JP2022157982A - Abnormality detection device and abnormality detection method - Google Patents

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宏克 奥村
Hirokatsu Okumura
淳 尾辻
Jun Otsuji
隆之 矢澤
Takayuki Yazawa
優子 上島
Yuko Ueshima
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Abstract

To quickly and surely detect an abnormality represented by cutting of a belt at each shaft of a robot with a small calculation amount.SOLUTION: An abnormality detection device for detecting an abnormality in a robot which has a vertical shaft for movement in a vertical direction and in which a motor of each shaft is controlled to drive by a servo driver comprises an abnormality detection unit 44 that detects the occurrence of an abnormality in the vertical shaft when an absolute value of a torque command value in the servo driver 45 with respect to motors 35ZA, 35ZB, and 35ZC of the vertical shaft is equal to or lower than a threshold value except an abnormality detection stop period with respect to the vertical value. The abnormality detection stop period is set in a descent acceleration period when the vertical shaft is accelerated downward by an operation command for the robot.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、産業用ロボットにおける駆動用ベルトの切断などの異常を検出する異常検出装置及び異常検出方法に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an abnormality detection device and an abnormality detection method for detecting an abnormality such as breakage of a driving belt in an industrial robot.

ワークの搬送などに用いられる産業用ロボット(以下、ロボットと呼ぶ)では、各軸を駆動するためのモータが設けられるとともに、モータの駆動力を各軸のアームに伝達するための伝達機構が設けられる。伝達機構は、例えば、減速機、プーリー、ベルトなどによって構成される。伝達機構における異常、例えばベルトの切断が起きたときには、直ちにロボットの駆動を停止するとともにブレーキを作動させて各軸のアーム等が動かないようにする必要がある。そのため、ロボットの各軸における伝達機構などの異常を素早くかつ確実に検出できることが求められている。 Industrial robots (hereafter referred to as robots) used for transporting workpieces are equipped with motors for driving each axis, and transmission mechanisms for transmitting the driving force of the motors to the arms of each axis. be done. The transmission mechanism is composed of, for example, a speed reducer, pulleys, and belts. When an abnormality occurs in the transmission mechanism, for example, when the belt is cut off, it is necessary to immediately stop the driving of the robot and activate the brakes so that the arms and the like of each axis do not move. Therefore, it is required to be able to quickly and reliably detect an abnormality in a transmission mechanism or the like in each axis of a robot.

ロボットでは、モータに取り付けられたエンコーダなどの検出器によってモータの位置や速度を検出してフィードバックし、入力した位置指令とフィードバック値とに基づいてモータに対するトルク指令を生成し、モータを制御している。ロボットの各軸において例えばベルトの切断が発生した場合、モータが実質的に空転状態となるので、トルク指令値にもその影響が表れる。そこで特許文献1は、モータに対するトルク指令信号を積分処理し、その飽和状態となるまでの時間が所定時間より長くなった場合にベルトが切断されたと判断することを開示している。 In a robot, a detector such as an encoder attached to the motor detects the position and speed of the motor and feeds it back, generates a torque command for the motor based on the input position command and feedback value, and controls the motor. there is If, for example, the belt is cut in each axis of the robot, the motors are substantially in an idle state, and the torque command value is also affected. Therefore, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-100001 discloses that the torque command signal to the motor is subjected to integral processing, and if the time until the signal becomes saturated becomes longer than a predetermined time, it is determined that the belt has been cut.

伝達機構一般の故障を検出する方法として特許文献2は、ロボットの各駆動軸への指令角度と、モータの位置データとしての実角度と、モータに対する駆動電流とに基づいて、入力側の仕事率と負荷側の仕事率を算出し、これらの仕事率の比または差により伝達機構における故障の有無を判定する方法を開示している。特許文献3は、各軸に設けられる減速機の異常を検出する方法として、速度指令と速度検出値とトルク検出値とに基づいて減速機における異常の有無を判定する方法を開示している。特許文献3に記載された方法は、減速機における異常の検出を目的とするものであり、ベルトの切断の検出に用いることはできない。 As a method for detecting a general failure of a transmission mechanism, Patent Document 2 discloses a power output on the input side based on the command angle to each drive shaft of the robot, the actual angle as the position data of the motor, and the drive current for the motor. and the power on the load side, and determine whether there is a failure in the transmission mechanism based on the ratio or difference between these powers. Patent Document 3 discloses a method for detecting an abnormality in a speed reducer provided on each axis, based on a speed command, a speed detection value, and a torque detection value, to determine whether there is an abnormality in the speed reducer. The method described in Patent Document 3 is intended to detect an abnormality in the speed reducer, and cannot be used to detect breakage of the belt.

特開平5-346812号公報JP-A-5-346812 特開平11-129186号公報JP-A-11-129186 特開2006-102889号公報JP 2006-102889 A

ワークの搬送に用いるロボットでは、各軸のモータからの駆動力をプーリとベルトとを介してその軸のアーム等に伝達することが多く、ベルトの切断を素早く確実に検出できることが求められる。ロボットを鉛直方向に移動させる軸すなわち垂直軸に着目すると、垂直軸に関してロボットを静止させるときは、ロボットの自重が垂直軸に常時加わっているので、この自重による負荷に抗するためにモータは、常時、保持トルクを発生してロボットを支える必要がある。ここで垂直軸のベルトが切断すると、ロボットの自重がモータに伝達されなくなるので、垂直軸のモータの保持トルクはほぼ0に変化する。一方、ロボットの正規の駆動条件として垂直軸下降方向へ加速しているときにおいても、ロボットの自重が作用するので、瞬間的にトルク指令値が0近辺となることがある。特許文献1に記載された方法では、ベルトの切断によって保持トルクが0近辺となってトルク指令値が0近辺となったのか、ロボットが正規に下降しているからトルク指令値が0近辺になったのかを区別することができないから、結果として、垂直軸のベルトの切断を適切に検出することができない場合がある。特許文献2に記載された方法は、モデルを使用して計算を行うので、各軸における異常を検出するための演算量が大きくなるという問題点を有する。 Robots used for transporting workpieces often transmit the driving force from the motor of each axis to the arm or the like of that axis via pulleys and belts, and it is required to be able to quickly and reliably detect the breakage of the belt. Focusing on the axis that moves the robot in the vertical direction, that is, the vertical axis, when the robot is stationary with respect to the vertical axis, the robot's own weight is always applied to the vertical axis. It is necessary to constantly generate holding torque to support the robot. If the belt of the vertical axis is cut here, the self-weight of the robot will not be transmitted to the motor, so the holding torque of the motor of the vertical axis will change to almost zero. On the other hand, even when the robot is accelerating in the downward direction of the vertical axis as a normal driving condition, the robot's own weight acts, so the torque command value may momentarily become close to zero. In the method described in Patent Document 1, the torque command value is near 0 because the holding torque is near 0 due to the cutting of the belt, or because the robot is descending normally. As a result, it may not be possible to properly detect vertical axis belt breakage. The method described in Patent Literature 2 uses a model to perform calculations, so it has a problem that the amount of calculation for detecting anomalies in each axis becomes large.

本発明の目的は、ロボットの各軸におけるベルトの切断に代表される異常を、少ない演算量で素早く確実に検出することができる異常検出装置及び異常検出方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an abnormality detection apparatus and an abnormality detection method capable of quickly and reliably detecting an abnormality typified by belt breakage in each axis of a robot with a small amount of computation.

本発明の異常検出装置は、垂直方向に移動させる垂直軸を有し各軸のモータがサーボドライバによって駆動制御されるロボットにおける異常を検出する異常検出装置であって、垂直軸に関し、垂直軸のモータに対するサーボドライバにおけるトルク指令値の絶対値が、異常検出停止期間を除いて閾値以下であることを検出した場合に垂直軸に異常が発生したと判定する異常検出部を備える。異常検出停止期間は、ロボットに対する動作指令により垂直軸が下降方向に加速されている下降加速期間の中に設定される。 The abnormality detection apparatus of the present invention is an abnormality detection apparatus for detecting an abnormality in a robot having vertical axes for moving in the vertical direction and motors of each axis being driven and controlled by servo drivers. An abnormality detection unit is provided for determining that an abnormality has occurred in the vertical axis when it is detected that the absolute value of the torque command value in the servo driver for the motor is equal to or less than a threshold except for the abnormality detection stop period. The abnormality detection stop period is set during the downward acceleration period during which the vertical axis is accelerated in the downward direction by an operation command to the robot.

