JPH03142150A - 自動加工システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、多数の工作機械を設備した自動加工システ
ムに関する。更に詳しくは、同一機能の複数の工作機械
からなる複数の加工ステーションと、この加工ステーシ
ョンを補助する自動加工システムに関する。

［従来技術］ 現在、多品種少量生産には、単体の機械としては数値制
御工作機械、更には自動工具交換装置を備えたマシニン
グセンタが開発され、各産業に使用されている。一方、
複数台の工作機械を有機的に配置して用いるシステムと
しては、古くからＩ・ランスファーマシンが知られてい
る。この１ヘランスフアーマシンは、少品種多量生産に
用いられ、自動化された生産手段として採用されている
。しかし、比較的少量でがっ多品種の加工が社会的に要
望されるようになり、これに応える形で開発されたのが
ＦＭＳである。

１〜ランスフアーマシンに自由度を持たせる試みは、古
くから行われている。例えば、米国特許第３．２４５，
１４４号明、ｌ１ｌＩ書には、航空機の部品を加工対象
とし比較的小ロット生産を目的とするトランスファーマ
シンが記載されている。この１〜ランスフアーマシンは
、搬送ラインに沿ってマシニングセンタ、多軸ボール盤
を並べ、部品Ａ〜Ｄを加工している。各部品加工に使用
するＮＣテープを各々テープリーグにセラｌ−しておき
、搬送装置の動作に応えて、必要な工作機械とテープリ
ーダとの接続を順次切換えるものである。

米国特許３，２８０，６５９号明細書には、パレットに
加ニブログラムを意味する複数のピンを多数設け、パレ
ットが加工ステーションにクランプされた時、このピン
の有無を数値制御命令として読み取って数値制御工作機
械が動作するようにしたものが記載されている。

米国特許３，３１３．０１４号明細書には、自走するワ
ーク支持装置にプログラムコントローラを組込み、加工
ステーションに位置したとき制御信号を工作機械に伝え
てワーク支持装置に支持するワークを加工させるものが
記載されている。

また、近年では、パレットにＩＣカードを取り付け、こ
のＩＣカードの内容を読み取って加工を行うＦＭＳシス
テムなども提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ 前記した従来の加ニジステムは、加工寸法を計測補正す
るために各ＮＣ工作機械ごとに計測装置を各々有してい
る。したがって、計測装置は各Ｎ　５ Ｃ工作機械の台数と同数備えていることになる。

工場のフロアスペースも広く必要となる。また、計測装
置はパレットが搬入されるまでの間稼働していない状態
であり、使用効率が悪い。

一般に、加ニジステムが同一機能を持ち、同一・工程の
加工を行う複数のＮＣ工作機械で構成されるものは、複
数の同一ワークを同一工程で同時加工を行う前提に立っ
ている。したがって、複数のワークは同一ライン上を同
時に進行することが効率的である。

しかし、同一ラインで混在して未加工、加工済のパレッ
トを搬送させることは、次工程の複数の機械または装置
に対して各々のワークを対応させるためワークの識別が
必要となる。また、誤搬出人に対するインターロックも
必要となり加ニジステム管理を複雑なものとしてしまう
。

更に、前記したシステムの多くは、コンベア上のパレッ
トが加工機に搬入されると、コンベア上のパレット待機
位置に空いた所ができる。この空位置をつめるために２
つ上流のパレット待機位置６　− からパレットが搬送する。すると、３つ上流のパレット
待機位置が空になるので更に１つ上流のパレット待機位
置からパレットが搬送されてくる。

これを繰り返し１ピツチ前進する。このためパレットを
１ピツチ前進させるのにかなりの時間を要する。

組み合わせ部品を加工する場合、各部品を１つづつバレ
ッｌ〜に固定し、■組毎に連続してラインに流し、１工
程を複数の加工機でＯＲ加工を行ない、数工程の加工を
行う自動加工システムラインが知られている。この自動
加工システムは、ＯＲ加工であるため、ワーク投入順と
ワーク出力順が異なってしまう。このため加工後、組み
合わせ部品またはパレッＩ〜を１組にまとめるには、人
手を介して選り分ける必要があった。また、組み合わせ
部品の各部品毎に取付治具が異なるので、ワーク投入順
にパレット（治具）を並べかえる必要があった。この発
明は、こうした技術的背景で開発されたものであり、次
の課題を達成する。

