JP2007052797A - 加工工程の監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワーク加工の作業工程を監視し、歩留まりの正確な精度を高める工作機器の監視装置を提供する。
【解決手段】加工用モータの負荷電流を、加工開始から終了までの１サイクルを単位として測定する。その際、複雑な加工箇所では加工時間軸のサンプリング箇所を細かく取り、かつ、単純な加工箇所には加工時間軸のサンプリング箇所を粗く取るようにし、各サンプリング箇所において、サンプリングデータを記憶させると共に平均値、最大値、最小値、標準偏差値等を求める。負荷電流の実測値が、サンプリング箇所のサンプリングデータによる標準偏差値の上下限幅内であるかどうかをみることで、作業工程を監視する。各サンプリング箇所においてワーク形状に倣った上下限幅で合否判定する。異常検出を各サンプリング箇所において行なえるので、処置が迅速になる。
【選択図】図３

Description

従来、工作機械による製品の歩留まりを高めるには機械精度を上げることにあるが、そのために機械の作動中の状況を監視するには、稼動している駆動軸の機械的ブレを直接測定するか、または駆動電流を測定することで異常を検出するようにしている。本発明は、この駆動電流を測定することにより機器の状況を連続して把握する加工工程の監視方法に関するものである。本発明は、稼動、待機、稼動、待機というようにサイクル運転を行なう機器、例えば、射出成形機、切削装置、プレス機、搬送装置等に適応される。

従来、工作機械により被加工物を加工する場合、設計寸法によって倣い運転をし、そのときの駆動電流の大きさを測定し、異常の範囲になるかならないかを監視している。（特許文献１参照）。一例として、図１１に示す円柱状の加工品（ワーク）を製作する場合、加工開始信号により、工作機械の駆動モータの回転が開始され、工具が備えられた加工台が移動を始める。この時、工作機械の駆動モータは、起動電流は大きな値をとり、その後、工具が加工品の加工箇所に至るまで無負荷状態を維持し、電流は一定に流れる。

図１１に示すように、加工品には異なった工具Ａ、Ｂ、Ｃでの加工箇所があり、それら工具による加工時に電流値が高くなる。工具は、その摩耗状況によりそれぞれ交換頻度も異なっている。そして、加工無負荷状態において工具交換が行なわれる。加工終了時には、モータの回転をブレーキを兼用して止めるので、電流値は高くなる。

加工状況を管理するには、加工品に見合った出力の駆動モータを使用することで、加工操作が駆動モータの電流に影響を与えるので、駆動モータの電流を監視することで行なえる。これにより、加工品の精度を上げるか、歩留まりを良くするためのデータが得られる。

加工品の加工の１サイクル（全区間）を監視する方法は、その一例として、時間軸を等分目盛りにして測定点をこの目盛り上に設定し、時系列に測定値を記憶させ、最初の１サイクルのデジタルデータを仮の基準データとし、次に繰り返し測定した１サイクルのデジタルデータを、サンプリングポイント毎に比較して最大値及び最小値を保存する。以下、複数回測定を行なって、必要に応じて差し替え操作を行なってそれぞれの各サンプリングポイントの最大値及び最小値を求める。
同じく、サンプリングポイント毎のデータを積算して複数回測定した後に、その複数回で割りサンプリングポイント毎の平均値を保存する。
平均値波形は、その最大値波形及び最小値波形を視覚的に見やすくしている。
視覚的に最大値波形と最小値波形の間が開いているバラツキが大きい部分のサンプリングポイントや、平均値から大きく離れている最大値、または最小値のあるサンプリングポイントを見て、それらのサンプリングポイント１点を指定して再度複数回測定をして、そのサンプリングポイント１点の平均値と標準偏差値を算出して最大値波形（上限）Ｍ及び最小値波形（下限）設定の参考にしている。
そしてそれらを利用して、図１２に示すように、全サンプリングポイントの最大値データ及び最小値データ、平均値データを連続に繋いで、最大値波形（上限）Ｍ及び最小値波形（下限）ｍのパターンを設定し、視覚的にも加工異常を監視できるようにしている。

すなわち、加工装置の表示部に最大値波形Ｍと最小値波形ｍを表示し、ワーク作業中の実測値をそのパターン上で追って行くことで、実測値波形Ｒが最大値波形Ｍまたは最小値波形ｍと交差したときに、異常検出のチェックが行なえることになっている。
特開平５−１１６０５６号公報

