特開 2021-68022 工作機械および生産システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-68022(P2021-68022A)

(43)【公開日】2021年4月30日

(54)【発明の名称】工作機械および生産システム

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/418 20060101AFI20210402BHJP

   B23Q 41/08 20060101ALI20210402BHJP

【ＦＩ】

   G05B19/418 Z

   B23Q41/08 Z

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2019-191102(P2019-191102)

(22)【出願日】2019年10月18日

(71)【出願人】

【識別番号】000154990

【氏名又は名称】株式会社牧野フライス製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100147555

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 公一

(74)【代理人】

【識別番号】100160705

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 元彦

【テーマコード（参考）】

3C042

3C100

【Ｆターム（参考）】

3C042RJ07

3C042RJ15

3C042RJ20

3C100AA38

3C100AA59

3C100AA63

3C100BB13

3C100BB17

3C100BB33

3C100CC02

(57)【要約】

【課題】工作機械が加工を行っていない非加工時間を段取り時間と無駄時間の内訳を明らかにすること。
【解決手段】工作機械が、ワークを搬入する開口部の近傍に配置され、開口部に近接した対象の動きを計測するセンサ30-1〜30-4と、センサに対する対象の動きに基づいて、非加工時間を段取り時間と非段取り時間に区分するための規則を格納した記憶部１８と、加工プログラムが実行されていないときに、対象の動きと記憶部に格納した規則に基づいて、工作機械の現在の状態が、段取り時間であるか非段取り時間であるかを判定する判定部１４と、工作機械の現在の状態が段取り時間であるか、非段取り時間であるかを出力する出力部２０とを具備する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

加工プログラムに基づいてワークを加工する工作機械において、
ワークを搬入する開口部の近傍に配置され、開口部に近接した対象の動きを計測するセンサと、
前記センサで計測した対象の動き基づいて、非加工時間を段取り時間と非段取り時間に区分するための規則を記憶した記憶部と、
加工プログラムが実行されていないときに、対象の動きと記憶部に記憶した規則に基づいて、工作機械の現在の状態が、段取り時間であるか非段取り時間であるかを判定する判定部と、
工作機械の現在の状態が段取り時間であるか、非段取り時間であるかを出力する出力部と、
を備えたことを特徴とする工作機械。

【請求項2】

工作機械の現在の状態が段取り時間であるか、非段取り時間であるかを工程管理装置に出力する出力部を備えた請求項１に記載の工作機械。

【請求項3】

前記判定部で判定された工作機械の状態に基づいて、段取り時間を時間軸に沿って表示するディスプレイを備えた請求項１に記載の工作機械。

【請求項4】

工作機械は、加工機の加工空間を包囲するカバーを有しており、前記開口部は、カバーの側壁において、工作機械のオペレータが加工空間にアクセス可能となる位置に形成された第１の開口部である請求項１に記載の工作機械。

【請求項5】

工作機械は、加工に使用する複数の工具を記憶した工具マガジンを備えており、カバーの側壁において、工作機械のオペレータが工具マガジンにアクセス可能となる位置に第２の開口部が形成されている請求項４に記載の工作機械。

【請求項6】

第１と第２の開口部がカバーの同じ側壁に形成されており、センサは該側壁に沿って、第１の開口部または第２の開口部の前にある対象までの距離を測定する請求項５に記載の工作機械。

【請求項7】

第１と第２の開口部がカバーの異なる側壁に形成されており、センサは、第１の開口部が形成された側壁に沿って、第１の開口部の前にある対象までの距離を測定する第１のセンサと、第２の開口部が形成された側壁に沿って、第２の開口部の前にある対象までの距離を測定する第２のセンサとを備える請求項５に記載の工作機械。

【請求項8】

加工プログラムに基づいてワークを加工する複数の工作機械により製品を生産する生産システムにおいて、
ワークを搬入する開口部の近傍に、開口部に近接した対象の動きを計測するセンサが配置された複数の工作機械と、
前記センサで計測した対象の動きに基づいて、非加工時間を段取り時間と非段取り時間に区分するための規則を記憶した記憶部と、加工プログラムが実行されていないときに、対象の動きと記憶部に記憶した規則に基づいて、工作機械の状態が、段取り時間であるか非段取り時間であるかを判定する判定部と、工作機械の状態が段取り時間であるか、非段取り時間であるかを出力する出力部とを有し、各工作機械の工程を管理する工程管理装置と、
前記送信部から送信された工作機械の状態に基づいて、段取り時間を時間軸に沿って表示するディスプレイと、
を備えたことを特徴とする生産システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工作機械が加工を行っていない時間である非加工時間の内訳が分かるようにした工作機械および生産システムに関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械の個々のプロセスに要する時間を正確に管理することは、スケジューリングの精度や、製造コストの見積もりの精度を高めるため、また生産性を改善するために必要である。特許文献１には、複数の設備の稼働実績の表示，分析を行う稼働実績表示分析システムが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７−２５１３５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

