JP2002179216A - Ｆｍｓセルにおけるパレット搬送待ち時間の管理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クーラント液の飛散による周囲の環境への悪
影響を防止し、また、切削熱の熱膨張による段取り精度
や加工精度への悪影響を防止できるように、しかも生産
効率には影響を与えることなく、加工終了後に次工程の
工作機械にワークを搬送する際の適切な待ち時間を設定
管理できるようにする。 【解決手段】 予めそれぞれの加工物について、ＮＣ工
作機械から加工終了後に搬出するに際しての搬出待機時
間と、加工終了後から次工程のＮＣ工作機械での工程を
開始するまでの工程間待機時間を個々の加工物の種類、
加工内容に応じて設定し、加工の終了したＮＣ工作機械
から次工程のＮＣ工作機械に搬出する際に、指定された
前記搬出待機時間、工程間待機時間だけ待機させながら
それぞれの加工物を載せたパレットの搬送を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＦＭＳセルにおけ
るパレット搬送待ち時間の管理方法および装置に係り、
特に、工作機械で加工を終了した加工物を次工程の工作
機械への搬送開始時間を適正に管理するＦＭＳセルにお
けるパレット搬送待ち時間の管理方法および装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＦＭＳ（Flexible Manufacturing Sys
tem）は、複数台のＮＣ工作機械とパレット搬送装置と
パレット収納用ステーションと、これらの設備を統合的
に制御するコンピュータなどで構成され、多品種少量生
産を無人化して効率的に行う生産システムである。この
種のＦＭＳセルでは、あらかじめ登録されたスケジュー
ルにしたがって、ワークを載せたパレットがパレット収
納用ステーションから搬送装置によって次々と工作機械
に送られ、登録されたワークの加工順にしたがって自動
的に加工されていく。このようなＦＭＳセルでは、夜間
などは無人運転を行うことができるため、高い生産性を
上げることができる。

【０００３】ＦＭＳセルでは、複数台の工作機械がワー
クの一連の工程を分担しており、ひとつの工作機械で加
工が終了したワークを載せたパレットは、当該工作機械
の搬出ステーションに移動した後、搬送装置によって次
の工程を担当する工作機械へ搬送されていく。

【０００４】従来、このようなパレットの搬送は、セル
コントローラが管理し、各工作機械での加工が終了次
第、直ちに次の工程の工作機械へ搬送するようにして無
駄な待ち時間が生じないようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、工作機
械では、加工内容によっては、切削のためのクーラント
液を大量に使用する場合があり、加工が終了した直後で
は、大量のクーラント液がワークに付着していたり、加
工した溝に溜まっていることがある。そして、このワー
クはそのままの状態でパレットごと搬出ステーションへ
移動するが、搬送装置がパレットを搬出する際に、ワー
クに溜まっていたクーラント液がこぼれて周囲に飛散す
ることがある。

【０００６】また、工作機械で切削加工された直後のワ
ークは、切削熱を帯びているのが普通であって、熱膨張
が生じている。したがって、加工終了後に直ちに次の工
程が行われる工作機械に搬送されて、段取り替え作業な
どが行われると、熱膨張が生じたまま段取りされるた
め、段取り精度や加工精度に誤差が生じるという問題が
あった。

【０００７】そこで、本発明の目的は、前記従来技術の
有する問題点を解消し、クーラント液の飛散による周囲
の環境への悪影響を防止し、また、切削熱の熱膨張によ
る段取り精度や加工精度への悪影響を防止できるよう
に、しかも生産効率には影響を与えることなく、加工終
了後に次工程の工作機械にワークを搬送する際の適切な
待ち時間を設定管理できるようにしたＦＭＳセルにおけ
るパレット搬送待ち時間の管理方法および装置を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、複数台のＮＣ工作機械と、加工物を載
せたパレットを指定されたＮＣ工作機械に搬送するパレ
ット搬送装置と、パレット収納用ステーションとを備
え、これらの設備を統合的に管理する生産管理システム
を有するＦＭＳセルにおける待ち時間の管理方法であっ
て、予めそれぞれの加工物について、ＮＣ工作機械から
加工終了後に搬出するに際しての搬出待機時間と、加工
終了後から次工程のＮＣ工作機械での工程を開始するま
での工程間待機時間を個々の加工物の種類、加工内容に
応じて設定し、加工の終了したＮＣ工作機械から次工程
のＮＣ工作機械に搬出する際に、指定された前記搬出待
機時間、工程間待機時間だけ待機させながらそれぞれの
加工物を載せたパレットの搬送を行うことを特徴とする
ものである。

