(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-21
(45)【発行日】2022-11-30
(54)【発明の名称】診断用データ収集装置、診断用データ収集方法、記録媒体、及び制御装置
(51)【国際特許分類】
B23Q 17/00 20060101AFI20221122BHJP
B23Q 17/09 20060101ALI20221122BHJP
B23Q 37/00 20060101ALI20221122BHJP
B23Q 39/02 20060101ALI20221122BHJP
B23Q 41/00 20060101ALI20221122BHJP
【FI】
B23Q17/00 F
B23Q17/09 A
B23Q37/00 Z
B23Q39/02
B23Q41/00 G
(21)【出願番号】P 2022536631
(86)(22)【出願日】2022-04-25
(86)【国際出願番号】 JP2022018715
【審査請求日】2022-06-14
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】390008235
【氏名又は名称】ファナック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106002
【氏名又は名称】正林 真之
(74)【代理人】
【識別番号】100165157
【氏名又は名称】芝 哲央
(74)【代理人】
【識別番号】100160794
【氏名又は名称】星野 寛明
(72)【発明者】
【氏名】久保 守
【審査官】増山 慎也
(56)【参考文献】
【文献】韓国公開特許第10-2018-0133974(KR,A)
【文献】特開2020-203356(JP,A)
【文献】特開2018-132809(JP,A)
【文献】特開2015-207095(JP,A)
【文献】国際公開第2000/011528(WO,A1)
【文献】国際公開第2021/029036(WO,A1)
【文献】特開2020-178454(JP,A)
【文献】韓国公開特許第10-2019-0001371(KR,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B23Q 17/00
B23Q 17/09
B23Q 37/00
B23Q 39/02
B23Q 41/00
G05B 19/408
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の加工種類で構成されている加工を行う工作機械を診断するためのデータを収集する診断用データ収集装置であって、
前記工作機械の加工運転時のデータを時系列に収集する収集部と、
収集した前記データに基づいて前記工作機械の各加工期間における加工種類を判定する加工種類判定部と、
判定された前記加工種類が予めデータの収集が不要と設定された除外対象の加工種類である場合、当該加工種類の加工期間内の
前記収集部で収集した前記データを
少なくとも記憶装置への保存の対象から除外するデータ除外部と、
を備える診断用データ収集装置。
【請求項2】
前記収集部が収集するデータは、少なくとも前記工作機械に含まれる駆動軸の座標値と運転状態とを含み、
前記加工種類判定部は、前記座標値と前記運転状態とに基づいて前記工作機械の加工期間における加工種類を判定する、請求項1に記載の診断用データ収集装置。
【請求項3】
前記加工種類判定部は、前記工作機械による任意の加工のデータである入力データと前記任意の加工の加工種類を示すラベルデータとの教師データを用いて機械学習を実行して学習済みモデルを生成し、生成した前記学習済みモデルと収集された前記データとを用いて前記工作機械の加工期間における加工種類を判定する、請求項1に記載の診断用データ収集装置。
【請求項4】
複数の加工種類で構成されている加工を行う工作機械を診断するためのデータを収集する診断用データ収集方法であって、
前記工作機械の加工運転時のデータを時系列に収集する収集ステップと、
収集した前記データに基づいて前記工作機械の各加工期間における加工種類を判定する加工種類判定ステップと、
判定された前記加工種類が予めデータの収集が不要と設定された除外対象の加工種類である場合、当該加工種類の加工期間内の
前記収集ステップで収集した前記データを
少なくとも記憶装置への保存の対象から除外するデータ除外ステップと、
を備える診断用データ収集方法。
【請求項5】
複数の加工種類で構成されている加工を行う工作機械を診断するためのデータを収集するために、コンピュータを
前記工作機械の加工運転時のデータを時系列に収集する収集部と、
収集した前記データに基づいて前記工作機械の各加工期間における加工種類を判定する加工種類判定部と、
判定された前記加工種類が予めデータの収集が不要と設定された除外対象の加工種類である場合、当該加工種類の加工期間内の
前記収集部で収集した前記データを
少なくとも記憶装置への保存の対象から除外するデータ除外部と、
して機能させるためのプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体。
