JP2024021840A - Abnormality determination device, abnormality determination method, and machining system - Google Patents

Abnormality determination device, abnormality determination method, and machining system Download PDF

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Abstract

【課題】事前の学習を必要とすることなく、機械加工装置による加工動作の正常又は異常を従来よりも高精度に判定する。
【解決手段】通信インターフェース23は、パンチ13に印加される荷重の時間的又は位置的な変化を示す荷重曲線を取得する。演算装置21は、荷重曲線から、パンチ13にピーク荷重が印加される第1の時点よりも後の第1の区間と、第1の区間よりも後の第2の区間であって、第2の区間の少なくとも一部において、第1の区間の荷重よりも大きな荷重がパンチ13に印加される第2の区間とを抽出する。演算装置21は、第1の区間においてパンチ13に印加される荷重と、第2の区間においてパンチ13に印加される荷重とに基づいて、機械加工装置1によるワーク3の加工動作の正常又は異常を判定する。
【選択図】図1

An object of the present invention is to determine whether a machining operation by a machining device is normal or abnormal with higher accuracy than before, without requiring prior learning.
A communication interface (23) acquires a load curve that indicates temporal or positional changes in the load applied to a punch (13). The calculation device 21 calculates, from the load curve, a first section after the first point in time when the peak load is applied to the punch 13, and a second section after the first section. A second section in which a load larger than the load in the first section is applied to the punch 13 in at least a part of the section is extracted. The calculation device 21 determines whether the machining operation of the workpiece 3 by the machining device 1 is normal or abnormal based on the load applied to the punch 13 in the first section and the load applied to the punch 13 in the second section. Determine.
[Selection diagram] Figure 1

Description

本開示は、異常判定装置、異常判定方法、及び機械加工システムに関する。 The present disclosure relates to an abnormality determination device, an abnormality determination method, and a machining system.

機械加工装置の工具は、繰り返し使用されることで摩耗し、その結果、ワーク(加工対象物)の加工精度が悪化する。工具によりワークを所定の精度で加工できなくなったとき、その工具の寿命が終わる。工具が寿命に至る前に新たな工具に交換するなど、機械加工装置の保守を適切に行うために、工具の寿命を推定する技術が検討されている。 BACKGROUND OF THE INVENTION The tools of machining equipment wear out due to repeated use, and as a result, the machining accuracy of a workpiece (object to be machined) deteriorates. When a tool can no longer process a workpiece with a predetermined accuracy, the tool's life ends. Techniques for estimating tool life are being considered in order to properly maintain machining equipment, such as replacing tools with new ones before the tool reaches the end of its life.

工具の寿命を推定するために、例えば、工具によるワークの加工動作が正常であるか、それとも異常であるかを評価してもよい。例えば、特許文献1は、切断加工の物理量を取得し、学習器を用いて物理量を機械学習し、切断加工の評価結果を導出する、切断加工評価システムを開示している。評価結果は、異常原因として、例えば、工具摩耗、チッピング、バリ高さなどを含む。 In order to estimate the life of the tool, for example, it may be evaluated whether the machining operation of the workpiece by the tool is normal or abnormal. For example, Patent Document 1 discloses a cutting process evaluation system that acquires physical quantities of cutting processes, performs machine learning on the physical quantities using a learning device, and derives evaluation results of cutting processes. The evaluation results include, for example, tool wear, chipping, burr height, etc. as causes of the abnormality.

特開2020-127968号公報JP2020-127968A

特許文献1の切断加工評価システムは、事前の機械学習を必要とする。事前の学習を必要とすることなく、機械加工装置による加工動作の正常又は異常を従来よりも高精度に判定することが求められる。 The cutting process evaluation system of Patent Document 1 requires machine learning in advance. It is required to determine whether a machining operation by a machining device is normal or abnormal with higher precision than before without requiring prior learning.

本開示は、事前の学習を必要とすることなく、機械加工装置による加工動作の正常又は異常を従来よりも高精度に判定することができる異常判定装置、異常判定方法、及び機械加工システムを提供する。 The present disclosure provides an abnormality determination device, an abnormality determination method, and a machining system that can determine whether a machining operation by a machining device is normal or abnormal with higher accuracy than before without requiring prior learning. do.

本開示の一態様によれば、
工具を備えた機械加工装置による対象物の反復的な加工動作の正常又は異常を判定するための異常判定装置であって、
前記工具に印加される荷重の時間的又は位置的な変化を示す荷重曲線を取得するデータ入力装置と、
前記荷重曲線から、前記工具にピーク荷重が印加される第1の時点よりも後の第1の区間と、前記第1の区間よりも後の第2の区間であって、前記第2の区間の少なくとも一部において、前記第1の区間の荷重よりも大きな荷重が前記工具に印加される第2の区間とを抽出し、前記第1の区間において前記工具に印加される荷重と、前記第2の区間において前記工具に印加される荷重とに基づいて、前記機械加工装置による前記対象物の加工動作の正常又は異常を判定する演算装置とを備える。
According to one aspect of the present disclosure,
An abnormality determination device for determining whether a repetitive machining operation of a target object by a machining device equipped with a tool is normal or abnormal,
a data input device that obtains a load curve indicating temporal or positional changes in the load applied to the tool;
From the load curve, a first section after the first point in time when a peak load is applied to the tool, and a second section after the first section, the second section A second section in which a load larger than the load in the first section is applied to the tool in at least a part of the load is extracted, and the load applied to the tool in the first section and the second section are extracted. and a calculation device that determines whether the machining operation of the object by the machining device is normal or abnormal based on the load applied to the tool in the section No. 2.

本開示によれば、事前の学習を必要とすることなく、機械加工装置による加工動作の正常又は異常を従来よりも高精度に判定することができる。 According to the present disclosure, it is possible to determine whether a machining operation by a machining device is normal or abnormal with higher accuracy than before without requiring prior learning.

実施形態に係る異常判定装置2を含む機械加工システム100の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the configuration of a machining system 100 including an abnormality determination device 2 according to an embodiment. 図1の機械加工装置1によりワーク3を加工する過程の第1のステップを示す概略図である。2 is a schematic diagram showing a first step in the process of machining a workpiece 3 by the machining device 1 of FIG. 1. FIG. 図1の機械加工装置1によりワーク3を加工する過程の第2のステップを示す概略図である。2 is a schematic diagram showing a second step in the process of machining a workpiece 3 by the machining device 1 of FIG. 1. FIG. 図1の機械加工装置1によりワーク3を加工する過程の第3のステップを示す概略図である。2 is a schematic diagram showing a third step in the process of machining a workpiece 3 by the machining device 1 of FIG. 1. FIG. 図1の機械加工装置1によりワーク3を加工する過程の第4のステップを示す概略図である。2 is a schematic diagram showing a fourth step in the process of machining a workpiece 3 by the machining device 1 of FIG. 1. FIG. 図1の機械加工装置1によりワーク3を加工する過程の第5のステップを示す概略図である。2 is a schematic diagram showing a fifth step in the process of machining a workpiece 3 by the machining device 1 of FIG. 1. FIG. 図1の演算装置21によって実行される異常判定処理を示すフローチャートである。2 is a flowchart showing an abnormality determination process executed by the arithmetic device 21 of FIG. 1. FIG. 図1のパンチ13に印加される荷重の時間的な変化を示す荷重曲線を示すグラフである。2 is a graph showing a load curve showing temporal changes in the load applied to the punch 13 of FIG. 1. FIG. 図1のパンチ13に印加される荷重の時間的な変化を示す荷重曲線であって、機械加工装置1によるワーク3の加工動作が正常である場合の荷重曲線を示す概略図である。2 is a load curve showing temporal changes in the load applied to the punch 13 in FIG. 1, and is a schematic diagram showing a load curve when the machining operation of the workpiece 3 by the machining device 1 is normal. FIG. 図1のパンチ13に印加される荷重の時間的な変化を示す荷重曲線であって、機械加工装置1によるワーク3の加工動作に異常がある場合の荷重曲線を示す概略図である。2 is a load curve showing temporal changes in the load applied to the punch 13 in FIG. 1, and is a schematic diagram showing a load curve when there is an abnormality in the machining operation of the workpiece 3 by the machining device 1. FIG. 図1のパンチ13に印加される荷重の時間的な変化を示す荷重曲線であって、機械加工装置1によるワーク3の加工動作に異常がある場合における第50000番目~第50090番目のショットの荷重曲線を示す概略図である。A load curve showing temporal changes in the load applied to the punch 13 in FIG. 1, where the load of the 50,000th to 50,090th shots is shown when there is an abnormality in the machining operation of the workpiece 3 by the machining device 1. FIG. 3 is a schematic diagram showing a curve. 図10の荷重曲線に基づく第1の特性値の計算を説明するための図である。11 is a diagram for explaining calculation of a first characteristic value based on the load curve of FIG. 10. FIG. 図10の荷重曲線に基づく第2の特性値の計算を説明するための図である。11 is a diagram for explaining calculation of a second characteristic value based on the load curve of FIG. 10. FIG. 図1のパンチ13に印加される荷重の位置的な変化を示す荷重曲線であって、機械加工装置1によるワーク3の加工動作に異常がある場合の荷重曲線を示す概略図である。2 is a load curve showing a positional change in the load applied to the punch 13 in FIG. 1, and is a schematic diagram showing a load curve when there is an abnormality in the machining operation of the workpiece 3 by the machining device 1. FIG. 図14の荷重曲線に基づく第1の特性値の計算を説明するための図である。15 is a diagram for explaining calculation of a first characteristic value based on the load curve of FIG. 14. FIG. 図14の荷重曲線に基づく第2の特性値の計算を説明するための図である。15 is a diagram for explaining calculation of a second characteristic value based on the load curve of FIG. 14. FIG. 図7のステップS4における特性値の変化率の計算を説明するための図である。8 is a diagram for explaining calculation of the rate of change of characteristic values in step S4 of FIG. 7. FIG. 実施形態の第1の変形例に係る異常判定装置2によって実行される異常判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the abnormality determination process performed by the abnormality determination apparatus 2 based on the 1st modification of embodiment. 図18のステップS4における特性値の変化率の計算を説明するための図である。19 is a diagram for explaining calculation of the rate of change of characteristic values in step S4 of FIG. 18. FIG. 実施形態の第2の変形例に係る異常判定装置2によって実行される異常判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the abnormality determination process performed by the abnormality determination apparatus 2 based on the 2nd modification of embodiment. 図20のステップS4における特性値の変化率の計算を説明するための図である。21 is a diagram for explaining calculation of the rate of change of characteristic values in step S4 of FIG. 20. FIG. 実施形態の第3の変形例に係る異常判定装置2によって実行される異常判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the abnormality determination process performed by the abnormality determination apparatus 2 based on the 3rd modification of embodiment. 図22のステップS34における特性値の計算を説明するための図である。23 is a diagram for explaining calculation of characteristic values in step S34 of FIG. 22. FIG. 実施形態の第4の変形例に係る異常判定装置2によって実行される異常判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the abnormality determination process performed by the abnormality determination apparatus 2 based on the 4th modification of embodiment.

(本開示に至った経緯)
機械加工装置において使用される工具は、加工動作を繰り返すことで摩耗する。工具の摩耗は、例えば、工具に印加される荷重の時間的又は位置的な変化を示す荷重曲線に基づいて推定される。荷重曲線の波形は、工具が摩耗するにつれて徐々に変化する。
(The circumstances that led to this disclosure)
Tools used in machining equipment wear out due to repeated machining operations. Tool wear is estimated, for example, based on a load curve that shows temporal or positional changes in the load applied to the tool. The waveform of the load curve changes gradually as the tool wears.

従来より、荷重曲線の波形を入力データとして用いて機械学習を実施し、主に波形の形状から特徴を抽出することで、機械加工装置の加工動作の正常又は異常が判定されている。例えば、特許文献1の工切断加工評価システムによれば、切断加工の物理量を取得し、学習器を用いて物理量を機械学習し、切断加工の評価結果を導出することで、機械加工装置の加工動作の正常又は異常が判定されている。 Conventionally, the normality or abnormality of the machining operation of a machining device has been determined by performing machine learning using the waveform of a load curve as input data and extracting features mainly from the shape of the waveform. For example, according to the machining cutting process evaluation system of Patent Document 1, the physical quantities of the cutting process are acquired, the physical quantities are machine learned using a learning device, and the evaluation results of the cutting process are derived. It has been determined whether the operation is normal or abnormal.

