JPH0482648A - 工作機械の自動プログラミング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 この発明は、旋盤やプレス機等の工作機械において、複
数種類のワークを加工する場合の段取り替えスケジュー
リング機能を備えた工作機械の自動プログラミング装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、例えばＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄのワークを生産するための
スケジューリングは、Ａワークを１００個、Ｂワークを
５０個、Ｃワークを１２０個、Ｄワークを２００個とい
うような生産計画に基づいて行われる。

このようにＡ−Ｄの異種類のワークを加工するためには
、ワーク種類の変更に伴って段取り替えが必要になる。

例えばタレット旋盤では、主軸のチャック爪や、タレッ
トに装着する工具の交換が必要になる。

このようなチャック爪や工具の交換は一般に手作業で行
われるが、交換数が増加すると、それだけ段取り替え時
間が長くなり、工作機械の稼働率が低下する。

そのため、チャック爪および工具の交換数が少なくて済
むようなワーク加工順序のスケジューリングが行われる
。このスケジューリングは、ワーク別に必要なチャック
爪や工具の種類を示した表等を参照して、人間により行
われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、人間によるスケジューリングでは非能率であり
、特にワークの種類や、使用工具の種類が多くなると適
正なスケジューリングが困難になる。

スケジューリング専用のプログラムにより、コンピュー
タ処理することも考えられるが、これによっても、ワー
ク別のチャック爪や工具の種類を改めて入力することが
必要で、入力作業に手間がかかり、また人力ミスによる
スケジューリング不良も発生する。

また、従来は使用工具を選択する場合に、最適工具に限
定して選択していたため、ワークが変わると工具割付け
が変わる場合が多く、工具交換の段取り替えを頻繁に必
要としていた。そのため、段取り替え時間が長くなって
稼働率が低下し、生産性が悪くなるという問題点があっ
た。

この発明の目的は、改めて工具種類等を人力することな
く、加工順序の自動スケジューリングが行えてスケジュ
ーリングの能率化が図れ、さらに工具の代行によって段
取り替えを少な（した生産性の高いスケジューリングが
行える工作機械の自動プログラミング装置を捷供するこ
とである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の構成を実施例に対応する第１図と共に説明す
る。この発明は、各ワーク（Ａ）〜（Ｄ）別に加工に必
要なチャック爪の種類および工具の種類を記憶した記憶
手段ＧＯ）を有し、加ニブログラム（９）を自動生成す
る自動プログラミング装置において、スケジューリング
手段α２と代行工具選択手段（３０）とを設けたもので
ある。

スケジューリング手段０２１は、ワーク（Ａ）〜（Ｄ）
の変更に伴うチャック爪および工具の交換数を演算し、
総交換数が最小となるワーク加工順序側を決定するもの
である。

代行工具選択手段（３０）は、加工順序の隣接するワー
ク間における代行工具の有無および代行による時間的得
失を判断し、代行有利の場合に使用工具を代行工具に変
更すると共に、前記交換数演算の対象工具を代行工具と
する手段である。

〔作　用〕

スケジューリング手段０２）は、加ニブログラム（９）
の自動生成のために記憶手段０ωに設定されたチャック
爪および工具種類のデータを入力として、ワーク（Ａ）
〜（Ｄ）の変更に伴うチャック爪および工具の総交換数
が最小となるワーク加工順序０りを出力する。

この場合に代行工具選択手段（３０）は、加工順序の隣
接する後ワークの工具が前ワークとの工具と異なる場合
に、前ワークの工具の中から、加工能率が低下しても目
的の加工が行える代行工具が有るか否かを判断し、代行
工具があると、さらに時間的な得失を判断する。すなわ
ち、段取り替え時間の省略と、代行による加工能率の低
下や加工数量を勘案して、代行の有利性を判断する。代
行が有利である場合は、使用工具を代行工具に変更し、
かつその代行工具につき、スケジューリング手段（１２
）による前記交換数の演算を行う。

