特許 7091743 情報処理装置、情報処理方法、プログラム、および機械装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-20

(45)【発行日】2022-06-28

(54)【発明の名称】情報処理装置、情報処理方法、プログラム、および機械装置

(51)【国際特許分類】

   G05B 23/02 20060101AFI20220621BHJP

   G05B 19/4063 20060101ALI20220621BHJP

   G05B 19/18 20060101ALI20220621BHJP

【ＦＩ】

G05B23/02 301Z

G05B19/4063 L

G05B19/18 W

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018050224

(22)【出願日】2018-03-16

(65)【公開番号】P2019160250

(43)【公開日】2019-09-19

【審査請求日】2021-01-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】後藤 理

【審査官】松本 泰典

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／１３４７７２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－２１５３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－５８５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２５９４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｂ ２３／０２

Ｇ０５Ｂ １９／４０６３

Ｇ０５Ｂ １９／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象装置の動作に応じて変化する物理量を検知する検知手段と、
前記検知手段が出力する物理量情報の特徴情報を生成する特徴情報生成手段と、
前記特徴情報を複数記憶する記憶手段と、
前記記憶した複数の特徴情報から、複数の区間を含むサイクルを繰り返す前記対象装置における前記サイクルが異なる前記複数の特徴情報のそれぞれを時間方向に平均して圧縮することで１つのデータに統合するデータ管理手段と、
前記データ管理手段で統合した前記１つのデータを表示部に表示させる表示制御手段と、
を有する
ことを特徴とする情報処理装置。

【請求項2】

前記データ管理手段は、
ユーザからの指示に応じて、前記サイクルが異なる前記複数の特徴情報を１つに統合する処理に替えて、前記サイクルが異なる前記複数の特徴情報の推移を動的なデータに統合し、
前記表示制御手段は、
前記データ管理手段で動的に統合した前記動的なデータを前記表示部に動的に表示させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。

【請求項3】

対象装置の動作に応じて変化する物理量を検知する検知手段と、
前記検知手段が出力する物理量情報の特徴情報を生成する特徴情報生成手段と、
前記対象装置の動作に関連するコンテキスト情報を生成するコンテキスト情報生成手段と、
前記コンテキスト情報生成手段が生成する前記コンテキスト情報と関連付けて前記特徴情報生成手段が生成する特徴情報を複数記憶する記憶手段と、
前記コンテキスト情報と関連付けられた複数の特徴情報に基づくデータを表示部に表示させる表示制御手段と、を有する情報処理装置において、
前記コンテキスト情報生成手段は、
前記記憶した複数の特徴情報から、複数の区間を含むサイクルを繰り返す前記対象装置における前記サイクルが異なる前記複数の特徴情報のそれぞれを時間方向に平均して圧縮することで１つのデータに統合し、
前記表示制御手段は、
前記コンテキスト情報生成手段で統合した前記１つのデータを前記表示部に表示させる
ことを特徴とする情報処理装置。

【請求項4】

前記コンテキスト情報は、
前記対象装置に関する情報、前記対象装置に含まれるパーツに関する情報、前記対象装置の動作に関する情報、前記対象装置の環境に関する情報、及び前記対象装置の操作者に関する情報の少なくともいずれかを含み、
前記表示制御手段は、
前記複数の特徴情報とともに、前記対象装置に関する情報、前記対象装置に含まれるパーツに関する情報、前記対象装置の動作に関する情報、前記対象装置の環境に関する情報、及び前記対象装置の操作者に関する情報の少なくともいずれかを前記表示部に表示する
ことを特徴とする請求項３に記載の情報処理装置。

【請求項5】

対象装置の動作に応じて変化する物理量を検知する検知手段と、
前記検知手段が出力する物理量情報の特徴情報を生成する特徴情報生成手段と、
前記特徴情報を複数記憶する記憶手段と、
前記記憶した複数の特徴情報から、複数の区間を含むサイクルを繰り返す前記対象装置における前記サイクルが異なる前記複数の特徴情報の推移を動的なデータに統合するデータ管理手段と、
前記データ管理手段で動的に統合した前記動的なデータを表示部に動的に表示させる表示制御手段と、を有する
ことを特徴とする情報処理装置。

【請求項6】

対象装置から情報を得て情報を処理する情報処理装置が行う情報処理方法であって、
前記対象装置の動作に応じて変化する物理量を検知する検知ステップと、
前記検知ステップで出力される物理量情報の特徴情報を生成する特徴情報生成ステップと、
前記特徴情報を複数記憶する記憶ステップと、
前記記憶した複数の特徴情報から、複数の区間を含むサイクルを繰り返す前記対象装置における前記サイクルが異なる前記複数の特徴情報のそれぞれを時間方向に平均して圧縮することで１つのデータに統合する統合ステップと、
前記統合した前記１つのデータを表示部に表示させる表示制御ステップと、を行う
ことを特徴とする情報処理方法。

