УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИКИ НЕИСПРАВНОСТЕЙ И СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ НЕИСПРАВНОСТЕЙ
TROUBLESHOOTING DIAGNOSTICS DEVICE AND THE PROBLEMS DIAGNOSING METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к устройству диагностики неисправностей и к способу диагностики неисправностей для выполнения диагностики неисправностей для многоосного робота.
Уровень техники
[0002] Патентный документ 1 раскрыт в качестве традиционного способа диагностики неисправностей для промышленного робота с шарнирными сочленениями. В способе диагностики неисправностей, раскрытом в патентном документе 1, в то время когда робот работает, позиция перемещения каждого вала сочленения робота и возмущающий крутящий момент, прикладываемый к валу сочленения, обнаруживаются с предварительно определенными интервалами, и вычисляется среднее значение возмущающего крутящего момента в каждой обнаруженной позиции перемещения. Затем это среднее значение и предварительно установленное пороговое значение сравниваются, и если среднее значение превышает предварительно установленное пороговое значение, определяется то, что робот испытывает проблемы с неправильной работой или неисправностями.
Список библиографических ссылок
Патентные документы
[0003] Патентный документ 1. Публикация заявки на патент (Япония) номер Hei 9-174482
Сущность изобретения
[0004] Тем не менее, возмущающий крутящий момент может отличаться в зависимости от робота, который выполняет операцию. Таким образом, необходимо устанавливать различное пороговое значение для каждого робота заранее.
[0005] Настоящее изобретение осуществлено с учетом вышеизложенной проблемы, и его задача заключается в том, чтобы предоставлять устройство диагностики неисправностей и способ диагностики неисправностей, допускающие выполнение точной диагностики неисправностей с использованием фиксированного порогового значения, независимо от которого робот выполняет операцию.
[0006] Чтобы разрешать вышеуказанную проблему, один аспект настоящего изобретения предоставляет устройство диагностики неисправностей и способ диагностики неисправностей для выполнения диагностики неисправностей для многоосного робота, который: вычисляет опорное значение возмущающего крутящего момента из каждого возмущающего крутящего момента, определенного в ходе выполнения предварительно заданной штатной операции; корректирует возмущающий крутящий момент посредством использования вычисленного опорного значения возмущающего крутящего момента; и выполняет диагностику неисправностей посредством сравнения скорректированного возмущающего крутящего момента и порогового значения.
Краткое описание чертежей
[0007] Фиг. 1 является блок-схемой, иллюстрирующей общую конфигурацию системы 100 диагностики неисправностей, включающей в себя устройство 23 диагностики неисправностей согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 2 является блок-схемой, иллюстрирующей подробности способа вычисления возмущающего крутящего момента (Tq).
Фиг. 3 является блок-схемой, иллюстрирующей подробности части 18a вычислительной обработки на фиг. 1.
Часть (a) по фиг. 4 является графиком, иллюстрирующим изменения на основе временных рядов в возмущающих крутящих моментах (Tqa, Tqb), а часть (b) по фиг. 4 является графиком, иллюстрирующим скорректированные возмущающие крутящие моменты (Tqa', Tqb') в случае, если репрезентативное значение является средним значением возмущающего крутящего момента (Tq), и величина изменения является среднеквадратическим отклонением возмущающего крутящего момента (Tq).
Часть (a) по фиг. 5 является графиком, иллюстрирующим изменения на основе временных рядов в возмущающих крутящих моментах (Tqa, Tqb), который является идентичным части (a) по фиг. 4, а часть (b) по фиг. 5 является графиком, иллюстрирующим скорректированные возмущающие крутящие моменты (Tqa', Tqb') в случае, если репрезентативное значение является наименьшим значением возмущающего крутящего момента (Tq), и величина изменения является разностью между наибольшим значением и наименьшим значением возмущающего крутящего момента (Tq).
Фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей способ диагностики неисправностей согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 7 является блок-схемой, иллюстрирующей общую конфигурацию системы 200 диагностики неисправностей, включающей в себя устройство 23 диагностики неисправностей согласно второму варианту осуществления.
Фиг. 8 является блок-схемой, иллюстрирующей подробности части 18b вычислительной обработки на фиг. 7.
Фиг. 9 является графиком, поясняющим способ прогнозирования нормального значения (R') возмущающего крутящего момента без учета компонента сезонных колебаний.
Фиг. 10 является графиком, поясняющим аппроксимацию компонента сезонных колебаний, присутствующего в возмущающем крутящем моменте, с помощью синусоидальной волны.
Фиг. 11 является графиком, поясняющим способ прогнозирования нормального значения (R') возмущающего крутящего момента с учетом компонента сезонных колебаний.
Фиг. 12 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей пример способа задания порогового значения (α) во втором варианте осуществления.
Фиг. 13 является графиком, иллюстрирующим пример, в котором который возмущающий крутящий момент (Tq) значительно уменьшает вследствие реализации ремонта или техобслуживания.
Подробное описание вариантов осуществления
[0008] Ниже описываются некоторые варианты осуществления с использованием настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи. Идентичные части, проиллюстрированные в иллюстрации чертежей, обозначаются посредством идентичных ссылок с номерами, и их описание опускается.
[0009] Первый вариант осуществления
Ниже описывается общая конфигурация системы 100 диагностики, включающей в себя устройство 23 диагностики неисправностей согласно первому варианту осуществления, со ссылкой на фиг. 1. Система 100 диагностики неисправностей формируется из робота 1, устройства 23 диагностики неисправностей и устройства 4 управления производством. Устройство 23 диагностики неисправностей включает в себя модуль 2 управления роботом и модуль 3 диагностики неисправностей.
