JPH05261642A - 自動加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワークの配置状況を認識し加工順序を決定す
ることで段取り時間を短縮する自動加工装置を提供す
る。 【構成】 Ｓ１２０のレイアウト撮像処理は、パレット
９９を上方から撮影し、画像データに基づいてワーク載
置位置にワーク３０が有るか無いかについて判定し、ワ
ーク形状を認識し認識されたワーク形状に基づいてワー
クを形状別に分類する処理で、処理結果としてどの形状
のワークがどのように配置されているかのマップを得
る。Ｓ１３０では、マップに基づいて搬送及び加工の順
序を決定する。例えば、トレイ番号が連続する同形ワー
ク３０をグループとして認識し、その数に基づいて加工
の優先順位を決め、かつガントリロボット１２及びパレ
ット９９の移動が最短になるようにして、搬送及び加工
の順序を決定する。Ｓ１４０で、加工順番のワーク位置
へガントリロボット１２及びパレット９９を移動させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複合加工工作機械、ワ
ーク貯蔵装置、ワーク貯蔵装置から複合加工工作機械へ
ワークを搬送する搬送装置を備えた自動加工装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、複合加工工作機械の一つとしてＮ
Ｃ複合旋盤が知られている。このＮＣ複合旋盤は、対向
する二組の主軸台及び刃物台を備え、一方の主軸から他
方へとワークを受け渡すことでワークの連続加工を行う
ことができる。また近年、ＮＣ複合旋盤と、ワーク貯蔵
装置からＮＣ複合旋盤へ加工対象のワークを搬送するワ
ーク自動搬送装置（ガントリーロボットと呼ばれる）と
を組み合わせて、長時間の自動加工ができるシステム
（いわゆるＦＭＳ）が考えられている（例えば、特開平
２−７１９４８号公報）。この種の自動加工システムで
は、まずオペレータのティーチング作業によりワーク貯
蔵装置の上に並べられたワーク寸法・ワーク個数・配列
順序・ワーク番号（加工プログラム番号、搬送プログラ
ム番号）などがデータとしてガントリーロボットに入力
される。この段取りが済んでから、ティーチングデータ
に基づいてワークの加工順序が決定され加工プログラム
が選択されてワークの自動加工が始まる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記装置では、
ティーチングのためのデータ入力作業や、ティーチング
データと実際のワーク配置状況との照合といったワーク
加工に取り掛かるまでの段取りに時間と手間がかかり、
ワークの搬送・連続加工を高速化するうえで障害になる
といった問題があった。また、搬送・加工作業が一旦始
まってしまうと、ティーチングデータと異なるワーク配
置状態の変更は許されないので、途中で他の形状のワー
クに交換することなどができず柔軟性に欠けるといった
問題もあった。そこで本発明の目的は、形状の異なるワ
ークが混載してあってもワークの配置状況を認識しその
認識結果に基づいてワークの加工順序を決定することで
段取り時間を短縮することができる自動加工装置を提供
することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、複合加工工作機械と、該複合加工工作機械によっ
て加工されるワークを載置貯蔵したワーク貯蔵装置と、
該複合加工工作機械と該ワーク貯蔵装置との間に架設さ
れたガイドレールと、該ガイドレール上を自走して該ワ
ーク貯蔵装置から該複合加工工作機械へワークを搬送す
る搬送装置と、該複合加工工作機械・該ワーク貯蔵装置
・該搬送装置を制御する制御装置を備えた自動加工装置
において、上記搬送装置は、上記ガイドレールを自走す
るロボット本体と、該ロボット本体に装着され鉛直方向
に伸縮するアームと、該アームの先端に装着されワーク
を把持するハンドとを有する搬送ロボットと、上記ワー
ク貯蔵装置のワーク載置面に載置されたワークを撮像す
る撮像手段とを備えると共に、上記制御装置は、上記撮
像手段によって撮像されたワーク画像から上記載置され
たワークの形状及び配置位置を抽出して認識するワーク
認識手段と、該認識されたワークの形状及び配置位置に
基づいてワークをグループ化し、該ワークの加工順序を
決定する加工順序決定手段と、該決定された加工順序に
基づいてワーク搬送工程及び加工工程を統括する工程統
括手段とを備えてなることを特徴とする自動加工装置に
ある。

【０００５】

【作用】以上のように構成された本発明によれば、搬送
装置においては、搬送ロボットが、制御装置によって制
御されながら、ワーク貯蔵装置から複合加工工作機械へ
搬送する。例えば、その搬送ロボットによるワーク搬送
の際に、撮像手段がワークを撮像する。すると制御装置
においては、撮像されたワーク画像からワーク載置面に
おけるワークの形状及び配置位置を抽出し認識してワー
クをグループ化し、加工順序決定手段が、その認識結果
に基づいてワークの加工順序を決定する。そして工程統
括手段が、決定された加工順序に基づいてワーク搬送工
程及び加工工程を統括する。例えば工程統括手段が、搬
送装置を制御して搬送ロボットのアームを鉛直方向に伸
ばし、加工順番であるワークをハンドで把持したのちに
アームを縮ませワークを引き上げ、ガイドレールを複合
加工工作機械へと搬送し、複合加工工作機械を制御して
当該ワークに機械加工を行う。

