JP2020082144A - 故障予防装置、プレスシステム、故障予防装置の制御方法、制御プログラム、および記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】容易かつ的確にプレス機の故障を予防する。【解決手段】サーボアンプ（１３）からサーボモータ（１２）に供給される駆動電流の計測値を取得し判定用計測データを算出する判定用計測データ算出部（２１）と、判定用計測データと閾値とを比較してサーボプレス（１）の故障の発生可能性を判定し、故障の発生可能性が有ると判定した場合、その旨を通知する故障可能性判定部（３３）とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、プレス機の故障を予防する故障予防装置等に関する。

従来、金属等の加工において、プレス機械等の加工機械が用いられている。プレス機械は、スライドに金型を装着し、金型により鉄板等の被加工部材がプレスされることにより成果物が生成される。プレス機械は大掛かりなものが多く、仮にプレス機械が何らかの異常により損傷した場合、その復旧には相当な手間と時間を要する。

そこで、例えば、特許文献１には、プレス機械の各部の状態を検出することにより、プレス機械を総合的に保全するシステムが記載されている。具体的には、プレス機械の各部に設けられ、各部の状態を検出するための複数のセンサと、各センサの検出値をモニタし、予め設定された基準値との比較から検出値が異常レベルの場合にアラーム信号を出力するモニタ装置と、モニタ装置からのアラーム信号に基づいて各異常内容を表示する表示装置と、モニタ装置に対して、各センサの検出値のモニタタイミングを指定するタイミング指定手段とを備えたプレス機械用予知保全システムが記載されている。

また、特許文献２には、荷重異常を早期に検出して金型破損を防止するサーボプレスの金型保護装置が記載されている。

特開平５−１６２０００号公報（１９９３年６月２９日公開） 特開平１１−５８０９９号公報（１９９９年３月２日公開）

しかしながら、特許文献１にはモニタリングユニットにより各種センサからのセンシングデータを取得することが記載されているのみであり、その具体的な方法までは記載されていない。よって、さらに改善の余地がある。

本発明の一態様は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、容易かつ的確にプレス機の故障を予防できる故障予防装置等を実現することにある。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る故障予防装置は、プレス機を駆動するためのサーボモータの駆動電流を計測して、該プレス機の故障を予防する故障予防装置であって、上記サーボモータを駆動するサーボアンプから該サーボモータに供給される駆動電流の計測値を取得する計測値取得部と、上記計測値から上記プレス機の故障の発生可能性を判定するための判定用計測データを算出する判定用計測データ算出部と、上記判定用計測データと閾値とを比較して上記プレス機の故障の発生可能性を判定する故障可能性判定部と、上記故障可能性判定部が故障の発生可能性が有ると判定した場合、その旨を通知する通知部と、を備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、サーボモータを駆動するサーボアンプから供給される駆動電流を計測して故障の発生可能性を判定する。そして、サーボアンプから供給される駆動電流の測定は容易かつ確実なので、容易な処理で、かつ的確にプレス機の故障の発生可能性を判定することができる。

本発明の一態様に係る故障予防装置では、上記判定用計測データ算出部は、１ショット毎の上記計測値の最大値を取得し、当該最大値の所定期間における平均値または最大値を判定用計測データとして算出するものであってもよい。

上記の構成によれば、プレス機の故障の発生可能性の判定に、駆動電流値をそのまま用いるのではなく、１ショットにおける駆動電流値の最大値の所定期間における平均値または最大値を用いる。これにより、駆動電流値をそのまま用いるよりも処理負荷を軽減できる。また、本来であれば無視できるにもかかわらず、何らかの理由により駆動電流値が一時的に異常な値になったときに直ちに警告を発してしまうことを防止することができる。

