JP2020061109A - Method for integrally monitoring quality and facility in production line - Google Patents

Method for integrally monitoring quality and facility in production line Download PDF

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Abstract

To provide an integral monitoring function capable of tracing a temporal state change of a machine tool and a metal mold, detecting even slight deterioration in an operation state of the machine tool that affects quality deterioration of a product to be produced, and stably maintaining the quality of the product to be produced in a favorable state.SOLUTION: Upon determination of a failure in a primary determination step, from among observation variable groups, a factor variable group with a large degree of involvement in feature amounts for time of detecting the failure and a most recent time zone is extracted, a factor variable group with a large degree of involvement in a feature amount of a failure state in a proceeding time zone where a failure detection time zone is defined as a start point is extracted, in a total of three time zone groups for the time of failure detection and the most recent time, the factor variable group is classified into a plurality of categories based on the magnitude relation of the degree of involvement of the observation variable with respect to the feature amount of each time zone, and a cause and effect model is formed where the category is defined as a cause group and the observation variable group as a factor candidate is defined as a result group to thereby perform fairness diagnosis of a target process and product quality evaluation and specify a cause of the failure.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、生産ラインにおける品質と設備の統合的監視方法に関する。    The present invention relates to a method for integrated quality and equipment monitoring in a production line.

工作機械を用いて機械部品や製品を製作・加工する生産ラインにおいて、工作機械の稼働状態の変化に関連するデータや情報を取得して、生産対象物の品質を評価するとともに工作機械の健全性を診断し、異常兆候が検出されれば、当該原因を探索して、適切な時期に当該工作機械の調整・補修・改良を行い、さらに必要に応じて設計変更や運用改善を図っている。上記の生産対象物の品質検査においては、各検査項目に応じたデータの採取や計測などを行い、当該入手したデータや情報を、必要に応じて加工・変換し、予め設定した目標値との比較によって良否判定を行っている。一方、工作機械の健全性診断においては当該機器の稼働状態に関連するデータを採取し、必要に応じて加工・変換し、予め設定した閾値との比較によって異常判定を行っている。品質の不良や工作機械の異常が検出された場合には、劣化要因ノウハウ集あるいはトラブルシューティング集などとの照合、もしくは当該専門家の有するノウハウや経験知に基づいて原因の推定を行っている。
しかし、品質の良否を判定するために予め設定する目標値の精度上の課題や、当該検査の目的に必ずしも適合したデータが採取できるとは限らないなど、現状の品質検査では突然に不良品を検出したり、微妙な不良品を見逃すなど不良検出の性能上の課題があった。また、工作機械の健全性診断においても当該加工過程におけるデータの時間的変動が大きいこと、加工条件の変更など多種多様な外乱が混在することから、所定の閾値との比較による警報発令の時点では異常種別によっては故障発生のリスクが大きく、あるいは正常状態を異常と誤判定してしまうという異常検出の感度や信頼性に課題があった。さらに、当該生産対象物の品質不良が生じていない段階であっても、工作機械等の設備側の微小な劣化状態が当該品質の低下を招いていることを検知できないために、安定した品質管理が困難であるという課題があった。
In a production line that manufactures and processes machine parts and products using machine tools, data and information related to changes in the operating status of machine tools are acquired to evaluate the quality of production objects and the soundness of machine tools. If a sign of abnormality is detected, the cause is searched for, the machine tool is adjusted / repaired / improved at an appropriate time, and further, the design is changed or the operation is improved if necessary. In the quality inspection of the above production object, data is collected and measured according to each inspection item, the acquired data and information are processed and converted as necessary, and the target value set in advance is set. The quality is judged by comparison. On the other hand, in the soundness diagnosis of a machine tool, data related to the operating state of the device is collected, processed / converted as needed, and compared with a preset threshold value to determine an abnormality. When a defect in quality or an abnormality in a machine tool is detected, the cause is estimated based on the know-how of a deterioration factor or a collection of troubleshooting, or based on the know-how and experience of the expert.
However, in the current quality inspection, suddenly defective products are detected, such as the problem of the accuracy of the target value set in advance to judge the quality of the quality, and it is not always possible to collect data that fits the purpose of the inspection. There was a problem in the performance of defect detection, such as detection and missed subtle defective products. Also, in the soundness diagnosis of machine tools, there is a large temporal variation of data in the machining process, and various disturbances such as changes in machining conditions are mixed.Therefore, at the time of issuing an alarm by comparison with a predetermined threshold value. Depending on the type of abnormality, there is a problem in the sensitivity and reliability of abnormality detection, in which the risk of failure occurrence is high or the normal state is erroneously determined to be abnormal. Further, even when the quality of the production target is not inferior, it is not possible to detect that the minute deterioration state of the equipment such as machine tools causes the deterioration of the quality. There was a problem that it was difficult.

特許第5753301号 山本隆義は“プラント装置の統括的診断方法、及び、プラント装置の統括的診断装置”を提案している。本従来技術では観測データ間の相関関係に基づき主成分分析法を応用して、正常時データの特徴量と当該観測データの特徴量との乖離度を、異常兆候有無の判定指標とする検知方法を行って、当該乖離度が判定閾値を超えた場合には“異常兆候あり”と判定するとともに、異常兆候に関連する観測変数群の候補を挙げるとしている。しかしながら、観測データが比較的緩慢な変化である場合には異常兆候の早期検出には有効であるが、本発明の対象とする生産ラインでの観測データは時間変化が急峻な場合が多く、さらに様々な外乱下では異常検出の性能に課題があった。また、観測変数群の中から要因候補となる変数群を挙げ、異常検知時以降の数週間〜数か月間の傾向監視の間に当該要因候補となる変数間の因果関係を探索するとしているが、生産ラインの不良検知においては、上記の傾向監視を継続する時間は許されず、不良検知時において当該不良判定を確定し、因果モデルの構築を行い、速やかに当該原因を推定することは困難であるという課題があった。 Patent No. 5753301 Takayoshi Yamamoto has proposed "a comprehensive diagnostic method for plant equipment and a comprehensive diagnostic equipment for plant equipment". In this conventional technology, a principal component analysis method is applied based on the correlation between observation data, and a detection method in which the degree of divergence between the feature amount of normal data and the feature amount of the observed data is used as a determination index for the presence or absence of an abnormal sign Then, when the deviation degree exceeds the determination threshold value, it is determined that “there is an abnormal sign”, and the observation variable group candidates related to the abnormal sign are listed. However, when the observed data is a relatively slow change, it is effective for early detection of abnormal signs, but the observed data on the production line targeted by the present invention often has a sharp temporal change, and There was a problem in the performance of anomaly detection under various disturbances. In addition, it is stated that among the observed variable groups, the variable groups that are candidate factors are listed, and the causal relationships between the variables that are candidate factors are searched during trend monitoring for several weeks to several months after the abnormality is detected. In the defect detection of the production line, the time to continue the above trend monitoring is not allowed, and it is difficult to confirm the defect determination when the defect is detected, build a causal model, and quickly estimate the cause. There was a problem of being there.

特開2001−113399号 トヨタ自動車株式会社と株式会社協豊製作所の提案は以下の通りである。
本従来技術に係るプレス機械の診断方法は、プレス機械の機枠に加わる荷重を測定し、測定した荷重に基づいてプレス機械の診断を行うもので、荷重の立ち上がり時間に基づいてプレス機械の総合ガタを診断することに特化したものであり、金型の状態変化や被加工材の性質などを総合的に勘案し品質を評価するという観点に欠けており、生産対象物の品質低下の予兆を把握できないという課題があった。
JP 2001-113399 A The proposals of Toyota Motor Corporation and Kyoho Manufacturing Co., Ltd. are as follows.
The method of diagnosing a press machine according to the related art is to measure the load applied to the machine frame of the press machine and diagnose the press machine based on the measured load. It is specialized in diagnosing backlash, and lacks the viewpoint of evaluating quality by comprehensively taking into account changes in the state of the mold and the properties of the work material, and is a sign of deterioration in the quality of the production target. There was a problem that I could not grasp.

特開2005−074545 オークマ株式会社は、AEセンサでセンシングを行ない、主軸の異常や劣化状態を正確に検知して、主軸のダメージを判断し、アラームを表示させることを提案している。主軸回転指令と送り軸駆動指令を受けて、AEセンサを用いて振動データを計測し、そのデータが主軸回転情報から求められたしきい値を超えた数をレベルカウント回路でカウントし、そのカウント数とアラームレベルを比較し主軸の状態を判断し、必要ならばアラーム表示器アラームを表示させるというものである。この際、計測されたAE振動波形の事象率をカウントし、軸受の異常を判断する際、計測された事象率とそれ以前に計測された任意の回数分の事象率とを合わせた平均事象率を計算し、1回の事象率と平均事象率の値をあらかじめ設定してある軸受異常事象率レベルと比較することで、主軸の状態を判断することとした工夫はあるものの、主軸の異常監視に着目しているのみであり、加工過程が工作機械・金型・被加工体の3体に関連していることへの配慮がなされておらず、金型の状態変化や被加工材の性質などを総合的に勘案し品質を評価するという観点に欠けており、生産対象物の品質低下の予兆を把握できないという課題があった。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-0744545 Okuma Co., Ltd. proposes to perform sensing with an AE sensor, accurately detect abnormality or deterioration of the spindle, judge damage to the spindle, and display an alarm. In response to the spindle rotation command and feed axis drive command, the vibration data is measured using the AE sensor, and the number of times the data exceeds the threshold value obtained from the spindle rotation information is counted by the level count circuit, and the count The number is compared with the alarm level to determine the state of the spindle, and an alarm indicator is displayed if necessary. At this time, the event rate of the measured AE vibration waveform is counted, and when determining the abnormality of the bearing, the average event rate that is the sum of the measured event rate and the event rate for any number of times previously measured. Although there is a device to judge the state of the spindle by comparing the one-time event rate and the average event rate with a preset bearing abnormality event rate level, there is a device to monitor the spindle for abnormalities. However, no consideration is given to the fact that the machining process is related to the machine tool, the die, and the work piece, and the state change of the die and the property of the work material. However, there is a lack of a viewpoint of evaluating quality by comprehensively considering the above, and there is a problem that it is impossible to grasp a sign of quality deterioration of a production target.

特開2007−237667 株式会社菊池製作所は、金型成形品の品質を高精度に検査する手段を提案している。このシステムは、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向CCDカメラユニットX、Y、Z、レーザ測長器ユニット、各種温度センサ、判別手段を備え、成形品の3次元方向の画像データ及び3次元形状の計測データと、当該成形品の良品の3次元方向の基準画像データ及び3次元形状の基準計測データとの比較、照合により、成形品の良否を多眼的に判別し、併せてプレス機械の温度データにより、金型を含む発熱部各部の温度の適否を判別して、全数の成形品の品質を多元的に評価判定するとしている。生産対象物を直接的に画像・レーザによって計測し、基準データとの比較による良否判別と温度データの適否を判別して成形品の品質評価を行ってはいるが、金型・被加工体間の経時的な関連性(各部の摩耗進行、パンチとダイとのクリアランスが変化など)やプレス機械の経年変化(例えば、スライド位置のズレ量の変化など)への配慮に欠けており、当該課題を解決できていない。 Japanese Patent Laid-Open No. 2007-237667 Kikuchi Seisakusho Co., Ltd. has proposed a method for inspecting the quality of a die-molded product with high accuracy. This system is provided with CCD camera units X, Y and Z in the X-axis direction, Y-axis direction and Z-axis direction, a laser length measuring unit, various temperature sensors, and a discriminating means. By comparing and collating the measurement data of the three-dimensional shape with the reference image data of the non-defective product of the molded product in the three-dimensional direction and the reference measurement data of the three-dimensional shape, the quality of the molded product is discriminated from multiple eyes, and the press is also performed. According to the temperature data of the machine, the suitability of the temperature of each part of the heat generating part including the mold is determined, and the quality of all the molded products is evaluated in a multidimensional manner. Although the quality of the molded product is evaluated by directly measuring the object to be produced with an image / laser and judging whether the temperature data is good or bad by comparing it with the reference data, the quality between the mold and the work piece is evaluated. The lack of consideration for the relationship over time (e.g. wear progress of each part, change in the clearance between the punch and die) and aging of the press machine (for example, change in the amount of slide position deviation). Is not solved.

特開2017−170578 長崎県は、工具認識機能を有した工作機械監視予測制御装置を提案している。工作機械システムにおいて、主軸の状態を測定する測定部にて測定した電流データと振動データを用いて、工具ごとの標準値の電流データと振動データと比較解析することによって、工作機械システムの動作を監視する。
そして、特定した工具に関連付けて測定した電流データもしくは振動データの時系列を、過去からの保存した時系列とを比較解析することにより、工作機械システムの異常発生を予測する。としているが、電流および振動データの標準値との比較では、通常の加工中において、それぞれの実データは時間とともに大きく変動して良好範囲が広いために、擬陽性(正常を異常と誤判定すること)を少なくしようとすれば微小な異常の検出精度は悪くなり実用的ではない。さらにこれらの時系列データを比較するといった予測についても基本的に電流および振動の強さに基づいた時系列での比較方式であるので、同じくその予測精度は実用ではないことは明らかである。要するに、工作機械のように当該作動が非常に不規則で非定常である場合には標準値との比較に判断基準をおく手法では監視や予測機能は実用には供さないといった課題があった。
JP, 2017-170578, A Nagasaki Prefecture has proposed a machine tool monitoring and predictive control device having a tool recognition function. In the machine tool system, the current data and vibration data measured by the measuring unit that measures the state of the spindle are used to compare and analyze the standard current data and vibration data for each tool, thereby operating the machine tool system. To monitor.
Then, the time series of the current data or the vibration data measured in association with the specified tool is compared and analyzed with the saved time series from the past to predict the occurrence of an abnormality in the machine tool system. However, in comparison with the standard values of current and vibration data, during normal machining, each actual data fluctuates greatly with time and the good range is wide, so false positive (normal is erroneously judged as abnormal. However, the accuracy of detection of minute abnormalities becomes poor and it is not practical. Further, it is obvious that the prediction accuracy is not practical because the prediction method of comparing these time series data is basically a time series comparison method based on the strength of current and vibration. In short, when the operation is very irregular and unsteady like a machine tool, there is a problem that the monitoring and prediction functions cannot be put to practical use with the method of using the judgment standard in comparison with the standard value. .

生産対象物の品質低下に影響を及ぼすような工作機械・金型・被加工材の微小異常を検出して、加工不良の発生兆候を予知するとともに、工作機械自体の異常兆候をも早期に検知し、さらに、不良もしくは異常を検出した時点において、当該不良もしくは異常の要因を推定する統合的監視を実現することは困難であった。
なぜなら、多種多様な工作機械の機構には多くの劣化モードが存在し、しかも生産対象物の品質低下に影響を及ぼす加工時の状態は、工作機械、金型、被加工材の3つの相互作用により変化し、また加工条件の変更や工作機械の各部の摩耗などの経時的な変化も起こり得るために、得られる観測データ群には原因になる変数群と、結果もしくはそれに近い変数群、さらに当該観測データに潜在している要因となる変数群が入り混じって、時間とともに変化しているからである。
しかも、当該観測データには、対象とする工作機械の種類や加工条件によって緩慢な時間変化から急峻な時間変化までが混在しているからである。
Detects minute abnormalities in machine tools, molds, and work materials that affect the quality deterioration of production objects, predicts the occurrence of machining defects, and also detects early signs of abnormalities in the machine tool itself. Furthermore, it is difficult to realize integrated monitoring that estimates the cause of the defect or abnormality when the defect or abnormality is detected.
This is because there are many deterioration modes in various machine tool mechanisms, and the three states of machine tool, die, and work material are the interactions during machining that affect the quality deterioration of the object to be produced. It is also possible to change the machining conditions and change over time such as wear of each part of the machine tool. This is because the variables that are latent factors in the observed data are mixed and change with time.
In addition, the observation data contains a mixture of a slow time change and a steep time change depending on the type of the target machine tool and the processing conditions.

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、工作機械・金型の経時的な状態変化を追跡して異常兆候を検知するのみならず、当該生産対象物の品質の低下に影響を及ぼすような工作機械の稼働状態の微小な劣化をも検出して、生産対象物の品質を良好状態に安定的に維持することができる統合的な監視機能を提供することにある。  The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is not only to detect a symptom of abnormality by tracking a change in state of a machine tool / die over time, but also to produce the object. Provides a comprehensive monitoring function that can detect even a slight deterioration of the operating condition of the machine tool that affects the deterioration of the quality of the product and stably maintain the quality of the production target in a good condition. Especially.

つまり、下記を特徴とする手法である。
・工作機械・金型・被加工材の状態変化が相互に関連し合いながら進行する加工過程において、微小な異常を検知し、生産対象物の品質の低下を回避する。
・1次判定の結果が「不良」となった時点において、要因候補となり得る観測変数が存在しない場合には当該1次判定結果を保留と判断して継続監視とし、上記要因候補となる観測変数が存在する場合には当該「不良」判定を確定することにより判定結果の信頼性を確保する。
・上記不良判定が確定した時点および当該時点より先行する時間帯での要因候補となる観測変数群を抽出して結果群とし、当該観測変数群を3個のカテゴリーに分類し、各々のカテゴリーを潜在変数とすることにより的確な因果モデルに絞り込むので、効率的な因果分析ができ、当該不良判定以降の傾向監視を行わなくても原因群の推定が可能である。
That is, the method is characterized by the following.
-Detects minute abnormalities in the machining process in which changes in the state of machine tools, dies, and workpieces are interrelated and prevents deterioration of the quality of the object to be produced.
-When there is no observation variable that can be a factor candidate at the time when the result of the primary determination is "poor", the primary determination result is judged to be suspended and continuously monitored, and the observation variable that becomes the above factor candidate. If there is, the reliability of the judgment result is secured by confirming the “defective” judgment.
・ The observation variable group that becomes the factor candidates at the time when the above-mentioned defect determination is confirmed and in the time zone preceding that time is extracted as a result group, and the observation variable group is classified into three categories, and each category is Since it is narrowed down to an accurate causal model by using the latent variable, an efficient causal analysis can be performed, and the cause group can be estimated without performing the trend monitoring after the defect determination.

主たる本発明は、製品の生産ラインの対象工程の健全性を診断し、かつ当該製品の品質を評価して上記健全性診断の結果もしくは上記製品品質が不良の場合に、当該不良の原因を特定するために、超音波・振動・電流・寸法・表面粗さ等の観測変数群の時系列データに基づき、当該対象工程および製品の過程品質を評価・追跡し、当該不良の原因を特定する監視方法において、
対象工程もしくは品質の良否の判定を行う1次判定ステップと、当該1次判定ステップにて不良と判定された場合には、前記観測変数群の中から、当該不良検知時と直近の時間帯における特徴量との関与度が大きい要因変数群を抽出する直近要因候補抽出ステップと、当該直近要因候補抽出ステップでの要因候補の抽出可否もしくは関与度値の大小関係に基づき、前記1次判定ステップでの判定結果を真の不良であると確定するか、もしくは当該判定結果を外乱等によるもので良好であるとするか、もしくは当該判定結果を保留とするのかを決定する判定確定ステップと、当該判定確定ステップにて確定した不良の検知時間帯を起点として、先行時間帯において当該不良状態の特徴量との関与度が大きい要因変数群を抽出する先行要因候補抽出ステップと、不良検知時と直近時の合計3個の時間帯群において、当該各時間帯の特徴量に対する観測変数の関与度の大小関係に基づき、前記要因変数群を複数のカテゴリに分類する観測変数群分類ステップと、当該観測変数群分類ステップにて分類した複数のカテゴリを原因群とし、前記の要因候補である観測変数群を結果群として因果モデルを構築する因果モデル構築ステップとからなることを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法である。
The main invention is to diagnose the soundness of a target process of a product production line, and evaluate the quality of the product to identify the cause of the defect when the soundness diagnosis result or the product quality is defective. In order to do so, based on time series data of observation variables such as ultrasonic waves, vibration, current, size, surface roughness, etc., the process quality of the target process and the product is evaluated and tracked, and the cause of the defect is monitored. In the method
In the primary determination step of determining the quality of the target process or quality, and in the case of being determined to be defective in the primary determination step, in the observation variable group, in the time zone immediately before the defect detection time. Based on the most recent factor candidate extraction step of extracting a factor variable group having a large degree of involvement with the feature amount, and whether or not the factor candidate can be extracted in the most recent factor candidate extraction step or the magnitude relationship of the degree of involvement values, A determination determination step for determining whether the determination result of is determined to be a true defect, the determination result is determined to be good due to a disturbance or the like, or the determination result is to be suspended; Starting from the defect detection time zone confirmed in the confirmation step, the leading factor candidate extraction for extracting the factor variable group having a high degree of involvement with the feature amount of the defective state in the preceding time zone Observation that classifies the factor variable group into a plurality of categories based on the magnitude relationship between the step and the degree of involvement of the observation variable with respect to the feature amount of each time zone in a total of three time zone groups at the time of defect detection and the latest time A variable group classification step, and a causal model construction step of constructing a causal model using the plurality of categories classified in the observation variable group classification step as a cause group and the observation variable group that is a factor candidate as the result group. Is a monitoring method for performing the soundness diagnosis of the target process and the evaluation of the product quality to identify the cause of the defect.

