DE112021002975T5

DE112021002975T5 - Werkzeugdiagnosegerät

Info

Publication number: DE112021002975T5
Application number: DE112021002975.4T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro SHIBASAKI
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2020-05-25
Filing date: 2021-05-19
Publication date: 2023-03-16
Also published as: CN115666836A; JP7425191B2; US20230191513A1; WO2021241352A1; JPWO2021241352A1

Abstract

Zum Bereitstellen eines Verfahrens, das in der Lage ist, einen Zustand eines Werkzeugs akkurat basierend auf einer Zustandsgröße, die von einer Maschine erhalten wird, zu diagnostizieren. Ein Werkzeugdiagnosegerät 1 weist eine Datenerfassungseinheit 110, die dazu ausgelegt ist, eine Zustandsgröße eines Motors zum Antreiben eines Werkzeugs, bevor und nachdem die Drehung des Werkzeugs beim Gewindebohren stoppt, als Wellenformdaten zu erfassen, eine Referenzwellenformerstellungseinheit 120, die dazu ausgelegt ist, Referenzwellenformdaten zu erstellen, eine Differenzwellenformberechnungseinheit 130, die dazu ausgelegt ist, eine Differenz zwischen Wellenformdaten und den Referenzwellenformdaten als Differenzwellenformdaten zu berechnen, eine Wellenformeigenschaftsberechnungseinheit 140, die dazu ausgelegt ist, Wellenformeigenschaftsdaten, die eine Eigenschaft einer Wellenform angeben, aus den Differenzwellenformdaten zu berechnen, eine Lernergebnisspeichereinheit 220, die dazu ausgelegt ist, ein Lernergebnis des Lernens einer Korrelation zwischen Wellenformeigenschaftsdaten und einer Werkzeuglebensdauer zu speichern, und eine Zustandsdiagnoseeinheit 160, die dazu ausgelegt ist, einen Zustand des Werkzeugs basierend auf den Wellenformeigenschaftsdaten unter Verwendung eines Lernergebnisses zu diagnostizieren, aufweist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeugdiagnosegerät und insbesondere ein Diagnosegerät zum Diagnostizieren eines Zustands eines Werkzeugs, das für Gewindebohren verwendet wird.
STAND DER TECHNIK
Eine Kante eines Werkzeugs, das in einer Werkzeugmaschine verwendet wird, wird im Laufe der Zeit beim Einsatz für Bearbeitung abgenutzt und die Kante wird beschädigt. In der Folge nimmt der Schneidwiderstand zu und die Bearbeitungsgenauigkeit verschlechtert sich. Ferner wird es dadurch unmöglich, eine vorbestimmte Bearbeitungsgenauigkeit, die für ein Werkstück benötigt wird, einzuhalten. Im Allgemeinen wird dieser Zeitpunkt als ein Ende der Lebensdauer gesehen, unter der Annahme, dass sich das Werkzeug in dem Maß verschlechtert, dass das Werkzeug nicht verwendet werden kann.
Wenn die Lebensdauer des Werkzeugs endet, verschlechtert sich die Qualität des hergestellten Werkstücks, falls die Bearbeitung ohne Werkzeugwechsel fortgesetzt wird. Deshalb wird das Werkzeug ausgewechselt. Praktischerweise wird die Anzahl, wie oft das Werkzeug verwendet werden kann, im Voraus gemäß der Designspezifikation des Werkzeugs bestimmt und das Werkzeug wird ausgewechselt, wenn die Anzahl, wie oft das Werkzeug verwendet wurde, die Anzahl, wie oft das Werkzeug verwendet werden kann, erreicht hat.
In diesem Fall werden die tatsächlichen Betriebsbedingungen und die individuellen Unterschiede der Werkzeuge selbst nicht für den Zeitpunkt des Werkzeugwechsels berücksichtigt, wodurch die ursprüngliche Lebensdauer nicht voll ausgenutzt werden kann.
Als eine herkömmliche Technik zum Bestimmen eines Zustands eines Werkzeugs basierend auf einer Zustandsgröße, die von dem Werkzeug selbst erhalten werden kann, gibt es ein Verfahren des Abbildens eines Schneidwerkzeugs unter Verwendung eines Bildaufnahmemittels und des Diagnostizierens eines Zustands des Werkzeugs basierend auf diesen Bilddaten (zum Beispiel Patentschrift 1 usw.).
Ferner gibt es als eine herkömmliche Technik zum Bestimmen eines Zustands eines Werkzeugs unter Verwendung einer Zustandsgröße, die zum Zeitpunkt des Bearbeitens erfasst wird, ein Verfahren des Erfassens einer Last eines Spindelmotors zum Antreiben des Werkzeugs und elektrischer Energie im Zusammenhang mit dem Antrieb als eine Zustandsgröße und des Diagnostizierens des Zustands des Werkzeugs aus einer Wellenform der erhaltenen Last oder elektrischen Energie (zum Beispiel Patentschrift 2 und 3 usw.).
REFERENZLISTE
PATENTSCHRIFT

Patentschrift 1: JP 2011-045988 A
Patentschrift 2: JP 2013-248717 A
Patentschrift 3: JP H09-300176 A

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
PROBLEM, DAS DURCH DIE ERFINDUNG GELÖST WERDEN SOLL
Wenn ein neuer Sensor zu einer Industriemaschine hinzugefügt wird, steigen die Kosten. Deshalb besteht ein Bedarf zum Diagnostizieren eines Zustands eines Werkzeugs unter Verwendung einer Zustandsgröße, die mit einer Grundausstattung gemessen werden kann, ohne einen neuen Sensor hinzuzufügen. Da die Zustandsgröße mit der Grundausstattung gemessen werden kann, können Daten, wie zum Beispiel ein Strom-/Spannungswert, eine Position und eine Drehzahl, die von dem Motor erfasst werden können, hinzugezogen werden. Die Daten, wie zum Beispiel der Strom/die Spannung, die Position und die Drehzahl, die von dem Motor erfasst werden, enthalten Daten, die erfasst werden, wenn Bearbeitung unter verschiedenen Bearbeitungsbedingung durchgeführt wird. Außerdem sind Störungen, die durch Bearbeitungssituationen und Umgebungen verursacht werden, in den Daten enthalten. Deshalb ist es selbst bei einer einfachen Analyse einer Zeitreihendatenwellenform nicht einfach zu erkennen, wie die Auswirkung von Werkzeugverschlechterung aussieht. Außerdem sind, auch wenn ein Regelsatz basierend auf Erfahrung erstellt wird und zur Diagnose eines Zustands eines Werkzeugs verwendet wird, viele Situationen schwierig zu behandeln. Deshalb ist es eventuell nicht möglich, Bearbeitung mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
Deshalb besteht ein Bedarf für ein Verfahren, das in der Lage ist, einen Zustand eines Werkzeugs akkurat basierend auf einer Zustandsgröße, die von einer Maschine erfasst wird, zu diagnostizieren.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Ein Werkzeugdiagnosegerät sammelt Hilfsdaten zum Zeitpunkt des Bearbeitens durch Gewindebohren von ähnlichen Designspezifikationen, berücksichtigt eine Beschleunigungs-/Entschleunigungsphase vor und nach dem Rotationsstopp und lernt einen Änderungsgrad bezüglich einer Referenzwellenform. Dann wird das obige Problem durch Diagnostizieren eines Zustands eines Werkzeugs basierend auf einem Ableitungsergebnis für eine Wellenform, die unter Verwendung eines Lernergebnisses diagnostiziert werden soll, gelöst.
