KR20050106290A - 산업용 로봇의 서보모터 고장분석 시스템 및 방법 - Google Patents

산업용 로봇의 서보모터 고장분석 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

개시된 내용은 산업용 로봇의 서보모터 고장분석 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 분석용 컴퓨터의 데이터 로딩수단에서 커넥터에 접속된 외부 저장매체에 저장되어 있는 최초 구동부터 고장발생 시점까지 서보모터로 공급되었던 전류량 데이터를 읽어들이면, 데이터 분석수단에서 데이터 로딩수단을 통해 읽어들인 해당 서보모터의 누적된 전류량 데이터를 기저장되어 있는 분석프로그램과 각 서보모터의 스펙 데이터와 비교하여 서보모터의 고장발생에 대한 원인을 분석하고, 데이터 출력수단에서 데이터 분석수단을 통해 입력되는 고장난 서보모터의 고장발생에 대한 분석결과 데이터를 표시수단으로 출력하며, 표시수단에서 고장난 서보모터의 고장발생에 대한 분석결과 데이터를 날짜, 기간, 평균, 모터 축 등의 조건에 따른 그래픽 데이터로 화면상에 표시한다.
따라서, 본 발명은 분석된 결과를 제품 생산에 반영하여 산업용 로봇에 이용되는 서보모터의 품질을 높일 수 있으며, 산업현장에서도 고장발생의 원인을 근원적으로 해소하여 관리 및 생산성을 높일 수 있는 효과를 제공한다.

Description

산업용 로봇의 서보모터 고장분석 시스템 및 방법{System and method for analysing trouble of servo-motor in industrial robot}
본 발명은 산업용 로봇에 관한 것이다.
보다 상세하게는 산업용 로봇의 서보모터에 고장이 발생되었을 경우 고장원인을 신속하고 정확하게 분석할 수 있도록 하는 산업용 로봇의 서보모터 고장분석 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 이상온도(異常溫度)·습도·소음 등으로 작업환경이 나쁜 현장이나 원자력 발전소, 탄광 등의 위험한 곳에서는 인간이 노동을 기피하는 경향이 있기 때문에 이와 같은 업종에서 노동력을 확보하는 수급관계 등의 해결수단으로 산업용 로봇이 사용되며, 단조로운 반복작업으로 인간이 빠지기 쉬운 일에 대한 권태감과 부주의로 생기기 쉬운 제품의 불량률(不良率)을 최소한으로 하기 위한 수단으로도 이용된다.
또한, 용접·도장작업(塗裝作業)과 같이 작업환경도 나쁘지만 노동의 숙련도를 필요로 하는 업종에서도 해마다 증대되는 작업량에 못미치는 숙련공 수급문제와 인력부족으로 인한 인건비 상승이 미치는 제품원가의 상승을 해결하는 수단으로 산업용 로봇이 각광받고 있으며, 이 밖에 반도체 소재(半導體素材)와 같은 마이크로 레벨의 극소정밀도가공(極小精密度加工) 작업, 또는 심해(深海)에서의 잠수작업, 우주 공간에서의 작업과 같이 인간의 노동능력으로는 불가능한 일들을 인간을 대신하여 수행하고 있다.
즉, 산업용 로봇은 작업환경이 나쁜 곳에서 인간이 싫어하는 일과 인간의 노동능력을 초월한 극한노동을 대신해 주며 인간의 부주의로 생기기 쉬운 실수를 방지하므로, 인간의 노동을 보완하여 인간의 노동인력을 감소시켜 주는 보조기기로 이용되고 있는 것이다.
도 1은 상술한 바와 같은 일반적인 스폿 용접에 사용되는 산업용 로봇을 나타낸 도면으로서, 지면에 고정되는 기대(1)와, 회전수단(2)(turning joint)에 의해 기대(1)에 좌우 양방향으로 선회가능하게 장착되는 본체(3)와, 본체(3)에 회동 가능하게 고정되는 다관절 로봇아암(4)과, 다관절 로봇아암(4)에 장착되어 스폿용접을 하게 되는 용접건(5)과, 스폿용접시 트랜스포머(10)에 의한 저전압, 고전류의 용접전원을 전원선(6a)을 통해 용접건(5)에 공급하는 타이머콘택터(6)와, 용접건(5)의 상하 전극을 구동시키도록 공기압을 공급하는 공기압 호스(7)와, 용접건(5)의 전극 통전시 발생되는 열을 냉각시키도록 냉각수를 공급하는 냉각수 호스(8)와, 전극의 파열과 트랜스포머(10)의 과열을 방지하도록 냉각수 흐름을 제어하는 워터플로우 스위치(9)와, 워터플로우 스위치(9) 작동상태를 감지하는 신호선(11)을 구비하고 있다.
