ツール管理

金属加工では、手元にあるツールに関する情報を統一的に整理して統合するためにツール管理が必要です。情報はデータベースに保存され、ツール管理を使用して登録および適用されます。ツール データ管理は、一般的な生産設備の管理とは対照的に、生産に不可欠な特定のデータ フィールド、グラフィック、およびパラメーターで構成されます。

手工具とは異なり、数値制御（デジタル）機械の工具は、切削工具（一体型の場合もあれば、本体とインデックス可能なインサートで構成される場合もあります）、コレット、機械テーパー付きの工具ホルダーなど、複数の部品で構成されています。エラーのない生産を実現するには、部品を正確に組み立ててアセンブリにする必要があります。

CNC (コンピュータ数値制御)加工操作で部品を加工するには、リストに文書化された複数のツール アセンブリが必要です。各コンポーネント、各アセンブリ、各リストには、仕様が記載されている識別子があります。ツール管理は、ドキュメント (マスター データ) とロジスティクス (トランザクション データ) に分かれています。ドキュメントには、トラブルのないわかりやすい製造プロセスに必要な情報が含まれています。スペア パーツ、製造経験、および関連データを管理できます。管理、処理、印刷、および他のアプリケーションとの組み合わせを行うための機能がいくつか用意されています。

ロジスティクスは、需要計画、供給、ツールの場所を扱います。これには、倉庫内の場所と、対応する消費レポートによる個々の部品の購入が含まれます。また、工場フロア内でのアセンブリの移動の計画と調整も可能になります。

2000年代から2010年代にかけて、工具管理は、工具情報をエンコードするための、業界標準の機械可読形式へとますます移行し、ソフトウェアの改善、自動化の向上、シミュレーションの改善が可能になりました。ISO 13399（切削工具データの表現と交換）は、「切削工具製品をデジタル形式で記述するための共通言語を業界に提供するために設計された国際標準です。」^[1]

マスター データは、ツールの幾何学的特性、構成、および使用方法を記述します。情報は、仕様と使用方法に分かれています。マスター データは、ツールの質的側面を記述しますが、数量と場所は提供しません。

コンポーネントは、アセンブリに組み合わせることができる個別の要素です。コンポーネントはユニットとして購入され、ツール ルームに保管されます。切削コンポーネント (例:インサート) は使用中に摩耗するため、定期的に購入して交換する必要があります。非切削コンポーネント (例:コレット) は実質的に無制限です。これらは、新しいマシンと一緒に購入されることがよくあります。(クランプ装置は、非切削コンポーネントと同様に扱われます。)

• ヘッダー データは統一された構造になっており、名前、サプライヤー製品コード、一意のアイテム番号などの情報が含まれています。各コンポーネントには特定のツール タイプが割り当てられ、必要なデータ フィールドの数と説明が定義されます。各コンポーネントは、ユーザー固有のツリー構造に属するツール カテゴリにもリンクされており、番号を指定せずに技術基準に従ってツールを見つけることができます。
• 記述データ (幾何学的値) は、ツールの種類によって異なります。データ フィールドは、特性のクラス リストで指定されます。幾何学的データ フィールドの意味は、図と画像で示されます。DIN 4000 では、説明に図と画像を使用することを推奨しています。さまざまな機能のさまざまなグラフィックは、データベースに保存されるか、データ リンクを介してコンポーネントに保存されます。

一般的に、次の 4 種類のグラフィック イラストが使用されます。

1. 2D図面（例えば、幾何学情報に関するISG/BMG標準に準拠したDXF形式）
2. ツールメーカーの分解図付きデータシートとしてのPDFデータ
3. CAM システムで使用するための3D データ (例: STEPまたはSTL )
4. 写真（例：JPG）をグラフィック情報として

• 最適なチッピング効率を得るために、切削コンポーネントの切削データ（速度と送り）が保存されます。材料や加工方法、回転数、送り速度、冷却、製造方法など、さまざまなデータがあります。

ツールアセンブリは、複数のコンポーネントを使用して構築されます。後端のコンポーネントは工作機械に接続する必要があり、切削コンポーネントは反対側にあります (例:ドリルまたはインサート)。さまざまなコンポーネントが中間的に使用され (例: エクステンション、コレット)、目的の形状に到達します。アセンブリドキュメントには、コンポーネントの組み立て方法が記載されており、CAMシステムで適用された形状が CNC マシンの実際のツールの形状と一致することが保証されます。

