專利名稱：減速器的異常判定方法、裝置和機器人及機器人系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種設(shè)置在負載與馬達之間并將馬達的轉(zhuǎn)矩傳遞給負載的減速器的異常判定方法及異常判定裝置，而且還涉及具備異常判定裝置的機器人及機器人系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在多關(guān)節(jié)型的工業(yè)用機器人等中，普遍呈如下構(gòu)成，通過減速器將各關(guān)節(jié)軸的驅(qū)動源即馬達的動力傳遞給各關(guān)節(jié)軸。想通過如此構(gòu)成的各關(guān)節(jié)軸的驅(qū)動來將安裝在機器人頂端部的各種末端執(zhí)行器移動到規(guī)定位置。在所涉及的工業(yè)用機器人中，通過尤其對驅(qū)動系進行定期的維修作業(yè)，從而可以持續(xù)進行順滑的動作。但是，在機器人本體與周邊裝置之間發(fā)生預期不到的干涉時，或者在搭載有超過額定負載的重量的末端執(zhí)行器的狀態(tài)下持續(xù)進行動作時等，與定期的維修作業(yè)的時期相比，包括馬達或減速器的驅(qū)動系更快地老化，有可能在構(gòu)成驅(qū)動系的機械部件上發(fā)生故障或破損。在驅(qū)動系的構(gòu)成部件上存在異常的機器人由于定位精度等降低而不能進行規(guī)定的作業(yè)。因此，不得不停止生產(chǎn)線而進行改修，對利用機器人的生產(chǎn)活動產(chǎn)生很大的影響。 由此需要用于盡早地發(fā)現(xiàn)機器人的驅(qū)動系的老化癥狀的異常判定技術(shù)、壽命診斷技術(shù)。通過正確地診斷機器人的驅(qū)動系部件的壽命，從而能夠在適當?shù)臅r間進行維修更換部件，除了能夠削減維修費或備品之外，使機器人發(fā)生異常而對生產(chǎn)活動產(chǎn)生影響的風險降低。由此提出有檢測機器人驅(qū)動系的老化癥狀的各種技術(shù)。存在如下機器人的故障預知診斷方法(例如參照專利文獻1)，該方法的特征為， 在機器人的正常狀態(tài)下，通過使機器人以基準動作模式進行動作，從而儲存關(guān)于此時的機器人構(gòu)成要素的基準數(shù)據(jù)，接著使機器人運行所需時間之后，再次使機器人以相同的基準動作模式進行動作，對關(guān)于此時的機器人構(gòu)成要素的數(shù)據(jù)與基準數(shù)據(jù)進行比較，根據(jù)該比較結(jié)果來預知并診斷機器人的故障。作為不使用基準動作模式的例子，存在如下機器人老化診斷裝置(例如參照專利文獻幻，經(jīng)過一定期限就積存循環(huán)時間、平均轉(zhuǎn)矩或減速器壽命等使用于老化診斷的特性數(shù)據(jù)群，用統(tǒng)計學方法對這些進行分析，從而在機器人驅(qū)動系的壽命結(jié)束之前或者在構(gòu)成機器人驅(qū)動系的減速器等的部件的更換時間到來之前檢測老化的征兆。另外，公開有如下方法(例如參照專利文獻3)，取得稱之為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的機器人出貨狀態(tài)的數(shù)據(jù)(轉(zhuǎn)矩數(shù)據(jù))，在實際運行中也相同地取得轉(zhuǎn)矩信息的數(shù)據(jù)，用統(tǒng)計方法對這些進行處理，從而診斷故障。專利文獻1 日本國特開昭63-123105號公報(第1_3頁)專利文獻2 日本國特開2005-148873號公報(第1_3頁)專利文獻3 日本國特開2007-172150號公報(第3-5頁、圖3)但是，在專利文獻1的方法中，為了收集使用于工業(yè)用機器人的壽命診斷的數(shù)據(jù)而需要使機器人再現(xiàn)基準動作模式。