JPH06110538A - コンピュータ制御機器のリモート診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 数値制御装置等のコンピュータ制御機器に対
し、常時コンピュータによる予防保守診断を実行して未
然に故障の発生を防止することを図ったコンピュータ制
御機器のリモート診断装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 通信回線１６を介して自己の状態情報を送出
できるＣＮＣ工作機械１１ａ〜１１ｎ，１２ａ〜１２ｎ
と、これらＣＮＣ工作機械に通信回線１６を介して接続
され、定期的にＣＮＣ工作機械に関する状態情報を収集
し、かつ、分析する診断用コンピュータ２２とを備え
る。こうした構成により、診断用コンピュータ２２は、
通信回線１６を介してＣＮＣ工作機械に関する状態情報
を定期的に収集し、かつ、分析して予防保守のための診
断を行い、この診断結果をＣＮＣ工作機械に反映させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコンピュータ制御機器に
対し遠隔地から予防保守のための診断を行うコンピュー
タ制御機器のリモート診断装置に関し、特に数値制御工
作機械やＦＡ（Factory Automation) 機器の診断情報や
制御情報を遠隔地にある診断コンピュータに定期的に転
送して、この診断コンピュータによってこれらの機器の
予防保守診断を行うコンピュータ制御機器のリモート診
断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンピュータ制御された数値制御
工作機械を遠隔地で故障診断するために、図６に示すよ
うに、工作機械１０１に接続された数値制御装置ＣＮＣ
（Computerized Numerical Controller)１０２を、電話
回線用モデム１０３，１０５および電話回線１０４を介
して、故障診断を行うコンピュータ１０６に接続した診
断システムがあった。

【０００３】こうした診断システムでは、工作機械１０
１に故障が発生すると、工場側のオペレータが保守側に
その旨の連絡をし、保守側では、コンピュータ１０６を
電話回線１０４を介して数値制御装置１０２に接続し、
診断情報や制御情報を収集して故障診断を行うようにし
ていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の診断シ
ステムでは、故障が発生したときに初めて、コンピュー
タ１０６が診断情報や制御情報を収集して故障診断を行
うが、故障が発生しない限りはコンピュータ１０６は故
障診断を実行せず、工作機械１０１の故障発生前の保守
はオペレータに頼っていた。

【０００５】そのため、従来の工作機械の保守作業にお
いて、オペレータの判断ミス、誤認、あるいは作業ミス
が生じることがあり得、そうした場合に、故障が発生
し、工作機械の作動を停止させねばならなかったり、故
障箇所以外の他の部位にまで影響が及んでしまったりす
る可能性があった。

【０００６】また、現場の保守作業では、その場で判明
した診断情報や制御情報に対し、必ずしも正しく対応し
きれないという問題もあった。本発明はこのような点に
鑑みてなされたものであり、数値制御装置等のコンピュ
ータ制御機器に対し、常時コンピュータによる予防保守
診断を実行して未然に故障の発生を防止することを図っ
たコンピュータ制御機器のリモート診断装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、通信回線を介して自己の状態情報を送出
できるコンピュータ制御機器と、コンピュータ制御機器
に通信回線を介して接続され、定期的にコンピュータ制
御機器に関する状態情報を収集し、かつ、分析して予防
保守のための診断を行う診断用コンピュータとを有する
ことを特徴とするコンピュータ制御機器のリモート診断
装置を、提供する。

【０００８】

【作用】こうした構成により、診断用コンピュータは、
通信回線を介してコンピュータ制御機器に関する状態情
報を定期的に収集し、かつ、分析して予防保守のための
診断を行い、この診断結果をコンピュータ制御機器に反
映させる。これにより、コンピュータ制御機器に発生す
る故障を未然に防止することが可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は数値制御工作機械のリモート診断装置のブ
ロック図である。すなわち、工場側１には、複数の工作
機械１１ａ〜１１ｎが設置され、これらの工作機械１１
ａ〜１１ｎには数値制御装置（ＣＮＣ）１２ａ〜１２ｎ
がそれぞれ接続されている。数値制御装置１２ａ〜１２
ｎの内部構成に関しては図２を参照して後述する。

