JP4815077B2 - 取出機の異常診断方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種加工機から各種加工品を取り出す取出機において、機械各部の異常を診断する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、射出成形機用の取出機は、チャックを成形機の内外に移動し、樹脂成形品を金型から抜き取って機外に取り出すように構成されている。この取出機は成形機とリンクして動作するため、取出機の異常又は故障は成形機の稼働率に大きな影響を及ぼす。そこで、従来、チャックを支持する移動体の１サイクルの動作時間を監視し、このサイクルタイムが予め設定した制限値を超えたときに、機械の運転を停止するとともに、その工程に異常ありとのアラームを表示して、早期復旧を促す方法が採られていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の異常診断方法によると、次のような問題点があった。
（１）どの工程に異常が発生したかは特定できるが、その工程のどの箇所に異常が発生したかを詳しく特定することができなかった。
（２）ガイドの焼付や軸受の破損等、サイクルタイムを長くする異常は診断できるが、ベルトの切断やシャフトの折損等、サイクルタイムを短くする異常を診断することができなかった。
（３）異常を診断した時点で既に部品破損が生じている場合が多く、故障を事前に察知できなかった。
【０００４】
本発明の目的は、上記課題を解決し、取出機の異常箇所を詳しく特定でき、サイクルタイムを長くする異常及びサイクルタイムを短くする異常の両方を診断でき、故障を事前に察知できる異常診断方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の取出機の異常診断方法は、チャックを加工機（成形機、工作機械、表面加工機等の各種加工機を含む）の内外に移動して加工品（成形品、機械加工品、表面加工品等の各種加工品を含む）を取り出す取出機において、チャック移動機構に設けられた移動体の動作時間を検出し、検出値を予め試行運転の実行値に基づいて設定した上限値及び下限値と比較し、検出値が上限値以上のとき、延着要因の候補となる、焼付又は変形によって過大負荷を発生して移動体の１サイクルの動作時間であるサイクルタイムを長くする部品を表示し、検出値が下限値以下のとき、早着要因の候補となる、切断又は折損によって過小負荷を発生してサイクルタイムを短くする部品を表示する異常診断方法であって、上限値を、サイクルタイムが超えた時点で取出機の運転を停止するサイクルタイムの制限値未満に設定することを特徴とする。上限値をサイクルタイムの制限値未満に設定するのは、比較的軽度の異常でも早期に発見できるようにである。
【０００６】
ここで、「チャック移動機構」とは、チャックを加工機の内外に移動するための機構である。チャックが複数方向に移動する取出機の場合は、各方向毎に複数の移動機構が設けられ、そのうち所要の一部又は全部の機構において異常診断が実施される。チャック移動機構に設けられた「移動体」とは、その機構を構成する要素のうち、チャックを直接又は間接的に支持し、所定のストロークで運動（例えば直線運動又は回転運動）する部材である。
【０００７】
移動体の「動作時間」とは、移動体が所定の距離を移動するに要する時間である。例えば、ストロークの始端から終端までの所要時間つまりサイクルタイム、始端から中間位置までの所要時間、中間位置から終端までの所要時間、或いは、中間位置から別の中間位置までの所要時間が検出される。
【０００８】
「上限値及び下限値」とは、移動体の動作が正常であると認定できる時間範囲を画定するものである。各値の設定に際しては、加工機の運転プログラムや経験値に基づいてオペレータが手動操作により入力することもできるが、実際の運転状況に適合するデータを取得できる点で、上限値及び下限値を試行運転の実行値に基づいて設定するのが好ましい。
【０００９】
