本發明涉及維護時期預測系統以及維護時期預測裝置，特別涉及一種自動預測機床部件的維護時期的技術。

背景技術：

目前，對于機床的部件、特別是需要頻繁進行維護以及更換的部件，用戶在定期的檢查中使用測定裝置來測量消耗狀態等，對判斷為達到壽命的部件實施了更換。

近年來提供一種自動向用戶通知這樣的維護檢查作業的時期的系統。例如，在日本特開2015-26252號公報中記載一種根據車輛的動作數據精度良好地檢測車輛的異常的異常檢測裝置。

在日本特開平9-237103號公報中記載了一種電梯的維護輔助系統。該系統收集包括成為維護對象的電梯的使用方式和使用頻率的數據并存儲在數據庫中。另外，將電梯的故障現象和針對該故障現象的對策方法與電梯的使用方式和使用頻率對應起來存儲在知識庫中。并且，根據數據庫和知識庫，針對每個故障現象以及每個產品排序來預測在還沒有發現故障現象的電梯中產生了故障現象時應該采取的對策。

在日本特開2014-174680號公報中記載了一種機床的數值控制裝置，其具有對于在機床中使用的各個部件，向用戶通知進行檢查的時期的部件檢查時期通知功能。該數值控制裝置讀入檢查周期，取得部件的檢查日期時間、狀態量，計算狀態量的變化量，當狀態量的變化量比閾值大時變更檢查周期，在不比閾值大時根據最終檢查日期時間和檢查周期計算下一次的檢查日期時間并通知給用戶。

日本特開2015-26252號公報、日本特開平9-237103號公報以及日本特開2014-174680號公報的結構都為，根據與機械的運轉狀況相關的數據和事先定義的規則和閾值等來推測產品和部件的故障時期和檢查時期。但是，在這些結構中，需要事先確定應該收集的數據和用于推測的規則以及閾值，并且需要進行設定的作業。這樣的作業存在需要很多工時的問題。

技術實現要素：

本發明為了解決這樣的問題點，其目的在于提供一種維護時期預測系統以及維護時期預測裝置，無需事先決定監視對象的數據和用于預測的閾值等而能夠自動預測維護時期。

本發明的一實施方式的維護時期預測系統具有維護時期預測裝置和多個機床，上述機床具有隨時收集表示上述機床的部件的狀態的數據并發送給上述維護時期預測裝置的數據收集處理部，上述維護時期預測裝置具有：收集數據存儲部，其積蓄上述數據；部件更換履歷存儲部，其積蓄上述部件的更換履歷；以及部件壽命預測處理部，其預測上述部件的下一個更換時期即壽命，上述部件壽命預測處理部參照上述部件更換履歷存儲部以及上述收集數據存儲部，提取在過去的部件更換日期時間表示了恒定的傾向的數據，上述部件壽命預測處理部根據與提取出的上述數據相關的部件的最終更換日期時間和上述傾向來預測在下一個更換時期的數據即閾值，上述部件壽命預測處理部根據上述閾值預測上述壽命。

另一實施方式的維護時期預測系統的特征為，上述部件壽命預測處理部計算在上述壽命預定天數之前的上述數據的預測值即警告壽命值，上述維護時期預測系統具有顯示部，該顯示部在從上述數據收集處理部接收的上述數據達到了上述警告壽命值時顯示警告。

另一實施方式的維護時期預測系統的特征為，上述部件壽命預測處理部提取過去的多次更換日期時間之間的數據變化量收斂在預定的誤差范圍內的上述數據來作為上述表示了恒定的傾向的數據，并且，當收斂在誤差范圍內的上述變化量的數量大于規定數量或規定概率時，提取上述數據。

另一實施方式的維護時期預測系統的特征為，上述部件壽命預測處理部提取在過去的多次更換日期時間的數據收斂在預定的誤差范圍內的上述數據來作為上述表示了恒定的傾向的數據，并且當收斂在誤差范圍內的上述數據的數量大于規定數量或規定概率時，提取上述數據。

