制動器異常診斷方法及制動器異常診斷裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供制動器異常診斷方法及制動器異常診斷裝置。制動器異常診斷裝置診斷機器人（1）或機床（10）所具備的帶制動器（31）的馬達（30）的制動器的異常，包括：異常診斷部（41），在馬達被勵磁且制動器工作的狀態(tài)下，診斷上述制動器是否存在異常；以及輸出部（42），在診斷到制動器存在異常的情況下，不切斷馬達的勵磁且不解除制動器，而通知制動器的異常。
【專利說明】制動器異常診斷方法及制動器異常診斷裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有帶制動器的馬達的工業(yè)機器人或機床的制動器異常診斷方法以及實施該制動器異常診斷方法的制動器異常診斷裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)機器人及具有重力軸的機床(以下，有時將工業(yè)機器人及機床統(tǒng)稱為“機器人”)具有帶制動器的馬達。在切斷馬達時，為了維持機器人的姿勢而使用制動器。
[0003]另外，若在馬達所具備的制動器的摩擦板上附著附著物、例如潤滑脂、油等，則制動器的制動力矩下降。而且，若制動力矩大幅度下降，則在切斷馬達的勵磁時，機器人不能維持其姿勢。
[0004]若在例如重力作用于馬達的輸出軸上的情況下，即在軸為重力軸的情況下成為這種狀況，則存在重力軸落下的可能性。由此，希望定期診斷制動器的制動力矩的下降。
[0005]在日本特開平6 — 246674號公報中，檢測從產(chǎn)生機器人的緊急停止信號至機器人緊急停止為止的慣性移動距離，在該慣性移動距離比基準距離還大的情況下，判斷為制動器存在異常。另外，在日本特開平6 — 246674號公報中，在接通電源時，使相當于預(yù)定的制動力矩的基準值的力矩發(fā)生于機器人的馬達上，在馬達旋轉(zhuǎn)了基準值以上的情況下，判斷為制動器存在異常。
[0006]另外，一般情況下，若一旦接通機器人的電源，則該電源終日不會被切斷，機器人反復(fù)進行其工作及停止。而且，有時通過機器人反復(fù)進行工作及停止而在制動器的摩擦板上附著附著物、例如潤滑脂、油等，制動器的制動力矩逐漸下降。
[0007]在日本特開平6 - 246674號公報中，在使機器人緊急停止時，或者在接通機器人的電源時，判斷制動器的異常。由此，存在如下情況:即使在使機器人緊急停止時能夠發(fā)現(xiàn)制動器的異常，在發(fā)現(xiàn)了異常時，制動力矩也已下降很多。而且，在制動力矩大幅度變小且軸為重力軸的情況下，重力軸有可能落下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是鑒于這種情況而做出的，其目的是提供能夠防止由于制動器的制動力矩下降而重力軸落下的制動器的異常診斷方法以及實施這種方法的異常診斷裝置。
[0009]為了達到上述目的，根據(jù)第一方案，提供一種制動器異常診斷方法，其診斷機器人或機床所具備的帶制動器的馬達的制動器的異常，在上述馬達被勵磁且上述制動器工作的狀態(tài)下，診斷上述制動器是否存在異常，在診斷到上述制動器存在異常的情況下，不切斷上述馬達的勵磁且不解除上述制動器，而通知上述制動器的異常。
[0010]根據(jù)第二方案，在第一方案的基礎(chǔ)上，在診斷到上述制動器存在異常的情況下，還使上述機器人或機床移動至安全的預(yù)定的退避位置姿勢。
[0011]根據(jù)第三方案，在第一方案的基礎(chǔ)上，在診斷到上述制動器存在異常的情況下，還使上述機器人或機床的動作速度下降預(yù)定量，并且繼續(xù)進行上述機器人或機床的動作。[0012]根據(jù)第四方案，在第一至第三中任何一個方案的基礎(chǔ)上，上述制動器是否存在異常的診斷，在上述機器人或機床的移動指令輸出之前以及上述機器人或機床的移動指令停止之后中的至少一方進行。
[0013]根據(jù)第五方案，在第四方案的基礎(chǔ)上，在上述機器人或機床的動作開始之前診斷到上述制動器存在異常的情況下，繼續(xù)進行上述機器人或機床的動作開始程序。
