JPH07101366B2

JPH07101366B2 - 自動工作機械

Info

Publication number: JPH07101366B2
Application number: JP62202553A
Authority: JP
Inventors: 忠正山田
Original assignee: 株式会社新潟鐵工所
Priority date: 1987-08-13
Filing date: 1987-08-13
Publication date: 1995-11-01
Anticipated expiration: 2010-11-01
Also published as: JPS6446107A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、マシニングセンタ等の数値制御工作機械と多
面の工作物供給装置とで構成され、異種あるいは同種の
複数のワークを無人運転により順次加工するようにされ
た自動工作機械に関するものである。

「従来の技術」近年、第７図に示すように、複数個のパレット21を収納
可能とした工作物供給装置22と、この供給装置22に臨ん
で設置された数値制御工作機械23とを組合せて構成され
る無人運転可能な自動工作機械が開発され、使用されて
いる。ところで、このような自動工作機械において、夜
間等の無人運転時に工具折損が発生して以後の加工が不
可能となると装置が休止して稼動率が低下してしまう。
例えば、夜間に１個の加工時間が２時間である工作物を
８個無人で加工するように段取りし、システムを夜間無
人運転させた場合に、その１個目の加工で工具折損して
システムが停止したとすると、実質的に稼動率が０であ
り、翌日での回復が困難になる恐れがある。このような
不都合を解消するため、次のような種々の方法が提案さ
れている。

ａ）予備工具交換方式全部の工具、あるいは破損が予想される工具について予
備工具を工具マガジンに用意しておき、工具の不良が検
出された場合に速やかに交換して加工を継続する。

ｂ）工具補充方式予備工具のための格納棚を設け、必要時にその棚の工具
をロボットを用いて工具マガジン内の工具と取り替える
ような装置を設け、常時予備工具が存在するようにした
システム。

ｃ）使用工具チェック方式加工予定のワークのNCプログラムの先頭の部分にその加
工で必要な工具をすべて使用工具として登録しておき、
加工の開始前に不良工具の有無と、不良工具の使用が必
要か否かを判断し、必要である場合にはそのワークの加
工を行わずに次のワークの加工に移るようにしたシステ
ム。

「発明が解決しようとする問題点」しかしながら、上記のような方式においては、それぞれ
次のような問題点があった。

ａ）予備工具方式：有効な方法であるが、工具収納マ
ガジンの本数制限から、折損あるいは寿命工具になるお
それのある工具の全てについて予備工具を設置するのは
難しい。

ｂ）工具補充方式：大規模となり、第７図に示すよう
なFMC（Flexible Manufacturing Cell）等の小規模シス
テムでは高価となって不適当である。

ｃ）使用工具チェック方式：準備されたワークが同じ
種類であったり、その折損した工具の全てのワークの加
工において必要とする場合、加工がほとんど行われない
ことがある。

「問題点を解決するための手段」この発明は、上記のような問題点を解決するために、加
工物を取り付ける複数のパレットを備えた工作物供給装
置から、該工作物供給装置等と共に数値制御装置により
NCプログラムにしたがって制御される数値制御工作機械
に順次供給される工作物を、加工工程に対応して数値制
御工作機械に挿着された工具によって加工する自動工作
機械において、上記数値制御装置には、選択された工具
の使用の可否を判断する工具管理手段と、その結果を記
憶する記憶手段と、各加工物の加工において、上記記憶
手段を検索し、工具折損等の異常でその工具の使用が上
記工具管理手段により不可と判断されている場合に、そ
れによって実行不可能となった加工工程をその加工工程
における数値制御工作機械の作動を中止してスキップ
し、そのスキップ工程の次に正常な他の工具によって加
工できる加工工程があればその加工工程を直ちに実行し
てその加工物の加工を終了し、また上記スキップ工程の
次に加工できる加工工程がないときはその加工物の加工
をそのまま終了して直ちに次の他の加工物の加工を行う
スキップ手段と、該スキップ手段によってスキップされ
たスキップ工程を記憶して表示する手段とを設けた構成
とした。

