JP7160230B1 - 監視装置、監視方法、加工システム、およびプログラム - Google Patents

Abstract

本開示に係る監視装置は、加工工具の状態を監視する。監視装置は、加工工具に装着された少なくとも１つのセンサから測定結果を取得する取得部と、取得部で取得してから所定の期間の測定結果を保持するメモリと、メモリに保持された測定結果に対してデータ加工を行う演算部と、取得部で取得した測定結果を時系列に表示する第１の画像と、演算部でデータ加工を行った演算結果を表示する第２の画像とを、表示画面に表示させる画像処理部と、を備える。

Description

本開示は、監視装置、監視方法、加工システム、およびプログラムに関する。

特許文献１（特表２０１８－５３４６８０号公報）には、制御システムおよびモニタリングシステムを備える、組み合わせシステムが開示されている。当該モニタリングシステムは、少なくとも制御システムまたは工具からデータを受信するように構成された入力部と、受信したデータを制御システムのプログラマブル論理制御部への入力信号として与えられる出力を提供するように構成された出力部とを備えている。

特表２０１８－５３４６８０号公報

本開示に係る監視装置は、加工工具の状態を監視する。監視装置は、加工工具に装着された少なくとも１つのセンサから測定結果を取得する取得部と、取得部で取得してから所定の期間の測定結果を保持するメモリと、メモリに保持された測定結果に対してデータ加工を行う演算部と、取得部で取得した測定結果の値をメモリを介さず時系列に表示する第１の画像と、演算部でデータ加工を行った演算結果を表示する第２の画像とを、表示画面に表示させる画像処理部と、を備え、画像処理部は、表示画面に第１の画像を表示する前に第２の画像を生成する。

本開示に係る加工システムは、少なくとも１つのセンサを有する加工工具を用いて加工する工作機械と、工作機械に用いる加工工具の状態を監視する監視装置とを備える。監視装置は、センサから測定結果を取得する取得部と、取得部で取得してから所定の期間の測定結果を保持するメモリと、メモリに保持された測定結果に対してデータ加工を行う演算部と、取得部で取得した測定結果の値をメモリを介さず時系列に表示する第１の画像と、演算部でデータ加工を行った演算結果を表示する第２の画像とを、表示画面に表示させる画像処理部と、を含み、画像処理部は、表示画面に第１の画像を表示する前に第２の画像を生成する。

本開示に係る監視方法は、加工工具の状態を監視する方法である。監視方法は、加工工具に装着された少なくとも１つのセンサから測定結果を取得するステップと、取得してから所定の期間の測定結果をメモリに保存するステップと、メモリに保持された測定結果に対してデータ加工を行うステップと、取得した測定結果の値をメモリを介さず時系列に表示する第１の画像を表示画面に表示させる前に、データ加工を行った演算結果を表示する第２の画像を生成するステップと、を含む。

本開示に係るプログラムは、加工工具の状態を監視する監視装置で実行される。プログラムは、加工工具に装着された少なくとも１つのセンサから測定結果を取得するステップと、取得してから所定の期間の測定結果をメモリに保存するステップと、メモリに保持された測定結果に対してデータ加工を行うステップと、取得した測定結果の値をメモリを介さず時系列に表示する第１の画像を表示画面に表示させる前に、データ加工を行った演算結果を表示する第２の画像を生成するステップと、を含む。

図１は、本実施形態に係る加工システムの構成を示す図である。 図２は、本実施形態に係るセンサモジュールの構成を示す図である。 図３は、本実施形態に係る監視装置の構成を示す図である。 図４は、本実施形態に係る監視装置のプロセッサにおいて実行される処理を示すフローチャートである。 図５は、本実施形態に係る監視装置で表示される第１の画像の一例を示す図である。 図６は、本実施形態に係る監視装置で表示される第２の画像の一例を示す図である。 図７は、本実施形態に係る監視装置で表示される第３の画像の一例を示す図である。

［本開示が解決しようとする課題］
特許文献１に加工工具の状態をモニタする技術が記載されているが、当該技術を超えて、ユーザが加工中の加工工具の状態をより正確に判断することが可能となるように、当該判断に必要な情報をユーザに提供することができる技術が望まれる。

本開示の目的は、加工中の加工工具の状態を監視することが可能な監視装置、監視方法、加工システム、およびプログラムを提供することである。

［本開示の効果］
本開示によれば、加工中の加工工具の状態をより正確に判断することが可能となる情報をユーザに提供することができる監視装置、監視方法、加工システム、およびプログラムを提供することができる。

［本開示の実施形態の説明］
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。

（１）本開示に係る監視装置は、加工工具の状態を監視する。監視装置は、加工工具に装着された少なくとも１つのセンサから測定結果を取得する取得部と、取得部で取得してから所定の期間の測定結果を保持するメモリと、メモリに保持された測定結果に対してデータ加工を行う演算部と、取得部で取得した測定結果を時系列に表示する第１の画像と、演算部でデータ加工を行った演算結果を表示する第２の画像とを、表示画面に表示させる画像処理部と、を備える。

このように、画像処理部において、測定結果を時系列に表示する第１の画像と、演算結果を表示する第２の画像とを表示画面に表示させるので、加工工具の状態をより正確に判断することが可能となる情報をユーザに提供することができる。

