ、異常が発生した場合はサーボアンプ5の上位に位置するコントローラ部6にて異常表示を行うようにしている。
しかしながら、この異常検出方法では、サーボアンプ5自体の故障検出精度が悪いという問題があり、さらに、例えば磁極劣化等のモータ2の故障やモータ2までの配線3の断線や地絡などといった実際にサーボアンプ5自体が故障していない場合でも、サーボアンプ5の故障と区別がつかないという問題がある。また、この異常検出方法の場合、オペレータ(作業者)が故障の発生状況や再度の動作確認等を試行錯誤的に実施することにより、サーボアンプ5の故障の原因を推測しなければならないという問題もある。さらに、係る試行錯誤的な実施はオペレータの経験や知識に負うところが大きいために故障の原因究明までのプロセスが大きく異なることになるので、故障の原因究明までに多くの時間を要するという問題もある。
However, in this abnormality detection method, there is a problem that the failure detection accuracy of the
この従来の異常検出方法における故障判断のプロセスについて、図5に示すフローチャートを参照して説明する。図5は、この従来の故障判断のプロセスをフローチャートにて示したものである。サーボアンプ5において異常を検出した際には(S301)、サーボアンプ5自体にて故障診断を行い(S302)、コントローラ部6にてこの異常を表示することによりオペレータに通知する(S303)。そして、オペレータがサーボアンプ5の異常か否かを究明し(S304)、サーボアンプ5の異常であるとオペレータが判断したならば(S304Y)、オペレータはサーボアンプ5の交換を行うことになる(S305)。
The failure determination process in this conventional abnormality detection method will be described with reference to the flowchart shown in FIG. FIG. 5 is a flowchart showing this conventional failure determination process. When an abnormality is detected in the servo amplifier 5 (S301), a failure diagnosis is performed by the
しかし、それ以外の故障の場合、例えばモータ2の故障や配線3の断線等の場合は(S304N)、オペレータは故障原因が見つかるまで異常発生の事象を何度も繰る返しながら究明していくか(S306)、あるいはサーボアンプ5、モータ2、配線3などの全ての構成要素を交換するか(S308)、といったことをオペレータが選択し実施することになる(S307)。
However, in the case of other failures, for example, in the case of failure of the
さらに、この従来の異常検出方法では、故障が発生した後での異常処理となるので、製造ラインを停止させた後にサーボアンプ5の交換などの作業を行うことになる。そのため、この従来の異常検出方法においては、生産性への影響が大きいということになる。
Further, in this conventional abnormality detection method, an abnormality process is performed after a failure has occurred, and therefore, operations such as replacement of the
一方、簡易的な故障診断方法として、サーボアンプ5の上位の制御部としてのコントローラ部6において故障原因に関連するパラメータによりシミュレーション波形を生成し、このシミュレーション波形と故障波形とを比較することにより故障原因を推論する技術が知られている(例えば特許文献1)。しかし、この方法はシミュレーション手法であるため実際の状況ではないので、正確かつ確実に異常を検出するものではなかった。
On the other hand, as a simple failure diagnosis method, a simulation waveform is generated with parameters related to the cause of failure in the controller unit 6 as a higher-level control unit of the
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するためのなされたものであり、サーボアンプ自体で自動的に故障診断を正確かつ確実に行うことが可能な産業用ロボットの制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems of the prior art, and provides an industrial robot control device capable of automatically and reliably performing failure diagnosis with a servo amplifier itself. The purpose is to do.
係る目的を達成するために、請求項1に係る発明では、ロボット本体が具備する各関節軸を動作させるモータを駆動制御するサーボアンプと、このサーボアンプを制御するコントローラ部と、を有する産業用ロボットの制御装置において、前記サーボアンプは、モータを駆動する制御信号を出力するパワー回路部と、このパワー回路部から出力された前記制御信号に基づいてサーボアンプの故障の有無を診断する故障診断プロセスを有する故障診断回路部と、モータに流れる電流値およびモータの位置情報に基づいて異常を検出する異常検出回路部と、この異常検出回路部において異常を検出していない場合には前記パワー回路部から出力された前記制御信号をモータへ入力させるように選択するとともに、異常検出回路部において異常を検出した場合には前記パワー回路部から出力された前記制御信号を前記故障診断回路部へ入力させるように選択するマルチプレクサと、を有することを特徴とする産業用ロボットの制御装置を提供した。 In order to achieve such an object, the invention according to claim 1 is an industrial application having a servo amplifier that drives and controls a motor that operates each joint axis of the robot body, and a controller unit that controls the servo amplifier. In the robot control device, the servo amplifier outputs a control signal for driving the motor, and a failure diagnosis for diagnosing whether or not the servo amplifier is faulty based on the control signal output from the power circuit unit A fault diagnosis circuit unit having a process, an abnormality detection circuit unit for detecting an abnormality based on a current value flowing through the motor and position information of the motor, and the power circuit when no abnormality is detected in the abnormality detection circuit unit The control signal output from the control unit is selected to be input to the motor, and the abnormality detection circuit unit detects an abnormality. When provided the control apparatus for an industrial robot, characterized in that it comprises a multiplexer for selecting so as to input the control signal output from the power circuit unit to the fault diagnostic unit.