上述したように本発明の生産ラインにおける品質と設備の統合的監視方法は、加工条件の変更など多種多様な外乱が混在していても、また工作機械等の設備側の微小な劣化状態が当該品質の低下を招いていることを検知できるので安定した品質管理を提供できる。  As described above, the integrated monitoring method of quality and equipment in the production line of the present invention is such that even if a wide variety of disturbances such as a change in processing conditions are mixed, a minute deterioration state on the equipment side such as a machine tool is concerned. Since it can be detected that the quality is deteriorated, stable quality control can be provided.

本発明による生産ラインの加工工程の健全性診断および不良原因の特定方法に関する全体フローチャートOverall flowchart relating to a method for diagnosing the integrity of a manufacturing process of a production line and identifying the cause of a defect according to the present invention 本発明による統合監視の開始から1次不良検知までの経緯Process from the start of integrated monitoring according to the present invention to the detection of the primary defect 本発明によるD方式における特徴量と乖離度の考え方Concept of feature amount and deviation degree in D method according to the present invention 本発明によるS方式における特徴量と乖離度の考え方Concept of feature amount and deviation degree in S method according to the present invention 本発明による先行時間帯での要因変数群を抽出する際の時間軸Time axis when extracting the factor variable group in the preceding time zone according to the present invention 本発明による因果モデルの構築例Example of constructing a causal model according to the present invention 実施例のプレス機械による板金加工の機構の概要Outline of the mechanism of sheet metal processing by the press machine of the embodiment 実施例のプレス機械のクランク機構の説明Description of the crank mechanism of the press machine of the embodiment 実施例のプレス機械のスライド機構の説明Description of the slide mechanism of the press machine of the embodiment 実施例のダイに取付けるセンサーの説明Description of the sensor attached to the die of the example 実施例のせん断加工における金型上型パンチと下型ダイの関係Relationship between upper die punch and lower die in the shearing process of the embodiment 実施例のプレス機械のせん断加工による切り口の説明Explanation of cut end by shearing of press machine of example 実施例の金型上型パンチと下型ダイのクリアランスとコストの関係Relationship between cost and clearance between upper die and lower die in the example 実施例のプレス機械によるせん断加工における因果関係Causal relationship in shearing by the press machine of the example 実施例のプレス機械によるせん断加工における加工工程の時間的構成Temporal composition of processing steps in shearing by the press machine of the example 実施例のプレス機械のクランク軸受での振動データVibration data on crank bearings of the press machine of the example 実施例のプレス機械のせん断加工時のダイ部におけるAEデータAE data in the die part during shearing of the press machine of the example 実施例のプレス機械のモータ電流データMotor current data of the press machine of the example 実施例のせん断加工時のダイ部1での温度データTemperature data at the die part 1 during shearing of the example 実施例のせん断加工時のダイ部2での温度データTemperature data in the die part 2 during shearing of the example 実施例のせん断加工の統合監視における良否判定結果Results of quality judgment in the integrated monitoring of shearing in the example 実施例のせん断加工の統合監視における不良時の因果モデルCausal model at the time of failure in integrated monitoring of shearing in the example 実施例のせん断加工の統合監視における不良時の因果モデルと因果関係との関係性Relationship between causal model and causal relationship at the time of failure in integrated monitoring of shearing in the example

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも次のことが明らかにされる。  At least the following matters will be made clear by the description in the present specification and the accompanying drawings.

製品の生産ラインの対象工程の健全性を診断し、かつ当該製品の品質を評価して上記健全性診断の結果もしくは上記製品品質が不良の場合に、当該不良の原因を特定するために、超音波・振動・電流・寸法・表面粗さ等の観測変数群の時系列データに基づき、当該対象工程および製品の過程品質を評価・追跡し、当該不良の原因を特定する監視方法において、
対象工程もしくは品質の良否の判定を行う1次判定ステップと、当該1次判定ステップにて不良と判定された場合には、前記観測変数群の中から、当該不良検知時と直近の時間帯における特徴量との関与度が大きい要因変数群を抽出する直近要因候補抽出ステップと、当該直近要因候補抽出ステップでの要因候補の抽出可否もしくは関与度値の大小関係に基づき、前記1次判定ステップでの判定結果を真の不良であると確定するか、もしくは当該判定結果を外乱等によるもので良好であるとするか、もしくは当該判定結果を保留とするのかを決定する判定確定ステップと、当該判定確定ステップにて確定した不良の検知時間帯を起点として、先行時間帯において当該不良状態の特徴量との関与度が大きい要因変数群を抽出する先行要因候補抽出ステップと、不良検知時と直近時の合計3個の時間帯群において、当該各時間帯の特徴量に対する観測変数の関与度の大小関係に基づき、前記要因変数群を複数のカテゴリに分類する観測変数群分類ステップと、当該観測変数群分類ステップにて分類した複数のカテゴリを原因群とし、前記の要因候補である観測変数群を結果群として因果モデルを構築する因果モデル構築ステップとからなることを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法である。
To diagnose the soundness of the target process of the production line of the product, and evaluate the quality of the product, if the result of the soundness diagnosis or the product quality is defective, to identify the cause of the defect, Based on time series data of observation variables such as sound waves, vibrations, currents, dimensions, surface roughness, etc., in a monitoring method that evaluates and tracks the process quality of the target process and product and identifies the cause of the defect,
In the primary determination step of determining the quality of the target process or quality, and in the case of being determined to be defective in the primary determination step, in the observation variable group, in the time zone immediately before the defect detection time. Based on the most recent factor candidate extraction step of extracting a factor variable group having a large degree of involvement with the feature amount, and whether or not the factor candidate can be extracted in the most recent factor candidate extraction step or the magnitude relationship of the degree of involvement values, A determination determination step for determining whether the determination result of is determined to be a true defect, the determination result is determined to be good due to a disturbance or the like, or the determination result is to be suspended; Starting from the defect detection time zone confirmed in the confirmation step, the leading factor candidate extraction for extracting the factor variable group having a high degree of involvement with the feature amount of the defective state in the preceding time zone Observation that classifies the factor variable group into a plurality of categories based on the magnitude relationship between the step and the degree of involvement of the observation variable with respect to the feature amount of each time zone in a total of three time zone groups at the time of defect detection and the latest time A variable group classification step, and a causal model construction step of constructing a causal model using the plurality of categories classified in the observation variable group classification step as a cause group and the observation variable group that is a factor candidate as the result group. Is a monitoring method for performing the soundness diagnosis of the target process and the evaluation of the product quality to identify the cause of the defect.

かかる生産ラインの対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法では、工作機械・金型・被加工材の3者の相互作用を考慮した状態診断が可能なので、加工設備側の劣化兆候が当該生産対象物の品質に与える影響を把握でき、工作機械側の健全性を確保できるのみならず安定した加工品質を維持でき、さらに不良発生時点までの加工時間において要因候補となる観測変数群を抽出し、その背景となる潜在変数を推定するので当該不良発生後の傾向監視を行わなくても当該不良の原因を特定できる。    With the monitoring method that diagnoses the soundness of the target process of the production line and evaluates the product quality and identifies the cause of defects, it is possible to diagnose the condition considering the interaction among the machine tool, the mold, and the work material. Therefore, it is possible to understand the effect of deterioration signs on the processing equipment side on the quality of the production target object, not only to ensure the soundness of the machine tool side but also to maintain stable processing quality, and the processing time up to the point of failure occurrence. In, the observation variable group that is a factor candidate is extracted, and the latent variable that is the background is estimated, so that the cause of the defect can be specified without performing the trend monitoring after the defect occurs.

また、前記の1次判定ステップにおいて、3個の時間帯群での時系列データに潜む特徴量の乖離度を用いて良否を判定する方式として、初期時間帯データを基準データとして固定し、1次判定時間帯と直近時間帯とを対象データとして特徴抽出を行う初期基準方式と、順次隣接した3個の連続時間帯群データ間において特徴抽出を行う隣接比較方式とを有することを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法である。
かかる場合には、初期基準方式では、初期時間帯と離れた2個の時間帯に対するデータ内およびデータ間の相互作用を考慮し、隣接比較方式では3個の連続した時間帯に対するデータ内およびデータ間の相互作用を考慮した特徴抽出を行うので、劣化事象がゆっくりと進展する場合や、劣化事象が急峻に進展する場合にも微小な劣化兆候を、しかも様々な外乱下において検出できるので、工作機械や金型の微小な劣化兆候の発生により影響を受ける対象生産物の品質低下を回避するための情報を得ることができる。
Further, in the above-described primary determination step, as a method of determining pass / fail by using the deviation degree of the characteristic amount hidden in the time series data in the three time zone groups, the initial time zone data is fixed as reference data, and 1 The present invention is characterized by having an initial reference method for performing feature extraction using the next determination time zone and the latest time zone as target data, and an adjacency comparison method for performing feature extraction between three consecutive time zone group data that are sequentially adjacent. It is a monitoring method that performs soundness diagnosis of the target process and evaluation of product quality, and identifies the cause of defects.
In such a case, the initial reference method considers the interaction within and between data for two time zones apart from the initial time zone, and the adjacency comparison method considers the data within and for three consecutive time zones. Since feature extraction is performed in consideration of the interaction between them, even when a deterioration event progresses slowly or when a deterioration event progresses rapidly, minute deterioration signs can be detected under various disturbances. It is possible to obtain information for avoiding the quality deterioration of the target product affected by the occurrence of minute deterioration signs of the machine and the mold.

また、前記に記載の、隣接比較方式において、1次判定時間帯と直近の時間帯2個の合計3個の時間帯群での時系列データに対して、前側の2個の時間帯データに潜む前側特徴量と、後側の2個の時間帯データに潜む後側特徴量との乖離度を、良否判定の指標とすることを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法である。
かかる場合には、3個の時間帯データ群の、前側2個の時間帯での各データ内及びデータ間での特徴量と、後側2個の時間帯での各データ内及びデータ間での特徴量との乖離度を判定指標とするので、様々な外乱下において対象とする工作機械・金型・被加工材の加工中における劣化兆候が急峻であっても微小な劣化を検知することが可能となる。
In addition, in the adjacent comparison method described above, the time series data in a total of three time zone groups, that is, the primary determination time zone and the two most recent time zones, are converted into two front time zone data. The soundness of the target process and the evaluation of product quality are characterized by using the degree of deviation between the hidden front side feature amount and the back side feature amount hidden in the two time zone data on the rear side as an index for quality judgment. This is a monitoring method for identifying the cause of failure.
In such a case, the feature amount in each data in the two front time zones and the data amount in each data in the two rear time zones of the three time zone data groups The degree of divergence from the feature amount is used as a judgment index, so even if the signs of deterioration during processing of the target machine tool, mold, and work material under various external disturbances are sharp, minute deterioration can be detected. Is possible.

また、前記に記載の、初期基準方式において、初期時間帯と1次判定直近の時間帯の2個の時間帯データに潜む前側特徴量と、当該初期時間帯と1次判定の時間帯の2個の時間帯データに潜む後側特徴量との乖離度を、良否判定の指標とすることを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法である。
かかる場合には、初期時間帯データを基準に固定して、当該基準データ内と加工工程の進捗によって離れてゆく2個の時間帯データ内、および当該基準データと2個の時間帯データ間での特徴抽出により求めた特徴量の乖離度を判定指標とするので、様々な外乱下において対象とする工作機械・金型・被加工材の加工中における劣化兆候が漸進的であっても微小な劣化を検知することが可能となる
Further, in the above-described initial reference method, the front side feature quantity hidden in the two time zone data of the initial time zone and the time zone closest to the primary determination, and the initial time zone and the time zone of the primary determination are 2 A monitoring method for diagnosing the soundness of the target process and evaluating the product quality, and identifying the cause of the defect, which is characterized by using the degree of deviation from the backside feature amount hidden in the individual time zone data as an index for the quality judgment. Is.
In such a case, the initial time zone data is fixed as a reference, and within the reference time data and within the two time zone data that are separated by the progress of the machining process, and between the reference data and the two time zone data. Since the degree of divergence of the feature amount obtained by the feature extraction is used as a judgment index, even if the signs of deterioration during processing of the target machine tool, mold, and work material under various disturbances are gradual, they are small. It becomes possible to detect deterioration

また、前記に記載の、隣接比較方式において合計3個の時間帯群での時系列データに潜む特徴量を算出して乖離度を求める際に、前側の2個の時間帯データに対して求めた2個の前側重み係数を用いて、先頭時間帯データと中間時間帯データについて2個の前側特徴量を求め、次に前述の前側重み係数と同じ重み係数を用いて中間時間帯データと終端時間帯データについて2個の後側特徴量求め、上記の2個の前側特徴量と当該2個の後側特徴量に対して2種類の乖離度を算出することを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法である。
かかる場合には、合計3個の時間帯群での時系列データにおいて2個の前側特徴量と2個の後側特徴量に対して、前側重み係数を共通にして算出することにより前側2個のデータセットに潜在する特徴を固定した上で、上記の前側特徴量と後側特徴量との乖離度を求めるので、不良検知の感度を高く維持することができ、様々な外乱下において急峻な状態変化に埋もれた微小な劣化兆候の安定した検出が可能となる。
In addition, when calculating the divergence degree by calculating the characteristic amount hidden in the time series data in a total of three time zone groups in the adjacent comparison method described above, it is obtained for the two front time zone data. The two front-side weighting factors are used to obtain two front-side feature amounts for the head time zone data and the intermediate time zone data, and then the same weighting coefficient as the front side weighting coefficient described above is used to determine the intermediate time zone data and the end time zone data. Soundness of the target process characterized in that two rear-side feature amounts are obtained for the time zone data, and two types of deviation degrees are calculated for the above-mentioned two front-side feature amounts and the two rear-side feature amounts. It is a monitoring method that performs sex diagnosis and product quality evaluation to identify the cause of defects.
In such a case, the front side weighting coefficient is commonly used for the two front side feature quantities and the two rear side feature quantities in the time-series data in the total of three time zone groups to calculate the two front side feature quantities. After fixing the latent features in the data set of, the degree of deviation between the above-mentioned front-side feature amount and the back-side feature amount is obtained, so that the sensitivity of defect detection can be maintained high, and the sharpness can be maintained under various disturbances. Stable detection of minute deterioration signs buried in state changes is possible.

また、前記に記載の、初期基準方式において合計3個の時間帯群での時系列データに潜む特徴量を算出して乖離度を求める際に、初期時間帯と1次判定直近の2個の時間帯データに対して求めた2個の前側重み係数を用いて、初期時間帯データと1次判定直近時間帯データについて2個の前側特徴量を求め、次に前述の前側重み係数と同じ重み係数を用いて初期時間帯データと1次判定時間帯データについて2個の後側特徴量求め、上記の2個の前側特徴量と当該2個の後側特徴量に対して2種類の乖離度を算出することを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法である。
かかる場合には、初期時間帯データ及び離れた2個の時間帯データの合計3個の時間帯群での時系列データにおいて、初期時間帯データと離れた2個のうちの前側時間帯データでの前側特徴量、及び、初期時間帯データと離れた2個のうちの後側時間帯データでの後側特徴量を算出する際に、前側重み係数を共通にして算出することにより前側2個のデータセットに潜在する特徴を固定した上で、上記の前側特徴量と後側特徴量との乖離度を求めるので、不良検知の感度を高く維持することができ、様々な外乱下において漸進的に進展する劣化兆候を安定して検出することが可能になる。
Further, when calculating the feature amount hidden in the time-series data in a total of three time zone groups in the initial reference method to obtain the degree of deviation, the initial time zone and the two most recent primary determinations are calculated. Using the two front-side weighting factors obtained for the time-zone data, two front-side feature quantities are obtained for the initial time-zone data and the primary determination latest time-zone data, and then the same weight as the above-mentioned front-side weighting factor is obtained. Using the coefficient, two rear side feature quantities are obtained for the initial time zone data and the primary determination time zone data, and two types of divergence degrees with respect to the above two front side feature quantities and the two rear side feature quantities. Is a monitoring method for performing the soundness diagnosis of the target process and the evaluation of the product quality to identify the cause of the defect.
In such a case, in the time series data in a total of three time zone groups of the initial time zone data and the two time zone data separated from each other, the initial time zone data and the front side time zone data of the two time zones separated from each other. When calculating the front side feature amount and the rear side feature amount of the rear side time zone data of the two pieces apart from the initial time zone data, the front side weight coefficient is commonly used to calculate the front side two Since the latent feature in the dataset of is fixed and the deviation degree between the above-mentioned front-side feature amount and the back-side feature amount is obtained, the sensitivity of defect detection can be kept high, and it gradually increases under various disturbances. It is possible to stably detect signs of deterioration that are progressing to.

また、前記に記載の、直近要因候補抽出ステップにおいて、1次判定の結果が前記記載の隣接比較方式に基づき不良と判定した場合に、検知時の時間帯と直近の2個の時間帯の合計3個の時系列データ群に対して、前側の2個の時間帯データから求めた2個の前側重み係数を用いて2個の前側特徴量を算出しておき、先頭時間帯データと当該時間帯に対応する前側特徴量との積を算出して得る各観測変数の第一関与度値と、中間時間帯データと当該時間帯に対応する前側特徴量との積を算出して得る各観測変数の第二関与度値と、一方、後側の2個の時間帯データから求めた2個の後側重み係数を用いて2個の後側特徴量を算出しておき、中間時間帯データと当該時間帯に対応する後側特徴量との積を算出して得る各観測変数の第三関与度値と、終端時間帯データと当該時間帯に対応する後側特徴量との積を算出して得る各観測変数の第四関与度値との各観測変数に対する4種類の関与度値の大きさの中で、少なくとも2種類の関与度値が予め設定した関与度閾値を超えた場合には、当該関与度値に対応する観測変数を、当該不良検知時及び直近時の直近要因候補とすることを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法である。  In addition, when the result of the primary determination is determined to be defective based on the adjacent comparison method described above in the latest factor candidate extraction step described above, the total of the time zone at the time of detection and the two latest time zones For the three time-series data groups, two front side feature quantities are calculated using the two front side weighting factors obtained from the two front side time zone data, and the front time zone data and the corresponding time are calculated. Each observation obtained by calculating the product of the first involvement value of each observation variable obtained by calculating the product with the front side feature quantity corresponding to the zone, and the intermediate time zone data and the front side feature quantity corresponding to the time zone On the other hand, two rear side feature values are calculated using the second involvement value of the variable and the two rear side weighting factors obtained from the two rear side time zone data, and the intermediate time zone data is calculated. And the third involvement value of each observation variable obtained by calculating the product of the rear side feature quantity corresponding to the time zone , The fourth involvement value of each observation variable obtained by calculating the product of the terminal time zone data and the back-side feature quantity corresponding to the time zone, and the magnitude of the four kinds of involvement degree values for each observation variable In the case where at least two types of involvement value exceed a preset involvement threshold value, the observation variable corresponding to the involvement value is set as the latest factor candidate at the time of the defect detection and the latest time. It is a monitoring method for performing the soundness diagnosis of the target process and evaluating the product quality to identify the cause of the defect.

かかる場合には、1次判定の結果が前記の隣接比較方式に基づき不良と判定した場合に、当該特徴量との関与度が予め設定した関与度閾値を超えた観測変数を、対象とする工作操作条件の変更や様々な外乱の要因ではなく、当該不良検知時の3個の時間帯群における直近要因候補として抽出することが可能となる。  In such a case, when the result of the primary determination is determined to be defective based on the above-mentioned adjacent comparison method, the observation variable whose degree of involvement with the feature amount exceeds a preset degree of involvement threshold is targeted. It is possible to extract not the factors of the change of the operation conditions and various disturbances but the latest factor candidates in the three time period groups at the time of the defect detection.

