(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サイクル運動をする設備の状態を表す状態信号を監視するデータモニタ装置において、
前記状態信号を単位時間毎にサンプリングするサンプリング部と、
該サンプリング部によりサンプリングされた信号を単位時間毎に記憶する信号記憶部と、
該信号記憶部に記憶された信号を前記設備の関連する信号毎に状態波形にまとめる状態波形生成部と、
該状態波形生成部により関連する信号毎にまとめられた状態波形のうちの単一種類の状態波形を、基準タイミングを基に一定の時間で切って前記設備のサイクル運動のサイクル毎に水平の線分で表し、該線分を該状態波形の状態に応じて色分けし、該色分けされた線分の所定サイクル数分を前記基準タイミングに合わせて並べて２次元パターンを生成する２次元パターン生成部と、
前記２次元パターンを表示する表示部と
を備えることを特徴とするデータモニタ装置。
【請求項２】
サイクル運動をする設備の状態を表す状態信号を監視するデータモニタ装置において、
前記状態信号を単位時間毎にサンプリングするサンプリング部と、
該サンプリング部によりサンプリングされた信号を単位時間毎に記憶する信号記憶部と、
該信号記憶部に記憶された信号を前記設備の関連する信号毎に状態波形にまとめる状態波形生成部と、
該状態波形生成部により関連する信号毎にまとめられた状態波形のうちの複数種類の状態波形を、基準タイミングを基に一定の時間で切って前記設備のサイクル運動のサイクル毎に水平の線分で表し、該線分を該状態波形の状態に応じて色分けし、該色分けされた線分の所定サイクル数分を前記基準タイミングに合わせて並べて２次元パターンを生成するバラツキパターン生成部と、
前記２次元パターンを表示する表示部と
を備えることを特徴とするデータモニタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は生産設備等のための自動機の状態信号を常時監視し、異常動作状態あるいは事前に異常動作の兆候を可視化し、設備停止の異常解析および予知保全を効率よくするデータモニタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、自動機の一例であって２本のシリンダによりワークを搬送するモデルの上平面図である。図１において、１１はワーク、１２は搬送治具（以下、ノックという）、１３はワークを搭載する台、１４はノック戻し端を検出するセンサ、１５はノック入り端を検出するセンサ、１６はワーク搬送後退端を検出するセンサ、１７はワーク搬送前進端を検出するセンサである。
【０００３】
次に図１のモデルの動作を説明する。
【０００４】
図２は図１に示したモデルの動作を説明するシーケンシャル・ファンクション・チャートである。図において、ノック入り状態Ｑ１はノック１２の右端がノック入り端検出センサ１５により検出されている状態であり、このときはセンサ１５が出力するノック入り端検出信号Ｉ１は“１”である。次いでノック１２をワーク搬送前進端の方向に移動させることによりワーク１１を搬送し、センサ１７によりノック１２が検出されるとワーク搬送前進状態Ｑ３になり、このときセンサ１７が出力するワーク搬送前進端信号Ｉ３が“１”になる。ワーク１２をワーク供給部に供給すると、次のワークが台１３上に配置される。ノック１２をノック戻し位置に戻す際に台１３上のワークに衝突しないように、ノック１２を左側に移動した後にノック戻し状態Ｑ０の位置に戻す。このときセンサ１４が出力するノック戻し端検出信号Ｉ０は“１”になる。次いで、ノック１２をワーク搬送後退位置に戻してワーク搬送後退状態Ｑ２にする。このときセンサ１６が出力するワーク搬送後退端検出信号Ｉ２は“１”になる。
【０００５】
上記の例におけるノック戻し端検出信号Ｉ０、ノック入り端検出信号Ｉ１、ワーク搬送後退端Ｉ３、およびワーク搬送前進端Ｉ３といった複数のデジタル信号を監視し表示するデータモニタ装置、例えばロジックアナライザは、被測定機器からの信号を入力し、“０”または“１”の２値に変換した信号をサンプリングし、記憶媒体に記憶した後、画面にデジタル波形を表示する。
【０００６】
