JP2000210800A - 産業機械のモニタ方法およびその装置 - Google Patents
産業機械のモニタ方法およびその装置Info
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Abstract
ラインの機械状態を定量的に把握し、機械の故障診断効
率の向上を図る。 【解決手段】 各工場A,B,C,…に診断用のサーバ
端末5を1台設け、このサーバ端末5のクライアントと
して、プレスコントローラ2、ワーク搬送装置制御用モ
ーションコントローラ3、ライン生産管理コンピュータ
6をイーサネット7で接続する。また、サーバ端末5
を、モデム10および電話回線11を介してメーカーサ
イド8に設置されるモデム10付きの診断端末12と接
続する。そして、プレス1の稼動状態を測定してアナロ
グ入力カード9を用いて時系列的に連続する波形データ
として記録し、この記録された波形データを処理して診
断端末12等に図形表示する。
Description
ス、工作機械のような産業機械の稼動状態を監視する産
業機械のモニタ方法およびその装置に関するものであ
る。
型プレスのような産業機械においては、この機械が全ラ
インの最上流に位置していることから、これが故障する
とライン全体が停止することになり、大きな損失を招い
てしまう。一方、この種の産業機械の場合、近年その性
能向上やマンマシンインターフェイスの改善のため、メ
カトロニクス化が進むとともに、ブラックボックス的な
部分が増加し、その保全のためには様々な知識や経験が
要求されており、ユーザーサイドの保全員では対処でき
なくなってきているのが実情である。このようなことか
ら、機械故障が発生した場合に、メーカー側の迅速な保
全支援体制が必要不可欠なものとなってきており、特に
機械の状態を遠隔地から正確に把握して予防保全ができ
るようなシステムの構築が待ち望まれている。
術として、次に示すような技術が知られている。 (1)特開平3−154846号公報 シーケンス制御システムにおける制御対象が故障したと
き、その故障原因を究明するための故障診断装置に関わ
るものであって、フォールトツリーを用いて質問と回答
の選択とを対話形式で行うことにより、一つの故障原因
を得るとともに、その故障の修復原因を表示するように
したもの。 (2)特開平4−113051号公報 機械の運転により発生する音、振動、熱等の電気的に検
出可能な物理現象を検出することに基づいて機械の故障
を診断する装置に関わるものであって、機械の2検出位
置のそれぞれの検出値相互間の偏差を求め、その偏差値
が予め設定された設定値を超えているときに故障である
と判定するようにしたもの。 (3)特開平4−361814号公報 圧下装置を含む圧下系のガタ診断、伸び特性診断、レベ
リングの良否判定を行うための異常診断方法に関わるも
のであって、上下ワークロールの軸受箱の変位を測定
し、時間に対する前記軸受箱の変位の変動波形変化に基
づいて圧下系の伸び特性および圧下系の異常を診断する
ようにしたもの。 (4)特開平5−200658号公報 通信網で結んだ複数の加工機械を有するシステムに生じ
たトラブルの原因を解析する生産管理システムに関わる
ものであって、通信網に接続した各端末装置に加工機械
の故障診断部および自己診断部を持たせるようにしたも
の。
(1)に記載の方法では、異常発生時にその原因を究明
するのには有効であっても、異常発生前に異常発生の兆
候をとらえることができないという問題点がある。ま
た、前記(2)に記載の方法では、時間軸のある一点の
情報に基づく故障の判定であるために、検出値を得るた
めのセンサにノイズが混入した場合に誤検出が生じると
いう問題点があるほか、その検出点の前後の情報がない
と判定が困難であるという問題点がある。また、前記
(3)に記載の方法では、圧延機等の圧下系に特化した
方法であるために、複数のラインにそれぞれ設置されて
いる各産業機械の状態を一箇所で把握するような用途に
