WO2023286151A1 - 加工時間推定方法、加工時間推定装置、コンピュータプロブラム及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

第１ＮＣ工作機械の第１主軸モータの定格出力、及び第２ＮＣ工作機械の第２主軸モータの定格出力を入力するモータ情報入力部（３）と、ＮＣプログラムを用いて、第１ＮＣ工作機械によりワークを加工したときの第１加工時間を入力する加工時間入力部（４）と、第１加工時間の内、所定の高負荷状態で加工が行われる高負荷加工割合を入力する高負荷加工割合入力部（５）と、加工時間推定部（６）と備える。加工時間推定部（６）は、第１主軸モータ及び第２主軸モータの定格出力、第１加工時間、高負荷加工割合を基に、第２主軸モータの定格出力に対する負荷状態が、第１ＮＣ工作機械における高負荷状態と同じ高負荷状態となる条件で、第２ＮＣ工作機械によりワークを加工したときの第２加工時間を推定する。

Description

加工時間推定方法、加工時間推定装置、コンピュータプロブラム及び記録媒体

　本発明は、ＮＣ工作機械におけるワークの加工時間を推定する加工時間推定方法及び加工時間推定装置等に関する。

　ＮＣ工作機械におけるワークの加工時間を推定する装置として、従来、特開２００３－１７５４３９号公報（下記特許文献１）に開示されたものが知られている。

　この加工時間推定装置は、複数の指令ブロックから構成されたＮＣプログラムを記憶するプログラム記憶部と、前記プログラム記憶部に格納されたＮＣプログラムを読み出してブロック毎に解析した後、解析結果に基づいた制御信号を出力するプログラム解析部と、前記プログラム解析部から出力された制御信号を受信し、受信した制御信号に基づいて、ＮＣ工作機械の軸移動及び補助機能に係る各駆動機構部の作動を制御する駆動制御部とを備えた前記ＮＣ工作機械において、前記ＮＣプログラムを用いて加工したときの加工時間を推定する装置である。

　具体的には、前記加工時間制御装置は、補助機能に係る駆動機構部の実動作時間データを蓄積したデータベースと、前記プログラム解析部から出力される制御信号、及び前記駆動機構部から得られる動作完了信号に基づいて、少なくとも前記補助機能に係る駆動機構部の実動作時間を算出し、算出した実動作時間に係るデータで前記データベースに格納されたデータを更新する実動作時間算出手段と、前記プログラム記憶部に格納されたＮＣプログラムをブロック毎に解析し、解析結果を基に前記軸移動に係る駆動機構部の推定動作時間を算出するとともに、前記解析結果を基に前記データベースを検索して前記補助機能に係る駆動機構部の動作時間を推定し、得られた前記軸移動に係る駆動機構部の推定動作時間及び前記補助機能に係る駆動機構部の推定動作時間を基に、前記ブロック毎の推定動作時間を算出した後、算出した各ブロックの推定動作時間を積算して推定加工時間を算出する動作時間推定手段とを備えている。

　この加工時間推定装置によれば、工作機械で実加工が行われるたびに、実動作時間算出手段により、少なくとも補助機能に係る駆動機構部の実動作時間が算出され、算出された実動作時間に係るデータで前記データベースに格納されたデータが更新される。斯くして、この更新処理により、データベースに格納されたデータの信頼性を高めることができる。

　そして、動作時間推定手段は、上記のようにして信頼性の高められたデータベースを用いて加工時間の推定処理を行う。即ち、プログラム記憶部に格納されたＮＣプログラムをブロック毎に解析し、軸移動が指令されている場合には、当該軸移動指令を基に軸移動量を求め、更に、求めた軸移動量と指令された軸送り速度を基に、軸移動の推定動作時間を算出する。補助機能動作が指令されている場合には、当該補助機能動作指令を基に前記データベースを検索して、該当する補助機能動作時間を取得する。

　そして、１ブロックに、軸移動指令と補助機能動作指令のどらか一方が指令されている場合には、上記処理によって得られた時間を当該ブロックの推定動作時間とする。一方、１ブロックに、軸移動指令と補助機能動作指令の双方が指令されている場合であって、軸移動と補助機能動作とが順次行われる場合には、上記処理によって得られた時間を加算して当該ブロックの推定動作時間とし、軸移動と補助機能動作とが並行して行われる場合には、上記処理によって得られた時間の内、長い方の時間を当該ブロックの推定動作時間とする。そして、このようにして各ブロックについて推定動作時間を算出した後、これらを積算して推定加工時間を算出する。

　斯くして、この加工時間推定装置によれば、補助機能に係る実動作時間が経時的に変化したり、工作機械の時々の状態によって変化しても、かかる実態を反映したデータベースを用いて加工時間を算出するようにしているので、工作機械の実態に即した精度の高い加工時間を算出することができる。

特開２００３－１７５４３９号公報

　ところで、ＮＣ工作機械における加工条件の内、切削速度は、ワーク材質、工具摩耗や工具の靭性などの複合的な要素から一定の制約を受け、また、工具の送り量や切り込み深さについても、その限界はＮＣ工作機械に搭載される主軸モータの性能である定格出力や工具性能によって定まる。

　このため、同じワークを加工する場合でも、ＮＣ工作機械に搭載される主軸モータの性能や、使用する工具によって加工条件が異なり、この加工条件の下で作成されるＮＣプログラムも異なる。したがって、あるワークを加工する場合に、ＮＣ工作機械に搭載される主軸モータの性能や、使用する工具によって、その加工時間が異なることになる。

