JP6034835B2 - サイクルタイムを短縮するための情報を提示する数値制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、数値制御装置に関し、特に加工プログラムに基づく加工工程における駆動軸の停止時間を短縮するための情報を提示する数値制御装置に関する。

工作機械を用いたワークの加工において、生産性の向上を図るために一連の工程のサイクルタイムを短縮することが求められる。サイクルタイムは、主として工作機械の駆動軸が動作している稼働時間と、全ての駆動軸が停止している停止時間とから構成されているが、工作機械の駆動軸が動作している稼働時間を短縮した場合、加工精度が低下する原因となる場合がある。そのため、サイクルタイムを短縮する際には、まずは全ての駆動軸が停止している停止時間の短縮を検討することが重要となる。

加工工程の分析を支援するための従来技術として、特許文献１には、予め行なった複数回の加工のサンプリング信号からサイクルタイムの基準値と分散を求め、当該分散の値を用いてサンプリングデータのばらつきに応じた閾値を設定し、前記基準値および前記閾値を用いて異常の発生を自動的に検出すると共に、サンプリングデータと加工プログラムのブロック番号の関係が把握できるように表示する技術が開示されている。また、特許文献２には、加工負荷の時系列データから得られる加工負荷のタイムチャートと加工プログラムとを同一画面に対応付けて表示させる数値制御装置が開示されている。

特開２０１１−０３９７０８号公報 特開２０１０−０９２４０５号公報

しかしながら、従来技術に開示される技術は、加工中に発生した異常状態の検出・分析には一定の効果があるものの、主軸速度到達待機時間や、インポジションチェックなど、異常を伴わない駆動軸の停止時間を検出することができないため、駆動軸が停止している停止時間の短縮を分析するにはあまり効果があるとは言えない。
また、駆動軸の停止状態を改善するためには、工作機械の駆動軸の停止箇所と停止要因とを特定し、停止要因から停止時間を短縮するためのパラメータ設定やプログラム内容変更などの情報を調査する必要があるものの、このような調査には時間がかかる、または調査しても短縮情報を見つけられないという問題があった。

そこで、本発明の目的は、工作機械の駆動軸の停止箇所と停止要因を特定し、停止要因に対応する停止時間を短縮するための情報をオペレータに提示することができる数値制御装置を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、加工プログラムに基づいて工作機械の駆動軸を制御する数値制御装置において、前記駆動軸の動作状況を表す動作状況データを取得する動作状況取得部と、前記加工プログラムにおける実行箇所を取得する実行箇所取得部と、前記駆動軸が停止した時の停止要因に関する情報を表す停止要因情報を取得する停止要因取得部と、前記動作状況データ、前記実行箇所及び前記停止要因情報をそれぞれの取得時間に関連付けて記憶する記憶部と、前記停止要因情報に対応する停止時間の短縮情報を記憶する短縮情報記憶部と、前記記憶部に記憶された停止要因情報に基づいて、前記短縮情報記憶部から前記停止要因情報に対応する停止時間の短縮情報を取得する停止要因短縮情報取得部と、前記記憶部に記憶された前記実行箇所及び前記停止要因情報と、前記停止要因短縮情報取得部が取得した前記停止要因情報に対応する停止時間の短縮情報を表示する表示部と、を備える数値制御装置である。

本願の請求項２に係る発明は、前記停止要因情報及び前記動作状況データに基づいて、停止要因ごとに停止時間を算出する停止時間算出部と、を更に備え、前記停止要因短縮情報取得部は、前記停止時間算出部が算出した停止時間があらかじめ設定された閾値よりも長い場合に前記短縮情報記憶部から前記停止要因情報に対応する停止時間の短縮情報を取得する、ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置である。

本願の請求項３に係る発明は、前記停止要因情報に対応する停止時間の短縮情報は、停止時間を短縮するためのパラメータ設定情報を含み、前記パラメータ設定情報で設定されているパラメータ設定が未設定である場合に前記記憶部に記憶された前記実行箇所及び前記停止要因情報と、前記停止要因短縮情報取得部が取得した前記停止要因情報に対応する停止時間の短縮情報を表示する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の数値制御装置である。

本発明により、オペレータは数値制御装置の画面上に表示された停止時間を短縮するためのパラメータ設定やプログラム内容変更などの短縮情報により停止時間を短縮できるので、短縮情報を調査する作業が削減され、サイクルタイムの短縮が容易になる。

本発明の実施の形態における数値制御装置の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態における停止要因に対応する停止時間の短縮情報の例を示す図である。 本発明の実施の形態における停止要因に対応する停止時間の短縮情報の表示例である。 本発明の実施の形態における短縮情報を表示する処理のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態における、サイクルタイムを短縮するための情報の表示を実施する数値制御装置（ＣＮＣ）のブロック図である。数値制御装置１００は、プログラム解析部１１、分配処理実行部１２、動作状況取得部１３、実行箇所取得部１４、停止要因取得部１５、停止時間算出部１６、停止要因短縮情報取得部１７、関連設定取得部１８、表示項目判定部１９、表示項目記憶部２０、表示部２１を備えている。

