JP2023008825A - Diagnosis system and diagnosis method - Google Patents

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Takeshi Miyayoshi
淑広 徳永
Toshihiro Tokunaga
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Abstract

To perform efficient abnormality detection even in small volume multi-kind processing.SOLUTION: A diagnosis system includes: a test piece for abnormality detection which is provided in addition to a workpiece to be processed with a tool for performing predetermined processing; a processing part which processes the test piece with the tool based on the processing of the workpiece at a given time point for each cycle of processing performed on the workpiece with the tool; a sensor which performs sensing on the processing performed on the test piece with the tool; and a determination part which calculates a degree of abnormality based on data sensed with the sensor when the test piece is processed with the tool.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、診断システムおよび診断方法に関する。 The present invention relates to diagnostic systems and methods.

工作機械等がワークを加工する上で、工作機械の加工状況の把握や切削異常などを検知する方法として、工作機械の振動などをセンシングする方法が既に知られている。 2. Description of the Related Art A method of sensing the vibration of a machine tool is already known as a method of grasping the machining status of the machine tool and detecting abnormalities in cutting when the machine tool or the like processes a workpiece.

このような加工状況の異常等を判定する装置として、同種の処理工程を判別して組み分けを行い、組み毎で加工異常を判定する装置が知られている(特許文献1)。 As a device for determining such an abnormality in the machining situation, there is known a device that distinguishes the same type of processing steps, divides them into groups, and determines a processing abnormality for each group (Patent Document 1).

しかしながら、従来の加工異常を判定する装置では、同一の加工を複数繰り返し学習することを前提とした異常診断方法であり、金型加工などの少量多品種の加工では精度の高い判定が困難であった。 However, conventional equipment for determining processing abnormalities is a method of diagnosing defects that is based on the premise of learning the same processing multiple times. rice field.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、少量多品種の加工においても効率的な異常検知を行うことを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to perform efficient abnormality detection even in machining of a large variety of products in small quantities.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、所定の加工を行う工具による加工対象の前記被加工物の他に設けられ、異常検知用のテストピースと、前記工具による前記被加工物に対する加工サイクル毎の任意の時点で、前記被加工物の加工に基づいて前記テストピースを前記工具により加工する加工部と、前記テストピースに対する前記工具による加工を対象としたセンシングを行うセンサと、前記テストピースを前記工具により加工した際に前記センサでセンシングしたデータから異常度合いを算出する判定部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides, in addition to the workpiece to be machined by a tool for performing a predetermined machining, a test piece for abnormality detection, and A processing unit that processes the test piece with the tool based on the processing of the work piece at an arbitrary point in each processing cycle for the work piece, and performs sensing targeting the processing of the test piece with the tool. The apparatus is characterized by comprising a sensor, and a determination unit that calculates a degree of abnormality from data sensed by the sensor when the test piece is machined by the tool.

本発明によれば、少量多品種の加工においても効率的な異常検知を行うことができる、という効果を奏する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is effective in the ability to perform an efficient abnormality detection also in the processing of many kinds in a small quantity.

図1は、実施形態に係る診断システムの全体構成の一例を示す図である。Drawing 1 is a figure showing an example of the whole diagnostic system composition concerning an embodiment. 図2は、工作機械のハードウェア構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the machine tool. 図3は、状態監視装置のハードウェア構成の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a state monitoring device; 図4は、状態監視装置および工作機械の機能ブロックの構成の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of the functional block configuration of the condition monitoring device and the machine tool. 図5は、従来のシステムが想定する加工について説明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining processing assumed by a conventional system. 図6は、加工情報とセンサデータの紐付けについて説明する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining association of processing information and sensor data. 図7は、一品物加工でサイクルごとに加工が異なることについて説明する図である。FIG. 7 is a diagram for explaining that machining differs for each cycle in single-item machining. 図8は、工作機械の構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the machine tool. 図9は、テストピースの加工の種類について説明する図である。FIG. 9 is a diagram for explaining types of test piece processing. 図10は、テストピースの交換について説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating replacement of the test piece. 図11は、テストピースを用いた異常診断について説明する図である。FIG. 11 is a diagram explaining abnormality diagnosis using a test piece. 図12は、テストピースの加工箇所に基づいて異常検知することについて説明する図である。FIG. 12 is a diagram for explaining abnormality detection based on the machined portion of the test piece. 図13は、異常度合いの算出例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of calculation of the degree of abnormality. 図14は、異常/正常の判断結果をユーザに通知するGUI画面の一例を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an example of a GUI screen for notifying the user of the abnormal/normal determination result. 図15は、テストピースの加工箇所に基づく異常検知結果を使用した処理の一例を示すフローチャートである。FIG. 15 is a flow chart showing an example of processing using an abnormality detection result based on a machined portion of a test piece. 図16は、テストピースの加工箇所に基づく異常検知結果を使用した処理を説明する図である。16A and 16B are diagrams for explaining the processing using the abnormality detection result based on the machined portion of the test piece. 図17は、テスト加工および本加工を行う工作機械内の工具の移動例を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing an example of movement of a tool within a machine tool that performs test machining and main machining.

以下に添付図面を参照して、診断システムおよび診断方法の実施の形態を詳細に説明する。また、以下の実施形態によって本発明が限定されるものではなく、以下の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、およびいわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下の実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換、変更および組み合わせを行うことができる。 Exemplary embodiments of a diagnostic system and diagnostic method are described in detail below with reference to the accompanying drawings. In addition, the present invention is not limited by the following embodiments, and the constituent elements in the following embodiments can be easily conceived by those skilled in the art, substantially the same, and so-called equivalent ranges. is included. Furthermore, various omissions, replacements, changes and combinations of components can be made without departing from the gist of the following embodiments.

(診断システムの全体構成)
図1は、実施形態に係る診断システムの全体構成の一例を示す図である。図1を参照しながら、本実施形態に係る診断システム1の全体構成について説明する。
(Overall configuration of diagnostic system)
Drawing 1 is a figure showing an example of the whole diagnostic system composition concerning an embodiment. An overall configuration of a diagnostic system 1 according to this embodiment will be described with reference to FIG.

図1に示すように、本実施形態に係る診断システム1は、状態監視装置100と、工作機械200と、を備える。工作機械200は、状態監視装置100に対して通信可能となるように接続されている。なお、図1には1台の工作機械200が状態監視装置100に接続されている例が示されているが、これに限定されるものではなく、複数台の工作機械200が状態監視装置100に対して、それぞれ通信可能となるように接続されているものとしてもよい。 As shown in FIG. 1, the diagnostic system 1 according to this embodiment includes a condition monitoring device 100 and a machine tool 200. As shown in FIG. Machine tool 200 is communicatively connected to condition monitoring device 100 . Although FIG. 1 shows an example in which one machine tool 200 is connected to the condition monitoring device 100, the present invention is not limited to this. may be connected so as to be communicable with each other.

状態監視装置100は、工作機械200に対して通信可能となるように接続され、工作機械200の動作について状態監視を行う装置である。 The state monitoring device 100 is a device that is communicably connected to the machine tool 200 and monitors the state of the operation of the machine tool 200 .

工作機械200は、工具500を用いて、加工対象に対して切削、研削または研磨等の加工を行う工作機械である。工作機械200、状態監視装置100による状態監視の対象となる対象装置の一例である。なお、対象装置として工作機械に限定されるものではなく、状態監視の対象となり得る機械であればよく、例えば、組立機、測定機、検査機、または洗浄機等の機械が対象装置であってもよい。以下では、工作機械200を対象装置の一例として説明する。 The machine tool 200 is a machine tool that uses a tool 500 to perform processing such as cutting, grinding, or polishing an object to be processed. It is an example of a machine tool 200 and a target device whose state is to be monitored by the state monitoring device 100 . Note that the target device is not limited to machine tools, and may be any machine that can be subject to condition monitoring. good too. Below, the machine tool 200 will be described as an example of the target device.

工作機械200は、工具500と、工作機械200に設置されたセンサ201と、工作機械200を制御するコントローラ202と、を備える。 A machine tool 200 includes a tool 500 , a sensor 201 installed in the machine tool 200 , and a controller 202 that controls the machine tool 200 .

工具500は、ドリル、エンドミル、バイトチップもしくは砥石等である。工具500は、後述する被削材に対して各種の加工を施す。 The tool 500 is a drill, an end mill, a bit tip, a grindstone, or the like. The tool 500 performs various types of processing on a work material, which will be described later.

