JP6382865B2 - 加工時間予測装置 - Google Patents

Description

本発明は加工時間予測装置に関し、特に加工時間の予測処理に要する時間を短縮することが可能な加工時間予測装置に関する。

工作機械を用いたワーク加工においては、一連の加工工程の実施にかかる加工時間を短縮することで、生産性を向上させることができる。そして、オペレータは、目標とする加工時間を達成するため、加工設定の調整と、ＮＣプログラムの実行時間の確認との２つの作業を繰り返すことが一般的である。ここで、ＮＣプログラムの実行時間の確認方法には次のようなものがある。
（１）実際の工作機械でＮＣプログラムを実行する。
（２）ＮＣプログラムの加工時間を予測するソフトウェアを使用する。

ここで、（１）の方法では、加工時間を確認するためにＮＣプログラムの実行時間と同じ時間を要する。また、加工時間を確認する際に工作機械を実際に動作させる必要があるため、工作機械を専有してしまうという問題がある。

かかる問題を解決できる方法として、（２）が提案されている。一例として、特許文献１にはＮＣプログラムの加工時間を予測する技術が開示されている。当該技術によれば、（１）の方法に比べて高速に加工時間を予測することができ、工作機械を専有することもない。

特許第４９８０４５８号

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ＮＣプログラムの先頭から最終ブロックまでの全範囲を対象として加工時間の予測を行う。したがって、ＮＣプログラムが長い場合には、加工時間の予測処理にかかる時間も長くなるという問題がある。また、加工設定の調整により加工時間が影響を受けるブロックが多いか少ないかにかかわらず、たとえ影響を受けるブロックが数ブロックにすぎない場合であっても、予測処理には常に同じ程度の時間がかかってしまう。よって、目標とする加工時間を達成するために、加工設定の調整及び加工時間の予測作業を何度も繰り返すと、作業時間が顕著に長くなってしまうという問題があった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、加工時間の予測処理に要する時間を短縮することが可能な加工時間予測装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施の形態にかかる加工時間予測装置は、加工プログラム及び加工設定を格納する記憶部と、前記加工プログラム及び前記加工設定に基づいて制御される工作機械の動作状態を示す加工情報を取得する加工情報取得部と、を有する加工時間予測装置において、複数の前記加工設定の間の相違要素を抽出する相違要素抽出部と、前記加工プログラムに含まれる複数のブロックのうち、前記相違要素により加工時間が変化する影響ブロックを抽出する影響ブロック抽出部と、前記影響ブロック夫々について、前記相違要素によって生じる加工時間の差分を計算し、前記差分に基づいて、前記加工プログラム全体における予測差分時間を計算する予測短縮時間算出部と、前記予測差分時間を出力する加工時間表示部と、を有することを特徴とする。

他の実施の形態にかかる加工時間予測装置は、前記予測短縮時間算出部はさらに、前記加工設定を調整する前の加工時間と、前記予測差分時間に基づいて、前記加工設定を調整した後の予測加工時間を算出することを特徴とする。

他の実施の形態にかかる加工時間予測装置は、前記加工情報取得部は、前記加工設定を調整する前の加工時間をブロック毎に測定し、前記加工情報として前記記憶部に格納することを特徴とする。

他の実施の形態にかかる加工時間予測装置は、前記加工情報取得部は、前記加工プログラム及び前記加工設定に従って稼働する前記工作機械から、前記加工情報を取得することを特徴とする。

他の実施の形態にかかる加工時間予測装置は、前記加工情報取得部は、前記加工プログラム及び前記加工設定を用いた加工時間のシミュレーション結果である、前記加工情報を取得することを特徴とする。

他の実施の形態にかかる加工時間予測装置は、前記相違要素抽出部は、早送りブロックオーバラップの適用を前記相違要素として抽出し、前記影響ブロック抽出部は、オーバラップされるブロックを前記影響ブロックとして抽出し、前記予測短縮時間算出部は、前記オーバラップされるブロックの、早送りブロックオーバラップの適用前の開始時刻と早送りブロックオーバラップの適用後の開始時刻との差分を前記予測差分時間として算出し、
前記早送りブロックオーバラップの適用後の開始時刻は、軸速度が所定のしきい値と一致したときの時刻であることを特徴とする。

他の実施の形態にかかる加工時間予測装置は、前記相違要素抽出部は、インポジション幅の変更を前記相違要素として抽出し、前記影響ブロック抽出部は、インポジションチェックを含むブロックを前記影響ブロックとして抽出し、前記予測短縮時間算出部は、前記インポジションチェックを含むブロックの、インポジション幅の変更前の開始時刻とインポジション幅の変更後の開始時刻との差分を前記予測差分時間として算出し、前記インポジション幅の変更後の開始時刻は、位置偏差量と変更後の前記インポジション幅とが一致したときの時刻であることを特徴とする。

