KR20180008576A - 고장 진단 장치 및 고장 진단 방법 - Google Patents

고장 진단 장치 및 고장 진단 방법 Download PDF

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KR20180008576A
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도시유키 시미즈
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

고장 진단 장치는, 다축형 로봇(1)이 구비하는 관절축에 가해지는 외란 토크(Tq)를 검출하고, 외란 토크(Tq)의 검출 시에 다축형 로봇(1)이 행한 작업의 내용에 기초하여, 외란 토크(Tq)를 분류한다. 그리고, 분류된 외란 토크(Tq)와 역치(α)를 비교함으로써 다축형 로봇(1)의 고장 진단을 행한다.

Description

고장 진단 장치 및 고장 진단 방법
본 발명은, 다축형 로봇의 고장을 진단하는 고장 진단 장치 및 고장 진단 방법에 관한 것이다.
다관절형 산업용 로봇의 고장 진단 방법으로서, 종래에는 특허문헌 1이 개시되어 있다. 특허문헌 1에 개시된 고장 진단 방법에서는, 로봇의 동작 중에 있어서 소정 주기별로 로봇 관절축의 이동 위치 및 관절축에 걸리는 외란 토크를 검출하여, 검출된 이동 위치마다의 외란 토크의 평균값을 구하고 있다. 그리고, 이 평균값과 설정 역치를 비교하여, 평균값이 설정 역치를 초과하는 경우에, 로봇이 이상 또는 고장이라고 진단하고 있었다.
일본 특허 공개 평9-174482호 공보
그러나, 외란 토크는, 로봇이 행하는 작업의 내용에 따라 변화되는 경우가 있다. 특허문헌 1에서는, 작업의 내용을 고려하지 않고 일정한 역치와 외란 토크를 비교하고 있기 때문에, 잘못된 고장 진단을 행하는 경우가 있다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 로봇이 행하는 작업의 내용을 고려하여, 정확한 고장 진단을 행할 수 있는 고장 진단 장치 및 고장 진단 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 형태에 관한 고장 진단 장치 및 고장 진단 방법은, 다축형 로봇이 구비하는 관절축에 가해지는 외란 토크를, 외란 토크의 검출 시에 다축형 로봇이 행한 작업의 내용에 기초하여 분류한다. 그리고, 분류된 외란 토크와 역치를 비교함으로써 다축형 로봇의 고장 진단을 행한다.
도 1은, 제1 실시 형태에 따른 고장 진단 장치(23)를 포함하는 고장 진단 시스템(100)의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는, 외란 토크(Tq)의 산출 방법의 일례를 설명하는 블록도이다.
도 3은, 도 1의 연산 처리부(18a)의 상세한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4의 (a)는, 검출된 외란 토크(Tq)를 로봇(1)이 행한 작업의 내용에 기초하여 분류한 결과의 일례를 나타내는 그래프이며, 도 4의 (b)는 분류별로 외란 토크(Tq)를 그룹화한 상태를 나타낸다.
도 5는, 제1 실시 형태에 따른 고장 진단 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 6은, 제2 실시 형태에 따른 고장 진단 장치(23)를 포함하는 고장 진단 시스템(200)의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7은, 도 6의 연산 처리부(18b)의 상세한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은, 제2 실시 형태에 따른 고장 진단 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
(제1 실시 형태)
이어서, 도면을 참조하여, 실시 형태를 상세하게 설명한다. 도면의 기재에 있어서 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
(제1 실시 형태)
도 1을 참조하여, 제1 실시 형태에 따른 고장 진단 장치(23)를 포함하는 고장 진단 시스템(100)의 전체 구성을 설명한다. 고장 진단 시스템(100)은 로봇(1)과, 고장 진단 장치(23)와, 생산 관리 장치(4)로 구성된다. 고장 진단 장치(23)는 로봇 제어 유닛(2)과, 고장 진단 유닛(3a)을 구비한다.
로봇(1)은 다축형 로봇의 일례로서, 다축 기계의 티칭 플레이백형 로봇이다. 로봇(1)은, 동작축인 관절축으로서 모터 구동계를 구비하고 있다. 로봇 아암(5)은 서보 모터(이하, 간단히 모터라고 함)(6)에 의해 감속기(8)를 통해 구동된다. 모터(6)에는, 회전각 위치 및 속도의 검출기인 펄스 코더(펄스 발생기 또는 인코더)(7)가 구비되어 있다.