另一實施方式的維護時期預測裝置具有收集數據存儲部，其隨時收集并積蓄表示機床的部件狀態的數據；部件更換履歷存儲部，其積蓄上述部件的更換履歷；以及部件壽命預測處理部，其預測上述部件的下一個更換時期即壽命，上述部件壽命預測處理部參照上述部件更換履歷存儲部以及上述收集數據存儲部，提取在過去的部件更換日期時間表示了恒定的傾向的數據，上述部件壽命預測處理部根據與提取出的上述數據相關的部件的最終更換日期時間和上述傾向來預測在下一個更換時期的數據即閾值，上述部件壽命預測處理部根據上述閾值預測上述壽命。

根據本發明能夠提供一種維護時期預測系統以及維護時期預測裝置，無需事先決定監視對象的數據和用于預測的閾值等而能夠自動預測維護時期。

附圖說明

通過參照附圖對以下的實施例進行說明，本發明的上述以及其他目的、特征會變得明確。在這些圖中：

圖1A是表示維護時期預測系統的動作例的流程圖。

圖1B是表示維護時期預測系統的動作例的流程圖。

圖1C是表示維護時期預測系統的動作例的流程圖。

圖1D是表示維護時期預測系統的動作例的流程圖。

圖2是表示維護時期預測系統的結構的例子的圖。

圖3A是說明維護時期預測系統的數據提取處理的一例的圖。

圖3B是說明維護時期預測系統的數據提取處理的一例的圖。

圖4是說明維護時期預測系統的結構的例子的框圖。

具體實施方式

以下，結合附圖說明本發明的實施方式。

<結構>

使用圖2以及圖4說明本發明實施方式的維護時期預測系統的結構。圖2表示維護時期預測系統的硬件結構的概要。圖3是表示維護時期預測系統的功能結構的框圖。

如圖2所示，在維護時期預測系統中，維護時期預測裝置100和多個機床200經由網絡可通信地連接。典型的維護時期預測裝置100是主計算機。另外，典型的機床200具備數值控制裝置。在主計算機以及數值控制裝置中，中央信息處理裝置(CPU)按照在存儲裝置中存儲的程序執行預定的處理，根據需要進行各種硬件的控制等，從而邏輯上實現各種處理單元。

如圖4所示，維護時期預測裝置100包括收集數據存儲部101、部件更換履歷存儲部102、部件壽命預測處理部103、輸入部104、顯示部105。另外，機床200包括數據收集處理部201。

機床200的數據收集處理部201定期地收集表示機床200的狀態的數據，并將其發送給維護時期預測裝置100。

維護時期預測裝置100將從數據收集處理部201接收到的上述數據存儲在收集數據存儲部101中。

輸入部104接受部件的更換履歷的輸入，將更換履歷存儲在部件更換履歷存儲部102中。典型地是當機床200的維護者在檢查時判斷為部件達到壽命而更換了部件時，從輸入部104輸入該部件的更換履歷。優選更換履歷包含機械編號、部件編號、更換日期時間。

部件壽命預測處理部103參照部件更換履歷存儲部102，提取在過去的更換時表示出相同的傾向的數據。另外，預測該數據在下次的更換時期將要表示的值(閾值)和到達閾值的時期(壽命)。

顯示部105顯示部件壽命預測處理部103所預測的壽命。另外，當收集中的數據接近閾值時顯示警告。

<動作>

接著，說明維護時期預測系統的動作的概略。

(1)定期收集多個機床200的數據

維護時期預測裝置100從通過網絡連接的多個機床200定期地收集表示機械的狀態的數據。這里，使多個機床200為使用同種部件的同種機床。另外，關于數據，例如能夠從各個機床200收集軸總移動量、總切削時間、風扇轉速、電池電壓等多種數據。維護時期預測裝置100將數據及其收集時間對應地保存在收集數據存儲部101中來進行積蓄。

另外，當在維護作業時剛換了機床200時，輸入部104接受更換履歷的輸入。更換履歷中包含機械編號、部件編號、更換日期時間等信息。部件更換履歷存儲部102保存并積蓄更換履歷。

