JP7154100B2 - Machining abnormality detection device for machine tools - Google Patents

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Description

本発明は、切削工具を装着して被削材を加工する工作機械の加工異常を検出する装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a device for detecting a processing abnormality in a machine tool that is equipped with a cutting tool to machine a work material.

切削工具で被削材に対して加工を行う際、過負荷や切粉の噛み込み、切刃の摩耗進展などにより、切削工具が折損するなど工具損傷が生じる場合がある。その場合、所望の加工が実現できず再加工に時間を要するだけでなく、製品不良となり損失につながるほか、削り残しが生じることにより機械と被削材が衝突する危険もある。
上記の危険を避けるため、加工異常を検出して機械停止させる技術が提案されている。
特許文献1では、正常加工時のモータ負荷波形などを基準波形として記録しておき、加工時の負荷が基準波形から一定以上乖離した際に加工異常と見なす技術が示されている。このような技術によれば、目的の加工における正常加工時の波形を基準にできるため、任意の加工条件において加工異常を検出することができる。但し、基準波形からの乖離を指標とするため、正常加工時の波形にばらつきがある場合に検出感度が上げられないという課題がある。
When a cutting tool is used to machine a work material, tool damage such as breakage of the cutting tool may occur due to overload, biting of chips, progress of wear of the cutting edge, and the like. In this case, the desired machining cannot be achieved and re-machining will take time, and the product will be defective, leading to losses. In addition, there is a risk of collision between the machine and the work material due to uncut parts.
In order to avoid the above danger, a technique has been proposed to detect a machining abnormality and stop the machine.
Patent Document 1 discloses a technique of recording a motor load waveform during normal machining as a reference waveform, and determining that machining is abnormal when the load during machining deviates from the reference waveform by a certain amount or more. According to such a technique, since the waveform during normal machining in the target machining can be used as a reference, abnormal machining can be detected under arbitrary machining conditions. However, since the divergence from the reference waveform is used as an index, there is a problem that the detection sensitivity cannot be increased when there is variation in the waveform during normal machining.

一方、特許文献2には、プラントの異常診断を目的として、予め異常運転時の信号パターンをニューラルネットワークに学習させておき、学習結果と診断時の信号波形とを比較することで異常を検出する手法が提案されている。このような手法によれば、正常時あるいは異常時に信号波形に現れる「特徴」を学習させることができ、信号波形そのものを監視するより高精度に異常を検出することができる。
しかしながら、工作機械での加工においては、加工条件として非常に多くのパラメータが影響する。すなわち、ドリルやエンドミルをはじめとした切削工具の種類や寸法、被削材の形状や材質に加え、切削工具または被削材の回転速度、工作機械の軸送り速度、使用する切削液の有無や種類、工具と被削材の相対運動軌跡、さらには使用する機械の種類や設置環境などが加工に影響するため、事前に加工条件に応じた正常または異常時の「特徴」を学習しておくことは困難であった。
On the other hand, in Patent Document 2, for the purpose of diagnosing plant abnormalities, a signal pattern during abnormal operation is learned by a neural network in advance, and abnormality is detected by comparing the learning result with the signal waveform at the time of diagnosis. A method is proposed. According to such a method, it is possible to learn the "features" that appear in the signal waveform when it is normal or abnormal, and it is possible to detect an abnormality with higher accuracy than when the signal waveform itself is monitored.
However, machining with a machine tool is affected by a large number of parameters as machining conditions. In other words, in addition to the type and size of cutting tools such as drills and end mills, the shape and material of the work material, the rotational speed of the cutting tool or work material, the axial feed speed of the machine tool, the presence or absence of cutting fluid to be used, etc. Machining is affected by the type, relative motion trajectory of the tool and work material, as well as the type and installation environment of the machine to be used. was difficult.

近年の機械学習技術の進歩により、複数の条件で収集したデータを用いて表現力の高い深層のニューラルネットワークで学習させることで、条件の違いに対しある程度汎用的に適用可能なモデルが構築できることがわかってきた。一方で、あらゆる条件に対して適用可能な万能のモデルを構築することは不可能である。
このような問題に対し、特許文献3のように、新たに収集したデータを加えて診断モデルを更新することで診断性能を向上させる技術も提案されている。このような技術を用いることでモデルの性能を改善することが期待される。
Recent advances in machine learning technology have made it possible to construct models that can be applied to different conditions to some extent in general by training deep neural networks with high expressive power using data collected under multiple conditions. I understand. On the other hand, it is impossible to construct a universal model applicable to all conditions.
In order to address such a problem, there has been proposed a technique of improving diagnostic performance by adding newly collected data and updating a diagnostic model, as in Patent Document 3. Using such techniques is expected to improve the performance of the model.

