JP2018099748A - ブレーキ付きモータのブレーキ診断システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーキ付きモータのブレーキの状態を安全且つ正確に診断する。【解決手段】ブレーキ診断システム１００は、ブレーキ付きモータによって駆動されるロボットアーム１０２と、ケーブルＬ１を介してロボットアーム１０２を制御する制御装置１０３とを備えるロボット１０においてブレーキの異常を診断するシステムである。このシステムは、制御装置１０３とケーブルＬ１との間に配置され、ケーブルＬ１のモータＭのブレーキライン６５に電圧を供給するための端子と制御装置１０３によって生成されるモータ用の電力をケーブルＬ１のモータ動力線６１〜６３に供給するライン１１と、を有するバイパスユニット１と、前記端子に接続され、ブレーキＢにブレーキ電圧を供給するとともに、ブレーキＢが解除されたときの電圧を測定するように構成された測定ユニット２と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、ブレーキ付きモータのブレーキ異常を診断するシステム及び方法に関する。

一般に、産業用ロボットは、ブレーキ付きのモータを備えている。モータを遮断する際には、ロボットの姿勢を維持するためにブレーキが使用されている。ブレーキの摩擦板は長期間使用されることにより、摩耗する、又は、ブレーキの摩擦板にグリス、油などのごみが溜まる。その結果、ブレーキの制動トルクが低下する。制動トルクが大幅に低下すると、モータのサーボ制御をオフしたときにロボットがその姿勢を維持できなくなる。

モータの出力軸に例えば重力が作用している場合、つまり軸が重力軸である場合にこのような状況になると、重力軸が落下する可能性がある。このため、従来から、ブレーキの制動トルクの低下を診断する方法がある。

例えば特許文献１には、ブレーキの作動電流を検出してブレーキの状態（保持／開放）と、指令値（保持／開放）とを比較してブレーキ回路の異常を判断するブレーキの故障検出方法が開示されている。また、特許文献２には、モータが励磁されていて且つブレーキが作動している状態において、ブレーキに異常が在るか否かを判断する方法が開示されている。この方法では、所定の移動指令と回転位置との間の位置偏差が所定の閾値以上であるか否かを比較し、位置偏差が所定の閾値以上である場合には、ブレーキに異常があると判断する。特許文献３には、ブレーキが作動している状態において、ブレーキの異常の有無を判断する方法が開示されている。この方法では、モータの診断開始位置からの移動量を算出し、算出した移動量と閾値とを比較してブレーキの異常の有無を判定する。

特開２００３−０３２８７９号公報 特開２０１４−０１０５４６号公報 特開２０１６−１０１６４３号公報

しかし、上記従来の方法では、ブレーキの摩擦板の状態を正確に知ることができない。このため、ブレーキ異常診断の正確性には改善の余地があった。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ブレーキ付きモータのブレーキの状態を安全且つ正確に診断することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のある形態に係るブレーキ診断システムは、ブレーキ付きモータによって駆動されるロボットアームと、ケーブルを介して前記ロボットアームを制御する制御装置とを備えるロボットにおいて前記ブレーキの異常を診断するシステムであって、前記制御装置と前記ケーブルとの間に配置され、前記ケーブルの前記モータのブレーキラインに電圧を供給するための端子と、前記制御装置によって生成される前記モータ用の電力を前記ケーブルの前記モータ動力線に供給するラインと、を有するバイパスユニットと、
前記端子に接続され、前記ブレーキにブレーキ電圧を供給するとともに、前記ブレーキが解除されたときの電圧を測定するように構成された測定ユニットと、を備える。

上記構成によれば、モータをサーボ制御しつつブレーキが解除されたときの電圧（吸引電圧）を測定することにより、ロボットアームの自重落下を防ぎつつブレーキの異常（摩擦板の摩耗状態等）を、安全且つ正確に診断することができる。

前記ブレーキは、非励磁作動型の電磁ブレーキであって、前記バイパスユニットは、前記制御装置によって生成され、前記モータのサーボ制御の状態を示すサーボ制御監視信号を出力し、前記サーボ制御監視信号を受信し、前記モータがサーボ制御されていることを検出した場合は前記測定ユニットへ電源電圧を供給し、前記モータがサーボ制御されていないことを検出した場合は、前記測定ユニットへの電源電圧の供給を停止するように構成された安全ユニットを更に備えてもよい。

