JPH0442024A - 機械の作動状態検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、機械の作動状態検出装置に関する。

（従来の技術） 機械、例えばプレス機械では、プレス動作に併せて相当
大きな音や振動を発生する。また、各種の機械には多数
の摺動部材や回転部材が備えられており、各種の音ない
し振動を発生する。

そこで、従来、これら音や振動を研究するため、例えば
、マイクロフォンに収束させた音波をデシベル表示させ
、あるいはＦＦＴアナライザにかけてパワースペクトル
の解析を行っている。

−例を示すと、パンチプレス機の近傍にマイクロフォン
を設置し、検出した音波をＦＦＴアナライザにかけ、収
集されたデータを順次プロッタに出力し、目視検討する
などである。

（発明か解決しようとする課題） しかしながら、上記の従来の如き機械の音ないし振動に
関する研究は、ＦＦＴアナライザを用いてデータ収集し
、解析結果を順次プロッタにて出力させ、機械の設計に
役立てるに止まっている。

また、従来の一般的なＦＦＴアナライザは、収集データ
を順次プロットアウトするのみて、その内部処理技術に
限界かある。

そこで、本発明は、機械が発生した音ないし振動を機械
の制御状態に合わせて捕え、捕えたデータを前記機械の
制御状態に応じた基準データと比較し、その比較結果を
機械を制御する制御装置にフィードバックすることによ
り、機械の作動状態を適正化することができる機械の作
動状態検出装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記課題を解決するための本発明は、機械を制御する制
御装置と接続され、前記機械の全体または一部につき検
出された音ないし振動を前記機械の制御状態に合わせて
検査することにより、前記機械の作動状態を検出する機
械作動状態検出装置において、 前記機械の近傍または機械の一部に、前記機械が発生し
た音ないし振動を複数箇所にて検出する音ないし振動検
出器を設け、 前記機械を制御する制御装置に、次に作動する部所を探
索し検査部所を設定する検査部所探索手段を設け、 前記機械作動状態検出装置に、検査部所の音ないし振動
を検出する検出器を選択する検出器選択手段を設けたこ
とを特徴とする。

また、機械を制御する制御装置と接続され、前記機械の
全体または一部につき検出された音ないし振動を前記機
械の制御状態に合わせて検査することにより、前記機械
の作動状態を検出する機械作動状態検出装置において、 前記機械の近傍または一部に、前記機械が発生した音な
いし振動を検出する１または複数の音ないし振動検出器
を設け、 前記機械を制御する制御装置に、某タイミングにおける
機械作動条件を抽出する作動条件抽出手段を設け、 前記機械作動状態検出装置に、前記のタイミングにおけ
る前記機械の某条件下での基準データを設定する基準デ
ータ設定手段と、 前記タイミングにて検出された某部所での音ないし振動
をデータ化し、前記基準データ設定手段で設定された基
準データと比較し、比較結果を前記機械の制御装置に報
知する比較手段を設けたことを特徴とする。

（作用） 本発明の機械の作動状態検出装置では、機械の近傍また
は機械の一部に、前記機械が発生した音ないし振動を複
数箇所にて検出する検出器を設け、機械を制御する制御
装置に次に作動する部所を探索し検査部所を設定する検
査部所探索手段を設け、前記機械作動状態検出装置に、
検査部所の音ないし振動を検出する検出器を選択する検
出器選択手段を設けたので、次に作動する部所の探索に
より、探索された部所での音ないし振動を検出し、一つ
の処理装置にて作動部所毎の音ないし振動処理を順次、
効率的に処理することができる。

例えば、ＮＣプログラムにてタレットを回転させて金型
選択し、ワーク位置決めし、プレス加工するタレットパ
ンチプレスにおいて、ＮＣプログラムの先読みにより、
プレス工程、ワーク移動工程を知り、そのとき作動され
るストライカやボールねじと螺合されるナツト部材ある
いはベアリング部を探索することにより、各部所の発生
する音ないし、振動を検出する検出器を選択し、選択さ
れた検出器より入力される音ないし振動の信号を順次処
理することにより、音ないし振動に関し機械全体の処理
を行うことができる。

