JP6377722B2 - 加工機械ライン - Google Patents

Description

本発明は、複数の工作機械によってワークに一連の加工を行う加工機械ラインに関する。

ＮＣ旋盤などの工作機械は、一定の関係をもった複数の工作機械が配置され、各工作機械を介してワークに対し一連の加工を行う加工機械ラインが構成されている。その加工機械ラインでは、配置された複数の工作機械に対して順番にワークの受渡しが行われ、各工作機械の加工工程を経て所定の加工品が製造される。そうした加工機械ラインでは、１台の工作機械に不具合が生じると、その一工程分の加工が行えないだけでライン全体の加工が中断してしまうという問題がある。この点、下記特許文献１には、そうした加工の中断を回避した二軸旋盤が開示されている。具体的には、二軸旋盤の一方の第１主軸チャック側に不具合が生じたとした場合に、残りの第２主軸チャックだけを用いてワークの表裏両面に加工を行うようにしたものである。

特開平５−８４６０１号公報

しかし、前記特許文献１の二軸旋盤では加工工程が更に多くなった加工機械ラインについて対応することができない。また、二軸旋盤では一方の主軸に故障などの不具合が生じた場合、他方の主軸を使用して加工を継続することはできるが、故障した主軸は修理もできずに放置されることになる。そのため、加工の継続はできてもサイクルタイムが長くなってしまい、生産能力が著しく低下してしまう。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、工作機械に不具合が生じたとしても効率よく加工を継続することが可能な加工機械ラインを提供することを目的とする。

本発明の一態様における加工機械ラインは、ワークに対して複数工程の加工を行う複数の工作機械と、前記複数の工作機械との間で加工工程に従って順番にワークの受渡しを行うワーク自動搬送機とを有するものであり、前記複数の工作機械のうち一の工作機械に故障が生じた場合に、当該故障機が担当する工程の加工を実行可能な他の工作機械を代替機として選択し、当該代替機に対して、ワークに対する一連の加工のうち同機自身が担当する工程の自機加工に加えて、前記故障機が担当する工程の他機加工を、ワークの受取り情報を基に実行させる制御部を有するものである。

本発明によれば、複数の工作機械のうち一の工作機械に故障が生じたとしても、その故障機が行う加工を実行可能な他の工作機械を代替機として、同機自身が行う加工である自機加工を行うとともに、故障機が行う加工である他機加工を行うことが可能である。

実施形態の加工機械ラインを示した斜視図である。 加工機械ラインを構成する工作機械の内部構造である加工モジュールを示した斜視図である。 工作機械の加工モジュールが後方に引き出された状態を示した斜視図である。 自動搬送用ロボットを示した斜視図である。 加工機械ラインにおける工作機械同士の関係を示した図である。 工作機械の制御装置を表すブロック図である。 自動搬送用ロボットによるワークの搬送ルート（通常時）と、各工作機械が有する加工プログラムを示した図である。 自動搬送用ロボットによるワークの搬送ルート（故障時）と、各工作機械が有する加工プログラムを示した図である。

次に、本発明について、その一実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。先ず図１は、実施形態の加工機械ラインを示した斜視図である。加工機械ライン１は、ベース２上に６台の工作機械１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆが搭載されている。６台の工作機械１０はいずれも同じ型のＮＣ旋盤であり、内部構造および全体の形状や寸法が同じものである。また、加工機械ライン１には各々の工作機械１０に対してワークの受渡しを行うオートローダー（自動搬送用ロボット）５０が設けられている。なお、工作機械１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆについて、特定の１台を限定しないで説明する場合は「工作機械１０」と表現する。

ここで「加工機械ライン」とは、一定の関係をもった複数の工作機械がオートローダーによってワークの受け渡しが行われる工作機械群をいう。本実施形態の加工機械ライン１は、図示するように６台の工作機械１０が幅方向（Ｙ軸方向）に近接して配置されている。ただ、加工機械ラインは、工作機械同士が互いに距離をとって配置されたものであってもよい。また、図示するように、一直線に配置されるほか、例えば前面側が円弧状になるように、各工作機械の後方側の間隔を広げて配置するものであってもよい。工作機械の数も自由である。