（２）好ましくは、画像処理部は、第１の画像と、第２の画像とを切り替えて表示する。

このような構成により、たとえば、加工工具の状態をより正確に判断することが可能となる情報をユーザに対して適切に提供することができる。

（３）好ましくは、画像処理部は、第１の画像と、第２の画像とを同一の表示画面に表示する。

このような構成により、たとえば、加工工具の状態をより正確に判断することが可能となるように、ユーザが情報を俯瞰しやすい表示にできる。

（４）好ましくは、ユーザの操作を受け付ける入力部をさらに備え、画像処理部は、入力部で受け付けた表示切替の操作に基づいて、表示画面に表示する画像を、第１の画像、第２の画像、および第１の画像と第２の画像とを含む画像のいずれかに切り替える。

このような構成により、たとえば、ユーザが必要とする情報を適切なタイミングで表示画面に表示することができる。

（５）好ましくは、ユーザの操作を受け付ける入力部をさらに備え、画像処理部は、入力部で受け付けた操作に基づいて表示画面に表示する第１の画像および第２の画像のレイアウトを変更する。

このような構成により、たとえば、必要とする情報を表示画面に表示できるようにユーザがカスタマイズできる。

（６）好ましくは、取得部は、加工工具の工具情報を取得し、画像処理部は、取得部で取得した工具情報に基づいて、表示画面に表示させる測定結果および演算結果の種類を変更する。

このような構成により、たとえば、加工工具の種類に応じて表示画面に表示する情報を適切に変更することができる。

（７）好ましくは、取得部が、複数のセンサから測定結果を取得する場合に、演算部は、取得部で取得した複数の測定結果を関連付けるデータ加工を行い、画像処理部は、演算部によって複数の測定結果が関連付けられた演算結果を第２の画像に表示する。

このような構成により、たとえば、加工工具の状態をより正確に判断することが可能となる情報をユーザに提供することができる。

（８）好ましくは、画像処理部は、演算部によって複数の測定結果が関連付けられた演算結果を空間座標系に表して第２の画像に表示する。

このような構成により、たとえば、加工工具の状態をより正確に判断することが可能となる情報をユーザに提供することができる。

（９）本開示に係る加工システムは、少なくとも１つのセンサを有する加工工具を用いて加工する工作機械と、工作機械に用いる加工工具の状態を監視する監視装置とを備える。監視装置は、センサから測定結果を取得する取得部と、取得部で取得してから所定の期間の測定結果を保持するメモリと、メモリに保持された測定結果に対してデータ加工を行う演算部と、取得部で取得した測定結果を時系列に表示する第１の画像と、演算部でデータ加工を行った演算結果を表示する第２の画像とを、表示画面に表示させる画像処理部と、を含む。

このように、画像処理部において、測定結果を時系列に表示する第１の画像と、演算結果を表示する第２の画像とを表示画面に表示させるので、加工工具の状態をより正確に判断することが可能となる情報をユーザに提供することができる。

（１０）本開示に係る監視方法は、加工工具の状態を監視する方法である。監視方法は、加工工具に装着された少なくとも１つのセンサから測定結果を取得するステップと、取得してから所定の期間の測定結果をメモリに保存するステップと、メモリに保持された測定結果に対してデータ加工を行うステップと、取得した測定結果を時系列に表示する第１の画像と、データ加工を行った演算結果を表示する第２の画像とを、表示画面に表示させるステップと、を含む。

このように、監視方法において、測定結果を時系列に表示する第１の画像と、演算結果を表示する第２の画像とを表示画面に表示させるので、加工工具の状態をより正確に判断することが可能となる情報をユーザに提供することができる。

（１１）本開示に係るプログラムは、加工工具の状態を監視する監視装置で実行される。プログラムは、加工工具に装着された少なくとも１つのセンサから測定結果を取得するステップと、取得してから所定の期間の測定結果をメモリに保存するステップと、メモリに保持された測定結果に対してデータ加工を行うステップと、取得した測定結果を時系列に表示する第１の画像と、データ加工を行った演算結果を表示する第２の画像とを、表示画面に表示させるステップと、を含む。

このように、プログラムにおいて、測定結果を時系列に表示する第１の画像と、演算結果を表示する第２の画像とを表示画面に表示させるので、加工工具の状態をより正確に判断することが可能となる情報をユーザに提供することができる。

［本開示の実施形態の詳細］
以下、図面を参照しつつ、本開示の実施形態について詳細に説明する。以下の説明では、同一または対応する要素には同一の符号を付して、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

＜加工システムの構成＞
図１から図３を参照しながら、本実施形態に係る加工システム１の構成について説明する。

図１は、本実施形態に係る加工システムの構成を示す図である。図１に示されるように、加工システム１は、切削工具１００、監視装置２００、無線装置２０１、工作機械３００、加工制御装置３０１を含む。

切削工具１００は、工作機械３００に取り付けられる。切削工具１００は、加工工具の一例であり、工作機械３００に取り付けられる加工工具であれば切削加工に用いられる加工工具に限定されず、広く加工に用いられる加工工具であればよい。

