JP2019507931A - 数値制御工作機械と共に使用するためのデータ記憶装置 - Google Patents

Abstract

【課題】数値制御工作機械のセンサシステムデータのより簡単で明瞭な記憶を実現する数値制御工作機械に使用されるデータ記憶装置を提供する。
【解決手段】データ記憶装置は、第１インタフェース部と、工作機械のセンサ群を示す設定データ、並びに工作機械のセンサ群のセンサ信号の読み出し規則、及び処理規則を記憶するための第１記憶部と、設定データで指定された読み出し規則に基づいて、第１インタフェース部を介して設定データで指定された工作機械のセンサ群が送信したセンサ信号のセンサ信号値を読み出す読み出し部と、読み出し部により読み出されたセンサ信号値を、設定データで指定される処理規則に基づいて、集計されたセンサシステムデータに処理するデータ処理部と、センサシステムデータを記憶する第２記憶部と、外部データ処理ユニットとデータを送受信するための第２インタフェース部とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械の複数のアクチュエータを制御する制御装置と、工作機械の状態を示すセンサ信号を制御装置に送信する複数のセンサとを含み、数値制御工作機械と共に使用するためのデータ記憶装置に関する。

従来技術は、工作機械の複数のアクチュエータを制御する制御装置と、工作機械の状態を示すセンサ信号を制御装置に送信する複数のセンサと、を含む数値制御工作機械を開示している。

工作機械の動作中、又は工作物の加工中に工作機械の状態を評価、表示、又は監視するために、工作機械の制御装置に内包された、又は工作機械の制御装置に接続されたプロセッサ制御された記憶装置（所謂、データロガー）を提供することが知られている。上記記憶装置は、記憶媒体内の同一サンプリング周波数、又は読み出し周波数で、工作機械のセンサの全てで利用可能なセンサ信号を個々のチャネルに記憶している。しかしながら、上記同一サンプリング周波数、又は読み出し周波数は、工作機械の制御装置（ＮＣ制御、及び／又はＰＬＣ）のタイプに依存する可能性がある。

すなわち、全てで利用可能なセンサ信号からの、フィルタリングされていない、又は最適化されていない大量の純粋なセンサ値データは、様々な工作機械の、従来から知られているデータロガーに蓄積される。

これは、大量で混乱を招く収集データをもたらす一方で、工作機械、及び／又は制御システムとは独立した方法で収集されたデータを評価、及び／又は表示することを困難にする。

本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、上述した問題を回避できる数値制御工作機械に使用されるデータ記憶装置を提供することにある。

具体的には、本発明の目的は、数値制御工作機械のセンサシステムデータのより簡単で明瞭な記憶を提供し、さらなるデータの利用を容易にすることにある。また、本発明は、好ましくは、センサ値を読み出す場合に、工作機械コントローラのデータ処理を低減する。さらに、本発明は、好ましくは、高い情報価値を維持しながら記憶されるデータ量を低減する。また、本発明は、好ましくは、工作機械のタイプ、及び／又はコントローラのタイプに関わらず、普遍的な適用性を有する。

上記目的を達成するために、本発明は、独立請求項１に記載の数値制御工作機械用データ記憶装置を提供する。従属請求項、システムクレーム、又は代替独立請求項は、本発明の好ましい実施形態に関する。

本発明の一つの態様によれば、数値制御工作機械用のデータ記憶装置が提案されており、この工作機械は、工作機械の複数のアクチュエータを制御するための制御装置と、工作機械の状態を示す信号を制御装置に送信する複数のセンサを含む。

このデータ記憶装置は、
工作機械の制御装置との間でデータを送受信し又はデータリンクを提供するための第１インタフェース部、
好ましくは一群の工作機械センサを指定する設定データ並びに前記一群の工作機械センサのセンサ信号の読み出し規則及び／又は処理規則を記憶する第１記憶部、
好ましくは設定データで指定された読み出し規則に基づいて、第１インタフェース部を介して、設定データで指定された一群の工作機械センサのセンサ信号のセンサ信号値を読み出す読み出し部、
好ましくは設定データで指定された処理規則に基づいて、読み出し部により読み出されたセンサ信号値を統合センサシステムデータに加工処理するデータ処理部、
データ処理部により加工処理された統合センサシステムデータを記憶する第２記憶部、及び／又は、
外部データ処理装置とデータを送受信、及び／又はデータ接続を提供するための第２インタフェース部であって、当該第２インタフェース部を介して外部データ処理装置が第２記憶部に記憶された前記センサシステムデータにアクセス可能となる第２インタフェース部とを含む。

工作機械で利用可能なセンサ、及び制御装置のセンサ値の利用可能性は、機械、及び／又はコントローラのタイプによって大きく異なる可能性がある。

上記目的のために、本発明は、例として、センサシステムデータを読み出して処理するための設定データを変更可能に設定するようになっている。この設定データは、どのセンサがその工作機械で利用可能であるか、又はその工作機械で読み出されるべきか、及びそれぞれのセンサ値はどのように読み出されるべきか（例えば、所定の個別の読み出しレートを定義することにより）、及び／又は読み出されたセンサ値がどのように処理され、記憶されるか（処理規則）を設定するものである。

本発明に係るデータ記憶装置は、個別に設定可能な設定データに基づいて、様々な方法で使用することができる。自由に選択ができる多数のセンサを有する広範なセンサパッケージを有する機械で使用することができるが、既存の機械にも用いることもできる。この設定データは、利用可能なセンサの種類及び数、並びに制御に依存する読み出しオプションに応じて、データ記憶装置の読み出し機能及びこれに続く処理機能の設定を可能にする。これによって、機械及びコントローラとは独立した汎用インタフェース（例えば、ＯＰＣインタフェース、又は特にＯＰＣ ＵＡインタフェース、又はＭＱＴＴインタフェース）を介して、センサシステムデータを他のデータ処理装置と送受信しつつ、それぞれの機械、及びそれぞれの機械の制御システムに、又はそれらの要求に応じて当該設定を個別に最適化できる。