【０００９】また、本発明は、複数台のＮＣ工作機械
と、加工物を載せたパレットを指定されたＮＣ工作機械
に搬送するパレット搬送装置と、パレット収納用ステー
ションとを備え、これらの設備を統合的に管理する生産
管理システムを有するＦＭＳセルにおける待ち時間の管
理装置であって、予めそれぞれの加工物について、ＮＣ
工作機械から加工終了後に搬出するに際しての搬出待機
時間と、加工終了後から次工程のＮＣ工作機械での工程
を開始するまでの工程間待機時間を個々の加工物の種
類、加工内容に応じて設定する待機時間設定手段と、加
工の終了したＮＣ工作機械から次工程のＮＣ工作機械に
搬出する際に、指定された前記搬出待機時間、工程間待
機時間だけ待機させながらそれぞれの加工物を載せたパ
レットの搬送を制御する搬送制御手段と、を具備するこ
とを特徴とするものである。

【００１０】

【発明の実施形態】以下、本発明によるＦＭＳセルのパ
レット搬送待ち時間の管理方法および装置の一実施形態
について、添付の図面を参照しながら説明する。図１
は、本発明によるＦＭＳセルのパレット搬送待ち時間の
管理方法および装置が適用されるＦＭＳセルの一例を示
している。このＦＭＳセルは、複数台のＮＣ工作機械
（図１では、５台の横形マシニングセンタ）１０ａ乃至
１０ｅが工作機械群１０を構成し、これらのＮＣ工作機
械１０ａ乃至１０ｅは、パレット収納ステーションとし
てのパレットストッカ１２の前面側に設けられた搬送ラ
イン１３に沿って一列に配列されている。搬送ライン１
３の一端側には、段取りステーション１５が設置されて
いる。パレットストッカ１２は、多数のパレットを収納
することができる立体形のストッカで、搬送装置１４に
よって指定された位置のストッカにパレットを入庫、出
庫することができるようになっている。

【００１１】図２は、ＦＭＳセルの制御系統を示すブロ
ック図である。システムコントローラ２０は、ＮＣ工作
機械１０ａ乃至１０ｅからなる工作機械群１０と搬送装
置１２を有機的に連動させて、あらかじめ登録された生
産予定（加工スケジュール）にしたがって、機械加工を
統合的に管理する制御装置であり、たとえば、パソコン
本体および必要な各種周辺装置でシステムを構成した、
いわゆるＦＡコンピュータが利用されている。このシス
テムコントローラ２０は、加工スケジュール情報および
ＮＣ加工情報の登録、変更、表示、削除、出力などのデ
ータ管理機能や、工作機械群１０のＮＣ工作機械１０ａ
乃至１０ｅの運転を各々制御するＣＮＣ装置２２にスケ
ジュール運転の開始、終了、中断などの指示を行なう運
転管理機能、および通信回線を通してＦＭＳセルの構成
機器群の運転制御を行う運転制御機能などを有してい
る。また、システムコントローラ２０と、ＮＣ工作機械
群１０のＣＮＣ装置２２とは、光モデム、光ケーブルＣ
1によって通信アダプタ２３を介して接続されている。
これによって、システムコントローラ２０は、ＮＣ工作
機械群１０のＣＮＣ装置２２と相互通信が可能となって
いる。

【００１２】図２において、参照符号２４は、搬送装置
１４と段取りステーション１５を運転制御する制御盤２
４である。この制御盤２４は、ＲＳ−２３２Ｃ規格の通
信ケーブルＣ2によって通信アダプタ２３を介してシス
テムコントローラ２０と接続されている。

