JP2017122613A

JP2017122613A - 制御盤の密閉監視機能を有する工作機械

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Publication number: JP2017122613A
Application number: JP2016000868A
Authority: JP
Inventors: 勇太関川; Yuta Sekikawa
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-01-06
Filing date: 2016-01-06
Publication date: 2017-07-13
Anticipated expiration: 2036-01-06
Also published as: US20170193796A1; DE102016125905B4; US10002514B2; JP6378217B2; CN106950921A; DE102016125905A1; CN106950921B

Abstract

【課題】制御盤の密閉状態を簡易かつ正確に監視できる工作機械を提供する。
【解決手段】工作機械１００は、制御盤１０１、制御盤１０１内の温度及び湿度を測定する温度センサ及び湿度センサ１０２、温度及び湿度に基づいて水蒸気量を算出する水蒸気量算出部１０３、水蒸気量を記憶する水蒸気量記憶部１０４を有する。さらに、水蒸気量算出部１０３が算出した水蒸気量と、水蒸気量記憶部１０４が記憶している水蒸気量と、に基づき水蒸気量変化率を算出する水蒸気量変化率算出部１０５、予め設定された閾値を保持する水蒸気量変化率閾値設定部１０６、水蒸気量変化率が閾値以上であるか否かを判定する水蒸気量変化率比較部１０７、水蒸気量変化率が閾値以上である場合にアラームを通知するアラーム通知部１０８を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械の制御盤の密閉性を監視する技術に関する。

通常、工作機械は、周囲雰囲気が悪い環境下（切削液ミストや埃、粉塵等）に設置される。工作機械の制御盤内は、ブレーカや集積回路などの電装部品が実装されているため、制御盤は周囲雰囲気から電装部品を守る必要がある。

一般に、工作機械の制御盤は、パッキンやシーリングにより密閉構造がとられている。しかし、経年劣化や、制御盤をシステムアップする（治具や周辺機器を設置する）際の改造等により、密閉性が損なわれる場合がある。

従来、制御盤の密閉性を確認するための方法として、扉を開けた際に目視確認を行う方法や、温度及び湿度データから水蒸気量又は絶対湿度を算出する方法があった。特許文献１には、密閉容器内の温度と湿度とをセンサにて測定し、温度に依存しない量である水蒸気量を求め、水蒸気量と基準量とを比較することで筐体の密閉性を検出する技術が記載されている。

また、特許文献２には、筐体の盤内及び盤外の温度及び湿度を測定し、盤内と盤外との水蒸気量の差を監視することで筐体の密閉性を検出する技術が記載されている。

特許第３２９５００５号特開２００３−２４０６６６号公報

しかしながら、目視確認では定量的な密閉性を判断することができない。また、特許文献１記載の技術では、水蒸気量は夏多く、冬少ないため、密閉状態を作った季節により密閉判定の感度が異なり、又は密閉判定が不可能になるという問題があった。さらに、特許文献１記載の技術は水蒸気量と基準量とを比較する方式であるため、工作機械の制御盤の扉をメンテナンス等のため開閉し、盤内の水蒸気量が盤外と同一になるたびに、密閉性が損なわれたと誤判断してしまう問題があった。換言すれば、扉を開けた場合と、それ以外の要因により密閉性が損なわれた場合との区別がつかなかった。

また、特許文献２記載の技術では、盤外の温度及び湿度センサが必要なため、コストが高く、設置場所も必要となる。さらに、特許文献２記載の技術は盤内と盤外との水蒸気量の差を比較する方式であるが、この方式でもやはり、工作機械の制御盤の扉をメンテナンス等のため開閉して盤内の水蒸気量が盤外と同一になると、密閉性が損なわれたと誤判断してしまう問題があった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、制御盤の密閉状態を簡易かつ正確に監視できる工作機械を提供することを目的とする。

