JP7076750B2 - パルススプレー装置のケーブルダメージ診断装置及び診断方法 - Google Patents

Description

本発明は、パルススプレー装置のケーブルダメージ診断装置及び診断方法に関するものである。

ダイカストなどに離型剤を薄くまんべんなく塗布することがなされている。近年ではパルス状にスプレーして離型剤を塗布しているが、この際、バルブのコイルを１０ｍＳｅｃ～１００ｍＳｅｃの間隔で入り切りさせて離型剤を塗布している。こういったパルスの動作は、ケーブルで電気を供給して行われるが、バルブは、金型の間のような狭いスペースで移動させねばならないことが多いため、その移動にロボットが用いられることが多い。ところで、ロボットが動作する間にケーブルが完全断線に至り、生産ラインを急停止せざるを得ない状況となることが、よく生じている。このようなケーブルの完全断線は急に起こるわけではなく、ケーブルに対して屈曲やねじりなどの負荷が繰り返し与えられるなかで、ケーブルの部分的な劣化が徐々に積み重なり、生産ラインを急停止せざるを得ない完全断線に至る。このため、初期のダメージ段階でケーブルの異常を検知できれば、ダメージを受けたケーブルを生産の合間を見て交換することで、突発的な完全停止を回避できる。

ケーブルのダメージの程度を判断するための方法としては、装置から取り外したケーブルに対して検査用の電圧をかけ、抵抗値を確認することが挙げられる。しかしながら、この方法では、ケーブルを装置などから取り外すことが必須であるため、装置稼働中にケーブルの劣化を判断することはできない。一方、特許文献１には、検査用のパルス信号を注入する注入線などをケーブルに接続することで、装置に接続されたままでもケーブルの断線を検査できるようにする技術が開示されている。しかし、この技術では複雑な構造となってしまう。

特開２００７－０４６９５４号公報

ところで、本発明者が観察するところによると、完全断線がなされる前の段階で、電流が流れない状態になった後に再び流れるようになるという現象が繰り返される。これは、切断して離れた部分が、ケーブルが動くことなどにより、再び接触するといった状態になることが繰り返されるからであると考えられる。本発明者は、このような現象が生じたことを検出することで、ケーブルを交換するタイミングを知ることができないかと考えた。

本件の発明者は、このような点について鋭意検討する中で、本発明に想到した。本発明の課題は、断線検査専用の信号を注入する注入線をケーブルに接続せずに、かつ、ケーブルを通常接続されている装置から取り外すことなく、ケーブルの劣化を発見できるようにすることである。

上記課題を解決するため、パルススプレー装置に設けられたバルブにパルス状に電気を送るケーブルのダメージを診断するケーブルダメージ診断装置であって、バルブ動作用の電流がケーブルに流れたか否かを検出可能な検出部と、バルブ動作用の電流を流す指令信号の情報と、検出部の検出結果と、を比較する比較部と、を備えたケーブルダメージ診断装置とする。

また、比較部は、指令信号がオンになってから所定時間経過後のポイントでの検出部の検出結果と指令信号を比較する構成とすることが好ましい。

また、比較部は、指令信号がオンになってからオフになるまでの一パルスの間の、複数ポイントで、検出部の検出結果と指令信号を比較する構成とすることが好ましい。

また、比較部は、検出部で確認された電流が流れた回数と、指令信号の発信回数履歴を比較する構成とすることが好ましい。

また、ケーブルに適切に電流が流れていないと判断される割合が所定値以上となった場合に警報を発生させる警報発生部を備えた構成とすることが好ましい。

また、パルススプレー装置に設けられたバルブにパルス状に電気を送るケーブルのダメージを診断するケーブルダメージ診断方法であって、バルブ動作用の電流がケーブルに流れたか否かの検出結果と、バルブ動作用の電流を流す指令信号の情報と、を比較するケーブルダメージ診断方法とする。

