JPS60242944A - Ｆｍｓにおける工具管理方法 - 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】 本発明は、ＦＭＳ　（フレキシブル・マニファクｔニア
リング・システム）（−おける工具管理方法に関し、特
に、データの演算処理）二よりワークの種類および数竜
の変化（＝柔軟に対応して工具の交換を自動的に事前に
選択して管理する工具管理方法に関する。

近時、ファクトリ・オートメーションが進行し、パ量も
種類も多様かつ柔軟にニーズへ対応して行＜　ＦＭ８の
時代になりつつあるが、工具の管理（；際し、従来は、
システムオンライン中の使用工具（二ついて、使用時間
の集計データ処理や、もしくは計測センナで実測しての
結果で寿命を判定していたため、交換工具の選択や交換
動作に時間を要し、迅速な処置ができず、ＦＭＳの重要
点である柔軟性も発揮できず、生産性の低丁を招いてい
た。従って、あらかじめ予定された加工スケジュールに
基づいて、使用される工具の寿命時間を作業前に判定し
、交換工具の選択と指示とを準備可能な予測型工具管理
が強く望まれる現状であった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので。

その目的は、予定された加工スケジュール（二基づいて
、使用ツールの残寿命時間データと使用予測時間データ
とを比較し、使用可能な工具の選択、抽出、準備および
割付けなどを予測により行うと共に、加工スケジュール
の変更やデータ・ファイルの更新等による工具の変更が
、ツール割付けのシミュレーションを反復することによ
り、柔軟かつ高精度に実施できるような工具管理方法を
提供することである。

本発明は、この目的を達成するために、週間加工スケジ
ュール・データを登録する第１のファイルと、日別加工
スケジュール・データを登録する第２のファイルと、使
用ツールの使用予測時間データを登録するＮＣデータツ
ール・ファイルと、使用ツールの格納状況データ、寿命
時間データおよび使用済時間データ等を登録するツール
センタ・ファイルとを設け、第１のファイルのデータと
第２のファイルのデータからおよびツールセンタファイ
ルからＮＣデータツール・ファイルと照合しツールの在
庫状況を把握する手順と、使用ツールデータから各ツー
ル毎（二値用ツールの週間使用予測時間を集計する手順
と、各加工作業に使用するツールの使用予測時間を演算
する手順と、ツールセンタ・ファイルにより各ツールの
寿命時間データを比較して週間および日別加工スケジュ
ールで使用するツールの寿命判定を行う手順とを備え１
次加工作業Ｃ：、必要な交換ツールのデータを作成し、
該データにより工具自動供給システムを動作させること
を特徴とする。

以下１本発明を実施例と図面により詳細に説明する。

第１図は本発明を実施するに好適な１ＭＳラインの概略
構成図である。

第１因において、システムは管理部門と作業部門とで既
略構成され、管理部門はライン管理料ｉＩ１部１００お
よび総合管理制御部１０１を備えている。ライン管理制
御部１００はシステムオンライン中の各加工工程の流れ
を、スケジュールに従・りで柔軟（＝管理し、その上位
にある総合管理制御部１０１は本発明の準備情報である
。

ツールステーｔ／Ｔ！７１１９．各ＮＣａｋ１０３ａ。

１０３ｂ％１０３ｃ、１０３ｄの工具マガジン１２１ａ
、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄおよび工具室１２０に
おける工具の管理データやＮＣデータ加工スケジュール
データおよび段取りスケジュールデータ等を総合的に把
握して管理している。ライン管理制御部１００と総合管
理制御部１０１は、ＣＣＵ　（コミユニケージタン・コ
ントロール・ユニット）間でモデム（ｉｆｆｌ調装置）
を介して接続され、データの送受信が行なわれる。