상술한 바와 같이 구성된 종래의 산업용 로봇의 서보모터는, 해당 서보모터의 스펙 데이터와는 달리 외부로부터 공급되는 전류량으로 인해 정해진 정상 동작시간보다 빠르게 고장이 발생될 수 있다.
이 경우 생산라인 관리자들이 서보모터에 고장이 발생되기 이전에 현장에서 적절한 대응을 수행할 수 없기 때문에 결국 서보모터의 고장으로 인한 교체작업으로 생산라인의 가동이 전면적으로 중단되고, 이로 인해 큰 생산 손실이 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 종래에는 산업용 로봇에 고장이 발생되는 경우 생산라인 관리자가 어느 로봇의 어느 부분에 고장이 발생되었는지를 모니터링할 수 있는 시스템이 구비되어 있을 뿐, 서보모터 고장에 대한 원인분석을 수행할 수 있는 프로그램이나 장비가 없었기 때문에 서보모터 고장발생의 원인을 찾아내는 데 많은 시간과 인력이 소요되었으며, 이로 인해 실질적인 서보모터의 제품 향상을 이루기가 어려웠음은 물론, 고장발생의 원인이 되는 산업현장의 작업환경을 개선하기 어려운 문제점이 발생하였다.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록, 산업용 로봇의 서보모터에 고장이 발생되었을 경우 서보모터로 공급되는 전류량을 누적, 저장한 데이터를 참조하여 고장원인을 신속하고 정확하게 분석할 수 있도록 하는 산업용 로봇의 서보모터 고장분석 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 산업용 로봇의 서보모터 고장분석 시스템은, 외부 저장매체가 접속되며, 외부 저장매체로부터 고장난 서보모터의 최초 구동부터 고장발생 시점까지 서보모터로 공급되었던 전류량의 누적 데이터의 입력을 처리하는 커넥터와; 고장난 서보모터의 고장분석을 위한 관리자의 키 입력에 따라 해당 키신호를 발생시키는 키입력수단과; 키입력수단으로부터 고장난 서보모터의 고장분석을 위한 키신호가 입력되면, 커넥터에 접속된 외부 저장매체에 저장되어 있는 고장난 서보모터의 최초 구동부터 고장발생 시점까지 서보모터로 공급되었던 전류량의 누적 데이터를 읽어들이는 데이터 로딩수단과; 데이터 로딩수단을 통해 읽어들인 최초 구동부터 고장발생 시점까지 서보모터로 공급되었던 전류량의 누적 데이터를 기저장되어 있는 분석프로그램과 각 서보모터의 스펙 데이터를 참조하여 서보모터의 고장발생에 대한 원인을 분석하는 데이터 분석수단과; 데이터 분석수단으로부터 입력되는 고장난 서보모터의 고장발생에 대한 분석결과 데이터의 표시를 제어하며, 관리자의 프린트 선택에 따라 분석결과 데이터를 프린터로 출력하는 데이터 출력수단과; 데이터 출력수단으로부터 입력되는 고장난 서보모터의 고장발생에 대한 분석결과 데이터를 화면상에 표시하는 표시수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 산업용 로봇의 서보모터 고장분석 방법은, (1) 산업용 로봇의 구동을 수행하는 각 서보모터에 구비되어 있는 전류 검출수단을 통해 일정 주기마다 검출한 전류량 데이터를 외부 저장매체에 저장하는 과정과; (2) 고장난 서보모터의 고장분석을 수행하는 분석용 컴퓨터에서 커넥터에 외부 저장매체가 접속되어 있는지를 판단하는 과정과; (3) 판단 결과 외부 저장매체가 커넥터에 접속되어 있으면, 분석용 컴퓨터의 데이터 로딩수단에서 관리자의 키신호 입력에 따라 커넥터에 접속된 외부 저장매체에 저장되어 있는 최초 구동부터 고장발생 시점까지 서보모터로 공급되었던 전류량 데이터를 읽어들이는 과정과; (4) 분석용 컴퓨터의 데이터 분석수단에서 데이터 로딩수단을 통해 읽어들인 해당 서보모터의 누적된 전류량 데이터를 기저장되어 있는 분석프로그램과 각 서보모터의 스펙 데이터와 비교하여 서보모터의 고장발생에 대한 원인을 분석하는 과정과; (5) 분석용 컴퓨터의 데이터 출력수단에서 데이터 분석수단으로부터 입력되는 고장난 서보모터의 고장발생에 대한 분석결과 데이터를 표시수단으로 출력하는 과정과; (6) 분석용 컴퓨터의 표시수단에서 데이터 출력수단으로부터 입력되는 고장난 서보모터의 고장발생에 대한 분석결과 데이터를 날짜, 기간, 평균, 모터 축 등의 조건에 따른 그래픽 데이터로 화면상에 표시하는 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 산업용 로봇의 서보모터 고장분석 시스템 및 방법을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 산업용 로봇의 서보모터 고장분석 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도시된 바와 같이, 외부 저장매체(100)는 고장난 서보모터의 최초 구동부터 고장발생 시점까지 공급된 전류량의 누적 데이터를 저장하고 있으며, 통상적으로 USB 메모리카드이다.
