JPH0830976B2

JPH0830976B2 - 自律分散形加工セルの情報処理装置

Info

Publication number: JPH0830976B2
Application number: JP1056168A
Authority: JP
Inventors: 節三四宮; 隆史平野; 浩山荷; 洋史大谷
Original assignee: Hitachi Seiki Co Ltd
Current assignee: Hitachi Seiki Co Ltd
Priority date: 1989-03-10
Filing date: 1989-03-10
Publication date: 1996-03-27
Anticipated expiration: 2011-03-27
Also published as: JPH02236604A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、自律分散形加工セルの情報処理装置に関
する。更に詳しくは、工作機械において、複数の加工セ
ルが各々独自に判断して加工作業を行うタイプの自律分
散形加工セルの情報処理装置に関する。

［従来技術］従来のFMSは、複数の工作機械と、個々に取付治具に
保持されたワークまたは工具を搬送する搬送装置と、前
記ワークや工具の貯蔵庫と、加工情報また生産スケジュ
ールを指示するためのプログラム・データを内蔵するホ
ストコンピュータと、このホストコンピュータと各工作
機械または搬送装置とを結ぶ接続装置などとから構成さ
れている。したがって、ワークや工具は、各パレット
（またはパレットに相当するもの）に個々に取付け固定
されて送られる。この加工プログラム、加工スケジュー
ルなどの情報は、ホストコンピュータ内に事前に入れら
れたデータを選択して、同軸ケーブルなどの通信回線を
用いて各工作機械に供給されている。

このシステムは、取付治具、パレットは、ワークの数
だけ必要となり、また個々の工作機械、無人搬送車に情
報を送るための通信回線が必要となる。前記の説明から
理解される通り、この一般的なFMSでは加工状態を再現
するワーク、治具・工具、情報の三要素がバラバラに搬
送されている。治具・工具とが別々の経路を通じて搬送
伝達される。更にパレットの数がワークの数だけ必要と
なるなど設備費が高くなる要因が多く、その普及にはお
のずと限界があった。

また、システムを拡張するにあたっては、上記三要素
の夫々の拡張をはかることが必要となる。更に生産変更
を行うとき、加工情報、搬送情報、パレット位置情報な
どのすべてが互いにリンクしているため、割り込み作業
が難しい。また特に中央処理装置、搬送装置、通信回線
の故障に対して弱く、システム全体がストップしその復
元には長時間を要していた。

本出願人は、前記問題を解決するための複数の工作物
をトレーに収納して、この複数のトレーを手動台車、す
なわちトレーラックを搬送するものにおいて、このトレ
ーラックに段取り、加工情報などを搭載した「省段取り
を目的とする生産システム」（特開昭63−102857号公
報）を提案した。

［発明が解決しようとする課題］しかし、本出願人の提案したものは、あくまでも工作
物を搬送するのにトレーラックを用いたシステムに関す
るものである。通常の工作機械の加工システムは、工作
物がパレットに載せられて規定の搬送軌道上を移動する
ものが多い。近年、このパレットまたは工作物をどの軌
道位置でも自由に止められ、かつ貯蔵の役割を果たすフ
リーフローラインが工作機械分野にも出現した。このフ
リーフローライン適用できる最適な情報移動システムは
提案されていない。

この発明の目的は、加工機械のフリーフローラインに
おいて、各加工機械が独自に判断して仕事を行うことが
できる自律分散形加工セルの情報処理装置を提供するこ
とにある。

