JP2020055043A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】工具寿命に係る設定値やカウント値の変更履歴を含む工具データを工作機械自身で簡単に確認可能とする。【解決手段】マシニングセンタ１は、ツールを用いて複数のワークを加工する際、ツールを識別するツール識別情報に、ツールの寿命に係る設定値と実際の使用回数のカウント値とを関連づけた工具データを作成する工具データ作成手段（ＮＣ装置２）と、ＮＣ装置２で作成された工具データ及び工具データが変更された際の変更履歴を記憶する記憶手段（記憶部２ａ）と、工具データ及び変更履歴を表示する表示手段（ＨＭＩ装置４）と、を含んでなる。【選択図】図１

Description

本発明は、マシニングセンタ等の工作機械に関する。

工作機械では、破損等の工具異常によってワークに加工不良が生じることを防止するために、工具の最大使用回数を設定値として予め設定しておくと共に、工具の実際の使用回数をカウントし、カウント値が設定値に達した場合、或いは設定値前の所定のカウント値に達した場合には、工具が寿命に達したとして交換を促す報知を行うようにしている。特に、特許文献１には、ワーク加工データに、当該設定値とカウント値とを含めて、設定値及びカウント値から、工具の交換直前及び交換直後に加工したワークのワーク番号を含む工具関連データを検索可能とすることで、工具及びワークの特定を可能とする加工履歴検索システムの発明が開示されている。

特開２０１７−２２００６１号公報

上記加工履歴検索システムでは、工作機械と別に設置したパソコン等にワーク加工データを保存しているため、作業者は工作機械からパソコン等の場所までいちいち移動してワーク加工データを検索して確認する必要があり、面倒となっていた。また、現場で設定値やカウント値が変更されたりリセットされたりしても履歴として残らないため、工具寿命に達しても継続して使用されてしまい、加工不良を起こすおそれがあった。

そこで、本発明は、工具寿命に係る設定値やカウント値の変更履歴を含む工具データを工作機械自身で簡単に確認することができる工作機械を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、工具を用いて複数のワークを加工する際、工具を識別する工具識別情報に、少なくとも工具の寿命に係る設定値と実際の使用回数のカウント値とを関連づけた工具データを作成する工具データ作成手段と、工具データ作成手段で作成された工具データ及び工具データが変更された際の変更履歴を記憶する記憶手段と、工具データ及び変更履歴を表示する表示手段と、を含んでなることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、工具データ作成手段で作成された工具データ及びその変更履歴が記憶されて表示可能であるので、工具寿命に係る設定値やカウント値の変更履歴を含む工具データを工作機械自身で簡単に確認することができる。

マシニングセンタの概略図である。 プログラム起動履歴の保存処理のフローチャートである。 プログラム起動履歴の保存処理のフローチャートである。 メニュー画面の説明図である。 プログラム起動履歴の表示画面の説明図である。 個体管理検索画面の説明図である。 ツール振れ検知装置における回転数及びしきい値の設定画面の説明図である。 ツール振れ検知装置における設定情報の保存処理のフローチャートである。 ツール振れ検知装置における振れ量検知処理のフローチャートである。 ツール振れ検知履歴の表示画面の説明図である。 ツールカウンタの表示画面の説明図である。 ツールカウンタ変更履歴の表示画面の説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、工作機械としてのマシニングセンタの概略図で、マシニングセンタ１には、周知のＮＣ装置２及びＰＬＣ装置３に加え、ＨＭＩ（Human Machine Interface）装置４とツール振れ検知用の渦電流センサ５とが設けられている。ＨＭＩ装置４では、オペレータ側からの入力手段としてキーボードやタッチパネル、マウス等が含まれ、工作機械側からの情報伝達手段としてモニタやメーター、ランプ、スピーカーなどが含まれる。
ＮＣ装置２は、ＰＬＣ装置３を介して主軸や送り軸、ＡＴＣ等の制御を行ってワークの加工を行うと共に、所定のツールでワークを加工した際に、ワークを識別するワークＩＤ、工具識別情報としてのツールナンバー、加工プログラム、加工の日時情報をそれぞれ関連づけた加工履歴データを作成して記憶手段としての記憶部２ａに保存する加工履歴作成手段としての機能も備えている。また、ＮＣ装置２は、ツールナンバーに、ツールの寿命に係る設定値と実際の使用回数のカウント値とを関連づけた工具データを作成して記憶部２ａに保存する工具データ作成手段としての機能も備えている。この加工履歴データ及び工具データは、ＨＭＩ装置４の入力手段からの指令により、表示手段となるモニタに出力可能となっている。