センサ201は、工作機械200に設置されたドリル、エンドミル、バイトチップもしくは砥石等の工具500と加工対象とが加工動作中に接触することにより発する振動もしくは音等、または、工具500もしくは工作機械200自体が発する振動もしくは音等の物理量を検知し、検知した物理量の情報を検知情報(センサデータ)として、状態監視装置100へ出力するセンサである。センサ201は、例えば、マイク、振動センサ、加速度センサ、またはAE(Acoustic Emission)センサ等で構成され、例えば、振動または音等が検出できる工具500の近傍や工作機械のモータ付近などに設置される。センサ201は、計測データとして波形データを状態監視装置100へ出力する。 The sensor 201 detects vibrations, sounds, or the like generated when a tool 500 such as a drill, an end mill, a bit tip, or a grindstone installed in the machine tool 200 comes into contact with the object to be machined during the machining operation, or the tool 500 or the machine tool 200 It is a sensor that detects a physical quantity such as vibration or sound emitted by itself and outputs information of the detected physical quantity to the condition monitoring device 100 as detection information (sensor data). The sensor 201 is composed of, for example, a microphone, a vibration sensor, an acceleration sensor, an AE (Acoustic Emission) sensor, or the like, and is installed, for example, near the tool 500 or near the machine tool motor where vibration or sound can be detected. . The sensor 201 outputs waveform data to the condition monitoring device 100 as measurement data.

コントローラ202は、工作機械200の稼動情報として、加工時の主軸回転数、送り速度、主軸座標値、主軸の電流値、加えてユーザーが情報を入力していれば、工具500の種類、工具500の工具メーカ、工具500の工具径などの情報を状態監視装置100へ出力する。 The controller 202 provides, as operation information of the machine tool 200, the number of revolutions of the spindle during machining, the feed rate, the coordinate value of the spindle, and the current value of the spindle. information such as the tool maker of the tool 500 and the tool diameter of the tool 500 is output to the condition monitoring device 100 .

なお、工作機械200と状態監視装置100とは、どのような接続形態で接続されてもよい。例えば、工作機械200と状態監視装置100とは、専用の接続線、有線LAN(Local Area Network)等の有線ネットワーク、または、無線ネットワーク等により接続されるものとすればよい。 Note that the machine tool 200 and the condition monitoring device 100 may be connected in any form of connection. For example, the machine tool 200 and the condition monitoring device 100 may be connected via a dedicated connection line, a wired network such as a wired LAN (Local Area Network), or a wireless network.

また、センサ201の個数は任意であってよい。また、同一の物理量を検知する複数のセンサ201を備えてもよいし、相互に異なる物理量を検知する複数のセンサ201を備えてもよい。 Also, the number of sensors 201 may be arbitrary. Moreover, a plurality of sensors 201 that detect the same physical quantity may be provided, or a plurality of sensors 201 that detect mutually different physical quantities may be provided.

また、センサ201およびコントローラ202は、工作機械200に予め備えられているものとしてもよく、または、完成機械である工作機械200に対して後から取り付けられるものとしてもよい。 Moreover, the sensor 201 and the controller 202 may be provided in the machine tool 200 in advance, or may be attached to the machine tool 200, which is a completed machine, afterward.

(工作機械200のハードウェア構成)
図2は、工作機械200のハードウェア構成の一例を示す図である。図2を参照しながら、本実施形態の工作機械200のハードウェア構成について説明する。
(Hardware Configuration of Machine Tool 200)
FIG. 2 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the machine tool 200. As shown in FIG. The hardware configuration of the machine tool 200 of this embodiment will be described with reference to FIG.

図2に示すように、工作機械200のコントローラ202は、CPU(Central Processing Unit)51と、ROM(Read Only Memory)52と、RAM(Random Access Memory)53と、通信I/F(インターフェース)54と、駆動制御回路55と、がバス59で通信可能に接続された構成となっている。センサ201は、状態監視装置100に通信可能に接続されている。 As shown in FIG. 2, the controller 202 of the machine tool 200 includes a CPU (Central Processing Unit) 51, a ROM (Read Only Memory) 52, a RAM (Random Access Memory) 53, and a communication I/F (interface) 54. , and the drive control circuit 55 are communicably connected via a bus 59 . The sensor 201 is communicably connected to the condition monitoring device 100 .

CPU51は、工作機械200の全体を制御する演算装置である。CPU51は、例えば、RAM53をワークエリア(作業領域)としてROM52等に格納されたプログラムを実行することで、工作機械200全体の動作を制御し、加工機能を実現する。 The CPU 51 is an arithmetic device that controls the entire machine tool 200 . The CPU 51, for example, uses the RAM 53 as a work area (work area) and executes a program stored in the ROM 52 or the like to control the operation of the entire machine tool 200 and implement machining functions.

通信I/F54は、状態監視装置100等の外部装置と通信するためのインターフェースである。駆動制御回路55は、モータ56の駆動を制御する回路である。モータ56は、ドリル、エンドミル、バイトチップまたは砥石等、および、加工対象が載置され加工に合わせて移動されるテーブル等の加工に用いる工具500を駆動するモータである。センサ201は、上述の通りである。 Communication I/F 54 is an interface for communicating with an external device such as condition monitoring device 100 . The drive control circuit 55 is a circuit that controls driving of the motor 56 . The motor 56 is a motor that drives a tool 500 used for processing, such as a drill, an end mill, a bit tip, a grindstone, etc., and a table on which an object to be processed is placed and moved according to processing. Sensor 201 is as described above.

(状態監視装置100のハードウェア構成)
図3は、状態監視装置100のハードウェア構成の一例を示す図である。図3を参照しながら、本実施形態に係る状態監視装置100のハードウェア構成について説明する。
(Hardware Configuration of Condition Monitoring Device 100)
FIG. 3 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the state monitoring device 100. As shown in FIG. The hardware configuration of the condition monitoring device 100 according to this embodiment will be described with reference to FIG.

図3に示すように、状態監視装置100は、CPU61と、ROM62と、RAM63と、通信I/F64と、センサI/F65と、補助記憶装置66と、入力装置67と、ディスプレイ68と、がバス69で通信可能に接続された構成となっている。 As shown in FIG. 3, the state monitoring device 100 includes a CPU 61, a ROM 62, a RAM 63, a communication I/F 64, a sensor I/F 65, an auxiliary storage device 66, an input device 67, and a display 68. It is configured to be communicably connected via a bus 69 .

CPU61は、状態監視装置100の全体を制御する演算装置である。CPU61は、例えば、RAM63をワークエリア(作業領域)としてROM62等に格納されたプログラムを実行することで、状態監視装置100全体の動作を制御し、状態監視機能を実現する。 The CPU 61 is an arithmetic device that controls the entire state monitoring device 100 . The CPU 61 executes a program stored in the ROM 62 or the like using the RAM 63 as a work area, for example, thereby controlling the overall operation of the state monitoring device 100 and realizing the state monitoring function.

通信I/F64は、工作機械200等の外部装置と通信するためのインターフェースである。通信I/F64は、例えば、TCP(Transmission Control Protocol)/IP(Internet Protocol)に対応したNIC(Network Interface Card)等である。 Communication I/F 64 is an interface for communicating with an external device such as machine tool 200 . The communication I/F 64 is, for example, a NIC (Network Interface Card) compatible with TCP (Transmission Control Protocol)/IP (Internet Protocol).

センサI/F65は、工作機械200に設置されたセンサ201から検知情報を受信するためのインターフェースである。 Sensor I/F 65 is an interface for receiving detection information from sensor 201 installed in machine tool 200 .

補助記憶装置66は、状態監視装置100の設定情報、工作機械200から受信された検知情報およびコンテキスト情報、OS(Operating System)、およびアプリケーションプログラム等の各種データを記憶するHDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、またはEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)等の不揮発性の記憶装置である。なお、補助記憶装置66は、状態監視装置100が備えるものとしているが、これに限定されるものではなく、例えば、状態監視装置100の外部に設置された記憶装置であってもよく、または、状態監視装置100とデータ通信可能なサーバ装置が備えた記憶装置であってもよい。 Auxiliary storage device 66 is an HDD (Hard Disk Drive) for storing various data such as setting information for condition monitoring device 100, detection information and context information received from machine tool 200, OS (Operating System), and application programs. It is a non-volatile storage device such as SSD (Solid State Drive) or EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory). Although the auxiliary storage device 66 is assumed to be provided in the state monitoring device 100, it is not limited to this. For example, it may be a storage device installed outside the state monitoring device 100, or A storage device provided in a server device capable of data communication with the state monitoring device 100 may be used.

