JP3246360B2 - 自動加工装置および自動加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数台の自動工作
機械と、各工作機械へ被加工物（以下、ワークと称す
る）を供給する搬送機構と、それらを統括制御する制御
装置とから構成されてワークを自動的に加工する自動加
工装置および自動加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の自動加工装置は、一般にフレキ
シブル生産システム（ＦＭＳと略称される）と呼ばれて
おり、その従来装置の構成の一例を図９に示す。この自
動加工装置は、上位の制御装置であるＦＭＳコントロー
ラ１のコントロール下にあって動作するシステム制御装
置２と、工具マガジン６〜８とワークを乗せたパレット
９〜１１を載置するテーブルとを備えた工作機械３〜５
（以下単に「機械」と称する。図では各機械にはそれぞ
れＮｏ．１〜Ｎｏ．３の符号を付して表示してある）
と、各機械３〜５と未加工ワークや加工済みワークの格
納場所（格納棚）１２との間を搬送路に沿って移動する
パレット搬送車１３と、それを制御する搬送制御装置１
４および段取りを行う段取りステーション１５とで構成
され、各機械３〜５が、システム制御装置２に格納され
ている所定の加工プログラムに従って動作し、上記工具
マガジン６〜８から選択された工具を機械の主軸に挿入
し、上記テーブル上のパレット９〜１１に固定されたワ
ークを加工する。

【０００３】従来、加工工程の途中で工具が破損した場
合、次のような措置がとられるのが一般的であった。 （１） その場で加工を中断し、作業者による復旧作業
を待つ。この場合、夜間の無人運転に入った直後に工具
破損が発生すると、長時間工作機械が停止することにな
る。 （２） 工具破損の発生したパレットを搬出し、自動的
に加工スケジュールを継続する。この方法は、破損した
工具を使わないパレットについてのみ可能であり、破損
工具を使わざるを得ないパレットはスキップされて加工
されずに取り残される。 （３） 破損した工具を使う直前の加工工程まで加工
し、加工途中でパレットを格納庫に戻すことにより、で
きるだけ機械を稼働させる。この方法は、加工残りがあ
るパレットを特定する作業や、加工残りを別の工程によ
って加工する作業が発生する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来の方
法では、システムが夜間無人で運転されているときに工
具破損で加工が中断した場合、該当する工作機械が長時
間停止して、システムの稼働率が低下するが、この不具
合を回避するために、次のような手段が試みられてい
る。

【０００５】（１） 各工作機械に予備の工具を用意
し、工具が破損した場合、自動的に予備の工具に交換す
る。この方法は工作機械毎に予備の工具を持たなければ
ならず、工具を収納する工具マガジンが必要以上に大き
くなることや予備の工具を多数持たなければならないな
どの欠点がある。

【０００６】（２） 予備の工具マガジンを別に用意
し、工具が破損したときにはそこから各工作機械に予備
工具を供給する工具自動供給装置を備える。（１）の方
法より必要とする予備工具が少なくてすむが、何れにし
ても必要以外の工具を予備として準備しなければなら
ず、各工作機械の工具マガジンが大きくなったり、工具
搬送システムが必要になったりして、システムが複雑か
つ高価になっていた。本発明はこのような背景の下にな
されたもので、予備工具を持たずに工具破損に柔軟に対
処し、加工工程を継続することができる自動加工装置お
よび自動加工方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
工具を交換しながら複数の加工工程を被加工物に施す複
数の工作機械と、各工作機械へ前記被加工物を搬入、搬
出する搬送機構とを具備し、前記被加工物に対して所定
の加工順序で加工を行わせる制御装置とからなる自動加
工装置において、前記工具の破損が検出された場合、制
御装置は、破損した工具に係る所定の工作機械から、当
該工具による所定の加工工程の直前に前記被加工物を搬
出し、前記所定の工作機械における前記破損した工具に
係る加工工程と同一の加工を実施することが可能な他の
工作機械を選択し、前記被加工物を前記他の工作機械に
搬入するとともに、当該他の工作機械の加工工程に前記
所定の加工工程を割り込ませて実行し、前記被加工物を
前記他の工作機械から搬出して前記所定の工作機械へ搬
入し、前記所定の加工工程より後の加工工程を実行する
ように、前記複数の工作機械および搬送機械を制御する
ことを特徴とする自動加工装置を提供する。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の自
動加工装置において、前記工具の破損が検出された場合
の前記他の工作機械による前記所定の加工工程は、前記
破損した工具と同一の工具を用いて前記他の工作機械に
より行われることを特徴とする。請求項３記載の発明
は、請求項１記載の自動加工装置において、前記工具の
破損が検出された場合の前記他の工作機械による前記所
定の加工工程は、前記破損した工具と異なる工具を用い
て前記他の工作機械により行われることを特徴とする。

