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JP7056418B2 - Abnormality judgment device and abnormality judgment method - Google Patents

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JP7056418B2 JP2018128232A JP2018128232A JP7056418B2 JP 7056418 B2 JP7056418 B2 JP 7056418B2 JP 2018128232 A JP2018128232 A JP 2018128232A JP 2018128232 A JP2018128232 A JP 2018128232A JP 7056418 B2 JP7056418 B2 JP 7056418B2
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Description

本発明は、ロボット等の機器に設けられる減速機等の可動部に発生する異常を判定する異常判定装置及び異常判定方法に関する。 The present invention relates to an abnormality determination device and an abnormality determination method for determining an abnormality occurring in a moving part such as a speed reducer provided in a device such as a robot.

従来より、ロボットに発生する異常を検出する装置として、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。特許文献1では、ロボットに搭載される減速機に発生する外乱トルクの平均値を算出し、算出した平均値が予め設定した閾値を上回った場合に、減速機に異常が発生しているものと判定することが開示されている。 Conventionally, as a device for detecting an abnormality generated in a robot, for example, a device disclosed in Patent Document 1 is known. In Patent Document 1, the average value of the disturbance torque generated in the speed reducer mounted on the robot is calculated, and when the calculated average value exceeds a preset threshold value, it is assumed that an abnormality has occurred in the speed reducer. The determination is disclosed.

特開平9-174482号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-174482

しかしながら、減速機に生じる外乱トルク(可動部の状態に関するデータ)は、教示変更や機器の修理、交換等の保全を実施した後の過渡期間において数値が大きく変動することがある。このため、特許文献1に記載されているように異常を判定するための閾値を固定すると、過渡期間において減速機に発生する異常を高精度に判定できないという問題が発生する。 However, the disturbance torque (data on the state of the moving part) generated in the speed reducer may fluctuate greatly during the transitional period after maintenance such as teaching change, equipment repair, and replacement. Therefore, if the threshold value for determining the abnormality is fixed as described in Patent Document 1, there arises a problem that the abnormality generated in the reducer during the transient period cannot be determined with high accuracy.

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、可動部の状態に関するデータが大きく変動した場合でも、機器に発生する異常を高精度に判定することが可能な異常判定装置及び異常判定方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to obtain high accuracy the abnormality generated in a device even when the data regarding the state of a moving part fluctuates greatly. It is an object of the present invention to provide an abnormality determination apparatus and an abnormality determination method capable of determining an abnormality.

上記目的を達成するため本願発明は、可動部の状態に関するデータの基準を示す基準値に基づいて、基準値が変動する過渡期間、及び基準値が安定する安定期間を識別し、過渡期間の後の安定期間における基準値に基づいて、過渡期間に検出されたデータを補正し、補正したデータに基づいて機器の異常を判定する。 In order to achieve the above object, the present invention identifies a transitional period in which the reference value fluctuates and a stable period in which the reference value stabilizes, based on a reference value indicating a reference value of data regarding the state of the moving part, and after the transitional period. Based on the reference value in the stable period of, the data detected in the transient period is corrected, and the abnormality of the device is determined based on the corrected data.

本発明によれば、可動部の状態に関するデータが大きく変動した場合でも、機器に発生する異常を高精度に判定することが可能となる。 According to the present invention, even when the data regarding the state of the movable portion fluctuates greatly, it is possible to determine the abnormality occurring in the device with high accuracy.

図1は、本発明の実施形態に係る異常判定装置、及びその周辺機器の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an abnormality determination device according to an embodiment of the present invention and its peripheral devices. 図2は、図1に示した異常判定装置を一体型のコンピュータで構成した例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example in which the abnormality determination device shown in FIG. 1 is configured by an integrated computer. 図3は、移動平均の演算方法を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a method of calculating the moving average. 図4は、教示変更が行われたときの外乱トルクの変動を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing fluctuations in disturbance torque when a teaching change is made. 図5は、教示変更が行われたときの外乱トルクの変動を示すグラフであり、(a)は過渡期間の第1基準波形、(b)は過渡期間の第2基準波形、(c)は過渡期間における補正後の外乱トルクを示す。FIG. 5 is a graph showing the fluctuation of the disturbance torque when the teaching change is performed, (a) is the first reference waveform in the transient period, (b) is the second reference waveform in the transient period, and (c) is. Shows the corrected disturbance torque during the transition period. 図6は、本発明の実施形態に係る異常判定装置の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure of the abnormality determination device according to the embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
[第1実施形態の説明]
図1は、本発明の実施形態に係る異常判定装置、及びその周辺機器の構成を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態に係る異常判定装置102は、ロボット101(機器)、及びユーザインターフェース103(図では「UI」と表記)に接続されており、ロボット101の異常を判定し、判定結果をユーザインターフェース103に設けられたディスプレイ(図示省略)等に表示する。或いは、スピーカ(図示省略)より警報音を発して異常の発生をユーザに報知する。なお、「異常を判定する」とは、現在生じている異常を判定するだけでなく、将来的に発生する異常を予測することを含む概念である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Explanation of the first embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an abnormality determination device according to an embodiment of the present invention and its peripheral devices. As shown in FIG. 1, the abnormality determination device 102 according to the present embodiment is connected to the robot 101 (device) and the user interface 103 (denoted as “UI” in the figure), and determines the abnormality of the robot 101. , The determination result is displayed on a display (not shown) provided in the user interface 103. Alternatively, an alarm sound is emitted from a speaker (not shown) to notify the user of the occurrence of an abnormality. It should be noted that "determining an abnormality" is a concept that includes not only determining an abnormality that is currently occurring but also predicting an abnormality that will occur in the future.

ロボット101は、例えばティーチングプレイバック型の多軸型ロボットである。ティーチングプレイバックとは、ロボットに付属するティーチングペンダントを使用して、操作者がロボットを実際に動作させ、その動作を記録、再生させてロボットを動作させる機能を示す。なお、本実施形態では、ティーチングプレイバック型のロボットを例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 The robot 101 is, for example, a teaching playback type multi-axis robot. The teaching playback is a function in which an operator actually operates a robot by using a teaching pendant attached to the robot, records and reproduces the operation, and operates the robot. In the present embodiment, a teaching playback type robot will be described as an example, but the present invention is not limited thereto.

図1に示すようにロボット101は、減速機14(可動部)と、動作制御部15と、センサ13と、外乱トルク演算部12と、通信部11を備えている。なお、減速機14及びセンサ13はロボット101に複数設けられているが、図1では1つのみを記載している。 As shown in FIG. 1, the robot 101 includes a speed reducer 14 (movable unit), an operation control unit 15, a sensor 13, a disturbance torque calculation unit 12, and a communication unit 11. Although a plurality of speed reducers 14 and sensors 13 are provided in the robot 101, only one is shown in FIG.

減速機14は、ロボットアームの関節軸を動作させるためのサーボモータ(以下、「モータ」と略す)を備えており、動作制御部15の制御により動作する。そして、減速機14を動作させることにより、例えばロボットアームの先端に搭載した溶接電極を、加工の対象となる対象物(例えば、金属製のブランク材)の所望部位に接触させて、溶接作業を実施する。また、溶接作業以外にも、ロボット101により、対象物のプレス、塗装、樹脂成形、組み立て、等の各種作業を実施することができる。 The speed reducer 14 includes a servomotor (hereinafter, abbreviated as "motor") for operating the joint axis of the robot arm, and operates under the control of the motion control unit 15. Then, by operating the speed reducer 14, for example, the welding electrode mounted on the tip of the robot arm is brought into contact with a desired portion of an object to be machined (for example, a metal blank material), and welding work is performed. implement. In addition to the welding work, the robot 101 can perform various work such as pressing, painting, resin molding, and assembling the object.