この発明の目的は、計測のフレキシブル化を図った自動
加工システムを提案することにある。

この発明の他の目的は、加工機の待ち時間を短縮するた
めに、効率の良いパレットの搬送システムを有する自動
加工システムを提供することにある。

この発明の更に他の目的は、パレットまたはワークの種
類ごとにパレットを自動的に整列できる自動加工システ
ムを提供することにある。

［前記課題を解決するための手段及び作用］前記課題を
解決するために次のような手段を採る。

第１の手段は、同一機能を有する複数のＮＣ工作機械か
らなる複数の加工ステーションと、パレットにワークを
ローディング・アンローディングしてワーククランプ・
アンクランプするパレット準備ステーションと、前記Ｎ
Ｃ工作機械によって加工された前記ワークの加工寸法を
計測する計測ステーションと、前記各ステーション間を
前記パレットで移送するパレット搬送手段と、前記計測
ステーションの計測値により前記ＮＣ工作機械の加工寸
法を補正するために前記パレット内に設けられ前記ワー
クの加工履歴を示す加工履歴記憶手段とからなる自動加
工システムである。

第１の手段において、前記加工履歴記憶手段内に前記ワ
ークをどこの前記ＮＣ工作機械が加工したかを記憶保持
する領域を有するとなお良い。

第２の手段は、同一機能を有する複数のＮＣ工作機械か
らなる複数の加工ステーションと、パレットにワークを
ローティング・アンローディングしてワーククランプ・
アンクランプするパレット準備ステーションと、前記各
ステーション間を前記パレットで移送するパレット搬送
手段と、前記各工作機械に付属して設置され、かつ前記
パレットを前記搬送手段と前記ＮＣ工作機械間を搬送す
るパレットチェンジャーと、前記パレット搬送手段上に
設けられ前記パレットの流れを一時的に停止させるパレ
ットストッパーと、このパレットストッパーによって止
められた前記パレットが空になると前記パレットストッ
パーの上流にあるパレットストッパーが一斉に作動し前
記パレットを１ピツチ前進させるパレットストッパー作
動手段とからなる自動加工システムである。

第２の手段において、前記パレット搬送手段が前記各ス
テーションで未加工の前記パレットを供給するパレット
供給搬送手段と、加工済の前記パレットを搬出するパレ
ット搬出搬送手段とを併設するとより効果的である。

第３の手段は、同一機能を有する複数のＮＣ工作機械か
らなる複数の加工ステーションと、パレットにワークを
ローティング・アンローディングしてワーククランプ・
アンクランプするパレット準備ステーションと、前記各
ステーション間を前記パレットで移送するパレット搬送
手段と、前記各ステーションの後に前記パレットまたは
前記ワークを識別する識別装置と、この識別装置の識別
信号により前記パレットを種類別に整列させるパレット
整列装置とからなる自動加工システムである。

［実施例］ 以上、図面にしたがって説明する。第１図は、　０ 自動加ニジステムを示す平面図である。ワークＷは、パ
レットＰ上に搭載されており、搬送路上を加工されなが
ら流れて行く。この自動加ニジステムは、主に６つのス
テーションを有している。まず、各ステーションの機能
の概略を説明する。第１ステーシヨンは、パレットＰ上
の加工済のワークＷをアンクランプし、パレットＰ上か
らワークＷをアンローディングする。更に、パレットＰ
は洗浄され、新しいワークＷは、パレットＰ上にローデ
ィングされ、クランプされる。