この発明の他の目的は、加工機械のフリーフローライ
ンにおいて、中央処理装置を必要としない自律分散形加
工セルの情報処理装置を提供することにある。

［前記課題を解決するための手段］この発明は、前記課題を解決するために次の手段を取
る。

この発明の主な手段は、複数の加工セルと、この加工セル間を工作物が自由に移動する搬送装置と
を有するNC工作機械のフリーフローラインシステムにお
いて、前記工作物を搬送するパレットと、前記パレット上に設けた情報記憶媒体と、この情報記憶媒体内には前記工作物を加工するための加工プログラムを記憶す
る加工情報部と、前記工作物を搭載するためのパレットを管理記憶する
パレット情報部と、前記工作物の図面の変更に関する情報を記憶する図面
変更情報部と、治具情報、ワーク情報、測定情報、加工機械情報、加
工計測結果情報、加工履歴情報を含む工作物の品質管理
に関する情報を記憶する品質管理情報部と、前記パレットに前記治具を取り付けるための情報を記
憶する段取り情報部とを有してなることを特徴とする自
律分散加工セルの情報処理装置である。

前記情報記憶媒体がICカードであり、前記パレットに
は工作物の状態を示すドックとを有するとより効果的で
ある。

［作用］工作物を搭載したパレットを搬送装置により各加工セ
ル間を自由に移動させるNC工作機械のフリーフローライ
ンシステムである。パレットはICカード等からなる情報
記憶媒体を備えている。情報記憶媒体には、加工情報
部、パレット情報部、図面変更情報部、品質管理情報
部、及び段取り情報部からなる。

加工情報部には工作物を加工するための加工プログラ
ムを記憶する。パレット情報部には工作物を搭載するた
めのバレットの管理番号等の各種パレットに関する管理
情報を記憶する。図面変更情報部には工作物の図面の変
更に関する情報を記憶する。品質管理情報部には加工時
に使用する治具等の治具情報、工作物の種類等のワーク
情報、工作物の寸法を測定する箇所等の測定情報、加工
可能なマシニングセンタ等を特定する加工機械情報、加
工後の寸法の計測結果を示す加工計測結果情報、加工工
程の順序・履歴等の加工履歴を含む工作物の品質管理に
関する情報を記憶する。

段取り情報部は、作業者がパレットに治具を取り付け
るための情報を記憶する。すなわち、情報記憶媒体には
パレットに搭載された工作物に関する加工に必要な情報
が全て記憶されているので、工作物単位に加工情報が自
律しているので例え一部の加工セルが故障しても工作物
の加工に支障はない。パレットのドッグは、機械の判断
と共に加工機械番号等を人間の目でも状態が判別出来る
ようにするものである。

［実施例］以下、この発明の実施例を図面にしたがって説明す
る。第１図は、この発明の自律分散形加工セルの情報処
理装置を適用したフリーフロー式生産システムの概要を
示す平面図である。マシニングセンタM1、M2、M3は、直
線上に３台配置されている。マシニングセンタM1、M2、
M3は、同じ加工能力を備えているが、そのうちの一台
は、特殊な加工ができるように工具本数を多く有してい
る。各々のマシニングセンタM1、M2、M3の前面には、搬
送装置３上のパレットＰをマシニングセンタM1、M2、M3
に搬入・搬出するパレット搬出入装置１が配置してあ
る。

パレット搬出入装置１の側部には、カード読取・書込
装置２が配置してある。カード読取・書込装置２は、IC
カードから読み取った作業内容の未処理部分についてマ
シニングセンタM1、M2、M3の各NC装置に実行させるとと
もに、加工実行後の情報をICカードへ書き込ませる。パ
レット搬出入装置１の前面には、搬送装置３がマシニン
グセンタM1、M2、M3に沿って配置してある。この搬送装
置３は、上下２層に配置したローラーチェーン型の搬送
装置である。搬送装置３の両端には、エレベータ４、４
が配置してある。

このエレベータ４、４は、上下各層を互いに反対方向
へ移動させている。すなわち、一方に設けたエレベータ
４を下降方向へのみ搬送させ、他方に設けたエレベータ
４を上昇方向へのみ搬送させる。トレー５は、搬送装置
３のローラーチェーン上に適宜載置してある。トレー５
の上には、パレットＰが載置固定してある。したがっ
て、パレットＰは常に搬送装置３上を一方向にアトラン
ダムに移動している。搬送装置３の横には、段取り台７
が配置してあり、パレットＰへの工作物の取付、取り外
しなどを行う。また、この生産システムには、洗浄装置
６が配置してあり、必要に応じてパレットＰ上の工作物
を洗浄する。

