JP3375342B2 - 加工結果予測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ルールベースを用い
て、加工結果の変更要求に対して、適性な入力条件デー
タを求める装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、送り速度等の加工条件データや砥石
の粒度や工作物の仕上げ径等の固定条件から成る入力条
件データは、工作物の加工要求値に応じて、熟練者によ
り求められるか、コンピュータにより演算されている。
又、その入力条件データで加工した場合の加工結果をコ
ンピュータによりシュミレートすることが行われてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、シュミレート
により得られた加工結果データが所望の要求値を示さな
い場合が多い。このような場合には、熟練者が更に入力
条件データを修正することが必要となる。又、このよう
な加工結果データを求める操作と入力条件データを修正
する操作を繰り返し実行する必要がある。

【０００４】又、入力条件データが既に決定されてお
り、その入力条件データに従って工作物を現実に加工し
ている場合がある。そして、その加工結果のある項目に
おいて、加工要求を変更したい場合がある。例えば、工
作物の表面粗さをもう少し改善したいという場合があ
る。

【０００５】しかし、このような加工結果データの変更
要求においても、上述のように、入力条件データの演算
と、加工結果データの演算とを繰り返し実行する必要が
あった。

【０００６】即ち、入力条件データと加工結果データと
の間で、双方向性を利用していないので、加工結果デー
タのある項目の変更において、最適な入力条件データを
一度に求めることはなかなか困難であった。

【０００７】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、加工結果データのある任
意の項目の修正に対して、最適な入力条件データを一度
で求めることを可能とすることである。

【問題を解決するための手段】

【０００８】上記の課題を解決するための第１の発明の
構成は、図１３に示すように、送り速度等の加工条件や
工作物仕上げ寸法等の固定条件からなる入力条件をルー
ルが成立する場合の前提条件として記述した前件部と、
加工結果をルールが成立する場合の結論として記述した
後件部とから成る複数のルールを記憶したルールベース
記憶手段Ｘ１と、工作物を加工する場合の入力条件デー
タを入力する入力条件データ入力手段Ｘ２と、入力条件
データに対する加工結果の変更を指定する変更要求デー
タを入力する変更要求データ入力手段Ｘ３と、入力条件
データ入力手段により入力された入力条件データに対し
てルールベース記憶手段に記憶されている各ルールの前
件部を適用して、適合したルールの後件部に基づいて加
工結果データを得る加工結果データ演算手段Ｘ４と、加
工結果データ演算手段により求められた加工結果データ
を、変更要求データ入力手段により入力された変更要求
データに基づいて変更して変更後加工結果データを生成
する加工結果データ変更手段Ｘ５と、変更後加工結果デ
ータに対して、ルールベース記憶手段に記憶されている
ルールの後件部を適用して、適合したルールの前件部に
基づいて、修正入力条件データを演算する修正入力条件
演算手段Ｘ６とを有することである。また第２の発明の
構成は、修正入力条件演算手段Ｘ６においては、後件部
を構成する加工結果のデータ項目ごとに適合したルール
の中で前件部を構成する入力条件のデータ項目毎の最大
値を有するものによって修正入力条件データを決定する
ことを特徴とする。

【０００９】

【作用】まず、入力条件データと加工結果データとの因
果関係がルールとして多数準備されている。ルールはi
f, then形式で記載されている。そして、前件部(if 部)
は、入力条件データに関する前提条件を記述した条件部
分であり、後件部(then部) は、その入力条件データが
付与された時の加工結果データを記述した結論部分であ
る。

【００１０】入力条件データ入力手段により、入力条件
データが入力され、その入力条件データに対して、ルー
ルベースのルールが適用される。即ち、ルールの前件部
が入力条件データに適合するルールが全て抽出される。
そして、このルールの後件部に記述されている結論から
加工結果データが求められる。

【００１１】このような加工結果データは作業者により
評価される。或いは、この加工結果データを用いて工作
物を加工して加工状態を検出することで、この加工結果
データを評価する。

【００１２】このような状態で、ある加工結果データを
変更したいという要求が発生する。例えば、表面粗さの
ランクをもう少し向上したいという要求が発生する。そ
して、その要求によって、加工結果データが変更され
る。その変更後加工結果データに対して、ルールベース
のルールが逆に適用される。即ち、ルールベースの後件
部と変更後加工結果データとが一致するデータが全て抽
出され、そのルールの前件部に基づいて、修正入力条件
データが演算される。

