JPH0523906B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、各種加工・組立工業、オフイス、病
院などの物品加工処理と、加工処理のための段取
りと、これらに用いられる加工処理用の道具類
と、これらを統括する情報とを融合化した加工処
理システムである。詳しくは、段取りを省力化す
るために段取りステーシヨンから、ワークと治
具・工具とこれらを処理するための情報との３つ
を１セツトにして、加工する工作機械まで搬送す
るようにした生産システムの提供にある。更に具
体的には搬送装置付加工セルの提供にある。

＜従来の技術＞ 従来の加工・組立工場では、加工機械群と、被
加工物と、この間を結ぶ搬送装置と、これらを統
括する情報処理のための中央処理装置即ちホスト
コンピユータは全体として１セツトとして稼働し
ている。例えば、FMSでは、複数の工作機械と、
ワークまたは工具を搬送する搬送装置と、ワーク
や工具の貯蔵庫と、加工情報または生産スケジユ
ールを指示する中央処理装置と、中央処理装置の
各工作機械または搬送装置とを結ぶ接続装置とか
ら構成されている。

従つて、ワークや治工具は、各パレツトに個々
に取付けられて搬送され、また情報は、中央処理
装置内に事前に入れられたデータを選択して通信
回線を用いて各工作機械や搬送装置に供給されて
いる。

（発明が解決しようとする問題点） このため、パレツト（取付け治具も含む）は、
ワークの数だけ必要となり、また個々の加工機械
や無人搬送台車に情報を送るための通信回線が必
要となる。この一般的なFMSから理解される様
に、加工状態を再現するワーク、治具、工具およ
び情報の三要素がバラバラに搬送されている。従
つてワーク・治具・工具と情報とが別々の経路を
通じて搬送伝達される。更にパレツト（治具）が
ワークの数だけが必要となる等設備費が高くなる
要因が多くその普及におのずと限界があつた。ま
たシステムの拡張するに当たつては、前記三要素
の夫々について、その搬送系の拡張をはかる必要
があり、更に生産変更を行う場合、加工情報、パ
レツト位置情報の全てが互いにリンクしているた
め、割込み変更が難しく、また特に、中央処理装
置、搬送装置また通信回線の故障に対しても弱
く、その復元には長時間を費していた。

本発明はこれらの問題点を解決するためになさ
れたもので、段取りの省力化を目的として、ワー
ク治具と情報とを一セツトにして搬送しようとす
るものであり、具体的にはバツフア機能を持つ搬
送装置に加工状態を迅速に再現する三要素であ
る、ワーク、治具・工具および情報を一つのセツ
トとして機械に供給することを目的とする。

＜問題点を解決するための手段および作用＞ 本発明は、上記目的を達成するために第１図の
通り構成されている。即ち複数のワーク加工用治
具を搬出入可能に持つ工作機械と、該工作機械の
近傍に配置され、前記工作機械に対して加工用ワ
ークの供給と加工段取り用治具や工具を供給する
第１の搬送手段（ガントリーローダ）と、該第１
の搬送手段（ガントリーローダ）の脇にあつて治
具や工具、ワークおよび情報を１つの単位として
積載する収納手段（トレー）と、該収納手段（ト
レー）の内の一単位を第１の搬送手段（ガントリ
ーローダ）の交換位置へ移送する第２の搬送手段
（トレーチエンジヤ）と、前記収納手段群（トレ
ー群）を交換する第３の搬送手段（トレーシヤト
ル）と、前記収納手段（トレー）の情報を読み込
み段取り情報を第１の搬送手段の制御部へ加工プ
ログラム情報を工作機械の制御部へ送る読み取り
装置からなるセルシステム。尚（ ）内は概念的
な表現を現実化した時の一つの装置例を示し、理
解しやすくした。

上記構成のシステムは次のごとく作動する。

即ち、段取りステーシヨンでは、生産スケジユ
ールに対応するワークや加工に必要な治具・工具
を収納部材（トレー）に収納し、各マシニングセ
ンタに移送される。この情報は加工用の機械番
号、加工プログラム、更に搬送装置や機械に指示
される段取り用プログラム等を含んでおり、これ
らの情報は中央処理装置を介して記録手段（メモ
リーカード）に記憶され、収納部材（トレー）に
保管される。収納部材（トレー）が第３の搬送手
段（トレーシヤトル）でマシニングセンタの脇の
第２の搬送手段（トレーチエンジヤ）と接合した
時、前記記憶手段（メモリーカード）の情報が読
取り手段（リードライタ）で読み取られ、中央処
理装置を介してマニシングセンタの制御部や第１
の搬送手段（ガントリーローダ）の制御部へ転送
される。