しかし、実際には、前述したように、荷重曲線の波形は、工具が摩耗するにつれて徐々に変化する。また、実際には、機械加工装置又は金型に起因する様々な種類の外乱の影響で、荷重曲線の波形は常に所定のバラツキを有する。機械学習を用いて機械加工装置の加工動作の正常又は異常を判定する場合には、荷重曲線の波形の変化及びバラツキを考慮して荷重曲線の波形を学習する必要がある。また、機械学習を用いて機械加工装置の加工動作の正常又は異常を判定する場合には、波形に大きな変化を伴う異常しか捉えることができないという課題がある。従って、事前の学習を必要とすることなく、機械加工装置による加工動作の正常又は異常を従来よりも高精度に判定することが求められる。 However, in reality, as mentioned above, the waveform of the load curve gradually changes as the tool wears. Furthermore, in reality, the waveform of the load curve always has a predetermined variation due to the influence of various types of disturbances caused by machining equipment or molds. When determining whether the machining operation of a machining device is normal or abnormal using machine learning, it is necessary to learn the waveform of the load curve in consideration of changes and variations in the waveform of the load curve. Furthermore, when determining whether a machining operation of a machining device is normal or abnormal using machine learning, there is a problem in that only abnormalities that involve large changes in waveforms can be detected. Therefore, it is required to determine whether a machining operation by a machining device is normal or abnormal with higher accuracy than before, without requiring prior learning.

本発明者らは、事前の学習を必要とすることなく、機械加工装置による加工動作の正常又は異常を従来よりも高精度に判定できることを発見し、また、荷重曲線の波形の小さな変化又は緩やかな変化を生じる異常を検出できることと、波形の変化又はバラツキを含む荷重曲線からでも異常を検出できることとを発見し、下記の発明に至った。 The present inventors have discovered that it is possible to determine the normality or abnormality of machining operations by machining equipment with higher accuracy than before without requiring prior learning, and also to detect small changes or gradual changes in the waveform of the load curve. The inventors have discovered that it is possible to detect an abnormality that causes a significant change, and that it is also possible to detect an abnormality from a load curve that includes changes or variations in waveform, leading to the following invention.

本開示の第1の態様に係る異常判定装置によれば、
工具を備えた機械加工装置による対象物の反復的な加工動作の正常又は異常を判定するための異常判定装置であって、
前記工具に印加される荷重の時間的又は位置的な変化を示す荷重曲線を取得するデータ入力装置と、
前記荷重曲線から、前記工具にピーク荷重が印加される第1の時点よりも後の第1の区間と、前記第1の区間よりも後の第2の区間であって、前記第2の区間の少なくとも一部において、前記第1の区間の荷重よりも大きな荷重が前記工具に印加される第2の区間とを抽出し、前記第2の区間において前記工具に印加される荷重に基づいて、前記機械加工装置による前記対象物の加工動作の正常又は異常を判定する演算装置とを備える。
According to the abnormality determination device according to the first aspect of the present disclosure,
An abnormality determination device for determining whether a repetitive machining operation of a target object by a machining device equipped with a tool is normal or abnormal,
a data input device that obtains a load curve indicating temporal or positional changes in the load applied to the tool;
From the load curve, a first section after the first point in time when a peak load is applied to the tool, and a second section after the first section, the second section extracting a second section in which a load larger than the load in the first section is applied to the tool in at least a part of the section, and based on the load applied to the tool in the second section, and a calculation device that determines whether the machining operation of the object by the machining device is normal or abnormal.

この構成によれば、事前の学習を必要とすることなく、機械加工装置による加工動作の正常又は異常を従来よりも高精度に判定することができる。 According to this configuration, it is possible to determine whether the machining operation by the machining device is normal or abnormal with higher accuracy than before, without requiring prior learning.

本開示の第2の態様に係る異常判定装置によれば、第1の態様に係る異常判定装置において、
前記第1の区間は、前記第1の時点よりも後、前記工具に印加される荷重が極小値又はゼロ以下になる第2の時点に開始し、前記第2の時点から所定時間が経過した後、前記工具に印加される荷重が前記第1の区間における任意の荷重よりも大きくなるまで増大し始める第3の時点に終了し、
前記第2の区間は、前記第3の時点に開始し、前記工具に印加される荷重が前記第1の区間における任意の荷重よりも大きくなった後、前記工具に印加される荷重が極小値又はゼロ以下になる第4の時点に終了する。
According to the abnormality determination device according to the second aspect of the present disclosure, in the abnormality determination device according to the first aspect,
The first section starts at a second time point after the first time point when the load applied to the tool becomes a minimum value or zero or less, and a predetermined time has elapsed from the second time point. and then ending at a third point in time when the load applied to the tool begins to increase until it becomes greater than any load in the first section,
The second section starts at the third time point, and after the load applied to the tool becomes larger than any load in the first section, the load applied to the tool reaches a minimum value. Or it ends at the fourth point in time when it becomes less than or equal to zero.

この構成によれば、荷重曲線から、荷重の異常な増大を示す第2の区間を抽出することができる。 According to this configuration, it is possible to extract the second section in which the load shows an abnormal increase from the load curve.

本開示の第3の態様に係る異常判定装置によれば、第1又は2の態様に係る異常判定装置において、
前記演算装置は、前記第2の区間において前記工具に印加される荷重に基づいて、時間に関する前記荷重の平均値と、時間に関する前記荷重の積分値と、前記工具の変位に関する前記荷重の平均値と、前記工具の変位に関する前記荷重の積分値とのうちのいずれかを、前記荷重の特性値として計算する。
According to the abnormality determination device according to the third aspect of the present disclosure, in the abnormality determination device according to the first or second aspect,
The calculation device calculates, based on the load applied to the tool in the second section, an average value of the load with respect to time, an integral value of the load with respect to time, and an average value of the load with respect to displacement of the tool. and an integral value of the load with respect to the displacement of the tool is calculated as the characteristic value of the load.

この構成によれば、荷重の異常な増大を示す第2の区間において工具に印加される荷重に基づいて、荷重の特性値を計算することができる。 According to this configuration, the characteristic value of the load can be calculated based on the load applied to the tool in the second section where the load shows an abnormal increase.

本開示の第4の態様に係る異常判定装置によれば、第3の態様に係る異常判定装置において、
前記演算装置は、
前記加工動作の反復回数に関する前記特性値の変化率を計算し、
前記変化率が第1のしきい値よりも大きい場合、前記機械加工装置による前記対象物の加工動作に異常があると判定する。
According to the abnormality determination device according to the fourth aspect of the present disclosure, in the abnormality determination device according to the third aspect,
The arithmetic device is
calculating a rate of change of the characteristic value with respect to the number of repetitions of the machining operation;
If the rate of change is larger than a first threshold, it is determined that there is an abnormality in the machining operation of the object by the machining device.

この構成によれば、事前の学習を必要とすることなく、機械加工装置による加工動作の正常又は異常を従来よりも高精度に判定することができる。 According to this configuration, it is possible to determine whether the machining operation by the machining device is normal or abnormal with higher accuracy than before, without requiring prior learning.

本開示の第5の態様に係る異常判定装置によれば、第4の態様に係る異常判定装置において、
前記演算装置は、前記変化率が正及び負の間で遷移した回数が第2のしきい値よりも大きい場合、前記機械加工装置による前記対象物の加工動作に異常がある又は異常の兆候があると判定する。
According to the abnormality determination device according to the fifth aspect of the present disclosure, in the abnormality determination device according to the fourth aspect,
When the number of times the rate of change changes between positive and negative is greater than a second threshold, the arithmetic device determines that there is an abnormality or a sign of an abnormality in the machining operation of the object by the machining device. It is determined that there is.

この構成によれば、機械加工装置1の加工動作に異常が生じる兆候を検出することができる。 According to this configuration, a sign that an abnormality occurs in the machining operation of the machining device 1 can be detected.

本開示の第6の態様に係る異常判定装置によれば、第4又は5の態様に係る異常判定装置において、
前記演算装置は、前記変化率が正及び負の間で遷移する回数が増大するごとに、前記第1のしきい値を低減する。
According to the abnormality determination device according to the sixth aspect of the present disclosure, in the abnormality determination device according to the fourth or fifth aspect,
The arithmetic device reduces the first threshold value each time the rate of change changes between positive and negative values.

この構成によれば、加工動作の異常を検出する感度を向上させることができる。 According to this configuration, the sensitivity for detecting abnormalities in machining operations can be improved.

本開示の第7の態様に係る機械加工システムによれば、
工具を備えた機械加工装置と、
第1~第6のうちの1つの態様に係る異常判定装置とを備える。
According to the machining system according to the seventh aspect of the present disclosure,
machining equipment with tools;
and an abnormality determination device according to one of the first to sixth aspects.

この構成によれば、事前の学習を必要とすることなく、機械加工装置による加工動作の正常又は異常を従来よりも高精度に判定することができる。 According to this configuration, it is possible to determine whether the machining operation by the machining device is normal or abnormal with higher accuracy than before, without requiring prior learning.

本開示の第8の態様に係る異常判定方法によれば、
工具を備えた機械加工装置による対象物の反復的な加工動作の正常又は異常を判定するための異常判定方法であって、
前記工具に印加される荷重の時間的又は位置的な変化を示す荷重曲線を取得するステップと、
前記荷重曲線から、前記工具にピーク荷重が印加される第1の時点よりも後の第1の区間と、前記第1の区間よりも後の第2の区間であって、前記第2の区間の少なくとも一部において、前記第1の区間の荷重よりも大きな荷重が前記工具に印加される第2の区間とを抽出するステップと、
前記第2の区間において前記工具に印加される荷重に基づいて、前記機械加工装置による前記対象物の加工動作の正常又は異常を判定するステップとを含む。
According to the abnormality determination method according to the eighth aspect of the present disclosure,
An abnormality determination method for determining whether a repetitive machining operation of a target object by a machining device equipped with a tool is normal or abnormal, the method comprising:
Obtaining a load curve showing temporal or positional changes in the load applied to the tool;
From the load curve, a first section after the first point in time when a peak load is applied to the tool, and a second section after the first section, the second section a second section in which a load greater than the load in the first section is applied to the tool in at least a portion of the step;
and determining whether the machining operation of the object by the machining device is normal or abnormal based on the load applied to the tool in the second section.

この構成によれば、事前の学習を必要とすることなく、機械加工装置による加工動作の正常又は異常を従来よりも高精度に判定することができる。 According to this configuration, it is possible to determine whether the machining operation by the machining device is normal or abnormal with higher accuracy than before, without requiring prior learning.

本開示の第9の態様に係る異常判定装置によれば、
工具を備えた機械加工装置による対象物の反復的な加工動作の正常又は異常を判定するための異常判定装置であって、
前記工具に印加される荷重の時間的又は位置的な変化を示す荷重曲線を取得するデータ入力装置と、
前記荷重曲線から、前記工具にピーク荷重が印加される第1の時点よりも後の第1の区間と、前記第1の区間よりも後の第2の区間であって、前記第2の区間の少なくとも一部において、前記第1の区間の荷重よりも大きな荷重が前記工具に印加される第2の区間とを抽出し、前記第1の区間において前記工具に印加される荷重と、前記第2の区間において前記工具に印加される荷重とに基づいて、前記機械加工装置による前記対象物の加工動作の正常又は異常を判定する演算装置とを備える。
According to the abnormality determination device according to the ninth aspect of the present disclosure,
An abnormality determination device for determining whether a repetitive machining operation of a target object by a machining device equipped with a tool is normal or abnormal,
a data input device that obtains a load curve indicating temporal or positional changes in the load applied to the tool;
From the load curve, a first section after the first point in time when a peak load is applied to the tool, and a second section after the first section, the second section A second section in which a load larger than the load in the first section is applied to the tool in at least a part of the load is extracted, and the load applied to the tool in the first section and the second section are extracted. and a calculation device that determines whether the machining operation of the object by the machining device is normal or abnormal based on the load applied to the tool in the section No. 2.

この構成によれば、事前の学習を必要とすることなく、機械加工装置による加工動作の正常又は異常を従来よりも高精度に判定することができる。 According to this configuration, it is possible to determine whether the machining operation by the machining device is normal or abnormal with higher accuracy than before, without requiring prior learning.

