JP2020157447A - Detection device, processing device, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、検出装置、加工装置、およびプログラムに関する。 Embodiments of the present invention relate to detection devices, processing devices, and programs.
従来、NC(数値制御)複合旋盤、NCフライス盤、マシニングセンタなどの加工装置が知られている。 Conventionally, processing devices such as NC (numerical control) compound lathes, NC milling machines, and machining centers are known.
上記したような加工装置に関しては、材料を加工する刃具の異常を出来るだけ高い精度で検出する技術の開発が要望される。 With regard to the above-mentioned processing equipment, it is required to develop a technique for detecting an abnormality of a cutting tool for processing a material with as high accuracy as possible.
実施形態の検出装置は、加工装置のモータの負荷の単位時間当たりの変動幅を算出する処理部と、前記変動幅と第1しきい値との比較に基づいて前記加工装置の刃具の異常を判定する判定部と、を備える。 The detection device of the embodiment detects an abnormality in the cutting tool of the processing device based on a comparison between the processing unit that calculates the fluctuation range of the motor load of the processing device per unit time and the fluctuation range and the first threshold value. A determination unit for determining is provided.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の加工システムの構成を模式的かつ例示的に示した図である。加工システム1は、加工装置200に検出装置100が取り付けられた構成を有している。加工装置200は、例えば、NC複合旋盤、NCフライス盤、またはマシニングセンタなどである。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram schematically and exemplary showing the configuration of the processing system of the first embodiment. The
加工装置200は、複数の電源201と、複数のモータ202と、制御装置203と、を備えている。ここでは一例として、加工装置200は、複数の電源201として2つの電源201a、201bを備える。また、加工装置200は、複数のモータ202として2つのモータ202a、202bを備える。
The processing device 200 includes a plurality of power supplies 201, a plurality of motors 202, and a
モータ202aは、電源201aから供給される電力を用いて被加工材料300を回転させる。また、モータ202bは、電源201bから供給される電力を用いて刃具400を回転させる。
The motor 202a uses the electric power supplied from the
制御装置203は、例えば数値制御装置である。制御装置203は、加工プログラムに基づいて、加工の動作を制御する。加工の動作の制御は、具体的には、モータ202aおよびモータ202bの回転角度または回転速度の制御を少なくとも含む。なお、加工の動作の制御は、さらに、被加工材料300または刃具400の送り、刃具400の交換、またはその他の任意の動作の制御を含み得る。
The
制御装置203は、プログラムを実行可能なコンピュータと同等のハードウェア構成を有している。つまり、制御装置203は、図2に例示されるように、プロセッサ20、不揮発性メモリ21、および入出力インタフェース22を備えている。
The
入出力インタフェース22は、制御装置203が外部機器と通信を行うためのハードウェアである。入出力インタフェース22は、外部機器と有線で通信するものであってもよいし、無線で通信するものであってもよい。ここでは、入出力インタフェース22には、各モータ202と、検出装置100とが接続される。
The input / output interface 22 is hardware for the
プロセッサ20は、プログラムを実行可能なハードウェア(回路)である。プロセッサ20は、例えばCPU(Central Processing Unit)である。 The processor 20 is hardware (circuit) capable of executing a program. The processor 20 is, for example, a CPU (Central Processing Unit).
不揮発性メモリ21は、例えば、ROM(Read Only Memory)、磁気ディスクドライブ、フラッシュメモリ、またはこれらの組み合わせによって構成される。なお、不揮発性メモリ21の種類は、これらに限定されない。不揮発性メモリ21には、加工プログラム23が格納されている。プロセッサ20は、加工プログラム23を実行することによって、加工動作の制御を実現する。
The
例えば、プロセッサ20は、加工プログラム23に記述された命令に基づいて各モータ202への指令を演算し、演算によって得られた指令を入出力インタフェース22を介して各モータ202に送信する。指令は、例えば、位置指令、速度指令、またはその他の指令である。 For example, the processor 20 calculates a command to each motor 202 based on the instruction described in the machining program 23, and transmits the command obtained by the calculation to each motor 202 via the input / output interface 22. The command is, for example, a position command, a speed command, or other command.
加工装置200は、同一の形状の複数の部品を作成することができる。1つの部品を作成する一連の加工処理を、加工サイクルと表記することがある。加工サイクルは、複数の工程を含む。つまり、加工装置200は、複数の工程からなる加工サイクルを、部品毎に実行する。なお、加工サイクルは、1つの工程によって構成されてもよい。 The processing apparatus 200 can create a plurality of parts having the same shape. A series of machining processes for creating one part may be referred to as a machining cycle. The machining cycle includes a plurality of steps. That is, the processing apparatus 200 executes a processing cycle including a plurality of processes for each part. The machining cycle may be composed of one step.
工程は、例えば、刃具と加工条件との組み合わせとして定義される。加工条件は、送り速度、モータ202aの回転速度、またはモータ202bの回転速度などである。 A process is defined, for example, as a combination of a cutting tool and machining conditions. The processing conditions include a feed rate, a rotation speed of the motor 202a, a rotation speed of the motor 202b, and the like.
加工プログラム23には、例えば、1つの加工サイクルに含まれる全ての工程を実現するための複数の命令が記述されている。 In the machining program 23, for example, a plurality of instructions for realizing all the steps included in one machining cycle are described.
加工プログラム23には、さらに、加工の進捗に応じて信号を出力する信号出力プログラム24が含まれている。プロセッサ20は、信号出力プログラム24に基づき、上記信号を出力する。信号出力プログラム24によって出力される信号については後述する。 The machining program 23 further includes a signal output program 24 that outputs a signal according to the progress of machining. The processor 20 outputs the above signal based on the signal output program 24. The signal output by the signal output program 24 will be described later.
なお、加工装置200によって複数の部品を作成する方法は、特定の方法に限定されない。一例では、被加工材料300は、モータ202aの軸方向に延びる円筒の形状を有している。加工装置200は、被加工材料300から刃具400を用いて部品を作成すると、その部品を被加工材料300から切り離す。そして、加工装置200は、被加工材料300の残った部分を刃具400側に繰り出して、被加工材料300の繰り出された部分から次の部品を作成する。
The method of creating a plurality of parts by the processing apparatus 200 is not limited to a specific method. In one example, the
加工装置200には、2つの電流センサ500(電流センサ500a、500b)が設けられている。電流センサ500aは、モータ202aに供給される電流値に対応した信号を出力する。電流センサ500bは、電源201bからモータ202bに供給される電流値に対応した信号を出力する。
The processing apparatus 200 is provided with two current sensors 500 (
電流センサ500aは、電源201aまたはモータ202aに取り付けられている。電流センサ500bは、電源201bまたはモータ202bに取り付けられている。
The current sensor 500a is attached to the
また、加工装置200には、2つの振動センサ600(振動センサ600a、600b)が設けられている。振動センサ600aは、被加工材料300の振動の度合いを示す信号を出力する。振動センサ600bは、刃具400の振動の度合いを示す信号を出力する。
Further, the processing apparatus 200 is provided with two vibration sensors 600 (
振動センサ600aは、被加工材料300の加工の際にもたらされる被加工材料300の振動の度合いに対応した量を測定できる限り、任意の位置に設けられ得る。振動センサ600aは、例えば、被加工材料300の軸を回転自在に支持する鋳物に取り付けられ得る。
The
同様に、振動センサ600bは、刃具400が被加工材料300を加工する際にもたらされる刃具400の振動の度合いに対応した量を測定できる限り、任意の位置に設けられ得る。振動センサ600bは、例えば、刃具400の軸を回転自在に支持する鋳物に取り付けられる。
Similarly, the
各振動センサ600の種類は、特定の種類に限定されない。変位センサ、速度センサ、加速度センサ、またはこれらの他の任意の種類のセンサが各振動センサ600として採用され得る。つまり、各振動センサ600によって振動の度合いに対応した量として出力される信号は、変位量、速度値、加速度値、または他の任意の種類の物理量である。 The type of each vibration sensor 600 is not limited to a specific type. Displacement sensors, velocity sensors, acceleration sensors, or any other type of these sensors may be employed as each vibration sensor 600. That is, the signal output by each vibration sensor 600 as an amount corresponding to the degree of vibration is a displacement amount, a velocity value, an acceleration value, or any other physical quantity of any kind.
なお、軸を固定する鋳物に振動センサ600が設けられる場合、振動センサ600は、切削位置に供給される油、切削位置から発生する切粉、または加工装置200の固有の振動の影響を受け難いため、対応する対象物(被加工材料300または刃具400)の振動の度合いを精度よく測定することができる。
When the vibration sensor 600 is provided in the casting for fixing the shaft, the vibration sensor 600 is not easily affected by the oil supplied to the cutting position, the chips generated from the cutting position, or the vibration inherent in the processing apparatus 200. Therefore, the degree of vibration of the corresponding object (work
なお、NC複合旋盤に第1の実施形態が適用される場合、加工装置200は、モータ202b、電源201b、および刃具400を、複数セット備え得る。その場合には、電流センサ500bおよび振動センサ600bは、モータ202b毎に設けられ得る。
When the first embodiment is applied to the NC compound lathe, the processing apparatus 200 may include a plurality of sets of a motor 202b, a
なお、電流センサ500bは、必ずしもモータ202b毎に設けられなくてもよい。複数のモータ202bのうちのいくつかに対して電流センサ500bが設けられてもよい。また、振動センサ600bは、必ずしもモータ202b毎に設けられなくてもよい。複数のモータ202bのうちのいくつかに対して振動センサ600bが設けられてもよい。
The
検出装置100は、刃具400の異常の検出を行う。以下に、検出装置100によって刃具400の異常を検出する処理の概要を、具体例を用いて説明する。
The
一般に、刃具400に折損などの異常が発生した場合、モータ202に通常と異なる負荷がかかる。第1の実施形態では、モータ202にかかる負荷を示す量として、モータ202に流れる電流を使用する。つまり、検出装置100は、モータ202に流れる電流を監視することによって、刃具400の異常を検出する。
Generally, when an abnormality such as breakage occurs in the
図3は、第1の実施形態の各モータ202に流れる電流の推移を示す模式的かつ例示的な図である。なお、推移とは、時間変化のことである。波形1000は、電流センサ500aが出力した信号を示したものである。また、波形1001は、電流センサ500bが出力した信号を示したものである。
FIG. 3 is a schematic and exemplary diagram showing the transition of the current flowing through each motor 202 of the first embodiment. The transition is a change over time. The
各電流センサ500によって得られる信号は、対応するモータ202の電流の瞬間値を示している。モータ202が交流モータである場合、モータ202の電流の瞬間値は、略正弦波で推移するため、そのままではモータ202の電流の大きさを示す信号として扱い難い。略正弦波で推移する信号の大きさは、実効値、平均値、包絡線、などをによって表すことができる。 The signal obtained by each current sensor 500 indicates the instantaneous value of the current of the corresponding motor 202. When the motor 202 is an AC motor, the instantaneous value of the current of the motor 202 changes in a substantially sine wave, so that it is difficult to handle it as a signal indicating the magnitude of the current of the motor 202 as it is. The magnitude of the signal transitioning in a substantially sine wave can be represented by an effective value, an average value, an envelope, and the like.