(2)分析數據，提取在過去的部件更換時表示出共同傾向的數據。

當輸入了新的更換履歷時，部件壽命預測處理部103參照部件更換履歷存儲部102提取全部的在多個機床200中過去更換了相同部件時的更換日期時間。另外，參照收集數據存儲部101，將提取出的更換日期時間緊前的數據全部讀出。部件壽命預測處理部103分析提取出的數據，在其中確定在過去的部件更換時表示出共同傾向的數據的種類。

發明者發現數據所表示的傾向中有2種類型。一種類型是更換日期時間之間的數據變化量總是收斂在預定的誤差范圍內的類型。具體地說，軸總移動量、總切削時間與此相當。另外一種類型是在更換日期時間緊前取得的值總是收斂在預定的誤差范圍內的類型。具體地說，風扇轉速、電池電壓等與此相當。

因此，部件壽命預測處理部103例如能夠提取過去的更換日期時間之間的數據變化量、過去的更換日期時間緊前的數據的值總是收斂在預定的誤差范圍內的數據種類。

(3)推測提取數據的下一次達到壽命時的閾值

部件壽命預測處理部103根據在(2)提取出的數據所表示的傾向、當前的數據值來預測該數據在下一次更換時期將要表示的值(閾值)。

例如，關于更換日期時間之間的數據變化量大體恒定的類型的數據，能夠將當前的數據值加上上述變化量后的值預測為閾值。另外，關于在更換日期時間緊前所取得的值大體恒定的類型的數據，能夠將上述恒定的值(閾值)預測為閾值。

(4)預測并顯示成為壽命的時期。如果收集中的數據接近閾值則顯示警告。

部件壽命預測處理部103之后也隨時監視收集數據存儲部101，將預測壽命顯示在顯示部105中。具體地說，監視之后所積蓄的數據并隨時計算數據值的變化率。并且，根據當前的數據值和變化率來計算數據達到閾值的時期。

另外，部件壽命預測處理部103在收集到的數據接近閾值時，在顯示部105顯示警告。

這樣，本實施方式的維護時期預測系統無需預先決定要監視的數據種類和閾值而能夠自動預測下一次的更換時期，此外能夠警告更換時間接近。

<實施例>

接著，使用圖1的流程圖以及圖3所示的數據來說明維護時期預測系統的動作例。

首先，說明數據收集處理。

在多個機床200中，數據收集處理部201收集表示各個機床的狀態的數據。例如，從電動機等機械部件的數值信息和傳感器的值來收集例如軸總移動量、總切削時間、風扇轉速以及電池電壓等。數據收集處理部201將收集到的數據經由網絡發送給維護時期預測裝置100。例如，數據收集處理部201每隔1秒執行數據的取得、發送。

維護時期預測裝置100接收數據，將其暫時存儲在存儲器中(S101)。并且，將接收到的數據值、種類、機械編號、收集日期時間或接受日期時間等作為一組設為一個記錄，并存儲在存儲裝置內的數據庫即收集數據存儲部101中(S102)。

接著，說明壽命預測處理。

機床的維護者在檢查時更換達到壽命的部件(S201)。此時，維護者從輸入部104輸入部件的更換履歷(S202)。更換履歷包含機械編號、部件編號、更換日期時間等。將輸入的更換履歷作為新的記錄追加到存儲裝置內的數據庫即部件更換履歷存儲部102中。

此時，部件壽命預測處理部103參照部件更換履歷存儲部102，提取與新追加了更換履歷的部件相同的部件的過去2次的更換日期時間。這里，將所有的機床200設為對象，進行更換日期時間的提取。另外，當不存在規定次數以上的更換履歷時，結束處理。

部件壽命預測處理部103參照收集數據存儲部101，分別提取過去2次的更換日期時間緊前的數據。并且，計算這些2個數據的變化量即差分。部件壽命預測處理部103同樣依次求出過去的多次更換日期時間之間的數據變化量。另外，對所有的機床200的數據執行同樣的處理(S203～S208)。

