JPH06344293A - 産業用ロボットの故障診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボット本体に内蔵したアンプの故障原因を
自動的に短時間で診断しうる産業用ロボットの故障診断
装置を提供すること。 【構成】 動作内容を記憶するアンプ１を備えたロボッ
ト本体２をコントローラ３を介して外部コンピュータ１
０に接続したシステムにおいて、その外部コンピュータ
１０に、アンプ１の故障の発生を検出するコントローラ
故障診断部１５と、故障時のアンプ１のデータを取り込
むアンプデータ取得部１２と、機械系・制御系パラメー
タによりシミュレーション波形を生成する解析シミュレ
ート部１３と、シミュレーション波形と故障波形とをニ
ューラル・ネットワークを用いて比較する波形比較部１
４と、シミュレーション波形と故障波形とが一致すると
きに内蔵したパラメータ・原因関連テーブル１７をルッ
クアップして故障原因を診断する波形原因診断部１６と
を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットの故障
診断装置に係り、特に故障原因の診断を行いうるように
したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、位置指令、速度指令、位置フィー
ドバック、速度フィードバック、電流値等の動作内容を
記憶できるサーボアンプ（以下単にアンプという）を備
えた産業用ロボット（以下単にロボットという）におけ
るアンプの故障診断装置はたとえば図５に示すように構
成されている。すなわち、アンプ１を内蔵したロボット
本体２はコントローラ３を介して外部コンピュータ４に
接続されており、このコンピュータ４には、アンプ１の
故障の発生の有無を診断する故障診断部５と、アンプ１
の状態を読み出すアンプデータ取得部６とが設けられて
いる。アンプ１に故障が発生すると、コンピュータ４の
故障診断部５はコントローラ３からの異常信号によりア
ンプ１に故障が発生したことを検知し、これを受けてア
ンプデータ取得部６は故障発生時のアンプ１の状態をメ
モリから読み出す。そして、このデータに基づいてオペ
レータは試行錯誤により故障の原因を推測していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の故障診断装置にあっては、結局のところオペ
レータが試行錯誤により故障原因を究明することになる
ので、一般に故障の修復に時間がかかる。しかも、原因
の推測にあたってはオペレータの経験や知識に負うとこ
ろが大きいため、故障復旧時間はオペレータの経験や知
識に大きく左右されることになる。

【０００４】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、アンプの故障原因を自動的
に短時間で診断しうる産業用ロボットの故障診断装置を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明は、動作内容を記憶するアンプを備えたロボ
ット本体と、当該ロボット本体を制御するコントローラ
と、前記アンプの故障の発生を検出するアンプ故障発生
検出手段と、前記アンプの状態に関するデータを入力す
るアンプデータ入力手段と、故障原因に関連するパラメ
ータによりシミュレーション波形を生成するシミュレー
ション波形生成手段と、前記シミュレーション波形と故
障波形とを比較する波形比較手段と、あらかじめ設定さ
れた前記パラメータと故障原因との対応関係を示すデー
タテーブルを記憶するデータテーブル記憶手段と、前記
シミュレーション波形と前記故障波形とが一致するとき
に前記データテーブルをルックアップして故障原因を推
論する故障原因推論手段とを有することを特徴とする。

【０００６】

【作用】このように構成した本発明にあっては、アンプ
故障発生検出手段によりアンプの故障の発生が検出され
ると、アンプデータ入力手段は故障発生時のアンプの状
態に関するデータを入力し、シミュレーション波形生成
手段はパラメータによりシミュレーション波形を生成
し、波形比較手段はシミュレーション波形と故障波形と
を比較して同一かどうかを判断する。同一でなければシ
ミュレーション波形生成手段はシミュレーション波形が
故障波形と同一になるようにパラメータを変更する。シ
ミュレーション波形と故障波形とが一致すれば故障原因
推論手段はデータテーブル記憶手段に記憶されているデ
ータテーブルをルックアップして故障原因を推論する。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本実施例による産業用ロボットの故障診
断装置の概略構成図、図２はパラメータ・原因関連テー
ブルの一例を示す図、図３は本実施例の処理手順を示す
フローチャート、図４は産業用ロボットのサーボ機構の
構成の一例を示すブロック線図である。なお、図１中、
図５と同じ部分には同一の符号を付してある。

【０００８】図１に示す故障診断装置においては、従来
と同様、位置指令、速度指令、位置フィードバック、速
度フィードバック、電流値等の動作内容を記憶するアン
プ１（サーボアンプ）を内蔵したロボット本体２がこれ
を制御するコントローラ３を介して外部コンピュータ１
０に接続されている。

【０００９】このコンピュータ１０は、アンプ１の故障
の有無および原因を診断する故障診断部１１と、アンプ
１の状態に関するデータを読み込むアンプデータ入力手
段としてのアンプデータ取得部１２と、故障原因に関連
する機械系および制御系のパラメータに基づいてシミュ
レーション波形を生成するシミュレーション波形生成手
段としての解析シミュレート部１３と、この解析シミュ
レート部１３で生成されたシミュレーション波形とアン
プデータ取得部１２により取得された故障発生時の速度
指令や電流値等の故障波形とをいわゆるニューラル・ネ
ットワーク(neural network)を用いて比較する波形比較
手段としての波形比較部１４とを有している。そして、
故障診断部１１はさらに、アンプ１の故障の発生を検出
するアンプ故障発生検出手段としてのコントローラ故障
診断部１５と、後述するデータテーブルをルックアップ
して故障の原因を推論する故障原因推論手段としての波
形原因診断部１６とで構成されている。コントローラ故
障診断部１５は従来のシステムにおける故障診断部５
（図５参照）と同じものである。また、波形原因診断部
１６には、前記パラメータと故障原因とを関連づけて両
者の対応関係を設定したデータテーブル記憶手段として
のパラメータ・原因関連テーブル１７が設けられてい
る。このパラメータ・原因関連テーブル１７はあらかじ
め実験に基づいて適当に設定しておく。