【請求項7】

コンピュータに、
対象装置の動作に応じて変化する物理量を検知する検知ステップと、
前記検知ステップで出力される物理量情報の特徴情報を生成する特徴情報生成ステップと、
前記特徴情報を複数記憶する記憶ステップと、
前記記憶した複数の特徴情報から、複数の区間を含むサイクルを繰り返す前記対象装置における前記サイクルが異なる前記複数の特徴情報のそれぞれを時間方向に平均して圧縮することで１つのデータに統合する統合ステップと、
前記統合した前記１つのデータを表示部に表示させる表示制御ステップと、を実行させるための、
プログラム。

【請求項8】

機械的な動作を行う機械装置に対して、
機械装置の動作に応じて変化する物理量を検知する検知手段と、
前記検知手段が出力する物理量情報の特徴情報を生成する特徴情報生成手段と、
前記特徴情報を複数記憶する記憶手段と、
前記記憶した複数の特徴情報から、複数の区間を含むサイクルを繰り返す前記機械装置における前記サイクルが異なる前記複数の特徴情報のそれぞれを時間方向に平均して圧縮することで１つのデータに統合するデータ管理手段と、
前記データ管理手段で統合した前記１つのデータを表示部に表示させる表示制御手段と、を設けた
ことを特徴とする機械装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、情報処理装置、情報処理方法、プログラム、および機械装置に関する。

【背景技術】

【0002】

所定の動作を行う装置において、装置の異常等を検知するため、装置のモータの電流値の情報、振動、または力等の物理量を検知してスペクトル表示する方法が既に知られている（特許文献１）。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、所定時刻のびびりの推定情報と検知したびびりのスペクトルを表示するのみで、多面的な評価を行うことができない。

【0004】

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、装置状態を表す複数の特徴情報が時系列で参照でき、多面的な評価が可能な情報処理装置、情報処理方法、プログラム、および機械装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、対象装置の動作に応じて変化する物理量を検知する検知手段と、前記検知手段が出力する物理量情報の特徴情報を生成する特徴情報生成手段と、前記特徴情報を複数記憶する記憶手段と、前記記憶した複数の特徴情報から、複数の区間を含むサイクルを繰り返す前記対象装置における前記サイクルが異なる前記複数の特徴情報のそれぞれを時間方向に平均して圧縮することで１つのデータに統合するデータ管理手段と、前記データ管理手段で統合した前記１つのデータを表示部に表示させる表示制御手段と、を有する。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、装置状態を表す複数の特徴情報が時系列で参照でき、多面的な評価が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施形態にかかる診断システムの全体構成の一例を機能ブロックで示す図である。

【図2】図２は、実施形態にかかる加工機のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図3】図３は、実施形態にかかる診断装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図4】図４は、実施形態にかかる診断装置が検知情報から抽出した特徴情報を周波数成分で模式的に例示する図である。

【図5】図５は、実施形態にかかる診断装置が加工工程ごとに区分けした検知情報および特徴情報を模式的に例示する図である。

【図6】図６は、実施形態にかかる診断装置が同一サイクルごとに統括した特徴情報を模式的に例示する図である。

【図7】図７は、実施形態にかかる診断装置が表示させる履歴画面の一例を示す図である。

【図8】図８は、実施形態にかかる診断装置の情報処理の手順の一例を示すフロー図である。

【図9】図９は、実施形態の変形例１にかかる診断装置が表示させる履歴画面の一例を示す図である。

【図10】図１０は、実施形態の変形例１にかかる診断装置の情報処理の手順の一例を示すフロー図である。

【図11】図１１は、実施形態の変形例３にかかる診断装置によって取得されるコンテキスト情報の一例を示す図である。

【図12】図１２は、実施形態の変形例３にかかる診断装置から得られる情報の利用例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に、図１～図１２を参照しながら、本発明に係る情報処理装置、情報処理方法、プログラム、および機械装置の実施形態を詳細に説明する。また、以下の実施形態によって本発明が限定されるものではなく、以下の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、およびいわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下の実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換、変更および組み合わせを行うことができる。

【0009】

（診断システムの全体構成）
図１は、実施形態にかかる診断システム１の全体構成の一例を機能ブロックで示す図である。診断システム１が備える情報処理装置としての診断装置１００は、対象装置としての加工機２００の動作に応じて変化する物理量を検知する検知手段としての検知情報受信部１１２と、検知情報受信部１１２が出力する物理量情報の特徴情報を生成する特徴情報生成手段としての特徴抽出部１０２ａと、特徴情報を複数記憶する記憶手段としての記憶部１１３と、複数の特徴情報から任意の特徴情報を選択する選択手段としての表示制御部１０４と、を有する情報処理装置において、任意の特徴情報を選択的に出力する。以下に、実施形態の診断システム１の詳細について説明する。

【0010】

図１に示すように、実施形態の診断システム１は、加工機２００および加工機２００に接続される診断装置１００を備える。加工機２００は、工具を用いて、加工対象に対して切削、研削または研磨等の加工を行う工作機械である。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。診断装置１００は、加工機２００に対して通信可能となるように接続され、加工機２００の動作について異常の診断を行う装置である。