ロボットの垂直軸のモータは、荷重を支えるというその特性から、常時、保持トルクを発生しているが、モータに機械的に連結しているベルトが切断するなどの異常が発生したときは保持トルクがほとんど0となり、それに対応して、モータに対するトルク指令値もほぼ0となる。したがって、トルク指令値の絶対値が閾値以下の場合に垂直軸に異常が発生したと判定することができる。しかしながら、垂直軸が正規に下降方向に加速されているときもトルク指令値が0に近づくことがあり、単純にトルク指令値の絶対値と閾値とを比較した場合には誤検出の恐れがある。そこで本発明の異常検出装置では、ロボットの下降加速期間内に異常検出停止期間を設定し、異常検出停止期間においては異常の検出を行わないようにする。それにより本発明の異常検出装置は、誤検出を防ぐことができる。 The motor on the vertical axis of the robot always generates a holding torque due to its characteristic of supporting a load. becomes almost 0, and correspondingly, the torque command value for the motor also becomes almost 0. Therefore, it can be determined that an abnormality has occurred in the vertical axis when the absolute value of the torque command value is equal to or less than the threshold. However, even when the vertical axis is normally accelerated in the downward direction, the torque command value may approach 0, and simply comparing the absolute value of the torque command value with the threshold value may result in erroneous detection. . Therefore, in the abnormality detection apparatus of the present invention, the abnormality detection stop period is set within the downward acceleration period of the robot, and abnormality detection is not performed during the abnormality detection stop period. Thereby, the abnormality detection device of the present invention can prevent erroneous detection.

本発明の異常検出装置では、ロボットにおいて垂直軸が複数段にわたってそれぞれ設けられたモータを備えているときに、異常検出部は、最下段のモータに関しては、異常検出停止期間中であってもトルク指令値の絶対値が閾値以下であることを検出した場合に異常が発生したと判定してもよい。多段構成の垂直軸の最下段のモータでは、その負荷荷重が大きいため、正規の下降加速期間においてもトルク指令値が0に近づかないことがある。そのような場合には、最下段のモータについてトルク指令値を常時監視することにより、ベルトの切断などをより迅速に検出することが可能になる。 In the abnormality detection device of the present invention, when the robot is provided with motors each having a vertical axis extending over a plurality of stages, the abnormality detection section detects the torque of the motor at the lowest stage even during the abnormality detection stop period. It may be determined that an abnormality has occurred when it is detected that the absolute value of the command value is equal to or less than the threshold. In the motor at the bottom of the multi-stage vertical shaft, the load is large, so the torque command value may not approach 0 even during the regular downward acceleration period. In such a case, constant monitoring of the torque command value of the lowermost motor makes it possible to detect belt breakage more quickly.

本発明の異常検出装置では、下降加速期間の開始後、所定の遅延時間の経過後に異常検出停止期間が開始することが望ましい。下降加速期間の開始直後は、正常状態であればトルク指令値は0から離れているので、異常検出停止期間の開始を遅らせることにより、下降加速期間の開始直後における異常を迅速に検出することが可能になる。 In the abnormality detection device of the present invention, it is desirable that the abnormality detection stop period starts after a predetermined delay time has elapsed after the start of the downward acceleration period. Immediately after the start of the downward acceleration period, the torque command value is away from 0 under normal conditions. Therefore, by delaying the start of the abnormality detection stop period, it is possible to quickly detect an abnormality immediately after the start of the downward acceleration period. be possible.

本発明の異常検出装置において、ロボットは、例えば水平多関節ロボットである。ロボットが水平多関節ロボットである場合、異常検出部は、水平多関節ロボットの垂直軸以外の軸を動かす制御の実行中において、その軸のモータに対するサーボドライバにおけるトルク指令値の絶対値が閾値以下であることを検出した場合に、その軸に異常が発生したと判定することが好ましい。水平多関節ロボットにおいて垂直軸以外の軸は、水平方向にあるいは水平面内でロボットを移動させる軸である。そのような軸において例えばベルトの切断が起これば、その軸を動かす動作指令が入力しているにも関わらずその軸のトルク指令値が0に近づくから、トルク指令値の絶対値が閾値以下となることを検出することにより、その軸における異常の発生を検出することができる。 In the abnormality detection device of the present invention, the robot is, for example, a horizontal articulated robot. If the robot is a horizontal multi-joint robot, the abnormality detection unit determines whether the absolute value of the torque command value in the servo driver for the motor of the axis other than the vertical axis of the horizontal multi-joint robot is equal to or less than a threshold during execution of control to move an axis other than the vertical axis of the horizontal multi-joint robot. is detected, it is preferable to determine that an abnormality has occurred in that axis. The axes other than the vertical axis in the horizontal articulated robot are the axes that move the robot in the horizontal direction or within the horizontal plane. If, for example, the belt is cut on such an axis, the torque command value for that axis approaches 0 even though an operation command to move that axis is input, so the absolute value of the torque command value is below the threshold. By detecting that, it is possible to detect the occurrence of an abnormality in that axis.

本発明の異常検出装置では、異常検出部は、トルク指令値の絶対値が所定の検出継続時間にわたって閾値以下であるときに、トルク指令値の絶対値が閾値以下であると検出することが好ましい。このように構成することによって、ノイズの影響や、異常検出停止期間を設定するときのばらつきの影響などを排除することができる。 In the abnormality detection device of the present invention, it is preferable that the abnormality detection unit detects that the absolute value of the torque command value is equal to or less than the threshold when the absolute value of the torque command value is equal to or less than the threshold over a predetermined detection duration. . By configuring in this way, it is possible to eliminate the influence of noise and the influence of variations when setting the abnormality detection stop period.

本発明の異常検出方法は、垂直方向に移動させる垂直軸を有し各軸のモータがサーボドライバによって駆動制御されるロボットにおける異常を検出する異常検出方法であって、ロボットに対する動作指令により垂直軸が下降方向に加速されている下降加速期間の中に異常検出停止期間を設定し、垂直軸に関し、垂直軸のモータに対するサーボドライバにおけるトルク指令値の絶対値が、異常検出停止期間を除いて閾値以下であることを検出した場合に垂直軸に異常が発生したと判定する。 The abnormality detection method of the present invention is a method for detecting an abnormality in a robot that has vertical axes that move in the vertical direction and in which the motors of the respective axes are driven and controlled by servo drivers. is accelerated in the downward direction, and the absolute value of the torque command value in the servo driver for the motor of the vertical axis is set to the threshold value excluding the abnormality detection stop period. It is determined that an abnormality has occurred in the vertical axis when the following conditions are detected.

本発明の異常検出方法によれば、垂直軸のモータに対するトルク指令値が0に近づいたことによって垂直軸の異常を検出するときに、下降加速期間内に異常検出停止期間を設定し、異常検出停止期間においては異常の検出を行わないようにすることにより、誤検出を防ぐことができる。またこの異常検出方法は、ロボットを駆動制御する制御装置(ロボットコントローラ)が設けられる場合に、別途のハードウエア類を設けることなく、制御装置における簡単な演算処理によって実現することができ、制御装置がソフトウエア制御によるものであれば、ソフトウエアの改修によって実現することができる。 According to the abnormality detection method of the present invention, when the abnormality of the vertical axis is detected because the torque command value for the motor of the vertical axis approaches 0, the abnormality detection stop period is set within the downward acceleration period, and the abnormality is detected. False detection can be prevented by not performing abnormality detection during the suspension period. Further, when a control device (robot controller) for driving and controlling the robot is provided, this abnormality detection method can be realized by simple arithmetic processing in the control device without providing separate hardware. is software-controlled, it can be realized by modifying the software.