また本発明の機械の作動状態検出装置では、前記機械を
制御する制御装置に、某タイミングにおける機械作動条
件、例えば上記のタレットパンチプレスにおいて某タイ
ミングでどのような材料にどのような穴明は加工をどの
ような条件下で行っているかを設定する作動条件設定手
段を設け、前記機械作動状態検出装置に、前記のタイミ
ングにおける前記機械の某条件下での基準データを予め
設定されたテーブルデータから検索し設定する基準デー
タ設定手段を設け、基準データに検出データとの比較結
果を前記機械の制御装置に報知する手段を設けたので、
機械、作動状態に応した基準データを設定することがで
き、各種各様の機械作動条件下での音ないし振動に関す
る処理を行うことができる。

（実施例） 本発明の一実施例を示す第１図において、本例の機械の
作動状態検出装置１は、機械の一例としてのタレットパ
ンチプレス機を制御するＮＣ装置２に、作動状態検出装
置の本体３を接続した態様で構成されている。

ＮＣ装置２は、紙テープリーダやフロッピディスクなど
外部記憶装置などから入力されたＮＣプログラム設定部
４と、このＮＣプログラムの実行により、第２図及び第
３図に示すタレットパンチプレスを数値制御し、プレス
加工を実施する加工処理部５とを備えている。

第２図において、本例のタレットパンチプレス機６は、
いわゆるブリッジ形のフレーム７内に回転自在の上タレ
ット８及び下タレット９を備えて成り、上タレット８に
はパンチ１０が、下タレット９にはダイ１１が装着され
ている。

パンチ１０及びダイは、多数の金型の中から適宜選択さ
れたものがタレット上の任意の金型装置ステーションに
装着され、上下タレット８．９を同期回転させることに
より、上下に装着された一対の金型をストライカに直下
に位置させ、ストライカ１２の下降に伴なってパンチ１
ｏ及びダイ１１の間に介在されるワークＷに穴明は加工
する。

前記ワークＷは、ワーククランプ装［１３に把持され、
該ワーククランプ装置１３は、前記ワークＷの高さを前
記ダイ１１の頭部と一致させた状態で、−平面（ＸＹ）
上で移動されるようになっている。

前記ワーククランプ装置１３は、ナツト部材１４を有し
、このナツト部材１４は図において紙面と直交する方向
（Ｘ方向）に敷設されたボールねじ１５と螺合されてい
る。また、このボールねじの両端を支持するキャレッジ
１６は図において左右方向（Ｙ方向）に移動自在とされ
ている。

したかって、前記キャレッジ１６及び前記ナツト部材１
４を数値制御することにより、ワーククランプ装置１３
、ひいてはワークＷをＸＹ平面内て自由に移動させ、前
記ストライカ１２の直下に加工位置が来るよう位置決め
制御することができる。

本例のタレットパンチプレス６は、レーザ加工との複合
加工機であるので、図示しないレーザヘッドの位置する
テーブル位置には、レーザ切断された製品を搬出するた
めのワークシュータ１７が設けられている。

上記構成のタレットパンチプレス機６において、プレス
加工が開始されると、ワーククランプ装置１３が原点位
置から移動開始し、ワークＷの加工位置をストライカ１
２の直下に移動させる。と同時に、ストライカ１２が下
降され、パンチ加工が為される。

一位置についてのパンチ加工が終了すると、即座にワー
ククランプ装置１３か移動開始し、ワーク上の次の加工
位置をストライカ１２の直下に位置させる。また、この
とき前の加工と異なる金型に変更すべき指令が為されて
いる場合には、タレット８．９を回転させ、所定の金型
を割り出しておく。これらワーククランプ装置１３、ス
トライカ１２、タレット８，９の一連の動作は、ＮＣプ
ログラムによって規定されるものである。

前記ストライカ１２は、クランク軸により駆動されるも
ののほか、シリンダ装置によって駆動される形式がある
。一般には、クランク軸は迅速には速度切換え制御かで
きないので、打抜速度が相当大となり、ワーク打抜時に
相当大きな騒音を発生する。これに対しシリンダ装置は
、特開昭６２１８３９１９号公報（板材加工機のストロ
ーク制御方法）でしめされているように、打抜き速度を
自由に調整できるので、騒音レベルを任意に低下させる
ことができる。