【０００６】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面と共に説明す
る。まず、図１は本発明を適用した自動加工装置の全体
構成を表す斜視図、図２は一部破断の正面図である。

【０００７】図示するように、自動加工装置１は、大き
くみて、複合加工旋盤２と、複合加工旋盤２へワーク３
０を搬入すると共に加工済みワーク（以下、加工品とい
う）を搬出するためのガントリーロボット１２と、ガン
トリーロボット１２が走行する橋梁を成すコラム１３及
び走行レール１５と、ガントリーロボット１２に多数の
ワーク３０を供給するワーク貯蔵装置９０とを中心に、
自動搬送加工システムとして構成されている。

【０００８】複合加工旋盤２は、機体３とワーク加工部
５とを中心に構成されている。ワーク加工部５において
は、二つの主軸台６，７が対向して配設されると共に水
平方向にそれぞれ独立で移動自在に設けられ、主軸台
６，７のそれぞれには、主軸９，１０が、同一の軸心Ｃ
Ｔ１，ＣＴ２上に配設されている。主軸９，１０には、
水平方向の貫通穴９ｂ，１０ｂが設けられてチャック９
ａ，１０ａが装着されている。このほかに、主軸台６，
７の近傍には、図示せぬ刃物台やタレットも設けられて
いる。この機械本体は同一出願人の特公平2-42602号公
報に具体的に示されている。

【０００９】複合加工旋盤２の上方には、機体３とワー
ク加工部５とを連結する形でロボット通過部１１が架設
され、その開口部１１ａ，１１ｂが機体３の左側面部３
ａ及び上端部３ｂに設けられている。複合加工旋盤２の
機体３からみてワーク貯蔵装置９０を越えたところに
は、コラム１３が立設され、コラム１３と機体３との間
には走行レール１５が架け渡されている。この走行レー
ル１５には、その上を自在に往復移動するロボット本体
１６が設けられている。走行レール１５は、複合加工旋
盤２の主軸台６，７の移動方向と平行なサーボ軸ＡＢ
（図２に幅方向の両矢印で示した）に沿って配設されて
いる。

【００１０】また、複合加工旋盤２の制御盤（不図示）
の中には、主制御装置、ロボット・コントローラ及び画
像処理装置が備えられているが、これら装置については
後述する。次に、ガントリーロボットについて説明す
る。図３はガントリーロボットの説明図、図４はガント
リーロボットの移動駆動装置を表す説明図、図５はアー
ム昇降装置及びハンド保持装置の説明図、図６は各種ハ
ンドを表す斜視図である。

【００１１】図示するようにガントリーロボット１２
は、ロボット１６本体と、ケーシング１７と、ハンド保
持装置２７と、軸ＥＦ（図４、図５に天地方向の両矢印
で示した）に沿って移動するアーム３９とを主要部とし
て構成され、走行レール１５に沿って貯蔵装置９０と複
合加工旋盤２との間を移動し、所定位置（図２に実線及
び仮想線で示したガントリーロボット１２の位置）で停
止するとアーム３９が上下動する。具体的には同一出願
人の特願平2-216695号に示されている。

【００１２】ロボット本体１６においては、ケーシング
１７の中に移動駆動装置１９が収められている。移動駆
動装置１９では、駆動モータ２０の軸２０ａにタイミン
グプーリ２１ａが装着され、タイミングプーリ２１ａ→
タイミングベルト２２ａ→タイミングプーリ２１ｂ→回
転軸２５という機構を経て、駆動モータ２０の回転がタ
イミングプーリ２１ｄへ伝動される。走行レール１５の
両端部には支持板２６ａ，２６ｂが設けられ、一方の支
持板２６ａから、タイミングプーリ２１ｄ及び二つの抑
えローラ２３ａ，２３ｂに巻き付けられる形で通り支持
板２６ｂまで、タイミングベルト２２ｂが張り渡されて
いる。

【００１３】したがって、駆動モータ２０の正転・逆転
に連れてロボット本体１６が走行レール１５の上を往復
移動する（図３、図４中に両矢印ＡＢで示した方向）。
また図５の（Ａ）欄に示すように、アーム昇降機３６も
ケーシング１７の中に収められ、アーム昇降機３６の下
端部にはハンド保持装置２７が設けられている。アーム
昇降機３６においては、昇降用モータ３６ａの回転は、
その駆動軸に嵌められた歯車３６ｂから、歯車３６ｃ→
ボールネジ３６ｄという順序で伝えられる。ガイドレー
ル３７ａは、上下方向に伸展でき、昇降用モータ３６ａ
の側から駆動力が、ボールネジ３６ｄに螺合するナット
３７ｂを介して伝えられると、アーム３９が昇降する。

【００１４】図５の（Ｂ）欄に示すように、ハンド保持
装置２７はアーム３９の先端部に着脱可能に装着され、
ケーシング２７ａと、その中に納められた駆動モータ２
９、歯車機構３１などを備えている。歯車機構３１は、
その上部に配設された支持軸３１ｂ、支持軸３１ｂに装
着された傘歯車３１ｄ、回転ホルダ４２の周囲に配設さ
れたゼネバ歯車３２Ａなどからなる。

