JPH11104988A - 産業用ロボットの故障検出方法 - Google Patents
産業用ロボットの故障検出方法Info
- Publication number
- JPH11104988A JPH11104988A JP9281236A JP28123697A JPH11104988A JP H11104988 A JPH11104988 A JP H11104988A JP 9281236 A JP9281236 A JP 9281236A JP 28123697 A JP28123697 A JP 28123697A JP H11104988 A JPH11104988 A JP H11104988A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- drive
- power
- command
- work rate
- ratio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 サーボー制御系自体の故障の検出やこれに起
因する機械系のごく初期の劣化の検出を行うことができ
るような、産業用ロボットの故障検出方法を提供する。 【解決手段】 ロボット機構部を構成する各駆動軸ｉを
駆動するサーボモータの駆動電流Ｉi にサーボモータの
トルク定数ｋi 及び実角速度ωi を掛けることにより駆
動側の仕事率Ｗi を算出し、ロボット機構部を構成する
各駆動軸ｉの指令位置としての指令角度θd に基づい
て、θd の微分値としての指令角速度ωd 、及びωd の
微分値としての指令角加速度αd を算出し、これら
θd 、ωd 、αdをロボット機構部の質点モデルに関す
る運動方程式に適用することにより負荷トルクＴd を算
出し、しかる後、負荷トルクＴd と指令角速度ωd との
積である負荷側の仕事率Ｗo を算出し、仕事率の比（Ｗ
o ／Ｗi ）又は差（Ｗo −Ｗi ）を予め設定された判定
値と比較することによりサーボ制御系の故障の有無を判
定する。
因する機械系のごく初期の劣化の検出を行うことができ
るような、産業用ロボットの故障検出方法を提供する。 【解決手段】 ロボット機構部を構成する各駆動軸ｉを
駆動するサーボモータの駆動電流Ｉi にサーボモータの
トルク定数ｋi 及び実角速度ωi を掛けることにより駆
動側の仕事率Ｗi を算出し、ロボット機構部を構成する
各駆動軸ｉの指令位置としての指令角度θd に基づい
て、θd の微分値としての指令角速度ωd 、及びωd の
微分値としての指令角加速度αd を算出し、これら
θd 、ωd 、αdをロボット機構部の質点モデルに関す
る運動方程式に適用することにより負荷トルクＴd を算
出し、しかる後、負荷トルクＴd と指令角速度ωd との
積である負荷側の仕事率Ｗo を算出し、仕事率の比（Ｗ
o ／Ｗi ）又は差（Ｗo −Ｗi ）を予め設定された判定
値と比較することによりサーボ制御系の故障の有無を判
定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、サーボモータによ
り駆動される産業用ロボットについて、生産ラインの稼
働中にその作業内容に依存することなく、ロボット機構
部を制御するサーボ制御系の故障を検出する方法に関す
る。
り駆動される産業用ロボットについて、生産ラインの稼
働中にその作業内容に依存することなく、ロボット機構
部を制御するサーボ制御系の故障を検出する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】産業用ロボットは長期にわたる使用によ
りアーム及びその駆動モータを主体とするロボット機構
部の駆動力伝達系を構成する歯車等が摩耗し、これによ
りその動作や制御精度等に悪影響を来すことになる。一
般に、このような現象は外部から容易に予測できず、ま
た悪影響が現れるまでは放置されがちになるので、以前
は歯車等が破損するような状況が生ずるようになってか
ら対策がとられることが頻繁にあった。
りアーム及びその駆動モータを主体とするロボット機構
部の駆動力伝達系を構成する歯車等が摩耗し、これによ
りその動作や制御精度等に悪影響を来すことになる。一
般に、このような現象は外部から容易に予測できず、ま
た悪影響が現れるまでは放置されがちになるので、以前
は歯車等が破損するような状況が生ずるようになってか
ら対策がとられることが頻繁にあった。
【０００３】これに対処するために、例えば特開昭６３
−１２３１０５号では、ロボットが正常な状態のとき、
例えばロボット本体の新規導入時や定期のメンテナンス
終了時に、予め設定された基準となる動作パターンにて
ロボットを実際に動作させ、このときの動作データを基
準データとして予め測定し、この基準データをロボット
制御装置の記憶装置に記録しておく。そして、所定の動
作時間を経過した後に、定期的に、再度同様にして基準
となる動作パターンにてロボットを実際に動作させ、こ
のときの動作データを測定し、この動作データを前述の
基準データと比較し、その差異から故障の有無を診断す
るようにしている。この動作データとして、特開昭６３
−１２３１０５号では、サーボ制御ずれ（偏差）を用い
ているため、故障の有無を診断するための専用のセンサ
を設ける必要がないとされ、また、アームの駆動機構等
の機械系、及び駆動機構を制御するサーボ制御系等の制
御系を総合的に診断することができるという利点がある
とされている。
−１２３１０５号では、ロボットが正常な状態のとき、
例えばロボット本体の新規導入時や定期のメンテナンス