本開示の第10の態様に係る異常判定装置によれば、第9の態様に係る異常判定装置において、
前記第1の区間は、前記第1の時点よりも後、前記工具に印加される荷重が極小値又はゼロ以下になる第2の時点に開始し、前記第2の時点から所定時間が経過した後、前記工具に印加される荷重が前記第1の区間における任意の荷重よりも大きくなるまで増大し始める第3の時点に終了し、
前記第2の区間は、前記第3の時点に開始し、前記工具に印加される荷重が前記第1の区間における任意の荷重よりも大きくなった後、前記工具に印加される荷重が極小値又はゼロ以下になる第4の時点に終了する。
According to the abnormality determination device according to the tenth aspect of the present disclosure, in the abnormality determination device according to the ninth aspect,
The first section starts at a second time point after the first time point when the load applied to the tool becomes a minimum value or zero or less, and a predetermined time has elapsed from the second time point. and then ending at a third point in time when the load applied to the tool begins to increase until it becomes greater than any load in the first section,
The second section starts at the third time point, and after the load applied to the tool becomes larger than any load in the first section, the load applied to the tool reaches a minimum value. Or it ends at the fourth point in time when it becomes less than or equal to zero.

この構成によれば、荷重曲線から、荷重の異常な増大を示す第2の区間を抽出することができる。 According to this configuration, it is possible to extract the second section in which the load shows an abnormal increase from the load curve.

本開示の第11の態様に係る異常判定装置によれば、第9又は第10の態様に係る異常判定装置において、
前記演算装置は、
前記第1の区間において前記工具に印加される荷重に基づいて、時間に関する前記荷重の平均値と、時間に関する前記荷重の積分値と、前記工具の変位に関する前記荷重の平均値と、前記工具の変位に関する前記荷重の積分値とのうちのいずれかを、前記荷重の第1の特性値として計算し、
前記第2の区間において前記工具に印加される荷重に基づいて、時間に関する前記荷重の平均値と、時間に関する前記荷重の積分値と、前記工具の変位に関する前記荷重の平均値と、前記工具の変位に関する前記荷重の積分値とのうちのいずれかを、前記荷重の第2の特性値として計算する。
According to the abnormality determination device according to the eleventh aspect of the present disclosure, in the abnormality determination device according to the ninth or tenth aspect,
The arithmetic device is
Based on the load applied to the tool in the first section, the average value of the load with respect to time, the integral value of the load with respect to time, the average value of the load with respect to the displacement of the tool, and the average value of the load with respect to time, Calculating one of the integral values of the load with respect to displacement as a first characteristic value of the load,
Based on the load applied to the tool in the second section, the average value of the load with respect to time, the integral value of the load with respect to time, the average value of the load with respect to the displacement of the tool, and the average value of the load with respect to time, One of the integral values of the load with respect to displacement is calculated as a second characteristic value of the load.

この構成によれば、第1の区間及び第2の区間において工具に印加される荷重に基づいて、荷重の特性値を計算することができる。 According to this configuration, the characteristic value of the load can be calculated based on the load applied to the tool in the first section and the second section.

本開示の第12の態様に係る異常判定装置によれば、第11の態様に係る異常判定装置において、
前記演算装置は、
前記加工動作の反復回数に関する前記第1の特性値の第1の変化率を計算し、
前記加工動作の反復回数に関する前記第2の特性値の第2の変化率を計算し、
前記第2の変化率が前記第1の特性値よりも大きい場合、前記機械加工装置による前記対象物の加工動作に異常があると判定する。
According to the abnormality determination device according to the twelfth aspect of the present disclosure, in the abnormality determination device according to the eleventh aspect,
The arithmetic device is
calculating a first rate of change of the first characteristic value with respect to the number of repetitions of the machining operation;
calculating a second rate of change of the second characteristic value with respect to the number of repetitions of the machining operation;
If the second rate of change is larger than the first characteristic value, it is determined that there is an abnormality in the machining operation of the object by the machining device.

この構成によれば、事前の学習を必要とすることなく、機械加工装置による加工動作の正常又は異常を従来よりも高精度に判定することができる。 According to this configuration, it is possible to determine whether the machining operation by the machining device is normal or abnormal with higher accuracy than before, without requiring prior learning.

本開示の第13の態様に係る異常判定装置によれば、第11の態様に係る異常判定装置において、
前記演算装置は、
前記加工動作の反復回数に関する前記第1の特性値の第1の変化率を計算し、
前記加工動作の反復回数に関する前記第2の特性値の第2の変化率を計算し、
前記第2の変化率が前記第1の特性値よりも大きい場合、かつ、前記第2の変化率が第1のしきい値よりも大きい場合、前記機械加工装置による前記対象物の加工動作に異常があると判定する。
According to the abnormality determination device according to the thirteenth aspect of the present disclosure, in the abnormality determination device according to the eleventh aspect,
The arithmetic device is
calculating a first rate of change of the first characteristic value with respect to the number of repetitions of the machining operation;
calculating a second rate of change of the second characteristic value with respect to the number of repetitions of the machining operation;
If the second rate of change is greater than the first characteristic value, and if the second rate of change is greater than the first threshold, the machining operation of the object by the machining device It is determined that there is an abnormality.

この構成によれば、機械加工装置による加工動作の正常又は異常をより高精度に判定することができる。 According to this configuration, it is possible to determine with higher precision whether the machining operation by the machining device is normal or abnormal.

本開示の第14の態様に係る機械加工システムによれば、
工具を備えた機械加工装置と、
第9~第13のうちの1つの態様に係る異常判定装置とを備える。
According to the machining system according to the fourteenth aspect of the present disclosure,
machining equipment with tools;
and an abnormality determination device according to one of the ninth to thirteenth aspects.

この構成によれば、事前の学習を必要とすることなく、機械加工装置による加工動作の正常又は異常を従来よりも高精度に判定することができる。 According to this configuration, it is possible to determine whether the machining operation by the machining device is normal or abnormal with higher accuracy than before, without requiring prior learning.

本開示の第15の態様に係る異常判定方法によれば、
工具を備えた機械加工装置による対象物の反復的な加工動作の正常又は異常を判定するための異常判定方法であって、
前記工具に印加される荷重の時間的又は位置的な変化を示す荷重曲線を取得するステップと、
前記荷重曲線から、前記工具にピーク荷重が印加される第1の時点よりも後の第1の区間と、前記第1の区間よりも後の第2の区間であって、前記第2の区間の少なくとも一部において、前記第1の区間の荷重よりも大きな荷重が前記工具に印加される第2の区間とを抽出するステップと、
前記第1の区間において前記工具に印加される荷重と、前記第2の区間において前記工具に印加される荷重とに基づいて、前記機械加工装置による前記対象物の加工動作の正常又は異常を判定するステップとを含む。
According to the abnormality determination method according to the fifteenth aspect of the present disclosure,
An abnormality determination method for determining whether a repetitive machining operation of a target object by a machining device equipped with a tool is normal or abnormal, the method comprising:
Obtaining a load curve showing temporal or positional changes in the load applied to the tool;
From the load curve, a first section after the first point in time when a peak load is applied to the tool, and a second section after the first section, the second section a second section in which a load greater than the load in the first section is applied to the tool in at least a portion of the step;
Determining whether the machining operation of the object by the machining device is normal or abnormal based on the load applied to the tool in the first section and the load applied to the tool in the second section. and a step of doing so.

この構成によれば、事前の学習を必要とすることなく、機械加工装置による加工動作の正常又は異常を従来よりも高精度に判定することができる。 According to this configuration, it is possible to determine whether the machining operation by the machining device is normal or abnormal with higher accuracy than before, without requiring prior learning.

以下、適宜に図面を参照しながら、本開示の実施形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明及び実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面及び以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed explanation than necessary may be omitted. For example, detailed explanations of well-known matters and redundant explanations of substantially the same configurations may be omitted. This is to avoid unnecessary redundancy in the following description and to facilitate understanding by those skilled in the art. The inventors have provided the accompanying drawings and the following description in order for those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and they are not intended to limit the subject matter recited in the claims. do not have.

[実施形態]
[実施形態の構成]
図1は、実施形態に係る異常判定装置2を含む機械加工システム100の構成を示すブロック図である。機械加工システム100は、機械加工装置1及び異常判定装置2を含む。機械加工装置1は、加工対象物であるワーク3に対して所定の加工動作、例えばパンチ加工(打ち抜き加工)を実施する。異常判定装置2は、機械加工装置1によるワーク3の反復的な加工動作の正常又は異常を判定する。
[Embodiment]
[Configuration of embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a machining system 100 including an abnormality determination device 2 according to an embodiment. The machining system 100 includes a machining device 1 and an abnormality determination device 2. The machining device 1 performs a predetermined machining operation, for example, a punching process, on a workpiece 3 that is a workpiece. The abnormality determination device 2 determines whether the repetitive machining operation of the workpiece 3 by the machining device 1 is normal or abnormal.

機械加工装置1は、制御装置11、駆動装置12、パンチ13、ダイ14、荷重センサ15、位置センサ16、及び通信インターフェース(I/F)17を備える。本実施形態では、機械加工装置1が、パンチ13及びダイ14を用いて板状金属からなる複数のワーク3を反復的に加工するプレス加工装置である場合について説明する。 The machining device 1 includes a control device 11, a drive device 12, a punch 13, a die 14, a load sensor 15, a position sensor 16, and a communication interface (I/F) 17. In this embodiment, a case will be described in which the machining apparatus 1 is a press working apparatus that repeatedly processes a plurality of workpieces 3 made of sheet metal using a punch 13 and a die 14.

制御装置11は、機械加工装置1全体の動作を制御する。 The control device 11 controls the operation of the entire machining device 1 .

パンチ13は、ダイ14に対向するように設けられる。ダイ14の上にワーク3が配置される。駆動装置12は、制御装置11の制御下で、パンチ13をダイ14に向けて移動させる。これにより、機械加工装置1は、ダイ14の上に配置されたワーク3にパンチ13から荷重を印加することでワーク3を加工する。 The punch 13 is provided to face the die 14. The workpiece 3 is placed on the die 14. The drive device 12 moves the punch 13 toward the die 14 under the control of the control device 11 . Thereby, the machining device 1 processes the workpiece 3 placed on the die 14 by applying a load from the punch 13 to the workpiece 3 .

荷重センサ15は、パンチ13に印加される荷重を検出する。荷重センサ15は、パンチ13に対する微小な荷重の変化を検出するのに十分に高い感度を有する。荷重センサ15は、例えば、水晶圧電式センサであってもよい。位置センサ16は、所定の基準位置からのパンチ13の移動距離を検出する。位置センサ16は、パンチ13の微小な位置の変化(移動距離)を検出するのに十分に高い分解能を有する。位置センサ16は、例えば、渦電流式センサ又は静電容量式センサであってもよい。 Load sensor 15 detects the load applied to punch 13. The load sensor 15 has sufficiently high sensitivity to detect minute changes in the load on the punch 13. The load sensor 15 may be, for example, a crystal piezoelectric sensor. The position sensor 16 detects the moving distance of the punch 13 from a predetermined reference position. The position sensor 16 has a sufficiently high resolution to detect minute changes in position (movement distance) of the punch 13. The position sensor 16 may be, for example, an eddy current sensor or a capacitive sensor.

制御装置11は、荷重センサ15及び位置センサ16からパンチ13の荷重及び位置をそれぞれ取得し、パンチ13に印加される荷重の時間的又は位置的な変化を示す荷重曲線を生成する。制御装置11は、通信インターフェース17を介して荷重曲線を含むデータを異常判定装置2に送信する。また、制御装置11は、通信インターフェース17を介して異常判定装置2から制御信号、例えば停止コマンドを受信し、制御信号に応じて駆動装置12を制御する。 The control device 11 acquires the load and position of the punch 13 from the load sensor 15 and the position sensor 16, respectively, and generates a load curve showing temporal or positional changes in the load applied to the punch 13. The control device 11 transmits data including the load curve to the abnormality determination device 2 via the communication interface 17. Further, the control device 11 receives a control signal, for example, a stop command, from the abnormality determination device 2 via the communication interface 17, and controls the drive device 12 according to the control signal.

異常判定装置2は、バス20、演算装置21、記憶装置22、通信インターフェース(I/F)23、ユーザ入力装置24、及び表示装置25を備える。異常判定装置2は、機械加工装置1によるワーク3の加工動作の正常又は異常を判定する。 The abnormality determination device 2 includes a bus 20, a calculation device 21, a storage device 22, a communication interface (I/F) 23, a user input device 24, and a display device 25. The abnormality determination device 2 determines whether the machining operation of the workpiece 3 by the machining device 1 is normal or abnormal.