センサ13は、ロボット101に設置され、例えばパルスジェネレータやエンコーダ等を含み、減速機14により動作するロボットアームの位置及び角度、減速機14に設けられるモータの回転角度、回転速度、消費電力、及び電流、減速機14の回転角度等の各種の物理量を検出する。更に、センサ13は、減速機14のモータに生じるトルク値を検出する。センサ13で検出したセンサデータは、通信部11より異常判定装置102に送信される。 The sensor 13 is installed in the robot 101 and includes, for example, a pulse generator, an encoder, and the like, the position and angle of the robot arm operated by the speed reducer 14, the rotation angle, the rotation speed, and the power consumption of the motor provided in the speed reducer 14. Various physical quantities such as current and rotation angle of the speed reducer 14 are detected. Further, the sensor 13 detects the torque value generated in the motor of the speed reducer 14. The sensor data detected by the sensor 13 is transmitted from the communication unit 11 to the abnormality determination device 102.

動作制御部15は、上述したティーチングにより設定された動作プログラムに従って減速機14を動作させ、ロボット101に搭載される各ロボットアーム、関節軸が所望の動作をするように制御する。更に、ロボット101を稼働させたときの稼働データを通信部11に出力する。稼働データには、ロボット101の稼働に関する各種の情報が含まれる。詳細については後述する。 The motion control unit 15 operates the speed reducer 14 according to the motion program set by the teaching described above, and controls each robot arm and joint axis mounted on the robot 101 to perform a desired motion. Further, the operation data when the robot 101 is operated is output to the communication unit 11. The operation data includes various information regarding the operation of the robot 101. Details will be described later.

外乱トルク演算部12は、減速機14のモータに発生する外乱トルク(可動部の状態に関するデータ)を演算する。外乱トルクとは、モータを制御する際のトルク指令値と、センサ13で検出されるトルク検出値との差分を示す。モータが正常であり減速機14が安定的に動作しているときは、トルク指令値とトルク検出値との差分はほぼ一定となるので、外乱トルクは安定した数値を示す。減速機14に異常が発生している場合には減速機14は安定的に動作せず、外乱トルクに大きな変化が発生する。また、減速機14にて保全が実施された場合には、外乱トルクに段ズレ(詳細は後述する)が発生する。なお、外乱トルクは、可動部(減速機14)の状態に関するデータの一例である。 The disturbance torque calculation unit 12 calculates the disturbance torque (data regarding the state of the movable portion) generated in the motor of the speed reducer 14. The disturbance torque indicates the difference between the torque command value when controlling the motor and the torque detection value detected by the sensor 13. When the motor is normal and the speed reducer 14 is operating stably, the difference between the torque command value and the torque detection value is almost constant, so that the disturbance torque shows a stable value. When an abnormality occurs in the speed reducer 14, the speed reducer 14 does not operate stably, and a large change occurs in the disturbance torque. Further, when the maintenance is carried out by the speed reducer 14, a step shift (details will be described later) occurs in the disturbance torque. The disturbance torque is an example of data regarding the state of the movable portion (reducer 14).

通信部11は、ロボット101の稼働データ、外乱トルク演算部12で演算された外乱トルク、センサ13で検出された各種のセンサデータを異常判定装置102に送信する。 The communication unit 11 transmits the operation data of the robot 101, the disturbance torque calculated by the disturbance torque calculation unit 12, and various sensor data detected by the sensor 13 to the abnormality determination device 102.

ロボット101が備える上記した各機能は、1又は複数の処理回路により実装され得る。処理回路は、電気回路を含む処理装置等のプログラムされた処理装置を含む。処理装置は、また、ロボット101が備える機能を実行するようにアレンジされた特定用途向け集積回路(ASIC)や従来型の回路部品のような装置を含む。 Each of the above-mentioned functions included in the robot 101 may be implemented by one or more processing circuits. The processing circuit includes a programmed processing device such as a processing device including an electric circuit. Processing devices also include devices such as application specific integrated circuits (ASICs) and conventional circuit components arranged to perform the functions of the robot 101.

ユーザインターフェース103は、操作者が各種の操作を行う入力部、各種の情報を表示するディスプレイを備えている。例えば、操作者が入力部にて、ロボット101の保全を実施したことを示す保全データを入力した場合には、この保全データを後述する保全履歴DB32に書き込む操作を行う。ユーザインターフェース103は、タブレット端末を用いることができる。
なお、「保全」とはロボットの教示変更、グリスの更油等のメンテナンス、減速機14の交換を含む概念である。教示変更とは、ロボット101に搭載される減速機14の動作を変更することを指す。
The user interface 103 includes an input unit for the operator to perform various operations and a display for displaying various information. For example, when the operator inputs the maintenance data indicating that the maintenance of the robot 101 has been performed in the input unit, the operation of writing the maintenance data to the maintenance history DB 32 described later is performed. As the user interface 103, a tablet terminal can be used.
Note that "maintenance" is a concept that includes changing the teaching of the robot, maintenance such as refueling of grease, and replacement of the speed reducer 14. The teaching change means changing the operation of the speed reducer 14 mounted on the robot 101.

次に、異常判定装置102の構成について説明する。異常判定装置102は、制御部51と、各種のデータベース(DB)を備えている。制御部51は、通信部21と、異常度判定部22と、移動平均演算部23と、定常時平均演算部24と、過渡期間検出部25と、振幅成分抽出部26と、外乱トルク補正部27と、アラーム判定部28を含んでいる。データベースは、センサDB31と、保全履歴DB32と、稼働履歴DB33を含んでいる。 Next, the configuration of the abnormality determination device 102 will be described. The abnormality determination device 102 includes a control unit 51 and various databases (DB). The control unit 51 includes a communication unit 21, an abnormality degree determination unit 22, a moving average calculation unit 23, a steady-time average calculation unit 24, a transient period detection unit 25, an amplitude component extraction unit 26, and a disturbance torque correction unit. 27 and an alarm determination unit 28 are included. The database includes a sensor DB 31, a maintenance history DB 32, and an operation history DB 33.

センサDB31は、センサ13で検出されたロボットアームの位置及び角度、モータの回転角度及び回転速度等のセンサデータを記憶する。更に、外乱トルク演算部12で演算された外乱トルクを記憶する。 The sensor DB 31 stores sensor data such as the position and angle of the robot arm detected by the sensor 13, the rotation angle of the motor, and the rotation speed. Further, the disturbance torque calculated by the disturbance torque calculation unit 12 is stored.

稼働履歴DB33は、ロボット101の稼働データを記憶する。稼働データには、ロボット101の稼働日、稼働を開始した時刻、稼働を停止した時刻、連続して稼働した時間、連続して停止した時間等の、稼働に関する各種のデータが含まれる。また、稼働データには、減速機14の運転モードが含まれる。運転モードには、通常運転モード、保全モード、停止モードが含まれる。 The operation history DB 33 stores the operation data of the robot 101. The operation data includes various data related to the operation such as the operation date of the robot 101, the time when the operation is started, the time when the operation is stopped, the time when the robot is continuously operated, and the time when the robot 101 is continuously stopped. Further, the operation data includes the operation mode of the speed reducer 14. The operation mode includes a normal operation mode, a maintenance mode, and a stop mode.

保全履歴DB32は、減速機14に異常が発生した場合や、異常の発生が予測された場合において、ロボット101に対して保全を実施した際の、保全データを記憶する。上述したように、保全データにはロボット101の教示変更が含まれる。保全データは、操作者がユーザインターフェース103の入力部(図示省略)により入力することができる。或いは、ロボット101が上述した保全モードで運転された場合に、保全が実施されているものと判定して自動で保全データを作成して記憶してもよい。 The maintenance history DB 32 stores maintenance data when maintenance is performed on the robot 101 when an abnormality occurs in the speed reducer 14 or when an abnormality is predicted to occur. As described above, the maintenance data includes the teaching change of the robot 101. The maintenance data can be input by the operator through the input unit (not shown) of the user interface 103. Alternatively, when the robot 101 is operated in the maintenance mode described above, it may be determined that maintenance has been performed, and maintenance data may be automatically created and stored.

保全データには、保全を実施した減速機14のID番号、或いは該減速機14に搭載されるモータのID番号、保全を実施した日時、保全の内容(交換、修理、グリスの更油、教示変更等)が含まれる。更に保全データには、減速機14を教示変更した際の、教示変更に関するデータが含まれる。例えば、教示変更前の減速機14の動作量、及び教示変更後の減速機14の動作量のデータが含まれる。 The maintenance data includes the ID number of the speed reducer 14 that has been maintained, the ID number of the motor mounted on the speed reducer 14, the date and time when the maintenance was performed, and the content of the maintenance (replacement, repair, grease refueling, instruction). Changes etc.) are included. Further, the maintenance data includes data related to the teaching change when the speed reducer 14 is taught and changed. For example, data of the operation amount of the speed reducer 14 before the instruction change and the operation amount of the speed reducer 14 after the instruction change are included.