即，為了得到所希望的數(shù)據(jù)而需要執(zhí)行專用的動作程序的時間、空間，在工廠的生產(chǎn)線上進行這些則受較大的時間、空間的限制。如專利文獻2、專利文獻3所示，也公開有代替基準動作模式而使用實際的機器人的作業(yè)用程序的方法，但是，在實際的生產(chǎn)現(xiàn)場中根據(jù)機器人的使用目的而由作業(yè)用程序產(chǎn)生的動作呈各式各樣，尤其在機器人的姿勢產(chǎn)生的影響較大的轉(zhuǎn)矩數(shù)據(jù)中，很難認為始終能夠取得理想的數(shù)據(jù)。尤其在專利文獻3中，未考慮作用于機器人的重力對轉(zhuǎn)矩數(shù)據(jù)產(chǎn)生的影響，將不存在重力影響的理想的轉(zhuǎn)矩數(shù)據(jù)考慮在內(nèi)，因此在轉(zhuǎn)用于實際的工業(yè)用機器人時存在較多的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而進行的，其目的在于提供一種不需要專用的動作程序的情況下在執(zhí)行通常的作業(yè)用程序的同時能夠高精度且簡單地抽出用于工業(yè)用機器人的驅(qū)動系的異常判定或壽命診斷的數(shù)據(jù)的方法和裝置。為了解決上述問題，本發(fā)明如下構(gòu)成。技術(shù)方案1所記載的發(fā)明為對如下減速器判定其異常的方法，該減速器安裝在多關(guān)節(jié)機器人的各關(guān)節(jié)軸的驅(qū)動源即馬達上，對由所述馬達產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩進行增幅而傳遞到所述機器人的臂上，其特征為，對于從按照根據(jù)所述機器人的動作程序所生成的位置指令來控制所述馬達的馬達驅(qū)動器輸出到所述馬達的轉(zhuǎn)矩信號，在從所述轉(zhuǎn)矩信號中除去重力補償轉(zhuǎn)矩及由所述機器人的其他軸施加的干涉力轉(zhuǎn)矩之后應(yīng)用高通濾波器，根據(jù)被抽出的所述減速器的振動成分來判定所述減速器的異常。技術(shù)方案2所記載的發(fā)明的特征為，對在應(yīng)用所述高通濾波器之后的轉(zhuǎn)矩信號的絕對值求出規(guī)定時間的平均值，對于所述平均值，在起始值與最近值的差大于預先規(guī)定的閾值時，判定為異常。技術(shù)方案3所記載的發(fā)明的特征為，所述動作程序為描述所述機器人通常進行的作業(yè)的作業(yè)用程序。技術(shù)方案4所記載的發(fā)明的特征為，所述高通濾波器的截止頻率可變更。技術(shù)方案5所記載的發(fā)明為對如下減速器判定其異常的裝置，該減速器安裝在多關(guān)節(jié)機器人的各關(guān)節(jié)軸的驅(qū)動源即馬達上，對由所述馬達產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩進行增幅而傳遞到所述機器人的臂上，其特征為，對于從按照根據(jù)所述機器人的動作程序所生成的位置指令來控制所述馬達的馬達驅(qū)動器輸出到所述馬達的轉(zhuǎn)矩信號，在從所述轉(zhuǎn)矩信號中除去重力補償轉(zhuǎn)矩及由所述機器人的其他軸施加的干涉力轉(zhuǎn)矩之后應(yīng)用高通濾波器，根據(jù)被抽出的所述減速器的振動成分來判定所述減速器的異常。技術(shù)方案6所記載的發(fā)明的特征為，對在應(yīng)用所述高通濾波器之后的轉(zhuǎn)矩信號的絕對值求出規(guī)定時間的平均值，對于所述平均值，在起始值與最近值的差大于預先規(guī)定的閾值時，判定為異常。技術(shù)方案7所記載的發(fā)明的特征為，所述動作程序為描述所述機器人通常進行的作業(yè)的作業(yè)用程序。技術(shù)方案8所記載的發(fā)明的特征為，所述高通濾波器的截止頻率可變更。
