JP2020157397A - Breakage prediction method of tool - Google Patents

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祐貴 渡邉
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Abstract

To provide a breakage prediction method of a tool which can improve breakage prediction accuracy of the tool.SOLUTION: A breakage prediction method of a tool includes the steps of: generating a model waveform by preliminarily mechanically learning a plurality of first waveforms indicating each normal relation between cutting time of a first workpiece finished in cutting and a cutting load; comparing a partial waveform appearing in the latest period in a second waveform indicating a relation until actual measurement of cutting time of a second workpiece to be cut after the first workpiece and a cutting load with a part of the model waveform corresponding to the partial waveform; and detecting a sign of the breakage of the tool for cutting the second workpiece when a cutting load actually measured next to the actual measurement time appears at a lower probability than a prescribed threshold which can specify a normal cutting load as a result of the comparison.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、工具の破損予測方法に関する。 The present invention relates to a method for predicting damage to a tool.

ドリルの切損を予知する技術が提案されている。特に、この技術は実加工状態における主軸トルク変化関数が基準状態のトルク変化モデル関数に対して所定値以上変動している場合に、当該ドリルの切損の危険があると判定する(例えば特許文献1参照)。 A technique for predicting drill breakage has been proposed. In particular, this technique determines that there is a risk of cutting of the drill when the spindle torque change function in the actual machining state fluctuates by a predetermined value or more with respect to the torque change model function in the reference state (for example, Patent Document). 1).

特開平10−296589号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-296589

しかしながら、所定値を用いてドリルといった工具の切損や折損など(以下、破損という)を予測する場合、採用する所定値によっては工具の破損を精度良く予測できない可能性がある。 However, when predicting breakage or breakage of a tool such as a drill (hereinafter referred to as breakage) using a predetermined value, it may not be possible to accurately predict the breakage of the tool depending on the predetermined value to be adopted.

そこで、本発明では、工具の破損予測精度を向上することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to improve the accuracy of predicting breakage of a tool.

本発明に係る工具の破損予測方法は、切削し終えた第1のワークの切削時間と切削負荷との正常な関係をそれぞれ表す複数の第1の波形を予め機械学習することによってモデル波形を生成し、前記第1のワークの後に切削する第2のワークの切削時間と切削負荷との実測時までの関係を表す第2の波形における直近の期間に出現する部分波形を、前記部分波形に対応する前記モデル波形の一部と比較し、比較した結果、前記実測時の次に実測した切削負荷が正常な切削負荷を特定できる所定の閾値より低い確率で出現した場合、前記第2のワークを切削する工具の破損の予兆を検知する。 The tool breakage prediction method according to the present invention generates a model waveform by preliminarily machine-learning a plurality of first waveforms representing the normal relationship between the cutting time of the first workpiece that has been cut and the cutting load. Then, the partial waveform appearing in the latest period in the second waveform representing the relationship between the cutting time of the second workpiece to be cut after the first workpiece and the cutting load up to the actual measurement corresponds to the partial waveform. As a result of comparing and comparing with a part of the model waveform, when the cutting load actually measured next to the actual measurement appears with a probability lower than a predetermined threshold value capable of specifying a normal cutting load, the second work is used. Detects signs of damage to cutting tools.

本発明によれば、工具の破損予測精度を向上することができる。 According to the present invention, it is possible to improve the accuracy of predicting breakage of a tool.

図1はドリルを取り付けた切削機の側面図の一例である。FIG. 1 is an example of a side view of a cutting machine to which a drill is attached. 図2は制御システムのハードウェア構成の一例である。FIG. 2 is an example of the hardware configuration of the control system. 図3は端末装置のブロック図の一例である。FIG. 3 is an example of a block diagram of the terminal device. 図4(a)は学習処理のフローチャートの一例である。図4(b)は評価処理のフローチャートの一例である。FIG. 4A is an example of a flowchart of the learning process. FIG. 4B is an example of a flowchart of the evaluation process. 図5は正常時の主軸のトルク波形の一例である。FIG. 5 is an example of the torque waveform of the spindle in the normal state. 図6はモデル波形の一例とモデル波形を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining an example of the model waveform and the model waveform. 図7は評価対象のトルク波形とモデル波形との比較を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a comparison between the torque waveform to be evaluated and the model waveform. 図8は確率グラフの一例である。FIG. 8 is an example of a probability graph.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。尚、本発明では、工具(具体的には回転刃具)の一例として、ドリルを用いて説明するが、工具はドリルに限定されず、例えばタップ、エンドミル、フライス、切削バイトなどであってもよい。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In the present invention, a drill will be used as an example of a tool (specifically, a rotary cutting tool), but the tool is not limited to the drill, and may be, for example, a tap, an end mill, a milling cutter, a cutting tool, or the like. ..