は適用することはできない。さらに、前記(4)に記載
の方法では、分散した機械が稼動しているか否かのオン
・オフ情報のみに着目しているものであるので、機械の
異常発生前に機械状態をリアルタイムで観測することが
できないという問題点がある。
めになされたもので、現地に出向かなくても異常発生前
に分散したラインの機械状態を定量的に把握することが
でき、これによって機械の故障診断効率の向上を図るこ
とのできる産業機械のモニタ方法およびその装置を提供
することを目的とするものである。
的を達成するために、第1発明による産業機械のモニタ
方法は、産業機械の稼動状態を測定して時系列的に連続
する波形データとして記録し、この記録された波形デー
タを処理して端末装置の画面に図形表示することを特徴
とするものである。
が時系列的に連続する波形データとして、言い換えれば
時系列データのかたまり(パケット)として記録され、
この記録されたデータが端末装置の画面に表示されるの
で、分散したラインの機械状態を画面上で定量的に一目
で把握することができ、波形の変化傾向から保全箇所や
保全方法を的確に指示することができる。また、各機械
の設置場所に行かなくても機械状態のモニタが可能であ
るので、機械の状態診断の効率を向上させることがで
き、また機械の故障によるダウンタイムを低減させるこ
とができる。
タは通信回線を介して遠隔地の端末装置に表示されるの
が好ましい。こうすることで、ユーザーへの機械の納入
後においても、ユーザーに対するメーカー側の迅速な保
全支援サービスを提供することができ、保全箇所や保全
時期のリコメンドを適切に行うことができる。
予め時系列的に連続する波形データとして記録されて前
記端末装置の画面に図形表示できるようにされ、この正
常状態での波形データと特定の稼動状態での波形データ
とを比較参照してその特定の稼動状態での波形データの
傾向が把握できるようにされるのが好ましい。このよう
にすることで、正常状態と現在の稼動状態との波形比較
により、機械の故障診断のための情報をその機械の異常
発生前に観測することができ、より的確な状態診断が可
能となる。
特定の稼動状態での波形データとを比較参照した結果に
基づき、表示画面が産業機械の異常状態を診断する診断
ガイダンス画面に移動できるようにされているのが好ま
しい。さらに、前記表示画面が、前記診断ガイダンス画
面より故障発生部位を指示する画面に移動できるように
されているのが好ましい。このようにすれば、故障の原
因や対応方法を容易に判定することができ、メンテ箇所
を個別に調査する必要はなく、指示部位のみを調査すれ
ば良いので、調査時間、保全時間の短縮化を図ることが
できる。
置は、産業機械の稼動状態を測定する測定手段と、この
測定手段により測定されるデータを時系列的に連続する
波形データとして記録する記録手段と、この記録された
波形データを処理して図形表示する表示手段を備えるこ
とを特徴とするものである。
のモニタ方法の実施に使用されるモニタ装置に関わるも
のであって、前記第1発明と同様の作用効果を奏するも
のである。
た波形データを通信回線を介して遠隔地の端末装置に送
信してその端末装置に表示させる送信手段が設けられる
のが好ましい。この場合、前記表示手段は、予め時系列
的に連続する波形データとして記録された産業機械の正
常状態が図形表示できるようにされ、この正常状態での
波形データと特定の稼動状態での波形データとを比較参
照してその特定の稼動状態での波形データの傾向が把握
できるようにされているのが好適である。また、前記表
示手段は、前記正常状態での波形データと特定の稼動状
態での波形データとを比較参照した結果に基づき、異常
原因およびその対応方法を示す診断ガイダンスが表示で
きるようにされているのが良い。
ニタ方法およびその装置の具体的な実施の形態につい
て、図面を参照しつつ説明する。
の一実施例に係るモニタ装置のシステム構成図が示され
ている。
B,C,…には複数の生産ラインが備えられ、各ライン
毎に大型のトランスファプレス(以下、単に「プレス」