特開2014-172102号公報JP 2014-172102 A 特開平7-234988号公報JP-A-7-234988 特開2006-163517号公報JP 2006-163517 A

しかし、汎化能力を向上させるためには、学習に必要となる入力データの数、及び計算機の計算能力が増加してしまう。また、あらゆる加工条件に共通する「特徴」があるとは想定しにくく、モデルの汎用化による改善は限界がある。 However, in order to improve the generalization ability, the number of input data required for learning and the computing power of the computer will increase. In addition, it is difficult to assume that all machining conditions have common "features", and there is a limit to improvement through model generalization.

そこで、本発明では、運転条件の組み合わせが膨大となる工作機械の加工において、高精度に加工異常を検出可能な加工異常検出装置を提供することを課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a machining abnormality detection apparatus capable of detecting machining anomalies with high precision in machining of a machine tool with a large number of combinations of operating conditions.

上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、切削工具を用いて被削材を加工する工作機械において、前記加工における異常の発生を検出するための加工異常検出装置であって、
前記異常の有無を診断するための異常検出モデルを複数保持する異常検出モデル保持手段と、
前記異常検出モデル保持手段に保持される個々の異常検出モデルについて、異常検出モデルの構築に使用した診断情報を収集した際の加工条件を、前記異常検出モデルに関連付けて保持するモデル構築条件保持手段と、
前記個々の異常検出モデルについて、特定の加工条件に限定せず使用可能な汎化モデル、もしくは特定の加工条件に限定して使用可能な特化モデルのいずれであるかを前記異常検出モデルに関連付けて保持するモデル特性保持手段と、
診断対象となる加工の加工条件に一致する前記特化モデルが前記異常検出モデル保持手段で保持されている場合には該特化モデルを、そうでない場合には前記汎化モデルを選択する異常検出モデル選択手段とを備えることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1の構成において、前記加工条件は、前記切削工具の種類、前記切削工具の形状、前記工作機械の主軸回転速度、前記工作機械の駆動軸の送り速度、前記加工において使用する切削液の有無及び種類、前記被削材の形状、前記被削材の材料、前記切削工具と前記被削材との相対運動軌跡、使用する工作機械、の少なくとも一つを含むことを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2の構成において、前記異常検出モデル選択手段は、前記工作機械で使用するNCプログラム及び/又は前記工作機械が保持する前記加工で使用する前記切削工具に関する情報を基に、診断対象とする加工に対応する前記加工条件を特定することを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3の何れかの構成において、前記異常検出モデルは機械学習により構築されることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4の何れかの構成において、異常の有無の診断時に使用した診断情報を保持する診断情報保持手段と、誤診発生時に、誤診した旨を入力可能な診断結果入力手段とを備え、前記異常検出モデル選択手段で前記汎化モデルが選択されていた場合には、前記診断情報を用いて前記加工時の加工条件に対応した特化モデルを新たに構築し、前記異常検出モデル選択手段で特化モデルが選択されていた場合には、選択されている特化モデルを前記診断情報を用いて更新する異常検出モデル更新手段とをさらに備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a machining abnormality detection device for detecting the occurrence of an abnormality in the machining in a machine tool for machining a work material using a cutting tool. ,
Anomaly detection model holding means for holding a plurality of anomaly detection models for diagnosing the presence or absence of the anomaly;
model construction condition holding means for holding, in association with the abnormality detection model, processing conditions used when diagnostic information used to construct the abnormality detection model is collected for each of the abnormality detection models held in the abnormality detection model holding means; When,
Each of the abnormality detection models is associated with the abnormality detection model as to whether it is a generalized model that can be used without being limited to specific machining conditions or a specialized model that can be used only with specific machining conditions. a model property holding means for holding the
Abnormality detection for selecting the specialized model when the specialized model matching the machining conditions of the machining to be diagnosed is held by the abnormality detection model holding means, and otherwise selecting the generalized model. and model selection means.
The invention according to claim 2 is the configuration according to claim 1, wherein the machining conditions are the type of the cutting tool, the shape of the cutting tool, the spindle rotation speed of the machine tool, and the feed speed of the drive shaft of the machine tool. , the presence and type of cutting fluid used in the machining, the shape of the work material, the material of the work material, the trajectory of relative motion between the cutting tool and the work material, and the machine tool to be used. characterized by comprising
The invention according to claim 3 is the configuration according to claim 1 or 2, wherein the abnormality detection model selection means is an NC program used in the machine tool and/or the cutting tool used in the machining held by the machine tool. The machining conditions corresponding to the machining to be diagnosed are specified based on the information about the tool.
According to a fourth aspect of the invention, in any one of the first to third aspects, the abnormality detection model is constructed by machine learning.
According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration of any one of the first to fourth aspects, diagnostic information holding means for holding diagnostic information used when diagnosing whether or not there is an abnormality, and when an erroneous diagnosis occurs, it is possible to input an erroneous diagnosis. diagnosis result input means, and when the generalized model is selected by the abnormality detection model selection means, a new specialized model corresponding to the machining conditions at the time of machining is newly created using the diagnostic information. an anomaly detection model updating means for updating the selected specialized model using the diagnostic information when the specialized model is selected by the anomaly detection model selecting means. and

