JP5642748B2 - 放電加工機のデータ収集システム - Google Patents

Description

本発明は、コンピュータと放電加工機をネットワーク接続した、放電加工機のデータ収集システムに関する。

放電加工機を用いて加工される加工品の良否判定の手法として、加工終了後に加工品の面粗さや寸法精度を測定して判定する手法もあるが、加工時の加工状況を把握するための加工電圧、加工電流、加工速度などをモニタリング情報として、それぞれのモニタリングした情報が規定範囲内にあるかどうかによって評価することが一般的に行われている。そして、得られたモニタリング情報は、放電加工機内に搭載されている数値制御装置内の記憶装置に格納されたり、放電加工機がネットワーク接続されているときには、ネットワークを通じてコンピュータに転送したりされている。

特許文献１には、放電加工機において、加工時に収集するデータとして加工速度、加工電圧、加工電流、電極に印加する電圧のオフタイム、オンタイム、総放電回数、異常放電回数、異常放電率、放電周波数を収集し、収集したデータを、放電加工機内に搭載された数値制御装置内に記憶する技術が開示されている。
また、特許文献２には、コンピュータと放電加工機をネットワーク接続して、加工時の加工電圧変化や加工速度変化などのモニタリング情報を収集するシステムが開示されている。

特許第４１３７３８４号公報 特許第４０４７５４４号公報

特許文献１に開示されているような放電加工機に搭載される数値制御装置は、パーソナルコンピュータやサーバの記憶容量と比較した場合、一般的にデータの記憶容量が小さい。そのため、加工時間が長い放電加工において、放電加工のすべての経路に渡って、複数の各種モニタリング情報を記憶することが記憶容量の観点から困難である。また、各種モニタリング情報を記憶するために、放電加工機に大容量の記憶装置を搭載すると、放電加工機のコストが上がってしまうという問題点もある。
特許文献２に開示されているコンピュータと放電加工機からなるシステムは、加工工程における加工速度、加工電圧、加工電流等の各種モニタリング情報を所定時間ごとに放電加工機内の数値制御装置に記憶し、その後必要に応じて外部のコンピュータ等に送信することも可能である。しかしながら、所定時間ごとに各種モニタリング情報を記憶しているため、データ量が大きくなってしまうという問題点がある。
また、各種モニタリング情報を放電加工機内の数値制御装置に記憶せず、ネットワーク接続されたコンピュータへ常時転送して、コンピュータ内の記憶装置に記憶する技術もある。この場合、特許文献１のように放電加工機に大容量の記憶装置を搭載して放電加工機のコストが上がってしまうという問題は生じないが、ネットワークを通じて常時データを転送しているため、ネットワークの通信負荷が大きくなってしまったり、ネットワークにトラブルが発生した場合には、各種モニタリング情報がコンピュータ内に記憶されないという問題がある。

そこで、本発明は、放電加工機に搭載された数値制御装置に大容量の記憶装置を搭載することなく、加工時の各種モニタリング情報を記憶、収集できる放電加工機のデータ収集システムを提供することを目的とする。

本願の請求項１に係る発明では、コンピュータと放電加工機とをデータ伝送路を介して接続し、該放電加工機の加工状態に関する情報を該記放電加工機の記憶部に記憶し、加工終了後に該放電加工機から送信される情報を前記コンピュータで収集する放電加工機のデータ収集システムにおいて、前記放電加工機は、加工中の加工状態に関連する物理量を所定周期あるいは前記放電加工機の可動部が所定距離移動する毎に検出する検出部と、前記検出部により検出した物理量が予め設定された閾値を超えたかどうかを判定する判定部と、該判定部による判定により前記検出した物理量が予め設定された閾値を超えていない場合は情報の記憶を行わず、前記閾値を超えた場合のみ、前記物理量又は前記物理量が前記閾値を超えたことを示す情報を記憶する記憶部と、前記放電加工機による加工後に、前記記憶部に記憶されている前記物理量又は前記物理量が前記閾値を超えたことを示す情報を送信する送信部と、を有し、前記コンピュータは、前記放電加工機による加工後に前記送信部から送信された前記物理量又は前記物理量が前記閾値を超えたことを示す情報を受信する受信部と、前記受信部で受信した前記物理量又は前記物理量が前記閾値を超えたことを示す情報を記憶する記憶部と、を有することを特徴とする放電加工機のデータ収集システムが提供される。

