JP2012011492A - Tool arrangement computing device, tool arrangement computing program, and storage medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タレット式の工具マガジンにおける工具の配置を算出できる工具配置算出装置、工具配置算出プログラムおよび記憶媒体に関する。 The present invention relates to a tool arrangement calculation device, a tool arrangement calculation program, and a storage medium that can calculate the arrangement of tools in a turret type tool magazine.
従来、工具交換装置はタレット式の工具マガジンを備えている。工具マガジンは、外周上に、工具を装着する複数のポットを備えている。NCプログラム中の工具交換指令は、特定のポット番号の工具への交換を指令する。特定のポット番号の工具は、工具マガジンの旋回により、所定の工具交換位置に位置する。工具交換装置は、工作機械の主軸に装着した現工具を、工具交換位置に位置する次工具に交換する。例えば、工具交換装置は、工具マガジンが14本のポットを備える場合、現在主軸に装着している現工具がポット番号1で、次工具がポット番号8であれば、工具マガジンを7回旋回して位置を切り替える。工具マガジンを旋回して位置を切り替えた後のポット番号8の工具は、工具交換位置に位置する。作業者は、ポットを切り替える回数(以下、切替回数と呼ぶ)が最小となるように、工具マガジンにおける工具配置を行う。それ故、工具交換時間は短縮する。
Conventionally, a tool changer has a turret type tool magazine. The tool magazine is provided with a plurality of pots for mounting tools on the outer periphery. The tool change command in the NC program instructs to change to a tool having a specific pot number. A tool with a specific pot number is positioned at a predetermined tool change position by turning the tool magazine. The tool changer replaces the current tool mounted on the spindle of the machine tool with the next tool located at the tool change position. For example, if the tool magazine has 14 pots, if the current tool currently mounted on the spindle is
特許文献1が開示している方法は、NCプログラム中に指令される工具交換指令を読み取り、最も多い工具交換の組合せの工具を優先的に隣のポットに並べ、残りの工具をNCプログラム中の指令順に並べるものである。
The method disclosed in
特許文献1に記載の算出方法は、工具配置の全パターンの全組合せを考慮していない。それ故、プログラム中の工具使用順序によっては、切替回数が最小となる工具配置を算出できない場合があった。
The calculation method described in
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、工具マガジンの切替回数が最小となる工具配置を確実に算出できる工具配置算出装置、工具配置算出装置の制御プログラムおよび記憶媒体を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a tool placement calculation device, a tool placement calculation device control program, and a storage medium that can reliably calculate a tool placement that minimizes the number of times of switching between tool magazines. The purpose is to do.
本発明の第1態様に係る工具配置算出装置は、工作機械の工具交換装置に回転割り出し可能に設け、正転又は反転する略円盤状の工具マガジンの外周に設けた複数のポットに各々配置する複数の工具の配置を算出する工具配置算出装置であって、前記工作機械の加工プログラムから工具交換指令を読み込む工具交換指令読込手段と、当該工具交換指令読込手段が読み込んだ前記工具交換指令に基づき、前記加工プログラムで使用される使用工具の使用順を特定する使用順特定手段と、当該使用順特定手段が特定した前記使用順において、1回のみ使用する単発工具が連続して並ぶ配列箇所を抽出する配列箇所抽出手段と、前記配列箇所抽出手段が抽出した前記配列箇所を1本の工具とみなして、前記加工プログラムで使用される工具を一列に並べて得られる順列を生成する順列生成手段と、当該順列生成手段が算出した前記順列において、前記配列箇所を前記単発工具の配列に戻した状態で、前記使用順に工具を使用した場合に、前記ポットの切り替えに必要な切替回数を計数する切替回数計数手段と、当該切替回数計数手段によって前記順列毎に計数された複数の前記切替回数の中から、最も少ない切替回数である最小回数を特定する最小回数特定手段と、当該最小回数特定手段によって特定した前記最小回数に対応する前記順列に基づき、前記ポットに工具を並べた場合の工具配置の情報である配置情報を出力する配置情報出力手段とを備えている。 The tool arrangement calculation device according to the first aspect of the present invention is provided in a tool changer of a machine tool so as to be able to perform rotation indexing, and is arranged in each of a plurality of pots provided on the outer periphery of a substantially disk-shaped tool magazine that rotates forward or reverse. A tool arrangement calculation device for calculating the arrangement of a plurality of tools, based on a tool change command reading means for reading a tool change command from a machining program of the machine tool, and based on the tool change command read by the tool change command reading means. The use order specifying means for specifying the use order of the tools used in the machining program, and the arrangement locations in which the single tools used only once are continuously arranged in the use order specified by the use order specifying means. The arrangement location extracting means to be extracted and the arrangement location extracted by the arrangement location extraction means are regarded as one tool, and the tools used in the machining program are arranged in a line. In the permutation generating means for generating all the permutations obtained, and in the permutation calculated by the permutation generating means, when the tools are used in the order of use in the state where the array locations are returned to the single tool array, A switching number counting unit that counts the number of switchings necessary for pot switching, and a minimum number that is the smallest switching number among the plurality of switching times counted for each permutation by the switching number counting unit A minimum number of times specifying means; and an arrangement information output means for outputting arrangement information that is information of tool arrangement when tools are arranged in the pot based on the permutation corresponding to the minimum number of times specified by the minimum number of times specifying means; It has.