本発明の異常検出方法では、ロボットにおいて垂直軸が複数段にわたってそれぞれ設けられたモータを備えているときに、最下段のモータに関しては、異常検出停止期間中であってもトルク指令値の絶対値が閾値以下であることを検出した場合に異常が発生したと判定することができる。多段構成の垂直軸の最下段のモータに関しては、その負荷荷重が大きいため、正規の下降加速期間においてもトルク指令値が0に近づかないことがある。そのような場合には、最下段のモータについてトルク指令値を常時監視することにより、ベルトの切断などをより迅速に検出することが可能になる。 In the abnormality detection method of the present invention, when the robot is provided with motors each having a plurality of stages of vertical axes, the absolute value of the torque command value for the motor at the bottom stage is detected even during the abnormality detection stop period. is equal to or less than the threshold, it can be determined that an abnormality has occurred. As for the motor at the bottom of the vertical shaft of the multi-stage configuration, the torque command value may not approach 0 even during the regular downward acceleration period because the load is large. In such a case, constant monitoring of the torque command value of the lowermost motor makes it possible to detect belt breakage more quickly.

本発明の異常検出方法では、下降加速期間の開始後、所定の遅延時間の経過後に異常検出停止期間を開始することが好ましい。下降加速期間の開始直後は、正常状態であればトルク指令値は0から離れているので、異常検出停止期間の開始を遅らせることにより、下降加速期間の開始直後における異常を迅速に検出することが可能になる。 In the abnormality detection method of the present invention, it is preferable to start the abnormality detection stop period after a predetermined delay time has elapsed after the start of the downward acceleration period. Immediately after the start of the downward acceleration period, the torque command value is away from 0 under normal conditions. Therefore, by delaying the start of the abnormality detection stop period, it is possible to quickly detect an abnormality immediately after the start of the downward acceleration period. be possible.

本発明の異常検出方法では、ロボットがそのロボットを水平面内で移動させる水平面内移動軸を有するときに、水平面内移動軸を動かす制御の実行中において水平面内移動軸のモータに対するサーボドライバにおけるトルク指令値の絶対値が閾値以下であることを検出した場合に、水平面内移動軸に異常が発生したと判定することが好ましい。水平面内移動軸において例えばベルトの切断が起これば、その水平面内移動軸を動かす動作指令が入力しているにも関わらずその水平面内移動軸のトルク指令値が0に近づくから、トルク指令値の絶対値が閾値以下となることを検出することにより、その水平面内移動軸における異常の発生を検出することができる。 In the abnormality detection method of the present invention, when the robot has a horizontal movement axis for moving the robot in the horizontal plane, a torque command in the servo driver for the motor of the horizontal movement axis is executed while the control for moving the horizontal movement axis is executed. It is preferable to determine that an abnormality has occurred in the in-horizontal-plane movement axis when it is detected that the absolute value of the value is equal to or less than the threshold. If, for example, a belt is cut on a horizontal movement axis, the torque command value of the horizontal movement axis approaches 0 even though an operation command to move the horizontal movement axis is input. By detecting that the absolute value of is equal to or less than the threshold value, it is possible to detect the occurrence of an abnormality in the in-horizontal-plane movement axis.

本発明の異常検出方法では、異常検出部は、トルク指令値の絶対値が所定の検出継続時間にわたって閾値以下であるときに、トルク指令値の絶対値が閾値以下であると検出することが好ましい。このように構成することによって、ノイズの影響や、異常検出停止期間を設定するときのばらつきの影響などを排除することができる。 In the abnormality detection method of the present invention, the abnormality detection unit preferably detects that the absolute value of the torque command value is equal to or less than the threshold when the absolute value of the torque command value is equal to or less than the threshold over a predetermined detection duration. . By configuring in this way, it is possible to eliminate the influence of noise and the influence of variations when setting the abnormality detection stop period.

本発明によれば、ロボットの各軸におけるベルトの切断に代表される異常を、少ない演算量で素早く確実に検出することができるようになる。 According to the present invention, an abnormality typified by belt breakage in each axis of a robot can be quickly and reliably detected with a small amount of calculation.

本発明の実施の一形態の異常検出方法が適用されるロボットを示す図であって、(a)は概略側面図、(b)は平面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the robot to which the abnormality detection method of one Embodiment of this invention is applied, (a) is a schematic side view, (b) is a top view. 昇降機構の構成の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of a structure of a raising/lowering mechanism. 動作制御と異常検出のための構成を示すブロック図である。4 is a block diagram showing a configuration for operation control and abnormality detection; FIG. 速度の変化と速度に対応したトルク指令値の変化とを示す波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram showing changes in speed and changes in torque command value corresponding to the speed; トルク指令値の変化を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the change of a torque command value.

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施の一形態の異常検出方法が適用されるロボットを示す図であって、(a)は概略側面図であり、(b)は平面図である。このロボット10は、ガラス基板などのワークを搬送することを目的とするものであって、水平多関節ロボットとして構成されている。そしてロボット10には、ロボット10に対する動作指令が外部から入力してこの動作指令に基づいてロボット10を駆動し制御する制御装置(ロボットコントローラ)40が、ケーブルを介して電気的に接続している。制御装置40は、本発明に基づく異常検出装置としても機能する。なお、説明を分かりやすくするため、図1(b)には制御装置40とそれに接続するケーブルとは描かれていない。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A and 1B are diagrams showing a robot to which an abnormality detection method according to an embodiment of the present invention is applied, where (a) is a schematic side view and (b) is a plan view. The robot 10 is intended to transport a work such as a glass substrate, and is configured as a horizontal articulated robot. The robot 10 is electrically connected via a cable to a control device (robot controller) 40 which inputs an operation command for the robot 10 from the outside and drives and controls the robot 10 based on the operation command. . The control device 40 also functions as an abnormality detection device based on the present invention. For the sake of clarity, FIG. 1B does not depict the control device 40 and the cables connected thereto.

ロボット10は、ワーク60(図1(a)には不図示)をそれぞれ保持する2つのハンド13A,13Bを備えるいわゆるダブル・ハンド・ロボットとして構成されている。図1(a)は、ロボット10において水平多関節機構が上昇した状態を示している。制御装置40は、動作指令が入力するとともに異常の発生を検出する制御部41と、ロボット10に設けられている各軸のモータごとに設けられてそのモータを駆動するためにサーボドライバ45(図2参照)などを含む駆動回路42と、を備えている。制御装置40の詳細な構成については後述する。本実施形態のロボット10はワーク60の搬送に用いられるものであるので、動作指令は、基本的には、ハンド13A,13Bをどの位置に移動させるか、という移動動作の指令である。制御部41は、動作指令に基づいてロボット10の軸ごとにその軸についての速度を含む内部指令を生成し、駆動回路42は、軸ごとの内部指令によってロボット10の各軸のモータを実際に駆動する。 The robot 10 is configured as a so-called double hand robot having two hands 13A and 13B each holding a workpiece 60 (not shown in FIG. 1(a)). FIG. 1(a) shows a state in which the horizontal multi-joint mechanism of the robot 10 is raised. The control device 40 includes a control unit 41 for receiving an operation command and detecting the occurrence of an abnormality, and a servo driver 45 (Fig. 2) and the like. A detailed configuration of the control device 40 will be described later. Since the robot 10 of the present embodiment is used to transport the workpiece 60, the motion command is basically a movement motion command to which position the hands 13A and 13B should be moved. The control unit 41 generates an internal command including the speed for each axis of the robot 10 based on the motion command, and the drive circuit 42 actually drives the motor of each axis of the robot 10 according to the internal command for each axis. drive.

