JP2022160206A

JP2022160206A - Method for diagnosing failure of encoder, robot monitoring device, and robot system

Info

Publication number: JP2022160206A
Application number: JP2021064830A
Authority: JP
Inventors: 敏彦片山; Toshihiko Katayama
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2021-04-06
Filing date: 2021-04-06
Publication date: 2022-10-19

Abstract

To provide a method for diagnosing a failure of an encoder and a robot monitoring device that can detect a failure of an encoder even when an operation command value is output to maintain an output shaft of a motor at the present position, and a robot system including such a robot monitoring device and having high safety performance.SOLUTION: There is provided a method for diagnosing a failure of an encoder that detects the operation of a motor whose drive is controlled based on an operation command value and outputs an encoder value, and the encoder failure diagnosis method includes the steps of: when the operation command value is output, acquiring the encoder value; detecting the presence or absence of a change in the encoder value; and when the time during which the encoder value does not continuously change is equal to or more than a threshold, determining that the encoder has failed.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、エンコーダーの故障診断方法、ロボット監視装置およびロボットシステムに関するものである。 The present invention relates to an encoder failure diagnosis method, a robot monitoring device, and a robot system.

特許文献１には、モーターの動作を検出するエンコーダーを有するモーター制御装置であって、モーターの動作に関する指令値を生成するモーター制御部と、モーターに駆動電流を供給する駆動部と、モーター制御部から駆動部への駆動信号の伝達を遮断する遮断部と、遮断部に遮断処理を実行させる安全制御部と、を備えるモーター制御装置が開示されている。このうち、モーター制御部は、モーターを駆動するための動作指令信号と、エンコーダーからのフィードバック信号と、に基づいて、モーターの動作が動作指令信号に追従するようにモーターの動作に関する指令値を生成する。 Patent Document 1 discloses a motor control device having an encoder for detecting the operation of a motor, which includes a motor control unit that generates a command value related to the operation of the motor, a drive unit that supplies drive current to the motor, and a motor control unit. Disclosed is a motor control device that includes a blocking section that blocks transmission of a drive signal from a motor to a driving section, and a safety control section that causes the blocking section to execute blocking processing. Among these, the motor control unit generates a command value related to the operation of the motor so that the operation of the motor follows the operation command signal based on the operation command signal for driving the motor and the feedback signal from the encoder. do.

このモーター制御装置の安全制御部では、エンコーダーからのフィードバック値と、動作指令信号により算出される動作指令値と、の比較結果に基づいて、エンコーダーに関する故障の発生を判断し、その判断結果に基づいて遮断部に遮断処理を実行させる。このような構成によれば、エンコーダーからのフィードバック値と動作指令値との比較結果を利用してエンコーダーの故障判断を実現しているので、モーター制御装置の安全性能を高めることができる。 In the safety control section of this motor control device, based on the result of comparison between the feedback value from the encoder and the operation command value calculated from the operation command signal, it determines whether a failure related to the encoder has occurred. to cause the blocking unit to execute blocking processing. According to such a configuration, a failure judgment of the encoder is realized by using the comparison result between the feedback value from the encoder and the operation command value, so the safety performance of the motor control device can be enhanced.

特開２０１８－１３６７０８号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-136708

特許文献１に記載の安全制御部では、エンコーダーからのフィードバック値と、モーター制御部が生成する動作指令値と、を比較したときの比較結果を利用して、エンコーダーの故障判断を実現している。このため、例えば、動作指令値による指示内容が、モーターの出力軸を現在の位置で維持するという内容であった場合、エンコーダーが正常であれば、エンコーダーからのフィードバック値は、時間が経過しても変化しない。 In the safety control unit described in Patent Document 1, the feedback value from the encoder and the operation command value generated by the motor control unit are compared, and the result of the comparison is used to determine the failure of the encoder. . For this reason, for example, if the operation command value indicates that the output shaft of the motor should be maintained at its current position, and the encoder is normal, the feedback value from the encoder will change over time. does not change either.

一方、エンコーダーが故障している場合、故障モードによっては、エンコーダーから出力されるフィードバック値が変化しない状況が起こり得る。このような変化しないフィードバック値は、前述したように、エンコーダーが正常であっても出力される。このため、モーターの出力軸を現在の位置で維持するという動作指令値がモーター制御部から出力されている場合、特許文献１に記載の安全制御部では、エンコーダーの故障を検出することができないという課題がある。 On the other hand, if the encoder fails, depending on the failure mode, a situation may occur in which the feedback value output from the encoder does not change. Such unchanged feedback values are output even if the encoder is normal, as described above. Therefore, if the motor control unit outputs an operation command value to maintain the current position of the motor output shaft, the safety control unit described in Patent Document 1 cannot detect the failure of the encoder. I have a problem.

本発明の適用例に係るエンコーダーの故障診断方法は、
動作指令値に基づいて駆動が制御されるモーターの動作を検出し、エンコーダー値を出力するエンコーダーの故障を診断する方法であって、
前記動作指令値が出力されているとき、前記エンコーダー値を取得する工程と、
前記エンコーダー値の変化の有無を検出する工程と、
前記エンコーダー値が連続して変化しない時間がしきい値以上であるとき、前記エンコーダーが故障していると判断する工程と、
を有することを特徴とする。 An encoder failure diagnosis method according to an application example of the present invention includes:
A method for detecting the operation of a motor whose drive is controlled based on an operation command value and diagnosing a failure of an encoder that outputs an encoder value,
obtaining the encoder value when the operation command value is being output;
detecting the presence or absence of a change in the encoder value;
determining that the encoder is faulty when the time for which the encoder value does not change continuously is greater than or equal to a threshold;
characterized by having

本発明の適用例に係るロボット監視装置は、
アームと、動作指令値に基づいて前記アームを駆動するモーターと、前記モーターの動作を検出してエンコーダー値を出力するエンコーダーと、を備えるロボットの動作を監視するロボット監視装置であって、
前記エンコーダー値を取得するエンコーダー値取得部と、
前記エンコーダー値の変化の有無を検出するエンコーダー値監視部と、
前記エンコーダー値が連続して変化しない時間がしきい値以上であるとき、前記エンコーダーが故障していると判断する機能を有する故障判断部と、
を備えることを特徴とする。 A robot monitoring device according to an application example of the present invention includes:
A robot monitoring device for monitoring the motion of a robot comprising an arm, a motor for driving the arm based on a motion command value, and an encoder for detecting the motion of the motor and outputting an encoder value,
an encoder value acquisition unit that acquires the encoder value;
an encoder value monitoring unit that detects whether or not the encoder value changes;
a failure judgment unit having a function of judging that the encoder is out of order when the time during which the encoder value does not change continuously is equal to or greater than a threshold value;
characterized by comprising

本発明の適用例に係るロボットシステムは、
本発明の適用例に係るロボット監視装置と、
前記動作指令値を出力するロボットコントローラーと、
前記ロボットと、
を有することを特徴とする。 A robot system according to an application example of the present invention includes:
a robot monitoring device according to an application example of the present invention;
a robot controller that outputs the motion command value;
the robot;
characterized by having

実施形態に係るロボットシステムを示す斜視図である。1 is a perspective view showing a robot system according to an embodiment; FIG. 図１に示すロボットの概略図である。2 is a schematic diagram of the robot shown in FIG. 1; FIG. 図１のロボットシステムの主要部を示すブロック図である。2 is a block diagram showing main parts of the robot system of FIG. 1; FIG. 図３に示すブロック図の部分拡大図である。4 is a partially enlarged view of the block diagram shown in FIG. 3; FIG. 図３に示す第１関節部、ロボット制御装置、および動力遮断部の詳細ブロック図である。4 is a detailed block diagram of the first joint section, the robot control device, and the power cutoff section shown in FIG. 3; FIG. 実施形態に係るエンコーダーの故障診断方法を説明するためのフローチャートである。4 is a flowchart for explaining a method for diagnosing an encoder failure according to an embodiment; 実施形態に係るエンコーダーの故障診断方法を説明するためのフローチャートである。4 is a flowchart for explaining a method for diagnosing an encoder failure according to an embodiment;

以下、本発明のエンコーダーの故障診断方法、ロボット監視装置およびロボットシステムを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An encoder failure diagnosis method, a robot monitoring device, and a robot system according to the present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings.

まず、実施形態に係るロボットシステムおよびロボット監視装置について説明する。
図１は、実施形態に係るロボットシステムを示す斜視図である。図２は、図１に示すロボットの概略図である。図３は、図１のロボットシステムの主要部を示すブロック図である。 First, a robot system and a robot monitoring device according to an embodiment will be described.
FIG. 1 is a perspective view showing a robot system according to an embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram of the robot shown in FIG. FIG. 3 is a block diagram showing main parts of the robot system of FIG.

図１に示すロボットシステム１は、例えば、各種ワーク（対象物）の搬送、組立、検査等の各作業で用いられる。 A robot system 1 shown in FIG. 1 is used, for example, in various operations such as transporting, assembling, and inspecting various works (objects).

