JP2018147273A

JP2018147273A - 工具管理装置

Info

Publication number: JP2018147273A
Application number: JP2017042335A
Authority: JP
Inventors: 晃安藤; Akira Ando
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2017-03-07
Filing date: 2017-03-07
Publication date: 2018-09-20
Anticipated expiration: 2037-03-07
Also published as: JP6892289B2

Abstract

【課題】工具寿命に達する工具のメンテナンス作業を考慮したシミュレーションが可能となり、加工途中での工具メンテナンス作業の実施時期を事前に確認できる工具管理装置を提供する。【解決手段】工具寿命のシミュレーションを行う工具寿命シミュレーション部7と、加工スケジュール入力部1、使用工具情報格納部2およびマガジン情報格納部3のデータのうち適宜なデータを手動で架空値に変更することで、使用される工具に対する寿命情報を更新する工具寿命更新部6と、寿命情報を更新した時を工具のメンテナンス作業の実施時期として、シミュレーション結果に重ねて表示する工具メンテナンス実施時期表示部8とを備えている。工具寿命シミュレーション部7は、加工スケジュール入力部1、使用工具情報格納部2およびマガジン情報格納部3のデータに加え、工具寿命更新部6で更新された寿命情報に基づいてシミュレーションを行うことができる。【選択図】図２

Description

この発明は、工具管理装置に関し、特に、工作機械において、切削工具の寿命のシミュレーションを行う工具管理装置に関する。

現在、製造業では省人化、稼働時間向上のため、ＦＭＳ（フレキシブル生産システム）を導入する企業が多く、工作機械に対して無人での長期連続運転が求められている。連続運転を妨げる要因として、工具寿命によるアラーム、工具のメンテナンスなどが挙げられる。そこで、切削工具のシミュレーションを行う工具管理装置が使用されている（特許文献１）。

従来の工具寿命を予測する工具管理装置は、図４に示すように、対象工作機械での加工内容（開始日時、加工品目または加工プラグラム）を手動で入力する加工スケジュール入力部(1)と、入力された各加工に対応する加工プログラムで使用される工具と各工具の使用時間および加工プログラムの総加工時間のデータを格納している使用工具情報格納部(2)と、対象工作機械から検出したマガジンに装着されている工具と各工具の寿命情報を格納するマガジン情報格納部(3)と、加工スケジュール入力部(1)、使用工具情報格納部(2)およびマガジン情報格納部(3)のデータから加工中に寿命に達する工具を抽出する工具寿命シミュレーション部(4)と、寿命に達する工具を作業者に示す寿命表示部(5)とを備えている。そして、工具寿命シミュレーション部(4)において、現在の工具寿命情報と、加工スケジュールに指示された加工での工具使用情報とからシミュレーションを行い、寿命表示部(5)において、加工中に寿命に達する工具を表示する。

したがって、寿命表示部(5)による表示に基づいて、加工前に必要な工具を準備しておくことにより、工作機械の停止時間を削減することができる。

特開平６−３１５９９号公報

しかしながら、従来の工具管理装置によると、寿命に達した工具のアラームタイミングを表示することで、寿命に達するタイミングは見えるものの、その工具がいつ使用されるかについては表示されておらず、メンテナンス作業（工具交換）をいつやればいいかが分からなかった。したがって、加工中に該当工具のメンテナンスを、工作機械を止めずに行うことが難しいという問題があった。また、無人での連続運転を実施する前に、作業者がどれだけの工具をいつメンテナンスすればよいかを判断することもできなかった。

この発明の目的は、工具寿命に達する工具のメンテナンス作業を考慮したシミュレーションが可能となり、加工途中での工具メンテナンス作業の実施時期を事前に確認できる工具管理装置を提供することにある。

この発明による工具管理装置は、加工内容を入力する加工スケジュール入力部と、入力された各加工に対応する加工プログラムで使用される工具と各工具の使用時間および加工プログラムの総加工時間のデータを格納している使用工具情報格納部と、対象工作機械から検出したマガジンに装着されている工具と各工具の寿命情報を格納するマガジン情報格納部と、工具寿命のシミュレーションを行う工具寿命シミュレーション部と、寿命に達する工具を表示する表示部とを備えている工具管理装置において、使用される工具に対する寿命情報を更新する工具寿命更新部と、寿命情報を更新した時を工具のメンテナンス作業の実施時期として、シミュレーション結果に重ねて表示する工具メンテナンス実施時期表示部とをさらに備えており、工具寿命シミュレーション部は、加工スケジュール入力部、使用工具情報格納部およびマガジン情報格納部のデータに加え、工具寿命更新部で更新された寿命情報に基づいてシミュレーションを行うことが可能であることを特徴とするものである。