【００１０】数値制御装置１２ａ〜１２ｎには、無線ア
ダプタ１３ａ〜１３ｎがケーブルを介してそれぞれ接続
され、両者間でＲＳ−２３２Ｃインタフェースによって
データ転送が行われる。無線アダプタ１３ａ〜１３ｎは
数値制御装置１２ａ〜１２ｎの近傍に設置され、子機と
して使用される。これらの子機と無線交信する親機とし
て無線アダプタ１４が１台、例えば工場内の少し離れた
事務室等に設置される。子機は親機１台に対し、例えば
２０台設置が可能である。無線アダプタ１３ａ〜１３ｎ
および無線アダプタ１４の内部構成に関しては、図３を
参照して後述する。

【００１１】無線アダプタ１４には電話回線用モデム１
５がケーブルを介して接続され、両者の間でＲＳ−２３
２Ｃインタフェースによってデータ転送が行われる。電
話回線用モデム１５は、アナログ電話回線網１６を介し
て保守側２の電話回線用モデム２１に接続される。電話
回線用モデム１５，２１は自動発着信機能を備えたもの
を用いる。

【００１２】保守側２には、故障診断、予防保守、保守
図面検索等を実行するコンピュータ２２が設置され、こ
のコンピュータ２２にＲＳ−２３２Ｃインタフェースに
よって電話回線用モデム２１が接続される。コンピュー
タ２２はパーソナルコンピュータからなり、通信用のポ
ート部を備えている。

【００１３】保守側２には複数の工場側が接続され得る
が、図１では１つの工場のみの接続を図示する。また、
工場側１と保守側２とは、アナログ電話回線網１６を介
して接続されているが、デジタル回線網を介して接続さ
れてもよく、その場合には電話回線用モデムの代わりに
ＩＳＤＮアダプタが使用される。

【００１４】図２は、上記数値制御装置１２ａ〜１２ｎ
の内部構成を説明するブロック図である。それらは同一
の構成であり、その１つを代表して説明する。図におい
て、３０は数値制御装置（ＣＮＣ）を示し、３１は数値
制御装置３０の制御を行うプロセッサである。３２はシ
ステムプログラムが格納されたＲＯＭ、３３はシステム
プログラムがローディングされるとともに、他のデータ
を格納するＲＡＭである。３８は操作キー、３９は表示
装置、３４はバッテリでバックアップされて不揮発性メ
モリを構成するＣＭＯＳメモリである。４１〜４５は軸
制御回路であり、各軸の位置制御を行う。５１〜５５は
サーボアンプであり、工作機械に設けられたサーボモー
タ６１〜６５を駆動する。

【００１５】３５は通信用ポートであり、無線アダプタ
に接続され、保守側２のコンピュータ２２との信号の入
出力を行う。３６は数値制御装置３０に内蔵されたＰＭ
Ｃ（Programmable Machine Controller)であり、ラダー
形式で作成されたシーケンスプログラムで機械側を制御
する。３７はＩ／Ｏユニットであり、機械側の強電盤あ
るいは操作盤との間の入出力のインタフェースである。

【００１６】図３は図１に示した無線アダプタ１３ａ〜
１３ｎ，１４の内部構成を説明するブロック図である。
それらは同一の構成であり、その１つを代表して説明す
る。すなわち、無線アダプタ７０は、４００ＭＨｚ帯を
使用する出力１０ｍＷ以下の構内小電力無線機であり、
ＩＤコードにより交信相手局を選択できる機能を有して
いる。

