JPH0741523B2 - 加工システムの工具管理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、少なくとも１台の工具マガジン付NC工作機械
と工具を保管する工具室とを有する加工システムにおけ
る工具管理方法に関する。

〔従来の技術〕

NC工作機械において連続加工乃至は無人加工を行う場
合、先行して次加工工程の加工スケジュールについての
工具をチェックし、必要な工具を事前に準備しておくこ
とが不可欠である。

具体的には、先ず現在の工具マガジンに収容される工具
（加工すべく工具マガジンから取り出され主軸に存在す
る工具があればそれを含む）でその一連の加工を行い得
るのか否か、換言すれば、その加工スケジュールを構成
する多数のNCプログラムの実行時に使用されるべき工具
の工具条件を満足する工具が工具マガジン上に総てある
のか否かを判断する必要がある。そして、そこに無いの
であれば、工具室からあるいは別の場所から工具マガジ
ン上に移し替える（補充する）必要がある。もっとも、
そのように工具補充をすべきときに工具マガジンの工具
収容可能量を越えてしまうような場合は、結局その加工
スケジュールを全部連続しては実行できないことにな
る。

以上のような判断処理は、通常作業者によって時間をか
けて注意深く行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、多数のNCプログラムについてその総ての使用
されるべき工具の工具条件等を基にして工具を逐一選択
等していく上記処理は、実際上、骨の折れる極めて厄介
な作業であり、このため、人手に頼ることなく機械的に
容易・迅速に処理し得る抜本的な解決策が希求されてい
る。

そこで本発明は、工具マガジンから工具を降ろす優先順
位を考慮した作業効率の良い工具差替えが行えるととも
に、工具マガジンの工具差し替えに必要な作業内容を順
番に並べて出力し、作業者の作業能率を向上させる加工
システムの工具管理方法を提供することをその課題とす
る 〔課題を解決するための手段〕 上記課題を解決するために本発明は、少なくとも１台の
工具マガジン付NC工作機械と工具を保管する工具室とを
有する加工システムで、ある１台のNC工作機械に割り当
てられた加工スケジュールの加工を実行するのに必要な
工具を準備するための工具管理方法において、前記加工
システムで使用する全工具に工具マガジンの工具差し替
えのため工具マガジンから工具を降ろす優先順位を予め
付け、前記必要工具のリストが予め与えられ、前記各必
要工具をイ当該NC工作機械の工具マガジンに現在ある
か、ロなければ前記工具室にあるか、ハ更になければ新
規に導入すべきか、の３種類に類別し、前記必要工具と
当該NC工作機械の工具マガジンに現在ある工具とを比較
して不要となる工具を選別し、前記選別した不要となる
工具の前記優先順位の高いものから順にその収納ポット
番号とともに工具差替え作業内容および工具番号を示し
た工具差替え手順票を作成し、前記作成した工具差替え
手順票を前記ロ及びハに類別された工具リストとともに
表示装置に出力することを構成上の特徴とする。

〔作 用〕

工具マガジンから工具を降ろす優先順位を予め各工具毎
につけてあるので、その優先順位の高い工具から降ろし
て行き、優先順位の低い、つまり次々工程で使用する可
能性の高い工具は極力降ろされない様にできる。また工
具差し替えの作業を順番に並べて工具差替え手順票を作
成して出力するようにしたので、作業者が手順票をみな
がら機械的に工具差替え作業を容易に行うことができ
る。更に、工具差替え手順票は、工具マガジンに導入す
べき工具が工具室にあるのか、新規に導入するのかの類
別も表示され、これまた作業を容易、迅速に行える。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明に係る加工システムの工具管理方法を実
現するための工具管理装置１の基本原理を示すブロック
図である。

工具管理装置１は、登録記憶手段３、工具存在判定手段
５、登録記憶刷新手段７、加工可能性判定手段９、及び
情報出力手段11を有する。

登録記憶手段３は、NC工作機械13の工具マガジン15のポ
ットに収容される工具をその工具条件と共に仮想マガジ
ンに展開して登録、記憶する。工具条件としては、全工
具に付けた通しの個別番号（ITN）で表示される工具
の、径・刃数・材質等を表わす機能工具番号（FTN）及
び消費時間（Exh Time）である。なお、工具室17にある
工具についても同様に登録・記憶される。その他破損し
た等の工具ステータス情報も適宜登録・記憶しても良
い。

