JP7562366B2 - 工作機械システムと工作機械候補の選択方法 - Google Patents

Description

本開示は、工作機械システムと工作機械候補の選択方法に関する。

従来、ＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）プログラムに従って、ワークを所望の形状に加工するコンピュータ数値制御工作機械（以下、「工作機械」という。）が知られている。

例えば、特許文献１には、複数の工作機械と、各工作機械に記憶された工具情報及び加工条件などを自動的に収集する制御装置とを備えるシステムが開示されている。

特開２０１８－４１３８７号公報

ところで、工作機械の情報を自動的に収集するシステムでは、ワークが配置される収容空間のサイズは収集情報に含まれないため不明である。そのため、新たに加工される加工予定ワークを加工可能な工作機械候補をシステム内の複数の工作機械の中から選択することは容易ではない。

本開示は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、加工予定ワークを加工可能な工作機械候補を選択することのできる工作機械システム及び工作機械候補の選択方法の提供を目的とする。

本開示の一態様に係る工作機械システムは、複数の工作機械と、収集部と、記憶部と、推定部と、受け付け部と、処理部とを備える。複数の工作機械は、ワークを収容するための収容空間とワークを加工するための工具とをそれぞれ有する。収集部は、複数の工作機械それぞれにおいて加工済みワークが加工されたときの工具の加工範囲を示す加工範囲情報を収集する。記憶部は、複数の工作機械それぞれの属性情報を記憶する。推定部は、加工範囲の最大値及び最小値に基づいて、収容空間のサイズを推定する。受け付け部は、複数の工作機械のいずれかにおいて新たに加工される加工予定ワークの指定情報を受け付ける。処理部は、収容空間のサイズと受け付け部が受け付けた指定情報から得られる加工予定ワークのワークサイズとに基づいて、複数の工作機械の中から加工予定ワークを加工可能な１以上の工作機械候補を選択する。

本開示によれば、加工予定ワークの加工に適した工作機械候補を検索可能な工作機械システム及び工作機械候補の選択方法を提供することができる。

工作機械システムの構成を示すブロック図である。 管理装置の記憶部に記憶される情報を示す模式図である。 工作機械候補の選択方法を説明するためのフローチャートである。

（工作機械システム１の構成）
本実施形態に係る工作機械システム１の構成について図面を参照しながら説明する。図１は、工作機械システム１の構成を示すブロック図である。

工作機械システム１は、複数の工作機械装置１０と、管理装置２０と、端末装置３０とを備える。複数の工作機械装置１０には、第１乃至第４工作機械装置１０ａ～１０ｄが含まれる。ただし、工作機械システム１が備える工作機械装置１０の数は特に制限されず、１以上であればよい。以下の説明では、第１乃至第４工作機械装置１０ａ～１０ｄを纏めて「工作機械装置１０」と略称する。

［工作機械装置１０］
各工作機械装置１０は、工作機械１１及びＣＮＣ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御部１２を有する。

１．工作機械１１
工作機械１１は、ワーク（被加工物）に切削加工を施すことによって、ワークを所望の形状に加工する。ワークは、金属製であってもよいし、非金属製であってもよい。本実施形態では、工作機械１１として旋盤を想定しているが、工作機械１１はフライス盤及びマシニングセンタなどであってよい。

工作機械１１は、テーブル１３、収容空間１４、切削工具１５及び主軸１６を有する。

テーブル１３上には、ワークが載置される。テーブル１３は、ワークを保持した状態で移動可能である。本実施形態において、テーブル１３は、ｘ軸方向（第１方向の一例）、ｙ軸方向（第２方向の一例）及びｚ軸方向（第３方向の一例）のそれぞれに移動可能である。ｘ軸方向は、ｙ軸方向に対して垂直である。ｘ軸方向及びｙ軸方向は水平方向に平行である。図１において、ｘ軸方向は工作機械１１の左右方向であり、ｙ軸方向は工作機械１１の奥行き方向である。ｘ軸方向及びｙ軸方向によって水平面が規定される。ｚ軸方向は、ｘ軸方向及びｙ軸方向それぞれに垂直である。図１において、ｚ軸方向は、鉛直方向である。

収容空間１４は、テーブル１３上に設けられた空間である。収容空間１４には、テーブル１３上に載置されたワークが収容される。一般に、収容空間１４のサイズは、工作機械１１の有効作業範囲を示す「テーブルサイズ」と呼ばれる。テーブルサイズは、工作機械１１の加工作業面のサイズであってもよい。本開示では、収容空間１４のサイズを示す情報のことを収容空間１４の「サイズ情報」と称する。

