JP3217454B2

JP3217454B2 - 熱切断加工機の障害診断システム

Info

Publication number: JP3217454B2
Application number: JP15783692A
Authority: JP
Inventors: 一郎江頭; 健司増田; 真入江; 昇 ▲吉▼川
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1992-06-17
Filing date: 1992-06-17
Publication date: 2001-10-09
Anticipated expiration: 2016-10-09
Also published as: JPH06666A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱切断加工機の運転中
に生じる障害に対し、その障害を診断する熱切断加工機
の診断システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱切断加工機、例えばレーザ加工
機の運転中に障害が発生したときは、ユーザがその原因
を追求し、その解決を図るが、しかしユーザ側で解決で
きないときはユーザがサービスマンに電話又はＦＡＸ等
で、現状を伝え、その対応処置についてサービスマンの
指示を仰いでいた。サービスマンは電話又はＦＡＸ等で
状況を判断し、その対応措置を電話またはＦＡＸで指示
するかまたはユーザの所へ直接行って対応措置を指示す
る方法が取られている。

【０００３】しかし、レーザ加工機等の熱切断加工機は
調整、操作する箇所が多くオペレーションが複雑であ
り、また加工機自体の構造も複雑で、かつ切断条件の異
なる加工材を加工するため設定時の誤操作も生じ易い。
従って、熱切断加工機を常に正常な運転を行なうために
は、オペレータの能力を訓練するためには多大な時間が
必要である。また、障害が発生したときにユーザ側がそ
の障害の状況を適格に判断し、十分な情報をサービスマ
ンに送信して適切な指示を仰ぐことが困難な場合があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は以上
に述べた問題を解決し、オペレータの能力をフォロー
し、困難な障害に対する適切な措置又は指示をオペレー
タに提供し収集データの解析による加工機の障害発生に
対応するための診断システムを構築し、提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前述のごとき従来の問題
に鑑みて、本発明は、ユーザ側のオペレータによって操
作される熱切断加工機で加工している状態又は／及び製
品の切断状態及び／又は製品の切断面の状態の画像情報
を静止画像又は／及び動画像として入力する画像入力装
置と、前記加工機の加工状況を知るための加工データを
入力するデータ入力装置と、送信すべき画像にコメント
を書き入れることのできる文字入力装置と、前記画像入
力装置に入力された画像情報及びデータ入力装置に入力
された加工データ並びに前記文字入力装置に入力された
データを支援側へ伝送するための送信手段とをユーザ側
に備え、上記ユーザ側から送られてきた画像、文字、加
工データの各種の情報をストアするための情報記憶手段
と、前記ユーザ側から送られてきた各種のデータを取込
み前記加工機の診断を行う診断装置と、この診断装置に
よる診断結果を表示する外部表示装置と、上記診断結果
に対応した指示を前記ユーザ側へ指示するための文字入
力装置と、前記診断装置の診断結果及び上記文字入力装
置による指示を前記ユーザ側へ伝送するための送信手段
とを支援側に備えた構成であり、ユーザ側から支援側へ
診断を求める場合、送信すべき画像に診断箇所及びコメ
ントを書き入れた画像情報を診断に必要な加工データの
画像情報と共に送信する構成となし、かつ支援側からは
ユーザ側へ送信すべき画像に診断解答コメントを書き入
れて送信する構成としてなるものである。

【０００６】

【実施例】以下、本発明をレーザ加工機に適用した実施
例について説明する。なお本発明はレーザ加工機に限ら
ずプラズマ加工機等の熱切断加工機等にも適用できるも
のである。

【０００７】図１は本実施例における診断システムの概
要を示すものである。図１において、レーザ加工機１１
はレーザ加工機本体１３とレーザ発振器１５が設けられ
ており、加工機本体１１に適宜に搬入されたワークＷを
レーザで切断、穴あけ溶接等の加工を行なうものであ
る。