第1態様では、工具交換指令読込手段は、工作機械の加工プログラムから工具交換指令を読み込む。使用順特定手段は、工具交換指令読込手段が読み込んだ工具交換指令に基づき、加工プログラムで使用される使用工具の使用順を特定する。配列箇所抽出手段は、使用順特定手段が特定した使用順において、1回のみ使用する単発工具が連続して並ぶ配列箇所を抽出する。順列生成手段は、配列箇所抽出手段が抽出した配列箇所を1本の工具とみなして、加工プログラムで使用される工具を一列に並べて得られる順列を生成する。切替回数計数手段は、順列生成手段が算出した順列において、配列箇所を単発工具の配列に戻した状態で、使用順に工具を使用した場合に、ポットの切り替えに必要な切替回数を計数する。最小回数特定手段は、切替回数計数手段によって順列毎に計数された複数の切替回数の中から、最も少ない切替回数である最小回数を特定する。配置情報出力手段は、最小回数特定手段によって特定した最小回数に対応する順列に基づき、ポットに工具を並べた場合の工具配置の情報である配置情報を出力する。配列箇所抽出手段が抽出する抽出箇所は、加工プログラムの工具の使用順で単発工具が連続して並ぶ箇所である。抽出箇所では単発工具を使用順に並べれば、ポット切替回数は最小となる。それ故、抽出箇所を1本の工具とみなして、加工プログラムで使用する工具を一列に並べて得られる順列を生成する。全ての工具の順列を生成する場合に比べて順列の組合せを少なくできるので、算出量を軽減できる。順列毎に計数した複数の切替回数の中から最小回数を特定するので、工具マガジンの旋回回数が最小となる工具の配置を確実に算出できる。工具配置に関する配置情報を出力できるので、作業者は出力された配置情報を元に、工具の配置を行うことができる。 In the first aspect, the tool change command reading means reads the tool change command from the machining program of the machine tool. The use order specifying means specifies the use order of the used tools used in the machining program based on the tool change command read by the tool change command reading means. The arrangement location extracting means extracts arrangement locations where single tools that are used only once are continuously arranged in the order of use specified by the usage order specification means. The permutation generation means regards the arrangement location extracted by the arrangement location extraction means as one tool, and generates a permutation obtained by arranging the tools used in the machining program in a row. The switching number counting unit counts the number of switchings required for pot switching when the tools are used in the order of use in a state where the arrangement position is returned to the single tool arrangement in the permutation calculated by the permutation generation unit. The minimum number of times specifying means specifies the minimum number of times that is the smallest number of times of switching from among a plurality of times of switching counted for each permutation by the number of times of switching counting. The arrangement information output means outputs arrangement information, which is information on tool arrangement when tools are arranged in the pot, based on the permutation corresponding to the minimum number specified by the minimum number specifying means. The extraction location extracted by the array location extraction means is a location where single-shot tools are continuously arranged in the order of use of tools in the machining program. If the single tools are arranged in the order of use at the extraction location, the number of pot switching is minimized. Therefore, the extracted part is regarded as one tool, and a permutation obtained by arranging the tools used in the machining program in a line is generated. Since the number of combinations of permutations can be reduced as compared with the case of generating all permutations of tools, the amount of calculation can be reduced. Since the minimum number is specified from a plurality of switching times counted for each permutation, it is possible to reliably calculate the arrangement of the tools that minimizes the number of times the tool magazine turns. Since the arrangement information related to the tool arrangement can be output, the operator can arrange the tools based on the output arrangement information.
また、第1態様において、前記切替回数計数手段は、前記順列生成手段が算出した前記順列において、前記配列箇所を前記単発工具の使用順である元の配列に戻した状態で、前記使用順に工具を使用した場合に、前記ポットの切り替えに必要な切替回数を、前記順列毎に計数してもよい。それ故、ポットの切替回数の計算に係る処理量を最も少なくできる。 Further, in the first aspect, the switching number counting means is configured such that, in the permutation calculated by the permutation generation means, the arrangement locations are returned to the original arrangement that is the order of use of the single tool, and the tools are used in the order of use. May be used for each permutation, the number of times required for switching the pots may be counted. Therefore, the amount of processing related to the calculation of the number of pot switching can be minimized.
本発明の第2態様に係る工具配置算出プログラムは、工作機械の工具交換装置に回転割り出し可能に設け、正転又は反転する略円盤状の工具マガジンの外周に設けた複数のポットに各々配置する複数の工具の配置を算出する工具配置算出装置の動作を制御する工具配置算出プログラムであって、コンピュータに、前記工作機械の加工プログラムから工具交換指令を読み込む工具交換指令読込ステップと、当該工具交換指令読込ステップにおいて読み込んだ前記工具交換指令に基づき、前記加工プログラムで使用される使用工具の使用順を特定する使用順特定ステップと、当該使用順特定ステップにおいて特定した前記使用順において、1回のみ使用する単発工具が連続して並ぶ配列箇所を抽出する配列箇所抽出ステップと、前記配列箇所抽出ステップにおいて抽出した前記配列箇所を1本の工具とみなして、前記加工プログラムで使用される工具を一列に並べて得られる順列を生成する順列算出ステップと、当該順列算出ステップにおいて算出した前記順列において、前記配列箇所を前記単発工具の配列に戻した状態で、前記使用順に工具を使用した場合に、前記ポットの切り替えに必要な切替回数を計数する切替回数計数ステップと、当該切替回数計数ステップにおいて前記順列毎に計数された複数の前記切替回数の中から、最も少ない切替回数である最小回数を特定する最小回数特定ステップと、当該最小回数特定ステップにおいて特定した前記最小回数に対応する前記順列に基づき、前記ポットに工具を並べた場合の工具配置の情報である配置情報を出力する配置情報出力ステップとを実行させることを特徴とする。 The tool arrangement calculation program according to the second aspect of the present invention is provided in a tool changer of a machine tool so as to be able to perform rotation indexing, and is arranged in each of a plurality of pots provided on the outer periphery of a substantially disk-shaped tool magazine that rotates normally or reversely. A tool placement calculation program for controlling the operation of a tool placement calculation device that calculates the placement of a plurality of tools, a tool change command reading step for reading a tool change command from a machining program of the machine tool into a computer, and the tool change Based on the tool change command read in the command reading step, only once in the use order specifying step for specifying the use order of the tools used in the machining program and the use order specified in the use order specifying step. An array location extraction step for extracting the array locations where the single tools to be used are continuously arranged, and the array location extraction In the permutation calculating step for generating the permutation obtained by arranging the tools extracted in the step as one tool and arranging the tools used in the machining program in a row, and in the permutation calculated in the permutation calculating step, When the tools are used in the order of use in the state in which the arrangement location is returned to the single tool arrangement, the switching number counting step for counting the number of switching necessary for switching the pot, and the switching number counting step Based on the minimum number specifying step for specifying the minimum number of times that is the smallest number of times of switching among the plurality of switching times counted for each permutation, and the permutation corresponding to the minimum number of times specified in the minimum number of times specifying step. , An arrangement information output unit for outputting arrangement information which is information on arrangement of tools when tools are arranged in the pot. Characterized in that it is executed and-up.
