CN109696880A - 观测装置、观测方法以及观测程序 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种观测装置、观测方法以及观测程序，其能够输出能够容易地掌握观测到机械的实际动作的信号的波形与针对机械的指示程序的对应关系。观测装置(1)具备：观测数据取得部(11)，其将与机械的运行状况有关的观测数据和时刻信息一起取得；执行状态取得部(12)，其将针对机械的指示程序中的执行状态数据与时刻信息一起取得，该执行状态数据包括执行位置以及特定的参数值；以及显示部(13)，其将观测数据和执行状态数据按时序对应起来进行显示。

Description

观测装置、观测方法以及观测程序

技术领域

本发明涉及一种观测包含机床或工业机器人的工业机械(以下，也被称为机械)的运行状况的装置、方法以及程序。

背景技术

以往，在掌握例如机床的运行状况时，一般是测定并分析进给轴以及主轴等的动作波形。然而，仅根据波形难以获知实际的机床如何动作。

因此，例如在专利文献1中提出了将动作状况数据与加工程序内的程序块编号对应起来显示的技术。此外，在专利文献2中提出了相互检索波形的位置和加工程序内的程序块编号的技术。

专利文献1：日本特开2015-52846号公报

专利文献2：日本特开2011-39708号公报

发明内容

然而，随着1台机床进行的动作种类增加，例如更换在一连串的加工动作中使用的刀具等，难以掌握机床的动作状况与波形的对应关系。

本发明的目的在于，提供能够容易地掌握观测到机械的实际动作的信号的波形与针对机械的指示程序的对应关系的观测装置、观测方法以及观测程序。

(1)本发明的观测装置(例如，后述的“观测装置1”)具备：观测数据取得部(例如，后述的“观测数据取得部11”)，其将与机械的运行状况有关的观测数据和时刻信息一起取得；执行状态取得部(例如，后述的“执行状态取得部12”)，其将针对所述机械的指示程序中的执行状态数据与时刻信息一起取得，该执行状态数据包括执行位置以及特定的参数值；以及显示部(例如，后述的“显示部13”)，其将所述观测数据和所述执行状态数据按时序对应起来进行显示。

(2)在(1)记载的观测装置中，所述机械为机床，所述执行状态数据包括所述指示程序的名称或识别该指示程序内的程序块的序列编号作为所述执行位置，或者包括刀具的名称作为所述参数值。

(3)在(1)或(2)记载的观测装置中，所述观测装置具备：时刻指定部(例如，后述的“时刻指定部14”)，其在显示了所述观测数据的图表上，接受时刻的指定；以及程序块确定部(例如，后述的“程序块确定部15”)，其确定与所指定的时刻对应的所述指示程序内的程序块，所述显示部对所述指示程序内的程序块进行一览显示，并变更由所述程序块确定部确定的程序块的显示属性。

(4)在(1)或(2)记载的观测装置中，所述观测装置具备：第1条件输入部(例如，后述的“第1条件输入部16”)，其接受与所述执行状态数据有关的第1检索条件的输入；以及第1检索部(例如，后述的“第1检索部17”)，其检索与所述第1检索条件匹配的所述执行状态数据以及与该执行状态数据相对应的所述观测数据的时刻范围，所述显示部变更由所述第1检索部检索到的所述执行状态数据以及在所述观测数据的时刻范围中的显示属性。

(5)在(1)或(2)记载的观测装置中，所述观测装置具备：第2条件输入部(例如，后述的“第2条件输入部18”)，其接受与所述观测数据的波形有关的第2检索条件的输入；以及第2检索部(例如，后述的“第2检索部19”)，其检索与所述第2检索条件匹配的所述观测数据的特征点，所述显示部强调显示由所述第2检索部检索到的所述特征点。

(6)在(5)记载的观测装置中，在通过所述第2检索部检索到多个所述特征点的情况下，所述显示部对每一个所述特征点一览显示在各特征点的时刻处的所述观测数据以及所述执行状态数据。

(7)在(5)或(6)记载的观测装置中，所述第2条件输入部接受所述观测数据的波形中的极大点、极小点、上升得比指定值高的上升点、下降得比指定值低的下降点中的某个作为所述第2检索条件。