入力装置67は、文字および数字等の入力、各種指示の選択、ならびにカーソルの移動等の操作を行うためのマウスまたはキーボード等の入力装置である。 The input device 67 is an input device such as a mouse or keyboard for performing operations such as inputting characters and numbers, selecting various instructions, and moving a cursor.

ディスプレイ68は、文字、数字、および各種画面および操作用アイコン等を表示するCRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ、LCD(Liquid Crystal Display)、または有機EL(Electro-Luminescence)ディスプレイ等の表示装置である。 The display 68 is a display device such as a CRT (Cathode Ray Tube) display, an LCD (Liquid Crystal Display), or an organic EL (Electro-Luminescence) display that displays characters, numbers, various screens, operation icons, and the like.

なお、図3に示したハードウェア構成は一例であり、すべての構成機器を備えている必要はなく、また、他の構成機器を備えているものとしてもよい。例えば、状態監視装置100が工作機械200の診断動作に特化し、診断結果を外部のサーバ装置等に送信する場合、入力装置67およびディスプレイ68は備えられていない構成としてもよい。 It should be noted that the hardware configuration shown in FIG. 3 is an example, and it is not necessary to include all of the constituent devices, and other constituent devices may be included. For example, if the condition monitoring device 100 specializes in diagnosing the machine tool 200 and transmits diagnostic results to an external server device or the like, the input device 67 and the display 68 may be omitted.

(状態監視装置100および工作機械200の機能ブロックの構成および動作)
図4は、状態監視装置100および工作機械200の機能ブロックの構成の一例を示す図である。図4を参照しながら、本実施形態に係る状態監視装置100および工作機械200の機能ブロックの構成および動作について説明する。
(Configuration and operation of functional blocks of condition monitoring device 100 and machine tool 200)
FIG. 4 is a diagram showing an example of functional block configurations of the condition monitoring device 100 and the machine tool 200. As shown in FIG. Configurations and operations of functional blocks of the condition monitoring device 100 and the machine tool 200 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 4 .

図4に示すように、工作機械200は、加工部210を有する。加工部210は、モータ56を制御して工具500を駆動制御する機能部である。加工部210は、図2に示すCPU51にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現してもよく、IC(Integrated Circuit)等のハードウェアにより実現してもよく、または、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。 As shown in FIG. 4 , the machine tool 200 has a processing section 210 . The processing unit 210 is a functional unit that controls the motor 56 to drive and control the tool 500 . Processing unit 210 causes CPU 51 shown in FIG. 2 to execute a program, that is, may be realized by software, may be realized by hardware such as an IC (Integrated Circuit), or may be realized by combining software and hardware. You may implement|achieve using it together.

図4に示すように、状態監視装置100は、収集部101と、信号処理部102と、特徴量算出部103と、判定部104と、工作機械動作判定部105と、保存部106と、操作部107と、を有する。なお、図4に示す収集部101、信号処理部102、特徴量算出部103、判定部104、工作機械動作判定部105、保存部106および操作部107は、図3に示すCPU61にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現してもよく、IC(Integrated Circuit)等のハードウェアにより実現してもよく、または、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。 As shown in FIG. 4, the condition monitoring apparatus 100 includes a collection unit 101, a signal processing unit 102, a feature amount calculation unit 103, a determination unit 104, a machine tool operation determination unit 105, a storage unit 106, an operation and a part 107 . Note that the collection unit 101, the signal processing unit 102, the feature amount calculation unit 103, the determination unit 104, the machine tool operation determination unit 105, the storage unit 106, and the operation unit 107 shown in FIG. 4 cause the CPU 61 shown in FIG. That is, it may be realized by software, by hardware such as an IC (Integrated Circuit), or by using both software and hardware.

収集部101は、コントローラ202から稼動情報およびセンサ201から情報(計測した波形など)を取得する。収集部101は、取得した情報に基づき、センサ201で計測した波形と工作機械200の稼動情報との紐づけを行う。一例として、計測した波形と工作機械200の稼働情報である工具番号・シーケンス番号・主軸回転数などを取得した時刻を補助記憶装置に記録してそれぞれの時刻を同期することで紐づけを行う。収集部101は、紐付けされたデータを、信号処理部102へ送信する。 The collection unit 101 acquires operation information from the controller 202 and information (such as measured waveforms) from the sensor 201 . The collection unit 101 associates the waveform measured by the sensor 201 with the operation information of the machine tool 200 based on the acquired information. As an example, the time at which the measured waveform and the tool number, sequence number, spindle rotation speed, etc., which is the operation information of the machine tool 200, are recorded in an auxiliary storage device, and are linked by synchronizing the respective times. The collection unit 101 transmits the linked data to the signal processing unit 102 .

信号処理部102は、所定の前処理を行う。信号処理部102は、前処理済みの計測データおよび稼動情報を、特徴量算出部103へ送信する。 The signal processing unit 102 performs predetermined preprocessing. The signal processing unit 102 transmits the preprocessed measurement data and operation information to the feature amount calculation unit 103 .

特徴量算出部103は、判定部104による判定等で用いる加工の特徴量を、前処理済みの計測データおよび稼動情報から算出する。特徴量算出部103は、加工の特徴量を判定部104へ送信する。加工の特徴量は、センサ201からの情報の特徴を示す情報であればどのような情報であってもよい。例えば、センサ201からの情報がマイクにより集音された音響データである場合、特徴量算出部103は、エネルギー、周波数スペクトル、および、MFCC(メル周波数ケプストラム係数)等を加工の特徴量として算出してもよい。 The feature amount calculation unit 103 calculates the feature amount of processing used in the determination by the determination unit 104 from the preprocessed measurement data and the operation information. The feature amount calculation unit 103 transmits the feature amount of processing to the determination unit 104 . The processing feature amount may be any information as long as it indicates the feature of the information from the sensor 201 . For example, when the information from the sensor 201 is acoustic data collected by a microphone, the feature amount calculation unit 103 calculates energy, frequency spectrum, MFCC (Mel frequency cepstrum coefficient), etc. as processing feature amounts. may

判定部104は、加工の特徴量に基づき、加工物や工具500、工作機械200のモータ、主軸などの異常検知の対象に合わせて算出された異常度合いを算出する。具体的には、判定部104は、加工の特徴量に基づき、閾値処理や機械学習(SVM(Support Vector Machine)、ニューラルネットワーク)などの学習手段を用いて異常度合いを算出する。なお、異常度合いの判定方法はこれに限られるものではなく、特徴量から算出できる方法であればどのような方法であってもよい。例えば、異常度合いの値を直接閾値と比較する代わりに、異常度合いの変動を示す値と閾値とを比較してもよい。判定部104は、異常度合いを工作機械動作判定部105および保存部106へ送信する。 The determining unit 104 calculates the degree of abnormality according to the target of abnormality detection such as the workpiece, the tool 500, the motor of the machine tool 200, and the spindle, based on the feature amount of machining. Specifically, the determination unit 104 calculates the degree of abnormality using learning means such as threshold processing and machine learning (SVM (Support Vector Machine), neural network) based on the feature amount of processing. Note that the method for determining the degree of abnormality is not limited to this, and any method may be used as long as it can be calculated from the feature amount. For example, instead of directly comparing the value of the degree of abnormality with the threshold, a value indicating variation in the degree of abnormality may be compared with the threshold. Determination unit 104 transmits the degree of abnormality to machine tool operation determination unit 105 and storage unit 106 .

保存部106は、判定部104で算出された異常度合いを、工作機械200の稼働情報と紐づけた形で保存する。 The storage unit 106 stores the degree of abnormality calculated by the determination unit 104 in a form associated with the operation information of the machine tool 200 .

なお、異常度合いを判定部104から取得せず、操作部107が受け付けるように構成することもできる。操作部107は、例えば、キーボードおよびタッチパネル等により実現される入力装置67から入力された異常度合いを受け付けて、工作機械200の稼働情報と紐づけた形で保存する。 It should be noted that the operation unit 107 may receive the degree of abnormality without obtaining it from the determination unit 104 . The operating unit 107 receives the degree of abnormality input from the input device 67 realized by, for example, a keyboard and a touch panel, and stores it in a form linked with the operation information of the machine tool 200 .