第2態様は、コンピュータが実行する工具配置算出プログラムである。工具交換指令読込ステップにおいて、工作機械の加工プログラムから工具交換指令を読み込む。使用順特定ステップにおいて、工具交換指令読込ステップにおいて読み込んだ工具交換指令に基づき、加工プログラムで使用される使用工具の使用順を特定する。順列算出ステップにおいて、配列箇所抽出ステップにおいて抽出した配列箇所を1本の工具とみなして、加工プログラムで使用される工具を一列に並べて得られる順列を生成する。切替回数計数ステップにおいて、順列算出ステップにおいて算出した順列において、配列箇所を単発工具の配列に戻した状態で、使用順に工具を使用した場合に、ポットの切り替えに必要な切替回数を計数する。最小回数特定ステップにおいて、切替回数計数ステップにおいて順列毎に計数された複数の切替回数の中から、最も少ない切替回数である最小回数を特定する。配置情報出力ステップにおいて、最小回数特定ステップにおいて特定した最小回数に対応する順列に基づき、ポットに工具を並べた場合の工具配置の情報である配置情報を出力する。配列箇所抽出ステップにおいて抽出する抽出箇所は、加工プログラムの工具の使用順で単発工具が連続して並ぶ箇所である。抽出箇所では単発工具を使用順に並べれば、ポット切替回数は最小となる。それ故、抽出箇所を1本の工具とみなして、加工プログラムで使用する工具を一列に並べて得られる順列を生成する。全ての工具の順列を生成する場合に比べて順列の組合せを少なくできるので、算出量を軽減できる。順列毎に計数した複数の切替回数の中から最小回数を特定するので、工具マガジンの旋回回数が最小となる工具の配置を確実に算出できる。工具配置に関する配置情報を出力できるので、作業者は出力された配置情報を元に、工具の配置を行うことができる。 The second aspect is a tool arrangement calculation program executed by a computer. In the tool change command reading step, the tool change command is read from the machining program of the machine tool. In the use order specifying step, the use order of the tools used in the machining program is specified based on the tool change command read in the tool change command reading step. In the permutation calculation step, the arrangement location extracted in the arrangement location extraction step is regarded as one tool, and a permutation obtained by arranging the tools used in the machining program in a row is generated. In the switching number counting step, when the tools are used in the order of use in the state where the arrangement location is returned to the single tool arrangement in the permutation calculated in the permutation calculating step, the number of switching times required for pot switching is counted. In the minimum number specifying step, the minimum number, which is the smallest number of switching times, is specified from the plurality of switching times counted for each permutation in the switching number counting step. In the arrangement information output step, arrangement information, which is information on the arrangement of tools when the tools are arranged in the pot, is output based on the permutation corresponding to the minimum number specified in the minimum number specifying step. The extraction locations to be extracted in the array location extraction step are locations where single-shot tools are continuously arranged in the order of use of tools in the machining program. If the single tools are arranged in the order of use at the extraction location, the number of pot switching is minimized. Therefore, the extracted part is regarded as one tool, and a permutation obtained by arranging the tools used in the machining program in a line is generated. Since the number of combinations of permutations can be reduced as compared with the case of generating all permutations of tools, the amount of calculation can be reduced. Since the minimum number is specified from a plurality of switching times counted for each permutation, it is possible to reliably calculate the arrangement of the tools that minimizes the number of times the tool magazine turns. Since the arrangement information related to the tool arrangement can be output, the operator can arrange the tools based on the output arrangement information.
本発明の第3態様に係る記憶媒体は、コンピュータ読み取り可能であって、請求項3に記載の工具配置算出プログラムを記憶したことを特徴とする。
A storage medium according to a third aspect of the present invention is readable by a computer and stores the tool arrangement calculation program according to
第3態様は、請求項3に記載の制御プログラムを記憶しているので、請求項3に記載の効果を得ることができる。
In the third aspect, since the control program according to
以下、本発明に係る工具配置算出装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態の数値制御装置20(図4参照)は、NCプログラムに従い、工作機械1(図1参照)の動作を制御する。NCプログラムは、NCコマンドを配列した加工プログラムである。工作機械1は、ワークと工具の相対移動により、ワークを切削する機械である。