【０００８】このレーザ加工機１１は一般にユーザ側の
オペレータによって操作されるものである。加工機運転
中に障害等が発生もしくは予知したときにオペレータ時
の状況等を報らせるための画像入力装置１０１が加工機
１１の近くの適宜の場所に設置されている。この画像入
力装置１０１は自動的に、またはオペレータによって、
あるいは支援側からの命令によって作動する。さらに加
工機の種々の加工状況を知るための加工データがデータ
入力装置１０３に入力される。これらのデータは加工機
１１の適宜の場所に設けられたセンサ（図示省略）を介
してデータ入力装置１０３に入力され、データ収集シス
テム１０５によって、データ記憶装置１０７にデータが
ストアされる。

【０００９】また、支援側に十分な情報を提供できるよ
うに、プログラムや図形の情報を送信するための音声入
力装置１１１や文字入力装置１１３がユーザ側の適宜の
場所に設けられている。前記画像入力装置１０１，音声
入力装置１１１，文字入力装置１１３，データ収集シス
テム１０５及びデータ記憶装置１０７がユーザ側に設け
られた第１制御システム１２１に接続されており、この
第１制御システムを介して通信システム１２５に接続さ
れている。また、前記第１制御システム１２１には、さ
らにオペレータ等によって適宜操作可能のようにディス
プレイ付端末装置１２３が接続されている。

【００１０】前記通信システム１２５は支援側に設けら
れた第２制御システム１３１と接続されており、これに
よってユーザ側と支援側の送受信が行なわれる。なお、
この通信システムは、ユーザ側が複数あるときは、各ユ
ーザ側と支援側は個別の通信システムによって回線され
る。

【００１１】前記第２制御システム１３１は、端末装置
１３３，モニター１３５及び診断装置１３７に接続され
ている。また、この第２制御システムはユーザ側から送
られてきた画像、音声、文字、データの情報をストアす
るための情報記憶手段１３９に接続されている。

【００１２】前記診断装置１３７には、データをストア
するための記憶装置１５１，診断用プログラムがストア
されているライブラリー１５３，長期保存用のデータ及
び情報をストアするための保存用記憶装置１５５が接続
されており、さらに、受信した画像、音声、文字、デー
タ等の情報を直接アクセスできるように前記情報記憶手
段１３９と直接接続されている。

【００１３】さらに、第２制御システム１３１には、診
断結果、指示をユーザ側に容易に送信するために、音声
入力装置１６１，文字入力装置１６３が接続されてい
る。

【００１４】以下、前記システムについて詳細に説明す
る。

【００１５】画像入力装置１０１としては、例えばビデ
オカメラ、自動プログラミングシステム、書画システ
ム、スキャンコンバータ等がある。ビデオカメラは静止
画像及び動画像を入力することができる。自動プログラ
ミングシステムは送信する静止画像を作成することがで
きる。書画システムは書類、カタログ、切断サンプルの
画像等を送信することができる。また、画像入力装置で
取扱う画像情報としては、例えば、機械で加工している
状態、切断する製品の形状、製品の切断状態例えばガウ
ジング、バーニング発生状況等、製品の切断面の状態例
えば面粗等、機械の設定状況、機械の各部の状況オペレ
ーションの手順や方法、製品の入力形状、入力中のデー
タ等がある。前記情報は必要に応じて静止画像又は動画
像として入力される。

【００１６】データ入力装置１０３は診断対象によりそ
の測定対象が異なる。発振器を診断する場合、加工機を
診断する場合、リーク率を診断する場合及びレーザビー
ムを診断する場合の測定対象の１例を図２に示す。

【００１７】文字入力装置１１３としては、ライティン
グタブレット装置、スーパーインポーズユニット等があ
り、送信する画像にコメントを書き入れることができ
る。図３はライティングタブレットを用いて図面にコメ
ントを書き入れてユーザ側が送信する場合で、図４は支
援側がコメントを書き入れて送信する場合の例を示す。
これらの図において、自動プログラミングシステム１８
１，１８７で作成された静止画像にライティングタブレ
ット装置１８５，１９１によってメッセージを書き、ス
ーパーインポーズユニット（図示省略）によって合成さ
れた画像１８３，１８９を送信する。図５は種々の画像
にコメントを書き込んでユーザ側が送信する場合の例を
示す。図６は支援側が診断解答にコメントを書き込んで
ユーザ側に送信する場合の例を示す。音声入力手段とし
てははマイクロフォンを利用する。

