JP2021002135A - 加工指令改良システム及び加工指令改良方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より簡便な方法で、加工指令を改良する。【解決手段】加工指令に基づいて被加工物を所定の加工形状に加工するＣＮＣ工作機械と、共有データベースと、が接続された統合システムにおける、前記加工指令を改良する加工指令改良システムが、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、前記加工実行時の状態を示す状態情報とを対応付けて、加工技術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、改良対象の加工指令に対応する要求情報と、要求情報の少なくとも一部が合致する前記共有データベース内に登録された加工技術情報に基づいて、前記ＣＮＣ工作機械上で前記改良対象の加工指令を改良する加工方法改良部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、加工指令を改良する、加工指令改良システム及び加工指令改良方法に関する。

ＣＮＣ（Computerized Numerical Control）工作機械によってワークを加工するためには、適切な加工指令を作成する必要がある。この加工指令の作成には、一般的に、ＣＡＤ（Computer-Aided Design）、及びＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）が利用される。
具体的には、まず、ユーザは、ＣＡＤにより加工形状を設計する。次に、ユーザは、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工作機械は、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、実際に加工を行なった際のデータに基づいて、加工指令の作成を補助するための情報である「加工技術情報」を作成する。そして、作成した加工技術情報をＣＡＭに対して出力する。ＣＡＭを利用するユーザは、この加工技術情報を参照することにより、新たな加工指令を適切に作成することが可能となる。

特開２０１９−００８５０５号公報

ところで、通常は、適切な加工指令が作成されて、この加工指令により大量生産が開始されると、この加工指令の内容が見直されることはなかった。そのため、その後、より質の高い加工技術情報が蓄積されていったとしても、その内容は既存の加工指令には反映されなかった。
なぜならば、既存の加工指令に新たな加工技術情報を反映させるためには、上流工程であるＣＡＭまで戻した上で、ＣＡＭによる加工指令の作成を再度行なう必要があり、ユーザにとってみれば煩雑な処理となるからである。
そのため、より簡便な方法で、加工指令を改良することが望まれている。

（１） 本開示の一態様は、加工指令に基づいて被加工物を所定の加工形状に加工するＣＮＣ工作機械と、共有データベースと、が接続された統合システムにおける、前記加工指令を改良する加工指令改良システムであって、
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、前記加工実行時の状態を示す状態情報とを対応付けて、加工技術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、
改良対象の加工指令に対応する要求情報と、要求情報の少なくとも一部が合致する前記共有データベース内に登録された加工技術情報に基づいて、前記ＣＮＣ工作機械上で前記改良対象の加工指令を改良する加工方法改良部と、
を備える加工指令改良システムである。

（２） 本開示の他の一態様は、加工指令に基づいて被加工物を所定の加工形状に加工するＣＮＣ工作機械と、共有データベースと、が接続された統合システムにおける、前記加工指令を改良する加工指令改良方法であって、
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、前記加工実行時の状態を示す状態情報とを対応付けて、加工技術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、
改良対象の加工指令に対応する要求情報と、要求情報の少なくとも一部が合致する前記共有データベース内に登録された加工技術情報に基づいて、前記ＣＮＣ工作機械上で前記改良対象の加工指令を改良する加工方法改良ステップと、
を備える加工指令改良方法である。

本開示の各態様によれば、ＣＮＣ工作機械上で加工指令を改良することから、従来に比して、より簡便な方法で、加工指令を改良することができる。

本発明の実施形態の基本的構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態における加工技術情報の例を示すデータ構造図である。 本発明の実施形態における加工技術情報に追加される情報の例を示すデータ構造図である。 本発明の実施形態における工具使用履歴の例を示すデータ構造図である。 本発明の実施形態における工具情報の例を示すデータ構造図である。 本発明の実施形態における加工技術情報の生成及び格納処理の流れを示すシーケンス図である。 本発明の実施形態における工具使用履歴及び工具情報の更新処理の流れを示すシーケンス図である。 本発明の実施形態における加工指令の改良処理の流れを示すシーケンス図である。 本発明の第１の変形例における基本的構成を示すブロック図である。 本発明の第１の変形例における加工技術情報の格納処理の流れを示すシーケンス図である。

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、ＣＮＣ工作機械１０、加工状態記録部１１、工具情報管理部１２、加工方法改良部１３、共有データベース２０、ＣＡＤ３０、及びＣＡＭ４０、を備える。

このような構成を備える統合システム１の概要について簡略に説明する。統合システム１では、ＣＡＤ３０及びＣＡＭ４０を利用して、加工指令を作成する。また、統合システム１では、この加工指令に基づいて、ＣＮＣ工作機械１０により継続的な加工（すなわち、大量生産）を行なう。更に、統合システム１では、この継続的な加工の状態に基づいて、より質の高い加工技術情報を共有データベース２０に蓄積していく。
そして、統合システム１では、この蓄積された加工技術情報に基づいて、ＣＮＣ工作機械１０上で、加工指令を改良する。