通信部21は、ロボット101に設けられる通信部11との間で通信を行う。通信部21は、ロボット101より送信されるロボット101の稼働データを受信し、稼働履歴DB33に出力する。また、通信部21は、ロボット101より送信される外乱トルク、センサデータを受信して、センサDB31に出力する。 The communication unit 21 communicates with the communication unit 11 provided in the robot 101. The communication unit 21 receives the operation data of the robot 101 transmitted from the robot 101 and outputs it to the operation history DB 33. Further, the communication unit 21 receives the disturbance torque and the sensor data transmitted from the robot 101 and outputs them to the sensor DB 31.

異常度判定部22は、減速機14に搭載されるモータの過去の外乱トルクを、センサDB31から取得し、取得した外乱トルクの異常さを示す異常度を演算する。
以下、異常度の演算方法について説明する。外乱トルクがx’であるときの異常度a(x’)を、下記の(1)式で定義する。
a(x’)={(x’-m)}/2・s ・・・(1)
但し、mは外乱トルクの標本平均、sは外乱トルクの標準偏差である。
そして、異常度a(x’)が一定値を超える場合には、この外乱トルクは異常であると判定する。
The abnormality degree determination unit 22 acquires the past disturbance torque of the motor mounted on the speed reducer 14 from the sensor DB 31, and calculates the abnormality degree indicating the abnormality of the acquired disturbance torque.
Hereinafter, the method of calculating the degree of abnormality will be described. The degree of abnormality a (x') when the disturbance torque is x'is defined by the following equation (1).
a (x') = {(x'-m) 2 } / 2 ・ s 2 ... (1)
However, m is the sample average of the disturbance torque, and s is the standard deviation of the disturbance torque.
Then, when the degree of abnormality a (x') exceeds a certain value, it is determined that this disturbance torque is abnormal.

また、上記以外にも、異常度を演算する方法として、カーネル密度推定や密度比推定等を用いることができる。更に、異常度を演算する他の方法として、外乱トルクと所定のトルク閾値との差分を演算し、更に、この差分の時間経過に対する変化率を演算する。そして、演算した変化率が所定の変化率閾値を上回った場合に外乱トルクは異常であると判定することもできる。上記のトルク閾値は、例えば、1年前の同月の外乱トルクの平均値を用いることができる。 In addition to the above, kernel density estimation, density ratio estimation, and the like can be used as a method for calculating the degree of abnormality. Further, as another method for calculating the degree of abnormality, the difference between the disturbance torque and the predetermined torque threshold value is calculated, and further, the rate of change of this difference with respect to the passage of time is calculated. Then, when the calculated rate of change exceeds a predetermined rate of change threshold, it can be determined that the disturbance torque is abnormal. For the above torque threshold value, for example, the average value of the disturbance torque of the same month one year ago can be used.

更に、異常度判定部22は、外乱トルクの異常を判定した場合には保全履歴DB32を参照し、異常判定時よりも前に実施された保全データに基づき、異常が発生した原因が保全によるものか、或いは保全以外によるものかを判断し、異常を示すデータにラベルを付して稼働履歴DB33に記憶する。例えば、異常判定から過去1週間以内に減速機14に対して保全が実施されている場合には、異常を示すデータに「保全実施」を示すラベルを付する。一方、過去1週間以内に保全が実施されていなければ「保全未実施」のラベルを付する。
更に、異常度判定部22は、後述する外乱トルク補正部27で補正された過渡期間中の外乱トルクに基づいて、上記と同様の手法により異常度を演算し、異常の発生を判定する。
Further, when the abnormality degree determination unit 22 determines the abnormality of the disturbance torque, the maintenance history DB 32 is referred to, and the cause of the abnormality is due to maintenance based on the maintenance data performed before the abnormality determination. It is determined whether the data is due to non-maintenance or not, and the data indicating the abnormality is labeled and stored in the operation history DB 33. For example, if maintenance has been carried out on the speed reducer 14 within the past one week from the abnormality determination, a label indicating "maintenance carried out" is attached to the data indicating the abnormality. On the other hand, if maintenance has not been carried out within the past week, it will be labeled as "maintenance not carried out".
Further, the abnormality degree determination unit 22 calculates the abnormality degree by the same method as described above based on the disturbance torque during the transient period corrected by the disturbance torque correction unit 27 described later, and determines the occurrence of the abnormality.

移動平均演算部23は、減速機14にて検出された外乱トルクの移動平均を演算する。「移動平均」とは、一定期間の外乱トルクの平均である。図3は、外乱トルクQ1の移動平均を示す説明図であり、現在が時刻t1である場合には、時刻t1から所定の期間だけ遡った期間Tx1の外乱トルクの平均Av1が移動平均として演算される。即ち、時刻t1における移動平均はAv1である。その後の時刻t2では、この時刻t2から所定の期間だけ遡った期間Tx2の外乱トルクの平均Av2が移動平均として演算される。同様に、時刻t3では期間Tx3の外乱トルクの平均Av3が移動平均として演算される。このように、移動平均は時間が経過して新たなデータが得られる毎に、最も古いデータを破棄して演算する平均値を示し、時間経過と共に新たな数値に更新されていく。 The moving average calculation unit 23 calculates the moving average of the disturbance torque detected by the speed reducer 14. The "moving average" is the average of the disturbance torque over a certain period of time. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the moving average of the disturbance torque Q1. When the current time is t1, the average Av1 of the disturbance torque of the period Tx1 retroactive from the time t1 by a predetermined period is calculated as the moving average. To. That is, the moving average at time t1 is Av1. At the subsequent time t2, the average Av2 of the disturbance torque of the period Tx2 that goes back by a predetermined period from this time t2 is calculated as a moving average. Similarly, at time t3, the average Av3 of the disturbance torque of the period Tx3 is calculated as a moving average. In this way, the moving average shows the average value to be calculated by discarding the oldest data every time new data is obtained over time, and is updated to a new numerical value with the passage of time.

定常時平均演算部24は、稼働履歴DB33に記憶されているロボット101の稼働データに基づき、減速機14にて教示変更が行われ、その後、長時間が経過した定常時における一定の期間である安定期間の外乱トルクの平均値を演算する。演算した平均値を定常時平均とする。具体的には、後述する図4に示す時刻t12(過渡期間が終了した時刻)の後における外乱トルクの平均値を定常時平均とする。 Based on the operation data of the robot 101 stored in the operation history DB 33, the constant-time average calculation unit 24 changes the teaching by the speed reducer 14, and after that, it is a fixed period in a steady state in which a long time has passed. Calculate the average value of the disturbance torque during the stable period. The calculated average value is taken as the steady-state average. Specifically, the average value of the disturbance torque after the time t12 (the time when the transient period ends) shown in FIG. 4 described later is defined as the steady-state average.

過渡期間検出部25は、保全履歴DB32に記憶されている減速機14にて実施された保全データ、及びこの減速機14に発生した外乱トルクに基づいて、保全が実施された後に、外乱トルクの平均値が変動する期間である過渡期間を検出する。外乱トルクの平均値は、「可動部の状態に関するデータ」の基準を示す基準値の一例である。平均値以外にも、基準値として外乱トルクの振幅の中央値(最大振幅と最小振幅の中央の数値)を用いてもよい。 The transition period detection unit 25 determines the disturbance torque after maintenance is performed based on the maintenance data performed by the speed reducer 14 stored in the maintenance history DB 32 and the disturbance torque generated in the speed reducer 14. Detects a transient period, which is the period during which the average value fluctuates. The average value of the disturbance torque is an example of a reference value indicating a reference of "data on the state of moving parts". In addition to the average value, the median value of the amplitude of the disturbance torque (the value at the center of the maximum amplitude and the minimum amplitude) may be used as a reference value.