「延着要因の候補となる、焼付又は変形によって過大負荷を発生して移動体の１サイクルの動作時間であるサイクルタイムを長くする部品」としては、特に限定されないが、ガイド、軸受、エアシリンダ等を例示できる。「早着要因の候補となる、切断又は折損によって過小負荷を発生してサイクルタイムを短くする部品」としては、特に限定されないが、ベルト、シャフト、カップリング等を例示できる。ただし、これらの候補部品は、何れも代表的なものであって、実施にあたっては、チャック移動機構の具体的構成に基づき、異常の可能性並びに頻度を考慮して適宜に選定される。
【００１０】
また、本発明の異常診断方法は、異常箇所をより詳しく特定するために、動作時間の履歴を記録し、履歴データを随時に表示することを特徴とする。例えば、過去数サイクル分又は数時間分のサイクルタイムを記憶装置に更新して記憶し、異常発生時に、候補部品と合わせて表示装置に表示する。また、サイクルタイムのピーク値のみを抽出し、過去数日又は数ヶ月間にわたる長期履歴データを記録してもよい。
【００１１】
この場合、取出機の異常を遠隔地で診断できるように、履歴データを通信回線を介して遠隔地の上位コンピュータに送信するのが好ましい。送信データには、履歴データのみならず、これに各種設定値、加工機との交信データ等の制御データを加えてもよい。通信回線としては、ＬＡＮを利用する構内通信回線、インターネットを利用する広域通信回線等を例示できる。送受信装置としては、メール付携帯電話も利用可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を射出成形機用の取出機に具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、この取出機１のメインフレーム２は射出成形機３の上に左右方向に延びるように固定されている。メインフレーム２の上には左右移動体４が支持され、左右移動体４に前後方向に長いサブフレーム５が固定されている。サブフレーム５には前後移動体６が支持され、前後移動体６の下側に上下移動体８が支持されている。上下移動体８には旋回体９が支持され、旋回体９に複数のチャック１０が装着されている。そして、チャック１０が前後、上下、左右方向に移動し、成形機３の金型１１から樹脂成形品を抜き取り、機外に取り出すようになっている。
【００１３】
チャック１０の前後方向の移動機構は、前後移動体６と、前後移動体６を案内するガイド１９と、前後移動体６を駆動する減速機付サーボモータ２０と、サーボモータ２０の動力を前後移動体６に伝達するベルト２１とから構成されている。図２に示すように、チャック１０の左右方向の移動機構は、左右移動体４と、左右移動体４を案内するガイド１３と、左右移動体４を駆動する減速機付サーボモータ１４と、サーボモータ１４の動力を左右移動体４に伝達するベルト１５及びプーリ１６，１７，１８とから構成されている。
【００１４】
図３に示すように、チャック１０の上下方向の移動機構には、上下移動体８を高速で駆動する倍速機構が採用されている。上下移動体８は柱状に形成され、ガイド２２を介し昇降体２３に支持されている。昇降体２３はガイド２４を介し前後移動体６に支持され、減速機付サーボモータ２５により有端ベルト２６を介して駆動される。昇降体２３には上下に長い無端ベルト２７が張設され、その片側の一部はジョイント２８で前後移動体６に結合され、反対側の一部はジョイント２９で上下移動体８に結合されている。そして、昇降体２３の移動により無端ベルト２７が回転され、無端ベルト２７の回転によって上下移動体８が昇降体２３の２倍の速度で駆動される。
【００１５】
なお、チャック１０の上下方向の移動機構に、サーボモータ及びエアシリンダの２つのアクチュエータを用いた倍速機構を採用してもよい。チャック１０の旋回機構では、旋回体９がサーボモータ３０（図１参照）によって駆動される。各機構において、ガイド１３，１９，２２，２４には転がり案内を用いたＬＭガイド（直線運動ガイド）が使用され、ベルト１５，２１，２６，２７には歯付きベルトが使用されている。ベルトにかえ、チェーンやボールネジを使用することも可能である。
