JP6879057B2 - 監視システム - Google Patents

Description

この発明は監視システムに関する。

研削盤や旋盤等の加工装置に関して、気温の変化や経年変化、ジグの摩耗やたわみなどによる状態変化は、製品の品質異常につながる。そのため、加工装置の状態変化を監視することは、製品の品質管理において重要である。

特開２００６−１７３３７３号公報（以下、特許文献１）は、加工装置の異常を監視する監視システムを備えた製造システムを提案している。特許文献１に記載の監視システムは、加工装置の状態を表す値を測定し、予め設定した加工装置の状態計測値の判定基準を用いて加工装置の異常を検知している。

特開２００６−１７３３７３号公報

特許文献１に記載の監視システムでは、製品の異常を監視するために、加工装置の異常を、加工装置の状態計測値と設定されている基準のみと比較することによって検出している。この監視システムで加工装置の上記の状態変化が原因となって加工装置の異常が検出された場合、加工装置の稼動を停止し、製品の品質異常の要因となった加工装置の異常を特定し、特定してからその異常を解消する作業を行う。そのため、加工装置の稼動を停止する期間が長くなり、生産性が低下する。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、加工装置による加工品質の異常の兆候を高精度で検出できる監視システムを提供することを目的とする。

この発明にかかる監視システムは、製品加工中の加工装置の形状的な状態と電気的な状態との少なくとも一方を測定する第１のセンサと、加工装置で加工された製品の品質を検査する検査装置と、第１のセンサおよび検査装置と通信可能な処理装置と、を含む監視システムであって、処理装置は、第１のセンサによる測定データと、検査装置による品質検査データと、を受信する受信部と、受信部が受信した測定データを用いて加工中の製品の品質を評価するための指標値を算出する算出部と、指標値と品質検査データとに基づいて、加工装置の形状的な状態変化と電気的な状態変化との少なくとも一方による製品の品質異常の兆候の有無を判定する判定部と、を有する。
この監視システムによれば、製品の加工中における加工装置の形状的な状態と電気的な状態との少なくとも一方の測定データと、加工装置で加工された製品の品質検査データとの両データに基づいて、加工装置の形状的な状態変化と電気的な状態変化との少なくとも一方による加工装置の加工品質の異常の兆候が検出される。つまり、この検出手法では、加工装置の形状的な状態または電気的な状態のみならず、品質検査データも考慮して加工品質の異常の兆候が検出される。そのため、製品の品質に実際に異常が生じるよりも前に製品の品質の異常の兆候を検出することができるとともに、品質の異常の要因となる状態を特定することができる。これにより、品質異常の発生を未然に防ぐことができるとともに、加工装置側の品質異常の要因を容易に特定できる。その結果、加工装置の稼動を停止する期間を短縮でき、加工装置の稼動の停止による生産性の低下を抑えることができる。

好ましくは、監視システムは、加工装置による製品の加工量を測定する第２のセンサをさらに備え、第１のセンサは、加工装置における加工電力量を測定し、指標値は、単位時間当たりの加工装置による加工量と、加工量の単位時間当たりの加工電力量に対する割合と、の少なくとも一方をパラメータとして算出される値である。
これにより、この検出手法では、加工装置での実際の加工量を用いて加工品質の異常の兆候が検出される。そのため、加工装置での実際の加工量を用いないで加工装置の形状変化のみによる製品の品質の異常の兆候を検出する手法よりも高精度で製品の品質異常の兆候を検出することができる。

好ましくは、判定部は、連続して測定された複数の測定データそれぞれから算出された複数の指標値と、品質検査データとの関係の変化に基づいて、品質異常の兆候の有無を予測する。
これにより、判定時には製品の品質異常の兆候がないと判定される場合であっても、例えば、経時的な変化などに対応して当該兆候を予測することができる。

好ましくは、算出部は、指標値を算出するための計算式を記憶しており、指標値と品質検査データとに基づいて計算式を調整する。
これにより、製品の品質異常の兆候を検出する精度を向上させることができると共に、加工装置における測定データのみに基づいて、高精度で製品の品質を予測することが可能になる。

