JP7310195B2 - 診断装置、診断システム及び診断プログラム - Google Patents

Description

本発明は、診断装置、診断システム及び診断プログラムに関する。

工作機械の加工状況の把握や切削異常などを検知するためのモニタリング・診断システムが存在している。この診断システムは、工作機械の振動などをセンシングすることで、切削状態や加工品質の監視や使用工具の異常検知をし、検知した異常をもとに工作機械を単に停止するものである。

特許文献１には、工作機械の工具の異常を検知することが目的で、測定データが異常と診断されたときに、異常処理、例えば、警報を発したり、アラームを表示したり、加工機の工具による加工を停止する技術が開示されている。

しかしながら、今までの診断システムでは、異常検知した情報をもとに単に停止指令を出すなどしか明記しておらず、異常の段階（異常度合い）に応じて、加工停止や警告を鳴らすなど工作機械の動作を変更する適切な工作機械動作を実現できない。特許文献に開示された技術についても、複数の工作機械動作の中から判定された異常度に合わせた適切な動作を行うことはできない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、工作機械の異常度に応じて、多様にある工作機械動作の中から適切な工作機械動作を実行することができる診断装置、診断システム及び診断プログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、工作機械に設けられたセンサから、前記工作機械の動作に関する情報を取得する取得部と、前記動作に関する情報から算出された特徴量に基づいて前記工作機械の異常度を判定し、前記異常度に応じた前記工作機械の動作を決定する判定部と、前記決定された動作に基づいて、前記工作機械の制御指示を出力する出力部と、を具備し、前記工作機械は複数の工具を備え、前記判定部は、前記特徴量に基づいて異常値を算出し、前記異常値に対して段階的に設定された閾値に基づいて前記工作機械の前記複数の工具のそれぞれについて前記異常度を判定し、前記複数の工具のいずれかに対応する前記異常度に応じて決定された前記工作機械の動作に応じて、前記複数の工具の他の工具に対応する前記閾値を変更する、診断装置である。

本発明によれば、工作機械の異常度に応じて、多様にある工作機械動作の中から適切な工作機械動作を実行することができる診断装置、診断システム及び診断プログラムを実現することができる。また、工作機械の複数の工具のいずれかに対応する異常度に応じて決定された工作機械の動作に応じて、複数の工具の他の工具に対応する閾値を変更することによって、早い段階で動作異常を発見するようにでき、工作機械動作を安全な状態に保つことができる。

図１は、第一の実施形態に係る診断システムの構成例を示すブロック図である。 図２は、加工機２００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図３は、加工機２００の一例を示す外観図である。 図４は、本実施形態に係る診断システムが対象とする加工処理を説明するための図である。 図５は、本実施形態に係る診断システムが対象とする加工処理と検知情報との紐付処理について説明するための図である。 図６は、診断装置１００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図７は、診断装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。 図８は、工作機械動作種別テーブルの一例を示した図である。 図９（ａ）は、閾値テーブルの一例を、図９（ｂ）は、異常度テーブルの一例を、それぞれ示した図である。 図１０は、異常度毎の工作機械動作を設定する工作機械動作設定テーブルの一例を示した図である。 図１１は、第一の実施形態に係る診断処理の流れを示したフローチャートである。 図１２は、工具Ａについて診断処理を行った場合において、経時的にプロットされた異常値変化の一例を示したグラフである。 図１３は、工具Ａ、工具Ｂのそれぞれについて診断処理を行った場合に、経時的にプロットされた異常値変化の一例を示したグラフである。 図１４は、第二の実施形態に係る診断システム２の構成例を示すブロック図である。 図１５は、第二の実施形態に係る診断システムの機能構成の一例を示したブロック図である。 図１６は、第二の実施形態に係る診断処理の流れを示したフローチャートである。 図１７は、第二の実施形態に係る診断処理の情報の流れを説明するための図である。

以下に添付図面を参照して、本診断装置、診断システム及び診断プログラムの一実施形態を詳細に説明する。

（第一の実施形態）
図１は、第一の実施形態に係る診断システムの構成例を示すブロック図である。図１に示すように、診断システム１は、加工機２００と、診断装置１００と、を含む。加工機２００は、診断装置１００による診断の対象となる対象装置の一例である。

加工機２００と診断装置１００とは、どのような接続形態で接続されてもよい。例えば加工機２００と診断装置１００とは、専用の接続線、有線ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）などの有線ネットワーク、および、無線ネットワークなどにより接続される。