また、指令信号がオンになってから所定時間経過後のポイントで検出結果と指令信号を比較するようにすることが好ましい。

また、指令信号がオンになってからオフになるまでの一パルスの間に、複数ポイントで、検出部の検出結果と指令信号を比較するようにすることが好ましい。

また、検出部で確認された電流が流れた回数と、指令信号の発信回数履歴を比較するようにすることが好ましい。

また、ケーブルに適切に電流が流れていないと判断される割合が所定値以上となった場合に警報を発生させるようにすることが好ましい。

本発明では、断線検査専用の信号を注入する注入線をケーブルに接続せずに、かつ、ケーブルを通常接続されている装置から取り外すことなく、ケーブルの劣化を発見できるようにすることが可能となる。

実施形態におけるパルススプレー装置のバルブとロボットとケーブルと制御盤の関係を表す図である。 コイルに通電されて吐出状態となったバルブの内部構造を表す図である。 コイルに電気が流れず、吐出停止状態となったバルブの内部構造を表す図である。 液ノズルの１サイクルの間に通電の指令信号がパルス状に１０００回行われ、これに応じた通電が１０００回確認された例を表す図である。ただし、噴射パターンは途中で変更されている。 実施形態におけるバルブとケーブルと断線検知リレー（検出部）との関係を表す図である。 指令信号にパルス１０回分の動作不良が生じたことを表す図である。 指令信号にパルス２２回分の動作不良が生じたことを表す図である。 図５に示す（１）のケーブルが断線した際の動作不良を表す図である。 図５に示す（２）のケーブルが断線した際の動作不良を表す図である。 指令信号がオンからオフになり再びオンになるまでの指令電圧、バルブに流れる電流の有無を表す電圧、判定のポイントの関係の一例を表す図である。 一パルスの間に８ポイントで検出部の検出結果と指令信号を比較した結果、正常動作が５回確認され、後半の３回は正常動作が確認されなかった例を表す図である。

以下に発明を実施するための形態を示す。実施形態のケーブルダメージ診断装置は、パルススプレー装置５に設けられたバルブ５５にパルス状に電気を送るケーブル５３のダメージを診断するものである。また、このケーブルダメージ診断装置は、バルブ５５の動作用の電流がケーブル５３に流れたか否かを検出可能な検出部６１と、バルブ５５の動作用の電流を流す指令信号の情報と、検出部６１の検出結果と、を比較する比較部と、を備えている。このため、断線検査専用の信号を注入する注入線をケーブル５３に接続せずに、かつ、ケーブル５３を通常接続されている装置から取り外すことなく、ケーブル５３の劣化を発見できる。

また、実施形態のケーブルダメージ診断方法は、パルススプレー装置５に設けられたバルブ５５にパルス状に電気を送るケーブル５３のダメージを診断するものであり、バルブ５５の動作用の電流がケーブル５３に流れたか否かの検出結果と、バルブ５５の動作用の電流を流す指令信号の情報と、を比較する。このため、断線検査専用の信号を注入する注入線をケーブル５３に接続せずに、かつ、ケーブル５３を通常接続されている装置から取り外すことなく、ケーブル５３の劣化を発見できる。

ここで、パルススプレー装置５について説明する。パルススプレー装置５は、気体や液体などを短い間隔で間欠的にスプレーをすることができる装置である。図１に示すように、実施形態のパルススプレー装置５は、噴射部分として機能するバルブ５５を備えたスプレーユニット５４を備えており、このスプレーユニット５４には、電気を供給するケーブル５３が接続されている。スプレーユニット５４は多関節ロボット５２に取り付けられており、制御盤５１からの信号により適切な箇所に適切な経路で移動させることができる。なお、スプレーユニット５４を移動させると、ケーブル５３に屈曲やねじりなどの負荷がかかり、ケーブル５３がダメージを受けることになる。

実施形態のスプレーユニット５４には、図２に示すことから理解されるようなバルブ５５が備えられている。このバルブ５５には、移動可能な鉄心駒５７が備えられている。鉄心駒５７の周りには、コイル５６が備えられており、このコイル５６への通電により鉄心駒５７を移動させることができる。図２に示すように、鉄心駒５７がバルブ５５の吹き出し口５９から離れた位置にあると、バルブ５５は吐出することができる一方、図３に示すように、鉄心駒５７がバルブ５５の吹き出し口５９側に移動し、噴出物の移動経路を塞ぐと、バルブ５５から噴出物が吐出されることを停止させることができる。実施形態のバルブ５５はバネ５８を備えており、通常、バネ５８により付勢された鉄心駒５７は噴出物の移動経路を塞ぐように位置することになるが、コイル５６に通電して鉄心駒５７を移動させれば、バルブ５５は吐出を行うことができる。

