JPS6316761B2

JPS6316761B2 -

Info

Publication number: JPS6316761B2
Application number: JP57032454A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Arai; Kenji Takeda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-03-03
Filing date: 1982-03-03
Publication date: 1988-04-11
Also published as: JPS58151607A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、NC工作機械の動作を制御するNC
データをもとに、職場状況の変動によつて新たに
必要となるNCデータを、瞬時に作成するNCデ
ータ分割編集装置に関するものである。近年、機械加工職場には、マシニングセンタ、
ターニングセンタ等のNC工作機械が数多く導入
されている。これらの工作機械は従来の単能機械
に較べ多種類の加工が行なえるため、生産性向上
に寄与している。第１図は、このような機械加工
職場の斜視図であり、例えば３台のNC工作機械
M₁〜M₃、各NC工作機械を制御する数値制御装
置１〜３、自動搬送車４、ストツカ５、及び制御
用計算機６から構成される。各NC工作機械M₁〜
M₃には、数値制御装置１〜３からの指令によつ
て、自動的に工具を交換する、自動工具交換装置
（automatic tool changer以下ATCという）７
〜９、加工部品の載つたパレツト１０を自動的に
交換する自動パレツト交換装置（automatic
pallet changer以下APCという）１１〜１３が装
備されている。これらの装置は、すべて制御用計
算機６の指令に基づいて制御される。ここで、上述した機械加工職場の加工作業の概
略を説明する。まず、ストツカ５の上にセツトさ
れた加工部品は、自動搬送車４によつて、その加
工を行なう機械（M₁〜M₃）に搬送され、APC
（１１〜１３）にセツトされる。既にその機械で
加工中の部品の加工が終了すると、APC（１１〜
１３）は、自動的に反転し、先に搬送された加工
部品が機械上にセツトされ、その加工部品を加工
するのに必要なNCデータが制御用計算機６から
送られ、加工が開始される。加工に必要となる工
具はATCにより選択され種々の加工がなされる。
その機械での加工が終了した加工部品は、自動搬
送車４によつて、ストツカ５に戻される。このよ
うな手順により、ストツカ５にセツトされた種々
の部品が、次々と加工される。加工部品を加工するときに必要となるNCデー
タの作成には、APT、EXAPT等の自動プログ
ラミング言語が用いられる。これは、設計図面に
従つて、パートプログラマがパートプログラムを
作成し、これを自動プログラミング装置で処理す
ることによつてNCデータを作成するものであ
り、パートプログラムの作成にあたつては、その
部品加工を行なう工作機械及びNC装置をはじめ
から想定して作成する。さて、上述した各NC工作機械M₁〜M₃は、
各々、多種類の加工が行なえるため、一つの部品
を加工する際、その使用機械及び加工順序につい
て、いくつか代替案が存在する。そこで、加工部
品の品種構成の変動、特急品の発生、各機械で行
なう作業量の過不足、工作機械の故障、工具破損
等の職場状況の変化に対して、どの作業をどの機
械で行なうかといつた作業割付が変更できれば職
場を効率よく運用することができる。ところが従来のNCデータ作成方法では、使用
機械、加工順序等を変更する場合は、それによつ
て必要となるNCデータを得るために、パートプ
ログラムから作成し直さなければならないため、
時間がかかり、その結果、職場状況の変化に対応
できないという欠点があつた。本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、職場状況の変化に応じて、必要となるNC
データを瞬時に作成することを可能とする。NC
