KR101495949B1

KR101495949B1 - 감속기의 이상 판정 방법, 이상 판정 장치 및 로봇 시스템

Info

Publication number: KR101495949B1
Application number: KR20110092533A
Authority: KR
Inventors: 고이치로 이케다; 미츠아키 나카니시
Original assignee: 가부시키가이샤 야스카와덴키
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2015-02-25
Also published as: EP2431137A2; US9321177B2; US20120065781A1; JP5365595B2; KR20120028837A; JP2012061535A; CN102431043A; CN102431043B; EP2431137A3

Abstract

통상의 작업용 프로그램을 실행하면서, 산업용 로봇의 구동계의 이상 판정이나 수명 진단에 이용되는 데이터를 정밀도 양호하게 또한 간편하게 추출할 수 있는 방법이나 장치를 제공한다. 로봇의 동작 프로그램에 근거하여 생성된 위치 지령(Xs)에 따라서 모터를 제어하는 모터 드라이버로부터 모터로 출력되는 토크 신호(Tf)에 대해서, 토크 신호(Tf)로부터 중력 보상 토크 및 로봇의 다른 축에 의한 간섭력 토크를 제거한 후에 하이 패스 필터를 적용하여, 추출된 감속기의 진동 성분에 의해 감속기의 이상을 판정한다.

Description

감속기의 이상 판정 방법, 이상 판정 장치 및 로봇 시스템{REDUCER ABNORMALITY DETERMINATION METHOD, ABNORMALITY DETERMINATION DEVICE, AND ROBOT SYSTEM}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2010년 9월 15일자 일본 특허 출원 제 2010-206320 호에 대한 우선권을 주장한다. 상기 일본 기초 출원의 내용은 전체로서 참고를 위해 본 명세서에 통합된다.

본 발명은, 부하와 모터 사이에 마련되어 모터의 토크를 부하에 전달하는 감속기의 이상 판정 방법 및 이상 판정 장치에 관한 것이다.

다관절형의 산업용 로봇으로는, 각 관절축의 구동원인 모터의 동력을 감속기를 거쳐서 각 관절축으로 전달하는 구성이 일반적이다.

이와 같이 구성된 각 관절축의 구동에 의해 로봇의 선단부에 장착된 각종 엔드 이펙터(end effector)를 소정 위치로 이동시키도록 하고 있다. 이러한 산업용 로봇에 있어서는, 특히 구동계에 대해서 정기적인 보수 작업을 실행하는 것에 의해 원활한 동작을 지속시킬 수 있다.

로봇의 정상 상태에 있어서 기준 동작 패턴으로 로봇을 작동시키는 것에 의해, 이때의 로봇 구성 요소에 관한 기준 데이터를 기억해 두고, 이어서 로봇을 소요 시간 가동시킨 후에, 다시 로봇을 동일한 기준 동작 패턴으로 작동시켜, 이때의 로봇 구성 요소에 관한 데이터와 기준 데이터를 비교하고, 이 비교 결과에 근거하여 로봇의 고장을 예지해서 진단하는 것을 특징으로 하는 로봇의 고장 예지 진단 방법이 일본 특허 공개 제 1988-123105 호 공보에 개시되어 있다.