図３は従来のデータモニタ装置による表示画面の一例を示す図である。図において、画面の横方向は時間軸を示し、縦方向は図１に示した自動機の４つの検出信号Ｉ０〜Ｉ３を示す。４つの検出信号が時間とともにどのように変化するかがデジタル波形により表示されている。図示例では、複数の位置の検出信号としてノックの原位置（ノック戻し端）検出信号Ｉ０と、ノックの動作端（ノック入り端）検出信号Ｉ１と、ワークの搬送原位置（ワーク搬送後退端）検出信号Ｉ２と、ワークの搬送動作端（ワーク搬送前進端）検出信号Ｉ３の４つの検出信号のみが示されているが、実際の自動機の多くは数百におよぶ測定位置がある。
【０００７】
しかしながら、この方法では、長時間にわたり複数の信号を監視し、その状態および変化を記憶媒体に保存し、またそれらを表示する必要がある自動機の異常解析には、測定位置の数が多すぎ、かつ、互いに関連している信号が別々に表示されるので監視および解析が困難であるという問題があった。
【０００８】
この問題を解決する従来技術として、特開平５−２４９１４５号公報に記載されているように、マイクロプロセッサの複数の波形データの論理積、論理和あるいは排他的論理和の結果を効率よく波形表示する方法がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来は、長時間にわたる膨大なデジタル波形を記憶して順次スクロールしながら画面に表示しているが、スクロールしながら即座に異常解析すべきところを発見することは非常に困難であった。
【００１０】
また、生産設備の自動機における設備停止の異常解析および予知保全への適用においては、上記特開平５−２４９１４５号公報に開示のように、マイクロプロセッサの各部の状態を監視するために単純に論理積、論理和あるいは排他的論理和の結果を波形表示するだけでは過渡状態の解析ができないので望ましい結果が得られないという問題がある。
【００１１】
さらに、上記特開平５−２４９１４５号公報に開示の技術のようにマイクロプロセッサの特別な状態だけをモニタする方法では、生産設備の自動機における各部の状態をモニタするために効率よく波形表示ができないという問題がある。
【００１２】
さらに、従来の表示波形は“１”か“０”かを示すデジタル波形なので即座に異常解析すべきところを発見することが困難であった。
【００１３】
さらに、従来は、互いに関連する複数の信号でも別々のデジタル波形として表示していたので、やはり、即座に異常解析すべきところを発見することが困難であった。
【００１４】
本発明は、このような従来の複数の波形データを論理積、論理和あるいは排他的論理和の論理的演算結果でデータをまとめて表示する問題点に鑑み、設備停止の異常解析および予知保全を効率良くするために、自動機の状態の関連する信号をまとめて状態表示し、さらに長時間の状態を一括して色別に表示でき、それにより異常解析が即座に可能なデータモニタ装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の手段を採用することができる。
【００１６】
この手段によると、データモニタ装置において、関連する信号毎にまとめられた状態波形のうちの単一種類の状態波形を、基準タイミングを基に一定の時間で切って設備のサイクル運動のサイクル毎に水平の線分で表し、その線分を状態波形の状態に応じて色分けし、色分けされた線分の所定サイクル数分を基準タイミングに合わせて並べて２次元パターンが生成され、表示される。関連する信号がまとめられて表示されるので異常個所の発見が容易になる。また、単一種類の状態波形につき長時間に渡って形成された２次元パターンの各状態が色分けして表示されるので、異常個所を即座に発見できる。
【００１７】
また上記課題を解決するために、請求項２記載の手段を採用することができる。
【００１８】