作業部門では主制御装置１０２がライン管理制御部１０
０から刻々と送信されるデータを逐次各ＮＣ機１０３ａ
、１０３ｂ、１０３ｃ。

１０３ｄ（７）ＮＣ装置１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ
、１０４ｄに指令を与える。ライン管理制御部１００と
共に主制御装置１０２およびＮＣ装置１０４ａ、１０４
ｂ、１０４ｏ、１０４ｄは光データへイウェイ１０５に
リンケージされ、ＮＬＵ　（ネットワーク・リンケージ
・ユニット）を介して必要なデータを必要な時に適宜取
り込むようになっている。また、主制御装置１０２は軌
道１０６，１０７上を走行する無人台車１０８、スタッ
カ・クレーン１０９を制御する地上盤１１０とも接続さ
れている。さらに工具の供給を行なうツールステーショ
ン１１９また段取りステーション１１１にある主として
段取りの手動操作を司どる操作盤１１２．および段取り
情報の入力と段取りの指示を表示する端末機１１３が接
続されている。

作業者は、負荷計算され作成された段取リスケジュール
データおよび加工スケジュールデータな端末機１１３の
操作により出力し、−日の作業スケジュールを確認する
。

段取りステーション１１１では、必要なワークと必要な
パレットをワークストレージ１１４およびパレットスト
レージ１１５から選定し。

取付はステーション１１６で所要の治工具を用いてワー
クをパレットに取付ける。

第１図のＦＭＳ各制御系統の管制ドにおいて、段取り側
パレットストッカ１１７１：”、準備されたパンツ）Ｐ
はスタッカ・クレーン１０９（−よって機械側パレット
ストッカ１１８の所定位置に一旦待機される。主制御装
置１０２の指令によって所望のパンツ）Ｐは無人台車１
０８で鍜送され１例えば工程ＭＣ４９のＮ０機１０３ｂ
に搬入される。加工の済んだパレットＰは、無人台車１
０８によっ１１次の工程に移行するか、あるいは機械側
パレットストッカ１１８に載置される。

本発明による工具管理部門においては１次の４つの原則
によって効率的に実施される。

■　ツール交換は加工開始前、または加工完了後に行な
い、加工中は行なわない。故Ｃ二、加工が開始された時
既（＝機械のマガジン（第１図１２１ａ〜１２１ｄ）に
入っているツールは。

加工完了時刻までその機械（：束縛される。例えば、第
２図（イ）に示すように、ツールの交換が可能なのは加
工開始前Ｐ１が加工完了後Ｐ２だけなので、そのツール
の使用される時間ｔが加工時間ｔ６の一部分に過ぎなく
ても。

そのツールは１（、時゛間束縛されるものとする。

■　ツールは１次加工ワークに連続して使用される場合
を除き、ツールステーション１１９から機械のマガジン
１２１ａ〜１２１ｄへ供給され、使用後は再びツールス
テーション１１９へ戻される。ツールが複数の機械を渡
り歩く時は、前ワークの加工完了時刻と次ワークの加工
開始時刻との間に、所定時間以上の間隔があるものとす
る。すなわち、第２図（ロ）に示すよう（＝、そのツー
ルが、まず第１の機械ＭＣＩで使用され、続いて第２の
機械ＭＣ２で使用される場合は、第１の機械（二おける
加工完了時刻とｓ２の機械（二おける加工開始時刻との
間に、一度ツールステーション１１９ヘツールを戻し、
再び供給するための所定時間１以上の間隔があるものと
する。

この所定時間Ｔの設定はシステム毎にパラメータで行な
われる。

■　同時刻（ツールが機械に束縛されている時刻）（二
同−ツールが複数台の機械で使用される時は、その台数
分だけ、同一ツールを準備する。

■　工具の再使用Ｃ二関しては、ＦＭＳ＋二おける自動
加工が通常夜間に実施され、人手を要する段取りが昼間
（二実施される事情を背景（二。

次の如く定める。すなわち、朝の所定の時刻（例えば０
８：３０）以前（＝工具交換要求の出たツールは、ツー
ルストッカから取り出され、刃具交換や再研磨ののちス
トッカに戻されるので、同日の夕刻（例えば１８：００
）から再使用が可能になる。また、昼の所定の時刻（例
えば１２：００）までに工具交換要求の出たツールは、
＠日の横割（１２：　００−当日起算３６：００）から
再使用が可能になるものとする。なお、上記の時間設定
はすべてパラメータで行なわれる。