본 발명은, 전용 동작 프로그램을 필요로 하지 않고, 통상의 작업용 프로그램을 실행하면서, 산업용 로봇의 구동계의 이상 판정이나 수명 진단에 이용되는 데이터를 정밀도 양호하게 그리고 간편하게 추출할 수 있는 방법이나 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 모터가 발생하는 토크를 증폭하여 전달하는 감속기의 이상을 판정하는 방법에 있어서, 상기 감속기는 다관절 로봇의 각 관절축의 구동원인 모터에 장착되어, 상기 모터의 토크를 상기 로봇의 아암에 전달하는 것이며, 상기 방법은, 상기 로봇의 동작 프로그램에 근거하여 생성된 위치 지령에 따라서 상기 모터를 제어하는 모터 드라이버로부터 상기 모터로 출력되는 토크 신호에 대해서, 상기 토크 신호로부터 중력 보상 토크 및 상기 로봇의 다른 축에 의한 간섭력 토크를 제거하는 단계와, 상기 감속기의 진동 성분을 추출하기 위해, 상기 중력 보상 토크 및 간섭력 토크가 제거된 토크 신호를 하이 패스 필터에 의해 필터링하는 단계와, 상기 하이 패스 필터에 의해 필터링된 토크 신호에 근거하여 상기 감속기의 이상을 판정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 모터가 발생하는 토크를 증폭하여 전달하는 감속기의 이상을 판정하는 장치에 있어서, 상기 감속기는 다관절 로봇의 각 관절축의 구동원인 모터에 장착되어, 상기 모터의 토크를 상기 로봇 아암에 전달하는 것이며, 상기 장치는, 상기 로봇의 동작 프로그램에 근거하여 생성된 위치 지령에 따라서 상기 모터를 제어하는 모터 드라이버로부터 상기 모터로 출력되는 토크 신호에 대해서, 상기 토크 신호로부터 중력 보상 토크 및 상기 로봇의 다른 축에 의한 간섭력 토크를 제거하는 단계와, 상기 감속기의 진동 성분을 추출하기 위해, 상기 중력 보상 토크 및 간섭력 토크가 제거된 토크 신호를 하이 패스 필터에 의해 필터링하는 단계와, 상기 하이 패스 필터에 의해 필터링된 토크 신호에 근거하여 상기 감속기의 이상을 판정하는 단계의 순서로 감속기의 이상 판정을 실행한다.

본 발명에 의하면, 로봇은 이상 판정을 위한 특별한 동작을 실행할 필요 없이, 통상의 작업을 실행하면서 감속기의 이상 판정을 실행할 수 있다. 또한, 이상 판정에 이용되는 모터의 토크 데이터에 대해서, 중력 보상량이나 타축으로부터의 간섭 토크에 의한 불필요한 성분을 제거한 데이터를 기초로 이상 판정을 실행하므로 감속기의 이상을 높은 신용도로 판정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 로봇의 측면도,
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 이상 판정 장치 및 그 주변기기의 블록도,
도 3은 속도 지령(Vs)과 토크 신호(Tf)의 변화의 형태를 나타내는 파형도.

본 발명에 대한 보다 완전한 이해 및 본 발명의 수많은 부수적인 장점들은 하기의 상세한 설명을 첨부 도면과 함께 고려하여 참고함으로써 보다 잘 이해되어 용이하게 얻어질 것이다.

이제, 첨부 도면을 참조하여 실시예에 대해 설명할 것인데, 다양한 도면에 걸쳐서 유사한 도면부호는 대응하거나 동일한 요소를 표시한다.

도 1에 있어서, 부호(8)는 로봇을 가리키고, 부호(9)는 로봇(8)을 제어하는 로봇 컨트롤러를 가리킨다.

로봇(8)은 6개의 관절축을 구비하고 있으며, 고정대(E1)의 상면에 회전대(E2)가 회전 가능하게 배설되어 있다. 회전대(E2)는 고정대(E1) 상에 수직으로 입설된 회전축(도시하지 않음)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 회전대(E2)의 정상부에는 기다란 하부 아암(E3)이 그 일단을 축(E2a)에 의해 회동 가능하게 축 지지되어 있다.

하부 아암(E3)의 타단에는 상부 아암 기부(E4)의 일단이 축(E3a)에 의해 회동 가능하게 축 지지되어 있다. 하부 아암(E3)의 양단부에 각각 마련된 축(E2a)과 축(E3a)은 서로 평행하게 되고, 또한 양 축(E2a, E3a)은 고정대(E1) 상에서 회전대(E2)를 회전 가능하게 축 지지하는 도시하지 않은 회전축에 대해서 이격된 위치에서 직교하고 있다.