データ分割編集装置を提供することにある。本発明の特徴は、一つの部品を加工するために
一連のNCデータを、複数の作業単位に分割する
NCデータ分割プロセツサ及びこれをその時の職
場の状況に応じて、分割したデータを結合編集す
るNCデータ編集プロセツサを設けたことであ
る。これにより、一つの部品に対して工作機械及び
NC装置を固定せずに、一度パートプログラムを
作成しておけば職場状況に応じた作業割付の変更
に対して瞬時にNCデータを作成できる。以下第２図乃至第８図に示した実施例によつて
本発明を詳細に説明する。実施例の説明に先立ち、この明細書で使用する
用語を次のように定義する。 (1)加工エレメント…機械に作業を割付けるときの
最小の単位。即ち、一種類の工具で加工する範
囲の作業を加工エレメントと呼ぶ。また、この
加工エレメントに関するNCデータを、加工エ
レメントデータと呼ぶ。 (2)作業先行関係…ある加工エレメントを実行する
前に、実行しておかなければならない加工エレ
メントがあるとき、前者（被先行加下エレメン
ト）と後者（先行加工エレメント）との関係。例えば、タツプ立て作業においては、下穴あ
けはタツプ立て作業の先行加工エレメントであ
る。また、バリが少なくなるような加工順序な
ども、作業先行関係によつて表現される。 (3)作業グループ…負荷、段取、稼動率等により、
１台の機械に配分した作業であり、順序をもつ
た加工エレメントの組。 (4)レコード…NCデータ及びNCデータ作成のた
めに一時的に記憶装置の中に記憶された工具経
路情報及び機械の諸機能に対する指令情報。こ
れは次の定義文と動作データに分類しておく。 (5)定義文…パートプログラムの名称、使用機械、
使用工具を定義する。 (6)動作データ…これは、工具の実際の動作を指定
するデータであり、工具の移動方向、速度、停
止等のデータを含む。また、工具交換の位置、
部品を支持したテーブルの回転角度、工具先端
と加工部品とのクリアランス、切削剤の種類と
そのON／OFF等、加工を行なう上での条件を
指定する条件データをも含むものとする。第２図は、NC工作機械M₁〜M₃からなるジツ
ブシヨツプ型の加工職場に本発明を適用したとき
の全体構成図を示したものである。加工される部
品ごとに、工作機械及びNC装置を想定せずに設
計図面に従つて作成したパートプログラム２１
は、自動プログラミング装置のメインプロセツサ
２２によつて処理され、第１加工から最終加工ま
での一連の全加工データとして全加工データフア
イル２３に格納される。本発明の特徴の１つであるNCデータ分割プロ
セツサ２４は、この全加工データを使用工具毎に
分割して加工エレメントを作成し、これを加工エ
レメントフアイル２５に格納する。一方、作業割
付プロセツサ３４は職場の状態をセンサまたはデ
ータ入力端末３３によつて取込、これに従つて作
業割付を決定し、NCデータ編集プロセツサ２６
に編集を指示する。本発明のもう一つの特徴であるNCデータ編集
プロセツサ２６は、この作業割付指示に従つて、
各機械ごとに所定の加工エレメントを結合し、編
集する。これらを各機械用のポストプロセツサ２
７〜２９によつて処理することによつて、各機械
M₁〜M₃にかかるNCデータ３０〜３２を作成す
る。次に、第２図におけるNCデータ分割プロセツ
サ２４の動作を、第３図に示したデータの構成図
及び第４図に示したフローチヤートを用いて説明
する。一つの部品を加工するのに必要な全加工デ
ータ４０は、第３図の上方に示すように部品に対
応するパートプログラム番号４１と、定義文４２
と、複数組のATCにより工具を呼び出すため、
の工具指定データ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３
ｄ………及びその指定工具の動作及び条件を含む
動作データ４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ……
…と、データの終了であることをFINIコード４
５とによつて構成される。ここで工具指定データ
と動作データとが複数組備えられているのは、１
