(57)【要約】【課題】電力値等で設備診断を行なう技術は、個々の設備監視のみであり設備管理に関する省力化の観点からすると有効性が計れていないのが現状である。【解決手段】  機械加工機の部品交換や同加工機の設備メンテ・補修作業情報を同加工機の状態から得ることができるため、従来から有する課題を解決でき、設備の有効利用が図れる。更には不良加工品の流出を事前に防ぐ一手段になりうる効果う有するため、工数ロスや材料ロスばかりで無くトータル的な加工・品質ロスの改善に寄与することも可能である。よって、省エネ・設備有効利用の観点。更には設備管理に関する省力化の観点から有効性が計れる装置・システムを提供することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械加工機に電力供給する電路での電圧および電流を計測する計測手段と前記計測手段で求めた前記電路の電圧および電流から前記機械加工機の電力値を求める電力計測手段と前記電力計測手段により計測した電力値から機械加工機の状態を監視する監視手段を有した電力計測装置と、前記電力計測装置で求めた前記機械加工機の電力値もしくは状態監視データを収集しかつ収集データをメモリするメモリ部と同メモリ部のデータから最適値を前記電力計測装置に送信する機能を有する中央監視装置とを備えた機械加工機電力監視装置。
【請求項２】
機械加工機内部にて分岐された各電力供給路毎の電圧および電流を計測する計測手段と前記計測手段で求めた同各電力供給路毎の電圧および電流から前記各電力供給路毎の電力値を求める電力計測手段と前記電力計測手段により計測した各電力供給路毎の電力値から機械加工機の状態を監視する監視手段を有した電力計測装置と、前記電力計測装置で求めた前記機械加工機の電力値もしくは状態監視データを収集しかつ収集データをメモリするメモリ部と同メモリ部のデータから最適値を前記電力計測装置に送信する機能を有する中央監視装置とを備えた機械加工機電力監視装置。
【請求項３】
前記電力計測装置で求めた各電力値もしくは状態監視データをネットワーク網を介してデータ収集する中央監視装置とを備えた請求項１または２記載の機械加工機電力監視装置。
【請求項４】
機械加工機は、切削加工機である請求項１または２記載の機械加工機電力監視装置。
【請求項５】
機械加工機は、ドリル刃を用いて切削する請求項３記載の機械加工機電力監視装置。
【請求項６】
複数台の前記電力計測装置と監視装置から構成した機械加工機電力監視装置システム。
【請求項７】
中央監視装置は、収集した機械加工機の電力値もしくは状態監視データから機械加工機の状態変化の有無を判定表示する判定表示手段を有する請求項４及び請求項６記載の機械加工機電力監視装置及び同装置システム。
【請求項８】
判定表示手段はＬＥＤ表示出力もしくは警報出力とした請求項７に係わる機械加工機電力監視装置及び同装置システム。
【請求項９】
表示出力手段はネットワーク網にてデータ収集される各機械加工機毎及びそのネットワーク網とを簡易的・ブロック的に表示する構成とした請求項６記載の機械加工機電力監視装置システム。
【請求項１０】
中央監視装置は、前記判定表示手段の結果より該当する設備に対し制御信号かつ設定値情報を出力するよう構成した請求項６及び請求項７記載の機械加工機電力監視装置及び同装置システム。
【請求項１１】
表示出力手段には、少なくも複数種類の表示内容を持たせた請求項４及び請求項６記載の機械加工機電力監視装置及び同装置システム。
【請求項１２】
判定手段は、所定時間内における機械加工機の電力値が所定値以上であればドリル刃の交換もしくは補修が必要であると判定する請求項５記載の機械加工機電力監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ等により構成される、電動機器の異常を電力値等により診断する設備診断装置に関するもで、前記診断装置をネットワーク上に構成し全設備を一括で監視する電力監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動機等の回転機器においては、使用に伴い取付け部の弛み、損傷、または軸受けや部品の劣化・損傷等が生じ、時によっては直ちに運転を停止してその対応を講じなければならない場合がある。このような状況下、従来は前記状態を避けるため、一定期間ないしは一定作業回数を目安に各機械加工機器のメンテ・補修を行なっていた。
