JP6744342B2

JP6744342B2 - 工作機械の制御装置

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Publication number: JP6744342B2
Application number: JP2018023047A
Authority: JP
Inventors: 俊平田中
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2018-02-13
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2020-08-19
Anticipated expiration: 2038-02-13
Also published as: CN110165969A; DE102019000831A1; CN110165969B; JP2019139558A; US10666184B2; US20190253018A1

Description

本発明は、工作機械の制御装置に関する。

従来、工作機械の動作に障害が生じたとき、警告を出力する制御装置が知られている。工作機械に使用される電源またはモータ駆動装置に異常が生じたとき、制御装置は、警告を出力するとともに、異常が生じたときのデータを保存する。工作機械のオペレータは、保存されたデータをもとに、異常が電源側にあるのか、またはモータ駆動装置側にあるのかを判別する（特許文献１）。

より詳細な異常要因を特定するための構成として、異常診断装置を備える工作機械が知られている（特許文献２、および特許文献３）。特許文献２の構成では、工作機械とは別に異常診断装置が設けられている。異常診断装置は、オペレータによって入力された異常の症状を解析し、異常の要因を推定する。特許文献３の構成では、異常要因の詳細を表示する工作機械が提案されている。

特開２０１１−２０５７４０号公報

特開平０３−０８８０３４号公報

特開昭６０−１７９８９９号公報

しかし、特許文献１の構成では、異常の要因が電源側またはモータ駆動装置側のいずれ側にあるか判るが、異常の要因を特定するために、オペレータが各所を点検する必要がある。例えば、工作機械の周辺機器に異常が生じたとき、保存されたデータの中から異常値を選別して、さらにその異常値が生じる要因となる箇所をオペレータ自身が検討する。このため、オペレータは、警告の要因を特定するために多くの時間を要するという課題があった。

また、特許文献２の構成では、異常の要因が異常診断装置によって解析されるが、オペレータが、異常診断装置へ異常症状を入力する手間が生じる。特許文献３の構成では、異常の詳細は表示されるが、異常の要因を自動で解析する機能は備えられていない。

本発明は、警告の要因を容易に特定することが可能な工作機械の制御装置を提供することを目的とする。

（１）本発明の工作機械の制御装置（例えば、後述の制御装置１００）は、前記工作機械および／または前記工作機械の周辺機器（例えば、後述の交流電源１２０、またはモータ１６０）の作動状態を示す複数の諸量を取得するセンサ（例えば、後述の電源監視部１７０）と、前記工作機械および／または前記工作機械の作動状態について、複数の要因が推定され得る異常を検出し、前記異常を示す信号および前記異常を検出したときのセンサ諸量を出力する、異常検出部（例えば、後述の電源異常検出部１８０）と、前記センサ諸量のうち、前記異常に関わる諸量を自動的に選択し、前記異常の要因を自動的に診断する診断部（例えば、後述の異常診断部１９５）と、を備えることを特徴とする。

（２）（１）の前記工作機械の制御装置は、制御部（例えば、後述の制御部１９０）と、表示部（例えば、後述の表示部３００）と、記憶部（例えば、後述の記憶部１９７）をさらに備え、前記表示部の表示画面には、前記異常の名称、前記異常の要因、および前記異常に関わる諸量が表示されてもよい。前記記憶部には、前記異常の名称、前記異常の要因、および前記異常に関わる諸量を記憶させてもよい。

（３）（２）の工作機械の制御装置において、前記異常検出部は、前記異常の要因が解消されて通常運転が可能と判定したとき、前記異常が無いことを示す信号を前記制御部へ出力し、前記制御部は、前記表示画面を通常の操作画面に戻し、前記工作機械および／またはその周辺機器の運転を再開し、また、前記記憶部から前記異常が生じたことを履歴として参照し、前記表示画面に表示可能としてもよい。

（４）（２）の工作機械の制御装置において、前記異常検出部は、前記異常の要因が解消されて復旧可能と判定したとき、前記異常が無いことを示す信号を前記制御部へ出力し、前記制御部は、前記表示画面に前記異常が生じたことを示す履歴を表示してもよい。

