JP4763937B2 - 取出機の異常診断方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種加工機から各種加工品を取り出す取出機において、機械各部の異常を診断する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、射出成形機用の取出機は、チャックを成形機の内外に移動し、樹脂成形品を金型から抜き取って機外に取り出すように構成されている。この取出機は成形機とリンクして動作するため、取出機の異常又は故障は成形機の稼働率に大きな影響を及ぼす。そこで、従来、チャック移動機構に設けられたモータの電流値を監視し、過電流が流れたときに、機械の運転を停止するとともに、そのモータを含む工程に異常ありとのアラームを表示して、早期復旧を促す方法が採られていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、モータ電流に基づく従来の異常診断方法によると、次のような問題点があった。
（１）どの工程に異常が発生したかは特定できるが、その工程のどの箇所に異常が発生したかを詳しく特定することができなかった。
（２）ガイドの焼付や軸受の破損等、過大負荷による異常は診断できるが、ベルトの切断やシャフトの折損等、過小負荷による異常を診断することができなかった。
（３）異常を診断した時点で既に部品破損が生じている場合が多く、故障を事前に察知できなかった。
【０００４】
本発明の目的は、上記課題を解決し、取出機の異常箇所を詳しく特定でき、過大負荷による異常及び過小負荷による異常の両方を診断でき、故障を事前に察知できる異常診断方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の取出機の異常診断方法は、チャックを加工機（成形機、工作機械、表面加工機等の各種加工機を含む）の内外に移動して加工品（成形品、機械加工品、表面加工品等の各種加工品を含む）を取り出す取出機において、チャック移動機構に設けられた移動体の速度情報を検出し、検出値を予め試行運転の実行値に基づいて設定した上限値及び下限値と比較し、検出値が下限値以下のとき、低速要因の候補となる、焼付又は変形によって過大負荷を発生する部品を表示し、検出値が上限値以上のとき、高速要因の候補となる、切断又は折損によって過小負荷を発生する部品を表示することを特徴とする。
【０００６】
ここで、「チャック移動機構」とは、チャックを加工機の内外に移動するための機構である。チャックが複数方向に移動する取出機の場合は、各方向毎に複数基の移動機構が設けられ、そのうち所要の一部又は全部の機構において異常診断が実施される。チャック移動機構に設けられた「移動体」とは、その機構を構成する要素のうち、ある速度をもって運動（例えば直線運動又は回転運動）する部材であって、チャックを直接又は間接的に支持する移動体、それを駆動するモータやエアシリンダ等のアクチュエータ、或いは、アクチュエータの動力を伝達するシャフトやベルト等の動力伝達部品を含む。
【０００７】
「移動体の速度情報」とは、移動体の速度又は加速度を電気量値として特定できるパラメータであって、速度の場合は、単位時間当たりの距離、単位距離当たりの時間を含み、加速度の場合は、単位時間又は単位距離当たりの速度変化量、設定速度に達するまでの時間又は距離を含む。これらの情報は、例えば、エンコーダ、リミットスイッチ、ポテンショメータ、タイマー等の手段により検出され、記憶装置に記憶される。
【０００８】
「上限値及び下限値」とは、移動体が正常に動作する速度又は加速度の範囲を画定するもので、速度情報の検出値と比較可能な電気量値として記憶装置に設定される。各値の設定に際しては、加工機の運転プログラムや経験値に基づいてオペレータが手動操作により入力することもできるが、実際の運転状況に適合するデータを取得できる点で、上限値及び下限値を試行運転の実行値に基づいて設定するのが好ましい。
【０００９】
「低速要因の候補となる、焼付又は変形によって過大負荷を発生する部品」としては、特に限定されないが、ガイド、軸受、エアシリンダ等を例示できる。「高速要因の候補となる、切断又は折損によって過小負荷を発生する部品」としては、特に限定されないが、ベルト、シャフト、カップリング等を例示できる。ただし、これらの候補部品は、何れも代表的なものであって、実施にあたっては、チャック移動機構の具体的構成に基づき、異常の可能性並びに頻度を考慮して適宜に選定される。
【００１０】
また、本発明の異常診断方法は、異常箇所をより詳しく特定するために、速度情報の履歴を記録し、履歴データを随時に表示することを特徴とする。例えば、過去数回分又は数時間分の速度情報を記憶装置に更新して記憶し、異常発生時に、候補部品と合わせて表示装置に表示する。また、速度情報からピーク値のみを抽出し、過去数日又は数ヶ月間にわたる長期履歴データを記録してもよい。
【００１１】