設定データは、例えば、マークアップ言語（例えば、ＸＭＬファイル）の汎用データフォーマットで設定ファイルに記憶することができる。

認証目的のため、設定データは、認証のために供給されなければならないセンサ信号チャネル指定することができる。すなわち、この設定データは、どのセンサ信号及び／又はどのイベントが、どのセンサ信号に関連して認証データに記憶されるべきかを指定することもできる。

好ましい態様によれば、第２インタフェース部は、第２記憶部に記憶されたセンサシステムデータをローカルネットワーク、又はグローバルネットワークを介して、サーバに送受信するように構成することができる。その利点は、大きいデータ量をより長い期間にわたって記憶する場合に、センサシステムデータ、及び／又は認証データを、ローカルサーバ、又はグローバルサーバ（例えば、クラウドアプリケーション内）にまとめて記憶でき、これらのデータを分析のために提供できることである。

さらに、複数の工作機械からのセンサシステムデータ、及び／又は認証データを全く異なる場所からでも、単純、かつ普遍的な方法でローカルネットワーク、又はグローバルネットワークを介してサーバにまとめて記憶できるという利点を提供する。例えば、異なる工作機械の、又は異なる条件及び異なる場所で使用される同一の工作機械の、センサデータ及び／又は認証データの遠隔保守診断、又は有利な比較分析も可能にする。

好ましい態様によれば、データ処理部は、第２記憶部に記憶されたセンサシステムデータを圧縮、及び／又は暗号化して、データをサーバに送受信するように構成することができる。これにより、送受信中のデータセキュリティが保証され、不正アクセスが防止され、サーバの長期記憶のための圧縮データの効率的なデータ記憶が保証されるという利点を有する。

好ましい態様によれば、第２インタフェース部は、第２記憶部に記憶されたセンサシステムデータを定期的に繰り返し送受信し、ローカルネットワーク、又はグローバルネットワークを介して所定時間に亘ってサーバに収集するように構成することができる。その間に、データは、データ記憶装置にバッファリング方法で記憶することができ（ネットワーク上の問題が発生した場合のデータ損失を避けるための安全上の理由から）、必要であれば、パケットにおけるデータの自動送受信が簡単に制御できる。例えば、必要に応じて、所定の時間間隔、又はデータ量で、所定の時間に実行される。

好ましい態様によれば、サーバに送受信されるセンサシステムデータは、工作機械の機械タイプ、工作機械の機械構成、及び／又は機械識別データを指定することもできる。具体的には、サーバに送受信されるセンサシステムデータは、工作機械の機械番号を含む。これにより、特に異なる機械のデータを解析的に比較する場合に、工作機械、及び／又は工作機械、又は機械タイプの作業条件を比較し、識別することがより簡単であるという利点を有する。

好ましい態様によれば、第２インタフェース部は、ウェブインターフェース、及び／又はウェブサービスアプリケーションを含むことができ、これらを用いて好ましくは、外部データ処理装置は、ウェブブラウザ、及び／又はウェブアプリケーションを介して第２記憶部に記憶された統合センサシステムデータにアクセスすることができる。その利点は、ウェブインターフェースやウェブブラウザアクセスを介してデータを簡単かつ効率的に表示、及び分析することができ、それにより、外部データ処理装置（コンピュータ、ノートブック、タブレット、及びスマートフォン等）はそれらが多数あっても、ウェブアプリケーション、及び／又はウェブブラウザを介したリンクを使用して、データを簡単かつ普遍的にアクセス、表示、及び／又は分析することができる。

好ましい態様によれば、設定データは、データフォーマットを指定することもできる。また、データ処理部は、好ましくは設定データで指定されたデータフォーマットにおける統合センサシステムデータを第２記憶部に記憶することができる。この利点は、機械、及びコントローラとは無関係に、多数の異なる外部データ処理装置による普遍的アクセスのための普遍的データフォーマットで提供することができるため、普遍的であるが、汎用的に構成可能なデータフォーマットも、異なる機械、及び制御構成、又はセンサの利用可能性を用いても可能になることである。
この利点は、機械、及び制御構成、又はセンサの利用可能性が異なっていても、普遍的かつ普遍的に設定されたデータフォーマットが可能となり、このことにより、機械、及びコントローラとは無関係に、センサシステムデータを、多数の異なる外部データ処理装置による普遍的アクセスのための普遍的なデータフォーマットで提供することができる。

好ましい態様によれば、第２インタフェース部は、好ましくは第２記憶部に記憶されたセンサシステムデータをマンマシンインタフェースへ送受信するため、そして、好ましくは工作機械の制御装置のマンマシンインタフェースのグラフィカルユーザインタフェース上への表示のために、工作機械の制御装置のマンマシンインタフェースに接続可能である。これにより、制御装置のマンマシンインタフェースでセンサシステムデータを表示、読み出し、解析、又は表示することができ、そのため、オペレータがセンサシステムデータ、及び／又は認証データを直接工作機械に表示し、及び／又はそこで分析することができるという利点を有する。

好ましい態様によれば、第２記憶部は、リングバッファを含み、センサシステムデータは、好ましくはリングバッファに記憶することができる。これにより、所定のデータボリュームの後、特にデータが外部データ処理装置に転送された後に、新たに収集されたデータに対してデータ記憶が利用可能であるという利点を有する。リングバッファ内で利用可能にされるデータ記憶ボリュームは、例えば、好ましくは設定データを介して設定可能である。

好ましい態様によれば、データ処理部は、センサシステムデータをセンサシステムデータに対応するタイムスタンプと共に第２記憶部に記憶するように構成することもできる。利点は、分析が可能になり、データ履歴を記録することができることである。

好ましい態様によれば、設定データの読み出し規則は、設定データで指定された一群の工作機械センサの一つ、いくつか、又は全てのセンサ信号に対して個別に読み出し周波数を指定することができる。好ましくは、読み出し部（装置）は、センサ信号値を、それに対応するセンサ信号に対し、それに対応する、設定データで指定された個別読み出し周波数で読み出すように構成される。利点は、個別のセンサ信号読み出し速度を必要に応じて設定できることである。

