JP4000848B2 - 加工コスト見積もり装置及び方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械加工製品のＣＡＤデータを利用して、その製品を製造する際の機械加工の加工コストを見積もるための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
設計時間の短縮や労力軽減のため、ＣＡＤ（Computer Aided Desigin）の利用が進んでいる。更に、製造工程までの自動化を見据え、ＣＡＤシステムで作成したデータを製造工程の工作機械等の制御に利用しようとするＣＡＤ／ＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）システムも現れている。製造・加工のためには一般に３次元の形状データが必要だが、近年の３次元ＣＡＤ技術の進歩によりソリッドモデラなどの３次元データを取り扱い可能なＣＡＤシステムが現れ、ＣＡＤ／ＣＡＭの実現に寄与している。
【０００３】
ＣＡＤ／ＣＡＭは、例えば金型設計・製造の分野で実用化が進んでいる。特に、近年では、モデル形状を各部の寸法パラメータの変更に連動して変更することができるパラメトリックソリッドＣＡＤが利用され、設計の効率化のみならず製造工程とのデータの共用化が可能となっている。
【０００４】
さて、製造コスト低減の要請に応えるため、機械加工製品設計においても、加工コスト（加工に要する時間や加工のための費用など）を意識した設計が求められている。しかしながら、現実問題として、１度の設計で加工コストの要求水準を満足させることは熟練した設計者でも困難なことである。したがって、実際には、いったんＣＡＤ等で設計を行った後、その設計図面を元に技術者が加工コストの見積もりや工程表の作成を行い、必要に応じて設計にフィードバックをかけることになる。加工コストの見積もりや工程表の作成には、機械加工に対する広範かつ正確な知識が必要とされるため、熟練した技術者が必要とされる。
【０００５】
このような人手による作業では、いくら熟練者とはいっても、見積もり結果が得られるまでに数日という時間を要する。このため、見積もりに応じて設計の修正を繰り返して適切な設計を得るには、膨大な時間がかかることになりかねない。設計現場に日程的な余裕が与えられない場合は、見積もり結果を設計に反映させることは困難となる。また、人手による見積もりを続けるには、妥当な見積もりができる熟練者を継続的に養成し、維持していく必要がある。
【０００６】
そこで、本出願人は、特開２０００−２２２４４１号公報に開示されるシステムを提案した。このシステムでは、製品のＣＡＤデータにおいて、各加工対象面に対し粗さ属性を設定する。そして、加工費見積もり処理では、ＣＡＤデータから粗さ属性の設定された面を抽出し、それら各面を隣接関係に基づいてグループ化する。この結果できた各面グループごとに、形状タイプ判定ルールデータベースを参照してその形状タイプを判定する。この形状タイプと当該面グループの仕上げ粗さなどとの組合せから、面加工部位データベースを参照して、当該面グループの単位加工時間を求める。これにその面グループの面積を乗じればその面グループの加工時間を求めることができる。この加工時間を、加工単価データベースから検索したその各加工タイプに対応する加工単価に乗じれば加工費が求められる。そして、各面グループの加工費の総和から総加工費を計算する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
実際の製品では、複数の部品を組付けた状態で加工機にセットし、一括して加工する場合がある。これに対し、上記従来システムでは、組付状態での一括加工を考慮しておらず、それら各部品をそれぞれ単品で加工した場合の見積もりを積算することで、その一括加工部分の加工時間や加工費を見積もっていた。しかしながら、複数の部品を個別に加工するのと、それらを組付けて一括加工するのとでは、段取（加工機へのワークのセッティング）の回数が異なり、また使用する加工機が異なってくる場合などもあるため、見積もり結果の値が異なってくる。このような理由から、従来システムでは、組付一括加工部分についての見積もり精度がよくなかった。
【０００８】
また、同じ内容の加工を行うにも、加工機が異なれば加工に要する時間や費用は異なってくる。極端に言えば、同じ機種の加工機であっても、使用年数その他の個別事情によって加工所要時間や費用が微妙に異なる。ところが、上記従来システムでは、実在又は仮想的な基準加工機での単位加工時間、加工単価を用いて加工コストの見積もりを行っているため、見積もりの精度がよくなかった。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、複数の部品が組付けて加工される場合にも精度のよい加工コスト見積もりを可能とすることを目的とする。また、実際に用いる加工機に応じた精度のよいコスト見積もりを可能にすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る装置は、各部品のＣＡＤモデルの各加工対象面に対して属性情報を設定する属性設定手段であって、複数の部品同士を組み付けた状態で一括して加工される組付加工部位については、その旨を示す組付加工属性をその組付加工部位を構成する各部品の加工対象面に対して設定する属性設定手段と、各部品のＣＡＤデータの各加工対象面に設定された組付加工属性に基づき、組付加工部位を構成する各部品の加工対象面群を認識し、これら面群をその合計面積を持つ１つの面としてその加工コストを計算するコスト計算手段とを含む。
【００１１】
本発明の好適な態様では、前記コスト計算手段は、前記組付加工部位を構成する加工対象面群については、その中で最も加工性の悪い材質を用いる部品に対応したコスト算出ルールを用いて加工コストを算出する。
【００１２】
また別の好適な態様では、前記属性設定手段は、前記部品のＣＡＤモデルの加工対象面に対し、その面の加工を担当する加工機の種類を示す加工機属性を設定する手段を備え、前記コスト計算手段は、加工対象面の加工機属性が示す加工機種類に対応するコスト計算ルールを用いて該加工対象面の加工コストを計算する。
【００１３】
また参考例の装置は、各部品のＣＡＤモデルの各加工対象面に対してその面を加工する加工機の種類を示す加工機属性を設定する属性設定手段と、各部品のＣＡＤデータの各加工対象面に設定された加工機属性を認識し、その加工機属性が示す加工機種類に対応するコスト計算ルールを用いて該加工対象面の加工コストを計算するコスト計算手段とを含む。
【００１４】
また本発明に係る装置は、各部品のＣＡＤモデルの各加工対象面のデータに含まれる組付加工属性に基づき、部品同士を一体に組付けた状態で一括して機械加工される加工対象面群を認識する一括加工面認識手段と、加工対象面の面積に基づきその面の加工コストを計算するコスト計算手段であって、前記一括して機械加工される加工対象面群として認識した面群は、それら面群の合計面積を持つ１つの面として加工コストを算出するコスト算出手段と、を含む。
【００１５】
また本発明に係る方法は、ユーザ入力に応じて各部品のＣＡＤモデルの各加工対象面に対して属性情報を設定するステップであって、複数の部品同士を組み付けた状態で一括して加工される組付加工部位については、その旨を示す組付加工属性をその組付加工部位を構成する各部品の加工対象面に対して設定するステップと、各部品のＣＡＤデータの各加工対象面に設定された組付加工属性に基づき、組付加工部位を構成する各部品の加工対象面群を認識し、これら面群をその合計面積を持つ１つの面としてその加工コストを計算するステップとを含む。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。以下では、プレス加工用金型の設計における加工コスト見積もりシステムを例にとって説明する。しかしながら、以下の説明から明らかなように、本実施形態の手法は、プレス加工用金型のみならず、切削、研磨など機械加工によって製造する製品一般に適用可能である。
【００１７】
［基本概念］
本実施形態では、複数の部品同士を組付けた状態で加工される面が存在する場合、その面がどの部品のどの面から構成されるかを示す組付加工属性情報をＣＡＤモデルに持たせる。そして、ＣＡＤモデルから加工対象面を抽出して加工時間や加工費等のコストを算出する際、組付加工属性情報から組付状態で加工される面群を識別し、それら面群を１つの面と見なし、これに対応するコスト算出ルールを用いてコストを計算する。
【００１８】
具体例を挙げて説明すると、図１（ａ）に示す下型の抜刃面１００は、（ｂ）に示す下型本体４に抜刃部品１，２，３の粗形材を組付けた上で、１つの加工機で一括して曲面切削加工を施すことにより形成される。
【００１９】
ここで、個々の抜刃部品１，２，３の刃面を個別に加工する場合と、それらを下型本体４に組付けて一括加工する場合とでは、用いる加工機も異なれば、加工の段取りも異なる。このため、前者の加工手順を想定した場合と後者の手順を想定した場合とでは、コストの見積もり結果に差が出てくる。
【００２０】
そこで、本実施形態では、それら抜刃部品１，２，３の各刃面が下型本体４に組付けた状態で一括加工される旨を示す組付加工属性情報をＣＡＤモデルに持たせ、この組付属性情報に従ってコスト算出ルールを選択してコスト見積もりを行うことで、実際の加工の手順に即したコスト見積もりを可能にしている。
【００２１】