この手段によると、データモニタ装置において、関連する信号毎にまとめられた状態波形のうちの複数種類の状態波形を、基準タイミングを基に一定の時間で切って設備のサイクル運動のサイクル毎に水平の線分で表し、それらの線分を状態波形の状態に応じて色分けし、色分けされた線分の所定サイクル数分を基準タイミングに合わせて並べて２次元パターンが生成され、表示される。関連する信号がまとめられて表示されるので異常個所の発見が容易になるとともに、画面上に多数の種類の信号を表示できる。また、複数種類の状態波形について長時間に渡って形成された２次元パターンの各状態が色分けして表示されるので、異常個所を即座に発見できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図４は本発明の実施の形態によるデータモニタ装置の構成を示すブロック図である。図において、生産設備の自動機１００に、本発明の実施の形態によるデータモニタ装置１が接続されている。データモニタ装置１は、自動機１００からの設備状態信号をデジタル又はアナログ信号として直接に又はネットワークを介して入力する信号入力および通信制御部２と、その入力した信号をある単位時間毎にサンプリングするサンプリング部３と、そのサンプリングされた信号を単位時間毎に記憶する信号記憶部４と、その記憶された信号の波形を自動機１００の関連する信号毎にまとめて状態波形を生成する状態波形生成部５と、その生成した状態波形を長時間分一括表示する２次元パターンを生成する２次元パターン生成部６と、状態波形生成部５で生成した状態波形の状態変化ごとにバラツキパターンを生成するバラツキパターン生成部７と、状態波形生成部５、２次元パターン生成部６およびパラツキパターン生成部７のどの波形データを表示するかを切り替える表示切替制御部８と、それにより表示を切り替える表示切替部９と、波形を表示する表示部１０とを備えている。
【００２０】
次にデータモニタ装置１の動作を説明する。
【００２１】
自動機１００の簡単なモデルとしては、図１および図２により説明したワーク供給機構がある。以下の説明では、このワーク供給機構の状態を監視する場合を説明する。
【００２２】
図５は本発明の実施の形態による表示画面を示す図である。図５において、図１に示したモデルのノック原位置検出信号Ｉ０、ノック動作端検出信号Ｉ１、ワーク搬送原位置検出信号Ｉ２、およびワーク搬送動作端検出信号Ｉ３による４つの位置の状態を２つの波形で結合して表示部１０(図４）に表示した画面が示されている。
【００２３】
図６は図５に示した状態波形を作成するための論理演算用テーブルである。
【００２４】
自動機１００としてのワーク供給機構(図１）のセンサ１４〜１７の出力Ｉ０〜Ｉ３が信号入力部および通信制御部２に入力される。サンプリング部３はこれらの信号を単位時間毎にサンプリングする。サンプリングされた４つの信号は信号記憶部４に記憶される。次いで、状態波形生成部５は４つ信号を図６に示す演算によって状態波形として生成し、表示部１０に表示する。これにより、１画面で表示できる信号数を多くすることができる。即ち、状態１ではワークのノック原位置検出信号Ｉ０は“０”、ノック動作端検出信号Ｉ１も“０”なので、ノック１２はノック戻し端にもノック入り端にも存在しない中間位置に存在しているかあるいは動作中であることを示す。この状態波形を“０”とする。すなわち、状態波形“０”とは“−１”でも“＋１”でもない状態の波形という意味である。
【００２５】
また、状態２ではワークのノック原位置検出信号Ｉ０は“１”、ノック動作端検出信号Ｉ１は“０”なので、ノック１２はノック戻し端に存在しその状態波形は“−１”となる。状態２の内容は、ノック１２が原位置にあることを示す。
【００２６】
さらに、状態３ではワークのノック原位置検出信号Ｉ０は“０”、ノック動作端検出信号Ｉ１は“１”なので、ノック１２はノック入り端に存在しその状態波形は“＋１”となる。  状態３の内容は、ノック１２が動作側にあることを示す。
【００２７】
さらに、状態４ではワークのノック原位置検出信号Ｉ０も、ノック動作端検出信号Ｉ１も共に“１”であり、このように同時に両検出信号が“１”になることは正常時にはありえないので、動作異常と判定される。その状態波形は“０”となる。
【００２８】
ワーク搬送原位置検出信号Ｉ２およびワーク搬送動作端検出信号Ｉ３も図６に示したものと同様の演算により、図５の下側の波形データ示すように状態波形“０”、状態波形“−１”、および状態波形“＋1”を持つ一つの波形に結合することができる。
【００２９】
このように、信号記憶部４には記憶された関連する２つの信号（Ｉ０とＩ１、およびＩ２とＩ３）を状態波形部５で図６に示す演算例に基づき１つの状態波形として生成し、表示部１０に表示することにより、従来は２つの波形であったものが１つの波形として表示されるので、１画面に表示できる信号数を多くすることができる。
【００３０】