技術(shù)方案9所記載的發(fā)明的特征為，具備權(quán)利要求5至8中的任意一項所述的減速器的異常判定裝置。技術(shù)方案10所記載的發(fā)明的特征為，具備權(quán)利要求9所述的機器人控制裝置與被所述機器人控制裝置所控制的機器人。根據(jù)本發(fā)明，機器人不需要為了進行異常判定而執(zhí)行特別的動作，在執(zhí)行通常的作業(yè)的同時能夠進行減速器的異常判定。而且對于用于異常判定的馬達的轉(zhuǎn)矩數(shù)據(jù)，由于以除去重力補償或由來自其它軸的干涉轉(zhuǎn)矩所產(chǎn)生的不必要的成分的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進行異常判定，因此能夠以較高的可靠度來判定減速器的異常。


圖1是本發(fā)明涉及的機器人的側(cè)視圖。圖2是本發(fā)明涉及的異常判定裝置以及其周邊儀器的框圖。圖3是表示速度指令Vs與轉(zhuǎn)矩信號Tf的變化情形的波形圖。符號說明1-位置控制部；2-速度控制部；3-電流放大部；4-速度轉(zhuǎn)換部；5、6、7_加法部； 8-機器人；9-機器人控制器；10-馬達驅(qū)動器；12-馬達；13-位置檢測器；14-減速器； 15-負載；30-異常判定裝置；31-異常判定部；32-報警部；33-轉(zhuǎn)矩數(shù)據(jù)修正部；34-高通濾波器；50-減速器驅(qū)動裝置。
具體實施例方式以下，根據(jù)附圖對本發(fā)明的具體實施例進行說明。在圖1中，8是該發(fā)明涉及的機器人，9是控制機器人8的機器人控制器。機器人8具備6個關(guān)節(jié)軸，在固定臺El的上面旋轉(zhuǎn)自如地配設(shè)有旋轉(zhuǎn)臺E2。通過垂直地直立設(shè)置在固定臺El上的轉(zhuǎn)軸(未圖示)來旋轉(zhuǎn)自如地支撐旋轉(zhuǎn)臺E2。在旋轉(zhuǎn)臺 E2的頂部，通過軸Eh來旋轉(zhuǎn)自如地軸支撐長尺寸的下臂E3的一端。在下臂E3的另一端上，通過軸E3a來旋轉(zhuǎn)自如地軸支撐上臂根部E4的一端。分別設(shè)置在下臂E3的兩端部的軸Eh與軸E3a相互平行，而且兩個軸Eh、E3a相對于在固定臺El上旋轉(zhuǎn)自如地軸支撐旋轉(zhuǎn)臺E2的未圖示的轉(zhuǎn)軸在離開的位置正交。在上臂根部E4的下臂E3的相反側(cè)的直線部頂端，通過軸Ma來旋轉(zhuǎn)自如地軸支撐上臂頂端部E5的一端。分別設(shè)置在上臂根部E4的兩端部的軸E3a與軸E^在相互離開的位置正交。在上臂頂端部E5的另一端，通過軸Efe來旋轉(zhuǎn)自如地軸支撐手腕E6的后端。 分別設(shè)置在上臂頂端部E5的兩端部的軸E^與軸Efe在相互離開的位置正交。在手腕E6 的頂端，通過用虛線表示的轉(zhuǎn)軸來旋轉(zhuǎn)自如地支撐末端執(zhí)行器E7。支撐該末端執(zhí)行器E7的轉(zhuǎn)軸與軸肪a正交。通過旋轉(zhuǎn)型馬達來驅(qū)動圖1的機器人的各軸。在固定臺El與旋轉(zhuǎn)臺E2之間，在旋轉(zhuǎn)臺E2與下臂E3之間，在下臂E3與上臂根部E4之間，在上臂根部E4與上臂頂端部E5之間，在上臂頂端部E5與手腕E6之間及在手腕E6與末端執(zhí)行器E7之間的關(guān)節(jié)部或旋轉(zhuǎn)部，分別設(shè)有未圖示的減速器驅(qū)動裝置。圖2是在圖1所示的機器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動軸當中關(guān)于1個軸的減速器驅(qū)動裝置50