加工機２００は、数値制御部２０１と、通信制御部２０２と、工作機械２０３と、を備えている。工作機械２０３は、センサ２１１と、駆動部２１２と、工具２１３と、を備えている。

工作機械２０３は、数値制御部２０１の制御に従い加工対象を加工する機械である。工作機械２０３は、数値制御部２０１の制御により動作する駆動部２１２を含む。駆動部２１２は、例えばモータなどである。工具２１３は、駆動部２１２により実際に駆動される動作対象であり、対象物に対する加工を実施するドリルおよびエンドミルなど、加工に用いられ、数値制御の対象となるものであればどのようなものであってもよい。駆動部２１２は１以上備えられていてもよい。

なお、本実施形態においては、工作機械２０３及び当該工作機械２０３を含む加工機２００を診断対象装置としている。しかしながら、本発明の技術的思想は、診断対象装置を工作機械及びこれを含む装置に限定されるものではない。すなわち、診断対象装置は診断対象となり得る機械であればよく、例えば、組立機、測定機、検査機、または洗浄機等の機械とすることも可能である。

数値制御部２０１は、工作機械２０３による加工を数値制御（Numerical Control）により実行する。例えば数値制御部２０１は、駆動部２１２の動作を制御するための数値制御データを生成して出力する。また数値制御部２０１は、稼動情報を通信制御部２０２に出力する。稼動情報とは、工作機械２０３の動作の種類ごとに複数定められる情報であり、コンテキスト情報とも呼ばれる。稼動情報は、例えば、駆動部２１２によって駆動される工具２１３を識別する情報（例えば、工具種、工具メーカ、工具径などの情報等）、加工時における駆動部２１２の主軸回転数、加工時における駆動部２１２の回転速度や送り速度、加工時における駆動部２１２及び工具２１３の移動情報（主軸座標値）、加工時における駆動部２１２の主軸の電流値などを含む情報である。

数値制御部２０１は、例えば現在の動作に関する稼動情報を、通信制御部２０２を介して診断装置１００に逐次送信する。数値制御部２０１は、加工対象を加工する際、加工の工程に応じて、駆動する駆動部２１２によって駆動される工具２１３の種類、駆動部２１２の駆動状態（回転数、回転速度など）を変更する。数値制御部２０１は、動作の種類を変更するごとに、変更した動作の種類に対応する稼動情報を、通信制御部２０２を介して診断装置１００に逐次送信する。

通信制御部２０２は、診断装置１００などの外部装置との間の通信を制御する。例えば通信制御部２０２は、現在の動作に対応する稼動情報を診断装置１００に送信する。

センサ２１１は、加工機２００の動作に応じて変化する物理量を検知し、検知情報（センサデータ）を出力する検知部である。センサ２１１の種類、および、検知する物理量はどのようなものであってもよい。例えば、センサ２１１は、工作機械２０３に設置されたドリル、エンドミル、バイトチップもしくは砥石等の工具と加工対象とが加工動作中に接触することにより発する振動もしくは音等、または、工具もしくは工作機械自体が発する振動もしくは音等の物理量を検知し、検知した物理量の情報を検知情報（センサデータ）として、診断装置へ出力するセンサである。センサ２１１は、例えば、マイク、振動センサ、加速度センサ、または、ＡＥ（アコースティックエミッション）センサ等であり、それぞれ、音響データ、振動データ、加速度データ、または、ＡＥ波を示すデータを検知情報として検知する。センサ２１１は、振動または音等が検出できる工具２１３の近傍や工作機械２０３のモータ付近などに設置される。なお、センサ２１１の個数は任意である。同一の物理量を検知する複数のセンサ２１１を備えてもよいし、相互に異なる物理量を検知する複数のセンサ２１１を備えてもよい。

例えば加工に用いる工具２１３の刃の折れ、および、刃のチッピングなどが発生すると、加工時の音が変化する。このため、センサ２１１（マイク）で音響データを検知し、正常音を示すモデルなどと比較することにより、工作機械２０３の動作異常を検知可能となる。

診断装置１００は、通信制御部１０１と、特徴量算出部１０３と、判定部１０４とを備えている。通信制御部１０１は、加工機２００などの外部装置との間の通信を制御する。例えば通信制御部１０１は、稼動情報および検知情報を加工機２００から受信する。また、通信制御部１０１は、判定部１０４によって決定された動作に対応する制御信号を加工機２００の通信制御部２０２へ送信（出力）する。