【請求項6】
請求項1に記載の診断用データ収集装置を備える制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、診断用データ収集装置、診断用データ収集方法、記録媒体、及び制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
工作機械の診断のため、加工時のモータトルク等のサーボ波形データが時系列に収集・解析されている。
この点、切削時のモータトルクの急激な低下により工具折損を判定する工具折損検出の技術が知られている。例えば、特許文献1参照。
また、切削時のモータトルクの上昇から工具摩耗の度合いを判定する工具摩耗監視の技術が知られている。例えば、特許文献2、3参照。
また、人工知能(AI)によるモータトルクの正常モデルとの比較により異常度を計算する故障予知の技術が知られている。例えば、特許文献4参照。
なお、後々の解析のために、収集した波形データはHDD(Hard Disk Drive)等に半永久的に保存されることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第3883485号
【文献】特許第3681733号
【文献】特開平11-58113号公報
【文献】特許第6140331号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、波形データは収集間隔が短い(例えば、1ms等)ため、データサイズが大きくなる(例えば、工作機械1台につき1日当たり10GB等)。
このため、全ての加工の波形データを保存することによる波形データの膨張が生じてしまう。
また、波形データの膨張により必要メモリ容量が増大し、波形データ保存用の記憶装置の容量が不足してしまう。また、当該波形データを使用する機械診断装置等のメモリ限界の仕様を超える可能性もある。
さらに、必要メモリ容量増大に伴うコストアップが発生する。
なお、用途や加工内容によって、特定の加工の波形データが不要なケースも多い。例えば、工具折損検出の場合、フライス加工において折れにくいフライス工具を対象外とするようにしてもよい。また、工具摩耗監視や工具折損検出の場合、ドリルのみの波形データは保存するが、その他のデータは対象外とするようにしてもよい。
【0005】
そこで、診断に関係ない加工種類を早期に判定し、当該加工の波形データを保存せず除外することで、データの膨張を抑制することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
(1)本開示の診断用データ収集装置の一態様は、複数の加工種類で構成されている加工を行う工作機械を診断するためのデータを収集する診断用データ収集装置であって、前記工作機械の加工運転時のデータを時系列に収集する収集部と、収集した前記データに基づいて前記工作機械の各加工期間における加工種類を判定する加工種類判定部と、判定された前記加工種類が予めデータの収集が不要と設定された除外対象の加工種類である場合、当該加工種類の加工期間内のデータを除外するデータ除外部と、を備える。
【0007】
(2)本開示の診断用データ収集方法の一態様は、複数の加工種類で構成されている加工を行う工作機械を診断するためのデータを収集する診断用データ収集方法であって、前記工作機械の加工運転時のデータを時系列に収集する収集ステップと、収集した前記データに基づいて前記工作機械の各加工期間における加工種類を判定する加工種類判定ステップと、判定された前記加工種類が予めデータの収集が不要と設定された除外対象の加工種類である場合、当該加工種類の加工期間内のデータを除外するデータ除外ステップと、を備える。
【0008】
(3)本開示の記録媒体の一態様は、複数の加工種類で構成されている加工を行う工作機械を診断するためのデータを収集するために、コンピュータを前記工作機械の加工運転時のデータを時系列に収集する収集部と、収集した前記データに基づいて前記工作機械の各加工期間における加工種類を判定する加工種類判定部と、判定された前記加工種類が予めデータの収集が不要と設定された除外対象の加工種類である場合、当該加工種類の加工期間内のデータを除外するデータ除外部と、して機能させるためのプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体。
【0009】
(4)本開示の制御装置の一態様は、(1)の診断用データ収集装置を備える。
【発明の効果】
【0010】
一態様によれば、診断に関係ない加工種類を早期に判定し、当該加工の波形データを保存せず除外することで、データの膨張を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【
図1】第1実施形態に係る診断用データ収集システムの機能的構成例を示す機能ブロック図である。
【
図2】タップ加工の場合の波形データの一例を示す図である。
【
図3】フライス加工の場合の波形データの一例を示す図である。
【
図4】ドリル加工の場合の波形データの一例を示す図である。
【
図5】診断用データ収集装置のデータ収集処理について説明するフローチャートである。
