JP2005235070A

JP2005235070A - 加工処理制御システム

Info

Publication number: JP2005235070A
Application number: JP2004046241A
Authority: JP
Inventors: Senjiyu Kamei; 泉寿亀井; Kishio Azuma; 貴志雄東
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2004-02-23
Publication date: 2005-09-02

Abstract

【課題】複数の加工装置を組み合わせた加工処理制御システムが安価で容易に構築でき、また再構成や変更も容易で、さらにシステム全体の稼動効率の向上を図ることのできるシステムを提供する。
【解決手段】複数のワークに複数の工程からなる加工処理を行う複数の加工装置２１〜４２と、ワークを搬送する搬送ハンド１３ａ、１３ｂと、搬送ハンドを制御する搬送制御装置１１とを備え、ワークには加工工程や加工工程の進行状況等の処理情報を付属させ、処理情報に基づき加工装置間でワークを搬送し加工を行う加工処理制御システムにおいて、複数の加工装置および搬送ハンドの稼動状況を監視し、ワークを適切に搬送し加工するための情報を提供する稼動情報提供サービス部１０を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の加工装置を組み合わせて使用する加工処理制御システム、とくに複数の種類のワークを、異なる加工機能をもつ各加工装置間で授受しながら加工処理を進行させる加工処理制御システムに関する。

通常、ワークの加工は複数の工程から構成されている。この生産性の向上をねらって、種々の加工処理制御システムが提案されている。複合加工機の簡単な例では、切削の表裏加工や旋盤とマシニングセンタ機能を併せ持ったものがある。加工処理制御システムとしては、たとえば、システムを構成する加工装置を、ホストコンピュータやセルコントローラが統括管理し、効率よく加工を実行するためのスケジューリングを行い、加工装置に指示を送る集中制御方式によるものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、ホストコンピュータを使用せず、各装置が各工程に対応した処理を分散制御により実現する方式によるものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
また、処理負荷の分散という観点から、工程管理コントローラ、搬送制御コントローラ、バッファコントローラ等、作業内容に応じ複数のコントローラを配備し、負荷を分散させシステムの構築を安価に容易にする負荷分散方式によるもの（例えば、特許文献３）も提案されている。
このように、従来は、加工装置自身の機能拡張や、ホストコンピュータ等の統括制御部によるスケジューリング、分散制御等により、生産性を向上させている。
特開平７−０５６６２３号公報特許２５０６２４４号公報特許３０８９６２８号公報

しかしながら、集中制御方式では、各加工装置の統括制御部が必要で、工程管理や各装置の制御、不具合発生や稼動効率改善のための再スケジューリング作業等、すべての処理を担う必要があるため、統括制御部にかかる負担が大きくなり、システム構築の費用が高価になる。また、工程の変更や、増減などシステムの構成を変更する場合、統括制御部のソフトウエアや制御ロジックを変更する必要がある。集中制御方式のソフトウエアや制御ロジックは、大規模かつ複雑なものになるため、その変更作業は容易ではないという問題点がある。

これに対し、負荷分散方式では、処理負荷の分散という観点から複数のコントローラを配備し負荷の集中を軽減しているものの、工程手順の管理表やセル別の投入計画等は事前に作成されており、装置の不具合や工具の破損等、工程進行上のトラブルが発生した場合は、新たに管理表や投入計画を作り直す必要があり、やや柔軟性に欠けている。