加工制御装置３０１は、設定された加工パス情報および切削条件に従い工作機械３００を制御し、取り付けられた切削工具１００で被削物を切削加工する。ここで、加工パス情報は、切削工具１００の座標位置、切削工具１００の軌跡、パス数などの情報を含む。切削条件は、切削工具１００の切込み、切削工具１００の送り（送り速度）、切削工具１００の切削速度などの情報を含む。なお、本実施形態では、加工パス情報および切削条件を総称して機械加工条件といい、以下、機械加工条件には加工パス情報および切削条件のうち少なくとも１つの情報を含む。ここで、加工パスとは、被加工材（被削材）を加工する際の、工作機械内での工具の経路情報である。一の加工パスと、他の加工パスとを区別する条件として、例えば、被加工材の加工時に、ａ）端面や座繰りといった被加工材の加工箇所が変化する場合、ｂ）同一の被加工材を加工時に、一定の非加工時間（被削材を加工していない時間）が存在する場合などがある。また、加工パスは、切削工具１００の座標位置、切削工具１００の軌跡、繰り返し数などのパラメータのうち少なくとも１つが異なる加工単位であるとも定義することもできる。

本実施形態に係る加工システム１では、切削工具１００にセンサモジュール１２０を設け、切削工具１００の負荷をセンサで測定することができる。そのため、監視装置２００は、センサモジュール１２０から受信した情報に基づいて、切削工具１００の負荷を監視することができる。加工システム１では、監視装置２００で切削工具１００の負荷を監視することで、加工精度が低下したり切削工具１００が破損したりするような過大な負荷が切削工具１００に生じていないかを監視することができる。

具体的に、加工システム１は、センサモジュール１２０で測定した切削工具１００の負荷の情報（測定結果）を無線信号で無線装置２０１へ送信し、無線装置２０１で受信した切削工具１００の負荷の情報を監視装置２００で一時的にバッファメモリ２１０に保持する。一般的な監視装置では、受信した切削工具の負荷の情報を単純に時系列に表示するだけである。そのため、ユーザは、時系列で表示される切削工具の負荷が大きく変化した場合には、加工精度が低下したまたは切削工具１００が破損したと判断できるが、切削工具の負荷の変化が小さい場合、切削工具の負荷の情報を単純に時系列に表示するだけでは、加工工具の状態をより正確に判断することができない。

そこで、監視装置２００は、バッファメモリ２１０に保持された切削工具１００の負荷の情報に対してデータ加工を行い、切削工具１００の負荷の時系列に表示する画像（第１の画像）と、データ加工を行った演算結果を表示する画像（第２の画像）とを、ディスプレイ２１４の表示画面に表示させる。そのため、監視装置２００は、切削工具の負荷の情報を単純に時系列に表示するだけでは見落とされるような小さな変化を、データ加工によりユーザが認識できる情報に処理して表示するので、ユーザが加工工具の状態をより正確に判断することができる。

なお、加工システム１は、既存の工作機械３００に、センサモジュール１２０を内蔵した切削工具１００と、監視装置２００と、無線装置２０１とを組み合わせることで実現することができる。つまり、切削工具１００と、監視装置２００と、無線装置２０１とを含む構成の加工工具監視システム２を用意し、当該加工工具監視システム２を既存の工作機械３００に対して後から組み込むことで加工システム１を実現できる。ただし、図１に示す加工システム１および加工工具監視システム２は一例であり、他の構成であってもよい。また、加工システム１は、１つの切削工具１００を含む構成に限らず、複数の切削工具１００を含む構成であってもよい。さらに、加工システム１は、１つの監視装置２００を含む構成に限らず、複数の監視装置２００を含む構成であってもよい。

以下、個々の構成についてさらに詳しく説明する。
＜切削工具＞
切削工具１００は、図１に示すように、工作機械３００における刃物台５０により上下から挟まれて固定される。切削工具１００は、たとえば、回転する被削物の加工に用いられる旋削加工用の工具であり、旋盤等の工作機械３００に取り付けられる。

切削工具１００のうち被削物を切削加工する部分は、切れ刃を有する切削インサート１１０であり、当該切削インサート１１０は摩耗や破損した場合に交換可能である。具体的に、切削工具１００は、切削インサート１１０と切削インサート１１０を保持するシャンク１１１を含む。すなわち、切削工具１００は、いわゆるスローアウェイバイトである。切削インサート１１０は、固定用部材１１３Ａ，１１３Ｂでシャンク１１１に保持されている。

なお、切削工具１００は、固定用部材１１３Ａ，１１３Ｂを含まない代わりに、それ自体が切れ刃を有する構成であってもよい。すなわち、切削工具１００は、むくバイトまたはろう付けバイトであってもよい。

また、切削工具１００は、旋削用工具ではなく、たとえば、固定された被削物において、工具が回転する加工方式を対象として、フライス盤等の工作機械に取り付けられ転削用工具でもよい。より詳細には、切削工具１００は、切削インサート１１０を取り付け可能なフライスカッタやドリルであってもよいし、切削インサートを用いないエンドミルやドリルであってもよい。

＜センサモジュール＞
図２は、本実施形態に係るセンサモジュールの構成を示す図である。センサモジュール１２０は、加速度センサ１２１と、ひずみセンサ１２２と、処理部１２３と、通信部１２４と、記憶部１２５と、電池１２９とを含む。センサモジュール１２０は、たとえばユーザの操作により起動される。