この場合、取出機の異常を遠隔地で診断できるように、履歴データを通信回線を介して遠隔地の上位コンピュータに送信するのが好ましい。送信データには、履歴データのみならず、これに各種設定値、加工機との交信データ等の制御データを加えてもよい。通信回線としては、特に限定されないが、ＬＡＮを利用する構内通信回線、インターネットを利用する広域通信回線等を例示できる。送受信装置としては、メール付携帯電話も利用可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を射出成形機用の取出機に具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、この取出機１のメインフレーム２は射出成形機３の上に左右方向に延びるように固定されている。メインフレーム２の上には左右移動体４が支持され、左右移動体４に前後方向に長いサブフレーム５が固定されている。サブフレーム５には前後移動体６が支持され、前後移動体６の下側に上下移動体８が支持されている。上下移動体８には旋回体９が支持され、旋回体９に複数のチャック１０が装着されている。そして、チャック１０が前後、上下、左右方向に移動し、成形機３の金型１１から樹脂成形品を抜き取り、機外に取り出すようになっている。
【００１３】
図２に示すように、チャック１０の左右方向の移動機構は、左右移動体４と、左右移動体４を案内するガイド１３と、左右移動体４を駆動する減速機付サーボモータ１４と、サーボモータ１４の動力を左右移動体４に伝達するベルト１５及びプーリ１６，１７，１８とから構成されている。図３に示すように、チャック１０の前後方向の移動機構は、前後移動体６と、前後移動体６を案内するガイド１９と、前後移動体６を駆動する減速機付サーボモータ２０と、サーボモータ２０の動力を前後移動体６に伝達するベルト２１及びプーリ２２とから構成されている。
【００１４】
チャック１０の上下方向の移動機構は、上下移動体８と、上下移動体８を駆動するエアシリンダ２４と、エアシリンダ２４を案内するガイド２５と、エアシリンダ２４を昇降する減速機付サーボモータ２６と、サーボモータ２６の動力をエアシリンダ２４に伝達するベルト２７及びプーリ２８，２９とを備え、上下移動体８をエアシリンダ２４及びサーボモータ２６の２つのアクチュエータで高速に駆動する倍速機構を構成している。なお、ガイド１３，１９，２５には転がり案内を用いたＬＭガイド（直線運動ガイド）が使用され、ベルト１５，２１，２７には歯付きベルトが使用されている。ベルトにかえ、チェーンやボールネジを用いてもよい。
【００１５】
各機構のサーボモータ１４，２０，２６及びエアシリンダ２４は取出機１の制御装置によってサーボ制御される。例えば、チャック１０の上下方向の移動機構においては、図４に示すように、制御装置３１がサーボ制御部３２を介しエアシリンダ２４及びサーボモータ２６を制御し、これらに付属のエンコーダ３３，３４からの信号に基づいて、上下移動体８の移動量及び速度を検出する。制御装置３１には、各種設定値を入力する入力装置３５と、設定値、速度検出値等を記憶する記憶装置３６と、記憶データ、アラーム等を表示する表示装置３７とが接続されている。
【００１６】
上記構成の取出機１は、図５及び図６に示す工程順で成形品を取り出す。成形機３の成形動作中は、チャック１０が金型１１より上方の原点位置Ｏで待機している。成形機３が１ショットを終了し、型開き後に取出開始指令が出ると、まず、▲１▼上下移動体８が下降し、▲２▼前後移動体６が前進し、▲３▼チャック１０が成形品を把持する。次に、▲４▼前後移動体６が後退し、▲５▼上下移動体８が原点位置Ｏまで上昇し、取出機１が成形機３に型締め開始指令を出力する。続いて、▲６▼左右移動体４が機外に移動し、▲７▼旋回体９が旋回してチャック１０の向きを変更し、▲８▼上下移動体８が下降し、▲９▼チャック１０が成形品を解放する。その後、(10)上下移動体８が上昇し、(11)旋回体９が旋回してチャック１０の向きを復元し、(12)左右移動体４が機内に移動し、チャック１０が原点位置Ｏに復帰する。
【００１７】
次に、取出機１の異常診断方法について説明する。図７に示すように、取出機１の稼働開始にあたり、１サイクル分の試行運転（手動運転）が実行される（ステップＳ１）。ここで、左右移動体４、前後移動体６、上下移動体８の実行速度、つまり各工程を正常に遂行できる標準速度が工程毎に検出され、これらの実行値にプラス・マイナスの許容値を加えて、自動運転時の速度上限値及び下限値が記憶装置３６に設定される（ステップＳ２）。こうすれば、稼働開始時における各部の点検をかねて、実際の運転状況に最適な速度情報を自動的に設定することができる。
【００１８】
