JP7252031B2 - 工作機械管理システム、管理装置、および工作機械に接続される接続装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械管理システム、管理装置、および工作機械に接続される接続装置に関する。

特許文献１では、交換対象となる刃具を容易に特定するために、所定の寿命回数ごとに刃具を交換しながらワークを加工する工作機械に用いられる刃具交換支援システムにて、刃具の使用回数をカウントし、この使用回数と、寿命回数と、を比較する制御装置と、刃具の交換の要否を問う交換支援ガイダンスを表示する表示装置と、を備えたものが提案されている。
特許文献２では、マイクロコンピュータなどによる数値制御により、所定の加工データに基づいてワークを切削加工する加工装置にて、ツールの使用時間が寿命に達すると適正な加工が行われず、ツールが破損して加工装置に損傷を与えてしまう恐れがあることに鑑み、作業者が、加工装置の使用時間を書き留めるなどの従来の作業に代えて、寿命に達したツールを検知するとともに、検知したツールの交換を作業者に促すツール管理システムが提案されている。

ＷＯ２０１５/０１１８００号公報 特許第６１３２６６４号公報

一般に、工作機械は、主に金属の材料を削って加工することで部品を作り出す機械であり、バイトやドリルなどの工具に代表されるツールを、材料に接触させて加工が行なわれる。例えば、工作機械の一つであるＮＣ（Numerical Control）自動旋盤では、コンピュータでツールや材料の位置、速度を制御し、人の手を介さずに自動的に部品加工が行なわれる。このようなＮＣ自動旋盤を用いて部品加工を行なう生産現場では、例えば数十台～数百台のＮＣ自動旋盤が、１日２４時間、停止せずに連日稼働し、加工作業が行なわれている場合がある。

ここで、生産現場では、品質の管理とともに、工程管理や生産計画などの生産管理が行なわれる。かかる生産管理では、複数の工作機械の個々の工作機械が正常に稼働しているか否か、を正確に把握することが求められる。工作機械は、諸々の理由により停止するが、この停止が異常なものであるか、正常なものであるか、を正しく見極めることが生産管理では要求される。

一方、工作機械では、加工によりツールが摩耗し、求める加工品質が得られなくなることから、予め定められた条件によりツール交換作業が行なわれる。この交換作業に要する時間は、その内容により一定ではないが、早いもので１０分程度はかかり、試し削りなどの試運転を含めると３０分程度はかかるものがある。また、その交換作業は、例えば３日に１回程度の頻度で生じる場合がある。このツール交換作業を行なう際には、工作機械は停止させなければならないが、このツール交換作業のための工作機械の停止は、異常なものではなく、正常なものとして把握すべきものである。

しかしながら、従前にて、このツール交換作業に要する時間を正確に把握することが難しく、例えばオペレータが台帳へ記載した大雑把な時間を集計する、といった程度に留まっていた。特に、現状において数多く稼働している工作機械では、イーサネット（登録商標）などのネットワークに対する接続機能を有していない場合が多く、装置の外部へ情報を発信する必要性がないことから、作業時間を区別する情報などは生成していないことが多い。そのため、このような工作機械にてツール交換作業に要する時間を正確に把握することは特に困難である。ネットワークに対する接続機能を有しているか否かに関わらず、ツール交換作業に要する時間を正確に把握することができれば、生産管理も良好なものとなり、生産現場にてさらなる生産性の向上を図ることができる。

