DE102020108263A1

DE102020108263A1 - Diagnosevorrichtung, Diagnosesystem und Computerlesbares Medium

Info

Publication number: DE102020108263A1
Application number: DE102020108263.0A
Authority: DE
Inventors: Yu TESHIMA; Yasuhiro NAKAHAMA
Original assignee: Ricoh Co Ltd; Fanuc Corp
Current assignee: Ricoh Co Ltd; Fanuc Corp
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2020-03-25
Publication date: 2020-10-01
Also published as: CN111752215B; CN111752215A; JP2020166543A; JP7208083B2; US11841294B2; US20200309642A1

Abstract

Eine Diagnosevorrichtung (10) umfasst eine erste Erfassungseinheit (104), eine zweite Erfassungseinheit (106) und eine Zuordnungseinheit (108). Die erste Erfassungseinheit (104) ist dafür konfiguriert, von einer Werkzeugmaschine (20) Kontextinformationen zu erfassen, einschließlich mindestens einer Überwachungs-Spezifikationsnummer, die einen Bearbeitungsprozess identifiziert. Die zweite Erfassungseinheit (106) ist dafür konfiguriert, Erfassungsinformationen zu erfassen, die von einer für die Werkzeugmaschine (10) installierten Erfassungseinheit (211) ausgegeben werden. Die Zuordnungseinheit (108) ist dafür konfiguriert, die Überwachungs-Spezifikationsnummer zuzuordnen, die in den Kontextinformationen, die von der ersten Erfassungseinheit (104) erfasst werden, und den Erfassungsinformationen, die von der zweiten Erfassungseinheit (106) erfasst werden, enthalten ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Diagnosevorrichtung, ein Diagnosesystem und ein computerlesbares Medium.
Beschreibung der verwandten Technologie
Bei der Bearbeitung wie Schneiden, Schleifen und Polieren eines Arbeitsmaterials in einer Werkzeugmaschine wie einer Bearbeitungsvorrichtung identifiziert eine Technik Bearbeitungsprozesse mit Sequenznummern und zeigt den Maximalwert, den Durchschnittswert und den aktuellen Wert eines Lastdrehmoments im Bearbeitungsprozess an, der jeder Sequenznummer entspricht.
Ein Beispiel für die Technik zum Überwachen eines Motorzustands, wie beispielsweise eines Lastdrehmoments, ist eine numerische Steuervorrichtung, die im japanischen Patent Nr. 4087374 offenbart ist. Diese numerische Steuervorrichtung verfügt über eine Funktion zur Überwachung des Lastdrehmoments für einen Vorschubmotor, der eine Vorschubwelle einer Werkzeugmaschine antreibt. Die numerische Steuervorrichtung umfasst Folgendes: ein Eingabemittel zum Eingeben einer Sequenznummer eines Blocks eines Bearbeitungsprogramms, in dem das Lastdrehmoment des Vorschubmotors nicht überwacht wird; ein Speichermittel zum Speichern der Eingabesequenznummer; ein Erfassungsmittel zum Bestimmen, ob ein Befehl eines Blocks, der gegenwärtig im Bearbeitungsprogramm ausgeführt wird, ein Positionierungsbefehl ist; ein Vergleichsmittel zum Vergleichen der Sequenznummer des Blocks, der gerade im Bearbeitungsprogramm ausgeführt wird, und der gespeicherten Sequenznummer; und ein Überwachungsmittel zum Überwachen des Lastmoments des Vorschubmotors in der Positionierungsoperation, wenn das Erfassungsmittel festgestellt hat, dass der Befehl des ausgeführten Blocks der Positionierungsbefehl ist und das Vergleichsmittel festgestellt hat, dass die Sequenznummer des befohlenen Blocks nicht mit der in dem Speichermittel gespeicherten Sequenznummer übereinstimmt.
Die Technik gemäß dem japanischen Patent Nr. 4087374 ermöglicht jedoch lediglich das Zuordnen der Sequenznummer zu der Drehmomentlast, die in der Werkzeugmaschine erfasst werden kann, und hat das Problem, dass die von einem externen Sensor wie einem Schwingungssensor ausgegebenen Daten unabhängig und getrennt von der Werkzeugmaschine bereitgestellt werden, um die in der Werkzeugmaschine erzeugten Schwingungen oder dergleichen zu erfassen. Das heißt, die Daten, die nicht die internen Informationen der Werkzeugmaschine sind, und die Sequenznummern, die die Bearbeitungsprozesse identifizieren (Überwachungs-Spezifikationsnummern), können nicht einander zugeordnet werden. Es gibt ein weiteres Problem, dass die Daten einschließlich der Schwingungsdaten nicht der Sequenznummer in der Analyse zugeordnet werden können.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Probleme gemacht, und eine Aufgabe besteht darin, eine Diagnosevorrichtung, ein Diagnosesystem und ein Computerprogramm bereitzustellen, die bzw. das die Datenausgabe von dem externen Sensor, die unabhängig von der Werkzeugmaschine bereitgestellt wird, der Überwachungs-Spezifikationsnummer über den Bearbeitungsprozess zuordnen kann, damit die Daten für jede Überwachungs-Spezifikationsnummer analysiert werden können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Diagnosevorrichtung eine erste Erfassungseinheit, eine zweite Erfassungseinheit und eine Zuordnungseinheit. Die erste Erfassungseinheit ist dafür konfiguriert, von einer Werkzeugmaschine Kontextinformationen zu erfassen, einschließlich mindestens einer Überwachungs-Spezifikationsnummer, die einen Bearbeitungsprozess identifiziert. Die zweite Erfassungseinheit ist dafür konfiguriert, Erfassungsinformationen zu erfassen, die von einer für die Werkzeugmaschine installierten Erfassungseinheit ausgegeben werden. Die Zuordnungseinheit ist dafür konfiguriert, die Überwachungs-Spezifikationsnummer zuzuordnen, die in den Kontextinformationen, die von der ersten Erfassungseinheit erfasst werden, und den Erfassungsinformationen, die von der zweiten Erfassungseinheit erfasst werden, enthalten ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Daten, die von dem für die Werkzeugmaschine unabhängig installierten externen Sensor ausgegeben werden, unabhängig der Überwachungs-Spezifikationsnummer über den Bearbeitungsprozess zugeordnet, so dass die Daten für jede Überwachungs-Spezifikationsnummer analysiert werden können.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Gesamtstruktur eines Diagnosesystems gemäß einer Ausführungsform darstellt;
2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Struktur jedes Halters einer Werkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform darstellt;
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Hardwarestruktur einer Diagnosevorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt;
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Hardwarestruktur der Werkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform darstellt;
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Struktur von Funktionsblöcken des Diagnosesystems gemäß einer Ausführungsform darstellt;
6 ist ein Diagramm zum Beschreiben einer Operation zum Zuordnen von Schwingungsdaten und Sequenznummern;
7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Zustands darstellt, in dem die Sequenznummern in das Bearbeitungsprogramm aufgenommen sind;
8 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Zustands, in dem jeder Bearbeitungsprozess in einer Reihe von Bearbeitungszyklen durch die Sequenznummer identifiziert wird;
9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Zustands darstellt, in dem ein Bearbeitungsprozess, der durch eine Sequenznummer in einer Reihe von Bearbeitungszyklen identifiziert wird, eine Vielzahl von Bearbeitungen umfasst;
10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Einstellungsbildschirms für eine Analyseverfahren zum Zuordnen der Sequenznummer zu einem Analyseverfahren darstellt;
11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens eines Diagnoseprozesses in dem Diagnosesystem gemäß einer Ausführungsform darstellt;
12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Datenverlaufsbildschirms darstellt, der eine Wellenform der Schwingungsdaten anzeigt;
13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Datenverlaufsbildschirms darstellt, der ein Spektrogramm der Schwingungsdaten anzeigt; und
14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Bohrerbruch-Erfassungsbildschirms darstellt, der einen Brucherfassungswert basierend auf den Schwingungsdaten anzeigt.

Die beigefügten Zeichnungen sollen beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen und sollten nicht interpretiert werden, um deren Umfang einzuschränken. Identische oder ähnliche Referenznummern bezeichnen identische oder ähnliche Komponenten in den verschiedenen Zeichnungen.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die hier verwendete Terminologie dient nur dem Zweck, bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben, und soll die vorliegende Erfindung nicht einschränken.
Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen einschließen, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes anzeigt.
Bei der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, kann der Klarheit halber eine spezifische Terminologie verwendet werden. Die Offenbarung dieser Patentschrift soll jedoch nicht auf die so ausgewählte spezifische Terminologie beschränkt sein, und es versteht sich, dass jedes spezifische Objekt alle technischen Äquivalente enthält, die dieselbe Funktion haben, auf ähnliche Weise arbeiten und ein ähnliches Ergebnis erzielen.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Eine Diagnosevorrichtung, ein Diagnosesystem und ein Computerprogramm gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht durch die nachstehende Ausführungsform beschränkt, und die Komponente in der nachstehenden Ausführungsform umfasst eine Komponente, die von Fachleuten leicht konzipiert werden kann, die im Wesentlichen dieselbe ist und die in dem sogenannten äquivalenten Bereich liegt. Darüber hinaus sind verschiedene Auslassungen, Ersetzungen, Änderungen und Kombinationen der Komponente innerhalb des Bereichs möglich, der nicht vom Konzept der folgenden Ausführungsform abweicht.
Gesamtstruktur des Diagnosesystems
1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Gesamtstruktur eines Diagnosesystems gemäß einer Ausführungsform darstellt. Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Gesamtstruktur eines Diagnosesystems 1 gemäß einer Ausführungsform beschrieben.
Wie in 1 dargestellt, umfasst das Diagnosesystem 1 eine Diagnosevorrichtung 10, eine Werkzeugmaschine 20 und einen A/D-Wandler 30.
Die Diagnosevorrichtung 10 ist eine Vorrichtung, die Schwingungsdaten empfängt, die in einem Bearbeitungszyklus von der Werkzeugmaschine 20 erzeugt werden, und einen Analyseprozess wie eine Diagnose dahingehend durchführt, ob eine Abnormalität vorliegt. Die Diagnosevorrichtung 10 empfängt die Schwingungsdaten als digitales Signal, das aus der Umwandlung in dem A/D-Wandler 30 resultiert. Die Diagnosevorrichtung 10 umfasst eine Anzeige 58, die die empfangenen Schwingungsdaten anzeigt. Die Diagnosevorrichtung 10 empfängt Kontextinformationen, die nachstehend beschrieben werden, von einer NC-Steuervorrichtung 25 der Werkzeugmaschine 20 und empfängt ein Bearbeitungsvorschubsignal, des ausdrückt, dass derzeit ein Bearbeitungsprozess in der Werkzeugmaschine 20 über den A/D-Wandler 30 ausgeführt wird. Wie in 1 dargestellt, kann die Diagnosevorrichtung 10 über ein Netzwerk eine Verbindung zu einer Cloud 40 herstellen und die erfassten Schwingungsdaten und dergleichen in der Cloud 40 speichern. Es ist zu beachten, dass die Verbindung der Diagnosevorrichtung 10 mit der Cloud 40 optional ist.
Die Werkzeugmaschine 20 wird verwendet, um beispielsweise ein Bearbeitungsziel unter Verwendung eines Werkzeugs zu bearbeiten, zu schleifen oder zu polieren. Die Werkzeugmaschine 20 ist ein Beispiel für Zielvorrichtungen, die von der Diagnosevorrichtung 10 diagnostiziert werden sollen. Die Werkzeugmaschine 20 ist mit einem Schwingungssensor 24 versehen, der die im Bearbeitungszyklus erzeugte Schwingung erfasst, und umfasst ein Werkzeug 23, das von einem Halter 22 gehalten wird und einen Bearbeitungsprozess wie Schneiden, Schleifen oder Polieren auf dem Bearbeitungsziel und der numerischen Steuervorrichtung (Numerical Control, NC) 25, die die Operation des Bearbeitungszyklus steuert, ausführt.