プログラム解析部１１は、図示しないメモリに記憶されている加工プログラム２２を読み出して解析し、分配処理実行部１２が利用するデータを生成・出力する。分配処理実行部１２は、プログラム解析部１１が出力した各軸の位置データから、各サーボモータ、スピンドルモータへの出力パルスを生成して出力する。

動作状況取得部１３は、各軸サーボモータ、スピンドルモータの駆動軸の位置、速度およびトルクの指令データ、検出データなどの動作状況データを所定のサンプリング周期で取得し、図示しないメモリに取得時間と共に順次記憶する。
実行箇所取得部１４は、加工プログラムにおける実行箇所を所定のサンプリング周期で取得し、図示しないメモリに取得時間と共に順次記憶する。実行箇所は、加工プログラム２２のいずれの部分の処理が実行されているのかを特定できる情報であり、例えば加工プログラム２２のブロック番号、プログラム番号、ＧコードおよびＭコードが含まれていてもよい。

停止要因取得部１５は、プログラム解析部１１で解析した実行中の指令の情報（インポジションチェック中や補助機能実行中など）に基づいて、駆動軸の停止要因を作成し、図示しないメモリに取得時間と共に順次記憶する。駆動軸の停止要因としては、例えば（１）工作機械の主軸が所定の速度に到達するまで待機する時間、（２）位置指令に対する駆動軸の位置決めが完了したことが確認されるまで待機する時間、（３）Ｍコードに従って実行される補助処理が完了したことが確認されるまで待機する時間、などが挙げられ、現在プログラム解析部１１が処理している加工プログラム２２の実行箇所に基づいて作成される。
停止時間算出部１６は、動作状況取得部１３から得られた動作状況データと、停止要因取得部から得られた停止要因とから、停止要因毎の停止時間を算出し、図示しないメモリに動作状況取得部１３による取得時間と共に順次記憶する。

停止要因短縮情報取得部１７は、実行箇所取得部１４、停止要因取得部１５、停止時間算出部１６が図示しないメモリに記憶した情報に基づいて短縮情報記憶部２３を検索し、停止要因に対応する停止時間を短縮するためのパラメータ設定やプログラム内容変更などの停止時間の短縮情報を取得する。ここで、停止要因短縮情報取得部１７は、実行箇所、停止要因と同一時刻の動作状況データに基づいて算出された停止時間に短縮効果があるかどうかを判定し、短縮効果が見込めない場合には当該情報に対する停止要因に対応する停止時間の短縮情報を読み出さないように構成してもよい。当該判定は、判定プログラム内に短縮効果が見込める時間の長さを閾値として設定しておき、当該閾値と比較するようにしてもよいし、あらかじめ数値制御装置１００における図示しないＳＲＡＭの設定領域などに、短縮効果が見込める時間の長さを閾値として設定しておき、当該閾値と比較するようにしてもよい。

図２は、短縮情報記憶部２３に記憶される停止要因に対応する短縮情報の一例を示したものである。図２に示すように、停止時間の短縮情報は、停止箇所、停止要因などと関連付けて管理されている。例えば、図２の例では、実行箇所が切削送りブロックである場合において、停止要因としてインポジションチェック中であることが確認された場合には、停止要因短縮情報取得部１７は、「＜１＞パラメータ設定変更、No.0300：インポジション幅（切削送り）」という短縮情報を得ることができる。
このような、各停止要因に対応する停止時間を短縮するためのパラメータ設定やプログラム内容変更などの短縮情報については、あらかじめメーカーのエンジニアや、熟練したオペレータなどにより短縮情報記憶部２３に登録して用意しておけばよい。

関連設定取得部１８は、停止要因短縮情報取得部１７で取得した停止要因に対応する短縮情報で、パラメータ設定で短縮するものについて、パラメータ２４の現在の設定値を取得する。パラメータ２４は、あらかじめ数値制御装置１００が備える図示しないＳＲＡＭメモリの設定領域に設定しておいてもよいし、加工プログラム２２において指定するようにしてもよい。

表示項目判定部１９は、更に関連設定取得部１８で取得したパラメータ２４の設定値が短縮可能な設定となっているか否かを判定する。パラメータ２４の設定値が短縮可能な設定となっているか否かの判定は、短縮情報で指示されるパラメータ設定が未設定であるか否か、短縮情報で指示される設定変更対象とされているパラメータが停止時間を短縮することが可能な値となっているか否か、などにより行われる。

表示項目記憶部２０では、表示項目判定部１９の判定を満足した停止箇所と停止要因と短縮情報を表示項目として図示しないＲＡＭなどのメモリに記憶する。
そして、表示部２１は、表示項目記憶部２０が記憶した停止箇所と停止要因と短縮情報を画面に表示する。

図３は、本発明の一実施の形態における数値制御装置１００における画面に表示される停止箇所と停止要因と短縮情報の一例を示す図である。オペレータはこの画面に表示された短縮情報により、どうすれば停止時間を短縮することができるのかを把握することができ、効率的にサイクルタイムを短縮することができる。