過渡期間の検出の具体例として、移動平均演算部23で演算された、教示変更実施後の移動平均を取得し、移動平均の時間経過に対する傾きが第1の閾値よりも大きい場合に過渡期間が存在するものと判断する。例えば、図4に示す時刻t11で教示変更が実施された場合には、その後における移動平均の傾きd1(この例では負の傾き)が第1の閾値よりも大きい場合に過渡期間が存在するものと判断する。
或いは移動平均と上述した定常時平均との差分が第2の閾値よりも大きい場合に、過渡期間が存在するものと判定する。例えば、図4に示す時刻t11における移動平均と定常時平均P3との差分g1が第2の閾値よりも大きい場合に過渡期間が存在するものと判断する。
As a specific example of detecting the transient period, the moving average calculated by the moving average calculation unit 23 after the teaching change is acquired, and the transition period is set when the slope of the moving average with respect to the passage of time is larger than the first threshold value. Judge that it exists. For example, when the teaching change is carried out at the time t11 shown in FIG. 4, a transitional period exists when the slope d1 (negative slope in this example) of the moving average thereafter is larger than the first threshold value. Judge.
Alternatively, when the difference between the moving average and the above-mentioned steady-time average is larger than the second threshold value, it is determined that a transient period exists. For example, when the difference g1 between the moving average and the steady time average P3 at time t11 shown in FIG. 4 is larger than the second threshold value, it is determined that a transient period exists.

過渡期間の演算方法として、定常時平均演算部24で演算された定常時平均を取得し、教示変更後における外乱トルクの移動平均と定常時平均との差分を演算し、この差分が予め設定した第3の閾値(ゼロまたはゼロに近い数値)以下となるまでの期間を過渡期間として検出する。以下、図4を参照して詳細に説明する。 As a method for calculating the transient period, the steady-time average calculated by the steady-time average calculation unit 24 is acquired, the difference between the moving average of the disturbance torque and the steady-time average after the teaching change is calculated, and this difference is preset. The period until the value becomes equal to or less than the third threshold value (zero or a numerical value close to zero) is detected as a transient period. Hereinafter, a detailed description will be given with reference to FIG.

図4は、減速機14に発生する外乱トルクの、時間経過に対する変化を示す波形図であり、時刻t11においてロボット101の教示変更(保全)が実施された場合を示している。図4に示すように、時刻t11にてロボット101の教示変更が実施されることにより、外乱トルクに大きな変化(以下、「段ズレ」という)が発生している。更に、時刻t11で教示変更が実施された後、外乱トルクがオーバーシュートし、その後徐々に低下して定常時の外乱トルクTgに収束している。また、オーバーシュート後の外乱トルクの移動平均の傾きd1が前述した第1の閾値よりも大きい場合に、過渡期間が有るものと判定される。更に、時刻t12において、外乱トルクは定常時平均とほぼ一致し、上述した第3の閾値以下となる。従って、時刻t11から時刻t12までを過渡期間Tcとして設定する。 FIG. 4 is a waveform diagram showing changes in the disturbance torque generated in the speed reducer 14 with respect to the passage of time, and shows a case where the teaching change (maintenance) of the robot 101 is performed at time t11. As shown in FIG. 4, when the teaching change of the robot 101 is carried out at time t11, a large change (hereinafter referred to as “step deviation”) occurs in the disturbance torque. Further, after the teaching change is carried out at time t11, the disturbance torque overshoots, and then gradually decreases and converges to the steady disturbance torque Tg. Further, when the slope d1 of the moving average of the disturbance torque after overshoot is larger than the above-mentioned first threshold value, it is determined that there is a transient period. Further, at time t12, the disturbance torque substantially coincides with the steady-state average and becomes equal to or less than the above-mentioned third threshold value. Therefore, the time t11 to the time t12 is set as the transient period Tc.

また、過渡期間を設定する他の方法として、移動平均の時間経過に対する変化率(傾き)が、所定値以下となるまでの期間を過渡期間として設定することも可能である。更に、教示変更による減速機14の動作量に応じて過渡期間を設定することも可能である。具体的には、教示変更が実施される前の減速機14の動作量と、教示変更が実施された後の減速機14の動作量の差分を演算し、差分が大きいほど過渡期間を長く設定してもよい。 Further, as another method for setting the transition period, it is also possible to set the period until the rate of change (slope) of the moving average with respect to the passage of time becomes equal to or less than a predetermined value as the transition period. Further, it is also possible to set the transient period according to the operating amount of the speed reducer 14 by changing the teaching. Specifically, the difference between the operating amount of the speed reducer 14 before the teaching change is carried out and the operating amount of the speed reducer 14 after the teaching change is carried out is calculated, and the larger the difference, the longer the transient period is set. You may.

振幅成分抽出部26は、外乱トルクからスパイク(突発的な変動成分)を除去し、更に、移動平均演算部23で演算した移動平均とスパイク除去後の外乱トルクとの差分を演算して、外乱トルクの振幅成分を抽出する。「振幅成分」とは、移動平均を基準として上下方向に変位する成分を指す。また、「スパイク」とは、減速機14の異常とは無関係に突発的に発生する外乱トルクのノイズ成分である。 The amplitude component extraction unit 26 removes spikes (sudden fluctuation components) from the disturbance torque, and further calculates the difference between the moving average calculated by the moving average calculation unit 23 and the disturbance torque after removing the spikes, and disturbs the disturbance. Extract the torque amplitude component. The "amplitude component" refers to a component that is displaced in the vertical direction with respect to a moving average. Further, the "spike" is a noise component of the disturbance torque that is suddenly generated regardless of the abnormality of the speed reducer 14.

例えば、減速機14を長時間停止させた後に稼働を開始した場合には、稼働開始から長期間に亘ってスパイクが発生し、且つスパイクの発生頻度が高まる。同様に、減速機14が駆動する負荷の大きさが変更された場合や、減速機14の温度が低い場合には、スパイクの発生頻度が高まる。スパイクの発生頻度が高まることが予測される場合には、外乱トルクに含まれる多くのスパイクが重畳しているものと判断してスパイクを除去する演算を実施する。スパイクを除去することにより、ノイズ成分を除去した振幅成分を抽出できる。 For example, when the speed reducer 14 is stopped for a long time and then started to operate, spikes occur for a long period of time from the start of operation, and the frequency of spikes increases. Similarly, when the magnitude of the load driven by the speed reducer 14 is changed or when the temperature of the speed reducer 14 is low, the frequency of spike occurrence increases. When it is predicted that the frequency of spikes will increase, it is determined that many spikes included in the disturbance torque are superimposed, and a calculation for removing the spikes is performed. By removing the spikes, the amplitude component from which the noise component has been removed can be extracted.

なお、減速機14の温度は、減速機14が設置される工場内の温度やネットワーク等を介して得られる地域の気温を用いることもできる。また、減速機14の温度、減速機14の稼働データとスパイクとの関係を示すマップを予め用意しておき、減速機14の温度、及び稼働データが取得された際にこれらのデータをマップに当てはめることにより、スパイクを除去することもできる。 As the temperature of the speed reducer 14, the temperature in the factory where the speed reducer 14 is installed or the temperature in the area obtained via the network or the like can be used. In addition, a map showing the temperature of the reducer 14 and the relationship between the operation data of the reducer 14 and the spike is prepared in advance, and when the temperature of the reducer 14 and the operation data are acquired, these data are used as a map. Spikes can also be removed by applying.

また、スパイクを除去する他の方法として、教示変更が実施された後に、外乱トルクの移動平均を演算し、移動平均に対して所定の割合以上(例えば、±20%以上)変化する外乱トルクの波形が存在する場合にこれをスパイク判断して、移動平均値に置き換えることでスパイクを除去することもできる。
即ち、減速機14の運転状態、減速機14の温度、及び減速機14に対する保全の有無のうちの少なくとも一つに応じて、スパイクを検出する条件を変更する。
In addition, as another method for removing spikes, a moving average of the disturbance torque is calculated after the teaching change is performed, and the disturbance torque that changes by a predetermined ratio or more (for example, ± 20% or more) with respect to the moving average. If a waveform exists, it can be judged as a spike and replaced with a moving average value to remove the spike.
That is, the conditions for detecting spikes are changed according to at least one of the operating state of the speed reducer 14, the temperature of the speed reducer 14, and the presence or absence of maintenance for the speed reducer 14.

