JP3857187B2 - シリンダの動作状態監視装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークの搬送および位置決め、あるいは種々の機械装置を駆動するためのシリンダの動作状態監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ワークの搬送手段、位置決め手段あるいは種々の機械装置を駆動するために往復移動部が広く用いられている。この往復移動部の一例として、圧力流体により往復移動するシリンダを挙げることができる。
【０００３】
このシリンダには、その往復移動の位置、すなわち、シリンダ内の両端点におけるピストンの一端位置と他端位置を検出するためにスイッチまたはセンサ等が取り付けられる。このスイッチまたはセンサ等の検出信号に基づき、流体圧源から供給される圧力流体の流路等を制御することによってシリンダの移動が制御される。これらを制御するためには制御手段としての制御機器が必要となる。
【０００４】
図５は、この制御機器の一例として、一般にシーケンサと呼ばれるＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）１と、このＰＬＣ１により往復移動が制御されるシリンダ２を示している。
【０００５】
ＰＬＣ１は、例えば、機械装置等の制御盤３に備えられる。シリンダ２のシリンダ本体４の両端には、ピストン５に備えられた環状の磁石６の磁気を検知することによって、ピストン５の位置を検出する位置検出センサ７ａおよび７ｂが取り付けられる。そして、ＰＬＣ１では、入出力端子台８を介して入力される位置検出センサ７ａおよび７ｂによる検出信号と、ユーザによって図示しない入力装置からＰＬＣ１に対して入力される設定条件やプログラム等のデータとに基づき、その内部において比較、判断、演算、計時および記憶等の処理が行われ、入出力端子台８の所定箇所に所定の制御信号が出力される。
【０００６】
この場合、前記所定の制御信号は、例えば、図示しない電磁弁に出力され、図示しない流体圧源から供給される圧力流体が、該電磁弁の流路切替作用等によりシリンダ本体４に設けられた流体出入ポート９ａまたは９ｂに供給される。これにより、シリンダ本体４内において、ピストン５が矢印方向に往復移動されて、ピストン５と一体に固着されたピストンロッド１０の一端に形成された雄ねじ部１１に連結されている、例えば、ワーク搬送手段や位置決め手段あるいは機械装置等が駆動される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＰＬＣ１は、シリンダ本体４に取り付けられた位置検出センサ７ａ、７ｂの検出信号に基づいて、シリンダ２内の両端点間におけるピストン５の往復移動が完了したかどうか、すなわち、ピストン５が、位置検出センサ７ａによって検出される位置Ａにあるか、または、位置検出センサ７ｂによって検出される位置Ｂにあるかを判断して、シリンダ２に対する往復移動を制御するのみである。
【０００８】
しかしながら、位置検出センサ７ａおよび７ｂによるピストン５の位置検出のみでは、シリンダ２およびその構成要素の劣化等により、その動作状態が正常であるかどうかを把握することはできない。すなわち、シリンダ２が故障等により停止したとき、はじめてシリンダ２に劣化等による異常が発生していたことを知ることになる。
【０００９】
また、シリンダ２が故障した際には新たなシリンダと交換しなければならず、そのため、シリンダ２が設置された生産ライン等を一時停止させる必要がある。この交換作業に多くの時間が割かれるため、当該生産ラインの生産効率低下の要因となっている。
【００１０】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、シリンダの劣化等を予め把握することによりシリンダの予防保全を可能とし、シリンダが設置された生産ライン等の生産効率を向上させることが可能なシリンダの動作状態監視装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シリンダ本体と、該シリンダ本体内の一端側と他端側との間を往復移動可能で且つ磁石を備えるピストンと、該ピストンと一体的に連結されたピストンロッドとで構成されるシリンダの動作状態監視装置であって、前記シリンダ本体の一端側と他端側とには、前記磁石の磁気を検知することにより前記シリンダ本体内における前記ピストンの位置を検出する位置検出センサがそれぞれ取り付けられ、前記ピストンの往復移動は、ＰＬＣにより前記各位置検出センサの検出結果に基づき制御され、前記動作状態監視装置は、前記ピストンの移動時間の基準時間と、前記移動時間の測定回数の基準値（基準測定回数という。）と、測定された移動時間が前記基準時間を外れた場合にエラーとするエラー回数の許容値（許容エラー回数という。）とを設定する操作部と、前記移動時間を測定するための計時機能を有し、且つ該計時機能により測定された移動時間の適否を、前記基準時間と前記基準測定回数と前記許容エラー回数とに基づき判定する演算処理部と、を有し、前記演算処理部は、前記計時機能により前記ピストンの移動時間を測定するとともに、前記移動時間の測定回数と前記エラー回数を累積し、累積測定回数が前記基準測定回数に達した場合には、累積した前記測定回数と前記エラー回数とをリセットし、あるいは、累積した前記エラー回数が前記許容エラー回数に達した場合には、前記シリンダの監視動作を中断して、前記ＰＬＣに保全要求信号を出力し、さらに、前記移動時間が、前記ピストンが前記シリンダ本体内の一端から他端に往移動するときの往移動時間と、該ピストンが前記他端から前記一端に復移動するときの復移動時間とからなる場合、前記操作部では、前記往移動時間と前記復移動時間とに対して、それぞれ、前記基準時間と、前記基準測定回数と、前記許容エラー回数とを設定し、前記演算処理部では、前記計時機能により前記ピストンの移動時間を測定するとともに、前記移動時間の測定回数と前記エラー回数を累積する際に、前記計時機能により前記ピストンの前記往移動時間と前記復移動時間とをそれぞれ測定するとともに、前記往移動時間と前記復移動時間の各測定回数と前記往移動時間と前記復移動時間の各エラー回数を累積し、前記往移動時間および前記復移動時間は、前記一端側に配置された位置検出センサがオン状態からオフ状態に遷移した時点から、前記他端側に配置された位置検出センサがオフ状態からオン状態に遷移した時点までの時間とすることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、シリンダの動作状態を把握する際、シリンダの移動時間を測定し、この測定された移動時間が基準時間を外れたかどうかを監視して、且つ移動時間の測定回数と、基準時間を外れたときのエラー回数とを累積し、それぞれ基準値または許容値に達したかどうかを監視するようにしている。これにより、シリンダが故障等により停止する前に、シリンダの動作状態に異常があるかどうか、あるいは保全が必要かどうか等を把握することができる。その結果、シリンダの予防保全が可能となり、シリンダが設置された生産ライン等の生産効率を向上させることができる。さらに、予防保全が可能になることから、シリンダの修理または交換等を計画的に行うことができ、その結果、シリンダの保全工数を削減することができる。
【００１４】
また、シリンダの動作状態を把握する際、それぞれ往移動時間および復移動時間を測定し、これらの往移動時間および復移動時間がそれぞれの基準時間を外れたかどうかを監視して、且つ往移動時間および復移動時間の測定回数と、それぞれの基準時間に対して外れたときのエラー回数とを累積し、それぞれの基準値または許容値に対してそれぞれ達したかどうかを監視するようにしている。これにより、シリンダが故障等により停止する前に、シリンダの動作状態に異常があるかどうか、あるいは保全が必要かどうか等をより正確に把握することができる。その結果、シリンダの予防保全がより計画的に行われ、シリンダが設置された生産ライン等の生産効率をより一層向上させることができる。
【００１５】
さらに、シリンダの往移動時間および復移動時間に含まれる検出手段の検出誤差を極めて少なくすることが可能となる。その結果、シリンダの実移動時間を正確に測定することができる。
【００１６】