【０００９】請求項４記載の発明は、請求項１ないし請
求項３記載の自動加工装置により、搬送機構により複数
の工作機械に対し、被工作物を搬入、搬出して、該工作
機械により工具を交換しながら上記被工作物に所定の加
工順序で加工を行う加工方法において、前記工具が破損
したときには、破損した工具に係る所定の工作機械か
ら、該破損工具による所定の加工工程の直前まで加工し
た被加工物を搬出し、前記所定の工作機械における前記
破損工具に係る加工工程と同一の加工を実施することが
可能な他の工作機械を選択し、前記破損工具に係る所定
の工作機械から搬出された被加工物を、前記他の工作機
械に搬入すると共に、当該他の工作機械の加工工程に前
記所定の加工工程を割り込ませて実行し、前記被工作物
を前記他の工作機械から搬出して前記所定の工作機械へ
搬入し、前記所定の加工工程より後の加工工程を実行す
ることを特徴とする自動加工方法を提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態による自動加
工装置の基本構成は、上述した図９に示す自動加工装置
の構成と同一であり、装置全体を統括制御するＦＭＳコ
ントローラ１と、その制御下にあって動作し、装置各部
の管理制御を行うシステム制御装置２Ａと、工具マガジ
ン６〜８およびワークを乗せたパレット９〜１１を載置
するテーブルを備えると共に、図示しない数値制御装置
（ＮＣ装置）により制御駆動される機械（Ｎｏ．１〜Ｎ
ｏ．３）３〜５と、未加工あるいは加工済みワークを乗
せたパレットを収納するパレット格納棚１２と、それら
と上記機械３〜５との間でパレットを搬送する搬送車１
３と、この搬送車１３を制御するための、パーソナルコ
ンピュータ等のコンピュータからなる搬送制御装置１４
および段取りを行う段取りステーション１５とによって
構成される。

【００１１】図１は本発明の一実施形態による自動加工
装置のシステム制御装置２Ａの内部構成とＦＭＳコント
ローラ１および機械３〜機械５との接続を表すブロック
図であり、図９と同一番号の要素は同一機能の要素を表
す。上記システム制御装置２Ａは、パーソナルコンピュ
ータ、マイクロコンピュータなどのコンピュータからな
り、ワークの加工スケジュールを調整するスケジュール
設定部２１、各種の設定データを入力する入力部２２お
よび加工スケジュールの設定に必要な各種のデータテー
ブルを格納する記憶部Ｍから構成されており、工作機械
３〜５のＮＣ装置とパレットの搬送機構などに接続され
てそれらの制御を行い、自動加工装置全体を統括制御す
るＦＭＳコントローラ１に接続されてその上位の制御の
もとに動作する。

