WO2024084969A1 - 二酸化炭素排出量試算システム、及び二酸化炭素排出量試算方法 - Google Patents

二酸化炭素排出量試算システム、及び二酸化炭素排出量試算方法 Download PDF

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processing
machine
machining
carbon dioxide
actual
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英子 茂知野
健太郎 松本
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株式会社アマダ
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    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/04Manufacturing

Definitions

  • This disclosure relates to a carbon dioxide emission estimation system and a carbon dioxide emission estimation method.
  • Patent Document 1 discloses a method for calculating the amount of carbon dioxide emissions from a machine tool system.
  • This machine tool system calculates the time required to machine one workpiece based on a start signal and a machining end command from the machining program, and calculates the amount of power consumption required to machine one workpiece based on the power consumption and machining time.
  • the machine tool system then calculates the amount of carbon dioxide emissions required to machine one workpiece based on the calculated amount of power consumption and the carbon dioxide emission unit.
  • the conventional method only calculates the amount of carbon dioxide emissions from the actual processing machine that actually performed the processing. Therefore, when a target machine other than the actual processing machine performs the processing performed by the actual processing machine, it does not satisfy the demand to know the amount of carbon dioxide emissions emitted by that target machine.
  • the carbon dioxide emission estimation system includes a calculation unit that estimates the amount of carbon dioxide emission when a target machine, which is a processing machine different from the actual processing machine, performs processing according to a processing program used by the actual processing machine that actually performed the processing, a processing program storage unit that stores the processing program, an actual processing machine processing condition storage unit that stores the processing conditions of the actual processing machine, and a target machine processing condition storage unit that stores the processing conditions of the target machine.
  • the calculation unit searches the target machine processing condition storage unit, extracts processing conditions of the target machine that are common to the processing conditions of the actual processing machine when the actual processing machine performed processing according to the processing program, analyzes the processing program used by the actual processing machine, and predicts the processing time required for the target machine to perform processing, assuming that the processing program was executed using the extracted processing conditions of the target machine, and estimates the amount of carbon dioxide emission of the target machine based on the predicted processing time.
  • the calculation unit can replace the processing conditions of the actual processing machine with the processing conditions of the target machine, and then analyze the processing program used by the actual processing machine. This makes it possible to predict the processing time required for processing by the target machine.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a carbon dioxide emission estimation system according to this embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a machining program.
  • FIG. 3 is a flow chart showing a process for calculating the amount of carbon dioxide emissions.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the process of searching the target machine DB.
  • FIG. 5 is a diagram showing the amount of carbon dioxide emission displayed on the display device.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a carbon dioxide emission estimation system according to this embodiment.
  • the carbon dioxide emission estimation system 1 includes a calculation unit 81 that estimates the amount of carbon dioxide emission when a target machine 3, which is a processing machine different from the actual processing machine 2, performs processing according to a processing program used by the actual processing machine 2, which is a processing machine that actually performed processing, a processing program database (DB) 4 that stores the processing program, an actual processing machine processing condition database (DB) 5 that stores the processing conditions of the actual processing machine 2, and a target machine database (DB) 6 that stores the processing conditions of the target machine 3.
  • DB processing program database
  • DB target machine database
  • the calculation unit 81 searches the target machine DB 6, extracts the processing conditions of the target machine 3 that are common to the processing conditions of the actual processing machine 2 when the actual processing machine 2 performed processing according to the processing program, analyzes the processing program used by the actual processing machine 2, and predicts the processing time required for processing by the target machine 3, assuming that the processing program was executed using the extracted processing conditions of the target machine 3, and estimates the carbon dioxide emission of the target machine 3 based on the predicted processing time.
  • This carbon dioxide emission calculation system 1 includes an actual processing machine 2, a processing program DB 4, a processing condition DB 5, a target machine DB 6, a performance DB 7, a control device 8, a display device 9, and an input device 10.
  • the actual processing machine 2 is a processing machine that actually performs processing.
  • the actual processing machine 2 is exemplified by a laser processing machine (laser cutting processing machine) that cuts a workpiece using a laser beam.
  • the actual processing machine 2 is, for example, a fiber laser processing machine.
  • the actual processing machine 2 is provided with a power meter 20 that measures the amount of power consumed by the actual processing machine 2.
  • the power meter 20 measures the amount of power consumed by the processing machine body, which includes the processing head that irradiates the laser beam and the movement mechanism that moves the processing head, as well as peripheral devices such as the laser oscillator.
  • the machining program DB4 stores a machining program for the actual processing machine 2 to cut the workpiece (machining program storage section).
  • Figure 2 is an explanatory diagram showing a machining program.
  • machining program multiple codes that are control commands for controlling the actual processing machine 2 are written on a line-by-line basis. Each code specifies a series of operations of the actual processing machine 2 from the start to the end of processing, such as setting the processing conditions, starting the laser beam emission, processing feed, stopping the laser beam emission, and moving the processing head to the piercing position.
  • the codes written in the machining program include a unique number (machining condition number) called an E number, and the machining conditions are specified by this machining condition number.
  • the actual processing machine processing condition DB5 stores the processing conditions used for laser processing of the actual processing machine 2 (actual processing machine processing condition storage section). Processing conditions are set for each actual processing machine 2, and processing conditions differ when the type of actual processing machine 2 differs. Processing conditions include at least information such as the type of oscillator, focal lens specifications, nozzle type, nozzle diameter, work material and thickness, processing method, processing speed, piercing time, laser output, pulse frequency, pulse duty, and focal position.
  • the machining conditions of the actual machining machine 2 are mapped to a data table together with the machining condition number.
  • the control device 8 decodes the code (machining condition number) written in the machining program, the machining conditions are called up from the machining condition data table and become available.
  • the target machine DB 6 stores data on the target machine 3, which is a processing machine that is the subject of an estimate calculation of carbon dioxide emissions, which will be described later (target machine processing condition storage unit).
  • the target machine 3 is a different model of processing machine (a different type of processing machine that performs the same type of processing (e.g., cutting)) from the actual processing machine 2.