図１ないし図３に示すように、ロボットシステム１は、基台４、ロボットアーム１０、駆動部４０１～４０６および駆動制御部３０１～３０６を備えるロボット２と、ロボット２の動作を制御するロボット制御装置８と、を有する。 As shown in FIGS. 1 to 3, a robot system 1 includes a robot 2 having a base 4, a robot arm 10, drive units 401 to 406, and drive control units 301 to 306; a device 8;

図１および図２に示す基台４は、水平な床１０１に載置されている。なお、基台４は、床１０１ではなく、壁、天井、架台等に載置されていてもよい。 The base 4 shown in FIGS. 1 and 2 is placed on a horizontal floor 101 . Note that the base 4 may be placed on a wall, a ceiling, a frame, or the like instead of the floor 101 .

図１および図２に示すロボットアーム１０は、第１アーム１１、第２アーム１２、第３アーム１３、第４アーム１４、第５アーム１５および第６アーム１６を備えている。第６アーム１６の先端には、図示しないエンドエフェクターを着脱可能に取り付けることができ、そのエンドエフェクターでワークを把持等することができる。エンドエフェクターで把持等するワークとしては、特に限定されず、例えば、電子部品、電子機器等が挙げられる。なお、本明細書では、第６アーム１６を基準にしたときの基台４側を「基端側」とし、基台４を基準にしたときの第６アーム１６側を「先端側」とする。 The robot arm 10 shown in FIGS. 1 and 2 has a first arm 11 , a second arm 12 , a third arm 13 , a fourth arm 14 , a fifth arm 15 and a sixth arm 16 . An end effector (not shown) can be detachably attached to the tip of the sixth arm 16, and a workpiece can be gripped or the like with the end effector. The work to be gripped or the like by the end effector is not particularly limited, and examples thereof include electronic parts and electronic equipment. In this specification, the side of the base 4 with respect to the sixth arm 16 is referred to as the "base end side", and the side of the sixth arm 16 with respect to the base 4 is referred to as the "distal side". .

エンドエフェクターとしては、特に限定されないが、ワークを把持するハンド、ワークを吸着する吸着ヘッド等が挙げられる。 Examples of the end effector include, but are not particularly limited to, a hand for gripping a work, a suction head for sucking a work, and the like.

なお、第６アーム１６とエンドエフェクターとの間には、図示しない力検出部が設けられていてもよい。力検出部は、エンドエフェクターに加わる力を検出する。力検出部としては、例えば、互いに直交する３軸のそれぞれの軸方向の力成分（並進力成分）と、その３軸のそれぞれの軸周りの力成分（回転力成分）と、を検出可能な６軸力覚センサー等が挙げられる。 A force detection section (not shown) may be provided between the sixth arm 16 and the end effector. The force detector detects force applied to the end effector. As the force detection unit, for example, it is possible to detect force components (translational force components) in the axial directions of three mutually orthogonal axes and force components (rotational force components) around the three axes. A 6-axis force sensor and the like are included.

さらに、ロボットシステム１は、上記の他に、例えば、画像センサー、深度センサー、慣性センサー、超音波センサー、ライトカーテン、ミリ波レーダー、レーザースキャナー等を備えていてもよい。 In addition to the above, the robot system 1 may include, for example, an image sensor, depth sensor, inertial sensor, ultrasonic sensor, light curtain, millimeter wave radar, laser scanner, and the like.

１．ロボット
ロボット２は、基台４と、第１アーム１１と、第２アーム１２と、第３アーム１３と、第４アーム１４と、第５アーム１５と、第６アーム１６とが、基端側から先端側に向かってこの順に連結された単腕の６軸垂直多関節ロボットである。 1. The robot robot 2 has a base 4, a first arm 11, a second arm 12, a third arm 13, a fourth arm 14, a fifth arm 15, and a sixth arm 16, which are arranged on the base end side. It is a single-arm 6-axis vertical multi-joint robot connected in this order from the to the tip side.

１．１．ロボットアーム
以下では、第１アーム１１、第２アーム１２、第３アーム１３、第４アーム１４、第５アーム１５および第６アーム１６をそれぞれ「アーム」とも言う。アーム１１～１６の長さは、それぞれ、特に限定されず、適宜設定可能である。 1.1. Robot Arm Hereinafter, the first arm 11, the second arm 12, the third arm 13, the fourth arm 14, the fifth arm 15 and the sixth arm 16 are also referred to as "arms". The lengths of the arms 11 to 16 are not particularly limited and can be set as appropriate.

基台４と第１アーム１１とは、第１関節部１７１を介して連結されている。第１アーム１１は、基台４に対し、鉛直軸と平行な第１回動軸Ｏ１を回動中心として回動可能となっている。第１関節部１７１は、図３に示すように、モーター４０１Ｍおよび図示しない減速機を有する駆動部４０１と、角度センサー４１１と、を備えている。第１アーム１１は、駆動部４０１の駆動により回動する。モーター４０１Ｍは、第１アーム１１を回動させる駆動力を発生する。 The base 4 and the first arm 11 are connected via the first joint portion 171 . The first arm 11 is rotatable with respect to the base 4 about a first rotation axis O1 parallel to the vertical axis. The first joint portion 171 includes a driving portion 401 having a motor 401M and a speed reducer (not shown), and an angle sensor 411, as shown in FIG. The first arm 11 rotates when driven by the drive unit 401 . The motor 401M generates a driving force that rotates the first arm 11 .

第１アーム１１と第２アーム１２とは、第２関節部１７２を介して連結されている。第２アーム１２は、第１アーム１１に対し、水平面と平行な第２回動軸Ｏ２を回動中心として回動可能となっている。第２関節部１７２は、図３に示すように、モーター４０２Ｍおよび図示しない減速機を有する駆動部４０２と、角度センサー４１２と、を備えている。第２アーム１２は、駆動部４０２の駆動により回動する。モーター４０２Ｍは、第２アーム１２を回動させる駆動力を発生する。 The first arm 11 and the second arm 12 are connected via the second joint portion 172 . The second arm 12 is rotatable with respect to the first arm 11 about a second rotation axis O2 parallel to the horizontal plane. The second joint portion 172 includes, as shown in FIG. 3, a driving portion 402 having a motor 402M and a speed reducer (not shown), and an angle sensor 412. As shown in FIG. The second arm 12 rotates when driven by the drive unit 402 . The motor 402M generates driving force for rotating the second arm 12. As shown in FIG.

第２アーム１２と第３アーム１３とは、第３関節部１７３を介して連結されている。第３アーム１３は、第２アーム１２に対し、水平面と平行な第３回動軸Ｏ３を回動中心として回動可能となっている。第３関節部１７３は、図３に示すように、モーター４０３Ｍおよび図示しない減速機を有する駆動部４０３と、角度センサー４１３と、を備えている。第３アーム１３は、駆動部４０３の駆動により回動する。モーター４０３Ｍは、第３アーム１３を回動させる駆動力を発生する。 The second arm 12 and the third arm 13 are connected via the third joint portion 173 . The third arm 13 is rotatable with respect to the second arm 12 about a third rotation axis O3 parallel to the horizontal plane. The third joint portion 173 includes, as shown in FIG. 3 , a drive portion 403 having a motor 403M and a speed reducer (not shown), and an angle sensor 413 . The third arm 13 is rotated by being driven by the drive section 403 . The motor 403M generates driving force for rotating the third arm 13. As shown in FIG.

第３アーム１３と第４アーム１４とは、第４関節部１７４を介して連結されている。第４アーム１４は、第３アーム１３に対し、第３アーム１３の中心軸と平行な第４回動軸Ｏ４を回動中心として回動可能となっている。第４関節部１７４は、図３に示すように、モーター４０４Ｍおよび図示しない減速機を有する駆動部４０４と、角度センサー４１４と、を備えている。第４アーム１４は、駆動部４０４の駆動により回動する。モーター４０４Ｍは、第４アーム１４を回動させる駆動力を発生する。 The third arm 13 and the fourth arm 14 are connected via a fourth joint portion 174 . The fourth arm 14 is rotatable with respect to the third arm 13 about a fourth rotation axis O<b>4 parallel to the central axis of the third arm 13 . As shown in FIG. 3 , the fourth joint section 174 includes a drive section 404 having a motor 404M and a speed reducer (not shown), and an angle sensor 414 . The fourth arm 14 rotates when driven by the driving portion 404 . The motor 404M generates driving force for rotating the fourth arm 14. As shown in FIG.

