(57)【要約】【課題】ブレーキの兆候判定の精度を向上させたロボットの診断方法を提供する。【解決手段】電磁ブレーキ１１に設けられたブレーキコイル１１ａに通電する時間を用いて、ブレーキコイル１１ａの温度を推定し、推定されたブレーキコイル１１ａの温度と、ブレーキコイル１１ａへの通電前であるエンコーダ１３の初期温度からブレーキコイル１１ａの温度変化量を算出し、ブレーキコイル１１ａの温度変化量から、ブレーキコイル１１ａの抵抗増減率を算出し、ブレーキコイル１１ａの抵抗増減率と、電磁ブレーキ１１の動作にかかる吸引時間と、に基づいて算出されたブレーキの磨耗量を算出する。【選択図】図１
2020185656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度センサを備えるエンコーダを搭載するロボットの診断方法であって、
電磁ブレーキに設けられたブレーキコイルに通電する時間を用いて、前記ブレーキコイルの温度を推定し、
推定された前記ブレーキコイルの温度と、前記ブレーキコイルへの通電前である前記エンコーダの初期温度から前記ブレーキコイルの温度変化量を算出し、
前記ブレーキコイルの温度変化量から、前記ブレーキコイルの抵抗増減率を算出し、
前記ブレーキコイルの抵抗増減率と、前記電磁ブレーキの動作にかかる吸引時間と、に基づいて算出されたブレーキの磨耗量を算出する、
ロボットの診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットに関し、特にロボットアームの異常診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、特開２０１７−１８５５９５号公報がある。この公報に記載されたロボットの制御方法では、励磁コイル（以下、コイル）に流れるコイル電流の時間変化の特性に基づいてロボットを制御することが示されている。
【０００３】
ここで一般に、モータの制動に用いられる電磁ブレーキの動作には、コイルの温度によって変化するコイルの抵抗値の影響があることが知られている。
【０００４】
また、前述した特開２０１７−１８５５９５号公報において、ロボットの制御には、電磁ブレーキの作動状況に応じて異常停止するものを含んでおり、取得したコイル電流が所定異常である場合に電磁ブレーキが異常であると判断してロボットを停止させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１８５５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら一般に、産業用ロボット等において、ブレーキに設けられたコイルの温度を測定するためのセンサは設けられておらず、コイル温度変化に応じた電磁ブレーキの動作の補正は行われていなかった。ここでロボットは、典型的にはロボットアームとして用いられているものを指し、コイルの温度変化を検知するためのセンサの追加は、特に産業用ロボットの構造上困難な場合がある。
【０００７】
さらに、この産業用ロボットに対して、コイルの温度を測定するセンサを追加する場合、センサのコストがかかることからロボット全体としてのコストが増大する。そのため通常はロボットおいて、コイルの温度を測定する温度センサを設けることはなく、コイル温度からブレーキの兆候判定も行わないため、ブレーキの兆候判定の精度が低くなるという問題がある。
本発明は、ブレーキの兆候判定の精度を向上させたロボットの診断方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかるロボットの診断方法は、温度センサを備えるエンコーダを搭載するロボットの診断方法であって、電磁ブレーキに設けられたブレーキコイルに通電する時間を用いて、前記ブレーキコイルの温度を推定し、推定された前記ブレーキコイルの温度と、前記ブレーキコイルへの通電前である前記エンコーダの初期温度から前記ブレーキコイルの温度変化量を算出し、前記ブレーキコイルの温度変化量から、前記ブレーキコイルの抵抗増減率を算出し、前記ブレーキコイルの抵抗増減率と、前記電磁ブレーキの動作にかかる吸引時間と、に基づいて算出されたブレーキの磨耗量を算出する。
これにより、電磁ブレーキに用いられているブレーキコイルの温度を推定し、推定された温度を利用してブレーキの磨耗の兆候を検出し、異常判定を行うことができる。
【発明の効果】
【０００９】
これにより、ブレーキの兆候判定の精度を向上させたロボットの診断方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ロボットの診断にかかるモータユニットと制御盤の構成を示す図である。
【図２】コイルの通電時間とコイル温度の温度特性を求める実験結果の一例を示す図である。