終了時に、予め設定された基準となる動作パターンにて
ロボットを実際に動作させ、このときの動作データを基
準データとして予め測定し、この基準データをロボット
制御装置の記憶装置に記録しておく。そして、所定の動
作時間を経過した後に、定期的に、再度同様にして基準
となる動作パターンにてロボットを実際に動作させ、こ
のときの動作データを測定し、この動作データを前述の
基準データと比較し、その差異から故障の有無を診断す
るようにしている。この動作データとして、特開昭６３
−１２３１０５号では、サーボ制御ずれ（偏差）を用い
ているため、故障の有無を診断するための専用のセンサ
を設ける必要がないとされ、また、アームの駆動機構等
の機械系、及び駆動機構を制御するサーボ制御系等の制
御系を総合的に診断することができるという利点がある
とされている。
【０００４】しかし、この特開昭６３−１２３１０５号
の方法では、ロボットの正常状態における動作データを
基準データとして個々のロボット毎に測定し、この基準
データを記憶しておく必要性があり、また、診断過程に
おいては基準となる動作パターンでロボットを動作させ
なければならないために、生産ラインの稼働中には診断
を行えないという問題点があり、さらには、生産ライン
の稼働時における実際の動作パターンに特化したような
故障については、診断精度を上げることが難しいという
問題点もあった。
の方法では、ロボットの正常状態における動作データを
基準データとして個々のロボット毎に測定し、この基準
データを記憶しておく必要性があり、また、診断過程に
おいては基準となる動作パターンでロボットを動作させ
なければならないために、生産ラインの稼働中には診断
を行えないという問題点があり、さらには、生産ライン
の稼働時における実際の動作パターンに特化したような
故障については、診断精度を上げることが難しいという
問題点もあった。
【０００５】この特開昭６３−１２３１０５号の問題点
を解決するものとして、出願人が先に出願した特願平８
−２０６３７１号においては、質点モデルから算出され
る各駆動軸の実際の位置（角度）、角速度、及び角加速
度に基づく仕事率、すなわち負荷側の仕事率Ｗo 、及び
各駆動軸への動作指令から算出される駆動側の仕事率Ｗ
i より、その比（Ｗo ／Ｗi ）または差（Ｗo −Ｗi ）
を求め、これを判定値と比較することにより、ロボット
機構部の劣化の有無とそのレベルを評価するようにし
た。これにより、ロボットの正常状態における基準とな
る動作パターンにおける動作データを基準データとして
予め測定することなく、また、生産ラインの稼働中にお
いても随時診断を行うことができ、さらに、生産ライン
の稼働時における実際の動作パターンに特化したような
故障についても高精度に診断を行うことができるように
した。
を解決するものとして、出願人が先に出願した特願平８
−２０６３７１号においては、質点モデルから算出され
る各駆動軸の実際の位置（角度）、角速度、及び角加速
度に基づく仕事率、すなわち負荷側の仕事率Ｗo 、及び
各駆動軸への動作指令から算出される駆動側の仕事率Ｗ
i より、その比（Ｗo ／Ｗi ）または差（Ｗo −Ｗi ）
を求め、これを判定値と比較することにより、ロボット
機構部の劣化の有無とそのレベルを評価するようにし
た。これにより、ロボットの正常状態における基準とな
る動作パターンにおける動作データを基準データとして
予め測定することなく、また、生産ラインの稼働中にお
いても随時診断を行うことができ、さらに、生産ライン
の稼働時における実際の動作パターンに特化したような
故障についても高精度に診断を行うことができるように
した。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この特願平８
−２０６３７１号の方法では、次に挙げる問題点があっ
た。１点目は、エンコーダより検出した位置データ（実
角度θi ）を駆動側の仕事率Ｗi の算出及び負荷側の仕
事率Ｗo の算出の両方に使用しているため、サーボモー
タを制御するサーボ制御系自体に故障が生じたときには
これを検出しにくいという点である。２点目は、１点目
に記載したサーボ制御系自体の故障を検出しにくいとい
う理由により、ロボット駆動系などの機械系のごく初期
の劣化による機械系とサーボ制御系とのアンバランスを
検出しにくいという点である。
−２０６３７１号の方法では、次に挙げる問題点があっ
た。１点目は、エンコーダより検出した位置データ（実
角度θi ）を駆動側の仕事率Ｗi の算出及び負荷側の仕
事率Ｗo の算出の両方に使用しているため、サーボモー
タを制御するサーボ制御系自体に故障が生じたときには
これを検出しにくいという点である。２点目は、１点目
に記載したサーボ制御系自体の故障を検出しにくいとい
う理由により、ロボット駆動系などの機械系のごく初期
の劣化による機械系とサーボ制御系とのアンバランスを
検出しにくいという点である。
【０００７】本発明はこれらの問題点を解決するために
なされたものであり、従来の方法では不可能であった、
サーボー制御系自体の故障の検出や、ロボット駆動系な
どの機械系の初期的な劣化に起因する機械系とサーボ制
御系とのアンバランスの検出を行うことができるよう
な、産業用ロボットの故障検出方法を提供することを目
的とする。
なされたものであり、従来の方法では不可能であった、
サーボー制御系自体の故障の検出や、ロボット駆動系な
どの機械系の初期的な劣化に起因する機械系とサーボ制
御系とのアンバランスの検出を行うことができるよう