Ein Aspekt der Erfindung ist ein Werkzeugdiagnosegerät zum Diagnostizieren eines Zustands eines Werkzeugs, das in einer Industriemaschine zum Durchführen von Gewindebohren verwendet wird, wobei das Werkzeugdiagnosegerät eine Datenerfassungseinheit, die dazu ausgelegt ist, eine Zustandsgröße eines Motors zum Antreiben des Werkzeugs, bevor und nachdem die Drehung des Werkzeugs beim Gewindebohren stoppt, als Wellenformdaten zu erfassen, eine Referenzwellenformerstellungseinheit, die dazu ausgelegt ist, Referenzwellenformdaten basierend auf Wellenformdaten, die während erster Bearbeitung durch das Werkzeug erfasst werden, zu erstellen, eine Differenzwellenformberechnungseinheit, die dazu ausgelegt ist, eine Differenz zwischen Wellenformdaten, die durch die Datenerfassungseinheit erfasst werden, und den Referenzwellenformdaten als Differenzwellenformdaten zu berechnen, eine Wellenformeigenschaftsberechnungseinheit, die dazu ausgelegt ist, Wellenformeigenschaftsdaten, die eine Eigenschaft einer Wellenform angeben, aus den Differenzwellenformdaten zu berechnen, eine Lernergebnisspeichereinheit, die dazu ausgelegt ist, ein Lernergebnis des Lernens einer Korrelation zwischen Wellenformeigenschaftsdaten und einem Zeitpunkt für den nächsten Werkzeugwechsel zu speichern, und eine Zustandsdiagnoseeinheit, die dazu ausgelegt ist, einen Zustand des Werkzeugs basierend auf den Wellenformeigenschaftsdaten unter Verwendung eines Lernergebnisses, das in der Lernergebnisspeichereinheit gespeichert ist, zu diagnostizieren, wobei die Wellenformeigenschaftsberechnungseinheit Wellenformeigenschaftsdaten aus Daten in einer Phase eines Entschleunigungssegments, bevor die Drehung des Motors stoppt, und/oder eines Beschleunigungssegments, nachdem die Drehung des Motors stoppt, in den Differenzwellenformdaten berechnet, aufweist.
ERGEBNIS DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann Lernen basierend auf Daten, die während Bearbeitung von einer Industriemaschine erfasst werden können, durchgeführt werden und ein Zustand eines Werkzeugs kann basierend auf einem Lernergebnis akkurat diagnostiziert werden. Dadurch kann die Anzahl an Werkzeugwechseln reduziert werden, ohne große Kosten aufzuwenden, und die Produktionseffizienz kann verbessert werden.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Hardware-Konfigurationsdiagramm eines Diagnosegeräts gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ist ein schematisches Blockdiagramm, das Funktionen des Diagnosegeräts gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Wellenformdaten veranschaulicht;
4 ist ein Diagramm, das Referenzwellenformdaten mit Wellenformdaten vergleicht;
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Differenzwellenformdaten veranschaulicht;
6 ist ein Diagramm zum Beschreiben von Daten, die zum Lernen verwendet werden;
7 ist ein schematisches Hardware-Konfigurationsdiagramm eines Diagnosegeräts gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
8 ist ein schematisches Blockdiagramm, das Funktionen des Diagnosegeräts gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.

METHODE(N) ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein schematisches Hardware-Konfigurationsdiagramm, das ein Werkzeugdiagnosegerät gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht. Zum Beispiel kann ein Werkzeugdiagnosegerät 1 in einer Steuervorrichtung implementiert werden, die eine Industriemaschine zum Durchführen von Gewindebohren basierend auf einem Steuerprogramm steuert. Ferner kann das Werkzeugdiagnosegerät 1 in einem persönlichen Computer, der Seite an Seite mit der Steuervorrichtung, die die Industriemaschine basierend auf dem Steuerprogramm steuert, installiert ist, oder in einem persönlichen Computer, einem Zellcomputer, einem Fog-Computer oder einem Cloud-Server, die über ein drahtgebundenes/drahtloses Netzwerk mit der Steuervorrichtung verbunden sind, implementiert werden. Die vorliegende Ausführungsform veranschaulicht ein Beispiel, bei dem das Werkzeugdiagnosegerät 1 in der Steuervorrichtung, die die Industriemaschine basierend auf dem Steuerprogramm steuert, implementiert ist.
Eine CPU 11, die in dem Werkzeugdiagnosegerät 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthalten ist, ist ein Prozessor, der das Werkzeugdiagnosegerät 1 als Ganzes steuert. Die CPU 11 liest ein Systemprogramm, das in einem ROM 12 gespeichert ist, über einen Bus 22 aus. Die CPU 11 steuert das gesamte Werkzeugdiagnosegerät 1 gemäß dem gelesenen Systemprogramm. Temporäre Berechnungsdaten, Anzeigedaten, verschiedene Daten, die von außen eingegeben werden, usw. werden temporär in einem RAM 13 gespeichert.
Ein nichtflüchtiger Speicher 14 weist zum Beispiel einen Speicher, der durch eine Batterie gesichert wird (nicht veranschaulicht), ein SSD (Halbleiterlaufwerk) usw. auf. Der nichtflüchtige Speicher 14 behält einen Speicherzustand davon bei, auch wenn der Strom des Werkzeugdiagnosegeräts 1 abgeschaltet wird. Der nichtflüchtige Speicher 14 speichert Steuerprogramme und Daten, die über eine Schnittstelle 15 von einer externen Vorrichtung 72 gelesen werden. Ferner speichert der nichtflüchtige Speicher 14 Steuerprogramme und Daten, die über eine Eingabevorrichtung 71 eingegeben werden. Ferner speichert der nichtflüchtige Speicher 14 Steuerprogramme, Daten usw., die über ein Netzwerk 5 von anderen Vorrichtungen erhalten werden. Die Steuerprogramme bzw. Daten, die in dem nichtflüchtigen Speicher 14 gespeichert werden, können zum Zeitpunkt der Ausführung/Verwendung in den RAM 13 geladen werden. Ferner werden verschiedene Systemprogramme, wie zum Beispiel bekannte Analyseprogramme, im Voraus in den ROM 12 geschrieben.
