JP6854607B2 - 加工情報収集システム - Google Patents

Description

本発明は、加工情報収集システムに関する。

従来、ＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）プログラムに従って、被加工部材を所望の形状に切削工具で切削加工するコンピュータ数値制御工作機械（以下、「工作機械」という。）が知られている。

特許文献１では、現場作業者が工作機械ごとに編集したＮＣプログラムを再利用することを目的として、編集後のＮＣプログラムを解析することによって得られる加工情報を収集することが提案されている。

特許第３６９４３２３号公報

しかしながら、特許文献１で記載されているように、編集後のＮＣプログラムに従って切削加工する場合であっても、編集後のＮＣプログラムに含まれる加工情報の通りには加工されない場合がある。例えば、ＮＣプログラムに記述されている送り速度のオーバーライド値が変更された場合には、編集後のＮＣプログラムから抽出される送り速度は、切削加工における実際の送り速度と異なる値になってしまう。オーバーライドとは、ＮＣプログラムに記載された指令値のマニュアルによる微調整を意味する。

従って、正確な加工情報を収集可能なシステムの構築が望まれている。

本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、正確な加工情報を収集可能な加工情報収集システムの提供を目的とする。

本発明の一態様に係る加工情報収集システムは、加工情報取得部と格納部とを備える。加工情報取得部は、切削工具による被加工物の切削加工に用いられたＮＣプログラムの実行履歴、切削加工における加工条件、及び切削工具に関する工具情報を取得する。格納部は、実行履歴、加工条件、及び工具情報を関連づけて格納する。加工条件は、実行履歴に対応するＮＣプログラムに基づいて動作制御された切削工具の動作の実測値、及び実行履歴に対応するＮＣプログラムに基づく切削工具の動作制御に用いられた指令値のうち少なくとも一方を含む。

本発明によれば、正確な加工情報を収集可能な加工情報収集システムを提供することができる。

実施形態に係る加工情報収集システムの構成を示すブロック図 実施形態に係る情報ファイルの一部を示すテーブルの一例 実施形態に係る加工情報データベースの一部を示すテーブルの一例 実施形態に係る表示部における表示例を示す模式図

（加工情報収集システム１の構成）
本実施形態に係る加工情報収集システム１の構成について図面を参照しながら説明する。図１は、加工情報収集システム１の構成を示すブロック図である。

加工情報収集システム１は、複数の加工情報収集部５（第１乃至第４加工情報収集部５ａ〜５ｄ）、格納部４０、及び閲覧部５０を備える。各加工情報収集部５は、ＣＮＣ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）工作機械制御装置１０、工作機械２０、及び情報取得部３０を備える。各加工情報収集部５の内部構成は同様であるため、図１では、第１加工情報収集部５ａの内部構成だけが図示されている。

１．ＣＮＣ工作機械制御装置１０
ＣＮＣ工作機械制御装置１０は、工作機械２０を制御する制御部１１を有する。制御部１１は、ＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）プログラムに従って、工作機械２０を制御する。

ＮＣプログラムには、メインプログラム番号、プログラム番号、ＮＣプログラム本体、及び行番号などが含まれる。ＮＣプログラム本体は、一文字のアルファベットと、それに続く数字とからなるコードを含む。ＮＣプログラム本体には、工作機械１０において主軸の移動や座標系の設定などを処理するためのＧコードがコードの一つとして含まれる。Ｇコードには、目標座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、目標座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に向かって切削工具を移動させる際の送り速度（Ｆコード）と、切削送りであることを示すコード（Ｇ１）及び早送りであることを示すコード（Ｇ０）とが含まれる。

なお、ＮＣプログラムは、工作機械２０における実際の加工状況に応じて編集されていてもよい。例えば、本実施形態では、ＮＣプログラム本体のコメント欄には、被加工物（ワーク）に関するワーク情報が記述されているものとする。ワーク情報には、ワークの品番と材質が含まれる。