【0011】

対象装置（機械装置）としての加工機２００は、数値制御部２０１と、通信制御部２２１と、駆動制御部２２３と、駆動部２２４と、検知部２２５と、を有する。

【0012】

数値制御部２０１は、駆動部２２４による加工を数値制御（ＮＣ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）により実行する機能部である。例えば、数値制御部２０１は、駆動部２２４の動作を制御する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、工具を駆動させる駆動部２２４の動作状態を示すコンテキスト情報としての加工情報として、例えば、工具の加工対象に対する送り動作から実際の加工処理が終了するまでの区間（切削送り区間）を示すＯＮ／ＯＦＦ信号である切削送り信号を通信制御部２２１に出力する。コンテキスト情報とは、加工機２００の動作の種類ごとに複数定められる情報である。コンテキスト情報は、上記の切削送り信号のほか、例えば、加工機２００の識別情報、駆動部２２４の識別情報（例えば、工具の識別情報等）、駆動部２２４に駆動される工具の径、および工具の材質等のコンフィギュレーション情報、ならびに、駆動部２２４の動作状態、駆動部２２４の使用開始からの累積使用時間、駆動部２２４に加わる負荷、駆動部２２４の回転数、駆動部２２４の加工速度等の加工条件の情報等を示す情報を含んでいてもよい。

【0013】

数値制御部２０１は、例えば、現在の加工機２００の動作に対応するコンテキスト情報を、逐次、通信制御部２２１を介して診断装置１００に送信する。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２２４の種類、または駆動部２２４の駆動状態（回転数、回転速度等）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コンテキスト情報を、通信制御部２２１を介して診断装置１００に逐次送信する。

【0014】

通信制御部２２１は、診断装置１００等の外部装置との間の通信を制御する機能部である。通信制御部２２１は、例えば、現在の動作に対応するコンテキスト情報を診断装置１００に送信する。

【0015】

駆動制御部２２３は、数値制御部２０１により求められた数値制御データに基づいて、駆動部２２４を駆動制御する機能部である。

【0016】

駆動部２２４は、駆動制御部２２３による駆動制御の対象となる機能部である。駆動部２２４は、駆動制御部２２３による制御によって工具を駆動する。駆動部２２４は、駆動制御部２２３によって駆動制御されるアクチュエータ（モータ）等である。なお、駆動部２２４は、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アクチュエータであってもよい。また、駆動部２２４は、２以上備えられていてもよい。

【0017】

検知部２２５は、加工機２００で発生する物理量を検知し、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１００へ出力する機能部である。加工機２００で発生する物理量としては、加工機２００で発生する振動または音等である。このような振動または音等は、例えば、加工機２００に設置された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生する。または、このような振動または音等は、工具もしくは加工機２００自体により発せられる。検知部２２５の個数は任意である。例えば、同一の物理量を検知する複数の検知部２２５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検知部２２５を備えてもよい。例えば、加工に用いる工具である刃の折れ、および、刃のチッピング等が発生すると、加工時の振動や音が変化する。このため、検知部２２５で振動データや音響データを検知し、正常な振動や音を判断するモデル等を用いて判断することにより、加工機２００の動作の異常が検知可能となる。

【0018】

情報処理装置としての診断装置１００は、通信制御部１１１と、検知情報受信部１１２と、加工情報取得部１０１と、診断部１０２と、データ管理部１０３と、記憶部１１３と、入力部１１４と、表示制御部１０４と、表示部１１５と、を有する。

【0019】

通信制御部１１１は、加工機２００との間の通信を制御する機能部である。例えば、通信制御部１１１は、加工機２００の数値制御部２０１から、通信制御部２２１を介して、コンテキスト情報を受信する。

【0020】

検知手段としての検知情報受信部１１２は、加工機２００に設置された検知部２２５から検知情報を受信する機能部である。

【0021】

加工情報取得部１０１は、加工機２００から、通信制御部１１１により受信されたコンテキスト情報（加工情報）を取得する機能部である。

【0022】

診断部１０２は、特徴抽出部１０２ａ、モデル生成部１０２ｂ、及び異常判定部１０２ｃを備え、加工機２００の動作の異常等を判定する機能部である。

【0023】

特徴情報生成手段としての特徴抽出部１０２ａは、異常判定部１０２ｃによる判定等で用いる特徴情報を検知情報から抽出する機能部である。特徴情報は、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。

【0024】

モデル生成部１０２ｂは、加工が正常に行われたことの判定に用いられるモデルを生成する機能部である。モデルは、例えばコンテキスト情報ごとに生成される。なお、モデルを外部装置で生成する場合は、モデル生成部１０２ｂは備えられなくてもよい。

【0025】

異常判定部１０２ｃは、特徴抽出部１０２ａにより抽出された特徴情報と、モデル生成部１０２ｂにより生成されたコンテキスト情報ごとのモデルと、を用いて、加工機２００の動作が正常であるか否かを判定する機能部である。

【0026】

コンテキスト情報生成手段としてのデータ管理部１０３は、データ生成部１０３ａ及びデータ統括部１０３ｂ備え、検知情報、コンテキスト情報、および特徴情報等を加工して管理する機能部である。

【0027】

データ生成部１０３ａは、コンテキスト情報から加工機２００における加工工程ごとの切削送り区間を算出する。また、データ生成部１０３ａは、検知情報受信部１１２により取得された検知情報や、特徴抽出部１０２ａが抽出した特徴情報を加工工程ごとに区分けする。