第４アーム１４と第５アーム１５とは、第５関節部１７５を介して連結されている。第５アーム１５は、第４アーム１４に対し、第４アーム１４の中心軸と直交する第５回動軸Ｏ５を回動中心として回動可能となっている。第５関節部１７５は、図３に示すように、モーター４０５Ｍおよび図示しない減速機を有する駆動部４０５と、角度センサー４１５と、を備えている。第５アーム１５は、駆動部４０５の駆動により回動する。モーター４０５Ｍは、第５アーム１５を回動させる駆動力を発生する。 The fourth arm 14 and the fifth arm 15 are connected via a fifth joint portion 175 . The fifth arm 15 is rotatable with respect to the fourth arm 14 about a fifth rotation axis O5 perpendicular to the central axis of the fourth arm 14 . As shown in FIG. 3 , the fifth joint section 175 includes a drive section 405 having a motor 405M and a speed reducer (not shown), and an angle sensor 415 . The fifth arm 15 rotates when driven by the drive unit 405 . The motor 405M generates driving force for rotating the fifth arm 15. As shown in FIG.

第５アーム１５と第６アーム１６とは、第６関節部１７６を介して連結されている。第６アーム１６は、第５アーム１５に対し、第５アーム１５の先端部の中心軸と平行な第６回動軸Ｏ６を回動中心として回動可能となっている。第６関節部１７６は、図３に示すように、モーター４０６Ｍおよび図示しない減速機を有する駆動部４０６と、角度センサー４１６と、を備えている。第６アーム１６は、駆動部４０６の駆動により回動する。モーター４０６Ｍは、第６アーム１６を回動させる駆動力を発生する。 The fifth arm 15 and the sixth arm 16 are connected via a sixth joint portion 176 . The sixth arm 16 is rotatable with respect to the fifth arm 15 about a sixth rotation axis O6 parallel to the central axis of the distal end of the fifth arm 15 . The sixth joint section 176 includes, as shown in FIG. 3, a drive section 406 having a motor 406M and a speed reducer (not shown), and an angle sensor 416. As shown in FIG. The sixth arm 16 rotates when driven by the drive unit 406 . The motor 406M generates driving force to rotate the sixth arm 16. As shown in FIG.

角度センサー４１１～４１６としては、例えば、ロータリーエンコーダー等の各種エンコーダーが挙げられる。角度センサー４１１～４１６は、駆動部４０１～４０６のモーター４０１Ｍ～４０６Ｍの出力軸または減速機の出力軸の回動角度を検出する。 As the angle sensors 411 to 416, for example, various encoders such as rotary encoders can be used. The angle sensors 411-416 detect the rotation angles of the output shafts of the motors 401M-406M of the driving units 401-406 or the output shafts of the reduction gears.

１．２．駆動部および駆動制御部
駆動部４０１～４０６のモーター４０１Ｍ～４０６Ｍとしては、例えば、ＡＣサーボモーター、ＤＣサーボモーター等が挙げられる。 1.2. Drive Unit and Drive Control Unit Examples of the motors 401M to 406M of the drive units 401 to 406 include AC servomotors and DC servomotors.

駆動部４０１～４０６の減速機としては、例えば、複数の歯車で構成された遊星ギア型の減速機、波動減速機等が挙げられる。 Examples of the speed reducer of the drive units 401 to 406 include a planetary gear speed reducer composed of a plurality of gears, a wave motion speed reducer, and the like.

駆動部４０１～４０６および角度センサー４１１～４１６は、それぞれ、ロボット制御装置８と電気的に接続されている。 Drive units 401 to 406 and angle sensors 411 to 416 are electrically connected to robot controller 8, respectively.

駆動制御部３０１～３０６は、例えばサーボドライバーであり、ロボット制御装置８から出力された動作指令値に基づいて、駆動部４０１～４０６の動作を制御する。 The drive control units 301 to 306 are servo drivers, for example, and control the operations of the drive units 401 to 406 based on the operation command values output from the robot control device 8 .

図４は、図３に示すブロック図の部分拡大図である。図４には、図２に示す第１関節部１７１を拡大して図示している。 FIG. 4 is a partially enlarged view of the block diagram shown in FIG. FIG. 4 shows an enlarged view of the first joint portion 171 shown in FIG.

第１関節部１７１には、モーター４０１Ｍおよび角度センサー４１１を含む駆動部４０１、ならびに、駆動制御部３０１が設けられている。以下、図４に基づき、駆動部４０１および駆動制御部３０１の動作について説明するが、以下の説明は、駆動部４０２～４０６および駆動制御部３０２～３０６についても同様である。 The first joint portion 171 is provided with a drive portion 401 including a motor 401M and an angle sensor 411, and a drive control portion 301. As shown in FIG. The operations of the drive section 401 and the drive control section 301 will be described below with reference to FIG.

図４に示す角度センサー４１１は、エンコーダー４２１を含む。エンコーダー４２１は、例えばモーター４０１Ｍの出力軸（シャフト）に接続されている。なお、角度センサー４１１は、複数のエンコーダー４２１を備えていてもよい。これにより、モーター４０１Ｍの出力軸の角度位置の検出において冗長化を図ることができる。 The angle sensor 411 shown in FIG. 4 includes an encoder 421 . The encoder 421 is connected, for example, to the output shaft (shaft) of the motor 401M. Note that the angle sensor 411 may include multiple encoders 421 . As a result, redundancy can be achieved in detecting the angular position of the output shaft of the motor 401M.

エンコーダー４２１は、例えば、セーフティーエンコーダーであってもよいが、非セーフティーエンコーダーであってもよい。前者のセーフティーエンコーダーとは、例えば、ＩＳＯ１０２１８－１：２０１１「ロボット及びロボティックデバイス－産業用ロボットのための安全要求事項－第１部」等のロボット安全規格に規定されている安全要求事項に対応する認証済みのエンコーダーを指す。この安全要求事項では、エンコーダーの故障を検出することが求められている。なお、ロボット安全規格は、上記の規格に限定されない。 The encoder 421 may be, for example, a safety encoder, but may also be a non-safety encoder. The former safety encoder is, for example, ISO 10218-1:2011 "Robots and robotic devices-Safety requirements for industrial robots-Part 1". Points to the corresponding certified encoder. This safety requirement requires detection of encoder failures. Note that the robot safety standards are not limited to the above standards.

一方、後者の非セーフティーエンコーダーとは、このような安全要求事項に対応する認証を受けていないエンコーダーを指す。ただし、非セーフティーエンコーダーは、すでにロボットに用いられるサーボモーターのエンコーダーとして多くの実績があるため、品質が安定しており、かつ安価である。このため、非セーフティーエンコーダーを用いることにより、エンコーダー４２１を容易に調達することができ、かつ、ロボットシステム１を安定的に稼働させることができる。そして、本実施形態によれば、非セーフティーエンコーダーを用いた場合でも、後述するロボット監視装置８２が有する機能によって、エンコーダー４２１の故障を検出することができるので、ロボットシステム１の安全性能を十分に高めることができる。 On the other hand, the latter non-safety encoder refers to an encoder that has not been certified to meet such safety requirements. However, since non-safety encoders have already been used as encoders for servo motors used in robots, they are stable in quality and inexpensive. Therefore, by using the non-safety encoder, the encoder 421 can be easily procured, and the robot system 1 can be stably operated. According to this embodiment, even if a non-safety encoder is used, a failure of the encoder 421 can be detected by the function of the robot monitoring device 82, which will be described later. can be enhanced.

エンコーダー４２１は、アブソリュートエンコーダーであっても、インクリメンタルエンコーダーであってもよい。アブソリュートエンコーダーは、モーターシャフトの回転角度の絶対位置を検出可能なエンコーダーである。インクリメンタルエンコーダーは、モーターシャフトの回転角度の位置変位を検出可能なエンコーダーである。 Encoder 421 may be an absolute encoder or an incremental encoder. An absolute encoder is an encoder that can detect the absolute position of the rotation angle of a motor shaft. An incremental encoder is an encoder capable of detecting the positional displacement of the rotational angle of the motor shaft.

エンコーダー４２１は、モーター４０１Ｍの出力軸の角度位置を表すエンコーダー値Ｅを位置フィードバックとして出力する。駆動制御部３０１およびロボットコントローラー８１は、エンコーダー値Ｅを受信する。 The encoder 421 outputs an encoder value E representing the angular position of the output shaft of the motor 401M as position feedback. The drive control unit 301 and the robot controller 81 receive the encoder value E.

ロボットコントローラー８１は、モーター４０１Ｍの出力軸の目標角度位置を表す動作指令値Ｍを駆動制御部３０１に向けて出力する。 The robot controller 81 outputs to the drive control unit 301 an operation command value M representing the target angular position of the output shaft of the motor 401M.

駆動制御部３０１は、動作指令値Ｍおよびエンコーダー値Ｅに基づいて、エンコーダー値Ｅが動作指令値Ｍで指定された目標角度位置に近づくように、モーター４０１Ｍの駆動を制御する動力信号を生成する。そして、この動力信号がモーター４０１Ｍに出力され、モーター４０１Ｍの駆動が制御される。これにより、第１関節部１７１が所望の角度に制御され、基台４に対する第１アーム１１の姿勢が所望の姿勢に制御される。 Based on the operation command value M and the encoder value E, the drive control unit 301 generates a power signal for controlling the driving of the motor 401M so that the encoder value E approaches the target angular position specified by the operation command value M. . This power signal is then output to the motor 401M to control the driving of the motor 401M. As a result, the first joint portion 171 is controlled to a desired angle, and the posture of the first arm 11 with respect to the base 4 is controlled to a desired posture.