また、前記に記載の、直近要因候補抽出ステップにおいて、1次判定の結果が前記に記載の初期基準方式に基づき不良と判定した場合に、初期時間帯と1次判定時及び直近の合計3個の時系列データ群に対して、初期時間帯データと1次判定直近時間帯データから求めた2個の前側重み係数を用いて2個の前側特徴量を算出しておき、初期時間帯データと当該時間帯に対応する上記した2個の前側特徴量のうちのいずれかの前側特徴量との積を算出して得る各観測変数の第一関与度値と、当該初期時間帯データと当該時間帯に対応する上記した2個の前側特徴量の他方の前側特徴量との積を算出して得る各観測変数の第二関与度値と、一方、初期時間帯データと1次判定時の時間帯データから求めた2個の後側重み係数を用いて2個の後側特徴量を算出しておき、1次判定直近時間帯データと当該時間帯に対応する上記した2個の後側特徴量のうちのいずれかの後側特徴量との積を算出して得る各観測変数の第三関与度値と、1次判定時の時間帯データと当該時間帯に対応する上記した2個の後側特徴量の他方の後側特徴量との積を算出して得る各観測変数の第四関与度値との各観測変数に対する4種類の関与度値の大きさの中で、少なくとも2種類の関与度値が予め設定した関与度閾値を超えた場合には、当該関与度値に対応する観測変数を、当該不良検知時及び直近時の直近要因候補とすることを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法である。  In addition, in the latest factor candidate extraction step described above, when the result of the primary determination is determined to be defective based on the initial reference method described above, a total of three in the initial time period, the primary determination, and the latest For the time-series data group of, the two front side feature quantities are calculated using the two front side weighting factors obtained from the initial time zone data and the primary determination latest time zone data, and The first involvement value of each observation variable obtained by calculating the product of any one of the two front side feature quantities corresponding to the time zone, the initial time zone data, and the time The second involvement value of each observation variable obtained by calculating the product of the above two front side feature quantities corresponding to the zone and the other front side feature quantity, and on the other hand, the initial time zone data and the time at the time of primary determination By using the two rear side weighting factors obtained from the band data, two rear side characteristics are Each observation obtained by calculating the amount and calculating the product of the first determination latest time zone data and the back side feature quantity of any one of the above two back side feature quantities corresponding to the time zone Each observation obtained by calculating the product of the third involvement value of the variable, the time zone data at the time of the primary determination, and the other rear side feature quantity of the above two rear side feature quantities corresponding to the time zone If at least two types of involvement values exceed a preset involvement level threshold among the four types of involvement value values for each observed variable with the fourth involvement value of the variable, It is a monitoring method that performs the soundness diagnosis of the target process and the evaluation of the product quality by making the observed variable corresponding to the value the candidate of the latest factor at the time of the defect detection and the latest time, and identifies the cause of the defect. .

かかる場合には、1次判定の結果が前記の初期基準方式に基づき不良と判定した場合に、当該特徴量との関与度が予め設定した関与度閾値を超えた観測変数を、対象とする工作操作条件の変更や様々な外乱の要因ではなく、当該不良検知時及び直近時における直近要因候補として抽出することが可能となる。  In such a case, when the result of the primary determination is determined to be defective based on the above-mentioned initial reference method, the observation variable whose degree of involvement with the feature amount exceeds a preset degree of involvement threshold is targeted. It is possible to extract not as a factor of a change in operating conditions or various disturbances but as a latest factor candidate at the time of the defect detection and the latest time.

また、前記の判定確定ステップにおいて、前記に記載の4個の関与度値の大きさの中で、少なくとも2個の関与度値が予め設定した関与度閾値を超えた場合、もしくは当該4個の関与度値の大きさが全て関与度閾値より小さく要因候補となるべき観測変数が存在しない判定回数が4回以上継続した場合には、当該1次判定結果を真の不良であると確定することとし、一方、上記した4種類の関与度値の大きさの中で、1種類のみの関与度値が予め設定した関与度閾値を超えた場合で当該観測変数が対象の工作機器の操作条件に関する変数である場合には、当該1次判定結果の不良の要因は操作条件等の変更によるものと判断し、同じく1種類のみの関与度値が予め設定した関与度閾値を超えた場合で上記の工作機械の操作条件との関連がない場合には、当該1次判定結果の不良の要因は外乱等によるものと判断し、また一方、当該4種類の関与度値の大きさが全て関与度閾値より小さく要因候補となるべき観測変数が存在しない判定回数が3回以下の場合には要因不明として判定を保留し、次の時間帯群における良否判定へ進むことを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法である。  Further, in the determination confirming step, when at least two engagement level values exceed a preset engagement level threshold among the four engagement level values described above, or If the magnitudes of the involvement levels are all less than the involvement threshold and there are no observation variables that should be factor candidates, and the number of determinations continues four or more times, the primary determination result must be determined to be a true failure. On the other hand, among the above-mentioned four types of involvement degree values, when only one type of involvement degree value exceeds a preset involvement degree threshold value, the observation variable relates to the operating condition of the target machine tool. If it is a variable, it is determined that the cause of the failure in the primary determination result is due to a change in the operating condition, and similarly, when the engagement degree value of only one type exceeds the preset engagement degree threshold value, the above Not related to machine tool operating conditions In this case, it is determined that the cause of the failure of the primary determination result is due to disturbance or the like, and on the other hand, the magnitudes of the four types of involvement values are all smaller than the involvement threshold, and the observed variables that should be candidate factors are If the number of nonexistent determinations is three or less, the determination is withheld because the cause is unknown, and the process proceeds to quality determination in the next time zone group. This is a monitoring method that identifies the cause.

かかる場合には、1次判定結果が不良と判定した場合に、各観測変数について算出した4種類の関与度値が予め設定した関与度閾値を超える個数に応じて、もしくは関与度値が当該閾値未満であり要因候補として抽出される観測変数が存在しない判定回数に応じて、当該1次判定結果が真の不良であるのか、あるいは対象の工作機器の操作条件の変更によるものであるのか、あるいは外乱等によるものであるのか、あるいは要因不明として保留とするのかに分類することによって、加工条件の変更や様々な外乱が存在しても信頼性の高い統合的監視が可能となる。  In such a case, when it is determined that the primary determination result is poor, the four types of involvement degree values calculated for each observation variable exceed the preset degree of involvement degree threshold, or the degree of involvement value is the threshold value. Whether the primary determination result is a true defect or the operating condition of the target machine tool is changed, depending on the number of determinations that is less than and there is no observation variable extracted as a factor candidate, or By classifying whether it is due to a disturbance or the like, or whether it is suspended due to unknown factors, it is possible to perform highly reliable integrated monitoring even if the machining conditions are changed or various disturbances exist.

前記の先行要因候補抽出ステップにおいて、前記に記載の隣接比較方式の場合には不良検知時及び直近の2個の時間帯データから、あるいは前記に記載の初期基準方式の場合には初期時間帯及び不良検知時の2個の時間帯データから求めた後側重み係数を用いて、上記検知時間帯より3個以前の各先行時間帯データに対する各特徴量を算出し、当該時間帯データと当該特徴量との積を算出して得る各観測変数の当該関与度値を、順次、時間帯を遡って求めてゆき、前記の予め設定した関与度閾値を超えた場合には、対応する観測変数を先行時間帯における先行要因候補として抽出することを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法である。  In the preceding factor candidate extraction step, in the case of the adjacency comparison method described above, from the time data of the defect detection and the last two time zones, or in the case of the initial reference method described above, the initial time zone and Using the rear-side weighting coefficient obtained from the two time zone data at the time of defect detection, each feature amount for each preceding time zone data three pieces before the detection time zone is calculated, and the time zone data and the feature are calculated. The value of the degree of involvement of each observation variable obtained by calculating the product with the quantity is sequentially obtained by tracing back the time zone, and when the preset degree of involvement threshold is exceeded, the corresponding observation variable is This is a monitoring method for performing soundness diagnosis of a target process and evaluating product quality, and identifying a cause of failure, which is characterized by being extracted as a candidate for a preceding factor in a preceding time period.

かかる場合には、不良検知時間帯より3個以前の各先行時間帯に対する各観測変数の関与度値が予め設定した関与度閾値を超えた場合に、対応する観測変数を先行時間帯での先行要因候補として、前記の直近要因候補抽出ステップにて得た直近要因候補である観測変数に加えて全要因候補群とすることにより因果モデルの有効な絞込みができるので、効率的な因果分析による不良原因の特定が可能となる。  In such a case, when the participation degree value of each observation variable with respect to each preceding time zone three times before the failure detection time zone exceeds a preset involvement degree threshold value, the corresponding observation variable is preceded in the preceding time zone. As a causal model can be effectively narrowed down by including all the factor candidate groups in addition to the observed variables that are the most recent factor candidates obtained in the most recent factor candidate extraction step as described above, it is possible to perform efficient causal analysis. It is possible to identify the cause.

前記に記載の観測変数群分類ステップ及び因果モデル構築ステップにおいて、前記にて求めた各観測変数の第一関与度値より第四関与度値のうち、第一関与度値もしくは第三関与度値が最大値となる観測変数群を第一分類とし、第二関与度値もしくは第四関与度値が最大値となる観測変数群を第二分類とし、前記にて抽出した先行時間帯における先行要因候補となる観測変数群を第三分類とし、当該3個の分類をそれぞれ1個の潜在変数とみなし、当該各潜在変数に対応する観測変数群を結果群として因果モデルを構築することを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法である。  In the observation variable group classification step and the causal model building step described above, the first involvement value or the third involvement value among the fourth involvement values from the first involvement value of each observed variable obtained above. The observation variable group having the maximum value is the first classification, and the observation variable group having the maximum second involvement value or the fourth involvement value is the second classification, and the preceding factors in the preceding time period extracted above The characteristic is that a causal model is constructed by using a candidate observation variable group as a third classification, regarding each of the three classifications as one latent variable, and using the observation variable group corresponding to each latent variable as a result group. This is a monitoring method that performs soundness diagnosis of the target process and evaluation of product quality, and identifies the cause of the defect.

かかる場合には、各観測変数の第一関与度値より第四関与度値において最大値となる順番は、当該不良事象の背景となる原因と関連していることを根拠として、直近要因候補が検知時に明らかな場合は第一分類に、当該直近要因候補が不良検知時ではなく直近時間帯にて明らかになる場合は第二分類とし、先行時間帯にて明らかになる場合は第三分類としてそれぞれを潜在変数とすることにより、不良事象の発生時期を考慮して的確な因果モデルに絞り込むので、効率的な因果分析が可能となる。  In such a case, the order of the maximum value in the fourth degree of participation value from the first degree of participation value of each observation variable is related to the background cause of the defective event, and the latest factor candidate is If it is clear at the time of detection, it is classified as the first classification.If the latest candidate is revealed at the latest time, not at the time of defect detection, it is classified as the second classification. By using each of them as a latent variable, the causal model can be narrowed down to an appropriate causal model in consideration of the time of occurrence of a bad event, so that an efficient causal analysis can be performed.

前記に記載の因果モデルの構築において、前記第三分類の観測変数群に対応する潜在変数を、第一分類および第二分類に対応する潜在変数群の共通原因とすることを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法である。
かかる場合には、先行時間帯における第三分類に対応する潜在変数は、検知時および直近時での潜在変数に対する原因となる可能性が高く、劣化事象が発生して進展する際の初期原因が、他の新たな劣化事象の原因となるといった複層的な因果分析ができるので複雑な原因特定が可能となる。
In the construction of the causal model described above, the latent variable corresponding to the observation variable group of the third classification is a common cause of the latent variable group corresponding to the first classification and the second classification This is a monitoring method that performs the soundness diagnosis and product quality evaluation to identify the cause of defects.
In such a case, the latent variable corresponding to the third classification in the preceding time zone is likely to be a cause for the latent variable at the time of detection and the most recent time, and the initial cause when the deterioration event occurs and progresses. Since it is possible to perform a multi-layered causal analysis that causes other new deterioration events, it is possible to identify complicated causes.

(生産ラインの加工工程の健全性診断および不良原因の特定方法に関する全体フローについて)
図1に、生産ラインの加工工程の健全性診断および不良原因の特定方法のフローチャートを示す。
本実施例における全体フローチャートは、主にステップA(図1の1)とステップB(図1の4)から成る。
ステップAでは請求項2に記載している初期基準方式(以降、S方式と略す)と隣接比較方式(以降、D方式と略す)にて3個の時間帯群データにおける特徴量の乖離度(DI値と称す)を算出し、最大DI値が判定閾値を超えた場合には、「1次不良」と判定してステップBへ移行する(図1の2)。一方、当該最大DI値が判定閾値未満である場合には、良品と判定して次の時間帯へ移行して監視を継続する(図1の3)。
(Overall flow regarding soundness diagnosis of the manufacturing process of the production line and identification of the cause of defects)
FIG. 1 shows a flowchart of a method of diagnosing the soundness of a manufacturing process of a production line and identifying a cause of a defect.
The entire flow chart in this embodiment mainly includes step A (1 in FIG. 1) and step B (4 in FIG. 1).
In step A, the degree of divergence of the feature amount in the three time period group data is determined by the initial reference method (hereinafter abbreviated as S method) and the adjacent comparison method (hereinafter abbreviated as D method) described in claim 2. DI value) is calculated, and when the maximum DI value exceeds the determination threshold value, it is determined to be “primary defect” and the process proceeds to step B (2 in FIG. 1). On the other hand, when the maximum DI value is less than the determination threshold value, it is determined to be a non-defective product, the process shifts to the next time zone, and monitoring is continued (3 in FIG. 1).

上記ステップBでは、当該「1次不良」の判定がD方式に依った場合は不良検知時およびその直近の2つの時間帯の合計3個の時間帯群データについて、もしくは当該「1次不良」の判定がS方式に依った場合には、初期基準時、不良検知時及び直近時間帯の合計3個の時間帯群データについて、各時間帯データの相関行列と対応する重み係数ベクトルとの積を算出することによって各観測変数の当該特徴量への関与度値が求まる(図1の4)。
ここで、一つの観測変数について、関与度値は3つの時間帯群データに関して4種類ある。いずれの種類の関与度値が、関与度閾値を超えているのかを示す分布を特徴種別の出現パターンと称する。当該特徴種別の出現パターンにおいて、当該要因候補の可能性がある観測変数の関与度値の種類が1種類のみの場合で、当該対象の工作機械の操作条件等の変更に直接関連する観測変数であれば、当該観測変数は当該1次不良の要因ではなく、操作条件変更等によるものと判断して、次の時間帯での監視へ移行する(図1の5、6、7,8、10)。あるいは、同じく当該関与度値の種類が1種類のみの場合で、当該観測変数が操作条件と無関係であれば、当該1次不良は他の外乱によるものであると判断して、次の時間帯での監視へ移行する(図1の5、6、7、9、10)。また、当該特徴種別の出現パターンにおいて、関与度閾値を超えた時間帯が当該不良検知時のみであれば、通常の外乱によるものとして次の時間帯へ移行して監視を継続する。
In the above step B, when the determination of the “primary defect” depends on the D method, a total of three time zone group data at the time of defect detection and the two time zones most recent thereto, or the “primary defect”. If the determination is based on the S method, the product of the correlation matrix of each time zone data and the corresponding weighting coefficient vector is calculated for a total of three time zone group data of the initial reference time, the defect detection time, and the latest time zone. The value of the degree of involvement of each observation variable in the feature quantity is obtained by calculating (4 in FIG. 1).
Here, with respect to one observation variable, there are four kinds of involvement level values regarding three time zone group data. A distribution indicating which kind of the participation level value exceeds the participation level threshold is called an appearance pattern of the feature type. In the appearance pattern of the feature type, if there is only one type of the degree of involvement value of the observation variable that may be the candidate factor, it is an observation variable that is directly related to the change of the operating conditions of the target machine tool. If so, it is determined that the observed variable is not due to the primary failure factor but due to a change in the operating condition, and the monitoring is shifted to the next time zone (5, 6, 7, 8, 10 in FIG. 1). ). Alternatively, if there is only one kind of the degree of involvement value, and if the observed variable is irrelevant to the operation condition, it is determined that the primary failure is due to another disturbance, and the next time zone The process shifts to monitoring (5, 6, 7, 9, 10 in FIG. 1). Further, in the appearance pattern of the feature type, if the time zone in which the involvement level threshold is exceeded is only at the time of the defect detection, it is determined that it is due to normal disturbance and the next time zone is entered and monitoring is continued.

一方、上記の要因候補の可能性がある観測変数が当該工作機械の操作条件等の変更に直接関連しておらず、上記特徴種別の出現パターンにおいて、4種類の関与度値のうち2種類以上が関与度閾値を超えている場合には、当該1次不良の判定を確定するとともに、当該観測変数を直近時における要因変数群の一つとする(図1の11、12)。  On the other hand, the observation variables that may be the above factor candidates are not directly related to the change of the operating conditions of the machine tool, and in the appearance pattern of the above feature type, two or more of the four involvement values are When the value exceeds the participation threshold, the determination of the primary failure is confirmed, and the observation variable is set as one of the most recent factor variable groups (11 and 12 in FIG. 1).

また、一方、上記4種類の関与度値の全てが関与度閾値未満であった場合には、要因不明として当該1次不良の判定を保留して次の監視を継続する(図1の13,14)。そして、当該保留処理が4回以上継続した場合には、1次不良の判定結果を確定する(図1の13,11)。ただし、この場合には要因候補となる観測変数は不明とする。  On the other hand, when all of the above-mentioned four types of involvement level values are less than the involvement level threshold value, it is determined that the cause is unknown and the determination of the primary defect is suspended and the next monitoring is continued (13 in FIG. 1). 14). Then, when the holding process continues four times or more, the determination result of the primary defect is determined (13 and 11 in FIG. 1). However, in this case, the observed variables that are candidate factors are unknown.

1次不良の判定結果を不良と確定した次には、先行時間帯における要因変数群を探索する。当該不良判定がD方式に依った場合は、不良検知時およびその直近時間帯データから求めた重み係数ベクトルを用いて、もしくは当該不良判定がS方式に依った場合には、初期基準時及び不良検知時間帯データから求めた重み係数ベクトルを用いて、不良検知時より3個以前の時間帯から、各先行時間帯でのデータの相関行列と上記重み係数ベクトルとの積を算出することによって各観測変数の当該特徴量への関与度値を求める。そして、当該関与度値が予め設定した関与度閾値を超えた観測変数を先行時間帯での要因変数とする(図1の15)。
また、当該要因候補となる観測変数群は第三分類とし、対応する潜在変数が当該不良の劣化事象の背景にある原因の一つであると推定できる。
After the determination result of the primary failure is determined to be defective, the factor variable group in the preceding time period is searched. When the defect determination depends on the D method, the weighting coefficient vector obtained from the defect detection and the latest time zone data is used, or when the defect determination depends on the S method, the initial reference time and the defect are determined. By using the weighting factor vector obtained from the detection time period data, the product of the correlation matrix of the data in each preceding time period and the weighting factor vector is calculated from the time period three times before the defect detection time. Find the degree of involvement of the observed variable in the feature. Then, an observation variable whose participation level value exceeds a preset participation level threshold is set as a factor variable in the preceding time zone (15 in FIG. 1).
Further, the observation variable group that is the factor candidate is classified into the third classification, and it can be estimated that the corresponding latent variable is one of the causes behind the defective event of the defect.

以上に記載した、1次判定結果の不良の確定後に、その検知時における要因候補群として抽出した観測変数群と、先行時間帯において要因候補群として抽出した観測変数群とを合わせて結果群とし、そして第一分類〜第三分類に対応した潜在変数を原因群として因果モデルを構築し、因果分析を行って当該不良事象の原因を特定する(図1の16,17)。  After the failure of the primary judgment result described above is confirmed, the observation variable group extracted as the factor candidate group at the time of detection and the observation variable group extracted as the factor candidate group in the preceding time zone are combined to form a result group. Then, a causal model is constructed by using latent variables corresponding to the first classification to the third classification as a cause group, and causal analysis is performed to specify the cause of the defective event (16, 17 in FIG. 1).

図1に示す全体フローチャートの中における基本的な処理について詳述する。  The basic processing in the overall flowchart shown in FIG. 1 will be described in detail.

