JP2014155935A - 機械プレスのブレーキ診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 機械プレスのブレーキ性能の異常などを、原因をある程度特定しながら診断することができる機械プレスのブレーキ診断装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、機械プレス１のブレーキの異常の有無を診断するブレーキ診断装置であって、クランク軸３０の回転速度に関連する速度情報と、クランク軸３０の回転角度に関連する角度情報と、を取得すると共に、ブレーキの作動開始指令が生じてから機械プレス１が停止されるまでの停止区間Ｔ（或いはθ）を取得し、停止区間Ｔ（θ）を、速度情報と角度情報とに基づいて、ブレーキが実際に制動力を発揮するまでの空走区間ｔ１（θ１）と、空走区間の後クランク軸３０の回転が停止されるまでの制動区間ｔ２（θ２）と、に分離し、停止区間Ｔ（θ）、空走区間ｔ１（θ１）、制動区間ｔ２（θ２）に基づいて、ブレーキの異常の有無を診断することを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、機械プレスの運転時にスライドを停止させるための重要保安装置であるブレーキの維持、管理、特に異常の有無の診断に関する技術に関する。

フライホイール（或いは電動モータ）の回転をクラッチ機構を介してクランク軸に伝達しスライドの往復運動に変換することによりプレス加工を行う機械プレスを、長年使用していると、機械プレスのクランク軸の回転に制動を掛けるブレーキ装置が経年劣化して、停止時間、停止角度が延びてくるといった実情がある。

このようなことから、ブレーキが掛かって停止している位置から予期せずにスライドが落下する所謂二度落ちを防止するための装置を採用したり、或いは定期点検等によりブレーキ装置のブレーキ性能を劣化させたままの使用を防止することなどが行われている。

例えば、特許文献１では、クラッチブレーキをオンオフ制御するクラッチブレーキバルブのＯＦＦ信号を検出した後、スライドが惰走（惰性走行）する角度を検出する惰走検出器が検出した惰走角と、予め設定した正常時の惰走角と、を比較して、検出した惰走角が正常時の惰走角を超えた場合に異常信号を出力し、ブレーキの異常を知らせるようにしたプレスのブレーキモニタ装置が提案されている。

また、特許文献２には、プレス速度と減速時間を常時測定し、ブレーキ停止信号が発せられてから減速時間検出レベルまでプレス速度が減速するまでの減速時間を測定し、この減速時間の測定値がオーバランを未然に防止するための減速時間の設定値を越えた場合は、ＣＰＵが異常出力を発生させ、これにより、プレス停止前にブレーキ異常を検出し、アラーム等に利用することができるようにしたプレス機械のブレーキ異常検出装置が記載されている。

特開平３−５１００号公報 特開平７−２９０２９６号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２のものでは、ブレーキ性能の劣化や異常を検出することができるが、ブレーキ性能が劣化或いは異常となった原因や箇所等までは特定できないのが実情である。

ブレーキ性能の劣化や異常（故障）などをその原因も特定しながら検出することができれば、メンテナンスに係る調査時間を短縮することなどが可能になるなど、ユーザーフレンドリーなプレス機械を提供することができ有益である。

本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、機械プレスのブレーキ装置のブレーキ性能の劣化、異常或いは故障などを、原因をある程度特定しながら診断（検出、判定など）することができ、以ってメンテナンス等に係る調査時間を短縮することなどが可能になるなど、ユーザーフレンドリーな機械プレスを実現可能な機械プレスのブレーキ診断装置を提供することを目的とする。

このため、本発明は、
機械プレスのブレーキの異常の有無を診断する機械プレスのブレーキ診断装置であって、
機械プレスのクランク軸回転速度に関連する速度情報と、
機械プレスのクランク軸回転角度に関連する角度情報と、
を取得すると共に、
ブレーキの作動開始指令が生じてから、機械プレスのクランク軸回転が停止されるまでの停止区間を取得し、
該停止区間を、速度情報と角度情報とに基づいて、ブレーキが実際に制動力を発揮するまでの空走区間と、空走区間の後ブレーキが実際に制動力を発揮してクランク軸回転が停止されるまでの制動区間と、に分離して、空走区間及び制動区間を取得し、
停止区間、空走区間、制動区間に基づいて、ブレーキの異常の有無を診断することを特徴とする。