な、産業用ロボットの故障検出方法を提供することを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、サーボモータにより駆動されるロボ
ット機構部を制御するサーボ制御系の故障検出方法にお
いて、まず、ロボット機構部を構成する各駆動軸ｉを駆
動するサーボモータの駆動電流Ｉi を検出し、駆動電流
Ｉi にサーボモータのトルク定数ｋi を掛けることによ
り駆動トルクＴi を算出し、サーボモータの位置データ
としての各駆動軸ｉの実角度θi より実角速度ωi を算
出し、しかる後、駆動トルクＴi と実角速度ωi との積
である駆動側の仕事率Ｗi を算出する。一方、上記の処
理と並行して、ロボット機構部を構成する各駆動軸ｉの
指令位置としての指令角度θd に基づいて、指令角度θ
dの微分値としての指令角速度ωd 、及び指令角速度ω
d の微分値としての指令角加速度αd を算出し、ロボッ
ト機構部の質点モデルに関する運動方程式と、指令角度
θd 、指令角速度ωd 、及び指令角加速度αd とにより
負荷トルクＴd を算出し、しかる後、負荷トルクＴd と
指令角速度ωd との積である負荷側の仕事率Ｗo を算出
する。最後に、負荷側の仕事率Ｗo 及び駆動側の仕事率
Ｗi より仕事率の比（Ｗo ／Ｗi ）を算出し、この仕事
率の比（Ｗo ／Ｗi ）を予め設定された判定値と比較す
ることによりサーボ制御系の故障の有無を判定するよう
にしたことを特徴とする産業用ロボットの故障検出方法
を提供することとした（請求項１）。
めに、本発明では、サーボモータにより駆動されるロボ
ット機構部を制御するサーボ制御系の故障検出方法にお
いて、まず、ロボット機構部を構成する各駆動軸ｉを駆
動するサーボモータの駆動電流Ｉi を検出し、駆動電流
Ｉi にサーボモータのトルク定数ｋi を掛けることによ
り駆動トルクＴi を算出し、サーボモータの位置データ
としての各駆動軸ｉの実角度θi より実角速度ωi を算
出し、しかる後、駆動トルクＴi と実角速度ωi との積
である駆動側の仕事率Ｗi を算出する。一方、上記の処
理と並行して、ロボット機構部を構成する各駆動軸ｉの
指令位置としての指令角度θd に基づいて、指令角度θ
dの微分値としての指令角速度ωd 、及び指令角速度ω
d の微分値としての指令角加速度αd を算出し、ロボッ
ト機構部の質点モデルに関する運動方程式と、指令角度
θd 、指令角速度ωd 、及び指令角加速度αd とにより
負荷トルクＴd を算出し、しかる後、負荷トルクＴd と
指令角速度ωd との積である負荷側の仕事率Ｗo を算出
する。最後に、負荷側の仕事率Ｗo 及び駆動側の仕事率
Ｗi より仕事率の比（Ｗo ／Ｗi ）を算出し、この仕事
率の比（Ｗo ／Ｗi ）を予め設定された判定値と比較す
ることによりサーボ制御系の故障の有無を判定するよう
にしたことを特徴とする産業用ロボットの故障検出方法
を提供することとした（請求項１）。
【０００９】一般に、駆動軸への動作指令に対する実際
の動作性能を追従性と呼び、特に加減速時には追従性の
善し悪しがロボットの性能に大きな影響を与えることに
なる。この追従性はロボット機構部の劣化に起因するこ
とが多いが、サーボ制御系の故障に起因する場合もあ
る。サーボ制御系に故障があると、図２に示す本発明の
サーボ制御系を示すブロック図において、指令位置計算
部１から出力された指令位置等の指令値に応じた電流が
電流ループ４からモータ５に対して出力されなくなり、
ロボット機構部に劣化が存在しない場合でも追従性が悪
化することになる。追従性が悪化すると、一般に、駆動
側の仕事率Ｗi と負荷側の仕事率Ｗo との差が大きくな
って現れてくる。
の動作性能を追従性と呼び、特に加減速時には追従性の
善し悪しがロボットの性能に大きな影響を与えることに
なる。この追従性はロボット機構部の劣化に起因するこ
とが多いが、サーボ制御系の故障に起因する場合もあ
る。サーボ制御系に故障があると、図２に示す本発明の
サーボ制御系を示すブロック図において、指令位置計算
部１から出力された指令位置等の指令値に応じた電流が
電流ループ４からモータ５に対して出力されなくなり、
ロボット機構部に劣化が存在しない場合でも追従性が悪
化することになる。追従性が悪化すると、一般に、駆動
側の仕事率Ｗi と負荷側の仕事率Ｗo との差が大きくな
って現れてくる。
【００１０】そこで、本発明では、駆動側の仕事率Ｗi
と負荷側の仕事率Ｗo との比を予め設定された判定値と
比較することにより、追従性の善し悪しを判断すること
とし、これによりサーボ制御系の故障の有無を評価する
こととした。サーボ制御系の故障がない場合は駆動側の
仕事率Ｗi と負荷側の仕事率Ｗo との差は小さいはずで
あるから、仕事率の比（Ｗo ／Ｗi ）を用いる際の判定
値は、許容値をβとすれば１＋βをその上限値とすると
ともに１−βを下限値とし、仕事率の比（Ｗo／Ｗi ）
がこの上限値と下限値の範囲内にあればサーボ制御系の
故障はないものと判定する。
と負荷側の仕事率Ｗo との比を予め設定された判定値と
比較することにより、追従性の善し悪しを判断すること
とし、これによりサーボ制御系の故障の有無を評価する
こととした。サーボ制御系の故障がない場合は駆動側の
仕事率Ｗi と負荷側の仕事率Ｗo との差は小さいはずで
あるから、仕事率の比（Ｗo ／Ｗi ）を用いる際の判定
値は、許容値をβとすれば１＋βをその上限値とすると
ともに１−βを下限値とし、仕事率の比（Ｗo／Ｗi ）
がこの上限値と下限値の範囲内にあればサーボ制御系の
故障はないものと判定する。
