JP6613269B2

JP6613269B2 - 加工システム

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Inventors: 太貴遠藤; 正則伊藤
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Description

本発明は、工作機械と補助装置とが協調して加工を行う加工システムに関する。

従来より、工作機械と、この工作機械を補助する補助装置とによって加工セルを構築し、これらが協調して加工を行う加工システムが知られている（例えば、特許文献１）。

図２０は、従来の加工システムの一例を示す模式図である。また、図２１は、工作機械と補助装置との関係を示すブロック図である。ここでは、工作機械としてマシニングセンタを例示し、補助装置としてロボットを例示する。

マシニングセンタ１００は、筐体１０１の内部へのアクセスのための開閉可能な扉としての前ドア１０２と横ドア１０３を備えている。前ドア１０２は作業者のアクセス用の扉であり、横ドア１０３はロボット２００のアクセス（作業）用の扉である。一方、ロボット２００は、その周囲に、作業者の安全を図る安全柵２０１を備える。安全柵２０１は、作業者がロボット２００にアクセスする通路と、ロボット２００の周囲を区画するために設けられる柵である。

図２１に示すように、マシニングセンタ１００の前ドア１０２の開閉情報（前ドア情報Ｓ１００ａ）と横ドア１０３の開閉情報（横ドア情報Ｓ１００ｂ）は、マシニングセンタ１００の制御装置１０４によって取得される。一方、ロボット２００の安全柵２０１の開閉情報（安全柵情報Ｓ２００）は、ロボット２００の制御装置２０２によって取得される。

このような加工システムでは、図２１に示すように、マシニングセンタ１００の制御装置１０４とロボット２００の制御装置２０２とが通信可能に接続され、通常の信号に加え、マシニングセンタ１００側の前ドア情報Ｓ１００ａ、横ドア情報Ｓ１００ｂとロボット２００側の安全柵情報Ｓ２００とを制御装置１０４、２０２間で直接通信することで、マシニングセンタ１００とロボット２００との協調動作を実現している。

特開２０１０−６４１５８号公報

工作機械の扉の開閉情報と補助装置の安全柵の開閉情報は、加工セルの安全動作に大きく関わる情報の一つである。加工システムは、この情報によって、工作機械及び補助装置が運転可能状態（安全な状態ともいえる）であるか運転不可状態（安全ではない状態ともいえる）であるかを判断している。

例えば、図２２Ａに示すように、マシニングセンタ１００の横ドア１０３のみが開状態である場合には、作業者はマシニングセンタ１００とロボット２００のいずれにもアクセスすることはできないため、作業者に危険が及ぶ虞はなく、マシニングセンタ１００及びロボット２００は運転しても問題のない運転可能状態であると判断される。

一方、図２２Ｂに示すように、マシニングセンタ１００の前ドア１０２は閉状態であるが、横ドア１０３及びロボット２００の安全柵２０１が共に開状態である場合には、作業者がロボット２００と干渉して危険に晒される虞がある。また、図２２Ｃに示すように、ロボット２００の安全柵２０１が閉状態であるが、マシニングセンタ１００の前ドア１０２及び横ドア１０３が共に開状態である場合には、作業者がマシニングセンタ１００の内部の危険部と接触したり、切粉・切削液が外部飛散したりすることによって危険に晒される虞がある。このため、いずれも作業者の安全上問題がある状態であると判断される。

これらの場合、各制御装置１０４、２０２は直接通信することによって互いの情報をやり取りし、制御装置１０４はマシニングセンタ１００が運転不可であると判定し、制御装置２０２はロボット２００が運転不可であると判定し、それぞれマシニングセンタ１００及びロボット２００を停止制御する。

このような従来の加工システムでは、制御装置同士が直接通信することによって、それぞれの制御装置が自己の装置の運転可能又は運転不可を個別に判断しているだけであり、工作機械と補助装置の運転可能又は運転不可を統一的に監視できていなかった。このため、従来の加工システムは、工作機械と補助装置の運転可能又は運転不可を迅速に且つ効率的に判断できるとは言い難かった。

そこで、本発明は、工作機械と補助装置の運転可能又は運転不可を迅速に且つ効率的に判断することができる加工システムを提供することを目的とする。

（１）本発明に係る加工システムは、工作機械（例えば、後述のマシニングセンタ２）と、前記工作機械を制御する工作機械制御装置（例えば、後述の数値制御装置２１）と、前記工作機械の補助を行う補助装置（例えば、後述のロボット３）と、前記補助装置を制御する補助装置制御装置（例えば、後述のロボット制御装置３１）とを備え、前記工作機械と前記補助装置とが協調して加工を行う加工システム（例えば、後述の加工システム１）であって、前記工作機械及び前記補助装置の運転可能又は運転不可の判定要素となる前記工作機械に係る情報（例えば、後述の前ドア情報Ｓ２ａ、横ドア情報Ｓ２ｂ）を示す第１の信号、及び、前記工作機械及び前記補助装置の運転可能又は運転不可の判定要素となる前記補助装置に係る情報（例えば、後述の安全柵情報Ｓ３）を示す第２の信号を受信する信号管理部（例えば、後述の信号管理部４）を備え、前記信号管理部は、前記第１の信号及び前記第２の信号に基づいて、前記工作機械制御装置及び前記補助装置制御装置に対して、前記工作機械及び前記補助装置の運転可能状態又は運転不可状態を示す第３の信号を出力する。