ここでは一例として、平均値によって電流の大きさを表すこととする。具体的には、検出装置100は、各電流センサ500の出力信号に対し、絶対値の算出と、移動平均の算出と、を実行する。これによって、各電流センサ500の出力信号、つまり電流の瞬間値を示す信号は、電流の大きさを示す信号に変換される。
Here, as an example, the magnitude of the current is represented by the average value. Specifically, the
なお、電流の大きさを表す方法は、平均値だけに限定されない。電流の大きさは、実効値または包絡線などによって表されてもよい。 The method of expressing the magnitude of the current is not limited to the average value. The magnitude of the current may be represented by an effective value, an envelope, or the like.
図4は、第1の実施形態の電流センサ500bの出力信号から算出されたモータ202bに流れる電流の大きさの推移の例を示す図である。本図の波形1002は、図3に示される期間2000における電流の大きさの推移を示している。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a transition in the magnitude of the current flowing through the motor 202b calculated from the output signal of the
期間2000では、被加工材料300の切削が複数回に分けて実行される、いわゆるステップ加工が実行されている。期間2002、期間2004、および期間2006のそれぞれは、刃具400によって被加工材料300が切削された期間(カット期間)を示している。期間2000内の、期間2002、期間2004、および期間2006を除く期間(期間2001、2003、2005、2007)は、モータ202bが回転しているが被加工材料300が切削されていない期間(エアカット期間)を示している。モータ202bの回転速度は、期間2000において一定に制御されている。
In the
そして、図4に示される波形1002の例では、期間2006のタイミングt1において、刃具400が折損し、これによってモータ202bに流れる電流が瞬間的に増加している。つまり、タイミングt1において電流の変動値のピークが発生している。
Then, in the example of the
検出装置100は、電流の単位時間当たりの変動幅を求め、電流の単位時間あたりの変動幅としきい値とを比較する。これによって、刃具400の異常の発生を示す電流の変動、および刃具400によって被加工材料300が切削された期間(カット期間)の有無を検出する。
The
具体的には、検出装置100は、まず、電流の大きさの時間変動量を精度良く捉えるために、当該電流のサンプリング周期よりも十分大きなサンプリング周期でリサンプリングを実行する。例えば、電流の大きさを示す信号のサンプリング周期が0.0001秒程度である場合に、0.1秒〜0.5秒程度の時間間隔でリサンプリングが実行される。検出装置100は、リサンプリングによって得られた一連のデータのうちの連続する所定数のデータの最大値から最小値を減算し、減算によって得られた値を、単位時間当たりの電流の変動幅を示す値とする。このようにして求めた単位時間当たりの電流の変動幅を、以降では、電流変動幅と表記する。
Specifically, the
図4の各ドットは、リサンプリングポイントを示している。検出装置100は、例えば、リサンプリングによって連続して取得された3つのデータのうちの最大値から最小値を減算し、減算によって得られた値を、その3つのデータが取得された区間の電流変動幅とする。検出装置100は、区間の開始ポイントを1つずつずらしながら電流変動幅を順次実行することで、電流変動幅の推移を取得する。図5は、このような処理によって得られた電流変動幅の推移を示す図である。
Each dot in FIG. 4 indicates a resampling point. The
図5の波形1004は、連続する3つのデータからなる各区間の電流変動幅を示している。本図に示されるように、電流変動幅は、電流が大きく変化するタイミングで大きくなる。具体的には、カット期間(例えば期間2002、2004、2006)の開始および終了のタイミングにおいてピークが形成される。刃具400が折損したタイミングt1においては、上記各期間の開始および終了のタイミングに観察されたピークよりも大きいピークが形成されている。なお、刃具400の折損の後は、カット期間である期間2006の終了のタイミングに観察されるべきピークが発生しない。
The
検出装置100は、電流変動幅としきい値Th1との比較に基づいて刃具400の異常を検出する。例えば、刃具400に異常がない場合には電流変動幅は超えないが、刃具400に異常が生じた場合には電流変動幅が超える値が、しきい値Th1として設定される。つまり、刃具400に異常がない場合に生じる電流変動幅のピークが分布する範囲の上限に対応する値が、しきい値Th1として設定され得る。
The
図5の例では、検出装置100は、電流変動幅がしきい値Th1を超えたことを検出する。すると、検出装置100は、刃具400の異常が発生したと判定する。
In the example of FIG. 5, the
なお、上記した第1の実施形態の方法と比較される方法として、モータを流れる電流と所定のしきい値とを比較する方法が考えられる。この方法を、比較例1の方法と表記する。 As a method to be compared with the method of the first embodiment described above, a method of comparing the current flowing through the motor with a predetermined threshold value can be considered. This method is referred to as the method of Comparative Example 1.
比較例1の方法によれば、モータを流れる電流がほぼ一定であるシステムにおいては、刃具の異常を高い精度で検出することができる。しかしながら、モータを流れる電流は、刃具に異常が無くても、過渡的に変化する場合がある。モータを流れる電流が過渡的に変化するシステムに比較例1の方法を適用した場合、刃具の異常の検出の精度が劣化する。 According to the method of Comparative Example 1, in a system in which the current flowing through the motor is substantially constant, an abnormality of the cutting tool can be detected with high accuracy. However, the current flowing through the motor may change transiently even if there is no abnormality in the cutting tool. When the method of Comparative Example 1 is applied to a system in which the current flowing through the motor changes transiently, the accuracy of detecting an abnormality in the cutting tool deteriorates.
例えば図6において、エアカット期間(期間2001、2003、2005、2007)、またはカット期間(期間2002、2004、2006)のいずれかに着目すると、モータ202bの回転数が一定であるにも関わらず、モータ202bに流れる電流が時間とともに減少している。
For example, in FIG. 6, focusing on either the air cut period (
そして、タイミングt1に発生したピークを検出するために、例えばTh11をしきい値として設定した場合、期間2002および期間2004において刃具400に異常が発生していないにもかかわらず電流がしきい値Th11を超える。即ち、期間2002および期間2004において誤って異常が検出されてしまう。また、期間2002や期間2004において刃具400の正常が異常と判定されてしまう誤検出を防止するためにTh11よりも大きいTh12をしきい値として設定した場合、タイミングt1において発生した刃具400の異常を検出することができない。
Then, when, for example, Th11 is set as a threshold value in order to detect the peak generated at the timing t1, the current threshold value Th11 even though no abnormality has occurred in the
つまり、モータを流れる電流が過渡的に変化する場合に比較例1の方法が適用された場合、刃具の正常を異常と誤検出したり、刃具の異常を正常と誤検出したりすることが起こりうる。 That is, when the method of Comparative Example 1 is applied when the current flowing through the motor changes transiently, the normality of the cutting tool may be erroneously detected as an abnormality, or the abnormality of the cutting tool may be erroneously detected as normal. sell.
実施形態では、モータを流れる電流の変動幅をしきい値との比較の対象とするので、モータを流れる電流の過渡的な変化の影響を小さくしながら、刃具400の異常の発生に起因する電流の瞬間的な変動を捉えることができる。これによって、モータを流れる電流が過渡的に変化する場合において、刃具の正常が異常と判定される誤検出の発生および刃具の異常が正常と判定される誤検出の発生を抑制することができる。
In the embodiment, since the fluctuation range of the current flowing through the motor is to be compared with the threshold value, the current caused by the occurrence of an abnormality of the
なお、図5に例示されるように、実施形態では、しきい値Th1に加えて、しきい値Th2が使用され得る。例えば、刃具400に異常がない場合には電流変動幅が超えるが、刃具400に異常が生じた以降は電流変動幅が超えない値が、しきい値Th2として設定され得る。つまり、刃具400に異常がない場合に生じる電流変動幅のピークが分布する範囲の下限に対応する値が、しきい値Th2として設定され得る。
As illustrated in FIG. 5, in the embodiment, the threshold Th2 may be used in addition to the threshold Th1. For example, a value that exceeds the current fluctuation range when there is no abnormality in the
刃具400が折損した状態で期間2000の加工が続行された場合、刃具400は被加工材料300に切り込むことができないため、モータ202bは、切削による負荷を受けない。よって、例えば図4における波形1003に示されるように、モータ202bを流れる電流は、あたかも期間2001〜期間2007の全部がエアカット期間であるかのような推移を示す。つまり、モータ202bを流れる電流は、カット期間に相当する期間2002、2004、2006の何れにおいても大きく変化することなく、比較的に穏やかに推移する。
If the machining of the
図5における波形1005は、図4における波形1003が示す電流の推移に基づいて算出された電流変動幅の推移を示している。波形1005から、刃具400が正常な状態で加工が実行された場合には電流変動幅が何回かしきい値Th2を超えるが、刃具400が折損した状態で加工が実行された場合には電流変動幅がしきい値Th2をいちども超えていないことが読み取れる。検出装置100は、期間2000において電流変動幅がしきい値Th2をいちども超えなかった場合、刃具400に異常があると判定することができる。
The
例えば、切削負荷が大きい工程においては、カット期間の開始タイミングや終了タイミングに生じる電流変動幅のピークの高さが比較的大きく、それによって、刃具400に異常が発生していない場合に生じるこれらのピークと、刃具400に異常が発生した際に生じるピークと、を区別することが困難である場合がある。
For example, in a process with a large cutting load, the height of the peak of the current fluctuation width generated at the start timing and the end timing of the cutting period is relatively large, and as a result, these occur when no abnormality occurs in the
その場合、しきい値Th2を用いた判定が有効である。しきい値Th2を用いた判定では、刃具400に異常が発生していない場合に発生するピークの有無によって異常が検出されるためである。
In that case, the determination using the threshold value Th2 is effective. This is because in the determination using the threshold value Th2, the abnormality is detected depending on the presence or absence of the peak that occurs when the abnormality does not occur in the
例えば、前述の図4〜6に示される各波形は、切削負荷が大きい工程が実施される場合の波形を示している。図5の波形1004の例によれば、刃具400が折損する時刻t1までは、カット期間の開始タイミングと終了タイミングとにおいて、刃具400が折損した際に発生したピークと同様に、大きなピークが発生している。
