(57)【要約】【課題】正確な工具寿命予測を行うことが可能な生産管理システムを得ること。【解決手段】加工制御装置により複数の工具を自動交換しながらワークを加工する工作機械の生産管理システムにおいて、工具の交換時、ワークの加工完了時、ワークの取付け時、ワークの取外し時に、工具毎の累積使用時間、工具種類毎の使用可能時間、ワーク毎に使用される工具の種類、ワーク毎に使用される工具の使用予定時間およびワークの加工スケジュールとに基づいて工具毎の工具寿命予測を行う。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工制御装置により複数の工具を自動交換しながら被加工物を加工する工作機械の生産管理システムにおいて、
前記工具の交換時、前記被加工物の加工完了時、前記被加工物の取付け時、前記被加工物の取外し時のうちいずれか１つまたは複数の時に、
前記工具毎の累積使用時間、前記工具種類毎の使用可能時間、前記被加工物毎に使用される工具の種類、前記被加工物毎に使用される工具の使用予定時間および前記被加工物の加工スケジュールに基づいて前記工具毎の工具寿命予測を行う工具寿命予測部を備えることを特徴とする生産管理システム。
【請求項２】
前記工具寿命予測に従い、前記被加工物の加工処理ができないと判断された被加工物は加工処理をせず、加工処理ができると判断された被加工物の処理のみを行うよう制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の生産管理システム。
【請求項３】
前記工具寿命予測に従い、工具交換の必要な工具の種類と工具の数を算出する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の生産管理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は工具寿命予測手段を備えた生産管理システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、工作機械の工具管理は工作機械を制御する数値制御装置（ＮＣ装置）によって管理していた。そして、工具使用可能時間（工具の寿命）と工具を実際に使用した時間（工具の累積使用時間）を比較することにより、工具を実際に使用した時間が工具使用可能時間を超過すると警告を出し、工作機械を停止させて工具交換を行っていた。しかし、工具使用可能時間には誤差があり正確な工具管理を行うことができていなかった。
【０００３】
特許文献１に記載の工具交換時期予測（工具寿命予測）では、生産設備（工作機械）によって順番に加工処理されたワーク（被加工物）の通過実績と、ワークの不良実績、ワークの保留実績、工具の交換実績、予め設定してある加工スケジュールと予め設定してある工具寿命時間によって一定周期毎に工具交換時期を予測している。これによって、一定周期毎に工具の使用回数をカウントして工具寿命予測するよりも設備を簡略化して工具交換時期予測を行うことを可能としている。
【０００４】
特許文献２に記載の工具管理装置による工具寿命予測では、ワークが加工処理される前に待機する段取りステーションから工作機械の加工機にワークが投入される毎に工具交換時期予測をしており、これによって生産計画の変更等に対して柔軟に対応のできる工具寿命予測を可能としている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１８６０１２号公報（第２，３頁）
【特許文献２】
特開平６−３１５９９号公報（第３頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の工具交換時期予測では、工具交換時期予測を一定周期毎にしか行っていないため工具交換時期予測を行った後に生産計画の変更、システム管理外での運転、工具折損等のトラブルが発生した場合には最初に行った工具寿命予測にずれが生じ、ワーク加工中に工具寿命超過が発生して工作機械装置が停止するといった問題があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載の工具交換時期予測では、ワークが投入された後に工具折損等のトラブルが発生した場合にはワーク投入時に行った工具寿命予測にずれが生じ、ワーク加工中に工具寿命超過が発生して工作機械装置が停止するといった問題があった。
【０００８】