（２）（１）に記載の加工システムにおいて、前記工作機械は、開閉可能な扉を有し、前記補助装置は、開閉可能な安全柵及び／又はエリアセンサを有し、前記工作機械に係る情報は、前記扉の開閉状態の情報であり、前記補助装置に係る情報は、前記安全柵の開閉状態の情報及び／又は前記エリアセンサの検出・非検出の情報であってよい。

（３）（１）又は（２）に記載の加工システムにおいて、前記信号管理部は、前記第１の信号を受信する第１の領域（例えば、後述の第１の領域４１）と、前記第２の信号を受信する第２の領域（例えば、後述の第２の領域４２）とに区分されており、前記信号管理部の前記第１の領域は、前記工作機械から電源を供給され、前記信号管理部の前記第２の領域は、前記補助装置から電源を供給されるものであってよい。

（４）（１）又は（２）に記載の加工システムにおいて、前記信号管理部は、前記工作機械から供給される電源（例えば、後述の電源２２）で動作するか、前記補助装置から供給される電源（例えば、後述の電源３２）で動作するか、又は、前記工作機械及び前記補助装置とは独立した電源（例えば、後述の電源５）で動作するかのいずれかであってよい。

（５）（１）〜（４）のいずれかに記載の加工システムにおいて、前記信号管理部は、前記工作機械又は前記補助装置のいずれかに設けられるか、あるいは、前記工作機械及び前記補助装置から独立して設けられるものであってよい。

本発明によれば、工作機械と補助装置の運転可能又は運転不可を迅速に且つ効率的に判断することができる加工システムを提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る加工システムの構成を示すブロック図である。信号管理部の具体的な構成の一例を示す図である。信号管理部の具体的な構成の一例を示す図である。前ドア情報、横ドア情報及び安全柵情報がそれぞれ示す開状態又は閉状態の組み合わせと、そのときのマシニングセンタ及びロボットの運転可否との関係の一例を示す図である。マシニングセンタとロボットの両方から電源が供給される信号管理部の構成の第１の例を示す概念図である。マシニングセンタを動作させるための電源が供給される信号管理部の構成の第２の例を示す加工システムのブロック図である。ロボットを動作させるための電源が供給される信号管理部の構成の第３の例を示す加工システムのブロック図である。マシニングセンタ側及びロボット側のいずれの電源とも異なる独立した電源が供給される信号管理部の構成の第４の例を示す加工システムのブロック図である。本発明の第２の実施形態に係る加工システムの構成を示すブロック図である。本発明の第３の実施形態に係る加工システムの構成を示すブロック図である。本発明の第４の実施形態に係る加工システムの構成を示す模式図である。図１０に示す加工システムの構成を示すブロック図である。本発明の第５の実施形態に係る加工システムの構成を示す模式図である。図１２に示す加工システムの構成を示すブロック図である。本発明の第６の実施形態に係る加工システムの構成を示す模式図である。図１４に示す加工システムの構成を示すブロック図である。本発明の第７の実施形態に係る加工システムの構成を示すブロック図である。本発明の第８の実施形態に係る加工システムの構成を示すブロック図である。本発明の第９の実施形態に係る加工システムの構成を示すブロック図である。本発明の第１０の実施形態に係る加工システムの構成を示すブロック図である。従来の加工システムの構成の一例を示す模式図である。従来の工作機械と補助装置との関係を示すブロック図である。工作機械とロボットと作業者の安全性との関係を説明する図である。工作機械とロボットと作業者の安全性との関係を説明する図である。工作機械とロボットと作業者の安全性との関係を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る加工システムの構成を示すブロック図である。
加工システム１は、マシニングセンタ２とロボット３を備え、これらマシニングセンタ２とロボット３とによって１つの加工セルが構築される。

マシニングセンタ２は、被加工物に対して各種の加工、工作を行う数値制御工作機械である。このマシニングセンタ２は、本発明における工作機械の一例である。

マシニングセンタ２は、マシニングセンタ２の運転等を制御する数値制御装置２１（本発明における工作機械制御装置）を有する。また、マシニングセンタ２は、図２０に示した扉（前ドア１０２、横ドア１０３）と同様の開閉可能な扉（前ドア及び横ドア；図１では図示せず）を有する。前ドアは、作業者がマシニングセンタ２の筐体の内部（以下、単に内部という）へアクセスするための扉であり、横ドアは、ロボット３がマシニングセンタ２の内部にアクセスするための作業用の扉である。