動作判定部である工作機械動作判定部105は、判定部104で算出された異常度合い、または、保存部106に保存された異常度合いに基づき、その異常度合いに合わせた工作機械200(工具500)の動作を決定する。例えば、工作機械動作判定部105は、異常度合いがこれまで同様の加工と比べ著しく乖離のある特徴を示した際に、加工を直ちに停止する動作を決定して、工作機械200のコントローラ202に指令を送ることができる。 A machine tool operation determination unit 105, which is an operation determination unit, determines the machine tool 200 (tool 500) according to the degree of abnormality calculated by the determination unit 104 or the degree of abnormality stored in the storage unit 106. determine the behavior of For example, when the degree of abnormality shows a characteristic that is significantly deviated from similar machining so far, the machine tool operation determination unit 105 determines an operation to immediately stop machining, and instructs the controller 202 of the machine tool 200 can send

次に、一般的な切削加工における加工プログラムについて説明する。 Next, a machining program for general cutting will be described.

ここで、図5は従来のシステムが想定する加工について説明する図である。図5に示すように、未加工のワークを加工プログラムにより加工するとき、工作機械のコントローラから取得する情報として工具500の種類に着目すると、工具Aの加工が複数行われた後、他の工具に切り替えられる。この場合、加工1-1,1-2は、同一の工具Aを使うために、同一の加工情報の加工とみなすことができる。また、加工プログラムを複数回行う場合にも、同様の加工を行っている加工1-1,2-1,N-1は、同一加工情報の加工とみなすことができる。このように、従来のシステムは、同一の加工プログラム内や複数の加工サイクルをまたがって同一の加工情報として紐づけることができる加工を行う。工作機械のコントローラから取得できる、センサデータと紐付けられる加工情報としては、工具500の種類のほか、加工回数、加工プログラム、主軸回転数、シーケンス番号、その他加工関連情報を用いることができる。工場ラインなどの同一製品を複数生産する現場がこのケースに当てはまる。 Here, FIG. 5 is a diagram for explaining processing assumed by the conventional system. As shown in FIG. 5, when an unmachined workpiece is machined by a machining program, focusing on the type of tool 500 as information acquired from the controller of the machine tool, after a plurality of machining operations by tool A, other tools can be switched to In this case, since the machining 1-1 and 1-2 use the same tool A, they can be regarded as machining with the same machining information. Further, even when the machining program is executed a plurality of times, machining 1-1, 2-1, and N-1 performing similar machining can be regarded as machining of the same machining information. In this way, the conventional system performs machining that can be linked as the same machining information within the same machining program or across a plurality of machining cycles. Machining information associated with sensor data that can be obtained from the controller of the machine tool includes the type of tool 500, as well as the number of machining times, machining program, spindle rotation speed, sequence number, and other machining-related information. This case applies to sites where multiple identical products are produced, such as factory lines.

図6は、加工情報とセンサデータの紐付けについて説明する図である。特定の加工の特徴量の変化を観察するためには、加工プログラム内の同一加工情報とみなすことができる加工が複数存在する場合や、複数回加工プログラムを実行してそのうち同じ加工情報の加工をグループ化して処理する必要がある。加工プログラム内の同一加工情報とみなすことができる加工が複数存在する場合の一例として、同じ工具Cである1-4、1-5、1-6を同一加工情報とみなしてグループとする例が挙げられる。また複数回加工プログラムを実行してそのうち同じ加工情報の加工の一例として、1-3,2-3,・・・,N-3を同一加工情報のグループとする例が挙げられる。そこで、図6に示すように、状態監視装置は、グループ化された同じ加工情報の時系列データを用いて異常診断を行うことができる。 FIG. 6 is a diagram for explaining association of processing information and sensor data. In order to observe the change in the feature value of a specific machining, it is necessary to consider the case where there are multiple machining that can be regarded as the same machining information in the machining program, or when the machining program is executed multiple times and the machining of the same machining information is performed. It should be grouped and processed. As an example of a case in which there are a plurality of machining operations that can be regarded as the same machining information in the machining program, there is an example in which 1-4, 1-5, and 1-6, which are the same tool C, are regarded as the same machining information and grouped. mentioned. As an example of processing the same processing information by executing the processing program a plurality of times, there is an example in which 1-3, 2-3, . Therefore, as shown in FIG. 6, the state monitoring device can perform abnormality diagnosis using time-series data of the same grouped processing information.

次に、一品物加工でサイクルごとに加工が異なる場合について説明する。 Next, a case in which machining differs for each cycle in one-piece machining will be described.

図7は、一品物加工でサイクルごとに加工が異なることについて説明する図である。図7に示すように、金型加工などの一品物加工の現場では、工場ラインの同一製品の複数加工と異なり、サイクル(一つの被削材を加工する周期)ごとに被削材の形状やサイズ、加工品の形状、加工するNCプログラムの構造が異なる。そのため使用する工具が同一であっても加工箇所や加工時間が加工の度に変化する。また、図7に示すように、使用される工具もサイクル毎に様々である。加工1-1,2-6,3-1は同じ工具Aの加工ではあるが、被削材や加工箇所が異なるためセンシングした特徴量が比較できない可能性がある。したがって、一品物加工でサイクルごとに加工が異なる場合、図6で説明したような同一のコンテキストの加工が存在しないか、簡単に比較できない状態である。 FIG. 7 is a diagram for explaining that machining differs for each cycle in single-item machining. As shown in Fig. 7, in single-item machining sites such as mold machining, unlike multiple machining of the same product in a factory line, each cycle (cycle of machining one workpiece) The size, the shape of the workpiece, and the structure of the NC program to be processed are different. Therefore, even if the same tool is used, the machining location and machining time change each time machining is performed. Also, as shown in FIG. 7, the tools used vary from cycle to cycle. Machining 1-1, 2-6, and 3-1 are machining of the same tool A, but there is a possibility that the sensed feature amounts cannot be compared because the work material and machining location are different. Therefore, when machining differs for each cycle in one-piece machining, there is no machining in the same context as described with reference to FIG. 6, or the conditions cannot be easily compared.

そこで、本実施形態の工作機械200においては、工作機械200内で加工される被削材の他に、異常診断測定用の被削材(テストピース)を設置する。 Therefore, in the machine tool 200 of the present embodiment, a work material (test piece) for abnormality diagnosis measurement is installed in addition to the work material to be machined in the machine tool 200 .

ここで、図8は工作機械200の構成を示す図である。図8に示すように、工作機械200は、工作機械200内で加工される被削材300の他に、異常診断測定用の被削材(テストピース)400を設置する。テストピース400は、ドリル、エンドミル、フェイスミルなどの一般的な工具500による加工ができる素材である。すなわち、テストピース400は、工具500ごとに用意する必要はない。テストピース400のサイズや材質は、使用する工具500や取得する物理情報に合わせた素材で設計される。なお、テストピース400は、使用する工具500に合わせて複数設置するようにしてもよい。 Here, FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the machine tool 200. As shown in FIG. As shown in FIG. 8, the machine tool 200 has a workpiece (test piece) 400 for abnormality diagnosis measurement in addition to a workpiece 300 to be machined in the machine tool 200 . A test piece 400 is a material that can be processed with a general tool 500 such as a drill, end mill, face mill, or the like. That is, the test piece 400 need not be prepared for each tool 500. FIG. The size and material of the test piece 400 are designed according to the tool 500 to be used and the physical information to be obtained. A plurality of test pieces 400 may be installed according to the tool 500 to be used.

また、テストピース400は、テストピース400そのものにセンサ201を取り付けか内蔵することができる。テストピース400のセンサ201は、センシングした物理量を状態監視装置100に送信する。詳細は後述するが、このようにテストピース400を用いることで、一品物加工においても加工サイクル毎に同一の加工を確実に実施することができ、工具500の異常診断を行うことができる。 Also, the test piece 400 can have the sensor 201 attached to or built into the test piece 400 itself. Sensor 201 of test piece 400 transmits the sensed physical quantity to condition monitoring device 100 . Although the details will be described later, by using the test piece 400 in this manner, the same machining can be reliably performed for each machining cycle even in the machining of a single item, and the abnormality diagnosis of the tool 500 can be performed.