制御部１１は、実行中の切削加工に対応するＮＣプログラムに記述された主軸回転数及び送り速度に応じて、工作機械２０に指令値（電流値）を出力する。切削加工時にオペレータによりオーバーライド値が変更されると、制御部１１は、その変更に対応した指令値を工作機械２０に出力する。この指令値に基づいて、後述する各切削工具（切削工具Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１００）によるワークの切削加工が実行される。

制御部１１は、実行中の切削加工に対応するＮＣプログラムの実行履歴を情報取得部３０に送信する。実行履歴は、ＮＣプログラムにおける実行中の切削加工に対応するプログラムの位置情報である。実行履歴には、実行中のメインプログラム番号、実行中のプログラム番号、及び実行中の行番号が含まれる。実行履歴は、更に、実行中のＮＣプログラム本体を含んでもよい。この実行履歴は、ＮＣプログラムの「実行情報」と言い換えてもよい。

制御部１１は、次回の切削加工で用いられる切削工具（以下、「次回の切削工具」という。）の工具番号と、次回の切削工具への取替タイミングとを工作機械２０に送信する。制御部１１は、次回の切削工具の工具番号を情報取得部３０に送信する。なお、次回の切削工具の工具番号とその取替タイミングは、ＮＣプログラムのＴコードとＭコードにそれぞれ記述されている。

２．工作機械２０
工作機械２０は、モータアンプ２１、主軸モータ２２、送り軸モータ２３、実測部２４、及び工具取替部２５を有する。

モータアンプ２１には、ＣＮＣ工作機械制御装置１０の制御部１１から、主軸回転数及び送り速度に応じた指令値が入力される。モータアンプ２１は、入力された指令値に基づいて、主軸モータ２２及び送り軸モータ２３を駆動させる。主軸モータ２２は、各切削工具の主軸を回転駆動させる。送り軸モータ２３は、各切削工具のテーブル送り軸を駆動させる。

実測部２４は、実行中の切削加工における加工条件を取得する。加工条件には、実行履歴に対応するＮＣプログラム（実行プログラム）に基づいて動作制御された切削工具の動作の実測値が含まれる。本実施形態において、加工条件には、切削工具の切削力、切削工具の切削トルク、主軸モータ２２のロードメータ、送り軸モータ２３のロードメータ、送り軸モータ２３の送り速度、及び主軸モータ２２の主軸回転数それぞれの実測値が含まれる。

実測部２４によって取得される加工条件は、ＮＣプログラムに記述されている加工条件と異なっていてもよい。例えば、実測部２４によって取得される主軸回転数はＮＣプログラムに記述されている主軸回転数と異なっていてもよいし、実測部２４によって取得される送り速度はＮＣプログラムに記述されている送り速度と異なっていてもよい。

実測部２４は、取得した加工条件（切削工具の動作の実測値）を情報取得部３０に送信する。

工具取替部２５は、ＣＮＣ工作機械制御装置１０の制御部１１から、次回の切削工具の工具番号とその取替タイミングとを受信する。工具取替部２５は、次回の切削加工の工具番号とその取替タイミングとに基づいて、主軸に取り付けられている切削工具を取り替える。

本実施形態では、工作機械２０の内部に、１００個の切削工具Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１００が準備されている。切削工具の種類には、例えばフライス、ドリル、ボーリング、及びタップなどがあるが、これに限られるものではない。なお、同じ種類の切削工具であっても、切削工具ごとに工具径、工具長、及び刃数などは異なっていてもよい。

３．情報取得部３０
情報取得部３０は、ＣＮＣ工作機械制御装置１０と工作機械２０とに通信可能に接続される。本実施形態では、情報取得部３０として、携帯情報端末（タブレット型端末、パッド型端末、及びノート型パーソナルコンピュータなど）を用いることが想定されているが、これに限られるものではない。