この発明によると、加工装置による加工品質の異常の兆候を高精度で検出できる。また、加工装置側の加工品質の異常の要因を容易に特定できる。

実施の形態にかかる監視システムの構成の一例を表した概略図である。 研削装置である加工装置の、加工部およびセンサの構成の一例を示す概略図である。 図２の加工装置の、加工中のワーク周辺の拡大概略図である。 研削加工中の研削電力（グラフＡ）と、研削残量（グラフＢ）との時間変化の様子を示した図である。 処理装置の構成の一例を示す概略図である。 処理装置の動作の一例を表したフローチャートである。 図６のステップＳ１の具体的な処理内容を表したフローチャートである。 図６のステップＳ１の具体的な処理内容を表したフローチャートである。

以下に、図面を参照しつつ、好ましい実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらの説明は繰り返さない。

［第１の実施の形態］
＜システム構成＞
図１は、本実施の形態にかかる監視システム１００の構成の一例を表した概略図である。図１を参照して、本実施の形態にかかる監視システム１００は、処理装置１と、製品加工中の加工装置５の形状的な状態を測定する測定装置であるセンサ６０と、検査装置８と、出力装置２と、を含む。また、図１に示されるように、記憶装置としてのサーバ３を含む。サーバ３は、処理装置１に含まれていてもよいし、有線または無線、またはインターネットなどの通信網を介して処理装置１に接続された異なる装置であってもよい。

加工装置５および検査装置８は、同一の製造ラインに備えられる。ワーク（製品）Ｗは、図１の矢印Ｆ方向に、加工装置５および検査装置８の順に運ばれる。従って、加工装置５が製造ラインの上流側、検査装置８が当該製造ラインの下流側に配置されている。ワークＷは、加工装置５によって加工され、その後、検査装置８に運ばれて検査される。

加工装置５は、センサ６０に加えて、ワークＷを加工する加工部５０と、処理装置１と通信するための、無線モジュールなどにより構成される通信部７０と、をさらに含む。センサ６０は、製品加工中の加工装置５の形状的な状態を測定するために、加工部５０の状態を測定する。センサ６０は、通信部７０に通信可能に接続されて、測定結果を示す信号を通信部７０に入力する。通信部７０は、センサ６０による測定結果を示す信号に基づいた測定データを、処理装置１に送信する。

また、検査装置８は、ワークＷの、予め規定された検査項目に必要な箇所を測定する測定部８０と、処理装置１と通信するための、無線モジュールなどにより構成される通信部９０と、を含む。測定部８０は、通信部９０に通信可能に接続されて、測定値を示す信号を通信部９０に入力する。通信部９０は、測定部８０による測定値を示す信号に基づいた品質検査データを、処理装置１に送信する。

ワークＷは環状部品であって、たとえば、転がり軸受の内輪や外輪である。本実施の形態におけるワークＷは、内面が被研削面である転がり軸受の外輪とする。この場合、加工装置５は、たとえば、ワークＷの内周面を研削する研削装置である。また、検査装置８の検査項目は、ワークＷの真円度、円筒度、各位置の寸法、などを含む。

処理装置１は、いわゆるエッジコンピュータと呼ばれる、コンピュータ装置である。処理装置１は、加工装置５および検査装置８それぞれと通信可能に接続されている。

出力装置２は、たとえば、ディスプレイやスピーカなどの、情報出力装置である。出力装置２は処理装置１と通信可能に接続されて、出力する情報を処理装置１から受け付ける。

＜装置構成＞
図２は、研削装置である加工装置５の、加工部５０およびセンサ（第１のセンサ）６０の構成の一例を示す概略図である。図２を参照して、加工部５０は、ワークＷを保持して回転させる切込台５２と、研削砥石５３が装着されて回転する砥石軸５４を有するホイルヘッド５５と、ホイルヘッド５５の砥石軸５４をベルト５７を介して回転させるホイルヘッド駆動用モータ５６と、切込台５２をホイルヘッド５５に対して相対移動させて砥石５３にワークＷに対する切込み動作（研削加工）を行わせる切込みモータ５８と、を含む。加工部５０は、さらに、ワークＷの加工寸法を測定するためのインプロセスゲージ５９を含む。インプロセスゲージ５９は、加工装置５によるワークＷの加工量を測定する第２のセンサである。