この発明の工具管理装置によれば、工具寿命シミュレーション部において、加工スケジュール入力部、使用工具情報格納部およびマガジン情報格納部のデータに基づいてシミュレーション（自動実行）をすることによって、従来と同様の工具寿命情報をを得ることができる。そして、手動実行により、工具寿命更新部において、使用される工具に対する寿命情報を更新し、工具寿命シミュレーション部において、加工スケジュール入力部、使用工具情報格納部およびマガジン情報格納部のデータに加え、工具寿命更新部で更新された寿命情報に基づいてシミュレーションを行うことにより、長時間運転を行うに際し、工具寿命に達する工具のメンテナンス作業を考慮したシミュレーションを行うことができる。

この発明の工具管理装置によれば、工具寿命に達する工具のメンテナンス作業を考慮したシミュレーションが可能となり、加工途中での工具メンテナンス作業の実施時期を事前に確認することができる。

図１は、この発明の工具管理装置の１実施形態を示すブロック図である。図２は、工具寿命シミュレーション部における自動実行シミュレーションを示すフローチャートである。図３は、工具寿命更新部を使用したシミュレーションを示すフローチャートである。図４は、従来の工具管理装置を示すブロック図である。

以下、図１から図３までを参照して、この発明の工具管理装置の１実施形態について説明する。

工具管理装置は、図１に示すように、加工スケジュール入力部(1)と、使用工具情報格納部(2)と、マガジン情報格納部(3)と、工具寿命シミュレーション部(7)と、工具寿命更新部(6)と、寿命表示部(5)と、工具メンテナンス実施時期表示部(8)とを備えている。

加工スケジュール入力部(1)、使用工具情報格納部(2)およびマガジン情報格納部(3)は、従来と同様の部分で、加工スケジュール入力部(1)は、対象工作機械での加工内容（開始日時、加工品目または加工プラグラム）を手動で入力する部分であり、使用工具情報格納部(2)は、入力された各加工に対応する加工プログラムで使用される工具と各工具の使用時間および加工プログラムの総加工時間のデータを格納している部分であり、マガジン情報格納部(3)は、対象工作機械から検出したマガジンに装着されている工具と各工具の寿命情報を格納する部分である。

工具寿命シミュレーション部(7)は、加工スケジュール入力部(1)、使用工具情報格納部(2)およびマガジン情報格納部(3)のデータに加え、工具寿命更新部(6)で更新された寿命情報に基づいてシミュレーションを行う部分である。

工具寿命更新部(6)は、工具寿命シミュレーション部(7)において寿命となった工具に対し、寿命情報を更新することにより、再使用を可能とする部分である。

寿命表示部(5)は、従来と同様の部分で、工具寿命シミュレーション部(7)でのシミュレーション結果に基づいて寿命に達する工具、不足している工具および使用する工具を表示する部分である。

工具メンテナンス実施時期表示部(8)は、工具寿命シミュレーション部(7)の実行結果を図示し、工具のメンテナンス作業の実施時期を図中に重ねて表示する部分である。工具メンテナンス実施時期表示部(8)は、工作機械にある工具の現情報を表示し、かつ、各工具において、工具寿命シミュレーション部(7)でシミュレーションした結果、寿命となる日時を表示する。また、横軸を日時とする表において、加工スケジュール１つ１つの開始、完了日時を図示し、その加工で使用する工具、使用時間を表示させる。寿命予測の結果、アラームとなる工具については、１つ１つの加工で使用される工具の使用時間の色を変えることにより、時間軸上でアラーム発生日時を図示させる。これにより、どの工具がいつ使用され、いつアラームが発生するかが図示される。

工具寿命シミュレーション部(7)の動作について、図２のフローチャート図を参照して説明する。

まず、ステップＳ１で、工作機械からマガジン情報格納部(3)を介して使用工具や工具寿命などのマガジン情報を取得する。次にステップＳ２で、加工スケジュール入力部(1)に入力された加工スケジュールの１番目の加工プログラム名を取得する。次にステップＳ３で、使用工具情報格納部(2)から加工プログラムの総加工時間・使用工具番号・各工具の使用時間を取得する。次にステップＳ４で、加工スケジュール入力部(1)で指定された日時または現在日時に１番目の加工プログラムの総加工時間を足すことで、終了日時を計算し、１番目の加工の開始日時および終了日時を記憶する。次にステップＳ５で、ステップＳ１で取得したマガジン情報に、ステップＳ３で取得した情報を基に、使用する工具の寿命情報に使用時間を足す。次にステップＳ６で、各工具の寿命情報をチェックし、寿命に達している工具、すなわち、累積使用時間＞寿命設定時間となる工具がない場合、１番目の加工プラグラムについてのシミュレーションが完了したとして、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ６において、寿命に達している工具がある場合、ステップＳ７に進み、寿命のある予備工具があるかどうかをチェックする。ステップＳ７において、予備工具がある場合、ステップＳ８に進み、寿命に達した工具の工具番号とそのときの日時・加工スケジュール番号を記憶する。これで、１番目の加工プラグラムについてのシミュレーションが完了したとして、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ７において、寿命のある予備工具がない場合、ステップＳ９に進み、寿命に達した工具の工具番号とそのときの日時・加工スケジュール番号と、その加工がエラーとなることとを記憶する。これで、１番目の加工プラグラムについてのシミュレーションが完了したとして、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、全ての加工スケジュールの計算が完了したかをチェックし、１番目の加工プラグラムについてのシミュレーションが完了した場合には、２番目（次）の加工プラグラムについてのシミュレーションのために、ステップＳ２に戻る。そして、ステップＳ３からステップＳ１０を繰り返し、ステップＳ１０において、全ての加工スケジュールの計算が完了した場合には、ステップ１１へ進み、寿命表示部(5)および工具メンテナンス実施時期表示部(8)で結果を表示する。これで、工具管理装置による一連のシミュレーションが完了する。