という。)1が備えられている。各プレス1は、ワーク
に対してプレス成形を行うために各加工ステーション毎
に分割されてなるプレス本体と、このプレス本体内に配
設されてワークをフィード方向に搬送するワーク搬送装
置とを備えて構成されている。前記プレス1は、プレス
制御用のシーケンサ(プレスコントローラ)2によって
その駆動、停止等が制御される。また、前記ワーク搬送
装置は、プレスコントローラ2のサブコントローラとし
てのワーク搬送装置制御用モーションコントローラ3に
より、各サーボドライバー4を介して各サーボモータが
制御されることによって、その位置、速度等が制御され
る。
端末5が1台備えられ、このサーバ端末5のクライアン
トとして、前記プレスコントローラ2、ワーク搬送装置
制御用モーションコントローラ3、ライン生産管理コン
ピュータ6などがイーサネット7で接続されており、こ
のサーバ端末5を経由して、各ラインからの情報を外部
(プレス1のメーカーサイド)8に配信したり、逆に、
メーカーサイド8からプレスコントローラ2等のクライ
アントにアクセスすることができるようにされている。
ここで、各ラインに備えられているライン生産管理コン
ピュータ6は、プレス1の振動や電流状態といったリア
ルタイム性の必要なデータを収集するための端末であっ
て、この端末には、後述するアナログ情報の入力のため
のアナログ入力カード9と、サーバ端末5との接続のた
めのイーサネットカード(図示せず)とを挿入可能なボ
ードが備えられている。
話回線11を介してメーカーサイド8に設置されるモデ
ム10付きの診断端末12と接続できるようにされてい
る。こうして、診断端末12から電話回線11を経由し
てサーバ端末5にダイヤルアップPPP接続し、プレス
コントローラ2、ワーク搬送装置制御用モーションコン
トローラ3等の各クライアントにログインし、遠隔地に
いながらシステムの監視および調整を実行することがで
きるようにされている。基本的なアクセス方法は、ま
ず、ダイアルアップ接続(図2参照)によりアクセスし
たい工場に電話をかけ、サーバ端末5にログオンする。
次に、診断端末12の画面に表示されるトップメニュー
(図3参照)からモニタ項目、本実施例ではプレス荷重
モニタ、ピーク荷重ヒストグラム履歴モニタ、金型ショ
ット履歴モニタ、フライホイール振動周波数分析モニ
タ、アナログ量トレンドモニタ、搬送装置サーボモータ
トルクモニタ、搬送装置搬送精度モニタもしくは搬送装
置異常履歴モニタのいずれかのモニタ項目を選択する。
続いて、アクセスしたい工場のライン番号を聞いてくる
ので(図4参照)、ライン番号(本実施例ではCTR1
7ライン)を選択すると、モニタがスタートする。な
お、同様のモニタについては各工場のライン生産管理コ
ンピュータ6においても可能である。ここで、診断端末
12を各工場に分散しているローカルネットワークへ接
続する際の形態としては、インターネット接続や、専用
回線での接続、公衆電話回線経由の接続のいずれであっ
ても良い。
ソフトウエアについて説明する。1つは、入力するチャ
ンネル、データサンプリング時間、データサンプリング
数、トリガ条件などの各計測条件および計測の起動停止
指示をネットワーク経由でもらい、計測起動信号により
指定された条件で各センサからの情報をアナログ入力カ
ード9を経由して取り込み、この取り込んだデータ列を
計測依頼元の端末に配信する機能を有する入力プログラ
ムモジュールである。このプログラムはネットワーク上
の他の端末から起動される。もう一つは、計測するライ
ン名、入力するチャンネル、データサンプリング時間、
データサンプリング数、トリガ条件などの各計測条件を
入力するマンマシンインターフェイスを有し、これら計
測条件を入力モジュールの起動指示とともにネットワー
ク経由で転送し、入力モジュールプログラムからの計測
データ列を端末画面に波形として表示する表示モジュー
ルプログラムである。
力モジュールプログラムがセットされており、前記診断