特許文献１のように繰り返し測定し、例えば、１０００サイクルのデータを重ねて画いて最大値波形及び最小値波形を得て、加工状態を監視するのは有効である。

しかしながら、例えば、自動車工場での機械部品加工では、１日で１０００サイクルを十分に越す加工作業をすることは容易である。すなわち、部品１個の加工時間の１サイクルを６０秒とすれば、２４時間連続運転では、６０(サイクル／時間)×２４（時間）＝１４４０サイクルとなる。このような加工数においては、１０００個のサンプル数では機械の状態、精度を把握するには不十分である。なぜなら、サンプル測定数が少なすぎるため、１０００回の測定でたまたま大きな（小さな）値があった場合、、たまたま測定中に非常に安定していたという、偶然の要素が入り込む。したがってサンプル測定数を非常に多く取れば良いが、その場合、重ね書きの方法では逆に、サンプル測定数を非常に多く取ると不安定または状態が悪いときのデータも混入するので、精度良く監視することが困難になる。

また、従来の加工許容範囲の設定は、連続した上限データ、連続した下限データとして設定していたので、異常検出時の早い対応が出来ない。そこで、１サイクル中の複雑な加工箇所を中心に多くのサンプルポイントを取って対応させるようにしたとき、他の複雑な加工箇所のデータや全体を考慮したデータが不足し、このため、複数の異なる設定をした監視装置を増設する必要があった。

本発明は、ワーク作業工程において、複雑な加工箇所及び単純な加工箇所に応じて測定するサンプリングポイントにより監視用データを作成し、該監視用データによりワークの加工を監視するようにしたサイクル運転加工機の加工工程の監視方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、稼動から待機までに複数の異なる加工を行うサイクル運転加工機の加工用モータの負荷電流を検出することにより、加工工程の異常の有無を監視する加工工程の監視方法において、
a) 稼動から待機までのサイクル運転を行う機器による、複数の加工を含む作業工程において、加工開始から終了までの１サイクルにおける所定数のサンプリングポイントについての、加工用モータの負荷電流の変化量を、加工毎に読み取り可能な信号に変換するステップを複数サイクル繰り返すステップ、
b）入力部からの前記信号の変化に応じてサンプリング箇所を記憶部に設定するステップ、
c）前記b）のステップ後、作業工程の開始から終了までを複数サイクル測定して得た全てのサンプリングデータのうち、複数サイクル稼動させたときの、ワークの各箇所に対する前記負荷電流の複数の実測値を、同一サンプリング箇所ごとに集合させた値の平均値を記憶部に保存するステップ、
d）次に前記c）のサンプリング箇所ごとに集合させた値の標準偏差値をＣＰＵにより求めて記憶部に保存するステップ、
e）前記ＣＰＵにおいて、前記信号の値を、前記平均値または標準偏差値を使用して比較して、異常の有無を判定し、外部接続機器により異常発生を知らせるステップとからなることを特徴とする。
上記構成の一例として、１サイクルの信号変化の重要部分を短い時間間隔（例：１ｍｓ）でサンプリングを行ない、重要でない部分は長い時間間隔（例：１００ｍｓ）でサンプリングし、データ保存を行なうようにする。

本願請求項２の発明は、稼動から待機までに複数の異なる加工を行うサイクル運転加工機の加工用モータの負荷電流を検出することにより、加工工程の異常の有無を監視する加工工程の監視方法において、
a) 稼動から待機までのサイクル運転を行う機器による、複数の加工を含む作業工程において、ワーク加工用モータの負荷電流の、加工開始から終了までの１サイクルにおける所定数のサンプルポイントについての、加工用モータの負荷電流の変化量を、加工毎に読み取り可能な信号に変換するステップを複数サイクル繰り返すステップ、
b）入力部からの前記信号の変化に応じてサンプリング箇所を記憶部に設定するステップ、
c）前記b）のステップ後、作業工程の開始から終了までを複数サイクル測定して得た全てのサンプリングデータのうち、複数サイクル稼動させたときの、ワークの各箇所に対する前記負荷電流の複数の実測値の、同一サンプリング箇所ごとに集合させた値の平均値を記憶部に保存するステップ、
d）次に前記c）のサンプリング箇所ごとに集合させた平均値の標準偏差値をＣＰＵにより求めて記憶部に保存するステップ、
e）前記ＣＰＵにおいて、前記標準偏差値に係数を乗じて上限値及び下限値を設定し、ワークの実測値を前記上限値及び下限値の実測許容幅に対応させるステップ、
f）前記信号の値を、前記ＣＰＵにより、前記平均値または標準偏差値を使用して比較し、異常の有無を判定し、外部接続機器により異常発生を知らせるステップとからなることを特徴とする。

