CN110362035B - 观测装置、观测方法以及计算机可读介质 - Google Patents

观测装置、观测方法以及计算机可读介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够提示用于发现机械的无用的等待时间的关注位置的观测装置、观测方法以及计算机可读介质。观测装置(1)具备：观测数据取得部(11)，其一起取得与机械的运转状况有关的观测数据和时刻信息；提取部(13)，其根据与观测数据有关的第一条件，提取与有可能产生等待时间的机械的动作对应的观测数据的时刻范围；以及输出部(14)，其输出与所提取的时刻范围有关的信息。

Description

观测装置、观测方法以及计算机可读介质
技术领域
本发明涉及观测包含机床以及工业机器人的工业机械(以下称为“机械”)的运转状况的装置、方法以及程序。
背景技术
以往，例如掌握机床的运转状况的情况下，一般测定并分析进给轴以及主轴等的动作波形。然而，仅从波形难以获知实际的机床进行什么动作。
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。
为了缩短机械加工的周期时间，需要取得进给轴或主轴等的时序的动作波形，且由用户发现无用的等待时间，并减去这些无用的等待时间。在更换刀具或与周边设备的定时匹配等时发生较多的等待时间。
然而，即使观察简单地测定了轴的动作的波形，也难以一眼判别出哪些部分为等待时间。另外，依次确认可能产生等待时间的位置，对于用户而言也会产生负担。
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
本发明的目的在于，提供一种能够提示用于发现机械的无用的等待时间的关注位置的观测装置、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)，其一起取得与机械的运转状况有关的观测数据和时刻信息；提取部(例如，后述的提取部13)，其根据与所述观测数据有关的第一条件，提取与有可能产生等待时间的所述机械的动作对应的所述观测数据的时刻范围；以及输出部(例如，后述的输出部14)，其输出与所述时刻范围有关的信息。
(2)在(1)的观测装置中具备：执行状态取得部(例如，后述的执行状态取得部12)，其一起取得针对所述机械的指示程序中的包括执行位置以及特定的参数值的执行状态数据和时刻信息，所述提取部确定满足与所述执行状态数据有关的第二条件的所述执行状态数据，提取与该确定的执行状态数据的时刻信息对应且满足所述第一条件的所述时刻范围。
(3)在(1)或(2)的观测装置中，所述第一条件是表示更换了刀具、主轴速度达到了目标、与周边设备时间匹配、进给轴就位、完成了辅助动作中的至少一个动作的条件。
(4)在(1)至(3)中任一项的观测装置中，所述提取部还提取与所述时刻范围相邻且满足与表示所述等待时间的所述观测数据有关的第三条件的时间作为与所述时刻范围有关的信息。
(5)在(1)至(4)中任一项的观测装置中，所述输出部将与所述时刻范围有关的信息以与其他时间区分该时刻范围的显示属性的方式显示于显示器。
(6)在(5)的观测装置中，所述输出部将所述观测数据作为包含所述时刻范围的时序的波形图来输出。
(7)在(6)的观测装置中，所述输出部根据预定的指示输入，使所述波形图在任意坐标轴方向放大。
本发明的观测方法使计算机(例如，后述的观测装置1)执行如下步骤：观测数据取得步骤，一起取得与机械的运转状况有关的观测数据和时刻信息；提取步骤，根据与所述观测数据有关的第一条件，提取与有可能产生等待时间的所述机械的动作对应的所述观测数据的时刻范围；以及输出步骤，输出与所述时刻范围有关的信息。
本发明的观测程序使计算机(例如，后述的观测装置1)执行如下步骤：观测数据取得步骤，一起取得与机械的运转状况有关的观测数据和时刻信息；提取步骤，根据与所述观测数据有关的第一条件，提取与有可能产生等待时间的所述机械的动作对应的所述观测数据的时刻范围；以及输出步骤，输出与所述时刻范围有关的信息。
根据本发明，能够提示用于发现机械的无用的等待时间的关注位置
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观测数据的放大显示例的图。
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 提取部
14 输出部
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即机械的一例的机床相关的观测数据与记述了向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)。此外，也可以将观测装置1组入到对构成机床的伺服电动机以及线性电动机等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、提取部13以及输出部14。这些功能部通过控制部10执行存储于存储部20的软件(观测程序)来实现。
观测数据取得部11以预定的采样周期一起取得与机床实际的运转状况相关的观测数据和时刻信息，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、旋转速度的指令值、旋转速度的实测值、扭矩的指令值以及扭矩的实测值等。
另外，也可以将从外部设备对数值控制装置进行输入输出的信号作为观测数据。例如，也可以将用于对机床进行序列控制的序列信号以及使用中的刀具编号等作为观测数据。
并且，也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以预定的采样周期一起取得时刻信息和针对机床的加工程序中的包括执行位置以及特定的参数值等的执行状态数据，并存储于存储部20。此外，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，但时刻信息从相同或同步的时钟取得。
观测装置1取得的加工程序的执行状态数据例如可以包括作为执行位置的加工程序的ID或名称、以及加工程序内的序列号、行编号、程序块编号等。另外，执行状态数据也可以包括刀具的ID或名称等来作为与机床的结构变更相关的特定的参数值。