このように、統合システム１では、従来のようにＣＡＭ４０に戻ることなく、既存の加工指令に新たな加工技術情報を反映させることができる。すなわち、統合システム１によれば、ＣＮＣ工作機械１０上で加工指令を改良することから、従来に比して、より簡便な方法で、加工指令を改良することができる。

次に、このような処理を実現するための各装置の詳細について説明をする。
ＣＡＤ３０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、ＣＡＭ４０は、被加工物であるワークを、ＣＡＤ３０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作成を支援する装置である。更に、ＣＮＣ工作機械１０は、ＣＡＭ４０によって作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２０は、ＣＡＤ３０、ＣＡＭ４０及びＣＮＣ工作機械１０（加工状態記録部１１、工具情報管理部１２、及び加工方法改良部１３を含む。）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。ＣＡＤ３０、ＣＡＭ４０及びＣＮＣ工作機械１０は、共有データベース２０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。例えば、図１に示すように、共有データベース２０に格納される情報には、加工形状、加工技術情報、加工指令、工具使用履歴、及び工具情報が含まれる。これら情報の詳細については、図２、図３及び図４のデータ構造図を参照して後述する。

加工状態記録部１１、工具情報管理部１２、及び加工方法改良部１３は、統合システム１特有の処理を行なう部分である。
具体的に、加工状態記録部１１は、ＣＮＣ工作機械１０で加工指令が実行される都度、加工技術情報を作成する。また、加工状態記録部１１は、作成した加工技術情報を、共有データベース２０に格納する。加工状態記録部１１による処理の詳細については、図５のシーケンス図を参照して後述する。

工具情報管理部１２は、ＣＮＣ工作機械１０による加工で用いられる工具に関する情報を管理する。例えば、工具情報管理部１２は、共有データベース２０に格納される工具情報や工具使用履歴を管理する。工具情報管理部１２による処理の詳細については、図６のシーケンス図を参照して後述する。

加工方法改良部１３は、共有データベース２０に蓄積された加工技術情報に基づいて、ＣＮＣ工作機械１０上で、加工指令を改良する。加工方法改良部１３による処理の詳細については、図７のシーケンス図を参照して後述する。

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、ハードウェア及びソフトウェアが協働して実現される。

また、加工状態記録部１１、工具情報管理部１２、及び加工方法改良部１３のそれぞれは、これら各装置と同様にして、ＣＮＣ工作機械１０上で実現される。ここで、ＣＮＣ工作機械１０上で実現されるとは、ＣＮＣ工作機械１０が備えるハードウェア及びソフトウェアが協働して実現される場合のみならず、他の装置（図示省略）が備えるハードウェア及びソフトウェアとＣＮＣ工作機械１０が備えるハードウェア及びソフトウェアとが協働して実現される場合も含む。

＜共有データベース２０に格納される各情報の詳細＞
次に、共有データベース２０に格納される各情報の詳細について、図を参照しながら説明をする。
共有データベース２０に格納される情報としては、例えば、図１に示すように、加工形状、加工技術情報、加工指令、工具使用履歴、及び工具情報が含まれる。

「加工形状」は、上述したようにＣＡＤ３０により設計される、加工後のワークの形状である。加工形状は、例えば、形状のタイプと、形状の部分的な角度やサイズ等の詳細な指定と、によって定義される。
例えば、形状のタイプとは、平面、穴、溝、ポケット、及びボス等である。詳細な指定とは、例えば、形状のタイプが穴の場合に、「深さが３０ｍｍ」で、「穴底形状が円錐」で、「底の先端角が１１８°」で、「穴径が１０．０ｍｍ」、といったような複数の詳細な指定である。

「加工指令」は、上述したようにＣＡＭ４０で作成されると共に、ＣＮＣ工作機械１０上で改良される、加工を実行するための情報である。加工指令には、例えば、工具番号、加工形状（加工フィーチャ）、被加工物の材質、切削条件、ストラテジ、アプローチ方法、リトラクト方法といっ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、加工指令には、この加工に求められる要求を示す情報である「加工要求情報」も含まれている。本実施形態では、この加工要求情報の一例として、例えば、加工におけるユーザの狙いが含まれている。