本発明において、前記取得された空走区間を、基準データから得られる空走区間と比較して、その比較結果により予測される異常を特定することを特徴とすることができる。

本発明において、前記取得された制動区間を、基準データから得られる制動区間と比較して、その比較結果により予測される異常を特定することを特徴とすることができる。

本発明によれば、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、機械プレスのブレーキ装置のブレーキ性能の劣化、異常或いは故障などを、原因をある程度特定しながら診断（検出、判定など）することができ、以ってメンテナンス等に係る調査時間を短縮することなどが可能になるなど、ユーザーフレンドリーな機械プレスを実現可能な機械プレスのブレーキ診断装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る機械プレスの全体構成を概略的に示す正面図である。 同上実施の形態に係る機械プレスのクラッチ機構部分を拡大して示す断面図である。 同上実施の形態に係る機械プレスのブレーキ装置部分を拡大して示す断面図である。 同上実施の形態に係る機械プレスのブレーキ電磁弁の構造及び作動状態を説明するための断面図である。 同上実施の形態に係る機械プレスのブレーキ作動時におけるスライド移動速度（クランク軸回転速度）の変化の様子を示すタイムチャートである。 同上実施の形態に係る機械プレスのブレーキ作動時における空走区間（時間、角度）と、制動区間（時間、角度）を算出するための数式を示す図である。 同上実施の形態に係る機械プレスのブレーキ作動異常時において空走区間（時間、角度）が延びた場合の異常の一例を示しているタイムチャートである（スライド移動速度（クランク軸回転速度）の変化の様子を示している）。 同上実施の形態に係る機械プレスのブレーキ作動異常時において制動区間（時間、角度）が延びた場合の異常の一例を示しているタイムチャートである（スライド移動速度（クランク軸回転速度）の変化の様子を示している）。 同上実施の形態に係る機械プレスの制御装置を概略的に示すブロック図である。 同上実施の形態に係る機械プレスの制御装置が実行する異常診断（判定、検出）のためのフローチャートの一例である。 同上実施の形態に係る機械プレスの制御装置が記憶して参照（ルックアップ）する「ＳＰＭ毎の空走区間、制動区間に関するテーブル」の一例を示す図である。

以下に、本発明の一実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。

本実施の形態に係る機械プレス１は、図１に示すように、回転駆動力が蓄えられる（或いは伝達される）回転体（フライホイール或いはプーリ）１０の回転力が、クラッチ機構２０を介して、接断可能（接続状態と切断状態を切り替え可能）に、クランク軸３０に伝達されるように構成されている。

クランク軸３０は、図２、図３に示すように、フレーム部２に対してベアリング３を介して回転自在に支持されている。

また、図２に示すように、回転体１０は、フレーム部２にベアリング１１を介して回転自在に取り付けられていて、従って、該回転体１０は、クランク軸３０とは独立にフレーム部２に回転自在に支持されている。

クラッチ機構２０は、例えば、回転体１０と、該回転体１０と一体回転するシリンダ２２と、シリンダ２２及び回転体１０と共に回転するピストン２６Ａ及び２６Ｂと、クラッチライニング２１Ａを両面に備えピストン２６Ａと２６Ｂとの間でクランク軸３０と共に回転する摩擦板２１と、で構成され、クラッチ機構２０の接続状態では、ロータリージョイント２５から供給されるエア圧によりピストン２６Ａ、２６Ｂを弾性スプリング２３に抗してガイドピン２４に沿って移動させ、摩擦板２１を挟み込んで押圧することにより、クランク軸３０と一体回転する摩擦板２１と回転体１０とを一体化し、回転体１０の回転力をクランク軸３０へと伝達するように構成されている。

一方で、回転体１０の回転力を、クランク軸３０へ伝達させない場合には、ロータリージョイント２５からのエア圧の供給を停止し大気開放することで、ピストン２６Ａ、２６Ｂを前記弾性スプリング２３の弾性付勢力によりガイドピン２４に沿って図２の左右方向に開放する。これにより、クランク軸３０と共に回転する摩擦板２１と、回転体１０と共に回転するピストン２６Ａ及び２６Ｂとの間の回転連結を解放して、クラッチ機構２０を切断状態とすることができるように構成されている。

前記弾性スプリング２３、ガイドピン２４は、シリンダ２２の周方向に複数配設することができる。

クラッチ機構２０については、乾式の摩擦板を採用した構成に限らず、湿式の摩擦板を採用することができると共に、所謂電磁式クラッチ機構などを採用することもできる。

クランク軸３０は、回転−直線往復運動変換機構であり、コンロッド３１を介して、スライド３２に連結されている。すなわち、クランク軸３０の回転は、スライド３２延いては金型の図１における上下方向の往復運動に変換されるようになっている。

本実施の形態では、クランク軸３０の図１において左側に、ブレーキ装置４０が備えられている。

ブレーキ装置４０は、図３に示すように、フレーム部２に対してベアリング３を介して回転自在に支持されているクランク軸３０とキー溝係合４２などを介して一体回転するブレーキハブ４１と、該ブレーキハブ４１とスプライン係合４４などを介して一体回転するブレーキ摩擦板４５と、該ブレーキ摩擦板４５を図３の左方向から挟み込んでブレーキ（制動）を掛ける一対のブレーキディスク４６Ａ、４６Ｂと、を含んで構成されている。ブレーキ摩擦板４５の表裏面には、摩擦要素としてブレーキライニング４５Ａが取り付けられている。