テストピース400の加工は、工作機械200内で加工される被削材300と物理的に同じ加工であるように設計する。これにより、工場ラインのような同一加工を繰り返し行う際に使用する異常検知方法を、金型加工などの少量多品種の加工で使用する異常検知に適用することができる。なお、テストピース400の加工と被削材300の加工とは、同一の加工条件での比較が望ましいが、加工工程の複雑さ、被削材300の状態に応じて、簡易的な加工でテストピース400の加工を行うようにしてもよい。ただし、同一の工具500によってテストピース400に対して繰り返される加工においては、工具500は、同じ加工条件でテストピース400に対して繰り返し加工する。 Machining of the test piece 400 is designed to be physically the same as machining of the work material 300 machined in the machine tool 200 . As a result, it is possible to apply an abnormality detection method used when the same processing is repeatedly performed in a factory line to abnormality detection used in small-lot, high-mix processing such as mold processing. Machining of the test piece 400 and machining of the work material 300 are preferably compared under the same machining conditions. The piece 400 may be processed. However, when the test piece 400 is repeatedly processed by the same tool 500, the tool 500 repeatedly processes the test piece 400 under the same processing conditions.

ここで、テストピース400の加工の種類について説明する。 Here, the types of processing of the test piece 400 will be described.

図9はテストピース400の加工の種類について説明する図である。図9に示すように、テストピース400の加工は、使用する工具500に合わせて加工方法および交換方法を決めることができる。図9(a)に示すように、工具500がドリルなどの穴あけ工具の場合は、テストピース400の表面を均一間隔に穴あけする。この場合、テストピース400の一面全体を加工し終えるまで、テストピース400として使用できる。図9(b)および(c)に示すように、工具500がフェイスミル、エンドミル工具などの場合は、テストピース400の表面または側面を加工することができる。 FIG. 9 is a diagram for explaining the types of processing of the test piece 400. FIG. As shown in FIG. 9, for machining the test piece 400, the machining method and replacement method can be determined according to the tool 500 to be used. As shown in FIG. 9A, when the tool 500 is a drilling tool such as a drill, the surface of the test piece 400 is drilled at regular intervals. In this case, the test piece 400 can be used until the entire surface of the test piece 400 is processed. As shown in FIGS. 9B and 9C, when the tool 500 is a face mill, an end mill tool, or the like, the surface or side of the test piece 400 can be machined.

なお、使用する工具500の種類や工具500の工具径によっては、テストピース400の側面と中心部など加工位置の違いでセンシングできる物理量が著しく変化することがあり、正常に異常判定ができない場合がある。図9(d)に示すように、テストピース400の端部分を使用せず中心部だけを異常判定に使用するようにしてもよい。 Depending on the type of tool 500 used and the tool diameter of the tool 500, the physical quantity that can be sensed may change significantly due to the difference in machining positions such as the side and center of the test piece 400, and there may be cases where normal abnormality determination cannot be performed. be. As shown in FIG. 9(d), only the central portion of the test piece 400 may be used for abnormality determination without using the end portions.

次に、テストピース400の交換について説明する。 Next, replacement of the test piece 400 will be described.

図10は、テストピース400の交換について説明する図である。テストピース400は、テストピース400の加工を続けることにより加工領域が少なくなったタイミングで交換する。例えば、テストピース400は、ドリル加工の場合、テストピース400の表面すべてを加工し終えた場合に加工ができなくため、交換となる。また、テストピース400は、フェイスミルの表面加工の場合、加工を続けることでテストピース400のテストピース長が短くなる。短くなったテストピース400の加工はビビリの発生や物理的な特性の違いからセンシングする物理量に影響を及ぼすため、設置時のテストピース400のテストピース長と使用する工具500の突き出し量などから交換タイミングを決定する。例えば、図10に示すように、工具500とでテストピース400のテストピース長からビビリが発生しやすい場合、テストピース400に対して工具500の突き出し量の2倍以上を加工した場合、交換となる。一例として、テストピース長XXmm(ミリメートル)、工具長YYmm(ミリメートル)の条件となった場合にはビビリが起きやすいため、テストピース400に対して工具500の突き出し量の2倍以上を加工した場合、交換となる。XXとYYの値については、現場での状況によって任意に決定される値である。 FIG. 10 is a diagram illustrating replacement of the test piece 400. FIG. The test piece 400 is replaced at the timing when the machining area becomes smaller by continuing the machining of the test piece 400 . For example, in the case of drilling, the test piece 400 must be replaced because it cannot be machined when the entire surface of the test piece 400 has been machined. Further, in the case of surface milling of the test piece 400, the test piece length of the test piece 400 is shortened by continuing the processing. Machining of the shortened test piece 400 affects the physical quantity to be sensed due to the generation of chatter and the difference in physical characteristics. determine the timing. For example, as shown in FIG. 10, when chattering is likely to occur due to the test piece length of the test piece 400 with the tool 500, if the test piece 400 is machined by twice or more the amount of protrusion of the tool 500, replacement is required. Become. As an example, when the test piece length is XX mm (mm) and the tool length is YY mm (mm), chattering is likely to occur. , will be replaced. The values of XX and YY are values arbitrarily determined according to the situation on site.

以上のように、テストピース400は、テストピース400に対するテスト加工の度に交換する必要はなく、交換が必要になったところで状態監視装置100の工作機械動作判定部105が交換指令を発出すればよい。 As described above, the test piece 400 does not need to be replaced each time test machining is performed on the test piece 400. When the test piece 400 needs to be replaced, the machine tool operation determination unit 105 of the state monitoring device 100 issues a replacement command. good.

次に、状態監視装置100におけるテストピース400を用いた異常診断について説明する。 Next, abnormality diagnosis using the test piece 400 in the condition monitoring device 100 will be described.

図11は、テストピース400を用いた異常診断について説明する図である。図11に示すように、工作機械200は、加工サイクル毎の任意の時点でテストピース400を加工する。こうすることで、グループ化された同じ加工情報の時系列データとなり、時系列データの異常診断を実施できる。 FIG. 11 is a diagram illustrating abnormality diagnosis using the test piece 400. FIG. As shown in FIG. 11, machine tool 200 processes test piece 400 at an arbitrary point in each machining cycle. In this way, time-series data of the same processed information are grouped, and abnormality diagnosis can be performed on the time-series data.

図11に示すように、工具Aによるテストピース400の加工1-A,2-A,3-Aは、加工1-1,2-6,3-1と異なり、同一の被削材、加工種類であることが保証されており、センシングした物理量から抽出した特徴量を比較することができる。なお、工具B以降も同様に処理することができる。 As shown in FIG. 11, machining 1-A, 2-A, and 3-A of the test piece 400 by the tool A differs from machining 1-1, 2-6, and 3-1 in that the same work material and machining are used. The type is guaranteed, and the feature values extracted from the sensed physical values can be compared. In addition, after the tool B, it can process similarly.

なお、テストピース400の加工の加工順番は、同一の工具500による加工内であれば、先頭だけでなく加工の途中や加工後など、どのタイミングでもよい。 As long as the test piece 400 is processed by the same tool 500, the test piece 400 may be processed at any timing, not only at the beginning but also during or after processing.

テストピース400のセンサ201は、センシングした時系列データを、状態監視装置100に送信する。 The sensor 201 of the test piece 400 transmits sensed time-series data to the condition monitoring device 100 .

図12は、テストピース400の加工箇所に基づいて異常検知することについて説明する図である。図12に示すように、状態監視装置100は、テストピース400の加工をした同一加工情報の物理量から算出された特徴量を元に、異常度合いを算出する。テストピース400を使用する場合、工具500の状態の時系列変化が異常度合いとして現れるため、工具500の摩耗度合いや工具500の折損、チッピングの発生などが異常の指標となる。 12A and 12B are diagrams for explaining abnormality detection based on a machined portion of the test piece 400. FIG. As shown in FIG. 12 , the condition monitoring device 100 calculates the degree of abnormality based on the feature amount calculated from the physical amount of the same machining information obtained by machining the test piece 400 . When the test piece 400 is used, time-series changes in the state of the tool 500 appear as the degree of abnormality, so the degree of wear of the tool 500, breakage of the tool 500, occurrence of chipping, and the like serve as indicators of abnormality.

ここで、状態監視装置10の判定部104における異常度合いの算出例について詳述する。図13は、異常度合いの算出例を示す図である。図13は、例えば、図12に示した例におけるN加工目のデータについての異常度合いの算出例について説明する。 Here, an example of calculation of the degree of abnormality in the determination unit 104 of the condition monitoring device 10 will be described in detail. FIG. 13 is a diagram illustrating an example of calculation of the degree of abnormality. FIG. 13 explains an example of calculation of the degree of abnormality for the data of the N-th processing in the example shown in FIG. 12, for example.