演算装置21は、異常判定装置2全体の動作を制御する。また、演算装置21は、後述する異常判定処理を行って、機械加工装置1によるワーク3の加工動作の正常又は異常を判定する。演算装置21は、例えば、マイクロコンピュータ、CPU(Central Processing Unit)、MPU(MicroProcessor Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)を備えてもよい。 The arithmetic device 21 controls the operation of the entire abnormality determination device 2 . The arithmetic device 21 also performs an abnormality determination process, which will be described later, to determine whether the machining operation of the workpiece 3 by the machining device 1 is normal or abnormal. The arithmetic device 21 is, for example, a microcomputer, a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processor Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or an ASIC (Application Specific Integrated circuit).

通信インターフェース23は、機械加工装置1から荷重曲線を含むデータを受信する。通信インターフェース23は、データ入力装置の一例である。 The communication interface 23 receives data including a load curve from the machining device 1 . Communication interface 23 is an example of a data input device.

記憶装置22は、機械加工装置1から受信された現在及び過去の荷重曲線を格納する。また、記憶装置22は、異常判定装置2の動作に必要なプログラム及び他のデータを格納する。 The storage device 22 stores current and past load curves received from the machining device 1 . Furthermore, the storage device 22 stores programs and other data necessary for the operation of the abnormality determination device 2.

ユーザ入力装置24は、異常判定装置2の動作を制御するユーザ入力を取得する。ユーザ入力装置24は、例えば、キーボード及びポインティングデバイスを含む。 The user input device 24 obtains user input that controls the operation of the abnormality determination device 2 . User input devices 24 include, for example, a keyboard and a pointing device.

表示装置25は、機械加工装置1及び異常判定装置2の状態を示す情報を表示する。例えば、表示装置25は、機械加工装置1の加工動作のエラー(異常)又はその兆候を示す情報を表示する。 The display device 25 displays information indicating the status of the machining device 1 and the abnormality determining device 2. For example, the display device 25 displays information indicating an error (abnormality) in the machining operation of the machining device 1 or a sign thereof.

演算装置21、記憶装置22、通信インターフェース23、ユーザ入力装置24、及び表示装置25は、バス20を介して互いに接続される。 Arithmetic device 21 , storage device 22 , communication interface 23 , user input device 24 , and display device 25 are connected to each other via bus 20 .

異常判定装置2は、例えば、パーソナルコンピュータ、ワークステーション等の汎用のコンピュータを用いて構成されてもよく、他の専用装置として構成されてもよい。異常判定装置2の機能は、ハードウェアのみで実現されてもよく、又は、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせにより実現されてもよい。 The abnormality determination device 2 may be configured using a general-purpose computer such as a personal computer or a workstation, or may be configured as another dedicated device. The functions of the abnormality determination device 2 may be realized only by hardware, or may be realized by a combination of hardware and software.

機械加工装置1及び異常判定装置2は、有線又は無線で、互いに通信可能に接続される。機械加工装置1及び異常判定装置2は、インターネット等の公衆回線及び/又は専用回線を介して互いに接続されてもよい。 The machining device 1 and the abnormality determining device 2 are connected to each other by wire or wirelessly so that they can communicate with each other. The machining device 1 and the abnormality determination device 2 may be connected to each other via a public line such as the Internet and/or a private line.

機械加工装置1及び異常判定装置2は、同一の場所(例えば同一の工場)に設置されてもよく、又は、互いに異なる場所に設置されていてもよい。 The machining device 1 and the abnormality determination device 2 may be installed at the same location (for example, the same factory), or may be installed at mutually different locations.

[実施形態の動作]
図2は、図1の機械加工装置1によりワーク3を加工する過程の第1のステップを示す概略図である。図3は、図1の機械加工装置1によりワーク3を加工する過程の第2のステップを示す概略図である。図4は、図1の機械加工装置1によりワーク3を加工する過程の第3のステップを示す概略図である。図5は、図1の機械加工装置1によりワーク3を加工する過程の第4のステップを示す概略図である。図6は、図1の機械加工装置1によりワーク3を加工する過程の第5のステップを示す概略図である。
[Operation of embodiment]
FIG. 2 is a schematic diagram showing the first step in the process of machining the workpiece 3 by the machining apparatus 1 of FIG. 1. As shown in FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing a second step in the process of machining the workpiece 3 by the machining apparatus 1 of FIG. 1. As shown in FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing the third step in the process of machining the workpiece 3 by the machining apparatus 1 of FIG. FIG. 5 is a schematic diagram showing the fourth step in the process of machining the workpiece 3 by the machining device 1 of FIG. 1. FIG. 6 is a schematic diagram showing the fifth step in the process of machining the workpiece 3 by the machining apparatus 1 of FIG.

図2~図6の例では、ダイ14は、上側部分14a及び下側部分14bを含む。ワーク3は、上側部分14a及び下側部分14bの間に挟まれて固定される。下側部分14bは、ワーク3から切断された不要な切片を収容又は排出するための穴14cを有する。 In the examples of FIGS. 2-6, die 14 includes an upper portion 14a and a lower portion 14b. The workpiece 3 is sandwiched and fixed between the upper part 14a and the lower part 14b. The lower portion 14b has a hole 14c for accommodating or discharging unnecessary sections cut from the workpiece 3.

図2に示すように、ワーク3の加工が開始されるとき、パンチ13が降下して、パンチ13がワーク3に接触する。 As shown in FIG. 2, when machining of the workpiece 3 is started, the punch 13 descends and comes into contact with the workpiece 3.

図3に示すように、パンチ13からワーク3に印加される荷重が増大すると、ワーク3が変形する。 As shown in FIG. 3, when the load applied to the workpiece 3 from the punch 13 increases, the workpiece 3 deforms.

図4に示すように、パンチ13からワーク3に印加される荷重がさらに増大すると、ワーク3は、部品3a及び切片3bに切断される。 As shown in FIG. 4, when the load applied to the workpiece 3 from the punch 13 further increases, the workpiece 3 is cut into parts 3a and pieces 3b.

図5に示すように、切片3bは、穴14cに収容されるか、穴14cを介して排出される。 As shown in FIG. 5, the section 3b is accommodated in the hole 14c or ejected through the hole 14c.

しかしながら、図6に示すように、切片3bがうまく排出されず、複数の切片3b-1~3b-4が穴14cに留まる場合がある。この場合、パンチ13の動作が妨げられ、機械加工装置1の加工動作に不具合が生じるおそれがある。本明細書では、図6に示すように切片3bが穴14cに詰まった状態を「カス詰まり」ともいう。 However, as shown in FIG. 6, the section 3b may not be properly ejected and a plurality of sections 3b-1 to 3b-4 may remain in the hole 14c. In this case, the operation of the punch 13 is hindered, and there is a possibility that a problem may occur in the machining operation of the machining device 1. In this specification, the state in which the section 3b is clogged in the hole 14c as shown in FIG. 6 is also referred to as "clogged waste".

実施形態に係る異常判定装置2は、下記に説明する異常判定処理を実行することにより、機械加工装置による加工動作の正常又は異常を高精度に判定する。 The abnormality determination device 2 according to the embodiment highly accurately determines whether the machining operation by the machining device is normal or abnormal by executing the abnormality determination process described below.

図7は、図1の演算装置21によって実行される異常判定処理を示すフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart showing the abnormality determination process executed by the arithmetic device 21 of FIG.

図7のステップS1において、演算装置21は、機械加工装置1の荷重曲線を取得する。演算装置21は、通信インターフェース23を介して機械加工装置1から、現在実行中の加工動作に係る荷重曲線を取得し、記憶装置22から、過去の加工動作に係る荷重曲線(又はその特性値(後述))を読み出す。 In step S1 of FIG. 7, the calculation device 21 acquires the load curve of the machining device 1. The calculation device 21 acquires the load curve related to the currently executed machining operation from the machining device 1 via the communication interface 23, and obtains the load curve (or its characteristic value) related to the past machining operation from the storage device 22. (described later)).

図8は、図1のパンチ13に印加される荷重の時間的な変化を示す荷重曲線を示すグラフである。図8は、機械加工装置1によるワーク3に対する1回の加工動作を示す。本明細書では、機械加工装置1による1回の加工動作を「1ショット」ともいう。 FIG. 8 is a graph showing a load curve showing temporal changes in the load applied to the punch 13 of FIG. FIG. 8 shows one machining operation on the workpiece 3 by the machining device 1. In this specification, one machining operation by the machining device 1 is also referred to as "one shot."

図8を参照すると、時刻0において、パンチ13が移動を開始し、時刻t1において、パンチ13がワーク3に接触する(図2を参照)。図8に示すように、時刻t0(又は時刻ゼロ)においてパンチ13が移動を開始してからワーク3に接触するまでの区間d1では、パンチ13にはほとんど荷重が印加されない。 Referring to FIG. 8, at time 0, the punch 13 starts moving, and at time t1, the punch 13 contacts the workpiece 3 (see FIG. 2). As shown in FIG. 8, almost no load is applied to the punch 13 in a section d1 from when the punch 13 starts moving at time t0 (or time zero) until it contacts the workpiece 3.

パンチ13がワーク3に接触すると、区間d2に示すように、パンチ13に印加される荷重が急激に増大する。パンチ13に印加される荷重が増大するにつれてワーク3が変形し(図3を参照)、時刻t2において、ワーク3が切断される(図4を参照)、ワーク3が切断されると、パンチ13は実質的に妨げなく移動可能になり、パンチ13に印加される荷重がゼロ付近まで低下する。 When the punch 13 comes into contact with the workpiece 3, the load applied to the punch 13 increases rapidly, as shown in section d2. As the load applied to the punch 13 increases, the workpiece 3 deforms (see FIG. 3), and at time t2, the workpiece 3 is cut (see FIG. 4). can now move substantially unimpeded, and the load applied to the punch 13 is reduced to near zero.

区間d3に示すように、ワーク3を切断した後、しばらくの間は、パンチ13とダイ14との干渉、又は、ワーク3とパンチ13又はダイ14との干渉などに起因して、パンチ13に荷重が印加されることがある。例えば、パンチ13がダイ14に対して傾斜し、パンチ13がダイ14に接触することで、パンチ13に荷重が印加されることがある。あるいは、切片4bがパンチ13とダイ14との間に引き込まれることで(図6を参照)、パンチ13に荷重が印加されることがある。 As shown in section d3, for a while after cutting the workpiece 3, due to interference between the punch 13 and the die 14, or interference between the workpiece 3 and the punch 13 or the die 14, the punch 13 Loads may be applied. For example, when the punch 13 is inclined with respect to the die 14 and the punch 13 comes into contact with the die 14, a load may be applied to the punch 13. Alternatively, a load may be applied to the punch 13 by drawing the piece 4b between the punch 13 and the die 14 (see FIG. 6).

演算装置21(又は機械加工装置1の制御装置11)は、短期の一時的な荷重の変動(図8の例では、例えば0.1ミリ秒以下の変動)を除去するために、荷重曲線を平滑化してもよい。 The calculation device 21 (or the control device 11 of the machining device 1) adjusts the load curve to eliminate short-term temporary load fluctuations (in the example of FIG. 8, for example, fluctuations of 0.1 milliseconds or less). May be smoothed.

