JP6697494B2 - 異常判別装置、プログラム、異常判別システム及び異常判別方法 - Google Patents
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Description
この温度センサが用いられるFA(Factory Automation)環境では、切削液や、切粉等の影響で、通常の使用方法に比べて温度センサに異常が生じやすい。
温度センサに異常がある場合には、温度センサから正常な温度出力を得ることができない。そして、誤った温度センサからの出力を用いた場合には、正確な熱変位量の推定ができず、加工に悪影響を与える恐れがある。
この点、例えば、特許文献1、2には、工作機械の熱変位補正に用いられる温度センサの異常を検知する方法が開示されている。特許文献1、2に記載の方法では、工作機械の異なる位置に複数の温度センサを配置する。そして、温度センサの検知温度のばらつきが制限値を超えた場合や、1つの温度センサの出力から他の温度センサの出力を推定して比較した結果制限値を超えた場合に、異常と判定するものである。
さらに、温度センサの異常を検知するために、同一個所に複数の温度センサを設置する等の手法が考えられる。しかし、この手法では、温度センサや測定器の数が増えてしまい、コストアップになってしまう。
まず、本発明の実施形態の概略を説明する。本実施形態は、設置環境が同等とみなせる複数の工作機械に設けられた温度センサの出力を比較することで、温度センサの異常を判別するためのシステムに関する。
温度センサからの出力は、温度センサが設置されている各工作機械から、異常判別装置に対して送信される。そして、異常判別装置では、各工作機械から受け付けた温度データを比較することで、温度センサの異常を判別する。
通信ネットワークNは、例えば、工場内に構築されたLAN(Local Area Network)、インターネット、公衆電話網等、又はこれらの組み合わせである。通信ネットワークNにおける具体的な通信方式や、有線接続及び無線接続のいずれであるか等については特に限定されない。
また、複数の工作機械4と、異常判別装置1とは、インタフェースを介して接続されてもよい。
異常判別装置1は、複数の工作機械4から温度データを受信し、受信した温度データを比較することによって、温度センサ7の異常を判別するサーバである。異常判別装置1は、制御部10と、記憶部15と、通信部19とを備える。なお、異常判別装置1は、表示装置や、警告灯、音声出力装置等の出力装置としての出力部や、キーボードやマウス等の入力装置としての入力部を備えてもよい。
制御部10は、CPU(中央処理装置)であってよく、記憶部15に記憶された異常判別装置1を制御する各種のプログラムを実行することにより、異常判別装置1を統括制御する。
制御部10は、温度データ取得手段としての温度データ取得部11と、比較手段としての比較部12と、異常判別手段としての異常判別部13とを備える。これらの各機能部は、制御部10が記憶部15に格納されたプログラム(具体的には、異常判別プログラム16)を実行することにより実現される。
通信部19は、通信ネットワークNを介して工作機械4とデータの送受信を行う通信制御デバイスである。
工作機械4は、数値制御装置(図示せず)が出力する動作指令に基づいて、部品等のワークに対して切削加工等の所定の加工を行う機械である。この例では、工作機械4は、駆動軸として、相互に直交する3つの直進軸(X,Y,Z軸)を有するものとして説明するが、これに限定されない。
また、複数の工作機械4は、同等の機種とする。ここで、機種が同等とは、予め設定される所定の基準に基づいて判断される。ここで、機種とは、例えば、工作機械4の型番、バージョン、オプション等を指す。例えば、同等の機種とは、機種が同じものをいい、オプションの相違等、多少のバージョン相違を含んでもよい。なお、これは、一例であって、これに限定されない。ユーザは、所定の基準を予め任意に設定することができる。
このように、本実施形態で説明する複数の工作機械4は、機種が同等であり、設置環境が同等とみなせる場所に設けられたものである。
以下、特に断らない限り、予め設定される所定の基準に合致する設置環境、工作機械、及び加工動作を、それぞれ、同等の設置環境、同等の工作機械、及び同等の加工動作という。
温度センサ7は、工作機械4の温度を検出する。温度センサ7は、工作機械4での取付位置によって、発熱の影響を受けやすかったり、受けにくかったりする。
次に、モータ40に近接するモータ近接領域42は、モータ40が動作した際に生じるモータ40の発熱による熱伝導を受ける。そのため、モータ近接領域42に温度センサ7を設けた場合には、温度センサ7は、発熱の影響を受ける。
また、モータ40の動作による摺動領域43は、軸の動作に伴ってボールねじやリニアガイドが摺動する際に発熱する。そのため、摺動領域43に温度センサ7を設けた場合には、温度センサ7は、発熱の影響を受ける。
