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JP7572865B2 - Learning device and program, and die abnormality prediction device - Google Patents
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JP7572865B2 - Learning device and program, and die abnormality prediction device - Google Patents

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本発明は、学習装置およびプログラム、ならびに金型異常予測装置に関し、特に、プレス機に搭載された金型の異常の有無を予測するための予測モデルを機械学習により生成する学習装置およびプログラム、ならびに、機械学習により生成された予測モデルに基づいて金型の異常の有無を予測する金型異常予測装置に関する。 The present invention relates to a learning device and program, and a die abnormality prediction device, and in particular to a learning device and program that use machine learning to generate a prediction model for predicting the presence or absence of an abnormality in a die mounted on a press machine, and a die abnormality prediction device that predicts the presence or absence of an abnormality in a die based on a prediction model generated by machine learning.

鍛造プレス装置は、クランク軸を回転駆動してスライドを昇降動作させることにより、ワークをプレス加工する。このような鍛造プレス装置では、特開2019-13947号公報(特許文献1)に記載されているように、加工中にワークに加わる荷重を監視し、荷重のピーク値に基づいて異常を検出することが従来から行われている。荷重のピーク値が製品の良否と高い相関があることが分かっているためである。 A forging press machine presses a workpiece by rotating a crankshaft and raising and lowering a slide. As described in JP 2019-13947 A (Patent Document 1), such a forging press machine has traditionally monitored the load applied to the workpiece during processing and detected abnormalities based on the peak value of the load. This is because it is known that the peak value of the load is highly correlated with the quality of the product.

また、特開2019-13976号公報(特許文献2)に記載されているように、プレス機の運転状況を検出する複数のセンサを利用することで、プレス機の故障を予測する技術が従来から提案されている。 In addition, as described in JP 2019-13976 A (Patent Document 2), a technology has been proposed that predicts press failures by using multiple sensors that detect the operating status of the press.

特開2019-13947号公報JP 2019-13947 A 特開2019-13976号公報JP 2019-13976 A

特許文献1では、荷重のピーク値に基づいて不良品を検出することができるが、その要因(異常要因)まで特定することができない。 In Patent Document 1, it is possible to detect defective products based on the peak value of the load, but it is not possible to identify the cause (cause of anomaly).

特許文献2では、複数のセンサから得られた計測結果の初期正常状態からの変化をモニタリングPCで確認し、過去の経験則も照らし合わせてプレス機の故障を予測するため、経験の浅い作業者が故障の予測を的確に行うことは困難である。 In Patent Document 2, changes from the initial normal state in the measurement results obtained from multiple sensors are checked on a monitoring PC and past empirical rules are also taken into account to predict press failures, making it difficult for inexperienced operators to accurately predict failures.

特に、プレス機の金型は、他のパーツに比べて故障頻度が高いため、作業者の経験に頼らずに金型の異常(故障、破損など)を検出できる技術が望まれていた。 In particular, press machine dies tend to break down more frequently than other parts, so there was a demand for technology that could detect die anomalies (breakdowns, damage, etc.) without relying on the experience of the worker.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、プレス機に搭載された金型の異常を精度良く検出可能とするための学習装置およびプログラム、ならびに、金型異常予測装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to provide a learning device and program for enabling accurate detection of abnormalities in dies mounted on a press machine, as well as a die abnormality prediction device.

この発明のある局面に従う学習装置は、プレス機に搭載された金型の異常の有無を予測するための予測モデルを機械学習により生成する学習装置であって、データ取得手段と、特徴量算出手段と、生成手段と、モデル記憶手段とを備える。データ取得手段は、プレス機によるプレス運転時にワークに加わる荷重データとプレス機のフレームの振動データとを含む測定データを、プレスサイクルごとに取得する。特徴量算出手段は、データ取得手段により取得された測定データに基づいて、荷重特徴量と振動特徴量とを含む複数種類の特徴量を、プレスサイクルごとに算出する。生成手段は、特徴量算出手段により算出された複数種類の特徴量と金型状態との相関を機械学習して、プレスサイクルごとに金型の異常の有無を予測するための予測モデルを生成する。モデル記憶手段は、生成手段により生成された予測モデルを記憶する。 A learning device according to one aspect of the present invention is a learning device that generates a prediction model by machine learning to predict the presence or absence of an abnormality in a die mounted on a press machine, and includes a data acquisition means, a feature calculation means, a generation means, and a model storage means. The data acquisition means acquires measurement data for each press cycle, including load data applied to a workpiece during press operation by the press machine and vibration data of the frame of the press machine. The feature calculation means calculates multiple types of feature amounts, including load feature amounts and vibration feature amounts, for each press cycle based on the measurement data acquired by the data acquisition means. The generation means performs machine learning on the correlation between the multiple types of feature amounts calculated by the feature calculation means and the die state, and generates a prediction model for predicting the presence or absence of an abnormality in the die for each press cycle. The model storage means stores the prediction model generated by the generation means.

好ましくは、生成手段は、金型パターンごとに、複数種類の特徴量と金型状態との相関を機械学習し、モデル記憶手段は、金型パターンを識別する金型識別情報に関連付けて、予測モデルを記憶する。 Preferably, the generating means performs machine learning to learn the correlation between multiple types of feature values and the mold state for each mold pattern, and the model storing means stores the prediction model in association with mold identification information that identifies the mold pattern.

プレス機が、複数の金型を搭載する多段式のプレス機である場合、生成手段は、複数種類の特徴量を入力とし、個々の金型に対する異常の有無を出力とする予測モデルを生成することが望ましい。なお、個々の金型とは、広義には、上型、下型を区別することなく、工程ごとの金型を意味し、狭義には、各工程の上型、下型を意味する。 When the press is a multi-stage press equipped with multiple dies, it is desirable for the generation means to generate a prediction model that takes multiple types of feature quantities as input and outputs the presence or absence of anomalies for each die. In a broad sense, each die means a die for each process, without distinguishing between upper and lower dies, and in a narrow sense, means the upper and lower dies for each process.

フレームが、複数の金型の上流側および下流側にそれぞれ設けられた第1および第2の支柱を有している形態において、特徴量算出手段は、第1の支柱に取り付けられた振動計からの振動データに基づいて第1の振動特徴量を算出し、第2の支柱に取り付けられた振動計からの振動データに基づいて第2の振動特徴量を算出することが望ましい。各振動特徴量は、波高ベクトル、時刻ベクトル、および周波数ベクトルのうちの少なくとも一つを含み、少なくとも周波数ベクトルを含むことが望ましい。より望ましくは、周波数ベクトルと、波高ベクトルまたは時刻ベクトルとを含む。 In a configuration in which the frame has first and second supports provided on the upstream and downstream sides, respectively, of the multiple molds, it is preferable that the feature calculation means calculates a first vibration feature based on vibration data from a vibration meter attached to the first support, and calculates a second vibration feature based on vibration data from a vibration meter attached to the second support. Each vibration feature includes at least one of a wave height vector, a time vector, and a frequency vector, and it is preferable that it includes at least a frequency vector. More preferably, it includes a frequency vector, and a wave height vector or a time vector.

特徴量算出手段は、荷重特徴量および振動特徴量に加えて、金型接触時間、ダイハイト値、金型温度、金型潤滑液量、および金型ショット数のうちの少なくとも一つをさらに算出することが望ましい。なお、特徴量の種類には、金型温度および金型潤滑液量が含まれることが望ましい。これらを予測モデルの説明変数に加えることにより、金型への負荷の大きさを精度良く検出できる。プレス機が、複数の金型を搭載する多段式のプレス機である場合、金型温度、金型潤滑液量、および金型ショット数は、個々の金型(少なくとも工程ごと)に対して測定されることが望ましい。 In addition to the load feature and vibration feature, it is preferable that the feature calculation means further calculates at least one of the die contact time, die height value, die temperature, die lubricant amount, and die shot number. The types of feature preferably include die temperature and die lubricant amount. By adding these to the explanatory variables of the prediction model, the magnitude of the load on the die can be detected with high accuracy. If the press is a multi-stage press equipped with multiple dies, it is preferable that the die temperature, die lubricant amount, and die shot number are measured for each die (at least for each process).

この発明の他の局面に従う金型異常予測装置は、プレス機に搭載された金型の異常の有無を予測するための金型異常予測装置であって、上記いずれかに記載の学習装置によって生成された予測モデルを記憶する記憶手段を備えている。また、プレス機によるプレス運転時にワークに加わる荷重データとプレス機のフレームの振動データとを含む測定データを、プレスサイクルごとに取得するデータ取得手段と、データ取得手段により取得された測定データに基づいて、荷重特徴量と振動特徴量とを含む複数種類の特徴量を、プレスサイクルごとに算出する特徴量算出手段と、特徴量算出手段により算出された複数種類の特徴量を、記憶手段に記憶された予測モデルに入力して、プレスサイクルごとに金型の異常の有無を予測する予測手段と、予測手段による予測結果を出力する出力手段とを備える。 A die abnormality prediction device according to another aspect of the present invention is a die abnormality prediction device for predicting the presence or absence of an abnormality in a die mounted on a press machine, and includes a storage means for storing a prediction model generated by any of the learning devices described above. It also includes a data acquisition means for acquiring measurement data for each press cycle, including load data applied to a workpiece during press operation by the press machine and vibration data of the frame of the press machine, a feature calculation means for calculating multiple types of feature amounts, including load feature amounts and vibration feature amounts, for each press cycle based on the measurement data acquired by the data acquisition means, a prediction means for inputting the multiple types of feature amounts calculated by the feature calculation means into a prediction model stored in the storage means to predict the presence or absence of an abnormality in the die for each press cycle, and an output means for outputting the prediction result by the prediction means.

好ましくは、記憶手段には、金型パターンを識別する金型識別情報に関連付けて、複数の予測モデルが記憶されている。この場合、金型異常予測装置は、プレス機によるプレス運転開始前に、複数の予測モデルのうち、今回のプレス運転に対応する金型パターンに基づいて、金型の異常予測に用いる予測モデルを判別するモデル判別手段をさらに備えることが望ましい。 Preferably, the storage means stores a plurality of prediction models in association with die identification information that identifies the die pattern. In this case, it is preferable that the die abnormality prediction device further includes a model discrimination means that discriminates a prediction model to be used for die abnormality prediction from among the plurality of prediction models, based on the die pattern corresponding to the current press operation, before the start of press operation by the press machine.

この発明のさらに他の局面に従う学習プログラムは、プレス機に搭載された金型の異常の有無を予測するための予測モデルを機械学習により生成する学習プログラムであって、プレス機によるプレス運転時にワークに加わる荷重波形データとプレス機のフレームの振動波形データとを含む測定データに基づいて、荷重特徴量と振動特徴量とを含む複数種類の特徴量を、プレスサイクルごとに算出するステップと、算出された複数種類の特徴量と金型状態との相関を機械学習して、プレスサイクルごとに金型の異常の有無を予測するための予測モデルを生成するステップと、生成された予測モデルをモデル記憶手段に記憶するステップとをコンピュータに実行させる。 A learning program according to yet another aspect of the present invention is a learning program that generates a prediction model by machine learning to predict the presence or absence of an abnormality in a die mounted on a press machine, and causes a computer to execute the steps of: calculating multiple types of feature quantities, including load feature quantities and vibration feature quantities, for each press cycle based on measurement data including load waveform data applied to a workpiece during press operation by the press machine and vibration waveform data of the frame of the press machine; learning the correlation between the multiple types of calculated feature quantities and the die state by machine learning to generate a prediction model for predicting the presence or absence of an abnormality in the die for each press cycle; and storing the generated prediction model in a model storage means.