さらに、効率を上げるために、表示できる時間に着目する。
【００３１】
図７は、図４における状態波形生成部５で生成したノックの状態波形を、２次元パターン生成部６で変換して生成された２次元パターンの波形の一例を示す図である。
【００３２】
２次元パターン生成部６は、状態波形生成部５から出力される状態波形中の関連する信号毎にまとめられた状態波形のうちの単一種類の状態波形を、基準タイミングを基に一定の時間で切って設備のサイクル運動のサイクル毎に水平の線分で表し、その線分を状態波形の状態に応じて色分けし、色分けされた線分の所定サイクル数分を基準タイミングに合わせて並べて２次元パターンを生成する。
【００３３】
図７において、２００〜２０３はノック１２の原位置から動作端までの往復運動を１サイクルとしたときの各サイクルを示す。それぞれのサイクルにおけるノック１２の各状態は水平な線分の色で表されている。即ち、サイクル２００〜２０３の各々の線分の色は、ノック１２が原位置にある状態２では緑色であり、ノック１２が原位置と動作端の中間位置に存在するか又はその間で動作中の状態１では黄色であり、ノック１２が動作端にある状態３では青色である。
【００３４】
これらの線分を垂直方向に並べて２次元パターン２０４を生成し、その２次元パターン２０４を表示部１０に表示することにより、長時間の状態を一括表示できる。図７においては４つのサイクルのみを一括表示した例を示しているが、さらの多くのサイクルも一画面に一括表示することができる。
【００３５】
サイクル２０２における２１０はノック１２の異常動作を示している。例えば、ノック１２を一旦動作端まで移動させたが、強く押し過ぎたために動作端で反射してすこし戻り、再び動作端にまで移動させたことを示している。この異常動作のために、状態３の青色の終端および状態１の黄色の終端が他の正常時のサイクルよりも遅れている。これを２次元パターンに表示すると、状態３の青色の中に状態１の黄色部分２１１が可視化され、状態３の青色の一部２１２が他の正常サイクルにおける状態１の黄色の部分にまで延長しており、さらに、状態１の黄色部分２１３が他の正常サイクルにおける状態２の緑色部分にまで延長しているので、長時間の設備状態の中から容易に異常解析が可能である。
【００３６】
図８は、図４における状態波形生成部５で生成したノックの状態波形を、２次元パターン生成部６で変換して生成された２次元パターンの波形の他の一例を示す図である。図８において、３００〜３０３はノック１２の原位置から動作端までの往復運動を１サイクルとしたときの各サイクルを示す。それぞれのサイクルにおけるノック１２の各状態は図７と同様に水平な線分の色で表されている。
【００３７】
これらの線分を垂直方向に並べて２次元パターン３０４を生成し、その２次元パターン３０４を表示部１０に表示する。
【００３８】
図８においては、ノック１２が動作端から原位置に戻るまでの時間がサイクルが進むにつれて延びている。この現象は、例えばノックの裏側が錆付いていて原位置から動作端まで移動するのに要する時間よりも動作端から原位置に移動するのに要する時間が長くなった場合などで現れる。従来の表示方法では、サイクル毎のノック原位置およびノック動作端の波形を別々に順次表示していたので、経時変化が分かり難かったが、２次元パターン３０４で表示することにより黄色の面積３１１が時間とともに増大していることが可視化でき、容易に長時間経時変化の異常解析が可能になる。
【００３９】
図７および図８においてはノック１２の状態のみを２次元パターンで表示したが、同じ画面上にワーク搬送状態もノックの状態とは別の２次元パターンで表示してもよい。
【００４０】
図９は、図４における状態波形生成部５で生成した状態波形を、バラツキパターン生成部７で変換して生成された２次元パターンの波形のさらに他の一例を示す図である。図９において、ノック１２の状態に加えてワーク搬送状態も１つの２次元パターンに表示されている。緑色、黄色、および青色はそれぞれ図７および図８におけるものと同じ状態を示している。ただし、黄色はワーク搬送状態が動作端と原位置の中間にある状態をも示している。灰色はノック１２が動作端にあり、且つワークが原位置と動作端の間にある状態を示している。黒色はノック１２が動作端と原位置の中間にあり、且つワークが動作端にあり状態を示している。
【００４１】
