JP2001062671A - 工作機械のスケジュール運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スケジュール運転中でも使用工具を算出した
り、不足する工具を算出し且つその不足する工具データ
の登録を可能にする工作機械のスケジュール運転方法を
提供する。 【解決手段】 加工プロセスとこれを実施する上で使用
する工具情報からなるＮＣデータに対して加工順を予め
決めてその順番を登録し、順番通りにＮＣデータを呼び
出しその情報に従って加工を行い、自動工具交換装置を
備えた工作機械に対して工作機械側のスペア工具の種類
と使用状況を同期取りし、その結果をファイルへ反映さ
せ、スケジュールされたＮＣデータから使用する工具を
算出し、不足した場合はその状況を示すスケジュール運
転方法において、スケジュール運転中でも使用する工具
の算出、使用工具データの入力が行えるようにスペア工
具の使用状況を同期取りしているファイルに対してその
同期を崩すことなく使用工具の算出が可能に作成した別
のファイルを用いて使用工具を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械のスケジ
ュール運転方法に関し、より詳しくは、自動パレット交
換装置及び自動工具交換装置など長時間無人運転が可能
となるような機器を備えた工作機械に対し、加工予定の
ＮＣデータの名前と順番を加工開始前に登録し、それに
基づいて加工を順次進めていく機能を有し、このスケジ
ュールに登録されている加工予定のＮＣデータから、上
記工作機械上に取り付けられたワークを加工する際に必
要になる工具の種類、本数等を加工開始前に算出し、且
つその内容を表示及び印字することで作業者へ準備すべ
き工具を教え、作業者は、その指示に従い工具を工作機
械へ取り付け、且つその取り付けた結果を工作機械の工
具の取り付け状態、有り無し、等を反映した工具ポット
ファイルへ登録する機能を持つ工作機械のスケジュール
運転方法において、スケジュールファイルへＮＣデータ
を登録したり、算出した使用する工具の結果と、工作機
械に取り付けられているスペア工具の状態を反映した工
具ポット管理ファイルから求められた不足工具のデータ
を入力するために発生する工作機械の稼働停止時間を極
小にする技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作機械において使用工具の算出
は、スケジュール運転開始前に行い、その算出結果に従
って使用する工具を漏れなく準備してから加工を開始す
るようにしていた。

【０００３】しかしながら、これは工具全てが準備でき
た状態でないと加工が開始できないということになり、
機械停止時間が増える要因の一つになる。また、スケジ
ュールファイルに登録するＮＣデータに追加変更がある
たびに使用工具算出を行い、工具が不足するときは、そ
の工具を工作機械へ取り付け、且つその工具データを登
録する必要があり、やはりその間も機械を停止した状態
でしか行うことができず、前述と同様に機械停止時間が
増える要因の一つになる。そのため、スケジュール運転
開始時の工具チェックで不足がなるべく無いように、ス
ケジュール運転するＮＣデータの種類から必要となりそ
うな工具を予め調べて余分に工作機械に取り付け、且つ
その工具データも登録する等の工夫をしている。

【０００４】しかしながら、ＮＣデータの種類によって
は、その必要とする工具が多岐に亘るため種類が多くな
ったりして、結局、スケジュール開始前に不足工具が発
生してしまう等、その方法にも限界があるのが現状であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の工作機械のスケ
ジュール運転方法のように、使用工具の算出がスケジュ
ール運転開始前に行われ、その算出結果に従い工具を漏
れなく準備してから再度不足工具がないかチェックし、
それから初めてスケジュール運転加工を開始する方法で
は、スケジュール運転中に工具使用状況をチェックした
り、工具データを登録することは、工具ポットの状況が
工作機側とのずれを起こす可能性を含んでいるため、工
具ポット管理ファイルなどにロックをかけて変更不能に
している。これは運転中に誤って工具変更を行うことを
防止する目的である。

