JP7412964B2 - 稼働監視システム - Google Patents

Description

本発明は、工作機械がワークを加工している時間を監視する稼働監視システムに関する。

工作機械の加工時間には、早送りする時間（ワークを加工しないで、単に主軸を回転させた状態で主軸およびテーブルの位置決めを行う時間）等、ワークを加工する時間とは別の時間も含まれる。特許文献１には、ワークを加工する時間だけを把握するために、主軸やテーブルが移動する場合にはモーターに高い油圧が生じている点に着目し、主軸の回転中に高圧が生じた時間を、ワークを加工する時間として把握する技術が開示されている。

実公昭６２－３２７５２号公報

工作機械がワークを加工している時間については、特許文献１に記載のような、加工室内で生ずる油圧とは別の手法で計測することが望まれる。
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、工作機械がワークを加工している時間を、油圧を用いた手法とは別の手法で計測する稼働監視システムを提供することを目的とする。

本発明は、第１に、工具でワークを加工する工作機械と、該工作機械に対してワーク加工の補助動作を行う周辺機器とを有し、前記工作機械が前記工具で前記ワークを加工するワーク加工時間を監視する稼動監視システムであって、前記工作機械の電源がＯＮであって加工プログラムが実行されている期間である前記工作機械の稼働時間のうち、前記周辺機器がワーク加工の補助動作を行う時間を前記ワーク加工時間として推定する推定部を備えることを特徴とする。

第２に、前記工作機械が、該工作機械を制御する制御装置を有し、前記周辺機器が、前記制御装置からの指令に基づいて前記ワーク加工の補助動作を行うことを特徴とする。

第３に、前記周辺機器が、前記工作機械に前記ワークを供給するワーク供給装置であることを特徴とする。

第４に、前記周辺機器が、前記工作機械に前記ワークを搬入するワーク搬入装置と、前記工作機械から前記ワークを搬出するワーク搬出装置とで構成されることを特徴とする。

第５に、前記周辺機器が、前記工作機械の内部を仕切るシャッターであることを特徴とする。

本発明は以下の効果を得ることができる。
ワーク加工時間は、工作機械の電源がＯＮであって加工プログラムが実行されている期間である工作機械の稼働時間であって、かつ、周辺機器がワーク加工の補助動作を行う時間という論理積から推定される。よって、工作機械が工具でワークを加工している時間を、従来のような加工室内の油圧を用いた手法とは別の手法で計測できる。

本発明に係る稼働監視システムの構成例を説明する図である。 第１実施形態による稼働を監視するフローチャートである。 工作機械の稼働時間と、ワーク供給装置がワーク加工の補助動作を行う時間との関係を説明する図である。 第３実施形態による稼働を監視するフローチャートである。 工作機械の稼働時間と、ワーク搬入装置およびワーク搬出装置がワーク加工の補助動作を行う時間との関係を説明する図である。

図１は、本発明に係る稼働監視システムの構成例を説明する図である。
本実施形態の稼働監視システムは、ワーク供給装置１２０、および自動旋盤１００によって構成される。
ワーク供給装置１２０はバーフィーダーと称され、自動旋盤１００にワークを供給可能に構成されており、工作機械に対してワーク加工の補助動作する周辺機器の一例である。自動旋盤１００は、所定の切削工具でワークを加工する工作機械の一例である。

ワーク供給装置１２０は、ワーク供給装置１２０と自動旋盤１００との間を移動する押し矢１２１と、押し矢１２１を駆動させるモーター１２２と、自動旋盤１００からの信号に基づいてモーター１２２を制御するモーター制御装置１３０とを有する。ワーク供給装置１２０には、複数のワーク（例えば長尺の棒材）Ｗが貯えられており、モーター１２２によって押し矢が移動すると、ワークＷがワーク供給装置１２０から自動旋盤１００の主軸１１１に向けて１本ずつ供給される。

自動旋盤１００は、ワーク供給装置１２０からワークＷが供給されるローダ室１１０と、供給されたワークＷを加工する加工室１１６とを有する。ローダ室１１０と加工室１１６とはシャッター１１５で仕切られている。シャッター１１５は、加工室１１６をローダ室１１０に対して開放状態／遮断状態にし、工作機械に対してワーク加工の補助動作する周辺機器の一例である。