本発明によれば、警告の要因を容易に特定することが可能な工作機械の制御装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る制御装置の機能ブロック図である。本発明の一実施形態に係る異常要因を特定するためのシーケンスを示すフローチャートである。本発明の一実施形態に係る表示部の表示画面を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、制御装置１００の機能ブロック図である。整流器１３０は、交流電源１２０からの交流を直流に変換する。逆変換器１４０は、整流器１３０からの直流を交流に変換し、モータ１６０へ供給する。整流器１３０と逆変換器１４０との間には、ノイズを除去するための平滑コンデンサ１５０が設けられる。

電源監視部１７０は、整流器１３０へ入力される諸量、すなわち電圧、電流、周波数、および平滑コンデンサ１５０の電圧を検出する。検出された諸量は、電源異常検出部１８０および制御部１９０に伝達される。制御部１９０に設けられたメモリ（図示せず）には、電源監視部１７０から伝達される諸量が常時記録される。制御部１９０に設けられた記憶部１９７は、たとえば不揮発性メモリを有し、電源異常検出部１８０が検出した異常状態および、異常が検出された際の諸量を記憶する。制御部１９０は、以下に詳述するような、異常を診断する異常診断部１９５、および表示部３００を備える。

図２は、本発明の一実施形態に係る、異常要因を特定するためのシーケンスを示すフローチャートである。図２に示される処理は、電源異常検出部１８０および制御部１９０において行われる。ステップＳ２１０〜Ｓ２４６の処理では、諸量にもとづいて工作機の動作の異常の有無が判断され、判断の結果に応じて表示画面の遷移の要否が決定される。

ステップＳ２１０において、電源監視部１７０（図１参照）において検出された諸量が取得される。諸量とは、例えば交流電源１２０（図１参照）の電圧、電流、周波数、平滑コンデンサ１５０の電圧、およびモータ１６０の速度、加速度を含む、工作機械の周辺機器の電圧および／または電流の情報である。

諸量が取得されると、ステップＳ２１４において、諸量が正常範囲内にあるか否かが判定される。正常範囲とは、制御装置１００（図１参照）が正常に動作するための数値の範囲である。諸量が正常範囲内にあるとき、ステップＳ２１８において、異常がないと判定される。

ステップＳ２１４において、諸量が正常範囲内にないと判定されると、処理はステップＳ２２２へ移行する。ステップＳ２２２において、異常があると判定されると、電源異常検出部１８０（図１参照）は、異常診断部１９５（図１参照）へ、異常を示す信号を送信する。

異常診断部１９５は、異常を示す信号を受信すると、ステップＳ２２６における異常要因を特定するための繰り返し処理を実行する。異常要因特定ループでは、ｍ種類（ｍは正の整数）の諸量が、異常要因を満たすか否か、すなわち諸量が正常範囲内にあるか否かが判定される。ｍの値は、電源監視部１７０が検出する諸量の種類の数によって定められる。

異常要因を満たすと判定されると、ステップＳ２３４において、異常要因が制御部１９０（図１参照）へ送信される。異常要因が制御部１９０へ送信されると、ステップＳ２４６において、制御部１９０は、表示画面を図３に示されるような警告画面へ遷移させる。

ステップＳ２２６における異常要因特定ループの処理が終了すると、ステップＳ２３８において、異常要因が制御部１９０へ送信されたか否か判定される。ステップＳ２３８において、異常要因が送信されなかったと判定されると、ステップＳ２４２の処理が行われる。

ステップＳ２４２において、異常要因が特定されなかったことを示す信号が制御部１９０（図１参照）へ送信される。ステップＳ２４６において、制御部１９０は、表示部３００の表示画面を警告画面に遷移するとともに、異常要因が特定できなかったことを表示する。

図３は、表示部３００の表示画面を示す図である。表示部３００は、警告領域３１０、数値表示領域３２０、グラフ表示領域３３０を備える。

警告領域３１０には、異常の名称、推定される異常要因、およびガイダンスが表示される。異常の名称は、例えば「Ｘ軸：ＰＳ入力電源異常」など、異常の現象を端的に示す。推定される異常要因は、異常診断部１９５（図１参照）において推定された複数の異常要因、例えば「１．ＰＳ、ＳＶ、またはＳＰの不良」、「２．入力電源異常」、および「３．ＭＣＣまたはケーブル不良」など、推定される異常要因を示す。ガイダンスは、例えば「電源が供給されていません」および「動力ケーブル、電圧検出ケーブル、または入力電源の不良です」など、より具体的な対処を促すメッセージである。