２．ロボット制御装置の構成
ロボット制御装置８は、ロボットコントローラー８１と、ロボット監視装置８２と、動力遮断部８５と、を備えている 2. Configuration of Robot Control Device The robot control device 8 includes a robot controller 81, a robot monitoring device 82, and a power cutoff section 85.

２．１．ロボットコントローラー
図３に示すように、ロボットコントローラー８１は、駆動制御部３０１～３０６の動作を制御して、ロボット２の動作を制御する。ロボットコントローラー８１は、角度センサー４１１～４１６や図示しない力検出部、画像センサー、深度センサー等の検出結果に基づいて、駆動制御部３０１～３０６に動作指令値Ｍを出力する。そして、駆動制御部３０１～３０６を介して駆動部４０１～４０６の動作条件、例えば角速度や回転角度等をそれぞれ制御する。 2.1. Robot Controller As shown in FIG. 3, the robot controller 81 controls the operation of the robot 2 by controlling the operations of the drive control units 301 to 306 . The robot controller 81 outputs an operation command value M to the drive control units 301-306 based on the detection results of the angle sensors 411-416, a force detection unit (not shown), an image sensor, a depth sensor, and the like. The operating conditions of the drive units 401 to 406, such as angular velocity and rotation angle, are controlled via the drive control units 301 to 306, respectively.

ロボットコントローラー８１のハードウェア構成は、特に限定されないが、図３では、プロセッサー９１２、メモリー９１４、および、外部インターフェース９１６を有している。これらは、内部バスを介して互いに通信可能に接続されている。 Although the hardware configuration of the robot controller 81 is not particularly limited, it has a processor 912, a memory 914, and an external interface 916 in FIG. These are communicably connected to each other via an internal bus.

プロセッサー９１２としては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等が挙げられる。プロセッサー９１２は、メモリー９１４に記憶された各種プログラムを実行することにより、ロボットコントローラー８１の機能を実現する。 The processor 912 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit). The processor 912 implements the functions of the robot controller 81 by executing various programs stored in the memory 914 .

なお、プロセッサー９１２は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等であってもよい。 Note that the processor 912 may be an FPGA (Field-Programmable Gate Array), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or the like.

メモリー９１４としては、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリーや、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリー等が挙げられる。なお、メモリー９１４は、非着脱式に限らず、着脱式であってもよい。 Examples of the memory 914 include volatile memory such as RAM (Random Access Memory) and non-volatile memory such as ROM (Read Only Memory). Note that the memory 914 is not limited to a non-detachable type, and may be a detachable type.

メモリー９１４は、各種プログラムの他、外部インターフェース９１６で受け付けた各種データやロボット２から出力された各種データを保存する。 The memory 914 stores various programs as well as various data received by the external interface 916 and various data output from the robot 2 .

外部インターフェース９１６としては、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＲＳ－２３２Ｃ、有線ＬＡＮ（Local Area Network）、無線ＬＡＮ等が挙げられる。 Examples of the external interface 916 include USB (Universal Serial Bus), RS-232C, wired LAN (Local Area Network), and wireless LAN.

２．２．ロボット監視装置
ロボット監視装置８２のハードウェア構成は、特に限定されないが、図３では、プロセッサー９２２、メモリー９２４、および、外部インターフェース９２６を有している。これらは、内部バスを介して互いに通信可能に接続されている。 2.2. Robot Monitoring Device The hardware configuration of the robot monitoring device 82 is not particularly limited, but in FIG. These are communicably connected to each other via an internal bus.

メモリー９２４および外部インターフェース９２６は、前述したメモリー９１４および外部インターフェース９１６と同様である。 Memory 924 and external interface 926 are similar to memory 914 and external interface 916 described above.

プロセッサー９２２としては、例えばＣＰＵ等が挙げられる。プロセッサー９２２は、メモリー９２４に記憶された各種プログラムを実行することにより、ロボット監視装置８２の機能を実現する。
なお、プロセッサー９２２は、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等であってもよい。 Examples of the processor 922 include a CPU and the like. The processor 922 implements the functions of the robot monitoring device 82 by executing various programs stored in the memory 924 .
Note that the processor 922 may be an FPGA, an ASIC, or the like.

ロボット監視装置８２は、ロボットコントローラー８１から独立してロボット２の動作を監視することにより、ロボットシステム１の機能安全における信頼性をより高めることができる。 The robot monitoring device 82 monitors the operation of the robot 2 independently of the robot controller 81, so that the reliability of the functional safety of the robot system 1 can be further enhanced.

２．３．動力遮断部
図５は、図３に示す第１関節部１７１、ロボット制御装置８、および動力遮断部８５の詳細ブロック図である。第１関節部１７１の構成は、第２関節部１７２、第３関節部１７３、第４関節部１７４、第５関節部１７５および第６関節部１７６の構成と同様である。したがって、以下の説明では、図５等に基づいて第１関節部１７１を代表に説明し、その他の関節部の説明は省略する。 2.3. Power Cutoff Section FIG. 5 is a detailed block diagram of the first joint section 171, the robot controller 8, and the power cutoff section 85 shown in FIG. The configuration of the first joint portion 171 is the same as the configurations of the second joint portion 172 , the third joint portion 173 , the fourth joint portion 174 , the fifth joint portion 175 and the sixth joint portion 176 . Therefore, in the following description, the first joint portion 171 will be described as a representative based on FIG. 5 and the like, and description of the other joint portions will be omitted.

動力遮断部８５は、電源９と駆動部４０１との間の電力供給路９１に設けられる。駆動部４０１～４０６は、それぞれ電力供給路９１から電力供給を受ける。このため、動力遮断部８５が電力供給路９１を遮断することにより、駆動部４０１～４０６への電力供給が遮断され、駆動部４０１～４０６の動作を停止させることができる。 Power cutoff unit 85 is provided in power supply path 91 between power supply 9 and drive unit 401 . Drive units 401 to 406 receive power supply from power supply path 91, respectively. Therefore, when the power cutoff unit 85 cuts off the power supply path 91, the power supply to the drive units 401 to 406 is cut off, and the operation of the drive units 401 to 406 can be stopped.

図５に示す動力遮断部８５は、遮断信号に基づいて電力供給路９１を遮断する。このため、動力遮断部８５が動作することにより、駆動部４０１～４０６への電力供給を遮断することができる。 The power cutoff unit 85 shown in FIG. 5 cuts off the power supply path 91 based on the cutoff signal. Therefore, power supply to the drive units 401 to 406 can be cut off by operating the power cutoff unit 85 .

３．ロボット監視装置の構成
図５に示すロボット監視装置８２は、エンコーダー値取得部８２２と、エンコーダー値監視部８２４と、故障判断部８２６と、動作指令値取得部８２８と、差分算出部８３０と、遮断信号出力部８３２と、を備える。 3. Configuration of Robot Monitoring Device The robot monitoring device 82 shown in FIG. and a signal output unit 832 .

エンコーダー値取得部８２２は、エンコーダー４２１から出力されたエンコーダー値Ｅを取得する。 The encoder value acquisition unit 822 acquires the encoder value E output from the encoder 421 .

エンコーダー４２１がインクリメンタルエンコーダーである場合には、エンコーダー４２１から出力された信号を、エンコーダー値取得部８２２が受信し、回転角度の位置情報に変換する。このようにして得られた位置情報が、エンコーダー値Ｅとなる。この位置情報は、例えば、所定のビット幅のバイナリーコードで表される。 When the encoder 421 is an incremental encoder, the encoder value acquisition unit 822 receives the signal output from the encoder 421 and converts it into rotation angle position information. The position information thus obtained is the encoder value E. This position information is represented, for example, by a binary code of a predetermined bit width.

一方、エンコーダー４２１がアブソリュートエンコーダーである場合には、エンコーダー４２１から出力された信号からアブソリュートコードをエンコーダー値取得部８２２が取り出すことにより、取り出されたアブソリュートコードがエンコーダー値Ｅとなる。アブソリュートコードは、例えば、所定のビット幅のバイナリーコード、グレイコード、ＢＣＤコード等を含んでいる。 On the other hand, when the encoder 421 is an absolute encoder, the encoder value acquisition unit 822 extracts the absolute code from the signal output from the encoder 421, and the extracted absolute code becomes the encoder value E. Absolute codes include, for example, binary codes of a predetermined bit width, Gray codes, BCD codes, and the like.

エンコーダー値監視部８２４は、エンコーダー値取得部８２２が取得したエンコーダー値Ｅを監視する。そして、監視結果を出力する。 The encoder value monitor 824 monitors the encoder value E acquired by the encoder value acquirer 822 . Then, it outputs the monitoring result.

故障判断部８２６は、エンコーダー値Ｅが変化しない継続時間について、あらかじめ設定されたしきい値を保有している。そして、この継続時間がしきい値以上になったとき、故障判断部８２６は、エンコーダー４２１が故障していると判断する。 The failure determination unit 826 has a preset threshold value for the duration during which the encoder value E does not change. Then, when the duration becomes equal to or greater than the threshold value, the failure judgment section 826 judges that the encoder 421 is out of order.