【
図6】
図5においてステップS1で示した加工種類判定処理の詳細な処理内容を説明するフローチャートである。
【
図7】
図5においてステップS2で示したデータ除外処理の詳細な処理内容を説明するフローチャートである。
【
図8】第2実施形態に係る診断用データ収集システムの機能的構成例を示す機能ブロック図である。
【
図10】クラスタリングの場合の機械学習の結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
診断用データ収集装置の第1実施形態及び第2実施形態について、図面を参照して詳細に説明をする。
ここで、各実施形態は、工作機械の加工運転時の波形データを時系列に収集し、収集した波形データに基づいて工作機械の各加工期間における加工種類を判定し、判定された加工種類が予めデータの収集が不要と設定された除外対象の加工種類である場合、当該加工種類の加工期間内の波形データを除外対象として除外するという構成において共通する。
ただし、加工種類の判定において、第1実施形態では収集する波形データは、少なくとも工作機械に含まれる駆動軸の座標値と運転状態とを含み、座標値と運転状態とに基づいて工作機械の加工期間における加工種類を判定する。これに対し、第2実施形態では工作機械による任意の加工の波形データである入力データと任意の加工の加工種類を示すラベルデータとの教師データを用いて機械学習を実行して学習済みモデルを生成し、生成した学習済みモデルと収集された波形データとを用いて工作機械の加工期間における加工種類を判定する点が、第1実施形態と相違する。
以下では、まず第1実施形態について詳細に説明し、次に第2実施形態において第1実施形態と相違する部分を中心に説明を行う。
【0013】
<第1実施形態>
図1は、第1実施形態に係る診断用データ収集システムの機能的構成例を示す機能ブロック図である。ここでは、ドリル加工及びタップ加工をデータの収集対象の加工種類とし、フライス加工を予めデータの収集が不要と設定された除外対象の加工種類とする場合を例示する。なお、本発明は、ドリル加工及びタップ加工をデータの収集対象の加工種類とし、フライス加工を除外対象の加工種類とすることに限定されず、ドリル加工及びタップ加工以外の任意の加工をデータの収集対象の加工種類とし、フライス加工以外の任意の加工を除外対象の加工種類としても適用可能である。
図1に示すように、診断用データ収集システム100は、診断用データ収集装置1、工作機械2、数値制御装置3、診断装置4、及び記憶装置5を有する。
【0014】
診断用データ収集装置1、工作機械2、数値制御装置3、診断装置4、及び記憶装置5は、LAN(Local Area Network)やインターネット等の図示しないネットワークを介して相互に接続されていてもよい。この場合、診断用データ収集装置1、工作機械2、数値制御装置3、診断装置4、及び記憶装置5は、かかる接続によって相互に通信を行うための図示しない通信部を備えている。なお、診断用データ収集装置1、工作機械2、数値制御装置3、診断装置4、及び記憶装置5は、図示しない接続インタフェースを介して互いに有線又は無線で直接接続されてもよい。
また、
図1では、診断用データ収集装置1は、数値制御装置3と異なる装置としたが、数値制御装置3に含まれてもよい。また、数値制御装置3は、工作機械2と異なる装置としたが、工作機械2に含まれてもよい。
また、診断装置4、及び記憶装置5は、診断用データ収集装置1と異なる装置としたが、診断用データ収集装置1に含まれてもよい。
【0015】
<工作機械2>
工作機械2は、例えば、当業者にとって公知の3軸や5軸等の工作機械であり、後述する数値制御装置3からの指令に基づいて動作する。
【0016】
<数値制御装置3>
数値制御装置3は、当業者にとって公知の数値制御装置であり、制御情報に基づいて指令を生成し、生成した指令を工作機械2に送信する。これにより、数値制御装置3は、工作機械2の動作を制御する。また、数値制御装置3は、工作機械2を制御している間の主軸等の駆動軸の座標値、工作機械2の運転状態、主軸速度等のデータを後述する診断用データ収集装置1に出力する。
【0017】
<診断装置4>
診断装置4は、例えば、工具折損検出を行う工具折損検出装置(例えば、特許文献1)、工具摩耗監視を行う工具摩耗監視装置(例えば、特許文献2、3)、又は故障予測を行う故障予測装置(例えば、特許文献4)等である。診断装置4は、後述する診断用データ収集装置1によって収集された波形データを用いて、工具折損検出、工具摩耗監視、又は故障予測等を行う。
【0018】
<記憶装置5>
記憶装置5は、SSD(Solid State Drive)やHDD(Hard Disk Drive)等を有するデータサーバ等であり、後述する診断用データ収集装置1により収集された波形データを記憶する。
【0019】
<診断用データ収集装置1>
診断用データ収集装置1は、例えば、公知のコンピュータ等であり、
図1に示すように、制御部10を有する。また、制御部10は、収集部101、加工種類判定部102、及びデータ除外部103を有する。
【0020】
<制御部10>