本発明によれば、予測モデルにより、金型の異常を精度良く検出することができる。 According to the present invention, a predictive model can be used to accurately detect abnormalities in a mold.

本発明の実施の形態に係る鍛造プレス装置の概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a forging press apparatus according to an embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態に係る鍛造プレス装置が備えるプレス機およびセンサ類を模式的に示す図である。1 is a diagram showing a schematic diagram of a press machine and sensors provided in a forging press apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施の形態におけるプレス機の周辺構造、ならびに、センサ類により検出される運転状況情報を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a schematic diagram of the peripheral structure of a press machine according to an embodiment of the present invention, and operating status information detected by sensors. 本発明の実施の形態におけるプレス機が備える金型の配置例を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a schematic example of an arrangement of dies provided in a press machine according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る学習装置の機能構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a functional configuration of a learning device according to an embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態に係る学習装置による予測モデルの生成方法を示すフローチャートである。1 is a flowchart showing a method for generating a prediction model by a learning device according to an embodiment of the present invention. (A)~(C)は、フレーム振動の特徴量の算出方法を説明するためのグラフである。13A to 13C are graphs for explaining a method for calculating a feature amount of frame vibration. (A)~(D)は、フレーム振動の特徴量の算出方法を説明するためのグラフである。13A to 13D are graphs for explaining a method for calculating a feature amount of frame vibration. 本発明の実施の形態に係る金型異常予測装置の機能構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a functional configuration of a mold abnormality prediction device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る金型異常予測装置による金型の異常予測方法を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a mold abnormality prediction method by the mold abnormality prediction device according to the embodiment of the present invention.

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 The embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the same or corresponding parts in the drawings are given the same reference numerals and their description will not be repeated.

本実施の形態では、鍛造プレス装置が、学習装置での学習結果に基づいて、金型の異常を検出する機能を有しているものとして説明する。 In this embodiment, the forging press machine is described as having the function of detecting abnormalities in the die based on the learning results of the learning device.

<鍛造プレス装置の概略構成>
はじめに、図1~図3を参照して、鍛造プレス装置10の概略構成について説明する。図1に示されるように、鍛造プレス装置10は、ワークをプレス加工するプレス機11と、プレス機11の運転を制御するPLC(プログラマブル・ロジック・コントローラ)40とを備える。
<Outline of the forging press device>
First, a schematic configuration of a forging press apparatus 10 will be described with reference to Figures 1 to 3. As shown in Figure 1, the forging press apparatus 10 includes a press machine 11 that presses a workpiece, and a PLC (programmable logic controller) 40 that controls the operation of the press machine 11.

図2に示されるように、プレス機11は、フレーム3内の上下に対向するように設けられたスライド1およびボルスタ2を備えている。フレーム3は、プレス機11の正面側に配置された一対の支柱3a,3bと、プレス機11の後方側に配置された一対の支柱3c,3dとを含む。プレス機11は、クランク軸4を回転駆動させることにより、コンロッド5に連結されたスライド1が昇降動作するように構成されている。 As shown in FIG. 2, the press 11 has a slide 1 and a bolster 2 arranged to face each other vertically within a frame 3. The frame 3 includes a pair of supports 3a, 3b arranged on the front side of the press 11, and a pair of supports 3c, 3d arranged on the rear side of the press 11. The press 11 is configured so that the slide 1 connected to the connecting rod 5 moves up and down by rotating the crankshaft 4.

クランク軸4の一端側には、メインモータ6でベルト7によって回転駆動されるフライホイール8が、クラッチ9を介して接続されている。クランク軸4の他端側には、クランク軸4の回転を止めてスライド1を停止させるブレーキ装置12が取り付けられている。プレス機11は、メインモータ6でフライホイール8を一定速度で回転駆動し、クラッチ9を入りとして、フライホイール8の回転をクランク軸4に伝達することによってスライド1を昇降させて、ボルスタ2上に載置されたワークを鍛造する。ワークは、ボルスタ2上に設置された下型(図示せず)とスライド1の下端に設置された上型(図示せず)とを含む金型のパターンに応じた大きさおよび形状に加工され、最終製品となる。「金型」とは、鍛造に使用される型を意味する。金型は、典型的には特殊鋼により形成される。 A flywheel 8, which is driven to rotate by a belt 7 by a main motor 6, is connected to one end of the crankshaft 4 via a clutch 9. A brake device 12 is attached to the other end of the crankshaft 4, which stops the rotation of the crankshaft 4 and stops the slide 1. The press 11 drives the flywheel 8 to rotate at a constant speed by the main motor 6, and with the clutch 9 engaged, transmits the rotation of the flywheel 8 to the crankshaft 4, raising and lowering the slide 1, thereby forging the workpiece placed on the bolster 2. The workpiece is processed into a size and shape according to the pattern of a die, which includes a lower die (not shown) installed on the bolster 2 and an upper die (not shown) installed at the lower end of the slide 1, to become the final product. "Die" means a die used for forging. The die is typically made of special steel.

本実施の形態における鍛造プレス装置10は、熱間鍛造によりワークを加工する装置である。鍛造プレス装置10は、プレス機11の運転状況を検出するために、以下に示すような複数のセンサ類を備えている。なお、後述するように、プレス機11は、複数工程を経てワークを加工する多段式のプレス機であってもよい。つまり、プレス機11に、複数の金型が搭載されていてもよい。
・荷重センサ20:ワークに加わる荷重を検知する。たとえば、フレーム3の歪みを検出する歪みゲージで構成される。
・角度センサ21:クランク軸4の回転角度(プレス角度)を検出することによって、スライド1の位置、および、スライド1の速度(ストローク)を検知する。
・ブレーキ緩み圧センサ22:ブレーキ装置12の緩み圧を検出する。
・クラッチ圧センサ23:クラッチ9の圧力を検出する。
・クラッチタンク圧センサ24:クラッチ9を駆動する作動油の圧力を検出する。
・ブレーキタンク圧センサ25:ブレーキ装置12の冷却水の圧力を検出する。
・冷却水流量センサ26:ブレーキ装置12の冷却水の流量を検出する。
・BKO位置変位センサ27:プレス機11の下ノックアウト装置の位置(BKO位置)を検出する。
・SKO位置変位センサ28:上ノックアウト装置の位置(SKO位置)を検出する。
・測温抵抗体29:プレス機11の各部温度を検出する。
・潤滑液流量センサ30:金型を潤滑する潤滑液の流量を検出する。
・エアブロー圧力センサ31:プレス機11に供給される高圧エアの圧力を検出する。
・材料温度センサ32:プレス機11に供給される材料の温度を検出する。
・ダイハイト変位センサ33:プレス機11のダイハイト(ボルスタ2とスライド1の下死点位置との間隔)を検出する。
・型温度センサ34:金型の温度を検出する。
The forging press 10 in this embodiment is a device that processes a workpiece by hot forging. The forging press 10 is equipped with a plurality of sensors as described below in order to detect the operating status of the press 11. As will be described later, the press 11 may be a multi-stage press that processes a workpiece through a plurality of steps. In other words, the press 11 may be equipped with a plurality of dies.
Load sensor 20: Detects the load applied to the workpiece. For example, it is configured with a strain gauge that detects the distortion of the frame 3.
Angle sensor 21: Detects the rotation angle (press angle) of the crankshaft 4 to detect the position of the slide 1 and the speed (stroke) of the slide 1.
Brake release pressure sensor 22: Detects the release pressure of the braking device 12.
Clutch pressure sensor 23: Detects the pressure of the clutch 9.
Clutch tank pressure sensor 24: Detects the pressure of the hydraulic oil that drives the clutch 9.
Brake tank pressure sensor 25: Detects the pressure of the cooling water for the brake device 12.
Coolant flow rate sensor 26: Detects the flow rate of the cooling water for the brake device 12.
BKO position displacement sensor 27: Detects the position of the lower knockout device of the press 11 (BKO position).
SKO position displacement sensor 28: Detects the position of the upper knockout device (SKO position).
Resistance temperature detector 29: Detects the temperature of each part of the press machine 11.
Lubricant flow rate sensor 30: Detects the flow rate of the lubricant that lubricates the die.
Air blow pressure sensor 31: Detects the pressure of the high-pressure air supplied to the press machine 11.
Material temperature sensor 32: Detects the temperature of the material supplied to the press machine 11.
Die height displacement sensor 33: Detects the die height of the press machine 11 (the distance between the bolster 2 and the bottom dead center position of the slide 1).
Mold temperature sensor 34: Detects the temperature of the mold.

図3に示されるように、鍛造プレス装置10は、搬送装置13およびヒータ14をさらに備えている。搬送装置13は、たとえばベルトコンベアにより構成され、ワークWを、前工程からプレス機11(ボルスタ2の位置)まで搬送する。ヒータ14は、プレス機11よりも上流側に配置され、搬送装置13で搬送途中のワークWの硬化を防止するために設けられている。ヒータ14は、たとえばトンネル炉により構成されている。 As shown in FIG. 3, the forging press 10 further includes a conveying device 13 and a heater 14. The conveying device 13 is, for example, a belt conveyor, and conveys the workpiece W from the previous process to the press 11 (position of the bolster 2). The heater 14 is disposed upstream of the press 11 and is provided to prevent hardening of the workpiece W during transport by the conveying device 13. The heater 14 is, for example, a tunnel furnace.

上記した材料温度センサ32は、ヒータ14を通過直後のワークW(ヒータ14の出口付近のワークW)の温度を検知する。型温度センサ34は、プレス機11に搭載された金型の温度を検知する。 The material temperature sensor 32 detects the temperature of the workpiece W immediately after it passes through the heater 14 (the workpiece W near the exit of the heater 14). The die temperature sensor 34 detects the temperature of the die mounted on the press machine 11.

なお、鍛造プレス装置10は、上記したセンサ類の他、ワークWがヒータ14の出口からプレス位置に到達するまでに要した時間(ヒータ出口-プレス時間)を検出するタイマ(図示せず)などをさらに備えていてもよい。また、ヒータ14の出口付近においてワークWの有無を検知するワーク有無センサ(図示せず)がさらに設けられていてもよい。 In addition to the above-mentioned sensors, the forging press device 10 may further include a timer (not shown) that detects the time required for the workpiece W to reach the press position from the exit of the heater 14 (heater exit - press time). In addition, a workpiece presence/absence sensor (not shown) that detects the presence or absence of the workpiece W near the exit of the heater 14 may also be provided.