一対のブレーキディスク４６Ａ，４６Ｂは、金属製の円盤などからなり、図３に示したように、その間に、ブレーキ摩擦板４５のブレーキライニング４５Ａを挟んで対向配置されている。

ブレーキディスク４６Ａは、ブレーキピストン５１を図３の左右方向に摺動可能に収容するブレーキシリンダ５０を介して、フレーム部２に固定されている。

ブレーキディスク４６Ｂは、ブレーキピストン５１から延伸されるロッド部５２に摺動自在に挿通されて支持されている。

また、ブレーキディスク４６Ａには、図３の左方向に延在されるスプリングガイド５５が取り付けられていて、このスプリングガイド５５の他端側とスプリングケース５７の間にブレーキスプリング５６が圧縮された状態で装着されている。ブレーキディスク４６Ｂが、スプリングケース５７の鍔部により図３左方への所定以上の移動を規制されつつ、図３左右方向（ブレーキ作動方向）に摺動自在に支持されている。

そして、スプリングガイド５５の周囲には、前述のようにコイル状のブレーキスプリング５６が設けられ、このブレーキスプリング５６は、カップ状のスプリングケース５７を介して、ブレーキディスク４６Ａと一体のスプリングガイド５５（鍔部５５Ａ）と、前記ロッド部５２に摺動自在に支持されているブレーキディスク４６Ｂと、の間で作用して、ブレーキディスク４６Ｂを、スプリングガイド５５の鍔部５５Ａから離間する方向（ブレーキ摩擦板４５やブレーキディスク４６Ａの方向、すなわち図３右方向）に弾性付勢するように構成されている。

このブレーキスプリング５６の弾性付勢力により、ブレーキディスク４６Ｂは、ブレーキ摩擦板４５のブレーキライニング４５Ａと当接され、該ブレーキ摩擦板４５のブレーキライニング４５Ａをブレーキディスク４６Ａに押し付けることで、ブレーキ摩擦板４５と一体回転するクランク軸３０のフレーム部２に対する回転に対してブレーキ（制動）を掛けることができるようになっている。

そして、クランク軸３０へのブレーキを解除する場合には、ブレーキピストン５１の受圧面５１Ａにエア圧を作用させることで、ブレーキピストン５１及びロッド部５２を図３左方向に移動させ、これに伴って、ロッド部５２と一体の鍔部５２Ａによりブレーキディスク４６Ｂを、図３左方向に、ブレーキスプリング５６の付勢力に抗して移動させることで、ブレーキディスク４６Ｂのブレーキ摩擦板４５のブレーキライニング４５Ａへの押圧（接触）を解き、フレーム部２に対するクランク軸３０の相対回転に対するブレーキ（制動）を解放することができるように構成されている。

なお、エア圧の供給によりブレーキを解放する構成としているのは、エア圧の供給が不測に停止された場合などにブレーキが掛かるように構成した方が、エア圧を供給している状態でブレーキを掛ける構成に比べて、安全性が高いからである。

ここで、本実施の形態において、ブレーキ装置４０のブレーキピストン５１の駆動及び駆動停止（ブレーキ作動・非作動の切り換え）のためのエア供給停止及びエア供給は、図４に示すようなブレーキ電磁弁６０により制御されるようになっている。なお、ブレーキ電磁弁６０の電磁弁（ソレノイド）６１、６２への制御信号は、制御装置１００から送信される。

図４に示すように、ブレーキ電磁弁６０は、電磁弁（ソレノイド）６１、６２を並列に備えていると共に、エア圧の入口部Ｐと、出口部Ａ（ブレーキ装置４０のブレーキピストン５１を作動させるための通路）と、を、接続或いは遮断するポペット６３、６４も並列に備えられている。並列に備えられているのは、同時に２つが故障等する可能性は低いことを利用して、一方のポペットに異常や故障が生じた場合でも、他方のポペットからエアを排気して安全性を確保するためである。

ここで、図４（ａ）に示すように、出口部Ａへのエア圧の供給を停止する場合（ブレーキ装置４０のブレーキ作動時）は、電磁弁６１、６２への通電を停止して閉弁状態とする。この状態では、ポペット６３、６４の上面にはエア圧が作用しないため、スプリング６７、６８の付勢力により図４（ａ）中上方にリフトされて、ポペット弁部６３Ａ、６４Ａにより、連通路６５、６６を閉路した状態に維持するようになっている。

また、出口部Ａは、排気部Ｅと連通状態になるため、出口部Ａ側が大気開放されて出口部Ａ側の内圧は大気圧まで低下される。

これにより、入口部Ｐと、出口部Ａと、の連通が断たれて、出口部Ａへのエア圧の供給を停止されると共に、出口部Ａが大気開放されて大気圧に維持されることから、ブレーキ装置４０のブレーキが作動された状態に維持されることになる。