【００１３】このように、入力条件データをルールベー
スのルールの前件部に適合させる、いわば、順方向適用
により、加工結果データが求められる。又、ルールベー
スのルールの後件部を加工条件データに適合させる、い
わば、逆方向適用により、修正入力条件データを容易に
求めることが可能となる。

【００１４】更に、その修正入力条件データに対して、
ルールベースのルールを順方向に適用することによっ
て、他の加工結果データへの影響を予測することができ
る。

【００１５】

【発明の効果】本発明はルールベース記憶手段、入力条
件データ入力手段により入力された入力条件データに対
して各ルールの前件部を適用して、適合したルールの後
件部に基づいて加工結果データを得る加工結果データ演
算手段と、変更後加工結果データに対して、ルールの後
件部を適用して、適合したルールの前件部に基づいて、
修正入力条件データを演算する修正入力条件演算手段と
を設けたので、入力条件データに対応する加工結果デー
タが求められ、その加工結果データに対する変更に対し
て、ルールの逆方向適用により修正入力条件データを一
度に容易に求めることが可能となる。又、その修正入力
条件データにより更に加工結果を予測することができ
る。即ち、加工結果データのあるデータ項目を変更する
ことで、入力条件データが修正される訳であるが、その
結果生じる他の加工結果への影響も推測することができ
る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。本実施例は、加工条件及び固定条件から加工結
果の予測や、ある加工結果を修正した時の加工条件の修
正、さらに、修正された加工条件から加工結果の予測を
行うことができる研削盤のルールベースに応用したもの
である。

【００１７】(1) 研削盤の構成 図 1は本発明に係るルールベースの最適化装置を有した
数値制御研削盤の全体の機械的構成を示した構成図であ
る。５０は研削盤であり、その研削盤５０のベッド５１
の上には、そのベッド５１に対して摺動するテーブル５
２が設けられている。テーブル５２はテーブル送り用モ
ータ５３が駆動されることにより図面の左右方向に移動
される。又、テーブル５２の上には主軸台５４と心押台
５６が配設されており、主軸台５４は主軸５５を有し、
心押台５６は心押軸５７を有している。

【００１８】工作物Ｗは主軸５５及び心押軸５７によっ
て軸支され、主軸５５の回転によって回転される。この
主軸５５の回転は主軸台５４に配設された主軸モータ５
９によって行われる。一方、工作物Ｗを研削する砥石車
６０は砥石台６１に設けられた砥石車駆動モータ６２の
駆動軸に軸支されている。又、砥石台６１は砥石台送り
用モータ６３によって図面の垂直方向に移動制御され
る。テーブル送り用モータ５３、砥石台送り用モータ６
３、主軸モータ５９、砥石車駆動モータ６２などを駆動
制御するために数値制御装置３０が設けられている。

【００１９】(2) 数値制御装置の構成 数値制御装置３０は主として、図 2に示したように、Ｃ
ＰＵ３１とＲＯＭ３２とＲＡＭ３３とＩＦ（インタフェ
ース）３４とから構成されている。ＲＡＭ３３にはＮＣ
プログラムを記憶するＮＣデータ領域３３１と後述する
加工条件データ及び固定条件データを記憶する入力条件
データ領域３３２と、予測された加工結果データを記憶
する加工結果データ記憶領域３３３と、ルールベースを
記憶するルールベース領域３３４と、各ルールの適合度
を記憶する適合度領域３３５とが設けられている。

【００２０】尚、ＲＡＭ３３はバッテリバックアップさ
れている。又、ルールベース領域３３４に記憶されてい
るルールベースや適合度領域３３５に記憶されているル
ールの適合度等はインタフェース３４を介して固定ディ
スク装置３５に記憶させ、又、固定ディスク装置３５か
らそれらのデータをＲＡＭ３３のそれらの領域に記憶さ
せることができる。

【００２１】又、ＲＯＭ３２には、ＮＣデータ領域３３
１に記憶されているＮＣデータに従って、加工制御を行
うための制御プログラムを記憶した制御プログラム領域
３２１と、ルールベースを適用して入力条件データから
加工結果データを予測する加工結果予測プログラムを記
憶した加工結果予測プログラム領域３２２と、得られた
加工結果データの一部を変更した時の入力条件データを
求める入力条件データ演算プログラムを記憶した入力条
件演算プログラム領域３２３と、ルールベースを最適化
するためのプログラムを記憶したルールベース最適化プ
ログラム領域３２４とが設けられている。