第２ステーシヨンは、マシニングセンタ６が６台直列に
設置されている。第３ステーシヨンは、他の機能を有す
るマシニングセンタ１１が１１１台直に設置されている
。第４ステーシヨンは、タレット刃物台を有し、タレッ
ト面に主に穴加工、ねじ切りなどの穴明は工具を複数個
有するＮＣタレット多軸マシン１６が２台配置されてい
る。第５ステーシヨンは、ポーリング加工を主に行うＮ
Ｃボーリングマシン２３が３台設置されている。

第６ステーシヨンは、ワークＷを計測する計測装置２６
が１台設置されている。以下、各ステーションごとにそ
の加工動作を説明する。第１ステーシヨンのローディン
グ装置２により、パレットＰ上にワークＷがローディン
グされる。ワークＷは、ワーク供給路１によりローディ
ング装置２の位置まで供給される。ワーク供給路１は、
ローラ回転しており、この回転駆動により、パレットＰ
を移送するタイプの搬送装置である。ローディング装置
２は、供給されたワークＷをハンドでつかみ、静止して
いるパレットＰ上に運び搭載するものである。

ワークＷがパレットＰに搭載されると、パレットＰは、
パレット搬送路３上を移動し、ワーククランプ装置４上
に移動する。ワーククランプ装置４は、ワーククランプ
のためにボルトなどの治具を作動させて、ワークを締め
付けるクランプ装置である。このワーククランプ装置４
は、各種のタイプのものが公知であり、ここではその構
造は詳記しない。ワーククランプ装置４で自動的にクラ
ンプされたワークＷは、ワーク識別装置５により、搭載
したワークＷの種類が識別され入力される。

ワークＷの識別は、ワークＷの形状の特徴を示す位置を
数ケ所測定し、あらかじめ既知の寸法と比較して、この
加工部品の種類、サイズなどを特定する。ワークＷの種
類、各加工ステーションごとの未加工、加工済などの情
報は、パレットＰに設けたＩＣカードに記憶保持される
。第２パレツト供給路３に沿って、マシニングセンタ６
が６台直列に配置しである。

マシニングセンタ６は、主にワークＷに下加工を行うた
めのマシニングセンタであり、いずれのマシニングセン
タ６も同一加工機能を有する。マシニングセンタ６に対
応して第２パレツト供給路３上には、パレットストッパ
ー（図示せず）が設けである。パレットストッパーは、
第２パレツト供給路３上を移動するパレットＰを機械的
に止めて停止させるものである。油圧、ソレノイドなど
で駆動されるものであり、周知のストッパー構造である
。

　１３− パレットＰは、通常第２パレツト供給路３上の各機械手
前と各マシニングセンタ６に付属したパレットチェンジ
ャー７のコンベア側に待機している。マシニングセンタ
６内のワーク加工が完了すると、この加工済ワークを搭
載したパレットＰを取り出して旋回し、以前パレットチ
ェンジャー７のコンベア側にあった未加工を搭載したパ
レットをマシニングセンタ６上のテーブルに搭載する。

更にパレットチェンジャー７は加工済ワークを搭載した
パレットＰを第２パレツト排出路８上に移送した後、第
２パレツト供給路３上で待機していたパレットＰを搭載
して待機する。

マシニングセンタ６は、パレットＰに設けられたＩＣカ
ードからワークＷの種類、サイズなどの情報から、マシ
ニングセンタ６のＮＣ装置（図示せず）内からあらかじ
め記憶された必要な加ニブログラムを呼び出して所望の
加工を行う。パレットＰに設けたＩＣカードからの読取
りは、第２パレツト供給路３上に設けた書込・読取装置
（図示せず〉で行う。

　４ 他のマシニングセンタ６、パレットチェンジャー７も同
様な加工動作を行う。パレットＰがコンベアによりパー
ツ１〜チエンジヤー７の待機位置へ移送されると、第２
パレツト搬送路３上のパレッＩ−Ｐが空になる。この空
になった状態をセンサーが感知し、この空になったパレ
ットストッパーの上流のパレッＩ・ストッパーのみを一
斉に同時に作動させる。ずなわち、パレ・ソトＰの停止
を止める。このため、各パレットストッパーにより各位
置に停止していたパレッ１〜Ｐは、下流に移動を一斉に
開始する。