第３図は、前記ナツト部材１４を駆動する駆動装置の詳
細を示す説明図である。

図示のように、ボールねじ１５の両端は軸受１８１９て
回転可能に軸支され、ボールねじ１５の一端にはギヤ２
０が固定され、このギヤ２０をサーボモータ２１で回転
駆動されるギヤ２２と結合することにより、ボールねし
１５の回転動作に合わせてナツト部材１４をＸ方向に移
動させるようになっている。

サーボモータ２１には速度検出用のタコジュネレータ２
３と、位置検出用のエンコーダ２４が取付けられている
。タコジュネレータ２３及びエンコーダ２４の検出信号
は、前記ＮＣ装置２の位置決め制御モジュール（図示せ
ず）に帰還される。

本例のタレットパンチプレス機６には、第２図に示され
るように、ストライカ１２の近傍に打抜き音を検出する
ためのマイクロフォンＭ１が設けられている。また、第
３図に示すように、ナツト部材１４にナツト部材１４の
移動時に発生する音を検出するためのマイクロフォンＭ
２と、軸受１８．１９の作動音を検出するためのマイク
ロフォンＭ３．Ｍ４と、サーボモータ２１の発生音を検
出するためのマイクロフォンＭ５が設けられている。

さらに、図示しないか、マイクロフォンは、タレットピ
ンの嵌合音を発生する位置やレーザ切断音を発生するレ
ーザ加工ヘッドなと音を発生する各部所にアドレス付け
をされて適宜設けられるものである。また、図示しない
か、タレットパンチプレス機６が発生する振動を検出す
るための振動検出器が設けられる。

再度第１図において、前記ＮＣ装置２の前記加工処理部
５には作動部所探索部２５と、作動条件抽出部２６が接
続されている。

作動部所探索部２５は、加工処理部５に人力されるＮＣ
プログラムを先読みし、次に作動される部所、例えば現
在ストライカが下降されているとき、次にワークが移動
され、あるいはタレット８゜９が回転されることを探索
するものである。次に作動される部所か同時に２以上あ
るときは、予めスケジュールされた順、例えば交互に１
部所を設定すればよい。

前記作動条件抽出部２６は、作動条件、例えば打抜き工
程において現在の加工条件（金型形状、」法、材質、板
厚）を抽出し、また例えばサーボモータ２１の回転速度
（ワークＷの軸毎の移動速度）を抽出するものである。

一方、装置本体３は、各マイクロフォンＭｉ（Ｍｌ、Ｍ
２．Ｍ３．・・・）と接続される音ないし振動検出部２
７と、検出波をデータ化する音ないし振動データ化処理
部２８と、個別データ処理部２９と、基準データ記憶部
３０を備えている。

前記ＮＣＣ装置２件 し振動検出部２７との間には、検査部所設定部３１と、
検出器選択部３２の直列回路が接続されている。また、
前記作動条件抽出部２６には、作動条件設定部３３が備
えられ、これと前記基準データ記憶部３０との間には、
基準データ検索部３４が介在されている。さらに、前記
基準データ検索部３４と前記音ないし振動データ化処理
部２８との間には比較部３５が設けられている。

前記比較部３５と、個別データ処理部２９は報知データ
生成部３６と接続され、この報知データ生成部３６は前
記ＮＣ装置２の内部に設けた報知データ処理部３７と接
続されている。

前記ＮＣ装置２の内部に設けた報知データ処理部３７は
前記加工処理部５と接続され、またＮＣ装置２の外部に
設けられるデータ蓄積部３８と接続されている。

なお、個別データ処理部２つまたはデータ蓄積部３８は
、適宜プリンタやプロッタと接続され、適宜データ出力
可能とされるものである。

前記音ないし振動検出部２７は、マイクロフォン、ある
いは振動検出器で検出された波動信号を入力するもので
ある。

前記音ないし振動データ化処理部２８は、入力された波
動信号を処理し、適宜ＦＦＴ変換するなどにより、装置
で使用し易いデータに変換するものである。

前記個別データ処理部２９は、個別データ、すなわち、
例えば機械休止時に軸受音を検査するため、マイクロフ
ォンＭ３またはＭ４から入力された音を分析し、この分
析結果を適宜プロットアウトするなど通常の測定器と同
様の個別処理を行うものである。