로봇 제어 유닛(2)은 동작 통괄 제어부(9)와, 위치 검출부(24)와, 통신부(10)와, 서보 제어부(11)(토크 검출부의 일례)와, 서보 앰프부(14)를 구비하고 있다. 서보 제어부(11)는, 상위의 동작 통괄 제어부(9)로부터의 명령을 받아, 서보 앰프부(14)를 통해 모터(6)를 구동한다. 모터(6)에 구비되는 펄스 코더(7)는, 모터(6)의 회전각 위치 및 속도의 제어 처리를 위한 피드백 루프를, 서보 제어부(11)와의 사이에 형성하고 있다.
서보 제어부(11)는, 모터(6)의 회전각 위치, 속도 및 전류를 제어하기 위한 처리를 행하는 프로세서, 제어 프로그램을 기억하는 ROM, 설정값이나 각종 파라미터를 기억하는 불휘발성 기억부를 구비하고 있다. 또한, 서보 제어부(11)는, 연산 처리 중에 있어서의 데이터를 일시 기억하는 RAM, 펄스 코더(7)로부터의 위치 피드백 펄스를 계수하여 모터(6)의 절대 회전각 위치를 검출하기 위한 레지스터 등을 구비하고 있다.
서보 제어부(11)는, 프로세서에 미리 인스톨된 컴퓨터 프로그램을 실행시킴으로써, 관절축에 가해지는 외란 토크(Tq)를 검출하기 위한 회로를 구성한다. 서보 제어부(11)는, 상기 회로로서, 외란 토크 연산부(12) 및 상태 데이터 취득부(13)를 구비한다.
상태 데이터 취득부(13)는 로봇(1)의 각 관절축의 작동 상태에 관한 각종 데이터(회전각 위치, 속도, 전류를 나타내는 데이터)를 정기적으로 수집한다. 외란 토크 연산부(12)는, 상태 데이터 취득부(13)가 취득한 데이터에 기초하여, 외란 토크(Tq)를 연산한다. 회전각 위치, 속도, 전류를 나타내는 데이터, 및 외란 토크(Tq)는, 통신부(10)를 통해 고장 진단 유닛(3a)에 출력된다. 이 구성에 의해, 서보 제어부(11)는 소위 소프트웨어 서보의 형태를 이루고 있다. 또한, 외란 토크(Tq)의 산출 방법의 상세한 것은, 도 2를 참조하여 후술한다. 외란 토크(Tq)는, 모터(6)에 대한 토크 명령값과, 모터(6)가 발생하고 있는 토크의 차이를 나타낸다.
또한, 도 1과 같은 모터 구동계는, 로봇(1)이 구비하는 관절축의 수만큼 필요하지만, 도 1에서는 1축분만을 도시하고, 그 이외의 모터 구동계는 도시 생략하고 있다. 또한, 도 1의 모터(6)와 감속기(8) 사이에 변속 기어열이 개재 장착되는 경우도 있다.
위치 검출부(24)는, 상태 데이터 취득부(13)에 의해 취득된 모터(6)의 절대 회전각 위치로부터, 모터(6)가 설치된 관절축의 이동 위치를 검출한다. 위치 검출부(24)에 의해 검출된 관절축의 이동 위치를 나타내는 데이터는, 외란 토크(Tq)를 나타내는 데이터와 관련된 상태에서, 통신부(10)를 통해 고장 진단 유닛(3a)에 출력된다. 고장 진단 유닛(3a)에는, 서로 관련된 관절축의 이동 위치와 외란 토크의 정보가 전달된다.
동작 통괄 제어부(9)는, 서보 제어부(11) 및 위치 검출부(24)의 상위에 위치하여 로봇(1)의 동작의 직접적인 제어를 담당하고 있다. 통신부(10)는, 후술하는 고장 진단 유닛(3a)의 통신부(15) 사이에서, 예를 들어 LAN 등에 의해 필요한 데이터의 수수를 행한다.
고장 진단 유닛(3a)은 통신부(15)와, 역치 데이터베이스(22)와, 외란 토크 데이터베이스(17)와, 연산 처리부(18a)와, 작업 내용 데이터베이스(19)를 구비하고 있다. 통신부(15)는, 먼저 설명한 로봇 제어 유닛(2) 및 생산 관리 장치(4) 각각의 통신부(10, 20) 사이에서 예를 들어 LAN 등에 의해 필요한 데이터의 수수를 행한다.
외란 토크 데이터베이스(17)는, 로봇 제어 유닛(2)으로부터 송신되는, 관절축의 이동 위치에 관련된 외란 토크(Tq)를 나타내는 데이터를 순차 기억한다. 외란 토크 데이터베이스(17)에는, 과거분의 외란 토크(Tq)가 축적된다.