　どの分野においてもそうであるが、工作機械の分野においても、絶えず改良がなされており、日々、性能が向上された工作機械が上市されている。一方、工作機械のユーザは、ワークの加工コストを低減させるべく日々研鑽を重ねており、そのための一手法として、ワークを加工するための設備、即ち、工作機械を最新化して、加工の自動化や、加工時間の短縮化などを図っている。

　中でも、既存の工作機械を更新して、最新の工作機械を導入することで、工作機械の稼働率の向上や、工作機機械の性能（特に主軸モータの定格出力）を向上させることができ、これに応じて加工コストの低減化を図ることができる。そこで、ユーザは、工作機械の更新を検討する際に、加工コストの低減化を図ることができる一つの指標として加工時間に着目し、既存の工作機械を更新して、最新の工作機械を導入することにより、同じワークを加工した場合に、どの程度加工時間が短縮されるかについて検討するようにしている。そして、このような加工時間の検討に、上述した従来の加工時間推定装置の適用が期待される。

　ところが、更新された工作機械で加工した場合に期待される加工時間（短縮された加工時間）を、上述した従来の加工時間推定装置を用いて推定するには、更新予定の工作機械の性能に応じて改善したＮＣプログラムを新たに作成する必要があるという問題があった。そして、この新たなＮＣプログラムを作成するためには、既存のＮＣプログラムを正確に解析する必要があり、その作業が面倒であるばかりか、工作機械の性能に応じた加工条件は多岐にわたるため、新たなＮＣプログラムを容易には作成することができなかった。

　そこで、新たな工作機械を用いた場合に短縮される加工時間を迅速に推定することができれば、ユーザは、工作機械を更新することについての有益性を迅速に判断することができ、一方、工作機械のメーカにおいても、このような有益性をユーザに提供できれば、迅速に商談を進めることができて望ましい。

　本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、新たな工作機械を用いて同じワークを加工する場合に、その性能に応じて短縮された加工時間を推定することができる加工時間推定方法、及び加工時間推定装置等の提供を、その目的とする。

　上記課題を解決するための本発明は、
　所定のワークを加工するために作成されたＮＣプログラムを用いて、第１ＮＣ工作機械により前記ワークを加工したときの加工時間を第１加工時間として取得するとともに、該第１加工時間の内、前記第１ＮＣ工作機械に設けられる第１主軸モータの定格出力に対して、所定以上の高負荷状態で実行される高負荷加工時間の割合である高負荷加工割合を取得し、
　取得された前記第１加工時間、前記高負荷加工割合、前記第１主軸モータの定格出力、及び第２ＮＣ工作機械に設けられる第２主軸モータの定格出力に基づき、前記第２ＮＣ工作機械により前記ワークを加工したときの加工時間であって、前記第２主軸モータの定格出力に対する負荷状態が、前記第１ＮＣ工作機械における高負荷状態と同じ高負荷状態となる条件に、前記ＮＣプログラムを変更して前記第２ＮＣ工作機械により前記ワークを加工したときの第２加工時間を推定するようにした加工時間推定方法に係る。

　また、本発明は、上記の加工時間推定方法を好適に実施できる装置であって、
　第１ＮＣ工作機械に設けられる第１主軸モータの定格出力、及び第２ＮＣ工作機械に設けられる第２主軸モータの定格出力を入力するモータ情報入力部と、
　所定のワークを加工するために作成されたＮＣプログラムを用いて、前記第１ＮＣ工作機械により前記ワークを加工したときの加工時間を第１加工時間として入力する加工時間入力部と、
　前記第１加工時間の内、前記第１主軸モータの定格出力に対して所定以上の高負荷状態で実行される高負荷加工時間の割合である高負荷加工割合を入力する高負荷加工割合入力部と、
　前記モータ情報入力部から入力された第１主軸モータの定格出力及び第２主軸モータの定格出力、前記加工時間入力部から入力された第１加工時間、並びに前記高負荷加工割合入力部から入力された高負荷加工割合を基に、前記第２ＮＣ工作機械により前記ワークを加工したときの加工時間であって、前記第２主軸モータの定格出力に対する負荷状態が、前記第１ＮＣ工作機械における高負荷状態と同じ高負荷状態となる条件に、前記ＮＣプログラムを変更して前記第２ＮＣ工作機械により前記ワークを加工したときの第２加工時間を推定する加工時間推定部とを備えた加工時間推定装置に係る。

　本発明に係る加工時間推定装置、及び加工時間推定方法によれば、モータ情報入力部から、第１ＮＣ工作機械に設けられる第１主軸モータの定格出力、及び第２ＮＣ工作機械に設けられる第２主軸モータの定格出力が入力され、取得される。また、加工時間入力部から、所定のワーク加工用に作成されたＮＣプログラムを用いて、第１ＮＣ工作機械により当該ワークを加工したときの第１加工時間が入力され、高負荷加工割合入力部から、前記第１加工時間の内、前記第１主軸モータの定格出力に対して所定以上の高負荷状態で実行される高負荷加工時間の割合である高負荷加工割合が入力され、取得される。

　そして、取得された各データに基づいて、加工時間推定部により、第２ＮＣ工作機械により前記ワークを加工したときの加工時間であって、前記第２主軸モータの定格出力に対する負荷状態が、前記第１ＮＣ工作機械における高負荷状態と同じ高負荷状態となる条件に、前記ＮＣプログラムを変更して前記第２ＮＣ工作機械により前記ワークを加工したときの第２加工時間が推定される。