また、本発明では、複数のシリンダの動作を同時に監視するようにしている。さらに、前記複数のシリンダのそれぞれの動作状態を表示する表示部を有するようにしている。この場合、単一のシリンダのみならず、複数のシリンダを同時に監視して、且つそれぞれの動作状態を表示部に表示するようにしている。これにより、シリンダの動作状態監視装置において、シリンダの動作状態を素早く特定することが可能となり、その結果、シリンダの保全工数をより一層削減することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係るシリンダの動作状態監視装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。なお、前記従来技術で示した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する場合がある。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係る往復移動部の動作状態監視装置（以下、単に動作状態監視装置という。）２０を、ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）１および往復移動部であるシリンダ２との関係において示すシステム構成図である。
【００１９】
このシステムは、シリンダ２と、ＰＬＣ１が装着された制御盤３と、この制御盤３を介してシリンダ２の動作状態を監視する動作状態監視装置２０とから構成されている。
【００２０】
動作状態監視装置２０は、動作状態監視装置２０内における制御、比較、判断、演算および計時等の各機能を有し、これらを統合して処理するための演算処理部であるマイクロコンピュータ２２と、ＰＬＣ１側との入出力信号を必要に応じて変換または再変換する入出力インタフェース部２４と、制御盤３から供給される直流電圧２４Ｖをマイクロコンピュータ２２その他の動作電圧である直流電圧５Ｖに変換する電源回路２６とを有する。
【００２１】
また、ユーザによって設定される条件やデータ等が入力される操作部２８と、監視対象となるシリンダ２の動作状態および動作状態監視装置２０の動作状態を表示する監視状態表示部３０と、操作部２８から入力される設定条件やデータ、および、シリンダ２の動作状態の詳細情報等を表示する文字情報表示部３２とを有する。
【００２２】
さらに、監視状態表示部３０および文字情報表示部３２にマイクロコンピュータ２２から出力される信号を表示させるために、この信号を増幅および変換する表示部駆動回路３４と、マイクロコンピュータ２２を動作させるためのクロックパルスを生成するクロック発生回路３６と、操作部２８から入力された設定条件やデータ等を記憶し、必要に応じてマイクロコンピュータ２２に読み出すためのＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等からなるメモリ（記憶）部３８と、操作部２８から入力された設定条件やデータ等とＰＬＣ１を含む制御盤３側から入力される信号とに基づき、マイクロコンピュータ２２内で処理された特定のデータをリセットするためのリセット回路４０とを有する。
【００２３】
図２に示すように、操作部２８は、複数のシリンダ２を監視する場合に個々のシリンダ２を選択する機能を実施するためのシリンダ選択ボタン５０と、監視動作中か、または、設定条件やデータ等の入力動作中かの動作モードを遷移させる機能を実施するためのモード選択ボタン５２と、前記動作モード中のサブモードをさらに選択する機能を実施するための選択ボタン５４とを有する。
【００２４】
また、操作部２８は、数値条件や数値データ等を選定し入力する機能を実施するためのアップ（加算）ボタン５６およびダウン（減算）ボタン５８と、前記動作モードやサブモードおよび入力された設定条件やデータ等をセット（確定）する機能を実施するためのセットボタン６０と、入力された設定条件やデータ等をリセットまたはクリア（消去）する機能を実施するためのクリアボタン６２とを有する。
【００２５】
監視状態表示部３０は、複数のシリンダ２の動作状態をそれぞれ表示するために、個々のシリンダ２ごとに特定される複数の表示灯、例えば、発光ダイオード等を有する。これらの表示灯は、さらに、シリンダ２の動作状態の程度によって表示色が緑色または赤色に変化し、および、消灯、点灯または点滅に変化する機能を有する。
【００２６】
また、監視状態表示部３０は、動作状態監視装置２０の動作状態を表示するために、電源の供給状態を表示する表示灯と、前述した動作モードおよびそのサブモードの遷移状態を表示する表示灯とを有する。これらの表示灯は、動作モードおよびそのサブモードの遷移状態によって表示色が緑色、黄色または橙色に変化し、および、消灯、点灯または点滅に変化する機能を有する。
【００２７】
文字情報表示部３２は、文字、数字および記号を用いて、操作部２８から入力される設定条件やデータ、および、シリンダ２の動作状態の詳細情報等を表示する。
【００２８】
本発明の実施の形態に係る動作状態監視装置２０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に動作状態監視装置２０に入力される設定条件やデータ等の設定について図３を参照しながら説明する。
【００２９】
先ず、シリンダ２の往移動時間（図１中、ピストン５が、検出手段である位置検出センサ７ａにより検出される位置Ａから位置検出センサ７ｂにより検出される位置Ｂまで移動する時間）Ｔａｂおよび復移動時間（図１中、ピストン５が位置検出センサ７ｂにより検出される位置Ｂから位置検出センサ７ａにより検出される位置Ａまで移動する時間）Ｔｂａの基準時間の設定について説明する。
【００３０】
動作状態監視装置２０の電源が投入された後、操作部２８のモード選択ボタン５２を押すことにより基準時間設定モードを選択する。さらに、選択ボタン５４を押すことにより自動学習モードを選択して、セットボタン６０を押すことによりモードを確定する。この際、文字情報表示部３２には、例えば、Ａｕｔｏ（自動）等と表示される。
【００３１】
次いで、生産ライン等に通常に設置された状況下でシリンダ２を動作させる。このとき、シリンダ２の往移動時間Ｔａｂと復移動時間Ｔｂａが、マイクロコンピュータ２２の計時機能によりそれぞれ測定される。これらの往移動時間Ｔａｂと復移動時間Ｔｂａとは、図３に示されるように、一方の位置検出センサ７ａまたは７ｂがピストン５を検出しなくなったとき、すなわち動作オフ状態になったときから、他方の位置検出センサ７ｂまたは７ａがピストン５を検出したとき、すなわち動作オン状態になったときまでの時間である。
【００３２】
この場合、シリンダ２の往復移動により測定される往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａの測定回数は３回以上としている。これらの往移動および復移動の回数に基づいて、往移動時間Ｔａｂと復移動時間Ｔｂａの平均値をそれぞれ算出するためである。これらの平均値は、マイクロコンピュータ２２により算出される。
【００３３】
なお、シリンダ２をはじめとする流体圧機器等の始動時は、圧力流体の供給が当初は不安定になることから、シリンダ２内のピストン５の移動時間が通常動作時に比較して一般的に長くなる。さらに、シリンダ２内のピストン５の位置も正確に位置決めされているとは限らない。このため、シリンダ２の１回目の往復移動によって測定された往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａは、それぞれの平均値の算出に取り込まないようにしている。従って、シリンダ２は４回以上往復移動させる。
【００３４】
あるいは、シリンダ２の往復移動によって測定される往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａの測定回数をｎ回（ｎは、３以上の自然数とする。）としたとき、１回目の往復移動によって測定された往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａをｎ回の測定における誤差として許容し、それぞれの平均値の算出に取り込むようにしても構わない。
【００３５】
シリンダ２の往復移動の後、セットボタン６０を押すことにより、前述した基準時間の設定が完了される。このとき、マイクロコンピュータ２２では、前記平均値に所定の許容範囲が加えられて、それぞれ往移動時間Ｔａｂと復移動時間Ｔｂａの基準時間としてメモリ部３８に記憶される。この許容範囲は任意に設定および変更することが可能である。なお、この自動学習モードでは、複数のシリンダ２を同時に動作させても、前述した往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａの基準時間をそれぞれに設定することができるようにしている。
【００３６】
ここでは、自動学習モードを選択して、シリンダ２を往復移動させることにより前記基準時間の設定について説明したが、マニュアル（手動）操作により許容範囲を指定するとともに前記基準時間を設定することもできる。この場合には、操作部２８のシリンダ選択ボタン５０を押すことにより所望のシリンダ２を選択した後、アップボタン５６およびダウンボタン５８により所望の数値データを入力する。このとき、前記数値データは文字情報表示部３２に表示される。そして、この数値データは、セットボタン６０を押すことにより往移動時間Ｔａｂと復移動時間Ｔｂａの基準時間としてメモリ部３８に記憶される。なお、前記数値データを取り消す場合等には、クリアボタン６２を押すことにより消去することができる。