工作機械が加工を行っていない非加工時間は、単に工作機械が停止している無駄（アイドル）時間だけではなく、オペレータがワークの搬入、工作機械へのワークの位置決め固定、或いは、工作機械からのワークの取り外し、搬出、工具の搬入、搬出等の作業を行う段取り時間をも含んでいる。

【0005】

この点、特許文献１に記載の稼働実績表示分析システムを含めて従来技術では、段取り時間と無駄時間とを含む非加工時間の内訳を明らかにすることができない問題がある。

【0006】

本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、工作機械が加工を行っていない非加工時間を段取り時間と無駄時間の内訳を明らかにすることができる工作機械および生産システムを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述の目的を達成するために、本発明によれば、加工プログラムに基づいてワークを加工する工作機械において、ワークを搬入する開口部の近傍に配置され、開口部に近接した対象の動きを計測するセンサと、前記センサで計測した対象の動き基づいて、非加工時間を段取り時間と非段取り時間に区分するための規則を記憶した記憶部と、加工プログラムが実行されていないときに、対象の動きと記憶部に記憶した規則に基づいて、工作機械の現在の状態が、段取り時間であるか非段取り時間であるかを判定する判定部と、工作機械の現在の状態が段取り時間であるか、非段取り時間であるかを出力する出力部とを備えた工作機械が提供される。

【0008】

更に、本発明によれば、加工プログラムに基づいてワークを加工する複数の工作機械により製品を生産する生産システムにおいて、ワークを搬入する開口部の近傍に、開口部に近接した対象の動きを計測するセンサが配置された複数の工作機械と、前記センサで計測した対象の動きに基づいて、非加工時間を段取り時間と非段取り時間に区分するための規則を記憶した記憶部と、加工プログラムが実行されていないときに、対象の動きと記憶部に記憶した規則に基づいて、工作機械の状態が、段取り時間であるか非段取り時間であるかを判定する判定部と、工作機械の状態が段取り時間であるか、非段取り時間であるかを出力する出力部とを有し、各工作機械の工程を管理する工程管理装置と、前記送信部から送信された工作機械の状態に基づいて、段取り時間を時間軸に沿って表示するディスプレイととを備えた生産システムが提供される。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、工作機械または生産システムを構成する各工作機械の段取り時間と無駄時間とを含む非加工時間の内訳を明らかになり、生産スケジューリングおよび製造コストの見積もりを精度よく行うことが可能となり、また生産性を高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１の実施形態による工作機械の平面図であり、図１において第１と第２の開口部を開閉可能に閉鎖する第１と第２のドアが閉じた状態で示されている。

【図2】第１と第２のドアを開いた状態で示す第１の実施形態による工作機械の平面図である。

【図3】第１と第２のドアを閉じた状態で示す第２の実施形態による工作機械の平面図である。

【図4】第１と第２のドアを開いた状態で示す第２の実施形態による工作機械の平面図である。

【図5】生産システムの一例を示す略図である。

【図6】工程管理装置のブロック図である。

【図7】非加工時間から段取り時間を抽出する方法を説明するためのフローチャートである。

【図8】工作機械の稼働実績を示すチャートである。

【図9】段取り時間が、ワーク搬出のための時間、ワークの位置調整のための時間、またはワーク搬入のための時間に判定するための方法を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１に、本発明を適用する工作機械の一例を示す。図１において、工作機械１００は、加工プログラムに従いワークを加工する放電加工機（図示せず）やマシニングセンタ（図示せず）のような加工機と、加工機のための周辺機器を包囲するカバー１０２を備えている。周辺機器は、電極マガジン（図示せず）や工具マガジン（図示せず）、自動電極交換装置（図示せず）や自動工具交換装置（図示せず）、放電加工用の加工液供給装置やマシニングセンタ用の切削液供給装置等が含まれる。

【0012】

工作機械１００は、ワークを固定するためのテーブル（図示せず）、電極や回転工具を装着する主軸（図示せず）、テーブルと主軸とを少なくとも直交３軸方向に相対送りする送り軸装置（図示せず）、送り軸装置を加工プログラムに従い制御するためのＮＣ装置（図示せず）および送り軸装置を除く加工機の機能および周辺機器を制御する機械制御装置（図示せず）を含む。