　このように、本発明に係る加工時間推定装置、及び加工時間推定方法によれば、前記第１ＮＣ工作機械を既存設備とし、第２ＮＣ工作機械を更新予定の設備として、この更新予定の第２ＮＣ工作機械により同じワークを加工する場合に、前記第２主軸モータの定格出力に対する負荷状態が、前記第１ＮＣ工作機械における高負荷状態と同じ高負荷状態となる条件で加工したときに想定される第２加工時間、即ち、第２ＮＣ工作機械の性能に応じて短縮された第２加工時間が推定されるので、ユーザは、既存の第１ＮＣ工作機械から第２ＮＣ工作機械に更新した場合に得ることができる効果を容易に認識することができる。

　また、上記第２加工時間を、更新予定の第２ＮＣ工作機械の性能に応じて改善した新たなＮＣプログラムを作成することなく推定することができるので、ユーザは、既存の第１ＮＣ工作機械から第２ＮＣ工作機械に更新した場合に得ることができる効果を容易に、しかも迅速に認識することができる。

　尚、前記加工時間推定部は、前記第１加工時間をＴ_１、前記高負荷加工割合をＲ、前記第１主軸モータの定格出力をＭＰ_１、前記第２主軸モータの定格出力をＭＰ_２として、前記第２加工時間Ｔ_２を、以下の計算式によって推定することができる。
Ｔ_２＝（（Ｔ_１－（Ｔ_１×Ｒ））＋（Ｔ_１×Ｒ）×（ＭＰ_１／ＭＰ_２）

　本発明における前記高負荷は、主軸モータの出力がその定格出力に対して所定の割合以上の負荷となっていることを意味し、例えば、主軸モータの出力が定格出力の８０％以上となる場合を高負荷と定義することができ、或いは、限界加工を意味するように、主軸モータの出力が定格出力の１００％となる場合を高負荷と定義することができる。そして、前記高負荷加工割合は、加工時間全体に対する、加工時の主軸モータ出力が高負荷となっている加工時間の割合を意味する。

　また、前記加工時間推定装置は、データを入力する機能、及びデータを表示する機能を有するタッチパネルを備え、
　前記モータ情報入力部、前記加工時間入力部及び高負荷加工割合入力部は、前記タッチパネルを介してそれぞれ情報を入力するように構成され、
　前記加工時間推定部は、推定した前記第２加工時間を前記タッチパネルに表示するように構成された態様を採ることができる。

　この態様によれば、各データの入力を容易に行うことができ、また、推定された第２加工時間を容易に確認（認識）することができる。

　前記第１主軸モータの定格出力及び第２主軸モータの定格出力は、当然のことながら、第１ＮＣ工作機械のメーカ、及び第２ＮＣ工作機械のメーカからそれぞれ提供される。

　また、前記第１加工時間及び高負荷加工割合は、既存の第１ＮＣ工作機械を用いて加工したときの実データとして得ることができる。例えば、第１ＮＣ工作機械が稼働状態を監視するモニタリングシステムを備えている場合には、このモニタリングシステムによって得られるデータからこれらのデータを取得することができる。或いは、このようなモニタリングシステムを備えていない場合には、人手作業により、第１加工時間を測定するとともに、加工中の第１主軸モータの負荷状態をモニタリングすることによって、前記第１加工時間及び高負荷加工割合を取得することができる。

　或いは、前記第１加工時間及び高負荷加工割合は、前記ＮＣプログラムを解析することによって推定することができる。

　この場合、前記加工時間推定装置は、少なくとも、前記ワークに係る情報、工具に係る情報及び第１ＮＣ工作機械に係る機械情報を用い、前記ワークを加工するために作成されたＮＣプログラムを実行して前記第１ＮＣ工作機械により加工したときの前記第１加工時間、及び前記高負荷加工割合を推定する加工状態解析部を、更に備え、
　前記加工状態解析部は、推定した前記第１加工時間を前記加工時間入力部に入力し、前記高負荷加工割合を前記高負荷加工割合入力部に入力するように構成される。

　前記第１加工時間は、ＮＣプログラムを解析することによって得られるツールパス、及び送り速度などから推定することができる。また、前記高負荷加工割合は、前記ツールパス及び送り速度に加えて、ワークに係る情報、工具に係る情報及び第１ＮＣ工作機械に係る機械情報から高負荷となった加工時間を推定することにより、第１加工時間に対する高負荷加工時間の割合として算出することができる。

　尚、加工時に作用する主軸モータの負荷ＭＰ［ｋＷ］は、以下の計算式から算出することができる。
ＭＰ＝ｆ×Ｖｃ×Ｄ×Ｋｃ／（６０×１０^３×η）
但し、ｆは１回転当たりの送り量［ｍｍ／ｒｅｖ］、Ｖｃは切削速度［ｍ／ｍｉｎ］、Ｄは加工径［ｍｍ］、Ｋｃは被切削抵抗［ＭＰａ］、ηは機械効率係数である。

　或いは、前記加工状態解析部は、少なくとも、前記ワークに係る情報、工具に係る情報及び第１ＮＣ工作機械に係る機械情報を用い、前記ＮＣプログラムを仮想的に実行するシミュレーション手法によって前記第１加工時間及び高負荷加工割合を推定することができる。