外乱トルク補正部27は、過渡期間検出部25で検出された過渡期間Tcにおける外乱トルクを補正する。上述した過渡期間Tcにおいて、移動平均演算部23で算出された移動平均の波形(これを「第1基準波形P1」とする)を設定する。その結果、図5(a)に示すように、過渡期間Tcにおける外乱トルクから上述した振幅成分が除去された第1基準波形P1が生成される。 The disturbance torque correction unit 27 corrects the disturbance torque in the transient period Tc detected by the transient period detection unit 25. In the above-mentioned transient period Tc, the moving average waveform calculated by the moving average calculation unit 23 (this is referred to as “first reference waveform P1”) is set. As a result, as shown in FIG. 5A, the first reference waveform P1 in which the above-mentioned amplitude component is removed from the disturbance torque in the transient period Tc is generated.

更に、外乱トルク補正部27は、過渡期間Tcにおける第1基準波形P1が定常時平均P3と一致するように、該第1基準波形P1をシフトさせる。具体的には、図5(b)に示すように、第1基準波形P1を定常時平均P3と一致するようにシフトさせる。シフト後の波形を第2基準波形P2とする。 Further, the disturbance torque correction unit 27 shifts the first reference waveform P1 so that the first reference waveform P1 in the transient period Tc coincides with the steady-state average P3. Specifically, as shown in FIG. 5B, the first reference waveform P1 is shifted so as to match the steady-state average P3. The waveform after the shift is referred to as the second reference waveform P2.

その後、外乱トルク補正部27は、過渡期間Tcにおける第2基準波形P2に、振幅成分抽出部26で抽出した振幅成分を重畳し、過渡期間Tcにおける外乱トルクを生成する。その結果、図5(c)に示すように、過渡期間Tcにおいて、移動平均が定常時平均P3とほぼ一致する波形の外乱トルクが得られることになる。 After that, the disturbance torque correction unit 27 superimposes the amplitude component extracted by the amplitude component extraction unit 26 on the second reference waveform P2 in the transient period Tc, and generates the disturbance torque in the transient period Tc. As a result, as shown in FIG. 5C, a disturbance torque having a waveform whose moving average substantially coincides with the steady-state average P3 can be obtained in the transient period Tc.

アラーム判定部28は、外乱トルク補正部27で補正された外乱トルクに基づいて、異常度判定部22で異常であると判定された場合に、異常を知らせるためのアラームを出力するか否かを判定し、アラームを出力すると判定した場合には、アラーム出力指令をユーザインターフェース103に出力する。 The alarm determination unit 28 determines whether or not to output an alarm for notifying the abnormality when the abnormality degree determination unit 22 determines that the abnormality is abnormal based on the disturbance torque corrected by the disturbance torque correction unit 27. If it is determined and it is determined to output an alarm, an alarm output command is output to the user interface 103.

ここで、異常判定装置102は、図2に示すようにCPU41(中央処理装置)、メモリ42、及び各データベース(センサDB31、保全履歴DB32、稼働履歴DB33)を備えるコンピュータを用いて実現することもできる。コンピュータを異常判定装置102として機能させるためのコンピュータプログラム(異常判定プログラム)を、コンピュータにインストールして実行する。これにより、CPU41は、異常判定装置102が備える複数の情報処理回路、即ち、通信部21、異常度判定部22、移動平均演算部23、定常時平均演算部24、過渡期間検出部25、外乱トルク補正部27、及びアラーム判定部28として機能する。 Here, the abnormality determination device 102 may be realized by using a computer including a CPU 41 (central processing unit), a memory 42, and each database (sensor DB 31, maintenance history DB 32, operation history DB 33) as shown in FIG. can. A computer program (abnormality determination program) for making the computer function as the abnormality determination device 102 is installed and executed in the computer. As a result, the CPU 41 has a plurality of information processing circuits included in the abnormality determination device 102, that is, a communication unit 21, an abnormality degree determination unit 22, a moving average calculation unit 23, a steady-time average calculation unit 24, a transient period detection unit 25, and a disturbance. It functions as a torque correction unit 27 and an alarm determination unit 28.

異常判定装置102が備える上記した各機能は、1又は複数の処理回路により実装することができる。処理回路は、電気回路を含む処理装置等のプログラムされた処理装置を含む。処理装置は、また、異常判定装置102が備える機能を実行するようにアレンジされた特定用途向け集積回路(ASIC)や従来型の回路部品のような装置を含む。 Each of the above-mentioned functions included in the abnormality determination device 102 can be implemented by one or a plurality of processing circuits. The processing circuit includes a programmed processing device such as a processing device including an electric circuit. Processing devices also include devices such as application specific integrated circuits (ASICs) and conventional circuit components arranged to perform the functions of the anomaly determination device 102.

[第1実施形態の動作の説明]
次に、本実施形態に係る異常判定装置の処理手順を、図6に示すフローチャートを参照して説明する。図6に示す処理は、減速機14に異常が発生してから暫くの時間が経過した後に実行する例について説明する。但し、リアルタイムで実行することも可能である。
[Explanation of operation of the first embodiment]
Next, the processing procedure of the abnormality determination device according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. An example in which the process shown in FIG. 6 is executed after a while has passed since the abnormality occurred in the speed reducer 14 will be described. However, it can also be executed in real time.

初めに、ステップS11において、異常度判定部22は、センサDB31に記憶されている減速機14の外乱トルクに基づいて、該減速機14の異常度を演算する。異常度は前述した(1)式を用いて演算することができる。 First, in step S11, the abnormality degree determination unit 22 calculates the abnormality degree of the speed reducer 14 based on the disturbance torque of the speed reducer 14 stored in the sensor DB 31. The degree of abnormality can be calculated using the above-mentioned equation (1).

ステップS12において、異常度判定部22は、減速機14に異常が発生しているか否かを判定する。ステップS11の処理で演算した異常度が一定値を上回っている場合に減速機14に異常が発生しているものと判定し(ステップS12でYES)、ステップS13に移行する。 In step S12, the abnormality degree determination unit 22 determines whether or not an abnormality has occurred in the speed reducer 14. When the degree of abnormality calculated in the process of step S11 exceeds a certain value, it is determined that an abnormality has occurred in the speed reducer 14 (YES in step S12), and the process proceeds to step S13.

ステップS13において、異常度判定部22は、稼働履歴DB33に記憶されている異常を示すデータを取得する。前述したように、稼働履歴DB33には、異常を示すデータが記憶され、更に「保全実施」、「保全未実施」のラベルが付されている。このラベルに基づいて、減速機14に発生した異常が、保全実施により発生した異常であるか、或いは保全以外の原因により発生した異常であるかを認識する。 In step S13, the abnormality degree determination unit 22 acquires the data indicating the abnormality stored in the operation history DB 33. As described above, the operation history DB 33 stores data indicating an abnormality, and is further labeled with "maintenance carried out" and "maintenance not carried out". Based on this label, it is recognized whether the abnormality generated in the speed reducer 14 is an abnormality caused by performing maintenance or an abnormality caused by a cause other than maintenance.

ステップS14において、「保全実施」のラベルが付されているか否かを判定する。「保全実施」のラベルが付されている場合には、異常の発生が検出された時点から遡って所定期間(例えば、1週間)以内に、減速機14の保全(例えば、教示変更)が実施されているものと認識される。 In step S14, it is determined whether or not the label "maintenance is carried out" is attached. When the label of "maintenance is carried out", the maintenance of the speed reducer 14 (for example, change of teaching) is carried out within a predetermined period (for example, one week) from the time when the occurrence of the abnormality is detected. It is recognized that it has been done.

保全が実施されていない場合には(ステップS14でNO)、異常が検出された原因が保全の実施ではないものと判断して、ステップS15において、その他の要因分析処理に移行する。 If maintenance has not been performed (NO in step S14), it is determined that the cause of the abnormality detected is not maintenance, and the process proceeds to other factor analysis processing in step S15.

