JP6914263B2

JP6914263B2 - 加工システム

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Publication number: JP6914263B2
Application number: JP2018537961A
Authority: JP
Inventors: 弘和柏原; 昇村上; 大志大島
Original assignee: Makino J Co Ltd
Current assignee: Makino J Co Ltd
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2021-08-04
Anticipated expiration: 2036-09-09
Also published as: EP3511791A1; US20190217437A1; WO2018047309A1; EP3511791A4; CN109690428A; CN109690428B; JPWO2018047309A1

Description

本発明は、それぞれが独立した操作部と制御装置とを有した複数の工作機械と、該複数の工作機械に関連した共用周辺機器とを有した加工システムに関する。

特許文献１には、ネットワークケーブルによって工作機械制御装置と接続された持ち運び可能な教示操作盤を備え、工作機械制御装置からネットワークケーブルを介して取得した工作機械に関する情報を教示操作盤の表示器に表示するようにしたロボット制御装置を備えた加工システムが開示されている。

特許文献２には、一定条件下で搬送機の動きを禁止するインターロック有効モードと、一定条件下であっても搬送機の動きを禁止しないインターロック無効モードとを切り換え可能なガントリーローダの可搬式操作盤を備えた加工システムであった、工作機械制御装置が、操作盤によって指示された内容に従ってガントリーローダの動作を制御するようにした加工システムが開示されている。

特開２０１０−２７７４２５号公報特開２００６−０２６８１８号公報

特許文献１に記載の加工システムでは、ロボット及び工作機械が安全柵に取り囲まれている場合でも、可搬式の操作盤によって安全柵の外から工作機械の情報を確認できるので、工作機械の状態や設定などの確認のために作業者が安全柵内に侵入する必要性が低減し、結果として工作機械を停止させる回数も低減可能とするものである。しかしながら、特許文献１の加工システムでは、可搬式の操作盤を持ち運ばなければならないので操作性が悪く、また、例えば、ロボットを工作機械の近傍で教示する場合のように、オペレータが目視しながら搬送装置としてのロボットを手動で操作する必要が生じたときに、可搬式の操作盤の制限から手動操作を必要とする場所の近傍にオペレータが近づけないことが生じ得る。

特許文献２に記載の加工システムでは、加工機の操作盤から搬送機の動作を制御できるようにしたことで、特に搬送機の制御装置が現場から離れている場合に、搬送機の動作をオペレータが目視しながら手動操作できるようになり、搬送機の操作性が向上する。しかしながら、特許文献２の加工システムでは、インターロックを有効、無効を切り替えられるようにしても、複数の加工機から同時に搬送機に制御指令が送出されてしまう可能性があり、搬送機の安全性に問題がある。

そこで、本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを目的としており、それぞれが独立した操作部と制御装置とを有した複数の工作機械と、該複数の工作機械に関連した共用周辺機器とを有した加工システムにおいて、共用周辺機器を工作機械の近傍で安全に操作できるようにした加工システムを提供することを目的としている。

上述の目的を達成するために、本発明によれば、複数の工作機械と、前記複数の工作機械のすべてに関連した共用周辺機器とを有した加工システムにおいて、前記複数の工作機械の各々に設けられ、それぞれの工作機械で独立して工作機械の送り軸を制御する機械制御部を有する工作機械の制御装置と、前記複数の工作機械の各々の側面に設けられ、該工作機械を操作する工作機械の操作部と、前記工作機械の操作部の１つから権限要求があったときに、他の工作機械の操作部で共用周辺機器の操作が行われていないと判断されたときに、該権限要求に応答して、前記工作機械の操作部の１つに対して前記共用周辺機器の操作権限を付与する権限付与部を備えた共用制御装置とを具備し、前記共用周辺機器は、前記複数の工作機械の各々にワークを供給し、かつ、前記複数の工作機械の各々からワークを受取り排送するワーク搬送装置であり、所定の軸線に沿って延設され前記複数の工作機械の近傍に配置されたレールと、該レールに沿って移動可能なキャリッジと、該キャリッジに対して上下方向に動作可能なアームと、該アームの先端に取付けられワークを把持するハンドとを有し、前記機械制御部は各々の工作機械の送り軸の制御を行い、前記共用制御装置は、前記共用周辺機器のキャリッジの位置の座標値が一つの工作機械の近傍であるときは、他の工作機械の操作部のいずれかで操作権限を取得したとしても、前記アームを下降させる操作を禁止し、前記キャリッジの位置の座標の近傍にある前記一つの工作機械の操作部で操作権限を取得した場合のみ、前記アームを下降させる操作を実行するように、前記権限付与部から操作権限を付与された前記工作機械の操作部からの指令により前記共用周辺機器の制御を行う加工システムが提供される。