另外，参数值例如也可以包括用于指令工作台、刀具的运动的G代码以及指令主轴的旋转或切削油的供给、切断等辅助动作的M代码等指令代码、定位时的就位等待状态等数值控制装置的内部处理状态。
提取部13根据与观测数据相关的第一条件，提取与有可能产生等待时间的机械的动作对应的观测数据的时刻范围。
第一条件例如是表示针对更换刀具的前后、主轴速度达到目标后、与周边设备时间匹配的期间、进给轴就位后、辅助动作完成后等容易产生等待时间的时间，成为这些的原因的动作的条件。
具体地，第一条件中，例如对各动作预先设定以下这样的项目。
(1)刀具更换的前后
·主轴速度为0附近。
·Z轴的位置向刀具偏离预定以上的方向移动。
·刀具编号已变更。
(2)主轴速度达到目标后
·主轴速度的实测值在目标值附近。
·主轴的速度达到信号导通。
(3)与周边设备时间匹配的期间
·来自周边设备的反馈即动作完成信号导通。
(4)进给轴就位后
·进给轴的位置坐标在目标值附近。
·定位完成信号导通。
(5)辅助动作完成后
·辅助动作完成信号导通。
另外，提取部13确定满足与执行状态数据有关的第二条件的执行状态数据，提取与确定的执行状态数据的时刻信息对应且满足第一条件的时刻范围，来提高检索精度。
具体地，第二条件中，例如对各动作预先设定以下这样的项目。
(1)刀具更换的前后
·程序中刀具更换的指令代码
(2)主轴速度达到目标后
·程序中主轴动作的指令代码
(3)与周边设备时间匹配的期间
·程序中针对周边设备的指令代码
(4)进给轴就位后
·程序中进给轴动作的指令代码
(5)辅助动作完成后
·程序中辅助动作的指令代码
此外，在第二条件中，除了上述外，例如也可以设定序列号的变更点等与程序的执行位置有关的条件。
并且，提取部13还可以提取与同提取的特定动作有关的时刻范围相邻、且满足与表示等待时间的观测数据有关的第三条件的时间作为与时刻范围有关的信息。
例如，预先设定进给轴停止且主轴为匀速等、所有驱动轴的状态无变化的状态作为第三条件，由此提取部13能够提取作为等待时间的可能性较高的时间。
输出部14将由提取部13提取的与时间范围有关的信息和与其他时间有关的信息彼此区分地一起进行输出。
具体地，当从存储部20读出观测数据和执行状态数据时，输出部14使双方的时刻信息彼此同步，按时序将包含提取的时刻范围的观测数据的波形图与执行状态数据对应起来显示于显示器。
此时，输出部14也可以将提取的时刻范围的显示属性与其他时间区分地进行显示。例如，能够通过变更波形的线种类、颜色或粗细等、变更背景色、高亮显示、或显示框等来区分各种属性。
另外，按时序对观测数据进行图形显示的情况下，输出部14也可以根据来自用户的预定的指示输入，在任意坐标轴方向上进行放大或缩小显示。
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，以波形图的形式分别显示了主轴速度、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。
并且，与观测数据的波形图同步地，将加工程序的执行状态数据和观测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，与观测数据同步地显示刀具名称。
如上所述，例如，更换刀具后的位置被确定为满足“主轴速度为0附近”、“Z轴的位置向刀具偏离了预定以上的方向移动”、“刀具编号已变更”、“程序中刀具更换的指令代码”这样的条件的时刻范围。
即，将图中的波形图的显示区域中的区域A、B、C作为满足条件的时刻范围而进行提示。
图3是表示本实施方式涉及的观测数据的放大显示例的图。
该例子是以包含图2的波形图中的区域A的方式在时间轴方向放大后的图。
在显示的期间，在更换刀具的时间(时刻T0～T1)后，存在各轴停止的等待时间(时刻T1～T2)，之后，X轴和Y轴移动而开始加工动作。
这样，通过提示更换刀具的时间范围以及之后的判断为等待时间的时间，用户参照该时间段的观测数据以及执行状态数据，能够确认无用的等待时间。
此外，输出部14进行的与时刻范围有关的信息的显示方法并不限定于此。例如，输出部14也可以仅输出提取的时刻范围的开始以及结束、判断为等待时间的时间的开始以及结束等时刻信息。
此外，输出部14的输出目的地并不限定于显示器，也可以是打印输出、文件输出、数据发送等。
根据本实施方式，观测装置1取得与机械的运转状况有关的观测数据，根据与该观测数据有关的第一条件，提取有可能产生无用的等待时间的特定动作所对应的时刻范围。观测装置1通过输出与该时刻范围有关的信息，能够提示用于发现机械的无用的等待时间的关注位置。
其结果，用于分析观测数据的用户的负担减轻，能够在短时间内进行用于缩短周期的作业。
观测装置1取得针对机械的指示程序中包含执行位置以及参数值的执行状态数据，提取满足与该执行状态数据有关的第二条件的时刻范围。
由此，观测装置1利用观测数据和执行状态数据这两者，能够高精度地提取与特定动作对应的时刻范围。
观测装置1利用表示更换了刀具、主轴速度达到了目标、与周边设备时间匹配、进给轴就位、完成了辅助动作中的至少一个动作的条件作为第一条件。
由此，观测装置1能够有效地提取容易产生无用的等待时间的位置并提示给用户。
观测装置1提取同与特定动作对应的时刻范围相邻、且满足与观测数据有关的第三条件的时间作为有可能是无用的等待时间的时间。
由此，能够将在特定的动作前后容易产生的无用的等待时间提示给用户，因此能够使用户的确认作业高效化。
观测装置1将与提取出的时刻范围有关的信息按照与其他时间进行区分的显示属性进行显示，因此能够提高可视性，使用户作业高效化。
另外，观测装置1将观测数据作为时序的波形图进行输出，由此辅助用户进行数据分析。并且，观测装置1能够进行波形图的放大或缩小操作，从而能够提高便利性。
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。另外，本实施方式所记载的效果不过是举例了由本发明产生的最佳效果，本发明的效果并不限定于本实施方式所记载的效果。
成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。
观测装置1的观测方法由软件来实现。通过软件实现的情况下，将构成该软件的程序安装于计算机。另外，这些程序也可以记录于可移动介质而向用户发布，也可以经由网络加载于用户的计算机来发布。