상부 아암 기부(E4)의 하부 아암(E3)과 반대측의 직선부의 선단에는, 상부 아암 선단부(E5)의 일단이 축(E4a)에 의해 회동 가능하게 축 지지되어 있다. 상부 아암 기부(E4)의 양단부에 각각 마련된 축(E3a)과 축(E4a)은 서로 이격된 위치에서 직교하고 있다. 상부 아암 선단부(E5)의 타단에는 손목부(E6)의 후단이 축(E5a)에 의해 회동 가능하게 축 지지되어 있다. 상부 아암 선단부(E5)의 양단부에 각각 마련된 축(E4a)과 축(E5a)은 서로 이격된 위치에서 직교하고 있다. 손목부(E6)의 선단에는, 엔드 이펙터(E7)가 파선으로 나타낸 회전축에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 이 엔드 이펙터(E7)를 지지하는 회전축은 축(E5a)에 직교하고 있다

도 1의 로봇의 각 축은 회전형 모터에 의해 구동한다.

고정대(E1)와 회전대(E2) 사이, 회전대(E2)와 하부 아암(E3) 사이, 하부 아암(E3)과 상부 아암 기부(E4) 사이, 상부 아암 기부(E4)과 상부 아암 선단부(E5) 사이, 상부 아암 선단부(E5)와 손목부(E6) 사이, 및 손목부(E6)와 엔드 이펙터(E7) 사이의 관절부 또는 회전부에는 각각 도시하지 않은 감속기 구동 장치가 마련되어 있다.

도 2는 도 1에 도시한 로봇의 관절 구동축 중, 1개의 축에 관한 감속기 구동 장치(50) 및 이상 판정 장치(30)의 블록도이다. 도 2에 있어서, 이상 판정 장치(30)는 감속기 구동 장치(50)를 판정의 대상으로 한다.

감속기 구동 장치(50)는, 부하(15)를 구동하는 모터(12), 부하(15)와 모터(12) 사이에 마련되어, 모터(12)로부터 부여된 회전수를 감소시키는 것에 의해 토크를 증대시켜서, 모터(12)의 회전 구동력을 부하(15)에 전달하는 감속기(14), 모터(12)의 회전 동작을 검출하는 검출기인 위치 검출기(13), 위치 검출기(13)가 출력하는 피드백 신호에 근거하여 모터(12)의 제어를 실행하는 모터 드라이버(10)를 갖고 있다.

여기서 부하(15)란, 고정대(E1)와 회전대(E2) 사이에 마련된 감속기 구동 장치(50)를 예로 들면, 고정대(E1)에 대하여 회전 구동되는 회전대(E2)가 이것에 해당하고, 또한, 하부 아암(E3)과 상부 아암 기부(E4) 사이에 마련된 감속기 구동 장치(50)를 예로 들면, 하부 아암(E3)에 대하여 소정의 각도 내에서 요동하도록 구동되는 상부 아암 기부(E4)가 이것에 해당한다.

본 실시예에 있어서는, 도 2에 도시된 각 요소 중, 모터(12), 위치 검출기(13), 감속기(14), 부하(15)는 로봇 내에 배치되고, 모터 드라이버(10)나 이상 판정 장치(30)는 로봇 컨트롤러 내에 배치되어 있다.

모터 드라이버(10)는 위치 제어부(1), 속도 제어부(2), 전류 앰프부(3), 속도 변환부(4) 및 3개의 가산부(5, 6, 7)를 갖고 있다. 로봇 컨트롤러(9) 내의 도시하지 않은 지령부로부터 모터 드라이버(10)에 입력된 위치 지령값(Xs)은, 위치 제어부(1)와 가산부(5)에 의해 위치 제어되고 위치 제어부(1)로부터 속도 지령(Vs)으로서 출력된다. 속도 지령(Vs)은, 속도 제어부(2)와 가산부(6)에 의해 속도 제어되고 속도 제어부(2)로부터 토크 지령(Ts)으로서 출력된다.

또한, 이 토크 지령(Ts)은, 전류 앰프부(3)와 가산부(7)에 의해 토크(전류) 제어되고 전류 앰프부(3)로부터 모터(12)에 입력하는 구동 전류로서 출력된다.

