JPWO2015029232A1

JPWO2015029232A1 - 工具管理システム

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Publication number: JPWO2015029232A1
Application number: JP2015533904A
Authority: JP
Inventors: 理恵河合; 英樹瓶子; 俊祐上玉; 堅一大野
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2033-08-30
Also published as: US10078324B2; EP3040156A4; CN105451934A; US20160202690A1; CN105451934B; EP3040156A1; JP6114828B2; WO2015029232A1

Abstract

工具管理システムは、工具検索部（１６）を含む工具管理装置（１０）と、工場内に準備されている全ての工具の一覧を含む工具データベース（３４）と、ＮＣプログラムを実行するために必要な工具の一覧である使用工具リストと、使用工具リストと工具データベース（３４）とから使用工具となり得る工具候補を抽出した工具候補リストとを具備し、工具候補リストが工具管理装置（１０）の表示部（２０）に表示される。

Description

本発明は、工作機械においてワークを加工するＮＣプログラムを実行するために必要な工具を工作機械の工具マガジンに準備するオペレータの工具段取り作業を補助する工具管理システムに関する。

複数の工具を収納した工具マガジン、自動工具交換装置およびＮＣ装置を備えたマシニングセンタのような工作機械を複数台備えた工場では、個々の工作機械の工具マガジン内に収納されている工具のみならず、通常、多数の工具が工具室に保管されている。例えば、本出願人による特開２００７−１２５６４２号公報には、工作機械の主軸と複数の工具を収納した工具マガジンとの間で、工具を自動的に交換する工具交換装置が記載されており、本願と一体をなすものとして参照する。また、そうした多数の工具を管理するために、１つの工場に備えられている工具の各々には工具番号が割り当てられ、該工具番号に関連付けて、その工具の種類、工具長、工具径といった工具のデータがデータベースに格納される。

マシニングセンタのような工作機械は、加工プロセスを記述したＮＣプログラムに従って制御される。加工プログラムに記述された個々の加工プロセスに必要な工具は、工具マガジンから選択され、自動工具交換装置を介して工作機械へ供給される。従って、工具マガジン内にはＮＣプログラムを実行するために必要な全ての工具が収納されていないければならない。工具マガジン内では、工具は、個別の番号が付された収納部（工具ポット）に装着された状態で収納されている。工具マガジンは、該工具マガジン内に収納されている全ての工具に関連したデータを工具ポットの番号に関連付けて格納した工具マガジンデータベースを有している。

プログラマは、ワークの設計者が作成したＣＡＤデータに基づき、該ワークを制作するためのＮＣプログラムをＣＡＭシステムを用いて作成する。その際、個々の加工プロセスを実行するのに必要な工具（使用工具）は、工具番号を用いてＮＣプログラム中で指示されている。本出願人による特開２００４−１４２０２５号公報には、そうした工具番号を記載したＮＣプログラムの一例が開示されており、本願と一体をなすものとして参照する。ＮＣプログラムが変更されると、工作機械のオペレータは、変更されたＮＣプログラムに従って、工具マガジン内の工具を入れ換えなければならない。この作業は、工作機械のオペレータが手操作で行なっている。すなわち、工作機械のオペレータは、ＮＣプログラム中の工具番号を参照しつつ、個々の加工プロセスを実行するために必要な工具を工具マガジン内に準備する。その際、オペレータは、ＮＣプログラム中の工具番号と、工具マガジンデータベース上のポット番号とが同じ工具を参照するように、当該工具を適切な番号の工具ポットに装着すると共に、工具マガジンデータベースを書き換える。

例えば、特開平０５−２７４０２３号公報には、工具マガジンに収納されている工具の各々の工具データを記憶させた工具データテーブルを設け、加工プログラムを解析して、該加工プログラム中に指定された工具の工具データが前記工具データテーブルの中に存在するか否か判断し、無ければ不足工具と判別するようにしたCNC装置が開示されている。特開平０５−２７４０２３号公報に記載のCNC装置によれば、工作機械のオペレータは、ＮＣプログラムを実行するために必要な工具が工具マガジン内に存在するか否かを容易に判断することができる。然しながら、特開平０５−２７４０２３号公報に記載のCNC装置では、使用工具が工具マガジン内に存在するか否かは判断できても、その工具が工具マガジン内のどの工具ポットに装着されているのか、或いは、工具マガジン内に収納されていない場合に、使用工具を工場内の工具の保管場所、例えば、工具室から探し出すことが難しい問題がある。

特開２００７−１２５６４２号公報特開２００４−１４２０２５号公報特開平０５−２７４０２３号公報

本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、ＮＣプログラムを実行するために工作機械で使用する工具の一覧である使用工具リスト、工具室および工具マガジン内に収納されている工具の一覧である待機工具リスト、および、工具データベース等の工具に関するデータを容易かつ正確に短時間で作成し、工作機械のオペレータが工具マガジン内に使用工具を準備する段取り作業を補助する工具管理システムを提供することを目的としている。