이때, 상술한 외부 저장매체(100)에 저장되는 고장난 서보모터의 최초 구동부터 고장발생 시점까지 공급된 전류량의 누적 데이터는, 산업용 로봇의 구동을 수행하는 각 서보모터에 구비되어 있는 전류 검출수단을 통해 일정 주기마다 검출한 전류량 데이터이다.
분석용 컴퓨터(200)는 고장이 발생된 서보모터의 원인을 분석하기 위한 각종 소프트웨어가 설치되어 있으며 USB 메모리카드 등의 외부 저장매체(100)가 접속되는 통상적인 PC로서, 커넥터(210), 키입력수단(220), 데이터 로딩수단(230), 데이터 분석수단(240), 데이터 출력수단(250), 표시수단(260) 등으로 구성된다.
커넥터(210)는 외부 저장매체(100)가 접속되며, 외부 저장매체(100)로부터 고장난 서보모터의 최초 구동부터 고장발생 시점까지 서보모터로 공급되었던 전류량의 누적 데이터를 분석용 컴퓨터(200)로 출력한다. 즉, 전류량 데이터를 누적, 저장한 파일을 분석용 컴퓨터(200)로 다운로드하는 것이다.
키입력수단(220)은 통상적인 키보드로서, 고장난 서보모터의 고장분석을 위한 관리자의 키 입력에 따라 해당 키신호를 발생시킨다.
데이터 로딩수단(230)은 키입력수단(220)으로부터 고장난 서보모터의 고장분석을 위한 키신호가 입력되면, 커넥터(210)에 접속된 외부 저장매체(100)에 저장되어 있는 고장난 서보모터의 최초 구동부터 고장발생 시점까지 서보모터로 공급되었던 전류량의 누적 데이터를 읽어들인다. 즉, 커넥터(210)를 통해 외부 저장매체(100)로부터 입력되는 고장난 서보모터의 전류량 데이터를 누적, 저장한 파일을 읽어들이는 것이다.
데이터 분석수단(240)은 데이터 로딩수단(230)을 통해 읽어들인 최초 구동부터 고장발생 시점까지 서보모터로 공급되었던 전류량의 누적 데이터를 기저장되어 있는 분석프로그램과 각 서보모터의 스펙 데이터를 참조하여 서보모터의 고장발생에 대한 원인을 분석하고, 서보모터의 고장발생에 대한 분석결과 데이터를 데이터 출력수단(250)으로 출력한다.
데이터 출력수단(250)은 데이터 분석수단(240)으로부터 입력되는 고장난 서보모터의 고장발생에 대한 분석결과 데이터를 표시수단(260)에 표시하도록 제어하며, 관리자의 프린트 선택에 따라 분석결과 데이터를 분석용 컴퓨터(200)에 연결된 프린터로 출력한다.
표시수단(260)은 통상적인 모니터로서, 데이터 출력수단(250)으로부터 입력되는 고장난 서보모터의 고장발생에 대한 분석결과 데이터를 화면상에 표시하여 관리자가 확인할 수 있도록 한다.