또한, 전류 앰프부(3)에 입력되는 토크 지령(Ts) 및 이 토크 지령(Ts)에 피드백되는 토크 신호(Tf)는 모두 전류값이지만, 본 실시예에 있어서는 이들 전류값을 모터(12)의 토크의 크기를 나타내는 것으로서 사용하고 있기 때문에 「토크」라고 하는 단어를 사용하고 있다.

한편, 모터(12)의 회전 운동은 위치 검출기(13)로 검출된다. 위치 검출기(13)가 출력하는 위치 검출값은 위치 피드백 신호(Xf)로서 피드백되고, 가산부(5)에 의해 지령부로부터의 지령값(Xs)에 중첩되어 지령값(Xs)을 수정한다. 또한, 위치 검출기(13)가 출력하는 위치 검출값은 속도 변환부(4)에 의해 속도 검출값(Vf)으로 변환되고, 속도 피드백 신호(Vf)로서 피드백되어, 가산부(6)에 의해 위치 제어부(1)로부터 출력된 속도 지령(Vs)에 중첩되어 속도 지령(Vs)을 수정한다.

또한, 전류 앰프부(3)로부터 출력된 토크 신호(검출값)(Tf)는 토크 피드백 신호(Tf)로서 피드백되고, 가산부(7)에 의해 속도 제어부(2)로부터의 토크 지령(Ts)에 중첩되어 토크 지령(Ts)을 수정한다.

이상 판정 장치(30)는 모터 드라이버(10)에서 얻어지는 토크 검출값(Tf)을 입력으로 한다. 이상 판정부(31)에서 감속기의 이상 판정을 실행하여, 이상이라고 판정했을 경우에는 경보부(32)에 의해 외부에 알람을 출력한다. 토크 검출값(Tf)은 토크 데이터 보정부(33)에서 보정을 실행한 후, 하이 패스 필터(34)에서 필터링을 실행하여 이상 판정부(31)에 입력된다. 이상 판정부(31)는 하이 패스 필터의 출력에 의해 감속기의 이상 판정을 실행한다.

도 3은 이상 판정 장치(30)에 의한 감속기의 이상 판정 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 횡축을 시간으로 해서 속도 지령(Vs) 및 토크 신호(Tf)의 변화의 형태를 나타내고 있다.

본 실시예에서는, 이상 판정을 위한 전용의 동작 프로그램에 의해 로봇을 동작시킬 일 없이, 로봇이 통상 실행하는 작업을 위한 동작 프로그램(작업용 프로그램)에 의해 동작시키면서 이상 판정을 실행할 수 있다. 작업용 프로그램은 미리 교시되어 있으며, 로봇 컨트롤러(9) 내의 도시하지 않은 불휘발성의 기억장치에 기록되어 있는 것으로 한다.

도 3은 로봇의 작업용 프로그램에 의한 동작의 일부를 발췌한 것으로서, 우선 모터(12)를 정상 속도(Vc)로 역회전시킨 후, 동일하게 정상 속도(Vc)로 정회전시켜서, 원래의 위치로 되돌아가는 동작을 실행했을 경우의 속도 지령과 토크 신호를 나타내고 있다. 모터(12)의 예로서는, 도 1에 나타낸 로봇의 축(E3a)이나 축(E5a)과 같이 동작에 따라 중력의 영향을 받는 축을 상정한다.

로봇에의 이동 지령은, 목표로 하는 이동처의 위치를 지령하는 위치 지령(Xs)에 의해 실행된다. 또한, 이동처의 위치를 부여하는 방법으로서는, 절대 위치에 의한 앱솔루트 위치 지령과, 현재 위치부터의 상대적인 이동량에 의한 인크리먼트 위치 지령의 두 방식이 있지만, 본 실시예의 경우 어느 쪽이라도 좋다.

도 3의 ta1의 시점에 있어서 지령부로부터 모터 드라이버(10)에 위치 지령값(Xs)(역회전)이 지령되고, 그 후 ta2의 시점에서 다시 위치 지령값(Xs)(정회전)이 지령된 것으로 한다.