[0010] Робот 1 представляет собой программируемый обучением робот на основе многоосной машины в качестве примера многоосного робота. Робот 1 включает в себя системы моторного привода в качестве валов сочленения, представляющие собой рабочие валы. Рука 5 робота приводится в действие посредством сервомотора 6 (в дальнейшем называемого просто "мотором") через редуктор 8. К мотору 6 присоединяется импульсный кодер 7 (импульсный генератор или датчик позиции), представляющий собой компонент для обнаружения его позиции угла поворота и частоты вращения.
[0011] Модуль 2 управления роботом включает в себя функциональную интегрированную часть 9 управления, часть 24 обнаружения позиции, часть 10 связи, часть 11 сервоуправления (пример части определения крутящего момента) и часть 14 сервоусиления. Часть 11 сервоуправления приводит в действие мотор 6 через часть 14 сервоусиления при приеме команды из высокоуровневой функциональной интегрированной части 9 управления. Импульсный кодер 7, присоединяемый к мотору 6, формирует контур обратной связи для процесса управления позицией угла поворота и частотой вращения мотора 6 между ним и частью 11 сервоуправления.
[0012] Часть 11 сервоуправления включает в себя процессор, который выполняет процесс управления позицией угла поворота, частотой вращения и током мотора 6, ROM, которое сохраняет управляющую программу, и энергонезависимое устройство хранения данных, которое сохраняет предварительно установленные значения и различные параметры. Часть 11 сервоуправления также включает в себя RAM, которое временно сохраняет данные в ходе процесса вычисления, регистр, который подсчитывает импульсы обратной связи по позиции из импульсного кодера 7, чтобы обнаруживать абсолютную позицию угла поворота мотора 6 и т.д.
[0013] Часть 11 сервоуправления формирует схему, которая определяет возмущающие крутящие моменты (Tq), прикладываемые к валам сочленения посредством инструктирования процессору выполнять предварительно установленную компьютерную программу. Часть 11 сервоуправления включает в себя часть 12 вычисления возмущающего крутящего момента и часть 13 получения данных состояния в качестве вышеуказанной схемы.
[0014] Часть 13 получения данных состояния регулярно собирает различные данные по состоянию приведения в действие каждого вала сочленения робота 1 (данные, указывающие позицию угла поворота, частоту вращения и ток). Часть 12 вычисления возмущающего крутящего момента вычисляет возмущающий крутящий момент (Tq) на основе данных, полученных посредством части 13 получения данных состояния. Возмущающий крутящий момент (Tq), вычисленный посредством части 12 вычисления возмущающего крутящего момента, выводится в модуль 3 диагностики неисправностей через часть 10 связи. При этой конфигурации, часть 11 сервоуправления имеет форму того, что называется программным сервомеханизмом. Следует отметить, что ниже описываются подробности способа вычисления возмущающего крутящего момента (Tq) со ссылкой на фиг. 2. Возмущающий крутящий момент (Tq) означает разность между значением команды управления крутящим моментом для мотора 6 и крутящим моментом, сформированным посредством мотора 6.
[0015] Следует отметить, что системы моторного привода, аналогичные системе на фиг. 1, требуются в числе равном числу валов сочленения, включенных в робот 1. Тем не менее, на фиг. 1, только система моторного привода для одного вала проиллюстрирована, и иллюстрация других систем моторного привода опускается. Кроме того, зубчатая передача переключения скорости размещается между мотором 6 и редуктором 8 на фиг. 1 в некоторых случаях.
[0016] Часть 24 обнаружения позиции обнаруживает позицию перемещения вала сочленения, содержащего мотор 6, из абсолютной позиции угла поворота мотора 6, полученной посредством части 13 получения данных состояния. Данные, указывающие позицию перемещения вала сочленения, обнаруженную посредством части 24 обнаружения позиции, выводятся в модуль 3 диагностики неисправностей через часть 10 связи в ассоциации с данными, указывающими возмущающий крутящий момент (Tq). Информация относительно позиции перемещения вала сочленения и возмущающего крутящего момента, которые ассоциированы друг с другом, передается в модуль 3 диагностики неисправностей.
[0017] С учетом расположения на более высоком уровне относительно части 11 сервоуправления и части 24 обнаружения позиции, функциональная интегрированная часть 9 управления имеет прямое управление работой робота 1. Часть 10 связи обменивается обязательными данными с частью 15 связи модуля 3 диагностики неисправностей, которая описывается ниже, например, через LAN и т.п.
[0018] Модуль 3 диагностики неисправностей включает в себя часть 15 связи, базу 16 данных опорных значений, базу 17 данных возмущающих крутящих моментов и часть 18a вычислительной обработки. Часть 15 связи обменивается обязательными данными с частью 10 связи вышеописанного модуля 2 управления роботом и частью 20 связи устройства 4 управления производством, например, через LAN и т.п.
[0019] База 17 данных возмущающих крутящих моментов последовательно сохраняет фрагменты данных, указывающих возмущающие крутящие моменты (Tq), ассоциированные с позициями перемещения валов сочленения, которые передаются из модуля 2 управления роботом. Предыдущие возмущающие крутящие моменты (Tq) накапливаются в базе 17 данных возмущающих крутящих моментов.