【００１１】なお、駆動側の仕事率Ｗi 及び負荷側の仕
事率Ｗo の算出方法として、駆動軸の動作機構としてサ
ーボモータを使用した場合は、駆動側の仕事率Ｗi は、
サーボモータへ供給される駆動電流Ｉi 、及びサーボモ
ータに付属あるいは併設して設けられたエンコーダ（位
置検出器）により検出された駆動軸の実際の位置（実角
度θi ）に基づいて算出された実角速度ωi より算出
し、また、負荷側の仕事率Ｗo は、指令位置計算部など
の指令位置の出力装置より出力されるロボット機構部を
構成する各駆動軸の指令位置としての指令角度θd 、こ
の指令角度θd の微分値としての指令角速度ωd 、及び
この指令角速度ωd の微分値としての指令角加速度αd
とに基づいて算出する。
事率Ｗo の算出方法として、駆動軸の動作機構としてサ
ーボモータを使用した場合は、駆動側の仕事率Ｗi は、
サーボモータへ供給される駆動電流Ｉi 、及びサーボモ
ータに付属あるいは併設して設けられたエンコーダ（位
置検出器）により検出された駆動軸の実際の位置（実角
度θi ）に基づいて算出された実角速度ωi より算出
し、また、負荷側の仕事率Ｗo は、指令位置計算部など
の指令位置の出力装置より出力されるロボット機構部を
構成する各駆動軸の指令位置としての指令角度θd 、こ
の指令角度θd の微分値としての指令角速度ωd 、及び
この指令角速度ωd の微分値としての指令角加速度αd
とに基づいて算出する。
【００１２】ところで、請求項１に記載のように、負荷
側の仕事率Ｗo 及び駆動側の仕事率Ｗi より仕事率の比
（Ｗo ／Ｗi ）を算出し、この仕事率の比（Ｗo ／
Ｗi ）を予め設定された判定値と比較するようにする代
わりに、負荷側の仕事率Ｗo 及び駆動側の仕事率Ｗi よ
り仕事率の差（Ｗo −Ｗi ）を算出し、この仕事率の差
（Ｗo −Ｗi ）を予め設定された判定値と比較するよう
にしてもよい（請求項２）。仕事率の差（Ｗo −Ｗi ）
を用いる際の判定値は、許容値をβとすれば＋βをその
上限値とするとともに−βを下限値とし、仕事率の差
（Ｗo −Ｗi ）がこの上限値と下限値の範囲内にあれば
サーボ制御系の故障はないものと判定する。
側の仕事率Ｗo 及び駆動側の仕事率Ｗi より仕事率の比
（Ｗo ／Ｗi ）を算出し、この仕事率の比（Ｗo ／
Ｗi ）を予め設定された判定値と比較するようにする代
わりに、負荷側の仕事率Ｗo 及び駆動側の仕事率Ｗi よ
り仕事率の差（Ｗo −Ｗi ）を算出し、この仕事率の差
（Ｗo −Ｗi ）を予め設定された判定値と比較するよう
にしてもよい（請求項２）。仕事率の差（Ｗo −Ｗi ）
を用いる際の判定値は、許容値をβとすれば＋βをその
上限値とするとともに−βを下限値とし、仕事率の差
（Ｗo −Ｗi ）がこの上限値と下限値の範囲内にあれば
サーボ制御系の故障はないものと判定する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら説明する。図２は本発明のロボット
機構部を制御するサーボ制御系を示すブロック図であ
り、図中１は指令位置計算部、２は位置ループ、３は速
度ループ、４は電流ループ、５はサーボモータ等のロボ
ット駆動用のモータ、６はエンコーダ、７は劣化診断演
算部である。また、図中のＳは微分器としてのラプラス
演算子である。
図面を参照しながら説明する。図２は本発明のロボット
機構部を制御するサーボ制御系を示すブロック図であ
り、図中１は指令位置計算部、２は位置ループ、３は速
度ループ、４は電流ループ、５はサーボモータ等のロボ
ット駆動用のモータ、６はエンコーダ、７は劣化診断演
算部である。また、図中のＳは微分器としてのラプラス
演算子である。
【００１４】指令位置計算部１から出力された指令角度
θd を含む制御信号は位置ループ２、速度ループ３を介
して電流ループ４へ伝送され、最終的に電流ループ４に
て電流信号に変換され、電流ループ４から出力された駆
動電流によりモータ５が駆動される。エンコーダ６によ
り検出された位置データである各駆動軸の実角度θ
iは、微分器Ｓにより実角速度ωi に変換され、実角度
θi は位置ループ２へ、実角速度ωi は速度ループ３へ
それぞれ帰還されるとともに、実角速度ωi については
劣化診断に必要なデータとして劣化診断演算部７へも伝
送される。また、電流ループ４から出力された駆動電流
は電流ループ４とモータ５との間の伝送路上に設けられ
た電流検出器により検出され、検出された駆動電流Ｉi
は電流ループ４へ帰還されるとともに、劣化診断に必要
なデータとして劣化診断演算部７へも伝送される。
θd を含む制御信号は位置ループ２、速度ループ３を介
して電流ループ４へ伝送され、最終的に電流ループ４に
て電流信号に変換され、電流ループ４から出力された駆
動電流によりモータ５が駆動される。エンコーダ６によ
り検出された位置データである各駆動軸の実角度θ
iは、微分器Ｓにより実角速度ωi に変換され、実角度
θi は位置ループ２へ、実角速度ωi は速度ループ３へ
それぞれ帰還されるとともに、実角速度ωi については
劣化診断に必要なデータとして劣化診断演算部７へも伝
送される。また、電流ループ４から出力された駆動電流
は電流ループ４とモータ５との間の伝送路上に設けられ
た電流検出器により検出され、検出された駆動電流Ｉi
は電流ループ４へ帰還されるとともに、劣化診断に必要
なデータとして劣化診断演算部７へも伝送される。
【００１５】一方、指令位置計算部１から位置ループ２
に出力される制御信号のうち指令角度θd は、このθd