【０００６】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
で、スケジュール運転中でも使用工具を算出したり、不
足する工具を算出し且つその不足する工具データの登録
を可能にする工作機械のスケジュール運転方法を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係わる工作機械のスケジュール
運転方法装置は、加工プロセスと、該加工プロセスを実
施する上で使用する工具情報からなるＮＣデータに対し
て、その加工順を予め決めてその順番を登録し、その順
番通りにＮＣデータを呼び出しその情報に従って加工を
実行していく機能と、自動工具交換装置を備えた工作機
械に対して、工作機械側に備えてあるスペア工具の種類
と使用状況を同期取りする機能と、その結果をファイル
へ反映する機能と、スケジュールされたＮＣデータから
使用する工具を算出し、不足した場合はその状況を示す
機能からなる工作機械のスケジュール運転方法におい
て、スケジュール運転中でも使用する工具の算出、及び
その使用工具データの入力が行えるように、工作機械側
のスペア工具の使用状況を同期取りしているファイルに
対して、そのファイルの同期を崩すことなく使用工具の
算出ができるように別のファイルを作成し、そのファイ
ルを用いて使用工具を算出することを特徴とする。

【０００８】請求項２に係わる工作機械のスケジュール
運転方法は、請求項１に係わる工作機械のスケジュール
運転方法において、スケジュール運転中に使用する工具
を求めた結果から、工具が不足する場合にその不足した
工具がいつ必要になるかを知らしめることを特徴とす
る。

【０００９】請求項３に係わる工作機械のスケジュール
運転方法は、請求項１に係わる工作機械のスケジュール
運転方法において、工具が不足することが判明した場合
に、スケジュール運転中でも不足した工具の情報を登録
できることを特徴とする。

【００１０】請求項４に係わる工作機械のスケジュール
運転方法は、請求項３に係わる工作機械のスケジュール
運転方法において、不足した工具を足した状態でスケジ
ュール運転を続行する上で工具が不足するか否かの確認
が任意に行えることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。

【００１２】まず、本発明に係わる工作機械のスケジュ
ール運転方法を実施するための工作機械の数値制御デー
タ（以下「ＮＣデータ」という）の構成について説明す
る。

【００１３】ここでのＮＣデータとは、工作機械でワー
クを加工する際の加工情報を指しており、主に加工プロ
セス例えば、切削加工の場合はカッタパス等の情報を有
するところと、その加工プロセスを実施する際に必要と
なる道具例えば、切削機械の場合はエンドミル等の切削
工具（以下「工具」という）に関する情報を有するとこ
ろから構成されているものを指す。それは、例えば、図
３に示すように加工プロセス部分と工具情報の部分とが
物理的に一体のファイルとして構成されているケースも
あるし、図４に示すように工具情報を別途データベース
等に登録し、加工プロセス部分と論理的な関連性を持た
せた構成でも同様に実現可能である。本実施の形態で
は、主に図３のケースのＮＣデータにより実施例を説明
する。図３は、工作機械のＮＣデータの第１の構成例を
示す図、図４は、工作機械のＮＣデータの第２の構成例
を示す図である。

【００１４】次に、工作機械のスケジュール運転機能に
ついて説明する。

【００１５】自動工具交換装置と、加工中においても不
足する工具を付けるために不要な工具を外し、必要な工
具を新たに取り付けることを可能とする機器とを備えた
工作機械において、長時間連続無人運転を可能にするた
めには、上記機器を工作機械に備える他に、加工の際必
要となるＮＣデータの供給方法についても長時間連続無
人運転を可能にするための機能が必要となる。その解決
例としては、加工すべき複数のＮＣデータを予め加工す
る順番に並べておき、その順番に沿って加工を進めてい
くスケジュール運転機能が一般に良く考えられる方法で
ある。

【００１６】更に、スケジュール運転開始前には、その
スケジュールされた分のＮＣデータで加工する際に必要
となる工具を予め算出し、その必要な工具を画面へ表
示、若しくは帳票へ印字するなどして作業者に知らし
め、作業者は、その情報に基づいて工具を準備し、それ
を工作機械へ取り付け、且つその工具データを加工開始
前に登録する機能を有する場合がある。