【０００３】
もしくは、同機械加工機器や全体設備の電力値等機器の計測項目を監視し電力値の異常により設備診断を行なう手段が検討されているが、この場合個々の機械加工機の監視であり、設備全体を一括で監視する手段等は設けられていないのが現状である。この種の技術としては、例えば特許文献１のような技術が公開されている。
【特許文献１】特開２００４−１３３５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術によると、例えば一定期間・一定作業回数による部品の交換や設備メンテ・補修作業による場合は、部品の磨耗・劣化状況により、まだまだ交換不要な部品等の存在もあり、昨今の省エネ・設備有効利用の観念から反してしまう。反対に、劣化・磨耗が激しい場合は交換機会前に設備不良が発生し、不良加工品を次作業工程に流してしまい、工数ロスや材料ロスばかりで無くトータル的な加工・品質ロスを招く恐れがある。
【０００５】
また、本課題に関し、電力値等で設備診断を行なう技術も検討されているが、個々の設備監視のみであり設備管理に関する省力化の観点からすると有効性が計れていないのが現状である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係るは機械加工機電力監視装置は、機械加工機に電力供給する電路での電圧および電流を計測する計測手段と前記計測手段で求めた前記電路の電圧および電流から前記機械加工機の電力値を求める電力計測手段と前記電力計測手段により計測した電力値から機械加工機の状態を監視する監視手段を有した電力計測装置と、前記電力計測装置で求めた前記機械加工機の電力値もしくは状態監視データを収集しかつ収集データをメモリするメモリ部と同メモリ部のデータから最適値を前記電力計測装置に送信する機能を有する中央監視装置とより構成したものである。
【０００７】
また、本発明の機械加工機電力監視装置は機械加工機内部にて分岐された各電力供給路毎の電圧および電流を計測する計測手段と、前記計測手段で求めた同各電力供給路毎の電圧および電流から前記各電力供給路毎の電力値を求める電力計測手段と、前記電力計測手段により計測した各電力供給路毎の電力値から機械加工機の状態を監視する監視手段を有した電力計測装置と、前記電力計測装置で求めた前記機械加工機の電力値もしくは状態監視データを収集しかつ収集データをメモリするメモリ部と同メモリ部のデータから最適値を前記電力計測装置に送信する機能を有する中央監視装置とより構成したものである。
【０００８】
また、本発明は前記電力計測装置で求めた各電力値ないしは状態監視データをネットワーク網を介してデータ収集するよう構成した監視装置とより構成した機械加工機電力監視装置である。
【０００９】
また、本発明の機械加工機は切削加工機に用い、特にドリル刃を用いて切削する設備加工機に用い効果を発揮するよう構成したものである。
【００１０】
更に、本発明は複数台の前記電力計測装置と監視装置から機械加工機電力監視装置のシステム化を計っている。
【００１１】
本構成によると容易かつ安価な構成で設備機器監視装置及び同装置システムを構成できる他、離れた場所にて複数の設備を監視することが可能となり、設備メンテ・補修作業の省力化にも寄与することが可能となる。
【００１２】
更に、本発明の機械加工機電力監視装置における中央監視装置は、収集した機械加工機の電力値もしくは状態監視データから機械加工機の状態変化の有無を判定表示する判定表示手段を有する構成としたものである。
【００１３】
また、中央監視装置は、機械加工機の状態変化を警報もしくは表示手段にて出力する出力手段を有する構成としたものである。
【００１４】
また、表示出力手段はネットワーク網にてデータ収集される各機械加工機毎及びそのネットワーク網とを簡易的・ブロック的に表示構成するスケルトン表示により構成したものである。
【００１５】
