JP6770017B2 - 観測装置、観測方法及び観測プログラム - Google Patents
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Description
本発明は、工作機械及び産業ロボットを含む産業機械（以下、「機械」ともいう）の稼働状況を観測する装置、方法及びプログラムに関する。
従来、例えば工作機械の稼働状況を把握する場合、送り軸及び主軸等の動作波形を測定して分析することが一般的である。ところが、波形のみから実際の工作機械がどのような動きを行っているかを知ることは困難である。
そこで、例えば、特許文献１では、動作状況データと加工プログラム内のブロック番号とを対応付けて表示する技術が提案されている。また、特許文献２では、波形の位置と加工プログラム内のブロック番号とを相互に検索する技術が提案されている。
そこで、例えば、特許文献１では、動作状況データと加工プログラム内のブロック番号とを対応付けて表示する技術が提案されている。また、特許文献２では、波形の位置と加工プログラム内のブロック番号とを相互に検索する技術が提案されている。
機械加工のサイクルタイムを短縮するためには、送り軸又は主軸等の時系列の動作波形を取得し、ユーザが無駄な待ち時間を見付けて、これらを削減する必要がある。待ち時間の多くは、工具交換又は周辺機器とのタイミング合わせ等の際に発生する。
しかしながら、単に軸の動作を測定した波形を見ても、どの部分が待ち時間であるかを一見して判別することは難しかった。また、待ち時間の発生し得る箇所を順に確認していくことも、ユーザに負担が掛かっていた。
しかしながら、単に軸の動作を測定した波形を見ても、どの部分が待ち時間であるかを一見して判別することは難しかった。また、待ち時間の発生し得る箇所を順に確認していくことも、ユーザに負担が掛かっていた。
本発明は、機械の無駄な待ち時間を発見するための注目箇所を提示できる観測装置、観測方法及び観測プログラムを提供することを目的とする。
（１） 本発明に係る観測装置（例えば、後述の観測装置１）は、機械の稼働状況に関する観測データを、時刻情報と共に取得する観測データ取得部（例えば、後述の観測データ取得部１１）と、前記観測データに関する第１条件により、待ち時間を発生し得る前記機械の動作に対応する前記観測データの時刻範囲を抽出する抽出部（例えば、後述の抽出部１３）と、前記時刻範囲に関する情報を出力する出力部（例えば、後述の出力部１４）と、を備える。
（２） （１）の観測装置は、前記機械に対する指示プログラムにおける、実行位置及び特定のパラメータの値を含む実行状態データを、時刻情報と共に取得する実行状態取得部（例えば、後述の実行状態取得部１２）を備え、前記抽出部は、前記実行状態データに関する第２条件を満たす前記実行状態データを特定し、当該特定した実行状態データの時刻情報に対応し、かつ、前記第１条件を満たす前記時刻範囲を抽出してもよい。
（３） （１）又は（２）の観測装置において、前記第１条件は、工具交換したこと、主軸速度が目標に到達したこと、周辺機器とタイミングを合わせていること、送り軸がインポジションに到達したこと、補助動作を完了したことのうち、少なくともいずれかの動作を示す条件であってもよい。
（４） （１）から（３）のいずれかの観測装置において、前記抽出部は、前記時刻範囲に隣接し、かつ、前記待ち時間を示す前記観測データに関する第３条件を満たす時間を、前記時刻範囲に関する情報としてさらに抽出してもよい。
（５） （１）から（４）のいずれかの観測装置において、前記出力部は、前記時刻範囲に関する情報を、当該時刻範囲の表示属性を他の時間と区別してディスプレイに表示してもよい。
（６） （５）の観測装置において、前記出力部は、前記観測データを、前記時刻範囲を含む時系列の波形グラフとして出力してもよい。
（７） （６）の観測装置において、前記出力部は、所定の指示入力に応じて、前記波形グラフを、いずれかの座標軸方向に拡大させてもよい。
本発明に係る観測方法は、機械の稼働状況に関する観測データを、時刻情報と共に取得する観測データ取得ステップと、前記観測データに関する第１条件により、待ち時間を発生し得る前記機械の動作に対応する前記観測データの時刻範囲を抽出する抽出ステップと、前記時刻範囲に関する情報を出力する出力ステップと、をコンピュータ（例えば、後述の観測装置１）が実行する。