前記基準データ記憶部３０は、各種作動条件ドて発生す
る音ないし振動の基準値データを各部所毎に記憶するも
のである。例えば、ここには、つの金型に対する一つの
加工条件（材質、板厚、打抜速度）下での基準データが
金型毎に記憶される。また、移動速度に応じた軸受１８
．１９の基準音データが記憶される。

前記検査部所設定部３１は、ＮＣ装置２の作動部所探索
部２５の探索部所に応じ、今回との部所で検査するかを
自動設定するものである。

前記検出器選択部３２は、設定された検査部所に対し、
その部所の検査をするための検出器を選択設定するもの
である。

前記作動条件設定部３３は、ＮＣ装置２の作動条件抽出
部２６が抽出した現在作動条件を入力し、このうち今回
検査の部所の検査内容に応してその作動条件を設定する
ものである。

前記基準データ検索部３４は、作動条件設定部３３で設
定された条件に応して所定のデータを検索し、検索デー
タを比較部３４に設定するものである。

比較部３５は、基準データ検索部３４て検索された基準
データと今回検出された比較データとを比較し、その比
較結果を報知データ生成部３６に出力するものである。

報知データ生成部３６は、比較部３５の比較結果や個別
データ処理部２９の処理結果を入力し、ＮＣ装置２また
はデータ蓄積部３８に対して出力するための報知データ
を生成するためのものである。

ＮＣ装置２側の報知データ処理部３７は、報知データ生
成部３６て生成された報知データを入力し、加工処理部
５に対して調整信号や非常停止信号を出力すると共に、
必要に応じてデータ蓄積部３８に保存用のデータを出力
するものである。

第４図に上記音ないし振動データ化処理部２８及び個別
データ処理部２９の行う処理の内容をフローチャートで
示した。

ステップ４０１てプロットアウトするデータ番号を人力
すると、ステップ４０２てデータ出力順を定めるスケジ
ュールテーブルが作成され、ステップ４０３でスケジュ
ールエンドが判別されるまでステップ４０４以下の処理
が繰り返される。

ステップ４０４て行程設定し、ステップ４０５てスケジ
ュールに応じてデータ番号を読込み、ステップ４０６で
記憶媒体からのデータ読込み指令が為され、ステップ４
０７てプロットアウト指令が出力され、ステップ４０８
でプロットアウト終了すると、ステップ４０４へ移行す
る。

このように、本例では、個別データ処理部２９に記憶さ
れたデータをスケジュールされたプログラムによりプロ
ットアウトさせることができるので、例えば１日前に発
生した音をプロットアウトさせてみるなど任意のデータ
を出力させることができタレットパンチプレス機６の作
動状態を適宜に管理することができる。データの操作手
順を適宜プログラム４できること勿論である。

第１図に示すデータ蓄積部３８とデータ出力指令を行う
個別データ処理部２９とが通信回線を介して接続される
ような場合には、第５図に示すように、第４図に対しス
テップ５０７，５０８を介在させ、データ転送するよう
にすれば良い。

第６図に機械作動状態の検出処理方式をフローチャート
で示す。

ステップ６０１て検出信号を入力し、ステップ６０２で
データ化処理し、比較用のデータを生成する。比較用の
データは基準データの設定内容に応じて作成され、例え
ばレベル比較用として基準データが強度で設定されてい
る場合には、比較データはその強度例えばデシベルで生
成されるものである。

ただし、ここでの検出信号は、第１図に示す作動部所探
索部２５で探索された部所につき、検査部所設定部３１
で設定された今回検出部についての検出器から入力され
た信号である。

ステップ６０３ては、ＮＣ装置２の作動条件（加工条件
）を入力し、ステップ６０４で基準データを抽出し、ス
テップ６０５で比較データを基準データと比較する。

比較部３５の比較結果において、ＮＣ装置２に対し報知
すべきか否かをステップ６０６で判別し、報知すべきデ
ータについてはステップ６０７て報知してステップ６０
１にリターンする。