위치 지령을 받으면 모터(12)가 회전하기 시작하고, 속도의 절대값이 서서히 커져서, 사전 결정된 소정 속도[정상 속도(Vc)]에 도달하면(도면 중의 tb1의 시점이나, tb2의 시점) 그 속도를 유지한다. 그 후, 목표의 위치[이동처의 위치(Xs)]에 가까워지도록 나아가고, 목표의 위치부터 소정의 거리만큼 앞의 위치[도면 중의 tc1의 시점이나, tc2의 시점)까지 나아가면 서서히 속도를 줄여 가서, 목표의 위치(Xs)에 도달했을 때에 속도가 정확히 0이 되도록(도면 중의 td1의 시점이나, td2의 시점) 제어된다.

이와 같은 제어를 실행했을 경우의 토크 신호(Tf)는, 모터(12)의 가속시(ta1 ~ tb1의 사이나 ta2 ~ tb2의 사이) 및 감속시(tc1 ~ td1의 사이나 tc2 ~ td2의 사이)에는 값이 크게 변화하지만, 정상 속도(Vc)의 상태(tb1 ~ tc1의 사이나 tb2 ~ tc2의 사이)에서는 값의 변화는 비교적 작다.

이러한 동작이 한창 진행되는 도중에는, 모터(12)에 접속된 감속기(14) 고유의 진동 성분이 토크 신호(Tf)에 중첩된다. 감속기(14)가 이상을 일으키면, 그 진동 성분이 극단적으로 커진다. 또한, 감속기(14)가 경년 열화하는 과정에서, 그 진동 성분은 서서히 커져 가는 것이 일반적으로 알려져 있다. 따라서, 로봇이 동작하고 있는 동안의 토크 신호(Tf)를 관찰하는 것에 의해, 모터(12)에 접속된 감속기(14)의 이상을 검출할 수 있다.

따라서, 이상 판정 장치(30)에 있어서 토크 신호(Tf)에 대하여 토크 데이터 보정부(33)에서 보정을 실행한 후, 하이 패스 필터(34)에서 필터링을 실행하고, 그 결과가 후술하는 이상 조건을 충족시켰을 경우에, 감속기(14)에 이상이 발생하고 있다고 판정한다. 상술한 바와 같이 이상 판정 장치(30)는 감속기(14)에 이상이 발생하고 있다고 판정했을 경우, 경보부(32)를 거쳐서 외부에 알람을 출력한다.

토크 데이터 보정부(33)에서의 보정 방법에 대해서 설명한다.

도 3의 토크 신호의 파형으로부터 명확한 바와 같이, 정상 속도 영역(도 3의 tb1 ~ tc1의 사이나 tb2 ~ tc2의 사이)에 있어서도, 일본 특허 공개 제 2007-172150 호 공보의 도 3과 같이 토크가 제로에 점근하는 상태로는 되지 않는 경우가 많다.

이것은 모터가 부하(15)에 작용하는 중력의 영향을 항상 받고 있기 때문이다. 토크가 제로 점근의 상태가 되기 위해서는, 모터의 회전축 방향이 연직 방향(중력 방향)과 평행이 되어야 하지만, 도 1에 도시한 로봇을 예로 들면, E2a, E3a, E4a, E5a라고 하는 축이 그와 같은 자세를 계속해서 취하는 것은 생각하기 어렵다.

즉, 이들 축에 관한 토크 신호(Tf)에는 부하에 작용하는 중력의 영향도 중첩되어 있다. 이 중력으로부터 받는 영향을 도 3에서는 중력 보상량으로 나타내고 있다.

또한, 도 3의 (Ｂ)에 도시하는 바와 같이, 그 축이 구동하고 있음/구동하지 않고 있음에 관계없이, 그 축보다 로봇 선단측에 위치하는 부하[그 축보다 앞의 모터(12), 감속기(14), 부하(15) 등이 포함됨]가 동작함으로써, 그 동작의 영향을 받아 간섭력으로서의 토크가 발생하여 토크 신호(Tf)에 중첩된다. 도 3에서는 이것을 타축 간섭력으로 나타내고 있다. 또한, 도 3에서는 타축 간섭력이 중첩되어 있는 형태를 이해하기 쉽도록, 모터(12)가 동작하지 않고 있는 동안에 타축으로부터의 간섭이 발생한 형태를 나타내고 있다.

