加工时间预测装置的制作方法

本发明涉及加工时间预测装置，具体涉及计算与工具更换有关的辅助功能执行时间的加工时间预测装置。

背景技术：

已知具有预测基于加工程序的加工时间的功能的加工时间预测装置。加工时间预测装置不进行实际的加工，就能够使用进给速度、加减速时间常数等条件，以及与数值控制装置相同的逻辑，通过计算而计算出加工时间。

然而，无法通过加工时间预测装置计算出工具更换等辅助功能的执行时间。因此，以往通过实际进行测量或使用理论值，来求出辅助功能的执行时间。

在日本特开2005-193312号公报中，记载了对每个工具实际测量切削时间相对于周期时间的所占比例以及工具更换时间并进行显示的装置。

日本特开2005-193312号公报所记载的装置测量每个工具的工具更换时间，但直接将该测量值用于工具更换时间的预测并不一定合适。这是由于与工具更换有关的辅助功能的执行时间除了由于工具的种类以外，还由于各种因素而不同。例如，工具更换时间可根据机械的构造、收纳装置的形状、工具收纳装置的旋转方向、工具被收纳在工具收纳装置的哪个位置，而发生变化。因此，即使是相同的辅助代码(用于执行与工具更换有关的辅助功能的代码)，，执行时间有时也会根据状况而不同。因此，需要一种更高精度地计算与工具更换有关的辅助功能执行时间的方法。

技术实现要素：

本发明就是为了解决这样的问题点而完成的，其目的在于，提供计算与工具更换有关的辅助功能执行时间的加工时间预测装置。

本发明的加工时间预测装置预测与工具更换有关的辅助功能的执行时间，该加工时间预测装置具备：工具更换辅助功能指令提取部，其从加工程序中提取与工具更换有关的辅助功能指令；工具更换前后的工具位置计算部，其根据上述辅助功能指令，计算更换前的工具的收纳位置和更换后的工具的收纳位置；工具间距离计算部，其根据上述更换前的工具的收纳位置和上述更换后的工具的收纳位置，计算工具间距离；以及工具更换时间预测部，其参照使工具间距离和与工具更换有关的辅助功能执行时间的实绩值对应起来所得的数据库，预测上述提取的与工具更换有关的辅助功能指令的执行时间。

上述工具更换时间预测部可以根据上述数据库中的、包含与由上述工具间距离计算部计算出的工具间距离相同的工具间距离的数据，进行上述预测。

上述数据库可以是将更换前的工具的收纳位置以及更换后的工具的收纳位置和与工具更换有关的辅助功能执行时间的实绩值对应起来的数据库，另外，上述工具更换时间预测部可以根据上述数据库中的、包含与由上述工具更换前后的工具位置计算部计算出的更换前的工具的收纳位置以及更换后的工具的收纳位置相同的更换前的工具的收纳位置以及更换后的工具的收纳位置的数据，进行上述预测。

上述工具更换时间预测部可以使用根据上述数据库生成的近似公式，进行上述预测。

根据本发明，能够提供计算与工具更换有关的辅助功能执行时间的加工时间预测装置。

附图说明

图1是表示加工时间预测装置的硬件结构的框图。

图2是表示包含加工时间预测装置的加工时间预测系统的功能结构的框图。

图3是表示构成图2所示的加工时间预测系统的数据库的一个例子的图。

图4是表示工具更换装置的一个例子的图。

图5是表示包含加工时间预测装置的加工时间预测系统的动作的流程图。

图6是表示包含加工时间预测装置的加工时间预测系统的动作的流程图。

图7是说明工具更换时间预测部的动作的图。

图8是表示工具更换装置的一个例子的图。

图9是表示工具间距离计算部所参照的数据的一个例子的图。

图10是表示工具更换装置的一个例子的图。

图11是表示工具更换装置的一个例子的图。

图12是表示包含加工时间预测装置的加工时间预测系统的变形例的框图。

具体实施方式

首先，说明本发明的实施方式1的加工时间预测装置1的结构。

图1是表示本发明的实施方式1的加工时间预测装置1的主要部分的示意性的硬件结构图。

加工时间预测装置1例如可以构成为包含在pc等信息处理装置、利用了云端等虚拟环境的信息处理机构、或数值控制装置等中的一个功能等，但在任意一个情况下，都典型地具备图1所示那样的硬件结构。