Hereinafter, an embodiment of a tool arrangement calculating device according to the present invention will be described with reference to the drawings. The numerical control device 20 (see FIG. 4) of the present embodiment controls the operation of the machine tool 1 (see FIG. 1) according to the NC program. The NC program is a machining program in which NC commands are arranged. The
工作機械1の構造について簡単に説明する。図1に示すように、工作機械1は、鉄製のベース2と、該ベース2の上部に位置し、ワークを切削する機械本体3(図2参照)と、該機械本体3の上部に位置し、機械本体3の主軸(図示省略)に装着する工具Tの交換を行う工具交換装置30(図2参照)と、前記機械本体3及び工具交換装置30の周囲を取り囲むスプラッシュカバー4とを備えている。
The structure of the
スプラッシュカバー4は、正面に開口5を備えている。開口5は、開閉扉6を備えている。工作機械1を操作する操作パネル10は、開口5の右側に位置する。操作パネル10は、上部にディスプレイ11、下部にキーボード12を備えている。ディスプレイ11は、操作画面、設定画面、後述する工具配置表50(図8参照)等の各種画面を表示する。作業者は、ディスプレイ11に表示した画面を確認しつつ、キーボード12によって、各種入力、設定、作業等を行う。
The
機械本体3の構成について簡単に説明する。図2に示すように、機械本体3は、角柱状のコラム15と、主軸ヘッド(図示省略)と、主軸(図示省略)と、テーブル19とを備えている。コラム15は、ベース2の上部後方に立設する。主軸ヘッドは、コラム15の前面に沿って昇降する。主軸ヘッドは、Z軸モータ53(図4参照)の駆動により、Z軸方向に移動する。主軸は、主軸ヘッドの下部に設けてある。主軸は、工具Tを装着する装着穴(図示省略)を有し、主軸モータ54(図4参照)の駆動により回転する。テーブル19は、ベース2の上部中央に設けてある。テーブル19は、X軸モータ51(図4参照)、Y軸モータ52(図4参照)、ガイド機構(図示省略)によって、XY軸方向に移動する。X軸方向は、図1の左右方向である。Y軸方向は、図1の紙面に直行する方向である。Z軸方向は、図1の上下方向である。数値制御装置20は、コラム15の背面側に位置する制御箱(図示省略)に格納している。
The configuration of the
工具交換装置30の構成について説明する。図2、図3に示すように、工具交換装置30は、タレット式の工具マガジン31を備えている。工具マガジン31は円盤状である。工具マガジン31は、マガジンモータ55(図4参照)の駆動により、軸周りに旋回する。図3に示すように、工具マガジン31は、外周上に21個のポットP1〜P21を周方向(正面視時計回り)に備えている。作業者は、ポットP1〜P21に工具Tを着脱する。P1〜P21は、ポット番号を示している。工具マガジン31の最下部に位置するポットPの位置は、工作機械1の主軸との間で工具交換を行う「工具交換位置」に相当する。図3に示す例では、工具交換位置は、ポットP12の位置である。
The configuration of the
工具マガジン31は、正転(正面視時計回り)、反転(正面視反時計回り)が可能である。正転、反転は、主軸に現在装着している現工具のポットPと、次に工具交換して主軸に装着する次工具のポットPとの相対的な位置関係で決まる。数値制御装置20は、工具マガジン31が、現工具のポットPから次工具のポットPまでの工具マガジン31の切替回数が少ない方に旋回するように制御する。
The
工具マガジン31の旋回動作について簡単に説明する。数値制御装置20のCPU21(図4参照)は、NCプログラム中に工具交換指令のコマンド(M06指令)があった場合、交換対象である次工具TのポットPの位置を割り出す。現工具のポットPは、工具交換位置にある。CPU21は、次工具のポットPを現在位置から工具交換位置に搬送するまでに必要な工具マガジン31の切替回数を算出する。工具交換装置30は、現工具Tを主軸から取り外す。工具マガジン31は、マガジンモータ55の駆動によりCPU21が算出した切替回数だけ旋回する。ポットPに装着する次工具Tは工具交換位置に位置する。工具交換装置30は、次工具Tを主軸に装着する。
The turning operation of the
切替回数の数え方は、工具マガジン31のポットPの位置を、隣のポットPの位置に切り替える回数(以下、「切替回数」という)を「1回」とする。例えば、図3において、ポットP1の工具Tを、ポットP4の工具Tに切り替える場合に必要な切替回数は「3回」である。
The number of times of switching is defined as the number of times that the position of the pot P of the
作業者は、ポットP1〜P21の全てに工具Tを装着してもよいが、全ポット数に比べて工具数が少ない場合は、空のポットPを設けてもよい。ポットPの切替回数を少なくするには、工具Tと工具Tとの間は詰めた方が好ましい。 The operator may attach the tool T to all of the pots P1 to P21, but if the number of tools is smaller than the total number of pots, an empty pot P may be provided. In order to reduce the number of times the pot P is switched, it is preferable to close the space between the tool T and the tool T.
次に、数値制御装置20の電気的構成について、図4を参照して説明する。数値制御装置20は、CPU21、ROM22、RAM23及びフラッシュメモリ24を有するマイクロコンピュータと、入力インタフェイス25と、入出力インタフェイス26とを備えている。入力インタフェイス25は、操作パネル10のキーボード12に接続している。
Next, the electrical configuration of the
入出力インタフェイス26は、X軸モータ51を駆動する駆動回路41と、Y軸モータ52を駆動する駆動回路42と、Z軸モータ53を駆動する駆動回路43と、主軸モータ54を駆動する駆動回路44と、マガジンモータ55を駆動する駆動回路45と、操作パネル10のディスプレイ11を駆動する駆動回路46等に接続している。X軸モータ51及びY軸モータ52の駆動は、テーブル19をX軸方向及びY軸方向に移動する。Z軸モータ53の駆動は、主軸ヘッド(図示省略)をZ軸方向に移動する。
The input /
X軸モータ51、Y軸モータ52、Z軸モータ53、主軸モータ54、マガジンモータ55は、それぞれモータの位置を検出するエンコーダ(図示省略)を備えている。各エンコーダは、各駆動回路41、42、43、44、45に接続している。
Each of the
次に、CPU21による工具配置算出処理について、図6、図7のフローチャートを参照して説明する。本実施形態は、図5に示すNCプログラムを実行する場合に、工具マガジン31の切替回数が最も少ない最適工具配置(Qopt)を算出する。図5に示すNCプログラムは、21本の工具Tを29回のステップで順次交換するものである。図5に示すNCプログラムは、説明の便宜上、途中の切削加工のコマンドについては省略している。
Next, the tool placement calculation process by the
本処理は、作業者が、ディスプレイ11に表示した工具配置計算ボタン(図示省略)を選択すると、CPU21が、ROM22(図4参照)に記憶した工具配置算出プログラム(本発明の「工具配置算出プログラム」に相当)を読み込むことで開始する。
In this process, when the operator selects a tool placement calculation button (not shown) displayed on the
CPU21は、フラッシュメモリ24に記憶したNCプログラム(図5参照)から工具交換指令を読み込む(S11)。工具交換指令は「M06」である。CPU21は、読み込んだ工具交換指令に基づき、NCプログラムで使用される使用工具の使用順番Lを特定し、RAM23に記憶する。(S12)。図5に示すNCプログラムの例では、工具交換指令のコマンドを含むブロックは29個である。それ故、使用順番Lの情報は、NCプログラムを構成する29のブロックで、21本の工具Tを使用する順番の情報である。
The