特徴量算出部１０３は、判定部１０４における判定等で用いる特徴量を、稼働情報と検知情報とから算出する。本実施形態においては、稼働情報及び検知情報を少なくとも含む情報を「動作に関する情報」と呼ぶ。

判定部１０４は、動作に関する情報から算出された特徴量に基づいて工作機械の異常度を判定し、異常度に応じた前記工作機械の動作を決定する。判定部１０４は、決定された動作に基づいて、工作機械２０３の制御指示を発生する。

なお、特徴量算出部１０３と、判定部１０４の具体的な機能については、後で詳しく説明する。

図２は、加工機２００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、加工機２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）５２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）５３と、通信Ｉ／Ｆ（インタフェース）５４と、駆動制御回路５５と、モータ５６とが、バス５８で接続された構成となっている。

ＣＰＵ５１は、加工機２００の全体を制御する。ＣＰＵ５１は、例えばＲＡＭ５３をワークエリア（作業領域）としてＲＯＭ５２等に格納されたプログラムを実行することで、加工機２００全体の動作を制御し、加工機能を実現する。

通信Ｉ／Ｆ５４は、診断装置１００などの外部装置と通信するためのインタフェースである。駆動制御回路５５は、モータ５６の駆動を制御する回路である。モータ５６は、ドリル、カッタ、および、テーブルなどの加工に用いる工具２１３を駆動する。モータ５６は、例えば図１の駆動部２１２に相当する。センサ５７は加工機２００に取り付けられ、加工機２００の動作に応じて変化する物理量を検知し、診断装置１００に検知情報を出力する。センサ５７は、例えば図１のセンサ２１１に相当する。

図１の数値制御部２０１および通信制御部２０２は、図２のＣＰＵ５１にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現してもよいし、ＩＣ（Integrated Circuit）などのハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。

図３は、加工機２００の一例を示す外観図である。図３に示す様に、加工機２００は複数のホルダー（図３では、１～８の８個のホルダーを例示）を持ち複数の異なる工具を持つことができるものが一般的である。任意のホルダーに対して、任意の工具を装着できる。工具の種類は様々あり、例えば、ドリル径５ｍｍ、ドリル径１０ｍｍ、エンドミル径５ｍｍ、リーマ径５ｍｍなど、複数の工具種類が存在する。そのため、１加工サイクルで複数の工具、異なる加工パラメータで切削加工が行われる。

図４は、本実施形態に係る診断システムが対象とする加工処理を説明するための図である。未加工のワークを加工プログラムにより加工するとき、通信制御部２０２を介して数値制御部２０１から取得する情報として工具種類に着目すると、工具Ａの加工が複数行われ後、他の工具に切り替えられる。この場合は、図４に示す様に、１加工品目からＮ加工品目における加工１－１、１－２は、同一種類の加工とみなすことができる。

また、異なる加工品を対象として加工プログラムを複数行う場合にも、同様の加工を行っている加工１－１、２－１、Ｎ－１は同一種類の加工とみなすことができる。このように、同一の加工プログラム内や複数の加工品をまたがって、同一種類の加工を紐づけることができる。同一種類の加工か否かは、工具２１３の種類のほか、加工回数・加工サイクル・加工プログラム・主軸回転数・シーケンス番号などの情報（加工情報）によって判定することができる。この加工情報は、診断装置１００が加工機２００から取得することができる。なお、上述した動作に関する情報は、稼働情報及び検知情報に加えて、加工情報を含むこともできる。

図５は、加工情報と検知情報との紐付処理について説明するための図である。特定の加工処理の特徴量の変化を観察するためには、加工プログラム内の同一加工情報とみなすことができる加工が複数存在する場合や、複数回加工プログラムを実行してそのうち同じ加工情報の加工をグループ化して処理することが好ましい。本実施形態においては、加工情報が同一の検知情報を関連付けしグループ化することで、特徴量の算出を行うものとする。

図６は、診断装置１００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図６に示すように、診断装置１００は、ＣＰＵ６１と、ＲＯＭ６２と、ＲＡＭ６３と、通信Ｉ／Ｆ６４と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）６５とが、バス６６で接続された構成となっている。