「作用」このような構成の自動工作機械においては、工具管理手
段が工具の使用の可否を判断し、記憶手段に入力する。
数値制御装置は、予め設定されたプログラムにに沿って
加工物に応じて使用する工具を選びだし、順次加工を行
うが、そのときに記憶手段をその都度参照し、その工具
が使用不能であるとき、あるいはその工具を使用する前
提となる加工工程に必要な工具が使用不能であるときに
は、その加工工程における数値制御工作機械の作動中止
によりその加工工程を除いて加工を行うように制御す
る。従って、必要最小限の加工工程のみが省かれるが、
それ以外の加工は継続して行われ、稼動率の低下と時間
及びエネルギのロスが最小限に抑えられる。

スキップされた工程が記憶され、表示することができる
ので、後でそのスキップ工程を行うのが容易である。

「実施例」以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、この発明の一実施例の構成を示すブロック図
である。この図においてＡは数値制御装置であり、この
数値制御装置Ａは、CPU1と、このCPU1にバス２を介して
接続されたROM3、RAM4、CRT表示装置５、キーボード等
の入力装置６、バルブメモリ等の不揮発性メモリ（記憶
手段）７から構成され、また、数値制御装置Ａは、I/O
インタフェイス８を介して数値制御工作機械23及び工具
管理装置11とに接続されている。

ここで、ROM3は数値制御工作機械23その他を制御するプ
ログラムを格納するものであり、RAM4は、CPU1の作業領
域としてデータの一時記憶などの処理に使用されるもの
である。また、不揮発性メモリ７にはNCプログラム、工
具テーブル、加工テーブル、スキップ工程テーブルが記
憶される。入力装置６は、キーボードスイッチ、押釦ス
イッチ、切換スイッチ等から構成され、数値制御工作機
械23の各モード（メモリ、手動、Edit等）での運転指令
あるいは各種パラメータやデータの登録、切削等の編集
作業に使用され、そのときは、内部データ、設定データ
等の表示のためCRT表示装置５が使用される。なお、数
値制御工作機械23に付設されたPLC（シーケンス制御を
実行するロジックコントローラ）との間の信号処理装置
としてI/Oインターフェイス８が用意されており、数値
制御工作機械23からの指令（スタート、フィードホール
ド、ブロックスキップ等）のインターフェイス処理を行
っており、また、工具管理装置11との信号の授受もこの
I/Oインタフェイス８を通して行なわれる。

上記工具管理装置11としては、各工具の使用時間を積算
し、予め設定された寿命時間に達したときに警報を出力
するようにしたもの、あるいはドリル等の折損を検出す
るため、加工開始時にマシニングセンタ等の数値制御工
作機械のテーブル近傍に設置したリミットスイッチ12に
ドリル先端を当てるチェック動作をさせ、空振りした場
合は折損と認識する機能を有するものなどが採用され、
この実施例では後者が採用されている。

以下に、不揮発性メモリ７に記憶された各種のテーブル
について述べる。

（ａ）工具テーブル工具テーブルは、サイズを工具マガジンと一致して構成
されており、第２図に示すように、第１欄は工具が収容
されている工具マガジンのポット番号、第２欄は工具番
号、第３欄は前工具番号、第４欄は不良フラグの表示欄
となっている。ポット番号と工具番号とは、工具マガジ
ンに工具を挿入する時点で入力装置６を用いて設定され
る。上記前工具番号とは、木工具で加工する前に必要と
なる加工をする工具の番号であり、例えば、木工具がタ
ップの場合には、指定のタップ径に対応する径のドリル
等が前工具であり、このドリルの前工具がセンタドリル
である。前工具のない工具についてはその旨が記憶さ
れ、CRT表示装置５には＊印が便宜的に表示される。こ
の工具どうしの前後関係は、工具どうしの１対１の連絡
関係がある場合のみに指定されるもので、工具どうしの
連絡関係が異なる加工品において異なる場合、あるいは
同じ加工品においても異なるような場合は、後述するよ
うな加工工程ごとに指定をする必要がある。この工具番
号と前工具番号の関連付けは入力装置６を用いて設定す
る方法でも良く、一般的な設定であれば自動プログラミ
ング機能（特開昭59−196145）を用いても設定すること
が可能である。不良フラグ欄は、工具管理装置11の折損
検出機能によって折損が検出されら工具を記憶してお
り、上記リミットスイッチ12が不良を検出すると、その
旨の信号が工具管理装置11より送られてこの工具テーブ
ルの不良フラグ部に１が表示され、正常である場合は０
が表示されている。