For example, each waveform shown in FIGS. 4 to 6 described above shows a waveform when a process with a large cutting load is performed. According to the example of the
波形1004の例では、カット期間の開始タイミングおよび終了タイミングに発生するピークと、刃具400に異常が発生した場合に発生するピークと、がしきい値Th1によって区別できている。しかしながら、切削負荷がさらに大きくなると、カット期間の開始タイミングおよび終了タイミングに発生するピークと、刃具400に異常が発生した場合に発生するピークと、の差がさらに小さくなり、しきい値Th1によって両者を区別することが困難になる。
In the example of the
その反面、切削負荷が大きい工程においては、カット期間の開始タイミングおよび終了タイミングに発生するピークが大きいことから、しきい値Th2を用いれば、カット期間の開始タイミングおよび終了タイミングに発生するピークの有無を容易に検出できる。そして、カット期間の開始タイミングおよび終了タイミングに発生するピークが無いことは、刃具400に異常が発生したことを意味する。つまり、切削負荷が大きい工程においては、しきい値Th2を用いれば、刃具400の異常を容易に検出できる。
On the other hand, in a process with a large cutting load, the peaks that occur at the start timing and end timing of the cut period are large. Therefore, if the threshold Th2 is used, the presence or absence of peaks that occur at the start timing and end timing of the cut period. Can be easily detected. The absence of peaks that occur at the start and end timings of the cutting period means that an abnormality has occurred in the
例えば、波形1004は、しきい値Th2を何回か超えているが、波形1005は、しきい値Th2を一度も超えていない。よって、波形1004が観測された期間では、刃具400にすでに異常が発生していることがわかる。
For example, the
切削負荷が大きい工程の場合とは逆に、刃具400が小径刃物である場合のように切削負荷が小さい工程においては、カット期間の開始タイミングや終了タイミングに生じる電流変動幅のピークが比較的小さい。よって、刃具400に異常が発生していない場合に生じるピークの有無を検出することが困難である場合がある。
Contrary to the case of a process with a large cutting load, in a process with a small cutting load such as when the
その場合、しきい値Th1を用いた判定が有効である。刃具400に異常が発生していない場合に生じるピークの高さが小さい場合、刃具400に異常が発生していない場合に生じるピークと、刃具400に異常が発生した際に生じるピークと、を区別することが容易であるためである。
In that case, the determination using the threshold value Th1 is effective. When the height of the peak that occurs when there is no abnormality in the
図7は、第1の実施形態の電流センサ500bの出力信号から算出されたモータ202bに流れる電流の大きさの推移の別の例を示す図である。波形1100は、切削負荷が小さい工程が実施された場合のモータ202bに流れる電流の大きさの推移を示している。期間2200および期間2202は、エアカット期間であり、期間2201は、切削負荷が小さい工程が実施されたカット期間である。
FIG. 7 is a diagram showing another example of the transition of the magnitude of the current flowing through the motor 202b calculated from the output signal of the
図7に示されるように、カット期間2201の開始タイミングおよび終了タイミングにおいては、電流の大きさの変動が図4に示した切削負荷が大きい場合に比べて目立たなくなっている。これは、切削負荷が小さい場合には、エアカット期間とカット期間とでモータ202bの負荷の差が小さいためである。
As shown in FIG. 7, at the start timing and the end timing of the
図7の例では、カット期間2201のタイミングt3において刃具400が折損し、これによってモータ202bに流れる電流が瞬間的に増加している。つまり、タイミングt3において電流の変動値のピークが発生している。
In the example of FIG. 7, the
図8は、第1の実施形態の刃物400を回転させるモータ202bに流れる電流の単位時間当たりの変動幅の推移の別の例を示す図である。波形1101は、図7に示される波形1100から得られた、電流変動幅の推移を示す波形である。
FIG. 8 is a diagram showing another example of the transition of the fluctuation range of the current flowing through the motor 202b for rotating the
カット期間2201の開始タイミングおよび終了タイミングにおいては、電流の変動が小さいことから、波形1101によれば、これらのタイミングにおいては、有意なピークが観察されていない。したがって、カット期間2201の開始タイミングおよび終了タイミングにおけるピークをしきい値Th2を用いて検出することが非常に困難である。このことは、しきい値Th2を用いた異常の判定は困難であることを意味する。
Since the fluctuation of the current is small at the start timing and the end timing of the
その反面、タイミングt3では、刃具400に発生した異常によって、電流変動幅の大きなピークが発生している。カット期間2201の開始タイミングおよび終了タイミングにおけるピークが非常に小さく、刃具400に異常が発生した際に発生するピークが大きいので、しきい値Th1を使用することによって、刃具400に異常が発生した際に発生するピークを高い精度で検出できる。
On the other hand, at the timing t3, a peak having a large current fluctuation range is generated due to an abnormality generated in the
このように、実施形態では、電流変動幅に対して2種類のしきい値Th1,Th2を用いた判定が可能となっている。電流変動幅に対して2種類のしきい値Th1,Th2を用いた判定を行えば、切削負荷に関係なく刃具400の異常を高精度に検出することが可能である。
As described above, in the embodiment, it is possible to determine the current fluctuation width using two types of threshold values Th1 and Th2. If the current fluctuation width is determined using two types of threshold values Th1 and Th2, it is possible to detect the abnormality of the
なお、上記の説明では、検出装置100は、電流変動幅がしきい値Th2をいちども超えなかった場合、刃具400に異常が発生したと判定するとした。しきい値Th2を用いた異常の判定方法はこれに限定されない。
In the above description, the
例えば、刃具400が正常あるときに電流変動幅がしきい値Th2を超える回数がM回であることが予め分かっている場合、検出装置100は、電流変動幅がしきい値Th2を超える回数がN回に満たない場合に、刃具400の異常が発生したと判定してもよい。ただし、Nは1以上かつM以下の整数である。
For example, when it is known in advance that the number of times the current fluctuation width exceeds the threshold value Th2 is M times when the
実施形態では、検出装置100は、Nが設定可能に構成される。Nとして1が設定された場合、電流変動幅がしきい値Th2をいちども超えなかった場合、刃具400に異常が発生したと判定される。
In the embodiment, the
実施形態では、検出装置100は、刃具400の異常を、モータ202に流れる電流だけでなく、振動に基づいて検出することができる。刃具400に折損などの異常が発生した場合、刃具400、被加工材料300、またはその両方に大きな衝撃が発生し、その衝撃は、大きな振動となって周囲に伝播する。検出装置100は、この振動の度合いを測定し、振動の度合いに応じて刃具400の異常を検出する。
In the embodiment, the
図9は、加工時の振動の時間変化を示す模式的かつ例示的な図である。本図に示される振動は、何れかの振動センサ600によって測定されたものである。本図において、振動とは、加速度である。 FIG. 9 is a schematic and exemplary diagram showing the time change of vibration during processing. The vibration shown in this figure is measured by any of the vibration sensors 600. In this figure, vibration is acceleration.
図9における波形1010は、エアカット期間である期間2100、カット期間である期間2101、およびエアカット期間である期間2102がこの順番で到来する期間において振動センサ600から出力された信号が示されている。本図に示される例によれば、全期間にわたって波形1010に大きなノイズが含まれており、そのままの状態では刃具400の異常の検出が困難である。
The
そこで、検出装置100は、まず、振動センサ600の出力信号(波形1010)に対してノイズ成分を除去するためのフィルタ処理を実行する。ノイズ成分を除去するためのフィルタ処理としては、スペクトルサブトラクションが知られている。実施形態では、一例として、スペクトルサブトラクションが実行される。
Therefore, the
具体的には、検出装置100は、エアカット期間(例えば期間2100)における振動センサ600の出力信号から振動のスペクトルを求め、求めた振動のスペクトルをノイズ成分に対応したスペクトルとする。振動のスペクトルは、例えば振動センサ600の出力信号をフーリエ変換することによって算出することができる。続いて、検出装置100は、カット期間(例えば期間2101)における振動の検出値から振動のスペクトルを求め、求めた振動のスペクトルからノイズ成分に対応したスペクトルを減算する。検出装置100は、減算によって得られたスペクトルを、逆フーリエ変換などによって、振動を示す信号に復元する。これによって、ノイズ成分が除去された振動を示す信号が得られる。
Specifically, the
なお、ノイズ成分を除去する方法は、スペクトルサブトラクションだけに限定されない。検出装置100は、任意の方法で振動センサ600の出力信号からノイズ成分を除去することができる。
The method of removing the noise component is not limited to the spectral subtraction. The
また、ノイズ成分は、時間とともに変化する可能性がある。よって、検出装置100は、例えば、対象のカット期間に時間的に近いエアカット期間からノイズ成分(ノイズ成分に対応したスペクトル)を取得する。一例として、検出装置100は、所定時間前までに実行されたエアカット期間からノイズ成分を取得する。
Also, the noise component may change over time. Therefore, for example, the
図10は、図9に例示される振動センサ600の出力信号に対してスペクトルサブトラクションを実行することによって得られた信号を示す図である。本図に示されるように、カット期間である期間2101においては、直前のエアカット期間である期間2100にくらべて振動が大きくなっている。そして、タイミングt2においては、刃具400が折損し、これによって、特に大きな振動が検出されている。
FIG. 10 is a diagram showing a signal obtained by performing spectral subtraction on the output signal of the vibration sensor 600 illustrated in FIG. As shown in this figure, in the
検出装置100は、ノイズ成分が除去された後の信号に対して絶対値の算出を実行する。そして、検出装置100は、絶対値の算出によって得られた信号と、しきい値と、の比較に基づいて刃具400の異常の発生を検出する。なお、振動センサ600の出力信号からノイズ成分が除去され、その後に絶対値が算出されることによって得られた信号を、振動量と表記する。
The
図11は、振動量としきい値との関係を示す図である。本図に示されるように、振動量に対するしきい値として、しきい値Th3およびしきい値Th4が使用され得る。 FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the vibration amount and the threshold value. As shown in this figure, thresholds Th3 and Th4 can be used as thresholds for the amount of vibration.