【0028】

データ統括部１０３ｂは、データ生成部１０３ａにより生成されたデータを時系列データとして統括する機能部である。

【0029】

記憶手段としての記憶部１１３は、検知情報受信部１１２により取得された検知情報をコンテキスト情報と関連付けて記憶する機能部である。また、記憶部１１３は、特徴抽出部１０２ａにより抽出された特徴情報をコンテキスト情報と関連付けて記憶する。また、記憶部１１３は、モデル生成部１０２ｂにより生成されたモデルをコンテキスト情報と関連付けて記憶する。

【0030】

入力部１１４は、文字および数字等の入力、各種指示の選択、ならびにカーソルの移動等の操作を行う機能部である。

【0031】

選択手段としての表示制御部１０４は、表示部１１５の表示動作を制御する機能部である。具体的には、表示制御部１０４は、例えば、異常判定部１０２ｃによる異常判定の結果等を、表示部１１５に表示させる。また、表示制御部１０４は、データ統括部１０３ｂにより統括された時系列データ等を、表示部１１５に表示させる。表示部１１５は、表示制御部１０４による制御に従って各種情報を表示する機能部である。

【0032】

なお、診断装置１００および加工機２００それぞれの機能部は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図１で独立した機能部として図示した複数の機能部を、１つの機能部として構成してもよい。一方、図１の１つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成してもよい。

【0033】

また、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、第５世代移動通信システム、有線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の有線ネットワーク、または、無線ネットワーク等により接続されていてもよい。

【0034】

また、図１には１台の加工機２００が診断装置１００に接続されている例が示されているが、これに限定されるものではなく、複数台の加工機２００が診断装置１００に対して、それぞれ通信可能となるように接続されていてもよい。

【0035】

（加工機のハードウェア構成）
次に、図２を用い、実施形態の加工機２００のハードウェア構成例について説明する。図２は、実施形態にかかる加工機２００のハードウェア構成の一例を示す図である。

【0036】

図２に示すように、加工機２００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２０ａと、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０ｂと、通信Ｉ／Ｆ（インターフェース）２１と、駆動制御回路２３と、がバス２Ｂで通信可能に接続された構成となっている。

【0037】

ＣＰＵ２０は、加工機２００の全体を制御する演算装置である。ＣＰＵ２０は、例えば、ＲＡＭ２０ｂをワークエリア（作業領域）としてＲＯＭ２０ａ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。図１の数値制御部２０１は、例えば、ＣＰＵ２０で動作するプログラムによって実現される。

【0038】

通信Ｉ／Ｆ２１は、診断装置１００等の外部装置との通信に用いられるインターフェースである。通信Ｉ／Ｆ２１は、例えば、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に対応したＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）等である。図１の通信制御部２２１は、例えば、通信Ｉ／Ｆ２１、およびＣＰＵ２０で動作するプログラムによって実現される。

【0039】

駆動制御回路２３は、モータ２４の駆動を制御する回路である。モータ２４は、加工に用いる工具２４ａを駆動する。工具２４ａには、ドリル、エンドミル、バイトチップ、砥石等、および、加工対象が載置され加工に合わせて移動されるテーブル等が含まれる。図１の駆動制御部２２３は、例えば、駆動制御回路２３によって実現される。図１の駆動部２２４は、例えば、モータ２４によって実現される。

【0040】

センサ２５は、例えば、マイクデバイス、振動センサ、加速度センサ、またはＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）センサ等で構成され、例えば、振動または音等が検出できる工具の近傍に設置される。センサ２５が接続されたセンサアンプ２５ａは、診断装置１００に通信可能に接続されている。センサ２５およびセンサアンプ２５ａは、加工機２００に予め備えられていてもよく、または、完成機械である加工機２００に対して後から取り付けられてもよい。また、センサアンプ２５ａは、加工機２００に設置されることに限定されるものではなく、診断装置１００側に設置されていてもよい。図１の検知部２２５は、例えば、センサ２５及びセンサアンプ２５ａによって実現される。

【0041】

なお、図２に示したハードウェア構成は一例であり、加工機２００がすべての構成機器を備えている必要はなく、また、他の構成機器を備えていてもよい。例えば、図１に示す数値制御部２０１および通信制御部２２１は、図２に示すＣＰＵ２０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く、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のハードウェアにより実現してもよく、または、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。

【0042】

（診断装置のハードウェア構成）
次に、図３を用い、実施形態の診断装置１００のハードウェア構成例について説明する。図３は、実施形態にかかる診断装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。

【0043】

図３に示すように、診断装置１００は、ＣＰＵ１０と、ＲＯＭ１０ａと、ＲＡＭ１０ｂと、通信Ｉ／Ｆ１１と、センサＩ／Ｆ１２と、補助記憶装置１３と、入力装置１４と、ディスプレイ１５と、がバス１Ｂで通信可能に接続された構成となっている。

【0044】

ＣＰＵ１０は、診断装置１００の全体を制御する演算装置である。ＣＰＵ１０は、例えば、ＲＡＭ１０ｂをワークエリア（作業領域）としてＲＯＭ１０ａ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。図１の加工情報取得部１０１、診断部１０２、データ管理部１０３、および表示制御部１０４は、例えば、ＣＰＵ１０で動作するプログラムによって実現される。