第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、パレット
Ｐの形状、構造例を示すものである。第２図（ａ）は平
面図、第２図（ｂ）は正面図、第２図（ｃ）は右側面
図、第２図（ｄ）は左側面図である。パレットＰは、上
面を平面に形成し、下面にはトレー５のローラ（図示せ
ず）が係合する溝10が形成されている。側面には進行方
向の前側に搬出アーム係合部材11を、後側に搬入アーム
係合部材12と、カード取付部材13を設け、進行方向Ａと
平行の一方側に状態判別ドッグ14を設け、反対側に洗浄
判別ドッグ15を設ける。

状態判別ドッグ14は、加工機械番号、特急品対応、加
工履歴、正常／異常対応、プログラム番号判別などを示
すためのドッグである。このマシニングセンタM1、M2、
M3は、ICカードを読み込む前にこのドッグ14、15で加工
するか否かの判断をまず行う。洗浄判別ドッグ15も同様
に洗浄済か否かの判断を行うものである。本例のドッグ
は、３つのドッグであるが必要とする情報に応じて何個
設けても良いし、その形も周知の機械式ドッグ、磁気、
光電式などでも良い。

ICカード20は、後記する各種情報を記憶するためCMOS
−RAMで構成されているので書込・読出しが任意であ
り、記憶保持のためにバッテリーを内蔵している。第３
図は、前記フリーフロー式生産システムを制御する自律
分散形加工セルの情報処理装置の機能ブロック図であ
る。ICカード20は、記憶される情報の内容によって記憶
される位置が区分されており、各種の情報が記憶保持さ
れている。加工情報部21には、工具の軌跡、切削条件な
どの加工プログラムと、プログラム番号などプログラム
に関するラベル情報が記憶保持されている。

パレット情報部22は、工作物が搭載されているパレッ
トＰの管理番号と、そのパレット寸法のバラツキなど個
々のパレット固有の寸法の補正値などパレットに関する
情報を記憶保持するところである。図面変更情報部23
は、パレットＰに搭載されている工作物が加工実績のな
いものか否か、すなわち初品であるか否かの初品情報
と、加工される工作物に関する図面がいつ、どこのセク
ションかどこを変更したかなどの図面の変更に関する情
報が記憶されている。

品質管理情報部24は、加工時に使用する治具の管理番
号・種類などの治具情報、工作物の種類、管理番号など
のワーク情報、工作物の寸法を測定する箇所、測定動作
を示す測定情報、加工可能なマシニングセンタを特定す
る加工機械情報、加工後の寸法の計測結果を示す加工計
測結果情報、加工工程の順序・履歴を示す加工履歴情報
などを記憶している。段取り情報部25は、作業者がパレ
ットＰに治具を取り付けるときの位置、順序、注意事項
を示す、治具取付情報、位置情報、注意情報が記憶保持
されている。

入出力装置30は、段取り台７の近くに配置されている
ものでICカード20の情報を表示、修正する。更に、NCデ
ータの記憶、加工計測結果の記憶、精度診断結果の記憶
などを行うものである。しかし、この入出力装置30は、
各マシニングセンタM1、M2、M3を統括、制御するもので
はない。ICカード20に記憶されている情報の処理。統合
を行うものである。入出力装置30は、マイクロプロセッ
サ31を備えている。マイクロプロセッサ31には、バスラ
インを介してキーボードを備えたCRT表示手段32、フロ
ッピーディスク、ハードディスクなどの記憶手段33を有
している。