請求項1から3の発明によれば、複数の加工条件に対し汎用的に使用可能な汎化モデルと、特定の加工条件に限定されるが検出精度が高い特化モデルとを併せ持ち、モデルに関連付けられた学習時の加工条件を基にして加工時にどのモデルを用いるべきか適切に選択できる。そして、加工時の条件に対応した高精度な異常検出モデルが既に構築済みであればその特化モデルを、未知の加工条件であれば性能は劣るものの汎用的に使用可能な汎化モデルを適切に選択することができる。よって、運転条件の組み合わせが膨大となる工作機械の加工において、容易に異常検出能力を最大限発揮して、高精度に加工異常を検出することができる。
請求項4または5の発明によれば、上記効果に加えて、選択中の異常検出モデルで正しく識別ができなかった場合に、学習に必要なデータ数や計算能力を過剰に要求することなく、異常検出性能を向上させることができる。
According to the invention of claims 1 to 3, it has both a generalized model that can be used universally for a plurality of machining conditions and a specialized model that is limited to specific machining conditions but has high detection accuracy. Which model should be used during machining can be appropriately selected based on the associated machining conditions during learning. If a high-precision anomaly detection model corresponding to the machining conditions has already been constructed, the specialized model is appropriate, and if the machining conditions are unknown, a generalized model that has inferior performance but can be used for general purposes is appropriate. can be selected to Therefore, in the machining of a machine tool that involves a huge number of combinations of operating conditions, the abnormality detection capability can be easily maximized and the machining abnormality can be detected with high accuracy.
According to the invention of claim 4 or 5, in addition to the above effects, when the anomaly detection model being selected cannot be correctly identified, without excessively requesting the number of data and computational capacity required for learning, Anomaly detection performance can be improved.

工作機械のブロック構成図である。1 is a block configuration diagram of a machine tool; FIG. 加工異常検出処理のフローチャートである。6 is a flowchart of processing abnormality detection processing; 異常検出モデル選択処理のフローチャートである。8 is a flowchart of anomaly detection model selection processing;

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の加工異常検出装置の一例を示すブロック構成図である。工作機械1の主軸には、切削工具2が装着されて、テーブル上の被削材3が加工可能となっている。
この工作機械1に対し、加工異常検出装置10が併設されている。但し、加工異常検出装置10は、工作機械1の制御装置(図示しない)に内包されていても構わない。
加工異常検出装置10には、工作機械1の制御情報や各種センサ(図示しない)の測定信号を診断情報として取得する診断情報取得手段11が設けられている。診断情報には、工作機械1の制御装置が保持する切削工具2の属性情報(工具種類、工具形状、材質など)や、被削材3の属性情報(材質、形状など)も含まれる。
加工を開始する際、工作機械1は、加工内容を記述したNCプログラムを制御装置に読み込んで解釈し、機械の動作を決定する。NCプログラム内には、切削工具2の回転速度や、工作機械1の送り軸速度、切削液の使用有無など加工に関わる情報が格納されている。また一般に、工作機械に装着されている切削工具や被削材の属性情報も制御装置に格納されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block configuration diagram showing an example of the processing abnormality detection device of the present invention. A cutting tool 2 is attached to the spindle of the machine tool 1 so that a work material 3 on a table can be machined.
A machining abnormality detection device 10 is installed side by side with this machine tool 1 . However, the machining abnormality detection device 10 may be included in a control device (not shown) of the machine tool 1 .
The processing abnormality detection device 10 is provided with diagnostic information acquiring means 11 for acquiring control information of the machine tool 1 and measurement signals of various sensors (not shown) as diagnostic information. The diagnostic information also includes attribute information (tool type, tool shape, material, etc.) of the cutting tool 2 held by the control device of the machine tool 1 and attribute information (material, shape, etc.) of the work material 3 .
When starting machining, the machine tool 1 reads an NC program describing the details of machining into the controller, interprets it, and determines the operation of the machine. The NC program stores information related to machining, such as the rotational speed of the cutting tool 2, the feed shaft speed of the machine tool 1, and whether or not cutting fluid is used. In general, the control device also stores the attribute information of the cutting tool and the work material mounted on the machine tool.