上記構成によれば、例えば電圧の測定中になんらかの事象により、サーボ制御がオフした場合は、測定ユニットに電源電圧が供給されなくなるので、測定が直ちに中断され、非励磁作動型の電磁ブレーキが作動する。これにより、ロボットアームの自重落下を防ぎつつ安全な測定が実現できる。

前記測定ユニットは、前記ブレーキが解除されたときの測定電圧が所定の電圧値を超えているか否かを判定することによって、前記ブレーキの異常を診断してもよい。

前記ロボットアームは、垂直多関節型のロボットアームであってもよい。

上記構成によれば、ロボットアームの垂直軸の自重落下を防ぎつつブレーキの異常（摩擦板の摩耗状態等）を診断することができる。

本発明のその他の形態に係るブレーキ診断方法は、ブレーキ付きモータによって駆動されるロボットアームと、ケーブルを介して前記ロボットアームを制御する制御装置とを備えるロボットにおいて前記ブレーキの異常を診断する方法であって、前記制御装置と前記ケーブルとの間にバイパスユニットを配置し、前記バイパスユニットにより、前記制御装置によって生成される前記モータ用の電力を前記ケーブルの前記モータ動力線に供給するステップと、前記ケーブルの前記モータのブレーキラインに電圧を供給するための端子に接続された測定ユニットにより、前記ブレーキにブレーキ電圧を供給するとともに、前記ブレーキが解除されたときの電圧を測定するステップと、を含む。

本発明は、以上に説明した構成を有し、ブレーキ付きモータのブレーキの状態を安全且つ正確に診断することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るブレーキ診断システムの構成を示す図である。 図２は、図１のロボットアームに設けられたブレーキ付きモータの構成の一例を示す図である。 図３は、図１の制御装置とブレーキ診断システムの具体的な構成の一例を示すブロック図である。 図４は、ブレーキ診断方法の手順を示すフローチャートである。 図５は、ブレーキの異常発生のメカニズムを説明するためのである。 図６は、ブレーキの吸引電圧とブレーキギャップとの関係を示すグラフの一例である。 図７は、比較例のブレーキ診断システムの構成を示す図である。

以下、好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一または相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を模式的に示したものである。

［ロボット］
図１は、本発明の一実施形態に係るブレーキ診断システムの構成を示す図である。図１に示すように、ブレーキ診断システム１００は、ロボット１０のブレーキの異常を診断するシステムである。本実施形態のロボット１０は、ベース１０１と、ブレーキ付きモータによって駆動されるロボットアーム１０２と、ケーブルＬ１を介してロボットアーム１０２を制御する制御装置１０３と、を含んで構成される。

ロボットアーム１０２は、ベース１０１の上に支持された複数の関節を有する垂直多関節型のロボットアームであって、複数のリンクが順次連結されて構成されている。ロボットアーム１０２の先端にはエンドエフェクタ（図示略）が装着される。各関節には、それが連結する２つの部材を相対的に回転させるアクチュエータの一例としてのブレーキ付きモータＳＭが設けられている。

［ブレーキ付きモータ］
ブレーキ付きモータＳＭは、例えば、制御装置１０３によってサーボ制御されるサーボモータである。また、各関節には、駆動モータの回転位置を検出するための位置検出器Ｅが設けられている。位置検出器Ｅは、例えばエンコーダである。

図２は、ロボットアーム１０２の関節に設けられたブレーキ付きモータの構成の一例を示す図である。図２に示すように、ブレーキ付きモータＳＭは、回転力を出力するモータＭと、ブレーキＢと、位置検出器Ｅとを有する。なお、以下において「負荷側」とはモータＭに対して負荷が取り付けられる方向、すなわちこの例ではシャフト４２が突出する方向（図２の下側）を指し、「反負荷側」とは負荷側の反対方向（図２の上側）を指す。

モータＭは、シャフト４２と、フレーム４１と、フレーム４１の負荷側端部に設けられた負荷側ブラケット４３と、フレーム４１の反負荷側端部に設けられた反負荷側ブラケット（以下、プレートともいう）４４とを備える。負荷側ブラケット４３及び反負荷側ブラケット（プレート）４４には、負荷側軸受及び反負荷側軸受（図示せず）がそれぞれ設けられ、シャフト４２はこれら軸受を介して回転自在に支持される。