【0045】

通信Ｉ／Ｆ１１は、加工機２００等の外部装置との通信に用いられるインターフェースである。通信Ｉ／Ｆ１１は、例えば、ＴＣＰ／ＩＰに対応したＮＩＣ等である。図１の通信制御部１１１は、例えば、図３に示す通信Ｉ／Ｆ１１、およびＣＰＵ１０で動作するプログラムによって実現される。

【0046】

センサＩ／Ｆ１２は、加工機２００に設置されたセンサ２５からセンサアンプ２５ａを介して検知情報を受信するインターフェースである。図１の検知情報受信部１１２は、例えば、センサＩ／Ｆ１２、およびＣＰＵ１０で動作するプログラムによって実現される。

【0047】

補助記憶装置１３は、診断装置１００の設定情報、加工機２００から受信された検知情報およびコンテキスト情報、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、およびアプリケーションプログラム等の各種データを記憶するＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、またはＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の不揮発性の記憶装置である。なお、補助記憶装置１３は、診断装置１００が備えるものとしているが、これに限定されるものではなく、例えば、診断装置１００の外部に設置された記憶装置であってもよく、または、診断装置１００とデータ通信可能なクラウド方式やオンプレミス方式等のサーバ装置が備えた記憶装置であってもよい。図１の記憶部１１３は、例えば、ＲＡＭ１０ｂおよび補助記憶装置１３等によって実現される。

【0048】

入力装置１４は、文字および数字等の入力、各種指示の選択、ならびにカーソルの移動等の操作を行うマウスまたはキーボード等の入力装置である。図１の入力部１１４は、例えば、入力装置１４によって実現される。

【0049】

ディスプレイ１５は、文字、数字、および各種画面および操作用アイコン等を表示するＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイ、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、または有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等の表示装置である。ディスプレイ１５は、独立した構成を有していてもよく、タブレットやＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等に内蔵されていてもよい。図１の表示部１１５は、例えば、ディスプレイ１５によって実現される。

【0050】

なお、図３に示したハードウェア構成は一例であり、診断装置１００がすべての構成機器を備えている必要はなく、また、他の構成機器を備えていてもよい。例えば、図１に示した診断装置１００の各機能部（加工情報取得部１０１、診断部１０２、データ管理部１０３、および表示制御部１０４）は、ＣＰＵ１０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く、ＩＣ等のハードウェアにより実現してもよく、または、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。また、診断装置１００が加工機２００の診断動作に特化し、診断結果を外部のサーバ装置等に送信する場合、入力装置１４およびディスプレイ１５は備えられていない構成としてもよい。

【0051】

（データ管理部の動作例）
次に、図４～図７を用い、データ管理部１０３の動作例について説明する。

【0052】

所定の加工品を複数製作する場合などに、加工機２００では複数の加工工程を含むサイクルが繰り返し行われることがある。このとき、切削送り信号等のコンテキスト情報とともに、加工機２００における振動や音等のセンサデータ（検知情報）が、診断装置１００によって取得される。診断部１０２の特徴抽出部１０２ａは、検知情報から検知情報の特徴を示す特徴情報を抽出する。データ管理部１０３のデータ生成部１０３ａは、切削送り信号から加工工程を判別し、特徴情報を加工工程ごとに区分けする。

【0053】

図４は、実施形態にかかる診断装置１００が検知情報から抽出した特徴情報を周波数成分で模式的に例示する図である。図４の上段に示すように、振動センサやマイクデバイス等の検知部２２５からは、検知情報として、振動や音響等の周波数データが得られる。特徴抽出部１０２ａは、例えば、検知情報が振動センサやマイクデバイスにより収集された周波数データである場合、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）等を特徴情報として抽出する。

【0054】

図４の下段に示すように、抽出される特徴情報が、周波数スペクトルである場合、特徴抽出部１０２ａは、例えば、検知情報に対してフレームごとにフーリエ変換を行うことによって特徴情報を抽出する。ここで、フレームとは、検知情報の所定時間（例えば、２０［ｍｓ］、４０［ｍｓ］等）のデータ量を示し、例えば、特徴情報が、検知情報に対してフーリエ変換されることにより得られる周波数スペクトルである場合の窓長のデータ量に相当する。図５に示す特徴情報は、対応する検知情報のフレームの時間に関連付けられている。

【0055】

図５は、実施形態にかかる診断装置１００が加工工程ごとに区分けした検知情報および特徴情報を模式的に例示する図である。図５に示すように、データ生成部１０３ａは、コンテキスト情報に含まれる切削送り信号から、加工機２００における１つの切削送り区間を１つの加工工程として識別し、また、個々の加工工程の区間長を算出する。また、例えば、工具の識別情報（工具ＩＤ）等からは加工に用いられた工具の種類が識別できる。また、加工工程における工作工程の管理に目的に応じて動作番号情報を付与してもよい。図５の例では、動作番号情報１番の加工（加工１）では工具Ａが用いられ、動作番号情報６番および７番の加工（加工６，７）では工具Ｅが用いられている。また、コンテキスト情報に含まれるサイクル情報から、例えば、加工１～３，６，７が１つのサイクルに含まれることが識別できる。このように加工工程ごとに区分けされた特徴情報は、対応するコンテキスト情報に関連付けられて記憶部１１３に記憶される。記憶されたこれらの情報は、表示制御部１０４により適宜読み出して表示させることが可能である。その際、ユーザは、周波数、スペクトル、または加工工程等、図５にかかる情報の一部、または、全体を選択して表示させることができる。