好ましい態様によれば、設定データで指定された、少なくとも１つの個別読み出し周波数は、制御装置のプログラマブル論理コントローラのセンサ値メモリ周波数、及び／又は制御装置のＮＣ制御のセンサ値メモリ周波数より低い。これにより、本発明は、有利な方法で、より独立した制御性を有する普遍的な読み出し特性が可能になる。

好ましい態様によれば、設定データの処理規則は、設定データで指定された一群の工作機械センサの一つ、いくつか、又は全てのセンサ信号に対する個別処理規則を指定することができる。好ましくは、データ処理部は、個別処理規則で指定された期間に亘って読み出された複数のセンサ信号値から対応するセンサ信号の単一のセンサシステム値を、それに対応する、設定データで指定された個別処理規則に基づいて算出し、それを第２記憶部に記憶することができる。これにより、処理規則を必要に応じて構成できるだけでなく、例えば、センサの複数の信号値を、記憶する一つの信号値に統合することによって、記憶するデータ量を減らすことができるという利点を有する。

好ましい態様によれば、個別処理規則は、センサシステム値が個別処理規則で指定された期間に亘って読み出された複数のセンサ信号値の平均値として算出されることを指定する、及び／又はセンサシステム値が個別処理規則で指定された期間に亘って読み出された複数のセンサ信号値の最大値、又は最小値として算出されることを指定することができる。

好ましい態様によれば、設定データの処理規則は、設定データで指定された工作機械の一群のセンサのうちの少なくとも二つのセンサ信号の組み合わせ規則を指定することができる。データ処理部は、この組み合わせ規則に基づいて、この少なくとも二つのセンサ信号のセンサ値に対する１つの組み合わせセンサシステム値を算出し、この組み合わせセンサシステム値を第２記憶部に記憶するように構成されうる。この利点は、例えば、複数のセンサの複数の信号値を一つの信号値に組み合わせて記憶することによって、処理規則を必要に応じて構成することができるだけでなく、記憶されるデータ量を減らすことである（例えば、同一の機械構成要素に関するいくつかのセンサ信号に関する）。

好ましい態様によれば、設定データは、設定データで指定された工作機械の一群のセンサのうちの一つ、いくつか、又は全てのセンサ信号に対する認証規則を含むことができる。また、データ処理部は、設定データで指定された認証規則、及び認証データに対応する読み出しセンサ信号に基づいて、認証データを生成し、生成された認証データを第２記憶部に記憶するように構成されうる。好ましくは、第２記憶部に記憶された認証データへのアクセスは、外部データ処理装置の第２インターフェースユニットを介して許可される。利点は、センサシステムのデータ記憶装置を、必要に応じて簡単かつ効率的にプロセスの認証と組み合わせることができることである。したがって、認証は、記憶されたセンサシステムデータに基づいて後で実行される必要はない。

好ましい態様によれば、認証データは、いつ、及び／又は、工作機械の制御装置で実行されるＮＣプログラムのどの位置で、認証規則で指定された一つ又は複数のセンサ信号が、対応する限界値を超えたかを指定することができる。代替的に、又は追加的に、例えば、限界値を超えていない場合には、認証規則で指定されたセンサ信号のいずれも、所定の期間、又はＮＣプログラムの実行中に、対応する限界値を超えていないことが宣言されうる。

好ましい態様によれば、第２インタフェース部は、第１記憶部に記憶された設定データに外部データ処理装置がアクセスできるように、特に設定データを好ましくは変更するように構成することができる。利点は、例えば、他の、又は追加の読み出し規則、又は処理規則を設定する場合、又は機械にセンサを取り付けたり、又は制御装置を拡張したりする場合、必要に応じて設定データを構成できることである。

好ましい態様によれば、設定データで指定された工作機械の一群のセンサのうちの一つ、いくつか、又は全てのセンサ信号に対する設定データは、一つ、又はいくつかの個別限界値を指定することができる。データ処理部は、算出されたセンサシステム値に対して、設定データで指定された関連する限界値を第２記憶部に記憶するように構成することができる。これにより、対応する限界値も記憶されるので、データの後の分析を容易にする。

好ましい態様によれば、読み出し部は、第１インタフェース部を介して、工作機械の制御装置のプログラマブル論理コントローラのレジスタからカウンタ読み取り値を読み出すように構成することができる。

好ましい態様によれば、データ処理部は、好ましくはタイムスタンプと共に、読み出されたカウンタ読み取り値を第２記憶部に記憶するように構成することもできる。

好ましい態様によれば、読み出し部は、データロガーを含むことができる。

第２の態様によれば、上記態様の一つ、又は複数に従属するデータ記憶装置と、好ましくはローカルネットワーク、又はグローバルネットワークを介して、第２インタフェース部に接続される外部データ処理装置と、を含むシステムを提供することができる。外部データ処理装置（例えば、サーバ）は、第２インタフェース部を介して、第２記憶部に記憶されたセンサシステムデータ、及び／又は第１記憶部に記憶された設定データに好ましくはアクセスするように構成されうる。

上述の態様及び特徴のさらなる態様及び利点、並びに利点、及びより具体的な実施オプションは、以下の説明及び添付図面の説明において記載されるが、決して限定的ではない。

本発明の一実施形態によるデータ記憶装置を有するシステムの例示的な概略図である。 本発明のさらなる実施形態によるシステムの例示的な概略図である。 本発明のさらなる実施形態によるシステムの例示的な概略図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施例、又は実施例を詳細に説明する。図面内の同一、又は類似の要素は、同じ参照符号で示すことができるが、異なる参照符号で示すこともある。

しかしながら、本発明は、以下に説明する実施形態及びその設計特徴に限定されるものではなく、実施形態の変更形態、特に特徴の変更、記載された実施例の特徴の一つ以上を、独立請求項の保護の範囲内で組み合わせることにより、本発明の範囲内に含まれる。