「加工技術情報」は、上述したように、ユーザが加工指令の作成の際に参考としたり、ＣＮＣ工作機械１０上で改良をしたりするための情報である。加工技術情報は、加工状態記録部１１により管理される。また、加工技術情報は、加工方法改良部１３により利用される。加工技術情報には、加工指令と同様に、加工内容の設定が含まれている。また、加工技術情報にはこれも加工指令と同様に、加工要求情報が含まれている。さらに、加工技術情報には、ＣＮＣ工作機械１０による加工指令に基づいた加工実行時の状態や、ＣＮＣ工作機械１０による加工で工具の費用に関する情報が含まれている。

「工具使用履歴」は、ＣＮＣ工作機械１０による加工で用いられる工具の使用履歴に関する情報である。工具情報と同様に、工具使用履歴も、工具情報管理部１２により管理される。工具使用履歴には、工具交換時刻や、工具使用時間が含まれる。

「工具情報」は、ＣＮＣ工作機械１０による加工で用いられる工具の費用に関する情報である。工具情報は、工具情報管理部１２により管理される。工具情報には、工具それぞれについての、工具の種別（タイプ）、工具長、工具経等の工具を選択するための情報が含まれる。また、工具情報には、更に工具それぞれの、工具寿命時間や、単位時間あたりの工具費といった工具の費用に関する情報も含まれる。

次に、加工技術情報のデータ構造について、図２及び図３を参照して説明をする。図２に示すように加工技術情報は、階層構造のあるデータとなっている。
具体的には、上位層である加工技術情報には、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、加工物の材質、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、本実施形態の加工技術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、まず、ユーザがＣＡＭ４０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１１は、加工技術情報を作成する。

ここで、加工技術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ＣＡＭ４０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、トータル加工コスト最小、加工工数最小、工具コスト最小、工具刃先交換回数最小、加工信頼性最大等が挙げられる。

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。

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、加工状態記録部１１により、加工技術情報に対応付けられる、加工指令の実行時の状態を示す情報及び工具情報について図３を参照して説明をする。
図３に示すように、加工技術情報には、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対応付けられる。また、加工技術情報には、工具情報も対応付けられる。

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。

更に、工具情報の例としては、加工に用いた工具についての、単位時間あたりの工具費や、工具寿命時間が含まれる。

次に、工具使用履歴のデータ構造について、図４を参照して説明をする。図４に示すように工具使用履歴は、階層構造のあるデータとなっている。
具体的には、上位層である工具使用履歴には、工具それぞれの情報が含まれる。図中では、工具それぞれの情報として、第１工具番号から第Ｍ（Ｍは任意の自然数）工具番号までの情報を図示する。

更に、下位層である第１工具番号から第Ｍ工具番号までの情報のそれぞれには、工具交換時刻、及び工具使用積算時間が含まれる。
ここで、工具交換時刻は、工具の交換が行われた時刻である。また、工具使用積算時間は、工具を交換してから、その工具を加工に使用した時間を積算した時間である。
これらの情報は、ＣＮＣ工作機械１０による加工を行なった場合の実測値であり、工具情報管理部１２により、適宜更新される。

次に、工具情報のデータ構造について、図５を参照して説明をする。図５に示すように工具情報は、階層構造のあるデータとなっている。
具体的には、上位層である工具情報には、工具それぞれの情報が含まれる。図中では、工具それぞれの情報として、第１工具番号から第Ｍ（Ｍは任意の自然数）工具番号までの情報を図示する。

更に、下位層である第１工具番号から第Ｍ工具番号までの情報のそれぞれには、工具寿命時間、及び単位時間あたりの工具費が含まれる。
ここで、工具寿命時間は、工具を交換してから、その工具を加工に使用することができた時間である。単位時間あたりの工具費は、単位時間（例えば、１分単位）あたりの工具の使用に伴い発生する工具費である。

これらの情報は、工具使用履歴の更新の都度、工具情報管理部１２により算出され、更新される。
例えば、加工に伴う摩耗により刃先等を所定の周期で交換する工具についての工具寿命時間は、直近の工具交換時刻と、前回の工具交換時刻との差分として算出され、更新される。あるいは、購入してから当面の間は交換を行なう必要のない工具についての工具寿命時間は、直近の工具使用積算時間と同じ時間として算出され、更新される。

また、単位時間あたりの工具費は、工具単価を、工具寿命時間で除算することにより算出され、更新される。例えば、単位時間が１分単位である場合に、工具単価１００円の工具の寿命時間が、３００分であったとすると、この工具の単位時間あたりの工具費は、「１００÷３００＝０．３３」であることから、０．３３円と算出される。

この工具単価は、共有データベース２０に予め登録しておく。なお、１つの工具に交換すべき部分が複数ある場合に、工具単価は、この複数の部分１つあたりの単価と、複数の部分の数を乗算することにより算出される。例えば、１部分あたりの単価が１００円であり、交換すべき部分が４つであれば、工具単価は、「１００×４＝４００」であることから、４００円と算出される。

