JP2018205791A - 加工時間予測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】補助機能の実行時間を正確かつ自動的に取得及び予測することができる加工時間予測装置を提供する。【解決手段】加工時間予測装置１００は、補助機能の実行時間を推定する。加工時間予測装置１００は、所定の間隔で補助コードのモーダル情報を取得する監視部１１０と、取得されたモーダル情報に基づいて、補助コードに係る補助機能の実行時間を推定し、推定した補助機能の実行時間を実動作時間データベース１３０に保存する加工時間蓄積部１２０と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は加工時間予測装置に関し、特に補助機能の実行時間を正確かつ自動的に取得することができる加工時間予測装置に関する。

加工時間予測装置は、数値制御装置が実行可能な加工プログラムを解析して、加工時間を予測する機能を備えた情報処理装置である。加工時間には、数値制御装置が制御可能な時間（例えば切削時間など）と、数値制御装置からは制御できず、工作機械の動作に依存する時間（例えばクーラント作動、工具交換、ドア開閉など補助機能の作動時間）とが含まれる。通常、補助機能は、プログラムによる指令に応じて工作機械が実行するが、工作機械の個体差などのため実際の動作時間はまちまちであり、それを予測することは困難である。

そのため、従来の加工時間予測装置は、補助機能の実行時間を予めパラメータとして設定したうえで、加工時間予測を行っていた。そして、このパラメータを調整することで予測精度を高めていた（例えば特許文献１）。

また、工作機械における補助機能の実行時間の実績値を加工時間予測に反映させる手法も提案されている。例えば特許文献２には、数値制御装置が出力した補助コードの制御信号と、工作機械がその制御信号に応じて実行した補助機能に関わる動作の完了信号とに基づいて、補助機能の実動作時間を算出すること、その実動作時間を用いて次回以降の加工時間を予測することが記載されている。

特開昭６２−１７２４０６号公報 特開２００３−１７５４３９号公報

しかしながら、特許文献１のようなパラメータの入力による加工時間予測手法では、補助機能を示す指令ごとに実行時間を予め設定しておく必要があり、多くの時間や手間を要するという問題がある。

特許文献２のような実績値を用いる手法ではこのような問題を抑制できるが、状況によっては正確な実動作時間を取得できないことがある。例えば、加工時間予測装置がネットワークを介して工作機械を監視する場合、ネットワークに対する負荷や加工時間予測装置自体の処理負荷などを抑えるため、監視間隔はある程度長い時間とせざるを得ない。このとき、もし補助機能の実動作時間が監視間隔よりも短いと、加工時間予測装置が、工作機械において補助機能が実行されたことを認識できない場合があった。

図１を用いてこの問題について説明する。ここでＭｘは補助機能にかかる指令（補助コード指令）、Ｇｘｘは加工にかかる指令である。この例ではまず補助コード指令Ｍ６に応じ、数値制御装置が補助コード信号を出力している。この補助コード信号に応じて、工作機械が補助機能を実行し、実行完了時に補助コード完了信号を出力する。数値制御装置は、補助コード完了信号に応じて補助コード信号の出力を停止する。従来の加工時間予測装置は、一定の監視間隔でこの補助コード信号や補助コード完了信号の検出を試みることで、補助機能の実動作時間を推定している。しかし、加工時間予測装置の監視間隔よりも補助機能の実動作時間が短いと、補助コード信号や補助コード完了信号を取りこぼしてしまうことがありうる。このように、従来の加工時間予測装置には、工作機械の状態を即座に捉えることができず、正確な実績値を取得できないという問題があった。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、補助機能の実行時間を正確かつ自動的に取得することができる加工時間予測装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施の形態にかかる加工時間予測装置は、補助機能の実行時間を推定する加工時間予測装置であって、所定の間隔で補助コードのモーダル情報を取得する監視部と、前記取得された前記モーダル情報に基づいて、前記補助コードにかかる前記補助機能の実行時間を推定し、前記推定した前記補助機能の実行時間をデータベースに保存する加工時間蓄積部と、を有することを特徴とする。
本発明の一実施の形態にかかる加工時間予測装置は、前記加工時間蓄積部は、前記モーダル情報の出力時間を推定し、前記モーダル情報の出力中に実行された前記補助コード以外の指令の実行時間を推定し、前記モーダル情報の出力時間及び前記補助コード以外の指令の実行時間に基づいて、前記補助機能の実行時間を推定することを特徴とする。
本発明の一実施の形態にかかる加工時間予測装置は、前記データベースに保存された前記補助機能の実行時間を用いてプログラムの実行時間を推定する加工時間予測部をさらに有することを特徴とする。
本発明の一実施の形態にかかる加工時間予測装置は、数値制御装置に内蔵されることを特徴する。
本発明の一実施の形態にかかる加工時間予測装置は、ネットワークを介して数値制御装置又は工作機械に接続されることを特徴する。