  • the target machine 3 is, for example, a CO2 laser processing machine.
  • the target machine DB 6 stores processing conditions and processing machine parameters used for laser processing of the target machine 3.
  • the processing machine parameters are parameters used by the control device 8 to control the target machine 3, and are parameters unique to the target machine 3.
  • the performance DB7 is a database that manages the processing performance of the actual processing machine 2 and the estimated carbon dioxide emissions, etc.
  • the control device 8 is composed of a computer having a hardware processor such as a CPU (Central Processing Unit), memory, and various interfaces.
  • a hardware processor such as a CPU (Central Processing Unit), memory, and various interfaces.
  • the memory and various interfaces are connected to the hardware processor via a bus.
  • Various functions are realized by having the hardware processor execute programs stored in the memory.
  • control device 8 is a control device that controls the actual processing machine 2.
  • the control device 8 includes a processing control unit 80 and a calculation unit 81.
  • the machining control unit 80 controls the operation of the actual processing machine 2. Specifically, the machining control unit 80 executes a machining program and controls the operation of the actual processing machine 2 by NC (Numerical Control). The operation of the actual processing machine 2 is controlled according to the machining program and the machining conditions read out according to the machining program.
  • NC Genetic Control
  • the calculation unit 81 estimates the amount of carbon dioxide emissions when the target machine 3 performs processing according to the processing program used by the actual processing machine 2.
  • the calculation unit 81 can acquire various information held by the actual processing machine 2 by communicating with the actual processing machine 2. This information includes the amount of power consumption measured by the power meter 20.
  • the calculation unit 81 may be realized by an independent computer without being incorporated into the control device 8.
  • the display device 9 is a device for displaying various types of information.
  • the input device 10 is a device for inputting information to the control device 8.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the process for estimating the carbon dioxide emission. The process shown in this flowchart is executed by the control device 8.
  • step S10 the machining control unit 80 executes machining.
  • the machining control unit 80 reads out the machining program to be used for machining the workpiece from the machining program DB 4, and executes the read machining program.
  • the actual processing machine 2 operates according to the machining program and the machining conditions read out according to the machining program, and performs a predetermined laser cutting process on the workpiece.
  • the calculation unit 81 acquires and holds the time and power consumption at the time of execution each time the machining control unit 80 executes one line of code.
  • the process proceeds to step S11.
  • FIG. 4 is a diagram explaining the process of searching the target machine DB.
  • the calculation unit 81 searches the target machine DB 6 to determine whether there are any machining conditions 60n of the target machine 3 (hereinafter referred to as “target machine machining conditions 60n") that are common to the machining conditions 50 of the actual processing machine 2 (hereinafter referred to as “actual processing machine machining conditions 50") when the actual processing machine 2 performed machining according to the machining program.
  • the calculation unit 81 searches the target machine DB 6 and determines whether or not there is a target machine processing condition 60n that satisfies the following three requirements.
  • the material of the workpiece matches the machining conditions 50 of the actual machining machine.
  • (Requirement 2) It matches the machining method of the actual machining conditions 50.
  • (Requirement 3) The maximum thickness of the workpiece in the target machine machining conditions 60n is equal to or greater than the thickness of the workpiece in the actual machining machine machining conditions 50.
  • step S11 If there are no target machine processing conditions 60n that satisfy the above three requirements (No in step S11), the calculation unit 81 ends the processing shown in this flowchart.
  • the calculation unit 81 performs a detailed search. Specifically, the calculation unit 81 searches for the target machine machining conditions 60n that meet the following three requirements.
  • the thickness of the workpiece matches the actual machining conditions 50 of the machining machine.
  • the nozzle type matches the machining conditions 50 of the actual machining machine.
  • the nozzle diameter must match the machining conditions 50 of the actual machining machine.
  • the calculation unit 81 treats the target machine machining conditions 60n, which describe a workpiece thickness that satisfies the following requirement a1, as satisfying requirement a. (Requirement a1)
  • the value is larger than the plate thickness of the workpiece under the actual machining conditions 50 and is closest to the plate thickness of the workpiece under the actual machining conditions 50.
  • step S11 If there is a target machine processing condition 60n that satisfies the three requirements a to c (Yes in step S11), the calculation unit 81 proceeds to the process of step S12. On the other hand, if there is no target machine processing condition 60n that satisfies the three requirements a to c (No in step S11), the calculation unit 81 ends the process shown in this flowchart.
  • step S12 the calculation unit 81 extracts the target machine processing conditions 60n that satisfy the above requirements.
  • step S13 the calculation unit 81 determines whether or not the processing of the actual processing machine 2 has ended abnormally midway. If the processing of the actual processing machine 2 has ended abnormally midway, the calculation unit 81 proceeds to processing of step S14. On the other hand, if the processing of the actual processing machine 2 has ended normally, the calculation unit 81 skips processing of step S14 and proceeds to processing of step S15.
  • step S14 the calculation unit 81 identifies the last code executed among the codes written in the machining program.
  • step S15 the calculation unit 81 analyzes the machining program used by the actual machining machine 2. Then, the calculation unit 81 predicts the machining time required for machining by the target machine 3, assuming that the machining program was executed using the extracted target machine machining conditions 60n.
  • control device 8 divides each line of code written in the machining program into processing condition numbers.
  • the control device 8 analyzes the machining program for each divided code and calculates the machining time.
  • the machining time calculation takes into account factors such as the path length for cutting the parts, the number of pierces, and the number of times multiple cutting is performed to cut out multiple identical parts.
  • the control device 8 can calculate the processing time required to cut each part by multiplying the path length for cutting the part by the cutting speed in the processing conditions.
  • the control device 8 can calculate the processing time required for piercing by multiplying the number of pierces by the piercing time in the processing conditions.
  • the control device 8 can also calculate the processing time required for multiple cutting by multiplying the processing time required to cut each part by the number of executions of multiple cutting.