また、分散制御方式では、各加工装置間でワークおよびワークの処理関連情報を授受することにより、各加工装置が自律的に加工処理を行うことができるため、比較的簡単にシステムの変更に対応できる、安価にシステム構成を実現できるなどの利点がある。しかしながら、生産品目や生産量の変動がある場合や、加工装置にトラブルが発生した場合に、各加工装置を有効利用し、ワークの加工を効率よく行うという点においては、対策がなされていないため、稼動効率を向上させるという点では問題がある。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、複数の加工装置を組み合わせた加工処理制御システムが安価で容易に構築でき、また再構成や変更も容易で、さらにシステム全体の稼動効率の向上を図ることのできるシステムを提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、複数のワークに複数の工程からなる加工処理を行う複数の加工装置と、該複数の加工装置間でワークを搬送する搬送ハンドと、該搬送ハンドを制御する搬送制御装置とを備え、前記ワークには加工工程や加工工程の進行状況等の処理情報を付属させ、該処理情報に基づき前記加工装置間で前記ワークを搬送し加工を行う加工処理制御システムにおいて、前記複数の加工装置および前記搬送ハンドの稼動状況を監視し、前記ワークを適切に搬送し加工するための情報を提供する稼動情報提供サービス部を備えたことを特徴としている。

また、前記稼動情報提供サービス部は、前記複数の加工装置が有する加工機能と稼動状況、および前記加工装置が実行中の加工終了後加工予定があるかどうかの予約状況、および前記搬送制御装置を介して前記搬送ハンドの稼動状況を監視し、前記加工装置からの問い合わせに対し、次ステップの加工処理が実行可能な加工装置の情報、および前記搬送ハンドの稼動状況を返すことを特徴としている。

また、前記加工装置は、前記ワークの加工処理を実行後、該ワークに付属する前記処理情報から次に行うべき加工処理を確認し、前記稼動情報提供サービス部に対し前記加工処理を可能とする加工装置の情報および前記搬送ハンドの稼動状況を問い合わせ、取得した情報により次の加工装置を決定し、前記搬送制御装置を介して前記搬送ハンドに搬送を指令し前記ワークを次の加工装置に受け渡すことを特徴としている。

本発明によれば、加工処理制御システムを構成する各加工装置が、加工対象のワークの加工処理を実行後、そのワークに付属する処理情報から次に行うべき加工処理を確認し、稼動情報提供サービス部に対し、加工処理を可能とする装置情報、搬送制御装置の稼動情報を問い合わせ、取得した情報に応じて次の加工装置を判定し、ワークを引き渡すことにより、加工処理を進行させていくものであり、各構成要素に処理負荷を分散させているため、一部に集中的に負荷がかかることも防ぐことができ、システムが安価で容易に構築できる。さらに、システムの再構成や変更も、稼動情報提供サービス部に登録する内容の変更のみであるため、容易に実現することができる。また、生産品目や生産量の変動がある場合や、加工装置にトラブルが発生した場合であっても、事前のスケジューリングや、稼働中のスケジュール変更処理機能をシステムに搭載させることなく、各加工装置をオンラインで有効利用しながら加工処理を進行でき、稼動効率を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明による加工処理制御システムの概略構成図である。
図１において、２１、２２、３１、３２、４１、４２は加工装置（Ａ１〜Ｃ２）であり、これらすべての加工装置が異なる加工能力をもつのではなく、加工装置（Ａ１）２１と加工装置（Ａ２）２２、加工装置（Ｂ１）３１と加工装置（Ｂ２）３２、加工装置（Ｃ１）４１と加工装置（Ｃ２）４２は各々同じ加工能力を持ち、加工工程に応じて使い分けられる。２１と２２の担当する加工工程をＡ、３１と３２の担当する加工工程をＢ、４１と４２の担当する加工工程をＣとする。各加工装置には、パレット搬入部２１ａ、２２ａ、３１ａ、３２ａ、４１ａ、４２ａと、パレット搬出部２１ｂ、２２ｂ、３１ｂ、３２ｂ、４１ｂ、４２ｂが備えられている。１４は加工対象であるワークを取り付けるためのパレット、１２はパレット１４にワークを取り付けおよび取り外しを行うための段取り台である。パレット１４上には、加工対象であるワークを取り付ける部分と、ワークに対する処理情報を記憶するための情報記憶媒体（図示せず）が設けられる。情報記憶媒体には、ワークの加工工程のステップや、各加工工程で実行する加工プログラム、現在どの段階まで加工が進んでいるかを示す加工履歴情報、ワーク固有情報など処理情報が記憶される。作業者は、ワークの加工開始の際、ワークをパレット１４に取り付けるとともに、この処理情報も情報記憶媒体に記憶させる。１３ａ、１３ｂはパレット１４を把持し、段取り台１２、各加工装置の搬入出部の間を搬送するための搬送ハンド（Ａ、Ｂ）、１５は搬送ハンド１３ａ、１３ｂが行き来するための搬送レールである。１１は搬送ハンド１３ａ、１３ｂの制御を行うための搬送制御装置で搬送ハンド１３ａ、１３ｂに移動指令を送る。１０は各加工装置の稼動状況を管理するとともに、ワークを適切に搬送するための情報を提供する稼動情報提供サービス部、１６は各部を接続する通信回線であり、稼動情報提供サービス部１０と各加工装置、搬送制御装置１１、段取り台１２間の通信と、搬送制御装置１１と搬送ハンド間の通信と、各加工装置と搬送制御装置１１で通信を可能とする。