図13に示す異常度合いの算出の第1例は、振動のパワーを異常度合いとする例である。状態監視装置10の判定部104は、まず、N加工目のサンプリングデータ(加工N-A)を短時間フーリエ変換によりスペクトログラムに変換する。次いで、状態監視装置10の判定部104は、スペクトログラムデータのパワーの合計値を算出する。状態監視装置10の判定部104は、算出したスペクトログラムデータのパワーの合計値を、N加工目のサンプリングデータ(加工N-A)についての異常度合いの値とする。 A first example of calculation of the degree of abnormality shown in FIG. 13 is an example in which the power of vibration is used as the degree of abnormality. The determination unit 104 of the condition monitoring device 10 first converts the N-th processed sampling data (processed NA) into a spectrogram by short-time Fourier transform. Next, the determination unit 104 of the condition monitoring device 10 calculates the total power of the spectrogram data. The determination unit 104 of the condition monitoring device 10 sets the calculated sum of the powers of the spectrogram data as the value of the degree of abnormality for the N-th processed sampling data (processed NA).

図13に示す異常度合いの算出の第2例は、マハラノビス距離を異常度合いとする例である。マハラノビス距離とは、多変数間の相関関係を取り入れて、既知のサンプルとの関係を明らかにする距離である。状態監視装置10の判定部104は、まず、N加工目のサンプリングデータ(加工N-A)を短時間フーリエ変換によりスペクトログラムに変換する。次いで、状態監視装置10の判定部104は、M加工目(M<N)までのスペクトログラムデータを学習してマハラノビス距離パラメータである分散共分散行列Σと平均値ベクトルμを算出する。次いで、状態監視装置10の判定部104は、M加工目までのデータのパラメータ(学習データ)に対するN加工目のスペクトログラムデータに差があるのかを推論するマハラノビス距離を算出する。状態監視装置10の判定部104は、算出したマハラノビス距離を、N加工目のサンプリングデータ(加工N-A)についての異常度合いの値とする。 A second example of calculating the degree of abnormality shown in FIG. 13 is an example in which the Mahalanobis distance is used as the degree of abnormality. The Mahalanobis distance is a distance that incorporates correlations between multiple variables to reveal relationships with known samples. The determination unit 104 of the condition monitoring device 10 first converts the N-th processed sampling data (processed NA) into a spectrogram by short-time Fourier transform. Next, the determination unit 104 of the condition monitoring device 10 learns the spectrogram data up to M processing eyes (M<N) and calculates the variance-covariance matrix Σ and the mean value vector μ, which are Mahalanobis distance parameters. Next, the determination unit 104 of the condition monitoring device 10 calculates the Mahalanobis distance for inferring whether there is a difference between the parameters (learning data) of the data up to the Mth processing and the spectrogram data of the Nth processing. The determination unit 104 of the condition monitoring device 10 uses the calculated Mahalanobis distance as the value of the degree of abnormality for the sampling data of the N-th processing (processing NA).

ここで、図14は異常/正常の判断結果をユーザに通知するGUI画面の一例を示す図である。状態監視装置10の判定部104は、異常/正常の判断結果をユーザに通知するGUI(Graphical User Interface)画面を、ディスプレイ68に表示する。図14に示すように、判定部104は、GUI画面として、加工区間に応じた異常度合いのグラフを表示する。状態監視装置10の判定部104は、図14に示すように、例えば、波形スコアaおよび加工区間bととともに、異常度合いを示す異常加工スコアcを、GUI画面に表示する。 Here, FIG. 14 is a diagram showing an example of a GUI screen for notifying the user of the abnormal/normal determination result. The determination unit 104 of the condition monitoring device 10 displays on the display 68 a GUI (Graphical User Interface) screen for notifying the user of the abnormal/normal determination result. As shown in FIG. 14, the determination unit 104 displays, as a GUI screen, a graph of the degree of abnormality corresponding to the machining section. As shown in FIG. 14, the determination unit 104 of the condition monitoring device 10 displays, for example, the abnormal processing score c indicating the degree of abnormality together with the waveform score a and the processed section b on the GUI screen.

波形スコアaは、センサ201が検知した波形データである。 A waveform score a is waveform data detected by the sensor 201 .

加工区間bは、工作機械200の所定動作の動作区間(例えば、加工対象に対する実切削時間)を示すデータである。なお、加工区間bに示す横線xは、加工対象に対する切削の際の切削送り時間を示すものである。 The machining interval b is data indicating an operation interval of a predetermined operation of the machine tool 200 (for example, actual cutting time for the machining object). The horizontal line x shown in the machining section b indicates the cutting feed time when cutting the object to be machined.

異常加工スコアcは、判定部104が算出した異常度合いを示すデータである。図14の異常加工スコアcは、マハラノビス距離を異常度合いとする例である。判定部104は、図14の異常加工スコアcに示すように、判定部104が算出した異常度合いが設定した閾値tを超えると、GUI画面に異常通知用のエラーアラートEを表示する。なお、判定部104は、閾値の値を、自由に設定可能としてもよい。 The abnormal processing score c is data indicating the degree of abnormality calculated by the determination unit 104 . The abnormal processing score c in FIG. 14 is an example in which the Mahalanobis distance is used as the degree of abnormality. When the degree of abnormality calculated by the determination unit 104 exceeds the set threshold value t as shown in the abnormal processing score c in FIG. 14, the determination unit 104 displays an error alert E for notification of abnormality on the GUI screen. Note that the determination unit 104 may be able to freely set the threshold value.

なお、本実施形態においては、判定部104が算出した異常度合いが設定した閾値tを超えると、GUI画面に異常通知用のエラーアラートEを表示するようにしたが、これに限るものではなく、異常/正常であることを示す文章、アイコンなどをGUI画面に表示するようにしてもよい。 In the present embodiment, when the degree of abnormality calculated by the determination unit 104 exceeds the set threshold value t, an error alert E for notification of abnormality is displayed on the GUI screen. A sentence, an icon, or the like indicating abnormality/normality may be displayed on the GUI screen.

なお、本実施形態においては、異常/正常判定の異常度合いが閾値を超えたときに、異常通知用のエラーアラートEをGUI画面に表示する例について示したが、これに限るものではない。例えば、状態監視装置10の判定部104は、工作機械200のコントローラ202へ通知する設定を選択できるようにしてもよい。こうすることにより、状態監視装置10の判定部104は、判定部104が算出した異常度合いが設定した閾値tを超えたときに、工作機械200のコントローラ202に対して異常通知を送信することができる。工作機械200のコントローラ202側では、コントローラ202のプログラムで異常通知を読込み加工を停止させることや、工作機械200に備えられたパトランプを点灯させることができる。 In this embodiment, an example of displaying an error alert E for notifying an abnormality on the GUI screen when the degree of abnormality in the abnormality/normality determination exceeds the threshold has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the determination unit 104 of the condition monitoring device 10 may select settings for notification to the controller 202 of the machine tool 200 . By doing so, the determination unit 104 of the condition monitoring device 10 can transmit an abnormality notification to the controller 202 of the machine tool 200 when the degree of abnormality calculated by the determination unit 104 exceeds the set threshold value t. can. On the side of the controller 202 of the machine tool 200 , the program of the controller 202 can read an abnormality notification to stop machining, or turn on a patrol lamp provided in the machine tool 200 .

次に、テストピース400の加工箇所に基づく異常検知結果を使用した処理例について説明する。 Next, an example of processing using an abnormality detection result based on a machined portion of the test piece 400 will be described.

ここで、図15はテストピース400の加工箇所に基づく異常検知結果を使用した処理の一例を示すフローチャート、図16はテストピース400の加工箇所に基づく異常検知結果を使用した処理を説明する図である。 Here, FIG. 15 is a flow chart showing an example of processing using the abnormality detection result based on the machined portion of the test piece 400, and FIG. be.

上述したように、状態監視装置100の工作機械動作判定部105は、テストピース400の加工箇所の異常度合いを基にして、工作機械200側へ指令を送ることができる。図15および図16に示す例は、異常度合いの結果、工具500が異常だと判断されるとき、次の加工の前に工具500を交換する例を示すものである。 As described above, the machine tool operation determination unit 105 of the condition monitoring device 100 can send a command to the machine tool 200 based on the degree of abnormality of the machined portion of the test piece 400 . The examples shown in FIGS. 15 and 16 show examples in which the tool 500 is replaced before the next machining when it is determined that the tool 500 is abnormal as a result of the degree of abnormality.

