JP2021039493A

JP2021039493A - 工作機械

Info

Publication number: JP2021039493A
Application number: JP2019159614A
Authority: JP
Inventors: 賢一矢田; Kenichi Yada
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 2019-09-02
Filing date: 2019-09-02
Publication date: 2021-03-11

Abstract

【課題】工作機械の各ユニットを構成する構成部品の故障時期を一層正確に予測し、適切なタイミングでメンテナンスすべきことを報知すること。【解決手段】機械の修理情報を入力する修理情報入力部１６、２６と、修理情報を記憶する修理情報データベース２０と、修理情報に基づいて、該当する保守対象を次回保守すべき時期を演算する修理情報処理部１４と、修理情報の項目と、保守対象および保守時期との対応関係を記憶する記憶部２４と、修理情報と記憶部に記憶された対応関係に基づいて、保守対象および保守時期を報知する報知部２８とを備え、工作機械の各ユニットを構成する構成部品の故障時期を予測し、ユーザによる機械の保守時期を報知するようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械の各ユニットを構成する構成部品の故障時期を予測し、適切なタイミングでメンテナンスすべきことを報知するようにした工作機械に関する。

工作機械、例えばマシニングセンタの工具マガジンや、自動工具交換装置、或いは、レーザ加工機のレーザ発振器、純水装置、高圧ポンプ等、工作機械を構成する各ユニットで故障その他の障害を生じると、その発生箇所の発見や、原因の特定および修理に長い時間を要することがある。そのため、故障その他の障害の発生を事前に予測し、その発生を未然に防止することが重要である。

特許文献１には、工作機械の各加工ユニットおよび治具の動作時間を計時し、計時結果を順次記憶し、計時結果の時系列データをパターン化し、動作時間の時系列データの変化から工作機械の故障を予知する故障予知システムが記載されている。

特開平０７−１５６０４４号公報

特許文献１の故障予知システムでは、動作時間の時系列データにどのような変化が生じたときに、故障その他の障害が発生するのか明確ではない。また、工作機械を構成する各ユニットは、更に多数の部品から構成されているので、特許文献１の故障予知システムでは、どの構成部品に故障やその他の障害が発生するのか事前に判定することは困難である。

本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、工作機械の各ユニットを構成する構成部品の故障時期を一層正確に予測し、工作機械のオペレータ等に適切なタイミングでメンテナンスすべきことを報知するようにした工作機械を提供することを目的としている。

上述の課題を解決するために、本発明によれば、工作機械の各ユニットを構成する構成部品の故障時期を予測し、ユーザによる機械の保守をサポートする工作機械において、機械の修理情報を入力する修理情報入力部と、前記修理情報入力部から入力した修理情報を記憶するローカルの修理情報データベースと、前記修理情報に基づいて、該当する保守対象を次回保守すべき時期を演算する修理情報処理部と、修理情報の項目と、保守対象および保守時期との対応関係を記憶する記憶部と、前記修理情報と前記記憶部に記憶された対応関係に基づいて、保守対象および保守時期を報知する報知部とを備えた工作機械が提供される。

本発明によれば、修理履歴情報に基づいて保守時期を求めるようにしたので、人工知能や大規模な監視システムを備えていなくても、また、工作機械の設置された環境にも適合させて、適切なタイミングでメンテナンスすべきことを報知することが可能となる。更に、本発明によれば、メンテナンスに必要な構成部品の在庫管理が容易になる。

本発明の好ましい実施形態による保守管理システムのブロック図である。表示部に表示される修理履歴入力画面の一例を示す図である。表示部に表示される消耗品管理画面の一例を示す図である。表示部に表示されるマニュアル画面の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１において、マシニングセンタやレーザ加工機のような工作機械の保守管理システム１０は、演算処理部１２、修理情報データベース２０、記憶部２４、および報知部を形成する表示部２８を主要な構成要素として具備する。保守管理システム１０は、更に、工作機械のオペレータがデータまたは情報を入力するための入力部２６を備えることができる。インターネット３２を介して外部データ、例えば、機械修理履歴データベース３０からデータまたは情報を入力するようにできる。更には、ＬＡＮ等を介してパーソナルコンピュータ３４からデータまたは情報を入力するようにしてもよい。