動作指令値取得部８２８は、ロボットコントローラー８１から出力された動作指令値Ｍを取得する。動作指令値Ｍも、エンコーダー値Ｅと同様、回転角度の位置情報を表すコードを含む。
差分算出部８３０は、動作指令値Ｍとエンコーダー値Ｅとの差分を算出する。 The motion command value acquisition unit 828 acquires the motion command value M output from the robot controller 81 . Like the encoder value E, the operation command value M also includes a code representing positional information on the rotation angle.
Difference calculation section 830 calculates the difference between operation command value M and encoder value E. FIG.

故障判断部８２６は、また、動作指令値Ｍとエンコーダー値Ｅとの差分について、あらかじめ設定された許容範囲を保有している。許容範囲は、モーター４０１Ｍの出力軸の回転角速度や差分の算出におけるレイテンシー等を加味して適宜設定される。そして、算出した差分が許容範囲から逸脱したとき、故障判断部８２６は、制御エラーであるとみなし、エンコーダー４２１が故障していると判断する。 The failure determination unit 826 also has a preset allowable range for the difference between the operation command value M and the encoder value E. The allowable range is appropriately set in consideration of the rotational angular velocity of the output shaft of the motor 401M, the latency in calculating the difference, and the like. Then, when the calculated difference deviates from the allowable range, the failure determination unit 826 regards it as a control error and determines that the encoder 421 is out of order.

遮断信号出力部８３２は、故障判断部８２６が出力した判断結果に基づいて、遮断信号Ｂを出力する。 The cutoff signal output section 832 outputs the cutoff signal B based on the determination result output by the failure determination section 826 .

４．ロボット監視装置の機能
４．１．エンコーダー値と動作指令値との比較による故障診断機能
まず、ロボット監視装置８２が有する基本的なエンコーダーの故障診断機能について説明する。なお、この故障診断機能は、実施形態に係るエンコーダーの故障診断方法が任意に有する構成を実現する機能の一例である。 4. Functions of Robot Monitoring Device 4.1. Failure Diagnosis Function by Comparing Encoder Value and Operation Command Value First, the basic encoder failure diagnosis function of the robot monitoring device 82 will be described. Note that this failure diagnosis function is an example of a function that implements a configuration arbitrarily included in the encoder failure diagnosis method according to the embodiment.

図６は、実施形態に係るエンコーダーの故障診断方法を説明するためのフローチャートである。 FIG. 6 is a flowchart for explaining the encoder failure diagnosis method according to the embodiment.

図６に示すエンコーダーの故障診断方法は、動作指令値Ｍとエンコーダー値Ｅとの差分を算出し、この差分が許容範囲から逸脱しているか否かを判断することにより、エンコーダー４２１の故障を診断する方法である。なお、本発明において、この構成は、必須ではなく、省略されていてもよい。 The encoder failure diagnosis method shown in FIG. 6 calculates the difference between the operation command value M and the encoder value E, and diagnoses the failure of the encoder 421 by determining whether or not this difference deviates from the allowable range. It is a way to In addition, in the present invention, this configuration is not essential and may be omitted.

図６に示すエンコーダーの故障診断方法は、動作指令値取得工程Ｓ１０２と、エンコーダー値取得工程Ｓ１０３と、差分算出工程Ｓ１０４と、故障判断工程Ｓ１０６と、動力遮断工程Ｓ１０８と、を有する。 The encoder failure diagnosis method shown in FIG. 6 includes an operation command value acquisition step S102, an encoder value acquisition step S103, a difference calculation step S104, a failure determination step S106, and a power interruption step S108.

４．１．１．動作指令値取得工程
動作指令値取得工程Ｓ１０２では、動作指令値取得部８２８が、ロボットコントローラー８１から出力された動作指令値Ｍを取得する。 4.1.1. Action Command Value Acquisition Step In the action command value acquisition step S<b>102 , the action command value acquisition unit 828 acquires the action command value M output from the robot controller 81 .

４．１．２．エンコーダー値取得工程
エンコーダー値取得工程Ｓ１０３では、エンコーダー値取得部８２２が、エンコーダー４２１から出力されたエンコーダー値Ｅを取得する。 4.1.2. Encoder Value Acquisition Step In the encoder value acquisition step S<b>103 , the encoder value acquisition unit 822 acquires the encoder value E output from the encoder 421 .

４．１．３．差分算出工程
差分算出工程Ｓ１０４では、差分算出部８３０が、動作指令値Ｍとエンコーダー値Ｅとの差分を算出する。 4.1.3. Difference Calculation Step In the difference calculation step S104, the difference calculation unit 830 calculates the difference between the operation command value M and the encoder value E. FIG.

４．１．４．故障判断工程
図４に示す駆動制御部３０１は、差分算出工程Ｓ１０４で算出した差分がゼロに近づくように動力信号を生成する。このため、差分算出工程Ｓ１０４で算出される差分は、通常、所定の許容範囲に収まっている。 4.1.4. Failure Judgment Process The drive control unit 301 shown in FIG. 4 generates a power signal so that the difference calculated in the difference calculation process S104 approaches zero. Therefore, the difference calculated in the difference calculation step S104 is usually within a predetermined allowable range.

ところが、仮に、エンコーダー４２１が故障していると、エンコーダー４２１からは正しいエンコーダー値Ｅが出力されない。そうすると、動作指令値Ｍとエンコーダー値Ｅとの差分は、この許容範囲から逸脱する。 However, if the encoder 421 were to malfunction, the correct encoder value E would not be output from the encoder 421 . Then, the difference between the operation command value M and the encoder value E deviates from this allowable range.

そこで、故障判断工程Ｓ１０６では、この差分が許容範囲から逸脱しているとき、故障判断部８２６が、エンコーダー４２１が故障していると判断する。これにより、エンコーダー４２１として非セーフティーエンコーダーを用いた場合であっても、エンコーダー４２１の故障を容易に検出することができる。つまり、このような故障診断機能を有するロボット監視装置８２は、非セーフティーエンコーダーを用いた場合でも、ロボット安全規格に規定されている安全要求事項に対応する安全機能を提供することができる。 Therefore, in the failure determination step S106, the failure determination unit 826 determines that the encoder 421 is out of order when this difference is out of the allowable range. Thereby, even if a non-safety encoder is used as the encoder 421, a failure of the encoder 421 can be easily detected. In other words, the robot monitoring device 82 having such a failure diagnosis function can provide a safety function that meets the safety requirements stipulated in the robot safety standards even when a non-safety encoder is used.

一方、故障判断工程Ｓ１０６では、差分が許容範囲から逸脱していないとき、フローを動作指令値取得工程Ｓ１０２に戻す。 On the other hand, in the failure determination step S106, when the difference does not deviate from the allowable range, the flow is returned to the operation command value obtaining step S102.

エンコーダー４２１が故障していると判断した場合、故障判断部８２６は、必要に応じて、その判断結果をロボットコントローラー８１に出力する。ロボットコントローラー８１は、判断結果に基づいて、エンコーダー４２１が故障していることをユーザーに報知する。 When determining that the encoder 421 is out of order, the failure determining section 826 outputs the determination result to the robot controller 81 as necessary. The robot controller 81 informs the user that the encoder 421 is out of order based on the determination result.

４．１．５．動力遮断工程
また、本実施形態に係るエンコーダーの故障診断方法は、図６に示すように、任意の工程である動力遮断工程Ｓ１０８を有している。 4.1.5. Power Cutoff Step As shown in FIG. 6, the encoder failure diagnosis method according to the present embodiment includes a power cutoff step S108, which is an optional step.

動力遮断工程Ｓ１０８では、故障判断部８２６から出力された判断結果に基づいて、遮断信号出力部８３２が、遮断信号Ｂを出力する。具体的には、エンコーダー４２１が故障しているという判断結果が出力された場合に、遮断信号Ｂが出力される。 In power cutoff step S108, cutoff signal output unit 832 outputs cutoff signal B based on the determination result output from failure determination unit 826. FIG. Specifically, when the determination result that the encoder 421 is out of order is output, the cutoff signal B is output.

図５に示す動力遮断部８５は、この遮断信号Ｂを受信して、電力供給路９１を遮断する。これにより、駆動部４０１～４０６の動作を停止させることができる。その結果、エンコーダー４２１が故障していると判断された状態で、ロボットシステム１が稼働し続けるのを防止することができ、ロボットシステム１の安全性能を高めることができる。 The power cutoff unit 85 shown in FIG. 5 receives this cutoff signal B and cuts off the power supply path 91 . As a result, the operations of the driving units 401 to 406 can be stopped. As a result, it is possible to prevent the robot system 1 from continuing to operate when it is determined that the encoder 421 is out of order, and the safety performance of the robot system 1 can be enhanced.