［システム構成］
図２は、本発明に係る加工コスト見積もりシステムの概略構成を示す機能ブロック図である。図２において、ＣＡＤシステム１０は、モデル形状をパラメトリックに変更可能なソリッドモデラである。このＣＡＤシステム１０を用いて作成された金型のＣＡＤデータ１２は、金型の形状を表すソリッドモデルのデータと、そのソリッドモデルの各構成要素に設定された属性データを含んでいる。金型は複数の部品により構成され、これら各部品ごとにＣＡＤデータ１２が作成される。
【００２２】
＜加工属性＞
周知のように、ソリッドモデルでは、１つの物（オブジェクト）を構成する構成要素を、頂点、辺（エッジ）、面、シェル（空間を囲む領域。複数の面で規定される）といった幾何学概念の階層ごとに整理し、管理している。各構成要素には一意的な識別情報（以下「ＩＤ」と呼ぶ）が付与され、このＩＤにより各構成要素を指定、参照可能となっている。
【００２３】
ＣＡＤシステム１０は、このようなオブジェクトの構成要素に対して、各種の属性データを設定するための機構を有する。構成要素には様々な種類の属性データが設定可能であるが、機械加工のコスト見積もりに関連する属性としては、例えば部品属性、加工対象面属性、特殊加工部位タイプ属性がある。
【００２４】
部品属性は、個々の部品に対して付される属性である。図３に示すように、各部品には固有の識別番号（「型部品Ｎｏ．」）が付与されており、これ対応付けて、その部品の型部品タイプや材質などの情報が属性として設定される。型部品タイプは、設計対象である金型部品の種類（上型本体、下型本体、抜刃、パッドなど）である。型部品タイプが異なれば用いる工作機械やワークのセットの仕方などの諸条件が異なり、これが加工時間や加工費の差につながる。例えば、上型や下型などの比較的大きな型部品の場合は、大型のＮＣ工作機械でほぼ自動で加工されるのに対し、小さな型部品の場合は小型の工作機械でマニュアル操作で加工されるなどの違いがある。
【００２５】
加工対象面属性は、機械加工により形成される面（加工対象面）に対して付される属性情報である。例えば金型の場合、鋳物から切削、研磨等の機械加工により各面を形成していくが、そのような機械加工を行う面についてのみこの加工対象面属性が設定される。加工対象面属性には、その面の表面粗さの情報や、その面が他の部品と組付けた状態で一括加工される場合のその組付加工の内容を示す情報、などが含まれる。加工対象面属性の詳細については後述する。
【００２６】
特殊加工部位タイプ属性は、ソリッドモデルの各構成要素のうち、予め定められた特殊加工部位タイプに該当する構成要素に付与される属性である。金型には、ガイドポスト穴やプレス取付座など、形状・サイズが決まっている規格的な部位が設けられる。このような規格的な部位は、加工の内容が定まっており、加工に要する時間等も分かっている。本実施形態では、このような規格的な部位を特殊加工部位と呼び、ガイドポスト穴やプレス取付座等のようにタイプ分けしている。ＣＡＤシステム１０における設計において、そのような規格的な部位を設ける場合には、その部位の属性データとして、ガイドポスト穴等の特殊加工部位タイプを設定する。この場合、ＣＡＤデータ上では、各特殊加工部位に該当する部分に特殊加工部位であることを示す情報と、それら特殊加工部位の中での一意な識別情報が付与され、その部位のタイプを示す情報が登録される。この特殊加工部タイプ属性は、前述の特開２０００−２２２４４１号公報に示されるものと同様でよい。
【００２７】
図４は、加工対象面属性のデータ内容の一例を示す図である。図に示すように、各型部品が有する加工対象面ごとに、それに対する加工対象面属性が設定される。各加工対象面はそれぞれ一意に識別可能な情報が付与される。図示の例では、その面が属する型部品の番号とその型部品におけるその加工対象面の一意な番号との組合せで、金型全体においてその面が一意に特定できる。加工対象面属性は、そのような加工対象面の識別情報に対応付けて登録されており、例えば「組付加工」属性、「作業指示発行部品」属性、「面粗さ」属性、「平面／曲面」属性、「データ作成部署」属性、「加工機種類」属性などの情報を含んでいる。
【００２８】
「組付加工」属性は、当該加工対象面がどのような部品組付状態で加工されるかを示す情報である。図の例では、組付加工の内容を概念的に分かりやすくするために、左から順にまず組付状態で加工される加工対象面を持つ型部品の識別番号（１個以上）を列挙し、その後に記号“／”を挟んで、それら加工対象の部品が組付けられる土台の型部品の識別番号を並べた形で表現している。例えば型部品１の加工対象面１の面を例にとると、この面の組付加工属性情報“１，２，３／４”は、その面が、型部品１を型部品２及び３とともに型部品４に対して組付けた状態で加工機にセットされ、一括加工により形成されることを示す。一方、組付けられずに、部品単独で加工機にセットされて加工される面の場合、組付加工属性を省略することもできるが、図４の例では、例えば型部品１の面２の組付加工属性のように、その面が属する型部品の番号を１つだけ示した情報となっている。組付加工属性のデータ表現は、組付けて加工される加工対象面を持つ部品と、それらが組付けられる土台の部品とが区別できるものであれば、どのような表現を用いてもよい。なお、複数の部品同士が組付けて加工される場合でも、組付土台となる部品がない場合も考えられ、これも上記のデータ表現で表現できる。
【００２９】
「作業指示発行部品」属性は、その加工対象面の加工の際の基準になる型部品を示す情報であり、例えば１部品単独で加工機にセットされて加工される加工対象面の場合は、その部品自身の識別情報が登録される。複数の型部品同士が組付状態で加工される面の場合は、それら型部品のうちの１つの識別情報が登録される。すなわち、複数部品が組付けられて一括加工される場合の作業指示発行部品は、例えばその一括加工に用いる加工機を規定する（少なくともその規定要件の一つとなる）ものである。例えば、それら組付けられる部品のうち最も大きい部品や、組付の土台となる部品、それら部品のうち加工機に取付固定される部品などを、作業指示発行部品とすることができる。この作業指示発行部品は、後述する工程計画において、１つの作業工程指示の発行対象を示すものとして用いられる。
【００３０】
例えば図４の例では、型部品１の面１、型部品２の面１、型部品３の面１が、組付加工属性及び作業指示発行部品属性が共通しており、これらの面は、共に型部品４に組付けられた状態で一括加工されることを示している。これは、図１に例示した抜刃部品１，２，３を下型本体４に組付けて抜刃面加工する場合を例示したものである。この場合、作業指示発行部品は下型本体４である。
【００３１】
「面粗さ」属性は、その加工対象面の表面粗さであり、図では▽、▽▽などの粗さの記号で示しているが、実際のデータ表現は当然これに限られるものではない。この面粗さ属性は、前述の特開２０００−２２２４４１号公報に示されるものと同様でよい。
【００３２】
「平面／曲面」属性は、その面が平面であるか曲面であるかを示す情報である。本実施形態では、平面の加工対象面については、特開２０００−２２２４４１号公報に示される技術と同様、隣接面群のグループ化を行って、その面群が属する加工部位の形状タイプを判定する。
【００３３】
「データ作成部署」属性は、その面のＣＡＭ（コンピュータ支援製造）のためのデータやプログラムを作成する部署を示す情報である。これは、機械加工のための数値制御プログラム等を作成する部署であり、そのようなプログラム等の作成のためのコスト（時間、費用）の算出等のために設定される。
【００３４】
「加工機種類」属性は、その面を加工する加工機の種類を示す情報である。一般に工場には複数種類の加工機が存在しており、そのうちどの種類の加工機でその面を加工するのかを示す情報である。ここで、加工機の「種類」分けは、面を加工する加工機を指定する際に、どのようなレベルでの分類で指定するかに依存するものであり、例えば機種で区別してもよいし、生産ライン上での加工機のグループで区別してもよいし、極端には個別の加工機ごとに区別してもよい。
【００３５】
以上、加工面属性情報の一例を説明した。図４の例では、型部品１の面１、型部品２の面１、型部品３の面１が組付状態で一括加工されるので、それらの面の加工属性情報は同じ内容となっている。
【００３６】
なお、加工対象面属性情報には上記の他に「ＮＣ加工／マニュアル加工」の区別、「加工基準」、「クリアランス」、「仕上げ代」等の属性項目を含めることも好適である。「ＮＣ加工／マニュアル加工」の区別は、その加工対象面がＮＣ（数値制御）加工機でＮＣプログラムにより加工されるのか、マニュアル加工機で人手により加工されるのかを指示する属性であり、これは設計部門や生産技術部門などが付与し、これに従って後工程のＣＡＭ部門などが必要に応じてＮＣプログラムの作成などを行う。「加工基準」は、その面を加工する際の基準位置（面や点など）を示す情報であり、ＣＡＭでのＮＣプログラム作成や加工作業の際などに利用することができる。「クリアランス」及び「仕上げ代」は、それぞれ加工時のクリアランス及び仕上げ代の量を示す情報であり、これもＣＡＭでのＮＣプログラム作成や加工作業の際などに利用することができる。
【００３７】
＜加工費見積もり処理部＞
加工費見積もり処理部１４は、このような部品属性、加工対象面属性、特殊加工部位属性が設定されたＣＡＤデータを元に、加工データベース（以下「データベース」を「ＤＢ」と略す）２０を参照して、金型の加工コスト（加工時間及び加工費）の見積もりを行う。加工ＤＢ２０には、形状タイプ判定ルールＤＢ２１、面加工部位ＤＢ２３、特殊加工部位ＤＢ２５、原単位ＤＢ２７、及び加工レートＤＢ２９が含まれる。