これら前ドア及び横ドアは、開閉状態を検知するための前ドアセンサ及び横ドアセンサ（いずれも図示せず）をそれぞれ有している。前ドアセンサ及び横ドアセンサは、前ドア及び横ドアの開閉状態の情報（前ドア情報Ｓ２ａ、横ドア情報Ｓ２ｂ）を示す信号（本発明における第１の信号）をそれぞれ出力する。これらの信号は、センサから出力される信号そのものであってもよいし、電磁リレー（電磁中継器）等を介した信号であってもよい。これら前ドア情報Ｓ２ａ、横ドア情報Ｓ２ｂは、マシニングセンタ２及びロボット３の運転可能又は運転不可を判定する際に用いられる判定要素となる情報であって、マシニングセンタ２に係る情報である。

ロボット３は、例えばロボットハンドを有する多関節ロボットからなり、マシニングセンタ２の動作と協調して、マシニングセンタ２の内部に被加工物を搬入し、また、マシニングセンタ２で加工、製造された被加工物を搬出する搬送装置である。このロボット３は、本発明における補助装置の一例である。

ロボット３は、ロボット３の運転等を制御するロボット制御装置３１（本発明における補助装置制御装置）を有する。また、ロボット３は、その周囲に、図２０に示した開閉可能な安全柵２０１と同様の安全柵（図示せず）を有する。安全柵は、作業者がロボット３にアクセスする通路と、ロボット３の周囲とを区画するために設けられる柵である。

安全柵は、開閉状態を検知するための安全柵センサ（図示せず）を有している。安全柵センサは、開閉状態の情報（安全柵情報Ｓ３）を示す信号（本発明における第２の信号）を出力する。この安全柵情報Ｓ３は、マシニングセンタ２及びロボット３の運転可能又は運転不可を判定する際に用いられる判定要素となる情報であって、ロボット３に係る情報である。

本実施形態において、１つの信号管理部４がマシニングセンタ２に配置されている。信号管理部４は、マシニングセンタ２及びロボット３との間で、前ドア情報Ｓ２ａ、横ドア情報Ｓ２ｂを示す各信号、及び、安全柵情報Ｓ３を示す信号をそれぞれ受信するインターフェースを備えた第３の制御装置として機能する。

この信号管理部４は、前ドア情報Ｓ２ａ、横ドア情報Ｓ２ｂを示す各信号、及び、安全柵情報Ｓ３を示す信号を集約して統一的に監視し、これらの信号に基づいて、これらの信号の組み合わせによって判別されるマシニングセンタ２及びロボット３の運転可能状態又は運転不可状態を示す信号（本発明における第３の信号）を、数値制御装置２１及びロボット制御装置３１に出力する。

図２Ａ、図２Ｂは、信号管理部４の具体的な構成の一例を示し、信号管理部４が複数のリレーによって構成されるシーケンス回路からなる例を示している。
図２Ａは、マシニングセンタ２の前ドア情報Ｓ２ａ、横ドア情報Ｓ２ｂを示す各信号を、ロボット３の安全柵情報Ｓ３と組み合わせ、運転可能状態又は運転不可状態を示す第３の信号としての信号をロボット制御装置３１に出力する例を示している。前ドア情報Ｓ２ａ、横ドア情報Ｓ２ｂ及び安全柵情報Ｓ３を示す信号が、信号管理部４を構成するリレーにそれぞれ入力されると、信号管理部４は、前ドア情報Ｓ２ａ、横ドア情報Ｓ２ｂ及び安全柵情報Ｓ３がそれぞれ示す開状態又は閉状態の組み合わせに応じて、マシニングセンタ２及びロボット３の運転可能状態又は運転不可状態を示す信号を、数値制御装置２１及びロボット制御装置３１にそれぞれ出力するように構成される。

図２Ｂは、ロボット３の安全柵情報Ｓ３を示す信号を、マシニングセンタ２の横ドア情報Ｓ２ｂと組み合わせ、運転可能状態又は運転不可状態を示す第３の信号としての信号を数値制御装置２１に出力する例を示している。安全柵情報Ｓ３及び横ドア情報Ｓ２ｂを示す信号が、信号管理部４を構成するリレーにそれぞれ入力されると、信号管理部４は、安全柵情報Ｓ３及び横ドア情報Ｓ２ｂがそれぞれ示す開状態又は閉状態の組み合わせに応じて、マシニングセンタ２の運転可能状態又は運転不可状態を示す信号を、数値制御装置２１に出力する。

なお、図２Ａ、図２Ｂに示す信号管理部４は、安全性を確保するため、信号を信号１と信号２に二重化して処理している。また、図２のような信号管理部４から出力される信号は、ＯＮ信号（信号有り）又はＯＦＦ信号（信号無し）であるので、例えばＯＮ信号が出力された場合に運転可能状態を示し、ＯＦＦ信号が出力された場合に運転不可状態を示すことができる。

