JPH09330121A - 故障箇所検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動作を中断した作動部のみならず、動作を開
始しない作動部をも故障箇所として的確に検出し、サイ
クルオーバーの原因を事前に究明する。 【手段】 工作機械において、シーケンス制御される複
数の作動部の動作端をリミットスイッチ１１〜１６で検
出し、動作の完了を確認する。レジスタ２６に各作動部
のサイクル開始から動作完了までの予定時間を設定す
る。サイクル開始と同時にタイマをスタートし、演算比
較回路２４で各作動部毎にタイマ計数値と予定時間とを
比較する。故障判断回路２５は、計数値が予定時間に達
する前に動作が完了した作動部を正常と判断するととも
に、計数値が予定時間に達した後に動作が未完了の作動
部を故障箇所として判断する。故障箇所を警報器３１に
より作業者に報知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の作動部をシ
ーケンス制御して１サイクルを完了する工作機械等にお
いて、サイクルオーバーの原因となる故障箇所の検出方
法及び検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、工作機械においては、自動運転
中に予め設定した時間が経過しても所定のサイクルが完
了しない場合、サイクルオーバーを判断して、通常は自
動運転を停止する。機械を早期に復旧するためには、複
数の作動部のうち何処が故障したのかを検出して、サイ
クルオーバーの原因を究明する必要がある。そこで、従
来、以下のような故障箇所検出方法が提案されている。 （１） 作動部の動作開始出力がＯＮで、かつ動作完了
入力がＯＦＦである条件下で、タイマがタイムアップし
た作動部を故障箇所として検出する方法。 （２） サイクルオーバー発生時に、作動部の動作開始
出力がＯＮしているのに、動作完了入力がＯＦＦしてい
る作動部を故障箇所として検出する方法。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来方法に
よると、何れの場合も、動作を中断した作動部に限って
故障を検出できるが、ある作動部が動作を開始しない場
合、つまり動作開始出力がＯＮしないために作動部が停
止状態にある場合に、その作動部を故障箇所として検出
することができないという問題点があった。また、
（２）の方法によると、サイクルオーバーが実際に発生
してからでないと、故障箇所を検出できないため、原因
究明が遅れるという不都合もあった。

【０００４】そこで、本発明の課題は、動作を中断した
作動部のみならず、動作を開始しない作動部をも故障箇
所として的確に検出でき、サイクルオーバーの原因を事
前に究明できる故障箇所検出方法及び装置を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の故障箇所検出方法は、複数の作動部をシ
ーケンス制御して１サイクルを完了する機械において、
各作動部毎にサイクル開始から動作完了までの予定時間
を設定し、サイクル開始と同時にタイマをスタートし、
各作動部毎にタイマの計数値と予定時間とを比較し、計
数値が予定時間に達する前に動作が完了した作動部を正
常と判断し、計数値が予定時間に達した後に動作が未完
了の作動部を故障箇所として判断することを特徴とす
る。

【０００６】また、本発明の故障箇所検出装置は、複数
の作動部をシーケンス制御して１サイクルを完了する機
械において、各作動部の動作完了を確認する手段と、各
作動部毎にサイクル開始から動作完了までの予定時間を
設定する手段と、サイクル開始と同時にスタートするタ
イマと、各作動部毎にタイマの計数値と予定時間とを比
較する手段と、計数値が予定時間に達する前に動作完了
が確認された作動部を正常と判断し、計数値が予定時間
に達した後に動作完了が未確認の作動部を故障箇所とし
て判断する手段と、故障箇所を報知する手段とから構成
される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を工作機械に具体化
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、この工作機械には、前後作動部としての基台１
と、旋回作動部としての旋回台２と、昇降作動部として
の主軸頭３とが装備されている。基台１はベッド４上に
設置され、その前進端位置がリミットスイッチ１１で、
後退端位置はリミットスイッチ１２で検出される。旋回
台２は基台１上に設けられ、一方の旋回端位置がリミッ
トスイッチ１３で、他方の戻し端位置はリミットスイッ
チ１４で検出される。主軸頭３はコラム５に支持され、
その上昇端位置がリミットスイッチ１５で、下降端位置
はリミットスイッチ１６で検出される。主軸頭３の主軸
６にはワーク（図示略）を加工する刃具７が取着されて
いる。なお、旋回台２のかわりに、一般的なマシニング
センタに設置されているワーク回転テーブル装置を適用
してもよい。

【０００８】基台１、旋回台２、及び主軸頭３は加工プ
ログラムに従って図２に示すようにシーケンス制御され
て、１加工サイクルを完了する。例えば、基台１におい
て、油圧シリンダ等のアクチュエータが一方向に付勢さ
れると、基台１が前進し、その前進端位置でリミットス
イッチ１１がＯＮする。所定時間経過後に、アクチュエ
ータが反対方向に付勢されると、基台１が後退し、後退
端位置でリミットスイッチ１２がＯＮする。ここで、基
台１の動作完了は以下の条件が成立したときに確認され
る。 前進：前進端リミットスイッチ ＯＮ 後退：前進端リミットスイッチ ＯＮ ＆ 後退端リミ
ットスイッチ ＯＮ なお、旋回台２及び主軸頭３についても同様の動作完了
条件を適用できる。