本発明は、工作機械のツール交換作業に要した時間を、オペレータが台帳などに記載して管理する場合に比べて、より正確に把握することを目的とする。

請求項１に記載された発明は、複数の工作機械の個々の工作機械に対しておよび/または個々の工作機械に接続された接続装置に対してネットワークを介して接続される管理装置と、を備えた工作機械管理システムであって、前記管理装置は、前記複数の工作機械の個々の工作機械にて発生したツール交換作業の開始に関する情報を前記ネットワークを介して取得する開始情報取得手段と、前記ツール交換作業の終了に関する情報を前記ネットワークを介して取得する終了情報取得手段と、取得した前記開始に関する情報と前記終了に関する情報とを用いて、前記個々の工作機械にて発生した前記ツール交換作業に要した時間を把握する把握手段と、を備え、前記開始に関する情報は、前記個々の工作機械のオペレータの操作に応じて出された信号であり、前記終了に関する情報は、前記個々の工作機械の連続運転を判断するための時間情報、または当該時間情報から生成された交換終了を示す情報であり、前記把握手段は、前記時間情報から得られた連続運転の時間が予め定められた時間を超えた場合には前記ツール交換作業が終了したと判断して当該ツール交換作業に要した時間を把握すること、を特徴とする工作機械管理システムである。
請求項２に記載された発明は、前記接続装置は、前記ネットワークに対するインタフェースを有しない工作機械に接続され、前記工作機械の制御盤から当該工作機械の稼働状態に関する情報である状態情報を取得する制御部と、前記オペレータへの出力および当該オペレータからの入力を受け付けるユーザインタフェースと、前記ネットワークに接続して前記開始に関する情報および前記終了に関する情報を出力するネットワークインタフェースと、を有することを特徴とする請求項１記載の工作機械管理システムである。
請求項３に記載された発明は、前記開始に関する情報は、前記接続装置にて前記ユーザインタフェースを介してなされた前記オペレータの操作に応じて出された信号であることを特徴とする請求項２記載の工作機械管理システムである。
請求項４に記載された発明は、複数の工作機械の個々の工作機械と、および/または個々の工作機械に接続された接続装置と、ネットワークを介して接続される管理装置であって、前記複数の工作機械の個々の工作機械にて発生したツール交換作業の開始に関する情報を前記ネットワークを介して取得する開始情報取得手段と、前記ツール交換作業の終了に関する情報を前記ネットワークを介して取得する終了情報取得手段と、取得した前記開始に関する情報と前記終了に関する情報とを用いて、前記個々の工作機械にて発生した前記ツール交換作業に要した時間を把握する把握手段と、を備え、前記開始に関する情報は、前記個々の工作機械のオペレータの操作に応じて出された信号であり、前記終了に関する情報は、前記個々の工作機械の連続運転を判断するための時間情報、または当該時間情報から生成された交換終了を示す情報であり、前記把握手段は、前記時間情報から得られた連続運転の時間が予め定められた時間を超えた場合には前記ツール交換作業が終了したと判断して当該ツール交換作業に要した時間を把握すること、を特徴とする管理装置である。
請求項５に記載された発明は、前記複数の工作機械の個々の工作機械で加工される製品情報と、加工に関与する作業者情報とを含む基本情報を前記ネットワークを介して取得する基本情報取得手段と、取得した前記製品情報および前記作業者情報と、前記把握手段により把握した前記ツール交換作業に要した時間と、を関連付けて出力する出力手段と、を更に含む請求項４記載の管理装置である。
請求項６に記載された発明は、ネットワークを介して管理装置に接続され、当該ネットワークに対するインタフェースを有しない工作機械から情報を取得することが可能な接続装置であって、前記工作機械の制御盤から当該工作機械の稼働状態に関する情報である状態情報を取得する制御部と、オペレータへ情報を出力し、および当該オペレータからの入力を受け付けるユーザインタフェースと、前記ネットワークに接続し、前記工作機械にて発生したツール交換作業の開始に関する情報を前記管理装置に出力するとともに、当該工作機械にて発生した当該ツール交換作業の終了に関する情報を当該管理装置に出力するネットワークインタフェースと、を備え、前記制御部は、前記工作機械の前記制御盤から前記状態情報として、稼働時間を示す稼働時間信号および加工を行なったことを示すカウント信号を取得し、前記ユーザインタフェースから、ツール交換関連情報を含む基本情報を取得し、前記稼働時間信号および前記カウント信号の少なくとも何れか一つと、前記ツール交換関連情報と、を用いて前記工作機械のツール警告情報を算出して出力し、前記ユーザインタフェースは、前記ツール警告情報を表示出力すること、を特徴とする接続装置である。
請求項７に記載された発明は、前記制御部は、前記工作機械にて発生した前記ツール交換作業の前記開始に関する情報として、前記ユーザインタフェースの交換開始ボタンに対するオペレータからの操作を受けたことによる情報を、前記ネットワークインタフェースを介して前記管理装置に出力し、前記工作機械にて発生した前記ツール交換作業の前記終了に関する情報として、当該工作機械の前記制御盤から取得した連続運転に関する情報を、前記ネットワークインタフェースを介して前記管理装置に出力することを特徴とする請求項６記載の接続装置である。
請求項８に記載された発明は、複数の工作機械の個々の工作機械に対しておよび/または個々の工作機械に接続された接続装置に対してネットワークを介して接続される管理装置と、を備えた工作機械管理システムであって、前記管理装置は、前記複数の工作機械の個々の工作機械にて発生したツール交換作業の開始に関する情報を前記ネットワークを介して取得する開始情報取得手段と、前記ツール交換作業の終了に関する情報を前記ネットワークを介して取得する終了情報取得手段と、取得した前記開始に関する情報と前記終了に関する情報とを用いて、前記個々の工作機械にて発生した前記ツール交換作業に要した時間を把握する把握手段と、を備え、前記終了に関する情報は、前記個々の工作機械の連続運転を判断するための時間情報、または当該時間情報から生成された交換終了を示す情報であり、前記把握手段は、前記時間情報から得られた連続運転の時間が予め定められた時間を超えた場合には前記ツール交換作業が終了したと判断して当該ツール交換作業に要した時間を把握すること、を特徴とする工作機械管理システムである。

本発明によれば、工作機械のツール交換作業に要した時間を、オペレータが台帳などに記載して管理する場合に比べて、より正確に把握することができる。

本実施の形態が適用される工作機械管理システムの一例を示した図である。 コレクタＰＣおよびサーバのハードウェア構成を示す図である。 工作機械の構成を示す斜視図である。 ネットワークに対するインタフェースを有しない工作機械と、この工作機械に接続される接続装置とのシステム構成を示す図である。 工作機械の制御盤からデータを取得して稼働情報を算出し、これを出力する、ＰＬＣにおける処理を示すフローチャートである。 （ａ）～（ｄ）は、ユーザインタフェースの表示部に表示される基本情報、状態情報の一例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、接続装置のユーザインタフェースに表示される刃物交換画面の一例を示す図である。 接続装置によるツール交換時間の送信処理を説明するためのフローチャートである。 サーバによるツール交換時間の把握処理を説明するためのフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
〔工作機械管理システムの説明〕
図１は、本実施の形態が適用される工作機械管理システム１の一例を示した図である。図１に示す工作機械管理システム１は、工作機械１０,５０と、コレクタＰＣ６０と、データの収集を行なうサーバ７０とを有している。工作機械１０,５０、コレクタＰＣ６０、およびサーバ７０は、例えばイーサネット（登録商標）に代表されるＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワーク９０を介して接続されている。

工作機械１０は、所謂ネットワークＩ/Ｆ（インタフェース）を有さず、ネットワーク９０への接続機能がない機械の一例である。本実施の形態では、工作機械１０の制御盤２０（後述）に接続される接続装置３０を工作機械１０に備え、ネットワーク９０を介して外部とのデータの送受信を可能としている。
工作機械５０は、ネットワークＩ/Ｆを制御部（図示せず）に備え、ネットワーク９０を介して直接、外部とのデータの送受信を可能としている。接続装置３０の機能は内蔵しており、図１では、工作機械５０に接続装置３０は備えられていない。
尚、工作機械１０,５０としては、例えば、旋盤、ボール盤、研削盤、フライス盤、中ぐり盤、歯切り盤、などがある。この中で、最も基本的な工作機械である旋盤は、例えば回転する材料に刃物などのツールを押し当て、これを送りながら切削加工を行なっている。

コレクタＰＣ６０は、例えば製造工場の建屋毎など、所定数（例えば１００台程度の数）の工作機械１０,５０からの情報を束ねて中継するコンピュータ装置である。コレクタＰＣ６０は、ネットワーク９０を介して工作機械１０の接続装置３０を複数集め、または、ネットワーク９０を介して工作機械５０を複数集めている。そして、集計した情報を、ネットワーク９０を介して、サーバ７０に送信している。

