JP2023025754A - マシニングセンタの自動運転システム - Google Patents
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Abstract
Description
各マシニングセンタの前記CNC装置に通信回線を介して接続されたネットワーク上のクラウドサーバに設けられ、各工作機械用の加工指令を作成して対応するCNC装置に前記加工指令を送信するクラウド側制御部と、目的とする加工製品の3次元CAD設計データが入力され、該3次元CAD設計データを前記クラウド側制御部に通信回線を介して送信すると共に、前記クラウド側制御部から送信される情報を表示部に表示する1つ以上の端末装置と、を備え、
各CNC装置は、
予め定められた加工指令に沿って、前記工作機械の加工部と前記自動工具交換装置とに対する駆動制御を行い、前記加工指令に含まれる各加工工程に対応して工具を前記加工部の回転主軸に交換装着させながら加工素材への切削加工を実行させるCNC装置側制御部と、
前記回転主軸に対して前記自動工具交換装置を介して交換装着可能に収納されている複数の工具の識別情報と各工具の収納位置情報、および前記識別情報に対応する各工具の材質、形状と、を含む工具情報が保存されているCNC装置側記憶部と、を備え、
前記クラウド側制御部は、
前記端末装置から送信された前記3次元CAD設計データに基づいて、予め選択されたマシニングセンタの工作機械に加工素材を目的の加工製品まで切削加工させるのに必要な全加工工程を該工作機械に実行させる加工指令を自動的に作成する加工指令自動作成部と、
駆動制御対象である全マシニングセンタがその機種情報と共に登録された登録リストが格納されているクラウド側記憶部と、を備え、
前記クラウド側記憶部は、工作機械毎の工具情報と、予め各種切削加工の特徴別に当該切削加工が実行された際の使用工具と切削条件とを含む加工条件および工具軌跡とその実行プログラムを含む加工データを対応させて学習させられて生成された学習済みモデルとが格納されており、
前記加工指令自動作成部は、
前記加工素材の形状を基準として前記加工製品の3次元CAD設計データから切削加工の特徴部を抽出する特徴部抽出機能と、
前記選択されたマシニングセンタに対応する学習済みモデルに対して、対応する工具情報と共に、前記特徴部抽出機能によって抽出された各特徴部を適用することによって各特徴部についての切削加工に必要な加工条件を自動的に決定し、該加工条件に基づいて工具軌跡を含む加工工程を自動的に設定する加工工程自動設定機能と、
前記特徴部抽出機能によって抽出された特徴部の全部の加工工程を実行する手順を決定して前記加工製品を完成するのに必要な一連の全加工工程を設定する全加工工程設定機能と、
設定された前記全加工工程を前記工作機械に実行させる加工指令を前記学習済みモデルに基づいて作成する加工指令作成機能、とを備え、作成された前記加工指令を対応する前記CNC装置側制御部へ送信するものであり、
前記加工指令自動作成部の前記加工工程自動設定機能は、
前記学習済みモデルに対して前記各特徴部と共に適用する前記工具情報を、その適用の前に、前記選択されたマシニングセンタのCNC装置側記憶部に保存されている最新の工具情報を参照して更新する工具情報更新機能と、
前記3次元CAD設計データに基づいて、加工製品の3Dモデルを作成して前記端末装置の表示部に前記3Dモデルをディスプレイ表示させると共に、前記加工製品の前記工作機械の加工部への可能な1つ以上の異なる取付方向を選出し、選出された各取付方向の状態で前記3Dモデルを選択可能に前記端末装置の表示部にディスプレイ表示させる機能と、を備えており、前記端末装置にて選択された取付方向に基づいて、更新された最新の前記工具情報を用いて各特徴部の切削加工のための加工工程を自動的に設定するものであり、
前記端末装置は、前記加工指令自動作成部にて作成された前記加工指令が前記CNC装置側制御部に送信された後、操作者による任意のタイミングであるいは予め設定された時刻に達した時点で、前記クラウド側制御部へ加工指令開始信号を送信する機能を有し、
前記クラウド側制御部は、前記端末装置からの前記加工指令開始信号を受信した時点で、前記CNC装置側制御部に加工指令開始指示信号を送信して前記加工指令に沿った切削加工の実行を前記工作機械に開始させる加工指令開始指示部、をさらに備えているものである。
O:操作者
10:PC端末
11:ディスプレイ
12:データ取得部
13:モニタ画像
14:加工素材自動搬送指令信号
15:加工指令開始信号
20:クラウドサーバ
21:クラウド側制御部
22:加工指令自動作成部
23:マシニングセンタ決定部
24:クラウド側記憶部
25:登録リスト