図2に当該加工開始時(初期基準▲1▼)から順次、各加工時間帯▲2▼、▲3▼・・へと統合的監視を継続していき、そして1次不良検知時までの経緯を示す。
ここでは不良検知時の時間帯をn時間帯とし、直近時間帯(n−1)、(n−2)の2個の時間帯とを合わせた3個の時間帯群データでの解析結果(最大DI値)と、1次判定閾値との比較から1次不良と判定した場合である。
時間帯▲1▼でのデータ行列X1を(x(1)・・・x(1)・・・x(1))、時間帯▲2▼でのデータ行列をX2(x(2)・・・x(2)・・・x(2))、そして時間帯▲3▼でのデータ行列をX3(x(3)・・・x(3)・・・x(3))と表すと[表1]、[表2]、[表3]のようになる。ここで、下付きの添え字は観測変数の順番を示し、カッコ内数値は3個の時間帯群データの順番を示す。また、1つの時間帯において各観測変数について<n>個のデータ個数をサンプリングする。
なお、観測変数名はf,・・f,・・f(q種類)と表示する。
In Fig. 2, the integrated monitoring is continued from the start of processing (initial standard ▲ 1) to each processing time slot ▲ 2 ▼, ▲ 3 ▼ .. Indicates.
Here, the time period at the time of defect detection is n time period, and the analysis result of the three time period group data including the latest two time periods (n-1) and (n-2) ( This is the case where the primary defect is determined from the comparison between the maximum DI value) and the primary determination threshold.
The data matrix X1 time zone ▲ 1 in ▼ (x 1 (1) ··· x i (1) ··· x q (1)), a data matrix of a time zone ▲ 2 in ▼ X2 (x 1 ( 2) ... x i (2) ... x q (2)), and the data matrix in the time zone (3) is X3 (x 1 (3) ... x i (3) ... x When expressed as q (3), it becomes as shown in [Table 1], [Table 2], and [Table 3]. Here, the subscripts indicate the order of observation variables, and the numerical values in parentheses indicate the order of three time period group data. Also, <n> pieces of data are sampled for each observation variable in one time zone.
The observation variable names are displayed as f 1 , ... F i , ... F q (q types).

以上にて、本発明の統合的監視に必要なデータが準備できた。
次に、図1のステップAでの良否判定の指標である乖離度の定義と算出方法を説明する。
With the above, data necessary for the integrated monitoring of the present invention was prepared.
Next, the definition and calculation method of the deviation degree, which is the index of the quality judgment in step A of FIG. 1, will be described.

D方式における特徴量の乖離度;図1の1
D方式の考え方を図3に示す。D方式では、3個の時間帯群(n−2),(n−1),nの中の前側の2個の時間帯(n−2)、(n−1)に対してデータ行列X1内における、データ行列X2内における、そしてデータ行列X1とX2間における3種類の相関係数Rx1x1、Rx2x2、Rx1x2を求め、固有方程式を解くことによって重み行列A,Bを得る。なお、Rx1x1、Rx2x2では変数群内における相互依存性を、Rx1x2では変数群間の相関関係という二つの違ったタイプの情報が含まれている。
( Difference of feature amount in D method; 1 in Fig. 1 )
The concept of the D method is shown in FIG. In the D method, the data matrix X1 is set for the two front time zones (n-2) and (n-1) in the three time zone groups (n-2), (n-1), and n. , The three types of correlation coefficients R x1x1 , R x2x2 , and R x1x2 in the data matrix X2 and between the data matrices X1 and X2 are obtained, and the weighting matrices A and B are obtained by solving the eigen equation. Note that R x1x1 and R x2x2 include two different types of information, that is, interdependence within a variable group, and R x1x2 includes a correlation between variable groups.

時間帯(n−2)のデータ行列X1と時間帯(n−1)のデータ行列X2における各変数を、それらの変数から成るいくつかの線型結合の組に置き換えることによって、この変数群間のパターン分析を行うことができる。上記の線型結合の中で変数群X1の線型結合が変数群X2の線型結合と最大の相関をもつように重み係数AとBを決定する。ここで、上記の重み係数ベクトルA;a,a,・・・a、B;b,b,・・・bと表すと、前側2個の時間帯におけるデータ行列X1(x(1)・・・x(1)・・・x(1))とX2(x(2)・・・x(2)・・・x(2))に対して、二つの線型結合Fx1AとFx2Bはそれぞれ[数1]および[数2]となる。
上記の二つの線型結合Fx1AとFx2Bを、時間帯(n−2)、(n−1)におけるデータ行列X1、X2の二つの特徴量と定義する。
By replacing each variable in the data matrix X1 of the time zone (n−2) and the data matrix X2 of the time zone (n−1) with a set of some linear combination of those variables, Pattern analysis can be performed. Among the above linear combinations, the weighting factors A and B are determined so that the linear combination of the variable group X1 has the maximum correlation with the linear combination of the variable group X2. Here, the weighting coefficient vector A; a 1 , a 2 , ... A q , B; b 1 , b 2 , ... B q is represented by the data matrix X 1 (in the two front time zones). For x 1 (1) ... x i (1) ... x q (1)) and X2 (x 1 (2) ... x i (2) ... x q (2)) , And the two linear couplings F x1A and F x2B are [ Equation 1] and [ Equation 2], respectively.
The above two linear combinations F x1A and F x2B are defined as two feature quantities of the data matrices X1 and X2 in the time zones (n-2) and (n-1).

次に、後側2個の時間帯において、上記した前側と同様に、時間帯(n−1)のデータ行列X2と時間帯nのデータ行列X3における重み係数ベクトル<A>;<a>,<a>,・・・<a>と、<B>;<b>,<b>,・・・<b>を求めて、データ行列X2(x(2)・・・x(2)・・・x(2))とX3(x(3)・・・x(3)・・・x(3))に対する二つの線型結合Fx2<A>とFx3<B>は[数3]および[数4]となる。
上記のFx2<A>とFx3<B>を、時間帯(n−1)、nにおけるデータ行列X2、X3の二つの特徴量と定義する。
Then, the rear two hours, similar to the front as described above, the weighting coefficients in the data matrix X3 of the data matrix X2 and time zone n of time slot (n-1) vector <A>;<a1> , <a 2>, ··· and <a q>, <B>; <b 1>, <b 2>, seeking ··· <b q>, the data matrix X2 (x 1 (2) · .. Two linear couplings F x2 <A for x i (2) ... x q (2)) and X3 (x 1 (3) ... x i (3) ... x q (3)) > And F x3 <B> are [ Equation 3] and [Equation 4].
The above F x2 <A> and F x3 <B> are defined as two feature quantities of the data matrices X2 and X3 in the time zone (n−1), n.

次に、3個の時間帯群データにおける特徴量の乖離度を定義する。この乖離度は当該対象状態の良否を判定するための指標とするものであり、状態変化を感度高く捉えるためには、3個の時間帯群において後側の2個の時間帯データから特徴量を算出する際の重み係数ベクトルは、前側の2個の時間帯データから求めた重み係数ベクトルと同じとすることが有効である。これは、人間の有する“いつもと何かが違う”といった鋭い感覚は、外部からの信号に内在する特徴を脳内のシナプス重みに記憶しているということをモデルにして、直前の2個の時間帯データで求めた重み行列にて固定することとしたものである。
D方式における2種類の乖離度は以下の[数5]および[数6]によって算出する。なお、ここでは時間帯(n−2),(n−1),nをそれぞれ▲1▼、▲2▼、▲3▼と表現する。
ここで、
x1A:2つの時間帯▲1▼、▲2▼で得た重み行列Aを用いて、表1のn個のデ ータに対する特徴量Fx1Aの平均値
x2A:2つの時間帯▲1▼、▲2▼で得た重み行列Aを用いて、表2のn個のデ ータに対する特徴量Fx2Aの平均値
x2B:2つの時間帯▲1▼、▲2▼で得た重み行列Bを用いて、表2のn個のデ ータに対する特徴量Fx2Bの平均値
x3B:2つの時間帯▲1▼、▲2▼で得た重み行列Bを用いて、表3のn個のデ ータに対する特徴量Fx3Bの平均値
σFx1A:上記の特徴量Fx1Aの標準偏差
σFx2A:上記の特徴量Fx2Aの標準偏差 ABS:絶対値処理を示す。
σFx2B:上記の特徴量Fx2Bの標準偏差 SQRT:平方根処理を示す。
σFx3B:上記の特徴量Fx3Bの標準偏差
Next, the divergence degree of the feature amount in the three time zone group data is defined. This degree of divergence is used as an index for determining the quality of the target state, and in order to capture the state change with high sensitivity, the feature amount is calculated from the two time zone data on the rear side in the three time zone groups. It is effective that the weighting coefficient vector for calculating is the same as the weighting coefficient vector obtained from the two front time zone data. This is modeled on the fact that humans have a sharp sense of “something different from usual” that remembers the characteristics inherent in external signals in the synaptic weights in the brain, and The weight matrix obtained from the time zone data is fixed.
The two types of deviation in the D method are calculated by the following [Equation 5] and [Equation 6]. Here, the time zones (n-2), (n-1), and n are expressed as (1), (2), and (3), respectively.
here,
F x1A : Using the weighting matrix A obtained in the two time zones (1) and (2), the average value F x2A of the feature quantity F x1A for the n data in Table 1 F x2A : Two time zones (1) Using the weighting matrix A obtained in ▼ and ▲ 2, the average value F x2B of the feature quantity F x2A for the n data in Table 2 is the weight obtained in the two time zones ▲ 1 and ▼ 2. Using the matrix B, the average value F x3B of the feature values F x2B for the n pieces of data in Table 2 is shown in Table 3 using the weight matrix B obtained in the two time zones (1) and (2). n pieces of the mean value of the feature amount F X3b for data σ Fx1A: Additional feature F standard deviation x1A sigma FX2A: standard deviation of the feature amount F x2A ABS: shows the absolute value processing.
σ Fx2B : Standard deviation of the above feature amount F x2B SQRT: Square root processing.
σ Fx3B : standard deviation of the above feature amount F x3B

S方式における特徴量の乖離度;図1の1
S方式の考え方を図4に示す。S方式では、初期基準時間帯▲1▼と2個の時間帯(n−1),nの中の前側の2個の時間帯▲1▼、(n−1)に対してデータ行列X1内における、データ行列X2内における、そしてデータ行列X1とX2間における、3種類の相関係数Rx1x1、Rx2x2、Rx1x2を求め、固有方程式を解くことによって重み行列A,Bを得る。
時間帯▲1▼のデータ行列X1と時間帯(n−1)のデータ行列X2における各変数を、それらの変数から成るいくつかの線型結合の組に置き換えることによって、この変数群間のパターン分析を行うことができる。上記の線型結合の中で変数群X1の線型結合が変数群X2の線型結合と最大の相関をもつように重み係数AとBを決定する。上記の重み係数ベクトルA;a,a,・・・a、B;b,b,・・・bと表すと、データ行列X1(x(1)・・・x(1)・・・x(1))とX2(x(2)・・・x(2)・・・x(2))に対して、二つの線型結合Fx1AとFx2Bはそれぞれ[数7]および[数8]となる。
上記の二つの線型結合Fx1AとFx2Bを、時間帯▲1▼、(n−1)におけるデータ行列X1、X2の二つの特徴量と定義する。
次に、後側2個の時間帯において、上記した前側と同様に、時間帯▲1▼のデータ行列X1と時間帯nのデータ行列X3における重み係数ベクトル<A>;<a>,<a>,・・・<a>と<B>;<b>,<b>,・・・<b>を求めて、データ行列X1(x(1)・・・x(1)・・・x(1))とX3(x(3)・・・x(3)・・・x(3))に対する二つの線型結合Fx1<A>とFx3<B>は[数9]および[数10]となる。
上記の二つの線型結合Fx1<A>とFx3<B>を、時間帯▲1▼、nにおけるデータ行列X1、X3の二つの特徴量と定義する。
( Difference degree of feature amount in S method; 1 in FIG. 1 )
The concept of the S method is shown in FIG. In the S method, in the data matrix X1 for the initial reference time zone (1) and the two time zones (n-1), the two front time zones (1) and (n-1) in n. , In the data matrix X2, and between the data matrices X1 and X2, three types of correlation coefficients R x1x1 , R x2x2 , and R x1x2 are obtained, and the weighting matrices A and B are obtained by solving the eigen equation.
By exchanging each variable in the data matrix X1 of the time zone (1) and the data matrix X2 of the time zone (n-1) with some linear combination sets of these variables, the pattern analysis between the variable groups is performed. It can be performed. Among the above linear combinations, the weighting factors A and B are determined so that the linear combination of the variable group X1 has the maximum correlation with the linear combination of the variable group X2. The weighting coefficient vector A; a 1 , a 2 , ... A q , B; b 1 , b 2 , ... B q can be expressed as a data matrix X1 (x 1 (1) ... x i (1) ··· x q (1 )) and X2 (x 1 (2) ··· x i (2) with respect ··· x q (2)), two linear combinations F x1A and F X2B Are [Equation 7] and [Equation 8], respectively.
The above two linear combinations F x1A and F x2B are defined as two feature quantities of the data matrices X1 and X2 in the time zone (1), (n-1).
Next, in the two time zones on the rear side, the weighting coefficient vectors <A>;<a1>,<a 1 in the data matrix X1 in the time zone ( 1 ) and the data matrix X3 in the time zone n are the same as in the front side. a 2 >, ... <a q> and <B>;<b 1 >, <b 2 >, ... <b q >, and a data matrix X1 (x 1 (1) ... x i (1) ··· x q ( 1)) and X3 (x 1 (3) ··· x i (3) two linear combinations against ··· x q (3)) F x1 <A> and F x3 <B> becomes [ Equation 9] and [Equation 10].
The above two linear combinations F x1 <A> and F x3 <B> are defined as two feature quantities of the data matrices X1 and X3 in the time zone (1), n.

次に、S方式での3個の時間帯群データにおける特徴量の乖離度を定義する。D方式の場合と同様に、この乖離度は当該対象状態の良否を判定するための指標とするものであり、状態変化を感度高く捉えるためには、3個の時間帯群において後側の2個の時間帯▲1▼、nのデータから特徴量を算出する際の重み係数ベクトルは、前側の2個の時間帯▲1▼、(n−1)のデータから求めた重み係数ベクトルと同じとすることが有効である。なお、ここでは時間帯▲1▼、(n−1),nをそれぞれ▲1▼、▲2▼、▲3▼と表示する。
S方式における2種類の乖離度は以下の[数11]および[数12]によって算出する。
ここで、
x1A:2つの時間帯▲1▼、▲2▼で得た重み行列Aを用いて、表1のn個のデ ータに対する特徴量Fx1Aの平均値
x2A:2つの時間帯▲1▼、▲2▼で得た重み行列Aを用いて、表2のn個のデ ータに対する特徴量Fx2Aの平均値
x1B:2つの時間帯▲1▼、▲2▼で得た重み行列Bを用いて、表1のn個のデ ータに対する特徴量Fx1Bの平均値
x3B:2つの時間帯▲1▼、▲2▼で得た重み行列Bを用いて、表3のn個のデ ータに対する特徴量Fx3Bの平均値
σFx1A:上記の特徴量Fx1Aの標準偏差
σFx2A:上記の特徴量Fx2Aの標準偏差 ABS:絶対値処理を示す。
σFx1B:上記の特徴量Fx1Bの標準偏差 SQRT:平方根処理を示す。
σFx3B:上記の特徴量Fx3Bの標準偏差
Next, the deviation degree of the feature amount in the three time zone group data in the S method is defined. As in the case of the D method, this degree of deviation is used as an index for determining the quality of the target state, and in order to capture the state change with high sensitivity, the degree of deviation of 2 in the rear of the three time zone groups is used. The weighting coefficient vector when calculating the feature amount from the data of n time zones (1) and n is the same as the weighting coefficient vector obtained from the data of the two previous time zones (1) and (n-1). Is effective. Here, the time zones (1), (n-1), and n are displayed as (1), (2), and (3), respectively.
The two types of deviation degree in the S method are calculated by the following [Equation 11] and [Equation 12].
here,
F x1A : Using the weighting matrix A obtained in the two time zones (1) and (2), the average value F x2A of the feature quantity F x1A for the n data in Table 1 F x2A : Two time zones (1) Using the weighting matrix A obtained in ▼ and ▲ 2, the average value F x1B of the feature quantity F x2A for the n data in Table 2 is the weight obtained in the two time zones ▲ 1 and ▼ 2. Using the matrix B, the average value F x3B of the feature values F x1B for the n pieces of data in Table 1 is shown in Table 3 using the weight matrix B obtained in the two time zones (1) and (2). n pieces of the mean value of the feature amount F X3b for data σ Fx1A: Additional feature F standard deviation x1A sigma FX2A: standard deviation of the feature amount F x2A ABS: shows the absolute value processing.
σ Fx1B : Standard deviation of the above feature amount F x1B SQRT: Square root processing.
σ Fx3B : standard deviation of the above feature amount F x3B

を超えた場合には1次不良と判定する。(図1の2,4)
あるいは当該4個のDI値の中の最大DI値が上記判定閾値未満であった場合は良好と判定し、次の時間帯での監視へ移行する。(図1の2、3)
以上にて、図1の1;ステップAでの良否判定の指標である乖離度の定義と算出方法を説明した。
If it exceeds, it is determined as a primary failure. (2, 4 in Figure 1)
Alternatively, if the maximum DI value among the four DI values is less than the above-mentioned determination threshold value, it is determined to be good, and the process proceeds to monitoring in the next time zone. (2, 3 in Figure 1)
In the above, the definition and the calculation method of the deviation degree which is the index of the quality judgment in 1; Step A of FIG. 1 have been described.

◎次に、ステップAにて1次不良と判定された場合に、ステップBにおける当該不良の要因となる可能性がある観測変数群の抽出方法について説明する。(図1の4)  ◎ Next, a method of extracting an observation variable group that may be a factor of the defect in step B when it is determined to be the primary defect in step A will be described. (4 in Fig. 1)

要因となる可能性がある観測変数群の抽出法について;図1の4
上記した特徴量と元の観測変数群との相関関係を調べることによって特徴量の内容を解釈するための情報を構造行列と呼ぶことにする。
一般的に、2つの時間帯でのデータX1とX2についての構造行列SX1,SX2は、それぞれの特徴量FX1A、FX2Bと、対応するデータ行列X1、X2との積で定義され、以下の[数13]および[数14]で算出する。
上記の構造行列SX1,SX2を書き下すと以下の[数15]のようになる。
[数15]のSx1,Sx2を書き下した右端に表示するSx1(1),Sx1(2)・・・Sx1(i)・・・Sx1(q)はそれぞれ観測変数名f,f,・・,f,・・fの、当該特徴量Fx1Aへの関与度値を表している。同じく、Sx2(1),Sx2(2)・・・Sx2(i)・・・Sx2(q)はそれぞれ観測変数名f,f,・・,f,・・fの、当該他方の特徴量Fx2Bへの関与度値を表している。そして、当該関与度値が大きい観測変数は、当該特徴量の構成に強く寄与していると解釈できる。
2つの時間帯でのデータX1とX2についての構造行列SX1,SX2は、対応する特徴量に対して、どの観測変数が、どの程度関与しているかを示しており、各観測変数の有する特徴種別S値と称することとする。
( Regarding the method of extracting observation variables that may be a factor; 4 in Figure 1 )
The information for interpreting the content of the feature quantity by examining the correlation between the feature quantity and the original observation variable group will be called a structural matrix.
Generally, the structural matrices S X1 and S X2 for the data X1 and X2 in the two time zones are defined by the product of the respective feature quantities F X1A and F X2B and the corresponding data matrices X1 and X2. It is calculated by the following [Equation 13] and [Equation 14].
When the above structural matrices S X1 and S X2 are written down, the following [Equation 15] is obtained.
S x1 (1), S x1 (2) ... S x1 (i) ... S x1 (q) displayed at the right end of S x1 and S x2 of [Equation 15] are observed variable names f, respectively. 1, f 2, ··, f i, of · · f q, represents the relevance value to the feature amount F x1A. Similarly, S x2 (1), S x2 (2) ... S x2 (i) ... S x2 (q) are observed variable names f 1 , f 2 , ..., F i , ... F q, respectively. Represents the degree of involvement value of the other feature amount F x2B . Then, it can be construed that the observation variable having the large participation degree value strongly contributes to the configuration of the feature amount.
The structural matrices S X1 and S X2 for the data X1 and X2 in the two time zones indicate which observation variables are related to the corresponding feature amount and to what extent each observation variable has It will be referred to as a characteristic type S value.