図３は、前ドア情報Ｓ２ａ、横ドア情報Ｓ２ｂ及び安全柵情報Ｓ３がそれぞれ示す開状態又は閉状態の組み合わせと、そのときのマシニングセンタ２及びロボット３の運転可否との関係の一例を示す図である。
図３に示すように、例えばマシニングセンタ２の前ドア、横ドア及びロボット３の安全柵がいずれも閉状態である場合、及び、マシニングセンタ２の横ドアのみが開状態である場合には、作業者に危険が及ぶ虞はなく、マシニングセンタ２及びロボット３のいずれも運転可能状態であると判定される。

これにより、信号管理部４は、数値制御装置２１及びロボット制御装置３１に対して、マシニングセンタ２及びロボット３が運転可能状態であることを示す信号をそれぞれ出力する。そして、この信号を受信した数値制御装置２１及びロボット制御装置３１は、マシニングセンタ２及びロボット３の運転を開始又は続行させる制御を行う。また、数値制御装置２１及びロボット制御装置３１は、マシニングセンタ２及びロボット３が運転可能状態にあることを示す表示（例えば、モニタ画面上の表示、ランプの点灯等）を行うように制御し、作業者からの運転開始指示を待つようにしてもよい。

一方、ロボット３の安全柵のみが開状態である場合には、ロボット３の動作が作業者に危害を及ぼす虞があるため、ロボット３のみ運転不可であると判定される。これにより、信号管理部４は、ロボット制御装置３１に対して、ロボット３が運転不可状態である旨の信号を出力する。そして、この信号を受信したロボット制御装置３１は、ロボット３の運転を開始不可にする又は停止させる制御を行う。これと同時に、ロボット３が運転不可状態にあることを示す警告（例えば、モニタ画面上の警告表示、警告ランプの点灯、警報の発令等）を行うようにしてもよい。

また、マシニングセンタ２の前ドアのみが開状態である場合には、マシニングセンタ２の動作が作業者に危険を及ぼす虞があるため、マシニングセンタ２のみ運転不可であると判定される。これにより、信号管理部４は、数値制御装置２１に対して、マシニングセンタ２が運転不可状態であることを示す信号を出力する。そして、この信号を受信した数値制御装置２１は、マシニングセンタ２の運転を開始不可にする又は停止させる制御を行う。このとき同時に、マシニングセンタ２が運転不可状態にあることを示す警告（例えば、モニタ画面上の警告表示、警告ランプの点灯、警報の発令等）を行うようにしてもよい。

それ以外の場合には、マシニングセンタ２及びロボット３の両方が運転不可であると判定される。これにより、信号管理部４は、数値制御装置２１及びロボット制御装置３１に対して、マシニングセンタ２及びロボット３が共に運転不可状態であることを示す信号を出力する。そして、これらの信号を受信した数値制御装置２１及びロボット制御装置３１は、マシニングセンタ２及びロボット３の運転を開始不可にする又は停止させる制御を行う。このとき同時に、マシニングセンタ２及びロボット３が運転不可状態にあることを示す警告（例えば、モニタ画面上の警告表示、警告ランプの点灯、警報の発令等）を行うようにしてもよい。

このように、本発明に係る加工システム１によれば、第３の制御装置として機能する信号管理部４が、マシニングセンタ２及びロボット３のそれぞれの運転可能又は運転不可の判定要素となる情報を集約して統一的に監視する。そして、加工システム１は、集約された情報に基づいて、マシニングセンタ２及びロボット３の一方又は両方が運転可能状態にあることを示す信号、又は、運転不可状態にあることを示す信号を、数値制御装置２１及びロボット制御装置３１に対して出力する。このため、これら制御装置２１、３１の間で運転可否に関する情報を直接通信する必要がなくなると共に、各制御装置２１、３１がそれぞれ運転可能又は運転不可を判定する必要もなくなる。従って、本発明に係る加工システム１は、従来の加工システムに比べて、マシニングセンタ２及びロボット３の運転可能又は運転不可を迅速に且つ効率的に判断することができる。

信号管理部４は、上記同様の機能を有するものであれば、複数のリレーで構成されるシーケンス回路に何ら制限されず、様々な形態であってよい。信号管理部４は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、マイコン、ＰＣ（Personal Computer）等によって構成されてもよい。これらの信号管理部４を用いる場合、信号管理部４は、図３に示すような開閉状態の情報と運転可否の関係を規定したデータテーブルを予め保持しておき、信号管理部４に集約された各情報とデータテーブルを参照して、マシニングセンタ２とロボット３のそれぞれの運転可否を判別し、運転可能状態又は運転不可状態を示す信号を出力するようにしてもよい。また、信号管理部４に集約する信号は、運転状態を判断するための信号の一部でもよく、必要に応じてその他の信号をマシニングセンタ２とロボット３の制御装置２１、３１間で通信してもよい。