【0013】

カバー１０２は、第１と第２の開口部１１２、１１４を有している。第１の開口部１１２は、カバー１０２の正面側の側壁から上壁にかけて形成されている。第１の開口部１１２は加工領域に通じており、第１の開口部１１２によって、オペレータはカバー１０２内の加工機の加工領域にアクセス可能となる。加工領域は、ワークが加工機のテーブル上に配置、固定され、工具としての細孔電極や総形電極のような電極（図示せず）や、エンドミルのような回転工具（図示せず）によって加工される空間である。

【0014】

第２の開口部は、第１の開口部１１２が形成されているカバー１０２の正面側の側壁とは別の側壁、図１、２の実施形態では、正面側の側壁に対して垂直に結合された正面から見て左側の側壁に形成されている。第２の開口部１１４は、カバー１０２内において、電極マガジン（図示せず）や工具マガジン（図示せず）のような周辺機器が配置されている空間に通じており、第２の開口部１１４によって、オペレータは、これらの機器にアクセス可能となる。

【0015】

電極マガジンには、電極ホルダ（図示せず）に装着された多数の電極が収納され、自動電極交換装置によって、放電加工機の主軸の先端に装着された使用済み電極と交換される。工具マガジンには、工具ホルダに装着された多数の工具が収納されている。加工プログラムに従い、次工程で使用される工具が選択され、自動工具交換装置によって、マシニングセンタの回転主軸の装着されている工具と交換される。

【0016】

カバー１０２は、また、第１と第２の開口部１１２、１１４を開放、閉鎖する第１と第２のドア１０４、１０６を有している。第１のドア１０４は、第１の開口部１１２が形成されているカバー１０２の正面側の側壁および上壁に沿って水平方向にスライド可能にカバー１０２に取り付けられている。第２のドア１０６は、第２の開口部１１４が形成されている側壁に沿って水平方向にスライド可能にカバー１０２に取り付けられている。第１と第２のドア１０４、１０６は、水平方向以外に上下方向にスライドするようになっていてもよい。また、第１と第２のドア１０４、１０６は、典型的には板状のドアであるが、鎧戸状のドアであってもよい。

【0017】

第１と第２のドア１０４、１０６は、蝶番によってカバー１０２の側壁に回転可能に取り付けられた回転ドアとしてもよい。但し、第１と第２のドア１０４、１０６を回転ドアとする場合には、後述する、レーダ式距離センサが発する電波を妨害しないように、回転ドアを開いたときに側壁に重ね合わせることができるようにする必要がある。

【0018】

オペレータは、図２に示すように、第１のドア１０４の正面に立って、ドアハンドル１０４ａを把持し、第１のドア１０４を左方（図２においても左方）へスライドさせて第１のドア１０４を開き、第１の開口部１１２を通して加工領域にアクセス可能となる。こうして、オペレータは、加工済ワーク（図示せず）をテーブルから取り外して搬出したり、未加工ワーク（図示せず）を搬入してテーブルに位置決め、固定する等の段取り作業を行うことができる。

【0019】

同様に、オペレータは、第２のドア１０６の正面に立って、ドアハンドル１０６ａを把持し、第２のドア１０６を右方（図２では下方）へスライドさせて第２のドア１０６を開き、第２の開口部１１４を通して電極マガジンや工具マガジンのような周辺機器へアクセス可能となる。こうして、オペレータは、使用済電極（図示せず）を電極マガジンから取り外し、未使用電極（図示せず）を電極マガジンの所定位置に装着したり、破損または摩耗した工具（図示せず）を工具マガジンから取り外し、新規の工具を工具マガジンに装着したり、或いは、これから行う工具を工具マガジンに装着、準備する等の段取り作業を行うことができる。

【0020】

カバー１０２には、また、開口部に近接した対象の動きを計測するセンサとして、第１と第２の距離センサ１０８、１１０が配設されている。第１と第２の距離センサ１０８、１１０は、好ましくは、図１、２に示すように、カバー１０２において、第１と第２のドア１０４、１０６が配設されている側壁に取り付けられる。第１の距離センサ１０８は、第１のドア１０４が配設されている側壁の前にある物体と、該第１の距離センサ１０８との間の距離を測定する距離センサであり、好ましくは、非接触式バイタルセンサに用いられる高精度レーダである。第２の距離センサ１１０は、第２のドア１０６が配設されている側壁の前にある物体と、第２の距離センサ１１０との間の距離を測定する距離センサであり、好ましくは、非接触式バイタルセンサに用いられる高精度レーダである。

