JP2555764B2 - 多品種少量生産システムにおける工作物の加工方法 - Google Patents

多品種少量生産システムにおける工作物の加工方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多品種少量生産システムに適用される工作
物の加工方法に関する。
〔従来の技術〕
第11図に示すように、専用工具マガジン1を備えたマ
シニングセンタ2に、多面パレット供給装置3を付加
し、段取りステーション4で工作物Wをパレット6に載
せ、その工作物Wをパレット6ごとパレットキャリア7
でマシニングセンタ2に運んで加工するシステムが知ら
れている。このようなシステムにおいて多品種少量生産
を行おうとすると、製品の種類が多い分、使用する工具
Tの種類が増加する傾向がある。
この対応策として、一般には、専用工具マガジン1の
段数を増やし(図では2段)、工具収納本数を増加する
方法が採られる。しかし、この方法ではマシニングセン
タ2の価格が高価になり、また機械の設置スペースが広
くなるといった問題がある。
そこで、工具Tの種類が増して専用工具マガジン1に
収納しきれない事態が生じた場合、作業員が工作物の加
工順序をその場その場で考え、また専用工具マガジン1
に対する工具Tの着脱(交換)を行って対応している。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、作業員による上記のような対処方法では、
総合的な判断ができず、工具の交換回数が多くなるとと
もに、判断に時間がかかる場合もあって作業能率の点に
問題がある。
本発明は、工具の交換回数を最小限度に抑え、かつ工
作物の加工順序と工具交換の時期及び交換ポットを迅速
に決定して能率よく加工を行うことができる多品種少量
生産システムにおける工作物の加工方法を提供すること
を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために、本発明は、複数の各工
具について複数種類の工作物のうち何種類の工作物に使
用されるかという使用頻度を調べる工程と、加工対象と
なっている全種類の工作物の各種類について使用全工具
の上記使用頻度の総和を調べる工程と、上記工作物の各
種類のうちで上記総和の最も大きい種類の工作物の使用
全工具が専用工具マガジンに収納されているか否かを調
べ、使用全工具のうちで専用工具マガジンに収納されて
いない工具があるときは、その工具を専用工具マガジン
に収納されている、他の種類の工作物の工具のうちで使
用頻度の最も小さい工具と交換して専用工具マガジンに
収納する工程と、上記総和の最も大きい種類の工作物と
該工作物のほかに専用工具マガジンに収納されている収
納工具だけで加工を完了する種類の工作物がある場合に
おいてはその工作物とを適当な順序で加工を完了する工
程とを繰り返えして全種類の工作物を加工する構成とし
た。
〔作用〕
一般に、多種類の工具を多くの種類の工作物の加工に
使用する場合においては、加工対象となっている全種類
の工作物の各種類に対する使用全工具の使用頻度の総和
が大きい工作物ほど使用頻度の大きい工具を使用する。
このため、本発明のように、使用全工具における各種
工作物に対する使用頻度の総和が大きい工作物を最初に
加工するようにすると、使用頻度の大きい工具ほど早い
時期に専用工具マガジンに収納される確率が高くなる。
そして、工具が一旦専用工具マガジンに収納されると、
その後の専用工具マガジンにおける工具の交換は使用頻
度の最も小さい工具が対象とされるため、使用頻度の大
きい工具ほど長く専用工具マガジンに収納され続けるこ
ととなる。この結果、工具の交換回数が総合的に少なく
なる。また、工作物の加工順序と工具交換の時期、及び
ポット位置が明示されるため、判断に迷うようなことが
なく、能率的に加工を行うことができる。
〔実施例〕
NC装置10に接続された工具管理装置11はマイクロコン
ピュータで構成されている。工具管理装置11のメモリ12
には制御プログラムと必要なデータを格納する。制御プ
ログラムの機能を以下に述べる。
システムのテープ運転(NCプログラムによる自動運
転)時にNC装置10から工具Tの番号が出力される。な
お、工具番号はT番号といい、NCプログラムではTxxxx
と記述されている。本発明においても、工具Tを個別に
指すときは実際に即してそのように記述する。マシニン
グセンタ2ではこの出力が機械の動作を制御する装置へ
入力され、その装置にて、専用工具マガジン1の回転、
位置決め、工具交換等の制御をする。この場合は工具番
号が即、ポット番号(専用工具マガジン1の各工具Tを
挿入する位置の番地)としている場合が多い。ところ
が、専用工具マガジン1から工具Tを脱着することが多
いシステムの場合、NCプログラムを作成しやすくするた
め、工具固有の番号でプログラムし、その工具番号に対
して、現場で工具Tを専用工具マガジン1に挿着したと
きにポット番号に変換する機能がある。本発明もこの機
能を利用している。
工具番号がNC装置10から工具管理装置11へ入力される
と、メモリ12内に設定されている工具番号とポット番号
