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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schätzen einer Werkzeuglebenszeit.
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Beschreibung des Verwandten Stands der Technik
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Üblicherweise nutzt sich eine Schneidkante eines Werkzeugs, das bei einer Werkzeugmaschine verwendet wird, mit dem Verstreichen der Zeit ab, wenn es in einer maschinellen Bearbeitung verwendet wird, was zu einer Zunahme des Schneidwiderstands zuführt. Ebenso verschlechtert sich die maschinelle Bearbeitungsgenauigkeit des Werkzeugs, wenn die Abnutzung voranschreitet, was es schwierig macht, eine vorgeschriebene maschinelle Bearbeitungsgenauigkeit beizubehalten, die für ein Werkstück erforderlich ist. Somit erreicht das Werkzeug das Ende seiner Lebenszeit. Das Werkzeug, das das Ende seiner Lebenszeit erreichte, muss durch ein anderes ersetzt werden, da es andernfalls nicht möglich ist, die maschinelle Bearbeitung fortzusetzen. Wenn jedoch das Werkzeug das Ende seiner Lebenszeit während eines automatischen Betriebs der Werkzeugmaschine erreichte, dann kann es vorkommen, dass das Werkzeug aufgrund der Abwesenheit eines Bediener am Einsatzort nicht sofort ersetzt werden kann, wenn das Ende Lebenszeit des Werkzeugs erreicht wird, was wiederum einer der Faktoren ist, die die Effizienz des maschinellen Bearbeitungszyklus behindern. Aus diesem Grund kommt einer Technik zum Vorabschätzen der Werkzeuglebenszeit Wichtigkeit zu.
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Es ist schwierig, die Lebenszeit eines Werkzeugs an oder in einer Werkzeugmaschine zu schätzen, da sie abhängig von dem maschinell zu bearbeitenden Werkstück und den maschinellen Bearbeitungsbedingungen variiert. Obwohl es möglich ist, ein Verfahren zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit gemäß der maschinellen Bearbeitungszeit und der Anzahl der maschinellen Bearbeitungsdurchläufe zu schätzen, ist die Genauigkeit der Schätzung durch dieses Verfahren nicht hoch, und es muss in einigen Fällen der Bediener das Werkzeug jedes Mal prüfen, um die Werkzeuglebenszeit zu bestimmen.
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Als eine herkömmliche Technik, die sich auf die Schätzung der Werkzeuglebenszeit bezieht, ist die Taylor'sche Lebenszeitgleichung bekannt (japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 11-171102 usw.). Wenn die Werkzeuglebenszeit unter Verwendung der Taylor'schen Lebenszeitgleichung geschätzt wird, dann ist es möglich, die Werkzeuglebenszeit unter den verschiedenen maschinellen Bearbeitungsbedingungen zu schätzen, indem eine Konstante auf der Grundlage der maschinellen Bearbeitungsbedingungen definiert wird, wie dem Werkzeug, das in der maschinellen Bearbeitung zu verwenden ist, und des Materials des Werkstücks, und indem die Konstante, die definiert wurde, auf die Taylor'sche Lebenszeitgleichung angewendet wird. Außerdem wurde ebenso eine Technik zum Schätzen einer Lebenszeit eines Werkzeugs auf der Grundlage der maschinellen Bearbeitungszeit, der Anzahl von maschinellen Bearbeitungsdurchläufen und dergleichen vorgeschlagen (japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2002-224925 usw.).
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Wenn jedoch die Lebenszeit des Werkzeugs unter Verwendung der Taylor'schen Lebenszeitgleichung vorherzusagen ist, dann besteht ein Nachteil dahingehend, dass die Konstante der Gleichung gemäß den maschinellen Bearbeitungsbedingungen berechnet werden muss, was zur Folge hat, dass die Bestimmung der Konstanten für eine Werkzeugmaschine, deren maschinelle Bearbeitungsbedingungen sich häufig ändern, kompliziert wird, was es wiederum schwierig macht, die Konstante bei der Gleichung anzuwenden.