保全が実施されている場合には(ステップS14でYES)、ステップS16において移動平均演算部23は、保全実施後の移動平均を演算する。即ち、保全が実施されている場合には、図4に示したように保全の実施により外乱トルクに段ズレが発生している可能性が高いので、段ズレ発生後に過渡期間が発生しているか否かを判定するために、移動平均を演算する。例えば、段ズレが発生した後の一定の期間において、移動平均を演算する。移動平均の演算方法は、図3で説明した通りである。この演算により、図4に示したように、段ズレが発生した時刻t11から一定期間が経過するまでの間の移動平均が求められる。 When the maintenance is carried out (YES in step S14), the moving average calculation unit 23 calculates the moving average after the maintenance is carried out in step S16. That is, when maintenance is carried out, as shown in FIG. 4, there is a high possibility that the disturbance torque has a step shift due to the maintenance, so is there a transitional period after the step shift occurs? A moving average is calculated to determine whether or not. For example, the moving average is calculated in a certain period after the step deviation occurs. The method of calculating the moving average is as described with reference to FIG. By this calculation, as shown in FIG. 4, the moving average from the time t11 when the step shift occurs to the lapse of a certain period is obtained.

ステップS17において、過渡期間検出部25は、ステップS16の処理で演算された移動平均に基づいて、保全の実施後に過渡期間が存在するか否かを判定する。具体的には前述したように、保全を実施した後の外乱トルクの移動平均の傾き(図4に示すd1)、或いは過渡期間の移動平均と定常時平均との差分(図4に示すg1)に基づいて過渡期間が存在するか否かを判定する。過渡期間が存在すると判定された場合にはステップS18に移行し、過渡期間が存在すると判定されない場合にはステップS22に移行する。 In step S17, the transient period detection unit 25 determines whether or not there is a transient period after the maintenance is performed, based on the moving average calculated in the process of step S16. Specifically, as described above, the slope of the moving average of the disturbance torque after the maintenance is performed (d1 shown in FIG. 4), or the difference between the moving average during the transient period and the steady average (g1 shown in FIG. 4). It is determined whether or not there is a transition period based on. If it is determined that the transient period exists, the process proceeds to step S18, and if it is not determined that the transient period exists, the process proceeds to step S22.

ステップS18において、過渡期間検出部25は、過渡期間の長さを設定する。前述したように、移動平均と定常時平均との差分が第3の閾値(ゼロまたはゼロに近い数値)に達するまでの期間を過渡期間として設定する。具体的には、図4に示すように、保全が実施されて外乱トルクTgに段ズレが発生した時刻t11から、外乱トルクTgの移動平均が定常時平均P3とほぼ一致する時刻t12までの期間を過渡期間Tcとして設定する。また、前述したように教示変更による減速機14の動作量の変化に応じて過渡期間を設定してもよい。 In step S18, the transient period detection unit 25 sets the length of the transient period. As described above, the period until the difference between the moving average and the steady-time average reaches the third threshold value (zero or a numerical value close to zero) is set as the transient period. Specifically, as shown in FIG. 4, a period from time t11 when maintenance is performed and a step shift occurs in the disturbance torque Tg to time t12 when the moving average of the disturbance torque Tg almost coincides with the steady-state average P3. Is set as the transition period Tc. Further, as described above, the transient period may be set according to the change in the operating amount of the speed reducer 14 due to the change in teaching.

ステップS19において、振幅成分抽出部26は、過渡期間Tcにおける外乱トルクの振幅成分を抽出し、更に、外乱トルクに含まれるスパイクを除去する。外乱トルクに含まれる振幅成分のうち突発的な変動成分をスパイクと見なして除去する。前述したように、振幅成分抽出部26は、稼働履歴DB33よりロボット101の稼働履歴を参照して、減速機14の停止時間、稼働時間、負荷の状態を参照してスパイクを除去する。或いは、減速機14の温度データを取得し、減速機14の温度、或いは減速機14の周囲温度を参照してスパイクを除去する。 In step S19, the amplitude component extraction unit 26 extracts the amplitude component of the disturbance torque in the transient period Tc, and further removes the spike included in the disturbance torque. Of the amplitude components included in the disturbance torque, sudden fluctuation components are regarded as spikes and removed. As described above, the amplitude component extraction unit 26 refers to the operation history of the robot 101 from the operation history DB 33, refers to the stop time, the operation time, and the load state of the speed reducer 14, and removes the spikes. Alternatively, the temperature data of the speed reducer 14 is acquired, and the spikes are removed by referring to the temperature of the speed reducer 14 or the ambient temperature of the speed reducer 14.

ステップS20において、外乱トルク補正部27は、過渡期間Tcでの移動平均に基づいて、図5(a)に示す第1基準波形P1を生成し、該第1基準波形P1を定常時平均P3にシフトする。その結果、図5(b)に示す第2基準波形P2が得られる。 In step S20, the disturbance torque correction unit 27 generates the first reference waveform P1 shown in FIG. 5A based on the moving average in the transient period Tc, and converts the first reference waveform P1 into the steady-state average P3. shift. As a result, the second reference waveform P2 shown in FIG. 5B is obtained.

ステップS21において、外乱トルク補正部27は、第2基準波形P2に、外乱トルクの振幅成分を重畳する。その結果、図5(c)に示すように過渡期間Tcにおいて移動平均が定常時平均P3と一致する外乱トルクが得られる。 In step S21, the disturbance torque correction unit 27 superimposes the amplitude component of the disturbance torque on the second reference waveform P2. As a result, as shown in FIG. 5C, a disturbance torque whose moving average coincides with the steady-state average P3 is obtained in the transient period Tc.

ステップS22において、異常度判定部22は、ステップS21の処理で生成された外乱トルクに基づいて異常を判定する。異常なしと判定された場合にはステップS11に処理を戻し、異常有りと判定された場合にはステップS23に移行する。 In step S22, the abnormality degree determination unit 22 determines an abnormality based on the disturbance torque generated in the process of step S21. If it is determined that there is no abnormality, the process returns to step S11, and if it is determined that there is an abnormality, the process proceeds to step S23.

ステップS23において、アラーム判定部28は、アラームを出力するか否かを判定し、アラームを出力すると判定した場合には、ステップS24において、アラーム信号を出力する。その結果、図1に示すユーザインターフェース103に設けられるディスプレイ等に異常の発生が報知される。 In step S23, the alarm determination unit 28 determines whether or not to output an alarm, and if it is determined to output an alarm, outputs an alarm signal in step S24. As a result, the occurrence of an abnormality is notified to the display or the like provided in the user interface 103 shown in FIG.

ステップS25において、異常度判定部22は、減速機14に異常が発生したことを稼働履歴DB33に記憶する。こうして、減速機14に発生する異常を検出し、ユーザに通知することができるのである。 In step S25, the abnormality degree determination unit 22 stores in the operation history DB 33 that an abnormality has occurred in the speed reducer 14. In this way, it is possible to detect an abnormality occurring in the speed reducer 14 and notify the user.

なお、上述した実施形態では、図6のステップS18で過渡期間を設定する処理を実施する例について説明したが、過渡期間を一定の期間に設定する場合には、ステップS18の処理は不要となる。 In the above-described embodiment, an example of performing the process of setting the transition period in step S18 of FIG. 6 has been described, but when the transition period is set to a certain period, the process of step S18 becomes unnecessary. ..

