JP2740042B2 - 加工システムにおけるワーク段取り順序決定方法 - Google Patents

加工システムにおけるワーク段取り順序決定方法

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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、少なくとも1台のワーク段取りステーショ
ンと複数台の工作機械並びにこれらを制御するコンピュ
ータとで構成され加工システムのワーク段取りステーシ
ョンにおけるワークの段取りの順序を決定する方法に関
する。更に詳しくは、この加工システムにおいて、ワー
クの段取りを円滑に行って工作機械の稼働効率を向上さ
せる方法に関する。
〔従来の技術〕
ホストコンピュータが、ワークを装着したパレットの
搬送や複数の工作機械に対するNCプログラムの供給、及
び加工開始・終了等を管理する加工システムにおいて
は、工作機械にワークを仕掛ける準備段階としてワーク
をパレット上に装着する作業(以下、段取り作業と称す
る)が必要である。各工作機械で加工されるワークをパ
レットと共にどのような順序でワーク段取りステーショ
ンに供給するかについては、従来は、単に各工作機械毎
の加工スケジュールに基づいて、1号機の1番目のワー
ク,2号機の1番目のワーク,……,1号機の2番目のワー
ク,2号機の2番目のワークという順序付けを行ってもそ
の順序でワーク段取りステーションにワークを送り込ん
でいた。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、ワークの加工時間は各ワーク毎に大幅に異な
る場合がある。例えば2台の工作機械MC1とMC2に対して
1台のワーク段取りステーションを配置し、MC1に対し
ては50分の加工時間を要するワークAを、又MC2に対し
ては10分の加工時間を要するワークBを順次に仕掛ける
ような加工スケジュールが組まれているような場合、前
述のようなワーク搭載パレットの段取りの順序付けを行
うと、A,B,A,B,…のような順序となる。ワーク段取りス
テーションにおける段取り作業の時間はA,B共に10分を
要するものと仮定すると、第3図に示すように、MC2の
方はワークB1の第1回の加工が終了した時点ではまだ次
のワークB2の準備ができていないために、手持ちのため
に停滞を強いられる。このようなMC2の手待ちによる停
滞は次のワークB3の加工の際にも生じ、結果として工作
機械の稼働率が大幅に低下する。この例ほどではなくて
も、ワークの段取りの順序によって工作機械の稼働率が
大きな影響を受けることは理解されるであろう。また加
工システムの工作機械台数が増え、ワークの種類も増え
ると、もはや人間が順序付けを行うのは困難である。
本発明は、このような従来技術における問題点に鑑
み、システム内の各工作機械の稼働率を最大にし得るワ
ーク搭載パレットの段取りの順位の決定を自動的に行う
方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この目的は、複数台の工作機械を有した加工システム
におけるワークの段取り順序を決定する方法であって、 1)前記各工作機械で加工するワークの加工順序と該各
ワークの加工時間とを予め登録し、 2)前記各工作機械毎に加工順序付けられたワークの加
工時間を積算して総加工時間を算出し、 3)該総加工時間が最も短い工作機械の未段取り順序付
けワークの中で筆頭加工順位にあるワークの段取りを既
に段取り順序付けされたワークの次に順序付けし、該段
取り順序付けを行ったワークの加工時間を当該工作機械
の総加工時間に加えてこの値を今後の総加工時間とみな
し、 4)前記工作機械に加工順序付けされたワークについ
て、前記3)のステップを繰り返し行って、全ワークの
段取り順序付けを逐次決定する加工システムにおけるワ
ーク段取り順序決定方法によって達成される。
〔作用〕
本発明においては、前記ワークの段取り順序付けをす
る度に各工作機械毎のワークの総加工時間を再計算し、
これを比較して総加工時間の最も短い工作機械の未段取
り順序付けワークの中で筆頭加工順位にあるワークの段
取りを優先して行うよう段取り順序付けをしていく。こ
のようにして決定されたワークの段取り順序は、個々の
工作機械とは無関係に、システム内における各ワークの
加工終了時点の順番に一致している。即ち、本発明は、
各ワークの加工終了時点を予測し、その順番に従ってワ
ークの段取りを行うものであり、ワーク段取りの送れに
よる工作機械の手持ちを最小になし得る効果を有する。
以下、図面に示す好適実施例に基づいて、本発明を更
に詳細に説明する。
〔実施例〕
第1図は、本発明が適用される加工システムの一例を
示す機械配置である。
3台のNC工作機械MC1,MC2,MC3は、それぞれ主軸頭22
を具えたコラム部分とワークテーブル24を搭載したベッ
ド部分でからなる。このワークテーブル24の直前には二
対のパレット支持アーム26を具えたパレットチェンジャ
28が設けられ、ワークテーブル24上の使用済パレットと
該ワークテーブル24の前方にあるパレット交換位置30の
パレットとを一対のパレット把持アーム26によって把持