【００２２】(3) データの種類 加工条件データはある工作物を所望の仕上げ状態に加工
するための研削盤の運転状態を示すデータである。本実
施例では、その加工条件データは、図３に示すように、
粗研回転速度〜微研後停止時間の１１項目である。

【００２３】固定条件データはある工作物を所望の仕上
げ状態に加工するための工作物の材質や砥石材質、仕上
げ径等の要求に対して変化できない固定されたデータで
ある。本実施例では、その固定条件データは、図３に示
すように、砥粒材質〜定寸有無の９項目である。これら
の加工条件データと固定条件データとを併せて、入力条
件データという。

【００２４】加工結果データは工作物を加工した時の仕
上げ状態を示したデータである。本実施例では、加工結
果データは、図３に示すように、表面粗さ〜振れの８項
目である。

【００２５】(4) ルールの構成 ルールは入力条件データと加工結果データとの関係を記
述したものである。ルールは、「もし、〜ならば」の条
件を記述したif部と、「〜である」の結論を記述したth
en部とからなる、いわゆる、if, thenルールで記述され
ている。以後、if部を前件部、then部を後件部という。

【００２６】ルールのデータは、図４に示すように構成
されている。入力条件データ及び加工結果データの各デ
ータ項目は図示された順序で割当てられている。即ち、
データ項目とデータ位置とが固定されて対応されてい
る。各データ項目は、等しい固定ビット長を有してい
る。よって、本実施例の場合には、ルールは２８のデー
タ項目を有しているので、各データ項目のビット長を４
ビットとして、ルールのビット長は、１１２ビットであ
る。

【００２７】各データ項目は、４ビットで構成されてい
るので、そのデータ項目に値の設定がない場合を２進数
で"0000"として、１項目のデータは"0001"（１）〜"111
1"（１５）の最大１５ランク値を表示できる。代表的な
データのランク分けの様子が図５に示されている。この
ように、ルールの各データ項目の値は、そのデータのラ
ンク値で与えられる。前件部及び後件部の各データ項目
は、それぞれ、論理演算and で結合されている。データ
項目に値の設定がない状態は「# 」で表示される。

【００２８】以下、一般的に、ルールは、図６のように
表記する。ｎはデータベースのルール数であり、ａ
_i (j) は、第ｉ番ルールＲ_i の前件部（入力条件データ
部）における第ｊデータ項目の値（ランク値）を表す。
又、ｂ_i (j) は、第ｉ番ルールＲ_i の後件部（加工結果
データ部）における第ｊデータ項目の値（ランク値）を
表す。ｐ，ｑは、それぞれ、前件部、後件部のデータ項
目数である。

【００２９】(5) 初期ルールの作成 初期ルールは、図７に示すように作成される。即ち、
「送り速度が大きいとびびりが発生する」という経験則
があった場合に、粗研送り速度のランク値とびびりのラ
ンク値との対応関係を、経験的に、粗研送り速度の全ラ
ンク値（１５）に対して作成する。この結果、１５個の
ルールが作成される。例えば、あるルールは、「粗研送
り速度のランク値が５ならば、びびりのランク値は１で
ある」となる。

【００３０】このルールを図６に示す構造で表記する
と、ルールの前件部の第７データ項目は、図４に示すよ
うに、「粗研送り速度」であり、後件部の第４データ項
目は、「びびり」であるので、

【００３１】

【数１】 ルールＲ_t ｛[######5#############][###1####] となる。同様に精研送り速度とびびりとの対応関係も求
められ、５個のルールが作成される。

【００３２】同様に、「工作物の剛性が小さいとびびり
が発生する」という経験則があった場合に、剛性係数の
ランク値とびびりのランク値との対応関係が求められ、
剛性係数の全ランク数（５）に対応した５個のルールが
作成される。例えば、あるルールは、「剛性係数のラン
ク値が２ならば、びびりのランク値は２である」とな
る。

【００３３】このルールを図６に示す構造で表記する
と、図４に示すように、前件部の第１５データ項目は、
「工作物剛性係数」であり、後件部の第４データ項目
は、「びびり」であるので、

【００３４】

【数２】 ルールＲ_w ｛[##############2#####][###2####] となる。以下、同様にして、図６に示す構造のルールが
作成され、そのルールは固定ディスクにルールベースと
して記憶される。