(8)在(5)至(7)中的某一项记载的观测装置中，所述观测装置具备：第1条件输入部(例如，后述的“第1条件输入部16”)，其接受与所述执行状态数据有关的第1检索条件的输入；以及第1检索部(例如，后述的“第1检索部17”)，其检索与所述第1检索条件匹配的所述执行状态数据以及与该所述执行状态数据相对应的所述观测数据的时刻范围，所述第2检索部检索在所述时刻范围内与所述第2检索条件匹配的所述观测数据的特征点。

(9)本发明涉及的观测方法由计算机(例如，后述的“观测装置1”)执行，该观测方法包括如下步骤：观测数据取得步骤，将与机械的运行状况有关的观测数据和时刻信息一起取得；执行状态取得步骤，将针对所述机械的指示程序中的执行状态数据与时刻信息一起取得，其中，该执行状态数据包括执行位置以及特定的参数值；以及显示步骤，将所述观测数据和所述执行状态数据按时序对应起来进行显示。

(10)本发明涉及的观测程序用于使计算机执行如下步骤：观测数据取得步骤，将与机械的运行状况有关的观测数据和时刻信息一起取得；执行状态取得步骤，将针对所述机械的指示程序中的执行状态数据与时刻信息一起取得，其中，该执行状态数据包括执行位置以及特定的参数值；以及显示步骤，将所述观测数据和所述执行状态数据按时序对应起来进行显示。

根据本发明，能够容易地掌握观测到机械的实际动作的信号的波形与针对机械的指示程序的对应关系。

附图说明

图1是表示实施方式涉及的观测装置的功能结构的框图。

图2是表示实施方式涉及的观测数据的显示例的图。

图3是表示实施方式涉及的加工程序所包含的程序块的显示例的图。

图4是表示使实施方式涉及的观测数据与执行状态数据同步的显示例的图。

图5是表示伴随实施方式涉及的时刻指定的画面显示例的图。

图6是表示基于实施方式涉及的第1检索条件的检索结果的显示例的图。

图7是表示基于实施方式涉及的第2检索条件的检索结果的第1显示例的图。

图8是表示基于实施方式涉及的第2检索条件的检索结果的第2显示例的图。

图9是示例利用了使用实施方式涉及的第2检索条件的波形检索的用例的图。

符号说明

1 观测装置

10 控制部

11 观测数据取得部

12 执行状态取得部

13 显示部

14 时刻指定部

15 程序块确定部

16 第1条件输入部

17 第1检索部

18 第2条件输入部

19 第2检索部

20 存储部。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式的一例进行说明。

图1是表示本实施方式涉及的观测装置1的功能结构的框图。

观测装置1是将与作为观测对象的机械的一例的机床有关的观测数据与记述了对机床的指示的加工程序的执行状态数据对应起来进行信息输出的信息处理装置(计算机)。另外，观测装置1也可以被集成到对构成机床的伺服电动机以及线性电动机等的驱动部进行控制的数值控制装置中。此外，观测对象的机械并不限定于机床。

观测装置1的控制部10具备观测数据取得部11、执行状态取得部12、显示部13、时刻指定部14、程序块确定部15、第1条件输入部16、第1检索部17、第2条件输入部18和第2检索部19。通过控制部10执行存储于存储部20的软件(观测程序)来实现这些功能部。

观测数据取得部11以预定的采样周期，将与机床实际的运行状况有关的观测数据与时刻信息一起取得，并存储于存储部20。

观测数据例如是按时序以预定的采样周期取得的主轴以及进给轴的电动机控制数据，包括电流或电压的指令值、电流或电压的实测值、位置的指令值、位置的实测值、转速的指令值、转速的实测值、扭矩的指令值和扭矩的实测值等。

此外，也可以将从外部设备向数值控制装置输入输出的信号作为观测数据。例如，可以将用于对机床进行序列控制的序列信号作为观测数据。

还可以取得温度或加速度等各种传感器信息作为观测数据。

执行状态取得部12以预定的采样周期与时刻信息一起取得针对机床的加工程序中的、包含执行位置以及特定的参数值的执行状态数据，并存储于存储部20。另外，执行状态数据的采样周期也可以与观测数据的采样周期不同，但是从相同的或同步的程序块取得时刻信息。