この請求項1に係る発明によれば、ロボット本体の動作中に異常検出回路部において異常が検出された場合には、マルチプレクサがモータ側から故障診断回路部側に切替わるので、パワー回路部がモータとは遮断されるとともに故障診断回路部とは接続されることになる。そのため、異常検出回路部において異常が検出された場合には、モータの動作すなわちロボット本体の動作が直ちに停止されることになるとともに、サーボアンプ内部の故障診断回路部での故障診断プロセスが実行されることになる。この故障診断回路部での故障診断プロセスにおいては、マルチプレクサによる切替え動作により通常時はパワー回路部からモータへ出力されている制御信号をそのまま故障診断回路部に取り込み故障診断プロセスにおいて処理しているので、サーボアンプ自体の故障であるか否かを判断することができる。例えば、コントローラ部における動作プログラムにて規定する指令値どおりの出力がパワー回路部からでていなかった場合には、サーボアンプ自体の故障であると判断することができる。 According to the first aspect of the present invention, when an abnormality is detected in the abnormality detection circuit unit during the operation of the robot body, the multiplexer is switched from the motor side to the failure diagnosis circuit unit side. It is disconnected from the motor and connected to the failure diagnosis circuit unit. Therefore, when an abnormality is detected in the abnormality detection circuit unit, the operation of the motor, that is, the operation of the robot body is immediately stopped, and the failure diagnosis process in the failure diagnosis circuit unit inside the servo amplifier is executed. Will be. In the fault diagnosis process in the fault diagnosis circuit section, the control signal output from the power circuit section to the motor is normally taken into the fault diagnosis circuit section and processed in the fault diagnosis process by the switching operation by the multiplexer. It can be determined whether or not the servo amplifier itself is in failure. For example, when the output according to the command value defined by the operation program in the controller unit is not output from the power circuit unit, it can be determined that the servo amplifier itself is in failure.
また、請求項2に係る発明では、ロボット本体が具備する各関節軸を動作させるモータを駆動制御するサーボアンプと、このサーボアンプを制御するコントローラ部と、を有する産業用ロボットの制御装置において、前記サーボアンプは、モータを駆動する制御信号を出力するパワー回路部と、このパワー回路部から出力された前記制御信号に基づいてサーボアンプの故障の有無を診断する故障診断プロセスを有する故障診断回路部と、この故障診断回路部が具備するタイマがカウントアップした場合に前記パワー回路部から出力された前記制御信号を前記故障診断回路部へ入力させるマルチプレクサと、
を有することを特徴とする産業用ロボットの制御装置を提供した。
Further, in the invention according to
There is provided an industrial robot control device characterized by comprising:
この請求項2に係る発明によれば、ロボット本体を動作させていない時にサーボアンプとモータとの縁を自動的に切り、サーボアンプ内部の故障診断回路部における故障診断プロセスに入り、サーボアンプの内部回路の診断を実施することになる。これによりサーボアンプ自体の劣化等により故障が起こりうる状況であるか否かの判断を行う。この場合はサーボアンプに接続しているモータ配線との縁が切れているので、診断結果が異常値である場合にはサーボアンプ自体の異常であることは明白である。この異常すなわち劣化を検出した時には、コントローラ部に異常になる恐れがあることの警告を発することにより、オペレータに対してサーボアンプの交換を促すことになる。なお、この場合はサーボアンプの劣化であり完全な故障ではないので、このロボットシステムを含む製造ラインの稼働スケジュールを考慮し、製造ラインの計画的な停止中においてサーボアンプの交換を実施することにより、稼働停止による生産性への影響を防ぐことができる。 According to the second aspect of the present invention, when the robot body is not operated, the edge between the servo amplifier and the motor is automatically cut, and the failure diagnosis process in the failure diagnosis circuit section inside the servo amplifier is entered. The internal circuit will be diagnosed. In this way, it is determined whether or not a failure may occur due to deterioration of the servo amplifier itself. In this case, since the edge of the motor wiring connected to the servo amplifier is cut, it is clear that the servo amplifier itself is abnormal when the diagnosis result is an abnormal value. When this abnormality, that is, deterioration is detected, a warning is given to the controller that there is a possibility of an abnormality, thereby prompting the operator to replace the servo amplifier. In this case, the servo amplifier is deteriorated and is not a complete failure. Considering the operation schedule of the production line including this robot system, replacing the servo amplifier during planned shutdown of the production line This can prevent productivity from being affected by shutdown.