【００１７】従来の工作機械のスケジュール運転時にお
ける使用工具の算出方法の一例を図１に示す。図１は、
従来の工作機械のスケジュール運転時の不足工具算出の
フローチャートである。まず、ＮＣデータを加工する順
番にスケジュールファイルに登録する（ステップＳ
１）。このスケジュールファイルへのＮＣデータの登録
は、人の指示で行う他に、別の生産管理システム等によ
り自動的に決定することも可能である。

【００１８】次に、スケジュールされているＮＣデータ
の工具情報部分からこのＮＣデータの加工プロセスを実
施するときに必要になる工具の使用時間や種類を抽出す
る（ステップＳ２）。更に、各ＮＣデータ毎に抽出され
た工具情報を集計し、対象となる工作機械に備えられて
いる工具ポットに存在している工具の使用状況を反映し
ている工具ポット管理ファイルに照合して、スケジュー
ルされているＮＣデータを全て実施した場合に、現状の
工作機械に装備している工具で足りるか否かを求めて、
その状況を画面に表示若しくは帳票に印字する等して作
業者に知らしめる（ステップＳ３）。工作機械に装備さ
れている工具だけでスケジュール運転をするに当たり工
具の不足がないか否かの判定を行い（ステップＳ４）、
不足がない場合はスケジュール運転開始となる。また、
工具が不足する等してスケジュール運転中に工具不足の
ための加工ワークのパスなどの問題が発生し、加工をパ
スすることなく漏れなく加工することが不可の場合は、
ステップＳ３の表示結果に基づいて作業者が不足する工
具を準備し、工作機械の工具ポットへ取り付けて、且つ
その取り付けた工具データを工具ポット管理ファイルへ
登録する（ステップＳ５）。その後、再度ステップＳ３
へ戻り同様な処理を行い工具の不足が解消されるまでこ
の作業を繰り返す。

【００１９】図１のフローチャートにおいてステップＳ
２とステップＳ３で示した、ＮＣデータから抽出された
工具算出結果で求められた使用工具が、工作機械の工具
ポットに備えられた工具だけで足りるか否かを、工具ポ
ット管理ファイルの工具データに照合して求める処理の
箇所について、データフロー関連図を示したものが図２
である。

【００２０】図２は、従来の工作機械のスケジュール運
転時の不足工具算出データの流れを示す図である。図２
において、スケジュールファイル（図２の１）に登録さ
れているＮＣデータ名１〜ｎから必要なＮＣデータの工
具情報（図２の２〜４）を求める。例として、工具名と
使用工具時間のみ抽出した場合を考えた。当然これ以外
の工具情報例えば、工具の種別や工具の形状に関する情
報なども抽出して必要に応じて使われることが考えられ
る。

【００２１】ＮＣデータ名１〜ｎから抽出された工具情
報２〜４を算出する方法としては、工具毎に合計する方
法などもあるが、本実施例ではスケジュールでの加工実
行順に工具を並べたものを集計して工具算出結果（図２
の５）とした。その工具算出結果（図２の５）の工具情
報に基づき工具ポット管理ファイルを仮に更新する。つ
まり、工具ポット管理ファイル（図２の６）自体は、工
作機械（図２の８）の工具ポットと同期取りしているフ
ァイルなので直に更新させるわけにいかないために、工
具ポット管理ファイル（図２の８）と同じものをコピー
した仮想工具ポット管理ファイル（図２の７）を作成
し、この仮想工具ポット管理ファイル（図２の７）に対
して工具集計結果（図２の５）に基づいて各工具が仮想
的に使用されたものとして累積使用時間を更新してい
く。図５にその処理の具体例を示す。