信号管理部４を動作させるための電源は、マシニングセンタ２とロボット３の両方から供給される構成とすることができる。図４は、マシニングセンタ２とロボット３の両方から電源が供給される信号管理部４の構成の第１の例を示す概念図である。
第１の例において、信号管理部４は、マシニングセンタ２の前ドア情報Ｓ２ａ、横ドア情報Ｓ２ｂを示す信号を受信する第１の領域４１と、ロボット３の安全柵情報Ｓ３を示す信号を受信する第２の領域４２とに区分されている。第１の領域４１は、マシニングセンタ２から電源（Ｖ_Ｍ）を供給されて動作する領域であり、第２の領域４２は、ロボット３から電源（Ｖ_Ｒ）を供給されて動作する領域である。このような信号管理部４によれば、マシニングセンタ２とロボット３のいずれか一方のみが信号管理部４に電源供給する場合に比べて、マシニングセンタ２又はロボット３の電源負荷を減らすことができる。

このように第１の領域４１及び第２の領域４２に区分される信号管理部４は、万一、マシニングセンタ２又はロボット３のいずれか一方の電源に遮断等の異常が生じた場合、他方の電源が第１の領域４１及び第２の領域４２の両方に供給されるように切り替える切り替え手段を有していてもよい。これによれば、万一、マシニングセンタ２又はロボット３のいずれか一方の電源に異常が生じた場合でも信号管理部４を確実に動作させることができ、作業者の安全を確保することができる。具体的な切り替え手段は特に制限されず、公知の切り替え手段を用いることができる。切り替えは自動的に行われるようにしてもよいし、ショートケーブル等を用いて作業者によって手動で行われるようにしてもよい。

また、信号管理部４を動作させるための電源は、マシニングセンタ２とロボット３の少なくともいずれか一方と異なる電源であってもよい。図５〜図７は、この場合の加工システムの構成の第２の例〜第４の例をそれぞれ示すブロック図である。
図５は、マシニングセンタ２を動作させるための電源が供給される信号管理部４の構成の第２の例を示す加工システム１のブロック図である。図５中の符号２２は、マシニングセンタ２を動作させるための電源であり、符号２３は、マシニングセンタ２の各部に電源を分配する電源供給部である。図５に示す加工システム１は、万一、ロボット３側の電源に異常が生じても信号管理部４を動作させることができるので、例えば、マシニングセンタ２に対する作業者の安全確保を優先したい場合に適用することができる。

図６は、ロボット３を動作させるための電源が供給される信号管理部４の構成の第３の例を示す加工システム１のブロック図である。図６中の符号３２は、ロボット３を動作させるための電源であり、符号３３は、ロボット３の各部に電源を分配する電源供給部である。図６に示す加工システム１は、万一、マシニングセンタ２側の電源に異常が生じても信号管理部４を動作させることができるので、例えば、ロボット３に対する作業者の安全確保を優先したい場合に適用することができる。

図７は、マシニングセンタ２側及びロボット３側のいずれの電源とも異なる独立した電源が供給される信号管理部４の構成の第４の例を示す加工システム１のブロック図である。図７中の符号５は、マシニングセンタ２及びロボット３から独立した電源であり、符号６は、マシニングセンタ２及びロボット３から独立した電源供給部である。図７に示す加工システム１は、マシニングセンタ２側とロボット３側のいずれの電源に異常が生じても信号管理部４を動作させることができるので、作業者の安全をより確実に確保することができる。

図１、図５〜図７に示す第１の実施形態における信号管理部４は、マシニングセンタ２に配置されているが、これに制限されず、図８、図９に示すように、マシニングセンタ２以外に配置されてもよい。
すなわち、図８は、本発明の第２の実施形態に係る加工システム１の構成を示すブロック図である。第２の実施形態における信号管理部４は、ロボット３に配置されている。また、図９は、本発明の第３の実施形態に係る加工システム１の構成を示すブロック図である。第３の実施形態における信号管理部４は、マシニングセンタ２及びロボット３のいずれからも独立して配置されている。

図８、図９に示す第２の実施形態及び第３の実施形態における信号管理部４も、図４で説明したように、マシニングセンタ２とロボット３の両方から供給される電源で動作するようにしてもよいし、あるいは、図５、図６で説明したように、マシニングセンタ２又はロボット３のいずれか一方から供給される電源で動作するようにしてもよい。更に、図７で説明したように、マシニングセンタ２及びロボット３のいずれの電源とも異なる独立した電源で動作するようにしてもよい。

１つの加工システム１に設けられるマシニングセンタ２とロボット３は１台ずつに何ら制限されない。例えば図１０〜図１４に示すように、マシニングセンタ２とロボット３はそれぞれ少なくとも１台以上あればよい。この場合、１つの信号管理部４は複数台分の信号を集約して一括して監視することができる。