ＣＰＵ６１は、診断装置１００の全体を制御する。ＣＰＵ６１は、例えばＲＡＭ６３をワークエリア（作業領域）としてＲＯＭ６２等に格納されたプログラムを実行することで、診断装置１００全体の動作を制御し、診断機能を実現する。通信Ｉ／Ｆ６４は、加工機２００などの外部装置と通信するためのインタフェースである。ＨＤＤ６５は、診断装置１００の設定情報、加工機２００の数値制御部２０１が送信し、通信制御部２０２から受信された稼動情報及び加工情報、センサ２１１の送信する検知情報などの情報を記憶する。ＨＤＤ６５に代えて、または、ＨＤＤ６５とともに、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）またはＳＳＤ（Solid State Drive）などの不揮発性の記憶手段を備えてもよい。

図７は、診断装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。図７に示すように、診断装置１００は、上述の通信制御部１０１、特徴量算出部１０３、判定部１０４に加え、受付部１０２と、生成部１０５と、信号処理部１０６と、記憶部１１１と、を備えている。

なお図７の各部（通信制御部１０１、判定部１０４、受付部１０２、特徴量算出部１０３、生成部１０５）は、図６のＣＰＵ６１にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現してもよいし、ＩＣ（Integrated Circuit）などのハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。

通信制御部１０１は、受信部１０１ａと、送信部１０１ｂと、を備えている。受信部１０１ａは、加工機２００などの外部装置から送信された各種情報を受信する。例えば受信部１０１ａは、工作機械２０３の現在の動作に対応する稼動情報と、加工情報と、センサ２１１により送信された（工作機械２０３の現在の動作に対応する）検知情報と、を受信する。受信された稼動情報、加工情報、検知情報は、紐付されて信号処理部１０６に送り出される。また、送信部１０１ｂは、外部装置に対して各種情報を送信する。特に、送信部１０１ｂは、判定部１０４において異常度に応じて発生された制御信号を、加工機２００の通信制御部２０２に対して送信（出力）する。

信号処理部１０６は、互いに紐付された稼動情報、加工情報、検知情報を受け取り、前処理を行う。

特徴量算出部１０３は、前処理済の稼動情報、加工情報、検知情報（動作に関する情報）を受け取り、稼動情報、検知情報を同一種類の加工毎に分類して工作機械２０３の現在の動作に対応する特徴量（特徴情報）を算出する。特徴量は、検知情報の特徴を示す情報であればどのような情報であってもよい。例えば検知情報がマイクにより集音された音響データである場合、特徴量算出部１０３は、エネルギー、周波数スペクトル、および、ＭＦＣＣ（メル周波数ケプストラム係数：Mel-Frequency Cepstrum Coefficients）などの特徴量を算出してもよい。

判定部１０４は、動作に関する情報から算出された特徴量に基づいて工作機械２０３の異常度を判定し、異常度に応じた工作機械２０３の動作を決定する。判定部１０４は、決定された動作に基づいて、工作機械２０３の制御指示を発生する。

すなわち、判定部１０４は、特徴量算出部１０３において算出された特徴量を用いて、工作機械２０３の現在の動作に対応する異常値を算出する。この異常値は、加工機２００の工具２１３、駆動部２１２のモータや主軸などに関して、特徴量に基づいて算出される定量値である。この異常値は、特徴量の閾値処理、特徴量を入力とする機械学習（ＳＶＮ、ニューラルネットワーク）等を用いて算出することができる。なお、異常値の算出方法はこれに限られるものではなく、特徴量から算出できる方法であればどのような方法であってもよい。例えば、異常度を直接閾値と比較する代わりに、異常度の変動を示す値と閾値とを比較して、間接的に算出するようにしてもよい。

さらに、判定部１０４は、算出された異常値の経時的な情報に基づいて、工作機械２０３に関する異常度を逐次決定し、当該決定された異常度に応じた工作機械２０３に関する動作の制御を決定し、当該制御に対応した制御信号を発生する。例えば、判定部１０４は、異常度がこれまで同様の加工と比べ著しく乖離のある特徴（変化）を示した際に、当該異常度に基づいて加工を直ちに停止する動作を決定し、工作機械のコントローラにそのための制御信号を発生する。

記憶部１１１は、診断装置１００による診断機能で必要な各種情報、後述する診断処理を実行するための専用プログラム等を記憶する。記憶部１１１は、例えば図３のＲＡＭ６３およびＨＤＤ６５などにより実現できる。記憶部１１１は、工作機械２０３の現在の動作に対応する稼動情報、加工情報、検知情報、判定部１０４において算出された異常度を、相互に紐付して記憶する。なお、記憶部１１１は、必要に応じて、異常値の算出、特徴量の算出に用いる少なくとも一つ以上の深層学習モデルを記憶することもできる。