本実施形態の工作機械１０は、幅寸法が狭く、機体同士も極めて近接配置しているため加工機械ライン１全体が非常にコンパクトである。工作機械１０は、全体が外装カバー３によって覆われており、内部に加工部が設けられている。外装カバー３の前面部に作業者の目線の高さに合わせて操作パネル５が取り付けられている。操作パネル５は全ての工作機械１０に取り付けられており、工作機械１０は機体の幅寸法が狭いため、作業者が一つの操作パネル５だけでなく隣の操作パネル５も確認可能な配置である。

図２は、工作機械１０の内部構造である加工モジュールを示した斜視図である。この加工モジュール２０は、エンドミルやドリルなどの回転工具、或いはバイトなどの切削工具を保持したタレットを備えるタレット旋盤である。そのため加工モジュール２０は、工作物（ワーク）を把持するチャック１１を備えた主軸台１２、工具が取り付けられたタレット装置１３、そのタレット装置１３をＺ軸やＸ軸に沿って移動させるＺ軸駆動装置やＸ軸駆動装置、駆動部を制御するための加工制御装置１５などを備えている。

ここで、Ｚ軸は、把持したワークを回転させる主軸台１２の回転軸（主軸）と平行な水平軸である。Ｘ軸は、Ｚ軸に対して直交し、タレット装置１３の工具をＺ軸に対して進退させる移動軸であり、本実施形態では垂直方向である。Ｘ軸方向は、図１に示す工作機械１０及び加工機械ライン１の両方とも上下方向である。

加工モジュール２０は、ベース２の上を移動できるように、車輪を備えた可動ベッド１６を備え、その可動ベッド１６上に主軸台１２が固定されている。主軸台１２は、回転自在に支持された主軸にチャック１１と主軸側プーリ１７とが一体になり、主軸用サーボモータ１８の回転が与えられるよう構成されている。一方、タレット装置１３は、Ｚ軸スライド２２に搭載され、更にそのＺ軸スライド２２がＸ軸スライド２６に搭載されている。Ｚ軸スライド２２は、Ｘ軸スライド２６に固定されたベース２１内を摺動することにより、Ｚ軸に平行な水平方向に移動自在な構成となっている。

Ｚ軸駆動装置には、Ｚ軸スライド２２をＺ軸方向に移動させるため、Ｚ軸用サーボモータ２３の回転出力を直進運動に変換するボールネジ駆動方式が採用されている。すなわち、Ｚ軸用サーボモータ２３の駆動によりボールネジが回転し、その回転運動がボールナットの直線運動に変換され、Ｚ軸スライド２２がＺ軸と平行な方向に移動するよう構成されている。

可動ベッド１６には２本のガイド２７を備えたコラム２５が起立して固定され、そのガイド２７に対してＸ軸スライド２６が摺動自在に取り付けられている。Ｘ軸スライド２６は、ガイド２７に沿った昇降が可能であり、このＸ軸駆動装置にもモータの回転出力をＸ軸スライド２６の昇降運動に変換するため、ボールネジ駆動方式が採用されている。Ｘ軸用サーボモータ２８の駆動によりボールネジが回転し、その回転運動がボールナットの直線運動に変換され、Ｘ軸スライド２６の昇降が可能になる。

加工モジュール２０は、可動ベッド１６がベース２上を移動することにより前後方向（Ｚ軸方向）への移動が可能である。前方へ引き出された場合には工具の交換やワーク変更に伴う段取り換え等が行われ、後方側へ引き出された場合には加工モジュール２０そのものの交換が可能になる。このように加工モジュール２０がベース２に対して引き出し可能であるため、工作機械１０同士が近接して配置されていたとしても各工作機械１０のメンテナンス、段取り換え、交換等の作業を簡単に行うことが可能である。

図３は、加工モジュール２０が後方に引き出された状態を示した斜視図である。ところで、図３では加工モジュール２０だけを示して外装カバー３を省略しているが、外装カバー３が取り付けられた状態であっても同様に引き出し可能である。また、外装カバー３はベース２に取り付けられるが、外装カバー３の前面部分は開閉可能であるため、加工モジュール２０だけを前方への引き出すことも可能である。更に、各々の工作機械１０は、加工モジュール２０を外装カバー５と一体に引き出すことも可能である。よって、加工機械ライン１の工作機械１０Ａ〜１０Ｆは、全てがベース２上に組み付けられて一つになっているが、引き出し可能な各々の加工モジュール２０は独立している。