【００１８】以下、診断装置１３７について詳細に説明
する。図７は診断処理手順の１例を示す。図において、
ステップＳ１で、加工機、発振器から各種のデータを取
込み記憶装置１５１に保存する。ステップＳ２で、取込
んだデータをグラフにする。これらのグラフは必要に応
じて外部表示装置例えばディスプレイ装置又はプリンタ
によって出力する。ステップＳ３で、診断を行なう。本
実施例においては発振器診断、レーザビーム診断、加工
機診断、リーク率等の診断を適宜選択して行なってい
る。診断結果として、正常、ワーニング、アラームを出
力する。なお、ワーニングを出力するときは、ステップ
Ｓ４でアラーム発生時期の予想を行い、この時期につい
ても通知する。またワーニング、アラームを出力すると
きは、ステップＳ５で、所定の情報と共に経歴データと
して情報記憶手段１３９に経歴データとしてファイルす
る。診断結果は第２制御システム１３１に送られるか、
必要に応じて外部表示装置１５７にも表示される。

【００１９】発振器の診断は以下の様に行なわれる。発
振器診断は発振器が正常に作動しているか否かを診断す
るもので、発振器診断のコマンドが実行によって開始さ
れる。このコマンドが実行されるとライブラリー１５３
に保存されている発振器診断用プログラムを実行する。
まず、発振器のデータの取込みを行なう。発振器のデー
タはレーザ加工機に設けられた出力指令値を図８に示す
様に階段状に変化させ、次の出力値が指示される直前の
データを測定する。また同時に、メイン電圧、メイン電
流、シマー電圧、シマー電流等も測定する。取込んだデ
ータを図９に示すように、出力指令値を横軸にしてグラ
フ表示する。このグラフの結果に基づいて、予じめ定め
られている所定の診断式によって診断を行ない、診断結
果としてメッセージを出力する。診断式の１例を図１０
に示す。なお、上記説明においてグラフ表示して説明し
たが、診断装置が自動的に診断する場合は数式の当ては
め、又はデータの変化を求めて診断することもできる。

【００２０】また、不足のデータは支援側の測定コマン
ドの実行によって、レーザ加工機に設けられた測定器を
遠隔操作して行なうようにしておくこともできる。

【００２１】レーザビーム診断について以下に説明す
る。レーザビーム診断はレーザビームの強さ、広さ等が
適切であるか否かを診断するものである。レーザビーム
診断コマンドが実行されると、加工機のレーザビーム診
断用プログラムが実行され、レーザビームのデータの取
込みが行なわれる。このデータの取り込みはレーザ発振
器の出力指令値を変化させて、各出力指令値下で、レー
ザビームの強度を所定の回数だけ図１１（Ａ）に示す様
にトリガ用センサ信号発生後に測定し、これらの波形を
同図（Ｂ）の様に重ね合わせる。同図（Ｃ）の様に最大
と最小の強度を求める。この重ね合わせの際に、調整後
初期の出力データも一緒に重ね合わせる。これらのグラ
フ又はデータに基づいて、各出力値ごとに以下の３種類
の診断を実行する。

【００２２】(1) 面積診断レーザビームの初期値と測定した面積を比較診断するも
ので、図１２（Ａ）に示すようにビーム形状の最大値曲
線と最小値曲線で囲まれる部分の面積（図の斜線部の面
積）Ａ_０を測定し、初期データの最大曲線と最小曲線で
囲まれる面積Ａ_１との比較により正常、ワーニング、ア
ラームの診断を行なうものである。例えば、以下のよう
にして診断を行うこともできる。即ち、Ａ_１≦Ａ_０（１
＋α／１００）なら正常、Ａ_１＞Ａ_０（１＋α／１０
０）ならワーニング、Ａ_１＞Ａ_０（１＋β／１００）な
らアラームとする。ここで、α、βは正の定数でβ≧α
である。またこの方法で体積で計算することもできる。