また、記憶部１１１は、図８に示す様な工作機械動作種別テーブルを記憶する。工作機械動作種別テーブルとは、工作機械２０３がとり得る各動作（工作機械動作）につき、動作番号と制御信号とを工作機械の種類・機種に応じて定義するテーブルである。工作機械動作は対象となる工作機械のコントローラとなるCNCやプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）などのインタフェースを通じて操作できるものであればどのような動作でもよい。

また、記憶部１１１は、図９（ａ）に示す様な閾値テーブル、図９（ｂ）に示す様な異常度テーブルを記憶する。閾値テーブルは、異常値に対して任意の閾値を任意の個数で設定することができる。また、異常度テーブルは、異常値の範囲によって常度を定義するためのテーブルである。なお、閾値テーブル及び異常度テーブルは、同一加工情報グループ毎に作成することができる。

また、記憶部１１１は、図１０に示す様な異常度毎の工作機械動作を設定する工作機械動作設定テーブルを記憶する。工作機械動作設定テーブルとは、異常度に応じて工作機械をどのように動作させるかを定義するためのデーブルであり、図８に示した工作機械動作種別テーブルと図９に示した閾値テーブルとを利用して予め作成される。判定部１０４は、当該工作機械動作設定テーブルを参照することで、異常度に応じて工作機械の動作を制御することができる。例えば、判定部１０４は、異常レベル０の領域は加工異常がない領域として設定され、工作機械への動作指令は行わない。異常レベル1の領域では、加工自体は問題がないが、警告ランプを点滅させるなど警告を促し、異常度レベル2であった場合は、現在の加工が終わるのを待ち安全に加工を停止する動作指令を出す。異常レベル3では、工作機械を非常停止する動作指令を出す。

なお、記憶部１１１に記憶された工作機械種別設定テーブル、閾値テーブル、工作機械動作設定テーブルは、それぞれ、図示していない入力部からの入力操作により、その内容を任意に変更することができる。また、通信Ｉ／Ｆ６４を介して、外部より新たなテーブルを取得することも可能である。

次に、このように構成された第一の実施形態に係る診断装置１００による診断処理について図１１を用いて説明する。図１１は、第一の実施形態における診断処理の一例を示すフローチャートである。なお、同図に示すフローチャートは、異常値を図４に示した同一種類の加工処理を単位として、逐次的に実行されるものである。

図１１に示す様に、受信部１０１ａは、加工機２００の通信制御部２０２より、稼働情報、加工情報、検知情報を受信する（ステップＳ１）。信号処理部１０６は、稼働情報と検知情報に対して前処理を実行する。特徴量算出部１０３は、前処理後の稼働情報と検知情報とを用いて、特徴量を算出する（ステップＳ２）。

判定部１０４は、特徴量を用いて異常値を算出し、当該算出された異常値と図９（ａ）に示した閾値テーブル及び図９（ｂ）に示した異常度テーブルとを用いて、異常度を判定する（ステップＳ３）。判定部１０４は、判定された異常度と図１０に示す工作機械動作設定テーブルとを用いて、現在の工作機械の動作制御を決定する（ステップＳ４）。例えば、算出された異常値が８である場合には、判定部１０４は、閾値テーブルと異常度テーブルとから現在の動作の異常度は「０」と判定し、判定された異常度「０」と工作機械動作設定テーブルとから、「なにもしない（異常なし）」として現在の工作機械の動作制御を決定する。一方、例えば、算出された異常値が２５である場合には、判定部１０４は、閾値テーブルと異常度テーブルとから現在の動作の異常度は「３」と判定し、判定された異常度「３」と工作機械動作設定テーブルとから、「非常停止」として現在の工作機械の動作制御を決定する。

判定部１０４は、ステップＳ４において決定された動作制御から、加工機２００に対して動作指令を行う必要があるか否かを判定する（ステップＳ５）。その結果、動作指令を行う必要がある場合（例えば、「非常停止」として現在の工作機械の動作制御する場合）には（ステップＳ５のＹｅｓ）、判定部１０４は、決定された動作制御を実行させる制御信号を、加工機２００の通信制御部２０２に対して送信する（ステップＳ６）。一方、動作指令を行う必要がない場合には（ステップＳ５のＮｏ）、判定部１０４は、ステップＳ１において受け取った稼働情報、検知情報に基づく診断処理を終了する。

