JP6479125B1

JP6479125B1 - 工作機械の消耗品管理システム

Info

Publication number: JP6479125B1
Application number: JP2017190988A
Authority: JP
Inventors: 賢一矢田
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2019-03-06
Anticipated expiration: 2037-09-29
Also published as: JP2019063913A

Abstract

【課題】工作機械の設置環境によって消耗率が変化する消耗品の保守管理を機能低下を招かずかつ無駄なく行えるようにすること。【解決手段】設置環境ごとに決められた環境パラメータを入力し、各消耗品の使用開始からの使用時間を積算し、環境パラメータに応じて各消耗品について消耗率変化パターンを生成し、消耗率変化パターンに基づいて求めた換算積算使用時間が基準保守時間を超えた場合、或いは、積算使用時間が消耗率変化パターンに基づいて求めた換算保守時間を超えた場合に保守指令を表示することによって、工作機械の設置環境により消耗率が変化する消耗品の保守管理を行うようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械の設置環境によって消耗率が変化する消耗品の保守管理を、機能低下を招かずかつ無駄なく行えるように作業者に自動的に報知するようにした工作機械の消耗品管理システムに関する。

工作機械には、保守を必要とする機器が複数含まれる。これらの機器の保守を怠ると、工作機械はその性能を発揮することができなくなり、工作機械の故障や加工ワークの不良の原因となる。そこで、毎日、１週間、６か月など、予め期間を決めておき、定期的にこれらの機器の点検や部品の交換が行われる。

特許文献１には、点検項目毎に運転時間をカウンタで計数し、定期点検時間に対する運転時間の割合である使用率が閾値以上であるときに閾値を超えたことを知らせ、運転時間が定期点検時間に到達したとき定期処理を行うようにした工作機械の制御装置が記載されている。

特開２０１７−０６８６３０号公報

特許文献１に記載の工作機械の制御装置は、消耗品は設計上決定された一定の消耗率で劣化することを前提として消耗品の保守管理を行っている。然しながら、工作機械が設置される使用環境によっては、消耗品は設計上想定されている保守時間よりも早期に劣化してしまったり、或いは、保守時間を超えても使用可能であったりする。そのため、機能低下した状態で機器を運用していたり、消耗品を無駄に交換してしまうことがあり得る。

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、一層厳密に消耗品を保守管理できるようにした工作機械の消耗品管理システムを提供することを目的としている。

上述の目的を達成するために、本発明によれば、工作機械の設置環境によって消耗率が変化する消耗品の保守管理を行う工作機械の消耗品管理システムにおいて、設置環境ごとに決められた環境パラメータを入力するパラメータ入力部と、前記各消耗品の使用開始からの使用時間を積算する時間カウンタと、入力された環境パラメータに応じて前記各消耗品について予め記憶された消耗率の月日による変化を表した消耗率変化パターンを生成する消耗率変化パターン生成部と、前記時間カウンタによる積算使用時間と、前記消耗率変化パターンと、現在時刻とに基づいて演算して求めた換算積算使用時間が基準保守時間を超えたか否か、或いは、前記時間カウンタによる積算使用時間が基準保守時間と、前記消耗率変化パターンと、現在時刻とに基づいて演算して求めた換算保守時間を超えたか否かを判定する判定部と、換算積算使用時間が基準保守時間を超えたと判定されたとき、或いは、積算使用時間が換算保守時間を超えたと判定されたとき保守指令を表示する表示部とを具備する工作機械の消耗品管理システムが提供される。

本発明によれば、消耗品管理システムに環境パラメータを設定し、該環境パラメータに基づいて消耗率変化パターンを生成し、積算使用時間と、消耗率変化パターンと、現在時刻とに基づいて、換算積算使用時間が基準保守時間を超えたか否か、或いは、積算使用時間が換算保守時間を超えたか否かを判定し、換算積算使用時間が基準保守時間を超えた、或いは、積算使用時間が換算保守時間を超えたと判定されたとき、保守指令を表示するようにしたので、装置ユニットが機能低下した状態で工作機械を使用したり、或いは、消耗品を無駄に交換してしまうことが防止される。