26:工具情報格納部
27:学習済みモデル格納部
28:加工指令開始指示部
M1,M2,M3,…,Mn:マシニングセンタ
m1,m2,m3,…,mn:機種情報
t1,t2,t3,…,tn:工具情報
t1’,t2’,t3’,…,tn’(CNC装置側)工具情報
L1,L2,L3,…,Ln:学習済みモデル
C1,C2,C3,…,Cn:CNC装置
MT1,MT2,MT3,…,MTn:工作機械
ATC:自動工具交換装置(パレットチェンジャ)
APC:加工素材自動搬送装置
30:(CNC装置)タッチパネル式ディスプレイ
31:入力部
32:キーボード
33:マウスパッド
34:マウスボタン
35:操作パネル
P:USBポート
40:CNC装置側制御部
41:CNC装置側記憶部
42:APC用プログラム
50:撮像装置
51:画像データ
各マシニングセンタの前記CNC装置に通信回線を介して接続されたネットワーク上のクラウドサーバに設けられ、各工作機械用の加工指令を作成して対応するCNC装置に前記加工指令を送信するクラウド側制御部と、目的とする加工製品の3次元CAD設計データが入力され、該3次元CAD設計データを前記クラウド側制御部に通信回線を介して送信すると共に、前記クラウド側制御部から送信される情報を表示部に表示する1つ以上の端末装置と、を備え、
各CNC装置は、
予め定められた加工指令に沿って、前記工作機械の加工部と前記自動工具交換装置とに対する駆動制御を行い、前記加工指令に含まれる各加工工程に対応して工具を前記加工部の回転主軸に交換装着させながら加工素材への切削加工を実行させるCNC装置側制御部と、
前記回転主軸に対して前記自動工具交換装置を介して交換装着可能に収納されている複数の工具の識別情報と各工具の収納位置情報、および前記識別情報に対応する各工具の材質、形状と、を含む工具情報が保存されているCNC装置側記憶部と、を備え、
前記クラウド側制御部は、
前記端末装置から送信された前記3次元CAD設計データに基づいて、予め選択されたマシニングセンタの工作機械に加工素材を目的の加工製品まで切削加工させるのに必要な全加工工程を該工作機械に実行させる加工指令を自動的に作成する加工指令自動作成部と、
駆動制御対象である全マシニングセンタがその機種情報と共に登録された登録リストが格納されているクラウド側記憶部と、を備え、
前記クラウド側記憶部は、工作機械毎の工具情報と、予め各種切削加工の特徴別に当該切削加工が実行された際の使用工具と切削条件とを含む加工条件および工具軌跡とその実行プログラムを含む加工データを対応させて学習させられて生成された学習済みモデルが格納されており、
前記加工指令自動作成部は、
前記加工素材の形状を基準として前記加工製品の3次元CAD設計データから切削加工の特徴部を抽出する特徴部抽出機能と、
前記選択されたマシニングセンタに対応する学習済みモデルに対して、対応する工具情報と共に、前記特徴部抽出機能によって抽出された各特徴部を適用することによって各特徴部についての切削加工に必要な加工条件を自動的に決定し、該加工条件に基づいて工具軌跡を含む加工工程を自動的に設定する加工工程自動設定機能と、
前記特徴部抽出機能によって抽出された特徴部の全部の加工工程を実行する手順を決定して前記加工製品を完成するのに必要な一連の全加工工程を設定する全加工工程設定機能と、
設定された前記全加工工程を前記工作機械に実行させる加工指令を前記学習済みモデルに基づいて作成する加工指令作成機能、とを備え、作成された前記加工指令を対応する前記CNC装置側制御部へ送信するものであり、
前記加工指令自動作成部の前記加工工程自動設定機能は、
前記学習済みモデルに対して前記各特徴部と共に適用する前記工具情報を、その適用の前に、前記選択されたマシニングセンタのCNC装置側記憶部に保存されている最新の工具情報を参照して更新する工具情報更新機能と、
前記3次元CAD設計データに基づいて、加工製品の3Dモデルを作成して前記端末装置の表示部に前記3Dモデルをディスプレイ表示させると共に、前記加工製品の前記工作機械の加工部への可能な1つ以上の異なる取付方向を選出し、選出された各取付方向の状態で前記3Dモデルを選択可能に前記端末装置の表示部にディスプレイ表示させる機能と、を備えており、前記端末装置にて選択された取付方向に基づいて、更新された最新の前記工具情報を用いて各特徴部の切削加工のための加工工程を自動的に設定するものであり、
前記端末装置は、前記加工指令自動作成部にて作成された前記加工指令が前記CNC装置側制御部に送信された後、操作者による任意のタイミングであるいは予め設定された時刻に達した時点で、前記クラウド側制御部へ加工指令開始信号を送信する機能を有し、