本発明の一実施の形態にかかる工作機械は、制御盤と、前記制御盤内の温度及び湿度を測定する温度センサ及び湿度センサと、前記温度及び湿度に基づいて水蒸気量を算出する水蒸気量算出部と、前記水蒸気量を記憶する水蒸気量記憶部と、を有する工作機械において、前記水蒸気量算出部が算出した前記水蒸気量と、前記水蒸気量記憶部が記憶している前記水蒸気量と、に基づき水蒸気量変化率を算出する水蒸気量変化率算出部と、予め設定された閾値を保持する水蒸気量変化率閾値設定部と、前記水蒸気量変化率が前記閾値以上であるか否かを判定する水蒸気量変化率比較部と、前記水蒸気量変化率が前記閾値以上である場合にアラームを通知するアラーム通知部と、を有することを特徴とするものである。

他の実施の形態にかかる工作機械は、前記水蒸気量変化率算出部は、前記水蒸気量に代えて、前記水蒸気量の所定時間あたりの平均値を用いて前記水蒸気量変化率を算出することを特徴とする。

他の実施の形態にかかる工作機械は、前記制御盤の扉が開いたことを検出する扉開閉検出部と、前記扉が開いたことが検出されたとき、前記水蒸気量算出部の動作を一時的に停止させ、前記水蒸気量記憶部の記憶内容をリセットする水蒸気量リセット部と、をさらに有することを特徴とする。

他の実施の形態にかかる工作機械は、前記工作機械の電源のＯＮ／ＯＦＦを検出する電源監視部と、前記電源のＯＮ／ＯＦＦが検出されたとき、前記水蒸気量算出部の動作を一定時間にわたり停止させることを特徴とする。

本発明により、制御盤の密閉状態を簡易かつ正確に監視できる工作機械を提供することができる。

実施の形態１にかかる工作機械１００の構成を示す図である。実施の形態１にかかる工作機械１００の構成を示す図である。実施の形態１にかかる工作機械１００の動作を示す図である。実施の形態２にかかる工作機械１００の構成を示す図である。実施の形態２にかかる工作機械１００の構成を示す図である。実施の形態２にかかる工作機械１００の動作を示す図である。制御盤１０１の密閉状態の判定手法を示す図である。実施の形態３にかかる工作機械１００の構成を示す図である。実施の形態４にかかる工作機械１００の動作を示す図である。制御盤１０１の密閉状態の誤判定回避手法を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
＜実施の形態１＞
まず、図１及び図２を用いて、本発明の実施の形態にかかる工作機械１００の構成について説明する。
図１は、工作機械１００の機能構成を示すブロック図である。工作機械１００は、制御盤１０１、温度センサ及び湿度センサ１０２、水蒸気量算出部１０３、水蒸気量記憶部１０４、水蒸気量変化率算出部１０５、水蒸気量変化率閾値設定部１０６、水蒸気量変化率比較部１０７、アラーム通知部１０８を有する。温度センサ及び湿度センサ１０２は温度と湿度が測定できる温湿度センサを用いても良い。

図２は、工作機械１００のハードウェア構成を示す図である。制御盤１０１は、工作機械１００の電装部品を外部雰囲気から守るための筐体である。本発明は、この制御盤１０１の密閉性を監視するものである。

温度センサ及び湿度センサ１０２は、制御盤１０１の内部に設けられ、盤内の温度及び湿度を測定する。温度センサ及び湿度センサ１０２は、測定結果を水蒸気量算出部１０３に出力する。

水蒸気量算出部１０３、水蒸気量記憶部１０４、水蒸気量変化率算出部１０５、水蒸気量変化率閾値設定部１０６、水蒸気量変化率比較部１０７、アラーム通知部１０８は、図示しない中央処理装置（ＣＰＵ）が、プログラムに定義された処理を実行し、記憶装置、入出力装置等を制御することにより所定の機能を実現する論理的な処理部である。典型的には、これらの処理部は、数値制御装置やマイクロコンピュータを用いて実現される。

水蒸気量算出部１０３は、温度センサ及び湿度センサ１０２の測定結果に基づき、水蒸気量を算出する処理を行う。典型的には、水蒸気量算出部１０３は、一定時間ごとに繰り返し水蒸気量の計算を行う。

水蒸気量記憶部１０４は、水蒸気量算出部１０３が算出した水蒸気量を記憶する。水蒸気量記憶部１０４は、少なくとも過去１回の水蒸気量の計算結果を格納し、水蒸気量算出部１０３が新たに水蒸気量を計算した時に、その新たな値により記憶内容を更新してもよい。あるいは、水蒸気量記憶部１０４は、任意の回数の水蒸気量の計算結果を順次蓄積することとしてもよい。