図9は、図1のパンチ13に印加される荷重の時間的な変化を示す荷重曲線であって、機械加工装置1によるワーク3の加工動作が正常である場合の荷重曲線を示す概略図である。図6に示すようにパンチ13の動作が妨げられることがない場合、機械加工装置1によるワーク3の加工動作は正常であると判断される。ただし、加工動作を繰り返すことによりパンチ13が摩耗すると、加工動作の実行中にパンチ13に印加される荷重が増大する。図9は、パンチ13の使用を開始してから5万回目のショットを行うときの荷重曲線と、パンチ13の使用を開始してから100万回目のショットを行うときの荷重曲線とを示す。図9に示すように、加工動作を繰り返すと、区間d2におけるピーク荷重が増大する。これは、加工動作を繰り返してパンチ13が摩耗することにより、ワーク3を切断するために、より大きな荷重をパンチ13に印加することが必要になるためである。さらに、加工動作を繰り返すと、区間d3における荷重も増大する。これは、パンチ13が摩耗すると、バリが増加してパンチ13と干渉し、パンチ13に印加される荷重が増大するためである。このように、荷重曲線と工具(パンチ13)の摩耗の進行とは密接に関係することがわかる。 FIG. 9 is a load curve showing temporal changes in the load applied to the punch 13 in FIG. be. If the operation of the punch 13 is not hindered as shown in FIG. 6, it is determined that the machining operation of the workpiece 3 by the machining device 1 is normal. However, if the punch 13 wears out due to repeated machining operations, the load applied to the punch 13 during execution of the machining operations increases. FIG. 9 shows a load curve when performing the 50,000th shot after starting to use the punch 13 and a load curve when performing the 1,000,000th shot after starting to use the punch 13. As shown in FIG. 9, when the machining operation is repeated, the peak load in section d2 increases. This is because the punch 13 wears out due to repeated machining operations, and it becomes necessary to apply a larger load to the punch 13 in order to cut the workpiece 3. Furthermore, when the machining operation is repeated, the load in the section d3 also increases. This is because when the punch 13 wears out, burrs increase and interfere with the punch 13, and the load applied to the punch 13 increases. Thus, it can be seen that the load curve and the progress of wear of the tool (punch 13) are closely related.

図7のステップS2において、演算装置21は、荷重曲線から、第1の区間d31及び第2の区間d32を抽出する。例えば、第1の区間d31は、パンチ13にピーク荷重が印加される時点よりも後の時間区間である。また、第2の区間d32は、第1の区間d31よりも後の時間区間であって、第2の区間d32の少なくとも一部において、第1の区間の荷重よりも大きな荷重がパンチ13に印加される時間区間である。 In step S2 of FIG. 7, the calculation device 21 extracts a first section d31 and a second section d32 from the load curve. For example, the first section d31 is a time section after the time when the peak load is applied to the punch 13. Further, the second section d32 is a time section after the first section d31, and in at least a part of the second section d32, a load larger than the load in the first section is applied to the punch 13. This is the time interval in which

図10は、図1のパンチ13に印加される荷重の時間的な変化を示す荷重曲線であって、機械加工装置1によるワーク3の加工動作に異常がある場合の荷重曲線を示す概略図である。例えば、図6に示すように複数の切片3b-1~3b-4が穴14cに留まり、パンチ13の動作が妨げられる場合、パンチ13に余分な荷重が印加される。このような余分な荷重を検出することにより、機械加工装置1によるワーク3の加工動作に異常があると判断することができる。 FIG. 10 is a load curve showing temporal changes in the load applied to the punch 13 in FIG. be. For example, as shown in FIG. 6, if a plurality of pieces 3b-1 to 3b-4 remain in the hole 14c and the operation of the punch 13 is obstructed, an extra load is applied to the punch 13. By detecting such an extra load, it can be determined that there is an abnormality in the machining operation of the workpiece 3 by the machining device 1.

図4及び図5に示すようにワーク3が切断されると、パンチ13は切片3bと干渉する可能性がある。原理的には、切断直後から干渉による荷重が発生する可能性がある。また、図6に示すようにカス詰まりが生じる場合、切片3bの厚さにわたってパンチ13が移動する時間長に概ね相当する時間区間において異常な荷重が発生する。また、穴14cに留まる切片3bの枚数に概ね比例して、異常な荷重がさらに増大する。本実施形態では、ワーク3の切断直後の時間区間を第1の区間d31として抽出し、異常な荷重が発生している時間区間を第2の区間d32として抽出する。 When the workpiece 3 is cut as shown in FIGS. 4 and 5, the punch 13 may interfere with the cut piece 3b. In principle, there is a possibility that a load due to interference will occur immediately after cutting. Further, when clogging occurs as shown in FIG. 6, an abnormal load is generated in a time period roughly corresponding to the time length during which the punch 13 moves across the thickness of the section 3b. Furthermore, the abnormal load further increases approximately in proportion to the number of pieces 3b that remain in the hole 14c. In this embodiment, the time interval immediately after cutting the workpiece 3 is extracted as the first interval d31, and the time interval in which the abnormal load is occurring is extracted as the second interval d32.

例えば、第1の区間d31は、パンチ13にピーク荷重が印加される第1の時点よりも後、パンチ13に印加される荷重が極小値又はゼロ以下になる第2の時点t2に開始し、第2の時点t2から所定時間d4が経過した後、パンチ13に印加される荷重が第1の区間d31における任意の荷重よりも大きくなるまで増大し始める第3の時点t3に終了するように設定される。また、第2の区間d32は、第3の時点t3に開始し、パンチ13に印加される荷重が第1の区間d31における任意の荷重よりも大きくなった後、パンチ13に印加される荷重が極小値又はゼロ以下になる第4の時点t4に終了するように設定される。 For example, the first section d31 starts at a second time t2 when the load applied to the punch 13 becomes a minimum value or zero or less, after the first time point when the peak load is applied to the punch 13, After a predetermined time d4 has elapsed from the second time t2, the load applied to the punch 13 starts to increase until it becomes larger than an arbitrary load in the first section d31, and the process is set to end at a third time t3. be done. Further, the second section d32 starts at the third time point t3, and after the load applied to the punch 13 becomes larger than the arbitrary load in the first section d31, the load applied to the punch 13 starts at the third time t3. It is set to end at the fourth time t4 when the value becomes the minimum value or zero or less.

時間d4は、図8の例では、例えば、0.1~1ミリ秒のうちのいずれかの値に設定されてもよい。時間d4は、図9に示すように加工動作が正常である場合の荷重曲線と、図9に示すように加工動作に異常がある場合の荷重曲線とを区別するために設定される。 In the example of FIG. 8, the time d4 may be set to any value between 0.1 and 1 millisecond, for example. The time d4 is set to distinguish between a load curve when the machining operation is normal, as shown in FIG. 9, and a load curve when the machining operation is abnormal, as shown in FIG.

図11は、図1のパンチ13に印加される荷重の時間的な変化を示す荷重曲線であって、機械加工装置1によるワーク3の加工動作に異常がある場合における第50000番目~第50090番目のショットの荷重曲線を示す概略図である。図6に示すようにカス詰まりが生じる場合、前述したように、穴14cに留まる切片3bの枚数に概ね比例して、異常な荷重がさらに増大する。従って、第2の区間d32において、ショット数の増大に応じて荷重も増大する。 FIG. 11 is a load curve showing temporal changes in the load applied to the punch 13 in FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing the load curve of a shot of When clogging occurs as shown in FIG. 6, as described above, the abnormal load further increases approximately in proportion to the number of pieces 3b that remain in the hole 14c. Therefore, in the second section d32, the load also increases as the number of shots increases.

パンチ13の摩耗が進行するにつれて、切片3bがパンチ13側に引き込まれる現象が起こりやすくなる。干渉による荷重の増加は、短期的には大きく変動することはなく、パンチ13及びダイ14の構成にも依存して、概ね数千~数十万ショットの中期的なスパンで変化する傾向を示す。 As the wear of the punch 13 progresses, the phenomenon in which the piece 3b is drawn toward the punch 13 becomes more likely to occur. The increase in load due to interference does not vary greatly in the short term, but tends to change over a medium-term span of approximately several thousand to several hundred thousand shots, depending on the configuration of the punch 13 and die 14. .

なお、図10及び図11に例示するように、第2の区間d32は概ね台形形状になる。 Note that, as illustrated in FIGS. 10 and 11, the second section d32 has an approximately trapezoidal shape.

図7のステップS3において、演算装置21は、第2の区間においてパンチ13に印加される荷重に基づいて、第2の区間d32における荷重の特性値を計算する。 In step S3 of FIG. 7, the calculation device 21 calculates the characteristic value of the load in the second section d32 based on the load applied to the punch 13 in the second section.

図12は、図10の荷重曲線に基づく第1の特性値の計算を説明するための図である。図13は、図10の荷重曲線に基づく第2の特性値の計算を説明するための図である。図12に示すように、演算装置21は、第2の区間d32における時間に関する荷重の平均値A2を、第2の区間d32における荷重の特性値Q2として計算してもよい。また、演算装置21は、図13に示すように、第2の区間d32における時間に関する荷重の積分値B2を、第2の区間d32における荷重の特性値Q2として計算してもよい。 FIG. 12 is a diagram for explaining calculation of the first characteristic value based on the load curve of FIG. 10. FIG. 13 is a diagram for explaining calculation of the second characteristic value based on the load curve of FIG. 10. As shown in FIG. 12, the calculation device 21 may calculate the average value A2 of the load with respect to time in the second section d32 as the characteristic value Q2 of the load in the second section d32. Furthermore, as shown in FIG. 13, the calculation device 21 may calculate the integral value B2 of the load with respect to time in the second section d32 as the characteristic value Q2 of the load in the second section d32.

図8~図13の例では、図1のパンチ13に印加される荷重の時間的な変化を示す荷重曲線を参照したが、図1のパンチ13に印加される荷重の位置的な変化、すなわち、パンチ13の変位に応じた荷重の変化を示す荷重曲線を使用してもよい。 In the examples of FIGS. 8 to 13, load curves showing temporal changes in the load applied to the punch 13 in FIG. 1 are referred to, but positional changes in the load applied to the punch 13 in FIG. , a load curve showing a change in load depending on the displacement of the punch 13 may be used.

図14は、図1のパンチ13に印加される荷重の位置的な変化を示す荷重曲線であって、機械加工装置1によるワーク3の加工動作に異常がある場合の荷重曲線を示す概略図である。図14の変位x0~x4は、図10の時刻t0~t4にそれぞれ対応するパンチ13の位置を示す。第1の区間d31は、パンチ13にピーク荷重が印加される時点よりも後にパンチ13が位置する区間である。第2の区間d32は、第1の区間d31よりも後にパンチ13が位置する区間であって、第2の区間d32の少なくとも一部において、第1の区間d31の荷重よりも大きな荷重がパンチ13に印加される区間である。例えば、第1の区間d31は、パンチ13にピーク荷重が印加される第1の時点よりも後、パンチ13に印加される荷重が極小値又はゼロ以下になる第2の位置x2に開始し、第2の位置x2に対応する時点から所定時間d4が経過した後、パンチ13に印加される荷重が第1の区間d31における任意の荷重よりも大きくなるまで増大し始める第3の位置x3に終了するように設定される。また、第2の区間d32は、第3の位置x3に開始し、パンチ13に印加される荷重が第1の区間d31における任意の荷重よりも大きくなった後、パンチ13に印加される荷重が極小値又はゼロ以下になる第4の位置x4に終了するように設定される。 FIG. 14 is a load curve showing a positional change in the load applied to the punch 13 in FIG. be. Displacements x0 to x4 in FIG. 14 indicate positions of the punch 13 corresponding to times t0 to t4 in FIG. 10, respectively. The first section d31 is a section in which the punch 13 is located after the time when the peak load is applied to the punch 13. The second section d32 is a section in which the punch 13 is located after the first section d31, and in at least a part of the second section d32, a load larger than the load in the first section d31 is applied to the punch 13. This is the interval in which it is applied. For example, the first section d31 starts at a second position x2 where the load applied to the punch 13 becomes a minimum value or zero or less after the first time point when the peak load is applied to the punch 13, After a predetermined time d4 has elapsed from the point corresponding to the second position x2, the load applied to the punch 13 begins to increase until it becomes larger than the arbitrary load in the first section d31, ending at the third position x3. is set to Further, the second section d32 starts at the third position x3, and after the load applied to the punch 13 becomes larger than the arbitrary load in the first section d31, the load applied to the punch 13 starts at the third position x3. It is set to end at the fourth position x4 where the value is the minimum value or less than zero.

図15は、図14の荷重曲線に基づく第1の特性値の計算を説明するための図である。図16は、図14の荷重曲線に基づく第2の特性値の計算を説明するための図である。図15に示すように、演算装置21は、第2の区間d32におけるパンチ13の変位に関する荷重の平均値A4を、第2の区間d32における荷重の特性値Q2として計算してもよい。また、演算装置21は、図16に示すように、第2の区間d32におけるパンチ13の変位に関する荷重の積分値B4を、第2の区間d32における荷重の特性値Q2として計算してもよい。 FIG. 15 is a diagram for explaining calculation of the first characteristic value based on the load curve of FIG. 14. FIG. 16 is a diagram for explaining calculation of the second characteristic value based on the load curve of FIG. 14. As shown in FIG. 15, the calculation device 21 may calculate the average value A4 of the load related to the displacement of the punch 13 in the second section d32 as the characteristic value Q2 of the load in the second section d32. Further, as shown in FIG. 16, the calculation device 21 may calculate the integral value B4 of the load related to the displacement of the punch 13 in the second section d32 as the characteristic value Q2 of the load in the second section d32.