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Wenn die Lebenszeit des Werkzeugs auf der Grundlage der maschinellen Bearbeitungszeit, der Anzahl von maschinellen Bearbeitungsdurchläufen und dergleichen geschätzt wird, dann ist es ebenso erforderlich, die maschinellen Bearbeitungsdurchläufe und die Anzahl von Durchläufen der maschinellen Bearbeitung für jeweilige Werkzeuge aufzuzeichnen. Da außerdem das Schätzverfahren zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit von so genannten Pi-mal-Daumen-Regeln auf der Grundlage der maschinellen Ist-Bearbeitung abhängt, tritt ein Problem dahingehend auf, dass die Vorhersage der Werkzeuglebenszeit in einer Situation schwierig ist, in der sich die maschinellen Bearbeitungsbedingungen häufig ändern.
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Kurzfassung der Erfindung
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Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Vorrichtung zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit, die in der Lage ist, die Lebenszeit eines Werkzeugs, das in einer Werkzeugmaschine verwendet wird, gemäß der Veränderung in den maschinellen Bearbeitungsbedingungen zu schätzen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung, in einer Fertigungsanlage mit einer Werkzeugmaschine der herstellenden Industrie, werden maschinelle Bearbeitungsinformationen, die einen Status der maschinellen Bearbeitung angeben, von der Werkzeugmaschine gesammelt, und es wird eine maschinelle Lernvorrichtung veranlasst, einen Status zu erlernen, in dem noch Werkzeuglebenszeit verbleibt, auf der Grundlage der maschinellen Bearbeitungsinformationen, die gesammelt wurden. Wenn das Erlernen durch die maschinelle Lernvorrichtung vollendet ist, dann wird die maschinelle Lernvorrichtung veranlasst, zu schätzen, ob der Status der maschinellen Bearbeitung, während die maschinelle Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine durchgeführt wird, einem Status entspricht, in dem noch Werkzeuglebenszeit verbleibt, und es wird die Tatsache, dass ein Ende der Lebenszeit eines Werkzeugs nahe bevorsteht, der Werkzeugmaschine mitgeteilt, von der geschätzt wurde, dass sie sich in einem Status der maschinellen Bearbeitung befindet, der außerhalb des Status liegt, in dem noch Werkzeuglebenszeit verbleibt.
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Zudem umfasst eine Vorrichtung zum Schätzen einer Werkzeuglebenszeit gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine Lebenszeit eines Werkzeugs schätzt, das in einer maschinellen Bearbeitung eines Werkstücks durch eine Werkzeugmaschine verwendet wird, eine Zustandsbeobachtungseinheit, die konfiguriert ist, um maschinelle Bearbeitungsinformationen zu erlangen, die einen Status der maschinellen Bearbeitung in einem Zustand angeben, in dem die Lebenszeit des Werkzeugs noch hinreichend verbleibt, wobei die maschinellen Bearbeitungsinformationen aus Log-Daten erlangt werden, die aufgezeichnet wurden, während die Werkzeugmaschine betrieben wird, und um Eingabedaten auf der Grundlage der maschinellen Bearbeitungsinformationen zu erstellen, die erlangt wurden; eine Lerneinheit, die konfiguriert ist, um ein Lernmodell aufzubauen, in dem Cluster der maschinellen Bearbeitungsinformationen durch unüberwachtes Lernen unter Verwendung der Eingabedaten erstellt werden, die durch die Zustandsbeobachtungseinheit erstellt wurden; und eine Lernmodellspeichereinheit, die konfiguriert ist, um das Lernmodell zu speichern.
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Ebenso umfasst die Vorrichtung zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit gemäß der vorliegenden Erfindung, die die Lebenszeit eines Werkzeugs zur Verwendung in einer maschinellen Bearbeitung eines Werkstücks durch eine Werkzeugmaschine schätzt, eine Lernmodellspeichereinheit, die konfiguriert ist, um ein Lernmodell zu speichern, in dem Cluster von maschinellen Bearbeitungsinformationen durch unüberwachtes Lernen auf der Grundlage der maschinellen Bearbeitungsinformationen erstellt werden, die einen Status der maschinellen Bearbeitung in einem Zustand angeben, in dem die Lebenszeit des Werkzeugs noch hinreichend verbleibt, wobei die maschinellen Bearbeitungsinformationen erlangt werden, während die Werkzeugmaschine betrieben wird; eine Zustandsbeobachtungseinheit, die konfiguriert ist, um die maschinellen Bearbeitungsinformationen, die den Status der maschinellen Bearbeitung angeben, aus Log-Daten zu erlangen, die aufgezeichnet wurden, während die Werkzeugmaschine betrieben wird, und um Eingabedaten auf der Grundlage der maschinellen Bearbeitungsinformationen zu erstellen, die erlangt wurden; und eine Schätzungseinheit, die konfiguriert ist, um die Lebenszeit des Werkzeugs aus den Eingabedaten zu schätzen, die durch die Zustandsbeobachtungseinheit erstellt wurden.