処理部１２３は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）およびＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサによって実現される。なお、プロセッサはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）によるハードウェア回路でもよい。通信部１２４は、たとえば通信用ＩＣ（Integrated Circuit）等の通信回路により実現される。記憶部１２５は、たとえば不揮発性メモリである。

電池１２９は、たとえば、１次電池、２次電池、太陽電池、またはキャパシタ等を含む蓄電装置であり、非接触式給電機能を有していてもよい。電池１２９は、加速度センサ１２１、ひずみセンサ１２２、ならびに処理部１２３および通信部１２４の各回路に電力を供給する。

加速度センサ１２１およびひずみセンサ１２２は、たとえば、切削工具１００における切れ刃の近傍に設けられる。なお、センサモジュール１２０は、１つの加速度センサ１２１を備える構成に限らず、複数の加速度センサ１２１を備える構成であってもよい。また、センサモジュール１２０は、１つのひずみセンサ１２２を備える構成に限らず、複数のひずみセンサ１２２を備える構成であってもよい。また、センサモジュール１２０は、加速度センサ１２１およびひずみセンサ１２２の少なくともいずれか一方の代わりに、または加速度センサ１２１およびひずみセンサ１２２に加えて、圧力センサ、変位センサ等の他のセンサを含む構成であってもよい。

処理部１２３は、加速度センサ１２１の測定値およびひずみセンサ１２２の測定値を示す測定情報を生成する。具体的に、処理部１２３は、所定周期に従うサンプリングタイミングにおいて、加速度センサ１２１およびひずみセンサ１２２から受けるアナログ信号をＡＤ（Analog Digital）変換し、変換後のデジタル値であるセンサの測定値を生成する。

処理部１２３は、当該センサの測定値を含む測定情報を通信部１２４へ出力する。通信部１２４は、処理部１２３から受けた、測定情報が格納されたパケットを無線装置２０１経由で監視装置２００へ送信する。

＜監視装置＞
図３は、本実施形態に係る監視装置の構成を示す図である。図３に示されるように、監視装置２００は、バッファメモリ２１０、プロセッサ２１１（演算部）、通信装置２１２、記憶装置２１３、ディスプレイ２１４、入力インターフェース２１５、メディア読込装置２１６を含む。

バッファメモリ２１０は、取得してから所定の期間（たとえば、３０秒間）、センサモジュール１２０から取得した測定結果を保持する。つまり、センサモジュール１２０から取得した測定結果を一時的に保持するためのメモリで、たとえば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）およびＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）などの揮発性メモリである。そのため、バッファメモリ２１０は、新たな測定結果を保持するたびに、取得してから所定の期間を経過した測定結果が消去される。

プロセッサ２１１は、各種のプログラム（たとえば、後述する監視プログラム２３１）を実行することで、監視装置２００に関する各種の処理を実行する演算主体である。プロセッサ２１１は、たとえば、ＣＰＵおよびＤＳＰ等のプロセッサで構成されている。プロセッサ２１１は、演算回路（Processing Circuitry）で構成されてもよい。

通信装置２１２は、ネットワーク等の通信手段を介して加工制御装置３０１およびセンサモジュール１２０の各々との間で通信を確立し、加工制御装置３０１およびセンサモジュール１２０の各々との間でデータ（情報）の送受信を行う。そのため、通信装置２１２は、センサモジュール１２０から切削工具１００の負荷の情報を取得する取得部としての機能を有している。

記憶装置２１３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、およびＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの不揮発性メモリで構成される。記憶装置２１３は、監視プログラム２３１、加工制御装置３０１から取得した工作機械の機械加工条件２３２、センサによって測定した測定結果２３３を記憶する。記憶装置２１３に記憶される測定結果２３３は、加工開始から加工終了までのすべての測定結果であり、加工毎にデータファイルとして記憶されている。記憶装置２１３に記憶される測定結果２３３は、バッファメモリ２１０を経由して測定結果であっても、センサモジュール１２０から直接送信される測定結果であってもよい。なお、工作機械の機械加工条件２３２、センサによって測定した測定結果２３３を、記憶装置２１３ではなく、監視装置２００と直接またはネットワークを介して接続された記憶装置（たとえば、サーバなど）に記憶させてもよい。また、監視装置２００が、加工制御装置３０１から工作機械の機械加工条件２３２を取得しない構成であれば、記憶装置２１３には機械加工条件２３２が記憶されない。

監視プログラム２３１は、プロセッサ２１１（演算部）で実行され、センサによって測定した測定結果に対してデータ加工を行い、測定結果およびデータ加工を行った演算結果をディスプレイ２１４に表示させるプログラムである。プロセッサ２１１は、監視プログラム２３１を実行することで、後述する図４のフローチャートの処理を実行する。

メディア読込装置２１６は、各種のプログラムおよびデータを記録する記録媒体２２０を受け付け、記録媒体２２０からプログラムおよびデータを読み込む。記録媒体２２０としては、ＣＤ（Compact Disk）、ＳＤカード（Secure Digital card）、ＵＳＢメモリ（Universal Serial Bus memory）などが挙げられる。本実施形態において、メディア読込装置２１６は、記録媒体２２０に格納された監視プログラム２３１を読み込んで、記憶装置２１３に監視プログラム２３１を記憶させる。