【００３８】
この加工費見積もり処理部１４の見積もり処理では、各型部品の加工対象面属性の設定されている面（すなわち加工対象面）群と、特殊加工部位属性が設定されている部位群とについて、それぞれ加工コストを算出し、その合計を金型の全体的な加工コストとする。
【００３９】
（１）加工対象面群の加工コスト
加工対象面群の加工コストは、各部品の部品属性情報や各面に付された加工対象面属性情報によって求められる。基本的な考え方は、それら属性情報の組合せに対応する見積もり原単位式と作業コードを求め、これらとその加工対象面（又は面群）の面積から加工時間や加工コストを求める。
【００４０】
原単位式は、加工時間を算出するための式であり、例えば加工対象面（群）の面積を変数とする一次式等で表される。原単位式は、加工に用いる加工機や加工対象物の性質等の観点から分類されており、各々の加工内容（属性項目の組合せによって表される）ごとに、経験則や実験などからあらかじめ定められている。
【００４１】
作業コードは、加工作業の種類ごとに一意的に割り当てたコードであり、作業者が行う作業内容の観点から分類されている。作業コードは本システムの後流であるＣＡＭシステムでも利用できるように定めることが好ましい。この作業コードに対応付けて、工数単価（単位費用）が管理されており、原単位式によって求めた加工時間をこの工数単価を乗じることにより、加工費用が計算できる。
【００４２】
すなわち、本実施形態では、加工対象面等に付された属性項目の組合せで加工内容のタイプ（加工タイプと呼ぶ）が定まり、この加工タイプごとに、加工時間や加工費用の見積もり計算規則（原単位式、作業コード）が定まっている。この加工タイプと、原単位式及び作業レートとの対応関係は、面加工部位ＤＢ２３に登録されている。
【００４３】
加工タイプは、加工対象面が１以上集まって構成される加工部位に対して規定されている。本実施形態では、平面の加工対象面については、前述の特開２０００−２２２４４１号公報のシステムと同様の方式で、隣接面同士をグループ化することで加工部位を求め、この加工部位の形状タイプを判定する。一方、曲面の加工対象面については、他部品と組み付けられた状態で一括加工される場合は、一括加工される面群が１つの加工部位となる。
【００４４】
図５に、面加工部位ＤＢ２３のデータ内容の一例をテーブル形式で示す。各加工タイプは、「作業指示発行部品タイプ」、部品の「材質」、当該加工部位の「形状タイプ」、当該加工部位の主加工方向に対する「向き」、当該加工部位の「サイズ（面積）区分」、「データ作成部署」、「加工機種類」、仕上げの「面粗さ」、などのファクタの組合せによって分類されている。これらのファクタを定めると加工の種類（すなわち加工に用いる刃具や加工手順など）が定まってくるため、それに応じて見積もり原単位の種類や、作業コードを定めることができる。
【００４５】
「作業指示発行部品タイプ」は、前述した作業指示発行部品の型部品タイプであり、加工対象面の「作業指示発行部品」属性（図４参照）から作業指示発行部品を特定し、その作業指示発行部品の「型部品タイプ」属性（図３参照）を参照することで求めることができる。型部品タイプが異なれば用いる加工機やワークのセットの仕方などの諸条件が異なり、これが加工コストの差につながる。例えば、上型や下型などの比較的大きな型部品の場合は、大型のＮＣ工作機械でほぼ自動で加工されるのに対し、小さな型部品の場合は小型の工作機械でマニュアル操作で加工されることが多く、マニュアル加工では人件費等により加工費用が高くなるなどの事情がある。このようなことから、「作業指示発行部品タイプ」を見積もり原単位や作業コードの分類に用いている。
【００４６】
また「材質」は、当該加工部位の属する型部品の材質であり、その加工部位が組付一括加工される部位の場合は、その加工部位を構成する複数の型部品（組付土台は含まれない）のうちで、もっとも加工性の悪い（加工に時間や費用を要する）材質が選ばれる。この加工部位の「材質」は、加工対象面の組付加工属性（図４参照）から、その部位を構成する型部品を特定し、それら型部品の部品属性情報（図３参照）を参照することで決定できる。「材質」は加工時間や費用に影響を与えるので、これを見積もり原単位や作業コードの分類に用いている。
【００４７】
また「形状タイプ」は、加工部位の形状であり、加工の難易に大きな影響を与える。平面の加工対象面については、前述の特開２０００−２２２４４１号公報のシステムと同様の方法で、隣接面群のグループ化により加工部位を求め、形状タイプ判定ルールＤＢ２１に登録されている判定ルールに従って、この加工部位について「彫込２面」、「壁なし面」等の形状タイプを判定すればよい。曲面の加工対象面については、単一部品で加工される面についても、複数部品組付状態で加工される面についても形状タイプは曲面となる。
【００４８】
主加工方向に対する「向き」は、その加工部位を加工する際の加工の方向の、主加工方向に対する向きである。例えば、壁なしの面の場合、面に垂直な方向が加工の方向であり、この方向が主加工方向と同じならばその面は「正面」、その方向が主加工方向に垂直ならば「側面」になる。また、加工部位がドリル穴や通し穴などの穴の場合は、穴の中心軸の方向が加工方向であり、これの主加工方向に対する向きが、ここでいう「向き」である。加工部位の加工方向が主加工方向に一致する場合がもっとも加工が容易であり、加工に要する時間が短い。そして、加工方向が主加工方向に垂直な場合が、一般にその次に加工が容易である。そして、加工方向が主加工方向に対して斜めを向いている場合が、工作機械の制御がもっとも複雑になり、加工に要する時間ももっとも長くなる。
【００４９】
また、加工部位の面積が広い場合は、狭い場合に比べて刃具を高速送りできる期間が長いので、単位面積当たりの加工時間は短くて済み、またサイズの広狭により用いる刃具や加工条件などが変わることもある。このようなことから、加工部位の「サイズ」も、加工コストの見積もり規則の分類のファクタに用いている。加工部位の面積は、その部位を構成する各加工対象面のＣＡＤデータから求めることができる。
【００５０】
「データ作成部署」は、前述のようにその面のＣＡＭのためのデータを作成する部署であり、例えばＮＣプログラム等の作成工数等の点から加工コストに影響を与える。これは、加工部位を構成する加工対象面の属性情報（図４参照）から求めることができる。
【００５１】
「加工機種類」も同様に、その加工部位を構成する加工対象面の属性情報から求めることができる。使用する加工機の種類は加工時間や費用に影響を与えるので、これを見積もり原単位や作業コードの分類に用いている。
【００５２】
「面粗さ」は、用いる刃具やその送り速度、加工手順などに影響を与えるので、加工コストにも影響を与える。一般に、面の仕上げ粗さが粗いほど、単位加工時間は短くなる。このように、「面粗さ」は、加工コスト算出基準の分類の一つのファクタとなる。
【００５３】
以上では、加工タイプの分類のためのファクタを列挙したが、これ以外にも分類のためのファクタを設けてもよい。また逆に、これら全てを用いる必要性はなく、加工対象に応じたファクタを取捨選択すればよい。
【００５４】
このような加工タイプごとに、「見積もり原単位種類」と「作業コード」の組合せが経験則や実験などで定められ、面加工部位ＤＢ２３に登録されている。見積もり原単位種類は、見積もり原単位式を表すコードである。見積もり原単位種類とこれに対応する原単位式の情報は、原単位ＤＢ２７に登録されている。図６はこのＤＢ２７のデータ内容の一例を示している。この例では、原単位式は、加工部位の面積（該部位を構成する加工対象面の合計面積）を変数ｘとした一次式で表されている。「作業コード」に対応する加工レートは、例えば図７に例示するような形式で、加工レートＤＢ２９に登録されている。原単位式から求めた加工時間に、この加工レートを乗じることで、加工費用を見積もることができる。
【００５５】
このようにして求めた各面加工部位の加工時間、加工費用を総和することで、金型全体の面加工部位群の加工時間や加工費用を求めることができる。
【００５６】
（２）特殊加工部位群の加工コスト
特殊加工部位の加工コストは、前述の特開２０００−２２２４４１号公報のシステムの方式と同様の方法で、計算すればよい。例えば、「ガイドポスト穴」というタイプの特殊加工部位であれば、その形状、サイズ、仕上げ粗さ、向きが決まっているので、その部位１個当たりの加工時間も分かる。このような特殊加工部位のタイプごとに、その加工時間（単位面積当たりではなく、当該部位１個当たりである）をデータベース化しておけば、特殊加工部位のタイプを特定することで、加工時間を求めることができる。特殊加工部位のタイプとこれに対応する加工コストの算出ルールの情報は、図２の特殊加工部位ＤＢ２５に登録されているので、これを参照することにより計算ができる。特殊加工部位の加工費についても、前述の特開２０００−２２２４４１号公報のシステムと同様にして求めることができる。
【００５７】
［処理手順］
次に、フローチャートを用いて、本実施形態における加工コストの見積もり処理の手順を説明する。
【００５８】
＜全体＞
まず、図８を参照して、全体的な処理手順を説明する。
【００５９】