【００１２】前記記憶部Ｍは、各ワークに施すべき一連
の加工内容が記憶されている加工プログラムメモリ２３
と、各機械に付属している工具の番号、工具の種類、工
具の異常の有無などの工具情報が記憶されている工具テ
ーブル２４と、パレットに取り付けたワーク毎の加工可
能な機械の番号が記憶されている機械テーブル２５と、
このシステムに投入されたパレット上のワークの加工ス
ケジュールが各機械毎に記憶されている加工スケジュー
ルテーブル２６と、このシステムに投入されている加工
工程におけるワークの現在の状況が各パレット毎に記憶
されているワーク状況テーブル２７とから構成される。
このワーク状況テーブル２７は、例えばパレット（Ｎ
ｏ．１）９のＡワークは未加工、パレット（Ｎｏ．２）
１０のＡワークは第一工程は加工完了し、第二工程の加
工待ち、パレット（Ｎｏ．３）１１のＢワークは加工途
中で異常になって加工が完了していないなどの情報が記
憶されている。

【００１３】上記工具テーブル２４は、図５に一例を示
すように、機械Ｎｏ．１〜機械Ｎｏ．３が工具Ｔ１〜Ｔ
ｎのうち、どの工具を使うかを丸印で示し、後述の異常
の発生する工具を黒丸印で表す如く、各機械に割り当て
た工具の識別ができるようになっている。上記機械テー
ブル２５は、図６に一例を示すように、機械Ｎｏ．１〜
機械Ｎｏ．３がＡワーク〜Ｎワークのうち、どのワーク
の加工を行うかを丸印で示す如く、各機械に割り当てた
ワークの識別ができるようになっている。加工プログラ
ムメモリ２３は、その一例を図７に示すように、前記Ａ
ワーク〜Ｎワークで使われる工具Ｔ１〜Ｔｎの種類と加
工内容が記述された加工プログラムが記憶されている。

【００１４】また加工スケジュールテーブル２６は、図
８に示すように、各機械が何番のパレットのワークの加
工を行うかを表わす加工スケジュールが記憶されてお
り、その変更前の加工スケジュールＮｏ．１は、図８
（ａ）のように、工具異常の発生した場所に斜線を施し
てあり、異常の発生した機械Ｎｏ．２の異常発生以後の
パレット番号には、たとえば５（Ａ）のようにワーク名
が付記されるようになっている。また、工具異常による
変更後の加工スケジュールＮｏ．２は、図８（ｂ）のよ
うに、加工スケジュールが再設定されたパレット番号に
対して行われるワーク名が付記されて、たとえば８（Ａ
１）のように記述されるようになっている。

【００１５】なお、この自動加工装置は、夜間などの無
人運転をする前に段取りステーション１５において、す
べてのワークがパレットに取り付けられ、加工スケジュ
ールができている状態とする。この時点では加工スケジ
ュールテーブル２６、異常フラグの立っていない工具の
工具テーブル２４および機械テーブル２５がシステム制
御装置２Ａにおいて作成されている。図示はしていない
が加工スケジュール２６は、図７に示すＡワーク，Ｂワ
ーク，Ｃワークの加工プログラム（１部）を含む全ワー
クについて準備され記憶されている。

【００１６】次に図２のフロー図により制御装置の全体
の動作を説明する。システムがスタートすると、搬送制
御装置１４により管理されている情報に基づき、パレッ
ト格納棚１２の状態を調べ、段取り済みのパレットを選
択し、加工可能な機械を選択して機械毎に加工スケジュ
ールをスケジュール設定部２１で作成して、それを加工
スケジュールテーブル２６に記憶する（ステップ２１、
以下Ｓ２１の如く表示する）。

【００１７】次に、この加工スケジュールから加工すべ
きワークの取り付けられたパレットを特定し（Ｓ２
２）、それに取り付けられたワークを加工する際に使用
するすべての工具が、異常になっていないか、工具テー
ブル２４に基づいてチェックし（Ｓ２３）、異常がない
場合、その特定されたパレットは搬送車１３で該当する
機械に運ばれる（Ｓ２４）。上記特定されたパレットが
前記該当機械に搬入されると、必要な加工プログラムを
加工プログラム２３から該当機械のＮＣ装置へ転送し、
該機械によりワークの加工を開始する（Ｓ２５）。加工
が完了すれば加工完了パレットとして、また搬送車１３
によって格納棚１２の元の収納場所に戻される（Ｓ２
９）。