これと同時に治具・工具を載せた収納部材（ト
レー）が第１搬送手段（ガントリーローダ）の交
換位置へ第２の搬送手段（トレーチエンジヤ）に
よつて運ばれる。第１の搬送手段（ガントリーロ
ーダ）は第１の搬送手段の制御部が加工準備のた
め治具・工具をマニシングセンタの制御部との情
報交換を行ないつつ段取り作業を行う。

段取り作業が完了すると引き続き収納部材（ト
レー）のワークや工具を運ぶ。第１の搬送手段
（ガントリーローダ）は同制御がマシニングセン
タの制御部との信号の交換を行いつつワークを機
械に運び加工が行われる。ワークは加工する毎に
元の位置に戻されるか、または第２工程目の治具
を呼び出しワーク取り付位置を変えてワークの加
工を行う。ワーク加工が完了した時、第１の搬送
手段（ガントリーローダ）は治具・工具を前記収
納手段（トレー）の元の位置に戻され、全てを完
了する。

（実施例） 以下本発明の１つの実施例を図面を参照しなが
ら詳細に説明する。

第２図から第４図において、マシニングセンタ
１は、ベース１７上を前後方向（Ｚ軸）に移動可
能にコラム２が設けられている。コラム２の前面
には、主軸３が上下方向（Ｙ軸）に移動可能に設
けられている。前記主軸頭３には、主軸４が回転
可能に軸受で支持され、主軸４の先端には工具が
着脱自在に設けられている。ベース１７上でコラ
ム２の前面には、割り出し自在な回転テーブル５
を持つサドル６が左右方向（Ｘ軸）に摺動自在に
設けられている。

第２図に示すごとくコラム２の左側には複数の
工具を収納する。チエン式ポツト駆動の工具貯蔵
マガジン７が取り付けられており、最も主軸に近
い位置に工具交換装置７Ａ（第３図）を持つてい
る。工具交換位置７Ａと主軸４との間には90度振
込式の工具交換装置８が設けられ、アーム９は
180度の旋回動作と工具着脱をする前後動作を行
う。またコラム２を挾んで工具貯蔵マガジンの反
対側には、マシニングセンタ１の制御装置とNC
制御装置とからなる制御箱１０が設けられてい
る。

前記回転テーブル５の前側のベースには取付具
交換装置１１が設けられている。第３図に示すご
とく取付具交換装置１１は、複数の取付具パレツ
ト１３（第４図）上に持ち、垂直面内で割出し可
能なインデツクス装置１４の外周にクランプパツ
ド１５を介して取り付けられている。取付具１２
の交換に際して。所定の取付具１２が交換位置
（上面の位置）に割出され、第３図の交換装置１
６によつて回転テール５上のクランプパツト（図
示せず）に運び込まれ固定される。

マシニングセンタ１の近傍には、第１図、第２
図に示すごとくガントリーローダ２０が設けられ
ている。ガントリーローダ２０は、４本の支柱２
１と横ケタ２２に枠組みされ、マシニングセンタ
１に向けて横ケタ２２上に案内面（Ｘ軸）２３が
設けられている。該案内面２３は、移動ビーム２
４が摺動自在に設けられ、該移動ビーム２４はサ
ーボモータにより位置制御される。また移動ビー
ム２４は、案内面（Ｚ軸）２５が設けられ、該案
内面には、ローダ本体２６を摺動自在に設けら
れ、サーボモータにより位置制御される。

ローダ本体２６は、垂直方向（Ｙ軸）に案内部
２７を有し、該案内部２７はローダアーム２８の
バー２７Ａが摺動自在に設けられている。ローダ
アーム２８の先端には後述する交換可能なハンド
２９が設けられている。ガントリーローダ２０の
下方には５枚のトレー３１を立体的に収納する公
知のトレーチエンジヤー３０が配送されている。

トレーチヤージ３０内に収容されるトレー３１
は、第５図のごとく構成されている。即ち底板部
３２の４角に４柱の支柱３３があり、該支柱３３
の先端はテーパ形状をし、底板部３３の先端はテ
ーパ形状をし、底板部３３の孔と係合し位置決め
される。トレー３１の底板３２の側面には、メモ
リーカード３４が垂直にガイド保持されている。
底板部３２の上面には、４個のワークＷ１…Ｗ４
を止めるフツク３５が設けられまた反対側には、
工具保持部材３６が設けられ工具Ｔが配置されて
いる。