【００１６】
各機構のサーボモータ１４，２０，２５，３０は取出機１の制御装置によってサーボ制御される。例えば、チャック１０の上下方向の移動機構においては、図４に示すように、制御装置３１がサーボ制御部３２を介しサーボモータ２５を制御し、これに付属のエンコーダ３３からの信号に基づき、上下移動体８の移動量及び速度を検出する。また、制御装置３１はタイマー機能を備え、上下移動体８の移動量が設定距離に達したときに、サーボ制御部３２に停止信号を出力し、開始信号から停止信号までのサイクルタイムを検出する。制御装置３１には、各種設定値を入力する入力装置３５と、設定値、検出値等を記憶する記憶装置３６と、記憶データ、アラーム等を表示する表示装置３７とが接続されている。
【００１７】
上記構成の取出機１は、図５及び図６に示す工程順で成形品を取り出す。成形機３の成形動作中は、チャック１０が金型１１より上方の原点位置Ｏで待機している。成形機３が１ショットを終了し、型開き後に取出開始指令が出ると、まず、▲１▼上下移動体８が下降し、▲２▼前後移動体６が前進し、▲３▼チャック１０が成形品を把持する。次に、▲４▼前後移動体６が後退し、▲５▼上下移動体８が原点位置Ｏまで上昇し、取出機１が成形機３に型締め開始指令を出力する。続いて、▲６▼左右移動体４が機外に移動し、▲７▼旋回体９が旋回してチャック１０の向きを変更し、▲８▼上下移動体８が下降し、▲９▼チャック１０が成形品を解放する。その後、(10)上下移動体８が上昇し、(11)旋回体９が旋回してチャック１０の向きを復元し、(12)左右移動体４が機内に移動し、チャック１０が原点位置Ｏに復帰する。
【００１８】
次に、取出機１の異常診断方法について説明する。図７に示すように、取出機１の稼働開始にあたり、１サイクル分の試行運転（手動運転）が実行される（ステップＳ１）。ここで、左右移動体４、前後移動体６、上下移動体８、旋回体９のサイクルタイムが工程毎に検出され、図８に示すように、これらの検出値にプラス・マイナス所定の許容値を加えて、自動運転時におけるサイクルタイムの制限値、制限値未満の上限値及び下限値が記憶装置３６に設定される（ステップＳ２）。こうすれば、稼働開始時における各部の点検をかねて、実際の運転状況に最適な値を自動的に設定することができる。
【００１９】
自動運転に際しては、各工程（成形品の把持、解放工程を除く）毎にほぼ同様の診断プログラムが実行される。まず、前工程の終了信号に基づきその工程の開始信号が確認されると（ステップＳ１１）、タイマーが始動され（ステップＳ１２）、サーボモータ１４，２０，２５，３０が駆動される（ステップＳ１３）。次に、経過時間が制限値と比較されたのち（ステップＳ１４）、停止信号が確認され（ステップＳ１５）、制限値以下の時間で停止信号が確認されるまでの間、移動体４，６，８，９が継続して駆動される。なお、前後移動体６、左右移動体４、旋回体９の停止信号は、ストローク端に設けられたリミットスイッチ等の検出器（図示略）から出力される。
【００２０】
そして、移動体４，６，８，９が全行程を移動して、停止信号が確認されると、サーボモータ１４，２０，２５，３０が停止され（ステップＳ１６）、タイマーが停止される（ステップＳ１７）。続いて、移動体４，６，８，９のサイクルタイムが検出され（ステップＳ１８）、この検出値が動作時間の履歴として設定サイクル数分更新して記憶装置３６に記録される（ステップＳ１９）。その後、サイクルタイムの検出値が試行運転で設定した下限値と比較され（ステップＳ２０）、下限値以上であれば、上限値と比較される（ステップＳ２１）。そして、検出値が上限値以下であれば、移動体４，６，８，９のサイクルタイムが正常であると診断され、工程終了信号が出力される（ステップＳ２２）。
【００２１】