【００３７】
次に、シリンダ２の動作状態の判定基準、すなわち、往移動時間Ｔａｂと復移動時間Ｔｂａの測定回数の基準値である基準測定回数、および、測定された往移動時間Ｔａｂと復移動時間Ｔｂａがそれぞれの基準時間に対してエラーとなるエラー回数の許容値である許容エラー回数等の設定について説明する。
【００３８】
動作状態監視装置２０の電源が投入された状態において、操作部２８のシリンダ選択ボタン５０を押すことにより所望のシリンダ２を選択した後、モード選択ボタン５２を押すことによりエラー判断基準設定モードを選択する。さらに、選択ボタン５４を押すことにより往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａのそれぞれにおけるエラー回数設定モードを選択し、アップボタン５６およびダウンボタン５８により所望の許容エラー回数を数値データとして入力する。このとき、前記許容エラー回数は文字情報表示部３２に表示される。そして、この許容エラー回数は、セットボタン６０を押すことによりメモリ部３８に記憶される。なお、エラー回数とは、シリンダ２が、往復移動中に往移動時間Ｔａｂまたは復移動時間Ｔｂａの許容範囲を含む基準時間を外れたとき、すなわちエラーとなったときにそれぞれ累積カウント（計数）される回数である。また、許容エラー回数とは、シリンダ２の動作状態が異常である、または保全が必要であると判定させるまでの許容回数である。
【００３９】
次いで、選択ボタン５４を押すことによりエラー判断基準サイクル設定モードを選択し、アップボタン５６およびダウンボタン５８により、エラー判断基準サイクルである所望の基準測定回数を数値データとして入力する。このとき、前記基準測定回数は文字情報表示部３２に表示される。そして、この基準測定回数は、セットボタン６０を押すことによりメモリ部３８に記憶される。なお、測定回数とは、シリンダ２の往復移動回数、すなわち、往移動時間Ｔａｂまたは復移動時間Ｔｂａの測定回数に相当し、シリンダ２の１サイクル移動ごとに累積カウントされる回数である。また、基準測定回数とは、前記エラー回数に基づきシリンダ２の動作状態が異常である、または保全が必要であると判定させるまでの基準移動回数である。
【００４０】
続いて、選択ボタン５４を押すことによりエラー判断係数設定モードを選択し、アップボタン５６およびダウンボタン５８により所望のエラー判断係数を数値データとして入力する。このとき、前記エラー判断係数は文字情報表示部３２に表示される。そして、このエラー判断係数は、セットボタン６０を押すことによりメモリ部３８に記憶される。なお、ここでは、前述したシリンダ２が往移動または復移動の途中で停止等して、所定時間を超えても位置検出センサ７ａおよび７ｂが共にピストン５を検出しない場合を長時間停止エラーとし、この長時間停止エラーを検出するために、シリンダ２の往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａの基準時間に対する倍数値としてエラー判断係数が入力され、前記所定時間が設定されるものである。
【００４１】
次に、前述した各設定条件やデータ等が入力された動作状態監視装置２０の動作並びに作用効果について、ＰＬＣ１およびシリンダ２との関係において図４を参照しながら説明する。
【００４２】
先ず、ステップＳ１では、シリンダ２がエラー状態であるか否かが判定される。すなわち、前記長時間停止エラー、または、シリンダ２がいずれかの位置検出センサ７ａまたは７ｂにより２回以上連続して検出された場合の連続検出エラーが発生しているか、あるいは、後述するエラー回数のカウントにより監視動作中断となっているか否かが判定される。エラー状態であるとき｛ステップＳ１のＹＥＳ（肯定）｝、監視動作は当初のステップＳ１に戻され、監視状態表示部３０の当該シリンダ２に対応する表示灯は、例えば、赤色の点滅（長時間停止エラーまたは連続検出エラーのとき）または赤色の点灯（監視動作中断のとき）が表示される。このエラー状態を解除し、監視動作を再度実行させるためには、ＰＬＣ１からマイクロコンピュータ２２へリセット信号ＲＳ（図１参照）を入力させる。このリセット信号ＲＳによりマイクロコンピュータ２２に累積されている前記測定回数および前記エラー回数が同時にリセットされる。エラー状態が解除されると、監視状態表示部３０の当該表示灯には、正常動作状態を示す、例えば、緑色の点灯が表示される。一方、エラー状態でないとき｛ステップＳ１のＮＯ（否定）｝、監視動作はステップＳ２へ進められる。
【００４３】
ステップＳ２では、シリンダ２が往復移動、すなわち、１サイクル移動が終了したか否かが判定される。１サイクル移動が終了していないとき（ステップＳ２のＮＯ）、監視動作は当初のステップＳ１に戻され、監視状態表示部３０の当該シリンダ２に対応する表示灯は、前述したエラー状態と同様に赤色の点滅または赤色の点灯が表示される。この場合、シリンダ２において何らかの異常等が発生しているので、早急に発生原因を調査して処置対応することが必要となる。この処置対応が完了した後、リセット信号ＲＳにより前記異常が解除されると、監視状態表示部３０の当該シリンダ２に対応する表示灯は正常動作状態を示す。一方、１サイクル移動が終了したとき（ステップＳ２のＹＥＳ）、監視動作はステップＳ３へ進められる。
【００４４】
ステップＳ３では、シリンダ２の１サイクル移動中に、往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａが、マイクロコンピュータ２２によってそれぞれ測定され保持される。
【００４５】
続いて、ステップＳ４では、測定された往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａが、前述したそれぞれの基準時間の範囲内か否かが判定される。往移動時間Ｔａｂまたは復移動時間Ｔｂａのいずれかの測定時間が基準時間を外れたとき（ステップＳ４のＮＯ）、ステップＳ５へ進められ、これと同時に、監視状態表示部３０の当該シリンダ２に対応する表示灯は、例えば、緑色の点滅が表示される。
【００４６】
ステップＳ５では、前記基準時間を外れた回数、すなわち、エラー回数がマイクロコンピュータ２２によってカウントされ累積される。一方、前記基準時間内であるとき（ステップＳ４のＹＥＳ）、監視動作はステップＳ６へ進められる。
【００４７】
ステップＳ６では、シリンダ２の往復移動回数、すなわち、前記往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａの測定回数が、マイクロコンピュータ２２によってカウントされ累積される。
【００４８】
続いて、ステップＳ７では、前記測定回数が、前述した基準測定回数に達したか否かが判定される。基準測定回数に達していないとき（ステップＳ７のＮＯ）、監視動作は当初のステップＳ１に戻され、引き続き、当該シリンダ２の次の往復移動の監視へ遷移される。一方、基準測定回数に達したとき（ステップＳ７のＹＥＳ）、監視動作はステップＳ８へ進められる。
【００４９】
ステップＳ８では、マイクロコンピュータ２２において累積されている前記エラー回数および前記測定回数がリセットされる。その後、監視動作は当初のステップＳ１に戻され、引き続き、当該シリンダ２の次の往復移動の監視へ遷移される。この場合、基準測定回数に対するエラー回数が、シリンダ２に異常がある、または保全が必要であると判定される回数に達しておらず、シリンダ２が正常に往復移動したと見なされている。すなわち、例えば、基準測定回数が１０００回に設定され、一方、許容エラー回数が１０回に設定されているとき、シリンダ２における往移動時間Ｔａｂまたは復移動時間Ｔｂａのいずれかがそれぞれの基準時間を外れてエラーとなり、そのエラー回数が１０回に達するまでに前記測定回数が１０００回に達したことを示す。
【００５０】
一方、ステップＳ９では、ステップＳ５において前記エラー回数がカウントされ累積された後、前記許容エラー回数に達したか否かが判定される。許容エラー回数に達していないとき（ステップＳ９のＮＯ）、監視動作は前述したステップＳ６へ進められる。一方、許容エラー回数に達したとき（ステップＳ９のＹＥＳ）、監視動作はステップＳ１０へ進められる。すなわち、前記測定回数が累積カウントされ、前記基準測定回数に達するまでに、シリンダ２の往移動または復移動のいずれかにおけるエラー回数が前記許容エラー回数に達すると、シリンダ２が異常である、または保全が必要であると判定される。
【００５１】
続いて、ステップＳ１０では、監視状態表示部３０の当該シリンダ２に対応する表示灯を、例えば、赤色の点灯にて表示するとともに、シリンダ２の監視動作が中断される。次いで、ステップＳ１１において、マイクロコンピュータ２２からＰＬＣ１へ保全要求信号ＭＳ（図１参照）が出力される。