また、交換すべき部分が、交換により複数回利用できる場合に、工具単価は、この部分１つあたりの単価と、複数回の数を乗算することにより算出される。例えば、三辺の刃を有する三角形状のインサートチップであれば、刃を回転して再装着（すなわち、交換）することにより、３回利用することができる。そのため、例えば、このインサートチップの単価が１００円であれば、工具単価は、「１００÷３＝３３」であることから、３３円と算出される。
なお、１つの工具に交換すべき部分が複数あり、且つ、交換すべき部分が、交換により複数回利用できる場合には、上述した計算を組み合わせることにより、工具単価が算出される。

以上、共有データベース２０に格納される各情報について説明をした。なお、これら各情報は一例に過ぎず、他の情報が更に共有データベース２０に格納されるようにしてもよい。例えば、加工のための消費電力量から算出された電力料金、各加工ステップにおける加工時間及び工具使用時間、工作機械等のリソース情報、あるいは当該加工指令を用いた加工において発生した不具合やトラブルの発生率等の情報が、加工技術情報の一部として格納される。

＜加工技術情報の生成及び格納処理＞
次に、加工状態記録部１１が行なう、加工技術情報の生成及び格納処理について図６のシーケンス図を参照して説明をする。加工状態記録部１１は、ＣＮＣ工作機械１０で加工指令が実行される都度、加工技術情報の作成及び格納を行う。具体的には、ＣＮＣ工作機械１０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１１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１１に対して出力する。
加工状態記録部１１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技術情報を作成する。

ステップＳ１１にて、ＣＮＣ工作機械１０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１１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１１は、加工技術情報を作成するために、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１０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１１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１０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１１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１０と加工状態記録部１１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１０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１１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１０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１１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１１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１１は上述した各ステップそれぞれにて加工に用いられた工具についての工具情報（すなわち、工具寿命時間及び単位時間あたりの工具費）を共有データベース２０から取得する。
ステップＳ２７にて、加工状態記録部１１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１０が実行した加工指令の内容と、上述した各ステップにて用いられた工具についての工具情報とに基づいて加工技術情報を作成する。

ステップＳ２８にて、加工状態記録部１１はステップＳ２７にて作成した加工技術情報を共有データベース２０に格納する。これにより本処理は終了する。
以上説明した動作により、ＣＮＣ工作機械１０で加工指令が実行される都度、加工技術情報が作成され、共有データベース２０に蓄積されていく。

＜工具使用履歴及び工具情報の更新処理＞

次に、工具情報管理部１２が行なう、工具使用履歴及び工具情報の更新処理について図７のシーケンス図を参照して説明をする。工具情報管理部１２は、ＣＮＣ工作機械１０で加工指令が実行されて工具が使用された場合や、あるいは工具が交換された場合に、工具使用履歴及び工具情報の更新を行なう。

ステップＳ３１にて、ＣＮＣ工作機械１０は、加工指令が実行されて工具が使用されたか否かを判定する。工具が使用された場合は、ステップＳ３１においてＹｅｓと判定され、処理はステップＳ３２に進む。一方で、工具が使用されていない場合は、ステップＳ３１においてＮｏと判定され、処理はステップＳ３３に進む。

ステップＳ３２にて、ＣＮＣ工作機械１０は、加工指令の各ステップにて使用された工具それぞれの使用時間を通知する。

ステップＳ４１にて、工具情報管理部１２は、通知された工具の使用時間を取得する。
ステップＳ４２にて、工具情報管理部１２は、取得した工具使用時間に基づいて、共有データベース２０に格納されている工具使用履歴に含まれる工具使用積算時間を更新する。

ステップＳ４３にて、工具情報管理部１２は、更新後の工具使用積算時間に基づいて、共有データベース２０に格納されている工具情報に含まれる工具寿命時間や単位時間あたりの工具費を更新する。

ステップＳ３３にて、ＣＮＣ工作機械１０は、工具が交換されたか否かを判定する。工具が交換された場合は、ステップＳ３３においてＹｅｓと判定され、処理はステップＳ３４に進む。一方で、工具が交換されていない場合は、ステップＳ３３においてＮｏと判定され、本処理は終了する。

ステップＳ３４にて、ＣＮＣ工作機械１０は、交換された工具の工具交換時刻を通知する。
ステップＳ４４にて、工具情報管理部１２は、通知された工具交換時刻を取得する。
ステップＳ４５にて、工具情報管理部１２は、取得した工具交換時刻に基づいて、共有データベース２０に格納されている工具使用履歴に含まれる工具交換時刻を更新する。