また、図２を参照して、加工装置５のセンサ６０は、ホイルヘッド駆動用モータ５６に流れる電流（モータ電流）Ｉｍを測定する電流センサ６１と、ホイルヘッド５５の振動Ｐｕを測定する振動センサ６２と、ホイルヘッド５５の温度Ｔｅを測定する温度センサ６３と、を含む。これらセンサ６１〜６３は、一例として、ホイルヘッド駆動用モータ５６やホイルヘッド５５に外側から装着されてモータ電流Ｉｍ、振動Ｐｕ、および温度Ｔｅを測定する。センサ６１〜６３は、通信部７０に通信可能に接続されて、測定値を示す信号を通信部７０に入力する。通信部７０は、センサ６１〜６３による測定値を示す信号に基づいた測定データを、処理装置１に送信する。

ワークＷは、切込台５２によって、ワークＷ内周面に砥石５３が接触する位置までワークＷの軸方向にホイルヘッド５５に向けて移動する（トラバース）。ワークＷ内周面に接触した砥石５３が砥石軸５４の回転に従って回転することによって、ワークＷ内周面が砥石５３によって研削される。研削後、ワークＷは、切込台５２によってワークＷの軸方向にホイルヘッド５５から後退する向きに移動する。

図３は、加工中のワークＷ周辺の拡大概略図である。図３を参照して、インプロセスゲージ５９は、砥石５３近傍に設けられる。このため、インプロセスゲージ５９のゲージ部５９ａは、加工中のワークＷ内周面に接触して、内径を測定する。インプロセスゲージ５９は、一例として、ワークＷ内周面の軌道溝底面を計測点として内径を測定する。インプロセスゲージ５９による測定値は、実際の加工量（研削量）である。

インプロセスゲージ５９は、通信部７０に通信可能に接続されて、測定値としてゲージ位置Ｘを示す信号を通信部７０に入力する。通信部７０は、インプロセスゲージ５９による測定値を示す信号に基づいた測定データを、処理装置１に送信する。

図４は、電流センサ６１に基づく研削加工中における研削電力ＷＡ（グラフＡ）と、インプロセスゲージ５９が示す研削残量（グラフＢ）との時間変化の様子を示した図である。研削電力ＷＡは、ホイルヘッド駆動用モータ５６における消費電力であって、ホイルヘッド駆動用モータ５６のモータ電流Ｉｍにモータ電圧Ｅを乗じて得られる。

研削加工は、割出工程、準急工程、黒皮工程、粗工程、仕上工程およびスパークアウト（ＳＯ）工程を含み、この順で行われる。割出工程では、砥石５３はワークＷに非接触である。準急工程において、砥石５３はワークＷの軌道の肩に接触する。準急工程では、砥石５３はワークＷの内周面全面に接触するまでには至らず、黒皮工程の途中において、全面接触となる。粗工程では砥石５３は定電力で所定研削量、ワークＷ内周面を研削し、仕上工程で、表面粗さが所定精度となるように研削する。

図４のグラフＡを参照して、準急工程において砥石５３がワークＷへの接触を開始してから黒皮工程で砥石５３が全面接触して粗工程に達するまで研削電力ＷＡが増加する。これにより、切込みモータ５８による研削加工の速度が変更される。粗工程では定電力で所定研削量、ワークＷ内周面が研削されるために、研削電力ＷＡが一定となる。その後、仕上工程でワークＷ内周面の表面粗さが所定精度に近づくにつれて研削電力ＷＡが減少する。

また、図４のグラフＢを参照して、準急工程において砥石５３がワークＷへの接触を開始してから黒皮工程で砥石５３が全面接触を開始するまでワークＷ内周面の軌道溝底面の研削がなされていないため、砥石５３による研削量は測定されない。黒皮工程で砥石５３が全面接触を開始してから粗工程を経て仕上げ工程に達するまで軌道溝底面の研削が進むため、砥石５３による研削量は増加する。その後、仕上工程でワークＷ内周面が所定精度に近づくにつれて研削量の増加率が減少し、仕上工程終了時点で研削が完了している。

図５は、処理装置１の構成の一例を示す概略図である。図５を参照して、処理装置１は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やＣＰＵで実行するプログラムを記憶するメモリなどを含んだ処理部１１と、加工装置５および検査装置８とからデータを受信するための受信部１２と、ディスプレイやスピーカなどの出力装置２にデータを送信するための送信部１３と、を含む。処理部１１は、さらに、外部装置であるサーバ３と通信可能である。