の関係を示す第3図の工具マガジンテーブルからポット
番号を求め、これをマガジン制御装置13へ出力し、専用
工具マガジン1を所定の位置に割り出す。その後、NC装
置10から工具交換指令(MO6)が出力されるとマガジン
制御装置13が、今まで、主軸に挿着されていた工具と割
出し位置にある工具を交換させる。このポット番号と工
具番号の関係は、CRT(画面表示テレビ)14を見なが
ら、専用工具マガジン1の該当ポット位置に工具を挿入
したときに、第2図に示すキースイッチ15等から入力す
る。
本発明では第4図の工具マスターデータの登録、変更
機能が必要である。これは、工作物W毎に使用する工具
Tの番号を記憶するテーブルで第2図のメモリ12に格納
されている。通常はどの工作物Wにおいても使用が予想
される工具は共通工具として、専用工具マガジン1に常
駐工具として扱い、このテーブルから外される場合が多
い。すなわち、このテーブルには第5図の例に示すごと
く各工作物Wa〜Whの加工に固有に使用される使用工具を
テーブルにしてメモリ12に記憶する。
工具管理装置11は加工順序の決定機能と工具交換指示
機能とを有する。前者の機能は、与えられた加工指示に
対して、各工具の使用頻度及びその使用頻度の高い工具
を数多く使用している工作物の使用順位を高くして加工
順序を決定する機能であり、また後者の機能はそれに伴
う工具交換指示を出力する機能である。使用頻度の高い
工具をできるだけ多く専用工具マガジン1に挿着し、そ
の工具を使用する割合いの高い工作物をまとめて加工す
れば一般的に工具脱着(交換)回数が減る。また、工具
交換回数を減らすための処理としてやみくもに組合せを
検討することを避け、以下に述べる簡単な処理で機能が
実現でき、マイクロコンピュータの処理時間が短く、速
応性に優れた結果となる。メモリ12にある制御処理をフ
ローとして第6図に示す。以下処理について説明する。
加工指示が第7図のごとく与えられる。これの工具管
理装置11への入力手段として、キースイッチ15を使用
し、工作物名、加工品番号、個数を入力する。他の手段
として、上位コンピュータから通信を利用した方法も考
えられる。
与えられた工作物Wa〜Whの使用工具を第4図の工具マ
スターデータから捜しだし、使用工具毎に第8図の使用
頻度レジスタへ1を加算する。使用工具についてのみ行
う場合には、第10図のように使用工具についてのみ頻度
レジスタを設定しても良い。以下、この使用工具を管理
対象にした例について説明する。
各工作物Wa〜Whの加工に使用する工具は第5図の工具
マスターデータによる。工作物Waから順に使用工具につ
いて頻度レジスタへ1を加算する。
各工具の使用頻度は次のようになる(第8図に一部掲
載)。
T0004……1回 T0006……5回 T0008……3回 T0011……1回 T0012……2回 T0016……2回 T0025……2回 T0036……1回 T0037……2回 T0038……2回 T0039……1回 T0045……2回 T0048……1回 T0056……1回 T9993……1回 T9997……3回 T9998……2回 次に第8図の使用頻度レジスタの値から各工作物Wa〜
Whにおける使用全工具の上記頻度の総和を算出してポイ
ントとする。その結果は第9図の工作物レベルレジスタ
に記録される。
使用頻度の総和の算出例を工作物Waについて説明する
と、工具T0004の使用頻度が1回、工具T0006は5回、以
下同様に3回,1回,2回,3回,最後に工具T9998が2回で
合計17となる。
これは工作物の加工順序を決定するための目安にする
もので、使用頻度の大きい工具を多く使用している工作
物から加工すると工具交換回数が減少するとの期待から
来ている。第7図に指示された工作物Wa〜Whにおいて
は、第9図の工作物レベルレジスタに示すようなポイン
ト値(総和)となる。このポイント値は工作物毎に算出
されメモリ12に記憶される。
今、専用工具マガジン1の使用工具設定領域をポット
番号41〜50とする(第10図)。第9図の工作物レベルレ
ジスタのポイント値の大きい工作物から加工すべく、工
具の専用工具マガジン1への設定を考える。まず、ポイ
ント値の大きい工作物Wcを加工するための工具設定を試
みる。
第5図の工具マスターデータから、工具T0006が使用
工具領域のポットに挿入されているかチェックする。挿
入されていない場合は挿入する場所をサーチする。
その方法はポット番号41から既に挿入されている工具
について第8図の使用頻度レジスタの値を調べ、値が
0、すなわち今後使用しない工具が挿入されているポッ
トを捜し、その工具と工具T0006を入れ換えることとす
る。
第10図の場合、ポット41のT0001をT0006へ変更するこ
ととなる。以上の処理を工作物Wcが使用する工具につい
て繰り返す。使用工具がすべて専用工具マガジンの使用
工具領域に割り当てが終了する前に、使用頻度レジスタ
(第8図)で0の場所がなくなった場合は、使用頻度レ
ジスタの値が小さいポット位置で、かつ、自分自身が使
用する工具が挿着されていないポット位置を捜し、同様
に設定する。この結果はポット番号、旧工具番号、新工