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Zudem umfasst die Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung eine Alarmeinheit, die konfiguriert ist, um einen Alarm auf der Grundlage der Ergebnisse der Schätzung der Lebenszeit des Werkzeugs durch die Vorrichtung zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit auszugeben.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung, mittels des Schätzens der Werkzeuglebenszeit unter Verwendung der maschinellen Lernvorrichtung, ist es nicht erforderlich, eine Konstante gemäß den maschinellen Bearbeitungsbedingungen, wie die Lebenszeitgleichung, zu berechnen, und es muss die Werkzeuglebenszeit nicht für jede maschinelle Bearbeitungsbedingung aufgezeichnet werden, so dass ermöglicht wird, die Werkzeuglebenszeit mit hoher Genauigkeit gemäß verschiedenen Situationen zu schätzen.
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Figurenliste
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Die vorstehend beschriebenen und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich werden. Es zeigen:
- 1 eine schematische Funktionsblockdarstellung einer Vorrichtung zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit zu einem Zeitpunkt des Erlernens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine Darstellung zur Beschreibung maschineller Bearbeitungsinformationen zur Verwendung in einem maschinellen Lernvorgang gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 3 eine Darstellung, die ein Beispiel in dem Fall zeigt, in dem ein mehrschichtiges neuronales Netz als ein Lernmodell verwendet wird;
- 4 eine Darstellung, die ein Beispiel in dem Fall zeigt, in dem ein Autoencoder als ein Lernmodell verwendet wird;
- 5 eine Darstellung, die Cluster maschineller Bearbeitungsinformationen in dem Fall zeigt, in dem noch Werkzeuglebenszeit verbleibt;
- 6 eine schematische Funktionsblockdarstellung der Vorrichtung zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit zu dem Zeitpunkt des Schätzens der Werkzeuglebenszeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 7 eine Darstellung, die die Beziehung zwischen maschinellen Bearbeitungsinformationen und den Clustern in dem Fall zeigt, in dem die Werkzeuglebenszeit als noch verbleibend geschätzt wird;
- 8 eine Darstellung, die die Beziehung zwischen den maschinellen Bearbeitungsinformationen und den Clustern in dem Fall zeigt, in dem geschätzt wird, dass die Werkzeuglebenszeit nahe an ihrem Ende ist; und
- 9 eine Darstellung zur Beschreibung der maschinellen Bearbeitungsinformationen zur Verwendung in einem maschinellen Lernvorgang gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden.
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1 zeigt eine schematische Funktionsblockdarstellung einer Vorrichtung zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit zu dem Zeitpunkt des Erlernens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit dieses Ausführungsbeispiels ist konfiguriert, um einen maschinellen Lernvorgang in einer Fertigungsanlage der herstellenden Industrie mit einer oder mehreren Werkzeugmaschinen durchzuführen, auf der Grundlage von Log-Daten, die aus zumindest einer der Werkzeugmaschinen gesammelt wurden und in einer Log-Datenspeichereinheit 200 gespeichert wurden.
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Die maschinellen Bearbeitungsinformationen, die aus einer Werkzeugmaschine erlangt wurden, die in einer Fertigungsanlage betrieben wird, werden zusammen mit der Zeit in der Log-Datenspeichereinheit 200 als Log-Daten aufgezeichnet. Die maschinellen Bearbeitungsinformationen umfassen die Arten des Werkzeugs, das bei der maschinellen Bearbeitung verwendet wird, das Material des Werkstücks, die Art des Kühlmittels, die Vorschubrate des Werkzeugs, die Drehgeschwindigkeit der Spindel, die Temperatur der Schneidkante, die Schneidzeitaggregation/Schneiddistanzaggregation für jedes Werkzeug, den Schneidwiderstand (Verstärkerstromwert einer Achse/Spindel) und dergleichen. Die Log-Datenspeichereinheit 200 kann maschinelle Bearbeitungsinformationsteile, die aus einer Vielzahl von Werkzeugmaschinen gesammelt wurden, als die Log-Daten aufzeichnen. Des Weiteren kann die Log-Datenspeichereinheit 200 als eine typische Datenbank aufgebaut werden.