なお、上述したステップＳ１乃至ステップＳ６の処理は、当該加工処理の間継続的に実施されるものである。また、当該加工処理が非常停止等により停止しない限り、次の加工処理へと移行し、同様の診断処理が継続して実行される。

図１２は、例えば工具Ａについて上記診断処理を行った場合において、経時的にプロットされた異常値変化の一例を示したグラフである。同図の例では、加工数ｎ１（時刻ｔ１）までの期間は異常度「０」と判定した結果、診断装置１００は、現在の工作機械２０３の動作制御に関して加工機２００に対し制御信号を送信しない。加工数ｎ１（時刻ｔ１）から加工数ｎ２（時刻ｔ２）までの期間は異常度「１」と判定した結果、診断装置１００は、現在の工作機械２０３の動作制御に関して加工機２００に対し警告を出力させる制御信号を送信する。加工数ｎ２（時刻ｔ２）から加工数ｎ３（時刻ｔ３）までの期間は異常度「２」と判定した結果、現在の工作機械の動作制御として、工作機械を安全状態にした後停止させる。加工数ｎ３（時刻ｔ３）以降においては異常度「３」と判定した結果、診断装置１００は、現在の工作機械２０３の動作制御に関して加工機２００に対し工作機械を非常停止させる制御信号を送信する。

なお、同一種類の加工としてグルーピングされた稼働情報及び検知情報であるに関わらず、異常値及びその経時的変化が全く異なる傾向を示す場合がある。これは、使用工具、回転数、加工種類等の稼働情報が異なることに起因する。

この問題を解決するため、事前に複数サイクルの加工を行うなどして、手動または機械学習などの学習手段を用いて図９に示した閾値テーブルを再設定（再定義）することで、異常値及びその経時的変化の傾向を調整することも可能である。また、例えば工具Ａにおいて非常停止の動作制御が実行された場合、これに連動させて別の工具Ｂの閾値を調整するようにしてもよい。この閾値の調整は、図９に示した閾値テーブルを再定義することで実現することができる。その結果、例えば図１３に示す様に、工具Ａ、工具Ｂのそれぞれに関する動作診断、診断に基づく現在の工作機械の動作制御が実行されることになる。また、工具Ａの動作制御の結果に基づいて工具Ｂの閾値等を下げることで早い段階で動作異常を発見するようにでき、工作機械動作を安全な状態に保つことができる。

以上述べた様に、本発明の実施形態に係る診断装置及び診断システムによれば、工作機械に設けられたセンサから、工作機械の動作に関する情報を取得し、動作に関する情報から算出された特徴量に基づいて工作機械の異常度を判定し、異常度に応じた工作機械の動作制御を決定し、決定された動作制御に基づいて、工作機械に動作指示を出力する。従って、工作機械動作について、異常度に応じて段階的に適切な制御を実現することができる。

すなわち、工作機械の各加工処理の異常値に対して、工作機械動作決定部で適切な動作を決定する必要があるが、加工処理の異常は、使用する工具・ワーク・主軸回転数・筐体重さ・筐体の個体差・加工プログラムなど様々な要因により変化する。このため、加工処理の異常に対して、画一的な工作機械動作を行うこと（異常と判定される閾値を一つ設定して超えたら常に工作機械を非常停止するなど）は適していない。本発明の実施形態に係る診断装置及び診断システムによれば、工作機械の特徴量に基づいて異常値を算出し、当該異常値に基づいて段階的に設定された異常度を判定し、その結果に基づいて、複数の動作制御から適切な動作を選択し工作機械を制御することができる。

（第二の実施形態）
図１４は、第二の実施形態に係る診断システム２の構成例を示すブロック図である。同図に示す様に、診断システム２は、加工機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄと、対応する各加工機に接続して設けられた診断装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄと、統括装置３００と、を具備する。診断装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄと統括装置３００とは、ネットワークＮによって通信可能である。

加工機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄは、それぞれ加工機２００と同様の構成を有する。診断装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄは、それぞれ診断装置１００と同様の構成を有する。