具番号とセットでメモリ12に記憶される。次に第10図の
工作物Wc欄の結果のごとく専用工具マガジン1に工具が
挿着されたものとし、その工具セットで加工可能な工作
物を捜す。
使用頻度レジスタで0以外の場所も使用したので、そ
の工具の設定状態で加工可能な工作物をWaからポイント
値の順にWfまでチェックする。その結果工作物Whのみ加
工可能と解る。それで、工作物WcとWhを適当な順序でま
ず加工するとし、メモリ12に記憶する。
次に残りの工作物について、使用工具の使用頻度レジ
スタ(第8図)を計算しなおし、同様の処理を繰り返
し、全工作物が加工可能になるまで繰り返す。その最終
結果を、作業員の指示でプリント出力する。
プリント結果の例を以下に示す(第10図参照)。
通常、第2図のCRT14にも決定した加工順序が表示さ
れる。また、機械制御装置との組合せで、所定の工具交
換が実施されないかぎり、次の加工へ進行しないなどの
インターロックをする場合もある。
なお、工具マスターデータ(第5図)の設定方法とし
て、NCプログラムの先頭に、その工作物に使用する工具
の番号を記述し、それが専用工具マガジン割出し用のT
コードと区別するため、Mコード(第1図の例ではM36,
M37)ではさみ、そのMコードの間で工具管理装置へ入
力された工具は使用工具と認識し、工具マスターデータ
に登録するなどの機能も付加されている。
以上本発明では決定された加工順、工具交換指示は作
業員への指示ということで、プリント出力しているが、
使用工具の収納部を別に設け、そこから自動的に必要に
応じて工具が供給されるシステムにおける取換え工具の
組合せ、あるいは交換タイミングなどの計算にも利用で
きる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明に係る多品種少量生産シ
ステムにおける工作物の加工方法は、複数の各工具につ
いて複数種類の工作物のうち何種類の工作物に使用され
るかという使用頻度を調べる工程と、加工対象となって
いる全種類の工作物の各種類について使用全工具の上記
使用頻度の総和を調べる工程と、上記工作物の各種類の
うちで上記総和の最も大きい種類の工作物の使用全工具
が専用工具マガジンに収納されているか否かを調べ、使
用全工具のうちで専用工具マガジンに収納されていない
工具があるときは、その工具を専用工具マガジンに収納
されている、他の種類の工作物の工具のうちで使用頻度
の最も小さい工具と交換して専用工具マガジンに収納す
る工程と、上記総和の最も大きい種類の工作物と該工作
物のほかに専用工具マガジンに収納されている収納工具
だけで加工を完了する種類の工作物がある場合において
はその工作物とを適当な順序で加工を完了する工程とを
繰り返えして全種類の工作物を加工する構成とされてい
るので、工具の交換回数をできるだけ少なくすることが
できる上、工作物の加工順序と工具交換の時期及び交換
ポットを迅速かつ的確に決定して作業能率を向上するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第10図は本発明の一実施例を示すもので、
第1図は工具管理装置とNC装置等の関係を示すブロック
図、第2図は工具管理装置の内部構成を示すブロック
図、第3図は工具マガジンテーブルの説明図、第4図は
工具マスターデータの全体図、第5図は本発明の対象と
なる使用工具の工具マスターデータの説明図、第6図は
メモリの制御処理のフロー図、第7図は加工指示の説明
図、第8図は使用頻度レジスタの説明図、第9図は工作
物レベルレジスタの説明図、第10図は工具の交換と工作
物加工の説明図である。第11図は多品種少量生産設備の
平面略図である。 T,T0001,T0002〜T9999……工具 W,Wa〜Wh……工作物 1……専用工具マガジン

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の各工具について複数種類の工作物の
    うち何種類の工作物に使用されるかという使用頻度を調
    べる工程と、加工対象となっている全種類の工作物の各
    種類について使用全工具の上記使用頻度の総和を調べる
    工程と、上記工作物の各種類のうちで上記総和の最も大
    きい種類の工作物の使用全工具が専用工具マガジンに収
    納されているか否かを調べ、使用全工具のうちで専用工
    具マガジンに収納されていない工具があるときは、その
    工具を専用工具マガジンに収納されている、他の種類の
    工作物の工具のうちで使用頻度の最も小さい工具と交換
    して専用工具マガジンに収納する工程と、上記総和の最
    も大きい種類の工作物と該工作物のほかに専用工具マガ
    ジンに収納されている収納工具だけで加工を完了する種
    類の工作物がある場合においてはその工作物とを適当な
    順序で加工を完了する工程とを繰り返えして全種類の工
    作物を加工することを特徴とする多品種少量生産システ
    ムにおける工作物の加工方法。
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