バルブ５５からの吐出をパルス状に行うため、実施形態ではコイル５６への通電をパルス状に行う。通常、１０ｍＳｅｃから１００ｍＳｅｃという間隔で通電状態と遮断状態を切り替え続けることで、パルス状の噴射を実行させる。このため、コイル５６に接続されたケーブル５３においても、同様な間隔で、通電状態と遮断状態の切り替えが繰り返されることになる。

ここで、バルブ５５のパルス状の連続動作について、図４、図５、図６、図７を例に挙げながら説明する。実施形態では、先ず、バルブ５５のスプレー塗布を開始するために、開始の信号を出す。すると液体を噴射するバルブ５５である液バルブ５５の起動信号が入る。液バルブ５５の起動信号については図４では、「液バルブ起動」と付された部分の線で示す。概略、上に山の矩形状となっている。液バルブ５５の起動信号が入った後、スプレーがなされるが、数百回パルス状に吐出されると、一サイクルが終了となり液バルブ５５の起動信号は切られる。起動信号が切られると、グラフでは山が下がって０に戻る。

液バルブ５５の起動信号が入ると、「指令信号」がパルス状に発信される。図４ではこの指令信号は２段目に「ＰＳＰ出力」として表されている。実施形態の指令信号はあらかじめパターンが決まっており、１０ｍＳｅｃから１００ｍＳｅｃの間で、それぞれ何秒間スプレーするかプログラムしている。なお、図４に示す例では、２つのパルスモードを前半と後半で切り替えて使用するような指令信号が示してある。具体的には、前半では、短い間隔で短時間の吐出が繰り返すように指令信号がなされているが、後半では前半よりも長い時間の吐出をするとともに、吐出間の時間も前半よりも長めにするように「指令信号」がなされている。

このような「指令信号」に応じて、コイル５６への通電がパルス状に高速で繰り返され、駒５７が高速で前後に移動する。なお、コイル５６に電流が流れたという事は、検出部６１である「断線検知リレー」で確認している。図５に示すことから理解されるように、実施形態では、バルブ５５から戻ってくる電気について検出できるように断線検知リレーを配置している。

図４では、「断線検知リレー」が検知したという事を、「リードスイッチ」がオンしたということで示しており、３段目に示している。この動作は、かなり高速な入り切りの繰り返しによってなされているため、実際の検知結果では、「パルス指令信号」より少し遅れて「断線検知リレー」の信号を検知している。これは、図４においても表されており、２段目に表された指令信号の山に対して、３段目に表された断線検知リレーの山は、少しタイミングが遅れるように凸凹ができている。なお、この遅れは一瞬であり、より具体的には、２乃至３ｍＳｅｃの遅れが例示される。

比較部は、検出部６１で確認された電流が流れた回数と、「指令信号」の発信回数履歴を比較することでケーブル５３のダメージを診断することができる。この発信回数履歴は、過去の一定期間にオンとする指令信号が発せられたことを検知した履歴であっても良いし、過去の一定期間にオンとする指令信号が発せられる予定であったことを記録した履歴であっても良い。例えば、図４に表されるような、オンとする「指令信号」の発信回数履歴が、「断線検知リレー」の検知の回数に合っていれば、問題なく動作していることがわかる。なお、ケーブル５３の完全性が必須でない場合もあるため、ケーブル５３の健全性の判断に対し、上記回数同士が完全に一致していることが常時必要なわけではない。また、「指令信号」の間隔や長さが「断線検知リレー」により検出した検出結果の間隔や長さに合っていれば、問題ないと判断するようにしてもよい。

一般的に、ケーブル５３の断線の初期状態では、瞬間的な断線が発生するので、パルススプレー塗布の開始と終了だけ見ていてもケーブル５３に不具合が生じつつあるか否かが分からないが、上記したような比較をすることで、瞬間的なパルスの無反応や、パルスの山が飛んでいる状態を把握することができ、断線の初期状態の異常に気付きやすくなる。なお、検出結果のパルスの間隔が比較的長いときは、その「指令信号」のパルス間隔の長さと比べるのが好ましい。パルスが途中で止まっているか、または、パルスを開始すべきところが、開始されていないかという見方をすることで、瞬間的な断線に気づきやすくなる。