工具存在判定手段５は、先ず対象とする加工スケジュー
ルを構成する複数のNCプログラムの実行時に使用される
べき工具の工具条件を１本分ずつ抽出する。具体的に
は、FTN及び使用（加工）時間（Ctime）である。そし
て、その工具条件を満足する工具が仮想マガジン又は工
具室にあるかあるいはいずれにもないかを判定する。

登録記憶刷新手段７は、工具存在判定手段５の結果に応
じ、加工に必要な、仮想マガジンにある工具、工具室に
ある工具、及びいずれにもない工具について、それぞれ
が識別できる形式でそれらを仮想マガジン上に新たに登
録・記憶せしめるようにする。

加工可能性判定手段９は、刷新された仮想マガジン上の
加工に必要な工具の数量が実際の工具マガジンのポット
数を越えるか否かを判定し、それが越える場合に、加工
不能であるという内容の情報を出力する。

情報出力手段11は、加工可能性判定手段９による加工可
能の判定に基づき、仮想マガジンにある工具に関しては
残留せしめるべき旨、工具室にある工具に関してはその
工具を開きポットにあるいは加工に不要な工具のポット
に差し替えるべき旨、いずれにも無い工具に関しては新
規登録すべき旨、の各情報を出力する。

以上、本工具管理装置１を概説したが、これは本明細書
で説明を省略した複数台のNC工作機械を制御し得る統轄
コンピュータで基本的に構成できる。そして、FTNのデ
ータ等は例えば工具プリセッタによって入力し、工具室
の状況はこれと統轄コンピュータとを電気的に結ぶかあ
るいは端末装置でこれを入力し、それらの各種のデータ
類はその補助記憶装置に格納するようにすればよい。な
お、各工具の消費時間は、NC工作機械が具有する時間計
を利用して計測すればよい。また、工具マガジンは固定
番地式のものが好ましいが、工具の変更されたロケーシ
ョンが統轄コンピュータに逐一入力され得るような通信
手段が別途設けられる構成であれば、固定番地式の工具
マガジンに限られない。

以上説明した本実施例の工具管理装置の作用・効果につ
いて第２図のフローチャートを参照して以下説明する。

先ず、ステップ101において現在の工具マガジン（以
下、Cmag）のデータを仮想マガジン（以下、Vmag）上に
展開する。すなわち、Cmagの各ポットに収容されている
総ての工具（加工すべくポットから取り出され主軸に存
在する工具があれば、それを含む）のITN（個別工具番
号）、FTN（機能工具番号）、及びExh Time（消費時
間）をVmag上に代入し、これらの工具は一応使用されな
い工具であると仮定してそれを示すフラグ（Lock Fla
g）を総てリセット（OFF）する。また、このとき工具が
収容されていない空きポットを明確にするためにそのポ
ット番号（Pot No）を上記Vmagと異なる仮想マガジン
（以下、Vmag2）上に展開しておく。

次いで、スケジュールデータに基づく１つのNCプログラ
ムにおいて使用されるべき工具の条件（FTN及び使用時
間（Ctime））を順次１本分ずつ抽出し（ステップ10
3）、総てのNCプログラムについてこの抽出及びステッ
プ107以下のループ処理が行われるようにする（ステッ
プ105）。

ステップ107においては、抽出した工具条件のうちFTNに
関してその機能を有する工具が対象とするNC工作機械の
Cmag（現在の工具マガジン）上に、実際の処理において
はVmag（仮想マガジン）上に存在するか否かを判別す
る。ここにおいて、該当工具が存在する（YES）場合、
満足する寿命値をそれが更に有するか否かを判別する
（ステップ109）。換言すれば、その工具のいわゆる余
命あるいは残寿命（具体的には、その工具固有の寿命
（Life Time）から累計した今までの消費時間（Exh Tim
e）を差し引いた値、すなわち（Life Time）−（Exh Ti
me）がこれから加工するときに要求される使用時間（Ct
ime）を上まわっているか否かを判別する。ステップ109
において、（Life Time）−（Exh Time）≧Ctimeであれ
ば（YES）、加工に必要とされる機能及び寿命を満足す
る工具がCmag（Vmag）上に存在するのであるから、その
旨の処理を行う（ステップ111）。すなわち、その工具
のITN（個別工具番号）及びポット番号（Pot No）を確
定させ（ITN＝確定、Pot No＝確定）、加工に必要な工
具である、換言すればCmagから絶対に降ろしてはいけな
い工具であることを明確にするため、Lock Flagをセッ
ト（ON）する。また、その工具でその加工を行ったもの
と仮定して、加工前の累計消費時間に使用時間（Ctim
e）を加算したものを新たな累計消費時間とする（（Exh
Time）＋（Ctime）→（Exh Time））。