前記クラウド側制御部は、前記端末装置からの前記加工指令開始信号を受信した時点で、前記CNC装置側制御部に加工指令開始指示信号を送信して前記加工指令に沿った切削加工の実行を前記工作機械に開始させる加工指令開始指示部、をさらに備え、
前記端末装置は、各マシニングセンタのCNC装置と通信回線を介して各種信号の送受信可能に接続されており、
各CNC装置側記憶部は、その工作機械の加工部へ加工素材を自動搬送するための加工素材自動搬送装置を駆動制御する加工素材搬送プログラムが格納されており、
前記端末装置は、
前記クラウド側制御部から前記CNC装置側制御部へ前記加工指令が送信された後に、前記通信回線を介して、前記CNC装置側制御部に対して、前記加工素材搬送プログラムに沿って前記加工素材自動搬送装置を駆動制御させる加工素材搬送指令信号を送信する機能と、
前記加工素材の前記工作機械の加工部への搬送が完了していることが確認された後に前記加工指令開始指示部へ前記加工指令開始信号を送信する機能と、をさらに備えているものである。
Claims (6)
- 各々の工作機械と自動工具交換装置との数値制御を行うCNC装置を備えた複数のマシニングセンタに対して選択的に自動運転制御を行うマシニングセンタの自動運転システムであって、
各マシニングセンタの前記CNC装置に通信回線を介して接続されたネットワーク上のクラウドサーバに設けられ、各工作機械用の加工指令を作成して対応するCNC装置に前記加工指令を送信するクラウド側制御部と、目的とする加工製品の3次元CAD設計データが入力され、該3次元CAD設計データを前記クラウド側制御部に通信回線を介して送信すると共に、前記クラウド側制御部から送信される情報を表示部に表示する1つ以上の端末装置と、を備え、
各CNC装置は、
予め定められた加工指令に沿って、前記工作機械の加工部と前記自動工具交換装置とに対する駆動制御を行い、前記加工指令に含まれる各加工工程に対応して工具を前記加工部の回転主軸に交換装着させながら加工素材への切削加工を実行させるCNC装置側制御部と、
前記回転主軸に対して前記自動工具交換装置を介して交換装着可能に収納されている複数の工具の識別情報と各工具の収納位置情報、および前記識別情報に対応する各工具の材質、形状と、を含む工具情報が保存されているCNC装置側記憶部と、を備え、
前記クラウド側制御部は、
前記端末装置から送信された前記3次元CAD設計データに基づいて、予め選択されたマシニングセンタの工作機械に加工素材を目的の加工製品まで切削加工させるのに必要な全加工工程を該工作機械に実行させる加工指令を自動的に作成する加工指令自動作成部と、
駆動制御対象である全マシニングセンタがその機種情報と共に登録された登録リストが格納されているクラウド側記憶部と、を備え、
前記クラウド側記憶部は、工作機械毎の工具情報と、予め各種切削加工の特徴別に当該切削加工が実行された際の使用工具と切削条件とを含む加工条件および工具軌跡とその実行プログラムを含む加工データを対応させて学習させられて生成された学習済みモデルが格納されており、
前記加工指令自動作成部は、
前記加工素材の形状を基準として前記加工製品の3次元CAD設計データから切削加工の特徴部を抽出する特徴部抽出機能と、
前記選択されたマシニングセンタに対応する学習済みモデルに対して、対応する工具情報と共に、前記特徴部抽出機能によって抽出された各特徴部を適用することによって各特徴部についての切削加工に必要な加工条件を自動的に決定し、該加工条件に基づいて工具軌跡を含む加工工程を自動的に設定する加工工程自動設定機能と、
前記特徴部抽出機能によって抽出された特徴部の全部の加工工程を実行する手順を決定して前記加工製品を完成するのに必要な一連の全加工工程を設定する全加工工程設定機能と、
設定された前記全加工工程を前記工作機械に実行させる加工指令を前記学習済みモデルに基づいて作成する加工指令作成機能、とを備え、作成された前記加工指令を対応する前記CNC装置側制御部へ送信するものであり、
前記加工指令自動作成部の前記加工工程自動設定機能は、
前記学習済みモデルに対して前記各特徴部と共に適用する前記工具情報を、その適用の前に、前記選択されたマシニングセンタのCNC装置側記憶部に保存されている最新の工具情報を参照して更新する工具情報更新機能と、
前記3次元CAD設計データに基づいて、加工製品の3Dモデルを作成して前記端末装置の表示部に前記3Dモデルをディスプレイ表示させると共に、前記加工製品の前記工作機械の加工部への可能な1つ以上の異なる取付方向を選出し、選出された各取付方向の状態で前記3Dモデルを選択可能に前記端末装置の表示部にディスプレイ表示させる機能と、を備えており、前記端末装置にて選択された取付方向に基づいて、更新された最新の前記工具情報を用いて各特徴部の切削加工のための加工工程を自動的に設定するものであり、