【０００９】図２において、Ｔは工作機械の各部が一連
の動作を完了する全体のサイクルタイムを示す。Ｔａは
基台１がサイクル開始から前進動作を完了するまでの予
定時間を示し、Ｔｂは同じく後退動作の完了予定時間を
示す。主軸頭３において、Ｔｕは上昇動作の完了予定時
間、Ｔｄは下降動作の完了予定時間である。旋回台２に
おいて、Ｔｔは旋回動作の完了予定時間、Ｔｒは戻し動
作の完了予定時間である。なお、図示例の場合、１加工
サイクルが６つの動作で構成され、各動作の予定時間は
Ｔｕ＜Ｔａ＜Ｔｄ＜Ｔｔ＜Ｔｂ＜Ｔｒの関係にある。

【００１０】図３に示すように、シーケンサとしてのプ
ログラマブルロジックコントローラ２１のプログラムエ
リア２２には、サイクル開始と同時にスタートするタイ
マを備えたタイマ回路２３と、各動作の完了予定時間と
タイマ計数値（現在値）とを比較する演算比較回路２４
と、この比較結果と各リミットスイッチ１１〜１６の検
出信号とに基づき故障箇所を判断する故障判断回路２５
とが設けられている。レジスタメモリ２６は、図４に示
すように、完了予定時間、タイマ計数値、動作完了確認
フラグ、故障検出フラグ等の各種データが動作番号順に
格納されるデータテーブル２７を備え、基台１、旋回台
２、及び主軸頭３による合計６つの動作を個々に監視で
きるように構成されている。

【００１１】コントローラ２１の入力制御部２８には動
作完了確認手段としてのリミットスイッチ１１〜１６
が、出力制御部２９には工作機械の各部駆動系アクチュ
エータ３０及び警報器３１が、通信制御部３２には外部
コンピュータ等の周辺機器３３がそれぞれ接続されてい
る。そして、故障判断回路２５は、タイマ計数値が予定
時間に達する前に動作完了が確認された作動部（基台
１、旋回台２、主軸頭３）を正常と判断し、計数値が予
定時間に達した後に動作完了が未確認の作動部を故障と
判断する。故障が判断されたときには、警報器３１が作
動して、ランプ、ブザー、音声等の報知手段、又は、コ
ンピュータ等の周辺機器３３の１つ又は複数の組み合わ
せで故障箇所を作業者に報知するようになっている。

【００１２】次に、上記装置による故障箇所検出方法を
図５及び図６のフローチャートに従って説明する。工作
機械が起動されると、図５に示す故障箇所検出メインル
ーチンが開始され、まず、動作番号を指定するポインタ
が０に初期化される（ステップＳ１）。次いで、加工サ
イクルの開始が確認されると（ステップＳ２）、データ
テーブル２７において各動作のタイマ計数値、動作完了
確認フラグ、及び故障検出フラグがそれぞれリセットさ
れるとともに（ステップＳ３）、タイマ回路２３におい
てタイマがスタートする（ステップＳ４）。

【００１３】次に、予定時間の設定値を初期化するため
の指令が確認され（ステップＳ５）、最初のサイクルに
つき周辺機器３３から初期化指令が出力された場合に
は、データテーブル２７において各動作の予定時間がそ
れぞれ全体サイクルタイムＴの１．５倍に設定される
（ステップＳ６）。続いて、動作１の完了が確認され
（ステップＳ７）、例えば、図２において最初の動作で
ある主軸頭３の場合に、上昇動作の完了が上昇端リミッ
トスイッチ１５の信号に基づいて確認される。そして、
動作完了が未確認の場合は、故障検出サブルーチンがコ
ールされ（ステップＳ９）、また、動作完了が確認され
た場合には、コントローラ２１のラダー回路中に設けら
れた動作完了通知リレーをＯＮしたのちに（ステップＳ
８）、故障検出サブルーチンがコールされる。

【００１４】図６に示すように、故障検出サブルーチン
においては、まず、データテーブル２７の動作番号１に
格納された上昇動作完了予定時間Ｔｕとサイクル開始か
らのタイマ計数値ｔｕとが比較される（ステップＳ１
０）。タイマ計数値ｔｕが予定時間Ｔｕに達していない
場合には、動作完了確認フラグＯＫＦｕ及び動作完了通
知リレーのＯＮ又はＯＦＦが続けて判別される（ステッ
プＳ１１，Ｓ１２）。そして、動作未完了につき何れも
ＯＦＦであれば、タイムカウントが継続され、タイマ計
数値ｔｕが更新される（ステップＳ１３）。その後、ポ
インタをインクリメントし（ステップＳ１４）、動作完
了通知リレーをＯＦＦに保持し（ステップＳ１５）、サ
ブルーチンからメインルーチンに復帰し、動作２〜動作
６について同様の処理を繰り返す。