本発明により、加工時間の予測処理に要する時間を短縮することが可能な加工時間予測装置を提供することができる。

加工時間予測装置１００の構成を示すブロック図である。 加工時間予測装置１００の動作を示すフローチャートである。 早送りブロックオーバラップ適用時の加工時間予測処理を説明するための図である。 早送りブロックオーバラップ適用時の加工時間予測処理を説明するための図である。 インポジション幅調整時の加工時間予測処理を説明するための図である。 インポジション幅調整時の加工時間予測処理を説明するための図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。まず、図１のブロック図を用いて、本発明の実施の形態にかかる加工時間予測装置１００の構成について説明する。

加工時間予測装置１００は、相違要素抽出部１０、影響ブロック抽出部１１、予測短縮時間算出部１２、加工時間表示部１３、記憶部２３、加工情報取得部３０を有する。

典型的な加工時間予測装置１００は、パソコンや数値制御装置などの情報処理装置である。一般に、加工時間予測装置１００は、プロセッサ、記憶装置及び入出力装置を有している。プロセッサは、記憶装置に格納されたプログラムを読み出して実行し、入出力装置を制御することにより、上述の種々の処理部を論理的に実現する。

記憶部２３は、加工プログラム２２、加工設定２０を予め格納しているものとする。加工プログラム２２は、工作機械を動作させてワークに対し所定の加工を行うためのプログラムである。加工設定２０は、加工プログラム２２の動作をカスタマイズするためのパラメータ等を含む。例えば、加工設定２０により、早送りオーバラップの適用の有無や、インポジション幅の設定値等を定義することができる。なお、本実施の形態において、記憶部２３は必ずしも１つの記憶装置又は記憶領域で構成される必要はなく、データ等は、複数の記憶装置又は記憶領域に分散して格納されても良い。

加工情報取得部３０は、工作機械で加工プログラム２２が実行されたとき、又は加工プログラム２２に対して加工時間予測ソフトが使用されたとき、工作機械の動作状態などを示す加工情報を取得する。加工情報には、例えば、工作機械の各軸の動作状態などが含まれる。加工情報取得部３０は、取得した加工情報を記憶部２３に蓄積する。

相違要素抽出部１０は、加工設定２０の内容が変更されたとき、設定変更前後における相違要素を抽出する。

影響ブロック抽出部１１は、加工プログラム２２のうち、相違要素抽出部１０が抽出した相違要素により加工時間が影響を受ける影響ブロックを特定する。

予測短縮時間算出部１２は、記憶部２３に保存された加工情報に基づき、影響ブロック抽出部１１が特定した影響ブロック夫々における、加工設定２０の変更前の加工時間と、加工設定２０の変更後の加工時間との差分、すなわち予測差分時間を計算する。そして、各影響ブロックにおける予測差分時間を合計することで、加工プログラム２２全体の予測差分時間を計算する。また、予測短縮時間算出部１２は、加工設定２０の変更前の加工時間から、予測差分時間を差し引くことで、加工設定２０の変更後の加工時間を予測する。

加工時間表示部１３は、予測短縮時間算出部１２が算出した値を出力する。例えば、加工時間表示部１３は、加工設定２０の変更後の加工時間や、予測差分時間を出力する。好ましくは、加工設定２０の変更前の加工時間を併せて表示してもよい。

次に、図２のフローチャートを用いて、加工時間予測装置１００における予測加工時間の表示処理について説明する。
［ステップＳＡ０１］
オペレータが、実際の工作機械で加工プログラム２２を実行させる。又は、加工プログラム２２に対して加工時間予測ソフトを使用する。加工時間予測ソフトは、仮想的な工作機械で加工プログラム２２を実行した場合の加工時間を予測する処理を行う。

［ステップＳＡ０２］
加工情報取得部３０は、実際の工作機械が加工プログラム２２を実行した際、又は、加工時間予測ソフトが加工時間を予測した際の、実際の又は仮想的な工作機械の各軸の動作状態などの加工情報を取得し、記憶部２３に保存する。好ましくは、加工情報取得部３０は、加工情報と、加工設定２０と対応付けて保存する。

［ステップＳＡ０３］
オペレータが、実際の工作機械又は加工時間予測ソフトの加工設定２０を調整する。
［ステップＳＡ０４］
相違要素抽出部１０は、ステップＳＡ０３における加工設定２０の調整前後の相違要素を抽出する。すなわち、加工設定２０のどの部分が相違しているのかを特定する。