[0014]根據(jù)第六方案，在第一方案的基礎(chǔ)上，上述制動器是否存在異常的診斷，基于供給到上述馬達的預(yù)定的移動指令和利用該移動指令來動作的上述馬達的實際位置而進行。
[0015]根據(jù)第七方案，提供一種制動器異常診斷裝置，其診斷機器人或機床所具備的帶制動器的馬達的制動器的異常，并且具有:異常診斷部，在上述馬達被勵磁且上述制動器工作的狀態(tài)下，診斷上述制動器是否存在異常；以及輸出部，在診斷到上述制動器存在異常的情況下，不切斷上述馬達的勵磁且不解除上述制動器，而通知上述制動器的異常。
[0016]根據(jù)第八方案，在第七方案的基礎(chǔ)上，上述異常診斷部在上述機器人或機床的移動指令輸出之前以及上述機器人或機床的移動指令停止之后中的至少一方，診斷上述制動器是否存在異常。
[0017]根據(jù)第九方案，在第八方案的基礎(chǔ)上，在上述機器人或機床的動作開始之前診斷到上述制動器存在異常的情況下，繼續(xù)進行上述機器人或機床的動作開始程序。
[0018]根據(jù)第十方案，在第七方案的基礎(chǔ)上，上述制動器是否存在異常的診斷，基于供給到上述馬達的預(yù)定的移動指令和利用該移動指令來動作的上述馬達的實際位置而進行。
[0019]根據(jù)附圖所示的本發(fā)明的典型的實施方式的詳細說明，本發(fā)明的這些目的、特征及優(yōu)點以及其他的目的、特征及優(yōu)點將更加明確。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1A是表示基于本發(fā)明的具有帶制動器的馬達的機器人的整體結(jié)構(gòu)的圖。
[0021]圖1B是基于本發(fā)明的具有帶制動器的馬達的機床的局部立體圖。
[0022]圖2是機器人或機床的功能方框圖。
[0023]圖3是工業(yè)機器人的動作開始及動作停止時的時間圖。
[0024]圖4A是基于本發(fā)明的機器人的動作停止時的時間圖。
[0025]圖4B是基于本發(fā)明的機器人的動作停止時的另一個時間圖。
[0026]圖5A是基于本發(fā)明的機器人的動作開始時的時間圖。
[0027]圖5B是基于本發(fā)明的機器人的動作開始時的另一個時間圖。
[0028]圖6是基于本發(fā)明的機器人的動作開始時的再一個時間圖。
【具體實施方式】
[0029]以下，參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。在以下附圖中，在相同的部件標注相同的附圖標記。為了容易理解，這些附圖適當變更了縮小比例尺。
[0030]圖1A是表示基于本發(fā)明的具有帶制動器的馬達的機器人的整體結(jié)構(gòu)的圖。圖1A所示的工業(yè)機器人I是六軸結(jié)構(gòu)的垂直多關(guān)節(jié)型機器人。位于機器人I的前端的手腕2以六自由度搭載。在機器人I的各軸上，內(nèi)裝有用于驅(qū)動各軸的伺服馬達(圖1中未示出)。利用從該伺服馬達的各個延伸的控制電纜與控制裝置5連接，各伺服馬達利用控制裝置5控制。另外，在伺服馬達上安裝有未圖示的制動器，制動對應(yīng)的伺服馬達。
[0031]圖1B是基于本發(fā)明的具有帶制動器的馬達的機床的局部立體圖。圖1B所示的機床10包括:工件；將保持工件W的工作臺19沿X軸方向驅(qū)動的馬達11 ;以及將工作臺19沿Y軸方向驅(qū)動的馬達12。并且，機床10還包括將加工頭18、例如鉆頭沿Z軸方向驅(qū)動的馬達13。此外，也可以代替加工頭18，工作臺19利用馬達13沿Z軸方向移動。另外，機床10也與未圖示的控制裝置連接。
[0032]圖2是機器人或機床的功能方框圖。在圖2中，機器人I的多個伺服馬達之中的一個伺服馬達或機床10的馬達13作為伺服馬達30而表示。伺服馬達30具有制動其輸出軸的旋轉(zhuǎn)的制動器31。另外，檢測伺服馬達30的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置的旋轉(zhuǎn)位置檢測器32、例如編碼器安裝于伺服馬達30上。如圖2所示，由旋轉(zhuǎn)位置檢測器32檢測的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置作為旋轉(zhuǎn)位置信號而輸入到控制裝置5的控制電路20中。