Der Schwingungssensor 24 ist ein Sensor, der unabhängig und getrennt von der Werkzeugmaschine 20 installiert ist und die physikalische Menge an Schwingung (oder beispielsweise Schall) erfasst, die von dem Werkzeug 23 wie einem Bohrer, einem Schaftfräser, einem Planfräser, einem langen Bohrer, einem Schneidwerkzeug oder einem Schleifstein erzeugt wird und gibt Informationen über die erfasste physikalische Größe als Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten) an den A/D-Wandler 30 aus. Der Schwingungssensor 24 umfasst beispielsweise einen Beschleunigungssensor, einen Schallemissionssensor (Acoustic Emission, AE) oder dergleichen.
Es ist zu beachten, dass der Schwingungssensor 24 als der Sensor beschrieben ist, der die von der Werkzeugmaschine 20 erzeugte physikalische Größe erfasst; jedoch ist das Ziel des Analyseprozesses in der Diagnosevorrichtung 10 nicht auf die vom Schwingungssensor 24 ausgegebenen Schwingungsdaten beschränkt. Beispielsweise kann der Sensor ein externer Sensor sein, wie beispielsweise ein Drehmomentsensor, der das Laufdrehmoment des Werkzeugs erfasst, oder eine Wägezelle, die die auf das Bearbeitungsziel oder dergleichen ausgeübte Last erfasst, und der Analyseprozess kann an den von diesen Sensoren ausgegebenen Erfassungsinformationen durchgeführt werden.
Das Werkzeug 23 ist ein Bearbeitungswerkzeug wie ein Bohrer, ein Schaftfräser, ein Planfräser, ein langer Bohrer, ein Schneidwerkzeug oder ein Schleifstein zum Durchführen eines Bearbeitungsprozesses wie Schneiden, Schleifen oder Polieren auf dem Bearbeitungsziel.
Die NC-Steuervorrichtung 25 ist eine Vorrichtung, die die gesamte Operation des Bearbeitungszyklus in der Werkzeugmaschine 20 durch Ausführen eines NC-Computerprogramms steuert. Die NC-Steuervorrichtung 25 gibt die nachstehend zu beschreibenden Kontextinformationen und das Bearbeitungsvorschubsignal aus, das ausdrückt, dass gerade ein Bearbeitungsprozess ausgeführt wird.
Der A/D-Wandler 30 ist eine Vorrichtung, die die vom Schwingungssensor 24 eingegebenen analogen Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten) in das digitale Signal (Schwingungsdaten) umwandelt. Der A/D-Wandler 30 wandelt auch das von der NC-Steuervorrichtung 25 ausgegebene Bearbeitungsvorschubsignal, das ausdrückt, dass der Bearbeitungsprozess gerade ausgeführt wird, in das digitale Signal um. Das heißt, die vom Schwingungssensor 24 ausgegebenen analogen Erfassungsinformationen und das von der NC-Steuervorrichtung 25 ausgegebene Bearbeitungsvorschubsignal werden in verschiedene Kanäle in dem A/D-Wandler 30 eingegeben. Der A/D-Wandler 30 gibt das umgewandelte digitale Signal an die Diagnosevorrichtung 10 aus. Es ist zu beachten, dass der A/D-Wandler 30 und die Diagnosevorrichtung 10 separate Vorrichtungen sind; der A/D-Wandler 30 kann jedoch eine A/D-Wandlerkarte sein, die als Erweiterungskarte in die Diagnosevorrichtung 10 eingebaut ist. Das von der NC-Steuervorrichtung 25 ausgegebene Bearbeitungsvorschubsignal kann als Ein/Aus-Signal direkt an die Diagnosevorrichtung 10 übertragen werden, anstatt an den A/D-Wandler 30 übertragen zu werden.
Es ist zu beachten, dass eine Vielzahl von Schwingungssensoren 24 vorgesehen sein kann. Zum Beispiel kann der Schwingungssensor 24 für jedes der Werkzeuge 23a bis 23g installiert werden, wie in 2 dargestellt, wie nachstehend beschrieben wird.
Struktur des Halters, der das Werkzeug der Werkzeugmaschine hält
2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Struktur jedes Halters der Werkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform darstellt. Unter Bezugnahme auf 2 wird die Struktur des Halters 22 beschrieben, der das Werkzeug 23 der Werkzeugmaschine 20 gemäß einer Ausführungsform hält.
Wie in 2 dargestellt, umfasst die Werkzeugmaschine 20 ein rotierendes Teil 21, Halter 22a bis 22 g und die Werkzeuge 23a bis 23g. Es ist zu beachten, dass, wenn auf einen der Halter 22a bis 22g Bezug genommen wird oder auf diese Halter 22a bis 22g gemeinsam Bezug genommen wird, die Halter 22a bis 22g einfach als „Halter 22“ bezeichnet werden. Es ist zu beachten, dass, wenn auf eines der Werkzeuge 23a bis 23g Bezug genommen wird oder auf diese Werkzeuge 23a bis 23g gemeinsam Bezug genommen wird, die Werkzeuge 23a bis 23g einfach als „Werkzeug 23“ bezeichnet werden.
Das Drehteil 21 ist ein kreisförmiges Objekt, das von einem Motor unter Verwendung eines Zentrums als Achse gedreht wird, und die Halter 22a bis 22g sind entlang eines Außenumfangs der kreisförmigen Form in gleichen Intervallen angeordnet (in 45°-Intervallen in dem Beispiel in 2). Gemäß einem Operationsbefehl von der NC-Steuervorrichtung 25 (siehe 1) führt das Drehteil 21 die Positionierung durch die Drehoperation durch, um die Werkzeuge 23a bis 23 g zum Bearbeiten des Bearbeitungsziels in die Bearbeitungsposition zu bewegen. In dem in 2 dargestellten Beispiel ist das vom Halter 22a gehaltene Werkzeug 23a in der Bearbeitungsposition positioniert.
Die Halter 22a bis 22g sind die Elemente zum Halten der Werkzeuge 23a bis 23g. Es ist nur erforderlich, dass die Halter 22a bis 22g die Werkzeuge 23a bis 23g abnehmbar halten können. Da die Werkzeuge 23a bis 23g abnehmbar angebracht sind, können die Werkzeuge entsprechend dem Material und der Form des Bearbeitungsziels, dem Bearbeitungsinhalt und dergleichen ausgetauscht werden.
Die Werkzeuge 23a bis 23g sind Bearbeitungswerkzeuge, die sich voneinander unterscheiden; beispielsweise sind die Werkzeuge 23a bis 23g ein Bohrer, ein Schaftfräser, eine Planfräser, ein langer Bohrer, ein Schneidwerkzeug, ein Schleifstein und dergleichen zum Durchführen der Bearbeitung auf dem Bearbeitungsziel, wie z. B. Schneiden, Schleifen, oder Polieren wie oben beschrieben. Im Bearbeitungszyklus für das Bearbeitungsziel wird jeder Bearbeitungsprozess mit einem oder mehreren Werkzeugen 23 ausgeführt. Das heißt, in dem Fall, in dem der Bearbeitungsprozess durch ein Werkzeug 23 abgeschlossen ist und der nächste Bearbeitungsprozess durch ein anderes Werkzeug 23 im Bearbeitungszyklus beginnt, dreht die NC-Steuervorrichtung 25 das Drehteil 21, um das Werkzeug 23, das im nächsten Bearbeitungsprozess verwendet werden soll, an der Bearbeitungsposition zu positionieren. In diesem Fall wird in jedem Bearbeitungsprozess der Bearbeitungsprozess mit dem unterschiedlichen Werkzeug 23 bei den unterschiedlichen Parametern durchgeführt, beispielsweise der unterschiedlichen Anzahl von Umdrehungen, der unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeit und der unterschiedlichen Vorschubmenge.
Hardwarestruktur der Diagnosevorrichtung
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Hardwarestruktur der Diagnosevorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt. Unter Bezugnahme auf 3 wird die Hardwarestruktur der Diagnosevorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Wie in 3 dargestellt, umfasst die Diagnosevorrichtung 10 eine zentrale Verarbeitungseinheit (Central Processing Unit, CPU) 51, einen Nur-Lese-Speicher (Read Only Memory, ROM) 52, einen Direktzugriffsspeicher (Random Access Memory, RAM) 53, eine Kommunikations-I/F 54, eine Sensor-I/F. 55 eine Eingabe-Ausgabe-I/F 56 und eine Hilfsspeichervorrichtung 59. Diese Einheiten sind mit einem Bus 60 miteinander verbunden, so dass eine Kommunikation zwischen ihnen möglich ist.
Die CPU 51 ist eine Berechnungsvorrichtung, die die gesamte Diagnosevorrichtung 10 steuert. Die CPU 51 führt das im ROM 52 oder dergleichen gespeicherte Computerprogramm unter Verwendung des RAM 53 als Arbeitsbereich (Bearbeitungsbereich) aus, um die gesamte Operation der Diagnosevorrichtung 10 zu steuern und die Diagnosefunktion zu implementieren.
Die Kommunikations-I/F 54 ist eine Schnittstelle zur Kommunikation mit einer externen Vorrichtung, beispielsweise der Werkzeugmaschine 20. Die Kommunikations-I/F 54 ist beispielsweise eine Schnittstelle, die auf Ethernet (eingetragenes Warenzeichen) oder Übertragungskontrollprotokoll (Transmission Control Protocol, TCP) / Internetprotokoll (Internet Protocol, IP) basiert.
Die Sensor-I/F 55 ist eine Schnittstelle, die die Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten) von dem für die Werkzeugmaschine 20 installierten Schwingungssensor 24 und das Bearbeitungsvorschubsignal empfängt. Tatsächlich empfängt die Sensor-I/F 55 das digitale Signal, das sich aus der A/D-Umwandlung der Erfassungsinformationen und des Bearbeitungsvorschubsignals durch den A/D-Wandler 30 ergibt.
Die Eingabe-Ausgabe-I/F 56 ist eine Schnittstelle zum Verbinden verschiedener Vorrichtungen (zum Beispiel Eingabevorrichtung 57 und Anzeige 58) und des Busses 60.
Die Eingabevorrichtung 57 ist eine Vorrichtung zum Eingeben von Buchstaben, Ziffern und dergleichen, Auswählen verschiedener Anweisungen, Bewegen eines Cursors und dergleichen, beispielsweise einer Maus oder einer Tastatur.
Die Anzeige 58 ist eine Anzeigevorrichtung wie eine LCD-Anzeige (Flüssigkristallanzeige) oder eine organische EL-Anzeige (Elektrolumineszenzanzeige), die verschiedene Arten von Informationen anzeigt, die einen Cursor, ein Menü, ein Fenster, Buchstaben und Bilder umfassen.
Die Hilfsspeichervorrichtung 59 ist eine nichtflüchtige Speichervorrichtung, die verschiedene Arten von Daten speichert, einschließlich der Einstellungsinformationen der Diagnosevorrichtung 10, der von der Werkzeugmaschine 20 empfangenen Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten), des Betriebssystems (BS) und des Anwendungscomputerprogramm und Beispiele hierfür umfassen eine Festplatte (Hard Disk Drive, HDD), ein Festkörperlaufwerk (Solid State Drive, SSD) und einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, EEPROM). Die Hilfsspeichervorrichtung 59 ist in der Diagnosevorrichtung 10 enthalten; die Hilfsspeichervorrichtung 59 ist jedoch nicht auf diese Struktur beschränkt, und die Hilfsspeichervorrichtung 59 kann außerhalb der Diagnosevorrichtung 10 bereitgestellt sein oder in einer Servervorrichtung enthalten sein, die Daten mit der Diagnosevorrichtung 10 in der Cloud 40 austauschen kann oder ähnliches.