本発明によれば、数値制御された工作機械で使用され、外部データ処理装置（例えば、サーバ、コンピュータ、ＰＣ、ノートブック、タブレット、及び／又はスマートフォン）、又は外部データネットワーク（ＬＡＮ、ＷＡＮ、イントラネット、及び／又はインターネット）と任意の接続手段により接続されるデータ記憶装置が実施形態において提案されている。工作機械は、工作機械の複数のアクチュエータを制御するための制御装置（例えば、ＮＣ、及び／又はＰＬＣ）と、工作機械の状態を示すセンサ信号を制御装置に送信するための複数のセンサとを含む。

これにより、改善された状態監視、すなわち、例えば、工作機械の状態（例えば、工作機械の現在の状態、平均状態、前の時点、又は前の周期における状態、又は限界範囲内のピーク加工時間における状態）を決定するために、工作機械に対応する工作機械のセンサからのプロセスデータ（例えば、温度、負荷、振動）の永久的、及び／又は定期的な取得が可能になる。

決定されたデータのその後の計算、及び分析によって、工作機械全体、又は個別のアセンブリの変化を導出して、例えば、サービス間隔（予測的保守）を動的に調整することができる。さらに、決定されたプロセスデータは、工作機械を使用するオペレータ、ユーザ又は会社に、透明性を向上させて工作機械の工作物を最適化する可能性を提供する。

この場合、特定の工作機械の保守、又は予備部品の取り付け、又は交換が必要であるというデータ評価（例えば、評価サーバの遠隔診断によって）に基づいて必要性が判断された場合、発注、及び／又は配送プロセスを直接、かつ自動的に開始することもできる。さらに、特定の工作機械で保守、又は予備部品の取り付け、又は交換が必要と判断された場合、又はその後に、工作機械のマンマシンインタフェースに指示データを送受信して、必要な保守の方法を示す、又は指示することができ、必要な予備部品の取り付け、又は交換を工作機械で行うことができる。上記指示データは、必要な保守、交換部品の取り付け、又は交換の一つ、又は複数のステップを指示、表示、又は案内するテキスト、画像、オーディオ、及び／又はビデオデータを含む。上記指示データは、例えば、工作機械の制御パネル、又は操作パネルのモニタを介して出力されるか、又は表示可能である。

上記の態様は、一方では、有利な方法で工作機械の状態を表示、又は示し、他方では、時間（時間プロファイル）の関数としての工作機械のセンサ信号、又はセンサシステムデータの履歴を表示、プロット、又は評価することができる。これにより、問題領域の有利な効率的な検出が可能になる。さらに、収集されたセンサシステムデータ、及び時間経過に伴う工作機械の状態に関するさらなる情報は、予測のために有利に使用することができる。例えば、個別の構成要素の磨耗度、及び最終的に予想される残りの耐用年数を表示することが可能である。上記磨耗度、及び耐用年数は、例えば、充填レベルに基づいて純粋な消耗品（例えば、潤滑剤タンク）のために使用される。さらに、センサシステムデータと共に、工作機械の既存のセンサシステムデータをアップグレードするために、追加センサパッケージ（例えば、品質センサ、又は状態監視用の特殊センサ）を提供することができる。

本発明によれば、収集されたセンサシステムデータに基づくステータス表示、一つ以上のセンサ信号の時間経過を表示するためのプロッタ機能、所定期間にわたって収集されたセンサシステムデータに基づくプロセス分析（例えば、一つ、又は複数のセンサ信号の過度の限界値上昇等のイベントの検索）、例えば、工作機械の部品、及び部品の充填レベルインジケータベース、及び／又はカウンタベースの残存寿命予測、並びに必要な消耗品（例えば、フィルタ交換、冷却潤滑剤の変更、又は消耗品の必要な補充）に基づいて収集されたセンサシステムデータの自動分析に基づく、履歴ベースのプログラム分析、及び／又は保守、又は予備部品交換要件の予測を実現する数値制御工作機械に使用されるデータ記憶装置が実施形態で提案されている。さらに、ＮＣプログラムの認証、又は加工処理の認証は、航空宇宙産業、又は自動車産業で必要に応じて、又は処理仕様に従って必要に応じて、センサシステムデータの保存と共に効率的に実行することもできる。

図１は、本発明の一実施形態によるデータ記憶装置を有するシステムの例示的な概略図である。

このシステムは、データ記憶装置３００と、工作機械１００と、工作機械１００の制御装置２００と、オプションの外部データ処理装置４００とを含む。

工作機械１００は、例えば、制御装置２００により制御可能な工作機械１００の複数のアクチュエータ１１０と、工作機械１００の状態を示すセンサ信号を制御装置２００に出力するための複数のセンサ１２０とを含む。

アクチュエータ１１０は、例えば、工具とワークピースとの制御された相対運動のための制御可能な直線軸、及び回転軸（旋回軸、及び／又は回転軸）の駆動部を備え、工具装着スピンドル（例えば、フライス盤）、又はワークピース装着スピンドル（旋盤等）の駆動部も含む。さらに、アクチュエータ１１０は、内部、又は外部の冷却剤供給システム、又は圧縮空気供給システムから、電子的、油圧的、及び／又は空気圧的に制御されるバルブ、ポンプ、又は他の供給装置とすることができる。コンベア装置、パレットチェンジャー、ワークピースチェンジャー、工具庫、及びその他の工作機械付属品は、駆動部、又は回路、又はコンベア装置、パレットチェンジャー、ワークピースチェンジャー、工具庫、及びその他の工作機械付属品に対応するアクチュエータ１１０を介して制御することもできる。

センサ１２０は、例えば、工作機械のそれぞれのアセンブリ、又は構成要素に割り当てることができるセンサとすることができる。上記アセンブリ、又は構成要素は、例えば、回転軸、駆動部、アクスルベアリング、スピンドル、スピンドルベアリング、工具庫、ツールチェンジャー、パレット又はワークピースチェンジャー、内部又は外部冷却剤供給装置、チップコンベア装置、及び／又は、油圧及び／又は空気圧制御システムである。例えば、位置測定センサ、電流及び／又は電圧測定センサ、温度センサ、力センサ、加速度センサ、振動センサ、ベアリング診断センサ、変位センサ、充填レベル表示センサ、液体センサ（例えば、冷却潤滑液中のｐＨ値を測定するため、水分含有量を測定する油、冷却液等のための）、空気圧システムの水分センサ、及び／又はフィルタ条件センサといった、様々な異なるセンサを個別のモジュールに提供することができる。