この一方、出口部Ａへのエア圧の供給を行う場合（ブレーキ装置４０のブレーキ非作動とする場合）は、図４（ｂ）に示すように、電磁弁６１、６２への通電を行って開弁状態とする。この状態では、ポペット６３、６４の上面にエア圧が作用して、スプリング６７、６８の付勢力に抗して、図４（ｂ）中下方に押し下げられて、ポペット弁部６３Ａ、６４Ａにより、連通路６５、６６を開路した状態に維持するようになっている。なお、ここでは、ポペット弁部６３Ａ、６４Ａを備えたタイプのブレーキ電磁弁の構成例を示しているが、これに限定されるものではなく、スプール弁部などを備えたタイプのブレーキ電磁弁を採用することも可能である。
また、出口部Ａは、排気部Ｅとの連通が断たれるようになる。

これにより、入口部Ｐと、出口部Ａと、が連通され、入口部Ｐから出口部Ａへのエア圧の供給が行われることにより、ブレーキ装置４０のブレーキが非作動状態に維持されることになる。

なお、ブレーキ電磁弁６０と同様の構成のクラッチ電磁弁が備えられ、該クラッチ電磁弁により供給・停止されるエア圧は、クラッチ機構２０の接断制御のためのエア圧として、ロータリージョイント２５を介して供給されるようになっている。

このような構成を備えた機械プレス１に係る本実施の形態では、機械プレス１を日常的に使用している状態において、機械プレス１のブレーキ装置４０の空走時間（クランク回転角度）と、制動時間(クランク回転角度)と、に着目し、これらを監視することにより、ブレーキ性能を掌る下記の機能の異常、或いは劣化等を知ることを可能にした。

本実施の形態に係る機械プレス１の制御装置１００には、機械プレス１が装備しているストローク数センサ（ＳＰＭセンサ）２００（スライド３２の平均移動速度に関連する情報を検出するセンサ）と、機械プレス１のクランク軸回転角度をエンコーダ等により検出するクランク軸回転角検出センサ３００と、計時装置（内蔵タイマー）１０４などからの信号（情報）を取得し、各種の演算処理などを行うように構成されている。

なお、ストローク数センサ２００は、シリンダ２２（クランク軸３０）の回転速度に関連する情報を検出する回転速度センサとすることもできる。

また、クランク軸回転角検出センサ３００の出力するクランク軸回転角度（例えば、０．５°毎や、１°毎など）のパルス間隔を計時することで、回転速度センサとして利用することも可能である。

スライド３２の単位時間（分）当たりのストローク数ＳＰＭと、クランク軸３０の回転速度ＲＰＭ（単位時間（分）当たりの回転数）と、の間には、スライド３２が１ストローク（１往復）するときにはクランク軸３０が１回転するという相関関係あるので、本実施の形態に係るストローク数ＳＰＭやクランク軸回転速度は、本発明において、クランク軸回転速度に関連する情報の一例として取り扱うこととする。

本実施の形態に係る制御装置１００では、取得したデータ（情報）を演算することによりプレス停止時の空走時間（図５のｔ１），制動時間（図５のｔ２）をそれぞれ取得する。

なお、従来は、停止時間（図５のＴ＝ｔ１＋ｔ２）、停止角度（図５のθ）を取得した結果、それらが増大したことは分かっても、それらが何に起因して起きたのか調査して原因を特定するのに時間がかかり、メンテナンスに長い時間を要してしまうといった実情があったが、本実施の形態では、ある程度原因を特定することができるようにして、メンテナンスに掛かる時間を短縮できるようにするものである。

このため、本実施の形態では、機械プレス１が装備するセンサ（ストローク数センサ２００（或いはクランク軸回転速度センサ）、クランク軸回転角検出センサ３００）により試運転時などに実測したストローク数ＳＰＭ（クランク軸回転速度）に対応した停止時間（Ｔ）、停止角度（θ）のブレーキデータを基にして、図６に示す数式により、プレス停止時の空走時間ｔ１(空走角度θ１)，および制動時間ｔ２(制動角度θ２)を算出するように構成されている。詳細については後述する。

本実施の形態において、機械プレスを停止させる際には、以下のステップを経て、一定速度（ＳＰＭ）（或いはクランク軸回転速度）で運転中の機械プレス１に対してブレーキが掛けられて停止（クランク軸回転速度＝０）されるようになっている。

（ステップ１）
ある一定速度（ＳＰＭ＝Ｎ）（或いはクランク軸回転速度）で運転中の機械プレス１を停止させる際、まず、ブレーキ装置４０のブレーキシリンダ５０へのエア圧の供給・遮断を制御しているブレーキ電磁弁６０の制御信号が遮断（図５のＡ参照）される（すなわち、ブレーキ作動開始信号が入力される）。同時に、図示しないクラッチ電磁弁へのエア圧の供給も停止されて、クラッチ機構２０が切断状態にされる。