【００３５】(6) 工作物を加工する場合に与える入力条
件データ ある工作物を加工する場合に、各種の仕上げ要求値を考
慮して、作業者は、入力条件データの全項目における値
を決定する。この入力条件データは作業者の経験や勘、
あるいはコンピュータによる演算によって求められる。
この値は、ランク値ではなく絶対値である。例えば、粗
研回転速度３００rpm のように与える。以下、一般的
に、この現実に与えられる入力条件データを [Ｄ(1) 〜
Ｄ(p)]と記述する。即ち、Ｄ(i) は第ｉデータ項目の値
（ランク値）を表す。尚、各データ項目を指示する必要
がなく、入力条件データを総称する場合は入力条件デー
タＤと記述する。

【００３６】(7) ルールの適用 次に、現実の入力条件データＤが与えられたときに、工
作物を現実に加工する前に、その加工結果を予測するこ
とや、現実にその入力条件データＤを用いて工作物を加
工することが行われる。前者の場合には、その入力条件
データＤを用いて次の手順にて加工結果が予測される。
又、後者の場合には、加工結果を作業者が見てある加工
結果をもう少し改善したいという要求が発生し、その要
求値が入力される。そして、その要求値を満たす修正入
力条件データが必要となる。この場合にも、修正入力条
件データを得る前段階として、最初の入力条件データＤ
を用いて、次の手順によりその入力条件データＤに対応
する加工結果を予測することが行われる。図８は、ＲＯ
Ｍ３２の加工結果予測プログラム領域３２２に記憶され
ているＣＰＵ３１によって実行される加工結果予測プロ
グラムのフローチャートである。

【００３７】ステップ１００において、ルールベース及
び各ルールの適合度が固定ディスク３５から入力され、
ＲＡＭ３３のルールベース領域３３４及び適合度領域３
３５に記憶される。次に、ステップ１０２において、キ
ーボード２２から現実の入力条件データＤが入力され、
ＲＡＭ３３の入力条件データ領域３３２に記憶される。
次に、ステップ１０４において、その入力条件データＤ
は、図５に示したランク分けによりランク値に変換され
て、ランク値に変換された入力条件データ [Ｄ(1) 〜Ｄ
(p)]として、入力条件データ領域３３２に記憶される。

【００３８】次に、ステップ１０６において、データ項
目番号ｊが１に初期設定される。次に、ステップ１０８
において、ルールベース領域３３４に記憶されている全
ルールが入力条件データＤに対して適用される。即ち、
入力条件データとルールとのそれぞれの第１データ項目
の値に関して、Ｄ(1) ＝ａ_i(1) を満たす全てのルール
が抽出される。次に、ステップ１１０において、入力条
件データの全てのデータ項目に関してルール適用が完了
したか否かが判定され、完了していない場合には、ステ
ップ１０８の処理が繰替えされる。これにより、入力条
件データとルールの任意の第ｊデータ項目の値に関し
て、Ｄ(j) ＝ａ_i (j) を満たす全てのルールが抽出され
る。

【００３９】ルールの抽出が完了すると、ステップ１１
２において、ステップ１０８で抽出された全ルールの後
件部において、各データ項目毎に、データ項目の値（ラ
ンク値）の最大値が求められる。その値の集合は予測さ
れる加工結果データ [Ｂ(1),…，Ｂ(q)]とされる。尚、
加工結果データを総称する場合には加工結果データＢと
記述する。即ち、作業者が作成した現実の入力条件デー
タＤで工作物を加工した場合には、その工作物の仕上げ
状態は、加工結果データＢに示される状態になると、現
段階のルールベースにより判断される。

【００４０】次に、ステップ１１４において、ステップ
１０８で抽出された全ルールと、加工結果データＢの任
意のデータ項目に関し、両者の値が等しいルールが抽出
される。即ち、各データ項目毎に、Ｂ(j) ＝ｂ_i (j)を
満たすルールが抽出される。この抽出されたルールは、
加工結果データの第ｊデータ項目の値Ｂ(j) を生み出し
たルールである。

【００４１】次に、ステップ１１６において、作業者の
経験により又は、現実の入力条件データＤで現実に工作
物を加工して得られる工作物の仕上げ状態から判断し
て、加工結果データＢの各データ項目に対して評価が与
えられる。この評価は、加工結果データＢの各データ項
目の値が妥当であれば合格「１」、妥当でなければ不合
格「０」と２値的に判定される。この判定結果が入力さ
れる。

【００４２】次に、ステップ１１８において、合格の判
定が得られた加工結果データのデータ項目の値Ｂ(m) を
生み出したルールＲ_k の適合度Ｆ_k が更新される。尚、
全てのルールの適合度の初期値は０である。このルール
の適合度の更新は次のように行われる。今、適合度を更
新するルールが