즉, 이상 판정을 위한 토크 데이터를 안정되게 추출하기 위해서, 우선 중력 보상량과 타축 간섭력에 의해 발생하고 있는 토크를 토크 신호의 데이터로부터 제거해야만 한다.

수직 다관절형 로봇의 복수의 축 중, 어느 한 축에 작용하는 타축으로부터의 간섭력은 목적으로 하는 한 축에 대하여, (그 외의 축으로부터 각각 작용하는 상호 관성)×(축의 가속도)의 총합으로서 구할 수 있다.

6축 로봇인 로봇(8)의 1축째[도 1의 고정대(E1)와 회전대(E2) 사이의 축]을 예로 들면, 타축으로부터의 간섭력은 다음과 같이 하여 구한다.

1축째로의 간섭력 토크 = (2축째로부터의 상호 관성×2축째의 가속도)

+ (3축째로부터의 상호 관성×3축째의 가속도)

+ (4축째로부터의 상호 관성×4축째의 가속도)

+ (5축째로부터의 상호 관성×5축째의 가속도)

+ (6축째로부터의 상호 관성×6축째의 가속도)

즉, 로봇의 다이나믹스 모델 연산으로부터 수시로, 2축째 내지 6축째의 가속도와 상호 관성을 구하고, 이들을 곱해서 합계함으로써 1축째로의 간섭력 토크를 구할 수 있다.

토크 데이터를 수집할 때에, 그 시점에 있어서 타축 간섭에 의해 발생하는 토크를 상기한 바와 같이 해서 구하고, 토크 신호의 데이터로부터 빼 둠으로써 이상 판정에 적합한 토크 데이터를 얻을 수 있다.

또한, 로봇의 어느 한 축에 걸리는 중력 보상량의 토크도 로봇의 다이나믹스 모델 연산으로부터 수시로 구할 수 있다.

축(E3a)을 예로 들면, 축(E3a)보다 엔드 이펙터측에 있는 축의 링크 중량, 아암의 자세와 길이, 또한, 엔드 이펙터의 중량 및 크기를 고려하여, 동작 중의 어느 자세에 있어서의 축(E3a)의 회전 중심으로 작용하는 중력 모멘트를 구한다. 이 중력 모멘트는 축(E3a)에 걸리는 중력 방향 토크이므로, 이 토크만큼을 토크 신호의 데이터로부터 빼 둠으로써 이상 판정에 적합한 토크 데이터를 얻을 수 있다.

축(E3a)의 회전 중심으로 작용하는 중력 모멘트의 산출 방법은 다음과 같다.

로봇의 각 축과 엔드 이펙터가 갖는 중량을 「링크 엔드 중량」으로 하고, 아암의 자세와 길이, 엔드 이펙터의 중량 및 크기로부터「링크 엔드 중량」의 작용점이 축(E3a)의 회전 중심에 대하여 어느 정도의 거리에 있는지를 구한다.

(중력 모멘트)=(회전 중심에서 작용점의 거리)×(질점 중심에 걸리는 중력)이므로, 이상의 요소를 다음 식에 적용시켜서 계산한다.

축(E3a)에 작용하는 중력모멘트=[3축째 아암(E3)으로부터 받는 중력 모멘트]

+ [4축째 아암(E4)으로부터 받는 중력 모멘트]

+ [5축째 아암(E5)으로부터 받는 중력 모멘트]

+ [6축째 아암(E6)으로부터 받는 중력 모멘트]

+ [엔드 이펙터(E7)로부터 받는 중력 모멘트]

이 중력 보상량에 의해 발생하는 토크도 간섭력과 마찬가지로 토크 신호의 데이터로부터 뺀 후에, 하이 패스 필터(34)에 입력한다.

이상이 토크 데이터 보정부(33)에서 실행되는 처리이다.