（ステップ２）
その後、ブレーキ電磁弁６０のポペット弁部６３Ａ、６４Ａが作動して閉路され、ブレーキシリンダ５０へのエア圧の供給が停止されると共に、ブレーキシリンダ５０の空気がブレーキ電磁弁６０の排気部Ｅから排出されて、ブレーキシリンダ５０内の圧力（ブレーキピストン５１の受圧面５１Ａのエア圧）がレリース圧以下になったところでブレーキピストン５１が図３中右方向に移動し、ブレーキ摩擦板４５のブレーキライニング４５Ａがブレーキディスク４６Ａ，４６Ｂに当接して押圧が開始され、ブレーキが効き始める（図５のＣ参照）。

なお、ブレーキ電磁弁６０の制御信号が遮断（ブレーキ作動開始信号が入力）されてから、ブレーキ装置４０のブレーキが実際に効き始めるまでの間は、機械プレス１が減速せずに空走することになる（図５のＢ参照）。この時間（図５のＢ区間）を空走時間ｔ１（図５のｔ１参照）と称し、この空走時間ｔ１で、機械プレス１のクランク軸３０の回転が進んだ角度（クランク軸回転角度）を空走角度θ１（図５のθ１参照）と称する。

（ステップ３）
次に、ブレーキシリンダ５０内の圧力（ブレーキピストン５１の受圧面５１Ａのエア圧）が、レリース圧力以下になって、ブレーキ摩擦板４５のブレーキライニング４５Ａが、ブレーキスプリング５６の弾性力で挟まれてブレーキが効き始めた後、やがて機械プレス１（クランク軸３０の回転）が停止する。この間では、機械プレス１にブレーキトルクが掛かり所定の減速度合いで減速して（図５のＤ参照）、停止（図５のＥ参照）することになる。この時間（図５のＤ区間）を制動時間ｔ２と称し、この制動時間ｔ２で、機械プレス１のクランク軸３０の回転が進んだ角度（クランク軸回転角度）を制動角度θ２と称する。

ここで、停止時間Ｔ(停止角度θ)は、ブレーキ電磁弁６０の制御信号が遮断（ブレーキ作動開始信号が入力）されてから機械プレス１が停止するまでの時間(クランク軸回転角度)であり、空走時間ｔ１(空走角度θ１)と制動時間ｔ２(制動角度θ２)を合算したものである（図５のＴ、θ、ｔ１、θ１、ｔ２、θ２参照）。

なお、本実施の形態では、以下のようにして、実測したストローク数ＳＰＭ（或いはクランク軸回転速度）（Ｎ）、停止時間（Ｔ）、停止角度（θ）のブレーキデータを基にして、プレス停止時の空走時間ｔ１(空走角度θ１)，および制動時間ｔ２(制動角度θ２)を算出するようになっている。

ストローク数ＳＰＭ（Ｓｔｒｏｋｅｓ Ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅｓ：ストローク／分）の一定速度で運転中に、スライド３２が１ストロークすると、クランク軸は１回転する（クランク軸回転角度は３６０°進む）ので、時間（１秒）当たりでは、クランク軸回転角度＝３６０／６０×ＳＰＭの関係がある。

空走角度θ１は、図５の領域Ｆの面積（略矩形）に相当するから、図６に示すように、空走時間ｔ１を用いて、
θ１＝３６０／６０×Ｎ×ｔ２＝６×Ｎ×ｔ１
と表すことができる。

制動角度θ２は、図５の領域Ｇの面積（略三角形）に相当するから、図６に示すように、制動時間ｔ２を用いて、
θ２＝（３６０／６０×Ｎ×ｔ２）／２＝３×Ｎ×ｔ２
と表すことができる。

よって、停止角度θは、図６に示したように、
θ＝θ１＋θ２
＝３×Ｎ×（２×ｔ１＋ｔ２）
と表すことができる。

そして、ｔ２＝Ｔ−ｔ１の関係より、ｔ２を上式に代入すると、
θ＝３×Ｎ×（２×ｔ１＋（Ｔ−ｔ１））
＝３×Ｎ×（ｔ１＋Ｔ）
と表すことができる（図６参照）。

よって、既知の値であるＮ、θ、Ｔにて、ｔ１を表すと、
ｔ１＝θ／（３×Ｎ）−Ｔ
と表すことができる（図６参照）。

また、
ｔ２＝Ｔ−ｔ１＝Ｔ−（θ／（３×Ｎ）−Ｔ）
＝２Ｔ−θ／（３×Ｎ）
と表すことができる（図６参照）。

また、θ１、θ２を、既知の値であるＮ、θ、Ｔを用いて表すと、
θ１＝６×Ｎ×ｔ１
＝６×Ｎ×（θ／（３×Ｎ）−Ｔ）
＝２×θ−６×Ｎ×Ｔ
θ２＝３×Ｎ×ｔ２
＝３×Ｎ×（２Ｔ−θ／（３×Ｎ））
＝６×Ｎ×Ｔ−θ
と表すことができる（図６参照）。