しきい値Th3としては、例えば、刃具400に異常がない場合には振動量は超えないが、刃具400に異常が生じた場合には振動量が超える値が、設定され得る。即ち、刃具400に異常がない場合に発生するピークが分布する範囲の上限に対応する値が、しきい値Th3として設定され得る。
As the threshold value Th3, for example, a value that does not exceed the vibration amount when there is no abnormality in the
検出装置100は、タイミングt2において、振動量がしきい値Th3を超えたことを検出する。すると、検出装置100は、刃具400の異常が発生したと判定する。
The
なお、刃具400に異常が発生していなくても、ノイズの影響により振動量がしきい値Th3を超える場合があり得る。そのような場合、上記の判定基準に従えば、刃具400の正常が異常と判定される誤検出が発生する。刃具400の正常がノイズの影響によって異常と判定される誤検出を防止するために、検出装置100は、振動量がしきい値Th3を超えた回数に基づいて刃具400の異常を判定するように構成されてもよい。
Even if the
例えば、検出装置100には、1以上の整数がPとして予め設定される。そして、検出装置100は、振動量がしきい値Th3を超えた回数がPを超えた場合、刃具400の異常が発生したと判定する。たとえ振動量がしきい値Th3を超えたとしても、振動量がしきい値Th3を超えた回数がPを超えない場合、刃具400の異常が発生したと判定される条件が満たされないため、刃具400の正常がノイズの影響によって異常と判定される誤検出を抑制することが可能となる。
For example, an integer of 1 or more is preset as P in the
実施形態では、検出装置100は、Pが設定可能に構成される。なお、Pとして0が設定されてもよい。Pとして0が設定された場合、振動量が1回でもしきい値Th3を超えた場合に刃具400に異常が発生したと判定される。
In the embodiment, the
また、例えば、刃具400に異常がない場合には振動量が超えるが、刃具400に異常が生じた以降は振動量が超えない値が、しきい値Th4として設定され得る。つまり、刃具400に異常がない場合に発生するピークが分布する範囲の下限に対応する値が、しきい値Th4として設定され得る。
Further, for example, a value that exceeds the vibration amount when there is no abnormality in the
検出装置100は、所定の期間(例えばカット期間を含む工程)において振動量がしきい値Th4をいちども超えないことを検出した場合、刃具400に異常が発生したと判定する。
When the
なお、刃具400に異常が発生している状況において、ノイズの影響により振動量がしきい値Th4を超える場合があり得る。そのような場合、上記の判定基準に従えば、刃具400の異常が正常と判定される誤検出が発生する。刃具400の異常がノイズの影響によって正常と判定される誤検出を防止するために、検出装置100は、振動量がしきい値Th4を超えた回数に基づいて刃具400の異常を判定するように構成されてもよい。
In a situation where an abnormality has occurred in the
例えば、検出装置100には、2以上の整数がQとして設定される。そして、検出装置100は、所定の期間において振動量がしきい値Th4を超えた回数がQに満たない場合、刃具400の異常が発生したと判定する。ノイズの影響によって振動量が1回以上しきい値Th4を超えたとしても、振動量がしきい値Th4を超えた回数がQ回に満たない場合、刃具400の異常が発生したと判定されるので、刃具400の異常がノイズの影響によって正常と判定される誤検出を抑制することができる。
For example, an integer of 2 or more is set as Q in the
実施形態では、検出装置100は、Qが設定可能に構成される。Qとして1が設定されてもよい。Qとして1が設定された場合、所定の期間において振動量がしきい値Th4をいちども超えないことを検出した場合に、刃具400に異常が発生したと判定される。
In the embodiment, the
このように、実施形態では、電流変動幅と同様に、振動量に対して2種類のしきい値Th3,Th4を用いた判定が可能となっている。これによって、切削負荷に関係なく刃具400の異常を高精度に検出することが可能である。
As described above, in the embodiment, it is possible to determine the vibration amount by using two types of threshold values Th3 and Th4 as well as the current fluctuation width. This makes it possible to detect the abnormality of the
以降、しきい値Th1〜Th4のそれぞれを用いた判定において、刃具400の異常が
発生したと判定される条件を、異常条件と表記する場合がある。例えば、しきい値Th1にかかる異常条件は、電流変動幅がしきい値Th1を超えることである。また、しきい値Th2にかかる異常条件は、電流変動幅がしきい値Th2を超えた回数がNに満たないことである。また、しきい値Th3にかかる異常条件は、振動量がしきい値Th3を超えた回数がPを超えることである。また、しきい値Th4にかかる異常条件は、振動量がしきい値Th4を超えた回数がQに満たないことである。
Hereinafter, in the determination using each of the threshold values Th1 to Th4, the condition for determining that the abnormality of the
さらに、実施形態では、判定条件は、工程毎に変更され得る。判定条件については後述する。検出装置100は、各工程を、制御装置203から出力される信号に基づいて特定することができる。
Further, in the embodiment, the determination condition can be changed for each process. The judgment conditions will be described later. The
図12は、制御装置203と検出装置100との間で送受信される信号の具体例を説明するための図である。なお、本図は、例示的かつ模式的な図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining a specific example of a signal transmitted / received between the
制御装置203は、加工サイクルの実行中/非実行中を示す1ビットの加工サイクル信号と、工程の実行中/非実行中を示す1ビットの工程信号とを出力することができる。
The
本図の例では、加工サイクルが実行中である場合に加工サイクル信号がアサートされた状態に維持され、加工サイクルが非実行中である場合に加工サイクル信号がネゲートされた状態に維持されている。また、工程を実行中である場合に工程信号がアサートされた状態に維持され、工程が非実行中である場合に工程信号がネゲートされた状態に維持されている。 In the example of this figure, the machining cycle signal is maintained in the asserted state when the machining cycle is being executed, and the machining cycle signal is maintained in the negated state when the machining cycle is not being executed. .. Further, the process signal is maintained in the asserted state when the process is being executed, and the process signal is maintained in the negated state when the process is not being executed.
そして、図12には、R番目の加工サイクルと、R+1番目の加工サイクルと、が実行された場合の各信号の状態が示されている。各加工サイクルは、3つの工程(工程#1〜工程#3)を含んでいる。
Then, FIG. 12 shows the state of each signal when the R-th machining cycle and the R + 1-th machining cycle are executed. Each machining cycle includes three steps (
検出装置100は、工程信号および加工サイクル信号を監視することによって、加工サイクルのうちの何番目の工程を実行中であるかを認識することができる。つまり、検出装置100は、各加工サイクルにおける各工程を特定することができる。
By monitoring the process signal and the machining cycle signal, the
なお、検出装置100は、例えば、各工程が終了する毎に刃具400の異常の判定を実行することができる。そして、検出装置100は、加工サイクル信号がネゲートされる毎に、稼働状況や異常の発生状況を記述したレポート700を作成して、当該レポート700を遠隔地などに設けられた管理サーバ3に送信することができる。
The
また、図12の例では、R+1番目の加工サイクルの工程#3において、刃具400の異常が検出されている。検出装置100は、刃具400の異常を検出すると、制御装置203に加工の停止を指示する停止信号を送信することができる。制御装置203は、停止信号を受信するに応じて加工プログラム23の実行を停止することができる。これによって、以降の加工が実行されなくなり、ひいては刃具400の異常に起因する被害の拡大が防止される。
Further, in the example of FIG. 12, an abnormality of the
また、検出装置100は、刃具400の異常を検出すると、管理サーバ3にその旨を通知することができる。管理サーバ3は、不図示の表示装置などに刃具400の異常が発生した旨を表示することができる。
Further, when the
なお、管理サーバ3は、例えば、複数の加工装置200のそれぞれに設けられた検出装置100からレポートや通知を受信することができる。これによって、管理サーバ3は、各加工装置200の状態を集中管理することが可能である。
The
なお、検出装置100は、刃具400の摩耗の進行に対応するために、各しきい値(しきい値Th1〜Th4)の設定値を自動で更新(調整)することができる。管理サーバ3は、刃具400の交換が実行された場合には、各しきい値の設定値のリセットを検出装置100に指示することができる。検出装置100は、当該指示を受信すると、各しきい値の設定値を初期値にリセットする。なお、各しきい値の設定値の更新については後述する。
The
図1に説明を戻す。
検出装置100は、上記した動作を実行するための構成として、ドライバ・信号処理部101a、ドライバ・信号処理部101b、A/D(アナログデジタル)変換部102、信号処理部103、条件設定部104、しきい値設定部105、判定部106、記憶部107、表示部108、および信号IF(インタフェース)部109を備えている。
The explanation is returned to FIG.
The
信号IF部109は、例えばアナログ回路である。信号IF部109は、制御装置203から入力される加工サイクル信号および工程信号を受信したり、制御装置203に停止信号を送信したりする。
The signal IF
ドライバ・信号処理部101aは、例えばアナログ回路である。ドライバ・信号処理部101aは、電流センサ500を駆動して、電流センサ500の出力信号を取得する。そして、ドライバ・信号処理部101aは、電流センサ500の出力信号に対して所定のフィルタ処理を実行する。ドライバ・信号処理部101aが実行するフィルタ処理は、特定の処理に限定されない。ドライバ・信号処理部101aは、後段の処理に不要な帯域を減衰させるフィルタ処理を実行してもよい。つまり、ドライバ・信号処理部101aは、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、またはバンドパスフィルタを備え得る。ドライバ・信号処理部101aは、信号の増幅などを実行してもよい。
The driver /
ドライバ・信号処理部101bは、例えばアナログ回路である。ドライバ・信号処理部101bは、振動センサ600を駆動して、振動センサ600の出力信号を取得する。そして、ドライバ・信号処理部101bは、振動センサ600の出力信号に対して所定のフィルタ処理を実行する。ドライバ・信号処理部101bが実行するフィルタ処理は、特定の処理に限定されない。ドライバ・信号処理部101bは、後段の処理に不要な帯域を減衰させるフィルタ処理を実行してもよい。つまり、ドライバ・信号処理部101bは、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、またはバンドパスフィルタを備え得る。ドライバ・信号処理部101bは、信号の増幅などを実行してもよい。
The driver /
A/D変換部102は、ドライバ・信号処理部101a、ドライバ・信号処理部101b、信号IF部109から出力された各信号に対してA/D変換を実行する。
The A /
信号処理部103は、A/D変換部102によって出力された電流センサ500の出力信号に対し、絶対値の算出と移動平均の算出とを実行する。これによって、信号処理部103は、モータ202を流れる電流の大きさを示す信号を得ることができる。
The
さらに、信号処理部103は、モータ202を流れる電流の大きさを示す信号から、電流変動幅を算出する。一例では、信号処理部103は、モータ202を流れる電流の大きさを示す信号に対してリサンプリングを実行し、リサンプリングによって連続して取得された3つのデータのうちの最大値から最小値を減算し、減算によって得られた値を、その3つのデータが取得された区間の電流変動幅とする。信号処理部103は、区間の開始ポイントを1つずつずらしながら順次、電流変動幅を算出する。これによって、信号処理部103は、電流変動幅を示す信号を得ることができる。なお、電流変動幅の算出方法はこれに限定されない。
Further, the
また、信号処理部103は、A/D変換部102によって出力された振動センサ600の出力信号に対して、ノイズ成分を除去するフィルタ処理を実行する。フィルタ処理は、一例では、スペクトルサブトラクションである。また、信号処理部103は、スペクトルサブトラクションを実行した後の信号に対して、絶対値の算出を行う。これによって、信号処理部103は、振動量を示す信号を得ることができる。
Further, the
なお、信号処理部103は、実施形態の処理部の一例である。
The
条件設定部104は、信号IF部109を介して加工サイクル信号および工程信号が入力され、入力されたこれらの信号に基づいて、A/D変換部102、信号制御部103、およびしきい値設定部105を制御する。特に、条件設定部104は、入力されたこれらの信号に基づいて、実行中の工程を特定する。
The processing cycle signal and the process signal are input to the
例えば、条件設定部104は、工程信号がアサートされた回数をカウントする。条件設定部104は、加工サイクル信号がネゲートされたとき、工程信号がアサートされた回数のカウント値をリセットする。条件設定部104は、工程信号がアサートされた回数のカウント値によって各工程を識別する。例えば、カウント値が「1」であれば、条件設定部104は、加工サイクルのうちの最初の工程が実行中であると認識することができる。カウント値が「2」であれば、条件設定部104は、加工サイクルのうちの最初から2番目の工程が実行中であると認識することができる。
For example, the
条件設定部104は、工程の特定結果に基づき、判定条件を決定する。
The
判定条件は、例えば、下記の(1)〜(8)の項目を含む。
(1)電流変動幅に基づく検出動作を行うか否か。
(2)電流変動幅に基づく検出動作では何れの電流センサ500の出力信号を用いるか。(3)振動量に基づく検出動作を行うか否か。
(4)振動量に基づく検出動作では何れの振動センサ600の出力信号を用いるか。
(5)電流変動幅に基づく検出動作ではしきい値Th1,Th2の何れを使用するか。
(6)振動量に基づく検出動作ではしきい値Th3,Th4の何れを使用するか。
(7)N,P,Q,L(後述する)の設定値。
(8)信号処理条件(移動平均時間、またはリサンプリング時間など)。
The determination condition includes, for example, the following items (1) to (8).
