JPH06190694A - 加工機械群の故障診断システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】トランスファマシンやＦＭＳ等多数の加工機械
からなる加工機械群の故障診断を効率的に行えるように
する。 【構成】複数の加工機１，２に配置されているステーシ
ョンＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）を
トランスファマシン毎に配置した代表ＰＬＣにネットワ
ーク接続し、さらに、この代表ＰＬＣとＦＡワークステ
ーション２とをネットワーク接続する。代表ＰＬＣは、
常時、各ステーションＰＬＣで得られる状態情報をＦＡ
ワークステーション２内のメモリに書き込み、ＦＡワー
クステーション２は、その状態情報から加工機故障情報
を検出すると故障履歴データベースから読み出した故障
履歴情報に基づいて故障診断を行う。確定した故障項目
等の情報は故障履歴データベースに書き込まれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トランスファーマシン
群やＦＭＳ（Flexible Manufacturing System)等の機械
群に適用可能な故障診断システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＦＡ（Factory Automation) の技術革新
により、ＮＣ装置，トランスファーマシン，ＦＭＳ等の
加工機械群の複雑化、自動化はますます進んでいるが、
一方では、これらの故障診断を人間に委ねることは非常
に困難かあるいは大規模システムではほとんど不可能な
状態になっているために、高度で効率的な故障診断方法
が求められるようになってきている。従来は、ＮＣ装置
等の単一の加工機械の故障診断支援装置について各種の
ものが提案されている（特開平３−７８６２３号、特開
平３−８１８０４号等）。これらの方法は、予め単一の
加工機械毎に診断プログラムを用意しておき、このプロ
グラムを使用して故障の発生した加工機械毎に故障診断
を行うものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
故障診断装置は、単一の装置の故障診断を行うための支
援ツールとしては有効であるが、複数の加工機械を使用
するトランスファーマシン群やＦＭＳ等、被制御対象の
数が極めて多くまたセンサ類等の数も多数となる、規模
の非常に大きなシステムには、従来の故障診断装置では
極めて不十分である。たとえば、このようなシステムに
は一つのタンクから冷却液を各加工機械に対して配管す
るクーラント装置や油圧装置用の油を供給する油圧源供
給装置が使用されることが多いが、このような装置に故
障が発生すると、単一の加工機械毎に診断を行う上記の
診断装置では故障診断がほとんど不可能となってくる。
したがって、トランスファーマシン群等の加工機械群の
故障診断は、各加工機械に設けられた診断装置の出力結
果を手掛かりに、作業者が勘によって行っていた。その
ため、故障診断の効率が極めて悪く、故障時には長時間
にわたって全体のシステムを停止しなければならない可
能性もあった。

【０００４】本発明の目的は、トランスファーマシン等
の加工機械群を使用した比較的規模の大きなシステムに
対して故障診断を効率的に行うことのできる故障診断シ
ステムを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の加工機
の各々に設けられ該加工機の状態検出と駆動制御を行う
加工機制御部と、これらの加工機制御部とネットワーク
接続される中央制御部とを備え、前記中央制御部は、前
記ネットワークを介して各加工機制御部で検出された加
工機の状態情報を収集する加工機情報収集手段と、各加
工機毎に過去の故障内容の履歴を故障履歴として記憶す
る故障履歴データベースと、前記状態情報に加工機故障
情報が含まれている時にその故障情報に対応する故障履
歴情報を前記故障履歴データベースから読み出す手段
と、前記故障履歴データベースから読み出した故障履歴
情報に基づいて故障診断を行う故障診断手段と、故障診
断後に確定した故障内容を前記故障履歴データベースに
記憶する手段と、を備えることを特徴としている。

【０００６】また、前記故障診断手段は、前記故障履歴
データベースから読み出した故障履歴情報に基づいて、
加工機故障情報毎に、過去の故障発生間隔を表示する手
段を含むことを特徴とする。

【０００７】また、前記故障診断手段は、診断の結果得
られた予測故障項目が複数個の場合にそれらの予測故障
項目を、前記故障履歴データベースから読み出した故障
履歴情報に基づいて、過去の履歴において修復時間の長
くかかったものから順に表示する手段を含むことを特徴
とする。