図15に示すように、状態監視装置100は、工作機械200から例えば工具Aのテストピース400の加工を実施したことを示す情報を受け取る(ステップS1)。次に、状態監視装置100の工作機械動作判定部105は、テストピース400の加工箇所の異常度合いを基にして、工具Aが正常であるかを判定する(ステップS2)。 As shown in FIG. 15, the condition monitoring device 100 receives information from the machine tool 200 indicating that, for example, the test piece 400 of the tool A has been machined (step S1). Next, the machine tool operation determination unit 105 of the state monitoring device 100 determines whether the tool A is normal based on the degree of abnormality of the machined portion of the test piece 400 (step S2).

なお、状態監視装置100の判定部104は、テストピース400の加工箇所の異常度合いの判定において、例えば工具500の摩耗、折損、チッピングの判定や、これまでの異常度合いから著しい変化があったときなどを指標とする。 In determining the degree of abnormality of the machined portion of the test piece 400, the determination unit 104 of the state monitoring device 100 determines, for example, wear, breakage, or chipping of the tool 500, or when there is a significant change in the degree of abnormality from the past. and so on.

図16に示すように、状態監視装置100の工作機械動作判定部105は、工具Aが2加工品目の2-A加工の異常検知結果から異常と判断すると(ステップS2のNo)、3加工品目の入る前の任意の位置で新品の同工具A-2に交換するように、工作機械200側へ指令を送る(ステップS3)。なお、状態監視装置100の工作機械動作判定部105が送信する指令は工具500の交換だけでなく、機械の一時停止・緊急停止やアラートの発生でもよい。その後、状態監視装置100の工作機械動作判定部105は、次の加工に待機する。 As shown in FIG. 16, when the machine tool operation determination unit 105 of the state monitoring device 100 determines that the tool A is abnormal from the abnormality detection result of the 2-A machining of the 2 machining items (No in step S2), the 3 machining items A command is sent to the machine tool 200 side to replace the tool A-2 with a new tool A-2 at an arbitrary position before entering (step S3). The command transmitted by the machine tool operation determination unit 105 of the state monitoring device 100 may be not only the replacement of the tool 500, but also the temporary stop/emergency stop of the machine or generation of an alert. After that, the machine tool operation determination unit 105 of the state monitoring device 100 waits for the next machining.

次に、テストピース400に対するテスト加工と被削材300に対する本加工を行う工作機械200内の工具500の移動について説明する。 Next, the movement of the tool 500 in the machine tool 200 that performs test machining on the test piece 400 and main machining on the work material 300 will be described.

図17は、テスト加工および本加工を行う工作機械200内の工具500の移動例を示す図である。一般に、工作機械200内の工具500の移動は、工作機械200の工具500が取り付けられる主軸のz方向移動、被削材300が載置されるテーブルのx,y軸方向移動によることが多い。ここでは、例えば、図11の1加工品目、工具Aの加工についての移動例について説明する。 FIG. 17 is a diagram showing an example of movement of the tool 500 inside the machine tool 200 that performs test machining and main machining. In general, the movement of the tool 500 in the machine tool 200 is often due to the z-direction movement of the main axis of the machine tool 200 to which the tool 500 is attached and the x- and y-axis movement of the table on which the work material 300 is placed. Here, for example, an example of movement for machining of one machining item, tool A, in FIG. 11 will be described.

図17に示すように、工具Aに工具交換された後(1)、工作機械200の加工部210は、工具Aをテストピース400に向けて移動する(2)。工作機械200の加工部210は、工具Aをテストピース400に移動後、テストピース400に対する加工を行う(3)。工作機械200の加工部210は、テストピース400のセンサ201によりセンシングされた物理量から判定される異常診断結果に問題がない場合、工具Aを加工品である被削材300に向けて移動する(4)。そして、工具Aは、被削材300の加工1-1,1-2(図11参照)を行う(5)。工具Aは、被削材300の加工1-1,1-2が終了した後、工具Bに工具交換される。以後、工作機械200は、同様の手順で、テストピース400の加工および異常判定を繰り返す。 As shown in FIG. 17, after the tool A is replaced (1), the processing section 210 of the machine tool 200 moves the tool A toward the test piece 400 (2). After moving the tool A to the test piece 400, the processing unit 210 of the machine tool 200 processes the test piece 400 (3). If there is no problem in the abnormality diagnosis result determined from the physical quantity sensed by the sensor 201 of the test piece 400, the processing unit 210 of the machine tool 200 moves the tool A toward the workpiece 300, which is the workpiece ( 4). Then, the tool A performs machining 1-1 and 1-2 (see FIG. 11) of the work material 300 (5). The tool A is replaced with the tool B after the machining 1-1, 1-2 of the work material 300 is completed. After that, the machine tool 200 repeats the machining of the test piece 400 and the abnormality determination in the same procedure.

このように本実施形態によれば、少量多品種についての加工を行う際に、実際に加工する対象の被削材(被加工物)の他に、工具異常検知用の被削材(テストピース)を用意し、異常検知をしたい任意のタイミングでテストピースを加工することで実際の加工対象によらない異常検知用の振動(その他センシング信号)を取得して、異常判定を行う。これにより、少量多品種の加工においても効率的な異常検知を行うことができる。 As described above, according to the present embodiment, in addition to the work material (workpiece) to be actually processed, the work material (test piece ) is prepared, and by processing the test piece at any timing for which you want to detect an abnormality, you can acquire vibrations (other sensing signals) for abnormality detection that do not depend on the actual processing target, and perform abnormality determination. As a result, efficient abnormality detection can be performed even in the processing of a large variety of products in small quantities.

なお、上述の実施形態の状態監視装置100および工作機械200で実行されるプログラムは、ROM等に予め組み込まれて提供するように構成してもよい。 The program executed by the condition monitoring device 100 and the machine tool 200 of the above-described embodiment may be configured so as to be preinstalled in a ROM or the like and provided.

また、上述の実施形態の状態監視装置100および工作機械200で実行されるプログラムは、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-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、フレキシブルディスク(FD)、CD-R(Compact Disc-Recordable)、DVD(Digital Versatile Disc)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コンピュータ・プログラム・プロダクトとして提供するように構成してもよい。 Further, the programs executed by the condition monitoring device 100 and the machine tool 200 of the above-described embodiments are stored in installable format or executable format files on a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), flexible disk (FD). , CD-R (Compact Disc-Recordable), DVD (Digital Versatile Disc), or other computer-readable recording medium, and provided as a computer program product.

また、上述の実施形態の状態監視装置100および工作機械200で実行されるプログラムを、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、上述の実施形態の状態監視装置100および工作機械200で実行されるプログラム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 programs executed by the condition monitoring device 100 and the machine tool 200 of the above embodiments are stored on a computer connected to a network such as the Internet, and are provided by being downloaded via the network. good too. Further, the programs executed by the condition monitoring device 100 and the machine tool 200 of the above embodiments may be provided or distributed via a network such as the Internet.

また、上述の実施形態の状態監視装置100および工作機械200で実行されるプログラムは、上述した各機能部を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはCPU(プロセッサ)がROMからプログラムを読み出して実行することにより上述の各機能部が主記憶装置上にロードされ、各機能部が主記憶装置上に生成されるようになっている。 Further, the programs executed by the condition monitoring device 100 and the machine tool 200 of the above-described embodiment have a module configuration including each of the above-described functional units. is read out and executed to load each of the functional units described above onto the main memory, and each functional unit is generated on the main memory.