また、表示出力手段には、少なくも複数種類の意味付けをした表示内容を持たせるよう構成したものであり、例えば「注意警報」、「要求警報」等、該当機械加工機の監視状態結果に応じ表示出力を行なうよう構成したものである。
【００１６】
上記構成によると、メンテ・補修等の作業の必要性及びが作業必要性の有る設備を容易に識別できるよう構成したものである。
【００１７】
更に、中央監視装置は判定表示手段の判定結果より該当する設備に対し制御信号かつ設定値情報をを出力するよう構成したものである。
【００１８】
更に、判定手段は、所定時間内における機械加工機の電力値が所定値以上であればドリル刃の交換もしくは補修が必要であると判定するよう構成したものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、機械加工機の部品交換や同加工機の設備メンテ・補修作業情報を同加工機の状態から得ることができるため、従来から有する課題を解決でき、設備の有効利用が図れる。更には不良加工品の流出を事前に防ぐ一手段になりうる効果う有するため、工数ロスや材料ロスばかりで無くトータル的な加工・品質ロスの改善に寄与することも可能である。よって、省エネ・設備有効利用の観点。更には設備管理に関する省力化の観点から有効性が計れる装置・システムを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の機械加工機電力監視装置は、第一に機械加工機毎に電力供給する電路での電圧および電流を計測する計測手段と、当該装置であることを認識するためのアドレス設定及び同設定値を記憶するアドレス部と、前記計測手段で求めた前記電路の電圧および電流から前記機械加工機の電力値を求める電力計測手段と、前記電力計測手段により計測した電力値から機械加工機の状態を監視する監視手段とを有した電力計測装置と、第二に前記電力計測装置を有する機械加工機ないしは複数の機械加工機を同一のネットワーク上に配置し設備のシステム化を構成し、更に第三に前記システム上に配置された機械加工機ないしは複数の機械加工機の計測・監視情報をネットワーク網を介し収集し、同計測情報より設備加工機の状態変化の有無。例えばメンテ・補修の必要性を判定表示する判定表示手段と、更に同判定手段の結果から機械加工機に制御信号かつ設定値情報を出力する制御信号出力手段とより構成した中央監視装置から本機械加工機電力監視装置及び同装置システムを構成する。
【００２１】
上記構成によると、容易かつ安価な構成で設備機器監視装置及び同装置システムを実現できる他、本監視システム構成によると、離れた場所にて複数の設備を監視することが可能となり、設備メンテ・補修作業の省力化へ寄与することが可能となる。
【００２２】
以下、本発明に係る機械加工機電力監視装置及び同装置システムの実施例について図面を基に説明する。
【００２３】
《第１の実施例》
以下、本発明の第１の実施例の機械加工機電力監視装置について、図面を用いて説明する。
【００２４】
図１は本発明に係わる機械加工機１に設けた電力計測装置２の構成を示すものであり、機械加工機１における電力供給路２ａの電流を計測する変流器（ＣＴ）２１と、同供給路の電圧を計測する変圧器（ＰＴ）２２と、前記変流器２１と変圧器２２の信号を乗算し電力値を計測する電力値演算部２３と、前記電力値演算部２３の電力値データより機械加工機１の状態を監視する状態監視部２４と、データの送受信を可能とした送受信部２５と、自局装置であることを認識させるためのアドレスを設定し、かつ記憶するアドレス部２６より構成したものであり、本実施例においては該当する機械加工機１の電力値及び同電力値から機械加工機１の状態を複数段階に区別し監視するよう構成したものである。
【００２５】
また本実施例においては同機械加工機１をドリルを用いた切削加工機に用い機械加工機電力監視装置４を構成した。尚、図６は本電力計測装置２を設けた機械加工機１、本実施例においてはドリルを用いた切削加工機の稼動時の電力値推移を示したものである。
【００２６】