演算装置21は、第2の区間d32においてパンチ13に印加される荷重に基づいて、時間に関する荷重の平均値A2と、時間に関する荷重の積分値B2と、パンチ13の変位に関する荷重の平均値A4と、パンチ13の変位に関する荷重の積分値B4とのうちのいずれかを、荷重の第2の特性値Q2として計算してもよい。 The calculation device 21 calculates, based on the load applied to the punch 13 in the second section d32, an average value A2 of the load related to time, an integral value B2 of the load related to time, and an average value A4 of the load related to the displacement of the punch 13. and the integral value B4 of the load related to the displacement of the punch 13 may be calculated as the second characteristic value Q2 of the load.

また、演算装置21は、図22~図24を参照して後述するように、第1の区間d31においてパンチ13に印加される荷重に基づいて、時間に関する荷重の平均値A1と、時間に関する荷重の積分値B1と、パンチ13の変位に関する荷重の平均値A3と、パンチ13の変位に関する荷重の積分値B3とのうちのいずれかを、荷重の第1の特性値Q1として計算してもよい。 Further, as will be described later with reference to FIGS. 22 to 24, the calculation device 21 calculates an average value A1 of the time-related loads and a time-related load based on the loads applied to the punch 13 in the first section d31. Any one of the integral value B1 of the load related to the displacement of the punch 13, the average value A3 of the load related to the displacement of the punch 13, and the integral value B3 of the load related to the displacement of the punch 13 may be calculated as the first characteristic value Q1 of the load. .

図7のステップS4において、演算装置21は、第2の区間d32に係る特性値Q2の変化率R2であって、加工動作の反復回数に関する変化率R2を計算する。特性値Q2の変化率R2は、例えば次式により計算される。 In step S4 of FIG. 7, the calculation device 21 calculates the rate of change R2 of the characteristic value Q2 related to the second section d32, which is the rate of change R2 related to the number of repetitions of the machining operation. The rate of change R2 of the characteristic value Q2 is calculated, for example, by the following equation.

R2=R2(m,na)=(Q2(m)-Q2(m-na))/na (1) R2=R2(m, na)=(Q2(m)-Q2(m-na))/na (1)

ここで、Q2(m)は、現在実行中の加工動作、すなわち、m回目のショットに係る荷重曲線に基づいて計算された第2の区間d32に係る特性値を示す。Q2(m-na)は、na回前の過去の加工動作に係る荷重曲線に基づいて計算された第2の区間d32に係る特性値を示す。パラメータnaは、1ショットごとの増加バラツキの影響を低減するように設定され、例えば、5≦naに設定されてもよい。変化率R2がバラツキに埋もれてゼロ又は負数とならないように、パラメータnaは十分に大きな値に設定されてもよい。 Here, Q2(m) indicates a characteristic value related to the second section d32 calculated based on the currently executed machining operation, that is, the load curve related to the m-th shot. Q2(m−na) indicates a characteristic value related to the second section d32 calculated based on the load curve related to the past machining operation na times ago. The parameter na is set so as to reduce the influence of increased variation from shot to shot, and may be set to, for example, 5≦na. The parameter na may be set to a sufficiently large value so that the rate of change R2 does not become zero or a negative number due to variations.

図17は、図7のステップS4における特性値の変化率の計算を説明するための図である。加工動作が正常であれば、第2の区間d32において荷重はほとんど増加しない、一方、n1回目のショットにおいて、カス詰まりが生じると、特性値は、ある程度のバラツキを有して、ショット数に応じて実質的に単調に増大する。この増加率を特性値Q2の変化率R2として計算する。1ショットあたりの処理時間は工程によって様々に異なる可能性があるので、単純に時間あたりの変化率を計算することに代えて、1ショットあたりの変化率を計算する。 FIG. 17 is a diagram for explaining the calculation of the rate of change of the characteristic value in step S4 of FIG. If the machining operation is normal, the load will hardly increase in the second section d32. On the other hand, if clogging occurs in the n1th shot, the characteristic values will vary to some extent depending on the number of shots. increases substantially monotonically. This rate of increase is calculated as the rate of change R2 of the characteristic value Q2. Since the processing time per shot may vary depending on the process, the rate of change per shot is calculated instead of simply calculating the rate of change per time.

図7のステップS5において、演算装置21は、特性値Q2の変化率R2が予め決められたしきい値Th1以下であるか否かを判断し、YESのときはステップS1に戻り、NOのときはステップS6に進む。しきい値Th1は、例えば、現在実行中の加工動作、すなわち、m回目のショットに係るピーク荷重P1(m)に基づいて、次式により設定してもよい。 In step S5 of FIG. 7, the arithmetic device 21 determines whether the rate of change R2 of the characteristic value Q2 is less than or equal to a predetermined threshold Th1, and if YES, returns to step S1, and if NO, returns to step S1. The process proceeds to step S6. The threshold value Th1 may be set, for example, by the following equation based on the currently executed machining operation, that is, the peak load P1(m) related to the m-th shot.

Th1=Th1(m)=P1(m)×0.01 (2) Th1=Th1(m)=P1(m)×0.01 (2)

特性値Q2の変化率R2がしきい値Th1以下である場合、演算装置21は、現在の加工動作が正常であると判断する。一方、特性値Q2の変化率R2がしきい値Th1より大きい場合、演算装置21は、現在の加工動作に異常があると判断する。 When the rate of change R2 of the characteristic value Q2 is less than or equal to the threshold value Th1, the calculation device 21 determines that the current machining operation is normal. On the other hand, if the rate of change R2 of the characteristic value Q2 is larger than the threshold value Th1, the arithmetic device 21 determines that there is an abnormality in the current machining operation.

図7のステップS6において、演算装置21は、表示装置25を用いてユーザにエラーを通知し、また、通信インターフェース23を介して停止コマンドを含む制御信号を機械加工装置1に送信することで機械加工装置1を停止する。 In step S6 in FIG. 7, the arithmetic device 21 notifies the user of the error using the display device 25, and also sends a control signal including a stop command to the machining device 1 via the communication interface 23 to machine the machine. The processing device 1 is stopped.

なお、加工動作の異常が発生していない場合であっても、何らかの外乱要素に起因して、一時的に、例えば1回だけ、特性値Q2の変化率R2がしきい値Th1を超えることがある。従って、加工動作の異常をより確実に検出するために、演算装置21は、連続した複数回のショットにわたって特性値Q2の変化率R2がしきい値Th1を超えたとき、加工動作に異常があると判断してもよい。実際の加工動作では、どの程度の負荷が工具に蓄積されたときに異常が生じていると判断するのかは、加工動作において許容される加工寸法に応じて、又は、生産計画の状況などに応じて、様々に異なる。 Note that even if no abnormality occurs in the machining operation, the rate of change R2 of the characteristic value Q2 may exceed the threshold Th1 temporarily, for example, only once, due to some disturbance element. be. Therefore, in order to more reliably detect an abnormality in the machining operation, the arithmetic unit 21 detects that there is an abnormality in the machining operation when the rate of change R2 of the characteristic value Q2 exceeds the threshold value Th1 over a plurality of consecutive shots. You may judge that. In actual machining operations, how much load must be accumulated on the tool to determine that an abnormality has occurred depends on the machining dimensions allowed in the machining operation or the status of the production plan. There are many different types.

図7のステップS2において第2の区間d32が検出されない場合、すなわち、荷重の異常な増大を示す区間が検出されない場合、演算装置21は、現在の加工動作が正常であると判断してもよい。 If the second section d32 is not detected in step S2 of FIG. 7, that is, if a section indicating an abnormal increase in load is not detected, the calculation device 21 may determine that the current machining operation is normal. .

[実施形態の効果]
本実施形態に係る異常判定装置2によれば、荷重曲線から、荷重の異常な増大を示す第2の区間d32を抽出することにより、事前の学習を必要とすることなく、機械加工装置1による加工動作の正常又は異常を従来よりも高精度に判定することができる。演算装置21は、第2の区間d32においてパンチ13に印加される荷重に基づいて、機械加工装置1によるワーク3の加工動作の正常又は異常を判定する。
[Effects of embodiment]
According to the abnormality determination device 2 according to the present embodiment, by extracting the second section d32 indicating an abnormal increase in load from the load curve, the machining device 1 can It is possible to determine whether a machining operation is normal or abnormal with higher precision than before. The calculation device 21 determines whether the machining operation of the workpiece 3 by the machining device 1 is normal or abnormal based on the load applied to the punch 13 in the second section d32.

本実施形態に係る異常判定装置2によれば、加工動作の異常が解消されない場合、パンチ13又は機械加工装置1の寿命が終わったと判断してもよい。 According to the abnormality determination device 2 according to the present embodiment, if the abnormality in the machining operation is not resolved, it may be determined that the life of the punch 13 or the machining device 1 has ended.

パンチ13の摩耗により加工動作の時間長も変化する場合、時間に関する荷重の平均値A2を特性値Q2として用いるよりも時間に関する荷重の積分値B2を特性値Q2として用いるほうが、機械加工装置1による加工動作の正常又は異常を高精度に判定できる可能性がある。同様に、位置に関する荷重の平均値A4を特性値Q2として用いるよりも位置に関する荷重の積分値B4を特性値Q2として用いるほうが、機械加工装置1による加工動作の正常又は異常を高精度に判定できる可能性がある。 When the time length of the machining operation changes due to wear of the punch 13, it is better to use the integral value B2 of the time-related load as the characteristic value Q2 than to use the average value A2 of the time-related load as the characteristic value Q2. It is possible to determine with high accuracy whether a machining operation is normal or abnormal. Similarly, it is possible to more accurately determine whether the machining operation by the machining device 1 is normal or abnormal by using the integral value B4 of the load related to the position as the characteristic value Q2 than by using the average value A4 of the load related to the position as the characteristic value Q2. there is a possibility.

[第1の変形例]
図18は、実施形態の第1の変形例に係る異常判定装置2によって実行される異常判定処理を示すフローチャートである。図18の処理は、図7の各ステップに加えて、ステップS11~S13を含む。
[First modification]
FIG. 18 is a flowchart showing an abnormality determination process executed by the abnormality determination device 2 according to the first modified example of the embodiment. The process in FIG. 18 includes steps S11 to S13 in addition to each step in FIG.

図18のステップS5において、特性値Q2の変化率R2がしきい値Th1以下である場合、処理はステップS1に代えてステップS11に進む。 In step S5 of FIG. 18, if the rate of change R2 of the characteristic value Q2 is equal to or less than the threshold value Th1, the process proceeds to step S11 instead of step S1.

ステップS11において、演算装置21は、特性値Q2の変化率R2が正及び負の間で遷移した回数kをカウントする。演算装置21は、遷移回数kとして、特性値Q2の変化率R2が正から負に遷移した回数をカウントしてもよく、特性値Q2の変化率R2が負から正に遷移した回数をカウントしてもよい。 In step S11, the arithmetic device 21 counts the number k of times the rate of change R2 of the characteristic value Q2 transitions between positive and negative. The calculation device 21 may count the number of times the rate of change R2 of the characteristic value Q2 transitions from positive to negative as the number of transitions k, or may count the number of times the rate of change R2 of the characteristic value Q2 transitions from negative to positive. You can.

図19は、図18のステップS4における特性値の変化率の計算を説明するための図である。図19の例によれば、特性値Q2は定期的に増大し、n11,n12,n13,n14回目のショットにおいてゼロ付近まで低下している。これは、例えば、カス詰まりが一時的に解消され、穴3cに切片3bが再び詰まる現象を示す。その結果、特性値Q2の変化率R2は、正及び負の間で遷移する。 FIG. 19 is a diagram for explaining the calculation of the rate of change of characteristic values in step S4 of FIG. 18. According to the example of FIG. 19, the characteristic value Q2 increases periodically and decreases to near zero in the n11, n12, n13, and n14th shots. This indicates, for example, a phenomenon in which the clogging of debris is temporarily resolved and the hole 3c is clogged with the piece 3b again. As a result, the rate of change R2 of the characteristic value Q2 transitions between positive and negative.