演算処理部１２、修理情報データベース２０および記憶部２４は、CPU（中央演算素子）、RAM（ランダムアクセスメモリ）やROM（リードオンリーメモリ）のようなメモリ装置、HDD（ハードディスクドライブ）やSSD（ソリッドステートドライブ）のような記憶デバイス、出入力ポート、および、これらを相互接続する双方向バスを含むコンピュータおよび関連するソフトウェアから構成することができ、特に、保守管理システム１０を適用するマシニングセンタやレーザ加工機のような工作機械の機械制御装置１００の一部としてソフトウェア的に構成することができる。機械制御装置は、例えばマシニングセンタの工具マガジン（図示せず）や、自動工具交換装置（図示せず）、加工液供給装置、オイルエア供給装置、圧縮空気供給装置等を制御したり、或いは、レーザ加工機のレーザ発振器、純水装置、高圧ポンプ等を制御する。

表示部２８は、機械制御装置１００の一部を構成する工作機械の操作盤１０２に取り付けられている表示装置またはディスプレイによって形成することができ、入力部２６は、操作盤１０２に設けられているキーボードやスイッチ等により形成することができる。表示部２８が、タッチパネルで形成される場合には、該タッチパネルが入力部２６をも同時に形成することなる。

演算処理部１２は、修理情報処理部１４、外部データ入力部１６および点検処理部１８を含んでいる。外部データ入力部１６は、工場等に付設されているＬＡＮを介してインターネット３２に接続するための有線または無線ＬＡＮポートとすることができる。外部データ入力部１６は、また、パーソナルコンピュータ３４とＰ２Ｐ（ピア・ツー・ピア）で接続可能な入出力ポートを含んでいてもよい。

修理情報データベース２０は、工作機械毎に設けられるローカルデータベースであって修理情報が格納される。修理情報は、当該工作機械の修理担当者（サービス担当者）が工作機械の修理を終えたときに、入力部２６から、或いは、修理担当者のパーソナルコンピュータ３４から入力することができる。修理担当者（サービス担当者）が入力部２６から入力する場合、表示部２８に図２に示すような修理情報入力画面１１０を表示して、入力部２６から入力するようにできる。この場合は、入力部２６および表示部２８が修理情報入力部を形成する。修理担当者（サービス担当者）がパーソナルコンピュータ３４から入力する場合、パーソナルコンピュータ３４に同様の入力画面を表示することができる。この場合は、パーソナルコンピュータ３４および外部データ入力部１６が修理情報入力部を形成する。

修理情報入力画面１１０は、修理履歴欄１１２と、修理情報入力欄１１４と、履歴自動入力ボタン１１６を含む。修理履歴欄１１２には、当該工作機械の過去において修理を行ったユニット名と、当該ユニットについて行った修理の回数（件数）が表示される。修理担当者は、修理情報入力欄１１４に必要事項を入力する。

更には、修理情報は、インターネット３２経由で機械修理履歴データベース３０にアクセスして、機械修理履歴データベース３０からダウンロードするようにしてもよい。その際、カスタマーＩＤ、パスワード、工作機械の型式、号機等の必要情報を入力して、図２の履歴自動入力ボタン１１６をタップまたはクリックすることによって、過去の修理情報が修理情報データベース２０にダウンロードされるようにできる。この場合には、機械修理履歴データベース３０、外部データ入力部１６および表示部２８が修理情報入力部を形成する。

修理情報は、当該工作機械の修理履歴に関連した情報であって、（１）号機、（２）制御装置、（３）作業完了日、（４）障害ユニット、（５）現象コード、（６）現象詳細、（７）原因部品、（８）原因コード、（９）原因詳細、（１０）処置コード、（１１）処置部品コードおよび（１２）処置詳細の項目を含む。

（１）号機は、修理した工作機械の型番および出荷時のシリアルナンバーである。（２）制御装置はＮＣ装置の型番である、（３）作業完了日は、修理作業を完了した日付であり、例えば西暦表示の８桁または６桁の数字とすることができる。（４）障害ユニットは、例えば工具マガジン、自動工具交換装置のような障害を生じたユニット名である。（５）現象コードは、例えばＮＣアラート、動作状態で異常を生じた等の故障内容を示すテキスト（文字列）またはコード（英数字）である。