本発明に係る観測プログラムは、機械の稼働状況に関する観測データを、時刻情報と共に取得する観測データ取得ステップと、前記観測データに関する第１条件により、待ち時間を発生し得る前記機械の動作に対応する前記観測データの時刻範囲を抽出する抽出ステップと、前記時刻範囲に関する情報を出力する出力ステップと、をコンピュータ（例えば、後述の観測装置１）に実行させるためのものである。
本発明によれば、機械の無駄な待ち時間を発見するための注目箇所を提示できる。
以下、本発明の実施形態の一例について説明する。
図１は、本実施形態に係る観測装置１の機能構成を示すブロック図である。
観測装置１は、観測対象である機械の一例としての工作機械に関する観測データと、工作機械への指示が記述された加工プログラムの実行状態データとを対応付け、情報出力を行う情報処理装置（コンピュータ）である。なお、観測装置１は、工作機械を構成するサーボモータ及びリニアモータ等の駆動部を制御する数値制御装置に組み込まれていてもよい。また、観測対象の機械は、工作機械には限定されない。
図１は、本実施形態に係る観測装置１の機能構成を示すブロック図である。
観測装置１は、観測対象である機械の一例としての工作機械に関する観測データと、工作機械への指示が記述された加工プログラムの実行状態データとを対応付け、情報出力を行う情報処理装置（コンピュータ）である。なお、観測装置１は、工作機械を構成するサーボモータ及びリニアモータ等の駆動部を制御する数値制御装置に組み込まれていてもよい。また、観測対象の機械は、工作機械には限定されない。
観測装置１の制御部１０は、観測データ取得部１１と、実行状態取得部１２と、抽出部１３と、出力部１４とを備える。これらの機能部は、制御部１０が記憶部２０に格納されたソフトウェア（観測プログラム）を実行することにより実現される。
観測データ取得部１１は、工作機械の実際の稼働状況に関する観測データを、所定のサンプリング周期で時刻情報と共に取得し、記憶部２０に格納する。
観測データは、例えば、時系列に所定のサンプリング周期で取得される主軸及び送り軸のモータ制御データであり、電流又は電圧の指令値、電流又は電圧の実測値、位置の指令値、位置の実測値、回転速度の指令値、回転速度の実測値、トルクの指令値、及びトルクの実測値等が含まれる。
観測データは、例えば、時系列に所定のサンプリング周期で取得される主軸及び送り軸のモータ制御データであり、電流又は電圧の指令値、電流又は電圧の実測値、位置の指令値、位置の実測値、回転速度の指令値、回転速度の実測値、トルクの指令値、及びトルクの実測値等が含まれる。
また、外部機器から数値制御装置に入出力される信号を観測データとしてもよい。例えば、工作機械に対してシーケンス制御を行うためのシーケンス信号、及び使用中の工具番号等を観測データとしてもよい。
さらに、温度又は加速度等の各種センサ情報が観測データとして取得されてもよい。
さらに、温度又は加速度等の各種センサ情報が観測データとして取得されてもよい。
実行状態取得部１２は、工作機械に対する加工プログラムにおける、実行位置及び特定のパラメータの値等を含む実行状態データを、所定のサンプリング周期で時刻情報と共に取得し、記憶部２０に格納する。なお、実行状態データのサンプリング周期は、観測データのサンプリング周期と異なっていてもよいが、時刻情報は、同一の又は同期したクロックから取得される。
観測装置１が取得する加工プログラムの実行状態データは、例えば、実行位置として加工プログラムのＩＤ又は名称、及び加工プログラム内のシーケンス番号、行番号、ブロック番号等を含む。また、実行状態データは、工作機械の構成変更に関する特定のパラメータの値として工具のＩＤ又は名称等を含んでもよい。
また、パラメータの値は、例えば、テーブルや工具の運動を指令するＧコード、及び主軸の回転若しくは切削油の入・切等の補助動作を指令するＭコード等の指令コード、さらには、位置決めの際のインポジションチェック待ち状態等の、数値制御装置の内部処理状態を含んでもよい。
また、パラメータの値は、例えば、テーブルや工具の運動を指令するＧコード、及び主軸の回転若しくは切削油の入・切等の補助動作を指令するＭコード等の指令コード、さらには、位置決めの際のインポジションチェック待ち状態等の、数値制御装置の内部処理状態を含んでもよい。
抽出部１３は、観測データに関する第１条件により、待ち時間を発生し得る機械の動作に対応する観測データの時刻範囲を抽出する。
第１条件は、例えば、工具交換の前後、主軸速度が目標に到達した後、周辺機器とタイミングを合わせている間、送り軸がインポジションに到達した後、補助動作の完了後等、待ち時間が発生しやすい時間に対して、これらの原因となる動作を示す条件である。