ロボット10は、床面において直線に設けられた相互に平行な1対のレール21上を移動可能な基台22と、基台22の上に設けられ、基台22に内蔵されたモータ35THによって回転軸31の周りで水平面内で回転する回転台23と、回転台23に対して直立するように設けられた昇降機構24を備えている。レール21にはそれを覆うカバー25が取り付けられている。基台22にはレール21に沿って基台22を水平方向に移動させるためのモータ35Xが設けられており、モータ35Xは、基台22ごとロボット10をレール21に沿って水平方向に移動させる水平移動機構を構成するとともに駆動する。また、モータ35TH及び回転台23は、垂直な回転軸31の周りで基台22に対して昇降機構24を回転させる回転機構を構成し、この回転機構は、モータ35THによって駆動される。 The robot 10 has a base 22 which is movable on a pair of mutually parallel rails 21 provided linearly on the floor, and a motor 35TH which is provided on the base 22 and built in the base 22. A turntable 23 that rotates in a horizontal plane around a rotating shaft 31 and an elevating mechanism 24 that is provided to stand upright with respect to the turntable 23 are provided. A cover 25 is attached to the rail 21 to cover it. The base 22 is provided with a motor 35X for horizontally moving the base 22 along the rails 21. The motor 35X horizontally moves the robot 10 together with the base 22 along the rails 21. Constructs and drives the horizontal movement mechanism. In addition, the motor 35TH and the turntable 23 constitute a rotating mechanism that rotates the lifting mechanism 24 with respect to the base 22 around the vertical rotating shaft 31, and this rotating mechanism is driven by the motor 35TH.

昇降機構24は、回転台23に取り付けられている固定部24Aと、モータによって固定部24Aに対して鉛直方向に昇降する移動部24Bとを備えている。図2は、昇降機構24の内部構造を示す図である。固定部24Aに対して移動部24Bを昇降させるためには1個のモータを用いてもよいが、質量が大きいロボットを高速かつ大きな昇降量で移動させるためには、複数のモータを用いて多段構成とすることが有効である。本実施形態では3段構成としている。固定部24Aの筐体に最下段のZ軸モータ35ZAが設けられ、このZ軸モータ35ZAは、プーリ51Aが取り付けられ、プーリ51Aに架け渡されたベルト52Aとプーリ53Cとを介してプーリ53Cに固定されたボールねじ54Aを回転駆動する。ボールねじ54Aには、ボールねじ54Aの回転に伴って昇降する昇降台55Aが取り付けられている。昇降台55Aには、2段目のZ軸モータ35ZBが設けられている。2段目のZ軸モータ35ZBも同様にプーリ51B、ベルト52B及びプーリ53Bを介してボールねじ54Bを回転駆動し、ボールねじ54Bには、ボールねじ54Bに伴って昇降する昇降台55Bが取り付けられている。この昇降台55Bには、3段目のZ軸モータ35ZCが設けられている。3段目のZ軸モータ35ZCも同様にプーリ51C、ベルト52C及びプーリ53Cを介してボールねじ54Cを回転駆動し、ボールねじ54Cには、ボールねじ54Cに伴って昇降する昇降台55Cが取り付けられている。昇降機構24の移動部24Bは、3段目の昇降台55Cに取り付けられている。 The elevating mechanism 24 includes a fixed portion 24A attached to the turntable 23, and a moving portion 24B vertically moved up and down with respect to the fixed portion 24A by a motor. FIG. 2 is a diagram showing the internal structure of the lifting mechanism 24. As shown in FIG. A single motor may be used to move the moving part 24B up and down with respect to the fixed part 24A. It is effective to configure This embodiment has a three-stage configuration. A lowermost Z-axis motor 35ZA is provided in the housing of the fixed part 24A. This Z-axis motor 35ZA is attached to a pulley 51A and is connected to the pulley 53C via a belt 52A and a pulley 53C which are stretched over the pulley 51A. It rotates the fixed ball screw 54A. The ball screw 54A is attached with an elevating table 55A that moves up and down as the ball screw 54A rotates. A second-stage Z-axis motor 35ZB is provided on the lifting platform 55A. The second stage Z-axis motor 35ZB similarly rotates the ball screw 54B via the pulley 51B, the belt 52B and the pulley 53B. ing. A third-stage Z-axis motor 35ZC is provided on the lift table 55B. The third-stage Z-axis motor 35ZC similarly rotates the ball screw 54C via the pulley 51C, the belt 52C, and the pulley 53C. ing. The moving part 24B of the lifting mechanism 24 is attached to the third stage lifting platform 55C.

移動部24Bには、水平多関節機構を保持するアーム支持部26が水平方向に延びるように設けられており、アーム支持部26の先端には2組の水平多関節機構が上下方向に配列して取り付けられている。昇降機構24は、モータ35ZA,35ZB,35ZCによって駆動されて基台22に対してアーム支持部26を昇降させる。上側の水平多関節機構は、アーム支持部26に取り付けられて共通軸32の周りで水平面内を回転可能な第1アーム11Aと、第1アーム11Aの先端に取り付けられて軸33Aの周りで水平面内を回転可能な第2アーム12Aとを備えており、第2アーム12Aの先端にハンド13Aが取り付けられている。同様に下側の水平多関節機構は、アーム支持部26に取り付けられて共通軸32の周りで水平面内を回転可能な第1アーム11Bと、第1アーム11Bの先端に取り付けられて軸33Bの周りで水平面内を回転可能な第2アーム12Bとを備えており、第2アーム12Bの先端にハンド13Bが取り付けられている。 The moving portion 24B is provided with an arm support portion 26 that holds a horizontal articulated mechanism so as to extend in the horizontal direction, and two sets of horizontal articulated mechanisms are vertically arranged at the tip of the arm support portion 26. installed. The elevating mechanism 24 is driven by motors 35ZA, 35ZB, and 35ZC to elevate the arm support section 26 with respect to the base 22 . The upper horizontal multi-joint mechanism includes a first arm 11A that is attached to the arm support portion 26 and is rotatable in the horizontal plane around the common shaft 32, and a first arm 11A that is attached to the tip of the first arm 11A and rotates in the horizontal plane around the shaft 33A. A second arm 12A rotatable inside is provided, and a hand 13A is attached to the tip of the second arm 12A. Similarly, the horizontal articulated mechanism on the lower side includes a first arm 11B that is attached to the arm support portion 26 and is rotatable in the horizontal plane around the common shaft 32, and a shaft 33B that is attached to the tip of the first arm 11B. It has a second arm 12B that can rotate in a horizontal plane around it, and a hand 13B is attached to the tip of the second arm 12B.

ハンド13A,13Bは、下から保持することによって板状のワーク60を水平状態に保ったまま搬送できるように、複数の棒状部材を平行に配置したフォーク状の形状となっている。ハンド13A,13Bは、処理装置のカセットやロードロック室などに収納されているワーク60を取り出してハンド13A,13B上に保持したり、保持しているワーク60をカセット内などに収納したりするときに、ワーク60に対して前進または後退する。このハンド13A,13Bの前進したり後退する方向は、棒状部材の延びる方向と一致している。ハンド13A,13Bの左右方向すなわち前後方向に直交する方向での幅は、搬送対象のワーク60の左右方向の幅よりも短くなっている。 The hands 13A and 13B have a fork-like shape in which a plurality of rod-like members are arranged in parallel so that the plate-like workpiece 60 can be conveyed while being held in a horizontal state by being held from below. The hands 13A and 13B take out a work 60 stored in a cassette or a load lock chamber of the processing apparatus and hold it on the hands 13A and 13B, or store the held work 60 in a cassette or the like. Sometimes it advances or retreats with respect to the workpiece 60 . The advancing and retreating directions of the hands 13A and 13B coincide with the extending directions of the rod members. The width of the hands 13A and 13B in the left-right direction, ie, the direction orthogonal to the front-rear direction, is shorter than the width in the left-right direction of the workpiece 60 to be conveyed.

