JP2735561B2 - Ｄｎｃ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、複数台のNC工作機械を群制御するDNC制御
装置に関する。

「従来の技術」 従来、DNC制御装置においてNCデータを各NC工作機械
に転送する方式には、加工と加工との間に一括してデー
タを転送するバッチ転送方式と、加工に即してNCデータ
を１ブロックずつ転送するリアルタイム転送方式とがあ
った。バッチ転送方式は同一加工物の繰返し加工を行う
中量以上の生産に適し、リアルタイム転送方式は金型加
工など多量のNCデータを要する加工に適している。

また、各工作機械に複数のツールマガジンを備えたも
のがあった。これは単に多数の工具を格納するためのも
のであり、NC動作中にツールマガジンの段取り作業を行
うことはできないものであった。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、DNC制御装置には単にNCデータを集中
管理したり工場管理情報を収集したりするだけではな
く、多種少量生産に効率良く対応できるものが要請され
ている。

多種類の加工物を数個ずつ加工する多種少量生産にお
いては、バッチ転送方式では加工物の種類が変わる毎に
加工を停止しデータの転送を行わなければならず、非切
削時間が増加して機械の実稼動率が低下するという問題
点があった。また、リアルタイム転送を行うものでは、
同種の加工物を加工するときでもNCデータの転送を行わ
ねばならず、集中制御装置内のコンピュータの負担及び
通信回線の負担が増加し、システムとしての効率が低下
するという問題点があった。

また、多種類の加工物を加工するには多種類の工具を
要し、全ての工具をツールマガジンに搭載することは不
可能であるため、加工物の種類の変更時などに作業者が
工具マガジンの段取り替え作業を行わなければならな
い。従来の装置では、段取り替え作業時は安全のため加
工を停止しなければならず非切削時間が増加するという
問題点があった。

本発明は上記の問題点を解決するためなされたもので
あり、その目的とするところは、多種少量生産に柔軟に
対応でき、非切削時間をできる限り減少し、実稼動率の
高い制御を可能とするDNC制御装置を提供しようとする
ものである。

「課題を解決するための手段」 上記の目的を達成するため、請求項第１項の発明で
は、工作機械の一つのロットのNC動作中に、後に用いる
他のロットの一群のNCデータをバックグラウンド転送に
て転送しNC装置に記憶させるバックグラウンド転送手段
を備えるDNC制御装置において、前記各ロットに対する
加工は１または複数の工程からなり、前記工作機械は複
数のツールマガジンを備え、前記各ロットの前記各工程
は前記複数のツールマガジンのいずれか一つを使用する
べく対応付けられており、前記バックグラウンド転送手
段は一つのツールマガジンを使用する工程により加工さ
れるロットのNC動作中に他のツールマガジンを使用する
工程により加工されるロットに対応する当該ツールマガ
ジンに収容すべき工具の工具データを含む各種制御デー
タをバックグラウンド転送することを特徴とするDNC制
御装置が提供される。

また、請求項第２項の発明では、工作機械，パレット
チェンジャ，複数のツールマガジン及びNC装置その他こ
れらの制御装置を含む加工セルと、その加工セルに接続
され加工セルの制御装置にNCデータ，工具データ，生産
指示データ等の各種制御データを出力する集中制御装置
とを備えるDNC制御装置において、前記複数のツールマ
ガジンのそれぞれに設けられた工具段取り作業の完了を
知らせる投入完了スイッチと、前記各ツールマガジン毎
に工程と対応した工具を収容すべく工具データを準備す
る工具データ準備手段と、前記各完了スイッチからの信
号により、次のロットのパレットに関する前記準備され
た工具データを含む一群の各種制御データを、工作機械
のNC動作中にバックグラウンド転送にて順次転送し加工
セルの制御装置に記憶させるバックグラウンド転送手段
と、を備えることを特徴とするDNC制御装置が提供され
る。

「作用」 上記のように構成されたDNC装置では、一つのツール
マガジンを使用する工程により加工されるロットのNC動
作中に他のツールマガジンを使用する工程により加工さ
れるロットに対応する当該ツールマガジンに収容すべき
工具の工具データを含む制御データが転送され、NCデー
タの転送のため加工を止めることがない。

また、請求項第２項のDNC制御装置では、あるパレッ
ト上の加工物を加工中には複数のツールマガジンのうち
当該パレットの工程に対応した一つのツールマガジンの
みが動作する。作業者は工作機械の加工中に、動作をす
ることのないツールマガジンの工具段取り替え作業を安
全に行うことができる。工具段取り替え作業が終了し作
業者が投入完了スイッチを操作すると、次のロットのNC
データ等の一群の制御データが加工物の加工中に転送さ
れる。