[0020] Часть 18a вычислительной обработки активно выполняет диагностику неисправностей для робота 1 на основе возмущающих крутящих моментов (Tq), сохраненных в базе 17 данных возмущающих крутящих моментов. Часть 18a вычислительной обработки оснащена функцией запоминающего устройства и временно сохраняет данные, полученные посредством осуществления доступа к базе 17 данных возмущающих крутящих моментов, и выполняет диагностику неисправностей на основе этих данных. Ниже описываются подробности части 18a вычислительной обработки со ссылкой на фиг. 3.
[0021] Устройство 4 управления производством представляет собой устройство, которое управляет производственной информацией, включающей в себя, например, рабочие ситуации технологических линий на заводе и т.п., и включает в себя часть 20 связи и базу 21 данных производственной информации. Часть 20 связи обменивается обязательными данными с частью 15 связи модуля 3 диагностики неисправностей, например, через LAN и т.п. База 21 данных производственной информации имеет функцию сохранения различных фрагментов собранной производственной информации. Таким образом, различные предыдущие фрагменты производственной информации накапливаются в базе 21 данных производственной информации. Следует отметить, что фрагменты производственной информации включают в себя информацию относительно экстренной остановки робота 1 и прилагаемого оборудования, информацию относительно записей технического обслуживания и т.п.
[0022] Ниже описывается пример способа вычисления возмущающего крутящего момента (Tq) со ссылкой на фиг. 2. Часть 12 вычисления возмущающего крутящего момента различает фактическую частоту Vr вращения мотора 6, вычисленную из сигнала обратной связи по частоте вращения из импульсного кодера 7, чтобы вычислять ускорение. Часть 12 вычисления возмущающего крутящего момента умножает это ускорение на все инерции J, прикладываемые к мотору 6, чтобы вычислять ускоряющий крутящий момент Ta. Затем часть 12 вычисления возмущающего крутящего момента вычитает ускоряющий крутящий момент Ta из команды Tc управления крутящим моментом для мотора 6, вычисленной с помощью процесса циклического определения частоты вращения посредством части 11 сервоуправления. Из значения, получающегося в результате вычитания, дополнительно вычитается момент M, чтобы вычислять возмущающий крутящий момент Tb. После этого, предварительно определенный процесс фильтрации выполняется для того, чтобы удалять возмущения нерегулярные компоненты, чтобы получать "возмущающий крутящий момент (Tq)". Посредством инструктирования части 11 сервоуправления выполнять такую обработку в предварительно определенных интервалах дискретизации, могут последовательно определяться возмущающие крутящие моменты (Tq).
[0023] Более конкретно, часть 11 сервоуправления включает в себя регистр, и этот регистр находит абсолютную позицию мотора 6 посредством подсчета импульсов обратной связи по позиции из импульсного кодера 7 в предварительно определенных интервалах дискретизации. Таким образом, часть 11 сервоуправления обнаруживает абсолютную позицию мотора 6 посредством регистра и, из абсолютной позиции мотора 6, находит позицию угла поворота (позицию перемещения) вала сочленения, приводимого в действие посредством мотора 6. Дополнительно, часть 11 сервоуправления выполняет обработку на фиг. 2, как описано выше, чтобы вычислять возмущающий крутящий момент (Tq).
[0024] Ниже описываются подробности части 18a вычислительной обработки со ссылкой на фиг. 3. Часть 18a вычислительной обработки включает в себя микропроцессор и формирует последовательность схем вычислительной обработки для выполнения диагностики неисправностей для робота 1 на основе его возмущающих крутящих моментов посредством выполнения предварительно установленной программы. Часть 18a вычислительной обработки включает в себя схему 25 определения штатных операций, схему 26 вычисления опорных значений, схему 27 коррекции крутящего момента и схему 28 диагностики неисправностей в качестве последовательности схем вычислительной обработки.
[0025] Схема 25 определения штатных операций определяет то, выполняет или нет робот 1 предварительно заданную штатную операцию, из позиций перемещения валов сочленения, обнаруженных посредством части 24 обнаружения позиции. "Штатная операция" означает операцию из числа операций, выполняемых посредством робота 1, контент которых является общим для множества роботов. Например, штатная операция может представлять собой операцию шлифовки для шлифовки наконечника сварочного пистолета, чтобы обновлять ее. Позиции перемещения валов сочленения робота 1 в ходе выполнения этой операции шлифовки заданы заранее. Таким образом, схема 25 определения штатных операций может определять то, выполняет или нет робот 1 предварительно заданную штатную операцию, из позиций перемещения валов сочленения, обнаруженных посредством части 24 обнаружения позиции. Схема 25 определения штатных операций считывает данные по позициям перемещения валов сочленения, ассоциированным с возмущающими крутящими моментами, из базы 17 данных возмущающих крутящих моментов, и определяет то, выполняется или нет штатная операция, из позиций перемещения валов сочленения.
[0026] Схема 26 вычисления опорных значений вычисляет опорные значения возмущающего крутящего момента из каждого возмущающего крутящего момента (Tq), определенного в ходе выполнения штатной операции. Схема 26 вычисления опорных значений считывает возмущающие крутящие моменты, ассоциированные с позициями перемещения валов сочленения, определенных как выполняющие штатную операцию, из базы 17 данных возмущающих крутящих моментов. Из каждого возмущающего крутящего момента (Tq), считанного таким способом, схема 26 вычисления опорных значений вычисляет репрезентативное значение возмущающего крутящего момента (Tq) и величину изменения возмущающего крутящего момента (Tq) в качестве опорных значений возмущающего крутящего момента. Репрезентативное значение возмущающего крутящего момента (Tq) может быть средним значением, медианой или интегралом возмущающего крутящего момента (Tq), определенного в ходе выполнения штатной операции. Величина изменения возмущающего крутящего момента (Tq) может быть дисперсией, отклонением, среднеквадратическим отклонением или разностью между наибольшим значением и наименьшим значением возмущающего крутящего момента (Tq), определенного в ходе выполнения штатной операции.