5及異常判定裝置30的框圖。在圖2中，異常判定裝置30將減速器驅(qū)動裝置50作為判定對象。減速器驅(qū)動裝置50具有驅(qū)動負載15的馬達12 ；設(shè)置在負載15與馬達12之間， 通過降低由馬達12給予的轉(zhuǎn)數(shù)來增大轉(zhuǎn)矩而將馬達12的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力傳遞到負載15的減速器14 ；檢測馬達12的旋轉(zhuǎn)動作的檢測器即位置檢測器13 ；及根據(jù)由位置檢測器13輸出的反饋信號來控制馬達12的馬達驅(qū)動器10。如果以設(shè)置在固定臺El與旋轉(zhuǎn)臺E2之間的減速器驅(qū)動裝置50為例，則該負載15 相當于對于固定臺El而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)臺E2，另外，如果以設(shè)置在下臂E3與上臂根部 E4之間的減速器驅(qū)動裝置50為例，則該負載15相當于對于下臂E3而在規(guī)定的角度內(nèi)以擺動的方式被驅(qū)動的上臂根部E4。在本實施例中，在圖2所示的各要素當中，馬達12、位置檢測器13、減速器14、負載 15配置在機器人內(nèi)，馬達驅(qū)動器10或異常判定裝置30配置在機器人控制器內(nèi)。馬達驅(qū)動器10具有位置控制部1、速度控制部2、電流放大部3、速度轉(zhuǎn)換部4及3 個加法部5、6、7。從機器人控制器9內(nèi)的未圖示的指令部輸入到馬達驅(qū)動器10的位置指令值Xs，受位置控制部1與加法部5的位置控制，從位置控制部1成為速度指令Vs而輸出。 速度指令Vs受速度控制部2與加法部6的速度控制，從速度控制部2成為轉(zhuǎn)矩指令Ts而輸出。而且，該轉(zhuǎn)矩指令Ts受電流放大部3與加法部7的轉(zhuǎn)矩(電流)控制，作為從電流放大部3輸入到馬達12的驅(qū)動電流而輸出。并且，輸入到電流放大部3的轉(zhuǎn)矩指令Ts及反饋到該轉(zhuǎn)矩指令Ts的轉(zhuǎn)矩信號Tf 都是電流值，但是由于在本實施例中將這些電流值用于表示馬達12的轉(zhuǎn)矩大小，因此使用
“轉(zhuǎn)矩” 一詞。另一方面，用位置檢測器13檢測馬達12的旋轉(zhuǎn)運動。由位置檢測器13輸出的位置檢測值作為位置反饋信號Xf而被反饋，通過加法部5來疊加于來自指令部的指令值Xs 上而修正指令值Xs。另外，由位置檢測器13輸出的位置檢測值被速度轉(zhuǎn)換部4轉(zhuǎn)換成速度檢測值Vf，作為速度反饋信號Vf而被反饋，通過加法部6來疊加于來自位置指令部1的速度指令Vs上而修正速度指令Vs。另外，從電流放大部3輸出的轉(zhuǎn)矩信號(檢測值)Tf,作為轉(zhuǎn)矩反饋信號Tf而被反饋，通過加法部7來疊加于來自速度控制部2的轉(zhuǎn)矩指令Ts上而修正轉(zhuǎn)矩指令Ts。異常判定裝置30將由馬達驅(qū)動器10取得的轉(zhuǎn)矩檢測值Tf作為輸入。在異常判定部31中進行減速器的異常判定，在判定成異常時通過報警部32來向外部輸出警報。在轉(zhuǎn)矩數(shù)據(jù)修正部33中修正轉(zhuǎn)矩檢測值Tf之后，在高通濾波器34中進行過濾而輸入到異常判定部31。異常判定部31根據(jù)高通濾波器的輸出來進行減速器的異常判定。圖3是用于說明通過異常判定裝置30來進行的減速器的異常判定方法的圖，以橫軸作為時間，示出速度指令(Vs)及轉(zhuǎn)矩信號(Tf)的變化情形。在本實施例中，不需要通過用于異常判定的專用的動作程序來使機器人進行動作，能夠通過用于使機器人通常所進行的作業(yè)的動作程序(作業(yè)用程序)來使其進行動作的同時進行異常判定。作業(yè)用程序預先被示教，記錄在機器人控制器9內(nèi)的未圖示的非揮發(fā)性儲存裝置中。