つの部品を加工する際、一般に複数の工具を使用
するからである。NCデータ分割プロセツサ２４
は、この部品に対応した全加工データ４０を、１
つの工具で加工する範囲のデータを１つの加工エ
レメントデータとして分割し、例えばデイスク、
ドラム等で構成される記憶装置の中に、加工エレ
メントフアイル５として格納する。第３図の下方
左側に、５０，６０，７０と並べたものが加工エ
レメントデータである。加工エレメントデータ５
０，６０，７０のそれぞれは、加工エレメント番
号、定義文、開始条件データ、工具指定データ、
動作データ及び終了条件データを備える。次に、第３図に示した全加工データ４０から、
どのようにして加工エレメントデータ５０，６
０，７０………を分割、作成するかについて、第
４図を用いて説明する。なお第３図の下方右側に
示した付号８０は、条件テーブル８１、パートプ
ログラム番号テーブル８２、定義文テーブル８３
からなる記憶領域を示すものであり、加工エレメ
ントフアイル２５が格納される記憶装置の一部の
領域を使用してもよく、またNCデータ分割プロ
セツサ２４に内蔵された記憶装置の一部の領域を
使用してもよい。全加工データ４０内の全てのデータ４１〜４５
を読み出すに際し、まずステツプ90にて、記憶領
域８０の中の全テーブル８１〜８３をクリヤす
る。ステツプ91及び92は、全加工データ４０を１
レードずつ読み、それがどのようなデータである
かを識別するものであり、その識別結果により、
そのデータをステツプ93、94、95、97、98、100
のいずれかに進める。まず、パートプログラム番号４１、具体的には
例えば「P0001」が読み出され、このデータはス
テツプ93にて、記憶領域８０の中のテーブル８２
に記憶される。次に、定義文４２は、ステツプ94
にて、記憶領域８０の中のテーブル８３に記憶さ
れる。次に、工具指定データ４３ａは、ステツプ95に
送られ、工具指定データの入力回数がチエツクさ
れる。工具指定データの入力は１回目であるの
で、このデータ４３ａはステツプ96に送られる。
ステツプ96においては、次のような処理が行なわ
れる。まず第１に、前記テーブル８２に記憶され
たパートプログラム番号４１（「P0001」）に、シ
リーズ番号が付加され、加工エレメント番号５１
（例えば「P0001−１」）が作成される。この加工
エレメント番号５１は、加工エレメントフアイル
２５の第１段目に記憶される。第２に、前記テー
ブル８３に記憶された定義文４２が、前記加工エ
レメント番号５１の後に、定義文４２ａとして記
憶される。第３に、前記テーブル８１の条件デー
タが、前記定義文４２ａの後に、開始条件データ
５２として記憶される。第４に、今、入力されて
来た工具指定データ４３ａが、前記開始条件デー
タ５２の後に記憶される。次に、動作データ４４ａは、前述の通り純粋な
工具の動作データと、加工上の条件を指定する条
件データからなる複数個のレコードを含むがこれ
ら動作データ及び条件データは、１レコードずつ
ステツプ92にて識別され、ステツプ97又は98に送
られる。動作データの場合には、ステツプ97にて
動作データが作成され、前記工具指定データ４３
ａの後に記憶される。また条件データの場合に
は、ステツプ９８にて、条件データが作成され、
前記動作データの後に記憶される。そしてこの条
件データは、記憶領域８０の中の条件テーブル８
１の内容を更新する。つまり、全加工データ４０
の中の動作データ４４ａは、そのまま加工エレメ
ントデータ５０の工具指定データ４３ａの後に移
されることになり、また、その中の条件データが
抽出される都度、テーブル８１のデータが更新さ
れる。次に、工具指定データ４３ｂがステツプ91、92
を経由して、ステツプ95に入力されるが、工具指
定データとしては前記データ４３ａに次いで２回
目であるので、この工具指定データ４３ｂはステ
ツプ99に送られる。ステツプ99では、次の処理が
行なわれる。即ち、今までの過程で更新されて来
た条件テーブル８１のデータが、第１の加工エレ
メントの終了条件データとして作成され、前記加
工エレメントデータ５０の未尾に、終了条件デー
タ５３として付加される。以上により、第１の加