図1はドリルDLを取り付けた切削機100の側面図の一例である。切削機100の台座であるベッド10の上にはコラム11が設置される。コラム11はベッド10の上に設けられたX軸ガイドウェイ12に沿って紙面垂直方向であるX軸方向(不図示)に移動することができる。言い換えれば、コラム11は紙面手前方向や紙面奥方向に移動することができる。以下、この移動を左右移動と呼ぶ。 FIG. 1 is an example of a side view of the cutting machine 100 to which the drill DL is attached. The column 11 is installed on the bed 10 which is the pedestal of the cutting machine 100. The column 11 can be moved along the X-axis guideway 12 provided on the bed 10 in the X-axis direction (not shown), which is the vertical direction of the paper surface. In other words, the column 11 can be moved toward the front side of the paper or the back side of the paper. Hereinafter, this movement is referred to as left-right movement.

左右移動するコラム11の側面には垂直方向に延伸するY軸ガイドウェイ13が設けられている。Y軸ガイドウェイ13にはサドル14が懸架される。Y軸ガイドウェイ13はサドル14の上下移動をガイドする。これにより、サドル14はY軸ガイドウェイ13に沿ってベッド10から遠ざかる方向やベッド10に近づく方向に昇降することができる。すなわち、サドル14は切削機100のY軸方向に昇降することができる。 A Y-axis guideway 13 extending in the vertical direction is provided on the side surface of the column 11 that moves left and right. A saddle 14 is suspended on the Y-axis guideway 13. The Y-axis guideway 13 guides the vertical movement of the saddle 14. As a result, the saddle 14 can be moved up and down along the Y-axis guideway 13 in the direction away from the bed 10 and in the direction approaching the bed 10. That is, the saddle 14 can move up and down in the Y-axis direction of the cutting machine 100.

サドル14の側面には水平方向に延伸するZ軸ガイドウェイ15が設けられている。Z軸ガイドウェイ15には主軸ヘッド16が懸架されている。主軸ヘッド16は水平方向より垂直方向の方が長い支持部材16Aと連結される。Z軸ガイドウェイ15は主軸ヘッド16の前後移動(図1における左右方向)をガイドする。これにより、主軸ヘッド16はZ軸ガイドウェイ15に沿ってワークWKに近づく方向に前進したり、ワークWKから遠ざかる方向に後退したりすることができる。すなわち、主軸ヘッド16は切削機100のZ軸方向に前進したり後退したりすることができる。主軸ヘッド16は主軸17を回転可能に支持する。主軸17の先端にドリルDLが取り付けられる。ドリルDLに代えて、タップ、エンドミル、フライス、切削バイトなどを取り付けることもできる。 A Z-axis guideway 15 extending in the horizontal direction is provided on the side surface of the saddle 14. A spindle head 16 is suspended on the Z-axis guideway 15. The spindle head 16 is connected to a support member 16A that is longer in the vertical direction than in the horizontal direction. The Z-axis guideway 15 guides the front-back movement (left-right direction in FIG. 1) of the spindle head 16. As a result, the spindle head 16 can move forward along the Z-axis guideway 15 in a direction approaching the work WK, or move backward in a direction away from the work WK. That is, the spindle head 16 can move forward and backward in the Z-axis direction of the cutting machine 100. The spindle head 16 rotatably supports the spindle 17. A drill DL is attached to the tip of the spindle 17. Instead of the drill DL, taps, end mills, milling cutters, cutting tools, etc. can be attached.

ここで、ベッド10にはサーボモータ21が固定されている。一方、コラム11はX軸方向に延伸する不図示の送りネジでベッド10とネジ係合している。したがって、サーボモータ21が駆動すると、この送りネジが回転し、コラム11がX軸方向に移動する。同様に、コラム11の上面にはサーボモータ22が固定されている。一方、サドル14はY軸方向に延伸する送りネジ23でコラム11とネジ係合している。したがって、サーボモータ22が駆動すると、この送りネジ23が回転し、サドル14がY軸方向に移動する。 Here, the servomotor 21 is fixed to the bed 10. On the other hand, the column 11 is screw-engaged with the bed 10 by a feed screw (not shown) extending in the X-axis direction. Therefore, when the servomotor 21 is driven, the feed screw rotates and the column 11 moves in the X-axis direction. Similarly, the servomotor 22 is fixed to the upper surface of the column 11. On the other hand, the saddle 14 is screw-engaged with the column 11 by a feed screw 23 extending in the Y-axis direction. Therefore, when the servomotor 22 is driven, the feed screw 23 rotates and the saddle 14 moves in the Y-axis direction.

