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技術 状態記録装置

出願人 株式会社デンソー
発明者 安面隆史菅沼隆司室崎隆
出願日 2001年8月10日 (18年0ヶ月経過) 出願番号 2001-244638
公開日 2003年2月28日 (16年5ヶ月経過) 公開番号 2003-058246
状態 特許登録済
技術分野 制御系の試験・監視
主要キーワード 周期回数 記憶データ容量 規定動作 予知保全 規定周期 状態記憶装置 周期動作 被測定機器
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2003年2月28日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (11)

課題

記憶データ容量を大幅に小さくし、更に即座に異常解析すべき箇所を見つけることができる状態記憶装置を提供する。

解決手段

自動機100の状態は、多くはある周期動作を繰り返すことに着目した。状態記録装置1は、圧縮信号記憶部9に、規定の周期動作と類似許容範囲内では、規定周期動作があったことのみを記憶し、類似許容範囲外では、詳細状態を記憶する。これにより、記憶容量を大幅に小さくし、更に異常解析すべき箇所を即座に見つけることができるので、設備停止の異常解析及び予知保全を効率良くする。

概要

背景

状態記録装置は、自動機の状態を常時監視し、監視した状態をデータとして記録する。この記録したデータを検討することにより、自動機の異常動作を検出し、設備停止があった場合の異常解析を効率良くすることができる。また、自動機の異常動作の兆候事前に検出し、予知保全を効率良くすることができる。

状態記録装置の1例として、設備状態を複数のデジタル信号として監視し記録するロジックアナライザがある。これは、被測定機器からの信号を入力し、デジタルデータとしてサンプリングし、記憶装置に記憶する。この場合、サンプリング周期ごとに状態を記憶装置に記憶するので、記憶装置の容量が小さいと常時監視ができず、常時監視するためには大容量の記憶装置が必要となるといった問題がある。

概要

記憶データ容量を大幅に小さくし、更に即座に異常解析すべき箇所を見つけることができる状態記憶装置を提供する。

自動機100の状態は、多くはある周期動作を繰り返すことに着目した。状態記録装置1は、圧縮信号記憶部9に、規定の周期動作と類似許容範囲内では、規定周期動作があったことのみを記憶し、類似許容範囲外では、詳細状態を記憶する。これにより、記憶容量を大幅に小さくし、更に異常解析すべき箇所を即座に見つけることができるので、設備停止の異常解析及び予知保全を効率良くする。

目的

本発明は、記憶データ容量を大幅に小さくし、更に即座に異常解析すべき箇所を見つけることができる状態記憶装置を提供することを目的とするものである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

自動機からの状態信号が入力される入力部と、前記自動機が正常な周期動作をするタイミングを規定した規定周期動作テーブルと、圧縮信号記憶部と、前記状態信号の内容と前記規定周期動作テーブルの内容とを比較し、両者が一致したときは前記圧縮信号記憶部に、規定動作が行われたことを記憶させ、不一致のときは前記圧縮記憶部に、前記状態信号の詳細を記憶させる周期動作検出部と、を具備することを特徴とする状態記録装置

請求項2

前記状態信号をサンプリングするサンプリング部と、サンプリングした信号を現在時刻と共に記憶する一時信号記憶部とを更に具備し、前記周期動作検出部は、前記一時信号記憶部に記憶した内容と前記規定周期動作テーブルの内容とを比較する請求項1に記載された状態記録装置。

請求項3

前記規定周期動作テーブルは、複数の周期動作を記憶する請求項1又は2に記載された状態記録装置。

技術分野

0001

本発明は、生産設備等の自動機において、自動機の状態を常時監視し、監視した状態をデータとして記録する状態記録装置に関するものである。

背景技術

0002

状態記録装置は、自動機の状態を常時監視し、監視した状態をデータとして記録する。この記録したデータを検討することにより、自動機の異常動作を検出し、設備停止があった場合の異常解析を効率良くすることができる。また、自動機の異常動作の兆候事前に検出し、予知保全を効率良くすることができる。

0003

状態記録装置の1例として、設備状態を複数のデジタル信号として監視し記録するロジックアナライザがある。これは、被測定機器からの信号を入力し、デジタルデータとしてサンプリングし、記憶装置に記憶する。この場合、サンプリング周期ごとに状態を記憶装置に記憶するので、記憶装置の容量が小さいと常時監視ができず、常時監視するためには大容量の記憶装置が必要となるといった問題がある。

