JP2022003496A - 加工システム - Google Patents

Abstract

【課題】未加工ワークが載置される複数の載置部を有する載置台を備えた加工システムにおいて、複数の未加工ワークに対して順次連続して加工を行う場合の途中停止の発生を抑制することが可能な加工システムを提供する。【解決手段】加工システム１は、工具マガジン２５に保持された複数の工具２０を用いてワーク９を加工するマシニングセンタ２と、未加工のワーク９が載置される複数のパレット棚３１〜３５を有するパレットプール３と、マシニングセンタ２を制御する制御装置６とを備える。制御装置６は、加工プログラムを記憶する加工プログラム記憶部６１２と、複数のパレット棚３１〜３５に載置されたワーク９の情報を記憶するワーク情報記憶部６１３とを有すると共に、複数のパレット棚３１〜３５に載置されたワーク９を加工するための加工プログラムが加工プログラム記憶部６１２に記憶されているか否かを判定する加工プログラム判定部６３１を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の品種のワークを加工する加工システムに関する。

従来、工具マガジンに収容された複数の工具を用いて加工を行う工作機械によって複数の品種のワークの加工を行う加工システムには、未加工のワークが取り付けられたパレットを載置するための複数のパレット棚を有するパレットプールと、作業者がパレット上のワークの交換作業を行うための段取りステーションと、段取りステーション及び工作機械と各パレット棚との間でワークをパレットと共に移載する移載装置とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

このような加工システムでは、工作機械がワークの品種に対応した加工プログラム（数値制御プログラムあるいはＮＣプログラムとも称される）に従ってワークの加工を行う。一つのワークの加工が終了すると、移載装置によって加工後のワークがパレットと共にパレット棚に戻され、次のワークが工作機械に搬入される。パレットプールが例えば特許文献１の図１に示されているように六つのパレット棚を有する場合には、各パレット棚に載置された六つのワークの加工が完了するまでは、パレットプールに作業者が新たなワークを投入したり、加工後のワークをパレットプールから取り出したりすることなく、複数のワークの加工が順次連続して自動で行われる。

特開平９−１７４３７１号公報

パレットプールを備えた加工システムでは、例えば作業者が退勤する前に複数のワークをパレットプールに投入しておけば、夜間の自動運転によってワークの加工が順次連続して行われ、翌朝までに全てのワークの加工を完了させることも可能である。しかし、工作機械を制御する制御装置に、ワークの品種に応じた加工プログラムが記憶されていなかった場合等には、当該ワークの加工を行うことができないため、加工が停止してしまう。この加工停止が、例えば作業者が対応可能な時間帯に発生した場合には、直ちに作業者が対応することができるが、作業者が不在となる時間帯に複数のワークの連続加工が途中で停止した場合には、例えば翌朝の作業者の出勤時まで、長時間にわたって加工が停止してしまう。

そこで、本発明は、未加工ワークが載置される複数の載置部を有する載置台を備えた加工システムにおいて、複数の未加工ワークに対して順次連続して加工を行う場合の途中停止の発生を抑制することが可能な加工システムを提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するため、工具マガジンに保持された複数の工具を用いてワークを加工する工作機械と、前記工作機械により加工される前の未加工ワークが載置される複数の載置部を有する載置台と、前記未加工ワークを前記載置台と前記工作機械との間で移載する移載装置と、前記工作機械及び前記移載装置を制御する制御装置と、を備えた加工システムであって、前記制御装置は、前記工具マガジンに保持されている前記複数の工具のそれぞれの情報を記憶する工具情報記憶部と、前記ワークを加工するための加工プログラムを記憶する加工プログラム記憶部と、前記複数の載置部に載置されたそれぞれの前記未加工ワークの識別情報を含むワーク情報を記憶するワーク情報記憶部とを有すると共に、前記加工プログラム記憶部及び前記ワーク情報記憶部に記憶された情報に基づいて、前記複数の載置部に載置された前記未加工ワークを加工するための加工プログラムが前記加工プログラム記憶部に記憶されているか否かを判定する加工プログラム判定部を有する、加工システムを提供する。