数値表示領域３２０には、異常が発生したときの諸量が表示される。諸量とは、前述のとおり、例えば電源１２０（図１参照）の電圧、電流、および周波数である。また、グラフ表示領域３３０には、数値表示領域３２０に表示された諸量に基づいて可視化されたグラフが表示される。オペレータは、グラフと推定要因とを照らし合わせて、異常が発生している箇所を特定することが出来る。また、オペレータは、制御部１９０（図１参照）のメモリ（図示せず）に記録される諸量の履歴を参照して、諸量の変化を追跡することも可能である。

オペレータが、表示部３００のガイダンスに基づいて異常の要因を解消すると、電源監視部１７０（図１参照）において検出される諸量は通常の値に戻る。電源異常検出部１８０（図１参照）は、諸量が通常の値に戻ったことを検知すると、異常がないことを示す信号を制御部１９０へ送信する。

制御部１９０は、異常がないことを示す信号を受信すると、復旧可能と判定し、表示部３００の表示画面を通常の操作画面に戻す。例えば、制御部１９０は、異常がないことを示す信号を受信すると、警告表示を解除し、過去に異常が生じたことを示す履歴を、表示部３００の所定の領域に表示する。また、このとき、警告表示を解除するだけではなく、異常要因の種類に応じて、制御部１９０は、工作機および／またはその周辺機器を自動で運転再開させてもよい。例えば、異常の種類が、部品の交換等の手動でのメンテナンスが不要な軽微な異常であった場合、自動で運転再開させてもよい。

本実施形態の構成によれば、以下の効果を奏する。
制御装置１００は、ｍ種類の諸量から異常に関わる諸量を自動的に選択することによって、異常の要因を自動的に診断する。すなわち、制御装置１００は、工作機の動作に異常が生じたとき、異常要因特定ループにおいて、ｍ種類の値に関して自動的に判定することによって、異常の要因を特定する。これにより、オペレータが手動で異常要因を特定する必要がなくなるため保守性が向上する。

なお、本実施形態において、電源監視部１７０は、交流電源１２０および平滑コンデンサ１５０の諸量を検出するが、モータ１６０の速度および加速度を含む、工作機械の周辺機器の電圧および／または電流の諸量を検出してもよい。

１００制御装置
１２０交流電源（周辺機器）
１６０モータ（周辺機器）
１７０電源監視部（センサ）
１８０電源異常検出部（検出部）
１９０制御部
１９５異常診断部
１９７記憶部
３００表示部

Claims

工作機械の制御装置であって、
前記工作機械および／または前記周辺機器を作動させるための電源の電圧、電流及び周波数の状態を示す複数の諸量を取得するセンサと、
前記工作機械および／または前記工作機械の作動状態について、複数の要因が推定される得る異常を検出し、前記異常を示す信号および前記異常を検出したときのセンサ諸量を出力する、異常検出部と、
前記センサ諸量のうち、前記異常に関わる諸量を自動的に選択し、該選択された複数の異常に関わる諸量に基づいて推定された複数の前記異常の要因を自動的に診断する診断部と、を備える工作機械の制御装置。
前記工作機械の制御装置は、制御部と、表示部と、記憶部と、をさらに備え、
前記表示部の表示画面には、前記異常の名称、前記異常の要因、および前記異常に関わる諸量が表示され、前記記憶部には、前記異常の名称、前記異常の要因、および前記異常に関わる諸量が記憶される、請求項１に記載の工作機械の制御装置。
前記異常検出部は、前記異常の要因が解消されて通常運転が可能と判定したとき、前記異常が無いことを示す信号を前記制御部へ出力し、
前記制御部は、前記表示画面を通常の操作画面に戻し、工作機械および／またはその周辺機器の運転を再開し、また、前記記憶部から前記異常が生じたことを履歴として参照し、前記表示画面に表示可能とする、請求項２に記載の工作機械の制御装置。
前記異常検出部は、前記異常の要因が解消されて復旧可能と判定したとき、前記異常が無いことを示す信号を前記制御部へ出力し、
前記制御部は、前記表示画面に前記異常が生じたことを示す履歴を表示する、請求項２に記載の工作機械の制御装置。