サーバ７０は、本件の管理装置の一つとして機能している。コレクタＰＣ６０にネットワーク９０を介して接続される他、工作機械１０の接続装置３０や、工作機械５０に、直接、ネットワーク９０を介して接続される。すなわち、サーバ７０は、工作機械１０の接続装置３０や工作機械５０に対してコレクタＰＣ６０を間に介し、または工作機械１０の接続装置３０や工作機械５０に対して直接、ネットワーク９０を介して接続されている。

図２は、コレクタＰＣ６０およびサーバ７０のハードウェア構成を示す図である。コレクタＰＣ６０およびサーバ７０は、所謂パーソナルコンピュータ（ＰＣ）により構成され、一般のコンピュータ装置が有する各種機能を備えている。より具体的には、ＯＳ（Operating System）やアプリケーション等の各種ソフトウェアを実行し本件の各種機能を果たすＣＰＵ（Central Processing Unit）８１と、ＣＰＵ８１の作業用のメモリとして用いられるＲＡＭ８２と、ＣＰＵ８１が実行するプログラムを記憶するメモリであるＲＯＭ８３とを備えている。また、ツール交換作業に要した時間情報などを記憶するメモリである記憶部８４を備えている。更に、液晶ディスプレイなどで構成され各種情報を表示出力するディスプレイ８５と、入力手段としてのキーボード８６と、補助入力手段としてのポインティングデバイス８７とを備えている。更に、工作機械１０の接続装置３０や工作機械５０との間で、またコレクタＰＣ６０およびサーバ７０の相互間にて、ネットワーク９０を介して各種情報の送受信を行うネットワークインタフェース（ネットワークＩ/Ｆ）８８を備えている。

〔工作機械１０,５０の説明〕
次に、本実施の形態が適用される工作機械１０,５０について説明する。
図３は工作機械１０の構成を示す斜視図である。図３に示す工作機械１０は、コンピュータによる数値制御により稼働し、主軸台が移動する主軸台移動型のＮＣ（Numerically Control）自動旋盤の一例である。

工作機械１０は、材料供給装置１１、主軸台１２、送り機構１３,１８、刃物台１４、ベッド１５、操作盤１６、パイロットランプ１７、および制御盤２０を備えている。また、ネットワーク９０への接続機能がない工作機械１０は、接続装置３０が備えられている。
材料供給装置１１は、自動運転を続けるために、１本の加工が終わると自動的に次の材料を供給している。また、主軸台１２は、チャックにより材料を掴み高速回転する主軸を軸受けで支えている。送り機構１３,１８は、旋盤の径方向に刃物台１４を送る機構である。刃物台１４は、ツールを装着する台であり、ツール交換の際には、刃物台１４に取付けられている刃物の取り外し、新しい刃物の刃物台１４への取付け、などが行なわれる。ベッド１５は、工作機械１０の基礎となる部分であり、主軸台１２を支え、内部に制御盤２０を備えている。また、操作盤１６は、機械の運転・停止などのユーザからの指示を受け付けることや、機械の動作プログラムの作成や修正などを可能としている。また、パイロットランプ１７は、電源のＯＮ/ＯＦＦ、運転しているか否か、機械の状態、などを、点灯状態の違いによってオペレータに示している。さらに、制御盤２０は、工作機械１０の各種動きを制御するとともに、各機構部を動かす際のモータ等の各種アクチュエータに電力を供給している。

尚、ネットワーク９０への接続機能を有する工作機械５０では、この接続装置３０は不要である。しかし、ネットワーク９０への接続を行なう際に各種、表示や入力を行なうためのユーザインタフェースを備えることが一般的である。例えば、図３に示すような工作機械１０の操作盤１６の機能を向上させ、かかるユーザインタフェースの機能を持たせてもよい。

図４は、ネットワークに対するインタフェースを有しない工作機械１０と、この工作機械１０に接続される接続装置３０とのシステム構成を示す図である。
工作機械１０の制御盤２０は、工作機械１０の全体を統括して制御するシステム制御部２１と、システム制御用のプログラムメモリであるＲＯＭ２２と、ツールデータや初期セットデータ、各種加工プログラムなどを記憶するＲＡＭ２３を備えている。また、Ｉ/Ｏ接続２９によって信号を入出力するＩ/Ｏ通信部２４と、加工プログラムの作成処理などをシステム制御部２１とともに行なう自動プログラミング部２５を有している。更に、ＲＡＭ２３に記憶された加工プログラムを用いてモータなどの駆動部の制御やセンサによるセンシングなどをシステム制御部２１とともに行なう加工動作制御部２７を有している。また更に、操作盤１６への出力および操作盤１６からの入力に関する処理を行なう入出力制御部２６を有している。更に、制御盤２０は、パイロットランプ１７の点灯を制御している。システム制御部２１、Ｉ/Ｏ通信部２４、自動プログラミング部２５、入出力制御部２６、加工動作制御部２７は、ＣＰＵによって機能させることができる。

接続装置３０は、制御装置であるＰＬＣ（Programmable Logic Controller）３１と、オペレータへの出力およびオペレータからの入力を受け付けるユーザインタフェース３２とを有している。ユーザインタフェース３２としては、タッチパネルなどの表示・入力機能を有したものや、バーコードリーダなどがある。
ＰＬＣ３１は、入力された情報をもとに演算を行ない、各種の稼働情報を算出する演算部３３と、演算処理に用いるデータを記憶し、また演算処理に必要なプログラムを記憶するメモリ３４を有している。また、工作機械１０の制御盤２０に設けられたＩ/Ｏ通信部２４との間でＩ/Ｏ接続２９を介して信号の受け渡しを行なう入出力部３５と、ネットワーク９０を介してコレクタＰＣ６０および/またはサーバ７０の相互間にて、各種情報の送受信を行う通信部３６を有している。
ユーザインタフェース３２は、例えばタッチパネルで構成され、ＰＬＣ３１の演算部３３にて算出された稼働情報などを表示する表示部３７を備えている。また、例えばタッチパネルなどで構成され、基本情報の入力や、ツール交換に関する各種情報の入力などを行なう入力部３８を備えている。