水蒸気量変化率算出部１０５は、水蒸気量記憶部１０４が記憶している水蒸気量と、水蒸気量算出部１０３が算出した水蒸気量とに基づき、水蒸気量変化率を算出する処理を行う。

水蒸気量変化率閾値設定部１０６は、水蒸気量変化率の閾値の設定を受け付け、閾値を保持する。

水蒸気量変化率比較部１０７は、水蒸気量変化率算出部１０５が算出した水蒸気量変化率と、水蒸気量変化率閾値設定部１０６に設定されている閾値とを比較する処理を行う。

アラーム通知部１０８は、水蒸気量変化率算出部１０５が算出した水蒸気量変化率が、水蒸気量変化率閾値設定部１０６に設定されている閾値よりも大きい場合に、アラームを通知する処理を行う。典型的には、アラーム通知部１０８は、音、光、ディスプレイへの警告メッセージの表示等の手段によりアラームを通知する。

次に、図３のフローチャートを用いて、工作機械１００の動作について説明する。
Ｓ１０１：
温度センサ及び湿度センサ１０２が、制御盤１０１内の温度及び湿度を測定する。

Ｓ１０２：
水蒸気量算出部１０３が、温度センサ及び湿度センサ１０２が測定した温度及び湿度に基づいて、水蒸気量を算出する。水蒸気量は、一般に下記の式から算出できる。
Ｔｅｎｔｅｎｓの式から、飽和水蒸気圧Ｅ（ｔ）［ｈＰａ］は、

である。但し、ｔは温度［℃］である。
また、飽和水蒸気量ａ（ｔ）［ｇ／ｍ^３］は、

水蒸気量［ｇ／ｍ^３］は、

となる。ここで、ｒｈは相対湿度［％］である。

Ｓ１０３：
水蒸気量変化率算出部１０５は、水蒸気量記憶部１０４が記憶している水蒸気量と、水蒸気量算出部１０３が算出した水蒸気量とに基づき、水蒸気量変化率を算出する。水蒸気量変化率［％］は下記の式から算出できる。

ここで、水蒸気量（ｎ）は水蒸気量算出部１０３が算出した水蒸気量、水蒸気量（ｎ-１）は水蒸気量記憶部１０４が記憶している過去の水蒸気量である。又は、水蒸気量（ｎ）及び水蒸気量（ｎ-１）は、例えばある時間あたりの平均値であってもよく、ローパスフィルタを通した値であってもよい。

Ｓ１０４：
水蒸気量変化率比較部１０７は、水蒸気量変化率閾値設定部１０６を参照し、予め設定された閾値を取得する。この閾値は、水蒸気量変化率が何％を超えた時に制御盤１０１の密閉状態が損なわれたと判定するかを定義する値である。

図７に示すように、密閉性が保たれた制御盤１０１においては、盤内の水蒸気量は盤外の水蒸気量の変化に追従しない。この場合、水蒸気量変化率は一定の範囲内に留まる。上述の閾値が、この一定の範囲を画定する。一方、密閉性が損なわれた制御盤１０１においては、盤内の水蒸気量は盤外の水蒸気量の変化に追従する。この場合、水蒸気量変化率は大きくなり、上述の閾値を逸脱するようになる。水蒸気量変化率比較部１０７は、水蒸気量変化率のこのような性質を利用して、制御盤１０１の密閉状態を判定する。

水蒸気量変化率算出部１０５が算出した水蒸気量変化率と、水蒸気量変化率閾値設定部１０６に設定された閾値とを比較する。そして、水蒸気量変化率が閾値以上である場合、密閉性が損なわれたものと判定する。

Ｓ１０５：
水蒸気量変化率算出部１０５が、密閉性が損なわれていると判定した場合、アラーム通知部１０８がアラームを通知する。アラームは、音、光、ディスプレイへの警告メッセージの表示をはじめ、任意の手段を採用してよい。

本実施の形態によれば、水蒸気量変化率比較部１０７は、制御盤１０１内の水蒸気量の変化率に基づいて、制御盤１０１の密閉性が保たれているか否かを判定する。これにより、密閉状態を作った時期の周囲の水蒸気量に影響されることなく、正確な判定を行うことができる。