圖3是抽出根據(jù)機器人作業(yè)用程序的動作的一部分的圖，表示像進行首先在以穩(wěn)定速度Vc使馬達12反轉(zhuǎn)后相同地以穩(wěn)定速度Vc進行正轉(zhuǎn)而返回到原來位置這樣的動作時的速度指令與轉(zhuǎn)矩信號。以馬達12為例，假設(shè)像圖1所示的機器人的軸E3a或軸肪3這樣伴隨動作而承受重力影響的軸。向機器人發(fā)出的移動指令受指令作為目標的移動目的地位置的位置指令Xs的指令。并且，作為給予移動目的地位置的方法，存在根據(jù)絕對位置的絕對(absolute)位置指令與根據(jù)相對于現(xiàn)在位置的移動量的增量(increment)(相對)位置指令的2種方式，但是在本發(fā)明的情況下可采用任意一個方式。在圖3的tal時刻，指令部向馬達驅(qū)動器10發(fā)出位置指令值Xs (反轉(zhuǎn))的指令， 之后在ta2時刻，再次發(fā)出位置指令值Xs (正轉(zhuǎn))的指令。接收位置指令的馬達12開始旋轉(zhuǎn)，速度的絕對值逐漸變大，當達到預先決定的規(guī)定速度(穩(wěn)定速度Vc)時(圖中的tbl時刻或tb2時刻)，保持該速度。之后，以接近目標位置(移動目的地位置fe)的方式推進，當從目標位置向前面的位置(圖中的tcl時刻或 tc2時刻)推進規(guī)定距離時，逐漸降低速度，以在到達目標位置(Xs)時的速度剛好為0(圖中的tdl時刻或td2時刻)的方式進行控制。在進行這樣的控制時的轉(zhuǎn)矩信號Tf，在馬達12進行加速時(tal tbl之間或 ta2 讓2之間)及進行減速時(tcl tdl之間或tc2 td2之間)的值較大地發(fā)生變化，但是在穩(wěn)定速度Vc狀態(tài)(tbl tcl之間或tb2 tc2之間)下，值的變化比較小。在正在進行這樣的動作時，連接于馬達12的減速器14的固有振動成分疊加于轉(zhuǎn)矩信號Tf上。當減速器14發(fā)生異常時，該振動成分極端地變大。另外普遍公知在減速器 14的時效老化過程中該振動成分逐漸地變大。因此通過觀察機器人進行動作期間的轉(zhuǎn)矩信號Tf，能夠檢測出連接于馬達12的減速器14的異常。因此在異常判定裝置30中，在轉(zhuǎn)矩數(shù)據(jù)修正部33中對轉(zhuǎn)矩信號Tf進行修正，之后在高通濾波器34中進行過濾，當該結(jié)果滿足后述的異常條件時，判定成在減速器14上發(fā)生了異常。如上所述，當異常判定裝置30判定成在減速器14上發(fā)生了異常時，通過報警部 32向外部輸出警報。對在轉(zhuǎn)矩數(shù)據(jù)修正部33中的修正方法進行說明。如從圖3的轉(zhuǎn)矩信號的波形可知，即使在穩(wěn)定速度區(qū)域(圖3的tbl tcl之間或讓2 tc2之間)中，如專利文獻3的圖3所示，不成為轉(zhuǎn)矩逐漸接近零的狀態(tài)的情況較
^^ ο之所以這樣，是因為馬達始終承受作用于負載15的重力的影響。為了成為轉(zhuǎn)矩逐漸接近零的狀態(tài)，馬達的轉(zhuǎn)軸方向必須平行于鉛垂方向(重力方向)，如果以圖1所述的機器人為例，則難以認為E2a、E3a、E4a、E5a這樣的軸持續(xù)采取上述姿勢。即在關(guān)于這些軸的轉(zhuǎn)矩信號Tf上也疊加有作用于負載的重力的影響。在圖3中將從該重力所受的影響表示為重力補償部分。