传动装置的异常检测方法及异常检测装置与流程

本发明涉及检测用于将来自电机的旋转传递给负载等的减速器或行驶驱动单元等传动装置中的异常的方法及装置。

背景技术：

1、在工业用机器人中，在每个轴上设置有伺服电机，各轴经由安装在伺服电机上的减速器传递驱动力而被驱动。为了使机器人在地面等上沿水平方向直线移动，使用具有齿条齿轮结构等的行驶驱动单元，行驶驱动单元也由伺服电机驱动。减速器和行驶驱动单元都是将来自伺服电机的驱动力传递给对象物的传动装置。传动装置例如是组合齿轮等而构成的装置，在将齿轮固定在轴上的螺栓的松动或齿的缺损等发生异常的情况下，有时在高速旋转时发生振动，或者在向机器人的应用中引起定位精度的降低等。因此，需要能够早期检测传动装置中的异常的发生。

2、作为判定减速器的异常的技术，专利文献1公开了如下技术：取得减速器动作时的多个动作数据作为当前的动作数据，求出示出减速器的异常的形态的异常模式下的过去的动作数据与当前的动作数据之间的相关系数，判定异常的有无和异常的原因。作为动作数据，例如使用向伺服电机的指令电流值的平均值、最大值、振幅以及标准偏差、电机的转速以及旋转角等。在该方法中，为了得到充分的判定精度，需要在取得多种多样的多个动作数据的基础上进行统计处理，作为整体的计算量变多。另外，在异常模式下的过去的动作数据的收集中也很费力。

3、专利文献2公开了作为判定机器人等的减速器中有无故障征兆的技术，在伺服电机的加减速期间求出电机电流中的特定频带的频率分量的振幅的峰值，基于该峰值判定有无故障征兆。用于判定的特定的频带根据机器人的多个机械的固有振动频率中的、通过共振使机器人向减速器的齿轮啮合的方向振动的固有振动频率来决定。为了提取特定频带的频率分量，使用fft(快速傅立叶变换)运算或带通滤波器。

4、[现有技术文献]

5、[专利文献]

6、专利文献1：日本特开2019-18270号公报

7、专利文献2：日本特开2021-9041号公报

技术实现思路

1、专利文献2所记载的方法是基于加减速时的电机电流来检测减速器中有无异常的方法，因此存在其检测灵敏度容易受伺服增益的设定值影响的问题。此外，在使用fft运算来提取特定频带的频率分量的情况下，计算量变大。在使用带通滤波器来提取特定频带的频率分量的情况下，可以预想到检测灵敏度等会根据带通滤波器的结构而变化。例如，在带通滤波器的阶数较低的情况下，无法充分地去除位置指令值的直流分量所造成的影响。但是，在专利文献2中，没有明确适合于检测减速器中的异常的带通滤波器的结构。

2、本发明的目的在于提供一种能够以较小的运算量可靠地检测设置于机器人等的传动装置中的异常的发生的方法及装置。

3、本发明的异常检测方法是对由电机驱动的传动装置中的异常进行检测的异常检测方法，其中，检测电机的速度，对速度的检测值进行带通滤波处理，基于通过带通滤波处理得到的信号，判定传动装置中是否发生异常。在本发明的异常检测方法中，通过对电机的速度的检测值进行带通滤波处理，从而如后所述，能够更可靠地检测传动装置中的异常的发生。在本发明中，传动装置例如是与电机连接的减速器或行驶驱动单元。

4、在本发明的异常检测方法中，优选带通滤波处理是由5阶巴特沃斯滤波器进行的带通滤波处理。在使用3阶巴特沃斯滤波器时，容易受到不需要的频率分量的影响，在使用7阶以上的巴特沃斯滤波器时，其安装变得困难，另外，运算量变大。因此，使用5阶巴特沃斯滤波器的带通滤波处理是最佳的。

