JP4824879B2 - 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、チャック移動機構に設けられたモータの電流値を監視し、過電流が流れたときに、その移動機構に過大負荷が発生したと判断し、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、過大負荷によ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、過小負荷によ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、過大負荷による異常及び過小負荷によ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、チャック移動機構の負荷情報（モータの負荷トルクに限る。）を検出し、検出値を予め設定した上限値及び下限値と比較し、検出値が下限値以下のとき、過小負荷要因の候補となる、切断又は折損によって過小負荷を発生する部品を表示し、検出値が上限値以上のとき、過大負荷要因の候補となる、焼付又は接触によって過大負荷を発生する部品を表示することを特徴とする。
【０００６】
ここで、加工機には、前記射出成形機のほか、工作機械、表面加工機等の各種機械が含まれる。加工品には、樹脂成形品のほか、板金成形品、機械加工品、表面加工品等の各種製品又は半製品が含まれる。加工品を取り出すチャックとしては、特に限定されないが、真空引きにより加工品を吸着するもの、爪の開閉により加工品を把持するもの等を例示できる。
【０００７】
「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、各方向毎に複数基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。
【０００８】
チャック移動機構の「負荷情報」とは、その機構に設けられたモータやエアシリンダ等のアクチュエータに作用する負荷、又はベルトやチェーン等の動力伝達部品に作用する負荷等、機構各部の負荷を電気量値として検出可能な情報を含む。例えば、モータの負荷トルクを電流値又はそれと反比例の関係にある回転数から検出したり、ベルトの張力をテンションメータを用いて検出することができる。
【０００９】
「上限値及び下限値」とは、移動機構の各部に作用する負荷の正常範囲を画定するもので、負荷情報の検出値と比較可能な電気量値として記憶装置に設定される。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。
【００１０】
「過小負荷要因の候補となる、切断や折損によって過小負荷を発生する部品」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。「過大負荷要因の候補となる、焼付や接触によって過大負荷を発生する部品」としては、特に限定されないが、ガイド、軸受、ベルトカバー等を例示できる。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。
【００１１】
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、負荷情報の履歴を記録し、履歴データを随時に表示することを特徴とする。例えば、過去数回分又は数時間分の負荷情報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、負荷情報から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。
【００１２】
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。
【００１３】
【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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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はサーボモータ２５の負荷トルクをその回転数（エンコーダ信号）、負荷電流値、又は供給電圧値に基づいて検出する機能を備えている。そして、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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を駆動するサーボモータ１４，２０，２５，３０の負荷トルク、つまり各工程を正常に遂行できる標準的な負荷情報が工程毎に検出され、これらの実行値にプラス・マイナスの許容値を加えて、自動運転時の負荷トルク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負荷情報を自動的に設定することができる。なお、上限値及び下限値を実行値に対するパーセンテージで設定してもよい。
【００２０】
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指令が確認されると（ステップＳ１１）、サーボモータ１４，２０，２５，３０が駆動され（ステップＳ１２）、移動体４，６，８，９が各方向に移動される。そして、図８に示すように、工程開始から予め設定した加速時間が経過すると（ステップＳ１３）、サーボモータ１４，２０，２５，３０の負荷トルクが制御装置３１によって検出され（ステップＳ１４）、その検出値が記憶装置３６に記憶される（ステップＳ１５）。なお、工程開始位置から予め設定した距離だけ離れた位置で負荷トルクを検出してもよい。
【００２１】
続いて、負荷トルク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Ｓ１６）、下限値以上であれば、上限値と比較される（ステップＳ１７）。検出値が上限値以下であれば、負荷トルクが正常であると診断され、サーボモータ１４，２０，２５，３０の駆動が継続され、負荷トルクが監視され、その検出値が履歴として設定回数分更新して記録される。そして、移動体４，６，８，９がストロークの終端に達すると、リミットスイッチ等の信号に基づいて終了指令が確認され（ステップＳ１８）、サーボモータ１４，２０，２５，３０が停止され（ステップＳ１９）、その工程が正常に終了する。
【００２２】
一方、負荷トルクの検出値が下限値以下のときは、その移動機構において負荷が異常に低下していると診断され、過小負荷を報知するためのアラーム信号が出力され（ステップＳ２０）、同時に、サーボモータ１４，２０，２５，３０が直ちに停止される（ステップＳ１９）。そして、このアラーム信号に応答し、表示装置３７には、その工程において過小負荷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、チャック上昇工程の場合は、有端ベルト２６及び無端ベルト２７（スリップ、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、過小負荷を発生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】
また、負荷トルクの検出値が上限値以上のときには、その移動機構において負荷が異常に増加していると診断され、過大負荷を報知するためのアラーム信号が出力され（ステップＳ２１）、これに応答し、表示装置３７には、その工程において過大負荷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、チャック上昇工程の場合は、内外のＬＭガイド２２，２４（焼付）、サーボモータ２５の減速機軸受（破損）、ベルトカバー（接触）等、過大負荷を発生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。
【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、過大負荷によって発生する異常のみならず、ベルトの切断やシャフトの折損等、過小負荷によって発生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）図８に示すように、異常診断を負荷トルクが安定する区間（移動体の等速区間）で長時間にわたって実施できる。
【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回数分の履歴データが表示される。履歴データは、負荷トルクの検出値、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。
（ｅ）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。
（ｆ）随時に履歴データを表示し、負荷トルクの変化を照合して、部品の寿命を予測でき、プリ・メンテナンスに役立つ。
（ｇ）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。
（ｈ）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。
（ｉ）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。
（ｊ）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。
（ｋ）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。
（ｌ）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）図１２に示すように、工程開始から最大負荷トルクが発生するまでの時間（又は距離）を設定し、この設定時間が経過したポイントｘで負荷トルクを検出し、その検出値を上限値及び下限値と比較することで、工程初期の負荷異常を診断すること。
（２）図１３に示すように、等速区間の途中に２つの検出ポイントｘ，ｙ（時間又は距離）を設定し、この区間における負荷トルクの平均値を求め、その平均値を上限値及び下限値と比較することで、工程中期の負荷異常を診断すること。
（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、過小負荷要因の候補となる部品と過大負荷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、過大負荷による異常及び過小負荷によ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】同診断方法を補足説明するサーボモータの負荷トルク線図である。
【図９】過小負荷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】過大負荷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。
【図１２】異常診断時期の変更例を示す負荷トルク線図である。
【図１３】異常診断時期の別の変更例を示す負荷トルク線図である。
【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 (4)

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、
   チャック移動機構のモータの負荷トルクを検出し、検出値を予め設定した上限値及び下限値と比較し、検出値が下限値以下のとき、過小負荷要因の候補となる、切断又は折損によって過小負荷を発生する部品を表示し、検出値が上限値以上のとき、過大負荷要因の候補となる、焼付又は接触によって過大負荷を発生する部品を表示することを特徴とする取出機の異常診断方法。
2. 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請求項１記載の取出機の異常診断方法。
3. モータの負荷トルクの履歴を記録し、履歴データを随時に表示する請求項１又は２記載の取出機の異常診断方法。
4. 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３記載の取出機の異常診断方法。

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