【図３】ロボットの診断の手順の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、ロボットに設けられたモータユニット１には、電磁ブレーキ１１が設けられたモータ１２と、エンコーダ１３と、電磁ブレーキ１１に一定電圧を掛ける電源１４と、エンコーダ１３やエンコーダ１３の周辺温度を計測可能である温度センサ１５と、を備える。
【００１２】
また、ロボットの動作を制御する制御盤２には、モータ１２に対する制御指令を生成する制御部２１と、制御指令に合わせて電流、電圧値をモータ１２に出力する出力部２２と、電磁ブレーキ１１に対して電圧を与える安定化電源２３と、通電時間を測定するタイマー２４と、電磁ブレーキ１１に用いられるブレーキコイル１１ａの温度補正を算出する第１の演算部２５と、第１の演算部２５により算出された温度補正に基づいて兆候データを算出する第２の演算部２６と、兆候データに基づいて電磁ブレーキ１１の状態判定を行う判定部２７と、判定部２７の判定結果を通知する通知部２８と、を備える。なお、兆候データとは、ブレーキの磨耗によって発生する異常の兆候を示すデータのことであるものとして説明する。
【００１３】
電磁ブレーキ１１は、モータ１２と、電源１４と、に接続されている。電磁ブレーキ１１は、ブレーキコイル１１ａに対して電源１４から通電することにより発生する電磁力を利用して、モータ１２の回転運動を制御する。より具体的には、電磁ブレーキ１１は、ブレーキコイル１１ａが通電状態となったときに、モータ１２の回転を停止させるようにブレーキがかかる励磁作動形ブレーキである。
【００１４】
また、電磁ブレーキ１１は、制御部２１から入力された制御信号に基づいて、動作が制御される。なお、電磁ブレーキ１１は、制御部２１の制御信号に応じて、安定化電源２３から一定の電圧となるように制御された電圧を受けて動作する。
【００１５】
モータ１２は、電源から電力が供給されることにより軸が回転動作を行う。これにより、ロボットを動作させることができる。より具体的には、モータ１２は、制御部２１が生成した制御指令に応じて、出力部２２から出力された所定の電流、電圧を有する電力が入力されることにより駆動する。
【００１６】
エンコーダ１３は、駆動しているモータ１２の回転数や回転方向の取得を行う。ここでは、エンコーダ１３には、エンコーダ１３の温度を計測可能な温度センサ１５が設けられているものとして説明する。エンコーダ１３は、取得した回転数や回転方向等の情報を、制御部２１に出力する。さらに、温度センサ１５は、取得した温度の情報を制御部２１に出力する。
【００１７】
なお後述するように、温度センサ１５では、電磁ブレーキ１１のブレーキコイル１１ａに通電する直前のエンコーダ１３の温度を取得可能であるものとする。
【００１８】
制御部２１は、モータ１２を制御するための制御信号を生成する。より具体的には、制御部２１は、制御信号を出力部２２、安定化電源２３、及び兆候データを算出する第２の演算部２６に対して出力する。これにより、出力部２２から所定の電力をモータ１２に供給させ、安定化電源２３から電磁ブレーキ１１に対して安定した電圧を供給させる。また制御部２１は、エンコーダ１３により出力されたモータ１２の駆動状態の情報、及び、エンコーダ１３の温度情報の入力を受ける。なお、制御部２１は、エンコーダ１３の温度情報を、ブレーキコイル１１ａの温度補正値を算出する第１の演算部２５に出力する。
【００１９】
なお、図１において制御部２１は、出力部２２、安定化電源２３と一体であるように記載しているが、別々の箇所に配置される構成であってもよい。
【００２０】
出力部２２は、電力の増幅器及び電力の出力機構を備える。例えば出力部２２は、制御部２１から入力された制御信号に基づき、外部の電源（図示せず）から供給された電流や電圧の増幅等の調整を行い、調整した電力をモータ１２に出力する。
【００２１】
安定化電源２３は、制御部２１から入力された制御信号に応じて、安定した電圧を有する電力を、電磁ブレーキ１１に出力する。
【００２２】
タイマー２４は、制御部２１に接続されており、ブレーキがＯＦＦの状態からＯＮの状態、すなわちブレーキを掛けていない状態から掛けた状態に変更する制御信号を受け、ブレーキを掛け始める状態からの経過時間を計測する。
【００２３】
第１の演算部２５は、制御部２１から入力されたエンコーダ１３の温度情報に基づいて、ブレーキコイル１１ａの温度補正値を算出する。ここで、第１の演算部２５では、タイマー２４により測定されたブレーキコイル１１ａの動作時間と、エンコーダ１３の初期温度との差によって、ブレーキコイル１１ａの温度変化量を推定する。そして第１の演算部２５では、推定された温度変化量から、ブレーキコイル１１ａの抵抗値の増減（抵抗増減率）を算出する。
【００２４】
例えば、第１の演算部２５では、ブレーキコイル１１ａの推定コイル温度やコイル抵抗増減値を以下のように算出する。ここで図２に示すように、コイルの通電時間とコイル温度の温度特性により、最小２乗法により求めた通電時間−コイル温度の特性モデル式