すなわち、請求項１に記載の発明では、放電加工機は、加工中の加工状態に関連する物理量をすべて記憶するのではなく、予め設定された設定範囲を超えた場合のみ記憶することによって、放電加工機内の記憶部に記憶するモニタリング情報を最小限にすることができ、加工時間が長い放電加工においても、必要な各種モニタリング情報を記憶することが可能である。また、データはネットワークを通じて常時転送されるのではなく、加工終了後に放電加工機の記憶部に記憶された物理量をコンピュータに送信するため、ネットワークの通信負荷が大きくなったり、一時的にネットワークにトラブルが発生しても、情報の送信に問題が生じることがない。
ここで、本明細書において使用される「閾値を超えた」という用語は、閾値をはさんで良とされる範囲と不良とされる範囲を区別したときに、良とされる範囲から不良とされる範囲となるという意味で用いられており、必ずしも閾値をはさんで小さい範囲から大きい範囲となるという意味のみで用いられるものではない。

本願の請求項２に係る発明は、前記物理量が加工電圧、加工電流、加工速度、前記放電加工機が設置された場所の室温、加工槽の水温の何れか１つを含むことを特徴とする請求項１記載の放電加工機のデータ収集システムである。
すなわち、請求項２に係る発明では、さまざまな種類の物理量を検出する場合に適用することが可能である。
本願の請求項３に係る発明は、前記設定範囲が上限および下限を規定した範囲であり、前記判定する物理量に対して複数の範囲を設け、前記判定する物理量と加工状態に関連した他の物理量のうち、該複数の範囲に応じて少なくとも１つの記憶する項目を設定する設定部を有し、前記判定部が前記検出した物理量が前記設定した範囲のいずれの範囲に該当するかを判定し、前記記憶部は前記判定結果に基づいて前記範囲に対応して前記設定部で設定された項目の物理量を記憶することを特徴とする請求項１または２に記載の放電加工機のデータ収集システムである。
すなわち、請求項３に係る発明では、請求項１又は２に記載の発明において、判定する物理量の範囲に応じて、放電加工機内の記憶装置に記憶する物理量の種類を異ならせることにより、記憶装置に記憶する物理量を最小限にすることで、大容量の記憶装置を持たない数値制御装置においても、長い加工時間にわたって各種モニタリング情報を記憶することができる。

本願の請求項４に係る発明は、前記設定値が上限および下限を規定した範囲であり、前記判定する物理量に対して複数の範囲を設けると共に該範囲毎に前記物理量を実測値で記憶するかあるいは前記物理量が当該範囲内あるいは範囲外の何れの状態であるかを示すフラグとして記憶するかの記憶形式を設定する設定部を有し、前記判定部が前記検出した物理量が前記設定した範囲のいずれの範囲に該当するかを判定し、前記記憶部は前記判定結果に基づいて前記設定部で設定された記憶形式で前記物理量を記憶することを特徴とする請求項１記載の放電加工機のデータ収集システムである。
すなわち、請求項４に係る発明では、請求項１に記載の発明において、判定する物理量の範囲に応じて、放電加工機内の記憶装置に記憶する物理量をフラグとして記憶するか実測値で記憶するかを異ならせることにより、記憶装置に記憶する物理量を最小限にすることで、大容量の記憶装置を持たない数値制御装置においても、長い加工時間にわたって各種モニタリング情報を記憶することができる。
本願の請求項５に係る発明は、前記放電加工機の記憶部に記憶された前記物理量又は前記物理量が前記設定範囲を超えたことを示す情報が予め定められた所定のサイズを超えた場合に、前記物理量又は前記物理量が前記設定範囲を超えたことを示す情報を前記放電加工機から前記コンピュータに送信し、前記放電加工機の加工を停止することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放電加工機のデータ収集システムである。
すなわち、請求項５に係る発明では、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、物理量またはデータが予め定められた所定のサイズを超えた場合に、物理量又はデータを放電加工機からコンピュータに送信し、放電加工機の加工を停止することで、記憶するモニタリング情報がオーバーフローして記憶できなくなってしまうことを防止すると共に、そのような状態となっている場合は加工を継続しても加工品が不良と判断されて無駄な加工となる可能性が高いところ、そのような状態のまま加工を継続することを止めることが可能となる。また、その時点で放電加工機に記憶されている物理量またはデータがコンピュータに送信されるため、送信された物理量またはデータを解析して、不良の発生原因等について分析することもできる。