【００１７】図中、７１は送受信機であり、送受信用ア
ンテナ７５に接続される。７２は、送受信機７１に接続
されて、デジタル信号の周波数変調・復調を行うＦＳＫ
（Frequency Shift Keying) モデムである。７３は、送
受信機７１およびＦＳＫモデム７２に接続され、通信制
御を行う通信制御部である。７４は外部の数値制御装置
または電話回線用モデム１５とのインタフェース部であ
り、インテリジェントを有し、この無線アダプタ７０が
無線アダプタ１４であるときは、コンピュータ２２から
の選択コマンド（上記ＩＤコードを含む）を解釈し、無
線交信相手局の選択を行い、また、電話回線用モデム１
５に対し、回線呼び出しシーケンスを実行する。

【００１８】つぎに、以上のように構成される数値制御
工作機械のリモート診断装置の動作を説明する。本リモ
ート診断装置には、ＣＮＣ工作機械（以下、数値制御装
置が接続された工作機械を「ＣＮＣ工作機械」という）
に障害が発生したときに故障診断を行う場合と、定期的
にＣＮＣ工作機械の状態情報を収集・分析して予防保守
を行う場合と、さらに、保守図面の検索を行う場合とが
ある。これらの実行手順に関しては後述するが、こうし
た故障診断、予防保守、および保守図面検索を行うため
に、あるいは行なった後の結果をＣＮＣ工作機械に反映
させるために、本リモート診断装置は下記の機能を備え
る。これらの機能は、後述のようにＣＮＣ工作機械とコ
ンピュータ２２との間の通信が確立されたときに実行さ
れる。なお、下記において、「出力」とは数値制御装置
１２ａ〜１２ｎからコンピュータ２２へ、「入力」とは
コンピュータ２２から数値制御装置１２ａ〜１２ｎへ、
データを送ることを意味する。

【００１９】１）主に工作機械や周辺機器の故障診断に
有用なデータであるＰＭＣデータの入力 ２）ＰＭＣデータの出力 ３）ＰＭＣラダーのタイトル情報（図番、版数）の出力 ４）ＰＭＣプログラムの出力 ５）各種パラメータの入力 ６）各種パラメータの出力 ７）数値制御装置に実装されているハードウエアである
プリント板の機能や機能強化状況等の情報の出力 ８）パートプログラムの入力 ９）パートプログラムの出力 １０）全パートプログラムの出力 １１）異常内容を示すアラーム情報の出力 １２）故障診断に直接有用なデータであるダイアグノー
ズの出力 １３）全パラメータの出力 １４）ピッチ誤差データの入力 １５）ピッチ誤差データの出力 １６）モーダル情報の出力 １７）送り実速度の出力 １８）カスタムマクロ変数の入力 １９）カスタムマクロ変数の出力 ２０）工具オフセットデータの入力 ２１）工具オフセットデータの出力 ２２）工具寿命管理データの出力 ２３）ＣＲＴ画面情報の出力 ２４）ＰＭＣ、ＣＮＣ画面表示切り換え ２５）ダイレクトアドレスで指定するメモリ内容の入力 ２６）メモリ内容の出力 ２７）診断コンピュータからＣＮＣ工作機械のオペレー
タへ送られたメッセージの表示 ２８）複数パートプログラムの中から指定プログラムの
サーチ ２９）現在実行中のパートプログラムのプログラム番号
の出力 ３０）現在実行中のパートプログラムのシーケンス番号
の出力 ３１）工作機械の各軸の現在位置の出力 ３２）工作機械の各軸の絶対位置の出力 ３３）スキップ位置の出力 ３４）サーボ遅れ量の出力 ３５）加減速遅れ量の出力 ３６）Ａ／Ｄ変換データの出力 ３７）各種ステータスの出力 ３８）ファイル関連機能 ３９）全パートプログラムの削除 ４０）全パラメータの入力 ４１）プログラムのディレクトリ表示 ４２）指定プログラムの削除 ４３）オプションパラメータの入力 ４４）オプションパラメータの出力 上記の出力に要する通信時間は、例えば、プリント板情
報で１８秒、９インチＣＲＴ画面情報で２分５８秒、１
０ｍのパートプログラムで３８秒、全パラメータで４分
５秒である。