図４は、本発明の一実施の形態のおける停止要因に対応する停止時間の短縮情報を表示する処理のフローチャートである。
●［ステップＳＡ０１］加工プログラムに基づいたワークの加工を実行する。加工工程において、実行箇所取得部１４、停止要因取得部１５、動作状況取得部１３および停止時間算出部１６により、当該加工における停止箇所、停止要因、停止時間に係る情報が取得され、図示しないメモリに記憶される。
●［ステップＳＡ０２］ステップＳＡ０１でメモリに記憶した停止箇所、停止要因、停止時間に係る情報を順次読み出す。
●［ステップＳＡ０３］ステップＳＡ０２で読み出した情報の停止時間に短縮効果があるとみなせるほどの長さがあるかを、設定された閾値と比較することで判定する。停止時間が閾値よりも長い場合にはステップＳＡ０４へ進み、停止時間が閾値よりも長い場合にはステップＳＡ０８へ進む。
●［ステップＳＡ０４］ステップＳＡ０２で読み出した情報の、停止要因に対応する停止時間の短縮情報を短縮情報記憶部２３から取得する。
●［ステップＳＡ０５］ステップＳＡ０４で取得した、停止要因に対応する停止時間の短縮情報に関連するパラメータの設定値を読み出す。
●［ステップＳＡ０６］ステップＳＡ０５で読み出したパラメータが、ステップＳＡ０４で取得した短縮情報で指示される設定対象となるパラメータが未設定であるか否か、または、短縮情報で指示される設定変更対象とされているパラメータが停止時間を短縮することが可能な値となっているかを判定する。短縮情報に関するパラメータによる停止時間の短縮が可能である場合にはステップＳＡ０７へ進み、短縮情報に関するパラメータによる停止時間の短縮ができない場合にはステップＳＡ０８へ進む。
●［ステップＳＡ０７］ステップＳＡ０２で読み出した、停止箇所、停止要因、およびステップＳＡ０４で読み出した停止要因に対応する停止時間の短縮情報を、表示項目として図示しないメモリに記憶する。
●［ステップＳＡ０８］ステップＳＡ０２で読み出した、停止箇所、停止要因、停止時間に係る情報が最後の情報かを判定する。最後の情報である場合にはステップＳＡ０９へ進み、まだ情報がメモリに記憶されている場合にはＳＡ０２へ戻る。
●［ステップＳＡ０９］表示項目として記憶した情報を画面へと表示する。

１１ プログラム解析部
１２ 分配処理実行部
１３ 動作状況取得部
１４ 実行箇所取得部
１５ 停止要因取得部
１６ 停止時間算出部
１７ 停止要因短縮情報取得部
１８ 関連設定取得部
１９ 表示項目判定部
２０ 表示項目記憶部
２１ 表示部
２２ 加工プログラム
２３ 短縮情報記憶部
２４ パラメータ
３０ Ｘ軸サーボモータ
３１ Ｙ軸サーボモータ
３２ Ｚ軸サーボモータ
３３ スピンドルモータ
１００ 数値制御装置

Claims (3)

1. 加工プログラムに基づいて工作機械の駆動軸を制御する数値制御装置において、
   前記駆動軸の動作状況を表す動作状況データを取得する動作状況取得部と、
   前記加工プログラムにおける実行箇所を取得する実行箇所取得部と、
   前記駆動軸が停止した時の停止要因に関する情報を表す停止要因情報を取得する停止要因取得部と、
   前記動作状況データ、前記実行箇所及び前記停止要因情報をそれぞれの取得時間に関連付けて記憶する記憶部と、
   前記停止要因情報に対応する停止時間の短縮情報を記憶する短縮情報記憶部と、
   前記記憶部に記憶された前記停止要因情報に基づいて、前記短縮情報記憶部から前記停止要因情報に対応する停止時間の短縮情報を取得する停止要因短縮情報取得部と、
   前記記憶部に記憶された前記実行箇所及び前記停止要因情報と、前記停止要因短縮情報取得部が取得した前記停止要因情報に対応する停止時間の短縮情報を表示する表示部と、
   を備える数値制御装置。
2. 前記停止要因情報及び前記動作状況データに基づいて、停止要因ごとに停止時間を算出する停止時間算出部と、を更に備え、
   前記停止要因短縮情報取得部は、前記停止時間算出部が算出した停止時間があらかじめ設定された閾値よりも長い場合に前記短縮情報記憶部から前記停止要因情報に対応する停止時間の短縮情報を取得する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
3. 前記停止要因情報に対応する停止時間の短縮情報は、停止時間を短縮するためのパラメータ設定情報を含み、
   前記パラメータ設定情報で設定されているパラメータ設定が未設定である場合に前記記憶部に記憶された前記実行箇所及び前記停止要因情報と、前記停止要因短縮情報取得部が取得した前記停止要因情報に対応する停止時間の短縮情報を表示する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の数値制御装置。

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