ステップＳ４３にて、工具情報管理部１２は、更新後の工具交換時刻に基づいて、共有データベース２０に格納されている工具情報に含まれる工具寿命時間や単位時間あたりの工具費を更新する。これにより本処理は終了する。
以上説明した動作により、ＣＮＣ工作機械１０で加工指令が実行されて工具が使用された場合や、あるいは工具が交換された場合に、工具使用履歴及び工具情報が更新されていく。

＜加工指令の改良処理＞
次に、加工方法改良部１３が行なう、加工指令の改良処理について図８のシーケンス図を参照して説明をする。加工方法改良部１３は、ＣＮＣ工作機械１０で加工指令に基づいた加工を行なうのに先立って、加工指令の改良処理を行なう。

なお、加工指令の改良処理は、加工を行なう都度行われてもよいし、所定の周期で（例えば、所定の回数加工を行う都度、あるいは所定の期間が経過する都度）行われてもよい。これら加工指令の改良処理を行なうタイミングについては、タイミングを決定するフラグにより設定することができる。このようにすれば、ユーザによる操作を要することなく、フラグに基づいて設定されたタイミングで、自動的に加工指令を改良することができる。また、このようにフラグを設定せずに、ＣＮＣ工作機械１０の指示操作に基づいて、手動で加工指令を改良するようにしてもよい。

ステップＳ５１にて、ＣＮＣ工作機械１０は、フラグに基づいて（あるいはユーザの指示操作に基づいて）、これから加工を行なうための加工指令を、加工方法改良部１３に対して通知する。

ステップＳ６１にて、加工方法改良部１３は、通知された加工指令を取得する。
ステップＳ６２にて、加工方法改良部１３は、取得した加工指令に含まれる加工形状、及び加工要求情報を特定する。

ステップＳ６３にて、加工方法改良部１３は、特定した加工形状と少なくとも一部が同一の加工形状であって、特定した加工要求情報と少なくとも一部が合致する加工技術情報を全て取得する。この「少なくとも一部が同一」という判断基準について説明する。
まず、加工形状については、上述したように、形状のタイプと、形状の部分的な角度やサイズ等の詳細な指定と、によって定義される。そして、本実施形態では、特定した形状のタイプさえ合致していれば、仮に詳細な設定が合致していなくとも、「少なくとも一部が同一の加工形状」と判断する。
また、加工技術情報については、上述したように、加工の狙いや、加工物の素材や、ＣＡＭトレランス等が含まれる。本実施形態では、加工の狙いさえ合致していれば、仮に他の加工要求情報が合致していなくとも、「少なくとも一部が同一の加工技術情報」と判断する。

ステップＳ６４にて、加工方法改良部１３は、取得した複数の加工技術情報のなかで、加工指令と合致している加工要求情報（ここでは一例として、加工の狙い）における要求をもっとも満たす加工技術情報を特定する。ここで、要求を満たしているか否かの判定基準は、加工要求情報の内容により異なる。以下、加工の狙いの一例と共に、判定基準について具体的に説明する。

［第１の例：加工の狙いがトータル加工コスト最小の場合］
例えば、加工要求情報において、加工の狙いが「トータル加工コスト最小」の場合には、「加工時間×単位時間あたりのチャージ料＋工具使用時間×単位時間あたりの工具費＋エネルギー費」が最小のものが、加工要求情報における要求をもっとも満たす加工技術情報を特定する。
ここで、単位時間あたりの工具費は、加工技術情報に含まれている。加工時間、工具使用時間は、特定した加工形状と特定した加工要求情報それぞれの少なくとも一部が合致する加工技術情報を抽出して、特定した加工形状に対して合致した加工技術情報の加工方法を適用した場合に算出された工具先端移動距離と、工具先端送り速度から算出することができる。加工時間、工具使用時間は共に「工具先端移動距離÷工具先端送り速度」である。また、チャージ料は、ＣＮＣ工作機械１０の使用コストであり、ＣＮＣ工作機械１０の購入金額を、ＣＮＣ工作機械１０の耐用年数で除算することにより算出できる。更に、エネルギー費は、加工のための電力料金であり、加工技術情報に含まれている。

［第２の例：加工の狙いが加工工数最小の場合］
例えば、加工要求情報において、加工の狙いが「加工工数最小」の場合には、「工具先端移動距離÷工具先端送り速度」が最小のものが、加工要求情報における要求をもっとも満たす加工技術情報を特定する。ここで、工具先端移動距離は、特定した加工形状と特定した加工要求情報それぞれの少なくとも一部が合致する加工技術情報を抽出して、特定した加工形状に対して合致した加工技術情報の加工方法を適用した場合に算出される。また、工具先端送り速度は、加工技術情報に含まれている。