【００１５】駆動モータ２９の回転にしたがって、歯車
機構３１を介して回転ホルダ４２が軸心ＣＴ３を中心に
４割り出しされる。回転ホルダ４２にはチャクワーク用
のハンド５３が取り付けられている。図６の（Ａ）欄に
示すように、ハンド５３はチャックワーク用に造られ、
ケーシング５５、ケーシング５５において互いに背を向
け合う二組のワーク把持部５３Ａ及び５３Ｂを備えてい
る。なお、図６の（Ｂ）欄，（Ｃ）欄，（Ｄ）欄に示す
ように、ハンド５３に換えて、別のチャック用ハンド７
０｛（Ｂ）欄｝、シャフトワーク用のハンド７２
｛（Ｃ）欄｝、バーワーク用のハンド７２｛（Ｄ）欄｝
を装着することができるが、これらハンド７０，７２，
７４の詳細は、特開平２−７１９４８号公報に記載され
ているので省略する。またハンド５３には、チャック爪
を開閉するための駆動部がケーシング５５の中に設けら
れているが、その詳細も該公報に記載されているので省
略する。

【００１６】ワーク把持部５３Ａ及び５３Ｂは肉厚の円
盤状をなす三つ爪チャックであって、三つの爪５８が作
動表面にそれぞれ配設されると共に、その中心には撮像
装置６０がそれぞれ嵌め込まれている。撮像装置６０は
チャックの中心位置に取り付けられる場合に限らず、チ
ャックの存在しないハンド５３の他の面に設けてもよ
く、この方が取付は簡単である（例えば、図６
（Ｅ））。

【００１７】撮像装置６０はレンズなどの光学系と固体
撮像デバイス（共に不図示）とで構成されており、例え
ばＣＣＤイメージセンサを用いた固体カメラと呼ばれる
公知の装置が採用されている。撮像装置６０の画角は十
分広く採られており、アーム３９が、貯蔵装置９０のワ
ーク載置面へ下降する際、上方の通過点において撮像可
能範囲にパレット９９（後述する）の全体を収めると共
に、下方の通過点において少なくとも１個のワーク３０
を撮像可能範囲に収めることができる（詳細は後述す
る）。

【００１８】続いて、ワーク貯蔵装置について説明す
る。図７はワーク貯蔵装置の外観を表す斜視図、図８は
ワーク貯蔵装置の構造を表す説明図、図９はパレットの
説明図である。図示するようにワーク貯蔵装置９０は、
フレーム９１を備え、その左右両端部にはそれぞれタイ
ミングプーリ９２ａ，９２ｂが回転自在に設けられてい
る。二つのタイミングプーリ９２ａ及び９２ｂの間に
は、ベルト９３が走行レール１５に対して直角方向であ
る矢印ＩＪ方向に掛け渡されると共に、ベルト９３の上
方部分を支持するためのローラ９５が複数個、所定間隔
で回転自在に設けられ、一方のタイミングプーリ９２ｂ
には、駆動モータ９６が公知のベルト伝達機構９７を介
して接続されている。また、ベルト９３の上には、パレ
ット９９が搭載されている。パレット９９は縦横に仕切
られてワーク３０を収めるトレイ９９ａ（例えば１５
個）が形成され、個々のトレイ９９ａには通し番号（例
えば、1〜15）が付与され回転制御部９０ａ及びロボッ
ト・コントローラ２０２に記憶されている。

【００１９】ワーク貯蔵装置９０では、回転制御部９０
ａがロボット・コントローラ２０２からの指令に基づい
て駆動モータ９６を操作して、パレット９９を矢印ＲＳ
方向へ移動させ所定の原点位置ＷＰなどの指令位置にパ
レット９９を位置決めする。続いて、主制御装置、ロボ
ット・コントローラ及び画像処理装置について説明す
る。図１０は、主制御装置、ロボット・コントローラ及
び画像処理装置の概略構成を表すブロック図である。

【００２０】図示するように、主制御装置２００は、情
報処理機能をもつ主制御部２００ａと、主記憶部２００
ｂと、システム制御プログラムやＮＣ加工プログラムが
格納されたプログラム格納部２００ｃと、や複合加工旋
盤２のサーボモータ（不図示）を制御するためのサーボ
制御部２００ｄと、ロボット・コントローラ２０２との
データ伝送のためのインターフェイス部２００ｅなどを
主要部として構成され、また主記憶部２００ｂには、ワ
ーク３０の形状や大きさに対応した加工プログラム群
や、チャック幅・爪の深さなどのパラメータを収録した
データテーブルなどが予め格納されている。主制御装置
２００は、ロボット・コントローラ２０２及び画像処理
装置２０４を下位の情報処理装置として統括しながらシ
ステム全体を制御すると共に、加工プログラムと各種検
出器（図示せず）からの検出データとに基づいて複合加
工旋盤２の加工工程を制御する。

【００２１】ロボット・コントローラ２０２は、情報処
理機能をもつ主制御部２０２ａを中心に、主記憶部２０
２ｂと、画像データ処理のための画像データ処理部２０
２ｃと、走行レール移動用の駆動モータ２０、ハンド回
転用の駆動モータ２９及びアーム昇降用モータ３６ａの
回転及び正逆転を制御してガントリーロボット１２の移
動、アーム３９の上昇・下降、ハンド５３の回転を制御
するための移動司令部２０２ｄと、主制御装置２０２と
のデータ伝送のためのインターフェイス部２０２ｅ及び
画像処理装置２０４とのデータ伝送のためのインタフェ
ース部２０２ｆなどから構成されている。