• ヘッダー データには、識別情報、特定の番号、割り当てられたツール クラスなどの情報が含まれます。
• ジオメトリフィールドは、適用されたコンポーネントのデータを通じて直接計算されます。調整可能なツール (例: 直径を調整できる微細ドリル ツール) は、アセンブリ データに加えて保存されます。
• 組み立て手順書には、部品表のほか、特定の組み立てに重要な部品組み立てのデータ (例: 調整許容差 + 0.03/-0.01 mm) が含まれています。
• プリセットの公称値は、ツールプリセットマシンを使用した測定プロセスでデフォルトとして機能します。ジオメトリの公称値に加えて、ツールの正確な位置と測定方法を指定できるため、たとえば、溝切りツールの場合は左または右のコーナーを測定する必要があります。
• 切削データは通常、アセンブリの推奨事項として使用され、アセンブリの特定の状況に合わせて調整されます。仕様は実際の経験に基づいて改善され、CAM システムでの NC プログラミングに自動的に利用できるようになります。

ツール リストには、機械加工操作に必要なすべてのツール アセンブリが含まれています。これはピック リストとして印刷され、試運転やアセンブリ セットアップのアドバイスに使用されます。多くの場合、指示や情報はツールに直接関連していません (例: クランプ、クランプ固定具、NC プログラムの名前など)。これにより、操作のすべてのドキュメントをまとめて表示できるようになります。

• ヘッダーデータには、名前、一意の識別、適切なマシンへの割り当てなどの情報が含まれます。「部品番号 + 操作」、「図面番号 + 操作」の組み合わせを使用できます。
• アセンブリ リストには、操作に必要なすべてのアセンブリと、マシンの指定されたポケット (T 番号、タレット) が含まれます。このリストには、この特定の操作にのみ有効なアセンブリの要件 (最小切削長さなど) が含まれます。アセンブリは、NC プログラムで使用される順序でリストされます。
• 印刷版 (ピッキング リスト) は、ツール出力におけるコンポーネントの選択と完全なツールの組み立てに使用されます。これには、必要なコンポーネントとその保管場所、および完全なツールの重要な幾何学的詳細と許容差が含まれます。

メインツールデータに加えて、補助データテーブルではテーブルから選択された値を使用してデータ取得を簡素化します。これにより、手動入力と比較して、より快適で一貫性のあるデータ収集が保証されます。

• コンポーネントの両側にある一致条件は、接続するために別のコンポーネントが満たす必要のある幾何学的条件を示します。コンポーネントの右側に一致条件がある場合 (たとえば、左側に次のコンポーネントがある場合)、2 つを組み立てることができます。一致条件を使用すると、一致するコンポーネントの検索が簡単かつ安全になります。コンポーネントをデータベースに入力すると、両側の正しい一致条件がテーブルから選択されます。
• 切削条件の割り当てには、ワーク材料のリストが必要です。材料のさまざまな品質と追加用語がリストに含まれており、各企業で使用される個別の指定によって拡張されます。
• ツール分類は、ツールを技術的な観点から整理するために使用されます。同じツール クラスに割り当てられたすべてのツールは同じタスクに適していますが、サイズが異なります。ツール クラスはツリーに整理され、ユーザーが調整および拡張できます。
• 対応する画像のあるツールタイプは、必要な幾何学的値と、それらの測定場所を説明します。各ツール タイプは、コンポーネントのデータ フィールドを定義する特性のクラス リストに割り当てられます。
• ロケーションは、ロジスティクスにおけるアセンブリとコンポーネントのロケーションを指定するために使用されます。ロケーションは製造環境を反映しており、ツールと機器が置かれる可能性のあるすべてのスタンドが含まれます。ロケーションは、保管場所、中間場所、準備ユニットと製造ユニット (マシン) に分かれています。複数のロケーションは、部門にグループ化されています。ロケーション自体は、個別の場所に分割できます。構造の詳細レベルと深さは、ロジスティクスの側面が実際に必要な範囲でのみ定義されます。
• コストセンターは、ロジスティクスでさまざまな部門 (旋削など) でのツールの使用を評価するために使用されます。コンポーネントを保管場所から取り出すと、そのコスト センターで指示が指定されます。ツール管理のコスト センターは、PPS システムのコスト センターに合わせて調整する必要があります。