〔ＰＬＣ３１の処理〕
次に、接続装置３０のＰＬＣ３１にて行なわれる処理について説明する。
まず、本実施の形態では、以下のような意味で用語を用いている。
「状態情報」…工作機械１０の稼働状態に関する情報。工作機械１０の制御盤２０から接続装置３０に出力される。例えば、稼働時間信号、カウント信号など。
「基本情報」…工作機械１０で加工される製品情報と、加工に関与する作業者情報とを含み、主にユーザインタフェース３２を介して入力される。「製品情報」としては製品名、ロットＮＯ.など。「作業者情報」としては作業者ＩＤなど。
「稼働情報」…状態情報と基本情報とを用いてＰＬＣ３１で算出される情報。

図５は、工作機械１０の制御盤２０からデータを取得して稼働情報を算出し、これを出力する、ＰＬＣ３１にて行なわれる処理を示すフローチャートである。
まず、接続装置３０のＰＬＣ３１は、入出力部３５を介して工作機械１０の制御盤２０から工作機械１０の状態情報を取得する（ステップ１０１）。ここで取得する状態情報としては、例えば、稼働時間を示す信号である稼働時間信号、例えば、加工を行なったことを数で示す信号であるカウント信号である。このカウント信号は、例えば、１つ加工する毎に１カウントされた信号である。また、稼働時間信号としては、例えば、１つの生産単位の作業の開始時間と終了時間をそのまま示した信号、これらの時間の差分を示した信号、などが挙げられる。ここで、１つの生産単位は、同種の製品を加工して生産する際の最小単位として「ロット」の文言を用いることができる。なお、「時間」は、「期間」の意味で用いる他、「時刻」そのものを示す場合もあるが、本件では両者を含めて用いている。

次に、接続装置３０のＰＬＣ３１は、ユーザインタフェース３２の入力部３８から、オペレータが入力した基本情報を取得する（ステップ１０２）。基本情報としては、例えば、製品情報、作業者情報、自主検査タイミング、ツール交換関連情報、などが存在する。オペレータからの入力は、例えばタッチパネルに表示されたキーボードを使って入力するものや、ＱＲコード（登録商標）や１次元・２次元バーコードなどのコード情報をリーダから読み込むような態様もある。入力される製品情報としては、製品名、ロット番号（ロットＮＯ．）、ロットサイズなどがある。また、入力される作業者情報としては、作業者ＩＤなどがある。この作業者ＩＤは、例えばロットの開始時に登録するようにしてもよい。また、入力される自主検査タイミングは、例えば、自主検査の１回毎の設定時間を設定して入力する。例えば、１回目は３時間、２回目は４時間、３回目は５時間等、例えば相対時間として入力する。さらに、入力されるツール交換関連情報としては、ツール交換までの生産数などのツール交換タイミングなどである。例えば、「ｙ個毎」、ツールの寿命までの値として「ツール寿命設定値」などである。

次に、ＰＬＣ３１の演算部３３は、取得した状態情報と、取得した基本情報とを用いて、稼働情報を算出する（ステップ１０３）。算出される稼働情報としては、生産個数、サイクルタイム、稼働率、ツール交換タイミングの到達、ロット完了までの時間、自主検査時間、などがある。
生産個数は、例えばステップ１０１にて取得したカウント信号から算出される。
サイクルタイムは、例えば取得したカウント信号の間隔から算出される。
稼働率は、例えばステップ１０１にて取得した稼働時間信号から得られた稼働時間から算出される。
ツール交換タイミングの到達は、例えば、カウント信号から算出した生産個数と、オペレータが入力した基本情報の中のツール交換関連情報と、から算出される。このツール交換タイミングの到達は、「ツール寿命」であり、警告のタイミングも選定される。
ロット完了までの時間は、例えば、算出されたサイクルタイムと、ユーザインタフェース３２を介して入力されたロットサイズと、から算出される。
自主検査時間は、例えばステップ１０１にて取得した稼働時間信号から得られた稼働時間と、入力された自主検査タイミングと、から算出される。

次に、ＰＬＣ３１の演算部３３は、ユーザインタフェース３２の表示部３７に対し、入力された基本情報と、算出された稼働情報とを出力する（ステップ１０４）。
図６（ａ）～（ｄ）は、ユーザインタフェース３２の表示部３７に表示される基本情報、状態情報の一例を示す図である。
図６（ａ）はメニュー画面の一例を示している。この図６（ａ）に示すメニュー画面では、基本画面１２１、稼働率履歴１２２、ツール寿命１２３、ツール警告１２４、および刃物交換ボタン１２５等の、表示遷移のためのボタンが準備されている。この表示遷移のためのボタンとしては、その他、切出数履歴、設備点検、自主検査、計画停止、ブランク待ちなどがある。ここでは、ＰＬＣ３１がネットワーク９０を介してサーバ７０へ稼働状況を転送するとともに、ユーザインタフェース３２のモニタである表示部３７にも稼働状況を表示し、オペレータの作業の利便性を図っている。

ここで、基本画面１２１は、オペレータが入力操作を行なう際に表示部３７に最初に表示される画面へ推移させるボタンである。稼働率履歴１２２は、例えば、予め定められた時間内における稼働率の変化などを表示する画面へ推移させるボタンである。ツール寿命１２３およびツール警告１２４は、複数のツールのうち個々のツールについて寿命に達しているか否か、警告ツールが存在するか否かを表示する画面へ推移させるボタンである。刃物交換ボタン１２５は、ツール交換作業の一例である刃物交換作業を実行する際に、オペレータが操作を行なうための画面へ推移させるためのボタンである。

図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すメニュー画面の中から基本画面１２１のボタンが押された際に表示される基本画面の一例を示している。この図６（ｂ）に示す基本画面表示では、製品情報の一例としてロット番号（ロットＮＯ．）、製品名の一例として部品番号、作業者情報の一例として作業者ＩＤについて、その内容が表示される。これらは上述した「基本情報」であり、ユーザインタフェース３２の入力部３８からオペレータが入力した情報が表示されている。より具体的には、ＱＲコードをリーダによって読み取った結果が表示される。