本実施の形態におけるプレス機11は、多段式のプレス機であって、複数の金型を用いて段階的にワークWを成形する。金型の配置例を図4に示す。図4の例では、プレス機11が、ワークWの搬送方向A1に沿って配置された3個の金型51~53を備えている。この場合、ワークWは、金型51による第1工程(工程I)、金型52による第2工程(工程II)、金型53による第3工程(工程III)を順に経て、段階的に成形される。 The press machine 11 in this embodiment is a multi-stage press machine that uses multiple dies to shape the workpiece W in stages. An example of the arrangement of dies is shown in FIG. 4. In the example of FIG. 4, the press machine 11 has three dies 51 to 53 arranged along the conveying direction A1 of the workpiece W. In this case, the workpiece W is formed in stages through a first process (process I) using die 51, a second process (process II) using die 52, and a third process (process III) using die 53, in that order.

金型51~53それぞれの上型51a,52a,53aは、フレーム3内のスライド1の下端部に固定されており、同時に昇降移動する。金型51~53それぞれの下型51b,52b,53bは、フレーム3内のボルスタ2の上端部に固定されている。以下の説明において、上下三対の型51a,51b,52a,52b,53a,53bを区別する必要がない場合には、これらを「型50」と表現する。 The upper dies 51a, 52a, 53a of each of the dies 51 to 53 are fixed to the lower end of the slide 1 in the frame 3, and move up and down at the same time. The lower dies 51b, 52b, 53b of each of the dies 51 to 53 are fixed to the upper end of the bolster 2 in the frame 3. In the following description, when it is not necessary to distinguish between the three pairs of upper and lower dies 51a, 51b, 52a, 52b, 53a, 53b, they will be referred to as "dies 50".

プレス機11の金型51~53は、各々が、型潤滑手段60(想像線で示す)から供給される潤滑液により潤滑される。この場合、潤滑液流量センサ30および型温度センサ34は、典型的には、型50ごとに設けられる。 The dies 51-53 of the press 11 are each lubricated by lubricating liquid supplied from a die lubrication means 60 (shown in phantom lines). In this case, a lubricating liquid flow sensor 30 and a die temperature sensor 34 are typically provided for each die 50.

上述の荷重センサ20は、フレーム3のいずれか一つの支柱(たとえば支柱3c)に取り付けられている。また、フレーム3の左右の支柱3c,3dに一つずつ振動計35が取り付けられている。支柱3c,3dの一方(支柱3c)は、工程Iの金型51よりも搬送方向上流側に位置し、支柱3c,3dの他方(支柱3d)は、工程IIIの金型53よりも搬送方向下流側に位置している。各振動計35は、たとえば加速度センサにより構成され、フレーム3の振動を検出する。具体的には、各振動計35は、自身が取り付けられた支柱3c,3dの略水平方向(前後方向または左右方向)の振動を検出する。 The load sensor 20 is attached to one of the pillars of the frame 3 (for example, pillar 3c). A vibration meter 35 is attached to each of the left and right pillars 3c and 3d of the frame 3. One of the pillars 3c and 3d (pillar 3c) is located upstream in the conveying direction from the die 51 of step I, and the other of the pillars 3c and 3d (pillar 3d) is located downstream in the conveying direction from the die 53 of step III. Each vibration meter 35 is, for example, an acceleration sensor, and detects vibrations of the frame 3. Specifically, each vibration meter 35 detects vibrations in the approximately horizontal direction (front-back or left-right direction) of the pillars 3c and 3d to which it is attached.

再び図1を参照して、鍛造プレス装置10は、金型51~53の異常の有無を予測する金型異常予測装置(以下「異常予測装置」と略す)200を備えている。異常予測装置200は、学習装置100により生成された予測モデルに基づいて、各型50の異常の有無を予測する。学習装置100および異常予測装置200によって、金型異常予測システムSYSが構成されている。 Referring again to FIG. 1, the forging press device 10 is equipped with a die abnormality prediction device (hereinafter abbreviated as "abnormality prediction device") 200 that predicts the presence or absence of abnormalities in the dies 51 to 53. The abnormality prediction device 200 predicts the presence or absence of abnormalities in each die 50 based on the prediction model generated by the learning device 100. The learning device 100 and the abnormality prediction device 200 constitute a die abnormality prediction system SYS.

学習装置100および異常予測装置200は、PLC40を介して、またはPLC40を介することなく、複数のセンサ類からの検出信号を取得する。PLC40とこれらの装置100,200とは有線または無線にて接続されている。学習装置100および異常予測装置200は、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサとメモリを含むコンピュータにより実現される。なお、本実施の形態では、PLC40と異常予測装置200とが別個に設けられた例を示しているが、限定的ではなく、PLC40が、後述するような異常予測装置200の機能を有していてもよい。 The learning device 100 and the abnormality prediction device 200 acquire detection signals from a plurality of sensors through the PLC 40 or without the PLC 40. The PLC 40 and these devices 100, 200 are connected by wire or wirelessly. The learning device 100 and the abnormality prediction device 200 are realized by a computer including a processor such as a CPU (Central Processing Unit) and a memory. Note that, although an example in which the PLC 40 and the abnormality prediction device 200 are provided separately is shown in this embodiment, this is not limiting, and the PLC 40 may have the functions of the abnormality prediction device 200 as described below.

<学習装置>
(機能構成について)
図5は、本実施の形態に係る学習装置100の機能構成を示すブロック図である。学習装置100は、データ取得部101と、形式変換部102と、結果取得部103と、学習部104と、モデル記憶部114とを主に備えている。モデル記憶部114には、金型パターンごとの予測モデルM1,M2,・・・が格納される。
<Learning device>
(Functional configuration)
5 is a block diagram showing the functional configuration of a learning device 100 according to this embodiment. The learning device 100 mainly includes a data acquisition unit 101, a format conversion unit 102, a result acquisition unit 103, a learning unit 104, and a model storage unit 114. The model storage unit 114 stores prediction models M1, M2, ... for each die pattern.

本実施の形態において、「金型パターン」は、金型51~53の形状に対応する品番(型番)、および、金型51~53へのワークWの配置パターンを示すワークパターンにより特定される。鍛造プレス装置10によって連続的にワークWをプレス加工する場合、これらのワークWの品番は共通である。金型51~53へのワークWの配置パターンには、金型51~53の全てにワークWが配置されたパターン、最初の金型51にのみワークWが配置されたパターン、最後の金型53にのみワークWが配置されたパターン、などが含まれる。品番に対応するワークWの配置モードは1対1で定められているものの、ワークWは順次搬送されるため、プレス運転の開始時および終了時などは、ワークWの配置モードとは異るパターンで、金型51~53の一部にのみワークWが配置される。なお、品番に対応するワークWの配置モードとしては、金型51~53の全てにワークWを順次配置するパターン、金型51~53に一つ飛ばしでワークWを配置するパターン、などが含まれる。金型パターンを特定するための情報に、ワークWの投影面積がさらに含まれてもよい。 In this embodiment, the "die pattern" is specified by the product number (model number) corresponding to the shape of the dies 51 to 53, and the work pattern indicating the arrangement pattern of the work W on the dies 51 to 53. When the work W is continuously pressed by the forging press device 10, the product number of these work W is common. The arrangement pattern of the work W on the dies 51 to 53 includes a pattern in which the work W is arranged on all of the dies 51 to 53, a pattern in which the work W is arranged only on the first die 51, a pattern in which the work W is arranged only on the last die 53, and the like. Although the arrangement mode of the work W corresponding to the product number is determined one-to-one, since the work W is transported sequentially, at the start and end of the press operation, the work W is arranged only on some of the dies 51 to 53 in a pattern different from the arrangement mode of the work W. The arrangement mode of the work W corresponding to the product number includes a pattern in which the work W is arranged sequentially on all of the dies 51 to 53, a pattern in which the work W is arranged on the dies 51 to 53 every other die, and the like. The information for identifying the mold pattern may further include the projected area of the workpiece W.

データ取得部101は、プレス機11の運転時(鍛造プレス装置10によるプレス運転時)に、鍛造プレス装置10が備えるセンサ類から測定データを取得する。本実施の形態では、データ取得部101は、プレスサイクルごとに測定データ(以下、「サイクル測定データ」という)および金型パターンデータを取得する。 The data acquisition unit 101 acquires measurement data from sensors equipped in the forging press device 10 when the press machine 11 is in operation (when the forging press device 10 is in press operation). In this embodiment, the data acquisition unit 101 acquires measurement data (hereinafter referred to as "cycle measurement data") and die pattern data for each press cycle.

サイクル測定データは、一次データであって、荷重センサ20から得られる荷重データ、および、振動計35から得られる振動データを少なくとも含む。サイクル測定データは、望ましくは、型温度センサ34から得られる各型50の温度データ、潤滑液流量センサ30から得られる各型50の潤滑液データ、ならびに、プレスサイクルごとにカウントされる各型50のショット数データの少なくとも一つをさらに含む。 The cycle measurement data is primary data and includes at least the load data obtained from the load sensor 20 and the vibration data obtained from the vibration meter 35. The cycle measurement data preferably further includes at least one of the temperature data of each mold 50 obtained from the mold temperature sensor 34, the lubricant data of each mold 50 obtained from the lubricant flow rate sensor 30, and the shot number data of each mold 50 counted for each press cycle.

データ取得部101により取得されたサイクル測定データは、一意に定められた識別番号(以下「サイクルNo.」という)を見出しとして、一次データ記憶部111に時系列に記憶される。各サイクル測定データDT1は、対応する金型パターンデータとともに、一次データ記憶部111に記憶される。金型パターンデータは、上述のように、対象のワークWの品番およびワークパターンを含む。ワークWの品番は、たとえば、鍛造プレス装置10によるプレス運転開始前に、入力部(図示せず)を介してユーザ(作業者または管理者)により入力される。ワークパターンは、鍛造プレス装置10が備えるワークパターン検知手段(図示せず)により検知される。 The cycle measurement data acquired by the data acquisition unit 101 is stored in chronological order in the primary data storage unit 111, with a uniquely determined identification number (hereinafter referred to as "cycle No.") as a heading. Each cycle measurement data DT1 is stored in the primary data storage unit 111 together with the corresponding die pattern data. As described above, the die pattern data includes the product number and work pattern of the target workpiece W. The product number of the workpiece W is input by a user (operator or manager) via an input unit (not shown), for example, before the start of press operation by the forging press device 10. The work pattern is detected by a work pattern detection means (not shown) provided in the forging press device 10.

形式変換部102は、一次データの形式を、機械学習に適した形式の二次データに変換する。具体的には、形式変換部102は、特徴量算出手段として機能し、サイクル測定データDT1に基づいて、予測モデルの説明変数となる複数種類の特徴量を算出する。より具体的には、少なくとも荷重特徴量および振動特徴量を含む複数種類の特徴量を、プレスサイクルごとに算出する。 The format conversion unit 102 converts the format of the primary data into secondary data in a format suitable for machine learning. Specifically, the format conversion unit 102 functions as a feature calculation means, and calculates multiple types of feature amounts that become explanatory variables of the prediction model based on the cycle measurement data DT1. More specifically, multiple types of feature amounts including at least load feature amounts and vibration feature amounts are calculated for each press cycle.