本発明の一態様に係る故障予防装置では、上記判定用計測データの時系列変化を表示させる表示制御部を備えているものであってもよい。

上記の構成によれば、作業者に対し、時系列で判定用計測データを視覚的に確認させることができる。

本発明の一態様に係る故障予防装置では、上記通知部は、故障の発生可能性が高い旨の通知をユーザに対して行うものであってもよい。

上記の構成によれば、故障の発生可能性が高いことを故障予防装置から直接、ユーザに通知することができる。

本発明の一態様に係る故障予防装置では、上記通知部は、ユーザに提示するための外部の装置に故障の発生可能性が高い旨の通知を行うものであってもよい。

上記の構成によれば、故障予防装置を、プレス機とユーザに提示するための外部装置とを介する装置（例えば、管理サーバ）として用いることができる。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るプレスシステムは、プレス機と、該プレス機に備えられたサーボモータの駆動電流の計測値を取得する計測装置と、該計測値から算出された判定用計測データを用いて上記プレス機の故障の発生可能性を判定し、故障の発生可能性が高いと判定した場合、その旨を通知する監視サーバとを含むプレスシステムであって、上記計測値から上記プレス機の故障の発生可能性を判定するための判定用計測データを算出する判定用計測データ算出部を備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、サーボモータを駆動するサーボアンプから供給される駆動電流を計測して故障の発生可能性を判定する。そして、サーボアンプから供給される駆動電流の測定は容易かつ確実なので、容易な処理で、かつ的確にプレス機の故障の発生可能性を判定することができる。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る故障予防装置の制御方法は、プレス機を駆動するためのサーボモータの駆動電流を計測して、該プレス機の故障を予防する故障予防装置の制御方法であって、上記サーボモータを駆動するサーボアンプから該サーボモータに供給される駆動電流の計測値を取得する計測値取得ステップと、上記計測値から上記プレス機の故障の発生可能性を判定するための判定用計測データを算出する判定用計測データ算出ステップと、上記判定用計測データと閾値とを比較して上記プレス機の故障の発生可能性を判定する故障可能性判定ステップと、上記故障可能性判定ステップで故障の発生可能性が有ると判定した場合、その旨を通知する通知ステップと、を含むことを特徴としている。

本発明の各態様に係る故障予防装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記故障予防装置が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより上記故障予防装置をコンピュータにて実現させる故障予防装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

本発明の一態様によれば、サーボモータを駆動するサーボアンプから供給される駆動電流を計測して故障の発生可能性を判定する。そして、サーボアンプから供給される駆動電流の測定は容易かつ確実なので、容易な処理で、かつ的確にプレス機の故障の発生可能性を判定することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係るプレスシステムの要部構成を示す機能ブロック図である。 サーボアンプの構成を示す図である。 判定用計測データの表示例を示す図である。 本実施形態における処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の変形例を示す機能ブロック図である。 本発明の変形例を示す機能ブロック図である。

〔全体概要〕
まず、図１を参照して、本実施形態に係るプレスシステム１００について説明する。図１に示すように、本実施形態に係るプレスシステム１００は、サーボプレス（プレス機）１、計測装置（故障予防装置）２、監視サーバ（故障予防装置）３、担当者端末４を含む。

サーボプレス１は、図示しないスライド、上金型、下金型等を備え、被加工部材を下金型に位置させて、上金型をスライドとともに降下させることにより、プレス加工を行うものである。なお、本実施形態では、１回のプレス加工、すなわち、上金型をスライドとともに降下させる１回の処理を１ショットと呼ぶ。また、本実施形態では、同じ金型を同じ状態で用いた場合、同一ロットによる処理と定義する。すなわち、プレス部１１に金型をセットしてから、次に金型を変更または調整（パラメータの変更等）するまでの間の処理のことを同一ロットによる処理と言う。金型の調整には、例えば、段替え、メンテナンス等が含まれる。

加工後の被加工部材は図示されないルートで搬出される。また、プレス加工時に発生したスクラップはスクラップ排出用のスクラップシューター上に落下する。なお、図１では、プレス部１１が１つの場合を例に挙げているが、プレス部１１は１つに限られるものではなく２つ以上であってもよい。

計測装置２は、サーボプレス１におけるサーボモータ１２の駆動電流を取得し、後述する処理を行って判定用計測データを算出し、監視サーバ３に送信する。

監視サーバ３は、計測装置２から受信した判定用計測データからサーボプレス１の故障の発生可能性を判定し、可能性があると判定した場合、その旨を担当者（ユーザ）端末４に通知する。

以上のように、本実施形態に係るプレスシステム１００では、サーボプレス１のサーボモータ１２の駆動電流値からサーボプレス１の故障の発生可能性を判断するものである。駆動電流値が高いということはそれだけサーボモータ１２の負担が大きいということになり、サーボモータ１２の駆動に伴う振動も大きくなる。また、サーボモータ１２により駆動されるプレス部１１自体の振動も大きくなる。このような振動が継続することにより、またはこのような振動とプレス部１１が共振することによりサーボプレス１そのものに故障が発生する可能性が高まる。