〔実施例〕

この発明の一実施例を第１図ないし第５図に基づいて説
明する。この実施例はタレント旋盤用のプログラミング
装置に適用したものである。

第３図はシステム構成を示す、主記憶を有する中央処理
装置（ＣＰＵ）１に、キーボードからなる入力手段２と
、日本語カラーグラフィックデイスプレィからなる表示
手段３と、フロンビイデスク４と、ハードディスク５と
、日本語グラフインクプリンタ６と、紙テープのリーダ
・パンチャフとが接続しである。

第１図は概略の機能ブロック図である。自動決定機能手
段８は、ＮＣデータによる加ニブログラム９を自動生成
する各種の自動決定を行う手段であり、自動決定に必要
な諸データが、データファイル群１０の諸データファイ
ル１１に記憶される。

スケジューリング手段Ｉ２は、チャック爪および工具の
交換数が最小となるワーク加工順序１３を演算して出力
する手段であり、諸データファイル１１からスケジュー
リングに必要なデータを抽出したスケジューリング用デ
ータファイル１４を前処理段階で作成し、そのファイル
１４から最小交換数のワーク加工順序１３を演算する。

代行工具選択手段３０は、加工順序の隣接するワーク間
において、能率が低下しても目的の加工が行える代行工
具を探す代行工具有無判別手段３１と、その代行による
有利性を判断する代行有利性判断手段３２と、有利な場
合に、自動決定手段８による加ニブログラム９の自動生
成に際して使用工具を代行工具に変更する工具変更手段
３３とを備えている。

代行工具選択手段３０およびスケジューリング手段１２
の機能は、後に第４図および第５図と共に説明する。

第２図は第１図の構成の詳細を示す。データファイル群
１０の工具マスクファイル１５には、タレットに装着す
る例えば数百本の工具のデータが登録される。これら工
具には、バイトの他にエンドミル等の回転工具も含まれ
る。ワーク加工形状データファイル１６および素材形状
データファイル１７には、各々ワーク別に加工後の形状
および素材形状、素材材質が登録される。加工方法等デ
ータファイル１９には、使用するチャック爪の種類およ
びその形状のデータ１９と、工程順データ２０と、ツー
リングパターンデータ２工等が登録される。ツーリング
パターンデータ２１には、タレットにおける工具ステー
ション番号等が含まれる。ファイル２２には、細かな切
削条件等の諸種のデータが登録される。交換時間データ
ファイル２３には、チャック爪の交換に必要な標準時間
のデータ２３ａと、工具交換に必要な標準時間のデータ
２３ｂとが登録される。使用工具・工程順ファイル２４
は、ワーク別に使用工具、切削条件および工程順が記憶
される。

自動決定機能手段８は、データファイル１５〜１７の工
具、加工形状、および素材形状データから加工領域およ
び加工方法を自動決定する手段２６と、前記の使用工具
・工程順ファイル２４を自動作成する手段２７と、種々
の切削条件を自動決定する手段２８と、最適の工具経路
を自動決定する手段２９とを備えている。これら各自動
決定手段２６〜２９の決定結果により、加ニブログラム
９が自動生成される。

対話人力・表示出力手段２５は、入力手段２と表示手段
３とで、データファイル群１０の登録を対話式に進める
プログラムと、自動決定機能手段８の自動決定結果の確
認および修正を対話式に行わせるプログラム等からなる
。

スケジューリング手段１２および代行工具選択手段３０
の機能を、第４図と共に説明する。前処理（Ｓｌ）では
、第２図のデータファイル群１０における各データから
、スケジューリングに必要なデータのみを抽出したスケ
ジューリング用データファイル１４を作成する。このフ
ァイルエ４は、第１図に例示するように、ワーク別に使
用するチャック爪および工具の種類を記述したものであ
、る。

ファイル１４のワークの種類は、ワーク加工形状データ
ファイル１６（第１図）に登録したワークのなかで、ス
ケジューリングの希望のために適宜の入力過程で選択し
たものである。