ベース２には１台の加工モジュール２０に対して２本レール１６１が設置され、そのレール１６１上に車輪を載せた加工モジュール２０が配置される。従って、レール１６１上を車輪が転がることにより、加工モジュール２０がベース２の長手方向、つまり工作機械１０の前後方向に移動可能になっている。特に前方への移動は自走可能な構成になっている。具体的には、可動ベッド１６に歯を下向きにしたラック１６２が固定され、ベース２の前方部分にピニオンを装着した引出用モータ１６３が固定されている。ラック１６２は可動ベッド１６から前方へ突出するようにして固定され、加工モジュール２０がベース２に搭載された際にラック１６２がピニオンに噛み合い、引出用モータ１６３の駆動によって加工モジュール２０が前後方向に移動する。

続いて、図４はオートローダー５０を示した斜視図である。このオートローダー５０は、加工機械ライン１の前方側に配置され、６台ある工作機械１０Ａ〜１０Ｆの間を移動範囲として構成されている。図４は、その２台分の範囲を示した図である。オートローダー５０は、ワークを反転させる反転装置６５、反転装置６５や工作機械などの間でワークの受渡しを行うための受渡し装置６０、そしてその反転装置６５や受渡し装置６０を搭載して複数の工作機械１０の間を行き来する走行装置５５を備えている。その走行装置５５は、加工モジュール１０を搭載するベース２の前面部に支持板５１が固定され、その支持板５１に工作機械１０Ａから１０Ｆの方向であるＹ軸方向に延びたラック５２や２本のレール５３が固定されている。走行台５４にはレール５３を掴んだ状態で摺動する走行スライドが設けられ、ラック５２に噛合したピニオン５６とそのピニオン５６に回転を与える走行用モータ５７が設けられている。

また、走行台３４には旋回用モータ３９が固定され、旋回テーブル３８が水平面上を１８０°旋回するよう構成されている。そして、その旋回テーブル５８上に受渡し装置６０や反転装置６５が搭載されている。受渡し装置６０は、ロボットアーム６１の先端部にロボットハンド６２を備えたものである。ロボットアーム６１は、旋回テーブル５８に所定の間隔で配置された一対の支持プレート６１１が起立して固定され、その上端部に上腕部６１２が第１関節機構６１３を介して連結され、更にその上腕部６１２には前腕部６１５が第２関節機構６１６を介して連結されている。そのため、ロボットアーム６１は、第１関節機構６１３および第２関節機構６１６の駆動により、起立した折りたたみ状態と、図示する伸び状態との状態変化が可能な構成となっている。そして、ロボットハンド６２は、複数のチャック爪を備えたクランプ機構を有し、ワークの把持及び解放が可能な構成となっている。

こうした受渡し装置６０は、工作機械１０のチャック１１との間でワークの受渡しを行う他に、旋回テーブル５８に搭載された反転装置６５との間でもワークの受渡しが可能である。その反転装置６５は、Ｚ軸方向に見た場合に所定の間隔で配置された一対の支持プレート６１１の間に配置されている。そのため、反転装置６５とのワークの受渡しは、受渡し装置６０の股下を通すようにして行われる。その反転装置６５は、把持爪６５１が開閉するようにしたシリンダ６５２と、その把持機構を水平面上で１８０°回転させる回転アクチュエータ６５３によって構成されている。

次に、図５は、加工機械ライン１における工作機械同士の関係を示した図である。加工機械ライン１は、１つのベース２に対して２台の工作機械１０が搭載され、合計６台の工作機械１０を有している。各ベース２には集線装置であるハブ（ＨＵＢ）６が設けられ、２台の工作機械１０（１０Ａと１０Ｂ、１０Ｃと１０Ｄ、１０Ｅと１０Ｆ）の各々の加工制御装置１５が接続されている。更に、各ベース２に設けられたハブ６同士も接続されている。こうして加工機械ライン１には、６台ある工作機械１０の加工制御装置１５同士がハブ６を介して接続され、ＬＡＮ（Local Area Network）が構築されている。

また、各工作機械１０では、加工制御装置１５に操作パネル５が接続され、所定情報がそのディスプレイ５０１に表示され、操作ボタンなどからなる入力部５０２からの信号入力が可能な構成になっている。更に、加工機械ライン１を構成するオートローダー５０にも搬送制御装置４５があり、その搬送制御装置４５がハブ６を介して全ての工作機械１０の加工制御装置１５に接続されている。