工エレメントデータ５０の作成が終了する。また、第１の加工エレメントデータ５０の作成
の終了は、第２の加工エレメントデータ６０の生
成の開始を意味しており、前記ステツプ99に引き
続いてステツプ96が実行される。即ち、ステツプ96においては、前述の第１の加
工エレメントデータ５０の場合と同様、加工エレ
メント番号６１（「P0001−２」）、定義文４２ｂ、
開始条件データ６２及び工具指定データ４３ｂが
それぞれ作成され、加工エレメントフアイル２５
の２段目に、上記データ６１，４２ｂ，６２及び
４３ｂが続けて記憶される。ここで、開始条件デ
ータ６２としては、テーブル８１のデータが、ま
た指定工具データ４３ｂとしては、２度目の指定
工具データが記憶されることは勿論である。以
下、前記第１の加工エレメントデータ５０の場合
と同様に、この第２の加工エレメントデータ６
０，６１，４２ｂ，６２，４３ｂ及び６３更に第
３の加工エレメントデータ７０，７１，４２ｃ，
７２，４３ｃ及び７３，………が次々と作成され
る。最後にFINIコード４５が読み込まれると、最
後の段の加工エレメントデータの末尾に、条件テ
ーブル８１のデータが終了条件データとして付加
され、全加工データ４０の分割が終了する。作業割付プロセツサ３４は、センサ又はデータ
入力端末３３からの情報、即ち各機械M₁，M₂，
M₃の作業負荷状況、機械故障の有無、工具取付
状態などと、各加工エレメント間の作業先行関係
の条件下に、作業割付を行なう。ここで、複数個
の工具を備えた複数個の機械がある時、どの機械
にどんな作業を割付ければ、最も効率が良いかを
求める探索の手法としては、例えば分岐界値法
（B.B.）或いは分岐探索法（B.P.）という探索の
理論が周知である。例えば、１つの部品の加工が６個の加工エレメ
ントから成り、機械M₁，M₂，M₃の加工能力が
第１表に示す通りであり、各加工エレメントの作
業先行関係が第５図の通りであつたと仮定する。
第１表において、〇印は、改機械M₁〜M₃が作業
可能な加工エレメント「P0001−１」〜「P0001
−６」を示し、×印は不可能なものを示す。なお、
可能か不可能かは、各機械M₁〜M₃の仕様や各機
械M₁〜M₃に各加工エレメントを実行する工具Ｋ
１０２，Ｋ２１５………が取付けられているか否
かによる。また第１表中、右端は、各加工エレメ
ントの加工時間を示す。

【表】更に、第５図の作業先行関係図の矢印は、例え
ば、加工エレメント（P0001−４）は、加工エレ
メント（P0001−２）及び（P0001−３）の加工
が終了した後でなければ加工を開始できないこと
を意味している。このような第１表及び第５図に示した各種の情
報は、センサ又はデータ入力端末３３から作業割
付プロセツサ３４に入力されており、作業割付プ
ロセツサ３４は、前記周知の探索の理論に基づ
き、各機械M₁〜M₃への作業割付を行なう。この
例においては、加工エレメント「P0001−１」及
び「P0001−２」を機械M₂が、加工エレメント
「P0001−３」及び「P0001−４」を機械M₁が、
更に加工エレメント「P0001−５」及び「P0001
−６」を機械M₃がそれぞれ作業すれば、各機械
の加工時間がそれぞれ60分ずつとなり、最も効率
良く作業ができることは容易に理解されよう。第
６Ａ図にこの作業割付図を示し、〇の中に機械の
付号を記入している。さて、今機械M₂が故障したと仮定する。この
場合、今迄機械M₂が担当していた作業を、機械
M₁とM₃に振り分けねばならないし、各機械M₁，
M₃の加工時間も再検討しなければならない。今、単純に、第１表に示した能力表のうち機械
M₂の〇印を×印に置換すると、機械M₁，M₃に
しか作業できない加工エレメントが、第２表の如
く、自ずと割付けられる。

【表】この場合、両機械M₁，M₃の加工時間は80分ず
つとなり、残つた加工エレメント「P0001−４」
は、どちらに割付けても良いことになる。しか
し、ここで考慮しなければならないことは、部品
の機械から機械への移し換え回数である。移し換
えに費やす時間が長ければ長い程、これは重要な
要素である。第６Ｂ図及び第６Ｃ図に、上記加工エレメント