自動運転に際しては、各工程（成形品の把持、解放工程を除く）毎にほぼ同様の診断プログラムが実行される。まず、前工程の終了信号に基づきその工程の開始指令が確認されると（ステップＳ１１）、サーボモータ１４，２０，２６が駆動され（ステップＳ１２）、移動体４，６，８が左右、前後、上下方向に移動される。そして、図８に示すように、工程開始から予め設定した加速時間が経過すると（ステップＳ１３）、移動体４，６，８の速度がエンコーダ信号に基づいて制御装置３１により検出され（ステップＳ１４）、その検出値が記憶装置３６に記憶される（ステップＳ１５）。なお、上下移動体８の速度はサーボモータ２６及びエアシリンダ２４の両エンコーダ信号に基づいて検出される。
【００１９】
続いて、移動体４，６，８の速度検出値が、試行運転で設定した下限値と比較され（ステップＳ１６）、下限値以上であれば、上限値と比較される（ステップＳ１７）。検出値が上限値以下であれば、移動体４，６，８の速度が正常であると診断され、サーボモータ１４，２０，２６の駆動が継続され、移動体４，６，８の速度が監視され、その検出値が履歴として設定回数分更新して記録される。そして、移動体４，６，８がストロークの終端に達すると、リミットスイッチ等の信号に基づいて終了指令が確認され（ステップＳ１８）、サーボモータ１４，２０，２６が停止され（ステップＳ１９）、その工程が正常に終了する。
【００２０】
一方、速度検出値が下限値以下のときは、移動体４，６，８の速度が異常に低速であると診断され、異常低速を報知するためのアラーム信号が出力され（ステップＳ２０）、同時に、サーボモータ１４，２０，２６が直ちに停止される（ステップＳ１９）。そして、このアラーム信号に応答し、表示装置３７には、その工程において低速要因の候補となる部品が表示装置３７に表示される。例えば図９に示すように、チャック上昇工程の場合は、ＬＭガイド２５（図３参照）、サーボモータ２６の減速機軸受、エアシリンダ２４等、過大負荷を発生する複数の候補部品が部品番号及び異常内容（焼付、破損、エア漏れ等）と共に一覧表示される。
【００２１】
また、速度検出値が上限値以上のときには、移動体４，６，８の速度が異常に高速であると診断され、異常高速を報知するためのアラーム信号が出力され（ステップＳ２１）、これに応答し、表示装置３７には、その工程において高速要因の候補となる部品が表示される。例えば図１０に示すように、チャック上昇工程の場合は、ベルト２７、サーボモータ２６の減速機シャフト、そのカップリング等、過小負荷を発生する複数の候補部品が部品番号及び異常内容（切断、折損、破損等）と共に一覧表示される。
【００２２】
従って、次のような作用効果が得られる。
（ａ）２つのアラーム表示画面から、どの工程のどの箇所にどんな内容の異常が発生したかを、部品レベルまで絞り込んで詳細かつ迅速に特定でき、復旧までの時間つまりダウン・タイムを短縮できる。
（ｂ）ガイドの焼付や軸受の破損等、過大負荷によって発生する異常のみならず、ベルトの切断やシャフトの折損等、過小負荷によって発生する異常をも的確に診断できる。
（ｃ）上限値及び下限値を厳しく設定しておくことで、部品破損に至る前に異常を発見でき、故障を回避するための対策を早期に講じることが可能となる。
（ｄ）図８に示すように、移動体の等速区間で異常診断を長時間にわたって実施できる。
【００２３】
図９及び図１０に示すように、表示装置３７には、全ての候補部品を表示するための上スクロールボタン３９及び下スクロールボタン４０と、画面を切り換えるための前ボタン４１及び次ボタン４２と、送信プログラムを起動するための送信ボタン４３とが設けられている。そして、アラーム表示画面で次ボタン４２を押すと、図１１に示すように、その工程において過去に実行した設定回数分の履歴データが表示される。履歴データは、移動体４，６，８の速度検出値、日付、製品番号、上・下限値等を含み、最新データから順に一覧表示される。
【００２４】
従って、次のような作用効果が得られる。
（ｅ）異常発生時に履歴データと前画面の候補部品とを対照して、異常箇所、異常部品をより詳細に絞り込むことができる。
（ｆ）随時に履歴データを表示し、移動体の速度変化を照合して、部品の寿命を予測でき、プリ・メンテナンスに役立つ。
（ｇ）履歴データを新製品開発のための技術データとして蓄積できる。
【００２５】
また、送信ボタン４３を押すと、送信プログラムが起動され、履歴データ、各種設定値、成形機３との交信データ等、遠隔地の専任技術者が異常を精査するに必要なデータを含む診断ファイルが自動作成される。そして、このファイルは取出機１に付属の送受信装置（図示略）によって、構内又は広域通信回線を介し、ＬＡＮ又はインターネット等を利用して遠隔地の上位コンピュータに送信される。
【００２６】
従って、次のような作用効果が得られる。
（ｈ）ユーザ又はメーカの専任技術者が遠隔地に居ながら取出機の異常を詳細に診断できる。
（ｉ）メーカの専任技術者が現場まで出向く必要がなくなり、アフターサービスにかかる費用を節約できる。
（ｊ）診断結果に従い、交換部品又は準備部品を迅速に手配できる。
（ｋ）送受信装置としてメール付携帯電話を使用すれば、専任技術者がどこにいても、取出機を早期に復旧できる。