またモータＭは、シャフト４２に設けられた回転子４５と、フレーム４１の内周面に設けられた固定子４６とを有する。回転子４５には、例えば複数の永久磁石（図示せず）が設けられる。固定子４６は、環状に配置された固定子鉄心と、固定子鉄心の複数のティース部に巻回された複数の電機子巻線とを備える（いずれも図示せず）。

ブレーキＢは、モータＭの反負荷側に配置されており、シャフト４２の停止保持又は制動を行う。なお、ブレーキＢをモータＭの負荷側に配置してもよい。ブレーキＢは、ブレーキカバー（図示せず）によって覆われている。ブレーキＢは、円筒状のフィールドコア４７と、フィールドコア４７の負荷側に対向配置された円環状のアーマチュア４８と、アーマチュア４８とプレート（反負荷側ブラケット）４４との間に配置されたブレーキディスク４９とを有する。

フィールドコア４７は、ボルト５０によりプレート（反負荷側ブラケット）４４に固定される。フィールドコア４７には、複数の制動ばね５１が設けられる。制動ばね５１は、アーマチュア４８を押圧して負荷側へ付勢する。またフィールドコア４７には、コイル５２が設けられる。コイル５２は通電時に磁気吸引力を発生し、制動ばね５１の付勢力に抗してアーマチュア４８を反負荷側へ吸引する。アーマチュア４８は、磁性体（鋼板等）で構成される。

ブレーキディスク４９は、ハブ５３を介してシャフト４２に固定される。ブレーキディスク４９の負荷側及び反負荷側の両面には、環状の摩擦板５４が取り付けられる。ブレーキディスク４９は、シャフト４２の軸方向へスライド可能に構成される。

ブレーキＢは、非励磁作動型の電磁ブレーキである。ブレーキＢは、コイル５２が通電されていない状態（非励磁状態）では、アーマチュア４８が制動ばね５１のばね力によりプレート４４方向（負荷側）へ押圧される。アーマチュア４８とプレート４４によりブレーキディスク４９及び摩擦板５４が挟み込まれる。このときフィールドコア４７とアーマチュア４８との間にはギャップ５５が生じる。この結果、電源遮断時にシャフト４２の停止保持又は回転が制動される。この状態が、ブレーキＢの作動状態である。

一方、コイル５２が通電されている状態（励磁状態）では、コイル５２による磁気吸引力によりアーマチュア４８がコイル５２側（反負荷側）へ移動する。アーマチュア４８とプレート４４との間にギャップ５５分の隙間が生じ、ブレーキディスク４９及び摩擦板５４がフリーになる。この結果、モータＭの可動時にブレーキディスク４９は上記制動から開放されて、シャフト４２が回転可能となる。この状態が、ブレーキＢの解除状態である。

位置検出器Ｅは、ブレーキＢの反負荷側に配置され、シャフト４２に連結される。なお、位置検出器Ｅをこれ以外の位置、例えばモータＭとブレーキＢとの間に配置してもよい。そして、位置検出器Ｅは、シャフト４２の回転位置（回転角度等）を検出することにより、モータＭのモータ位置（回転角度等）を検出し、検出位置のデータを出力する。なお、位置検出器Ｅは、モータＭのモータ位置に加えて又は代えて、モータＭの速度（回転速度、角速度等）及びモータＭの加速度（回転加速度、角加速度等）の少なくとも一方を検出してもよい。

［制御装置］
図３は、制御装置１０３とブレーキ診断システム１００（図１）の具体的な構成の一例を示すブロック図である。図３に示すように、制御装置１０３は、交流電源１１０と、ＡＣ／ＤＣ変換部１１１と、平滑用コンデンサ１１２と、電力変換器１１３と、駆動回路１１４と、制御部１１５と、ブレーキ回路電源１１６とを備える。制御装置１０３は、例えばロボットコントローラで構成され、ケーブルＬ１を介してロボットアーム１０２を制御する。ケーブルＬ１は、モータＭに動力を供給するモータ動力線６１〜６３と、位置検出器Ｅからのデータを伝達する信号線６４と、ブレーキＢにブレーキ電圧を供給するブレーキライン６５とを含んで構成される。ここではケーブルＬ１を構成するラインは、説明の都合上、一つのブレーキ付きモータＳＭに応じたもののみ示している。

電力変換器１１３は、対応するモータＭに電力を制御しながら供給して該モータＭの動作をそれぞれ制御する。電力変換器１１３は、直流電力を交流電力に変換する機器であって、例えば、６つの半導体スイッチング素子を有する三相ブリッジインバータ回路である。本実施の形態では、６つの半導体スイッチング素子は、還流ダイオードが逆並列接続された６つのＩＧＢＴで構成される。