診断情報取得手段11では、工作機械1の制御装置から上記情報を取得し、異常検出モデル選択手段12に送付する。異常検出モデル選択手段12は、送付された情報を基に、切削工具2の種類や形状並びに寸法、被削材3の形状や材料、切削工具2の回転速度、工作機械1の駆動軸の送り速度、切削液の使用有無などを加工条件として特定する。工作機械1が保持する情報に応じて、前記切削液の種類や、工作機械1の属性情報(旋盤、マシニングセンタ、立形、横形など)、設置環境情報などを加工条件に加えてもよい。
異常検出モデル保持手段13は、機械学習によって予め構築された、異常の有無を診断するための複数の異常検出モデルを保持しており、各異常検出モデルは、モデル特性保持手段14において、特定の加工条件に限定せずに異常の有無の診断に使用できる汎化モデルと、特定の加工条件に限定して異常の有無の診断に使用できる特化モデルの何れかに特定されている。
モデル構築条件保持手段15では、異常検出モデル保持手段13で保持される各異常検出モデルについて、当該異常検出モデルの構築に使用した診断情報を収集した際の加工条件を、当該異常検出モデルに関連づけて保持している。
また、加工異常検出装置10には、作業者が誤診の発生を入力可能な診断結果入力手段18と、当該入力に基づいて異常検出モデルの更新を行う異常検出モデル更新手段17と、診断に使用した診断情報を保存する診断情報保持手段19とが設けられている。
The diagnostic information acquisition means 11 acquires the above information from the control device of the machine tool 1 and sends it to the abnormality detection model selection means 12 . Based on the sent information, the abnormality detection model selection means 12 selects the type, shape, and dimensions of the cutting tool 2, the shape and material of the work piece 3, the rotation speed of the cutting tool 2, and the feed of the drive shaft of the machine tool 1. Specify processing conditions such as speed and whether or not cutting fluid is used. Depending on the information held by the machine tool 1, the type of cutting fluid, attribute information of the machine tool 1 (lathe, machining center, vertical, horizontal, etc.), installation environment information, and the like may be added to the machining conditions.
The anomaly detection model holding means 13 holds a plurality of anomaly detection models for diagnosing the presence or absence of anomaly, which are pre-constructed by machine learning. It is specified as either a generalized model that can be used for diagnosing the presence or absence of an abnormality without being limited to machining conditions, or a specialized model that can be used for diagnosing the presence or absence of an abnormality by limiting to specific machining conditions.
The model construction condition holding means 15 associates the processing conditions used when diagnostic information used for constructing the abnormality detection model with respect to each abnormality detection model held by the abnormality detection model holding means 13 is associated with the abnormality detection model. holding.
Further, the processing abnormality detection device 10 includes diagnosis result input means 18 for allowing the operator to input the occurrence of misdiagnosis, abnormality detection model updating means 17 for updating the abnormality detection model based on the input, and A diagnostic information storage means 19 is provided for storing the diagnostic information obtained.

