(57)【要約】【課題】コストを抑えつつ、異常を正確に判定できること。【解決手段】回転検出手段又は変換手段の異常判定装置は、モータと、該モータに対し回転指令値を送信する制御手段と、モータの回転情報を検出する回転検出手段と、回転検出手段により検出された回転情報をデジタル値に変換し該変換した信号を、制御手段に対して出力する変換手段と、制御手段からモータに対して第１所定値以上の回転指令値が送信され、かつ、変換手段から所定周期前に出力される信号と、今回出力される信号と、の差分の絶対値が第２所定値以下である場合に、回転検出手段及び変換手段のうちの少なくとも一方が異常であると判定する異常判定手段と、を備えている。【選択図】図１
2018170827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
該モータに対し回転指令値を送信する制御手段と、
前記モータの回転情報を検出する回転検出手段と、
前記回転検出手段により検出された回転情報をデジタル値に変換し該変換した信号を、前記制御手段に対して出力する変換手段と、
前記制御手段から前記モータに対して第１所定値以上の回転指令値が送信され、かつ、前記変換手段から所定周期前に出力される信号と、今回出力される信号と、の差分の絶対値が第２所定値以下である場合に、前記回転検出手段及び前記変換手段のうちの少なくとも一方が異常であると判定する異常判定手段と、
を備える、
ことを特徴とする回転検出手段又は変換手段の異常判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータユニット等が備えるモータの回転数を検出する回転検出手段や回転検出手段が出力した信号をデジタル値に変換する変換手段の異常を判定する回転検出手段又は変換手段の異常判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転を検出する回転検出手段からの信号値が許容範囲外である場合に、その信号値に応じてモータの異常を判定する異常判定装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−０８２９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、ロボットなどがモータを駆動させる際、重量物の持上げや外力による推進の妨げなどによりモータの回転が反力を受けて抑制され、モータに対する回転指令値と回転検出手段により検出された回転とが一致しないことがある。このため、実際には、回転検出手段自体は、正常であるにもかかわらず、異常と判定される虞がある。なお、回転検出手段などを二重系にすることで、異常を容易に判定できるが、この場合、コスト増加を招くこととなる。
【０００５】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、コストを抑えつつ、異常を正確に判定できる回転検出手段又は変換手段の異常判定装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
モータと、
該モータに対し回転指令値を送信する制御手段と、
前記モータの回転情報を検出する回転検出手段と、
前記回転検出手段により検出された回転情報をデジタル値に変換し該変換した信号を、前記制御手段に対して出力する変換手段と、
前記制御手段から前記モータに対して第１所定値以上の回転指令値が送信され、かつ、前記変換手段から所定周期前に出力される信号と、今回出力される信号と、の差分の絶対値が第２所定値以下である場合に、前記回転検出手段及び前記変換手段のうちの少なくとも一方が異常であると判定する異常判定手段と、
を備える、
ことを特徴とする回転検出手段又は変換手段の異常判定装置
である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、コストを抑えつつ、異常を正確に判定できる回転検出手段又は変換手段の異常判定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る異常判定装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る異常判定方法のフローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る異常判定装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施形態に係る異常判定装置１は、例えば、ロボットなどに搭載されている。
【００１０】
本実施形態に係る異常判定装置１は、例えば、ロボットの関節部などを駆動するモータ２と、モータ２に対し回転指令値を送信するＣＰＵ３と、モータ２の回転情報を検出する回転検出部４と、モータ２を駆動するモータドライブ部５と、ロボットの異常を判定する異常判定部６と、メモリ７と、を備えている。
【００１１】
異常判定装置１は、例えば、制御処理、演算処理等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）３、ＣＰＵ３によって実行される制御プログラム、演算プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）からなるメモリ７、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部（Ｉ／Ｆ）、などからなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。ＣＰＵ３、メモリ７、及びインターフェイス部は、データバスなどを介して相互に接続されている。