［ステップＳＡ０５］
影響ブロック抽出部１１は、加工プログラム２２に含まれるブロックを順次読み出す。そして、読み出したブロック夫々について、以下のステップＳＡ０６乃至ＳＡ０８の処理を順次実行する。

［ステップＳＡ０６］
影響ブロック抽出部１１は、ステップＳＡ０５で読み出されたブロックにおける加工時間が、相違要素により影響を受けるか否かを判定する。すなわち、ステップＳＡ０３で加工設定２０が調整されたことにより、当該ブロックにおける加工時間が変化するか否かを判定する。

ここで、典型的な影響ブロック抽出部１１は、相違要素の種類と、当該相違要素により影響を受けるブロックの情報と、を予め対応付けて保持しているものとする。これにより、影響ブロック抽出部１１は、ステップＳＡ０４で抽出された相違要素に基づき、影響を受けるブロックを特定することができる。

加工時間が影響を受ける場合はステップＳＡ０７に遷移する。一方、加工時間が影響を受けない場合はステップＳＡ０９に遷移する。

［ステップＳＡ０７］
予測短縮時間算出部１２は、ステップＳＡ０２で記憶部２３に保存された加工情報を用いて、当該ブロックにおける、相違要素による加工時間の予測差分時間を計算する。すなわち、当該ブロックにおいて、加工時間がどれほどの時間短縮されるかを計算する。

ここで、典型的な予測短縮時間算出部１２は、相違要素の種類と、当該相違要素に応じた予測差分時間の計算方法と、を予め対応付けて保持しているものとする。この計算方法とは、典型的には、上述の加工情報をパラメータとして含んだ予測差分時間の計算ロジックである。これにより、予測短縮時間算出部１２は、予測差分時間を算出することができる。

［ステップＳＡ０８］
予測短縮時間算出部１２は、ステップＳＡ０７において計算した予測差分時間を、加工プログラム２２全体の予測差分時間にインクリメントする。すなわち、相違要素により加工時間が影響を受けるブロック夫々にかかる予測差分時間が算出されたならば、それらを順次足し合わせていくことにより、加工プログラム２２全体の予測差分時間を形成していく。

［ステップＳＡ０９］
ステップＳＡ０５で読み出したブロックが加工プログラムにおける最後のブロックである場合はステップＳＡ１０に進む。その他の場合はステップＳＡ０５に戻る。

［ステップＳＡ１０］
予測短縮時間算出部１２は、ステップＳＡ０３における加工設定２０調整前の加工時間（実際の工作機械で加工プログラム２２を実行した際の加工時間又は加工時間予測ソフトで予測した加工プログラム２２の加工時間）から、ステップＳＡ０８で算出した予測差分時間、すなわち加工プログラム２２全体の予測差分時間を差し引くことで、加工設定２０の調整後の予測加工時間を計算する。

［ステップＳＡ１１］
加工時間表示部１３は、加工設定２０の調整前の加工時間又は予測加工時間と、加工設定２０の調整後の予測差分時間及び予測加工時間とを出力する。典型的には、ディスプレイ装置等にこれらの情報を表示する。

ここで、加工時間予測装置１００による、加工設定２０の調整後の予測差分時間計算の具体的を示す。実施例１は、早送りブロックオーバラップを適用するよう加工設定２０を調整した場合の予測差分時間の計算例である。実施例２は、インポジション幅を変更するよう加工設定２０を調整した場合の予測差分時間の計算例である。

＜実施例１：早送りブロックオーバラップ適用＞
工作機械又は加工時間予測ソフトが、早送りブロックオーバラップを適用していない状態で加工プログラム２２を実行する。このとき、加工情報取得部３０は、工作機械から加工情報を取得して記憶部２３に逐次保存する。本実施例では、加工情報取得部３０は、加工情報として、時刻ＴにおけるＸ軸の速度、及び時刻ＴにおけるＹ軸の速度を逐次取得しているものとする。図３の波形は、時刻Ｔと、Ｘ軸速度及びＹ軸速度との関係を示したものである。ブロックＮｘｘでは、Ｘ軸の早送りが実行され、Ｘ軸の速度が０となった後にインポジションチェックが行われている。その後、次ブロックＮｙｙが開始されている。

次に、オペレータは、工作機械又は加工時間予測ソフトにおける加工設定２０を調整し、早送りオーバラップを適用する。このとき、加工情報取得部３０が工作機械から取得する加工情報を図４に示す。早送りブロックオーバラップを適用すると、ブロックＮｘｘにおいて、Ｘ軸の速度が、予め設定された閾値以下になったときに、次ブロックＮｙｙが開始される。