また、図６（ｃ）は、図６（ａ）に示すメニュー画面の中から稼働率履歴１２２のボタンが押された際に表示される稼働率履歴画面の一例を示している。この表示画面では、ステップ１０３にて、ＰＬＣ３１の演算部３３にて算出された稼働率が、履歴情報として表示される。ここでは、例えば２４時間前までの稼働率をグラフで表示しており、その内容を、例えば１時間毎に更新している。このように、ユーザインタフェース３２の表示部３７では、オペレータが入力した基本情報とともに、Ｉ/Ｏ接続２９を介して制御盤２０からＰＬＣ３１が取得した、工作機械１０の状態情報をもとに、ＰＬＣ３１の演算部３３にて算出された稼働情報も表示出力している。

なお、この図６（ｂ）に示す基本画面表示には、ツールカウンタ１２８のボタンがあるが、これを押すことでツールカウンタ画面が別に表示される。
図６（ｄ）は、ツールカウンタ１２８のボタンが押された際のツールカウンタ画面の一例を示す図である。このツールカウンタ画面では、各ツールのカウント状態と、各ツールについて、オペレータ等により入力された警告と寿命の設定値である警告数、寿命数が表示される。このカウント状態は、図５のステップ１０１で取得した、工作機械１０のカウント信号から得られる使用回数である。また、警告数や寿命は、オペレータが入力部３８を介して入力した情報である。
なお、警告および寿命の基準として、稼働時間に関する情報を加え、またはこの稼働時間に関する情報だけを用いることも可能である。

また、図６（ａ）に示すツール寿命１２３、ツール警告１２４のボタンを押下することで、警告ツールが存在するか否か、ツール寿命設定値に到達しているか否かを確認できる。この表示を行なうに際し、図６（ｄ）に示すツールカウンタ画面にて、オペレータがキーボード等を使って入力した「基本情報」の１つである「ツール交換関連情報」が用いられている。このように、本実施の形態では、工作機械１０の制御盤２０から状態情報として、稼働時間を示す稼働時間信号および加工を行なったことを示すカウント信号を取得し、ユーザインタフェース３２から、ツール交換関連情報を含む基本情報を取得し、この稼働時間信号およびカウント信号の少なくとも何れか一つと、このツール交換関連情報と、を用いて、工作機械１０のツール警告情報を算出し、出力している。

次に、図５に示すステップ１０４の処理に加えて、ＰＬＣ３１は、状態情報、基本情報、および稼働情報の少なくとも何れか一つを、通信部を介してサーバ７０へ出力する（ステップ１０５）。まず、ＰＬＣ３１が状態情報と基本情報とをそのまま通信部３６を介して送信し、サーバ７０で稼働情報を生成する態様がある。また、ＰＬＣ３１の演算部３３にて、状態情報と基本情報とを用いて稼働情報を生成し、通信部３６を介してこの稼働情報を送信する態様がある。状態情報と基本情報とを用いて稼働情報を生成する作業は、例えばコレクタＰＣ６０にて行なうことも可能である。このようにして、ユーザインタフェース３２の表示部３７でオペレータに対して表示した情報と同様な情報を、コレクタＰＣ６０やサーバ７０のディスプレイで確認することが可能である。

また、ＰＬＣ３１は、オペレータへの通知の必要性に応じて、工作機械１０のパイロットランプ１７を点灯させるための信号を、入出力部３５を介して工作機械１０の制御盤２０に出力する（ステップ１０６）。ここで、「オペレータへの通知の必要性」の一例としては、ツール交換タイミングや自主検査のお知らせ等について、通知することが好ましいと判断される場合が挙げられる。制御盤２０のシステム制御部２１はパイロットランプ１７を点灯させるための信号をＩ/Ｏ通信部２４を介して取得すると、かかる信号に基づいてパイロットランプ１７を点灯制御する。
上述したステップ１０１～ステップ１０６の処理により、稼働情報の算出・出力処理の一例が終了する。

以上、詳述したように、本実施の形態では、ネットワーク機能がないＮＣ自動旋盤などの工作機械１０に、接続装置３０を接続することで、種々の機能を実現している。例えば、基本情報の登録が、接続装置３０のユーザインタフェース３２に設けられたタッチパネルなどの入力部３８から可能となる。また、稼働情報を、このタッチパネルなどの表示部３７へリアルタイムに表示でき、生産現場での設備情報の視確認を実現している。さらに、ネットワーク９０を介してサーバ７０でデータ収集させ、サーバ７０のディスプレイ８５にて設備稼働状況の確認も可能としている。なお、サーバ７０のディスプレイ８５に限られず、別途設けたクライアントＰＣでも設備稼働状況の確認が可能である。

〔ツール交換時間の把握処理〕
次に、工作機械１０のツール交換作業に要した時間の把握処理について説明する。
図７（ａ）、（ｂ）は、接続装置３０のユーザインタフェース３２に表示される刃物交換画面の一例を示す図である。これらは、図６（ａ）に示す刃物交換ボタン１２５を押下することで遷移する。ここでは、「ツール交換作業」として、「刃物交換作業」を例示しており、図７（ａ）は刃物交換開始ボタンを表示している例を示し、図７（ｂ）は刃物交換中ボタンを表示している例を示している。
この刃物の交換作業では、古い刃物の取り外しと新しい刃物の取付けの後、例えば１サイクルの試運転で検査用品物を１個切り出し、検査用品物の寸法測定結果に応じて刃物取付け位置の再調整等を行う、といった寸法出し作業が繰り返される。そして、検査用品物の寸法測定結果が規格内となったら生産を開始する、といった処理が行なわれる。
なお、工作機械１０の種類によって、交換されるツールの種類も多々、存在する。刃物としては、例えば、バイト、チップ、カッター、エンドミル、ドリル、リーマ、ボーリング、などがある。また、フライス工具や砥石車などもツールの一例である。