감속기의 이상 판정에 있어서, 판정의 재료가 되는 토크 진동 성분은 감속기 유래에 의한 비교적 주파수가 높은 성분이다. 하이 패스 필터(34)에 의해, 토크 신호로부터 로봇의 자세 변화에 수반하는 완만한 전류 변화를 커트하고, 주파수가 높은 성분만을 통과시킨다. 하이 패스 필터의 최적인 컷오프 주파수는 로봇의 크기나 각 축의 감속기 구동 장치의 차이에 따라 변동하지만, 수Hz 내지 수십Hz 정도의 값이 된다.

감속기(14)에 이상이 발생했을 때에 계측되는 진동 성분은 주파수가 높으므로, 하이 패스 필터(34)를 통과한다. 그 결과, 주파수가 높은 감속기(14)의 진동 성분이 다른 신호에 비해 현저하게 표시되어, 검출하고 싶은 감속기(14)의 진동 성분을 감시하기 쉬워져서, 보다 정밀도가 높은 이상 판정을 할 수 있다.

또한, 진폭이 큰 주파수만을 추출하여 그 신호 레벨의 크기로부터 이상 판정을 실행하도록 해서, 보다 높은 정밀도에서의 이상 판정을 실행할 수도 있다.

하이 패스 필터는 차수를 중첩할 때마다, 추출하고자 하는 주파수의 성분도 약간 감쇠한다. 즉, 추출하고자 하는 토크 성분을 가능한 한 남기면서 이상 판정에 불필요한 토크 성분을 제거하기 위해서는, 컷오프 주파수나 하이 패스 필터에 대한 차수를 파라미터화하여, 감시하는 대상마다 조정을 실행하는 것이 유효하다.

여기서, 이상 판정 장치(30)는 컨트롤러(9)의 CPU에 의해 실현해도 좋고, 컨트롤러(9)와 접속한 퍼스널 컴퓨터 등과 같이, 컨트롤러(9)의 외부에 마련하는 것도 가능하다.

여기서, 이상 판정의 조건을 나타낸다.

초기 측정의 결과를 보존해 두고, 그 초기의 결과로부터 허용되는 변화의 범위를 결정하고, 그것을 역치로서 결정하고, 최근의 측정 결과가 역치를 초과했을 경우에 이상을 판정하는 방법을 취한다.

(1) 임의의 정해진 시간 내에서, 하이 패스 필터(34)로 처리한 후의 토크 신호(Tf)의 값의 절대값을 수집한다.

(2) 수집한 토크 신호(Tf)의 데이터로부터, 평균값을 구해서 토크 진동 성분(Tave)으로 한다.

(3) 로봇의 출하시 등에 초기 측정을 실행하고, 그 때의 토크 진동 성분의 평균값(Ti)을 기억 수단에 기록해 둔다.

(4) 토크의 현재 측정값(Tave)-초기 측정값(Ti)＞역치(Vsh)

이상의 조건을 충족시켰을 때에 이상으로 판정한다.

또한, 여기에서 역치(Vsh)는 사전 설정된 토크 변동 상한 허용값이다.

경보부(32)로부터 발보되는 알람은, 예를 들면 부저에 의한 경보이거나, 오퍼레이션 패널로의 표시이거나, 음성 안내 방송이거나, 적색등의 점등이거나 적절한 형태를 취할 수 있다. 또한, 시스템 관리실 혹은 시스템 관리 장치로의 보고 신호로 해도 좋다.

이와 같은 구성의 감속기의 이상 판정 장치(30)에 의하면, 모터(12)로부터 검출된 토크 검출값(Tf)을 입력으로 하여, 감속기(14)의 이상 판정 처리를 실행하는 이상 판정부(31)를 갖고 있으므로, 간단한 구성으로 또한 높은 신용도로 감속기의 이상을 판정할 수 있다.

또한, 이상 판정부(31)의 이상 판정 출력에 근거하여, 외부에 알람을 출력하는 경보부(32)를 가지므로, 오퍼레이터 등 주위의 사람이나, 시스템 관리실의 사람에게 통보할 수 있어, 이상에 대하여 신속하게 대응할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 다관절형 산업용 로봇에 있어서의 관절 구동용의 모터(12)의 이상 판정에 관하여 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 모터(12), 감속기(14) 및 모터 드라이버(10)를 갖는 서보 제어 장치이면, 이 서보 제어 장치의 감속기(14)의 이상을 판정하는 장치로서 본 실시예의 이상 판정 장치를 적용할 수 있다.