【００２２】画像処理装置２０４は、情報処理機能をも
つ主制御部２０４ａを中心に、撮像装置６０からのアナ
ログ映像信号を受信しディジタルの画像データに変換す
るための受信部２０４ｂと、受信部２０４ｂからの画像
データを格納するバッファ・メモリである画像データ記
憶部２０４ｃと、画像データ記憶部２０４ｃに格納され
た画像データをロボット・コントローラ２０２へ伝送す
る外部インタフェース部２０４ｄとを主要部として構成
されている。画像処理装置２０４では、ロボット・コン
トローラ２０２からの撮像タイミング信号に同期して撮
像装置６０からのアナログ映像信号を取り込み、その画
像データをロボット・コントローラ２０２へ伝送する。

【００２３】上記のように構成された自動加工装置１に
おいては、主制御装置２００からの指令に基づいて、ガ
ントリーロボット１２がワーク３０の搬送・搬入・搬出
を行う。以下、ガントリーロボット１２の動作工程の一
例について、ハンド５３の回転動作の説明図である図１
１を参照しながら説明する。なお動作工程の詳細は、特
開平２−７１９４８号公報に記載されているので省略
し、ヘット゛1,ヘット゛2による1,2工程連続加工やヘット゛1,ヘット゛2
の独立加工のうち後者についてだけここではその概要を
述べる。

【００２４】＝第１工程＝ ガントリーロボット１２がワーク貯蔵装置９０の上で停
止→ハンド５３が反時計方向ＣＣＷへ９０度回転（ワー
ク把持部５３Ａが下方を向く）(1) →アーム３９ が下
降→パレット９９の上のワーク３０を把持→アーム３９
が上昇→ハンド５３が時計方向ＣＷへ１８０度回転（ワ
ーク把持部５３Ａが上向きに、ワーク把持部５３Ｂが下
向きに）(2) →アーム３９が下降→二つ目のワーク３０
を 把持→アーム３９が上昇→ハンド５３が９０度ＣＷ
方向へ回転(3)。

【００２５】＝第２工程＝ ガントリーロボット１２が走行レール１５に沿って複合
加工旋盤２の所定位置へ移動・停止→アーム３９が下降
→ワーク把持部５３Ａ及び５３Ｂのそれぞれのワーク３
０を、複合加工旋盤２のチャック９ａ及び９ｂへ受け渡
す→上昇（待機） 〜（複合加工旋盤２の加工工程）〜 →アーム３９が下降→ワーク把持部５３Ａ及び５３Ｂが
加工済みワーク３０をそれぞれ受け取る→アーム３９が
上昇。

【００２６】＝第３工程＝ ガントリーロボット１２が走行レール１５に沿ってワー
ク貯蔵装置９０の上へ移動・停止→ ハンド５３が９０
度反時計方向ＣＣＷへ回転(4) →アーム３９が下降→加
工済みワークをパレット９９の上に載置→アーム３９
が上昇→ハンド５３が方向へ１８０度反時計方向ＣＣＷ
に回転（ワーク把持部５３Ａが下向き に、ワーク把持
部５３Ｂが上向きに）(5) →アーム３９が下降→二つ目
のワーク３ ０を載置→アーム３９が上昇→アーム３９
が下降→ワーク３０を把持→アーム３９が上昇→ハンド
５３が１８０度ＣＷ方向に回転（ワーク把持部５３Ａが
上向きに、ワーク保持部５３Ｂが下向きに）(6) →アー
ム３９が下降→二つ目のワーク３０を把持→アーム３９
が上昇→ハンド５３が９０度ＣＷ方向へ回転(7) 第３工程の後は、第２工程→第３工程と繰り返す。

【００２７】なお、上記工程中に示した(1)〜(7)の番号
は、図１１のハンド５３の回転動作順序を示している。
次に、ロボット・コントローラ２０２で実行される撮像
処理について、図１２及び図１３のフローチャートに沿
って説明する。本処理は、上記の第１工程において実行
される。なお上記フローチャートでは、ステップの番号
であることを表すために、番号に符号Ｓを付けてある。

【００２８】メインフローチャートの処理が開始されると、まずレイ
アウト認識処理サフ゛ルーチン S80 が実行され、ハ゜レット 99 のワー
ク配置が認識される。サフ゛ルーチン S80 の ステッフ゜Ｓ１００
で、ワーク貯蔵装置９０に指令してパレット９９の長手
方向の中央を所定位置ＷＰ(図８)に移動させると共に、
ガントリーロボット１２を原点位置（パレットの幅方向
の中央）へ移動させる（例えば、パレット９９の通し番
号8のトレイ９９ａの真上に、ガントリーロボット１２
が位置するように移動させる）。続くＳ１１０で、ハン
ド５３を反時計方向ＣＣＷへ９０度回転させて(図１１)
ワーク把持部５３Ａを下方（パレット９９の方向）に向
かせてからワーク把持部５３Ａ及び５３Ｂの爪５８を開
く。なお、起動時にはワーク把持部５３Ａ及び５３Ｂが
水平方向を向いており爪５８は閉じている。