このようにして、本実施形態に係る異常判定装置では、以下に示す効果を得ることができる。
(1)
本実施形態に係る異常判定装置102では、減速機14の外乱トルクの平均値(可動部の状態に関するデータの基準値)が変動した場合、即ち、図4の時刻t11に示すように外乱トルクに段ズレが発生した場合には、段ズレが発生してから外乱トルクの平均値が定常状態になるまでの期間(過渡期間)と、基準値が定常状態となった後の期間を期間(安定期間)を識別する。そして、安定期間における外乱トルクの基準値(例えば、平均値)に基づいて、過渡期間の外乱トルクを補正する。補正後の外乱トルクに基づいて、減速機14の異常を判定する。従って、教示変更の実施等に起因して外乱トルクに段ズレが発生した場合でも、減速機14の異常を高精度に検出することが可能となる。
特に保全データはリアルタイムではなく、実際の保全作業が終わった後に入力されることがあり得るため、時間が経過した後に異常判断をすることで最新の保全データを用いることができ、より正確な異常判定を行うことが可能となる。
In this way, the abnormality determination device according to the present embodiment can obtain the following effects.
(1)
In the abnormality determination device 102 according to the present embodiment, when the average value of the disturbance torque of the speed reducer 14 (reference value of data regarding the state of the movable part) fluctuates, that is, the disturbance torque is changed as shown at time t11 in FIG. When a step shift occurs, the period from the occurrence of the step shift until the average value of the disturbance torque becomes a steady state (transient period) and the period after the reference value becomes a steady state (stable). Period). Then, the disturbance torque in the transient period is corrected based on the reference value (for example, the average value) of the disturbance torque in the stable period. The abnormality of the speed reducer 14 is determined based on the corrected disturbance torque. Therefore, even if a step shift occurs in the disturbance torque due to the implementation of the teaching change or the like, it is possible to detect the abnormality of the speed reducer 14 with high accuracy.
In particular, maintenance data is not real-time and may be input after the actual maintenance work is completed, so the latest maintenance data can be used by making an abnormality judgment after a lapse of time, and more accurate abnormalities can be used. It becomes possible to make a judgment.

(2)
外乱トルクの基準値を平均値または振幅の中央値とすることにより、上下に変動する外乱トルクの振幅のほぼ中心を基準値とすることができ、高精度な異常検出が可能となる。
(2)
By setting the reference value of the disturbance torque as the average value or the median of the amplitude, the reference value can be approximately the center of the amplitude of the disturbance torque that fluctuates up and down, and highly accurate abnormality detection becomes possible.

(3)
過渡期間における外乱トルクの移動平均を演算し、演算した移動平均が安定期間の平均値と一致するように、過渡期間における外乱トルクを補正するので、過渡期間における外乱トルクの変動量を相殺でき、より高精度な異常検出が可能となる。
(3)
Since the moving average of the disturbance torque in the transition period is calculated and the disturbance torque in the transition period is corrected so that the calculated moving average matches the average value in the stable period, the fluctuation amount of the disturbance torque in the transition period can be offset. More accurate abnormality detection is possible.

(4)
過渡期間において、外乱トルクに含まれるスパイク(突発的な変動成分)を除去し、スパイク除去後の外乱トルクに基づいて移動平均を演算するので、スパイクによる影響を回避でき、移動平均を高精度に演算することができる。ひいては、高精度な異常検出が可能となる。
(4)
During the transition period, spikes (sudden fluctuation components) contained in the disturbance torque are removed, and the moving average is calculated based on the disturbance torque after the spikes are removed, so the influence of spikes can be avoided and the moving average can be made highly accurate. Can be calculated. As a result, highly accurate abnormality detection becomes possible.

(5)
減速機14の運転状態、減速機14の温度、或いは減速機14での保全の有無に応じてスパイクを検出する条件を変更するので、減速機14の状況に適したスパイク除去が可能となる。
(5)
Since the conditions for detecting spikes are changed according to the operating state of the speed reducer 14, the temperature of the speed reducer 14, or the presence or absence of maintenance in the speed reducer 14, spike removal suitable for the situation of the speed reducer 14 becomes possible.

(6)
減速機14の運転状態として、減速機14の停止時間、稼働時間、負荷の大きさに応じてスパイクを検出する条件を変更する。具体的には、減速機14を長時間停止させた後に稼働を開始した場合には、稼働開始から長期間に亘ってスパイクが発生し、且つスパイクの発生頻度が高まる。同様に、減速機14により駆動する負荷の大きさが変化した場合にはスパイクの発生頻度が高まる。従って、外乱トルクに多くのスパイクが存在することを前提としてスパイクを検出するので、スパイクの除去精度を向上させることができる。
(6)
As the operating state of the speed reducer 14, the conditions for detecting spikes are changed according to the stop time, the operating time, and the magnitude of the load of the speed reducer 14. Specifically, when the speed reducer 14 is stopped for a long time and then started to operate, spikes are generated for a long period from the start of operation, and the frequency of spikes is increased. Similarly, when the magnitude of the load driven by the speed reducer 14 changes, the frequency of spike occurrence increases. Therefore, since the spikes are detected on the premise that many spikes are present in the disturbance torque, the spike removal accuracy can be improved.

(7)
減速機14の温度として、該減速機14の周囲温度を用いるので、簡単な方法で減速機14の温度を取得できる。また、減速機14の温度が低いほどスパイクの発生頻度が高まるので、減速機14の温度に応じてスパイクを除去することにより、スパイクの除去精度を向上させることができる。
(7)
Since the ambient temperature of the speed reducer 14 is used as the temperature of the speed reducer 14, the temperature of the speed reducer 14 can be obtained by a simple method. Further, since the frequency of spike generation increases as the temperature of the speed reducer 14 decreases, the spike removal accuracy can be improved by removing the spikes according to the temperature of the speed reducer 14.

(8)
教示変更等の保全の実施に起因して減速機14の外乱トルクに段ズレが発生した場合には、保全の実施後の外乱トルクの移動平均の変化率(図4に示す傾きd1)を演算し、変化率が所定値以下となるまでの期間を過渡期間として設定する。具体的には、図4に示す時刻t11~t12までを過渡期間Tcとして設定する。従って、過渡期間を高精度に設定することができる。このため、過渡期間における異常検出を高精度に実施することが可能となる。
(8)
When the disturbance torque of the speed reducer 14 is deviated due to the implementation of maintenance such as changing the teaching, the rate of change of the moving average of the disturbance torque (slope d1 shown in FIG. 4) after the maintenance is performed is calculated. Then, the period until the rate of change becomes equal to or less than the predetermined value is set as the transition period. Specifically, the time t11 to t12 shown in FIG. 4 is set as the transient period Tc. Therefore, the transient period can be set with high accuracy. Therefore, it is possible to perform abnormality detection in the transient period with high accuracy.

なお、上述した実施形態では、教示変更等の保全を実施した後に発生する外乱トルクの段ズレ(外乱トルクの基準値の変動)が発生した場合を例に挙げて説明したが、本発明は保全の実施後に発生する段ズレに限定されず、その他の原因で外乱トルクに段ズレが発生した場合についても適用することができる。 In the above-described embodiment, the case where the disturbance torque step deviation (variation of the reference value of the disturbance torque) occurs after the maintenance such as the instruction change is performed has been described as an example, but the present invention has been described as an example. It is not limited to the step deviation that occurs after the implementation of the above, and it can also be applied to the case where the step deviation occurs in the disturbance torque due to other causes.

また、上述した実施形態では、図4に示したように、教示変更の実施により外乱トルクが上昇する方向(図中、上方向)に段ズレする例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、下降する方向(図中、下方向)に段ズレする場合においても適用することができる。 Further, in the above-described embodiment, as shown in FIG. 4, an example in which the disturbance torque is shifted in the direction of increase (upward in the figure) due to the implementation of the teaching change has been described, but the present invention is limited to this. It can be applied even when the step is shifted in the descending direction (downward in the figure).

[変形例の説明]
次に、上述した実施形態に係る異常判定装置の変形例について説明する。変形例では、減速機14に対して教示変更を行う場合に、教示変更前の減速機14の動作量と、教示変更後の減速機14の動作量の差分を演算し、演算した差分に応じて過渡期間の長さを設定する。具体的には、差分が大きいほど、過渡期間を長く設定する。
[Explanation of modified example]
Next, a modified example of the abnormality determination device according to the above-described embodiment will be described. In the modified example, when the teaching change is performed for the speed reducer 14, the difference between the operating amount of the speed reducer 14 before the teaching change and the operating amount of the speed reducer 14 after the teaching change is calculated, and the calculated difference is obtained. And set the length of the transition period. Specifically, the larger the difference, the longer the transient period is set.

即ち、減速機14の回転角度、稼働領域等の動作量が大きくなる教示変更をした場合には、外乱トルクの変化量が大きくなり、定常状態となるまでに長時間を要する。このため、過渡期間を長く設定する。
そして、設定した過渡期間において外乱トルクを補正することにより、より高精度な異常検出が可能となる。
That is, when the teaching change is made to increase the operating amount of the speed reducer 14 such as the rotation angle and the operating region, the amount of change in the disturbance torque becomes large and it takes a long time to reach a steady state. Therefore, a long transient period is set.
Then, by correcting the disturbance torque in the set transient period, more accurate abnormality detection becomes possible.