工作機械で利用可能なセンサ、及びコントローラのセンサ値の利用可能性は、機械及び／又はコントローラのタイプによって大きく異なる可能性がある。

この目的のために、本発明は、一例として、センサシステムデータを読み出して処理するための設定データを、変更可能な方法で決定し、どのセンサが工作機械で利用可能であるか、又は工作機械で読み出されるか、及びそれぞれのセンサ値はどのように読み出されるか（例えば、所定の個別の読み出しレートを定義する）、及び／又は読み出されたセンサ値がどのように処理され、記憶されるか（処理規則）を決定する。

本発明に係るデータ記憶装置は、個別に構成可能な設定データに基づいて、様々な方法で使用することができ、多数のオプションセンサを有する広範なセンサパッケージを有する機械で使用することができ、既存の機械に用いることもできる。設定データは、利用可能なセンサの種類及び数、並びに制御に依存する読み出しオプションに応じて、データ処理装置の読み出し機能やそれに続く処理機能が要求に応じてそれぞれの機械や制御システムに個別に適応できるように構成されることを可能にする。その一方で、センサシステムデータは、機械やコントローラとは独立した汎用インタフェース（例えば、ＯＰＣインタフェース、又はＯＰＣ ＵＡインタフェース）を介して、他のデータ処理装置に転送することができる。

設定データは、例えば、マークアップ言語（例えば、ＸＭＬファイル）の汎用データフォーマットで構成ファイルに記憶することができる。

制御装置２００は、例えば、ＮＣ制御２１１、及びプログラマブル論理制御２１２（「プログラマブル論理制御」のためのＰＬＣとも呼ばれる）を有するコントローラ２１０を含む。

制御装置２００は、例えば、工作機械１００のオペレータが工作機械１００を制御、監視、及び／又は操作することを可能にする、ヒューマンマシンインタフェース２２０（ＨＭＩとも呼ばれる）を含む。マンマシンインタフェース２２０は、例えば、モニタ、又はタッチスクリーンに表示することができるグラフィカルユーザインタフェース２２１（ＧＵＩとも呼ばれる）も含む。

データ記憶装置３００は、例えば、第１インタフェース部３１０（制御インタフェース）、読み出し部３２０、プロセッサ制御データ処理部３３０、第２インタフェース部３４０（汎用インタフェース）、第１記憶部３６０を有するデータメモリ３５０、及び第２記憶部３７０を含む。

第１記憶部３６０（例えば、メモリ、ＲＡＭ、ハードディスク、又はフラッシュメモリ）は、例えば、設定データ３６１を記憶する。設定データ３６１は、工作機械１００の一群のセンサ１２０、並びに工作機械１００の一群のセンサ１２０のセンサ信号の読み出し規則、及び処理規則を指定する。第２記憶部３７０（例えば、一つ、又は複数のハードディスク、及び／又はフラッシュメモリ）は、例えば、センサシステムデータ３８１、及び認証データ３８２を記憶するためのデータベース３８０を含む。

読み出し部３２０は、具体的には、例えば、設定データで指定された読み出し規則に基づいて、例えば、コントローラ２１０から（例えば、ＰＬＣ２１２のレジスタから）第１インタフェース部３１０を介して、設定データで指定された工作機械１００の一群のセンサ１２０のセンサ信号のセンサ信号値を読み出すように構成される。

データ処理部３３０は、設定データで指定された処理規則に基づいて、読み出し部３２０により読み出されたセンサ信号値を統合されたセンサシステムデータ３８１に加工処理するように構成される。また、データ処理部３３０は、加工処理されたセンサシステムデータ３８１を第２記憶部３７０のデータベース３８０に記憶するように構成される。

第２インタフェース部３４０は、例えば、外部データ処理装置とのデータ送受信用に構成され、第２記憶部３７０に記憶されたセンサシステムデータ３８１に外部データ処理装置がアクセスできるようにする。

このような外部データ処理装置の例として、図１は、例として、第２インタフェース部３４０が制御装置２００のマンマシンインタフェース２２０に接続されていることを示す。例えば、オペレータは、アプリケーション２２２、及びマンマシンインタフェース２２０のグラフィカルユーザインタフェース２２１により、センサシステムデータ３８１を表示することができ、又はセンサシステムデータ３８１にアクセスすることができ、及び／又はグラフィカルユーザインタフェース２２１を介して、必要に応じて設定データを表示、又は変更することができる。例えば、オペレータは、読み出し規則、及び／又は処理規則を変更、又は表示することができる。読み出された一群のセンサ１２０も、表示、又は変更することができる。

このような外部データ処理装置の別の例として、図１は、第２インタフェース部３４０が、ウェブブラウザ５０１とアプリケーション５０２とを含むコンピュータ装置５００（例えば、外部ＰＣ、ノートブック、スマートフォン、又はタブレット）に接続されていることを示す。例えば、オペレータは、アプリケーション５０２（例えば、ウェブアプリケーション）、及び／又はウェブブラウザ５０１を使用して、センサシステムデータ３８１を表示することができ、又はセンサシステムデータ３８１にアクセスする、又は必要に応じて設定データ３６１を変更することができる。例えば、オペレータは、読み出し規則、及び／又は処理規則を変更、又は表示することができる。読み出された一群のセンサ１２０も、表示、又は変更することができる。第１インタフェース部３１０は、例えば、アプリケーション５０２（サービスアプリケーション、又はサーバアプリケーションとして、ウェブアプリケーション、例えば、アプリケーション２２２、及び／又は５０２へのアクセスを許可することができる）に対応するウェブサービスアプリケーション３４１を含む。