＜動作概要＞
加工装置５の砥石５３の砥粒状態や、クイル５４ａのたわみ量などの加工部５０の形状が変化すると、加工装置５によるワークＷの加工状態、つまりワークＷの品質が変化する。たとえば、図２，３に示されたように、砥石５３の取り付けられたクイル５４ａは、砥石軸５４よりも小径であり、かつ、クイル５４ａは片持ち状態であるため、加工方向に対する研削力ＧＦによって撓みやすい。

加工部５０の形状は、ある程度の使用量までは使用量に応じて変化し、それ以上の使用量に達すると変化度合いが大きくなる（急激に形状が変化する）。通常の変化度合いの場合、加工部５０の形状とワークＷとの品質との間には所定の相関関係があるため、加工装置５の加工品質の異常は加工部５０の形状変化に基づいて予測される。一方、加工装置５の使用量が多くなって急激に加工部５０の形状が変化すると、加工部５０の形状とワークＷとの品質との間の上記の相関関係が適用されなくなる。そこで、本実施の形態にかかる監視システム１００は、ワークＷの加工中の加工部５０の形状的な状態の測定データと、加工装置５で加工された当該ワークＷの検査装置８における品質検査データとに基づいて、ワークＷの品質異常の兆候を検出する。これにより、加工装置５の使用量が多くなって急激に加工部５０の形状が変化した場合であっても、ワークＷの品質の異常の兆候を高精度で検出することができる。

＜機能構成＞
ワークＷの品質異常の兆候を検出するため、処理装置１の処理部１１は、図５に示されたように、算出部１１１、比較部１１２、および判定部１１３を含む。これらは、処理部１１に含まれる図示しないＣＰＵがメモリに記憶されているプログラムを読み出して実行することによって、主にＣＰＵによって実現される機能である。

算出部１１１で表された機能（以下、算出部１１１）は、加工装置５の測定データから、当該加工装置５で加工中のワークＷの品質を評価するための指標値を得る際に用いるパラメータを算出する。パラメータは、たとえば、加工除去量Ｒや加工除去効率ＲＥである。加工除去量Ｒは、単位時間当たりの加工装置５による研削量であって、インプロセスゲージ５９のゲージ位置Ｘの単位時間あたりの変化量（加工量）として得られる。加工除去効率ＲＥは、加工除去量Ｒの単位時間あたりの研削電力量（加工電力量）に対する割合である。ここで、研削電力量は、たとえば、図４で示すような研削電力ＷＡより求めることができる。

インプロセスゲージ５９のゲージ位置Ｘから加工除去量Ｒを算出するために、算出部１１１は、下の計算式（１）を予め記憶しておく。そして、加工装置５から取得したゲージ位置Ｘを計算式（１）に代入して加工除去率Ｒを算出する。
Ｒ＝Ｘｎ−Ｘ（ｎ−１） （ｎ＝０，１，…） …（１）

また、インプロセスゲージ５９のゲージ位置Ｘ、および研削電力ＷＡから加工除去効率ＲＥを算出するために、算出部１１１は、下の計算式（２）を予め記憶しておく。そして、加工装置５から取得したゲージ位置Ｘおよびモータ電流Ｉｍを計算式（２）に代入して加工除去効率ＲＥを算出する。なお、研削電力ＷＡ＝モータ電流Ｉｍ×モータ電圧Ｅである。
ＲＥ＝（Ｘｎ−Ｘ（ｎ−１））÷（Ｗｎ−Ｗ（ｎ−１）） …（２）

算出部１１１は、上記２つのパラメータの少なくとも一方を用いて指標値を算出する。算出される指標値は、品質検査データに対応する値である。本実施の形態では、品質検査データに対応する値は、一例として、真円度Ｃｉに対応する値Ｃｉ’とする。このような指標値を用いることによって、容易に、加工部５０の測定データと品質検査データとを考慮してワークＷの品質異常の兆候の有無を検出することができる。