一方、サイクルタイムの検出値が下限値以下のときは、移動体４，６，８，９が異常に早く到着したと診断され、この早着を報知するためのアラーム信号が出力されたのち（ステップＳ２３）、取出機１の運転を停止するための信号が出力される（ステップＳ２５）。このとき、アラーム信号に応答し、表示装置３７には、その工程において早着要因の候補となる部品が表示装置３７に表示される。例えば図９に示すように、チャック下降工程の場合は、ベルト２６，２７（切断）、サーボモータ２５の減速機シャフト（折損）、そのカップリング（破損）等、サイクルタイムを短くする複数の候補部品が部品番号及び異常内容と共に一覧表示される。
【００２２】
また、サイクルタイムの検出値が上限値以上のときには、移動体４，６，８，９が異常に遅く到着したと診断され、この延着を報知するためのアラーム信号が出力され（ステップＳ２４）、これに応答し、表示装置３７には、その工程において延着要因の候補となる部品が表示される。例えば図１０に示すように、チャック下降工程の場合は、ＬＭガイド２５（焼付）、サーボモータ２５の減速機軸受（破損）、ベルト２６，２７（スリップ、蛇行）等、サイクルタイムを長くする複数の候補部品が部品番号及び異常内容と共に一覧表示される。
【００２３】
なお、ガイドの焼付や軸受破損等の原因により、移動体４，６，８，９がストローク途中で停止したり、速度が異常に低下した場合には、経過時間が制限値を超えた時点で（ステップＳ１４）、停止信号を待たずに、サーボモータ１４，２０，２５，３０が直ちに停止される（ステップＳ１６）。そして、この制限値が動作時間の履歴として記録され（ステップＳ１９）、上限値を超えた場合と同様に、延着アラーム及び運転停止信号が出力され（ステップＳ２１，２４，２５）、延着要因の候補となる部品が表示装置３７に表示される（図１０参照）。
【００２４】
従って、次のような作用効果が得られる。
（ａ）２つのアラーム表示画面から、どの工程のどの箇所にどんな内容の異常が発生したかを、部品レベルまで絞り込んで詳細かつ迅速に特定でき、復旧までの時間つまりダウン・タイムを短縮できる。
（ｂ）ガイドの焼付や軸受の破損等、サイクルタイムを長くする異常のみならず、ベルトの切断やシャフトの折損等、サイクルタイムを短くする異常をも的確に診断できる。
（ｃ）上限値及び下限値を厳しく設定しておくことで、部品破損に至る前に異常を発見でき、故障を回避するための対策を早期に講じることが可能となる。
（ｄ）上限値を制限値未満に設定したので、制限値では発見できない比較的軽度の異常を早期に発見できる利点がある。
【００２５】
図９及び図１０に示すように、表示装置３７には、全ての候補部品を表示するための上スクロールボタン３９及び下スクロールボタン４０と、画面を切り換えるための前ボタン４１及び次ボタン４２と、送信プログラムを起動するための送信ボタン４３とが設けられている。そして、アラーム表示画面で次ボタン４２を押すと、図１１に示すように、その工程において過去に実行した設定サイクル数分の履歴データが表示される。例えば、チャック上昇工程の履歴データは、上下移動体８のサイクルタイム、日付、製品番号、上・下限値等を含み、最新データから順に一覧表示される。
【００２６】
従って、次のような作用効果が得られる。
（ｄ）異常発生時に履歴データと前画面の候補部品とを対照して、異常箇所、異常部品をより詳細に絞り込むことができる。
（ｅ）随時に履歴データを表示し、移動体のサイクルタイムを照合して、部品の寿命を予測でき、プリ・メンテナンスに役立つ。
（ｆ）履歴データを新製品開発のための技術データとして蓄積できる。
【００２７】
また、送信ボタン４３を押すと、送信プログラムが起動され、履歴データ、各種設定値、成形機３との交信データ等、遠隔地の専任技術者が異常を精査するに必要なデータを含む診断ファイルが自動作成される。そして、このファイルは取出機１に付属の送受信装置（図示略）によって、構内又は広域通信回線を介し、ＬＡＮ又はインターネット等を利用して遠隔地の上位コンピュータに送信される。
【００２８】
従って、次のような作用効果が得られる。
（ｇ）ユーザ又はメーカの専任技術者が遠隔地に居ながら取出機の異常を詳細に診断できる。
（ｈ）メーカの専任技術者が現場まで出向く必要がなくなり、アフターサービスにかかる費用を節約できる。