影響ブロック抽出部１１は、相違要素の発生、すなわち加工設定２０が変更されたことを検知して、影響ブロックの抽出処理を開始する。本実施例では、影響ブロック抽出部１１は、「早送りブロックオーバラップが適用された場合は、オーバラップされるブロックの加工時間が影響を受ける」というルールを予め保持しているものとする。本実施例では、早送りブロックオーバラップ適用により、ブロックＮｘｘに、次ブロックＮｙｙがオーバラップされる。よって、影響ブロック抽出部１１は、ブロックＮｘｘの加工時間が影響を受けると判定する。

予測短縮時間算出部１２は、影響ブロック抽出部１１が抽出したブロックＮｘｘにおける加工時間の予測差分時間を算出する。本実施例では、予測短縮時間算出部１２は、相違要素が早送りブロックオーバラップである場合の予測差分時間の算出方法を、予め保持しているものとする。以下に、その算出方法を示す。

まず、予測短縮時間算出部１２は、加工設定２０の調整前の加工情報から、ブロックＮｘｘの次ブロックＮｙｙが開始された時刻ｔ１を特定する。次に、予測短縮時間算出部１２は、加工設定２０の調整後の加工情報から、ブロックＮｘｘの次ブロックＮｙｙが開始された時刻ｔ２を特定する。加工設定２０の調整後の次ブロックＮｙｙの開始時刻は、加工設定２０の調整後の加工情報において、Ｘ軸の速度が、早送りブロックオーバラップの加工設定２０において予め設定された閾値、すなわち次ブロックＮｙｙを開始するトリガとなるＸ軸の速度と一致したときの時刻ｔ２として求めることもできる。最後に、予測短縮時間算出部１２は、加工設定２０の調整前の次ブロックＮｙｙの開始時刻ｔ１と、加工設定２０の調整後の次ブロックＮｙｙの開始時刻ｔ２との差分を、早送りブロックオーバラップ適用による加工時間の予測差分時間として算出する。

＜実施例２：インポジション幅変更＞
工作機械又は加工時間予測ソフトが、インポジション幅を変更していない状態で加工プログラム２２を実行する。このとき、加工情報取得部３０は、工作機械から加工情報を取得して記憶部２３に逐次保存する。本実施例では、加工情報取得部３０は、加工情報として、時刻ＴにおけるＸ軸の速度、及び時刻Ｔにおけるインポジション位置からの位置偏差量を逐次取得しているものとする。図５の波形は、時刻Ｔと、Ｘ軸速度及び位置偏差量との関係を示したものである。ブロックＮｘｘにおいてインポジションチェックが行われ、位置偏差量が予め設定されているインポジション幅より小さくなったら、次ブロックＮｙｙが開始されていることがわかる。

次に、オペレータは、工作機械又は加工時間予測ソフトにおける加工設定２０を調整し、インポジション幅の設定値を大きくする。このとき、加工情報取得部３０が工作機械から取得する加工情報を図６に示す。ブロックＮｘｘにおいてインポジションチェックが行われ、位置偏差量が設定変更後のインポジション幅より小さくなったら、次ブロックＮｙｙが開始されていることがわかる。

影響ブロック抽出部１１は、相違要素の発生、すなわちインポジション幅の設定値が変更されたことを検知して、影響ブロックの抽出処理を開始する。本実施例では、影響ブロック抽出部１１は、「インポジション幅の設定値が変更された場合は、インポジションチェックを含むブロックの加工時間が影響を受ける」というルールを予め保持しているものとする。本実施例では、ブロックＮｘｘにおいてインポジションチェックが実施されるから、影響ブロック抽出部１１は、ブロックＮｘｘの加工時間が影響を受けると判定する。

予測短縮時間算出部１２は、影響ブロック抽出部１１が抽出したブロックＮｘｘにおける加工時間の予測差分時間を算出する。本実施例では、予測短縮時間算出部１２は、相違要素がインポジション幅の設定変更である場合の予測差分時間の算出方法を、予め保持しているものとする。以下に、その算出方法を示す。

まず、予測短縮時間算出部１２は、加工設定２０の調整前の加工情報から、ブロックＮｘｘの次ブロックＮｙｙが開始された時刻ｔ１を特定する。次に、予測短縮時間算出部１２は、加工設定２０の調整後の加工情報から、ブロックＮｘｘの次ブロックＮｙｙが開始された時刻ｔ２を特定する。加工設定２０の調整後の次ブロックＮｙｙの開始時刻は、加工設定２０の調整後の加工情報において、位置偏差量が、設定変更後のインポジション幅と一致したときの時刻ｔ２として求められる。最後に、予測短縮時間算出部１２は、加工設定２０の調整前の次ブロックＮｙｙの開始時刻ｔ１と、加工設定２０の調整後の次ブロックＮｙｙの開始時刻ｔ２との差分を、早送りブロックオーバラップ適用による加工時間の予測差分時間として算出する。