加工时间预测装置1所具备的cpu11是整体地控制加工时间预测装置1的处理器。cpu11经由总线20读出存储在非易失性存储器14中的程序，并按照程序来控制加工时间预测装置1整体。

非易失性存储器14例如构成为由未图示的电池备份等，即使切断加工时间预测装置1的电源也保持存储状态的存储器。存储在非易失性存储器14中的程序、数据可以在使用时展开至易失性存储器13。在易失性存储器13中，除了存储从非易失性存储器14展开的程序、数据以外，还存储临时的计算数据、显示数据、经由输入装置17输入的数据等。

显示装置70是显示器等数据输出装置。从cpu11输出的显示数据经由接口15被显示于显示装置70的显示器。

输入装置71是键盘等数据输入装置。从输入装置71的键盘输入的指令、数据经由接口16传送到cpu11。

通信接口72是用于将加工时间预测装置1与外部装置(例如数据库等)连接的通信接口。通信接口72经由接口17取得从cpu11输出的发送数据，并将该取得的数据输出到通信网络30。另外，通信接口72从通信网络30接收数据，并经由接口17将该接收到的数据传送给cpu11。

通信网络30例如可以是fieldsystem等信息通信基础设施。典型地，加工时间预测装置1经由通信网络30可通信地与外部的数据库等连接。

图2是表示包含本发明的实施方式1的加工时间预测装置1的加工时间预测系统1000的示意性的功能结构的框图。

加工时间预测系统1000具备加工时间预测装置1、数值控制装置2、以及数据库3。加工时间预测装置1、数值控制装置2、以及数据库3通过通信网络30可通信地相互连接。

加工时间预测装置1实施本发明的特征性处理、即与工具更换有关的辅助功能执行时间的预测处理。加工时间预测装置1具备工具更换辅助功能指令提取部101、工具更换前后的工具位置计算部102、工具间距离计算部103、工具更换时间预测部104、以及存储部105。

工具更换辅助功能指令提取部101对加工程序进行分析来提取与工具更换有关的辅助功能指令。

工具更换前后的工具位置计算部102取得在执行与工具更换有关的辅助功能时的、更换前的工具(位于工具更换位置的工具)的收纳位置和更换后的工具(由于工具更换而移动到工具更换位置的工具)的收纳位置。

工具间距离计算部103根据由工具位置计算部102求出的更换前的工具的收纳位置和更换后的工具的收纳位置，求出工具间距离。

工具更换时间预测部104根据由工具间距离计算部103求出的工具间距离和后述的数据库3，预测与工具更换有关的辅助功能指令的执行时间。

存储部105是用于存储加工程序、工具更换装置中的全部工具的收纳位置、工具更换装置中的工具更换位置等数据的存储区域。

数值控制装置2执行加工预测装置1为了进行与工具更换有关的辅助功能执行时间的预测处理所需要的、用于生成数据库3的各种处理。数值控制装置2具备工具更换辅助功能指令提取部201、工具更换前后的工具位置计算部202、工具更换时间测定部204、以及存储部205。

工具更换辅助功能指令提取部201在执行加工程序时等，从加工程序中提取与工具更换有关的辅助功能指令。

工具更换前后的工具位置计算部202在执行与工具更换有关的辅助功能时，取得更换前的工具(位于工具更换位置的工具)的收纳位置，以及更换后的工具(由于工具更换而移动到工具更换位置的工具)的收纳位置。