本実施の形態は、クランク軸に直接ブレーキが装備されている場合を示しているが、減速機構を有するものにあっては、前述の数式に減速比を考慮して入れればよい。

このように、本実施の形態では、実測したストローク数ＳＰＭ（或いはクランク軸回転速度）＝Ｎの一定速度で運転されていた状態からブレーキ作動信号（停止信号）が入力されて機械プレス１が停止するまでの停止時間（Ｔ）（或いは停止角度（θ））を基に、機械プレス１の運転中からブレーキ作動信号（停止信号）が入力され、ブレーキ装置４０が作動して機械プレス１（クランク軸３０或いはスライド３２）が停止されるまでの間における空走時間ｔ１（空走角度θ１）と、実際に制動が掛かって所定の減速度合いで減速されて停止するまでの制動時間ｔ２（制動角度θ２）と、を求めることができるようにしたので、単に、機械プレス１の運転中に停止信号が入力されてから停止するまでの停止時間θ（停止角度Ｔ）が延びて、ブレーキ装置４０等に何らかの異常が生じたことを検出することができるだけでなく、その異常の原因が制動中の空走時間にあるのか制動時間にあるのかなど、更には何に起因して起きたのかをある程度特定することが可能となり、以ってメンテナンスに要する時間を短縮することができる。

すなわち、以下の考察に従って、ブレーキに異常が生じた場合、それが何に起因しているのかをある程度予測することができる。

（１）空走時間ｔ１（空走角度θ１）が変化した場合に考えられる異常、劣化箇所（図７参照）
例えば、ブレーキ電磁弁６０の動作遅延（停止指示から実際に作動するまでの遅れ），ブレーキピストン５１の動作不良、本来ブレーキ作動と同時にクラッチ機構２０は切断されるべきものであるがクラッチ機構２０に動作異常が生じて切断できておらず回転駆動力が継続して伝達されているなどの異常等の発生が想定される。

（２）制動時間ｔ２（制動角度θ２）が変化した場合（図５のＤの傾き（減速度合い）が変化した場合）に考えられる異常，劣化箇所（図８参照）
例えば、ブレーキライニング４５Ａの摩耗、摩擦面への油脂等の付着、ブレーキスプリング５６の損傷、本来ブレーキ作動と同時にクラッチ機構２０は切断されるべきものであるがクラッチ機構２０に動作異常が生じて切断できておらず回転駆動力が継続して伝達されているなどの異常等の発生が想定される。

ここで、異常（故障或いは劣化）か否かの判定を行うために、本実施の形態に係る制御装置１００では、図９に示すような構成を備え、基準としたい時期のブレーキデータ（ストローク数ＳＰＭ（Ｎ）での停止時間（Ｔ）或いは停止角度（θ））を予め取得しておいて、該ブレーキデータを、当該プレス機械１の基準データとして制御装置１００内の記憶部（メモリ）１０２に保存しておく（図１０のフローチャートのステップ１０）。例えば、基準としたい時期としては、機械プレス１の組立時、出荷時、工場への設置時、定期メンテナンス時などが考えられる。なお、基準データは、作業者によるマニュアル入力により入力部１０１を介して入力して記憶部（メモリ）１０２に記憶させるような構成とすることもできる。

その後、機械プレス１を一定期間後または一定ショット稼動後に（例えば、機械プレス１の１日の稼働開始時や終了時などに）、前述と同様のブレーキデータを収集して現在データとして取得する（図１０のフローチャートのステップ１０）。

続いて、現在データおよび基準データから、それぞれについて、プレス停止時の空走時間ｔ１（空走角度θ１）、制動時間ｔ２（制動角度θ２）を算出する（図１０のフローチャートのステップ１１）。

そして、現在データと基準データを比較する（図１０のフローチャートのステップ１２）。

そして、その比較結果（例えば偏差や比など）が所定の閾値（規定値）以下の場合には、ブレーキ装置４０、ブレーキ電磁弁６０、クラッチ機構２０、クラッチ電磁弁等に機能の異常または劣化が生じていない（異常無し）と判断して、図１０のフローチャートのステップ１３へ進む。

一方で、その比較結果（例えば偏差や比など）が所定の閾値（規定値）を超えた場合には、ブレーキ装置４０、ブレーキ電磁弁６０、クラッチ機構２０、クラッチ電磁弁等に機能の異常または劣化が生じている（異常有り）と判断して、図１０のフローチャートのステップ１４へ進む。

図１０のフローチャートのステップ１３では、Ｓ１２では異常が有るとは診断されていないが、空走区間或いは制動区間に異常があってもそれらが相殺されているおそれもあるため、空走時間ｔ１（空走角度θ１）、制動時間ｔ２（制動角度θ２）を比較し、その結果（例えば偏差や比など）に基づいて、空走区間或いは制動区間に異常があると判断した場合には、上記（１）、（２）や図７、図８などを考慮して、ブレーキ装置４０、ブレーキ電磁弁６０、クラッチ機構２０、クラッチ電磁弁等の何れに機能の異常または劣化が生じているかを特定して表示する。