本発明では3個の時間帯群を分析対象としているので、上記の関与度値は4種類存在し、これらの関与度値のうち、どの関与度値が当該関与度閾値を超えるか、また何種類の関与度値が当該関与度閾値を超えるか否かによって、真の要因候補なのか、外乱等によるものであるのかなどを判断する。(図1の5〜9,11)  In the present invention, since three time zone groups are analyzed, there are four types of the above-mentioned degree-of-involvement values. Which of these degree-of-interest values exceeds the degree-of-involvement threshold, and Whether or not the type of involvement level value exceeds the involvement level threshold value is used to determine whether the factor is a true factor candidate, a disturbance, or the like. (5-9, 11 in FIG. 1)

要因候補の観測変数群の中で、操作条件の変更や外乱によるものの排除について;図1の6〜9
上記の関与度閾値を超え要因候補として抽出した観測変数群の中で、対象とする工作機械等の操作条件変更に関連した観測変数に相当する場合には、当該観測変数は要因候補から除外する。この場合には当該生産対象物もしくは工作機械は良好状態であるので、次の時間帯での監視へ移行する。(図1の7,8、10)
( About change of operation conditions or exclusion of disturbance due to disturbance in the observed variable group of factor candidates; 6 to 9 in FIG. 1 )
In the observation variable group that exceeds the above-mentioned participation threshold and is extracted as a candidate for a factor, if it corresponds to an observed variable related to a change in the operating conditions of the target machine tool, etc., the relevant observed variable is excluded from the candidate for the factor. . In this case, the object to be produced or the machine tool is in a good state, so the process shifts to monitoring in the next time zone. (7, 8, 10 in Figure 1)

上記の各観測変数についての4種類の関与度値のいずれもが、関与度閾値未満であった場合には、当該1次不良の判定結果を一旦保留として、次の時間帯での監視へ移行する。これはD方式もしくはS方式により最大DI値が判定閾値を超えて1次不良と判定されても、当該要因の可能性がある観測変数が存在しない場合には、当該不良判定には確定性が不十分であるとして、良否判定の信頼性を向上させるために、一旦保留として、次の時間帯に移行して監視を行うものである。(図1の5、13、14、3)  If any of the four types of involvement values for each of the above observed variables is less than the involvement level threshold value, the primary failure determination result is temporarily suspended and the process proceeds to monitoring in the next time zone. To do. This is because even if the maximum DI value exceeds the determination threshold by the D method or the S method and it is determined that the defect is a primary defect, if there is no observation variable that may be the cause, the defect determination has determinism. In order to improve the reliability of the pass / fail judgment, it is temporarily suspended, and the monitoring is performed by moving to the next time zone. (5, 13, 14, 3 in FIG. 1)

また、要因の可能性がある観測変数が存在しない場合でも、次の時間帯での監視を継続し当該保留となる監視回数が継続して4回になった場合には、1次判定結果を不良と確定する。これは、当該良否判定が3個の時間帯群データをセットとした解析・評価に基づいており、1個の時間帯データでのみ不良と判定され、他の2個の時間帯データで良好であったとしても、1次判定の結果が不良となる判定回数が連続して4回以上になれば、当該不良は単発的ではなく不良事象が継続中であると推定できるからである。(図1の13、11)  In addition, even if there is no possible observation variable that may be a factor, if the monitoring is continued in the next time zone and the number of pending monitoring continues to be 4, the primary judgment result is Determined as defective. This is based on the analysis / evaluation in which the pass / fail judgment is made on the set of three time zone group data, only one time zone data is determined to be defective, and the other two time zone data are good. This is because even if there is, if the number of times of determination that the result of the primary determination is defective becomes four times or more in succession, it can be estimated that the defect is not a one-off event and a defect event is continuing. (13, 11 in FIG. 1)

不良確定後における直近での要因候補変数群の抽出について;図1の12)
D方式により不良がn時間帯にて確定した場合の、直近時の(n−2)、(n−1)時間帯を合わせた3個の時間帯データにおいて、図3に示す各特徴量Fx1(A)、Fx2(B)、Fx2<A>、Fx3<B>と対応するデータX1、X2、X3との相関関係を求めた特徴種別S値SX1、SX2、S’X2、SX3は、以下の[数16]、[数17]、[数18]、[数19]によって求めることができる。
上記の4種類の特徴種別S値は、D方式にて不良検知時に、それぞれ観測変数名f,f,・・,f,・・,fの、当該特徴量への関与度値を示すもので、順に、第一関与度値、第二関与度値、第三関与度値および第四関与度値と定義する。
そして、各観測変数に対応する、上記のいずれかの関与度値が当該関与度値閾値を超えた場合には、当該観測変数を当該不良の要因候補変数とする。
( Regarding the latest extraction of the factor candidate variable group after the defect is determined; 12 in FIG. 1)
When the defect is confirmed in the n time zone by the D method, the feature amount F shown in FIG. 3 is obtained in the three time zone data including the most recent (n-2) and (n-1) time zones. x1 (a), F x2 ( B), F x2 <A>, F x3 <B> with the corresponding data X1, X2, wherein type S value was determined correlation between X3 S X1, S X2, S ' X2 and S X3 can be obtained by the following [Equation 16], [Equation 17], [Equation 18], and [Equation 19].
4 types of feature type S value described above, when the failure detected by the D method, each observed variable names f 1, f 2, ··, f i, ··, the f q, relevance value to the feature amount And is defined in order as a first involvement degree value, a second involvement degree value, a third involvement degree value, and a fourth involvement degree value.
Then, when any of the above-mentioned participation degree values corresponding to each observation variable exceeds the participation degree value threshold value, the observation variable is set as the defective factor candidate variable.

一方、S方式により不良がn時間帯にて確定した場合の、初期基準▲1▼と直近時(n−1)時間帯とを合わせた3個の時間帯データにおいて、図4に示す各特徴量Fx1(A)、Fx1(B)、Fx2<A>、Fx3<B>と対応するデータX1、X2、X3との相関関係を求めた特徴種別S値SX1、S’X1、SX2、SX3は、以下の[数20]、[数21]、[数22]、[数23]によって求めることができる。
S方式による不良検知時において、上記の4種類の特徴種別S値は、それぞれ観測変数名f,f,・・,f,・・,fの、当該特徴量への関与度値を示すもので、順に、第一関与度値、第二関与度値、第三関与度値および第四関与度値と定義する。
そして、各観測変数に対応する、上記のいずれかの関与度値が当該関与度値閾値を超えた場合には、当該観測変数を当該不良の要因候補変数とする。
On the other hand, when the defect is confirmed in the n time zone by the S method, the characteristics shown in FIG. 4 are shown in the three time zone data including the initial reference (1) and the latest (n-1) time zone. Feature type S values S X1 , S ′ X1 for which the correlation between the quantities F x1 (A), F x1 (B), F x2 <A>, F x3 <B> and the corresponding data X1, X2, X3 is obtained. , S X2 , and S X3 can be obtained by the following [Equation 20], [Equation 21], [Equation 22], and [Equation 23].
During defect detection by S method, 4 kinds of feature type S value described above, each of the observed variable names f 1, f 2, ··, f i, ··, the f q, relevance value to the feature amount And is defined in order as a first involvement degree value, a second involvement degree value, a third involvement degree value, and a fourth involvement degree value.
Then, when any of the above-mentioned participation degree values corresponding to each observation variable exceeds the participation degree value threshold value, the observation variable is set as the defective factor candidate variable.

不良確定後における先行時間帯での要因候補変数群の抽出について;図1の15)
図5に、不良確定後における先行時間帯での要因変数群を抽出する際の時間軸を示している。当該不良を検出、確定したn時間帯と、その直近の(n−1)時間帯では、前記した直近での要因候補変数群を抽出する。そして、当該(n−2)時間帯から以前の先行時間帯jにおける要因候補となる可能性がある変数群の抽出は、以下に示す[数24]にて算出した、時間帯jでの特徴種別S値SXjが当該関与度閾値を超えるか否かによって、要因候補変数であるか否かを決定するものである。なお、上記の不良検知時n時間帯及び直近時(n−1)時間帯データで求めた重み係数ベクトル<A>を固定して、順次、j時間帯データXの相関行列RXjXjとの積を求めることにより特徴種別S値SXjを算出してゆく。
ここで、RXjXjはデータXの相関行列を示す。
順次、遡ってj=n−2(初期時間帯)まで各j時間帯での特徴種別S値SXjを求めて先頭時間帯において要因候補となる観測変数群を抽出する。
( About extraction of the factor candidate variable group in the preceding time zone after the defect is determined ; 15 in FIG. 1)
FIG. 5 shows a time axis when extracting the factor variable group in the preceding time period after the defect is determined. In the n time period in which the defect is detected and confirmed and the latest (n-1) time period, the latest factor candidate variable group is extracted. Then, the extraction of the variable group that may be a factor candidate in the preceding preceding time zone j from the (n−2) time zone is performed by the following [Equation 24], and the characteristics in the time zone j are calculated. Whether or not the type S value S Xj exceeds the participation threshold value is determined as a factor candidate variable. Note that the weighting coefficient vector <A> obtained in the above-described defect detection n time zone and the latest (n-1) time zone data is fixed, and the correlation matrix R XjXj of the j time zone data X j is sequentially set. The feature type S value S Xj is calculated by obtaining the product.
Here, R XjXj indicates the correlation matrix of the data X j .
Sequentially going back to j = n−2 (initial time zone), the feature type S value S Xj in each j time zone is obtained, and the observation variable group as a factor candidate is extracted in the first time zone.

全要因候補の観測変数群の分類及び潜在変数の設定について:図1の16)
前記に記載した、直近の要因候補および先行時間帯での要因候補とを合わせて全要因候補となる観測変数群は3つに分類できる。その理由は、3個の時間帯群データにおける当該不良への関与度値が大きい観測変数群に対して、最大もしくは有意な関与度値が現れる時間帯が検知時である場合と、当該最大もしくは有意な関与度値が現れる時間帯が直近時である場合とでは、それぞれの観測変数は、異なる潜在要因から派生している可能性が高いからである。
また、先行時間帯での要因候補として抽出された観測変数は、当該不良検知時および直近時とは異なる潜在要因から派生している可能性が高いと推定される。
上記の分類は、第一関与度値〜第四関与度値が現れる特徴種別の出現パターンから[表4]に示すように、当該観測変数は分類番号IもしくはIIもしくはIIIに分類するものである。[表4]に該当する特徴種別の出現パターンに合致する観測変数は不良の要因候補であると判断する確認ルールである。なお、[表4]ではD方式により不良が確定した場合であり、〔〕印で表示する記号は、S方式の場合に対応している。
( Regarding the classification of the observation variables of all factor candidates and the setting of latent variables : 16 in Fig. 1)
The observation variable group that is a total factor candidate including the latest factor candidate and the factor candidate in the preceding time zone described above can be classified into three. The reason is that, for an observation variable group in which the degree of involvement value in the defect is large in the three time zone group data, the time zone in which the maximum or significant degree of involvement value appears is the detection time, This is because the observed variables are likely to be derived from different latent factors when the time zone in which a significant degree of involvement value appears is the latest time.
In addition, it is highly probable that the observation variable extracted as a factor candidate in the preceding time zone is derived from a latent factor different from that at the time of the defect detection and the latest time.
In the above classification, the observed variables are classified into classification numbers I, II or III as shown in [Table 4] from the appearance patterns of the feature types in which the first involvement value to the fourth involvement value appear. . The observation variable that matches the appearance pattern of the feature type corresponding to [Table 4] is a confirmation rule for determining that it is a candidate for a failure factor. Note that in [Table 4], the defect is confirmed by the D method, and the symbol displayed with the [] mark corresponds to the case of the S method.

また、[表5]には不良検知時および直近時における特徴種別の出現パターンとして、最大関与度値が現れるのが検知時n時間帯のみである場合には、当該要因は操作条件等の変更による外乱であるとするものである。 Further, in [Table 5], as the appearance pattern of the feature type at the time of defect detection and at the latest time, when the maximum participation degree value appears only in the n time period at the time of detection, the factor is a change in the operation condition or the like. It is supposed to be a disturbance caused by.

因果モデルの構築について:図1の17)
前記した、全要因候補となる観測変数群を3つに分類した、それぞれの分類番号I、II、IIIを潜在変数とし、対応する観測変数群を結果群として因果モデルを構築する。
図6に因果モデルの構築例を示す。潜在変数は丸印で、観測変数は四角印で示し原因側から結果側へ矢印で繋いでいる。潜在変数間では、第三分類から第一、第二分類へ矢印を引き、分類IIIは分類I、IIの原因となる潜在変数であることに対応している。各潜在変数には、前記した要因候補となるべき観測変数群が結果群として矢印で結ばれる。
ここで、分類Iと分類IIとはいずれが原因となるのかは不明であるので、分類Iが原因の場合のケース1と、分類IIが原因である場合のケース2として2種類の因果モデルに対して因果分析を行う。
( About construction of causal model : 17 in Fig. 1)
The causal model is constructed by using the classification numbers I, II, and III, which are classifications of the observation variable groups that are all the factor candidates described above, as latent variables and the corresponding observation variable groups as a result group.
FIG. 6 shows an example of building a causal model. The latent variables are indicated by circles and the observed variables are indicated by squares, and are connected by arrows from the cause side to the result side. Among the latent variables, arrows are drawn from the third classification to the first and second classifications, and the classification III corresponds to the latent variables causing the classifications I and II. An observation variable group that should be a factor candidate described above is connected to each latent variable by an arrow as a result group.
Here, since it is unclear which of the classification I and the classification II is the cause, there are two types of causal models as a case 1 where the classification I is the cause and a case 2 where the classification II is the cause. A causal analysis will be performed.

(発明の実施例プレス機による板金加工に対して統合的監視を実施した場合)
本発明の実施例として、プレス機による板金加工における統合的監視の詳細を記述する。
(Embodiment of the invention When integrated monitoring is performed on sheet metal processing by a press machine)
As an example of the present invention, details of integrated monitoring in sheet metal processing by a press will be described.

図7にプレス機による板金加工の機構の概要を示す。
プレス機による板金加工が成り立つには、プレス機械と金型(上型のポンチと下型のダイ)、被加工材の3つの要素が相互に作用して動くことが必須である。この3要素のバランスは、人に依存する部分が大きく、製品の加工精度や生産性に影響しながらプレス機加工が行われている。
つまり、
○プレス機械・・・弾性変形のみ(本来は変形が起きないことが理想)
○金型 ・・・弾性変形のみ(プレス機械同様)
○被加工材 ・・・弾性変形+塑性変形(弾性変形がないことが理想)
が起きており、プレス加工では金型だけが重視されるのではなく、被加工材およびプレス機械の要素を含めて考えなければならない。被加工材の材料が変わればプレス加工時にせん断される際の荷重が変化したり、せん断に要する時間に長短があるなどの特性に差異が生じる。また、プレス機械ではクランク機構にてクランク軸の回転運動を、スライドの上下運動に変換することで圧力を発生しているので、プレス機械の能力は、どのスライド位置でも発生できることではなく、プレス加工全工程の荷重とスライド位置の関係を把握、確認することが重要となる。図7のスライダ1には金型上型のポンチ2が取り付けてあり、一方プレス機械の下側のボルスタ3には金型下型のダイ4が設置されている。そして、送り装置により被加工材5をプレス機械の中心位置に挿入設定し、スライダ1を下降させてゆき、ポンチ2とダイ4との間で被加工材5がせん断加工される。当該加工が終了すれば、スライダ1が上昇して、製品6がプレス機械から排出される。この加工工程を継続して繰り返すことによって対象製品が量産されてゆく。
FIG. 7 shows an outline of the mechanism of sheet metal working by the press machine.
In order for sheet metal working by a press machine to be successful, it is essential that the press machine, the die (upper die punch and lower die), and the three elements of the work material interact and move. The balance of these three elements largely depends on the person, and the press machine processing is performed while affecting the processing accuracy and productivity of the product.
That is,
○ Press machine: Elastic deformation only (ideally, ideally no deformation occurs)
○ Mold ・ ・ ・ Elastic deformation only (similar to press machine)
○ Workpiece: Elastic deformation + plastic deformation (ideally, there should be no elastic deformation)
Therefore, in the pressing process, not only the mold is important but the work material and the elements of the pressing machine must be considered. If the material of the material to be processed changes, the load at the time of shearing during press working will change, and there will be differences in characteristics such as the length of time required for shearing. Further, in the press machine, pressure is generated by converting the rotational movement of the crankshaft into the vertical movement of the slide by the crank mechanism, so the press machine's capability is not that it can be generated at any slide position, It is important to understand and confirm the relationship between the load and slide position in all processes. The punch 1 of the upper die is attached to the slider 1 in FIG. 7, while the die 4 of the lower die is installed on the bolster 3 on the lower side of the press machine. Then, the workpiece 5 is inserted and set at the center position of the press machine by the feeding device, the slider 1 is lowered, and the workpiece 5 is sheared between the punch 2 and the die 4. When the processing is completed, the slider 1 rises and the product 6 is discharged from the press machine. The target product is mass-produced by continuously repeating this processing step.

上記のクランク機構を図8に示す。モータ(図では省略)からの回転エネルギはフライホイール1に伝えられ、クランク軸2をストローク数nの速度で回転させる。スライド4とクランク軸2とはコネクチングロッド3で連結されており、クランク軸2の回転によりスライド4が上下運動する。当該スライド4はストローク長さSの範囲にて上下運動することになる。また、クランク軸2の両端にある軸受1,2に、それぞれ加速度センサ7、8を設置して得られる振動データを分析して、当該クランク軸2の回転性の健全性診断や劣化要因の推定などを行う。  The above crank mechanism is shown in FIG. Rotational energy from a motor (not shown) is transmitted to the flywheel 1 to rotate the crankshaft 2 at a speed of a stroke number n. The slide 4 and the crankshaft 2 are connected by a connecting rod 3, and the rotation of the crankshaft 2 causes the slide 4 to move up and down. The slide 4 moves up and down within the range of the stroke length S. Further, vibration data obtained by installing the acceleration sensors 7 and 8 on the bearings 1 and 2 at both ends of the crankshaft 2 are analyzed to diagnose the soundness of the rotational performance of the crankshaft 2 and estimate the deterioration factor. And so on.

上記のクランク機構におけるスライドの上下運動の範囲について図9を用いて説明する。スライド調節ねじ2を回すことによってスライド4の下死点位置5を決める。この下死点位置5とボルスタプレート7との間隔がダイハイト6である。もちろんスライド調節ねじ2の調節可能な範囲は、調節上限3にて規定されている。  The range of vertical movement of the slide in the above crank mechanism will be described with reference to FIG. The bottom dead center position 5 of the slide 4 is determined by turning the slide adjusting screw 2. The space between the bottom dead center position 5 and the bolster plate 7 is the die height 6. Of course, the adjustable range of the slide adjustment screw 2 is defined by the adjustment upper limit 3.

図10には、金型の下型のダイ1に取り付けたセンサ群を示す。2個のAEセンサCH1とCH2と、2個の温度センサT1,T2を取付けている。このAEセンサ群はプレス過程におけるせん断加工中に、被加工材に発生する亀裂や塑性変形が不十分で“伸び“が生じていないかを監視するものである。
また、温度センサにより、せん断加工におけるダイ1の温度を計測する。プレス機械自体ではモータ発熱、圧縮空気の発熱、スライド部での摩擦熱などによる熱源であり、また加工される被加工材や金型も熱源となるので、各部位は稼働を継続していくと伸びてゆく。このことから、図9に示す下死点位置5は次第に下がってゆく。このことは対象製品の形状が複雑になったり、製品の要求精度が高まるとさらに問題化されてゆく。
FIG. 10 shows a sensor group attached to the lower die 1 of the mold. Two AE sensors CH1 and CH2 and two temperature sensors T1 and T2 are attached. This AE sensor group monitors whether "elongation" has occurred due to insufficient cracks or plastic deformation occurring in the work material during shearing in the pressing process.
Further, the temperature of the die 1 during shearing is measured by the temperature sensor. The press machine itself is a heat source due to motor heat generation, compressed air heat generation, friction heat at the slide part, etc. Also, the work material to be processed and the mold become heat sources, so if each part continues to operate. Grows. From this, the bottom dead center position 5 shown in FIG. 9 is gradually lowered. This becomes more serious as the shape of the target product becomes complicated and the required accuracy of the product increases.