【0056】

図６は、実施形態にかかる診断装置１００が同一サイクルごとに統括した特徴情報を模式的に例示する図である。図６に示すように、データ統括部１０３ｂは、データ生成部１０３ａにより生成されたデータを、例えば同一サイクル内の同一加工工程ごとの時系列データとして統括する。図６の例では、加工１～３，６，７を含むサイクルにおいて、同一加工工程である加工１，２，３，６，７ごとに、複数サイクル分の特徴情報が統括されている。このように統括された時系列データは、対応するコンテキスト情報に関連付けられて記憶部１１３に記憶される。記憶されたこれらの情報は、表示制御部１０４により適宜読み出して表示させることが可能である。その際、ユーザは、任意のサイクル番号、サイクル数を選択して、それらに対応する情報を表示させることができる。

【0057】

図７は、実施形態にかかる診断装置１００が表示させる履歴画面の一例を示す図である。図７に示すように、表示制御部１０４は、例えば診断装置１００のユーザからの指示にしたがって、データ統括部１０３ｂが統括したデータを、例えば同一サイクル内の同一加工工程ごとに並べて表示する。図７の例では、加工１～３，６，７を含むサイクルにおいて、加工２の加工工程のサイクル１～１０００における時系列データが並べて表示されている。

【0058】

ユーザは、加工工程を示す動作番号情報や、表示させたいサイクルの番号等を指定して、このような履歴画面を表示させることができる。これらのデータから、ユーザは様々な情報を得ることができる。例えば、図７の例では、サイクル初期には見られなかった中高域の周波数成分が、サイクル５００以降に強く出ている。このことから、通常とは違う現象が起きている可能性が示唆される。

【0059】

（診断装置の情報処理の例）
次に、図８を用い、診断装置１００による情報処理の例について説明する。図８は、実施形態にかかる診断装置１００の情報処理の手順の一例を示すフロー図である。

【0060】

図８に示すように、ステップＳ１０１において、加工情報取得部１０１は、加工機２００からコンテキスト情報を取得する。ステップＳ１０２において、検知情報受信部１１２は、検知部２２５から検知情報を受信する。

【0061】

ステップＳ１０３において、特徴抽出部１０２ａは、受信された検知情報から特徴情報を抽出する。

【0062】

ステップＳ１０４において、データ生成部１０３ａは、取得されたコンテキスト情報から、加工工程を識別し、個々の加工工程の区間長を算出する。また、データ生成部１０３ａは、特徴情報を加工工程ごとに分割する。ステップＳ１０５において、データ統括部１０３ｂは、同一サイクル内の同一加工工程ごとに時系列データとしてデータを統括する。

【0063】

ステップＳ１０６において、データ管理部１０３は、時系列データを表示させるため、ユーザによってデータ表示範囲等が選択されたか否かを判定する。ユーザによるデータ表示の指示がなければ（Ｎｏ）、ステップＳ１０１に戻って、データの収集を継続する。

【0064】

ユーザによるデータ表示の指示があったときは（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０７において、表示制御部１０４が表示部１１５に、選択された表示範囲の時系列データを並べて表示させる。

【0065】

以上により、診断装置１００による情報処理が終了する。

【0066】

例えば、特開第２００６－１２３０１３号公報には、機械の工具付近に設けたカメラにより撮影した映像により工具の摩耗を検知する工作機械について記載されている。しかしながら、切削加工等を行う工作機械においては、潤滑剤や冷却剤としてクーラントを工具付近に噴出しながら加工を行う。このため、カメラ等により直接的に工具の摩耗等を検知することは非常に困難であり、工作機械内で発生する振動等の物理量を用いた間接的な異常検知に頼らざるを得ない。

【0067】

また、例えば、特許文献１の振動検出装置においては、切削処理の振動把握のため、モータの回転量とトルクとに基づいて外乱を推定する外乱オブザーバで、びびりを検出する。しかしながら、特許文献１に記載された技術では、びびりの推定情報と検知したびびりのスペクトルを表示するのみである。これだけの情報で工作機械の情報を把握しようとしても、多面的で充分な評価は困難である。

【0068】

実施形態の診断装置１００においては、データ生成部１０３ａにより加工され、データ統括部１０３ｂにより統括されたデータが記憶部１１３に蓄積され、表示制御部１０４により時系列データとして表示される。これにより、ユーザは、サイクルの異なるデータを表示して比較することができる。工具に摩耗や微小な欠け等が生じても、検知情報や特徴情報には、ごく微細な変化しか生じないことが多い。例えば特徴情報を時系列データとして表示することで、このようなごく微細な変化であってもユーザが検知しやすくなる。これにより、ユーザは、加工機２００の徐々にしか推移しない経時変化を把握し、後に加工機２００の異常や故障に繋がる微細な変化にも早期に気づくことができる。