本願請求項３の発明は、稼動から待機までに複数の異なる加工を行うサイクル運転加工機の加工用モータの負荷電流を検出することにより、加工工程の異常の有無を監視する加工工程の監視方法において、
a) 稼動から待機までのサイクル運転を行う加工機による、複数の加工を含む作業工程の開始から終了までの１サイクルにおける所定数のサンプリングポイントについての、加工用モータの負荷電流の変化量を、加工毎に読み取り可能な信号に変換するステップを複数サイクル繰り返すステップ、
b）前記信号の変化に応じて設定される加工時間軸のサンプリング箇所を、前記ワークの形状による複雑な加工箇所では細かく取り、かつ、単純な加工箇所では粗く取るようにし、各サンプリング箇所においてサンプリングデータをＣＰＵ記憶部に記憶するステップ、
c）前記b）のステップ後、作業工程の開始から終了までを複数サイクル測定して得た全てのサンプリングデータのうち、複雑な加工箇所のみのサンプリングデータを記憶部に保存するステップ、
ｄ）前記ｃ）のステップで得られた当該サンプリング箇所の保存されているデータにより、サンプリング箇所毎に最大値、最小値、平均値および標準偏差値を求め、演算処理を行った値を記憶部に保存するステップ、
e）前記演算処理を行った値を使用して照合し、異常の有無を判定し、外部接続機器により異常発生を知らせるステップとからなることを特徴とする。

本発明に係る請求項１に記載の方法の発明では、ワークの加工開始から終了までの加工負荷電流の１サイクルのデータを求め、このデータに基づいて、サンプリング箇所ごとに平均値及び標準偏差値を求め、該標準偏差値の監視幅によって前記負荷電流の実測値を比較し、監視するので、ワーク形状に沿った精度ある監視を行なうことができる。また、サンプリング箇所ごとに異常の検出が可能であるので迅速に異常を発見できる。
請求項２に記載の発明は請求項１の方法の発明において、標準偏差値の整数倍に上限値及び下限値を設定し、ワークの実測値を前記上限値及び下限値の実測許容幅に対応させて監視するようにしたので、従来の最大最小値波形で監視していたときより、ワークの歩留まりを高めることができる。
請求項３に記載の発明は、ワークの加工用モータの負荷電流を１サイクル中、複雑な加工箇所には加工時間軸のサンプリング箇所を細かく取ってサンプリングデータを作成し、各サンプリング箇所においてプログラム処理すると共に記憶部に記憶したので、監視しやすい正確なデータ波形を作成することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。本発明において、工作機械の監視を行なう上で、比較されるサンプリングデータは、ワークの複雑な加工部分では、サンプリングの時間間隔を短くして情報量を多くし、ワークの形状の変化が緩やかな箇所はサンプリングデータの変化が小さいので、サンプリングの時間間隔を長くし、最小限のサンプリングを測定し、保存する。なお、ワーク形状の情報がない場合は、最初に測定する１サイクル目にサンプリングのポイントごとの変化量を検出してサンプリングの時間間隔を決定する。次サイクルは１サイクル目のデータを基にして修正しながらデータを記録する。

図３に示す例のワークは、３箇所に加工部分があり、それぞれの加工部分でサンプリングの時間間隔が異なっている。また、ワークの全加工工程は、「1」から「7」の７つに区分され、図３に対応して図２に示されるように、全体で４０００箇所のサンプリングを行い、その結果、変化が少ないか、あるいはない部分のデータを間引いた１９００箇所のサンプリングポイントが設定されている。図２および図３に示すように、サンプリングポイントの数は、「1」の部分では５０箇所、「2」の部分では３５０箇所、「4」の部分では５５０箇所、「6」の部分では８８０箇所、「7」の部分では７０箇所である。なお、「3」と「5」の部分は加工を行なわないのでサンプリングを行なわない。また、図４（サンプリングポイントと測定サイクル数との対応を示している）に示すように、「1」と「7」の部分は開始及び終了部分では、５サイクルに１回のサンプリングを行ない、ワークの形状が緩やかな「4」の部分では、３サイクルに１回のサンプリングを行なうようにしたものである。ワークの形状が複雑な「2」と「6」の部分は、全サイクル数において全てサンプリングを行なう部分である。

次に、「1」から「7」の各区分について説明する。「1」の区分では通過トリガ（設定値１に対して下から上または上から下に電流変化するトリガ）、または外部からの開始信号入力により測定を開始する。この区分では、サンプリングポイント１から５０までのサンプリングの間隔時間を１００ｍｓとすると、測定時間は５秒間（１００ｍｓ×５０＝５ｓ）となり、測定した値を記憶部に保存する。「2」の区分では工具装着が終わり加工開始指示を受け取って測定を開始する。この箇所は、ワークの形状が複雑な部分であり、工具交換を２００個加工ごとに交換するのでサンプリング箇所を増加させている。したがって、サンプリングポイント５１から４００まで（３５０箇所）は、サンプリングの間隔時間を５ｍｓとして１サイクル毎に測定し、記憶部に保存する。測定時間は、１．７５秒（５ｍｓ×３５０＝１．７５ｓ）である。