【００５２】
この状態では、シリンダ２は故障等により停止はしていないが、ユーザが保全要求信号ＭＳを認識することにより、シリンダ２が故障等により停止する前に、シリンダ２の動作状態を把握し且つ処置対応の判断をすることが可能となる。この監視動作の中断状態を解除し、再度監視動作を実行させるためには、ＰＬＣ１からマイクロコンピュータ２２へリセット信号ＲＳを入力させる。このリセット信号ＲＳによりマイクロコンピュータ２２に累積されている前記測定回数および前記エラー回数が同時にリセットされる。その後、監視動作は当初のステップＳ１に戻され、引き続き、当該シリンダ２の次の往復移動の監視へ遷移される。
【００５３】
ところで、故障や動作中の異常等ではなく何らかの理由により、シリンダ２がある時間停止または動作中断された後、再始動される場合がある。この場合、動作状態監視装置２０では、再始動直後の１回目の往復移動におけるシリンダ２の監視動作を行わないようにすることができる。すなわち、前記停止の時間または動作中断の時間は、マイクロコンピュータ２２のプログラムにより、例えば、１分〜９９分の範囲で設定可能であり、この設定された時間を超えてシリンダ２が停止または動作中断されたとき、動作状態監視装置２０は前述したステップＳ１〜Ｓ１１による監視動作を行わないようにする。
【００５４】
なお、本実施の形態では、複数のシリンダ２の中、所定のシリンダ２をそれぞれパラレル（並列）に監視動作する場合について説明しているが、例えば、シリーズ（直列）に監視動作するようにしてもよい。すなわち、シリーズに監視動作する場合には、例えば、最初のシリンダ２の１サイクル移動の監視動作が完了したとき、または、シリンダ２がエラー状態等であるとき、監視動作をシリンダ２の当初のステップＳ１に戻さず、次のシリンダ２の監視動作へ遷移させる。次のシリンダ２では、各ステップＳ１〜Ｓ１１に基づいて監視動作され、続いて、所定のシリンダ２の中、最後のシリンダ２の監視動作を経た後、再度最初のシリンダ２の監視動作に遷移させるようにする（図４中の矢印付き破線参照）。
【００５５】
また、本実施の形態では、位置検出センサ７ａおよび７ｂが取り付けられたシリンダ２を例示して説明したが、これに限定されるものではなく、検出手段として、例えば、ホール素子あるいは磁気抵抗素子等からなる検出素子や電気接点が備えられたリミットスイッチ等を用い、往復移動部として、例えば、リニアアクチュエータ等の種々の流体圧機器、あるいは電動アクチュエータ等に適用してもよいことは勿論である。
【００５６】
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る動作状態監視装置２０によれば、シリンダ２の動作状態を把握する際、それぞれ往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａを測定し、これらの往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａがそれぞれの基準時間に対して外れたかどうかを監視して、且つ外れたときのエラー回数を累積し、基準測定回数に測定回数が達する前に累積されたエラー回数がエラー許容回数に達するかどうかを監視している。すなわち、シリンダ２の正常な動作状態の往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａを、予め基準時間として学習させ記憶させておくか、または、予め基準時間としての設定条件を入力しておくようにしている。これにより、シリンダ２が故障等により停止する前に、ユーザはシリンダ２の動作状態に異常があるかどうか、あるいは保全が必要かどうか等を把握することができる。その結果、シリンダ２の予防保全が可能となり、シリンダ２が設置された生産ライン等の生産効率を向上させることができる。
【００５７】
また、予防保全が可能になることから、シリンダ２の修理または交換等を計画的に行うことができ、その結果、シリンダ２の保全工数を削減することができる。
【００５８】
さらに、シリンダ２の両端にそれぞれ位置検出センサ７ａ、７ｂを取り付け、一方の位置検出センサ７ａまたは７ｂが動作オフ状態になったときから、他方の位置検出センサ７ｂまたは７ａが動作オン状態になったときまでの時間を、それぞれ往移動時間Ｔａｂまたは復移動時間Ｔｂａとしている。このことにより、シリンダ２の往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａに含まれる位置検出センサ７ａおよび７ｂの検出誤差を極めて少なくすることが可能となる。その結果、シリンダ２の実移動時間を正確に測定することができる。
【００５９】
また、本発明の実施の形態に係る動作状態監視装置２０によれば、従来からの制御機器であるＰＬＣ１との間で、所望の信号の入出力および電源を接続するのみで動作させることができる。このため、ＰＬＣ１のプログラム等の変更、あるいは従来の構成要素の変更等をする必要がない。その結果、大幅なコストアップを回避させることが可能となる。
【００６０】
さらに、複数のシリンダ２の動作状態を同時に監視して、それぞれの動作状態を監視状態表示部３０に表示するようにしている。このため、監視状態表示部３０により当該シリンダ２の動作状態を素早く特定することが可能となり、その結果、シリンダ２の保全工数をより一層削減することができる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００６２】
すなわち、シリンダが故障等により停止する前に、その動作状態に異常があるかどうか、あるいは保全が必要かどうか等を把握することができるので、シリンダの予防保全が可能となり、シリンダが設置された生産ライン等の生産効率を向上させることができる。
【００６３】
また、予防保全が可能になることから、シリンダの修理または交換等を計画的に行うことができ、その結果、シリンダの保全工数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る動作状態監視装置を、ＰＬＣとシリンダとの関係において示すシステム構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る動作状態監視装置における操作部の説明図である。
【図３】図１に示すシリンダに取り付けられたセンサの動作を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の実施の形態に係る動作状態監視装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】従来技術に係るＰＬＣとシリンダとの関係を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
１…ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）
２…シリンダ（往復移動部）
７ａ、７ｂ…位置検出センサ（検出手段）
２０…動作状態監視装置
２２…マイクロコンピュータ（演算処理部）
２４…入出力インタフェース部 ２６…電源回路
２８…操作部 ３０…監視状態表示部
３２…文字情報表示部 ３４…表示部駆動回路
３６…クロック発生回路 ３８…メモリ部
４０…リセット回路 ＲＳ…リセット信号
ＭＳ…保全要求信号
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークの搬送および位置決め、あるいは種々の機械装置を駆動するためのシリンダの動作状態監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ワークの搬送手段、位置決め手段あるいは種々の機械装置を駆動するために往復移動部が広く用いられている。この往復移動部の一例として、圧力流体により往復移動するシリンダを挙げることができる。
【０００３】
このシリンダには、その往復移動の位置、すなわち、シリンダ内の両端点におけるピストンの一端位置と他端位置を検出するためにスイッチまたはセンサ等が取り付けられる。このスイッチまたはセンサ等の検出信号に基づき、流体圧源から供給される圧力流体の流路等を制御することによってシリンダの移動が制御される。これらを制御するためには制御手段としての制御機器が必要となる。
【０００４】
図５は、この制御機器の一例として、一般にシーケンサと呼ばれるＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）１と、このＰＬＣ１により往復移動が制御されるシリンダ２を示している。
【０００５】