연산 처리부(18a)는, 외란 토크 데이터베이스(17)에 기억된 외란 토크(Tq)에 기초하여, 능동적으로 로봇(1)의 고장 진단을 실행한다. 연산 처리부(18a)는 메모리 기능을 구비하고, 외란 토크 데이터베이스(17)에 액세스하여 얻어진 데이터를 일시적으로 기억하고, 그들 데이터를 바탕으로 고장 진단을 실행한다. 연산 처리부(18a)의 상세한 것은, 도 3을 참조하여 후술한다.
생산 관리 장치(4)는, 예를 들어 공장에 있어서의 생산 라인의 가동 상황 등을 포함하는 생산 정보의 관리를 행하는 장치이며, 통신부(20)와, 생산 정보 데이터베이스(21)를 구비하고 있다. 통신부(20)는, 고장 진단 유닛(3a)의 통신부(15) 사이에서, 예를 들어 LAN 등에 의해 필요한 데이터의 수수를 행한다. 생산 정보 데이터베이스(21)는 수집한 각종 생산 정보를 기억해두는 기능을 갖는다. 따라서, 생산 정보 데이터베이스(21)에는 과거분의 각종 생산 정보가 축적되게 된다. 통신부(20)는, 생산 정보 데이터베이스(21)에 축적된 생산 정보를, 고장 진단 유닛(3a)으로부터의 요구에 따라서 통신부(15)에 송신한다.
또한, 생산 정보에는, 로봇(1)이 행하는 작업 내용의 타임 테이블이 포함된다. 따라서, 일시 및 로봇(1)이 정해지면, 당해 로봇(1)이 행하고 있는 작업의 내용도 특정할 수 있다. 로봇(1)이 차량의 생산 라인 상에 배치되어 있는 경우, 작업의 내용에는, 예를 들어 작업에 관한 차량의 종류, 작업에 관한 차량에 설정되어 있는 옵션의 유무 및 내용, 작업이 속하는 공정이 포함된다. 작업이 속하는 공정에는, 프레스 공정, 바디 용접 공정, 도장 공정, 수지 성형 공정, 조립 공정이 포함된다.
작업 내용 데이터베이스(19)에는, 생산 관리 장치(4)로부터 수집한 작업 내용의 타임 테이블이 기억된다. 또한, 작업 내용 데이터베이스(19)에는, 로봇 제어 유닛(2)과의 통신에 의해, 상태 데이터 취득부(13)에 의해 취득된, 로봇(1)의 각 관절축의 작동 상태에 관한 각종 데이터가 기억되어 있다.
제1 실시 형태에 따른 고장 진단 유닛(3a)은 역치 데이터베이스(22)를 구비한다. 역치 데이터베이스(22)에는, 작업의 내용에 따른 분류별로, 고장 진단을 위한 역치가 미리 설정되어 있다. 상세한 것은, 도 4를 참조하여 후술한다.
도 2를 참조하여, 외란 토크(Tq)의 산출 방법의 일례를 설명한다. 외란 토크 연산부(12)는, 펄스 코더(7)로부터의 속도 피드백 신호에 의해 구해지는 모터(6)의 실속도 Vr을 미분하여 가속도를 구한다. 이 가속도에 대하여 모터(6)에 걸리는 모든 이너셔 J를 곱하여 가속도 토크 Ta를 구한다. 이어서, 가속도 토크 Ta를, 서보 제어부(11)의 속도 루프 처리로 구해지는 모터(6)로의 토크 명령 Tc로부터 감한다. 감산 후의 값에 대하여, 추가로 모멘트 M을 감함으로써, 외란 토크 Tb를 구한다. 이 후, 소정의 필터링 처리를 실시함으로써 외란의 불규칙 성분을 제거하여, 「외란 토크(Tq)」를 구한다. 이러한 처리를 서보 제어부(11)가 소정의 샘플링 주기마다 실행함으로써, 외란 토크(Tq)를 순서대로 검출할 수 있다.
보다 구체적으로, 서보 제어부(11)는 레지스터를 구비하고 있고, 이 레지스터는 소정의 샘플링 주기별로 펄스 코더(7)로부터의 위치의 피드백 펄스를 계수하여 모터(6)의 절대 위치를 구하고 있다. 그래서, 서보 제어부(11)는 레지스터로부터 모터(6)의 절대 위치를 검출하고, 모터(6)의 절대 위치로부터 모터(6)가 구동하는 관절축의 회전각 위치(이동 위치)를 구한다. 또한, 서보 제어부(11)는, 먼저 설명한 바와 같이 도 2의 처리를 행해 외란 토크(Tq)를 구할 수 있다.