Es ist zu beachten, dass die in 3 dargestellte Hardwarestruktur der Diagnosevorrichtung 10 nur ein Beispiel ist und nicht notwendigerweise alle in 3 dargestellten Komponenten enthält oder eine andere Komponente enthalten kann.
Hardware-Struktur der Werkzeugmaschine 20
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Hardwarestruktur der Werkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform darstellt. Unter Bezugnahme auf 4 wird die Hardwarestruktur der Werkzeugmaschine 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Wie in 4 dargestellt, umfasst die Werkzeugmaschine 20 eine CPU 71, einen ROM 72, einen RAM 73, eine Kommunikations-I/F 74, eine Antriebssteuerschaltung 75 und eine Signal-I/F 77, und diese Einheiten sind über einen Bus 78 miteinander verbunden, so dass eine Kommunikation zwischen ihnen möglich ist. Der Schwingungssensor 24 ist für die Werkzeugmaschine 20 an der Position installiert, an der der Schwingungssensor 24 die Schwingung erfassen kann, die im Bearbeitungszyklus von dem Werkzeug 23 erzeugt wird, wie in der oben beschriebenen 1 dargestellt. Der Schwingungssensor 24 tauscht jedoch keine Daten direkt mit der Werkzeugmaschine 20 aus und gibt die Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten) wie oben beschrieben an den A/D-Wandler 30 aus.
Die CPU 71 ist eine Berechnungsvorrichtung, die die gesamte Werkzeugmaschine 20 steuert. Die CPU 71 führt das im ROM 72 oder dergleichen gespeicherte Computerprogramm (NC-Computerprogramm) unter Verwendung des RAM 73 als Arbeitsbereich (Bearbeitungsbereich) aus, um die gesamte Operation der Werkzeugmaschine 20 zu steuern und die Bearbeitungsfunktionen auszuführen.
Die Kommunikations-I/F 74 ist eine Schnittstelle, die mit der externen Vorrichtung, beispielsweise der Diagnosevorrichtung 10, kommuniziert. Die Antriebssteuerschaltung 75 ist eine Schaltung, die den Antrieb eines Motors 76 steuert. Der Motor 76 treibt das Werkzeug 23 an, beispielsweise einen Bohrer, einen Schaftfräser, einen Planfräser, einen langen Bohrer, ein Schneidwerkzeug oder einen Schleifstein. Es ist zu beachten, dass der Motor 76 gemäß jedem der in 2 dargestellten Werkzeuge 23a bis 23g vorgesehen sein kann, oder dass der interne Mechanismus der Werkzeugmaschine 20 so schalten kann dass die Drehkraft eines Motors 76 auf das Werkzeug 23 übertragen wird, das durch die Drehung des Drehteils 21 in der Bearbeitungsposition positioniert ist.
Die Signal I/F 77 ist eine Schnittstelle, die das Bearbeitungsvorschubsignal an die Diagnosevorrichtung 10 überträgt, falls der Bearbeitungsprozess in der Werkzeugmaschine 20 ausgeführt wird. Mit der Signal I/F 77 ist ein Koaxialkabel verbunden, beispielsweise über einen BNC-Anschluss (Bayonet Neill-Concelman-Anschluss), der auf Ethernet-Standards wie 10BASE-2 basiert.
Es ist zu beachten, dass die in 4 dargestellte Hardwarestruktur der Diagnosevorrichtung 10 ein Beispiel ist und eine andere Komponente als die in 4 dargestellten enthalten kann. Beispielsweise kann die Werkzeugmaschine 20 eine Anzeige umfassen, die Inhalte anzeigen kann, die denen in der Anzeige 58 in der Diagnosevorrichtung 10 angezeigten ähnlich sind.
Die in 1 dargestellte NC-Steuervorrichtung 25 ist eine Vorrichtung, die beispielsweise die CPU 71, den ROM 72, den RAM 73, die Kommunikations-I/F 74 und die Antriebssteuerschaltung 75 umfasst. Die Struktur ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt, und die Werkzeugmaschine 20 kann zusätzlich zu der in der NC-Steuervorrichtung 25 enthaltenen CPU 71 eine CPU enthalten. In diesem Fall kann die zusätzlich zur CPU 71 bereitgestellte CPU eine andere Operation als die Bearbeitungsoperation ausführen, zum Beispiel eine Beleuchtungsoperation für eine Lampe oder eine LED (Leuchtdiode) oder dergleichen, die für die Werkzeugmaschine 20 installiert ist, oder die Steuerung eines Drehmotors, der das Drehteil 21 positioniert, das nicht direkt mit der Bearbeitungsoperation zusammenhängt.
Aufbau und Betrieb des Funktionsblocks des Diagnosesystems
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Struktur von Funktionsblöcken des Diagnosesystems gemäß einer Ausführungsform darstellt. 6 ist ein Diagramm zum Beschreiben einer Operation zum Zuordnen der Schwingungsdaten und der Sequenznummern. 7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Zustands darstellt, in dem die Sequenznummern in das Bearbeitungsprogramm aufgenommen sind. 8 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Zustands, in dem jeder Bearbeitungsprozess in einer Reihe von Bearbeitungszyklen durch die Sequenznummer identifiziert wird. 9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Zustands zeigt, in dem eine Vielzahl von Bearbeitungsprozessen einer Sequenznummer in einer Reihe von Bearbeitungszyklen zugeordnet sind. 10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Einstellungsbildschirms für eine Analyseverfahren zum Zuordnen der Sequenznummer zu einem Analyseverfahren darstellt. Unter Bezugnahme auf 5 wird die Struktur der Funktionsblöcke des Diagnosesystems 1 gemäß einer Ausführungsform beschrieben.
Wie in 5 dargestellt, umfasst die Diagnosevorrichtung 10 Folgendes: eine Kommunikationseinheit 101, eine Signalempfangseinheit 102, eine Schwingungsdaten-Empfangseinheit 103, eine Bearbeitungsinformations-Erfassungseinheit 104 (erste Erfassungseinheit), eine Signalerfassungseinheit 105 (dritte Erfassungseinheit), eine Schwingungsdaten-Erfassungseinheit 106 (zweite Erfassungseinheit), eine Einstelleinheit 107, eine Zuordnungseinheit 108, eine Bestimmungseinheit 109, eine Analyseeinheit 110, eine Datenspeicherungssteuereinheit 111 (Speicherungseinheit), eine Speichereinheit 112, eine Eingabeeinheit 113, eine Anzeigesteuereinheit 114 und eine Anzeigeeinheit 115.
Die Kommunikationseinheit 101 ist eine Funktionseinheit, die eine Datenkommunikation mit der Werkzeugmaschine 20 durchführt. Die Kommunikationseinheit 101 empfängt beispielsweise die Kontextinformationen von der Werkzeugmaschine 20.
Hier sind die Kontextinformationen die Informationen, die die Identifikationsinformationen, die Betriebsinformationen und dergleichen über die Werkzeugmaschine 20 umfassen. Beispiele für Inhaltsinformationen sind: die Identifikationsinformationen (Modell usw.) der Werkzeugmaschine 20, die Identifikationsinformationen einer Antriebseinheit 204 (nachstehend beschrieben), der Bearbeitungszustand einschließlich des Betriebszustands, die Drehzahl und die Bearbeitungsgeschwindigkeit zu diesem Zeitpunkt, der Durchmesser und das Material des von der Antriebseinheit 204 angetriebenen Werkzeugs 23, die Sequenznummer, die Zyklusnummer und die Werkzeugnummer. Hier entspricht die Sequenznummer (Überwachungs-Spezifikationsnummer) der Nummer, die den Status jedes Bearbeitungsprozesses ausdrückt, der im NC-Computerprogramm definiert ist, das jeden Bearbeitungsprozess im Bearbeitungszyklus definiert, und entspricht in der vorliegenden Ausführungsform der Nummer, die in ein Startteil und ein Endteil jedes Bearbeitungsprozesses eingefügt wird. Das heißt, durch Angabe der Sequenznummer, die in den von der Kommunikationseinheit 101 empfangenen Kontextinformationen enthalten ist, kann der aktuell durchgeführte Bearbeitungsprozess identifiziert werden. Darüber hinaus wird der Bearbeitungszyklus für jedes Bearbeitungsziel wiederholt ausgeführt, und die Zyklusnummer ist die Zahl, die angibt, welcher Zählung (welchem Zyklus) der aktuelle Bearbeitungszyklus entspricht. Die Werkzeugnummer drückt die Nummer aus, die die Werkzeuge 23a bis 23g identifiziert, die von den Haltern 22a bis 22g im Drehteil 21 gehalten werden. Beispielsweise können die Zahlen „1“ bis „8“ auf der Oberfläche des Drehteils 21, wie in 2 dargestellt, als Werkzeugnummer behandelt werden.
Die Kommunikationseinheit 101 wird durch die in 3 dargestellte Kommunikations-I/F 54 implementiert.
Die Signalempfangseinheit 102 ist eine Funktionseinheit, die das Bearbeitungsvorschubsignal empfängt, das ausdrückt, dass der Bearbeitungsprozess derzeit in der Werkzeugmaschine 20 über den A/D-Wandler 30 ausgeführt wird. Die Signalempfangseinheit 102 wird von der in 3 dargestellten Sensor-I/F 55 implementiert.
Die Schwingungsdaten-Empfangseinheit 103 ist eine Funktionseinheit, die über den A/D-Wandler 30 die Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten) empfängt, die sich aus der Erfassung der Schwingung ergeben, die während des Bearbeitungsprozesses von dem für die Werkzeugmaschine 20 installierten Schwingungssensor 24 erzeugt wird. Die Schwingungsdaten-Empfangseinheit 103 wird von der in 3 dargestellten Sensor-I/F 55 implementiert. Das heißt, die Schwingungsdaten-Empfangseinheit 103 wird von derselben Hardware wie die Signalempfangseinheit 102 (Sensor I/F 55) implementiert. Es ist zu beachten, dass anstelle der Struktur, in der die Signalempfangseinheit 102 und die Schwingungsdaten-Empfangseinheit 103 aus derselben Hardware bestehen, diese Einheiten durch separate Schnittstellen gebildet werden können.
Die Bearbeitungsinformations-Erfassungseinheit 104 ist eine Funktionseinheit, die die Kontextinformationen (Bearbeitungsinformationen) erfasst, die von der Kommunikationseinheit 101 von der Werkzeugmaschine 20 empfangen werden. Die Bearbeitungsinformations-Erfassungseinheit 104 wird implementiert, wenn die in 3 dargestellte CPU 51 beispielsweise das Computerprogramm ausführt.
Die Signalerfassungseinheit 105 ist eine Funktionseinheit, die das Bearbeitungsvorschubsignal erfasst, der durch die Signalempfangseinheit 102 von der Werkzeugmaschine 20 über den A/D-Wandler 30 empfangen wird. Die Signalerfassungseinheit 105 wird implementiert, wenn die in 3 dargestellte CPU 51 beispielsweise das Computerprogramm ausführt.
Die Schwingungsdaten-Erfassungseinheit 106 ist eine Funktionseinheit, die die Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten) erfasst, die von der Schwingungsdaten-Empfangseinheit 103 vom Schwingungssensor 24 über den A/D-Wandler 30 empfangen werden. Die Schwingungsdaten-Erfassungseinheit 106 wird implementiert, wenn die in 3 dargestellte CPU 51 beispielsweise das Computerprogramm ausführt.
Die Einstelleinheit 107 ist eine Funktionseinheit, die die Einstellung über die Zuordnung zwischen dem Analyseverfahren und der Sequenznummer gemäß der Operation des Benutzers für die Eingabeeinheit 113 vornimmt. Zum Beispiel stellt die Einstelleinheit 107 die Zuordnung zwischen dem Analyseverfahren und der Sequenznummer gemäß der Operation des Benutzers in einem in 10 dargestellten Einstellbildschirm 1000 für das Analyseverfahren ein, der auf der Anzeigeeinheit 115 angezeigt wird.