ＰＬＣ１は、例えば、機械装置等の制御盤３に備えられる。シリンダ２のシリンダ本体４の両端には、ピストン５に備えられた環状の磁石６の磁気を検知することによって、ピストン５の位置を検出する位置検出センサ７ａおよび７ｂが取り付けられる。そして、ＰＬＣ１では、入出力端子台８を介して入力される位置検出センサ７ａおよび７ｂによる検出信号と、ユーザによって図示しない入力装置からＰＬＣ１に対して入力される設定条件やプログラム等のデータとに基づき、その内部において比較、判断、演算、計時および記憶等の処理が行われ、入出力端子台８の所定箇所に所定の制御信号が出力される。
【０００６】
この場合、前記所定の制御信号は、例えば、図示しない電磁弁に出力され、図示しない流体圧源から供給される圧力流体が、該電磁弁の流路切替作用等によりシリンダ本体４に設けられた流体出入ポート９ａまたは９ｂに供給される。これにより、シリンダ本体４内において、ピストン５が矢印方向に往復移動されて、ピストン５と一体に固着されたピストンロッド１０の一端に形成された雄ねじ部１１に連結されている、例えば、ワーク搬送手段や位置決め手段あるいは機械装置等が駆動される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＰＬＣ１は、シリンダ本体４に取り付けられた位置検出センサ７ａ、７ｂの検出信号に基づいて、シリンダ２内の両端点間におけるピストン５の往復移動が完了したかどうか、すなわち、ピストン５が、位置検出センサ７ａによって検出される位置Ａにあるか、または、位置検出センサ７ｂによって検出される位置Ｂにあるかを判断して、シリンダ２に対する往復移動を制御するのみである。
【０００８】
しかしながら、位置検出センサ７ａおよび７ｂによるピストン５の位置検出のみでは、シリンダ２およびその構成要素の劣化等により、その動作状態が正常であるかどうかを把握することはできない。すなわち、シリンダ２が故障等により停止したとき、はじめてシリンダ２に劣化等による異常が発生していたことを知ることになる。
【０００９】
また、シリンダ２が故障した際には新たなシリンダと交換しなければならず、そのため、シリンダ２が設置された生産ライン等を一時停止させる必要がある。この交換作業に多くの時間が割かれるため、当該生産ラインの生産効率低下の要因となっている。
【００１０】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、シリンダの劣化等を予め把握することによりシリンダの予防保全を可能とし、シリンダが設置された生産ライン等の生産効率を向上させることが可能なシリンダの動作状態監視装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シリンダ本体と、該シリンダ本体内の一端側と他端側との間を往復移動可能で且つ磁石を備えるピストンと、該ピストンと一体的に連結されたピストンロッドとで構成されるシリンダの動作状態監視装置であって、前記シリンダ本体の一端側と他端側とには、前記磁石の磁気を検知することにより前記シリンダ本体内における前記ピストンの位置を検出する位置検出センサがそれぞれ取り付けられ、前記ピストンの往復移動は、ＰＬＣにより前記各位置検出センサの検出結果に基づき制御され、前記動作状態監視装置は、前記ピストンの移動時間の基準時間と、前記移動時間の測定回数の基準値（基準測定回数という。）と、測定された移動時間が前記基準時間を外れた場合にエラーとするエラー回数の許容値（許容エラー回数という。）とを設定する操作部と、前記移動時間を測定するための計時機能を有し、且つ該計時機能により測定された移動時間の適否を、前記基準時間と前記基準測定回数と前記許容エラー回数とに基づき判定する演算処理部と、を有し、前記演算処理部は、前記計時機能により前記ピストンの移動時間を測定するとともに、前記移動時間の測定回数と前記エラー回数を累積し、累積測定回数が前記基準測定回数に達した場合には、累積した前記測定回数と前記エラー回数とをリセットし、あるいは、累積した前記エラー回数が前記許容エラー回数に達した場合には、前記シリンダの監視動作を中断して、前記ＰＬＣに保全要求信号を出力し、さらに、前記移動時間が、前記ピストンが前記シリンダ本体内の一端から他端に往移動するときの往移動時間と、該ピストンが前記他端から前記一端に復移動するときの復移動時間とからなる場合、前記操作部では、前記往移動時間と前記復移動時間とに対して、それぞれ、前記基準時間と、前記基準測定回数と、前記許容エラー回数とを設定し、前記演算処理部では、前記計時機能により前記ピストンの移動時間を測定するとともに、前記移動時間の測定回数と前記エラー回数を累積する際に、前記計時機能により前記ピストンの前記往移動時間と前記復移動時間とをそれぞれ測定するとともに、前記往移動時間と前記復移動時間の各測定回数と前記往移動時間と前記復移動時間の各エラー回数を累積し、前記往移動時間および前記復移動時間は、前記一端側に配置された位置検出センサがオン状態からオフ状態に遷移した時点から、前記他端側に配置された位置検出センサがオフ状態からオン状態に遷移した時点までの時間とすることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、シリンダの動作状態を把握する際、シリンダの移動時間を測定し、この測定された移動時間が基準時間を外れたかどうかを監視して、且つ移動時間の測定回数と、基準時間を外れたときのエラー回数とを累積し、それぞれ基準値または許容値に達したかどうかを監視するようにしている。これにより、シリンダが故障等により停止する前に、シリンダの動作状態に異常があるかどうか、あるいは保全が必要かどうか等を把握することができる。その結果、シリンダの予防保全が可能となり、シリンダが設置された生産ライン等の生産効率を向上させることができる。さらに、予防保全が可能になることから、シリンダの修理または交換等を計画的に行うことができ、その結果、シリンダの保全工数を削減することができる。
【００１４】
また、シリンダの動作状態を把握する際、それぞれ往移動時間および復移動時間を測定し、これらの往移動時間および復移動時間がそれぞれの基準時間を外れたかどうかを監視して、且つ往移動時間および復移動時間の測定回数と、それぞれの基準時間に対して外れたときのエラー回数とを累積し、それぞれの基準値または許容値に対してそれぞれ達したかどうかを監視するようにしている。これにより、シリンダが故障等により停止する前に、シリンダの動作状態に異常があるかどうか、あるいは保全が必要かどうか等をより正確に把握することができる。その結果、シリンダの予防保全がより計画的に行われ、シリンダが設置された生産ライン等の生産効率をより一層向上させることができる。
【００１５】
さらに、シリンダの往移動時間および復移動時間に含まれる検出手段の検出誤差を極めて少なくすることが可能となる。その結果、シリンダの実移動時間を正確に測定することができる。
【００１６】
また、本発明では、複数のシリンダの動作を同時に監視するようにしている。さらに、前記複数のシリンダのそれぞれの動作状態を表示する表示部を有するようにしている。この場合、単一のシリンダのみならず、複数のシリンダを同時に監視して、且つそれぞれの動作状態を表示部に表示するようにしている。これにより、シリンダの動作状態監視装置において、シリンダの動作状態を素早く特定することが可能となり、その結果、シリンダの保全工数をより一層削減することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係るシリンダの動作状態監視装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。なお、前記従来技術で示した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する場合がある。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係る往復移動部の動作状態監視装置（以下、単に動作状態監視装置という。）２０を、ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）１および往復移動部であるシリンダ２との関係において示すシステム構成図である。
【００１９】
このシステムは、シリンダ２と、ＰＬＣ１が装着された制御盤３と、この制御盤３を介してシリンダ２の動作状態を監視する動作状態監視装置２０とから構成されている。
【００２０】
動作状態監視装置２０は、動作状態監視装置２０内における制御、比較、判断、演算および計時等の各機能を有し、これらを統合して処理するための演算処理部であるマイクロコンピュータ２２と、ＰＬＣ１側との入出力信号を必要に応じて変換または再変換する入出力インタフェース部２４と、制御盤３から供給される直流電圧２４Ｖをマイクロコンピュータ２２その他の動作電圧である直流電圧５Ｖに変換する電源回路２６とを有する。