[0027] Схема 27 коррекции крутящего момента корректирует возмущающий крутящий момент (Tq) посредством использования опорных значений возмущающего крутящего момента, вычисленных посредством схемы 26 вычисления опорных значений. Возмущающий крутящий момент (Tq), который должен корректироваться, представляет собой возмущающий крутящий момент, определенный в ходе выполнения штатной операции. Возмущающий крутящий момент (Tq), скорректированный таким способом, упоминается как скорректированный возмущающий крутящий момент (Tq'). Схема 27 коррекции крутящего момента получает скорректированный возмущающий крутящий момент (Tq') посредством вычитания репрезентативного значения из возмущающего крутящего момента (Tq), определенного в ходе выполнения штатной операции, и деления значения, получающегося в результате вычитания, на величину изменения. Схема 27 коррекции крутящего момента может получать скорректированный возмущающий крутящий момент (Tq'), стандартизированный между множеством роботов 1, которые выполняют операцию.
[0028] Схема 28 диагностики неисправностей выполняет диагностику неисправностей для робота 1 посредством сравнения каждого скорректированного возмущающего крутящего момента (Tq'), полученного посредством схемы 27 коррекции крутящего момента, и порогового значения (α). В частности, схема 28 диагностики неисправностей может определять то, что робот 1 подвержен неисправности, если скорректированный возмущающий крутящий момент (Tq') превышает пороговое значение (α). В первом варианте осуществления, пороговое значение (α) является значением, уникальным для предварительно заданной штатной операции, и является значением, фиксированным независимо от того, какой робот 1 выполняет эту штатную операцию. Поскольку скорректированный возмущающий крутящий момент (Tq') является значением, стандартизированным между множеством роботов 1, пороговое значение (α) не варьируется в зависимости от робота 1.
[0029] Ниже описывается конкретный пример стандартизации возмущающего крутящего момента (Tq) через коррекцию со ссылкой на фиг. 4 и 5. Фиг. 4 иллюстрирует конкретный пример случая, в котором репрезентативное значение является средним значением возмущающего крутящего момента (Tq), и величина изменения является среднеквадратическим отклонением возмущающего крутящего момента (Tq). Часть (a) по фиг. 4 иллюстрирует изменения на основе временных рядов в возмущающих крутящих моментах (Tqa, Tqb) двух роботов 1, выполняющих штатную операцию. Поскольку роботы 1 являются различными объектами, определенные возмущающие крутящие моменты (Tqa, Tqb) значительно отличаются, даже когда они выполняют идентичную штатную операцию. В частности, разность между возмущающими крутящими моментами (Tqa, Tqb) может выражаться средними значениями (RPa, RPb) и среднеквадратическими отклонениями (VQa, VQb) возмущающих крутящих моментов (Tqa, Tqb). Таким образом, например, для возмущающего крутящего момента (Tqa), уравнение (1) используется для того, чтобы вычислять скорректированный возмущающий крутящий момент (Tqa'). Скорректированный возмущающий крутящий момент (Tqb') вычисляется аналогичным образом. Следовательно, как проиллюстрировано в части (b) по фиг. 4, могут получаться скорректированные возмущающие крутящие моменты (Tqa', Tqb'), которые стандартизированы между роботами 1.
[0030] Tqa'=(Tqa-RPa)/VQa... (1)
Посредством сравнения абсолютных значений скорректированных возмущающих крутящих моментов (Tqa', Tqb') и порогового значения (α), схема 28 диагностики неисправностей может выполнять диагностики неисправностей.
[0031] Фиг. 5 иллюстрирует конкретный пример случая, в котором репрезентативное значение является наименьшим значением (mi) возмущающего крутящего момента (Tq), и величина изменения является разностью (VQa, VQb) между наибольшим значением (Ma) и наименьшим значением (mi) возмущающего крутящего момента (Tq). Также в этом случае, схема 27 коррекции крутящего момента может корректировать возмущающий крутящий момент (Tq) посредством использования уравнения (1). Скорректированные возмущающие крутящие моменты (Tqa', Tqb') на фиг. 5 отличаются от скорректированных возмущающих крутящих моментов на фиг. 4 тем, что они стандартизированы между 0 и 1. Возмущающие крутящие моменты (Tqa, Tqb) в части (a) по фиг. 5 являются идентичными возмущающим крутящим моментам в части (a) по фиг. 4.
[0032] Ниже описывается способ диагностики неисправностей согласно первому варианту осуществления со ссылкой на блок-схему последовательности операций способа на фиг. 6. Способ диагностики неисправностей согласно первому варианту осуществления осуществляется с использованием устройства 23 диагностики неисправностей на фиг. 1.
[0033] На этапе S01, часть 13 получения данных состояния собирает различные данные по состоянию приведения в действие каждого вала сочленения робота 1 (данные, указывающие позицию угла поворота, частоту вращения и ток), и часть 12 вычисления возмущающего крутящего момента вычисляет возмущающий крутящий момент (Tq) на основе данных, полученных посредством части 13 получения данных состояния. Возмущающий крутящий момент (Tq), вычисленный посредством части 12 вычисления возмущающего крутящего момента, выводится в модуль 3 диагностики неисправностей через часть 10 связи.
[0034] На этапе S03, часть 24 обнаружения позиции обнаруживает позицию перемещения вала сочленения, содержащего мотор 6, из абсолютной позиции угла поворота мотора 6, полученной посредством части 13 получения данных состояния, с тем чтобы связывать позицию перемещения с возмущающим крутящим моментом (Tq), полученным на этапе S01.