上記の４つの原則を前提として、本発明の工具管理方法
はＦ記の如〈実施される。

第３図は１本発明を実施したツールデータ作成手順の一
例を示すフローチャートである。

図において、まず第１段として、週間加工スゲジュール
ファイルを参照し１週間加工スゲジュールが決定してい
るかどうかが検討される。第４図は１週間加工スケジュ
ール・データがプリントアウトされた一例を示す見本図
である。週間加工スケジュールデータは各機械毎Ｃ二加
工される部品を加工日用のデータで出力される。このス
ケジュールが決定されていない場合は１本発明は実施さ
れない。該スケジュールが決定されていれば、フローは
第２゛段へ進み、ツールセンタ・ファイルを検索して新
規作成ツールの有無が検討される。第５図は、ツールセ
ンタ・ファイルの内容の一例を示す見本図である。図に
おいて、４１項のツールセンタ番号は個々のツール（二
より異なり、そのト４桁は同一種類・径・長さ・構成部
品に付与される番号で、下２桁は在車本数に付与される
連番である。上４桁が異なれば、それらのソール間には
互換性がない。第２項の格納場所は、５４１図における
機械のマガジｙｌ　２１　ａ　〜１２１　ｄ、、ツール
ステーション１１９もしくは工具室１２０に使用可能状
態であるかどうか、工具室１２０で組合わせ・プリセツ
ティングの必要性があ゛るかどうかが示される。末尾３
項のうち、切削時間は使用時間を示し、寿命時間から切
削時間を差し引いたものが残寿命時間となる。末尾の工
具状態項目はその状態により破損もしくは寿命ツールの
検出マーク”１”が立てられる。

これらのデータにより、新規作成ツールの有無が検討さ
れ、有る場合は、後記する工具調達の手順■へ進み、無
い場合は、第３段へ進む。第３段は、第６図の見本図に
一例を示されるような日別加工スケジュールが決定され
ているかどうかが検討される。日別加工スケジュール・
データは、加工日における加工開始時刻順にＮＣデータ
ツールファイル名が記されている。このスケジュールが
決定されていない場合は１本発明は実施されない。該ス
ケジュールが決定されていれば、第４段に進み、該スケ
ジュールの末尾項でＮＣデータツール・ファイル名とし
て指定されたＮＣデータツール・ファイル（例えばＴＦ
ＯＯＩ）を検索し、第７図の見本図に示されるようなフ
ァイル中の、ツールセンタ番号の上４桁が同一のものを
選別し、スケジュール該当日に使用されるツールを種類
毎に抽出する。

次に、ｓ５段として、これらのツールを。

第５図に示すツールセンタ・ファイルのデータと参照し
、寿命時間データから切削時間を差し引いた前記残寿命
時間を算出し、格納場所データと共に、ツール割付はフ
ァイルに登Ｍｆること（二より、残寿命時間および格納
場所を確認し。

ソールの種類毎の在庫状況を把握する。

第８図は、そのツール割付はファイルがプリントアウト
された一例を示す見本図で、割付は前の初期状態におけ
るものを示す。図における第２項の格納場所で、記号Ｍ
ＣＩは機械１０３ａのマガジン（１２１ａ）、記号Ｔ　
Ｓ　ハラ−ルステーション１１９におけるツールストッ
カ。

記号ＴＣは工具室（１２０）をそれぞれ示し、また１例
えばツールセンタ番号０２（子番号）の工具は数学的に
も残寿命時間の項目が０，１０時間であると共に、工具
状態の項目にも検出マクの”１°が立てられて寿命ツー
ルであることが示されている。

一方、第６段として、４６図に示した日別加工スケジュ
ール・データと第７図に示したＮＣデータツール・ファ
イルとから、第１０図に一例を示すツールセンタ番号別
の使用予測状況ファイルを作成し、続く第７段で、この
使用予測状況（二よって、加工開始時刻順にツールを割
付け、第８図に示したツール割付はファイルを第９図に
示す如く完成させる。第１０図に示した使用予測状況フ
ァイルも、第１１図に示す如く補完される。