形式変換部102により算出される特徴量(二次データ)の種類の詳細を、下記の表1に示す。表1では、特徴量の種類と、種類ごとのデータ項目とが列挙されている。また、各データ項目の型(スカラまたはベクトル)が併記されている。 Details of the types of features (secondary data) calculated by the format conversion unit 102 are shown in Table 1 below. Table 1 lists the types of features and the data items for each type. It also lists the type of each data item (scalar or vector).

Figure 0007572865000001
Figure 0007572865000001

「荷重特徴量」は、荷重センサ20から得られる荷重データに基づき算出可能な指標であり、荷重ピーク値または荷重増加傾きを含む。なお、荷重増加傾きは、成形荷重曲線の立ち上がり位置とピーク位置の2点を通る一次式の傾きとして算出される。本実施の形態では、荷重特徴量は、荷重ピーク値と荷重増加傾きとの両方を含む。これにより、製品の良否に直結する各型50の異常の有無を精度良く予測することが可能であると考えられる。 The "load feature amount" is an index that can be calculated based on the load data obtained from the load sensor 20, and includes the load peak value or the load increase slope. The load increase slope is calculated as the slope of a linear expression that passes through two points, the rising position and the peak position of the molding load curve. In this embodiment, the load feature amount includes both the load peak value and the load increase slope. This makes it possible to accurately predict the presence or absence of an abnormality in each mold 50 that is directly related to the quality of the product.

「金型接触時間」もまた、荷重センサ20から得られる荷重データに基づき算出可能な指標であり、成形荷重曲線の立ち上がり位置とピーク位置との2点間の時間が、金型接触時間として算出される。このように、金型接触時間は、金型51~53ごとではなく、1つの特徴量として算出される。 The "mold contact time" is also an index that can be calculated based on the load data obtained from the load sensor 20, and the time between the rising point and the peak point of the molding load curve is calculated as the mold contact time. In this way, the mold contact time is calculated as a single characteristic value, not for each of the molds 51 to 53.

「ダイハイト値」の特徴量は、上記ダイハイト変位センサ33からの出力値(ダイハイトデータ)により算出される。荷重特徴量だけでなくダイハイト値を考慮することにより、金型51~53の摩耗の有無をより精度良く予測することが可能になる。 The feature value of the "die height value" is calculated from the output value (die height data) from the die height displacement sensor 33. By taking into account not only the load feature value but also the die height value, it becomes possible to more accurately predict the presence or absence of wear of the dies 51 to 53.

「金型温度」の特徴量は、各型50に取り付けられた型温度センサ34から得られる温度データに基づいて算出される。型温度センサ34は、たとえば工程I~IIIそれぞれの下型51b,52b,53bにのみ設けられており、下型51b,52b,53bの温度の特徴量だけが算出されてもよい。各型50(少なくとも下型51b,52b,53b)の温度の特徴量は、たとえば、プレス直前(ワーク搬送中)における、指定エリアの平均温度として算出される。なお、金型温度の特徴量には、平均温度に加え/代えて、最高温度、最低温度などが採用されてもよい。 The feature value of "mold temperature" is calculated based on temperature data obtained from the mold temperature sensor 34 attached to each mold 50. For example, the mold temperature sensor 34 may be provided only on the lower molds 51b, 52b, 53b of each of processes I to III, and only the feature value of the temperature of the lower molds 51b, 52b, 53b may be calculated. The feature value of the temperature of each mold 50 (at least the lower molds 51b, 52b, 53b) is calculated as the average temperature of a specified area immediately before pressing (during workpiece transport), for example. Note that the feature value of the mold temperature may be the maximum temperature, minimum temperature, etc. in addition to/instead of the average temperature.

「金型潤滑液量」の特徴量は、各型50への潤滑液路に設けられた潤滑液流量センサ30から得られる潤滑液量データに基づいて算出される。各型50の潤滑液量の特徴量は、たとえばプレス直前(ワーク搬送中)における、型50ごとの潤滑液量(総量)である。 The characteristic quantity of "die lubricant quantity" is calculated based on lubricant quantity data obtained from a lubricant flow sensor 30 provided in the lubricant passage to each die 50. The characteristic quantity of the lubricant quantity for each die 50 is, for example, the lubricant quantity (total quantity) for each die 50 immediately before pressing (during workpiece transport).

「フレーム振動」の特徴量は、フレーム3の左右の支柱3c,3dにそれぞれ設けられた振動計35から得られる振動データに基づいて算出される。左右各々のフレーム振動の特徴量は、たとえば、1サイクルの特定区間における波高ベクトル、時刻ベクトル、および周波数ベクトルのうちの少なくとも一つを含む。なお、表1に示されるように、フレーム振動の特徴量は、波高ベクトルおよび周波数ベクトルの2項目を含むことが望ましいものの、時刻ベクトルおよび周波数ベクトルの2項目を含むようにしてもよい。このように、少なくとも周波数ベクトルを含むことが望ましい。具体的なフレーム振動の特徴量の算出方法の詳細については後述する。 The feature quantity of "frame vibration" is calculated based on vibration data obtained from vibration meters 35 provided on the left and right supports 3c, 3d of the frame 3. The feature quantities of the left and right frame vibrations include, for example, at least one of the wave height vector, time vector, and frequency vector in a specific section of one cycle. As shown in Table 1, it is preferable that the feature quantity of the frame vibration includes two items, the wave height vector and the frequency vector, but it may also include two items, the time vector and the frequency vector. In this way, it is preferable that it includes at least the frequency vector. A specific method for calculating the feature quantity of the frame vibration will be described later in detail.

「金型ショット数」の特徴量は、一次データと共通の値であり、各型50のショット数(累計)を含む。 The feature value of "number of mold shots" is a value common to the primary data, and includes the number of shots (cumulative) for each mold 50.

形式変換部102により算出された複数種類の特徴量を含むサイクル特徴データDT2は、二次データとして、二次データ記憶部112に記憶される。各サイクル特徴データDT2は、たとえば元のサイクル測定データDT1と同じサイクルNo.および金型パターンデータに関連付けて、二次データ記憶部112に記憶される。 The cycle characteristic data DT2, which includes multiple types of characteristic quantities calculated by the format conversion unit 102, is stored as secondary data in the secondary data storage unit 112. Each cycle characteristic data DT2 is stored in the secondary data storage unit 112, for example, in association with the same cycle number and mold pattern data as the original cycle measurement data DT1.

結果取得部103は、たとえば、操作部120などの入力手段を介してユーザから入力された金型異常情報を取得する。金型異常情報は、たとえば何番目のプレスサイクルのときに、どの型50に異常が発生したかを示す情報である。結果取得部103は、取得した金型異常情報に基づいて、プレスサイクルごとの金型状態を示す結果データ(以下、「サイクル結果データ」という)を生成する。結果取得部103により生成されたサイクル結果データDT3は、たとえばサイクルNo.に関連付けて、結果データ記憶部113に記憶される。「金型状態」とは、各型50の状態(異常あり/なし)を表わす。なお、各サイクル結果データDT3は、どのサイクル測定データDT1またはサイクル特徴データDT2に対応するデータであるかが識別可能であればよく、サイクルNo.に関連付けて記憶される形態に限定されない。 The result acquisition unit 103 acquires die abnormality information input by the user via an input means such as the operation unit 120. The die abnormality information is information indicating, for example, which die 50 an abnormality occurred in which press cycle. The result acquisition unit 103 generates result data indicating the die state for each press cycle (hereinafter referred to as "cycle result data") based on the acquired die abnormality information. The cycle result data DT3 generated by the result acquisition unit 103 is stored in the result data storage unit 113, for example, in association with the cycle number. The "die state" represents the state (abnormal/absent) of each die 50. Note that each cycle result data DT3 is not limited to being stored in association with the cycle number as long as it is possible to identify which cycle measurement data DT1 or cycle characteristic data DT2 it corresponds to.

学習部104は、二次データ記憶部112に記憶された多数のサイクル特徴データDT2、および、結果データ記憶部113に記憶された多数のサイクル結果データDT3を教師データとして、プレスサイクルごとの複数種類の特徴量と金型状態との相関を機械学習する。すなわち、プレスサイクルごとに金型の異常の有無を予測するための予測モデルを生成する。予測モデルの機械学習アルゴリズムとしては、公知のアルゴリズム、たとえばアイソレーションフォレストが用いられる。アイソレーションフォレストは、異常検知に用いられる汎用的な機械学習アルゴリズムである。 The learning unit 104 uses a large amount of cycle characteristic data DT2 stored in the secondary data storage unit 112 and a large amount of cycle result data DT3 stored in the result data storage unit 113 as training data to machine-learn the correlation between multiple types of feature values for each press cycle and the die state. In other words, it generates a prediction model for predicting the presence or absence of die abnormalities for each press cycle. As the machine learning algorithm for the prediction model, a well-known algorithm, for example, isolation forest, is used. Isolation forest is a general-purpose machine learning algorithm used for anomaly detection.

本実施の形態では、学習部104は、「金型パターン」ごとに、複数種類の特徴量と金型状態との相関を機械学習し、金型パターンの個数(すなわち、品番とワークパターンとの組み合わせの数)分、予測モデルM1,M2,・・・を生成する。学習部104により生成された複数の予測モデルM1,M2,・・・は、モデル記憶部114に格納される。つまり、モデル記憶部114は、金型パターンを識別する金型識別情報に関連付けて、各予測モデルを記憶する。 In this embodiment, the learning unit 104 performs machine learning to learn the correlation between multiple types of feature values and the mold state for each "mold pattern," and generates prediction models M1, M2, ... for the number of mold patterns (i.e., the number of combinations of part numbers and work patterns). The multiple prediction models M1, M2, ... generated by the learning unit 104 are stored in the model storage unit 114. In other words, the model storage unit 114 stores each prediction model in association with the mold identification information that identifies the mold pattern.

上述のデータ取得部101、形式変換部102、結果取得部103、および学習部104の機能は、プロセッサがソフトウェアを実行することにより実現される。操作部120は、たとえばキーボード、マウス、タッチパネルなどのユーザインターフェイスにより構成される。一次データ記憶部111、二次データ記憶部112、結果データ記憶部113、モデル記憶部114は、典型的には、コンピュータが備える不揮発性の記憶装置により構成される。 The functions of the data acquisition unit 101, format conversion unit 102, result acquisition unit 103, and learning unit 104 described above are realized by the processor executing software. The operation unit 120 is configured with a user interface such as a keyboard, mouse, or touch panel. The primary data storage unit 111, secondary data storage unit 112, result data storage unit 113, and model storage unit 114 are typically configured with non-volatile storage devices provided in the computer.