図７（ａ）、（ｂ）に示す表示部３７は、例えばタッチパネルなどで構成され、図７（ａ）に示す刃物交換開始ボタン１４１、図７（ｂ）に示す刃物交換中ボタン１４２等は、ユーザインタフェース３２における入力部３８に該当する。この刃物交換開始ボタン１４１は、刃物交換の開始に際して押すボタンであり、オペレータがツール交換作業の開始を操作する際に用いられる。ツール交換開始ボタンの一例である刃物交換開始ボタン１４１がＯＮされると、ツール交換信号ＯＮがＰＬＣ３１に認識される。刃物交換中ボタン１４２は、「刃物交換中」の状態をオペレータに示すとともに、オペレータが押下することで刃物交換の終了を作業者に報告させるもので、本件の「ツール交換終了ボタン」として機能させている。ツール交換終了ボタンの一例である刃物交換中ボタン１４２がＯＮされると、ツール交換信号ＯＦＦがＰＬＣ３１に認識される。

なお、「連続運転 ３分経過で交換中を自動戻し」の説明表記は、ツール交換作業が終了したとする連続運転の時間を示している。これは、オペレータが刃物交換作業を終了したにも関わらず刃物交換中ボタン１４２を押し忘れた際に、刃物交換中の状態が継続することを避けるための、みなし終了時間であり、強制的な終了制御である。
なお、「連続運転 ３分経過で交換中を自動戻し」の説明表示にある数字部分１４３について、例えばオペレータが数字部分１４３をタッチすると、ポップアップ画面が出て数字を変更することができる。すなわち、ツール交換作業の中断とみなす連続運転の時間は、必要に応じてオペレータが修正できる。

図８は、接続装置３０によるツール交換時間の送信処理を説明するためのフローチャートである。
まず、接続装置３０のＰＬＣ３１は、ユーザインタフェース３２を介してツール交換画面を表示する（ステップ２０１）。表示される画面は、例えば、図７（ａ）に示すようなツール交換画面である。そして、まず、ＰＬＣ３１は、みなし終了時間の修正があるか否かを判断する（ステップ２０２）。この「みなし終了時間」は、例えば図７（ａ）に示すような数字部分１４３であり、この数字部分１４３が修正されたか否かが判断される。修正された場合には（ステップ２０２でＹｅｓ）、修正されたみなし終了時間を、メモリ３４に記憶する（ステップ２０３）。みなし終了時間が修正されていない場合には（ステップ２０２でＮｏ）、そのまま次の処理に移行する。

そして、接続装置３０のＰＬＣ３１は、ユーザインタフェース３２の入力部３８を介してツール交換開始ボタンの押下がなされたか否かを判断する（ステップ２０４）。図７（ａ）に示す例では、ツール交換開始ボタンの一例である刃物交換開始ボタン１４１が押下されたか否かが判断される。ツール交換開始ボタンの押下がなされたと判断された場合には（ステップ２０４でＹｅｓ）、すなわち、ツール交換開始ボタンがＯＮされ、ツール交換信号ＯＮを認識した場合には、ツール交換開始時間に関する情報を、ネットワーク９０を介してサーバ７０に送信する（ステップ２０５）。ツール交換開始ボタンの押下がなされない場合には、ステップ２０４に戻って待機する。

なお、ステップ２０４でツール交換開始ボタンの押下がなされた場合には、ツール交換画面を他の画面に推移させてもよい。例えば、図７（ａ）に示す状態から、図７（ｂ）に示す状態に画面表示を遷移させる等である。図７（ａ）では、刃物交換開始ボタン１４１を有する画面が、ＰＬＣ３１からの指示のもと、表示部３７を介して表示出力されている。また、この刃物交換開始ボタン１４１が押下された後、ＰＬＣ３１は、画面の遷移指示をユーザインタフェース３２に出力し、例えば図７（ｂ）に示すような刃物交換中ボタン１４２を有する画面を、表示部３７を介して表示出力させる。この図７（ｂ）に示す例では、この刃物交換中ボタン１４２の表示部分を反転表示させて明るく表示させ、刃物交換中であることをオペレータに示している。

その後、接続装置３０のＰＬＣ３１は、ユーザインタフェース３２の入力部３８を介してツール交換終了ボタンの押下がなされたか否かを判断する（ステップ２０６）。図７（ｂ）に示す例では、刃物交換中ボタン１４２が押下されたか否かが判断される。ツール交換終了ボタンの押下がなされた場合には（ステップ２０６でＹｅｓ）、すなわち、ツール交換終了ボタンがＯＮされ、ツール交換信号ＯＦＦを認識した場合には、ツール交換終了時間に関する情報を、ネットワーク９０を介してサーバ７０に送信する（ステップ２１１）。そして、図７（ｂ）に示す例では、刃物交換中ボタン１４２が押下された後、ＰＬＣ３１は、画面の遷移指示をユーザインタフェース３２に出力し、例えば図７（ａ）に示すような刃物交換開始ボタン１４１を有する画面を、表示部３７を介して表示出力させる。ツール交換終了ボタンの押下がなされない場合には（ステップ２０６でＮｏ）、オペレータが交換終了ボタンの押下を忘れた場合のために準備されている処理へ移行する。

すなわち、接続装置３０のＰＬＣ３１は、工作機械１０の制御盤２０から得られる連続運転（自動運転）に関する信号が得られるか否かによって、工作機械１０にて連続運転が開始されたか否かを判断する（ステップ２０７）。連続運転が開始されていない場合には（ステップ２０７でＮｏ）、ステップ２０６へ戻り、ツール交換終了ボタンの押下がなされたか否かの判断を継続する。連続運転が開始された場合には（ステップ２０７でＹｅｓ）、連続運転時間の計測を行なう（ステップ２０８）。そして、ＰＬＣ３１は、連続運転時間が、記憶されている「みなし終了時間」に達したか否かを判断する（ステップ２０９）。そして、みなし終了時間に達するまで、連続運転時間の計測が行なわれる（ステップ２０９でＮｏ）。みなし終了時間に達した場合には（ステップ２０９でＹｅｓ）。ＰＬＣ３１は、みなし終了時間に達したときの時間をツール交換終了時間とみなし（ステップ２１０）、このみなされたツール交換終了時間を、ネットワーク９０を介してサーバ７０に送信し（ステップ２１１）、一連の処理が終了する。