（ｂ）加工テーブル加工テーブルは、ある加工品について加工が行われる順
序を示すもので、工具テーブルと同様に、各加工工程に
ついてその加工を行うための前提となる加工工程、すな
わち、当該加工を行う前に済んでいる必要がある工程が
前加工工程として入力されている。この加工テーブルに
表示される加工工程の前後関係は、使用される工具の連
絡関係が特異であって一般的に規定できない場合、ある
いは、工具どうしの前後関係よりも直接的でないものに
ついて記述される。前者については既述したので、後者
について述べると、例えば、その加工工程を終了しない
と次工程の加工の際に工具が干渉してしまう場合、ある
いは、加工順をそのように規定した方が精度の高い加工
ができる場合などに指定されるものである。この加工テ
ーブルは、第３図に示すように加工品毎に設定されてお
り、その加工品についての加工工程を示すシーケンス番
号が順次表示され、その各シーケンス番号に対して上記
の前加工工程のシーケンス番号が前シーケンス番号とし
て表示されている。設定方法はやはりCRT表示装置５と
入力装置６を用いて行う。なお、これらの加工工程どう
しの関係は、各加工番号毎にNCプログラムの先頭部に記
述しておき、これを加工開始時にメモリに読み込み、加
工テーブルとしてメモリに記憶しておけばメモリの節約
にもなる。

（ｃ）スキップ工程テーブル無人運転中のあるパレット上の加工品の加工中に、工具
折損が発生し、その工具に関係する加工がスキップされ
た場合（この過程については後述する）、そのスキップ
された工程を記憶する。このスキップ工程テーブルで
は、第４図に示すように、各加工品番号についてスキッ
プされた加工工程のシーケンス番号がスキップシーケン
ス番号として順次表示される。なお、＊は加工品番号で
のスキップシーケンス番号の終わりを意味している。

このスキップ工程テーブルは、無人運転において工作物
供給装置22上の全加工を終了した後、作業者によって呼
び出され、実行されなかった加工工程の確認、再加工の
段取りなどに利用される。作業者によって不良工具が交
換された後、プログラムが再編集されて残留した工程の
みを自動的に行なえるようにしてもよい。また、無人運
転時にも、後述するように、各工程の加工開始時におい
てこのスキップ工程テーブルがチェックされ、このスキ
ップシーケンス番号と加工テーブルが対照されて、前加
工工程が不可であれば、新たに当該工程もスキップさ
れ、そのシーケンス番号もスキップシーケンス番号とし
て登録される。

次に、不揮発性メモリ７に記憶されたNCプログラムの構
成について第５図を参照して述べる。

プログラム先頭には加工品に対応する加工品番号（例で
は01234;）が記述されている。この番号により、所要の
プログラムが不揮発性メモリ７に記憶された複数本のNC
プログラムから選択される。（この番号に従って、上述
した加工テーブル、及び後述するスキップ工程テーブル
が構成される。）加工プログラムには、各加工品番号に対し、加工を行う
ために必要な種々の加工工程が順次記述される。通常一
つの工具に対して一つの加工工程番号（シーケンス番
号）が指定されている。第５図に示すプログラムにおい
ては、加工品番号01234の加工の途中に、シーケンス番
号（N0030）の工具交換指令（T101M06;）が記述されて
いる。これにより、記述された工具番号（T101）の工具
がマシニングセンタの主軸に挿着される。