次に図６は、工作機械１０の加工制御装置１５を表すブロック図である。加工制御装置１５は、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、不揮発性メモリ３４、Ｉ／Ｏユニット３５、操作パネル５などがバスライン３９を介して接続されている。ＣＰＵ３１は制御部全体を統括制御するものであり、ＲＯＭ３２にはＣＰＵ３１が実行するシステムプログラムや制御パラメータ等が格納され、ＲＡＭ３３には一時的に計算データや表示データ等が格納される。また、不揮発性メモリ３４は、ＣＰＵ３１が行う処理に必要な情報を記憶し、工作機械１０の加工制御プログラムが格納されている。

そして、この制御部には、Ｉ／Ｏユニット３５に接続されたプログラマブル・マシン・コントローラ（ＰＭＣ）３６が設けられ、ラダー形式で作成されたシーケンスプログラムによって工作機械１０が制御される。加工プログラムによるＭ機能、Ｓ機能及びＴ機能の各機能指令は、これらがシーケンスプログラムによって必要な信号に変換され、Ｉ／Ｏユニット３５から主軸台１２やタレット装置１３などの工作機械駆動部４０に出力が行われる。

Ｉ／Ｏユニット３５には、工作機械１０の主要構造である主軸台やＺ軸駆動装置、Ｘ軸駆動装置などの工作機械駆動部４０の他にオートローダー５０の搬送制御装置４５が接続され、各駆動部を制御するための制御信号の入出力が行われる。そして、バスライン３９にはＬＡＮ用インターフェイス３７が接続され、ハブ６を介して他の工作機械１０との通信が可能な状態となっている。また、外部のパソコンなどを接続するための外部インターフェイス３８も設けられている。

オートローダー５０は、走行装置５５、受渡し装置６０および反転装置６５の各装置を駆動制御するための搬送制御装置４５が設けられている。搬送制御装置４５は、図６に示す加工制御装置１５と同様な構成を有しており、ＣＰＵ（３１）、ＲＯＭ（３２）、ＲＡＭ（３３）、不揮発性メモリ（３４）、Ｉ／Ｏユニット（３５）などがバスライン（３９）を介して接続されている。そして、搬送制御装置４５の不揮発性メモリ（３４）には、ワークを複数の工作機械１０へ搬送するための搬送制御プログラムが格納されている。

ところで、加工制御装置１５の不揮発性メモリ３４に格納された加工制御プログラムは、複数ある加工工程に応じたものである。つまり、工作機械１０Ａ〜１０Ｆは、それぞれが担当する加工工程に従った所定の加工制御プログラムが格納されている。本実施形態の加工機械ライン１は、６台の工作機械１０Ａ〜１０Ｆが配置されたものであり、ワークに対する一連の加工が第１工程から第６工程に分かれている。そこで、加工機械ライン１では、図７に示す配置順にワークが各工作機械１０へ送り込まれ、各工程の加工が順番に実行されることによって所定の加工品が完成する。図７は、オートローダー５０による搬送ルートと、各工作機械１０が有する加工プログラムを示した図である。

工作機械１０Ａ〜１０Ｆには、第１工程から第６工程のうち担当するいずれかの加工を実行するための自機加工プログラムが格納されている。すなわち、各工作機械１０Ａ〜１０Ｆの加工制御装置１５（不揮発性メモリ３４）には、自機加工プログラムＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，ＰＤ，ＰＥ，ＰＦを格納した自機加工制御部７１Ａ，７２Ｂ，７３Ｃ，７４Ｄ，７５Ｅ，７６Ｆが設けられている。

本実施形態では更に、各工作機械１０が自身の担当する工程の加工以外にも他の工程の加工が実行できるように、他機加工プログラムが格納されている。他機加工プログラムとは、自身以外の工作機械１０の自機加工プログラムである。他機加工プログラムが格納されているのは、工作機械１０Ａ〜１０Ｆのいずれかに故障などが生じた場合に、他の工作機械１０を故障機の代替機として機能させるためである。そこで各工作機械１０Ａ〜１０Ｆの加工制御装置１５（不揮発性メモリ３４）には、他機加工プログラムＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅ，Ｐｆを格納した他機加工制御部７１ａ，７２ｂ，７３ｃ，７４ｄ，７５ｅ，７６ｆが設けられている。