シャッター１１５は、例えば駆動（ＯＮ）すると開いて、加工室１１６をローダ室１１０に対して開放状態にする。一方、ワークＷの加工が終了すると、駆動が解除（ＯＦＦ）されて閉じ、加工室１１６をローダ室１１０に対して遮断状態にする。
ローダ室１１０は、ワーク搬入装置（図示省略）を設置してもよい。ワーク搬入装置は、ローダ室１１０から加工室１１６にワークＷを搬入可能に構成されており、工作機械に対してワーク加工の補助動作する周辺機器の一例である。

加工室１１６には、ワークＷを旋削加工するバイト等の主工具１１４が設置されており、主軸１１１に保持されたワークＷを加工する。主軸１１１は、主軸台に回転自在に支持されている。主工具１１４は刃物台に設けられ、ワークＷの径方向に向けて移動可能であるとともに、主軸１１１の回転軸線方向に沿って移動可能である。
加工室１１６は、ワーク搬出装置（図示省略）を設置してもよい。ワーク搬出装置は、加工室１１６から自動旋盤１００の外に加工済みのワークＷを搬出可能に構成されており、工作機械に対してワーク加工の補助動作する周辺機器の一例である。

図１に示すように、自動旋盤１００は、背面主軸１１２および背面工具１１３を有してもよい。背面主軸１１２は、主軸１１１の対向位置に設置され、ワークＷを主軸１１１から受け取って保持できる。背面主軸１１２は、背面主軸台に回転自在に支持されるとともに、背面主軸１１２の回転軸線方向やこの回転軸線に交差する方向に沿って移動可能である。背面主軸１１２に保持されたワークＷは、主軸１１１に保持されたワークＷから切り離された後、背面工具１１３で加工される。

主軸１１１の回転や刃物台の移動などは、自動旋盤１００のＮＣ装置１４０で制御される。また、ワーク供給装置１２０、ワーク搬入装置、ワーク搬出装置、シャッター１１５は、ＮＣ装置１４０からの指令に基づいて駆動／駆動解除される。なお、ＮＣ装置１４０が本発明の制御装置に相当する。
ＮＣ装置１４０は、ＣＰＵやメモリ等を有し、例えばＲＯＭに格納されている各種のプログラムやデータをＲＡＭにロードし、このプログラムを実行する。これにより、プログラムに基づいて自動旋盤１００の動作を制御できる。

ＮＣ装置１４０は、自動旋盤１００の稼働時間（より具体的には、自動旋盤１００の電源がＯＮであり、加工プログラムが実行されている期間）を計測する稼働計測部１４１を有する。この自動旋盤１００の電源がＯＮであり、加工プログラムが実行されている期間は、例えばＮＣ装置１４０の稼働中ステータスデータから分かる。また、ＮＣ装置１４０には、補助動作計測部１４２およびワーク加工時間推定部１４３が設けられている。

詳しくは、補助動作計測部１４２は、ワーク供給装置１２０の押し矢１２１が自動旋盤１００にワークＷを供給している期間、ワーク搬入装置がローダ室１１０から加工室１１６にワークＷを搬入している期間、ワーク搬出装置が加工室１１６から自動旋盤１００の外にワークＷを搬出している期間、シャッター１１５が加工室１１６をローダ室１１０に対して遮断している期間をそれぞれ計測可能である。

ワーク加工時間推定部１４３は、稼働計測部１４１の計測結果と補助動作計測部１４２の計測結果に基づいて、自動旋盤１００が工具１４４でワークＷを加工しているワーク加工時間Ｔを推定する。ワーク加工時間推定部１４３が、本発明の推定部に相当する。
ワーク加工時間推定部１４３によるワーク加工時間Ｔの推定結果などを表示器１５０に表示してもよい。また、表示器１５０は、自動旋盤１００に設けられたディスプレイ等の視覚的に確認できる装置のほか、記録媒体への印字装置、記録装置、ネットワークに接続された通信装置などに情報を出力するものであってもよい。

本実施形態では、稼働計測部１４１、補助動作計測部１４２やワーク加工時間推定部１４３をＮＣ装置１４０に設けた例で説明した。しかし、本発明はこの例に限定されない。例えば、稼働計測部１４１、補助動作計測部１４２、およびワーク加工時間推定部１４３を、自動旋盤１００に対してネットワークによって相互に通信可能なサーバーに設けることも可能である。
また、本実施形態では、補助動作計測部１４２を設けた例を挙げて説明した。しかし、ワーク加工時間推定部１４３が、ワーク加工の補助動作を行う時間を計測すれば、補助動作計測部１４２を省略してもよい。