「実施例」 本発明の一実施例について図面を参照し説明する。

第２図は本発明のDNC制御装置が適用される生産シス
テムの構成例を示す平面図である。搬送台車１が走行す
る軌道２に沿って、多数の加工セル３が配置されてい
る。各加工セル３は工作機械4,パレットチェンジャ5,ツ
ールマガジン６等からなり、搬送台車１によりパレット
ストッカ７から運ばれる加工物21を次々に加工する。各
加工物21は数個を一つのロットとする小単位で流され、
各加工セル３では２乃至３工程ずつを各ロット毎に加工
する。

第３図は各加工セル３を群制御するDNC制御装置の機
器構成を示す説明図である。各加工セル３は、NCデータ
等を出力する集中制御装置をなすシステム制御用ミニコ
ンピュータ８とLAN9（ローカルエリアネットワーク）に
より接続されている。また、LAN9には生産管理用，段取
り指示用，工具管理用の各パーソナルコンピュータ10,1
1,12が接続され、システム制御用ミニコンピュータ８と
データを授受する。さらに、LAN9には搬送台車１を制御
するコントローラ13,工具プリセッタ14等が接続され
る。

第４図は、これら機器間の主要なデータの流れを示す
説明図である。生産管理用コンピュータ10では、キーボ
ード15から入力された生産情報及びリアルタイムの生産
状況に合わせて小ロット用の生産スケジュールを作成
し、システム制御用コンピュータ８に送る。工具管理用
コンピュータ12では、工具プリセッタ14から入力される
工具補正値、キーボード16から入力される工具寿命値に
基づいて各工具毎のファイルを作成しシステム制御用コ
ンピュータ８に送る。また、各ツールマガジン６の工程
毎の工具交換情報を作成し、システム制御用コンピュー
タ８に送ると共にプリンタ17に出力する。

各加工セル３を制御する集中制御装置をなすシステム
制御用コンピュータ８では、各コンピュータ10,11,12か
ら送られたファイル及びNC加工データに基づき、DNCプ
ログラムに従って、各加工セル３に次ロットのNCデー
タ，工具寿命，補正値等の工具データ，ロット指示等の
生産指示データを送り、加工セル３からは加工の終了し
た前ロットで修正された工具寿命値，補正値等のデータ
の返送を受ける。

第１図は、システム制御用コンピュータ８と加工セル
３との接続を示すブロック図である。

加工セル３は工作機械4,加工物21が載置されたパレッ
ト22を交換するパレットチェンジャ5,工程毎に分離して
多数の工具が収容される３台のツールマガジン6A,6B,6C
（３工程の場合）を備え、これらはNC装置23（数値制御
装置）及びシーケンスコントローラ24により制御され
る。工作機械４の各軸モータ25,26,27は各ドライブユニ
ット28,29,30を介してNC装置23に接続され、主軸モータ
31は主軸モータ駆動回路32を介してシーケンスコントロ
ーラ24に接続されている。また、３台のツールマガジン
6A,6B,6C,ATC装置33及びパレットチェンジャ５はそれぞ
れシーケンスコントローラ24に接続され制御される。

シーケンスコントローラ24及びNC装置23はLAN9に接続
され、DNCコントローラ35を介して集中制御装置である
システム制御用コンピュータ８に接続される。システム
制御用コンピュータ８は、CPU,ROM,RAM,磁気ディスク36
等を備える周知のものであり、インターフェイスを介し
てCRTディスプレイ37及びキーボード38が接続される。

３台のツールマガジン6A,6B,6Cはそれぞれ独立して構
成され、それぞれが開閉カバー41（41A,41B,41C）とマ
ガジン操作盤42を有している。各マガジン操作盤42には
工具投入等の段取り作業の完了を作業者がコンピュータ
に知らせるための投入完了スイッチ43（43A,43B,43C）
が設けられている。また、各開閉カバー41にはカバー41
が閉じられたことを検出するカバー閉じ確認スイッチ44
（44A,44B,44C）が設けられている。

第５図は各ツールマガジン6A,6B,6Cとシーケンスコン
トローラ24との接続を示す回路図である。３台のツール
マガジン6A,6B,6Cはそれぞれ独立して構成され、独立し
て制御される。図面は一台のツールマガジンの接続を示
している。