さらに、摺動領域に近接する摺動近接領域44は、摺動による発熱からの熱伝導を受ける。そのため、摺動近接領域44に温度センサ7を設けた場合には、温度センサ7は、発熱の影響を受ける。
(実施例1)
実施例1は、複数の工作機械4が、同等の設置環境にある同等の工作機械であって、同等の加工動作をする場合である。この場合、複数の工作機械4は、発熱状態が等しくなると考えられる。よって、同等の位置に取り付けられた温度センサ7が出力する温度検出信号が示す温度データは、等しくなる。
そこで、複数の工作機械4の各々に取り付けられた温度センサ7による温度データを比較することで、差が基準値以上である場合に、いずれかの温度センサ7が異常であると判別できる。
実施例2は、複数の工作機械4が、同等の設置環境にある同等の工作機械であるが、加工動作が異なる場合である。例えば、複数の工作機械4の各々が異なる加工プログラムを備えて、異なる加工を行う場合や、複数の工作機械4の各々が同等の加工プログラムを備えるが、同等の加工を異なるタイミングで行う場合が該当する。この場合、複数の工作機械4は、加工動作が異なるため、発熱状態が異なるものになると考えられる。しかし、加工動作による発熱の影響を受けにくい位置の温度は、周囲環境による温度の変化が支配的である。よって、発熱の影響を受けにくい同等の位置に取り付けられた温度センサ7が出力する温度検出信号が示す温度データは、等しくなる。
そこで、複数の工作機械4の各々に取り付けられた温度センサ7による温度データを比較することで、差が基準値以上である場合に、いずれかの温度センサ7が異常であると判別できる。
この例は、異なる加工動作であっても、温度センサ7を発熱の影響を受けにくい位置に取り付けることで異常を判別できるため、温度センサ7の異常の判別がしやすいものになる。
実施例3は、複数の工作機械4が、同等の設置環境にある同等の工作機械であって、発熱していない状態の場合である。発熱していない状態とは、各工作機械4が動作をしていない停止状態をいう。この場合、複数の工作機械4に取り付けられた温度センサ7は、周囲環境の温度に応じた出力をすることになる。よって、同等の位置に取り付けられた温度センサ7が出力する温度検出信号が示す温度データは、等しくなる。
そこで、複数の工作機械4の各々に取り付けられた温度センサ7による温度データを比較することで、差が基準値以上である場合に、いずれかの温度センサ7が異常であると判別できる。
この例は、工作機械4が稼働中ではない停止状態であっても、温度センサ7の異常を判別できる。
図4は、異常判別装置1の異常判別処理を示すフローチャートである。
図4のステップS(以下、ステップSを、単にSという。)10において、異常判別装置1の制御部10(温度データ取得部11)は、各々の工作機械4から送信される温度データを受信することで、温度データを取得する。ここで、温度データ取得部11は、適宜のタイミングで工作機械4から送信される温度データを取得し続ける。
S17において、制御部10(異常判別部13)は、温度データを比較した結果、差が基準値以上であるか否かを判断する。差が基準値以上である場合(S17:YES)には、制御部10は、処理をS18に移す。他方、差が基準値未満である場合(S17:NO)には、制御部10は、本処理を終了する。つまり、差が基準値未満である場合とは、複数の工作機械4に設けられた温度センサ7の全てが異常ではないことを示す。なお、差が基準値未満である場合には、制御部10は、本処理を終了するとしたが、正常である旨の通知をした後に本処理を終了するようにしてもよい。
異常判別装置1は、センサ位置記憶部17を備える。センサ位置記憶部17は、温度センサ7の位置を含む温度センサ7のセンサIDや、工作機械4の機械IDを含むものである。このセンサ位置記憶部17に、温度センサ7の取付位置、工作機械4の設置位置及び機種に関する情報を有すれば、異常判別装置1は、温度センサ7が同等の位置に取り付けられているか否か、同等の設置環境であるか否か、及び、同等の工作機械であるか否かを、センサ位置記憶部17を参照することで確認できて便利である。
上述した実施形態では、複数の工作機械4に対して通信可能に接続された異常判別装置1が温度センサ7の異常を判別するものとして説明したが、これに限定されない。図5に示すように、1台の工作機械204に異常判別装置201を備え、工作機械204と、この工作機械204と同等の設置環境の他の工作機械4(4−2、・・・、4−n)とを、通信ネットワークNによって通信可能に接続する異常判別システム200であってもよい。異常判別システム200であっても、異常判別装置201によって、温度センサ7の異常を判別できる。
上述した実施形態では、温度センサ7からの温度検出信号に基づいて、工作機械4が温度データを生成するものを例に説明したが、これに限定されない。工作機械4は、温度検出信号そのものを異常判別装置1に送信し、異常判別装置1において、温度検出信号から温度データを生成してもよい。
4、4−1、4−2、・・・、4−n、204 工作機械
7、7−1、7−2、・・・、7−n 温度センサ
10 制御部
11 温度データ取得部(温度データ取得手段)