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In einer Werkzeugmaschine als ein Objekt, von dem die Log-Daten zu sammeln sind, wird das Werkstück maschinell bearbeitet, während die jeweiligen Antriebseinheiten gesteuert werden, die in der Werkzeugmaschine vorgesehen sind, und werden die Zustände der Antriebseinheiten und ein Erfassungswert durch einen Sensor aus Signalen erlangt, die wiederum aus den jeweiligen Einheiten erlangt sind, und werden die Log-Daten, die sich auf den maschinellen Bearbeitungsvorgang der Werkzeugmaschine beziehen, erstellt und in einer nicht-flüchtigen Speichereinheit der Werkzeugmaschine, einer Speichervorrichtung als eine externe Vorrichtung oder dergleichen gespeichert. Die Log-Daten werden derart erstellt, dass die zeitlichen Übergänge der Betriebsstatus der individuellen Antriebseinheiten und Werte der Temperatur und dergleichen, die durch Sensoren erfasst werden, wahrgenommen werden können. Ebenso umfassen die Log-Daten verschiedene Informationsteile (wie einen Werkzeugwechsel-/Ersatzvorgang), die durch einen Administrator eingegeben werden, der die Werkzeugmaschine bedient, oder durch Wartungspersonal, denen eine erforderliche Reaktion auf das Auftreten einer Anomalie in der Werkzeugmaschine über ein maschinelles Bedienpaneel obliegt. Auf diese Art und Weise werden die Log-Daten, die in der nicht-flüchtigen Speichereinheit oder dergleichen der Werkzeugmaschine gespeichert sind, gesammelt und zu der Log-Datenspeichereinheit 200 über ein Netzwerk oder dergleichen oder über eine externe Speichervorrichtung oder dergleichen gesendet, die ein Bediener, wie Wartungspersonal der Werkzeugmaschine, mit sich führt. Die Sammlung kann sequenziell jedes Mal dann durchgeführt werden, wenn die Log-Daten erstellt werden, oder kann periodisch mit einem geeigneten Intervall durchgeführt werden.
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Als nächstes wird eine Gliederung des Lernvorgangs, der durch die Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit ausgeführt wird, beschrieben werden. Danach werden die individuellen Merkmale der Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit beschrieben werden.
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2 zeigt eine Darstellung zur Beschreibung der maschinellen Bearbeitungsinformationen zur Verwendung in dem maschinellen Lernvorgang gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit gemäß diesem Ausführungsbeispiel sammelt die maschinellen Bearbeitungsinformationen zu dem Zeitpunkt, zu dem die Werkzeuglebenszeit noch hinreichend verbleibt, aus den Log-Daten, die in der Log-Datenspeichereinheit 200 gespeichert sind, und führt ein unüberwachtes Lernen auf der Grundlage der maschinellen Bearbeitungsinformationen aus. Der unüberwachte Lernvorgang durch die Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird unter Verwendung von maschinellen Bearbeitungsinformationsteilen ausgeführt, die durch Unterteilen der maschinellen Bearbeitungsinformationen, die in der Log-Datenspeichereinheit 200 aufgezeichnet sind, zu jeder vorbestimmten Zeiteinheit erlangt wurden. Der unüberwachte Lernvorgang durch die Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird zum Zwecke des Erzeugens von Clustern der maschinellen Bearbeitungsinformationen zu dem Zeitpunkt ausgeführt, zu dem die Werkzeuglebenszeit noch hinreichend verbleibt. Zu diesem Zweck, wie in 2 gezeigt, schließt die Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit gemäß diesem Ausführungsbeispiel den Abschnitt der maschinellen Bearbeitungsinformationen entsprechend einer Spanne der Zeit zwischen (i) dem Zeitpunkt, zu dem der Bediener bestimmt, dass das Werkzeug das Ende der Werkzeuglebenszeit erreichte und es durch ein anderes Werkzeug ersetzte, und (i) einem vorigen Zeitpunkt, der dem Zeitpunkt des Ersatzes um eine vorbestimmte Zeit t1 (zum Beispiel 1 Stunde) vorausgeht (d.h. die maschinellen Bearbeitungsinformationen unmittelbar vor dem Ende der Werkzeuglebenszeit) in den Log-Daten aus, die in der Log-Datenspeichereinheit 200 gespeichert sind, und entnimmt die verbleibenden Abschnitte der maschinellen Bearbeitungsinformationen zur Verwendung in dem Lernvorgang. Das Verfahren zum Ausschließen des Abschnitts der maschinellen Bearbeitungsinformationen unmittelbar vor dem Ende der Werkzeuglebenszeit der Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit dieses Ausführungsbeispiels kann derart konfiguriert sein, dass ein Abschnitt der maschinellen Bearbeitungsinformationen, in denen ein anomaler Wert auftritt, ausgeschlossen wird (da ein Abschnitt der maschinellen Bearbeitungsinformationen einen anomalen Wert unmittelbar vor dem Ende der Werkzeuglebenszeit aufweisen kann, zum Beispiel in einem Fall, in dem ein vorbestimmter Wert ganz besonders im Vergleich mit den chronologisch vorangehenden und nachfolgenden Abschnitten der maschinellen Bearbeitungsinformationen hervorsticht).