Die Schnittstelle 15 ist eine Schnittstelle zum Verbinden der CPU 11 des Werkzeugdiagnosegeräts 1 und der externen Vorrichtung 72, wie zum Beispiel einer USB-Vorrichtung, miteinander. Von der Seite der externen Vorrichtung 72 werden zum Beispiel ein Steuerprogramm, Einstellungsdaten usw., die zum Steuern der Industriemaschine verwendet werden, gelesen. Ferner können das Steuerprogramm, die Einstellungsdaten usw., die in dem Werkzeugdiagnosegerät 1 überarbeitet werden, über die externe Vorrichtung 72 in einem externen Speichermittel gespeichert werden. Eine PLC (speicherprogrammierbare Steuerung) 16 führt ein Leiterprogramm aus, gibt ein Signal über eine E/A-Einheit 19 an die Industriemaschine und ein Peripheriegerät der Industriemaschine (zum Beispiel eine Werkzeugwechselvorrichtung, einen Aktuator, wie zum Beispiel einen Roboter, oder einen Sensor, wie zum Beispiel einen Temperatursensor oder einen Feuchtigkeitssensor, der an der Industriemaschine angebracht ist) aus und führt einen Steuervorgang durch. Ferner empfängt die PLC 16 Signale von verschiedenen Schaltern einer Bedientafel, die in einem Hauptkörper der Industriemaschine und den Peripheriegeräten installiert ist, führt nötige Signalverarbeitung durch und leitet dann die Signale an die CPU 11.
Eine Schnittstelle 20 ist eine Schnittstelle zum Verbinden der CPU 11 des Werkzeugdiagnosegeräts 1 und dem drahtgebunden oder drahtlosen Netzwerk 5 miteinander. Andere Industriemaschinen, ein Fog-Computer 6, ein Cloud-Server 7 usw. sind mit dem Netzwerk 5 verbunden, um gegenseitig Daten mit dem Werkzeugdiagnosegerät 1 auszutauschen.
Jedes Datenstück, das in einem Speicher gelesen wird, Daten, die als ein Ergebnis von Ausführen eines Programms erhalten werden, usw. werden über eine Schnittstelle 17 an eine Anzeigevorrichtung 70 ausgegeben und darauf angezeigt. Ferner leitet die Eingabevorrichtung 71, die eine Tastatur, eine Zeigevorrichtung usw. aufweist, Befehle, Daten usw. basierend auf einer Bedienung durch eine Bedienperson über eine Schnittstelle 18 an die CPU 11.
Eine Achsensteuerungsschaltung 30 zum Steuern einer Achse, die in der Industriemaschine enthalten ist, empfängt eine Achsenbewegungsbefehlsmenge von der CPU 1 und gibt einen Achsenbefehl an einen Hilfsverstärker 40 aus. In Reaktion auf diesen Befehl steuert der Hilfsverstärker 40 einen Hilfsmotor 50 an, der eine Antriebseinheit, die in der Industriemaschine enthalten ist, entlang der Achse bewegt. Der Hilfsmotor 50 der Achse weist einen eingebauten Positions-/Geschwindigkeitsdetektor auf und führt ein Positions-/Geschwindigkeitsfeedbacksignal von dem Positions-/Geschwindigkeitsdetektor an die Achsensteuerschaltung 30 zurück. In der Folge wird Positions-/Geschwindigkeitsfeedbacksteuerung durchgeführt. Es ist anzumerken, dass in dem Hardware-Konfigurationsdiagramm in 1 nur eine Achsensteuerschaltung 30, ein Hilfsverstärker 40 und ein Hilfsmotor 50 veranschaulicht sind. In der Praxis ist die Anzahl der Achsensteuerschaltungen 30, der Hilfsverstärker 40 und der Hilfsmotoren 50, die vorgesehen sind, jedoch die gleiche wie die Anzahl der Achsen, die in der Industriemaschine vorhanden sind und gesteuert werden sollen. Zum Beispiel werden bei der Steuerung einer allgemeinen Werkzeugmaschine drei Sätze der Achsensteuerschaltung 30, der Hilfsverstärker 40 und der Hilfsmotoren 50 vorgesehen, um eine Spindel, an der ein Werkzeug angebracht ist, in Richtungen der drei geraden Achsen (X-Achse, Y-Achse und Z-Achse) bezüglich eines Werkstücks zu bewegen.
Eine Spindelsteuerschaltung 60 empfängt einen Spindeldrehbefehl und gibt ein Spindeldrehzahlsignal an einen Spindelverstärker 61 aus. In Reaktion auf Empfangen dieses Spindeldrehzahlsignals dreht der Spindelverstärker 61 einen Spindelmotor 62 der Industriemaschine mit einer befohlenen Drehzahl, um das Werkzeug anzutreiben. Ein Positionscodierer 63 ist mit dem Spindelmotor 62 gekoppelt. Der Positionscodierer 63 gibt einen Feedbackimpuls in Synchronisation mit Drehung der Spindel aus und der Feedbackimpuls wird von der CPU 11 gelesen.
2 veranschaulicht Funktionen, die in dem Werkzeugdiagnosegerät 1 gemäß der ersten Ausführungsform enthalten sind, als ein schematisches Blockdiagramm. Jede Funktion des Werkzeugdiagnosegeräts 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wird durch Ausführen eines Systemprogramms und Steuern eines Betriebs jeder Einheit des Werkzeugdiagnosegeräts 1 durch die CPU 11, die in dem Werkzeugdiagnosegerät 1, wie in 1 veranschaulicht, enthalten ist, implementiert.
Das Werkzeugdiagnosegerät 1 weist eine Steuereinheit 100, eine Datenerfassungseinheit 110, eine Differenzwellenformberechnungseinheit 130, eine Wellenformeigenschaftsberechnungseinheit 140, eine Lerneinheit 150 und eine Zustandsdiagnoseeinheit 160 auf. Ferner speichert der RAM 13 bzw. der nichtflüchtige Speicher 14 des Werkzeugdiagnosegeräts 1 ein Steuerprogramm 200 zum Steuern einer Industriemaschine 3. Ferner ist der RAM 13 bzw. der nichtflüchtige Speicher 14 des Werkzeugdiagnosegeräts 1 mit einer Datenspeichereinheit 210 versehen, bei der es sich um einen Bereich zum Speichern von Wellenformdaten, die aus einem Wert eines Drehmomentbefehls usw. des Spindelmotors 62, der in Zeitreihe beim Bearbeiten durch die Industriemaschine 3 erhalten wird, erstellt werden, handelt. Zusätzlich ist der RAM 13 bzw. der nichtflüchtige Speicher 14 des Werkzeugdiagnosegeräts 1 mit einer Lernergebnisspeichereinheit 220 versehen, bei der es sich um einen Bereich zum Speichern eines Lernmodells, das durch die Lerneinheit 150 erstellt wird, handelt.