而且，如圖3的(B)所示，不管該軸處于驅(qū)動/未驅(qū)動狀態(tài)，由于該軸而位于機器人頂端側(cè)的負載(包括該軸前方的馬達12、減速器14、負載15等)進行動作，從而受該動作的影響而產(chǎn)生作為干涉力的轉(zhuǎn)矩并疊加于轉(zhuǎn)矩信號Tf上。在圖3中將這些表示成其他軸干涉力。并且在圖3中表示在馬達12未進行動作期間發(fā)生了來自其他軸的干涉的情形，以便容易理解疊加有其他軸干涉力的情形。即，為了穩(wěn)定地抽出用于異常判定的轉(zhuǎn)矩數(shù)據(jù)，首先必須從轉(zhuǎn)矩信號的數(shù)據(jù)中除去由重力補償部分與其他軸干涉力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。在垂直多關(guān)節(jié)型機器人的多個軸當中，對于作為目的的1個軸，作用于某1個軸的來自其他軸的干涉力能夠通過求出(從其他的軸分別作用的相互慣性)X (軸的加速度) 的總和來求出。如果將6軸機器人即機器人8的第1軸(圖1的固定臺El與旋轉(zhuǎn)臺E2之間的軸)為例，則如下求出來自其他軸的干涉力。對第1軸的干涉力轉(zhuǎn)矩=(來自第2軸的相互慣性X第2軸的加速度)+(來自第3軸的相互慣性X第3軸的加速度)+(來自第4軸的相互慣性X第4軸的加速度)+(來自第5軸的相互慣性X第5軸的加速度)+(來自第6軸的相互慣性X第6軸的加速度)即，從機器人的力學模型運算隨時求出第2軸 第6軸的加速度與相互慣性，通過對這些進行乘算后合計，從而能夠求出對第1軸的干涉力轉(zhuǎn)矩。在收集轉(zhuǎn)矩數(shù)據(jù)時，如上述地求出在該時刻的由于其他軸的干涉而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩， 能夠通過從轉(zhuǎn)矩信號的數(shù)據(jù)中減去而得到適合于異常判定的轉(zhuǎn)矩數(shù)據(jù)。另外，施加于機器人的某1個軸的重力補償部分的轉(zhuǎn)矩，也能夠從機器人的力學模型運算中隨時求出。如果以軸E3a為例，則考慮與軸E3a相比更靠近末端執(zhí)行器側(cè)的軸的聯(lián)桿重量、臂的姿勢與長度而且末端執(zhí)行器的重量及大小而求出作用于處于動作中的某個姿勢的軸E3a 旋轉(zhuǎn)中心的重力力矩。由于該重力力矩是施加于軸E3a的重力方向轉(zhuǎn)矩，因此能夠通過從轉(zhuǎn)矩信號的數(shù)據(jù)中減去該轉(zhuǎn)矩部分來得到適合于異常判定的轉(zhuǎn)矩數(shù)據(jù)。作用于軸E3a旋轉(zhuǎn)中心的重力力矩的計算方法如下。將機器人的各軸與末端執(zhí)行器所持有的重量作為“聯(lián)桿頂端重量”，從臂的姿勢與長度、末端執(zhí)行器的重量及大小來求出“聯(lián)桿頂端重量”的作用點相對于軸E3a旋轉(zhuǎn)中心距離多遠。由于重力力矩=旋轉(zhuǎn)中心到作用點的距離X施加于質(zhì)點中心的重力，因此將以上的要數(shù)套用于下式來計算。作用于軸E3a的重力力矩=(從第3軸(E3)承受的重力力矩)+(從第4軸(E4)承受的重力力矩)+(從第5軸(E5)承受的重力力矩)+(從第6軸(E6)承受的重力力矩)+(從第7軸(E7)承受的重力力矩)由該重量補償部分產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也與干涉力相同地從轉(zhuǎn)矩信號的數(shù)據(jù)中減去，之后輸入到高通濾波器34中。以上是在轉(zhuǎn)矩數(shù)據(jù)修正部33中進行的處理。在減速器的異常判定中，成為判定材料的轉(zhuǎn)矩振動成分是由來于減速器的相對地頻率較高的成分。通過高通濾波器34來從轉(zhuǎn)矩信號中除去伴隨機器人的姿勢變化的較平緩的電流變化，只使頻率較高的成分通過。