工具更换时间测定部204在执行与工具更换有关的辅助功能时，测定执行与工具更换有关的辅助功能所需要的时间。另外，工具更换时间测定部204将该执行时间的实测值、由工具更换辅助功能指令提取部201提取的与工具更换有关的辅助功能指令、由工具更换前后的工具位置计算部202取得的更换前的工具(位于工具更换位置的工具)的收纳位置和更换后的工具(由于工具更换而移动到工具更换位置的工具)的收纳位置，相互关联地保存到数据库3中。

存储部205是用于存储加工程序、工具更换装置中的全部工具的收纳位置、工具更换装置中的工具更换位置等数据的存储区域。

数据库3是积蓄加工预测装置1为了进行与工具更换有关的辅助功能执行时间的预测处理所需要的各种数据的存储装置。数据库3至少包括工具间距离以及执行时间、或计算这些信息所需要的信息。

在图3中，表示数据库3的存储内容的一个例子。

该数据库3将指令(与工具更换有关的辅助功能指令)代码、更换前的工具的收纳位置(编号)、更换后的工具的收纳位置(编号)、该指令的执行时间、以及工具间距离对应地保存为一个记录。在此，工具间距离是表示更换前的工具的收纳位置与更换后的工具的收纳位置之间的距离的值。在该例子中，采用更换前的工具的收纳位置与更换后的工具的收纳位置的编号的差的绝对值作为工具间距离。

此外，数据库3并不一定是独立于加工时间预测装置1、数值控制装置2的装置，既可以包含在加工时间预测装置1中，也可以包含在数值控制装置2中。

图4是工具更换装置的一个例子的示意图。

该工具更换装置为圆形，并可将工具分别安装到等间隔地配置在圆周上的从1号到8号的工具收纳位置。位于工具更换装置的6点钟位置的是工具更换位置，处于该工具更换位置的工具被用于加工。工具更换装置能够向预定的方向(在本例子中为顺时针)旋转，伴随着旋转而顺序地替换处于工具更换位置的工具。由此，更换加工所使用的工具。

在该例子中，当前1号工具处于工具更换位置。在此，假设执行了指令更换为6号工具的与工具更换有关的辅助功能。与之相应地，工具更换装置顺时针地旋转，直到6号工具处于工具更换位置。

使用图5和图6的流程图，说明包括加工时间预测装置1的加工时间预测系统1000的动作。

<准备阶段1>

在准备阶段1中，数值控制装置2进行与工具位置有关的信息的收集、工具更换时间的实测等，并构筑如图3所示那样的数据库3。

步骤s101：工具更换辅助功能指令提取部201在执行存储在存储部205中的加工程序时等，从加工程序中提取与工具更换有关的辅助功能指令。

步骤s102：在数值控制装置2执行在步骤s101中提取的与工具更换有关的辅助功能指令时，工具更换时间测定部204测定执行与该辅助功能指令相关的功能所需要的时间。即，取得工具更换所需要的时间的实测值。

步骤s103：在数值控制装置2执行在步骤s101中提取的与工具更换有关的辅助功能指令时，工具更换前后的工具位置计算部202根据公知技术，取得更换前的工具(位于工具更换位置的工具)的收纳位置的编号和更换后的工具(由于工具更换而移动到工具更换位置的工具)的收纳位置的编号。

另外，工具更换前后的工具位置计算部202求出工具更换时的工具间距离。例如通过测量工具更换装置的实际的移动距离(旋转角度)来求出工具间距离。此外，在本实施方式中，工具更换前后的工具位置计算部202也可以通过计算更换前的工具(位于工具更换位置的工具)的收纳位置的编号与更换后的工具(由于工具更换而移动到工具更换位置的工具)的收纳位置的编号之间的差的绝对值，来计算工具间距离。

步骤s104：工具更换时间测定部204向数据库3添加将在步骤s101中提取的与工具更换有关的辅助功能指令的指令代码、在步骤s102中测定的工具更换时间、在步骤s103中取得的更换前的工具(位于工具更换位置的工具)的收纳位置的编号、更换后的工具(由于工具更换而移动到工具更换位置的工具)的收纳位置的编号以及工具间距离相互关联起来的新记录。