本発明によれば、複数の工作機械に関連した共用周辺機器とを有した加工システムにおいて、共用周辺機器の操作部を削減しながら、共用周辺機器を工作機械の近傍で安全に操作できるようになる。

本発明を適用する加工システムの一例を示す略示平面図である。図１の加工システムの正面図である。操作部を形成する操作盤の一例を示す正面図である。本発明の第１の実施形態による加工システムを示すブロック図である。操作盤のディスプレイに表示されるガントリーローダ操作ウィンドウの一例を示す略図である。本発明を適用する加工システムの他の例を示す正面図である。本発明の第２の実施形態による加工システムを示すブロック図である。

図１、２を参照して、本発明を適用する加工システムの一例を説明する。加工システム１０は、横並びに配置された複数の、図１、２の実施形態では４つの工作機械１２、１４、１６、１８と、該複数の工作機械１２、１４、１６、１８のすべてに関連した共用周辺機器としてのガントリーローダ３０とを具備している。本実施形態では、工作機械１２、１４、１６、１８は同一機種のマシニングセンタであり、該マシニングセンタは、水平方向に配向された回転主軸（図示せず）、該水平の回転主軸先端に装着された工具（図示せず）に対面するテーブル（図示せず）、前記工具とテーブルとを相対移動するＸ、Ｙ、Ｚの直交３軸の直線送り軸（図示せず）と、工具交換装置（図示せず）を有した横型マシニングセンタとすることができる。該横型マシニングセンタは、更に、１つまたは２つの回転送り軸、例えばＡ軸とＣ軸の一方または双方を有していてもよい。工作機械１２、１４、１６、１８は、それぞれ異なるタイプの工作機械であってもよい。図１、２において、工作機械１２、１４、１６、１８はカバーまたはスプラッシュガード内に収納されており、該カバーまたはスプラッシュガードの側面に操作盤４０が取り付けられている。

ガントリーローダ３０は、工作機械１２、１４、１６、１８の主軸に対して垂直な水平方向である長手方向に延びる軸線Ｏに沿って延設されたレール２２を有している。レール２２は、複数の支柱２４によって工作機械１２、１４、１６、１８の上方に配置されている。ガントリーローダ３０は、また、レール２２に沿って往復動するキャリッジ２８と、該キャリッジ２８に対して上下方向に移動可能に取付けられたアームと、該アームの下端に取付けられたハンド３２とを有している。ハンド３２は、更に、レール２２に対して垂直な水平方向に移動可能にキャリッジ２８に取付けてもよい。

加工システム１０は、更に、ワーク段取りステーション３４と、ワーク取出しステーション３６とを具備する。未加工ワークが、オペレータによってワーク段取りステーション３４から加工システム１０内へ搬入され、ワーク取出しステーション３６から加工済ワークが加工システム１０の外部に搬出される。ガントリーローダ３０は、ワーク段取りステーション３４に搬入されたワークを工作機械１２、１４、１６、１８へ供給し、加工済ワークを工作機械１２、１４、１６、１８からワーク取出しステーション３６へ排送する。

図３を参照して、本発明の制御部を構成する操作盤４０の一例を説明する。操作盤４０は、画面を接触することにより所望の部分の選択が可能なタッチパネルにより形成されるディスプレイと、複数のキースイッチが配置されたキー入力部４４、４６を含む。キー入力部４４、４６のキースイッチを押すことにより、所定の数字や文字を入力することができる。また、操作盤４０は、所定の操作の選択を行う操作スイッチ部５４、５６、オーバライド値の設定を行うオーバライド設定部５２および非常停止ボタン４８を含む。オーバライド設定部５２は、例えば、主軸の回転速度のオーバライド値や加工の送り速度のオーバライド値等を設定することができる。操作盤４０は、更に、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各送り軸を個別にジョグ送り操作するジョグダイヤル５０を備えている。操作盤４０は、更に、後述するガントリーローダ３０の操作権限を有していることを外部に表示するランプ４１を備えていてもよい。