도 3을 참조하여, 연산 처리부(18a)의 상세한 것을 설명한다. 연산 처리부(18a)는 마이크로프로세서를 구비하고, 미리 인스톨된 프로그램을 실행함으로써, 외란 토크에 기초하여 로봇(1)의 고장 진단을 행하기 위한 일련의 연산 처리 회로를 구성한다. 연산 처리부(18a)는, 일련의 연산 처리 회로로서, 토크 분류 회로(31)와, 고장 진단 회로(32)를 구비한다.
토크 분류 회로(31)는, 외란 토크(Tq)의 검출 시에 로봇(1)이 행한 작업의 내용에 기초하여, 외란 토크(Tq)를 분류한다. 고장 진단 회로(32)는, 분류된 외란 토크(Tq)와 역치(α)를 비교함으로써 로봇(1)의 고장 진단을 행한다.
토크 분류 회로(31)는, 작업 내용의 일례로서, 작업에 관한 차량의 종류별로, 외란 토크(Tq)를 분류할 수 있다. 이 경우, 작업에 관한 차량의 종류를 나타내는 정보는, 작업 내용 데이터베이스(19)에 기억된 작업 내용의 타임 테이블로부터 취득할 수 있다.
토크 분류 회로(31)는, 작업 내용의 다른 예로서, 작업이 속하는 공정별로, 외란 토크(Tq)를 분류할 수 있다. 이 경우도, 작업이 속하는 공정을 나타내는 정보는, 작업 내용 데이터베이스(19)에 기억된 작업 내용의 타임 테이블로부터 취득할 수 있다.
토크 분류 회로(31)는, 작업 내용의 다른 예로서, 로봇(1)이 행하는 작업에 있어서 관절축이 이동하는 거리별로, 외란 토크(Tq)를 분류할 수 있다. 이 경우, 관절축이 이동하는 거리를 나타내는 정보는, 상태 데이터 취득부(13)에 의해 취득된, 로봇(1)의 각 관절축의 작동 상태에 관한 각종 데이터로부터 연산할 수 있다.
토크 분류 회로(31)는, 작업 내용의 다른 예로서, 로봇(1)이 행하는 작업에 있어서 관절축을 구동하는 모터(6)에 가해지는 전류량별로, 외란 토크(Tq)를 분류할 수 있다. 이 경우에도, 모터(6)에 가해지는 전류량을 나타내는 정보는, 상태 데이터 취득부(13)에 의해 취득된, 로봇(1)의 각 관절축의 작동 상태에 관한 각종 데이터로부터 연산할 수 있다.
도 4의 (a)는, 서보 제어부(11)에 의해 검출된 외란 토크(Tq)를 검출 시에 로봇(1)이 행한 작업의 내용에 기초하여 분류한 일례를 나타내는 그래프이며, 도 4의 (b)는 분류별로 외란 토크(Tq)를 그룹화한 상태를 나타낸다. 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 외란 토크(Tq)를 나타낸다. 여기에서는, 외란 토크(Tq)를 작업 1, 작업 2 또는 작업 3 중 어느 것으로 분류하였다. 도 4의 (b)에는 작업 1의 그룹을 예시하지만, 작업 2 및 작업 3에 대해서도 동일한 그룹이 존재한다.
도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 외란 토크(Tq)는, 그 검출 시에 로봇(1)이 행한 작업의 내용에 따라 크게 변화되는 경우가 있다. 구체적으로는, 차량의 생산 라인에서는, 소형차로부터 대형차까지 크기가 상이한 복수의 차종의 차량을 생산하고 있거나, 동일한 차종이라도 옵션 부품의 유무에 의한 제조 공정이 다른 생산(다종 혼합 생산)을 행하고 있다. 이 때문에, 동일한 로봇(1)이 생산 상황에 따라서 실제로 실시하는 작업 내용이 다르다. 따라서, 작업 내용에 따라, 검출되는 고장 진단용 파라미터(외란 토크)에 차이가 발생하는 경우가 있다. 이 경우, 작업의 내용에 상관없이, 일정한 역치를 사용하여 고장 진단을 행하면, 고장 진단을 잘못해버릴 우려가 있다.