サドル14にはサーボモータ24が固定されている。一方で、支持部材16AはZ軸方向に延伸する送りネジ25でサドル14とネジ係合している。したがって、サーボモータ24が駆動すると、この送りネジ25が回転して支持部材16AがZ軸方向に移動する。支持部材16Aは主軸ヘッド16と連結しているため、支持部材16Aの移動に併せて、主軸ヘッド16がZ軸方向に移動する。サーボモータ26は主軸ヘッド16に固定されており、主軸17を回転駆動する。これにより、主軸17の先端に取り付けられたドリルDLが回転する。 A servomotor 24 is fixed to the saddle 14. On the other hand, the support member 16A is screw-engaged with the saddle 14 by a feed screw 25 extending in the Z-axis direction. Therefore, when the servomotor 24 is driven, the feed screw 25 rotates and the support member 16A moves in the Z-axis direction. Since the support member 16A is connected to the spindle head 16, the spindle head 16 moves in the Z-axis direction in accordance with the movement of the support member 16A. The servomotor 26 is fixed to the spindle head 16 and rotationally drives the spindle 17. As a result, the drill DL attached to the tip of the spindle 17 rotates.

ベッド10上のコラム11の前方には回転台28が設けられている。回転台28の上に切削対象のワークWKが載置される。ドリルDLが回転し、ドリルDLの先端がワークWKに接触して前進することにより、ワークWKにドリル穴W1を形成することができる。尚、ワークWKとしては例えば各種の車両部品を採用できるが、ワークWKの種類は特に限定されない。 A turntable 28 is provided in front of the column 11 on the bed 10. The work WK to be cut is placed on the turntable 28. The drill hole W1 can be formed in the work WK by rotating the drill DL and moving the tip of the drill DL in contact with the work WK. As the work WK, for example, various vehicle parts can be adopted, but the type of the work WK is not particularly limited.

次に、図2を参照して、切削機100の制御について説明する。 Next, the control of the cutting machine 100 will be described with reference to FIG.

図2は制御システムSTのハードウェア構成の一例である。制御システムSTはNC(Numerical Control)装置30と端末装置40とを含んでいる。端末装置40はPC(Personal Computer)であってもよいし、タブレット端末を含むスマートデバイスであってもよい。NC装置30は操作盤33、駆動装置37、及び端末装置40と接続されている。NC装置30は操作盤33から入力された命令やデータに基づいて駆動装置37に駆動電流を供給し、駆動装置37の動作を制御する。これにより、駆動装置37に接続された複数のサーボモータ21,22,24,26が駆動する。 FIG. 2 is an example of the hardware configuration of the control system ST. The control system ST includes an NC (Numerical Control) device 30 and a terminal device 40. The terminal device 40 may be a PC (Personal Computer) or a smart device including a tablet terminal. The NC device 30 is connected to the operation panel 33, the drive device 37, and the terminal device 40. The NC device 30 supplies a drive current to the drive device 37 based on commands and data input from the operation panel 33, and controls the operation of the drive device 37. As a result, a plurality of servomotors 21, 22, 24, 26 connected to the drive device 37 are driven.

操作盤33はスイッチ類331、テンキー332、及び表示部333を含んでいる。スイッチ類331はNC装置30に各種の命令を入力するための各種スイッチである。テンキー332はNC装置30にデータを入力するためのキーである。表示部333は各種の情報を表示する。 The operation panel 33 includes switches 331, a numeric keypad 332, and a display unit 333. The switches 331 are various switches for inputting various commands to the NC device 30. The numeric keypad 332 is a key for inputting data to the NC device 30. The display unit 333 displays various information.

駆動装置37は、X軸駆動ユニットDU−X、Y軸駆動ユニットDU−Y、Z軸駆動ユニットDU−Z、及びC軸駆動ユニットDU−Cを含んでいる。例えば、C軸駆動ユニットDU−Cは駆動電流に基づいて対応するサーボモータ26を駆動する。すなわち、C軸は主軸17の回転軸に相当する。尚、X軸駆動ユニットDU−X、Y軸駆動ユニットDU−Y、及びZ軸駆動ユニットDU−Zについては、基本的に、C軸駆動ユニットDU−Cと同様であるため、説明を省略する。 The drive device 37 includes an X-axis drive unit DU-X, a Y-axis drive unit DU-Y, a Z-axis drive unit DU-Z, and a C-axis drive unit DU-C. For example, the C-axis drive unit DU-C drives the corresponding servomotor 26 based on the drive current. That is, the C axis corresponds to the rotation axis of the main shaft 17. The X-axis drive unit DU-X, the Y-axis drive unit DU-Y, and the Z-axis drive unit DU-Z are basically the same as the C-axis drive unit DU-C, and thus description thereof will be omitted. ..