【００２０】なお、上記機能の中には、故障診断、予防
保守、および保守図面検索に関連しないものも含まれる
が、それは、本リモート診断装置を利用することによ
り、離れた所にある保守側と工場側との間で容易に情報
がやり取りできるために、便乗したものである。

【００２１】図４は、ＣＮＣ工作機械に障害が発生した
ときに実行される故障診断の手順を示すフローチャート
である。このフローチャートに従って、本リモート診断
装置で実行される故障診断の方法を説明する。図の左に
保守側２で行われる手順を示し、右に工場側１で行われ
る手順を示す。図中、Ｓに続く数字はステップ番号を示
す。

【００２２】〔Ｓ１〕工場側１で稼働中の工作機械、例
えば図１の工作機械１１ａに障害が発生し、オペレータ
によって発見されたとする。 〔Ｓ２〕オペレータは保守側２へ、障害の発生した工作
機械１１ａまたは数値制御装置１２ａの識別番号と、そ
の数値制御装置１２ａが接続可能な電話番号とを連絡す
る。そして、その電話番号の回線が事務所等の通常の電
話として使われている場合には、回線を本リモート診断
装置側に切り換える。

【００２３】〔Ｓ３〕保守側２では、連絡された識別番
号と電話番号とをコンピュータ２２へ入力する。 〔Ｓ４〕コンピュータ２２は自動呼出ソフトを起動し、
電話回線用モデム２１を介して、上記電話番号に基づく
オフフックやダイヤリングのシーケンスを実行して、電
話回線１６を工場側１の電話回線用モデム１５に接続
し、さらに、無線アダプタ１４に選択コマンドを送り、
上記識別番号に基づき、無線アダプタ１３ａとの無線接
続を行う。電話回線用モデム１５は自動着信機能を備え
ているので、コンピュータ２２は数値制御装置１２ａ
に、途中で全く人手を経ずに接続される。

【００２４】〔Ｓ５〕コンピュータ２２と数値制御装置
１２ａとの通信が開始される。 〔Ｓ６〕コンピュータ２２の診断用ソフトが起動し、数
値制御装置１２ａからコンピュータ２２に、主に、パー
トプログラム、サーボ情報、アラーム情報、パラメータ
等の数値制御装置関連のデータや、ＰＭＣ入出力情報
（ＤＩ／ＤＯ）、レジスタ情報、ラダープログラム等の
工作機械関連のデータが送信される。

【００２５】〔Ｓ７〕収集されたデータに基づき、障害
の原因を究明する。この究明は、コンピュータ２２の表
示装置に表示されたデータに基づき、保守要員によって
行われる場合と、コンピュータ２２の診断用ソフトによ
って自動的に行われる場合とがある。なお、後者の自動
診断の場合には、推論エンジンとデータベースとからな
るエキスパートシステム等の使用が必要となる。

【００２６】〔Ｓ８〕障害の原因が特定されたとき、保
守要員がＣＮＣ工作機械の近くにいるオペレータに、そ
の原因を除去するための指示を連絡する。あるいは、原
因次第では（パートプログラム、パラメータ等の単純な
設定ミス等）、コンピュータ２２から数値制御装置１２
ａへ正しいデータを、上記４４項目の内の入力機能によ
り直接送る。

【００２７】〔Ｓ９〕ステップＳ８で連絡された指示ま
たは正しいデータの入力により、工作機械１１ａの障害
が修復される。 〔Ｓ１０〕コンピュータ２２は、電話回線の接続を切断
するコマンドを電話回線用モデム２１へ発行する。

【００２８】〔Ｓ１１〕電話回線用モデム２１は回線接
続を切断する。 上記の故障診断の手順では、はじめに、故障の発生をオ
ペレータが発見し、保守側２に連絡するが、この他の方
法として、工作機械の故障の発生を数値制御装置が自動
的に発見し、子機の無線アダプタを経由して親機の無線
アダプタ１４に連絡し、無線アダプタ１４は、電話回線
用モデム１５に対し、回線呼び出しシーケンスを実行し
て電話回線の接続を行い、コンピュータ２２と数値制御
装置とを接続するようにしてもよい。この場合には、オ
ペレータがＣＮＣ工作機械の傍に居なくとも、ＣＮＣ工
作機械に故障が発生したときに対応できる。