本実施の形態によれば、加工時間予測装置１００は、加工設定２０の調整が行われた際に、加工プログラム２２全体を再実行することなく、予測加工時間を算出することができる。より具体的には、加工時間予測装置１００は、加工設定２０の調整により影響を受けるブロックを特定し、当該ブロックにおける短縮時間のみを計算する。このため、加工プログラム２２のサイズが大きい場合であっても、少ない計算量で、短時間で加工時間を予測することができる。これにより、目標とする加工時間を達成するために加工設定２０を調整する作業に要する時間が削減できる。

また、本実施の形態によれば、加工時間予測装置１００は、事前に実際の工作機械又は加工時間予測ソフトにおいて実行した際の加工時間から、予測短縮時間を差し引くことで、予測加工時間を算出する。そのため、現実の加工時間に対する誤差が小さい予測加工時間を算出できる。

なお、本発明は上述の種々の実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で、構成要素の置換、省略、付加、順序の入れ替え等の変更を施すことが可能である。

１００ 加工時間予測装置
１０ 相違要素抽出部
１１ 影響ブロック抽出部
１２ 予測短縮時間算出部
１３ 加工時間表示部
２０ 加工設定
２２ 加工プログラム
２３ 記憶部
３０ 加工情報取得部

Claims (7)

1. 加工プログラム及び加工設定を格納する記憶部と、
   前記加工プログラム及び前記加工設定に基づいて制御される工作機械の動作状態を示す加工情報を取得する加工情報取得部と、を有する加工時間予測装置において、
   複数の前記加工設定の間の相違要素を抽出する相違要素抽出部と、
   前記加工プログラムに含まれる複数のブロックのうち、前記相違要素により加工時間が変化する影響ブロックを抽出する影響ブロック抽出部と、
   前記影響ブロック夫々について、前記相違要素によって生じる加工時間の差分を計算し、前記差分に基づいて、前記加工プログラム全体における予測差分時間を計算する予測短縮時間算出部と、
   前記予測差分時間を出力する加工時間表示部と、を有することを特徴とする
   加工時間予測装置。
2. 前記予測短縮時間算出部はさらに、前記加工設定を調整する前の加工時間と、前記予測差分時間に基づいて、前記加工設定を調整した後の予測加工時間を算出することを特徴とする
   請求項１記載の加工時間予測装置。
3. 前記加工情報取得部は、前記加工設定を調整する前の加工時間をブロック毎に測定し、前記加工情報として前記記憶部に格納することを特徴とする
   請求項１記載の加工時間予測装置。
4. 前記加工情報取得部は、前記加工プログラム及び前記加工設定に従って稼働する前記工作機械から、前記加工情報を取得することを特徴とする
   請求項１記載の加工時間予測装置。
5. 前記加工情報取得部は、前記加工プログラム及び前記加工設定を用いた加工時間のシミュレーション結果である、前記加工情報を取得することを特徴とする
   請求項１記載の加工時間予測装置。
6. 前記相違要素抽出部は、早送りブロックオーバラップの適用を前記相違要素として抽出し、
   前記影響ブロック抽出部は、オーバラップされるブロックを前記影響ブロックとして抽出し、
   前記予測短縮時間算出部は、前記オーバラップされるブロックの、早送りブロックオーバラップの適用前の開始時刻と早送りブロックオーバラップの適用後の開始時刻との差分を前記予測差分時間として算出し、
   前記早送りブロックオーバラップの適用後の開始時刻は、軸速度が所定のしきい値と一致したときの時刻であることを特徴とする
   請求項１記載の加工時間予測装置。
7. 前記相違要素抽出部は、インポジション幅の変更を前記相違要素として抽出し、
   前記影響ブロック抽出部は、インポジションチェックを含むブロックを前記影響ブロックとして抽出し、
   前記予測短縮時間算出部は、前記インポジションチェックを含むブロックの、インポジション幅の変更前の開始時刻とインポジション幅の変更後の開始時刻との差分を前記予測差分時間として算出し、
   前記インポジション幅の変更後の開始時刻は、位置偏差量と変更後の前記インポジション幅とが一致したときの時刻であることを特徴とする
   請求項１記載の加工時間予測装置。