端末装置40はCPU(Central Processing Unit)40A、RAM(Random Access Memory)40B、ROM(Read Only Memory)40C、ディスプレイ40D、及び複数の通信インタフェース(図2においてI/Fと表記)40E,40Fを含んでいる。CPU40A、RAM40B、ROM40C、ディスプレイ40D、及び複数の通信インタフェース40E,40Fは、内部バス40Gによって互いに接続されている。内部バス40GにHDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)などの補助記憶装置を接続してもよい。 The terminal device 40 includes a CPU (Central Processing Unit) 40A, a RAM (Random Access Memory) 40B, a ROM (Read Only Memory) 40C, a display 40D, and a plurality of communication interfaces (denoted as I / F in FIG. 2) 40E and 40F. Includes. The CPU 40A, RAM 40B, ROM 40C, display 40D, and a plurality of communication interfaces 40E and 40F are connected to each other by an internal bus 40G. An auxiliary storage device such as an HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive) may be connected to the internal bus 40G.

通信インタフェース40Eは例えばUSB(Universal Serial Bus)ポートなどの接続端子を備え、通信ケーブル50によりNC装置30と接続される。一方、通信インタフェース40Fは例えばLAN(Local Area Network)ポートを備え、LANケーブル60によりLANといった通信ネットワークNWと接続される。尚、LANケーブル60を利用した有線通信に代えて、Wi−Fi(登録商標)といった無線通信を利用してもよい。 The communication interface 40E is provided with a connection terminal such as a USB (Universal Serial Bus) port, and is connected to the NC device 30 by a communication cable 50. On the other hand, the communication interface 40F includes, for example, a LAN (Local Area Network) port, and is connected to a communication network NW such as a LAN by a LAN cable 60. In addition, instead of the wired communication using the LAN cable 60, wireless communication such as Wi-Fi (registered trademark) may be used.

上述したRAM40Bには、ROM40Cに記憶されたプログラムがCPU40Aによって一時的に格納される。格納されたプログラムをCPU40Aが実行することにより、CPU40Aは各種の機能を実現し、また、各種の処理を実行する。尚、プログラムは後述するフローチャートに応じたものとすればよい。また、ROM40Cに代えて、上述した補助記憶装置に格納されたプログラムをCPU40Aが実行することにより、CPU40Aが各種の機能を実現し、また、各種の処理を実行してもよい。 In the RAM 40B described above, the program stored in the ROM 40C is temporarily stored by the CPU 40A. When the CPU 40A executes the stored program, the CPU 40A realizes various functions and also executes various processes. The program may be adapted to the flowchart described later. Further, instead of the ROM 40C, the CPU 40A may realize various functions and execute various processes by executing the program stored in the auxiliary storage device described above by the CPU 40A.

次に、図3を参照して、端末装置40の機能構成について説明する。 Next, the functional configuration of the terminal device 40 will be described with reference to FIG.

図3は端末装置40のブロック図の一例である。図3では端末装置40の機能の要部が示されている。図3に示すように、端末装置40は記憶部41、制御部42、第1通信部43、第2通信部44、及び表示部45を備えている。記憶部41はRAM40B、ROM40C、補助記憶装置の少なくとも1つによって実現することができる。制御部42はCPU40Aによって実現することができる。第1通信部43は通信インタフェース40Eによって実現することができる。第2通信部44は通信インタフェース40Fによって実現することができる。表示部45はディスプレイ40Dによって実現することができる。したがって、記憶部41、制御部42、第1通信部43、第2通信部44、及び表示部45は互いに接続されている。 FIG. 3 is an example of a block diagram of the terminal device 40. FIG. 3 shows a main part of the function of the terminal device 40. As shown in FIG. 3, the terminal device 40 includes a storage unit 41, a control unit 42, a first communication unit 43, a second communication unit 44, and a display unit 45. The storage unit 41 can be realized by at least one of a RAM 40B, a ROM 40C, and an auxiliary storage device. The control unit 42 can be realized by the CPU 40A. The first communication unit 43 can be realized by the communication interface 40E. The second communication unit 44 can be realized by the communication interface 40F. The display unit 45 can be realized by the display 40D. Therefore, the storage unit 41, the control unit 42, the first communication unit 43, the second communication unit 44, and the display unit 45 are connected to each other.