本発明によれば、工具マガジンを備えた工作機械の工具管理システムにおいて、工場内に準備されている工具の一覧を含む工具データベースと、ＮＣプログラムを実行するために必要な工具の一覧を含む使用工具リストと、前記使用工具リストと前記工具データベースとから使用工具となり得る工具候補を抽出した工具候補リストとを具備し、前記工具候補リストを画面に表示するようにした工具管理システムが提供される。

使用工具リストが工具データベースにないとき、工具候補リストが画面に表示され、その工具候補リストを見てオペレータは代用工具となり得る工具を容易に選択することができる。また工作機械のオペレータが利用可能な工具データベースをＮＣ装置と、ＣＡＭシステムのパソコンで共有することにより、使用工具リスト、待機工具リスト、工具候補リストを迅速に作成可能となる。

本発明の好ましい実施形態による工具管理システムのブロック図である。表示部に表示される使用工具リストの一例である。表示部に表示される待機工具リストの一例である。表示部に表示されるマッチングテーブルの一例である。表示部に表示される工具候補リストの一例である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態を説明する。
図１は、好ましい実施の形態による工具管理システムを示すブロック図である。図１において、工具管理装置１０は、双方向バス２４を介して相互接続された、プログラム解析部１２、工具比較部１４、工具検索部１６、データベース書換部１８、液晶表示装置やタッチパネルのような表示部２０およびキーボードや表示部２０を構成するタッチパネルのような入力部２２を主要な構成要素として具備している。また、工具管理装置１０は、LANのような通信手段３６によって、ＣＡＭシステム２６、ＮＣ装置２８、工具室データベース３０、工具マガジンデータベース３２に接続されている。

工具管理装置１０は、例えば工作機械を制御する機械制御装置（図示せず）や、ＮＣ装置２８のプログラムの一部として構成することができる。或いは、工具管理装置１０は、工作機械の近傍に配置された独立のパソコンとしてもよい。また、本実施形態では、工具室データベース３０および工具マガジンデータベース３２によって工具データベース３４が構成されている。複数の工作機械を設置した工場の場合には、他の工作機械の工具マガジンデータベースを工具データベース３４に含めるようにしてもよい。

プログラム解析部１２は、後述するように、ＣＡＭシステム２６にアクセスして、ＣＡＭシステム２６が生成したＮＣプログラムを解析し、該ＮＣプログラム中に記載されている全ての加工プロセスを実行するために必要となる工具を抽出して使用工具リストを生成する。工具比較部１４は、後述するように、プログラム解析部１２が生成した使用工具リストと、工具データベース３４が格納している待機工具リストとを照合する。

工具検索部１６は、後述するように、使用工具リスト中に記載されている工具と、待機工具リストに記載されている工具とが一致していない場合に、工具データベース３４から検索条件に適合する工具を検索し、検索結果である工具候補リストを生成する。データベース書換部１８は、工具データベース３４にアクセスし、工作機械のオペレータが工具データベース３４を書き換え可能とする。

ＮＣ装置２８を備えた工作機械、例えばマシニングセンタでは、ＮＣ装置２８がＣＡＭシステム２６からのＮＣプログラムを読み取り、解釈し、該ＮＣプログラムに従ってワークが加工される。ＮＣプログラムを作成するプログラマは、ＣＡＭシステム２６を用いて、ワークの設計データであるＣＡＤデータに基づいて、該ワークを工作機械によって加工するために必要なＮＣプログラムを作成する。ＮＣプログラムの作成に際して、プログラマは、通常、表１に示すような、工具リストを参照しながら工具を選択する。表１に示す工具リストには、工場で使用される工具に関して、その種類（フラットエンドミル、ボールエンドミル、ドリルなど）、工具寸法（工具長、工具径など）および刃数のようなデータが工具番号(PTN)と関連付けてテーブルにまとめられている。プログラマは、ＮＣプログラム中の個々の加工プロセスを実行するのに適した工具を選択し、その工具に対応した工具番号をＮＣプログラム中に書き込む。工作機械は、ＮＣプログラム中の個々の加工プロセスを実行する際に、ＮＣプログラム中の工具番号を参照することによって、工具マガジンおよび自動工具交換装置に当該工具番号の工具を主軸先端に装着するよう指令を発する。

工具室データベース３０は、表２に示すように、工具を保管するための工具室内に現在収納されている工具の各々の種類（フラットエンドミル、ボールエンドミル、ドリルなど）、工具寸法（工具長、工具径など）および刃数のようなデータを工具番号並びに工具室内において該工具が装着されている工具ポットの番号（ポット番号）と関連付けて格納している。なお、表２では、ポット番号と工具番号が一致するように表記されているが、両者は必ずしも一致する必要はない。また、工具ポットを有さない工具室の場合は、工具収納部の番地で表してもよい。