本発明により、放電加工機に搭載される数値制御装置内に一時的に記憶する各種モニタリング情報を最小限にすることで、大容量の記憶装置を持たない数値制御装置においても、ネットワーク環境の影響を受けずに各種モニタリング情報を記憶することができ、また放電加工機内の数値制御装置に一時的に記憶された各種モニタリング情報をネットワーク接続されたコンピュータへ転送することによって、大容量の各種モニタリング情報を記憶することができる。

本発明の放電加工機のデータ収集システムの概略図である。 本発明の放電加工機のデータ収集システムにおける、各機械内の数値制御装置の概略図である。 本発明の放電加工機のデータ収集システムにおける、加工電圧の値と良否の判定の例を示す図である。 本発明の放電加工機のデータ収集システムにおける、加工電流の値と良否の判定の例を示す図である。 本発明の放電加工機のデータ収集システムにおける、判定結果が「要検査」のときに、簡単なデータを記憶する場合の、判定結果と記憶対象との関係を示す図である。 本発明の放電加工機のデータ収集システムにおける、判定結果が「要検査」のときに、フラグの値を記憶する場合の、判定結果と記憶対象との関係を示す図である。 本発明の放電加工機のデータ収集システムにおいて、判定結果が「要検査」の場合に、簡単なデータを記憶する場合のフローチャートである。 本発明の放電加工機のデータ収集システムにおいて、判定結果が「要検査」の場合に、フラグを記憶する場合のフローチャートである。 本発明の放電加工機のデータ収集システムにおける、判定結果が「要検査」とされる範囲を複数設けた場合の、加工電圧の値と良否の判定の例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
図１は、本発明の放電加工機１０のデータ収集システムの概略図である。コンピュータ４０からＨＵＢ及びルータ５０を介して、放電加工機１０である機械ａ、機械ｂ・・・機械ｎに接続されている。コンピュータ４０とＨＵＢ及びルータ５０の間、ＨＵＢ及びルータ５０と機械ａ、機械ｂ・・・機械ｎの各機械との間は、それぞれＬＡＮ３０によって接続されている。本実施形態においては、それぞれの接続をＬＡＮ接続で行っているが、これに限ったものではなく、その他のネットワーク接続手段によって接続してもよい。

図２は、機械ａ、機械ｂ・・・機械ｎの各機械内の数値制御装置１１の概略図である。図１にも示したように、機械１０はコンピュータ４０とＬＡＮ接続で接続されている。また、機械１０には、数値制御装置１１と、放電装置１７と、サーボモータ１８と、温度センサ１９とからなり、数値制御装置１１内には、ＣＰＵ１２と、ストレージ１３と、ＳＲＡＭ１４と、ＲＡＭ１５と、ディスプレイ１６と、キーボード２１と、ＮＩＣ２０（Network Interface Card）とが含まれている。
ストレージ１３は、フラッシュメモリやハードディスク等であり、ＳＲＡＭ１４は、バッテリ等でバックアップされた保持型メモリであり、ストレージ１３やＳＲＡＭ１４内には、加工を行うための各種設定データや加工条件、加工プログラム等、及び、各種モニタリング情報の良否判定を行うための閾値が記憶されている。

ディスプレイ１６は、各種モニタリング情報等を表示する。また、キーボード２１は、モニタリング範囲（後述する数値制御装置１１にデータを記憶するときの判定範囲）や、モニタリング情報がモニタリング範囲を超えた場合に数値制御装置１１に記憶するデータの種別を入力するのに用いられる。また、本実施例ではモニタリング範囲や記憶するデータの種別は数値制御装置１１に設けられたキーボード２１から手動入力によって行っているが、これに限ったものではなく、ネットワーク接続されたコンピュータから設定してもよいし、加工プログラムを用いて入力してもよい。