切削工具１５は、主軸１６に取り付けられた状態で回転駆動する。切削工具１５は、ワークの切削加工に用いられる。本実施形態において、主軸１６の位置は固定されている。切削工具１５は、テーブル１３とともに移動するワークに対して相対的に移動する。

２．ＣＮＣ制御部１２
ＣＮＣ制御部１２は、ＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）プログラムに従って、工作機械１１を制御する。ＮＣプログラムには、Ｇコード及びＯコードが含まれる。Ｇコードは、工作機械１１におけるテーブル１３の移動や座標系の設定などを処理するために用いられる。Ｇコードには、目標座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、目標座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に向かってテーブル１３を移動させる際の送り速度（Ｆコード）とが含まれる。Ｏコードは、プログラムを識別のためのプログラム番号である。

ＣＮＣ制御部１２は、切削工具１５を用いてワークに切削加工を施工したときの、テーブル１３のｘ軸方向におけるストローク（以下、「ｘ軸ストローク」という。）とｙ軸方向におけるストローク（以下、「ｙ軸ストローク」という。）とｚ軸方向におけるストローク（以下、「ｚ軸ストローク」という。）とを取得する。

ｘ軸ストロークは、ｘ軸方向におけるテーブル１３の移動範囲を示しており、ｘ軸方向における最大値及び最小値によって規定される。ｙ軸ストロークは、ｙ軸方向におけるテーブル１３の移動範囲を示しており、ｙ軸方向における最大値及び最小値によって規定される。ｚ軸ストロークは、ｚ軸方向におけるテーブル１３の移動範囲を示しており、ｚ軸方向における最大値及び最小値によって規定される。ｘ軸ストローク、ｙ軸ストローク及びｚ軸ストロークは、各軸方向におけるテーブル１３の移動軌跡、又は、テーブル１３の座標によって表される。

本開示では、ｘ軸ストローク、ｙ軸ストローク及びｚ軸ストロークそれぞれのことを「加工範囲」と称し、切削工具１５の加工範囲を示す情報のことを切削工具１５の「加工範囲情報」と称する。以下の説明では、ｘ軸ストローク、ｙ軸ストローク及びｚ軸ストロークを纏めて「加工範囲」と総称する場合がある。

ＣＮＣ制御部１２は、ワークを切削加工するたびに、加工時のｘ軸ストローク、ｙ軸ストローク及びｚ軸ストロークを含む制御データを管理装置２０に送信する。

［管理装置２０］
管理装置２０は、図１に示されるように、記憶部２１、収集部２２、推定部２３、通信部２４及び処理部２５を有する。

管理装置２０の機能は、サーバーにより達成される。サーバーはシステム管理者により管理される。サーバーはクラウドサーバーであってよい。クラウドサーバーは専門の事業者により所有・管理され、システム１の利用者によりサーバーとして利用される。

管理装置２０（具体的には、通信部２４）は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）及びＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などのネットワークを介して、複数の工作機械装置１０及び複数の端末装置３０それぞれと相互に無線或いは有線で通信可能である。

１．記憶部２１

記憶部２１は、図２に示すように、各工作機械１１について、属性情報Ｉ、切削工具１５の加工範囲情報、及び収容空間１４のサイズ情報を記憶する。

属性情報Iには、稼働率、設置場所及び設備種類の情報が含まれる。稼働率とは、各加工装置１０の稼働状況を表す指標である。稼働率は、例えば、生産量と生産能力との比から求められる。稼働率は、通信部２４が受信した制御データの受信時間を稼働時間として処理部２５が演算した比率であってもよい。設置場所とは、各工作機械１１が設置された場所（例えば、国名及び工場名など）を示す。設備種類とは、各工作機械１１の種類（例えば、マシニングセンタ、ＮＣ旋盤、ＮＣフライス盤など）を示す。各工作機械１１の属性情報Ｉは、システム管理者が記憶部２１に記憶させてもよいし、各ＣＮＣ制御部１２から受信する制御データに含まれていて、その情報を記憶部２１が抽出して記憶してもよい。

加工範囲情報は、収集部２２によって記憶部２１に記憶される。

収容空間１４のサイズは、推定部２３によって推定され、収容空間１４のサイズ情報は、推定部２３によって記憶部２１に記憶される。

２．収集部２２

収集部２２は、加工の都度、各工作機械装置１０のＣＮＣ制御部１２から発信される制御データを受信する。収集部２２は、制御データに含まれる加工範囲情報を記憶部２１に記憶させる。