이때, 상술한 표시수단(260)을 통해 표시되는 고장난 서보모터의 분석결과 데이터는, 각종 문자 데이터 이외에 키입력수단(220)으로부터 입력되는 관리자의 키입력에 따라 날짜, 기간, 평균, 모터 축 등의 조건에 따른 그래픽 데이터로 처리되어 화면상에 표시될 수 있다.
다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 산업용 로봇의 서보모터 고장분석 방법의 일 실시예를 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 산업용 로봇의 서보모터 고장예측 방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
우선, 생산라인 관리자가 분석용 컴퓨터(200)를 통해 고장이 발생된 서보모터의 원인분석을 수행하기 위해서는 산업용 로봇의 구동을 수행하는 각 서보모터에 구비되어 있는 전류 검출수단을 통해 최초 구동부터 고장발생 시점까지 일정 주기마다 검출하여 누적, 저장한 전류량 데이터를 외부 저장매체(100)에 저장하여야 한다(S100). 즉, 생산라인 관리자의 조작에 따라 전류 검출수단을 통해 일정 주기마다 검출하여 누적, 저장한 서보모터로 공급되었던 전류량 데이터를 외부 저장매체(100)로 이동시키는 것이다.
이후, 고장난 서보모터의 고장분석을 수행하는 분석용 컴퓨터(200)에서는 커넥터(210)에 외부 저장매체(100)가 접속되어 있는지를 판단한다(S200).
판단 결과 외부 저장매체(100)가 커넥터(210)에 접속되어 있으면, 분석용 컴퓨터(200)의 데이터 로딩수단(230)에서는 관리자의 키신호 입력에 따라 커넥터(210)에 접속된 외부 저장매체(100)에 저장되어 있는 최초 구동부터 고장발생 시점까지 서보모터로 공급되었던 전류량 데이터를 읽어들인다(S300). 즉, 커넥터(210)를 통해 외부 저장매체(100)로부터 입력되는 고장난 서보모터의 전류량 데이터를 누적, 저장한 파일을 읽어들이는 것이다.
그리고, 분석용 컴퓨터(200)의 데이터 분석수단(240)에서는 데이터 로딩수단(230)을 통해 읽어들인 해당 서보모터의 누적된 전류량 데이터를 기저장되어 있는 분석프로그램과 각 서보모터의 스펙 데이터와 비교하여 서보모터의 고장발생에 대한 원인을 분석하고, 분석결과 데이터를 데이터 출력수단(250)으로 출력한다(S400).
그러면, 분석용 컴퓨터(200)의 데이터 출력수단(250)에서는 데이터 분석수단(240)으로부터 입력되는 고장난 서보모터의 고장발생에 대한 분석결과 데이터를 표시수단(260)으로 출력한다(S500).
분석용 컴퓨터(200)의 표시수단(260)에서는 데이터 출력수단(250)으로부터 입력되는 고장난 서보모터의 고장발생에 대한 분석결과 데이터를 날짜, 기간, 평균, 모터 축 등의 조건에 따른 그래픽 데이터로 화면상에 표시한다(S600). 즉, 고장난 서보모터의 분석결과 데이터를 각종 문자 데이터 이외에 키입력수단(220)으로부터 입력되는 관리자의 키입력에 따라 날짜, 기간, 평균, 모터 축 등의 조건에 따른 그래픽 데이터로 화면상에 표시하는 것이다.
이상에서와 같이 본 발명의 산업용 로봇의 서보모터 고장분석 시스템 및 방법에 따르면, 서보모터에 공급되는 전류량을 토대로 고장 발생의 원인을 신속하고 정확하게 분석함으로써, 분석된 결과를 제품 생산에 반영하여 산업용 로봇에 사용되는 서보모터의 품질을 높일 수 있으며, 산업현장에서도 서보모터의 고장발생 원인을 근원적으로 해소하여 생산라인의 관리를 용이하게 함은 물론, 산업용 로봇을 이용한 생산성을 크게 높일 수 있는 효과가 있다.