　また、本発明は、
　第１ＮＣ工作機械に設けられる第１主軸モータの定格出力、及び第２ＮＣ工作機械に設けられる第２主軸モータの定格出力を入力するモータ情報入力部と、
　所定のワークを加工するために作成されたＮＣプログラムを用いて、前記第１ＮＣ工作機械により前記ワークを加工したときの加工時間を第１加工時間として入力する加工時間入力部と、
　前記第１加工時間の内、前記第１主軸モータの定格出力に対して所定以上の高負荷状態で実行される高負荷加工時間の割合である高負荷加工割合を入力する高負荷加工割合入力部と、
　前記モータ情報入力部から入力された第１主軸モータの定格出力及び第２主軸モータの定格出力、前記加工時間入力部から入力された第１加工時間、並びに前記高負荷加工割合入力部から入力された高負荷加工割合を基に、前記第２ＮＣ工作機械により前記ワークを加工したときの加工時間であって、前記第２主軸モータの定格出力に対する負荷状態が、前記第１ＮＣ工作機械における高負荷状態と同じ高負荷状態となる条件に、前記ＮＣプログラムを変更して前記第２ＮＣ工作機械により前記ワークを加工したときの第２加工時間を推定する加工時間推定部と、
　前記加工時間推定部により推定された第２加工時間を表示する表示部として、
　コンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムに係る。

　また、前記加工時間推定部は、前記第１加工時間をＴ_１、前記高負荷加工割合をＲ、前記第１主軸モータの定格出力をＭＰ_１、前記第２主軸モータの定格出力をＭＰ_２として、前記第２加工時間Ｔ_２を以下の計算式によって推定するように、前記コンピュータを機能させる態様を採ることができる。
Ｔ_２＝（（Ｔ_１－（Ｔ_１×Ｒ））＋（Ｔ_１×Ｒ）×（ＭＰ_１／ＭＰ_２）

　また、本発明は、上記のコンピュータプログラムを記載したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に係る。

　以上のように、本発明によれば、第１ＮＣ工作機械を既存設備とし、第２ＮＣ工作機械を更新予定の設備として、この更新予定の第２ＮＣ工作機械により同じワークを加工する場合に、第２主軸モータの定格出力に対する負荷状態が、第１ＮＣ工作機械における高負荷状態と同じ高負荷状態となる条件で加工したときに想定される第２加工時間、即ち、第２ＮＣ工作機械の性能に応じて短縮された第２加工時間を推定することができるので、既存の第１ＮＣ工作機械から第２ＮＣ工作機械に更新した場合に得ることができる効果を容易に認識することができる。

　また、第２加工時間を、更新予定の第２ＮＣ工作機械の性能に応じて改善した新たなＮＣプログラムを作成することなく推定することができるので、既存の第１ＮＣ工作機械から第２ＮＣ工作機械に更新した場合に得ることができる効果を容易に、しかも迅速に認識することができる。

本発明の第１の実施形態に係る加工時間推定装置の概略構成を示したブロック図である。 第１の実施形態に係るタッチパネルを示した説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る加工時間推定装置の概略構成を示したブロック図である。 第２の実施形態に係る加工状態解析部における処理を説明するための説明図である。 第２の実施形態に係る加工状態解析部における処理を説明するための説明図である。 第２の実施形態に係る加工状態解析部における処理を説明するための説明図である。 第２の実施形態に係る加工状態解析部における処理を説明するための説明図である。 第２の実施形態に係る加工状態解析部における処理を説明するための説明図である。 第２の実施形態に係る加工状態解析部における処理を説明するための説明図である。

　以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

１．第１の実施形態
　まず、第１の実施形態に係る加工時間推定装置について、図１及び図２に基づいて説明する。本例の加工時間推定装置１は、所定のワークを加工するために作成されたＮＣプログラムを用いて、第１ＮＣ工作機械により前記ワークを加工したときの第１加工時間、及び第１ＮＣ工作機械に設けられる第１主軸モータの定格出力などに基づいて、これとは定格出力の異なる第２主軸モータを備えた第２ＮＣ工作機械を用いて、前記ワークを加工したときに要する第２加工時間を推定する装置であり、より詳しくは、前記第２主軸モータの定格出力に対する負荷状態が、第１ＮＣ工作機械における高負荷状態と同じ高負荷状態となる条件に、前記ＮＣプログラムを変更したと仮定して、前記ワークを加工したときの第２加工時間を推定する装置である。

　具体的には、前記加工時間推定装置１は、図１に示すように、モータ情報入力部３、加工時間入力部４、高負荷加工割合入力部５及び加工時間推定部６から構成される演算装置２と、入出力装置としてのタッチパネル７から構成される。尚、演算装置２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを含むコンピュータから構成され、コンピュータプログラムによってその機能が実現され、後述する処理を実行する。また、演算装置２及びタッチパネル７はタブレット型のパーソナルコンピュータ（タブレットＰＣ）として具現化される。また、上記のコンピュータプログラムは、コンピュータ読み取り可能な、適宜記録媒体に格納することができる。

　前記モータ情報入力部３、加工時間入力部４、高負荷加工割合入力部５は、それぞれ、図２に示すような入出力画面をタッチパネル７上に表示し、モータ情報入力部３は、この入出力画面から入力される第１主軸モータ定格出力に係るデータ、及び第２主軸モータ定格出力に係るデータを前記加工時間推定部６に入力する。また、加工時間入力部４は、前記入出力画面から入力される第１加工時間に係るデータを前記加工時間推定部６に入力し、前記高負荷加工割合入力部５は、同じく前記入出力画面から入力される高負荷加工割合に係るデータを前記加工時間推定部６に入力する。

