JP2006240866A - 搬送装置のモニタリングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易なシステムで搬送装置の稼働状況をモニタリングすることができる搬送装置のモニタリングシステムを提供すること。
【解決手段】搬送装置の応力集中が生じる箇所にひずみゲージを貼り付け、当該箇所に発生する応力の変化を測定するとともに、駆動用モータの駆動トルク及び回転数のモニタデータを、予め記録しておいた比較用の規定運転パターンで測定した駆動トルク及び回転数の規定運転データと対比するようにした搬送装置のモニタリングシステムにおいて、時間データでピークの発生回数を測定した演算結果及び時間領域のデータを周波数領域のデータに変換した演算結果を監視用サーバに送信する。
【選択図】図２

Description

本発明は、搬送装置のモニタリングシステムに関し、特に、スタッカークレーン等の工場内搬送装置に好適な搬送装置のモニタリングシステムに関するものである。

従来、液晶、有機ＥＬ、半導体等の電子部品製造工場においては、ガラス薄板等の薄い基板をカセット内に収容し、このカセットを搬送装置を用いて、加工ステーションのストッカー位置で受け渡しを行い、必要な加工を施した後、再び次の加工ステーションのストッカー位置へ搬送するようにしている。そして、このカセットの移載には、マストに昇降可能に配設した移載機を用いてカセットの受け渡しを行うスタッカークレーンが汎用されている。

ところで、近年、液晶、有機ＥＬ、半導体等の電子部品製造工場の自動化の進展に伴い、スタッカークレーン等の搬送装置を含む設備機器に故障が発生すると、これが生産工程全般に影響し、生産の停止等により多大な損害が発生するという問題があった。

このため、設備機器の稼働状況をモニタリングし、故障の発生を未然に防止したり、故障が発生した場合に迅速に対処できるようにしているが、スタッカークレーン等の搬送装置の場合、搬送装置自体が移動するため、監視用サーバに送信するデータ量が多いと広い帯域を有する通信設備が必要となり、設備コストが上昇するという問題があった。

本発明は、上記従来の搬送装置のモニタリングシステムが有する問題点に鑑み、簡易なシステムで搬送装置の稼働状況をモニタリングすることができる搬送装置のモニタリングシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本第１発明の搬送装置のモニタリングシステムは、搬送装置の応力集中が生じる箇所にひずみゲージを貼り付け、当該箇所に発生する応力の変化を測定するとともに、駆動用モータの駆動トルク及び回転数のモニタデータを、予め記録しておいた比較用の規定運転パターンで測定した駆動トルク及び回転数の規定運転データと対比するようにした搬送装置のモニタリングシステムにおいて、時間データでピークの発生回数を測定した演算結果を監視用サーバに送信するようにしたことを特徴とする。

また、同じ目的を達成するため、本第２発明の搬送装置のモニタリングシステムは、搬送装置の応力集中が生じる箇所にひずみゲージを貼り付け、当該箇所に発生する応力の変化を測定するとともに、駆動用モータの駆動トルク及び回転数のモニタデータを、予め記録しておいた比較用の規定運転パターンで測定した駆動トルク及び回転数の規定運転データと対比するようにした搬送装置のモニタリングシステムにおいて、時間領域のデータを周波数領域のデータに変換した演算結果を監視用サーバに送信するようにしたことを特徴とする。

この場合において、モニタ用コントローラを用いて演算処理を行うことができる。

本発明の搬送装置のモニタリングシステムによれば、搬送装置の応力集中が生じる箇所にひずみゲージを貼り付け、当該箇所に発生する応力の変化を測定するとともに、駆動用モータの駆動トルク及び回転数のモニタデータを、予め記録しておいた比較用の規定運転パターンで測定した駆動トルク及び回転数の規定運転データと対比するようにした搬送装置のモニタリングシステムにおいて、時間データでピークの発生回数を測定した演算結果を監視用サーバに送信するようにするようにしたり、時間領域のデータを周波数領域のデータに変換した演算結果を監視用サーバに送信することにより、監視用サーバに送信するデータ量を小さくし、簡易なシステムで搬送装置の稼働状況をモニタリングすることができる。

また、モニタ用コントローラを用いて演算処理を行うようにすることにより、搬送装置の制御用コントローラと独立した構成とすることができ、制御用コントローラの負担を増大させることがなく、また、既存の装置にも大きな改造をすることなく簡易に組み込むことができる。

以下、本発明の搬送装置のモニタリングシステムの実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図３に、本発明の搬送装置のモニタリングシステムを、液晶、有機ＥＬ、半導体等の電子部品製造工場において、ガラス薄板等の薄い基板を収容したカセットを移載するために汎用されるスタッカークレーンに適用した一実施例を示す。