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Gemäß dem „unüberwachten Lernvorgang“, lediglich durch Bereitstellen einer großen Menge von Eingabedaten für die Lernvorrichtung, wird es ermöglicht, die spezifische Verteilung zu erlernen, die die Eingabedaten aufzeigen, und um eine Komprimierung, ein Sortieren, ein Formen und dergleichen der Eingabedaten ohne das Erfordernis des Bereitstellens entsprechender Lehrausgabedaten auszuführen. Die Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann zum Beispiel eine Hauptkomponentenanalyse (PCA, principal component analysis), eine Stützvektormaschine (SVM, support vector machine), ein neuronales Netz oder dergleichen als den Algorithmus des unüberwachten Lernvorgangs verwenden. Wie ebenso in 3 gezeigt ist, kann ein Verfahren des sogenannten Deep Learning unter Verwendung einer Vielzahl von zwischenliegenden Schichten eines neuronalen Netzes verwendet werden, in welchem Fall ein wohlbekannter Autoencoder, wie in 4 gezeigt, aufgebaut werden kann, so dass der Rest erlernt wird.
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5 zeigt eine Darstellung, die wiederum beispielhaft die Cluster der maschinellen Bearbeitungsinformationen in dem Fall zeigt, in dem noch Werkzeuglebenszeit verbleibt. In 5, um der Vereinfachung des Beispiels willen, sind drei Informationsteile der Vorschubrate, der Drehgeschwindigkeit der Spindel und des Schneidwiderstands als maschinelle Bearbeitungsinformationen umfasst. In der Realität werden die maschinellen Bearbeitungsinformationen aber als Informationen ausgedrückt, die noch mehr Dimensionen umfassen.
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Als nächstes werden die einzelnen Merkmale der Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit beschrieben werden. Die Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit umfasst eine Lerneinheit 111, eine Zustandsbeobachtungseinheit 112 und eine Lernmodellspeichereinheit 114.
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Die Lerneinheit 111 ist eine Funktionseinheit, die den unüberwachten Lernvorgang auf der Grundlage der Eingabedaten ausführt, die durch die Zustandsbeobachtungseinheit 112 erlangt sind, ein Lernmodell aufbaut und das Lernmodell in der Lernmodellspeichereinheit 114 speichert. Das Lernmodell, das durch die Lerneinheit 111 aufgebaut wurde, ist als ein Modell zum Sortieren (Cluster-bilden) konfiguriert, um die maschinellen Bearbeitungsinformationen zu dem Zeitpunkt zu unterscheiden, zu dem die Werkzeuglebenszeit noch hinreichend verbleibt, aus den verbleibenden Abschnitten der maschinellen Bearbeitungsinformationen, wie in 5 gezeigt. Wie vorstehend beschrieben wurde, kann der Algorithmus des Lernmodells, das durch die Lerneinheit 111 aufgebaut wird, ein beliebiger sein, solange er die maschinellen Bearbeitungsinformationen zu dem Zeitpunkt, zu dem die Werkzeuglebenszeit noch hinreichend verbleibt, von deren verbleibenden Abschnitten sortieren und unterscheiden kann.