  • the calculation unit 81 replaces the actual processing machine processing conditions 50 with the target machine processing conditions 60n extracted in step S11 and analyzes the processing program. Therefore, the calculation unit 81 performs the above calculations based on the processing speed and piercing time described in the target machine processing conditions 60n.
  • the calculation unit 81 analyzes all the codes written in the machining program, from the first line of code to the last line of code, and performs the above calculations. The calculation unit 81 then predicts the machining time when the target machine 3 performs machining according to the machining program, based on the sum of all the calculated machining times.
  • the calculation unit 81 analyzes the code from the first line of the machining program to the last executed code, and performs the above calculations.
  • step S16 the calculation unit 81 calculates the amount of power consumption consumed by the target machine 3 during the processing time based on the predicted processing time and the parameters of the target machine 3.
  • the parameters of the target machine 3 are the amount of power consumption per second consumed by the target machine 3, and are described in the target machine parameters of the target machine DB 6.
  • step S17 the calculation unit 81 estimates the amount of carbon dioxide emissions from the target machine 3 based on the calculated amount of power consumption.
  • the calculation unit 81 holds an arithmetic formula or map that converts the amount of power consumption into the amount of carbon dioxide emissions, and estimates the amount of carbon dioxide emissions using this arithmetic formula or map.
  • step S18 the calculation unit 81 calculates the amount of carbon dioxide emissions from the actual processing machine 2 from when the actual processing machine 2 starts processing to when it ends processing, based on the amount of power consumption measured by the power meter 20. Specifically, the calculation unit 81 calculates the amount of power consumption by subtracting the amount of power consumption at the timing when the actual processing machine 2 starts processing from the amount of power consumption at the timing when the actual processing machine 2 ends processing (including abnormal end). The calculation unit 81 then calculates the amount of carbon dioxide emissions from the actual processing machine 2 based on the calculated amount of power consumption.
  • step S19 the calculation unit 81 manages the carbon dioxide emission amount of the target machine 3 and the carbon dioxide emission amount of the actual processing machine 2 along with the processing results.
  • the calculation unit 81 can manage the carbon dioxide emission amount of the target machine 3 and the carbon dioxide emission amount of the actual processing machine 2 on a processing program basis, a sheet basis, and a part basis based on the analysis results of the processing program.
  • the carbon dioxide emission amount of the target machine 3 and the carbon dioxide emission amount of the actual processing machine 2 organized on a processing program basis, a sheet basis, and a part basis are recorded in the results DB7.
  • FIG. 5 is a diagram showing the amount of carbon dioxide emission displayed on the display device.
  • the calculation unit 81 displays a comparison between the amount of carbon dioxide emission of the target machine 3 and the amount of carbon dioxide emission of the actual processing machine 2 on the display device 9 based on the information stored in the performance DB 7. For example, as shown in FIG. 5, the calculation unit 81 displays the amount of carbon dioxide emission of the target machine 3 and the amount of carbon dioxide emission of the actual processing machine 2 side by side in the first display area 90 of the display device 9.
  • the calculation unit 81 displays the carbon dioxide emission amount of the target machine 3 and the carbon dioxide emission amount of the actual processing machine 2 together with the processing results in the second display area 91 of the display device 9 based on the information stored in the results DB 7. For example, the calculation unit 81 displays the carbon dioxide emission amount of the target machine 3 and the carbon dioxide emission amount of the actual processing machine 2 together with the processing results on a sheet-by-sheet basis.
  • FIG. 5 shows an example of the display when the "Sheet" tab is selected by the input device 10.
  • the calculation unit 81 can also display the carbon dioxide emission amount of the target machine 3 and the carbon dioxide emission amount of the actual processing machine 2 along with the processing results on a part-by-part basis.
  • the calculation unit 81 searches the target machine DB 6 and extracts target machine machining conditions 60n that are common to the actual processing machine machining conditions 50 when the actual processing machine 2 performed machining according to the machining program.
  • the calculation unit 81 analyzes the machining program used by the actual processing machine 2 and predicts the machining time required for machining by the target machine 3, assuming that the machining program was executed using the extracted target machine machining conditions 60n.
  • the calculation unit 81 estimates the carbon dioxide emissions of the target machine 3 based on the predicted machining time.
  • the processing conditions contain information specific to the model of the processing machine. Therefore, if the model of the processing machine is different, the processing speeds defined in the same processing condition numbers will also be different.
  • the calculation unit 81 extracts the target machine processing conditions 60n that are common to the actual processing machine processing conditions 50. When analyzing the processing program used by the actual processing machine 2, the calculation unit 81 can predict the processing time required for processing by the target machine 3 by replacing the actual processing machine processing conditions 50 with the target machine processing conditions 60n. This makes it possible to easily estimate the amount of carbon dioxide emissions emitted by the target machine 3 when the target machine 3 executes the processing performed by the actual processing machine 2.
  • the carbon dioxide emission estimation system 1 further includes a power meter 20 that measures the power consumption of the actual processing machine 2, and the calculation unit 81 calculates the carbon dioxide emission of the actual processing machine 2 from when the actual processing machine 2 starts processing to when it finishes processing based on the power consumption measured by the power meter 20, and displays the carbon dioxide emission of the target machine 3 and the carbon dioxide emission of the actual processing machine 2 on the display device 9 in comparison.
  • the carbon dioxide emission amount of the target machine 3 and the carbon dioxide emission amount of the actual processing machine 2 are displayed in comparison, so the difference in the carbon dioxide emission amount between the two can be easily understood. For example, if the actual processing machine 2 has a lower carbon dioxide emission amount than the target machine 3, the superiority of the actual processing machine 2 can be appealed to the user. Also, if the target machine 3 has a lower carbon dioxide emission amount than the actual processing machine 2, the user can be encouraged to trade in for the target machine.
  • the calculation unit 81 calculates the amount of power consumption that the target machine 3 will consume during the predicted processing time, and estimates the amount of carbon dioxide emissions from the target machine 3 based on the amount of power consumption.
  • This configuration allows the power consumption specific to the target device 3 to be taken into account, making it possible to accurately estimate the amount of carbon dioxide emissions from the target device 3.