【００２３】(2) 形状診断初期値に対するワーニング範囲、アラーム範囲内に入っ
ているデータの数がパラメータで設定した数値を越えた
ときにはワーニング、アラームを出力する。ワーニン
グ、アラーム範囲は図１２（Ｂ）に示す様に初期値とし
て取込んだデータの最大値曲線と測定値として取込んだ
データの最大曲線と比を％で設定する。

【００２４】(3) 形状比較診断取り込んだレーザビーム形状の比較により診断を行なう
もので、図１２（Ｃ）に示す様に出力値の平均的形状か
ら最大モード高さＰｍａｘのレーザモード形状の径Ｄ_０
と測定出力モード高さＰ_１＝Ｐ_０／ｅ^２のレーザモード
形状の径Ｄ_１を求め、正常、ワーニング、アラームの診
断を行なう。但し、Ｐ_０は定格出力値のモード高さで、
ｅは指数関数である。上記各診断は、Ｄ_１／Ｄ_０＜Ｃ_１
かつＰｍａｘ／Ｄ_１＞Ｃ_２のときワーニングとし、Ｄ_１
／Ｄ_０＜Ｃ_３かつＰｍａｘ／Ｄ_１＞Ｃ_４のときアラーム
を発する。Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３およびＣ_４は各診断用のパ
ラメータ定数である。

【００２５】加工機診断について以下に説明する。加工
機診断は加工状態が所定の項目について正常であるか否
かを判断するものである。加工機診断は加工機診断コマ
ンドが実行によって開始され、最初にデータの取込みが
行われる。このデータの取込みは診断装置がデータ取込
みコマンドを実行によって既にストアされている情報手
段１３９から取込まれ、所定の診断処理が終了するまで
行なわれる。なお、必要な場合は、データ取込みコマン
ドによって第２制御システム１３１、通信システム１２
５，第１制御システム等を通して直接遠隔測定をし、デ
ータの取込みを行なうこともできる。取込まれるデータ
は図２に示すように各項目、例えば実出力、メイン電
流、メイン電圧、導電率、周波数、デューティ、ボンベ
１次圧、アシストガス圧等から必要に応じて定められ
る。取込まれたデータは各時刻毎にプロットされ、この
値が予じめ設定されているワーニング範囲、アラーム範
囲に入るか否かによって診断される。この診断は同時に
行なわれる。

【００２６】リーク率診断について以下に説明する。リ
ーク率診断は、大気（空気）等のリーク量が許容値以下
であるか否かを診断するもので、発振器のリーク率、リ
ーク量の測定によって行なう。

【００２７】リーク率診断はリーク率診断コマンドの実
行により、図１３に示す手順で行なわれる。なお図１３
では遠隔操作による直接診断の手順を説明しているが、
データの収集は予じめデータ収集システム１０５によっ
て収集し、情報記憶手段１３９にストアしておいてもよ
い。

【００２８】図１３において、ステップＳ１で発振器電
源投入し、その直後にステップＳ２でデータ収集システ
ム１０５をオンにして発振器ガス圧を測定し、ステップ
Ｓ３でリーク率、リーク量を測定し、リーク率の診断を
行なう。ステップＳ４で、診断結果、データの表示等の
処理を行なうと同時にステップＳ５で収集システムをオ
フにし、発振電源をオフにする。リーク率の診断はアラ
ームの範囲、ワーニングの範囲、許容範囲を予じめ定め
ておき、図１４に示すようにリーク率を表示し、その値
がどの範囲にあるかによって所定の診断を行なう。

【００２９】診断終了後、診断装置は必要に応じて発振
器診断データ、レーザビーム診断データ、加工機診断デ
ータ、リーク率診断データ、経歴データ等を第１制御シ
ステムを介して送信する。なお、ワーニング発生時にお
いては、アラーム発生時期の予想をも送信することもあ
る。

【００３０】本実施例の場合はユーザ側と支援側とが遠
隔距離にあり通信システムはディジタル回線、電話回線
等により行なう。また、上記の説明においては、ユーザ
側の１台のレーザ加工機と支援側の診断システムが接続
されている場合について説明したが、ユーザ側のレーザ
加工機は複数の遠隔地点にあり、それが１台の支援側の
診断システムによって支援されていてもよい。