【0021】

図１、２に示す実施形態では、第１と第２のドア１０４、１０６は、異なる側壁に取り付けられているが、図３、４に示すように、同一の側壁に取り付けられていてもよい。図３、４において、工作機械２００のカバー２０２は、第１と第２の開口部２１２、２１４を有している。第１と第２の開口部２１２、２１４は、カバー２０２の正面側の同じ側壁から上壁にかけて形成されている。第１の開口部２１２は加工領域に通じており、第２の開口部２１４は、周辺機器が配置されている空間に通じている。第１と第２のドア２０４、２０６を開くことによって、オペレータは加工領域および周辺機器が配置されている空間にアクセス可能となる。第１と第２のドア２０４、２０６も、図１、２の第１と第２のドア１０４、１０６と同様に、板状または鎧戸状のスライドドアまたは回転ドアとすることができる。

【0022】

本実施形態では、カバー１０２において、第１と第２のドア２０４、２０６が配設されている側壁に、開口部に近接した対象の動きを計測するセンサとして、１つの距離センサ２０８が取り付けられている。距離センサ２０８は、図１、２の実施形態における第１と第２の距離センサ１０８、１１０と同様の距離センサである。

【0023】

本発明では、複数の工作機械を工程管理装置１０に接続して生産システムを構成することができる。図５を参照すると、４台の工作機械１００−１、１００−２、１００−３、１００−４が、１つの工程管理装置１０に接続されている。また、工程管理装置１０による処理結果はディスプレイ（表示装置）５０に表示される。ディスプレイ５０は１つの表示装置ではなく、工場内の複数個所に設置された複数の表示装置としてもよい。表示装置は、パーソナルコンピュータやタブレットの液晶ディスプレイとすることができる。

【0024】

図６を参照すると、工程管理装置１０は、入力部１２、判定部１４、時計機能を実装した集積回路より成るＲＴＣ１６、記憶部１８、出力部２０を主要な構成要素として具備している。工程管理装置１０は、CPU（中央演算素子）、RAM（ランダムアクセスメモリ）やROM（リードオンリーメモリ）のようなメモリ装置、HDD（ハードディスクドライブ）やSSD（ソリッドステートドライブ）のような記憶デバイス、出入力ポート、および、これらを相互接続する双方向バスを含むコンピュータおよび関連するソフトウェアから構成することができる。

【0025】

図５では、１つの工程管理装置１０に複数の工作機械１００−１、１００−２、１００−３、１００−４を接続して、全体を生産システムとしているが、１つの工程管理装置１０に１台の工作機械を接続して全体を１つの工作機械としてもよい。この場合には、工程管理装置１０は、工作機械の機械制御装置の一部として組み込むことができる。

【0026】

入力部１２には、工作機械１００−１、１００−２、１００−３、１００−４の各々の距離センサ３０−１、３０−２、３０−３、３０−４が接続されている。距離センサ３０−１、３０−２、３０−３、３０−４は、図１、２の実施形態の場合には、第１と第２の距離センサ１０８、１１０であり、図３、４の実施形態の場合には、距離センサ２０８である。

【0027】

入力部１２は、距離センサ３０−１、３０−２、３０−３、３０−４からの信号を受信し、該信号を受信した距離センサと関連付けて、判定部１４へ出力する。距離センサ３０−１、３０−２、３０−３、３０−４からの信号は距離を示す信号である。距離センサ３０−１、３０−２、３０−３、３０−４からの出力信号がデジタル信号である場合には、検出した距離そのものを示す信号である。距離センサ３０−１、３０−２、３０−３、３０−４からの出力信号がアナログ信号である場合には、検出した距離に比例した振幅または強度の信号である。

【0028】

判定部１４は、工場内に付設されているＬＡＮのような通信設備を通して、工作機械１００−１、１００−２、１００−３、１００−４の各々の制御装置４０−１、４０−２、４０−３、４０−４に接続されている。制御装置４０−１、４０−２、４０−３、４０−４は、各工作機械１００−１、１００−２、１００−３、１００−４のＮＣ装置および機械制御装置を含む。判定部１４は、制御装置４０−１、４０−２、４０−３、４０−４が、読み取り、解釈した加工プログラムを制御装置４０−１、４０−２、４０−３、４０−４の各々から受け取る。同時に、判定部１４はＲＴＣ１８から現在時刻を受け取る。

【0029】

記憶部１８は、距離センサ３０−１、３０−２、３０−３、３０−４が検知した距離の変化に基づいて、各工作機械１００−１、１００−２、１００−３、１００−４が加工していない時間である非加工時間を、オペレータが段取り作用業を行っている段取り時間と、それ以外の無駄時間（アイドル）時間とに区分するための規則または判定基準が記憶されている。また、判定部１４による判定結果を記憶部１８に記憶させてもよい。