発明が解決しようとする課題

0004

この問題点を解決する技術として、各信号の変化のみを記録することで、記憶容量を小さくする方法、あるいはサンプリングした各信号を文字列としてハフマン符号などのデータ圧縮技術を用いて圧縮し、記憶データ容量を小さくする方法がある。しかし、これらの記憶データ容量を小さくする汎用的手法は、圧縮効率が悪いため、記憶したデータは膨大なままである。したがって、即座に信号波形から異常解析すべき箇所を見つけるのは、非常に困難であった。

0005

本発明は、記憶データ容量を大幅に小さくし、更に即座に異常解析すべき箇所を見つけることができる状態記憶装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、従来の状態記録データを圧縮する際の問題点に鑑みてなされたものである。本発明においては、自動機は、多くはある周期動作を繰り返すことに着目した。本発明の状態記録装置は、規定の周期動作と類似許容範囲内では、規定周期動作があったことのみを記憶し、類似許容範囲外の周期動作のみ詳細状態を記憶する。これにより、記憶容量を大幅に小さくし、更に異常解析すべき箇所を即座に見つけることができるので、設備停止の異常解析及び予知保全を効率良くする。

発明を実施するための最良の形態

0007

本発明の実施形態について図を用いて説明する。図1を用いて、状態記録装置の構成を説明する。設備状態をモニタしたい生産設備の自動機100に、状態記録装置1が接続される。自動機100からの状態信号は、ネットワーク等を経由して状態記録装置1の信号入力部2に入力される。状態信号は、デジタル信号又はアナログ信号のいずれでも良い。

0008

入力された状態信号は、サンプリング部3により単位時間ごとにサンプリングされ、時刻データ4と共に一時信号記憶部5に記憶される。なお、状態信号がアナログ信号である場合は、サンプリング部3においてデジタル信号に変換する。一時信号記憶部5に記憶された内容は、周期動作検出部6により、規定周期動作テーブル7の内容と比較される。周期動作検出部6は、比較の結果に応じてスイッチ8を操作し、スイッチ8のオンにより、圧縮信号記憶部9に状態記憶がされる。

0009

信号圧縮のための処理について具体的に説明する。自動機の簡単なモデル図2から図4に示す。図2は、自動機の構成を示し、図3は、その動作を示すシーケンシャルファンクションチャートで、図4は、自動機の状態を示すタイムチャートである。

0010

図2に、自動機の1例としてワーク供給部が示されている。ワーク供給部は、ワーク搬送路11の上を、ワーク12が、ノック13により移動されられる構成となっている。ノック13の位置を検出するセンサーI1〜I4が配置される。なお、ノック13は、シリンダにより駆動されるが、図示は省略している。

0011

図2(A)は、ノック13が原位置にあり、ワーク搬送路11上の図示位置にワーク12が置かれた状態を示す。この状態は、図4における時点T00,T06〜T08,T14〜T16……に相当し、センサーI0がノック原位置を検出し、センサーI2がワーク搬送原位置を検出している。(B)は、動作Q1によりノック13が動作端入り端)に駆動された状態を示す。この状態は、図4における時点T01〜T02,T09〜T10,T17〜T18……に相当し、センサーI1がノック動作端を検出し、センサーI2がワーク搬送原位置を検出している。

0012

(C)は、動作Q3によりノック13がワーク12を前進端まで搬送した状態を示す。この状態は、図4における時点T03〜T04,T11〜T12,T20〜T21……に相当し、センサーI3がワーク搬送動作端を検出し、センサーI1がノック動作端を検出している。(D)は、動作Q0によりノック13が搬送路11から外れた位置(原位置)に戻された状態を示す。この状態は、図4における時点T05,T13,T22……に相当し、センサーI0がノック原位置を検出し、センサーI3はワーク搬送動作端を検出している。次に、(A)に示すように、動作Q2によりノック13が搬送路11の外側を通って後退し、ワーク搬送原位置に戻る。以後、図3に示すように、同様の動作が繰り返される。

0013

後で説明する本実施形態の状態記録と比較するために、図5に、従来技術による状態記録の例を示す。図5は、図4に示した動作タイミングの状態信号を従来のデータ圧縮方法で記録した例を示し、自動機の状態変化があったときの時刻と状態を、記録している。

0014

記憶内容を説明すると、開始時点T00では、センサーI0及びI1(以下「I01」とする。)が状態−1(原位置)を、センサーI2及び3(以下「I23」とする。)が状態−1を検出している。次の時点T01で、センサーI01が状態+1に変化したことを検出し、更に、次の時点T03で、センサーI23が状態+1に変化したことを検出する。以後も同様であるので重複する説明は省略する。

0015

図4において、T00〜T06の周期動作300が、正常な周期動作(規定周期動作)として定義される。これと同様の出力動作をするT08〜T14、T25〜T31の周期動作301,303も同様に規定周期動作となる。T16〜T23の動作302は、T18〜T20の時間が異常に増えているため、規定周期動作の許容外となる。以上説明したように、従来の方法においては、状態変換があったときの時刻と状態がすべて記録されている。