このロボットにおいて水平多関節機構は、第1アーム11A,11Bと第2アーム12A,12Bとに組み込まれたリンク機構により、アーム支持部26が延びる方向とは直交する方向に沿う直線運動でハンド13A,13Bが前進及び後退運動を行うように構成されている。すなわち両方のハンド13A,13Bは同一方向に前進及び後退を行う。中心軸32に対してハンド13A,13Bの先端が遠ざかる動きが前進運動であり、前進運動とは反対方向の動きが後退運動である。第1アーム11A,11Bと第2アーム12A,12Bとは全体して屈曲運動を行い、それにも関わらず水平面内でのハンド13A,13Bの向きを一定とするために、ハンド13A,13Bは、それぞれ、第2アーム12A,12Bの先端の位置で手首軸34A,34Bの周りで水平面内を回転可能に取り付けられている。上側の水平多関節機構では、アーム支持部26に設けられたモータ35RUによってリンク機構が駆動されることによって、第1アーム11A及び第2アーム12Aが動き、ハンド13Aはその向きを保ったまま、アーム支持部26の延びる方向とは直交する方向に移動する。同様に下側の水平多関節機構では、アーム支持部26に設けられたモータ35RDによってリンク機構が駆動されることによって、第1アーム11B及び第2アーム12Bが動き、ハンド13Bはその向きを保ったまま、アーム支持部26の延びる方向とは直交する方向に移動する。このロボットでは、ハンド13Aとハンド13Bとを独立して前進及び後退させることができる。第1アーム11A,11Bと第2アーム12A,12Bとの屈曲運動により、ハンド13A,13Bが前進または後退することをアームの伸縮と呼ぶ。 In this robot, the horizontal multi-joint mechanism moves the hand 13A linearly in a direction orthogonal to the extending direction of the arm support portion 26 by a link mechanism incorporated in the first arms 11A, 11B and the second arms 12A, 12B. , 13B are arranged for forward and backward movement. That is, both hands 13A and 13B move forward and backward in the same direction. Forward movement is movement in which the tips of the hands 13A and 13B move away from the central axis 32, and backward movement is movement in the direction opposite to the forward movement. The first arms 11A, 11B and the second arms 12A, 12B as a whole perform a bending motion, and in spite of that, the hands 13A, 13B are kept in a constant orientation in the horizontal plane. They are attached at the positions of the tips of the second arms 12A and 12B so as to be rotatable in the horizontal plane around the wrist shafts 34A and 34B. In the upper horizontal multi-joint mechanism, the first arm 11A and the second arm 12A are moved by driving the link mechanism by the motor 35RU provided in the arm support 26, and the hand 13A maintains its orientation. It moves in a direction perpendicular to the extending direction of the arm support portion 26 . Similarly, in the lower horizontal multi-joint mechanism, the link mechanism is driven by the motor 35RD provided on the arm support 26 to move the first arm 11B and the second arm 12B, and the hand 13B maintains its orientation. It moves in a direction perpendicular to the direction in which the arm support portion 26 extends. In this robot, the hands 13A and 13B can be moved forward and backward independently. The movement of the hands 13A, 13B forward or backward due to the bending motions of the first arms 11A, 11B and the second arms 12A, 12B is called extension and contraction of the arms.

結局、図1に示す産業用ロボットのロボット10での動きは、レール21に沿った水平方向の移動(これをX軸あるいは走行軸の動きとする)と、鉛直方向を向いた軸である回転軸31の周りでの基台に対する回転(これをθ軸あるいは回転軸の動きとする)と、ハンド13A,13Bの水平方向での前進及び後退運動すなわちアームの伸縮運動(これをR軸の動きとする)と、昇降機構24によるアーム支持部26の鉛直方向での昇降(これを垂直軸またはZ軸の動きとする)とに分けることができる。2つのハンド13A,13Bに対応して2つの水平多関節機構が設けられていることにより、このロボットでは、R軸は、上側のハンド13Aに対応するRU軸と下側のハンド13Bに対応するRD軸とに分けられる。RU軸とRD軸とは相互に独立している。X軸、θ軸、RU軸、RD軸は、それぞれの軸に対応するモータ35X,35TH,35RU,35RDによって、プーリやベルトを介して駆動される。X軸、θ軸、RU軸、RD軸は、ロボット10を水平面内で動かす軸であるので、水平面内移動軸である。垂直軸であるZ軸は、3段のモータ35ZA,35ZB,35ZCによって、プーリ51A,51B,51C,53A,53B,53Cやベルト52A,52B,52Cを介して駆動される。ロボット10は、動作指令に応じた制御装置40からの内部指令に基づく駆動制御により、これらの各軸のうちの1つの軸だけを動かす動作や、2以上の軸を同時に動かす動作とを実行する。Z軸を駆動するときは、基本的には3段のモータ35ZA,35ZB,35ZCが同時に駆動される。 Ultimately, the movement of the robot 10 of the industrial robot shown in FIG. Rotation with respect to the base about the axis 31 (this is the movement of the .theta.-axis or the rotation axis) and forward and backward movement of the hands 13A and 13B in the horizontal direction, i.e. telescopic movement of the arms (this is the movement of the R-axis). ), and the vertical movement of the arm support portion 26 by the lifting mechanism 24 (this is defined as the movement of the vertical axis or the Z axis). By providing two horizontal articulated mechanisms corresponding to the two hands 13A and 13B, in this robot, the R axis corresponds to the RU axis corresponding to the upper hand 13A and the lower hand 13B. RD axis. The RU axis and the RD axis are independent of each other. The X-axis, θ-axis, RU-axis and RD-axis are driven via pulleys and belts by motors 35X, 35TH, 35RU and 35RD corresponding to the respective axes. The X-axis, the θ-axis, the RU-axis, and the RD-axis are axes for moving the robot 10 in the horizontal plane, so they are movement axes in the horizontal plane. The Z-axis, which is the vertical axis, is driven by three-stage motors 35ZA, 35ZB, 35ZC via pulleys 51A, 51B, 51C, 53A, 53B, 53C and belts 52A, 52B, 52C. The robot 10 performs an operation to move only one of these axes or an operation to simultaneously move two or more axes by drive control based on an internal command from the control device 40 in response to the motion command. . When driving the Z-axis, basically the three-stage motors 35ZA, 35ZB, and 35ZC are driven simultaneously.

図3は、本実施形態でのロボット10の動作制御と異常検出とを説明するために、ロボット10の制御系を示したブロック図である。上述したようにロボット10には、各軸のモータとして、垂直軸である昇降機構24を駆動する3段のモータ35ZA,35ZB,35ZC、上下のハンド13A,13Bに対応するアームの伸縮をそれぞれ駆動するモータ35RU,35RD、水平移動機構を駆動するモータ35X、及び回転機構を駆動するモータ35THが設けられている。これらのモータはいずれもエンコーダ付きのモータであって、制御装置40内の駆動回路42においてモータごとに設けられたサーボドライバ45によってサーボ制御される。各軸のサーボドライバ45は、制御装置40内の制御部41から軸ごとに内部指令が供給され、内部指令に応じて対応するモータを駆動する。また各軸のサーボトライバ45からは、対応するモータに対するトルク指令値を示す信号も出力されている。 FIG. 3 is a block diagram showing a control system of the robot 10 for explaining motion control and abnormality detection of the robot 10 in this embodiment. As described above, the robot 10 includes three-stage motors 35ZA, 35ZB, and 35ZC for driving the lifting mechanism 24, which is a vertical axis, as motors for each axis, and the arms corresponding to the upper and lower hands 13A and 13B. Motors 35RU and 35RD that drive the horizontal movement mechanism, a motor 35X that drives the horizontal movement mechanism, and a motor 35TH that drives the rotation mechanism are provided. All of these motors are motors with encoders, and are servo-controlled by servo drivers 45 provided for each motor in a drive circuit 42 in the control device 40 . The servo driver 45 of each axis is supplied with an internal command for each axis from the control unit 41 in the control device 40, and drives the corresponding motor according to the internal command. A signal indicating a torque command value for the corresponding motor is also output from the servo driver 45 of each axis.

制御装置40の制御部41には、ロボット10に所望の動作を実行させるための動作指令が入力する。動作指令は、例えばロボットに対する教示の結果として生成されたものであって、一例として、ハンド13Aの移動の始点と終点とを含んでいる。制御部41には、入力した動作指令を解析してロボットの軌道を生成し、軌道に基づいて各軸に求められる動きを算出して軸ごとの内部指令を生成する軌道計算部43が設けられている。軌道計算部43が出力する内部指令は、各軸のモータに対する位置指令及び速度指令の少なくとも一方を含んでいる。 An operation command for causing the robot 10 to perform a desired operation is input to the control unit 41 of the control device 40 . The motion command is generated, for example, as a result of teaching the robot, and includes, for example, the start point and end point of movement of the hand 13A. The controller 41 is provided with a trajectory calculator 43 that analyzes the input motion command to generate the trajectory of the robot, calculates the movement required for each axis based on the trajectory, and generates an internal command for each axis. ing. The internal command output by the trajectory calculator 43 includes at least one of a position command and a speed command for the motor of each axis.