まず、パラメトリックに形状変更が可能なＣＡＤシステム１０により、設計者が金型の各型部品の形状設計を行う（Ｓ１０）。次に、このＣＡＤシステム１０上で、設計者や生産管理部門の担当者が、形状設計によりできたソリッドモデルに対し、型部品ごとの部品属性、特殊加工部位ごとの特殊加工部位属性、加工対象面ごとの加工対象面属性などの、各種の属性情報を設定する（Ｓ１２）。このように設定された属性データは、ＣＡＤデータ１２に保持される。ここまでがＣＡＤシステム１０における処理である。この属性設定の際に、加工の際の主加工方向等の見積もり条件も設定される。
【００６０】
これら属性が設定されたＣＡＤデータをもとに、加工費見積もり処理部１４における見積もり処理が開始される。この見積もりは、加工対象面属性の設定された面加工部位についての見積もり（Ｓ２０）と、特殊加工部位属性が設定された部位群についての見積もり（Ｓ３０）とが行われる。ここでは、前者を面加工見積もり処理と呼び、後者を特殊加工見積もり処理と呼ぶ。特殊加工見積もり処理については、前述の特開２０００−２２２４４１号公報のシステムと同様の方式で行えばよい。面加工部位見積もり処理は、後で詳しく説明する。これらＳ２０及びＳ３０の処理は、全く独立に行うことができるので、それら処理の実行順序は図示のものに限られない。
【００６１】
面加工見積もり処理（Ｓ２０）と特殊加工見積もり処理（Ｓ３０）の両方が完了すると、それら両者の見積もり結果を統合して、金型全体の加工時間・加工費を求める（Ｓ４０）。これにより、金型を製作するのに機械加工処理に要する総時間、総費用が分かる。
【００６２】
次に、図９を参照して、本実施形態における面加工部位の見積もり処理の手順を説明する。この手順では、まずＣＡＤデータ１２から加工対象面の抽出を行う（Ｓ２０２）。加工対象面は、加工対象面属性の設定された面であり、加工費見積もり処理部１４は、ＣＡＤデータ１２を調べ、加工対象面属性情報が設定された面を加工対象面として抽出する。各加工対象面が特定されると、それら各面の組付加工属性から、組付加工部位を特定する（Ｓ２０４）。例えば図４の属性情報の例では、型部品１の面１、型部品２の面１、及び型部品３の面１の組合せが、型部品１〜４を組付けた状態で加工される組付加工部位として特定される。このように特定された組付加工部位は、該部位を構成する個々の部品の面の合計面積を持つ１つの加工部位として取り扱われる。また、組付加工部位に含まれない加工対象面については、曲面の加工対象面は単独の加工部位と認識され、平面の加工対象面は隣接面とのグループ化により加工部位が構成される（Ｓ２０６）。このようにして、各加工対象面が加工部位単位に分類されると、それら加工部位ごとに形状タイプを判定する（Ｓ２０８）。また、各加工部位ごとに、その面積をＣＡＤデータから求める（Ｓ２１０）。そして、各加工部位ごとに、その部位を構成する各加工対象面や型部品の属性、及び形状タイプに基づき、面加工部位ＤＢ２３から見積もり原単位種類と作業コードを検索する（Ｓ２１２）。このあと、求めた原単位種類に対応する原単位式を原単位ＤＢ２７から検索し、これにその加工部位の面積を代入して加工時間を算出する（Ｓ２１４）。そして、その加工部位の作業コードに対応する加工レートを加工レートＤＢ２９から求め、このレートとステップＳ２１４で求めた加工時間とから、その加工部位の加工費を計算する（Ｓ２１６）。これを全ての面加工部位について行う。
【００６３】
以上、本実施形態の見積もり処理の全体の流れを説明した。このような処理により、金型の総加工費が求められると、これを目標額と比較することにより、与えられたＣＡＤモデルが加工費の要件を満足する設計であるか否かが判定できる。ここで、ＣＡＤシステム１０は、パラメトリックに形状変更が可能なソリッドモデラなので、目標予算を超過した場合は、一部の寸法を変えることにより容易に設計を変更することができる。
【００６４】
本実施形態では、このようにして各加工部位ごとの加工時間や加工費、金型全体での総加工時間や総加工費の見積もりを行う。求められた加工時間や加工費の情報は、加工費ＤＢ３０に登録される。また本実施形態の加工費見積もり処理部１４は、金型製作のための工程計画を作るための原データを出力する。この工程計画原データは、例えば、加工部位ごとに、その部位の作業指示発行部品、作業コード及び加工時間の組を羅列したリストでよい。特殊加工部位については、同じタイプのものが複数あっても定型的な処理が繰り返されるだけなので、加工部位ごとと言うよりはタイプごとに作業コードと加工時間を集計すればよい。後流の工程設計では、工程計画作成システム５０が、工程計画（スケジュール）における各加工部位の項目に対して、加工費見積もり処理部１４で求められた加工時間を設定する。工程計画には、例えば、作業指示発行部品単位で、それぞれの加工部位を、いつ、どれだけの時間で加工するかなどのスケジュールが示される。これにより、従来工程計画の作成では、担当者が経験等に従って各加工部位の加工時間を推定し、それを工程計画表に設定していたが、本実施形態によれば、工程計画作成担当者の作業負担を低減しつつも、加工時間の点で精度の高い工程計画を作成できる。
【００６５】
また本実施形態では、加工対象面属性の設定されたＣＡＤデータ１２に基づき、ＣＡＭ作業の効率化を図ることができる。ＣＡＭシステム４０は、ＣＡＤデータ１２から各加工対象面を認識し、各加工対象面に付された加工対象面属性のうち、例えば「ＮＣ加工／マニュアル加工」の区別を参照することで、その面についてＮＣプログラムを作成する必要があるかどうかを判定できる。この場合、ＣＡＭシステム４０が、ＮＣプログラムを作成する必要があると認識した加工対象面を例えば画面表示等の形でユーザに通知したり、それらの面についてのＮＣプログラムが作成済みであるか未作成であるかを管理して未作成の面をユーザに通知したりする構成とすることにより、ＮＣプログラムの作成漏れを低減することができる。またこの「ＮＣ加工／マニュアル加工」属性に基づき、マニュアル加工と指定された面を明示した図面を出力して加工担当部署に渡すなどにより、マニュアル加工部位の加工漏れなどを低減することもできる。また、ＣＡＭシステム４０は、各加工対象面に設定された「クリアランス」や「仕上げ代」、「加工基準」などの属性情報をもとに、それら各面のクリアランス、仕上げ代等を自動決定し、これをＮＣプログラムなどのＣＡＭでの必要情報作成に利用することができる。
【００６６】
以上本発明の好適な実施形態を説明した。本実施形態によれば、組付加工属性の設定により、組付状態で加工される加工対象面群を認識し、それらを１つの面として取り扱い組付状態での加工に対応したコスト算出ルール（原単位式、加工レート）を用いてコスト見積もりを行うことができる。これにより、それら各面の加工コストを個別に見積もっていた従来に比べ、見積もりの精度を向上させることができる。
【００６７】
また本実施形態によれば、各加工対象面に対し、これを加工する加工機の種類を指定する属性を設定可能としたことにより、加工機種類も考慮した精度のよい見積もりが可能になる。
【００６８】
上記実施形態のシステムは、典型的には、上記の機能を記述したプログラムをコンピュータシステムに実行させることにより実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 組付状態で加工される部品群の一例を示す図である。
【図２】 本発明に係る加工コスト見積もりシステムの概略構成を示す機能ブロック図である。
【図３】 部品属性のデータ内容の一例を示す図である。
【図４】 加工対象面属性のデータ内容の一例を示す図である。
【図５】 面加工部位ＤＢのデータ内容の一例をテーブル形式で表した図である。
【図６】 原単位ＤＢのデータ内容の一例をテーブル形式で表した図である。
【図７】 加工レートＤＢのデータ内容の一例を示した図である。
【図８】 実施形態の見積もりシステムの全体的な処理手順を示すフローチャートである。
【図９】 面加工部位の見積もり処理の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ ＣＡＤシステム、１２ ＣＡＤデータ、１４ 加工費見積もり処理部、２０ 加工ＤＢ、２１ 形状タイプ判定ルールＤＢ、２３ 面加工部位ＤＢ、２５ 特殊加工部位ＤＢ、２７ 原単位ＤＢ、２９ 加工レートＤＢ、３０ 加工費ＤＢ、４０ ＣＡＭシステム、５０ 工程計画作成システム。
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械加工製品のＣＡＤデータを利用して、その製品を製造する際の機械加工の加工コストを見積もるための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
設計時間の短縮や労力軽減のため、ＣＡＤ（Computer Aided Desigin）の利用が進んでいる。更に、製造工程までの自動化を見据え、ＣＡＤシステムで作成したデータを製造工程の工作機械等の制御に利用しようとするＣＡＤ／ＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）システムも現れている。製造・加工のためには一般に３次元の形状データが必要だが、近年の３次元ＣＡＤ技術の進歩によりソリッドモデラなどの３次元データを取り扱い可能なＣＡＤシステムが現れ、ＣＡＤ／ＣＡＭの実現に寄与している。
【０００３】
ＣＡＤ／ＣＡＭは、例えば金型設計・製造の分野で実用化が進んでいる。特に、近年では、モデル形状を各部の寸法パラメータの変更に連動して変更することができるパラメトリックソリッドＣＡＤが利用され、設計の効率化のみならず製造工程とのデータの共用化が可能となっている。