本実施例では、第６図のごとく丸物、角物のワ
ークが例として示されている。

トレーチエンジヤー３０の初期状態は第７図Ａ
のごとくである。即ち、３段積みのトレー３１が
搬出入位置Ａ点であり、その上方Ｂ点に一枚のト
レー３１があり、ワーク・工具交換位置Ｃ点に１
枚のトレー３１が配置されている。（交換位置Ｃ
点ではメモリーカード３４が読み取られる位置で
もある。） この状態から第７図Ｂのごとく交換位置にＣ点
のトレーのワークが全て加工され、工具も戻され
た時、同トレー３１は下降位置Ｄに下がり、Ｂ点
のトレー３１が交換位置Ｃ点に移る。この状態か
ら三段積みのトレーが一緒にトレー１枚分上昇
し、下側に１枚分の空間を作る。この空間にＤ点
の加工完了後トレー３１が移送される。このサイ
クル３回繰り返すと、Ａ点の三段積みのトレー３
１は全て加工完了したものとなるのでトレーチエ
ンジヤー３０から出される。

本実施例では、第２図、第３図のごとくトレー
チエンジヤー３０の前面にトレーシヤトル３７が
設けられ。前記完了後、三段積みのトレー（トレ
ー群）がトレーシヤトル３７に移送された後、ト
レーシヤトル３７が左にレフトし(イ)送り出すと同
時に(ロ)にある未工の三段積みトレーがトレーチエ
ンジヤー３０の正面に配置された後、トレーチエ
ンジヤ３０に搬入される。

トレーチエンジヤ３０の後部上面には、ガント
リーローダ２０のハンド置き台３８があり、ワー
ク用ハンド３８があり、ワーク用ハンド３８Ａ、
工具ハンド３８等が数種類垂直に置かれている。
このハンド交換機構は、同一出願人による昭和61
年10月20日出願（爪交換可能なローダハンド）の
実用新案の明細書に詳細に記載されている。しか
し、この爪交換装置は、前記のような特定の機構
を使う必要はなく、ロボツトハンドに使われる一
般的なハンド交換機構であれば良い。

従つてガントリーローダ２０の移動範囲は、ハ
ンド置き台３８とトレーチエンジヤ３０の交換位
置Ｃ点とマシニングセンタ１の回転テーブル５と
マシニングセンタの工具交換装置の全てのカバー
することが必要である。

第８図は段取りステーシヨンと加工機械側を含
めた全体のブロツク図を示す。

段取りステーシヨン４０では、生産管理用の中
央処理装置５０からモデム等の通信回線、マルチ
プレクサ５１を介して端末機５２に接続されてい
る。この端末はマルチプレクサ５１を介して各オ
ーダに対応する治具・工具やワーク等の情報を持
つデイスクメモリ５３に接続され、更にメモリカ
ード用リーダライタ４２とも接続されている。

一方が工作機械側の加工ステーシヨンでは、中
央処理装置５４に対して工作機械用のNC装置５
５や制御装置５６や工作機械の最適送り制御用の
監視装置５７、ワーク治具・工具を供給するガン
トリーローダ２０の制御装置５８、トレーチエン
ジヤーの制御装置５９、工作機械の取付具交換装
置制御装置６０、更にマルチプレクサ６２を介し
てメモリーカード３４のリーダライター３９やメ
モリーカードデータ表示６１等がバス結合されて
いる。

次に第９図に従つて段取りステーシヨン４０の
情報処理の流れを説明する。

先ず第９図により端末機５１は中央の生産管理
用の電算機５０からオーダーのデータを取り込
み、このオーダに従つて必要な治具・工具が現在
段取りステーシヨン４０にあるか否かをチエツク
し、あればそのデータを取り込む。このデータ
は、治具・工具の名称、治具・工具の有無、保管
番号、加工プログラム、段取り用搬送プログラム
等の情報を含み、所定の治具・工具があればそれ
らのデータをデイスクメモリ５３から取り込ん
で、またワークについても、現在段取りステーシ
ヨン４０にあるか否かをチエツクし、あればその
データを取り込む。

このデータはワークの名称、ワークの有無、保
管番号、ガンドリーローダ２０が搬送する時の掴
む位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ座標）、加工用のプログラム
データ等を含み、所定のワークがあればそれらの
データをデイスクメモリー５３から取り込む、特
に加工用プログラムデータの先頭には、主軸４に
装着される必要工具の配列データがあり、このデ
ータに基づきガントリーローダ２０で工具貯蔵マ
ガジンに工具配置するとと同時に工具交換装置で
主軸に供給する。