図２は本発明の加工処理制御システムにおける稼動情報提供サービス部１０の構成を表すブロック図である。
図２において、５１はシステムを構成する加工装置２１〜４２の稼動状況を監視する加工装置稼動情報テーブル、５２は搬送ハンド１３ａ、１３ｂの稼動状況を監視する搬送ハンド稼動情報テーブル、５３はこれら２つのテーブルの情報の更新を行うテーブル更新部、５４は、加工装置、搬送ハンドからの要求に対して、加工装置稼動情報テーブル５１、搬送ハンド稼動情報テーブル５２を参照し、提供可能なサービスを判定する可能サービス判定部、５５は稼動情報提供サービス部１０の外部からの問い合わせや、通知情報の処理、また問い合わせに対する応答指令発行処理を行う指令処理部、５６はシステムの他の構成要素と通信を行うための通信インターフェイスである。通信の対象は、加工装置（図中では２１とあるが、２２、３１、３２、４１、４２も対象とする）、搬送制御装置１１、段取り台１２である。

図３は、本発明の加工処理制御システムにおける稼動情報提供サービス部１０にあるテーブルの説明図である。
図３において（ａ）は、加工装置稼動情報テーブル５１の表示例、（ｂ）は搬送ハンド稼動情報テーブル５２の表示例である。
図３（ａ）の加工装置稼動情報テーブルは、「加工装置」、「可能加工工程」、「稼動状況」、「予約状況」、「残時間」から構成されている。ここで、「加工装置」は、稼動情報提供サービス部１０が監視する加工装置の一覧が設定される。「可能加工工程」は加工装置が担当する加工工程の種別が設定される。「加工装置」、「可能加工工程」データは、システム構成時に各加工装置から稼動情報提供サービス部に送信される。指令処理部５５は、受信した情報から加工装置稼動情報テーブルの「加工装置」、「可能加工工程」データを、テーブル更新部５３を介して設定する。
「稼動状況」は加工装置の稼動状況を示す部分で、加工処理中であれば“処理中”、加工処理を行っていない場合は“空き”、トラブルなどで加工装置自体が使用不可である場合は“停止”がたとえば設定される。「稼動状況」データは、システム稼動中に各加工装置が自身の稼動情報を稼動情報提供サービス部１０に送信し、指令処理部５５が、テーブル更新部５３を介して更新する。
「予約状況」は、加工装置が現在実行中の加工処理が終了後、次に加工予定しているタスクがあるかどうかが設定される。「予約状況」データは、加工装置が、自身が予約された時点で稼動情報提供サービス部１０に予約情報を送信し、指令処理部５５が該予約情報を、テーブル更新部５３を介して更新する。
「残時間」は予約処理の実施も含め、加工装置の担当する処理があとどのくらいで終了見込みにあるかが設定される。「残時間」は、加工装置がワークの加工処理内容および予約内容から判断し、稼動情報提供サービス部１０に送信する。指令処理部５５は、送信情報をもとにテーブル更新部５３を介して「残時間」データを更新する。