【０００４】
さて、製造コスト低減の要請に応えるため、機械加工製品設計においても、加工コスト（加工に要する時間や加工のための費用など）を意識した設計が求められている。しかしながら、現実問題として、１度の設計で加工コストの要求水準を満足させることは熟練した設計者でも困難なことである。したがって、実際には、いったんＣＡＤ等で設計を行った後、その設計図面を元に技術者が加工コストの見積もりや工程表の作成を行い、必要に応じて設計にフィードバックをかけることになる。加工コストの見積もりや工程表の作成には、機械加工に対する広範かつ正確な知識が必要とされるため、熟練した技術者が必要とされる。
【０００５】
このような人手による作業では、いくら熟練者とはいっても、見積もり結果が得られるまでに数日という時間を要する。このため、見積もりに応じて設計の修正を繰り返して適切な設計を得るには、膨大な時間がかかることになりかねない。設計現場に日程的な余裕が与えられない場合は、見積もり結果を設計に反映させることは困難となる。また、人手による見積もりを続けるには、妥当な見積もりができる熟練者を継続的に養成し、維持していく必要がある。
【０００６】
そこで、本出願人は、特開２０００−２２２４４１号公報に開示されるシステムを提案した。このシステムでは、製品のＣＡＤデータにおいて、各加工対象面に対し粗さ属性を設定する。そして、加工費見積もり処理では、ＣＡＤデータから粗さ属性の設定された面を抽出し、それら各面を隣接関係に基づいてグループ化する。この結果できた各面グループごとに、形状タイプ判定ルールデータベースを参照してその形状タイプを判定する。この形状タイプと当該面グループの仕上げ粗さなどとの組合せから、面加工部位データベースを参照して、当該面グループの単位加工時間を求める。これにその面グループの面積を乗じればその面グループの加工時間を求めることができる。この加工時間を、加工単価データベースから検索したその各加工タイプに対応する加工単価に乗じれば加工費が求められる。そして、各面グループの加工費の総和から総加工費を計算する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
実際の製品では、複数の部品を組付けた状態で加工機にセットし、一括して加工する場合がある。これに対し、上記従来システムでは、組付状態での一括加工を考慮しておらず、それら各部品をそれぞれ単品で加工した場合の見積もりを積算することで、その一括加工部分の加工時間や加工費を見積もっていた。しかしながら、複数の部品を個別に加工するのと、それらを組付けて一括加工するのとでは、段取（加工機へのワークのセッティング）の回数が異なり、また使用する加工機が異なってくる場合などもあるため、見積もり結果の値が異なってくる。このような理由から、従来システムでは、組付一括加工部分についての見積もり精度がよくなかった。
【０００８】
また、同じ内容の加工を行うにも、加工機が異なれば加工に要する時間や費用は異なってくる。極端に言えば、同じ機種の加工機であっても、使用年数その他の個別事情によって加工所要時間や費用が微妙に異なる。ところが、上記従来システムでは、実在又は仮想的な基準加工機での単位加工時間、加工単価を用いて加工コストの見積もりを行っているため、見積もりの精度がよくなかった。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、複数の部品が組付けて加工される場合にも精度のよい加工コスト見積もりを可能とすることを目的とする。また、実際に用いる加工機に応じた精度のよいコスト見積もりを可能にすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る装置は、各部品のＣＡＤモデルの各加工対象面に対して属性情報を設定する属性設定手段であって、複数の部品同士を組み付けた状態で一括して加工される組付加工部位については、その旨を示す組付加工属性をその組付加工部位を構成する各部品の加工対象面に対して設定する属性設定手段と、各部品のＣＡＤデータの各加工対象面に設定された組付加工属性に基づき、組付加工部位を構成する各部品の加工対象面群を認識し、これら面群をその合計面積を持つ１つの面としてその加工コストを計算するコスト計算手段とを含む。
【００１１】
本発明の好適な態様では、前記コスト計算手段は、前記組付加工部位を構成する加工対象面群については、その中で最も加工性の悪い材質を用いる部品に対応したコスト算出ルールを用いて加工コストを算出する。
【００１２】
また別の好適な態様では、前記属性設定手段は、前記部品のＣＡＤモデルの加工対象面に対し、その面の加工を担当する加工機の種類を示す加工機属性を設定する手段を備え、前記コスト計算手段は、加工対象面の加工機属性が示す加工機種類に対応するコスト計算ルールを用いて該加工対象面の加工コストを計算する。
【００１３】
また参考例の装置は、各部品のＣＡＤモデルの各加工対象面に対してその面を加工する加工機の種類を示す加工機属性を設定する属性設定手段と、各部品のＣＡＤデータの各加工対象面に設定された加工機属性を認識し、その加工機属性が示す加工機種類に対応するコスト計算ルールを用いて該加工対象面の加工コストを計算するコスト計算手段とを含む。
【００１４】
また本発明に係る装置は、各部品のＣＡＤモデルの各加工対象面のデータに含まれる組付加工属性に基づき、部品同士を一体に組付けた状態で一括して機械加工される加工対象面群を認識する一括加工面認識手段と、加工対象面の面積に基づきその面の加工コストを計算するコスト計算手段であって、前記一括して機械加工される加工対象面群として認識した面群は、それら面群の合計面積を持つ１つの面として加工コストを算出するコスト算出手段と、を含む。
【００１５】
また本発明に係る方法は、ユーザ入力に応じて各部品のＣＡＤモデルの各加工対象面に対して属性情報を設定するステップであって、複数の部品同士を組み付けた状態で一括して加工される組付加工部位については、その旨を示す組付加工属性をその組付加工部位を構成する各部品の加工対象面に対して設定するステップと、各部品のＣＡＤデータの各加工対象面に設定された組付加工属性に基づき、組付加工部位を構成する各部品の加工対象面群を認識し、これら面群をその合計面積を持つ１つの面としてその加工コストを計算するステップとを含む。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。以下では、プレス加工用金型の設計における加工コスト見積もりシステムを例にとって説明する。しかしながら、以下の説明から明らかなように、本実施形態の手法は、プレス加工用金型のみならず、切削、研磨など機械加工によって製造する製品一般に適用可能である。
【００１７】
［基本概念］
本実施形態では、複数の部品同士を組付けた状態で加工される面が存在する場合、その面がどの部品のどの面から構成されるかを示す組付加工属性情報をＣＡＤモデルに持たせる。そして、ＣＡＤモデルから加工対象面を抽出して加工時間や加工費等のコストを算出する際、組付加工属性情報から組付状態で加工される面群を識別し、それら面群を１つの面と見なし、これに対応するコスト算出ルールを用いてコストを計算する。
【００１８】
具体例を挙げて説明すると、図１（ａ）に示す下型の抜刃面１００は、（ｂ）に示す下型本体４に抜刃部品１，２，３の粗形材を組付けた上で、１つの加工機で一括して曲面切削加工を施すことにより形成される。
【００１９】
ここで、個々の抜刃部品１，２，３の刃面を個別に加工する場合と、それらを下型本体４に組付けて一括加工する場合とでは、用いる加工機も異なれば、加工の段取りも異なる。このため、前者の加工手順を想定した場合と後者の手順を想定した場合とでは、コストの見積もり結果に差が出てくる。
【００２０】
そこで、本実施形態では、それら抜刃部品１，２，３の各刃面が下型本体４に組付けた状態で一括加工される旨を示す組付加工属性情報をＣＡＤモデルに持たせ、この組付属性情報に従ってコスト算出ルールを選択してコスト見積もりを行うことで、実際の加工の手順に即したコスト見積もりを可能にしている。
【００２１】
［システム構成］
図２は、本発明に係る加工コスト見積もりシステムの概略構成を示す機能ブロック図である。図２において、ＣＡＤシステム１０は、モデル形状をパラメトリックに変更可能なソリッドモデラである。このＣＡＤシステム１０を用いて作成された金型のＣＡＤデータ１２は、金型の形状を表すソリッドモデルのデータと、そのソリッドモデルの各構成要素に設定された属性データを含んでいる。金型は複数の部品により構成され、これら各部品ごとにＣＡＤデータ１２が作成される。
【００２２】
＜加工属性＞
周知のように、ソリッドモデルでは、１つの物（オブジェクト）を構成する構成要素を、頂点、辺（エッジ）、面、シェル（空間を囲む領域。複数の面で規定される）といった幾何学概念の階層ごとに整理し、管理している。各構成要素には一意的な識別情報（以下「ＩＤ」と呼ぶ）が付与され、このＩＤにより各構成要素を指定、参照可能となっている。
【００２３】
ＣＡＤシステム１０は、このようなオブジェクトの構成要素に対して、各種の属性データを設定するための機構を有する。構成要素には様々な種類の属性データが設定可能であるが、機械加工のコスト見積もりに関連する属性としては、例えば部品属性、加工対象面属性、特殊加工部位タイプ属性がある。