駆動回路１１４は、電力変換器１１３を構成する上記半導体スイッチング素子の制御端子にモータＭの動作を制御するための制御信号に従った駆動信号を出力して該半導体スイッチング素子を駆動する。本実施の形態では、駆動回路１１４は、ＩＧＢＴのゲート端子に駆動信号を出力してＩＧＢＴを駆動する。

ＡＣ／ＤＣ変換部１１１は、例えば、交流電源１１０から出力された三相交流電力を直流電力に変換して出力する。この直流電力が、電力変換器１１３に供給される。本実施の形態では、ＡＣ／ＤＣ変換部１１１は、三相全波整流回路であって、６つのダイオードで構成されたブリッジ整流回路である。また、平滑用コンデンサ１１２により、直流出力電圧を平滑化させている。

制御部１１５は、ロボット１０を制御する制御装置１０３全体の制御を司るものであってモータＭやブレーキＢを制御する。制御部１１５は、例えばマイクロコントローラ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡと、ＲＯＭやＲＡＭ等からなるメモリなどで構成されもよい。制御部１１５は、互いに分散制御する複数の制御器によって構成されてもよい。

ブレーキ回路電源１１６は、本実施の形態では、平滑用コンデンサ１１２により平滑化された直流出力電圧（例えば２００Ｖ）を、ブレーキ電圧（例えば２４Ｖ）に降圧して、ケーブルＬ１（ブレーキライン）を介してブレーキＢに供給する。制御装置１０３は、モータＭがサーボ制御されている場合は、ブレーキＢを解除するためにブレーキ電圧を供給し、モータＭがサーボ制御されていない場合はブレーキＢを作動させるためにブレーキ電圧を供給しない。後述するブレーキ診断システム１００では、制御装置１０３によって生成されるブレーキ電圧は、モータＭのサーボ制御の状態を示すサーボ制御監視信号として使用される。

［ブレーキ診断システム］
ブレーキ診断システム１００は、ロボットアーム１０２に設けられたブレーキ付きモータＳＭのブレーキＢの異常を診断するシステムである。図３に示すように、ブレーキ診断システム１００は、バイパスユニット１と、測定ユニット２と、安全ユニット３とを備える。

バイパスユニット１は、制御装置１０３とケーブルＬ１との間に配置される。ケーブルＬ１は、通常のロボット動作（ブレーキ診断を除く）では、制御装置１０３に接続されるが、ブレーキ診断時には、バイパスユニット１を介して制御装置１０３に接続される。バイパスユニット１は、制御装置１０３に接続されるコネクタ１ａと、制御装置１０３によって生成されるモータ用の電力を供給するための複数のライン１１と、ケーブルＬ１に接続されるコネクタ１ｂと、を有する。

制御装置１０３側のコネクタ１ａは、制御装置１０３によって生成されるモータ用の電力を、ライン１１に供給するための端子と、ライン１１からの位置検出器Ｅのデータを制御装置１０３に伝送するための端子と、安全ユニット３のケーブルＬ３に接続され、制御装置１０３によって生成されるブレーキ電圧をケーブルＬ３に供給するための端子と、を有する。制御装置１０３は、モータＭがサーボ制御されている場合は、ブレーキＢを解除するためにブレーキ電圧を供給し、モータＭがサーボ制御されていない場合はブレーキＢを作動させるためにブレーキ電圧を供給しない。本実施形態のブレーキ診断では、サーボ制御によって、ロボットアーム１０２はモータＭに動力が供給されてロボット１０の姿勢制御において現状姿勢に保持される。ここでは、制御装置１０３によって生成されるブレーキ電圧は、モータＭのサーボ制御の状態を示すサーボ制御監視信号として使用される。つまり、バイパスユニット１は、サーボ制御監視信号を、ケーブルＬ３を介して安全ユニット３に出力する。

ケーブルＬ１側のコネクタ１ｂは、ライン１１からのモータ用の電力をケーブルＬ１の動力線６１〜６３に供給するための端子と、ケーブルＬ１の位置検出器Ｅの信号線６４からのデータをライン１１に伝送するための端子と、測定ユニット２のケーブルＬ２に接続され、測定ユニット２からケーブルＬ１のモータのブレーキライン６５にブレーキ電圧を供給するための端子と、を有する。