し、旋回軸を中心に180゜旋回し、それぞれパレットの
位置を同時に入れ換えることにより一動作でパレット交
換を行うように構成されている。前記パレット交換位置
30の左右には、第1のパレット置き台列32が設置されて
いる。この第1パレット置き台列32は、前記工作機械の
主軸頭22内に回転可能に装着された主軸の軸心S1と直交
する水平X軸方向(第一軸方向)に延在している。更に
第1パレット置き台列32と並行に、これと向かい合って
第2パレット置き台列34が設置されている。前記第1パ
レット置き台列32の上面には、前記パレットチェンジャ
28のパレット把持アーム26が旋回する領域を除いて各パ
レット置き台36上にパレット38が1個ずつ一定の向きに
載置されている。また、第2パレット置き台列34の各パ
レット置き台40上には、パレット42が前記第1パレット
置き台列32上の各パレット38と同じ方向に整列状態に1
個ずつ載置されている。
第1パレット置き台列32の右端には、パレットに対し
てワークを取付けたり取り外したりするためのワーク段
取りステーション44が設けられている。
第1並びに第2パレット置き台列32,34の間のベース4
6上には、これらの置き台列に並行な一対のレール48が
設けられ、また、これに直交し、図示しない駆動手段に
よって自走する箱型のキャリアベース50と、該キャリア
ベース50に搭載された前記レール48に直交する案内レー
ル52に沿って図示しない駆動手段によって自走するキャ
リアサドル54が設けられている。これらのキャリアベー
ス50とキャリアサドル54によってパレットキャリアが構
成されている。
工作機械で加工されるワークは、ワーク段取りステー
ション44においてパレット上に取付けられ、段取り作業
が完了すると前記パレットキャリアによって、第1また
は第2パレット置き台列32,34の適宜の置き台36,40上に
移され、待機させられる。そして、工作機械で加工され
る前に同じくパレットキャリアによって第1パレット置
き台列32の工作機械の直前のワーク交換位置30に移さ
れ、仕掛かり中のワークの加工の終了と共に、パレット
チェンジャ28によってワークテーブル24上に移される。
この加工システム全体を制御するために、ホストコン
ピュータ100が設けられ、ワークの加工順序、ワークとN
Cプログラムとの対応関係、パレットキャリアの動作経
路等にシステム内の各機械の運転に必要な情報が予め記
憶されている。そして適宜にその情報を制御手段104を
介して出力し、システム全体を効率的に自動運転できる
ように構成されている。ワーク段取りステーション44の
近くには操作盤202が設けられ、作業者によってワーク
データの登録、段取りステーションへのパレットの呼出
し、段取り完了信号の入力等を行うことができる。
本発明のワークの段取りの順次決定の原理を次に説明
する。
第1図の加工システムの3台の工作機械MC1,MC2,MC3
におけるワーク搭載パレットPLの加工順序は第1表に示
す通りであると仮定する。
即ち、MC1においては先ずパレットPL1上のワークを加
工し、次にPL4のワークを加工し、最後にPL7のワークを
加工してスケジュールを終了する。以下、工作機械MC2
については、PL2,PL5,PL8の順に加工が行われ、MC3につ
いては、PL3,PL6,PL9の順で加工が行われることを示し
ている。
これら各パレット上のワークの加工時間はそれぞれ第
2表の通りと仮定する。
第1ステップとして、これらのデータを予めホストコ
ンピュータ100の記憶手段101内に入力・記憶される。
第2ステップとして、記憶されている前記第1表並び
に第2表のデータに基づいて、ホストコンピュータ100
内の加工時間積算手段102において、各工作機械毎に予
想されるワークの総加工時間Tを計算する。
即ち、MC1については、 T1=1.3+1.3+1.2=3.8時間 MC2については、 T2=2.0+1.8+1.8=5.6時間 MC2については、 T3=1.6+1.4+1.5=4.5時間と計算される。
第3ステップとして、これら3つの総加工時間T1,T2,
T3を加工時間比較手段103によって比較して、最も総加
工時間の短いMC1に着目する。そして、第1表に示され
ている当該工作機械MC1のワークの加工順位の筆頭に挙
げられているパレットPL1を段取りの順序の第1位に指
定する。これと同時に、記憶手段101に記憶されている
第1表からパレットPL1を消去して、MC1におけるパレッ
トの加工順位を一つずつ繰り上げて、パレットPL4を加
工順位の筆頭に修正する。即ち、未段取り順序付けワー
クの中での筆頭加工順位のパレットを見つけるのであ
る。ここで記憶手段101に記憶されている加工順序は、
正規の加工順序が登録してある記憶装置からのコピーで
あり、段取り順序付けをしたパレットを消去して行くた
めに便宜的に設けた下層の加工順序表である。
次に加工時間積算手段102において、新たに段取り順
序付けされたパレットPL1の加工時間1.3時間を工作機械
MC1の元の総加工時間に加算して新たな総加工時間T1
計算する。即ち新たなT1は、 T1=3.8+1.3=5.1時間 となる。
第4ステップとして、再び各工作機械の総加工時間T1