加工範囲情報によって示される加工範囲が、記憶部２１に記憶されている加工範囲内に収まっていない場合、収集部２２は、制御データに含まれる加工範囲情報に基づいて、記憶部２１に記憶されている加工範囲情報を更新（拡大）させる。

２．推定部２３
推定部２３は、各工作機械１１の加工範囲の最大値及び最小値に基づいて、収容空間１４のサイズを推定する。

具体的には、推定部２３は、ｘ軸ストローク、ｙ軸ストローク及びｚ軸ストロークそれぞれの最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮの差分のうち最大の差分を収容空間１４のサイズとして推定する。従って、本実施形態では、ｘ軸ストローク、ｙ軸ストローク及びｚ軸ストロークのうち最も長いストロークが、収容空間１４のサイズとされる。

ただし、最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮの差分から収容空間１４のサイズを推定する際、差分をそのまま収容空間１４のサイズとしてもよいが、例えば、差分の一の位を切り捨てた値を収容空間１４のサイズとするなどしてもよい。

推定部２３は、推定した収容空間１４のサイズを記憶部２１に記憶させる。

３．端末装置３０
ここで、端末装置３０は、スマートフォンなどのスマートデバイス、或いはパーソナルコンピュータ等の情報処理機器である。端末装置３０は、記憶部３１、表示部３２、受け付け部３３及びクエリ生成部３４を有する。

記憶部３１は、ワーク情報を記憶している。記憶部３１は、複数のワークそれぞれの品番、ワークサイズ、加工種類、生産地及び販売予定地の情報を対応付けてワーク情報として記憶している。ワークの品番は、ワークに特有の識別番号である。通常、品番が異なればワークサイズも異なる。ワークの加工種類は、ワークに施す必要のある加工の種類（例えば、面削り加工、溝削り加工、穴開け加工など）を示す。各ワークの品番、ワークサイズ、加工種類、生産地及び販売予定地は、例えば、システム管理者が記憶部３１に記憶させることができる。

表示部３２は、利用者が目視するディスプレイである。表示部３２は、複数のワークそれぞれの品番を一覧表示する。

受け付け部３３は、利用者の操作を受け付ける。受け付け部３３は、例えばキーボードやマウスである。受け付け部３３は、複数の工作機械１１のいずれかにおいて新たに加工されるワーク（以下、「加工予定ワーク」という。）の品番を示す指定情報を利用者から受け付ける。例えば、利用者が受け付け部３３を用いて表示部３２に表示された品番の中から加工予定ワークの品番を選択すると、受け付け部３３は選択された品番を指定情報として受け付ける。受け付け部３３は、利用者から受け付けた指定情報をクエリ生成部３４に送信する。

クエリ生成部３４は、指定情報によって示される加工予定ワークの品番を取得する。クエリ生成部３４は、記憶部３１が記憶しているワーク情報を参照して、加工予定ワークの品番に対応付けて記憶されているワークサイズ、加工種類、生産地及び販売予定地の各情報を取得する。クエリ生成部３４は、加工予定ワークの品番、ワークサイズ、加工種類、生産地及び販売予定地の各情報を示す要求クエリを管理装置２０に送信する。

４．処理部２５
処理部２５は、通信部２４を介してクエリ生成部３４から要求クエリを受信すると、記憶部２１が記憶している収容空間１４のサイズ情報を参照して、収容空間１４のサイズと加工予定ワークのワークサイズとに基づいて、複数の工作機械１１の中から加工予定ワークを加工可能な工作機械１１（以下、「工作機械候補」という。）を選択する。

具体的には、処理部２５は、収容空間１４のサイズが加工予定ワークのワークサイズ以上である工作機械を工作機械候補として選択する。処理部２５は、１以上の工作機械候補を選択すればよく、工作機械候補の数は特に制限されない。

処理部２５は、工作機械候補を複数選択した場合、記憶部２１の属性情報Iを参照して各工作機械候補の稼働率、設置場所及び設備種類の各情報を取得するとともに、要求クエリを参照して加工予定ワークの加工種類、生産地及び販売予定地の各情報を取得する。