Der in 10 dargestellte Einstellbildschirm 1000 für das Analyseverfahren umfasst eine Einstelleinheit 1001 für das Analyseverfahren, eine Endsequenznummer-Eingabeeinheit 1002, eine Speichern-Schaltfläche 1003 und eine Abbrechen-Schaltfläche 1004.
Die Einstelleinheit 1001 für das Analyseverfahren umfasst eine Sequenznummer-Eingabeeinheit 1001a zur Eingabe der Sequenznummer und eine Auswahleinheit 1001b für das Analyseverfahren zur Auswahl und Eingabe des Analyseverfahrens. Die von dieser Einstelleinheit 1001 für das Analyseverfahren eingegebene Sequenznummer und das ausgewählte Analyseverfahren sind durch die Einstelleinheit 107 einander zugeordnet. Die durch die Sequenznummer-Eingabeeinheit 1001a festgelegte Sequenznummer (im Folgenden auch als Startsequenznummer bezeichnet) dient als die Nummer, die den Bearbeitungsprozess identifiziert, und ist in der Kontextnummer enthalten, die von der Kommunikationseinheit 101 empfangen werden soll, wenn der entsprechende Bearbeitungsprozess in der Werkzeugmaschine 20 ausgeführt wird. Beispiele für die Analyseverfahren sind Visualisierung, Schätzung des Bearbeitungsprozesses, Erfassung abnormaler Bearbeitungen, Erfassung von Brüchen und Erfassung von Bruchsymptomen. In dem in 10 dargestellten Beispiel sind beispielsweise die Sequenznummer „1“ und das Analyseverfahren „Erfassung abnormaler Bearbeitungen“ einander zugeordnet. In der Einstelleinheit 1001 für das Analyseverfahren kann eine Vielzahl von Analyseverfahren für eine Sequenznummer eingestellt werden.
Die Endsequenznummer-Eingabeeinheit 1002 ist eine Eingabeeinheit zur Eingabe der Sequenznummer, die das Ende jedes Bearbeitungsprozesses ausdrückt. Hier wird jeder Bearbeitungsprozess durch die Sequenznummer identifiziert, die von der oben genannten Sequenznummer-Eingabeeinheit 1001a eingegeben wird; daher muss die Endsequenznummer-Eingabeeinheit 1002 nur die gemeinsame Nummer einstellen können, um den Zeitpunkt anzuzeigen, zu dem jeder Bearbeitungsprozess beendet ist. In dem in 10 dargestellten Beispiel wird beispielsweise die Ziffer „99“ als Sequenznummer eingegeben, die den Zeitpunkt angibt, zu dem jeder Bearbeitungsprozess endet.
Die Speichern-Schaltfläche 1003 ist eine Schaltfläche zum Fixieren verschiedener Arten von Informationseingaben in der Einstelleinheit 1001 für das Analyseverfahren und der Endsequenznummer-Eingabeeinheit 1002 und zum Speichern der Informationen in der Speichereinheit 112. Wenn die Speichern-Schaltfläche 1003 gedrückt wurde, speichert die Einstelleinheit 107 in der Speichereinheit 112 die Zuordnungsinformationen zwischen der Startsequenznummer und dem Analyseverfahren und der Sequenznummer, die das Ende des Bearbeitungsprozesses angibt (im Folgenden auch als Endsequenznummer bezeichnet).
Die Abbrechen-Schaltfläche 1004 ist eine Schaltfläche zum Löschen verschiedener Arten von Informationen, die in die Einstelleinheit 1001 für das Analyseverfahren und die Endsequenznummer-Eingabeeinheit 1002 eingegeben werden, ohne sie zu fixieren.
Die Einstelleinheit 107 wird implementiert, wenn die in 3 dargestellte CPU 51 beispielsweise das Computerprogramm ausführt.
Die Zuordnungseinheit 108 ist eine Funktionseinheit, die die Sequenznummer, die in den von der Erfassungseinheit 104 für Bearbeitungsinformationen erfassten Kontextinformationen enthalten ist, und die von der Erfassungseinheit 106 für Schwingungsdaten erfassten Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten) zuordnet.
Wenn ein Bearbeitungsprozess in dem Bearbeitungszyklus in der Werkzeugmaschine 20 gestartet wurde, wird der Erfassungsoperation zum Erfassen der Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten) vom Schwingungssensor 24 durch die Erfassungseinheit 106 für Schwingungsdaten gestartet. Hier ist ein Beispiel für die Wellenform der Schwingungsdaten unter (a) in 6 dargestellt. Wie unter (a) in 6 dargestellt, umfassen die Schwingungsdaten Folgendes: die Wellenform in einem Bearbeitungsabschnitt, die die Operation ausdrückt, in der der Prozess ausgeführt wird und das Bearbeitungsziel mit dem Werkzeug 23 bearbeitet wird, und die Wellenform in einem Nicht-Bearbeitungsabschnitt, in dem die Operation nicht ausgeführt wird.
Wenn der Bearbeitungsprozess gestartet wurde, wird die Erfassungsoperation zum Erfassen des Bearbeitungsvorschubsignals von der Werkzeugmaschine 20 durch die Signalerfassungseinheit 105 gestartet. Hier ist ein Beispiel für die Wellenform des Bearbeitungsvorschubsignals unter (b) in 6 dargestellt. Wie unter (b) in 6 dargestellt, empfängt die Signalempfangseinheit 102 das Bearbeitungsvorschubsignal (die Signalerfassungseinheit 105 erfasst das Bearbeitungssignal), wenn sich die Wellenform in einem Zustand mit hohem Pegel befindet (im Folgenden auch als der Zustand bezeichnet, wenn sich das Bearbeitungsvorschubsignal in einem eingeschalteten Zustand befindet) und die Signalempfangseinheit 102 empfängt das Bearbeitungsvorschubsignal nicht (die Signalerfassungseinheit 105 erfasst das Bearbeitungssignal nicht), wenn sich die Wellenform in einem Zustand mit niedrigem Pegel befindet (im Folgenden auch als der Zustand bezeichnet, wenn sich das Bearbeitungsvorschubsignal in einem ausgeschalteten Zustand befindet).
In diesem Fall extrahiert die zugehörige Einheit 108 aus den von der Schwingungsdaten-Erfassungseinheit 106 erfassten Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten) die Erfassungsinformationen, die der Periode entsprechen (Bearbeitungsvorschubabschnitt), für die die Signalerfassungseinheit 105 das Bearbeitungsvorschubsignal erfasst (die Periode, für die das Bearbeitungsvorschubsignal eingeschaltet ist). Dann ordnet die Zuordnungseinheit 108 die extrahierten Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten) der Sequenznummer zu, die in den Kontextinformationen enthalten ist, die von der Bearbeitungsinformations-Erfassungseinheit 104 erfasst werden, nach einer vorgegebenen Standby-Zeit ab dem Zeitpunkt, zu dem die Bearbeitungsvorschubzeit eingeschaltet ist. Hier zeigt 6 unter (c) ein Zeitdiagramm, das den Zeitpunkt ausdrückt, zu dem die Kontextinformationen erfasst werden. Wie unter (c) in 6 dargestellt, erfasst die Bearbeitungsinformations-Erfassungseinheit 104 die von der Kommunikationseinheit 101 empfangenen Kontextinformationen in vorbestimmten Intervallen. Die oben beschriebene Standby-Zeit ist die Zeit abhängig von der Werkzeugmaschine 20. In dem Fall, in dem die Werkzeugmaschine 20 den Bearbeitungsprozess in dem Bearbeitungsprogramm ausführt, dauert es eine bestimmte Zeit, bis sich die Sequenznummer in den Kontextinformationen widerspiegelt, die als interner Parameter an die Diagnosevorrichtung 10 ausgegeben werden sollen; Daher ist die Standby-Zeit mindestens die oben genannte bestimmte Zeit oder mehr.
Die Zuordnungseinheit 108 wird implementiert, wenn die in 3 dargestellte CPU 51 beispielsweise das Computerprogramm ausführt.
Die Bestimmungseinheit 109 bestimmt, ob die Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten), die einer bestimmten Sequenznummer von der Zuordnungseinheit 108 zugeordnet sind, das Ziel sind, das durch das von der Einstelleinheit 107 festgelegte Analyseverfahren analysiert werden soll. Insbesondere in dem Fall, in dem die Sequenznummer, die den von der assoziierenden Einheit 108 extrahierten Erfassungsinformationen (Vibrationsdaten) zugeordnet ist, mit der Sequenznummer übereinstimmt, die in den von der Einstelleinheit 107 festgelegten Assoziationsinformationen enthalten ist, bestimmt die Bestimmungseinheit 109, dass die Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten) das Ziel sind, das durch das Analyseverfahren analysiert werden soll, das der Sequenznummer zugeordnet ist, die in den Zuordnungsinformationen übereinstimmt. Die Bestimmungseinheit 109 wird implementiert, wenn die in 3 dargestellte CPU 51 beispielsweise das Computerprogramm ausführt.
Die Analyseeinheit 110 ist eine Funktionseinheit, die die Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten) analysiert, die der bestimmten Sequenznummer von der zugeordneten Einheit 108 gemäß dem Analyseverfahren zugeordnet sind, das von der Bestimmungseinheit 109 als Ziel bestimmt wurde. Die Analyseeinheit 110 wird implementiert, wenn die in 3 dargestellte CPU 51 beispielsweise das Computerprogramm ausführt.
Die Datenspeicher-Steuereinheit 111 ist eine Funktionseinheit, die in der Speichereinheit 112 die Sequenznummer und die Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten), die von der Zuordnungseinheit 108 miteinander verknüpft sind, sowie die Informationen, die das Ergebnis des Analyseprozesses durch die Analyseeinheit 110 ausdrücken, speichert. Die Datenspeicher-Steuereinheit 111 wird implementiert, wenn die in 3 dargestellte CPU 51 beispielsweise das Computerprogramm ausführt.
Die Speichereinheit 112 ist eine Funktionseinheit, die Folgendes speichert: die Zuordnungsinformationen zwischen dem Analyseverfahren und der durch die Einstelleinheit 107 festgelegten Sequenznummer, die Sequenznummer und die Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten), die von der assoziierenden Einheit 108 einander zugeordnet sind, die Informationen, die das Ergebnis des Analyseprozesses durch die Analyseeinheit 110 ausdrücken, und dergleichen. Die Speichereinheit 112 wird durch den RAM 53 und/oder die in 3 dargestellte Hilfsspeichervorrichtung 59 implementiert.
Die Eingabeeinheit 113 ist eine Funktionseinheit, die die vom Benutzer eingegebene Operation empfängt. Die Eingabeeinheit 113 wird von der in 3 dargestellten Eingabevorrichtung 57 implementiert.
Die Anzeigesteuereinheit 114 ist eine Funktionseinheit, die die Anzeigeoperation der Anzeigeeinheit 115 steuert.
Die Anzeigesteuereinheit 114 bewirkt, dass die Anzeigeeinheit 115 den in 10 dargestellten Einstellbildschirm 1000 für das Analyseverfahren gemäß der Bedienung des Benutzers für die Eingabeeinheit 113 anzeigt. Die Anzeigesteuereinheit 114 wird implementiert, wenn die in 3 dargestellte CPU 51 beispielsweise das Computerprogramm ausführt. Die Anzeigeeinheit 115 wird durch die in 3 dargestellte Anzeige 58 implementiert.