ここで、動作不良の一例を説明する。図６、図７はパルス動作が繰り返される状態を示していて、その中で一瞬断線してパルスが飛んでいる状態を示している。具体的には、図６では２０ｍＳｅｃ間隔で繰り返されるパルス動作で、その間１０回分のパルスが瞬間的に断線で動いていない状態を示している。図７では２０ｍＳｅｃ間隔で繰り返されるパルス動作で、その間２２回分のパルスが瞬間的に断線で動いていない状態を示している。図６及び図７においては、山が繰り返されるのが正常であるのだが、途中で山が水平になっているところがある。この部分はパルス動作が正常になされていないことを表している。

ここで、「指令信号の情報」について、説明する。「指令信号の情報」は、「指令信号」が出たことを計測した情報であっても良いが、「指令信号」を出すために用いられたプログラムなどの情報であっても良い。このような情報を「指令信号の情報」として扱えば、あらためて「指令信号」を検知する必要は無い。この場合、例えば、指令信号を発生させるパルスコントローラから、「指令信号の情報」を取り出せばよい。勿論、この場合、「指令信号」を検知するためにシステムを取り付けることは不要になる。なお、パルスコントローラから、指令信号に関する、タイミング、長さ、間隔に関するいずれの情報も知ることができる。また、「指令信号」を計測するために、バルブ５５から制御回路に向けて流れる電気についてバルブ５５の直近で計測するよう、指令信号検出部を配置すれば、指令信号が正確に出されているか否かを確認することができる。

ここで、指令信号が適切に発生していない例について説明する。図６及び図７に薄く示した定期的に発生しているパルスは、本来、発生するはずの「指令信号」である。これに対して濃く示して一部不具合の生じているパルスは、「指令信号」の計測結果を示している。

ところで、図５に示す例ではケーブル５３が２本あるが、この何れが切れるかで「指令信号」の出され方に変化が出る。図５に示す２本のケーブル５３のうち、（１）のケーブル５３がロボット５２の稼働によりダメージを受けると、図８に示すように、「指令信号」は、しばらく電圧が維持されている状況になる。一方、この間における「断線検知リレー」の検知結果は、図８の破線に示すように、変化を検知しない状態となる。また、図５に示す２本のケーブル５３のうち、（２）のケーブル５３がロボット５２の稼働によりダメージを受けると、図９に示すように、「指令信号」は、しばらく電圧が検知されない状況になる。一方、この間における「断線検知リレー」の検知結果は、図９の破線に示すように、変化を検知しない状態となる。

なお、図８、図９に示す例では、「指令信号」の各パルスが２０ｍＳｅｃ（０．０２秒）間隔で連続して発生している途中に、しばらく不具合が生じている状態を示す。より具体的には、０．１８秒から０．３８秒までの約０．２秒間、パルス動作が断線によって飛んでしまった状態が示されている。この間は本来なら２０ｍＳｅｃ間隔のパルスが動くはずなので、１０回分のパルスが飛んでしまっている。これは先に説明したように、バルブ５５を動作させるコイル５６を機能させるケーブル５３が曲げの繰り返しによって断線したことにより生じている。初期のダメージのため、「指令信号」に不具合が生じたのは、ほんの０．２秒間だけであり、ケーブル５３が動くうちに「指令信号」が適切に送られる状態に復旧した。

次に、一パルス分の間に、どのように情報を検出するのかについて、説明する。図１０は、複数回繰り替えされるパルスうちの一パルス分が理解できるように、拡大したものである。なお、「指令信号」は、バルブ５５がオフの時は、通常、２．５ボルトの位置にある。バルブ５５をオンするように指令信号が送られるときは、指令用の電圧が０ボルトに変化する。図１０に示す例では、Ａ点の位置からＢ点の位置（０ボルト）に向けて電圧が変化する。

