JP7572865B2 - Learning device and program, and die abnormality prediction device - Google Patents
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Description
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
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
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
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
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
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
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
Brake release pressure sensor 22: Detects the release pressure of the
Clutch pressure sensor 23: Detects the pressure of the
Clutch tank pressure sensor 24: Detects the pressure of the hydraulic oil that drives the
Brake tank pressure sensor 25: Detects the pressure of the cooling water for the
Coolant flow rate sensor 26: Detects the flow rate of the cooling water for the
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
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
Material temperature sensor 32: Detects the temperature of the material supplied to the
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
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
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
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
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
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
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
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
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
<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
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
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
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
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
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
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
「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
「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
「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
「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
「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
「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
「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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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/s2」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
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=[h1,h2,・・・,hj,・・・,hd])に加工し、波高ベクトルを算出する。ただし、「hj」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
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dw個に分割し、この分割線(水平線)と交差する2dw個の時間を取得する。そして、時間データを2dw次元ベクトル(q=[w1,w2,・・・,wj,・・・,w2d])に加工し、時刻ベクトルを算出する。ただし、「wj」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
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
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
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=[h1,h2,・・・,hj,・・・,hd]、ただし「hj」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
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
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
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
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
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
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)
<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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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)
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.
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4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.
請求項1~6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7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 .
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.
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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