ディスプレイ２１４は、プロセッサ２１１で処理された画像を表示画面に表示する装置である。ディスプレイ２１４は、たとえば、測定結果を時系列に表示する第１の画像と、データ加工を行った演算結果を表示する第２の画像とを表示する。ディスプレイ２１４は、測定結果を時系列に表示する画像以外に、各種の情報の画面をユーザに表示する。ディスプレイ２１４に表示される画面は、プロセッサ２１１で処理されると説明したが、プロセッサ２１１とは別に画像処理プロセッサ（ＧＰＵ：Graphics Processing Unit）を設けて、当該画像処理プロセッサで処理してもよい。なお、プロセッサ２１１または画像処理プロセッサが、画像をディスプレイ２１４の表示画面に表示させる画像処理部としての機能を有している。もちろん、画像をディスプレイ２１４の表示画面に表示させる以外に、画像を外部の装置に送信し、外部の装置（たとえば、外部モニタなど）の表示画面に表示させる構成でもよく、この場合、プロセッサ２１１または画像処理プロセッサに通信装置２１２を含めた構成が画像処理部としての機能することになる。

入力インターフェース２１５は、監視装置２００に対するデータの入力を受け付けるインターフェースであり、ユーザが操作可能なキーボード、マウスなどの入力機器が接続される。たとえば、ユーザは、入力機器を用いて、表示切替の操作、画像のレイアウトを変更する操作などのユーザの操作を入力インターフェース２１５に受け付けさせることができる。つまり、入力インターフェース２１５は、ユーザの操作を受け付ける入力部としての機能を有している。

＜無線装置＞
無線装置２０１は、監視装置２００にたとえば有線で接続されている。無線装置２０１は、たとえばアクセスポイントである。無線装置２０１は、切削工具１００から受信した無線信号を取得して監視装置２００へ中継する。無線装置２０１は、たとえば、ＩＥＥＥ ８０２．１５．４に準拠したＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、ＩＥＥＥ ８０２．１５．１に準拠したＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）およびＩＥＥＥ８０２．１５．３ａに準拠したＵＷＢ（Ultra-Wide Band）等の通信プロトコルを用いた無線による通信を切削工具１００と行う。なお、切削工具１００および無線装置２０１間において、上述以外の通信プロトコルが用いられてもよい。

＜監視処理＞
次に、加工システム１において、切削工具１００の負荷の情報を監視する処理について説明する。図４は、本実施形態に係る監視装置のプロセッサにおいて実行される処理を示すフローチャートである。図４に示される処理ステップ（以下、これを「Ｓ」と略す。）は、監視装置２００のプロセッサ２１１による監視プログラム２３１の実行によって実現される。

監視装置２００は、切削工具１００に設けたセンサモジュール１２０に記憶されている切削工具１００の工具情報を受付けたか否かを判断する（Ｓ１０１）。工具情報には、工具のシリアル番号、工具の種類（旋削用工具／転削用工具など）、使用センサの種類（ひずみセンサ／加速度センサなど）、各々のセンサのチャンネル（ＣＨ）数、使用チャンネル番号、サンプリングレート、センサゲイン、測定範囲、電池電圧、電波強度などの情報が含まれる。工具情報は、センサモジュール１２０から取得する場合に限られず、たとえば加工制御装置３０１から取得することができる。

工具情報を受付けていないと判断した場合（Ｓ１０１でＮＯ）、監視装置２００は、処理をＳ１０１に戻し、工具情報の受付け状態を維持する。一方、工具情報を受付けたと判断した場合（Ｓ１０１でＹＥＳ）、監視装置２００は、測定結果および演算結果の種類を設定する（Ｓ１０２）。具体的に、監視装置２００は、測定結果の種類として、使用センサの種類に応じて時系列に表示する測定結果の表示形式（縦軸の単位など）を設定したり、チャンネル（ＣＨ）数に応じて表示するグラフの数を設定したりする。また、監視装置２００は、演算結果の種類として、使用センサの種類に応じてデータ加工の処理内容を設定したり、チャンネル（ＣＨ）数に応じて演算結果を空間座標系に表すように設定したりする。

監視装置２００は、切削工具１００のセンサで測定された測定結果を取得できたか否かを判断する（Ｓ１０３）。加工制御装置３０１が、設定された機械加工条件に従い工作機械３００を制御し、取り付けられた切削工具１００で被削物を切削加工する加工工程が開始された場合、監視装置２００は、当該加工工程におけるセンサの測定結果をセンサモジュール１２０から取得する。

測定結果を取得できていないと判断した場合（Ｓ１０３でＮＯ）、監視装置２００は、処理をＳ１０３に戻し、測定結果の取得状態を維持する。一方、測定結果を取得できたと判断した場合（Ｓ１０３でＹＥＳ）、監視装置２００は、測定結果を時系列に表示する第１の画像を生成する（Ｓ１０４）。

監視装置２００は、測定結果に対してデータ加工を行うため、測定結果をバッファメモリ２１０に保持する（Ｓ１０５）。監視装置２００は、バッファメモリ２１０に保持された測定結果に対してデータ加工を行う（Ｓ１０６）。具体的に、監視装置２００では、バッファメモリ２１０に保持された加速度センサ１２１およびひずみセンサ１２２の測定結果に対してデータ加工（たとえば前処理、特徴量の計算、基本統計量の計算、および相関の計算）を行う。前処理として、たとえば、欠損値の除去や補完、ノイズ処理、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理、ベクトル変換［大きさ、方向］、次元圧縮などの処理を行う。特徴量の計算は、切削工具の切削抵抗、切削工具のトルクなどの計算を行う。また、基本統計量の計算として、たとえば、相加平均、相乗平均、刈込平均、分散、標準偏差、歪度、尖度、中央値、最大値、最小値などの計算を行う。相関の計算として、たとえば、複数のセンサからの測定結果を関連づけ、共分散、相関係数、偏相関係数、因子負荷量、主成分得点などの計算を行う。