【００２９】続いてＳ１２０で、レイアウト撮像処理を
実行する。この処理は、画像処理装置２０４に指令して
パレット９９を上方から撮影する撮像指令処理（第１ス
テップ）、画像処理装置２０４からの画像データに基づ
いて、パレット９９の上のワーク載置位置にワーク３０
が有るか無いかについて判定するワーク３０の有無判定
処理（第２ステップ）、撮像されたワーク３０の形状を
認識する形状認識処理（第３ステップ）、認識されたワ
ーク形状に基づいてワーク３０を形状別に分類する形状
判別・分類処理（第４ステップ）から構成される。これ
らの処理の実効結果として、パレット９９の個々のトレ
イ位置（図９の通し番号1〜15が付与されたマトリック
ス）にどのような形状のワーク３０が配置されているか
についての認識が、ワーク配置のマップとして得られ
る。

【００３０】なお、第３ステップの形状認識処理は、前
処理（濃淡画像の２値化処理、輪郭抽出処理など）→特
徴抽出（図形の識別処理、面積・直径の演算処理など）
といった手順で行われ、第４ステップの形状判別・分類
処理は、パターン・マッチングによって行われるが、そ
れらの詳細は、塊状の物体を面図形として抽出するため
の画像処理の基本技法として周知であるので省略する。

【００３１】このような技法により、同一ワークと認識
されたものはグループ化される。例えば、図９に示すよ
うにＸ，Ｙ，Ｚグループの３つに大別される。続くＳ１
３０で、Ｓ１２０の処理によって作成されたマップに基
づいて、搬送及び加工の順序を決定する。同形ワーク３
０をグループとして認識し、そのグループに基づいて加
工の優先順位を決め、かつガントリロボット１２及びパ
レット９９の移動が最短になるようにして、搬送及び加
工の順序を決定する。

【００３２】本実施例では、加工の順序の決定に際し、
できるだけ旋盤内での段取替えが少なくて済むようにグ
ループ毎に加工処理するよう考慮されているが、さら
に、グループ内においてもワーク貯蔵装置９０やガント
リーロボット１２の駆動を少なく制御するように順序を
決定する機能を付加してもよい。

【００３３】従って、図９においては番号1,2 のハ゜レット
から番号3のハ゜レット へと加工が進むのではなく、番号10
そして番号5 とＸグループの総てのワーク加工を行うよ
うに設定する。同様にＹグループにおいても番号 3,4,1
3 のハ゜レット順で設定され、Ｚグループでは番号9,12,6,1
4,15 のハ゜レット順で設定される。

【００３４】加工順序が設定されると、再び メインルーチン
に戻り、ワーク認識処理サフ゛ルーチン S85を実行する。その
_サフ゛ルーチン では、再度の撮像・およびワークの形状認識処
理を実行する。図１４に例示するように、この処理で
は、まず画像処理装置２０４へ撮像タイミング信号を出
力して、基準高位（ハンド５３のパレット９９の載置面
からの高さｘ₀ ）にてパレット９９上の当該ワーク３０
を撮影した画像データを画像処理装置２０４から受け取
り、その画像データに基づいて当該ワーク３０の平面投
影形状及び大きさを認識してワーク３０の形状パラメー
タ（例えば、円形ワーク３０ａの直径ｙ0 ）を算出す
る。次に、アーム３９が、基準高位ｘ0 から、所定距離
だけ下降して停止（例えば、パレット９９の載置面から
の高さｘ1 の位置で停止）して、再び当該ワーク３０に
ついて撮像・形状認識処理を実行して、ワーク３０の形
状パラメータ（例えば、ワーク直径ｙ1 ）を算出する。
なお、平面投影形状は、ＣＣＤを視点とした中心投影法
による投影像とする。続くＳ１６０では、上記Ｓ１５０
との処理結果と、次式とから、パレット９９の載置面か
らのワーク高さａを求める。

【００３５】ａ＝（ｙ0ｘ0−ｙ1ｘ1）／（ｙ0−ｙ1） すなわち、ｘ0 及びｘ1 が既知であり、ｙ0 及びｙ1 が
上記処理によって求まれば、ワーク高さａは算出され
る。続いてＳ１７０では、Ｓ１５０及びＳ１６０の処理
結果に基づいて、当該ワーク３０が未加工であるか否か
について判断する。平面形状が同じであり当該ワーク３
０が未加工であり、登録ワークと一致するかどうかを判
断して、一致すると判断されたときはそのまま本サフ゛ルーチ
ン を一旦終了し（Ｓ１８０）、また加工済みのものであ
ると判断されたときも同様に本サフ゛ルーチン を一旦終了する
（Ｓ１７０）。

【００３６】また、ステッフ゜Ｓ１８０で登録ワークと一致
しないときには ステッフ゜Ｓ３１０でエラー処理を実行して
本処理を外部へ出る。。ステッフ゜Ｓ１７０とステッフ゜Ｓ１８０
はほぼ同時に処理されるもので、フローチャートにおいてどち
らを前後に示すかは大したことではない。即ち、登録ワ
ークと一致することを確認してそのワークが加工前か加
工後かといった処理判断にしてもよいし、あるいは未加
工ワークの画像テ゛ータをサーチした後に、それが今回加工す
る予定の登録ワークであるかどうかといった順序で処理
することでもよい。