図11には、せん断加工中における金型上型のパンチ1と下型ダイ2の関係を示している。当該せん断加工時ではパンチ寸法とダイ寸法との隙間であるクリアランス3が適切に調節されているが、製品4と付随してバリ6が生じてしまう。
当該クリアランスの大きさによって、せん断面性状が異なり、しかも製品とする凹凸形状によっても異なってくる。
図12には、切口面の構成を示している。図12の上部から順に、だれ1、せん断面2、破断面3、および、かえり(バリとも言う)4から成る。そして、図12の下に示すように、クリアランス(図11の3)が大きくなると、せん断面の領域が小さくなり、かえり(バリ)が拡大し、逆にクリアランスが小さくなると二次せん断面が生じる。このかえり(バリ)は後工程にて“バリ取り”という作業が必要になるし、二次せん断面が生じるような小さなクリアランスではせん断エネルギが増大してしまう。したがって、適切なクリアランスを維持することが製品の品質維持や投入エネルギの最適化において重要な要素であるが、初期設定しておいても加工を繰り返していく段階で次第に最適な範囲より外れてゆく。
FIG. 11 shows the relationship between the punch 1 of the upper die and the lower die 2 during the shearing process. At the time of the shearing process, the clearance 3 which is a gap between the punch size and the die size is properly adjusted, but the burr 6 is generated along with the product 4.
The properties of the shear surface differ depending on the size of the clearance, and also vary depending on the uneven shape of the product.
FIG. 12 shows the configuration of the cut surface. In order from the upper part of FIG. 12, it comprises a droop 1, a shear surface 2, a fracture surface 3, and a burr (also called burr) 4. Then, as shown in the lower part of FIG. 12, when the clearance (3 in FIG. 11) increases, the area of the shear surface decreases, the burr (burrs) increases, and conversely, when the clearance decreases, a secondary shear surface occurs. . This burr requires a work of "deburring" in a later process, and shear energy increases with a small clearance such as a secondary shear surface. Therefore, maintaining an appropriate clearance is an important factor in maintaining product quality and optimizing input energy, but even with the initial settings, it will gradually deviate from the optimum range when machining is repeated. .

図13に、横軸にクリアランスの大きさをとり、縦軸に加工コストをとって、クリアランスの大きさの最適点がどの点にあるかを示している。せん断コスト1は、図中の○印に示すクリアランス4で最少となるが、一方、バリ取りコスト2はクリアランスの増大につれて増加してゆくので、せん断とバリ取りコストを合わせた総合コスト3は、▲印に示すクリアランス5にて最小のコストとなることが分かる。  In FIG. 13, the horizontal axis represents the size of the clearance and the vertical axis represents the processing cost, and the optimum point of the size of the clearance is shown. The shearing cost 1 is the smallest in the clearance 4 shown by the circle in the figure, while the deburring cost 2 increases as the clearance increases, so the total cost 3 including the shearing and deburring costs is It can be seen that the clearance 5 indicated by the triangle mark has the lowest cost.

プレス機械を稼働して加工工程を繰り返していくと、プレス機械、金型、および被加工材の状態は相互に関連し合いながら変化してゆく。当該相互作用もしくは劣化事象の伝搬に起因するさまざまな要因群と、不良の兆候や機能低下もしくは劣化項目の結果群との因果関係を図14に示す。各部位での発熱1からプレス機械のスライド位置がズレるために下死点が下がり、プレス時に荷重偏心2が生じたり、金型の膨張3が起こる。一方、加工工程が継続すると金型摩耗5が進行してゆき、上記の金型膨張3とも相まってクリアランスの変化4が起こる。また、上記の金型摩耗5が進行すると上型パンチに微細傷6が発生することがあり、当該微細傷6は加工後の製品における損傷(不良)13や、かえり(バリ)の拡大14および金型寿命の短縮17を招く。  When the press machine is operated and the machining process is repeated, the state of the press machine, the mold, and the work material change while being mutually related. FIG. 14 shows a causal relationship between various groups of factors resulting from the interaction or propagation of deterioration events and groups of results of failure signs, functional deterioration, or deterioration items. Since the slide position of the press machine deviates from the heat generation 1 at each part, the bottom dead center is lowered, which causes load eccentricity 2 and press die expansion 3 during pressing. On the other hand, as the machining process continues, die wear 5 progresses, and the clearance change 4 occurs together with the die expansion 3. Further, as the die wear 5 progresses, fine scratches 6 may occur on the upper die punch, and the fine scratches 6 cause damage (defective) 13 in the product after processing and enlargement of burr (burrs) 14 and This leads to a shortening 17 of the die life.

また、上記したクリアランスの変化4は、加工品の寸法変化(不良)10、せん断面性状の変化(不良)11、加工エネルギの増大12および加工品の損傷(不良)13の結果となる。
また、クランク軸受の摩耗7が進行すると振動大8となり、スライド位置のズレによる偏心荷重9を招き、前記した下死点の下がりによる偏心荷重2とも相まって、加工品のバラツキ(不良)15、プレス機械の劣化16、金型寿命の短縮17が進展してしまう。以上に述べた内容は、時間経過につれて変化してゆく項目群の関連に対応したものである。
また、一方、被加工材や金型の変更や金型組立の状態に変化がある場合について述べる。同じく図14のBに示すように被加工材の表面粗さ18、金型の表面粗さ19および金型の組立精度20の相違や変化によって、クリアランスの差異21や上型パンチの摩耗や欠損21を生じ、加工品の損傷13やかえり(バリ)の拡大14および金型寿命の短縮17を来してしまう。
The clearance change 4 described above results in a dimensional change (defect) 10 of the processed product, a change (defective) 11 of the shear surface property, an increase in processing energy 12, and a damage (defect) 13 of the processed product.
Further, as the wear 7 of the crank bearing progresses, a large vibration 8 is generated, which causes an eccentric load 9 due to the displacement of the slide position. Machine deterioration 16 and die life shortening 17 progress. The contents described above correspond to the relation of the item group which changes with the passage of time.
On the other hand, the case where there is a change in the material to be processed, the die, or the state of die assembly will be described. Similarly, as shown in B of FIG. 14, due to the difference or change in the surface roughness 18 of the work material, the surface roughness 19 of the die, and the assembly accuracy 20 of the die, the clearance difference 21 and the wear or loss of the upper die punch are caused. 21, resulting in damage 13 of the processed product, enlargement 14 of burrs (burrs), and shortening 17 of the die life.

(発明の実施例;プレス機械による板金加工の統合的監視での不良検知事例)
本発明の実施例として、プレス機による板金加工における統合的監視を実施した場合の、良好時〜操作条件の変更〜不良検出を行った事例の詳細を記述する。
(Embodiment of the invention; Case example of defect detection by integrated monitoring of sheet metal processing by a press machine)
As an example of the present invention, a detailed description will be given of a case in which good monitoring, change of operating conditions, and detection of failure are performed when integrated monitoring is performed in sheet metal working by a press.

(プレス機械による板金加工時での各種データの採取)
本実施例では、観測変数群f1、・・・f12の12種類についてデータ採取および情報入手を行った。
(Collecting various data when processing sheet metal with a press machine)
In this example, data collection and information acquisition were performed for 12 types of observation variable groups f1, ..., F12.

図15に、プレス機械を使用した板金加工時の統合的監視を行う際の、加工工程の時間的構成を示す。当該加工単位の構成は3つの領域からなり、被加工材のプレス機械への搬入とセッティング、プレス機械の作動、および加工品(製品)のプレス機械からの搬出であり、当該プレス機械の加工単位において各種のデータを採取する。  FIG. 15 shows a temporal structure of a processing step when performing integrated monitoring during sheet metal processing using a press machine. The composition of the processing unit consists of three areas, which are loading and setting of the work material to the press machine, operation of the press machine, and unloading of the processed product (product) from the press machine. Various data will be collected at.

図16には、前記の図8に示すクランク軸軸受での加速度センサ1,2における振動データf6とf7を示している。プレス機械の起動から500msecまでにおいて、スライドが下降して上型ポンチが被加工材に接触し(図中のa部)、せん断加工の過程を経て(図中b部)下死点に至り当該加工が終了する(図中c部)までの波形を示している。  FIG. 16 shows vibration data f6 and f7 in the acceleration sensors 1 and 2 in the crankshaft bearing shown in FIG. After 500 msec from the start of the press machine, the slide descends and the upper punch contacts the material to be processed (a in the figure), and through the process of shearing (b in the figure), the bottom dead center is reached. The waveforms up to the end of processing (section c in the figure) are shown.

図17には、前記の図10に示すCH1、CH2のダイ部に設置したAEセンサーで得られた波形データf4、f5を示している。プレス機械の起動から様々な超音波波形が観察され、当該せん断加工は、図中に下死点10mmUPと記載している約300msecから下死点に至る約500msecまでで完了している。そして、図17中のA部分の波形部分が、金型と被加工材とが実際のせん断加工に対応しており、CH1の波形データf4には2つの小さなピークが存在しているのが観察されるが、当該せん断加工の良否に関する情報は得られない。  FIG. 17 shows waveform data f4 and f5 obtained by the AE sensors installed in the die parts of CH1 and CH2 shown in FIG. Various ultrasonic waveforms were observed from the start of the press machine, and the shearing process was completed from about 300 msec described as a bottom dead center of 10 mmUP in the figure to about 500 msec to the bottom dead center. It is observed that the corrugated portion A in FIG. 17 corresponds to the actual shearing between the die and the workpiece, and that the CH1 waveform data f4 has two small peaks. However, no information about the quality of the shearing process is available.

図18に、プレス機械のモータ電流の波形データf8を示す。前記した図16に示している3つの領域であるa部、b部、c部に対応してモータ電流の波形データは大きく変化するとともに、特にb部の前側のせん断面加工中には、複雑な時間変化を呈していることが分かる。  FIG. 18 shows waveform data f8 of the motor current of the press machine. The waveform data of the motor current greatly changes corresponding to the three areas a, b, and c shown in FIG. 16 described above. It can be seen that there is a significant change over time.

図19にダイ部1での温度データを、図20にダイ部2での温度データを示す。各加工単位の中でプレス機械の作動時間である約500msecの間に15回サンプリングして横軸にとり、生産開始時の時間帯▲1▼〜1次不良検知時の時間帯▲10▼までを示す。プレス機械の稼働時には、せん断加工により発熱するので金型の温度は、加工工程が進むにつれて全体の温度パターンは累積して上昇する(図中の矢印)とともに、金型は膨張してゆくことになる。  FIG. 19 shows temperature data in the die unit 1, and FIG. 20 shows temperature data in the die unit 2. Within each processing unit, 15 times are sampled during the operation time of the press machine of about 500 msec and taken on the horizontal axis. From time zone (1) at the start of production to time zone (10) at the time of primary defect detection. Show. When the press machine is in operation, heat is generated by shearing, so the temperature of the mold increases cumulatively as the machining process progresses (the arrow in the figure), and the mold expands. Become.

[表6]には、ストローク長f1、毎分ストローク数f2、下死点位置(DH)f3、ダイCH1でのAEデータf4、同じくダイCH2でのAEデータf5、クランク軸軸受1の振動データf6、同軸受2の振動データf7、モータ電流f8、ダイ部1での温度センサT1でのデータf9、ダイ部2での温度センサT1でのデータf10、被加工材の表面粗さ(Ra)f11、およびボルスタとダイの位置ズレ量f12を、生産開始▲1▼から、時間帯▲6▼では被加工材の変更を行い、時間帯▲10▼において1次不良を検出した場合の、全ての加工単位における観測変数群のデータの全容を示している。なお、本実施例では全加工工程におけるストローク長f1と毎分ストローク数f2はほぼ一定値で推移した。  [Table 6] shows stroke length f1, number of strokes per minute f2, bottom dead center position (DH) f3, AE data f4 in die CH1, AE data f5 in die CH2, vibration data of crankshaft bearing 1. f6, vibration data f7 of the bearing 2, motor current f8, data f9 by the temperature sensor T1 in the die unit 1, data f10 by the temperature sensor T1 in the die unit 2, surface roughness (Ra) of the work material f11 and the misalignment amount f12 between the bolster and die are changed from the start of production (1) to the material to be processed in time zone (6), and the primary defect is detected in time zone (10). The whole data of the observation variable group in the processing unit of is shown. In this embodiment, the stroke length f1 and the number of strokes per minute f2 in all the machining steps remained substantially constant.

加工工程が進むにつれてプレス機械、金型などの温度が上昇することから下死点位置(DH)f3は、生産開始時300mmであったのが1次不良を検知した時間帯▲10▼では296.1mmに下がっていくのが分かる。また、金型下部ダイでのAEデータf4、f5、クランク軸軸受での振動データf6、f7、モータ電流f8の波形の推移を観察する限り、波形の大きさや強さでは特に異常もしくは不良に結びつくような点は見当たらない。
また、被加工材の表面粗さ(Ra)f11は、プレス機械に挿入設定される際の材質にバラツキがあるので0.2μ〜0.4μの範囲で変化しており、時間帯▲6▼にて被加工材を変更した場合にも上記表面粗さの範囲にあった。
Since the temperature of the press machine, the mold, etc. rises as the working process progresses, the bottom dead center position (DH) f3 was 300 mm at the start of production, but 296 in the time zone (10) when the primary defect was detected. You can see it goes down to 1mm. Moreover, as long as the changes in the waveforms of the AE data f4 and f5 in the lower die of the mold, the vibration data f6 and f7 in the crankshaft bearing, and the motor current f8 are observed, the size and strength of the waveform lead to abnormalities or defects. There is no such point.
Further, the surface roughness (Ra) f11 of the material to be processed varies within the range of 0.2 μ to 0.4 μ due to the variation in the material when it is inserted and set in the press machine. Even when the material to be processed was changed in, the surface roughness was within the above range.

同じく、[表6]に示すボルスタとダイの位置ズレf12は、生産開始時▲1▼で設定した位置を基準0として、加工工程の進捗によって前後左右に下型ダイはボルスタとの相対的に位置ズレが生じる。当該位置ズレ量の絶対値として0.05mm〜0.25mmとかなり大きく変動しているのが分かる。  Similarly, the misalignment f12 between the bolster and the die shown in [Table 6] is based on the position set in (1) at the start of production as a reference 0, and the lower die is moved forward, backward, leftward and rightward relative to the bolster as the machining process progresses. The position shift occurs. It can be seen that the absolute value of the amount of positional deviation fluctuates considerably from 0.05 mm to 0.25 mm.

(プレス機械による板金加工時での1次良否判定の結果)
上記した12種類の観測変数f1,・・・,f12について、各加工単位の時間帯で
[表7]に示す。これらのD方式及びS方式の最大DI値を横軸に加工時間帯をとって図21に示す。良否判定の閾値を2.0と設定することによって判定すると、時間帯▲1▼〜▲5▼までは良好であり、被加工材の変更を行った時間帯▲6▼ではD方式、S方式とも不良と判定し、また、D方式では3個の連続時間帯での特徴量に基づくので、時間帯▲6▼の影響が残影するために次の時間帯▲7▼でも不良判定となってしまっている。一方、S方式では生産開始時▲1▼を基準とした特徴量に基づくので、当該残影は見られず時間帯▲7▼では良好判定に戻っている。そして、加工工程が時間帯▲7▼、▲8▼、▲9▼と良好に進み、ついに時間帯▲10▼ではD方式、S方式とも不良判定となった。
(Result of primary pass / fail judgment during sheet metal working by press machine)
For the above 12 types of observation variables f1, ..., f12, in the time zone of each processing unit
It shows in [Table 7]. The maximum DI values of these D method and S method are shown in FIG. When it is judged by setting the pass / fail judgment threshold value to 2.0, it is good in the time zones (1) to (5), and in the time zone (6) when the workpiece is changed, the D method and the S method are used. Both of them are determined to be defective, and since the D method is based on the feature amount in three consecutive time zones, the influence of the time zone (6) remains, and therefore the defect is also determined in the next time zone (7). It's gone. On the other hand, in the S method, the residual amount is not seen because it is based on the feature amount based on (1) at the start of production, and the judgment returns to good in the time zone (7). Then, the machining process proceeded satisfactorily in the time zones (7), (8), and (9), and finally, in the time zone (10), both the D system and the S system were judged to be defective.

(1次不良であると判定後、直近時での要因可能性がある観測変数群の抽出)
上記した良否判定の結果、1次不良であると判定された場合には、当該不良の要因である可能性がある観測変数群を抽出する。
前記した[表7]および図21に示した良好時である加工時間帯▲1▼、▲2▼、▲3▼の場合と、被加工材の変更を行った加工時間帯▲6▼、▲5▼、▲4▼の場合および1次不良と判定した加工時間帯▲10▼、▲9▼、▲8▼の場合における、各観測変数の特徴種別S値を表8に示す。なお、ここではD方式にて良否判定した結果に対応している。
(Extraction of observed variable group that may be the factor at the latest time after it is judged as primary failure)
As a result of the above-described quality determination, when it is determined that the defect is the primary defect, the observation variable group that may be a factor of the defect is extracted.
In the above-mentioned [Table 7] and in the good working time zones (1), (2) and (3) shown in FIG. 21, and in the working time zones (6) and (6) when the workpiece is changed. Table 8 shows the characteristic type S value of each observation variable in the cases of 5), 4), and the processing time zones of 10), 9), and 8 which were determined to be primary defects. It should be noted that here, it corresponds to the result of the quality determination by the D method.

[表8]の右側の4個の列に示す良好時においては、すべての各観測変数の特徴種別S値は、関与度閾値0.6未満であり当該対応特徴量との関与度が小さく、当然要因となる可能性がある観測変数は存在しない。[表8]の中央部には被加工材の変更を行った時間帯▲6▼に関連する3個の時間帯▲4▼、▲5▼、▲6▼での各観測変数の特徴種別S値を示す。関与度閾値0.6を超える特徴種別S値を有す観測変数は、ストローク長f1とストローク数f2に対して、時間帯▲6▼でのみ関与度閾値を超えていることから、前記した[表4]、[表5]の判定結果の確認ルールに照合すると、第一関与度値〜第四関与度値が現れる特徴種別の出現パターンは[表5]に該当することから、当該1次不良は操作条件等の変更などの外乱によるものであることが分かる。  At the time of good shown in the four columns on the right side of [Table 8], the feature type S values of all the observation variables are less than the participation threshold value 0.6, and the degree of participation with the corresponding feature amount is small, Obviously, there are no observed variables that could be a factor. In the central part of [Table 8], the feature type S of each observation variable in three time zones (4), (5), and (6) related to the time zone (6) when the work material is changed Indicates a value. The observation variable having the characteristic type S value exceeding the involvement degree threshold value 0.6 exceeds the involvement degree threshold value only in the time zone (6) with respect to the stroke length f1 and the stroke number f2. When comparing with the confirmation rules of the determination results of Table 4] and [Table 5], the appearance patterns of the feature types in which the first involvement value to the fourth involvement value appear correspond to [Table 5]. It can be seen that the defects are due to disturbances such as changes in operating conditions.

次に、前記[表8]の左側の4個の列に示す1次不良と判定した時間帯▲10▼、その前の2個の時間帯▲9▼、▲8▼での各観測変数の特徴種別S値は、観測変数f4、f5では関与度閾値0.6を超えた特徴種別の出現パターンが第一関与度および第三関与度であることから、[表4]に示す確認ルールとの照合から当該不良の真の要因となる観測変数群である。
また、観測変数f6、f12が関与度閾値0.6を超えており、当該特徴種別の出現パターンが第二関与度および第四関与度であることから[表4]に示す確認ルールとの照合から当該不良の真の要因となる可能性がある観測変数である。
そして、上記した観測変数f4、f5が[表4]の分類番号Iに、観測変数f6、f12が[表4]の分類番号IIに該当するとともに、当該1次不良を確定するものである。
Next, the observation time of each observation variable in the time zone (10) judged as the primary failure shown in the four columns on the left side of [Table 8] and the two time zones (9) and (8) before the time zone The feature type S value is the same as the confirmation rule shown in [Table 4] because the appearance patterns of the feature types that have exceeded the involvement degree threshold value 0.6 in the observation variables f4 and f5 are the first involvement degree and the third involvement degree. It is an observation variable group that becomes the true factor of the defect from the collation of.
Further, since the observation variables f6 and f12 exceed the involvement degree threshold value 0.6, and the appearance patterns of the feature type are the second involvement degree and the fourth involvement degree, matching with the confirmation rule shown in [Table 4] is performed. Therefore, it is an observed variable that may be the true cause of the defect.
The observation variables f4 and f5 correspond to the classification number I in [Table 4], the observation variables f6 and f12 correspond to the classification number II in [Table 4], and the primary defect is determined.