ここで、上述した実施形態では、ロボット101の異常を判定する例について説明したが、異常を判定する対象の機器はロボット101に限定されるものでない。例えば、モータの代わりに自動車のエンジン、減速機14の代わりにトランスミッションを用いてもよい。また、移動体の回転機構、遊園地の遊具などの移動体、3次元プリンターなどの工作機械、すなわち回転機構とそれを伝達する機構を有する全ての機器も対象にすることができる。また、その他の種類の機器を対象としてもよい。 Here, in the above-described embodiment, an example of determining an abnormality of the robot 101 has been described, but the device for determining the abnormality is not limited to the robot 101. For example, an automobile engine may be used instead of the motor, and a transmission may be used instead of the speed reducer 14. Further, a rotating mechanism of a moving body, a moving body such as a playset in an amusement park, a machine tool such as a three-dimensional printer, that is, all devices having a rotating mechanism and a mechanism for transmitting the rotation mechanism can be targeted. It may also target other types of equipment.

また、異常判定装置を遠隔地に配置し、必要な信号やデータを通信回線を介して送受信して、機器の異常を判定してもよい。また、複数の機器の異常を1台の異常判定装置で診断してもよい。また、複数の機器は互いに異なる場所に配置されていてもよい。 Further, the abnormality determination device may be arranged at a remote location, and necessary signals and data may be transmitted and received via a communication line to determine the abnormality of the device. Further, the abnormality of a plurality of devices may be diagnosed by one abnormality determination device. Further, the plurality of devices may be arranged in different places from each other.

以上、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。 Although embodiments of the present invention have been described above, the statements and drawings that form part of this disclosure should not be understood to limit the invention. This disclosure will reveal to those skilled in the art various alternative embodiments, examples and operational techniques.

11 通信部
12 外乱トルク演算部
13 センサ
14 減速機(可動部)
15 動作制御部
21 通信部
22 異常度判定部
23 移動平均演算部
24 定常時平均演算部
25 過渡期間検出部
26 振幅成分抽出部
27 外乱トルク補正部
28 アラーム判定部
31 センサDB
32 保全履歴DB
33 稼働履歴DB
51 制御部
101 ロボット(機器)
102 異常判定装置
103 ユーザインターフェース
11 Communication unit 12 Disturbance torque calculation unit 13 Sensor 14 Reducer (moving part)
15 Operation control unit 21 Communication unit 22 Abnormality determination unit 23 Moving average calculation unit 24 Constant constant average calculation unit 25 Transient period detection unit 26 Amplitude component extraction unit 27 Disturbance torque correction unit 28 Alarm judgment unit 31 Sensor DB
32 Maintenance history DB
33 Operation history DB
51 Control unit 101 Robot (equipment)
102 Abnormality determination device 103 User interface

Claims (10)

可動部を有する機器に設置されたセンサから取得した、前記可動部の状態に関するデータに基づいて、前記機器の異常を判定する制御部を備える異常判定装置であって、
前記制御部は、
前記データの基準を示す基準値に基づいて、前記基準値が変動する過渡期間、及び前記基準値が安定する安定期間を識別し、
前記過渡期間の後の前記安定期間における前記基準値に基づいて、前記過渡期間における前記データを補正し、
前記補正したデータに基づいて前記機器の異常を判定すること
を特徴とする異常判定装置。
An abnormality determination device including a control unit for determining an abnormality of the device based on data related to the state of the movable portion acquired from a sensor installed in the device having the movable portion.
The control unit
Based on the reference value indicating the reference value of the data, the transient period in which the reference value fluctuates and the stable period in which the reference value stabilizes are identified.
The data in the transient period is corrected based on the reference value in the stable period after the transient period.
An abnormality determination device for determining an abnormality of the device based on the corrected data.
前記基準値は、前記データの平均値、または前記データの振幅の中央値であること
を特徴とする請求項1に記載の異常判定装置。
The abnormality determination device according to claim 1, wherein the reference value is an average value of the data or a median value of the amplitude of the data.
前記基準値は、前記データの平均値であり、
前記制御部は、
前記過渡期間における前記データの平均値として、前記データの移動平均を演算し、
前記移動平均が前記安定期間における平均値と一致するように、前記過渡期間における前記データを補正すること
を特徴とする請求項2に記載の異常判定装置。
The reference value is an average value of the data, and is
The control unit
The moving average of the data is calculated as the average value of the data in the transient period.
The abnormality determination device according to claim 2, wherein the data is corrected so that the moving average matches the average value in the stable period.
前記制御部は、
前記過渡期間における前記データに含まれる突発的な変動成分を検出し、
検出した前記突発的な変動成分を前記データから除去した後、前記移動平均を演算すること
を特徴とする請求項3に記載の異常判定装置。
The control unit
Sudden fluctuation components contained in the data during the transient period are detected.
The abnormality determination device according to claim 3, further comprising calculating the moving average after removing the detected sudden fluctuation component from the data.
前記制御部は、前記可動部の運転状態、前記可動部の温度、及び前記可動部に対する保全の有無、の少なくとも一つに応じて、前記突発的な変動成分を検出する条件を変更すること
を特徴とする請求項4に記載の異常判定装置。
The control unit may change the conditions for detecting the sudden fluctuation component according to at least one of the operating state of the movable portion, the temperature of the movable portion, and the presence or absence of maintenance of the movable portion. The abnormality determination device according to claim 4.
前記可動部の運転状態は、前記可動部の停止時間、前記可動部の稼働時間、及び前記可動部に加わる負荷の大きさ、のうちの少なくとも一つであること
を特徴とする請求項5に記載の異常判定装置。
The fifth aspect of the present invention is characterized in that the operating state of the movable portion is at least one of the stop time of the movable portion, the operating time of the movable portion, and the magnitude of the load applied to the movable portion. The above-mentioned abnormality determination device.
前記可動部の温度とは、前記可動部の周囲の温度であること
を特徴とする請求項5に記載の異常判定装置。
The abnormality determination device according to claim 5, wherein the temperature of the movable portion is the temperature around the movable portion.
前記制御部は、前記移動平均の時間経過に対する変化率を演算し、前記移動平均の変動が発生してから、前記変化率が所定値以下に低下するまでの期間を過渡期間とすること
を特徴とする請求項3~7のいずれか1項に記載の異常判定装置。
The control unit calculates the rate of change of the moving average with respect to the passage of time, and sets the period from the occurrence of the fluctuation of the moving average to the decrease of the rate of change to a predetermined value or less as a transient period. The abnormality determination device according to any one of claims 3 to 7.
前記可動部に対する保全は、前記可動部の動作を変更する教示変更であり、
前記制御部は、前記教示変更前における前記可動部の動作量と、前記教示変更後における前記可動部の動作量と、の差分に応じて、前記過渡期間を設定すること
を特徴とする請求項5に記載の異常判定装置。
Maintenance for the movable part is a teaching change that changes the operation of the movable part.
The claim is characterized in that the control unit sets the transient period according to the difference between the amount of movement of the movable part before the change of teaching and the amount of movement of the movable part after the change of teaching. The abnormality determination device according to 5 .
可動部を有する機器に設置されたセンサから取得した、前記可動部の状態に関するデータに基づいて、前記機器の異常を判定する異常判定方法であって、
前記データの基準を示す基準値に基づいて、前記基準値が変動する過渡期間、及び前記基準値が安定する安定期間を識別し、
前記過渡期間の後の安定期間における前記基準値に基づいて、前記過渡期間における前記データを補正し、補正したデータに基づいて前記機器の異常を判定すること
を特徴とする異常判定方法。
It is an abnormality determination method for determining an abnormality of the device based on data related to the state of the movable part acquired from a sensor installed in the device having the movable part.
Based on the reference value indicating the reference value of the data, the transient period in which the reference value fluctuates and the stable period in which the reference value stabilizes are identified.
An abnormality determination method, characterized in that the data in the transition period is corrected based on the reference value in the stable period after the transition period, and the abnormality of the device is determined based on the corrected data.
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