図２は本発明に用いた中央監視装置３の構成を示すものであり、データの送受信を司る送受信部３１と、送受信データを解析し表示出力部に制御信号を出力する演算部３２と、演算部３２のデータに基づき機械加工機１の状態を２種類の表示ＬＥＤにより表示する表示部３３と、機械加工機１より収集したデータを保存するメモリ部３４より構成したものであり、更に中央監視装置３は送受信部３１を用い演算部３２の解析結果に基づき、表示部３３に連動し該当する機械加工機１に制御信号を出力する機能を有することで、本発明に係わる中央監視装置３を構成している。
【００２７】
図３は前述の電力計測装置２を有する機械加工機１と中央監視装置３、及び機械加工機１と中央監視装置３の間にあってデータを通信する通信媒体である通信ケーブル３ａを用い構成した機械加工機電力監視装置４の構成を示したものであり、その動作・機能について説明する。
【００２８】
中央監視装置３は、機械加工機１に設けられた電力計測装置２にデータ要求を行なう構成とし、通常は機械加工機１の作業一回当たりの平均電力値及び作業回数データをデータ収集する構成とする。中央監視装置３においては、通常は作業回数データ及び平均電力値データをメモリに保存し、将来的な状態監視用の条件判断用データとしてメモリに保存し、データ活用できるようデータベース化が図れる構成としている。
【００２９】
尚、特に図示はしていないが機械加工機１に設けられた電力計測装置１においては、同データベースのデータから最適な状態監視データを受信すると状態監視に必要なデータを変更し設定できる構成としている。本発明においては、以降に記す機械加工機１の状態監視に用いる閾値情報にて構成した。
【００３０】
次に機械加工機１においては、同機械加工機１に設けられた電力計測装置２において、計測された電力値データより機械加工機１の状態に変化を検出すると、機械加工機１の状態変化を表示するデータを緊急データとして出力するよう構成している。中央監視装置３においては、本緊急データを受信すると同データ内容に基づき、機械加工機１の状態を判断し監視情報を表示出力する。
【００３１】
この場合、前述した通り、電力計測装置２における複数段階の状態監視情報により、そのデータに応じた表示データを識別して表示するよう構成している。本実施例においては異色のＬＥＤ２個を用い表示手段を構成し、計測した機械加工機の状態により「注意警報」／「要求警報」として識別表示するよう構成としている。
【００３２】
更に表示色については「注意警報」時には橙ＬＥＤにより表示し、かつ「要求警報」については赤ＬＥＤにより表示するよう構成した。尚、前述した通り「要求警報」状態時を認識した場合は、併せて機械加工機１に制御信号を出力するよう構成している。この制御信号は機械加工機１の「稼動／停止」信号に用いることにより機械加工機の不具合が発生した場合、機械加工機を停止させ加工不具合による加工品（ワーク）の不具合流出を未然に防ぐことも可能となる。
【００３３】
また、警報出力については、それぞれ「注意警報」時は数秒間隔のブザー音を一定期間出力し、「要求警報」時には連続ブザー音を一定期間出力する構成としてもよい。尚、これらのＬＥＤ表示や警報音出力については、他色のＬＥＤや別の識別音による方法、更には別手段による方法であってもよい。
【００３４】
上記したように本構成の機械加工機電力監視装置４によると安価な構成で機械加工機の状態監視を行うことができ、かつ離れた場所で設備の状態監視が可能になり、必要により必要な場所にて機械加工機１の状態監視を行うことが可能になる。また、表示出力方法については電力計測装置２の判断情報により識別表示させること、本実施例においては「注意警報」として識別出力させることで、設備メンテ・補修の情報提供（例えば、作業日時の予測）を可能とする。
【００３５】
《第２の実施例》
以下、本発明の第２の実施例について図面を用いて説明する。尚、第２の実施例は第１の実施例に対し電力計測装置２を有する複数台の機械加工機１を同一システム上に配置し複数台の機械加工機１を監視できるようシステム構成化したものであり、その他は第１の機械加工機電力監視装置４と同じである。従って、図６において第１の実施例の機械加工機電力監視装置４と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その機能・動作については説明は省略する。
【００３６】