図１０は、本発明の第４の実施形態に係る加工システム１の構成を示す模式図である。図１１は、図１０に示す加工システム１の構成を示すブロック図である。第４の実施形態に係る加工システム１は、１台のマシニングセンタ２と２台のロボット３、３によって構成され、２台のロボット３、３がマシニングセンタ２を両側から挟むように配置されている。マシニングセンタ２は、その筐体２０に、１つの前ドア２４と各ロボット３、３に対応する２つの横ドア２５、２５を有している。また、２台のロボット３、３は、その周囲に、それぞれ安全柵３４、３４を有している。

第４の実施形態に係る加工システム１において、１つの信号管理部４は、図１１に示すように、１台のマシニングセンタ２の前ドア情報Ｓ２ａ、横ドア情報Ｓ２ｂ、Ｓ２ｂを示す信号と、２台のロボット３の安全柵情報Ｓ３、Ｓ３を示す信号とを一括して受信し、マシニングセンタ２及び各ロボット３、３のそれぞれの制御装置２１、３１、３１に対して、マシニングセンタ２及びロボット３、３の運転可能状態又は運転不可状態を示す信号を出力することができる。それぞれの制御装置２１、３１、３１は互いに運転可否に関する情報を直接通信する必要がなく、運転可能又は運転不可を判定する必要もないので、マシニングセンタ２及びロボット３の台数が多くなる程、運転可能又は運転不可を迅速に且つ効率的に判断することができる効果は顕著となる。

図１２は、本発明の第５の実施形態に係る加工システム１の構成を示す模式図である。図１３は、図１２に示す加工システム１の構成を示すブロック図である。第５の実施形態に係る加工システム１は、２台のマシニングセンタ２、２と１台のロボット３によって構成され、２台のマシニングセンタ２、２の筐体２０、２０が連結されている。各マシニングセンタ２、２は、その筐体２０、２０に、それぞれ１つずつの前ドア２４を有している。１台のロボット３は、一方のマシニングセンタ２の筐体２０の内側に配置されている。この加工システム１において、マシニングセンタ２、２の横ドアとロボット３の安全柵は必ずしもなくてもよい。

第５の実施形態に係る加工システム１において、１つの信号管理部４は、２台のマシニングセンタ２、２の前ドア情報Ｓ２ａ、Ｓ２ａを示す信号を一括して受信し、マシニングセンタ２、２及びロボット３のそれぞれの制御装置２１、２１、３１に対して、マシニングセンタ２、２及びロボット３の運転可能状態又は運転不可状態を示す信号を出力することができる。

図１４は、本発明の第６の実施形態に係る加工システム１の構成を示す模式図である。図１５は、図１４に示す加工システム１の構成を示すブロック図である。第６の実施形態に係る加工システム１は、２台のマシニングセンタ２、２と１台のロボット３によって構成され、２台のマシニングセンタ２、２が１台のロボット３を両側から挟むように配置されている。各マシニングセンタ２、２は、その筐体２０、２０に、１つずつの前ドア２４を有し、１台のロボット３は、その周囲に、安全柵３４、３４を有している。この加工システム１において、マシニングセンタ２、２の横ドアは必ずしもなくてもよい。

第６の実施形態に係る加工システム１において、１つの信号管理部４は、２台のマシニングセンタ２、２の前ドア情報Ｓ２ａ、Ｓ２ａを示す信号と、１台のロボット３の安全柵情報Ｓ３、Ｓ３を一括して受信し、マシニングセンタ２、２及びロボット３のそれぞれの制御装置に対して、マシニングセンタ２、２及びロボット３の運転可能状態又は運転不可状態を示す信号を出力することができる。

以上のように、１つの加工システム１に設けられるマシニングセンタ２及び／又はロボット３が複数台である場合でも、１つの信号管理部４が全ての情報を集約し、各制御装置２１、３１に対して、マシニングセンタ２及びロボット３の運転可能状態又は運転不可状態を示す信号を出力することができる。それぞれの制御装置２１、３１は互いに運転可否に関する情報を直接通信する必要がなく、運転可能又は運転不可を判定する必要もないので、マシニングセンタ２及びロボット３の台数が多くなる程、それらの運転可能又は運転不可を迅速に且つ効率的に判断することができる効果は顕著となる。

なお、図１１、図１３及び図１５に示す信号管理部４は、マシニングセンタ２とロボット３のいずれからも独立して配置されるが、マシニングセンタ２に配置されてもよいし、ロボット３に配置されてもよい。

本発明において、信号管理部４は、加工システムに１つだけ設けられるものに制限されない。図１６〜図１９に示すように、信号管理部４は、１つの加工システム１に複数に分散して配置されてもよい。信号管理部４を複数に分散させることにより、集約される情報量が多い場合に、１つの信号管理部当たりの負荷を低減させることができる。

