JP6592038B2 - 加工技術管理システム及び加工技術管理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、加工技術に関する情報を管理する、加工技術管理システム及び加工技術管理方法に関する。
機械工作の分野において、CAD(computer-aided design)、CAM(computer aided manufacturing)、及びCNC(computerized numerical control)工作機械が利用される。
これらを利用する場合、まず、ユーザがCADにより加工形状を設計する。次に、ユーザが、設計された加工形状に加工するための加工指令をCAMにより作成する。そして、CNC工作機械が、作成された加工指令に基づいてワークに対する加工を実行する。これにより、ユーザは、ワークを所望の形状に加工することができる。
ここで、ユーザによる、CAMを用いた加工指令の作成を補助するための技術が、例えば特許文献1に開示されている。
特許文献1に開示の技術では、加工実行時のプロセス情報を、加工セットと関連付けて記憶する。ユーザは、記憶された情報を参照することにより、加工プロセスを最適化する。これにより、ユーザは、この最適化された加工プロセスに対応する加工指令を作成することが可能となる。
特許第5143005号明細書
ところで、ユーザによる加工指令の作成のためには、専門的な知識が必要となる。例えば、上述した特許文献1に開示の技術を利用する場合にも、記憶されているプロセス情報を活用するためにも、専門的な知識が必要となる。
しかしながら、このような加工技術に関する知識はユーザ個々人が記憶しているものであり、主に当人の経験から蓄積されるものである。このような経験則により得られる知識を人から人に文字や口頭で伝達することは容易ではない。また、あるユーザが、加工指令を作成した場合に、この作成された加工指令を、他のユーザの加工指令の作成に利用するような仕組みが十分ではない。
そこで本発明は、ユーザ個人の知識に依らずに質の高い加工指令を作成するための、加工技術管理システム及び加工技術管理方法を提供することを目的とする。
(1) 本発明の加工技術管理システム(例えば、後述の加工技術管理部50及び加工状態記録部40)は、加工形状を出力するCAD(例えば、後述のCAD10)と、被加工物を前記加工形状に加工するための加工指令を作成するCAM(例えば、後述のCAM20)と、前記加工指令に基づいて加工を行うと共に加工実行状態を出力するCNC工作機械(例えば、後述のCNC工作機械30)とが共有データベース(例えば、後述の共有データベース60)に接続された統合システム(例えば、後述の統合システム1)における、前記加工形状、前記加工指令及び前記加工実行状態に基づいて加工技術情報を管理する加工技術管理システムであって、前記CNC工作機械が前記加工を実行した場合に、前記加工に求められる要求を示す要求情報と、前記加工実行状態を示す状態情報とを対応付けて、加工実行情報として前記共有データベースに登録する加工状態記録部(例えば、後述の加工状態記録部40)と、前記要求情報の少なくとも一部が合致する複数の前記加工実行情報それぞれを比較し、比較結果に基づいて、前記要求情報における要求を他の加工実行情報よりも満たしていると判定された加工実行情報を、前記CAMでの前記加工指令の作成のために用いる加工技術情報の候補とする加工情報管理部(例えば、後述の加工技術管理部50)と、を備える。
(2) 上記(1)に記載の加工技術管理システムにおいて、前記加工情報管理部は、前記加工技術情報の候補と、前記加工技術情報の候補との間で前記要求情報の少なくとも一部が合致する既存の加工技術情報とを比較し、比較の結果に基づいて、前記加工技術情報の候補の方が前記要求情報における要求を満たしていると判定された場合に、前記加工技術情報の候補を新たな加工技術情報として前記共有データベースに登録するようにしてもよい。
(3) 上記(2)に記載の加工技術管理システムにおいて、前記加工情報管理部は、前記CAMにて前記加工指令が作成される場合に、前記共有データベースに登録されている加工技術情報であって、作成される加工指令に対応する加工技術情報を前記CAMに対して出力するようにしてもよい。
(4) 上記(1)から(3)までの何れかに記載の加工技術管理システムにおいて、前記要求情報には前記加工指令を作成したユーザの加工の狙いを示す情報が含まれており、前記要求情報の少なくとも一部が合致するとは、少なくとも前記加工の狙いが合致することであるようにしてもよい。
(5) 上記(1)から(4)までの何れかに記載の加工技術管理システムにおいて、前記加工指令には、加工ステップ毎に前記要求情報が含まれており、前記加工状態記録部は、前記加工ステップ毎に、前記要求情報と前記状態情報とを対応付けて、加工実行情報として前記共有データベースに登録するようにしてもよい。
(6) 上記(1)から(5)までの何れかに記載の加工技術管理システムにおいて、前記共有データベースは、ユーザにより編集可能であるようにしてもよい。
(7) 上記(1)から(6)までの何れかに記載の加工技術管理システムにおいて、
前記共有データベースには、前記CNC工作機械(例えば、後述の第1のCNC工作機械30a、第2のCNC工作機械30b)と、前記複数のCNC工作機械に対応する前記加工状態記録部(例えば、後述の第1の加工状態記録部40a、第2の加工状態記録部40b)とが接続されるようにしてもよい。
(8) 上記(1)から(7)までの何れかに記載の加工技術管理システムにおいて、前記加工情報管理部は、前記CNC工作機械により加工された前記被加工物を測定することにより得られた検査結果を取得し、前記状態情報に加えて前記検査の結果に基づいて、前記要求情報における要求を満たしているか否かについての判定を行うようにしてもよい。
(9) 本発明の加工技術管理方法は、加工形状を出力するCAD(例えば、後述のCAD10)と、被加工物を前記加工形状に加工するための加工指令を作成するCAM(例えば、後述のCAM20)と、前記加工指令に基づいて加工を行うと共に加工実行状態を出力するCNC工作機械(例えば、後述のCNC工作機械30)とが共有データベース(例えば、後述の共有データベース60)に接続された統合システム(例えば、後述の統合システム1)における、前記加工形状、前記加工指令及び前記加工実行状態に基づいて加工技術情報を管理する加工技術管理方法であって、前記CNC工作機械が前記加工を実行した場合に、前記加工に求められる要求を示す要求情報と、前記加工実行状態を示す状態情報とを対応付けて、加工実行情報として前記共有データベースに登録する加工状態記録ステップと、前記要求情報の少なくとも一部が合致する複数の前記加工実行情報の前記状態情報を比較し、比較した前記状態情報に基づいて、前記要求情報における要求を他の加工実行情報よりも満たしていると判定された加工実行情報を、前記CAMでの前記加工指令の作成のために用いる加工技術情報の候補とする加工情報管理ステップと、を備える。