【００１８】加工中に異常が発生し、加工が続けられな
くなった場合、図４に示す異常処理のフローに従って、
そのパレットは加工が中断されて格納棚１２の元の収納
場所に異常パレットとして戻される（Ｓ４３）。工具の
破損による異常の場合は、工具テーブル２４の前記工具
を異常として登録する（Ｓ４２）。

【００１９】上述のような動作をする自動加工装置にお
いて、図８（ａ）の加工スケジュールテーブル２６にお
ける加工スケジュールＮｏ．１により、パレットＮｏ．
５のワークが機械（Ｎｏ．２）４で加工されているとき
に、図５の工具テーブルに示す機械（Ｎｏ．２）４で使
われている工具Ｔ４が破損したとする（図５の黒丸印で
表す）と、システム制御装置２Ａが図３に示す工具異常
による加工スケジュールの再設定処理のフローに基づい
て、図示しない監視装置からの信号により、機械（Ｎ
ｏ．２）４で使われている工具Ｔ４の破損を検知して、
図７に示す、加工プログラム２３における各ワーク毎の
加工プログラムをチェックし、この工具Ｔ４を使うの
が、この加工スケジュールではＡワーク，Ｂワーク，Ｃ
ワークの３種類であることを知る。そして、図８（ａ）
の加工スケジュールＮｏ．１により機械（Ｎｏ．２）４
の加工スケジュールを調べて、この工程が段取りされて
いるパレットは５、８、１１、１４、１７、２０である
ことを判定する。

【００２０】そこで、これらのパレット上のワークに対
し、機械（Ｎｏ．２）４の工具Ｔ４を使って行う加工を
回避するために、スケジュール設定部２１によりＡワー
ク〜Ｃワークの加工スケジュールが自動的に分解され
て、工具Ｔ４を使う工程の直前までの工程がＡ１〜Ｃ１
となり、工具Ｔ４を使う工程がＡ２〜Ｃ２となり、工具
Ｔ４を使う工程の直後からの工程がＡ３〜Ｃ３のように
なり、すなわち、図８（ａ）に示す最初の加工スケジュ
ールＮｏ．ｌから図８（ｂ）に示す加工スケジュールＮ
ｏ．２のように加工スケジュールテーブル２６の内容が
変更されて加工が再開される。

【００２１】このように、予定した機械の工具が破損し
たときは、破損した工具を使う工程の直前まで加工した
後、ワークを一旦パレット（ワーク）格納棚に戻してお
き、他の機械に、該破損した工具と同種（同一の形状、
寸法）の工具があり、かつ加工可能の機械が自動加工装
置内にあれば、それを検索して特定し、その破損した工
具を使う工程を該特定した機械で加工するために、元の
加工プログラムからその工程までの加工部分、その工程
のみを加工する部分、その後の工程を加工する部分と
に、工程を分割した加工プログラムを自動的に作成す
る。

【００２２】そして、元の機械の加工スケジュールに割
り当てられていたワークのうち、破損工具を使うワーク
については、その工程の直前までは元の機械で加工し、
破損工具の工程は、他の機械の加工スケジュールに割り
込ませて加工させ、加工完了後には、また元の機械に搬
入されて、その工程の直後からの加工をするように、加
工スケジュールが変更されて加工が続行される。このよ
うに本発明によれば工具が破損しても極端な稼働率の低
下や生産計画の大きな狂いは避けられる。

【００２３】以上、本発明の一実施形態の動作を図面を
参照して詳述してきたが、本発明はこの実施形態に限ら
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設
計変更等があっても本発明に含まれる。たとえば、工具
Ｔ４を使う加工工程でもＴ４以外の工具を使うことも可
能なら、システム制御装置の記憶部に代替工具テーブル
を設けておき、選択肢を増やすこと等も容易に実現可能
である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、自動加工装置の無人運転時に工具が破損した場合で
も加工可能の機械が自動加工装置内にあればワークの加
工工程を継続でき、極端な稼働率の低下を招くことな
く、破損した工具を装着した機械の稼働をできるだけ落
とさず、作業者の復旧処理は工具破損が発生した機械で
加工したワークのみに対して行う限定的なものでよいと
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態による自動加工装置の全
体構成を表す図である。