【００２９】つぎに、本リモート診断装置が行う、本発
明に係る定期的なＣＮＣ工作機械の予防保守について、
図５を参照して説明する。図５は、ＣＮＣ工作機械の定
期的な予防保守の手順を示すフローチャートである。図
の左に保守側２で行われる手順を示し、右に工場側１で
行われる手順を示す。図中、Ｓに続く数字はステップ番
号を示す。

【００３０】〔Ｓ２１〕コンピュータ２２が、今回、予
防保守を行うべきＣＮＣ工作機械を選択する。この選択
は予防保守すべき全ＣＮＣ工作機械に対し順番に行われ
る。また、このステップの実行は定期的に（例えば１回
／日〜１回／週）に行われる。なお、このステップの実
行は、コンピュータ２２によって自動的に行われるが、
このステップに代わって、オペレータが定期的に選択を
して、コンピュータ２２にＣＮＣ工作機械の識別番号等
を指令するようにしてもよい。

【００３１】〔Ｓ２２〕選択されたＣＮＣ工作機械の識
別番号と、そのＣＮＣ工作機械が接続可能な電話番号と
を基に、上記ステップＳ４と同様に、コンピュータ２２
は自動呼出ソフトを起動し、電話回線１６を工場側１の
電話回線用モデム１５に接続し、さらに、無線アダプタ
１４に対し、対応する子機の無線アダプタを無線接続す
る。

【００３２】〔Ｓ２３〕コンピュータ２２と、選択され
たＣＮＣ工作機械との通信が開始される。 〔Ｓ２４〕コンピュータ２２の予防保守診断ソフトが起
動し、選択された稼働中のＣＮＣ工作機械からコンピュ
ータ２２に、予防保守データとして、主に、サーボモー
タの電流値、スピンドルモータの電流値、バッテリアラ
ーム信号、ＰＭＣ経由で読み取られる工作機械側の状態
信号等が送信される。

【００３３】〔Ｓ２５〕収集されたデータに基づき、コ
ンピュータ２２は、予防保守診断ソフトによって自動的
に予防診断を行う。すなわち、スピンドルモータやサー
ボモータの電流値を定期的に監視することにより行われ
る工具寿命の管理、サーボモータの電流値を定期的に監
視することにより行われる送り機構の劣化診断、ＡＥ
（Acoustic Emission)センサ信号をＰＭＣの入力装置
（ＤＩ）に入力することによる切削工具の寿命予知、振
動計測からの信号をＰＭＣの入力装置（ＤＩ）に入力す
ることによる切削工具の寿命予知、油圧タンク液面量の
監視、空気圧装置（潤滑機器、制御機器、アクチュエー
タ等）の潤滑油滴下量の管理等の予防診断を行う。

【００３４】〔Ｓ２６〕ステップＳ２５の予防診断の結
果、選択されたＣＮＣ工作機械に異常が発見されたとき
はステップＳ２７へ進み、一方、正常であったときはス
テップＳ２９へ進む。

【００３５】〔Ｓ２７〕保守要員がＣＮＣ工作機械の近
くにいるオペレータに、その原因を除去するための指示
を連絡する。 〔Ｓ２８〕ステップＳ２７で連絡された指示により、オ
ペレータは、選択されたＣＮＣ工作機械の障害を修復す
る。

【００３６】〔Ｓ２９〕コンピュータ２２は、電話回線
の接続を切断するコマンドを電話回線用モデム２１へ発
行する。 〔Ｓ３０〕電話回線用モデム２１は回線接続を切断す
る。

【００３７】以上のように、定期的に各ＣＮＣ工作機械
に対し予防保守診断を行い、異常が発見されると直ちに
修復するようにしているので、ＣＮＣ工作機械が大きな
故障に至る可能性が減少し、ＣＮＣ工作機械の稼働率を
高めることができる。