図１６は、本発明の第７の実施形態に係る加工システム１の構成を示すブロック図であり、図１０に示す第４の実施形態に係る加工システム１において信号管理部４を複数分散して配置した例を示している。
第７の実施形態における信号管理部４は、１台のマシニングセンタ２に対応する１つの信号管理部４Ａと、２台のロボット３、３にそれぞれ対応する２つの信号管理部４Ｂ、４Ｂとに分けられている。このうち、信号管理部４Ａは、対応するマシニングセンタ２の前ドア情報Ｓ２ａ、横ドア情報Ｓ２ｂ、Ｓ２ｂを示す信号を受信するように構成される。一方、信号管理部４Ｂ、４Ｂは、対応するロボット３、３の安全柵情報Ｓ３、Ｓ３を示す信号を受信するように構成される。

これら信号管理部４Ａ、４Ｂ、４Ｂは、受信した信号を相互に送受信して共有できるように接続されている。これにより、３つの信号管理部４Ａ、４Ｂ、４Ｂは、実質的に加工システム１における１つの信号管理部４として機能する。従って、３つの信号管理部４Ａ、４Ｂ、４Ｂは、受信した前ドア情報Ｓ２ａ、横ドア情報Ｓ２ｂ、Ｓ２ｂ及び安全柵情報Ｓ３、Ｓ３の組み合わせに基づいて、対応するマシニングセンタ２及び各ロボット３、３のそれぞれの制御装置２１、３１、３１に対して、マシニングセンタ２及びロボット３、３の運転可能状態又は運転不可状態を示す信号を出力することができる。

図１７は、本発明の第８の実施形態に係る加工システム１の構成を示すブロック図であり、図１４に示す第６の実施形態に係る加工システム１において信号管理部４を複数分散して配置した例を示している。
第８の実施形態における信号管理部４は、２台のマシニングセンタ２、２にそれぞれ対応する２つの信号管理部４Ａ、４Ａと、１台のロボット３にそれぞれ対応する１つの信号管理部４Ｂとに分けられている。このうち、信号管理部４Ａ、４Ａは、対応するマシニングセンタ２、２の前ドア情報Ｓ２ａ、Ｓ２ａを示す信号を受信するように構成される。一方、信号管理部４Ｂは、対応するロボット３の安全柵情報Ｓ３、Ｓ３を示す信号を受信するように構成される。

これら信号管理部４Ａ、４Ａ、４Ｂは、受信した信号を相互に送受信して共有できるように接続されている。これにより、３つの信号管理部４Ａ、４Ａ、４Ｂは、実質的に加工システム１における１つの信号管理部４として機能する。従って、３つの信号管理部４Ａ、４Ａ、４Ｂは、受信した前ドア情報Ｓ２ａ、Ｓ２ａ及び安全柵情報Ｓ３、Ｓ３の組み合わせに基づいて、対応する各マシニングセンタ２、２及びロボット３のそれぞれの制御装置２１、２１、３１に対して、マシニングセンタ２、２及びロボット３の運転可能状態又は運転不可状態を示す信号を出力することができる。

このように信号管理部４を加工システム１に複数設ける場合、例えば図１８、図１９に示すように、必ずしもマシニングセンタ２及びロボット３に１対１に対応して配置されていなくてもよい。

図１８は、本発明の第９の実施形態に係る加工システム１の構成を示すブロック図であり、図１０に示す第４の実施形態に係る加工システム１において信号管理部４を複数分散して配置した例を示している。
第９の実施形態における信号管理部４は、１台のマシニングセンタ２と１台のロボット３とで共用される１つの信号管理部４Ａと、残りの１台のロボット３に対応する１つの信号管理部４Ｂとで構成される。これら２つの信号管理部４Ａ、４Ｂも、受信した信号を相互に送受信して共有できるように接続されているため、上記同様、実質的に加工システム１における１つの信号管理部４として機能する。従って、２つの信号管理部４Ａ、４Ｂは、受信した前ドア情報Ｓ２ａ、横ドア情報Ｓ２ｂ、Ｓ２ｂ及び安全柵情報Ｓ３、Ｓ３の組み合わせに基づいて、対応するマシニングセンタ２及び各ロボット３、３のそれぞれの制御装置２１、３１、３１に対して、マシニングセンタ２及びロボット３、３の運転可能状態又は運転不可状態を示す信号を出力することができる。

図１９は、本発明の第１０の実施形態に係る加工システム１の構成を示すブロック図であり、図１４に示す第６の実施形態に係る加工システム１において信号管理部４を複数分散して配置した例を示している。
第１０の実施形態における信号管理部４は、２台のマシニングセンタ２、２にそれぞれ対応するように２つの信号管理部４Ａ、４Ａが配置されるが、そのうちの１つの信号管理部４Ａはロボット３と共用される構成である。これら２つの信号管理部４Ａ、４Ａも、受信した信号を相互に送受信して共有できるように接続されているため、上記同様、実質的に加工システム１における１つの信号管理部４として機能する。従って、２つの信号管理部４Ａ、４Ａは、受信した前ドア情報Ｓ２ａ、Ｓ２ａ及び安全柵情報Ｓ３、Ｓ３の組み合わせに基づいて、対応する各マシニングセンタ２、２及びロボット３のそれぞれの制御装置２１、２１、３１に対して、マシニングセンタ２、２及びロボット３の運転可能状態又は運転不可状態を示す信号を出力することができる。