12 比較部(比較手段)
13 異常判別部(異常判別手段)
15 記憶部
16 異常判別プログラム
17 センサ位置記憶部
41 モータ領域
42 モータ近接領域
43 摺動領域
44 摺動近接領域
45 冷却領域
46 領域
100、200 異常判別システム
Claims (9)
- 複数の工作機械における温度センサの異常を判別する異常判別装置であって、
前記複数の工作機械は、同等の機種であり、同等の環境に設置され、同等のタイミングで同等の加工処理を行うものであり、
前記複数の工作機械の各々には、位置の異なる複数の温度センサが設けられ、
前記温度センサを識別するセンサ識別情報に対応付けて、前記温度センサが設けられた前記工作機械を識別する機械識別情報と、前記温度センサの取付位置とを記憶したセンサ位置記憶部と、
前記複数の工作機械の各々から、前記温度センサが出力した温度データを取得する温度データ取得手段と、
前記温度データ取得手段により取得した前記温度データのうち、前記センサ位置記憶部を参照して取付位置が同じ位置の各温度センサの前記温度データを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果に基づいて、前記温度センサの異常を判別する異常判別手段と、
を備える異常判別装置。 - 複数の工作機械における温度センサの異常を判別する異常判別装置であって、
前記複数の工作機械は、同等の機種であり、同等の環境に設置され、動作に伴う発熱の影響及び切削液による冷却の影響を受けない同等の位置に温度センサが設けられ、
各工作機械は、加工動作が各々異なるものであり、
前記複数の工作機械の各々から、前記温度センサが出力した温度データを取得する温度データ取得手段と、
前記温度データ取得手段により取得した前記温度データを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果に基づいて、前記温度センサの異常を判別する異常判別手段と、
を備える異常判別装置。 - 複数の工作機械における温度センサの異常を判別する異常判別装置であって、
前記複数の工作機械は、同等の機種であり、同等の環境に設置され、
前記複数の工作機械の各々は、同じ位置に取り付けられた温度センサを備え、
前記複数の工作機械の各々から、稼働状況に関する稼働状況データを受信する手段と、
前記複数の工作機械の各々から、前記温度センサが出力した温度データを取得する温度データ取得手段と、
受信した前記稼働状況データにより発熱状態ではないと判断した前記複数の工作機械の各々について、前記温度データ取得手段により取得した前記温度データを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果に基づいて、前記温度センサの異常を判別する異常判別手段と、
を備える異常判別装置。 - 請求項2又は請求項3に記載の異常判別装置において、
前記複数の工作機械の各々には、位置の異なる複数の前記温度センサが設けられ、
前記比較手段は、前記工作機械の取付位置が同等である前記温度センサの前記温度データを比較する、異常判別装置。 - 請求項1から請求項4までのいずれかに記載の異常判別装置において、
前記異常判別手段は、前記比較結果として、差が基準値以上の場合に、前記複数の工作機械のうちのいずれかに設けられた前記温度センサが異常であると判別する、異常判別装置。 - 請求項1から請求項5までのいずれかに記載の異常判別装置として、コンピュータを機能させるためのプログラム。
- 請求項1から請求項5までのいずれかに記載の異常判別装置を備える異常判別システムであって、
前記異常判別装置は、前記複数の工作機械に対して通信可能に接続されたサーバである、異常判別システム。 - 請求項1から請求項5までのいずれかに記載の異常判別装置を備える異常判別システムであって、
前記異常判別装置は、前記複数の工作機械のうち1の工作機械が備える、異常判別システム。 - コンピュータが、同等の環境に有する複数の同等の機種の工作機械から同等の位置に設けられた温度センサの温度データを受信するステップと、
複数の前記工作機械の各々から、稼働状況に関する稼働状況データを受信するステップと、
受信した前記稼働状況データにより発熱状態か否かを判断するステップと、
発熱状態であると判断された場合に、同等のタイミングで同等の加工処理を行っているか否かを判断するステップと、
同等のタイミングで同等の加工処理を行っていると判断された場合に、受信した前記温度データを比較するステップと、
同等のタイミングで同等の加工処理を行っていないと判断された場合に、発熱及び冷却の影響を受けない前記位置に設けられた前記温度センサの前記温度データを比較するステップと、
発熱状態ではないと判断された場合に、受信した前記温度データを比較するステップと、
比較した結果により、異常がある温度センサを判別するステップと、
を含む、工作機械における温度センサの異常判別方法。
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