処理部２５は、各工作機械候補の稼働率に基づいて、各工作機械候補に優先度を付与する。具体的には、処理部２５は、稼働率が低いほど工作機械候補の優先度を高くする。

処理部２５は、加工予定ワークの生産地及び販売予定地の各情報と工作機械候補の設置場所情報とに基づいて、各工作機械候補に優先度を付与する。具体的には、処理部２５は、加工予定ワークの生産地が工作機械候補の設置場所に近いほど工作機械候補の優先度を高くし、加工予定ワークの販売予定地が工作機械候補の設置場所に近いほど工作機械候補の優先度を高くする。ただし、処理部２５は、加工予定ワークの生産地及び販売予定地の各情報のうち一方のみを用いて各工作機械候補に優先度を付与してもよい。

処理部２５は、各工作機械候補の設備種類情報と加工予定ワークの加工種類情報とに基づいて、各工作機械候補に優先度を付与する。具体的には、処理部２５は、加工予定ワークの加工種類によって示される加工を実行可能な設備種類の優先度を高くする。

そして、処理部２５は、上述した各種優先度のうち少なくとも１つを用いて複数の工作機械候補の優先順位を決定する。

処理部２５は、選択した１以上の工作機械候補を端末装置３０の表示部３２に表示させる。処理部２５は、工作機械候補を複数選択した場合、各工作機械の優先順位を表示部３２に表示させる。

端末装置３０の利用者は、表示部３２に表示された工作機械候補を確認することによって、複数の工作機械の中から加工予定ワークを加工可能な工作機械を選択することができる。また、端末装置３０の利用者は、表示部３２に複数の工作機械候補が表示されている場合には、各工作機械候補の優先順位を確認することによって、複数の工作機械の中から加工予定ワークの加工に適した工作機械を選択することができる。

（工作機械候補の選択方法）
次に、工作機械システム１において実行される工作機械候補の選択方法について、図面を参照しながら説明する。図３は、工作機械候補の選択方法を説明するためのフローチャートである。

ステップＳ１において、収集部２２は、各工作機械１１の加工範囲情報を収集する。

ステップＳ２において、推定部２３は、各工作機械１１の加工範囲情報によって示される加工範囲の最大値及び最小値に基づいて、収容空間１４のサイズを推定する。

ステップＳ３において、処理部２５は、収容空間１４のサイズと加工予定ワークのワークサイズとに基づいて、複数の工作機械１１の中から加工予定ワークを加工可能な工作機械候補を選択する。

ステップＳ４において、処理部２５は、工作機械候補が複数選択されたか否かを判定する。

ステップＳ４において、工作機械候補が複数選択されていないと判定された場合、ステップＳ５において、処理部２５は、選択された１つの工作機械候補を表示部３２に表示させて処理を終了する。

ステップＳ４において、工作機械候補が複数選択されたと判定された場合、ステップＳ６において、処理部２５は、各工作機械候補の稼働率に基づいて、各工作機械候補に優先度を付与する。

ステップＳ７において、処理部２５は、加工予定ワークの生産地及び販売予定地の各情報と工作機械候補の設置場所情報とに基づいて、各工作機械候補に優先度を付与する。

ステップＳ８において、処理部２５は、各工作機械候補の設備種類情報と加工予定ワークの加工種類情報とに基づいて、各工作機械候補に優先度を付与する。

ステップＳ９において、処理部２５は、各種の優先度のうち少なくとも１つを用いて複数の工作機械候補の優先順位を決定する。

ステップＳ１０において、処理部２５は、選択された複数の工作機械候補とそれらの優先順位とを表示部３２に表示させて処理を終了する。

（変形例）
本開示は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本開示の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

（変形例１）
上記実施形態において、推定部２３は、ｘ軸ストローク、ｙ軸ストローク及びｚ軸ストロークそれぞれの最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮの差分のうち最大の差分を収容空間１４のサイズとして推定することとしたが、これに限られない。

例えば、推定部２３は、ｘ軸ストローク、ｙ軸ストローク及びｚ軸ストロークのうち１つのストロークの最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮの差分を収容空間１４のサイズとして推定してもよい。一般的には、ｘ軸ストローク、ｙ軸ストローク及びｚ軸ストロークのうちｘ軸ストロークが最も大きいため、ｘ軸方向のサイズが適合していれば、ｙ，ｚ軸方向のサイズも適合する。よって、多くの場合において、ｘ軸ストロークの最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮの差分を収容空間１４のサイズとして推定することができる。

（変形例２）
上記実施形態では、ｘ軸方向及びｙ軸方向が水平方向に平行であり、ｚ軸方向は鉛直方向であることとしたが、これに限られない。ｘ，ｙ，ｚ軸方向は、互いに直交している限り、水平方向や鉛直方向に対して傾斜していてもよい。