ところで、第１工程から第６工程における一連の加工では、各工程に分かれて旋削加工、穴加工、バリ取り加工などの異なる加工が行われる。タレット装置１３にはそのための各種工具が取り付けられているが、全ての工具を装着してはいない。従って、工作機械１０Ａ〜１０Ｆが互いに他の全ての工作機械１０の代替機となり得る訳ではない。本実施形態では、代替可能な組み合わせとして、工作機械１０Ａ，１０Ｄ，１０Ｆと工作機械１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｅの２グループに分けられるものとする。

そこで、例えば工作機械１０Ａには、加工制御装置１５の不揮発性メモリ３４に対して、自機加工プログラムＰＡを格納した自機加工制御部７１Ａに加え、他機加工プログラムｐｄ，ｐｆを格納した他機加工制御部７４ｄ，７６ｆが設けられている。他の工作機械１０Ｂ〜１０Ｆについても同様である。なお、本実施形態では代替可能なグループを２つに分けたが、これは説明のために便宜的に行ったものであり、更に多くグループ分けされたものであってもよい。また、全てが互いに代替可能な工作機械同士である場合にはグループ分けは不要である。

一方、オートローダー５０の搬送制御装置４５（不揮発性メモリ４８）には、複数の工作機械１０に対してワークの搬送と受渡しを行うための搬送制御プログラムが格納されている。特に本実施形態では、通常通りにワークの搬送を行うための通常時搬送制御プログラムと、いずれかの工作機械１０に故障が生じた場合にワークの搬送を行うための故障時搬送制御プログラムとが用意されている。そのため、不揮発性メモリ４８には、その通常時搬送制御プログラムＰＸを格納した通常時搬送制御部８０と、故障時搬送制御プログラムｐｘａ〜ｐｘｆを格納した故障時搬送制御部８１〜８６とが設けられている。

通常時搬送制御プログラムＰＸによれば、図７の矢印で示すように、一つのワークがオートローダー５０により図面左側の工作機械１０Ａから右側の工作機械１０Ｂ、１０Ｃ…１０Ｆへと順番に搬送され、各機において各工程の加工が行われる。そして、各工作機械１０では、太枠で示す自機加工制御部７１Ａ，７２Ｂ，…７６Ｆに格納された自機加工プログラムによって第１〜第６工程の加工が実行される。

次に、図８は、工作機械１０Ｅが故障した場合を示した図である。図８は、図７と同じくオートローダー５０による搬送ルートと、各工作機械１０が有する加工プログラムを示した図である。ところで、これまでであれば工作機械１０Ｅが故障してしまうと第５工程の加工が行えなくなるため、加工機械ライン１によるワークの加工を中断しなければならなかった。しかし、本実施形態では、故障した工作機械１０Ｅの稼働が停止しても、その代替機によって第５工程の加工が行われるため、加工機械ライン１によるワークの加工が継続される。その際、オートローダー５０は、故障時搬送制御プログラムｐｘｅによって図８に示すワークの搬送制御が行われる。

本実施形態では、工作機械１０の稼働が停止した場合、その稼働停止に伴う稼働停止信号がオートローダー５０の搬送制御装置４５に送信され、搬送制御装置４５側で故障機の確認が行われる。そのため、稼働停止信号を受けた搬送制御装置４５では、故障機を除く他の工作機械１０でワークの加工を実行するための搬送ルートが選択される。図８の例では、工作機械１０Ｅを除く他の工作機械１０Ａ〜１０Ｄ，１０Ｆでワークの加工を完了させる搬送ルートである。なお、本実施形態ではいずれの工作機械１０が稼働停止になっても対応できるように、予め各機の故障パターンに対応した搬送を実行する故障時搬送制御プログラムｐｘａ〜ｐｘｆが故障時搬送制御部８１〜８６に格納されている。ただし、こうした構成以外にも搬送制御装置４５が搬送状況をその都度演算処理して搬送ルートを決定するようにしてもよい。

搬送ルート選択の条件は最適な代替機の選択である。それには代替加工が可能であることは勿論、加工機械ライン１によるサイクルタイムの短縮化が考慮される。本例の場合、故障機が工作機械１０Ｅであるため、代替機は工作機械１０Ｂか工作機械１０Ｃとなる。一方、サイクルタイムに関しては、１台の工作機械１０が２工程分の加工を行うため、如何に効率よくワークの加工を完成させるかを考慮することが必要である。加工機械ライン１では複数のワークが各工作機械１０によって同時に加工されている。その際、１台の工作機械１０が２工程分の加工を行うことになれば、１工程分の加工が完全に中断してしまうからである。