【００２１】
また、ユーザによって設定される条件やデータ等が入力される操作部２８と、監視対象となるシリンダ２の動作状態および動作状態監視装置２０の動作状態を表示する監視状態表示部３０と、操作部２８から入力される設定条件やデータ、および、シリンダ２の動作状態の詳細情報等を表示する文字情報表示部３２とを有する。
【００２２】
さらに、監視状態表示部３０および文字情報表示部３２にマイクロコンピュータ２２から出力される信号を表示させるために、この信号を増幅および変換する表示部駆動回路３４と、マイクロコンピュータ２２を動作させるためのクロックパルスを生成するクロック発生回路３６と、操作部２８から入力された設定条件やデータ等を記憶し、必要に応じてマイクロコンピュータ２２に読み出すためのＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等からなるメモリ（記憶）部３８と、操作部２８から入力された設定条件やデータ等とＰＬＣ１を含む制御盤３側から入力される信号とに基づき、マイクロコンピュータ２２内で処理された特定のデータをリセットするためのリセット回路４０とを有する。
【００２３】
図２に示すように、操作部２８は、複数のシリンダ２を監視する場合に個々のシリンダ２を選択する機能を実施するためのシリンダ選択ボタン５０と、監視動作中か、または、設定条件やデータ等の入力動作中かの動作モードを遷移させる機能を実施するためのモード選択ボタン５２と、前記動作モード中のサブモードをさらに選択する機能を実施するための選択ボタン５４とを有する。
【００２４】
また、操作部２８は、数値条件や数値データ等を選定し入力する機能を実施するためのアップ（加算）ボタン５６およびダウン（減算）ボタン５８と、前記動作モードやサブモードおよび入力された設定条件やデータ等をセット（確定）する機能を実施するためのセットボタン６０と、入力された設定条件やデータ等をリセットまたはクリア（消去）する機能を実施するためのクリアボタン６２とを有する。
【００２５】
監視状態表示部３０は、複数のシリンダ２の動作状態をそれぞれ表示するために、個々のシリンダ２ごとに特定される複数の表示灯、例えば、発光ダイオード等を有する。これらの表示灯は、さらに、シリンダ２の動作状態の程度によって表示色が緑色または赤色に変化し、および、消灯、点灯または点滅に変化する機能を有する。
【００２６】
また、監視状態表示部３０は、動作状態監視装置２０の動作状態を表示するために、電源の供給状態を表示する表示灯と、前述した動作モードおよびそのサブモードの遷移状態を表示する表示灯とを有する。これらの表示灯は、動作モードおよびそのサブモードの遷移状態によって表示色が緑色、黄色または橙色に変化し、および、消灯、点灯または点滅に変化する機能を有する。
【００２７】
文字情報表示部３２は、文字、数字および記号を用いて、操作部２８から入力される設定条件やデータ、および、シリンダ２の動作状態の詳細情報等を表示する。
【００２８】
本発明の実施の形態に係る動作状態監視装置２０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に動作状態監視装置２０に入力される設定条件やデータ等の設定について図３を参照しながら説明する。
【００２９】
先ず、シリンダ２の往移動時間（図１中、ピストン５が、検出手段である位置検出センサ７ａにより検出される位置Ａから位置検出センサ７ｂにより検出される位置Ｂまで移動する時間）Ｔａｂおよび復移動時間（図１中、ピストン５が位置検出センサ７ｂにより検出される位置Ｂから位置検出センサ７ａにより検出される位置Ａまで移動する時間）Ｔｂａの基準時間の設定について説明する。
【００３０】
動作状態監視装置２０の電源が投入された後、操作部２８のモード選択ボタン５２を押すことにより基準時間設定モードを選択する。さらに、選択ボタン５４を押すことにより自動学習モードを選択して、セットボタン６０を押すことによりモードを確定する。この際、文字情報表示部３２には、例えば、Ａｕｔｏ（自動）等と表示される。
【００３１】
次いで、生産ライン等に通常に設置された状況下でシリンダ２を動作させる。このとき、シリンダ２の往移動時間Ｔａｂと復移動時間Ｔｂａが、マイクロコンピュータ２２の計時機能によりそれぞれ測定される。これらの往移動時間Ｔａｂと復移動時間Ｔｂａとは、図３に示されるように、一方の位置検出センサ７ａまたは７ｂがピストン５を検出しなくなったとき、すなわち動作オフ状態になったときから、他方の位置検出センサ７ｂまたは７ａがピストン５を検出したとき、すなわち動作オン状態になったときまでの時間である。
【００３２】
この場合、シリンダ２の往復移動により測定される往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａの測定回数は３回以上としている。これらの往移動および復移動の回数に基づいて、往移動時間Ｔａｂと復移動時間Ｔｂａの平均値をそれぞれ算出するためである。これらの平均値は、マイクロコンピュータ２２により算出される。
【００３３】
なお、シリンダ２をはじめとする流体圧機器等の始動時は、圧力流体の供給が当初は不安定になることから、シリンダ２内のピストン５の移動時間が通常動作時に比較して一般的に長くなる。さらに、シリンダ２内のピストン５の位置も正確に位置決めされているとは限らない。このため、シリンダ２の１回目の往復移動によって測定された往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａは、それぞれの平均値の算出に取り込まないようにしている。従って、シリンダ２は４回以上往復移動させる。
【００３４】
あるいは、シリンダ２の往復移動によって測定される往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａの測定回数をｎ回（ｎは、３以上の自然数とする。）としたとき、１回目の往復移動によって測定された往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａをｎ回の測定における誤差として許容し、それぞれの平均値の算出に取り込むようにしても構わない。
【００３５】
シリンダ２の往復移動の後、セットボタン６０を押すことにより、前述した基準時間の設定が完了される。このとき、マイクロコンピュータ２２では、前記平均値に所定の許容範囲が加えられて、それぞれ往移動時間Ｔａｂと復移動時間Ｔｂａの基準時間としてメモリ部３８に記憶される。この許容範囲は任意に設定および変更することが可能である。なお、この自動学習モードでは、複数のシリンダ２を同時に動作させても、前述した往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａの基準時間をそれぞれに設定することができるようにしている。
【００３６】
ここでは、自動学習モードを選択して、シリンダ２を往復移動させることにより前記基準時間の設定について説明したが、マニュアル（手動）操作により許容範囲を指定するとともに前記基準時間を設定することもできる。この場合には、操作部２８のシリンダ選択ボタン５０を押すことにより所望のシリンダ２を選択した後、アップボタン５６およびダウンボタン５８により所望の数値データを入力する。このとき、前記数値データは文字情報表示部３２に表示される。そして、この数値データは、セットボタン６０を押すことにより往移動時間Ｔａｂと復移動時間Ｔｂａの基準時間としてメモリ部３８に記憶される。なお、前記数値データを取り消す場合等には、クリアボタン６２を押すことにより消去することができる。
【００３７】
次に、シリンダ２の動作状態の判定基準、すなわち、往移動時間Ｔａｂと復移動時間Ｔｂａの測定回数の基準値である基準測定回数、および、測定された往移動時間Ｔａｂと復移動時間Ｔｂａがそれぞれの基準時間に対してエラーとなるエラー回数の許容値である許容エラー回数等の設定について説明する。
【００３８】
動作状態監視装置２０の電源が投入された状態において、操作部２８のシリンダ選択ボタン５０を押すことにより所望のシリンダ２を選択した後、モード選択ボタン５２を押すことによりエラー判断基準設定モードを選択する。さらに、選択ボタン５４を押すことにより往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａのそれぞれにおけるエラー回数設定モードを選択し、アップボタン５６およびダウンボタン５８により所望の許容エラー回数を数値データとして入力する。このとき、前記許容エラー回数は文字情報表示部３２に表示される。そして、この許容エラー回数は、セットボタン６０を押すことによりメモリ部３８に記憶される。なお、エラー回数とは、シリンダ２が、往復移動中に往移動時間Ｔａｂまたは復移動時間Ｔｂａの許容範囲を含む基準時間を外れたとき、すなわちエラーとなったときにそれぞれ累積カウント（計数）される回数である。また、許容エラー回数とは、シリンダ２の動作状態が異常である、または保全が必要であると判定させるまでの許容回数である。