（第１実施形態）
図２は、第１実施形態による稼働を監視するフローチャートである。本実施形態では、押し矢１２１がワーク加工の補助動作を行う例を想定する。
まず、稼働計測部１４１が、ＮＣ装置１４０のステータス情報を取得する（ステップＳ１０１）。次に、ステータス情報が‘１’であるか‘０’であるかが判別される（ステップＳ１０２）。例えばステータス情報として、加工プログラムが実行されている場合にはステータス情報が‘１’であり、それ以外は‘０’となる。自動旋盤１００の電源がＯＮであり、ステータス情報が‘１’であると判定された場合（ステップＳ１０２の‘１’）、ステップＳ１０３に進む。一方、ステータス情報が‘０’の場合（ステップＳ１０２の‘０’）、一連のルーチンを抜ける。

ステップＳ１０３では、補助動作計測部１４２が、周辺機器の駆動情報を取得し、周辺機器が駆動中であるか否かが判別される（ステップＳ１０４）。例えば、押し矢１２１が駆動中であると判定された場合（ステップＳ１０４のＹＥＳ（ＯＮ））、ステップＳ１０５に進み、ワーク加工時間推定部１４３がワーク加工時間の計測を開始する。一方、押し矢１２１が駆動中でないと判定された場合（ステップＳ１０４のＮＯ（ＯＦＦ））、一連のルーチンを抜ける。

続いて、稼働計測部１４１が、ＮＣ装置１４０のステータス情報を取得し（ステップＳ１０６）、ステータス情報が‘１’であるか‘０’であるかが判別され（ステップＳ１０７）、ステータス情報が‘１’であると判定された場合（ステップＳ１０７の‘１’）、ステップＳ１０８に進む。
ステップＳ１０８では、補助動作計測部１４２が、押し矢１２１の駆動情報を取得し、押し矢１２１が駆動中であるか否かが判別される（ステップＳ１０９）。そして、押し矢１２１が駆動中であると判定された場合（ステップＳ１０９のＹＥＳ（ＯＮ））、ステップＳ１０６に戻り、ワーク加工時間の計測を継続する。

一方、押し矢１２１が駆動中でないと判定された場合（ステップＳ１０９のＮＯ（ＯＦＦ））、ワーク加工時間推定部１４３がワーク加工時間の計測を終了し（ステップＳ１１０）、このルーチンを抜ける。
また、ステップＳ１０７において、ステータス情報が‘０’の場合（ステップＳ１０７の‘０’）、ステップＳ１１０に進み、ワーク加工時間推定部１４３がワーク加工時間の計測を終了して、このルーチンを抜ける。

より具体的には、図３に示すように、ＮＣ装置１４０のステータス情報が‘０’から‘１’になった場合、稼働計測部１４１が、自動旋盤１００の稼働時間ｔ１の計測を開始する。
一方、ワーク供給装置１２０が、自動旋盤１００から、自動旋盤１００に向けてワークＷの供給するための指令を受信すると、押し矢１２１は駆動解除（ＯＦＦ）から駆動（ＯＮ）に切り替わるので、押し矢１２１が自動旋盤１００に向けてワークＷの供給を開始する。同時に、補助動作計測部１４２は、自動旋盤１００にワークＷを供給している時間ｔ２の計測を開始する。補助動作計測部１４２は、押し矢１２１がＯＦＦになったら時間ｔ２の計測を終了する。

例えば、押し矢１２１は駆動中であるが、ＮＣ装置１４０のステータス情報が‘０’になった場合（図２のステップＳ１０７の‘０’）、つまり材料の入れ替え等の加工プログラムが実行していないときは、稼働計測部１４１は、自動旋盤１００の稼働時間ｔ１の計測を終了する。
そして、ワーク加工時間推定部１４３は、稼働計測部１４１で計測された自動旋盤１００の稼働時間ｔ１と、補助動作計測部１４２で計測されたワーク供給装置１２０が自動旋盤１００にワークＷを供給している期間ｔ２との論理積から、ｔ１とｔ２の重複期間をワーク加工時間Ｔとして推定する。ｔ１とｔ２の重複期間は、図３に示す‘Ｌ’から‘Ｈ’になった時点から、その後に‘Ｈ’から‘Ｌ’になった時点までの期間である。これらの計測結果や推定結果は、例えばＮＣ装置１４０のメモリに格納される。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、長尺の棒材をワークＷとして加工室１１６の主軸１１１に直接に供給した例を挙げて説明した。しかし、ワーク供給装置１２０は、短尺の素形材をワークＷとして加工室１１６に供給してもよい。この場合にも、例えば、自動旋盤１００の稼働時間ｔ１と、加工室１１６を仕切るシャッター１１５が開いてから閉じるまでの期間ｔ２との論理積から、ワーク加工時間Ｔを推定できる。