「P0001−４」を機械M₁に割付けた場合と、機械
M₃に割付けた場合の割付図を示す。図から明ら
かな様に、部品の移し換え回数の少ない第６Ｃ図
の割付の方が、第６Ｂ図の割付より有利となる。 NCデータの編集は、作業割付プロセツサ３４
からの作業割付指示に従つて、NCデータ編集プ
ロセツサ２６にて行なわれる。第７図に一編集例
を示し、第８図にそのためのNCデータ編集プロ
セツサ２６のフローチヤートを示す。第７図の上側には、第３図に示した如き分割処
理によつて得られた６個の加工エレメント５０，
６０，７０，１１０，１２０及び１３０を示して
おり、各加工エレメント番号は、第１表に示した
ものと対応させている。第６Ｃ図にて説明した如
く、機械M₂が故障した場合を想定して、編集処
理の一例を示す。機械M₁のためのNCデータは、加工エレメント
データ５０，７０とによつて編集され、機械M₃
のためのNCデータは、加工エレメントデータ６
０，１１０，１２０及び１３０とによつて編集さ
れる。まず機械M₂の故障によつて、該機械M₂の
センサ又はデータ入力端未３３から作業割付プロ
セツサ３４に故障情報が伝達されると、作業割付
プロセツサ３４は前述した作業割付を実行すると
ともに、その割付結果及び編集指令をNCデータ
編集プロセツサ２６に伝達する。NCデータ編集
プロセツサ２６は、ステツプ160にて上記割付結
果及び編集指令を読み込み、ステツプ161に移る。
ステツプ161においては、第２図及び第３図に示
した加工エレメントフアイル２５から、所定の加
工エレメントデータ（５０と７０とからなる作業
グループ１４０，６０，１１０，１２０及び１３
０とからなる作業グループ１５０）を取出し、並
べる。第１の作業グループ１４０について説明しよ
う。ステツプ162においては、ステツプ161にて並
べられた加工エレメントデータ５０，７０から、
まず、加工エレメントデータ５０の開始条件デー
タ５２と１つ前の加工エレメントデータの終了条
件データとが比較される。この場合、加工エレメ
ントデータ５０の前にはデータが無いから、開始
条件データ５２がそのまま初期状態と設定され
る。次に、加工エレメントデータ７０の開始条件デ
ータ７２と、１つ前の加工エレメンドデータ５０
の終了条件データ５３と比較され、違つているも
のがあれば、その違つているデータが開始条件デ
ータ７２の後に条件変更データ１４１として挿入
される。１つの作業グループ内に多くの加工エレ
メントが存在する場合、前述の条件変更データの
挿入作業が次々と行なわれる。然る後、ステツプ163において開始条件データ
５２，７２、終了条件データ５３，７３、２個目
以降のパートプログラム番号７１及び定義文４２
ｃが取り除かれる。そしてステツプ164において、
前記データの末尾にFINIコード１４２が付加さ
れ、第１の作業グループの全加工データ１４０が
完成される。第２の作業グループについても同様の処理が行
なわれ、条件変更データ１５１，１５２が新規に
挿入されるとともに、FINIコード１５３が付加
され、第２の作業グループの全加工データ１５０
が完成される。なお、全加工データ４０から、加工エレメント
データを分割する方法も多種多様なものであり、
例えば、各加工エレメントデータとしては工具指
定データ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ………と、動作
データ４４ａ，４４ｂ，４４ｃ………とだけから
構成しておき、パートプログラム番号、定義文を
１つの加工エレメントとし、更に、FINI文を１
つの加工エレメントの如くに考えて、加工エレメ
ントフアイルに格納しておき、それぞれの加工エ
レメントに対する開始条件５２，６２，７２……
…と終了条件５３，６３，７３………とを加工エ
レメントと関連づけて記憶領域に記憶しておく方
法がある。この方式によれば編集時には、まずパ
ートプログラム番号、定義文からなる加工エレメ
ントを取り出し、その終了条件と最初に指定され
た加工エレメントの開始条件とを比較して条件変
更データを挿入した後に当該加工エレメントデー
タを結合するという手順を繰り返すことによつて