【数３】 ルールＲ_k ｛[##############2#####][#1#2###3]｝ であり、後件部において、合格の判定の得られたデータ
項目は第２データ項目と第８データ項目であったとす
る。この時、後件部において、合格の判定が得られたデ
ータ項目の数２が、現在の適合度Ｆ_k に加算される（Ｆ
_k ＝Ｆ_k ＋２）。

【００４３】即ち、複数のデータ項目で合格判定が得ら
れたルールは、入力条件データＤに対して、それだけ適
合度が高いルールと判断される。尚、合格判定のデータ
項目を有しないルールは、適合度が低いので、適合度の
数値の更新は行われない。次に、ステップ１２０におい
て、ルールベース領域３３５に記憶されているルールベ
ースはルールの適合度と共に固定ディスクに出力され、
記憶される。

【００４４】(8) 入力条件データの修正 (7) 項のプログラムで得られた加工結果データＢを作業
者が見て、あるデータ項目の値を変更し、その変更され
た加工結果データを得るための入力条件データを求めた
いという場合がある。例えば、得られた加工結果データ
Ｂの表面粗さのランク値が「７」のとき、ランク値
「３」だけ表面粗さを改善してランク値「４」で工作物
を仕上げたいという要求が発生する。この時、表面粗さ
のランク値「４」を実現するための入力条件データを求
める必要がある。又、入力条件データＤを用いて工作物
を加工した結果を作業者が判断して、ある加工結果を改
善したいという場合がある。例えば、表面粗さの現状の
ランク値は正確には分からないが、表面粗さを現状より
も相対的にランク値「３」だけ向上させたいという場合
がある。この時、表面粗さを現在のランク値よりもラン
ク値「３」だけ改善するのに必要な修正入力条件データ
を求める必要がある。

【００４５】この場合には、ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２
の入力条件演算プログラム領域に記憶されている図９に
示す入力条件演算プログラムを実行する。ステップ２０
０において、ルールベース及び各ルールの適合度が固定
ディスク装置３５からＲＡＭ３３のルールベース領域３
３４と適合度領域３３５に読み込まれる。次に、ステッ
プ２０２において、作業者の指定により、加工結果デー
タＢにおいて、変更したいデータ項目の値が変更され
る。その変更後の加工結果データは[Ｂ^' (1),…，Ｂ
^' (q)]とされる。この変更後の加工結果データの総称は
変更後加工結果データＢ^' と記述される。この加工結果
データの変更は、変更したいデータ項目の指定と、その
データ項目の相対的な変更量のランク値Ｈを作業者が入
力することにより行われる。そして、加工結果データＢ
と相対的なランク値Ｈとを用いて変更後加工結果データ
Ｂ^' が演算される。

【００４６】次に、ステップ２０４において、データ項
目番号ｊが１に初期設定される。次に、ステップ２０６
において、ルールベース領域３３４に記憶されている全
ルールが加工結果データＢに対して逆適用される。即
ち、変更後加工結果データとルールの後件部の第１デー
タ項目の値に関して、Ｂ^' (1)＝ｂ_i (1) を満たす全て
のルールが抽出される。次に、ステップ２０８におい
て、変更後加工結果データＢ^' の全てのデータ項目に関
してルール適用が完了したか否かが判定され、完了して
いない場合には、ステップ２０６の処理が繰替えされ
る。これにより、変更後加工結果データＢ^' とルールの
後件部の任意の第ｊデータ項目の値に関して、Ｂ^'(j)
＝ｂ_i (j) を満たす全てのルールが抽出される。

【００４７】ルールの抽出が完了すると、ステップ２１
０において、ステップ２０６で抽出された全ルールの前
件部において、各データ項目毎に、データ項目の値（ラ
ンク値）の最大値が求められる。その値の集合は修正入
力条件データ [Ａ(1),…，Ａ(q)]とされる。一般的に
は、修正入力条件データＡと参照される。即ち、変更後
加工結果データＢ^' を得るための修正入力条件データＡ
が求められたことになる。

【００４８】次に、ステップ２１２において、ステップ
２０６で抽出された全ルールと、修正入力条件データＡ
の任意のデータ項目に関し、両者の値が等しいルールが
抽出される。即ち、各データ項目毎に、Ａ(j) ＝ａ
_i (j) を満たすルールが抽出される。この抽出されたル
ールは、修正入力条件データＡの第ｊデータ項目の値Ａ
(j) を生み出したルールである。