（第３実施形態）
あるいは、押し矢１２１やシャッター１１５の駆動状態に替えて、ワーク搬入装置およびワーク搬出装置の駆動状態からワーク加工時間Ｔを測定してもよい。
図４は、第３実施形態による稼働を監視するフローチャートである。
この場合にも、まず、稼働計測部１４１が、ＮＣ装置１４０のステータス情報を取得し（ステップＳ２０１）、ステータス情報が‘１’であるか‘０’であるかが判別される（ステップＳ２０２）。ステータス情報が‘１’であると判定された場合（ステップＳ２０２の‘１’）、ステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３では、補助動作計測部１４２が、ワーク搬入装置の駆動情報を取得し、ローダ室１１０から加工室１１６にワークＷを搬入するための指令信号が‘Ｈ’になったか否かが判別される（ステップＳ２０４）。そして、この指令信号が‘Ｈ’になったと判定された場合（ステップＳ２０４のＹＥＳ）、ステップＳ２０５に進み、ワーク加工時間推定部１４３がワーク加工時間の計測を開始する。一方、指令信号が‘Ｈ’になっていないと判定された場合（ステップＳ２０４のＮＯ）、一連のルーチンを抜ける。

続いて、稼働計測部１４１が、ＮＣ装置１４０のステータス情報を取得し（ステップＳ２０６）、ステータス情報が‘１’であるか‘０’であるかが判別され（ステップＳ２０７）、ステータス情報が‘１’であると判定された場合（ステップＳ２０７の‘１’）、ステップＳ２０８に進む。
ステップＳ２０８では、補助動作計測部１４２が、ワーク搬出装置の駆動情報を取得し、加工室１１６から自動旋盤１００の外にワークＷを搬出するための指令信号が‘Ｈ’になったか否かが判別される（ステップＳ２０９）。そして、この指令信号が‘Ｈ’になっていないと判定された場合（ステップＳ２０９のＮＯ）、ステップＳ２０６に戻り、ワーク加工時間の計測を継続する。

一方、指令信号が‘Ｈ’になったと判定された場合（ステップＳ２０９のＹＥＳ）、ワーク加工時間推定部１４３がワーク加工時間の計測を終了し（ステップＳ２１０）、このルーチンを抜ける。
また、ステップＳ２０７において、ステータス情報が‘０’の場合（ステップＳ２０７の‘０’）、ステップＳ２１０に進み、ワーク加工時間推定部１４３がワーク加工時間の計測を終了して、このルーチンを抜ける。

より具体的には、図５に示すように、ＮＣ装置１４０のステータス情報が‘０’から‘１’になった場合、稼働計測部１４１が、自動旋盤１００の稼働時間ｔ１の計測を開始し、ワーク搬入装置が、ローダ室１１０から加工室１１６にワークＷを搬入するための指令信号が‘Ｌ’から‘Ｈ’に切り替わる動作を検出して、ワーク搬入装置が加工室１１６に向けてワークＷの搬入を開始する。同時に、補助動作計測部１４２は、ワークを搬入・搬出している時間ｔ３の計測を開始する。

続いて、例えば、ＮＣ装置１４０のステータス情報が‘１’のままであるが、ワーク搬出装置が、加工室１１６から自動旋盤１００の外にワークＷを搬出するための指令信号が‘Ｌ’から‘Ｈ’に切り替わる動作を検出して（図４のステップＳ２０９のＹＥＳ）、補助動作計測部１４２は、ワークＷを搬入・搬出している時間ｔ３の計測を終了する。
そして、ワーク加工時間推定部１４３は、稼働計測部１４１で計測された自動旋盤１００の稼働時間ｔ１と、補助動作計測部１４２で計測されたワークＷを搬入・搬出している時間ｔ３との論理積から、ｔ１とｔ３の重複期間をワーク加工時間Ｔとして推定する。ｔ１とｔ３の重複期間は、図５に示すワーク加工時間が‘Ｌ’から‘Ｈ’になった時点から、その後に‘Ｈ’から‘Ｌ’になった時点までの期間である。