  • the processing machine is a laser processing machine that cuts a workpiece using a laser beam.
  • the calculation unit 81 divides the code of each line written in the processing program by processing condition number, and predicts the processing time for each divided code.
  • the parameters described in the machining conditions such as the machining speed, differ for each machining condition number. Therefore, by analyzing the code using the machining condition number as a separator, it is possible to accurately predict the machining time.
  • the calculation unit 81 is mounted on the control device 8 that controls the actual processing machine 2.
  • the calculation unit 81 identifies the last executed code among the codes written in the machining program, and predicts the machining time based on the information up to the last executed code.
  • the carbon dioxide emissions of the target machine 3 are estimated under the same conditions as the actual processing machine 2. This makes it possible to compare the carbon dioxide emissions of the actual processing machine 2 and the target machine 3 under the same conditions.
  • the calculation unit 81 manages the carbon dioxide emissions of the target machine 3 and the carbon dioxide emissions of the actual processing machine 2 on a processing program basis, a sheet basis, or a part basis.
  • This configuration makes it possible to compare the carbon dioxide emissions of the target machine 3 with those of the actual processing machine 2 from the perspective of processing program units, sheet units, or part units. This makes it possible to compare the carbon dioxide emissions of the target machine 3 with those of the actual processing machine 2 from a variety of perspectives.
  • the calculation unit 81 analyzes the processing program using the target machine processing conditions 60n.
  • the calculation unit 81 may use target machine parameters in addition to the target machine processing conditions 60n.
  • the processing speed of the laser processing machine may be manually adjusted by an operator (override). This adjusted processing speed is held in the control device 8 as a target machine parameter.
  • the calculation unit 81 may analyze the processing program based on the adjusted processing speed.
  • the calculation unit 81 estimates the amount of carbon dioxide emission from the processing time.
  • the calculation unit 81 may also estimate the amount of carbon dioxide emission by further taking into account the type of assist gas and the ejection time.
  • this embodiment is not limited to the carbon dioxide emission estimation system 1, but also includes a carbon dioxide emission estimation method.
  • a computer that estimates the carbon dioxide emission when a target machine 3, which is a processing machine different from an actual processing machine 2, performs processing according to a processing program used by an actual processing machine 2, which is a processing machine that actually performed processing, refers to a processing program DB 4 that stores the processing program, an actual processing machine processing condition DB 5 that stores the processing conditions of the actual processing machine 2, and a target machine DB 6 that stores the processing conditions of the target machine 3, extracts target