その後にブロックスキップチェックコード（M33;）が記
述され、その後に、／コード（ブロックデリートコー
ド）及び当該工具による加工を行うためのサブプログラ
ム（不揮発性メモリ７に記憶されている）を呼び出すた
めのプログラムが記述（図では××××××××で示し
ている）されている。このブロックスキップコードが来
るとブロックスキップサブプログラムが以下のように実
行される。まず、主軸挿着工具自体の使用の可否、及び
主軸装着工具の前工具の有無、前工具がある場合にはそ
の前工具の使用の可否が工具テーブルにてチェックさ
れ、いずれかの工具が不良であった場合は現在のシーケ
ンス番号をスキップ工程テーブルへ加工品番号とともに
登録し、また、ブロックスデリートコードを有効にし
て、当該ブロックの加工工程をスキップし、次の工程に
進む（スキップされる加工工程における数値制御工作機
械の作動は中止される。）。

前工具及び当該工具が不良でない場合は、さらに加工テ
ーブルにより、前加工工程の有無を検索し、前加工工程
がある場合には、スキップ工程テーブルを参照して前加
工工程がスキップされているかをチェックし、スキップ
されている場合は工具不良の場合と同様な処理をする。

以上、どちらも正常の場合はブロックデリートコードを
無効にし、当該工具（番号101）の切削用のサブプログ
ラムを呼び出す。通常、このサブプログラムの先頭に
は、当該工具が加工中に折損したかどうかをチュックす
るための動作プログラムがある。その結果は工具管理装
置に記憶される。もし、工具が折損していた場合は、以
後の加工工程はスキップされ、スキップ工程テーブルに
シーケンス番号（N0030）が登録される。なお、M62;以
降は終了のためのプログラムである。

以下、上記のように構成された自動工作機械の作用につ
いて、第６図のフロー図及び第２図ないし第５図の各テ
ーブルを参照して説明する。

各テーブル等の設定、データ等の設定処理は省略し、各
テーブル、データが設定されたとして、各装置間の信号
授受とシステム間動作を自動運転時について記述する。

自動運転スタート後、CPU1により、第１図に示すROM3に
記憶された加工品番号（1234）が読み込まれ、RAM4に記
憶される（St1）。プログラムがM33であるかどうかが常
にチェックされる（St2）。これを順に記述すると、工
具番号（T101M06）が読み込まれ、工具101が主軸に挿着
される。工具の挿着後、M33コードが読まれ（St2）、現
在の工具番号とシーケンス番号とが読み込まれ、RAM4に
記憶される（St3）。そして、第２図の工具テーブルを
参照して、当該工具が不良であるかどうかがチュックさ
れ（St4）、不良でない場合、すなわち不良フラグ欄が
０である場合は、さらに前工具番号の有無がチェックさ
れる（St5）。ここで、工具101（ポット番号４）の前工
具番号欄は＊であり、前工具がないので、前工具につい
て工具テーブルをチェックすることは不要となる。そし
て、当該工程（シーケンス番号N0030）について、第３
図の加工テーブルがチェックされ（St6）るが、前シー
ケンス番号は登録されていないのでスキップがなされ
ず、M33による処理の完了信号が出され、同時に次ブロ
ックのブロックデリート信号を無効にする（St8）。

さらに、次ブロックのT101の工具での加工を実行する
（St9）。このブロックのM33コードでは工具T103が同様
にチェックされる（St2,St3）。工具テーブルには、工
具番号103に対して前工具番号T104が登録されており、
この工具を工具テーブルでチェックすると不良フラグが
１と表示されており、この工程の加工が不可であること
が解る（St4）。このため、次ブロックをスキップする
ためブロックスキップ信号を有効とし、M33の完了信号
を出すとともにこの工程はスキップされ（St10）、第４
図のスキップ工程テーブルに0040が登録される（St1
1）。