[0033]控制電路20生成制動器指令并輸入到制動器驅(qū)動電路21中。制動器驅(qū)動電路21將制動器指令轉(zhuǎn)換為制動器驅(qū)動信號，并輸入到機器人I或機床10的制動器31中。并且，控制電路20生成移動指令并輸入到馬達驅(qū)動電路22中。馬達驅(qū)動電路22將移動指令轉(zhuǎn)換為馬達驅(qū)動信號，并輸入到機器人I或機床10的伺服馬達30中。
[0034]并且，控制電路20包括異常診斷部41，該異常診斷部41如后所述進行制動器31的異常診斷。并且，控制電路20包括輸出部42，該輸出部42在診斷了異常的情況下將制動器31的異常通過聽覺或視覺通知操作者。輸出部42例如為監(jiān)視器、揚聲器、打印機等。
[0035]圖3是工業(yè)機器人的動作開始及動作停止時的時間圖。在圖3及以下的附圖中，對圖1A所示的工業(yè)機器人I的動作進行說明，但對圖1B所示的機床10也大致相同。在圖3中，主要表示機器人I從停止的狀態(tài)開始動作的動作開始程序、以及機器人I從動作的狀態(tài)停止動作的停止程序。
[0036]此外，在圖3所示的動作開始程序及停止程序中，機器人I的控制裝置5的電源已經(jīng)接通，機器人I處于施力狀態(tài)。從而，動作開始程序及停止程序在機器人I施力時反復(fù)進行。
[0037]如圖3所示，在動作開始程序中，首先，利用控制電路20使伺服馬達30的勵磁接通。接著，制動器驅(qū)動信號通過制動器驅(qū)動電路21輸入到制動器31，由此，將制動器31從工作狀態(tài)變更為解除狀態(tài)。由此，伺服馬達30的輸出軸能夠動作。之后，馬達驅(qū)動信號通過馬達驅(qū)動電路22作為移動指令輸入到伺服馬達30。由此，伺服馬達30被驅(qū)動，機器人I開始動作。
[0038]相對于此，在停止程序中，首先，零的移動指令輸入到伺服馬達30，或者移動指令自身不輸入到伺服馬達30。接著，制動器31從解除狀態(tài)變更為工作狀態(tài)，由此，伺服馬達30的輸出軸被固定。之后，伺服馬達30的勵磁成為被斷開，伺服馬達30停止，其結(jié)果，機器人I停止。
[0039]如圖3所示，在動作開始程序及停止程序中，分別設(shè)定有區(qū)間T1、T2。在這些區(qū)間Τ1、Τ2中，馬達勵磁被接通，并且制動器31處于工作狀態(tài)。在本發(fā)明中，在這些區(qū)間Τ1、Τ2之中至少一方，異常診斷部41診斷制動器31。
[0040]圖4Α及圖4Β是基于本發(fā)明的機器人的動作停止時的時間圖。參照這些附圖，對停止程序中的本發(fā)明的制動器異常診斷方法進行說明。如圖4Α等所示，在區(qū)間Τ2的任意的小區(qū)間T4，控制電路20將用于進行制動器31的異常診斷的預(yù)定的移動指令輸入預(yù)定的短時間。
[0041]該移動指令是若在制動器31工作的狀態(tài)下制動器31的制動力矩正常，則伺服馬達30的輸出軸不移動的程度的微小的移動指令。在預(yù)定的移動指令輸入到伺服馬達30之后，利用旋轉(zhuǎn)位置檢測器32取得伺服馬達30的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置。然后，控制電路20比較預(yù)定的移動指令與旋轉(zhuǎn)位置之間的位置偏差是否為預(yù)定的閾值以上，若位置偏差為預(yù)定的閾值以上，則判斷為制動器31存在異常。此外，還可以通過其他的手法進行制動器31的異常診斷。
[0042]在判斷為制動器31不存在異常的情況下，不需要通知操作者，從而，輸出部42不起動。從而，如圖4A所示，停止程序與圖3所示同樣地繼續(xù)進行。