前処理（Ｓｌ）の後、ワークの変更に伴うチャック爪お
よび工具の交換数を演算して記憶する処理（Ｓ２）を行
う。この処理（Ｓ２）は、代行工具の選択過程を含むが
、まず代行工具がない場合の具体的演算方法を第１図の
例で説明する。

ワークＡからワークＢに変更するときに必要な工具の交
換数は、ワークＡに使用する工具ｒ１゜２．３」から、
ワークＢに使用する工具ｒ２．４゜５．６」に交換され
る工具ｒ４，５，６．の本数であり、工具交換数は３で
ある。チャック爪の種類は、ワークＡでは「１」、ワー
クＢではｒ３゜であって異なっているため、チャック爪
交換数は１である。これら工具交換数３と、チャック爪
交換数１との和４が、ワークＡからワークＢへの変更時
の交換数である。同様に、ワークＢからワークＣへの変
更時の交換数は、工具交換数１とチャック爪交換数１と
の和となり、交換数２である。

このようにして、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの順列で加工を行う場
合の各ワーク変更時の交換数の総和を演算する。

このような交換数の演算（Ｓ２）を、ワーク順列を入れ
替えて（Ｓ３）、各ワーク順列につき行い、全てのワー
ク順列につき演算が終了すると（Ｓ４）、総交換数が最
小となるワーク順列を選出する（Ｓ５）、第１図の例で
は、Ａ−Ｃ→Ｂ−Ｄの順列が選出される。このワーク順
列が、段取り替え最小のワーク加工順序１３であり、表
示手段３や、フロッピィ−デスク４、プリンタ６等に出
力される。なお、総変換数が最小となるワーク順列が複
数ある場合は、その全ての順列を出力しても良く、また
所定の基準を付加して１つの順列のみを出力するように
しても良い。

工具代行を考慮した場合の動作を説明する。第５Ｔｊ！
Ｊは、第４図の工具・爪交換数演算ステップ（Ｓ２）の
詳細を示す。まず、演算しようとするワーク順列におけ
る最初の２個のワークにつき、後ワークの割付は工具と
前ワークの割付は工具とを比較しくＲ１）　、代行工具
が有るか否かを判断する（Ｒ１）、例えば、第１図のス
ケジューリング用データファイル１４に例示した工具ｒ
６．が幅広のバイト、工具［１」が幅狭のバイトであっ
て、能率が低下しても工具「６」と同し加工が工具［１
」で行えるとすると、ワークへの次にワークＢを加工す
る場合に、工具「６」の代行を工具「１」で行えると考
える。

代行工具がある場合は、工具代行によって元の工具より
も余分にかかる加工時間を、１個当たりの加工時間差と
ワーク数の積とで求める（Ｒ３）。

この余分にかかる加工時間が、工具の段取り替え時間よ
りも短い場合は、代行が有利であると判断しくＲ４）、
その代行工具に工具割付けを仮変更する（Ｒ５）。仮変
更した工具割付けは、各順列別に設けた所定の仮決定工
具記憶エリア（図示せず）に記憶しておく。代行工具の
ない場合、および代行が不利である場合は、元の最適工
具に割付けを仮決定しくＲＩＯ）、前記の仮決定工具記
憶エリアに記憶する。

このように、工具を仮決定または仮変更した後、前後の
ワーク間での工具およびチャック爪の交換数を演算する
（Ｒ６）。前記のように１図の工具「６」を工具「１」
で代行できるとすると、ワークＡのつぎにワークＢを加
工するときの工具交換数は２である。これにチャック爪
の交換数１を加算した３の値が交換数である。なお、工
具代行を行った場合は、余分にかかる加工時間を交換数
に換算した値、例えばｒ　０．５　、を加えるようにし
ても良い。

このようにして加工順序の隣接する２個のワーク間にお
ける交換数演算を、順列内ワークの全てにつき行い（Ｒ
８，Ｒ９）、その交換数を積算する（Ｒ７）、この積算
値が、そのワーク順列における工具・爪総交換数である
。