그래서, 고장 진단 회로(32)는, 분류된 외란 토크(Tq)별로 미리 설정된 역치와 외란 토크(Tq)를 비교함으로써 로봇(1)의 고장 진단을 행한다. 예를 들어, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 작업 1에 대하여 역치(+αA, -αA)가 미리 설정되어 있다. 동일하게, 작업 2 및 작업 3에 대하여 역치(+αB, -αB) 및 역치(+αC, -αC)가 미리 설정되어 있다. 역치(+αA, -αA, +αB, -αB, +αC, -αC)의 데이터는, 역치 데이터베이스(22)에 미리 설정되어 있다. 고장 진단 회로(32)는, 역치 데이터베이스(22)로부터 역치를 판독한다. 고장 진단 회로(32)는, 분류된 그룹별로, 외란 토크(Tq)와 미리 설정된 역치(α)를 대비한다. 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 시각(t0)에 있어서 외란 토크(Tq)의 절댓값이 역치(αA)를 상회하기 때문에, 작업 1에 대해서, 로봇(1)에는 고장이 있다고 판단할 수 있다. 이와 같이, 역치(α)는 분류별로 미리 설정되어 있기 때문에, 작업의 내용에 따라 변화되는 외란 토크(Tq)의 절댓값에 대하여 적절한 역치를 선택할 수 있다.
도 5의 흐름도를 참조하여, 제1 실시 형태에 따른 고장 진단 방법을 설명한다. 제1 실시 형태에 따른 고장 진단 방법은, 도 1의 고장 진단 장치(23)를 사용하여 실행된다. 스텝 S01에 있어서, 상태 데이터 취득부(13)가 로봇(1)의 각 관절축의 작동 상태에 관한 각종 데이터(회전각 위치, 속도, 전류를 나타내는 데이터)를 수집하고, 외란 토크 연산부(12)는, 상태 데이터 취득부(13)가 취득한 데이터에 기초하여, 외란 토크(Tq)를 연산한다. 외란 토크 연산부(12)에 의해 연산된 외란 토크(Tq)는, 관절축의 이동 위치에 링크시켜, 통신부(10)를 통해 고장 진단 유닛(3b)에 출력된다.
스텝 S03에 있어서, 토크 분류 회로(31)는, 외란 토크(Tq)의 검출 시에 로봇(1)이 행한 작업의 내용에 기초하여, 외란 토크(Tq)를 분류한다. 예를 들어, 차량 제조 라인에서 가동하는 로봇(1)의 경우, 로봇(1)이 행하는 작업에 관한 차량의 종류, 작업이 속하는 공정, 작업에 있어서의 로봇 아암(5)의 가동 범위, 또는 작업 시에 모터(6)에 인가되는 전류, 또는 이들의 조합에 기초하여, 외란 토크(Tq)를 분류한다. 여기에서는, 도 4와 동일하게 하여, 작업 1, 작업 2 및 작업 3으로 분류한 경우를 설명한다. 작업 내용 데이터베이스(19)에 기억된 작업 내용 타임 테이블을 참조함으로써, 차량의 종류, 작업이 속하는 공정, 로봇 아암(5)의 가동 범위, 또는 모터(6)에 인가되는 전류를 나타내는 데이터를 취득할 수 있다.
스텝 S05, S07, S09에 있어서, 고장 진단 회로(32)는, 분류된 작업별로 설정된 역치(α1, α2, α3)를 역치 데이터베이스(22)로부터 판독한다. 구체적으로는, 도 4에 도시한 바와 같이, 고장 진단 회로(32)는, 작업 1, 작업 2 및 작업 3의 각각에 대해서, 역치(+αA, -αA), 역치(+αB, -αB), 역치(+αC, -αC)를 설정한다.
스텝 S11, S13, S15에 있어서, 분류된 외란 토크(Tq)와, 분류별로 설정된 역치(α1, α2, α3)를 비교한다. 외란 토크(Tq)가 역치(α1, α2, α3)보다도 큰 경우, 로봇(1)에 고장이 있다고 판단한다(S17, S21, S25). 한편, 외란 토크(Tq)가 역치(α1, α2, α3) 이하인 경우, 로봇(1)에 고장은 없다고 판단한다(S19, S23, S27). 이와 같이, 정기적으로 도 5의 흐름도를 실시함으로써, 고장 진단을 행한다.
이상 설명한 바와 같이, 제1 실시 형태에 의하면, 이하의 작용 효과가 얻어진다.