各工程での加工は、加工内容によって加工時間が異なる。そこで、加工時間や他のワークの搬送位置などを考慮して代替機が選択される。本例の場合は図８に示すように、工作機械１０Ｃが工作機械１０Ｅの代替機として選択されている。これは、工作機械１０Ｂと工作機械Ｃとの加工時間を比べた場合に工作機械１０Ｃの方が短く、ワークを把持していない非加工時間が長いからである。そのため、工作機械１０Ｅの稼働停止に伴う故障時搬送制御プログラムｐｘｅによれば、一つのワークが図８の矢印で示す順番で搬送されることとなる。

具体的には、第１工程から第４工程までは通常時と同様にワークが工作機械１０Ａ〜１０Ｄへと順番に搬送される。そして、各機では太枠で示す自機加工制御部７１Ａ，７２Ｂ，７３Ｃ，７４Ｄに格納された自機加工プログラムＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，ＰＤによる加工が実行される。次に、工作機械１０Ｄによる第４工程の加工が終了したワークは、工作機械１０Ｅではなく工作機械１０Ｃへと戻されて第５工程の加工が行われる。つまり、工作機械１０Ｃでは他機加工制御部７５ｅに格納された他機加工プログラムｐｅによって、工作機械１０Ｅの代わりに第５工程の加工が行われる。

このとき、オートローダー５０からは、どの工作機械１０から受け取ったワークであるかを示す「受取り情報」が、次の工作機械１０に対してワークの受渡しの際に送信される。工作機械１０Ｃでは、こうした「受け取り情報」を基に加工プログラムが選択されるため、ここでは他機加工プログラムｐｅが選択される。その後、ワークは工作機械１０Ｅの位置を通り過ぎて工作機械１０Ｆへと搬送される。そこでは、自機加工制御部７６Ｆに格納された自機加工プログラムＰＦによって最後の第６工程の加工が行われ、ワークの加工が完了する。

ところで、代替機となるのは１台に限るわけではなく複数であってもよい。本例の場合は工作機械１０Ｅに対しては工作機械１０Ｂと工作機械Ｃが代替可能である。そのため、工作機械１０Ｂと工作機械Ｃの両方を交互に使用してもよい。また、工作機械１０Ｃを主として代替加工を行い、何回かに一回の割合で工作機械１０Ｂが工作機械１０Ｅの代替加工を行う等するようにしてもよい。搬送ルートはサイクルタイムを短くするために様々なパターンが考えられるからである。

続いて、以上のような構成からなる加工機械ライン１によるワークの加工について説明する。先ず、ワークが供給パレットからオートローダー５０により取り出され、工作機械１０Ａへと搬送される。不図示の供給パレットからワークを取り出すには、供給パレットの位置に合わせて走行台５４の旋回テーブル５８が回転して受渡し装置６０の向きが変えられる。オートローダー５０は、走行用モータ５７の駆動によってピニオン５６が回転し、そのピニオン５６がラック５２を転動することによりＹ軸方向に移動する。その際、走行スライドがレール５３を掴んで摺動することにより、受渡し装置６０などの姿勢を保ったまま移動する。

供給パレットからのワークの取り出しや工作機械１０とのワークの受渡しでは、受渡し装置６０のロボットアーム６１による伸縮作動が行われる。すなわち、第１関節機構６１３及び第２関節機構６１６が関節用モータの回転制御によって上腕部６１２や前腕部６１５の角度調整が行われ、図４に示すような伸び状態が形成される。また、関節用モータの逆回転により、起立した上腕部６１２内に前腕部６１５が収められるように折りたたまれる。こうしたロボットアーム６１の駆動のほか、先端部のロボットハンド６２によってワークの把持或いは解放が行われ、各部とのワークの受渡しが行われる。

ワークは表裏両面に対して加工が行われるため、前工程と後工程との間で加工面を反転させる必要がある。その際ワークは受渡し装置６０から反転装置６５に受渡され、そこで反転して再び受渡し装置６０に受渡される。特に、本実施形態では同じ走行台５４に受渡し装置６０と反転装置６５とが搭載されているため、工作機械１０同士の間を移動する搬送中に反転作業を行うことが可能である。