表３に示すように、工具マガジンデータベース３２は、本発明の工具管理システムを適用する工作機械（図示せず）の工具マガジンに現在収納されている複数の工具の各々の種類（フラットエンドミル、ボールエンドミル、ドリルなど）、工具寸法（工具長、工具径など）および刃数のようなのデータを、工具マガジン内で該工具が装着されている工具ポットの番号（ポット番号）と関連付けて格納している。

プログラム解析部１２は、ＣＡＭシステム２６からＮＣプログラムを受け取り、該ＮＣプログラムを解析して、ＮＣプログラムの個々の加工プロセスを実行するために必要な工具番号を抽出し、該工具の各々の工具種類、工具径、工具長等の情報を工具番号および該工具が工具マガジン内で装着されている工具ポットの番号と関連付けて使用工具リストを生成する。図２に表示部２０に表示される使用工具リストの一例を示す。表示部２０の画面には、プログラム番号（Ｏ100、Ｏ200、…）が表示され、例えばプログラム番号Ｏ300をクリックすると、このＮＣプログラムを実行するのに使用する工具は３本であり、それぞれの工具番号(PTN)、工具種類、工具径、工具長、刃数等が一覧形式で表示される。

工具比較部１４は、工具室データベース３０および工具マガジンデータベース３２に格納されている工具データに基づき待機工具リストを生成する。図３を参照すると、表示部２０に表示される待機工具リストの一例が示されている。工具比較部１４は、この生成された待機工具リストをプログラム解析部１２が作成した使用工具リストと照合し、その結果を図４に示すようなマッチングテーブルとして表示部２０に表示する。工作機械のオペレータは、表示部２０に表示されたマッチングテーブルを参照して、加工に必要な工具が工具マガジン内に収納されているか否かを判定可能となる。

図４のマッチングテーブルを参照すると、PTN=71で指示される使用工具は、工具径16.0000mm、工具長180.0000mm、刃数２枚のフラットエンドミルである。一方、工具マガジン内のポット番号７１番の工具は、工具径8.0000mm、工具長155.0000mmのドリルである。このように、オペレータが表示部２０に表示されているマッチングテーブルを参照した際に、ある工具番号の工具と、該工具番号と同一のポット番号の工具とが異なっている場合、オペレータは工具検索部１６を起動し、工具データベース３４内に、PTN=71のフラットエンドミルと同じフラットエンドミルまたはPTN=71のフラットエンドミルの代用となり得る工具を工具候補として抽出する。

図５を参照すると、工具検索部１６による検索結果として表示部２０に表示される工具候補リストの一例が示されている。図５に示す工具候補リストには、PTN=71の使用工具（工具径16.0000mm、工具長180.0000mmのフラットエンドミル）の代用となり得る工具として、工具マガジン内に収納されているポット番号４５番の工具径16.0mm、工具長185.0mmのフラットエンドミル、工具マガジンの外部例えば、工具室内に収納されているポット番号３０番の工具径17.0mm、工具長130.0mmのフラットエンドミル、および、工具マガジンに収納されているポット番号２１番の工具径15.0mm、工具長155.0mmのフラットエンドミルが示されている。なお、図４の工具候補リストにおいて(*)の記号は当該工具が工具マガジンの外部、本例では工具室に収納されていることを示している。

工作機械のオペレータが工具検索部１６を起動したとき、工具検索部１６はオペレータに対して検索条件入力用の対話画面（ダイアログ）を表示部２０に表示することができる。ダイアログに工具種類、工具径の範囲、工具長の範囲、刃数を入力すると、この検索条件に合った工具が検索される。例えば、まず工具種類のみを入力して検索すると、該工具種類に属する様々な工具径、工具長、刃数の工具が検索結果として表示される。次に、この検索結果を絞るために、工具径の範囲を入力して再検索する。更に、絞るためには、工具径の範囲を狭くするか、或いは、工具長の範囲を入力して再検索する。更に絞るためには、工具長の範囲を狭くするか、或いは、刃数を入力する。このようにして、検索結果を絞り込む。検索結果の表示の順、つまり工具の推奨順は、使用すべき工具と工具種類が同一で、使用すべき工具径との寸法差（絶対値）が小さいものを優先し、次に、工具長の寸法差（絶対値）が小さいものを優先し、最後に刃数が同一のものを優先する。工具検索部１６は、起動に際して、過去に行った類似の加工で用いられた工具を自動的に検索して、検索結果を表示するようにしてもよい。

