JPH0516982B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、FMS（フレキシプル・マニフアクチ
ユアリング・システム）における工具管理方法に
関し、特に、データの演算処理によりワークの種
類および数量の変化に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、フアクトリ・オートメーシヨンが進行
し、量も種類も多様かつ柔軟にニーズへ対応して
行くFMSの時代になりつつあるが、工具の管理
に際し、従来は、システムオンライン中の使用工
具について、使用時間の集計データ処理や、もし
くは計測センサ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、生産性の低下を招いてい
た。従つて、あらかじめ予定された加工スケジユ
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つ
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ユールに基づ
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、加工スケジユールの変更やデータ・フアイ
ルの更新等による工具の変更が、ツール割付けの
シミユレーシヨ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
工スケジユール・データを……動作させることを
特徴とする。」を「予め予定された加工スケジユ
ールに基づき、ワークの種類および数量の変化に
柔軟に対応して加工するFMSの工具管理システ
ムにおいて、各機械毎の加工日順の加工時間を含
む予定期間スケジユール・データを登録し、第１
のフアイルとする手順と、加工開始時刻順の加工
時間を含む日別加工スケジユール・データを登録
し、第２のフアイルとする手順と、各機械に跨が
つて、使用ツールの使用時間を予め予測しておい
て決定される使用予測時間データを登録し、NC
データツール・フアイルとする手順と、使用ツー
ルの寿命時間データおよび使用した時間を示す使
用済時間データを登録し、ツールセンタ・フアイ
ルとする手順と、寿命時間データから使用済時間
データを差し引いて残寿命時間を算定し登録する
手順と、使用予測時間データと残寿命時間データ
とを比較し、使用ツールの可否を判定する手順
と、使用ツールの判定結果により使用不可のとき
前記加工スケジユールと照合し、予め登録されて
いる在庫ツール・データから使用可能な新工具を
選択し抽出する手順と、前記加工スケジユールの
工具使用条件に合わせて、使用可能なツールまた
は選択抽出された進行具を加工開始時刻順に割り
付ける手順からなり、FMS加工前に工具の使用
割付を決定することを特徴とする 以下、本発明を実施例と図面により詳細に説明
する。

第１は本発明を実施するに好適なFMSライン
の概略構成図である。

第１図において、システムは管理部門と作業部
門とで概略構成され、管理部門はライン管理制御
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、スケジユールに従つ
て柔軟に管括し、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
シヨン１１９、各NC機１０３ａ，１０３ｂ，１
０３ｃ，１０３ｄの工具マガジン１２１ａ，１２
１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄおよび工具室１２０に
おける工具管理データやNCデータ加工スケジユ
ールデータおよび段取りスケジユールデータ等を
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
ユニケーシヨン・コントロール・ユニツト）間モ
デム（変復調装置）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１００から刻々と送信されるデータを逐次各
NC機１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ
のNC装置１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０
４ｄ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，
１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄは光データハイウ
エイ１０５にリンケージされ、NLU（ネツトワー
ク・リンケージ・ユニツト）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つている。
また、主制御装置１０２は軌道１０６，１０７上
を走行する無人台車１０８、スタツカ・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う図示外のツールスト
ツカを備えたツールステーシヨン１１９また段取
りステーシヨン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りスケ
ジユールデータおよび加工スケジユールデータを
端末機１１３の操作により出力し、一日の作業ス
ケジユールを確認する。

段取りステーシヨン１１１では、必要なワーク
と必要なパレツトをワークストレージ１１４およ
びパレツトストレージ１１５から選定し、取付け
ステーシヨン１１６で所要の治工具を用いてワー
クをパレツトに取付ける。

第１図のFMS各制御系統の管制下において、
段取り側パレツトストツカ１１７に準備されたパ
レツトＰはスタツカ・クレーン１０９によつて機
械側パレツトストツカ１１８の所定位置に一旦待
機される。主制御装置１０２の指令によつて所望
のパレツトＰは無人台車１０８で搬送され、例え
ば工程MC2のNC機１０３ｂに搬入される。加工
の済んだパレツトＰは、無人台車１０８によつ
て、次の工程に移行するか、あるいは機械側パレ
ツトストツカ１１８に載置される。

本発明による工具管理部門においては、次の４
つの原則によつ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。故に、加工が
開始された時既に機械のマガジン（第１図１２
１ａ〜１２１ｄ）に入つているツールは、加工
完了時刻までその機械に束縛される。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か加工完了後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t₀の
一部分に過ぎなくても、そのツールはt₀時間束
縛されるものとする。