したかって、本例では、ステップ６０６，６０７でＮＣ
装置２の報知データ処理部３７に対して報知すべきデー
タが報知され、報知データ処理部３７にて報知データの
処理が為される。

報知データの処理内容は、加工処理部５の調整またはア
ラーム、あるいはデータ蓄積部３８に対してデータ保存
するかである。

加工処理部５の調整処理とは、例えば騒音レベルが基準
値を越えているため、打抜速度を低速化させるような処
理である。

アラーム処理は、例えば軸受１８，１９から基準レベル
を越える音が発生しているため、加工は続行しつつ「点
検要」のランプを点灯するとか、異常音が発生したため
機械を緊急停止するかなどの処理である。

データ保存とは、打抜音の特徴データを抽出し、クリア
ランス変化を警告するため、その変化のブタを蓄積する
ような処理である。

第７図〜第１５図に具体的な検出結果を示した。

第７図（ａ）は、４．５ｍｍ厚の５ＰＨＣ鋼板を直径３
６ｍｍの丸形状の金型で２０ＴＯＮの圧力にて打抜いた
ときの発生音の波形図である。第７図（ｂ）はその波形
をＦＦＴアナライザにかけて求めたパワースペクトル図
である。

第８図（ａ）は、同材料を直径２０ｍｍの丸金型で１１
．３ＴＯＮの圧力にて打抜いたときの発生音の波形図、
第８図（ｂ）はそのパワースペクトル図である。

第９図（ａ）は同材料を直径１０ｍｍの丸金型で５．７
ＴＯＮにて打抜いたときの発生音の波形図、第９図（ｂ
）はそのパワースペクトル図を示す。

したがって、第７図（ａ）、第８図（ａ）、第９図（ａ
）の波形を検出し、その平均音圧、最大値、波形パター
ンなどを基準データと比較することにより、異金型によ
る打抜き、あるいは２枚取りやカス上りの異常音を検出
できることは勿論、その偏差を求め、ストライカ１２の
打抜速度を調整し、またはアラーム処理することができ
る。また、検出されたデータを適宜整理して保存し、後
の加工に組立てることができる。具体的には検出データ
の経時的変化を見ることにより、金型摩耗によるクリア
ランスの変化を調べることもできる。

また、第７図（ｂ）、第８図（ｂ）、第９図（Ｃ）のパ
ワースペクトルを検査することにより、そのレベル、あ
るいはパターンにより、上記と同様の検査をより高精度
に行うことができる。

より具体的な他の例を示すと、前記特開昭６２１、８３
９１．９号公報のプレス機械では、ストライカ１２の駆
動源にシリンダ装置を用い、ストライカ１２の昇降速度
を適宜制御できるようにしているが、このようなプレス
機械において、まず金型形状に対して騒音レベルが基準
値以下となるよう各打抜形状毎に速度値を設定して加工
を実行し、騒音レベルを基準値以下とする。

次に、実際加工時における各形状打抜き音を検出し、各
検出音を基準レベルと比較することによリ、各形状毎に
より高速化できるか、または低速化しなければならない
かを判別し、以降の同一形状の打抜加工に際し、騒音レ
ベルが一定となるよう、各金型毎の打抜速度を基準騒音
を厳守できる範囲で最高速まで上昇させることができる
。

第１０図は外部レースに傷のあるボールベアリングの周
波数−加速度特性を示す振動特性図、第１１図は正常な
ボールベアリングについての特性図を示す。

第１０図（ａ）及び（ｂ）を比較すれば明らかなように
、異常のあるボールベアリングでは、正常のものでは現
われることのない周波数位置に加速度のピーク値を有す
るので、一目瞭然に異常を発見することができる。

ここに、本例では、検出値をそのまま表示するに止まら
ず、ＮＣプログラムの実行順に従って、振動検出し、適
時軸受１８．１９やモータ２１の音を検出し、データ化
し、最内ＮＣ装置２を介してデータ蓄積部３８にデータ
蓄積するので、定期点検において第１０図（ａ）に示す
ようなデータを参照でき、ベアリングの異常により大き
な事故が発生する前に小さな異常を発見し、予防的措置
を取ることができる。個別データ処理部２９にてＮＣ装
置２の動作とは別個に測定するようにしてもよい。