5、在本发明的异常检测方法中，优选针对通过带通滤波处理得到的信号，求出该信号的均方或均方根并与阈值进行比较，由此判定是否发生异常。通过这样进行判定，从而能够削减判定所需要的运算量，并且能够可靠地检测异常。

6、在本发明的异常检测方法中，能够根据从与电机连接的编码器得到的信号来检测电机的速度。如果是成为伺服控制的对象的电机，则一般在该电机上安装检测该电机的位置的编码器，所以通过对来自编码器的信号进行例如微分处理，从而能够简单地得到电机的速度。

7、本发明的异常检测装置是检测由电机驱动的传动装置中的异常的异常检测装置，具有：带通滤波器，其对电机的速度的检测值进行带通滤波处理；以及判定单元，其根据从带通滤波器输出的信号，判定传动装置中是否发生异常。在本发明的异常检测装置中，通过设置带通滤波器以对电机的速度的检测值进行带通滤波处理，从而如后所述，能够更可靠地检测传动装置中的异常的发生。

8、在本发明的异常检测装置中，带通滤波器是由5阶巴特沃斯滤波器构成的带通滤波器。在使用3阶巴特沃斯滤波器时，容易受到不需要的频率分量的影响，在使用7阶以上的巴特沃斯滤波器时，其安装变得困难，另外，运算量变大。因此，由5阶巴特沃斯滤波器构成的带通滤波器是最佳的。

9、在本发明的异常检测装置中，优选的是，还设置有运算单元，该运算单元求出从带通滤波器输出的信号的均方或均方根，判定单元通过将由运算单元得到的值与阈值进行比较来判定是否发生异常。通过进行均方或均方根与阈值的比较，从而能够削减判定是否发生异常所需的运算量，并且能够可靠地检测出异常。

10、在本发明的异常检测装置中，还可以设置根据从与电机连接的编码器得到的信号检测电机的速度的速度运算单元。如果电机成为伺服控制的对象，则一般在该电机上安装检测该电机的位置的编码器，因此通过设置速度运算单元以对来自编码器的信号进行例如微分处理，从而能够简单地得到电机的速度。

11、本发明的异常检测装置也可以设置在基于从外部提供的指令值执行电机的伺服控制的、例如机器人控制器等控制装置的内部。通过在控制装置的内部设置异常检测装置，从而能够以与由控制装置进行的电机的伺服控制联动的方式检测传动装置中是否发生异常。

12、根据本发明，能够以较小的运算量可靠地检测设置于机器人等的传动装置中的异常的发生。

技术特征：

1.一种异常检测方法，对由电机驱动的传动装置中的异常进行检测，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的异常检测方法，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的异常检测方法，其特征在于，

4.根据权利要求1至3中任一项所述的异常检测方法，其特征在于，

5.一种异常检测装置，对由电机驱动的传动装置中的异常进行检测，其特征在于，具有：

6.根据权利要求5所述的异常检测装置，其特征在于，

7.根据权利要求5或6所述的异常检测装置，其特征在于，

8.根据权利要求5至7中任一项所述的异常检测装置，其特征在于，

9.根据权利要求5至8中任一项所述的异常检测装置，其特征在于，

技术总结
本发明提供一种异常检测方法及异常检测装置，以较小的运算量可靠地检测设置在机器人等上的减速器或行驶驱动单元等传动装置中的异常的发生。对由电机(36)驱动的例如减速器(38)等传动装置中的异常进行检测的异常检测装置具有：带通滤波器(44)，其对电机(36)的速度的检测值进行带通滤波处理；以及判定单元(比较器(46))，其根据通过带通滤波处理得到的信号来判定传动装置中是否发生异常。在带通滤波器(44)与判定单元之间，也可以设置求出从带通滤波器(44)输出的信号的均方根(RMS)值的RMS运算部(45)。带通滤波器(44)例如是5阶巴特沃斯滤波器。

技术研发人员：桃泽义秋
受保护的技术使用者：日本电产三协株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13