情報取得部３０は、受信部３１、入力部３２、記憶部３３及び送信部３４を有する。

受信部３１は、ＣＮＣ工作機械制御装置１０の制御部１１から、実行中の切削加工に対応するＮＣプログラムの実行履歴を受信する。受信部３１は、工作機械２０の実測部２４から、実行中の切削加工における加工条件を受信する。

入力部３２は、オペレータが各種情報を入力するためのデバイスであり、例えばキーボードやタッチパネルである。オペレータは、入力部３２を用いて、実行中の切削加工に用いられている切削工具に関する工具情報と、工作機械２０に関する設備情報とを入力する。

工具情報には、切削工具の工具番号、工具種類、工具径、工具長、及び刃数などが含まれるが、これに限られるものではない。設備情報には、工作機械２０の名称、工作機械２０の設置場所の名称などが含まれるが、これに限られるものではない。

記憶部３３は、受信部３１が受信した実行履歴及び加工条件と、入力部３２から入力された工具情報及び設備情報とを記憶する。記憶部３３は、実行履歴に含まれる次回の切削工具の工具番号を基準として、実行履歴、加工条件、工具情報、及び設備情報を関連づけて記憶する。

送信部３４は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）及びＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などのネットワークを経由して格納部４０に接続される。送信部３４は、記憶部３３において関連づけて記憶された実行履歴、加工条件、工具情報、及び設備情報を格納部４０に送信する。

４．格納部４０
格納部４０は、ネットワークを経由して第１乃至第４加工情報収集部５ａ〜５ｄに接続されている。格納部４０は、第１乃至第４加工情報収集部５ａ〜５ｄそれぞれの情報取得部３０から各種情報を受信する。格納部４０は、第１加工情報収集部５ａの工作機械２０の切削工具だけでなく、第２乃至第４加工情報収集部５ｂ〜５ｄそれぞれの工作機械２０の切削工具すべてについての実行履歴、加工条件、工具情報、及び設備情報を取得する。

格納部４０は、受信した実行履歴、加工条件、工具情報、及び設備情報を関連づけて格納する。格納部４０は、受信した各種情報に基づいて情報ファイルを作成する。情報ファイルには、第１乃至第４加工情報収集部５ａ〜５ｄそれぞれの情報取得部３０から受信する各種情報のすべてが含まれる。

図２は、情報ファイルの一部を示すテーブルの一例である。図２に示される情報ファイルには、切削加工が行われた日時、稼働状況（早送り又は切削送り）、メインプログラム番号、プログラム番号、行番号、送り軸モータ２３の送り速度、及び主軸モータ２２の主軸回転数が含まれている。

格納部４０は、情報ファイルから所定のデータを選出して加工情報データベースを作成する。加工情報データベースには、切削工具ごとに加工条件を比較するために必要な所望の情報だけが含まれている。従って、加工情報データベースには、情報ファイルに含まれる情報のうち、稼働状況が早送りのときのデータは含まれていなくてもよいし、稼働状況が切削送りのときのデータであっても切削加工が行われた日時は含まれていなくてもよい。

図３は、加工情報データベースの一部を示すテーブルの一例である。図２に示される加工情報データベースには、設備情報、工具情報、加工条件、実行履歴、及びワーク情報が含まれている。設備情報には、設備名（工作機械２０の名称）が含まれる。工具情報には、工具番号、工具長、工具径、工具名（工具種類）、及び刃数が含まれる。加工条件には、主軸回転数、送り速度、切削速度、及び一刃送りが含まれる。実行履歴には、メインプログラム番号、プログラム番号、及び行番号が含まれる。ワーク情報には、ワーク品番とワーク材質が含まれる。なお、ワーク情報は、ＮＣプログラム本体のコメント欄に記述されている。

５．閲覧部５０
閲覧部５０は、ＬＡＮ及びＷＡＮなどのネットワークを経由して格納部４０に接続される。閲覧部５０は、格納部４０によって作成された加工情報データベースを参照して、少なくとも２以上の切削工具に関する実行履歴、加工条件、及び工具情報を閲覧することができる。