算出部１１１は、上記パラメータから指標値を得るために、Ａ，Ｂを係数とした、下の計算式（３）を予め記憶している。
Ｃｉ’＝Ａ×Ｒ＋Ｂ×ＲＥ …（３）

なお、指標値は、上記２つのパラメータの両方を用いて算出されるものに限定されない。指標値は、加工除去率Ｒのみをパラメータとして加工除去効率ＲＥを用いずに算出される値であってもよいし、加工除去効率ＲＥのみをパラメータとして加工除去率Ｒを用いずに算出される値であってもよい。

比較部１１２で表された機能（以下、比較部１１２）は、算出された指標値と品質検査データとを比較する。そして、比較部１１２は、指標値の品質検査データからの乖離度合いを示す値を比較結果とする。本実施の形態では、比較部１１２は、指標値の品質検査データに対する割合（Ｃｉ’／Ｃｉ）を比較結果として算出する。比較結果は、他の例として、指標値と品質検査データとの差分の絶対値であってもよい。

判定部１１３で表された機能（以下、判定部１１３）は、比較部１１２での比較結果に基づいて、加工装置５の装置状態が品質異常の兆候のある状態か否かを判定する。そのために、判定部１１３は、比較部１１２での比較結果の品質異常の兆候がないとする範囲（正常範囲）を閾値として予め記憶しておく。正常範囲は、指標値の品質検査データからの乖離度合いが品質異常の兆候がないと判定できる範囲である。比較結果が指標値の品質検査データに対する割合である場合、正常範囲は、たとえば、０．８以上かつ１．２以下である。この場合、判定部１１３は、比較結果（Ｃｉ’／Ｃｉ）が下の判定式（４）を満たす場合には品質異常の兆候がないと判定し、満たさない場合に品質異常の兆候があると判定する。
０．８≦Ｃｉ’／Ｃｉ＜１．２ …（４）

正常範囲は、品質異常の兆候のレベルごとに多段階に設定されていてもよい。この場合、判定部１１３は、判定部１１３は、品質異常の兆候の有無のみならず、品質異常の兆候のレベルを判定する。

処理部１１は、判定部１１３において品質異常の兆候があると判定した場合、送信部１３に制御信号を出力して、出力装置２に警告を出力するための情報を送信させる。これにより、品質異常の兆候があることを示す警告が出力装置２から出力される。この警告は、ディスプレイによる警告画面の表示や、スピーカからの警告音の出力などである。これにより、ユーザは、品質異常の兆候があることを把握することができる。

なお、処理部１１は、判定部１１３において品質異常の兆候がないと判定した場合にも、その旨を示す情報を出力装置２から出力させてもよい。つまり、処理部１１は、判定部１１３における判定結果を出力装置２から出力させてもよい。これにより、ユーザは、品質異常の兆候があることもないことも把握することができる。

＜動作フロー＞
図６は、処理装置１の動作の一例を表したフローチャートである。処理装置１は、たとえば、所定間隔、ワークＷの加工の開始時、開始してから所定時間後、などの予め規定されたタイミングで、図６のフローチャートに示された動作を繰り返す。図６のフローチャートに表された動作は、処理装置１の図示しないＣＰＵがメモリに記憶されているプログラムを読み出して実行し、図５に示された各機能を発揮することによって実現される。

図５および図６を参照して、はじめに、処理装置１は、ワークＷの加工中の加工装置５の形状的な状態の測定データを取得し、サーバ３に蓄積する（ステップＳ１）。一例として、処理装置１は、ワークＷの加工中におけるインプロセスゲージ５９のゲージ位置Ｘ、ホイルヘッド駆動用モータ５６のモータ電流Ｉｍ、ホイルヘッド５５の振動Ｐｕ、およびホイルヘッド５５の温度Ｔｅなどを取得する。

また、処理装置１は、加工装置５で加工されたワークＷの、真円度Ｃｉなどの検査装置８における品質検査データを取得し、加工装置５からの測定データと関連付けてサーバ３に蓄積する（ステップＳ３）。処理装置１は、サーバに蓄積された加工装置５の測定データからパラメータ（加工除去率Ｒ、加工除去効率ＲＥ）を算出し、当該パラメータを用いて指標値を算出する（ステップＳ５）。そして、処理装置１は、算出された指標値と、当該指標値の算出に用いた測定データに関連付けられてサーバ３に蓄積されている品質検査データとを比較する（ステップＳ７）。なお、処理装置１は、加工装置５から測定データを受信するとパラメータを算出し、算出されたパラメータをサーバ３に蓄積してもよい。