【0069】

（変形例１）
次に、図９および図１０を用いて、実施形態の変形例１の診断装置について説明する。実施形態の変形例１の診断装置においては、履歴画面を表示する際、データ統括部が時系列データを１つのグラフに統合する点が、上述の実施形態とは異なる。

【0070】

図９は、実施形態の変形例１にかかる診断装置が表示させる履歴画面の一例を示す図である。図９に示すように、実施形態の変形例１の診断装置においては、ユーザにより履歴画面の表示が指示されると、データ統括部が時系列データを１つのグラフに圧縮し、統合する。つまり、個々のデータの表示幅を圧縮することで、１つのグラフに統合する。または、所定長のデータの一部分だけを抜粋して統合してもよい。圧縮には、サイクル毎の加工データの平均、和、積、特定の部分抽出などを用いてもよい。図９の例では、サイクル毎のデータを時間方向に平均し圧縮することで、サイクル１～１０００までの時系列データが、１つのグラフに統合されている。このように、ユーザは、異なるサイクルのデータを圧縮（合算）して選択表示させることができる。

【0071】

図１０は、実施形態の変形例１にかかる診断装置の情報処理の手順の一例を示すフロー図である。図１０に示すように、ステップＳ１０１～Ｓ１０６は、実施形態の診断装置１００における図８のステップＳ１０１～Ｓ１０６と同様の手順で行われる。

【0072】

ステップＳ１０６において、ユーザによるデータ表示の指示があったときは（Ｙｅｓ）、ステップＳ２０７において、データ統括部は、ユーザによる指定範囲のデータを統合する。ステップＳ２０８において、表示制御部が表示部に、統合されたデータを一括して表示させる。

【0073】

以上により、実施形態の変形例１の診断装置による情報処理が終了する。

【0074】

このようにデータを統合することにより、より多くのデータを１つのグラフにまとめて表示させることができる。つまり、より多くの情報を一括して表示することができるので、ユーザは、より豊富な情報に基づき加工機の状態を把握することができる。

【0075】

なお、実施形態の変形例１の診断装置においては、複数のデータを１つのグラフに統合して表示させるものとしたが、これに限られない。データ統括部は、複数のデータの推移を動的に統括し、表示制御部がこれをアニメーションのように動的に表示させてもよい。

【0076】

（変形例２）
上述の実施形態では、診断装置１００の表示制御部１０４が表示部１１５に各種データを表示させるものとしたが、データの出力手法はこれに限られない。診断装置１００に接続されるプリンタ等に、各種データがプリントアウトされるようにしてもよい。その他、スピーカの音響による出力、ランプの点灯などもデータ出力手法として採用され得る。

【0077】

上述の実施形態では、検知情報は、例えば、振動データまたは音響データ等であるとしたが、電流値、負荷、トルク、力、温度、ツールなどのパーツと測定対象との距離、画像等、他のデータであっても検知情報として用いることができる。これらの検知情報（物理量）は、例えば、加工ツール、軸受け、モータ、ポンプ（コンプレッサ）、加工対象物、加工対象物や工具の保持部材（ホルダ）等から得られる。

【0078】

上述の実施形態では、診断対象の装置を例えば加工機２００であるとしたが、旋盤機、組立機、測定機、検査機、または洗浄機等の機械が対象装置であってもよい。

【0079】

なお、上述の実施形態および各変形例の診断システム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するように構成してもよい。

【0080】

また、上述の実施形態および各変形例の診断システム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（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ－Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、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。

【0081】

また、上述の実施形態および各変形例の診断システム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よい。また、上述の実施形態および各変形例の診断システム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よい。

【0082】

また、上述の実施形態および各変形例の診断システムで実行されるプログラムは、上述した各機能部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ＲＯＭからプログラムを読み出して実行することにより上述の各機能部が主記憶装置上にロードされ、各機能部が主記憶装置上に生成されるようになっている。

【0083】

（変形例３）
上述の実施形態では、診断装置１００は、コンテキストデータのうち、主に切削送り信号を用いて、種々のデータ加工を行うこととしたが、これに限られない。上述のように、コンテキスト情報には、種々の情報を含めることができ、取得されたこれらの情報を種々に活かすことができる。

【0084】

図１１は、実施形態の変形例３にかかる診断装置によって取得されるコンテキスト情報の一例を示す図である。具体的には、コンテキスト情報は、工作機械等のメーカー、加工機、旋盤機等の機械の種類、機械のシリアル番号等、工作機械等に関する情報を含んでいてよい。また、コンテキスト情報は、加工ツールのメーカーや種類、ロット番号、識別番号、ホルダ、工具ＩＤ等、工作機械等に付随するパーツの情報を含んでいてよい。また、コンテキスト情報は、動作番号情報や、サイクル情報、ステップ情報、加工条件等に関する情報を含んでいてよい。また、コンテキスト情報は、日、時、秒、ｍｓ等の時刻や、状況情報、環境情報等、工作機械等が置かれた状況を示す情報を含んでいてよい。また、コンテキスト情報は、機械操作者、所属組織等の情報を含んでいてよい。