この発明は上記に鑑みてなされたものであって、正確な工具寿命予測を行うことが可能な生産管理システムを得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる生産管理システムにあっては、加工制御装置により複数の工具を自動交換しながら被加工物を加工する工作機械の生産管理システムにおいて、前記工具の交換時、前記被加工物の加工完了時、前記被加工物の取付け時、前記被加工物の取外し時のうちいずれか１つまたは複数の時に、前記工具毎の累積使用時間、前記工具種類毎の使用可能時間、前記被加工物毎に使用される工具の種類、前記被加工物毎に使用される工具の使用予定時間および前記被加工物の加工スケジュールに基づいて前記工具毎の工具寿命予測を行う工具寿命予測部を備えることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、工具寿命予測に影響を与える状況が発生した場合に工具寿命予測を行うので工具やワークの状況変化に応じてリアルタイムに工具寿命予測を行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる生産管理システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。図１〜５に従って本発明の実施の形態にかかる生産管理システムについて説明する。図１はこの発明の実施の形態にかかる生産管理システムの構成を示すブロック図である。生産管理システムは加工制御装置２００と工作機械群１００からなる。
【００１２】
加工制御装置２００は、工具交換の状況やワーク（被加工物）の加工状況等の情報が入力される情報入力部３０と、工作機械群１００から工具の使用済み時間を表す累積使用時間情報を受信する工具情報取得部４０と、工具交換の時期を予測する工具寿命予測部５０と、工具交換の指示を出す工具交換指示部６０と、工具交換時期の情報が格納される工具交換情報格納部７０と、工作機械群１００による加工処理の開始を認めるか否かの判断を行う加工処理判断部８０で構成されている。
【００１３】
情報入力部３０は、工作機械群１００の工具交換完了時に作業者によって工具交換完了報告が入力される。また、工作機械群１００のワークの取付け作業完了時やワークの取外し作業完了時に作業者によってワークの取付け作業完了報告、ワークの取外し作業完了報告が入力される。なお、これらの報告は作業者の手動により入力される場合に限定されるものではなく、作業毎に自動で情報入力部に送信しても良い。
【００１４】
工具情報取得部４０は、工作機械群１００から工具毎の累積使用時間情報を取得し、これを工具寿命予測部５０へ送信する。また、工具折損発生時やワークの加工完了時にワークの加工完了報告が工作機械群１００から送信される。
【００１５】
工具寿命予測部５０は、各工具の使用可能な時間を表す寿命時間情報５１、加工ワーク毎に使用を予定している工具種類や使用を予定している工具の使用予定時間を表す使用予定工具／使用予定時間情報５２、加工ワーク毎の加工スケジュールを表す加工スケジュール情報５３を格納する。そして、情報入力部３０から情報が送信される所定のタイミングにおいて、これらの格納している情報と情報取得部を介して送信される工具の累積使用時間情報から工具交換の必要な工具種類とその本数を予測する。
【００１６】
工具交換指示部６０は、工具の残寿命時間が工具の使用予定時間より短い時に工具交換の必要ありの指示を出す。また、工具交換完了後など工具の残寿命時間が工具の使用予定時間より長い時に工具交換の必要なしの指示を出す。
【００１７】
工具交換情報格納部７０は、工具寿命予測部５０において予測された工具交換の必要な工具種類の情報を格納し、加工処理判断部８０に提供する。
【００１８】
加工処理判断部８０は、工作機械群１００が新たな加工処理を開始する際に、工具交換情報格納部７０に格納された工具交換の必要な工具種類の情報に基づいて工作機械群１００が加工開始をしても良いか否かの判断を行い、工作機械群１００に指示を出す。
【００１９】
工作機械群１００は、１〜複数の工作機械で構成されており、加工制御装置２００に対して工具の累積使用時間情報の情報を提供する。図２は、この発明の実施の形態にかかる工作機械の構成を模式的に表した図である。図２において、工作機械はワークを固定して移動するパレット１０、ワーク１１、ワークを加工する加工部１２で構成されている。ワーク１１とパレット１０は複数備えられており、加工のされるワーク１１がパレット１０によって順に加工部１２へ送られ、加工部１２がワーク１１の加工処理を行う。加工スケジュールはワーク毎に作成されるためワーク１１が８個ある場合は８個の加工スケジュールが作成されることとなる。なお、この実施の形態においてはパレット１０に対してワーク１１が１つだけ固定されている場合について説明するが、パレット１０に固定するワーク１１は複数個であってもよい。
【００２０】
つぎに、この発明の実施の形態にかかる生産管理方法をフローチャートに従って説明する。図３は、この発明の実施の形態にかかる生産管理方法の手順を示すフローチャートである。
【００２１】
工作機械群１００の工具交換完了時には作業者によって工具交換完了報告が情報入力部３０に入力される。また、工作機械群１００のワークの取付け作業完了時やワークの取外し作業完了時には作業者によってワークの取付け作業完了報告、ワークの取外し作業完了報告が情報入力部３０に入力される。さらに、工具折損発生時やワークの加工完了時にはワークの加工完了報告が工作機械群１００から送信され情報入力部３０はこれを受信する（ステップＳ１００）。これらの場合は、工具寿命予測に影響を与えている場合なので、工具寿命予測部５０で工具寿命予測を行う（ステップＳ１１０）。
【００２２】