ロボット10の各軸における異常、特に、各軸の伝達機構におけるベルトの切断などの異常を検出するために、制御部41には、異常検出部44も設けられている。異常検出部44には、軌道計算部43から、各軸のサーボドライバ45に対してどのような内部指令を現在出力しているかという指令出力情報が入力するともに、各サーボドライバ45からのトルク指令値を示す信号も出力している。指令出力情報の代わりに、サーボドライバ45ごとの内部指令がそのまま異常検出部44に与えられてもよい。そして異常検出部44は、垂直軸であるZA軸、ZB軸及びZC軸に関し、それらの軸のモータ35ZA,35ZB,35ZCに対するサーボドライバ45におけるトルク指令値の絶対値が、異常検出停止期間を除いて閾値以下であることを検出した場合に、その軸に異常が発生したと判定する。ここで異常検出停止期間とは、ロボット10に対する動作指令により垂直軸が下降方向に加速されている下降加速期間の中に設定されている期間であり、例えば、下降加速期間の開始から所定の遅延時間が経過した後に開始する期間である。後述するように遅延時間や異常検出停止期間の長さはロボット10の構成や動作条件に基づいて予め定められている。異常検出部44は、軌道計算部43からの指令出力情報により下降加速期間が開始したことを知ると、そのときから遅延時間が経過した時点を異常検出停止期間の開始点と認識し、異常検出停止期間内はトルク指令値の絶対値に基づく異常検出を行わない。異常検出停止期間が経過すれば、異常検出部44は、トルク指令値の絶対値に基づく異常検出を再開する。 The control unit 41 is also provided with an abnormality detection unit 44 in order to detect an abnormality in each axis of the robot 10, particularly an abnormality such as breakage of the belt in the transmission mechanism of each axis. Command output information indicating what kind of internal command is currently being output to the servo driver 45 of each axis from the trajectory calculation unit 43 is input to the abnormality detection unit 44, and the torque command from each servo driver 45 is input to the abnormality detection unit 44. A signal indicating the value is also output. Instead of the command output information, an internal command for each servo driver 45 may be given to the abnormality detection section 44 as it is. The abnormality detection unit 44 detects the absolute values of the torque command values of the servo drivers 45 for the motors 35ZA, 35ZB, and 35ZC of the vertical axes ZA, ZB, and ZC except for the abnormality detection stop period. When it is detected that the axis is equal to or less than the threshold value, it is determined that an abnormality has occurred in that axis. Here, the abnormality detection stop period is a period set in the downward acceleration period in which the vertical axis is accelerated in the downward direction by an operation command to the robot 10. For example, a predetermined delay from the start of the downward acceleration period is set. It is a period that starts after the time has passed. As will be described later, the delay time and the length of the abnormality detection suspension period are determined in advance based on the configuration and operating conditions of the robot 10 . When the abnormality detection unit 44 learns that the descending acceleration period has started from the command output information from the trajectory calculation unit 43, the abnormality detection unit 44 recognizes the point at which the delay time has elapsed from that time as the start point of the abnormality detection stop period, and detects the abnormality. Abnormality detection based on the absolute value of the torque command value is not performed during the stop period. After the abnormality detection stop period has elapsed, the abnormality detection unit 44 resumes abnormality detection based on the absolute value of the torque command value.

異常検出部44は、水平面内移動軸であるX軸、θ軸、RU軸、RD軸についても、異常の検出を行う。水平面内移動軸の場合、その軸を移動させる内部指令が軌道計算部43から出力されているにも関わらず、その軸のモータに対するトルク指令値がほぼ0であれば、ベルトの切断などの異常が起きていると判断することができる。そのため異常検出部44は、軌道計算部43からの指令出力情報においてある水平面内移動軸を移動させる内部指令が出力されているときに、その水平面内移動軸のモータに対するサーボドライバ45におけるトルク指令値の絶対値が閾値以下であることを検出したら、その水平面内移動軸に異常が発生したと判断する。 The abnormality detection unit 44 also detects an abnormality with respect to the X-axis, θ-axis, RU-axis, and RD-axis, which are movement axes in the horizontal plane. In the case of a moving axis in the horizontal plane, if the torque command value for the motor of that axis is almost 0 even though the internal command to move that axis is output from the trajectory calculation unit 43, an abnormality such as belt breakage will occur. can be determined to occur. Therefore, when the command output information from the trajectory calculation unit 43 outputs an internal command to move a horizontal movement axis, the abnormality detection unit 44 detects the torque command value in the servo driver 45 for the motor of the horizontal movement axis. is detected to be equal to or less than the threshold value, it is determined that an abnormality has occurred in that in-horizontal-plane movement axis.

垂直軸に異常があると判定したときも、水平面内移動軸に異常があると判定したときも、異常検出部44は、異常を検出したことを知らせる信号を外部に出力する。ノイズの影響や、異常検出停止期間を設定するときのばらつきの影響などを避けるために、異常検出部44は、対応する軸のトルク指令値の絶対値が所定の検出継続時間にわたって閾値以下であるときに、トルク指令値の絶対値が閾値以下であると検出することが好ましい。 When it is determined that there is an abnormality in the vertical axis and when it is determined that there is an abnormality in the movement axis in the horizontal plane, the abnormality detection section 44 outputs a signal indicating that an abnormality has been detected to the outside. In order to avoid the influence of noise and the influence of variation when setting the abnormality detection stop period, the abnormality detection unit 44 determines that the absolute value of the torque command value of the corresponding shaft is equal to or less than the threshold over the predetermined detection duration. Sometimes it is preferable to detect that the absolute value of the torque command value is less than or equal to a threshold.

以下、本実施形態でのロボット10における垂直軸での異常検出について、さらに詳しく説明する。図4は、ある位置にある昇降機構24を上昇させ、いったん停止したのち、下降させて元の位置に戻すときのZA軸、ZB軸及びZC軸での速度の変化と、速度の変化に対応したトルク指令値の変化とを示す波形図である。(a)は速度の変化を示し、(b)はトルク指令値の変化を示している。実線はZA軸での変化を示し、破線はZB軸での変化を示し、一点鎖線はZC軸での変化を示している。トルク指令値のグラフにおいて縦軸の上昇方向及び下降方向は、モータを上昇方向に回転させるトルク指令値であるのか、下降方向に回転させるトルク指令値であるかを示している。速度のグラフにおいて、ZB軸の速度波形とZC軸の速度波形とは重なっている。上昇の局面ではまず加速したのち一定の速度(定速区間)となり、その後、減速してロボットは停止する。そして、下降の局面でもまず加速する期間(下降加速期間)があり、続いて定速区間となって、最後に減速する期間(下降減速期間)となっている。 The detection of an abnormality in the vertical axis of the robot 10 according to this embodiment will be described in more detail below. FIG. 4 shows speed changes in the ZA, ZB, and ZC axes when the lifting mechanism 24 is lifted from a certain position, temporarily stopped, then lowered and returned to its original position, and corresponding to speed changes. FIG. 10 is a waveform diagram showing changes in the torque command value. (a) shows changes in speed, and (b) shows changes in torque command value. A solid line indicates a change along the ZA axis, a dashed line indicates a change along the ZB axis, and a dashed line indicates a change along the ZC axis. In the torque command value graph, the ascending direction and descending direction on the vertical axis indicate whether the torque command value is for rotating the motor in the ascending direction or the torque command value for rotating the motor in the descending direction. In the velocity graph, the ZB-axis velocity waveform and the ZC-axis velocity waveform overlap. In the ascending phase, the robot first accelerates and then reaches a constant speed (constant speed section), then decelerates and stops. In the descending phase, there is first an acceleration period (descending acceleration period), followed by a constant speed section, and finally a decelerating period (descending deceleration period).