ロジスティクスは、在庫、保管場所、購買に関係します。ロジスティクスでは、コンポーネントとアセンブリは分離されています。コンポーネントは、内部の材料フローと外部サプライヤーからの商品の購入 (在庫管理) を区別します。

コンポーネントのロジスティクスには、主に在庫管理、要件計画、最小在庫レベルの監視が含まれます。最小レベルに達すると、ツール管理によって調達プロセスが開始されます。ツール管理のロジスティクスでは、職場に合わせて調整されたユーザー インターフェイスと、作業現場内のストレージ システムやその他の施設へのインターフェイスが使用されます。調整されたコンポーネント在庫の要件は、生産ユニットのすべてのコンポーネントが 1 か所に保管され、各引き出しが確実に記録される中央ツール組織です。

社内ロジスティクスでは、必要なコンポーネントが現在どこにあり、どのコストセンターで消費されているかが主に重要です。この方法では、摩耗部品 (切削) のみが消費され、他のコンポーネント (ホルダー、クランプ装置) はツールルーム、保管場所、工作機械の間で移動されます。個々のコストセンターと場所でのコンポーネントの予約は、ツールルームへの引き出し/復元と同時に行われます。ツールとリソースの準備は、製造オーダーによってトリガーされます。これは、必要なコンポーネントをリストするマスターデータ内のツールリストを参照します。工作機械で使用する前に、ツールリストの仕様と作業指示に従ってコンポーネントが組み立てられます。製造オーダーをスケジュールするときに、各コンポーネントの在庫が確認されます。

アセンブリはコンポーネントから構築され、使用後は通常、コンポーネントに分解され、再度復元されます。コンポーネントが十分な数ある場合、1 つのアセンブリから複数のコピーを同時に組み立てることができます。アセンブリのロジスティクスとは、これらのコピーの状態と場所を指します。

アセンブリの各コピーは通常、次の 3 つの状態のいずれかになります。

• まだ組み立てられていません（部品は個別のパーツとして入手可能）
• 中間保管場所（棚など）で組み立てる
• CNCマシンで組み立て

生産オーダーをスケジュールする際、ツール リストに基づいて、作業に関連するツールがわかります。また、加工プロセスに必要なアセンブリのうち、どのアセンブリがすでに工作機械に配置されているかもわかります。必要だがまだ入手できないアセンブリは計算され、正味積載リストに印刷されます。これらのアセンブリは、組み立てるか、中間保管庫から取り出す必要があります。アセンブリのロジスティクスを調整することで、マシンでのアセンブリの提供と交換に必要な時間を短縮できます。

ツール管理により、効率的でエラーのない注文処理が保証されます。既存の知識は一般に公開され、マスター データに記載されているガイドラインが認識されます。ツール データの統合により、ツール管理で維持されているツール データを他のアプリケーションで使用できるようになります。アプリケーションはツール管理データベースに頼るか、データがインターフェイスによって置き換えられます。特に、複数の人が製造プロセスに関与する CNC 製造では、統合によりエラー、遅延、重複したデータ記録を回避できます。

製品データ管理(PDM) システムでは、CAD モデル、作業手順の説明、必要な機器のリストを含むすべての製品の作業計画が保存されます。機器の詳細な説明はツール管理で行われます。これは、PDM システムでは機能が提供されず、データ フィールドで詳細に説明されるためです。通常、外部データへのリンクが提供されます。生産オーダーは、PDM システムの作業計画にリンクする ERP システムで生成されます。NC プログラム、ツール、指示などの必要なリソースは、生産時にツール管理から要求されます。統合により、ツール管理で情報が利用可能になります。統合の基本的な目的は、ドキュメントとリソースを体系的に番号付けすることです。

ERPシステムは、原材料、消耗品、その他のリソースを計画します。PDM と密接に接続し、資材管理と物流のタスクを引き受けます。ツールに関しては、消耗品コンポーネントに関係します。コンポーネントの在庫管理がツール管理で行われる場合、購入注文は実際の注文を発行する ERP システムに購入依頼として送信されます。これには、両方のシステムに同じ番号で製品が登録されている必要があります。さらに、統合により、ツール コンポーネントの原価計算のためのすべての内部在庫移動を ERP システムに渡すことができます。