ここで、記憶部41は波形記憶部411及びモデル記憶部412を構成要素として含んでいる。制御部42はモデル生成部421、波形比較部422、及び破損検知部423を構成要素として含んでいる。制御部42の各構成要素は記憶部41の各構成要素の少なくとも1つにアクセスして、各種の処理を実行する。例えばモデル生成部421は後述するモデル波形の生成指示を検出すると、波形記憶部411にアクセスして、波形記憶部411が記憶する正常時の主軸17のトルク波形を取得する。モデル生成部421はトルク波形を取得すると、モデル波形を生成する。尚、その他の構成要素については、端末装置40の動作を説明する際に詳しく記載する。 Here, the storage unit 41 includes a waveform storage unit 411 and a model storage unit 412 as components. The control unit 42 includes a model generation unit 421, a waveform comparison unit 422, and a damage detection unit 423 as components. Each component of the control unit 42 accesses at least one of the components of the storage unit 41 and executes various processes. For example, when the model generation unit 421 detects a model waveform generation instruction described later, it accesses the waveform storage unit 411 and acquires the torque waveform of the main shaft 17 in the normal state stored by the waveform storage unit 411. When the model generation unit 421 acquires the torque waveform, the model generation unit 421 generates a model waveform. The other components will be described in detail when the operation of the terminal device 40 is described.

次に、図4から図8を参照して、端末装置40の動作について説明する。 Next, the operation of the terminal device 40 will be described with reference to FIGS. 4 to 8.

まず、図4(a)、図5、及び図6を参照して、モデル波形を生成する学習処理について説明する。図4(a)に示すように、モデル生成部421は正常なトルク波形を取得する(ステップS101)。より詳しくは、モデル生成部421は波形記憶部411から正常時の主軸17のトルク波形を取得する。尚、正常時の主軸17のトルク波形は事前に波形記憶部411に格納しておけばよい。 First, a learning process for generating a model waveform will be described with reference to FIGS. 4 (a), 5 and 6. As shown in FIG. 4A, the model generation unit 421 acquires a normal torque waveform (step S101). More specifically, the model generation unit 421 acquires the torque waveform of the main shaft 17 at the normal time from the waveform storage unit 411. The torque waveform of the main shaft 17 at the normal time may be stored in the waveform storage unit 411 in advance.

これにより、図5に示すように、波形記憶部411は正常時の主軸17の様々なトルク波形を記憶する。これらのトルク波形は、いずれも、切削し終えたワークWKの切削時間と切削トルクとの正常な関係を表している。切削トルクはサーボモータ26の定格トルクに対して流した駆動電流の割合を表している。したがって、多くの駆動電流をサーボモータ26に供給するほど、切削トルクが高くなる。このように、トルク波形の形状は、正常時であれば、概ね類似していることが多い。尚、本実施形態では、このような切削トルクを切削負荷の一例として採用しているが、切削負荷として例えば主軸17の回転中心からの距離と力の積を採用してもよい。 As a result, as shown in FIG. 5, the waveform storage unit 411 stores various torque waveforms of the main shaft 17 in the normal state. Each of these torque waveforms represents a normal relationship between the cutting time of the work WK that has been cut and the cutting torque. The cutting torque represents the ratio of the drive current applied to the rated torque of the servomotor 26. Therefore, the more drive current is supplied to the servomotor 26, the higher the cutting torque. As described above, the shapes of the torque waveforms are often generally similar under normal conditions. In the present embodiment, such a cutting torque is adopted as an example of the cutting load, but for example, the product of the distance from the rotation center of the spindle 17 and the force may be adopted as the cutting load.

ここで、トルク波形は所定のサンプリング間隔で取得した切削トルクの実測値を時系列に折れ線で結んだ波形である。この波形に対する加工などの処理は実施されていない。モデル生成部421はこのような複数のトルク波形を取得する。本実施形態では、所定のサンプリング間隔としてミリ秒単位を採用するが、例えばマイクロ秒単位など様々な単位時間をサンプリング間隔として採用してもよい。 Here, the torque waveform is a waveform in which the measured values of the cutting torque acquired at a predetermined sampling interval are connected by a polygonal line in time series. No processing such as processing has been performed on this waveform. The model generation unit 421 acquires a plurality of such torque waveforms. In the present embodiment, the millisecond unit is adopted as the predetermined sampling interval, but various unit times such as the microsecond unit may be adopted as the sampling interval.