本発明の好ましい実施形態による工作機械の消耗率管理システムを示すブロック図である。図１の消耗品管理システムで実行する消耗品管理方法を示したフローチャートである。工作機械の表示部に表示される保守メッセージ画面の一例を示す図である。イオン交換樹脂の劣化速度比と環境パラメータを示す図である。フィルタエレメントの目詰まり速度比と環境パラメータを示す図である。加工液への防腐剤投入頻度比と環境パラメータを示す図である。イオン交換樹脂の基準保守時間の換算率と環境パラメータを示す図である。

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。本発明の好ましい実施形態による工作機械の消耗品管理システムのブロック図である図１を参照すると、消耗品管理システムは、例えば工作機械５０を制御する機械制御装置の一部として形成することができ、例えば、バスを介して互いに接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ハードディスクやソリッドステートドライブ（Solid State Drive, SSD）のような電子データの格納装置および関連するソフトウェア等を含んで構成することができる。

消耗品管理システムは、演算制御部１０、入力部２０および記憶部３０を含む。演算制御部１０は、消耗率変化パターン生成部１２、積算使用時間換算部１４、判定部１６および表示制御部１８を含む。

入力部２０は、工作機械５０を操作するための操作盤により形成することができ、キーボードやスイッチ、タッチパネルを備え、加工プログラムの入力や選択をしたり、工作機械５０を操作したり、各種パラメータ、特に環境パラメータ２８を入力することができる。入力部２０は、また、時計２２、時間カウンタ２４およびリセット部２６を含む。タッチパネルは、表示部４０を構成する。

記憶部３０は、上記ＲＡＭ、ＲＯＭおよび電子データの格納装置から形成することができ、特に、基準保守時間３２、パラメータ対応表３４および保守要領３６を格納するための記憶領域を有している。

工作機械５０は、一例として、ウォータジェットレーザ加工機やマシニングセンタ、放電加工機等である。消耗品の保守（点検、清掃、調整、交換）を必要とする工作機械５０に付随する装置ユニットの一例として、図１には、純水供給装置５２、空気供給装置５４、加工液供給装置５６が示されている。然しながら、本発明はこれに限定されず他の装置ユニットまたは機器であってもよい。

純水供給装置５２は、プレフィルタや活性炭フィルタ等のフィルタで予め濾過した都市用水や水道水を、逆浸透膜装置で高度に濾過し、次いで、紫外線殺菌装置を通した後にイオン交換樹脂で更に不純物を除去して純水を生成する。イオン交換樹脂は、ろ過する水の硬度が高いほど、つまりカルシウムやマグネシウムのイオン濃度が高いほど劣化速度が高くなる。図４を参照すると、日本では３月〜９月に雨量が増えるため、川や湖の水の硬度が下がり、従って都市用水や水道水の硬度が低下するので、３月〜９月ではイオン交換樹脂の劣化速度が低下する。これに対して、欧州の都市用水や水道水は、一年を通して硬度が高い傾向にあり、イオン交換樹脂の劣化速度は、一年を通して高い状態が維持される。

空気供給装置５４のフィルタエレメントの目詰まり速度もまた空気に含まれる微粒子濃度によって変化する。図５を参照すると、クリーンルームの空気をろ過するフィルタエレメントの目詰まり速度を１００とすると、ニューヨークの場合は１２０％、シンガポールでは高温多湿の環境により錆やカビが発生し易く目詰まり速度が高く１５０％になり、塵埃の多い工場では更に高くなり１７０％となる。東京では錆やカビが発生し易くなる６月〜９月にフィルタエレメントの目詰まり速度が高くなる。

特に、マシニングセンタのような切削加工を行う工作機械では、水性のエマルジョンタイプの切削液または水溶性クーラントが高温多湿環境で腐敗し易くなる。図６を参照すると、シンガポールでは一年を通して概ね日本（東京）よりも腐敗し易く防腐剤を頻繁に投入しなければならない。また、日本（東京）でも、気温、湿度が高くなる６月〜９月にはシンガポールと同程度の頻度で防腐剤を投入しなければならない。

このように、こうしたイオン交換樹脂の劣化速度の相違、変化によって、イオン交換樹脂の寿命またはイオン交換樹脂を交換すべき時間である保守時間もまた修正、変更されなければならない。この点、環境の変化により劣化速度が変化する全ての消耗品について、個別に場所（地域）的、時間（季節）的に異なる保守時間を決定し、例えば消耗品管理システムの記憶部３０に入力するためには膨大な作業が必要となる。そこで、本発明では、こうした場所的、時間的な環境の変化による劣化速度の変化を考慮して消耗品の積算使用時間を修正し、それが基準保守時間を超えたときに、作業者に消耗品の保守時期の到来を報知するようにしている。