加工品の良否判定に使用する各種設定データや加工条件、加工プログラム、記憶されたモニタリング情報等は、数値制御装置１１において取得可能となっており、数値制御装置１１から、ＮＩＣ２０、ＬＡＮ３０を通じてネットワーク接続されたコンピュータ４０に送信されて記憶される。図１において説明したように、本実施例では機械１０とコンピュータ４０との接続をＬＡＮ接続によって行っているが、これに限ったものではなく、その他のネットワーク接続手段によって接続してもよい。

図３は本発明の放電加工機１０のデータ収集システムにおける、加工電圧の値と良否の判定の例を示す図であり、図４は加工電流の値と良否の判定の例を示す図である。本発明の放電加工機１０のデータ収集システムにおいては、数値制御装置１１において、定期的に加工電圧、加工電流等の物理量を取得しており、各物理量ごとに加工品の良否判定を行っている。図３は、放電加工機１０の加工電圧の値と加工品の良否判定との関係であり、図４は、放電加工機１０の加工電流の値と加工品の良否判定との関係である。
図３において、太実線が加工電圧として良い電圧を示す基準値である。加工電圧が、基準値から所定の範囲内の太実線と破線との間の領域１の範囲であれば「良（検査不要）」、破線と一点鎖線との間の領域２の範囲であれば「要検査」、一点鎖線の範囲外の領域３の範囲であれば「不良」と判定するものである。そして、本実施形態では判定結果が破線の外側の範囲２、範囲３に含まれているかどうかに注目し、判定結果が「良（検査不要）」である範囲１の場合は、そのときの各種物理量の値は記憶しない。また、判定結果が「要検査」である範囲２の場合は、数多くの各種データを記憶することはせず、検査が必要なことを識別できるだけの簡単なデータのみを記憶する。さらに、判定結果が「不良」である範囲３の場合は、不良の原因を特定する必要があるため、加工電圧に加えて、その他の各種データも合わせて記憶する。

さらに詳細に説明すると、判定結果が範囲２の場合には、モニタリングされた加工電圧の値のみを記憶したり、加工電圧の判定結果が範囲２であることを示すフラグの値を記憶する。また、判定結果が範囲３の場合には、モニタリングされた加工電圧の値に加えて、そのときの加工電流、加工速度、各軸の現在位置等をあわせて記憶する。

これらを一覧にしたものが、図５及び図６である。図５は判定結果が要検査の場合に、モニタリングした加工電圧の値のみを記憶する場合であり、図６は判定結果が要検査の場合に、その旨を示すフラグの値を記憶する場合である。

同様の測定と判定は、図４に示されている加工電流についても同時に行われており、加工電圧の場合と同様に、判定結果が「良（検査不要）」である範囲１の場合は、そのときの各種物理量の値は記憶しない。また、判定結果が「要検査」である範囲２の場合は、数多くの各種データを記憶することはせず、検査が必要なことを識別できるだけの簡単なデータのみを記憶する。さらに、判定結果が「不良」である範囲３の場合は、不良の原因を特定する必要があるため、加工電流に加えて、その他の各種データも合わせて記憶する。

さらに詳細に説明すると、判定結果が範囲２の場合には、モニタリングされた加工電流の値のみを記憶したり、加工電流の判定結果が範囲２であることを示すフラグの値を記憶する。この場合に、いずれの物理量が「要検査」の範囲となったかがわかるように、要検査となった物理量の値を記憶したり、フラグについても要検査となった物理量の種類に応じて異なったフラグとする。また、判定結果が範囲３の場合には、モニタリングされた加工電圧の値に加えて、そのときの加工電流、加工速度、各軸の現在位置等をあわせて記憶する。

図７は、本発明の放電加工機１０のデータ収集システムにおいて、判定結果が「要検査」の場合に、簡単なデータを記憶する場合のフローチャートである。図７に基づいて、本発明の放電加工機のデータ収集システムについて以下にステップ毎に説明する。