CPU21は、使用順番Lにおいて、各工具Tの使用回数を計数し、RAM23(図4参照)に記憶する(S13)。図5に示すNCプログラムの例では、各工具Tの使用回数は以下の通りである。
・T1・・・2回
・T2・・・4回
・T5・・・3回
・T6・・・3回
・T3、T4、T7、T8、T9〜T21・・・1回
The
・ T1 ・ ・ ・ 2 times ・ T2 ・ ・ ・ 4 times ・ T5 ... 3 times ・ T6 ... 3 times ・ T3, T4, T7, T8, T9 to T21 ... 1 time
CPU21は、使用順番Lにおいて、1回のみ使用する「単発工具」が連続する箇所(以下、単発工具連続箇所Miと呼ぶ)を抽出し、記憶する(S15)。図5に示すNCプログラムの例では、単発工具連続箇所Miは、以下の4箇所である。iは、1〜Nの整数である。本実施形態では、N=4である。括弧内は工具番号を示す。
・箇所A{3,4}
・箇所B{7,8}
・箇所C{9,10,11,12,13,14,15,16}
・箇所D{17,18,19,20,21}
CPU21 extracts and memorize | stores the location (henceforth single tool continuous location Mi) where the "single tool" used only once in the order of use L continues (S15). In the example of the NC program shown in FIG. 5, the single tool continuous portion Mi is the following four locations. i is an integer of 1 to N. In this embodiment, N = 4. The tool number is shown in parentheses.
・ Location A {3,4}
・ Location B {7,8}
-Location C {9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16}
・ Location D {17, 18, 19, 20, 21}
CPU21は、使用順番Lにおいて、単発工具連続箇所Miに含まれない工具Tjを抽出し、RAM23に記憶する(S16)。図5に示すNCプログラムの例では、T1,T2,T5,T6の4本である。jは、1〜Uの整数である。本実施形態では、U=4である。
The
CPU21は、順列Wを生成する(S17)。順列Wは、単発工具連続箇所Miを1本の工具とみなして、NCプログラムで使用する工具を一列に並べて生成する。RAM23に記憶している単発工具連続箇所Miは、箇所A〜Dの4カ所である。本実施形態では、箇所A〜Dを仮想工具A〜Dとみなし、T1,T2,T5,T6を仮想工具E〜Hとみなす。CPU21は、8本の仮想工具A〜Hの順列Wの全組合せを生成する。
The
8本の仮想工具の全組合せは、8!=40,320通りである。単発工具連続箇所Miを1本の工具とみなさずに計算した場合には、21本の工具の順列Wの全組合せを生成する必要がある。21本の工具の順列Wの全組合せは、21!≒5×1019通りである。21本の工具の順列Wの全組合せで後述する切替回数を計算する場合、処理量が膨大になるので、処理時間は長くなる。本実施形態は、単発工具連続箇所Miを1本の工具とみなして使用する工具Tの順列Wを生成し、各順列Wを工具配置Qに変換した状態で、切替回数を計算する。それ故、切替回数の計算に係る処理量は格段に減少する。 The total combination of 8 virtual tools is 8! = 40,320. When the single tool continuous portion Mi is calculated without considering it as one tool, it is necessary to generate all combinations of permutations W of 21 tools. All combinations of permutations W of 21 tools are 21! ≈5 × 10 19 ways. When the number of times of switching described later is calculated for all combinations of 21 tool permutations W, the processing amount becomes enormous and the processing time becomes long. In the present embodiment, the permutation W of the tool T used by regarding the single tool continuous portion Mi as one tool is generated, and the number of times of switching is calculated in a state where each permutation W is converted into the tool arrangement Q. Therefore, the amount of processing related to the calculation of the number of switching times is significantly reduced.
CPU21は、切替回数算出処理を実行する(S18)。切替回数算出処理は、生成した順列Wに従って工具Tを配置した場合において、各工具Tを使用順番Lで使用するときに必要なポットPの切替回数Rを算出する。
The
切替回数算出処理について、図7のフローチャートを参照して説明する。CPU21は、順列Wを工具配置Qに変換する(S31)。CPU21は、順列Wにおいて1本の仮想工具とみなした単発配列箇所A〜Dを、単発工具の配列に戻す。単発配列箇所A〜Dにおける単発工具の順番は、RAM23に記憶した使用順番Lに従う。単発配列箇所A〜Dでは、単発工具が連続している。それ故、単発工具の配列は、使用順番Lに従えば、ポットPを隣りの位置に順次切り替えるだけであるので、切替回数を最小にできる。
The switching number calculation process will be described with reference to the flowchart of FIG. The
例えば、順列W1=ABCDEFGHの工具配置Q1は、以下のようになる。括弧内は工具番号を示す。
・Q1:{3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,1,2,5,6}
For example, the tool arrangement Q1 of the permutation W1 = ABCDEFGH is as follows. The tool number is shown in parentheses.
Q1: {3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,1,2,5,6}
CPU21は、最後に使用する工具Tのポット番号(以下、Pbefと呼ぶ)と、最初に使用する工具Tのポット番号(以下、Paftと呼ぶ)とを、RAM23にそれぞれ記憶する(S32)。図5に示すNCプログラムでは、最後に使用する工具Tの番号は21番である。上述の工具配置Q1では、21番の工具Tは、最初から17番目であるので、ポットPの番号は17番である。それ故、Pbefは、「17」となる。最初に使用する工具Tの番号は1番である。上述の工具配置Q1では、1番の工具Tは、最初から18番目であるので、ポットPの番号は18番である。それ故、Paftは、「18」となる。
The
CPU21は、PbefとPaftとの差の絶対値を算出し、切替回数CHGとして、RAM23に記憶する(S33)。Pbefは「17」、Paftは「18」であるので、17と18との差の絶対値は1である。それ故、切替回数CHGは1である。 CPU21 calculates the absolute value of the difference of Pbef and Paft, and memorize | stores it in RAM23 as switching frequency CHG (S33). Since Pbef is “17” and Paft is “18”, the absolute value of the difference between 17 and 18 is 1. Therefore, the number of switching times CHG is 1.