【図２】 自動加工装置による加工工程のフロー図であ
る。

【図３】 工具異常による加工スケジュールの再設定を
行う場合のフロー図である。

【図４】 異常処理のフロー図である。

【図５】 工具テーブルの例を表す図である。

【図６】 加工機械テーブルの例を表す図である。

【図７】 加工プログラムテーブルの例を表す図であ
る。

【図８】 加工スケジュールテーブルの再設定を説明す
る図である。

【図９】 自動加工装置の構成の一例を示す図である。

【符号の説明】

１ ＦＭＳコントローラ ２ システム制御装置 ２Ａ システム制御装置 ３ 機械Ｎｏ．１ ４ 機械Ｎｏ．２ ５ 機械Ｎｏ．３ ６〜８ 工具マガジン ９〜１１ パレットのセッティング場所 １２ パレット格納棚 １３ 搬送車 １４ 搬送制御装置 １５ 段取りステーション ２１ スケジュール設定部（ＣＰＵ） ２２ 入力部 ２３ 加工プログラムメモリ ２４ 工具テーブル ２５ 機械テーブル ２６ 加工スケジュールテーブル ２７ ワーク状況テーブル

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具を交換しながら複数の加工工程を被
   加工物に施す複数の工作機械と、各工作機械へ前記被加
   工物を搬入、搬出する搬送機構とを具備し、前記被加工
   物に対して所定の加工順序で加工を行わせる制御装置と
   からなる自動加工装置において、前記工具の破損が検出
   された場合、制御装置は、 破損した工具に係る所定の工作機械から、当該工具によ
   る所定の加工工程の直前に前記被加工物を搬出し、 前記所定の工作機械における前記破損した工具に係る加
   工工程と同一の加工を実施することが可能な他の工作機
   械を選択し、 前記被加工物を前記他の工作機械に搬入するとともに、
   当該他の工作機械の加工工程に前記所定の加工工程を割
   り込ませて実行し、 前記被加工物を前記他の工作機械から搬出して前記所定
   の工作機械へ搬入し、前記所定の加工工程より後の加工
   工程を実行するように、前記複数の工作機械および搬送
   機械を制御することを特徴とする自動加工装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の自動加工装置において、
   前記工具の破損が検出された場合の前記他の工作機械に
   よる前記所定の加工工程は、 前記破損した工具と同一の工具を用いて前記他の工作機
   械により行われることを特徴とする自動加工装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の自動加工装置において、
   前記工具の破損が検出された場合の前記他の工作機械に
   よる前記所定の加工工程は、 前記破損した工具と異なる工具を用いて前記他の工作機
   械により行われることを特徴とする自動加工装置。
4. 【請求項４】 搬送機構により複数の工作機械に対し、
   被工作物を搬入、搬出して、該工作機械により工具を交
   換しながら上記被工作物に所定の加工順序で加工を行う
   加工方法において、 前記工具が破損したときには、破損した工具に係る所定
   の工作機械から、該破損工具による所定の加工工程の直
   前まで加工した被加工物を搬出し、 前記所定の工作機械における前記破損工具に係る加工工
   程と同一の加工を実施することが可能な他の工作機械を
   選択し、 前記破損工具に係る所定の工作機械から搬出された被加
   工物を、前記他の工作機械に搬入すると共に、当該他の
   工作機械の加工工程に前記所定の加工工程を割り込ませ
   て実行し、 前記被工作物を前記他の工作機械から搬出して前記所定
   の工作機械へ搬入し、前記所定の加工工程より後の加工
   工程を実行することを特徴とする自動加工方法。