本実施形態は、このような駆動電流値に着目し、駆動電流値を計測することにより、容易かつ的確にサーボプレス１の故障の発生可能性を判断するものである。
〔各装置の構成〕
次に、図１を参照してサーボプレス１、計測装置２、および監視サーバ３の要部構成について説明する。図１は、プレスシステム１００の要部構成を示すブロック図である。

〔サーボプレス１〕
図１に示すように、サーボプレス１は、プレス部１１およびプレスＰＬＣ（Programmable Logic Controller）１４を含む。プレス部１１はサーボモータ１２およびサーボアンプ１３を含む。サーボアンプ１３から駆動電流をサーボモータ１２に供給することによりサーボモータ１２を駆動し、上述したプレス加工を実現する。また、サーボモータ１２を駆動させるための駆動電流の値を計測装置２に送信している。サーボアンプ１３の詳細については後述する。

また、プレスＰＬＣ１４は、プレス部１１の動作を制御する。

計測装置２は、判定用計測データ算出部（計測値取得部）２１および記憶部２２を含む。記憶部２２には、サーボアンプ１３から送信された駆動電流値（計測データ）が格納されている。

判定用計測データ算出部２１は、駆動電流値を用いて、監視サーバ３が故障可能性を判定するために用いる判定用計測データを算出する。具体的には、判定用計測データ算出部２１は、例えば、駆動電流値の１ショットにおける最大値を所定期間分（例えば１時間）、取得し、当該所定期間における最大値の平均値を当該所定期間における判定用計測データとしてもよい。また、当該所定期間に代えて、所定ショット数としてもよいし、当該所定期間における平均値ではなく、最大値としてもよい。そして、判定用計測データ算出部２１は、算出した判定用計測データを監視サーバ３に送信する。

監視サーバ３は、閾値設定部３１、判定用計測データ取得部３２、故障可能性判定部３３、記憶部３４、およびＷｅｂサイト作成部（表示制御部）３５を含む。

閾値設定部３１は、故障可能性判定部３３が故障可能性を判定するための閾値を設定し、記憶部３４に格納する。閾値は、過去に故障があったときの値、または当該値よりも小さい値が設定される。

判定用計測データ取得部３２は、計測装置２から、計測装置２が算出した判定用計測エータを取得し記憶部３４に格納する。

故障可能性判定部３３は、記憶部３４に格納されている判定用計測データ３４１と閾値３４２とを用いてサーボプレス１の故障可能性を判定する。具体的には、故障可能性判定部３３は、判定用計測データ３４１の値が閾値３４２を超えたとき、故障の可能性があると判定する。

記憶部３４には、閾値設定部３１が設定した閾値である閾値３４２、および判定用計測データ取得部３２が取得した判定用計測データである判定用計測データ３４１が格納されている。

Ｗｅｂサイト作成部３５は、判定用計測データ３４１の推移を確認できるＷｅｂサイトを作成する。作業者は当該Ｗｅｂサイトを確認することにより、判定用計測データ３４１の推移を目視で確認することができる。

図３に表示例を示す。図３に示す例では、横軸に時間、縦軸に判定用計測データをとったグラフとして、判定用計測データの時系列変化が示されている。図３に示す例では、時間の経過とともに徐々に判定用計測データの値が上がり、時刻ｔにおいて閾値を超えていることがわかる。なお、本実施形態では、時刻ｔの時点で、担当者端末４にサーボプレス１の故障の発生可能性があることを示すメールが送信される。担当者端末４にメールが送信されることにより、担当者がサーボプレス１の現場に行き、状況を目視で確認することができる。

〔サーボアンプの構成〕
次に、図２を参照してサーボアンプ１３の構成について説明する。図２は、サーボアンプ１３の要部構成を示す図である。

プレス部１１では、サーボモータ１２にエンコーダ１２１を搭載し、サーボモータ１２のモータ軸の回転位置および回転速度をサーボモータ１２にフィードバックしている。サーボアンプ１３は、コントローラ（図示せず）からの指令値とフィードバック信号との誤差を演算し、この誤差を０にするようモータ回転を制御することにより、適切なプレスを実現している。