本発明によれば、補助機能の実行時間を正確かつ自動的に取得することができる加工時間予測装置を提供することができる。

従来の加工時間予測手法を説明する図である。 本発明の実施の形態にかかる加工時間予測装置１００の構成を示すブロック図である。 モーダル情報の捕捉処理について説明する図である。 補助機能の実行時間の推定処理について説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。まず、図２のブロック図を用いて、本発明の実施の形態にかかる加工時間予測装置１００の構成について説明する。加工時間予測装置１００は、監視部１１０、加工時間蓄積部１２０、実動作時間データベース１３０、加工時間予測部１４０を含む。加工時間予測装置１００は、ネットワークを介して、又はネットワークを介さずに直接、１以上の数値制御装置及び工作機械（以下、併せてＮＣ工作機械と称する）と接続される。あるいは加工時間予測装置１００は数値制御装置に内蔵されていても良い。

監視部１１０は、一定の監視間隔でＮＣ工作機械を監視する。本実施の形態では、監視部１１０は、補助コードのモーダル情報を監視する点に特徴を有する。

モーダル情報とは、補助コードが指令されたときから、同一グループの他の補助コードが指令されるまでの間、継続して出力され続ける情報である。すなわち、モーダル情報は、補助機能の実行が終了した後でも、次の補助コードが指令されるまでは引き続き保持される。したがって、従来補助機能の実行を検知するために利用されていた補助コード信号に比べ、モーダル情報は捕捉し損ねる可能性が低い。

図３を用いて、モーダル情報の捕捉について説明する。この例ではまず補助コードＭ６が指令され、次にＧ００、Ｍ８が順次指令される。ここでＭ６，Ｍ８は同一グループに属する補助コードである。この場合、Ｍ６が指令された直後に、補助コードＭ６のモーダル情報が出力され始める。Ｍ６に対応する補助機能の実行が終了したならば、続いてＧ００が指令されるが、補助コードＭ６のモーダル情報は継続して出力される。Ｇ００の実行終了後、Ｍ８が指令される。この直後、補助コードＭ６のモーダル情報の出力は停止、代わって補助コードＭ８のモーダル情報の出力が開始される。補助コードＭ８のモーダル情報は、次に同一グループの他の補助コードが指令されるまで出力され続ける。

ここで、監視部１１０は監視間隔ｔでＮＣ工作機械を監視しているものとすると、補助コードＭ６にかかる補助機能の実行時間がｔより短いと、補助コード信号や補助コード完了信号を捕捉できず、その補助機能が実行されたことを検知できない場合がある。しかし、補助コードＭ６のモーダル情報は、補助コード信号よりもずっと長い時間にわたって出力され続けるため、補助機能が実行されたことを検知できる可能性が飛躍的に高まる。図３の例では、補助コード信号は１回も検知されないのに対し、モーダル情報は検知の機会がある。

加工時間蓄積部１２０は、監視部１１０が補助コードのモーダル情報を検知した場合に、補助機能の実行時間を推定する処理を行う。モーダル情報の出力の継続時間には、補助機能の実行時間以外の時間も含まれている。すなわち、補助機能の実行時間に加え、同一グループの他の補助コードが指令されるまでの間に実行された、他の指令の実行時間が含まれている可能性がある。したがって、加工時間蓄積部１２０は、以下に示す手順でモーダル情報の出力継続時間を補正することで、可能な限り正確な補助機能の実行時間を推定する。

（１）監視部１１０が、上述の一連の手順に従って、補助コードのモーダル情報を一定間隔で取得する。

（２）加工時間蓄積部１２０が、補助コードのモーダル情報の出力継続時間を推定する。本実施の形態では、１回の監視タイミングで補助コードのモーダル情報が取得されたならば、監視間隔ｔにわたってモーダル情報が出力され続けたものと推定する。例えば、モーダル情報が３回連続で取得されたならば、モーダル情報は時間３ｔにわたって出力され続けていたものと推定する。

（３）加工時間蓄積部１２０が、運転中のプログラムを解析し、（２）で推定したモーダル情報の出力継続時間に実行されていた、補助コード以外の指令を抽出する。

（４）加工時間蓄積部１２０が、（３）で抽出した指令の実行時間を推定する。この予測処理は公知の加工時間予測手法により実施可能であるので、ここではその詳細な説明を省略する。

（５）加工時間蓄積部１２０が、（２）で推定したモーダル情報の出力継続時間から、（４）で推定した加工時間を減じ、補助機能の実行時間を推定する。なお、仮に減算処理の結果がマイナスとなった場合は、加工時間蓄積部１２０は、例えば補助機能の実行を検知できなかったものとみなすか、後述の（６）において補助機能の実行時間を保存しないといったエラー処理を適宜実行する。