【００２４】
部品属性は、個々の部品に対して付される属性である。図３に示すように、各部品には固有の識別番号（「型部品Ｎｏ．」）が付与されており、これ対応付けて、その部品の型部品タイプや材質などの情報が属性として設定される。型部品タイプは、設計対象である金型部品の種類（上型本体、下型本体、抜刃、パッドなど）である。型部品タイプが異なれば用いる工作機械やワークのセットの仕方などの諸条件が異なり、これが加工時間や加工費の差につながる。例えば、上型や下型などの比較的大きな型部品の場合は、大型のＮＣ工作機械でほぼ自動で加工されるのに対し、小さな型部品の場合は小型の工作機械でマニュアル操作で加工されるなどの違いがある。
【００２５】
加工対象面属性は、機械加工により形成される面（加工対象面）に対して付される属性情報である。例えば金型の場合、鋳物から切削、研磨等の機械加工により各面を形成していくが、そのような機械加工を行う面についてのみこの加工対象面属性が設定される。加工対象面属性には、その面の表面粗さの情報や、その面が他の部品と組付けた状態で一括加工される場合のその組付加工の内容を示す情報、などが含まれる。加工対象面属性の詳細については後述する。
【００２６】
特殊加工部位タイプ属性は、ソリッドモデルの各構成要素のうち、予め定められた特殊加工部位タイプに該当する構成要素に付与される属性である。金型には、ガイドポスト穴やプレス取付座など、形状・サイズが決まっている規格的な部位が設けられる。このような規格的な部位は、加工の内容が定まっており、加工に要する時間等も分かっている。本実施形態では、このような規格的な部位を特殊加工部位と呼び、ガイドポスト穴やプレス取付座等のようにタイプ分けしている。ＣＡＤシステム１０における設計において、そのような規格的な部位を設ける場合には、その部位の属性データとして、ガイドポスト穴等の特殊加工部位タイプを設定する。この場合、ＣＡＤデータ上では、各特殊加工部位に該当する部分に特殊加工部位であることを示す情報と、それら特殊加工部位の中での一意な識別情報が付与され、その部位のタイプを示す情報が登録される。この特殊加工部タイプ属性は、前述の特開２０００−２２２４４１号公報に示されるものと同様でよい。
【００２７】
図４は、加工対象面属性のデータ内容の一例を示す図である。図に示すように、各型部品が有する加工対象面ごとに、それに対する加工対象面属性が設定される。各加工対象面はそれぞれ一意に識別可能な情報が付与される。図示の例では、その面が属する型部品の番号とその型部品におけるその加工対象面の一意な番号との組合せで、金型全体においてその面が一意に特定できる。加工対象面属性は、そのような加工対象面の識別情報に対応付けて登録されており、例えば「組付加工」属性、「作業指示発行部品」属性、「面粗さ」属性、「平面／曲面」属性、「データ作成部署」属性、「加工機種類」属性などの情報を含んでいる。
【００２８】
「組付加工」属性は、当該加工対象面がどのような部品組付状態で加工されるかを示す情報である。図の例では、組付加工の内容を概念的に分かりやすくするために、左から順にまず組付状態で加工される加工対象面を持つ型部品の識別番号（１個以上）を列挙し、その後に記号“／”を挟んで、それら加工対象の部品が組付けられる土台の型部品の識別番号を並べた形で表現している。例えば型部品１の加工対象面１の面を例にとると、この面の組付加工属性情報“１，２，３／４”は、その面が、型部品１を型部品２及び３とともに型部品４に対して組付けた状態で加工機にセットされ、一括加工により形成されることを示す。一方、組付けられずに、部品単独で加工機にセットされて加工される面の場合、組付加工属性を省略することもできるが、図４の例では、例えば型部品１の面２の組付加工属性のように、その面が属する型部品の番号を１つだけ示した情報となっている。組付加工属性のデータ表現は、組付けて加工される加工対象面を持つ部品と、それらが組付けられる土台の部品とが区別できるものであれば、どのような表現を用いてもよい。なお、複数の部品同士が組付けて加工される場合でも、組付土台となる部品がない場合も考えられ、これも上記のデータ表現で表現できる。
【００２９】
「作業指示発行部品」属性は、その加工対象面の加工の際の基準になる型部品を示す情報であり、例えば１部品単独で加工機にセットされて加工される加工対象面の場合は、その部品自身の識別情報が登録される。複数の型部品同士が組付状態で加工される面の場合は、それら型部品のうちの１つの識別情報が登録される。すなわち、複数部品が組付けられて一括加工される場合の作業指示発行部品は、例えばその一括加工に用いる加工機を規定する（少なくともその規定要件の一つとなる）ものである。例えば、それら組付けられる部品のうち最も大きい部品や、組付の土台となる部品、それら部品のうち加工機に取付固定される部品などを、作業指示発行部品とすることができる。この作業指示発行部品は、後述する工程計画において、１つの作業工程指示の発行対象を示すものとして用いられる。
【００３０】
例えば図４の例では、型部品１の面１、型部品２の面１、型部品３の面１が、組付加工属性及び作業指示発行部品属性が共通しており、これらの面は、共に型部品４に組付けられた状態で一括加工されることを示している。これは、図１に例示した抜刃部品１，２，３を下型本体４に組付けて抜刃面加工する場合を例示したものである。この場合、作業指示発行部品は下型本体４である。
【００３１】
「面粗さ」属性は、その加工対象面の表面粗さであり、図では▽、▽▽などの粗さの記号で示しているが、実際のデータ表現は当然これに限られるものではない。この面粗さ属性は、前述の特開２０００−２２２４４１号公報に示されるものと同様でよい。
【００３２】
「平面／曲面」属性は、その面が平面であるか曲面であるかを示す情報である。本実施形態では、平面の加工対象面については、特開２０００−２２２４４１号公報に示される技術と同様、隣接面群のグループ化を行って、その面群が属する加工部位の形状タイプを判定する。
【００３３】
「データ作成部署」属性は、その面のＣＡＭ（コンピュータ支援製造）のためのデータやプログラムを作成する部署を示す情報である。これは、機械加工のための数値制御プログラム等を作成する部署であり、そのようなプログラム等の作成のためのコスト（時間、費用）の算出等のために設定される。
【００３４】
「加工機種類」属性は、その面を加工する加工機の種類を示す情報である。一般に工場には複数種類の加工機が存在しており、そのうちどの種類の加工機でその面を加工するのかを示す情報である。ここで、加工機の「種類」分けは、面を加工する加工機を指定する際に、どのようなレベルでの分類で指定するかに依存するものであり、例えば機種で区別してもよいし、生産ライン上での加工機のグループで区別してもよいし、極端には個別の加工機ごとに区別してもよい。
【００３５】
以上、加工面属性情報の一例を説明した。図４の例では、型部品１の面１、型部品２の面１、型部品３の面１が組付状態で一括加工されるので、それらの面の加工属性情報は同じ内容となっている。
【００３６】
なお、加工対象面属性情報には上記の他に「ＮＣ加工／マニュアル加工」の区別、「加工基準」、「クリアランス」、「仕上げ代」等の属性項目を含めることも好適である。「ＮＣ加工／マニュアル加工」の区別は、その加工対象面がＮＣ（数値制御）加工機でＮＣプログラムにより加工されるのか、マニュアル加工機で人手により加工されるのかを指示する属性であり、これは設計部門や生産技術部門などが付与し、これに従って後工程のＣＡＭ部門などが必要に応じてＮＣプログラムの作成などを行う。「加工基準」は、その面を加工する際の基準位置（面や点など）を示す情報であり、ＣＡＭでのＮＣプログラム作成や加工作業の際などに利用することができる。「クリアランス」及び「仕上げ代」は、それぞれ加工時のクリアランス及び仕上げ代の量を示す情報であり、これもＣＡＭでのＮＣプログラム作成や加工作業の際などに利用することができる。
【００３７】
＜加工費見積もり処理部＞
加工費見積もり処理部１４は、このような部品属性、加工対象面属性、特殊加工部位属性が設定されたＣＡＤデータを元に、加工データベース（以下「データベース」を「ＤＢ」と略す）２０を参照して、金型の加工コスト（加工時間及び加工費）の見積もりを行う。加工ＤＢ２０には、形状タイプ判定ルールＤＢ２１、面加工部位ＤＢ２３、特殊加工部位ＤＢ２５、原単位ＤＢ２７、及び加工レートＤＢ２９が含まれる。
【００３８】
この加工費見積もり処理部１４の見積もり処理では、各型部品の加工対象面属性の設定されている面（すなわち加工対象面）群と、特殊加工部位属性が設定されている部位群とについて、それぞれ加工コストを算出し、その合計を金型の全体的な加工コストとする。
【００３９】
（１）加工対象面群の加工コスト
加工対象面群の加工コストは、各部品の部品属性情報や各面に付された加工対象面属性情報によって求められる。基本的な考え方は、それら属性情報の組合せに対応する見積もり原単位式と作業コードを求め、これらとその加工対象面（又は面群）の面積から加工時間や加工コストを求める。
【００４０】
原単位式は、加工時間を算出するための式であり、例えば加工対象面（群）の面積を変数とする一次式等で表される。原単位式は、加工に用いる加工機や加工対象物の性質等の観点から分類されており、各々の加工内容（属性項目の組合せによって表される）ごとに、経験則や実験などからあらかじめ定められている。
【００４１】