渦電流センサ５は、主軸近傍に設けられ、図示しないＡＴＣによって主軸に装着されるツールホルダの振れ量を測定するもので、記憶部２ａにインストールされたアプリケーションソフトと併せて振れ検知手段としてのツール振れ検知装置を構成している。測定された振れ量は、予め設定されたしきい値と比較されて、測定したツールホルダに保持されるツールの良否（使用の可否）が判定される。これにより、主軸とツールホルダとの間に噛み込んだ切粉によるツールホルダの傾きで生じる加工不良を未然に防止できる。
ここでの記憶部２ａには、後述するように、ＨＭＩ装置４の入力手段を介してツールホルダ及びツールの登録やしきい値といった設定情報の登録が可能となっている。また、判定結果の履歴も記憶部２ａに保存して、ＨＭＩ装置４の入力手段からの指令により、モニタに出力可能となっている。

以上の如く構成されたマシニングセンタ１において、ワークの加工を行う際には、図２及び図３のフローチャートに基づいてプログラムの起動履歴が保存される。
まず、図２のＳ１でワークが投入されると、Ｓ２で、ワークの認識タグから図示しない読取装置によってワークＩＤが読み取られ、Ｓ３で、読み取られたワークＩＤ情報が個体管理ナンバーとして保存される。
そして、図３のＳ１１でワークの加工が開始されると、Ｓ１２で、ＮＣ装置２から実行している加工プログラムが読み取られ、Ｓ１３で、加工の実行日時とその加工プログラムナンバーとが記憶部２ａに記憶される。そして、Ｓ１４で、加工の日時及び加工プログラムナンバーが加工したワークの個体管理ナンバーと紐付けされて加工履歴データとして保存される。

図４は、ＨＭＩ装置４におけるモニタのメニュー画面の一例を示すもので、モニタには、各種の操作ボタンが表示されており、タッチパネルであって入力手段を兼ねるモニタの操作ボタンに触れることで操作可能となっている。ここでは、運転状態を表示させる運転状態表示ボタン１０、異常警報を発生表示させる異常警報ボタン１１、加工プログラムの起動履歴を表示させるプログラム起動履歴表示ボタン１２、ツールホルダの変位量（ドローバの変位量）やツールの振れの検知履歴を表示させる振れ検知履歴表示ボタン１３、ツールの使用回数を表示させるツールカウンタボタン１４、ツール振れ検知装置の設定情報を登録するための振れ検知ボタン１５等が設けられている。

例えばメニュー画面でプログラム起動履歴表示ボタン１２をタッチ操作すると、図５に示すように、日付、時間とそのときに加工されたワークＩＤ情報である個体管理ナンバー、加工したプログラムナンバーが、新しい順に一覧表示される。
そして、ワークに不良品が生じた場合等、特定のワークに関する情報を照会したい場合は、図５に表示される個体管理ナンバー検索ボタン１６をタッチ操作すると、図６に示すように、個体管理検索画面２０がポップアップ表示される。よって、オペレータが個体管理ナンバーを入力すると、入力された個体管理ナンバーに係る詳細情報、すなわちツールナンバー、加工日、マシンナンバー等を含む関連リストが作成されてモニタに表示される。この関連リストから、不良品を加工したマシンナンバー及びツールナンバー、加工日が特定できる。