マガジン操作盤42には、手動動作を選択する手動切換
スイッチ45,ツールマガジン６を正逆方向に起動する正
転及び逆転押釦スイッチ46,47、工具の投入等の段取り
作業の終了を知らせる投入完了押釦スイッチ43が設けら
れ、シーケンスコントローラ24の入力カード48に接続さ
れている。また、非常停止押釦スイッチ49は運転準備リ
レー50に接続され、押されたときに準備リレー50を落と
すように回路構成されている。さらに、工具のクランプ
を緩める工具抜きフットスイッチ51,開閉カバー41の閉
じを検出確認するカバー閉じ確認近接スイッチ44が入力
カード48に接続されている。

出力カード52には、ツールマガジン６を駆動する油圧
回路に挿入される各ソレノイド53〜56の他、ロット完了
ランプ57が接続されている。ロット完了ランプ57は、集
中制御装置８からの信号に従い、作業者にロットの完了
を知らせ工具の段取り替え作業を促すランプである。

以上のハード構成に従い、本発明の制御について説明
する。

第６図は本実施例で行うバックグラウンド転送処理の
概要を示すシーケンス図である。

生産管理用コンピュータ10（以下生産管理装置10と称
する）からは、遅くともロット１の加工中に、次のロッ
ト２を含むスケジュールがシステム制御用コンピュータ
８（以下集中制御装置８と称する）に送られファイルさ
れる（図示61）。工具管理用コンピュータ12（以下工具
管理装置12と称する）からのプリントアウト17等による
工具準備指示に従い、作業者は工程２（ロット１）の加
工中に、工程１に対応するツールマガジン6Aの工具をロ
ット１のものからロット２のものに交換する段取り替え
作業を行う。段取り作業が完了すると当該ツールマガジ
ン6Aのカバー41Aを閉め、投入完了スイッチ（押釦）43A
を押す（図示62）。

集中制御装置８では投入完了スイッチ43Aからの信号
を受け、生産スケジュールよりロット２の工程１の工具
準備が完了したことを判別し、以下の処理に移る（図示
63）。すなわち、集中制御装置８は、工具管理装置12か
ら工程１（ロット２）の交換工具，工具寿命，工具補正
等の工具データを受け、当該工程の工具設定用NCデータ
を作成準備して、加工セル３の加工中にバックグラウン
ド転送にて加工セル３に送信する（図示64）。

集中制御装置８における工具設定用NCデータの作成処
理64は、各ツールマガジン毎に工程と対応した工具を収
容すべく工具データを準備する工具データ準備手段を構
成する。

また、工程１（ロット２）の加工用NCデータもバック
グラウンド転送にて加工セル３に送信する（図示65）。
送信された工具設定用NCデータ及び加工用NCデータは加
工セル３のNC装置23内に一旦記憶され、次の工程１（ロ
ット２）の工具設定用NCデータ実行時（図示66）及び加
工時（図示67）に用いられる。

一方、加工セル３からは、加工の終了した工程１（ロ
ット１）の各工具の残存工具寿命、実際に使用された工
具補正値などの工具データが、工程２（ロット１）の加
工中にバックグラウンド転送にて適宜集中制御装置８に
送られる（図示68）。集中制御装置８はこれらの工具デ
ータを工具管理装置12に送り、取外し工具の管理に用い
られる（図示69）。

第７図は加工セル３と集中制御装置８とのより詳細な
信号のやりとりを示すタイミング図である。図中におい
て右向きの矢印を付した信号は加工セル３から集中制
御装置８に与える信号を、左向きの矢印を付した信号
は集中制御装置８から加工セル３に与える信号を示して
いる。

作業者が投入完了スイッチ43を押すと（図示81）、シ
ーケンスコントローラ24は工具データアップロード指示
の信号を出力し（図示82）、集中制御装置８に各種デー
タの転送が可能になったことを知らせる。そして、必要
な場合は、集中制御装置８からの返事を待って、加工終
了した工程の工具データをバックグラウンド転送にて集
中制御装置８に転送する（図示していない）。

次に、集中制御装置８は、工具設定用NCデータ（図示
83）及び加工用NCデータ（図示84）を加工セル３に転送
し、NC装置23内のNCメモリにダウンロードする。これら
のNCデータ83,84の転送は、工作機械４が加工中である
ことを示すNC装置23の加工サイクル中（図示85）にバッ
クグラウンド転送によって行われる。

この、集中制御装置８及びNC装置23により行われる工
具設定用NCデータ83及び加工用NCデータ84の転送処理は
バックグラウンド転送手段を構成する。

従来のDNC装置では、NCプログラムの実行中にNCデー
タを転送することができず、工具設定用及び加工用NCデ
ータの転送83,84は加工サイクル中の信号85が落ちるま
で待たなければならなかったが、本実施例では、図示の
様に、加工サイクル中にバックグラウンド転送を行い、
非切削時間を減少させることができる。