【数１】
2020185656.tif 000003
を導出する。
また、得たモデル式と電磁ブレーキ１１の通電前のエンコーダ１３の温度を用いて、コイル温度変化を
【数２】
2020185656.tif 000004
により求める。
さらに、求めた温度変化から
【数３】
2020185656.tif 000005
を用いて、ブレーキコイル１１ａのコイル抵抗増減率を算出する。なお、上記の式（１）〜（３）において、
【数４】
2020185656.tif 000006
である。
【００２５】
第２の演算部２６では、兆候データの算出を行う。具体的には、第２の演算部２６では、導出したコイル抵抗増減率を、電磁ブレーキ１１の吸引時間に対する係数として付与することによって温度補正を行い、
【数５】
2020185656.tif 000007
によりブレーキの磨耗量を推定できる。なお、
【数６】
2020185656.tif 000008
である。ここでモータユニット１は励磁作動形であって、吸引時間とは、典型的にはブレーキコイル１１ａに電力が供給され、電磁ブレーキ１１の動作としてアーマチュアが吸引されて摩擦面が接触してトルクが発生するまでの時間である。
【００２６】
判定部２７は、第２の演算部２６により推定した兆候データ、すなわち電磁ブレーキ１１の磨耗量が正常であるか異常であるかを判定する。例えば、判定部２７は、あらかじめ所定の閾値を設定しておき、電磁ブレーキ１１の磨耗量が閾値を超えた場合に、異常であるという判定を行う。
【００２７】
通知部２８は、判定部２７の結果の通知を行う。例えば、通知部２８にはディスプレイやスピーカーを用いることができ、画面表示や音によって通知を行うことができる。なお、通知の方法はこれらに限られない。
【００２８】
次に、図３を参照して、ロボットの異常の兆候を診断する手順の一例について説明する。
【００２９】
制御部２１は、電磁ブレーキ１１をＯＮ状態とするための制御信号をブレーキコイル１１ａとタイマー２４に出力する（Ｓ１）。このとき併せて温度センサ１５は、エンコーダ１３の温度を計測する。
【００３０】
タイマー２４は、制御部２１から制御信号を受けたことに応じて、ブレーキコイル１１ａへの通電時間の計測を開始する（Ｓ２）。
【００３１】
第１の演算部２５は、タイマー２４により取得された通電時間を利用して、温度補正係数を算出する（Ｓ３）。すなわち、第１の演算部２５は、コイル抵抗増減率を算出する。
【００３２】
第２の演算部２６は、第１の演算部２５により算出されたコイル抵抗増減率を利用して、兆候データを推定する（Ｓ４）。すなわち、第２の演算部２６は、電磁ブレーキ１１の磨耗量を推定する。
【００３３】
判定部２７は、第２の演算部２６が推定した電磁ブレーキ１１の磨耗量が所定の磨耗量以上の値になったか否かを判定する（Ｓ５）。所定の磨耗量以上であれば（Ｓ５でＹｅｓ）、通知部２８は、異常判定である旨の結果を出力する（Ｓ６）。所定の磨耗量に達していなければ（Ｓ５でＮｏ）、通知部２８は、正常判定である旨の結果を出力する（Ｓ７）。
【００３４】
このようにして、ブレーキコイル１１ａのコイル抵抗増減率とエンコーダ１３の初期温度に基づき、ブレーキコイル１１ａの温度を推定することでブレーキコイル１１ａの抵抗率を推定し、このブレーキコイル１１ａの抵抗率を利用しながら電磁ブレーキ１１の磨耗量を算出することで、電磁ブレーキ１１の異常の兆候を検出することができる。すなわち、ブレーキコイル１１ａの温度を直接測定する温度センサを追加することなく、電磁ブレーキ１１の異常の兆候を検出できるとともに、兆候判定の精度を向上させることができる。
【００３５】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。すなわち上記の記載は、説明の明確化のため、適宜、省略及び簡略化がなされており、当業者であれば、実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１            モータユニット
２            制御盤
１１            電磁ブレーキ
１１ａ            ブレーキコイル
１２            モータ
１３            エンコーダ
１４            電源
１５            温度センサ
２１            制御部
２２            出力部
２３            安定化電源
２４            タイマー
２５            第１の演算部
２６            第２の演算部
２７            判定部
２８            通知部
【図１】
2020185656.tif 000009
【図２】
2020185656.tif 000010
【図３】
2020185656.tif 000011