本発明によれば、ユーザ個人の知識に依らずに質の高い加工指令を作成することが可能となる。
本発明の実施形態全体の基本的構成を示す図である。 本発明の実施形態における加工実行情報の例を示す図である。 本発明の実施形態における加工実行情報に追加される情報の例を示す図である。 本発明の実施形態における加工実行情報の収集時の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における加工技術候補の出力時の状態を示す図である。 本発明の実施形態における加工技術候補の選択時の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における加工技術情報の更新時の状態を示す図である。 本発明の実施形態における加工技術情報の更新時の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における加工技術情報の提示時の状態を示す図である。 本発明の実施形態における加工技術情報の提示時の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における第1の変形例について示す図である。 本発明の実施形態における第2の変形例について示す図である。 本発明の実施形態における第3の変形例について示す図である。
次に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
<実施形態の構成>
図1に示すように、本実施形態である統合システム1は、CAD10、CAM20、CNC工作機械30、加工状態記録部40、加工技術管理部50及び共有データベース60を備える。
CAD10は、ユーザが加工形状を設計することを支援する装置である。また、CAM20は、被加工物(ワーク)を、CAD10によって設計された加工形状に加工するための加工指令の生成を支援する装置である。更に、CNC工作機械30は、CAM20によって生成された加工指令に基づいて、被加工物に対する加工を実行する工作機械を備えた数値制御装置である。
これらの装置の具体的な構成や機能については、当業者によく知られているので、ここでは詳細な説明を省略する。
共有データベース60は、CAD10、CAM20及びCNC工作機械30のそれぞれと、読み込み及び書き込み可能に接続された共有のデータベースである。CAD10、CAM20及びCNC工作機械30は、共有データベース60を介して相互に情報のやり取りを行うことにより、多様な情報を共有することができる。
図1に示すように、共有データベース60に格納される情報として、例えば、加工形状、加工技術情報、加工実行情報及び加工指令が含まれる。
加工形状は、上述したようにCAD10により設計される。加工技術情報は、ユーザが、加工指令の作成の際に参考とする情報である。加工技術情報には、例えば、加工指令における、加工形状、切削条件、ストラテジ、アプローチ方法、及びリトラクト方法といった加工内容の設定例が含まれている。加工技術情報は、加工技術管理部50により管理される。
ユーザは、CAM20が読み込んだ加工技術情報を参考にしながら、被加工物を加工形状に加工するための加工指令を作成する。加工指令には、上述した加工内容の設定が含まれている。また、詳細は後述するが、本実施形態における加工指令には、加工指令を作成したユーザの狙いを示す情報等も含まれている。
加工実行情報は、CNC工作機械30による加工指令に基づいた加工実行時の状態を示す情報である。加工実行情報は、加工状態記録部40により管理される。
加工技術情報や加工実行情報の詳細については後述する。
なお、図中に示したこれら情報は一例に過ぎず、共有データベース60に他の情報が格納されるようにしてもよい。例えば、加工に関わる工具や工作機械等のリソース情報等が格納されるようにしてもよい。
加工状態記録部40及び加工技術管理部50は、統合システム1において、加工技術情報を管理するための部分である。なお、加工状態記録部40及び加工技術管理部50は、本発明の加工技術管理システムに相当する。
加工状態記録部40は、CNC工作機械30等で加工指令が実行される都度、加工実行情報の生成及び格納を行う。より具体的には、CNC工作機械30は、加工指令実行時に得られるサーボ情報や各種センサデータ情報を加工状態記録部40に対して出力する。また、カメラ(図示せず)が、加工指令実行時の映像を撮像し、撮像した映像を加工状態記録部40に対して出力する。
加工状態記録部40は、これらの情報(サーボ情報、各種センサデータ情報及び加工状態の撮像画像)を収集し、加工指令に含まれる加工内容や加工の狙い等の情報と紐付けることにより加工実行情報を生成する。そして、加工状態記録部40は、生成した加工実行情報を共有データベース60に格納する。
加工技術管理部50は、加工状態記録部40により生成・格納された加工実行情報に含まれる加工の狙い等の情報を指標として、当該加工実行情報を分析及び抽出することにより、共有データベース60に格納されている既存の加工技術情報を更新する。これにより、ユーザの狙いという指標によって分析、抽出された加工技術情報が蓄積及び更新されていく。蓄積及び更新された加工技術情報は、その後、ユーザがCAM20により加工指令を作成する際に、ユーザに対して提示される。ユーザは、提示された加工技術情報を参考にしながら、加工指令を作成することができる。
つまり、本実施形態によれば、加工指令を作成するユーザ個人の知識に依らずに、ユーザの狙いに沿った質の高い加工指令を作成することが可能となる。
以上、本実施形態に含まれる各装置について説明した。