更に段取りを行うためにガントリーローダ２０
の情報の有無をチエツクし、有ればそのプログラ
ムデータもデイスクメモリー５３から取り込む、
特にガントリーローダ情報には、ワークローデイ
ング情報、治工具の段取り情報、治工具の段取り
戻し情報がある。一つのオーダに対し、これら一
通りのデータが全ての存在することを確認してメ
モリーカード３４に書き込む。トレー３１の収容
能力がまだある場合は同様にして次のオーダ番号
や前記各データを取り込む。

前記メモリーカード３４を、同リーダライタ４
２のデイスプレーに作業指示の表示をさせて、そ
の指示に従つて作業者は、棚番号または治具・工
具番号に照会し治具Ｊ、工具Ｔを予め決められた
トレー３１上に載せる。この時トレー３１の予め
決められたどの位置にワークまたは治具・工具を
載せたのかのＸ、Ｙ、Ｚの座標位置情報を入力
し、後にガントリーローダ２０が治具・工具の段
取りをする時の位置情報として使用する。また、
ワークについても同様にデイスプレイからの指示
に従つてトレー３１のどこにワークかを指示さ
れ、該当するワークをトレー３１のどの位置に載
せる時どの位置に載せたのか座標としてＸ、Ｚ、
Ｙの値を入力する。

このようにしてトレー３１にワークや治具・工
具が収納されまた前記情報メモリーカード３４は
トレー３１に取り付けられる。ワーク・治具・工
具が収納されまた前記情報メモリーカード３４は
トレー３１に取り付けられる。ワーク・治具・工
具の情報は一体となつて搬送台車（あとで説明す
るコンベア、無人台車でも良い）で機械のトレー
チエンジヤー３０まで運ばれトレーチエンジヤー
３０まで運ばれトレーシヤトル３７の待機位置に
積載される。

この状態で第１０図のフローチヤートがスター
トする。スタートにあつては、加工ステーシヨン
側の電源ON、運転準備完了、機械の原点復帰、
トレーシヤトル３７運転準備の完了を行う。この
状態でトレー３１がガントリーローダ２０の交換
位置Ｃ点にあることを確認し、この位置でリード
ライタ３９がトレー３１のメモリーカードの情報
を読取り中央処理装置５９のデータを転送する。

この情報には、オーダNo.、トレー上のワーク形
状、ワーク位置、治工具の位置、自動電源遮断、
ガントリーローダ２０の段取り用プログラム、ワ
ーク加工用のプログラム、ワーク治具の選択情報
を含む。上記データを中央処理装置５４が受け取
るとガントリーローダ２０のつかむ座標位置は、
トレー３１に治工具、ワークを載せる時、既に設
定されているので、ガントリーローダ２０の移動
プログラムのパラメータとして各座標値を取り込
み、搬送プログラムを編集する。また治工具・ワ
ークの戻しの搬送プログラムについても同様にし
て編集される。

この編集が終了すると、前記編集情報にしたが
い、ガントリーローダ２０は前記段取り情報に従
つてまず工具用ハンドを選択し、トレー３１上の
所定の工具を工具貯蔵マガジン７に収納する。ま
た加工情報指示に従つてワーク治具選択情報を取
付具交換装置１１に与え、所定の治具を呼び出
し、マシニングセンタ１の回転テーブル５上に搬
出し、クランプする。

この両者の動作完了信号で、中央処理装置５４
は、ワーク搬送指令をガントリーローダ２０に与
える。この指令にもとづきガントリーローダ２０
は、ワーク用ハンドに変更し、トレー３１上の所
定の位置にあるワークＷ１を取りに行き、前記回
転テーブル５上のワーク取付治具にワークを装着
させる。ワーク装着完了後、ガントリーローダ２
０がワークをはなした時、ワークをクランプす
る。ガントリーローダ２０が機外に出たことを確
認しマシニングセンタ１によつて加工する。

加工完了信号で治具をアンクランプし、ガント
リーローダ２０は治具上のワークをかみ、交換位
置にあるトレーの元の位置に搬送する。次に同一
のワークが他にあるかを確認し、あればトレー３
１上次のワークを搬送すべくガントリーローダ２
０に指示する。１つのトレー３１上の全てのワー
ク加工が完了すると、前記セツトした工具貯蔵マ
ガジン７の工具を呼び出し、ガントリーローダ２
０は工具用ハンドに変更し、トレー３１上の元の
位置に工具を戻す。

次にメモリーカード３４上へ書き込むため、リ
ードライタ３９のデータ表示装置６１のキーボー
ドからツール寿命No.、実績情報、NG情報、切削
条件のフイードバツク、計測値、加工日時を記入
する。加工完了したトレー３１はトレーチエンジ
ヤー３０の交換位置Ｂから搬出され次のトレー３
１が呼び出される。トレー３１の交換位置Ｂへの
位置決めが完了すると、リードライタ３９によつ
てメモリーカード３４が読み取られ、中央処理装
置へデータの搬送が行われる。