Die Steuereinheit 100 wird durch Ausführen eines Systemprogramms, das aus dem ROM 12 gelesen wird, durch die CPU 11 und arithmetisches Verarbeiten unter Verwendung des RAM 13 und des nichtflüchtigen Speichers 14 hauptsächlich durch die CPU 11, Steuerverarbeitung jeder Einheit der Industriemaschine unter Verwendung der Achsensteuerschaltung 30, der Spindelsteuerschaltung 60 und der PLC 16 und Eingabe-/Ausgabeverarbeitung über die Schnittstelle 18 implementiert. Die Steuereinheit 100 analysiert das Steuerprogramm 200 und erzeugt Befehlsdaten zum Steuern der Industriemaschine 3, umfassend den Hilfsmotor 50 und den Spindelmotor 62, und die Peripheriegeräte der Industriemaschine 3. Dann steuert die Steuereinheit 100 jede Einheit der Industriemaschine 3 und die Peripheriegeräte basierend auf den erzeugten Befehlsdaten. Zum Beispiel erstellt die Steuereinheit 100 Daten bezüglich der Bewegung einer Achse basierend auf einem Befehl zum Bewegen der Antriebseinheit entlang jeder Achse der Industriemaschine 3 und gibt die Daten an den Hilfsmotor 50 aus. Ferner erstellt die Steuereinheit 100 zum Beispiel Daten bezüglich der Drehung der Spindel basierend auf einem Befehl zum Drehen der Spindel der Industriemaschine 3 und gibt die Daten an den Spindelmotor 62 aus. Des Weiteren erstellt die Steuereinheit 100 zum Beispiel ein vorbestimmtes Signal zum Betreiben eines Peripheriegeräts der Industriemaschine 3 basierend auf einem Befehl zum Betreiben des Peripheriegeräts und gibt das Signal an die PLC 16 aus. Währenddessen erhält die Steuereinheit 100 einen Zustand des Hilfsmotors 50 oder des Spindelmotors 62 (Stromwert, Position, Drehzahl, Beschleunigung, Drehmomentbefehl usw. eines Motors) als einen Feedbackwert und verwendet den Zustand für jeden Steuervorgang.
Die Datenerfassungseinheit 110 wird durch Ausführen eines Systemprogramms, das von dem ROM 12 gelesen wird, durch die CPU 11 und Durchführen von arithmetischer Verarbeitung hauptsächlich durch die CPU 11 unter Verwendung des RAM 13 und des nichtflüchtigen Speichers 14 implementiert. Die Datenerfassungseinheit 110 erfasst einen Datenwert bezüglich des Motors, wenn die Industriemaschine 3 Gewindebohren durchführt, als Wellenformdaten und speichert den Datenwert in der Datenspeichereinheit 210. Die Datenerfassungseinheit 110 erfasst hauptsächlich einen Wert eines Drehmomentbefehls vor und nach dem Drehstopp der Spindel, wenn die Industriemaschine 3 Gewindebohren durchführt.
Insbesondere werden Wellenformdaten des Drehmomentbefehls erfasst, während das Werkzeug, das an der Spindel zur Drehung angebracht ist, in eine Führungsbohrung, die in dem Werkstück vorgesehen ist, zum Durchführen von Bearbeitung eingeführt wird, die Spindel am Boden des Lochs stoppt und das Werkzeug durch Drehen in eine entgegengesetzte Richtung von dem Werkstück entfernt wird. 3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Wellenformdaten eines Drehmomentbefehls, die durch die Datenerfassungseinheit 110 erfasst werden, veranschaulicht. Die Datenerfassungseinheit 110 kann Informationen, wie zum Beispiel eine Identifikationsnummer, die das verwendete Werkzeug identifizieren kann, einen Werkzeugtyp (Modellnummer), Bearbeitungsbedingungen (Spindeldrehzahl, Vorschubrate, Zeitkonstante, Werkstückmaterial usw.), ein Datum und eine Zeit, wenn die Wellenformdaten erfasst werden, und eine Gesamtbearbeitungsmenge, nachdem das Werkzeug das erste Mal verwendet wird, den erfassten Wellenformdaten des Drehmomentbefehls zuordnen und die Informationen speichern.
Die Referenzwellenformerstellungseinheit 120 wird durch Ausführen eines Systemprogramms, das von dem ROM 12 gelesen wird, durch die CPU 11 und Durchführen von arithmetischer Verarbeitung hauptsächlich durch die CPU 11 unter Verwendung des RAM 13 und des nichtflüchtigen Speichers 14 implementiert. Die Referenzwellenformerstellungseinheit 120 erstellt Referenzwellenformdaten, die als eine Referenz zum Diagnostizieren von Verschlechterung des Werkzeugs basierend auf Daten, die in der Datenspeichereinheit 210 gespeichert sind und bei vorhergegangener Bearbeitung erfasst wurden, dienen. Die Referenzwellenformerstellungseinheit 210 erstellt Referenzwellenformdaten basierend auf Zeitreihendaten, die erfasst werden, wenn Bearbeitung durch ein neues Werkzeug durchgeführt wird, in Daten, die in der Datenspeichereinheit 210 gespeichert sind. Zum Beispiel können die Zeitreihendaten, die erfasst werden, wenn Bearbeitung durch das neue Werkzeug durchgeführt wird, basierend auf einer Gesamtbearbeitungsmenge (die Zeitreihendaten, die beim Durchführen von Bearbeitung durch das neue Werkzeug erfasst werden, weist eine Gesamtbearbeitungsmenge von 1 auf) usw. bestimmt werden. Die Referenzwellenformerstellungseinheit 210 erstellt Referenzwellenformdaten für jedes Werkzeug.
Die Differenzwellenformberechnungseinheit 130 wird durch Ausführen eines Systemprogramms, das von dem ROM 12 gelesen wird, durch die CPU 11 und Durchführen von arithmetischer Verarbeitung hauptsächlich durch die CPU 11 unter Verwendung des RAM 13 und des nichtflüchtigen Speichers 14 implementiert. Die Differenzwellenformberechnungseinheit 130 berechnet Differenzwellenformdaten zwischen Wellenformdaten, wenn Bearbeitung durch das Werkzeug durchgeführt wird, und Referenzwellenformdaten, die erfasst werden, wenn Bearbeitung unter Verwendung desselben Werkzeugs und unter denselben Bearbeitungsbedingungen durchgeführt wird. Wie in 4 veranschaulicht berechnet die Differenzwellenformberechnungseinheit 130 Differenzwellenformdaten durch Abgleichen einer Position eines Drehstopppunkts in den Referenzwellenformdaten mit einer Position eines Drehstopppunkts der erfassten Wellenformdaten und anschließendes Berechnen einer Differenz der Datenwerte zu jedem Zeitpunkt.
Die Wellenformeigenschaftsberechnungseinheit 140 wird durch Ausführen eines Systemprogramms, das von dem ROM 12 gelesen wird, durch die CPU 11 und Durchführen von arithmetischer Verarbeitung hauptsächlich durch die CPU 11 unter Verwendung des RAM 13 und des nichtflüchtigen Speichers 14 implementiert. Die Wellenformeigenschaftsberechnungseinheit 140 berechnet Daten S1, die eine Wellenformeigenschaft angeben, aus Differenzwellenformdaten, die durch die Differenzwellenformberechnungseinheit 130 berechnet werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird als eine Phase, in der die Wellenformeigenschaftsdaten S1, die die Wellenformeigenschaft angeben, berechnet werden, eine Beschleunigung-/Entschleunigungsphase der Spindel vor und nach dem Drehstopppunkt besonders berücksichtigt.