[0043]相對于此，在判斷為制動器31存在異常的情況下，如圖4B所示，在區(qū)間T4之后，制動器31存在異常的情況通過輸出部42通知操作者。而且，從圖4B可知，即使在區(qū)間T2結(jié)束之后，馬達勵磁也不斷開，保持接通狀態(tài)。并且，制動器31也保持工作狀態(tài)。其理由是:即使在判斷為制動器31存在異常的情況下，也能防止相對應(yīng)的伺服馬達30的輸出軸(重力軸)落下。
[0044]然后，若操作者利用輸出部42識別到異常，則以手動使機器人I移動至安全的預(yù)定的退避位置姿勢。此外，還可以使直至退避位置姿勢的移動自動進行。由此可知，能夠進
一步確保安全。
[0045]或者，在制動器31存在異常的情況下，也可以使機器人I的動作速度降低預(yù)定量，并且繼續(xù)進行機器人I的動作。在該情況下，能夠防止伺服馬達30過熱，從而，能夠避免輸出基于過熱的另外的警報。
[0046]圖5A及圖5B是基于本發(fā)明的機器人的動作開始時的時間圖。參照這些附圖，對動作開始程序中的本發(fā)明的制動器異常診斷方法進行說明。如圖5A等所示，在區(qū)間Tl的任意的小區(qū)間T3，控制電路20將上述的移動指令輸入預(yù)定的短時間，并且同樣地進行制動器31的異常診斷。
[0047]而且，在判斷為制動器31不存在異常的情況下，不需要通知操作者，從而，輸出部42不起動。從而，如圖5A所示，動作開始程序與圖3所示同樣地繼續(xù)進行。
[0048]相對于此，在判斷為制動器31存在異常的情況下，如圖5B所示，在區(qū)間T3之后，制動器31存在異常的情況通過輸出部42通知操作者。而且，從圖5B可知，即使在區(qū)間Tl結(jié)束之后，制動器31也不成為解除狀態(tài)，保持工作狀態(tài)。并且，馬達勵磁也保持接通狀態(tài)。其理由是:在伺服馬達30的輸出軸為重力軸的情況下，為了防止重力軸落下。并且，在判斷為制動器31存在異常的情況下，即使在區(qū)間Tl結(jié)束之后，也不輸出移動指令，由此，防止機器人I誤動作。
[0049]從圖5A及圖5B可知，通過在機器人I的移動指令輸出之前診斷制動器31的異常，能夠早期發(fā)現(xiàn)制動器31的異常。即，在本發(fā)明中，能夠在制動器31的制動力矩下降之前，檢測制動器31的異常。
[0050]另外，如機器人動作開始時的再一個時間圖即圖6所示，也可以在區(qū)間Tl結(jié)束之后輸出移動指令。在該情況下，由于操作者在機器人I的附近，因此即使機器人I誤動作，操作者也能夠使機器人I馬上停止。另外，即使在判斷為制動器31的制動力矩下降緩慢的情況下，也可以采用該方法。
[0051 ] 如此，在本發(fā)明中，在判斷為制動器31存在異常的情況下，不切斷馬達30的勵磁，并且也不解除制動器31。由此，即使在制動器31的制動力矩下降的情況下，也能夠防止重力軸落下。另外，在本發(fā)明中，不是在緊急停止時或電源接通時診斷制動器，而是在馬達31被勵磁且制動器31工作的狀態(tài)下診斷制動器。由此，能夠在每次進行機器人I的動作的開始及停止時診斷制動器31，能夠在制動器31的制動力矩下降之前檢測制動器31的異常。
[0052]并且，在本發(fā)明中，不需要用于診斷制動器31的特別的裝置。由此可知，不對機器人I的操作時間及制造成本帶來影響，而能夠診斷制動器31。
[0053]本發(fā)明具有如下有益效果。
[0054]在第一及第七方案中，在判斷為制動器存在異常的情況下，不切斷馬達的勵磁，并且也不解除制動器。由此，即使在制動器的制動力矩下降的情況下，也能夠防止重力軸落下。另外，在第一及第七方案中，不是在緊急停止時或電源接通時診斷制動器，而是在馬達被勵磁且制動器工作的狀態(tài)下診斷制動器。由此，能夠在每次進行機器人或機床的動作的開始及停止時診斷制動器，能夠在制動器的制動力矩下降之前檢測制動器的異常。
[0055]在第二方案中，由于使機器人或機床退避至安全的場所，因此能夠進一步確保安全。
[0056]在第三方案中，能夠防止馬達過熱，能夠避免輸出基于過熱的另外的警報。
[0057]在第四及第八方案中，通過在機器人或機床的移動指令輸出之前診斷制動器的異常，能夠早期發(fā)現(xiàn)制動器的異常。并且，通過在機器人或機床的移動指令停止之后診斷制動器的異常，即使在機器人或機床動作時在制動器上發(fā)生異常的情況下，也能夠防止重力軸落下。