【００１３】搬送装置１４は、制御盤２４によって直接
的に制御されるが、パレットの投入順序、搬送するパレ
ットの指定、パレットの搬送先、などは、システムコン
トローラ２０から指令が与えられる。例えば、搬送装置
１４は、パレットストッカ１２に収納されている多数の
パレットの中から指定されたパレットを取り出して段取
りステーション１５に搬送したり、あるいは段取りステ
ーション１５でワークの段取り作業が終了したパレット
をシステムコントローラ２０から指令されたいずれかの
ＮＣ工作機械１０ａ乃至１０ｅに搬送したり、さらに
は、加工の終了したパレットをパレットストッカ１２に
搬送し、登録された位置にパレットを入庫するなど、Ｆ
ＭＳセルでのパレットの搬送をすべてにわたって担って
いる。

【００１４】次に、図３は、各工作機械１０ａ乃至１０
ｅを制御するＣＮＣ装置２２の構成を示すブロック図で
ある。このＣＮＣ装置２２は、ＰＬＣ装置２６と、ＮＣ
装置２８とを備えており、ＮＣ装置２８は、ＦＭＳセル
の加工スケジュールの各工程を実施する加工プログラム
を実行して工作機械１０ａ乃至１０ｅの動作を数値制御
してワークに所定の加工を行なわせる。

【００１５】ＰＬＣ装置２６は、プログラマブルロジッ
クコントローラであり、あらかじめ作成されたシーケン
スプログラムにしたがってＮＣ装置２８およびそれに付
属する各種機器のシーケンス制御を行い、ＮＣ工作機械
１０ａ乃至１０ｅの起動、停止等を行い、また、システ
ムコントローラ２０からの指令を受信してＮＣ装置２８
に伝送するとともに、当該ＮＣ工作機械１０ａ乃至１０
ｅにおける各種情報をシステムコントローラ２０に送信
するようになっている。なお、図３において、３３は搬
送装置１４によって運ばれてきたパレットＰを工作機械
に搬入するための搬入ステーションで、３４は加工の終
了したパレットＰを工作機械から搬出するに際して搬送
装置１４に受け渡すために一時的に待機させておく搬出
ステーションを示している。

【００１６】次に、図４は、本発明が適用されるＦＭＳ
セルにおける工作機械の配置を示す平面図である。この
図４では、２台の工作機械１０ａ、１０ｂを示し、他は
省略されている。パレットストッカー１２は、簡明のた
めに１番から１０番のストッカーが示されており、各々
のストッカーには、一台のパレットが収納されるように
なっている。

【００１７】この図４において、各ＮＣ工作機械１０
ａ、１０ｂは、それぞれ機械本体の前面側にテーブル３
２が配置されている。テーブル３２と、搬送路１３との
間には、上述した搬入ステーション３３と搬出ステーシ
ョン３４とが配置されており、搬送装置１４で運ばれた
パレットは、最初に搬入ステーション３３に搬入され
る。

【００１８】搬入ステーション３３から工作機械本体内
部へパレットが送り込まれた後、ＰＬＣ装置２６は、あ
らかじめ決められたシーケンスにしたがって、当該ＮＣ
工作機械での加工作業を開始させる。

【００１９】すなわち、そのパレットは、図示しないパ
レットチェンジャによってテーブル３２に供給され、パ
レットの搬入が完了すると、ＮＣ加工プログラムが実行
され、ＮＣ工作機械では、必要な切削工具、送り速度
で、決められ加工寸法での自動切削が開始される。加工
の終了したパレットは、図示しないパレットチェンジャ
によって搬出ステーション３４に排出され、ここから搬
送装置１４に載せられて次の加工が行われる工作機械に
搬送される。

【００２０】本発明では、ワークの加工を終了したパレ
ットを後続の次工程が行われるＮＣ工作機械に搬送する
際には、ワークの種類や加工内容に応じて予め設定され
た待機時間だけ待機させるようになっている。

【００２１】図５は、ＦＭＳセルでの加工スケジュール
において設定される加工工程とパレット搬送の待機時間
の設定例を示す工程図である。この図５に示す加工スケ
ジュールでは、ワークの加工には工程Ｉ〜工程ＩＶまで
の４つの工程があり、それぞれ各工程を異なるＮＣ工作
機械に分担させている。各工程Ｉ乃至ＩＶでは、加工が
終了したパレットをテーブル３２から搬出ステーション
３４に排出してから、ここで待機させる搬出待機時間Ｓ
1乃至Ｓ4が設定されている。この搬出待機時間Ｓ1乃至
Ｓ1の長さは、例えば、一工程を終えて加工物に付着し
たクーラント液を水切りするのに十分な時間であること
が好ましい。また、各搬出待機時間Ｓ1乃至Ｓ1の長さ
は、個々の工程で行われる加工の内容を考慮して個別に
設定することができる。