ステップ107において該当する工具が存在しない（NO）
場合、あるいはステップ109において工具は存在するが
寿命を満足しない（NO）場合はいずれもステップ113に
進み、そのFTNの工具が今度は工具室に存在するか否か
を判別する。ここにおいて、該当工具が存在する（YE
S）場合、上述したステップ109と同様にその工具が満足
する寿命値を有するか否かを判別する（ステップ11
5）。ステップ115において、その工具が寿命を満足する
（YES）場合、使用できる工具が工具室に存在する旨の
処理を行う（ステップ117）。すなわち、ITNを確定させ
（ITN＝確定）、Lock Flagをセット（ON）する。また、
累計消費時間についても同様とする（（Exh Time）＋
（Ctime）→（Exh Time））。ただし、この工具は実際
に加工を行う前に工具室から持って来てCmagに事前に差
し込んでおく必要があり、それを明確にするためにポッ
ト番号を確定させないでおく（Pot NO＝不定）。なお、
以後の処理に際してこの工具は工具室からVmag上に移し
換えられた、すなわちVmag上に存在するものとして取り
扱う。

ステップ113において工具室に該当する工具が存在しな
い（NO）場合、あるいはステップ115において工具は存
在するが寿命を満足しない（NO）場合はステップ119に
進み、本加工システム外から工具を新規に持って来てCm
agに事前に差し込む必要があり、それを明確にするため
にポット番号及び個別工具番号を確定させないでおく
（Pot No＝不定、ITN＝不定）。なお、以後の処理に際
してこの工具は工具登録を受けてVmag上に存在するもの
として取り扱う。また、この工具は加工に必要な工具
（絶対に降ろしてはいけない工具）であることには変わ
りがなく、Lock Flagをセット（ON）すると共に、未使
用の新規工具であると仮定し累計消費時間（Exh Time）
として使用時間（Ctime）を代入する。

以上説明したステップ103,105,107,…、そしてステップ
103に戻るループ処理を、スケジュールデータに基づく
総てのNCプログラムの工具について行ったならば、すな
わちステップ105においてYESの場合、次のステップ123
に進む。なお、この段階のVmag上には、加工に使用され
ない（従って、マガジンから降ろしてよい）工具を示す
Lock Flag＝OFFのデータと、加工に必要な（絶対にマガ
ジンから降ろしてはいけない）工具を示すLock Flag＝O
Nのデータとが混在している。

ステップ123においては、Lock Flag＝ONの工具、すなわ
ち絶対にマガジンから降ろしてはいけない工具の本数
と、対象とする機械の工具マガジンの収容可能本数、と
を単純に比較し、前者が後者を上まわる（YES）ような
場合は、その分だけ加工に必須の工具が工具マガジン上
に存在しないために加工を行えないあるいは続けられな
いと推定してその旨を表示する（ステップ125）。すな
わち、この制御ルーチン実行時点の実工具の状況を踏ま
えたスケジュールデータに基づく所定の加工範囲（これ
は上記Vmagを用いたシュミレーション範囲に対応する）
においては、実質的に工具不足となり加工不能になる、
ということをオペレータに通知する。そして、本制御ル
ーチンの処理を終了する。

他方、ステップ123においてNOの場合は、対応するCmag
の収容可能な工具本数をオーバーしない数の加工に必要
な工具がVmag上に形式上存在していることを意味する。
しかしながら、その中には実際の工具マガジンにも工具
室にも存在しないためにステップ119で仮想登録したよ
うな工具も含まれている。