以上説明した各実施形態において、ロボット３は、安全柵に代えて、又は、安全柵に加えて、作業者が近づいたことを非接触で検出するためのエリアセンサを備えるものであってもよい。この場合、信号管理部４は、ロボット３の運転可能又は運転不可の判定要素となる情報として、安全柵の開閉状態の情報に代えて、又は、安全柵の開閉状態の情報に加えて、エリアセンサの検出・非検出の情報を示す信号を受信するようにしてもよい。

また、以上説明した加工システム１は、工作機械としてマシニングセンタ２を例示し、補助装置としてロボット３を例示したが、これらに制限されない。本発明における工作機械は、補助装置との協調によって被加工物の加工や製造を実施する機械であればよい。このような工作機械としては、マシニングセンタやワイヤカット等の加工機に限らず、例えば射出成型機や３Ｄプリンタ等であってもよい。

また、本発明における補助装置は、工作機械による加工作業を補助する装置であればよい。具体的な補助装置としては、工作機械に対する被加工物や工具等の搬入搬出を行うロボット以外の搬送装置、工作機械の内部を撮像する撮像装置、工作機械で加工、製造される被加工物の各種測定を行う測定装置、工作機械内部の清掃を行う清掃装置等であってもよい。従って、本発明における補助装置が行う補助作業としては、被加工物の交換又は取り出し作業に限らず、例えば、加工工具やその他工作機械の構成部品の交換作業、工作機械内部の点検作業、被加工物の測定作業、工作機械内部の清掃作業等であってもよい。

更に、本発明における工作機械及び補助装置の運転可能状態又は運転不可状態は、以上説明した作業者の安全性に関連する工作機械や補助装置の状態に制限されない。工作機械及び補助装置の運転可能状態又は運転不可状態とは、例えば工作機械及び補助装置の正常状態又は異常状態のことであってもよい。工作機械及び補助装置の異常状態の具体例としては、治具やロボットハンドのワーク把持失敗、工作機械の主軸の工具把持失敗、切粉の堆積過多、被加工物の不良等が挙げられる。

１加工システム
２マシニングセンタ（工作機械）
２１数値制御装置（工作機械制御装置）
２２電源
３ロボット（補助装置）
３１ロボット制御装置（補助装置制御装置）
３２電源
４、４Ａ、４Ｂ信号管理部
５電源
Ｓ２ａ前ドア情報（工作機械及び補助装置の運転可能又は運転不可の判定要素となる工作機械に係る情報）
Ｓ２ｂ横ドア情報（工作機械及び補助装置の運転可能又は運転不可の判定要素となる工作機械に係る情報）
Ｓ３安全柵情報（工作機械及び補助装置の運転可能又は運転不可の判定要素となる補助装置に係る情報）

Claims

工作機械と、前記工作機械を制御する工作機械制御装置と、前記工作機械の補助を行う補助装置と、前記補助装置を制御する補助装置制御装置とを備え、前記工作機械と前記補助装置とが協調して加工を行う加工システムであって、
前記工作機械及び前記補助装置の運転可能又は運転不可の判定要素となる前記工作機械に係る情報を示す第１の信号、及び、前記工作機械及び前記補助装置の運転可能又は運転不可の判定要素となる前記補助装置に係る情報を示す第２の信号を受信する信号管理部を備え、
前記信号管理部は、前記第１の信号及び前記第２の信号に基づいて、前記工作機械制御装置及び前記補助装置制御装置に対して、前記工作機械及び前記補助装置の運転可能状態又は運転不可状態を示す第３の信号を出力する、加工システム。
前記工作機械は、開閉可能な扉を有し、
前記補助装置は、開閉可能な安全柵及び／又はエリアセンサを有し、
前記工作機械に係る情報は、前記扉の開閉状態の情報であり、
前記補助装置に係る情報は、前記安全柵の開閉状態の情報及び／又は前記エリアセンサの検出・非検出の情報である、請求項１に記載の加工システム。
前記信号管理部は、前記第１の信号を受信する第１の領域と、前記第２の信号を受信する第２の領域とに区分されており、
前記信号管理部の前記第１の領域は、前記工作機械から電源を供給され、
前記信号管理部の前記第２の領域は、前記補助装置から電源を供給される、請求項１又は２に記載の加工システム。
前記信号管理部は、前記工作機械から供給される電源で動作するか、前記補助装置から供給される電源で動作するか、又は、前記工作機械及び前記補助装置とは独立した電源で動作するかのいずれかである、請求項１又は２に記載の加工システム。
前記信号管理部は、前記工作機械又は前記補助装置のいずれかに設けられるか、あるいは、前記工作機械及び前記補助装置から独立して設けられる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の加工システム。