　尚、図２において表示された各項目、「第１主軸モータ定格出力」、「第２主軸モータ定格出力」、「第１加工時間」及び「高負荷加工割合」のそれぞれ右隣に表示されたボックスが、数値を入力するための入力ボックスであり、オペレータが各ボックスに数値を入力することで、それぞれのデータが前記モータ情報入力部３、加工時間入力部４及び高負荷加工割合入力部５を介して前記加工時間推定部６に入力される。また、「第２加工時間推定」の右隣に表示された「実行」キーを押下することで、推定処理開始信号が前記加工時間推定部６に入力される。

　また、「第１主軸モータ定格出力」及び「第２主軸モータ定格出力」に係るデータは、第１ＮＣ工作機械のメーカ、及び第２ＮＣ工作機械のメーカからそれぞれ提供されるものが入力される。

　前記高負荷は、主軸モータの出力がその定格出力に対して所定の割合以上の負荷となっていることを意味し、例えば、主軸モータの出力が定格出力の８０％以上となる場合を高負荷と定義することができ、或いは、限界加工を意味するように、主軸モータの出力が定格出力の１００％となる場合を高負荷と定義することができる。そして、前記高負荷加工割合は、加工時間全体に対する、加工時の主軸モータ出力が前記高負荷となっている加工時間の割合を意味する。このような定義から、前記第１ＮＣ工作機械を用いて前記ワークを加工したときの高負荷加工割合は、前記第１加工時間の内、前記第１主軸モータの定格出力に対して高負荷状態となった加工時間の割合である。

　前記第１加工時間及び当該高負荷加工割合は、第１ＮＣ工作機械を用いて前記ワークを加工したときの実データから取得することができる。例えば、第１ＮＣ工作機械が稼働状態を監視するモニタリングシステムを備えている場合には、このモニタリングシステムによって得られるデータから前記第１加工時間及び高負荷状態での加工時間を取得することができる。或いは、このようなモニタリングシステムを備えていない場合には、人手作業により、第１加工時間を測定するとともに、加工中の第１主軸モータの負荷状態をモニタリングすることによって、前記第１加工時間及び高負荷加工割合を取得することができる。

　前記加工時間推定部６は、前記タッチパネル７から推定処理開始信号が入力され、これを受信した後、前記第２加工時間Ｔ_２を、前記モータ情報入力部３から入力された第１主軸モータの定格出力、及び第２主軸モータの定格出力に係るデータ、前記加工時間入力部４から入力された第１加工時間、並びに、前記高負荷加工割合入力部５から入力された高負荷加工割合に係るデータに基づいて、前記第１ＮＣ工作機械とは性能の異なる第２ＮＣ工作機械を用いて前記ワークを加工したときの第２加工時間を推定する。この第２加工時間は、前記第２主軸モータの定格出力に対する負荷状態が、前記第１ＮＣ工作機械における高負荷状態と同じ高負荷状態となる条件に、前記ＮＣプログラムを変更して前記第２ＮＣ工作機械により前記ワークを加工したと仮定したときの加工時間である。

　具体的には、前記加工時間推定部６は、前記第１加工時間をＴ_１、前記高負荷加工割合をＲ、前記第１主軸モータの定格出力をＭＰ_１、前記第２主軸モータの定格出力をＭＰ_２として、前記第２加工時間Ｔ_２を、以下の計算式によって推定する。
Ｔ_２＝（（Ｔ_１－（Ｔ_１×Ｒ））＋（Ｔ_１×Ｒ）×（ＭＰ_１／ＭＰ_２）

　第１加工時間Ｔ_１の内、高負荷状態での加工時間Ｔ_ＨＬ１は、以下の計算式によって算出される。
Ｔ_ＨＬ１＝Ｔ_１×Ｒ

　そして、第２主軸モータの定格出力に対する負荷状態が、第１ＮＣ工作機械における高負荷状態と同じ高負荷状態となる条件で、第２ＮＣ工作機械によりワークを加工したと仮定したときの高負荷加工時間Ｔ_ＨＬ２は、以下の計算式によって推定（近似）される。
Ｔ_ＨＬ２＝Ｔ_ＨＬ１（＝Ｔ_１×Ｒ）×（ＭＰ_１／ＭＰ_２）
尚、この高負荷加工時間Ｔ_ＨＬ２は、第２主軸モータの定格出力に対する負荷状態が、第１ＮＣ工作機械における高負荷状態と同じ高負荷状態となる条件に、ＮＣプログラムを変更して第２ＮＣ工作機械によりワークを加工したと仮定したときの、高負荷状態における加工時間である。したがって、この推定において、ＮＣプログラムは変更されていない。

　一方、第１加工時間Ｔ_１の内、高負荷加工では無い加工時間Ｔ_ＬＬ１は、以下の計算式によって算出される。
Ｔ_ＬＬ１＝Ｔ_１－（Ｔ_１×Ｒ）
したがって、前記第２加工時間Ｔ_２は、上記計算式によって推定（近似）される。

　斯くして、前記加工時間推定部６は、以上のようにして推定した前記第２加工時間Ｔ_２を、タッチパネル７上に表示された「推定第２加工時間」の右隣のボックス内に表示する。

　以上の構成を備えた本例の加工時間推定装置１によれば、まず、オペレータにより、タッチパネル７を介して、第１主軸モータの定格出力、第２主軸モータの定格出力に係るデータ、第１加工時間に係るデータ、及び高負荷加工割合に係るデータが入力される。

　そして、上記の各データが入力された後、タッチパネル７上の「実行」キーが押下されて、推定処理開始信号が入力されると、加工時間推定部６により、第２ＮＣ工作機械によりワークを加工したときの加工時間であって、前記第２主軸モータの定格出力に対する負荷状態が、前記第１ＮＣ工作機械における高負荷状態と同じ高負荷状態となる条件に、前記ＮＣプログラムを変更して前記第２ＮＣ工作機械により前記ワークを加工したときの第２加工時間が推定され、推定された第２加工時間がタッチパネル７上に表示される。