理想的是，数值控制装置2在准备阶段1中，也可以针对更换前的工具和更换后的工具的全部组合来测定执行时间。由此，能够在后述的预测阶段中高精度地测定执行时间。

<准备阶段2>

准备阶段2是在后述的预测阶段紧前实施的处理。在加工时间预测装置1的存储部105中，设定工具更换装置中的全部工具的收纳位置、工具更换装置中的工具更换位置、位于工具更换位置的工具的编号等信息。加工时间预测装置1以在此设定的工具收纳位置等为前提，来进行后述的预测阶段的处理。

<预测阶段>

加工时间预测装置1进行预测与工具更换有关的辅助功能的执行时间的处理。

步骤s201：工具更换辅助功能指令提取部101对存储在存储部105中的加工程序进行分析，来提取与工具更换有关的辅助功能指令。

步骤s202：工具更换前后的工具位置计算部102参照存储部105，取得当前位于工具更换位置的工具的编号。即，取得更换前的工具的收纳位置的编号。另外，参照存储在存储部105中的全部工具的收纳位置，求出由在步骤s201中提取的与工具更换有关的辅助功能指令所指定的更换后的工具(由于工具更换而移动到工具更换位置的工具)的收纳位置的编号。

步骤s203：工具间距离计算部103通过计算在步骤s202中求出的更换前的工具的收纳位置的编号与更换后的工具的收纳位置的编号之间的差的绝对值，来求出工具间距离。

步骤s204：工具更换前后的工具位置计算部102将存储部105所保存的位于工具更换位置的工具的编号更新为在步骤s202中求出的更换后的工具的收纳位置的编号。更新后的信息被用于下次的预测。

步骤s205：工具更换时间预测部104根据在步骤s203中求出的工具间距离、和积蓄在数据库3中的信息，预测与工具更换有关的辅助功能指令的执行时间。

使用图3，说明执行时间的预测处理的具体例。

(1)在数据库3内存在1个以上的记录的情况下，其中，该记录包含在步骤s202中求出的更换前的工具的收纳位置的编号和更换后的工具的收纳位置的编号的组合：

工具更换时间预测部104从数据库3提取对应的1个以上的记录。将包含在这些记录中的执行时间的平均值作为预测值。

例如，假设在步骤s202中求出的更换前的工具的收纳位置的编号为3，更换后的工具的收纳位置的编号为1。在图3的数据库3中，存在更换前的工具的收纳位置为3、更换后的工具的收纳位置的编号为1的2个记录(no.1和no.4)。因此，工具更换时间预测部104从这些记录中分别取得执行时间，并计算其平均值(30+31)/2＝30.5。然后，将该平均值30.5作为与工具更换有关的辅助功能指令的执行时间的预测值而输出。

(2)在数据库3内存在1个以上的记录的情况下，其中，该记录包含在步骤s203中求出的工具间距离：

工具更换时间预测部104从数据库3中提取对应的1个以上的记录。将这些记录所包含的执行时间的平均值作为预测值。

例如，假设在步骤s203中求出的工具间距离是2。在图3的数据库3中，存在工具间距离是2的3个记录(no.1、no.3、以及no.4)。因此，工具更换时间预测部104从这些记录中分别取得执行时间，并计算其平均值(30+33+31)/3＝31.3。然后，将该平均值31.3作为与工具更换有关的辅助功能指令的执行时间的预测值而输出。

(3)在上述(1)、(2)都不符合的情况下：

工具更换时间预测部104基于数据库3，通过统计方法来预测执行时间。

例如，假设在步骤s203中求出的工具间距离是3。在图3的数据库3中，不存在工具间距离是3的记录。在该情况下，工具更换时间预测部104从存储在数据库3中的多个记录中分别提取工具间距离和执行时间，并求出表示工具间距离和执行时间的关系的近似公式。然后，能够将在步骤s203中求出的工具间距离＝3应用于该近似公式，并得到执行时间的预测值。