【００２２】図５は、従来のスケジュール運転時に不足
工具算出のデータの流れの詳細を示した図である。図５
において、工具算出結果（図５の４）に示されている工
具及び工具の並び順は、実際に加工を行うときに工具を
使用する順番通りなので、その順に沿って仮想ポット管
理ファイル（図５の１）に対して使用した工具の使用時
間を仮想工具ポット上で更新していくシミュレーション
を行っていく。工具算出結果（図５の４）に算出された
最初の工具Ａ（図５の５）と同じ種類の工具を仮想工具
ポット管理ファイル（図５の１）から探すと、PotＮＯ
１０１の工具Ａが適合することが分かる。

【００２３】次に、工具算出結果の工具Ａ（図５の５）
の加工を、上記で適合したPotＮＯ１０１の工具Ａ（図
５の６）で実施する際に仮想工具ポット管理ファイルの
PotＮＯ １０１の工具Ａの累積使用時間が、工具寿命
である１００分を超えないか計算する。この例の場合
は、工具Ａ（図５の５）の使用時間は５分であり、Pot
ＮＯ １０１の工具Ａの累積使用時間９４分と足し合わ
せても９９分となり、寿命の１００分以下であることよ
り使用可能として累積使用時間を更新する（図５の
２）。同様に工具算出結果４で工具Ａ（図５の５）の次
の工具Ｃについて、同様に仮想工具ポット管理ファイル
（図５の２）から該当する工具Ｃを探し、見つかったと
きは工具Ａと同様な処理を行う。

【００２４】また、工具が仮想工具ポット管理ファイル
（図５の２）上に見つからないケースもある。例えば、
工具算出結果（図５の４）の工具Ａ（図５の７）の使用
時間は５分であるが、仮想工具ポット管理ファイル（図
５の３）のPotＮＯ １０１やPotＮＯ １０２の工具Ａ
ではいずれも寿命を超えることから、工具Ａ（図５の
７）は、不足工具となり不足工具ファイル（図５の６）
へ結果が出力される。同じく工具Ｂ（図５の８）につい
てはPotＮＯ １０４に工具Ｂが存在するが、工具破損
などにより使用不可となっており、同じく不足工具とし
て不足工具ファイル（図５の６）へ結果が出力される。
上述したように、もし、該当する工具が仮想工具ポット
管理ファイル（図５の１〜３）に登録されていないケー
スや、或いは、該当する工具は仮想工具ポット管理ファ
イル（図５の１〜３）に存在するが、工具が破損してい
たり寿命切れなどの理由により使用ができない場合は、
その工具が不足するものと見なし、不足工具ファイル
（図５の６）へ結果を出力し、且つその結果を作業者に
知らしめる。

【００２５】本発明は、上記スケジュール運転方式に対
して工具が全て準備されていなくても、スケジュール運
転開始を可能にすると共に、加工中でも工具の取り付
け、取り外しが可能な機器を備えた工作機械において、
スケジュール運転で加工を続行するために必要な工具を
算出し、不足する場合は、その情報を作業者へ知らし
め、且つその不足する工具データの入力を可能とする。

【００２６】スケジュール運転中でも加工で必要となる
工具を算出するためには、スケジュールされているＮＣ
データのうち加工済みのＮＣデータの工具情報は、使用
工具算出の対象から外し、且つ現在加工中のＮＣデータ
において既に加工が完了している工具の工具情報は、使
用工具算出の対象から外し、且つ現在加工中の工具を加
工済みと見なし使用工具算出から外して不足工具の算出
機能を有するようにしたものである。

【００２７】図６は、本発明の工作機械のスケジュール
運転方法におけるスケジュール運転時の不足工具算出の
データの流れを示した図である。図６において、スケジ
ュール運転中のスケジュールファイル（図６の１）に登
録されているＮＣデータ名１（図６の２）で使用する工
具Ａ、Ｃ、Ｆ、Ｈ（図６の４）は、使用済みなので、工
具算出結果（図６の９）へは反映しない。また、加工中
のＮＣデータ名２（図６の３）については、既に加工済
みの工程の工具Ｂ、Ｃ（図６の６）についても使用済み
なので工具算出結果（図６の９）へは反映しない。更
に、加工中のＮＣデータ名２（図６の３）で現在加工で
使用している工具Ｄ（図６の７）については、実際の工
具ポット管理ファイル（図６の１０）上は未だ工具Ｄが
正常に完了していないために累積使用時間には工具Ｄの
５分は、加算されていない（図６の１２）。