図２に示す消耗品管理フローチャートを参照すると、演算制御部１０が、記憶部３０から各消耗品について基準保守時間３２を読み込み、入力部２０から環境パラメータ２８を読み込む（ステップＳ１０）。基準保守時間３２は、工作機械５０の使用環境によらず予め決定されている消耗品の寿命であり、工作機械５０に付随する全ての装置ユニットに関連して工作機械５０の出荷時に記憶部３０に標準的に格納しておくことができる。環境パラメータ２８は、工作機械５０の使用環境によってオペレータが選択し、工作機械５０の操作盤のタッチパネルのような入力部２０から入力されるパラメータである。例えば、図４〜６では、工作機械５０が東京、欧州、シンガポール、ニューヨーク、塵埃の多い工場、クリーンルームで使用される場合の環境パラメータ２８が夫々(P1)、(P2)、(P3)、(P4)、(P5)、(P6)で示されている。

次に、演算制御部１０は、記憶部３０からパラメータ対応表３４を読み込み、該パラメータ対応表３４に基づいて消耗率変化パターンを生成する（ステップＳ１２）。パラメータ対応表３４には、工作機械５０の消耗品の保守が必要な各装置ユニットについて、工作機械５０の使用環境で変化する消耗率が環境パラメータ２８に関連して格納されている。例えば、図４のイオン交換樹脂の場合、欧州におけるイオン交換樹脂は、標準的な劣化速度に対して一年を通して３０％早く劣化することを示している。また、東京では、１月〜２月および１０月〜１２月では標準的な劣化速度に対して３０％速く劣化し、３月〜９月では標準的な劣化速度で劣化することを示している。

図５のフィルタエレメントの目詰まり速度の場合、塵埃の多い工場、シンガポール、ニューヨークでの使用は、クリーンルームでの使用に対して、フィルタエレメントが一年を通して夫々７０％、５０％、２０％速く目詰まりすることを示し、東京では、１月〜５月および１０月〜１２月ではクリーンルームでの使用に対して２０％速く目詰まりし、６月〜９月では５０％速く目詰まりすることを示している。また図５の加工液への防腐剤投入頻度の場合、シンガポールでは加工液は、標準的な劣化速度に対して一年を通して３０％早く劣化することを示している。また、東京では、１月〜５月および１０月〜１２月では標準的な劣化速度で劣化し、６月〜９月では標準的な劣化速度に対して３０％速く劣化することを示している。

このように、劣化速度や目詰まり速度、防腐剤の投入頻度が高くなれば、それだけ保守の時期を標準的な保持の時期よりも早くしなければならない。消耗率変化パターン生成部１２は消耗率の変化パターンを生成する（ステップＳ１２）。消耗率は、消耗品の標準的な或いは基準となる寿命に対する、消耗品の前回保守した日時から現時に至る積算使用時間で定義される。図４〜図６に示す劣化速度比率、目詰まり速度比率、防腐剤の投入頻度比率は、一年を通じて一定の割合で消耗品が消耗（劣化）するのか、或いは、月日によって変化するのかということを、基準となる消耗率に対する割合で示したものである。消耗率変化パターン生成部１２は記憶部３０から読み込んだパラメータ対応表３４に基づいて、各消耗品について消耗率の変化のパターンを生成する。消耗率の変化のパターンは、数式やテーブルの形式で生成することができる。

次に演算制御部１０は、入力部２０の時計２２および時間カウンタ２４から現在の日時および各消耗品の積算使用時間を読み込む（ステップＳ１４）。積算使用時間は、前回消耗品が保守されたときから現時に至る経過時間である。時間カウンタ２４に各消耗品について、前回保守した日時を記憶させておき、これを現在の日時から減じることで、各消耗品について積算使用時間を得ることができる。積算使用時間換算部１４は、現在の日時、および、各消耗品についての積算使用時間と消耗率変化パターンに基づいて換算積算使用時間を算出する（ステップＳ１６）。既述したように、消耗率変化パターンは、図４〜図６に示した劣化速度比、目詰まり速度比、防腐剤投入頻度比のような、基準消耗率に対する使用環境下における消耗率の変化を示している。ある使用環境下で消耗率が高くなるということは、それだけ早期に保守が必要となることを意味しており、これは積算使用時間が早く経過していることと等価であると言える。積算使用時間換算部は、積算使用時間に消耗率変化パターンを乗じることによって、換算積算使用時間を算出する（ステップＳ１６）。