なお、測定結果に対するデータ加工は、特徴量の計算、基本統計量の計算および相関の計算のいずれかの計算が含まれていればよい。また、監視装置２００は、Ｓ１０１で受付けた工具情報に基づいて演算結果の種類が設定される（Ｓ１０２）ので、測定結果に対するデータ加工も演算結果の種類に合わせて変更する。たとえば、切削工具１００に複数のひずみセンサが設けられている場合、監視装置２００は、Ｘ，Ｙ方向の切削抵抗を空間座標系に表した演算結果の種類が設定され、ひずみセンサの測定結果からＸ，Ｙ方向の切削抵抗を計算して、２次元の空間座標系に表すためのデータ加工を行う。監視装置２００は、データ加工での演算結果を表示する第２の画像を生成する（Ｓ１０７）。

次に、監視装置２００は、ディスプレイ２１４の表示画面に第１の画像を表示する（Ｓ１０８）。図５は、本実施形態に係る監視装置で表示される第１の画像の一例を示す図である。図５において、横軸は時間［秒］であり、縦軸はひずみ［με］である。図５には、４つのひずみセンサ１２２から取得した測定結果が時系列に表示されている。ユーザは、ディスプレイ２１４の表示画面に表示された第１の画像Ｄ１を見ることで、４つのひずみセンサ１２２の測定結果（Ｃｈ００～Ｃｈ０３）から切削工具１００の負荷をリアルタイムで確認することができる。

しかし、図５に示す第１の画像Ｄ１には、４つのひずみセンサ１２２の測定結果が単純に並んでいるだけで、４つのひずみセンサ１２２の相互の関連性が容易に把握することが困難である。そこで、ユーザは、測定結果に対してデータ加工を行った演算結果を表示する第２の画像に、ディスプレイ２１４の表示画面を切り替える。具体的に、図５に示す第１の画像Ｄ１には、右上側にモード選択のラジオボタンが設けてあり、当該ラジオボタンを「時系列波形」から「切削抵抗」に切り替える操作を行うことで、第２の画像にディスプレイ２１４の表示画面が切り替わる。

図４に戻って、監視装置２００は、表示切替の操作を受け付けたか否かを判断する（Ｓ１０９）。表示切替の操作を受け付けたと判断した場合（Ｓ１０９でＹＥＳ）、監視装置２００は、ディスプレイ２１４の表示画面に第２の画像を表示する（Ｓ１１０）。図６は、本実施形態に係る監視装置で表示される第２の画像の一例を示す図である。図６には、データ加工の演算結果である、切削工具１００の切削抵抗の時系列波形、切削工具１００のトルクの時系列波形、切削工具１００の切削抵抗のＸＹプロットが第２の画像Ｄ２として表示されている。切削抵抗の時系列波形、およびトルクの時系列波形は、横軸が時間［秒］であり、縦軸が切削抵抗［Ｎ］である。切削抵抗のＸＹプロットは、横軸がＸ軸方向の切削抵抗［Ｎ］であり、縦軸がＹ軸方向の切削抵抗［Ｎ］である。

監視装置２００は、ひずみセンサ１２２により測定されたせん断ひずみを示す測定値に基づいて、切削抵抗の作用面内において切削工具１００が受けるＸ軸方向の切削抵抗、Ｙ軸方向の切削抵抗および切削工具１００が受けるトルクを計算する。監視装置２００は、計算した切削抵抗およびトルクを時系列に表した画像を表示しつつ、切削抵抗をＸ軸方向の成分とＹ軸方向の成分とに分けて、切削抵抗のＸＹプロットとして２次元の空間座標系に表した画像を表示する。

監視装置２００は、センサを搭載した切削工具１００を使用して切削加工を行う際に、加工状態の測定結果を図５に示す第１の画像Ｄ１でリアルタイムに表示し、画面の右上側のモード選択のラジオボタンをクリックすることで、図６に示す第２の画像Ｄ２へと瞬時に切り替えることが可能である。これにより、ユーザは、測定中に測定結果を確認する際に、ディスプレイ２１４の表示画面に表示された第２の画像を見ることで、切削工具１００に生じている切削抵抗およびトルクを把握することができるとともに、どの方向に切削抵抗が大きくなっているのかをリアルタイムで確認することができる。

なお、ユーザは、測定結果を時系列に表示する第１の画像Ｄ１を見たい場合、画面の右上側のモード選択のラジオボタンを「切削抵抗」から「時系列波形」に切り替える操作を行えばよい。図６に示す第２の画像Ｄ２では、切削工具１００の切削抵抗の時系列波形、切削工具１００のトルクの時系列波形、切削工具１００の切削抵抗のＸＹプロットを表示すると説明したが、これに限られず、データ加工での演算結果である平均、分散、標準偏差などの統計量や切削工具１００の相関係数などを表示してもよい。監視装置２００は、バッファメモリ２１０に一定期間分の測定結果を保持しているので、過去分のデータも含めてグラフ表示可能である。