バルブ５５をオンからオフにするときは、電圧が２．５ボルト（通常電圧）よりも大きな値となるように切り替えられる。図１０に示す例では、Ｃ点の位置から電圧が上がってＤ点に変化している。その後、しばらく時間をかけて電圧を通常のオフの値となるように変化させる。図１０に示す例では、このようにしてＥ点のレベルに下がっていく。なお、実施形態においては、バルブ５５をオンからオフに切り替えた当初に電圧が通常電圧よりも大きくなるようにしている。これは、駒５７を素早く移動させるためである。

次に、他の動きについて説明する。バルブ５５が動いたことなどは、コイル５６などに電流が流れたことを検知して発生する「断線検知リレー」で確認している。この検知結果は、図１０では太線で示している。バルブ５５がオフの状態のときに発生する電圧は、センサーにより検知しているが、図１０に示す例では、グラフの都合上、５ボルトでカットしている。したがって、図１０では、バルブ５５がオフの状態であることを「断線検知リレー」で検知した時は、５ボルトを示すように表されている。

ところで、「指令信号」がオンの状態となったと同時に、「断線検知リレー」がオンを検知できるわけではない。図１０に示す例では、「指令信号」がＡ点で出されると、少し遅れてＧ点で電圧が変化し始めてＨ点まで下がる。図１０ではＢ点とＨ点では２．５ｍＳｅｃの遅れ時間が発生している。なお、コイル５６が実際にオン状態になるときはＨ点であり、検知電圧が０ボルトになる。その後、「指令信号」の内容がＣ点でオフに切り替わる。この時はコイル５６もすぐに反応してＩ点のポイントでオフに向かって変化し始め、Ｊ点に向かって電圧が上がり、コイル５６がオフになる。

次に、コイル５６が「指令信号」に対して実際に動いたかを確認する方法について説明する。「指令信号」の電圧が０ボルトであるときに、コイル５６に電流が流れたことを検知する検知電圧（図１０にて太線が示す値）も０ボルトであれば、指令通り動作していることになる。つまり、「指令信号」に応じて電流が流れていることになる。一方、「指令信号」の電圧が０ボルトであるときに、コイル５６に電流が流れたことを検知する検知電圧が５ボルトである場合は、「指令信号」に応じた動きをしていないと判断できる。

次に、図１０において、「指令信号」を表す電圧と動作確認結果を表す検知電圧との確認方法について述べる。「指令信号」をオフの状態からオンの状態に切り替えてから数ｍＳｅｃ後のポイントで、検出部６１の検出結果と「指令信号」を比較する。このため、比較部は、指令信号がオンになってから所定時間経過後のポイントでの検出部６１の検出結果と「指令信号」を比較するように構成する。図１０に示す例では、Ｑ点のポイントにおいて比較を行う。このタイミングでトリガーのようなチェックを行って、「指令信号」と、動作内容が対応していれば適切に作動しているとする。そうでない場合は、適切に作動していない状態である。例えば、「指令信号」が０ボルトを指示しているのに、検知電圧が５ボルト以上を示す時は、適切に作動していないと判断できる。

図１０に示す例では、「指令信号」をオフの状態からオンの状態に切り替えてから７ｍＳｅｃ後のポイントで、検出部６１の検出結果と「指令信号」を比較する。このポイントであれば、「指令信号」の切り替えのタイミングから、検出部６１が検知可能な時間までの遅れの発生の影響はないため、適切な結果を得ることができる。

ところで、図１０に示す例では、一パルスが短いため、この一パルスの間に、複数ポイントで検出部６１の検出結果と指令信号を比較する必要は無いが、一パルスが比較的長い場合は、一パルスの間に、複数ポイントで、検出部６１の検出結果と「指令信号」を比較するようにすることが好ましい。したがって、比較部は、「指令信号」がオンになってからオフになるまでの一パルスの間の、複数ポイントで、検出部６１の検出結果と「指令信号」を比較するように構成することが好ましい。このようにすれば、一パルスの中でも断線の有無を複数回確認することができるため、ケーブル５３にダメージが生じているか否かを把握しやすくなる。この場合、この二回目以降の確認は、定期的にすることが好ましい。例えば、１０ｍＳｅｃごとに確認ポイントを設けることが好ましい。