【００３７】なお、Ｓ１７０の判断は、認識された平面
投影形状が加工前と後でも同じであるときには形状判断
によってはできないので、例えば高さａが加工後の仕上
げ高さと一致するか否かによって行われる。メインルーチン で
は次加工のワーク の有無を判断し(S86)、ワークがなければ終
了し(S88)、ワークがあって次ワークについての前述までの処
理が済んでいれば(S87)、次の未加工ワークの ローテ゛ィンク゛処
理を行う。

【００３８】未加工ワークのローテ゛ィンク゛処理において、Ｓ１
９０ではＳ１５０で算出されたワーク高さａの位置へ、
アーム３９（及びハンド５３）を矢印Ｆ方向へ下降して
停止させる（図１４の ｘ1−ａ ）。続いてＳ２００で
は、レイアウト認識処理のＳ１２０及びワーク認識処理
のＳ１４０で認識したワーク形状とＳ１５０で算出した
ワーク高さａとのデータを図１０に示す主制御装置２０
０へ伝送し、Ｓ２１０では、爪５８を閉じてワーク３０
を把持してから、アーム３９を上昇させ、Ｓ２２０へ進
む。

【００３９】続くＳ２２０では、ワーク貯蔵装置９０に
指令してパレット９９を移動させると共にガントリーロ
ボット１２を移動させて次に加工する予定のワーク３０
の真上位置に定位させ、続くＳ２３０で、ハンド５３を
時計方向ＣＷへ１１８０度回転させる。したがって、ワ
ーク把持部５３Ａの把持面は上を向き、空のワーク把持
部５３Ｂ（アンロディング）の把持面が下を向く。

【００４０】次に、ロボット・コントローラ２０２で実
行されるセッティング処理と、主制御装置２００で実行
されるチャッキング処理とについて、図１５及び図１６
のフロチャートに沿って説明する。この二つの本処理
は、上記の第２工程において相互に対応を取りつつ実行
される。なお上記フロチャートでは、ステップの番号で
あることを表すために、番号に符号Ｓを付けてある。

【００４１】ロボット・コントローラ２０２では、セッ
ティング処理が開始されると、まずＳ４００にて、ガン
トリーロボット１２を走行レール１５に沿って矢印Ｂ方
向へ複合加工旋盤２のワーク加工部５における所定位置
まで移動させる。続いてＳ４１０で、所定距離だけアー
ム３９を下降させ、所定の基準位置にワーク把持部５３
Ａ及び５３Ｂに把持されたワーク３０をそれぞれ位置決
めする｛ワーク把持部５３Ａ及び５３Ｂ（ワーク３０）
のセンタと、チャック９ａ及び９ｂのセンタとが同軸上
で揃う｝。そして、セッティング準備完了を知らせる信
号ＳR1を主制御装置２００へ出力し、主制御装置２００
からチャッキング完了信号（後述する）ＳM1が入力され
るのを待つ。

【００４２】一方、主制御装置２００では、ロボット・
コントローラ２０２から信号ＳR1が入力されるとチャッ
キング処理を開始する。まずＳ７００で、それぞれのワ
ーク３０を複合加工旋盤２のチャック９ａ及び９ｂに正
確にセッティングするために、セッティング・オフセッ
トＳを算出する。セッティング・オフセットＳ、予め定
められたハンド振込位置とチャック９ａの端面との距離
から、チャック幅（軸方向の厚み）ｄ、爪の深さｃ及び
前述のワーク撮像処理にて算出したワーク高さａを減じ
て求められる。

【００４３】続いてＳ７１０では、チャック９ａ，９ｂ
を開き、ステップ７００で算出したセッティング・オフ
セットＳの値だけ、主軸台６を矢印Ｂ方向へ、主軸台７
を矢印Ａ方向へ、それぞれ基準位置から前進させる。そ
してＳ７２０では、チャック９ａ，９ｂを閉じワーク３
０を把持し、チャッキング完了を知らせる信号ＳM1をロ
ボット・コントローラ２０２へ送信した後、ロボット・
コントローラ２０２から離脱完了信号ＳR2が入力される
のを待つ。

【００４４】他方、ロボット・コントローラ２０２で
は、主制御装置２００からチャッキング完了信号ＳM1が
入力されるとステップＳ４２０のワークリリース処理を
実行する。すなわち、ワーク把持部５３Ａ及び５３Ｂの
爪５８を開いてワーク３０を離し、ワークリリース完了
を知らせる信号ＳR2を主制御装置２００へ送信し、主制
御装置２００から後退完了信号ＳM2が入力されるのを待
つ。後退完了信号ＳM2が入力されると、Ｓ４３０に進ん
で、アーム３９を上昇退避させ、退避が完了したところ
で、退避完了信号ＳR3を出力し、加工完了信号ＳM3が入
力されるのを待つ。