以上、ロボット監視装置８２が有する基本的なエンコーダーの故障診断機能について説明したが、上記のような故障診断機能では、動作指令値Ｍの内容によっては、エンコーダー４２１の故障を検出することができない場合がある。そのような場合を踏まえて、本実施形態に係るロボット監視装置８２は、次に説明する別の故障診断機能を有している。 The basic encoder failure diagnosis function of the robot monitoring device 82 has been described above. There is In consideration of such a case, the robot monitoring device 82 according to this embodiment has another failure diagnosis function which will be described below.

４．２．エンコーダー値の不変化の監視による故障診断機能
次に、ロボット監視装置８２が有する別のエンコーダーの故障診断機能について説明する。 4.2. Failure Diagnosis Function by Monitoring Consistency of Encoder Value Next, another encoder failure diagnosis function of the robot monitoring device 82 will be described.

図７は、実施形態に係るエンコーダーの故障診断方法を説明するためのフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart for explaining an encoder failure diagnosis method according to the embodiment.

図７に示すエンコーダーの故障診断方法は、エンコーダー値Ｅの不変化を検出することにより、エンコーダー４２１の故障を診断する方法である。 The encoder failure diagnosis method shown in FIG. 7 is a method of diagnosing a failure of the encoder 421 by detecting that the encoder value E remains unchanged.

図７に示すエンコーダーの故障診断方法は、エンコーダー値取得工程Ｓ２０２と、エンコーダー値不変化検出工程Ｓ２０４と、故障判断工程Ｓ２０６と、動力遮断工程Ｓ２０８と、を有する。 The encoder failure diagnosis method shown in FIG. 7 includes an encoder value acquisition step S202, an encoder value unchanged detection step S204, a failure determination step S206, and a power cutoff step S208.

４．２．１．エンコーダー値取得工程
エンコーダー値取得工程Ｓ２０２では、エンコーダー値取得部８２２が、エンコーダー４２１から出力されたエンコーダー値Ｅを取得する。 4.2.1. Encoder Value Acquisition Step In the encoder value acquisition step S<b>202 , the encoder value acquisition unit 822 acquires the encoder value E output from the encoder 421 .

４．２．２．エンコーダー値不変化検出工程
エンコーダー値不変化検出工程Ｓ２０４では、エンコーダー値監視部８２４が、エンコーダー値Ｅを監視する。具体的には、エンコーダー値監視部８２４は、エンコーダー値Ｅの変化の有無を検出する。エンコーダー値Ｅの変化の有無は、所定の時間間隔で繰り返し検出され、変化がなかった場合には、その継続時間を計測する。つまり、エンコーダー値監視部８２４は、エンコーダー値Ｅが連続して変化しない時間を計測する。 4.2.2. Encoder Value No Change Detection Step In the encoder value no change detection step S204, the encoder value monitoring unit 824 monitors the encoder value E. FIG. Specifically, the encoder value monitoring unit 824 detects whether or not the encoder value E has changed. The presence or absence of change in the encoder value E is repeatedly detected at predetermined time intervals, and when there is no change, the duration is measured. That is, the encoder value monitoring unit 824 measures the time during which the encoder value E does not change continuously.

なお、「エンコーダー値Ｅが変化しない」とは、例えばエンコーダー値Ｅが所定のビット幅を持つバイナリーコードである場合、全ビットが変化しないことをいう。 Note that "the encoder value E does not change" means that, for example, when the encoder value E is a binary code having a predetermined bit width, all bits do not change.

一方、動作指令値取得部８２８は、ロボットコントローラー８１から出力された動作指令値Ｍを取得する。ロボットコントローラー８１から動作指令値Ｍが出力されている間は、駆動制御部３０１からモーター４０１Ｍに対し、何らかの動力信号が出力されている。したがって、モーター４０１Ｍには、何らかのトルクが発生する。 On the other hand, the motion command value acquisition unit 828 acquires the motion command value M output from the robot controller 81 . While the robot controller 81 is outputting the operation command value M, some power signal is output from the drive control section 301 to the motor 401M. Therefore, some torque is generated in the motor 401M.

ここで、動作指令値Ｍが、モーター４０１Ｍの出力軸を現在の位置で維持するという内容であった場合について考える。動作指令値Ｍは、現在の位置を目標角度位置として指定するので、駆動制御部３０１は、エンコーダー値Ｅを変化させないように動力信号を出力する。したがって、理論的には、モーター４０１Ｍにはトルクが発生しない。 Here, consider a case where the operation command value M is to maintain the output shaft of the motor 401M at its current position. Since the operation command value M designates the current position as the target angular position, the drive control unit 301 outputs the power signal so that the encoder value E does not change. Therefore, theoretically, no torque is generated in the motor 401M.

しかしながら、現実には、動力信号の揺らぎやノイズ等、様々な原因によって、わずかなトルクが発生し、それに伴ってエンコーダー値Ｅはわずかに変化する。したがって、動作指令値Ｍがモーター４０１Ｍの出力軸を現在の位置で維持するという内容であったとしても、エンコーダー値Ｅが全く変化しない時間は、通常、長く続くことはあり得ない。それにもかかわらず、エンコーダー値Ｅが変化しない時間がある程度長く続いた場合には、エンコーダー４２１の故障が疑われることになる。 However, in reality, due to various causes such as power signal fluctuation and noise, slight torque is generated, and the encoder value E slightly changes accordingly. Therefore, even if the operation command value M is to keep the output shaft of the motor 401M at the current position, the time during which the encoder value E does not change at all cannot normally continue for a long time. In spite of this, if the encoder value E does not change for a certain length of time, a failure of the encoder 421 is suspected.

そこで、エンコーダー値監視部８２４は、動作指令値Ｍが出力されている間、エンコーダー値Ｅが不変化を継続させている時間、すなわち「不変化継続時間」を監視し、その監視結果を出力する。 Therefore, the encoder value monitoring unit 824 monitors the time during which the encoder value E continues to remain unchanged while the operation command value M is being output, that is, the “no change duration time”, and outputs the monitoring result. .

なお、本実施形態では、エンコーダー値監視部８２４が動作指令値Ｍを受信することにより、動作指令値Ｍが出力されている期間を確認するように構成されているが、動作指令値Ｍが出力されている期間の確認方法は、これに限定されない。 In this embodiment, the encoder value monitoring unit 824 receives the operation command value M to check the period during which the operation command value M is output. The confirmation method of the period specified is not limited to this.

４．２．３．故障判断工程
故障判断工程Ｓ２０６では、不変化継続時間がしきい値以上であったとき、故障判断部８２６が、エンコーダー４２１が故障していると判断する。これにより、エンコーダー４２１として非セーフティーエンコーダーを用いた場合であっても、エンコーダー４２１の故障を容易に検出することができる。そして、このような故障診断機能を有するロボット監視装置８２は、非セーフティーエンコーダーを用いた場合であって、かつ、モーター４０１Ｍの出力軸を現在の位置で維持するという動作指令値Ｍが出力されている場合であっても、ロボット安全規格に規定されている安全要求事項に対応する安全機能を提供することができる。その結果、ロボットシステム１において低コスト化と高い安全性能とを両立することができる。 4.2.3. Failure Judgment Step In the failure judgment step S206, the failure judgment unit 826 judges that the encoder 421 is out of order when the unchanged duration time is equal to or greater than the threshold value. Thereby, even if a non-safety encoder is used as the encoder 421, a failure of the encoder 421 can be easily detected. The robot monitoring device 82 having such a failure diagnosis function uses a non-safety encoder and outputs an operation command value M to maintain the output shaft of the motor 401M at the current position. Even if there are robots, it is possible to provide safety functions that meet the safety requirements specified in the robot safety standards. As a result, the robot system 1 can achieve both cost reduction and high safety performance.

一方、故障判断工程Ｓ１０６では、不変化継続時間がしきい値未満であったとき、フローをエンコーダー値取得工程Ｓ２０２に戻す。 On the other hand, in the failure judgment step S106, when the unchanged duration time is less than the threshold value, the flow is returned to the encoder value acquisition step S202.

不変化継続時間についてのしきい値は、エンコーダー４２１の分解能等に応じて異なるため、特に限定されないが、例えば、１００ミリ秒以下であるのが好ましく、５０ミリ秒以下であるのがより好ましく、１０ミリ秒以上３０ミリ秒以下であるのがさらに好ましい。しきい値を前記範囲内に設定することにより、十分に高い確率でエンコーダー４２１の故障を捉えることができ、かつ、正常なエンコーダー４２１が故障していると誤判断する確率を十分に下げることができる。 The threshold for the unchanged duration is not particularly limited because it varies depending on the resolution of the encoder 421, etc., but for example, it is preferably 100 ms or less, more preferably 50 ms or less, More preferably, it is 10 milliseconds or more and 30 milliseconds or less. By setting the threshold within the above range, the failure of the encoder 421 can be detected with a sufficiently high probability, and the probability of erroneously determining that the normal encoder 421 has failed can be sufficiently reduced. can.