（ｉ）診断結果に従い、交換部品又は準備部品を迅速に手配できる。
（ｊ）送受信装置としてメール付携帯電話を使用すれば、専任技術者がどこにいても、取出機を早期に復旧できる。
（ｋ）新規成形品の生産立上げ時やプログラム異常の発生時等に、このシステムを利用して、メーカは新規又は修正プログラムをユーザに速やかに届けることができる。
【００２９】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
（１）移動体の最高速度を設定し、工程開始から最高速度に達するまでの加速時間を動作時間として検出し、この検出値を上限値及び下限値と比較することで、工程初期に異常を診断できるようにすること。
（２）移動体のストローク途中に２つの計時ポイントを設定し、この間の通過時間を動作時間として検出し、その検出値を上限値及び下限値と比較することで、工程中期に異常を診断できるようにすること。
（３）前記実施形態の異常診断方法を、工作機械、表面加工機、梱包機械、食品加工機等の各種加工機から各種加工品を取り出す取出機に適用すること。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明に係る異常診断方法によれば、延着要因の候補となる部品と早着要因の候補となる部品とを別々に表示するので、異常箇所を詳しく特定でき、サイクルタイムが長くなる異常及びサイクルタイムが短くなる異常の両方を診断でき、故障を事前に察知できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の異常診断方法が実施される取出機の全体を示す斜視図である。
【図２】同取出機におけるチャックの左右方向移動機構を示す正面図である。
【図３】同取出機におけるチャックの上下方向移動機構を示す正面図である。
【図４】同取出機の異常診断システムを示すブロック図である。
【図５】同取出機の工程説明図である。
【図６】移動体の動作を示すタイムチャートである。
【図７】本発明に係る異常診断方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図８】同診断方法の補足説明図である。
【図９】延着アラームの表示画面を示す表示装置の正面図である。
【図１０】早着アラームの表示画面を示す表示装置の正面図である。
【図１１】履歴データの表示画面を示す表示装置の正面図である。
【符号の説明】
１ 取出機
３ 射出成形機
４ 左右移動体
６ 前後移動体
８ 上下移動体
９ 旋回体
１０ チャック
１４ サーボモータ
１５ ベルト
１９ ガイド
２０ サーボモータ
２１ ベルト
２２ ガイド
２４ ガイド
２５ サーボモータ
２６ 有端ベルト
２７ 無端ベルト
３０ サーボモータ
３１ 制御装置
３２ サーボ制御部
３３ エンコーダ
３５ 入力装置
３６ 記憶装置
３７ 表示装置
４３ 送信ボタン

Claims (3)

1. チャックを加工機の内外に移動して加工品を取り出す取出機において、
   チャック移動機構に設けられた移動体の動作時間を検出し、検出値を予め試行運転の実行値に基づいて設定した上限値及び下限値と比較し、検出値が上限値以上のとき、延着要因の候補となる、焼付又は変形によって過大負荷を発生して移動体の１サイクルの動作時間であるサイクルタイムを長くする部品を表示し、検出値が下限値以下のとき、早着要因の候補となる、切断又は折損によって過小負荷を発生してサイクルタイムを短くする部品を表示する異常診断方法であって、
   上限値を、サイクルタイムが超えた時点で取出機の運転を停止するサイクルタイムの制限値未満に設定することを特徴とする取出機の異常診断方法。
2. 動作時間の履歴を記録し、履歴データを随時に表示する請求項１記載の取出機の異常診断方法。
3. 履歴データを通信回線を介して遠隔地の上位コンピュータに送信する請求項１又は２記載の取出機の異常診断方法。

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