ステップS101の処理が完了すると、次いで、モデル生成部421はモデル波形を生成する(ステップS102)。より詳しくは、モデル生成部421はステップS101の処理で取得したトルク波形を機械学習の1つであるニューラルネットワークで学習し、学習結果としての自己回帰モデルを正常時のモデル波形として生成する。図6に示すように、正常時のモデル波形G1は、正常時の様々なトルク波形に基づいて生成されるため、正常時のトルク波形に類似する。 When the process of step S101 is completed, the model generation unit 421 then generates a model waveform (step S102). More specifically, the model generation unit 421 learns the torque waveform acquired in the process of step S101 by a neural network which is one of machine learning, and generates an autoregressive model as a learning result as a normal model waveform. As shown in FIG. 6, since the model waveform G1 in the normal state is generated based on various torque waveforms in the normal state, it is similar to the torque waveform in the normal state.

ここで、モデル波形G1におけるn番目の時点における切削トルクのモデル値は(n−M)番目の時点におけるモデル値からn番目の直前である(n−1)番目の時点におけるモデル値から予測される。そして、予測されたモデル値が出現する確率の確率分布が併せて生成される。例えば、(n−1)番目の時点におけるモデル値の直後であるn番目の時点にモデル値V1が出現する確率は1%である。モデル値V2からモデル値V7についてもモデル値V1と同様に説明することができる。このように、モデル生成部421はワークWKを切削するドリルDLの正常時のモデル波形G1を確率分布と共に生成する。尚、n及びMはいずれも整数であり、nはMより大きい。特に、Mは1つのワークWKを切削し始めてから切削し終わるまでの切削トルクの実測値のサンプリング個数を表している。Mは端末装置40の性能、ドリルDLの破損予測精度、破損の予兆を検知するまでの時間の少なくとも1つに基づいて決定すればよい。 Here, the model value of the cutting torque at the nth time point in the model waveform G1 is predicted from the model value at the (n-1) th time point immediately before the nth time point from the model value at the (n−M) th time point. To. Then, a probability distribution of the probability that the predicted model value appears is also generated. For example, the probability that the model value V1 appears at the nth time point immediately after the model value at the (n-1) th time point is 1%. The model values V2 to V7 can be described in the same manner as the model value V1. In this way, the model generation unit 421 generates the normal model waveform G1 of the drill DL that cuts the work WK together with the probability distribution. Both n and M are integers, and n is larger than M. In particular, M represents the number of samplings of the measured values of the cutting torque from the start of cutting one work WK to the end of cutting. M may be determined based on at least one of the performance of the terminal device 40, the accuracy of predicting damage to the drill DL, and the time until a sign of damage is detected.

ステップS102の処理が完了すると、次いで、モデル生成部421はモデル波形を保存する(ステップS103)。すなわち、モデル生成部421はモデル波形G1をモデル記憶部412に保存する。これにより、モデル記憶部412はモデル生成部421が生成した図6に示すモデル波形G1を記憶する。 When the process of step S102 is completed, the model generation unit 421 then saves the model waveform (step S103). That is, the model generation unit 421 stores the model waveform G1 in the model storage unit 412. As a result, the model storage unit 412 stores the model waveform G1 shown in FIG. 6 generated by the model generation unit 421.

次に、図4(b)、図7、及び図8を参照して、評価対象のトルク波形を評価する評価処理について説明する。図4(b)に示すように、波形比較部422は対象のトルク波形を生成する(ステップS201)。より詳しくは、波形比較部422はNC装置30がワークWKの切削を開始してから主軸17の切削トルクの実測値をNC装置30から第1通信部43を介して取得する。切削トルクの実測値を取得するサンプリング間隔は上述したサンプリング間隔と共通する。波形比較部422は切削トルクの実測値を取得すると、取得した切削トルクに基づいて実測時までのトルク波形を対象のトルク波形として生成する。これにより、図7の上段に示すように、主軸のトルク波形G2が生成される。 Next, an evaluation process for evaluating the torque waveform to be evaluated will be described with reference to FIGS. 4 (b), 7 and 8. As shown in FIG. 4B, the waveform comparison unit 422 generates a target torque waveform (step S201). More specifically, the waveform comparison unit 422 acquires the measured value of the cutting torque of the spindle 17 from the NC device 30 via the first communication unit 43 after the NC device 30 starts cutting the work WK. The sampling interval for acquiring the measured value of the cutting torque is the same as the sampling interval described above. When the waveform comparison unit 422 acquires the measured value of the cutting torque, it generates the torque waveform up to the time of the actual measurement as the target torque waveform based on the acquired cutting torque. As a result, as shown in the upper part of FIG. 7, the torque waveform G2 of the spindle is generated.