machine processing conditions 60n that are common to the actual processing machine processing conditions 50 when the actual processing machine 2 performed processing according to the processing program, analyzes the processing program used by the actual processing machine 2, and predicts the processing time required for processing by the target machine 3 on the assumption that the processing program was executed under the extracted target machine processing conditions 60n, and estimates the carbon dioxide emission of the target machine 3 based on the predicted processing time.
  • the computer extracts the target machine machining conditions 60n that are common to the actual machining conditions 50.
  • the computer then replaces the actual machining conditions 50 with the target machine machining conditions 60n, and by analyzing the machining program used by the actual machining machine 2, can predict the machining time required for the target machine 3 to perform machining. This makes it possible to easily estimate the amount of carbon dioxide emissions that the target machine 3 will emit when performing the machining performed by the actual machining machine 2.

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Abstract

二酸化炭素排出量試算システム(1)は、実加工機(2)が利用した加工プログラムに従って、対象機(3)が加工を行うときの二酸化炭素排出量を試算する演算部(81)と、加工プログラムDB(4)と、実加工機加工条件DB(5)と、対象機DB(6)と、を備える。演算部(81)は、対象機DB(6)を検索し、実加工機(2)が加工プログラムに従って加工を行ったときの実加工機(2)の加工条件と共通する、対象機(3)の加工条件を抽出し、実加工機(2)が利用した加工プログラムを解析し、抽出された対象機(3)の加工条件を用いて加工プログラムを実行したものと仮定して、対象機(3)が加工に要する加工時間を予測し、予測された加工時間に基づいて、対象機(3)の二酸化炭素排出量を試算する。

Description

二酸化炭素排出量試算システム、及び二酸化炭素排出量試算方法
 本開示は、二酸化炭素排出量試算システム、及び二酸化炭素排出量試算方法に関する。
 例えば特許文献1には、工作機械システムの二酸化炭素排出量を演算する手法が開示されている。この工作機械システムは、起動信号及び加工プログラムの加工終了命令に基づいて1ワークの加工に要する時間を算出し、消費電力と加工時間とに基づいて1ワークの加工に要する消費電力量を演算する。そして、工作機械システムは、演算された消費電力量と二酸化炭素排出原単位とに基づいて、1ワークの加工に要する二酸化炭素排出量を演算する。
国際公開2012/104925号
 従来の手法は、実際に加工を行った実加工機についての二酸化炭素排出量を演算しているに過ぎない。そのため、実加工機が行った加工を、実加工機とは異なる対象機が実行する場合に、その対象機が排出する二酸化炭素排出量を知りたいという要求を満足するものではなった。
 本実施形態の一態様の二酸化炭素排出量試算システムは、加工を実際に行った加工機である実加工機が利用した加工プログラムに従って、実加工機とは異なる加工機である対象機が加工を行うときの二酸化炭素排出量を試算する演算部と、加工プログラムを記憶する加工プログラム記憶部と、実加工機の加工条件を記憶する実加工機加工条件記憶部と、対象機の加工条件を記憶する対象機加工条件記憶部と、を備え、演算部は、対象機加工条件記憶部を検索し、実加工機が加工プログラムに従って加工を行ったときの実加工機の加工条件と共通する、対象機の加工条件を抽出し、実加工機が利用した加工プログラムを解析し、抽出された対象機の加工条件を用いて加工プログラムを実行したものと仮定して、対象機が加工に要する加工時間を予測し、予測された加工時間に基づいて、対象機の二酸化炭素排出量を試算する。
 この構成によれば、演算部は、実加工機の加工条件を対象機の加工条件に置き換えた上で、実加工機が利用した加工プログラムを解析することができる。これにより、対象機が加工に要する加工時間を予測することができる。
 本実施形態の一態様によれば、実加工機が行った加工を対象機が実行する場合に、その対象機が排出する二酸化炭素排出量を試算することができる。
図1は、本実施形態に係る二酸化炭素排出量試算システムの構成を示す図である。 図2は、加工プログラムを示す説明図である。 図3は、二酸化炭素排出量を試算するための処理を示すフローチャートである。 図4は、対象機DBを検索する処理を説明する図である。 図5は、表示装置に表示される二酸化炭素排出量を示す図である。
 以下、図面を参照し、本実施形態に係る二酸化炭素排出量試算システム、及び二酸化炭素排出量試算方法ついて説明する。
 図1は、本実施形態に係る二酸化炭素排出量試算システムの構成を示す図である。本実施形態に係る二酸化炭素排出量試算システム1は、加工を実際に行った加工機である実加工機2が利用した加工プログラムに従って、実加工機2とは異なる加工機である対象機3が加工を行うときの二酸化炭素排出量を試算する演算部81と、加工プログラムを記憶する加工プログラムデータベース(DB)4と、実加工機2の加工条件を記憶する実加工機加工条件データベース(DB)5と、対象機3の加工条件を記憶する対象機データベース(DB)6と、を備える。演算部81は、対象機DB6を検索し、実加工機2が加工プログラムに従って加工を行ったときの実加工機2の加工条件と共通する、対象機3の加工条件を抽出し、実加工機2が利用した加工プログラムを解析し、抽出された対象機3の加工条件を用いて加工プログラムを実行したものと仮定して、対象機3が加工に要する加工時間を予測し、予測された加工時間に基づいて、対象機3の二酸化炭素排出量を試算する。
 以下、二酸化炭素排出量試算システム1を説明する。この二酸化炭素排出量試算システム1は、実加工機2、加工プログラムDB4、加工条件DB5、対象機DB6、実績DB7、制御装置8、表示装置9、及び入力装置10を備えている。