這里，部件壽命預測處理部103判定關于某個機械而提取出的多個變化量的差是否收斂在預定的誤差范圍內(例如10％以內)。例如，在圖3的數據1中，過去3次的部件更換之間的數據變化量收斂在規定的誤差范圍內即±10％以內。即，變化量1≈變化量2≈變化量3。因此判斷為數據1對將來的壽命預測有效。另一方面，關于數據2，過去3次的部件更換之間的數據變化量不恒定。因此，能夠判斷數據2對壽命預測沒有效。

部件壽命預測處理部103對所有的機床200同樣地執行數據的有效性判斷。并且，判斷通過所有的機床200判斷為有效的變化量的數量是否超過規定的數量或概率。如果超過，則能夠以更高的準確率判斷該數據對壽命預測有效(S211～S218)。

接著，部件壽命預測處理部103參照收集數據存儲部101取得過去多次的更換日期時間緊前的數據。對所有的機床200的數據執行同樣的處理。

這里，部件壽命預測處理部103判定對于某個機械而提取出的多個數據的差是否收斂在預定的誤差范圍內(例如10％以內)。例如，在圖3B的數據3中，過去3次的部件更換緊前的數據值收斂在規定的誤差范圍即±10％以內。即、值1≈值2≈值3。因此，判斷數據3對將來的壽命預測有效。另一方面，關于數據4，過去3次的部件更換緊前的數據值不是恒定。因此，能夠判斷數據4對壽命預測沒有效。

部件壽命預測處理部103對所有的機床200同樣執行數據的有效性判斷。并且，判斷通過所有的機床200判斷為有效的值的數量是否超過規定的數量或概率。如果超過，則能夠以更高的準確率判斷該數據對壽命預測有效。

接著，部件壽命預測處理部103對于被取得了判斷為對壽命預測有效的數據的機床200執行更換部件的壽命預測。首先，對最后的更換日期時間緊前的數據的值相加數據的平均變化量來計算出閾值。

閾值＝平均變化量+最終更換時的值

在圖3A的數據1的例子中，為閾值V2＝(變化量1+變化量2+變化量3)/3+上次壽命值V1。

另外，部件壽命預測處理部103求出用于在部件達到更換壽命之前進行警告的警告壽命值。并且，監視收集數據，如果數據超過了警告壽命值，則向顯示部105顯示接近部件壽命的警告。例如，當想要在達到壽命的預定天數之前發出警告時，能夠通過以下的公式計算警告壽命值。

警告壽命值＝(預定天數/平均更換間隔天數)×平均變化量+最終更換時的值

另外，部件壽命預測處理部103預測部件達到更換壽命的時期，在顯示部105中顯示預測壽命。能夠通過以下的公式計算預測壽命。

預測壽命＝((從最終更換日開始的當前的經過天數)/(當前的數據值－最終更換時的數據值)×(閾值－最終更換時的值)+最終更換日

部件壽命預測處理部103對于判斷為對壽命預測有效的所有數據，或者對于被取得了該數據的所有的機床200執行上述的警告壽命以及預測壽命的顯示，并結束處理(S219～S227)。

根據本實施方式，維護時期預測系統會達到以下的顯著效果。

(1)不需要用于事先確定收集數據和閾值的作業和設定的工時。

部件壽命預測處理部103從收集到的多個數據中自動提取對壽命預測有效的數據，所以不需要預先確定應該用于壽命預測的數據。另外，自動推定這些數據達到下次更換時的閾值及其達到時期，所以不需要設定閾值。

(2)能夠知道符合實情的檢查時期，能夠減少無用的檢查。

部件壽命預測處理部103通過上述推定處理自動推測符合機床200的現實的運轉狀況的壽命。因此，能夠削減定期檢查等維護工時。

另外，本發明不限于上述實施方式，在不脫離主旨的范圍內，能夠實施結構要素的置換、省略、附加、順序的替換等變更。

以上，說明了本發明的實施方式，但是本發明不限于上述實施方式的例子，能夠通過增加適當的變更以其他的方式來實施。