そして、この７段において１本発明の最も重要な特徴で
ある寿命判定処置も行われる。ツールストッカＴＳに戻
されたツールが、その残寿命時間が作業の決定する所定
の割合以下で、パラメータの設定する所定の回数ツール
の割付けに失販した場合、もしくは前記４原則で説明し
た工具再使用の時刻（例えば１２：００）に残寿命時間
が所定の割合以下の場合は、寿命に達したツールとして
、ツールの交換を要求するツール作成指示が出される。

第１２図は、そのツール作成指示をプリントアウトした
一例を示す見本図である。

寿命判定の基準は、寿命判定基準ファイルに格納されて
いて、交換指示が出されると、使用予測時間と残寿命時
間とを比較し、加工開始時刻順にツールを割付けるわけ
だが、これについては１本発明の重要点でもあるので１
．以下更に詳細に説明する。

まず、第１０図に示す使用予測状況ファイルの一例にお
いて、加工開始時刻順に１２：００のＭＣＩに使用する
ツールが検討され、その使用予測時間０．５が抽出され
る。これに対して最初ｉ二参照されるのは、第８図のツ
ール割付はファイルで第１位にランクされている番号０
１（子番号）のツールで、ＭＣＩに格納されていて好都
合でもあり、最初に抽出される。ここで、このツールの
残寿命時間０．６０と、前記使用予測時間０１５０とを
比較すると、０．６＞０゜５で、Ｏ，ＩＨ残寿命時間が
上まわっているので、ツールセンタ番号０００３０１の
ツールを加工開始時刻１２：００に使用することが可能
と判定され、第９図（＝示す割付は後の割付はファイル
で１番号０１のツールの残寿命時間は０゜１　Ｈ，！：
すり、第１１図（二示す状況ファイルにも残寿命時間０
．ＩＨが書込まれる。なお、第１０図に示されているよ
うに、このツールは４．　ＯＨの束縛時間なので、加工
開始時刻１２：００より４時間後の１６：００（二値用
終了となり。

ツールストッカへ戻される。更に、加工開始時刻順に第
１０図の使用予測状況を検索すると。

ツールセンタ番号０００３のツールは同じ＜１２二〇〇
に１ＭＣ５で必要とされている。これに対して第８図の
ツール割付けを検索すると１番号０１のツールは既に使
用が決定されているので、下位へソートシ、ツールスト
ッカＴＳへ格納されている番号０２のツールを検討する
。番号０２のツールは残寿命時間０．ＬＨで、使用予測
時間０．３Ｈを丁まわっているので、このツールには使
用不可能の判定がトされる。且つ前記したようＣ二工具
状態が検出マーク１であることも判明する。次に１番号
ｏ３のツールは工具室でプリセツテング中であって、１
８：００までは使用できない。続いて１番号０４のツー
ルを検討すると、残寿命時間が１．ＯＨであって、使用
予測時間０，３Ｈを上まわるので、使用可能と判定され
、第９図における番号０４のツールの欄が、格納場所Ｍ
Ｃａおよび残寿命時間０．７Ｈ−二置換えられる。第１
１図のＭＣａの使用予測状況（二も、ツールセンタ番号
と残寿命時間が登録され、その束縛時間４、ＯＨも確定
する。次に、加工開始時刻の検索を行なうと。

同じＭＣ３で１６：００から別なワークの加工予定が組
まれているので、必要なツールデータを検討すると、゛
前記番号０４のツールがＭＣ３で１６：００に使用終了
するので、そのままＭＣ３に連続使用可能かどうか第９
図のツール割付はファイルで検討し、使用予測時間０．
４Ｈと残寿命時間０．７Ｈとを比較し、０．４〈ｏ。