 実加工機2は、加工を実際に行う加工機である。本実施形態では、実加工機2として、レーザビームを用いてワークを切断するレーザ加工機(レーザ切断加工機)を例示する。実加工機2は、例えばファイバレーザ加工機である。
 実加工機2には、実加工機2が消費する消費電力量を計測する電力計20が設けられている。電力計20は、レーザビームを照射する加工ヘッド、加工ヘッドを移動する移動機構などを含む加工機本体、並びにレーザ発振器などの周辺機器が消費する消費電力量を計測する。
 加工プログラムDB4は、実加工機2がワークを切断するための加工プログラムが格納されている(加工プログラム記憶部)。図2は、加工プログラムを示す説明図である。加工プログラムには、実加工機2を制御するための制御命令である複数のコードが行単位で記述されている。個々のコードには、加工条件の設定、レーザビームの射出開始、加工送り、レーザビームの射出停止、ピアス位置への加工ヘッドの移動といった、加工開始から加工終了までの実加工機2の一連の動作が規定されている。加工プログラムに記述されるコードには、E番号と呼ばれる固有の番号(加工条件番号)が含まれており、この加工条件番号によって加工条件が指定される。
 実加工機加工条件DB5は、実加工機2のレーザ加工に利用される加工条件が格納されている(実加工機加工条件記憶部)。加工条件は、実加工機2毎に設定されており、実加工機2の種別が相違すると、加工条件も相違する。加工条件としては、少なくとも発振器の種類、焦点レンズの仕様、ノズルタイプ、ノズル径、ワークの材質及び板厚、加工方法、加工速度、ピアス時間、レーザ出力、パルス周波数、パルスデューティ、焦点位置などの情報が挙げられる。
 実加工機2の加工条件は、その情報が加工条件番号と共にデータテーブルにマッピングされている。加工条件は、加工プログラムに記述されたコード(加工条件番号)を制御装置8が解読したとき、加工条件データテーブルから呼び出されて利用可能になる。
 対象機DB6は、後述する二酸化炭素排出量の試算対象となる加工機である対象機3に関するデータを格納する(対象機加工条件記憶部)。対象機3は、実加工機2とは異なる機種の加工機(同種の加工(例えば切断加工)を行う異なるタイプの加工機)である。対象機3は、例えばCOレーザ加工機である。対象機DB6には、対象機3のレーザ加工に利用される加工条件及び加工機パラメータが格納されている。加工機パラメータは、制御装置8が対象機3の制御に利用するパラメータであり、対象機3固有のパラメータである。
 実績DB7は、実加工機2の加工実績、及び、試算された二酸化炭素排出量などを管理するデータベースである。
 制御装置8は、CPU(Central Processing Unit)などのハードウェアプロセッサと、メモリと、各種のインターフェースとを有するコンピュータによって構成されている。メモリ、各種のインターフェースは、バスを介してハードウェアプロセッサに接続されている。ハードウェアプロセッサによってメモリに格納されたプログラムを実行させることにより、種々の機能が実現される。
 本実施形態において、制御装置8は、実加工機2を制御する制御装置である。制御装置8は、加工制御部80と、演算部81と、を備えている。
 加工制御部80は、実加工機2の動作を制御する。具体的には、加工制御部80は、加工プログラムを実行して、実加工機2の動作をNC(Numerical Control(数値制御))によって制御する。実加工機2の動作は、加工プログラム、及び加工プログラムに従って読み出された加工条件に従って制御される。
 演算部81は、実加工機2が利用した加工プログラムに従って、対象機3が加工を行うときの二酸化炭素排出量を試算する。演算部81は、実加工機2と通信することで、実加工機2が保有する種々の情報を取得することができる。この情報には、電力計20によって計測された消費電力量などが含まれている。なお、演算部81は、制御装置8に組み込まれることなく、独立したコンピュータによって実現してもよい。
 表示装置9は、各種の情報を表示するための装置である。
 入力装置10は、制御装置8に対して情報を入力するための装置である。
 以下、図3を参照し、本実施形態に係る二酸化炭素排出量試算方法について説明する。図3は、二酸化炭素排出量を試算するための処理を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、制御装置8によって実行される。
 まず、ステップS10において、加工制御部80は、加工を実行する。このとき、加工制御部80は、加工プログラムDB4からワークの加工に利用する加工プログラムを読み出し、読み出した加工プログラムを実行する。実加工機2は、加工プログラム、及び加工プログラムに従って読み出された加工条件に従って動作し、ワークに対して所定のレーザ切断加工を行う。加工制御部80によって加工プログラムが実行されると、演算部81は、加工制御部80がコードを1行実行する毎に、その実行時における時刻及び消費電力量を取得し、保持する。加工が終了すると、ステップS11の処理へ移行する。
 図4は、対象機DBを検索する処理を説明する図である。ステップS11において、演算部81は、対象機DB6を検索し、実加工機2が加工プログラムに従って加工を行ったときの実加工機2の加工条件50(以下「実加工機加工条件50」という)と共通する、対象機3の加工条件60n(以下「対象機加工条件60n」という)があるか否かを判断する。
 具体的には、演算部81は、対象機DB6を検索し、以下に示す3要件を満たす対象機加工条件60nがあるか否かを判断する。
(要件1)実加工機加工条件50のワークの材質と一致する。
(要件2)実加工機加工条件50の加工方法と一致する。
(要件3)対象機加工条件60n内のワークの最大板厚は、実加工機加工条件50におけるワークの板厚以上である。
 演算部81は、上記3要件を満たす対象機加工条件60nがない場合(ステップS11でNo)、本フローチャートに示す処理を終了する。
 一方、上記の3要件を満たす場合、演算部81は、詳細検索を行う。具体的には、演算部81は、以下に示す3要件を満たす対象機加工条件60nを検索する。
(要件a)実加工機加工条件50のワークの板厚と一致する。
(要件b)実加工機加工条件50のノズルタイプと一致する。
(要件c)実加工機加工条件50のノズル径と一致する。
 なお、実加工機加工条件50のワークの板厚と対象機加工条件60nのワークの板厚とが完全に一致しない場合であっても、演算部81は、次の要件a1を満たす板厚が記述された対象機加工条件60nについては、要件aを満たすものと取り扱う。
(要件a1)実加工機加工条件50のワークの板厚よりも大きく、且つ実加工機加工条件50のワークの板厚に対して最も近い値となる。
 演算部81は、要件aから要件cの3要件を満たす対象機加工条件60nがある場合には(ステップS11でYes)、ステップS12の処理に移行する。一方、演算部81は、要件aから要件cの3要件を満たす対象機加工条件60nがない場合には(ステップS11でNo)、本フローチャートに示す処理を終了する。
 ステップS12において、演算部81は、上記の要件を満たす対象機加工条件60nを抽出する。
 ステップS13において、演算部81は、実加工機2の加工が途中で異常終了したか否かを判断する。実加工機2の加工が途中で異常終了した場合、演算部81は、ステップS14の処理に進む。一方、実加工機2の加工が正常に終了した場合、演算部81は、ステップS14の処理をスキップして、ステップS15の処理に進む。
 ステップS14において、演算部81は、加工プログラムに記載されたコードのうち、最後に実行したコードを特定する。