閲覧部５０は、表示部５１と入力部５２とを有する。本実施形態では、閲覧部５０として、パーソナルコンピュータを用いることが想定されているが、これに限られるものではない。

表示部５１は、所望の閲覧情報を表示するディスプレイである。入力部５２は、表示部５１に所望の閲覧情報を表示するための検索条件を入力するためのデバイスであり、例えばキーボードやタッチパネルを用いることができる。

図４は、表示部５１における表示例を示す模式図である。表示部５１は、検索条件入力エリアＳ１と閲覧エリアＳ２とを含む。図４に示す例では、検索条件入力エリアＳ１に、「ワーク材質」タブ、「工具名」タブ、「工具径」タブ、及び「ファイル出力」ボタンが表示されている。

オペレータが、入力部５２を用いて各タブに検索条件を入力した後、「ファイル出力」ボタンを押すと、閲覧エリアＳ２に所望の閲覧情報が表示される。オペレータは、閲覧情報を閲覧することによって、第１乃至第４加工情報収集部５ｂ〜５ｄそれぞれの工作機械２０における全ての切削工具のうち検索条件を満たす切削工具について、加工効率の高い切削工具と加工効率の低い切削工具とを把握することができる。オペレータは、加工効率の高い切削工具の加工条件と加工効率の低い切削工具の加工条件とを比較検討することによって、加工効率の平準化を進めることができる。

（特徴）
（１）加工情報収集システム１は、加工情報取得部３０と格納部４０とを備える。加工情報取得部３０は、切削工具による被加工物の切削加工に用いられたＮＣプログラムの実行履歴、切削加工における加工条件、及び切削工具に関する工具情報を取得する。加工条件は、実行履歴に基づいて動作制御された切削工具の動作の実測値を含む。格納部４０は、実行履歴、加工条件、及び工具情報を関連づけて格納する。

このように、加工情報取得部３０は、現実に実行された切削加工に関する実行履歴、加工条件、及び工具情報を収集するため、格納部４０は、ＮＣプログラムを解析することなく、正確な加工情報を収集することができる。従って、格納部４０に収集された加工情報に基づいて、切削工具ごとの加工効率を比較検討することができる。

（２）加工情報取得部３０は、切削工具が取り付けられた工作機械２０に関する設備情報を取得する。従って、切削工具が取り付けられる主軸の剛性などをも考慮して、切削工具ごとの加工効率を比較検討する際の精度を向上させることができる。

（３）格納部は、加工情報収集システム１内に存在する全ての切削工具に関する実行履歴、加工条件、及び工具情報のうち所望の情報だけを含む加工情報データベースを作成する。従って、切削工具ごとの加工効率を比較検討するために必要な加工情報だけを閲覧することができるため、加工効率を比較検討する際の作業効率を向上させることができる。

（他の実施形態）
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

上記実施形態において、情報取得部３０は、実行中の切削加工における加工条件として、実行履歴に基づいて動作制御された切削工具の動作の実測値を実測部２４から取得することとしたが、これに限られるものではない。情報取得部３０は、実行中の切削加工における加工条件として、実行履歴に対応するＮＣプログラム（実行プログラム）に基づく切削工具の動作制御に用いられた指令値（電流値）をＣＮＣ工作機械制御装置１０の制御部１１から取得してもよい。情報取得部３０は、実行中の切削加工における加工条件として、実行履歴に対応するＮＣプログラムに基づいて動作制御された切削工具の動作の実測値、及び実行履歴に対応するＮＣプログラムに基づく切削工具の動作制御に用いられた指令値のうち少なくとも一方を取得する。

上記実施形態において、情報取得部３０は、オペレータが操作する入力部３２を介して工具情報と設備情報を取得することとしたが、これに限られるものではない。例えば、工具情報と設備情報の少なくとも一方が工作機械２０に記憶されているのであれば、情報取得部３０は、工作機械２０から工具情報と設備情報の少なくとも一方を取得してもよい。