４．２．４．動力遮断工程
また、本実施形態に係るエンコーダーの故障診断方法は、図７に示すように、任意の工程である動力遮断工程Ｓ２０８を有している。 4.2.4. Power Cutoff Step As shown in FIG. 7, the encoder failure diagnosis method according to the present embodiment has a power cutoff step S208, which is an optional step.

動力遮断工程Ｓ２０８では、故障判断部８２６から出力された判断結果に基づいて、遮断信号出力部８３２が、遮断信号Ｂを出力する。具体的には、エンコーダー４２１が故障しているという判断結果が出力された場合に、遮断信号Ｂが出力される。 In the power cutoff step S208, the cutoff signal output unit 832 outputs the cutoff signal B based on the determination result output from the failure determination unit 826. FIG. Specifically, when the determination result that the encoder 421 is out of order is output, the cutoff signal B is output.

以上のように、本実施形態に係るエンコーダーの故障診断方法は、動作指令値Ｍに基づいて駆動が制御されるモーター４０１Ｍの動作を検出し、エンコーダー値Ｅを出力するエンコーダー４２１の故障を診断する方法である。この故障診断方法は、エンコーダー値取得工程Ｓ２０２と、エンコーダー値不変化検出工程Ｓ２０４と、故障判断工程Ｓ２０６と、を有する。 As described above, the encoder failure diagnosis method according to the present embodiment detects the operation of the motor 401M whose drive is controlled based on the operation command value M, and diagnoses the failure of the encoder 421 that outputs the encoder value E. The method. This failure diagnosis method has an encoder value acquisition step S202, an encoder value unchanged detection step S204, and a failure determination step S206.

エンコーダー値取得工程Ｓ２０２では、動作指令値Ｍが出力されているとき、エンコーダー値Ｅを取得する。エンコーダー値不変化検出工程Ｓ２０４では、エンコーダー値Ｅの変化の有無を検出する。故障判断工程Ｓ２０６では、エンコーダー値Ｅが連続して変化しない時間がしきい値以上になったとき、エンコーダー４２１が故障していると判断する。 In the encoder value acquisition step S202, the encoder value E is acquired when the operation command value M is being output. In the encoder value unchanged detection step S204, whether or not the encoder value E has changed is detected. In the failure determination step S206, when the time for which the encoder value E does not change continuously is equal to or greater than the threshold value, it is determined that the encoder 421 is out of order.

このような構成によれば、モーター４０１Ｍの出力軸を現在の位置で維持するという動作指令値Ｍが出力されている場合であっても、エンコーダー４２１の故障を検出することができる。このため、エンコーダー４２１として非セーフティーエンコーダーを用いた場合であっても、ロボット安全規格に規定されている安全要求事項に対応する安全機能を提供可能なロボットシステム１を実現することができる。その結果、ロボットシステム１において低コスト化と高い安全性能とを両立することができる。 According to such a configuration, it is possible to detect a failure of the encoder 421 even when the operation command value M for maintaining the current position of the output shaft of the motor 401M is output. Therefore, even if a non-safety encoder is used as the encoder 421, it is possible to realize the robot system 1 capable of providing a safety function corresponding to the safety requirements specified in the robot safety standard. As a result, the robot system 1 can achieve both cost reduction and high safety performance.

なお、前述したロボットシステム１の説明では、ロボット監視装置８２が上記故障診断方法を実行する場合について説明したが、ロボットコントローラー８１が上記故障診断方法を実行するように構成されていてもよい。 In the above description of the robot system 1, the case where the robot monitoring device 82 executes the fault diagnosis method was explained, but the robot controller 81 may be configured to execute the fault diagnosis method.

また、特にエンコーダー４２１がアブソリュートエンコーダーである場合には、エンコーダー値Ｅは、デジタル信号で伝送されるアブソリュートコードである。この場合、エンコーダー値不変化検出工程Ｓ２０４において検出対象となるエンコーダー値Ｅの変化の有無は、アブソリュートコードの全ビットにおける変化の有無であってもよいが、アブソリュートコードの下位ビットにおける変化の有無であってもよい。後者の場合、検出対象の情報量を減らすことができるので、変化の有無を検出する演算の負荷を軽減することができる。なお、下位ビットのみにおける変化の有無を検出した場合、全ビットにおける変化の有無を検出した場合と比べて、検出精度に大きな差はない。 Moreover, especially when the encoder 421 is an absolute encoder, the encoder value E is an absolute code transmitted as a digital signal. In this case, the presence or absence of change in the encoder value E to be detected in the encoder value unchanged detection step S204 may be the presence or absence of change in all bits of the absolute code, but the presence or absence of change in the lower bits of the absolute code. There may be. In the latter case, the amount of information to be detected can be reduced, so the computation load for detecting the presence or absence of change can be reduced. It should be noted that there is no significant difference in detection accuracy when detecting the presence or absence of change only in the lower bits compared to the case of detecting the presence or absence of change in all bits.

また、本実施形態に係るエンコーダーの故障診断方法は、動作指令値取得工程Ｓ１０２と、差分算出工程Ｓ１０４と、故障判断工程Ｓ１０６と、を有する。 Further, the encoder failure diagnosis method according to the present embodiment includes an operation command value acquisition step S102, a difference calculation step S104, and a failure determination step S106.

動作指令値取得工程Ｓ１０２では、動作指令値Ｍを取得する。差分算出工程Ｓ１０４では、動作指令値Ｍとエンコーダー値Ｅとの差分を算出する。故障判断工程Ｓ１０６では、この差分が許容範囲を逸脱したとき、エンコーダー４２１が故障していると判断する。 In the operation command value acquisition step S102, an operation command value M is acquired. In the difference calculation step S104, the difference between the operation command value M and the encoder value E is calculated. In the failure determination step S106, it is determined that the encoder 421 is out of order when this difference deviates from the allowable range.

このような構成によれば、エンコーダー値Ｅの不変化の監視による方法だけでなく、エンコーダー値Ｅと動作指令値Ｍとの比較による方法によっても、エンコーダー４２１の故障を診断することができる。これにより、安全機能の多重化を図ることができる。その結果、ロボットシステム１の安全性能をより高めることができる。 According to such a configuration, failure of the encoder 421 can be diagnosed not only by the method of monitoring the encoder value E without change, but also by the method of comparing the encoder value E and the operation command value M. FIG. Thereby, multiplexing of safety functions can be achieved. As a result, the safety performance of the robot system 1 can be further enhanced.

また、前述したロボット監視装置８２は、ロボット２の動作を監視する装置である。ロボット２は、アーム１１と、モーター４０１Ｍと、エンコーダー４２１と、を備える。モーター４０１Ｍは、動作指令値Ｍに基づいてアーム１１を駆動する。エンコーダー４２１は、モーター４０１Ｍの動作を検出してエンコーダー値Ｅを出力する。 Further, the robot monitoring device 82 described above is a device that monitors the motion of the robot 2 . The robot 2 includes an arm 11, a motor 401M, and an encoder 421. Motor 401M drives arm 11 based on operation command value M. FIG. The encoder 421 detects the operation of the motor 401M and outputs an encoder value E.

このようなロボット監視装置８２は、エンコーダー値取得部８２２と、エンコーダー値監視部８２４と、故障判断部８２６と、を備える。エンコーダー値取得部８２２は、エンコーダー値Ｅを取得する。エンコーダー値監視部８２４は、エンコーダー値Ｅの変化の有無を検出する。故障判断部８２６は、エンコーダー値Ｅが連続して変化しない時間がしきい値以上になったとき、エンコーダー４２１が故障していると判断する。 Such a robot monitoring device 82 includes an encoder value acquisition section 822 , an encoder value monitoring section 824 and a failure determination section 826 . The encoder value acquisition unit 822 acquires the encoder value E. The encoder value monitoring unit 824 detects whether or not the encoder value E has changed. The failure judgment unit 826 judges that the encoder 421 is out of order when the time for which the encoder value E does not change continuously is equal to or greater than the threshold value.

このような構成によれば、モーター４０１Ｍの出力軸を現在の位置で維持するという動作指令値Ｍが出力されている場合であっても、エンコーダー４２１の故障を検出することができる。このため、エンコーダー４２１として非セーフティーエンコーダーを用いた場合であっても、ロボット安全規格に規定されている安全要求事項に対応する安全機能を提供可能なロボットシステム１を実現することができる。その結果、低コスト化と高い安全性能とが両立したロボットシステム１を提供することができる。 According to such a configuration, it is possible to detect a failure of the encoder 421 even when the operation command value M for maintaining the current position of the output shaft of the motor 401M is output. Therefore, even if a non-safety encoder is used as the encoder 421, it is possible to realize the robot system 1 capable of providing a safety function corresponding to the safety requirements specified in the robot safety standard. As a result, it is possible to provide the robot system 1 that achieves both low cost and high safety performance.

なお、前述したロボットシステム１の説明では、ロボット監視装置８２が上記故障診断機能を有している場合について説明したが、ロボットコントローラー８１が上記故障診断機能を有していてもよい。 In the above description of the robot system 1, the case where the robot monitoring device 82 has the above-described failure diagnosis function has been described, but the robot controller 81 may have the above-described failure diagnosis function.