【００３９】
次いで、選択ボタン５４を押すことによりエラー判断基準サイクル設定モードを選択し、アップボタン５６およびダウンボタン５８により、エラー判断基準サイクルである所望の基準測定回数を数値データとして入力する。このとき、前記基準測定回数は文字情報表示部３２に表示される。そして、この基準測定回数は、セットボタン６０を押すことによりメモリ部３８に記憶される。なお、測定回数とは、シリンダ２の往復移動回数、すなわち、往移動時間Ｔａｂまたは復移動時間Ｔｂａの測定回数に相当し、シリンダ２の１サイクル移動ごとに累積カウントされる回数である。また、基準測定回数とは、前記エラー回数に基づきシリンダ２の動作状態が異常である、または保全が必要であると判定させるまでの基準移動回数である。
【００４０】
続いて、選択ボタン５４を押すことによりエラー判断係数設定モードを選択し、アップボタン５６およびダウンボタン５８により所望のエラー判断係数を数値データとして入力する。このとき、前記エラー判断係数は文字情報表示部３２に表示される。そして、このエラー判断係数は、セットボタン６０を押すことによりメモリ部３８に記憶される。なお、ここでは、前述したシリンダ２が往移動または復移動の途中で停止等して、所定時間を超えても位置検出センサ７ａおよび７ｂが共にピストン５を検出しない場合を長時間停止エラーとし、この長時間停止エラーを検出するために、シリンダ２の往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａの基準時間に対する倍数値としてエラー判断係数が入力され、前記所定時間が設定されるものである。
【００４１】
次に、前述した各設定条件やデータ等が入力された動作状態監視装置２０の動作並びに作用効果について、ＰＬＣ１およびシリンダ２との関係において図４を参照しながら説明する。
【００４２】
先ず、ステップＳ１では、シリンダ２がエラー状態であるか否かが判定される。すなわち、前記長時間停止エラー、または、シリンダ２がいずれかの位置検出センサ７ａまたは７ｂにより２回以上連続して検出された場合の連続検出エラーが発生しているか、あるいは、後述するエラー回数のカウントにより監視動作中断となっているか否かが判定される。エラー状態であるとき｛ステップＳ１のＹＥＳ（肯定）｝、監視動作は当初のステップＳ１に戻され、監視状態表示部３０の当該シリンダ２に対応する表示灯は、例えば、赤色の点滅（長時間停止エラーまたは連続検出エラーのとき）または赤色の点灯（監視動作中断のとき）が表示される。このエラー状態を解除し、監視動作を再度実行させるためには、ＰＬＣ１からマイクロコンピュータ２２へリセット信号ＲＳ（図１参照）を入力させる。このリセット信号ＲＳによりマイクロコンピュータ２２に累積されている前記測定回数および前記エラー回数が同時にリセットされる。エラー状態が解除されると、監視状態表示部３０の当該表示灯には、正常動作状態を示す、例えば、緑色の点灯が表示される。一方、エラー状態でないとき｛ステップＳ１のＮＯ（否定）｝、監視動作はステップＳ２へ進められる。
【００４３】
ステップＳ２では、シリンダ２が往復移動、すなわち、１サイクル移動が終了したか否かが判定される。１サイクル移動が終了していないとき（ステップＳ２のＮＯ）、監視動作は当初のステップＳ１に戻され、監視状態表示部３０の当該シリンダ２に対応する表示灯は、前述したエラー状態と同様に赤色の点滅または赤色の点灯が表示される。この場合、シリンダ２において何らかの異常等が発生しているので、早急に発生原因を調査して処置対応することが必要となる。この処置対応が完了した後、リセット信号ＲＳにより前記異常が解除されると、監視状態表示部３０の当該シリンダ２に対応する表示灯は正常動作状態を示す。一方、１サイクル移動が終了したとき（ステップＳ２のＹＥＳ）、監視動作はステップＳ３へ進められる。
【００４４】
ステップＳ３では、シリンダ２の１サイクル移動中に、往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａが、マイクロコンピュータ２２によってそれぞれ測定され保持される。
【００４５】
続いて、ステップＳ４では、測定された往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａが、前述したそれぞれの基準時間の範囲内か否かが判定される。往移動時間Ｔａｂまたは復移動時間Ｔｂａのいずれかの測定時間が基準時間を外れたとき（ステップＳ４のＮＯ）、ステップＳ５へ進められ、これと同時に、監視状態表示部３０の当該シリンダ２に対応する表示灯は、例えば、緑色の点滅が表示される。
【００４６】
ステップＳ５では、前記基準時間を外れた回数、すなわち、エラー回数がマイクロコンピュータ２２によってカウントされ累積される。一方、前記基準時間内であるとき（ステップＳ４のＹＥＳ）、監視動作はステップＳ６へ進められる。
【００４７】
ステップＳ６では、シリンダ２の往復移動回数、すなわち、前記往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａの測定回数が、マイクロコンピュータ２２によってカウントされ累積される。
【００４８】
続いて、ステップＳ７では、前記測定回数が、前述した基準測定回数に達したか否かが判定される。基準測定回数に達していないとき（ステップＳ７のＮＯ）、監視動作は当初のステップＳ１に戻され、引き続き、当該シリンダ２の次の往復移動の監視へ遷移される。一方、基準測定回数に達したとき（ステップＳ７のＹＥＳ）、監視動作はステップＳ８へ進められる。
【００４９】
ステップＳ８では、マイクロコンピュータ２２において累積されている前記エラー回数および前記測定回数がリセットされる。その後、監視動作は当初のステップＳ１に戻され、引き続き、当該シリンダ２の次の往復移動の監視へ遷移される。この場合、基準測定回数に対するエラー回数が、シリンダ２に異常がある、または保全が必要であると判定される回数に達しておらず、シリンダ２が正常に往復移動したと見なされている。すなわち、例えば、基準測定回数が１０００回に設定され、一方、許容エラー回数が１０回に設定されているとき、シリンダ２における往移動時間Ｔａｂまたは復移動時間Ｔｂａのいずれかがそれぞれの基準時間を外れてエラーとなり、そのエラー回数が１０回に達するまでに前記測定回数が１０００回に達したことを示す。
【００５０】
一方、ステップＳ９では、ステップＳ５において前記エラー回数がカウントされ累積された後、前記許容エラー回数に達したか否かが判定される。許容エラー回数に達していないとき（ステップＳ９のＮＯ）、監視動作は前述したステップＳ６へ進められる。一方、許容エラー回数に達したとき（ステップＳ９のＹＥＳ）、監視動作はステップＳ１０へ進められる。すなわち、前記測定回数が累積カウントされ、前記基準測定回数に達するまでに、シリンダ２の往移動または復移動のいずれかにおけるエラー回数が前記許容エラー回数に達すると、シリンダ２が異常である、または保全が必要であると判定される。
【００５１】
続いて、ステップＳ１０では、監視状態表示部３０の当該シリンダ２に対応する表示灯を、例えば、赤色の点灯にて表示するとともに、シリンダ２の監視動作が中断される。次いで、ステップＳ１１において、マイクロコンピュータ２２からＰＬＣ１へ保全要求信号ＭＳ（図１参照）が出力される。
【００５２】
この状態では、シリンダ２は故障等により停止はしていないが、ユーザが保全要求信号ＭＳを認識することにより、シリンダ２が故障等により停止する前に、シリンダ２の動作状態を把握し且つ処置対応の判断をすることが可能となる。この監視動作の中断状態を解除し、再度監視動作を実行させるためには、ＰＬＣ１からマイクロコンピュータ２２へリセット信号ＲＳを入力させる。このリセット信号ＲＳによりマイクロコンピュータ２２に累積されている前記測定回数および前記エラー回数が同時にリセットされる。その後、監視動作は当初のステップＳ１に戻され、引き続き、当該シリンダ２の次の往復移動の監視へ遷移される。
【００５３】
ところで、故障や動作中の異常等ではなく何らかの理由により、シリンダ２がある時間停止または動作中断された後、再始動される場合がある。この場合、動作状態監視装置２０では、再始動直後の１回目の往復移動におけるシリンダ２の監視動作を行わないようにすることができる。すなわち、前記停止の時間または動作中断の時間は、マイクロコンピュータ２２のプログラムにより、例えば、１分〜９９分の範囲で設定可能であり、この設定された時間を超えてシリンダ２が停止または動作中断されたとき、動作状態監視装置２０は前述したステップＳ１〜Ｓ１１による監視動作を行わないようにする。
【００５４】