以上、述べたように、本発明によれば、故障診断時にはサーボアンプがモータや配線との縁が切れていることになるので、自動的にかつ確実にサーボアンプの故障を診断することが可能になるとともに、故障の発生要因がサーボアンプにあるか否かを正確に判断できることになった。これにより、オペレータの故障後の保守へのアプローチがより故障部位へと向くことになるので、故障修復時間を従来よりも短くすることができるものとなった。また、サーボアンプの故障劣化を診断することが可能となったので、異常となる前にサーボアンプの交換ができることになり、製造ラインの停止という最悪な状況を避けることができるものとなった。 As described above, according to the present invention, since the servo amplifier is disconnected from the motor and wiring at the time of failure diagnosis, it is possible to automatically and reliably diagnose the failure of the servo amplifier. At the same time, it was possible to accurately determine whether the cause of the failure was in the servo amplifier. As a result, the operator's approach to maintenance after a failure is more suitable for the failure part, and the failure repair time can be made shorter than before. In addition, since it is possible to diagnose the failure deterioration of the servo amplifier, the servo amplifier can be replaced before it becomes abnormal, and the worst situation of the production line being stopped can be avoided.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るサーボアンプ5を備えた産業用ロボットの制御装置4を含むロボットシステムの構成を示すブロック図である。なお、前述した従来の構成を示すブロック図である図4と同じ構成要素には同一符号を付している。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a robot system including an industrial robot controller 4 having a
図1に示すように、ロボット本体1が具備する、各関節軸を動作させるためのサーボモータとしてのモータ2は、このモータ2を駆動制御するための制御装置4内のサーボアンプ5と配線3で接続され、このサーボアンプ5は、これを制御するコントローラ部6を上位の制御部として位置するように接続されている。このサーボアンプ5内には、モータ2を駆動する制御信号を出力するパワー回路部7と、モータ2に流れる電流値および位置情報に基づいて異常を検出する異常検出回路部8とが設けられている。
As shown in FIG. 1, a
さらに、サーボアンプ5内には、スイッチング回路としてのマルチプレクサ(MUX)9と、サーボアンプ5の故障診断を行う故障診断回路部10とが設けられている。さらに、この故障診断回路部10は、パワー回路部7から出力された制御信号(例えば電流値や電圧値)を入力しこれを測定するセンサ12と、このセンサ12が測定した制御信号に基づいてパワー回路部7から指令値どおりの出力が出ているか否かを判断する故障診断プロセスを有する故障判断回路11を具備している。マルチプレクサ9は、通常動作時はパワー回路部7からの出力が配線3を介してモータ2に接続されこれを駆動するように動作するが、異常検出回路部8にて異常が検出された際には、異常検出回路部8からの異常信号の入力を受けて、パワー回路部7からの出力が故障診断回路部10が具備するセンサ12に接続されるように動作する。
Further, in the
次に、本発明の一実施形態に係る故障診断プロセスの第1の実施例を示すフローチャートである図2を参照して、ロボットシステムの通常運転時に異常検出回路部8にて異常が検出された際の処理の流れについて説明する。
Next, referring to FIG. 2 which is a flowchart showing a first example of the failure diagnosis process according to one embodiment of the present invention, an abnormality is detected by the abnormality
サーボアンプ5にて何らかの異常が異常検出回路部8にて検出された時(S101)、マルチプレクサ9の接続が故障診断回路部10側に切替わり、モータ2への接続を遮断し、縁を切る(S102)。その後に故障診断回路部10が動作し、コントローラ部6からパワー回路部7に対して基本的な動作パターン(例えば一定の電流やパルス的な電流のパターン)を出力するよう指令され、この指令を受けてパワー回路部7から出力される制御信号(例えば電流値や電圧値)をセンサ12にて測定する(S103)。そして、センサ12の測定値に基づいて、パワー回路部7において指令値どおりの出力が出ているか否かを故障判断回路11にて判断する(S104)。
When any abnormality is detected by the abnormality
このS104における判断において、指令値どおりの出力が出ていないものと判断された場合はサーボアンプ5の故障であると断定し(S104Y)、コントローラ部6に対してサーボアンプ5の異常であることを通知し、表示させる(S105)。一方、S104における判断において、指令値どおりの出力が出ているものと判断された場合はサーボアンプ5以外の故障であると断定し(S104N)、コントローラ部6に対してサーボアンプ5の外部すなわちモータ2または配線3の異常であることを通知し、表示させる(S107)。なお、前者のサーボアンプ5の異常であった場合は、オペレータはサーボアンプ5を交換し(S106)、一方、後者の(S108)サーボアンプ5の外部すなわちモータ2または配線3の異常であった場合は、オペレータはモータ2や配線3を交換することになる。