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Die Zustandsbeobachtungseinheit 112 erstellt die Eingabedaten aus den Log-Daten, die in der Log-Datenspeichereinheit 200 gespeichert sind, und gibt die erstellten Eingabedaten zu der Lerneinheit 111 aus. In der Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Eingabedaten maschinelle Bearbeitungsinformationensteile für jede Zeiteinheit, die aus der Werkzeugmaschine erlangt sind. Für die maschinellen Bearbeitungsinformationen, die als ein numerischer Wert ausgedrückt sind, verwendet die Zustandsbeobachtungseinheit 112 den numerischen Wert als die Eingabedaten der Lerneinheit 111 auf einer unbearbeiteten Grundlage, und soll für die maschinellen Bearbeitungsinformationen, die durch Informationen angegeben sind, die von numerischen Werten verschieden sind, wie eine Zeichenkette, in einer nicht-gezeigten Speichereinheit eine Umwandlungstabelle zum Umwandeln der individuellen Zeichenketten in numerische Werte speichern und die Informationen, die von numerischen Werten verschieden sind, in numerische Werte unter Verwendung der Umwandlungstabelle umwandeln, um diese wiederum in die Eingabedaten mitaufzunehmen.
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Mittels des vorstehend beschriebenen Aufbaus ist es der Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit möglich, den Lernvorgang bezüglich der maschinellen Bearbeitungsinformationen (maschineller Bearbeitungszustand) zu dem Zeitpunkt auszuführen, zu dem die Werkzeuglebenszeit zum Zeitpunkt des Betriebs der Werkzeugmaschine noch hinreichend verbleibt, und dadurch das Lernmodell aufzubauen.
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Als nächstes wird die Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit zum Schätzen der Lebenszeit des Werkzeugs unter Verwendung des Lernmodells, das aufgebaut wurde, beschrieben werden.
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6 zeigt eine schematische Funktionsblockdarstellung zu dem Zeitpunkt des Schätzens der Werkzeuglebenszeit durch die Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Die Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit gemäß diesem Ausführungsbeispiel schätzt die Lebenszeit des Werkzeugs, das in der Werkzeugmaschine 1 verwendet wird, auf der Grundlage der maschinellen Bearbeitungsinformationen, die die Informationen bezüglich der Betriebsstatus der individuellen Antriebseinheiten umfassen, die in der Werkzeugmaschine 1 vorgesehen sind, und der Informationen des Sensors (oder der Sensoren) der Einheiten, die über die Eingabe-/Ausgabeeinheit 17 erlangt werden, die in der Werkzeugmaschine 1 umfasst sind und die die Umgebung ausbilden. Die Eingabe-/Ausgabeeinheit 17 gibt Informationen, die intern oder extern der Werkzeugmaschine 1 erlangt wurden, zu den Prozessoren aus, die intern und extern der Werkzeugmaschine 1 liegen. Obwohl lediglich die Eingabe-/Ausgabeeinheit 17 und die Alarmeinheit 23 in 6 als die Funktionsblöcke gezeigt sind, die bei der Werkzeugmaschine 1 vorgesehen sind, umfasst die Werkzeugmaschine 1 in der Praxis die jeweiligen Komponenten einer typischen Werkzeugmaschine, wie einen Prozessor, wie wiederum eine CPU, und eine Antriebseinheit.
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Die Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit umfasst eine Zustandsbeobachtungseinheit 112, eine Lernmodellspeichereinheiten 114 und eine Schätzungseinheit 115.
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Gemäß dem Betrieb der Werkzeugmaschine 1 erlangt die Zustandsbeobachtungseinheit 112 die maschinellen Bearbeitungsinformationen, die als die Eingabedaten verwendet werden, zu dem Zeitpunkt des Erlernens wie vorstehend beschrieben über die Eingabe-/Ausgabeeinheit 17 und erstellt die Eingabedaten auf der Grundlage der erlangten Informationen, und gibt diese zu der Schätzungseinheit 115 aus.