図３（ｂ）の搬送ハンド稼動情報テーブルは、「搬送ハンド」、「稼動状況」、「位置」、「予約状況」から構成されている。ここで、「搬送ハンド」は、搬送制御装置１１が制御する搬送ハンドの一覧が設定される。「搬送ハンド」データは、システム構成時に搬送制御装置１１から稼動情報提供サービス部に送信される。指令処理部５５は、受信した情報から搬送ハンド稼動情報テーブルの「搬送ハンド」データを、テーブル更新部５３を介して設定する。
「稼動状況」は搬送ハンドの稼動状況を示す部分で、搬送中であれば“処理中”、搬送中でない（停止している）場合は“空き”、が設定される。「稼動状況」が“空き”である場合には「位置」に搬送ハンドがどの位置に停止しているかが設定される。図３（ｂ）の例では、搬送ハンド１３Ａが、２２ｂ、加工装置２２のパレット搬出部上で停止していることを示している。「稼動状況」および「位置」データは、システム稼動中に搬送制御装置１１が搬送ハンドの稼動情報を稼動情報提供サービス部１０に送信し、指令処理部５５が、テーブル更新部５３を介して更新する。
「予約状況」は、搬送ハンドが現在実行中の搬送処理が終了後、つぎに搬送予定しているタスクがあるかどうかが設定される。「予約状況」データは、搬送制御装置１１が、搬送ハンドが予約された時点で稼動情報提供サービス部１０に予約情報を送信し、指令処理部５５が該予約情報を、テーブル更新部５３を介して更新する。

以上のような構成の加工システムでは、まずシステム構成時にすべての加工装置が自身の情報を、稼動情報提供サービス部１０に登録する。また、搬送制御装置が制御するすべての搬送ハンドの情報を、同様に稼動情報提供サービス部１０に登録する。また、システムに新規に加工装置が増設された場合、加工装置自身の情報を稼動情報提供サービス部１０に登録する。

システムの動作例を説明する。
まず作業者は、加工対象のワークをパレット１４に取り付けるとともに、ワークの加工工程のステップや、各加工工程で実行する加工プログラム、現在どの段階まで加工が進んでいるかを示す加工履歴情報、ワーク固有情報など処理情報を、パレット上の情報記憶媒体に記憶させる。その後、パレットを段取り台１２に設置し、処理を開始する。

段取り台１２は、パレットの情報記憶媒体よりワークの処理情報を読み出す。処理情報よりワークの実施すべき加工処理を判定し、稼動情報提供サービス部１０に対し、加工処理を実行可能とする加工装置情報、および、搬送ハンドの稼動情報を問い合わせる。

稼動情報提供サービス部１０は、段取り台からの指令を受信すると、加工処理を可能とする加工装置、および搬送ハンドの稼動情報を、加工装置稼動情報テーブル５１、搬送ハンド稼動情報テーブル５２より抽出し、その情報を段取り台１２に返信する。

段取り台１２は、返信情報より加工装置を決定し、その加工装置に対し予約指令を送信する。また、併せて使用する搬送ハンドを決定し、搬送制御装置１１にその搬送ハンドでの搬送作業を依頼する。このとき、搬送先の加工装置の情報（例えば２１）も渡す。

予約指令を受信した加工装置（Ａ１）２１は、稼動情報提供サービス部１０に対し、加工装置稼動情報テーブル５１の情報更新（予約）を指令する。稼動情報提供サービス部１０は、テーブル更新部５３を介して加工装置稼動情報テーブル５１上の該当する情報を更新する。また、搬送指令を受信した搬送制御装置１１も同様に、前記稼動情報提供サービス部１０に対し、搬送ハンド稼動情報テーブル５２の情報更新（搬送中）を指令し、更新する。