【００１０】このパラメータ・原因関連テーブル１７の
一例を図２に示してある。ここでは、たとえば故障原因
としてモータ焼付きと機械的干渉を例に取り上げて、こ
れと各種パラメータの値との関連づけがなされている。
後述するように、このテーブル１７をルックアップする
ことによってアンプ１の故障の原因が診断される。な
お、図２中における各種パラメータ（１／Ｒ、Ｊl 、Ｊ
m 、Ｋe 等）は図４に示すブロック線図に登場する記号
に対応している。図４のブロック線図はロボットのサー
ボ機構の構成例であり、解析シミュレート部１３で使用
するものである。同図中、たとえば「１／Ｒ」は巻線抵
抗、「Ｊl 」は負荷イナーシャ、「Ｊm 」はロータイナ
ーシャ、「Ｋe 」は逆起電力係数であり、また、「Ｋp
i」は位置積分ゲイン、「Ｋpp」は位置比例ゲイン、
「Ｋv 」は速度ゲイン、「Ｋω 」は速度フィードバッ
ク係数、「Ｋt 」はトルク定数、「Ｄ＋ｓＪl 」は抵抗
＋負荷イナーシャ、「１／ｓ」は積分である。

【００１１】このように構成された本装置は図３のフロ
ーチャートに従って動作する。まず、アンプ１に故障が
発生すると、コンピュータ１０は、故障診断部１１のコ
ントローラ故障診断部１５においてコントローラ３から
の異常信号に基づいてアンプ１に故障が発生したことを
検知し（Ｓ１）、これを受けてアンプデータ取得部１２
は故障発生時のアンプ１の状態に関するデータを取り込
む（Ｓ２）。

【００１２】それから、あらかじめ解析シミュレート部
１３において機械系・制御系の特徴あるパラメータ（図
４参照）により基準となるシミュレーション波形を生成
した後、波形比較部１４においてそのシミュレーション
波形と故障波形とをニューラル・ネットワークを用いて
比較し（Ｓ３）、両者が同一かどうかを判断する（Ｓ
４）。この判断の結果として同一であればただちにステ
ップ６に進むが、同一でなければ、解析シミュレート部
１３は、ステップ３の比較の結果最も故障波形に近いシ
ミュレーション波形を選択し、前記基準シミュレーショ
ン波形のパラメータを微調整することによって、故障波
形と同一の波形となるようにパラメータを変更する（Ｓ
５）。

【００１３】それから、波形原因診断部１６は、故障波
形とシミュレーション波形とが同一である時のパラメー
タ情報に基づいて、内蔵するパラメータ・原因関連テー
ブル１７をルックアップしながら故障の原因を診断する
（Ｓ６）。たとえば、モータ焼付き時の故障波形と同一
のシミュレーション波形を付与する各種パラメータ１／
Ｒ、Ｊl 、Ｊm 、Ｋe 等の値がそれぞれ５以下、１００
以上、２以下、１０００以上等であれば、図２のテーブ
ルを参照して故障の原因はモータ焼付きであると診断す
ることになる。

【００１４】したがって、本実施例によれば、アンプ１
の故障原因を自動的に短時間で診断することが可能にな
り、故障の修復時間を大幅に短縮することができる。

【００１５】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、アン
プの故障原因を自動的に短時間で診断しうるようにした
ので、故障修復時間の大幅な短縮が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による産業用ロボットの故障
診断装置の概略構成図である。

【図２】本実施例によるパラメータ・原因関連テーブル
の一例を示す図である。

【図３】本実施例の処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図４】産業用ロボットのサーボ機構の構成の一例を示
すブロック線図である。

【図５】従来の産業用ロボットの故障診断装置の概略構
成図である。

【符号の説明】

１…アンプ ２…ロボット本体 ３…コントローラ １０…コンピュータ １１…故障診断部 １２…アンプデータ取得部（アンプデータ入力手段） １３…解析シミュレート部（シミュレーション波形生成
手段） １４…波形比較部（波形比較手段） １５…コントローラ故障診断部（アンプ故障発生検出手
段） １６…波形原因診断部（故障原因推論手段） １７…パラメータ・原因関連テーブル（データテーブル
記憶手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動作内容を記憶するアンプを備えたロボ
   ット本体と、 当該ロボット本体を制御するコントローラと、 前記アンプの故障の発生を検出するアンプ故障発生検出
   手段と、 前記アンプの状態に関するデータを入力するアンプデー
   タ入力手段と、 故障原因に関連するパラメータによりシミュレーション
   波形を生成するシミュレーション波形生成手段と、 前記シミュレーション波形と故障波形とを比較する波形
   比較手段と、 あらかじめ設定された前記パラメータと故障原因との対
   応関係を示すデータテーブルを記憶するデータテーブル
   記憶手段と、 前記シミュレーション波形と前記故障波形とが一致する
   ときに前記データテーブルをルックアップして故障原因
   を推論する故障原因推論手段と、 を有することを特徴とする産業用ロボットの故障診断装
   置。