【００２８】そこで、不足工具を算出する場合には、仮
想工具ポット管理ファイル（図６の１１）上で工具Ｄ
（図６の７）が正常に完了したものとして累積使用時間
に工具Ｄの使用時間を加算する（図６の１３）。上述し
たような処理を施した仮想工具ポット管理ファイル（図
６の１１）と加工完了済みの工具を除いた工具算出結果
（図６の９）から前記図２や図５を元に説明した手段に
より不足工具Ａ（図６の１５）を算出して、不足工具の
算出結果を表示する（図１６の１４）。

【００２９】また、加工中のＮＣデータ名２（図６の
３）で現在使用している工具Ｄ（図６の７）について
は、前記の不足工具を算出する際には仮想工具ポット管
理ファイル（図６の１１）上で工具Ｄ（図６の７）が正
常に完了したものとして累積使用時間に工具Ｄの使用時
間を加算する（図６の１３）方法の他に、工具Ｄ（図６
の７）を使用後に工具が破損する等して使用不可となっ
たと見なして、仮想工具ポット管理ファイル（図６の１
１）で更新する方法も考えられる。加工の種類や目的等
により、安全サイドに工具の使用状況をシュミュレーシ
ョンするか、効率よく工具を使用するかの考え方で他の
更新方法が容易に考えられる。

【００３０】次に、本発明の処理の流れについて図７を
元に説明する。図７は、本発明の工作機械のスケジュー
ル運転方法におけるスケジュール運転時の不足工具算出
フローチャートである。

【００３１】本発明は、スケジュール運転中に実施する
機能であるため使用工具をチェックする際に既に加工済
みである工具Ａ、Ｃ、Ｆ、Ｈ、Ｂ、Ｃについては、処理
の対象から外すことは前述した通りである（ステップＳ
１）。そのときに、現在加工中の工具Ｄについても加工
が完了したものとして仮想工具ポット管理ファイル上で
更新する（ステップＳ２）。前記のステップＳ１とＳ２
で求められた工具算出結果と仮想工具ポット管理ファイ
ルから、スケジュール運転中の加工で未加工のＮＣデー
タを加工するために使用する工具の算出を行う（ステッ
プＳ３）。

【００３２】ステップＳ４で、不足があるか否かのチェ
ックを行った結果、不足がなければそのままスケジュー
ル運転を続行する。また、ステップＳ４の判定で不足工
具があることが判明した場合は、不足が発生する工具に
ついて不足する使用工具時間の情報の他に、この不足と
判定された工具での加工が現在を起点として大凡どの時
刻に加工が開始されるかを表示若しくは印字する（ステ
ップＳ５）。時刻を算出する具体的な方法としては、図
６において工具Ａ（図６の１５）が不足する場合に、工
具Ａでの加工が開始されるまでに加工が実施される工具
の使用時間を合計することにより求められる。

【００３３】これにより作業者は、万が一、工具不足が
発生した場合に何時までそれを準備すれば、このスケジ
ュール運転を中断せずに続行できるかが分かる。更に、
不足する工具は、リスト若しくは画面表示等で作業者に
必要となる工具を知らしめる（ステップＳ６）。作業者
は、ステップＳ６で示された不足する工具情報を元に効
率よく工具の準備を行い、その工具データの入力を行う
ことができる（ステップＳ７）。前記ステップＳ７で不
足すると示された工具を工作機械へ取り付け、且つ工具
のデータ登録を工具ポット管理ファイルへ登録を行う。
工具ポット管理ファイルへの工具データの入力は、工作
機械へ工具を取り付けたのと同期を取りながら人が行
う。当然、現在加工中の工具データについては、変更が
できないようになっている。これは、通常あり得ないこ
とから誤入力防止の意味が大きい。