搬送ハンドは、段取り台１２より、パレット１４を把持し搬送先の加工装置（Ａ１）２１のパレット搬入部２１ａに移動させる。この時点で搬送ハンドは処理が完了するため、搬送制御装置１１は、前記稼動情報提供サービス部１０に対し、該当する搬送ハンドの稼動情報更新（空き）を指令し、更新する。

加工装置（Ａ１）２１は、パレット搬入部２１ａに置かれたパレット１４上の情報記憶媒体よりワーク固有情報（たとえばＩＤ）を確認し、予約中のワークであれば、パレット１４を装置内に搬入する。

次に、加工装置（Ａ１）２１はパレット１４上の情報記憶媒体より、加工プログラム情報をダウンロードし、加工処理を開始するとともに、稼動情報提供サービス部１０に対し、加工装置稼動情報テーブル５１の情報更新（処理中、残時間（見込み））を指令し、更新する。

加工終了後、加工装置（Ａ１）２１は、パレット１４上の情報記憶媒体に記憶される加工履歴情報を更新する。また、稼動情報提供サービス部１０に対し、加工装置稼動情報テーブル５１の情報更新（空き）を指令し、更新する。

次に、加工装置（Ａ１）２１は、ワークの次に実施すべき加工処理情報を情報記憶媒体より取得し、稼動情報提供サービス部１０に対し、加工処理を実行可能とする加工装置情報および搬送ハンドの稼動情報を問い合わせる。

稼動情報提供サービス部１０は、加工装置（Ａ１）２１からの指令を受信すると、加工処理を可能とする加工装置および搬送ハンドの稼動情報を、加工装置稼動情報テーブル５１、搬送ハンド稼動情報テーブル５２より抽出し、その情報を加工装置（Ａ１）２１に返信する。

加工装置（Ａ１）２１は、返信情報より加工装置を決定し、その加工装置に対し予約指令を送信する。また、併せて使用する搬送ハンドを決定し、搬送制御装置１１にその搬送ハンドでの搬送作業を依頼する。このとき、搬送先の加工装置の情報（例えば４２）も渡す。

予約指令を受信した加工装置（Ｃ２）４２は、前述の加工装置（Ａ１）２１の場合と同様に、稼動情報提供サービス部１０に対し、加工装置稼動情報テーブル５１の情報更新（予約）を指令、更新する。また、搬送指令を受信した搬送制御装置１１も同様に、稼動情報提供サービス部１０に対し、搬送ハンド稼動情報テーブル５２の情報更新（搬送中）を指令し、更新する。

なお、搬送先の加工装置を決定する際は、基本的には空き状態にあるものに決定する。空き状態にあるものがなければ、残時間が少ない加工装置を予約する。予約指令を搬送先の加工装置に発行すると、加工対象のワークは搬送先の加工装置のパレット搬入部に移動され、加工処理終了を待機する。搬送ハンドに関しては、空き状態にあるものがなければ、例えば搬送対象パレットの近くに移動中の搬送ハンドを予約する。

このように各加工装置は、稼動情報提供サービス部１０に問い合わせを行い、次の搬送先の加工装置を判定し、パレットを搬送し、加工処理を受け渡していく。稼動情報提供サービス部１０は、「処理中」、「停止」など各加工装置の稼動状況を判断した上で処理可能な装置情報を返信するため、複数ワークを並行して加工する場合や一部の加工装置がトラブルで停止した場合においても柔軟に対応することができる。

このように、本発明の加工処理制御システムは、加工処理制御システムを構成する各加工装置が、加工対象のワークの加工処理を実行後、そのワークに付属する処理情報から次に行うべき加工処理を確認し、稼動情報提供サービス部に対し、加工処理を可能とする装置情報、搬送制御装置の稼動情報を問い合わせ、取得した情報に応じて次の加工装置を判定し、ワークを引き渡すことにより、加工処理を進行させていくものであり、各構成要素に処理負荷を分散させているため、一部に集中的に負荷がかかることも防ぐことができ、システムが安価で容易に構築できる。さらに、システムの再構成や変更も、稼動情報提供サービス部に登録する内容の変更のみであるため、容易に実現することができる。また、生産品目や生産量の変動がある場合や、加工装置にトラブルが発生した場合であっても、事前のスケジューリングや、稼働中のスケジュール変更処理機能をシステムに搭載させることなく、各加工装置をオンラインで有効利用しながら加工処理を進行でき、稼動効率を向上させることができる。