そこで、ステップ127においてVmag上に仮想登録した工
具が存在するか否か、換言すれば別途新規に用意（補
充）しなければならない工具があるか否かを判別する。
ここにおいて仮想登録した工具が存在する（YES）なら
ば、新たに工具登録をすべき工具がある旨を表示する
（ステップ129）。具体的には、どのようなFTNの工具が
何本必要であるというような内容の第３図にその一例を
示す如くの工具登録要求票を発行してオペレータに通知
し、本制御ルーチンの処理を終了する。

ステップ127において、新規に登録すべきような工具が
ない（NO）場合はステップ131に進むことになる。な
お、この段階においては、加工に必要な工具はVmag上に
揃っているが、それらの工具は実際の工具マガジンある
いは工具室のいずれかに存在するという不確定要素を有
するためにそれを明確にしていく必要がある、換言すれ
ば工具室にある工具を工具マガジン上に持って来る処理
が問題となる。ステップ131以下のステップはこれを解
決するものである。

先ずステップ131において、Pot No＝不定の工具、すな
わち工具室に存在する工具であって事前にCmagに差し込
んでおく必要のある工具をVmag上から選び出し、「追加
工具」とする。そして、このようにして選び出した総て
の追加工具についてステップ135以下のループ処理が行
われるようにする（ステップ133）。

ステップ135においては、先ずLock Flag＝OFFの工具
（加工に使用しないので工具マガジンから降ろしてもよ
い工具）の中に寿命の尽きたものがあるか否かを判別す
る。ここにおいて、寿命を終えた工具が存在する（YE
S）場合、その工具のポット番号をもらい受けて追加工
具のポット番号とする（ステップ137）。換言すれば、
その工具は不要なので工具マガジンから降ろし、空きと
なったそのポットにその追加工具を差し入れることとす
る。なお、この情報は後述するステップ145における工
具交換票作成等のデータとなる。

ステップ135において寿命を終えた工具が存在しない（N
O）場合、ステップ139に進み、空きポットが存在するか
否かを判別する。ここにおいて、空きポットが存在する
（YES）場合、そのポット番号をもらい受けて追加工具
のポット番号とする（ステップ141）。換言すれば、そ
のポットは空なのでそこに追加工具を差し入れることと
する。なお、この情報も上記ステップ137のときのもの
と同様にステップ145における工具交換票作成等のデー
タとなる。

ステップ139において空きポットが存在しない（NO）場
合、再度Lock Flag＝OFFの工具の中から適切なものを選
択し、その工具のポット番号をもらい受けて追加工具の
ポット番号とする（ステップ143）、このときの工具選
択の基準としては、工具マガジンから降ろす優先順位を
決めておく、具体的には例えば数値が大きくなるほど降
ろさないようにするという規約を決めて１から10までの
数字を各FTNに個別に付しておけばよい。優先順位が同
じ場合は、例えばポット番号の大小で選択するようにす
ればよい。なお、再々言うまでもないが、このようにし
て得られた追加工具のポット番号等の情報はステップ14
5における工具交換票作成等のデータとなる。

以上説明したステップ133,135,…、そしてステップ133
に戻るループ処理を、Pot No＝不定の工具について総て
行ったならば、すなわちステップ133においてYESの場
合、次のステップ145に進む。

ステップ145においては、どのポット番号の工具を降ろ
してそこに何の工具を載せるかに関する情報（ステップ
137及びステップ143）、並びにどの空きポットに何の工
具を載せるかに関する情報（ステップ141）等に基づ
き、オペレータに理解され易い形式から成る工具交換票
及び工具差替え手順票を作成して、それをモニターにあ
るいは紙片に表示する。

ここで工具交換票の一例を第４図に示す。これは、ポッ
ト番号別に、現在の工具マガジンの内容及び次加工工程
の同マガジンの内容を一覧にしたものである。この票か
ら、例えば、現在の01番のポットにはITNが99の工具が
入っており、次加工工程においても変わらずに使用する
ため、その工具は「残留」することになることがわか
る。また、例えば02番のポットにはITNが98の工具が入
っているが、次加工工程ではそのポットにITNが97の工
具が入るべきである、すなわち、02番のポットからITN
98の工具を降ろしてITN 97の工具を載せる必要があるこ
とがわかる。また、例えば03番のポットには何も入って
いないが（空きポット）、次加工工程ではITN 96の工具
をこの空きポットに載せればよいことがわかる。