(動作について)
図6は、本実施の形態に係る学習装置100による予測モデルの生成方法を示すフローチャートである。図6に示すモデル生成処理は、学習装置100のプロセッサがメモリに予め記憶された学習プログラムを実行することにより実現される。なお、この処理は、操作部120を介してユーザにより学習開始の指示が入力されたことに応じて開始される。本実施の形態では、この処理が開始される前に、一次データ記憶部111に、複数のサイクル測定データDT1がサイクルNo.および金型パターンデータと対応付けて時系列で記憶されているものとする。また、結果データ記憶部113には、複数のサイクル結果データDT3がサイクルNo.と対応付けて記憶されているものとする。
(About operation)
Fig. 6 is a flowchart showing a method for generating a prediction model by the learning device 100 according to this embodiment. The model generation process shown in Fig. 6 is realized by the processor of the learning device 100 executing a learning program stored in advance in the memory. This process is started in response to a user inputting an instruction to start learning via the operation unit 120. In this embodiment, it is assumed that before this process is started, a plurality of cycle measurement data DT1 are stored in the primary data storage unit 111 in chronological order in association with cycle numbers and mold pattern data. It is also assumed that a plurality of cycle result data DT3 are stored in the result data storage unit 113 in association with cycle numbers.

図6を参照して、学習装置100は、ワークWの品番およびワークパターンの組み合わせの中から一つの金型パターンを(所定の順序で)特定し(ステップS2)、一次データ記憶部111において、その金型パターンに対応付けられたサイクル測定データDT1を検索する(ステップS4)。 Referring to FIG. 6, the learning device 100 identifies one die pattern (in a predetermined order) from the combination of the part number of the workpiece W and the workpiece pattern (step S2), and searches the primary data storage unit 111 for cycle measurement data DT1 associated with that die pattern (step S4).

その後、形式変換部102が、検索された(対象の)サイクル測定データDT1を、一次データ記憶部111から全て読み出して(ステップS6)、読み出した各サイクル測定データDT1を、サイクル特徴データDT2に変換する(ステップS8)。つまり、形式変換部102は、サイクル測定データDT1に含まれる各データに基づいて、上記表1に示した複数種類の特徴量を算出し、サイクル特徴データDT2として二次データ記憶部112に記録する。ここで、「フレーム振動」の特徴量の算出例について、図7および図8を参照して説明する。 Then, the format conversion unit 102 reads all of the searched (target) cycle measurement data DT1 from the primary data storage unit 111 (step S6), and converts each of the read cycle measurement data DT1 into cycle characteristic data DT2 (step S8). In other words, the format conversion unit 102 calculates the multiple types of characteristic amounts shown in Table 1 above based on each data included in the cycle measurement data DT1, and records them in the secondary data storage unit 112 as cycle characteristic data DT2. Here, an example of calculating the characteristic amount for "frame vibration" will be described with reference to Figures 7 and 8.

図7(A)は、時間軸に沿ったスライド1のストロークを示すグラフである。図7(B),(C)は、図7(A)と同一の時間軸に沿った振動(パルス)の大きさの推移を示すグラフであり、縦軸の単位は一例として「m/s」である。図8(B)は、図7(A)と同じく、スライド1のストロークを示すグラフである。図8(A)は、同一の時間軸に沿ったブレーキ緩み信号を示すグラフである。図8(C)は、図7(B),(C)と同じく、振動(パルス)の大きさの推移を示すグラフである。図8(D)は、周波数を横軸(単位:Hz)としたパワースペクトル密度の推移を示すグラフである。なお、ここでは、たとえばフレーム3の後方左側の支柱3cに取り付けられた振動計35が検知した振動を示しているものとする。 FIG. 7(A) is a graph showing the stroke of the slide 1 along the time axis. FIG. 7(B) and (C) are graphs showing the transition of the magnitude of the vibration (pulse) along the same time axis as FIG. 7(A), and the unit of the vertical axis is, for example, "m/ s2 ". FIG. 8(B) is a graph showing the stroke of the slide 1, as in FIG. 7(A). FIG. 8(A) is a graph showing the brake release signal along the same time axis. FIG. 8(C) is a graph showing the transition of the magnitude of the vibration (pulse), as in FIG. 7(B) and (C). FIG. 8(D) is a graph showing the transition of the power spectrum density with the frequency on the horizontal axis (unit: Hz). Note that, in this example, it is assumed that the vibration is detected by a vibration meter 35 attached to the rear left support 3c of the frame 3.

図7(B)を参照して、波高ベクトルの算出方法について説明する。形式変換部102は、ベースライン(所定値)BLを上回っている区間TSのパルスを抽出し、時間軸に沿って、抽出された区間TSを短冊状にd個に分割する。そして、パルスデータをd次元ベクトル(p=[h,h,・・・,h,・・・,h])に加工し、波高ベクトルを算出する。ただし、「h」は個々の短冊内の平均値とする。 A method for calculating the pulse height vector will be described with reference to Fig. 7(B). The format conversion unit 102 extracts pulses in a section TS that exceed a baseline (predetermined value) BL, and divides the extracted section TS into d rectangular pieces along the time axis. The format conversion unit 102 then processes the pulse data into a d-dimensional vector (p = [ h1 , h2 , ..., hj , ..., hd ]) and calculates the pulse height vector. Here, " hj " is the average value within each rectangular piece.

図7(C)を参照して、時刻ベクトルの算出方法について説明する。形式変換部102は、区間TS内のパルスを、波高方向にd個に分割し、この分割線(水平線)と交差する2d個の時間を取得する。そして、時間データを2d次元ベクトル(q=[w,w,・・・,w,・・・,w2d])に加工し、時刻ベクトルを算出する。ただし、「w」には、パルス頂点位置に対する外側の交差点を2つ選択するものとする。たとえば、分割線Lxに注目すると、外側の交差点の時間t1,t4を選択し、時間t2,t3は選択しない。時間t1は、金型51~53の上型がワークWに接触し始める時間に相当し、時間t4は、金型51~53の上型がワークWから離れ始める時間に相当する。 A method of calculating the time vector will be described with reference to FIG. 7C. The format conversion unit 102 divides the pulse in the section TS into dw in the crest direction, and obtains 2dw times that intersect with this division line (horizontal line). Then, the time data is processed into a 2dw - dimensional vector (q=[ w1 , w2 , ..., wj , ..., w2d ]) to calculate the time vector. However, for " wj ", two outer intersections with respect to the pulse apex position are selected. For example, when focusing on the division line Lx, the times t1 and t4 of the outer intersections are selected, and times t2 and t3 are not selected. Time t1 corresponds to the time when the upper mold of the molds 51 to 53 starts to contact the workpiece W, and time t4 corresponds to the time when the upper mold of the molds 51 to 53 starts to separate from the workpiece W.

図8を参照して、周波数ベクトルの算出方法について説明する。形式変換部102は、図8(C)に示す振動波形から、3種類の解析区間、すなわち「ストローク前区間」、「金型接触前区間」、および「金型接触中区間」を切り出す。「ストローク前区間」は、図8(A)に示すブレーキ緩み信号がONとなった時点t11よりも前の区間である。「金型接触前区間」は、時点t11から、図8(B)に示すストローク位置が金型接触位置となった時点t12までの区間である。「金型接触中区間」は、時点t12から、図8(A)に示すブレーキ緩み信号がOFFとなった時点t13までの区間である。 The method of calculating the frequency vector will be described with reference to FIG. 8. The format conversion unit 102 extracts three types of analysis intervals from the vibration waveform shown in FIG. 8(C), namely, the "pre-stroke interval," the "pre-die contact interval," and the "die contact interval." The "pre-stroke interval" is the interval before time t11 when the brake release signal shown in FIG. 8(A) turns ON. The "pre-die contact interval" is the interval from time t11 to time t12 when the stroke position shown in FIG. 8(B) becomes the die contact position. The "die contact interval" is the interval from time t12 to time t13 when the brake release signal shown in FIG. 8(A) turns OFF.

形式変換部102は、解析区間ごとに、振動信号をフーリエ変換し、パワースペクトル密度PSDを算出する。図8(D)には、周波数が0~fs/2Hzまでのパワースペクトル密度の波形が示されている。「fs」はサンプリング周波数であり、この例では、fs/2=50である。 The format conversion unit 102 performs a Fourier transform on the vibration signal for each analysis interval and calculates the power spectral density PSD. Figure 8 (D) shows the waveform of the power spectral density from 0 to fs/2 Hz. "fs" is the sampling frequency, which in this example is fs/2 = 50.

形式変換部102は、たとえば下限周波数fmin=0、上限周波数fmax=fs/2と定めて、この区間FSを短冊状にd個(たとえば20個)に分割し、区間FS内のパワースペクトル密度PSDを、波高ベクトルと同様に、d次元ベクトル(p=[h,h,・・・,h,・・・,h]、ただし「h」は個々の短冊内の平均値)に加工する。これにより、解析区間ごとの周波数ベクトルが得られる。 The format conversion unit 102, for example, sets the lower limit frequency fmin = 0 and the upper limit frequency fmax = fs/2, divides this section FS into d rectangular pieces (for example, 20 pieces), and processes the power spectral density PSD within the section FS into a d-dimensional vector (p = [ h1 , h2 , ..., hj , ..., hd ], where " hj " is the average value within each rectangular piece) in the same manner as the wave-height vector. This allows the frequency vector for each analysis section to be obtained.

なお、3種類の解析区間のうち、金型51~53との関連性が強い「金型接触中区間」の周波数ベクトルのみ算出してもよい。つまり、「ストローク前区間」および「金型接触前区間」の周波数ベクトルは、サイクル特徴データDT2に含めなくてもよい。 Of the three types of analysis intervals, only the frequency vectors of the "mold contact interval" that is strongly related to the dies 51 to 53 may be calculated. In other words, the frequency vectors of the "pre-stroke interval" and the "pre-mold contact interval" do not need to be included in the cycle characteristic data DT2.

また、周波数ベクトルの算出に用いた解析区間を、上記した波高ベクトルの算出に用いてもよい。すなわち、図8(C)に模式的に示すように、各解析区間を短冊状にd個(たとえば20個)に分割し、解析区間ごとに、パルスデータをd次元ベクトルに加工して、波高ベクトルを算出してもよい。この場合も、形式変換部102は、「金型接触中区間」の波高ベクトルのみを算出してもよい。 The analysis interval used to calculate the frequency vector may also be used to calculate the wave height vector described above. That is, as shown in FIG. 8(C) as a schematic, each analysis interval may be divided into d rectangular pieces (e.g., 20 pieces), and the pulse data may be processed into a d-dimensional vector for each analysis interval to calculate the wave height vector. In this case, the format conversion unit 102 may calculate only the wave height vector for the "mold contact interval".

上記のような手法で算出された振動波高ベクトル、振動時刻ベクトル、および振動周波数ベクトルの少なくとも一つを含むサイクル特徴データDT2が、対象のサイクル測定データDT1と同じサイクルNo.に対応付けて二次データ記憶部112に記録される。図5に示したように、サイクル特徴データDT2は、対象の金型パターンデータにも対応付けられて記憶されてもよい。 The cycle characteristic data DT2, which includes at least one of the vibration wave height vector, vibration time vector, and vibration frequency vector calculated by the above-mentioned method, is recorded in the secondary data storage unit 112 in association with the same cycle number as the target cycle measurement data DT1. As shown in FIG. 5, the cycle characteristic data DT2 may also be stored in association with the target mold pattern data.

