[发明专利]用于工作机的故障监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于使用伺服马达作为驱动源的机器人或其它工作机的故障监测方法。

背景技术

伺服马达是一种控制马达，其特征在于具有优越的转速控制和位置控制。伺服马达安装在各种工作机中，特别是广泛用作机器人的驱动源。

伺服马达能够直接驱动负载。然而，负载常常通过减速器或其它动力传输机构驱动。这是由于当负载通过减速器驱动时可明显增大来自伺服马达的输出转矩的原因。此外，如果减速器包括带、链或驱动轴，就有这样的好处，即，可将运动传输到远离伺服马达的地点。

必须考虑这样的事实，即，在工作机中的伺服马达和动力传输机构中会发生故障。

在工作机中发生的故障的范围有：危险到足以必需紧急关闭机器的严重故障；即使继续运行直到下一次修理时间也不会产生妨碍的轻微故障；以及严重程度在严重故障与轻微故障之间的中等故障。

可通过监测电流值或者进行其它电监测来检测异常，从而确定伺服马达自身中是否存在故障。另一方面，当伺服马达正常运行但在动力传输机构中已经发生故障时难以检测到异常。已经要求诸如在JP-5-346812A和JP-11-129186 A中公开的检测技术。

在JP-5-346812 A公开的异常检测装置中，当通过控制装置经由反馈来控制伺服马达时，对后反馈(post-feedback)指令信号进行积分。对得到的积分值达到饱和所需的时间进行监测。例如，伺服马达通过一带驱动作为负载的臂。然而，如果该带断裂，负载就突然改变，从而积分值显著改变。具体地说，负载减小，这导致负载中的波动变得不明显并且后反馈指令信号的幅度减小。在发生这种情况时，积分值达到饱和所需的时间(饱和时间)增加。如果使用在饱和时间超过基准时间时确定异常的构造，就可以检测带的断裂或其它异常。然而，如果负载波动的变化较小，就不能检测到异常。换言之，JP-5-346812 A公开的异常检测装置旨在发现诸如带断裂的严重故障，而不能识别轻微故障。

在JP-11-129186 A公开的工作机器人中，基于伺服马达的驱动电流Ii和实际角θi计算驱动轴的驱动侧的功率W1。另外，基于实际角θi和与机器人机构部件的具体模式相关的运动方程计算驱动轴的负载侧的功率W0。将得到的功率W1和功率W0之间的差值或比例与建立的标准对比。如果齿轮等由于随着时间的变化而磨损，那么在加速期间功率W1一般就会比功率W0大。随着齿轮或其它部件上的磨损增加，这时的差值或比例会逐渐变得更加明显。换言之，在小规模磨损的情况下不会产生可检测到的差值或比例。该方法适于在功率之间产生差值的严重故障，但不适于在功率之间不可能产生差值的轻微故障。

在JP-5-346812 A或者JP-11-129186 A中，出现的第一个问题在于没有建立与轻微故障对应的监测技术。

还可以这样，例如使一转台和一机器人占据单个工作区。该转台使用伺服马达作为驱动源，将通过JP-5-346812 A中公开的异常检测装置进行监测，并且通过JP-11-129186 A中公开的工作机器人的异常传感器监测所述机器人。将使用不同的故障监测系统来检测转台和机器人中的故障。

换言之，当存在由不同制造商制造的多种类型的工作机时，安装在用于驱动工作机的伺服马达上的故障监测系统往往具有各种功能。在这种情况下，必须在工作区(生产地点或周围区域)中布置各种故障监测系统，维持这些系统的控制需要大量的努力，并且需要更大的空间来容纳系统。

换言之，出现的第二个问题在于这样的事实，即，没有建立用于在存在多种工作机时允许对多种伺服马达进行中央控制的技术。

因此产生了对于一种可以实现与轻微故障对应的监测技术并且可以中央控制多种伺服马达的技术的需求。

发明内容