制御部10は、CPU、ROM、RAM、CMOSメモリ等を有し、これらはバスを介して相互に通信可能に構成される、当業者にとって公知のものである。
CPUは診断用データ収集装置1を全体的に制御するプロセッサである。CPUは、ROMに格納されたシステムプログラム及びアプリケーションプログラムを、バスを介して読み出し、システムプログラム及びアプリケーションプログラムに従って診断用データ収集装置1全体を制御する。これにより、
図1に示すように、制御部10は、収集部101、加工種類判定部102、及びデータ除外部103の機能を実現するように構成される。RAMには一時的な計算データや表示データ等の各種データが格納される。CMOSメモリは図示しないバッテリでバックアップされ、診断用データ収集装置1の電源がオフされても記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成される。
【0021】
収集部101は、例えば、数値制御装置3を介して、工作機械2の加工運転時の主軸等の駆動軸の座標値、工作機械2の運転状態、主軸速度等のデータを時系列に波形データとして収集する。収集部101は、収集した波形データを加工種類判定部102に出力する。なお、運転状態とは、切削中信号やタップ中信号等の状態(オン又はオフ)を示す。
【0022】
加工種類判定部102は、例えば、収集部101により収集された波形データのうち加工開始から所定期間(例えば、30秒や1分等)終了までの波形データに基づいて手続き的手法により工作機械2の加工期間における加工種類を判定する。
具体的には、加工種類判定部102は、例えば、加工期間開始から所定期間終了まで波形データをサンプリングし、サンプリングした波形データをRAM等のメモリに一時的に保存する。なお、加工期間には、主軸正転中、工具選択中、シーケンス番号(又はブロック番号)による範囲指定でユーザが期間を定義、その他、加工中と分かるプログラム指令中(M/S/Tコード)又は運転状態が含まれる。
図2は、タップ加工の場合の波形データの一例を示す図である。
図3は、フライス加工の場合の波形データの一例を示す図である。
図4は、ドリル加工の場合の波形データの一例を示す図である。
図2から
図4では、横軸は時刻を示し、縦軸は上から主軸速度、切削中信号の状態、タップ中信号の状態、X軸及びZ軸の座標値を示す。なお、
図2から
図4では、Y軸の座標値は省略する。また、
図2から
図4では、切削中信号がオンの期間を網掛けで示す。
加工種類判定部102は、
図2に示すように、時刻t
1から時刻t
2の間の加工期間(切削中信号がオン)において運転状態を示すタップ中信号が時刻t
1でオフからオンに変化したことから、
図2の加工種類をタップ加工と判定する。
また、加工種類判定部102は、
図3に示すように、時刻t
3から時刻t
5の加工期間において、最初の切削中信号がオンとなる時刻t
4において、XY軸が移動を開始することから、
図3の加工種類をフライス加工と判定する。
また、加工種類判定部102は、
図4に示すように、時刻t
6から時刻t
8の加工期間に、最初の1つ目の穴開け終了時の時刻t
7においてタップ中信号がオフで、XY軸の移動がないことから、
図4の加工種類をドリル加工と判定する。
【0023】
データ除外部103は、判定された加工種類が予めデータの収集が不要と設定された除外対象の加工種類である場合、加工種類の加工期間内のデータを除外する。
具体的には、データ除外部103は、判定された加工種類が、予め波形データの収集が必要と設定された収集対象の加工種類に該当する場合(例えば、ドリル加工やタップ加工が収集対象の加工種類に設定されている場合)、加工期間開始から終了までの波形データを診断装置4及び/又は記憶装置5に出力する。一方、データ除外部103は、判定された加工種類が、予め波形データの収集が不要と設定された除外対象の加工種類に該当する場合(例えば、フライス加工が除外対象の加工種類に設定されている場合)、加工期間開始から終了までの波形データを除外対象として除外(削除)し、診断装置4及び記憶装置5に出力しない。
【0024】
<診断用データ収集装置1のデータ収集処理>
次に、
図5を参照しながら、診断用データ収集装置1のデータ収集処理の流れを説明する。
図5は、診断用データ収集装置1のデータ収集処理について説明するフローチャートである。ここで示すフローは、工作機械2が加工を行う度に繰り返し実行される。
【0025】
ステップS1において、収集部101は、数値制御装置3を介して、工作機械2の加工運転時の主軸等の駆動軸の座標値、工作機械2の運転状態、主軸速度等の波形データを収集する。加工種類判定部102は、加工開始から所定期間(例えば、30秒や1分等)終了までの波形データに基づいて加工種類判定処理を行い、手続き的手法により工作機械2の加工期間における加工種類を判定する。なお、加工種類判定処理の詳細なフローについては、後述する。
【0026】
ステップS2において、データ除外部103は、ステップS1で判定された加工種類に基づいてデータ除外処理を行い、判定された加工種類が、予め波形データの収集が不要と設定された除外対象の加工種類に該当する場合(例えば、フライス加工が除外対象の加工種類に設定されている場合)、判定された加工種類の加工期間内の波形データを除外対象として除外する。なお、データ除外処理の詳細なフローについては、後述する。