作業コードは、加工作業の種類ごとに一意的に割り当てたコードであり、作業者が行う作業内容の観点から分類されている。作業コードは本システムの後流であるＣＡＭシステムでも利用できるように定めることが好ましい。この作業コードに対応付けて、工数単価（単位費用）が管理されており、原単位式によって求めた加工時間をこの工数単価を乗じることにより、加工費用が計算できる。
【００４２】
すなわち、本実施形態では、加工対象面等に付された属性項目の組合せで加工内容のタイプ（加工タイプと呼ぶ）が定まり、この加工タイプごとに、加工時間や加工費用の見積もり計算規則（原単位式、作業コード）が定まっている。この加工タイプと、原単位式及び作業レートとの対応関係は、面加工部位ＤＢ２３に登録されている。
【００４３】
加工タイプは、加工対象面が１以上集まって構成される加工部位に対して規定されている。本実施形態では、平面の加工対象面については、前述の特開２０００−２２２４４１号公報のシステムと同様の方式で、隣接面同士をグループ化することで加工部位を求め、この加工部位の形状タイプを判定する。一方、曲面の加工対象面については、他部品と組み付けられた状態で一括加工される場合は、一括加工される面群が１つの加工部位となる。
【００４４】
図５に、面加工部位ＤＢ２３のデータ内容の一例をテーブル形式で示す。各加工タイプは、「作業指示発行部品タイプ」、部品の「材質」、当該加工部位の「形状タイプ」、当該加工部位の主加工方向に対する「向き」、当該加工部位の「サイズ（面積）区分」、「データ作成部署」、「加工機種類」、仕上げの「面粗さ」、などのファクタの組合せによって分類されている。これらのファクタを定めると加工の種類（すなわち加工に用いる刃具や加工手順など）が定まってくるため、それに応じて見積もり原単位の種類や、作業コードを定めることができる。
【００４５】
「作業指示発行部品タイプ」は、前述した作業指示発行部品の型部品タイプであり、加工対象面の「作業指示発行部品」属性（図４参照）から作業指示発行部品を特定し、その作業指示発行部品の「型部品タイプ」属性（図３参照）を参照することで求めることができる。型部品タイプが異なれば用いる加工機やワークのセットの仕方などの諸条件が異なり、これが加工コストの差につながる。例えば、上型や下型などの比較的大きな型部品の場合は、大型のＮＣ工作機械でほぼ自動で加工されるのに対し、小さな型部品の場合は小型の工作機械でマニュアル操作で加工されることが多く、マニュアル加工では人件費等により加工費用が高くなるなどの事情がある。このようなことから、「作業指示発行部品タイプ」を見積もり原単位や作業コードの分類に用いている。
【００４６】
また「材質」は、当該加工部位の属する型部品の材質であり、その加工部位が組付一括加工される部位の場合は、その加工部位を構成する複数の型部品（組付土台は含まれない）のうちで、もっとも加工性の悪い（加工に時間や費用を要する）材質が選ばれる。この加工部位の「材質」は、加工対象面の組付加工属性（図４参照）から、その部位を構成する型部品を特定し、それら型部品の部品属性情報（図３参照）を参照することで決定できる。「材質」は加工時間や費用に影響を与えるので、これを見積もり原単位や作業コードの分類に用いている。
【００４７】
また「形状タイプ」は、加工部位の形状であり、加工の難易に大きな影響を与える。平面の加工対象面については、前述の特開２０００−２２２４４１号公報のシステムと同様の方法で、隣接面群のグループ化により加工部位を求め、形状タイプ判定ルールＤＢ２１に登録されている判定ルールに従って、この加工部位について「彫込２面」、「壁なし面」等の形状タイプを判定すればよい。曲面の加工対象面については、単一部品で加工される面についても、複数部品組付状態で加工される面についても形状タイプは曲面となる。
【００４８】
主加工方向に対する「向き」は、その加工部位を加工する際の加工の方向の、主加工方向に対する向きである。例えば、壁なしの面の場合、面に垂直な方向が加工の方向であり、この方向が主加工方向と同じならばその面は「正面」、その方向が主加工方向に垂直ならば「側面」になる。また、加工部位がドリル穴や通し穴などの穴の場合は、穴の中心軸の方向が加工方向であり、これの主加工方向に対する向きが、ここでいう「向き」である。加工部位の加工方向が主加工方向に一致する場合がもっとも加工が容易であり、加工に要する時間が短い。そして、加工方向が主加工方向に垂直な場合が、一般にその次に加工が容易である。そして、加工方向が主加工方向に対して斜めを向いている場合が、工作機械の制御がもっとも複雑になり、加工に要する時間ももっとも長くなる。
【００４９】
また、加工部位の面積が広い場合は、狭い場合に比べて刃具を高速送りできる期間が長いので、単位面積当たりの加工時間は短くて済み、またサイズの広狭により用いる刃具や加工条件などが変わることもある。このようなことから、加工部位の「サイズ」も、加工コストの見積もり規則の分類のファクタに用いている。加工部位の面積は、その部位を構成する各加工対象面のＣＡＤデータから求めることができる。
【００５０】
「データ作成部署」は、前述のようにその面のＣＡＭのためのデータを作成する部署であり、例えばＮＣプログラム等の作成工数等の点から加工コストに影響を与える。これは、加工部位を構成する加工対象面の属性情報（図４参照）から求めることができる。
【００５１】
「加工機種類」も同様に、その加工部位を構成する加工対象面の属性情報から求めることができる。使用する加工機の種類は加工時間や費用に影響を与えるので、これを見積もり原単位や作業コードの分類に用いている。
【００５２】
「面粗さ」は、用いる刃具やその送り速度、加工手順などに影響を与えるので、加工コストにも影響を与える。一般に、面の仕上げ粗さが粗いほど、単位加工時間は短くなる。このように、「面粗さ」は、加工コスト算出基準の分類の一つのファクタとなる。
【００５３】
以上では、加工タイプの分類のためのファクタを列挙したが、これ以外にも分類のためのファクタを設けてもよい。また逆に、これら全てを用いる必要性はなく、加工対象に応じたファクタを取捨選択すればよい。
【００５４】
このような加工タイプごとに、「見積もり原単位種類」と「作業コード」の組合せが経験則や実験などで定められ、面加工部位ＤＢ２３に登録されている。見積もり原単位種類は、見積もり原単位式を表すコードである。見積もり原単位種類とこれに対応する原単位式の情報は、原単位ＤＢ２７に登録されている。図６はこのＤＢ２７のデータ内容の一例を示している。この例では、原単位式は、加工部位の面積（該部位を構成する加工対象面の合計面積）を変数ｘとした一次式で表されている。「作業コード」に対応する加工レートは、例えば図７に例示するような形式で、加工レートＤＢ２９に登録されている。原単位式から求めた加工時間に、この加工レートを乗じることで、加工費用を見積もることができる。
【００５５】
このようにして求めた各面加工部位の加工時間、加工費用を総和することで、金型全体の面加工部位群の加工時間や加工費用を求めることができる。
【００５６】
（２）特殊加工部位群の加工コスト
特殊加工部位の加工コストは、前述の特開２０００−２２２４４１号公報のシステムの方式と同様の方法で、計算すればよい。例えば、「ガイドポスト穴」というタイプの特殊加工部位であれば、その形状、サイズ、仕上げ粗さ、向きが決まっているので、その部位１個当たりの加工時間も分かる。このような特殊加工部位のタイプごとに、その加工時間（単位面積当たりではなく、当該部位１個当たりである）をデータベース化しておけば、特殊加工部位のタイプを特定することで、加工時間を求めることができる。特殊加工部位のタイプとこれに対応する加工コストの算出ルールの情報は、図２の特殊加工部位ＤＢ２５に登録されているので、これを参照することにより計算ができる。特殊加工部位の加工費についても、前述の特開２０００−２２２４４１号公報のシステムと同様にして求めることができる。
【００５７】
［処理手順］
次に、フローチャートを用いて、本実施形態における加工コストの見積もり処理の手順を説明する。
【００５８】
＜全体＞
まず、図８を参照して、全体的な処理手順を説明する。
【００５９】
まず、パラメトリックに形状変更が可能なＣＡＤシステム１０により、設計者が金型の各型部品の形状設計を行う（Ｓ１０）。次に、このＣＡＤシステム１０上で、設計者や生産管理部門の担当者が、形状設計によりできたソリッドモデルに対し、型部品ごとの部品属性、特殊加工部位ごとの特殊加工部位属性、加工対象面ごとの加工対象面属性などの、各種の属性情報を設定する（Ｓ１２）。このように設定された属性データは、ＣＡＤデータ１２に保持される。ここまでがＣＡＤシステム１０における処理である。この属性設定の際に、加工の際の主加工方向等の見積もり条件も設定される。
【００６０】
これら属性が設定されたＣＡＤデータをもとに、加工費見積もり処理部１４における見積もり処理が開始される。この見積もりは、加工対象面属性の設定された面加工部位についての見積もり（Ｓ２０）と、特殊加工部位属性が設定された部位群についての見積もり（Ｓ３０）とが行われる。ここでは、前者を面加工見積もり処理と呼び、後者を特殊加工見積もり処理と呼ぶ。特殊加工見積もり処理については、前述の特開２０００−２２２４４１号公報のシステムと同様の方式で行えばよい。面加工部位見積もり処理は、後で詳しく説明する。これらＳ２０及びＳ３０の処理は、全く独立に行うことができるので、それら処理の実行順序は図示のものに限られない。
【００６１】