指標値と品質検査データとの比較結果が、加工装置５の装置状態が品質異常の兆候がないとする範囲内である場合（ステップＳ９でＮＯ）、処理装置１は、品質異常の兆候がないと判定する。この場合には、処理装置１は、警告出力を行わない。または、処理装置１は、出力装置２に、品質異常の兆候がないとの判定結果を出力させてもよい。

比較結果が上記範囲外の場合（ステップＳ９でＹＥＳ）、処理装置１は、品質異常の兆候があると判定する。この場合には、処理装置１は、出力装置２に警告出力を行わせる（ステップＳ１１）。

図７および図８は、図６のステップＳ１の具体的な処理内容を表したフローチャートである。図７および図８の処理では、図４に表された工程ごとに、１ミリ秒ごとに測定データを受信し、受信した測定データから加工除去量Ｒおよび加工除去効率ＲＥを算出する。測定データの間隔は１ミリ秒ごとに限定されず、１０ミリ秒ごとや１００ミリ秒ごとなどであってもよい。

詳しくは、図７を参照して、粗工程に達すると（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、処理装置１は、当該工程開始時におけるインプロセスゲージ５９のゲージ位置Ｘおよび研削電力ＷＡを、それぞれ、粗工程におけるゲージ位置初期値Ｘ０および研削電力初期値Ｗ０としてサーバ３に記憶する（ステップＳ１０３）。

次に、処理装置１は、粗工程に達してから１ミリ秒ごとに（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、粗工程におけるインプロセスゲージ５９のゲージ位置Ｘａｎおよび研削電力Ｗａｎをサーバ３に記憶する（ステップＳ１０７）。

好ましくは、処理装置１は、１ミリ秒ごとにゲージ位置Ｘａｎおよび研削電力Ｗａｎを取得し、加工除去量Ｒおよび加工除去効率ＲＥを算出してこれらパラメータをサーバ３に記憶する（ステップＳ１０９）。すなわち、処理装置１は、粗工程における加工除去量Ｒを、１ミリ秒ごとに、受信したゲージ位置Ｘａｎとサーバ３に記憶された直近のゲージ位置Ｘａ（ｎ−１）とから算出して（Ｒ＝Ｘａｎ−Ｘａ（ｎ−１））、サーバ３に記憶する。また、処理装置１は、粗工程における加工除去効率ＲＥを、１ミリ秒ごとに、受信したゲージ位置Ｘａｎ、サーバ３に記憶した直近のゲージ位置Ｘａ（ｎ−１）、受信しモータ電流Ｉｍｎから得られる研削電力Ｗａｎ、およびサーバ３に記憶された直近のモータ電流Ｉｍ（ｎ−１）から得られる研削電力Ｗａ（ｎ−１）、から算出して（ＲＥ＝（Ｘａｎ−Ｘａ（ｎ−１））／（Ｗａｎ−Ｗａ（ｎ−１）））、サーバ３に記憶する。

図７および図８を参照して、処理装置１は、ステップＳ１０７〜Ｓ１０９の処理を、粗工程が終了して仕上工程に達するまで（ステップＳ１１３でＮＯ）、１ミリ秒ごとに（ステップＳ１１１でＹＥＳ）繰り返す。これにより、処理装置１は、粗工程中の測定データまたは測定データから算出されるパラメータを、１ミリ秒ごとに取得してサーバ３に蓄積することができる。

次に、図８を参照して、粗工程が終了して仕上工程に達すると（ステップＳ１１３でＹＥＳ）、処理装置１は、当該工程開始時におけるインプロセスゲージ５９のゲージ位置Ｘおよび研削電力Ｗを、それぞれ、仕上工程におけるゲージ位置初期値Ｘｓ０および研削電力初期値Ｗｓ０としてサーバ３に記憶する（ステップＳ１１５）。

次に、処理装置１は、仕上工程に達してから１ミリ秒ごとに（ステップＳ１１７でＹＥＳ）、仕上工程におけるインプロセスゲージ５９のゲージ位置Ｘｓｎおよび研削電力Ｗｓｎをサーバ３に記憶する（ステップＳ１１９）。