　斯くして、本例の加工時間推定装置１によれば、前記第１ＮＣ工作機械を既存設備とし、前記第２ＮＣ工作機械を更新予定の設備として、この更新予定の第２ＮＣ工作機械により同じワークを加工する場合に、前記第２主軸モータの定格出力に対する負荷状態が、前記第１ＮＣ工作機械における高負荷状態と同じ高負荷状態となる条件で加工したときに想定される第２加工時間、即ち、第２ＮＣ工作機械の性能に応じて短縮された第２加工時間が推定されるので、ユーザは、既存の第１ＮＣ工作機械から第２ＮＣ工作機械に更新した場合に得ることができる効果を容易に認識することができる。

　また、上記第２加工時間を、更新予定の第２ＮＣ工作機械の性能に応じて改善した新たなＮＣプログラムを作成することなく推定することができるので、ユーザは、既存の第１ＮＣ工作機械から第２ＮＣ工作機械に更新した場合に得ることができる効果を容易に、しかも迅速に認識することができる。

　また、本例の加工時間推定装置１によれば、第１主軸モータの定格出力、第２主軸モータの定格出力に係るデータ、第１加工時間に係るデータ、及び高負荷加工割合に係るデータをタッチパネル７から入力することができるので、各データの入力を容易に行うことができ、また、推定された第２加工時間がタッチパネル７に表示されるので、当該第２加工時間を容易に確認（認識）することができる。

２．第２の実施形態
　次に、本発明の第２の実施形態について、図３から図９に基づいて説明する。本例の加工時間推定装置１０は、上述した演算装置２及びタッチパネル７に加えて、第２演算装置１１を備えるものである。

　図３に示すように、前記第２演算装置１１は、ＮＣプログラム記憶部１２、加工情報記憶部１３及び加工状態解析部１４から構成される。尚、この第２演算装置１１も、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを含むコンピュータから構成され、加工状態解析部１４はコンピュータプログラムによってその機能が実現され、後述する処理を実行する。また、前記ＮＣプログラム記憶部１２及び加工情報記憶部１３はＲＡＭなどの適宜記憶媒体から構成される。そして、この第２演算装置１１は、前記演算装置２及びタッチパネル７とともに、タブレット型のパーソナルコンピュータ（タブレットＰＣ）として具現化することができる。また、上記のコンピュータプログラムは、コンピュータ読み取り可能な、適宜記録媒体に格納することができる。

　前記ＮＣプログラム記憶部１２は、ＮＣ工作機械で用いられるＮＣプログラムを記憶する機能部であり、本例では、前記第１ＮＣ工作機械により前記ワークを加工するためのＮＣプログラムが格納される。

　前記加工情報記憶部１３は、前記ワークに係る情報（例えば、素材寸法に係る情報、及び素材材質に係る情報）、工具に係る情報（例えば、素材材質に対する比切削抵抗）及び第１ＮＣ工作機械に係る機械情報（例えば、第１主軸モータの定格出力、機械効率係数）などを記憶する機能部である。

　前記加工状態解析部１４は、前記ＮＣプログラム記憶部１２に格納されたＮＣプログラムを解析して、前記第１ＮＣ工作機械により、このＮＣプログラムを実行して、前記ワークを加工したときの第１加工時間及び高負荷加工割合を推定する処理を行う。

　例えば、前記加工状態解析部１４は、ＮＣ言語を記述した複数のブロックから構成されるＮＣプログラムをブロックごとに解析して、ツールパス、主軸回転数、送り量（送り速度）を認識するとともに、これらから第１加工時間を推定する。また、前記加工状態解析部１４は、認識されたツールパス、主軸回転数、送り量（送り速度）、並びに前記加工情報記憶部１３に格納されたワーク寸法、ワーク材質、ワーク材質に対する工具の比切削抵抗、第１ＮＣ工作機械の第１主軸モータの定格出力及び機械効率係数などから高負荷加工割合を推定する。そして、加工状態解析部１４は、推定した第１加工時間を、前記加工時間入力部４を介して前記加工時間推定部６に入力し、推定した高負荷加工割合を、高負荷加工割合入力部５を介して前記加工時間推定部６に入力する。

　例えば、図４に示すように、実線で示したワークＷを、工具Ｔにより加工して、一点鎖線で示す形状（ハッチングを付した形状）に加工するものとする。

　前記加工状態解析部１４は、ＮＣプログラムをブロックごとに解析して、図５から図９に示したツールパスを認識する。この例で認識される具体的なツールパスは、荒加工がＰ_１→Ｐ_２→Ｐ_３→Ｐ_４→Ｐ_５→Ｐ_６→Ｐ_７→Ｐ_８→Ｐ_９→Ｐ_１０→Ｐ_１１→Ｐ_１２→Ｐ_１３→Ｐ_１４→Ｐ_１の経路であり、仕上げ加工は、Ｐ_１→Ｐ_１５→Ｐ_１６→Ｐ_１７→Ｐ_１の経路である。また、図中、破線で示した矢印は早送りの経路であり、点線で示した矢印は切削送りの経路である。

　そして、加工状態解析部１４は、各パスにおける距離及び送り速度から、各パスにおける工具Ｔの移動時間を推定し、推定された各移動時間を積算して、前記第１加工時間を推定する。