また、[表8]では特徴種別S値が関与度閾値0.6を超える観測変数としてはf11が挙げられるが、特徴種別の出現パターンとしては第二関与度のみであることから、[表4]の確認ルールは適用できず、当該観測変数f11は当該不良に対する要因候補としては不明とする。  Further, in [Table 8], f11 is listed as an observation variable whose feature type S value exceeds the involvement degree threshold value of 0.6, but since the appearance pattern of the feature type is only the second degree of involvement, [Table 4 ] Confirmation rule cannot be applied, and the observation variable f11 is unknown as a factor candidate for the defect.

(1次不良であると判定後、先行時間帯での要因可能性がある観測変数の抽出)
[表9]には、前記した直近での要因可能性がある観測変数群の抽出結果に基づき、当該不良判定を確定した場合の、先行時間帯での各観測変数の特徴種別S値を示している。要因となる可能性がある観測変数としては、特徴種別S値が関与度閾値0.6を超えたf9およびf10である。そして、観測変数f9、f10は[表4]と照合することにより分類番号IIIに該当することになる。
(Observation variable extraction that may be a factor in the preceding time zone after the primary failure is determined)
[Table 9] shows the characteristic type S value of each observation variable in the preceding time zone when the defect determination is confirmed based on the extraction result of the observation variable group that may be the latest factor. ing. Observation variables that may be a factor are f9 and f10 in which the feature type S value exceeds the involvement level threshold of 0.6. Then, the observation variables f9 and f10 correspond to the classification number III by collating with [Table 4].

(因果モデルの構築)
前記した、直近時での要因候補となる可能性がある観測変数群f4、f5、f6、f12および先行時間帯での要因候補となる可能性がある観測変数群f9、f10を3つに分類した、それぞれの分類番号I、II、IIIを潜在変数とし、対応する観測変数群を結果群として前記した図6に示す基本的因果モデルに基づき当該実施例に対する因果モデルを構築し、その結果を図22に示す。
先行時間帯において抽出した要因候補となる可能性がある観測変数f9、f10のダイ部での温度1、2は第三の潜在変数IIIの影響を受けているものと推測され、他の2個の潜在変数I、IIへ影響を与える。そして、潜在変数Iは観測変数f4、f5のAE波形1,2へ影響を及ぼし、潜在変数IIは観測変数f6、f12のクランク軸軸受1での振動データ、ボルスタとダイとの位置ズレ量へ影響を及ぼしているものと推測される。
また、潜在変数IとIIの間においては、いずれかの潜在変数が他の潜在変数へ影響を及ぼしていると考えられるが、予めいずれかを決定するための情報は得られないため、図中に示すケース1,2の因果方向について因果分析を実行することになる。
(Construction of causal model)
The observation variable groups f4, f5, f6, and f12 that may be the factor candidates in the latest time and the observation variable groups f9 and f10 that may be the factor candidates in the preceding time period are classified into three groups. Based on the basic causal model shown in FIG. 6 in which the respective classification numbers I, II, and III are latent variables and the corresponding observation variable groups are result groups, a causal model for the embodiment is constructed, and the result is It shows in FIG.
Temperatures 1 and 2 at the die part of observation variables f9 and f10 that may be candidate factors extracted in the preceding time zone are presumed to be influenced by the third latent variable III, and the other two Influence the latent variables I and II of. The latent variable I affects the AE waveforms 1 and 2 of the observed variables f4 and f5, and the latent variable II is the vibration data of the observed variables f6 and f12 at the crankshaft bearing 1 and the amount of positional deviation between the bolster and the die. It is presumed to have an influence.
In addition, between the latent variables I and II, it is considered that one of the latent variables influences the other latent variable, but since information for determining any one is not obtained in advance, A causal analysis is executed for the causal directions of cases 1 and 2 shown in FIG.

前記した当該プレス機械によるせん断加工におけるプレス機械、金型、および被加工材の相互作用もしくは劣化事象の伝搬に起因するさまざまな要因群と、不良の兆候や機能低下もしくは劣化項目の結果群との因果関係を示した図14を引用して、上記の図22に示す因果モデルの解釈を行って当該因果モデルの妥当性を評価する。  The various groups of factors resulting from the interaction of the press machine, the mold, and the work material in the shearing process by the above-mentioned press machine or the propagation of the deterioration event, and the result group of the signs of failure, the deterioration of function, or the deterioration item. Referring to FIG. 14 showing the causal relationship, the causal model shown in FIG. 22 is interpreted and the validity of the causal model is evaluated.

観測変数f4、f5であるAE波形1,2のデータが、当該不良検出時および直近時における特徴量に大きく関与していることから、図14において、せん断加工時において加工品の損傷発生13もしくは切り口のせん断面・破断面の割合にバラツキ15が発生したものと推定される。  Since the data of the AE waveforms 1 and 2 which are the observation variables f4 and f5 are greatly related to the feature amount at the time of the defect detection and the latest time, the damage occurrence 13 of the workpiece during the shearing process in FIG. It is presumed that the variation 15 occurred in the ratio of the sheared surface / fractured surface of the cut.

上記した加工品の損傷もしくは品質の劣化を招く因果関係を、前記の図14に示す因果関係の全体像から引用して図23に示す。なお、図中では潜在変数に該当する項目には網目をかけて表示し、関連する項目や流れ線は太線で示している。
各部位の発熱1と金型の摩耗5を潜在変数IIIとして、発熱1から金型の温度1,2が上昇して金型の膨張3を招き、金型上型パンチと下型ダイとのクリアランスの大きさに変化4を生じるという現象へ影響を及ぼし、当該クリアランスの変化が潜在変数Iとして加工品の損傷13の結果を生じることと解釈できる。
一方、上記した加工品のバラツキ15の結果を招いたと想定されるスライド位置のズレによる偏心荷重9は、クランク軸軸受での振動大8を生じさせるクランク軸軸受の摩耗7が、潜在変数IIであると解釈できる。
また、潜在変数IIIの一つである各部位の発熱1はプレス機械の下死点が下がるという現象を招き、偏心荷重2となり、上記した潜在変数IIのクランク軸軸受の摩耗7を起点とし振動大8を介して生じるスライド位置のズレによる偏心荷重9とともに加工品のバラツキ15の結果となる。
FIG. 23 shows the above-mentioned causal relationship that causes damage to the processed product or deterioration of the quality, which is cited from the overall image of the causal relationship shown in FIG. In addition, in the figure, items corresponding to latent variables are displayed with a mesh, and related items and flow lines are indicated by thick lines.
With the heat generation 1 of each part and the wear 5 of the mold as latent variables III, the temperatures 1 and 2 of the mold rise from the heat generation 1 and the expansion 3 of the mold is caused, and the upper die punch and the lower die die are separated. It affects the phenomenon that the change 4 in the size of the clearance occurs, and it can be interpreted that the change in the clearance causes the damage 13 of the workpiece as the latent variable I.
On the other hand, the eccentric load 9 due to the slide position deviation, which is supposed to have resulted in the above-mentioned variation 15 of the processed product, is the abrasion 7 of the crankshaft bearing which causes the large vibration 8 in the crankshaft bearing, and the latent variable II. Can be interpreted as
Further, the heat generation 1 of each part, which is one of the latent variables III, causes a phenomenon that the bottom dead center of the press machine is lowered, which results in an eccentric load 2, and the vibration starts from the wear 7 of the crankshaft bearing of the above latent variable II. As a result of the deviation 15 of the work piece together with the eccentric load 9 due to the slide position shift generated through the large 8.

上記した図23に示す因果関係の詳述、解釈から、当該実施例にて構築した図22に示す因果モデルは妥当であることが分かる。
以上、生産ラインにおける品質と設備の統合的監視方法を説明したが、上記発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
From the detailed description and interpretation of the causal relationship shown in FIG. 23, it can be seen that the causal model shown in FIG. 22 constructed in the present example is appropriate.
The integrated monitoring method of quality and equipment in the production line has been described above, but the embodiment of the invention described above is for the purpose of facilitating the understanding of the present invention and does not limit the present invention. The present invention can be modified and improved without departing from the spirit of the present invention, and it goes without saying that the present invention includes equivalents thereof.

1 ステップA(1次良否判定)
2 良否判定の閾値との比較
3 1次判定結果が良品のとき次の時間帯へ移行
4 1次判定結果が不良のときステップB(要因可能性変数群の抽出)
5 4種類の関与度値と要因可能性閾値との比較
6 4種類の関与度値が閾値を超えた個数により、真の不良か操作条件等の外乱であるかの判断
7 操作変数であるか外乱であるかの判断
8 操作条件であるもの(良品)
9 外乱であるもの(良品)
10 次の時間帯での監視へ移行
11 不良の確定
12 直近での要因候補群の確定
13 4種類の関与度値が全て閾値未満である監視回数が4回以上であるか否かの判断
14 ステップ13にて4回未満である場合は要因不明とし、1次不良判定結果を保留して次の時間帯での監視へ移行
15 先行時間帯における要因候補群の探索
16 全要因候補群の分類と潜在変数の設定
17 因果モデルの構築
1 step A (1st pass / fail judgment)
2 Comparison with the pass / fail judgment threshold value 3 When the primary judgment result is non-defective, move to the next time zone 4 When the primary judgment result is bad Step B (extraction of factor possibility variable group)
5 Comparison of 4 types of involvement values and factor possibility thresholds 6 6 Judgment as to whether the defect is a true defect or a disturbance such as an operating condition based on the number of 4 types of involvement values exceeding the threshold 7 Is it an operation variable? Judgment as to whether or not it is a disturbance 8 Operational conditions (good)
9 Disturbance (good product)
10 Shift to monitoring in the next time zone 11 Defect determination 12 Latest factor candidate group determination 13 4 types of involvement level values are all below the threshold Judgment whether the number of monitoring times is 4 or more 14 If the number of times is less than 4 in step 13, the cause is unknown, and the primary defect determination result is suspended and the process shifts to monitoring in the next time period 15 Search for factor candidate group in preceding time period 16 Classification of all factor candidate groups And setting of latent variables 17 Construction of causal model

特許文献3:特開2005−074545
オークマ株式会社は、AEセンサでセンシングを行ない、主軸の異常や劣化状態を正確に検知して、主軸のダメージを判断し、アラームを表示させることを提案している。主軸回転指令と送り軸駆動指令を受けて、AEセンサを用いて振動データを計測し、そのデータが主軸回転情報から求められたしきい値を超えた数をレベルカウント回路でカウントし、そのカウント数とアラームレベルを比較し主軸の状態を判断し、必要ならばアラーム表示器アラームを表示させるというものである。この際、計測されたAE振動波形の事象率をカウントし、軸受の異常を判断する際、計測された事象率とそれ以前に計測された任意の回数分の事象率とを合わせた平均事象率を計算し、1回の事象率と平均事象率の値をあらかじめ設定してある軸受異常事象率レベルと比較することで、主軸の状態を判断することとした工夫はあるものの、主軸の異常監視に着目しているのみであり、加工過程が工作機械・金型・被加工体の3体に関連していることへの配慮がなされておらず、金型の状態変化や被加工材の性質などを総合的に勘案し品質を評価するという観点に欠けており、生産対象物の品質低下の予兆を把握できないという課題があった。
Patent Document 3: Japanese Patent Laid-Open No. 2005-074545
Okuma Co., Ltd. proposes to perform sensing with an AE sensor, accurately detect abnormality or deterioration of the spindle, judge damage to the spindle, and display an alarm. In response to the spindle rotation command and feed axis drive command, the vibration data is measured using the AE sensor, and the number of times the data exceeds the threshold value obtained from the spindle rotation information is counted by the level count circuit, and the count is made. The number of alarms is compared with the alarm level to determine the state of the spindle, and an alarm is displayed on the alarm display if necessary. At this time, the event rate of the measured AE vibration waveform is counted, and when determining the abnormality of the bearing, the average event rate that is the sum of the measured event rate and the event rate for any number of times previously measured. Although there is a device to judge the state of the spindle by comparing the one-time event rate and the average event rate with a preset bearing abnormality event rate level, there is a device to monitor the spindle for abnormalities. However, no consideration is given to the fact that the machining process is related to the machine tool, the die, and the work piece, and the state change of the die and the property of the work material. However, there is a lack of a viewpoint of evaluating quality by comprehensively considering the above, and there is a problem that it is impossible to grasp a sign of quality deterioration of a production target.

(生産ラインの加工工程の健全性診断および不良原因の特定方法に関する全体フローについて)
図1に、生産ラインの加工工程の健全性診断および不良原因の特定方法のフローチャートを示す。
本実施例における全体フローチャートは、主にステップA(図1の1)とステップB(図1の4)から成る。
ステップAでは請求項2に記載している初期基準方式(以降、S方式と略す)と隣接比較方式(以降、D方式と略す)にて3個の時間帯群データにおける特徴量の乖離度(DI値と称す)を算出し、最大DI値が判定閾値以上である場合には、「1次不良」と判定してステップBへ移行する(図1の2)。一方、当該最大DI値が判定閾値未満である場合には、良品と判定して次の時間帯へ移行して監視を継続する(図1の3)。
(Overall flow regarding soundness diagnosis of the manufacturing process of the production line and identification of the cause of defects)
FIG. 1 shows a flowchart of a method of diagnosing the soundness of a manufacturing process of a production line and identifying a cause of a defect.
The entire flow chart in this embodiment mainly includes step A (1 in FIG. 1) and step B (4 in FIG. 1).
In step A, the degree of divergence of the feature amount in the three time period group data is determined by the initial reference method (hereinafter abbreviated as S method) and the adjacent comparison method (hereinafter abbreviated as D method) described in claim 2. (Referred to as DI value) is calculated, and when the maximum DI value is equal to or larger than the determination threshold value, it is determined as "primary defect" and the process proceeds to step B (2 in FIG. 1). On the other hand, when the maximum DI value is less than the determination threshold value, it is determined to be a non-defective product, the process shifts to the next time zone, and monitoring is continued (3 in FIG. 1).

以上にて求めたD方式による乖離度DI▲1▼/▲2▼/▲3▼(A)、DI▲1▼/▲2▼/▲3▼(B)およびS方式による乖離度DI▲1▼/▲2▼(A)、DI▲1▼/▲3▼(B)のうちの最大DI値が、予め設定した判定閾値以上であった場合には1次不良と判定する。(図1の2,4) あるいは当該4個のDI値の中の最大DI値が上記判定閾値未満であった場合は良好と判定し、次の時間帯での監視へ移行する。(図1の2、3) 以上にて、図1の1;ステップAでの良否判定の指標である乖離度の定義と算出方法を説明した。Or alienation by D scheme obtained in DI ▲ 1 ▼ / ▲ 2 ▼ / ▲ 3 ▼ (A), DI ▲ 1 ▼ / ▲ 2 ▼ / ▲ 3 ▼ (B) and S system by deviance DI ▲ 1 If the maximum DI value of ▼ / ▲ 2 ▼ (A) and DI ▲ 1 ▼ / ▲ 3 ▼ (B) is greater than or equal to a preset determination threshold value , it is determined as a primary failure. (2, 4 in FIG. 1) Alternatively, when the maximum DI value among the four DI values is less than the above-mentioned determination threshold value, it is determined to be good, and the process shifts to monitoring in the next time zone. (2 and 3 in FIG. 1) The definition and the calculation method of the deviation degree, which is the index of the quality determination in 1 of FIG. 1; step A, have been described above.

また、一方、被加工材や金型の変更や金型組立の状態に変化がある場合について述べる。同じく図14のBに示すように被加工材の表面粗さ18、金型の表面粗さ19および金型の組立精度20の相違や変化によって、クリアランスの差異21や上型パンチの摩耗や欠損2を生じ、加工品の損傷13やかえり(バリ)の拡大14および金型寿命の短縮17を来してしまう。On the other hand, the case where there is a change in the material to be processed, the die, or the state of die assembly will be described. Similarly, as shown in FIG. 14B, due to the difference or change in the surface roughness 18 of the work material, the surface roughness 19 of the mold, and the assembly accuracy 20 of the mold, the clearance difference 21 and the wear or loss of the upper die punch. produce 2 2, thus Kitashi shortening 17 large 14 and die life workpiece damage 13 Yakaeri Bari.

また、前記に記載の、隣接比較方式において合計3個の時間帯群での時系列データに潜む特徴量を算出して乖離度を求める際に、古い時間帯の2個の時間帯データに対して求めた2個の古い時間帯重み係数を用いて、先頭時間帯データと中間時間帯データについて2個の古い時間帯特徴量を求め、次に前述の古い時間帯重み係数と同じ重み係数を用いて中間時間帯データと終端時間帯データについて2個の新しい時間帯特徴量求め、上記の2個の特徴量と当該2個の新しい時間帯特徴量に対して2種類の乖離度を算出することを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法である。
かかる場合には、合計3個の時間帯群での時系列データにおいて2個の古い時間帯特徴量と2個の新しい時間帯特徴量に対して、古い時間帯重み係数を共通にして算出することにより古い時間帯2個のデータセットに潜在する特徴を固定した上で、上記の古い時間帯特徴量と新しい時間帯特徴量との乖離度を求めるので、不良検知の感度を高く維持することができ、様々な外乱下において急峻な状態変化に埋もれた微小な劣化兆候の安定した検出が可能となる。
In addition, when calculating the divergence degree by calculating the characteristic amount hidden in the time series data in a total of three time zone groups in the adjacent comparison method described above, the two time zone data in the old time zone are compared. Using the two old time zone weighting factors obtained as described above, two old time zone feature amounts are obtained for the leading time zone data and the intermediate time zone data, and then the same weighting factor as the old time zone weighting factor described above is obtained. Two new time zone feature quantities are obtained for the intermediate time zone data and the end time zone data by using the above, and two types of deviation degrees are calculated for the above two feature quantities and the two new time zone feature quantities. It is a monitoring method for performing the soundness diagnosis of the target process and the evaluation of the product quality to identify the cause of the defect.
In such a case, the old time zone weighting coefficient is calculated in common for the two old time zone feature amounts and the two new time zone feature amounts in the time series data of the total of three time zone groups. , fix the characteristics potentially to the old time zone two data sets by, since obtaining the degree of deviation between the old time zone characteristic quantity and the new time zone feature amount of the, possible to maintain a high sensitivity of the defect detection Therefore, it is possible to stably detect a minute deterioration sign buried in a steep state change under various disturbances.

また、前記に記載の、初期基準方式において合計3個の時間帯群での時系列データに潜む特徴量を算出して乖離度を求める際に、初期時間帯と1次判定直近の2個の時間帯データに対して求めた2個の古い時間帯重み係数を用いて、初期時間帯データと1次判定直近時間帯データについて2個の古い時間帯特徴量を求め、次に前述の古い時間帯重み係数と同じ重み係数を用いて初期時間帯データと1次判定時間帯データについて2個の新しい時間帯特徴量求め、上記の2個の古い時間帯特徴量と当該2個の新しい時間帯特徴量に対して2種類の乖離度を算出することを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法である。
かかる場合には、初期時間帯データ及び離れた2個の時間帯データの合計3個の時間帯群での時系列データにおいて、初期時間帯データと離れた2個のうちの古い時間帯データでの古い時間帯特徴量、及び、初期時間帯データと離れた2個のうちの新しい時間帯時間帯データでの新しい時間帯特徴量を算出する際に、古い時間帯重み係数を共通にして算出することにより古い時間帯2個のデータセットに潜在する特徴を固定した上で、上記の古い時間帯特徴量と新しい時間帯特徴量との乖離度を求めるので、不良検知の感度を高く維持することができ、様々な外乱下において漸進的に進展する劣化兆候を安定して検出することが可能になる。
Further, when calculating the feature amount hidden in the time-series data in a total of three time zone groups in the initial reference method to obtain the degree of deviation, the initial time zone and the two most recent primary determinations are calculated. Using the two old time zone weighting factors obtained for the time zone data, two old time zone feature amounts are obtained for the initial time zone data and the primary determination latest time zone data, and then the above-mentioned old time obtains two new time zone characteristic quantity for the initial time zone data and primary determining time zone data with the same weighting coefficient as band weighting factor, two old time zone characteristic quantity of the and the two new time This is a monitoring method for performing the soundness diagnosis of the target process and the evaluation of the product quality, and identifying the cause of the defect, which is characterized by calculating two types of deviations with respect to the band feature amount.
In such a case, in the time-series data in the total of three time zone groups of the initial time zone data and the two distant time zone data, the old time zone data out of the two distant from the initial time zone data Of the old time zone feature quantity and the new time zone feature quantity of the two new time zone time zone data apart from the initial time zone data, the old time zone weighting coefficient is commonly calculated. , fix the characteristics potentially to the old time zone two data sets by, since obtaining the degree of deviation between the old time zone characteristic quantity and the new time zone feature amount of the to maintain high sensitivity of defect detection Therefore, it is possible to stably detect signs of deterioration that gradually progress under various disturbances.