本発明によれば、未加工ワークが載置される複数の載置部を有する載置台を備えた加工システムにおいて、複数の未加工ワークに対して順次連続して加工を行う場合の途中停止の発生を抑制することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る加工システムを示す概略構成図である。 マシニングセンタを側方から見て示す概略構成図である。 制御装置の機能構成を示す制御ブロック図である。 工具情報記憶部に記憶されている内容の一例を示す説明図である。 加工プログラムの一例を示す説明図である。 ワーク情報記憶部に記憶されている内容の一例を示す説明図である。 （ａ）〜（ｄ）はタッチパネルディスプレイの表示例を示す説明図である。

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図７を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施の形態に係る加工システムを上方から見て示す概略構成図である。図２は、加工システムにおけるマシニングセンタを側方から見て示す概略構成図である。図２では、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を示しており、このうちＸ軸及びＺ軸が水平方向であり、Ｙ軸が鉛直方向である。

加工システム１は、マシニングセンタ（工作機械）２と、パレット８に搭載された複数の未加工のワーク９をプール（蓄積）しておくことが可能な載置台としてのパレットプール３と、作業者１０がパレット８上のワーク９の交換作業等を行うための段取りステーション４と、ワーク９をマシニングセンタ２及び段取りステーション４とパレットプール３との間で移載することが可能な移載装置５と、マシニングセンタ２及び移載装置５を制御する制御装置６と、制御装置６を収容すると共に作業者１０が視認及び操作可能な位置にタッチパネルディスプレイ７１が設けられた制御盤７とを備えている。ワーク９は、例えば一品物の金型や、多品種少量生産される機械部品等である。

マシニングセンタ２は、複数の工具２０を用いて、フライス削り、穴あけ、ねじ立て、リーマ仕上げなど多種類の加工をワーク９に対して連続で行うことが可能な工作機械であり、ベッド２１と、ベッド２１上でＸ軸方向に移動可能に支持されたコラム２２と、コラム２２に対してＹ軸方向に移動可能なサドル２３と、サドル２３に設けられた主軸装置２４と、複数の工具２０をそれぞれ保持する複数のポット２５１を有する工具マガジン２５と、工具マガジン２５に保持されている工具２０と主軸装置２４に保持されている工具２０とを交換する自動工具交換装置２６と、ベッド２１上でＺ軸方向にパレット８を搬送すると共に当該パレット８を鉛直軸回りに回転させることが可能な送り台２７と、未加工のワーク９と加工済のワーク９とを入れ替え可能なターンテーブル２８と、ワーク９の加工が行われる加工室２００を囲うカバー２９とを備えている。

カバー２９は、カバー本体２９１と、閉状態においてターンテーブル２８上に配置される開閉扉２９２とを有している。開閉扉２９２は、ターンテーブル２８の回転によって未加工のワーク９と加工済のワーク９とを入れ替えるとき、図略のアクチュエータによって開閉される。

パレットプール３は、段取りステーション４と共に移載装置５を囲むように配置された複数（本実施の形態では五つ）の載置部としてのパレット棚３１〜３５を有している。パレット棚３１〜３５には、パレット８と共にワーク９が載置される。パレット棚３１〜３５においてパレット８が載置される上面には、パレット８を位置決めするための複数のラフガイド３０が設けられている。図１では、五つのパレット棚３１〜３５のうち、三つのパレット棚３１〜３３にパレット８と共にワーク９が載置された状態を示している。

なお、本実施の形態では、パレット棚３１〜３５が移載装置５を中心とする円弧状に並んで配置されているが、これに限らず、例えば直線状に並んで配置されていてもよい。また、本実施の形態では、パレット棚３１〜３５が水平方向に一段で並んでいるが、上下方向に複数のパレット棚が複数段に設けられていてもよい。

段取りステーション４は、パレット棚３１〜３５の並び方向に沿ってパレット棚３１と隣り合うように、移載装置５の近傍に配置されている。作業者１０は、未加工のワーク９を段取りステーション４でパレット８に取り付ける。段取りステーション４には、制御装置６との通信が可能な操作盤４１が設けられている。作業者１０は、段取りステーション４でワーク９をパレット８に取り付けた後、ワーク９の取り付け完了を操作盤４１によって制御装置６に通知する。