CPU21は、切替回数CHGが(全ポット数/2)+1以上であるか否かを判断する(S34)。工具マガジン31の全ポット数は21個である。本処理は、工具マガジン31の位置を切り替える場合に、工具マガジン31を正転するか、反転するかを決定する。工具マガジン31の全ポット数が21個である場合は、(全ポット数/2)+1≒11である。小数点以下は切り捨てる。切替回数CHGが1である場合は、11未満であるので(S34:NO)、CPU21は、算出した切替回数CHGを切替回数Rに設定し、Pbefのポット番号をPaftのポット番号に設定し直す(S36)。切替回数Rは1であり、Pbefは、「18」となる。CPU21は、切替回数R、PbefをRAM23に記憶する。
The
切替回数CHGが11以上であった場合は(S34:YES)、正転するよりも反転した方が切替回数CHGを少なくできる。それ故、反転した場合を考慮するために、CPU21は、全ポット数から切替回数CHGを差し引いた値を、切替回数CHGとして設定し直す(S35)。CPU21は、設定し直した切替回数CHGを切替回数Rに設定し、Pbefのポット番号をPaftのポット番号に設定し直す(S36)。CPU21は、切替回数R、PbefをRAM23に記憶する。
When the number of switching times CHG is 11 or more (S34: YES), the number of switching times CHG can be reduced by reverse rotation rather than forward rotation. Therefore, in order to consider the case of inversion, the
CPU21は、RAM23に記憶した計算回数Sを1にする(S37)。CPU21は、計算回数Sが使用順番Lの要素数よりも小さいか否かを判断する(S38)。使用順番Lは、RAM23に記憶している。図5に示すNCプログラムの例では、使用順番Lにおいて、工具Tを29回切り替える。それ故、使用順番Lの要素数は29である。CPU21は、計算回数Sが使用順番Lの要素数に満たないので(S38:YES)、計算回数Sに1を加算する(S39)。計算回数Sは2となる。
The
CPU21は、Paftに、使用順番Lの先頭からS番目の工具番号のポット番号を設定し、RAM23に記憶する(S40)。Pbefは、S36で更新している。上述と同様に、CPU21は、PbefとPaftの差の絶対値を算出し、切替回数CHGとしてRAM23に記憶する(S41)。Pbefは「18」である。計算回数Sは2であり、使用順番Lの先頭から2番目の工具番号は2番である。S31で変換した工具配置Q1を参照すると、工具番号2番のポット番号は19番である。PbefとPaftとの差の絶対値は、18と19との差の絶対値である。PbefとPaftとの差の絶対値は1である。CPU21は、切替回数CHGを1として、RAM23に記憶する。
CPU21 sets the pot number of the S-th tool number from the head of the use order L to Paft, and memorize | stores it in RAM23 (S40). Pbef is updated in S36. Similarly to the above, the
CPU21は、切替回数CHGが(全ポット数/2)+1以上であるか否かを判断する(S42)。工具マガジン31の全ポット数は21個である。切替回数CHGが1である場合は、(全ポット数/2)+1未満であるので(S42:NO)、CPU21は、RAM23に記憶した切替回数Rに切替回数CHGを加算し、Pbefのポット番号をPaftのポット番号に設定し直す(S44)。それ故、切替回数Rは2となる。Pbefは「19」となる。CPU21は、切替回数R、PbefをRAM23に記憶する。
The
切替回数CHGが、(全ポット数/2)+1以上であった場合は(S42:YES)、正転するよりも反転した方が切替回数CHGを少なくできる。それ故、反転した場合を考慮するために、CPU21は、全ポット数から切替回数CHGを差し引いた値を、切替回数CHGとして設定し直す(S43)。CPU21は、RAM23に記憶した切替回数Rに切替回数CHGを加算し、Pbefのポット番号をPaftのポット番号に設定し直す(S44)。
When the number of switching times CHG is equal to or greater than (total number of pots / 2) +1 (S42: YES), the number of switching times CHG can be reduced by reverse rotation rather than normal rotation. Therefore, in order to consider the case of inversion, the
CPU21は、処理をS38に戻し、計算回数Sが使用順番Lの要素数よりも小さいか否かを判断する(S38)。計算回数Sが使用順番Lの要素数よりも小さい場合は(S38:YES)、上述と同じように、CPU21は、S39〜S44の処理を繰り返す。計算回数Sが使用順番Lの要素数に達した場合は(S38:NO)、RAM23に記憶した切替回数Rが、工具配置Q1の切替回数Rとなる。CPU21は、図6のS18の処理を終了する。
The
図6のS18の処理を終了すると、CPU21は、現時点での工具配置Q1をQoptとして、RAM23に記憶する。CPU21は、工具配置Q1の切替回数RをRoptとして、RAM23に記憶する。CPU21は、工具配置Qについて切替回数Rの計算回数(以下、NUMと呼ぶ)として、RAM23に1を記憶する(S19)。
When the process of S18 in FIG. 6 is finished, the
CPU21は、RAM23に記憶したNUMが(N+U)の階乗と異なるか否かを判断する(S20)。本実施形態では、上述したように、Nは、単発工具連続箇所Miの数である。Uは、単発工具連続箇所Miに含まれない工具Tjの本数である。それ故、N=4、U=4である。(N+U)の階乗は、8!であり、40,320である。S20の判断は、40,320通りの工具配置Qの全組合せについて、切替回数Rを計算したか否かについて確認する目的である。
The
RAM23に記憶したNUMが8の階乗に達していない場合(S20:YES)、CPU21は、RAM23に記憶したNUMの値に1を加算する(S21)。CPU21は、次の順列Wを生成する(S22)。CPU21は、生成した次の順列Wの工具配置Q2について上述と同じように切替回数算出処理を実行する(S23)。
When the NUM stored in the
S23の切替回数算出処理が終了すると、CPU21は、RAM23に記憶した工具配置Q2についての切替回数Rが、RAM23に記憶した現時点でのRoptよりも小さいか否かを判断する(S24)。工具配置Q2についての切替回数Rが、現時点でのRoptよりも小さい場合(S24:YES)、CPU21は、工具配置Q2をQoptとし、工具配置Q2の切替回数RをRoptとして、RAM23の記憶内容を更新する(S25)。RAM23の記憶内容を更新した後、CPU21は、処理をS20に戻す。工具配置Q2についての切替回数Rが、現時点でのRoptよりも大きい場合(S24:NO)、現時点でのQoptが、切替回数Rの最も少ない最適な工具配置であるので、そのまま何もせず、CPU21は、処理をS20に戻す。
When the switching count calculation process in S23 is completed, the
RAM23に記憶したNUMが8の階乗に達した場合は(S20:NO)、40,320通りの工具配置Qの全組合せについて、切替回数Rを計算したことになる。それ故、RAM23に最終的に記憶したQopt、Roptは、図5に示すNCプログラムを実行する場合の最適な工具配置Qoptであり、最適切替回数Roptである。CPU21は、RAM23に記憶したQopt、Roptの結果を、ディスプレイ11に表示する(S26)。
When the NUM stored in the
図8に示すように、ディスプレイ11は、CPU21の表示指令に基づき、工具配置表50を表示する。工具配置表50は、ポット番号と、該ポット番号に対応する工具番号とを対応付けて示す。本実施形態は、21個のポットPに対して、21本の工具を各々装着する。それ故、工具配置表50は、ポットP1〜21に対して、工具T1〜21を対応して表示する。図5に示す工具配置表50は、本実施形態におけるQoptの結果である。
As shown in FIG. 8, the
Qoptでは、ポットP1〜21に対して、工具Tを以下のように配置する。