「3」の区分ではＡＴＳ（自動工具交換装置）による工具交換を行なう。必要とする工具が一定場所にないため、ＡＴＳの工具収納部が移動する時間が一定しないので、工具交換完了の信号（コマンド）を入力することで「4」に移行する。「4」の区分では工具装着が終わり加工開始指示を受け取って測定を開始する。この箇所はワークの形状が緩やかであり、負荷が大きくなく、工具破損等の異常はあまり起きないので、工具交換は６００個加工毎に行なう。したがって、サンプリングポイント４０１から９５０までの５５０箇所をサンプリングの時間間隔を１０ｍｓとして測定し、３サイクルごとに記憶部に保存する。測定時間は、５．５秒（１０ｍｓ×５５０＝５．５ｓ）である。

「5」の区分では、「3」の区分と同じ動作をする。「6」の区分では工具装着が終わり加工開始指示を受け取って測定を開始する。この部分は、ワークの形状が複雑な部分であり、１００個加工ごとに工具交換を行なうので加工変動が大きくる。したがって、サンプリングポイント９５１から１８３０までの８８０箇所をサンプリングの時間間隔を３ｍｓとして測定し、測定値を１サイクル毎に記憶部に保存する。所要時間は、２．６４秒（３ｍｓ×８８０＝２．６４ｓ）である。「7」の区分では通過トリガまたは外部からの開始信号入力により測定を開始する。サンプリングポイント１８３１からポイント１９００まで（７０箇所）を、サンプリングの時間間隔を１００ｍｓとして測定し、５サイクルごとに記憶部に保存をする。所用時間は７秒間（１００ｍｓ×７０＝７ｓ）となる。

このようにデータを採取したとき、接続された記憶装置において、図４に示すように、区分「1」、「2」、「4」、「6」及び「7」のサンプリングポイント数の量に応じて、所定のサンプリングポイント内に複数のデータが記憶されることになる。また、図２に示すように、区分「1」、「2」、「4」、「6」及び「7」のデータを波形に変換すると、加工部分のみの連続した波形となる。

次に、図５を参照してサンプリング工程を説明する。まず、ステップ１の条件の設定において、サンプリングの速度及び回数を工程順に設定する。ステップ２でサンプリングの開始状態にする。ステップ３で通過トリガまたは他のトリガの入力をチェックし、入力のない場合はここで待機状態になる。

ステップ４ではサンプリング速度を３ｍｓ、５ｍｓ、１０ｍｓ、１００ｍｓのいずれかをサンプリングの区分の順番に従って設定する。ステップ５では、設定された区分でサンプリングポイントに到達しているかどうかの判定を行ない、到達していれば（ＹＥＳのとき）、ステップ６で測定し、サンプリングデータを保存する。ここでは、設定値ｎに従って、ステップ４からステップ７までを繰り返し測定、保存する。ｎの設定は、以下の通りである。ｎ＝１は測定サイクル全てのデータを保存する。ｎ＝２は２サイクル飛ばしてデータを保存する。ｎ＝５は５サイクルに１回分データを保存する。ｎ＝ＸはＸサイクルに１回分データを保存する。
次にステップ７では設定データ個数をチェックし、定量になれば次の段階に進み、定量に満たされていなければ、ステップ４に戻って繰り返しデータの採取を行なう。

決められたサンプリング速度でのサンプリング量が満たされたとき、ステップ８でサンプリング速度を次順の速度に変更する。ステップ９ではワークが一連のサンプリングで１サイクルのデータを採取できたかどうかを判定し、まだの場合はステップ３に戻って通過トリガの待機状態になる。所定サイクルのデータが採取できればステップ１０において設定サイクルのデータが取れたかどうかを判定する。

ステップ１０において、全てのデータを測定、保存したら１つの区分の測定が終了となり（ステップ１１）、設定サイクル分のデータがまだ取り終わってない場合は、（サンプリング速度を次順の区分の値として）ステップ３に戻り、通過トリガ待ちとなる。

全区分の測定が終了（ステップ１１）すると、ステップ１２でデータを計算処理し、ステップ１３で受信側の能力に合わせて処理したデータと共にコマンドを送る。図６に示すように本体には、監視装置の本体には各部を制御する制御部１が設けられ、データの計算処理はＣＰＵ２で行ない、通信部３において外部パソコン４との接続を可能にして監視、操作を容易にさせている。本体には入力部５と表示部６および出力部７が設けられ、これらの操作部８と実測値や演算結果等のデータの記憶部９が設けられている。