また、作業者１０は、操作盤４１を操作して、パレット８への取り付けが完了したワーク９と当該ワーク９を加工するための加工プログラムとの紐付けが可能な識別情報、及び当該ワーク９の加工の優先度を入力する。入力された情報は、制御装置６に送られる。加工の優先度は、例えば「高」か「通常」かの二択によって設定される。

移載装置５は、回転軸線Ｏを中心として回転する旋回フレーム５１と、旋回フレーム５１の一対の支柱５１１に対して昇降可能に案内されるキャリッジ５２と、キャリッジ５２に対して水平方向に進退移動可能に案内される移載フォーク５３とを有している。旋回フレーム５１の回転動作、キャリッジ５２の昇降動作、及び移載フォーク５３の進退移動動作は、それぞれ不図示のサーボモータによって行われる。移載装置５は、移載フォーク５３をパレット８の下側に差し込んで上昇する動作によってパレット８を持ち上げ、旋回フレーム５１の回転動作によってワーク９をパレット８と共に移載する。

制御装置６は、段取りステーション４の操作盤４１によってワーク９の取り付け完了が通知されると、移載装置５を制御して、当該ワーク９をパレット棚３１〜３５の何れかにセットする。本実施の形態では、最大で五つの未加工のワーク９をパレットプール３にプールすることが可能である。その後、作業者１０が制御盤７のタッチパネルディスプレイ７１を操作して加工開始を指示すると、制御装置６は、移載装置５を制御してパレットプール３にプールされた未加工のワーク９をマシニングセンタ２に搬入させ、マシニングセンタ２によって加工を行う。

複数のワーク９の加工順序は、先にパレットプール３に投入されたものから順に加工を行う先入れ先出しを基本とするが、操作盤４１の操作によって優先度が高いと設定されたワーク９があれば、当該ワーク９を他のワーク９よりも先に加工する。加工が完了したワーク９は、パレット棚３１〜３５のうち当該ワーク９がセットされていたパレット棚に戻される。

図３は、制御装置６の機能構成を示す制御ブロック図である。制御装置６は、加工システム１の動作のための各種の情報を記憶する記憶部６１と、加工システム１の動作を制御する制御部６２と、複数のワーク９に対して順次連続して加工を行う場合の途中停止の発生を抑制するための各種の判定を行う判定部６３とを有している。制御部６２及び判定部６３の機能は、例えば制御装置６のＣＰＵ（演算処理装置）がシステムプログラムを実行することによって実現される。

記憶部６１は、例えば書き換え可能な半導体メモリによって構成され、工具マガジン２５に保持されている複数の工具２０のそれぞれの工具情報を記憶する工具情報記憶部６１１と、ワーク９を加工するための加工プログラムを記憶する加工プログラム記憶部６１２と、パレットプール３のパレット棚３１〜３５に載置されたそれぞれのワーク９の識別情報を含むワーク情報を記憶するワーク情報記憶部６１３とを有している。

図４は、工具情報記憶部６１１に記憶されている内容の一例を表形式で示す説明図である。図４において、「ポット番号」は、工具マガジン２５の複数のポット２５１にそれぞれに割り当てられたシリアル番号である。「工具名称」は、工具２０の名称である。「工具番号」は、加工プログラム中において当該工具２０を特定するための番号である。「余寿命」は、それぞれの工具２０について工具寿命として設定された使用時間から当該工具２０の使用開始からの累積使用時間を差し引いた残余の時間である。「工具状態」は、当該工具２０が使用可能な状態であるか否かを示す状態情報である。「余寿命」の値は、当該工具２０を用いたワーク９の加工中に随時更新される。

図４に示す例では、ポット番号１のポット２５１に工具２０としてボールエンドミル１が保持されており、このボールエンドミル１の工具番号がＴ２、余寿命が１２０分で、使用可能な状態であることが示されている。また、図４に示す例では、ポット番号２のポット２５１にドリル１が保持されており、このドリル１の工具番号がＴ４、余寿命が１００分であるが、折損等の損傷によって使用することができない状態であることが示されている。またさらに、図４に示す例では、ポット番号３のポット２５１に工具番号がＴ１の正面フライス１が保持されているが、余寿命が０分であるために使用することができない状態であることが示されている。