Claims (9)

1.一种观测装置，其特征在于，具备：
观测数据取得部，其一起取得与机械的运转状况有关的观测数据和时刻信息；
提取部，其根据与所述观测数据有关的第一条件，提取表示与所述机械的特定的动作相邻而有可能产生等待时间的该动作的所述观测数据的时刻范围；以及
输出部，其输出与所述时刻范围有关的信息。
2.根据权利要求1所述的观测装置，其特征在于，
所述观测装置具备：执行状态取得部，其一起取得针对所述机械的指示程序的包括执行位置以及特定的参数值的执行状态数据和时刻信息，
所述提取部确定满足与所述执行状态数据有关的第二条件的所述执行状态数据，提取与该确定的执行状态数据的时刻信息对应且满足所述第一条件的所述时刻范围。
3.根据权利要求1或2所述观测装置，其特征在于，
所述第一条件是表示更换了刀具、主轴速度达到了目标、与周边设备时间匹配、进给轴就位、完成了辅助动作中的至少一个动作的条件。
4.根据权利要求1或2所述观测装置，其特征在于，
所述提取部还提取与所述时刻范围相邻且满足与表示所述等待时间的所述观测数据有关的第三条件的时间作为与所述时刻范围有关的信息。
5.根据权利要求1或2所述观测装置，其特征在于，
所述输出部将与所述时刻范围有关的信息以使该时刻范围的显示属性与其他时间进行区分的方式显示于显示器。
6.根据权利要求5所述的观测装置，其特征在于，
所述输出部将所述观测数据作为包含所述时刻范围的时序的波形图来输出。
7.根据权利要求6所述的观测装置，其特征在于，
所述输出部根据预定的指示输入，使所述波形图在任意坐标轴方向放大。
8.一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：
观测数据取得步骤，一起取得与机械的运转状况有关的观测数据和时刻信息；
提取步骤，根据与所述观测数据有关的第一条件，提取表示与所述机械的特定的动作相邻而有可能产生等待时间的该动作的所述观测数据的时刻范围；以及
输出步骤，输出与所述时刻范围有关的信息。
9.一种计算机可读介质，其特征在于，记录有观测程序，该观测程序使计算机执行如下步骤：
观测数据取得步骤，一起取得与机械的运转状况有关的观测数据和时刻信息；
提取步骤，根据与所述观测数据有关的第一条件，提取表示与所述机械的特定的动作相邻而有可能产生等待时间的该动作的所述观测数据的时刻范围；以及
输出步骤，输出与所述时刻范围有关的信息。
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