図４を参照すると、本発明の第１の実施形態による加工システム１００は、複数の、図４では図１、２と同様に、４機の工作機械１１０、１２０、１３０、１４０を具備している。工作機械１１０、１２０、１３０、１４０は、図１、２の操作盤４０によって形成される操作部１１２、１２２、１３２、１４２、制御装置１１４、１２４、１３４、１４４、および、工作機械のＸ、Ｙ、Ｚの直交３軸の送り軸および２つの回転送り軸であるＡ軸、Ｃ軸と工具交換のための少なくとも１つの送り軸から成る送り軸装置１１６、１２６、１３６、１４６を具備している。工作機械１１０、１２０、１３０、１４０を制御する制御装置１１４、１２４、１３４、１４４は、例えばＮＣ装置によって形成することができ、送り軸装置１１６、１２６、１３６、１４６を制御する機械制御部１１４ａ、１２４ａ、１３４ａ、１４４ａを含む。機械制御部１１４ａ、１２４ａ、１３４ａ、１４４ａが工作機械１１０、１２０、１３０、１４０の主軸の回転を制御するようにしてもよい。

本実施形態では、複数の工作機械１１０、１２０、１３０、１４０の１つの工作機械１１０の制御装置１１４が、機械制御部１１４ａに加えて、共用制御装置１６０を含んでいる。共用制御装置１６０は、工作機械１１０のＮＣ装置の一部としてソフトウェア的に形成することができる。共用制御装置１６０は、権限付与部１６２、権限記憶部１６４、権限判断部１６６およびローダ制御部１６８を主要な構成要素として具備している。

共用制御装置１６０は、工作機械１１０、１２０、１３０、１４０の操作部１１２、１２２、１３２、１４２の１つから権限要求を受けた時に、権限付与部１６２が、権限要求に従い権限を付与する。権限記憶部１６４は、工作機械１１０、１２０、１３０、１４０の操作部１１２、１２２、１３２、１４２のうちのどの操作部に権限を付与したかを記憶する。権限判断部１６６は、工作機械１１０、１２０、１３０、１４０の操作部１１２、１２２、１３２、１４２から共用制御装置１６０が受信したガントリーローダ１５０への指令が、権限を有した操作部からの指令か否かを判断し、権限を有した操作部からの指令である場合に、該指令をローダ制御部１６８へ送出する。ローダ制御部１６８は、該指令に基づいてガントリーローダ１５０の直交３軸の送り軸およびハンド３２のクランプ、アンクランプ動作を制御する。ガントリーローダ１５０の直交３軸の送り軸の制御は、工作機械１１０のＮＣ装置の５つの送り軸に付加した３つの送り軸の制御として行うことができる。

次に、図５を参照して、操作部１１２、１２２、１３２、１４２を形成する操作盤４０のディスプレイ４２に表示される、ガントリーローダ３０の操作ウィンドウ６０を説明する。
操作ウィンドウ６０は、操作権限アイコン６２、操作権限取得機械識別子６４、操作モード選択ボタン６６、オーバーライド選択ボタン６８、手動操作ボタン７０を含んでいる。

オペレータが、工作機械１１０、１２０、１３０、１４０の何れかの操作盤４０を操作してガントリーローダの操作ウィンドウ６０を開き、例えば手動操作ボタン７０をタップまたはクリックすると、当該操作部から権限要求が工作機械１１０の共用制御装置１６０へ送出される。このとき、他の操作部でガントリーローダ１５０の操作が行われていないと共用制御装置１６０の権限付与部１６２が判断すると、権限付与部１６２は、権限要求に応答して、該操作部にガントリーローダ１５０の操作権限を付与する。例えば、権限付与部１６２は、権限を有した操作部からの指令を監視し、該操作部から最後に指令を受信したときから所定時間が経過している場合に操作権限を他の操作部へ付与するようにできる。反対に、最後に指令を受信したときから所定時間が経過していない場合には、当該操作部における操作が完了していないと判断し、他の操作部からの権限要求を拒絶するようにできる。