次に、実測値と比較する基準波形の作成について説明する。図７に示すように、断片的に測定し保存された全てのサイクルデータまたは任意のサイクルデータをヒストグラムで表わすと、各サンプリングポイントで求めた平均値と周知の方法で得た最大値、最小値とをそのときの実測値と比較することができる。また、各サンプリングポイントでの標準偏差処理を行ない、標準偏差値（σ1〜σｋ、段落0016の場合でいえば、１９００個）を算出し、各サンプリングポイントでの１×（σ1〜σｋ）の値をポイントにそって繋げた連続１（σ1〜σｋ）曲線（平均値波形に対してプラス側の上限値とマイナス側の下限値を作る。）を作成することで、測定回数が少なくても、従来の最大値波形、最小値波形よりもより正確な精度と状態を表わす１（σ1〜σｋ）波形（上下限値波形）が得られる。図７に示すサンプリングポイントＸ１、Ｘ２、Ｘ３において、標準偏差値（σ）の値は各サンプリングポイントで異なっているので、各波形が平行（等間隔幅）になる訳ではなく、必然的に精度の良い箇所は上下限値の幅が狭くなる。

このことから、統計的手法により全てのサイクル数を計測しなくても、統計的不良率の設定ができる。つまり、１σ波形では約全体の６８〜７０％がこの判定幅の中に収まり良品とされる。また、２×σの値をポイントにそって繋げた連続２σ曲線、３×σの値をポイントにそって繋げた連続３σ曲線を作成することができる。監視幅は１σ、２σ、３σのほか、他の係数を掛けたσの幅でも良い。図７に示すように、平均値波形を中心にした偏差値波形においてプラスマイナス３σの偏差値以上になってくると、従来の最大値をつなげた最大値波形より加工品に見合った波形となり、この監視幅では全体の９９．８％が良品となる。

従って、目的とする不良率に近い値を標準偏差値に掛け、図１に示すように、上限値波形及び下限値波形を作成することができ、加工がこの波形内の精度で行われているか、どうかにより、ワークの加工工程を監視することができる。

次に、各サンプリングポイントにおける機能を説明する。図８に示すように、ワークの監視領域「1」から「7」において、対応する記憶スペースが本体記憶部に設けられている。各サンプリングポイントに対応する区画には、プログラム処理をこの箇所で行なわせる計算式が備わっている箇所や、記憶だけの箇所など様々な要素が組み込まれている。領域「3」と「5」の部分は加工を行なわないのでサンプリングを行なわないが、その間のＡＴＳ（自動工具交換装置）による工具交換等のプログラムを実行する。

各サンプリングポイントでの処理の一例として、図８及び図９に示すように（図８の「４」のＰ449、Ｐ450、Ｐ451、Ｐ452、Ｐ453は、それぞれ図９のポイント449、4450,451,452,453の（Ｃ−１）、（Ｃ−２）、（Ｃ−３）、（Ｃ−４）の処理に対応しており、図９でのその他のポイントでの処理は、「プログラム処理」と記載されている。これは、図１０でも同様である。）、領域「4」において、サンプリングポイント４４９から４５３について（図４の「４」で示すように、これはサンプリングポイント401〜950までのうちの５個のサンプリングポイントである）、記憶と検索と算出のシート（Ｃ−１）、演算シート（Ｃ−２）、実測値入力シート（Ｃ−３）とコマンド用（プログラム実行を監視するための演算結果の転送・通信を行う）シート（Ｃ−４）の処理が行われる。ここでいう「シート」とは、サンプリング箇所毎の処理をいい、その一連の実施を「プログラム処理」という。

図７で示すように各サンプリングポイントの標準偏差値が異なっているため、各サンプリングポイント毎にプログラム処理を設けて、図９の演算シート（Ｃ−２）と記憶シート（Ｃ−１）とコマンド用（プログラム実行は演算結果の転送・通信をおこなう）シート（Ｃ−４）を実施する。
入力シート（Ｃ−３）で、実測したデータを設定されたサンプリングポイント毎にサンプリングして、記憶シート（Ｃ−１）に記憶させ、記憶したサンプリングデータの中から最大値データの検索や平均値や標準偏差値を算出して、演算シート（Ｃ−２）で演算した後、記憶部に保存し、コマンド用シート（Ｃ−４）に記載しているサンプリングポイントで各シート（Ｃ−１）、（Ｃ−２）、（Ｃ−３）を比較演算して、コマンド（プログラム実行は演算結果の転送・通信をおこなう）用シート（Ｃ−４）の値を照合して、異常の有無を判定する。