[0035] На этапе S05, схема 25 определения штатных операций определяет то, выполняет или нет робот 1 предварительно заданную штатную операцию, из позиции перемещения вала сочленения, обнаруженной посредством части 24 обнаружения позиции. Здесь, схема 25 определения штатных операций вместо этого может определять время, чтобы выполнять штатную операцию, посредством получения расписания времени работы для процедуры работы из базы 21 данных производственной информации. Схема 26 вычисления опорных значений извлекает возмущающий крутящий момент (Tq), определенный в ходе выполнения штатной операции.
[0036] Способ переходит к этапу S07, на котором, из извлеченного возмущающего крутящего момента (Tq), схема 26 вычисления опорных значений вычисляет репрезентативное значение возмущающего крутящего момента (Tq) и величину изменения возмущающего крутящего момента (Tq) в качестве опорных значений возмущающего крутящего момента. Способ переходит к этапу S09, на котором схема 27 коррекции крутящего момента корректирует возмущающий крутящий момент (Tq) посредством использования опорных значений возмущающего крутящего момента, вычисленных посредством схемы 26 вычисления опорных значений, как проиллюстрировано на фиг. 4 и 5. В частности, схема 27 коррекции крутящего момента вычитает репрезентативное значение из возмущающего крутящего момента (Tq), определенного в ходе выполнения штатной операции, и делит значение, получающееся в результате вычитания, на величину изменения, чтобы за счет этого получать скорректированный возмущающий крутящий момент (Tq'). Схема 27 коррекции крутящего момента может получать скорректированный возмущающий крутящий момент (Tq'), стандартизированный между множеством роботов 1.
[0037] Способ переходит к этапу S11, на котором схема 28 диагностики неисправностей определяет то, превышает или нет скорректированный возмущающий крутящий момент (Tq') пороговое значение (α). Если скорректированный возмущающий крутящий момент (Tq') превышает пороговое значение (α) ("Да" на этапе S11), способ переходит к этапу S13, на котором схема 28 диагностики неисправностей определяет то, что робот 1 подвержен неисправности. Если скорректированный возмущающий крутящий момент (Tq') меньше или равен пороговому значению (α) ("Нет" на этапе S11), способ переходит к этапу S15, на котором схема 28 диагностики неисправностей определяет то, что робот 1 не подвержен неисправности. Блок-схема последовательности операций способа на фиг. 6 реализуется, как указано выше, регулярно, чтобы выполнять диагностику неисправностей.
[0038] Как описано выше, первый вариант осуществления может обеспечивать следующие преимущества.
[0039] Поскольку имеются индивидуальные различия между множеством роботов, возмущающий крутящий момент (Tq) может отличаться в зависимости от робота, даже когда они выполняют идентичную операцию. Даже в этом случае, опорные значения возмущающего крутящего момента вычисляются на основе возмущающего крутящего момента (Tq), определенного в ходе выполнения предварительно заданной штатной операции, и возмущающий крутящий момент в ходе выполнения штатной операции корректируется с использованием опорных значений возмущающего крутящего момента. Это позволяет выполнять точную диагностику неисправностей с использованием фиксированного порогового значения независимо от индивидуальных различий между роботами. Другими словами, более необязательно устанавливать различное пороговое значение для каждого робота. Дополнительно, стандартизация аналогично является возможной для множества валов сочленения, включенных в один робот.
[0040] В случае если идентичный робот выполняет множество операций с различным контентом, необходимо устанавливать различное пороговое значение для каждой операции в качестве порогового значения для выполнения диагностики неисправностей для робота. Чтобы разрешать это, опорные значения возмущающего крутящего момента вычисляются из возмущающего крутящего момента (Tq), определенного в ходе выполнения предварительно заданной штатной операции, и возмущающий крутящий момент в ходе операции, отличающейся от штатной операции, корректируется с использованием опорных значений возмущающего крутящего момента. Таким образом, можно получать скорректированный возмущающий крутящий момент (Tq'), стандартизированный между множеством различных операций. Таким образом, фиксированное пороговое значение может задаваться независимо от контента операций. Другими словами, более необязательно устанавливать различное пороговое значение для каждой операции.
[0041] Схема 26 вычисления опорных значений вычисляет репрезентативное значение возмущающего крутящего момента (Tq) и величину изменения возмущающего крутящего момента (Tq) в качестве опорных значений возмущающего крутящего момента. Схема 27 коррекции крутящего момента получает скорректированный возмущающий крутящий момент (Tq') посредством вычитания репрезентативного значения из возмущающего крутящего момента (Tq) и деления значения, получающегося в результате вычитания, на величину изменения. Таким образом, репрезентативное значение разрешает разность абсолютного значения возмущающего крутящего момента, и величина изменения разрешает разность диапазона варьирования возмущающего крутящего момента. Следовательно, можно получать скорректированный возмущающий крутящий момент (Tq'), стандартизированный между множеством различных роботов, валов сочленения или операций.
[0042] Как проиллюстрировано на фиг. 4, репрезентативное значение может быть средним значением (RPa, RPb) возмущающего крутящего момента, определенного в ходе выполнения штатной операции, и величина изменения может быть среднеквадратическим отклонением (VQa, VQb) возмущающего крутящего момента, определенного в ходе выполнения штатной операции. Таким образом, можно выполнять точную диагностику неисправностей с использованием фиксированного порогового значения.