前記端末装置は、前記加工指令自動作成部にて作成された前記加工指令が前記CNC装置側制御部に送信された後、操作者による任意のタイミングであるいは予め設定された時刻に達した時点で、前記クラウド側制御部へ加工指令開始信号を送信する機能を有し、
前記クラウド側制御部は、前記端末装置からの前記加工指令開始信号を受信した時点で、前記CNC装置側制御部に加工指令開始指示信号を送信して前記加工指令に沿った切削加工の実行を前記工作機械に開始させる加工指令開始指示部、をさらに備えていることを特徴とする、マシニングセンタの自動運転システム。 - 前記加工指令自動作成部は、
設定された加工工程の工具軌跡を前記端末装置の表示部に3Dコンピュータグラフィックスの動画として表示させるシミュレーション機能と、
前記動画の表示中に工具と加工素材の非加工領域または加工部の周辺部材との干渉が発生した時点で前記動画を停止させて干渉警告を表示させる干渉検知機能と、
干渉検知時にその干渉を発生した工具を別の工具に変更し、変更した工具に対応する加工条件に基づいた別の工具軌跡を決定して別の加工工程を設定し直して改良された加工指令を作成する加工指令改良機能と、をさらに備えていることを特徴とする請求項1に記載のマシニングセンタの自動運転システム。 - 前記端末装置は、各マシニングセンタのCNC装置と通信回線を介して各種信号の送受信可能に接続されており、
各CNC装置側記憶部は、その工作機械の加工部へ加工素材を自動搬送するための加工素材自動搬送装置を駆動制御する加工素材搬送プログラムが格納されており、
前記端末装置は、
前記クラウド側制御部から前記CNC装置側制御部へ前記加工指令が送信された後に、前記通信回線を介して、前記CNC装置側制御部に対して、前記加工素材搬送プログラムに沿って前記加工素材自動搬送装置を駆動制御させる加工素材搬送指令信号を送信する機能と、
前記加工素材の前記工作機械の加工部への搬送が完了していることが確認された後に前記加工指令開始指示部へ前記加工指令開始信号を送信する機能と、をさらに備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載のマシニングセンタの自動運転システム。 - 前記端末装置は、
前記工作機械の加工部への前記加工素材の搬送が完了しているかどうかを操作者による目視で確認するモニタ機能と、加工素材の搬送完了状態を前記目視で確認した後に前記加工指令開始指示部へ前記加工指令開始信号を送信する機能と、を備えており、
前記モニタ機能は、各工作機械に設置されている一つ以上の撮像装置によって得られる加工素材設置位置を含む加工部周辺領域の画像データを前記CNC装置から前記通信回線を介して取得し、前記端末装置の表示部に前記加工部周辺領域のモニタ画像を表示させる機能を含むものであることを特徴とする請求項3に記載のマシニングセンタの自動運転システム。 - 前記加工指令自動作成部は、前記登録リストに登録されているマシニングセンタの中から前記加工製品の切削加工に使用するマシニングセンタを決定するマシニングセンタ決定部を備えており、
前記マシニングセンタ決定部は、
前記端末装置の表示部に、前記登録リストを該リスト内の任意のマシニングセンタを選択可能に表示させると共に、選択されたマシニングセンタを示す選択指令信号を前記端末装置から受けて使用するマシニグセンタを決定する機能および/または、
前記加工指令自動作成部で作成された前記3Dモデルから取得される前記加工製品の寸法および重量を含む設計情報と、前記登録リストに含まれる各マシニングセンタの機種情報とに基づいて、前記加工製品の切削加工に適した機種のマシニングセンタを選択して使用するマシニングセンタを決定する機能を備えていること特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載のマシニングセンタの自動運転システム。 - 前記端末装置が複数であって、前記マシニングセンタ決定部が、前記端末装置の表示部に前記登録リストを該リスト内の任意のマシニングセンタを選択可能に表示させると共に、選択されたマシニングセンタを示す選択指令信号を受けて使用するマシニングセンタを決定する機能を備えている場合において、
前記マシニングセンタ決定部は、一つの端末装置によって使用されるマシニングセンタが既に決定されると、他の端末装置の表示部に前記登録リストを表示させる際に、前記既に決定されたマシニングセンタを選択不可能状態とする機能をさらに備えていることを特徴とする請求項5に記載のマシニングセンタの自動運転システム。
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