図４に戻って、監視装置２００は、表示切替の操作を受け付けたか否かを判断する（Ｓ１１１）。表示切替の操作を受け付けたと判断した場合（Ｓ１１１でＹＥＳ）、監視装置２００は、処理をＳ１０８に戻し、ディスプレイ２１４の表示画面に第１の画像を表示する。

一方、表示切替の操作を受け付けていないと判断した場合（Ｓ１１１でＮＯ）、監視装置２００は、測定を終了する操作を受け付けたか否かを判断する（Ｓ１１２）。測定を終了する操作を受け付けたと判断した場合（Ｓ１１２でＹＥＳ）、監視装置２００は、処理を終了する。測定を終了する操作を受け付けていないと判断した場合（Ｓ１１２でＮＯ）、監視装置２００は、処理をＳ１０３に戻し、測定結果の取得状態を維持する。

同様に、表示切替の操作を受け付けていないと判断した場合（Ｓ１０９でＮＯ）、監視装置２００は、測定を終了する操作を受け付けたか否かを判断する（Ｓ１１３）。測定を終了する操作を受け付けたと判断した場合（Ｓ１１３でＹＥＳ）、監視装置２００は、処理を終了する。測定を終了する操作を受け付けていないと判断した場合（Ｓ１１３でＮＯ）、監視装置２００は、処理をＳ１０３に戻し、測定結果の取得状態を維持する。

［作用効果］
監視装置２００によれば、プロセッサ２１１が、バッファメモリ２１０に保持された測定結果に対してデータ加工を行い、取得した測定結果を時系列に表示する第１の画像と、データ加工を行った演算結果を表示する第２の画像とを、ディスプレイ２１４の表示画面に表示させる。これにより、プロセッサ２１１で、測定結果を時系列に表示する第１の画像と、演算結果を表示する第２の画像とを表示画面に表示させるので、切削工具１００の状態をより正確に判断することが可能となる情報をユーザに提供することができる。

監視装置２００によれば、プロセッサ２１１が、第１の画像と、第２の画像とを切り替えて表示する。これにより、切削工具１００の状態をより正確に判断することが可能となる情報をユーザに対して適切に提供することができる。

監視装置２００によれば、プロセッサ２１１が、受け付けた表示切替の操作に基づいて、表示画面に表示する画像を、第１の画像、第２の画像、および第１の画像と第２の画像とを含む画像のいずれかに切り替える。これにより、ユーザが必要とする情報を適切なタイミングで表示画面に表示することができる。

監視装置２００によれば、プロセッサ２１１が、切削工具１００の工具情報を取得し、取得した工具情報に基づいて、表示画面に表示させる測定結果および演算結果の種類を変更する。これにより、切削工具１００の種類に応じて表示画面に表示する情報を適切に変更することができる。

監視装置２００によれば、プロセッサ２１１が、取得した複数の測定結果を関連付けるデータ加工を行い、複数の測定結果が関連付けられた演算結果を第２の画像に表示する。これにより、切削工具１００の状態をより正確に判断することが可能となる情報をユーザに提供することができる。

監視装置２００によれば、プロセッサ２１１が、複数の測定結果が関連付けられた演算結果を空間座標系に表して第２の画像に表示する。これにより、切削工具１００の状態をより正確に判断することが可能となる情報をユーザに提供することができる。

［変形例］
本実施の形態において、図５に示す測定結果を時系列に表示する第１の画像と、図６に示すデータ加工の演算結果を表示する第２の画像とを、ユーザの表示切替の操作により切り替えてディスプレイ２１４の表示画面に表示すると説明したが、第１の画像と第２の画像とを、たとえば一定期間ごとに自動で切り替えてもよい。

本実施の形態において、図５に示す測定結果を時系列に表示する第１の画像と、図６に示すデータ加工の演算結果を表示する第２の画像とを、切り替えてディスプレイ２１４の表示画面に表示すると説明したが、第１の画像と第２の画像とを同じ表示画面に表示してもよい。つまり、本実施の形態において、ユーザの表示切替の操作により、表示画面に表示する画像を、第１の画像、第２の画像、および第１の画像と第２の画像とを含む画像のいずれかに切り替えてディスプレイ２１４に表示してもよい。図７は、本実施形態に係る監視装置で表示される第３の画像の一例を示す図である。図７には、２つのひずみセンサ１２２から取得した測定結果が時系列に表示されているとともに、切削工具１００の切削抵抗のＸＹプロットが表示されている。つまり、図７に示す第３の画像Ｄ３には、測定結果を時系列に表示する第１の画像Ｄ１と、データ加工の演算結果を表示する第２の画像Ｄ２とが含まれ、第１の画像Ｄ１と第２の画像Ｄ２とを同一の表示画面に表示できる。これにより、表示する画像を切り替えることなく、切削工具１００の状態をより正確に判断することが可能となる情報をユーザに提供することができる。