[0043] Как проиллюстрировано на фиг. 5, репрезентативное значение может быть наименьшим значением (mia, mib) возмущающего крутящего момента, определенного в ходе выполнения штатной операции, и величина изменения может быть разностью (VQa, VQb) между наибольшим значением и наименьшим значением возмущающего крутящего момента, определенного в ходе выполнения штатной операции. Таким образом, стандартизация является возможной в диапазоне от 0 до 1, и пороговое значение (α) может задаваться фиксированно равным одному значению. Это позволяет выполнять точную диагностику неисправностей с использованием фиксированного порогового значения.
[0044] Второй вариант осуществления
В зависимости от состояния реализации ремонта или техобслуживания для робота 1, может значительно варьироваться его возмущающий крутящий момент. Например, определенный возмущающий крутящий момент (Tq) постепенно увеличивается в силу износа вследствие старения робота 1. Тем не менее, посредством реализации ремонта или техобслуживания, чтобы обновлять смазочное масло робота 1, определенный возмущающий крутящий момент (Tq) может значительно уменьшаться, как проиллюстрировано на фиг. 13. Таким образом, можно выполнять более точную диагностику неисправностей с учетом состояния реализации ремонта или техобслуживания.
[0045] Ниже описывается общая конфигурация системы 200 диагностики неисправностей, включающей в себя устройство 23 диагностики неисправностей согласно второму варианту осуществления, со ссылкой на фиг. 7. Система 200 диагностики неисправностей формируется из робота 1, устройства 23 диагностики неисправностей и устройства 4 управления производством. Система 200 диагностики неисправностей отличается от фиг. 1 тем, что ее модуль 3 диагностики неисправностей дополнительно включает в себя базу 19 данных записей технического обслуживания, и тем, что ее часть 18b вычислительной обработки имеет другую схемную конфигурацию. Помимо этого, система 200 диагностики неисправностей является идентичной фиг. 1.
[0046] База 19 данных записей технического обслуживания сохраняет информацию относительно состояния реализации ремонта или техобслуживания для робота 1 для каждого робота и каждого вала сочленения. Предыдущие данные записей технического обслуживания накапливаются в базе 19 данных записей технического обслуживания.
[0047] Ниже описываются подробности части 18b вычислительной обработки на фиг. 7 со ссылкой на фиг. 8. Часть 18b вычислительной обработки отличается от части 18a вычислительной обработки на фиг. 3 тем, что часть 18a вычислительной обработки дополнительно включает в себя схему 29 получения информации по техобслуживанию и ремонту, схему 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента и схему 31 задания пороговых значений.
[0048] Схема 29 получения информации по техобслуживанию и ремонту получает информацию относительно состояния реализации ремонта или техобслуживания для робота 1 из базы 19 данных записей технического обслуживания. Схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента прогнозирует нормальное значение возмущающего крутящего момента, которое представляет собой возмущающий крутящий момент в то время, когда робот 1 работает нормально, с учетом информации, полученной посредством схемы 29 получения информации по техобслуживанию и ремонту. Схема 31 задания пороговых значений задает пороговое значение (α) на основе нормального значения возмущающего крутящего момента, прогнозированного посредством схемы 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента.
1
1
1
1
[0049] Схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента прогнозирует нормальное значение возмущающего крутящего момента на основе данных по возмущающему крутящему моменту (Tq), полученному в течение предварительно заданного периода (первого периода). Фиг. 9 иллюстрирует возмущающий крутящий момент (Tq), полученный в течение первого периода (T). Схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента считывает данные по возмущающему крутящему моменту (Tq) из базы 17 данных возмущающих крутящих моментов. Затем схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента прогнозирует нормальное значение (R') возмущающего крутящего момента посредством использования уравнения регрессии с изменением на основе временных рядов в возмущающем крутящем моменте (Tq), полученном в течение первого периода (T). Первый период (T) составляет, например, один-три месяца. Нормальное значение (R') возмущающего крутящего момента, конечно, может прогнозироваться посредством использования возмущающего крутящего момента (Tq), полученного в течение более длительного периода по сравнению с первым периодом (T).
1
[0050] Например, с использованием метода наименьших квадратов, схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента может аппроксимировать возмущающий крутящий момент (Tq), полученный в течение первого периода (T), с помощью прямой линии (FL), чтобы находить модельное уравнение для возмущающего крутящего момента.
0
2
[0051] В случае если реализован ремонт или техобслуживание, или робот 1 установлен во второй период (Tx), предшествующий времени (t) диагностики неисправностей, схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента прогнозирует нормальное значение (R') возмущающего крутящего момента при допущении времени (t) сразу после реализации ремонта или техобслуживания или установки робота 1 в качестве времени, когда робот 1 работает нормально. Второй период (Tx) составляет, например, один год.
0
0
[0052] Хотя иллюстрация опускается, в случае если реализован ремонт или техобслуживание, или робот 1 установлен за один год или более до времени (t) диагностики неисправностей, затруднительно точно прогнозировать нормальное значение (R') возмущающего крутящего момента в то время, когда реализован ремонт или техобслуживание, либо в аналогичное время. Например, компонент сезонных колебаний, содержащийся в возмущающем крутящем моменте (Tq), не может игнорироваться. Схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента затем прогнозирует нормальное значение (R') возмущающего крутящего момента без учета компонента сезонных колебаний, с периодом, ограниченным вплоть до второго периода (Tx), предшествующего времени (t) диагностики неисправностей. Нормальное значение (R') возмущающего крутящего момента, конечно, может прогнозироваться с учетом компонентом сезонных колебаний даже в случае, если время, когда реализован ремонт или техобслуживание, составляет один год или менее назад, чтобы повышать точность прогнозирования.