測定ユニット２は、バイパスユニット１とケーブルＬ２を介して接続され、安全ユニット３とケーブルＬ４を介して接続される。ケーブルＬ２は、バイパスユニット１において取り出されたブレーキライン６５を含んで構成される。測定ユニット２は、ＡＣ／ＤＣ変換部２１と、ブレーキ回路電源２２と、吸引電圧測定部２３と、を有する。ＡＣ／ＤＣ変換部２１は、安全ユニット３から供給される単相交流電力を直流電力に変換してブレーキ回路電源２２に出力する。ブレーキ回路電源２２は、ケーブルＬ２に接続され、ＡＣ／ＤＣ変換部２１から出力される直流電力の電圧（例えば１００Ｖ）を、所定の電圧に降圧して、ケーブルＬ２及びＬ１を介してブレーキＢに供給する。ブレーキＢは、ブレーキ回路電源２２からの電圧が低い場合には作動状態にあり、ブレーキ回路電源２２からの電圧が高い場合には解除状態となる。作動状態から一定の電圧以上となると解除状態に移行する。このブレーキＢは、ブレーキ回路電源２２からのブレーキ電圧の供給によって、ブレーキＢの作動状態と解除状態との切り替えが可能である。ブレーキ回路電源２２は、測定時には、ブレーキＢへの供給電圧を低い状態から徐々に上昇させることにより、ブレーキＢを作動状態から解除状態に移行させる。

吸引電圧測定部２３は、ロボットアーム１０２がサーボ制御されている間、ブレーキ回路電源２２から供給されるブレーキ電圧の上昇によって、ブレーキＢが作動状態から解除状態に移行したときの電圧を測定するように構成される。この作動状態から解除状態に移行する際の電圧を吸引電圧という。

安全ユニット３は、バイパスユニット１とケーブルＬ３を介して接続され、測定ユニット２とケーブルＬ４を介して接続される。安全ユニット３は、交流電源３０と、サーボ制御ＯＮ／ＯＦＦ検出部３１と、電力供給遮断部３２とを備える。ケーブルＬ３は、バイパスユニット１からのサーボ制御監視信号を伝送するための信号線を含んで構成される。測定ユニット２と安全ユニット３とはケーブルＬ４を介して接続される。ケーブルＬ４は、安全ユニット３から交流電圧（交流電源３０）を伝送する電力ケーブルを含んで構成される。サーボ制御ＯＮ／ＯＦＦ検出部３１は、ケーブルＬ３を介してバイパスユニット１からのサーボ制御監視信号を受信し、モータＭがサーボ制御されていないことを検出した場合は、電力供給遮断部３２に電力供給の遮断命令を送信する。電力供給遮断部３２は、遮断命令を受信した場合は測定ユニット２への電源電圧の供給を遮断するように構成される。

［ブレーキ診断方法］
次に、ブレーキ診断システム１００によるブレーキＢの診断手順について図４のフローチャートを用いて説明する。ブレーキ診断に先立って、測定者は、ケーブルＬ１のコネクタを制御装置１０３から切り離し、ケーブルＬ１をバイパスユニット１に接続するとともに、バイパスユニット１を制御装置１０３に接続する。そして、バイパスユニット１を測定ユニット２及び安全ユニット３にそれぞれ接続する（図１参照）。

まず、本ブレーキ診断ではロボットアーム１０２をサーボ制御する（図４のステップＳ１）。例えば測定対象となるブレーキ付きモータＳＭをサーボ制御する。バイパスユニット１によって制御装置１０３によって生成されるモータ用の電力がケーブルＬ１のモータ動力線６１〜６３に供給される（図３参照）。このときロボットアーム１０２は、サーボ制御によって、モータＭに動力が供給されてロボット１０の姿勢制御において現状姿勢が保持されている。

次に、測定ユニット２によりブレーキＢにブレーキ電圧を供給するとともにブレーキの吸引電圧を測定する（図４のステップＳ２）。具体的には、ブレーキ回路電源２２は、ロボットアーム１０２がサーボ制御されている間、ブレーキＢへの供給電圧を低い状態から徐々に上昇させることにより、ブレーキＢを作動状態から解除状態に移行させる。一方、吸引電圧測定部２３は、サーボ制御の間、ブレーキ回路電源２２から供給されるブレーキ電圧の上昇によって、ブレーキＢが作動態から解除状態に移行したときの電圧（吸引電圧）を測定する。