【００４５】一方、主制御装置２００では、離脱完了信
号ＳR2が入力されると、Ｓ７３０へ進む。Ｓ７３０で
は、主軸台６を矢印Ａ方向へ、主軸台７を矢印Ｂ方向へ
それぞれ基準位置へ後退させ、後退完了信号ＳM2をロボ
ット・コントローラ２０２へ出力した後、ロボット・コ
ントローラ２０２から退避完了信号ＳR3が入力されるの
を待つ。退避完了信号ＳR3が入力されるとＳ７４０に進
み、それぞれのワーク３０を加工開始位置にセットする
ために、Ｚ軸オフセットとして算出する。Ｚ軸オフセッ
トは、機械原点とチャック９ａの端面との距離から、チ
ャック幅（軸方向の厚み）ｄ、爪の深さｃ及び前述のワ
ーク撮像処理にて算出されたワーク高さａを減じて算出
される。

【００４６】続いてＳ７５０で、ステップ７４０で算出
したＺ軸オフセットの値だけ、主軸台６を矢印Ｂ方向
へ、主軸台７を矢印Ａ方向へ、それぞれ基準位置から前
進させる。続くＳ７６０では、ロボット・コントローラ
２０２から伝送されたワーク形状とワーク高さａとに対
応する所定のＮＣ加工プログラムをプログラム格納部２
００ｃから選択する。加工プログラムが選択されると、
主制御装置２００は加工プログラムを実行するに当たっ
て必要な工具が刃物台に装着されているかどうか、ある
いはチャック爪が装着されているかどうかを判断し、総
て装着されているときにその加工プログラムに基づいて
ワーク加工処理を実行する。

【００４７】不足工具があるときはオペレータに警告
し、段取りされてから処理を続行する。次に、加工処理
が終了すると、Ｓ７７０に進み、主軸台６を矢印Ａ方向
へ、主軸台７を矢印Ｂ方向へ、それぞれ基準位置へ後退
させ、加工完了信号ＳM3をロボット・コントローラ２０
２へ出力する。他方、ロボット・コントローラ２０２で
は、加工完了信号ＳM3ステップが入力されると、Ｓ４４
０に進んで、アーム３９を所定距離だけ下降させた後、
下降完了信号ＳR4を主制御装置２００へ出力し、主制御
装置２００から前進完了信号ＳM4が入力されるのを待
つ。

【００４８】一方、主制御装置２００では、下降完了信
号ＳR4が入力されると、Ｓ７８０へ進み、主軸台６を矢
印Ｂ方向へ、主軸台７を矢印Ａ方向へ、それぞれ基準位
置からセッティング・オフセットＳの値だけ前進させ、
前進完了信号ＳM4を出力する。 他方、ロボット・コン
トローラ２０２では、前進完了信号ＳM4が入力される
と、Ｓ４５０に進んで、ワーク把持部５３Ａ及び５３Ｂ
の爪５８を閉じそれぞれの加工品を保持し、ワーク把持
完了信号ＳR5を主制御装置２００へ出力し、主制御装置
２００からワークリリース完了信号ＳM5が入力されるの
を待つ。

【００４９】最後に、主制御装置２００では、ワーク把
持完了信号ＳR5が入力されると、Ｓ７９０に進んで、チ
ャック９ａ及び９ｂの爪５８を開いて加工品を解放し、
主軸台６を矢印Ａ方向へ、主軸台７を矢印Ｂ方向へ、そ
れぞれ基準位置へ後退させ、ワークリリース完了信号Ｓ
M5をロボット・コントローラ２０２へ出力し、処理を終
了する。ロボット・コントローラ２０２では、ワークリ
リース完了信号ＳM5が入力されると、Ｓ４６０に進ん
で、でアーム３９を上昇させ、処理を終了する。Ｘグル
ープの番号1のワーク が終了すると、次の番号2のワーク３
０について先のワークと同様の撮像・形状認識・ワーク
把持の処理をくりかえし実行する。すな

【００５０】わち、ワーク認識処理のＳ１４０〜未加工ワーク
のローテ゛ィンク゛処理のＳ２３０までの処理を再度実行して、
一旦処理を終了する。この後は、第１〜第３工程とＳ１
３０で設定された搬送及び加工の順序とに従って撮像・
搬送・加工の作業を進める。

【００５１】なお、本実施例では一連のワークが終了す
るまでレイアウトの認識は変わらないが、ワーク配置を
途中で変更するような場合には上記の処理の実行途中
に、レイアウト撮像処理を行いその結果を更新して搬送
及び加工順序を新たに設定し直し、それに応じた搬送及
び加工の順序が設定されるようにしてもよい。

【００５２】こうして、Ｘグループの番号2 のワークが
終了すると、番号10 へと進むが、番号10 においてはワ
ーク認識処理Ｓ８５で既に加工済と判断されるので、番
号5のワークにスキップする。そして、Ｘグループ総て
のワークの加工が終了した段階で、Ｙグループの加工を
決定された順序に従って行い、同様にＺグループのワー
クも処理される。

【００５３】以上説明したように本実施例では、ガント
リーロボット１２によるワーク搬送及び複合加工旋盤２
による機械加工の前段に、パレット９９に載置されたワ
ーク３０を撮像し、撮像画像からワーク３０を形状別に
分類してワーク配置のマップを作成し、それに基づいて
最適最短の搬送及び加工の順序を決定するので、ワーク
加工の段取り時間を大幅に短縮できる。つまり、ワーク
３０の搬送・連続加工を高速化することができる。従来
装置では、オペレータがティーチングとデータ照合作業
との作業を行わねばならず、時間と手間がかかったが、
このような問題は本実施例では克服されている。