0
3
0
0
3
0
3
[0053] В случае если ремонт или техобслуживание не реализован во второй период (Tx), предшествующий времени (t) диагностики неисправностей, схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента прогнозирует нормальное значение (R') возмущающего крутящего момента с компонентом сезонных колебаний, присутствующим в учитываемом возмущающем крутящем моменте (Tq). Как проиллюстрировано на фиг. 10, схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента прогнозирует нормальное значение (R') возмущающего крутящего момента при допущении предыдущего времени (t), совпадающего по сезонному колебанию (FC, FC') со временем (t) диагностики неисправностей, в качестве времени, когда робот 1 работает нормально. Например, компонент (FC, FC') сезонных колебаний, присутствующий в возмущающем крутящем моменте (Tq), может быть аппроксимирован с помощью синусоидальной волны (c x sin(2πt), имеющей период в один год). Если время (t) диагностики неисправностей представляет собой лето или зиму, предыдущее время (t), совпадающее с ним по сезонному колебанию, представляет собой лето или зиму один год (Tx) назад. Между тем, если время (t) диагностики неисправностей представляет собой весну или осень, предыдущий момент (t), совпадающий с ним по сезонному колебанию, может представлять собой осень или весну полгода (Tx/2) назад.
1
3
0
[0054] В частности, как проиллюстрировано на фиг. 10, схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента аппроксимирует компонент сезонных колебаний возмущающего крутящего момента (Tq), полученного в течение первого периода (T), с помощью синусоидальной волны (FC). Схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента создает синусоидальную волну (FC') посредством расширения синусоидальной волны (FC) вплоть до предыдущего момента, который составляет один год (Tx) или полгода назад. Таким образом, схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента может прогнозировать возмущающий крутящий момент в предыдущее время (t), совпадающее по сезонному колебанию (FC, FC') со временем (t) диагностики неисправностей. Другими словами, компонент сезонных колебаний может удаляться из возмущающего крутящего момента (Tq).
1
[0055] Схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента аппроксимирует компонент износа вследствие старения возмущающего крутящего момента (Tq), полученного в течение первого периода (T), с помощью прямой линии (FL), как показано на фиг. 9, при аппроксимации компонента сезонных колебаний возмущающего крутящего момента (Tq) с помощью синусоидальной волны. Посредством комбинирования аппроксимированной прямой линии (FL) и синусоидальной волны, может получаться функция (FCL), заданная в уравнении (2). Схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента задает коэффициенты (a, b, c) уравнения (2) посредством способа нелинейной регрессии.
[0056] FCL = a × t + b + c × sin(2πt) (2)
0
Затем схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента вычисляет возмущающий крутящий момент во второй период (Tx), предшествующий времени (t) диагностики неисправностей, в качестве нормального значения (R') возмущающего крутящего момента.
0
0
[0057] Схема 31 задания пороговых значений задает пороговое значение (α) на основе нормального значения (R') возмущающего крутящего момента, прогнозированного посредством схемы 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента. В частности, можно определять то, что неисправность возникает, если возмущающий крутящий момент (P) во время (t) диагностики неисправностей увеличен на определенное значение (k) или более относительно нормального значения (R') возмущающего крутящего момента, которое представляет собой возмущающий крутящий момент в то время, когда робот 1 работает нормально. Таким образом, схема 31 задания пороговых значений задает значение, полученное посредством суммирования определенного значения (k) с нормальным значением (R') возмущающего крутящего момента, в качестве порогового значения (α). Определенное значение (k) является общим значением для множества роботов 1.
[0058] Далее описывается способ задания порогового значения (α) во втором варианте осуществления со ссылкой на фиг. 12. На этапе S51, схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента считывает данные по возмущающему крутящему моменту (Tq), полученному в течение предварительно заданного периода (первого периода), из базы 17 данных возмущающих крутящих моментов. На этапе S53, схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента определяет то, имеется либо нет запись реализации ремонта или техобслуживания, на основе информации относительно состояния реализации ремонта или техобслуживания, полученной посредством схемы 29 получения информации по техобслуживанию и ремонту. Если имеется запись реализации ("Да" на S53), способ переходит к этапу S55, на котором схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента определяет то, истек либо нет или более один год (второй период) с момента реализации ремонта или техобслуживания. Если один год или более истек ("Да" на S55), можно определять то, что затруднительно точно прогнозировать возмущающий крутящий момент в то время, когда реализован ремонт или техобслуживание. Таким образом, как в случае, когда отсутствует запись реализации ("Нет" на S53), способ переходит к этапу S57, на котором схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента прогнозирует нормальное значение (R') возмущающего крутящего момента с учетом компонента сезонных колебаний, как проиллюстрировано на фиг. 10 и 11.
[0059] С другой стороны, если имеется запись реализации ремонта или техобслуживания в пределах одного года до времени диагностики неисправностей ("Нет" на S55), можно определять то, что можно прогнозировать возмущающий крутящий момент в то время, когда реализован ремонт или техобслуживание, без учета сезонного колебания. Таким образом, способ переходит к этапу S59, на котором схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента прогнозирует нормальное значение (R') возмущающего крутящего момента без учета компонента сезонных колебаний, как проиллюстрировано на фиг. 9.
[0060] Способ переходит к этапу S61, на котором схема 31 задания пороговых значений задает значение, полученное посредством суммирования определенного значения (k) с прогнозным нормальным значением (R') возмущающего крутящего момента, в качестве порогового значения (α). Процесс определения на этапе S11 на фиг. 6 выполняется с использованием заданного порогового значения (α).