次に、N0050工程が同様なチェックを受ける。ここでは
工具105は第２図において前工具がなく、自身も使用不
可でないから、加工可能である。また、加工テーブルに
おいてはN0040工程の前加工としては0030が実施された
ことが必要であり（St6）、この0030工程はスキップ工
程テーブルにおいてスキップされていないので、この工
程は実施可能である（St8）。従って、ブロックデリー
トコードが無効にされ、サブプログラムが呼び出されて
実行される。

以上の繰返しにて各工程において、不良工具あるいは未
実施工程をチェックし、実施不可能な工程をスキップ
し、可能な加工を実施するので、たとえシステム運転中
に工具折損等の故障が発生しても、稼動率が大きく低下
することがなく、効率的な運転が期待できる。

また、省かれた加工工程はまとめて記憶しておき、工具
を交換した後にその工程のみを行うようにプログラムし
ておいてもよい。

「発明の効果」以上詳述したように、この発明は、加工物を取り付ける
複数のパレットを備えた工作物供給装置から、該工作物
供給装置等と共に数値制御装置によりNCプログラムにし
たがって制御される数値制御工作機械に順次供給される
工作物を、加工工程に対応して数値制御工作機械に挿着
された工具によって加工する自動工作機械において、上
記数値制御装置には、選択された工具の使用の可否を判
断する工具管理手段と、その結果を記憶する記憶手段
と、各加工物の加工において、上記記憶手段を検索し、
工具切損等の異常でその工具の使用が上記工具管理手段
により不可と判断されている場合に、それによって実行
不可能となった加工工程をその加工工程における数値制
御工作機械の作動を中止してスキップし、そのスキップ
工程の次に正常な他の工具によって加工できる加工工程
があればその加工工程を直ちに実行してその加工物の加
工を終了し、また上記スキップ工程の次に加工できる加
工工程がないときはその加工物の加工をそのまま終了し
て直ちに次の他の加工物の加工を行うスキップ手段と、
該スキップ手段によってスキップされたスキップ工程を
記憶して表示する手段とが設けられた構成とされてお
り、切損あるいは寿命等の不良工具に関する切削工程の
みをその加工工程における数値制御工作機械の作動中止
でスキップするから、時間的にも、またエネルギ的にも
最小限のダメージで済み、切損した工具及びその工具に
関連する工程の所要時間のみに遅れを限定でき、しか
も、スキップ工程は記憶されていて自由に表示すること
ができるので、再加工の段取りを組むのが容易であり、
翌日での加工作業の回復が充分短時間で達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第２図は工具テーブルの一例を示す図、第３図は加工テ
ーブルの一例を示す図、第４図はスキップ工程テーブル
の一例を示す図、第５図はNCプログラムの一例を示す
図、第６図は自動工作機械の全体の制御過程を示すフロ
ー図、第７図は自動工作機械の機械的構成を示す平面図
である。Ａ……数値制御装置、Ｉ……CPU、７……不揮発性メモリ、11……工具管理装置、 21……パレット、23……数値制御工作機械。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加工物を取り付ける複数のパレットを備え
た工作物供給装置から、該工作物供給装置等と共に数値
制御装置によりNCプログラムにしたがって制御される数
値制御工作機械に順次供給される工作物を、加工工程に
対応して数値制御工作機械に挿着された工具によって加
工する自動工作機械において、上記数値制御装置には、
選択された工具の使用の可否を判断する工具管理手段
と、その結果を記憶する記憶手段と、各加工物の加工に
おいて、上記記憶手段を検索し、工具切損等の異常でそ
の工具の使用が上記工具管理手段により不可と判断され
ている場合に、それによって実行不可能となった加工工
程をその加工工程における数値制御工作機械の作動を中
止してスキップし、そのスキップ工程の次に正常な他の
工具によって加工できる加工工程があればその加工工程
を直ちに実行してその加工物の加工を終了し、また上記
スキップ工程の次に加工できる加工工程がないときはそ
の加工物の加工をそのまま終了して直ちに次の他の加工
物の加工を行うスキップ手段と、該スキップ手段によっ
てスキップされたスキップ工程を記憶して表示する手段
とが設けられていることを特徴とする自動工作機械。