（６）現象詳細は、例えば「工具マガジンにアラーム３００が発生」、「ATCシャッターが最後まで開かないときがある」等の、具体的な故障の内容を表すテキスト（文字列）である。（７）原因部品は、障害を生じたユニット内の損傷した構成部品である、（８）原因コードは、例えば部品寿命、摩耗、部品損傷のような故障の原因を示すテキスト（文字列）またはコード（英数字）である。（９）原因詳細は、例えば「ATCシャッタ開閉シリンダのダンパが故障」のような具体的な故障の原因を表すテキスト（文字列）である。（１０）処置コードは、例えば交換、調整、修正のような実際に行われた処置を示すテキスト（文字列）またはコード（英数字）である。（１１）処置部品コードは、例えばバッテリ、シリンダ、主軸のような処置を行った部品を示すテキスト（文字列）またはコード（英数字）である。（１２）処置詳細は、例えば「ATCシャッタ開閉シリンダの交換」のような具体的な故障の原因を表すテキスト（文字列）である。

修理情報処理部１４は、入力された修理情報をコード体系化し、後述するように、点検間隔を演算する。点検処理部１８は、修理情報データベース２０に格納されている情報に基づいて、表示部２８に表示される画面を生成する。

以下、レーザ加工機の高圧ポンプユニットで障害が発生した場合を一例として、保守管理システム１０の作用を説明する。
レーザ加工機の高圧ポンプユニットが、圧力指令値に基づく圧力を維持できなくなり、例えば指令した値に対して、圧力が上下に脈動するような場合、（１）エア駆動高圧ポンプの劣化、故障、（２）圧力センサの故障、（３）パルセーションダンパの故障、（４）高圧フィルタの不具合、故障等が考えられる。修理担当者が調査した結果、例えば、パルセーションダンパが故障していたことが判明すると、修理担当者によってパルセーションダンパが交換される。

修理が完了した後、修理担当者は、行った修理作業に基づき、図２に示すような修理情報を、例えば、自己の所持するパーソナルコンピュータ３４から、外部データ入力部１６を介して修理情報データベース２０に入力する（図２参照）。

修理情報の入力が完了すると、修理情報処理部１４は、以下のように、故障予知時間を演算し、交換された構成部品、本例ではパルセーションダンパーの運転時間（使用時間）の監視（カウント）を開始する。故障予知時間は、過去の故障時間間隔（１つの故障から次の故障までの時間的間隔）の平均値により与えられる。例えば、あるレーザ加工機（工作機械）において、これまでパルセーションダンパーを２回交換し、それぞれの使用時間（交換時から故障アラームが発生するまでの時間）が3500時間、3300時間である場合には、故障予知時間は、(3500+3300)/2=3400時間となる。演算された故障予知時間は、構成部品に関連付けて記憶部２４に格納される。こうして、保守すべき日時（保守時期）が保守対象となる構成部品の名称に関連付け記憶部２４に格納される。

修理情報処理部１４は、演算した故障予知時間を表示部２８に表示する。修理情報処理部１４は、故障予知時間として、演算結果をそのまま表示したり、当該交換した構成部品の運転時間を故障予知時間の演算結果から控除して残り時間を表示したり、或いは、故障予知時間に基づき、構成部品の次の交換またはメンテナンス予定日を表示するようにできる。

図３を参照すると、故障予知時間は、表示部２８に表示される消耗部品管理画面１２０内に表示されている。消耗部品管理画面１２０は、機能選択領域１２２、部品消耗率表示領域１２６、消耗品の経過時間表示領域１３６および保守情報表示領域１３８を含む。機能選択領域１２２には、例えば、アラーム釦１２４ａ、消耗部品管理釦１２４ｂ、修理履歴釦１２４ｃ等の修理情報処理部１４の機能を選択する釦を含む。

例えば、アラーム釦１２４ａをタップまたはクリックすると、現在アラームが発生している、つまり何らかの不具合を生じているユニットおよび該ユニットを構成する構成部品の一覧が表示されるようにできる。消耗部品管理釦１２４ｂをタップまたはクリックすると、図３に示す消耗部品管理画面１２０が表示される。また、修理履歴釦１２４ｃをタップまたはクリックしたときに、図２に示す修理情報入力画面１１０が表示されるようにできる。

消耗部品管理画面１２０の部品消耗率表示領域１２６には、工作機械の各ユニットを構成する構成部品（消耗部品）１３０を最後に交換されてから経過した時間（経過時間）が、故障予知時間に対する比率である消耗度合いの形式で表示される。構成部品１３０は、例えばマシニングセンタの工具マガジン、自動工具交換装置、加工液供給装置、オイルエア供給装置、圧縮空気供給装置や、或いは、レーザ加工機のレーザ発振器、純水装置、高圧ポンプのようなユニットの名称１２８に関連させて表示される。