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Unter Verwendung des Lernmodells, das in der Lernmodellspeichereinheit 114 gespeichert ist, bestimmt die Schätzungseinheit 115, zu welchem der Cluster von maschinellen Bearbeitungsinformationen die Eingabedaten (maschinelle Bearbeitungsinformationen) gehören, die von der Zustandsbeobachtungseinheit 112 eingegeben sind, und schätzt dadurch die Werkzeuglebenszeit. Wie in 7 gezeigt, wenn die Eingabedaten zu dem Cluster der maschinellen Bearbeitungsinformationen zu dem Zeitpunkt gehören, zu dem die Werkzeuglebenszeit noch hinreichend verbleibt, dann schätzt die Schätzungseinheit 115, dass die Lebenszeit des Werkzeugs, das in der momentan im Betrieb befindlichen Werkzeugmaschine 1 verwendet wird, noch hinreichend verbleibt. Wie weiterhin in 8 gezeigt, wenn die Eingabedaten, die aus der Zustandsbeobachtungseinheit 112 eingegeben sind, nicht zu dem Cluster der maschinellen Bearbeitungsinformationen zu dem Zeitpunkt gehören, zu dem die Werkzeuglebenszeit noch hinreichend verbleibt, dann schätzt die Schätzungseinheit 115, dass das Werkzeug, das in der momentan im Betrieb befindlichen Werkzeugmaschine 1 verwendet wird, unmittelbar vor dem Ende seiner Lebenszeit steht.
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Auf diese Art und Weise gibt die Schätzungseinheit 115 zu der Eingabe-/Ausgabeeinheit 17 der Werkzeugmaschine 1 das Ergebnis der Schätzung der Werkzeuglebenszeit unter Verwendung der Eingabedaten aus, die auf der Grundlage der maschinellen Bearbeitungsinformationen erstellt wurden, die wiederum aus der Werkzeugmaschine 1 erlangt sind. Die Eingabe-/Ausgabeeinheit 17 weist die Alarmeinheit 23 an, einen Alarmton auszugeben, falls bestimmt wird, dass das Ergebnis der Schätzung der Werkzeuglebenszeit, die aus der Schätzungseinheit 115 eingegeben ist, angibt, dass das Werkzeug unmittelbar vor dem Ende seiner Lebenszeit steht.
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Wenn die Alarmeinheit 23 durch die Eingabe-/Ausgabeeinheit 17 angewiesen wird, einen Alarm auszugeben, dann benachrichtigt die Alarmeinheit 23 den Bediener bezüglich der Tatsache, dass das Werkzeug sich nahe am Ende seiner Lebenszeit befindet, unter Verwendung einer Leuchte, die auf einem Maschinenbedienpaneel angeordnet ist, durch eine Angabe mittels einer Anzeigevorrichtung, einen Ton oder dergleichen. Hinsichtlich des Alarms, der durch die Benachrichtigung mittels der Alarmeinheit 23 bereitgestellt wird, wie zum Beispiel in 2 gezeigt wurde, in einem Fall, in dem die maschinellen Bearbeitungsinformationen in dem Intervall bis hin zurück zu einer vorbestimmten Zeit t1 vor dem Ende der Werkzeuglebenszeit in dem Lernvorgang der maschinellen Bearbeitungsinformationen zu dem Zeitpunkt verwendet wird, zu dem die Werkzeuglebenszeit noch hinreichend verbleibt, kann die spezifische Zeit als der Alarm auf der Anzeigevorrichtung zum Beispiel als „Ende der Lebenszeit des Werkzeugs wird in t1 Stunden erreicht“ angegeben werden.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, ist es für die Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit möglich, die Werkzeuglebenszeit während des Betriebs der Werkzeugmaschine 1 unter Verwendung des Lernmodells zu schätzen, das als ein Ergebnis des Lernvorgangs auf der Grundlage der maschinellen Bearbeitungsinformationen in zumindest einer oder mehreren Werkzeugmaschinen 1 erlangt wurde. Wenn zudem die Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit schätzt, dass das Ende der Lebenszeit des Werkzeugs erreicht ist, und ein Alarm ausgegeben wird, dann wird dem Bediener der Werkzeugmaschine 1 ermöglicht, den Betrieb der Werkzeugmaschine in Reaktion auf das Schätzergebnis systematisch anzuhalten, und das Werkzeug durch anderes zu ersetzen.
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Während die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Beispiele der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann in verschiedenen Modi mit geeignet an ihr durchgeführten Modifikationen implementiert werden.