最適合于高通濾波器的截止頻率雖然隨著機器人的大小或各軸的減速器驅(qū)動裝置的不同而發(fā)生變動，但是其值是數(shù)Hz到數(shù)十Hz左右的值。在減速器14中發(fā)生異常時所計測到的振動成分的頻率較高，因此通過高通濾波器34。其結(jié)果，頻率較高的減速器14的振動成分與其他信號相比更顯著地顯現(xiàn)，需要檢測的減速器14的振動成分變得容易監(jiān)視，能夠進行更高精度的異常判定。而且，只抽出振幅較大的頻率，根據(jù)該信號水準的大小來進行異常判定，從而也能夠進行更高精度的異常判定。高通濾波器如下，每次增加次數(shù)則想要抽出的頻率的成分也稍微衰減。即，為了在極力留下想要抽出的轉(zhuǎn)矩成分的同時除去在異常判定中不需要的轉(zhuǎn)矩成分，對截止頻率或通過高通濾波器的次數(shù)進行參數(shù)化，對每個監(jiān)視對象進行調(diào)整比較有效。在此，也可以通過控制器9的CPU來實現(xiàn)異常判定裝置30，像連接于控制器9的個人電腦等那樣也可以設(shè)置在控制器9的外部。在此，示出異常判定的條件。保存初始測定的結(jié)果，根據(jù)該初始結(jié)果來決定被許可的變化范圍，將此定為閾值， 采用在最近的測定結(jié)果超過閾值時判定異常的方法。(1)在任意定下的時間內(nèi)，收集通過高通濾波器34來處理后的轉(zhuǎn)矩信號Tf值的絕對值。(2)從收集的Tf數(shù)據(jù)中求出平均值而作為振動成分Tave。(3)在出貨時進行初始測定，將此時的轉(zhuǎn)矩振動成分的平均值Ti的結(jié)果記錄于儲存單元中。(4)轉(zhuǎn)矩的現(xiàn)在測定值Tave-初始測定值Ti >閾值Vsh在滿足以上條件時判定為異常。并且，在此的閾值Vsh是預先設(shè)定的轉(zhuǎn)矩變動上限許可值。從報警部32發(fā)出的警報例如是通過蜂鳴器的報警，或者是在操作面板上的表示， 或者是聲音廣播，或者是紅燈的點亮，能夠采用適當?shù)姆绞健Ａ硗?，也可以是向系統(tǒng)管理室或系統(tǒng)管理裝置發(fā)出的報告信號。根據(jù)這樣構(gòu)成的減速器的異常判定裝置30，將從馬達12檢測出的轉(zhuǎn)矩檢測值Tf 作為輸入，由于具有對減速器14進行異常判定處理的異常判定部31，因此能夠通過簡單的構(gòu)成來高可靠度地判定減速器的異常。而且，由于具有根據(jù)異常判定部31的異常判定輸出來向外部輸出警報的報警部 32，因此能夠通報給操作員等周圍的人員或系統(tǒng)管理室的人員，能夠迅速地應(yīng)對異常。并且，在本實施例中，雖然關(guān)于對多關(guān)節(jié)型工業(yè)用機器人中的關(guān)節(jié)驅(qū)動用馬達12 的異常判定進行了說明，但是本發(fā)明不局限于這些，如果是具有馬達12、減速器14及馬達驅(qū)動器10的伺服控制裝置，則作為判定該伺服控制裝置的減速器14的異常的裝置，能夠應(yīng)用本實施例的異常判定裝置。
權(quán)利要求
1.一種減速器的異常判定方法，其為對如下減速器判定其異常的方法，該減速器安裝在多關(guān)節(jié)機器人的各關(guān)節(jié)軸的驅(qū)動源即馬達上，對由所述馬達產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩進行增幅而傳遞到所述機器人的臂上，其特征為，對于從按照根據(jù)所述機器人的動作程序所生成的位置指令來控制所述馬達的馬達驅(qū)動器輸出到所述馬達的轉(zhuǎn)矩信號，在從所述轉(zhuǎn)矩信號中除去重力補償轉(zhuǎn)矩及由所述機器人的其他軸施加的干涉力轉(zhuǎn)矩之后應(yīng)用高通濾波器，根據(jù)被抽出的所述減速器的振動成分來判定所述減速器的異常。