このような外部データ処理装置の別の例として、図１は、第２インタフェース部３４０が、ローカルネットワーク、又はグローバルネットワーク６００を介して、ウェブサービスアプリケーション４０１（例えば、ウェブサービスアプリケーション３４１に類似）を含むサーバ４００に接続されていることを示す。サーバ４００は、第２インタフェース部３４０を介して、センサシステムデータ３８１、及び認証データ３８２を受信、又は送信することができ、センサシステムデータ３８１、及び認証データ３８２をサーバ４００のローカルな記憶装置４０２（例えば、ハードディスク、フラッシュメモリ、クラウドメモリ、外部記憶装置アレイ等）に記憶することができる（例えば、第２記憶部３７０がセンサシステムデータ３８１を記憶するリングバッファを含む、及び／又はコントローラ２１０がそれぞれ対応するデータ記憶装置３００に接続されているいくつかの工作機械１００のセンサシステムデータ３８１を記憶する場合、より大きなデータ量で）。

別のサーバ４００、及び／又は別のコンピュータ装置５００は、別のローカル、又はグローバルネットワーク７００（例えば、ＬＡＮ、ＷＡＮ、イントラネット、又はインターネット）を介して、サーバ４００に接続することができる。

図２は、本発明のさらなる実施形態によるシステムの例示的な概略図である。

図２は、図１に類似したデータ記憶装置３００にも接続された、それぞれの制御装置２００を有する複数の工作機械１００の例を示す。例えば、それぞれの外部データ処理装置５００（例えば、制御ＰＣ、ミニＰＣ、ＰＣ、ノートブック、タブレット、及びスマートフォン）は、図１と同様にデータ記憶装置３００に接続される。

さらに、例えば、全てのデータ記憶装置３００は、それぞれの工作機械１００の制御装置２００のそれぞれのデータ記憶装置３００に読み出され、処理され、記憶され、又はバッファされたセンサシステムデータ３８１（及び／又は認証データ３８２）を、繰り返し、定期的に、又は要求に応じてサーバ４００に送受信するために、ネットワーク６００（例えば、ＬＡＮ、ＷＡＮ、ＷＬＡＮ、又はイントラネット）を介して、サーバ４００に接続される。

すなわち、サーバ４００は、サーバ４００の中心にあるいくつかの工作機械１００から収集されたセンサシステムデータ３８１を記憶することができる。追加のデータ処理装置５００は、別のネットワーク７００（例えば、ＬＡＮ、ＷＡＮ、ＷＬＡＮ、イントラネット、若しくはインターネット、又は同じネットワーク６００を介して）を介して、サーバ４００に収集され、記憶されたデータ、又はセンサシステムデータ３８１、及び／又は認証データ３８２にアクセスして、任意の保守、又は予備部品の需要予測を表示、分析、又は生成することができる。異なる工作機械１００からのデータも追加のデータ処理装置５００で分析するために比較することができる。

図３は、本発明のさらなる実施形態によるシステムの例示的な概略図を示す。

図３は、図１に類似したデータ記憶装置３００にも接続された、それぞれの制御装置２００を備えた第１群の複数の工作機械１００と、図１に類似したデータ記憶装置３００にも接続された、それぞれの制御装置２００を含む第２群の複数の工作機械１００との例を示している。

例えば、外部データ処理装置５００（例えば、制御ＰＣ、ミニＰＣ、ＰＣ、ノートブック、タブレット、及びスマートフォン）は、図１と同様にデータ記憶装置３００に接続される。

さらに、例えば、第１群の全てのデータ記憶装置３００は、それぞれの工作機械１００の制御装置２００のそれぞれのデータ記憶装置３００に読み出され、処理され、記憶され、又はバッファされたセンサシステムデータ３８１（及び／又は認証データ３８２）を、繰り返し、定期的に、又は要求に応じてサーバ４００に送受信するために、第１のネットワーク６００（例えば、ＬＡＮ、ＷＡＮ、ＷＬＡＮ、又はイントラネット）を介して、第１のサーバ４００（第１ローカルサーバ）に接続される。

すなわち、第１のサーバ４００は、第１群のいくつかの工作機械１００から収集されたセンサシステムデータ３８１をローカル、及び中央で記憶することができる。データは、別のネットワーク７００（例えば、ＬＡＮ、ＷＡＮ、ＷＬＡＮ、イントラネット、若しくはインターネット、又は同じネットワーク６００を介して）を介して、第２のサーバ４００（中央サーバ）に転送され、グローバルに集中管理することができる。

さらに、例えば、第２群の全てのデータ記憶装置３００は、それぞれの工作機械１００の制御装置２００のそれぞれのデータ記憶装置３００に読み出され、処理され、記憶され、又はバッファされたセンサシステムデータ３８１（及び／又は証明データ３８２）を、繰り返し、定期的に、又は要求に応じて第３のサーバ４００（中央サーバ）に送受信するために、第２のネットワーク６００（例えば、ＬＡＮ、ＷＡＮ、ＷＬＡＮ、又はイントラネット）を介して、第２のサーバ４００（第２ローカルサーバ）に接続される。

すなわち、第３のサーバ４００は、第２群のいくつかの工作機械１００から収集されたセンサシステムデータ３８１をローカル、及び中央で記憶することができる。別のネットワーク７００（例えば、ＬＡＮ、ＷＡＮ、ＷＬＡＮ、イントラネット、若しくはインターネット、又は同じネットワーク６００を介して）を介して、第２のサーバ４００（中央サーバ）にデータを転送することができ、グローバルに集中管理することができる。

したがって、第２サーバ４００は、第１群、及び第２群の全ての工作機械１００の全てのセンサシステムデータ３８１、及び認証データ３８２を保存し、表示、分析、又は比較に利用できるようにすることができる。第１群の工作機械１００、及び第２群の工作機械１００は、例えば、異なるワークショップ、又は異なる場所、又は異なる会社に設置された工作機械群であってもよい。