この搬送装置のモニタリングシステムを適用するスタッカークレーン１は、スタッカークレーン１に、制御装置（制御用コントローラ）とモニタ用コントローラとを備えるとともに、搬送系ＬＡＮを介して、スタッカークレーン制御用ＰＣ及び監視用サーバ並びに上位システムと接続するようにしている。
ここで、制御装置は、図２に示すように、インターフェース及び光通信等の通信手段を介することにより、スタッカークレーン１と別体で構成する（例えば、スタッカークレーン制御用ＰＣ側に組み込む）ことができる。
また、モニタ用コントローラは、図２に示すように、搬送系ＬＡＮ（監視用サーバ）に制御装置（制御用コントローラ）を介して接続するほか、図３に示すように、搬送系ＬＡＮ（監視用サーバ）に直接接続することもできる。
このように、専用のモニタ用コントローラを用いて演算処理を行うようにすることにより、搬送装置の制御用コントローラと独立した構成とすることができ、制御用コントローラの負担を増大させることがなく、また、既存の装置にも大きな改造をすることなく簡易に組み込むことができる。

スタッカークレーン１には、応力集中が生じる箇所、具体的には、マスト１１や走行台車１２の適宜位置にひずみゲージを貼り付け、また、スタッカークレーン１の駆動用モータ、具体的には、走行用モータ並びにマスト１１に昇降可能に配設した移載機１３の昇降用モータ、出入り用モータ及び旋回用モータは、モータの駆動トルク及び回転数の測定手段を備え、さらに、モータの温度上昇を測定する熱電対を配設するようにしている。なお、これらの測定手段は、以下に記載する搬送装置のモニタリングシステムに適宜選択して使用することができるが、使用しない場合には省略することができる。

そして、搬送装置のモニタリングシステムは、本実施例においては、スタッカークレーン１の応力集中が生じる箇所に貼り付けたひずみゲージにより、当該箇所に発生する応力の変化を測定するとともに、駆動用モータ、具体的には、走行用モータの駆動トルク及び回転数並びにマスト１１に昇降可能に配設した移載機１３の昇降用モータの駆動トルクのモニタデータを、予め記録しておいた比較用の規定運転パターンで測定した駆動トルク及び回転数の規定運転データと対比するようにしている。
表１にデータの処理方法を示す。

以下、このようにして測定されたデータの具体的な処理方法を説明する。

（１）ＤＣ成分の遮断と高周波成分の遮断
図４に示すように、例えば、ひずみゲージにより測定した応力の変化から、定常状態の静止応力の影響を除くため、フィルタを用いて低域制限することにより直流成分を遮断する。
スタッカクレーンは、走行駆動部をスタッカクレーンの下部に備えることから、力学的に、スタッカクレーンのマストを下部で固定した倒立振子と等価な挙動を示す。したがって、マスト基部の走行方向の応力は完全にバランスすることなく、常に前後のいずれかの方向にアンバランスが生じている。応力計測に関して応力の変化だけに着目するため静的な応力、すなわち直流成分を遮断する。
フィルタにより併せてナイキスト周波数以上の高域帯域を制限する。

（２）ピークの検出
機械系で設計上許容している応力でも、許容繰り返し回数以上の応力がかかると、金属疲労あるいは接合部のクラック等による事故が発生するおそれがある。これを防止するため、規定応力以上の応力が発生した回数を計数し、発生頻度の高いものから順に設備の月例点検等で優先的に点検する。この点検時期を決定するデータとして応力のピーク発生回数を記録する。
時間データでピークの発生回数を測定した演算結果を監視用サーバに送信するようにする。
具体的には、図５に示すように、＋側及び−側にしきい値を２点ずつ設定し、ひずみゲージにより測定した応力の値が設定したしきい値を超える立ち上がりエッジを検出する。
隣接する２点のピーク検出時間の間隔をサンプリング時間で規格化し、その度数分布を求める。
集計期間は、例えば、１日とし、零時で集計を切り替え、集計したデータを、監視サーバに転送する。
点検の実施時期は、規定値以上の応力ピークの発生回数が点検回数以上に発生したことで点検を行う。また、発生回数の傾向を監視し、急激に発生回数が増加した場合にも故障の予兆である可能性が高いため、点検を行う。

（３）固有振動数のデータ変換
スタッカクレーンの力学モデルが倒立振子であることは、上述のとおりであるが、マスト基部での応力を計測したとき、観測される応力の周波数は単一周波数でなく、いくつかの周波数成分を含む。マストを弾性体としてみた倒立振子の固有振動数は、マスト構造、材料の弾性係数などで決まる。本来はこの周波数スタッカクレーンのフォークの昇降位置、フォーク上に載せた搬送物のカセット重量に対して固有の値をもつ。マスト構造は強度部材の骨格となるアルミニウムや鉄のフレームだけでなく、発塵を抑制するためにマストをアルミニウム製の薄板のカバーで覆う構造を採用する。このため、カバーもマスト剛性を高める作用をする。カバーの取り付け状態（カバーの取り付けビスの緩みや外れ）、マストのクラック等によりマストの固有振動数が変化したことを検出し、固有振動数が変化した時には月例点検等で優先的に点検を行う。
時間領域のデータを周波数領域のデータに変換した演算結果を監視用サーバに送信するようにする。
具体的には、図６に示すように、応力の時間軸データの自己相関（パワースペクトラム
をフーリエ変換することにより求めることができる。）を求め、周期性のある部分を抽出し、周期性のない部分（ノイズ、スタッカークレーン１の加速、減速による応力）を減衰させた後、相関データをフーリエ変換することによりスペクトルを求める。