5 ist ein Beispiel der Differenzwellenformdaten, die durch die Differenzwellenformberechnungseinheit 130 berechnet werden. Das Beispiel in 5 veranschaulicht Differenzwellenformdaten, bei denen sich die Spindel beim Gewindebohren vorwärts dreht, um das Werkstück zu bearbeiten, Drehung der Spindel stoppt und die Spindel sich anschließend rückbewegt und sich aus dem Werkstück zurückzieht. Hierbei hat der Anmelder festgestellt, dass in der Beschleunigungs-/Entschleunigungsphase, bevor und nachdem die Spindel aufhört sich zu drehen, keine Inklination in einer Änderungstendenz der Differenzwellenform besteht, wenn das Werkzeug neu ist, und eine besonders große Inklination auftritt, wenn die Werkzeugabnutzung voranschreitet, wie durch einen weißen Pfeil in 5 angegeben. Deshalb extrahiert die Wellenformeigenschaftsberechnungseinheit 140 Daten dieses Segments als die Wellenformeigenschaftsdaten S1, die die Eigenschaften der Wellenform angeben. Insbesondere führt die Wellenformeigenschaftsberechnungseinheit 140 einen Glättungsvorgang an den Differenzwellenformdaten aus, um eine Änderungstendenz der Differenzwellenform zu berechnen. Danach extrahiert die Wellenformeigenschaftsberechnungseinheit 140 Daten von zwei oder mehreren vorbestimmten Punkten in einer Entschleunigungsphase, bevor die Drehung stoppt, oder in einer Beschleunigungsphase, nachdem die Drehung stoppt, und verwendet diese Daten als die Wellenformeigenschaftsdaten S1. Danach extrahiert die Wellenformeigenschaftsberechnungseinheit 140 Daten von zwei oder mehreren vorbestimmten Punkten in einer Entschleunigungsphase, bevor die Drehung stoppt, oder in einer Beschleunigungsphase, nachdem die Drehung stoppt, und verwendet diese Daten als die Wellenformeigenschaftsdaten S1.
Die Lerneinheit 150 wird durch Ausführen eines Systemprogramms, das von dem ROM 12 gelesen wird, durch die CPU 11 und Durchführen von arithmetischer Verarbeitung hauptsächlich durch die CPU 11 unter Verwendung des RAM 13 und des nichtflüchtigen Speichers 14 implementiert. Die Lerneinheit 150 führt Lernen bezüglich des Zustands des Werkzeugs basierend auf den Wellenformeigenschaftsdaten S1, die durch die Wellenformeigenschaftsberechnungseinheit 140 berechnet werden, durch. Wie in 6 veranschaulicht führt die Lerneinheit 150 zum Beispiel Lernen basierend auf den Wellenformeigenschaftsdaten S1, die aus Wellenformdaten berechnet werden, die zwischen einem Datum und einer Zeit T0, wenn Werkzeugwechsel durchgeführt wird, und einem Datum und einer Zeit Te, wenn der nächste Werkzeugwechsel durchgeführt wird, erfasst werden, durch. Die Lerneinheit 150 lernt eine Korrelation zwischen jedem Stück der Wellenformeigenschaftsdaten S1 und einer Differenz zwischen einem Datum und einer Zeit, wenn die Wellenformdaten, aus denen die Wellenformeigenschaftsdaten S1 berechnet werden, erfasst werden, und dem Datum und der Zeit Te, wenn der nächste Werkzeugwechsel durchgeführt wird.
Die Lerneinheit 150 kann eine Korrelation zwischen den Wellenformeigenschaftsdaten S1 und einer Zeit bis zum nächsten Werkzeugwechsel unter Verwendung eines Verfahrens zum Erzeugen einer vorbestimmten Korrelationsfunktion lernen. Wenn das Verfahren zum Erstellen der Korrelationsfunktion verwendet wird, kann eine Vorlage der Korrelationsfunktion im Voraus erzeugt werden. In diesem Fall wird eine Korrelationsfunktion, die einem Verhältnis zwischen den Wellenformeigenschaftsdaten S1 und der Zeit bis zum nächsten Werkzeugwechsel entspricht, für jeden Werkzeugtyp und jede Bearbeitungsbedingung basierend auf der Vorlage erzeugt und in der Lernergebnisspeichereinheit 220 als ein Lernergebnis gespeichert. Die Korrelationsfunktion kann für jeden Werkzeugtyp und jede Bearbeitungsbedingung erzeugt werden. Ferner ist es möglich, eine Korrelationsfunktion zu erzeugen, in der der Werkzeugtyp und die Bearbeitungsbedingung als eine Variable inkludiert sind.
Die Lerneinheit 150 kann die Korrelation zwischen den Wellenformeigenschaftsdaten S1 und der Zeit bis zum nächsten Werkzeugwechsel unter Verwendung eines regelbasierten Ableitungsverfahrens, das eine vorbestimmte Regel erzeugt, lernen. Bei Verwendung des regelbasierten Ableitungsverfahrens kann eine Vorlage einer Regelgruppe im Voraus erzeugt werden und eine Regelgruppe, die dem Verhältnis zwischen den Wellenformeigenschaftsdaten S1 und der Zeit bis zum nächsten Werkzeugwechsel entspricht, kann basierend auf der Vorlage für jeden Werkzeugtyp und jede Bearbeitungsbedingung erzeugt und in der Lernergebnisspeichereinheit 220 als ein Lernergebnis gespeichert werden. Die Regelgruppe kann für jeden Werkzeugtyp und jede Bearbeitungsbedingung erzeugt werden. Zusätzlich ist es möglich, eine Regelgruppe zu erzeugen, in der der Werkzeugtyp und die Bearbeitungsbedingung in einer Bedingung zum Bestimmen einer Regel inkludiert sind.
Die Lerneinheit 150 kann die Korrelation zwischen den Wellenformeigenschaftsdaten S1 und der Zeit bis zum nächsten Werkzeugwechsel mittels einem Verfahren des überwachten Lernens unter Verwendung eines neuronalen Netzwerks, einer SVM (Support Vector Machine) usw. lernen. Bei Verwendung des Verfahrens des überwachten Lernens werden Lerndaten T, wobei die Wellenformeigenschaftsdaten S1 als Eingabedaten S festgelegt werden und die Zeit bis zum nächsten Werkzeugwechsel als Kennzeichendaten L festgelegt werden, erzeugt. Danach kann ein Lernmodell, das die Korrelation zwischen den Eingabedaten S und den Kennzeichendaten L unter Verwendung der Lerndaten T gelernt hat, erzeugt und in der Lernergebnisspeichereinheit 220 als Lernergebnis gespeichert werden. Das Lernmodell kann für jeden Werkzeugtyp und jede Bearbeitungsbedingung erzeugt werden. Zusätzlich können Werkzeugdaten S2, die den Werkzeugtyp angeben, und Bearbeitungsbedingungsdaten S3, die eine Bearbeitungsbedingung angeben, in den Eingabedaten S inkludiert werden, um ein Lernmodell zu erzeugen, das eine Korrelation zwischen diesen Daten und den Kennzeichendaten L gelernt hat.
Außerdem kann die Lerneinheit 150 geeigneterweise andere Verfahren zum Lernen von Korrelation verwenden, wie zum Beispiel Lernen mittels einem Verfahren der Fuzzy-Schlussfolgerung und Lernen mittels Clustering.