【００３８】最後に、本リモート診断装置が行う保守図
面の検索について説明する。まず、予め保守側２には工
作機械１１ａ〜１１ｎに用いられるＰＭＣラダープログ
ラムが全て保管され、図番および版数によって管理され
る。また、それらのプログラム作成・変更の履歴情報
が、やはり全て保管され、図番および版数によって管理
される。図番はラダープログラム毎に付された識別符号
であり、版数は同一図番内で、ラダープログラム変更毎
に付された識別符号である。こうしたＰＭＣラダープロ
グラムおよび履歴情報は、故障診断や予防保守に必要な
情報であるが、非常に多量な情報であるため、検索に時
間がかかる。そこで、これらを光ディスクに格納し、図
番および版数によって読み出せるようにする。

【００３９】故障診断や予防保守の際、コンピュータ２
２は、数値制御装置からＰＭＣラダープログラムの図番
および版数を読み取る。そして、光ディスクに格納され
たＰＭＣラダープログラムおよび履歴情報を、図番およ
び版数に基づき検索し、それらを表示装置に表示させ、
保守要員の閲覧に供すようにする。

【００４０】上記実施例では、数値制御工作機械に対す
るリモート診断を説明したが、本発明は、ＦＡ機器等に
対して適用してもよい。また、上記実施例では、数値制
御工作機械が複数設置されている場合で説明したが、本
発明は、単一の数値制御工作機械に対しても適用でき
る。

【００４１】さらに、上記実施例では、無線アダプタを
備えたリモート診断装置で説明したが、本発明は、こう
した無線アダプタを備えていないリモート診断装置にも
適用可能である。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、コンピ
ュータ制御機器を通信回線を介して診断用コンピュータ
に接続し、この診断用コンピュータによって定期的にコ
ンピュータ制御機器の予防保守のための診断を行うの
で、コンピュータ制御機器に発生する故障を未然に防止
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】数値制御工作機械のリモート診断装置のブロッ
ク図である。

【図２】数値制御装置の内部構成を説明するブロック図
である。

【図３】図１に示した無線アダプタの内部構成を説明す
るブロック図である。

【図４】ＣＮＣ工作機械に障害が発生したときに実行さ
れる故障診断の手順を示すフローチャートである。

【図５】ＣＮＣ工作機械の定期的な予防保守の手順を示
すフローチャートである。

【図６】従来の数値制御工作機械のリモート診断装置の
ブロック図である。

【符号の説明】

１ 工場側 １１ａ〜１１ｎ 工作機械 １２ａ〜１２ｎ 数値制御装置 １３ａ〜１３ｎ 無線アダプタ １４ 無線アダプタ １５ 電話回線用モデム １６ 電話回線 ２ 保守側 ２１ 電話回線用モデム ２２ コンピュータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンピュータ制御機器に対し遠隔地から
   予防保守のための診断を行うコンピュータ制御機器のリ
   モート診断装置において、 通信回線を介して自己の状態情報を送出できるコンピュ
   ータ制御機器と、 前記コンピュータ制御機器に通信回線を介して接続さ
   れ、定期的に前記コンピュータ制御機器に関する状態情
   報を収集し、かつ、分析して予防保守のための診断を行
   う診断用コンピュータと、 を有することを特徴とするコンピュータ制御機器のリモ
   ート診断装置。
2. 【請求項２】 前記診断用コンピュータは、さらに、前
   記コンピュータ制御機器の故障時に、前記コンピュータ
   制御機器に関する状態情報を収集および分析して故障診
   断を行うように構成したことを特徴とする請求項１記載
   のコンピュータ制御機器のリモート診断装置。
3. 【請求項３】 前記コンピュータ制御機器は、コンピュ
   ータ制御された数値制御工作機械またはＦＡ機器である
   ことを特徴とする請求項１記載のコンピュータ制御機器
   のリモート診断装置。