以上のように構成された加工異常検出装置10における加工異常検出処理を、図2のフローチャートに基づいて説明する。
まず、S1で加工が開始されると、S2で、診断情報取得手段11により、工作機械1の制御装置から診断情報を取得する。次に、S3で、異常検出モデル選択手段12により、診断情報に基づいて加工条件を特定する。
次に、S4で、S3で特定した加工条件を基にして、異常検出モデル保持手段13から適切な異常検出モデルを選択する。
Processing abnormality detection processing in the processing abnormality detection apparatus 10 configured as described above will be described based on the flowchart of FIG.
First, when machining is started in S1, diagnostic information is acquired from the control device of the machine tool 1 by the diagnostic information acquiring means 11 in S2. Next, in S3, the abnormality detection model selection means 12 specifies machining conditions based on the diagnostic information.
Next, in S4, an appropriate abnormality detection model is selected from the abnormality detection model holding means 13 based on the machining conditions specified in S3.

この異常検出モデルの選択は、図3に示すフローチャートに基づいて行われる。
まず、S41において、異常検出モデル保持手段13に保持される異常検出モデルそれぞれについて、対応するモデル特性(汎化モデルまたは特化モデル)をモデル特性保持手段14から、及びモデルの構築条件(モデルを構築するために用いた教師データを収集した際の加工条件)をモデル構築条件保持手段15から取得する。
次に、S42で、S3で特定した加工条件に一致する特化モデルが存在するか否かを判定する。ここで一致する特化モデルが存在する場合は、S43でその特化モデルを異常検出モデルとして採用する。一方、一致する特化モデルがない場合は、S44で汎化モデルを異常検出モデルとして採用する。
Selection of this abnormality detection model is performed based on the flowchart shown in FIG.
First, in S41, for each of the anomaly detection models held in the anomaly detection model holding means 13, the corresponding model characteristics (generalized model or specialized model) are obtained from the model characteristic holding means 14, and the model construction conditions (model The processing conditions used for collecting the teacher data used for construction) are obtained from the model construction condition holding means 15 .
Next, in S42, it is determined whether or not there is a specialized model that matches the machining conditions specified in S3. If there is a matching specialized model, that specialized model is adopted as an anomaly detection model in S43. On the other hand, if there is no matching specialized model, the generalized model is adopted as the anomaly detection model in S44.

ここで、汎化モデルとは、特定の加工条件に依存せず、汎用的に使用できる異常検出モデルを指す。一般に汎用的なモデルを構築するには膨大な加工データ及び高性能な計算機が必要となるため、工作機械メーカーなどから事前に提供される。「汎用的」の意図する範囲として、必ずしも全ての加工条件を包含するものではなく、例えば「ドリル向け異常検出モデル」や「立形マシニングセンタ向け異常検出モデル」、「アルミ材向け異常検出モデル」など、複数の加工条件を包含するモデルであれば「汎化モデル」として扱ってもよい。
他方、特化モデルとは、工作機械のユーザーそれぞれが良く使用する加工条件に特化したモデルを指す。例えば、特定の加工プログラムを用いて特定の種類・形状の工具で特定の被削材を加工する、など、限定された条件で使用可能なモデルである。
Here, the generalized model refers to an abnormality detection model that can be used for general purposes without depending on specific machining conditions. In general, building a general-purpose model requires a large amount of machining data and a high-performance computer, so machine tool manufacturers provide it in advance. The intended range of "general purpose" does not necessarily include all machining conditions, such as "abnormality detection model for drills", "abnormality detection model for vertical machining centers", "abnormality detection model for aluminum material", etc. A model that includes a plurality of machining conditions may be treated as a "generalized model".
On the other hand, a specialized model refers to a model specialized for machining conditions that are often used by each machine tool user. For example, it is a model that can be used under limited conditions, such as using a specific machining program to machine a specific work material with a tool of a specific type and shape.

S5では、加工異常診断手段16において、異常検出モデル選択手段12で選択された異常検出モデルに、診断情報取得手段11から得られる工作機械1の診断情報を入力することで、加工異常の有無を診断する。診断の結果、S6の判別で加工異常が生じていない場合は、S7で加工の終了の有無を確認し、終了していなければS2へ戻って以降の処理を繰り返す。すなわち加工中は常時診断を行う。
一方、S6の判別で加工異常が検出された場合は、S8で、工作機械1の制御装置に通知してアラーム発報や加工停止など好適な異常処理を行う。また、後述する異常検出モデル更新での使用に備えるため、診断に使用した診断情報を診断情報保持手段19に格納する。
In S5, the machining abnormality diagnosis means 16 inputs the diagnosis information of the machine tool 1 obtained from the diagnosis information acquisition means 11 to the abnormality detection model selected by the abnormality detection model selection means 12, thereby determining the presence or absence of machining abnormality. Diagnose. As a result of the diagnosis, if it is determined in S6 that no machining abnormality has occurred, it is checked in S7 whether or not machining has been completed. That is, diagnosis is always performed during machining.
On the other hand, if a machining abnormality is detected in the determination in S6, in S8, the control device of the machine tool 1 is notified of the abnormality, and suitable abnormality processing such as issuing an alarm or stopping machining is performed. In addition, the diagnostic information used for diagnosis is stored in the diagnostic information holding means 19 in order to prepare for use in updating an abnormality detection model, which will be described later.