・（ステップＳＴ１）放電加工機１０のデータ収集フローの開始。
・（ステップＳＴ２）加工を開始したかどうかを判定し、開始したらステップＳＴ３に進む。
・（ステップＳＴ３）以前のモニタリングのときに記憶されていた、記憶済みのモニタリング情報をクリアする。
・（ステップＳＴ４）加工電圧、加工電流等の各種モニタリング情報を取得する。
・（ステップＳＴ５）取得したデータが基準値から所定の範囲内である「良」（範囲１）の範囲内かどうかを判定し、範囲内のときはステップＳＴ１０に進み、範囲外のときはステップＳＴ６に進む。

・（ステップＳＴ６）取得したデータが「要検査」（範囲２）の範囲内かどうかを判定し、範囲外のときはステップＳＴ７に進み、範囲内のときはステップＳＴ８に進む。
・（ステップＳＴ７）取得したデータが「不良」であるものと判定し、加工電圧に加えて、そのときの加工電流、加工速度、各軸の現在位置等を、各種モニタリング情報として、数値制御装置１１に記憶する。
・（ステップＳＴ８）「要検査」を示す簡単なデータのみを数値制御装置１１に記憶する。本実施の形態においては、要検査と判定された物理量の値のみを記憶する。
・（ステップＳＴ９）数値制御装置１１内に記憶されたデータが記憶容量を超えたかどうかを判定し、超えていない場合はステップＳＴ１０に進み、超えた場合はステップＳＴ１２に進む。
・（ステップＳＴ１０）放電加工機による加工が終了したかどうかを判定し、終了した場合はステップＳＴ１１に進み、終了していない場合はステップＳＴ４に戻ってモニタリングを継続する。
・（ステップＳＴ１１）加工が終了したことに伴い、数値制御装置１１内に記憶されている加工電圧や、その他の加工電流、加工速度、各軸の現在位置等の各種モニタリング情報を、数値制御装置１１からコンピュータ４０に送信する。

・（ステップＳＴ１２）数値制御装置１１内のデータが記憶容量いっぱいになったことに伴い、数値制御装置１１内に記憶されている加工電圧や、その他の加工電流、加工速度、各軸の現在位置等の各種モニタリング情報を、数値制御装置１１からコンピュータ４０に送信する。
・（ステップＳＴ１３）ディスプレイ１６に、数値制御装置１１内のデータが記憶容量を超えた旨をアラーム表示を行い、放電加工機の加工を停止し、ステップＳＴ１４に進む。
・（ステップＳＴ１４）放電加工機のデータ収集フローの終了。

図８は、本発明の別の実施形態であり、放電加工機１０のデータ収集システムにおいて、判定結果が「要検査」の場合に、フラグの値を記憶する場合のフローチャートである。図７の場合とほぼ同様であるが、ステップＳＴ６において、データが「要検査」の範囲内であると判定されてステップＳＴ８に進んだときに、「要検査」を示すデータとして、いずれの物理量において要検査となったかを示すフラグの値を数値制御装置１１に記憶する点が異なっている。

これまで説明した実施の形態においては、図３、図４に示したように、加工電圧、加工電流等のモニタリング情報を「良」の範囲１、「要検査」の範囲２、「不良」の範囲３に分けているが、図９に示したように、「要検査」の範囲を、「要検査１」の範囲２Ａと「要検査２」の範囲２Ｂの複数の範囲に分け、範囲２Ａのときはフラグの値を数値制御装置１１に記憶し、範囲２Ｂのときは加工電圧の値を記憶するなど、「要検査」の範囲に応じて数値制御装置１１に記憶するデータを変えることもできる。

本実施形態においては、モニタリング範囲の指定方法として、基準値を定めて基準値からの上下の所定の幅で行っているが、基準値を定めず、上限値と下限値を指定する方法で定めることもできる。

また、本実施形態においては、判定結果が「不良」の場合、加工電圧に加えて、加工電流、加工速度、各軸の現在位置などその他のすべてのモニタリング情報を数値制御装置１１に記憶しているが、必ずしもすべてのモニタリング情報を記憶しなければならないものではなく、例えばモニタリングするデータが水温の場合は、そのときの現在時刻だけを合わせて記憶するなど、範囲を超えたデータに合わせて記憶するデータを変えてもよい。