【0027】
図6は、
図5においてステップS1で示した加工種類判定処理の詳細な処理内容を説明するフローチャートである。
【0028】
ステップS11において、収集部101は、数値制御装置3を介して、工作機械2の加工運転時の主軸等の駆動軸の座標値、工作機械2の運転状態、主軸速度等の波形データを収集する。
【0029】
ステップS12において、加工種類判定部102は、ステップS11で収集された波形データが工作機械2の加工中のものか否かを判定する。収集された波形データが工作機械2の加工中のものである場合、処理はステップS13に進む。一方、収集された波形データが工作機械2の加工中のものでない場合、処理は加工中の波形データを収集するためにステップS11に戻る。
【0030】
ステップS13において、加工種類判定部102は、加工期間開始から所定期間(例えば、30秒や1分等)終了まで波形データをサンプリングし、サンプリングした波形データを一時メモリに保存する。
【0031】
ステップS14において、加工種類判定部102は、ステップS13で一時メモリに保存された波形データを用いて加工種類を判定する。
【0032】
ステップS15において、加工種類判定部102は、ステップS14で加工種類が判定できたか否かを判定する。加工種類が判定できた場合、診断用データ収集装置1は、加工種類判定処理を終了しステップS2に進む。一方、加工種類が判定できなかった場合、加工種類を判別するためにさらにサンプリングを継続する必要があるとして、処理はステップS11に戻り、加工中の波形データを収集する。
【0033】
図7は、
図5においてステップS2で示したデータ除外処理の詳細な処理内容を説明するフローチャートである。
【0034】
ステップS21において、データ除外部103は、ステップS1で判定された波形データの加工種類が除外対象の加工種類か否かを判定する。波形データの加工種類が除外対象の加工種類の場合、処理はステップS23に進む。一方、波形データの加工種類が除外対象の加工種類でない、すなわち収集対象の加工種類の場合、処理はステップS22に進む。
【0035】
ステップS22において、データ除外部103は、ステップS1で一時保存された波形データを診断装置4及び/又は記憶装置5に出力する。
【0036】
ステップS23において、データ除外部103は、ステップS1で一時保存された波形データを削除する。
【0037】
ステップS24において、収集部101は、数値制御装置3を介して、工作機械2の加工運転時の主軸等の駆動軸の座標値、工作機械2の運転状態、主軸速度等の波形データを収集する。
【0038】
ステップS25において、データ除外部103は、ステップS1で判定された波形データの加工種類からステップS24で収集された波形データが除外対象の加工種類か否かを判定する。波形データの加工種類が除外対象の加工種類の場合、処理はステップS27に進む。一方、波形データの加工種類が除外対象の加工種類でない、すなわち収集対象の加工種類の場合、処理はステップS26に進む。
【0039】
ステップS26において、データ除外部103は、ステップS24で収集された波形データを診断装置4及び/又は記憶装置5に出力する。
【0040】
ステップS27において、データ除外部103は、ステップS24で収集された波形データが工作機械2の加工中のものか否かを判定する。波形データが工作機械2の加工中のものである場合、加工は継続しているとして、処理はステップS24に戻る。一方、波形データが工作機械2の加工中のものでない場合、加工は終了したとして、診断用データ収集装置1はデータ除外処理を終了する。
【0041】
以上により、第1実施形態に係る診断用データ収集装置1は、収集された波形データのうち加工開始から所定期間(例えば、30秒や1分等)終了まで波形データを一時メモリに保存し、保存した波形データを用いて手続き的手法により工作機械2の加工期間における加工種類を判定する。診断用データ収集装置1は、判定した加工種類が、予め波形データの収集が必要と設定された収集対象の加工種類に該当する場合(例えば、ドリル加工やタップ加工が収集対象の加工種類に設定されている場合)、当該加工種類の加工期間内の波形データを診断装置4及び/又は記憶装置5に出力する。一方、診断用データ収集装置1は、判定した加工種類が、予め波形データの収集が不要と設定された除外対象の加工種類に該当する場合(例えば、フライス加工が除外対象の加工種類に設定されている場合)、当該加工種類の一時保存した波形データを削除するとともに加工期間内の波形データを除外する。これにより、診断用データ収集装置1は、診断に関係ない加工種類を早期に判定し、当該加工の波形データを保存せず除外することで、データの膨張を抑制することができる。
また、診断用データ収集装置1は、必要メモリ容量の増大を抑止することできる。すなわち、診断用データ収集装置1は、データ保存用の記憶装置5の容量が少なくても、実質長期間の波形データが保存可能となり、メモリ容量が少ない診断装置4にも、実質長期間のデータを利用可能となる。