(1) Whether or not to perform a detection operation based on the current fluctuation range.
(2) Which current sensor 500 output signal is used in the detection operation based on the current fluctuation width. (3) Whether or not to perform a detection operation based on the amount of vibration.
(4) Which vibration sensor 600 output signal is used for the detection operation based on the vibration amount.
(5) Which of the threshold values Th1 and Th2 is used in the detection operation based on the current fluctuation width.
(6) Which of the threshold values Th3 and Th4 is used in the detection operation based on the vibration amount?
(7) Set values of N, P, Q, L (described later).
(8) Signal processing conditions (moving average time, resampling time, etc.).
つまり、条件設定部104は、判定の種類、判定に用いるしきい値、異常条件、信号処理条件、などを工程毎に切り替えることができる。例えば、条件設定部104は、切削負荷が大きい工程に対しては、しきい値Th2を用いた電流変動幅に基づく検出動作またはしきい値Th4を用いた振動量に基づく検出動作を設定する。また、条件設定部104は、切削負荷が小さい工程に対しては、しきい値Th1を用いた電流変動幅に基づく検出動作またはしきい値Th3を用いた振動量に基づく検出動作を設定する。
That is, the
なお、(1)〜(8)は、設定条件の一例である。設定条件は、(1)〜(8)のうちの一部を含んでいなくてもよいし、(1)〜(8)と異なる項目を含んでいてもよい。 Note that (1) to (8) are examples of setting conditions. The setting condition may not include a part of (1) to (8), or may include an item different from (1) to (8).
また、条件設定部104は、電流変動幅に基づく検出動作と振動量に基づく検出動作との両方を実行するように決定し得る。また、条件設定部104は、複数のしきい値を用いた検出動作を実行するように決定し得る。そのような場合、複数の検出動作による判定結果の論理演算によって刃具400の異常の検出が行われる。条件設定部104は、条件設定部104は、論理演算の種類を、判定条件のうちのひとつとして決定することができる。論理演算の種類は、例えば、アンド演算、またはオア演算、などである。
Further, the
なお、工程毎の判定条件は、例えばオペレータによって予め設定されている。工程毎の判定条件は、例えば、管理サーバ3を介して設定され得る。条件設定部104は、予め設定された内容に従って、使用する判定条件を切り替える。
The determination conditions for each process are set in advance by the operator, for example. The determination conditions for each process can be set, for example, via the
また、条件設定部104は、A/D変換部102が信号をデジタル化する周期、換言すると、A/D変換部102がデジタル信号を出力する周期、を工程毎に切り替えてもよい。
Further, the
また、条件設定部104は、信号制御部103が演算に使用する移動平均時間またはリサンプリング時間を、工程毎に切り替えてもよい。
Further, the
しきい値設定部105は、しきい値Th1〜Th4のうちの刃具400の異常の判定に使用するしきい値を切り替える。
The threshold
例えば、しきい値設定部105は、工程が切り替わる際に、次の工程で使用されるしきい値が条件設定部104から通知される。しきい値設定部105は、当該通知に基づいてしきい値を切り替える。
For example, the threshold
また、しきい値設定部105は、しきい値の設定値を更新することができる。例えば、ある工程でしきい値Th1が使用される場合、しきい値設定部105は、前回の加工サイクルにおいて実行された複数の工程のうちのその工程と同じ工程で使用されたしきい値Th1の設定値をそのまま用いるのではなく、しきい値Th1の設定値を新たに算出することができる。
Further, the threshold
より具体的には、しきい値設定部105は、信号処理部103によって算出された電流変動幅、振動量、またはそれら両方を、過去データとして記憶部107に記録する。そして、しきい値設定部105は、過去データに基づいて新しい設定値を演算する。
More specifically, the threshold
例えば、しきい値設定部105は、過去データとして記録された電流変動幅に1より大きい係数(例えば1.2)を乗じることによって得られた値を、しきい値Th1の設定値としてもよい。しきい値設定部105は、過去データとして記録された電流変動幅に1より小さい係数(例えば0.8)を乗じることによって得られた値をしきい値Th2の設定値としてもよい。また、しきい値設定部105は、過去データとして記録された振動量に1より大きい係数(例えば1.2)を乗じることによって得られた値をしきい値Th3の設定値としてもよい。また、しきい値設定部105は、過去データとして記録された振動量に1より小さい係数(例えば0.8)を乗じることによって得られた値をしきい値Th4の設定値としてもよい。
For example, the threshold
なお、上記の新しい設定値の取得方法は一例である。過去データから任意の方法で新しい設定値が取得され得る。 The above new setting value acquisition method is an example. New setting values can be obtained from past data by any method.
しきい値設定部105は、過去データを工程毎に個別に記録する。そして、しきい値設定部105は、次の加工サイクルにおいて使用されるしきい値の設定値を、工程毎に個別に算出する。例えば、しきい値設定部105は、ある工程にかかるしきい値の設定値を、当該工程に対応づけて保存された過去データを用いて算出する。
The threshold
なお、1つの工程において、電流変動幅または振動量は、時間に応じて変化する。時間に応じて変化するこれらの値と過去データとして保存される値との関係は、特定の関係に制限されない。例えば、過去データは、時系列順に取得された全ての値から算出された代表値であってもよい。例えば、平均値、中央値、最大値、または最小値が代表値として使用できる。なお、代表値は、これらに限定されない。代表値は、時系列順に取得された全ての値から任意の方法で選択された1つの値であってもよい。 In one step, the current fluctuation width or the vibration amount changes with time. The relationship between these values, which change over time, and the values stored as historical data is not limited to any particular relationship. For example, the past data may be a representative value calculated from all the values acquired in chronological order. For example, the mean, median, maximum, or minimum can be used as representative values. The representative value is not limited to these. The representative value may be one value selected by an arbitrary method from all the values acquired in chronological order.
また、電流変動幅に関する過去データは、電流変動幅のピークの最大値と最小値とによって構成され、当該最大値がしきい値Th1の新しい設定値として使用され、当該最小値がしきい値Th2の新しい設定値として使用されてもよい。振動量に関する過去データは、振動量のピークの最大値と最小値とによって構成され、当該最大値がしきい値Th3の新しい設定値として使用され、当該最小値がしきい値Th4の新しい設定値として使用されてもよい。 In addition, the past data regarding the current fluctuation width is composed of the maximum value and the minimum value of the peak of the current fluctuation width, the maximum value is used as a new set value of the threshold value Th1, and the minimum value is the threshold value Th2. May be used as a new setting for. The historical data on the vibration amount is composed of the maximum value and the minimum value of the peak value of the vibration amount, the maximum value is used as a new setting value of the threshold value Th3, and the minimum value is the new setting value of the threshold value Th4. May be used as.
しきい値の設定値の更新のタイミングは特定のタイミングに限定されない。例えば、しきい値設定部105は、1つの加工サイクルの実行を完了すると、しきい値の設定値を工程毎に更新することができる。または、しきい値設定部105は、1つの工程の実行を完了すると、次の工程で使用されるしきい値の設定値を更新することができる。または、しきい値設定部105は、複数の加工サイクルを実行する毎にしきい値の設定値を更新してもよい。
The timing of updating the threshold setting value is not limited to a specific timing. For example, the threshold
また、しきい値設定部105は、1以上の加工サイクルのそれぞれの過去データを用いてしきい値の設定値を算出することができる。複数の加工サイクルの過去データを用いる場合には、しきい値設定部105は、複数の加工サイクルの過去データの平均を使用することができる。つまり、しきい値設定部105は、複数の加工サイクルの過去データの平均に係数を乗算することによって、しきい値の設定値を得る。平均は、単純平均であってもよいし、加重平均であってもよい。加重平均の場合、実行タイミングが新しい加工サイクルの過去データほど重みを大きくしてもよい。
Further, the threshold
刃具400は、加工を行うに応じて摩耗する。モータ202を流れる電流や発生する振動は、刃具400の摩耗の進行に従って変化する。よって、しきい値を固定した場合、たとえ刃具400に異常が発生していなくても、刃具400の摩耗によって電流の変動幅または振動が変化することによって、刃具400に異常が発生したと判定される場合がある。
The
しきい値設定部105は、過去データに応じてしきい値の設定値を変更するので、刃具400の摩耗の進行に従ってしきい値の設定値を適切に変更することが可能である。これによって、摩耗の進行に起因する誤判定の発生を防止することができる。
Since the threshold
なお、過去データに乗算される係数は、工程毎に異なっていてもよいし、複数の異なる工程で共通であってもよい。過去データに乗算される係数は、条件設定部104によって指定されてもよい。
The coefficient to be multiplied by the past data may be different for each process, or may be common to a plurality of different processes. The coefficient to be multiplied by the past data may be specified by the
判定部106は、条件設定部104によって決定された条件を用いて刃具400の異常が発生したか否かの判定を行う。判定部106は、判定においては、しきい値設定部105によって算出されたしきい値の設定値を使用する。
The
判定部106は、刃具400の異常が発生したと判定した場合には、種々の処理を実行することができる。例えば、判定部106は、刃具400の異常が発生したと判定した場合、信号IF部109を介して制御装置203に停止信号を送信することができる。また、判定部106は、表示部108に刃具400の異常が発生した旨を表示させることができる。
When the
表示部108は、所定の情報をオペレータに通知する装置である。表示部108は、例えば、テキストなど複雑な情報を表示可能なディスプレイ装置であってもよい。また、異常の有無のみを表示できれば十分である場合には、表示部108は、発光ダイオードなどのランプであってもよい。表示部108は、音によって異常の有無を通知してもよい。
The
なお、検出装置100が備える各構成要素をハードウェアおよびソフトウェアの何れによって実現するかは、任意に選択され得る。図13は、検出装置100のハードウェア構成の一例を説明するための図である。
It should be noted that whether each component included in the
図13の例では、検出装置100は、プロセッサ10、不揮発性メモリ11、入出力インタフェース12、揮発性メモリ13、および表示装置14を備えている。
In the example of FIG. 13, the
入出力インタフェース12は、検出装置100が外部機器と通信を行うためのハードウェアである。入出力インタフェース12は、外部機器と有線で通信するものであってもよいし、無線で通信するものであってもよい。ここでは、入出力インタフェース12には、電流センサ500、振動センサ600、および制御装置203が接続される。また、入出力インタフェース12は、管理サーバ3との間の通信を実行することができる。
The input /
そして、入出力インタフェース12は、ドライバ・信号処理部101a、ドライバ・信号処理部101b、A/D変換部102、および信号IF部109のそれぞれの機能を有する回路を備えている。
The input /
不揮発性メモリ11は、電源が入っていない状態であってもデータを保持できるメモリである。不揮発性メモリ11は、例えば、ROM(Read Only Memory)、磁気ディスクドライブ、フラッシュメモリ、またはこれらの組み合わせによって構成される。なお、不揮発性メモリ11の種類は、これらに限定されない。不揮発性メモリ11には、検出プログラム110が格納されている。検出プログラム110は、第1の実施形態のプログラムの一例である。 The non-volatile memory 11 is a memory that can hold data even when the power is off. The non-volatile memory 11 is composed of, for example, a ROM (Read Only Memory), a magnetic disk drive, a flash memory, or a combination thereof. The type of the non-volatile memory 11 is not limited to these. The detection program 110 is stored in the non-volatile memory 11. The detection program 110 is an example of the program of the first embodiment.