これら各装置のそれぞれは、CPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置を備える。また、これら各装置のそれぞれは、アプリケーションソフトウェアやOS(Operating System)等の各種の制御用プログラムを格納したHDD(Hard Disk Drive)等の補助記憶装置や、演算処理装置がプログラムを実行する上で一時的に必要とされるデータを格納するためのRAM(Random Access Memory)といった主記憶装置も備える。
そして、これら各装置のそれぞれにおいて、演算処理装置が補助記憶装置からアプリケーションソフトウェアやOSを読み込み、読み込んだアプリケーションソフトウェアやOSを主記憶装置に展開させながら、これらのアプリケーションソフトウェアやOSに基づいた演算処理を行なう。また、この演算結果に基づいて、これら各装置のそれぞれが備える各種のハードウェアを制御する。これにより、本実施形態の機能は実現される。つまり、本実施形態は、ハードウェアとソフトウェアが協働することにより実現することができる。
<加工実行情報の詳細>
次に、図2を参照して、加工状態記録部40により生成される加工実行情報の詳細な内容について説明をする。
図2に示すように加工実行情報は、階層構造のあるデータとなっている。
具体的には、上位層である加工実行情報には、加工指令番号、CNC工作機械番号、加工指令開始日時、加工指令終了日時、及び被削材の取り付け状態を示す情報と、1種類の工具で1種類の加工形状を加工する単位を加工ステップとした場合における単数または複数の加工ステップの情報とが含まれる。図中では、加工ステップの情報として、第1加工ステップから第N(Nは任意の自然数)加工ステップまでの情報を図示する。
また、中位層である第1加工ステップから第N加工ステップまでの情報のそれぞれには、単数または複数の加工ステップそれぞれについての、加工ステップ番号、加工ステップ開始日時、加工ステップ終了日時といった管理に関する項目と、工具番号、加工形状、切削条件、ストラテジ、アプローチ方法、及びリトラクト方法といった加工内容に関する情報と、加工要求情報が含まれる。
更に、下位層である加工要求情報には、加工の狙い、被加工物の材質、加工フィーチャ、CAMトレランス、表面粗さ、幾何公差、及び寸法公差が含まれる。
なお、上述した各情報や階層構造は、あくまで例示であり、本実施形態の加工実行情報に含まれる情報や階層構造は、この例示の内容に限定されない。例えば、中位層の加工内容として、更に、加工ステップ名、主軸回転数、切削送り速度、1刃当たりの送り量、切込深さ、切削幅、有効機能、及び工具パス等の情報が含まれていてもよい。また例示した情報の一部が含まれていなくてもよい。
本実施形態では、ユーザがCAM20を使用して、加工ステップ毎に、加工内容(上記中位層の情報に相当)と加工要求情報(上記下位層の情報に相当)とを記述することにより加工指令を作成する。そして、この加工指令の実行時に、加工状態記録部40は、加工実行情報を生成する。
ここで、加工実行情報の上位層に含まれる識別番号等の情報は一般的なログ情報であり、中位層に含まれる加工内容を示す情報は加工指令作成時に一般的に記述される情報であるので、これらの情報についての詳細な説明は省略する。下位層に含まれる加工要求情報は、本実施形態特有の情報を含むので、詳細に説明をする。
加工要求情報は、ユーザがCAM20を使用して加工指令を作成する際に、ユーザにより加工指令内に記述される。
加工要求情報の内容の記述は、ユーザが任意の文字列をテキストとして入力することにより行われてもよいし、ユーザが予め用意した文字列から選択することにより行われてもよい。次に、加工要求情報に含まれる各情報について説明する。
加工の狙いは、加工指令を作成したユーザが、加工に対して求めた要求を示す情報である。加工の狙いの例としては、加工工数最小、工具コスト最小、加工品質重視、面粗度無視加工工数最小、省エネ加工、及び加工面品位重視等が挙げられる。
被加工物の材質は、加工指令にて加工を行う対象とする被加工物(ワーク)の材質である。被加工物の材質の例としては、アルミ、真鍮、ステンレス、鉄、及びチタン等が挙げられる。
加工フィーチャは、加工指令にて加工する加工形状の特徴である。加工フィーチャの例としては、平面、穴、溝、ポケット、及びボス等が挙げられる。
CAMトレランスは、加工指令にて、自由曲面加工等の立体的な加工を行う場合の精度の許容値である。CAMトレランスは、例えば、[mm]を単位とした値で示される。
表面粗さは、加工指令にて加工する加工面の凹凸の状態である。表面粗さは、例えば算術平均粗さとして、[Ra]を単位とした値で示される。
幾何公差は、幾何学的に正しい形状や位置について許容される差である。また、寸法公差は、寸法について許容される差である。幾何公差や、寸法公差は、例えば許容される差を示す[mm]を単位とした値で示される。
次に、加工実行情報に紐付けられる、加工指令の実行時の状態を示す情報について図3を参照して説明をする。図3に示すように、加工実行情報には、加工指令の実行状態を示す情報として、各種センサデータ情報、サーボ情報及び加工中の撮像動画像が加工ステップ毎に紐付けられる。
各種センサ情報の例としては、被削材の変形量、気温情報、機体温度情報、クーラント温度情報、加速度センサデータ、AE(Acoustic Emission)センサデータ、及び音センサデータが挙げられる。
また、サーボ情報の例としては、主軸モータ電流値、各送り軸モータ電流値、主軸モータ負荷、各送り軸モータ負荷、主軸オーバライド、送り軸速度オーバライド、等のサーボモータに関する情報が挙げられる。
更に、加工中の撮像動画像の例としては、加工実行時の被加工物や工具、加工点を撮像した動画像が挙げられる。
<加工実行情報の生成及び格納動作>
加工状態記録部40は、CNC工作機械30で加工指令が実行される都度、上述したような加工実行情報を生成する。そして、加工状態記録部40は生成した加工実行情報を共有データベース60に格納する。この加工状態記録部40の動作について、図4のシーケンス図を参照して説明する。
ステップS11にて、CNC工作機械30が加工指令に基づいて加工の実行を開始する。また、加工の実行を開始することを、加工状態記録部40に対して通知する。
ステップS21にて、加工の実行の開始を通知された加工状態記録部40は、加工実行情報を生成するために、加工指令の実行状態を示す情報の収集を開始する。具体的には、上述の各種センサデータ情報、サーボ情報及び加工中の撮像動画像の収集を開始する。収集は上述したように加工ステップ毎に行われる。
ステップS12にて、CNC工作機械30が加工指令に基づいて、第1加工ステップの実行を開始する。