図２に示すように、サーボアンプ１３は、整流器１３１、インバータ１３２、位置調節部１３３、速度調節部１３４、および電流調節部１３５を含む。

整流器１３１は電源から供給された三相交流を直流に変換しインバータ１３２に供給する。インバータ１３２は、供給された直流をサーボモータ１２に適した交流に変換し、駆動電流としてサーボモータ１２に供給する。

そして、サーボアンプ１３では、位置調節部１３３が、指令された位置とサーボモータ１２に設けられたエンコーダ１２１から取得したフィードバック信号（位置情報）との差分を元に速度指令を生成し速度調節部１３４に送信する。速度調節部１３４は、位置調節部１３３から送信された速度指令とエンコーダ１２１から取得したフィードバック信号（速度情報）との差分を元に電流指令を生成し電流調節部１３５に送信する。電流調節部１３５は、速度調節部１３４から送信された電流指令とインバータ１３２の出力との差分を元にインバータ１３２から出力する駆動電流を調節する。これにより、適切に調整された駆動電流をサーボモータ１２に供給することができる。

また、本実施形態では、インバータ１３２の出力側に電流計１５が設けられ、計測した駆動電流値を計測装置２に送信している。なお、電流計１５は、サーボアンプ１３の内部に設けられてもよいし、サーボアンプ１３の外部に設けられていてもよい。

〔処理の流れ〕
次に、図４を参照してプレスシステム１００における処理の流れを説明する。図４は、プレスシステム１００の処理の流れを示すフローチャートである。

図４に示すように、プレス部１１によるプレス処理が開始すると（Ｓ１０１）、上死点ＯＮの時点で（Ｓ１０２でＹＥＳ）、プレスＰＬＣ１４は、計測装置２に対しサーボモータ１２の駆動電流値の計測値の保存指示を送信する（Ｓ２０１）。そして、計測装置２は、当該指示に従い駆動電流値の計測値の保存を開始する（Ｓ３０１、計測値取得ステップ）。そして、プレス部１１によるプレス処理が上死点まで戻り、上死点ＯＦＦとなると（Ｓ１０３でＹＥＳ）、プレスＰＬＣ１４は、計測装置２に対しサーボモータ１２の駆動電流値の計測値の保存終了指示を送信する（Ｓ２０２）。そして、計測装置２は、当該指示に従い駆動電流値の計測値の保存を終了する（Ｓ３０２）。ここまでが、プレス処理の１ショットとなる。プレス部１１は、プレス処理が終了しない限り（Ｓ１０４でＮＯ）、ステップＳ１０２の戻り、プレス処理を繰り返す。

計測装置２は、１ショット毎に、駆動電流値の最大値を算出する（Ｓ３０３）。そして、ショット数が所定数を超えると（Ｓ３０４でＹＥＳ）、計測装置２の判定用計測データ算出部２１は、所定期間（または所定ショット数）における最大値の平均値を判定用計測データとして算出する（Ｓ３０５、判定用計測データ算出ステップ）。そして、算出した判定用計測データを監視サーバ３に送信する。

監視サーバ３は、取得した、判定用計測データを保存する（Ｓ４０１）。そして、監視サーバ３の故障可能性判定部３３は、判定用計測データが閾値を超えたか否かを判定し（Ｓ４０２、故障可能性判定ステップ）、閾値を超えた場合（Ｓ４０２でＹＥＳ）、担当者端末４に対し、警告を送信する（Ｓ４０３、通知ステップ）。

以上により、本実施形態によれば、サーボモータ１２の駆動電流値を観測するのみで、サーボモータ１２の故障可能性を的確に判断することができる。また、駆動電流値をそのまま閾値を比較して故障可能性を判断するのではなく、ショット毎の最大値の所定期間における平均値を用いて判断している。これにより、ショット毎の駆動電流値を用いる場合と比較して、処理負荷を軽減することができる。
〔変形例〕
上述した実施形態では、プレスシステム１００に、サーボプレス１、計測装置２、監視サーバ３、および担当者端末４が含まれる構成として説明した。本実施形態はこれに限られるものではなく、計測装置２および監視サーバ３を１つのサーバで実行してもよい。

図５に、計測装置２および監視サーバ３を１つのサーバで実行する場合の機能ブロック図を示す。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。図５に示す例では、管理サーバ３００に上述した計測装置２および監視サーバ３が含まれている。