下流の全パレットＰが移動を開始すると、各バレッＩ・
ストッパーが作動し、パレットＰを各々のパーツトス１
〜ツバ−に停止させる。一方、加工済のワークＷを搭載
したパレットＰは、第２パレツト排出路８から移送され
て方向転換路９を経て第３パレツト供給路１０に入る。

第３パレツト供給路１０は、マシニングセンタ１１側に
近い位置に設置されている。第３パレツト供給路１０の
外側、すなわち外周には、第３パレツト排出路１３が配
置されている。マシニングセンタ１１は、前記したマシ
ニングセンタ６と違う加工機能を有するマシニングセン
タである。

すなわち、前記マシニングセンタ６は、荒加工、下加工
を主に行うものであるのに対し、マシニングセンタ１１
は、メイン加工を行うＮＣ工作機械群である。パレット
チェンジャー１２は、前記パレッＩ〜チェンジャー７と
同様の機能を果たす。パレットストッパー（図示せず〉
は、前記２ステーシヨンと同一機能であり、その構造、
機能は省略する。次に、第３パレツト排出路１３のパレ
ットＰは、方向転換路１４を経て第４パレツト供給路１
５上に移送される。

前記ステーションと同様に第４パレツト供給路１５上の
パレットストッパーに止められたパレットＰは、パーツ
１−チェンジャー１７によって、ＮＣ専用マシン１６に
取り込まれる。ＮＣ専用マシン１６は、ドリル加工、タ
ップ加工を中心に加工を行うものである。加工が終了し
たパレットＰは、第５パレツト供給路２１上を移動し、
パレットストッパーで各ＮＣ仕上げ用マシン上で止めら
れる。

第５パレツト供給路２１上のパレットＰは、書込・読取
装置でワークの種別が判別された後、パレットチェンジ
ャー２２で取り込まれ、ＮＣボーリングマシン２３で必
要な加工が行われる。ＮＣボーリングマシン２３は、主
にポーリング加工を行う工作機械である。加工が終了す
ると、第５パレツト排出路２４上にパレットＰが排出さ
れる。

第５パレツト排出路２４上のパレットＰは、次にエアー
ブロー装置２５に入る。エアーブロー装置２５は、パレ
ットＰ、ワークＷ上の切粉、切削液などを加圧された空
気圧により除去するためのものである。

エアーブローを受けたパレットＰは、計測装置２６に入
り所要の許容寸法に加工されているか否かを判断される
。仮に、許容寸法内に加工されていなければ、不良を意
味するフラッグをパレットＰ上の指定されたＩＣメモリ
の番地に立てる。計測を終えたパレットＰ上のワークは
、次にパレッ　７ ト識別装置２７によりワークＷの種別、不良品などの種
類または、パレットＰの種類ごとに読み取られる。この
読取の結果から、パレット整列装置２８内に誘導案内機
構（案内板などを駆動して流れを変えるもの）誘導され
、種類別に整列される。

パレット整列装置２８は、整列と同時に加工済ワークＷ
のパレットＰのプール、バッファの役割も果たしている
。パレット整列装置２８のパレットＰは、ワークアンク
ランプ装置２９に呼び出されて移動する。すなわち、パ
レット整列袋Ｗ２８内からワークＷの種類、良品、不良
品またはパレットＰの種類、組立部品単位などの分類で
パレットＰが分けられているのでパレットＰごとに呼び
出される。

呼び出されたパレットＰは、ワークアンクランプ装置２
９によりパレットＰ上のワークＷのクランプが解除され
る。ワークＷのクランプが解除されたパレットＰは、ア
ンローディング装置３０内に入る。アンローディング装
置３０に入ったパ　８ レットＰ」二のワークＷは、把持装置によりパレッ１−
　Ｐから取り外されて完成品コンベヤ３３上に載せられ
る。空になまたパレッ１〜Ｐは、洗浄装置３１内で切粉
などの付着物が除去される。