【0030】

出力部２０は、判定部１４による処理結果または判定結果をディスプレイ５０に出力するためのVGA（D-Sub15ピン）端子（アナログ出力端子）や、DVI端子、HDMI（登録商標）端子またはディスプレイポート（DisplayPort）端子（デジタル出力端子）、或いは、工程管理装置１０以外のパーソナルコンピュータやタブレットのような携帯電子機器に接続するための有線または無線のLANポートとすることができる。

【0031】

以下、図７、８を参照して、上記実施形態の作用を説明する。
工作機械１００−１、１００−２、１００−３、１００−４が起動している間、つまり電源が入っている間、判定部１４は、制御装置４０−１、４０−２、４０−３、４０−４から加工プログラムを受け取り、ＲＴＣ１６から現在時刻を受け取り、加工プログラムと現在時刻とに基づいて、工作機械１００−１、１００−２、１００−３、１００−４が加工を行っていない時間を非加工時間として記憶部１８へ出力する。判定部１４は、少なくとも非加工時間中、距離センサ３０−１、３０−２、３０−３、３０−４が検出した距離が所定範囲にあるか否かを判定する（ステップＳ１０）。

【0032】

距離センサ３０−１、３０−２、３０−３、３０−４が検出する距離は、図１、２の実施形態では、第１と第２のドア１０４、１０６（第１と第２の開口部１１２、１１４）が配設されている側壁の前に何らかの物体が存在する場合に、該物体と距離センサ１０８、１１０との間の距離であり、図３、４の実施形態では、第１と第２のドア２０４、２０６（第１と第２の開口部２１２、２１４）が配設されている側壁の前に何らかの物体が存在する場合に、該物体と距離センサ２０８との間の距離である。

【0033】

所定範囲は、距離センサ３０−１、３０−２、３０−３、３０−４を構成する第１と第２の距離センサ１０８、１１０と第１と第２のドア１０４、１０６との間の距離（図１、２の実施形態）、距離センサ２０８と第１と第２のドア２０４、２０６との間の距離（図３、４の実施形態）を勘案して決定される。一例として、図１、２の実施形態では、所定範囲は600〜1200mmとすることができ、図３、４の実施形態では、1800〜2400mmとすることができる。第１と第２のドア１０４、１０６（図１、２）；２０４、２０６（図３、４）が配設されている側壁の前の空間において、該側壁に平行に第１と第２の距離センサ１０８、１１０および距離センサ２０８から測定した上記所定範囲を関心領域とする。

【0034】

距離センサ３０−１、３０−２、３０−３、３０−４が検出した距離が所定範囲内にない場合（ステップＳ１０でＮｏの場合）、物体が第１と第２のドア１０４、１０６または第１と第２のドア２０４、２０６の前に存在しないと判断でき、従って、少なくともオペレータが段取り作業を行っていることはないので、ステップＳ２０へ進み非段取り時間と判定される。ステップＳ１０で検出した距離が所定範囲内にある場合（ステップＳ１０でＹｅｓの場合）、ステップＳ１２に進み、距離の変動が検出されるか否かが判定される。

【0035】

距離センサ３０−１、３０−２、３０−３、３０−４が検出した距離に変動がなければ（ステップＳ１２でＮｏの場合）、第１と第２のドア１０４、１０６（図１、２）；２０４、２０６（図３、４）の前の関心領域内に存在する物体は動いていない、つまり無生物であって、オペレータではないので、ステップＳ２０へ進み、非段取り時間と判定される（ステップＳ２０）。

【0036】

ステップＳ１２で検出した距離に変動がある場合、ステップＳ１４へ進み、変動の大きさが所定値以上であるか否かが判定される。一般的に、人間は完全に静止していることはできず、じっとしていて一見静止しているように見えても、例えば、拍動その他の影響から実際には身体はゆらいでいる。そこで、ステップＳ１４では、検出した変動する距離のうち、所定値未満の距離の変動は、こうした人体の揺らぎによるものであるとして、それを除去することによって、人（オペレータ）が作業をしているか否かを判定するようにしている。所定値は、例えば２０ｍｍとすることができる。

【0037】

ステップＳ１４でＹｅｓの場合、ステップＳ１６で、そうした距離の変動が所定時間（第１の所定時間）以上継続しているか否かが判定される。これは、例えば、オペレータが、歩行によって関心領域を通過するような場合を除去するためである。この所定時間は、例えば６０秒とすることができる。ステップＳ１６でＮｏの場合、オペレータが段取り作業を行っていることはないので、ステップＳ２０へ進み非段取り時間と判定される。ステップＳ１６でＹｅｓの場合、人が関心領域内で継続して動いている、つまり段取り作業をしていると判定される（ステップＳ２４）。