好ましくは、処理装置１は、粗工程中と同様に、１ミリ秒ごとにゲージ位置Ｘｓｎおよび研削電力Ｗｓｎを取得すると、加工除去量Ｒおよび加工除去効率ＲＥを算出してこれらパラメータをサーバ３に記憶する（ステップＳ１２１）。

処理装置１は、ステップＳ１１９〜Ｓ１２１の処理を、仕上工程が終了して加工完了までのあいだ（ステップＳ１２５でＮＯ）、１ミリ秒ごとに（ステップＳ１２３でＹＥＳ）繰り返す。これにより、処理装置１は、仕上工程中の測定データまたは測定データに基づいたパラメータを、１ミリ秒ごとに取得してサーバ３に蓄積することができる。

＜第１の実施の形態の効果＞
第１の実施の形態にかかる監視システム１００では、加工装置５でワークＷの加工中における加工部５０の形状的な状態の測定データと、検査装置８による当該ワークＷの検査結果を表わす測定値である品質検査データとの両データに基づいて、加工部５０の形状変化によるワークＷの品質異常の兆候が検出される。これにより、実際に製品の品質に異常が生じるよりも前に製品の品質の異常の兆候を検出することができる。これにより、品質異常の発生を未然に防ぐことができる。

また、品質異常の兆候が検出されると、加工装置５側の当該品質異常の要因が、当該測定データに関連する加工部５０の部分であることが特定される。そのため、加工装置５の稼動を停止してメンテナンスを行う際にメンテナンスの対象となる箇所が特定されているので、メンテナンスの開始時に対象箇所を特定しなければならない場合と比べて加工装置５の稼動を停止する期間を短縮することができる。

さらに、第１の実施の形態にかかる監視システム１００では、測定データとして加工装置５での実際の加工量であるインプロセスゲージ５９のゲージ位置Ｘの変化を用いて加工状態が数値化される。これにより、高精度でワークＷの品質異常の兆候を検出することができる。

＜変形例１＞
第１の実施の形態にかかる監視システム１００では、処理装置１において、測定データを用いて指標値を算出するために、加工部５０の測定データから指標値を算出するためのパラメータを算出し、当該パラメータを用いて指標値を算出して判定に用いている。この指標値の算出方法は一例であって、算出方法はこの方法のみには限定されない。測定データを用いて指標値を算出する方法の他の例として、処理装置１は、測定データ自体をパラメータとして指標値を算出してもよい。

第１の変形例にかかる監視システム１００において、処理装置１は、加工部５０の測定データ自体をパラメータとして指標値を算出する。このため、第１の変形例にかかる処理装置１の算出部１１１は、指標値を算出するための下の計算式（５）を予め記憶している。計算式（５）は、Ｃ〜Ｅを任意の定数とし、モータ電流Ｉｍ、振動Ｐｕ、および温度Ｔｅをパラメータとして、ワークＷの真円度Ｃｉに対応する値Ｃｉ’を算出する式である。
Ｃｉ’＝Ｃ×Ｉｍ＋Ｄ×Ｐｕ＋Ｅ×Ｔｅ …（５）

＜変形例２＞
なお、処理装置１は、加工装置５の形状的な状態の測定データを用いて試験的に指標値を算出し、当該指標値と、当該ワークＷの検査装置８における品質検査データとを用いて、指標値を算出するための計算式（３）または式（５）を調整してもよい。一例として、処理装置１は、予め記憶している変化量ΔＡ，ΔＢ，ΔＣ分だけ、係数Ａ，Ｂ，Ｃをそれぞれ変化させて算出された指標値Ｃｉ’と真円度Ｃｉとを比較し、指標値Ｃｉ’が真円度Ｃｉに最も近い値となったときの変化量ΔＡ，ΔＢ，ΔＣを用いて係数Ａ，Ｂ，Ｃを調整することによって、式（３）を調整する。

これにより、ワークＷの品質異常の兆候を検出する精度を向上させることができると共に、加工装置５における測定データのみで高精度でワークＷの品質を予測することが可能になる。