このように、本実施の形態では、工作機械１０に接続された接続装置３０のユーザインタフェース３２に、運転準備画面として、「ツール交換開始ボタン」の一例である刃物交換開始ボタン１４１と、「ツール交換終了ボタン」の一例である刃物交換中ボタン１４２とを設けた。そして、オペレータの操作に応じて、ツール交換作業に関する信号を出力するように構成した。すなわち、「ツール交換開始ボタン」の押下によりツール交換信号ＯＮを出力し、「ツール交換終了ボタン」の押下によりツール交換信号ＯＦＦを出力した。このツール交換信号ＯＮをＰＬＣ３１が認識した時間をツール交換開始時間としてサーバ７０に送信し、ツール交換信号ＯＦＦをＰＬＣ３１が認識した時間をツール交換終了時間としてサーバ７０に送信している。
なお、サーバ７０に送信する時間情報は、オペレータの操作に応じて出された信号の一例ではあるが、送信するものが時間そのものではなく、「ツール交換信号ＯＮ」「ツール交換信号ＯＦＦ」をそのまま送信するように構成してもよい。

さらに、本実施の形態では、ツール交換時間計測の強制終了を行なっている。例えば、「ツール交換終了ボタン」をオペレータが押し忘れたとき、連続運転である自動運転が一定時間経過したら、強制的に交換終了としている。ここで「連続運転」としたのは、寸法出しを行なう際の試運転と区別するためである。

なお、図８に示す例では、強制的な終了制御として、連続運転の時間が予め定められた時間に達したときの「みなし終了時間」を利用していたが、オペレータによる時間情報の直接入力により強制的な終了制御を行なうことも可能である。例えば、「ツール交換強制終了時間」の入力画面を別途用意し、「ツール交換強制終了時間」を直接、オペレータに入力させる。このような態様でも、ＰＬＣ３１は、ツール交換終了時間を把握することができる。

図９は、サーバ７０によるツール交換時間の把握処理を説明するためのフローチャートである。管理装置の一例としての集中管理サーバであるサーバ７０では、コレクタＰＣ６０を介してまたは接続装置３０から直接、ネットワークインタフェース８８（図２参照）を介してツール交換開始時間を受信する（ステップ３０１）。また、このツール交換開始時間の受信と同時に、または別のタイミングで、ツール交換を行った工作機械１０の情報、および加工中の製品情報と作業者情報とを、例えばネットワークインタフェース８８を介して受信して認識する（ステップ３０２）。また、このツール交換開始時間の受信と同時に、または別のタイミングで、ツール交換を開始したツールの属性情報を、例えばネットワークインタフェース８８を介して受信して認識する（ステップ３０３）。ここで、ツールの属性情報とは、ツールを識別する識別番号などである。

その後、管理装置の一例としての集中管理サーバであるサーバ７０では、コレクタＰＣ６０を介してまたは接続装置３０から直接、ネットワークインタフェース８８を介してツール交換終了時間を受信する（ステップ３０４）。その後、サーバ７０のＣＰＵ８１（図２参照）は、取得したツール交換開始時間とツール交換終了時間とから、ツール交換作業に要した時間を算出し把握する（ステップ３０５）。そして、サーバ７０のＣＰＵ８１は、取得した工作機械情報、製品情報、作業者情報、ツールの属性情報とともに、ツール交換作業に要した時間情報を、例えばディスプレイ８５へ出力する（ステップ３０６）。例えば、表の一覧形式にて、個々の工作機械１０の情報と、加工される製品名およびロットＮｏ.からなる製品情報と、加工に関与した作業者ＩＤからなる作業者情報と、ツールの属性情報と、と共に、ツール交換作業に要した時間が関連付けて、表示される。

以上のようにして、管理装置の一例であるサーバ７０にて、ツール交換作業に要した時間を把握する処理が実行されるが、接続装置３０から、例えば、「ツール交換信号ＯＮ」「ツール交換信号ＯＦＦ」の信号が受信される場合には、サーバ７０にて時間に変換することもできる。すなわち、「ツール交換信号ＯＮ」を取得した時間を記憶し、「ツール交換信号ＯＦＦ」を取得した時間を記憶し、これらの差から、ツール交換作業に要した時間を把握する態様である。また、「ツール交換終了ボタン」をオペレータが押し忘れたときの処理についても、「みなし終了時間」を予め取得しておけば、連続運転開始の信号と、その後に運転が終了した信号を受信していないならば、その「みなし終了時間」が終えた時間を「ツール交換終了時間」として把握してもよい。

このようにしてサーバ７０にて把握されたツール交換作業に要した時間情報は、例えば、工作機械１０の稼働している全体時間からの比率で、例えば、全体稼働率（１００％）に対して何％か、といった具合で把握される。本実施の形態によれば、従来、把握できなかったツール交換作業に要する時間を正確に把握でき、生産現場におけるさらなる生産性の向上に寄与させることができる。

なお、図３～図９を用いた上記説明では、ネットワークに対するインタフェースを有しない工作機械１０に接続装置３０を設け、この接続装置３０の機能と、接続装置３０から取得した情報をもとにしたサーバ７０の機能について説明した。しかしながら、本実施の形態は、ネットワーク機能を備えた工作機械５０に対しても同様に適用できる。ネットワーク機能を備えた工作機械５０では、図４に示したような接続装置３０の機能を内部に備えており、そのユーザインタフェース（図示せず）に表示された情報、例えば「ツール交換開始ボタン」や、「ツール交換終了ボタン」に対して、オペレータからの入力操作がなされ、同様な処理が実行される。

また、本実施の形態では、オペレータが「ツール交換終了ボタン」を押し忘れた場合の対応として、連続運転時間が、記憶されている「みなし終了時間」に達したか否かで判断している。しかしながら、例えば、「連続運転ボタン」を用意し、この「連続運転ボタン」のＯＮ信号が取れるのであれば、「ツール交換開始ボタン」が押下された後、その「連続運転ボタン」が押下されたら、ツール交換終了とみなすように構成することも可能である。
さらに、連続運転の開始時を「ツール交換終了時間」とすることもできる。

１…工作機械管理システム、１０…工作機械、１７…パイロットランプ、２０…制御盤、３０…接続装置、３１…ＰＬＣ、３２…ユーザインタフェース、５０…工作機械、６０…コレクタＰＣ、７０…サーバ、９０…ネットワーク