統括装置３００は、診断装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄを統括的に制御する。なお、統括装置３００のハードウェア構成は、図６に示した診断装置と実質的に同じであるので、その説明は省略する。また、統括装置３００は、上述した診断装置１００が有する各機能を持つことも可能である。さらに、診断装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄのいずれかによって統括装置３００を実現するようにしてもよい。

図１５は、第二の実施形態に係る診断システムの機能ブロック図である。診断装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄのそれぞれが有する機能は、第一の実施形態において説明した通りである。

統括装置３００は、通信制御部３００ａ、診断装置制御部３００ｂを有する。

通信制御部３００ａは、診断装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄのそれぞれから、異常度に基づいて決定された工作機関に関する動作制御結果を受信する。通信制御部３００ａは、診断装置制御部３００ｂにおける判定結果に基づいて、診断装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄの少なくとも一台における工作機関に関する動作制御結果を、他の工作機械に対して送信する。

診断装置制御部３００ｂは、診断装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄの少なくとも一台において算出された異常度に対して決定された動作結果を、他の工作機械に対しても適用するか否かの判定を行う。診断装置制御部３００ｂは、決定された動作結果を、他の工作機械に対しても適用すると判定した場合には、診断装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄの少なくとも一台における工作機関に関する動作制御結果を、他の工作機械に対して送信させる。

図１６は、第二の実施形態に係る診断処理の流れを示したフローチャートである。図１７は、第二の実施形態に係る診断処理の情報の流れを説明するための図である。

図１６、図１７に示す様に、異常度に基づいて「停止」の動作制御が決定さると、診断装置１００Ａは、加工機２００Ａに対して動作を停止させる制御信号（停止指令）を送信する（ステップＳ１０）。また、診断装置１００Ａは、統括装置３００の通信制御部３００ａに、加工機２００Ａに対して動作を停止させる制御信号（停止指令）を行ったことを送信する（ステップＳ１１）。

統括装置３００の診断装置制御部３００ｂは、診断装置１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄのそれぞれに対して、診断装置１００Ａが加工機２００Ａに対して動作を停止させる制御信号（停止指令）を行ったことを送信する（ステップＳ１２）。

診断装置１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄは、統括装置３００の診断装置制御部３００ｂから加工機２００Ａが停止指令されたこと受け、それぞれ対応する加工機２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄに対して、動作制御を実行する（ステップＳ１３）。この動作制御は、各診断装置１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄにおいて、任意に設定することができる。例えば、診断装置１００Ａの加工機２００Ａに対する制御と同様に、動作を停止させてもよい。また、異常度の判定基準が下がるように閾値を変更してもよい。この様な他の診断装置の動作制御に連動した動作指令は、同一種類の加工処理を単位として実行される。また、閾値を下げる場合には、その下げ幅は指令動作（ここでは停止）の異常レベルに応じて変えることができる。

以上述べた様に、本発明の第二の実施形態に係る診断装置、診断システムによれば、複数の工作機械に対応して設けられた診断装置から動作制御に関する情報を統括装置において一元管理して共有し、複数の工作機械でそれぞれ行われる異常度の判定、工作機械動作指令を複数の工作機械に対しての動作指令、異常度の判定基準の調整として使用する。

従って、例えば、同一加工を複数の工作機械を用いて行っている場合は、一台の工作機械で発生した異常に基づく工作機械の一時的な停止指令を複数台に同時に行うことで、加工中の問題が他の同一加工に対して影響がないか確認することができる。また、製造ラインにおいても、ある工程の加工を行う加工が異常だと判断されたとき、異常加工品を次の工程の工作機械などに流さないために、ある工作機械への診断装置からの動作命令を複数台への指令として行うことができる。

これにより、複数台の工作機械が稼働するとき、ある工作機械で異常判定による動作指令が行われるたびに、他の工作機械の上記閾値を下げること閾値を超えやすくなり、早い段階で動作異常を発見するようにでき、工作機械動作を安全な状態に保つことができる。

なお、本実施形態の診断装置で実行されるプログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供される。

本実施形態の診断装置で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録してコンピュータ・プログラム・プロダクトとして提供するように構成してもよい。

さらに、本実施形態の診断装置で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の診断装置で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

本実施形態の診断装置で実行されるプログラムは、上述した各部（通信制御部、判定部など）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が上記ＲＯＭからプログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、各部が主記憶装置上に生成されるようになっている。