【０００８】

【作用】各加工機の状態検出と駆動制御を行う制御部を
加工機制御部とし、この加工機制御部に一つの中央制御
部がネットワーク接続されることによって、中央制御部
において各加工機制御部で検出される加工機の状態情報
が管理される。そして、その状態情報に加工機故障情報
が含まれていることが検出されると、中央制御部は故障
履歴データベースに記憶されている各加工機毎の故障履
歴情報に基づいて故障診断を行う。故障履歴情報へのア
プローチは、故障原因を探りだすのに統計学的手法を利
用出来る有効な方法である。特に、トランスファーマシ
ン群等の大規模な機械システムにおいては最終的な故障
項目を確定するのに極めて有用な支援データを提供す
る。本発明では、ネットワーク接続された中央制御部に
おいて一元的に各加工機制御部で検出した状態情報を管
理しており、この情報の中に故障情報が発生すると直ち
にその故障情報に対応する故障履歴情報を故障履歴デー
タベースから読み出して、その故障履歴情報に基づいて
故障診断を行うようにしている。そして、最終的に確定
した故障項目は新たに故障履歴として故障履歴データベ
ースに加えられる。

【０００９】また、故障診断手段は、オペレータが最終
的な故障項目を確定するのを支援するために、表示態様
を工夫する手段を含んでいる。たとえば、過去の故障発
生の間隔を表示する手段を含み、また、予測故障項目が
複数個ある場合に、それらの予測故障項目を、過去の履
歴において修復時間の長くかかったものから順に表示す
る手段を含んでいる。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明に係る故障診断システムが適
用されるトランスファーマシンの概略構成図を示してい
る。図外のワークは図の矢印Ａの方向に搬送路Ｂを搬送
され、各加工機械に順次送られていく。図で、数字１〜
５は加工機（以下ステーションという）ナンバーを示し
ている。ワークに対する加工は各ステーションで行われ
るが、加工内容はそれぞれのステーションでプログラム
されている手順に従って行われる。また、各ステーショ
ンで加工されたワークは全て同時に特定のタイミングで
矢印Ａ方向に搬送されていく。クーラントタンクＣは、
各ステーションに対してクーラント（冷却液）を供給す
るためのタンクであり、このクーラントタンクＣから各
ステーションに対してクーラント供給用のパイプが配管
されている。各ステーションで使用されたクーラントは
図外の回収路を経てフイルタリング後再びクーラントタ
ンクＣに戻され再利用されるようになっている。各ステ
ーションには、後述のプログラマブルロジックコントロ
ーラ（以下ＰＬＣという）がステーションＰＬＣとして
設置され、ステーションの駆動制御はこのステーション
ＰＬＣによって行われる。一つのステーションＰＬＣに
少なくとも数１００点以上の入出力点数、監視対象が設
定され、ステーションＰＬＣはその内の入力端子に入力
されるセンサ出力状態等に基づいて出力端子に接続され
るソレノイド類等の出力素子を制御する。動作シーケン
スを決めるためのプログラムは予めステーション毎にマ
ニュアルで入力されたり、後述のように中央制御部を構
成するＦＡワークステーションからネットワークを介し
てロードされる。

【００１１】図２は、上記のトランスファーマシンに使
用される故障診断システムの機能ブロック図である。こ
の故障診断システムは、複数のトランスファーマシン１
〜ｎを汎用ＦＡネットワーク１に接続し、さらにこのネ
ットワーク１に中央制御部であるＦＡワークステーショ
ン２を接続して構成されている。各トランスファーマシ
ンは、複数の加工機（ステーション）１〜ｍと、各ステ
ーションに接続されるステーションＰＬＣと、各ステー
ションＰＬＣにＰＬＣメーカネットワーク３を介して接
続される代表制御部である代表ＰＬＣとで構成されてい
る。汎用ＦＡネットワーク１は、この代表ＰＬＣを介し
て各ステーションＰＬＣにアクセス出来るようになって
いる。代表ＰＬＣは、各ステーションＰＬＣから、常
時、各ステーションＰＬＣで検出されるステーションの
状態情報を吸い上げて、ＦＡワークステーション２内の
メモリや所定の領域に書き込む作業を行う。