また、本実施形態においては、数値制御装置１１に記憶されたデータが記憶容量を超えなかった場合は、加工終了時に数値制御装置１１からコンピュータ４０にデータを送信しており、一連の加工によるデータを加工終了後にまとめて送信できるという効果はあるものの、これに限ったものではなく、加工動作の途中で、オペレータによる操作によって数値制御装置１１からコンピュータ４０にデータを送信したり、プログラムによって指令を行ったり、複数形状の複数回加工の場合は各形状の各回数の加工が終る毎にデータを送信する形式とすることもできる。

１ 「良」（検査不要）範囲
２ 「要検査」範囲
２Ａ 「要検査１」範囲
２Ｂ 「要検査２」範囲
３ 「不良」範囲
１０ 機械、放電加工機
１１ 数値制御装置
１２ ＣＰＵ
１３ ストレージ
１４ ＳＲＡＭ
１５ ＲＡＭ
１６ ディスプレイ
１７ 放電装置
１８ サーボモータ
１９ 温度センサ
２０ ＮＩＣ
２１ キーボード
３０ ＬＡＮ
４０ コンピュータ
５０ ＨＵＢ／ルータ

Claims (5)

1. コンピュータと放電加工機とをデータ伝送路を介して接続し、該放電加工機の加工状態に関する情報を該記放電加工機の記憶部に記憶し、加工終了後に該放電加工機から送信される情報を前記コンピュータで収集する放電加工機のデータ収集システムにおいて、
   前記放電加工機は、
   加工中の加工状態に関連する物理量を所定周期あるいは前記放電加工機の可動部が所定距離移動する毎に検出する検出部と、
   前記検出部により検出した物理量が予め設定された閾値を超えたかどうかを判定する判定部と、
   該判定部による判定により前記検出した物理量が予め設定された閾値を超えていない場合は情報の記憶を行わず、前記閾値を超えた場合のみ、前記物理量又は前記物理量が前記閾値を超えたことを示す情報を記憶する記憶部と、
   前記放電加工機による加工後に、前記記憶部に記憶されている前記物理量又は前記物理量が前記閾値を超えたことを示す情報を送信する送信部と、を有し、
   前記コンピュータは、
   前記放電加工機による加工後に前記送信部から送信された前記物理量又は前記物理量が前記閾値を超えたことを示す情報を受信する受信部と、
   前記受信部で受信した前記物理量又は前記物理量が前記閾値を超えたことを示す情報を記憶する記憶部と、
   を有することを特徴とする放電加工機のデータ収集システム。
2. 前記物理量が加工電圧、加工電流、加工速度、前記放電加工機が設置された場所の室温、加工槽の水温の何れか１つを含むことを特徴とする請求項１記載の放電加工機のデータ収集システム。
3. 前記設定範囲が上限および下限を規定した範囲であり、前記判定する物理量に対して複数の範囲を設け、前記判定する物理量と加工状態に関連した他の物理量のうち、該複数の範囲に応じて少なくとも１つの記憶する項目を設定する設定部を有し、
   前記判定部が前記検出した物理量が前記設定した範囲のいずれの範囲に該当するかを判定し、
   前記記憶部は前記判定結果に基づいて前記範囲に対応して前記設定部で設定された項目の物理量を記憶することを特徴とする請求項１または２に記載の放電加工機のデータ収集システム。
4. 前記設定値が上限および下限を規定した範囲であり、前記判定する物理量に対して複数の範囲を設けると共に該範囲毎に前記物理量を実測値で記憶するかあるいは前記物理量が当該範囲内あるいは範囲外の何れの状態であるかを示すフラグとして記憶するかの記憶形式を設定する設定部を有し、
   前記判定部が前記検出した物理量が前記設定した範囲のいずれの範囲に該当するかを判定し、
   前記記憶部は前記判定結果に基づいて前記設定部で設定された記憶形式で前記物理量を記憶することを特徴とする請求項１記載の放電加工機のデータ収集システム。
5. 前記放電加工機の記憶部に記憶された前記物理量又は前記物理量が前記設定範囲を超えたことを示す情報が予め定められた所定のサイズを超えた場合に、前記物理量又は前記物理量が前記設定範囲を超えたことを示す情報を前記放電加工機から前記コンピュータに送信し、前記放電加工機の加工を停止することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放電加工機のデータ収集システム。

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