面加工見積もり処理（Ｓ２０）と特殊加工見積もり処理（Ｓ３０）の両方が完了すると、それら両者の見積もり結果を統合して、金型全体の加工時間・加工費を求める（Ｓ４０）。これにより、金型を製作するのに機械加工処理に要する総時間、総費用が分かる。
【００６２】
次に、図９を参照して、本実施形態における面加工部位の見積もり処理の手順を説明する。この手順では、まずＣＡＤデータ１２から加工対象面の抽出を行う（Ｓ２０２）。加工対象面は、加工対象面属性の設定された面であり、加工費見積もり処理部１４は、ＣＡＤデータ１２を調べ、加工対象面属性情報が設定された面を加工対象面として抽出する。各加工対象面が特定されると、それら各面の組付加工属性から、組付加工部位を特定する（Ｓ２０４）。例えば図４の属性情報の例では、型部品１の面１、型部品２の面１、及び型部品３の面１の組合せが、型部品１〜４を組付けた状態で加工される組付加工部位として特定される。このように特定された組付加工部位は、該部位を構成する個々の部品の面の合計面積を持つ１つの加工部位として取り扱われる。また、組付加工部位に含まれない加工対象面については、曲面の加工対象面は単独の加工部位と認識され、平面の加工対象面は隣接面とのグループ化により加工部位が構成される（Ｓ２０６）。このようにして、各加工対象面が加工部位単位に分類されると、それら加工部位ごとに形状タイプを判定する（Ｓ２０８）。また、各加工部位ごとに、その面積をＣＡＤデータから求める（Ｓ２１０）。そして、各加工部位ごとに、その部位を構成する各加工対象面や型部品の属性、及び形状タイプに基づき、面加工部位ＤＢ２３から見積もり原単位種類と作業コードを検索する（Ｓ２１２）。このあと、求めた原単位種類に対応する原単位式を原単位ＤＢ２７から検索し、これにその加工部位の面積を代入して加工時間を算出する（Ｓ２１４）。そして、その加工部位の作業コードに対応する加工レートを加工レートＤＢ２９から求め、このレートとステップＳ２１４で求めた加工時間とから、その加工部位の加工費を計算する（Ｓ２１６）。これを全ての面加工部位について行う。
【００６３】
以上、本実施形態の見積もり処理の全体の流れを説明した。このような処理により、金型の総加工費が求められると、これを目標額と比較することにより、与えられたＣＡＤモデルが加工費の要件を満足する設計であるか否かが判定できる。ここで、ＣＡＤシステム１０は、パラメトリックに形状変更が可能なソリッドモデラなので、目標予算を超過した場合は、一部の寸法を変えることにより容易に設計を変更することができる。
【００６４】
本実施形態では、このようにして各加工部位ごとの加工時間や加工費、金型全体での総加工時間や総加工費の見積もりを行う。求められた加工時間や加工費の情報は、加工費ＤＢ３０に登録される。また本実施形態の加工費見積もり処理部１４は、金型製作のための工程計画を作るための原データを出力する。この工程計画原データは、例えば、加工部位ごとに、その部位の作業指示発行部品、作業コード及び加工時間の組を羅列したリストでよい。特殊加工部位については、同じタイプのものが複数あっても定型的な処理が繰り返されるだけなので、加工部位ごとと言うよりはタイプごとに作業コードと加工時間を集計すればよい。後流の工程設計では、工程計画作成システム５０が、工程計画（スケジュール）における各加工部位の項目に対して、加工費見積もり処理部１４で求められた加工時間を設定する。工程計画には、例えば、作業指示発行部品単位で、それぞれの加工部位を、いつ、どれだけの時間で加工するかなどのスケジュールが示される。これにより、従来工程計画の作成では、担当者が経験等に従って各加工部位の加工時間を推定し、それを工程計画表に設定していたが、本実施形態によれば、工程計画作成担当者の作業負担を低減しつつも、加工時間の点で精度の高い工程計画を作成できる。
【００６５】
また本実施形態では、加工対象面属性の設定されたＣＡＤデータ１２に基づき、ＣＡＭ作業の効率化を図ることができる。ＣＡＭシステム４０は、ＣＡＤデータ１２から各加工対象面を認識し、各加工対象面に付された加工対象面属性のうち、例えば「ＮＣ加工／マニュアル加工」の区別を参照することで、その面についてＮＣプログラムを作成する必要があるかどうかを判定できる。この場合、ＣＡＭシステム４０が、ＮＣプログラムを作成する必要があると認識した加工対象面を例えば画面表示等の形でユーザに通知したり、それらの面についてのＮＣプログラムが作成済みであるか未作成であるかを管理して未作成の面をユーザに通知したりする構成とすることにより、ＮＣプログラムの作成漏れを低減することができる。またこの「ＮＣ加工／マニュアル加工」属性に基づき、マニュアル加工と指定された面を明示した図面を出力して加工担当部署に渡すなどにより、マニュアル加工部位の加工漏れなどを低減することもできる。また、ＣＡＭシステム４０は、各加工対象面に設定された「クリアランス」や「仕上げ代」、「加工基準」などの属性情報をもとに、それら各面のクリアランス、仕上げ代等を自動決定し、これをＮＣプログラムなどのＣＡＭでの必要情報作成に利用することができる。
【００６６】
以上本発明の好適な実施形態を説明した。本実施形態によれば、組付加工属性の設定により、組付状態で加工される加工対象面群を認識し、それらを１つの面として取り扱い組付状態での加工に対応したコスト算出ルール（原単位式、加工レート）を用いてコスト見積もりを行うことができる。これにより、それら各面の加工コストを個別に見積もっていた従来に比べ、見積もりの精度を向上させることができる。
【００６７】
また本実施形態によれば、各加工対象面に対し、これを加工する加工機の種類を指定する属性を設定可能としたことにより、加工機種類も考慮した精度のよい見積もりが可能になる。
【００６８】
上記実施形態のシステムは、典型的には、上記の機能を記述したプログラムをコンピュータシステムに実行させることにより実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 組付状態で加工される部品群の一例を示す図である。
【図２】 本発明に係る加工コスト見積もりシステムの概略構成を示す機能ブロック図である。
【図３】 部品属性のデータ内容の一例を示す図である。
【図４】 加工対象面属性のデータ内容の一例を示す図である。
【図５】 面加工部位ＤＢのデータ内容の一例をテーブル形式で表した図である。
【図６】 原単位ＤＢのデータ内容の一例をテーブル形式で表した図である。
【図７】 加工レートＤＢのデータ内容の一例を示した図である。
【図８】 実施形態の見積もりシステムの全体的な処理手順を示すフローチャートである。
【図９】 面加工部位の見積もり処理の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ ＣＡＤシステム、１２ ＣＡＤデータ、１４ 加工費見積もり処理部、２０ 加工ＤＢ、２１ 形状タイプ判定ルールＤＢ、２３ 面加工部位ＤＢ、２５ 特殊加工部位ＤＢ、２７ 原単位ＤＢ、２９ 加工レートＤＢ、３０ 加工費ＤＢ、４０ ＣＡＭシステム、５０ 工程計画作成システム。
Claims (5)
- 各部品のＣＡＤモデルの各加工対象面に対して属性情報を設定する属性設定手段であって、複数の部品同士を組み付けた状態で一括して加工される組付加工部位については、その旨を示す組付加工属性をその組付加工部位を構成する各部品の加工対象面に対して設定する属性設定手段と、
各部品のＣＡＤデータの各加工対象面に設定された組付加工属性に基づき、組付加工部位を構成する各部品の加工対象面群を認識し、これら面群をその合計面積を持つ１つの面としてその加工コストを計算するコスト計算手段と、
を含む加工コスト見積もり装置。 - 請求項１記載の加工コスト見積もり装置であって、
前記コスト計算手段は、前記組付加工部位を構成する加工対象面群については、その中で最も加工性の悪い材質を用いる部品に対応したコスト算出ルールを用いて加工コストを算出することを特徴とする加工コスト見積もり装置。 - 請求項１記載の加工コスト見積もり装置であって、
前記属性設定手段は、前記部品のＣＡＤモデルの加工対象面に対し、その面の加工を担当する加工機の種類を示す加工機属性を設定する手段を備え、
前記コスト計算手段は、加工対象面の加工機属性が示す加工機種類に対応するコスト計算ルールを用いて該加工対象面の加工コストを計算する、
加工コスト見積もり装置。 - 各部品のＣＡＤモデルの各加工対象面のデータに含まれる組付加工属性に基づき、部品同士を一体に組付けた状態で一括して機械加工される加工対象面群を認識する一括加工面認識手段と、
前記一括して機械加工される加工対象面群として認識した面群は、それら面群の合計面積を持つ１つの面として加工コストを算出するコスト算出手段と、
を含む加工コスト見積もり装置。 - ユーザ入力に応じて各部品のＣＡＤモデルの各加工対象面に対して属性情報を設定するステップであって、複数の部品同士を組み付けた状態で一括して加工される組付加工部位については、その旨を示す組付加工属性をその組付加工部位を構成する各部品の加工対象面に対して設定するステップと、
各部品のＣＡＤデータの各加工対象面に設定された組付加工属性に基づき、組付加工部位を構成する各部品の加工対象面群を認識し、これら面群をその合計面積を持つ１つの面としてその加工コストを計算するステップと、
を含む加工コスト見積もり方法。
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