If it is determined in S104 that the output does not correspond to the command value, it is determined that the
以上述べたように、この第1の実施例によれば、ロボット本体1の動作中に異常検出回路部8において異常が検出された場合には、マルチプレクサ9がモータ2側から故障診断回路部10側に切替わるので、パワー回路部7がモータ2とは遮断されるとともに故障診断回路部10とは接続されることになる。そのため、異常検出回路部8において異常が検出された場合には、モータ2の動作すなわちロボット本体1の動作が直ちに停止されることになるとともに、サーボアンプ5内部の故障診断回路部10での故障診断プロセスが実行されることになる。この故障診断回路部10での故障診断プロセスにおいては、マルチプレクサ9による切替え動作により通常時はパワー回路部7からモータ2へ出力されている制御信号をそのまま故障診断回路部10に取り込み故障診断プロセスにおいて処理しているので、サーボアンプ5自体の故障であるか否かを判断することができる。
As described above, according to the first embodiment, when an abnormality is detected in the abnormality
以上、第1に実施例について説明した。この第1の実施例はロボットシステムの通常運転時に異常が検出された場合を示したものであったが、本実施形態のものは定期的に故障診断を行う場合にも適用可能である。そこで、本発明の一実施形態に係る故障診断プロセスの第2の実施例を示すフローチャートである図3を参照して、定期的に故障診断を行う際の処理の流れについて説明する。 The first embodiment has been described above. Although the first embodiment shows a case where an abnormality is detected during normal operation of the robot system, the present embodiment can also be applied to a case where a failure diagnosis is performed periodically. Therefore, a flow of processing when performing periodic failure diagnosis will be described with reference to FIG. 3 which is a flowchart showing a second example of the failure diagnosis process according to an embodiment of the present invention.
故障診断回路部10は、定期的な診断開始のための時計(タイマ)を有している。ここで、この時計(タイマ)がタイムアップすなわち診断時期になった際には(S201)、ロボット1の動作停止状態を確認し(S202)、停止しているならば(S202N)、マルチプレクサ9の接続が故障診断回路部10側に切替わり、モータ2への接続を遮断し、縁を切る(S203)。その後に故障診断回路部10が動作し、コントローラ部6からパワー回路部7に対して基本的な動作パターン(例えば一定の電流やパルス的な電流のパターン)を出力するように指令され、この指令を受けてパワー回路部7から出力される信号(例えば電流値や電圧値)をセンサ12にて測定する。そして、センサ12の測定値に基づいて、パワー回路部7において指令値どおりの出力が出ているか否かを判断する(S204)。このS204における判断において、指令値どおりの出力が出ていないものと判断された場合は(S205Y)、サーボアンプ5の故障であると断定し、コントローラ部6に対してサーボアンプ5の異常劣化中であることを通知し、表示させる(S206)。
The failure
以上述べたように、この第2の実施例によれば、ロボット本体1を動作させていない時にサーボアンプ5とモータ2との縁を自動的に切り、サーボアンプ5内部の故障診断回路部10における故障診断プロセスに入り、サーボアンプ5の内部回路の診断を実施することになる。これによりサーボアンプ5自体の劣化等により故障が起こりうる状況であるか否かの判断を行う。この場合はサーボアンプ5に接続しているモータ2との縁が切れているので、診断結果が異常値である場合にはサーボアンプ5自体の異常であることは明白である。この異常すなわち劣化を検出した時には、コントローラ部6に異常になる恐れがあることの警告を発することにより、サーボアンプ5の交換をオペレータに対して促すことになる。なお、この場合はサーボアンプ5の劣化であり完全な故障ではないので、このロボットシステムを含む製造ラインの稼働スケジュールを考慮し、製造ラインの計画的な停止中においてサーボアンプ5の交換を実施することにより、稼働停止による生産性への影響を防ぐことができる。
As described above, according to the second embodiment, when the robot body 1 is not operated, the edge between the
以上、本発明の一実施形態について説明した。本実施形態によれば、故障診断時にはサーボアンプ5がモータ2や配線3との縁が切れていることになるので、自動的にかつ確実にサーボアンプ5の故障を診断することが可能になるとともに、故障の発生要因がサーボアンプ5にあるか否かを正確に判断できることになる。これにより、オペレータの故障後の保守へのアプローチがより故障部位へと向くことになるので、故障修復時間を従来よりも短くすることができる。また、サーボアンプ5の故障劣化を診断することが可能となるので、異常となる前にサーボアンプの交換ができることになり、製造ラインの停止という最悪な状況を避けることができる。
The embodiment of the present invention has been described above. According to the present embodiment, since the