Claims (8)

1. 複数の工作機械の個々の工作機械に対しておよび/または個々の工作機械に接続された接続装置に対してネットワークを介して接続される管理装置と、を備えた工作機械管理システムであって、
   前記管理装置は、
   前記複数の工作機械の個々の工作機械にて発生したツール交換作業の開始に関する情報を前記ネットワークを介して取得する開始情報取得手段と、
   前記ツール交換作業の終了に関する情報を前記ネットワークを介して取得する終了情報取得手段と、
   取得した前記開始に関する情報と前記終了に関する情報とを用いて、前記個々の工作機械にて発生した前記ツール交換作業に要した時間を把握する把握手段と、
   を備え、
   前記開始に関する情報は、前記個々の工作機械のオペレータの操作に応じて出された信号であり、
   前記終了に関する情報は、前記個々の工作機械の連続運転を判断するための時間情報、または当該時間情報から生成された交換終了を示す情報であり、
   前記把握手段は、前記時間情報から得られた連続運転の時間が予め定められた時間を超えた場合には前記ツール交換作業が終了したと判断して当該ツール交換作業に要した時間を把握すること、
   を特徴とする工作機械管理システム。
2. 前記接続装置は、前記ネットワークに対するインタフェースを有しない工作機械に接続され、
   前記工作機械の制御盤から当該工作機械の稼働状態に関する情報である状態情報を取得する制御部と、
   前記オペレータへの出力および当該オペレータからの入力を受け付けるユーザインタフェースと、
   前記ネットワークに接続して前記開始に関する情報および前記終了に関する情報を出力するネットワークインタフェースと、
   を有することを特徴とする請求項１記載の工作機械管理システム。
3. 前記開始に関する情報は、前記接続装置にて前記ユーザインタフェースを介してなされた前記オペレータの操作に応じて出された信号であることを特徴とする請求項２記載の工作機械管理システム。
4. 複数の工作機械の個々の工作機械と、および/または個々の工作機械に接続された接続装置と、ネットワークを介して接続される管理装置であって、
   前記複数の工作機械の個々の工作機械にて発生したツール交換作業の開始に関する情報を前記ネットワークを介して取得する開始情報取得手段と、
   前記ツール交換作業の終了に関する情報を前記ネットワークを介して取得する終了情報取得手段と、
   取得した前記開始に関する情報と前記終了に関する情報とを用いて、前記個々の工作機械にて発生した前記ツール交換作業に要した時間を把握する把握手段と、
   を備え、
   前記開始に関する情報は、前記個々の工作機械のオペレータの操作に応じて出された信号であり、
   前記終了に関する情報は、前記個々の工作機械の連続運転を判断するための時間情報、または当該時間情報から生成された交換終了を示す情報であり、
   前記把握手段は、前記時間情報から得られた連続運転の時間が予め定められた時間を超えた場合には前記ツール交換作業が終了したと判断して当該ツール交換作業に要した時間を把握すること、
   を特徴とする管理装置。
5. 前記複数の工作機械の個々の工作機械で加工される製品情報と、加工に関与する作業者情報とを含む基本情報を前記ネットワークを介して取得する基本情報取得手段と、
   取得した前記製品情報および前記作業者情報と、前記把握手段により把握した前記ツール交換作業に要した時間と、を関連付けて出力する出力手段と、
   を更に含む請求項４記載の管理装置。
6. ネットワークを介して管理装置に接続され、当該ネットワークに対するインタフェースを有しない工作機械から情報を取得することが可能な接続装置であって、
   前記工作機械の制御盤から当該工作機械の稼働状態に関する情報である状態情報を取得する制御部と、
   オペレータへ情報を出力し、および当該オペレータからの入力を受け付けるユーザインタフェースと、
   前記ネットワークに接続し、前記工作機械にて発生したツール交換作業の開始に関する情報を前記管理装置に出力するとともに、当該工作機械にて発生した当該ツール交換作業の終了に関する情報を当該管理装置に出力するネットワークインタフェースと、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記工作機械の前記制御盤から前記状態情報として、稼働時間を示す稼働時間信号および加工を行なったことを示すカウント信号を取得し、
   前記ユーザインタフェースから、ツール交換関連情報を含む基本情報を取得し、
   前記稼働時間信号および前記カウント信号の少なくとも何れか一つと、前記ツール交換関連情報と、を用いて前記工作機械のツール警告情報を算出して出力し、
   前記ユーザインタフェースは、前記ツール警告情報を表示出力すること、
   を特徴とする接続装置。
7. 前記制御部は、
   前記工作機械にて発生した前記ツール交換作業の前記開始に関する情報として、前記ユーザインタフェースの交換開始ボタンに対するオペレータからの操作を受けたことによる情報を、前記ネットワークインタフェースを介して前記管理装置に出力し、
   前記工作機械にて発生した前記ツール交換作業の前記終了に関する情報として、当該工作機械の前記制御盤から取得した連続運転に関する情報を、前記ネットワークインタフェースを介して前記管理装置に出力すること
   を特徴とする請求項６記載の接続装置。
8. 複数の工作機械の個々の工作機械に対しておよび/または個々の工作機械に接続された接続装置に対してネットワークを介して接続される管理装置と、を備えた工作機械管理システムであって、
   前記管理装置は、
   前記複数の工作機械の個々の工作機械にて発生したツール交換作業の開始に関する情報を前記ネットワークを介して取得する開始情報取得手段と、
   前記ツール交換作業の終了に関する情報を前記ネットワークを介して取得する終了情報取得手段と、
   取得した前記開始に関する情報と前記終了に関する情報とを用いて、前記個々の工作機械にて発生した前記ツール交換作業に要した時間を把握する把握手段と、
   を備え、
   前記終了に関する情報は、前記個々の工作機械の連続運転を判断するための時間情報、または当該時間情報から生成された交換終了を示す情報であり、
   前記把握手段は、前記時間情報から得られた連続運転の時間が予め定められた時間を超えた場合には前記ツール交換作業が終了したと判断して当該ツール交換作業に要した時間を把握すること、
   を特徴とする工作機械管理システム。

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