【００４９】尚、修正入力条件データ [Ａ(1),…，Ａ
(q)]が、全てのデータ項目において決定されるとは限ら
ない。即ち、ステップ２０６で抽出されたいずれのルー
ルの前件部においてもランク値の記述のないデータ項目
が存在し得る。この場合には、入力条件データのこのデ
ータ項目は、ルールからは決定されないことになるの
で、そのデータ項目に対しては、最初の入力条件データ
Ｄの対応するデータ項目の値が、そのまま用いられる。

【００５０】次に、ステップ２１４で、作業者の経験又
は、修正入力条件データＡで現実に工作物を加工して得
られる工作物の仕上げ状態から判断して、修正入力条件
データＡの各データ項目に対して評価が与えられる。こ
の評価は、修正入力条件データＡの各データ項目の値が
妥当であれば合格「１」、妥当でなければ不合格「０」
と２値的に判定される。この判定結果が入力される。

【００５１】次に、ステップ２１６において、合格の判
定が得られたデータ項目の値Ａ(m)を生み出したルール
Ｒ_k の適合度Ｆ_k が更新される。このルールの適合度の
更新は次のように行われる。今、適合度を更新するルー
ルが

【数４】 ルールＲ_k ｛[#2##4##5######2#####][4#######]｝ であり、前件部において、合格の判定の得られたデータ
項目は第２、第５、第１５データ項目であったとする。
この時、前件部において、合格の判定が得られたデータ
項目の数３が、現在の適合度Ｆ_k に加算される（Ｆ_k＝
Ｆ_k ＋３）。即ち、複数のデータ項目で合格判定が得ら
れたルールは、それだけ適合度が高いルールと判断され
る。尚、合格判定のデータ項目を有しないルールは、適
合度が低いので、適合度の数値の更新は行われない。次
に、ステップ２１４において、ルールベース領域３３５
に記憶されているルールベースはルールの適合度と共に
固定ディスクに出力され、記憶される。

【００５２】(9) 加工結果の影響予測 次に、図８に示す入力条件データ [Ｄ(1),…，Ｄ(q)]の
代わりに、上記の修正入力条件データ [Ａ(1),…，Ａ
(q)]を用いて、図８に示す手順に従ってルールベースを
適用することにより、その修正入力条件データ [Ａ(1),
…，Ａ(q)]で工作物を加工したと仮定した場合の加工結
果データ [Ｂ^" (1),…，Ｂ^" (q)]を求めることができ
る。即ち、加工結果データのあるデータ項目、例えば、
表面粗さのランク値を要求値に応じて変更するための修
正入力条件データＡで加工した場合の他の加工結果に与
える影響を予測することが可能となる。この加工結果デ
ータＢ^" を作業者が見て、更に、必要なら変更を加える
こともできる。

【００５３】(10)ルールベースの学習 次に、ルールベースを更新する必要が生じた時に実行さ
れるルールベースの最適化手順について説明する。図１
０はＣＰＵ３１によって実行されるＲＯＭ３２のルール
ベース最適化プログラム領域３２４に記憶されているル
ールベース最適化プログラムのフローチャートである。
ステップ３００において、固定ディスク装置３５に記憶
されているルールベースと各ルールの適合度がＲＡＭ３
３のルールベース領域３３４と適合度領域３３５に読み
込まれる。

【００５４】次に、ステップ３０２において、全ルール
の適合度Ｆ_k の最大値を考慮して、適合度の上限しきい
値Ｔ_H,下限しきい値Ｔ_L が決定される。次に、ステップ
３０４において、適合度Ｆ_k がしきい値Ｔ_H 以上のルー
ルが抽出される。そして、その抽出された各ルールに対
しては、その各ルールの適合度Ｆ_k に応じた数の同一の
ルールが生成される。その生成されたルールの適合度は
元のルールの適合度と同一値とされる。

【００５５】次に、ステップ３０６において、適合度が
しきい値Ｔ_L 以下のルールが消滅される。次に、ステッ
プ３１０において、適合度がしきい値Ｔ_L としきい値Ｔ
_H との間にあるルールは、そのまま残される。以上のス
テップにより、適合度の高いルールが残り、適合度の低
いルールは消滅される。即ち、適合度の低いルールは妥
当な結果を得るのに貢献しないルールであるので、ルー
ルベースから消滅させても良いことになる。それに対し
て、適合度の高いルールは妥当な結果の得られるルール
であるので、ルールベースの更新において保存される。
又、適合度の高い同一のルールが複数生成されることに
より、次のステップ以下で実行されるデータのクロスオ
ーバにより生成されるルールは、その同一ルールの数の
多いルールに関連したルールが生成され易くなる。従っ
て、最適ルールベースに至る時間が短縮化されることに
なる。

