(57)【要約】【課題】従来では、ユーザが未だ削れると見なすレベルの工具損傷であっても、実データの異常スコアが正常データの異常スコアを超えると異常処理を行ってしまい、高コスト化を招いていたため、コストの低減を図ることができる工作機械を提供する。【解決手段】アラームを表示する、工具を退避する、機械を停止するなどの異常処理について、それぞれ損傷レベルがいくつになったら実行するかをユーザが設定し、その設定値に応じて異常処理を実行するようにした。したがって、ユーザ・状況に応じて工具をできるだけ長く使用でき、コストを低減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転工具の異常を検知する工作機械であって、
加工正常時に採取した時系列データを一定区間のデータを１まとまりとするデータに変換する正常データ前処理手段と、
前加工正常時の一定区間毎のデータを１まとまりとするデータから教師無し学習により、実加工時のデータが正常時のデータとどれほど離れているかを計算できるモデルを構築する正常データ学習手段と、
工具の損傷レベルを鑑定するために採取した鑑定データから一定区間毎のデータを１まとまりとするデータに変換する鑑定データ前処理手段と、
前鑑定データの一定区間毎のデータを１まとまりとするデータを前正常データモデルに入力し、出力と入力の差分に基づき異常スコアとして出力する鑑定データ異常スコア計算手段と、
１回の加工後に工具の損傷状態を有限個の損傷レベルに割り当てる損傷レベル鑑定手段と、
前鑑定データを一定区間毎のデータを１まとまりとするデータに変換したデータを入力とし、前損傷レベルを教師入力として学習したモデルを構築する損傷レベル学習手段と、
実加工時に採取した時系列データを一定区間毎のデータを１まとまりとするデータに分割する実データ前処理手段と、
前実加工時の一定区間毎のデータを前正常データモデルに入力し、出力と入力の差分に基づき異常スコアとして出力する実データ異常スコア計算手段と、
前損傷レベル学習モデルに前実データの異常スコアを入力して損傷レベルを出力する損傷レベル計算手段と、
所望の異常処理を、それぞれ損傷レベルがいくつになったら実行するかを設定する異常処理切替実行手段と、
前損傷レベルに応じて異常処理を実行する異常処理切替実行手段とを具備したことを特徴とする工作機械。
【請求項２】
異常スコアとして、出力と入力の差分の最大値あるいは平均値を用いることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転工具の異常を検知する工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２は、従来技術の一形態を表すブロック図である。
正常データ前処理部１１は、正常加工時の主軸負荷時系列データＮＤを入力し、一定区間（たとえば工具１回転毎のデータ）を１まとまりとするデータＮＲに変換する。正常データ学習部１２は、一定区間のデータＮＲを入力し、それが多層パーセプトロンの出力と一致するようにオートエンコーダあるいは変分オートエンコーダで学習し、正常データモデルＮＭを構築する。実データ前処理部３１は、実加工時の主軸負荷時系列データＲＤを入力し、一定区間のデータを１まとまりとするデータＲＲに変換する。実データ異常スコア計算部３２は、実データ前処理部３１で変換した、一定区間のデータＲＲを、正常データ学習部１２で構築した正常データモデルに入力し、出力と入力との差分の最大値あるいは平均値を異常スコアＲＳとして出力する。ここで、異常スコアを計算する毎に異常スコアの大きさに応じてオンライン学習を行うこともある。異常処理実行部３６は、異常スコアＲＳが正常時の異常スコアを越えたら、アラームを表示する、工具を退避する、あるいは機械を停止するなどの処理を実行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１６９３５５号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Jinwon An, Sungzoon Cho. “Variational Autoencoder based Anomaly Detection using Reconstruction Probability”. SNU Data Mining Center. 2015. P 3-9
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の形態では、ユーザが未だ削れると見なすレベルの工具損傷であっても、実データの異常スコアが正常データの異常スコアを超えると、異常処理を行ってしまう。