上記のシミュレーションは、現工具情報に基づいて自動実行され、工具メンテナンス実施時期表示部(8)による表示により、どの工具がいつ使用され、いつアラームが発生するかが図示され、加工途中での工具メンテナンス作業の実施時期を確認することができる。

寿命表示部(5)および工具メンテナンス実施時期表示部(8)の結果表示において、加工判定エラーが出ていない場合、作業者は、予定加工スケジュールが問題なく加工できると判断して、工作機械の無人連続運転を継続することができる。

この工具管理装置によると、工具寿命更新部(6)を備えていることにより、作業者は、加工判定エラーの有無にかかわらず、ある工具が使用不可能な場合、工具の残り寿命時間（残り時間）を変更した場合、工具の寿命と判定する使用時間（設定時間）などを手動で書き換えて、追加でシミュレーションを実行することができる。

工具寿命更新部(6)の機能を使用した動作について、図３のフローチャート図を参照して説明する。

まず、ステップＳ１２で、工具寿命更新部(6)にて手動書き換えされたマガジン情報（使用工具や工具寿命など）を取得する。この後、ステップＳ２からＳ１０までを実行し、ステップＳ１１で結果を表示する。ここで、図２に示した工具寿命シミュレーション部(7)の自動実行動作と比較して、ステップＳ１がステップＳ１２に置き換えられただけで、ステップＳ２からステップＳ１１までは、同じとされている。

工具メンテナンス実施時期表示部(8)には、寿命情報を更新した時がメンテナンス作業の実施時期として表示され、寿命表示部(5)には、更新した寿命情報に基づいて、寿命工具、不足工具および使用工具が表示される。したがって、工具寿命更新部(6)を使用した追加のシミュレーションを実行することにより、マガジン情報を架空値に変更した場合に、いつアラームが発生するかを知ることができる。

例えば、図２のフローチャート図に基づいたシミュレーションの結果、設定時間が６０分の工具Ａの残り時間が１０分であり、作業者が帰宅して、無人運転に移行してから、２時間で工具寿命に達し、翌日に作業者が出勤するまで工作機械が６時間停止するという予測が得られたとする。この場合、作業者は、図３のフローチャート図に基づいて、例えば、当該工具Ａの残り時間を架空値の６０分（工具を新品に交換した場合の値）として、再シミュレーションを行う。

この結果、翌日に作業者が出勤してくる時間まで、無人運転ができるという予測が得られたとする。作業者は、これに基づいて、当該工具Ａがまだ１０分使用可能であるが、廃棄し、新品に交換して帰宅することとし、これにより、運転が６時間停止するという問題を未然に防ぐことができる。工具寿命更新部(6)で入力できるマガジン情報は、工具の残り時間の他に、設定時間を変更することもでき、また、ＮＧフラグが０（工具が正常で使用可能な状態）か１（工具が例えば折損して使用不可能な状態）かも変更することができる。

こうして、この工具管理装置によると、図２のフローチャート図の自動実行に加えて、図３のフローチャート図の任意実行（手動実行）により、工具寿命を適宜架空値に変更することで、長時間運転を行うに際し、工具寿命に達する工具のメンテナンス作業を考慮したシミュレーションが可能となり、加工途中での工具メンテナンス作業の実施時期を事前に確認できる。

(1)：加工スケジュール入力部
(2)：使用工具情報格納部
(3)：マガジン情報格納部
(5)：寿命表示部
(6)：工具寿命更新部
(7)：工具寿命シミュレーション部
(8)：工具メンテナンス実施時期表示部

Claims

加工内容を入力する加工スケジュール入力部と、入力された各加工に対応する加工プログラムで使用される工具と各工具の使用時間および加工プログラムの総加工時間のデータを格納している使用工具情報格納部と、対象工作機械から検出したマガジンに装着されている工具と各工具の寿命情報を格納するマガジン情報格納部と、工具寿命のシミュレーションを行う工具寿命シミュレーション部と、寿命に達する工具を表示する表示部とを備えている工具管理装置において、
使用される工具に対する寿命情報を更新する工具寿命更新部と、寿命情報を更新した時を工具のメンテナンス作業の実施時期として、シミュレーション結果に重ねて表示する工具メンテナンス実施時期表示部とをさらに備えており、工具寿命シミュレーション部は、加工スケジュール入力部、使用工具情報格納部およびマガジン情報格納部のデータに加え、工具寿命更新部で更新された寿命情報に基づいてシミュレーションを行うことが可能であることを特徴とする工具管理装置。