CAMシステムは、 CNC マシン用の G コード コマンド (NC プログラム) を生成します。形状、説明、切削条件は、ツール管理から直接選択され、受信されます。これにより、使用されるすべてのツールが文書化され、ワー​​クショップの現実と一致していることが保証されます。CAM システムから、NC プログラムで使用されるすべてのツールがツール管理のツール リストとして自動的に保存されます。これにより、作業プロセスの準備中にツールが正しく使用されることが保証されます。

従来のツールキャビネットのほかに、希望する製品が入った棚をオペレーターに提供する保管システムもよく使用されます。アイテム番号と保管場所の関係はツール管理に保存されます。ツール管理のロジスティクス領域でツールの取り出しを予約すると、保管システムが自動的に操作されます。または、保管場所の割り当てを保管システムで構成することもできます。その後、保管システムで取り出しが実行され、在庫の変更がツール管理に送信されます。

ツールの位置決め処理では、CNC マシンはツールの正確な測定値を必要とします。したがって、ツールをマシンに接続するときに、ツール全体の長さと直径を入力する必要があります。ツールのこれらの設定は、外部のプリセッターで測定できます。便利なプリセッターは、ツール管理から公称値、許容値、および指定を推定し、測定値を直接 CNC マシンに渡します。ツール管理とプリセッターの統合は、各機器メーカーの交換形式で行われ、測定方法に関するグラフィックと情報が含まれます。

ツール管理におけるコンポーネントの初期データ取得コストを削減するために、ツールメーカーはデータとグラフィックを適切に調整された形式で提供します。技術データについては、現在 DIN 4000 および ISO 13399 交換形式が使用されています。必要な場合は、ISG / BMG DXF 標準に従って 2D グラフィックが提供されます。3D グラフィックについては、標準は定義されていません。通常は、STLおよびSTEP形式が提供され、軸の位置はマシン上のアプリケーションに応じて選択されます。

ツール管理の最終的な目的は、すべての製造技術と同様に、効率性の向上による投資収益率の向上です。これは次のようにして実現されます。

設計と品質に対する要求の高まりと、時間とコストのプレッシャーが相まって、企業はより効率的な設備と手順に定期的に投資することを余儀なくされています。最新の CNC マシン (つまり、ミルターン マシン) は生産性が非常に高いですが、綿密な準備と適用が必要です。したがって、これらを効果的に使用するための前提条件は、必要な運用情報の管理と同時に組織を適応させることです。その後、知識を運用手順に組み込み、必要な各タスクで利用できるようになります。これにより、生産を中断する可能性のある不完全な情報や不完全な情報を回避できます。

新しく購入した機器には、特定の使用情報（つまり、ツールを使用した切削データ）が付属しています。この情報は、サプライヤー固有のドキュメントに記載されています（つまり、精密ボーリング ツールの最大許容直径）。新しく取得した機器を使用する前に、データを会社固有のタスク フォーマットに統合する必要があります（つまり、必要な精密ボーリング ツールの正確なセットアップ値）。さらに、この情報は、関係するすべての作業領域で利用できるようにする必要があります（つまり、調整された正確な直径を NC プログラミング部門とツール ストア部門に知らせる必要があります）。処理された会社の情報は、部品データ指示（つまり、指定された材料を使用した特定のツールの使用に対する適切な切削値）として利用できるようになり、生産能力の低下やツール寿命の短縮を防ぐためにワークフロー内で管理および統合する必要があります。

ツールと生産データは、会社のデータベース内で特定の形式で管理されます。この目的のために、ソフトウェア アプリケーションは、すべての部門からアクセスでき、重複データを登録せずに使用できます。このようなデータは、他のソフトウェア アプリケーション (CAM システム、ツール プリセッター、工場の物流など) でも利用できます。適切なインターフェイスが統合され、スムーズでシームレスなワークフローが確保されます。中央データ管理により、エラーや生産停止が削減されます。

業務領域間での情報交換の重要性は、企業の種類によって異なります。一般的に、情報の不足や不明確さは、キャパシティを犠牲にし、遅延や非効率的なワークフローを生み出すエラーの原因であると言えます。手動インターフェースや口コミで伝えられる情報は、潜在的なエラーの原因や障害となります。特に重要なのは、複雑な作業状況に関係する拘束力のある仕様であり、機械の損傷の可能性や不良品の配送に伴うリスクを軽減します。

• Hans B. Kief、Helmuth A. Roschiwal: NC/CNC Handbuch 2007/2008。 Hanser、ミュンヘン、2007、ISBN 978-3-446-40943-9 .Leseprobe