工作機械のオペレータは、こうした検索結果に基づいて適宜代用工具を選択することができる。一例として、工作機械のオペレータが、PTN＝71の工具として、工具マガジン内に収納されているポット番号４５番または２１番のエンドミルを選択した場合には、該オペレータは、手操作にて工具マガジン内の当該エンドミルを４５番または２１番の工具ポットから取外して７１番の工具ポットに装着すると共に、工具管理装置１０の入力部２２およびデータベース書換部１８を介して、工具マガジンデータベース３２に格納されているポット番号７１番に関する工具データを工具径16.0mm、工具長185.0mmのフラットエンドミルに書き換える。或いは、ポット番号７１番のPTNを別の番号にして、ポット番号４５番のPTNを７１番にするというように、呼び出し用工具番号であるPTNを書き換えてもよい。工作機械のオペレータが、工具マガジンの外部、例えば工具室に収納されているポット番号３０番のフラットエンドミルを選択した場合には、該オペレータは、工具室からポット番号３０番のフラットエンドミルを持ち出し、該フラットエンドミルを工具マガジンの７１番の工具ポットに装着する。オペレータは、また、工具管理装置１０の入力部２２およびデータベース書換部１８を介して、工具マガジンデータベース３２に格納されているポット番号７１番に関する工具データを工具径16.0mm、工具長185.0mmのフラットエンドミルに書き換えると共に、工具室データベース３０からポット番号３０番に関する工具データを書き換える。

本実施形態によれば、工具室データベース３０および工具マガジンデータベース３２を含む工具データベース３４をＣＡＭシステム２６および工具管理装置１０とで共有することにより、使用工具リスト、待機工具リスト、工具候補リストを迅速に作成することができ、ＮＣプログラムを実行するために必要な工具を工具マガジン内に迅速に準備することが可能となる。

使用工具リスト中に記載されている工具と、待機工具リストに記載されている工具とが一致しておらず、使用工具となり得る代用工具を検索する際、工具検索部１６が、過去の類似の加工プロセスに関連した過去の実績データに基づき自動的に検索条件を設定するようにしてもよい。これにより、一層迅速かつ容易にＮＣプログラムを実行するために必要な工具を工具マガジン内に準備することが可能となる。また、過去の実績データや検索条件を蓄積できるようにすることによって、工具の検索精度を高めることが可能となる。

また、本実施形態によれば、プログラマがＮＣプログラムを作成する部署と、工作機械のオペレータが待機工具リストを編集する部署のように、異なる作業を行う部署間で工具データを共通に取り扱うことによって、工具マガジン内への使用工具の準備作業や、工具データベースの編集作業が容易になる。

１０工具管理装置
１２プログラム解析部
１４工具比較部
１６工具検索部
１８データベース書換部
２０表示部
２２入力部
２６ＣＡＭシステム
２８ＮＣ装置
３０工具室データベース
３２工具マガジンデータベース
３４工具データベース

Claims

工具マガジンを備えた工作機械の工具管理システムにおいて、
工場内に準備されている工具の一覧を含む工具データベースと、
ＮＣプログラムを実行するために必要な工具の一覧である使用工具リストと、
前記使用工具リストと前記工具データベースとから使用工具となり得る工具候補を抽出した工具候補リストと、
を具備し、前記工具候補リストを表示部に表示することを特徴とした工具管理システム。
前記工具データベースは、工場内に設けられ工具を保管する工具室内に収納されている全ての工具の一覧を含む工具室データベースと、工作機械の工具マガジン内に収納されている全ての工具の一覧を含む工具マガジンデータベースとを含んで成る請求項１に記載の工具管理システム。
前記工具室データベースは、前記一覧に記載されている工具の各々の少なくとも種類、工具径、工具長を、工具室内において該工具が装着されている工具収納部の番号に関連付けて格納している請求項２に記載の工具管理システム。
前記工具マガジンデータベースは、前記一覧に記載されている工具の各々の少なくとも種類、工具径、工具長を、工具マガジン内において該工具が装着されている工具収納部の番号に関連付けて格納している請求項２に記載の工具管理システム。
前記工具室データベースおよび前記工具マガジンデータベースから、工具室および工具マガジンに収納されている工具の一覧である待機工具リストを生成し、前記使用工具リストと照合する工具比較部を具備する請求項２に記載の工具管理システム。
前記使用工具リストに記載されている工具と、前記待機工具リストに記載されている工具とが一致していない場合に、前記工具データベースを検索条件に従い検索し、前記検索条件に適合する工具の一覧である工具候補リストを生成する工具検索部を具備する請求項５に記載の工具管理システム。
前記工具検索部は、検索条件を入力するための対話画面を前記表示部に表示する請求項６に記載の工具管理システム。
前記工具検索部は、過去の実績データに基づく検索条件を前記表示部に表示する請求項６または７に記載の工具管理システム。
ＮＣプログラムを読み取り、解釈することによって前記使用工具リストを生成するプログラム解釈部を具備する請求項１に記載の工具管理システム。