図６は前述の電力計測装置２を有する複数台の機械加工機１と中央監視装置３及びシステム構成に必要な必要機器、例えば通信媒体である通信ケーブル３ａを用い構成した機械加工機電力監視装置システムの構成を示したものである。
【００３７】
上記構成によると、中央監視装置３はネットワーク上に構成された機械加工機１に設けられた電力計測装置２にデータ要求を行なう構成とする。通常は機械加工機１は機械加工機１の作業一回当たりの平均電力値及び作業回数データを送信し、また同機械加工機１に設けられた電力計測装置２において、計測された電力値データより機械加工機１の状態に変化を検出すると、機械加工機１の状態変化を緊急データとして央監視装置３に出力するよう構成したもので、基本的な動作・機能は第1の実施例に示す機械加工機電力監視装置４と同機能を有する。
【００３８】
本実施例においては、機械加工機１がデータを出力する場合、事前に設定された自局（当該装置）アドレスと共に計測・監視データを中央監視装置３にデータを出力するよう構成している。また中央監視装置３においては、緊急データを受信すると同データ内容に基づき、第一にアドレスにより状態変化が発生した機械加工機１を選別し該当する機械加工機１の状態を表示出力する機能を付加している。
【００３９】
ここで、表示内容に関しては第１の実施例に示す機械加工機電力監視装置４と同機能を有するが、本実施例においては図５に示すようなシステム全体をスケルトン表示による構成としている。図５において５ａは機械加工機１を示すブロック表示で通常は緑色で表示する構成としている。また、５ｂは機械加工機が配置されている配置場所を基準に作成されたネットワーク網を示しているものであり通常は青色で表示されている。
【００４０】
本表示手段においては、状態変化が発生した時点で、該当する機械加工機１を色別表示させることで、該当機器をすばやく認識できるよう構成している。本実施例においては、表示手段として「注意警報」時には該当する機械加工機１を示すブロック表示を橙色により表示し、「要求警報」については同ブロック表示を赤色にて表示するよう構成した。
【００４１】
上記したように本構成の機械加工機監視装置システムによると、機械加工機電力監視装置４に挙げた効果の他、離れた場所にて複数台の設備監視が可能であり、必要により必要な場所にて複数台の機械加工機１の状態監視を行うことが可能になる。また、容易に状態変化が発生した機械加工機を識別することが可能になり、速やかな設備メンテ・補修対応が可能となる。よって設備監視に対しメンテ・補修作業の省力化にも寄与することが可能となり、同目的に対しトータル的な省エネ・省力化を可能とする。
【００４２】
《第３の実施例》
以下、本発明の第３の実施例について図面を用いて説明する。
【００４３】
本実施例は電力計測装置２の状態監視に関して実施したものであり、装置構成は前述の電力計測装置２の構成と同じでありその計測結果の一例を図６に示す。図６は前述した通りドリルを用いた切削加工機による加工時の電力値推移を示している。
【００４４】
ここで、図６の４ａ点はＺ軸起動時、４ｂ点は主軸・Ｚ軸が動作しているときの電力値推移を示すものであり、加工品（ワーク）への加工作業時の電力値推移である。図６で示す電力値推移は、同機械加工機１の劣化・磨耗が特に発生していない状態を示すものであるが、同機械加工機１の刃具に劣化・磨耗等が生じた場合の同装置の電力値推移は、図７で示すような計測値変動が激しい、かつ平均電力値が大きな計測となると言われている。
【００４５】
よって、本発明は加工作業時の電力値の平均電力値に少なくも２種類以上の閾値を設け、「注意警報」／「要求警報」として２段階の状態監視を行なうよう構成した。更に、本実施例においては主軸・Ｚ軸の稼動時（図６で示す４ｂ点）の電力値を用い機械加工機１の状態監視を行なうよう構成している。ここで本実施例に用いた電力値計測による機械加工機１の状態変化検出条件について説明しておく。
【００４６】
本実施例においては、
（１）１回当たりの加工作業時の平均電力値による判定とし、「注意警報」判定に関しては「要求警報」時閾値の７０％値として設定している。
（２）加工作業開始一定時間t1後の瞬時電力値の一定値（閾値）以上の急変減少を判定条件とし、本状態検出時は「要求警報」を中央監視装置３に出力するよう設定した。
【００４７】