図５は、加工プログラム記憶部６１２に記憶されている加工プログラムの一例を示している。この加工プログラムにおけるＡ部の「Ｔ１ Ｍ０６」との記載のうち、「Ｍ０６」は工具交換指令のコードであり、「Ｔ１ Ｍ０６」は、工具番号Ｔ１で示される工具２０を主軸装置２４に装着することを示している。また、Ｂ部の「Ｔ２」は、工具マガジン２５を回転させて工具番号Ｔ２で示される工具２０を自動工具交換装置２６によって主軸装置２４に装着さている工具２０と交換可能な交換位置に位置決めする指令であり、Ｃ部の「Ｍ０６」は、工具番号Ｔ２で示される工具２０と主軸装置２４に装着さている工具２０とを自動工具交換装置２６によって交換する指令である。「Ｔ２」と「Ｍ０６」との間に記載されている加工指令は、工具マガジン２５の回転と並行して実行される。

工具マガジン２５の各ポット２５１に保持されている工具２０は、自動工具交換装置２６による工具交換のたびに変化するので、工具情報記憶部６１１に記憶されているポット番号と工具番号等との対応関係は、工具交換が発生するごとに都度更新される。なお、図５におけるＤ部の「（Ｔ１. ＦＡＣＥ ＭＩＬＬ １）」及びＥ部の「（Ｔ２. ＢＡＬＬ ＥＮＤ ＭＩＬＬ １）」は、使用する工具の工具番号及び名称を示すコメント文である。

図６は、ワーク情報記憶部６１３に記憶されている内容の一例を表形式で示す説明図である。図６において、「パレット棚番号」は、パレットプール３のパレット棚３１〜３５にそれぞれに割り当てられたシリアル番号である。「品番」は、パレット棚３１〜３５のそれぞれに載置されたワーク９の品番である。「優先度」は、当該ワーク９の加工の優先度を示している。品番は、個々のワーク９の種別を示すものであり、本発明の識別情報の一態様である。なお、識別情報としては、品番に替えて、例えばアルファベット等の文字列で表されたワーク９の名称を用いることも可能である。パレット棚３１〜３５に載置されたワーク９と、当該ワーク９を加工する際に用いられる加工プログラムとは、識別情報としての品番によって紐付けされる。

制御部６２は、ワーク９を加工するための加工システム１の基本的な動作を制御するものであり、加工プログラム記憶部６１２に記憶された加工プログラムに従ってマシニングセンタ２を制御する加工制御部６２１と、移載装置５を制御する移載制御部６２２とを有している。

判定部６３は、パレットプール３にプールされている未加工の各ワーク９を加工するための加工プログラムが加工プログラム記憶部６１２に記憶されているか否かを判定する加工プログラム判定部６３１と、各ワーク９の加工で使用される工具が工具マガジン２５に保持されているか否かを判定する工具判定部６３２と、複数のワーク９の加工に用いられる工具２０が各ワーク９の加工中に寿命の到来によって使用できなくなるか否かを判定する工具寿命判定部６３３とを有している。

加工プログラム判定部６３１は、加工プログラム記憶部６１２及びワーク情報記憶部６１３に記憶された情報に基づいて、ワーク９を加工するための加工プログラムが加工プログラム記憶部６１２に記憶されているか否かを判定する。より具体的には、パレット棚３１〜３５のそれぞれに載置されたワーク９の品番に対応する加工プログラムが加工プログラム記憶部６１２に記憶されているかを判定する。

工具判定部６３２は、ワーク９を加工するための加工プログラムから当該ワーク９の加工で使用される工具２０を抽出すると共に、工具情報記憶部６１１に記憶された情報を参照し、抽出された工具２０が工具マガジン２５に使用可能な状態で保持されているか否かを判定する。工具２０の抽出は、例えば加工プログラム中の工具番号によって行うことができるが、例えばコメント文の記載内容に基づいて行うことも可能である。