本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
<1>
所定の加工を行う工具による加工対象の被加工物の他に設けられ、異常検知用のテストピースと、
前記工具による前記被加工物に対する加工サイクル毎の任意の時点で、前記被加工物の加工に基づいて前記テストピースを前記工具により加工する加工部と、
前記テストピースに対する前記工具による加工を対象としたセンシングを行うセンサと、
前記テストピースを前記工具により加工した際に前記センサでセンシングしたデータから異常度合いを算出する判定部と、
を備えることを特徴とする診断システムである。
<2>
前記判定部で算出された異常度合いに基づき、当該異常度合いに合わせた前記工具の動作を決定する動作判定部を備え、
前記動作判定部は、前記テストピースの加工の動作に基づき、前記工具に対する任意の動作指令を送信する、
ことを特徴とする<1>に記載の診断システムである。
<3>
前記加工部は、前記テストピースと前記被加工物とを前記工具により連続して加工する、
ことを特徴とする<1>または<2>に記載の診断システムである。
<4>
前記判定部は、前記テストピースに対する加工の特徴量に基づき、学習手段を用いて異常度合いを算出する、
ことを特徴とする請求項<1>ないし<3>の何れかに記載の診断システムである。
<5>
前記テストピースは、使用する前記工具によって加工ができる素材である、
ことを特徴とする<1>ないし<4>の何れかに記載の診断システムである。
<6>
前記テストピースは、使用する前記工具に合わせて複数設置する、
ことを特徴とする<1>ないし<4>の何れかに記載の診断システムである。
<7>
前記テストピースは、前記センサを備える、
ことを特徴とする<1>ないし<6>の何れかに記載の診断システムである。
<8>
前記工具の稼動情報と前記センサでセンシングしたデータを収集して紐付ける収集部と、
センシングしたデータの前処理を行い前記工具の稼動情報と紐付ける信号処理部と、
前処理済みのデータに対して特徴量を算出する特徴量算出部と、
を備え、
前記判定部は、前記特徴量算出部で算出した特徴量から異常度合いを算出する、
ことを特徴とする<1>ないし<7>の何れかに記載の診断システムである。
<9>
診断システムで実行される診断方法であって、
所定の加工を行う工具による加工対象の被加工物の他に設けられ異常検知用のテストピースを用い、
前記工具による前記被加工物に対する加工サイクル毎の任意の時点で、前記被加工物の加工に基づいて前記テストピースを前記工具により加工する工程と、
前記テストピースを前記工具により加工した際に、センサでセンシングしたデータから異常度合いを算出する工程と、
を含むことを特徴とする診断方法である。
Aspects of the present invention are, for example, as follows.
<1>
A test piece for abnormality detection provided in addition to a workpiece to be processed by a tool for performing predetermined processing,
a machining unit for machining the test piece with the tool based on the machining of the workpiece at an arbitrary point in each cycle of machining the workpiece with the tool;
a sensor that performs sensing for processing of the test piece by the tool;
a determination unit that calculates the degree of abnormality from data sensed by the sensor when the test piece is processed by the tool;
A diagnostic system comprising:
<2>
An operation determination unit that determines an operation of the tool according to the degree of abnormality calculated by the determination unit,
The operation determination unit transmits an arbitrary operation command to the tool based on the operation of machining the test piece.
The diagnostic system according to <1> characterized by:
<3>
The processing unit continuously processes the test piece and the workpiece with the tool,
The diagnostic system according to <1> or <2> characterized by:
<4>
The determination unit calculates the degree of abnormality using learning means based on the feature amount of processing for the test piece,
The diagnostic system according to any one of claims <1> to <3> characterized by:
<5>
The test piece is a material that can be processed by the tool to be used,
The diagnostic system according to any one of <1> to <4> characterized by:
<6>
A plurality of the test pieces are installed according to the tool to be used,
The diagnostic system according to any one of <1> to <4> characterized by:
<7>
The test piece comprises the sensor,
The diagnostic system according to any one of <1> to <6> characterized by:
<8>
a collection unit that collects and links the operation information of the tool and the data sensed by the sensor;
a signal processing unit that pre-processes the sensed data and associates it with the operation information of the tool;
A feature quantity calculation unit that calculates a feature quantity for preprocessed data;
with
The determination unit calculates the degree of abnormality from the feature amount calculated by the feature amount calculation unit,
The diagnostic system according to any one of <1> to <7> characterized by:
<9>
A diagnostic method performed in a diagnostic system, comprising:
Using a test piece for abnormality detection provided in addition to the workpiece to be processed by a tool that performs predetermined processing,
machining the test piece with the tool based on the machining of the workpiece at any point in each cycle of machining the workpiece with the tool;
a step of calculating the degree of abnormality from data sensed by a sensor when the test piece is processed by the tool;
A diagnostic method comprising:

1 診断システム
101 収集部
102 信号処理部
103 特徴量算出部
104 判定部
105 動作判定部
201 センサ
210 加工部
300 被加工物
400 テストピース
500 工具
1 diagnostic system 101 collection unit 102 signal processing unit 103 feature amount calculation unit 104 determination unit 105 operation determination unit 201 sensor 210 processing unit 300 workpiece 400 test piece 500 tool

特開2019-159728号公報JP 2019-159728 A

Claims (9)

所定の加工を行う工具による加工対象の被加工物の他に設けられ、異常検知用のテストピースと、
前記工具による前記被加工物に対する加工サイクル毎の任意の時点で、前記被加工物の加工に基づいて前記テストピースを前記工具により加工する加工部と、
前記テストピースに対する前記工具による加工を対象としたセンシングを行うセンサと、
前記テストピースを前記工具により加工した際に前記センサでセンシングしたデータから異常度合いを算出する判定部と、
を備えることを特徴とする診断システム。
A test piece for abnormality detection provided in addition to a workpiece to be processed by a tool for performing predetermined processing,
a machining unit for machining the test piece with the tool based on the machining of the workpiece at an arbitrary point in each cycle of machining the workpiece with the tool;
a sensor that performs sensing for processing of the test piece by the tool;
a determination unit that calculates the degree of abnormality from data sensed by the sensor when the test piece is processed by the tool;
A diagnostic system comprising:
前記判定部で算出された異常度合いに基づき、当該異常度合いに合わせた前記工具の動作を決定する動作判定部を備え、
前記動作判定部は、前記テストピースの加工の動作に基づき、前記工具に対する任意の動作指令を送信する、
ことを特徴とする請求項1に記載の診断システム。
An operation determination unit that determines an operation of the tool according to the degree of abnormality calculated by the determination unit,
The operation determination unit transmits an arbitrary operation command to the tool based on the operation of machining the test piece.
2. The diagnostic system of claim 1, wherein:
前記加工部は、前記テストピースと前記被加工物とを前記工具により連続して加工する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の診断システム。
The processing unit continuously processes the test piece and the workpiece with the tool,
3. The diagnostic system according to claim 1 or 2, characterized in that:
前記判定部は、前記テストピースに対する加工の特徴量に基づき、学習手段を用いて異常度合いを算出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の診断システム。
The determination unit calculates the degree of abnormality using learning means based on the feature amount of processing for the test piece,
2. The diagnostic system of claim 1, wherein:
前記テストピースは、使用する前記工具によって加工ができる素材である、
ことを特徴とする請求項1に記載の診断システム。
The test piece is a material that can be processed by the tool to be used,
2. The diagnostic system of claim 1, wherein:
前記テストピースは、使用する前記工具に合わせて複数設置する、
ことを特徴とする請求項1に記載の診断システム。
A plurality of the test pieces are installed according to the tool to be used,
2. The diagnostic system of claim 1, wherein:
前記テストピースは、前記センサを備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の診断システム。
The test piece comprises the sensor,
2. The diagnostic system of claim 1, wherein:
前記工具の稼動情報と前記センサでセンシングしたデータを収集して紐付ける収集部と、
センシングしたデータの前処理を行い前記工具の稼動情報と紐付ける信号処理部と、
前処理済みのデータに対して特徴量を算出する特徴量算出部と、
を備え、
前記判定部は、前記特徴量算出部で算出した特徴量から異常度合いを算出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の診断システム。
a collection unit that collects and links the operation information of the tool and the data sensed by the sensor;
a signal processing unit that pre-processes the sensed data and associates it with the operation information of the tool;
A feature quantity calculation unit that calculates a feature quantity for preprocessed data;
with
The determination unit calculates the degree of abnormality from the feature amount calculated by the feature amount calculation unit,
2. The diagnostic system of claim 1, wherein:
診断システムで実行される診断方法であって、
所定の加工を行う工具による加工対象の被加工物の他に設けられ異常検知用のテストピースを用い、
前記工具による前記被加工物に対する加工サイクル毎の任意の時点で、前記被加工物の加工に基づいて前記テストピースを前記工具により加工する工程と、
前記テストピースを前記工具により加工した際に、センサでセンシングしたデータから異常度合いを算出する工程と、
を含むことを特徴とする診断方法。
A diagnostic method performed in a diagnostic system, comprising:
Using a test piece for abnormality detection provided in addition to the workpiece to be processed by a tool that performs predetermined processing,
machining the test piece with the tool based on the machining of the workpiece at any point in each cycle of machining the workpiece with the tool;
a step of calculating the degree of abnormality from data sensed by a sensor when the test piece is processed by the tool;
A diagnostic method comprising:
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