【００１２】ＦＡワークステーション２は、汎用ネット
ワーク１を介して、各トランスファーマシンで検出され
る状態情報を吸い上げて、故障診断を行う部分である。
汎用ネットワーク１には、代表情報通信部が接続されて
おり、この代表情報通信部で得られた各トランスファー
マシン内の各ステーションの状態情報から加工機故障検
知部において故障検知が行われる。各ステーションの状
態情報は、故障が生じたか生じていないかを表す代表故
障情報、故障が生じたステーションを表すステーション
ナンバー、故障の種別を表す故障種別ナンバー等からな
る。この状態情報を以下代表情報という。前述のよう
に、代表情報は、各トランスファーマシンに設けられて
いる代表ＰＬＣが各ステーションＰＬＣから常時吸い上
げてＦＡワークステーション２のＲＡＭの所定の領域に
書き込む。

【００１３】前記代表情報通信部で得られた代表情報
は、ＦＡワークステーション２内で常に代表故障情報が
含まれているかどうかがサーチされ、代表故障情報があ
れば、加工機に故障が発生したと検知される。そして、
その検知をトリガとして加工機故障診断が開始される。
加工機故障診断部は、加工機故障検知部からの出力を受
けて、故障診断のための故障履歴データベースから故障
診断条件獲得部にて故障診断条件（故障履歴情報）を獲
得し、その故障診断条件に基づいて故障診断を開始す
る。故障診断の方法は、故障履歴データベースから現在
検知されている故障種別に対応するものを全て読み出
し、故障の発生間隔を演算して同発生間隔をグラフイッ
ク等で分かりやすく表示する。また、診断の結果得られ
た予測故障項目が複数個の場合にそれらの予測した複数
個の故障項目を、過去の履歴において修復時間の長くか
かったものから順に表示する。オペレータは、その時点
でＣＲＴモニタ上を見て次回の故障時期を予測したり、
或いは画面上にリストされた予想故障項目の中から一つ
ないし複数個を確定故障項目として選択したり、或いは
予想故障項目をさらに絞るために補足情報の入力を行っ
たりする。

【００１４】以上のように、ＦＡワークステーション２
は、故障診断を行うための故障履歴データベースを予め
備えており、このデータベースから得られる故障診断条
件に基づいて故障診断を行う。なお、故障診断結果表示
部は診断された結果をＣＲＴモニタ上に表示し、故障診
断結果印刷部は故障診断結果をプリンタに出力する。

【００１５】図３に、故障履歴データベースのフォーマ
ットを示す。図において、ＯＰ−ＮＯはトランスファー
マシンの番号を示し、ＳＴ−ＮＯはトランスファーマシ
ン内のステーションナンバーを示す。故障種別ＮＯは上
記簡易情報内の故障種別ナンバーを示し、故障コードは
故障項目の番号を示し、発生日時はその故障が発生した
日時を示す。また修復日時はその故障項目を修復するの
に要した日時を表し、修復者は修復者のコードを示して
いる。

【００１６】図４は、上記ＦＡワークステーション、各
トランスファーマシン内の代表ＰＬＣ、及び各ステーシ
ョン毎に設置されるステーションＰＬＣの制御部のブロ
ック図を示す図である。

【００１７】ＦＡワークステーション１０は、図に示す
ように、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、Ｉ／Ｏ
１４、通信インターフェイス１５からなり、Ｉ／Ｏ１４
には、図外のキーボード，ＣＲＴモニタ，プリンタがそ
れぞれ接続されている。また、外部ファイルとしては故
障履歴データベース２１が接続されている。ＲＯＭ１２
には、故障診断プログラム等が記憶され、ＲＡＭ１３に
は、図に示すように各ステーションから得られる代表情
報（状態情報）を記憶するためのエリアＭ１や故障診断
を行うためのワークエリアが設けられている。代表ＰＬ
Ｃ４０とＦＡワークステーション１０とは高速のネット
ワーク３０で接続されている。代表ＰＬＣ４０は、上位
側、すなわちＦＡワークステーション１０と通信するた
めの通信インターフェイス４１と、下位側、すなわちス
テーションＰＬＣと通信するための通信インターフェイ
ス４２と、ＣＰＵ４３、ＲＯＭ４４、ＲＡＭ４５を備え
ている。ＲＡＭ４５には、当該代表ＰＬＣが属するトラ
ンスファーマシンの各ステーションのステータスすなわ
ち代表情報（状態情報）を一時的に記憶するためのバッ
ファがステーションナンバー毎に割当てられている。