また、担当者端末４において、計測装置２および監視サーバ３の機能を果たすものであってもよい。図６に、担当者端末（故障予防装置）４’において、計測装置２および監視サーバ３の機能を実行する例を示す。図６に示すように、この場合、担当者端末４’に閾値設定部３１、記憶部３４、判定用計測データ算出部２１、故障可能性判定部３３が含まれ、さらに、故障可能性有りと判定された場合にその旨を作業者に通知する通知部４１が含まれる。

〔ソフトウェアによる実現例〕
計測装置２および監視サーバ３の制御ブロック（特に判定用計測データ算出部２１、および故障可能性判定部３３）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、計測装置２および監視サーバ３は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば少なくとも１つのプロセッサ（制御装置）を備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な少なくとも１つの記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１ サーボプレス（プレス機）
２ 計測装置（故障予防装置）
３ 監視サーバ（故障予防装置）
４ 担当者端末
４’ 担当者端末（故障予防装置）
１１ プレス部
１２ サーボモータ
１３ サーボアンプ
１４ プレスＰＬＣ
１５ 電流計
２１ 判定用計測データ算出部（計測値取得部）
３１ 閾値設定部
３２ 判定用計測データ取得部
３３ 故障可能性判定部
３５ Ｗｅｂサイト作成部（表示制御部）
４１ 通知部
１００ プレスシステム
１２１ エンコーダ
１３１ 整流器
１３２ インバータ
１３３ 位置調節部
１３４ 速度調節部
１３５ 電流調節部
３００ 管理サーバ（故障予防装置）

Claims (9)

1. プレス機を駆動するためのサーボモータの駆動電流を計測して、該プレス機の故障を予防する故障予防装置であって、
   上記サーボモータを駆動するサーボアンプから該サーボモータに供給される駆動電流の計測値を取得する計測値取得部と、
   上記計測値から上記プレス機の故障の発生可能性を判定するための判定用計測データを算出する判定用計測データ算出部と、
   上記判定用計測データと閾値とを比較して上記プレス機の故障の発生可能性を判定する故障可能性判定部と、
   上記故障可能性判定部が故障の発生可能性が高いと判定した場合、その旨を通知する通知部と、を備えていることを特徴とする故障予防装置。
2. 上記判定用計測データ算出部は、１ショット毎の上記計測値の最大値を取得し、当該最大値の所定期間における平均値または最大値を上記判定用計測データとして算出することを特徴とする請求項１に記載の故障予防装置。
3. 上記判定用計測データの時系列変化を表示させる表示制御部を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の故障予防装置。
4. 上記通知部は、故障の発生可能性が高い旨の通知をユーザに対して行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の故障予防装置。
5. 上記通知部は、ユーザに提示するための外部の装置に故障の発生可能性が高い旨の通知を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の故障予防装置。
6. プレス機と、該プレス機に備えられたサーボモータの駆動電流の計測値を取得する計測装置と、該計測値から算出された判定用計測データを用いて上記プレス機の故障の発生可能性を判定し、故障の発生可能性が高いと判定した場合、その旨を通知する監視サーバとを含むプレスシステムであって、
   上記計測値から上記プレス機の故障の発生可能性を判定するための判定用計測データを算出する判定用計測データ算出部を備えていることを特徴とするプレスシステム。
7. プレス機を駆動するためのサーボモータの駆動電流を計測して、該プレス機の故障を予防する故障予防装置の制御方法であって、
   上記サーボモータを駆動するサーボアンプから該サーボモータに供給される駆動電流の計測値を取得する計測値取得ステップと、
   上記計測値から上記プレス機の故障の発生可能性を判定するための判定用計測データを算出する判定用計測データ算出ステップと、
   上記判定用計測データと閾値とを比較して上記プレス機の故障の発生可能性を判定する故障可能性判定ステップと、
   上記故障可能性判定ステップで故障の発生可能性が高いと判定した場合、その旨を通知する通知ステップと、を含むことを特徴とする故障予防装置の制御方法。
8. 請求項１に記載の故障予防装置としてコンピュータを機能させるための制御プログラムであって、上記計測値取得部、上記判定用計測データ算出部、および上記故障可能性判定部としてコンピュータを機能させるための制御プログラム。
9. 請求項８に記載の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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