【００２２】このような搬出待機時間とは別に、工程と
工程の間で、段取り替えが予定されている場合などで
は、工程間待機時間が設定されている。図５では、例え
ば、工程Ｉと工程ＩＩの間および工程IIIと工程IVの間
に、工程間待機時間Ｔ1、Ｔ2が設定されている。この工
程待機時間Ｔ1、Ｔ2の間は、ＮＣ工作機械での前工程を
終了し搬出ステーション３４に移動したパレットは、さ
らにパレットストッカー１２に移動し指定されたストッ
カーに収納され、ここで待機時間が経過をするのを待
つ。所定の時間が経過すると、当該パレットは、段取り
替えが予定されている場合は段取りステーション１５に
移動し、段取り作業を行なってから、次の工程が行われ
るＮＣ工作機械に搬送される。また、段取り替えが予定
されていない場合は、後続の工程が行なわれるＮＣ工作
機械へ搬送される。

【００２３】このような工程間待機時間は、前工程の工
作機械で切削されたことで加工物が帯びる切削熱を放
熱、あるいは冷却するのに十分な時間が設定される。加
工物の帯びる切削熱の程度は、加工物の種類、大きさ、
その加工内容によって大きく相違してくるので、工程間
待機時間は、これらの要素を考慮の上、個別に設定され
る。システムコントローラ２０は、搬出待機時間と、工
程間待機時間を簡易な入力操作でモニタ上から設定でき
る機能を具備している。

【００２４】図６は、システムコントローラ２０のモニ
タの画面に表示される工程間待機時間の入力画面の例を
示す。

【００２５】図６（ａ）は、図５における工程Ｉと工程
IIの間に設定する工程間待機時間の入力画面である。矢
印ボックス１００をクリックすることで設定する工程番
号が変わるようになっている。段取り替えの入力ボック
スには、矢印ボックスがあり、この矢印ボックスをクリ
ックすると、次の工程との間の段取り替えの有無を設定
することができる。工程Iのように、段取り替えを「有
り」と設定すると、その下のボックスには、工程間待機
時間として段取り待ち時間と表示され、その横の入力ボ
ックス１０４に所要の待機時間を入力することができ
る。

【００２６】これに対して、図６（ｂ）は、段取り替え
がない場合の入力画面である。図５の工程IIIと工程IV
の間には、段取り替えが予定されていないとすると、工
程IIIの入力画面において段取り替えの入力ボックスを
「無し」にすると、その下には工程間待機時間として加
工待ち時間と表示される。そして、その横の入力ボック
ス１０４には、加工待ち時間として必要な時間を入力す
ることができる。

【００２７】なお、搬送待機時間についても同様な入力
画面（図示せず）が開いて、待機時間を設定することが
できるようになっている。

【００２８】このようにして、搬送待機時間、工程間待
機時間を設定した後に、実際にＦＭＳセルを運転したと
きにシステムコントローラ２０がパレットの待ち時間を
管理する処理の流れを図７に示す。

【００２９】以下、図２乃至図７に示すフローチャート
を参照しながら、本実施の形態によるＦＭＳセルにおけ
る待ち時間の管理について説明する。

【００３０】まず、図４において、加工中は、段取りス
テーション１５で段取りの終わったパレットは、例え
ば、パレットＰ1から順に搬送装置１４によって順次工
作機械１０ａに供給されていく。工作機械１０ａで加工
の終わったパレットＰ1は、次工程の加工をするため
に、工作機械１０ａから排出されたのち、工作機械１０
ｂに供給されていく。このようにして、パレットＰ1、
Ｐ2、Ｐ3…は、順次工作機械１０ａ、１０ｂ、…での加
工を経ていく。