編集作業が行なえるために、分割編集作業が簡略
化される。以上、１種類の工具で加工する範囲を加工エレ
メントとして考えたが、加工精度等の制約から、
機械に１回クランプしたら続けて同一機械で加工
しなければならないものがあるため、この条件を
指定することによつて、それを１つの加工エレメ
ントとして取扱う方法も考えられる。本発明によるNCデータ分割編集装置は、ま
た、混合生産を行なうトランスフアラインのライ
ンバランスを向上させるために用いることができ
る。無人加工システムにおいて、各機械に取り付け
られている工具を交換することなく、多種類の部
品を加工することができる。また、例えば、加工
中に、ある工具が破損したときでも、作業の代替
が可能な機械に同一工具が取りつけられていれば
その工具を使用することによつて、加工を継続す
ることができる。また、工具交換回数を最も小さ
くするような、作業割付を効率よく行なうことが
できる。上記効果は、すべて、加工エレメントを
単位として作業割付が行なえるためであり、これ
は、本発明により加工エレメントを組み合わせた
NCデータの迅速な作成が可能となつたためであ
る。また、多種類の小物部品複数個を１つのパレツ
トに取り付けて加工するような場合、その組み合
わせを変えたときのすべてのNCデータを個々に
保存することなく本発明によるNCデータ分割編
集装置により作成できる。以上述べたように本発明によれば、一つの部品
を加工するための全加工NCデータの複数の加工
エレメントとして分割したものを組み合わせた
NCデータの作成が自由に行なえるので、時々
刻々の職場の変動に対して、加工エレメント単位
の作業割付を行なうことによつて、設備稼動率の
向上、段取時間の削減、部品リードタイムの短縮
等、生産効率の向上が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来より周知の機械加工職場の斜視
図、第２図は、本発明によるNCデータ分割編集
装置を適用した機械加工職場のブロツク図、第３
図及び第４図は、第２図に使用されているNCデ
ータ分割プロセツサの動作を説明するためのデー
タ構成図及びフローチヤート、第５図は作業先行
関係図の一例、第６Ａ図、第６Ｂ図及び第６Ｃ図
は、作業割付結果を示す図、第７図及び第８図
は、第２図に使用されているNCデータ編集プロ
セツサの動作を説明するためのデータ構成図及び
フローチヤートである。 M₁〜M₃：NC工作機械、１〜３：数値制御装
置、４：自動搬送車、５：ストツカ、６：制御用
計算機、７〜９：ATC、１０：パレツト、１１
〜１３：APC、２１：パートプログラム、２
２：メインプロセツサ、２３：全加工データフア
イル、２４：NCデータ分割プロセツサ、２５：
加工エレメントフアイル、２６：NCデータ編集
プロセツサ、２７〜２９：ポストプロセツサ、３
０〜３２：NCデータ、３３：センサ又はデータ
入力端末、３４：作業割付プロセツサ、４０：全
加工データ、５０，６０，７０：加工エレメント
データ、８０：記憶領域、１１０，１２０，１３
０：加工エレメントデータ、１４０，１５０：全
加工データ、１４１，１５１，１５２：条件変更
データ、１４２，１５３：FINIコード。

Claims

【特許請求の範囲】

１ NCデータにより、その動作が制御される
NC工作機械に対してNCデータを作成するNCデ
ータ作成装置において、一連の全加工NCデータ
を複数個の加工エレメントに分割し、全加工NC
データ中の動作データ内に含まれる条件データを
解析することにより各加工エレメントの加工を開
始するための開始条件データ、加工が終了する時
点の終了条件データを作成し、各加工エレメント
の動作データとともに記憶するNCデータ分割プ
ロセツサと、分割された複数個の加工エレメント
のうち所定の１つまたは複数個を編集する際に、
加工エレメントの終了条件と、これに続けて編集
する加工エレメント開始条件とを比較し、その差
異に基づいて新たな条件データを作成し、終了条
件と開始条件との間に挿入して結合編集するNC
データ編集プロセツサとを備えてなるNCデータ
分割編集装置。