［第３の例：加工の狙いが工具コスト最小の場合］
例えば、加工要求情報において、加工の狙いが「工具コスト最小」の場合には、「加工時間×単位時間あたりの工具費」が最小のものが、加工要求情報における要求をもっとも満たす加工技術情報を特定する。
ここで、加工時間は、特定した加工形状と特定した加工要求情報それぞれの少なくとも一部が合致する加工技術情報を抽出して、特定した加工形状に対して合致した加工技術情報の加工方法を適用した場合に算出された工具先端移動距離と、工具先端送り速度から算出することができる。加工時間は「工具先端移動距離÷工具先端送り速度」である。単位時間あたりの工具費は、加工技術情報に含まれている。

［第４の例：加工の狙いが工具刃先交換回数最小の場合］
例えば、加工要求情報において、加工の狙いが「工具刃先交換回数最小」の場合には、「工具使用時間÷工具寿命時間」が最小のものが、加工要求情報における要求をもっとも満たす加工技術情報を特定する。
ここで、工具使用時間は、特定した加工形状と特定した加工要求情報それぞれの少なくとも一部が合致する加工技術情報を抽出して、特定した加工形状に対して合致した加工技術情報の加工方法を適用した場合に算出された工具先端移動距離と、工具先端送り速度から算出することができる。加工時間は「工具先端移動距離÷工具先端送り速度」である。工具寿命時間は、加工技術情報に含まれている。

［第５の例：加工の狙いが加工信頼性最大の場合］
例えば、加工要求情報において、加工の狙いが「加工信頼性最大」の場合には、「当該加工指令を用いた加工において発生した不具合やトラブルの発生率」が最小のものが、加工要求情報における要求をもっとも満たす加工技術情報を特定する。
ここで、当該加工指令を用いた加工において発生した不具合やトラブルの発生率は、加工技術情報に含まれている。

加工方法改良部１３は、これらの加工の狙いそれぞれにより異なる判定基準に基づいて、取得した複数の加工技術情報のなかで、加工指令と合致している加工要求情報における要求をもっとも満たす加工技術情報を特定する。

ステップＳ６５にて、加工方法改良部１３は、加工指令の内容を、加工要求情報における要求をもっとも満たす加工技術情報における内容と置き換えることにより、加工指令を改良する。これにより、加工要求情報における要求をもっとも満たすことのできる加工指令へと改良することができる。
なお、上述したステップＳ６２からステップＳ６５までの処理は、加工指令における各加工ステップそれぞれについて行われる。

ステップＳ６６にて、加工方法改良部１３は、改良後の加工指令を、ＣＮＣ工作機械１０に対して通知する。
ステップＳ５２にて、ＣＮＣ工作機械１０は、通知された改良後の加工指令を取得する。

ステップＳ５３にて、ＣＮＣ工作機械１０は、改良後の加工指令に基づいて加工を実行する。これにより本処理は終了する。
以上説明した動作により、フラグに基づいて（あるいはユーザの指示操作に基づいて）、これから加工を行なうための加工指令を、加工要求情報における要求をもっとも満たすことのできる加工指令へと改良することができる。

＜実施形態の効果＞
以上説明した本実施形態によれば、従来のようにＣＡＭ４０に戻ることなく、既存の加工指令に新たな加工技術情報を反映させることができる。すなわち、統合システム１によれば、ＣＮＣ工作機械１０上で加工指令を改良することから、従来に比して、より簡便な方法で、加工指令を改良することができる。

また、ＣＡＭ４０での加工指令編集などの操作はＣＡＭ４０に依存した専門的な技能であり、加工オペレータは操作できないということが少なからずある。しかしながら、本実施形態によれば、ＣＮＣ工作機械１０で加工指令の編集（すなわち、改良）を完結できることから、ＣＡＭ４０に依存した専門的な技能を有さない加工オペレータ等のユーザであっても編集を行なうことができる。更に、加工オペレータはＣＮＣ工作機械１０自体の担当者であることが多く、実機械のＣＮＣ工作機械１０を操作する機会が多い。そのため、手軽に日常的に編集を行なうことができる。

更に、工具寿命時間や単位時間あたりの工具費等の情報はある程度の実績がないと正確なものとならない。そのため、従来は、実績の少ない加工指令については、これら工具寿命時間等の情報が十分ではなく、加工指令の改良に用いることができなかった。しかしながら、本実施形態によれば、ＣＮＣ工作機械１０上で、これら工具寿命時間等の情報を更新することができ、関連する加工技術情報の情報を蓄積することができる。そのため、加工要求情報に応じてさらに良い加工技術が共有データベース２０内にあることが再発見され、改良に利用することが可能となる。すなわち、本実施形態によれば、加工技術情報を蓄積することにより、共有データベース２０をより有益なものとして、利用することができる。