このように、上記形態の加工異常検出装置10では、異常の有無を診断するための異常検出モデルを複数保持する異常検出モデル保持手段13と、異常検出モデル保持手段13に保持される個々の異常検出モデルについて、異常検出モデルの構築に使用した診断情報を収集した際の加工条件を、異常検出モデルに関連付けて保持するモデル構築条件保持手段15と、異常検出モデル保持手段13に保持される個々の異常検出モデルについて、特定の加工条件に限定せず使用可能な汎化モデル、もしくは特定の加工条件に限定して使用可能な特化モデルのいずれであるかを異常検出モデルに関連付けて保持するモデル特性保持手段14と、診断対象となる加工の加工条件に一致する特化モデルが異常検出モデル保持手段13で保持されている場合には該特化モデルを、そうでない場合には汎化モデルを選択する異常検出モデル選択手段12を備えることを特徴とする。
これにより、複数の加工条件に対し汎用的に使用可能な汎化モデルと、特定の加工条件に限定されるが検出精度が高い特化モデルとを併せ持ち、モデルに関連付けられた学習時の加工条件を基にして加工時にどのモデルを用いるべきか適切に選択できる。そして、加工時の条件に対応した高精度な異常検出モデルが既に構築済みであればその特化モデルを、未知の加工条件であれば性能は劣るものの汎用的に使用可能な汎化モデルを適切に選択することができる。よって、運転条件の組み合わせが膨大となる工作機械の加工において、容易に異常検出能力を最大限発揮して、高精度に加工異常を検出することができる。
As described above, in the processing abnormality detection apparatus 10 of the above embodiment, the abnormality detection model holding means 13 for holding a plurality of abnormality detection models for diagnosing the presence or absence of an abnormality, and the individual abnormality detection models held by the abnormality detection model holding means 13 With respect to the detection model, a model construction condition holding means 15 for holding processing conditions when diagnostic information used for building an abnormality detection model is collected in association with the abnormality detection model, and an abnormality detection model holding means 13 for holding individual Regarding the anomaly detection model of , whether it is a generalized model that can be used without limiting to specific machining conditions or a specialized model that can be used by limiting to specific machining conditions is stored in association with the anomaly detection model. If a specialized model matching the machining conditions of the machining to be diagnosed is held by the model characteristic holding means 14 and the abnormality detection model holding means 13, the specialized model is held, and if not, the generalized model. It is characterized by comprising an anomaly detection model selection means 12 that selects.
As a result, it has both a generalized model that can be used for multiple machining conditions and a specialized model that is limited to specific machining conditions but has high detection accuracy. which model should be used during processing can be appropriately selected based on If a high-precision anomaly detection model corresponding to the machining conditions has already been constructed, the specialized model is appropriate, and if the machining conditions are unknown, a generalized model that has inferior performance but can be used for general purposes is appropriate. can be selected to Therefore, in the machining of a machine tool that involves a huge number of combinations of operating conditions, the abnormality detection capability can be easily maximized and the machining abnormality can be detected with high accuracy.

なお、上記形態の加工異常検出装置10においては、異常検出モデルの性能が不十分な場合など、誤診(異常の見逃しや過検出)が生じる可能性がある。その場合、モデルを更新することで異常検出性能を継続的に改善することが可能となる。
誤診を検出する手段としては、作業者の所感(特に工具に異常が見られないのに「異常」アラームが出た、あるいは「異常」アラームが出ないまま工具が折損した、など)に加え、寸法測定装置(図示しない)など工作機械1の内部または外部で被削材の加工良否を判断する装置における良否判定結果などを用いることができる。診断結果入力手段18として、作業者が押下可能な釦や、寸法測定装置などとの信号授受手段を設けることができる。
In addition, in the processing abnormality detection apparatus 10 of the above-described embodiment, misdiagnosis (oversight or overdetection of abnormality) may occur when the performance of the abnormality detection model is insufficient. In that case, it is possible to continuously improve the anomaly detection performance by updating the model.
As a means of detecting misdiagnosis, in addition to the operator's impression (e.g., an "abnormality" alarm was issued even though no abnormality was found in the tool, or the tool was broken without an "abnormality" alarm being issued), The quality determination result of a device for determining whether the workpiece is machined inside or outside the machine tool 1, such as a dimension measuring device (not shown), can be used. As the diagnostic result input means 18, a button that can be pressed by the operator or means for exchanging signals with a dimension measuring device or the like can be provided.