（変形例３）
上記実施形態において、受け付け部３３は、加工予定ワークの品番を利用者から受け付けることとしたが、加工予定ワークのワークサイズを直接受け付けてもよい。この場合、記憶部３１は、各ワークのワークサイズを記憶している必要はない。

（変形例４）
上記実施形態において、処理部２５は、工作機械候補を複数選択した場合、各工作機械候補の稼働率、設置場所及び設備種類や加工予定ワークの加工種類、生産地及び販売予定地を適宜用いて工作機械候補に優先度を付与することとしたが、これに限られない。

処理部２５は、加工済みワークのワークサイズと加工予定ワークのワークサイズとに基づいて、各工作機械候補に優先度を付与してもよい。加工済みワークのワークサイズは、各工作機械１１における加工時の切削工具１５の移動軌跡に基づいて推定することができる。具体的には、切削工具１５の移動軌跡から、ｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向それぞれにおける刃先の位置座標の最大値及び最小値の差分を求め、求めた差分が加工予定ワークのワークサイズとして推定される。ただし、加工済みワークのワークサイズは、ｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向のうち１つ又は２つの方向における刃先の位置座標の最大値及び最小値の差分を加工予定ワークのワークサイズとして推定してもよい。

１ 工作機械システム
１０ａ～１０ｃ 第１乃至第３工作機械装置
１１ 工作機械
１２ ＣＮＣ制御部
１３ テーブル
１４ 収容空間
１５ 切削工具
２０ 管理装置
２１ 記憶部
２２ 収集部
２３ 推定部
２４ 通信部
２５ 処理部
３０ 端末装置
３１ 記憶部
３２ 表示部
３３ 受け付け部
３４ クエリ生成部
Ｉ 工作機械の属性情報

Claims (6)

1. ワークを収容するための収容空間と前記ワークを加工するための工具とをそれぞれ有する複数の工作機械と、
   前記複数の工作機械それぞれにおいて加工済みワークが加工されたときの前記工具の加工範囲を示す加工範囲情報を収集する収集部と、
   前記複数の工作機械それぞれの属性情報を記憶する記憶部と、
   前記加工範囲の最大値及び最小値に基づいて、前記収容空間のサイズを推定する推定部と、
   前記複数の工作機械のいずれかにおいて新たに加工される加工予定ワークの指定情報を受け付ける受け付け部と、
   前記収容空間のサイズと前記受け付け部が受け付けた前記指定情報から得られる前記加工予定ワークのワークサイズとに基づいて、前記複数の工作機械の中から前記加工予定ワークを加工可能な１以上の工作機械候補を選択する処理部と、
   を備える工作機械システム。
2. 前記属性情報は前記複数の工作機械それぞれの稼働率を含み、
   前記処理部は、前記工作機械候補を複数選択した場合、前記工作機械候補の前記稼働率に基づいて、前記複数の工作機械候補に優先度を付与する、
   請求項１に記載の工作機械システム。
3. 前記属性情報は、更に、前記複数の工作機械それぞれの設置場所情報を含み、
   前記処理部は、前記工作機械候補を複数選択した場合、前記加工予定ワークの生産地及び販売予定地の少なくとも一方と前記工作機械候補の前記設置場所情報とに基づいて、前記複数の工作機械候補に優先度を付与する、
   請求項１又は２に記載の工作機械システム。
4. 前記属性情報は、更に、前記複数の工作機械それぞれの設備種類情報を含み、
   前記処理部は、前記工作機械候補を複数選択した場合、前記工作機械候補の前記設備種類情報と前記加工予定ワークの加工種類とに基づいて、前記複数の工作機械候補に優先度を付与する、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の工作機械システム。
5. 前記処理部は、前記加工済みワークのワークサイズと前記加工予定ワークのワークサイズとに基づいて、前記複数の工作機械候補に優先度を付与する、
   請求項１乃至４のいずれかに記載の工作機械システム。
6. ワークを収容するための収容空間と前記ワークを加工するための工具とをそれぞれ有する複数の工作機械それぞれにおいて加工済みワークが加工されたときの前記工具の加工範囲を示す加工範囲情報を収集する工程と、
   前記加工範囲情報の最大値及び最小値に基づいて、前記収容空間のサイズを推定する工程と、
   推定された前記収容空間のサイズと前記複数の工作機械のいずれかにおいて新たに加工される加工予定ワークのワークサイズとに基づいて、前記複数の工作機械の中から前記加工予定ワークを加工可能な１以上の工作機械候補を選択する工程と、
   を備える工作機械候補の選択方法。

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