次に、工作機械１０Ａ〜１０Ｆの加工では加工制御装置１５の不揮発性メモリ３４から加工プログラムが読み出されるが、通常時には自機加工制御部７１Ａ，７２Ｂ，…７６Ｆに格納された自機加工プログラムＰＡ，ＰＢ…ＰＦが読み出される。そして、その加工プログラムに従い駆動部に対する制御が実行され、主軸台１２のチャック１１に把持したワークに対して第１工程から第６工程の加工が行われる。

その際、工作機械１０では、タレット装置１３の割出しによって加工内容に対応した工具が選択される。例えば、穴あけ加工ではエンドミルなどの回転工具が選択され、タレット装置に搭載された加工用モータの駆動により回転工具に回転が与えられる。また、旋削加工やバリ取り加工ではバイトなどの切削工具が選択される。そして、Ｘ軸駆動装置やＺ軸駆動装置によってＸ軸及びＺ軸方向にタレット装置が移動し、主軸台２のチャック１１にセットされたワークに対する工具の位置が調整されて所定の加工が行われる。

オートローダー５０では、搬送制御装置４５の不揮発性メモリ４８から搬送制御プログラムが読み出されるが、通常時には通常時搬送制御部８０に格納された通常時搬送制御プログラムＰＸが読み出される。そして、その通常時搬送制御プログラムＰＸに従い、配置された順番通りに工作機械１０Ａから工作機械１０Ｆへとワークの搬送と受渡しとが行われる。一方で、ある工作機械１０に故障が生じた場合には、その工作機械１０における稼働停止信号が搬送制御装置４５に送信される。これにより、故障時搬送制御部８１〜８６に格納された故障時搬送制御プログラムｐｘａ，ｐｘｂ…ｐｘｆから該当するプログラムが読み出され、オートローダー５０は、その故障時搬送制御プログラムに従った搬送に切り換えられる。

前述したように、故障機の加工が可能な他の工作機械１０が代替機として選択され、故障機の工程に達したワークが代替機へと搬送され、そこで代替加工が行われる。その代替機となった工作機械１０では、加工制御装置１５の不揮発性メモリ３４から加工プログラムが読み出されるが、代替加工時には他機加工制御部７１ａ，７２ｂ…７６ｆに格納された他機加工プログラムｐａ，ｐｂ…ｐｆから該当するプログラムが読み出される。そして、その加工プログラムに従い駆動部に対する制御が実行され、把持したワークに対して故障機が担当する工程の加工が行われる。

図８に示す故障時の例では、工作機械１０Ｃによって第５工程の加工が行われている。つまり、工作機械１０Ｃでは他機加工制御部７５ｅに格納された他機加工プログラムｐｅが選択されている。これは、オートローダー５０が工作機械１０Ｄから受け取ったワークを工作機械１０Ｃに受け渡す際、その情報が「受取り情報」として工作機械１０Ｃに送信されるからである。そこで工作機械１０Ｃでは、他機加工プログラムｐｅに従って第５工程に対応した駆動制御が行われる。

すなわち、タレットの割出し制御によって第３工程から第５工程の加工に対応した工具に切り換えられ、Ｘ軸駆動装置やＺ軸駆動装置などについても第５工程に応じた駆動制御が行われる。そして、工作機械１０Ｃが通常通りに工作機械１０Ｂからワークを受け取った場合には、その「受け取り情報」により自機加工制御部７３Ｃから自機加工プログラムＰＣが読み出され、第３工程に対応したタレットの割出し制御とＸ軸駆動装置やＺ軸駆動装置などに対する駆動制御が行われる。こうして、通常時は勿論のこと、いずれかの工作機械１０が故障した場合であっても、ワークに対して全ての工程の加工が可能になる。そして、加工が完了したワークは、最終工程を実行した工作機械１０から不図示の排出パレットへと送られる。

ところで、加工機械ライン１は、いずれかの工作機械１０に故障が生じても故障機をそのままにしてワークの加工を継続させることができるが、１台の工作機械１０が２工程分の作業を行うことになるため、加工効率が悪くなり通常時よりもサイクルタイムが長くなってしまう。そこで、早急に故障機を修理することが望まれる。この点、従来であればライン全体の稼働を停止させなければならなかった。しかし、加工機械ライン１では、６台の独立した工作機械１０Ａ〜１０Ｆによって構成されているため、他の工作機械１０が加工を行っている間でも、故障した工作機械１０の修理を行うことができる。