測定ユニット２は、吸引電圧が所定の電圧値を超えているか否かを判定する（図４のステップＳ３）。図５は、ブレーキＢの異常発生のメカニズムを説明するためのである。図５に示すように、制動使用により、プレート４４が摩耗し、摩耗粉７０が発生する（Ａ）。また、制動使用により、アーマチュア４８が摩耗し、摩耗粉７１が発生する（Ｂ）。正逆反転により、ハブ５３が摩耗し、摩耗粉７２が発生する（Ｃ）。空転及び制動使用により、摩擦板５４が摩耗し、摩耗粉７３が発生する（Ｄ）。摩耗粉７３は磁力によって吸引される。ギャップ５５に摩耗粉が入り、プレスされて固まり、アーマチュア４８の動作を阻害する。このように、ブレーキの摩擦板５４は長期間使用されることにより、ブレーキの摩擦板５４が摩耗する等の要因により、フィールドコア４７（コイル）との隙間（ギャップ５５）が大きくなる。

図６は、ブレーキＢの吸引電圧とブレーキギャップとの関係を示すグラフの一例である。グラフの縦軸は吸引電圧（Ｖ）を示し、横軸はギャップ（ｍｍ）を示している。図６に示すように、ブレーキの摩擦板５４が摩耗する等の要因により、ギャップが大きくなるとそれに比例して吸引電圧も上昇する。そして、限界ギャップ（０．５ｍｍｍ）を超えると、その結果、吸引電圧は１７．４Ｖよりも大きくなる。吸引電圧はブレーキＢの摩擦板５４にグリス、油などのごみが溜まった場合でも摩擦板の動きが鈍くなるため上昇する。従って、ブレーキＢが解除されたときの測定電圧（吸引電圧）が１７．４Ｖを超えているか否かを判定し、吸引電圧が１７．４Ｖを超えている場合は、ブレーキが異常であると診断し（図４のステップＳ４）、吸引電圧が１７．４Ｖ以下であればブレーキが正常であると診断することができる（図４のステップＳ５）。

一方、本実施形態のブレーキ診断システム１００ではブレーキ診断においてモータＭのサーボ制御の状態が監視される。安全ユニット３は、バイパスユニット１からのサーボ制御監視信号を受信し、モータＭがサーボ制御されていないことを検出した場合は、測定ユニット２への電源電圧の供給を遮断する（図３参照）。これにより、例えば吸引電圧の測定中になんらかの事象により（例えば制御装置１０３の電源オフ）、サーボ制御がオフした場合であっても、測定ユニット２に電源電圧が供給されなくなるので、測定が直ちに中断され、非励磁作動型の電磁ブレーキＢが作動する。これにより、ロボットアーム１０２の自重落下を防ぎつつ安全な測定が実現できる。

［比較例］
次に、従来の測定方法と比較しつつ本実施形態による効果を説明する。図７は、比較例のブレーキ診断システム１００Ａの構成を示す図である。図７に示すように、比較例のシステム１００Ａでは、制御装置１０３はロボットアーム１０２から完全に切り離され、測定装置２０１のみがケーブルＬ１を介してロボットアーム１０２に接続されていた。この測定装置２０１は、ブレーキの吸引電圧を測定する間は、ロボットアーム１０２をサーボ制御することができない。そこで、従来の測定では、ロボットアーム１０２をクレーン２００で吊り下げることにより、測定対象となる重力軸の落下を防ぐようにしていた。しかし、測定装置２０１において軸設定を誤った場合、他の軸を自重落下させてしまう可能性があった。

これに対し、本実施形態によれば、モータＭをサーボ制御しつつブレーキの吸引電圧を測定するので、ロボットアーム１０２の自重落下を防ぎつつブレーキの異常（摩擦板の摩耗状態等）を診断することができる（図１参照）。

（その他の実施の形態）
尚、本実施形態のブレーキ診断システム１００は、安全ユニット３を備えていたが、バイパスユニット１と測定ユニット２で構成されてもよい。

また、本実施形態では、ブレーキ診断システム１００は、ブレーキＢの吸引電圧を測定したが、ブレーキＢが、制動状態において、所定の保持回転トルクでも制動状態を維持できるかの測定を行ってもよい。

また、ブレーキ回路電源２２からの供給電圧が高い状態から徐々に下降する場合には、解除状態から制動状態に移行することになる。この解除状態から制動状態に移行する際の電圧を釈放電圧という。ブレーキ診断システム１００が、この釈放電圧と上記吸引電圧との両方の測定を行ってもよい。