ツールは、次加工ワークに連続して使用され
る場合を除き、ツールステーシヨン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ヨン１１９へ
戻される。ツールが複数の機械を渡り歩くは、
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図ロに示すように、そ
のツールが、まず第１の機械MC51で使用さ
れ、続いて第２の機械MC52で使用される場合
は、第１の機械における加工完了時刻と第２の
機械における加工開始時刻との間に、一度ツー
ルステーシヨン１１９へツールを戻し、再び供
給するための所定時間Ｔ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）に同一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。

工具の再使用に関しては、FMSにおける自
動加工が通常夜間に実施され、人手を要する段
取りが昼間に実施される事情を背景に、次の如
く定める。すなわち、朝の所定の時刻（例えば
08：30以前に工具交換要求の出たツールは、ツ
ールステーシヨン１１９のツールストツカから
取り出され、刃具交換や再研磨ののちストツカ
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、翌日の昼刻（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
管理方法は下記の如く実施される。 第３図は、
本発明を実施したツールデータ作成手順の一例を
示すフローチヤートである。図において、まず第
１段として、予定された加工スケジユールのフア
イル、例えば、週間加工スケジユールフアイルを
参照し、週間加工スケジユールが決定しているか
どうかが検討される。第４図は、週間加工スケジ
ユール・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。週間加工スケジユールデータは
各機械毎に加工される部品を加工日順のデータで
出力される。このスケジユールが決定されていな
い場合は、本発明は実施されない。該スケジユー
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・フア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・フアイルの内容の一例を示す見本図である。
図において、第１項のツールセンタ番号は個々の
ツールにより異なり、その上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
は在庫本数に付与される連番である。上４桁が異
なれば、それらのツール間には互換性がない。第
２項の格納場所は、第１図における機械のマガジ
ン１２１ａ〜１２１ｄ、ツールステーシヨン１１
９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・プリセツテイ
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
別加工スケジユールが決定されているかどうかが
検討される。日別加工スケジユール・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
ルフアイル名が記されている。このスケジユール
が決定されていない場合は、本発明は実施されな
い。該スケジユールが決定されていれば、第４段
に進み、該スケジユールの末尾項でNCデータツ
ール・フアイル名として指定されたNCデータツ
ール・フアイル（例えばTF001）を検索し、第７
図を見本図に示されるようなフアイル中の、ツー
ルセンタ番号の上４桁が同一のものを選別し、ス
ケジユ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、第５段として、これらのツールを、第５
図に示すツールセンタ・フア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、
ツール割付けフアイルに登録することにより、残
寿命時間および格納場所を確認し、ツールの種類
毎の在庫状況を把握する。

第８図は、そのツール割付けフアイルがプリン
トアウトされた一例を示す見本図で、割付け前の
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MC１は機械１０３ａのマガ
ジン１２１ａ、記号TSはツールステーシヨン１
１９におけるツールストツカ、記号TCは工具室
１２０をそれぞれ示し、また、例えばツールセン
タ番号02（子番号）の工具は数字的にも残寿命時
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、第６図に示した日別加工
スケジユール・データと第７図に示したNCデー
タツール・フアイルとから、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アイルを
作成し、続く第７段で、この使用予測状況によつ
て、加工開始時刻順にツールを割付け、第８図に
示したツール割付けフアイルを第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ア
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、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
トツカ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、寿命判定基準フアイルに格
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、本
発明の重要点でもあるので、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アイルの
一例において、加工開始時刻順に12：00のMC1
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。これに対して最初に参照され
るのは、第８図のツール割付けフアイル第１位に
ランクされている番号01（子番号）のツールで、
MC1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0.50とを比較する
と、0.6＞0.5で、0.1H残寿命時間が上まわつてい
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図に示す割付け後の割付けフアイルで、
番号01のツールの残寿命時間は0.1Hとなり、第
１１図に示す状況フアイルにも残寿命時間0.1H
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4.0H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に使用終
了となり、ツールストツカへ戻される。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のツールは同じく
12：00に、MC3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、番号01
のツールは既に使用が決定されているので、下位
へソートし、ツールストツカ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0.1Hで、使用予測時間0.3Hを下まわ
つているので、このツールには使用不可能の判定
が下される。且つ前記したように工具状態が検出
マーク１であることも判明する。次に、番号03の
ツールは工具室でプリセツテング中であつて、
18：00までは使用できない。続いて、番号04のツ
ールを検討すると、残寿命時間が1.OHであつて、
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MC３および残寿命時間0.7Hにに書
換えられる。第１１図のMC3の使用予測状況に
も、ツールセンタ番号と残寿命時間が登録され、
そ束縛時間4.0H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
付けフアイルで検討し、使用予測時間0.4Hと残
寿命時間0.7Hとを比較し、0.4＜0.7と残寿命時間
が０、3H上まわつているので、使用可能と判定
する。束縛時間は4.0H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、MC1の18：00であるが、第８図で、まず
番号01のツールは16：00の使用終了になつている
ものの残寿命時間が0.1Hで使用予測時間0.7Hを
下まわるので使用不可能と判定され、また、機械
のマガジンにあつて好都合な番号04のツールは前
記20：00まで束縛されているので、ツールストツ
カに戻されているツールを検討することになる。
そして、番号02のツールは残寿命時間が0.1Hな
ので再び使用不可能と判定され、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、前記割付け失敗の所定回数が２回と設定
されているとすると、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ツ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12：00を基準と
するものなので、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36：00とされる。次
の使用予測は加工開始時刻20：00のMC2になる
が、番号01のツールは残寿命時間が0.1Hしかな
く、番号02のツールは寿命ツールとなつていて、
番号03のツールはMC1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1.0H
で使用可能になり、割付けられる。次の使用予測
は加工開始時刻24：00のMC2で、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MC1で、
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になつているのをツ
ール割付けフアイルで検討すると、番号05のツー
ルまで、いずれも使用不可能なので、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、この検討において、MC2に使
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、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
ルがツール割付けフアイルで発見できなかつた場
合の処理が、第３図に示されるフローの第９段と
なる。ツール割付けフアイルのおよびツールセン
タ・フアイルを参照して、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、ツールセンタ番号下２桁の番
号に新規追加し、すなわち前記例の番号06のツー
ルをフアイルに設定し、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
状況把握のシミユレーシヨンを反復すれば、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
フアイル、第９図のツール割付けフアイルおよび
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、FMSを運転する
のに必要なデータ・フアイル中の工具に関する部
分を満足させることになる。