・Qopt:{2,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,1,17,18,19,20,21,3,4}
In Qopt, the tool T is arranged as follows with respect to the pots P1 to P21.
Qopt: {2, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 1, 17, 18, 19, 20, 21, 3, 4}
工具配置表50の下にはRoptを表示する。本実施形態のRoptは51回である。なお、ポットP1〜21に対して、工具T1〜21を連続して配置した場合、切替回数Rは59回である。 Below the tool arrangement table 50, Ropt is displayed. The Ropt of this embodiment is 51 times. In addition, when the tools T1 to T21 are continuously arranged for the pots P1 to P21, the switching frequency R is 59 times.
作業者は、ディスプレイ11に表示する工具配置表50に従って、工具マガジン31の各ポットPに対して、21本の工具を装着する。それ故、工作機械1は、工具交換に要する時間が最短になるので、切削加工を短時間で行うことができる。
The operator installs 21 tools in each pot P of the
以上の説明において、図6に示すS11の処理を実行するCPU21は本発明の「工具交換指令読込手段」に相当する。S12の処理を実行するCPU21は本発明の「使用順特定手段」に相当する。S15の処理を実行するCPU21は本発明の「配列箇所抽出手段」に相当する。S17,S22の処理を実行するCPU21は本発明の「順列生成手段」に相当する。S18,S23の処理を実行するCPU21は本発明の「切替回数計数手段」に相当する。S24,S25の処理を実行するCPU21は本発明の「最小回数特定手段」に相当する。S26の処理を実行するCPU21は本発明の「配置情報出力手段」に相当する。
In the above description, the
以上説明したように、本実施形態の数値制御装置20は、工具交換装置30の工具マガジン31における工具配置について、ポットPの切替回数を最も少なくできる最適工具配置を算出できる。CPU21は、NCプログラムから工具交換指令を読み込み、工具Tの使用順番Lを記憶する。CPU21は、使用順番Lにおいて、NCプログラムの工具の使用順で単発工具が連続する単発工具連続箇所Miを記憶する。CPU21は、単発工具連続箇所Miを1本の仮想工具とみなして、順列Wの全ての組合せを生成する。CPU21は、各順列Wを工具配置Qに変換し、切替回数Rをそれぞれ算出する。即ち、CPU21は、NCプログラムで使用する工具Tの配置の全組合せについて、切替回数Rを算出するのではなく、単発工具連続箇所Miを1本の仮想工具とみなして生成する順列Wの全ての組合せについて、工具配置Qに変換した状態で切替回数Rを算出する。それ故、CPU21は、切替回数Rの計算に係る処理量を格段に減らすことができるので、算出結果を速やかに出力できる。最も少ない切替回数Rの工具配置Qは、工具交換を最も短時間で行うことができる最適工具配置Qoptである。作業者が最適工具配置Qoptに従って工具マガジン31の工具配置を行うことで、工作機械1は、切削加工を短時間で行うことができる。
As described above, the
なお、本発明の工具配置算出装置は、上記実施形態に限らず、各種の変形が可能なことはいうまでもない。上記実施形態では、数値制御装置20を工具配置算出装置として説明したが、例えば、一般的なPC(パーソナルコンピュータ)であってもよい。作業者は、PCのCPUで算出された最適工具配置Qoptについて、工具配置表50をプリンタで印刷し、印刷された工具配置表を確認しながら、工具マガジン31に工具Tを装着できる。
Needless to say, the tool arrangement calculating apparatus of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. In the above embodiment, the
上記実施形態では、工具マガジン31は21個のポットPを有するものであるが、ポット数については、21個に限定しない。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、工具Tの配置は、工具マガジン31を正面から見た場合に、時計回りに配置するが、反時計周りに配置してもよい。反時計周りに配置する場合、図7の切替回数算出処理において、S34のYES、NOと、S42のYES、NOとはそれぞれ逆になる。
In the embodiment described above, the tool T is arranged clockwise when the
1 工作機械
11 ディスプレイ
12 キーボード
20 数値制御装置
21 CPU
23 RAM
30 工具交換装置
31 工具マガジン
P ポット
T 工具
DESCRIPTION OF
23 RAM
30
Claims (4)
前記工作機械の加工プログラムから工具交換指令を読み込む工具交換指令読込手段と、
当該工具交換指令読込手段が読み込んだ前記工具交換指令に基づき、前記加工プログラムで使用される使用工具の使用順を特定する使用順特定手段と、
当該使用順特定手段が特定した前記使用順において、1回のみ使用する単発工具が連続して並ぶ配列箇所を抽出する配列箇所抽出手段と、
前記配列箇所抽出手段が抽出した前記配列箇所を1本の工具とみなして、前記加工プログラムで使用される工具を一列に並べて得られる順列を生成する順列生成手段と、
当該順列生成手段が算出した前記順列において、前記配列箇所を前記単発工具の配列に戻した状態で、前記使用順に工具を使用した場合に、前記ポットの切り替えに必要な切替回数を計数する切替回数計数手段と、
当該切替回数計数手段によって前記順列毎に計数された複数の前記切替回数の中から、最も少ない切替回数である最小回数を特定する最小回数特定手段と、
当該最小回数特定手段によって特定した前記最小回数に対応する前記順列に基づき、前記ポットに工具を並べた場合の工具配置の情報である配置情報を出力する配置情報出力手段と
を備えたことを特徴とする工具配置算出装置。 A tool placement calculation device that is provided in a tool changer of a machine tool so as to be able to perform rotation indexing and calculates the placement of a plurality of tools that are respectively placed in a plurality of pots provided on the outer periphery of a substantially disk-shaped tool magazine that rotates forward or reverse. And
Tool change command reading means for reading a tool change command from the machining program of the machine tool;
Based on the tool change command read by the tool change command reading means, use order specifying means for specifying the use order of the tools used in the machining program;
In the use order specified by the use order specifying means, array location extracting means for extracting the array locations where single tools that are used only once are continuously arranged; and
A permutation generating means for generating the permutation obtained by arranging the tools used in the machining program in a line, considering the array locations extracted by the array location extracting means as one tool;