図９において、サンプリングポイント４４９について、シート（Ｃ−１）で、作業工程の開始から終了まで全サイクル測定して得た全てのサンプリングデータのうち、加工の重要度に応じた部分のみのデータで記憶部に保存されているサンプリングポイント４４９での５００個のうち、最大値を検索する。シート（Ｃ−２）で、その最大値をＹ＝ＡＸ＋Ｂの補正計算式（Ｘ：記憶されている最大値、Ａ，Ｂ：係数）に代入して計算上の最大値を計算するとともに、シート（Ｃ−３）でサンプリングポイント４４９での新たな実測値を入力し、シート（Ｃ−４）で、シート（Ｃ−２）での計算上の最大値から新たな実測値を差し引いて、その値をバイナリ形式で通信規格ＲＳ−232Ｃにより必要な構成部分へ転送する。

以下に連続する４箇所のサンプリングポイントでの処理を記載する。サンプリングポイント４５０については、シート（Ｃ−１）で、作業工程の開始から終了まで全サイクル測定して得た全てのサンプリングデータのうち、加工の重要度に応じた部分のみのデータで記憶部に保存されているサンプリングポイント４５０での５００個の最小値を検索し、シート（Ｃ−２）で、そのうちの最小値をＹ＝ＡＸ＋Ｂの補正計算式（Ｘ：記憶されている最小値、Ａ，Ｂ：係数）で計算上の最小値を計算するとともに、シート（Ｃ−３）でサンプリングポイント４５０での新たな実測値を入力し、シート（Ｃ−４）で、シート（Ｃ−２）とシート（Ｃ−３）との最小値を対比し、その値が（Ｃ−２）での最小値の方が大きい場合は、異常と判断してイーサネット（登録商標）で下限異常と通信する。

サンプリングポイント４５１については、シート（Ｃ−１）で、作業工程の開始から終了まで全サイクル測定して得た全てのサンプリングデータのうち、加工の重要度に応じた部分のみのデータで記憶部に保存されているサンプリングポイント４５１での５００個の平均値を算出し、シート（Ｃ−３）でサンプリングポイント４５１での新たな実測値を入力し、シート（Ｃ−４）で、シート（Ｃ−１）とシート（Ｃ−３）との値を対比し、その値が（Ｃ−２）の値の方が大きい場合は、補正分を通信する。

サンプリングポイント４５２については、シート（Ｃ−１）で、作業工程の開始から終了まで全サイクル測定して得た全てのサンプリングデータのうち、加工の重要度に応じた部分のみのデータで記憶部に保存されているサンプリングポイント４５２での７００個の標準偏差値と平均値を算出し、シート（Ｃ−２）で、算出した標準偏差値をσとして上記平均値と３σとの和により上限値を得る。シート（Ｃ−３）でサンプリングポイント４５２での新たな実測値を入力し、シート（Ｃ−４）で、シート（Ｃ−２）とシート（Ｃ−３）との値を対比し、その値が（Ｃ−３）の値の方が大きい場合は、その差をバイナリ形式でイーサネット（登録商標）により転送する。

サンプリングポイント４５３については、シート（Ｃ−１）で、作業工程の開始から終了まで全サイクル測定して得た全てのサンプリングデータのうち、加工の重要度に応じた部分のみのデータで記憶部に保存されているサンプリングポイント４５３での７００個の標準偏差値と平均値を算出し、シート（Ｃ−２）で、算出した標準偏差値をσとして上記平均値と３σとの差により下限値を得る。シート（Ｃ−３）でサンプリングポイント４５３での新たな実測値を入力し、シート（Ｃ−４）で、シート（Ｃ−２）とシート（Ｃ−３）との値を対比し、その値が（Ｃ−３）の値の方が大きい場合は、その差をバイナリ形式でイーサネット（登録商標）により転送する。

このように、各サンプリングポイントについて、データの記憶部分と演算部分と転送・通信部分が設けられている。図１０に示すように、各サンプリングポイントでは、実測値を記憶させると共に標準偏差値と演算し、その差を異常の有無の判定と共に転送・通信する。従って，各ポイントで異常の監視が行なえるので、サンプル数が少なくて済み、異常の発見も素早く行なえる。

また、監視スクリーンにおいて、数値データを比較するよりも、実測値、上限値および下限値をＲＧＢ処理で色分けをすれば、実測の加工品精度の異常が簡単に分かり、監視作業を軽減する。監視幅についても、１σ波形を青、２σ波形を緑、３σ波形を赤で表示し、実測値の波形をオレンジ色のように配色することにより、色帯が交差したときに、交差の状態によって、１σ、２σ、３σでの異常の段階が判断できる。なお、標準偏差値は、測定する対象が電流、温度、その他何でも相対的な比較となり得るので、監視したい対象物の変化を信号に変換できれば、この監視方法により精度を管理することができる。