【００１５】動作１〜動作６において、動作の完了が確
認された場合には（ステップＳ７）、動作完了通知リレ
ーがＯＮされ（ステップＳ８）、サブルーチンにおい
て、このときのタイマ計数値が予定時間未満であること
を確認したのち（ステップＳ１０）、データテーブル２
７の動作完了確認フラグがＯＮされる（ステップＳ１
６）。そして、予定時間が今回の動作完了時間つまりタ
イマ計数値の１．５倍に更新され（ステップＳ１７）、
第２サイクル以降の予定時間が初回よりも短縮されて設
定される。また、動作完了確認フラグのＯＮを判別する
ことによって、その動作のタイムカウントが停止される
（ステップＳ１１からステップＳ１４へジャンプ）。こ
うして、全動作が予定時間内に正常に完了すると、デー
タテーブル２７の全ての動作完了確認フラグがＯＮさ
れ、１サイクルの故障検出動作が終了する。

【００１６】これに対し、動作１〜動作６のサブルーチ
ンにおいて、タイマ計数値が予定時間を超過したことが
確認されると（ステップＳ１０）、データテーブル２７
において故障検出フラグが判別され（ステップＳ１
８）、先行する動作において故障検出フラグがＯＮして
いないとき、すなわち、最初にタイムオーバとなった動
作の番号に対応する故障検出フラグのみがＯＮされる
（ステップＳ１９）。例えば、主軸頭３の下降動作にタ
イムオーバが発生した場合には、動作番号２の故障検出
フラグＮＥＧＦｄがＯＮされ、これ以降、他動作のタイ
ムオーバが判断された場合でも故障検出フラグはＯＮさ
れない。

【００１７】そして、メインルーチンにおいて、故障検
出フラグのＯＮが確認されると（ステップＳ２１）、警
報器３１が作動され、ランプ又はブザー等の報知手段及
びコンピュータ等の周辺機器３３によって故障箇所が作
業者に報知される（ステップＳ２２）。従って、例え
ば、主軸頭３が下降途中で停止したとき、或いは、下降
動作開始出力がＯＮしないために主軸頭３が上昇位置に
停止したままであるとき、何れの場合も、下降動作のタ
イムオーバを機械全体のサイクルオーバーが判定される
以前の段階で早期に判断して、主軸頭３の下降動作に関
わる装置を故障箇所として的確に検出することができ
る。

【００１８】なお、本発明は工作機械のみに限定される
ものではなく、複数の作動部をシーケンス制御して１サ
イクルを完了する各種の機械に適用することができる。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の構成並
びに手順を適宜に変更して具体化することも可能であ
る。

【００１９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
各作動部毎にタイマの計数値と予定時間とを比較し、計
数値が予定時間に達する前に動作が完了した作動部を正
常と判断し、計数値が予定時間に達した後に動作が未完
了の作動部を故障箇所として判断するので、動作を中断
した作動部のみならず、動作を開始しない作動部をも故
障箇所として的確に検出でき、サイクルオーバーの原因
を事前に究明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】本発明の一実施形態を示す工作機械の概略図で
ある。

【図２】同機械における各作動部の動作を示すサイクル
ダイヤグラムである。

【図３】同機械の故障箇所検出装置を示すブロック図で
ある。

【図４】同装置におけるデータテーブルの構成説明図で
ある。

【図５】同装置による故障箇所検出メインルーチンを示
すフローチャートである。

【図６】同装置による故障箇所検出サブルーチンを示す
フローチャートである。

【符号の説明】

１・・基台、２・・旋回台、３・・主軸頭、１１〜１６
・・リミットスイッチ、２１・・プログラマブルロジッ
クコントローラ、２３・・タイマ回路、２４・・演算比
較回路、２５・・故障判断回路、２６・・レジスタ、２
７・・データテーブル、３１・・警報器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の作動部をシーケンス制御して１サ
   イクルを完了する機械において、各作動部毎にサイクル
   開始から動作完了までの予定時間を設定し、サイクル開
   始と同時にタイマをスタートし、各作動部毎にタイマの
   計数値と予定時間とを比較し、計数値が予定時間に達す
   る前に動作が完了した作動部を正常と判断し、計数値が
   予定時間に達した後に動作が未完了の作動部を故障箇所
   として判断することを特徴とする故障箇所検出方法。
2. 【請求項２】 複数の作動部をシーケンス制御して１サ
   イクルを完了する機械において、各作動部の動作完了を
   確認する手段と、各作動部毎にサイクル開始から動作完
   了までの予定時間を設定する手段と、サイクル開始と同
   時にスタートするタイマと、各作動部毎にタイマの計数
   値と予定時間とを比較する手段と、計数値が予定時間に
   達する前に動作完了が確認された作動部を正常と判断
   し、計数値が予定時間に達した後に動作完了が未確認の
   作動部を故障箇所として判断する手段と、故障箇所を報
   知する手段とからなる故障箇所検出装置。