0016

本実施形態においては、自動機100の正常な周期動作300,301,303を、規定周期動作テーブル7にあらかじめ規定しておく。図6は、規定周期動作テーブル7の内容を示す。図6の時刻C00〜C06は、図5の時刻T00〜T06に対応する。

0017

自動機100が動作を開始し、状態信号が信号入力部2に入力されてくると、サンプリング部3はデータのサンプリングを行い、状態信号を現在の時刻データ4と共に一時信号記憶部5に一時記憶する。

0018

周期動作検出部6は、一時信号記憶部5に記憶された内容を規定周期動作テーブル7の内容と比較する。周期動作検出部6は、比較を終了すると、スイッチ8をオンとして、圧縮信号記憶部9に、比較の結果に応じた状態信号を記憶する。

0019

図7は、図4に示した例における圧縮信号記憶部9の記憶内容を示す。図4の例では、規定周期動作全体の時間を基準に比較すると、周期動作300は、規定周期動作テーブル7に記憶された内容とほぼ同様である。この場合は、周期動作検出部6は、圧縮信号記憶部9に、規定周期動作の開始時刻T00と、モードとして正常な動作を表す“1”を記憶する。動作301も同様であり、時刻T08とモード1のみが記憶される。

0020

次に、周期動作302は、規定周期動作の許容範囲外なので、周期動作検出部6は、規定周期動作外と判断し、図7に示すように、モード列に、許容範囲外を表す“0”をセットし、開始時点T16〜終了時点T23まで、状態変化が生じる度に詳細のデータを記憶する。続く動作303は、規定周期動作とほぼ同様であるので、時刻T25とモード1が記録される。

0021

図5図7を比較すると明らかなように、本実施形態による図7のデータ量は、従来の図5のデータ量よりも少なくなる。なお、実際の自動機100では、信号数が本例よりはるかに多く、また規定周期動作の許容範囲外になることは少ない。このため、データ量は、図5図7の比較よりも大幅に圧縮することができる。

0022

自動機100では、規定周期動作以外の動作として、不良排出、異常停止、更には自動段取り等の動作等もある。このような状況に備えて、規定周期動作テーブル7に複数の圧縮モードを用意することが有効である。図8は、規定周期動作テーブル7の別の例を示す。図示の例では、モード1として正常な周期動作、モード2として不良排出の周期動作、モード3として段取りの周期動作を記憶している。

0023

図9は、図8の規定周期動作テーブル7を使用した場合の圧縮信号記憶部9の記憶内容を示す。図9の内容は、T00〜T23までは前述の図7の例と同様である。続いて、時点T25から不良排出の周期動作が実行されると、開始時点T25と共にモード2が記憶される。その後、正常な周期動作として開始時点T33とモード1が記憶され、段取りの周期動作として時点T40とモード3が記憶される。

0024

さらに、圧縮率を向上させる方法として、同様のモードが連続する場合、同じ周期動作の周期回数のみを記憶させることができる。図10に示す例では、同じモードが連続した場合、「センサー」の列に連続した回数が記録される。

0025

以上説明した例によれば、規定周期動作の場合は開始時刻、更には動作の回数が記憶されるだけであるので、圧縮信号記憶部9に記憶されるデータ量を小さくすることができる。これと共に、規定周期動作の許容範囲から外れた場合は、詳細な状態信号が記憶されるので、異常解析すべき箇所をすばやく見つけることが可能となる。

図面の簡単な説明

0026

図1本発明を適用した状態記録装置の構成を示す図である。
図2自動機のモデルを示す図である。
図3図2の自動機の操作を示すシーケンシャル・ファンクション・チャートである。
図4図2の自動機の状態を示すタイムチャートである。
図5図4の動作を従来の方法でデータ圧縮して作成した状態信号を示す図である。
図6図1の規定周期動作テーブルの内容を示す図である。
図7図6の規定周期動作テーブルを使用した場合の圧縮信号記憶部に記憶された内容を示す図である。
図8図6の規定周期動作テーブルの別の例を示す図である。
図9図8の規定周期動作テーブルを使用した場合の圧縮信号記憶部の記憶内容を示す図である。
図10図6の規定周期動作テーブルの更に別の例を示す図である。

--

0027

100…自動機
1…状態記録装置
2…信号入力部
3…サンプリング部
4…時刻データ
5…一時信号記憶部
6…周期動作検出部
7…規定周期動作テーブル
8…スイッチ
9…圧縮信号記憶部
11…ワーク搬送路
12…ワーク
13…ノック

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