図５に示す第１の画像、図６に示す第２の画像には、右上に「表示設定」のボタンが表示されている。監視装置２００は、「表示設定」のボタンを押下するユーザの操作を受け付けた場合、受け付けた操作に基づいて表示画面に表示する第１の画像および第２の画像のレイアウトを変更するようにしてもよい。これにより、ユーザの好みに合った画面を表示することができ、切削工具１００の状態をより正確に判断することが可能となる情報をユーザに提供することができる。

前述の説明では、測定結果は、ひずみセンサなどのセンサからの出力値であると説明したが、これに限られず、センサからの出力値を所定の変換式で変換した値も含む。

今回開示された実施形態および実施例は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 加工システム、２ 加工条件管理システム、２１０ バッファメモリ、２１１ プロセッサ、５０ 刃物台、２１５ 入力インターフェース、１００ 切削工具、１１０ 切削インサート、１１１ シャンク、１１３Ａ，１１３Ｂ 固定用部材、１２０ センサモジュール、１２１ 加速度センサ、１２２ ひずみセンサ、１２３ 処理部、１２４ 通信部、１２５ 記憶部、１２９ 電池、２００ 監視装置、２０１ 無線装置、２１２ 通信装置、２１３ 記憶装置、２１４ ディスプレイ、２１６ メディア読込装置、２２０ 記録媒体、２３１ 監視プログラム、２３２ 機械加工条件、２３３ 測定結果、３００ 工作機械、３０１ 加工制御装置。

Claims (11)

1. 加工工具の状態を監視する監視装置であって、
   前記加工工具に装着された少なくとも１つのセンサから測定結果を取得する取得部と、
   前記取得部で取得してから所定の期間の測定結果を保持するメモリと、
   前記メモリに保持された測定結果に対してデータ加工を行う演算部と、
   前記取得部で取得した測定結果の値を前記メモリを介さず時系列に表示する第１の画像と、前記演算部でデータ加工を行った演算結果を表示する第２の画像とを、表示画面に表示させる画像処理部と、を備え、
   前記画像処理部は、表示画面に前記第１の画像を表示する前に前記第２の画像を生成する 、監視装置。
2. 前記画像処理部は、前記第１の画像と、前記第２の画像とを切り替えて表示する、請求項１に記載の監視装置。
3. 前記画像処理部は、前記第１の画像と、前記第２の画像とを同一の表示画面に表示する、請求項１に記載の監視装置。
4. ユーザの操作を受け付ける入力部をさらに備え、
   前記画像処理部は、前記入力部で受け付けた表示切替の操作に基づいて、表示画面に表示する画像を、前記第１の画像、前記第２の画像、および前記第１の画像と前記第２の画像とを含む画像のいずれかに切り替える、請求項２に記載の監視装置。
5. ユーザの操作を受け付ける入力部をさらに備え、
   前記画像処理部は、前記入力部で受け付けた操作に基づいて表示画面に表示する前記第１の画像および前記第２の画像のレイアウトを変更する、請求項３に記載の監視装置。
6. 前記取得部は、前記加工工具の工具情報を取得し、
   前記画像処理部は、前記取得部で取得した前記工具情報に基づいて、表示画面に表示させる測定結果および演算結果の種類を変更する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の監視装置。
7. 前記取得部が、複数のセンサから測定結果を取得する場合に、
   前記演算部は、前記取得部で取得した複数の測定結果を関連付けるデータ加工を行い、
   前記画像処理部は、前記演算部によって複数の測定結果が関連付けられた演算結果を前記第２の画像に表示する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の監視装置。
8. 前記画像処理部は、前記演算部によって複数の測定結果が関連付けられた演算結果を空間座標系に表して前記第２の画像に表示する、請求項７に記載の監視装置。
9. 少なくとも１つのセンサを有する加工工具を用いて加工する工作機械と、前記工作機械に用いる前記加工工具の状態を監視する監視装置とを備える、加工システムであって、
   前記監視装置は、
   前記センサから測定結果を取得する取得部と、
   前記取得部で取得してから所定の期間の測定結果を保持するメモリと、
   前記メモリに保持された測定結果に対してデータ加工を行う演算部と、
   前記取得部で取得した測定結果の値を前記メモリを介さず時系列に表示する第１の画像と、前記演算部でデータ加工を行った演算結果を表示する第２の画像とを、表示画面に表示させる画像処理部と、を含み、
   前記画像処理部は、表示画面に前記第１の画像を表示する前に前記第２の画像を生成する 、加工システム。
10. 加工工具の状態を監視する監視方法であって、
    前記加工工具に装着された少なくとも１つのセンサから測定結果を取得するステップと、
    取得してから所定の期間の測定結果をメモリに保存するステップと、
    前記メモリに保持された測定結果に対してデータ加工を行うステップと、
    取得した測定結果の値を前記メモリを介さず時系列に表示する第１の画像を表示画面に表示させる前に、データ加工を行った演算結果を表示する第２の画像を生成するステップと、を含む、監視方法。
11. 加工工具の状態を監視する監視装置で実行されるプログラムであって、
    前記加工工具に装着された少なくとも１つのセンサから測定結果を取得するステップと、
    取得してから所定の期間の測定結果をメモリに保存するステップと、
    前記メモリに保持された測定結果に対してデータ加工を行うステップと、
    取得した測定結果の値を前記メモリを介さず時系列に表示する第１の画像を表示画面に表示させる前に、データ加工を行った演算結果を表示する第２の画像を生成するステップと、を含む、プログラム。

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