権限付与部１６２から操作権限を受取ると、操作ウィンドウ６０には、操作権限を有している旨の操作権限アイコン６２が表示される。操作権限アイコン６２に加えて、該操作権限を有している操作部に対応した操作盤４０に操作権限を有している旨のランプ４１を点灯させるようにしてもよい。更に、現在操作権限を有している操作部に対応した工作機械を識別するための機械番号または記号である操作権限取得機械識別子６４を全ての工作機械１１０、１２０、１３０、１４０のディスプレイ４２に表示するようにできる。

操作権限を取得すると、ガントリーローダの操作ウィンドウ６０において、ガントリーローダ１５０の操作が可能となる。例えば、手動操作モードのうちジョグボタン６６ａをタップまたはクリックし、オーバーライド選択ボタン６８のうちから所望のジョグオーバーライド量を選択して、操作盤４０のジョグダイヤルでガントリーローダ３０（１５０）のキャリッジ２８およびハンド３２の動作を制御したり、手動操作によるガントリーローダ３０（１５０）の教示を行うことができる。

次に、図６、７を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。
第１の実施形態では、複数の工作機械１１０、１２０、１３０、１４０のうち１つの工作機械１１０の制御装置１１４が共用制御装置１６０を含んでいたが、第２の実施形態では、図７に示すように、共用制御装置１６０は工作機械１１０、１２０、１３０、１４０の制御装置１１４、１２４、１３４、１４４から独立している。そのため、加工システム２００は、図６に示すように、共用制御装置１６０を形成する独立の制御装置２１０を有している。本実施形態では、複数の工作機械１１０、１２０、１３０、１４０の全ての工作機械１１０の制御装置１１４、１２４、１３４、１４４が共用制御装置１６０に並列に接続されている。本実施形態でも第１の実施形態と同様に作用する。

さらに、ワーク段取りステーション３４、ワーク取出しステーション３６および／またはワーク検査ステーションステーション３８にも、操作盤４０と同様の操作盤（図示せず）を配設して、共用制御装置１６０に接続し、ワーク段取りステーション３４、ワーク取出しステーション３６および／またはワーク検査ステーション３８からガントリーローダ１５０を操作できるようにしてもよい。

さらに、既述の実施形態では、共用周辺機器はガントリーローダであったが、本発明はこれに限定されず、共用周辺機器は、例えばワーク段取りステーション３４、ワーク取出しステーション３６および／またはワーク検査ステーション３８であってもよい。この場合は、それぞれのステーションの近傍の工作機械の操作部が操作権限を取得したときだけ、該ステーションの操作を可能とすることができる。例えば、図１の例では、ワーク段取りステーション３４および／またはワーク検査ステーション３８は、その近傍に配置されている工作機械１２の操作部（操作盤４０）が操作権限を取得した場合に、該工作機械１２の操作盤４０から操作可能となる。また、ワーク取出しステーション３６は、その近傍に配置されている工作機械２０の操作部が操作権限を取得した場合に、該工作機械２０操作盤４０から操作可能となる。