【００３１】そこで、例えば、ＮＣ工作機械１０ａでは
工程Iが行われ、ＮＣ工作機械１０ｂでは工程IIが行わ
れるものとする。

【００３２】ＮＣ工作機械１０ａにおいて、工程Iが行
われるパレットについて、待ち時間の管理をみていく
と、まず、当該ＮＣ工作機械１０ａのテーブル３２にパ
レットＰ5が搬入されると、当該ＮＣ工作機械での加工
が開始される（ステップＳ１）。以後、ＮＣ加工プログ
ラム通りに加工が進行する。加工物の加工が終了する
と、ＰＬＣ装置２６は、加工の終わった加工物の載って
いるパレットＰ5を搬出ステーション３４に移動させる
（ステップＳ３）。そして、ＰＬＣ装置２６は加工終了
したことを示す信号を送信してシステムコントローラ２
０に通知する（ステップＳ４）。

【００３３】こうしてシステムコントローラ２０に加工
終了が通知されると、システムコントローラ２０は、待
機時間の登録データを参照して搬出待機時間が設定され
ているかどうかをチェックする（ステップＳ５）。工程
Iの場合では搬出待機時間Ｓ1が設定されているので（ス
テップＳ５のｙｅｓ）、ステップＳ６に進み、設定され
た待機時間Ｓ1をタイマにセットし、タイマを起動させ
る。以後、指定された待機時間Ｓ1が経過するまでの
間、パレットＰ5は、搬出ステーション３４で待機す
る。したがって、待機している間には、パレットＰ５上
の加工物に付着したり溜まっていたクーラント液は、搬
出ステーション３４の下に設けられている図示しないク
ーラント受けに落ちて回収される。

【００３４】そして、指定された待機時間が経過したら
（ステップＳ７のｙｅｓ）、ステップＳ８に進み、シス
テムコントローラ２０は、待機時間の登録データを参照
して、工程間待機時間が設定されているか否かを判断す
る。工程Ｉと工程IIの間には、工程間待機時間Ｔ1が設
定されているので（ステップＳ８のｙｅｓ）、ステップ
Ｓ９に進む。システムコントローラ２０は、制御盤２４
に当該パレットＰ5をパレットストッカーに退避する指
令を送信する。これにより、搬送装置１４は、当該パレ
ットＰ5を搬出ステーション３４から搬出してパレット
ストッカー１２まで搬送し、このパレットＰ5に割り当
てられている例えば５番のストッカーに入庫させる。こ
のパレットを搬送する過程では、パレット上の加工物は
既に十分に水切りされているため、周囲に飛び散るよう
なこともないので、ＦＭＳセルの床などがクーラント液
で汚れるのを防止することができる。

【００３５】入庫が終わると制御盤２４は、入庫が終了
した事実をシステムコントローラ２０に報告する。そし
て、システムコントローラ２０は、待機時間をＴ1にセ
ットしてタイマを起動させる（ステップＳ１０）。

【００３６】しかる後、システムコントローラ２０は、
経過時間を監視し（ステップＳ１１）、以後パレットＰ
5は待機を続ける。この待機の間、切削熱を帯びた加工
物は、熱を放熱できるので、待機時間が終了するまでに
は冷却される。待機時間Ｔ１が経過したら、加工スケジ
ュールで予定されている次のステーションに当該パレッ
トＰ5を搬送する指令を制御盤２４に送信する。搬送装
置１４は、パレットストッカーの５番で待機していたパ
レットＰ5を運び出し、段取りが予定されている段取り
ステーションに搬送する。この段取り作業では、加工物
は冷却が済んで熱を帯びていないため、精度の高い段取
り替えを行うことができる。

【００３７】段取りが予定されていなければ、次の工程
が行われる工作機械へと搬入される。この次工程での切
削においても、前工程での切削熱が加工精度に悪影響を
及ぼすことが未然に回避される。

【００３８】以上、工作機械１０ａで工程Iの加工の終
わったパレットを例にして待ち時間の管理を説明した
が、他の工作機械でも全く同様にパレットの待ち時間が
管理される。例えば、図４において、工程IIが行われて
いるＮＣ工作機械１０ｂでは、加工が終了して搬出ステ
ーション３４に移動したパレットＰ1は、工程IIIの前に
は工程間待機時間が設定されていないため、搬出待機時
間Ｓ2が経過する間、待機しながらクーラント液の水切
りをした後、次の工程が行われる工作機械に搬出され
る。