つぎに、工具寿命予測に基づいて加工スケジュール毎に工具交換の必要性があるか否かの判断を行う（ステップＳ１２０）。そして、工具交換の必要があると判断された加工スケジュールは工具交換指示部６０において工具交換の指示が出される（ステップＳ１３０）。また、工具交換の必要があるか否かの情報は工具交換情報格納部７０に格納される。
【００２３】
ここで、作業者はすぐに工具交換を行うかまたは後から工具交換を行うかを判断する（ステップＳ１４０）。このとき、工具交換の必要な工具の種類に対しては工具の種類や工具の本数といった情報を表す工具交換リストを作成しておく。なお、無人で加工処理を行っている場合は後から工具交換を行うものと判断する。
【００２４】
作業者が、後から工具交換を行うと判断した場合は、工具交換の必要な加工スケジュール以外の加工スケジュールを順次行うこととなる（ステップＳ１５０）。この時、作業者は工具交換リストにあがっている工具の準備をしておいてもよい。
【００２５】
一方、作業者がすぐに工具交換を行うと判断した場合は、工作機械を停止させて工具交換を行う。また、後から工具交換を行うと判断した場合で工具交換の不要な加工スケジュールを行っている場合であっても、作業者の判断により例えば工具交換リストにあがっている工具の準備が完了した場合などには工作機械を停止させて工具交換を行ってもよい。なお、工作機械群１００を作動させたまま工具交換が可能な場合は工作機械群１００を作動させたまま工具交換を行う。例えば、加工処理に使用中の工具Ａ，Ｂによる加工処理をしながら加工処理には使われていない工具Ｃの交換をする。さらに、作業者が工作機械を停止させない場合は、工具交換の不要な加工スケジュールが全て終わった時に工作機械が停止し工具交換が行われる（ステップＳ１６０）。工具交換した後、情報入力部３０に工具交換が完了したことを入力すればこの工具交換の完了した工具の累積使用時間は０となり、工具寿命予測部５０ではこの工具の工具交換の必要性がなしと判断される。工具交換指示部６０では、加工スケジュールに用いる全工具種類において工具交換の必要性がなければ、この加工スケジュールの準備は完了と判断される。
【００２６】
つぎに、この発明の実施の形態にかかる生産管理システムの工具寿命予測の手順をフローチャートに従って説明する。図４は、この発明の実施の形態にかかる工具寿命予測の手順を示すフローチャートである。
【００２７】
工作機械群１００の工具交換完了時には作業者によって工具交換完了報告が情報入力部３０に入力される。さらに、工具折損発生時やワークの加工完了時にはワークの加工完了報告が工作機械群１００から送信され情報入力部３０はこれを受信する（ステップＳ２００）。
【００２８】
工具交換完了報告が入力された場合とワークの加工完了報告を受信した場合には、工具の累積使用時間が更新されているため、情報入力部３０は工作機械群１００に対して累積使用時間情報の要求を送信する。情報入力部３０から累積使用時間情報の要求指示を受けた工作機械群１００は、工具毎の累積使用時間を算出して工具情報取得部４０へ送信し、工具情報取得部４０は取得した累積使用時間情報を工具寿命予測部５０へ送信する（ステップＳ２１０）。
【００２９】
また、工作機械群１００のワークの取付け作業完了時やワークの取外し作業完了時に作業者によってワークの取付け作業完了報告、ワークの取外し作業完了報告が情報入力部３０に入力される（ステップＳ２１５）。ワークの取り付け作業完了報告やワークの取り外し作業完了報告が入力された場合は、工具の累積使用時間は更新されていないが加工スケジュールが変更されているため工具寿命予測に影響を与えており、これらの入力された情報を工具寿命予測部５０へ送信する。
【００３０】
つぎに、工具寿命予測部５０は、工具毎に工具の残寿命時間を算出する（ステップＳ２２０）。さらに、工具寿命予測部５０は累積使用時間情報、寿命時間情報５１、使用予定工具／使用予定時間情報５２、加工スケジュール情報５３を用いて加工スケジュール毎の工具交換の必要性を工具準備状況として算出する（ステップＳ２３０）。
【００３１】
例えば、工具Ａの寿命時間が１００分であり累積使用時間が６０分である場合、工具Ａの残寿命時間は４０分となる。さらに、この後の加工スケジュールにおいて工具Ａの使用予定時間が３０分のワークがある場合はこのワークの加工スケジュールに対しては工具Ａの交換は必要がないと判断されるが、工具Ａの使用予定時間が５０分のワークがある場合は、このワークの加工スケジュールに対しては工具Ａの交換の必要があると判断される。
【００３２】
また、例えば加工スケジュールＸ１に用いる工具種類Ｙがある場合について考えると、工具種類Ｙの残寿命時間が工具種類Ｙの使用予定時間より長い場合は、加工スケジュールＸ１の工具種類Ｙに関しては加工可能な状態となる。そして、加工スケジュールＸ１に用いる全工具種類に対して加工可能場合は、加工スケジュールＸ１の工具準備状況は準備完了と判断される。一方、加工スケジュールＸ１に用いる工具の中に１つでも工具の残寿命時間が工具の使用予定時間より短いものが含まれる場合は、加工スケジュールＸ１の工具準備状況は準備未完と判断される。そして、これらの工具準備状況の情報は工具交換情報格納部７０に格納される。