【0038】

ステップＳ１４でＮｏの場合は、上述したように、関心領域内にある物体と３０−１、３０−２、３０−３、３０−４との間の距離は変動しているので、該物体は単なる物ではなく人間（オペレータ）であると判定されるが、その距離変動は小さく、関心領域内のオペレータは、実質的に動いておらず、従って何らかの作業をしているのではなく、基本的に非段取り時間であると判定される。然しながら、ここで、所定値よりも小さな距離変動が、所定時間（第２の所定時間）以上継続する場合（ステップＳ１８でＹｅｓ）、つまり関心領域内にいるオペレータは、実質的に動かないままじっとしていると判定され、これは、例えばオペレータが倒れて気を失っているような場合が想定され、オペレータ異常と判定される（ステップＳ２２）。この場合、対応する制御装置４０−１、４０−２、４０−３、４０−４にアラートを発するように指令するようにできる。ステップＳ１８でＮｏの場合は、非段取り時間すなわち無駄（アイドル）時間と判定される（ステップＳ２０）。

【0039】

上述のように、本実施形態によれば、工作機械が加工を行っていない非加工時間から、オペレータが段取り作業を行っている時間（段取り時間）を抽出することができる。これに基づいて、例えば、図８に示すようなグラフをディスプレイ５０に表示することができる。図８に示すグラフは、各工作機械を示すアイコン６２、６４、６６と、時間軸６８に沿って描かれた棒グラフ７０、７２、７４を含む。棒グラフ７０、７２、７４は、加工時間Ａ、無駄（アイドル）時間Ｂ、段取り時間Ｃ、停止時間Ｄ、保守時間Ｅ、ホールド時間Ｆ等の工作機械の状態の種別で表示することができる。時間軸６８は、表示すべき棒グラフ７０、７２、７４の開始日時と終了日時を工程管理装置１０のオペレータが入力、指定するようにできる。

【0040】

加工時間Ａは、関連する工作機械が加工を行っている時間であり、工程管理装置１０は、各工作機械の制御装置、特に、機械制御装置と通信することによって得ることができる。より詳細には、加工時間Ａは、例えば、各工作機械のＮＣ装置が読み取り、解釈した加工プログラムに記載されている、例えば主軸の回転開始コードおよび停止コードのような、加工の開始、終了に関連したコード（例えばＧコード）を読み取るとともに、ＲＴＣ１６からの情報に基づいて演算することができる。

【0041】

無駄時間Ｂは、関連する工作機械が加工を行っていない時間のうち、段取り時間Ｃ、停止時間Ｄ、保守時間Ｅおよびホールド時間Ｆ等を除いた時間である。段取り時間Ｃは、工程管理装置１０により図７に示すフローチャートに従い演算された時間である。停止時間Ｄは、関連する工作機械の電源がＯＦＦされていた時間であり、工程管理装置１０が、各工作機械の制御装置４０−１、４０−２、４０−３、４０−４と通信不能となっている時間のうち、保守時間Ｅとホールド時間Ｆを除いた時間である。

【0042】

保守時間Ｅは、工作機械のメンテナンスや修理を行っている時間である。保守時間Ｅは、例えば、工作機械のメンテナンスや修理に際して、オペレータが、各工作機械の操作盤（図示せず）から「保守開始操作」と「保守終了操作」を入力することによって、保守開始日時と保守終了日時が制御装置（機械制御装置）に入力され、工程管理装置１０が。それを読み取ることによって得ることができる。

【0043】

ホールド時間Ｆは、オペレータが工作機械のホールドボタンを押したことにより、実行中の加工プログラムを一時的に停止させている時間である。加工プログラムを一時停止している間に、オペレータは加工プログラムを１行ずつ実行して加工プログラムの検証をしたり、加工状態の確認をするため加工室の中を観察したりする。オペレータによる確認が終わった後は、一時停止を解除して加工を再開することができる。

【0044】

なお、上記の実施形態では、オペレータが段取り作業を行っているために、工作機械が加工を行っていない時間である段取り時間Ｃを抽出するようになっているが、本発明によれば、段取り時間Ｃは、更に詳細に、例えばワークの搬入時間、ワーク搬出時間およびワーク位置調整時間に分けることができる。