また、蓄積された加工技術情報は、このような改良以外の用途にも利用することができる。例えば、ＣＡＭ４０により新たな加工指令を作成するユーザは、ＣＡＭ４０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新たに作成することができる。

＜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、加工状態記録部１１が作成した全ての加工技術情報を共有データベース２０に格納していた。そして、加工方法改良部１３が、加工指令の改良時に、複数の加工技術情報のなかから、加工要求情報における要求をもっとも満たすことのできる加工技術情報を特定して、改良を行なっていた。これに限らず、他の構成としてもよい。

例えば、加工状態記録部１１が作成した加工技術情報のなかで、加工要求情報における要求をもっとも満たすことのできる加工技術情報のみを共有データベース２０に格納するようにしてもよい。これにより、加工方法改良部１３は、要求をもっとも満たすことのできる加工技術情報を特定する処理を省略することができる。

このような変形を実現する本変形例の構成について図９を参照して説明する。図９に示すように、本変形例における統合システム１ａは、上述した実施形態における統合システム１との相違点として、加工技術管理部１４を新たに備えている。
この相違点である、加工技術管理部１４が行なう、加工技術情報の格納処理について、図１０のシーケンス図を参照して説明をする。加工技術管理部１４は、加工状態記録部１１が加工技術情報を新たに作成する都度、加工技術情報の格納処理を行なう。

まず、加工状態記録部７１は、図６を参照して上述したようにして、加工技術情報を作成する。そして、ステップＳ７１にて、作成した加工技術情報を、共有データベース２０に格納するではなく、加工技術管理部１４に対して通知する。

ステップＳ８１にて、加工技術管理部１４は、通知された加工技術情報を取得する。
ステップＳ８２にて、加工技術管理部１４は、取得した加工技術情報に含まれる加工形状、及び加工要求情報を特定する。

ステップＳ８３にて、加工技術管理部１４は、特定した加工形状と少なくとも一部が同一の加工形状であって、特定した加工要求情報と少なくとも一部が合致する加工技術情報を取得する。ここで、この「少なくとも一部が同一」という判断基準については、上述したステップＳ６３の説明において示した判断基準と同一である。なお、上述したように、本実施形態では、加工要求情報における要求をもっとも満たすことのできる加工技術情報のみを共有データベース２０に格納する。そのため、本ステップにて取得される加工技術情報は１つのみとなる。

ステップＳ８４にて、加工技術管理部１４は、ステップＳ８１で通知された新たな加工技術情報と、ステップＳ８３にて共有データベース２０から取得した既存の加工技術情報との何れが、合致している加工要求情報における要求をもっとも満たす加工技術情報を特定する。ここで、要求を満たしているか否かの判定基準は、図８のステップＳ６４における加工方法改良部１３の判定基準と同様である。

ステップＳ８５にて、加工技術管理部１４は、加工技術情報を更新するか否かを判定する。具体的には、加工要求情報における要求をもっとも満たす加工技術情報が、新たな加工技術情報であれば、加工技術情報を更新する判断する。この場合、ステップＳ８５においてＹｅｓと判定され、処理はステップＳ８６に進む。一方で、加工要求情報における要求をもっとも満たす加工技術情報が、既存の加工技術情報であれば、加工技術情報を更新しないと判断する。この場合、ステップＳ８５においてＮｏと判定され、本処理は終了する。

ステップＳ８６にて、加工技術管理部１４は、加工技術情報を更新する。すなわち、既存の加工技術情報を、新たな加工技術情報に置き換えて共有データベース２０に格納する。これにより、本処理は終了する。
なお、上述したステップＳ８２からステップＳ８６までの処理は、加工指令における各加工ステップそれぞれについて行われる。

以上説明した、本変形例によれば、共有データベース２０に格納する加工技術情報の総数を削減することができる。そのため、共有データベース２０の記憶容量を抑えることができる。
また、本変形例によれば、加工方法改良部１３は、要求をもっとも満たすことのできる加工技術情報を特定する処理を省略することができる。そのため、加工に先立って行われる加工方法改良部１３の処理を高速化でき、改良後の加工指令による加工を速やかに開始することができる。

＜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１０と加工状態記録部１１の組が一組含まれていた。これに限らず、ＣＮＣ工作機械１０と加工状態記録部１１の組が複数組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２０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、加工技術情報をより多く収集することができる。

そして、加工方法改良部１３がこれら複数組から収集した多くの加工技術情報に基づいて、加工技術情報を改良することにより、加工技術情報の品質をより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、別の担当者による管理が行われているＣＮＣ工作機械１０でも、他のＣＮＣ工作機械１０での実績に基づいて、加工技術情報を改良することが可能となる。