观测装置1取得的加工程序的执行状态数据，例如除了包含加工程序的ID或名称以及识别加工程序内的程序块的序列编号作为执行位置外，还包含刀具的ID或名称等作为与机床的结构变更有关的特定的参数值。

此外，参数值例如也可以包含指令工作台、刀具的运动的G代码、指令主轴的旋转或切削油的开启/关闭等的辅助指令的M代码以及定位时的就位检查等待状态等数值控制装置的内部处理状态。

从存储部20读出观测数据和执行状态数据时，显示部13使双方的时刻信息彼此同步，并按照时序对应起来进行显示。

图2是表示本实施方式涉及的观测数据的显示例的图。

在该例子中，作为观测数据，分别以波形图表形式显示了主轴速度、主轴扭矩指令、X轴位置、Y轴位置以及Z轴位置的时序数据。

图3是表示本实施方式涉及的加工程序所包含的程序块的画面显示例的图。

在画面D中，针对程序1和程序2，按执行顺序显示了各程序所包含的加工指令以及与刀具更换有关的程序块。

以往，这些加工程序的信息独立于观测数据(图2)地被管理并输出，因此例如难以将诸如更换刀具时的观测数据的波形为哪一部分的加工程序与观测数据对应起来。

图4是表示使本实施方式涉及的观测数据与执行状态数据同步的显示例的图。

显示部13与图1同样地显示观测数据的波形图表，并且将加工程序的执行状态数据沿着同一时间轴按时序进行显示。

在该例子中，作为执行状态数据，除了程序名称以及序列编号外，还使刀具名称与观测数据同步地进行显示。这些执行状态数据能够如下那样容易地与加工程序所包含的各程序块相对应。另外，为了说明，在图中标记了加工程序的列表以及箭头。

通过与观测数据同步地显示程序名称，能够确认伴随执行某加工程序的观测数据的范围(P1和P2)以及切换加工程序的位置的波形。此外，通过显示序列编号，能够确认与各程序块的指令对应的观测数据的波形。

并且，通过显示刀具名称，能够容易地确认伴随使用某刀具的观测数据的波形以及刀具的更换定时(T1、T2和T3)的波形。例如，在图中被虚线围住的定时，能够确认Z轴位置上升且刀具被更换的行为。

时刻指定部14在显示观测数据的图表上接受时刻的指定。

程序块确定部15确定与时刻指定部14指定的时刻对应的加工程序内的程序块。然后，显示部13对加工程序所包含的程序块的一览进行画面显示，并进一步变更由程序块确定部15确定的程序块的显示属性(字体、颜色、大小、装饰等)。

图5是表示伴随本实施方式涉及的时刻指定的画面显示例的图。

在该例子中，在观测数据的显示区域，通过使光标T移动来指定时刻t1时，强调显示与时刻t1对应的执行状态数据和画面D中相应的程序块B，画面D一览显示了加工程序所包含的程序块。

具体地，通过变更背景色来强调在时刻t1执行的“程序1”、“序列2”和使用的“刀具2”的显示。

此外，强调与加工程序内的时刻t1对应的程序块B，来区别于其他程序块地进行显示。另外，为了表示时刻t1与程序块B的对应关系标记了箭头，但实际上也可以进行明示对应关系的显示。

第1条件输入部16接受关键词的输入作为与执行状态数据有关的第1检索条件。

第1检索部17检索与第1检索条件匹配的执行状态数据以及与该执行状态数据相对应的观测数据的时刻范围。然后，显示部13变更由第1检索部检索到的执行状态数据以及观测数据的时刻范围中的背景色等显示属性。

图6是表示基于本实施方式涉及的第1检索条件的检索结果的显示例的图。

向第1检索条件的输入栏C输入了显示为执行状态数据的程序名称、序列编号以及刀具名称中的某个或组合时，强调显示所匹配的执行状态数据以及时刻范围。

具体地，对第1检索条件输入“刀具1”时，检索到“程序1、刀具1、序列1”、“程序1、刀具1、序列2”、“程序2、刀具1、序列4”、“程序2、刀具1、序列5”作为与该条件匹配的执行状态数据。然后，通过变更背景色，强调这些执行状态数据以及使用刀具1的时刻范围。