【0045】

図９のサブルーチンは、図７のサブルーチンと同時並行的に実行することができる。
図９のサブルーチンが開始されると、まずフラグｉに０（零）が入力される（ステップＳ３０）。次いで、ステップＳ３２おいて、以下の第１条件Ｉが満たされ、かつ、変数Ｃ(0)に「ワーク搬出入」が入力されていないか否かが判定される。ここで、第１条件Ｉは、上述した所定範囲に物体を検出し、かつ、検出した物体までの距離の変化が150mm以下の状態を１分間維持することである。所定範囲は、上述したように、図１、２の実施形態では、600〜1200mmとすることができ、図３、４の実施形態では、1800〜2400mmとすることができる。第１条件Ｉは、関心領域内にいるオペレータの動作が比較的小さい場合であって、オペレータがワークの搬出または搬入を行っている場合を抽出する条件である。

【0046】

ステップＳ３２でＹｅｓの場合、つまり、第１条件Ｉを満たし、かつ、変数Ｃ(0)に「ワーク搬出入」が入力されていない場合、ステップＳ３４で変数Ｃ(i)に「ワーク搬出入」が入力されるとともに、フラグｉに１が加算され、フローはステップＳ３６へ進む。ステップＳ３２でＮｏの場合、つまり、第１条件Ｉを満たさない（オペレータの動作が比較的大きい）か、既に変数Ｃ(0)に「ワーク搬出入」が入力されている場合、フローはステップＳ３６へ進む。

【0047】

ステップＳ３６では、以下の第２条件IIが満たされ、かつ、変数Ｃ(0)に「ワーク位置調整」が入力されていないか否かが判定される。ここで、第２条件IIは、上記所定範囲に物体を検出し、かつ、１分間で150mmを超える距離の変化が３回あることである。第２条件IIは、関心領域内にいるオペレータの動作が比較的大きくかつ頻度が高い場合であって、オペレータがワークの位置調整を行っている場合を抽出する条件である。

【0048】

また、フローチャートがステップＳ３６へ進んだとき、変数Ｃ(0)には、（１）何も入力されていない（つまりＣ(0)＝０である）か、（２）「ワーク搬出入」が入力されているか、或いは、（３）「ワーク位置調整」が入力されている。このとき、変数Ｃ(1)には、（１）何も入力されていない（つまりＣ(1)＝０である）か、（２）「ワーク搬出入」が入力されているか、或いは、（３）「ワーク位置調整」が入力されている。

【0049】

ステップＳ３６でＹｅｓの場合、つまり、第２条件IIを満たし（オペレータの動作が比較的大きく、動作の頻度が高い）、かつ、変数Ｃ(0)に「ワーク位置調整」が入力されていない（Ｃ(0)＝０か、或いは、ステップＳ３４で変数Ｃ(0)に「ワーク搬出入」が入力されている）場合、ステップＳ３８で変数Ｃ(i)に「ワーク位置調整」が入力されるとともに、フラグｉに１が加算され、フローはステップＳ４０へ進む。ステップＳ３６でＮｏの場合、つまり、第２条件IIを満たさない（オペレータの動作が比較的小さいか、または、大きな動作の頻度が低い）か、既にステップＳ３８で変数Ｃ(0)に「ワーク位置調整」が入力されている場合、フローはステップＳ４０へ進む。

【0050】

ステップＳ４０ではフラグｉが２以上であるか否かが判定される。ステップＳ４０でＮｏの場合、つまり、ｉ＝０または１の場合、フローは、ステップＳ３２へ帰還する。ステップＳ４０でＹｅｓの場合、つまり、ｉ＝２の場合（本フローチャートでｉは３以上にはならない）、フローはステップＳ４２へ進む。

【0051】

ステップＳ４２へ進んだとき、ｉ＝２であるので、変数Ｃ(0)に、ステップＳ３４またはステップＳ３８で、「ワーク搬出入」または「ワーク位置調整」が入力されており、かつ、変数Ｃ(1)に、ステップＳ３８またはステップＳ３４で、「ワーク位置調整」または「ワーク搬出入」が入力されている。

【0052】

ステップＳ４２において、変数Ｃ(0)に「ワーク搬出入」が入力され、かつ、変数Ｃ(1)に「ワーク位置調整」が入力されている（ステップＳ４２でＹｅｓ）場合、第１と第２の距離センサ１０８、１１０または距離センサ２０８による検出結果は、ワークの搬入後にワークの位置調整がなされていることを反映したものと考えられるので、当該段取り時間はワーク搬入時間と判定され（ステップＳ４４）、フローはステップＳ４６に進む。反対にステップＳ４２でＮｏの場合も、フローはステップＳ４６に進む。