ステップS202の処理が完了すると、次いで、波形比較部422はトルク波形を比較する(ステップS203)。より詳しくは、図7の上段に示すように、波形比較部422は生成したトルク波形G2における直近の期間に出現する部分波形G21を特定する。波形比較部422は部分波形G21を特定すると、モデル記憶部412からモデル波形G1を取得し、図7の下段に示すように、特定した部分波形G21に対応するモデル波形G1の一部G11を特定する。波形比較部422はモデル波形G1の一部G11を特定すると、部分波形G21とモデル波形G1の一部G11を比較する。 When the process of step S202 is completed, the waveform comparison unit 422 then compares the torque waveforms (step S203). More specifically, as shown in the upper part of FIG. 7, the waveform comparison unit 422 identifies the partial waveform G21 that appears in the most recent period in the generated torque waveform G2. When the waveform comparison unit 422 specifies the partial waveform G21, the model waveform G1 is acquired from the model storage unit 412, and as shown in the lower part of FIG. 7, a part G11 of the model waveform G1 corresponding to the specified partial waveform G21 is specified. To do. When the waveform comparison unit 422 specifies a part G11 of the model waveform G1, the waveform comparison unit 422 compares the partial waveform G21 with the part G11 of the model waveform G1.

ステップS202の処理が完了すると、次いで、破損検知部423は確率グラフを生成する(ステップS203)。より詳しくは、破損検知部423は部分波形G21とモデル波形G1の一部G11を比較する。そして、破損検知部423は部分波形G21を構成する各切削トルクの実測値それぞれに対し、モデル波形G1の一部G11を構成する各切削トルクのモデル値のどの確率を通過したかを表現した確率グラフを生成する。これにより、図8に示すように、確率グラフG3が生成される。確率グラフG3により、部分波形G21を構成する各切削トルクの実測値が高確率で出現したか否かを判断することができる。 When the process of step S202 is completed, the damage detection unit 423 then generates a probability graph (step S203). More specifically, the damage detection unit 423 compares the partial waveform G21 with the partial G11 of the model waveform G1. Then, the damage detection unit 423 expresses which probability of the model value of each cutting torque constituting a part G11 of the model waveform G1 has passed with respect to each measured value of each cutting torque constituting the partial waveform G21. Generate a graph. As a result, as shown in FIG. 8, the probability graph G3 is generated. From the probability graph G3, it is possible to determine whether or not the actually measured value of each cutting torque constituting the partial waveform G21 appears with high probability.

ステップS203の処理が完了すると、次いで、破損検知部423は低確率が出現したか否かを判断する(ステップS204)。例えば、図8に示すように、実測時の次に実測した切削負荷の実測値が正常な切削負荷を特定できる所定の閾値より低い確率で出現した場合、破損検知部423は低確率が出現したと判断する(ステップS204:YES)。この場合、破損検知部423はワークWKを切削するドリルDLの破損の予兆を検知し(ステップS205)、処理を終了する。一方、破損検知部423は低確率が出現しなかったと判断した場合(ステップS204:NO)、ステップS205の処理をスキップして処理を終了する。 When the process of step S203 is completed, the damage detection unit 423 then determines whether or not a low probability has appeared (step S204). For example, as shown in FIG. 8, when the measured value of the cutting load actually measured next to the actual measurement appears with a probability lower than a predetermined threshold value that can specify a normal cutting load, the damage detection unit 423 appears with a low probability. (Step S204: YES). In this case, the damage detection unit 423 detects a sign of damage to the drill DL that cuts the work WK (step S205), and ends the process. On the other hand, when the damage detection unit 423 determines that the low probability does not appear (step S204: NO), the process of step S205 is skipped and the process ends.

以上、本発明に係る端末装置40は制御部42を備え、制御部42はモデル生成部421と波形比較部422と破損検知部423を含んでいる。モデル生成部421は、切削し終えたワークWKの切削時間と切削負荷との正常な関係をそれぞれ表す複数のトルク波形を予め機械学習することによってモデル波形G1を生成する。波形比較部422はワークWKの後に切削する別のワークWKの切削時間と切削負荷との実測時までの関係を表すトルク波形G2における直近の期間に出現する部分波形G21を、部分波形G21に対応するモデル波形G1の一部G11と比較する。破損検知部423は比較した結果、実測時の次に実測した切削負荷が正常な切削負荷を特定できる所定の閾値より低い確率で出現した場合、別のワークWKを切削するドリルDLの破損の予兆を検知する。これにより、ドリルDLの破損予測精度を向上することができる。 As described above, the terminal device 40 according to the present invention includes a control unit 42, and the control unit 42 includes a model generation unit 421, a waveform comparison unit 422, and a damage detection unit 423. The model generation unit 421 generates the model waveform G1 by machine learning in advance a plurality of torque waveforms representing the normal relationship between the cutting time of the work WK that has been cut and the cutting load. The waveform comparison unit 422 corresponds to the partial waveform G21 that appears in the latest period of the torque waveform G2, which represents the relationship between the cutting time of another work WK to be cut after the work WK and the cutting load until the actual measurement. It is compared with a part G11 of the model waveform G1. As a result of comparison, if the cutting load actually measured next to the actual measurement appears with a probability lower than a predetermined threshold value that can identify a normal cutting load, the damage detection unit 423 is a sign of damage to the drill DL that cuts another work WK. Is detected. Thereby, the damage prediction accuracy of the drill DL can be improved.