一方、ツール振れ検知装置では、予め主軸に使用するツールホルダと、ツールホルダに装着して使用するツールと、ツール毎に振れ検知を判定するためのしきい値といった設定情報の入力及び保存を、ＨＭＩ装置４のモニタを介してマシニングセンタ自身で行える。
例えばツール及びしきい値の登録は、図４のメニュー画面で振れ検知ボタン１５をタッチ操作すると、図７に示すように、３２個までのツールにおいて、回転数としきい値とをそれぞれ個別に設定可能な設定欄が表示される。
この設定情報の登録方法を図８のフローチャートに基づいて説明すると、まず、Ｓ２１では、図７の登録Ｎｏ１から、使用するツールナンバーと回転数、しきい値をそれぞれ入力する。
そして、Ｓ２２で、入力したツールナンバーのツールを主軸に取り付けて、図７のセンサ調整ボタン１７をタッチ操作すると、主軸が入力した回転数で回転し、センサ調整を行う。Ｓ２３で、ここで計測された振れ量に対して入力したしきい値が適正であれば、ＯＫボタン１８をタッチ操作すると、Ｓ２４でこれらの設定情報が記憶される。図７ではしきい値と共に計測した振れ量１９も併せて表示される。これを全てのツールについて行えば、設定作業は終了する。

このツール振れ検知装置では、ＡＴＣによってツールが交換された際に自動的に振れ検知が行われる。すなわち、図９のフローチャートにおいて、Ｓ３１で振れ量が検知されると、Ｓ３２で、検知した振れ量がそのツールナンバーに設定されたしきい値を超えるか否かが判別され、しきい値を超えなければ、Ｓ３３で正常処理（ＯＫと判定）されてそのままワークの加工が行われる。一方、Ｓ３２の判別で振れ量がしきい値を超えていれば、Ｓ３４でエラー処理（ＮＧと判定）されて異常停止する。
そして、Ｓ３５では、検知した振れ量情報や判定結果が記憶され、Ｓ３６で加工したワークの個体管理ナンバーと紐付けされて保存される。

よって、メニュー画面で振れ検知履歴表示ボタン１３をタッチ操作すれば、図１０に示すように、個体管理ナンバー毎に使用したツールナンバーとしきい値、判定結果（ＯＫ／ＮＧ）の一覧が表示される。図１０ではドローバの検知履歴も併せて表示されており、各個体管理ナンバーにおける振れ検知の履歴が「振１」、ドローバ検知が「ドロー」と表示されている。ここでも個体管理ナンバー検索ボタン１６をタッチ操作すると、図６と同様に個体管理検索画面２０がポップアップ表示されるため、個体管理ナンバーを入力すると、入力された個体管理ナンバーに係る詳細情報、すなわちツールナンバー、加工日、マシンナンバー等を含む関連リストが作成されてモニタに表示される。この関連リストから、不良品を加工したマシンナンバー及びツールナンバー、加工日が特定できる。

一方、メニュー画面でツールカウンタボタン１４をタッチ操作すると、図１１に示すように、各ツール毎に、それまでの使用数と、交換時期である設定数と、設定数に達する前に予告を行う場合に設定数から減じる回数（前予告）等が一覧表示される。
この使用数や設定数を含む各表の数値は、該当欄の選択によって任意に変更したり、リセット選択ボタンの操作でリセットしたりすることが可能となっているが、ここでは各数値の変更やリセットが変更履歴として記憶されるようになっている。
この変更履歴は、ツールカウンタ変更履歴表示ボタン２１をタッチ操作することで、図１２に示すように一覧表示させることができる。変更やリセットに係る部分は、日付や時間と共に変更前の数値と並べて表示されて、一目で変更履歴が把握できるようになっている。

図１２では、ツールコード１のツールの使用数がリセットされ（履歴ナンバー１）、その前には使用数が変更された履歴が残されている（履歴ナンバー２）。また、ツールコード２２のツールの使用数がリセットされ（履歴ナンバー３）、ツールコード６及びツールコード３のツールの使用数が変更された履歴が残されている（履歴ナンバー４，５）。さらに、ツールコード２２のツールの設定数が変更された履歴も残されている（履歴ナンバー５）。
また、履歴ナンバー７，８には、ツールコードが変更された履歴が残されている。履歴ナンバー９〜１３には、使用数や設定数が変更された履歴が残されている。