第2条件输入部18接受与观测数据的波形有关的第2检索条件的输入。

第2检索条件例如接受观测数据的波形中的极大点、极小点、上升得比指定值高的上升点、下降得比指定值低的下降点中的某个。

第2检索部19检索与第2检索条件匹配的观测数据的特征点。

此时，第2检索部19也可以在由第1检索部17确定的时刻范围内，检索与第2检索条件匹配的观测数据的特征点。然后，显示部13强调显示由第2检索部检索到的特征点。

图7是表示基于本实施方式涉及的第2检索条件的检索结果的第1显示例的图。

向第1检索条件的输入栏C1例如输入显示为执行状态数据的程序名称、序列编号以及刀具名称中的某个分类及其值。

向第2检索条件的输入栏C2例如输入多个观测数据中的作为检索对象的波形的分类(Draw)、波形的特征(边缘类型)以及阈值。

具体地，在该例子中，在序列编号“3”的时刻范围中，检索“X轴位置”上升得比阈值“A”高的“上升”的特征点P，并描绘在图表上。

此外，显示部13在通过第2检索部检索到多个特征点的情况下，为了使这些特征点的比较变得容易，也可以对每一个特征点一览显示在各特征点的时刻处的观测数据以及执行状态数据。

图8是表示基于本实施方式涉及的第2检索条件的检索结果的第2显示例的图。

在该例子中，在时刻t1、t2、t3这3个位置检索到超过阈值A的上升点。

此时，在检索结果一览中与时刻一起输出作为检索对象的观测数据的值、以及程序编号、刀具编号、序列编号等作为该时刻的执行状态数据。

图9是示例利用了使用本实施方式涉及的第2检索条件的波形检索的用例的图。

在加工程序内被识别为切削加工中的程序块在时间t0的范围内的情况下，能够判断出实际开始加工的时刻为在该切削加工程序块内实际扭矩超过了固定值A的时间点。

由此，能够掌握指示了切削加工后，未充分施加实际扭矩的空转状态的时间Δt。时间Δt的缩短与周期时间的缩短相关，因此能够检索到比波形检索有用的信息。

在此，即使实际扭矩超过了值A的点E存在于切削加工程序块的范围外，因不是指示了切削加工的时刻范围，所以该点E不是检索对象。

另外，例如也可以根据作为程序信息的一部分的数值控制装置的加工状态信息，来确定指示了切削加工的时刻范围。因此，用于确定时刻范围的第1检索条件不限定于执行状态数据，也可以被指定为多种观测数据的值域。

根据本实施方式，观测装置1使与机床的运转状态有关的观测数据与针对机床的加工程序中的执行状态数据同步地按时序进行显示，其中，执行状态数据包含执行位置以及特定参数的值(例如，刀具名称)。

因此，用户能够容易地掌握观测到机床的实际动作的信号的波形与针对机床的指示的加工程序的对应关系。其结果是，例如能够明确所使用的刀具的切换定时等加工程序上的特定参数的状态与观测数据的波形的关系，因此波形分析变得容易。

观测装置1若在显示了观测数据的图表上接受时刻的指定，则在加工程序内的程序块的一览中，变更与所指定的时刻对应的程序块的显示属性。

因此，用户能够准确地掌握观测数据的波形上的点与加工程序的执行位置的对应关系。

观测装置1强调显示与对执行状态数据指定的第1检索条件匹配的执行状态数据以及时刻范围。

因此，用户能够容易地掌握表示机床相对于加工程序内的指定程序块的实际的行为的波形的范围。

观测装置1强调显示与对观测数据的波形指定的第2检索条件匹配的观测数据的特征点

因此，用户能够通过指定极大点、极小点、上升得比指定值高的上升点、下降得比指定值低的下降点等在波形中显示的特征，准确且迅速地定位特征点。

此时，观测装置1以与对执行状态数据指定的第1检索条件匹配的时间段为检索范围，来检索特征点。因此，用户能够去除不需要的特征点，仅从关注的范围来提取所希望的特征点。

此外，观测装置1在检索到多个特征点的情况下，对每一个特征点一览显示在各特征点的时刻处的观测数据以及执行状态数据。因此，用户通过一览表能够更容易掌握相同种类的特征点的对应关系，并灵活运用于波形分析。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式。此外，本实施方式所记载的效果仅为本发明产生的最佳的效果，本发明的效果并不限定于本实施方式记载的效果。