【0053】

ステップＳ４２でＮｏの場合は、変数Ｃ(0)に「ワーク位置調整」が入力され、かつ、変数Ｃ(1)に「ワーク搬出入」が入力されており（ステップＳ４６でＹｅｓ）、第１と第２の距離センサ１０８、１１０または距離センサ２０８による検出結果は、ワークの位置調整後にワークの搬出がなされていることを反映したものと考えられるので、当該段取り時間はワーク位置調整時間と判定され（ステップＳ４８）、ステップＳ５０で変数Ｃ(0)、Ｃ(1)に０（零）が入力され、サブルーチンが終了する。ステップＳ４６でＮｏの場合、つまり、ステップＳ４２でＹｅｓの場合も、フローはステップＳ５０へ進み、変数Ｃ(0)、Ｃ(1)に０（零）が入力され、サブルーチンが終了する。

【0054】

図９のサブルーチンを実行することによって、段取り時間Ｃは、更に詳細に、例えばワークの搬入時間、ワーク搬出時間およびワーク位置調整時間に区分可能となる。

【符号の説明】

【0055】

１０ 工程管理装置
１２ 入力部
１４ 判定部
１８ 記憶部
２０ 出力部
３０ 距離センサ
４０ 制御装置
５０ ディスプレイ
１００ 工作機械
１０２ カバー
１０４ 第１のドア
１０４ａ ドアハンドル
１０６ 第２のドア
１０６ａ ドアハンドル
１０８ 第１の距離センサ
１１０ 第２の距離センサ
１１２ 第１の開口部
１１４ 第２の開口部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【手続補正書】

【提出日】2021年1月22日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

加工プログラムに基づいてワークを加工する工作機械において、
ワークを搬入する開口部の近傍に配置され、開口部に近接した対象までの距離を計測するセンサと、
前記センサで計測した対象までの距離の変化に基づいて、非加工時間を段取り時間と非段取り時間に区分するための規則を記憶した記憶部と、
加工プログラムが実行されていないときに、対象までの距離の変化と記憶部に記憶した規則に基づいて、工作機械の現在の状態が、段取り時間であるか非段取り時間であるかを判定する判定部と、
工作機械の現在の状態が段取り時間であるか、非段取り時間であるかを出力する出力部と、
を備えたことを特徴とする工作機械。

【請求項2】

工作機械の現在の状態が段取り時間であるか、非段取り時間であるかを工程管理装置に出力する出力部を備えた請求項１に記載の工作機械。

【請求項3】

前記判定部で判定された工作機械の状態に基づいて、段取り時間を時間軸に沿って表示するディスプレイを備えた請求項１に記載の工作機械。

【請求項4】

工作機械は、加工機の加工空間を包囲するカバーを有しており、前記開口部は、カバーの側壁において、工作機械のオペレータが加工空間にアクセス可能となる位置に形成された第１の開口部である請求項１に記載の工作機械。

【請求項5】

工作機械は、加工に使用する複数の工具を収納した工具マガジンを備えており、カバーの側壁において、工作機械のオペレータが工具マガジンにアクセス可能となる位置に第２の開口部が形成されている請求項４に記載の工作機械。

【請求項6】

第１と第２の開口部がカバーの同じ側壁に形成されており、センサは該側壁に沿って、第１の開口部または第２の開口部の前にある対象までの距離を測定する請求項５に記載の工作機械。

【請求項7】

第１と第２の開口部がカバーの異なる側壁に形成されており、センサは、第１の開口部が形成された側壁に沿って、第１の開口部の前にある対象までの距離を測定する第１のセンサと、第２の開口部が形成された側壁に沿って、第２の開口部の前にある対象までの距離を測定する第２のセンサとを備える請求項５に記載の工作機械。

【請求項8】

加工プログラムに基づいてワークを加工する複数の工作機械により製品を生産する生産システムにおいて、
ワークを搬入する開口部の近傍に、開口部に近接した対象までの距離を計測するセンサが配置された複数の工作機械と、
前記センサで計測した対象までの距離の変化に基づいて、非加工時間を段取り時間と非段取り時間に区分するための規則を記憶した記憶部と、加工プログラムが実行されていないときに、対象までの距離の変化と記憶部に記憶した規則に基づいて、工作機械の状態が、段取り時間であるか非段取り時間であるかを判定する判定部と、工作機械の状態が段取り時間であるか、非段取り時間であるかを出力する出力部とを有し、各工作機械の工程を管理する工程管理装置と、
前記送信部から送信された工作機械の状態に基づいて、段取り時間を時間軸に沿って表示するディスプレイと、
を備えたことを特徴とする生産システム。