特に、本実施形態によれば、破損の兆候が表れる評価対象のトルク波形と正常時のモデル波形との差が小さい場合であっても、一定の閾値を利用してドリルDLの破損の予兆を検知していない。このため、このような閾値を利用した場合に生じるおそれがある誤検知や過検知が発生せず、ドリルDLの破損を精度良く予測することができる。 In particular, according to the present embodiment, even when the difference between the torque waveform to be evaluated and the model waveform in the normal state where signs of damage appear is small, a certain threshold value is used to predict the damage of the drill DL. Not detected. Therefore, false detection or over-detection that may occur when such a threshold value is used does not occur, and damage to the drill DL can be predicted with high accuracy.

尚、通信ネットワークNWにサーバ装置を接続し、サーバ装置がモデル生成部421を備えるようにしてもよい。サーバ装置の性能が端末装置40の性能より高い場合、端末装置40より速くモデル波形を生成することができる。一方で、NC装置30が有するCPUや各種メモリの性能が本発明の方法を実行できる程度に高性能である場合には、本発明の方法をNC装置30が実行してもよい。さらに、ワークWKを切削し終えるまでの確率グラフ全体を生成し、確率グラフ全体の中に正常な切削負荷を特定できる所定の閾値より低い確率が出現した場合に、ドリルDLの破損の予兆を検知してもよい。 A server device may be connected to the communication network NW so that the server device includes the model generation unit 421. When the performance of the server device is higher than the performance of the terminal device 40, the model waveform can be generated faster than the terminal device 40. On the other hand, if the performance of the CPU and various memories of the NC device 30 is high enough to execute the method of the present invention, the method of the present invention may be executed by the NC device 30. Furthermore, the entire probability graph until the work WK is completely cut is generated, and when a probability lower than a predetermined threshold that can identify a normal cutting load appears in the entire probability graph, a sign of damage to the drill DL is detected. You may.

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、主軸17の切削トルクを採用したが、Z軸方向のサーボモータ24の定格トルクに対して流した駆動電流に基づく切削トルクを採用してもよい。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiment, and various modifications and modifications are made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed. For example, in the above-described embodiment, the cutting torque of the spindle 17 is adopted, but the cutting torque based on the drive current applied with respect to the rated torque of the servomotor 24 in the Z-axis direction may be adopted.

30 NC装置
40 端末装置
42 制御部
421 モデル生成部
422 波形比較部
423 破損検知部
100 切削機
DL ドリル
WK ワーク
30 NC device 40 Terminal device 42 Control unit 421 Model generation unit 422 Waveform comparison unit 423 Damage detection unit 100 Cutting machine DL drill WK work

Claims (1)

切削し終えた第1のワークの切削時間と切削負荷との正常な関係をそれぞれ表す複数の第1の波形を予め機械学習することによってモデル波形を生成し、
前記第1のワークの後に切削する第2のワークの切削時間と切削負荷との実測時までの関係を表す第2の波形における直近の期間に出現する部分波形を、前記部分波形に対応する前記モデル波形の一部と比較し、
比較した結果、前記実測時の次に実測した切削負荷が正常な切削負荷を特定できる所定の閾値より低い確率で出現した場合、前記第2のワークを切削する工具の破損の予兆を検知する、
工具の破損予測方法。
A model waveform is generated by pre-machine learning a plurality of first waveforms representing the normal relationship between the cutting time of the first workpiece that has been cut and the cutting load.
The partial waveform appearing in the latest period in the second waveform representing the relationship between the cutting time of the second workpiece to be cut after the first workpiece and the cutting load until the actual measurement is the said corresponding to the partial waveform. Compare with part of the model waveform
As a result of comparison, when the cutting load actually measured next to the actual measurement appears with a probability lower than a predetermined threshold value that can specify a normal cutting load, a sign of damage to the tool for cutting the second workpiece is detected.
How to predict tool breakage.
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