を微分器Ｓにて微分することにより得られた指令角速度
ωd、及びこのωd を微分することにより得られた指令
角加速度αd とともに、劣化診断に必要なデータとして
劣化診断演算部７へ伝送される。
に出力される制御信号のうち指令角度θd は、このθd
を微分器Ｓにて微分することにより得られた指令角速度
ωd、及びこのωd を微分することにより得られた指令
角加速度αd とともに、劣化診断に必要なデータとして
劣化診断演算部７へ伝送される。
【００１６】図１は、図２において示した劣化診断演算
部７にて行われる、サーボ制御系の故障の有無を判定す
るに至る処理の流れを示すフローチャートである。ステ
ップ１１では、電流ループ４とモータ５との間の伝送路
上に設けられた電流検出器により検出された各駆動軸の
駆動電流Ｉi を取り込み、モータ５のトルク定数ｋiを
掛けることにより、各駆動軸の駆動側に働くトルクすな
わち駆動トルクＴi を算出する。ステップ１２では、エ
ンコーダ６により検出された位置データである各駆動軸
の実角度θi を微分器Ｓで微分して得られた実角速度ω
i を取り込む。さらに、ステップ１３では、ステップ１
１において算出された駆動トルクＴi にステップ１２に
おいて取り込まれた実角速度ωi を掛けることにより、
駆動側の仕事率Ｗi を算出する。
部７にて行われる、サーボ制御系の故障の有無を判定す
るに至る処理の流れを示すフローチャートである。ステ
ップ１１では、電流ループ４とモータ５との間の伝送路
上に設けられた電流検出器により検出された各駆動軸の
駆動電流Ｉi を取り込み、モータ５のトルク定数ｋiを
掛けることにより、各駆動軸の駆動側に働くトルクすな
わち駆動トルクＴi を算出する。ステップ１２では、エ
ンコーダ６により検出された位置データである各駆動軸
の実角度θi を微分器Ｓで微分して得られた実角速度ω
i を取り込む。さらに、ステップ１３では、ステップ１
１において算出された駆動トルクＴi にステップ１２に
おいて取り込まれた実角速度ωi を掛けることにより、
駆動側の仕事率Ｗi を算出する。
【００１７】一方、前述のステップ１１〜１３の処理と
並行して、ステップ１４〜１６の処理を行う。ステップ
１４では、図２で説明したように、指令位置計算部１か
ら出力された各駆動軸の指令角度θd 、この指令角度θ
d を微分器Ｓで微分して得られた指令角速度ωd 、及び
この指令角速度ωd をさらに別の微分器Ｓで微分して得
られた指令角加速度αd をそれぞれ取り込む。ステップ
１５では、負荷を含むロボット機構部の質点モデルに関
する運動方程式と、ステップ１４において取り込まれた
指令角度θd 、指令角速度ωd 、及び指令角加速度αd
とにより負荷トルクＴd を算出する。ここで、負荷トル
クＴd の算出過程についてより具体的に説明する。図３
は６軸構成の垂直多関節型ロボットにおける質点モデル
の一例を示したものである。図中２１は負荷の質点モデ
ル、２２〜２６は第２〜６の各駆動軸の質点モデルを示
す。また、３１〜３６は第１〜６の各駆動軸を示す。こ
の質点モデルに関して、式（１）で表される運動方程式
の各項を求めることにより、各駆動軸の負荷側に働くト
ルクすなわち負荷トルクを算出する。
並行して、ステップ１４〜１６の処理を行う。ステップ
１４では、図２で説明したように、指令位置計算部１か
ら出力された各駆動軸の指令角度θd 、この指令角度θ
d を微分器Ｓで微分して得られた指令角速度ωd 、及び
この指令角速度ωd をさらに別の微分器Ｓで微分して得
られた指令角加速度αd をそれぞれ取り込む。ステップ
１５では、負荷を含むロボット機構部の質点モデルに関
する運動方程式と、ステップ１４において取り込まれた
指令角度θd 、指令角速度ωd 、及び指令角加速度αd
とにより負荷トルクＴd を算出する。ここで、負荷トル
クＴd の算出過程についてより具体的に説明する。図３
は６軸構成の垂直多関節型ロボットにおける質点モデル
の一例を示したものである。図中２１は負荷の質点モデ
ル、２２〜２６は第２〜６の各駆動軸の質点モデルを示
す。また、３１〜３６は第１〜６の各駆動軸を示す。こ
の質点モデルに関して、式（１）で表される運動方程式
の各項を求めることにより、各駆動軸の負荷側に働くト
ルクすなわち負荷トルクを算出する。
【００１８】
【数１】
【００１９】式（１）において、左辺は各軸に働く負荷
トルクを表すトルク行列である。右辺第１項は慣性力に
よるトルク、第２項は遠心力及びコリオリ力によるトル
ク、第３項はアンバランス力によるトルクをそれぞれ表
している。なお、式（１）はロボットの質点モデルに関
する一般的な運動方程式であり、本発明に固有の方程式
ではない。
トルクを表すトルク行列である。右辺第１項は慣性力に
よるトルク、第２項は遠心力及びコリオリ力によるトル
ク、第３項はアンバランス力によるトルクをそれぞれ表
している。なお、式（１）はロボットの質点モデルに関
する一般的な運動方程式であり、本発明に固有の方程式
ではない。
【００２０】ステップ１６では、ステップ１５において
算出された負荷トルクＴd にステップ１４において取り
込まれた指令角速度ωd を掛けることにより、負荷側の
仕事率Ｗo を算出する。
算出された負荷トルクＴd にステップ１４において取り
込まれた指令角速度ωd を掛けることにより、負荷側の
仕事率Ｗo を算出する。
【００２１】ステップ１７では、ステップ１６において
算出された負荷側の仕事率Ｗo 及びステップ１３におい
て算出された駆動側の仕事率Ｗi より仕事率の比（Ｗo
／Ｗi ）を算出する。ステップ１８では、ステップ１７