トルク指令値のグラフにおいてZA軸、ZB軸、ZC軸のいずれもがほぼ全域において上昇方向のトルク指令値となっているのは、垂直軸がロボット10の自重やワーク60の重量を支える軸であり、垂直方向には動いていないとき(例えば図における「停止」の期間)であっても、モータが保持トルクを発生させる必要があるからである。ロボットが停止していても0でないトルク指令値となっていることが、垂直軸が水平面内移動軸と異なる点である。しかしながら図において領域Pで示すように、下降加速期間において、ZB軸とZC軸のトルク指令値が0に近づいている。垂直軸においてもベルトの切断などの異常が起こればトルク指令値が0に近づくので、そのことを検出すれば異常の有無を判定できるが、ロボットが正常に動作しているときにもトルク指令値が0に近づくことがあると、トルク指令値が0に近づいたかどうかでは異常と判断することができない。そこで本実施形態では、上述したように、下降加速期間内に異常検出停止期間を設定して、異常検出停止期間では、トルク指令値が0に近づいたとしても異常と判断しないこととして誤検出を防止し。垂直軸における異常を少ない演算量で素早く確実に検出することができるようにしている。なお、最下段であるZA軸については、下降加速期間においてもトルク指令値が0に近づいていない。これは、ZA軸は、ZB軸やZC軸に比べて負荷重量が大きいためと考えられる。したがって、ZA軸については、異常検出停止期間内であってもトルク指令値が0に近づいた場合には異常があったと判定することができる。 In the torque command value graph, all of the ZA-axis, ZB-axis, and ZC-axis have torque command values in the upward direction over almost the entire range because the vertical axis is the axis that supports the weight of the robot 10 and the weight of the workpiece 60. This is because the motor needs to generate a holding torque even when it is not moving vertically (for example, during the "stop" period in the figure). The difference between the vertical axis and the horizontal plane movement axis is that the torque command value is not 0 even when the robot is stopped. However, as indicated by area P in the figure, the torque command values for the ZB and ZC axes approach zero during the downward acceleration period. If an abnormality such as belt breakage occurs on the vertical axis, the torque command value will approach 0. If this is detected, the presence or absence of an abnormality can be determined. If the value approaches 0, it cannot be determined that there is an abnormality based on whether or not the torque command value approaches 0. Therefore, in the present embodiment, as described above, the abnormality detection stop period is set within the downward acceleration period, and in the abnormality detection stop period, even if the torque command value approaches 0, it is not judged to be abnormal, and erroneous detection is prevented. Prevent. Abnormalities in the vertical axis can be quickly and reliably detected with a small amount of calculation. Regarding the ZA axis, which is the lowest stage, the torque command value does not approach 0 even during the downward acceleration period. This is probably because the ZA-axis has a larger load weight than the ZB-axis and ZC-axis. Therefore, as for the ZA axis, it can be determined that there is an abnormality when the torque command value approaches 0 even within the abnormality detection stop period.

次に、異常の検出と異常検出停止期間の設定について、図5を用いて説明する。図5は図4の領域Pを拡大して示した図である。本実施形態では、正の定数であるaを閾値として、トルク指令値が+a(これを上側閾値とする)と-a(これを下側閾値)との間の値となったときに、すなわちトルク指令値の絶対値がa以下となったときに、トルク指令値が0に近づいていて異常が発生したと判定する。実際には、ノイズの影響や異常検出停止期間のばらつきを考慮して検出継続時間を設定し、トルク指令値の絶対値が検出継続時間にわたって閾値以下であるときに、異常が発生した判定する。検出継続時間は長さは、例えば、異常検出停止期間の長さよりも十分に短い長さとする。 Next, the detection of abnormality and the setting of the abnormality detection suspension period will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an enlarged view of region P in FIG. In this embodiment, when the torque command value becomes a value between +a (which is the upper threshold) and -a (which is the lower threshold), with the positive constant a as the threshold, that is, When the absolute value of the torque command value becomes equal to or less than a, it is determined that the torque command value approaches 0 and an abnormality has occurred. In practice, the detection continuation time is set in consideration of the influence of noise and variations in the abnormality detection stop period, and when the absolute value of the torque command value is equal to or less than the threshold over the detection continuation time, it is determined that an abnormality has occurred. The length of the detection continuation time is, for example, sufficiently shorter than the length of the abnormality detection stop period.

異常検出停止期間は、ロボット10が正常状態にあるときに下降加速期間においてトルク指令値の絶対値が閾値以下を求めてその期間を異常検出停止期間とすればよい。図5に示す例では、経過時間t0からt3までの期間が下降加速期間である。ZC軸のトルク指令値に着目すると、このトルク指令値は、経過時間t1からt2までの期間で上側閾値+a以下となっている。したがって、経過時間t1からt2までの期間を異常検出停止期間とすればよい。そして、経過時間t0からt1までの期間は、下降加速期間の開始から異常検出停止期間の開始までの遅延時間となる。ロボット10について、その機構や動作条件に応じて異常検出停止期間や遅延時間をひとたび求めておけば、それ以降は、異常検出停止期間と遅延時間を用いることにより、誤検出することなく垂直軸の異常を素早く見つけ出すことができる。 As for the abnormality detection stop period, the absolute value of the torque command value is determined to be equal to or less than the threshold value during the downward acceleration period when the robot 10 is in a normal state, and that period is set as the abnormality detection stop period. In the example shown in FIG. 5, the period from elapsed time t0 to t3 is the downward acceleration period. Focusing on the torque command value of the ZC axis, this torque command value is equal to or less than the upper threshold value +a during the period from elapsed time t1 to t2. Therefore, the period from the elapsed time t1 to t2 may be set as the abnormality detection stop period. A period from the elapsed time t0 to t1 is a delay time from the start of the downward acceleration period to the start of the abnormality detection stop period. For the robot 10, once the abnormality detection stop period and the delay time are determined according to the mechanism and operating conditions, the vertical axis can be detected without erroneous detection by using the abnormality detection stop period and the delay time. Anomalies can be found quickly.

以上説明した異常検出方法では、異常検出停止期間は、下降加速期間の開始時を基準として定められている。したがって、下降加速期間の開始時がいつであるかが分からないと、異常を正確に検出できないことになる。下降加速期間の開始時は、例えば、垂直軸における速度指令を監視して、速度指令値の変化したときに基づいて定めてもよいし、モータの回転速度を実測して回転速度の変化に基づいて定めてもよい。 In the abnormality detection method described above, the abnormality detection stop period is determined based on the start time of the downward acceleration period. Therefore, unless it is known when the falling acceleration period starts, it is impossible to accurately detect an abnormality. The start time of the downward acceleration period may be determined, for example, by monitoring the speed command in the vertical axis and based on when the speed command value changes, or by actually measuring the rotation speed of the motor and determining the start time on the basis of the change in rotation speed. may be specified.

以上説明した本実施形態によれば、垂直軸に関しては、誤検出することなく、少ない演算量で異常の発生を素早く見つけることができる。水平面内移動軸に関しても、少ない演算量で異常の発生を素早く見つけることができる。 According to the present embodiment described above, it is possible to quickly detect the occurrence of an abnormality with a small amount of calculation without erroneously detecting the vertical axis. It is also possible to quickly find the occurrence of anomalies with a small amount of calculation for the moving axes in the horizontal plane.

本発明者らは、搬送用のロボット10の垂直軸を模するように、モータと、モータの回転軸に取り付けられた慣性リングと、慣性リングに巻き付けられたベルトと、ベルトの先端に設けられた重りとからなる実験装置を組み立てた。そして、サーボドライバを用いてモータに保持トルクを与え、その状態でベルトを瞬間的に切断する実験を行った。その結果、100ミリ秒程度以内の時間で、トルク指令値の絶対値が閾値以下となって異常の発生を検出できた。垂直軸に関しトルク指令値が0に近づくことを検出することで、異常の発生を素早く判定できることが立証された。 The present inventors simulated the vertical axis of the robot 10 for transportation, the motor, the inertia ring attached to the rotating shaft of the motor, the belt wound around the inertia ring, and the belt provided at the tip of the belt. An experimental apparatus consisting of a weight and a weight was assembled. Then, an experiment was conducted in which a holding torque was applied to the motor using a servo driver, and the belt was instantaneously cut in that state. As a result, within about 100 milliseconds, the absolute value of the torque command value became equal to or less than the threshold, and the occurrence of abnormality could be detected. It was proved that the occurrence of an abnormality can be determined quickly by detecting that the torque command value approaches 0 with respect to the vertical axis.