また、図１０のフローチャートのステップ１４では、異常が有る場合であるので、その異常を調査するために、現在データおよび基準データから取得されたそれぞれの空走時間ｔ１（空走角度θ１）、制動時間ｔ２（制動角度θ２）を比較し、その結果（例えば偏差や比など）に基づいて、上記（１）、（２）や図７、図８などを考慮して、ブレーキ装置４０、ブレーキ電磁弁６０、クラッチ機構２０、クラッチ電磁弁等の何れに機能の異常または劣化が生じているかを特定して表示する。

すなわち、本実施の形態によれば、基準データと現在データ（ブレーキデータ（Ｎ、Ｔ（或いはθ）））に基づいてブレーキシステムの異常や劣化の発生の有無を判定（或いは診断、検出など）することができると共に、それだけでなく、空走時間ｔ１（空走角度θ１）、制動時間ｔ２（制動角度θ２）の比較結果（例えば偏差や比など）に基づいて、その原因をある程度特定することができる。更には、その異常や劣化の度合いを数値的に把握しているので、どの程度の異常や劣化が発生しているのかを予測することができ、以ってプレス機械の保守に有益に役立てることができる。

また、本実施の形態に係る制御装置１００は、図９に示すような構成を備え、ブレーキ診断装置として機能し、図１０のフローチャートを実行し、ストローク数センサ２００（或いはクランク軸回転速度センサ）、エンコーダ等のクランク軸回転角検出センサ３００、内蔵タイマー１０４などからの情報に基づいて、ブレーキ電磁弁６０がブレーキ装置４０へのエア圧の供給を停止するエア圧ＯＦＦ信号（ブレーキ作動開始信号）の発生時点から、機械プレス１（クランク軸回転及びスライドの移動）が停止するまでの検出された停止時間（Ｔ）及び停止角度（θ）、並びにブレーキ電磁弁６０のＯＦＦ信号出力時の毎分ストローク数ＳＰＭ（Ｎ）の３つのブレーキデータを求め、その合計が停止時間Ｔ（停止角度θ）となる空走時間ｔ１（空走角度θ１）と、制動時間ｔ２（制動角度θ２）と、を、それぞれ求める（上述した各種の数式、図６参照）。

そして、それら（空走時間ｔ１（空走角度θ１）、制動時間ｔ２（制動角度θ２））と、ブレーキ装置４０が正常に作動して機械プレス１が停止するときの空走時間である基準空走時間（基準空走角度）、制動時間（制動角度）である基準制動時間（基準制動角度）と、をそれぞれ比較し、異常などがある場合は表示部１０３（液晶表示など）に、その異常が空走時の異常か、制動時の異常かを区別しながら異常が発生している旨を表示することができるように構成されている。なお、視覚により認識される文字等による表示の他にも、警報音、音声などの聴覚を利用して、メンテナンス作業を行う作業者等に報知するように構成することもできる。

更に、本実施の形態に係る制御装置１００では、その異常が何に起因している可能性が高いかも報知するように構成されている。空走時間ｔ１（空走角度θ１）と、制動時間ｔ２（制動角度θ２）と、が伸びることについては、互いに異なるそれぞれ複数の原因があることは、上記（１）、（２）や図７、図８にて述べた通りである。それにより、停止時間Ｔ（停止クランク軸回転角度θ）の増大（すなわち、ブレーキの異常や故障、劣化など）が生じた場合に、その異常が何に起因するのかを特定することが容易になり、その結果、メンテナンスに係る調査時間を短縮することが可能になる。

また、本実施の形態に係る制御装置１００では、同じストローク数ＳＰＭ（Ｎ）において、基準データと現在データ（Ｔ或いはθ）とを比較した結果、両者にそれ程大きな偏差等がなく、ブレーキに異常等が発生していないと判断されるような場合でも、空走時間ｔ１（空走角度θ１）及び制動時間ｔ２（制動角度θ２）を求め、これらが、基準空走時間（基準空走角度）及び基準制動時間（基準制動角度）に対して所定以上に偏差等が大きい場合には、上記（１）、（２）や図７、図８にて述べたように、その原因をある程度特定しつつ異常が生じている可能性がある旨の表示や報知を行うように構成されることができる。

なお、機械プレス１は、要求される生産速度などに応じてストローク数ＳＰＭ（Ｎ）（クランク軸回転速度）は可変に設定可能であるから、本実施の形態では、これに対応するために、任意のストローク数ＳＰＭ（Ｎ）に対応する基準空走時間（基準空走角度）、基準制動時間（基準制動角度）を設定することができるように構成されている。

すなわち、図１１に示すように、基準空走時間（基準空走角度）と基準制動時間（基準制動角度）を異なるストローク数毎にテーブル化して記憶しておき、検出されたストローク数に等しいか、最も近く且つ低いストローク数の基準データを比較に用いることができる。また、隣接するストローク数のテーブル間において補間することにより、基準空走時間（基準空走角度）と基準制動時間（基準制動角度）を設定することも可能である。