例如，如图7的图表所示，能够用直线y＝9.3x+12.7来近似从图3的no.1～4的记录中提取的工具间距离和执行时间。在此，y是执行时间，x是工具间距离。根据该近似公式，工具间距离x＝3时的执行时间为40.6。工具更换时间预测部104将该值40.6作为与工具更换有关的辅助功能指令的执行时间的预测值而输出。

此外，选择上述(1)～(3)中的哪个方法是任意的，但从预测精度、处理负荷等的观点出发，优选的是最优先选择(1)，并以其次为(2)、最后为3的优先度来选择方法。

根据本实施方式，加工时间预测装置1能够根据工具收纳装置的形状、工具收纳装置的旋转方向、工具收纳在工具收纳装置的哪个位置等信息，正确地预测与工具更换有关的辅助功能指令的执行时间。

接着，说明本发明的实施方式2的加工时间预测装置1的结构。

在上述实施方式1中，说明了以图4所示那样的圆形的且始终顺时针地旋转的工具更换装置为前提的、与工具更换有关的辅助功能指令的执行时间的预测方法。在本实施方式2中，说明以其他形式的工具更换装置为前提的情况下的、与工具更换有关的辅助功能指令的执行时间的预测方法。

如图8所示，在圆形的工具更换装置中，存在一种工具更换装置，其可以选择顺时针或逆时针的任意一个作为旋转方向，使得从更换前的工具位置到更换后的工具位置的移动距离(旋转角度)成为最小。在像这样的工具更换装置中，加工时间预测装置1无法使用实施方式1所示的方法来估计工具间距离。

在该情况下，例如如图9所示，能够预先在存储部105中存储数据，该数据定义了更换前的工具的收纳位置的编号、更换后的工具的收纳位置的编号、工具间距离的对应关系。然后，在预测阶段的步骤s203中，加工时间预测装置1的工具间距离计算部103能够通过参照该数据来取得工具间距离。

另外，如图10所示，存在一种工具更换装置，其通过以预定的工具更换位置为起点的往返运动来拾取收纳在架子上的工具。该类型的工具更换装置在工具更换时，首先从工具更换位置移动到更换前的工具的预定的收纳位置来归还工具，并返回到工具更换位置。接着，从工具更换位置移动到更换后的工具的预定的收纳位置来取得工具，并返回到工具更换位置。

在这种工具更换装置中，如上所述，也能够预先在存储部105中存储数据，该数据定义了更换前的工具的收纳位置的编号、更换后的工具的收纳位置的编号、工具间距离的对应关系。在此，通过计算“从工具更换位置到更换前的工具的收纳位置的往返距离”+“从工具更换位置到更换后的工具的收纳位置的往返距离”，来求出工具间距离。

本发明并不限于上述实施方式1和实施方式2，能够通过施加适当的变更而以各种形式实施。例如，在实施方式1中，说明了以图4所示那样的圆形的且始终顺时针地旋转的工具更换装置为前提的、与工具更换有关的辅助功能指令的执行时间的预测方法。然而，实施方式1的方法并不限于该类型的工具更换装置，而能够应用于图11所示那样的具有顺序地替换工具的特征的各种类型的工具更换装置。

另外，在上述实施方式中，设想了在准备阶段1中由一台数值控制装置2进行动作的情况。但是，本发明并不限于此，例如也可以如图12所示那样，从多个数值控制装置2向数据库3收集数据。在该情况下，优选的是，由数值控制装置2控制的工具更换装置具备相同种类的机构。

另外，在上述实施方式中，设想了数据库3积蓄与特定的工具更换装置有关的数据。但是，本发明并不限于此，数据库3例如也可以按照工具更换装置的每个生产商、型号名称来积蓄数据。典型的是例如能够添加生产商、型号名成作为记录的要素。由此，能够容易地将本发明应用于各种种类的工具更换装置。