10…ロボット;11A,11B…第1アーム;12A,12B…第2アーム;13A,13B…ハンド;21…レール;22…基台;23…回転台;24…昇降機構;24A…固定部;24B…移動部;25…カバー;26…アーム支持部;31…回転軸;32…共通軸;33A,33B…軸;34A,34B…手首軸;35RD,35RU,35TH,35X,35ZA,35ZB,35ZC…モータ;40…制御装置;41…制御部;42…駆動回路;43…軌道計算部;44…異常検出部;45…サーボドライバ;51A,51B,51C,53A,53B,53C…プーリ;52A,52B,52C…ベルト;54A,54B,54C…ボールねじ;55A,55B,55C…昇降台;60…ワーク。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Robot; 11A, 11B... 1st arm; 12A, 12B... 2nd arm; 13A, 13B... Hand; 21... Rail; 24B... Moving part; 25... Cover; 26... Arm supporting part; 31... Rotating shaft; 32... Common shaft; 35ZC motor; 40 control device; 41 control unit; 42 drive circuit; 43 trajectory calculation unit; 44 abnormality detection unit; 52A, 52B, 52C... Belt; 54A, 54B, 54C... Ball screw; 55A, 55B, 55C... Elevator; 60... Work.

Claims (10)

垂直方向に移動させる垂直軸を有し各軸のモータがサーボドライバによって駆動制御されるロボットにおける異常を検出する異常検出装置であって、
前記垂直軸に関し、前記垂直軸の前記モータに対する前記サーボドライバにおけるトルク指令値の絶対値が、異常検出停止期間を除いて閾値以下であることを検出した場合に前記垂直軸に異常が発生したと判定する異常検出部を備え、
前記異常検出停止期間は、前記ロボットに対する動作指令により前記垂直軸が下降方向に加速されている下降加速期間の中に設定されている、異常検出装置。
An anomaly detection device for detecting an anomaly in a robot having a vertical axis for vertical movement and a motor of each axis being driven and controlled by a servo driver,
With respect to the vertical axis, it is determined that an abnormality has occurred in the vertical axis when it is detected that the absolute value of the torque command value in the servo driver for the motor of the vertical axis is equal to or less than a threshold except for the abnormality detection stop period. Equipped with an abnormality detection unit that determines
The abnormality detection device, wherein the abnormality detection stop period is set within a downward acceleration period during which the vertical axis is accelerated in the downward direction by an operation command to the robot.
前記ロボットにおいて前記垂直軸は複数段にわたってそれぞれ設けられた前記モータを備えており、
前記異常検出部は、最下段の前記モータに関しては、前記異常検出停止期間中であっても前記トルク指令値の絶対値が前記閾値以下であることを検出した場合に前記異常が発生したと判定する、請求項1に記載の異常検出装置。
In the robot, the vertical axis is provided with the motors provided over a plurality of stages,
With respect to the motor at the bottom, the abnormality detection unit determines that the abnormality has occurred when detecting that the absolute value of the torque command value is equal to or less than the threshold value even during the abnormality detection stop period. The abnormality detection device according to claim 1, wherein
前記異常検出停止期間は、前記下降加速期間の開始後、所定の遅延時間の経過後に開始する、請求項1または2に記載の異常検出装置。 3. The abnormality detection device according to claim 1, wherein the abnormality detection stop period starts after a predetermined delay time has elapsed after the start of the downward acceleration period. 前記ロボットは、水平多関節ロボットであり、
前記異常検出部は、前記水平多関節ロボットの前記垂直軸以外の軸を動かす制御の実行中において、当該軸の前記モータに対する前記サーボドライバにおけるトルク指令値の絶対値が前記閾値以下であることを検出した場合に、当該軸に異常が発生したと判定する、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の異常検出装置。
The robot is a horizontal articulated robot,
The abnormality detection unit detects that an absolute value of a torque command value of the servo driver for the motor of the axis other than the vertical axis of the horizontal articulated robot is equal to or less than the threshold value during execution of control to move the axis other than the vertical axis of the horizontal articulated robot. 4. The abnormality detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein when an abnormality is detected, it is determined that an abnormality has occurred in the shaft.
前記異常検出部は、前記トルク指令値の絶対値が所定の検出継続時間にわたって前記閾値以下であるときに、前記トルク指令値の絶対値が前記閾値以下であると検出する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の異常検出装置。 5. The abnormality detection unit detects that the absolute value of the torque command value is equal to or less than the threshold value when the absolute value of the torque command value is equal to or less than the threshold value for a predetermined detection duration. The abnormality detection device according to any one of 1. 垂直方向に移動させる垂直軸を有し各軸のモータがサーボドライバによって駆動制御されるロボットにおける異常を検出する異常検出方法であって、
前記ロボットに対する動作指令により前記垂直軸が下降方向に加速されている下降加速期間の中に異常検出停止期間を設定し、
前記垂直軸に関し、前記垂直軸の前記モータに対する前記サーボドライバにおけるトルク指令値の絶対値が、前記異常検出停止期間を除いて閾値以下であることを検出した場合に前記垂直軸に異常が発生したと判定する、異常検出方法。
An anomaly detection method for detecting an anomaly in a robot having a vertical axis for vertical movement and a motor of each axis being driven and controlled by a servo driver,
setting an abnormality detection stop period during a downward acceleration period in which the vertical axis is accelerated in a downward direction by an operation command to the robot;
Regarding the vertical axis, when it is detected that the absolute value of the torque command value in the servo driver for the motor of the vertical axis is equal to or less than a threshold except for the abnormality detection stop period, an abnormality has occurred in the vertical axis. An anomaly detection method that determines that
前記ロボットにおいて前記垂直軸が複数段にわたってそれぞれ設けられた前記モータを備えているときに、最下段の前記モータに関しては、前記異常検出停止期間中であっても前記トルク指令値の絶対値が前記閾値以下であることを検出した場合に前記異常が発生したと判定する、請求項6に記載の異常検出方法。 When the robot is provided with the motors in which the vertical axis is provided over a plurality of stages, the absolute value of the torque command value for the motor at the bottom stage is the same as the torque command value even during the abnormality detection stop period. 7. The abnormality detection method according to claim 6, wherein it is determined that said abnormality has occurred when it is detected that it is equal to or less than a threshold. 前記下降加速期間の開始後、所定の遅延時間の経過後に前記異常検出停止期間を開始する、請求項6または7に記載の異常検出方法。 8. The abnormality detection method according to claim 6, wherein the abnormality detection stop period is started after a predetermined delay time has elapsed after the start of the downward acceleration period. 前記ロボットが前記ロボットを水平面内で移動させる水平面内移動軸を有するときに、前記水平面内移動軸を動かす制御の実行中において前記水平面内移動軸の前記モータに対する前記サーボドライバにおけるトルク指令値の絶対値が前記閾値以下であることを検出した場合に、前記水平面内移動軸に異常が発生したと判定する、請求項6乃至8のいずれか1項に記載の異常検出方法。 When the robot has a horizontal plane movement axis for moving the robot in the horizontal plane, absolute torque command value in the servo driver for the motor of the horizontal plane movement axis during execution of control to move the horizontal plane movement axis 9. The abnormality detection method according to any one of claims 6 to 8, wherein it is determined that an abnormality has occurred in said in-horizontal-plane movement axis when it is detected that the value is equal to or less than said threshold. 前記トルク指令値の絶対値が所定の検出継続時間にわたって前記閾値以下であるときに、前記トルク指令値の絶対値が前記閾値以下であると検出する、請求項6乃至9のいずれか1項に記載の異常検出方法。 10. The method according to any one of claims 6 to 9, wherein when the absolute value of said torque command value is equal to or less than said threshold value over a predetermined detection duration, it is detected that said absolute value of said torque command value is equal to or less than said threshold value. The anomaly detection method described.
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