【００５６】次に、ステップ３１２において、全ルール
のうち、適合度が所定のしきい値よりも大きく、後件部
の各データ項目の値がそれぞれ等しいルールが集合さ
れ、後件部の値毎に全ルールが群別化される。例えば、
後件部の第１データ項目の値が「４」であるルール群は
図１１に示すようになる。このルール群から任意の２つ
のルールが抽出される。例えば、ルールNO. １とルール
NO. ３が抽出される。この抽出された２つのルールの前
件部のデータ項目のうち、値が付与されている最左端の
データ項目（ルールNO. １の第２データ項目）と最右端
のデータ項目（ルールNO. ３の第８データ項目）との間
の任意の位置でデータ項目が２分される。例えば、第１
データ項目から第５データ項目が左群、第６データ項目
から第７データ項目が右群に２分される。そして、その
抽出された２つのルール間の左群の各データ項目におい
て、各データ項目の値が相互に交換されて、２つ新しい
ルールが生成される。

【００５７】即ち、図１１の例では、交換して得られた
２つの新ルールは、図１２に示すようになる。もしも、
生成された一方のルールの前件部の全てのデータ項目に
具体的な値が付与されていない場合には、そのルールは
消滅される。このようにして、前件部の第２データ項目
と第７データ項目に値が付与された新ルールが生成され
る。その新ルールの適合度は、ステップ３１６におい
て、０に初期設定される。このような新ルールの発生操
作がデータ項目の分割位置を変化させたり、抽出される
２つのルールを任意に変更して実行される。このように
して、多数の新たなルールの生成が行われる。このよう
な操作によって得られたルールは、２つのルールの特性
を引き継いでいる。

【００５８】次に、ステップ３１８において、上記のよ
うに世代交代が実施されたルールベースは、適合度と共
に固定ディスク装置３５に記憶される。そして、その世
代交代の実施されたルールベースは、図８、図９に示し
たように、加工結果データの演算、修正入力条件データ
の演算、修正入力条件データによる加工結果の影響予測
演算等に用いられる。そして、その過程で、各ルールの
適合度が更新されて行く。 その後、データベースの更
新（世代交代）時期が来たときに、図１０に示す処理が
実行され、データベースは次の世代のデータべースに更
新される。このようなことが繰り返し実行されること
で、データベースは究極的には、最適ルールベースとな
る。最適ルールベースは、理想的には、ルールの後件部
の各データ項目の各ランク値に対して、そのランク値に
影響を与える入力条件データのデータ項目のランク値が
全て最適化された１つのルールに集約化されたものを意
味する。

【００５９】上述した２つのルールのデータ交換によ
り、２つのルールと類似性の高い、しかも、両者のルー
ルの性質を併せもった新規なルールが自己発展的に生成
される。このようなルール生成においては、十分に適合
度も高く、且つ、前の２つの良性分（結論との因果関係
の強い条件要素）同志を引き継ぐ可能性も高いルールが
生起される可能性がある。この良性部同志を引き継いだ
良性ルールは、その後の現実の使用において、適合度が
高くなるということで評価され、その後の世代交代にお
いても生き残る。一方、２つのルールの劣勢分（結論と
の因果関係の弱い条件要素）を引き継いだ劣勢ルールも
生成される。しかし、その劣勢ルールは、その後の使用
によって、適合度が低く、いずれ、ルールベースから消
滅する運命にある。このようにして、本実施例装置は、
いわば、ルールが自己増殖、自己分化、自己進化するこ
とで、ルールベースを最適化することができる。よっ
て、作業者により新規ルールを追加するという操作は必
要ではない。

【００６０】尚、上記実施例で、新規ルールを作成する
場合には、任意のルールにおける任意のデータ項目の値
を任意に変更させたルールを生成するようにしても良
い。即ち、クロスオーバによる新規ルールの生成は、２
つのルールのそれぞれの特性を一部継続しているので、
ルールの特性が大きく変化することがないためにルール
ベースが最適化の過程においてエネルギー極小点に落ち
込む可能性がある。この時、任意にデータ項目の値をラ
ンダムに変更することで、いわば、ルールベースの最適
過程において擾乱を発生させたり、ルールに突然変位を
生じさせることで、エネルギー極小点を脱出して、エネ
ルギー最小点に至る、即ち、最適化を完了させることが
できる。