動作フロー第４図（ａ）、（ｂ）に示すものは、情報処理装置の
動作と、作業者の動作を示すフロー図である。第４図
（ａ）のフロー図は、最初に段取り台７での動作を示
す。最初に初品加工であるか否か判断する（ステップ
P₁）。初品加工でなければ、ICカード20をパレットＰの
カード取付部材13上にセットする。ICカード20がセット
されると、段取り台７のカード読取・書込装置２がセッ
トされたICカードから情報を読み出す。

読み込まれたICカード20の品質管理情報は、CRT装置3
2に表示される。作業者は、表示された表示内容にした
がって作業をすすめる。すなわち、正常な加工ができた
か、計測データ値は正常かなど表示内容によって加工済
の工作物を処理する。現在取り付けられている加工済の
工作物をパレットＰから取り外す（P₅）。

一方、初品加工の場合、ICカード20をパレットＰカー
ド取付部材13にセットする。セットされたICカード20か
ら品質管理情報、段取情報を読み出してCRT装置32に表
示する。このCRT装置32の表示、指示内容にしたがっ
て、作業者は、パレットＰに治具をセットする（P₄）。
次に、治具が正しい位置に固定されているか否か計測す
る（P₆）。計測の結果、治具が正しくセットされていな
ければ、ステップP₄に戻り再度治具セットをやり直す。

治具計測の結果正しい取付で、かつ許容寸法誤差内で
あれば、ICカードの段取り情報部25内の治具取付情報に
治具の取付誤差値などの計測データを取込み、書込む。
次に、パレットＰ上のICカード20から品質管理情報部2
4、段取り情報部25の情報を読み出し、CRT装置32に表示
する。この表示にしたがって作業者は、パレットＰ上に
工作物を取り付ける（P₉）。パレットＰ上の工作物を計
測する（P₁₀）。この計測したワークに関する情報、す
なわち取付位置、初品情報などをICカード20に書き込
む。ワーク計測が良ければ、段取りを完了し、パレット
Ｐを搬送装置３上に投入する（P₁₁〜P₁₄）。

搬送装置３上には、常時、パレットＰおよびトレー５
が循環している。パレットＰが各マシニングセンタM1、
M2、M3の搬入および搬出位置に近づいて搬入または搬出
の要求が出された場合、搬入位置に近づいたパレットＰ
が段取り完了済みか否かドッグ14で調べる。段取り完了
済みのパレットＰが搬入位置に近づいてきた場合には、
搬入位置のトレー位置決め装置のストッパピン（図示せ
ず）を作動させて搬送面の上方へ突出させ、パレットＰ
およびトレー５を搬入位置で停止させる。

停止後、搬入装置（図示せず）を作動させてパレット
Ｐを各マシニングセンサM1、M2、M3のパレット搬出入装
置１の搬入側待機位置へ搬入させる。パレット搬出入装
置１のカード読取・書込装置２は、搬入側待機位置へ搬
入されたパレットＰに取り付けられたICカード20に記憶
内容を読み取らせる（P₁₅）。

各マシニングセンタM1、M2、M3の作業テーブル上にパ
レットＰがなければ、搬入側待機位置のパレットＰを作
業テーブル側へ搬入させる（P₁₆）。次に、初品加工で
あるか否かを判断し（P₁₇）、初品加工であれば通常の
プログラムチェック作業を行う。プログラムチェックで
数値制御用プログラムに異常が見つかればプログラムを
修正し、その修正後のプログラムをICカード20に記憶さ
せる（P₁₈〜P₂₄）。初品加工でない場合にはICカード20
の指示にしたがって作業内容をICカード20側から各マシ
ニングセンタM1、M2、M3のNC装置側へ、数値制御用プロ
グラムを直接に作業内容として転送する（P₁₉、P₂₁）。

NC装置８は、座標系の軸を変換し（P₂₃）、加工作業
を実行する（P₂₄、P₂₆）。終了状態が正常であれば、必
要な加工が完了したとして全ての状態判別ドッグ14を押
し下げるとともに、加工が完了したことをICカード20へ
書き込む（P₂₆）。