において算出された仕事率の比（Ｗo ／Ｗi ）を予め設
定された判定値と比較することによりロボット機構部の
劣化の有無及びそのレベルを判定するようにする。具体
的には、許容値をβとし、１＋βを判定値の上限値とす
るとともに１−βをその下限値とすることにより、仕事
率の比（Ｗo ／Ｗi ）がこの上限値と下限値の範囲内に
あればサーボ制御系に故障はないものと判定する。
算出された負荷側の仕事率Ｗo 及びステップ１３におい
て算出された駆動側の仕事率Ｗi より仕事率の比（Ｗo
／Ｗi ）を算出する。ステップ１８では、ステップ１７
において算出された仕事率の比（Ｗo ／Ｗi ）を予め設
定された判定値と比較することによりロボット機構部の
劣化の有無及びそのレベルを判定するようにする。具体
的には、許容値をβとし、１＋βを判定値の上限値とす
るとともに１−βをその下限値とすることにより、仕事
率の比（Ｗo ／Ｗi ）がこの上限値と下限値の範囲内に
あればサーボ制御系に故障はないものと判定する。
【００２２】ところで、ステップ１７〜１８では、負荷
側の仕事率Ｗo 及び駆動側の仕事率Ｗi より仕事率の比
（Ｗo ／Ｗi ）を算出し、この仕事率の比（Ｗo ／
Ｗi ）を予め設定された判定値と比較するようにした
が、これに代えて、負荷側の仕事率Ｗo 及び駆動側の仕
事率Ｗi より仕事率の差（Ｗo −Ｗi ）を算出し、この
仕事率の差（Ｗo −Ｗi ）を予め設定された判定値と比
較するようにしてもよい。具体的には、＋βを判定値の
上限値とするとともに−βをその下限値とし、仕事率の
差（Ｗo −Ｗi ）がこの上限値と下限値の範囲内にあれ
ばサーボ制御系に故障はないものと判定する。
側の仕事率Ｗo 及び駆動側の仕事率Ｗi より仕事率の比
（Ｗo ／Ｗi ）を算出し、この仕事率の比（Ｗo ／
Ｗi ）を予め設定された判定値と比較するようにした
が、これに代えて、負荷側の仕事率Ｗo 及び駆動側の仕
事率Ｗi より仕事率の差（Ｗo −Ｗi ）を算出し、この
仕事率の差（Ｗo −Ｗi ）を予め設定された判定値と比
較するようにしてもよい。具体的には、＋βを判定値の
上限値とするとともに−βをその下限値とし、仕事率の
差（Ｗo −Ｗi ）がこの上限値と下限値の範囲内にあれ
ばサーボ制御系に故障はないものと判定する。
【００２３】なお、仕事率の比及び仕事率の差は、ロボ
ット機構部への入力となる駆動側の仕事率Ｗi を基準と
したので、それぞれ（Ｗo ／Ｗi ）、（Ｗo −Ｗi ）と
したが、これに限定する必要はない。すなわち、仕事率
の比（Ｗo ／Ｗi ）は分子と分母を入れ換えて（Ｗi ／
Ｗo ）としても構わないし、同様に、仕事率の差（Ｗo
−Ｗi ）は（Ｗi −Ｗo ）として判定値と比較するよう
にしてもよい。
ット機構部への入力となる駆動側の仕事率Ｗi を基準と
したので、それぞれ（Ｗo ／Ｗi ）、（Ｗo −Ｗi ）と
したが、これに限定する必要はない。すなわち、仕事率
の比（Ｗo ／Ｗi ）は分子と分母を入れ換えて（Ｗi ／
Ｗo ）としても構わないし、同様に、仕事率の差（Ｗo
−Ｗi ）は（Ｗi −Ｗo ）として判定値と比較するよう
にしてもよい。
【００２４】以上のように、本実施形態によれば、負荷
側の仕事率Ｗo は指令位置計算部１における理論的な動
作から計算し、これを実際の動作における駆動側の仕事
率Ｗi と比較判定するようにしているので、サーボ制御
系自体の故障を検出できるようになるとともに、ロボッ
ト駆動系などの機械系の初期的な劣化に起因する機械系
とサーボ制御系とのアンバランスを検出することが可能
となる。
側の仕事率Ｗo は指令位置計算部１における理論的な動
作から計算し、これを実際の動作における駆動側の仕事
率Ｗi と比較判定するようにしているので、サーボ制御
系自体の故障を検出できるようになるとともに、ロボッ
ト駆動系などの機械系の初期的な劣化に起因する機械系
とサーボ制御系とのアンバランスを検出することが可能
となる。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、サーボモータにより駆
動されるロボット機構部における故障検出方法におい
て、ロボット機構部を構成する各駆動軸への指令データ
としての指令角度θd 、及びその微分値である指令角速
度ωd 、指令角加速度αd の各データから負荷側の仕事
率Ｗo を算出し、一方、各駆動軸ｉを駆動するサーボモ
ータの駆動電流Ｉi 及びその実角度θi の各データから
駆動側の仕事率Ｗi を算出し、サーボ制御系の入力側と
出力側との比または差すなわち両仕事率の比（Ｗi／Ｗ
o ）または差（Ｗi −Ｗo ）を予め設定された判定値と
比較するようにしたので、サーボ制御系自体の故障の有
無を検出できるようになった。また、これにより機械系
のごく初期の劣化が検出できるようになり、その結果機
械系とサーボ制御系とのアンバランスも検出できるよう
になった。
動されるロボット機構部における故障検出方法におい
て、ロボット機構部を構成する各駆動軸への指令データ
としての指令角度θd 、及びその微分値である指令角速
度ωd 、指令角加速度αd の各データから負荷側の仕事
率Ｗo を算出し、一方、各駆動軸ｉを駆動するサーボモ
ータの駆動電流Ｉi 及びその実角度θi の各データから
駆動側の仕事率Ｗi を算出し、サーボ制御系の入力側と
出力側との比または差すなわち両仕事率の比（Ｗi／Ｗ
o ）または差（Ｗi −Ｗo ）を予め設定された判定値と
比較するようにしたので、サーボ制御系自体の故障の有
無を検出できるようになった。また、これにより機械系