次に、判定部１６は、各消耗品について、換算積算使用時間が基準保守時間を超過しているか否かを判定する（ステップＳ１８）。換算積算使用時間が基準保守時間を超過していない場合（ステップＳ１８でＮｏの場合）、プロセスはステップＳ１４に帰還し、現在の日時および各消耗品の積算使用時間を読み込む。

換算積算使用時間が基準保守時間を超過している場合（ステップＳ１８でＹｅｓの場合）、表示制御部１８は、オペレータに対する保守指令として保守メッセージ及び保守要領を表示部４０に表示する（ステップＳ２０）。図３に表示部４０に表示される保守メッセージ画面１００の一例を示す。保守メッセージ画面１００は、現在の日時を表示する領域１０２、オペレータに対するテキストメッセージを表示する領域１０４、基準保守時間、積算使用時間、換算積算使用時間、環境パラメータのような、今回保守すべき消耗品の使用状況を表示する領域１０６、当該消耗品の保守履歴を表示する領域１０８および消耗品の入手方法や保守方法のような保守要領を表示する領域１１０を含むことができる。

通常の操作では、保守メッセージ画面１００を表示部４０に表示することによって発せられる保守指令を見たオペレータは、消耗品の点検、清掃、調整、交換等の保守作業を行う（ステップＳ２２）。保守作業は、通常、工作機械５０または消耗品の保守が必要な装置ユニット５２〜５６を停止して行われる。保守作業が完了した後、オペレータがリセット部２６を通じて使用時間の積算をリセットする。リセット部２６は、例えば保守メッセージ画面１００に表示したリセットアイコンまたはリセット釦とすることができる。リセットが完了すると（ステップＳ２４でＹｅｓの場合）、停止していた工作機械５０または装置ユニットが再稼働される（ステップＳ２６）。

既述の実施形態では、消耗率変化パターンと積算使用時間から換算積算使用時間を演算し、換算積算使用時間が基準保守時間を超過しているか否かを判定して、保守メッセージ画面１００を表示している。然しながら、本発明は、これに限定されず、図７に示すように、基準保守時間を換算するようにしてもよい。つまり、基準保守時間に消耗率変化パターンの逆数を乗じて換算保守時間を求め、積算使用時間が換算保守時間を超過しているか否かを判定して、保守メッセージ画面１００を表示するようにしてもよい。この場合、積算使用時間換算部１４は、保守時間換算部によって置換される。

また、既述の実施形態では、環境パラメータは、工作機械５０の使用環境に応じて１つ選択されるように説明したが、複数の環境パラメータを選択するようにしてもよい。例えば、工作機械５０が東京で塵埃の多い工場で使用されるような場合には、環境パラメータ(P1)、(P5)を選択、入力するようにできる。

１２消耗率変化パターン生成部
１４積算使用時間換算部
１６判定部
２０入力部
２４時間カウンタ
２８環境パラメータ
３２基準保守時間
４０表示部
５０工作機械

Claims

工作機械の設置環境によって消耗率が変化する消耗品の保守管理を行う工作機械の消耗品管理システムにおいて、
設置環境ごとに決められた環境パラメータを入力するパラメータ入力部と、
前記各消耗品の使用開始からの使用時間を積算する時間カウンタと、
入力された環境パラメータに応じて前記各消耗品について予め記憶された消耗率の月日による変化を表した消耗率変化パターンを生成する消耗率変化パターン生成部と、
前記時間カウンタによる積算使用時間と、前記消耗率変化パターンと、現在時刻とに基づいて演算して求めた換算積算使用時間が基準保守時間を超えたか否か、或いは、前記時間カウンタによる積算使用時間が基準保守時間と、前記消耗率変化パターンと、現在時刻とに基づいて演算して求めた換算保守時間を超えたか否かを判定する判定部と、
換算積算使用時間が基準保守時間を超えたと判定されたとき、或いは、積算使用時間が換算保守時間を超えたと判定されたとき保守指令を表示する表示部と、
を具備することを特徴とした工作機械の消耗品管理システム。
前記環境パラメータは、工作機械の設置地域、設置場所の空調の度合い及びクリーン度合いに応じて選定される請求項１に記載の工作機械の消耗品管理システム。