図３に示すように、消耗度合いは、経過時間が、各構成部品の故障予知時間を超えたとき、保守メッセージを該と共に表示するようにできる。保守メッセージは、単に保守・交換が必要になった消耗品を関連する装置ユニットと共に表示したり、或いは、クォーテーションマークと共に表示するようにできる。

部品消耗率表示領域１２６に表示される構成部品をタップまたはクリックして選択すると、経過時間表示領域１３６に当構成部品の名称１３４が表示されると共に、最終点検日１４６ａ、運転時間１４６ｂ、経過時間１４６ｃおよび次回点検予定部１４６ｄが表示される。図３では、レーザ加工機の高圧ポンプのエア駆動高圧ポンプ１３２をタップまたはクリックしてアクティブとなっている或いは選択されている状態が示されている。

保守情報表示領域１３８は、ガイドタブ１４０、点検履歴タブ１４２および部品情報タブ１４４を含む。オペレータが保守情報表示領域１３８のガイドタブ１４０中の参照釦１４８をタップまたはクリックすると、当該構成部品（図３ではエア駆動高圧ポンプ）の保守方法が、主要な工程に分けて図解（図３では３つの四角ブランクで示されている）付きで表示される。保守方法には、交換時間や使用工具等のテキスト情報が含まれる。保守方法を動画で示すと一目瞭然なものについては、動画を表示させるようにしてもよい。

点検履歴タブ１４２をタップまたはクリックすると、当該構成部品の点検、修理を何時、どのような作業を行ったのかが一覧表示される。部品情報タブ１４４をタップまたはクリックすると、当該構成部品に関連した消耗品の一覧が表示される。消耗品の一覧は、例えば消耗部品の名称、部品番号、当該部品の型式等を含むことができる。

消耗部品管理画面１２０は、更に、報知領域１５０を含んでいる。報知領域１５０には、消耗度合いが所定値を超えた構成部品に関連して、その保守を促すメッセージが表示される。該メッセージは、例えば、「2019年11月30日までにエアドライヤの点検を実施して下さい」のように、保守対象となる構成部品の名称と、保守すべき日時（保守時期）とを含むことができる。

報知領域１５０をタップまたはクリックすると、更に、図４に示すようなマニュアル画面１６０が開く。マニュアル画面１６０内には、本画面がマニュアル（説明書）画面であることを示す宣言文１６２が表示される。また、マニュアル画面１６０は、関連する構成部品を一覧表示する構成部品表示欄１６４を含む。構成部品表示欄１６４から所望の構成部品名を選択してタップまたはクリックすることによって、該当する構成部品のメンテナンス（交換、調整、補修）方法が、メンテナンス方法表示領域１６８に表示される。各構成部品のメンテナンス（交換、調整、補修）方法は、電子化された取扱説明書またはマニュアルとして、記憶部２４に格納しておくことができる。

１０保守管理システム
２０修理情報データベース
３０機械修理履歴データベース
１００機械制御装置
１１０修理情報入力画面
１１２修理履歴欄
１１４修理情報入力欄
１１６履歴自動入力ボタン
１２０消耗部品管理画面
１２２機能選択領域
１２６部品消耗率表示領域
１３０構成部品
１３２エア駆動高圧ポンプ
１３６経過時間表示領域
１３８保守情報表示領域
１５０報知領域
１６０マニュアル画面
１６４構成部品表示欄
１６８メンテナンス方法表示領域

Claims

工作機械の各ユニットを構成する構成部品の故障時期を予測し、ユーザによる機械の保守をサポートする工作機械において、
機械の修理情報を入力する修理情報入力部と、
前記修理情報入力部から入力した修理情報を記憶するローカルの修理情報データベースと、
前記修理情報に基づいて、該当する保守対象を次回保守すべき時期を演算する修理情報処理部と、
修理情報の項目と、保守対象および保守時期との対応関係を記憶する記憶部と、
前記修理情報と前記記憶部に記憶された対応関係に基づいて、保守対象および保守時期を報知する報知部と、
を備えることを特徴とする工作機械。
前記修理情報入力部は、前記修理情報データベースに接続されたパーソナルコンピュータである請求項１に記載の工作機械。
前記修理情報は、少なくとも故障を生じたユニットの名称である障害ユニットと、修理作業を完了した日付である作業完了日と、障害を生じたユニット内の損傷した構成部品である原因部品とを含む請求項１に記載の工作機械。
前記記憶部は、工作機械の各ユニットを構成する構成部品の保守方法に関連した情報である電子マニュアルを格納している請求項１に記載の工作機械。