このように、図３（第１実施形態）で説明した、自動旋盤１００の稼働時間ｔ１と押し矢１２１がＯＮからＯＦＦになるまでの期間ｔ２の重複期間、もしくは、第２実施形態で説明した、自動旋盤１００の稼働時間ｔ１とシャッター１１５がＯＮからＯＦＦになるまでの期間ｔ２の重複期間、または、図５（第３実施形態）で説明した、自動旋盤１００の稼働時間ｔ１とワーク搬入装置への指令信号が‘Ｈ’になってからワーク搬出装置への指令信号が‘Ｈ’になるまでの期間ｔ３の重複期間はいずれも、自動旋盤１００のアイドル時間（大まかにワークＷを加工していない時間）を除いた稼働時間であり、加工室１１６内において主工具１４４などでワークＷを加工しているものと想定できる。

そこで、自動旋盤１００の稼働時間ｔ１と、押し矢１２１、もしくはシャッター１１５に関する上記期間ｔ２、または、ワーク搬入装置・ワーク搬出装置に関する上記期間ｔ３の論理積から、ワーク加工時間Ｔを推定できる。よって、自動旋盤１００が工具でワークＷを加工している時間を、従来のような加工室内の油圧を用いた手法とは別の手法で計測できる。
また、自動旋盤１００、ワーク供給装置１２０、ワーク搬入装置、ワーク搬出装置、シャッター１１５のような既存構成を動作させる信号を用いれば、ワーク加工時間Ｔを推定できるので、油圧を検出するためのセンサが不要になる。

上記第１～第３実施形態では、押し矢１２１、もしくはシャッター１１５、またはワーク搬入装置およびワーク搬出装置の駆動状態を監視した例を挙げて説明した。しかし、押し矢１２１、シャッター１１５、ワーク搬入装置、ワーク搬出装置の駆動状態を同時に監視し、これらの組み合わせからワーク加工時間Ｔを推定してもよい。

１００ ・・・ 自動旋盤（工作機械）
１１０ ・・・ ローダ室
１１１ ・・・ 主軸
１１２ ・・・ 背面主軸
１１３ ・・・ 背面工具
１１４ ・・・ 主工具
１１５ ・・・ シャッター（周辺機器）
１１６ ・・・ 加工室
１２０ ・・・ ワーク供給装置（周辺機器）
１２１ ・・・ 押し矢
１２２ ・・・ モーター
１３０ ・・・ モーター制御装置
１４０ ・・・ ＮＣ装置（制御装置）
１４１ ・・・ 稼働計測部
１４２ ・・・ 補助動作計測部
１４３ ・・・ ワーク加工時間推定部（推定部）
１５０ ・・・ 表示器
Ｗ ・・・ ワーク
ｔ１ ・・・ 工作機械の稼働時間
ｔ２ ・・・ ワーク加工の補助動作を行う時間
ｔ３ ・・・ ワーク加工の補助動作を行う時間
Ｔ ・・・ ワーク加工時間

Claims (5)

1. 工具でワークを加工する工作機械と、該工作機械に対してワーク加工の補助動作を行う周辺機器とを有し、前記工作機械が前記工具で前記ワークを加工するワーク加工時間を監視する稼動監視システムであって、
   前記工作機械の電源がＯＮであって加工プログラムが実行されている期間である前記工作機械の稼働時間のうち、前記周辺機器がワーク加工の補助動作を行う時間を前記ワーク加工時間として推定する推定部を備える、稼働監視システム。
2. 前記工作機械が、該工作機械を制御する制御装置を有し、
   前記周辺機器が、前記制御装置からの指令に基づいて前記ワーク加工の補助動作を行う、請求項１に記載の稼働監視システム。
3. 前記周辺機器が、前記工作機械に前記ワークを供給するワーク供給装置である、請求項１または２に記載の稼働監視システム。
4. 前記周辺機器が、前記工作機械に前記ワークを搬入するワーク搬入装置と、前記工作機械から前記ワークを搬出するワーク搬出装置とで構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の稼働監視システム。
5. 前記周辺機器が、前記工作機械の内部を仕切るシャッターである、請求項１から４のいずれか一項に記載の稼働監視システム。