パルスの間隔が比較的長い場合の例について説明する。図１１に示す例では、「指令信号」がオンの状態からオフの状態に切り替わるまでの時間が８０ｍＳｅｃである。初めの確認ポイントを「指令信号」をオフの状態からオンの状態に切り替えてから７ｍＳｅｃ後とし、その後、１０ｍＳｅｃごとに確認ポイントを設けている。この場合、チェックするタイミングは、「指令信号」をオフの状態からオンの状態に切り替えてから７ｍＳｅｃ後、１７ｍＳｅｃ後、２７ｍＳｅｃ後、・・・と、全部で８回のタイミングがある。８回すべてが指令と動作が対応していると、正確に動いている割合は、８分の８となり、この一パルスの間で断線の現象が確認されなかったことがわかる。

図１１に示す例では、「指令信号」をオフの状態からオンの状態に切り替えてから５７ｍＳｅｃ後、６７ｍＳｅｃ後、７７ｍＳｅｃ後に指令信号に対応した動作が確認されない状態である。この場合、８回の確認タイミングに対して、適切に応答していたことが確認できたのは５回だけということになる。この場合、上位のＰＬＣ制御盤５１側に５／８（８分の５）といった信号をあげるようにするのが好ましい。このような統計作業は一パルスごとに行う必要は無い。例えば、１サイクルごとに行っても良い。この場合、１サイクル中における全てのポイント数を分母とし、そのうち正常稼働が検出された数を分子とした値を信号で送るようにすればよい。

また、ケーブル５３に適切に電流が流れていないと判断される割合が所定値以上となった場合に警報を発生させる警報発生部を備えた構成とすることが好ましい。警報を発生するようにすれば、ケーブル５３にダメージが発生していることを見過ごしにくくなる。この警報発生部は上位ＰＬＣ制御盤５１に送られた数値から、ケーブル５３に適切に電流が流れていないと判断される割合が所定値以上となった場合に警報を発生させるようにすることが好ましい。

以上、一つの実施形態を例に挙げて本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、各種の態様とすることが可能である。たとえば、バルブ動作用の電流がケーブルに流れたか否かを検出可能な検出部の検出結果と、バルブ動作用の電流を流す指令信号の情報と、を比較することで、不具合の内容を推定できるように演算させても良い。

５ パルススプレー装置
５１ 制御盤
５２ ロボット
５３ ケーブル
５４ スプレーユニット
５５ バルブ
５６ コイル
５７ 駒
５８ バネ
５９ 吹き出し口
６１ 検出部

Claims (8)

1. パルススプレー装置に設けられたバルブにパルス状に電気を送るケーブルのダメージを診断するケーブルダメージ診断装置であって、
   バルブ動作用の電流がケーブルに流れたか否かを検出可能な検出部と、
   バルブ動作用の電流をパルス状に流す指令信号の発信回数履歴の情報と、検出部で確認された電流が流れた回数と、を比較する比較部と、
   を備えたケーブルダメージ診断装置。
2. 比較部は、指令信号がオンになってから所定時間経過後のポイントでの検出部の検出結果と指令信号を比較する請求項１に記載のケーブルダメージ診断装置。
3. 比較部は、指令信号がオンになってからオフになるまでの一パルスの間の、複数ポイントで、検出部の検出結果と指令信号を比較する請求項１又は２に記載のケーブルダメージ診断装置。
4. ケーブルに適切に電流が流れていないと判断される割合が所定値以上となった場合に警報を発生させる警報発生部を備えた請求項１乃至３の何れかに記載のケーブルダメージ診断装置。
5. パルススプレー装置に設けられたバルブにパルス状に電気を送るケーブルのダメージを診断するケーブルダメージ診断方法であって、
   バルブ動作用の電流がケーブルに流れたことが確認された回数と、バルブ動作用の電流をパルス状に流す指令信号の発信回数履歴の情報と、を比較するケーブルダメージ診断方法。
6. 指令信号がオンになってから所定時間経過後のポイントで検出結果と指令信号を比較する請求項５に記載のケーブルダメージ診断方法。
7. 指令信号がオンになってからオフになるまでの一パルスの間に、複数ポイントで、検出部の検出結果と指令信号を比較する請求項５又は６に記載のケーブルダメージ診断方法。
8. ケーブルに適切に電流が流れていないと判断される割合が所定値以上となった場合に警報を発生させる請求項５乃至７の何れかに記載のケーブルダメージ診断方法。

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