バラツキパターン生成部７では、状態波形生成部５から出力される状態波形中の関連する信号毎にまとめられた状態波形中の関連する信号毎にまとめられた状態波形のうちの複数種類の状態波形を、基準タイミングを基に一定の時間で切って設備のサイクル運動のサイクル毎に水平の線分で表し、それらの線分を状態波形の状態に応じて色分けし、色分けされた線分の所定サイクル数分を基準タイミングに合わせて並べて２次元パターンが生成基準タイミングを基に各サイクルの波形データをあるスパンで切り、個々の状態ごとに色分けした線分を、サイクル毎に求めてそれらを垂直方向に並べた２次元パターンが生成される。その２次元パターンを表示部１０に表示する。これにより、表示部１０に自動機全体の状態を長時間に渡り一括表示できる。
【００４２】
図９に示されているパターン４００を見ると分かるように、時間基準ｔ０に状態１(黄色）の開始時を合わせて表示すると、各サイクルのサイクルタイムにバラツキがある。図示例では５サイクル目のサイクルタイムが最も長くなっていることが、視覚により容易に判定できる。
【００４３】
上記５サイクル目のサイクルタイムが伸びた原因がどの箇所にあるかは、パターン４００を解析するだけでは分からない場合がある。
【００４４】
そこで、状態３(青色）の開始時に時間基準ｔ１を合わせたパターン４０１を表示すると、青色の状態の５サイクル目が伸びており、これにより灰色の状態に入るのが遅れていることがわかる。その後は、灰色の状態に入るのが遅れた機械的な原因を探索すればよい。すなわち、ノック１２がワーク搬送原位置から動作端に向かい始めるのが遅れた原因を探索する。
【００４５】
同様に、基準時間を灰色の状態の開始時、黒色の状態の開始時、および緑色の状態の開始時に合わせることによりそれぞれ、その色以降の異常解析が可能になる。
【００４６】
以上説明した本発明の実施の形態は例示にすぎず、本発明の範囲内で様々な変形が可能である。例えば自動機は図１に示したものに限定されない。また、表示装置に表示される自動機の状態もノック戻し、ノック入り、ワーク搬送後退、ワーク搬送前進以外に様々なものが可能である。さらに、表示される色は例示のものに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動機の一例であって２本のシリンダによりワークを搬送するモデルの上平面図である。
【図２】図１に示したモデルの動作を説明するシーケンシャル・ファンクション・チャートである。
【図３】従来のデータモニタ装置による表示画面の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態によるデータモニタ装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態による表示画面を示す図である。
【図６】
図５に示した状態波形を作成するための論理演算用テーブルである。
【図７】図４における状態波形生成部５で生成したノックの状態波形を、２次元パターン生成部６で変換して生成された２次元パターンの波形の一例を示す図である。
【図８】図４における状態波形生成部５で生成したノックの状態波形を、２次元パターン生成部６で変換して生成された２次元パターンの波形の他の一例を示す図である。
【図９】図４における状態波形生成部５で生成した状態波形を、バラツキパターン生成部７で変換して生成された２次元パターンの波形のさらに他の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…データモニタ装置
２…信号入力および通信制御部
３…サンプリング部
４…信号記憶部
５…状態波形生成部
６…２次元パターン生成部
７…バラツキパターン生成部
１０…表示部
【図１】
0003666422.tif 000002
【図２】
0003666422.tif 000003
【図３】
0003666422.tif 000004
【図４】
0003666422.tif 000005
【図５】
0003666422.tif 000006
【図６】
0003666422.tif 000007
【図７】
0003666422.tif 000008
【図８】
0003666422.tif 000009
【図９】
0003666422.tif 000010