診断結果入力手段18にて誤診の発生が入力された場合、異常検出モデル更新手段17にて異常検出モデルの更新を行う。このとき誤診発生時に加工異常診断手段16で選択されていた異常検出モデルが汎化モデルであった場合、汎化モデルの再学習は入力データ・計算負荷ともにコストを要するため、特化モデルを新しく構築する。一方、特化モデルが選択されていた場合、診断時に入力として使用した診断情報を追加の教師データとして特化モデルの再学習を行う。特化モデルでは対象とする加工条件が限定されるため、一般にモデル規模はそれほど大きくならず、一般のパーソナルコンピュータなどでも十分実施することができる。 When the diagnosis result input means 18 inputs the occurrence of misdiagnosis, the abnormality detection model updating means 17 updates the abnormality detection model. At this time, if the abnormality detection model selected by the processing abnormality diagnosis means 16 at the time of misdiagnosis is a generalized model, re-learning of the generalized model requires cost for both input data and calculation load. To construct. On the other hand, if the specialized model is selected, the specialized model is re-learned using diagnostic information used as input at the time of diagnosis as additional teacher data. Since the specialized model is limited to the target machining conditions, the scale of the model is generally not so large, and the model can be sufficiently implemented with a general personal computer or the like.

このように、異常の有無の診断時に使用した診断情報を保持する診断情報保持手段19と、誤診発生時に、誤診した旨を入力可能な診断結果入力手段18とを備え、異常検出モデル選択手段12で汎化モデルが選択されていた場合には、診断情報を用いて加工時の加工条件に対応した特化モデルを新たに構築し、異常検出モデル選択手段12で特化モデルが選択されていた場合には、選択されている特化モデルを診断情報を用いて更新する異常検出モデル更新手段17とをさらに備えることで、選択中の異常検出モデルで正しく識別ができなかった場合に、学習に必要なデータ数や計算能力を過剰に要求することなく、異常検出性能を向上させることができる。 In this way, the abnormality detection model selection means 12 is provided with the diagnosis information holding means 19 for holding the diagnosis information used when diagnosing whether or not there is an abnormality, and the diagnosis result input means 18 capable of inputting the misdiagnosis when an erroneous diagnosis occurs. If the generalized model was selected in , a new specialized model corresponding to the machining conditions during machining was constructed using the diagnostic information, and the specialized model was selected by the abnormality detection model selection means 12. In this case, by further providing an anomaly detection model updating means 17 for updating the selected specialized model using the diagnostic information, if the anomaly detection model being selected cannot be correctly identified, learning can be performed. Anomaly detection performance can be improved without requiring an excessive amount of data and computational power.

1・・工作機械、2・・切削工具、3・・被削材、10・・加工異常検出装置、11・・診断情報取得手段、12・・異常検出モデル選択手段、13・・異常検出モデル保持手段、14・・モデル特性保持手段、15・・モデル構築条件保持手段、16・・加工異常診断手段、17・・異常検出モデル更新手段、18・・診断結果入力手段、19・・診断情報保持手段。 Reference Signs List 1 Machine tool 2 Cutting tool 3 Work material 10 Machining abnormality detection device 11 Diagnosis information acquisition means 12 Abnormality detection model selection means 13 Abnormality detection model Holding means 14 Model characteristics holding means 15 Model construction condition holding means 16 Machining abnormality diagnosis means 17 Abnormality detection model update means 18 Diagnosis result input means 19 Diagnosis information holding means.