以上、説明したとおり、本発明によれば、
FMSの一環として、予定された加工スケジユー
ルに基づき、使用ツールの寿命時間の実際の作業
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、更に、加工スケジユールの変更
やデータ・フアイルの更新などの都度、臨機応変
にツール割付けのシミユレーシヨンを反復させる
ことにより態勢を整えることができ、FMSにふ
さわしい柔軟かつ高精度な工具管理が可能であつ
て、生産性の向上に多大の効果を挙げるものであ
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
イムチヤート、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ヤート、第４図〜第
９図はデータ・フアイルの見本図、第１０図およ
び第１１図はツールの使用予測状況フアイルの説
明図、第１２図はツール作成指示書の見本図であ
る。 １００……ライン管理制御部、１０１……総合
管理制御部、１２０…工具室、１１７，１１８…
…パレツトストツカ、１１９……ツールステーシ
ヨン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 予め予定された加工スケジユールに基づき、
   ワークの種類および数量の変化に柔軟に対応して
   加工するFMSの工具管理システムにおいて、 各機械毎の加工日順の加工時間を含む予定期間
   スケジユール・データを登録し、第１のフアイル
   とする手順と、 加工開始時刻順の加工時間を含む日別加工スケ
   ジユール・データを登録し、第２のフアイルとす
   る手順と、 各機械に跨がつての使用ツールの使用時間を予
   め予測しておいて決定される使用予測時間データ
   を登録し、NCデータツール・フアイルとする手
   順と、 ツールの種類、径、長さ、構成部品によつて付
   与されるツールセンタ番号や、使用ツールの寿命
   時間データおよび使用した時間を示す使用済時間
   データを登録し、ツールセンタ・フアイルとする
   手順と、 前記第１のフアイル、第２のフアイル、NCデ
   ータツール・フアイルおよびツールセンタ・フア
   イルによつて使用するツールを種類別に抽出し、
   これらのツールについて寿命時間データから使用
   済時間データを差し引いて残寿命時間を算出し、
   ツール割付けフアイルとして登録する手順と、 前記第２のフアイルと前記NCデータツール・
   フアイルとからツールセンタ番号別の使用予測状
   況フアイルを作成し、この使用予測状況によつて
   加工開始時刻順にツールを割付けて前記ツール割
   付けフアイルを完成させ、同時に使用予測時間デ
   ータと残寿命時間データを比較して使用ツールの
   可否を判定する手順と、 使用ツールの判定結果により使用不可のとき前
   記加工スケジユールと照合し、予め登録されてい
   る在庫ツール・データから使用可能な新工具を選
   択し抽出する手順とからなり、 使用される工具の残寿命時間を作業前に算出し
   てこの工具の使用可否を判定し、使用可能として
   残された工具と前記新工具をともに加工開始時刻
   順に工具の使用割付けを行うことを特徴とする
   FMSにおける工具管理方法。