次に、異常時発生の判定と処理について説明する。まず、あらかじめ設定した１〜Ｎ数連続して上下限値を越えることを異常発生とする。例えば、連続数Ｎを３とする場合、連続する２ポイントが下限値を下回り、続いて３ポイント目が上限値を上回る数値であったときに異常とする。また、１ポイント目が上限を上回り、次のポイントは上下限値の監視幅に入り、次の２ポイントは下限値を下回ったが、次の５ポイント目は上下限値の監視幅に入った場合は異常としない。

通常モード設定時（常にパソコンまたはサーバーに接続）
異常発生時は異常を知らせる外部出力と、異常発生の連絡コマンドと異常時の１サイクル分の波形データを、イーサネット（登録商標）等の通信手段を用いてパソコンまたはサーバーに送り、直ちに再度監視状態に戻る。異常時の１サイクル分の波形データは、異常時の実測値が各サンプリングポイントで記憶されており、このデータは常に送信されているので、この場合には、異常の判定を行うだけで迅速に報知できる。

ディレイリ設定時（定期的にパソコンまたはサーバーに接続）
異常発生時は異常を知らせる外部出力と、異常発生の連絡コマンドを、イーサネット（登録商標）等の通信手段を用いてパソコンまたはサーバーに送り、直ちに再度監視状態に戻る。この方式でも、各サンプリングポイントでデータを監視しているので、異常の報知を迅速に行なうことができる。

また、異常発生時の１サイクル分の波形データを、あらかじめ設定された波形数Ｍ（内部メモリーの容量で制限）だけ内部メモリーに保存する。波形数Ｍを越えて異常波形データが収集されたときには古い波形データを捨てて、新たなデータを保存していく。これにより常にＭ個の最新異常波形データを保存できる。これはパソコンまたはサーバーに資料として容易に転送できる。

また、本発明は、別の実施形態として、以下のものであってもよい。
（イ）作業工程の開始から終了までの１サイクルの変化量を読み取り可能な信号に変換し、前記信号変化に応じてサンプリング箇所を設定して複数サイクル測定したサンプリングデータを保存し、前記サンプリング箇所ごとに標準偏差値を求め、かつ、プログラム処理し、前記信号の実測値を前記標準偏差値と照合する。この実施形態では、作業工程の開始から終了までの１サイクルを監視する場合、１サイクルのサンプリング箇所ごとに標準偏差値を求め、これから上下限値データを作成し、実測値を上下限値の監視幅で異常の有無を監視するので、作業工程における正確な精度の監視を行うことができる。

（ロ）また、ワークを加工する装置に備えた加工用モータの負荷電流を、加工開始から終了までの１サイクルを単位として監視する方法として、前記ワークの形状による複雑な加工箇所では加工時間軸のサンプリング箇所を細かく取り、かつ、単純な加工箇所では加工時間軸のサンプリング箇所を粗く取るようにし、各サンプリング箇所においてサンプリングデータをＣＰＵ記憶部に個別に記憶すると共に、用途に合わせたプログラムに沿って数値処理加工してもよい。その場合には、監視しやすい正確なデータ波形を作成することができる。

（ハ）また、上記（ロ）において、ワークの形状によらず、加工箇所の前後のサンプリングデータから複雑な加工箇所または単純な加工箇所を判定し、これに基づいて時間軸のサンプリング箇所を決定するようにしてもよい。その場合には、ワークの形状において設計図面がない場合でも、加工箇所の前後のサンプリングデータから複雑な加工箇所または単純な加工箇所を判定して、サンプリングを行なうので、不確定なワークのサンプリングに適している。

（ニ）また、上記（ロ）において、ワークの形状データに基づき、複雑な加工箇所または単純な加工箇所には、それぞれの複雑な加工箇所または単純な加工箇所に応じてサンプリング箇所数を決定してもよい。その場合、ワークの形状データに基づき、それぞれの複雑な加工箇所または単純な加工箇所のサンプリング箇所数を決定するので、正確なデータを得ることができる。

本発明による実施の形態のワークの負荷電流の上下限値波形及び実測値波形のグラフである。 本発明によるサンプリングルデータの個数と加工部分の連続したグラフである。 本発明によるワークのサンプリング箇所を示すグラフである。 本発明の記憶部を説明する図であって、記憶されるサンプリングポイントと、サイクル毎の測定データとの対応関係を示す図である。 本発明によるサンプリングの設定サイクル動作のフローチャートである。 本発明の監視方法に使用される本体のブロック図である。 本発明において、平均値、最大値および最小値、標準偏差による上下限値との関係を、波形とヒストグラムで示した図である。 図１において、サンプリング箇所と記憶部箇所との対応を示す図である。 図１において、サンプリング箇所の一部内容を示す記憶部の構成図である。 図１において、各サンプリング箇所でのプログラム処理を行ない監視することを示す模式図である。 従来のワークの作業工程を示す説明図である。 従来のワークの、最大値波形及び最小値波形による監視方法を説明する模式図である。