Es ist zu beachten, dass die Bearbeitungsinformations-Erfassungseinheit 104, die Signalerfassungseinheit 105, die Schwingungsdaten-Erfassungseinheit 106, die Einstelleinheit 107, die Zuordnungseinheit 108, die Bestimmungseinheit 109, die Analyseeinheit 110, die Datenspeicher-Steuereinheit 111 und die Anzeigesteuereinheit 114 in der in 5 dargestellten Diagnosevorrichtung 10 nicht auf diejenigen beschränkt sind, die implementiert werden, wenn die in 3 dargestellte CPU 51 das Computerprogramm ausführt. Diese Einheiten können alternativ durch Hardware wie einen integrierten Schaltkreis (Integrated Circuit, IC) implementiert werden.
Die Funktionseinheiten der Diagnosevorrichtung 10 sind in 5 konzeptionell dargestellt und nicht auf diese Struktur beschränkt. Zum Beispiel kann eine Vielzahl von Funktionseinheiten, die als unabhängige Funktionseinheiten in der Diagnosevorrichtung 10 in 5 dargestellt sind, als eine Funktionseinheit gebildet werden. Andererseits kann die Funktion einer Funktionseinheit in der in 5 dargestellten Diagnosevorrichtung 10 in eine Vielzahl von Funktionen unterteilt werden, um eine Vielzahl von Funktionseinheiten zu bilden.
Wie in 5 dargestellt, umfasst die Werkzeugmaschine 20 eine numerische Steuereinheit 201, eine Kommunikationseinheit 202 (Übertragungseinheit), eine Antriebssteuereinheit 203, eine Antriebseinheit 204, eine Signalübertragungseinheit 205 und eine Erfassungseinheit 211.
Die numerische Steuereinheit 201 ist eine Funktionseinheit, die die Bearbeitung durch die Antriebseinheit 204 durch eine numerische Steuerung (NC) durchführt. Beispielsweise erzeugt die numerische Steuereinheit 201 die numerischen Steuerdaten zum Steuern des Betriebs der Antriebseinheit 204 und gibt diese aus. Zusätzlich überträgt die numerische Steuereinheit 201 die Kontextinformationen über die Kommunikationseinheit 202 an die Diagnosevorrichtung 10 und überträgt das Bearbeitungsvorschubsignal (Betriebssignal) über die Signalübertragungseinheit 205 an die Diagnosevorrichtung 10, während der Bearbeitungsprozess des im NC-Computerprogramm definierten Bearbeitungszyklus ausgeführt wird. Die numerische Steuereinheit 201 ändert die Art der Antriebseinheit 204 in Antrieb oder den Antriebszustand (Anzahl der Umdrehungen, Drehzahl usw.) der Antriebseinheit 204 gemäß dem Bearbeitungsprozess, wenn das Bearbeitungsziel bearbeitet wird. Jedes Mal, wenn die Art der Operation geändert wird, überträgt die numerische Steuereinheit 201 nacheinander die Kontextinformationen, die der Art der Operation entsprechen, nach der Änderung an die Diagnosevorrichtung 10 über die Kommunikationseinheit 202. Zum Beispiel wird die numerische Steuereinheit 201 implementiert, wenn die in 4 dargestellte CPU 71 beispielsweise das Computerprogramm (NC-Computerprogramm) ausführt.
Hier ist ein Beispiel des NC-Computerprogramms (ein Beispiel des Bearbeitungsprogramms), das von der CPU 71 ausgeführt werden soll, in 7 dargestellt. Das unter (a) in 7 dargestellte NC-Computerprogramm umfasst zwei Bearbeitungsprozesse, die durch eine Reihe von Operationsaufträgen wie einen G-Code und einen M-Code definiert sind. Im NC-Computerprogramm entsprechen X, Y und Z den Befehlen, mit denen die jeweiligen Koordinatenpositionen festgelegt werden. Hier ist der G-Code einer der in der numerischen Steuerung verwendeten Ordnungscodes und der Befehlscode, der beschrieben wird, wenn die Positionierung, lineare Interpolation, Kreisinterpolation oder Ebenenbezeichnung für das Steuerziel (Antriebseinheit 204) durchgeführt wird. Darüber hinaus ist der M-Code der Befehlscode, der die Hilfsfunktion wie Drehung oder Stopp der Hauptachse ausführt. Jeder Bearbeitungsprozess beginnt mit dem Bearbeitungsvorschubbefehl wie „G01“, „G02“ oder „G03“ und endet mit dem Code „G00“ zum Positionieren des Werkzeugs 23 an der ursprünglichen Position. In einem Startteil des Codes, der die beiden Bearbeitungsprozesse definiert, die in dem unter (a) in 7 dargestellten NC-Computerprogramm enthalten sind, werden die Codes „N1“ und „N2“ (N-Codes), die die Sequenznummern zur Identifizierung der Bearbeitungsprozesse definieren, eingefügt. Außerdem wird in einem Endteil des Codes, der die beiden Bearbeitungsvorgänge definiert (neben dem Code „G00“), der allgemeine Code „N99“ eingefügt, der die Sequenznummer definiert, die das Ende des Bearbeitungsprozesses ausdrückt. „N1“ steht für die Sequenznummer „1“, „N2“ für die Sequenznummer „2“ und „N99“ für die Sequenznummer „99“. Wenn der Code (zum Beispiel „N2;“) der im NC-Computerprogramm definierten Sequenznummer ausgeführt wurde, setzt die numerische Steuereinheit 201 die durch den Code dargestellte Sequenznummer in die Kontextinformationen und überträgt die Kontextinformationen über die Kommunikationseinheit 202 an die Diagnosevorrichtung 10.
Darüber hinaus kann in dem Fall, in dem der Code, der denselben Operationsbefehl darstellt, in jedem Bearbeitungsprozess ausgeführt wird, der in einer Vielzahl von Arten von Bearbeitungszyklen enthalten ist, der Code als fester Zyklus (Unterprogramm) bezeichnet werden, der unter (b) und (c) in 7 dargestellt ist. Die Sequenznummer, die den Bearbeitungsprozess identifiziert, wird auch im Fall des festen Zyklus eingefügt, wie beispielsweise in (b) und (c) in 7 dargestellt.
In dem in 7 dargestellten Beispiel des NC-Computerprogramms wird der N-Code verwendet, um die Sequenznummer anzugeben; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. In einem anderen Beispiel kann der Bearbeitungsprozess unter Verwendung dieses Codes identifiziert werden, wenn die Werkzeugmaschine 20 die Sequenznummer mit einem anderen Code als dem N-Code angeben kann.
Die Kommunikationseinheit 202 ist eine Funktionseinheit, die eine Datenkommunikation mit der Diagnosevorrichtung 10 durchführt. Beispielsweise überträgt die Kommunikationseinheit 202 die der Operation zu diesem Zeitpunkt entsprechenden Kontextinformationen gemäß der Steuerung der numerischen Steuereinheit 201 an die Diagnosevorrichtung 100. Die Kommunikationseinheit 202 wird beispielsweise von dem Computerprogramm implementiert, das in der Kommunikations-I/F 74 und der in 4 dargestellten CPU 71 arbeitet.
Die Antriebssteuereinheit 203 ist eine Funktionseinheit, die die Antriebseinheit 204 auf der Basis der von der numerischen Steuereinheit 201 erhaltenen numerischen Steuerdaten antreibt und steuert. Die Antriebssteuereinheit 203 wird beispielsweise durch die in 4 dargestellte Antriebssteuerschaltung 75 implementiert.
Die Antriebseinheit 204 ist eine Funktionseinheit, die von der Antriebssteuereinheit 203 angetrieben und gesteuert werden soll. Die Antriebseinheit 204 treibt das Werkzeug 23 durch die Steuerung der Antriebssteuereinheit 203 an. Die Antriebseinheit 204 ist ein Motor oder dergleichen und kann jede Einheit sein, die bei der Bearbeitung verwendet wird und ein Ziel der numerischen Steuerung sein kann. Es ist zu beachten, dass die Anzahl der Antriebseinheiten 204 zwei oder mehr betragen kann. Die Antriebseinheit 204 ist ein Aktuator, der von der Antriebssteuereinheit 203 angetrieben und gesteuert wird und von dem Motor 76 oder dergleichen implementiert wird, wie beispielsweise in 2 dargestellt.
Die Signalübertragungseinheit 205 ist eine Funktionseinheit, die das Bearbeitungszufuhrsignal an die Diagnosevorrichtung 10 überträgt, wenn der Bearbeitungsprozess in dem Bearbeitungszyklus, der durch das NC-Computerprogramm definiert wird, von der numerischen Steuereinheit 201 ausgeführt wird. Die Signalübertragungseinheit 205 wird durch das Computerprogramm implementiert, das in der in 4 dargestellten Signal I/F 77 und der CPU 71 ausgeführt wird.
Die Erfassungseinheit 211 ist eine Funktionseinheit, die die physikalische Größe der Schwingung (oder beispielsweise des Tons) erfasst, die von dem in der Werkzeugmaschine 20 gehaltenen Werkzeug 23 erzeugt wird, und die Informationen über die erfasste physikalische Größe an den A/D-Wandler 30 als Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten) ausgibt. Die Erfassungseinheit 211 wird durch den in 4 dargestellten Schwingungssensor 24 implementiert. Die Anzahl der Erfassungseinheiten 211 wird willkürlich bestimmt. Beispielsweise kann eine Vielzahl von Erfassungseinheiten 211 bereitgestellt werden, die dieselbe physikalische Größe erfassen, oder die Erfassungseinheiten 211, die die verschiedenen physikalischen Größen erfassen, können bereitgestellt werden.
Es ist zu beachten, dass die Funktionseinheiten der Werkzeugmaschine 20 in 5 konzeptionell dargestellt sind und nicht auf diese Struktur beschränkt sind. Zum Beispiel kann eine Vielzahl von Funktionseinheiten, die als unabhängige Funktionseinheiten in der Werkzeugmaschine 20 in 5 dargestellt sind, als eine Funktionseinheit gebildet werden. Andererseits kann die Funktion einer Funktionseinheit in der in 5 dargestellten Werkzeugmaschine 20 in eine Vielzahl von Funktionen unterteilt werden, um eine Vielzahl von Funktionseinheiten zu bilden.
Hier wird unter Bezugnahme auf 8 die Operation beschrieben, bei der jeder Bearbeitungsprozess im Bearbeitungszyklus mit der Sequenznummer verknüpft ist und der Analyseprozess an den Schwingungsdaten im Bearbeitungsprozess durchgeführt wird. In dem in 8 dargestellten Beispiel wird ein Bearbeitungsziel (unbearbeitetes Objekt) durch den Bearbeitungszyklus mit vier Bearbeitungsprozessen bearbeitet, und somit wird das bearbeitete Objekt erhalten. Hier wird die Einstellung zum Zuordnen des Analyseverfahrens zu jeder der Sequenznummern „1“ bis „4“ vorab auf dem Einstellungsbildschirm 1000 des Analyseverfahrens wie oben beschrieben durchgeführt. 8 zeigt unter (a) einen Zustand, in dem der Bearbeitungsprozess durch den Bearbeitungszyklus für das erste unbearbeitete Objekt (das erste zu bearbeitende Objekt) ausgeführt wird, so dass das erste bearbeitete Objekt erhalten wird. 8 zeigt unter (b) einen Zustand, in dem der Bearbeitungsprozess durch den Bearbeitungszyklus für das zweite unbearbeitete Objekt (das zweite zu bearbeitende Objekt) ausgeführt wird, so dass das zweite bearbeitete Objekt erhalten wird. 8 zeigt unter (c) einen Zustand, in dem der Bearbeitungsprozess durch den Bearbeitungszyklus für das N-te unbearbeitete Objekt (das N-te zu bearbeitende Objekt) ausgeführt wird, so dass das N-te bearbeitete Objekt erhalten wird.