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、適宜
の設計的変更にを行うことにより、適宜態様で実施し得
るものである。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明の機械の作動状態検出装置では、機
械の近傍または機械の一部に、前記機械が発生した音な
いし振動を複数箇所にて検出する検出器を設け、機械を
制御する制御装置に次に作動する部所を探索し検査部所
を設定する検査部所探索手段を設け、前記機械作動状態
検出装置に、検査部所の音ないし振動を検出する検出器
を選択する検出器選択手段を設けたので、次に作動する
部所の探索により、探索された部所での音ないし振動を
検出し、一つの処理装置にて作動部所毎の音ないし振動
処理を順次、効率的に処理することかてきる。

また本発明の機械の作動状態検出装置では、前記機械を
制御する制御装置に、某タイミングにおける機械作動条
件を設定する作動条件設定手段を設け、前記機械作動状
態検出装置に、前記のタイミングにおける前記機械の某
条件下での基準データを予め設定されたテーブルデータ
がら検索し設定する基準データ設定手段を設け、基準デ
ータに検出データとの比較結果を前記機械の制御装置に
報知する手段を設けたので、機械、作動状態に応した基
準データを設定することができ、各程各様の機械作動条
件下での音ないし振動に関する処理を行うことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る機械の作動状態検出装
置の構成をＮＣ装置との関連で示すブロック図、第２図
は機械の一例としてのタレットパンチプレス機の正面図
、第３図は軸駆動機械の構成例を示す説明図、第４図及
び第５図は個別処理の方式を示すフローチャート、第６
図は機械作動状態の検出方式を示すフローチャート、第
７図（ａ）、第８図（ａ）、第９図（ａ）は加工状態毎
の打抜音の波形を示す波形図、第７図（ｂ）。 第８図（ｂ）、第９図（ｂ）は第７図（ａ）、第８図（
ａ）、第９図（ａ）に対応するパワースペクトルを示す
図、第１０図（ａ）は外部レースに傷のあるボールベア
リングの振動音のスペクトル図、第１０図（ｂ）は新し
いボールベアリングの振動音のスペクトル図である。 １・・・機械の作動状態検出装置 ２・・・ＮＣ装置 ３・・・装置本体（音・振動処理装置）２５・・・作動
部所探索部 ２６・・・作動条件抽出部 ３０・・・基準データ記憶部 ３５・・・比較部 Ｍｉ　　（ｉ＝１．２．・・・）・・・マイクロフォン
代理人　弁理士　　三　好　秀　和 第４図 第 図 第５図 第 図 第７図ｆａｌ 第８図ｔｏ＋

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）機械を制御する制御装置と接続され、前記機械の
   全体または一部につき検出された音ないし振動を前記機
   械の制御状態に合わせて検査することにより、前記機械
   の作動状態を検出する機械作動状態検出装置において、 前記機械の近傍または機械の一部に、前記機械が発生し
   た音ないし振動を複数箇所にて検出する音ないし振動検
   出器を設け、 前記機械を制御する制御装置に、次に作動する部所を探
   索し検査部所を設定する検査部所探索手段を設け、 前記機械作動状態検出装置に、検査部所の音ないし振動
   を検出する検出器を選択する検出器選択手段を設けたこ
   とを特徴とする機械の作動状態検出装置。
2. （２）機械を制御する制御装置と接続され、前記機械の
   全体または一部につき検出された音ないし振動を前記機
   械の制御状態に合わせて検査することにより、前記機械
   の作動状態を検出する機械作動状態検出装置において、 前記機械の近傍または一部に、前記機械が発生した音な
   いし振動を検出する１または複数の音ないし振動検出器
   を設け、 前記機械を制御する制御装置に、某タイミングにおける
   機械作動条件を抽出する作動条件抽出手段を設け、 前記機械作動状態検出装置に、前記のタイミングにおけ
   る前記機械の某条件下での基準データを設定する基準デ
   ータ設定手段と、 前記タイミングにて検出された某部所での音ないし振動
   をデータ化し、前記基準データ設定手段で設定された基
   準データと比較し、比較結果を前記機械の制御装置に報
   知する比較手段を設けたことを特徴とする機械の作動状
   態検出装置。