ステップS12において、演算装置21は、遷移回数kが予め決められたしきい値Th2以下であるか否かを判断し、YESのときはステップS1に戻り、NOのときはステップS13に進む。 In step S12, the arithmetic device 21 determines whether the number of transitions k is equal to or less than a predetermined threshold value Th2. If YES, the process returns to step S1; if NO, the process proceeds to step S13.

ステップS13において、演算装置21は、表示装置25を用いてユーザにエラーの兆候を通知する。遷移回数kがしきい値Th2より大きいもう1つのしきい値を超える場合、演算装置21は、表示装置25を用いてユーザにエラーを通知してもよい。その後、処理はステップS1に戻る。 In step S13, the computing device 21 uses the display device 25 to notify the user of the sign of the error. If the number of transitions k exceeds another threshold that is larger than the threshold Th2, the arithmetic device 21 may notify the user of the error using the display device 25. After that, the process returns to step S1.

実施形態の第1の変形例によれば、特性値Q2の変化率R2が正及び負の間で遷移した回数kをカウントすることにより、機械加工装置1の加工動作に異常が生じる兆候を検出してユーザに通知することができる。 According to the first modification of the embodiment, a sign that an abnormality occurs in the machining operation of the machining device 1 is detected by counting the number of times k that the rate of change R2 of the characteristic value Q2 transitions between positive and negative. and notify the user.

[第2の変形例]
図20は、実施形態の第2の変形例に係る異常判定装置2によって実行される異常判定処理を示すフローチャートである。図20の処理は、図18のステップS12~S13に代えて、ステップS21を含む。
[Second modification]
FIG. 20 is a flowchart showing an abnormality determination process executed by the abnormality determination device 2 according to the second modification of the embodiment. The process in FIG. 20 includes step S21 instead of steps S12 to S13 in FIG.

ステップS21において、演算装置21は、特性値Q2の変化率R2が正及び負の間で遷移した回数kに基づいて、しきい値Th1を例えば次式により低減する。 In step S21, the arithmetic device 21 reduces the threshold Th1 based on the number of times k that the rate of change R2 of the characteristic value Q2 transitions between positive and negative, for example, using the following equation.

Th1←Th1×0.95 (3) Th1←Th1× 0.95k (3)

しきい値Th1を低減した後、処理はステップS1に戻る。 After reducing the threshold Th1, the process returns to step S1.

図21は、図20のステップS4における特性値の変化率の計算を説明するための図である。図21の例によれば、初期状態においてしきい値がTh1aに設定され、n21回目のショットにおいてしきい値はTh1bに低減され、n22回目のショットにおいてしきい値はThicに低減される。その後、n23回目より後のショットにおいて特性値Q2の変化率R2はしきい値Th1cを超え、加工動作に異常があると判断される。図21の例によれば、初期状態のしきい値Th1aが設定されている場合、加工動作に異常があるとは判断されないが、しきい値Th1aをTh1cに低減したことにより、加工動作の異常を検出する感度を向上させることができる。 FIG. 21 is a diagram for explaining the calculation of the rate of change of characteristic values in step S4 of FIG. 20. According to the example of FIG. 21, the threshold value is set to Th1a in the initial state, the threshold value is reduced to Th1b in the n21st shot, and the threshold value is reduced to Thic in the n22nd shot. Thereafter, in shots after the n23rd shot, the rate of change R2 of the characteristic value Q2 exceeds the threshold value Th1c, and it is determined that there is an abnormality in the machining operation. According to the example in FIG. 21, if the initial state threshold Th1a is set, it is not determined that there is an abnormality in the machining operation, but by reducing the threshold Th1a to Th1c, the machining operation is abnormal. The sensitivity to detect can be improved.

実施形態の第2の変形例によれば、遷移回数kに基づいてしきい値Th1を低減することにより、加工動作の異常を検出する感度を向上させることができる。 According to the second modification of the embodiment, by reducing the threshold Th1 based on the number of transitions k, it is possible to improve the sensitivity for detecting abnormalities in machining operations.

[第3の変形例]
図22は、実施形態の第3の変形例に係る異常判定装置2によって実行される異常判定処理を示すフローチャートである。
[Third modification]
FIG. 22 is a flowchart showing an abnormality determination process executed by the abnormality determination device 2 according to the third modification of the embodiment.

図22のステップS31において、演算装置21は、機械加工装置1の荷重曲線を取得する。ステップS22において、演算装置21は、荷重曲線から、第1の区間d31及び第2の区間d32を抽出する。図22のステップS31~S32は、図7のステップS1~S2と同様である。 In step S31 of FIG. 22, the calculation device 21 acquires the load curve of the machining device 1. In step S22, the calculation device 21 extracts the first section d31 and the second section d32 from the load curve. Steps S31 to S32 in FIG. 22 are similar to steps S1 to S2 in FIG. 7.

ステップS33において、演算装置21は、第1の区間においてパンチ13に印加される荷重に基づいて、第1の区間d31における荷重の特性値Q1を計算し、第2の区間においてパンチ13に印加される荷重に基づいて、第2の区間d32における荷重の特性値Q2を計算する。前述したように、演算装置21は、第1の区間d31においてパンチ13に印加される荷重に基づいて、時間に関する荷重の平均値A1と、時間に関する荷重の積分値B1と、パンチ13の変位に関する荷重の平均値A3と、パンチ13の変位に関する荷重の積分値B3とのうちのいずれかを、荷重の第1の特性値Q1として計算してもよい。また、演算装置21は、第2の区間d32においてパンチ13に印加される荷重に基づいて、時間に関する荷重の平均値A2と、時間に関する荷重の積分値B2と、パンチ13の変位に関する荷重の平均値A4と、パンチ13の変位に関する荷重の積分値B4とのうちのいずれかを、荷重の第2の特性値Q2として計算してもよい。 In step S33, the calculation device 21 calculates the characteristic value Q1 of the load in the first section d31 based on the load applied to the punch 13 in the first section, and calculates the characteristic value Q1 of the load applied to the punch 13 in the second section. A characteristic value Q2 of the load in the second section d32 is calculated based on the load. As described above, the calculation device 21 calculates the average value A1 of the load related to time, the integral value B1 of the load related to time, and the value related to the displacement of the punch 13 based on the load applied to the punch 13 in the first section d31. Either the average value A3 of the load or the integral value B3 of the load related to the displacement of the punch 13 may be calculated as the first characteristic value Q1 of the load. Further, the calculation device 21 calculates an average value A2 of the load related to time, an integral value B2 of the load related to time, and an average value of the load related to the displacement of the punch 13 based on the load applied to the punch 13 in the second section d32. Either the value A4 or the integrated value B4 of the load related to the displacement of the punch 13 may be calculated as the second characteristic value Q2 of the load.

ステップS34において、演算装置21は、第1の区間d31に係る特性値Q1の変化率R1であって、加工動作の反復回数に関する変化率R1を計算し、第2の区間d32に係る特性値Q2の変化率R2であって、加工動作の反復回数に関する変化率R2を計算する。特性値Q1の変化率R1及び特性値Q2の変化率R2は、例えば次式により計算される。 In step S34, the calculation device 21 calculates the rate of change R1 of the characteristic value Q1 related to the first section d31, which is related to the number of repetitions of the machining operation, and calculates the rate of change R1 of the characteristic value Q2 related to the second section d32. The rate of change R2 in relation to the number of repetitions of the machining operation is calculated. The rate of change R1 of the characteristic value Q1 and the rate of change R2 of the characteristic value Q2 are calculated, for example, by the following equation.

R1=R1(m,nb)=(Q1(m)-Q1(m-nb))/nb (4)
R2=R2(m,nb)=(Q2(m)-Q2(m-nb))/nb (5)
R1=R1(m,nb)=(Q1(m)-Q1(m-nb))/nb (4)
R2=R2(m,nb)=(Q2(m)-Q2(m-nb))/nb (5)

ここで、Q1(m)は、現在実行中の加工動作、すなわち、m回目のショットに係る荷重曲線に基づいて計算された第1の区間d31に係る特性値を示す。Q1(m-nb)は、nb回前の過去の加工動作に係る荷重曲線に基づいて計算された第1の区間d31に係る特性値を示す。また、Q2(m)は、現在実行中の加工動作、すなわち、m回目のショットに係る荷重曲線に基づいて計算された第2の区間d32に係る特性値を示す。Q2(m-nb)は、nb回前の過去の加工動作に係る荷重曲線に基づいて計算された第2の区間d32に係る特性値を示す。パラメータnbは、1ショットごとの増加バラツキの影響を低減するように設定され、例えば、10≦nbに設定されてもよい。変化率R1,R2がバラツキに埋もれてゼロ又は負数とならないように、パラメータnbは十分に大きな値に設定されてもよい。 Here, Q1(m) indicates a characteristic value related to the first section d31 calculated based on the currently executed machining operation, that is, the load curve related to the m-th shot. Q1(m−nb) indicates a characteristic value related to the first section d31 calculated based on the load curve related to the past machining operation nb times ago. Further, Q2(m) indicates a characteristic value related to the second section d32 calculated based on the currently executed machining operation, that is, the load curve related to the m-th shot. Q2(m−nb) indicates a characteristic value related to the second section d32 calculated based on the load curve related to the past machining operation nb times ago. The parameter nb is set to reduce the influence of increased variation from shot to shot, and may be set to, for example, 10≦nb. The parameter nb may be set to a sufficiently large value so that the rates of change R1 and R2 do not become zero or a negative number due to variations.

ステップS35において、演算装置21は、特性値Q1の変化率R1が特性値Q2の変化率R2以上であるか否かを判断し、YESのときはステップS31に戻り、NOのときはステップS36に進む。言いかえると、演算装置21は、特性値Q2の変化率R2が特性値Q1の変化率R1よりも大きい場合、機械加工装置1によるワーク3の加工動作に異常があると判定する。 In step S35, the arithmetic device 21 determines whether the rate of change R1 of the characteristic value Q1 is greater than or equal to the rate of change R2 of the characteristic value Q2. If YES, the process returns to step S31; if NO, the process proceeds to step S36. move on. In other words, when the rate of change R2 of the characteristic value Q2 is larger than the rate of change R1 of the characteristic value Q1, the arithmetic device 21 determines that there is an abnormality in the machining operation of the workpiece 3 by the machining device 1.

ステップS36において、演算装置21は、表示装置25を用いてユーザにエラーを通知し、また、通信インターフェース23を介して停止コマンドを含む制御信号を機械加工装置1に送信することで機械加工装置1を停止する。 In step S36, the computing device 21 notifies the user of the error using the display device 25, and also sends a control signal including a stop command to the machining device 1 via the communication interface 23. stop.

図23は、図22のステップS34における特性値の計算を説明するための図である。図23は、特性値の比Q2/Q1を示す。第1の区間d31における荷重の特性値Q1は、短期的にはほとんど変化しないので、特性値の比Q2/Q1は、特性値Q2のグラフ(図17を参照)と同様に増減する。 FIG. 23 is a diagram for explaining the calculation of characteristic values in step S34 of FIG. 22. FIG. 23 shows the characteristic value ratio Q2/Q1. Since the load characteristic value Q1 in the first section d31 hardly changes in the short term, the characteristic value ratio Q2/Q1 increases or decreases in the same way as the graph of the characteristic value Q2 (see FIG. 17).

加工動作の異常をより確実に検出するために、演算装置21は、連続した複数回のショットにわたって特性値Q2の変化率R2が特性値Q1の変化率R1を超えたとき、加工動作に異常があると判断してもよい。 In order to more reliably detect an abnormality in the machining operation, the calculation device 21 detects an abnormality in the machining operation when the rate of change R2 of the characteristic value Q2 exceeds the rate of change R1 of the characteristic value Q1 over a plurality of consecutive shots. It may be determined that there is.

実施形態の第3の変形例によれば、荷重曲線から第1の区間d31及び第2の区間d32を抽出することにより、事前の学習を必要とすることなく、機械加工装置1による加工動作の正常又は異常を従来よりも高精度に判定することができる。演算装置21は、第1の区間d31においてパンチ13に印加される荷重と、第2の区間d32においてパンチ13に印加される荷重とに基づいて、機械加工装置1によるワーク3の加工動作の正常又は異常を判定する。 According to the third modification of the embodiment, by extracting the first section d31 and the second section d32 from the load curve, the machining operation by the machining device 1 can be adjusted without requiring prior learning. Normality or abnormality can be determined with higher accuracy than before. The calculation device 21 determines whether the machining operation of the workpiece 3 by the machining device 1 is normal based on the load applied to the punch 13 in the first section d31 and the load applied to the punch 13 in the second section d32. Or determine abnormality.