また、以下の条件の下に計算により求めることもできる。
（ｉ）基準空走時間はストローク数が変わっても変化しない。
（ｉｉ）基準空走角度はストローク数に比例する。
（ｉｉｉ）基準制動時間はストローク数に比例する。
（ｉｖ）基準制動角度はストローク数の二乗に比例する。

すなわち、
ストローク数ＳＰＭがＮのときの基準空走時間がＴ1、基準空走角度がθ1、基準制動時間がＴ２、基準制動角度がθ２であり、それらが既知であれば、
ストローク数がｎのときの基準空走時間ｔ１、基準制動時間ｔ２は、
ｔ１＝Ｔ１
ｔ２＝（ｎ／Ｎ）×Ｔ２
ストローク数がｎのときの基準空走角度θ１’，基準制動角度θ２’は、
θ１’＝（ｎ／Ｎ）×θ１
θ２’＝（ｎ／Ｎ）^２×θ２

従って、ストローク数が変わったときでも、基準空走時間（角度）、基準制動時間（角度）は計算で求めることができる。

なお、上述した時間或いは角度は、区間と表現することができ、従って、上述してきた各制動時間、各制動角度は、各制動区間と表現することができ、各空走時間、各空走角度は、各空走区間と表現することができる。

以上で説明してきたように、本実施の形態では、所定ストローク数ＳＰＭ（或いはクランク軸回転速度）で運転されていた状態から、ブレーキ作動開始信号（機械プレス停止信号）が発せられて機械プレスが停止するまでの停止時間（Ｔ）（或いは停止角度（θ））を基に、
Ａ．機械プレス１の運転中からブレーキ作動開始信号（機械プレス停止信号）が発せられ、ブレーキ装置４０が作動して機械プレス１（クランク軸３０或いはスライド３２）が停止されるまでの間における空走時間ｔ１（空走角度θ１）と、
Ｂ．実際に制動が掛かって所定の減速度合いで減速されて停止するまでの制動時間ｔ２（制動角度θ２）と、
を求めることができるようにしたので、単に、機械プレス１の運転中に停止信号が入力されてから停止するまでの停止時間θ（停止角度Ｔ）が延びて、ブレーキ装置４０等に何らかの異常が生じたことを検出することができるだけでなく、その異常の原因が制動中の空走時間にあるのか制動時間にあるのかなど、更には何に起因して起きたのかをある程度特定することが可能となり、以ってメンテナンスに要する時間を短縮することができ、延いてはユーザーフレンドリーな機械プレスの提供に貢献することができる。

また、例えば、日々の運転停止時に、運転中のＳＰＭに対応させて停止時間（Ｔ）（或いは停止角度（θ））を取得すると共に、空走時間ｔ１（空走角度θ１）と、制動時間ｔ２（制動角度θ２）と、を求めることで、一定期間毎に行われる特別なメンテナンスの時期にならなくても、早期に、ブレーキ装置４０等に何らかの異常が生じたことを検出することができるだけでなく、その異常の原因が制動中の空走時間にあるのか制動時間にあるのかなど、更には何に起因して起きたのかをある程度特定することが可能であり、ユーザーフレンドリーな機械プレスの提供に貢献することができる。

以上で説明した実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 機械プレス
２ フレーム
１０ 回転体（フライホイール）
２０ クラッチ機構
３０ クランク軸
３１ コンロッド
３２ スライド
４０ ブレーキ装置
１００ 制御装置
１０１ 入力・設定部
１０２ 記憶部（メモリ）
１０３ 表示部
２００ ストローク数センサ
３００ クランク軸回転角検出センサ

Claims (3)

1. 機械プレスのブレーキの異常の有無を診断する機械プレスのブレーキ診断装置であって、
   機械プレスのクランク軸回転速度に関連する速度情報と、
   機械プレスのクランク軸回転角度に関連する角度情報と、
   を取得すると共に、
   ブレーキの作動開始指令が生じてから、機械プレスのクランク軸回転が停止されるまでの停止区間を取得し、
   該停止区間を、速度情報と角度情報とに基づいて、ブレーキが実際に制動力を発揮するまでの空走区間と、空走区間の後ブレーキが実際に制動力を発揮してクランク軸回転が停止されるまでの制動区間と、に分離して、空走区間及び制動区間を取得し、
   停止区間、空走区間、制動区間に基づいて、ブレーキの異常の有無を診断することを特徴とする機械プレスのブレーキ診断装置。
2. 前記取得された空走区間を、基準データから得られる空走区間と比較して、その比較結果により予測される異常を特定することを特徴とする請求項１に記載の機械プレスのブレーキ診断装置。
3. 前記取得された制動区間を、基準データから得られる制動区間と比較して、その比較結果により予測される異常を特定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の機械プレスのブレーキ診断装置。
   

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