　また、加工状態解析部１４は、各パスの内、切削送りのパスについて、以下の計算式にしたがって、第１主軸モータにおける負荷ＭＰ［ｋＷ］を推定する。
ＭＰ＝ｆ×Ｖｃ×Ｄ×Ｋｃ／（６０×１０^３×η）
但し、ｆは１回転当たりの送り量［ｍｍ／ｒｅｖ］、Ｖｃは切削速度［ｍ／ｍｉｎ］、Ｄは加工径［ｍｍ］、Ｋｃは被切削抵抗［ＭＰａ］、ηは機械効率係数である。
尚、送り量ｆ［ｍｍ／ｒｅｖ］及び切削速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］はＮＣプログラムを解析することによって取得することができ、加工径Ｄ［ｍｍ］は、ＮＣプログラムの解析または加工情報記憶部１３に格納されたデータから取得することができ、また、被切削抵抗Ｋｃ［ＭＰａ］、及び機械効率係数ηは加工情報記憶部１３に格納されたデータから取得することができる。

　そして、加工状態解析部１４は、第１主軸モータにおける負荷ＭＰ［ｋＷ］が、その定格出力の何割に当たるかを算出し、算出された割合が所定の割合（例えば、８０％）を超えたパスの加工時間を合算して、高負荷加工時間を算出する。例えば、図５から図９に示した例では、Ｐ_４→Ｐ_５、Ｐ_８→Ｐ_９、Ｐ_１２→Ｐ_１３が高負荷加工に係るパスである。高負荷加工時間と第１加工時間との比をとって、高負荷加工割合（＝高負荷加工時間／第１加工時間）を算出する。

　そして、加工状態解析部１４は、算出した第１加工時間を、前記加工時間入力部４を介して前記加工時間推定部６に入力し、算出した高負荷加工割合を、前記高負荷加工割合入力部５を介して前記加工時間推定部６に入力する。

　以上の構成を備えた本例の加工時間推定装置１０によれば、まず、オペレータにより、タッチパネル７を介して、第１主軸モータの定格出力及び第２主軸モータの定格出力に係るデータが入力された後、タッチパネル７上の「実行」キーが押下されて、推定処理開始信号が入力されると、前記加工状態解析部１４により、ＮＣプログラムが解析されて、第１加工時間及び高負荷加工割合が算出され、算出された第１加工時間が加工時間入力部４を介して加工時間推定部６に入力され、算出された高負荷加工割合が高負荷加工割合入力部５を介して加工時間推定部６に入力される。

　そして、このようにして、加工時間推定部６に各データが入力されると、入力された各データに基づいて、当該加工時間推定部６により、第１の実施形態と同様にして、前記の第２加工時間が推定され、推定された第２加工時間がタッチパネル７上に表示される。

　斯くして、本例の加工時間推定装置１０によれば、加工状態解析部１４によって、第１加工時間及び高負荷加工割合を算出することができるので、例えば、第１ＮＣ工作機械が稼働状態を監視するモニタリングシステムを備えていない場合でも、人手作業を介することなく、第１加工時間及び高負荷加工割合を取得することができ、この意味おいて、第２加工時間を容易且つ迅速に推定することができる。

　以上、本発明の具体的な実施の形態について説明したが、本発明が採り得る態様は、何ら上例のものに限定されるものでは無い。

　例えば、上記第２の実施形態では、前記加工状態解析部１４がＮＣプログラムを解析することによって、第１加工時間及び高負荷加工割合を算出するようにしたが、このような態様に限られるものでは無く、前記加工状態解析部１４は、少なくとも、前記ワークに係る情報、工具に係る情報及び第１ＮＣ工作機械に係る機械情報を用い、前記ＮＣプログラムを仮想的に実行するシミュレーション手法によって前記第１加工時間及び高負荷加工割合を推定するように構成されていても良い。

　また、上記第２の実施形態において、第１主軸モータの定格出力は、オペレータにより、タッチパネル７から入力される態様としたが、これに限られるものでは無く、前記加工情報記憶部１３に格納された第１主軸モータの定格出力に係るデータを、前記加工状態解析部１４から、前記モータ情報入力部３を介して前記加工時間推定部６に入力するようにした態様としても良い。

　また、上記第２の実施形態において、前記第２演算装置１１は、前記演算装置２とは異なるコンピュータから構成されていても良い。

　繰り返しになるが、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。

　１　　加工時間推定装置
　２　　演算装置
　３　　モータ情報入力部
　４　　加工時間入力部
　５　　高負荷加工割合入力部
　６　　加工時間推定部
　７　　タッチパネル
　１０　加工時間推定装置
　１１　第２演算装置
　１２　ＮＣプログラム記憶部
　１３　加工情報記憶部
　１４　加工状態解析部

Claims (9)