のごく初期の劣化が検出できるようになり、その結果機
械系とサーボ制御系とのアンバランスも検出できるよう
になった。
【図１】本発明の一実施形態における、ロボット機構部
の診断手順を示すフローチャートである。
の診断手順を示すフローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態における、ロボット駆動部
を制御するサーボ制御系のブロック図である。
を制御するサーボ制御系のブロック図である。
【図３】６軸構成の垂直多関節型ロボットにおける質点
モデルの一例を示す図である。
モデルの一例を示す図である。
５ サーボモータ
Claims (2)
- 【請求項１】サーボモータにより駆動されるロボット機
構部を制御するサーボ制御系の故障検出方法において、 ロボット機構部を構成する各駆動軸ｉを駆動するサーボ
モータの駆動電流Ｉiを検出し、該駆動電流Ｉi にサー
ボモータのトルク定数ｋi を掛けることにより駆動トル
クＴi を算出し、 前記サーボモータの位置データとしての各駆動軸ｉの実
角度θi より実角速度ωi を算出し、 しかる後、前記駆動トルクＴi と前記実角速度ωi との
積である駆動側の仕事率Ｗi を算出し、 一方、ロボット機構部を構成する各駆動軸ｉの指令位置
としての指令角度θdに基づいて、該指令角度θd の微
分値としての指令角速度ωd 、及び該指令角速度ωd の
微分値としての指令角加速度αd を算出し、 ロボット機構部の質点モデルに関する運動方程式と、前
記指令角度θd 、指令角速度ωd 、及び指令角加速度α
d とにより負荷トルクＴd を算出し、 しかる後、該負荷トルクＴd と前記指令角速度ωd との
積である負荷側の仕事率Ｗo を算出し、 前記負荷側の仕事率Ｗo 及び駆動側の仕事率Ｗi より仕
事率の比（Ｗo ／Ｗi）を算出し、 該仕事率の比（Ｗo ／Ｗi ）を予め設定された判定値と
比較することにより前記サーボ制御系の故障の有無を判
定するようにしたことを特徴とする産業用ロボットの故
障検出方法。 - 【請求項２】請求項１において、負荷側の仕事率Ｗo 及
び駆動側の仕事率Ｗi より仕事率の比（Ｗo ／Ｗi ）を
算出し、該仕事率の比（Ｗo ／Ｗi ）を予め設定された
判定値と比較するようにする代わりに、負荷側の仕事率
Ｗo 及び駆動側の仕事率Ｗiより仕事率の差（Ｗo −Ｗ
i ）を算出し、該仕事率の差（Ｗo −Ｗi ）を予め設定
された判定値と比較するようにしたことを特徴とする産
業用ロボットの故障検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28123697A JP3165087B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 産業用ロボットの故障検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28123697A JP3165087B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 産業用ロボットの故障検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11104988A true JPH11104988A (ja) | 1999-04-20 |
| JP3165087B2 JP3165087B2 (ja) | 2001-05-14 |
Family
ID=17636268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28123697A Expired - Lifetime JP3165087B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 産業用ロボットの故障検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3165087B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005069907A (ja) * | 2003-08-26 | 2005-03-17 | Mitsubishi Electric Corp | 寿命評価装置 |
| JP2006116635A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Yaskawa Electric Corp | ロボットの制御装置 |
| CN111571593A (zh) * | 2018-10-30 | 2020-08-25 | 牧今科技 | 控制装置、输送装置、记录介质以及控制方法 |
| CN115056266A (zh) * | 2022-08-19 | 2022-09-16 | 南通云尖智能科技有限公司 | 基于plc的机械加工用机械臂智能故障检测方法 |
-
1997
- 1997-09-30 JP JP28123697A patent/JP3165087B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005069907A (ja) * | 2003-08-26 | 2005-03-17 | Mitsubishi Electric Corp | 寿命評価装置 |
| JP2006116635A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Yaskawa Electric Corp | ロボットの制御装置 |