【００３３】
また、最初の加工スケジュールＸ２が工具準備状況は準備未完と判断された場合に、その次の加工スケジュールＸ３の工具準備状況の判断について考えると、作業者によって工作機械が停止されない場合や無人で作業中の場合は、工具準備状況が準備未完と判断された加工スケジュールＸ２は加工処理が行われないこととなる。したがって、加工スケジュールＸ３の工具準備状況の判断については、加工スケジュールＸ２は存在せず加工スケジュールＸ２には工具が全く使用されないものとして工具交換の必要性を判断し工具準備状況の判断をしてもよい。このようにして、全加工スケジュールの工具準備状況を判断する。
【００３４】
つぎに、加工スケジュールの工具準備状況から工具種類毎に交換の必要な工具の本数を算出する（ステップＳ２４０）。例えば、加工スケジュールＸ４において工具Ｃの使用予定時間が５０分であり、加工スケジュールＸ５において工具Ｃの使用予定時間が６０分であり、さらに寿命時間３０分の工具Ｃが２本工作機械にセットされている場合について考える。加工スケジュールＸ４の加工処理を完了した時点で工具Ｃの残寿命時間は１０分となる。加工スケジュールＸ５は工具Ｃの使用予定時間が６０分であるため、加工スケジュールＸ５の工具準備状況は準備未完となる。そして、工具Ｃを２本追加すればＸ５の処理を行うことができるため、工具Ｃの必要な本数は２本となる。
【００３５】
このようにして、工具種類毎に交換の必要な工具の本数を基に工具交換リストを作成する（ステップＳ２５０）。ここでの工具交換リストは、例えば残寿命時間がなくなったため取り外す工具、１度取り外した後刃具を交換して再度取り付ける工具、これから新たに取り付ける工具のように交換の仕方に分類して作成する。
【００３６】
つぎに、この発明の実施の形態にかかる生産管理システムの加工処理の制御手順をフローチャートに従って説明する。図５は、この発明の実施の形態にかかる加工処理の制御手順を示すフローチャートである。
【００３７】
工作機械群１００は、新たな加工処理を始める際、加工制御装置２００の加工処理判断部８０に対し加工を開始しても良いか否かの確認要求を行う（ステップＳ３００）。そして、加工処理判断部８０は、工具交換情報格納部７０において格納されている加工スケジュールごとの工具交換の必要性の判断の情報に基づき加工開始の許可または禁止の指示を工作機械群１００に送信する（ステップＳ３１０）。工作機械群１００から加工制御装置２００へ加工開始の許可が送信された場合、工作機械群１００は加工を開始する（ステップＳ３２０）。一方、工作機械群１００から加工制御装置２００へ加工禁止の指示が出された場合、工作機械群１００は禁止の指示が出された工具の加工処理を行うことはできないため、この工具を使用する加工スケジュールはスキップし他の加工スケジュールを先に行うこととなる（ステップＳ３３０）。
【００３８】
このように実施の形態によれば、工具の累積使用時間が更新された場合、ワークの取り付け作業完了時、ワークの取り外し作業完了時のように工具寿命予測に影響を与える場合にリアルタイムに工具寿命予測を行うため、正確な工具寿命予測を行うことができる。したがって、ワーク加工中に工具寿命超過が発生して工作機械が停止することを防止することができる。工具交換の準備を簡略化できる。また、工具寿命予測によって工具交換が不要と判断されたワークのみを順次加工処理させるため、工作機械の稼動効率の向上を図ることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明によれば、工具寿命予測に影響を与えることが発生した場合に工具寿命予測を行うので工具やワークの状況変化に応じてリアルタイムに工具寿命予測を行うことができ、正確な工具寿命予測を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態にかかる生産管理システムの構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態にかかる工作機械の構成を模式的に表した図である。
【図３】この発明の実施の形態にかかる生産管理方法の手順を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態にかかる工具寿命予測の手順を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態にかかる加工処理の制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  パレット、１１  ワーク、１２  加工部、３０  情報入力部、４０  工具情報取得部、５０  工具寿命予測部、６０  工具交換指示部、７０  工具交換情報格納部、８０  加工判断部、１００  工作機械群、２００  加工制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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