Die Zustandsdiagnoseeinheit 160 wird durch Ausführen eines Systemprogramms, das von dem ROM 12 gelesen wird, durch die CPU 11 und Durchführen von arithmetischer Verarbeitung hauptsächlich durch die CPU 11 unter Verwendung des RAM 13 und des nichtflüchtigen Speichers 14 implementiert. Die Zustandsdiagnoseeinheit 160 diagnostiziert einen Zeitpunkt (das heißt eine Lebensdauer), zu dem ein Werkzeug, das aktuell in Verwendung ist, mit einem nächsten Werkzeug ausgewechselt werden muss, basierend auf einer Wellenformeigenschaft, die durch die Wellenformeigenschaftsberechnungseinheit 140 basierend auf Wellenformdaten, die beim Bearbeiten erfasst werden, unter Verwendung eines Lernergebnisses, das in der Lernergebnisspeichereinheit 220 gespeichert ist, berechnet wird. Zum Beispiel, wenn die Lerneinheit 150 eine Korrelationsfunktion als ein Lernergebnis erzeugt, liest die Zustandsdiagnoseeinheit 160 eine Korrelationsfunktion, die einem Typ eines Werkzeugs, das aktuell in Verwendung ist, und einer Bearbeitungsbedingung entspricht, aus der Lernergebnisspeichereinheit 220. Die Zustandsdiagnoseeinheit 160 gibt eine Wellenformeigenschaft der Wellenformdaten, die aktuell erfasst werden, für die gelesene Korrelationsfunktion ein und berechnet eine Zeit bis zum nächsten Werkzeugwechsel. Zum Beispiel, wenn die Lerneinheit 150 eine Regelgruppe als ein Lernergebnis erzeugt, liest die Zustandsdiagnoseeinheit 160 eine Regelgruppe, die einem Typ eines Werkzeugs, das aktuell in Verwendung ist, und einer Bearbeitungsbedingung entspricht, aus der Lernergebnisspeichereinheit 220. Die Zustandsdiagnoseeinheit 160 wendet eine Wellenformeigenschaft der Wellenformdaten, die aktuell erfasst werden, in der gelesenen Regelgruppe an und legt eine Folgerung, die daraus abgeleitet wird, als eine Zeit bis zum nächsten Werkzeugwechsel fest. Zum Beispiel, wenn die Lerneinheit 150 ein Lernmodell für überwachtes Lernen als ein Lernergebnis erzeugt, liest die Zustandsdiagnoseeinheit 160 ein Lernmodell, das einem Typ eines Werkzeugs, das aktuell in Verwendung ist, und einer Bearbeitungsbedingung entspricht, aus der Lernergebnisspeichereinheit 220. Die Zustandsdiagnoseeinheit 160 gibt eine Wellenformeigenschaft der Wellenformdaten, die aktuell erfasst werden, in das gelesene Lernmodell ein und schätzt eine Zeit bis zum nächsten Werkzeugwechsel. Ein Zeitpunkt, zu dem der nächste Werkzeugwechsel durchgeführt werden muss und der durch die Zustandsdiagnoseeinheit 160 diagnostiziert wird, wird an eine Benutzeranzeigeeinheit 170 ausgegeben.
Die Benutzeranzeigeeinheit 170 wird durch Ausführen eines Systemprogramms, das von dem ROM 12 gelesen wird, durch die CPU 11 und Durchführen von arithmetischer Verarbeitung hauptsächlich durch die CPU 11 unter Verwendung des RAM 13 und des nichtflüchtigen Speichers 14 und Ausgabeverarbeitung unter Verwendung der Schnittstelle 17 implementiert. Die Benutzeranzeigeeinheit 170 zeigt den Zeitpunkt, zu dem der nächste Werkzeugwechsel durchgeführt werden muss und der durch die Zustandsdiagnoseeinheit 160 diagnostiziert wird, auf der Anzeigevorrichtung 70 an, wodurch der Zeitpunkt, zu dem der nächste Werkzeugwechsel durchgeführt werden muss, einer Benutzerperson angezeigt wird. Wenn der Zeitpunkt, zu dem der nächste Werkzeugwechsel durchgeführt werden muss und der durch die Zustandsdiagnoseeinheit 160 diagnostiziert wird, unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, kann die Benutzeranzeigeeinheit 170 eine vorbestimmte Warnanzeige und einen Warnton gemeinsam mit dem Zeitpunkt, zu dem der nächste Werkzeugwechsel durchgeführt werden muss, anzeigen.
Das Werkzeugdiagnosegerät 1, das die obige Auslegung aufweist, arbeitet in mindestens zwei Modi. In einem ersten Modus (Lernmodus) führt das Werkzeugdiagnosegerät 1 Lernen mittels der Lerneinheit 150 durch. In diesem Modus werden jedes Mal, wenn ein Werkstück unter Verwendung eines vorbestimmten Werkzeugs und unter einer vorbestimmten Bearbeitungsbedingung bearbeitet wird, Wellenformdaten erfasst und in der Datenspeichereinheit 210 gespeichert. Dann, wenn das Werkzeug durch die Bedienperson ausgewechselt wird, erstellt die Referenzwellenformerstellungseinheit 120 Referenzwellenformdaten aus den Wellenformdaten, die erfasst werden, wenn das Werkzeug angebracht wird und Bearbeitung zum ersten Mal durchgeführt wird. Dann lernt die Lerneinheit 150 ein Verhältnis zwischen einer Vielzahl an Stücken von Wellenformdaten, die während fortlaufender Bearbeitung unter Verwendung des Werkzeugs erfasst werden, und dem Werkzeugtyp und der Bearbeitungsbedingung. Ein Lernergebnis wird in der Lernergebnisspeichereinheit 220 gespeichert.
Wenn das Lernergebnis in der Lernergebnisspeichereinheit 220 gespeichert ist, kann das Werkzeugdiagnosegerät 1 in einem zweiten Modus (Diagnosemodus) arbeiten. In dem zweiten Modus (Diagnosemodus) diagnostiziert das Werkzeugdiagnosegerät einen Zustand des Werkzeugs mittels der Zustandsdiagnoseeinheit 160. Das Werkzeugdiagnosegerät 1 erfasst jedes Mal, wenn ein Werkstück unter Verwendung eines vorbestimmten Werkzeugs und unter einer vorbestimmten Bearbeitungsbedingung bearbeitet wird, Wellenformdaten und diagnostiziert einen Werkzeugzustand unter Verwendung eines Lernergebnisses, das in der Lernergebnisspeichereinheit 220 gespeichert ist, basierend auf den erfassten Daten. Ein Diagnoseergebnis des Werkzeugzustands, das heißt, eine Zeit bis der nächste Werkzeugwechsel durchgeführt wird, wird auf der Anzeigevorrichtung 70 angezeigt. Bei Betrachtung dieser Anzeige kann die Bedienperson bestimmen, wann Bearbeitung unterbrochen und das Werkzeug ausgewechselt werden soll.
Beim Durchführen des Lernens in dem ersten Modus (Lernmodus) ist es wünschenswert, dass eine sachkundige Bedienperson einen Zeitpunkt des Werkzeugwechsels bestimmt. Durch Verwenden eines Lernergebnisses, das durch Lernen basierend auf Daten, die auf diese Weise erfasst werden, erzeugt wird, kann die Zustandsdiagnoseeinheit 160 eine Zeit bis unmittelbar bevor ein Werkzeug, das aktuell in Verwendung ist, unbrauchbar wird, als einen Zeitpunkt, zu dem der nächste Werkzeugwechsel durchgeführt werden muss, diagnostizieren.