＜第３の変形例＞
上述した実施形態における、共有データベース２０内の各情報に含まれる内容は一例に過ぎず、他の情報の追加や置き換え、あるいは変更等を任意に行なうことができる。
例えば、上述した実施形態では、加工に使用した時間という観点で工具寿命を判断しているため「単位時間当たりの工具費」という情報を利用していた。そうではなく、例えば、加工をした切削体積という観点で工具寿命を判断することとし、「単位切削体積当たりの工具費」という情報を利用してもよい。他にも、工具寿命の指標は、切削エネルギー、切削負荷、工具摩耗等の観点で工具寿命を判断し、これらに対応する情報を利用してもよい。

また、上述した実施形態における、要求をもっとも満たすことのできる加工技術情報を特定する判定基準についても一例に過ぎず、他の判定基準の追加や置き換え、あるいは変更等を任意に行なうことができる。例えば、上述の実施形態では、加工要求情報に含まれる、加工の狙いが合致する加工技術情報を判定の対象としていたが、加工物の素材、ＣＡＭトレランス、表面粗さ、幾何公差、及び寸法公差のような、他の情報が合致する加工技術情報を判定の対象としてもよい。
このように、上述した実施形態で扱う情報は、実装する環境やユーザのニーズ等に応じて、適宜変更してもよい。

１、１ａ 統合システム
１０ ＣＮＣ工作機械
１１ 加工状態記録部
１２ 工具情報管理部
１３ 加工方法改良部
１４ 加工技術管理部
２０ 共有データベース
３０ ＣＡＤ
４０ ＣＡＭ

Claims (9)

1. 加工指令に基づいて被加工物を所定の加工形状に加工するＣＮＣ工作機械と、共有データベースと、が接続された統合システムにおける、前記加工指令を改良する加工指令改良システムであって、
   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、前記加工実行時の状態を示す状態情報とを対応付けて、加工技術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、
   改良対象の加工指令に対応する要求情報と、要求情報の少なくとも一部が合致する前記共有データベース内に登録された加工技術情報に基づいて、前記ＣＮＣ工作機械上で前記改良対象の加工指令を改良する加工方法改良部と、
   を備える加工指令改良システム。
2. 前記加工に用いる工具の使用履歴及び交換履歴に基づいて、単位時間あたりの工具費及び工具寿命時間の何れか又は双方を工具情報として特定し、該工具情報を前記共有データベースに登録する工具情報管理部を更に備え、
   前記加工状態記録部は、前記要求情報と前記状態情報に、前記工具情報を更に対応付けて前記共有データベースに登録する、
   請求項１に記載の加工改良システム。
3. 前記加工方法改良部は、前記少なくとも一部が合致する要求情報における要求を他の加工技術情報よりも満たしている加工技術情報に基づいて、前記ＣＮＣ工作機械上で前記改良対象の加工指令を改良する、
   請求項１又は２に記載の加工指令改良システム。
4. 前記加工指令と前記加工技術情報は加工形状の情報を含んでおり、
   前記加工方法改良部は、前記要求情報の少なくとも一部が合致し、且つ、前記加工指令の加工形状の情報と、加工形状の情報の少なくとも一部が合致する前記共有データベース内に登録された加工技術情報に基づいて、前記ＣＮＣ工作機械上で前記改良対象の加工指令を改良する、
   請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の加工指令改良システム。
5. 前記加工方法改良部は、前記ＣＮＣ工作機械にて前記加工指令に基づいた加工が実行されるに先立って、該加工指令を改良対象として改良を行ない、改良後の加工指令にて前記ＣＮＣ工作機械に加工を実行させる、
   請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の加工指令改良システム。
6. 前記要求情報の少なくとも一部が合致する加工技術情報同士を比較し、該要求情報における要求を他の加工技術情報よりも満たしている加工技術情報のみを前記共有データベース内に登録する加工技術管理部を更に備える、
   請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の加工指令改良システム。
7. 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６までの何れか１項に記載の加工指令改良システム。
8. 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から請求項７までの何れか１項に記載の加工指令改良システム。
9. 加工指令に基づいて被加工物を所定の加工形状に加工するＣＮＣ工作機械と、共有データベースと、が接続された統合システムにおける、前記加工指令を改良する加工指令改良方法であって、
   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、前記加工実行時の状態を示す状態情報とを対応付けて、加工技術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、
   改良対象の加工指令に対応する要求情報と、要求情報の少なくとも一部が合致する前記共有データベース内に登録された加工技術情報に基づいて、前記ＣＮＣ工作機械上で前記改良対象の加工指令を改良する加工方法改良ステップと、
   を備える加工指令改良方法。

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