また、診断用データ収集装置1は、必要メモリ容量増大に伴うコストアップを抑止することができる。
以上、第1実施形態について説明した。
【0042】
<第2実施形態>
次に、第2実施形態について説明する。第1実施形態では収集する波形データは、少なくとも工作機械に含まれる駆動軸の座標値と運転状態とを含み、座標値と運転状態とに基づいて工作機械の加工期間における加工種類を判定する。これに対し、第2実施形態では工作機械による任意の加工の波形データである入力データと任意の加工の加工種類を示すラベルデータとの教師データを用いて機械学習を実行して学習済みモデルを生成し、生成した学習済みモデルと収集された波形データとを用いて工作機械の加工期間における加工種類を判定する点が、第1実施形態と相違する。
これにより、第2実施形態に係る診断用データ収集装置1Aは、診断に関係ない加工種類を早期に判定し、当該加工の波形データを保存せず除外することで、データの膨張を抑制することができる。
以下、第2実施形態について説明する。
【0043】
図8は、第2実施形態に係る診断用データ収集システムの機能的構成例を示す機能ブロック図である。なお、
図1の診断用データ収集システム1の要素と同様の機能を有する要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
図8に示すように、診断用データ収集システム100は、診断用データ収集装置1A、工作機械2、数値制御装置3、診断装置4、及び記憶装置5を有する。
工作機械2、数値制御装置3、診断装置4、及び記憶装置5は、第1実施形態における工作機械2、数値制御装置3、診断装置4、及び記憶装置5と同等の機能を有する。
【0044】
<診断用データ収集装置1A>
図8に示すように、診断用データ収集装置1Aは、制御部10aを含む。また、制御部10aは、収集部101、加工種類判定部102a、及びデータ除外部103を有する。
収集部101、及びデータ除外部103は、第1実施形態における収集部101、及びデータ除外部103と同等の機能を有する。
【0045】
加工種類判定部102aは、工作機械2による任意の加工の波形データである入力データと当該任意の加工の加工種類を示すラベルデータとの教師データを用いて機械学習を実行して学習済みモデルを生成し、生成した学習済みモデルと収集された波形データとを用いて工作機械2の加工期間における加工種類を判定する。
具体的には、加工種類判定部102aは、学習フェーズにおいて、例えば、学習用の教師データとして、
図9に示すように、波形データと当該波形データ内の実際の加工種類を示すデータ(ラベルデータ)とのセットを予め複数準備し、診断用データ収集装置1Aに含まれるHDD等の記憶部(図示しない)又は記憶装置5等に記憶する。
図9は、教師データの一例を示す図である。
図9に示すように、教師データは、「加工期間No.」、「加工種類」、及び「波形データ」の格納領域を有する。
教師データ内の「加工期間No.」の格納領域には、例えば、教師データとして格納された順番を示す番号が格納される。なお、
図9では、108個の教師データが格納されているが、これに限定されず、任意の数の教師データが格納されてもよい。
教師データ内の「加工種類」の格納領域には、例えば、「フライス」、「ドリル」、「タップ」等の加工種類が格納される。
教師データ内の「波形データ」の格納領域には、例えば、「加工期間No.」の加工期間毎に工作機械2でサンプリングされた波形データが格納される。なお、サンプリング期間は、加工期間開始からある程度切削が進むまでの所定期間(例えば、30秒や1分等)とする。
そうすることで、診断用データ収集装置1Aは、所定期間のサンプリングデータから除外対象の加工種類を判定することで、不要な波形データを保存しないようにすることができる。
【0046】
加工種類判定部102aは、学習フェーズにおいて、
図9の教師データの加工期間毎に波形データをサンプリングし、サンプリングデータから特徴量ベクトルを生成する。
ここで、特徴ベクトルとは、例えば、モータトルク最大値、モータ速度平均値、切削時間等を成分とするN次元ベクトルである(Nは2以上の整数)。なお、以下では、特徴ベクトルは、切削時間と主軸速度平均値の2次元ベクトルとして説明するが、2以外のN次元ベクトルの特徴ベクトルについても2次元の場合と同様であり、説明を省略する。また、切削時間とは、切削全体の時間ではなく、切削送り動作時間の合計を示す。
【0047】
加工種類判定部102aは、
図9に示す教師データの加工期間毎の特徴ベクトルの入力データと加工種類のラベルデータとを用いた機械学習を実行し、学習済みモデルを生成する。加工種類判定部102aは、例えば、生成した学習済みモデルを診断用データ収集装置1Aの記憶部(図示しない)に記憶する。なお、以下では、機械学習として、クラスタリングの場合を説明するが、サポートベクタマシン(SVM)や深層学習等でもよい。
図10は、クラスタリングの場合の機械学習の結果の一例を示す図である。