ここで、急変減少検出については所定時限を連続して減少していることで急変減少と条件付けしている。本実施例における所定時限とはサンプリングデータが連続１０ポイントとし、サンプリングデータが１０ポイント以上連続して減少した場合に条件確立とした。
【００４８】
尚、本電力値計測のサンプリング時限は１００ｍＳとし、またそれぞれの閾値に関しては機械加工機１の加工種類及び同加工機１の実績データより閾値を定めるものとした。ここで本実施例においては特に記載していないが、状態監視に必要な閾値条件を設定するため、本電力計測装置２に閾値設定が行なえる閾値設定手段を設ける構成とするこてで、状態監視精度の向上を更に図ることも可能となる。
【００４９】
以上の構成により、本発明の機械加工機電力監視装置としての電力計測手段を構成し、よって、前述までの機械加工機電力監視装置及び同装置システムとしての効果を有した装置・システムを構成することが可能となる。
【００５０】
《第４の実施例》
以下、本発明の第４の実施例について図面を用いて説明する。図８は電力計測装置６の構成を示すものであり、第１，２，３の実施例に用いた電力計測装置２に対し変流器２１と変圧器２２からなる変成器部２７を複数構成し、同一機械加工機１内の複数箇所の電力供給路の電力値計測を可能とする構成としたものであり、その機能・動作については電力計測装置２と同じであり省略する。
【００５１】
本構成による目的は、電力供給路の主幹計測の場合は、状態監視に必要な制御電力以外の電力を含んだ電力値計測のため、状態監視に必要な電力値要素の変動検出幅が小さく困難な場合もある。また機械加工機１が多軸制御による切削加工機の場合、制御軸単位による計測を可能とし詳細な計測が可能となり、よってより詳細な電力値計測が可能となるため、状態監視判定の精度向上を計ることが可能となる。
【００５２】
なお、本発明は、切削加工機の他、モータを用いる工業用ロボットや、レーザ加工機等の機械加工機にも応用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、モータ等により構成される、電動機器の異常を電力値等により診断する設備診断装置にに応用可能な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態に用いた電力計測装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態に用いた中央監視装置の構成図
【図３】本発明の実施の形態に用いた機械加工機電力監視装置の構成図
【図４】本発明の実施の形態に用いた機械加工機電力監視装置システムの構成図
【図５】本発明の実施の形態に用いた表示部のスケルトン表示部の構成図
【図６】本発明の機械加工機電力監視装置に用いた電力計測装置による機械加工機稼動時の正常時の電力値推移図
【図７】本発明の機械加工機電力監視装置に用いた電力計測装置による機械加工機稼動時の状態の変化があることを示す電力値推移図
【図８】本発明の別の実施の形態に用いた電力計測装置の構成図
【符号の説明】
【００５５】
１    機械加工機
２    電力計測装置
２ａ  電力供給路
２ｂ  機械加工機  電動源
３    中央監視装置
３ａ  通信ケーブル
５ａ  機械加工機(スケルトン表示による)
５ｂ  ネットワーク網(スケルトン表示による)
２０  変成器部
２１  変流器
２２  変圧器
２３  電力値演算部
２４  状態監視部
２５  送受信部(電力計測装置構成ブロック)
２６  アドレス部
３１  送受信部(中央監視装置構成ブロック)
３２  演算部
３３  表示部
３４  メモリ部
２ｂ１  機械加工機主軸電源
２ｂ２  機械加工機Ｘ軸電源
２ｂ３  機械加工機Ｙ軸電源
２ｂ４  機械加工機Ｚ軸電源
３３ａ  ＬＥＤ
３３ｂ  警報機
【図１】
2006011897.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006011897.tif 000007
【図６】
2006011897.tif 000008
【図７】
2006011897.tif 000009
【図８】
2006011897.tif 000010