なお、手動ステーション３２は、マニュアルでワークの
アンローディング、洗浄、ローディングなどを行うステ
ーションである。特殊仕様のもの、不良品の処理などに
設けたものである。パレットスＩ−ツカ−３４は、使用
しないバレッ１〜Ｐ、予備パレッＩ・などをストックし
ておく倉庫である。ライン内のパレットＰを他の種類の
パレッ１−　Ｐと交換するときは、環状に配置された環
状搬送路３５を通ってパレットストッカ３４内のパレッ
トＰを入れ替える。完成品ストッカ４４は、加工済のワ
ークをストックしておくストッカである。素材ストッカ
４３は、ワークの素材をストックするストッカーである
。

この自動システムの中央部には、チップコンベア４０が
配設しである。チップコンベア４０の一端には、クーラ
ント装置４１が設置してあり、切粉、切削液を分離し、
供給する。油圧ユニット４２は、搬送装置用のユニット
である。

（ｌ ワーク計測 第２図のフロー図は、ワーク計測装置２６の動作の根要
を示すものである。第２ステーシヨンでワークをパレッ
トＰに搭載（Ｐｌ）の後、ワーク識別装置５でＩＣカー
ドに搭載したワークの情報、パレットの情報を書き込む
。（Ｐ２）。第２．３．４の加工ステーションにパレッ
Ｉ−Ｐが移動し、機械加工したＮＣ工作機械の番号を記
憶する（Ｐ３〉。機械加工を実行し、すべての加工が終
了するとワーク計測装置２６でワークの加工寸法を計測
する（Ｐ４　、　Ｐ５　、　Ｐ６　）。

このワーク寸法の計測結果から補正が必要な範囲であれ
ば、必要な補正量だけ補正するように各ＮＣ工作機械の
ＮＣ装置へ補正値を伝送する（ＰＰ７　、　Ｐｇ　）。

各ＮＣ工作機械のＮＣ装置は、この補正量の伝送を受け
て各工具位置を補正する（Ｐ９）。ワーク計測の結果、
ワークが許容寸法を越えていれば、ワークが不良である
旨のフラッグをＩＣカードの指定メモリに立てて、良品
のワークを識別する。

パレットスＩ−ツバ− 第３図は、各パレット供給路３，１０，１．５゜２１上
に設けたパレッ１へストッパーの動作の概要を示すフロ
ー図である。パレッ１−　Ｐにワークを第１ステーシヨ
ンに搭載されると、パレットＰはパレッ）・供給路３上
を移送される。バレッｌ〜スＩ〜ツバ−は、移送されて
きたパレットＰを停止させる。ＮＣ工作機械６のパレッ
トチェンジャー７がパーツ１〜供給路３」二のパレッＩ
−Ｐを取り込むと、パレットストッパーのパレットＰは
空になる（Ｐこの空になったことをセンサーが感知する
と、このパーツ１ヘスＩ〜ツバの」二液のパレッ）〜ス
トッパーのみを一斉に作動させる（Ｐ６）。

各パーツトス１ヘツバーのパレットＰは、−斉に下流に
流れる（Ｐ７）。再び、次のパーツ１−ストッパでパレ
ットＰは停止させられる。前記動作は、結局、各パーツ
１〜ストツパーで停止させられ１ ているパレットＰを１ピッチ単位−斉に移動させること
になる。

パレットの整列 第４図は、パレットＰをパーツ１−整列装置２８に整列
させるためのフロー図である。第１ステーシヨンでワー
クＷをパレットＰに搭載後、パレットＰに設けたＩＣカ
ードにワーク、パレッＩ〜に関する情報を書き込む。こ
の書込後、機械加工を実行する。機械加工が終了すると
、ワーク計測後、パレット識別装置２６に入りパーツ１
〜情報を読み取られる。バレッ１〜識別装置２６は、こ
の情報にしたがって、パレットＰをどこに誘導するか判
定し、この結果を整列装置２８の誘導機構（図示せず〉
に指令し、パレットＰを種類ごとに整列させる。