【００１２】
ロボットは、例えば、単数あるいは複数の関節部を有する関節型のロボットアームや脚式ロボットである。モータ２は、例えば、ロボットの関節部に設けられ、関節部を回転駆動するサーボモータである。
【００１３】
ＣＰＵ（Central Processing Unit）３は、制御手段の一具体例である。ＣＰＵ３は、例えば、モータ２に対し回転指令値を送信することで、モータ２をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する。
【００１４】
ＣＰＵ３は、例えば、モータ制御部３１と、キャリア変調部３２と、を有している。モータ制御部３１は、モータ２を制御するための制御信号を生成し、キャリア変調部３２に出力する。キャリア変調部３２は、モータ制御部３１からの制御信号に応じて、モータ２の回転を指示するスイッチングDuty信号（ＰＷＭ−Ｄｕｔｙ）を、出力端子を介して、モータドライブ部５に出力する。
【００１５】
回転検出部４は、例えば、ロボットの関節部などに設けられている。回転検出部４は、レゾルバ４１と、ＲＤ変換部４２と、を有している。レゾルバ４１は、回転検出手段の一具体例である。レゾルバ４１は、モータ２の回転角を検出し、ＲＤ変換部４２に出力する。ＲＤ変換部４２は、変換手段の一具体例である。ＲＤ変換部４２は、レゾルバ４１からの回転角をデジタル値に変換し、該変換した信号を、周期的にＣＰＵ３の入力端子に対して出力する。
【００１６】
モータドライブ部５は、ドライブ部５１と、インバータ５２と、を有している。ドライブ部５１は、キャリア変調部３２からのスイッチングDuty信号に応じて矩形状のパルス波信号を生成し、インバータ５２に出力する。インバータ５２は、ドライブ部５１から出力された交流信号を直流信号に変換し、正弦波状のパルス波信号としてモータ２に出力する。
【００１７】
ところで、例えば、ロボットなどがモータを駆動させて物体を把持する際、モータはその物体から反力を受けて回転し、モータに対する回転指令値と、レゾルバにより検出された回転と、が一致しないことがある。このため、実際には、レゾルバ自体は、正常であるにもかかわらず、異常と判定される虞がある。また、ＲＤ変換部４２についても、例えば、一定値を出力する出力固定などの故障が想定される。なお、レゾルバ及びＲＤ変換部を二重系にすることで、異常を容易に判定できるが、この場合、コスト増加を招くこととなる。
【００１８】
これに対し、本実施形態に係る異常判定装置１は、ＣＰＵ３からモータ２に対して第１所定値以上の回転指令値が送信され、かつ、ＲＤ変換部４２から所定周期前に出力される信号と、今回出力される信号と、の差分の絶対値が第２所定値以下である場合に、レゾルバ４１及びＲＤ変換部４２のうちの少なくとも一方が異常であると判定する異常判定部６を備える。なお、異常判定部６は、異常判定手段の一具体例である。
【００１９】
ＣＰＵ３からモータ２を回転させる回転指令値が送信されているにもかかわらず、レゾルバ４１で検出される回転角度に変化がなければ、レゾルバ４１及びＲＤ変換部４２のうちの少なくとも一方が異常であると判断できる。したがって、例えば、ロボットアームがモータ２を駆動させて物体を把持する際、モータ２がその物体から反力を受けて回転するような場合でも、レゾルバ４１及びＲＤ変換部４２自体が異常であるか否かを正確に判定できる。また、レゾルバ４１などを二重系にする必要がないため、コストを抑制できる。すなわち、コストを抑えつつ、レゾルバ４１及びＲＤ変換部４２の異常を正確に判定できる。
【００２０】
なお、規格（国際規格ＩＥＣ６１５０８など）に従った設計を行えばモータ２はメカ機構として故障検知不要な構成として扱うことができる。本実施形態において、このような前提の基で、モータ２以外のレゾルバ４１及びＲＤ変換部４２のみの異常の判定を行っている。
【００２１】
図２は、本実施形態に係る異常判定方法のフローを示すフローチャートである。なお、図２に示す処理フローは、例えば、所定時間毎に繰返し実行される。異常判定装置１がロボットの異常監視を開始すると（ステップＳ１０１）、異常判定部６は、ＣＰＵ３のキャリア変調部３２から出力されるスイッチングDuty信号に基づいて、ＣＰＵ３の回転指令値が第１所定値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。なお、第１所定値には、例えば、０又は０に近い値が設定され、メモリ７に予め記憶されている。
【００２２】
異常判定部６は、ＣＰＵ３の回転指令値が第１所定値以上であると判断した場合（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、回転検出部４のＲＤ変換部４２から所定周期前に出力される信号と今回出力される信号との差分の絶対値が第２所定値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。例えば、異常判定部６は、ＲＤ変換部４２から１周期前に出力される信号θｎ−１と今回出力される信号θｎとの差分の絶対値｜θｎ−１−θｎ｜が０以下であるか否かを判断する。第２所定値には、上述の如く、例えば、０又は０に近い値が設定され、メモリ７に予め記憶されている。また、所定周期には、例えば、１周期が設定されているが、これに限定されず、例えば、２周期あるいは３周期以上が設定されていてもよい。
【００２３】
一方、異常判定部６は、ＣＰＵ３の回転指令値が第１所定値以上でないと判断した場合（ステップＳ１０２のＮＯ）、カウンタ値Ｔに０を設定し（Ｔ＝０）（ステップＳ１０４）、本処理を終了する。なお、カウンタ値Ｔは、初期値として０が設定され、メモリ７に記憶されている。