したがって、必要以上に早い時期に新しい工具に交換しなければならなくなる等、コストの点で問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、コストの低減を図ることができる工作機械を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、回転工具の異常を検知する工作機械であって、加工正常時に採取した時系列データを一定区間のデータを１まとまりとするデータに変換する正常データ前処理手段と、前加工正常時の一定区間毎のデータを１まとまりとするデータから教師無し学習により、実加工時のデータが正常時のデータとどれほど離れているかを計算できるモデルを構築する正常データ学習手段と、工具の損傷レベルを鑑定するために採取した鑑定データから一定区間毎のデータを１まとまりとするデータに変換する鑑定データ前処理手段と、前鑑定データの一定区間毎のデータを１まとまりとするデータを前正常データモデルに入力し、出力と入力の差分に基づき異常スコアとして出力する鑑定データ異常スコア計算手段と、１回の加工後に工具の損傷状態を有限個の損傷レベルに割り当てる損傷レベル鑑定手段と、前鑑定データを一定区間毎のデータを１まとまりとするデータに変換したデータを入力とし、前損傷レベルを教師入力として学習したモデルを構築する損傷レベル学習手段と、実加工時に採取した時系列データを一定区間毎のデータを１まとまりとするデータに分割する実データ前処理手段と、前実加工時の一定区間毎のデータを前正常データモデルに入力し、出力と入力の差分に基づき異常スコアとして出力する実データ異常スコア計算手段と、前損傷レベル学習モデルに前実データの異常スコアを入力して損傷レベルを出力する損傷レベル計算手段と、所望の異常処理を、それぞれ損傷レベルがいくつになったら実行するかを設定する異常処理切替実行手段と、前損傷レベルに応じて異常処理を実行する異常処理切替実行手段とを具備したことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、異常スコアとして、出力と入力の差分の最大値あるいは平均値を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ユーザ・状況に応じて工具をできるだけ長く使用でき、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】従来技術の一形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の一実施例のブロック図である。
正常データ前処理部１１、正常データ異常スコア学習部１２、実データ前処理部３１、実データ異常スコア計算部３２は、従来技術と同様である。ただし、正常データと実データとして主軸負荷を例に挙げているが、主軸速度、振動加速度などその他のデータを用いてもよい。
【００１１】
鑑定データ前処理部２１は、工具の損傷レベルを鑑定するために採取したデータＴＤを入力し、工具１回転毎のデータを１まとまりとするデータＴＲに変換する。
鑑定データ異常スコア計算部２２は、鑑定データ前処理部２１で変換した工具１回転毎のデータＴＲを、正常データ異常スコア学習部１２で構築した正常データモデルＮＭに入力し、出力と入力の差分の最大値あるいは平均値を異常スコアＴＳとして出力する。ここで、異常スコアを計算する毎に異常スコアの大きさに応じてオンライン学習を行っても良い。
【００１２】
損傷レベル鑑定部２３は、１回の加工終了後に人が工具を詳しく観察する、画像データあるいは形状測定器などで定量化して、例えば１０段階に分割された工具損傷レベルのいずれに相当するか判断し、その損傷レベルＴＬを割り当てる。ここで、工具に複数の刃が付いている場合、損傷レベルＴＬとして、最も損傷した刃のレベルとしても、全ての刃の損傷レベルの合計としてもよい。
【００１３】
損傷レベル学習部２４は、異常スコアＴＳを入力データ、損傷レベルＴＬを教師データとしてニューラルネットワークで学習し、損傷レベルモデルＬＭを構築する。
損傷レベル計算部３３は、実データ異常スコア計算部３２から入力した異常スコアＲＳを、損傷レベル学習部２４で構築した損傷レベルモデルＬＭに入力し、損傷レベルＲＬを出力する。
【００１４】
異常処理設定部３４は、アラームを表示する、工具を退避する、機械を停止するなどの異常処理を、それぞれ損傷レベルがいくつになったら実行するかの情報ＡＳをユーザが設定する。
異常処理切替実行部３５は、損傷レベル計算部３３から入力した損傷レベルＲＬと異常処理設定部３４で設定された情報ＡＳに基づいて設定された異常処理を実行する。
【符号の説明】
【００１５】
１１・・正常時の主軸負荷時系列データの前処理部、１２・・正常時の主軸負荷時系列データの学習部、２１・・鑑定時の主軸負荷時系列データの前処理部、２２・・鑑定時の主軸負荷時系列データの異常スコア計算部、２３・・工具損傷レベル鑑定部、２４・・工具損傷レベル学習部、３１・・実加工時の主軸負荷時系列データの前処理部、３２・・実加工時の主軸負荷時系列データの異常スコア計算部、３３・・工具損傷レベル計算部、３４・・異常処理設定部、３５・・異常処理切替実行部、３６・・異常処理実行部、ＮＤ・・正常加工時の主軸負荷時系列データ、ＮＲ・・正常加工時の工具１回転毎のデータを１まとまりとするデータ、ＮＭ・・正常データモデル、ＴＤ・・工具の損傷レベルを鑑定するために採取したデータ、ＴＲ・・ＴＤを工具１回転毎のデータを１まとまりとするデータ、ＴＬ・・鑑定時の工具損傷レベル、ＬＭ・・損傷レベルモデル、ＲＤ・・実加工時の主軸負荷時系列データ、ＲＲ・・実加工時の工具１回転毎のデータを１まとまりとするデータ、ＲＳ・・実加工時の正常データモデルの出力と入力との差分の最大値あるいは平均値、ＲＬ・・実加工時の工具損傷レベル、ＡＳ・・各異常処理をそれぞれ損傷レベルがいくつになったら実行するかの情報。
【図１】
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【図２】
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