他方、必要な作業内容を簡潔にまとめた工具差替え手順
票の一例を第５図に示す。同票は、ポット番号01に関し
ては作業が不要なためにポット番号02に関する作業から
記載され、それに関しては先ずITN 98の工具を降ろして
変わりにITN 97の工具を載せ、ポット番号03に関しては
ITN 96の工具を単に載せ、ポット番号04に関してはITN
95の工具を降ろして代わりにITN 94の工具を載せ、…、
というように必要な作業を順番に並べて作業者が機械的
に当該作業を容易に行い得るようにしたものである。

以上説明したように、本実施例装置によれば、イその加
工スケジュールの範囲では工具マガジンの収容能力を越
えるために加工不可能、又はロ新規に工具登録すれば加
工可能（そのリストを出力）、あるいはハ工具差替え等
を行えば手持ち（工具マガジン又は工具室にある）の工
具で加工可能（工具交換のリストを出力）、というよう
な３つの具体的な解答がタイムリーに得られるため、従
来の不都合等が一挙に解決する。すなわち、加工可能範
囲や工具交換票を手計算によって求める煩わしさが全く
なくなり、また工具差替え等の具体的手順まで出力され
得るために、工具準備等に関する作業能率や効率が飛躍
的に向上する。本装置は、例えば週末から週明けまでの
期間、あるいは休日等に無人でNC工作機械を連続運転す
る必要がある場合に好適と言い得る。すなわち、本装置
は、NC工作機械自体の稼動の如何に拘らず先行的にシミ
ュレーションして工具準備に関する結果を安全且つ確実
にそして迅速に出力でき、作業者はこれに基づいて単に
機械的に工具を準備するだけでよく、従って作業者等の
負担が大幅に軽減されることになる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、所定加工スケジュールを実行する際に
必要となる工具についての具体的な指示が容易・迅速に
供給され得るために、工具準備等に関する作業の作業性
等が著しく向上する。

すなわち、工具マガジンから工具を降ろす優先順位の低
い、つまり次々工程で使用する可能性の高い工具は極力
工具マガジンから降ろされない様にでき、また、作業者
が手順票を見ながら機械的に工具差替え作業を容易に行
うことができる。更に、工具差替え手順票は、工具マガ
ジンに導入すべき工具が工具室にあるのか、新規に導入
するのかの類別も表示され、これまた作業を容易、迅速
に行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る加工システムの工具管理方法を実
現するための工具管理装置の基本原理を示すブロック
図、 第２図は本工具管理装置の作動の一例を示すフローチャ
ート図、 第３図は工具登録要求票の一例を示す図、 第４図は工具交換票の一例を示す図、 第５図は工具差替え手順票の一例を示す図である。 １……工具管理装置、３……登録記憶手段、 ５……工具存在判定手段、 ７……登録記憶刷新手段、 ９……加工可能性判定手段、 11……情報出力手段、13……NC工作機械、 15……工具マガジン、17……工具室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１台の工具マガジン付NC工作機
   械と工具を保管する工具室とを有する加工システムで、
   ある１台のNC工作機械に割り当てられた加工スケジュー
   ルの加工を実行するのに必要な工具を準備するための工
   具管理方法において、 前記加工システムで使用する全工具に工具マガジンの工
   具差し替えのため工具マガジンから工具を降ろす優先順
   位を予め付け、 前記必要工具のリストが予め与えられ、 前記各必要工具をイ当該NC工作機械の工具マガジンに現
   在あるか、ロなければ前記工具室にあるか、ハ更になけ
   れば新規に導入すべきか、の３種類に類別し、 前記必要工具と当該NC工作機械の工具マガジンに現在あ
   る工具とを比較して不要となる工具を選別し、 前記選別した不要となる工具の前記優先順位の高いもの
   から順にその収納ポット番号とともに工具差替え作業内
   容および工具番号を示した工具差替え手順票を作成し、 前記作成した工具差替え手順票を前記ロ及びハに類別さ
   れた工具リストとともに表示装置に出力することを特徴
   とする加工システムの工具管理方法。