Claims

모터가 발생하는 토크를 증폭하여 전달하는 감속기의 이상을 판정하는 방법에 있어서,
상기 감속기는 다관절 로봇의 각 관절축 구동원인 모터에 장착되어, 상기 모터의 토크를 상기 로봇 아암에 전달하는 것이며,
상기 방법은,
상기 로봇의 동작 프로그램에 근거하여 생성된 위치 지령에 따라서 상기 모터를 제어하는 모터 드라이버로부터 상기 모터로 출력되는 토크 신호에 대해서, 상기 토크 신호로부터 중력 보상 토크 및 상기 로봇의 다른 축에 의한 간섭력 토크를 제거하는 단계와,
상기 감속기의 진동 성분을 추출하기 위해, 상기 중력 보상 토크 및 간섭력 토크가 제거된 토크 신호를 하이 패스 필터에 의해 필터링하는 단계와,
상기 하이 패스 필터에 의해 필터링된 토크 신호의 절대값을, 상기 모터가 회전하기 시작하고부터 기결정된 정상 속도를 거쳐 정지하기까지의 기간 중 임의의 정해진 시간 내에서 수집하고, 수집한 상기 절대값의 평균값을 구하고, 상기 다관절 로봇의 출하시 취득한 평균값과 최근에 취득한 상기 평균값과의 차이가 사전 결정된 역치보다 큰 경우에 상기 모터에 대응하는 감속기를 이상으로 판정하는 단계를 포함하는
감속기의 이상 판정 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 동작 프로그램은, 상기 로봇이 통상 실행하는 작업을 기술한 작업용 프로그램인 것을 특징으로 하는
감속기의 이상 판정 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 하이 패스 필터의 컷오프 주파수는 변경 가능한 것을 특징으로 하는
감속기의 이상 판정 방법.
모터가 발생하는 토크를 증폭하여 전달하는 감속기의 이상을 판정하는 장치에 있어서,
상기 감속기는 다관절 로봇의 각 관절축의 구동원인 모터에 장착되어, 상기 모터의 토크를 상기 로봇 아암에 전달하는 것이며,
상기 장치는, 상기 로봇의 동작 프로그램에 근거하여 생성된 위치 지령에 따라서 상기 모터를 제어하는 모터 드라이버로부터 상기 모터로 출력되는 토크 신호에 대해서, 상기 토크 신호로부터 중력 보상 토크 및 상기 로봇의 다른 축에 의한 간섭력 토크를 제거하는 단계와, 상기 감속기의 진동 성분을 추출하기 위해, 상기 중력 보상 토크 및 간섭력 토크가 제거된 토크 신호를 하이 패스 필터에 의해 필터링하는 단계와,
상기 하이 패스 필터에 의해 필터링된 토크 신호의 절대값을, 상기 모터가 회전하기 시작하고부터 기결정된 정상 속도를 거쳐 정지하기까지의 기간 중 임의의 정해진 시간 내에서 수집하고, 수집한 상기 절대값의 평균값을 구하고, 상기 다관절 로봇의 출하시 취득한 평균값과 최근에 취득한 상기 평균값과의 차이가 사전 결정된 역치보다 큰 경우에 상기 모터에 대응하는 감속기를 이상으로 판정하는 단계의 순서로 감속기의 이상 판정을 실행하는
감속기의 이상 판정 장치.
삭제
제 5 항에 있어서,
상기 동작 프로그램은, 상기 로봇이 통상 실행하는 작업을 기술한 작업용 프로그램인 것을 특징으로 하는
감속기의 이상 판정 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 하이 패스 필터의 컷오프 주파수는 변경 가능한 것을 특징으로 하는
감속기의 이상 판정 장치.
제 5 항에 기재된 감속기의 이상 판정 장치를 구비한 로봇 제어 장치와, 상기 로봇 제어 장치에 의해 제어되는 로봇을 구비한 것을 특징으로 하는
로봇 시스템.