再び図6を参照して、次に、学習部104が、ステップS6で読み出したサイクル測定データDT1に対応するサイクル結果データDT3を、結果データ記憶部113から全て読み出す(ステップS10)。具体的には、対象のサイクル測定データDT1と同じサイクルNo.に対応付けられたサイクル結果データDT3を読み出す。これにより、ステップS8で得られた各サイクル特徴データDT2に対応する結果データ(つまり、各型50の異常の有無を示すデータ)が抽出される。 Referring again to FIG. 6, next, the learning unit 104 reads all of the cycle result data DT3 corresponding to the cycle measurement data DT1 read in step S6 from the result data storage unit 113 (step S10). Specifically, the cycle result data DT3 associated with the same cycle number as the target cycle measurement data DT1 is read. This allows the result data corresponding to each cycle characteristic data DT2 obtained in step S8 (i.e., data indicating the presence or absence of anomalies in each type 50) to be extracted.

学習部104は、ステップS8で得られたサイクル特徴データDT2と、ステップS10で読み出されたサイクル結果データDT3との相関を機械学習する(ステップS12)。すなわち、学習部104は、複数種類の特徴量を入力とし、各型50(個々の金型)に対する異常の有無、すなわち金型状態を出力とする、予測モデルを生成する。学習部104は、予測モデルを生成すると、ステップS2で特定された金型パターン(品番、ワークパターン)を識別する金型識別情報に関連付けて、モデル記憶部114に記憶する(ステップS14)。 The learning unit 104 performs machine learning to learn the correlation between the cycle feature data DT2 obtained in step S8 and the cycle result data DT3 read out in step S10 (step S12). That is, the learning unit 104 generates a prediction model that takes multiple types of feature values as input and outputs the presence or absence of anomalies for each die 50 (individual die), i.e., the die state. After generating the prediction model, the learning unit 104 stores it in the model storage unit 114 in association with die identification information that identifies the die pattern (product number, work pattern) identified in step S2 (step S14).

ワークWの品番およびワークパターンの組み合わせのうち、未処理の金型パターンがある場合(ステップS16にてYES)、ステップS2に戻り、上記処理を繰り返す。全ての金型パターンに対する処理が完了すると(ステップS16にてNO)、一連のモデル生成処理を終了する。これにより、モデル記憶部114には、ワークWの品番およびワークパターンの組み合わせの数だけ、予測モデルM1,M2,・・・が記憶される。図5の例では、予測モデルM1が、品番“30”、ワークパターンNo.“15”の学習済モデルであり、予測モデルM2が、品番“80”、ワークパターンNo. “15”の学習済モデルであることが示されている。 If there are any unprocessed die patterns among the combinations of the part number of the workpiece W and the work pattern (YES in step S16), the process returns to step S2 and repeats the above process. When processing for all die patterns is completed (NO in step S16), the series of model generation processes ends. As a result, prediction models M1, M2, ... are stored in the model storage unit 114 for the number of combinations of the part number of the workpiece W and the work pattern. The example in Figure 5 shows that prediction model M1 is a trained model for part number "30" and work pattern No. "15", and prediction model M2 is a trained model for part number "80" and work pattern No. "15".

上述のように、本実施の形態によれば、荷重ピーク値または荷重増加傾きを含む荷重特徴量に加えて、少なくとも、左側(上流側)の支柱3cの振動特徴量と、右側(下流側)の支柱3dの振動特徴量とが、予測モデルの説明変数に用いられる。複数の金型51~53のうちのいずれかに異常が発生すると、その位置(工程)により、左右の振動特徴量に差が生じたり、ほとんど差がなくても両方の振動特徴量が異常値となったりするので、左右の振動特徴量を予測モデルの説明変数に含めることにより、金型51~53のどれに異常が発生したかを予測することができる。また、本実施の形態では、予測モデルの説明変数に、型50ごとの温度データ、潤滑液量データ、およびショット数データの少なくとも一つを加えることにより、金型51~53の上型、下型のいずれに異常が発生したかを精度良く予測することが可能となる。 As described above, according to this embodiment, in addition to the load feature including the load peak value or load increase slope, at least the vibration feature of the left (upstream) support 3c and the vibration feature of the right (downstream) support 3d are used as explanatory variables of the prediction model. When an abnormality occurs in any of the multiple dies 51 to 53, depending on the position (process), a difference occurs in the left and right vibration feature, or even if there is almost no difference, both vibration feature values become abnormal values. Therefore, by including the left and right vibration feature in the explanatory variables of the prediction model, it is possible to predict which of the dies 51 to 53 has an abnormality. In addition, in this embodiment, by adding at least one of the temperature data, lubricant volume data, and shot number data for each die 50 to the explanatory variables of the prediction model, it is possible to accurately predict which of the upper and lower dies of the dies 51 to 53 has an abnormality.

<異常予測装置>
(機能構成について)
図9は、本実施の形態に係る異常予測装置200の機能構成を示すブロック図である。異常予測装置200は、モデル記憶部213と、データ取得部202と、形式変換部203と、予測部204と、出力部230とを主に備えている。
<Abnormality prediction device>
(Functional configuration)
9 is a block diagram showing the functional configuration of an abnormality prediction device 200 according to this embodiment. The abnormality prediction device 200 mainly includes a model storage unit 213, a data acquisition unit 202, a format conversion unit 203, a prediction unit 204, and an output unit 230.

モデル記憶部213は、学習装置100により生成された複数の予測モデルM1,M2,・・・を予め記憶している。モデル記憶部213においても、各予測モデルは、金型識別情報に対応付けて記憶されている。学習装置100および異常予測装置200は、たとえばネットワークを介して接続されており、異常予測装置200の通信部(図示せず)が、学習装置100の通信部(図示せず)から、モデル記憶部114に記憶された予測モデルM1,M2,・・・を受信して、受信した予測モデルM1,M2,・・・をモデル記憶部213に格納している。あるいは、着脱可能な記録媒体を用いて、学習装置100のモデル記憶部114に記憶された予測モデルM1,M2,・・・を、モデル記憶部213に格納してもよい。 The model storage unit 213 prestores multiple prediction models M1, M2, ... generated by the learning device 100. In the model storage unit 213, each prediction model is also stored in association with the mold identification information. The learning device 100 and the abnormality prediction device 200 are connected, for example, via a network, and a communication unit (not shown) of the abnormality prediction device 200 receives the prediction models M1, M2, ... stored in the model storage unit 114 from a communication unit (not shown) of the learning device 100, and stores the received prediction models M1, M2, ... in the model storage unit 213. Alternatively, the prediction models M1, M2, ... stored in the model storage unit 114 of the learning device 100 may be stored in the model storage unit 213 using a removable recording medium.

データ取得部202は、プレス機11の運転開始後に、プレスサイクルごとに、学習装置100におけるサイクル測定データDT1と同種の測定データ(サイクル測定データ)DT11を、金型パターンデータとともに取得する。 After the press machine 11 starts operating, the data acquisition unit 202 acquires measurement data (cycle measurement data) DT11, which is the same type as the cycle measurement data DT1 in the learning device 100, together with the die pattern data for each press cycle.

形式変換部203は、学習装置100の形式変換部102と同様に、特徴量算出手段として機能する。すなわち、サイクル測定データDT11に基づいて、上記表1に示した複数種類の特徴量を算出し、これらの特徴量を含むサイクル特徴データDT12を生成する。 The format conversion unit 203 functions as a feature calculation means, similar to the format conversion unit 102 of the learning device 100. That is, based on the cycle measurement data DT11, it calculates the multiple types of feature amounts shown in Table 1 above, and generates cycle feature data DT12 that includes these feature amounts.

予測部204は、まず、取得した金型パターンデータに基づいて、サイクルごとに、金型51~53の異常予測に用いる予測モデルを判別する。具体的には、モデル記憶部213に記憶された複数の予測モデルM1,M2,・・・のうち、今回のサイクルにおける金型パターンに対応する予測モデルを判別する。そして、サイクル特徴データDT12に含まれる複数種類の特徴量を、判別された予測モデルに入力して、金型51~53の異常の有無を予測する。つまり、予測モデルが出力する「金型状態」が、予想結果となる。 The prediction unit 204 first determines the prediction model to be used for predicting anomalies in the dies 51-53 for each cycle based on the acquired die pattern data. Specifically, it determines the prediction model that corresponds to the die pattern in the current cycle from among the multiple prediction models M1, M2, ... stored in the model storage unit 213. It then inputs multiple types of feature amounts included in the cycle characteristic data DT12 into the determined prediction model to predict the presence or absence of anomalies in the dies 51-53. In other words, the "mold state" output by the prediction model becomes the predicted result.

出力部230は、予測部204による予測結果を出力する。出力部230は、プレスサイクルごとに、各型50の異常の有無を出力する。また、表1に列挙したデータ項目の重要度(予測結果への影響度合)や予測結果の確信度をさらに出力してもよい。 The output unit 230 outputs the prediction results by the prediction unit 204. The output unit 230 outputs the presence or absence of an abnormality in each mold 50 for each press cycle. In addition, the output unit 230 may further output the importance of the data items listed in Table 1 (degree of influence on the prediction result) and the confidence level of the prediction result.

上述のデータ取得部202、形式変換部203、予測部204の機能は、プロセッサがソフトウェアを実行することにより実現される。モデル記憶部213は、典型的には、コンピュータが備える不揮発性の記憶装置により構成される。出力部230は、典型的には、予測結果を表示する表示部により構成される。なお、出力部230は、PLC40を介して、またはPLC40を介することなく、図1に示したモニタリングPC42に予測結果を出力する通信部などにより構成されてもよい。 The functions of the data acquisition unit 202, format conversion unit 203, and prediction unit 204 described above are realized by the processor executing software. The model storage unit 213 is typically configured with a non-volatile storage device provided in the computer. The output unit 230 is typically configured with a display unit that displays the prediction results. Note that the output unit 230 may be configured with a communication unit that outputs the prediction results to the monitoring PC 42 shown in FIG. 1 via the PLC 40 or without the PLC 40.

(動作について)
図10は、本実施の形態に係る異常予測装置200による金型51~53の異常予測方法を示すフローチャートである。図10に示す異常予測処理は、異常予測装置200のプロセッサがメモリに予め記憶された異常予測プログラムを実行することにより実現される。
(About operation)
Fig. 10 is a flowchart showing a method for predicting an abnormality of the dies 51 to 53 by the abnormality prediction device 200 according to the present embodiment. The abnormality prediction process shown in Fig. 10 is realized by the processor of the abnormality prediction device 200 executing an abnormality prediction program stored in advance in the memory.

図10を参照して、プレス機11の運転が開始されると、データ取得部202が、鍛造プレス装置10が備える所定のセンサ類からの出力データを含むサイクル測定データDT11を、金型パターンデータとともに取得する(ステップS26)。 Referring to FIG. 10, when the operation of the press machine 11 is started, the data acquisition unit 202 acquires cycle measurement data DT11, which includes output data from predetermined sensors equipped in the forging press device 10, together with die pattern data (step S26).