【0085】

これらのコンテキスト情報は、例えば、加工機等の対象装置から得られた検知情報や特徴情報等とともに、選択的に表示されることができる。つまり、種々のコンテキスト情報から、ユーザは、表示させたい情報を選択し、表示することができる。また、種々のコンテキスト情報の中から所定の情報を指定することで、膨大なデータの中から所望のデータを選択し、表示させる際に有用である。種々のコンテキスト情報のうち、いずれを記録するかを選択できるようにしてもよい。このように、種々のコンテキスト情報を、工作機械等の状態を示す検知情報と共に取得し、統括することで、より包括的な情報が得られる。

【0086】

図１２は、実施形態の変形例３にかかる診断装置から得られる情報の利用例を示す図である。図１２に示すように、例えば複数のメーカー５０がそれぞれ提供する加工機、旋盤機、洗浄機等のユーザ６０がそれぞれ所有する機械７０の種々の情報を蓄積センタ３０に集約させることができる。これらのユーザ６０は、１社内における各工場等であってもよいし、協業状態にある複数の企業等であってもよい。

【0087】

蓄積センタ３０は、ハードディスク３１およびデータサーバ３２（クラウド方式でもオンプレミス方式でもよい）を有し、データ圧縮部３３、データ伸長・復元部３４等の機能部を有する。このようなデータの圧縮機能および復元機能は、膨大な量のデータを蓄積するうえで有用である。蓄積センタ３０には、例えば蓄積されたデータを解析する解析センタ４０が付随している。解析センタ４０は、データを解析するため、データ選択的抽出部４１、データ表示部４２、ＡＩ分析部４３、故障予測部４４、異常検知部４５、状態検知部４６等の機能部のうち、少なくとも１つまたは幾つかあるいは全部を有する。

【0088】

これらの蓄積センタ３０および解析センタ４０は、複数メーカー５０の機械を所有し各ユーザ６０サイトで使用する１社により運用されていてもよい。または、蓄積センタ３０および解析センタ４０は、協業状態にあるユーザ６０やメーカー５０等により運用されていてもよい。

【0089】

（変形例４）
上述の実施形態では、診断対象の装置を例えば加工機２００、その他の工作機械としたが、診断対象の機械装置はこれに限られない。工場内で使用される機械類から種々の情報を得たり、発電所のタービン等から情報を得たりすることで、施設全体を診断対象とすることができる。このときのコンテキスト情報としては、上記に挙げた種々の情報のほか、例えば、時刻情報やＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）による位置情報等がある。時刻情報や位置情報等によって、例えば、加工サイクルによる時間帯比較や、加工機械のサイトによる比較をしやすくなる。

【0090】

また、診断対象の機械装置は、例えば、自動車や航空機、ロケット等の移動物であってもよい。例えば、自動車を例にとって以下に詳細を説明する。

【0091】

診断対象が自動車である場合、装置により繰り返される区間を示すコンテキスト情報としては、例えば、時刻情報やＧＰＳによる位置情報等がある。または、コンテキスト情報は、フットペダルの操作を示す信号、ギアチェンジを示す信号等、自動車の状態が変わるタイミングで発せられる信号等であってもよい。装置の動作に応じて変化する物理量（検知情報）としては、例えば、アクセルの踏み込み量、エネルギー消費量等がある。これらの情報を用いる例について、以下に幾つかを示す。

【0092】

例えば、時刻情報により単位時間（秒、時間、日、月）あたりのエネルギー消費量を時系列データとして観察することで、日々のサイクルにおける自動車の状態や経時変化が把握しやすくなる。

【0093】

また例えば、ＧＰＳの位置情報に加え、加速度センサまたは地図情報に基づく高低差の情報と、アクセルの踏み込み量とを対比させて観察することで、例えば、下り坂であるにもかかわらずアクセルの踏み込み量が大きい等の異常な点に気付きやすくなる。

【0094】

また例えば、ＧＰＳの位置情報に加え、加速度センサまたは地図情報に基づく高低差の情報からエネルギー消費量の予測値を計算で求め、実際のエネルギー消費量と比較することで、何らかの異常に気づきやすくなる。

【0095】

以上、本発明の幾つかの実施形態および変形例で示したように、本発明は様々に適用可能である。

【符号の説明】

【0096】

１ 診断システム
１Ｂ バス
１０ ＣＰＵ
１０ａ ＲＯＭ
１０ｂ ＲＡＭ
１１ 通信Ｉ／Ｆ
１２ センサＩ／Ｆ
１３ 補助記憶装置
１４ 入力装置
１５ ディスプレイ
２Ｂ バス
２０ ＣＰＵ
２０ａ ＲＯＭ
２０ｂ ＲＡＭ
２１ 通信Ｉ／Ｆ
２３ 駆動制御回路
２４ モータ
２４ａ 工具
２５ センサ
２５ａ センサアンプ
１００ 診断装置
１０１ 加工情報取得部
１０２ 診断部
１０２ａ 特徴抽出部
１０３ データ管理部
１０３ａ データ生成部
１０３ｂ データ統括部
１０４ 表示制御部
１１１ 通信制御部
１１２ 検知情報受信部
１１３ 記憶部
１１４ 入力部
１１５ 表示部
２００ 加工機
２０１ 数値制御部
２２１ 通信制御部
２２３ 駆動制御部
２２４ 駆動部
２２５ 検知部

【先行技術文献】

【特許文献】

【0097】

【文献】特開２０１５－２２９２１６号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】