第１条件は、例えば、工具交換の前後、主軸速度が目標に到達した後、周辺機器とタイミングを合わせている間、送り軸がインポジションに到達した後、補助動作の完了後等、待ち時間が発生しやすい時間に対して、これらの原因となる動作を示す条件である。
具体的には、第１条件には、例えば、各動作に対して以下のような項目が予め設定される。
（１）工具交換の前後
・主軸速度が０付近である。
・Ｚ軸の位置が所定以上に工具が離れる方向に移動した。
・工具番号が変更された。
（２）主軸速度が目標に到達した後
・主軸速度の実測値が目標値付近である。
・主軸の速度到達信号がオンになった。
（３）周辺機器とタイミングを合わせている間
・周辺機器からのフィードバックである動作完了信号がオンになった。
（４）送り軸がインポジションに到達した後
・送り軸の位置座標が目標値付近である。
・位置決め完了信号がオンになった。
（５）補助動作の完了後
・補助動作完了信号がオンになった。
（１）工具交換の前後
・主軸速度が０付近である。
・Ｚ軸の位置が所定以上に工具が離れる方向に移動した。
・工具番号が変更された。
（２）主軸速度が目標に到達した後
・主軸速度の実測値が目標値付近である。
・主軸の速度到達信号がオンになった。
（３）周辺機器とタイミングを合わせている間
・周辺機器からのフィードバックである動作完了信号がオンになった。
（４）送り軸がインポジションに到達した後
・送り軸の位置座標が目標値付近である。
・位置決め完了信号がオンになった。
（５）補助動作の完了後
・補助動作完了信号がオンになった。
また、抽出部１３は、実行状態データに関する第２条件を満たす実行状態データを特定し、特定した実行状態データの時刻情報に対応し、かつ、第１条件を満たす時刻範囲を抽出することで、検索精度を向上させる。
具体的には、第２条件には、例えば、各動作に対して以下のような項目が予め設定される。
（１）工具交換の前後
・プログラム中の工具交換の指令コード
（２）主軸速度が目標に到達した後
・プログラム中の主軸動作の指令コード
（３）周辺機器とタイミングを合わせている間
・プログラム中の周辺機器に対する指令コード
（４）送り軸がインポジションに到達した後
・プログラム中の送り軸動作の指令コード
（５）補助動作の完了後
・プログラム中の補助動作の指令コード
（１）工具交換の前後
・プログラム中の工具交換の指令コード
（２）主軸速度が目標に到達した後
・プログラム中の主軸動作の指令コード
（３）周辺機器とタイミングを合わせている間
・プログラム中の周辺機器に対する指令コード
（４）送り軸がインポジションに到達した後
・プログラム中の送り軸動作の指令コード
（５）補助動作の完了後
・プログラム中の補助動作の指令コード
また、第２条件には、上記の他、例えば、シーケンス番号の変わり目等、プログラムの実行位置に関する条件が設定されてもよい。
さらに、抽出部１３は、抽出した特定の動作に関する時刻範囲に隣接し、かつ、待ち時間を示す観測データに関する第３条件を満たす時間を、時刻範囲に関する情報としてさらに抽出してもよい。
例えば、送り軸が停止し主軸が定速である等、全ての駆動軸の状態に変化がない状態を、第３条件として予め設定することで、抽出部１３は、待ち時間である可能性の高い時間を抽出できる。
例えば、送り軸が停止し主軸が定速である等、全ての駆動軸の状態に変化がない状態を、第３条件として予め設定することで、抽出部１３は、待ち時間である可能性の高い時間を抽出できる。
出力部１４は、抽出部１３により抽出された時刻範囲に関する情報を、他の時間に関する情報と共に互いを区別して出力する。
具体的には、出力部１４は、観測データ及び実行状態データを記憶部２０から読み出すと、双方の時刻情報を互いに同期させ、抽出された時刻範囲を含む観測データの波形グラフと実行状態データとを時系列に対応付けてディスプレイに表示する。
具体的には、出力部１４は、観測データ及び実行状態データを記憶部２０から読み出すと、双方の時刻情報を互いに同期させ、抽出された時刻範囲を含む観測データの波形グラフと実行状態データとを時系列に対応付けてディスプレイに表示する。
このとき、出力部１４は、抽出された時刻範囲の表示属性を他の時間と区別して表示してよい。例えば、波形の線種、色若しくは太さ等を変更する、背景色を変更する、ハイライト表示する、又は枠表示する等、様々な属性の区別が可能である。
また、出力部１４は、観測データを時系列にグラフ表示した場合、ユーザからの所定の指示入力に応じて、いずれかの座標軸方向に拡大又は縮小表示させてもよい。
また、出力部１４は、観測データを時系列にグラフ表示した場合、ユーザからの所定の指示入力に応じて、いずれかの座標軸方向に拡大又は縮小表示させてもよい。