7 ist ein schematisches Hardware-Konfigurationsdiagramm, das ein Werkzeugdiagnosegerät 1 einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Die vorliegende Ausführungsform veranschaulicht ein Beispiel, bei dem das Werkzeugdiagnosegerät 1 in einem Computer, wie zum Beispiel einem persönlichen Computer, einem Zellcomputer, einem Fog-Computer oder einem Cloud-Server, der über ein drahtgebundenes/drahtloses Netzwerk mit einer Vielzahl an Industriemaschinen (umfassend eine Steuervorrichtung) verbunden ist, implementiert ist.
Eine CPU 311, die in dem Werkzeugdiagnosegerät 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthalten ist, ist ein Prozessor, der das Werkzeugdiagnosegerät 1 als Ganzes steuert. Die CPU 311 liest ein Systemprogramm, das in einem ROM 312 gespeichert ist, über einen Bus 322 aus und steuert das gesamte Werkzeugdiagnosegerät 1 gemäß dem Systemprogramm. Temporäre Berechnungsdaten, Anzeigedaten, verschiedene Daten, die von außen eingegeben werden, usw. werden temporär in einem RAM 313 gespeichert.
Ein nichtflüchtiger Speicher 314 weist zum Beispiel einen Speicher, der durch eine Batterie (nicht veranschaulicht) gesichert wird, ein SSD (Halbleiterlaufwerk) usw. auf. Der nichtflüchtige Speicher 314 behält einen Speicherzustand bei, auch wenn der Strom des Werkzeugdiagnosegeräts 1 abgeschaltet wird. Der nichtflüchtige Speicher 314 speichert Daten, die über eine Schnittstelle 315 von einer externen Einrichtung 372 gelesen werden, und Daten, die über eine Eingabevorrichtung 371 eingegeben werden. Ferner speichert der nichtflüchtige Speicher 314 Daten usw., die über ein Netzwerk 5 von einer Vielzahl an Industriemaschinen 3 und anderen Computern erfasst werden. Das Steuerprogramm bzw. Daten, die in dem nichtflüchtigen Speicher 314 gespeichert werden, können zum Zeitpunkt der Ausführung/Verwendung in den RAM 313 geladen werden. Ferner werden verschiedene Systemprogramme, wie zum Beispiel bekannte Analyseprogramme, im Voraus in den ROM 312 geschrieben.
Die Schnittstelle 315 ist eine Schnittstelle zum Verbinden der CPU 311 des Werkzeugdiagnosegeräts 1 und der externen Vorrichtung 372, wie zum Beispiel einer USB-Vorrichtung, miteinander. Daten usw. werden aus der externen Vorrichtung 372 gelesen. Ferner können Daten usw., die in dem Werkzeugdiagnosegerät 1 überarbeitet werden, über die externe Vorrichtung 372 in einem externen Speichermittel gespeichert werden.
Eine Schnittstelle 320 ist eine Schnittstelle zum Verbinden der CPU 311 des Werkzeugdiagnosegeräts 1 und dem drahtgebunden oder drahtlosen Netzwerk 5 miteinander. Die Vielzahl an Industriemaschinen 3, ein Fog-Computer 6, ein Cloud-Server 7 usw. ist mit dem Netzwerk 5 verbunden, um gegenseitig Daten mit dem Werkzeugdiagnosegerät 1 auszutauschen.
Jedes Datenstück, das in einem Speicher gelesen wird, Daten, die als ein Ergebnis von Ausführen eines Programms erhalten werden, usw. werden über eine Schnittstelle 317 an eine Anzeigevorrichtung 370 ausgegeben und darauf angezeigt. Ferner leitet die Eingabevorrichtung 371, die eine Tastatur, eine Zeigevorrichtung usw. aufweist, Befehle, Daten usw. basierend auf einer Bedienung durch eine Bedienperson über eine Schnittstelle 318 an die CPU 311.
8 veranschaulicht Funktionen, die in dem Werkzeugdiagnosegerät 1 gemäß der zweiten Ausführungsform enthalten sind, als ein schematisches Blockdiagramm. Jede Funktion, die in dem Werkzeugdiagnosegeräts 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthalten ist, wird durch Ausführen eines Systemprogramms und Steuern eines Betriebs jeder Einheit des Werkzeugdiagnosegeräts 1 durch die CPU 311, die in dem Werkzeugdiagnosegerät 1, wie in 7 veranschaulicht, enthalten ist, implementiert.
Das Werkzeugdiagnosegerät 1 der vorliegenden Ausführungsform weist eine Datenerfassungseinheit 110, eine Differenzwellenformberechnungseinheit 130, eine Wellenformeigenschaftsberechnungseinheit 140, eine Lerneinheit 150, eine Zustandsdiagnoseeinheit 160 und eine Kommunikationseinheit 180 auf. Ferner ist eine Datenspeichereinheit 210, bei der es sich um einen Bereich zum Speichern von Wellenformdaten, die aus einem Wert eines Drehmomentbefehls usw. des Spindelmotors 362, der in Zeitreihe beim Bearbeiten durch die Industriemaschine 3 erhalten wird, erstellt werden, handelt in dem RAM 313 bzw. dem nichtflüchtige Speicher 314 des Werkzeugdiagnosegeräts 1 vorgesehen. Zusätzlich ist eine Lernergebnisspeichereinheit 220, bei der es sich um einen Bereich zum Speichern eines Lernmodells, das durch die Lerneinheit 150 erzeugt wird, handelt, in dem RAM 313 bzw. dem nichtflüchtige Speicher 314 vorgesehen.
Die Datenerfassungseinheit 110, die Differenzwellenformberechnungseinheit 130, die Wellenformeigenschaftsberechnungseinheit 140, die Lerneinheit 150 und die Zustandsdiagnoseeinheit 160, die in dem Werkzeugdiagnosegerät 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthalten sind, weisen Funktionen ähnlich jener der jeweiligen Einheiten, die in dem Werkzeugdiagnosegerät 1 gemäß der ersten Ausführungsform enthalten sind, auf, mit der Ausnahme, dass Verarbeitung basierend auf Wellenformdaten, die von der Vielzahl an Industriemaschinen 3 erfasst werden, durchgeführt wird.
Die Kommunikationseinheit 180 wird durch Ausführen eines Systemprogramms, das aus dem ROM 312 gelesen wird, durch die CPU 311, die in dem Werkzeugdiagnosegerät 1, wie in 7 veranschaulicht, enthalten ist, und Durchführen arithmetischen Verarbeitens unter Verwendung des RAM 313 und des nichtflüchtigen Speichers 314 hauptsächlich durch die CPU 311 und Kommunikationsverarbeitung unter Verwendung der Schnittstelle 320 implementiert. Die Kommunikationseinheit 180 empfängt Wellenformdaten, die während Bearbeitung von der Vielzahl an Industriemaschinen 3 detektiert werden. Ferner überträgt die Kommunikationseinheit 180 ein Ergebnis des Diagnostizierens eines Zeitpunkts, zu dem der nächste Werkzeugwechsel für ein Werkzeug, das aktuell in Verwendung ist, in jeder Industriemaschine 3 durchgeführt werden muss und der durch die Zustandsdiagnoseeinheit 160 diagnostiziert wird, an die Industriemaschine 3.