＜変形例３＞
なお、加工装置５の形状的な状態を測定する際に当該加工装置５で加工中のワークＷと、当該測定データから算出された指標値を用いてワークＷの品質異常の兆候を判定する際に用いられる検査装置８における品質検査データの対象となったワークＷとは、完全に同一のワークＷであってもよいし、いわゆる同一ロットと言われる、同一条件にて連続して加工される複数のワーク群に属する異なるワークであってもよい。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態にかかる監視システム１００では、処理装置１で算出された指標値をサーバ３に蓄積しておき、当該指標値の変化に基づいて品質異常の兆候を予測する。すなわち、処理装置１は、上記ステップＳ５での指標値の算出と、ステップＳ７での品質検査データとの比較を、ワークＷの加工中、所定間隔で繰り返す。処理装置１は、指標値の品質検査データからの乖離度合いを示す値を算出し、記憶しておく。そして、処理装置１は、当該ワークＷの加工期間中の、連続する複数の指標値それぞれについての上記値の、変化度合いを算出する。変化度合いは、たとえば、変化の方向性と変化速度とである。処理装置１は、加工期間中、指標値の品質検査データからの乖離度合いが大きくなるように変化し、かつ、その変化速度が予め規定している閾値以上である場合、品質異常の可能性があると判定する。

処理装置１がこのような判定を行うことによって、第２の実施の形態にかかる監視システム１００では、判定時にはワークＷの品質異常の兆候がないと判定される場合であっても、当該兆候を予測することができ、異常が生じる可能性を警告することができる。これにより、事前にメンテナンスを行って品質異常を防止することができる。

［第３の実施の形態］
なお、第１の実施の形態および第２の実施の形態では、研削盤や旋盤等の加工装置５に起因する製品の品質異常の要因として、摩耗やたわみなどによる形状的な状態変化に着目している。そのため、その要因を測定するセンサ６０は加工部５０の形状的な状態を測定するためのセンサとしている。

しかしながら、他の要因として、モータなどに接続される電力線の経年劣化（電気的な状態変化）などによる動作不良も加工装置５に起因する製品の品質異常の要因として考えられる。このような要因もまた、センサ６０によって測定可能である。

加工部５０の形状的な状態変化および電気的な状態変化は、加工部５０の外乱ととらえることができる。従って、本実施の形態にかかる監視システム１００は、加工部５０の形状的な状態変化と電気的な状態変化との少なくとも一方である製品加工中の加工部５０の外乱の測定データと、検査装置８による品質検査データとから、加工部５０の外乱に起因する製品の品質異常の兆候の有無を判定する監視システムといえる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 処理装置、２ 出力装置、５ 加工装置、８ 検査装置、１２ 受信部、５９ インプロセスゲージ（第２のセンサ）、６０ センサ（第１のセンサ）、５０ 加工部、１００ 監視システム、１１１ 算出部、１１３ 判定部

Claims (4)

1. 製品加工中の加工装置の形状的な状態と電気的な状態との少なくとも一方を測定する第１のセンサと、前記加工装置で加工された製品の品質を検査する検査装置と、前記第１のセンサおよび前記検査装置と通信可能な処理装置と、を含む監視システムであって、
   前記処理装置は、
   前記第１のセンサによる測定データと、前記検査装置による品質検査データと、を受信する受信部と、
   前記受信部が受信した前記測定データを用いて前記加工中の前記製品の品質を評価するための指標値を算出する算出部と、
   前記指標値と前記品質検査データとに基づいて、前記加工装置の形状的な状態変化と電気的な状態変化との少なくとも一方による前記製品の品質異常の兆候の有無を判定する判定部と、を有する、監視システム。
2. 前記加工装置による前記製品の加工量を測定する第２のセンサをさらに備え、
   前記第１のセンサは、前記加工装置における加工電力量を測定し、
   前記指標値は、単位時間当たりの前記加工装置による加工量と、前記加工量の単位時間当たりの加工電力量に対する割合と、の少なくとも一方をパラメータとして算出される値である、請求項１に記載の監視システム。
3. 前記判定部は、連続して測定された複数の前記測定データそれぞれから算出された複数の前記指標値と、前記品質検査データとの関係の変化に基づいて、前記品質異常の兆候の有無を予測する、請求項１または２に記載の監視システム。
4. 前記算出部は、前記指標値を算出するための計算式を記憶しており、
   前記指標値と前記品質検査データとに基づいて前記計算式を調整する、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の監視システム。
   

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