図２は、本実施形態に係る観測データの表示例を示す図である。
この例では、観測データとして、主軸速度、主軸トルク指令、Ｘ軸位置、Ｙ軸位置、及びＺ軸位置の時系列データがそれぞれ、波形グラフで表示されている。
この例では、観測データとして、主軸速度、主軸トルク指令、Ｘ軸位置、Ｙ軸位置、及びＺ軸位置の時系列データがそれぞれ、波形グラフで表示されている。
さらに、観測データの波形グラフと同期させて、加工プログラムの実行状態データが、観測データと同一の時間軸に沿って時系列に表示されている。
この例では、実行状態データとして、プログラム名称及びシーケンス番号の他、工具名称が観測データと同期して表示されている。
この例では、実行状態データとして、プログラム名称及びシーケンス番号の他、工具名称が観測データと同期して表示されている。
前述のように、例えば、工具交換がされた箇所は、「主軸速度が０付近である」、「Ｚ軸の位置が所定以上に工具が離れる方向に移動した」、「工具番号が変更された」、「プログラム中の工具交換の指令コード」といった条件を満たす時刻範囲として特定される。
すなわち、図中の波形グラフの表示領域のうち、領域Ａ、Ｂ、Ｃが条件を満たす時刻範囲として提示されている。
すなわち、図中の波形グラフの表示領域のうち、領域Ａ、Ｂ、Ｃが条件を満たす時刻範囲として提示されている。
図３は、本実施形態に係る観測データの拡大表示例を示す図である。
この例は、図２の波形グラフのうち、領域Ａを含むように、時間軸方向に拡大したものである。
表示されている期間において、工具交換の時間（時刻Ｔ０〜Ｔ１）の後、各軸が停止している待ち時間（時刻Ｔ１〜Ｔ２）が存在しており、その後、Ｘ軸及びＹ軸が移動して加工動作が開始されている。
この例は、図２の波形グラフのうち、領域Ａを含むように、時間軸方向に拡大したものである。
表示されている期間において、工具交換の時間（時刻Ｔ０〜Ｔ１）の後、各軸が停止している待ち時間（時刻Ｔ１〜Ｔ２）が存在しており、その後、Ｘ軸及びＹ軸が移動して加工動作が開始されている。
このように、工具交換の時刻範囲、及びその後の待ち時間と判断された時間が提示されることにより、ユーザは、この時間帯の観測データ及び実行状態データを参照して、無駄な待ち時間を確認できる。
なお、出力部１４による時刻範囲に関する情報の表示方法は、これには限られない。例えば、出力部１４は、抽出された時刻範囲の開始及び終了、並びに待ち時間と判断された時間の開始及び終了等、時刻情報のみを出力してもよい。
また、出力部１４による出力先は、ディスプレイに限られず、プリンタ出力、ファイル出力、データ送信等であってもよい。
また、出力部１４による出力先は、ディスプレイに限られず、プリンタ出力、ファイル出力、データ送信等であってもよい。
本実施形態によれば、観測装置１は、機械の稼働状況に関する観測データを取得し、この観測データに関する第１条件により、無駄な待ち時間を発生し得る特定の動作に対応する時刻範囲を抽出する。観測装置１は、この時刻範囲に関する情報を出力することにより、機械の無駄な待ち時間を発見するための注目箇所を提示できる。
この結果、観測データを分析するためのユーザの負担が低減され、サイクルタイム短縮のための作業が短時間で可能となる。
この結果、観測データを分析するためのユーザの負担が低減され、サイクルタイム短縮のための作業が短時間で可能となる。
観測装置１は、機械に対する指示プログラムにおける、実行位置及びパラメータの値を含む実行状態データを取得し、この実行状態データに関する第２条件を満たす時刻範囲を抽出する。
これにより、観測装置１は、観測データ及び実行状態データの双方を用いて、精度良く特定の動作に対応する時刻範囲を抽出できる。
これにより、観測装置１は、観測データ及び実行状態データの双方を用いて、精度良く特定の動作に対応する時刻範囲を抽出できる。
観測装置１は、第１条件として、工具交換したこと、主軸速度が目標に到達したこと、周辺機器とタイミングを合わせていること、送り軸がインポジションに到達したこと、補助動作を完了したことのうち、少なくともいずれかの動作を示す条件を用いる。
これにより、観測装置１は、無駄な待ち時間が発生しやすい箇所を効率的に抽出してユーザに提示できる。
これにより、観測装置１は、無駄な待ち時間が発生しやすい箇所を効率的に抽出してユーザに提示できる。
観測装置１は、特定の動作に対応する時刻範囲に隣接し、かつ、観測データに関する第３条件を満たす時間を、無駄な待ち時間の可能性がある時間として抽出する。
これにより、特定の動作の前後に発生しやすい無駄な待ち時間をユーザに提示できるので、ユーザによる確認作業を効率化できる。