[第4の変形例]
図24は、実施形態の第4の変形例に係る異常判定装置2によって実行される異常判定処理を示すフローチャートである。図24の処理は、図22の各ステップに加えて、ステップS37を含む。
[Fourth modification]
FIG. 24 is a flowchart showing an abnormality determination process executed by the abnormality determination device 2 according to the fourth modification of the embodiment. The process in FIG. 24 includes step S37 in addition to each step in FIG. 22.

図24のステップS35において、特性値Q2の変化率R2が特性値Q1の変化率R1を超えている場合、処理はステップS36に代えてステップS37に進む。 In step S35 of FIG. 24, if the rate of change R2 of the characteristic value Q2 exceeds the rate of change R1 of the characteristic value Q1, the process proceeds to step S37 instead of step S36.

ステップS37において、演算装置21は、特性値Q2の変化率R2がしきい値Th1以下であるか否かを判断し、YESのときはステップS31に戻り、NOのときはステップS36に進む。 In step S37, the arithmetic device 21 determines whether the rate of change R2 of the characteristic value Q2 is equal to or less than the threshold value Th1. If YES, the process returns to step S31; if NO, the process proceeds to step S36.

図24の処理は、図7及び図22の処理の組み合わせである。図7及び図22の処理を組み合わせることにより、機械加工装置1による加工動作の正常又は異常をより高精度に判定することができる。 The process in FIG. 24 is a combination of the processes in FIGS. 7 and 22. By combining the processes in FIGS. 7 and 22, it is possible to determine with higher accuracy whether the machining operation by the machining device 1 is normal or abnormal.

加工動作の異常をより確実に検出するために、演算装置21は、連続した複数回のショットにわたって特性値Q2の変化率R2が特性値Q1の変化率R1を超えたとき、かつ、連続した複数回のショットにわたって特性値Q2の変化率R2がしきい値Th1を超えたとき、加工動作に異常があると判断してもよい。 In order to more reliably detect abnormalities in machining operations, the calculation device 21 detects when the rate of change R2 of the characteristic value Q2 exceeds the rate of change R1 of the characteristic value Q1 over consecutive multiple shots, and When the rate of change R2 of the characteristic value Q2 exceeds the threshold value Th1 over the number of shots, it may be determined that there is an abnormality in the machining operation.

実施形態の第3の変形例によれば、図7及び図22の処理を組み合わせることにより、機械加工装置1による加工動作の正常又は異常をより高精度に判定することができる。演算装置21は、第2の変化率が第1の特性値よりも大きい場合、かつ、第2の変化率が第1のしきい値よりも大きい場合、機械加工装置1によるワーク3の加工動作に異常があると判定する。 According to the third modification of the embodiment, by combining the processes in FIGS. 7 and 22, it is possible to determine with higher accuracy whether the machining operation by the machining device 1 is normal or abnormal. The calculation device 21 controls the machining operation of the workpiece 3 by the machining device 1 when the second rate of change is larger than the first characteristic value and when the second rate of change is larger than the first threshold value. It is determined that there is an abnormality.

[他の変形例]
機械加工装置1は、荷重曲線を取得するためのデータ入力装置として、通信インターフェース23に代えて、又はそれに加えて、着脱可能な記憶媒体を用いてもよい。
[Other variations]
The machining device 1 may use a removable storage medium instead of or in addition to the communication interface 23 as a data input device for acquiring the load curve.

機械加工装置1は、加工動作のエラーをユーザに通知するために、表示装置25に代えて、又はそれに加えて、音声によるアラームを用いてもよい。 The machining device 1 may use an audio alarm in place of or in addition to the display device 25 to notify the user of errors in machining operations.

機械加工装置1は、荷重センサ15及び位置センサ16の両方ではなく、荷重センサ15のみを備えてもよい。 The machining device 1 may include only the load sensor 15 instead of both the load sensor 15 and the position sensor 16.

異常判定装置2は、機械加工装置1に一体化されてもよい。 The abnormality determination device 2 may be integrated into the machining device 1.

異常判定装置2は、プレス加工装置である機械加工装置1に限定されず、例えば、切断加工(例えばシャーカット)、曲げ加工、又は絞り加工などの加工動作を行う機械加工装置であって、荷重曲線から荷重の異常な増大を示す第2の区間d32を抽出可能である任意の機械加工装置に適用される。 The abnormality determination device 2 is not limited to the machining device 1 which is a press processing device, but is, for example, a machining device that performs processing operations such as cutting (for example, shear cutting), bending, or drawing. This is applied to any machining device that can extract the second section d32 indicating an abnormal increase in load from the curve.

本開示に係る異常判定装置、異常判定方法、及び機械加工システムは、切断加工、曲げ加工、又は絞り加工などの加工動作を行う機械加工装置に広く適用可能である。 The abnormality determination device, abnormality determination method, and machining system according to the present disclosure are widely applicable to machining devices that perform machining operations such as cutting, bending, or drawing.

1 機械加工装置
2 異常判定装置
3 ワーク
11 制御装置
12 駆動装置
13 パンチ
14 ダイ
15 荷重センサ
16 位置センサ
17 通信インターフェース(I/F)
20 バス
21 演算装置
22 記憶装置
23 通信インターフェース(I/F)
24 ユーザ入力装置
25 表示装置
100 機械加工システム
1 Machining device 2 Abnormality determination device 3 Work 11 Control device 12 Drive device 13 Punch 14 Die 15 Load sensor 16 Position sensor 17 Communication interface (I/F)
20 Bus 21 Arithmetic device 22 Storage device 23 Communication interface (I/F)
24 User input device 25 Display device 100 Machining system

Claims (7)

工具を備えた機械加工装置による対象物の反復的な加工動作の正常又は異常を判定するための異常判定装置であって、
前記工具に印加される荷重の時間的又は位置的な変化を示す荷重曲線を取得するデータ入力装置と、
前記荷重曲線から、前記工具にピーク荷重が印加される第1の時点よりも後の第1の区間と、前記第1の区間よりも後の第2の区間であって、前記第2の区間の少なくとも一部において、前記第1の区間の荷重よりも大きな荷重が前記工具に印加される第2の区間とを抽出し、前記第1の区間において前記工具に印加される荷重と、前記第2の区間において前記工具に印加される荷重とに基づいて、前記機械加工装置による前記対象物の加工動作の正常又は異常を判定する演算装置とを備える、
異常判定装置。
An abnormality determination device for determining whether a repetitive machining operation of a target object by a machining device equipped with a tool is normal or abnormal,
a data input device that obtains a load curve indicating temporal or positional changes in the load applied to the tool;
From the load curve, a first section after the first point in time when a peak load is applied to the tool, and a second section after the first section, the second section A second section in which a load larger than the load in the first section is applied to the tool in at least a part of the load is extracted, and the load applied to the tool in the first section and the second section are extracted. and a calculation device that determines whether the machining operation of the object by the machining device is normal or abnormal based on the load applied to the tool in the section No. 2.
Abnormality determination device.
前記第1の区間は、前記第1の時点よりも後、前記工具に印加される荷重が極小値又はゼロ以下になる第2の時点に開始し、前記第2の時点から所定時間が経過した後、前記工具に印加される荷重が前記第1の区間における任意の荷重よりも大きくなるまで増大し始める第3の時点に終了し、
前記第2の区間は、前記第3の時点に開始し、前記工具に印加される荷重が前記第1の区間における任意の荷重よりも大きくなった後、前記工具に印加される荷重が極小値又はゼロ以下になる第4の時点に終了する、
請求項1記載の異常判定装置。
The first section starts at a second time point after the first time point when the load applied to the tool becomes a minimum value or zero or less, and a predetermined time has elapsed from the second time point. and then ending at a third point in time when the load applied to the tool begins to increase until it becomes greater than any load in the first section,
The second section starts at the third time point, and after the load applied to the tool becomes larger than any load in the first section, the load applied to the tool reaches a minimum value. or ends at a fourth point in time when the value is less than or equal to zero;
The abnormality determination device according to claim 1.
前記演算装置は、
前記第1の区間において前記工具に印加される荷重に基づいて、時間に関する前記荷重の平均値と、時間に関する前記荷重の積分値と、前記工具の変位に関する前記荷重の平均値と、前記工具の変位に関する前記荷重の積分値とのうちのいずれかを、前記荷重の第1の特性値として計算し、
前記第2の区間において前記工具に印加される荷重に基づいて、時間に関する前記荷重の平均値と、時間に関する前記荷重の積分値と、前記工具の変位に関する前記荷重の平均値と、前記工具の変位に関する前記荷重の積分値とのうちのいずれかを、前記荷重の第2の特性値として計算する、
請求項1又は2記載の異常判定装置。
The arithmetic device is
Based on the load applied to the tool in the first section, the average value of the load with respect to time, the integral value of the load with respect to time, the average value of the load with respect to the displacement of the tool, and the average value of the load with respect to time, Calculating one of the integral values of the load with respect to displacement as a first characteristic value of the load,
Based on the load applied to the tool in the second section, the average value of the load with respect to time, the integral value of the load with respect to time, the average value of the load with respect to the displacement of the tool, and the average value of the load with respect to time, calculating one of the integral values of the load with respect to displacement as a second characteristic value of the load;
The abnormality determination device according to claim 1 or 2.
前記演算装置は、
前記加工動作の反復回数に関する前記第1の特性値の第1の変化率を計算し、
前記加工動作の反復回数に関する前記第2の特性値の第2の変化率を計算し、
前記第2の変化率が前記第1の特性値よりも大きい場合、前記機械加工装置による前記対象物の加工動作に異常があると判定する、
請求項3記載の異常判定装置。
The arithmetic device is
calculating a first rate of change of the first characteristic value with respect to the number of repetitions of the machining operation;
calculating a second rate of change of the second characteristic value with respect to the number of repetitions of the machining operation;
If the second rate of change is larger than the first characteristic value, determining that there is an abnormality in the machining operation of the object by the machining device;
The abnormality determination device according to claim 3.
前記演算装置は、
前記加工動作の反復回数に関する前記第1の特性値の第1の変化率を計算し、
前記加工動作の反復回数に関する前記第2の特性値の第2の変化率を計算し、
前記第2の変化率が前記第1の特性値よりも大きい場合、かつ、前記第2の変化率が第1のしきい値よりも大きい場合、前記機械加工装置による前記対象物の加工動作に異常があると判定する、
請求項3記載の異常判定装置。
The arithmetic device is
calculating a first rate of change of the first characteristic value with respect to the number of repetitions of the machining operation;
calculating a second rate of change of the second characteristic value with respect to the number of repetitions of the machining operation;
If the second rate of change is greater than the first characteristic value, and if the second rate of change is greater than the first threshold, the machining operation of the object by the machining device determine that there is an abnormality,
The abnormality determination device according to claim 3.
工具を備えた機械加工装置と、
請求項1記載の異常判定装置とを備える、
機械加工システム。
machining equipment with tools;
and the abnormality determination device according to claim 1.
machining system.
工具を備えた機械加工装置による対象物の反復的な加工動作の正常又は異常を判定するための異常判定方法であって、
前記工具に印加される荷重の時間的又は位置的な変化を示す荷重曲線を取得するステップと、
前記荷重曲線から、前記工具にピーク荷重が印加される第1の時点よりも後の第1の区間と、前記第1の区間よりも後の第2の区間であって、前記第2の区間の少なくとも一部において、前記第1の区間の荷重よりも大きな荷重が前記工具に印加される第2の区間とを抽出するステップと、
前記第1の区間において前記工具に印加される荷重と、前記第2の区間において前記工具に印加される荷重とに基づいて、前記機械加工装置による前記対象物の加工動作の正常又は異常を判定するステップとを含む、
異常判定方法。
An abnormality determination method for determining whether a repetitive machining operation of a target object by a machining device equipped with a tool is normal or abnormal, the method comprising:
Obtaining a load curve showing temporal or positional changes in the load applied to the tool;
From the load curve, a first section after the first point in time when a peak load is applied to the tool, and a second section after the first section, the second section a second section in which a load greater than the load in the first section is applied to the tool in at least a portion of the step;
Determining whether the machining operation of the object by the machining device is normal or abnormal based on the load applied to the tool in the first section and the load applied to the tool in the second section. and a step of
Abnormality determination method.
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