プロセッサ10は、プログラムを実行可能なハードウェア(回路)である。つまり、図13の例では、検出装置100は、プログラムを実行可能なコンピュータと同等の構成を備えている。プロセッサ20は、例えばCPUである。プロセッサ20は、検出プログラム110を実行することによって、例えば、信号処理部103、条件設定部104、しきい値設定部105、および判定部106としての機能を実現する。
The
揮発性メモリ13は、高速なアクセスが可能なメモリである。揮発性メモリ13は、例えば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、SRAM(Static Random Access Memory)、またはこれらの組み合わせによって構成される。なお、揮発性メモリ13の種類は、これらに限定されない。揮発性メモリ13は、バッファ領域、キャッシュ領域、プログラムがロードされる領域、または各処理のための中間データが格納される領域、などとして機能する。記憶部107は、例えば揮発性メモリ13にアロケートされた記憶領域である。記憶部107は、不揮発性メモリ11に設けられてもよい。
The volatile memory 13 is a memory that can be accessed at high speed. The volatile memory 13 is composed of, for example, a DRAM (Dynamic Random Access Memory), a SRAM (Static Random Access Memory), or a combination thereof. The type of the volatile memory 13 is not limited to these. The volatile memory 13 functions as a buffer area, a cache area, an area in which a program is loaded, an area in which intermediate data for each process is stored, and the like. The
表示装置14は、表示部108としての機能を担うハードウェアである。表示装置14は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、ランプ、などである。
The
なお、図13に示した構成は一例である。例えば、信号処理部103、条件設定部104、しきい値設定部105、および判定部106のうちの一部または全部は、ハードウェア回路によって構成されてもよい。また、ドライバ・信号処理部101a、およびドライバ・信号処理部101bのうちの一部の機能(例えばフィルタ処理の機能)は、プロセッサ10が検出プログラム110を実行することによって実現されてもよい。
The configuration shown in FIG. 13 is an example. For example, a part or all of the
続いて、実施形態の検出装置100の動作を説明する。図14は、第1の実施形態の検出装置100の動作の概要を説明するためのフローチャートである。
Subsequently, the operation of the
まず、条件設定部104は、加工サイクル信号および工程信号に基づき、次に実行される工程を特定する(S101)。続いて、条件設定部104は、特定された工程で使用する判定条件を決定する(S102)。
First, the
続いて、しきい値設定部105は、使用するしきい値の設定値を、過去データに基づいて算出する(S103)。しきい値Th1〜Th4のうちの使用されるしきい値は、S102の処理によって決定される。しきい値設定部105は、しきい値Th1〜Th4のうちの使用されるしきい値について、新しい設定値を算出する。
Subsequently, the threshold
続いて、工程が開始すると(S104)、工程の実行中、検出装置100は、データの取得を実行する。
Subsequently, when the process starts (S104), the
例えば、電流変動幅と振動量とに基づく検出を実行することが条件設定部104によって決定された場合(S105:Yes)、検出装置100は、電流変動幅の取得と振動量の取得との両方を実行する(S106)。
For example, when the
電流変動幅に基づく検出を実行することが条件設定部104によって決定された場合(S105:No、S107:Yes)、検出装置100は、電流変動幅の取得を実行する(S108)。
When the
振動量に基づく検出を実行することが条件設定部104によって決定された場合(S107:No)、検出装置100は、振動量の取得を実行する(S109)。
When the
続いて、工程が終了すると(S110)、判定部106は、取得されたデータ(電流変動値、振動量、またはこれら両方)と、しきい値設定部105によって設定されたしきい値の設定値と、に基づいた刃具400の異常の判定を実行する(S111)。
Subsequently, when the step is completed (S110), the
しきい値を超えた回数に関する条件(N,P,Q,または後述するL)は、条件設定部104によって決定され、判定部106に通知される。S112では、判定部106は、条件設定部104によって決定され、予め通知された、しきい値を超えた回数に関する条件を用いて、刃具400の異常の判定を実行する。
The condition (N, P, Q, or L described later) regarding the number of times the threshold value is exceeded is determined by the
なお、電流変動幅と振動量とに基づく検出を実行することが条件設定部104によって決定された場合、判定部106は、各検出動作にかかる判定結果に対して条件設定部104によって決定された種類の論理演算を行うことによって、刃具400の異常が発生したか否かの判定を行う。
When the
例えば、論理演算の種類としてオア演算が決定された場合、判定部106は、電流変動幅に基づく判定と、振動量に基づく判定と、のうちの何れか一方において異常条件が満たされた場合に、刃具400の異常が発生したと判定する。
For example, when an or operation is determined as the type of logical operation, the
これによって、電流変動幅に基づく判定では刃具400の異常を検出できないような場合であっても、振動量に基づく判定によって刃具400の異常を検出することが可能である。また、振動量に基づく判定では刃具400の異常を検出することができないような場合であっても、電流変動幅に基づく判定によって刃具400の異常を検出することが可能である。つまり、刃具400の異常が正常と判定される誤検出の発生を防止することが可能である。
As a result, even if the determination based on the current fluctuation width cannot detect the abnormality of the
論理演算の種類としてアンド演算が決定された場合、判定部106は、電流変動幅に基づく判定と、振動量に基づく判定と、のうちの両方において異常条件が満たされた場合にのみ、刃具400の異常が発生したと判定する。
When the AND operation is determined as the type of the logical operation, the
これによって、刃具400の異常が発生していないにも関わらずデータの検出誤差やノイズなどによって何れかの異常条件が満たされたような場合において、刃具400の異常が発生したと誤判定することが防止できる。
As a result, when any of the abnormal conditions is satisfied due to data detection error, noise, etc., even though no abnormality has occurred in the
S112の処理によって刃具400の異常が発生したと判定された場合(S111:異常あり)、判定部106は、所定の処理を実行する(S112)。所定の処理は、特定の処理に限定されない。例えば、判定部106は、信号IF部109を介して制御装置203に停止信号を送信することができる。または、判定部106は、表示部108に刃具400の異常が発生した旨を表示させることができる。
When it is determined that an abnormality has occurred in the
刃具400の異常が発生していないと判定された場合(S111:異常なし)、しきい値設定部105は、過去データを工程と対応付けて記憶部107に保存する(S113)。そして、S101に制御が移行して、次の工程にかかる一連の処理が実行される。
When it is determined that no abnormality has occurred in the cutting tool 400 (S111: no abnormality), the threshold
図15は、第1の実施形態の電流変動幅を取得する動作を説明するためのフローチャートである。 FIG. 15 is a flowchart for explaining the operation of acquiring the current fluctuation width of the first embodiment.
まず、ドライバ・信号処理部101aは、電流センサ500から出力信号を取得する(S201)。なお、ドライバ・信号処理部101aは、通過帯域を限定するフィルタ処理や信号増幅などを適宜実行することができる。A/D変換部102は、ドライバ・信号処理部101aによって取得された信号に対してA/D変換を実行する(S202)。
First, the driver /
続いて、信号処理部103は、A/D変換部102によって得られたデジタル信号に対し、電流検出値の絶対値を算出し(S203)、さらに、移動平均を算出する(S204)。これによって、信号処理部103は、モータ202に流れる電流の大きさを示す信号を得ることができる。
Subsequently, the
続いて、信号処理部103は、S204の処理によって得られた信号に基づき、電流変動幅を算出する(S205)。そして、電流変動幅を取得する動作が終了する。
Subsequently, the
なお、S203〜S205の各処理の実行タイミングは、任意に決定され得る。例えば、S203〜S205の処理は、S202によってデジタル信号が取得される毎にシリアルに実行されてもよい。または、S202によって取得されたデジタル信号のデータは例えば揮発性メモリ13などに蓄積され、所定数のデータが蓄積されたタイミングでS203〜S205の処理が一括に実行されてもよい。S201〜S205の処理は、繰り返し実行される。 The execution timing of each process of S203 to S205 can be arbitrarily determined. For example, the processes S203 to S205 may be executed serially each time a digital signal is acquired by S202. Alternatively, the digital signal data acquired by S202 may be stored in, for example, a volatile memory 13, and the processes of S203 to S205 may be collectively executed at the timing when a predetermined number of data are stored. The processes of S201 to S205 are repeatedly executed.
図16は、第1の実施形態の振動量を取得する動作を説明するためのフローチャートである。 FIG. 16 is a flowchart for explaining the operation of acquiring the vibration amount of the first embodiment.