Wenn der Bearbeitungszyklus gestartet wurde, extrahiert die Zuordnungseinheit 108 die Schwingungsdaten, die der Periode entsprechen, für die die Signalerfassungseinheit 105 das Bearbeitungsvorschubsignal (die Periode, in der sich das Bearbeitungsvorschubsignal im eingeschalteten Zustand befindet) aus den Schwingungsdaten erfasst, die von der Schwingungsdaten-Erfassungseinheit 106 erfasst wurden. Dann ordnet die Zuordnungseinheit 108 die extrahierten Schwingungsdaten der Sequenznummer „1“ zu, die in den Kontextinformationen enthalten ist, die von der Bearbeitungsinformations-Erfassungseinheit 104 nach der vorbestimmten Standby-Zeit ab dem Zeitpunkt, zu dem die Bearbeitungsvorschubzeit in den Einschaltzustand übergegangen ist, erhalten wurden. Das heißt, der Bearbeitungsprozess, bei dem die Schwingungsdaten erfasst werden, ist der Sequenznummer „1“ zugeordnet.
In dem Fall, in dem die Sequenznummer „1“, die den Schwingungsdaten zugeordnet ist, die von der Zuordnungseinheit 108 extrahiert wurden, mit der Sequenznummer übereinstimmt, die in den Assoziationsinformationen enthalten ist, die von der Einstelleinheit 107 festgelegt wurden, bestimmt die Bestimmungseinheit 109 als nächstes, dass diese Schwingungsdaten das Ziel des Analyseprozesses sind, durch das Analyseverfahren, das der Sequenznummer „1“ zugeordnet ist, die mit den Zuordnungsinformationen übereinstimmt. Dann analysiert die Analyseeinheit 110 die Schwingungsdaten, die der Sequenznummer „1“ von der Zuordnungseinheit 108 zugeordnet sind, gemäß dem Analyseverfahren, das von der Bestimmungseinheit 109 als Ziel bestimmt wurde. Dann speichert die Datenspeicher-Steuereinheit 111 in der Speichereinheit 112 die Sequenznummer und die Schwingungsdaten, die von der Zuordnungseinheit 108 einander zugeordnet sind, und die Informationen, die das Ergebnis des Analyseprozesses durch die Analyseeinheit 110 ausdrücken.
Bei den Bearbeitungsprozessen, die durch die Sequenznummern „2“ bis „4“ im Bearbeitungszyklus gekennzeichnet sind, ordnet die Zuordnungseinheit 108 die Schwingungsdaten zu, die Bestimmungseinheit 109 bestimmt das Analyseverfahren, die Analyseeinheit 110 führt den Analyseprozess durch und die Datenspeicher-Steuereinheit 111 speichert die Daten auf ähnliche Weise wie oben beschrieben.
Hier, wie in 8 dargestellt, umfasst beispielsweise eine Art Prozess, der die Schwingungsdaten zwischen dem Bearbeitungsprozess erzeugt, der durch die Sequenznummer „1“ gekennzeichnet ist, und der Bearbeitungsprozess, der durch die Sequenznummer „2“ gekennzeichnet ist, die Sequenznummer (eine andere Nummer als „99“) nicht in den Kontextinformationen, die von der Werkzeugmaschine 20 während des Prozesses ausgegeben werden; daher ist dieser Prozess nicht das Ziel des Analyseprozesses. Auch wenn die von der Werkzeugmaschine 20 während des Prozesses ausgegebenen Kontextinformationen die Sequenznummer (andere Nummer als „99“) umfassen, wenn diese Sequenznummer die Nummer ist, die von der Bestimmungseinheit 109 nicht in den Zuordnungsinformationen enthalten ist, ist dieser Prozess nicht der jeweiligen Analyseverfahren zugeordnet und wird nicht zum Ziel des Analyseprozesses.
Auf diese Weise wird, wie in 8 dargestellt, beispielsweise der Bearbeitungsprozess, der durch dieselbe Sequenznummer für das erste Objekt und das zweite Objekt identifiziert wird, als identischer Bearbeitungsprozess bestimmt, und die Änderung der Zeitreihen, der Übergang der abnormalen Bewertung und dergleichen im entsprechenden Bearbeitungsprozess kann überprüft werden.
9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Zustands darstellt, in dem der Bearbeitungsprozess, der durch eine Sequenznummer in einer Reihe von Bearbeitungszyklen identifiziert wird, eine Vielzahl von Bearbeitungen umfasst. Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 9 der Fall beschrieben, in dem ein Bearbeitungsprozess eine Vielzahl von Bearbeitungen umfasst.
In dem in 9 dargestellten Beispiel umfasst der durch die Sequenznummer „4“ identifizierte Bearbeitungsprozess eine Vielzahl von (hier drei) Bearbeitungen. In diesem Fall ordnet beispielsweise die Zuordnungseinheit 108 die Sequenznummer „4“ den extrahierten Schwingungsdaten zu und erkennt, dass die in den Schwingungsdaten enthaltenen Bearbeitungen die Bearbeitungen sind, zwischen denen das Werkzeug 23 durch die Drehung des Drehteils 21 umgeschaltet wird und bei denen die verschiedenen Werkzeuge 23 verwendet werden. Das Bearbeitungsvorschubsignal wird für jede Bearbeitung eingeschaltet und nach der Bearbeitung ausgeschaltet, und jede Bearbeitung kann beispielsweise durch die Schrittnummer unterschieden werden. Das heißt, in dem in 9 dargestellten Beispiel werden die Bearbeitungen im Bearbeitungsprozess, die durch die Sequenznummer „4“ gekennzeichnet sind, wie folgt unterschieden: die erste Bearbeitung ist der erste Schritt, die zweite Bearbeitung ist der zweite Schritt und die dritte Bearbeitung ist der dritte Schritt. In diesem Fall können diese Schrittnummern in den Kontextinformationen enthalten sein und von der Werkzeugmaschine 20 an die Diagnosevorrichtung 10 ausgegeben werden. Die Positionierung der Drehung durch das Drehteil 21 wird initialisiert, wenn der nächste Bearbeitungszyklus beginnt.
Ablauf des Diagnoseprozesses im Diagnosesystem
11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Verfahrens des Diagnoseprozesses in dem Diagnosesystem gemäß einer Ausführungsform darstellt. Unter Bezugnahme auf 11 wird das Verfahren des Diagnoseprozesses in dem Diagnosesystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Schritt S11
Wenn der Bearbeitungszyklus für das Bearbeitungsziel in der Werkzeugmaschine 20 gestartet wurde, überträgt die numerische Steuereinheit 201 die Kontextinformationen über die Kommunikationseinheit 202 an die Diagnosevorrichtung 10 und überträgt das Bearbeitungsvorschubsignal über die Signalübertragungseinheit 205 an die Diagnosevorrichtung 10, während der Bearbeitungsprozess des im NC-Computerprogramm definierten Bearbeitungszyklus ausgeführt wird. Darüber hinaus, wenn die Erfassungseinheit 211 die physikalische Größe der Schwingung (oder beispielsweise des Geräusches) erfasst hat, die von dem Werkzeug 23 erzeugt wird, das in der Werkzeugmaschine 20 gehalten wird, während der Bearbeitungszyklus ausgeführt wird, werden die Informationen über die erfasste physikalische Größe über den A/D-Wandler 30 als Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten) an die Diagnosevorrichtung 10 übertragen.
Auf der Seite der Diagnosevorrichtung 10 erfasst die Bearbeitungsinformations-Erfassungseinheit 104 die Kontextinformationen (Bearbeitungsinformationen), die von der Kommunikationseinheit 101 von der Werkzeugmaschine 20 empfangen werden. Zusätzlich erfasst die Signalerfassungseinheit 105 das Bearbeitungsvorschubsignal, das von der Signalempfangseinheit 102 von der Werkzeugmaschine 20 über den A/D-Wandler 30 empfangen wird. Dann erfasst die Schwingungsdaten-Erfassungseinheit 106 die Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten), die von der Schwingungsdaten-Empfangseinheit 103 von der Erfassungseinheit 211 über den A/D-Wandler 30 empfangen werden. Dann fährt der Prozess mit Schritt S12 fort.
Schritt S12
Wenn die Signalerfassungseinheit 105 begonnen hat, das Bearbeitungsvorschubsignal zu erfassen, extrahiert die Zuordnungseinheit 108 in der Diagnosevorrichtung 10 die Erfassungsinformationen entsprechend dem Zeitraum, für den das Bearbeitungsvorschubsignal erfasst wird (der Zeitraum, für den das Bearbeitungsvorschubsignal eingeschaltet ist) (Bearbeitungsvorschubabschnitt), aus den von der Schwingungsdaten-Erfassungseinheit 106 erfassten Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten). Dann ordnet die Zuordnungseinheit 108 die Sequenznummer, die in den Kontextinformationen enthalten ist, die von der Bearbeitungsinformations-Erfassungseinheit 104 erfasst wurden, nach der vorgegebenen Standby-Zeit ab dem Zeitpunkt, zu dem die Bearbeitungsvorschubzeit der Einschaltzustand geworden ist, den extrahierten Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten) zu. Dann fährt der Prozess mit Schritt S13 fort.
Schritt S13
In dem Fall, in dem die Sequenznummer, die den von der Zuordnungseinheit 108 extrahierten Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten) zugeordnet ist, mit der Sequenznummer übereinstimmt, die in den von der Einstelleinheit 107 festgelegten Assoziationsinformationen enthalten ist, bestimmt die Bestimmungseinheit 109 in der Diagnosevorrichtung 10, dass die Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten) das Ziel des Analyseprozesses sind, und zwar durch das Analyseverfahren, das der Sequenznummer zugeordnet ist, die mit den Zuordnungsinformationen übereinstimmt. Dann fährt der Prozess mit Schritt S14 fort.
Schritt S14
In dem Fall, in dem die Sequenznummer, die den von der Assoziationseinheit 108 extrahierten Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten) zugeordnet ist, dem bestimmten Analyseverfahren durch die Assoziationsinformationen zugeordnet ist (Ja in Schritt S14), fährt der Prozess mit Schritt S15 fort. Wenn andererseits die Sequenznummer durch die Zuordnungsinformationen nicht mit der bestimmten Analyseverfahren verknüpft ist (Nein in Schritt S14), endet der Diagnoseprozess.
Schritt S15
Die Analyseeinheit 110 in der Diagnosevorrichtung 10 analysiert die Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten), die der bestimmten Sequenznummer von der Zuordnungseinheit 108 zugeordnet sind, gemäß dem Analyseverfahren, das von der Bestimmungseinheit 109 als Ziel bestimmt wurde. Dann fährt der Prozess mit Schritt S16 fort.
Schritt S16
Die Datenspeicher-Steuereinheit 111 in der Diagnosevorrichtung 10 speichert in der Speichereinheit 112 die Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten) und die Sequenznummer, die durch die Zuordnungseinheit 108 einander zugeordnet sind, und die Informationen, die das Ergebnis des Analyseprozesses durch die Analyseeinheit 110 ausdrücken. Damit endet der Diagnoseprozess für einen Bearbeitungsprozess. In dem Fall, in dem der Bearbeitungszyklus eine Vielzahl von Bearbeitungsprozessen umfasst, wird der Prozess in den Schritten S11 bis S16 für jeden Bearbeitungsprozess wiederholt.
In dem in 11 dargestellten Flussdiagramm wird der Analyseprozess durch das entsprechende Analyseverfahren jedes Mal durchgeführt, wenn die Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten) erhalten werden, die jeder Sequenznummer zugeordnet sind; jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Das heißt, anstelle des Analyseprozesses in einer Reihe von Bearbeitungszyklen kann nach dem Stoppen des Bearbeitungszyklus der Analyseprozess durch die Analyseeinheit 110 unter Verwendung der Sequenznummer und der Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten), die in der Speichereinheit 112 gespeichert sind, separat durchgeführt werden. In dem Fall, in dem der Bearbeitungszyklus gestoppt werden muss, weil die Abnormalität im Werkzeug 23 oder dergleichen als Ergebnis des Analyseprozesses während des Bearbeitungsprozesses des Bearbeitungszyklus festgestellt wurde, ist es wünschenswert, den Analyseprozess für jeden Bearbeitungsprozess durchzuführen.