図10に示すように、学習済みモデルとして加工種類毎のクラスタが生成される。すなわち、フライス加工のクラスタは、切削時間が長く、主軸速度平均値が高いという特徴量の傾向がある。また、ドリル加工のクラスタは、切削時間が短く、主軸速度平均値が高いという特徴量の傾向がある。また、タップ加工のクラスタは、切削時間が短く、主軸速度平均値が低いという特徴量の傾向がある。
【0048】
運用フェーズ(判定フェーズ)において、工作機械2が連続運転し収集部101が波形データを収集することで、加工種類判定部102aは、加工期間開始から所定期間終了まで波形データをサンプリングする。加工種類判定部102aは、現在のサンプリングデータから特徴ベクトルを生成し、生成した特徴ベクトルを学習済みモデルに入力することにより、各加工種類のクラスタとの距離を求める。加工種類判定部102aは、当該特徴ベクトルと最も距離が短いクラスタの加工種類を、波形データの加工種類と判定する。ここで、距離とは、ユークリッド距離やマハラノビス距離等である。
【0049】
なお、運用フェーズ(判定フェーズ)における診断用データ収集装置1Aのデータ収集処理、加工種類判定処理、及びデータ除外処理は、
図5~
図7に示す第1実施形態の場合と同様であり、詳細な説明は省略する。
【0050】
以上により、第2実施形態に係る診断用データ収集装置1Aは、工作機械2による任意の加工の波形データである入力データと任意の加工の加工種類を示すラベルデータとの教師データを予め準備し、教師データを用いて機械学習を実行して学習済みモデルを生成する。診断用データ収集装置1Aは、生成した学習済みモデルと収集された波形データとを用いて工作機械2の加工期間における加工種類を判定する。診断用データ収集装置1Aは、判定した加工種類が、予め波形データの収集が必要と設定された収集対象の加工種類に該当する場合(例えば、ドリル加工やタップ加工が収集対象の加工種類に設定されている場合)、当該加工種類の加工期間内の波形データを診断装置4及び/又は記憶装置5に出力する。一方、診断用データ収集装置1Aは、判定した加工種類が、予め波形データの収集が不要と設定された除外対象の加工種類に該当する場合(例えば、フライス加工が除外対象の加工種類に設定されている場合)、当該加工種類の一時保存した波形データを削除するとともに加工期間内の波形データを除外する。これにより、診断用データ収集装置1Aは、診断に関係ない加工種類を早期に判定し、当該加工の波形データを保存せず除外することで、データの膨張を抑制することができる。
また、診断用データ収集装置1Aは、必要メモリ容量の増大を抑止することできる。すなわち、診断用データ収集装置1Aは、データ保存用の記憶装置5の容量が少なくても、実質長期間の波形データが保存可能となり、メモリ容量が少ない診断装置4にも、実質長期間のデータを利用可能となる。
また、診断用データ収集装置1Aは、必要メモリ容量増大に伴うコストアップを抑止することができる。
以上、第2実施形態について説明した。
【0051】
以上、第1実施形態及び第2実施形態について説明したが、診断用データ収集装置1、1Aは、上述の実施形態に限定されるものではなく、目的を達成できる範囲での変形、改良等を含む。
【0052】
<変形例1>
第1実施形態及び第2実施形態では、診断用データ収集装置1、1Aは、加工種類として、フライス加工、ドリル加工、タップ加工の場合を説明したが、これに限定されない。例えば、診断用データ収集装置1、1Aは、加工種類として、バイト(工具)を用いた旋削加工、レーザ加工、パンチプレス加工、放電加工等を含めてもよい。
【0053】
<変形例2>
また例えば、上述の実施形態では、診断用データ収集装置1、1Aは、数値制御装置3と異なる装置としたが、これに限定されない。例えば、診断用データ収集装置1、1Aは、数値制御装置3に含まれてもよい。また、診断用データ収集装置1、1Aは、診断装置4、及び記憶装置5を含んでもよい。
また、例えば、診断用データ収集装置1の収集部101、加工種類判定部102、及びデータ除外部103の一部又は全部、又は、診断用データ収集装置1Aの収集部101、加工種類判定部102a、及びデータ除外部103の一部又は全部を、サーバが備えるようにしてもよい。また、クラウド上で仮想サーバ機能等を利用して、診断用データ収集装置1、1Aの各機能を実現してもよい。
さらに、診断用データ収集装置1、1Aは、診断用データ収集装置1、1Aの各機能を適宜複数のサーバに分散される、分散処理システムとしてもよい。
【0054】
なお、第1実施形態及び第2実施形態における、診断用データ収集装置1、1Aに含まれる各機能は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせによりそれぞれ実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。
【0055】