Das Werkzeugdiagnosegerät 1 führt Lernen basierend auf Wellenformdaten, die von der Vielzahl an Industriemaschinen 3 erfasst werden, durch. Da Daten, die zum Lernen unter Verwendung jedes Werkzeugs bzw. unter jeder Bearbeitungsbedingung verwendet werden, von der Vielzahl an Industriemaschinen 3 gesammelt werden können, kann effizientes Lernen durchgeführt werden. Ferner, da es möglich ist, einen Zeitpunkt, zu dem der nächste Werkzeugwechsel des Werkzeugs in der Vielzahl an Industriemaschinen 3 durchgeführt werden muss, zu diagnostizieren, können die Gesamtkosten im Vergleich zu dem Fall, bei dem das Werkzeugdiagnosegerät 1 in der Steuervorrichtung jeder Industriemaschine 3 implementiert ist, reduziert werden.
Auch wenn eine Ausführungsform der Erfindung oben beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht nur auf Beispiele der oben beschriebenen Ausführungsform beschränkt und kann auf verschiedene Weisen durch Vornehmen angemessener Änderungen implementiert werden.
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist ein Beispiel, bei dem der Drehmomentbefehl hauptsächlich als die Wellenformdaten zum Lernen/Diagnostizieren verwendet wird, veranschaulicht. Es ist jedoch möglich, zum Beispiel einen Drehzahlbefehlswert als die Wellenformdaten, die zum Lernen/Diagnostizieren verwendet werden, zu verwenden, oder einen Feedbackwert einer Drehzahl oder eines Drehmoments zu verwenden.
Bezugszeichenliste

1: WERKZEUGDIAGNOSEGERÄT
3: INDUSTRIEMASCHINE
5: NETZWERK
6: FOG-COMPUTER
7: CLOUD-SERVER
11, 311: CPU
12, 312: ROM
13, 313: RAM
14, 314: NICHTFLÜCHTIGER SPEICHER
15, 17, 18, 20, 21, 315, 317, 318, 320: SCHNITTSTELLE
16: PLC
19: E/A-EINHEIT
22, 322: BUS
30: ACHSENSTEUERUNGSSCHALTUNG
40: HILFSVERSTÄRKER
50: SERVOMOTOR
70: ANZEIGEVORRICHTUNG
71: EINGABEVORRICHTUNG
72: EXTERNE VORRICHTUNG
100: STEUEREINHEIT
110: DATENERFASSUNGSEINHEIT
120: REFERENZWELLENFORMERSTELLUNGSEINHEIT
130: DIFFERENZWELLENFORMBERECHNUNGSEINHEIT
140: WELLENFORMEIGENSCHAFTSBERECHNUNGSEINHEIT
150: LERNEINHEIT
160: ZUSTANDSDIAGNOSEEINHEIT
170: BENUTZERANZEIGEEINHEIT
180: KOMMUNIKATIONSEINHEIT
200: STEUERPROGRAMM
210: DATENSPEICHEREINHEIT
220: LERNERGEBNISSPEICHEREINHEIT

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2011045988 A [0006]
JP 2013248717 A [0006]
JP H09300176 A [0006]

Claims

Werkzeugdiagnosegerät zum Diagnostizieren eines Zustands eines Werkzeugs, das in einer Industriemaschine zum Gewindebohren verwendet wird, wobei das Werkzeugdiagnosegerät Folgendes aufweist: eine Datenerfassungseinheit, die dazu ausgelegt ist, eine Zustandsgröße eines Motors zum Antreiben des Werkzeugs, bevor und nachdem die Drehung des Werkzeugs beim Gewindebohren stoppt, als Wellenformdaten zu erfassen; eine Referenzwellenformerstellungseinheit, die dazu ausgelegt ist, Referenzwellenformdaten basierend auf Wellenformdaten, die während erster Bearbeitung durch das Werkzeug erfasst werden, zu erstellen; eine Differenzwellenformberechnungseinheit, die dazu ausgelegt ist, eine Differenz zwischen Wellenformdaten, die durch die Datenerfassungseinheit erfasst werden, und den Referenzwellenformdaten als Differenzwellenformdaten zu berechnen; eine Wellenformeigenschaftsberechnungseinheit, die dazu ausgelegt ist, Wellenformeigenschaftsdaten, die eine Eigenschaft einer Wellenform angeben, aus den Differenzwellenformdaten zu berechnen; eine Lernergebnisspeichereinheit, die dazu ausgelegt ist, ein Lernergebnis des Lernens einer Korrelation zwischen Wellenformeigenschaftsdaten und einem Zeitpunkt für den nächsten Werkzeugwechsel zu speichern; und eine Zustandsdiagnoseeinheit, die dazu ausgelegt ist, einen Zustand des Werkzeugs basierend auf den Wellenformeigenschaftsdaten unter Verwendung eines Lernergebnisses, das in der Lernergebnisspeichereinheit gespeichert ist, zu diagnostizieren, wobei die Wellenformeigenschaftsberechnungseinheit Wellenformeigenschaftsdaten aus Daten in einer Phase eines Entschleunigungssegments, bevor die Drehung des Motors stoppt, und/oder eines Beschleunigungssegments, nachdem die Drehung des Motors stoppt, in den Differenzwellenformdaten berechnet.
Werkzeugdiagnosegerät nach Anspruch 1, das ferner eine Lerneinheit aufweist, die dazu ausgelegt ist, ein Lernergebnis des Lernens einer Korrelation zwischen den Wellenformdaten und einem Zeitpunkt für den nächsten Werkzeugwechsel basierend auf Wellenformeigenschaftsdaten, die durch die Wellenformeigenschaftsberechnungseinheit berechnet werden, zu erzeugen.
Werkzeugdiagnosegerät nach Anspruch 1, wobei eine Zustandsgröße des Motors ein Drehzahlbefehlswert, ein Drehmomentbefehl, ein Drehzahlfeedbackwert und/oder ein Drehmomentfeedbackwert ist.
Werkzeugdiagnosegerät nach Anspruch 1, das ferner eine Benutzeranzeigeeinheit aufweist, die dazu ausgelegt ist, einer Benutzerperson ein Diagnoseergebnis durch die Zustandsdiagnoseeinheit anzuzeigen.
Werkzeugdiagnosegerät nach Anspruch 2, wobei die Lerneinheit ein Lernmodell, das eine Korrelation zwischen den Wellenformdaten und einem Zeitpunkt für den nächsten Werkzeugwechsel durch überwachtes Lernen basierend auf Wellenformeigenschaftsdaten, die durch die Wellenformeigenschaftsberechnungseinheit berechnet werden, gelernt hat, als ein Lernergebnis erzeugt.
Werkzeugdiagnosegerät nach Anspruch 1, wobei die Datenerfassungseinheit Wellenformdaten von einer Vielzahl an Industriemaschinen erfasst, und die Zustandsdiagnoseeinheit einen Zustand jedes Werkzeugs der Vielzahl an Industriemaschinen diagnostiziert.