Informationen zum Datenverlaufsbildschirm usw.
12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Datenverlaufsbildschirms darstellt, der die Wellenform der Schwingungsdaten anzeigt. 13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Datenverlaufsbildschirms zeigt, auf dem ein Spektrogramm der Schwingungsdaten angezeigt wird. 14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Bohrerbruch-Erfassungsbildschirms darstellt, der einen Brucherfassungswert basierend auf den Schwingungsdaten anzeigt. Unter Bezugnahme auf 12 bis 14 werden ein Datenverlaufsbildschirm 1100 und ein Bohrbrucherfassungsbildschirm 1200 beschrieben, der ein dem Datenverlaufsbildschirm ähnlicher Bildschirm ist.
Der in 12 dargestellte Datenverlaufsbildschirm 1100 ist ein Bildschirm zum Auslesen und Anzeigen der Sequenznummer und der Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten), die in der Speichereinheit 112 von der Datenspeicher-Steuereinheit 111 gespeichert sind und durch die Zuordnungseinheit 108 einander zugeordnet sind, und der Informationen über das Ergebnis des Analyseprozesses durch die Analyseeinheit 110. Der Datenverlaufsbildschirm 1100 wird auf der Anzeigeeinheit 115 von der Anzeigesteuereinheit 114 gemäß der Bedienung des Benutzers für die Eingabeeinheit 113 angezeigt.
Der in 12 dargestellte Datenverlaufsbildschirm 1100 umfasst eine spezifizierende Bereichseingabeeinheit 1101, eine Anzeigedaten-Eingabeeinheit 1102, ein Periodenanzeigeteil 1103, Schwingungsdaten-Informationsanzeigeteile 1104a bis 1104c, Schwingungsdaten-Anzeigeteile 1105a bis 1105c, eine Periodeneinstell-Schaltfläche 1106 und eine Home-Schaltfläche 1108.
Die spezifizierende Bereichseingabeeinheit 1101 ist ein Feld, in dem der Bereich der Sequenznummern zum Anzeigen der Schwingungsdaten und des Analyseergebnisses spezifiziert und eingegeben wird. In dem in 12 dargestellten Beispiel wird die Sequenznummer „2“ eingegeben.
Die Anzeigedaten-Eingabeeinheit 1102 ist ein Feld, in das das Anzeigeformat der Schwingungsdaten ausgewählt und eingegeben wird. Beispiele für das Anzeigeformat sind die Wellenformanzeige, die Spektrogrammanzeige und die Frequenzanalyseanzeige. In dem in 12 dargestellten Beispiel ist die Wellenformanzeige ausgewählt.
Der Periodenanzeigeteil 1103 ist ein Anzeigebereich wie z. B. ein Dialogfeld, in dem die Periode, die als die Periode der angezeigten Schwingungsdaten eingestellt ist, angezeigt wird und die durch Drücken der Periodeneinstell-Schaltfläche 1106 angezeigt wird. In dem in 12 dargestellten Beispiel liegen die angezeigten Schwingungsdaten im Zeitraum von 2017/10/12 8:14 bis 2017/10/13 8:14.
Die Anzeigeteile 1104a bis 1104c für Schwingungsdateninformationen sind die Anzeigebereiche zum Anzeigen der Informationen über die angezeigten Schwingungsdaten. In dem in 12 dargestellten Anzeigeteil 1104a für Schwingungsdateninformationen sind die angezeigten Schwingungsdaten die Schwingungsdaten im Bearbeitungsprozess, die der Sequenznummer „2“ im 65. Bearbeitungszyklus entsprechen, und die Schwingungsdaten, die den Schritten „1-3“ entsprechen (Bearbeitungsschritte 1 bis 3), und das Datum, an dem die Schwingungsdaten erfasst werden, ist „2017/10/13 8:35:34“. Es ist zu beachten, dass, um die Anzahl der Zyklen, die Anzahl der Schritte und das Datum des Bearbeitungszyklus auf dem Anzeigeteil 1104a für Schwingungsdaten anzuzeigen, zum Beispiel in dem Fall, in dem die Datenspeicher-Steuereinheit 111 die Sequenznummer und die Erfassungsinformationen (Schwingungsdaten) speichert, die von der Zuordnungseinheit 108 in der Speichereinheit 112 einander zugeordnet sind, die Datenspeicher-Steuereinheit 111 die Anzahl der Zyklen, die Anzahl der Schritte und das Datum erfassen kann, die in den Kontextinformationen einschließlich der entsprechenden Sequenznummer enthalten sind, und diese speichern kann, nachdem diese Informationen auf ähnliche Weise zugeordnet wurden. In Bezug auf das Datum können in diesem Fall außer dem Datum, das aus den Kontextinformationen erfasst wurde, die vom System erfassten Datumsinformationen der Sequenznummer oder dergleichen zugeordnet und gespeichert werden.
Die Schwingungsdaten-Anzeigeteile 1105a bis 1105c sind die Anzeigebereiche zum Anzeigen der Schwingungsdaten, die der in der Eingabeeinheit 1101 für den spezifizierenden Bereich angegebenen Sequenznummer zugeordnet sind. In dem in 12 dargestellten Beispiel wird die Wellenformanzeige ausgewählt und in die Anzeigedaten-Eingabeeinheit 1102 eingegeben; daher werden die Schwingungsdaten im Wellenformformat angezeigt. Das heißt, die Schwingungsdaten, die derselben Sequenznummer entsprechen, werden nebeneinander auf dem Datenverlaufsbildschirm 1100 angezeigt; somit können die Daten miteinander verglichen werden.
Die Periodeneinstell-Schaltfläche 1106 ist eine Schaltfläche zum Einstellen der Periode der anzuzeigenden Schwingungsdaten wie oben beschrieben. Die Home-Schaltfläche 1108 ist eine Schaltfläche zum Zurückkehren zum Home-Bildschirm.
Unter der Annahme, dass die Spektrogrammanzeige ausgewählt und als Anzeigeformat in die Anzeigedaten-Eingabeeinheit 1102 eingegeben wird, werden die Schwingungsdaten, die der Sequenznummer zugeordnet sind, die in jedem der Schwingungsdaten-Informationsanzeigeteile 1104a bis 1104c angezeigt wird, im Spektrogrammformat in jedem der Schwingungsdaten-Anzeigeteile 1105a bis 1105c auf dem in 13 dargestellten Datenverlaufsbildschirm 1100 angezeigt.
Es ist zu beachten, dass auf dem in 12 und 13 dargestellten Datenverlaufsbildschirm 1100 die Informationen, die das Ergebnis des Analyseprozesses für die angezeigten Schwingungsdaten ausdrücken, ferner angezeigt werden können. Zum Beispiel kann in dem Fall, in dem das Analyseverfahren die Erfassung eines abnormalen Prozesses ist, bei der Erfassung des Wellenformteils, der die Abnormalität in den Schwingungsdaten im Analyseprozess ausdrückt, der entsprechende Wellenformteil auf erfassbare Weise angezeigt werden.
Der in 14 dargestellte Bildschirm 1200 zur Erfassung von Bohrerbrüchen, der ein Bildschirm ähnlich dem Datenverlaufsbildschirm ist, ist ein Bildschirm, der das Ergebnis des Analyseprozesses durch die Bohrerbrucherfassung über die Schwingungsdaten anzeigt, die der Sequenznummer zugeordnet sind, in der das Analyseverfahren als Bohrerbrucherfassung festgelegt ist. Der Bohrerbruch-Erfassungsbildschirm 1200 wird auf der Anzeigeeinheit 115 von der Anzeigesteuereinheit 114 gemäß der Bedienung des Benutzers für die Eingabeeinheit 113 angezeigt.
Der in 14 dargestellte Bohrerbruch-Erfassungsbildschirm 1200 umfasst eine Sequenznummer-Eingabeeinheit 1201, einen Periodenanzeigeteil 1203, einen Analyseergebnis-Anzeigeteil 1204, eine Einstellschaltfläche 1205 und eine Home-Schaltfläche 1206.
Die Sequenznummer-Eingabeeinheit 1201 ist ein Feld, in das die Sequenznummer eingegeben wird, um das Ergebnis des Analyseprozesses der Bohrerbrucherfassung anzuzeigen. Der Periodenanzeigeteil 1203 ist ein Anzeigebereich zum Anzeigen des Zeitraums, in dem das Analyseergebnis angezeigt wird.
Der Analyseergebnis-Anzeigeteil 1204 ist ein Anzeigebereich zum Anzeigen der Bewertung der Bohrerbrucherfassung in einer Zeitreihe als Ergebnis der Analyse der Schwingungsdaten, die mit der Sequenznummer verbunden sind, die durch die Bohrerbrucherfassung in die Sequenznummer-Eingabeeinheit 1201 eingegeben wird. Die Bewertung der Brucherfassung wird hier beispielsweise als der Wert angezeigt, der sich aus dem Vergleich ergibt, der als Bohrerbrucherfassung zwischen den mit der Sequenznummer verknüpften Schwingungsdaten und den Schwingungsdaten, die ein Modell sind (normale Schwingungsdaten), durchgeführt wird. Dieser Wert steigt mit zunehmender Wahrscheinlichkeit eines Bruchs. Somit erhöht sich die Punktzahl, wenn der Bohrer (langer Bohrer im Beispiel in 14), der als Werkzeug 23 verwendet wird, im Bearbeitungszyklus häufiger verwendet wird, wie in 14 dargestellt. Die Punktzahl der Brucherfassung kann sich jedoch plötzlich erhöhen, da die Möglichkeit eines Bruchs aufgrund von Abrieb bei allgemeiner Verwendung des Bohrers oder aufgrund der Abnormalität des Bohrers oder der Abnormalität der Bearbeitungsoperation zunimmt.
Die Einstellschaltfläche 1205 ist eine Schaltfläche zum Einstellen der Anzeige auf dem Bohrerbruchbildschirm 1200. Beispielsweise kann die Einstellschaltfläche 1205 möglicherweise den Zeitraum einstellen, in dem das Analyseergebnis angezeigt wird.
Die Home-Schaltfläche 1206 ist eine Schaltfläche zum Zurückkehren zum Home-Bildschirm.
Die Schwingungsdaten, die der Sequenznummer, die von der Datenspeicher-Steuereinheit 111 gespeichert wurde, und dem Ergebnis des Analyseprozesses für die Schwingungsdaten zugeordnet sind, werden wie auf dem oben in den 12 bis 14 dargestellten Bildschirm angezeigt und durch diese Anzeige können die Schwingungsdaten mit der gleichen Sequenznummer in der Vergangenheit visuell verglichen oder das in der Zeitreihe angezeigte Analyseergebnis überprüft werden, so dass beispielsweise die Tendenz des Ergebnisses verstanden werden kann.
Wie oben beschrieben, sind in dem Diagnosesystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die von dem Schwingungssensor 24 ausgegebenen Erfassungsinformationen, die unabhängig von der Werkzeugmaschine 20 bereitgestellt werden, der Sequenznummer zugeordnet, die in den Kontextinformationen enthalten ist. Da die Erfassungsinformationen im Bearbeitungsprozess mit der Sequenznummer verknüpft sind, können die Erfassungsinformationen für jede Sequenznummer analysiert werden, und die Erfassungsinformationen mit derselben Sequenznummer in der Vergangenheit können visuell verglichen und das Ergebnis der vergangenen Analyse überprüft werden.