上記実施形態において、情報取得部３０は、設備情報を取得することとしたが、設備情報を取得しなくてもよい。

上記実施形態において、情報取得部３０が取得する加工条件には、切削工具の切削力、切削工具の切削トルク、主軸モータ２２のロードメータと、送り軸モータ２３のロードメータと、送り軸モータ２３の送り速度と、主軸モータ２２の主軸回転数とが含まれることとしたが、少なくとも送り軸モータ２３の送り速度と主軸モータ２２の主軸回転数の実測値又は指令値が含まれていればよい。

上記実施形態において、情報取得部３０が取得する工具情報には、切削工具の工具番号、工具種類、工具径、工具長、及び刃数などが含まれることとしたが、少なくとも工具種類が含まれていればよい。

上記実施形態において、情報取得部３０は、実行履歴に記述された次回の切削工具の工具番号を取得することとしたが、実行履歴に現在実行中の切削加工に用いられている切削工具の工具番号が記述されている場合には、今回の切削工具の工具番号を取得してもよい。

上記実施形態では、図２〜図４を用いて、情報ファイル、加工情報データベース、及び閲覧部５０における表示例を例示したが、これらの具体的な内容は適宜変更可能である。

１ 加工情報収集システム
５ 加工情報収集部
１０ ＣＮＣ工作機械制御装置
２０ 工作機械
３０ 情報取得部
４０ 格納部
５０ 閲覧部

Claims (8)

1. 切削工具が取り付けられる工作機械をＮＣプログラムにより制御する工作機械制御装置をそれぞれ有し、前記切削工具による被加工物の切削加工に用いられる前記ＮＣプログラムの実行履歴、前記切削加工における加工条件、前記切削工具に関する工具情報、及び前記切削工具が取り付けられる前記工作機械の設置場所を少なくとも含む設備情報をそれぞれ取得する複数の加工情報取得部と、
   前記実行履歴、前記加工条件、及び前記工具情報を関連づけて格納する単一の格納部と、
   を備え、
   前記加工条件は、前記実行履歴に対応する前記ＮＣプログラムに基づいて動作制御された前記切削工具の動作の実測値、及び前記実行履歴に対応する前記ＮＣプログラムに基づく前記切削工具の動作制御に用いられた指令値のうち少なくとも一方を含む、
   加工情報収集システム。
2. 前記実行履歴は、メインプログラム番号、プログラム番号、及び行番号を含む、
   請求項１に記載の加工情報収集システム。
3. 前記加工条件は、前記切削工具の送り速度を示す指令値、及び前記切削工具の主軸回転数に関する指令値を含む、
   請求項１又は２に記載の加工情報収集システム。
4. 前記加工条件は、前記切削工具の送り速度の実測値、及び前記切削工具の主軸回転数の実測値を含む、
   請求項１又は２に記載の加工情報収集システム。
5. 前記工具情報は、工具番号、工具種類、工具径、工具長、及び刃数のうち少なくとも１つを含む、
   請求項１乃至４のいずれかに記載の加工情報収集システム。
6. 前記格納部は、前記切削工具を含む複数の切削工具それぞれに関する前記実行履歴、前記加工条件、及び前記工具情報のうち所望の情報を含む加工情報データベースを作成する、
   請求項１乃至５のいずれかに記載の加工情報収集システム。
7. 前記加工情報データベースを参照して、少なくとも２以上の切削工具に関する前記実行履歴、前記加工条件、及び前記工具情報を閲覧可能な閲覧部を備える、
   請求項６に記載の加工情報収集システム。
8. 前記閲覧部は、前記加工条件に基づいて、前記所望の切削工具に関する前記実行履歴及び前記工具情報を並べ替えて表示する、
   請求項７に記載の加工情報収集システム。

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