（ｌ）新規成形品の生産立上げ時やプログラム異常の発生時等に、このシステムを利用して、メーカは新規又は修正プログラムをユーザに速やかに届けることができる。
【００２７】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
（１）図１２に示すように、移動体の最高速度を設定し、工程開始から最高速度に達するまでの時間又は距離を速度情報として検出し、この検出値を上限値及び下限値と比較することで、工程開始時の加速度に基づいて異常を診断すること。時間は制御装置のタイマー機能によって検出され、距離はサーボモータの回転数又はエアシリンダのロッド移動量より検出される。
【００２８】
（２）図１３に示すように、移動体の加速区間において、単位時間又は単位距離当たりの速度変化量を速度情報として検出し、この検出値を上限値及び下限値と比較することで、工程開始時の加速度に基づいて異常を診断すること。速度変化量は、サーボモータ又はエアシリンダのエンコーダ信号に基づき、制御装置の演算機能によって検出される。
【００２９】
（３）チャック１０の上下方向の移動機構に、図１４に示す倍速機構を採用すること。ここでは、上下移動体４５が柱状に形成され、ガイド４６を介し昇降体４７に支持されている。昇降体４７はガイド４８を介し前後移動体６に支持され、サーボモータ４９により有端ベルト５０を介して駆動される。昇降体４７には上下に長い無端ベルト５１が張設され、その片側の一部はジョイント５２で前後移動体６に結合され、反対側の一部はジョイント５３で上下移動体４５に結合されている。そして、昇降体４７の移動により無端ベルト５１が回転され、無端ベルト５１の回転によって上下移動体４５が昇降体４７の２倍の速度で駆動される。
【００３０】
（４）前記実施形態の異常診断方法を、工作機械、表面加工機、梱包機械、食品加工機等の各種加工機から各種加工品を取り出す取出機に適用すること。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明に係る異常診断方法によれば、低速要因の候補となる部品と高速要因の候補となる部品とを別々に表示するので、異常箇所を詳しく特定でき、過大負荷による異常及び過小負荷による異常の両方を診断でき、故障を事前に察知できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の異常診断方法が実施される取出機の全体を示す斜視図である。
【図２】同取出機におけるチャックの左右方向移動機構を示す正面図である。
【図３】同取出機におけるチャックの上下方向移動機構を示す断面図である。
【図４】同取出機の異常診断システムを示すブロック図である。
【図５】同取出機の工程説明図である。
【図６】移動体の動作を示すタイムチャートである。
【図７】本発明に係る異常診断方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図８】同診断方法を補足説明する移動体の速度特性図である。
【図９】異常低速アラームの表示画面を示す表示装置の正面図である。
【図１０】異常高速アラームの表示画面を示す表示装置の正面図である。
【図１１】履歴データの表示画面を示す表示装置の正面図である。
【図１２】異常診断方法の別の実施形態を示す移動体の速度特性図である。
【図１３】異常診断方法のさらに別の実施形態を示す移動体の速度特性図である。
【図１４】チャック上下方向移動機構の別の実施形態を示す正面図である。
【符号の説明】
１ 取出機
３ 射出成形機
４ 左右移動体
６ 前後移動体
８ 上下移動体
１０ チャック
１４ サーボモータ
１５ ベルト
１９ ガイド
２０ サーボモータ
２１ ベルト
２４ エアシリンダ
２５ ガイド
２６ サーボモータ
２７ ベルト
３１ 制御装置
３２ サーボ制御部
３３ エンコーダ
３４ エンコーダ
３５ 入力装置
３６ 記憶装置
３７ 表示装置
４３ 送信ボタン
４５ 上下移動体
４６ ガイド
４７ 昇降体
４８ ガイド
４９ サーボモータ
５０ 有端ベルト
５１ 無端ベルト

Claims (3)

1. チャックを加工機の内外に移動して加工品を取り出す取出機において、
   チャック移動機構に設けられた移動体の速度情報を検出し、検出値を予め試行運転の実行値に基づいて設定した上限値及び下限値と比較し、検出値が下限値以下のとき、低速要因の候補となる、焼付又は変形によって過大負荷を発生する部品を表示し、検出値が上限値以上のとき、高速要因の候補となる、切断又は折損によって過小負荷を発生する部品を表示することを特徴とする取出機の異常診断方法。
2. 速度情報の履歴を記録し、履歴データを随時に表示する請求項１記載の取出機の異常診断方法。
3. 履歴データを通信回線を介して遠隔地の上位コンピュータに送信する請求項１又２記載の取出機の異常診断方法。

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