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減速器的異常判定方法，其特征為，對在應(yīng)用所述高通濾波器之后的轉(zhuǎn)矩信號的絕對值求出規(guī)定時間的平均值， 對于所述平均值，在起始值與最近值的差大于預先規(guī)定的閾值時，判定為異常。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減速器的異常判定方法，其特征為， 所述動作程序為描述所述機器人通常進行的作業(yè)的作業(yè)用程序。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減速器的異常判定方法，其特征為， 所述高通濾波器的截止頻率可變更。
5.一種減速器的異常判定裝置，其為對如下減速器判定其異常的裝置，該減速器安裝在多關(guān)節(jié)機器人的各關(guān)節(jié)軸的驅(qū)動源即馬達上，對由所述馬達產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩進行增幅而傳遞到所述機器人的臂上，其特征為，對于從按照根據(jù)所述機器人的動作程序所生成的位置指令來控制所述馬達的馬達驅(qū)動器輸出到所述馬達的轉(zhuǎn)矩信號，在從所述轉(zhuǎn)矩信號中除去重力補償轉(zhuǎn)矩及由所述機器人的其他軸施加的干涉力轉(zhuǎn)矩之后應(yīng)用高通濾波器，根據(jù)被抽出的所述減速器的振動成分來判定所述減速器的異常。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的減速器的異常判定裝置，其特征為，對在應(yīng)用所述高通濾波器之后的轉(zhuǎn)矩信號的絕對值求出規(guī)定時間的平均值， 對于所述平均值，在起始值與最近值的差大于預先規(guī)定的閾值時，判定為異常。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的減速器的異常判定裝置，其特征為，所述動作程序為描述所述機器人通常進行的作業(yè)的作業(yè)用程序。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的減速器的異常判定裝置，其特征為， 所述高通濾波器的截止頻率可變更。
9.一種機器人控制裝置，其特征為，具備權(quán)利要求5至8中的任意一項所述的減速器的異常判定裝置。
10.一種機器人系統(tǒng)，其特征為，具備權(quán)利要求9所述的機器人控制裝置與被所述機器人控制裝置所控制的機器人。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在執(zhí)行通常的作業(yè)用程序的同時能夠高精度且簡單地抽出用于對工業(yè)用機器人的驅(qū)動系的異常判定或壽命診斷的數(shù)據(jù)的方法和裝置。具體而言，對于從按照根據(jù)機器人(8)的動作程序所生成的位置指令Xs來控制馬達(12)的馬達驅(qū)動器(10)輸出到馬達(12)的轉(zhuǎn)矩信號Tf，在從轉(zhuǎn)矩信號Tf中除去重力補償轉(zhuǎn)矩及由機器人的其他軸施加的干涉力轉(zhuǎn)矩之后應(yīng)用高通濾波器(34)，根據(jù)被抽出的減速器(14)的振動成分來判定減速器(14)的異常。
文檔編號B25J9/16GK102431043SQ20111026551
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
發(fā)明者中西光章, 池田耕一郎 申請人:株式會社安川電機