In the permutation calculated by the permutation generation means, when the tools are used in the order of use in a state in which the array location is returned to the single tool array, the number of times of switching that counts the number of times of switching required to switch the pot. Counting means;
A minimum number specifying means for specifying a minimum number of switching times among a plurality of the switching times counted for each permutation by the switching number counting means;
And arrangement information output means for outputting arrangement information, which is information of tool arrangement when tools are arranged in the pot, based on the permutation corresponding to the minimum number specified by the minimum number specifying means. A tool placement calculation device.
前記順列生成手段が算出した前記順列において、前記配列箇所を前記単発工具の使用順である元の配列に戻した状態で、前記使用順に工具を使用した場合に、前記ポットの切り替えに必要な切替回数を、前記順列毎に計数することを特徴とする請求項1に記載の工具配置算出装置。 The switching number counting means includes
In the permutation calculated by the permutation generation means, when the tools are used in the order of use in a state in which the array locations are returned to the original array that is the order of use of the single tool, switching necessary for switching the pot The tool arrangement calculating device according to claim 1, wherein the number of times is counted for each permutation.
コンピュータに、
前記工作機械の加工プログラムから工具交換指令を読み込む工具交換指令読込ステップと、
当該工具交換指令読込ステップにおいて読み込んだ前記工具交換指令に基づき、前記加工プログラムで使用される使用工具の使用順を特定する使用順特定ステップと、
当該使用順特定ステップにおいて特定した前記使用順において、1回のみ使用する単発工具が連続して並ぶ配列箇所を抽出する配列箇所抽出ステップと、
前記配列箇所抽出ステップにおいて抽出した前記配列箇所を1本の工具とみなして、前記加工プログラムで使用される工具を一列に並べて得られる順列を生成する順列算出ステップと、
当該順列算出ステップにおいて算出した前記順列において、前記配列箇所を前記単発工具の配列に戻した状態で、前記使用順に工具を使用した場合に、前記ポットの切り替えに必要な切替回数を計数する切替回数計数ステップと、
当該切替回数計数ステップにおいて前記順列毎に計数された複数の前記切替回数の中から、最も少ない切替回数である最小回数を特定する最小回数特定ステップと、
当該最小回数特定ステップにおいて特定した前記最小回数に対応する前記順列に基づき、前記ポットに工具を並べた場合の工具配置の情報である配置情報を出力する配置情報出力ステップと
を実行させることを特徴とする工具配置算出プログラム。 Operation of the tool placement calculation device for calculating the placement of a plurality of tools respectively arranged in a plurality of pots provided on the outer periphery of a substantially disk-shaped tool magazine that is provided on a tool changer of a machine tool so that it can be rotated and indexed or reversed. A tool placement calculation program for controlling
On the computer,
A tool change command reading step for reading a tool change command from the machining program of the machine tool;
Based on the tool change command read in the tool change command reading step, a use order specifying step for specifying the use order of tools used in the machining program,
In the use order specified in the use order specifying step, an array location extraction step for extracting an array location where single tools that are used only once are continuously arranged; and
A permutation calculation step for generating a permutation obtained by arranging the tools used in the machining program in a row, considering the array locations extracted in the array location extraction step as one tool;
In the permutation calculated in the permutation calculation step, when the tools are used in the order of use in a state where the array location is returned to the single tool array, the number of times of switching that counts the number of times of switching necessary for the pot switching. Counting step;
Among the plurality of switching times counted for each permutation in the switching number counting step, a minimum number specifying step for specifying a minimum number that is the smallest number of switching times;
An arrangement information output step of outputting arrangement information, which is information of tool arrangement when tools are arranged in the pot, based on the permutation corresponding to the minimum number specified in the minimum number specifying step. A tool placement calculation program.
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