符号の説明

「１」〜「７」 監視領域

Claims (3)

1. 稼動から待機までに複数の異なる加工を行うサイクル運転加工機の加工用モータの負荷電流を検出することにより、加工工程の異常の有無を監視する加工工程の監視方法において、
   a) 稼動から待機までのサイクル運転を行う加工機による、複数の加工を含む作業工程において、ワーク加工用モータの負荷電流の、加工開始から終了までの１サイクルにおける所定数のサンプルポイントについての、加工用モータの負荷電流の変化量を、加工毎に読み取り可能な信号に変換するステップを複数サイクル繰り返すステップ、
   b）入力部からの前記信号の変化に応じてサンプリング箇所を記憶部に設定するステップ、
   c）前記b）のステップ後、作業工程の開始から終了までを複数サイクル測定して得た全てのサンプリングデータのうち、複数サイクル稼動させたときの、ワークの各箇所に対する前記負荷電流の複数の実測値を、同一サンプリング箇所ごとに集合させた値の平均値を記憶部に保存するステップ、
   d）次に前記c）のサンプリング箇所ごとに集合させた値の標準偏差値をＣＰＵにより求めて記憶部に保存するステップ、
   e）前記ＣＰＵにおいて、前記信号の値を、前記平均値または標準偏差値を使用して比較して、異常の有無を判定し、外部接続機器により異常発生を知らせるステップとからなることを特徴とするサイクル運転加工機の加工工程の監視方法。
2. 稼動から待機までに複数の異なる加工を行うサイクル運転加工機の加工用モータの負荷電流を検出することにより、加工工程の異常の有無を監視する加工工程の監視方法において、
   a) 稼動から待機までのサイクル運転を行う加工機による、複数の加工を含む作業工程において、ワーク加工用モータの負荷電流の、加工開始から終了までの１サイクルにおける所定数のサンプルポイントについての、加工用モータの負荷電流の変化量を、加工毎に読み取り可能な信号に変換するステップを複数サイクル繰り返すステップ、
   b）入力部からの前記信号の変化に応じてサンプリング箇所を記憶部に設定するステップ、
   c）前記b）のステップ後、作業工程の開始から終了までを複数サイクル測定して得た全てのサンプリングデータのうち、複数サイクル稼動させたときの、ワークの各箇所に対する前記負荷電流の複数の実測値を、同一サンプリング箇所ごとに集合させた値の平均値を記憶部に保存するステップ、
   d）次に前記c）のサンプリング箇所ごとに集合させた値の標準偏差値をＣＰＵにより求めて記憶部に保存するステップ、
   e）前記ＣＰＵにおいて、前記標準偏差値に係数を乗じて上限値及び下限値を設定し、ワークの実測値を前記上限値及び下限値の実測許容幅に対応させるステップ、
   f）前記信号の値を、前記ＣＰＵにより、前記平均値または標準偏差値を使用して比較し、異常の有無を判定し、外部接続機器により異常発生を知らせるステップとからなることを特徴とするサイクル運転加工機の加工工程の監視方法。
3. 稼動から待機までに複数の異なる加工を行うサイクル運転加工機の加工用モータの負荷電流を検出することにより、加工工程の異常の有無を監視する加工工程の監視方法において、
   a) 稼動から待機までのサイクル運転を行う加工機による、複数の加工を含む作業工程の開始から終了までの１サイクルにおける所定数のサンプリングポイントについての、加工用モータの負荷電流の変化量を、加工毎に読み取り可能な信号に変換するステップを複数サイクル繰り返すステップ、
   b）前記信号の変化に応じて設定される加工時間軸のサンプリング箇所を、前記ワークの形状による複雑な加工箇所では細かく取り、かつ、単純な加工箇所では粗く取るようにし、各サンプリング箇所においてサンプリングデータをＣＰＵ記憶部に記憶するステップ、
   c）前記b）のステップ後、作業工程の開始から終了までを複数サイクル測定して得た全てのサンプリングデータのうち、複雑な加工箇所のみのサンプリングデータを記憶部に保存するステップ、
   ｄ）前記ｃ）のステップで得られた当該サンプリング箇所の保存されているデータにより、サンプリング箇所毎に最大値、最小値、平均値および標準偏差値を求め、演算処理を行った値を記憶部に保存するステップ、
   e）前記演算処理を行った値を使用して照合し、異常の有無を判定し、外部接続機器により異常発生を知らせるステップとからなることを特徴とするサイクル運転加工機の加工工程の監視方法。
   Ｇ05Ｂい

Images