まず、ドライバ・信号処理部101bは、振動センサ600から出力信号を取得する(S301)。ドライバ・信号処理部101bは、通過帯域を限定するフィルタ処理や信号増幅などを適宜実行することができる。A/D変換部102は、ドライバ・信号処理部101bによって取得された信号に対してA/D変換を実行する(S302)。
First, the driver /
続いて、信号処理部103は、A/D変換部102によって得られたデジタル信号に対し、スペクトルサブトラクションを実行する(S303)。これによって、信号処理部103は、ノイズ成分が除去された信号を得ることができる。なお、前述したように、信号処理部103は、エアカット期間などにおいて振動センサ600の出力信号を予め取得しておいて、当該予め取得した出力信号に基づいてノイズ成分を求める。S303では、信号処理部103は、予め求めておいたノイズ成分を用いてスペクトルサブトラクションを実行する。
Subsequently, the
信号処理部103は、スペクトルサブトラクションを実行後の信号に対し、絶対値の算出を行う(S304)。これによって、振動量が得られる。
The
S303〜S304の各処理の実行タイミングは、任意に決定され得る。例えば、S303〜S304の処理は、S302によってデジタル信号が取得される毎にシリアルに実行されてもよい。または、S302によって取得されたデジタル信号のデータは揮発性メモリ13などに蓄積され、所定数のデータが蓄積されたタイミングでS303〜S304の処理が一括に実行されてもよい。S301〜S304の処理は、工程が終了するまで繰り返し実行される。 The execution timing of each process of S303 to S304 can be arbitrarily determined. For example, the processes S303 to S304 may be executed serially each time a digital signal is acquired by S302. Alternatively, the digital signal data acquired by S302 may be stored in the volatile memory 13 or the like, and the processes of S303 to S304 may be collectively executed at the timing when a predetermined number of data are stored. The processes of S301 to S304 are repeatedly executed until the process is completed.
以上述べたように、第1の実施形態によれば、検出装置100は、信号処理部(処理部)103と判定部106とを備える。信号処理部103は、電流変動幅、つまりモータ202を流れる電流の単位時間当たりの変動幅、を算出する(例えば図15のS203〜205)。判定部106は、モータ202を流れる電流の単位時間当たりの変動幅としきい値(しきい値Th1またはしきい値Th2)との比較に基づいて刃具400の異常を判定する。
As described above, according to the first embodiment, the
しきい値と比較される物理量としてモータ202を流れる電流の単位時間当たりの変動幅が採用されるので、モータ202を流れる電流が過渡的に変化する場合であっても、当該過渡的な変化が判定に与える影響を小さくすることができる。これによって、比較例1の方法が採用される場合に比べて、刃具400の正常が異常と判定される誤検出の発生および刃具400の異常が正常と判定される誤検出の発生を抑制することができる。つまり、刃具400の異常の検出精度が向上する。
Since the fluctuation range of the current flowing through the motor 202 per unit time is adopted as the physical quantity to be compared with the threshold value, even if the current flowing through the motor 202 changes transiently, the transient change is generated. The influence on the judgment can be reduced. As a result, as compared with the case where the method of Comparative Example 1 is adopted, the occurrence of erroneous detection in which the normality of the
しきい値を用いた判定方法としては、種々の方法が採用される。例えば図5を用いて説明したように、判定部106は、電流変動幅がしきい値Th1を超えた場合に、刃具400の異常が発生したと判定する。
Various methods are adopted as the determination method using the threshold value. For example, as described with reference to FIG. 5, the
これによって、特に、切削負荷が小さい工程において、刃具400の異常を高精度に検出することが可能である。
This makes it possible to detect an abnormality of the
なお、以上では、判定部106は、電流変動幅がしきい値Th1を超えた場合に、刃具400の異常が発生したと判定した。振動量に基づく異常の判定と同様に、検出装置100は、電流変動幅がしきい値Th1を超えた回数に基づいて刃具400の異常を判定するように構成されてもよい。
In the above, the
具体的には、例えば、検出装置100には、0以上の整数がLとして予め設定される。そして、検出装置100は、電流変動幅がしきい値Th1を超えた回数がLを超えた場合、刃具400の異常が発生したと判定してもよい。
Specifically, for example, an integer of 0 or more is preset as L in the
また、例えば、判定部106は、電流変動値がしきい値Th2を超えた回数がNに満たない場合に、刃具400の異常が発生したと判定する。
Further, for example, the
これによって、特に、切削負荷が大きい工程において、刃具400の異常を高精度に検出することが可能である。
This makes it possible to detect an abnormality of the
なお、判定部106は、しきい値Th1を用いた判定方法と、しきい値Th2を用いた判定方法との両方を実施することが可能である。つまり、判定部106は、電流変動幅がしきい値Th1を超えた場合と、電流変動値がしきい値Th2を超えた回数がNに満たない場合と、のいずれの場合においても、刃具400の異常が発生したと判定する。電流変動幅がしきい値Th1を超えず、かつ、電流変動値がしきい値Th2を超えた回数がN以上である場合には、刃具400の異常が発生していないと判定する。このように、しきい値Th1を用いた判定方法と、しきい値Th2を用いた判定方法とを併用することによって、切削負荷に関係なく刃具400の異常を高精度に検出することが可能である。
The
また、しきい値設定部105は、加工サイクル(第1の加工サイクル)において取得された電流変動幅を過去データとして記憶部107に記録する(例えば図14のS113)。そして、しきい値設定部105は、第1の加工サイクルよりも後の第2の加工サイクルにおいて使用するしきい値を、記憶部107に記録された電流変動値に基づいて算出する(例えば図14のS103)。
Further, the threshold
この構成により、刃具400の異常が発生していない際の電流変動幅が刃具400の摩耗によって変動する場合であっても、刃具400の異常の検出に使用されるしきい値を摩耗の進行に応じて変更することができる。つまり、刃具400の摩耗の進行に起因して発生し得る、刃具400の正常が異常と判定される誤検出および刃具400の異常が正常と判定される誤検出を抑制することができる。
With this configuration, even if the current fluctuation width when no abnormality occurs in the
さらに、しきい値設定部105は、しきい値の設定値を工程毎に算出する。これによって、NC複合旋盤のように複数の刃具400が使用される場合であっても、刃具400毎に異なる値をしきい値として使用することが可能になる。つまり、刃具400毎にしきい値を調整することが可能であるので、刃具400の異常を検出する精度がさらに向上する。
Further, the threshold
なお、しきい値設定部105は、制御装置203から工程毎に出力される信号(工程信号)に基づいてしきい値の設定値を切り替えることができる(例えば図14のS101〜S103)。
The threshold
なお、以上の説明においては、モータ202にかかる負荷に対応した物理量の一例としてモータ202を流れる電流が測定された。モータ202にかかる負荷を示す物理量はこれに限定されない。例えば、モータ202の消費電力が、モータ202にかかる負荷に対応した物理量として測定され得る。つまり、電流センサ500にかえて、電力センサが採用され得る。電流センサ500は、モータ202にかかる負荷を測定する負荷センサの例である。 In the above description, the current flowing through the motor 202 was measured as an example of the physical quantity corresponding to the load applied to the motor 202. The physical quantity indicating the load applied to the motor 202 is not limited to this. For example, the power consumption of the motor 202 can be measured as a physical quantity corresponding to the load applied to the motor 202. That is, a power sensor may be adopted instead of the current sensor 500. The current sensor 500 is an example of a load sensor that measures the load applied to the motor 202.
また、信号処理部103は、さらに、加工装置200の所定位置の振動量を算出する(例えば図16のS303〜S304)。判定部106は、振動量としきい値(しきい値Th3、しきい値Th4)とに基づいて刃具400の異常の判定を実行する。
Further, the
これによって、モータ202にかかる負荷のみに基づいて刃具400の異常を検出する場合に比べて、刃具400の正常が異常と判定される誤検出の発生および刃具400の異常が正常と判定される誤検出の発生を抑制することが可能である。
As a result, as compared with the case where the abnormality of the
また、信号処理部103は、振動センサ600の出力信号に対してノイズ成分を除去する処理を行うことによって振動量を算出する。
Further, the
これによって、振動量に基づく判定の精度が向上する。 This improves the accuracy of the determination based on the vibration amount.