［その他の実施例］ 前記した実施例の機械加工ステーションは、４ステーシ
ヨン、計測ステーションは■ステーションであるが、前
記内容から明白なように、これらの加工、計測ステーシ
ョンは、加工の内容、種類　２ によって種々変更できる。また、パレッ１〜Ｐの供給と
、排出のコンベヤは、平面的に配置しであるが、」１下
に配置しても良い。

「発明の効果］ 以上詳記したように、この発明は、システム始動時の計
測装置の調整台数が少なくなり、システム稼働中の計測
装置の空き時間が少なくなり、稼働率が向上する。また
、フロアスペースも最少で済む。搬送装置のパレットス
１〜ツバ−を一斉に作動させるので、搬送ロスによる待
ち時間を短縮できる。

また、パレット整列装置を有しているので、ワークの投
入に合わせてパレットの呼び出しがやり易い、また組立
部品単位ごとにパレッＩ〜の呼び出しができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動加工システムの平面図、第２図はワーク計
測装置の動作を示すフロー図、第３図はパレットの移送
動作を示すフロー図、第４図はパレッ１へ識別装置の動
作を示すフロー図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、同一機能を有する複数のＮＣ工作機械からなる複数
   の加工ステーションと、パレットにワークをローディン
   グ・アンローディングしてワーククランプ・アンクラン
   プするパレット準備ステーションと、前記ＮＣ工作機械
   によって加工された前記ワークの加工寸法を計測する計
   測ステーションと、前記各ステーション間を前記パレッ
   トで移送するパレット搬送手段と、前記計測ステーショ
   ンの計測値により前記ＮＣ工作機械の加工寸法を補正す
   るために前記パレット内に設けられ前記ワークの加工履
   歴を示す加工履歴記憶手段とからなることを特徴とする
   自動加工システム。 ２、請求項１において、前記加工履歴記憶手段内に前記
   ワークをどこの前記ＮＣ工作機械が加工したかを記憶保
   持する領域を有することを特徴とする自動加工システム
   。 ３、同一機能を有する複数のＮＣ工作機械からなる複数
   の加工ステーションと、パレットにワークをローティン
   グ・アンローディングしてワーククランプ・アンクラン
   プするパレット準備ステーションと、前記各ステーショ
   ン間を前記パレットで移送するパレット搬送手段と、前
   記各工作機械に付属して設置され、かつ前記パレットを
   前記搬送手段と前記ＮＣ工作機械間を搬送するパレット
   チェンジャーと、前記パレット搬送手段上に設けられ前
   記パレットの流れを一時的に停止させるパレットストッ
   パーと、このパレットストッパーによって止められた前
   記パレットが空になると前記パレットストッパーの上流
   にあるパレットストッパーが一斉に作動し前記パレット
   を１ピッチ前進させるパレットストッパー作動手段とか
   らなることを特徴とする自動加工システム。 ４、請求項３において、前記パレット搬送手段が前記各
   ステーションで未加工の前記パレットを供給するパレッ
   ト供給搬送手段と、加工済の前記パレットを搬出するパ
   レット搬出搬送手段とを併設したことを特徴とする自動
   加工システム。 ５、同一機能を有する複数のＮＣ工作機械からなる複数
   の加工ステーションと、パレットにワークをローティン
   グ・アンローディングしてワーククランプ・アンクラン
   プするパレット準備ステーションと、前記各ステーショ
   ン間を前記パレットで移送するパレット搬送手段と、前
   記各ステーションの後に前記パレットまたは前記ワーク
   を識別する識別装置と、この識別装置の識別信号により
   前記パレットを種類別に整列させるパレット整列装置と
   からなることを特徴とする自動加工システム。