前記動作を繰り返し無人加工を実行する。トレ
ーチエンジヤー３０内の全トレー加工が完了する
と、ガントリーローダは原点位置に戻り、自動電
源遮断をし、ガントリーローダは原点に戻り、自
動電源遮断をし、ガントリーローダ、トレーチエ
ンジヤーの原点位置を確認し、電源を遮断する。

＜他の実施例＞ 第１１図は複数のマニシングセンタをコンベア
ラインで繋ぎ、トレー群（例えば、三段積み）を
一単位として各マニシングセンタのトレーチエン
ジヤに搬出入できるようにした例を示す。

なお、本発明の実施例では、取付具交換装置を
マニシングセンタに取り付けたがトレー３１上に
取付具を載せ、ガントリーローダ２０で供給する
こともできる。

また本発明では省スペースを目的としてガント
リーローダを使用したが、トレーチエンジヤーの
チエンジサイクル方向をマニシングセンタのＸ軸
方向にロボツトでワーク又は治工具を交換するこ
ともできる。

本発明ではメモリーカードから各種の情報とし
て例えばプログラム情報までを含めたが、搬送装
置についてはローダ制御装置内のプログラム情報
を呼び出すようにしても良い。このことは加工プ
ログラムについてもおなじことが言える。

＜効果＞ 第１に本発明は、本発明によるセルを一台づつ
拡張することにより通信回線等の拡張を不要とし
ながら工場のFA化をはかることができる。また
パレツトが不要、治具や各機械間共通に使用でき
必要最小限に止めることができるのでFA化にあ
たつてイニシヤルコストを低く押さえることがで
きる。

第２に本発明は、段取りの三要素である治具・
工具・ワーク情報をセツトできるので、加工状態
の再現を極めて迅速に達成することができる。

第３に本発明は、前述のごとく段取りが迅速に
おこなえるので多品種少量生産の極限である１個
物のワーク加工への対応を可能にする。

第４に本発明は、空間に向けて複数のワークを
載せたトレーを複数台重ねることにより、従来に
比べて多数のワークやワークに対する治具・工具
も載せることができるので長時間無人運転ができ
る。

第５に本発明は、搬送手段がワークのバツフア
機能を有しているので、ワーク載せ換えは、載せ
換えは、段取りステーシヨン１回で済み、２工程
以降搬送手段に載せたままで良い。

第６に本発明のセルでは生産変更が生じても搬
送台車を入れ換えるだけで対応できるのでFMS
の生産変更に簡単対応できる。

更に、生産現状の変更を人が把握することがで
きる。第７に本発明のセルでは生産減少の把握が
できるので、停電の対応、復帰も簡単にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる生産システムの概念図
である。第２図は同生産システムの設備の一例を
示す平面図、第３図は第２図に使用されている工
作機械の平面図、第４図は取付具交換装置の一例
を示す正面図。第５図は３段積みトレーの平面配
置図と側面図、第６図は第３図の工作機械で加工
される工作物、第７図はトレーチエンジヤの交換
順序を示す図、第８図は本発明に係わる生産シス
テムの制御機構の一例を示すブロツク図、第９図
は本発明の生産システムの情報と制御機構のフロ
ーチヤート図、第１０図は工作物のゼエネラルフ
ロー図、第１１図はトレーチエンジヤ前面に搬送
コンベアを拡張したシステム例を示す平面図、第
１２図はトレーチエンジヤを除きローダを拡張し
たシステム例を示す平面図。 １……マシニングセンタ、５……回転テーブ
ル、３０……トレーチエンジー、２０……ガント
リーローダ、３４……メモリーカード、３７……
トレーシヤトル、４２……メモリーカード用リー
ダライタ、５０……中央処理装置、５５……NC
装置、６０……取付具交換装置の制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数のワーク加工用治具を搬出入可能に持つ
   工作機械と、該工作機械の近傍に配置され前記工
   作機械に対して加工用ワークの供給と加工段取り
   用治具や工具を供給する第１の搬送手段と、該第
   １の搬送手段の脇にあつて治具や工具、ワークお
   よび情報を１つの単位として積載する収納手段
   と、該収納手段の内の一単位を第１の搬送手段の
   交換位置へ移送する第２の搬送手段と、前記収納
   手段群を交換する第３の搬送手段と、前記収納手
   段の情報を読み込み段取り情報を第１の搬送手段
   の制御部へ加工プログラム情報を工作機械の制御
   部へ送る読み取り装置からなる省段取りを目的と
   する生産システム。