すべてのNCデータ83,84の転送が終了すると、集中制
御装置８は、次に実行すべきNCプログラムを指定する０
ナンバーを送信してNC装置23の図略のPCメモリに設定
し、次いで、０ナンバーストローブ信号（図示86）を送
信して準備が整ったことを加工セル３に知らせる。

やがて、現在加工中（処理中）のNCプログラムが進行
し、プログラムエンド命令M30を実行する段まで来る
と、NC装置23はM30処理中の信号（図示87）を上げ、集
中制御装置８はこの信号87を受けて完了処理を行い、M3
0完了信号（図示88）を返す。これにより、一つのNCプ
ログラムが終了し、NC装置23は加工サイクル中の信号85
を一旦落とす。そして、０ナンバーストローブ信号86が
集中制御装置８から出力されているから、NC装置23は直
ちに次のNCプログラムの実行を開始する（図示89）。こ
こでは（図示89では）、工具設定用NCデータの処理が開
始され工具データの書き換えが実行される。一つのツー
ルマガジン6Aに対応する工具設定用NCプログラムの処理
が終わりM30命令に至ると、NC装置23は前と同様にM30処
理中の信号を上げ（図示90）、図に示す集中制御装置８
との一連の信号90〜92のやりとりにより、０ナンバース
トローブ信号86を落とし、工具設定用プログラム終了信
号（図示92）を出力して工具データアップロード指示信
号82を落とし、加工サイクル中の信号89を落とす。

また、集中制御信号８はロット完了オフ信号93を送信
し、シーケンスコントローラ24はこれを受けてロット完
了信号94を落とし、ロット完了ランプ57を消灯する。ロ
ット完了信号94が落とされることにより、当該ツールマ
ガジン6AはNC装置23による自動連続運転に復帰し、手動
操作が禁止される。

工作機械４の加工中に、所定のツールマガジン6A,6B,
6Cにおいて行う段取り作業の安定性を確保するためのシ
ーケンスコントローラ24での処理について説明する。第
８図及び第９図に示す処理は、各ツールマガジン6A,6B,
6C毎に独立してそれぞれ行われる。

第８図は開閉カバー41が開かれ、カバー閉じ確認近接
スイッチ44がオフとなった場合の割込み処理100を示す
フローチャートである。処理100が開始されると、ステ
ップ101でツールマガジン６が回転中か否かが調べられ
る。回転中であれば、ツールマガジン６の回転中に開閉
カバー41が開かれたことになり異常操作であるから、ス
テップ102でツールマガジン６の回転異常を知らせると
共に、ステップ103でNC装置23のシングルブロック処理
を行い機械を停止させる。一方、回転中でなければ正常
であるから、かかる処理102,103を飛ばしてステップ104
に進む。ステップ104では、マガジン操作盤42の手動切
換スイッチ45の切換位置が調べられる。手動切換スイッ
チ45が手動ではなく自動に切換えられていれば、自動連
続運転中に開閉カバー41が開かれたことになり異常操作
であるから、ステップ105でツールマガジンの操作異常
を知らせ、ステップ106でNC装置23のシングルブロック
処理を行い機械を停止させる。一方、手動側に切換えら
れていれば正常であるから処理105,106を飛ばしてステ
ップ107に飛び、今回の処理100を終了する。

第９図は手動切換スイッチ45が手動側に切換えられた
場合の割込処理200を示すフローチャートである。処理2
00が開始されると、ステップ201でツールマガジン６が
回転中か否かが調べられ、回転中であればツールマガジ
ン６の操作異常を知らせると共に、シングルブロック処
理により機械を停止させる（ステップ202,203）。ステ
ップ204では、NC装置23がNC起動中（加工サイクル中）
であるか否かが調べられる。NC装置23が停止中であれ
ば、純粋な手動操作であるから問題なく、そのままステ
ップ208に進み処理を終了する。一般には、工作機械４
は他のツールマガジン6B,6Cを用いて加工物21の加工中
であり、NC起動中であるからステップ205に進む。ステ
ップ205では、集中制御装置８からの信号により、当該
ツールマガジンのロット完了信号（第７図の94）が出力
されているか否かが調べられる。ロット完了信号94が出
力されていれば、当該ツールマガジン6Aは自動連続運転
から切離されているのであり、手動操作を行ってよいこ
とから、そのままステップ208に進み処理を終了する。
一方、ロット完了信号94が出力されていなければ、当該
ツールマガジン6Aは未だ自動連続運転中であり、手動操
作は危険であることから、ステップ206でマガジン操作
異常を知らせ、ステップ207でNC装置23にシングルブロ
ック処理を行わせて機械の自動動作を停止させる。