 ステップS15において、演算部81は、実加工機2が利用した加工プログラムを解析する。そして、演算部81は、抽出された対象機加工条件60nを用いて加工プログラムを実行したものと仮定して、対象機3が加工に要する加工時間を予測する。
 具体的には、制御装置8は、加工プログラムに記載されている各行のコードを加工条件番号毎に分割する。そして、制御装置8は、分割されたコード毎に、加工プログラムを解析し、加工時間を計算する。加工時間の計算には、パーツ(部品)の切断に係る経路長、ピアス数、及び同一のパーツを多数切り出す多数個取りの実行数などが考慮される。
 制御装置8は、パーツの切断に係る経路長に、加工条件の切断速度を乗算することで、パーツ1個あたりの切断に要する加工時間を計算することができる。制御装置8は、ピアス数に、加工条件のピアス時間を乗算することで、ピアス加工に要する加工時間を計算することができる。また、制御装置8は、パーツ1個あたりの切断に要する加工時間に、多数個取りの実行数を乗算することで、多数個取りに要する加工時間を計算することができる。
 このとき、演算部81は、実加工機加工条件50を、ステップS11で抽出された対象機加工条件60nによって置き換えて、加工プログラムを解析する。したがって、演算部81は、対象機加工条件60nに記載される加工速度、ピアス時間に基づいて、上記の計算を行う。
 演算部81は、加工プログラムに記載されている1番目の行のコードから、最終行のコードを含む全てのコードを対象に解析を行い、上記の計算を行う。そして、演算部81は、計算された全ての加工時間の総和から、対象機3が加工プログラムに従って加工を行ったときの加工時間を予測する。
 なお、実加工機2の加工が途中で異常終了した場合、演算部81は、加工プログラムに記載されている1番目の行のコードから、最後に実行したコードまでのコードを対象に解析を行い、上記の計算を行う。
 ステップS16において、演算部81は、予測した加工時間と、対象機3のパラメータとに基づいて、加工時間の間に対象機3が消費した消費電力量を計算する。対象機3のパラメータは、対象機3が消費する1秒あたりの消費電力量であり、対象機DB6の対象機パラメータに記述されている。
 ステップS17において、演算部81は、計算した消費電力量に基づいて、対象機3の二酸化炭素排出量を試算する。演算部81は、消費電力量を二酸化炭素排出量へと変換する演算式又はマップを保持しており、この演算式又はマップを利用して二酸化炭素排出量を試算する。
 ステップS18において、演算部81は、電力計20によって計測される消費電力量に基づいて、実加工機2が加工を開始してから終了するまでの間における実加工機2の二酸化炭素排出量を計算する。具体的には、演算部81は、実加工機2が加工を終了したタイミング(異常終了を含む)における消費電力量から、実加工機2が加工を開始したタイミングにおける消費電力量を減算することにより、消費電力量を計算する。そして、演算部81は、計算した消費電力量に基づいて、実加工機2の二酸化炭素排出量を算出する。
 ステップS19において、演算部81は、加工実績とともに、対象機3の二酸化炭素排出量、及び実加工機2の二酸化炭素排出量を管理する。このとき、演算部81は、加工プログラムの解析結果に基づいて、加工プログラム単位、シート単位、及びパーツ単位で、対象機3の二酸化炭素排出量、及び実加工機2の二酸化炭素排出量を管理することができる。加工プログラム単位、シート単位、及びパーツ単位で整理された、対象機3の二酸化炭素排出量、及び実加工機2の二酸化炭素排出量は、実績DB7に記録される。
 図5は、表示装置に表示される二酸化炭素排出量を示す図である。ステップS20において、演算部81は、実績DB7に格納されている情報に基づいて、表示装置9に、対象機3の二酸化炭素排出量と、実加工機2の二酸化炭素排出量とを比較して表示する。例えば、図5に示すように、演算部81は、表示装置9の第1表示領域90に、対象機3の二酸化炭素排出量と、実加工機2の二酸化炭素排出量とを上下に並べて表示するといった如くである。
 また、演算部81は、実績DB7に格納されている情報に基づいて、表示装置9の第2表示領域91に、加工実績とともに、対象機3の二酸化炭素排出量、及び実加工機2の二酸化炭素排出量を表示する。例えば、演算部81は、シート単位で、加工実績とともに対象機3の二酸化炭素排出量及び実加工機2の二酸化炭素排出量を表示する。
 なお、図5は、入力装置10によって、「シート」タブが選択されている場合における表示例を示している。入力装置10によって「部品」タブが選択されている場合、演算部81は、パーツ(部品)単位で、加工実績とともに対象機3の二酸化炭素排出量及び実加工機2の二酸化炭素排出量を表示することもできる。
 このように本実施形態において、演算部81は、対象機DB6を検索し、実加工機2が加工プログラムに従って加工を行ったときの実加工機加工条件50と共通する対象機加工条件60nを抽出する。演算部81は、実加工機2が利用した加工プログラムを解析し、抽出された対象機加工条件60nを用いて加工プログラムを実行したものと仮定して、対象機3が加工に要する加工時間を予測する。演算部81は、予測された加工時間に基づいて、対象機3の二酸化炭素排出量を試算する。
 加工条件には、加工機の機種固有の情報が記述されている。したがって、加工機の機種が相違すれば、同一に加工条件番号に定義される加工速度なども相違する。本実施形態に係る二酸化炭素排出量試算システム1によれば、演算部81は、実加工機加工条件50と共通する対象機加工条件60nを抽出している。そして、演算部81は、実加工機2が利用した加工プログラムを解析する際に、実加工機加工条件50を対象機加工条件60nに置き換えることで、対象機3が加工に要する加工時間を予測することができる。これにより、実加工機2が行った加工を対象機3が実行する場合における、対象機3が排出する二酸化炭素排出量を簡単に試算することができる。
 本実施形態において、二酸化炭素排出量試算システム1は、実加工機2の消費電力量を計測する電力計20をさらに有し、演算部81は、電力計20によって計測される消費電力量に基づいて、実加工機2が加工を開始してから終了するまでの実加工機2の二酸化炭素排出量を計算し、表示装置9に、対象機3の二酸化炭素排出量と、実加工機2の二酸化炭素排出量とを比較して表示する。
 この構成によれば、対象機3の二酸化炭素排出量と、実加工機2の二酸化炭素排出量とが比較して表示されるので、両者の二酸化炭素排出量の相違を簡単に把握することができる。例えば、実加工機2の方が対象機3と比べて二酸化炭素排出量が少なければ、利用者に対して実加工機2の優位性をアピールすることができる。また、対象機3の方が実加工機2と比べて二酸化炭素排出量が少なければ、利用者に対して対象機への買い換えを促すことができる。
 本実施形態において、演算部81は、予測された加工時間の間に対象機3が消費する消費電力量を計算し、消費電力量に基づいて対象機3の二酸化炭素排出量を試算する。
 この構成によれば、対象機3固有の消費電力を考慮することができるので、対象機3の二酸化素排出量を精度よく試算することができる。
 本実施形態において、加工機は、レーザビームを用いてワークを切断するレーザ加工機である。演算部81は、加工プログラムに記載されている各行のコードを加工条件番号毎に分割し、分割されたコード毎に加工時間を予測する。
 加工条件に記述される加工速度などのパラメータは、加工条件番号毎に相違している。このため、加工条件番号を区切りとしてコードを解析することで、加工時間を精度よく予測することができる。