端末12には表示モジュールプログラムがセットされて
いる。なお、工場のラインにおいて診断を実施したい場
合には、ライン生産管理コンピュータ6に入力モジュー
ルプログラムと表示モジュールプログラムの両方をセッ
トするようにすれば良い。
の各所に設けられるセンサ(測定手段)からの計測情報
が、時間軸における連続した波形データの1つの固まり
(パケット)としてアナログ入力カード(記録手段)9
を経由してライン生産管理コンピュータ6に取り込ま
れ、この取り込まれたデータがネットワーク経由で診断
端末12に電送されるので、診断端末12の表示モジュ
ールにて表示されるデータは連続した波形データとな
る。また、表示モジュールは、表示とともにその波形デ
ータをファイルに保存する機能と過去に記録した波形を
表示させる機能を有しているので、現状波形をモニタし
ながら、過去の波形をも窓表示させることで、両波形の
違いを比較することが可能である。なお、この波形デー
タを電送するに際して、当然ネットワークの時間遅れが
あるため、時間軸の全てのデータを電送することはでき
ないが、故障診断を行うのに必要な程度の連続データを
送信することは可能である。
フトウエアについて説明する。この基本的なソフトウエ
アは主として以下のようなパッケージからなっている。 1)オシロスコープ機能 2)周波数分析機能 3)データロガー機能 4)ファイル転送機能 5)搬送装置精度モニタ機能 6)ラダープログラムコンソール機能 7)保全支援オンラインマニュアル
明する。 1)オシロスコープ機能 オシロスコープはセンサからの信号をリアルタイムに波
形として観測したい場合に使用される。具体的には機械
の振動波形や、サーボモータ電流や速度波形、プレスの
荷重波形などをモニタするために使われる。図5には、
搬送装置サーボモータトルクモニタに係るオシロスコー
プの画面例が示されている。基本機能は汎用のオシロス
コープと同様であるが、その特徴は、過去に計測した波
形を保存しておき、この保存波形を読み出して(図6参
照)、現状の波形と比較し、波形の変化から、保全個所
を特定するオンラインマニュアルにジャンプする機能を
備えている点である。計測した波形からは、ズーム、パ
ン、カーソルによる数値読み込み等ができるようになっ
ている。また、表示チャンネルの選択や、波形のシフト
も可能となっている。遠隔地からでもモニタできる原理
としては、読み出したいデータが入ってくるアナログ入
力カード9のデータ取り込みドライバに対し、引数とし
て、データの送信先(遠隔地の場合にはサーバ端末5と
なる)を指定して起動をかけると、このデータ取り込み
ドライバは、規定のサンプリング数のデータを1パケッ
トとして電送する。これにより、起動側の端末には、送
られてきたデータが表示される。したがって、通信の時
間遅れがあったとしても、サンプリングしたデータにつ
いては連続性のあるデータとなる。また、トリガ条件
や、スタート/ストップ、水平垂直軸のレンジ等につい
ては、ボタン13,14,15,16,17,18等
(図5参照)で変更できるようになっている。
周波数スペクトルを表示する機能である。この機能は、
軸受けや、機械駆動系の異常兆候をモニタするために使
用される。図7に周波数分析の画面例が示されている。
この画面において、上段の画面は振動の生波形であり、
下段の画面は振動波形の周波数スペクトルである。スペ
クトル中のピーク周波数は、カーソル計測により見つけ
出される。また、分析周波数域により、ボタン19によ
りスキャンレートを4段階に変えられるようになってい
る。また、傾向管理するため計測したデータはファイル
に保存でき、また保存してあるファイルを呼び出して両
者の傾向比較も可能とされている。図8には、保存波形
例の画面が示されている。オシロスコープと同様に、こ
の機能も遠隔地において使用可能である。
要求されるデータをモニタするためのものであり、モニ
タのためにはセンサや、アナログ入力カード等の追設が
必要であるが、データロガー機能は、シーケンサ経由で