【００６１】上記実施例において、ルールベース記憶手
段Ｘ１は、固定ディスク装置３５、ＲＡＭ３３のルール
ベース領域３３５で構成され、入力条件データ入力手段
Ｘ２はキーボード２２と、ＲＡＭ３３の入力条件データ
領域３３２と、ＣＰＵ３１及びＣＰＵ３１によって実行
される図８のステップ１０２−１０４で達成される。
又、変更要求データ入力手段Ｘ３は、キーボード２２
と、ＣＰＵ３１及びＣＰＵ３１によっ実行される図９の
ステップ２０２によって達成される。又、加工結果デー
タ演算手段Ｘ４は、ＲＯＭ３２の加工結果予測プログラ
ム領域３２２、ＣＰＵ３１及びＣＰＵ３１によって実行
される図８のステップ１０８−１１２によって達成され
る。又、加工結果データ変更手段Ｘ５は、ＣＰＵ３１及
びＣＰＵ３１によって実行される図９のステップ２０２
によって達成される。又、修正入力条件データ演算手段
Ｘ６は、ＲＯＭ３２の入力条件演算プログラム領域３２
３と、ＣＰＵ３１とＣＰＵ３１によって実行される図９
のステップ２０６−２１０によって達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体的な一実施例に係る加工結果予測
装置を用いた数値制御研削盤の構成を示した機構図。

【図２】同実施例の数値制御研削盤の数値制御装置の構
成を示したブロック図。

【図３】ルールのデータ項目を示した説明図。

【図４】ルールのデータ構造を示した説明図。

【図５】各データ項目の値のランク分けの様子を示した
説明図。

【図６】ルールの構成及び表記方法を示した説明図。

【図７】ルールを作成する手順を示した説明図。

【図８】ルールベースを用いて加工結果データを予測す
るＣＰＵによる処理手順を示したフローチャート。

【図９】ルールベースを用いて変更後加工結果データか
ら入力条件データを演算するＣＰＵによる処理手順を示
したフローチャート。

【図１０】ルールベースのＣＰＵによる更新手順を示し
たフローチャート。

【図１１】ルールベースの更新におけるクロスオーバに
よる新規ルールが生成される様子を説明した説明図。

【図１２】クロスオーバにより生成された新規ルールを
示した説明図。

【図１３】発明の構成を示したブロック図。

【符号の説明】

３１…ＣＰＵ ３３…ＲＡＭ ３２…ＲＯＭ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嘉数 侑昇 北海道江別市文京台52番地の１ (72)発明者 皆川 雅章 北海道札幌市厚別区厚別中央５条６丁目 ２−20 (72)発明者 米田 孝夫 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田 工機株式会社内 (72)発明者 山中 将 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田 工機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−173842（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−95542（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送り速度等の加工条件や工作物仕上げ寸
   法等の固定条件からなる入力条件をルールが成立する場
   合の前提条件として記述した前件部と、加工結果をルー
   ルが成立する場合の結論として記述した後件部とから成
   る複数のルールを記憶したルールベース記憶手段と、 工作物を加工する場合の入力条件データを入力する入力
   条件データ入力手段と、 前記入力条件データに対する加工結果の変更を指定する
   変更要求データを入力する変更要求データ入力手段と、 前記入力条件データ入力手段により入力された前記入力
   条件データに対して前記ルールベース記憶手段に記憶さ
   れている各ルールの前記前件部を適用して、適合したル
   ールの前記後件部に基づいて加工結果データを得る加工
   結果データ演算手段と、 前記加工結果データ演算手段により求められた前記加工
   結果データを、前記変更要求データ入力手段により入力
   された前記変更要求データに基づいて変更して変更後加
   工結果データを生成する加工結果データ変更手段と、 前記変更後加工結果データに対して、前記ルールベース
   記憶手段に記憶されているルールの前記後件部を適用し
   て、適合したルールの前記前件部に基づいて、修正入力
   条件データを演算する修正入力条件演算手段とを有する
   ことを特徴とする加工結果予測装置。
2. 【請求項２】 前記修正入力条件演算手段においては、
   前記後件部を構成する加工結果のデータ項目ごとに適合
   したルールの中で前記前件部を構成する入力条件のデー
   タ項目毎の最大値を有するものによって修正入力条件デ
   ータを決定することを特徴とする請求項１に記載の加工
   結果予測装置。