このように、スタッカークレーン１の応力集中が生じる箇所にひずみゲージを貼り付け、当該箇所に発生する応力の変化を測定するとともに、駆動用モータの駆動トルク及び回転数のモニタデータを、予め記録しておいた比較用の規定運転パターンで測定した駆動トルク及び回転数の規定運転データと対比するようにした搬送装置のモニタリングシステムにおいて、時間データでピークの発生回数を測定した演算結果を監視用サーバに送信するようにするようにしたり、時間領域のデータを周波数領域のデータに変換した演算結果を監視用サーバに送信することにより、監視用サーバに送信するデータ量を小さくし、簡易なシステムで搬送装置の稼働状況をモニタリングすることができる。

（４）走行トルクと昇降トルク
スタッカクレーンの移動場所及び荷重条件（例えば、カセットなしの運転、あるいは定格質量の調整運転用カセット等）を基準運転パターンとして決めておき、その場所でスタッカークレーンの運転を行い走行モータの駆動トルク及び昇降モータの駆動トルク、さらに、旋回機構のあるスタッカクレーンでは、旋回モータの駆動トルクを計測し、基準パターンの参照信号として保存しておく。
月例点検等で 基準運転パターンの運転を行い、その時の各モータの駆動トルク信号と基準パターンの参照信号と比較する。
計測信号と基準信号の比較の結果、特定モータの駆動トルクが増加している場合には、その軸の機械的な負荷の増加を意味し、機械系の故障の予兆として機械の点検を行う。
モータ負荷の増加は、変速機の摩耗、故障、軸受ベアリングや直動ベアリングの給油不足、故障等が想定される。
基準信号にはない振動が観測信号に観測される場合には、減速機のバックラッシュ、軸のキーのがた、駆動ベルトの伸び等が想定され、これらの点検を行う。
振動の場合、振動波形のフーリエ変換で振動周数を計算し、振動周波数から異常部位を推定することもできる。
この場合、事前に各部位ごとに異常発生した時の波形を記録し、固有周波数を観測しておく。

以上、本発明の搬送装置のモニタリングシステムについて、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、選択する測定手段を適宜増減する等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の搬送装置のモニタリングシステムは、簡易なシステムで搬送装置の稼働状況をモニタリングすることができることから、液晶、有機ＥＬ、半導体等の電子部品製造工場において、ガラス薄板等の薄い基板を収容したカセットを移載するために汎用されるスタッカークレーンに好適に用いることができるほか、その他の搬送装置にも用いることができる。

本発明の搬送装置のモニタリングシステムをスタッカークレーンに適用した一実施例を示すシステム構成図である。 モニタ用コントローラを監視用サーバにスタッカークレーン制御装置を介して接続する一実施例を示すシステム構成図である。 モニタ用コントローラを監視用サーバに直接接続する一実施例を示すシステム構成図である。 ＤＣ成分の遮断方法を示す説明図である。 ピークの検出方法を示す説明図である。 固有振動数のデータ変換方法を示す説明図である。

符号の説明

１ スタッカークレーン
１１ マスト
１２ 走行台車
１３ 移載機

Claims (3)

1. 搬送装置の応力集中が生じる箇所にひずみゲージを貼り付け、当該箇所に発生する応力の変化を測定するとともに、駆動用モータの駆動トルク及び回転数のモニタデータを、予め記録しておいた比較用の規定運転パターンで測定した駆動トルク及び回転数の規定運転データと対比するようにした搬送装置のモニタリングシステムにおいて、時間データでピークの発生回数を測定した演算結果を監視用サーバに送信するようにしたことを特徴とする搬送装置のモニタリングシステム。
2. 搬送装置の応力集中が生じる箇所にひずみゲージを貼り付け、当該箇所に発生する応力の変化を測定するとともに、駆動用モータの駆動トルク及び回転数のモニタデータを、予め記録しておいた比較用の規定運転パターンで測定した駆動トルク及び回転数の規定運転データと対比するようにした搬送装置のモニタリングシステムにおいて、時間領域のデータを周波数領域のデータに変換した演算結果を監視用サーバに送信するようにしたことを特徴とする搬送装置のモニタリングシステム。
3. モニタ用コントローラを用いて演算処理を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の搬送装置のモニタリングシステム。