また、判定部106は、振動量がしきい値Th3を超えた回数がPを超えた場合に、刃具400の異常が発生したと判定する。
Further, the
これによって、特に、切削負荷が小さい工程において、刃具400の異常を高精度に検出することが可能である。
This makes it possible to detect an abnormality of the
また、Pとして1以上の整数が設定されると、刃具400の正常がノイズの影響によって異常と判定される誤検出を抑制することが可能となる。
Further, when an integer of 1 or more is set as P, it is possible to suppress erroneous detection in which the normality of the
また、判定部106は、振動量がしきい値Th4を超えた回数がQに満たない場合に、刃具400に異常が発生したと判定する。
Further, the
これによって、特に、切削負荷が大きい工程において、刃具400の異常を高精度に検出することが可能である。
This makes it possible to detect an abnormality of the
また、Qとして2以上の整数が設定されると、刃具400の異常がノイズの影響によって正常と判定される誤検出を抑制することが可能となる。
Further, when an integer of 2 or more is set as Q, it is possible to suppress erroneous detection in which an abnormality of the
なお、検出装置100は、電流センサ500を含むシステムとして構成され得る。また、検出装置100は、振動センサ600を含むシステムとして構成され得る。
The
また、以上では、検出装置100は加工装置200に取り付けられていることとして説明した。検出装置100は、加工装置200に含まれて構成されてもよい。
Further, in the above, it has been described that the
(第2の実施形態)
第1の実施形態において説明した検出装置100の機能は、加工装置200の制御装置203に実装されてもよい。第2の実施形態では、検出装置100としての機能が実装された制御装置203について説明する。なお、第2の実施形態の制御装置203を、制御装置203aと表記する。第1の実施形態と同じ構成要素には、第1の実施形態と同じ名称および符号を付す。そして、第1の実施形態と同じ構成要素に関する詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
The function of the
図17は、第2の実施形態の制御装置203aのハードウェア構成例を説明するための図である。制御装置203aは、プロセッサ20a、不揮発性メモリ21a、入出力インタフェース22a、揮発性メモリ25、および表示装置26を備えている。
FIG. 17 is a diagram for explaining a hardware configuration example of the
入出力インタフェース22aは、制御装置203aが外部機器と通信を行うためのハードウェアである。入出力インタフェース22aは、外部機器と有線で通信するものであってもよいし、無線で通信するものであってもよい。ここでは、入出力インタフェース22aには、モータ202a、モータ202b、電流センサ500、および振動センサ600が接続される。
The input / output interface 22a is hardware for the
そして、入出力インタフェース22aは、ドライバ・信号処理部101a、ドライバ・信号処理部101b、A/D変換部102、および信号IF部109のそれぞれの機能を有する回路を備えている。
The input / output interface 22a includes circuits having the functions of the driver /
不揮発性メモリ21aは、電源が入っていない状態であってもデータを保持できるメモリである。不揮発性メモリ21aは、例えば、ROM、磁気ディスクドライブ、フラッシュメモリ、またはこれらの組み合わせによって構成される。なお、不揮発性メモリ21aの種類は、これらに限定されない。不揮発性メモリ21aには、加工プログラム23および検出プログラム110aが格納されている。検出プログラム110aは、第2の実施形態のプログラムの一例である。
The
プロセッサ20aは、プログラムを実行可能なハードウェア(回路)である。つまり、図17の例では、検出装置100aは、プログラムを実行可能なコンピュータと同等の構成を備えている。プロセッサ20aは、例えばCPUである。
The
プロセッサ20aは、加工プログラム23を実行することによって、加工動作の制御を実現する。例えば、プロセッサ20aは、加工プログラム23に記述された命令に基づいて各モータ202への指令を演算し、演算によって得られた指令を入出力インタフェース22を介して各モータ202に送信する。
The
また、プロセッサ20aは、加工プログラム23に含まれる信号出力プログラム24に基づき、加工サイクル信号および工程信号を内部的に発生させることができる。
Further, the
さらに、プロセッサ20aは、検出プログラム110aを実行することによって、例えば、信号処理部103、条件設定部104、しきい値設定部105、および判定部106としての機能を実現する。条件設定部104は、加工サイクル信号および工程信号に基づき、実行中の工程を認識することができる。
Further, the
揮発性メモリ25aは、高速なアクセスが可能なメモリである。揮発性メモリ25aは、例えば、DRAM、SRAM、またはこれらの組み合わせによって構成される。なお、揮発性メモリ25aの種類は、これらに限定されない。揮発性メモリ25aは、バッファ領域、キャッシュ領域、プログラムがロードされる領域、または各処理のための中間データが格納される領域、などとして機能する。記憶部107は、例えば揮発性メモリ25aにアロケートされた記憶領域である。記憶部107は、不揮発性メモリ21aに設けられてもよい。
The volatile memory 25a is a memory that can be accessed at high speed. The volatile memory 25a is composed of, for example, DRAM, SRAM, or a combination thereof. The type of the volatile memory 25a is not limited to these. The volatile memory 25a functions as a buffer area, a cache area, an area in which a program is loaded, an area in which intermediate data for each process is stored, and the like. The
なお、図17に示した構成は、一例である。例えば、信号処理部103、条件設定部104、しきい値設定部105、および判定部106のうちの一部または全部は、ハードウェア回路によって構成されてもよい。また、ドライバ・信号処理部101a、およびドライバ・信号処理部101bのうちの一部の機能(例えばフィルタ処理の機能)は、プロセッサ20aが検出プログラム110を実行することによって実現されてもよい。
The configuration shown in FIG. 17 is an example. For example, a part or all of the
このように、加工装置200が備える制御装置203(制御装置203a)は、検出装置100としての機能を含んでいてもよい。
As described above, the control device 203 (
なお、第1および第2の実施形態の検出プログラム110、110aは、検出装置100または制御装置203aの不揮発性メモリ11、21aに予め組み込まれて提供される。検出装置100または制御装置203aにて実行される検出プログラム110、110aは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD(Compact Disc)−ROM(Read Only Memory)、フレキシブルディスク(FD:Flexible Disc)、CD−R(Recordable)、DVD(Digital Versatile Disk)、USB(Universal Serial Bus)メモリ、SD(Secure Digital)カード等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。
The
さらに、検出プログラム110、110aを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、検出プログラム110、110aをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。
Further, the
以上、本発明のいくつかの実施形態および変形例を説明したが、これらの実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments and modifications of the present invention have been described above, these embodiments and modifications are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments and modifications can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
1 加工システム、3 管理サーバ、10,20,20a プロセッサ、11,21,21a 不揮発性メモリ、12,22,22a 入出力インタフェース、13,25,25a 揮発性メモリ、14,26 表示装置、23 加工プログラム、24 信号出力プログラム、100,100a 検出装置、101a,101b ドライバ・信号処理部、102 A/D変換部、103 信号処理部(処理部)、104 条件設定部、105 しきい値設定部、106 判定部、107 記憶部、108 表示部、109 信号IF部、110,110a 検出プログラム、200 加工装置、201,201a,201b 電源、202,202a,202b モータ、203,203a 制御装置、300 被加工材料、400 刃具、500,500a,500b 電流センサ、600,600a,600b 振動センサ、700 レポート。 1 Processing system, 3 Management server, 10,20,20a Processor, 11,21,21a Non-volatile memory, 12,22,22a Input / output interface, 13,25,25a Volatile memory, 14,26 Display device, 23 Processing Program, 24 signal output program, 100, 100a detector, 101a, 101b driver / signal processing unit, 102 A / D conversion unit, 103 signal processing unit (processing unit), 104 condition setting unit, 105 threshold setting unit, 106 Judgment unit, 107 storage unit, 108 display unit, 109 signal IF unit, 110, 110a detection program, 200 processing device, 201, 201a, 201b power supply, 202, 202a, 202b motor, 203, 203a control device, 300 processing Materials, 400 cutting tools, 500, 500a, 500b current sensors, 600, 600a, 600b vibration sensors, 700 reports.
Claims (14)
前記変動幅と第1しきい値との比較に基づいて前記加工装置の刃具の異常を判定する判定部と、
を備える検出装置。 A processing unit that calculates the fluctuation range of the motor load of the processing equipment per unit time,
A determination unit that determines an abnormality in the cutting tool of the processing apparatus based on a comparison between the fluctuation range and the first threshold value,
A detection device comprising.
前記判定部は、
前記変動幅が前記第2しきい値を超えた場合に、前記刃具の異常が発生したと判定する、
請求項1に記載の検出装置。 The first threshold value includes a second threshold value.
The determination unit
When the fluctuation range exceeds the second threshold value, it is determined that an abnormality of the cutting tool has occurred.
The detection device according to claim 1.
前記判定部は、
前記変動幅が前記第2しきい値を超えた回数が第1の回数を超えた場合に、前記刃具の異常が発生したと判定する、
請求項1に記載の検出装置。 The first threshold value includes a second threshold value.
The determination unit
When the number of times the fluctuation width exceeds the second threshold value exceeds the first number of times, it is determined that an abnormality of the cutting tool has occurred.
The detection device according to claim 1.
前記判定部は、
前記変動幅が前記第3しきい値を超えた回数が第2の回数に満たない場合に、前記刃具の異常が発生したと判定する、
請求項1から3の何れか一項に記載の検出装置。 The first threshold value includes a third threshold value.
The determination unit
When the number of times the fluctuation range exceeds the third threshold value is less than the second number of times, it is determined that an abnormality of the cutting tool has occurred.
The detection device according to any one of claims 1 to 3.
前記しきい値設定部は、第1の加工サイクルが実行された際に算出された前記変動幅を前記記憶部に記録し、前記第1の加工サイクルよりも後に実行される第2の加工サイクルにおいて使用される前記第1しきい値を前記記憶部に記録された前記変動幅に基づいて算出する、
請求項1から4の何れか一項に記載の検出装置。 Further equipped with a threshold setting unit and a storage unit,
The threshold value setting unit records the fluctuation range calculated when the first machining cycle is executed in the storage unit, and the second machining cycle executed after the first machining cycle. The first threshold value used in the above is calculated based on the fluctuation range recorded in the storage unit.
The detection device according to any one of claims 1 to 4.
前記しきい値設定部は、前記変動幅を工程毎に前記記憶部に記録し、前記第2の加工サイクルの一の工程にかかる前記第1しきい値を、前記記憶部に記録された前記第1の加工サイクルの前記一の工程にかかる前記変動幅に基づいて算出する、
請求項5に記載の検出装置。 The first and second machining cycles include a plurality of steps.
The threshold value setting unit records the fluctuation width in the storage unit for each process, and records the first threshold value for one step of the second processing cycle in the storage unit. Calculated based on the fluctuation range of the one step of the first machining cycle.
The detection device according to claim 5.
前記しきい値設定部は、前記信号に基づいて前記第1しきい値を切り替える、
請求項6に記載の検出装置。 The processing apparatus outputs a signal each time each process is executed.
The threshold value setting unit switches the first threshold value based on the signal.
The detection device according to claim 6.
前記処理部は、前記電流センサの出力信号を前記モータの負荷として取得する、
請求項1から7の何れか一項に記載の検出装置。 Further equipped with a current sensor provided in the power supply that supplies current to the motor,
The processing unit acquires the output signal of the current sensor as a load of the motor.
The detection device according to any one of claims 1 to 7.
前記判定部は、さらに、前記振動量と第4しきい値との比較に基づいて前記加工装置の刃具の異常を判定する、
請求項1から8の何れか一項に記載の検出装置。 The processing unit further calculates the amount of vibration at a predetermined position of the processing apparatus.
The determination unit further determines an abnormality of the cutting tool of the processing apparatus based on the comparison between the vibration amount and the fourth threshold value.
The detection device according to any one of claims 1 to 8.
前記判定部は、
前記振動量が前記第5しきい値を超えた回数が第3の回数を超えた場合に、前記刃具の異常が発生したと判定する、
請求項9に記載の検出装置。 The fourth threshold value includes a fifth threshold value.
The determination unit
When the number of times the vibration amount exceeds the fifth threshold value exceeds the third number of times, it is determined that an abnormality of the cutting tool has occurred.
The detection device according to claim 9.
前記判定部は、
前記振動量が前記第6しきい値を超えた回数が第4の回数に満たない場合に、前記刃具の異常が発生したと判定する、
請求項9または10に記載の検出装置。 The fourth threshold value includes a sixth threshold value.
The determination unit
When the number of times the vibration amount exceeds the sixth threshold value is less than the fourth number of times, it is determined that an abnormality of the cutting tool has occurred.
The detection device according to claim 9 or 10.
前記処理部は、前記振動センサの出力信号を取得して、前記取得した出力信号に対してノイズ成分を除去する処理を行うことによって前記振動量を算出する、
請求項9から11の何れか一項に記載の検出装置。 A vibration sensor provided at the predetermined position of the processing apparatus is further provided.
The processing unit acquires the output signal of the vibration sensor and calculates the vibration amount by performing a process of removing a noise component from the acquired output signal.
The detection device according to any one of claims 9 to 11.
前記モータの負荷を検出する負荷センサと、
前記負荷の単位時間当たりの変動幅を算出する処理部と、
前記変動幅としきい値との比較に基づいて前記刃具の異常を判定する判定部と、
を備える加工装置。 A motor that rotates the work material or the cutting tool that cuts the work material,
A load sensor that detects the load of the motor and
A processing unit that calculates the fluctuation range of the load per unit time,
A determination unit that determines an abnormality of the cutting tool based on a comparison between the fluctuation width and the threshold value,
A processing device equipped with.
加工装置のモータの負荷の単位時間当たりの変動幅を算出する手順と、
前記変動幅としきい値との比較に基づいて前記加工装置の刃具の異常を判定する手順と、
を実行させるためのプログラム。 On the computer
The procedure for calculating the fluctuation range of the motor load of the processing equipment per unit time, and
A procedure for determining an abnormality in the cutting tool of the processing apparatus based on a comparison between the fluctuation width and the threshold value, and
A program to execute.
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