続いて、形式変換部203は、ステップS26においてデータ取得部202が取得したサイクル測定データDT11を、サイクル特徴データDT12に変換する(ステップS28)。つまり、形式変換部203は、サイクル測定データDT11に含まれる各データに基づいて、上記表1に示した複数種類の特徴量を算出する。 Then, the format conversion unit 203 converts the cycle measurement data DT11 acquired by the data acquisition unit 202 in step S26 into cycle characteristic data DT12 (step S28). That is, the format conversion unit 203 calculates the multiple types of characteristic amounts shown in Table 1 above based on each data included in the cycle measurement data DT11.

また、予測部204は、ステップS26においてデータ取得部202が取得した金型パターンデータに基づいて、モデル記憶部213に記憶された複数の予測モデルM1,M2,・・・のうち、今回使用する予測モデルを判別する(ステップS29)。予測モデルの判別処理は、データ形式の変換処理と並行して行われてもよい。 The prediction unit 204 also determines which prediction model to use this time from among the multiple prediction models M1, M2, ... stored in the model storage unit 213 based on the mold pattern data acquired by the data acquisition unit 202 in step S26 (step S29). The process of determining the prediction model may be performed in parallel with the data format conversion process.

予測部204は、ステップS28で得られたサイクル特徴データDT12(つまり、1サイクル分の複数種類の特徴量)を、ステップS29で判別された予測モデルに入力し、プレスサイクルごとに、各型50の異常の有無を予測する(ステップS30)。 The prediction unit 204 inputs the cycle characteristic data DT12 obtained in step S28 (i.e., multiple types of characteristic quantities for one cycle) into the prediction model determined in step S29, and predicts the presence or absence of anomalies in each mold 50 for each press cycle (step S30).

出力部230は、予測モデルの出力である予測結果、すなわち各型50の異常の有無を出力する(ステップS32)。一例として、図9に示されるように、金型51の上型(金型I上)、金型51の下型(金型I下)、金型52の上型(金型II上)、・・・、金型53の下型(金型III下)それぞれについて、異常の有無が表示される。これにより、異常の可能性のある型50を容易に特定することができる。なお、上型、下型の区別なく、金型51~53の異常予測結果を出力してもよい。 The output unit 230 outputs the prediction results, which are the output of the prediction model, i.e., the presence or absence of an abnormality for each mold 50 (step S32). As an example, as shown in FIG. 9, the presence or absence of an abnormality is displayed for each of the upper mold (mold I above) of mold 51, the lower mold (mold I below) of mold 51, the upper mold (mold II above) of mold 52, ..., and the lower mold (mold III below) of mold 53. This makes it easy to identify molds 50 that may be abnormal. Note that the abnormality prediction results for molds 51 to 53 may be output without distinguishing between upper and lower molds.

また、出力部230は、表1に列挙したデータ項目の、ステップS30での予測結果(予測モデルの出力)への影響度合を、たとえばグラフ化して出力するとともに、ステップS30での予測結果の確信度を、数値(%)として出力する(ステップS33)。確信度は、型50ごとの予測結果(異常あり/異常なし)に対して出力されてもよい。 The output unit 230 also outputs, for example, a graph showing the degree of influence of the data items listed in Table 1 on the prediction results (output of the prediction model) in step S30, and outputs the confidence of the prediction results in step S30 as a numerical value (%) (step S33). The confidence may be output for the prediction results (abnormality present/abnormality not present) for each type 50.

このように、本実施の形態では、i)金型51~53の異常予測結果、ii)予測結果に対する各データ項目の重要度、iii)予測結果の確信度、が出力される。これにより、予測結果に対する措置を容易に講ずることができる。 In this manner, in this embodiment, i) the abnormality prediction results for the molds 51 to 53, ii) the importance of each data item relative to the prediction results, and iii) the confidence level of the prediction results are output. This makes it easy to take measures against the prediction results.

上記ステップS26~S33の処理は、プレス運転が終了するまで繰り返し実行される(ステップS34にてNO)。 The above steps S26 to S33 are repeated until the press operation is completed (NO in step S34).

以上説明したように、本実施の形態に係る金型異常予測システムSYSは、学習装置100を備えている。そのため、異常予測装置200は、学習装置100が生成した予測モデルを用いることにより、作業者の経験に頼ることなく金型51~53の異常を検出(予測)することができる。金型51~53は、他のパーツに比べて故障頻度が高いため、本実施の形態によれば、作業者の負担を軽減することができる。 As described above, the mold abnormality prediction system SYS according to this embodiment includes the learning device 100. Therefore, by using the prediction model generated by the learning device 100, the abnormality prediction device 200 can detect (predict) abnormalities in the molds 51 to 53 without relying on the experience of the worker. Since the molds 51 to 53 have a higher frequency of failure than other parts, this embodiment can reduce the burden on the worker.

また、本実施の形態では、金型51~53の異常の有無を、プレスサイクルごとにリアルタイムで予測できるので、金型51~53の異常を早期に発見することができる。したがって、プレス機11により不良品が量産されてしまうことを防止または抑制できる。なお、予測モデルによりいずれかの型50の異常が予測された場合に、プレス機11の運転を自動で停止するようにしてもよい。 In addition, in this embodiment, the presence or absence of an abnormality in the dies 51 to 53 can be predicted in real time for each press cycle, so that abnormalities in the dies 51 to 53 can be discovered early. This makes it possible to prevent or suppress mass production of defective products by the press machine 11. Note that if an abnormality is predicted in any of the dies 50 by the prediction model, the operation of the press machine 11 may be automatically stopped.

(変形例)
本実施の形態では、振動計35が、フレーム3の後方側の支柱3c,3dに取り付けられ、後方側の支柱3c,3dの振動特徴量を異常予測に用いる例について説明したが、限定的ではなく、振動計35を正面側の支柱3a,3dに取り付けて、後方側の支柱3c,3dの振動特徴量を異常予測に用いてもよい。あるいは、振動計35を、4本の支柱3a~3dの全てに取り付けて、4本の支柱3a~3dの振動特徴量を異常予測に用いてもよい。
(Modification)
In the present embodiment, the vibrometer 35 is attached to the rear pillars 3c and 3d of the frame 3, and the vibration feature values of the rear pillars 3c and 3d are used for abnormality prediction. However, this is not limiting, and the vibrometer 35 may be attached to the front pillars 3a and 3d, and the vibration feature values of the rear pillars 3c and 3d may be used for abnormality prediction. Alternatively, the vibrometer 35 may be attached to all four pillars 3a to 3d, and the vibration feature values of the four pillars 3a to 3d may be used for abnormality prediction.

また、本実施の形態では、学習部104が、各型50の異常の有無を出力とする予測モデルを生成することとしたが、上型、下型の区別なく、プレス機11が備える工程ごとの金型51~53に対する異常の有無を出力とする予測モデルを生成してもよい。 In addition, in this embodiment, the learning unit 104 generates a prediction model that outputs the presence or absence of an abnormality in each die 50, but it is also possible to generate a prediction model that outputs the presence or absence of an abnormality in the dies 51 to 53 for each process equipped in the press machine 11, regardless of whether they are upper or lower dies.

また、本実施の形態では、プレス機11が金型51~53を搭載する例について説明したが、金型の個数は3個に限定されない。また、金型は、複数個に限定されず、1個であってもよい。 In addition, in this embodiment, an example has been described in which the press machine 11 is equipped with dies 51 to 53, but the number of dies is not limited to three. Also, the number of dies is not limited to multiple dies, and may be one.

また、異常予測装置200のモデル記憶部213には、予め予測モデルM1,M2,・・・が記憶されることとしたが、学習装置100による機械学習に応じて、モデル記憶部213の予測モデルM1,M2,・・・が更新されてもよい。あるいは、異常予測装置200が学習装置100の機能を有していてもよい。 In addition, the prediction models M1, M2, ... are stored in advance in the model storage unit 213 of the anomaly prediction device 200, but the prediction models M1, M2, ... in the model storage unit 213 may be updated in response to machine learning by the learning device 100. Alternatively, the anomaly prediction device 200 may have the functions of the learning device 100.

また、本実施の形態では、鍛造プレス装置10が異常予測装置200を備えることとしたが、限定的ではなく、異常予測装置200はオフラインで金型51~53の異常の有無を予測してもよい。 In addition, in this embodiment, the forging press device 10 is equipped with the abnormality prediction device 200, but this is not limiting, and the abnormality prediction device 200 may predict the presence or absence of abnormalities in the dies 51 to 53 offline.

なお、学習装置100により実行される学習方法を、プログラムとして提供することもできる。同様に、異常予測装置200により実行される金型51~53の異常予測方法を、プログラムとして提供することもできる。このようなプログラムは、CD-ROM(Compact Disc-ROM)などの光学媒体や、メモリカードなどのコンピュータ読取り可能な一時的でない(non-transitory)記録媒体にて記録させて提供することができる。また、ネットワークを介したダウンロードによって、プログラムを提供することもできる。 The learning method executed by the learning device 100 can also be provided as a program. Similarly, the abnormality prediction method for the molds 51 to 53 executed by the abnormality prediction device 200 can also be provided as a program. Such a program can be provided by recording it on an optical medium such as a CD-ROM (Compact Disc-ROM) or a computer-readable non-transitory recording medium such as a memory card. The program can also be provided by downloading it over a network.

本発明にかかるプログラムは、コンピュータのオペレーティングシステム(OS)の一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なモジュールを所定の配列で所定のタイミングで呼出して処理を実行させるものであってもよい。その場合、プログラム自体には上記モジュールが含まれずOSと協働して処理が実行される。このようなモジュールを含まないプログラムも、本発明にかかるプログラムに含まれ得る。 The program according to the present invention may execute processing by calling necessary modules in a specified sequence at a specified timing among program modules provided as part of a computer's operating system (OS). In such a case, the program itself does not include the above modules, and executes processing in cooperation with the OS. Programs that do not include such modules may also be included in the program according to the present invention.

また、本発明にかかるプログラムは他のプログラムの一部に組込まれて提供されるものであってもよい。その場合にも、プログラム自体には上記他のプログラムに含まれるモジュールが含まれず、他のプログラムと協働して処理が実行される。このような他のプログラムに組込まれたプログラムも、本発明にかかるプログラムに含まれ得る。 The program according to the present invention may also be provided as being incorporated into a part of another program. In this case, the program itself does not include modules included in the other program, and the processing is carried out in cooperation with the other program. Such a program incorporated into another program may also be included in the program according to the present invention.