このとき、終了状態が途中打ち切りか調べ、打ち切ら
なければ再作業が可能であるとして作業を実行した装置
に対する状態判別ドッグ14を押し下げるとともに、再加
工（再組立）が必要であることをICカード20へ書き込
む。ワークを計測し、段取り台７へ戻す（P₂₇、P₂₈）。
状態判別ドッグ14の処理およびICカード20への書き込み
をした後、作業テーブル側から搬出入装置１の搬出装置
待機位置側へパレットＰを搬出する。

搬出装置待機位置側へパレットＰを搬出した後、搬出
要求が出されると、各装置に対する搬送装置の搬出側停
止位置に空トレー５が近づいてきたか調べ、空トレー５
が近づいてくれば、トレー位置決め装置のストッパピン
を搬送面の上方へ突出させ、空トレー５を搬出側停止位
置で停止させる。停止後、搬出装置を作動させてパレッ
トＰを搬出装置待機位置側から空トレー５側へ搬出させ
る。

加工、組立の他に、洗浄が必要な場合には洗浄装置６
についても同様な手順によって処理する。洗浄が必要か
否かは洗浄判別ドッグ15で行う。このICカード20に対す
る記録内容の処理は、第３図で示すように、ICカード20
と入出力制御装置30に組み込まれたプログラマブルコン
トローラまたはマイクロプロセッサ31との間で相互に入
出力される。

［他の実施例］前記実施例では、ドッグ14、15を用いて工作物の状
態、加工機械、洗浄の要否を判別している。これは、作
業者が肉眼で工作物の状態を判断できるようにしたため
である。しかし、これらの情報は、ドッグ14、15を設け
ることなくICカード20に直接記憶させても良い。

［発明の効果］以上、詳記したように、この発明はホストコンピュー
タを不要とした構成であり複数の加工セルが各々独自に
判断して加工作業を行うことができるので、システムの
拡張が容易である。故障に対して強いシステムができる
などの効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は自律分散加工セルの実施例を示す平面図、第２
図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はパレットを示す
図、第３図は自律分散加工セルの情報処理装置の機能ブ
ロック図、第４図（ａ）、（ｂ）は自律分散加工セルと
作業者の動作を示すフロー図である。 M1、M2、M3…マシニングセンタ、１…パレット搬出入装
置、２…カード読取・書込装置、３…搬送装置、４…エ
レベータ、５…トレー、14…状態判別ドッグ、15…洗浄
判別ドッグ、20…ICカード、21…加工情報部、22…パレ
ット情報部、23…図面情報部、24…品質管理情報部、25
…段取り情報部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大谷洋史千葉県我孫子市我孫子１番地日立精機株式会社内 (56)参考文献特開昭63−162145（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の加工セルと、この加工セル間を工作物が自由に移動する搬送装置とを
有するNC工作機械のフリーフローラインシステムにおい
て、前記工作物を搬送するパレットと、前記パレット上に設けた情報記憶媒体と、この情報記憶媒体内には前記工作物を加工するための加工プログラムを記憶する
加工情報部と、前記工作物を搭載するためのパレットを管理記憶するパ
レット情報部と、前記工作物の図面の変更に関する情報を記憶する図面変
更情報部と、治具情報、ワーク情報、測定情報、加工機械情報、加工
計測結果情報、加工履歴情報を含む工作物の品質管理に
関する情報を記憶する品質管理情報部と、前記パレットに前記治具を取り付けるための情報を記憶
する段取り情報部とを有してなることを特徴とする自律
分散加工セルの情報処理装置。
【請求項２】請求項１において、前記情報記憶媒体がICカードであり、前記パレットには
工作物の状態を示すドックとを有することを特徴とする
自律分散加工セルの情報処理装置。