さらに、ガントリーローダ１５０の送り軸のうち、レール２２に対するキャリッジ２８に位置をガントリーローダ１５０のＸ軸として制御している場合、ガントリーローダ１５０のＸ軸の座標から、どの工作機械に近いかを知ることができる。ガントリーローダ１５０のＸ軸の座標に応じて、操作権限を有している場合であっても、操作に制限を加えることが考えられる。ガントリーローダ１５０を用いて工作機械１２にワークを下ろす場合を例にすると、ガントリーローダ１５０のハンド３２を下降させると、加工時の切りくずの飛散を防止するための工作機械１２のスプラッシュガードの内側にハンド３２とワークが入り込む。このとき、工作機械１４、１６、１８の操作部４０で作業を行っているオペレータからは、工作機械１２のスプラッシュガードが妨げとなり、ハンド３２とワークを目視することができなくなる。オペレータが目視できないままハンド３２とワークを下降させると、ワークを載置するための工作機械１２のテーブルやワークを固定するための治具に、ハンド３２又はワークを衝突させ、工作機械１２又はガントリーローダ１５０を破損させてしまうおそれがある。そのため、ガントリーローダ１５０のＸ軸の座標に応じて、操作権限の取得に制限を加える。ガントリーローダ１５０のＸ軸の座標が、工作機械１２のスプラッシュガードの近傍であるときは、工作機械１４、１６、１８の操作部４０のいずれかで操作権限を取得したとしても、ハンド３２を下降させる操作は禁止され、ガントリーローダ１５０の近傍にある工作機械１２の操作部４０で操作権限を取得した場合のみ、ハンド３２を下降させる操作を実行できる。共用制御装置１６０は、ガントリーローダ１５０のＸ、Ｙ、Ｚ座標値に対応させて各操作部４０の操作権限に制限を加える操作制限を記憶している。

１０加工システム
１２、１４、１６、１８工作機械
２２レール
２４支柱
２８キャリッジ
３０ガントリーローダ
３２ハンド
３４ワーク段取りステーション
３６ワーク取出しステーション
３８ワーク検査ステーション
４０操作盤
１００加工システム
１１０、１２０、１３０、１４０工作機械
１５０ガントリーローダ（共用周辺機器）
１６０共用制御装置
１６２権限付与部
１６４権限記憶部
１６６権限判断部

Claims

複数の工作機械と、前記複数の工作機械のすべてに関連した共用周辺機器とを有した加工システムにおいて、
前記複数の工作機械の各々に設けられ、それぞれの工作機械で独立して工作機械の送り軸を制御する機械制御部を有する工作機械の制御装置と、
前記複数の工作機械の各々の側面に設けられ、該工作機械を操作する工作機械の操作部と、
前記工作機械の操作部の１つから権限要求があったときに、他の工作機械の操作部で共用周辺機器の操作が行われていないと判断されたときに、該権限要求に応答して、前記工作機械の操作部の１つに対して前記共用周辺機器の操作権限を付与する権限付与部を備えた共用制御装置と、
を具備し、
前記共用周辺機器は、前記複数の工作機械の各々にワークを供給し、かつ、前記複数の工作機械の各々からワークを受取り排送するワーク搬送装置であり、所定の軸線に沿って延設され前記複数の工作機械の近傍に配置されたレールと、該レールに沿って移動可能なキャリッジと、該キャリッジに対して上下方向に動作可能なアームと、該アームの先端に取付けられワークを把持するハンドとを有し、
前記機械制御部は各々の工作機械の送り軸の制御を行い、前記共用制御装置は、前記共用周辺機器のキャリッジの位置の座標値が一つの工作機械の近傍であるときは、他の工作機械の操作部のいずれかで操作権限を取得したとしても、前記アームを下降させる操作を禁止し、前記キャリッジの位置の座標の近傍にある前記一つの工作機械の操作部で操作権限を取得した場合のみ、前記アームを下降させる操作を実行するように、前記権限付与部から操作権限を付与された前記工作機械の操作部からの指令により前記共用周辺機器の制御を行うことを特徴とした加工システム。
前記複数の工作機械の各々に設けられた前記工作機械の操作部は、操作権限が付与されたときに、該工作機械の操作部が操作権限を有していることを外部に表示する権限表示手段を有している請求項１に記載の加工システム。
前記共用制御装置は、前記複数の工作機械のうちの１つの工作機械のＮＣ装置の一部として形成される請求項１に記載の加工システム。
前記共用制御装置を形成するＮＣ装置が前記共用周辺機器に接続され、該共用周辺機器に接続されたＮＣ装置を備えた工作機械以外の全ての工作機械のＮＣ装置が、前記共用制御装置を形成するＮＣ装置に接続されている請求項１に記載の加工システム。
前記共用制御装置は、前記複数の工作機械のＮＣ装置の全てから独立させて配置された制御装置である請求項１に記載の加工システム。