また、本実施の形態によれば、水蒸気量変化率比較部１０７は、制御盤１０１内に配置された温度センサ及び湿度センサ１０２が取得するデータのみを用いて、制御盤１０１の密閉型が保たれているか否かを判定する。これにより、盤外にセンサを配置する必要がなく、簡易かつローコストに判定を行うことができる。

＜実施の形態２＞
実施の形態２は、メンテナンス等で扉を開閉した際に、密閉状態が損なわれたと誤判定し、アラームの通知等がなされることを防ぐことが可能な工作機械１００に関する。

図４は、実施の形態２にかかる工作機械１００の機能構成を示すブロック図である。また、図５は、この工作機械１００のハードウェア構成を示すブロック図である。実施の形態１と比較して、この工作機械１００は、扉開閉検出部１０９、水蒸気量リセット部１１０を備える点に特徴を有する。その余の構成は、実施の形態１と同様である。

扉開閉検出部１０９は、扉開閉センサにより、制御盤１０１の扉の開閉を検出する。

水蒸気量リセット部１１０は、扉開閉検出部１０９が扉が開いたことを検出したとき、水蒸気量算出部１０３、及び水蒸気量記憶部１０４をリセットする。すなわち、水蒸気量算出部１０３による盤内の水蒸気量算出を停止し、水蒸気量記憶部１０４の水蒸気量の記憶データを消去する。

図６のフローチャートを用いて、実施の形態２にかかる工作機械１００の動作について説明する。
Ｓ１０１乃至Ｓ１０２：
実施の形態１と同様に、温度センサ及び湿度センサ１０２が、制御盤１０１内の温度及び湿度を測定する。また、水蒸気量算出部１０３が、水蒸気量を算出する。

Ｓ２０１：
扉開閉検出部１０９が、扉開閉センサにより、制御盤１０１の扉が開いたことを検出する。

Ｓ２０２：
水蒸気量リセット部１１０が、水蒸気量算出部１０３及び水蒸気量記憶部１０４をリセットする。

Ｓ１０３乃至Ｓ１０５：
実施の形態１と同様に、水蒸気量変化率算出部１０５が、水蒸気量変化率を算出する。水蒸気量変化率比較部１０７は、水蒸気量変化率が閾値以上であるか否か判断し、閾値以上であれば、アラーム通知部１０８がアラームを通知する。

ここで、Ｓ２０２において水蒸気量がリセットされた場合は、水蒸気量変化率算出部１０５及び水蒸気量変化率比較部１０７も動作を一時的に停止する。これにより、密閉状態が損なわれたとの判定はなされず、アラームが通知されることがない。

本実施の形態によれば、扉開閉検出部１０９が制御盤１０１の扉が開いたことを検出すると、水蒸気量リセット部１１０が水蒸気量をリセットする。これにより、扉が開いたときと、それ以外の原因で密閉状態が損なわれた場合とを区別でき、誤判定を防ぐことができる。

＜実施の形態３＞
実施の形態３は、電源のＯＮ／ＯＦＦ時に制御盤１０１内の電装部品の発熱が過渡状態となり、盤内の温度及び湿度も過渡的な状態となった場合に、水蒸気量の計算値の乱れに起因して、密閉状態が損なわれたと誤判定することを防ぐことが可能な工作機械１００に関する。

図８は、実施の形態３にかかる工作機械１００の機能構成を示すブロック図である。実施の形態１と比較して、この工作機械１００は、電源監視部１１１、タイマ部１１２を備える点に特徴を有する。その余の構成は、実施の形態１と同様である。

電源監視部１１１は、工作機械１００の電源のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出する。
タイマ部１１２は、電源監視部１１１が電源のＯＮ／ＯＦＦが切り替わったことを検出したとき、水蒸気量算出部１０３及び水蒸気量記憶部１０４の動作を一時的に停止させるとともに、動作を再開するまでの時間をカウントする。

図９のフローチャートを用いて、実施の形態３にかかる工作機械１００の動作について説明する。
Ｓ１０１乃至Ｓ１０２：
実施の形態１と同様に、温度センサ及び湿度センサ１０２が、制御盤１０１内の温度及び湿度を測定する。また、水蒸気量算出部１０３が、水蒸気量を算出する。