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(Non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(Tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば、光磁気ディスク)、CD-ROM(Read Only Memory)、CD-R、CD-R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM)を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(Transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は、無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【0056】
なお、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【0057】
以上を換言すると、本開示の診断用データ収集装置、診断用データ収集方法、記録媒体、及び制御装置は、次のような構成を有する各種各様の実施形態を取ることができる。
【0058】
(1)本開示の診断用データ収集装置1は、複数の加工種類で構成されている加工を行う工作機械2を診断するためのデータを収集する診断用データ収集装置1、1Aであって、工作機械2の加工運転時のデータを時系列に収集する収集部101と、収集したデータに基づいて工作機械2の各加工期間における加工種類を判定する加工種類判定部102、102aと、判定された加工種類が予めデータの収集が不要と設定された除外対象の加工種類である場合、当該加工種類の加工期間内のデータを除外するデータ除外部103と、を備える。
この診断用データ収集装置1、1Aによれば、診断に関係ない加工種類を早期に判定し、当該加工の波形データを保存せず除外することで、データの膨張を抑制することができる。
【0059】
(2) (1)に記載の診断用データ収集装置1において、収集部101が収集するデータは、少なくとも工作機械2に含まれる駆動軸の座標値と運転状態とを含み、加工種類判定部102は、座標値と運転状態とに基づいて工作機械2の加工期間における加工種類を判定してもよい。
そうすることで、診断用データ収集装置1は、精度良く加工種類を判定することができる。
【0060】
(3) (1)に記載の診断用データ収集装置1Aにおいて、加工種類判定部102aは、工作機械2による任意の加工のデータである入力データと任意の加工の加工種類を示すラベルデータとの教師データを用いて機械学習を実行して学習済みモデルを生成し、生成した学習済みモデルと収集されたデータとを用いて工作機械2の加工期間における加工種類を判定してもよい。
そうすることで、加工種類が増えても柔軟に対応することができる。
【0061】
(4)本開示の診断用データ収集方法は、複数の加工種類で構成されている加工を行う工作機械2を診断するためのデータを収集する診断用データ収集方法であって、工作機械2の加工運転時のデータを時系列に収集する収集ステップと、収集したデータに基づいて工作機械2の各加工期間における加工種類を判定する加工種類判定ステップと、判定された加工種類が予めデータの収集が不要と設定された除外対象の加工種類である場合、当該加工種類の加工期間内のデータを除外するデータ除外ステップと、を備える。
この診断用データ収集方法によれば、(1)と同様の効果を奏することができる。
【0062】
(5)本開示の記録媒体は、複数の加工種類で構成されている加工を行う工作機械2を診断するためのデータを収集するために、コンピュータを工作機械2の加工運転時のデータを時系列に収集する収集部101と、収集したデータに基づいて工作機械2の各加工期間における加工種類を判定する加工種類判定部102、102aと、判定された加工種類が予めデータの収集が不要と設定された除外対象の加工種類である場合、当該加工種類の加工期間内のデータを除外するデータ除外部103と、して機能させるためのプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体である。
この記録媒体によれば、(1)と同様の効果を奏することができる。
【0063】
(6)本開示の数値制御装置3は、(1)に記載の診断用データ収集装置1、1Aを備える。
この数値制御装置3によれば、(1)と同様の効果を奏することができる。
【符号の説明】
【0064】
1、1A 診断用データ収集装置
10、10a 制御部
101 収集部
102、102a 加工種類判定部
103 データ除外部
2 工作機械
3 数値制御装置
4 診断装置
5 記憶装置
100 診断用データ収集システム
【要約】
診断に関係ない加工種類を早期に判定し、当該加工の波形データを保存せず除外することで、データの膨張を抑制すること。
診断用データ収集装置は、複数の加工種類で構成されている加工を行う工作機械を診断するためのデータを収集する診断用データ収集装置であって、前記工作機械の加工運転時のデータを時系列に収集する収集部と、収集した前記データに基づいて前記工作機械の各加工期間における加工種類を判定する加工種類判定部と、判定された前記加工種類が予めデータの収集が不要と設定された除外対象の加工種類である場合、当該加工種類の加工期間内のデータを除外するデータ除外部と、を備える。