上記の処理100,200により、カバー閉じ確認スイッチ4
4及びマガジン手動切換スイッチ45によるインターロッ
クを確保しながら、ロット完了信号94の出力されている
特定のツールマガジン6Aのみの手動操作を可能とし、加
工中における工具段取り作業の安定性を確保している。

また、集中制御装置８から各加工セル３にダウンロー
ドされるNCデータ83,84が、加工物21の工程順になるよ
うに生産管理装置10によりスケジューリングすることに
より、パレットストッカー７にランダムに投入された加
工物21は必ず工程順に各加工セル３内に搬入され加工さ
れるため、工程間の加工物21の停滞がなくなるという利
点を奏する。

「発明の効果」 本発明は、以上説明したように構成されているから、
次に記載する効果を奏する。

請求項第１項のDNC装置においては、一つのツールマ
ガジンを使用する工程により加工されるロットのNC動作
中にこのロットでは使用されない他のツールマガジンを
使用する工程により加工されるロットに対応する当該ツ
ールマガジンに収容すべき工具の工具データを含む制御
データを転送することができるから、非切削時間を減少
し実稼働率を高めることができる。

請求項第２項のDNC制御装置においては、複数のツー
ルマガジンを工程毎に独立して使用することができる構
成としているから、一つの工程の加工中に他の工程に対
応するツールマガジンの段取り替え作業を安全に行うこ
とが可能になり、各種制御データのバックグラウンド転
送とあいまって、加工を中断することなく次々に多種類
の加工物を連続加工することができるという優れた効果
がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図はDNC制御装置
を示すブロック図、第２図はDNC制御装置が適用される
生産システムを示す平面図、第３図は機器構成図、第４
図はデータの流れを示す説明図、第５図はツールマガジ
ンの接続を示す回路図、第６図はバックグラウンド転送
処理の概要を示すシーケンス図、第７図は信号のやりと
りを示すタイミングチャート図、第８図及び第９図はフ
ローチャートである。 ３……加工セル、４……工作機械、５……パレットチェ
ンジャ、６（6A,6B,6C）……ツールマガジン、８……集
中制御装置（システム制御用コンピュータ）、23……NC
装置、24……シーケンスコントローラ、43（43A,43B,43
C）……投入完了スイッチ、57……ロット完了ランプ、6
4……工具設定用NCデータの作成処理（工具データ準備
手段）、83,84……NCデータ転送処理（バックグラウン
ド転送手段）。

フロントページの続き (72)発明者 鬼頭 浩司 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田 工機株式会社内 (72)発明者 鈴木 恒 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 内藤 広之 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 審査官 和田 雄二 (56)参考文献 特開 昭48−80975（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】工作機械の一つのロットのNC動作中に、後
   に用いる他のロットの一群のNCデータをバックグラウン
   ド転送にて転送しNC装置に記憶させるバックグラウンド
   転送手段を備えるDNC制御装置において、 前記各ロットに対する加工は１または複数の工程からな
   り、 前記工作機械は複数のツールマガジンを備え、 前記各ロットの前記各工程は前記複数のツールマガジン
   のいずれか一つを使用するべく対応付けられており、 前記バックグラウンド転送手段は一つのツールマガジン
   を使用する工程により加工されるロットのNC動作中に他
   のツールマガジンを使用する工程により加工されるロッ
   トに対応する当該ツールマガジンに収容すべき工具の工
   具データを含む各種制御データをバックグラウンド転送
   する ことを特徴とするDNC制御装置。
2. 【請求項２】工作機械、パレットチェンジャ、複数のツ
   ールマガジン及びNC装置その他これらの制御装置を含む
   加工セルと、その加工セルに接続され加工セルの制御装
   置にNCデータ、工具データ、生産指示データ等の各種制
   御データを出力する集中制御装置とを備えるDNC制御装
   置において、 前記複数のツールマガジンのそれぞれに設けられ工具段
   取り作業の完了を知らせる投入完了スイッチと、 前記複数のツールマガジン毎に工程と対応した工具を収
   納すべく工具データを準備する工具データ準備手段と、 前記各完了スイッチからの信号により、次のロットのパ
   レットに関する前記準備された工具データを含む一群の
   各種制御データを、工作機械のNC動作中にバックグラウ
   ンド転送にて順次転送し加工セルの制御装置に記憶させ
   るバックグラウンド転送手段と、 を備えることを特徴とするDNC装置。