ステップS22にて、加工状態記録部40が第1加工ステップの実行状態を示す情報の収集を開始する。
ステップS13にて、CNC工作機械30が第1加工ステップの実行を終了する。
ステップS23にて、加工状態記録部40が第1加工ステップの実行状態を示す情報の収集を終了する。
そして、CNC工作機械30と加工状態記録部40は、ステップS12、ステップS13、ステップS22及びステップS23と同様の処理を、加工ステップ毎に繰り返す。この繰り返しについては、図示を省略する。
その後、ステップS14にて、CNC工作機械30が第N加工ステップの実行を終了する。ステップS24にて、加工状態記録部40が第N加工ステップの実行状態を示す情報の収集を終了する。
ステップS15にて、CNC工作機械30が加工指令に基づいて加工の実行を終了する。また、加工の実行を終了することを、加工状態記録部40に対して通知する。ステップS25にて、加工の実行の終了を通知された加工状態記録部40は、加工指令の実行状態を示す情報の収集を終了する。
ステップS26にて、加工状態記録部40は上述した各ステップにて収集した情報と、上述した各ステップにてCNC工作機械30が実行した加工指令の内容とに基づいて加工実行情報を生成する。そして、加工状態記録部40は生成した加工実行情報を共有データベース60に格納する。
以上説明した動作により、CNC工作機械30で加工指令が実行される都度、加工実行情報が生成され、共有データベース60に蓄積されていく。
<加工技術候補の選択>
次に、加工技術管理部50が、共有データベース60に蓄積された加工実行情報の中から加工技術候補を選択する方法について説明をする。
上述したように、加工実行情報は蓄積されていくが、これら蓄積された加工実行情報の全てをユーザに提示したとしても、ユーザは何れの加工実行情報を参考にして加工指令を作成すればよいのか判断できない。そこで、加工技術管理部50は、所定の基準に基づいて、蓄積された加工実行情報の中から、加工指令の作成のために有意であると判定される加工実行情報を、加工技術情報とする候補(以下、「加工技術候補」と呼ぶ。)として選択する。
図4に示すように、加工技術管理部50は、共有データベース60に蓄積された加工実行情報の中から所定の条件を満たす加工実行情報を取得する。そして、加工技術管理部50は、取得した複数の加工実行情報から、加工指令の作成のために有意であると判定した加工実行情報を選択し、選択した加工実行情報を加工技術候補として、共有データベース60に格納する。加工技術候補の選択は、例えば、新たな加工実行情報が所定数蓄積されたことや、前回の選択から所定の時間が経過したことを契機として行われる。
ここで、加工技術管理部50は、加工要求情報を含む加工ステップに含まれる、加工の狙い、被加工物の材質、及び加工フィーチャ、がそれぞれ一致する加工実行情報同士を比較の対象とし、この比較の対象として加工実行情報の中から加工技術候補を選択する。そのために、加工状態記録部40は、共有データベース60に加工実行情報を格納する際に、加工の狙い、被加工物の材質及び加工フィーチャの組合せ毎にカテゴリ分けをして格納するようにしてもよい。
前述したように加工要求情報は、ユーザにより任意の文字列からなるテキストとして入力される。そのため、同じ内容の情報であっても、ユーザ毎に文字列が異なる場合がある。例えば、或るユーザが加工の狙いとして「加工工数最小」との文字列を記述した場合に、他のユーザが同じ内容を「加工工数を最も小さく」との文字列を記述する場合があり得る。この場合、文字列自体は一致しないが、各ユーザの加工の狙いの内容自体は一致している。
このような、文字列での表現は異なるが狙いの内容自体は一致しているような場合に、これら文字列が一致していると判断できるようにする必要がある。そこで、加工技術管理部50は文字列を形態素解析により、形態素に分割する機能と、例えば、公知のシソーラスを利用して各形態素を比較することにより、文字列が一致しているか否かを判断する機能を有する。
これにより、加工技術管理部50は、文字列での表現は異なるが狙い自体は一致しているような場合に、これら文字列が一致していると判断することができる。
加工技術管理部50は、このようにして、加工の狙い、被加工物の材質、及び加工フィーチャ、がそれぞれ一致する加工実行情報を共有データベース60から読み込む。そして、読み込んだ加工実行情報から更に比較の対象とする加工実行情報を絞り込む。
より具体的には、加工の狙いには、更に加工要求情報を含む加工ステップ内の各情報の中で、内容が合致すべき情報の指定が含まれている。例えば、図2を参照して説明したように、加工要求情報を含む加工ステップに、加工の狙い以外の情報として、例えば、被加工物の材質、加工フィーチャ、CAMトレランス、表面粗さ、幾何公差、及び寸法公差が含まれている。そして、合致している必要がある情報として、CAMトレランスと表面粗さとが指定されていたとする。この場合、加工技術管理部50は、CAMトレランスと表面粗さの内容が合致している加工実行情報同士を比較の対象とする。
つまり、加工技術管理部50は、加工技術候補を選択するために、まず加工実行情報に含まれる、加工の狙い、被加工物の材質、及び加工フィーチャ、がそれぞれ一致することを第1の条件とする。次に、加工技術管理部50は、内容が合致すべき情報として指定されている情報の内容が合致していることを第2の条件とする。そして、加工技術管理部50は、第1の条件と第2の条件の双方を満たした加工実行情報を比較の対象とする。
第1の条件及び第2の条件について具体例を用いて説明をする。
<第1の例:加工の狙いが加工工数最小の場合>
例えば、ユーザが作成した要求情報において、加工の狙いが「加工工数最小」の場合に、合致している必要がある情報として「CAMトレランス」と「表面粗さ」が指定されていたとする。
この場合に、加工実行情報A、加工実行情報B及び加工実行情報Cにそれぞれ下記の様に加工要求情報が設定されていたとする。なお、前提として、被加工物の材質及び加工フィーチャについては、各加工実行情報で一致しているものとする。
加工実行情報A:加工の狙い「加工工数最小」、CAMトレランス「0.001」、表面粗さ「3.2」、寸法公差「任意」、幾何公差「任意」
加工実行情報B:加工の狙い「加工工数最小」、CAMトレランス「0.001」、表面粗さ「3.2」、寸法公差「任意」、幾何公差「任意」
加工実行情報C:加工の狙い「加工工数最小」、CAMトレランス「0.001」、表面粗さ「0.4」、寸法公差「任意」、幾何公差「任意」
上記3つの実行情報は加工の狙いが合致しているので第1の条件を満たしている。
また、加工実行情報Aと加工実行情報Bについては、CAMトレランスや表面粗さの値もそれぞれ合致しているので第2の条件も満たしている。よって、これら加工実行情報Aと加工実行情報Bを比較対象とする。一方で、加工実行情報Cについては、表面粗さの値が「0.4」であり、加工実行情報Aと加工実行情報Bの表面粗さの値が「3.2」とは相違している。そのため、加工実行情報Cは、加工実行情報A及び加工実行情報Bとは比較対象とはならない。
次に、この加工実行情報Aと加工実行情報Bを比較して、加工指令の作成のために有意であると判定される加工実行情報を、加工技術候補として選択する。
ここで、加工技術管理部50は、加工の狙いを満たしているものを、加工指令の作成のために有意であると判定し、加工技術候補として選択する。この加工指令の作成のために有意であると判定し、加工技術候補として選択する基準はユーザにより予め設定されている。
この選択基準の一例について説明する。例えば、加工の狙いが「加工工数最小」の場合には、加工実行情報の中位層に含まれる、加工ステップ毎の切削送り速度、切削幅、及び切込深さを乗算する。この乗算により算出された値は単位時間当たりの除去体積に相当する。
そして、この算出された除去体積に相当する値の大小を比較し、最も大きい数値となっている加工実行情報を、加工工数最小(CAMトレランス0.001、表面粗さ3.2)の加工技術候補として選択する。加工技術管理部50は、このようにして選択した加工技術候補を共有データベース60に格納する。
次に、上記第1の例以外の例として、第2の例から第6の例について説明する。
<第2の例:加工の狙いが工具コスト最小の場合>
合致している必要がある情報:加工の狙い
選択基準:単位除去体積当たりの工具コストが最小となるものを最良とする為、加工技術管理部50は、「工具1個の工具コスト÷工具の寿命時間÷単位時間当たりの除去体積」で算出した結果を比較し、最小の値となった加工実行情報を加工技術候補として選択する。
<第3の例:加工品質重視の場合>
合致している必要がある情報:加工の狙い、CAMトレランス、表面粗さ、及び寸法公差、幾何公差
選択基準:加工実行情報に測定情報が関連付けられていることから、加工技術管理部50は、その加工実行情報により加工された被加工物が良品であるのか不良品であるのかが分かる。これに基づいて不良品率を算出し、最も不良品率の少ない加工実行情報を加工技術候補として選択する。
<第4の例:面粗度無視加工工数最小の場合>
合致している必要がある情報:加工の狙い
選択基準:加工の要求(CAMトレランス、面粗度、寸法公差、及び幾何公差)が合致しているか否かに関わらず、加工技術管理部50は、単位時間当たりの除去体積の値の大小を比較し、最も大きい数値となっている加工実行情報を加工技術候補として選択する。
<第5の例:省エネ加工の場合>
合致している必要がある情報:加工の狙い
選択基準:加工技術管理部50は、各軸(X軸、Y軸、Z軸、A軸、B軸、C軸、及び主軸)の消費電力量のデータから単位除去体積当たりの消費電力量を比較し、消費電力量が最も少ない加工実行情報を加工技術候補として選択する。
<第6の例:加工面品位重視の場合>
合致している必要がある情報:加工の狙い、CAMトレランス及び表面粗さ
選択基準:加工技術管理部50は、被加工物の検査情報に基づいて、加工面品位が最も良好な被加工物に加工をした加工実行情報を加工技術候補として選択する。
なお、上述した第1の例から第6の例までは、あくまで例示であり、合致している必要がある情報や選択基準は、加工指令を作成するユーザが任意に設定することができる。
更に、加工技術管理部50は、選択基準に基づいて算出した、除去体積や、工具コストを、加工実行情報と紐付けて共有データベース60に保存するようにしてもよい。
<加工技術候補の選択動作>
次に、加工技術管理部50が、共有データベース60に蓄積された加工実行情報から、加工技術候補を選択する際の動作について、図6のフローチャートを参照して説明をする。
ステップS31にて、加工技術管理部50が、共有データベース60から加工実行情報を読み込む。ステップS32にて、加工要求情報を指標として、加工実行情報を分析・比較する。具体的な方法は、<加工技術候補の選択>として上述した通りである。
ステップS33にて、今回読み込んだ加工実行情報を、加工技術候補として選択するか否かを判定する。
加工技術候補として選択する場合には、ステップS33にてYesと判定され、処理はステップS34に進む。そして、ステップS34にて、今回読み込んだ加工実行情報を、加工技術候補として共有データベース60に格納する。これにより本処理は終了する。
加工技術候補として選択しない場合には、ステップS33にてNoと判定され、処理はステップS35に進む。ここで、加工技術候補として選択しないということは、より有意な加工実行情報が存在することを意味する。そのため、今回読み込んだ加工実行情報は、以後も加工技術候補としては選択されることはない。そこで、以後本処理の対象としないように、加工技術候補不選択フラグを立てる。そして、以後は今回読み込んだ加工実行情報は、本処理の対象から除外する。これにより本処理は終了する。
以上説明した動作により、加工実行情報の中から、有意な情報を抽出し、加工技術候補として選択することが可能となる。
また、加工技術候補が増えすぎることを防止する為、上記の加工技術候補の選択動作と同様に、今回選択された加工技術候補を既存の加工技術候補もしくは既存の加工技術情報と比較するプロセスを踏むことで、より洗練された情報のみを加工技術候補として選択できるようにすることができる。
<加工技術情報の更新>
次に、加工技術管理部50が、共有データベース60に格納されている既存の加工技術情報を更新する方法について説明をする。
上述したように、加工技術管理部50は、新たな加工実行情報が所定数蓄積されたことや、前回の選択から所定の時間が経過したことを契機として加工実行情報の中から加工技術候補を選択する。その後、加工技術管理部50はこの加工技術候補を、新たに加工技術情報とするか否かを決定するための処理を行う。なお、この処理は、新たな加工技術候補が選択されたことや、前回処理を行ってから所定の時間が経過したことを契機として行われる。
具体的には、加工技術管理部50は、図7に示すように共有データベース60から、加工技術候補と、この加工技術候補と加工の狙い、被加工物の材質、及び加工フィーチャ、がそれぞれ一致する既存の加工実行情報とを取得する。そして、取得した既存の加工技術情報の内容を、加工技術候補の内容に更新するか否かを決定する。
ここで、加工技術管理部50は、加工技術情報を加工技術候補の内容に基づいて更新をするか否かは、上述した<加工技術候補の選択>と同じ方法で行うことができる。加工技術管理部50は、上述した第1の例から第6の例までのように、加工の狙いによって異なる選択基準に基づいて、何れが有意であるのかを決定する。
加工技術管理部50は、既存の加工技術情報の方が有意であると判定すれば、加工技術情報の更新は行わない。一方で、加工技術管理部50は、加工技術候補の方が有意であると判定すれば、既存の加工技術情報の内容を加工技術候補の内容で上書きすることにより、加工技術情報を更新する。加工技術管理部50は当該加工技術候補を加工技術情報として新たに共有データベース60に格納するか否かをユーザに選択させるようにしてもよい。
なお、仮に加工技術候補と加工の狙い、被加工物の材質、及び加工フィーチャ、がそれぞれ一致する既存の加工実行情報が共有データベース60に登録されていなかった場合は、加工技術管理部50は、この加工技術候補を加工技術情報として新たに共有データベース60に格納する。この場合にも加工技術管理部50は、当該加工技術候補を加工技術情報として新たに共有データベース60に格納するか否かをユーザに選択させるようにしてもよい。
<加工技術情報の更新動作>
次に、加工技術管理部50が上述のようにして加工技術情報の更新をする際の動作について、図8のフローチャートを参照して説明をする。
ステップS41にて、加工技術管理部50が、共有データベース60から加工技術候補と既存の加工技術情報を読み込む。ステップS42にて、加工要求情報を指標として、加工技術候補と、加工技術情報とを分析・比較する。具体的な方法は、<加工技術候補の選択>として上述した方法と同じである。
ステップS43にて、加工技術管理部50は、加工技術情報を更新するか否かを判定する。
加工技術情報を更新する場合には、ステップS43にてYesと判定され、処理はステップS44に進む。そして、ステップS44にて、加工技術管理部50は、既存の加工技術情報の内容を加工技術候補の内容で上書きすることにより、加工技術情報を更新する。これにより処理は終了する。
加工技術情報を更新しない場合には、ステップS43にてNoと判定され、処理はステップS45に進む。ここで、加工技術情報を更新しないということは、今回読み込んだ加工技術候補よりも既存の加工実行情報が有意であることを意味する。そのため、今回読み込んだ加工技術候補は、以後も加工技術情報とされることはない。そこで、加工技術管理部50は、以後本処理の対象としないように、加工技術情報不選択フラグを立てる。そして、以後、加工技術管理部50は、今回読み込んだ加工技術候補は、本処理の対象から除外する。これにより処理は終了する。
以上説明した動作により、加工技術管理部50は、加工技術候補が、既存の加工技術情報よりも有意な場合、加工技術候補により、加工技術情報を更新することが可能となる。
<加工技術情報の提示>
次に、加工技術管理部50が、CAM20により加工指令を作成するユーザに対して加工技術情報を提示する方法について説明をする。
上述したように、加工技術管理部50は、加工実行情報に基づいた有意な情報を加工技術情報として共有データベース60に格納する。本実施形態では、CAM20により加工指令を作成するユーザに対して、共有データベース60に格納されている加工技術情報を提示する。
具体的には、まず、これらから加工指令を作成しようとするユーザが、これから作成する加工指令に対応する、被加工物の材質、加工フィーチャ、及び加工の狙いをCAM20に入力する。すると、図9に示すように、加工技術管理部50が、入力された、被加工物の材質、加工フィーチャ、及び加工の狙いをCAM20から取得する。次に、加工技術管理部50は、取得したこれらの情報に対応する加工技術情報を、共有データベース60を検索することにより抽出する。そして、加工技術管理部50は、抽出した加工技術情報をCAM20に対して送信する。
CAM20は、加工指令を作成するユーザに対して、加工技術管理部50から受信した加工技術情報を、加工内容に記述する案として提示する。ユーザはこの加工技術情報を参考にしながら、どの工具を使ってどのような加工をするかといった加工内容を決定して、加工指令を作成することができる。
ここで、加工内容を決定するには、加工技術の知見が必要となるが、本実施形態によれば、有意な加工技術情報を参考にすることができるので、ユーザ個人の知識に依らずに質の高い加工指令を作成することが可能となる。
<加工技術情報の提示動作>
次に、加工技術管理部50が上述のようにして加工指令を作成するユーザに対して加工技術情報を提示する際の動作について、図10のフローチャートを参照して説明をする。
<加工技術情報の提示動作>
ステップS51にて、加工技術管理部50は、ユーザがこれから作成する加工指令に対応する、被加工物の材質、加工フィーチャ、及び加工の狙いをCAM20から取得する。
ステップS52にて、加工技術管理部50は、ステップS51にて取得した情報に対応する加工技術情報を、共有データベース60を検索することにより抽出する。具体的には、加工技術管理部50は、ステップS51にて取得した、被加工物の材質、加工フィーチャ、及び加工の狙いの全てが合致する加工技術情報を、共有データベース60を検索することにより抽出する。
また、加工技術管理部50は、ステップS51にて取得した、加工の狙いについては合致しないが、被加工物の材質及び加工フィーチャについては合致する加工技術情報も、共有データベース60を検索することにより抽出する。なぜならば、加工の狙いが異なっている加工技術情報が参考になる場合もあるからである。
加工技術管理部50は、このようにして抽出した加工技術情報をCAM20に対して送信する。
ステップS53にて、CAM20は受信した加工技術情報をユーザに対して提示する。例えば、加工技術情報の内容を、CAM20が備えるディスプレイに表示することにより提示する。
これにより本処理は終了する。
<本実施形態が奏する効果>
以上説明した本実施形態によれば、CNC工作機械30で加工指令を実行する都度、加工実行情報が記憶され、ユーザの狙いという指標によって分析、抽出された加工技術情報が蓄積されていく。そして、ユーザがCAM20にて加工指令を作成する際に、作成する加工指令に対応する加工技術情報を提示することができる。そのため、本実施形態によれば、ユーザ個人の知識に依らずに質の高い加工指令を作成することが可能となる。
また、従来の技術では、作成された加工指令を用いて実加工を行う場合に、より良い加工をさせる為に、工場等の現場で加工指令を変更されてしまうと、加工技術情報を管理することが難しいという課題があった。
しかしながら、本実施形態によれば、実際に加工に利用された加工指令等に基づいて、加工実行情報を生成するので、工場等の現場で加工指令を変更されてしまうような場合でも、加工技術情報を適切に管理することが可能となる。
また、従来の技術では、加工指令を作成した後に、加工結果に対してのフィードバックが無いままの従来の加工技術を様々な製品に使い回してしまっているという課題があった。
しかしながら、本実施形態によれば、加工実行情報という、加工結果に対してのフィードバックを反映した情報をユーザに対して提示することができるので、フィードバックがなかったという課題を解決することができる。
<ハードウェアとソフトウェアの協働>
なお、上記の統合システムに含まれる各装置及び各部のそれぞれは、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。また、上記の統合システムに含まれる各装置及び各部のそれぞれにより行なわれる加工技術管理方法も、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば、光磁気ディスク)、CD−ROM(Read Only Memory)、CD−R、CD−R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(random access memory))を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
また、上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態ではあるが、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
<第1の変形例>
上述した実施形態では、加工技術管理部50が、共有データベース60に格納されている加工技術情報の更新等の管理をしていた。これに加えて、ユーザが共有データベース60に格納されている加工技術情報の編集を行えるようにしてもよい。
そのために、図11に示すように、共有データベース60に入力装置100を接続する。そして、ユーザがこの入力装置100を操作することにより、共有データベース60に格納されている加工技術情報の編集を行う。あるいは、ユーザが、加工技術管理部50を実現している装置を利用して共有データベース60に格納されている加工技術情報の編集を行う。
そして、例えば、被加工物の材質、加工フィーチャ、及び加工の狙いの或る組み合わせに対応する加工技術情報が共有データベース60に格納されていない場合に、ユーザが、加工技術情報を新規に格納する。また、例えば、ユーザによって加工技術情報の更新や削除を行う。
<第2の変形例>
上述の実施形態では、図1に示したように、統合システム1に、CNC工作機械30と加工状態記録部40の組が一組含まれていた。これに対して、CNC工作機械30と加工状態記録部40の組が複数組含まれるようにしてもよい。例えば、図12に示す統合システム1Aのように、CNC工作機械30aと加工状態記録部40aの組と、CNC工作機械30bと加工状態記録部40bの組の二組が含まれるようにしてもよい。そして、これら複数の組のそれぞれが共有データベース60を共有するようにするとよい。このように規模の大きなシステムとすることにより、加工実行情報をより多く収集することができる。
そして、加工技術管理部50がこれら複数組から収集した多くの加工実行情報から有意な情報を選択することにより、加工技術情報の品質を向上することが可能となる。
また、このような構成にすれば、例えば、CNC工作機械30aで新工具のテスト加工を実施するなど、新たな技術を利用した際に、別の担当者による管理が行われているCNC工作機械30bでも、CNC工作機械30aでの実績から新技術を適用することが可能となる。
<第3の変形例>
ユーザ又は検査装置(図示せず)が、CNC工作機械30により加工された被加工物を測定することにより検査を行う場合に、加工技術管理部50は、この検査結果を加工実行情報に含ませるようにしてもよい。
本変形例では、まず、加工実行情報と、この加工実行情報に対応する被加工物を紐付ける必要がある。そこで、加工技術管理部50は、被加工物には個体識別番号を割り当てる。そして、加工技術管理部50は、共有データベース60に格納された加工実行情報で、この個体識別番号と加工ステップ名を紐付けておく。
そして、加工技術管理部50は、ユーザ又は検査装置が被加工物を測定機器(図示せず)で測定することにより取得した測定情報と、測定情報を基に検査した結果である検査情報と、測定情報と検査情報の各データ項目がどの加工ステップを実行したときの加工が反映されているかを関連付ける為の測定関連情報の、それぞれの情報にも対応する被加工物の個体識別番号を割り当てて、共有データベース60に格納しておく。
加工技術管理部50は、加工技術候補を選択する際に、図13に示すように、それぞれ同一の個体識別番号が紐付けられている、加工実行情報、測定情報、検査情報、及び測定関連情報を取得する。
そして、加工技術管理部50は、これらの情報を分析することで、どの加工を行った時にどのような加工状態で、どのような加工結果となり、検査結果はどうなったかということを分析する。そして、加工技術管理部50は、この分析結果を踏まえて、加工実行情報の中から良い加工技術を抽出することができるようになり、より有益な加工技術候補を作成することができるようになる。
ユーザ又は検査装置が、被加工物を測定機器で測定する方法例としては、例えば、面粗度測定器で被加工物の面粗度を測定する方法や、3点マイクロメータで被加工物の径を測定する方法や、三次元測定機で被加工物の平面度、平行度、直角度、及び位置度等を測定する方法や、ノギスで被加工物の寸法を測定する方法が挙げられる。
ユーザ又は検査装置による検査としては、このような測定方法により得られた測定情報と、加工指令を作成するための指示図面とに基づいて、ユーザ又は検査装置が、被加工物の形状が指示範囲内である場合に「良品」と判断し、被加工物の形状が指示範囲外である場合に「不良品」と判断する良否検査が例として挙げられる。
また、加工技術管理部50による検査結果の利用方法としては、例えば、良否検査の検査結果に基づいて不良品率を算出し、最も不良品率の少ない加工実行情報を加工技術候補として選択する方法が例として挙げられる。
更に、加工技術管理部50は、例えば加工実行情報に不足している情報を、測定情報により補完するようにしてもよい。例えば加工した時に得られた加工実行情報の加工要求情報には、面粗度は幾つという指定がなかった場合、加工実行情報に面粗度が含まれていない場合がある。このような場合に、ユーザ又は検査装置が被加工物を測定した測定結果が、面粗度がRa3.2であった場合に、加工技術管理部50は、この面粗度を加工実行情報に追加するようにしてもよい。これにより、加工技術管理部50は、面粗度Ra3.2を満たす加工実行情報として書き換えることができ、加工要求情報に面粗度の指定があるような場合に、加工技術候補として抽出することが可能となる。
<第4の変形例>
上述した実施形態では、CAD10、CAM20及びCNC工作機械30を別体の装置として図示しているが、これら別体となっている装置の機能の一部又は全部を同一の装置により実現するようにしてもよい。例えばCAD10とCAM20を同一の装置で実現するようにしてもよい。
また、他にも、例えば加工技術管理部50及び加工状態記録部40は、これらを実現するための装置により実現してもよいが、CAD10、CAM20及びCNC工作機械30を実現する装置の機能の一部として実現してもよい。
更に、各装置の各機能を、適宜複数のサーバに分散する、分散処理システムとしてもよい。また、クラウド上で仮想サーバ機能等を利用するようにしてもよい。
1、1A 統合システム
10 CAD
20 CAM
30 CNC工作機械
30a 第1CNC工作機械
30b 第2CNC工作機械
40 加工状態記録部
40a 第1加工状態記録部
40b 第2加工状態記録部
50 加工技術管理部
60 共有データベース
100 入力装置

Claims (9)

  1. 加工形状を出力するCADと、被加工物を前記加工形状に加工するための加工指令を作成するCAMと、前記加工指令に基づいて加工を行うと共に加工実行状態を出力するCNC工作機械とが共有データベースに接続された統合システムにおける、前記加工形状、前記加工指令及び前記加工実行状態に基づいて加工技術情報を管理する加工技術管理システムであって、
    前記CNC工作機械が前記加工を実行した場合に、前記加工に求められる要求を示す要求情報と、前記加工実行状態を示す状態情報とを対応付けて、加工実行情報として前記共有データベースに登録する加工状態記録部と、
    前記要求情報の少なくとも一部が合致する複数の前記加工実行情報それぞれを比較し、比較結果に基づいて、前記要求情報における要求を他の加工実行情報よりも満たしていると判定された加工実行情報を、前記CAMでの前記加工指令の作成のために用いる加工技術情報の候補とする加工情報管理部と、
    を備える加工技術管理システム。
  2. 前記加工情報管理部は、前記加工技術情報の候補と、前記加工技術情報の候補と前記要求情報の少なくとも一部が合致する既存の加工技術情報とを比較し、比較の結果に基づいて、前記加工技術情報の候補の方が前記要求情報における要求を満たしていると判定された場合に、前記加工技術情報の候補を新たな加工技術情報として前記共有データベースに登録する請求項1に記載の加工技術管理システム。
  3. 前記加工情報管理部は、前記CAMにて前記加工指令が作成される場合に、前記共有データベースに登録されている加工技術情報であって、作成される加工指令に対応する加工技術情報を前記CAMに対して出力する請求項2に記載の加工技術管理システム。
  4. 前記要求情報には前記加工指令を作成したユーザの加工の狙いを示す情報が含まれており、
    前記要求情報の少なくとも一部が合致するとは、少なくとも前記加工の狙いが合致することである請求項1から請求項3までの何れか1項に記載の加工技術管理システム。
  5. 前記加工指令には、加工ステップ毎に前記要求情報が含まれており、
    前記加工状態記録部は、前記加工ステップ毎に、前記要求情報を含む前記加工ステップと前記状態情報とを対応付けて、加工実行情報として前記共有データベースに登録する請求項1から請求項4までの何れか1項に記載の加工技術管理システム。
  6. 前記共有データベースは、ユーザにより編集可能である請求項1から請求項5までの何れか1項に記載の加工技術管理システム。
  7. 前記共有データベースには、前記CNC工作機械と、前記複数のCNC工作機械に対応する前記加工状態記録部とが接続される請求項1から請求項6までの何れか1項に記載の加工技術管理システム。
  8. 前記加工情報管理部は、
    前記CNC工作機械により加工された前記被加工物を測定することにより得られた検査結果を取得し、
    前記状態情報に加えて前記検査結果に基づいて、前記要求情報における要求を満たしているか否かについての判定を行う請求項1から請求項7までの何れか1項に記載の加工技術管理システム。
  9. 加工形状を出力するCADと、被加工物を前記加工形状に加工するための加工指令を作成するCAMと、前記加工指令に基づいて加工を行うと共に加工実行状態を出力するCNC工作機械とが共有データベースに接続された統合システムにおける、前記加工形状、前記加工指令及び前記加工実行状態に基づいて加工技術情報を管理する加工技術管理方法であって、
    前記CNC工作機械が前記加工を実行した場合に、前記加工に求められる要求を示す要求情報と、前記加工実行状態を示す状態情報とを対応付けて、加工実行情報として前記共有データベースに登録する加工状態記録ステップと、
    前記要求情報の少なくとも一部が合致する複数の前記加工実行情報の前記状態情報を比較し、比較した前記状態情報に基づいて、前記要求情報における要求を他の加工実行情報よりも満たしていると判定された加工実行情報を、前記CAMでの前記加工指令の作成のために用いる加工技術情報の候補とする加工情報管理ステップと、
    を備える加工技術管理方法。
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