1 ロボット本体
2 モータ
3 配線
4 制御装置
5 サーボアンプ
6 コントローラ部
7 パワー回路部
8 異常検出回路部
9 マルチプレクサ
10 故障診断回路部
11 故障判断回路
12 センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Robot
Claims (2)
前記サーボアンプは、
前記モータを駆動する制御信号を出力するパワー回路部と、
該パワー回路部から出力された前記制御信号に基づいてサーボアンプの故障の有無を診断する故障診断プロセスを有する故障診断回路部と、
前記モータに流れる電流値および前記モータの位置情報に基づいて異常を検出する異常検出回路部と、
該異常検出回路部において異常を検出していない場合には前記パワー回路部から出力された前記制御信号を前記モータへ入力させるように選択するとともに、前記異常検出回路部において異常を検出した場合には前記パワー回路部から出力された前記制御信号を前記故障診断回路部へ入力させるように選択するマルチプレクサと、
を有することを特徴とする産業用ロボットの制御装置。 In a control apparatus for an industrial robot having a servo amplifier that drives and controls a motor that operates each joint axis included in the robot body, and a controller unit that controls the servo amplifier,
The servo amplifier is
A power circuit unit that outputs a control signal for driving the motor;
A failure diagnosis circuit unit having a failure diagnosis process for diagnosing the presence or absence of a failure of the servo amplifier based on the control signal output from the power circuit unit;
An abnormality detection circuit unit for detecting an abnormality based on a current value flowing through the motor and position information of the motor;
When no abnormality is detected in the abnormality detection circuit unit, the control signal output from the power circuit unit is selected to be input to the motor, and when an abnormality is detected in the abnormality detection circuit unit Is a multiplexer that selects the control signal output from the power circuit unit to be input to the fault diagnosis circuit unit;
An industrial robot control apparatus comprising:
前記サーボアンプは、
前記モータを駆動する制御信号を出力するパワー回路部と、
該パワー回路部から出力された前記制御信号に基づいてサーボアンプの故障の有無を診断する故障診断プロセスを有する故障診断回路部と、
該故障診断回路部が具備するタイマがカウントアップした場合に前記パワー回路部から出力された前記制御信号を前記故障診断回路部へ入力させるマルチプレクサと、
を有することを特徴とする産業用ロボットの制御装置。 In a control apparatus for an industrial robot having a servo amplifier that drives and controls a motor that operates each joint axis included in the robot body, and a controller unit that controls the servo amplifier,
The servo amplifier is
A power circuit unit that outputs a control signal for driving the motor;
A failure diagnosis circuit unit having a failure diagnosis process for diagnosing the presence or absence of a failure of the servo amplifier based on the control signal output from the power circuit unit;
A multiplexer for inputting the control signal output from the power circuit unit to the failure diagnosis circuit unit when the timer included in the failure diagnosis circuit unit counts up;
An industrial robot control apparatus comprising:
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A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20101026 |
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A072 | Dismissal of procedure |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20120403 |