作为本实施方式的观测装置1的观测对象的机械并不限定于包含切削加工机、激光加工机、放电加工机等的机床。本实施方式也可以应用于包含工业用机器人的工业机械。

可以通过软件来实现观测装置1的观测方法。在通过软件实现的情况下，将构成该软件的程序安装在计算机上。此外，这些程序既可以记录在可移动媒体来发布给用户，也可以经由网络下载至用户的计算机来进行发布。

Claims (10)

1.一种观测装置，其特征在于，具备：

观测数据取得部，其将与机械的运行状况有关的观测数据和时刻信息一起取得；

执行状态取得部，其将针对所述机械的指示程序中的执行状态数据与时刻信息一起取得，该执行状态数据包括执行位置以及特定的参数值；以及

显示部，其将所述观测数据和所述执行状态数据按时序对应起来进行显示。

2.根据权利要求1所述的观测装置，其特征在于，

所述机械为机床，

所述执行状态数据包括所述指示程序的名称或识别该指示程序内的程序块的序列编号作为所述执行位置，或者包括刀具的名称作为所述参数值。

3.根据权利要求1或2所述的观测装置，其特征在于，

所述观测装置具备：

时刻指定部，其在显示了所述观测数据的图表上，接受时刻的指定；以及

程序块确定部，其确定与所指定的时刻对应的所述指示程序内的程序块，

所述显示部对所述指示程序内的程序块进行一览显示，并变更由所述程序块确定部确定的程序块的显示属性。

4.根据权利要求1或2所述的观测装置，其特征在于，

所述观测装置具备：

第1条件输入部，其接受与所述执行状态数据有关的第1检索条件的输入；以及

第1检索部，其检索与所述第1检索条件匹配的所述执行状态数据以及与该执行状态数据相对应的所述观测数据的时刻范围，

所述显示部变更由所述第1检索部检索到的所述执行状态数据以及在所述观测数据的时刻范围中的显示属性。

5.根据权利要求1或2所述的观测装置，其特征在于，

所述观测装置具备：

第2条件输入部，其接受与所述观测数据的波形有关的第2检索条件的输入；以及

第2检索部，其检索与所述第2检索条件匹配的所述观测数据的特征点，

所述显示部强调显示由所述第2检索部检索到的所述特征点。

6.根据权利要求5所述的观测装置，其特征在于，

在通过所述第2检索部检索到多个所述特征点的情况下，所述显示部对每一个所述特征点一览显示在各特征点的时刻处的所述观测数据以及所述执行状态数据。

7.根据权利要求5或6所述的观测装置，其特征在于，

所述第2条件输入部接受所述观测数据的波形中的极大点、极小点、上升得比指定值高的上升点、下降得比指定值低的下降点中的某个作为所述第2检索条件。

8.根据权利要求5至7中的任一项所述的观测装置，其特征在于，

所述观测装置具备：

第1条件输入部，其接受与所述执行状态数据有关的第1检索条件的输入；以及

第1检索部，其检索与所述第1检索条件匹配的所述执行状态数据以及与该所述执行状态数据相对应的所述观测数据的时刻范围，

所述第2检索部检索在所述时刻范围内与所述第2检索条件匹配的所述观测数据的特征点。

9.一种由计算机执行的观测方法，其特征在于，

所述观测方法包括如下步骤：

观测数据取得步骤，将与机械的运行状况有关的观测数据和时刻信息一起取得；

执行状态取得步骤，将针对所述机械的指示程序中的执行状态数据与时刻信息一起取得，其中，该执行状态数据包括执行位置以及特定的参数值；以及

显示步骤，将所述观测数据和所述执行状态数据按时序对应起来进行显示。

10.一种计算机可读介质，其记录有观测程序，其特征在于，

所述观测程序用于使计算机执行如下步骤：

观测数据取得步骤，将与机械的运行状况有关的观测数据和时刻信息一起取得；

执行状态取得步骤，将针对所述机械的指示程序中的执行状态数据与时刻信息一起取得，其中，该执行状态数据包括执行位置以及特定的参数值；以及

显示步骤，将所述观测数据和所述执行状态数据按时序对应起来进行显示。