７と残寿命時間が０．３．Ｈ上まわっているので。

使用可能と判定する。束縛時間は４．ＯＨで。

２０　：　００に使用終了となる。さて、次に加工開始
時刻が予定されているのは％ＭＣＩの１８＝００である
が、第８図で、まず番号０１のツールは１６：００に使
用終了になっているものの残寿命時間が０．ＩＨで使用
予測時間０．７Ｈを丁まわるので使用不可能と判定され
、また。

機械のマガジンにあって好都合な番号ｏ４のツールは前
記２０：００まで束縛されているので、ツールストッカ
に戻されているツールを検討することになる。そして１
番号０２のツールは残寿命時間が０．ＩＨなので再び使
用不可能と判定され１番号０３のツールが１８：００よ
り復帰可能なので、これを割付ける。ここで、前記割付
は失敗の所定回数が２回と設定されているとすると１番
号０２のツールは該当することになるので、寿命ツール
として取り扱われ、工具状態の項にフラッグを立てられ
ると共に、交換指示が発せられる。この検討は１２：０
０を基準とするものなので１本実施例の原則が適用され
、その再使用可能時刻は２４Ｈ後の３６：。

Ｏとされる。次の使用予測は加工開始時刻２゜：００の
ＭＣ２になるが、番号０１のツールは残寿命時間が０．
ＩＨＩ、かなく１番号０２のツールは等命ツールとなっ
ていて、番号０３のツールはＭＣＩに翌日の０２：００
まで束縛され。

番号０４のツールは２０　：　００までＭＣ３に使用さ
れて残寿命時間が０．３Ｈとなるので、いずれも使用で
きず、結局番号０５のツールが残寿命１．ＯＨで使用可
能になり１割付けられる。

次の使用予測は加工開始時刻２４：００のＭＣ２で１番
号０５のツールの連続使用が、検討の結果、可能と判定
される。次の使用予測は加工開始０２：００のＭＣＩで
１番号０３のツールの連続使用が、検討の結果、やはり
可能である。

次の使用予測は加工開始０４：００のＭＣ４で。

使用予測時間０．６Ｈになっているのをツール割付はフ
ァイルで検討すると１番号０５のツールまで、いずれも
使用不可能なので５番号０６として予定されるツールの
新規作成を指示しなければならない。なお、この検討（
二おいて１ＭＣ２（１１史用された番号０５のツールが
ＭＣ４の０４：００からの加工に使用できないのは、残
寿命０．２Ｈが不足しているためであるが１本実施例の
原則である渡り時間の欠落という点からも使用不可能で
ある。

ところで、前記０４　：　００からＭＣ４におけるツー
ルがツール割付はファイル°で発見できなかった場合の
処理が、第３図に示されるフローの第９段となる。ツー
ル割付はファイルおよびツールセンタ・ファイルを参照
して、不足ツールの有無が検討され、不足ツール無しの
場合は第１０段に進み、全ツールを調べたかどうか検討
されて全ツールが調べられている場合は手順が終了する
が、不足ツール有りの場合は、ツールセンタ番号Ｆ２桁
の番号に新規追加し、すなわち前記例の番号０６のツー
ルをファイル（二設定し、工具作成指示を出す。

上記の手順を、全ツールに対して実施し、在庫状況把握
のシミュレーションを反復すれば。

本発明を実施したツールデータ作成手順は終了する。そ
して、その結果として作成されたツールデータは、具体
的な例としては第１１図の使用予測状況ファイル、第９
図のツール割付はファイルおよび第１２図のツール作成
指示データのそれぞれにまとめられて役割を果すことに
な　□るのだが、使用工具の寿命時間を実際の作業以前
に予測かつ判定し、工具の選択と使用時間。