내용(차종, 공정 등)이 상이한 복수의 작업을 동일한 로봇(1)이 행하는 경우, 작업의 내용에 따라 로봇(1)의 관절축에 가해지는 외란 토크(Tq)가 변화되는 경우가 있다. 그래서, 작업의 내용에 기초하여 외란 토크(Tq)를 분류하고, 분류된 외란 토크(Tq)와 역치를 비교함으로써 로봇(1)의 고장 진단을 행한다. 이에 의해, 작업의 내용에 따라 변화되는 외란 토크(Tq)를 고려하여, 정확한 고장 진단을 행할 수 있다.
토크 분류 회로(31)는, 로봇(1)이 행하는 작업에 관한 차량의 종류별로, 외란 토크(Tq)를 분류해도 된다. 차량의 종류에 따라 외란 토크(Tq)가 변화되는 경우에도, 정확한 고장 진단을 행할 수 있다.
토크 분류 회로(31)는, 로봇(1)이 행하는 작업이 속하는 공정별로, 외란 토크(Tq)를 분류해도 된다. 작업이 속하는 공정에 따라서 외란 토크(Tq)가 변화되는 경우에도, 정확한 고장 진단을 행할 수 있다.
토크 분류 회로(31)는, 로봇(1)이 행하는 작업에 있어서 관절축이 이동하는 거리별로, 외란 토크(Tq)를 분류해도 된다. 관절축이 이동하는 거리에 따라 외란 토크(Tq)가 변화되는 경우에도, 정확한 고장 진단을 행할 수 있다.
토크 분류 회로(31)는, 로봇(1)이 행하는 작업에 있어서 관절축을 구동시키는 모터(6)에 가해지는 전류량별로, 외란 토크(Tq)를 분류해도 된다. 모터(6)에 가해지는 전류량에 따라서 외란 토크(Tq)가 변화되는 경우에도, 정확한 고장 진단을 행할 수 있다.
또한, 차량의 종류, 작업이 속하는 공정, 관절축이 이동하는 거리, 모터(6)에 가해지는 전류량은, 각각 단독으로 사용하여 외란 토크(Tq)를 분류해도 되지만, 임의로 이들을 조합하여 외란 토크(Tq)를 보다 상세하게 분류해도 상관없다. 임의로 이들을 조합함으로써, 보다 상세한 역치 설정이 가능해지고, 보다 정확한 고장 진단을 행할 수 있다.
고장 진단 회로(32)는, 분류된 외란 토크(Tq)별로 미리 설정된 역치(α1, α2, α3)와 외란 토크(Tq)를 비교함으로써 로봇(1)의 고장 진단을 행한다. 역치(α1, α2, α3)는 분류별로 미리 설정되어 있기 때문에, 작업의 내용에 따라 변화되는 외란 토크(Tq)의 절댓값에 대하여 적절한 역치를 선택할 수 있다.
(제2 실시 형태)
제1 실시 형태에서는, 내용(차종, 공정 등)이 상이한 복수의 작업을 동일한 로봇이 행하는 경우, 작업의 내용별로 역치를 설정하는 예를 나타냈다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 동일한 로봇이 행하는 복수의 작업 사이에, 외란 토크(Tq)를 표준화할 수 있으면, 작업의 내용을 막론하고, 단일의 역치를 사용하여, 로봇(1)의 고장 진단을 행할 수 있다. 제2 실시 형태에서는, 내용(차종, 공정 등)이 상이한 복수의 작업을 동일한 로봇이 행하는 경우에 있어서, 작업 시에 발생하는 외란 토크를 표준화 처리하는 예를 설명한다.
도 6을 참조하여, 제2 실시 형태에 따른 고장 진단 장치(23)를 포함하는 고장 진단 시스템(200)의 전체 구성을 설명한다.
도 1과 비교하여, 고장 진단 유닛(3b)이, 역치 데이터베이스(22) 대신에 외란 토크 참조값을 기억하는 참조값 데이터베이스(16)를 구비하는 점이 상이하다. 또한, 연산 처리부(18b)의 회로 구성이 다른 점이 상이하지만, 그 밖의 점에 대해서는 도 1과 동일하다. 외란 토크 참조값은, 외란 토크(Tq)의 표준화 처리에서 사용되는 참조값이다. 외란 토크 참조값은, 분류된 외란 토크의 그룹별로 설정되어 있다. 예를 들어, 외란 토크 참조값은, 외란 토크의 대표값과 변화량의 조합이다. 외란 토크(Tq)의 대표값에는, 로봇(1)이 작업을 행하고 있는 기간에 있어서 검출된 외란 토크(Tq)의 평균값, 중앙값 및 적분값이 포함된다. 외란 토크(Tq)의 변화량에는, 작업을 행하고 있는 기간에 있어서 검출된 외란 토크(Tq)의 분산, 편차, 표준 편차 및 최댓값과 최솟값의 차가 포함된다. 본 실시 형태에서는, 대표값 및 변화량으로서, 외란 토크(Tq)의 평균값 및 표준 편차를 사용한 경우를 설명한다.