加工機械ライン１は、図１に示すように６台の工作機械１０同士が近接して配置されているものの、図３に示すように加工モジュール２０を後方へ引き出すことができる。加工モジュール２０の引出しは、ベース２の後方に配置した台車１７０に加工モジュール２０を移すことによって行われる。そして、加工モジュール２０が台車１７０によって作業場所へと運ばれ、故障個所の修理が行われる。修理後は再び台車１７０を使用して加工モジュール２０をベース２上に戻せばよい。また、予備の加工モジュール２０が用意されている場合には、故障機と入れ替えることにより更に通常加工への早急な復旧が可能になる。

よって、本実施形態の加工機械ライン１によれば、複数ある工作機械１０の何れかに故障が生じたとしても、当該故障機が担当する工程の加工を他の工作機械１０が代替して行うため、ワークの加工を継続することができる。そして、加工機械ライン１が複数の工作機械１０によって構成され、各々の工作機械１０が独立した存在であるため、ワークの加工を継続しながらでも故障した加工モジュール２０だけを加工機械ライン１から外して修理することができる。これにより、加工機械ライン１をより早く通常状態に戻すことができ、生産性の低下を抑えることができる。

また、加工機械ライン１では、工作機械１０に他機加工プログラムｐａ，ｐｂ…ｐｆが格納され、オートローダー５０の搬送制御装置４５には故障時搬送制御プログラムｐｘａ〜ｐｘｆが格納され、故障時にサイクルタイムを縮める工作機械１０が選択される。そのため、こうした構成によっても生産性の低下を抑えることを可能にしている。また、加工機械ライン１では、代替可能な工作機械１０同士をグループ分けし、各工作機械１０の加工制御装置１５に代替可能な全ての他機加工プログラムが格納されているため、どの工作機械１０が故障しても代替加工が可能である。そして、工作機械１０では、オートローダー５０からの「受け取り情報」によって所定の加工プログラムが選択されるため、工作機械１０Ａ〜１０Ｆへの搬送の順番が違ったとしても、ワークに対する第１工程から第６工程の加工を正しい順番で行うことができる。

また、加工機械ライン１は、工作機械１０がそれぞれ加工制御装置１５を備えている。そのため、それぞれの制御装置に各機の役割を実行するプログラムを格納することにより、故障した工作機械１０を取り外した場合であってもワークに対する一連の加工を実行することが可能である。また、工作機械１０の加工制御装置１５やオートローダー５０の搬送制御装置４５に役割を分担させることによって各制御装置を小型化でき、それが工作機械１０やオートローダー５０の小型化にもつながっている。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
前記実施形態では、６台の工作機械１０によって構成された加工機械ライン１を示したが、工作機械１０の数は限定されず、代替可能な工作機械が存在していればよい。
また、加工機械ラインは、前述した工作機械１０に限定されるものではなく、異なる機種の工作機械によって構成されるものであってもよい。

１：加工機械ライン ２：ベース １０：工作機械 １５：制御装置 ５０：オートローダー

Claims (4)

1. ワークに対して複数工程の加工を行う複数の工作機械と、前記複数の工作機械との間で加工工程に従って順番にワークの受渡しを行うワーク自動搬送機とを有する加工機械ラインであり、
   前記複数の工作機械のうち一の工作機械に故障が生じた場合に、当該故障機が担当する工程の加工を実行可能な他の工作機械を代替機として選択し、当該代替機に対して、ワークに対する一連の加工のうち同機自身が担当する工程の自機加工に加えて、前記故障機が担当する工程の他機加工を、ワークの受取り情報を基に実行させる制御部を有するものであることを特徴とする加工機械ライン。
2. 前記制御部は、一の工作機械が故障時に前記代替機として機能する工作機械が複数ある場合は、各々の前記工作機械が行う前記自機加工の加工時間に基づいて前記代替機を選択するようにしたものであることを特徴とする請求項１に記載の加工機械ライン。
3. 前記制御部は、前記複数の工作機械の各々の制御装置および前記ワーク自動搬送機の制御装置が集線装置を介して互いに接続されたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加工機械ライン。
4. 前記工作機械の制御装置は、前記自機加工を行うための自機加工制御部の他に、前記代替機として前記他機加工を行うための他機加工制御部が格納され、前記ワーク自動搬送機の制御装置は、通常時の搬送運転を行うための通常時搬送制御部の他に、一の工作機械が故障した時に前記代替機として機能する工作機械を選択してワークを搬送するための故障時搬送制御部が格納されたものであることを特徴とする請求項３に記載の加工機械ライン。
   

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