追加のデータ処理装置５００は、ネットワーク７００を介して、第２のサーバ４００に収集され、記憶されたデータ、又はセンサシステムデータ３８１、及び／又は認証データ３８２にアクセスして、任意の保守、又は予備部品の需要予測を表示、分析、又は生成することができる。異なる工作機械１００からのデータも追加のデータ処理装置５００で分析するために比較することができる。

サーバ４００（好ましくは、中央サーバ４００）、及び／又はデータ処理装置５００の収集されたデータが工作機械１００で保守を実施しなければならないことを決定、又は予測するために使用される場合、必要な保守項目、及び／又は予備品がそれぞれの工作機械１００の場所に配送されるか、又は対応する配送プロセスが自動的に起動されるために、予備部品を取り付ける必要があること、又は構成部品、又は処理装置を交換する必要があること、いくつかの実施形態では自動発注プロセスをトリガとすることが可能である。

サーバ４００、又はデータ処理装置５００の収集されたデータから、工作機械１００で保守を実行することが決定、又は予測される場合、予備部品を取り付けるか、部品、又は処理手段を交換する必要がある。指示データは、実施形態において、それぞれのネットワークを介して工作機械１００、又はその接続されたヒューマンマシンインタフェース２２０に送受信することができ、グラフィカルユーザインタフェース２２１を介して表示することができ、必要な保守、及び／又は必要な予備部品の取り付け、又は必要な予備部品の交換を工作機械１０でどのように実行できるかを示すことができる。

指示データは、工作機械１００の予備部品の保守、及び／又は設置、又は予備部品の交換のための一つ、又は複数のステップの指示を示すテキストデータ、及び／又は画像データを含むことができる。指示データは、工作機械１００の予備部品の保守、及び／又は設置、又は予備部品の交換のための一つ、又は複数のステップを記述、及び／又は示すオーディオ、及び／又はビデオデータも含むことができる。

これにより、保守担当者が、工作機械１００において、必要な保守、及び／又は必要な予備部品の取り付け、又は交換を実行するために、テキスト、画像、オーディオ、及び／又はビデオデータにより、工作機械１００、又はマンマシンインタフェース２２０に直接指示することができるという利点を有する。

本発明の実施例、及び実施形態、並びに実施例、及び実施形態の利点は、添付の図面を参照して上で詳細に説明されている。しかしながら、本発明は、上述した実施形態及びその設計上の特徴に限定されるものではなく、実施形態の変更、特に、本発明の特徴の変更によって包含されるものも含むことを再度指摘しておく。記載された実施例の特徴の一つ以上を、独立請求項の保護の範囲内で組み合わせることによって、実施することができる。

要約すると、数値制御工作機械、又は数値制御工作機械のセンサシステムデータのより簡潔で明瞭で使い易い記憶を可能にする数値制御工作機械、又はデータ記憶装置の使用のためのデータ記憶装置が提供される。センサ値を読み出す場合の工作機械制御のデータ処理利用を低減することができ、高い情報力を維持しながら記憶するデータ量をより低減することができ、工作機械の種類、及び／又はコントローラのタイプを含む。

１００ 工作機械
２００ 制御装置
３００ データ記憶装置
３１０ 第１インタフェース部
３２０ 読み出し部
３３０ データ処理部
３４０ 第２インタフェース部
３５０ データメモリ
３６０ 第１記憶部
３７０ 第２ 記憶部
４００ 外部データ処理装置（サーバ）
５００ コンピュータ装置

Claims (15)