【００１８】ステーションＰＬＣ６０は、ネットワーク
５０を介して、上記代表ＰＬＣとデータ通信を行うため
の通信インターフェイス６１と、ＣＰＵ６２と、ＲＯＭ
６３と、Ｉ／Ｏ６４と、ステータヒバッファ６５とで構
成される。Ｉ／Ｏ６４は、ステーションの所定の位置に
配置されているセンサ群、ソレノイド群その他のエレメ
ント群に接続され、ステータスバッファ６５は、各セン
サ群の情報に基づいてＣＰＵ６２での演算の結果得られ
る代表情報（状態情報）をステータスとして記憶する。
このステータスバッファ６５に記憶される代表情報（状
態情報）は、常時、ネットワーク５０を介して代表ＰＬ
Ｃ４０内のＲＡＭ４５のステータスバッファに更新記憶
されている。その制御は、代表ＰＬＣ４０内のＣＰＵ４
３及びステーションＰＬＣ６０内のＣＰＵ６２によって
行われる。また、ＣＰＵ４３は、ネットワーク３０を介
して、ＦＡワークステーション１０内のＲＡＭ１３の代
表情報記憶エリアＭ１に、ＲＡＭ４５内のステータスバ
ッファ内の情報が書き込まれるように通信制御を行う。

【００１９】以下、図４に示すＦＡワークステーション
１０のＣＰＵ１１の概略の動作について図５のフローチ
ャートを参照して説明する。ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１３
内の代表情報を記憶するエリアＭ１を常時サーチしてお
り、この情報の中に代表故障情報（故障がある場合ＹＥ
Ｓ）があるかどうかを監視している。もし、ＹＥＳの代
表故障情報がエリアＭ１にあると、故障が発生したこと
を検知し（ステップＳＰ１）、故障診断に必要な情報を
故障履歴データベースから検索する（ＳＰ２）この情報
は、ＳＰ１で検知された故障情報の内の故障種別ナンバ
ーに対応する全ての故障履歴データである。続いて、Ｓ
Ｐ３において故障傾向の解析を行う。この処理は、ＳＰ
２で得られた情報に基づいて平均故障発生間隔、故障発
生傾向、時間発生予想日時等を演算により求める。オペ
レータは、この段階でＣＲＴモニタ上に上記の演算結果
を表示する画面を読み出すことができる。図６は、故障
発生傾向を表示する画面例を示す。この画面は故障予知
を可能にする画面である。

【００２０】一番左側に故障種別が示され、以下、故障
項目、前回発生日時，発生予想日時，発生間隔最大日
時，発生間隔最小日時，発生間隔平均日時，発生間隔傾
向がこの順に表示される。前回発生日時は、故障種別で
示される故障が前回に発生した日時を示し、発生予想日
時は、過去の履歴から次回に発生すると予想される日時
を示す。発生間隔最大日時は、過去の履歴から故障がお
きた間隔の最大日時を示し、発生間隔最小日時は最小日
時を示す。発生間隔平均日時は、平均した故障発生間隔
日時を示す。また発生間隔傾向は、右方向を時間軸とし
て過去の発生日時をプロットした表示領域である。この
発生間隔傾向を見ることにより、故障の予知を概ね出来
るようになる。なお、一番右側のマークは、発生予想日
時が現在日時を超えた時に星印マークを表示する欄であ
る。オペレータは、さらに図７に示す画面を読み出すこ
とも可能である。図７は、ＳＰ１で検出された故障種別
ナンバーの故障履歴情報を修復時間の長いものから順に
表示した画面を示す。また、図８に示す画面を読みだす
ことも出来る。この画面は、指定故障項目に対するＯＰ
別（トランスファーマシン別）の故障項目の統計画面で
ある。縦軸に故障累積回数，累積時間，平均修復時間が
設定され、横軸にＯＰ番号が設定される。