データをモニタするため、センサの追加なしに、シーケ
ンサ経由で取り込まれた情報であればなんでも表示可能
である。但し、データの取り込み周期はシーケンサの処
理時間に影響されるため、温度や圧力など、比較的リア
ルタイムでのモニタが必要ない情報をモニタするために
使用するのが好ましい。具体的には、稼動部分の温度の
トレンドから、ベアリングの摩耗を予測したり、エア圧
のトレンドからエア漏れの有無などに使用するのが良
い。図9には、このデータロガーの画面例が示されてい
る。この画面において、表示するアナログ量(シーケン
サレジスタ番号)、データ収集周期(100msec〜
24h)およびサンプリング数は設定ファイルで設定さ
れる。このデータについても保存可能であり、保存デー
タと取り込みデータとを傾向比較することができる。
ーフのため、何重もにインタロックがかけられている。
したがって、ある異常が発生した場合、異常メッセージ
が表示されるが、2次的、3次的に発生する異常もあ
り、1次原因の発見の障害となる。サーボ式ワーク搬送
装置のコントロール内には、異常発生時の前後数秒間の
位置情報や異常発生の順番などがファイルとして記憶さ
れている。これらの情報を読み出すことにより、異常発
生時に搬送装置がどのような挙動をしていたか、また1
次異常が何だったのかがわかり、2次、3次の異常メッ
セージに惑わされずに真の停止要因の推定ができる。図
10に異常時の履歴情報画面例が示されている。この画
面はコントロール内部の履歴ファイルをFTPファイル
転送により読み出し表示される。画面左上の秒表示は最
初の異常発生までの時間を表し、画面内の数値は現在
値、偏差値、偏差最大値、軸間ずれ量などを表してい
る。Nextキー20により、150msec間隔にこ
れらの位置情報を変化させることができる。また、Er
ror Listキー21にてその時点でワーク搬送装
置制御用モーションコントローラ3が検出しているエラ
ーメッセージが参照できるようになっている。
度モニタによりモータが理論軌跡からどれくらいずれて
いるかの情報を得ることができる。このデータを定期的
にモニタし、工場出荷時の波形と定期的に計測した波形
とを比較することにより、状態が変化しつつあることが
わかり、駆動系や、エンコーダ系、エアーバランサ系の
異常を推定できる。図11にモーション精度モニタ画面
が示されている。この画面は、ワーク搬送装置制御用モ
ーションコントローラ3に対し、ネットワーク経由で、
モーション精度計測を指示し、計測結果をファイルとし
て受信し、表示している。また、モニタ画面のhelp
入力で波形診断のオンラインマニュアルが表示され、波
形形状の選択により、保全箇所、方法の詳細が表示され
る。
ローラ2は、シーケンサが司っている。システムが複雑
化しており、フェイルセーフのために多くのインタロッ
クが存在し複雑にからみ合っているので、あるセンサが
故障し、正常動作しなくなった場合にセンサのインタロ
ックを殺し、仮に運転を続けることや、また、操作ガイ
ダンスに現れないインタロックなどを確認することなど
は、プログラムコンソールにて行われる。本機能は、こ
のような場合に、機械異常発生時のインタロックの確認
や、異常復帰処理のため支援を遠隔地から実施するため
のものである。本機能は、ダイヤルアップ接続により接
続した後は、シーケンサメーカのプログラムコンソール
ソフトの拡張機能を使い実現しており、プログラムコン
ソールのイーサネット接続がサポートされているシーケ
ンサならば、遠隔モニタが可能になっている。図12に
ラダープログラムモニタ画面例が示されている。
るマニュアルであり、ワーク搬送装置制御用モーション
コントローラ3の画面に表示できるようになっている。
図13に搬送装置の電流波形からのガイド例が示されて
いる。この画面は波形形状を診断のためのキーワードと
しており、似たような波形形状を選択すると、その原因
や対応方法が表示されるようになっている。したがっ
て、メンテ箇所を個別に調査する必要はなく、指示部位