交換時期と手配等を合理的かつ自動的に決定して、ＦＭ
Ｓを運転するのに必要なデータ・ファイル中の工具（二
関する部分を満足させることになる。

以上、説明したとおり１本発明によれば、２Ｍ８の一環
として、予定された加工スケジュールに基づき、使用ツ
ールの寿命時間を実際の作業以前に予測し、使用予測時
間データと比較して寿命を判定し、使用可能な工具の選
択、抽出および割付けを行うと共に、寿命工具の交換お
よび準備等の手配を行い、更（二、加工スケジュールの
変史やデータ・ファイにの更新などの都度、臨機応変に
ツール割付けのシミュレーションを反復させることによ
り態勢を整えることができ、ＦＭＳにふされしい柔軟か
つ高精度な工具管理が可能であって、生産性の向上に多
大の効果を挙げるものでみる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するのに好適なＦＭＳの構成を示
す制御系統図、第２図はツール交換のタイムチャート、
第３図は本発明のツールデータ作成手順の一例を示すフ
ローチャート、第４図〜第９図はデータ・ファイルの見
本図、第１０図および第１１図はツールの使用予測状況
ファイルの説明図、第１２図はツール作成指示書の見本
図である。 Ａ・・・全工程を管理、するコンピュータＢ・・・ツー
ルストッカ　Ｃ・・・工具室Ｄ・・・パレットストッカ
　Ｅ・・・トラバーナ特許出願人　日立精機株式会社 第４図 第５図 第６図 牙７図 第８図 第９図 １Ｐｉｏ図 最 第１１図 手続十市正ｄ：（自発） （特許庁審判長　殿） （特許庁審査官　殿） 】、事件の表示　特願昭５９−９９５９４号２、発明の
名称　ＦＭＳにおける工具管理方法３　補正をする者 事件との関係　出願人 住所 氏名　日立精機株式会社　（外　名） ４、代理人 ５、補正の対象 ６、補正の内容 ＋１１　本願明細書の「発明の詳細な説明」の欄を下記
のとおり訂正する。 （イ）第６頁１７行目の［行なう−１と「ツールステー
ション」との間に「図示外のツールストッカを備えた」
を挿入する。 （ｏ）第７頁１７行目のｒＭｃ４９ＪをｒＭＣ２Ｊに訂
正する。 （ハ）第９頁３行目のｒＭｃＩＪをｒＭｃ５１Ｊに訂正
する。 （ニ）同頁４待目のｒ　Ｍ、　Ｃ２ｊをｒＭｃ５２Ｊに
訂正する。 （＊）同頁２０行目の「ツールは、」と「ツールスト７
カ」との間に「ツールステーション１１９の」を挿入す
る。 （２）本願明細書の「図面の簡単な説明」の欄を下記の
とおり訂正する。 （イフ第２２頁１２行目から同頁１４行目にかけて「Ａ
・・・全工程・・・・・・。 ・・・・・・Ｅ・・・トラベーザコとあるを全て削除し
、 「１００・・・ライン管理制御部　１０１・・・総合管
理制御部１２０・・・工具室　１１７．’１１８・・・
バレットストッカ１１９・・・ツールステーション」に
訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 週間加工スケジュール・データと１日別加工スケジュー
   ル・データと（＝基づくデータの演算処理により、ワー
   クの種類および数暇の変化に柔軟１＝対応するＦＭ８に
   おける工具管理方法において１週間加工スケジュール・
   データを登録する第１のファイルと１日別加工スケジュ
   ール・データを登録する第２のファイルと、使用ツール
   の使用予測時間データを登録するＮＣデータツール・フ
   ァイルと、使用ツールの格納状況データ、寿命時間デー
   タおよび使用済時間データを登録するツールセンタ・フ
   ァイルとを設け。 第１のファイルのデータと第２のファイルのデータおよ
   びツールセンタ・ファイルからＮＣデータツール・ファ
   イルをと照合しツールの在庫状況を把握する手順と、使
   用ツールデータから６ツール毎）二値用ツールの週間使
   用予測時間を集計し、”各加工作業に使用するツールの
   使用予測時間を演算する手順と、ツールセンタ・ファイ
   ルにより各ツールの寿命時間データを比較して週間゛お
   よび日別加工スケジュールで使用するツールの寿命判定
   を行う手順とを備え１次加工作業Ｃ二必要な交換ツール
   のデータを作成して指示し、該データにより工具自動供
   給システムを動作させることを特徴とする工具管理方法
   。