Ｓ３０１：
電源監視部１１１が、工作機械１００の電源のＯＮ／ＯＦＦを検出する。

Ｓ３０２：
タイマ部１１２が、水蒸気量算出部１０３及び水蒸気量記憶部１０４の動作を一時的に停止させる。また、タイマ部１１２が、所定の時間の経過をカウントする。カウントが終了したなら、タイマ部１１２は、水蒸気量算出部１０３及び水蒸気量記憶部１０４の動作を再開させる。

工作機械１００の電源ＯＮ／ＯＦＦ時は、盤内の電装部品の発熱が過渡状態となり、盤内の温湿度も過渡的な状態になる。このとき、図１０に示すように、水蒸気量の計算値が乱れ、密閉状態を誤判定する原因となることがある。タイマ部１１２は、工作機械１００の電源ＯＮ／ＯＦＦから一定時間、水蒸気量の算出・記憶を停止することにより、誤判定を防止する。

ここで、Ｓ３０２においてタイマが作動した場合は、水蒸気量変化率算出部１０５及び水蒸気量変化率比較部１０７も一定時間、動作を停止する。これにより、密閉状態が損なわれたとの判定はなされず、アラームが通知されることがない。

本実施の形態によれば、電源監視部１１１が、工作機械１００の電源のＯＮ／ＯＦＦを検出すると、タイマ部１１２が、水蒸気量算出部１０３及び水蒸気量記憶部１０４の動作を一時的に停止させる。これにより、電源ＯＮ／ＯＦＦ時の水蒸気量の計算値の乱れと、それ以外の原因で密閉状態が損なわれた場合とを区別でき、誤判定を防ぐことができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で、構成要素の置換、省略、付加、順序の入れ替え等の変更を施すことが可能である。例えば、実施の形態２及び３では、水蒸気量算出部１０３を一時的に停止させることにより誤判定を防ぐ構成を開示した。しかし、例えば、温度センサ及び湿度センサ１０２，水蒸気量変化率比較部１０７又はアラーム通知部１０８の動作を一時的に停止させることによって、同様の効果を得ることも可能である。

１００工作機械
１０１制御盤
１０２温度センサ及び湿度センサ
１０３水蒸気量算出部
１０４水蒸気量記憶部
１０５水蒸気量変化率算出部
１０６水蒸気量変化率閾値設定部
１０７水蒸気量変化率比較部
１０８アラーム通知部
１０９扉開閉検出部
１１０水蒸気量リセット部
１１１電源監視部
１１２タイマ部

Claims

制御盤と、
前記制御盤内の温度及び湿度を測定する温度センサ及び湿度センサと、
前記温度及び湿度に基づいて水蒸気量を算出する水蒸気量算出部と、
前記水蒸気量を記憶する水蒸気量記憶部と、を有する工作機械において、
前記水蒸気量算出部が算出した前記水蒸気量と、前記水蒸気量記憶部が記憶している前記水蒸気量と、に基づき水蒸気量変化率を算出する水蒸気量変化率算出部と、
予め設定された閾値を保持する水蒸気量変化率閾値設定部と、
前記水蒸気量変化率が前記閾値以上であるか否かを判定する水蒸気量変化率比較部と、
前記水蒸気量変化率が前記閾値以上である場合にアラームを通知するアラーム通知部と、を有することを特徴とする
工作機械。
前記水蒸気量変化率算出部は、前記水蒸気量に代えて、前記水蒸気量の所定時間あたりの平均値を用いて前記水蒸気量変化率を算出することを特徴とする
請求項１記載の工作機械。
前記制御盤の扉が開いたことを検出する扉開閉検出部と、
前記扉が開いたことが検出されたとき、前記水蒸気量算出部の動作を一時的に停止させ、前記水蒸気量記憶部の記憶内容をリセットする水蒸気量リセット部と、をさらに有することを特徴とする
請求項１記載の工作機械。
前記工作機械の電源のＯＮ／ＯＦＦを検出する電源監視部と、
前記電源のＯＮ／ＯＦＦが検出されたとき、前記水蒸気量算出部の動作を一定時間にわたり停止させることを特徴とする
請求項１記載の工作機械。