この工具・爪総交換数の演算を、第４図と共に前述した
ように全てのワーク順列につき行い（Ｓ２〜Ｓ４）、最
小交換数の順列を選出する（Ｓ５）、また、この選出し
た順列について、第５図のステップＲ５，ＲＩＯで順列
側仮決定工具記憶エリアに記憶された工具を、割付は工
具として決定する（Ｓ６）、その決定した工具により、
自動決定機能手段８による加ニブログラム９の自動生成
が行われる。

この工作機械の自動プログラミング装！は、このように
加ニブログラム９の自動生成に必要なデータとして既に
得たワーク別のチャック爪および工具種類のデータを利
用し、チャック爪および工具の交換数が最小となるワー
ク加工順序１３を出力することができる。そのため、改
めて工具種類等を入力することなくワーク加工順序１３
の自動スケジューリングが行えて、入力作業の手間が省
け、また入力ミスの問題がなく、生産性の向上が図れる
。

しかも、代行工具選択手段３０を設けたため、工具代行
によってより一層段取り替えを少なくし、稼働率の向上
を図った生産性の高いスケジューリングが行える。

なお、前記実施例においてスケジューリング手段１２は
、個々のワーク順列につき最初から工具代行を考慮して
交換数を演算するようにしたが、先に工具代行なしでス
ケジューリングした後、工具代行を考慮してワーク加工
順序を見直すようにしても良い。

工具代行を行う場合と、行わない場合とで交換数が同じ
になるときは、代行を行わないワーク加工順序を選択す
ることが望ましい、この選択は、交換数に適宜の重み付
けを行うことにより行える。

また、チャック爪と工具とでは交換時間が一般に異なる
ため、交換時間に応じて交換数の重み付けを適宜行って
も良い。

さらに、前記実施例は旋盤用のプログラミング装置に適
用した場合につき説明したが、この発明はワーク種類に
応して工具交換およびチャック爪交換を行う工作機械一
般に通用することができる。

〔発明の効果］ この発明は、工作機械の自動プログラミング装置におい
てワーク加工順序のスケジューリング手段を設けたもの
であるため、加ニブログラムの作成からスケジューリン
グまでを一貫して行え、工具種類等をスケジューリング
のために入力し直す必要がない。そのため、スケジュー
リングの能率化が図れる。

しかも、代行可能な工具の有無および代行の有利性を判
断する代行工具選択手段を設け、その工具代行を勘案し
てスケジューリングするようにしたため、工具代行によ
ってより一層段取り替えを少なくし、稼働率の向上を図
った生産性の高いスケジューリングが行えるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の概略機能のブロック図、
第２図はその詳細を示す機能プロ、り図、第３図は同し
くそのシステム構成の説明図、第４図は同しくそのスケ
ジューリング手段の動作の流れ図、第５図は第４図の流
れ図における工具・爪交換数演算ステップの詳細を示す
流れ図である。 ８・・・自動決定機能手段、９・・・加ニブログラム、
１０・・・データファイル群（記憶手段）、１２・・・
スケジューリング手段、１３・・・ワーク加工順序、１
４・・・スケジューリング用データファイル、１５・・
・工具マスクファイル、１９・・・使用チャック爪デー
タ、２３・・・交換時間データファイル、２４・・・使
用工具・工程順ファイル、２７・・・使用工具・工程順
自動決定手段、２９・・・工具経路自動決定手段、３０
・・・代行工具選択手段、３１・・・代行工具有無判別
手段、Ａ−Ｄ・・・ワークの種類

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ワーク別に加工に必要なチャック爪および工具の種類を
   設定した記憶手段と、ワークの変更に伴うチャック爪お
   よび工具の交換数を演算して交換数が最小となるワーク
   加工順序を決定するスケジューリング手段と、加工順序
   の隣接するワーク間における代行工具の有無および代行
   による時間的得失を判断し、代行有利の場合に使用工具
   を代行工具に変更すると共に、前記交換数演算の対象工
   具を代行工具とする代行工具選択手段とを備えた工作機
   械の自動プログラミング装置。