Claims (5)

切削工具を用いて被削材を加工する工作機械において、前記加工における異常の発生を検出するための加工異常検出装置であって、
前記異常の有無を診断するための異常検出モデルを複数保持する異常検出モデル保持手段と、
前記異常検出モデル保持手段に保持される個々の異常検出モデルについて、異常検出モデルの構築に使用した診断情報を収集した際の加工条件を、前記異常検出モデルに関連付けて保持するモデル構築条件保持手段と、
前記個々の異常検出モデルについて、特定の加工条件に限定せず使用可能な汎化モデル、もしくは特定の加工条件に限定して使用可能な特化モデルのいずれであるかを前記異常検出モデルに関連付けて保持するモデル特性保持手段と、
診断対象となる加工の加工条件に一致する前記特化モデルが前記異常検出モデル保持手段で保持されている場合には該特化モデルを、そうでない場合には前記汎化モデルを選択する異常検出モデル選択手段と
を備えることを特徴とする工作機械の加工異常検出装置。
In a machine tool that processes a work material using a cutting tool, a machining abnormality detection device for detecting the occurrence of an abnormality in the machining,
Anomaly detection model holding means for holding a plurality of anomaly detection models for diagnosing the presence or absence of the anomaly;
model construction condition holding means for holding, in association with the abnormality detection model, processing conditions used when diagnostic information used to construct the abnormality detection model is collected for each of the abnormality detection models held in the abnormality detection model holding means; When,
Each of the abnormality detection models is associated with the abnormality detection model as to whether it is a generalized model that can be used without being limited to specific machining conditions or a specialized model that can be used only with specific machining conditions. a model property holding means for holding the
Abnormality detection for selecting the specialized model when the specialized model matching the machining conditions of the machining to be diagnosed is held by the abnormality detection model holding means, and otherwise selecting the generalized model. A machining abnormality detection device for a machine tool, comprising: model selection means;
前記加工条件は、前記切削工具の種類、前記切削工具の形状、前記工作機械の主軸回転速度、前記工作機械の駆動軸の送り速度、前記加工において使用する切削液の有無及び種類、前記被削材の形状、前記被削材の材料、前記切削工具と前記被削材との相対運動軌跡、使用する工作機械、の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項1に記載の工作機械の加工異常検出装置。 The machining conditions include the type of the cutting tool, the shape of the cutting tool, the spindle rotation speed of the machine tool, the feed rate of the drive shaft of the machine tool, the presence and type of cutting fluid used in the machining, and the workpiece. 2. The machine tool according to claim 1, characterized by including at least one of the shape of the material, the material of the work material, the locus of relative motion between the cutting tool and the work material, and the machine tool to be used. Machining abnormality detection device. 前記異常検出モデル選択手段は、前記工作機械で使用するNCプログラム及び/又は前記工作機械が保持する前記加工に使用する前記切削工具に関する情報を基に、診断対象とする加工に対応する前記加工条件を特定することを特徴とする請求項1又は2に記載の工作機械の加工異常検出装置。 The abnormality detection model selection means selects the machining condition corresponding to the machining to be diagnosed based on the NC program used by the machine tool and/or the information on the cutting tool used for the machining held by the machine tool. 3. The abnormal machining detection device for a machine tool according to claim 1 or 2, wherein: 前記異常検出モデルは機械学習により構築されることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の工作機械の加工異常検出装置。 4. A machining abnormality detection device for a machine tool according to claim 1, wherein said abnormality detection model is constructed by machine learning. 異常の有無の診断時に使用した診断情報を保持する診断情報保持手段と、
誤診発生時に、誤診した旨を入力可能な診断結果入力手段とを備え、
前記異常検出モデル選択手段で前記汎化モデルが選択されていた場合には、前記診断情報を用いて前記加工時の加工条件に対応した特化モデルを新たに構築し、前記異常検出モデル選択手段で特化モデルが選択されていた場合には、選択されている特化モデルを前記診断情報を用いて更新する異常検出モデル更新手段とをさらに備えることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の工作機械の加工異常検出装置。
diagnostic information holding means for holding diagnostic information used when diagnosing the presence or absence of an abnormality;
a diagnostic result input means capable of inputting a misdiagnosis when a misdiagnosis occurs,
When the generalized model is selected by the abnormality detection model selection means, the diagnosis information is used to construct a new specialized model corresponding to the machining conditions during machining, and the abnormality detection model selection means 5. An abnormality detection model updating means for updating the selected specialized model using the diagnostic information when the specialized model is selected in the above. 1. A processing abnormality detection device for a machine tool according to claim 1.
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