=5.1,T2=5.6,T3=4.5を比較して、これの最も短い工
作機械MC3に着目する。そして第3ステップと同様に、M
C3のパレットの加工順位の筆頭に挙げられているパレッ
トPL3を段取りの序列の第2行に指定し、同時に記憶手
段に記憶されている第1表からパレットPL3を消去し
て、MC3におけるパレットの加工順位を一つずつ繰り上
げて、パレットPL6を加工順位の筆頭に修正する。そし
て、加工時間積算手段102において、新たに段取り順序
付けされたパレットPL3の加工時間1.6時間を工作機械MC
3の元の総加工時間に加算して総加工時間T3を計算す
る。即ち、新たなT3は、 T3=4.5+1.6=6.1時間 となる。
第5ステップとして、再び各工作機械の総加工時間T1
=5.1,T2=5.6,T3=6.1を比較して、これの最も短い工
作機械MC1に着目する。そして、第4ステップに規定さ
れている手順に従って、パレットPL4を段取りの序列の
第3位に指定し、これを第1表から消去し、且つMC1の
総加工時間の再計算を行う。そして、各工作機械の総加
工時間の比較によって、順次にパレットの段取り順序付
けして行く。これらの作業は前述のステップと同じでな
ので詳細は省略する。
この作業の途中で全てのパレットについての段取り順
序付けの終了した工作機械については総加工時間の比較
の対象からは外し、未だ段取り順序付けされていないパ
レットを持っている工作機械の間での総加工時間の比較
によって、全てのパレットについて段取り順序付けが終
了するまで第4ステップが繰り返される。
このようにして得られたパレットの段取り順序は次の
通りである。
PL1,PL3,PL4,PL2,PL6,PL7,PL5,PL9,PL8 このようにして決定されたパレットの段取り順序は、
各工作機械において前記加工スケジュールに従って無駄
時間の全く無い理想的なワークの加工が行われたと仮定
した場合に、各パレット上のワークの加工が終了する時
点の時系列に一致している。換言すれば、本発明は各パ
レット上のワークの加工終了時点を予測し、その順番に
従ってパレットの段取りを行うものであり、早い時点で
加工を終了するワークを搭載するパレット程早期に段取
りを完了するようにしたので、パレットの準備が間に合
わなくて工作機械が手持ちになる可能性を大幅に減らす
ことができる。
第2図は、前述の本発明の加工システムにおけるワー
ク段取りの順序決定方法の説明文を簡潔にフローチャー
トで示したものである。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明によれば、各ワークの加
工終了時点を予測し、その時系列の順序に従ってワーク
を搭載するパレットの段取り順序を自動的に決定するよ
うにしたので、段取り順序を人手によらず早く決定でき
るようになる。また、実際の加工作業において、ワーク
の加工が終了した時点では既に次に加工すべきワークを
搭載したパレットの段取りは完了しており、直ちに次の
加工を行うことが可能となる。これによってパレットの
段取り待ちによる工作機械の手待ち停滞が解消する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明が適用される加工システムの構成の一
例を示す配置図、 第2図は、本発明によるワーク搭載パレットの段取りの
順序決定方法の作業ステップを示すフローチャート、 第3図は、従来のワーク段取りによる手待ちの発生を示
すフローチャートである。 100……ホストコンピュータ、 101……記憶手段、 102……加工時間積算手段、 103……加工時間比較手段、 104……制御手段、 MC1,MC2,MC3……工作機械、 24……ワークテーブル、 28……パレットチェンジャ、 30……パレット交換位置、 32……第1パレット置き台列、 34……第2パレット置き台列、 38……パレット、 44……ワーク段取りステーション、 48……レール、 50……キャリアベース、 52……案内レール、 54……キャリアサドル、 202……操作盤。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数台の工作機械を有した加工システムに
    おけるワークの段取り順序を決定する方法であって、 1)前記各工作機械で加工するワークの加工順序と該各
    ワークの加工時間とを予め登録し、 2)前記各工作機械毎に加工順序付けられたワークの加
    工時間を積算して総加工時間を算出し、 3)該総加工時間が最も短い工作機械の未段取り順序付
    けワークの中で筆頭加工順位にあるワークの段取りを既
    に段取り順序付けされたワークの次に順序付けし、該段
    取り順序付けを行ったワークの加工時間を当該工作機械
    の総加工時間に加えてこの値を今後の総加工時間とみな
    し、 4)前記工作機械に加工順序付けされたワークについ
    て、前記3)のステップを繰り返し行って、全ワークの
    段取り順序付けを逐次決定する加工システムにおけるワ
    ーク段取り順序決定方法。
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