1. 数値制御工作機械（１００）の複数のアクチュエータ（１１０）を制御する制御装置（２００）と、前記工作機械（１００）の状態を示すセンサ信号を前記制御装置（２００）に送信する複数のセンサ（１２０）とを備える工作機械（１００）と共に使用するためのデータ記憶装置であって、
   前記制御装置（２００）とデータを送受信するための第１インタフェース部（３１０）と、
   一群のセンサを示す設定データ（３６１）、並びに前記一群のセンサのセンサ信号の読み出し規則、及び処理規則を記憶する第１記憶部（３６０）と、
   前記設定データ（３６１）で指定された前記読み出し規則に基づいて、前記第１インタフェース部（３１０）を介して、前記設定データで指定された前記一群のセンサのセンサ信号のセンサ信号値を読み出す読み出し部と、
   前記設定データ（３６１）で指定された処理規則に基づいて、前記読み出し部（３２０）により読み出された前記センサ信号値を統合センサシステムデータ（３８１）に加工処理するデータ処理部（３３０）と、
   前記データ処理部（３３０）により加工処理された前記センサシステムデータ（３８１）を記憶する第２記憶部（３７０）と、
   外部データ処理装置（２２０，４００，５００）とデータを送受信するための第２インタフェース部であって、当該第２インタフェース部を介して外部データ処理装置（２２０，４００，５００）が前記第２記憶部（３７０）に記憶された前記センサシステムデータ（３８１）にアクセス可能となる第２インタフェース部と、
   を具備するデータ記憶装置。
2. 前記第２インタフェース部（３４０）は、前記第２記憶部（３７０）に記憶された前記センサシステムデータ（３８１）をローカルネットワーク、又はグローバルネットワーク（６００）を介して、サーバ（４００）と送受信するように構成される、請求項１に記載のデータ記憶装置。
3. 前記データ処理部（３３０）は、前記サーバ（４００）へデータを送受信するため、前記第２記憶部（３７０）に記憶された前記センサシステムデータ（３８１）を圧縮、及び／又は暗号化する、請求項２に記載のデータ記憶装置。
4. 前記第２インタフェース部（３４０）は、ウェブインターフェース、及び／又はウェブサービスアプリケーションを含み、前記外部データ処理装置（２２０，４００，５００）は、前記ウェブブラウザ、及び／又はウェブアプリケーションにより、前記第２インタフェース部（３４０）を介して前記第２記憶部（３７０）に記憶された前記統合センサシステムデータ（３８１）にアクセス可能となっている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のデータ記憶装置。
5. 前記設定データ（３６１）は、さらに、データフォーマットを指定し、
   前記データ処理部（３３０）は、前記設定データで指定された前記データフォーマットにおける前記統合センサシステムデータ（３８１）を前記第２記憶部（３７０）に記憶するように構成される、
   請求項１から請求項４に記載のデータ記憶装置。
6. 前記第２インタフェース部（３４０）は、前記工作機械（１００）の前記制御装置（２００）のマンマシンインタフェース（２２０）に接続され、前記工作機械（１００）の前記制御装置（２００）の前記マンマシンインタフェース（２２０）のグラフィカルユーザサーフェイス（２２１）に表示するために、前記第２記憶部（３７０）に記憶された前記センサシステムデータ（３８１）を前記マンマシンインタフェース（２２０）に送受信する、請求項１から請求項５に記載のデータ記憶装置。
7. 前記第２記憶部（３７０）は、リングバッファを含み、
   前記センサシステムデータ（３８１）は、前記リングバッファに記憶される、請求項１から請求項６に記載のデータ記憶装置。
8. 前記設定データ（３６１）で指定された前記工作機械（１００）の前記一群のセンサのうちの一つ、いくつか、又は全てのセンサ信号に対する前記設定データ（３６１）の前記読み出し規則は、個別読み出し周波数を提供し、
   前記読み出し部（３２０）は、センサ信号に対するセンサ信号値を、前記設定データ（３６１）で指定された、それぞれに対応する前記個別読み出し周波数で読み出すように構成され、
   前記設定データ（３６１）で指定された少なくとも一つの個別読み出し周波数は、前記制御装置（２００）のプログラマブル論理コントローラ（２１２）のセンサ値メモリ周波数、及び／又は前記制御装置（２００）のＮＣ制御（２１１）のセンサ値メモリ周波数より低い、
   請求項１から請求項７に記載のデータ記憶装置。
9. 前記設定データ（３６１）の前記処理規則は、前記設定データ（３６１）で指定された前記工作機械（１００）の前記一群のセンサのうちの一つ、いくつか、又は全てのセンサ信号に対する前記設定データ（３６１）の個別処理規則を指定し、
   前記データ処理部（３３０）は、前記個別処理規則で指定された期間に亘って読み出された前記複数のセンサ信号値のそれぞれに対応するセンサ信号の単一センサシステム値を前記設定データ（３６１）で指定された前記単一センサシステム値に対応する個別処理規則に基づいて算出し、前記単一センサシステム値を前記第２記憶部（３７０）に記憶するように構成され、
   前記個別処理規則は、前記センサシステム値が前記個別処理規則で指定された期間に亘って読み出された前記複数のセンサ信号値の平均値として算出されることを指定する、又は前記センサシステム値が前記個別処理規則で指定された期間に亘って読み出された前記複数のセンサ信号値の最大値、若しくは最小値として算出されることを指定する、
   請求項１から請求項８に記載のデータ記憶装置。
10. 前記設定データ（３６１）の前記処理規則は、前記設定データ（３６１）で指定された前記工作機械（１００）の前記一群のセンサのうちの少なくとも二つのセンサ信号の組み合わせ規則を指定し、
    前記データ処理部（３３０）は、前記組み合わせ規則に基づいて、少なくとも二つのセンサ信号のセンサ値の組み合わせセンサシステム値を算出し、前記組み合わせセンサシステム値を前記第２記憶部（３７０）に記憶するように構成される、
    請求項１から請求項９に記載のデータ記憶装置。
11. 設定データ（３６１）は、前記設定データ（３６１）で指定された前記工作機械（１００）の前記一群のセンサのうちの一つ、いくつか、又は全てのセンサ信号に対する認証規則を含み、
    前記データ処理部（３３０）は、さらに、認証データ（３８２）を前記設定データ（３６１）で指定された前記認証規則、及び前記認証データ（３８２）に対応する読み出しセンサ信号に基づいて生成し、生成した前記認証データ（３８２）を第２記憶部（３７０）に記憶するように構成され、
    前記外部データ処理装置（２２０，４００，５００）の前記第２インタフェース部（３４０）は、前記第２記憶部（３７０）に記憶された前記認証データ（３８２）にアクセス可能である、
    請求項１から請求項１０に記載のデータ記憶装置。
12. 前記第２インタフェース部（３４０）は、前記設定データ（３６１）を変更するために、前記外部データ処理装置（２２０，４００，５００）による前記第１記憶部（３６０）に記憶された前記設定データ（３６１）へのアクセスを許可する、請求項１から請求項１１に記載のデータ記憶装置。
13. 前記設定データ（３６１）で指定された前記工作機械（１００）の前記一群のセンサのうちの一つ、いくつか、又は全てのセンサ信号に対する前記設定データ（３６１）は、一つ、又はいくつかの個別限界値を指定し、
    前記データ処理部（３３０）は、算出されたセンサシステム値に対して、前記設定データ（３６１）で指定された関連する限界値を前記第２記憶部（３７０）に記憶するように構成される、
    請求項１から請求項１２に記載のデータ記憶装置。
14. 前記読み出し部（３２０）は、さらに、前記第１インタフェース部（３１０）を介して、前記工作機械（１００）の前記制御装置（２００）のプログラマブル論理コントローラ（２１２）のレジスタからカウンタ読み取り値を読み出し、
    前記データ処理部（３３０）は、さらに、前記センサシステムデータ（３８１）のタイムスタンプと共に、読み出されたカウンタ読み取り値を前記第２記憶部（３７０）に記憶するように構成される、
    請求項１から請求項１３に記載のデータ記憶装置。
15. 請求項１から請求項１４に記載のデータ記憶装置と、
    ローカルネットワーク、又はグローバルネットワークを介して、前記第２インタフェース部（３４０）に接続され、前記第２インタフェース部（３４０）を介して、前記第２記憶部（３７０）に記憶されたセンサシステムデータ、及び／又は前記第１記憶部（３６０）に記憶された前記設定データ（３８１）にアクセスするように構成される外部データ処理装置（２２０，４００，５００）と、
    を具備する、システム。

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