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In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel sind die Modi des Erlernens und der Verwendung in einer einzelnen Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit gezeigt, jedoch ist das Lernmodell selbst, das durch die Lerneinheit 111 aufgebaut und in der Lernmodellspeichereinheit 114 gespeichert ist, ein Satz von Datenteilen, die die Ergebnisse des Lernvorgangs angeben, so dass es möglich ist, das Lernmodell so zu konfigurieren, dass es mit einer anderen Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit gemeinsam verwendet werden kann, zum Beispiel über eine (nicht gezeigte) Speichervorrichtung, ein Netzwerk oder dergleichen. In einer derartigen Konfiguration führen in dem Lernvorgang, in einem Zustand, in dem ein einzelnes Lernmodell unter einer Vielzahl von Vorrichtungen 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit gemeinsam verwendet wird, die jeweiligen Vorrichtungen 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit einen Lernvorgang parallel aus, was es ermöglicht, die zum Vollenden des Lernvorgangs erforderliche Zeit zu verkürzen. Außerdem ist es in der Verwendung des Lernmodells ebenso möglich, die Werkzeuglebenszeit durch die jeweiligen Vorrichtungen 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit unter Verwendung des gemeinsam verwendeten Lernmodells zu schätzen. Das Verfahren zur gemeinsamen Verwendung des Lernmodells ist nicht auf ein spezifisches Verfahren beschränkt. Ein Lernmodell kann zum Beispiel in einem Hostcomputer einer Fabrik gespeichert und durch die jeweiligen Vorrichtungen 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit gemeinsam verwendet werden, oder es kann ein Lernmodell auf einem Server gespeichert werden, der durch einen Hersteller derart installiert ist, dass das Lernmodell durch die Vorrichtungen 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit der Clients gemeinsam verwendet werden kann.
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In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel werden die Konfigurationen der Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit zu dem Zeitpunkt des Erlernens und zu dem Zeitpunkt der Erfassung einzelnen beschrieben. Es kann aber die Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit gleichzeitig die Konfiguration zu dem Zeitpunkt des Erlernens und die Konfiguration bei der Erfassung umfassen. In einer solchen Konfiguration kann die Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit die Werkzeuglebenszeit schätzen und die Steuerung der Lerneinheit 111 veranlassen, um einen weiteren zusätzlichen Lernvorgang auf der Grundlage der Informationen auszuführen, die durch einen Administrator oder durch Wartungspersonal in die Werkzeugmaschine 1 eingegeben werden.
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Ebenso beschreibt das vorstehende Ausführungsbeispiel einen Fall, in dem die Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit als eine getrennte Einheit unabhängig von der Werkzeugmaschine 1 konfiguriert ist. Es kann aber die Vorrichtung 100 zum Schätzen der Werkzeuglebenszeit als ein Teil der Steuervorrichtung der Werkzeugmaschine 1 konfiguriert wird.
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Des Weiteren werden in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Cluster der maschinellen Bearbeitungsinformationen zu dem Zeitpunkt, zu dem die Werkzeuglebenszeit noch hinreichend verbleibt, durch maschinelles Lernen erzeugt. Andererseits können jedoch, wie in 9 gezeigt ist, die maschinellen Bearbeitungsinformationen, bevor das Ende Lebenszeit des Werkzeugs erreicht wird, zum Beispiel in Teile, wie einen Teil von maschinellen Bearbeitungsinformationen entsprechend der Spanne zwischen einem vorbestimmten Zeitpunkt t1, zu dem das Ende des Werkzeuglebens erreicht ist, und einem vorbestimmten Zeitpunkt t2, der dem Zeitpunkt t1 vorangeht; einen Informationsteil entsprechend der Spanne zwischen dem vorbestimmten Zeitpunkt t2 und einem vorbestimmten Zeitpunkt t3, der dem Zeitpunkt t2 vorangeht; und einen Teil von maschinellen Bearbeitungsinformationen vor dem vorbestimmten Zeitpunkt t3, der dem Zeitpunkt vorausgeht, zu dem das Ende des Werkzeuglebens erreicht wird, unterteilt werden, so dass die Cluster der jeweiligen Zeitspannen erstellt werden und bestimmt wird, zu welchem Cluster die maschinellen Bearbeitungsinformationen gehören, die zu dem Zeitpunkt der maschinellen Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine 1 erlangt sind, was es möglich macht, eine detailliertere Schätzung dessen abzugeben, wie lange es dauern wird, das Ende des Werkzeuglebens zu erreichen.
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Obwohl die Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Beispiele der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele eingeschränkt, und andere Modi können mit an ihr durchgeführten Modifikationen nach Bedarf implementiert werden.