工具寿命判定部６３３は、工具情報記憶部６１１に記憶された累積使用時間の情報、及びパレットプール３にプールされている未加工の各ワーク９を加工するための加工プログラムから得られる情報に基づいて、これらのワーク９の加工時において当該ワーク９の加工に用いられる工具２０が寿命の到来によって使用できなくなるか否かを判定する。そして、当該工具２０が寿命の到来によって使用できなくなると判定された場合には、加工システム１のオペレータ１１にそのことを報知する。なお、オペレータ１１は、前述の作業者１０と同じであってもよい。

制御装置６は、例えば制御盤７のタッチパネルディスプレイ７１の操作によるオペレータ１１の指示に応じて、加工プログラム判定部６３１、工具判定部６３２、及び工具寿命判定部６３３としての処理を実行する。オペレータ１１は、パレットプール３に例えば五つの未加工のワーク９がパレット棚３１〜３５に載置された後、タッチパネルディスプレイ７１に対して指示操作を行う。

図７（ａ）は、オペレータ１１がこの指示操作を行う際のタッチパネルディスプレイ７１の画面を示している。タッチパネルディスプレイ７１には、「加工前確認」のボタンアイコン７１１が表示され、このボタンアイコン７１１をオペレータ１１がタッチ操作することで、加工プログラム判定部６３１、工具判定部６３２、及び工具寿命判定部６３３の処理を実行すべきことが指示される。制御装置６は、この指示に応じて、パレットプール３のパレット棚３１〜３５に載置されている未加工のワーク９の全てに対し、加工プログラム判定部６３１、工具判定部６３２、及び工具寿命判定部６３３の処理を実行する。

図７（ｂ）は、加工プログラム判定部６３１の判定の結果、不足している加工プログラムがあった場合のタッチパネルディスプレイ７１の表示例である。この例では、パレット棚番号が１のパレット棚３１ならびにパレット棚番号が３のパレット３３に載置されているワーク９の加工プログラムが加工プログラム記憶部６１２に記憶されていないことを示している。このように、タッチパネルディスプレイ７１には、不足している加工プログラムが一覧で表示される。オペレータ１１は、この表示内容を確認し、不足している加工プログラムを制御装置６に書き込む。書き込まれた加工プログラムは、加工プログラム記憶部６１２に記憶される。

工具判定部６３２は、パレットプール３にプールされている未加工のワーク９の全てについて、加工に用いられる工具２０を抽出し、抽出された工具２０が工具マガジン２５に使用可能な状態で保持されているか否かを判定する。そして、この判定の結果が否である場合に、不足している工具２０の一覧をオペレータ１１に提示するための一覧データを生成する。

図７（ｃ）は、この一覧データがタッチパネルディスプレイ７１に表示された状態を示す表示例である。タッチパネルディスプレイ７１には、不足している工具２０の工具番号及び工具名称が表示される。また、抽出された工具２０が工具マガジン２５のポット２５１に保持されているものの、損傷の発生又は工具寿命によって使用可能な状態でない場合には、当該工具２０が保持されているポット２５１のポット番号が合わせて表示される。

図７（ｄ）は、工具寿命判定部６３３の判定の結果、パレットプール３にプールされている未加工のワーク９のうち、一部のワーク９の加工に用いられる工具２０が寿命の到来によって使用できなくなると判定されたとき、そのことを報知するためのタッチパネルディスプレイ７１の表示例である。この報知は、「加工前確認」のボタンアイコン７１１がタッチ操作された時点では、当該工具２０の寿命の残り時間（余寿命）があるものの、パレット棚３１〜３５に載置された複数のワーク９を順次加工していく途中で、当該工具２０が寿命の到来によって使用できなくなることが予見される場合になされるものである。また、工具２０が寿命の到来によって使用できなくなるか否かの判定は、各ワーク９に対応する加工プログラムにおいて当該工具２０が使用される回数や、当該工具２０を用いる加工の内容に基づいて行うことができる。