도 7을 참조하여, 연산 처리부(18b)의 상세한 것을 설명한다. 연산 처리부(18b)는 마이크로프로세서를 구비하고, 미리 인스톨된 프로그램을 실행함으로써, 외란 토크에 기초하여 로봇(1)의 고장 진단을 행하기 위한 일련의 연산 처리 회로를 구성한다. 연산 처리부(18b)는, 일련의 연산 처리 회로로서, 토크 분류 회로(31)와, 고장 진단 회로(32)와, 토크 보정 회로(33)를 구비한다. 도 3의 연산 처리부(18a)와 비교하여, 토크 보정 회로(33)를 더 구비하고 있는 점이 상이하다.
토크 보정 회로(33)는, 참조값 데이터베이스(16)에 기억되어 있는 외란 토크 참조값을 사용하여 외란 토크(Tq)를 보정한다. 보정은, 분류된 그룹별로 실시된다. 보정의 대상이 되는 외란 토크(Tq)는, 분류된 외란 토크(Tq) 전체이다. 보정에 사용되는 참조값은, 분류된 그룹 단위로 미리 설정되어 있다. 보정된 외란 토크(Tq)를, 보정 후 외란 토크(Tq')라 칭한다. 구체적으로, 토크 보정 회로(33)는, 작업을 행하고 있을 때에 검출된 외란 토크(Tq)로부터 대표값을 감산하고, 감산 후의 값을 변화량으로 나눔으로써, 보정 후 외란 토크(Tq')를 취득한다. 토크 보정 회로(33)는 당해 연산을, 분류된 그룹 단위로 실시한다. 이에 의해, 토크 보정 회로(33)는, 동일한 로봇(1)이 행하는, 내용이 상이한 복수의 작업 사이에 표준화된, 보정 후 외란 토크(Tq')를 취득할 수 있다.
고장 진단 회로(32)는, 토크 보정 회로(33)에 의해 취득된 보정 후 외란 토크(Tq')와 단일 역치(α)를 비교함으로써 로봇(1)의 고장 진단을 행한다. 구체적으로, 고장 진단 회로(32)는, 보정 후 외란 토크(Tq')의 절댓값이 역치(α)보다도 크면, 로봇(1)은 고장났다고 판단할 수 있다. 제2 실시 형태에서, 역치(α)는 로봇(1)에 고유한 값이며, 로봇(1)이 행하는 작업의 내용(그룹)에 관계없이, 일정한 값이다. 즉, 보정 후 외란 토크(Tq')가 복수의 작업 사이에 표준화된 값이기 때문에, 역치(α)는 작업별로 변화되지 않는다.
도 8의 흐름도를 참조하여, 제2 실시 형태에 따른 고장 진단 방법을 설명한다. 제2 실시 형태에 따른 고장 진단 방법은, 도 6의 고장 진단 장치(23)를 사용하여 실행된다.
스텝 S01 및 S03은, 도 5와 동일한 스텝이며, 설명을 생략한다. 스텝 S31, S33, S35에 있어서, 토크 보정 회로(33)는 분류된 그룹별로, 외란 토크(Tq)의 표준화 처리를 실행한다. 구체적으로는, 토크 보정 회로(33)는, 분류된 그룹별로 미리 설정된 외란 토크 참조값(대표값 및 변화량)을, 참조값 데이터베이스(16)로부터 판독한다. 그리고, 외란 토크(Tq)로부터 외란 토크(Tq)의 대표값을 감산하고, 감산 후의 값을 외란 토크(Tq)의 변화량으로 나눈다. 이에 의해, 작업 1, 작업 2 및 작업 3 각각으로 분류된 보정 후 외란 토크(Tq')를 취득할 수 있다.
스텝 S37로 진행하고, 고장 진단 회로(32)는, 분류된 작업 사이에서 공통되는 단일의 역치(α)를 마이크로컨트롤러에 내장된 메모리로부터 판독한다. 역치(α)는 작업 1, 작업 2 및 작업 3의 각각으로 분류된 보정 후 외란 토크(Tq')에 공통적으로 사용할 수 있다.