このように、上記形態のマシニングセンタ１によれば、ツールを用いて複数のワークを加工する際、各ワークを識別するワーク識別情報（個体管理ナンバー）に、各ワークを加工した工具情報と、加工日時情報と、加工プログラム情報とを関連づけて加工履歴データを作成する加工履歴作成手段（ＮＣ装置２）と、ＮＣ装置２で作成された加工履歴データを記憶する記憶手段（記憶部２ａ）と、個体管理ナンバーを特定可能な入力手段（ＨＭＩ装置４）と、ＨＭＩ装置４で個体管理ナンバーが特定された際に、特定された個体管理ナンバーに関連する加工履歴データを抽出して表示する表示手段（ＨＭＩ装置４）と、を含んでなることで、どの製品をいつ加工したかの履歴をマシニングセンタ１自身で検索可能となる。よって、加工トラブルに係る情報を短時間で簡単に確認することができる。

特にここでは、渦電流センサ５でツールの振れ量を測定し、測定された振れ量を予め設定されたしきい値と比較してツールの良否を判定する振れ検知手段（ツール振れ検知装置）をさらに備え、ＨＭＩ装置４では、ツール振れ検知装置におけるしきい値を含む設定情報の入力が可能であり、記憶部２ａでは、ツール振れ検知装置による判定結果を記憶可能であり、ＨＭＩ装置４では、記憶部２ａに記憶した判定結果を表示可能であるため、外部のパーソナルコンピュータを繋がなくてもツール振れ検知装置に係る設定をマシニングセンタ１自身で行うことができると共に、判定結果もマシニングセンタ１自身でモニターすることができる。
また、記憶部２ａでは、判定結果として、ツールの良否と共に、しきい値との差も併せて記憶可能であるので、各ツールに係る判定結果の詳細もマシニングセンタ１自身で確認可能となる。

そして、上記形態のマシニングセンタ１によれば、ツールを用いて複数のワークを加工する際、ツールを識別するツール識別情報に、ツールの寿命に係る設定値と実際の使用回数のカウント値とを関連づけた工具データを作成する工具データ作成手段（ＮＣ装置２）と、ＮＣ装置２で作成された工具データ及び工具データが変更された際の変更履歴を記憶する記憶手段（記憶部２ａ）と、工具データ及び変更履歴を表示する表示手段（ＨＭＩ装置４）と、を含んでなることで、工具寿命に係る設定値やカウント値の変更履歴を含む工具データをマシニングセンタ１自身で簡単に確認することができる。

なお、上記形態では、記憶手段としてＮＣ装置の記憶部を利用しているが、ＰＬＣ装置の記憶部を利用しても差し支えない。
また、個体管理ナンバーから加工履歴データを検索可能としているが、ツールナンバー等の工具情報から加工履歴データを検索可能としてもよい。
さらに、工作機械としてはマシニングセンタに限らず、複合加工機等の他の工作機械であっても本発明は適用可能である。

１・・マシニングセンタ、２・・ＮＣ装置、３・・ＰＬＣ装置、４・・ＨＭＩ装置、５・・渦電流センサ、１０・・運転状態表示ボタン、１２・・プログラム起動履歴表示ボタン、１３・・振れ検知履歴表示ボタン、１４・・ツールカウンタボタン、１５・・振れ検知ボタン、１６・・個体管理ナンバー検索ボタン、１９・・振れ量、２０・・個体管理検索画面、２１・・ツールカウンタ変更履歴表示ボタン。

Claims (1)

1. 工具を用いて複数のワークを加工する際、前記工具を識別する工具識別情報に、少なくとも前記工具の寿命に係る設定値と実際の使用回数のカウント値とを関連づけた工具データを作成する工具データ作成手段と、
   前記工具データ作成手段で作成された前記工具データ及び前記工具データが変更された際の変更履歴を記憶する記憶手段と、
   前記工具データ及び前記変更履歴を表示する表示手段と、
   を含んでなることを特徴とする工作機械。

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