여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 스폿 용접에 사용되는 산업용 로봇을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 산업용 로봇의 서보모터 고장분석 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 산업용 로봇의 서보모터 고장분석 방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 외부 저장매체 200 : 분석용 컴퓨터
210 : 커넥터 220 : 키입력수단
230 : 데이터 로딩수단 240 : 데이터 분석수단
250 : 데이터 출력수단 260 : 표시수단

Claims (5)

  1. 외부 저장매체가 접속되며, 상기 외부 저장매체로부터 고장난 서보모터의 최초 구동부터 고장발생 시점까지 상기 서보모터로 공급되었던 전류량의 누적 데이터의 입력을 처리하는 커넥터;
    고장난 서보모터의 고장분석을 위한 관리자의 키 입력에 따라 해당 키신호를 발생시키는 키입력수단;
    상기 키입력수단으로부터 고장난 서보모터의 고장분석을 위한 키신호가 입력되면, 상기 커넥터에 접속된 상기 외부 저장매체에 저장되어 있는 고장난 서보모터의 최초 구동부터 고장발생 시점까지 상기 서보모터로 공급되었던 전류량의 누적 데이터를 읽어들이는 데이터 로딩수단;
    상기 데이터 로딩수단을 통해 읽어들인 최초 구동부터 고장발생 시점까지 상기 서보모터로 공급되었던 전류량의 누적 데이터를 기저장되어 있는 분석프로그램과 각 서보모터의 스펙 데이터를 참조하여 상기 서보모터의 고장발생에 대한 원인을 분석하는 데이터 분석수단;
    상기 데이터 분석수단으로부터 입력되는 고장난 서보모터의 고장발생에 대한 분석결과 데이터의 표시를 제어하며, 관리자의 프린트 선택에 따라 분석결과 데이터를 프린터로 출력하는 데이터 출력수단; 및
    상기 데이터 출력수단으로부터 입력되는 고장난 서보모터의 고장발생에 대한 분석결과 데이터를 화면상에 표시하는 표시수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 서보모터 고장분석 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 저장매체는,
    USB 메모리카드인 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 서보모터 고장분석 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 외부 저장매체에 저장되는 고장난 서보모터의 최초 구동부터 고장발생 시점까지 공급된 전류량의 누적 데이터는,
    산업용 로봇의 구동을 수행하는 각 서보모터에 구비되어 있는 전류 검출수단을 통해 일정 주기마다 검출한 전류량 데이터임을 특징으로 하는 산업용 로봇의 서보모터 고장분석 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 표시수단을 통해 표시되는 고장난 서보모터의 분석결과 데이터는,
    상기 키입력수단으로부터 입력되는 관리자의 키입력에 따라 날짜, 기간, 평균, 모터 축 등의 조건에 따른 그래픽 데이터로 처리되어 화면상에 표시됨을 특징으로 하는 산업용 로봇의 서보모터 고장분석 시스템.
  5. (1) 산업용 로봇의 구동을 수행하는 각 서보모터에 구비되어 있는 전류 검출수단을 통해 일정 주기마다 검출한 전류량 데이터를 외부 저장매체에 저장하는 과정;
    (2) 고장난 서보모터의 고장분석을 수행하는 분석용 컴퓨터에서 커넥터에 외부 저장매체가 접속되어 있는지를 판단하는 과정;
    (3) 판단 결과 외부 저장매체가 커넥터에 접속되어 있으면, 상기 분석용 컴퓨터의 데이터 로딩수단에서 관리자의 키신호 입력에 따라 상기 커넥터에 접속된 상기 외부 저장매체에 저장되어 있는 최초 구동부터 고장발생 시점까지 상기 서보모터로 공급되었던 전류량 데이터를 읽어들이는 과정;
    (4) 상기 분석용 컴퓨터의 데이터 분석수단에서 상기 데이터 로딩수단을 통해 읽어들인 해당 서보모터의 누적된 전류량 데이터를 기저장되어 있는 분석프로그램과 각 서보모터의 스펙 데이터와 비교하여 상기 서보모터의 고장발생에 대한 원인을 분석하는 과정;
    (5) 상기 분석용 컴퓨터의 데이터 출력수단에서 상기 데이터 분석수단으로부터 입력되는 고장난 서보모터의 고장발생에 대한 분석결과 데이터를 표시수단으로 출력하는 과정; 및
    (6) 상기 분석용 컴퓨터의 표시수단에서 상기 데이터 출력수단으로부터 입력되는 고장난 서보모터의 고장발생에 대한 분석결과 데이터를 날짜, 기간, 평균, 모터 축 등의 조건에 따른 그래픽 데이터로 화면상에 표시하는 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 서보모터 고장분석 방법.
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