【００２１】故障診断は、ＳＰ３の解析を行うことであ
り、その診断結果が図６，図７，図８のように出力され
る。オペレータは、これらの画面を参照して故障項目の
確定を行う。すなわち、ＳＰ５において、画面上に表示
される故障項目（故障原因）が適正かどうかの判定を行
う。この判定はオペレータが行う。もし表示された（診
断された）故障項目が適正であるなら、ＳＰ６に進んで
オペレータによる故障項目の選択、すなわち、確定故障
項目の入力が行われる。適正でないならＳＰ７に進み、
別の故障項目の入力処理を行う。すなわち、オペレータ
は画面に表示されていない故障項目をマニュアルで入力
する。そして、ＳＰ８に進み、確定した故障項目を故障
履歴情報として故障履歴データベース２１に登録して終
了する。

【００２２】なお、一つの故障種別に対し複数の故障項
目（故障原因）、一つの故障項目に対し複数の故障種別
が予測出来る場合があるために、図６，図７に示すよう
に画面上には複数の出力がなされる。そこで、この中か
ら確定した故障項目を得るためにオペレータが故障項目
の選択処理を行う必要がある。ＳＰ６はこのためのステ
ップである。

【００２３】

【発明の効果】本発明では、故障発生時にチェック項目
が数千点に及ぶような多数の加工機を使用するトランス
ファーマシンまたはＦＭＳ等においても、各加工機の状
態情報が一つの中央制御部で集中管理され、故障情報が
発生した時に故障履歴データベースに基づいて故障診断
を行うために、一定の頻度で生じるような故障や、非常
に複雑な原因によって生じる故障等に対しても診断を行
うことができる。また、故障発生間隔を表示したり、故
障履歴情報を修復時間の長いものから順に表示するなど
の表示態様をとることにより、最終的な故障項目を確定
するオペレータに対し強力な支援となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるトランスファーマシンの概
略平面構成図を示す。

【図２】本発明の実施例の故障診断システムの機能ブロ
ック図を示す。

【図３】故障履歴データベースのデータ列フォーマット
を示す。

【図４】同実施例の制御部の構成図を示す。

【図５】同実施例におけるＦＡワークステーションのＣ
ＰＵの概略動作を示す。

【図６】〜

【図８】同実施例のＣＲＴモニタ上の表示画面例を示
す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の加工機の各々に設けられ該加工機の
   状態検出と駆動制御を行う加工機制御部と、これらの加
   工機制御部とネットワーク接続される中央制御部とを備
   え、 前記中央制御部は、前記ネットワークを介して各加工機
   制御部で検出された加工機の状態情報を収集する加工機
   情報収集手段と、各加工機毎に過去の故障内容の履歴を
   故障履歴として記憶する故障履歴データベースと、前記
   状態情報に加工機故障情報が含まれている時にその故障
   情報に対応する故障履歴情報を前記故障履歴データベー
   スから読み出す手段と、前記故障履歴データベースから
   読み出した故障履歴情報に基づいて故障診断を行う故障
   診断手段と、故障診断後に確定した故障内容を前記故障
   履歴データベースに記憶する手段と、を備えることを特
   徴とする加工機械群の故障診断システム。
2. 【請求項２】請求項１において、前記故障診断手段は、
   前記故障履歴データベースから読み出した故障履歴情報
   に基づいて、加工機故障情報毎に、過去の故障発生間隔
   を表示する手段を含むことを特徴とする、加工機械群の
   故障診断システム。
3. 【請求項３】請求項１において、前記故障診断手段は、
   診断の結果得られた予測故障項目が複数個の場合にそれ
   らの予測故障項目を、前記故障履歴データベースから読
   み出した故障履歴情報に基づいて、過去の履歴において
   修復時間の長くかかったものから順に表示する手段を含
   むことを特徴とする、加工機械群の故障診断システム。