【００３１】図１５は本発明の第２実施例の概要を示す
ものである。図に示すように、第２実施例においては、
テレビ会議方式を採用している。即ち、遠隔地間をケー
ブルテレビジョン網で結び、同一場所にいるような雰囲
気で会議ができるようにした双方向の通信方式を採用し
ている。ユーザ側には、ＴＶ会議システムと類似の画像
通信システム２０１に２台のカメラ２０３，２０３と面
粗度測定器２０５、Ａ／Ｄ変換器２０７と、自動プログ
ラミング装置２０９とスキャンコンバータ装置２１１と
ライティングタブレット装置２１３及びデータ収集診断
システム２１５が接続されており、カメラで撮影された
加工機での加工状況、自動プログラミング装置の画像、
書画装置での入力信号等が送信できるようになってい
る。ユーザ側のテレビ会議システム２０１と支援側のテ
レビ会議システム２３１は高度情報システム２２１のデ
ィジタル回線で接続されている。また、支援側のテレビ
会議システム２３１には、スチルビデオ装置２３５と、
書画装置２３７と、面粗度測定用コンピュータ２３９
と、自動プログラミング装置２４１と、スキャンコンバ
ータ２４３，ライティングタブレット装置及びデータ再
現部用ホストコンピュータ２３３が接続されている。

【００３２】前記データ収集診断システム２１５はデー
タ収集を行なうほかに簡単な診断も可能である。また、
この診断システムは直接接続されている加工機自体の障
害の診断を可能にするもので、これには以後の診断を容
易にするため学習機能を持たせることもできる。この診
断システム２１５で診断できない複雑な障害は支援側の
テレビ会議システムで診断される。

【００３３】以上の実施例においては、ユーザ側と支援
側は遠隔地にある場合について説明したが、必ずしも遠
隔地にある必要はなく、レーザ加工機のユーザ側に診断
システムを設置してもよいものである。

【００３４】

【発明の効果】以上のごとき実施例の説明より理解され
るように、要するに本発明は、ユーザ側のオペレータに
よって操作される熱切断加工機（１１）で加工している
状態又は／及び製品の切断状態及び／又は製品の切断面
の状態の画像情報を静止画像又は／及び動画像として入
力する画像入力装置（１０１）と、前記加工機（１１）
の加工状況を知るための加工データを入力するデータ入
力装置（１０３）と、送信すべき画像にコメントを書き
入れることのできる文字入力装置（１１３）と、前記画
像入力装置（１０１）に入力された画像情報及びデータ
入力装置（１０３）に入力された加工データ並びに前記
文字入力装置（１１３）に入力されたデータを支援側へ
伝送するための送信手段とをユーザ側に備え、上記ユー
ザ側から送られてきた画像、文字、加工データの各種の
情報をストアするための情報記憶手段（１３９）と、前
記ユーザ側から送られてきた各種のデータを取込み前記
加工機（１１）の診断を行う診断装置（１３７）と、こ
の診断装置（１３７）による診断結果を表示する外部表
示装置（１５７）と、上記診断結果に対応した指示を前
記ユーザ側へ指示するための文字入力装置（１６３）
と、前記診断装置（１３７）の診断結果及び上記音声入
力装置（１６１）又は文字入力装置（１６３）による指
示を前記ユーザ側へ伝送するための送信手段とを支援側
に備え、ユーザ側から支援側へ診断を求める場合、送信
すべき画像に診断箇所及びコメントを書き入れた画像情
報を診断に必要な加工データの画像情報と共に送信する
構成となし、かつ支援側からはユーザ側へ送信すべき画
像に診断解答コメントを書き入れて送信する構成として
なるものである。

【００３５】したがって、本発明によれば、加工機１１
によって加工している状態、製品の切断状況、製品の切
断面の状態等の画像情報と、加工状況を知るための加工
データの画像情報並びに文字入力装置１１３によって画
像に書き込まれた診断箇所、コメントがユーザ側から支
援側へ伝送され、支援側においてはユーザ側から送られ
てきた各種の画像情報及び書き込まれた診断箇所、コメ
ントにより診断装置１３７で診断し、その診断結果及び
文字入力装置１６１による指示を送信すべき画像に書き
入れてユーザ側へ伝送するので、適切な診断および指示
を行うことができるものである。