스텝 S39로 진행하고, 작업 1, 작업 2 및 작업 3 각각에 분류된 보정 후 외란 토크(Tq') 각각과 단일의 역치(α)를 비교한다. 보정 후 외란 토크(Tq') 중 어느 것이 단일의 역치(α)보다도 큰 경우(S39에서 "예"), 로봇(1)에 고장이 있다고 판단할 수 있다(S41). 한편, 보정 후 외란 토크(Tq')가 모두 단일의 역치(α) 이하이면(S39에서 "아니오"), 로봇(1)에 고장은 없다고 판단할 수 있다(S43). 이와 같이, 정기적으로 도 8의 흐름도를 실시함으로써, 고장 진단을 행한다.
이상 설명한 바와 같이, 제2 실시 형태에 따르면, 이하의 작용 효과가 얻어진다.
토크 보정 회로(33)는, 분류된 외란 토크(Tq)별로 외란 토크(Tq)를 보정하여, 보정 후 외란 토크(Tq')를 취득한다. 고장 진단 회로(32)는, 보정 후 외란 토크(Tq')과 역치(α)를 비교함으로써 로봇(1)의 고장 진단을 행한다. 분류별로 외란 토크(Tq)를 보정함으로써, 작업의 내용에 상관없이, 일정한 역치(α)를 사용하여 정확한 고장 진단을 행할 수 있다. 즉, 분류별로 다른 역치를 설정할 필요가 없어진다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시 형태를 기재했지만, 이 개시의 일부를 이루는 논술 및 도면은 본 발명을 한정하는 것으로 이해해서는 안된다. 이 개시로부터 당업자에게는 다양한 대체 실시 형태, 실시예 및 운용 기술이 명확해질 것이다.
1: 로봇
2: 로봇 제어 유닛
3a, 3b: 고장 진단 유닛
6: 모터
11: 서보 제어부(토크 검출부)
16: 참조값 데이터베이스
17: 외란 토크 데이터베이스
18a, 18b: 연산 처리부
19: 작업 내용 데이터베이스
22: 역치 데이터베이스
23: 고장 진단 장치
24: 위치 검출부
31: 토크 분류 회로
32: 고장 진단 회로
33: 토크 보정 회로
Tq: 외란 토크
Tq': 보정 후 외란 토크
α: 역치

Claims (8)

  1. 다축형 로봇이 구비하는 관절축에 가해지는 외란 토크를 검출하는 토크 검출부와,
    상기 외란 토크의 검출 시에 상기 다축형 로봇이 행한 작업의 내용에 기초하여, 상기 외란 토크를 분류하는 토크 분류 회로와,
    분류된 외란 토크와 역치를 비교함으로써 상기 다축형 로봇의 고장 진단을 행하는 고장 진단 회로
    를 구비하는 것을 특징으로 하는, 고장 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 토크 분류 회로는, 상기 다축형 로봇이 행하는 작업에 관한 차량의 종류별로, 상기 외란 토크를 분류하는 것을 특징으로 하는, 고장 진단 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 토크 분류 회로는, 상기 다축형 로봇이 행하는 작업이 속하는 공정별로, 상기 외란 토크를 분류하는 것을 특징으로 하는, 고장 진단 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 토크 분류 회로는, 상기 다축형 로봇이 행하는 작업에 있어서 상기 관절축이 이동하는 거리별로, 상기 외란 토크를 분류하는 것을 특징으로 하는, 고장 진단 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 토크 분류 회로는, 상기 다축형 로봇이 행하는 작업에 있어서 상기 관절축을 구동하는 모터에 가해지는 전류량별로, 상기 외란 토크를 분류하는 것을 특징으로 하는, 고장 진단 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고장 진단 회로는, 분류된 외란 토크별로 미리 설정된 역치와 상기 외란 토크를 비교함으로써 상기 다축형 로봇의 고장 진단을 행하는 것을 특징으로 하는, 고장 진단 장치.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    분류된 상기 외란 토크별로 상기 외란 토크를 보정하여, 보정 후 외란 토크를 취득하는 토크 보정 회로를 더 구비하고,
    상기 고장 진단 회로는, 상기 보정 후 외란 토크와 상기 역치를 비교함으로써 상기 다축형 로봇의 고장 진단을 행하는 것을 특징으로 하는, 고장 진단 장치.
  8. 다축형 로봇이 구비하는 관절축에 가해지는 외란 토크를 검출하고,
    상기 외란 토크의 검출 시에 상기 다축형 로봇이 행한 작업의 내용에 기초하여, 상기 외란 토크를 분류하고,
    분류된 외란 토크와 역치를 비교함으로써 상기 다축형 로봇의 고장 진단을 행하는
    것을 특징으로 하는, 고장 진단 방법.
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