図４を用いて、補助機能の実行時間の推定について説明する。この例では、まず（２）に記載の処理によって、補助コードＭ６及びＭ８のモーダル情報の出力継続時間が推定される。続いて（３）及び（４）に記載の処理により、補助コードＭ６のモーダル情報の出力継続中に実行されていた指令Ｇ００の実行時間が推定される。最後に、補助コードＭ６のモーダル情報の出力継続時間から、指令Ｇ００の実行推定時間を減じることで、補助コードＭ６にかかる補助機能の実行時間が推定される。

（６）加工時間蓄積部１２０は、推定した補助機能の実行時間を実動作時間データベース１３０に保存する。
ここで加工時間蓄積部１２０は、原則としてＮＣ工作機械毎に独立にデータを保存する。例えば異なるデータベース又はテーブルを用いて補助機能の実行時間を蓄積することができる。なお加工時間蓄積部１２０は、同一機種のＮＣ工作機械について同一のデータベース又はテーブルなどにデータを保存することとしても良い。

また加工時間蓄積部１２０は、補助コードとそれに対応する補助機能の実行時間とを関連付けて保存する。ここで、同一の補助コードであっても、他のコードと同時に指令された場合に異なる意味を持つ補助コードが有る。例えば「Ｍ０６ Ｔ１」と「Ｍ０６ Ｔ２」は同じ補助コード「Ｍ０６」を含むものであるが、異なる動作を意味する。したがって、加工時間蓄積部１２０は、このような補助コードについては、同時に指令されたコードが異なる場合は別のコードであるものとして扱うことが好ましい。例えば、コード「Ｍ０６ Ｔ１」及び「Ｍ０６ Ｔ２」に関連付けて、それぞれ補助機能の実行時間を保存することができる。

加工時間予測部１４０は、プログラムを解析し、プログラムの実行時間を推定する処理を行う。ここで加工時間予測部１４０は、実動作時間データベース１３０を参照しつつ、以下に示す手順で補助コードの実行時間を推定する。なお、補助コード以外の指令の実行時間推定処理は公知である。加工時間予測部１４０は、補助コードの実行推定時間と、その他のコードの実行推定時間を合算することで、プログラムの実行時間を推定することができる。

補助コードの実行時間を推定手順は例えば以下の通りである。加工時間予測部１４０は、実動作時間データベース１３０を参照し、実行時間を推定したい補助コードに関連付けられている実動作時間を取得する。加工時間予測部１４０は、取得した実動作時間を、補助コードの実行時間の推定値として用いることができる。あるいは加工時間予測部１４０は、補助コードに関連して複数の実動作時間が取得できる場合には、それらの実動作時間の統計値（例えば平均値や中央値など）を、補助コードの実行時間の推定値として用いることも可能である。

本実施の形態によれば、監視部１１０は補助コードのモーダル情報を捕捉し、加工時間蓄積部１２０はモーダル情報に基づいて補助機能の実動作時間を推定して実動作時間データベース１３０に蓄積する。そして加工時間予測部１４０は、実動作時間データベース１３０に基づいて補助機能の実行時間を推定し、プログラムの実行時間を推定する。これにより、加工時間予測装置１００は、補助機能の実行時間を正確かつ自動的に取得及び予測することができる。また加工時間予測装置１００は、監視間隔を短くするなどしてネットワークへの負荷や加工時間予測装置１００自体の処理負荷を増大させることなく、従来の加工時間予測装置よりも正確に補助機能の実行時間を推定できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１００ 加工時間予測装置
１１０ 監視部
１２０ 加工時間蓄積部
１３０ 実動作時間データベース
１４０ 加工時間予測部

Claims (5)

1. 補助機能の実行時間を推定する加工時間予測装置であって、
   所定の間隔で補助コードのモーダル情報を取得する監視部と、
   前記取得された前記モーダル情報に基づいて、前記補助コードにかかる前記補助機能の実行時間を推定し、前記推定した前記補助機能の実行時間をデータベースに保存する加工時間蓄積部と、を有することを特徴とする
   加工時間予測装置。
2. 前記加工時間蓄積部は、
   前記モーダル情報の出力時間を推定し、
   前記モーダル情報の出力中に実行された前記補助コード以外の指令の実行時間を推定し、
   前記モーダル情報の出力時間及び前記補助コード以外の指令の実行時間に基づいて、前記補助機能の実行時間を推定することを特徴とする
   請求項１記載の加工時間予測装置。
3. 前記データベースに保存された前記補助機能の実行時間を用いてプログラムの実行時間を推定する加工時間予測部をさらに有することを特徴とする
   請求項１記載の加工時間予測装置。
4. 前記加工時間予測装置は、数値制御装置に内蔵されることを特徴する
   請求項１記載の加工時間予測装置。
5. 前記加工時間予測装置は、ネットワークを介して数値制御装置又は工作機械に接続されることを特徴する
   請求項１記載の加工時間予測装置。