なお、本実施の形態では、複数のシリンダ２の中、所定のシリンダ２をそれぞれパラレル（並列）に監視動作する場合について説明しているが、例えば、シリーズ（直列）に監視動作するようにしてもよい。すなわち、シリーズに監視動作する場合には、例えば、最初のシリンダ２の１サイクル移動の監視動作が完了したとき、または、シリンダ２がエラー状態等であるとき、監視動作をシリンダ２の当初のステップＳ１に戻さず、次のシリンダ２の監視動作へ遷移させる。次のシリンダ２では、各ステップＳ１〜Ｓ１１に基づいて監視動作され、続いて、所定のシリンダ２の中、最後のシリンダ２の監視動作を経た後、再度最初のシリンダ２の監視動作に遷移させるようにする（図４中の矢印付き破線参照）。
【００５５】
また、本実施の形態では、位置検出センサ７ａおよび７ｂが取り付けられたシリンダ２を例示して説明したが、これに限定されるものではなく、検出手段として、例えば、ホール素子あるいは磁気抵抗素子等からなる検出素子や電気接点が備えられたリミットスイッチ等を用い、往復移動部として、例えば、リニアアクチュエータ等の種々の流体圧機器、あるいは電動アクチュエータ等に適用してもよいことは勿論である。
【００５６】
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る動作状態監視装置２０によれば、シリンダ２の動作状態を把握する際、それぞれ往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａを測定し、これらの往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａがそれぞれの基準時間に対して外れたかどうかを監視して、且つ外れたときのエラー回数を累積し、基準測定回数に測定回数が達する前に累積されたエラー回数がエラー許容回数に達するかどうかを監視している。すなわち、シリンダ２の正常な動作状態の往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａを、予め基準時間として学習させ記憶させておくか、または、予め基準時間としての設定条件を入力しておくようにしている。これにより、シリンダ２が故障等により停止する前に、ユーザはシリンダ２の動作状態に異常があるかどうか、あるいは保全が必要かどうか等を把握することができる。その結果、シリンダ２の予防保全が可能となり、シリンダ２が設置された生産ライン等の生産効率を向上させることができる。
【００５７】
また、予防保全が可能になることから、シリンダ２の修理または交換等を計画的に行うことができ、その結果、シリンダ２の保全工数を削減することができる。
【００５８】
さらに、シリンダ２の両端にそれぞれ位置検出センサ７ａ、７ｂを取り付け、一方の位置検出センサ７ａまたは７ｂが動作オフ状態になったときから、他方の位置検出センサ７ｂまたは７ａが動作オン状態になったときまでの時間を、それぞれ往移動時間Ｔａｂまたは復移動時間Ｔｂａとしている。このことにより、シリンダ２の往移動時間Ｔａｂおよび復移動時間Ｔｂａに含まれる位置検出センサ７ａおよび７ｂの検出誤差を極めて少なくすることが可能となる。その結果、シリンダ２の実移動時間を正確に測定することができる。
【００５９】
また、本発明の実施の形態に係る動作状態監視装置２０によれば、従来からの制御機器であるＰＬＣ１との間で、所望の信号の入出力および電源を接続するのみで動作させることができる。このため、ＰＬＣ１のプログラム等の変更、あるいは従来の構成要素の変更等をする必要がない。その結果、大幅なコストアップを回避させることが可能となる。
【００６０】
さらに、複数のシリンダ２の動作状態を同時に監視して、それぞれの動作状態を監視状態表示部３０に表示するようにしている。このため、監視状態表示部３０により当該シリンダ２の動作状態を素早く特定することが可能となり、その結果、シリンダ２の保全工数をより一層削減することができる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００６２】
すなわち、シリンダが故障等により停止する前に、その動作状態に異常があるかどうか、あるいは保全が必要かどうか等を把握することができるので、シリンダの予防保全が可能となり、シリンダが設置された生産ライン等の生産効率を向上させることができる。
【００６３】
また、予防保全が可能になることから、シリンダの修理または交換等を計画的に行うことができ、その結果、シリンダの保全工数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る動作状態監視装置を、ＰＬＣとシリンダとの関係において示すシステム構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る動作状態監視装置における操作部の説明図である。
【図３】図１に示すシリンダに取り付けられたセンサの動作を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の実施の形態に係る動作状態監視装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】従来技術に係るＰＬＣとシリンダとの関係を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
１…ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）
２…シリンダ（往復移動部）
７ａ、７ｂ…位置検出センサ（検出手段）
２０…動作状態監視装置
２２…マイクロコンピュータ（演算処理部）
２４…入出力インタフェース部 ２６…電源回路
２８…操作部 ３０…監視状態表示部
３２…文字情報表示部 ３４…表示部駆動回路
３６…クロック発生回路 ３８…メモリ部
４０…リセット回路 ＲＳ…リセット信号
ＭＳ…保全要求信号
Claims (3)
- シリンダ本体と、該シリンダ本体内の一端側と他端側との間を往復移動可能で且つ磁石を備えるピストンと、該ピストンと一体的に連結されたピストンロッドとで構成されるシリンダの動作状態監視装置であって、
前記シリンダ本体の一端側と他端側とには、前記磁石の磁気を検知することにより前記シリンダ本体内における前記ピストンの位置を検出する位置検出センサがそれぞれ取り付けられ、
前記ピストンの往復移動は、ＰＬＣにより前記各位置検出センサの検出結果に基づき制御され、
前記動作状態監視装置は、
前記ピストンの移動時間の基準時間と、前記移動時間の測定回数の基準値（基準測定回数という。）と、測定された移動時間が前記基準時間を外れた場合にエラーとするエラー回数の許容値（許容エラー回数という。）とを設定する操作部と、
前記移動時間を測定するための計時機能を有し、且つ該計時機能により測定された移動時間の適否を、前記基準時間と前記基準測定回数と前記許容エラー回数とに基づき判定する演算処理部と、
を有し、
前記演算処理部は、前記計時機能により前記ピストンの移動時間を測定するとともに、前記移動時間の測定回数と前記エラー回数を累積し、累積測定回数が前記基準測定回数に達した場合には、累積した前記測定回数と前記エラー回数とをリセットし、あるいは、累積した前記エラー回数が前記許容エラー回数に達した場合には、前記シリンダの監視動作を中断して、前記ＰＬＣに保全要求信号を出力し、
さらに、前記移動時間が、前記ピストンが前記シリンダ本体内の一端から他端に往移動するときの往移動時間と、該ピストンが前記他端から前記一端に復移動するときの復移動時間とからなる場合、
前記操作部では、前記往移動時間と前記復移動時間とに対して、それぞれ、前記基準時間と、前記基準測定回数と、前記許容エラー回数とを設定し、
前記演算処理部では、前記計時機能により前記ピストンの移動時間を測定するとともに、前記移動時間の測定回数と前記エラー回数を累積する際に、前記計時機能により前記ピストンの前記往移動時間と前記復移動時間とをそれぞれ測定するとともに、前記往移動時間と前記復移動時間の各測定回数と前記往移動時間と前記復移動時間の各エラー回数を累積し、
前記往移動時間および前記復移動時間は、前記一端側に配置された位置検出センサがオン状態からオフ状態に遷移した時点から、前記他端側に配置された位置検出センサがオフ状態からオン状態に遷移した時点までの時間とする
ことを特徴とするシリンダの動作状態監視装置。 - 請求項１記載の動作状態監視装置において、
複数のシリンダの動作を同時に監視する
ことを特徴とするシリンダの動作状態監視装置。 - 請求項２記載の動作状態監視装置において、
さらに、前記複数のシリンダのそれぞれの動作状態を表示する表示部を有する
ことを特徴とするシリンダの動作状態監視装置。
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