また、ブレーキ診断システム１００は、ブレーキ回路電源２２からの電圧を徐々にではなく、瞬時に上昇させた際に、制動状態から解除状態に移行する際にかかる時間（吸引時間）を測定してもよい。

また、ブレーキ診断システム１００は、ブレーキ回路電源２２の電圧を徐々にではなく、瞬時に下降させた際に、解除状態から制動状態に移行する際にかかる時間（釈放時間）を測定してもよい。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造および／または機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明は、ブレーキ付きモータを備えるロボットのブレーキ診断に有用である。

１ バイパスユニット
２ 測定ユニット
３ 安全ユニット
１０ ロボット
１００ ブレーキ診断システム
１０１ ベース
１０２ ロボットアーム
１０３ 制御装置（ロボットコントローラ）
Ｌ１〜Ｌ４ ケーブル
ＳＭ ブレーキ付きモータ，Ｍ モータ，Ｂ ブレーキ，Ｅ 位置検出器

Claims (8)

1. ブレーキ付きモータによって駆動されるロボットアームと、ケーブルを介して前記ロボットアームを制御する制御装置とを備えるロボットにおいて前記ブレーキの異常を診断するシステムであって、
   前記制御装置と前記ケーブルとの間に配置され、前記ケーブルの前記モータのブレーキラインに電圧を供給するための端子と、前記制御装置によって生成される前記モータ用の電力を前記ケーブルの前記モータ動力線に供給するラインと、を有するバイパスユニットと、
   前記端子に接続され、前記ブレーキにブレーキ電圧を供給するとともに、前記ブレーキが解除されたときの電圧を測定するように構成された測定ユニットと、
   を備える、ブレーキ診断システム。
2. 前記ブレーキは、非励磁作動型の電磁ブレーキであって、
   前記バイパスユニットは、前記制御装置によって生成され、前記モータのサーボ制御の状態を示すサーボ制御監視信号を出力し、
   前記サーボ制御監視信号を受信し、前記モータがサーボ制御されていることを検出した場合は前記測定ユニットへ電源電圧を供給し、前記モータがサーボ制御されていないことを検出した場合は、前記測定ユニットへの電源電圧の供給を停止するように構成された安全ユニットを更に備える、請求項１に記載のブレーキ診断システム。
3. 前記測定ユニットは、前記ブレーキが解除されたときの測定電圧が所定の電圧値を超えているか否かを判定することによって、前記ブレーキの異常を診断する、請求項１又は２に記載のブレーキ診断システム。
4. 前記ロボットアームは、垂直多関節型のロボットアームである、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のブレーキ診断システム。
5. ブレーキ付きモータによって駆動されるロボットアームと、ケーブルを介して前記ロボットアームを制御する制御装置とを備えるロボットにおいて前記ブレーキの異常を診断する方法であって、
   前記制御装置と前記ケーブルとの間にバイパスユニットを配置し、前記バイパスユニットにより、前記制御装置によって生成される前記モータ用の電力を前記ケーブルの前記モータ動力線に供給するステップと、
   前記ケーブルの前記モータのブレーキラインに電圧を供給するための端子に接続された測定ユニットにより、前記ブレーキにブレーキ電圧を供給するとともに、前記ブレーキが解除されたときの電圧を測定するステップと、
   を含む、ブレーキ診断方法。
6. 前記ブレーキは、非励磁作動型の電磁ブレーキであって、
   前記バイパスユニットにより、前記制御装置によって生成され、前記モータのサーボ制御の状態を示すサーボ制御監視信号を出力するステップを更に含み、
   安全ユニットにより、前記サーボ制御監視信号を受信し、前記モータがサーボ制御されていることを検出した場合は、前記測定ユニットへ電源電圧を供給し、前記モータがサーボ制御されていないことを検出した場合は、前記測定ユニットへの電源電圧の供給を停止するステップを更に含む、請求項５に記載のブレーキ診断方法。
7. 前記測定ユニットにより、
   前記ブレーキが解除されたときの測定電圧が所定の電圧値を超えているか否かを判定することによって、前記ブレーキの異常を診断するステップを更に含む、請求項５又は６に記載のブレーキ診断方法。
8. 前記多関節アームは、垂直多関節アームである、請求項５乃至７のいずれか一項に記載のブレーキ診断方法。

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