今回開示された実施の形態はすべ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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the claims, not the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

3 フレーム、3a,3b,3c,3d 支柱、10 鍛造プレス装置、11 プレス機、20 荷重センサ、35 振動計、51,52,53 金型、100 学習装置、101,202 データ取得部、102,203 形式変換部、103 結果取得部、104 学習部、111 一次データ記憶部、112 二次データ記憶部、113 結果データ記憶部、114,213 モデル記憶部、120 操作部、200 異常予測装置、204 予測部、230 出力部、DT1,DT11 サイクル測定データ、DT2,DT12 サイクル特徴データ、DT3 サイクル結果データ、M1,M2 予測モデル、SYS 金型異常予測システム、W ワーク。 3 Frame, 3a, 3b, 3c, 3d Support, 10 Forging press device, 11 Press machine, 20 Load sensor, 35 Vibration meter, 51, 52, 53 Die, 100 Learning device, 101, 202 Data acquisition unit, 102, 203 Format conversion unit, 103 Result acquisition unit, 104 Learning unit, 111 Primary data storage unit, 112 Secondary data storage unit, 113 Result data storage unit, 114, 213 Model storage unit, 120 Operation unit, 200 Abnormality prediction device, 204 Prediction unit, 230 Output unit, DT1, DT11 Cycle measurement data, DT2, DT12 Cycle characteristic data, DT3 Cycle result data, M1, M2 Prediction model, SYS Die abnormality prediction system, W Work.

Claims (10)

プレス機に搭載された金型の異常の有無を予測するための予測モデルを機械学習により生成する学習装置であって、
前記プレス機によるプレス運転時にワークに加わる荷重データと前記プレス機のフレームの支柱に取り付けられた振動計が検出した略水平方向の振動データとを含む測定データを、プレスサイクルごとに取得するデータ取得手段と、
前記データ取得手段により取得された測定データに基づいて、荷重特徴量と振動特徴量とを含む複数種類の特徴量を、プレスサイクルごとに算出する特徴量算出手段と、
前記特徴量算出手段により算出された複数種類の特徴量と金型状態との相関を機械学習して、プレスサイクルごとに金型の異常の有無を予測するための予測モデルを生成する生成手段と、
前記生成手段により生成された予測モデルを記憶するモデル記憶手段とを備える、学習装置。
A learning device that generates a prediction model by machine learning to predict the presence or absence of an abnormality in a die mounted on a press machine,
a data acquisition means for acquiring measurement data for each press cycle, the measurement data including load data applied to a workpiece during press operation by the press machine and vibration data in a substantially horizontal direction detected by a vibrometer attached to a support column of a frame of the press machine;
a feature calculation means for calculating a plurality of types of feature amounts including a load feature amount and a vibration feature amount for each press cycle based on the measurement data acquired by the data acquisition means;
a generation means for performing machine learning on the correlation between the plurality of types of feature amounts calculated by the feature amount calculation means and a die state, and generating a prediction model for predicting the presence or absence of an abnormality in the die for each press cycle;
A learning device comprising: a model storage means for storing the predictive model generated by the generation means.
プレス機に搭載された金型の異常の有無を予測するための予測モデルを機械学習により生成する学習装置であって、A learning device that generates a prediction model by machine learning to predict the presence or absence of an abnormality in a die mounted on a press machine,
前記プレス機によるプレス運転時にワークに加わる荷重データと前記プレス機のフレームの振動データとを含む測定データを、プレスサイクルごとに取得するデータ取得手段と、a data acquisition means for acquiring measurement data including load data applied to a workpiece during press operation by the press machine and vibration data of a frame of the press machine for each press cycle;
前記データ取得手段により取得された測定データに基づいて、荷重特徴量と振動特徴量とを含む複数種類の特徴量を、プレスサイクルごとに算出する特徴量算出手段と、a feature calculation means for calculating a plurality of types of feature amounts including a load feature amount and a vibration feature amount for each press cycle based on the measurement data acquired by the data acquisition means;
前記特徴量算出手段により算出された複数種類の特徴量と金型状態との相関を機械学習して、プレスサイクルごとに金型の異常の有無を予測するための予測モデルを生成する生成手段と、a generation means for performing machine learning on the correlation between the plurality of types of feature amounts calculated by the feature amount calculation means and a die state, and generating a prediction model for predicting the presence or absence of an abnormality in the die for each press cycle;
前記生成手段により生成された予測モデルを記憶するモデル記憶手段とを備え、a model storage means for storing the prediction model generated by the generation means,
前記振動特徴量が、波高ベクトル、時刻ベクトル、および周波数ベクトルのうちの少なくとも一つを含む、学習装置。The vibration feature includes at least one of a wave height vector, a time vector, and a frequency vector.
前記生成手段は、金型パターンごとに、複数種類の特徴量と金型状態との相関を機械学習し、
前記モデル記憶手段は、金型パターンを識別する金型識別情報に関連付けて、予測モデルを記憶する、請求項1または2に記載の学習装置。
The generating means performs machine learning on correlations between a plurality of types of feature amounts and a mold state for each mold pattern,
3. The learning device according to claim 1, wherein the model storage means stores the prediction model in association with die identification information for identifying a die pattern.
前記プレス機は、複数の金型を搭載する多段式のプレス機であり、
前記生成手段は、複数種類の特徴量を入力とし、個々の金型に対する異常の有無を出力とする予測モデルを生成する、請求項1~3のいずれかに記載の学習装置。
The press machine is a multi-stage press machine equipped with a plurality of dies,
The learning device according to claim 1 , wherein the generating means generates a prediction model that receives a plurality of types of feature quantities as input and outputs the presence or absence of an abnormality for each individual die.
前記フレームは、前記複数の金型の上流側および下流側にそれぞれ設けられた第1および第2の支柱を有しており、
前記特徴量算出手段は、前記第1の支柱に取り付けられた振動計からの振動データに基づいて第1の振動特徴量を算出し、前記第2の支柱に取り付けられた振動計からの振動データに基づいて第2の振動特徴量を算出する、請求項に記載の学習装置。
the frame has first and second support columns provided on the upstream and downstream sides of the plurality of dies, respectively;
5. The learning device according to claim 4, wherein the feature calculation means calculates a first vibration feature based on vibration data from a vibrometer attached to the first support, and calculates a second vibration feature based on vibration data from a vibrometer attached to the second support.
前記特徴量算出手段は、荷重特徴量および振動特徴量に加えて、金型接触時間、ダイハイト値、金型温度、金型潤滑液量、および、金型ショット数のうちの少なくとも一つをさらに算出する、請求項1~のいずれかに記載の学習装置。 The learning device according to any one of claims 1 to 5, wherein the feature calculation means further calculates at least one of a die contact time, a die height value, a die temperature, a die lubricant amount, and a die shot count in addition to the load feature and the vibration feature. プレス機に搭載された金型の異常の有無を予測するための金型異常予測装置であって、
請求項1~のいずれかに記載の学習装置によって生成された予測モデルを記憶する記憶手段と、
前記プレス機によるプレス運転時にワークに加わる荷重データと前記プレス機のフレームの振動データとを含む測定データを、プレスサイクルごとに取得するデータ取得手段と、
前記データ取得手段により取得された測定データに基づいて、荷重特徴量と振動特徴量とを含む複数種類の特徴量を、プレスサイクルごとに算出する特徴量算出手段と、
前記特徴量算出手段により算出された複数種類の特徴量を、前記記憶手段に記憶された予測モデルに入力して、プレスサイクルごとに金型の異常の有無を予測する予測手段と、
前記予測手段による予測結果を出力する出力手段とを備える、金型異常予測装置。
A die abnormality prediction device for predicting the presence or absence of an abnormality in a die mounted on a press machine,
A storage means for storing a prediction model generated by the learning device according to any one of claims 1 to 6 ;
a data acquisition means for acquiring measurement data including load data applied to a workpiece during press operation by the press machine and vibration data of a frame of the press machine for each press cycle;
a feature calculation means for calculating a plurality of types of feature amounts including a load feature amount and a vibration feature amount for each press cycle based on the measurement data acquired by the data acquisition means;
a prediction means for inputting the plurality of types of feature quantities calculated by the feature quantity calculation means into a prediction model stored in the storage means, and predicting the presence or absence of an abnormality in the die for each press cycle;
An output means for outputting a prediction result by the prediction means.
前記記憶手段には、金型パターンを識別する金型識別情報に関連付けて、複数の予測モデルが記憶されており、
前記プレス機によるプレス運転開始前に、前記複数の予測モデルのうち、今回のプレス運転に対応する金型パターンに基づいて、金型の異常予測に用いる予測モデルを判別するモデル判別手段をさらに備える、請求項に記載の金型異常予測装置。
The storage means stores a plurality of prediction models in association with die identification information for identifying a die pattern,
The die abnormality prediction device according to claim 7, further comprising a model discrimination means for discriminating a prediction model to be used for die abnormality prediction from among the plurality of prediction models, based on a die pattern corresponding to a current press operation, before the press operation is started by the press machine .
プレス機に搭載された金型の異常の有無を予測するための予測モデルを機械学習により生成する学習プログラムであって、
前記プレス機によるプレス運転時にワークに加わる荷重データと前記プレス機のフレームの支柱に取り付けられた振動計が検出した略水平方向の動データとを含む測定データに基づいて、荷重特徴量と振動特徴量とを含む複数種類の特徴量を、プレスサイクルごとに算出するステップと、
算出された複数種類の特徴量と金型状態との相関を機械学習して、プレスサイクルごとに金型の異常の有無を予測するための予測モデルを生成するステップと、
生成された予測モデルをモデル記憶手段に記憶するステップとをコンピュータに実行させる、学習プログラム。
A learning program that generates a predictive model by machine learning to predict the presence or absence of an abnormality in a die mounted on a press machine,
calculating a plurality of types of feature quantities including a load feature quantity and a vibration feature quantity for each press cycle based on measurement data including load data applied to a workpiece during press operation by the press machine and vibration data in a substantially horizontal direction detected by a vibrometer attached to a support column of a frame of the press machine ;
A step of performing machine learning on the correlation between the calculated multiple types of feature amounts and the die state to generate a prediction model for predicting the presence or absence of an abnormality in the die for each press cycle;
and storing the generated prediction model in a model storage means.
プレス機に搭載された金型の異常の有無を予測するための予測モデルを機械学習により生成する学習プログラムであって、A learning program that generates a predictive model by machine learning to predict the presence or absence of an abnormality in a die mounted on a press machine,
前記プレス機によるプレス運転時にワークに加わる荷重データと前記プレス機のフレームの振動データとを含む測定データに基づいて、荷重特徴量と、波高ベクトル、時刻ベクトル、および周波数ベクトルのうちの少なくとも一つを含む振動特徴量と、を含む複数種類の特徴量を、プレスサイクルごとに算出するステップと、calculating a plurality of types of feature quantities, including a load feature quantity and a vibration feature quantity including at least one of a wave height vector, a time vector, and a frequency vector, for each press cycle, based on measurement data including load data applied to a workpiece during a press operation by the press machine and vibration data of a frame of the press machine;
算出された複数種類の特徴量と金型状態との相関を機械学習して、プレスサイクルごとに金型の異常の有無を予測するための予測モデルを生成するステップと、A step of performing machine learning on the correlation between the calculated multiple types of feature amounts and the die state to generate a prediction model for predicting the presence or absence of an abnormality in the die for each press cycle;
生成された予測モデルをモデル記憶手段に記憶するステップとをコンピュータに実行させる、学習プログラム。and storing the generated prediction model in a model storage means.
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