1. 　所定のワークを加工するために作成されたＮＣプログラムを用いて、第１ＮＣ工作機械により前記ワークを加工したときの加工時間を第１加工時間として取得するとともに、該第１加工時間の内、前記第１ＮＣ工作機械に設けられる第１主軸モータの定格出力に対して、所定以上の高負荷状態で実行される高負荷加工時間の割合である高負荷加工割合を取得し、
   　取得された前記第１加工時間、前記高負荷加工割合、前記第１主軸モータの定格出力、及び第２ＮＣ工作機械に設けられる第２主軸モータの定格出力に基づき、前記第２ＮＣ工作機械により前記ワークを加工したときの加工時間であって、前記第２主軸モータの定格出力に対する負荷状態が、前記第１ＮＣ工作機械における高負荷状態と同じ高負荷状態となる条件に、前記ＮＣプログラムを変更して前記第２ＮＣ工作機械により前記ワークを加工したときの第２加工時間を推定するようにしたことを特徴とする加工時間推定方法。
2. 　前記第１加工時間をＴ_１、前記高負荷加工割合をＲ、前記第１主軸モータの定格出力をＭＰ_１、前記第２主軸モータの定格出力をＭＰ_２として、前記第２加工時間Ｔ_２を以下の計算式によって推定することを特徴とする請求項１記載の加工時間推定方法。
   Ｔ_２＝（（Ｔ_１－（Ｔ_１×Ｒ））＋（Ｔ_１×Ｒ）×（ＭＰ_１／ＭＰ_２）
3. 　第１ＮＣ工作機械に設けられる第１主軸モータの定格出力、及び第２ＮＣ工作機械に設けられる第２主軸モータの定格出力を入力するモータ情報入力部と、
   　所定のワークを加工するために作成されたＮＣプログラムを用いて、前記第１ＮＣ工作機械により前記ワークを加工したときの加工時間を第１加工時間として入力する加工時間入力部と、
   　前記第１加工時間の内、前記第１主軸モータの定格出力に対して所定以上の高負荷状態で実行される高負荷加工時間の割合である高負荷加工割合を入力する高負荷加工割合入力部と、
   　前記モータ情報入力部から入力された第１主軸モータの定格出力及び第２主軸モータの定格出力、前記加工時間入力部から入力された第１加工時間、並びに前記高負荷加工割合入力部から入力された高負荷加工割合を基に、前記第２ＮＣ工作機械により前記ワークを加工したときの加工時間であって、前記第２主軸モータの定格出力に対する負荷状態が、前記第１ＮＣ工作機械における高負荷状態と同じ高負荷状態となる条件に、前記ＮＣプログラムを変更して前記第２ＮＣ工作機械により前記ワークを加工したときの第２加工時間を推定する加工時間推定部とを備えていることを特徴とする加工時間推定装置。
4. 　データを入力する機能、及びデータを表示する機能を有するタッチパネルを備え、
   　前記モータ情報入力部、前記加工時間入力部及び高負荷加工割合入力部は、前記タッチパネルを介してそれぞれ情報を入力するように構成され、
   　前記加工時間推定部は、推定した前記第２加工時間を前記タッチパネルに表示するように構成されていることを特徴とする請求項３記載の加工時間推定装置。
5. 　少なくとも、前記ワークに係る情報、工具に係る情報及び第１ＮＣ工作機械に係る機械情報を用い、前記ワークを加工するために作成されたＮＣプログラムを実行して前記第１ＮＣ工作機械により加工したときの前記第１加工時間、及び前記高負荷加工割合を推定する加工状態解析部を備え、
   　前記加工状態解析部は、推定した前記第１加工時間を前記加工時間入力部に入力し、前記高負荷加工割合を前記高負荷加工割合入力部に入力するように構成されていることを特徴とする請求項３又は４記載の加工時間推定装置。
6. 　前記加工時間推定部は、前記第１加工時間をＴ_１、前記高負荷加工割合をＲ、前記第１主軸モータの定格出力をＭＰ_１、前記第２主軸モータの定格出力をＭＰ_２として、前記第２加工時間Ｔ_２を以下の計算式によって推定するように構成されていることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の加工時間推定装置。
   Ｔ_２＝（（Ｔ_１－（Ｔ_１×Ｒ））＋（Ｔ_１×Ｒ）×（ＭＰ_１／ＭＰ_２）
7. 　第１ＮＣ工作機械に設けられる第１主軸モータの定格出力、及び第２ＮＣ工作機械に設けられる第２主軸モータの定格出力を入力するモータ情報入力部と、
   　所定のワークを加工するために作成されたＮＣプログラムを用いて、前記第１ＮＣ工作機械により前記ワークを加工したときの加工時間を第１加工時間として入力する加工時間入力部と、
   　前記第１加工時間の内、前記第１主軸モータの定格出力に対して所定以上の高負荷状態で実行される高負荷加工時間の割合である高負荷加工割合を入力する高負荷加工割合入力部と、
   　前記モータ情報入力部から入力された第１主軸モータの定格出力及び第２主軸モータの定格出力、前記加工時間入力部から入力された第１加工時間、並びに前記高負荷加工割合入力部から入力された高負荷加工割合を基に、前記第２ＮＣ工作機械により前記ワークを加工したときの加工時間であって、前記第２主軸モータの定格出力に対する負荷状態が、前記第１ＮＣ工作機械における高負荷状態と同じ高負荷状態となる条件に、前記ＮＣプログラムを変更して前記第２ＮＣ工作機械により前記ワークを加工したときの第２加工時間を推定する加工時間推定部と、
   　前記加工時間推定部により推定された第２加工時間を表示する表示部として、
   　コンピュータを機能させるためのコンピュータプログラム。
8. 　前記加工時間推定部は、前記第１加工時間をＴ_１、前記高負荷加工割合をＲ、前記第１主軸モータの定格出力をＭＰ_１、前記第２主軸モータの定格出力をＭＰ_２として、前記第２加工時間Ｔ_２を以下の計算式によって推定するように構成されていることを特徴とする請求項７記載のコンピュータプログラム。
   Ｔ_２＝（（Ｔ_１－（Ｔ_１×Ｒ））＋（Ｔ_１×Ｒ）×（ＭＰ_１／ＭＰ_２）
9. 　請求項７又は８記載のコンピュータプログラムを記載したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
    

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