【００３６】すなわち、例えば加工状態が不良であると
しても、その診断箇所の画像情報とそのときの加工デー
タの画像情報とにより、加工状態の単なる不良としてで
はなく各種画像情報及び書き込まれたコメントにより不
良箇所及び不良程度、その加工条件をも知ることがで
き、診断をより正確かつ適切に行うことができ、かつそ
の対策指示もより適切に行い得ることとなるものであ
り、前述したごとき従来の問題を解消し得るものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成を示す概略図であ
る。

【図２】第１実施例における診断対象と測定要素の関係
を示す図である。

【図３】静止画像にメッセージを挿入して送受信する例
を示す図である。

【図４】静止画像にメッセージを挿入して送受信する例
を示す図である。

【図５】種々の画像にコメントを書込んでユーザ側が送
信する情報の１例を示す図である。

【図６】支援側が診断解答にコメントを書込んでユーザ
側に送信する１例を示す図である。

【図７】診断の手続の流れを示す図である。

【図８】発振器の出力データの取込み時期を示す図であ
る。

【図９】図７の出力データをグラフ表示した図である。

【図１０】発振器の診断式の条件と結果を示す図であ
る。

【図１１】レーザビームのデータの取込みとそのデータ
の最大、最小を求める方法を示す図である。

【図１２】レーザビームの面程診断、形状比較診断、形
状診断の方法を説明するための図である。

【図１３】リーク率診の手続の流れを示す図である。

【図１４】リーク率の日時による変移を示す図である。

【図１５】第２実施例の構成を示す概略図である。

【符号の説明】

１１レーザ加工機１３レーザ加工機本体１５レーザ発振器１０１画像入力装置１０３データ入力装置１０５データ収集システム１０７データ記憶装置１２１第１制御システム１２５通信システム１３１第２制御システム１３７診断装置１３９情報記憶手段１５１データ記憶装置１５３ライブラリー１５５保存用記憶装置２０１，２３１画像通信システム２０３撮像カメラ２０５面粗度測定器２０９，２４１自動プログラミング装置２１３，２４５ライティングタブレット装置２１５データ収集診断システム２３５スチルビデオ装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−137684（ＪＰ，Ａ) 特開平１−295719（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/42 G05B 19/18 - 19/46

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ユーザ側のオペレータによって操作され
る熱切断加工機（１１）で加工している状態又は／及び
製品の切断状態及び／又は製品の切断面の状態の画像情
報を静止画像又は／及び動画像として入力する画像入力
装置（１０１）と、前記加工機（１１）の加工状況を知
るための加工データを入力するデータ入力装置（１０
３）と、送信すべき画像にコメントを書き入れることの
できる文字入力装置（１１３）と、前記画像入力装置
（１０１）に入力された画像情報及びデータ入力装置
（１０３）に入力された加工データ並びに前記文字入力
装置（１１３）に入力されたデータを支援側へ伝送する
ための送信手段とをユーザ側に備え、上記ユーザ側から
送られてきた画像、文字、加工データの各種の情報をス
トアするための情報記憶手段（１３９）と、前記ユーザ
側から送られてきた各種のデータを取込み前記加工機
（１１）の診断を行う診断装置（１３７）と、この診断
装置（１３７）による診断結果を表示する外部表示装置
（１５７）と、上記診断結果に対応した指示を前記ユー
ザ側へ指示するための文字入力装置（１６３）と、前記
診断装置（１３７）の診断結果及び上記文字入力装置
（１６３）による指示を前記ユーザ側へ伝送するための
送信手段とを支援側に備え、ユーザ側から支援側へ診断
を求める場合、送信すべき画像に診断箇所及びコメント
を書き入れた画像情報を診断に必要な加工データの画像
情報と共に送信する構成となし、かつ支援側からはユー
ザ側へ送信すべき画像に診断解答コメントを書き入れて
送信する構成としてなることを特徴とする熱切断加工機
の障害診断システム。