【００２４】
異常判定部６は、回転検出部４のＲＤ変換部４２から所定周期前に出力される信号と今回出力される信号との差分の絶対値が第２所定値以下であると判断すると（ステップＳ１０３のＹＥＳ）、メモリ７のカウンタ値Ｔに１を加算（Ｔ＋１→Ｔ）する（ステップＳ１０５）。
【００２５】
一方、異常判定部６は、回転検出部４のＲＤ変換部４２から所定周期前に出力される信号と今回出力される信号との差分の絶対値が第２所定値以下でないと判断すると（ステップＳ１０３のＮＯ）、レゾルバ４１及びＲＤ変換部４２が正常であると判断し（ステップＳ１０６）、本処理を終了する。この場合、ＣＰＵ３の回転指令値が第１所定値以上であり、ＣＰＵ３からモータ２を回転させる回転指令値が送信されている。この状態で、ＲＤ変換部４２から所定周期前に出力される信号と今回出力される信号との差分の絶対値が第２所定値より大きく、回転指令値に応じて、レゾルバ４１で検出される回転角度が変化している。したがって、レゾルバ４１及びＲＤ変換回が正常であると判断できる。
【００２６】
異常判定部６は、メモリ７のカウンタ値Ｔが第３所定値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０７）。
【００２７】
ＣＰＵ３の回転指令値が第１所定値以上であり、ＣＰＵ３からモータ２を回転させる回転指令値が送信されている。この状態で、ＲＤ変換部４２から所定周期前に出力される信号と今回出力される信号との差分の絶対値が第２所定値以下であり、レゾルバ４１で検出される回転角度に変化がない。したがって、レゾルバ４１及びＲＤ変換部４２のうちの少なくとも一方に異常が発生している。上記カウンタ値Ｔの判断処理では、この異常状態が、一定時間継続しているかを判断している。このように、一定時間、異常状態が継続した場合のみを異常と判断することで、ノイズなどの影響を抑制し、より高精度に異常判定を行うことができる。第３所定値は、例えば、上記ノイズの影響を考慮して実験的に求めた最適な値が設定され、メモリ７に予め記憶されている。
【００２８】
異常判定部６は、メモリ７のカウンタ値Ｔが第３所定値以上であると判断した場合（ステップＳ１０７のＹＥＳ）、レゾルバ４１及びＲＤ変換部４２のうちの少なくとも一方が異常であると判定する（ステップＳ１０８）。異常判定部６は、異常と判定すると、例えば、警告装置８を用いてユーザに対して警告を行っても良い。警告装置８としては、例えば、警告音を出力するスピーカ、警告表示を行う表示装置、警告灯を点灯／点滅させるライト装置、などが含まれる。これにより、ユーザは、レゾルバ４１及びＲＤ変換部４２の異常を容易に認識することができる。
【００２９】
異常判定部６は、メモリ７のカウンタ値Ｔが第３所定値以上でないと判断した場合（ステップＳ１０７のＮＯ）、上記（ステップＳ１０２）に戻る。
【００３０】
以上、本実施形態に係る異常判定装置１は、ＣＰＵ３からモータ２に対して第１所定値以上の回転指令値が送信され、かつ、ＲＤ変換部４２から所定周期前に出力される信号と、今回出力される信号と、の差分の絶対値が第２所定値以下である場合に、レゾルバ４１及びＲＤ変換部４２のうちの少なくとも一方が異常であると判定する。これにより、例えば、ロボットアームがモータ２を駆動して物体を把持する際、モータ２はその物体から反力を受けて回転するような場合でも、レゾルバ４１及びＲＤ変換部４２自体が異常であるか否かを正確に判定できる。また、レゾルバ４１を二重系にする必要がないため、コストを抑制できる。すなわち、コストを抑えつつ、レゾルバ４１及びＲＤ変換部４２の異常を正確に判定できる。
【００３１】
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。
【００３２】
上記実施形態において、異常判定装置１の異常判定部６は、ロボットに搭載されるレゾルバ４１及びＲＤ変換部４２の異常を判定しているが、これに限定されない。異常判定部６は、任意の装置に搭載されるレゾルバ４１及びＲＤ変換部４２の異常を判定してもよい。
【００３３】
上記実施形態において、回転検出手段として、レゾルバ４１が適用されているが、これに限定されず、例えば、光学式のエンコーダなどの他の角度センサが適用されてもよい。
【００３４】
上記実施形態において、異常判定部６は、レゾルバ４１から回転角をデジタル化し、該デジタル化した回転角と、ＲＤ変換部４２から出力される回転角と、を比較することで、レゾルバ４１及びＲＤ変換部４２のうちの少なくとも一方を異常と判定してもよい。異常判定部６は、例えば、両方の回転角が一致しない場合、レゾルバ４１及びＲＤ変換部４２のうちの少なくとも一方を異常と判定する。
【００３５】
本発明は、例えば、図２に示す処理を、ＣＰＵ３にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
【００３６】
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。
【００３７】
プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【符号の説明】
【００３８】
１  異常判定装置、２  モータ、３  ＣＰＵ、４  回転検出部、５  モータドライブ部、６  異常判定部、７  メモリ、８  警告装置、３１  モータ制御部、３２  キャリア変調部、４１  レゾルバ、４２  変換部、５１  ドライブ部、５２  インバータ
【図１】
2018170827.tif 000003
【図２】
2018170827.tif 000004