これにより、特定の動作の前後に発生しやすい無駄な待ち時間をユーザに提示できるので、ユーザによる確認作業を効率化できる。
観測装置１は、抽出した時刻範囲に関する情報を、他の時間と区別した表示属性により表示するので、視認性を向上でき、ユーザ作業を効率化できる。
また、観測装置１は、観測データを時系列の波形グラフとして出力することにより、ユーザによるデータ分析の助けとなる。さらに、観測装置１は、波形グラフの拡大又は縮小操作を可能とすることで、利便性を向上できる。
また、観測装置１は、観測データを時系列の波形グラフとして出力することにより、ユーザによるデータ分析の助けとなる。さらに、観測装置１は、波形グラフの拡大又は縮小操作を可能とすることで、利便性を向上できる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
本実施形態の観測装置１が観測対象とする機械は、切削加工機、レーザ加工機、放電加工機等を含む工作機械に限定されない。本実施形態は、産業用ロボットを含む産業機械にも適用できる。
観測装置１による観測方法は、ソフトウェアにより実現される。ソフトウェアによって実現される場合には、このソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。また、これらのプログラムは、リムーバブルメディアに記録されてユーザに配布されてもよいし、ネットワークを介してユーザのコンピュータにダウンロードされることにより配布されてもよい。
１ 観測装置
１０ 制御部
１１ 観測データ取得部
１２ 実行状態取得部
１３ 抽出部
１４ 出力部
２０ 記憶部
１０ 制御部
１１ 観測データ取得部
１２ 実行状態取得部
１３ 抽出部
１４ 出力部
２０ 記憶部
Claims (9)
- 機械の稼働状況に関する観測データを、時刻情報と共に取得する観測データ取得部と、
前記観測データに関する第１条件により、前記機械の特定の動作の時間に隣接して待ち時間を発生し得る当該動作を示す前記観測データの時刻範囲を抽出する抽出部と、
前記時刻範囲に関する情報を出力する出力部と、を備える観測装置。 - 前記機械に対する指示プログラムにおける、実行位置及び特定のパラメータの値を含む実行状態データを、時刻情報と共に取得する実行状態取得部を備え、
前記抽出部は、前記実行状態データに関する第２条件を満たす前記実行状態データを特定し、当該特定した実行状態データの時刻情報に対応し、かつ、前記第１条件を満たす前記時刻範囲を抽出する請求項１に記載の観測装置。 - 前記第１条件は、工具交換したこと、主軸速度が目標に到達したこと、周辺機器とタイミングを合わせていること、送り軸がインポジションに到達したこと、補助動作を完了したことのうち、少なくともいずれかの動作を示す条件である請求項１又は請求項２に記載の観測装置。
- 前記抽出部は、前記時刻範囲に隣接し、かつ、前記待ち時間を示す前記観測データに関する第３条件を満たす時間を、前記時刻範囲に関する情報としてさらに抽出する請求項１から請求項３のいずれかに記載の観測装置。
- 前記出力部は、前記時刻範囲に関する情報を、当該時刻範囲の表示属性を他の時間と区別してディスプレイに表示する請求項１から請求項４のいずれかに記載の観測装置。
- 前記出力部は、前記観測データを、前記時刻範囲を含む時系列の波形グラフとして出力する請求項５に記載の観測装置。
- 前記出力部は、所定の指示入力に応じて、前記波形グラフを、いずれかの座標軸方向に拡大させる請求項６に記載の観測装置。
- 機械の稼働状況に関する観測データを、時刻情報と共に取得する観測データ取得ステップと、
前記観測データに関する第１条件により、前記機械の特定の動作の時間に隣接して待ち時間を発生し得る当該動作を示す前記観測データの時刻範囲を抽出する抽出ステップと、
前記時刻範囲に関する情報を出力する出力ステップと、をコンピュータが実行する観測方法。 - 機械の稼働状況に関する観測データを、時刻情報と共に取得する観測データ取得ステップと、
前記観測データに関する第１条件により、前記機械の特定の動作の時間に隣接して待ち時間を発生し得る当該動作を示す前記観測データの時刻範囲を抽出する抽出ステップと、
前記時刻範囲に関する情報を出力する出力ステップと、をコンピュータに実行させるための観測プログラム。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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