のみを調査すれば良いので、調査時間、保全時間の短縮
化を図ることができる。本マニュアルはhtmlファイ
ルとしてサーバ端末5上に保存されているので、マニュ
アルのメンテナンス性がよい。
タイム性の必要な情報については、アナログ入力カード
9を介して、機械の異常発生前に、機械状態が時系列的
に連続する波形データとして、言い換えれば時系列デー
タのかたまり(パケット)として記録され、この記録さ
れたデータが電話回線11を介して診断端末12の画面
に表示されるので、遠隔地から分散したラインの機械状
態を画面上で定量的に一目で把握することができる。し
たがって、機械の診断効率の向上が図れるとともに、機
械の故障によるダウンタイムを低減させることができ
る。また、正常状態での波形との比較により、波形の変
化傾向を容易に得ることができ、また波形をキーにし
て、故障原因や保全方法がガイダンスできるので、保全
時間を短縮させることができるという効果を奏する。
たものを説明したが、本発明は、その他、工作機械等の
他の産業機械に対しても適用することができる。
ニタ装置のシステム構成図である。
ある。
る。
る。
る。
す図である。
である。
る。
例を示す図である。
す図である。
示す図である。
す図である。
ーラ) 3 ワーク搬送装置制御用モーションコントロー
ラ 4 サーボドライバー 5 サーバ端末 6 ライン生産管理コンピュータ 7 イーサネット 8 メーカーサイド 9 アナログ入力カード 10 モデム 11 電話回線 12 診断端末
Claims (9)
- 【請求項1】 産業機械の稼動状態を測定して時系列的
に連続する波形データとして記録し、この記録された波
形データを処理して端末装置の画面に図形表示すること
を特徴とする産業機械のモニタ方法。 - 【請求項2】 前記記録された波形データは通信回線を
介して遠隔地の端末装置に表示される請求項1に記載の
産業機械のモニタ方法。 - 【請求項3】 産業機械の正常状態が予め時系列的に連
続する波形データとして記録されて前記端末装置の画面
に図形表示できるようにされ、この正常状態での波形デ
ータと特定の稼動状態での波形データとを比較参照して
その特定の稼動状態での波形データの傾向が把握できる
ようにされる請求項1または2に記載の産業機械のモニ
タ方法。 - 【請求項4】 前記正常状態での波形データと特定の稼
動状態での波形データとを比較参照した結果に基づき、
表示画面が産業機械の異常状態を診断する診断ガイダン
ス画面に移動できるようにされている請求項3に記載の
産業機械のモニタ方法。 - 【請求項5】 さらに、前記表示画面が、前記診断ガイ
ダンス画面より故障発生部位を指示する画面に移動でき
るようにされている請求項4に記載の産業機械のモニタ
方法。 - 【請求項6】 産業機械の稼動状態を測定する測定手段
と、この測定手段により測定されるデータを時系列的に
連続する波形データとして記録する記録手段と、この記
録された波形データを処理して図形表示する表示手段を
備えることを特徴とする産業機械のモニタ装置。 - 【請求項7】 さらに、前記記録された波形データを通
信回線を介して遠隔地の端末装置に送信してその端末装
置に表示させる送信手段が設けられる請求項6に記載の
産業機械のモニタ装置。 - 【請求項8】 前記表示手段は、予め時系列的に連続す
る波形データとして記録された産業機械の正常状態が図
形表示できるようにされ、この正常状態での波形データ
と特定の稼動状態での波形データとを比較参照してその
特定の稼動状態での波形データの傾向が把握できるよう
にされている請求項6または7に記載の産業機械のモニ
タ装置。 - 【請求項9】 前記表示手段は、前記正常状態での波形
データと特定の稼動状態での波形データとを比較参照し
た結果に基づき、異常原因およびその対応方法を示す診
断ガイダンスが表示できるようにされている請求項8に
記載の産業機械のモニタ装置。
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