５１ ＣＰＵ
５２ ＲＯＭ
５３ ＲＡＭ
５４ 通信Ｉ／Ｆ
５５ 駆動制御回路
５６ モータ
５７ センサ
５８ バス
６１ ＣＰＵ
６２ ＲＯＭ
６３ ＲＡＭ
６４ 通信Ｉ／Ｆ
６５ ＨＤＤ
６６ バス
１００ 診断装置
１０１ 通信制御部
１０１ａ 受信部
１０１ｂ 送信部
１０２ 受付部
１０３ 特徴量算出部
１０４ 判定部
１０５ 生成部
１０６ 信号処理部
１１１ 記憶部
２００ 加工機
２０１ 数値制御部
２０２ 通信制御部
２０３ 工作機械
２１１ センサ
２１２ 駆動部

特許第６４２６６６７号公報

Claims (9)

1. 工作機械に設けられたセンサから、前記工作機械の動作に関する情報を取得する取得部と、
   前記動作に関する情報から算出された特徴量に基づいて前記工作機械の異常度を判定し、前記異常度に応じた前記工作機械の動作を決定する判定部と、
   前記決定された動作に基づいて、前記工作機械の制御指示を出力する出力部と、
   を具備し、
   前記工作機械は複数の工具を備え、
   前記判定部は、前記特徴量に基づいて異常値を算出し、前記異常値に対して段階的に設定された閾値に基づいて前記工作機械の前記複数の工具のそれぞれについて前記異常度を判定し、前記複数の工具のいずれかに対応する前記異常度に応じて決定された前記工作機械の動作に応じて、前記複数の工具の他の工具に対応する前記閾値を変更する、
   診断装置。
2. 前記判定部による前記複数の工具の他の工具に対応する前記閾値の変更は、前記閾値を下げる変更である、
   請求項１に記載の診断装置。
3. 前記判定部は、同一種類の加工処理を単位として前記異常度を判定する請求項１または２に記載の診断装置。
4. 前記出力部は、前記工作機械と、他の工作機械の動作を診断する診断装置とに前記工作機械の制御指示を出力する請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の診断装置。
5. 前記他の工作機械の動作を診断する前記診断装置は、出力された前記工作機械の制御指示に基づいて、前記他の工作機械を制御する請求項４に記載の診断装置。
6. 前記取得部は、他の工作機械を診断する診断装置から出力された前記制御指示を取得し、
   前記判定部は、取得した前記制御指示に基づいて前記工作機械を制御する請求項４または５に記載の診断装置。
7. 前記他の工作機械の動作を診断する前記診断装置は、出力された前記工作機械の制御指示に基づいて、前記他の工作機械の前記閾値を下げる制御をする請求項５に記載の診断装置。
8. 工作機械と、前記工作機械の動作を診断する診断装置とを具備する診断システムであって、
   前記診断装置は、
   前記工作機械に設けられたセンサから、前記工作機械の動作に関する情報を取得する取得部と、
   前記動作に関する情報から算出された特徴量に基づいて前記工作機械の異常度を判定し、前記異常度に応じた前記工作機械の動作を決定する判定部と、
   前記決定された動作に基づいて、前記工作機械の制御指示を出力する出力部と、を有し、
   前記工作機械は複数の工具を備え、
   前記判定部は、前記特徴量に基づいて異常値を算出し、前記異常値に対して段階的に設定された閾値に基づいて前記工作機械の前記複数の工具のそれぞれについて前記異常度を判定し、前記複数の工具のいずれかに対応する前記異常度に応じて決定された前記工作機械の動作に応じて、前記複数の工具の他の工具に対応する前記閾値を変更する、
   診断システム。
9. コンピュータに、
   複数の工具を備える工作機械に設けられたセンサから、前記工作機械の動作に関する情報を取得させるステップと、
   前記動作に関する情報から算出された特徴量に基づいて前記工作機械の異常度を判定させるステップと、
   前記異常度に応じた前記工作機械の動作を決定させるステップと、
   前記決定された動作に基づいて、前記工作機械の制御指示を出力させるステップと、を実現させ、
   前記異常度を判定させるステップでは、前記特徴量に基づいて異常値を算出し、前記異常値に対して段階的に設定された閾値に基づいて前記工作機械の前記複数の工具のそれぞれについて前記異常度を判定し、前記複数の工具のいずれかに対応する前記異常度に応じて決定された前記工作機械の動作に応じて、前記複数の工具の他の工具に対応する前記閾値を変更すること、
   を実現させる診断プログラム。

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