[0058]第五及第九方案能夠在操作者位于機器人的附近的情況或判斷為制動器的制動力矩下降緩慢的情況下采用。
[0059]在第六及第十方案中，由于不需要用于診斷制動器的特別的裝置，因此不對機器人或機床的操作時間及制造成本帶來影響，而能夠診斷制動器。
[0060]雖然用典型的實施方式說明了本發(fā)明，但若為本領(lǐng)域技術(shù)人員，則應(yīng)該可以理解，不脫離本發(fā)明的范圍，而能夠進行上述的變更及各種其他的變更、省略、追加。
【權(quán)利要求】
1.一種制動器異常診斷方法，診斷機器人(I)或機床(10)所具備的帶制動器的馬達(11?13)的制動器(31)的異常，其特征在于，在上述馬達被勵磁且上述制動器工作的狀態(tài)下，診斷上述制動器是否存在異常，在診斷到上述制動器存在異常的情況下，不切斷上述馬達的勵磁且不解除上述制動器，而通知上述制動器的異常。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動器異常診斷方法，其特征在于，在診斷到上述制動器存在異常的情況下，還使上述機器人或機床移動至安全的預(yù)定的退避位置姿勢。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動器異常診斷方法，其特征在于，在診斷到上述制動器存在異常的情況下，還使上述機器人或機床的動作速度降低預(yù)定量，并且繼續(xù)進行上述機器人或機床的動作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項所述的制動器異常診斷方法，其特征在于，上述制動器是否存在異常的診斷，在上述機器人或機床的移動指令輸出之前以及上述機器人或機床的移動指令停止之后中的至少一方進行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制動器異常診斷方法，其特征在于，在上述機器人或機床的動作開始之前診斷到上述制動器存在異常的情況下，繼續(xù)進行上述機器人或機床的動作開始程序。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動器異常診斷方法，其特征在于，上述制動器是否存在異常的診斷，基于供給到上述馬達的預(yù)定的移動指令和利用該移動指令來動作的上述馬達的實際位置而進行。
7.一種制動器異常診斷裝置，診斷機器人(I)或機床(10)所具備的帶制動器的馬達(11?13)的制動器(31)的異常，其特征在于，具有:異常診斷部(41)，在上述馬達被勵磁且上述制動器工作的狀態(tài)下，診斷上述制動器是否存在異常；以及輸出部(42)，在診斷到上述制動器存在異常的情況下，不切斷上述馬達的勵磁且不解除上述制動器，而通知上述制動器的異常。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制動器異常診斷裝置，其特征在于，上述異常診斷部在上述機器人或機床的移動指令輸出之前以及上述機器人或機床的移動指令停止之后中的至少一方，診斷上述制動器是否存在異常。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制動器異常診斷裝置，其特征在于，在上述機器人或機床的動作開始之前診斷到上述制動器存在異常的情況下，繼續(xù)進行上述機器人或機床的動作開始程序。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制動器異常診斷裝置，其特征在于，上述制動器是否存在異常的診斷，基于供給到上述馬達的預(yù)定的移動指令和利用該移動指令來動作的上述馬達的實際位置而進行。
【文檔編號】B25J19/06GK103507082SQ201310220443
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月28日
【發(fā)明者】鹿川力, 松本康之 申請人:發(fā)那科株式會社