また、前述したロボット監視装置８２は、動作指令値取得部８２８と、差分算出部８３０と、を備える。動作指令値取得部８２８は、動作指令値Ｍを取得する。差分算出部８３０は、動作指令値Ｍとエンコーダー値Ｅとの差分を算出する。そして、前述した故障判断部８２６は、算出した差分が許容範囲を逸脱したとき、エンコーダー４２１が故障していると判断する機能を有する。 Further, the robot monitoring device 82 described above includes an operation command value acquisition section 828 and a difference calculation section 830 . The operation command value acquisition unit 828 acquires the operation command value M. FIG. Difference calculation section 830 calculates the difference between operation command value M and encoder value E. FIG. The failure determination unit 826 described above has a function of determining that the encoder 421 is out of order when the calculated difference deviates from the allowable range.

このような構成によれば、エンコーダー値Ｅの不変化の監視だけでなく、エンコーダー値Ｅと動作指令値Ｍとの比較によっても、エンコーダー４２１の故障を診断することができる。これにより、安全機能の多重化を図ることができる。その結果、ロボットシステム１の安全性能をより高めることができる。 According to such a configuration, failure of the encoder 421 can be diagnosed not only by monitoring whether the encoder value E remains unchanged, but also by comparing the encoder value E and the operation command value M. FIG. Thereby, multiplexing of safety functions can be achieved. As a result, the safety performance of the robot system 1 can be further enhanced.

また、ロボットシステム１は、ロボット監視装置８２と、動作指令値Ｍを出力するロボットコントローラー８１と、ロボット２と、を有する。 The robot system 1 also includes a robot monitoring device 82 , a robot controller 81 that outputs an action command value M, and the robot 2 .

このようなロボットシステム１は、エンコーダー４２１として非セーフティーエンコーダーを用いた場合であっても、ロボット安全規格に規定されている安全要求事項に対応する安全機能を提供可能なシステムとなる。したがって、安全性能の高いロボットシステム１を実現することができる。 Such a robot system 1 becomes a system capable of providing safety functions corresponding to the safety requirements stipulated in robot safety standards even when a non-safety encoder is used as the encoder 421 . Therefore, the robot system 1 with high safety performance can be realized.

以上、本発明のエンコーダーの故障診断方法、ロボット監視装置およびロボットシステムを図示の実施形態に基づいて説明したが、これらの本発明は、前記実施形態に限定されない。 Although the encoder failure diagnosis method, the robot monitoring device, and the robot system according to the present invention have been described above based on the illustrated embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments.

例えば、本発明のロボット監視装置およびロボットシステムは、前記実施形態の各部の構成を、同様の機能を有する任意の構成に置換したものであってもよく、前記実施形態に他の任意の構成物が付加されたものであってもよい。 For example, the robot monitoring device and the robot system of the present invention may be obtained by replacing the configuration of each part of the above-described embodiment with an arbitrary configuration having similar functions, or any other configuration in addition to the above-described embodiment. may be added.

また、本発明のエンコーダーの故障診断方法は、前記実施形態に任意の目的の工程が付加されたものであってもよい。 Further, the method for diagnosing an encoder fault according to the present invention may be obtained by adding an arbitrary step to the above-described embodiment.

１…ロボットシステム、２…ロボット、４…基台、８…ロボット制御装置、９…電源、１０…ロボットアーム、１１…第１アーム、１２…第２アーム、１３…第３アーム、１４…第４アーム、１５…第５アーム、１６…第６アーム、８１…ロボットコントローラー、８２…ロボット監視装置、８５…動力遮断部、９１…電力供給路、１０１…床、１７１…第１関節部、１７２…第２関節部、１７３…第３関節部、１７４…第４関節部、１７５…第５関節部、１７６…第６関節部、３０１…駆動制御部、３０２…駆動制御部、３０３…駆動制御部、３０４…駆動制御部、３０５…駆動制御部、３０６…駆動制御部、４０１…駆動部、４０１Ｍ…モーター、４０２…駆動部、４０２Ｍ…モーター、４０３…駆動部、４０３Ｍ…モーター、４０４…駆動部、４０４Ｍ…モーター、４０５…駆動部、４０５Ｍ…モーター、４０６…駆動部、４０６Ｍ…モーター、４１１…角度センサー、４１２…角度センサー、４１３…角度センサー、４１４…角度センサー、４１５…角度センサー、４１６…角度センサー、４２１…エンコーダー、８２２…エンコーダー値取得部、８２４…エンコーダー値監視部、８２６…故障判断部、８２８…動作指令値取得部、８３０…差分算出部、８３２…遮断信号出力部、９１２…プロセッサー、９１４…メモリー、９１６…外部インターフェース、９２２…プロセッサー、９２４…メモリー、９２６…外部インターフェース、Ｂ…遮断信号、Ｅ…エンコーダー値、Ｍ…動作指令値、Ｏ１…第１回動軸、Ｏ２…第２回動軸、Ｏ３…第３回動軸、Ｏ４…第４回動軸、Ｏ５…第５回動軸、Ｏ６…第６回動軸、Ｓ１０２…動作指令値取得工程、Ｓ１０３…エンコーダー値取得工程、Ｓ１０４…差分算出工程、Ｓ１０６…故障判断工程、Ｓ１０８…動力遮断工程、Ｓ２０２…エンコーダー値取得工程、Ｓ２０４…エンコーダー値不変化検出工程、Ｓ２０６…故障判断工程、Ｓ２０８…動力遮断工程 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Robot system, 2... Robot, 4... Base, 8... Robot control device, 9... Power supply, 10... Robot arm, 11... First arm, 12... Second arm, 13... Third arm, 14... Third 4 arms, 15... fifth arm, 16... sixth arm, 81... robot controller, 82... robot monitoring device, 85... power interruption unit, 91... power supply path, 101... floor, 171... first joint part, 172 2nd joint portion 173 3rd joint portion 174 4th joint portion 175 5th joint portion 176 6th joint portion 301 drive control portion 302 drive control portion 303 drive control Part 304 Drive control unit 305 Drive control unit 306 Drive control unit 401 Drive unit 401M Motor 402 Drive unit 402M Motor 403 Drive unit 403M Motor 404 Drive Part, 404M... Motor, 405... Drive part, 405M... Motor, 406... Drive part, 406M... Motor, 411... Angle sensor, 412... Angle sensor, 413... Angle sensor, 414... Angle sensor, 415... Angle sensor, 416 Angle sensor 421 Encoder 822 Encoder value acquisition unit 824 Encoder value monitoring unit 826 Failure determination unit 828 Operation command value acquisition unit 830 Difference calculation unit 832 Cutoff signal output unit 912 Processor 914 Memory 916 External interface 922 Processor 924 Memory 926 External interface B Cut-off signal E Encoder value M Operation command value O1 First rotation axis O2 ... second rotation axis O3 ... third rotation axis O4 ... fourth rotation axis O5 ... fifth rotation axis O6 ... sixth rotation axis S102 ... operation command value acquisition step S103 ... encoder Value acquisition step S104 Difference calculation step S106 Failure determination step S108 Power interruption step S202 Encoder value acquisition step S204 Encoder value unchanged detection step S206 Failure determination step S208 Power interruption step

Claims

A method for detecting the operation of a motor whose drive is controlled based on an operation command value and diagnosing a failure of an encoder that outputs an encoder value,
obtaining the encoder value when the operation command value is being output;
detecting the presence or absence of a change in the encoder value;
determining that the encoder is faulty when the time for which the encoder value does not change continuously is greater than or equal to a threshold;
A fault diagnosis method for an encoder, comprising:

the encoder value is an absolute code transmitted as a digital signal;
2. The encoder fault diagnosis method according to claim 1, wherein the presence or absence of change in the encoder value is the presence or absence of change in the lower bits of the absolute code.

obtaining the operation command value;
calculating a difference between the operation command value and the encoder value;
determining that the encoder is faulty when the difference deviates from an allowable range;
The encoder failure diagnosis method according to claim 1 or 2, comprising:

A robot monitoring device for monitoring the motion of a robot comprising an arm, a motor for driving the arm based on a motion command value, and an encoder for detecting the motion of the motor and outputting an encoder value,
an encoder value acquisition unit that acquires the encoder value;
an encoder value monitoring unit that detects whether or not the encoder value changes;
a failure judgment unit having a function of judging that the encoder is out of order when the time during which the encoder value does not change continuously is equal to or greater than a threshold value;
A robot monitoring device comprising:

an operation command value acquisition unit that acquires the operation command value;
a difference calculation unit that calculates the difference between the operation command value and the encoder value;
with
5. The robot monitoring apparatus according to claim 4, wherein the failure judgment section has a function of judging that the encoder is out of order when the difference deviates from an allowable range.

A robot monitoring device according to claim 4 or 5;
a robot controller that outputs the motion command value;
the robot;
A robot system comprising: