JP2003305624A - サイクルタイム算出方法、及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産設備がワークを加工するのに要すると予
測される時間（サイクルタイム）を高精度に求めるため
の技術を提供する。 【解決手段】 ラインサーバ１０８は、例えば生産ライ
ン１２０を構成する生産設備１２１の制御を行う制御装
置が実行するプログラムやパラメータは、工場ローカル
ＬＡＮ１０２、アクセスポイント１０９、１１０、及び
１２３を介してその制御装置から自動的に収集する。そ
れにより、実際に設定されているパラメータを用いて、
生産設備１２１がワークの加工に要すると予測される時
間をサイクルタイムとして算出する。その算出は、端末
装置１０４のユーザからの要求に応じて行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークの加工のた
めに生産設備を制御する制御装置が実行するプログラム
から、そのワークを生産設備が加工するうえで要すると
予測される時間（サイクルタイム）を求めるための技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】近
年、人々の価値観は多様化し、その変化も速くなってい
る。それにより、製品生産のための生産設備は、多品種
の生産に使用される傾向にある。生産コストの低減の面
からは、自動化（無人化）が求められている。これらの
ことから、生産設備の多くは、プログラムを実行する制
御装置の制御下で工作機械を動作させる構成となってい
る。その制御装置としては、プログラムロジックコント
ローラ（以下、ＰＬＣ）やＮＣ（Numerical Control ）
装置（数値制御装置）、モーションコントローラ（以
下、ＭＣ）などがある。なお、現在では、ＮＣ装置の多
くはＣＮＣ（Computerized Numerical Control ）装置
となっているが、特に断らない限り、以降ＮＣ装置とは
ＣＮＣ装置を含む意味で用いる。

【０００３】生産ラインは、複数の生産設備を有機的に
結合させることにより構築される。加工には、変形加工
（鍛造、粉末加工、プラスチック成形加工など）や除去
加工（切削加工、砥粒加工、或いは光学的加工など）、
接合加工（溶接加工、接着加工、結合加工、組立加工な
ど）、及び処理加工（表面処理、熱処理など）といった
様々なものがある。生産ラインを構成させる生産設備
は、ワーク（加工物）の種類やそれに対して行うべき加
工内容に応じて決定される。

【０００４】ＮＣ装置が実行するプログラム（ＮＣプロ
グラム）は、作業者が自動プログラミング装置を用いて
対話形式で作成（ここでは変更を含む）するのが普通で
ある。ワークの設計は、ＣＡＤ／ＣＡＭ（Computer Aid
ed Design and Manufacturing ）システムを用いて行わ
れるのが殆どである。このことから、自動プログラミン
グ装置は、ＮＣ装置と接続される操作盤に搭載されるだ
けでなく、ＣＡＤ（Computer Aided Design ）システム
にも標準的に搭載されている。

【０００５】そのＣＡＤシステムには、作成、或いは変
更したＮＣプログラムをＮＣ装置に実行させた場合のシ
ミュレーションを行う機能も標準的に搭載されている。
それにより、作成、或いは変更したＮＣプログラムをＮ
Ｃ装置に実際に実行させた場合に、ワークの加工に要す
ると予測される時間をサイクルタイムとして作業者が確
認できるようにさせている。

【０００６】従来のシミュレーションでは、ＮＣプログ
ラムを模擬的に実行し、その実行にかかる時間を計時す
るすることでサイクルタイムを求めていた。生産設備の
仕様を決めるパラメータとしては、予め基準として設定
したもの（例えばメーカー側が推奨している値）を用い
ていた。

【０００７】しかし、そのパラメータは、ＮＣプログラ
ムと同様に、操作盤から変更できるようになっているの
が普通である。実際に変更することも多いのが実情であ
る。ツールが取り付けられる主軸の移動は、そのツール
で加工を行わない場合、パラメータで設定された速度で
行われる。その速度の変更に伴い、実際のサイクルタイ
ムは変化する。このようなことから、予め基準として設
定されたパラメータを用いてサイクルタイムを求める
と、実際のサイクルタイムとの間に大きな誤差が生じ
て、それを高精度に求められないことがあるという問題
点があった。

【０００８】現在では、工程計画や設備計画などの生産
活動に求められる精度は非常に高くなってきている。そ
れに伴い、生産設備がワークの加工に要すると予測され
るサイクルタイムもより高精度に求めることが必要とな
ってきている。

【０００９】本発明は、生産設備がワークを加工するの
に要すると予測される時間（サイクルタイム）をより高
精度に求めるための技術を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のサイクルタイム
算出方法は、ワークの加工のために生産設備を制御する
制御装置に実行させるプログラムを基に、該ワークを該
生産設備が加工するうえで要すると予測される時間をサ
イクルタイムとして算出するための方法であって、制御
装置に実行させるプログラム、及び生産設備の仕様を決
めるために実際に設定されたパラメータを取得し、該取
得したパラメータを用いて、該取得したプログラムを制
御装置が実行する生産設備がワークの加工に要すると予
測される時間をサイクルタイムとして算出する。

【００１１】なお、上記の方法では、取得したプログラ
ムを参照して、予め定められた規則に従い、生産設備が
ワークを加工する加工工程を分割し、サイクルタイムと
して、該分割した加工工程単位で該加工工程の加工に要
すると予測される時間を算出する、ことが望ましい。ま
た、分割した加工工程を単位として、該加工工程の加工
を行ううえでの加工条件をプログラムから抽出する、こ
とが望ましい。

【００１２】本発明のサイクルタイム算出装置は、ワー
クの加工のために生産設備を制御する制御装置に実行さ
せるプログラムを基に、該ワークを該生産設備が加工す
るうえで要すると予測される時間をサイクルタイムとし
て算出することを前提とし、制御装置に実行させるプロ
グラム、及び生産設備の仕様を決めるために実際に設定
されたパラメータを取得する取得手段と、取得手段が取
得したパラメータを用いて、該取得手段が取得したプロ
グラムを制御装置が実行する生産設備がワークの加工に
要すると予測される時間をサイクルタイムとして算出す
るサイクルタイム算出手段と、を具備する。

【００１３】本発明では、ワークの加工のために生産設
備を制御する制御装置に実行させるプログラム、及びそ
の生産設備の仕様を決めるために実際に設定されたパラ
メータを取得し、取得したパラメータを用いて、取得し
たプログラムを制御装置が実行する生産設備がワークの
加工に要すると予測される時間をサイクルタイムとして
算出する。

【００１４】実際に設定されたパラメータを用いてサイ
クルタイムを算出すると、その算出に用いるパラメータ
が実際に設定されたパラメータと異なることによって生
じる実際のサイクルタイムとの間の誤差の発生が確実に
回避される。それにより、常により高精度にサイクルタ
イムを算出することが可能となる。

【００１５】取得したプログラムを参照して、予め定め
られた規則に従い、生産設備がワークを加工する加工工
程を分割し、上記サイクルタイムとして、分割した（細
分化した）加工工程単位でその加工工程の加工に要する
と予測される時間を算出するようにした場合には、分割
した加工工程単位でそのサイクルタイムを常により高精
度に算出できることになる。分割した加工工程を単位と
して、その加工工程の加工を行ううえでの加工条件をプ
ログラムから抽出するようにした場合には、作業者は分
割した加工工程毎にその加工条件を把握できるようにな
る。分割した加工工程単位で算出したサイクルタイム、
その加工条件は、共に、分割（細分化した）加工工程を
行わせる順序などを検討するうえでの貴重な情報とな
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、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。図１は、本実
施の形態によるサイクルタイム算出装置が適用されたネ
ットワークシステムの構成を示す図である。

【００１７】そのネットワークシステムは、例えば製品
の製造を行う工場を所有する企業に構築されたクライア
ント／サーバ型のシステムである。図１に示すように、
構内ＬＡＮ１０１と工場ローカルＬＡＮ１０２をルータ
１０３により結んでいる。構内ＬＡＮ１０１には、例え
ばパーソナルコンピュータである端末装置１０４が接続
され、その端末装置１０４のユーザが業務を行うのを支
援するサーバとして、工具情報システムが構築されたア
プリケーションサーバ１０５、シミュレーションシステ
ムが構築されたアプリケーションサーバ１０６、及びデ
ータベース（ＤＢ）サーバ１０７が接続されている。

【００１８】一方の工場ローカルＬＡＮ（以降、ローカ
ルＬＡＮと略記）１０２には、ラインサーバ１０８や複
数のアクセスポイント（以降、ＡＰ）１０９が接続され
ている。各ＡＰ１０９は、その子機に当たるＡＰ１１０
と通信を行う。

【００１９】そのローカルＬＡＮ１０２は、生産ライン
１２０、１３０が設置された工場に敷設されている。生
産ライン１２０、１３０は、それぞれ９台、２２台の生
産設備から構成されている。

【００２０】それらの生産設備は、ＮＣ制御装置、ＰＬ
Ｃ、或いはＭＣの制御下でワークを加工するか、或いは
それを搬送するものである。例えばマシンニングセン
タ、打ち抜き装置、バリ取り装置、或いは洗浄装置など
を備えたものである。その構成は、周知のものであるこ
とから、特に詳細な説明は省略するが、例えば以下のよ
うになっている。

【００２１】生産ライン１２０を構成する１台の生産設
備１２１は、例えばＰＬＣ内蔵のＮＣ制御装置の制御下
でワークの加工を行うものである。そのＮＣ制御装置
に、操作盤１２２、及びＡＰ１２３が接続されている。
そのＡＰ１２３によって、ＮＣ制御装置はローカルＬＡ
Ｎ１０２と接続させている。作業員は、操作盤１２２を
操作してＮＣ制御装置が実行するＮＣプログラムやパラ
メータ（仕様を決めるために設定されたデータ）を変更
することができる。

【００２２】生産ライン１３０を構成する１台の生産設
備１３１は、例えばＮＣ制御装置の制御下でワークの加
工を行う部分（以降、部分設備と記す）１３１ａと、Ｐ
ＬＣ内蔵のＮＣ制御装置の制御下でワークの加工を行う
部分設備１３１ｂと、から構成されている。それらの制
御装置は接続され、部分設備１３１ｂのＮＣ制御装置は
ハブ１３２と接続されている。そのハブ１３２には、他
に、操作盤１３３、及びＡＰ１３４が接続されている。
そのＡＰ１３４によって、各部分設備１３１ａ、１３１
ｂのＮＣ制御装置はローカルＬＡＮ１０２と接続させて
いる。作業員は、操作盤１３３を操作して各ＮＣ制御装
置が実行するＮＣプログラムやパラメータを変更するこ
とができる。

【００２３】上記ラインサーバ１０８は、各生産設備の
制御装置から所定のデータを収集することにより、各生
産設備の動作状態の監視を行う。また、各生産設備の制
御装置が実行するプログラムやパラメータを自動的に収
集し、例えば端末装置１０４のユーザからの要求に応じ
て、生産設備がワークの加工に要すると予測される時間
をサイクルタイムとして算出するシミュレーションを行
う。それにより、本実施の形態によるサイクルタイム算
出装置は、ラインサーバ１０８に搭載させた形で適用さ
れている。

【００２４】生産設備を制御する制御装置が実行するプ
ログラムは、その制御装置の種類によって普通は異な
る。同じ種類の制御装置にも複種類のプログラム言語が
開発されている。このことから、混乱を避けて理解を容
易とするために、以降、図２に示すプログラムを例にと
って、本実施の形態におけるサイクルタイムの算出方法
について詳細に説明することとする。また、サイクルタ
イムについては、特に断らない限り、算出の対象である
予測されるサイクルタイムを指すこととし、説明はその
サイクルタイムを算出することを前提として行うことに
する。

【００２５】図２に示すプログラム例は、ＮＣ制御装置
が実行するＮＣプログラムである。図２中の各ブロック
は、ＮＣプログラムを構成する１命令文に当たる。ＮＣ
プログラムは、基本的に、そのブロックを実行順に並べ
た形で構成されている。

【００２６】１ブロックは、シンボル“Ｎ”に続く数値
で表されたシーケンス番号を先頭に、機能の種類を表す
シンボル、及びそれに続くコード化された数値からなる
データ（コード）が１つ以上、続く構成となっている。
シーケンス番号は、ＮＣプログラムの先頭に近づくほど
小さな値となる昇順で記述される。以降、プログラムは
ＰＧと略記することにする。

【００２７】図２中の“Ｇ”“Ｍ”“Ｓ”及び“Ｔ”
は、それぞれ異なる機能の種類を表すシンボルであり、
それに続くコード化された数値が機能の命令（指令）を
表すようになっている。

【００２８】シンボル“Ｇ”は準備機能を表し、補間の
種類や座標系の選択、固定サイクル、ねじ切り、準備機
能、或いはその他のことは、それに続く数値（Ｇコー
ド）で指定する。シンボル“Ｘ”、“Ｙ”は、それに続
く数値で座標位置などを指定するために用いられる。

【００２９】シンボル“Ｍ”は補助機能を表し、主軸の
回転や停止、その回転方向、工具交換などは、それに続
く数値（Ｍコード）で指定することができる。シンボル
“Ｓ”は主軸機能を表し、主軸の回転速度は、それに続
く数値（Ｓコード）で指定することができる。シンボル
“Ｔ”は工具機能を表し、それに続く数値（Ｔコード）
で使用する工具（ツール）を指定することができる。

【００３０】上述したような機能が用意されていること
から明らかなように、生産設備でのワークへの加工は、
随時、ツールを交換しながら、そのツールを用いてワー
クの複数の箇所を加工することがある。このことから、
本実施の形態では、加工に使用するツールの種類、及び
そのツールでワークを加工する動作を一時的に中断する
ときの動作に着目してプログラムの解析を行うことによ
り、プログラムを実行する制御装置の制御下で生産設備
がワークを加工する加工工程を基本的な加工工程に分割
し、そのサイクルタイムを算出するようにしている。例
えば同じツールを用いてワークに穴を空ける加工を複
数、行わせるようなＰＧの場合には、そのツールに動力
を伝える主軸を一時的に回転停止させる動作に着目し
て、加工工程を分割する。これは、ツールを単に移動さ
せるときには主軸の回転を停止させるのが普通であるた
めである。それにより、各穴はそれぞれ１加工工程の加
工によって空けられるものと見なし、１個の穴を空ける
のに要する時間をサイクルタイムとして算出するように
している。

【００３１】ツールの位置を随時、移動させつつ、ワー
クの加工を複数回、行うような場合、その加工に要する
全体の加工時間は、その加工を行っている間にツールを
移動させる距離によって変化してくる。その距離は、加
工を行う位置の順序によって変化するのが普通である。
当然のことながら、その距離を短くするほど、全体の時
間が短くなる。生産設備がワークを加工する加工工程を
基本的な加工工程に分割してサイクルタイムを算出する
のは、このためである。各加工工程での加工条件（ここ
ではツールの種類や加工位置、加工方法（ツールの使い
方やその移動方向など）など）もＰＧから抽出して作業
者に提示できるようにさせている。

【００３２】そのように分割した加工工程の順序を変化
させると、それに伴い、各加工工程のサイクルタイム、
更には全体の加工時間が変化する。このため、そのサイ
クルタイムを提示することにより、作業者（端末装置１
０４のユーザ）は、問題のある加工工程を正確に把握で
きるようになる。それにより、ツールの調整や加工工程
の見直しも容易に行えるようになる。この結果、加工工
程の最適化、例えば全体の加工時間を最も短くさせる
か、或いは目標とする時間と一致させるといったことも
容易となる。

【００３３】サイクルタイムと合わせて、加工工程の加
工条件を提示するようにした場合には、サイクルタイム
の変化に影響を及ぼす要因の特定が更に容易となる。こ
のため、加工工程の最適化も更に容易に行えるようにな
る。加工条件からツールの寿命を容易、且つ正確に把握
できるようにもなる。

【００３４】図３は、加工工程の分割方法を説明する図
である。主軸を回転させてワークを加工する生産設備を
例にとって、その制御を行う制御装置が実行するプログ
ラムから、その生産設備がワークを加工する加工工程を
基本的な加工工程に分割する方法を説明するものであ
る。

【００３５】図３に示すように、先ず、ツール（工具）
交換を指令するブロックを検出し、そのブロックでＰＧ
を分ける。それにより、同一のツールで加工を行わせる
ためのブロック群を特定する。以降、基本的な加工工程
と区別するために、同一のツールを用いて行われる加工
工程全体を指してツール工程と呼び、それを分割して得
られる基本的な加工工程は基本加工工程と呼ぶことにす
る。そのツール工程は、１つ以上の基本加工工程から構
成される。

【００３６】図２に示すようなＰＧでは、工具交換指令
は１個、或いは２個のブロックで行われる。図３中の
「ケース１」「ケース３」は、共に１ブロック（命令
文）で工具交換指令を実現させたケースである。「ケー
ス３」はマクロとして用意されたサブＰＧを呼び出すこ
とで工具交換指令を実現させていることが「ケース１」
とは異なっている。「ケース２」は、工具の準備を指令
するブロック、及び準備を指令した工具への交換を指令
するブロックの２個のブロックで工具交換指令を実現さ
せたケースである。何れのケースでも、実際に工具を交
換させることになる指令のブロックでＰＧを分けてい
る。

【００３７】工具（ツール）交換に着目してＰＧを１つ
以上のブロック群に分割すると、次に各ブロック群（ツ
ール）毎に、そのブロック群を、主軸停止を指令するブ
ロックに着目して更に分割する。より具体的には、その
ブロックとして、ここでは一時的に主軸停止を指令する
ことになるブロック、即ち主軸の回転を指令するブロッ
クが後に配置されている主軸停止を指令するブロックに
着目している。そのブロックとして、一時的に主軸停止
を指令することになるブロックに着目したのは、主軸を
回転させてワークを加工する生産設備では、主軸を停止
させたままワークを加工することはありえないためであ
る。それにより、１ツールで１回の加工を行う場合に
は、そのツールのツール工程は分割せず、ツール工程は
１基本加工工程から構成されているとしている。

【００３８】そのようにして各加工工程毎にＰＧを更に
細かく分割すると、次に各ブロック群毎に、加工条件
（ここでは切削条件）を抽出する。ここで抽出している
切削条件とは、主にサイクルタイムを算出するうえで必
要な条件であり、本実施の形態では、その切削条件とし
て、Ｆ、Ｅ、Ｓ、Ｄ値を状況に応じて抽出している。そ
れらの値は、何れもブロック（図２参照）に機能のコー
ドとして記述することが可能な値である。Ｆ値（Ｆコー
ド）は、主軸の移動速度を表現し、Ｅ値（Ｅコード）は
主軸、１回転当たりの移動量を表現し、Ｄ値（Ｄコー
ド）はツールの周速を表現している。

【００３９】主軸は、ツールで加工を行わない場合、パ
ラメータで設定された速度で移動させる。予め定められ
た原点に主軸を戻すのが早戻しであり、それ以外の移動
が早送りである。ワークに穴を空ける場合、Ｚ軸上の位
置を減少させることで行われる。ワークにツールを接触
させた状態で主軸をＸＹ平面上に移動させると、ワーク
に溝を形成させたり、その表面を削ることができる。こ
れらのことから、本実施の形態では、図４に示すよう
に、切削、早送り、及び早戻しの識別を行うようにして
いる。図４中のＧコード「Ｇ０１」は直線補間、Ｇコー
ド「Ｇ００」は位置決めを表している。

【００４０】図５は、加工工程の分割例を説明する図で
ある。上述したようにして実際のＰＧを解析することで
加工工程毎にＰＧをブロック群に分け、各ブロック群か
ら切削条件を抽出する様子を示したものである。その図
５に示すＰＧでは、Ｔコードを持つブロックを実行する
ことで呼び出されるサブＰＧはマクロとして用意されて
いる。図中の「工程１」「工程２」は、それぞれツール
工程を表している。

【００４１】図６は、１生産設備により加工されたワー
クを示す図である。そのワークには、図６に示すよう
に、形状が異なる４種類の穴＃１〜４が空けられてい
る。それらの穴＃１〜４は、それぞれ異なるツールを用
いて空けられている。形状が同じ穴＃２は２個、空けら
れている。穴＃３は、円形ではなく、細長い形状に空け
られている。

【００４２】そのような穴＃１〜４を空ける加工を行わ
せるためのＰＧでは、それを４つのツール工程のブロッ
ク群に分けることになる。図中の工程１〜４は、ブロッ
ク群に分けられたツール工程、それに付された番号は、
そのツール工程が行われる順序を表している。穴＃２は
２個あることから、工程２に対応するブロック群は更に
２つのブロック群に分けられる。

【００４３】穴＃３は、他とは異なり、ワークの表面の
形状が細長くなっている。そのような形状の穴＃３は、
例えばツール（例えばドリル）でＺ軸に沿った穴を空け
た後、そのツール（主軸）をＸＹ平面上に移動させるこ
とで形成される。それにより、図３を参照して説明の加
工条件（ここでは切削条件）が変化する。穴＃３を空け
るのに要するサイクルタイムを算出する場合、Ｚ軸に沿
った穴を空けるのに要する時間と、ツールをＸＹ平面上
に移動させた時間とは、別々に計算しなければならな
い。このことから、そのような加工条件を抽出するよう
にしている。

【００４４】図７は、サイクルタイムの定義と計算方法
を説明する図である。図８は、そのサイクルタイム計算
用データの取得方法を説明する図である。次に、図７、
及び図８を参照して、計算の対象とするサイクルタイ
ム、その計算方法、及びその計算に用いるデータの取得
方法について詳細に説明する。それら図７、及び図８
は、切削加工を行う生産設備を例にとった場合のもので
ある。

【００４５】図７において、「Ｔ工程サイクル１」「Ｔ
工程サイクルＮ」は、それぞれ、同じツールを用いてワ
ークを加工する基本加工工程に対応する。図６に示すワ
ークでは、２つの穴＃２を空けるためのそれぞれの加工
工程に対応する。そのサイクルタイムＴRKは、その基本
加工工程の加工を行うために生産設備を稼働させている
稼働時間である。

【００４６】「ツールサイクル」は、上記ツール工程に
対応し、そのツール工程で行われる全基本加工工程から
構成される。従って、そのサイクルタイムＴ_j は、図７
に示すように、各基本加工工程のサイクルタイムＴ_RKを
積算して計算される時間となる。「設備サイクル」は、
生産設備でワークを加工する工程全体に対応し、全ツー
ル工程はその一部として行われる。このため、そのサイ
クルタイムＴは、各ツール工程のサイクルタイムＴ_R を
積算して計算される時間に、生産設備固有のワークの加
工に必要な時間を加算して得られる時間となる。加工す
るワークを作業員がセットして安全用の扉を閉め、その
扉を開けて加工が終わったワークを取り出すのであれ
ば、図７に示すように、固有の時間として、ワークをセ
ットして扉を閉めるのに要する時間Ｔ_BS、及び扉を開け
てワークを取り出すのに要する時間Ｔ_BEを加算すること
になる。

【００４７】「ラインサイクル」は、１生産ラインでワ
ークを加工する工程全体に対応し、全設備サイクル（工
程）はその一部として行われる。このため、そのサイク
ルタイムＴＬは、各設備サイクルのサイクルタイムＴを
積算して計算される時間に、生産ライン固有のワークの
加工に必要な時間を加算して得られる時間となる。生産
設備間でのワークの受け渡しを作業員が運搬して行うの
であれば、固有の時間として、生産設備間の運搬時間を
それぞれ加算することになる。

【００４８】基本加工工程のサイクルタイムＴ_RKは、図
７に示すように、その添字で示す基本加工工程ＲＫにお
ける早送り時間（主軸を早送りするのに要する時間）Ｔ
_qf＿ _RK 、位置決め時間Ｔ_ld＿_RK 、ＡＴＣ時間（ツール
の自動交換に要する時間）Ｔ _atc＿_RK、テーブル割出時
間（ワークをセットするテーブルの割出角度を変化させ
るために要する時間）Ｔ_tac＿_RK、ドウエル時間Ｔ
_d＿_RK、主軸加速度タップロス時間（主軸の回転速度が
目標値に達するまでに要する時間）Ｔ_al＿_RK 、総切削
（加工）時間Ｔ_ts＿_RK 、早戻し時間（主軸を原点に向
けて早戻しするのに要する時間）Ｔ_qr＿_RK 、及び工具
検知時間Ｔ_tcc＿_RKを加算することで計算される。

【００４９】上記総切削（加工）時間Ｔ_ts＿_RK は、上
述したように、ＰＧ中から抽出した加工条件別に加工に
要する時間を算出し、算出した時間を積算することで求
められる時間である。例えば図６に示すような穴＃３で
は、Ｚ軸に沿って穴を空けるのに要する時間と、主軸を
ＸＹ平面上に移動させるのに要する時間と、を加算した
時間となる。

【００５０】上記各時間では、上述したようにツール工
程を基本加工工程に分割することから、切削加工では、
早送り時間Ｔ_qf＿_RK 、位置決め時間Ｔ_ld＿_RK 、主軸加
速度タップロス時間Ｔ_al＿_RK 、及び総切削時間Ｔ_ts＿
_RK 以外の時間は０であることがあり得る。例えばＡＴ
Ｃ時間Ｔ_atc＿_RKは、最初の基本加工工程以外では０と
なり、早戻し時間Ｔ_qr＿_RK は最後の基本加工工程以外
では０となる。工具検知時間Ｔ_tcc＿_RKは、生産設備に
よっては主軸に別の動きを行わせている間に工具の検知
を行うようにしていることから、０ということもある。
このことから、工具検知時間Ｔ_tcc＿_RKは、ファイルに
保存した固定値を使用するようにしている。それ以外に
は、位置決め時間Ｔ_ld＿_RK 、ＡＴＣ時間Ｔ_atc＿_RK、更
には時間Ｔ _BS、Ｔ_BEもファイルに保存した固定値を使用
するようにしている（図８参照）。以降、そのファイル
については、サイクルタイム算出用に用意したものであ
ることから、算出用ファイルと呼ぶことにする。

【００５１】上記早送り時間Ｔ_qf＿_RK 及び早戻し時間
Ｔ_qr＿_RK は、主軸の移動上の制約を考慮して算出され
る。例えば主軸を同時には１軸上にしか移動できなけれ
ば、各軸毎の移動距離の積算値が主軸の移動距離とな
る。その移動距離の移動にかかる時間は、各軸毎に、そ
の移動距離をその軸の早送り速度で割って得られる時間
を積算したものとなる。複数軸上に移動できるのであれ
ば、各軸上の移動距離をその軸の早送り速度で割って得
られる時間の最大時間が移動にかかる時間となる。この
ことから、主軸の移動上の制約を考慮して時間を算出し
ている。各軸上を含め、移動距離は、ＰＧから取得し、
早送り速度は、各軸毎に、生産設備の制御装置から収集
したパラメータ中から取得している。

【００５２】テーブル割出時間Ｔ_tac＿_RKを算出するた
めの割出角度θは、ＰＧ中から取得する。その算出は、
９０度のテーブル回転に要する基準時間αに、割出角度
θを９０で割った値を掛けることで行っている。基準時
間αは、上記算出用ファイル内に用意するか、或いはサ
イクルタイム算出用にラインサーバ１０８が実行するプ
ログラム内で定義されている。

【００５３】ドウエル時間Ｔ_d＿_RKは、ＰＧ中から取得
する。それが複数、存在していれば、その累計値が時間
Ｔ_d＿_RKとなる。主軸加速度タップロス時間Ｔ_al＿_RK
は、Ｓコードで指令される回転速度に主軸が達するのに
要する時間である。その時間は、例えば算出用ファイル
にテーブル形式、或いはそれを算出するための方程式の
形で格納されている。図８に示す例は、Ｓコードで指令
される回転速度が１５００ｒｐｍまでは固定値ａ、その
回転速度が１５００〜３０００ｒｐｍの間は固定値ｂ、
その回転速度が３０００ｒｐｍ以上であれば固定値ｃを
時間Ｔ_al＿_RK とすることを表している。

【００５４】加工では、同じ、或いは同じと見なせる加
工を繰り返し行うことがある。例えばフライス加工で
は、フライス面を加工するのにツールを複数回、場所や
方向を変えつつ、移動させることがある。ここでは、ツ
ールを１回、移動させる加工を１パスと呼んでいる。そ
れにより、総切削時間Ｔ_ts＿_RK は、１パス当たりの切
削（加工）時間に、パス数ＰＮ＿ＲＫを掛けて算出して
いる。１パス当たりの切削時間は、そのパスでの切削距
離を送り速度で割ることで求めている。切削距離、送り
速度、及びパス数ＰＮ＿ＲＫは、共にＰＧから取得して
いる。

【００５５】このようにして、本実施の形態では、生産
設備の制御装置から収集したパラメータを必要に応じて
使用して、基本加工工程のサイクルタイムＴ_RKを算出し
ている。このため、実際のサイクルタイムと高精度に一
致するサイクルタイムＴ_RKを算出することができる。他
のサイクルタイムＴ_R 、Ｔ、及びＴＬにおいても同様で
ある。それにより、作業者にとっては、算出されたサイ
クルタイムを検討するだけで、加工工程の最適化を高精
度に行えるようになる。

【００５６】図９は、１ラインのサイクルタイム算出処
理のフローチャートである。上述した各種サイクルタイ
ムを算出するために、ラインサーバ１０８が実行する処
理の流れを示したものである。次に、図９を参照して、
各種サイクルタイムを算出するためのラインサーバ１０
８が実行する処理について詳細に説明する。

【００５７】その図９に示す算出処理は、例えば端末装
置１０４のユーザからの要求を受け付けて実行される。
それは、ラインサーバ１０８に搭載されたＣＰＵが、例
えばハードディスクに格納されたサイクルタイム算出用
のアプリケーションプログラムを実行することで実現さ
れる。サイクルタイムを算出する対象とするＰＧ、その
実行の際に参照されるパラメータは、特に詳細な説明は
省略するが、例えば生産ライン１２０、或いは１３０を
構成する各生産設備の制御装置から自動的に収集する
か、或いはその要求を受け付けて収集している。

【００５８】先ず、ステップＳ１では、１生産ラインを
構成する生産設備の制御装置が実行するＰＧ（プログラ
ム）、及びその実行に必要なパラメータ等を取得する。
続くステップＳ２では、取得したＰＧ、パラメータ等の
中から１組のＰＧ、パラメータ等を選択する。その後に
移行するステップＳ３では、ステップＳ２で選択したＰ
Ｇの言語の種類やそれを実行する制御装置の種類、その
制御装置が制御する生産設備の仕様などに応じて、基本
加工工程のサイクルタイムを算出するためのサイクルタ
イム算出処理を実行する。その実行後はステップＳ４に
移行する。

【００５９】ステップＳ４では、全対象ＰＧを対象にサ
イクルタイムを算出したか否か判定する。ステップＳ１
で取得したＰＧのなかにサイクルタイムを算出していな
いものが残っていた場合、判定はＮＯとなって上記ステ
ップＳ２に戻り、残ったＰＧ、パラメータ等のなかから
１組のＰＧ、パラメータ等を選択し、それ以降のステッ
プの処理を同様に実行する。そうでない場合には、判定
はＹＥＳとなり、ステップＳ５に移行して、ＰＧ単位で
算出したサイクルタイムを用いて１ラインのサイクルタ
イムＴＬを算出した後、一連の処理を終了する。

【００６０】図１０は、主軸を回転させて切削加工を行
う生産設備を対象にしたサイクルタイム算出処理のフロ
ーチャートである。それは、上記ステップＳ３として実
行されるサイクルタイム算出処理のサブルーチン処理と
して、必要に応じて実行される。次に図１０を参照し
て、主軸を回転させて切削加工を行う生産設備を制御す
る制御装置のＰＧを対象に、上記ステップＳ３で実行さ
れるサブルーチン処理について詳細に説明する。

【００６１】先ず、ステップＳ１１では、ＰＧファイル
の先頭から、工具（ツール）交換指令が記述されたブロ
ック（図３、及び図５参照）を検索する。そのブロック
とは、上述したように、それを実行することで実際に工
具が交換されるブロックである（図３参照）。次のステ
ップＳ１２では、その検索の結果、その指令が記述され
たブロックが抽出できたか否か判定する。そのブロック
を抽出できた場合、判定はＹＥＳとなってステップＳ１
３に移行する。そうでない場合には、判定はＮＯとなっ
てステップＳ１９に移行する。

【００６２】ステップＳ１３では、次の工具交換指令が
記述されたブロック、或いはＰＧの最後までの間に、主
軸停止指令が記述されたブロック、及びその主軸の再正
転指令が記述されたブロックがその順序で配置されてい
るか否か確認するための検索を行う。その後に移行する
ステップＳ１４では、その検索の結果、そのような配置
で２つのブロックが見つかったか否か判定する。そのよ
うな配置で２つのブロックが１組以上、存在していた場
合、判定はＹＥＳとなり、ステップＳ１５に移行して、
次の工具交換指令が記述されたブロック、或いはＰＧの
最後までの間を、主軸停止指定が記述されたブロックで
分割した後、ステップＳ１７に移行する。そうでない場
合には、判定はＮＯとなり、ステップＳ１６に移行し
て、次の工具交換指令が記述されたブロック、或いはＰ
Ｇの最後までの間を１工程（基本加工工程）のブロック
群とさせた後、そのステップＳ１７に移行する。

【００６３】ステップＳ１７では、上述したようにして
基本加工工程でＰＧを分割して得たブロック群毎に、座
標位置、Ｆ、Ｅ、Ｓ、Ｄの各値、ドウエル時間、テーブ
ル割出角度、パス数などをサイクルタイム算出用の加工
条件として抽出し、パラメータを必要に応じて用いつ
つ、その基本加工工程のサイクルタイムＴ_RKを算出し
て、それらを格納する。それら以外には、ツール工程の
サイクルタイムＴ_R を算出し、それをサイクルタイムＤ
Ｂに格納する。そのようなことも行った後にステップＳ
１８に移行する。

【００６４】抽出した加工条件や算出した各種サイクル
タイムＴ_RK、Ｔ_R は、例えば予め用意したファイル、或
いはデータベースに保存する形で格納する。加工条件と
サイクルタイムＴRKとはリンクさせ、ツール工程別、生
産設備（制御装置）別に格納する。ここでは、便宜的
に、それらの格納場所をサイクルタイムＤＢとする。

【００６５】ステップＳ１８では、ＰＧの全ブロックを
対象にした検索が完了したか否か判定する。上記２つの
ブロックの検索を行っている間にＰＧの最後まで検索が
進まなかった場合、判定はＮＯとなって上記ステップＳ
１３に戻り、着目するツールを変更して、それ以降の処
理を同様に実行する。反対にそうでない場合には、即ち
ＰＧの最後まで検索が終了した場合には、判定はＹＥＳ
となり、設備サイクルのサイクルタイムＴを算出し、そ
れをサイクルタイムＤＢに格納した後、一連の処理を終
了する。

【００６６】図５に示すメインＰＧを図９のステップＳ
２で選択した場合、シーケンス番号３５（図中では「Ｎ
３５」と表記）を検索することでステップＳ１２の判定
がＹＥＳとなり、ステップＳ１３に移行する。その後
は、ステップＳ１３〜Ｓ１８で形成される処理ループ
を、ステップＳ１８の判定がＹＥＳとなるまで繰り返し
実行することになる。それにより、１基本加工工程から
なるツール工程として、「工程１」及び「工程２」が順
次、特定され、そのサイクルタイムＴ_R （＝Ｔ_RK）が算
出されることになる。

【００６７】ステップＳ１９では、ＰＧの検索が全て完
了したか否か判定する。次の工具交換指令が記述された
ブロックの検索を行っている間にＰＧの最後まで検索が
進んだ場合、判定はＹＥＳとなってステップＳ２０に移
行する。そうでない場合には、判定はＮＯとなって上記
ステップＳ１１に戻り、検索が終了しているブロックか
ら先に検索を進める。

【００６８】図９のステップＳ２で選択したＰＧに工具
交換指令が記述されたブロックが存在していない場合、
ステップＳ１１、Ｓ１２、及びＳ１９で形成される処理
ループはステップＳ１９の判定がＹＥＳとなるまで繰り
返し実行されることになる。それにより、ステップＳ２
０以降では、ＰＧに工具交換指令が記述されたブロック
が存在していないことを前提にした処理が行われる。

【００６９】先ず、ステップＳ２０では、検索を開始す
る位置をＰＧファイルの先頭に戻し、番号でツールの種
類を表現するＴコードを「Ｔ００」とする。次のステッ
プＳ２１では、上記２つのブロックを対象にした検索を
行う。その後に移行するステップＳ２２では、検索の結
果、その２つのブロックが見つかったか否か判定する。
その２つのブロックが１組以上、存在していた場合、判
定はＹＥＳとなり、ステップＳ２３に移行して、ＰＧの
最後までの間を、主軸停止指定が記述されたブロックで
分割した後、ステップＳ２５に移行する。そうでない場
合には、判定はＮＯとなり、ステップＳ２４に移行し
て、ＰＧの最後までの間を１工程（基本加工工程）のブ
ロック群とさせた後、そのステップＳ２５に移行する。

【００７０】ステップＳ２５では、上述したようにして
基本加工工程でＰＧを分割して得たブロック群毎に、座
標位置、Ｆ、Ｅ、Ｓ、Ｄの各値、ドウエル時間、テーブ
ル割出角度、パス数などをサイクルタイム算出用の加工
条件として抽出し、パラメータを必要に応じて用いつ
つ、その基本加工工程のサイクルタイムＴ_RKを算出し
て、それらを格納する。それら以外には、ツール工程の
サイクルタイムＴ_R を算出し、それをサイクルタイムＤ
Ｂに格納する。そのようなことも行った後にステップＳ
２６に移行する。

【００７１】ステップＳ２６では、ＰＧの全ブロックを
対象にした検索が完了したか否か判定する。ＰＧの最後
まで検索が進んでいない場合、判定はＮＯとなって上記
ステップＳ２１に戻り、それ以降の処理を同様に実行す
る。反対にそうでない場合には、即ちＰＧの最後まで検
索が終了した場合には、判定はＹＥＳとなり、設備サイ
クル（設備工程）のサイクルタイムＴを算出し、それを
サイクルタイムＤＢに格納した後、一連の処理を終了す
る。

【００７２】図９のステップＳ３として実行されるサイ
クルタイム算出処理では、上述したようなサイクルタイ
ム算出処理が、制御装置が実行するプログラムの言語毎
に、複種類、実行できるようになっている。それによ
り、プログラムの言語だけでなく、制御装置が制御する
生産設備で行われる加工の内容にも対応できるようにし
ている。

【００７３】なお、本実施の形態では、混乱を避けるた
めに、ＮＣ制御装置が実行するＮＣプログラムを例にと
って説明を行ったが、他の制御装置が実行するプログラ
ムでもサイクルタイム算出の対象とすることができる。
加工工程の分割については、本実施の形態では、ツール
を交換する動作（１ブロック（命令）の実行で実現）、
及び主軸を一時的に回転停止させる動作（２ブロック
（命令）の実行で実現）に着目して行っているが、着目
する動作は、生産設備がワークに対して行う加工の内容
に応じて適宜、選択することが望ましい。

【００７４】ＮＣプログラムは、生産設備のＮＣ制御装
置から収集するようにしているが、それはＣＡＤシステ
ムなどに搭載された自動プログラミング装置から収集し
ても良い。そのようにした場合には、サイクルタイム算
出装置を工程計画や設備計画などの立案用に利用できる
ようになる。

【００７５】上述したようなサイクルタイム算出装置、
或いはその変形例の動作を実現させるようなプログラム
は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、或いは光磁気ディスク等の
記録媒体に記録させて配布しても良い。或いは、公衆網
等で用いられる伝送媒体を介して、そのプログラムの一
部、若しくは全部を配信するようにしても良い。そのよ
うにした場合には、ユーザはプログラムを取得してコン
ピュータなどのデータ処理装置にロードすることによ
り、その処理装置に本発明によるサイクルタイム算出装
置を搭載させることができる。このことから、記録媒体
は、プログラムを配信する装置がアクセスできるもので
あっても良い。

【００７６】

【発明の効果】以上、説明したように本発明は、ワーク
の加工のために生産設備を制御する制御装置に実行させ
るプログラム、及びその生産設備の仕様を決めるために
実際に設定されたパラメータを取得し、取得したパラメ
ータを用いて、取得したプログラムを制御装置が実行す
る生産設備がワークの加工に要すると予測される時間を
サイクルタイムとして算出する。

【００７７】実際に設定されたパラメータを用いてサイ
クルタイムを算出すると、その算出に用いるパラメータ
が実際に設定されたパラメータと異なることによって生
じる実際のサイクルタイムとの間の誤差の発生が確実に
回避される。このため、常により高精度にサイクルタイ
ムを算出することができる。

【００７８】取得したプログラムを参照して、予め定め
られた規則に従い、生産設備がワークを加工する加工工
程を分割し、上記サイクルタイムとして、分割した（細
分化した）加工工程単位でその加工工程の加工に要する
と予測される時間を算出するようにした場合には、分割
した加工工程単位でそのサイクルタイムを常により高精
度に算出することができる。分割した加工工程を単位と
して、その加工工程の加工を行ううえでの加工条件をプ
ログラムから抽出するようにした場合には、作業者は分
割した加工工程毎にその加工条件を容易に把握できるよ
うになる。分割した加工工程単位で算出したサイクルタ
イム、その加工条件は、共に、分割（細分化した）加工
工程を行わせる順序などを検討するうえでの貴重な情報
として用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態によるサイクルタイム算出装置が
適用されたネットワークシステムの構成を示す図であ
る。

【図２】プログラムの構成を説明する図である。

【図３】加工工程の分割方法を説明する図である。

【図４】切削、早送り、早戻しの識別方法を説明する図
である。

【図５】加工工程の分割例を説明する図である。

【図６】１生産設備により加工されたワークを示す図で
ある。

【図７】サイクルタイムの定義と計算方法を説明する図
である。

【図８】サイクルタイム計算用データの取得方法を説明
する図である。

【図９】１ラインのサイクルタイム算出処理のフローチ
ャートである。

【図１０】主軸を回転させて切削加工を行う生産設備を
対象にしたサイクルタイム算出処理のフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１０１ 構内ＬＡＮ １０２ 工場ローカルＬＡＮ １０４ 端末装置 １０８ ラインサーバ １０９、１１０、１２３、１３４ アクセスポイント １２０、１３０ 生産ライン １２１、１３１ 生産設備 １２２、１３３ 操作盤

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークの加工のために生産設備を制御す
   る制御装置に実行させるプログラムを基に、該ワークを
   該生産設備が加工するうえで要すると予測される時間を
   サイクルタイムとして算出するための方法であって、 前記制御装置に実行させるプログラム、及び前記生産設
   備の仕様を決めるために実際に設定されたパラメータを
   取得し、 該取得したパラメータを用いて、該取得したプログラム
   を前記制御装置が実行する前記生産設備が前記ワークの
   加工に要すると予測される時間をサイクルタイムとして
   算出する、 ことを特徴とするサイクルタイム算出方法。
2. 【請求項２】 前記取得したプログラムを参照して、予
   め定められた規則に従い、前記生産設備が前記ワークを
   加工する加工工程を分割し、 前記サイクルタイムとして、該分割した加工工程単位で
   該加工工程の加工に要すると予測される時間を算出す
   る、 ことを特徴とする請求項１記載のサイクルタイム算出方
   法。
3. 【請求項３】 前記分割した加工工程を単位として、該
   加工工程の加工を行ううえでの加工条件を前記プログラ
   ムから抽出する、 ことを特徴とする請求項１、または２記載のサイクルタ
   イム算出方法。
4. 【請求項４】 ワークの加工のために生産設備を制御す
   る制御装置に実行させるプログラムを基に、該ワークを
   該生産設備が加工するうえで要すると予測される時間を
   サイクルタイムとして算出する装置であって、 前記制御装置に実行させるプログラム、及び前記生産設
   備の仕様を決めるために実際に設定されたパラメータを
   取得する取得手段と、 前記取得手段が取得したパラメータを用いて、該取得手
   段が取得したプログラムを前記制御装置が実行する前記
   生産設備が前記ワークの加工に要すると予測される時間
   をサイクルタイムとして算出するサイクルタイム算出手
   段と、 を具備することを特徴とするサイクルタイム算出装置。