Es ist zu beachten, dass jede Funktion der vorgenannten Ausführungsform durch eine oder eine Vielzahl von Verarbeitungsschaltungen implementiert werden kann. Hier bezieht sich der Begriff „Verarbeitungsschaltung“ auf einen Prozessor, der dafür programmiert ist, jede Funktion mit Software auszuführen, beispielsweise auf einen Prozessor, der in einer elektronischen Schaltung angeordnet ist, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (Application Specific Integrated Circuit, ASIC), einen digitalen Signalprozessor (DSP), eine feldprogrammierbare Gate-Array (FPGA), ein System auf einem Chip (System on a Chip, SOC) oder eine Grafikverarbeitungseinheit (Graphics Processing Unit, GPU), die zur Ausführung der oben genannten Funktionen ausgelegt ist, oder eine herkömmliche Vorrichtung wie ein Schaltungsmodul.
Zusätzlich kann das Computerprogramm, das in der Diagnosevorrichtung 10 und der Werkzeugmaschine 20 in der vorgenannten Ausführungsform ausgeführt wird, als installierbare oder ausführbare Formatdatei in einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium wie einem Nur-Lese-Speicher für Compact Discs (Compact Disc Read Only Memory, CD-ROM), einer flexiblen Festplatte (Flexible Disk, FD), einer aufnahmefähigen CD (Compact Disk-Recordable, CD-R) oder einer digitalen Vielzweck-Disk (Digital Versatile Disk, DVD) aufgezeichnet und als Computerprogrammprodukt konfiguriert werden.
Das in der Diagnosevorrichtung 10 und der Werkzeugmaschine 20 in der vorgenannten Ausführungsform auszuführende Computerprogramm kann auf einem Computer gespeichert sein, der mit einem Netzwerk wie dem Internet verbunden ist, und durch Herunterladen über das Netzwerk bereitgestellt werden. Das in der Diagnosevorrichtung 10 und der Werkzeugmaschine 20 in der vorgenannten Ausführungsform auszuführende Computerprogramm kann über ein Netzwerk wie das Internet bereitgestellt oder verteilt werden.
Weiterhin weist das in der Diagnosevorrichtung 10 und der Werkzeugmaschine 20 in der vorgenannten Ausführungsform auszuführende Computerprogramm eine Modulstruktur auf, die die vorgenannten Funktionseinheiten umfasst, wobei eine CPU (Prozessor) als eigentliche Hardware das Computerprogramm aus dem oben genannten ROM ausliest und es ausführt , um die Einheiten auf eine Hauptspeichervorrichtung zu laden, wodurch die Einheiten auf der Hauptspeichervorrichtung erzeugt werden.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind veranschaulichend und beschränken die vorliegende Erfindung nicht. Somit sind im Lichte der obigen Lehren zahlreiche zusätzliche Modifikationen und Variationen möglich. Zum Beispiel kann mindestens ein Element verschiedener veranschaulichender und beispielhafter Ausführungsformen hierin miteinander kombiniert oder im Rahmen dieser Offenbarung und der beigefügten Ansprüche gegeneinander ausgetauscht werden. Ferner sind Merkmale von Komponenten der Ausführungsformen, wie die Anzahl, die Position und die Form, durch die Ausführungsformen nicht beschränkt und können daher vorzugsweise eingestellt werden. Es versteht sich daher, dass im Rahmen der beigefügten Ansprüche die Offenbarung der vorliegenden Erfindung anders als hierin speziell beschrieben praktiziert werden kann.
Die hier beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse oder Operationen sind nicht so auszulegen, dass sie notwendigerweise ihre Leistung in der besprochenen oder dargestellten bestimmten Reihenfolge erfordern, es sei denn, sie werden ausdrücklich als Leistungsreihenfolge identifiziert oder durch den Kontext eindeutig identifiziert. Es versteht sich auch, dass zusätzliche oder alternative Schritte angewendet werden können.
Ferner kann jede(s) der oben beschriebenen Geräte, Vorrichtungen oder Einheiten als Hardwarevorrichtung, wie beispielsweise eine Spezialschaltung oder -vorrichtung, oder als Hardware/Software-Kombination implementiert werden, wie beispielsweise als einen Prozessor, der ein Softwareprogramm ausführt.
Ferner kann, wie oben beschrieben, jedes der oben beschriebenen und anderen Verfahren der vorliegenden Erfindung in Form eines Computerprogramms ausgeführt sein, das in einer beliebigen Art von Speichermedium gespeichert ist. Beispiele für Speichermedien umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, flexible Platten, Festplatten, optische Platten, magnetooptische Platten, Magnetbänder, nichtflüchtige Speicher, Halbleiterspeicher, Nur-LeseSpeicher (ROM) usw.
Alternativ kann jedes der oben beschriebenen und anderen Verfahren der vorliegenden Erfindung durch eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), einen digitalen Signalprozessor (DSP) oder ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) implementiert werden, die durch eine Verbindung eines geeigneten Netzwerks herkömmlicher Komponentenschaltungen oder durch eine Kombination davon mit einem oder mehreren herkömmlichen Allzweck-Mikroprozessoren oder Signalprozessoren, die entsprechend programmiert sind, hergestellt werden.
Jede der Funktionen der beschriebenen Ausführungsformen kann durch eine(n) oder mehrere Verarbeitungsschaltungen oder -schaltkreise implementiert werden. Die Verarbeitungsschaltung umfasst einen programmierten Prozessor, da ein Prozessor eine Schaltung enthält. Eine Verarbeitungsschaltung umfasst auch Vorrichtungen wie eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), einen digitalen Signalprozessor (DSP), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) und herkömmliche Schaltungskomponenten, die zur Ausführung der angegebenen Funktionen angeordnet sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 4087374 [0003, 0004]

Claims

Diagnosevorrichtung, die Folgendes umfasst: eine erste Erfassungseinheit, die dafür konfiguriert ist, von einer Werkzeugmaschine Kontextinformationen zu erfassen, einschließlich mindestens einer Überwachungs-Spezifikationsnummer, die einen Bearbeitungsprozess identifiziert; eine zweite Erfassungseinheit, die so konfiguriert ist, dass Erfassungsinformationen erfasst werden, die von einer für die Werkzeugmaschine installierten Erfassungseinheit ausgegeben werden; und eine Zuordnungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die Überwachungs-Spezifikationsnummer zuordnet, die in den Kontextinformationen, die von der ersten Erfassungseinheit erfasst werden, und den Erfassungsinformationen, die von der zweiten Erfassungseinheit erfasst werden, enthalten ist.
Diagnosevorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine dritte Erfassungseinheit umfasst, die dafür konfiguriert ist, von der Werkzeugmaschine ein Betriebssignal zu erhalten, das ausdrückt, dass der Bearbeitungsprozess gegenwärtig in der Werkzeugmaschine ausgeführt wird, wobei die zugehörige Einheit dafür konfiguriert ist, die Erfassungsinformationen zu extrahieren, die einer Periode entsprechen, für die die dritte Erfassungseinheit das Betriebssignal erfasst, und die extrahierten Erfassungsinformationen der Überwachungs-Spezifikationsnummer zuzuordnen, die in den von der ersten Erfassungseinheit erfassten Kontextinformationen enthalten ist.
Diagnosevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Überwachungs-Spezifikationsnummer in ein Bearbeitungsprogramm zur Durchführung des Bearbeitungsprozesses in der Werkzeugmaschine eingefügt ist.
Diagnosevorrichtung nach Anspruch 3, die ferner eine Einstelleinheit umfasst, die eine bestimmte Überwachungs-Spezifikationsnummer der in das Bearbeitungsprogramm eingefügten Überwachungs-Spezifikationsnummer gemäß einer Operation für eine Eingabeeinheit einstellt.
Diagnosevorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Einstelleinheit dafür konfiguriert ist, die Zuordnung zwischen der bestimmten Überwachungs-Spezifikationsnummer der Überwachungs-Spezifikationsnummer, die in das Bearbeitungsprogramm eingefügt wird, und einem Analyseverfahren für die Erfassungsinformationen gemäß der Operation für die Eingabeeinheit festzulegen wobei die Diagnosevorrichtung ferner eine Analyseeinheit umfasst, die dafür konfiguriert ist, einen Analyseprozess an den von der Zuordnungseinheit extrahierten Erfassungsinformationen gemäß dem Analyseverfahren durchzuführen, das von der Einstelleinheit der Überwachungs-Spezifikationsnummer zugeordnet ist, die den Erfassungsinformationen zugeordnet ist.
Diagnosevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die ferner Folgendes umfasst: eine Speichereinheit, die dafür konfiguriert ist, in einer Speichereinheit die Überwachungs-Spezifikationsnummer und die Erfassungsinformationen zu speichern, die von der Zuordnungseinheit einander zugeordnet sind; und eine Anzeigesteuereinheit, die dafür konfiguriert ist, eine Anzeigeeinheit zu veranlassen, Teile der Erfassungsinformationen, die derselben Überwachungs-Spezifikationsnummer zugeordnet sind, nebeneinander anzuzeigen.
Diagnosevorrichtung nach Anspruch 5, die ferner Folgendes umfasst: eine Speichereinheit, die dafür konfiguriert ist, in einer Speichereinheit ein Analyseergebnis aus einem Analyseprozess der Erfassungsinformationen zu speichern, die von der Zuordnungseinheit einer bestimmten Überwachungs-Spezifikationsnummer zugeordnet werden, wobei der Analyseprozess von der Analyseeinheit gemäß dem Analyseverfahren durchgeführt wird, das von der Einstelleinheit der bestimmten Überwachungs-Spezifikationsnummer zugeordnet wird; und eine Anzeigesteuereinheit, die dafür konfiguriert ist, eine Anzeigeeinheit zu veranlassen, das in der Speichereinheit gespeicherte Analyseergebnis anzuzeigen.
Diagnosevorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Speichereinheit in einer externen Servervorrichtung oder einer Cloud enthalten ist.
Diagnosevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Erfassungseinheit einen Schwingungssensor umfasst und die Erfassungsinformationen Schwingungsdaten umfassen, die vom Schwingungssensor erfasst werden.
Diagnosesystem, das Folgendes umfasst: eine Werkzeugmaschine, die dafür konfiguriert ist, einen Bearbeitungsprozess an einem Bearbeitungsziel durchzuführen; und eine Diagnosevorrichtung, die dafür konfiguriert ist, einen Betrieb der Werkzeugmaschine zu diagnostizieren, wobei die Werkzeugmaschine eine Übertragungseinheit umfasst, die dafür konfiguriert ist, Kontextinformationen, einschließlich mindestens einer Überwachungs-Spezifikationsnummer, die einen Bearbeitungsprozess identifiziert, an die Diagnosevorrichtung zu übertragen, und wobei die Diagnosevorrichtung Folgendes umfasst: eine erste Erfassungseinheit, die dafür konfiguriert ist, die Kontextinformationen von der Werkzeugmaschine abzurufen; eine zweite Erfassungseinheit, die so konfiguriert ist, dass Erfassungsinformationen erfasst werden, die von einer für die Werkzeugmaschine installierten Erfassungseinheit ausgegeben werden; und eine Zuordnungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die Überwachungs-Spezifikationsnummer zuordnet, die in den Kontextinformationen, die von der ersten Erfassungseinheit erfasst werden, und den Erfassungsinformationen, die von der zweiten Erfassungseinheit erfasst werden, enthalten ist.
Nicht-flüchtiges computerlesbares Medium, das programmierte Anweisungen umfasst, die einen Computer veranlassen, Folgendes auszuführen: Erfassen von Kontextinformationen von einer Werkzeugmaschine, die mindestens eine Überwachungs-Spezifikationsnummer umfassen, die einen Bearbeitungsprozess identifiziert; Erfassen von Erfassungsinformationen, die von einer für die Werkzeugmaschine installierten Erfassungseinheit ausgegeben werden; und Zuordnen der Überwachungs-Spezifikationsnummer, die in den erfassten Kontextinformationen und den erfassten Erfassungsinformationen enthalten ist.