[0061] Как описано выше, второй вариант осуществления может обеспечивать следующие преимущества.
[0062] В зависимости от состояния реализации ремонта или техобслуживания для робота 1, может значительно варьироваться его возмущающий крутящий момент (Tq). По этой причине, нормальное значение (R') возмущающего крутящего момента прогнозируется с учетом состояния реализации ремонта или техобслуживания, и пороговое значение (α) задается на основе нормального значения (R') возмущающего крутящего момента. Таким образом, можно выполнять более точную диагностику неисправностей с учетом состояния реализации ремонта или техобслуживания.
1
1
1
1
1
0
0
2
1
0
0
[0063] Как проиллюстрировано на фиг. 9-11, схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента прогнозирует нормальное значение (R') возмущающего крутящего момента на основе данных по возмущающему крутящему моменту (Tq), полученных в течение первого периода (T). Это позволяет точно прогнозировать нормальное значение (R') возмущающего крутящего момента. Например, рассмотрим сравнительный пример, в котором возмущающий крутящий момент (P) в начальный момент (t) первого периода (T) на фиг. 9 прогнозируется в качестве нормального значения возмущающего крутящего момента. В этом случае, пороговое значение является значением, полученным посредством суммирования определенного значения (k) с возмущающим крутящим моментом (P). Это пороговое значение превышает возмущающий крутящий момент (P) во время (t) диагностики неисправностей. Следовательно, в сравнительном примере, неправильно определяется то, что неисправность не возникает. Напротив, возмущающий крутящий момент (P2) во время (t) техобслуживания и ремонта до начального момента (t) на фиг. 9 прогнозируется в качестве нормального значения (R') возмущающего крутящего момента. Поскольку компонент износа вследствие старения учитывается, пороговое значение (α=R'+k) меньше порогового значения сравнительного примера и меньше возмущающего крутящего момента (P) во время (t) диагностики неисправностей. Следовательно, во втором варианте осуществления, определяется то, что неисправность возникает. То же применимо к фиг. 11.
1
[0064] Схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента прогнозирует нормальное значение (R') возмущающего крутящего момента посредством использования уравнения регрессии, включающего в себя прямую линию и функцию, представленную в уравнении 2, с изменением на основе временных рядов в возмущающем крутящем моменте (Tq), полученном в течение первого периода (T). Поскольку возмущающий крутящий момент (Tq) может быть аппроксимирован с использованием уравнения регрессии, нормальное значение (R') возмущающего крутящего момента может точно прогнозироваться.
0
[0065] В случае если ремонт или техобслуживание реализован во второй период (Tx), предшествующий времени (t) диагностики неисправностей, схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента прогнозирует нормальное значение (R') возмущающего крутящего момента при допущении времени, когда реализован ремонт или техобслуживание, в качестве времени, когда робот 1 работает нормально. Как проиллюстрировано на фиг. 13, возмущающий крутящий момент, который уменьшен сразу после реализации ремонта или техобслуживания, может считаться нормальным значением (R') возмущающего крутящего момента. Таким образом, можно выполнять точную диагностику неисправностей даже в случае, если возмущающий крутящий момент увеличен в силу износа вследствие старения.
[0066] В случае если ремонт или техобслуживание не реализован во второй период, предшествующий времени диагностики неисправностей, схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента прогнозирует нормальное значение возмущающего крутящего момента с учетом сезонного колебания возмущающего крутящего момента. Схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента допускает предыдущее время, совпадающее по сезонному колебанию со временем диагностики неисправностей, в качестве времени, когда робот 1 работает нормально. Посредством учета сезонного колебания возмущающего крутящего момента, можно точно прогнозировать предыдущий возмущающий крутящий момент, сформированный за длительное время до времени диагностики неисправностей.
[0067] Как проиллюстрировано на фиг. 11, схема 30 прогнозирования нормальных значений крутящего момента использует функцию (FCL), которая комбинирует синусоидальную волну, аппроксимирующую сезонное колебание, и прямую линию, аппроксимирующую износ вследствие старения, в качестве уравнения регрессии. Это позволяет удалять компонент сезонных колебаний и за счет этого точно прогнозировать нормальное значение (R') возмущающего крутящего момента.
[0068] Хотя выше описаны варианты осуществления настоящего изобретения, не следует понимать, что подробное описание и чертежи, составляющие часть этого раскрытия сущности, ограничивают это изобретение. Различные альтернативные варианты осуществления, примеры и рабочие технологии должны становиться очевидными для специалистов в данной области техники из этого раскрытия сущности.
Список номеров ссылок
[0069] 1 - робот
2 - модуль управления роботом
3 - модуль диагностики неисправностей
6 - сервомотор (мотор)
11 - часть сервоуправления (часть определения крутящего момента)
23 - устройство диагностики неисправностей
24 - часть обнаружения позиции
25 - схема определения штатных операций
26 - схема вычисления опорных значений
27 - схема коррекции крутящего момента
28 - схема диагностики неисправностей
29 - схема получения информации по техобслуживанию и ремонту
30 - схема прогнозирования нормальных значений крутящего момента
31 - схема задания пороговых значений
FC - сезонное колебание (синусоидальная волна)
FCL - функция
R' - нормальное значение возмущающего крутящего момента
Tq - возмущающий крутящий момент
Tq' - скорректированный возмущающий крутящий момент
1
T - первый период
Tx - второй период
α - пороговое значение