【００３９】なお、搬出待機時間、待ち間待機時間が経
過する間、工作機械群１０では、加工スケジュールにし
たがって加工は継続されているため、待機時間が生産効
率を低下させることがないのはもちろんである。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、クーラント液の飛散による周囲の環境への悪
影響を防止し、また、切削熱の熱膨張による段取り精度
や加工精度への悪影響を防止し、しかも生産効率には影
響を与えることなく、加工終了後に次工程の工作機械に
ワークを搬送する際の適切な待ち時間を設定管理するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるパレットの搬送待ち時間の管理方
法が適用されるＦＭＳセルの一例を示す斜視図。

【図２】本発明が適用されるＦＭＳセルの制御系統を示
すブロック図。

【図３】ＦＭＳセルの工作機械の制御部を示すブロック
図。

【図４】本発明が適用されるＦＭＳセルの配置図。

【図５】加工工程とパレット搬送の待機時間の設定例を
示す工程図。

【図６】待機時間の設定画面の例を示す図。

【図７】本発明の一実施形態によるパレットの搬送待ち
時間の管理の処理の流れを示すフローチャート。

【符号の説明】

１０ 工作機械群 １２ パレットストッカ １３ 搬送路 １４ 搬送装置 １５ 段取りステーション ２０ システムコントローラ ３３ 搬入ステーション ３４ 搬出ステーション

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数台のＮＣ工作機械と、加工物を載せた
   パレットを指定されたＮＣ工作機械に搬送するパレット
   搬送装置と、パレット収納用ステーションとを備え、こ
   れらの設備を統合的に管理する生産管理システムを有す
   るＦＭＳセルにおける待ち時間の管理方法であって、 予めそれぞれの加工物について、ＮＣ工作機械から加工
   終了後に搬出するに際しての搬出待機時間と、加工終了
   後から次工程のＮＣ工作機械での工程を開始するまでの
   工程間待機時間を個々の加工物の種類、加工内容に応じ
   て設定し、 加工の終了したＮＣ工作機械から次工程のＮＣ工作機械
   に搬出する際に、指定された前記搬出待機時間、工程間
   待機時間だけ待機させながらそれぞれの加工物を載せた
   パレットの搬送を行うことを特徴とするＦＭＳセルにお
   けるパレット搬送待ち時間の管理方法。
2. 【請求項２】前記搬出待機時間が経過するまでに当該パ
   レットを当該ＮＣ工作機械の搬出ステーションに待機さ
   せ、加工物に付着しているクーラント液を除去回収する
   ことを特徴とする請求項１に記載のＦＭＳセルにおける
   パレット搬送待ち時間の管理方法。
3. 【請求項３】前記工程間待機時間が設定されているパレ
   ットは、加工終了後、パレット収納用ステーションに搬
   送し、パレット上の加工物を冷却しながら待機させるこ
   とを特徴とする請求項１に記載のＦＭＳセルにおけるパ
   レット搬送待ち時間の管理方法。
4. 【請求項４】複数台のＮＣ工作機械と、加工物を載せた
   パレットを指定されたＮＣ工作機械に搬送するパレット
   搬送装置と、パレット収納用ステーションとを備え、こ
   れらの設備を統合的に管理する生産管理システムを有す
   るＦＭＳセルにおける待ち時間の管理装置であって、 予めそれぞれの加工物について、ＮＣ工作機械から加工
   終了後に搬出するに際しての搬出待機時間と、加工終了
   後から次工程のＮＣ工作機械での工程を開始するまでの
   工程間待機時間を個々の加工物の種類、加工内容に応じ
   て設定する待機時間設定手段と、 加工の終了したＮＣ工作機械から次工程のＮＣ工作機械
   に搬出する際に、指定された前記搬出待機時間、工程間
   待機時間だけ待機させながらそれぞれの加工物を載せた
   パレットの搬送を制御する搬送制御手段と、を具備する
   ことを特徴とするＦＭＳセルにおけるパレット搬送待ち
   時間の管理装置。