以上にて求めたD方式による乖離度DI▲1▼/▲2▼/▲3▼(A)、DI▲1▼/▲2▼/▲3▼(B)およびS方式による乖離度DI▲1▼/▲2▼(A)、DI▲1▼/▲3▼(B)のうちの最大DI値が、予め設定した判定閾値を超えた場合には1次不良と判定する。(図1の2,4)あるいは当該4個のDI値の中の最大DI値が上記判定閾値未満であった場合は良好と判定し、次の時間帯での監視へ移行する。(図1の2、3)以上にて、図1の1;ステップAでの良否判定の指標である乖離度の定義と算出方法を説明した。Degree of deviation DI by the D method obtained above: (1) / (2) / (3) (A), DI (1) / (2) / (3) (B) and deviation by the S method DI (1) If the maximum DI value of ▼ / ▲ 2 ▼ (A) or DI ▲ 1 ▼ / ▲ 3 ▼ (B) exceeds a preset judgment threshold value, it is judged as a primary failure. (2, 4 in FIG. 1) or when the maximum DI value among the four DI values is less than the above-mentioned determination threshold value, it is determined to be good, and monitoring is performed in the next time zone. (2 and 3 in FIG. 1) The definition and the calculation method of the deviation degree, which is an index of the quality judgment in 1 of FIG. 1; Step A, have been described above.

また、一方、被加工材や金型の変更や金型組立の状態に変化がある場合について述べる。同じく図14のBに示すように被加工材の表面粗さ18、金型の表面粗さ19および金型の組立精度20の相違や変化によって、クリアランスの差異21や上型パンチの摩耗や欠損22を生じ、加工品の損傷13やかえり(バリ)の拡大14および金型寿命の短縮17を来してしまう。以上に述べた内容は、時間経過につれて変化してゆく項目群の関連に対応したものである。 On the other hand, the case where there is a change in the material to be processed, the die, or the state of die assembly will be described. Similarly, as shown in FIG. 14B, due to the difference or change in the surface roughness 18 of the work material, the surface roughness 19 of the mold, and the assembly accuracy 20 of the mold, the clearance difference 21 and the wear or loss of the upper die punch. 22 results in damage 13 to the processed product, enlargement 14 of burrs (burrs), and shortening 17 of die life. The contents described above correspond to the relation of the item group which changes with the passage of time.

Claims (12)

製品の生産ラインの対象工程の健全性を診断し、かつ当該製品の品質を評価して上記健全性診断の結果もしくは上記製品品質が不良の場合に、当該不良の原因を特定するために、超音波・振動・電流・寸法・表面粗さ等の観測変数群の時系列データに基づき、当該対象工程および製品の過程品質を評価・追跡し、当該不良の原因を特定する監視方法において、
対象工程もしくは品質の良否の判定を行う1次判定ステップと、当該1次判定ステップにて不良と判定された場合には、前記観測変数群の中から、当該不良検知時と直近の時間帯における特徴量との関与度が大きい要因変数群を抽出する直近要因候補抽出ステップと、当該直近要因候補抽出ステップでの要因候補の抽出可否もしくは関与度値の大小関係に基づき、前記1次判定ステップでの判定結果を真の不良であると確定するか、もしくは当該判定結果を外乱等によるもので良好であるとするか、もしくは当該判定結果を保留とするのかを決定する判定確定ステップと、当該判定確定ステップにて確定した不良の検知時間帯を起点として、先行時間帯において当該不良状態の特徴量との関与度が大きい要因変数群を抽出する先行要因候補抽出ステップと、不良検知時と直近時の合計3個の時間帯群において、当該各時間帯の特徴量に対する観測変数の関与度の大小関係に基づき、前記要因変数群を複数のカテゴリに分類する観測変数群分類ステップと、当該観測変数群分類ステップにて分類した複数のカテゴリを原因群とし、前記の要因候補である観測変数群を結果群として因果モデルを構築する因果モデル構築ステップとからなることを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法。
To diagnose the soundness of the target process of the production line of the product, and evaluate the quality of the product, if the result of the soundness diagnosis or the product quality is defective, to identify the cause of the defect, Based on time series data of observation variables such as sound waves, vibrations, currents, dimensions, surface roughness, etc., in a monitoring method that evaluates and tracks the process quality of the target process and product and identifies the cause of the defect,
In the primary determination step of determining the quality of the target process or quality, and in the case of being determined to be defective in the primary determination step, in the observation variable group, in the time zone immediately before the defect detection time. Based on the most recent factor candidate extraction step of extracting a factor variable group having a large degree of involvement with the feature amount, and whether or not the factor candidate can be extracted in the most recent factor candidate extraction step or the magnitude relationship of the degree of involvement values, A determination determination step for determining whether the determination result of is determined to be a true defect, the determination result is determined to be good due to a disturbance or the like, or the determination result is to be suspended; Starting from the defect detection time zone confirmed in the confirmation step, the leading factor candidate extraction for extracting the factor variable group having a high degree of involvement with the feature amount of the defective state in the preceding time zone Observation that classifies the factor variable group into a plurality of categories based on the magnitude relationship between the step and the degree of involvement of the observation variable with respect to the feature amount of each time zone in a total of three time zone groups at the time of defect detection and the latest time A variable group classification step, and a causal model construction step of constructing a causal model using the plurality of categories classified in the observation variable group classification step as a cause group and the observation variable group that is a factor candidate as the result group. The monitoring method for diagnosing the soundness of the target process, evaluating the product quality, and identifying the cause of the defect.
前記請求項1の1次判定ステップにおいて、3個の時間帯群での時系列データに潜む特徴量の乖離度を用いて良否を判定する方式として、初期時間帯データを基準データとして固定し、1次判定時間帯と直近時間帯とを対象データとして特徴抽出を行う初期基準方式と、順次隣接した3個の連続時間帯群データ間において特徴抽出を行う隣接比較方式とを有することを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法。  In the primary determination step according to claim 1, as a method of determining pass / fail by using the deviation degree of the characteristic amount hidden in the time series data in the three time zone groups, the initial time zone data is fixed as reference data, It is characterized by having an initial reference method for performing feature extraction with the primary determination time zone and the latest time zone as target data, and an adjacency comparison method for performing feature extraction between three consecutive time zone group data that are sequentially adjacent. A monitoring method that diagnoses the soundness of the target process and evaluates the product quality, and identifies the cause of defects. 前記請求項2に記載の、隣接比較方式において、1次判定時間帯と直近の時間帯2個の合計3個の時間帯群での時系列データに対して、前側の2個の時間帯データに潜む前側特徴量と、後側の2個の時間帯データに潜む後側特徴量との乖離度を、良否判定の指標とすることを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法。  In the adjacency comparison method according to claim 2, for the time series data in a total of three time zone groups, that is, the primary determination time zone and the two most recent time zones, two front time zone data Diagnosis of the target process and evaluation of product quality, characterized in that the degree of deviation between the front side feature amount hidden in the rear side and the back side feature amount hidden in the two time zone data on the rear side is used as an index for quality judgment. A monitoring method to identify the cause of defects. 前記請求項2に記載の、初期基準方式において、初期時間帯と1次判定直近の時間帯の2個の時間帯データに潜む前側特徴量と、当該初期時間帯と1次判定時間帯の2個の時間帯データに潜む後側特徴量との乖離度を、良否判定の指標とすることを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法。  3. The initial reference method according to claim 2, wherein the front side feature quantity hidden in the two time zone data of the initial time zone and the time zone immediately preceding the primary determination, and the two of the initial time zone and the primary determination time zone. A monitoring method for diagnosing the soundness of the target process and evaluating the product quality, and identifying the cause of the defect, which is characterized by using the degree of deviation from the backside feature amount hidden in the individual time zone data as an index for the quality judgment. . 前記請求項3に記載の、隣接比較方式において合計3個の時間帯群での時系列データに潜む特徴量を算出して乖離度を求める際に、前側の2個の時間帯データに対して求めた2個の前側重み係数を用いて、先頭時間帯データと中間時間帯データについて2個の前側特徴量を求め、次に前述の前側重み係数と同じ重み係数を用いて中間時間帯データと終端時間帯データについて2個の後側特徴量求め、上記の2個の前側特徴量と当該2個の後側特徴量に対して2種類の乖離度を算出することを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法。  In the adjacency comparison method according to claim 3, when calculating the divergence degree by calculating the characteristic amount hidden in the time-series data in a total of three time zone groups, for the two time zone data on the front side Using the two front-side weighting factors thus obtained, two front-side feature quantities are determined for the head time zone data and the middle-time zone data, and then the same front-side weighting factors as the above-mentioned front-side weighting factors are used to generate intermediate-time zone data. In the target process, two rear side feature quantities are obtained for the terminal time zone data, and two types of deviation degrees are calculated for the two front side feature quantities and the two rear side feature quantities. A monitoring method that performs soundness diagnosis and product quality evaluation to identify the cause of defects. 前記請求項4に記載の、初期基準方式において合計3個の時間帯群での時系列データに潜む特徴量を算出して乖離度を求める際に、初期時間帯と1次判定直近の2個の時間帯データに対して求めた2個の前側重み係数を用いて、初期時間帯データと1次判定直近時間帯データについて2個の前側特徴量を求め、次に前述の前側重み係数と同じ重み係数を用いて初期時間帯データと1次判定時間帯データについて2個の後側特徴量求め、上記の2個の前側特徴量と当該2個の後側特徴量に対して2種類の乖離度を算出することを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法  In the initial reference method according to claim 4, when calculating the feature amount hidden in the time-series data in a total of three time zone groups to obtain the deviation degree, the initial time zone and the two most recent primary determinations are calculated. Using the two front-side weighting coefficients obtained for the time zone data, two front-side feature quantities are obtained for the initial time zone data and the primary determination latest time zone data, and then the same as the above-mentioned front-side weighting coefficient. Using the weighting factors, two rear side feature quantities are obtained for the initial time zone data and the primary determination time zone data, and there are two types of deviations with respect to the above two front side feature quantities and the two rear side feature quantities. A monitoring method for assessing the soundness of the target process and evaluating the product quality, and identifying the cause of defects 前記請求項1の直近要因候補抽出ステップにおいて、1次判定の結果が前記請求項2に記載の隣接比較方式に基づき不良と判定した場合に、検知時の時間帯と直近の2個の時間帯の合計3個の時系列データ群に対して、前側の2個の時間帯データから求めた2個の前側重み係数を用いて2個の前側特徴量を算出しておき、先頭時間帯データと当該時間帯に対応する前側特徴量との積を算出して得る各観測変数の第一関与度値と、中間時間帯データと当該時間帯に対応する前側特徴量との積を算出して得る各観測変数の第二関与度値と、一方、後側の2個の時間帯データから求めた2個の後側重み係数を用いて2個の後側特徴量を算出しておき、中間時間帯データと当該時間帯に対応する後側特徴量との積を算出して得る各観測変数の第三関与度値と、終端時間帯データと当該時間帯に対応する後側特徴量との積を算出して得る各観測変数の第四関与度値との各観測変数に対する4種類の関与度値の大きさの中で、少なくとも2種類の関与度値が予め設定した関与度閾値を超えた場合には、当該関与度値に対応する観測変数を、当該不良検知時及び直近時の要因候補とすることを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法。  When the result of the primary determination is determined to be defective based on the adjacency comparison method according to claim 2, in the latest factor candidate extraction step of claim 1, the time zone at the time of detection and the last two time zones For three total time series data groups, the two front side feature quantities are calculated by using the two front side weighting factors obtained from the two front side time zone data, and the front time zone data is calculated. Obtained by calculating the product of the first involvement value of each observation variable obtained by calculating the product with the front side feature quantity corresponding to the time zone, and the intermediate time zone data and the front side feature quantity corresponding to the time zone On the other hand, two rear-side feature values are calculated using the second involvement value of each observation variable and the two rear-side weighting factors obtained from the rear-side two time zone data, and the intermediate time is calculated. Third contribution of each observation variable obtained by calculating the product of the band data and the backside feature value corresponding to the time zone Value and the fourth involvement value of each observation variable obtained by calculating the product of the terminal time zone data and the back-side feature amount corresponding to that time zone, and the magnitude of the four types of involvement degree values for each observation variable If at least two types of involvement values exceed a preset involvement level threshold value, the observation variable corresponding to the involvement level value is set as the factor candidate at the time of the defect detection and the latest time. A monitoring method that diagnoses the soundness of the target process and evaluates product quality, and identifies the cause of defects. 前記請求項1の直近要因候補抽出ステップにおいて、1次判定の結果が前記請求項2に記載の初期基準方式に基づき不良と判定した場合に、初期時間帯と1次判定時及び直近の合計3個の時系列データ群に対して、初期時間帯データと1次判定直近時間帯データから求めた2個の前側重み係数を用いて2個の前側特徴量を算出しておき、初期時間帯データと当該時間帯に対応する上記した2個の前側特徴量のうちのいずれかの前側特徴量との積を算出して得る各観測変数の第一関与度値と、当該初期時間帯データと当該時間帯に対応する上記した2個の前側特徴量の他方の前側特徴量との積を算出して得る各観測変数の第二関与度値と、一方、初期時間帯データと1次判定時の時間帯データから求めた2個の後側重み係数を用いて2個の後側特徴量を算出しておき、1次判定直近時間帯データと当該時間帯に対応する上記した2個の後側特徴量のうちのいずれかの後側特徴量との積を算出して得る各観測変数の第三関与度値と、1次判定時の時間帯データと当該時間帯に対応する上記した2個の後側特徴量の他方の後側特徴量との積を算出して得る各観測変数の第四関与度値との各観測変数に対する4種類の関与度値の大きさの中で、少なくとも2種類の関与度値が予め設定した関与度閾値を超えた場合には、当該関与度値に対応する観測変数を、当該不良検知時及び直近時の要因候補とすることを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法。  In the most recent factor candidate extraction step of claim 1, when the result of the primary determination is determined to be defective based on the initial reference method of claim 2, a total of 3 in the initial time period, the primary determination, and the latest For two time series data groups, two front side feature quantities are calculated using the two front side weighting factors obtained from the initial time zone data and the primary determination latest time zone data, and the initial time zone data is calculated. And the first involvement value of each observation variable obtained by calculating the product of any one of the two front side feature quantities corresponding to the time zone, the initial time zone data, and The second involvement value of each observation variable obtained by calculating the product of the above two front side feature quantities corresponding to the time zone and the other front side feature quantity, on the other hand, the initial time zone data and the primary determination time Two rear sides using the two rear side weighting factors obtained from the time zone data Each obtained by calculating a characteristic amount and calculating a product of the primary determination latest time zone data and any one of the above-mentioned two rear side characteristic quantities corresponding to the relevant time zone. Each obtained by calculating the product of the third involvement value of the observation variable, the time zone data at the time of the primary determination, and the other rear side feature quantity of the above two rear side feature quantities corresponding to the time zone. If at least two types of involvement values exceed a preset involvement level threshold among the four types of involvement value values for each observed variable with the fourth involvement level value of the observed variable, A monitoring method for performing soundness diagnosis of a target process and evaluating product quality, and identifying a cause of a defect, wherein an observation variable corresponding to a frequency value is used as a factor candidate at the time of the defect detection and the latest time. 前記請求項1の判定確定ステップにおいて、前記請求項7もしくは請求項8に記載の4種類の関与度値の大きさの中で、少なくとも2種類の関与度値が予め設定した関与度閾値を超えた場合、もしくは当該4種類の関与度値の大きさが全て関与度閾値より小さく要因候補となるべき観測変数が存在しない判定回数が連続4回以上継続した場合には、当該1次判定結果を真の不良であると確定することとし、一方、上記した4種類の関与度値の大きさの中で、1種類のみの関与度値が予め設定した関与度閾値を超えた場合には当該1次判定結果の不良の要因は外乱等によるものと判断し、また当該4種類の関与度値の大きさが全て関与度閾値より小さく要因候補となるべき観測変数が存在しない判定回数が連続3回以下の場合には要因不明として判定を保留し、次の時間帯群における良否判定へ進むことを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法。  In the determination determining step of claim 1, at least two types of involvement values out of the four types of involvement level values according to claim 7 or 8 exceed a preset involvement level threshold value. If all of the four types of involvement values are smaller than the involvement level threshold and there is no observation variable that should be a factor candidate, the number of determinations continues for four or more consecutive times. It is decided that the defect is a true defect, and on the other hand, if the degree of involvement value of only one of the above four types of degree of involvement exceeds a preset degree of involvement threshold, It is judged that the cause of the failure in the next judgment result is disturbance or the like, and the size of all of the four types of involvement values is smaller than the involvement threshold and there are no observation variables that should be candidate factors. Factors are unknown if Monitoring method pending determination, we evaluate the soundness diagnosis and product quality of the subject process, wherein a proceed to quality determination in the next time slot group, performs a specific failure cause. 前記請求項1の先行要因候補抽出ステップにおいて、請求項2に記載の隣接比較方式の場合には不良検知時及び直近の2個の時間帯データから、あるいは請求項2に記載の初期基準方式の場合には初期時間帯及び不良検知時の2個の時間帯データから求めた後側重み係数を用いて、上記検知時間帯より3個以前の各先行時間帯に対する各特徴量を算出し、当該時間帯データと当該特徴量との積を算出して得る各観測変数の当該関与度値を、順次、時間帯を遡って求めてゆき、前記の予め設定した関与度閾値を超えた場合には、対応する観測変数を要因候補として選定することを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法  In the preceding factor candidate extraction step of claim 1, in the case of the adjacency comparison method of claim 2, from the time data of the defect detection and the latest two time zone data, or of the initial reference method of claim 2. In this case, using the rear-side weighting coefficient obtained from the initial time zone and the two time zone data at the time of defect detection, each feature amount for each preceding time zone three before the detection time zone is calculated, When the degree of involvement value of each observation variable obtained by calculating the product of the time zone data and the feature amount is sequentially obtained by tracing back the time zone, and when the preset degree of involvement threshold is exceeded, , Monitoring method to identify failure cause by performing soundness diagnosis of target process and evaluating product quality, characterized by selecting corresponding observation variables as factor candidates 前記請求項1の観測変数群分類ステップ及び因果モデル構築ステップにおいて、前記請求項7もしくは請求項8にて求めた各観測変数の第一関与度値より第四関与度値のうち、第一関与度値もしくは第三関与度値が最大値となる観測変数群を第一分類とし、第二関与度値もしくは第四関与度値が最大値となる観測変数群を第二分類とし、前記請求項10にて選定した先行時間帯における要因候補となる観測変数群を第三分類とし、当該3個の分類をそれぞれ1個の潜在変数とみなし、当該各潜在変数に対応する観測変数群を結果群として因果モデルを構築することを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法。  In the observation variable group classification step and the causal model building step of claim 1, the first involvement value out of the first involvement degree value of each observation variable obtained in claim 7 or 8 The observation variable group having the maximum degree value or the third involvement degree value is the first classification, and the observation variable group having the maximum second involvement value or the fourth involvement degree value is the second classification, The observation variable group that is a factor candidate in the preceding time period selected in 10 is set as the third classification, each of the three classifications is regarded as one latent variable, and the observation variable group corresponding to each latent variable is set as the result group. A monitoring method for identifying a cause of failure by performing soundness diagnosis of a target process and evaluating product quality, which is characterized by constructing a causal model. 前記請求項11に記載の因果モデルの構築において、前記第三分類の観測変数群に対応する潜在変数を、第一分類および第二分類に対応する潜在変数群の共通原因とすることを特徴とする対象工程の健全性診断および製品品質の評価を行い、不良原因の特定を行う監視方法。  The causal model construction according to claim 11, wherein the latent variable corresponding to the observation variable group of the third classification is set as a common cause of the latent variable groups corresponding to the first classification and the second classification. A monitoring method that diagnoses the soundness of the target process and evaluates the product quality, and identifies the cause of defects.
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