【００３４】前記の工具の交換と工具データの入力が完
了し、不足分の工具と工具データが準備できた時点で、
再度工具不足のチェックをするか否かの判断を作業者が
行い（ステップＳ８）、再度チェックが必要なしと判断
した場合は、そのままスケジュール運転を続けることも
可能となる。通常は、再度不足工具のチェックを行う
が、その場合は、ステップＳ８の判断をせず無条件にス
テップＳ２へ戻り不足工具算出処理を行い、ステップＳ
２とステップＳ３の処理の後に不足工具が無いと判断さ
れれば、スケジュール運転続行へ進むことになる（ステ
ップＳ９）。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の工作機械
のスケジュール運転方法によれば、自動工具交換装置を
備えた工作機械に対して、スケジュール運転を行うとき
に使用する工具の算出や工具データの入力を、スケジュ
ール運転を停止することなく実施することができ、それ
により、工作機械の稼働停止時間を最小限に抑えること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の工作機械のスケジュール運転時の不足工
具算出のフローチャートである。

【図２】従来の工作機械のスケジュール運転時の不足工
具算出データの流れを示す図である。

【図３】工作機械のＮＣデータの第１の構成例を示す図
である。

【図４】工作機械のＮＣデータの第２の構成例を示す図
である。

【図５】従来のスケジュール運転時に不足工具算出のデ
ータの流れの詳細を示した図である。

【図６】本発明の工作機械のスケジュール運転方法にお
けるスケジュール運転時の不足工具算出のデータの流れ
を示した図である。

【図７】本発明の工作機械のスケジュール運転方法にお
けるスケジュール運転時の不足工具算出フローチャート
である。

【符号の説明】

図２の１ スケジュールファイル 図２の２〜４ ＮＣデータ工具情報 図２の５ 工具算出結果 図２の６ 工具ポット管理ファイル 図２の７ 仮想工具ポット管理ファイル 図２の８ 工作機械の工具ポット 図２の９ 不足工具の算出結果 図６の１ 加工中のスケジュールファイル 図６の４ 加工済みの工具情報 図６の５ 加工中の工具情報 図６の６ 未加工の工具情報 図６の９ 工具算出結果 図６の１４ 不足工具の算出結果

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工プロセスと、該加工プロセスを実施
   する上で使用する工具情報からなるＮＣデータに対し
   て、 その加工順を予め決めてその順番を登録し、その順番通
   りにＮＣデータを呼び出しその情報に従って加工を実行
   していく機能と、 自動工具交換装置を備えた工作機械に対して、工作機械
   側に備えてあるスペア工具の種類と使用状況を同期取り
   する機能と、その結果をファイルへ反映する機能と、 スケジュールされたＮＣデータから使用する工具を算出
   し、不足した場合はその状況を示す機能からなる工作機
   械のスケジュール運転方法において、 スケジュール運転中でも使用する工具の算出、及びその
   使用工具データの入力が行えるように、工作機械側のス
   ペア工具の使用状況を同期取りしているファイルに対し
   て、そのファイルの同期を崩すことなく使用工具の算出
   ができるように別のファイルを作成し、そのファイルを
   用いて使用工具を算出することを特徴とする工作機械の
   スケジュール運転方法。
2. 【請求項２】 請求項１の工作機械のスケジュール運転
   方法において、スケジュール運転中に使用する工具を求
   めた結果から、工具が不足する場合にその不足した工具
   がいつ必要になるかを知らしめることを特徴とする工作
   機械のスケジュール運転方法。
3. 【請求項３】 請求項１の工作機械のスケジュール運転
   方法において、工具が不足することが判明した場合に、
   スケジュール運転中でも不足した工具の情報を登録でき
   ることを特徴とする工作機械のスケジュール運転方法。
4. 【請求項４】 請求項３の工作機械のスケジュール運転
   方法において、不足した工具を足した状態でスケジュー
   ル運転を続行する上で工具が不足するか否かの確認が任
   意に行えることを特徴とする工作機械のスケジュール運
   転方法。