【００５４】加えて、ガントリーロボット１２及びワー
ク貯蔵装置９０の移動距離が最小になり、かつ加工プロ
グラムや工具，チャック爪等のワーク種類の変更に伴う
段取替えの回数も最小にできる。

【００５５】さらに、ガントリーロボット１２がワーク
貯蔵装置９０からワーク３０を搬送する際に毎回、ワー
ク配置のマップが更新され搬送及び加工の順序が新たに
設定し直すように構成できるので、作業工程の途中で配
置ワークを他形状のワークに取り替えた場合であって
も、それに応じた搬送及び加工の順序を設定することが
でき、作業工程の中途変更に迅速かつ柔軟に対応するこ
とができる。

【００５６】また、ワーク３０を撮像してワーク高さａ
を算出し、算出したワーク高さａから、セッティング・
オフセットＳを求めてワーク３０の受け渡し・受け取り
位置を決定するので、ガントリーロボット１２を受け渡
し・受け取り位置に迅速・正確に位置決めすることがで
きる。そのため、ワーク加工の段取り時間を大幅に短縮
でき、オペレータがワーク受け渡しの際にガントリーロ
ボット１２を操作しながら位置決めを行う手間が削減で
きる。

【００５７】さらに、ワーク高さａからＺ軸オフセット
を求め、ワーク３０を加工開始位置に迅速・正確に位置
決めすることができる。そのため、ワーク加工の段取り
時間を短縮できると共にＺ軸オフセット計測及び入力の
作業の手間を省くことができる。加えて、予め用意され
た複数の加工プログラムからワーク高さａに対応する加
工プログラムを選択して実行するので、選択すべき加工
プログラムをティーチングする手間を省くことができ
る。

【００５８】ＣＣＤ６０はコラム１３に取り付け、ガン
トリーのハンドを画角とするようにセットしておく構成
であっても良い。ガントリーが走行レール１５を移動す
る２箇所において撮像するようにすれば同様に ワークを認
識できる。

【００５９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、撮
像されたワーク画像からワークの形状及び配置位置を抽
出して認識し、その認識結果に基づいてワークの加工順
序を決定するので、最適最短のワーク加工順序で機械加
工を行うことができる。それゆえ、ティーチング作業の
手間を省いて段取り時間を短縮することができると共に
ワーク搬送・連続加工の高速化に功を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の自動加工装置の全体構成を表す斜視図
である。

【図２】自動加工装置の一部破断の正面図である。

【図３】ガントリーロボットの説明図である。

【図４】ガントリーロボットの移動駆動装置を表す説明
図である。

【図５】アーム昇降装置及びハンド保持装置の説明図で
ある。

【図６】各種ハンドを表す斜視図である。

【図７】ワーク貯蔵装置の外観を表す斜視図である。

【図８】ワーク貯蔵装置の構造を表す説明図である。

【図９】パレットの説明図である。

【図１０】主制御装置、ロボット・コントローラ及び画
像処理装置などの概略構成を表すブロック図である。

【図１１】ハンドの回転動作の説明図である。

【図１２】ロボット・コントローラで実行される撮像処
理のフローチャートである。

【図１３】上記撮像処理の続きのフローチャートであ
る。

【図１４】撮像動作の説明図である。

【図１５】ロボット・コントローラで実行されるセッテ
ィング処理及び主制御装置で実行されるチャッキング処
理のフロチャートである。

【図１６】上記セッティング処理及びチャッキング処理
の続きのフローチャートである。

【符号の説明】

１・・・自動加工装置 ２・・・複合加工旋
盤 １２・・・ガントリーロボット １３・・・コラム １５・・・走行レール ２７・・・ハンド保
持装置 ３９・・・アーム ４０・・・ハンド保
持部 ５３・・・ハンド ６０・・・撮像装置 ９０・・・貯蔵装置 ９９・・・パレット ２００・・・主制御装置 ２０２・・・ロボット・コントローラ ２０４・・・画像処理装置 ３０・・・ワーク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複合加工工作機械と、該複合加工工作機
   械によって加工されるワークを載置貯蔵したワーク貯蔵
   装置と、該複合加工工作機械と該ワーク貯蔵装置との間
   に架設されたガイドレールと、該ガイドレール上を自走
   して該ワーク貯蔵装置から該複合加工工作機械へワーク
   を搬送する搬送装置と、該複合加工工作機械・該ワーク
   貯蔵装置・該搬送装置を制御する制御装置を備えた自動
   加工装置において、 上記搬送装置は、 上記ガイドレールを自走するロボット本体と、該ロボッ
   ト本体に装着され鉛直方向に伸縮するアームと、該アー
   ムの先端に装着されワークを把持するハンドとを有する
   搬送ロボットと、 上記ワーク貯蔵装置のワーク載置面に載置されたワーク
   を撮像する撮像手段とを備えると共に、 上記制御装置は、 上記撮像手段によって撮像されたワーク画像から上記載
   置されたワークの形状及び配置位置を抽出して認識する
   ワーク認識手段と、 該認識されたワークの形状及び配置位置に基づいてワー
   クをグループ化し、該ワークの加工順序を決定する加工
   順序決定手段と、 該決定された加工順序に基づいてワーク搬送工程及び加
   工工程を統括する工程統括手段とを備えてなることを特
   徴とする自動加工装置。