目的に応じて加工処理制御システムを容易に再構成、変更できるので、例えばあるワークに対し複数の加工が必要でその各加工に要する時間が異なる場合、長く時間を要する加工を担当する加工装置の数を増やしてシステムを構成し、各加工装置を効率的に利用しながら加工処理を進めるという用途にも適用できる。

本発明の第１実施例を示す加工処理制御システムの概略構成図本発明の加工処理制御システムの稼動情報提供サービス部のブロック図本発明の加工処理制御システムの稼動情報提供サービス部にあるテーブル説明図

符号の説明

１０稼動情報提供サービス部
１１搬送制御装置
１２段取り台
１３ａ、１３ｂ搬送ハンド（Ａ）、搬送ハンド（Ｂ）
１４パレット
１５搬送レール
１６通信回線
２１加工装置（Ａ１）
２１ａ加工装置（Ａ１）のパレット搬入部
２１ｂ加工装置（Ａ１）のパレット搬出部
２２加工装置（Ａ２）
２２ａ加工装置（Ａ２）のパレット搬入部
２２ｂ加工装置（Ａ２）のパレット搬出部
３１加工装置（Ｂ１）
３１ａ加工装置（Ｂ１）のパレット搬入部
３１ｂ加工装置（Ｂ１）のパレット搬出部
３２加工装置（Ｂ２）
３２ａ加工装置（Ｂ２）のパレット搬入部
３２ｂ加工装置（Ｂ２）のパレット搬出部
４１加工装置（Ｃ１）
４１ａ加工装置（Ｃ１）のパレット搬入部
４１ｂ加工装置（Ｃ１）のパレット搬出部
４２加工装置（Ｃ２）
４２ａ加工装置（Ｃ２）のパレット搬入部
４２ｂ加工装置（Ｃ２）のパレット搬出部
５１加工装置稼動情報テーブル
５２搬送ハンド稼動情報テーブル
５３テーブル更新部
５４可能サービス判定部
５５指令処理部
５６通信インターフェイス

Claims

複数のワークに複数の工程からなる加工処理を行う複数の加工装置と、
該複数の加工装置間でワークを搬送する搬送ハンドと、
該搬送ハンドを制御する搬送制御装置とを備え、
前記ワークには加工工程や加工工程の進行状況等の処理情報を付属させ、
該処理情報に基づき前記加工装置間で前記ワークを搬送し加工を行う加工処理制御システムにおいて、
前記複数の加工装置および前記搬送ハンドの稼動状況を監視し、前記ワークを適切に搬送し加工するための情報を提供する稼動情報提供サービス部を備えたことを特徴とする加工処理制御システム。
前記稼動情報提供サービス部は、前記複数の加工装置が有する加工機能と稼動状況、および前記加工装置が実行中の加工終了後加工予定があるかどうかの予約状況、および前記搬送ハンドの稼動状況を監視し、前記加工装置からの問い合わせに対し、次ステップの加工処理が実行可能な加工装置の情報、および前記搬送ハンドの稼動状況を前記加工装置へ返すことを特徴とする請求項１に記載の加工処理制御システム。
前記加工装置は、前記ワークの加工処理を実行後、該ワークに付属する前記処理情報から次に行うべき加工処理を確認し、前記稼動情報提供サービス部に対し前記加工処理を可能とする加工装置の情報および前記搬送ハンドの稼動状況を問い合わせ、取得した情報により次の加工装置を決定し、前記搬送制御装置を介して前記搬送ハンドに搬送を指令し前記ワークを次の加工装置に受け渡すことを特徴とする請求項１または２に記載の加工処理制御システム。