 本実施形態において、演算部81は、実加工機2を制御する制御装置8に搭載されている。
 この構成によれば、実加工機2の加工の現場で、対象機3の二酸化炭素排出量と、実加工機2の二酸化炭素排出量とを認識することができる。
 本実施形態において、演算部81は、実加工機2の加工が途中で異常終了した場合には、加工プログラムに記載されたコードのうち、最後に実行したコードを特定し、最後に実行したコードまでの情報に基づいて、加工時間を予測する。
 この構成によれば、実加工機2と同一条件で、対象機3の二酸化炭素排出量が試算される。これにより、実加工機2の二酸化炭素排出量と対象機3の二酸化炭素排出量とを同一条件で比較することができる。
 本実施形態において、演算部81は、加工プログラム単位、シート単位又はパーツ単位で、対象機3の二酸化炭素排出量、及び実加工機2の二酸化炭素排出量を管理する。
 この構成によれば、加工プログラム単位、シート単位又はパーツ単位といった観点で、対象機3の二酸化炭素排出量と、実加工機2の二酸化炭素排出量との比較が可能となる。これにより、多様な視点で、対象機3の二酸化炭素排出量と、実加工機2の二酸化炭素排出量とを比較することができる。
 なお、本実施形態において、演算部81は、対象機加工条件60nを用いて加工プログラムを解析している。この加工プログラムの解析において、演算部81は、対象機加工条件60nの他に、対象機パラメータを用いてもよい。例えば、レーザ加工機の加工速度は、作業者が手動により調整されることがある(オーバーライド)。この調整された加工速度は、対象機パラメータとして制御装置8に保持されている。この場合、演算部81は、調整された加工速度に基づいて、加工プログラムを解析してもよい。
 また、上述した実施形態において、演算部81は、加工時間から二酸化炭素排出量を試算している。しかしながら、演算部81は、アシストガスの種類、噴出時間をさらに加味し、二酸化炭素排出量を試算してもよい。
 また、本実施形態は、二酸化炭素排出量試算システム1に限らず、二酸化炭素排出量試算方法も含む。この二酸化炭素排出量試算方法は、加工を実際に行った加工機である実加工機2が利用した加工プログラムに従って、実加工機2とは異なる加工機である対象機3が加工を行うときの二酸化炭素排出量を試算するコンピュータ(制御装置8)が、加工プログラムを記憶する加工プログラムDB4と、実加工機2の加工条件を記憶する実加工機加工条件DB5と、対象機3の加工条件を記憶する対象機DB6と、を参照し、実加工機2が加工プログラムに従って加工を行ったときの実加工機加工条件50と共通する、対象機加工条件60nを抽出し、実加工機2が利用した加工プログラムを解析し、抽出された対象機加工条件60nで加工プログラムを実行したものと仮定して、対象機3が加工に要する加工時間を予測し、予測された加工時間に基づいて、対象機3の二酸化炭素排出量を試算する。
 この方法によれば、コンピュータは、実加工機加工条件50と共通する対象機加工条件60nを抽出している。そして、コンピュータは、実加工機加工条件50を対象機加工条件60nに置き換えた上で、実加工機2が利用した加工プログラムを解析することで、対象機3が加工に要する加工時間を予測することができる。これにより、実加工機2が行った加工を対象機3が行う場合に対象機3が排出する二酸化炭素排出量を簡単に試算することができる。
 上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
 本願の開示は、2022年10月18日に日本国特許庁に出願された特願2022-166850号に記載の主題と関連しており、それらの全ての開示内容は引用によりここに援用される。

Claims (8)

  1.  加工を実際に行った加工機である実加工機が利用した加工プログラムに従って、前記実加工機とは異なる加工機である対象機が加工を行うときの二酸化炭素排出量を試算する演算部と、
     前記加工プログラムを記憶する加工プログラム記憶部と、
     前記実加工機の加工条件を記憶する実加工機加工条件記憶部と、
     前記対象機の加工条件を記憶する対象機加工条件記憶部と、を備え、
     前記演算部は、
     前記対象機加工条件記憶部を検索し、前記実加工機が前記加工プログラムに従って加工を行ったときの前記実加工機の加工条件と共通する、前記対象機の加工条件を抽出し、
     前記実加工機が利用した前記加工プログラムを解析し、抽出された前記対象機の加工条件を用いて前記加工プログラムを実行したものと仮定して、前記対象機が加工に要する加工時間を予測し、
     予測された前記加工時間に基づいて、前記対象機の二酸化炭素排出量を試算する
     二酸化炭素排出量試算システム。
  2.  前記実加工機の消費電力量を計測する電力計をさらに有し、
     前記演算部は、
     前記電力計によって計測される前記実加工機の消費電力量に基づいて、前記実加工機が加工を開始してから終了するまでの前記実加工機の二酸化炭素排出量を計算し、
     表示装置に、前記対象機の二酸化炭素排出量と、前記実加工機の二酸化炭素排出量とを比較して表示する
     請求項1に記載の二酸化炭素排出量試算システム。
  3.  前記演算部は、
     予測された前記加工時間の間に前記対象機が消費する消費電力量を計算し、前記消費電力量に基づいて前記対象機の二酸化素排出量を試算する
     請求項2に記載の二酸化炭素排出量試算システム。
  4.  前記加工機は、レーザビームを用いてワークを切断するレーザ加工機であり、
     前記演算部は、
     前記加工プログラムに記載されている各行のコードを加工条件番号毎に分割し、分割されたコード毎に前記加工時間を予測する
     請求項1に記載の二酸化炭素排出量試算システム。
  5.  前記演算部は、
     前記実加工機を制御する制御装置に搭載されている
     請求項2に記載の二酸化炭素排出量試算システム。
  6.  前記演算部は、
     前記実加工機の加工が途中で異常終了した場合には、前記加工プログラムに記載されたコードのうち、最後に実行したコードを特定し、
     最後に実行したコードまでの情報に基づいて、前記加工時間を予測する
     請求項5に記載の二酸化炭素排出量試算システム。
  7.  前記演算部は、
     前記加工プログラム単位、シート単位又はパーツ単位で、前記対象機の二酸化炭素排出量、及び前記実加工機の二酸化炭素排出量を管理する
     請求項6に記載の二酸化炭素排出量試算システム。
  8.  加工を実際に行った加工機である実加工機が利用した加工プログラムに従って、前記実加工機とは異なる加工機である対象機が加工を行うときの二酸化炭素排出量を試算するコンピュータによって実行される二酸化炭素排出量試算方法であって、
     前記加工プログラムを記憶する加工プログラム記憶部と、前記実加工機の加工条件を記憶する第1加工条件記憶部と、前記対象機の加工条件を記憶する対象機加工条件記憶部と、を参照し、
     前記実加工機が前記加工プログラムに従って加工を行ったときの前記実加工機の加工条件と共通する、前記対象機の加工条件を抽出し、
     前記実加工機が利用した前記加工プログラムを解析し、抽出された前記対象機の加工条件で前記加工プログラムを実行したものと仮定して、前記対象機が加工に要する加工時間を予測し、
     予測された前記加工時間に基づいて、前記対象機の二酸化炭素排出量を試算する
     二酸化炭素排出量試算方法。
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