なお、工具寿命判定部６３３の判定は、ボタンアイコン７１１がタッチ操作された時点のみならず、複数のワーク９を順次加工していく途中で随時行ってもよい。この場合、工具２０の実際の累積使用時間に基づいて判定を行うことができるので、判定の正確性が高められる。

（実施の形態の効果）
以上説明した本実施の形態によれば、パレットプール３にプールされた複数の未加工のワーク９のうち、最初に加工を行うワーク９のみならず、二番目あるいは三番目以降に加工を行うワーク９に対しても加工プログラム判定部６３１及び工具判定部６３２の処理を行うので、例えば夜間の自動運転によって複数のワーク９の加工を順次連続して行う場合に、加工が途中で停止してしまうことを抑制することが可能となる。また、工具寿命判定部６３３により、二番目あるいは三番目以降に加工を行うワーク９の加工時に発生する工具２０の寿命の到来を予見してオペレータ１１に報知することが可能となるので、複数のワーク９の加工が途中で停止してしまうことをより確実に抑制することが可能となる。

（付記）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、この実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、一部の構成を省略し、あるいは構成を追加もしくは置換して、適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記の実施の形態では、工作機械として横形マシニングセンタを用いた場合について説明したが、これに限らず、例えば立形マシニングセンタや門形マシニングセンタに本発明を適用することも可能である。

１…加工システム １１…オペレータ
２…マシニングセンタ（工作機械） ２０…工具
２５…工具マガジン ２５１…ポット
３…パレットプール（載置台） ３１〜３５…パレット棚（載置部）
５…移載装置 ６…制御装置
６１１…工具情報記憶部 ６１２…加工プログラム記憶部
６１３…ワーク情報記憶部 ６３１…加工プログラム判定部
６３２…工具判定部 ６３３…工具寿命判定部
８…パレット ９…ワーク

Claims (4)

1. 工具マガジンに保持された複数の工具を用いてワークを加工する工作機械と、前記工作機械により加工される前の未加工ワークが載置される複数の載置部を有する載置台と、前記未加工ワークを前記載置台と前記工作機械との間で移載する移載装置と、前記工作機械及び前記移載装置を制御する制御装置と、を備えた加工システムであって、
   前記制御装置は、前記工具マガジンに保持されている前記複数の工具のそれぞれの情報を記憶する工具情報記憶部と、前記ワークを加工するための加工プログラムを記憶する加工プログラム記憶部と、前記複数の載置部に載置されたそれぞれの前記未加工ワークの識別情報を含むワーク情報を記憶するワーク情報記憶部とを有すると共に、前記加工プログラム記憶部及び前記ワーク情報記憶部に記憶された情報に基づいて、前記複数の載置部に載置された前記未加工ワークを加工するための加工プログラムが前記加工プログラム記憶部に記憶されているか否かを判定する加工プログラム判定部を有する、
   加工システム。
2. 前記制御装置は、前記未加工ワークを加工するための前記加工プログラムから当該未加工ワークの加工で使用される工具を抽出し、前記工具情報記憶部に記憶された情報を参照して前記抽出された工具が前記工具マガジンに使用可能な状態で保持されているか否かを判定する工具判定部を有する、
   請求項１に記載の加工システム。
3. 前記工具判定部は、オペレータの指示に応じて、前記載置台の前記複数の載置部に載置された前記未加工ワークの全てについて、前記抽出された工具が前記工具マガジンに使用可能な状態で保持されているか否かを判定し、当該判定の結果が否である場合に不足している工具の一覧を前記オペレータに提示するための一覧データを生成する、
   請求項２に記載の加工システム。
4. 前記工具情報記憶部は、前記工具マガジンに保持されている前記複数の工具のそれぞれの累積使用時間の情報を記憶し、
   前記制御装置は、前記累積使用時間の情報、及び前記載置部に載置された前記未加工ワークを加工するための前記加工プログラムから得られる情報に基づいて、当該未加工ワークの加工時において当該未加工ワークの加工に用いられる工具が寿命の到来によって使用できなくなるか否かを判定する工具寿命判定部を有する、
   請求項１乃至３の何れか１項に記載の加工システム。

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