| CN111571593A (zh) * | 2018-10-30 | 2020-08-25 | 牧今科技 | 控制装置、输送装置、记录介质以及控制方法 |
| CN111571593B (zh) * | 2018-10-30 | 2021-02-26 | 牧今科技 | 控制装置、输送装置、记录介质以及控制方法 |
| CN115056266A (zh) * | 2022-08-19 | 2022-09-16 | 南通云尖智能科技有限公司 | 基于plc的机械加工用机械臂智能故障检测方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3165087B2 (ja) | 2001-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9434073B2 (en) | Robot apparatus and control method therefor | |
| CN108058188B (zh) | 机器人健康监测和故障诊断系统的控制方法 | |
| CN102150023B (zh) | 用于检测机器人制动器的方法 | |
| KR960005985B1 (ko) | 서어보 모우터에 의해 구동되는 기계 작동부의 충돌 검출 방법 | |
| DK1445075T3 (en) | Method of monitoring a robot and robot with monitoring device | |
| US5587635A (en) | Robot control apparatus for monitoring load on robot | |
| JP6711854B2 (ja) | 故障予測装置及び機械学習装置 | |
| JP2732159B2 (ja) | 異常負荷検出方法 | |
| JP3623582B2 (ja) | ロボットの故障診断方法 | |
| JP3122399B2 (ja) | 産業用ロボット及びその故障検出方法並びに産業用ロボット用故障検出プログラムを記録した記録媒体 | |
| JP3607009B2 (ja) | 産業用ロボットの故障予知方法 | |
| JP3165087B2 (ja) | 産業用ロボットの故障検出方法 | |
| JPH11202914A (ja) | 産業用ロボット及びその故障検出方法並びに産業用ロボット用故障検出プログラムを記録した記録媒体 | |
| JPS63245389A (ja) | ロボツトの制御方法 | |
| JPH0878506A (ja) | 位置決め制御装置 | |
| JP7278803B2 (ja) | 情報処理方法、情報処理装置、ロボットシステム、ロボットシステムの制御方法、ロボットシステムを用いた物品の製造方法、プログラム及び記録媒体 | |
| JPH09204216A (ja) | 多関節ロボットの加減速制御方法 | |
| JPH1039916A (ja) | 多関節ロボットの加減速制御方法 | |
| JP3246572B2 (ja) | 電動機駆動系の負荷定数測定方法 | |
| JPH0933369A (ja) | 電動モータ系の外力・外トルク検出方法並びにその装置 | |
| JPS61121102A (ja) | モ−タ位置制御装置 | |
| JP2002166381A (ja) | ロボットのツール情報自己診断装置および方法 | |
| JP2789633B2 (ja) | サーボモータの負荷監視装置 | |
| JPH0719982A (ja) | 力センサの検査方法 | |
| JPS6324402A (ja) | ロボツトの軌跡制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010220 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080302 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090302 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100302 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100302 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110302 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110302 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120302 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120302 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130302 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130302 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140302 Year of fee payment: 13 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |