JPS63102857A - 省段取りを目的とする生産システム及び加工セルシステム - 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］ 本発明は物品処理システムに関するもので、被処理体と
作業準備具と情報を一体化して搬送処理システムに関す
る。詳しくは本発明は段取りを省力化するため、段取り
ステーションからワークと治具・工具と情報を１セツト
にして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付加工セルシステムの提供にある。

［従来の技術］ 従来のＦＭＳでは複数の工作機械と１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、加工情報または生産スケジ
ュールを指示する中央処理装置と、中央処理装置と各工
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）に個々に取付けられて送られ。

また情報は中央処理装置内にＪｆＳ前に入れられたデー
タを選択して通信回線を用いて各機械に供給されている
。

［発明者が解決しようとする問題］ 従って取付治具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。

上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。

従ってワーク、治具・工具、情報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
必要となる等設備費が高くなる要因が多く、その汀及に
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、１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昨、加工情報、搬送情報、パレット
位置情報の全てが互いにリンクしているため、その割り
込み装置がむずかしく、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その復元には長時間を
要していた。

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、ワークと治具・工具
と情報を１セツトにして搬送しようとするものであり、
具体的には、バッファ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、情報
を１つのセットとして機械に供給することを目的とする
。

［問題点を解決する為の手段および作用］本発明は上記
目的を達成するために第１図の通りワークと治具・工具
、情報とを入手できる段取りステーションと、該段取り
ステーションの情報を記憶する記憶媒体と、該記憶媒体
とワークと情報とを一体供給する搬送手段と前記段取リ
ステーシブンから離れた位置にある自動加工機と、該加
工機の近傍にあって前記記憶媒体の情報を前記ローディ
ング機能を持つ加工機の制ｍ部に転送する情報読取り装
置から構成される。即ち工作機械の近傍に配置され、各
工作機械に対して加工されるワークの供給と加工段取り
の治具・工具を供給する第１の搬送手段と、該第１の搬
送手段の脇に工具、治具、情報を貯蔵する格納手段と、
該格納手段に階層的に収納され、各階を単位として、ワ
ーク、治具、工具を複数個載せる収納部材と、前記収納
部材を前記第１の搬送手段の交換位置に持ち来たす第２
の搬送手段と、前記格納手段を載せ工作機械と段取りス
テーション間を移送する第３の搬送手段と、前記格納手
段の情報を読み込み５段取り情報を搬送装置の制御部へ
また加工プログラムを工作機械の制御部へ送る読み取り
手段から構成されるセル生産システムである。その作用
は次の如く行なわれる。

即ち、段取りステーションでは生産スケジュールに対応
する、ワーク加工に必要な治具・工具を。

第３の搬送手段によって各機械に移送される格納手段内
の収納部材に収納し、また加工用の機械番号、加工プロ
グラム更に第１の搬送手段や機械に指示される段取り用
プログラム等を含む情報を記憶する記憶手段を前記格納
手段に収納する。格納手段が第３の搬送手段で機械脇の
第２の搬送手段と接合した時、前記記憶手段の情報が読
み取り手段で読み取られる。この読み取られた情報は機
械の制御部や第１の搬送手段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が第１の搬送手
段の交換位置へ第２の搬送手段によって連ばれる。

ｐ：ｔＳｌの搬送手段は第１の搬送手段の制御部が加工
準備のため治具・工具を機械制御との情報交換を行ない
つつ段取り作業を行なう。

段取り作業が完了すると第２の搬送手段は第１の搬送手
段の交換位置へワークの収納部材を運ぶ、第１の搬送手
段の同制御装置は機械の制御装置情報交換を行ないつつ
ワークを機械に運び加工が行なわれる。ワークは加工す
る毎に元の位置に戻される。ワークの加工を完了すると
第１の搬送手段は治具・工具を前記収納手段の治具・工
具の元の位置に戻され全てを完了する。第３の搬送手段
によって送手段設取りステーションまたは次工程の機械
へ搬送される。

［実施例］ 本実施例ではＮＣ工作機械、即ち切削、研削を中心とす
るものであるが１本発明はこれに限定されるものでなく
、鍛圧機械、組立機械、熱処理装置、塗装機械等工場内
の全てのに適応できるものである。更に病院、事務所等
の作業処理システムにも導入することができる。

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、第３図においてｌは数値制御旋盤（以下ＮＣ旋
盤と称する）でＮＣ旋盤ｌには主軸へラド２がへラド３
の左端に固定されている。主軸ヘッド２には主軸４が回
転可能に軸承され、主軸４に後述するチャック爪を自動
交換し得るチャック５が取付けられている。このチャッ
ク爪交換形チャック５は、同一出願人の特開昭６０−２
０１８０６号に詳細に記述されている。

６はＮＣ旋盤ｌのヘッド３上に設けられ主軸軸線と平行
な案内面（Ｚ輌）を示す、この案内面６上にはサドル７
が　動自在に設けられ、サポモータＭＺとボールスクリ
ューナツトによって駆動される。サドル７上には主軸軸
線と直交する案内面（Ｘ軸）８が設けられ、この案内面
８上にはクロススライド９が　動自在に設けられている
。クロススライド９はサポモータＭＺとボールスクリュ
ーナツトによって駆動される。クロススライド９上には
、刃物台１０が取付けられ刃物台１０には工具Ｔが装置
されたタレットヘッド１１が旋回割出し可能に設けられ
ている。主軸へラド２の前面にはロボット１２が配置さ
れ次のように構成されている。このロボット１２は同一
の出願人による特開昭５９−２４９４０に詳細に記載さ
れている。ヘッド３前面のベース１３上に主軸軸線方向
の案内面１４が設けられ、案内面１４上にサドル１５が
　動自在に設けられている。サドル１５の側面には、図
示しないが上下方向に案内面を持ち、該案内面上をアー
ムボディ１６が上下に駆動される。アームボディ１６は
水平軸を回転自在に軸承しアーム１７をほぼ１８０度旋
回させる。

アーム１７の先端には２個のハンド１８を有する。この
ロボット１２には、チャック爪の交換また工具のタレッ
トへの供給、ワーク交換に使用される。ロポッ）１２の
近傍にはトレーチェンジャ２０が配置されている。トレ
ーチェンジャ２０は第３図の如くトレーリフタ装ｆｉ２
１とシャトルユニット２２とから構成される。

シャトルユニット２２はベース２３上のガイド２４に沿
ってシャトルプレート２５を第２図の実線の位置から２
点鎖線の位置まで図示しないシリンダで移動される。シ
ャトルプレート２５の一ヒ部には２個のトレーラツク２
６Ａ、２６Ｂが搬出入可能に取付けられている。トレー
ラツク２６Ａ、２６Ｂはいずれにもトレー２７が各段に
搬出入１１ｆ能に収納されている。トレー２７には第２
図の如くワークまたは治具或いは工具が成る距離を置い
て配置されている。また、シャトルユニット２２の側面
に配置されたトレーリフター２１は次の構成から成る。

トレーリフタ一本体２８はトレチェンジの制御盤も兼ね
ており、トレーラツク２６上に設けられたメモリーカー
ド４５を読み取るリードライター４２が設けられている
。また、ワークの１次加工から２次加工を引き続き行な
うためのワークを反転するための反転台３８もトレーリ
フタ一本体２８に振込み自在に設けられている。トレー
リフタ一本体２８には上下方向に２木の案内面３０を有
する。この案内面３０−ヒにはりフタ−プレート２９が
　動自在に設けられサーボモータＭＴにより、リフター
プレート２９は上下方向にＮＣ駆動される。リフタープ
レート２９はループ状のチェ７２９Ａの旋回により主軸
軸線方向に移動する駒２９Ｂからなるトレー引き込み装
置２９Ｃを有している。従ってトレーラツク２６Ａの各
段に収納されているトレーラツク２６のトレー２７はい
ずれでも自由に引出され、第２図のようにロボット１２
の交換位置（高さ方向）に位置決めされる。

ＮＣ旋盤ｌの刃物台１０の後方には工具貯蔵装置３１が
設けられている。工具貯蔵装置は通常マシニングセンタ
に利用されるボットチュン駆動形式のもので垂直面内で
複数の工具を収納ボット３２を旋回割出し工具交換位置
にあるポットは水平面内で９０度揺動される。この工具
交換装置と刃物台の間には工具交換位置３３が配送され
次のような構成になっている。ヘッド３の後部に主軸軸
線に直交する方向に２本の案内面３４を有し、こな案内
面上には工具交換装置本体３５が　動自在に設けられシ
リンダによって駆動される。前記工具交換装置本体３５
には主軸軸線と平行に１８０度旋同房能な軸３６を有し
ている。該軸３６の先端には工具把持用のアーム３７を
有し該アーム３７の両端には工具把持用のグリッパ−を
有する。

この実施例に使用される交換工具は同一出願人の発明に
よる特願昭６０−５３３４１号に詳細に説明されている
。

第２図において１段取りステーション４０は生産管理中
央コンピュータ５０（第４図）からの生産計画オーダー
受け、そのオーダーに基づくワークや治具・工具の種類
形状更に加工用の工作機械番号、加工情報、搬送情報（
ロボットのワーク搬送や治具−工具の段取り情報）を作
り出すデータ作成装置４１と、このデータ作成装置４１
に接続され作成されたデータを本実施例ではメモリーカ
ード４５（ＩＣカード、光ディスク、光磁気カード、フ
ロッピーディスク等メモリー媒体ならなんでもよい）に
書込むメモリーカード用リードライタ４２と、メモリー
カード収納庫とこれから加工されるべきワークを保管す
るワーク貯蔵庫４３と、加工に必要な治具・工具貯蔵庫
４４とから構成されている。

段取りステーション４０ではメモリーカード４５に記憶
された情報に基づき前記トレーラツク２６の各段のトレ
ー２７に生産オーダに従って指示されたワークＷと治具
Ｊ・工具Ｔとを載せる。この時各トレーに載せられたワ
ークや治工具が同一のトレーまたは別々のトレーに、ど
のトレーの何段目何番目に入れたかをカードに記録する
ことが重要である。

このようにメモリーカード４５には、第８図の如くトレ
ー上のワーク治工具の位置と段取り情報と加工情報と生
産管理情報とが入っておりこのメモリーカード４５はト
レーラツク２６の上に収納される。このトレーラツク２
６は搬送用台車４６に乗せられ該当する加工機械の前記
トレーシャトルユニット２２へ運ばれ搬入される。

本実施例でいう治具とは、ロボットハンド、工作機械の
チャック爪、同工具、特殊アタッチメント等本工作物の
加工に必要な全てを含むものである。但し、これらは必
要に応じて組合されて使用される。

第４図は全体のブロック図を示す。

段取りステーション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線、マルチプレクサ５１を介し
て端末処理装Ｍ４１に接続されている。この端末処理装
置はマルチプレクサ５１を介して各オーダに対応する治
具・工具やワークの情報を持つディスクメモリー５３と
接続され、更にメモリーカード用リーグライター４２と
も接続されている。

一方機械側（加工ステージョン）では中央処理装置５４
、工作機械用のＮＣ装置５５、制御装置５６や工作機械
の最適送り制御用や機械の保守管理等の監視装置５７．
ワークや治具・工具の供給用搬送制御装置５８（ガント
リまたはロボット等）トレーチェンジャのｆｌＮＩ装ｊ
１５９、工作機械のＡＴＣ用制鍵制御装置６０にメモリ
ーカードのリーダーライタ４２とバス結合されている０
次に第４図、第５図に従って段取りステーションでの情
報処理の流れを説明する。

先ず第４図において端末処理装置４１は中央の生産計画
用電算機５０からオーダのデータを取込みこのオーダに
従って必要な治具Φ工具が現在段取りステーション４０
にあるか否かをチェックし、あればそのデータを取込む
、このデータは治工具の名称、治工具の有無、保管棚番
号、ロボットが搬送する時の掴む位置（Ｙ座標）等の情
報を含み所定の治工具が有ればそれらのデータをディス
クメモリー５３から取込む、またワークについても、現
在段取リスチーシロン４０にあるか否かをチェックし、
あればそのデータを取込む、このデータは治工具の名称
、治工具の有無、保管棚番号、ロボットが搬送する時の
掴む位ｆｆ１（Ｙ座標）、加工用のプログラムデータワ
ーク個数等を含み、所定のワークが有ればそれらのデー
タをディスクメモリー５３から取込む、特に加工用のプ
ログラムデータの先頭には刃物台１０のタレットヘッド
１１に対する必要工具の配列データがあり、タレットヘ
ッド１１に対して工具交換装置が工具貯蔵マガジン３１
から工具を再配置すると同時にロボット１２に側からも
工具の供給をする。

更に段取りを行うためのロボット情報の有無をチェック
し、あればそのプログラムデータもディスクメモリー５
３から取込む、特にロボット情報にはワークローイング
情報として一次工程、二次工程を連続して行う場合、治
工具の段取り情報、治工具の段取り戻し情報等がある。

即ちこのロボット情報は、物品をトレーから工作機械へ
搬出入する位置情報、センターワーク作業、チャック爪
の交換、切削工具の交換等を含むものである。

一つのオーダに対し、これら−通りのデータが全て揃っ
ていることを確認してＸメモリーカード４５に書込む、
トレー２７の収納能力がまだある場合は同次加工のオー
ダＮＯ８や前記各種データを取込む。

ｈ記のメモリーカード４５を同リーダライター４２のデ
ィスプレーに作業指示の表示させその指示に従って作業
者は棚番号または治工具番号に照合し治具Ｊ−工具Ｔを
トレー２７上に載せる。この表示は１例えば搬送台車４
６に設けたリーダライタ４２またはハンド式リーダライ
タ４２の表示装置に表示させると工作物と表示装置とが
一体となり作業ミスが少ない、この時、トレー２７のど
の位置（Ｚｉ）に載せたかの位置情報を入力し、後にロ
ボットが治具・工具の段取りをする時に使用する。また
ワークについても同様にディスプレーからの指示に従っ
てオーターＮＯ１に該当するワークはどの棚４３のワー
クかを指示し、該当するワークＷをトレーに載せる時ど
の位置に載せたかを入力する。

このようにしてトレーラツク２６のトレー２７にワーク
Ｏ治具・工具が収納され、また前記情報を含むメモリー
カード４５はトレーラツク２６またはトレー２７に取付
けられる。ワーク・治具φ工具・情報は一体となって搬
送台車４６（後に説明するがコンベア、無人台車でもよ
い）で機械のトレーチェンジャ２２まで運ばれ、トレー
ラツク２６はシャトルテーブル２５上に乗りこの完了信
号で第７図のフローチャートがスタートされる。

即ちメモリーカード読取り手段リードライト（４５）は
オーダー類にデータの読込みを開始する。

読み取られたデータは夫々の機械に設けられた中央処理
装置５４に転送され中央処理装置５４で処理がなされる
。

この処理は第７−Ｂ図のフローチャートの如く進められ
る。第１にオーダーに対応しただデータの取込みを行な
う。

治具・工具がトレー上に位置決めされた時、メモリーカ
ードには位置データを入力しているので、この位置デー
タをもとに搬送装置の段取り用プログラムを編集する０
例えばｆｊＳ６−Ａ図の如く一段目のトレーの原点から
予じめ決められたＺに治具Ｊ　　、Ｚ　　の位置に工具
Ｔ　が載せられ、また中央処理装置から既に与えられた
ロボットの掴む高さがＹ　　、Ｙ　　とすると搬送装置
、例えばロポッ）１２はその座標値を知ることができる
のでロボット１２の移動ソフトのパラメータとして治具
・工具の座標値（Ｚ、Ｙ）、（ｚ、ｙ）を取込み、ロボ
ットデータのプログラムが編集される。この編集が終了
するとロボットは段取り作業に入る。この作業中、ワー
クがトレー上に位置決めされた時、既にメモリーカード
４５に治具・工具同時にその位置データが入力されてい
るので、この位置データをもとにロボットのワーク搬送
用プログラムを編集することができる０例えば二段目の
トレーの原点から予め決められた２にワークＷ　がＺ　
の位置にワークＷ　・・・・・・が載せられ、また中央
処理装置から既に与えられたロボットの掴む高さがＹ　
とするとロボット１２はその座標値（Ｚ、Ｙ）、（ｚ、
ｙ）・・・・・・を知ることができるので、ロボット１
２の移動用ソフト（固定サイクル）のパラメーターとし
て各ワークの順に座標値として取込み、ロボットデータ
のプログラムが編集される。

この編集が終了するとロボット１２は加工のためワーク
搬送作業に入る。

例えば旋盤の場合に＃？具としてチャックの爪交換が行
なわれ、ワークがそのチャックにみ把持されると工具が
刃物台にセットされ、メモリーカードからＮＣ装置に転
送された加工プログラムが呼び出され、加工を開始する
。一工程の加工が完了したワークはトレー上に戻される
か、または反転台３８上に戻され引きつづき二工程の加
工に入る。二工程の加工が完了したワークはトレー上に
戻される。このように加工完了したワークはトレー２７
上に戻される。

次に一つのオーダーに対して全てのワークが加工を完了
した時、このワークに使用した治具φ工具は戻りのトレ
ー２７に戻されなければならないので、加工中に中央処
理装置は第６図Ａ、Ｂの如くトレー２７の原点から予め
決められたトレー２７一段目のＺ　　、Ｙ　　の治具、
Ｚ　　、Ｙ　　の工具Ｔ　に戻すべく１その位置をロボ
ットの戻しソフトのパラメータとしてて個々の位置を取
込み、ロボット戻し用のプログラムを編集する。このプ
ログラムに従ってロボットは工具ＴをＺ　　、Ｙ　　に
工ＡＴをＺ　　、Ｙの位置に戻す。

トレーラツク２６に次のオーダのワークがあればまた次
のオーダに対するデータを読込み、以下同様に繰返し作
業を行なう。

トレーラツク２６内の加工が全て終了すると、第２図の
如くシャトルテーブル２５が自動的にＡからＢに変更し
、同様な段取り、加工そして戻し段取りを次々に行ない
加工を完了する。

［他の実施例］ 第８図は複数の旋削セル、構成されたラインに対して個
々の機械と段取りステーション間を結ぶ搬送手段の自動
化を段階的に向上する例を示す。

即ちトレーラ−２りを搬送するため手押し台車、ライン
コンベアによる自動搬送、更に無人台車による自動供給
と自動化レベルを異にするものである。

第９図は上記旋削セルとマシニングセルとで構成された
ラインに対して個々の機械と段取りステーション間を結
ぶ搬送手段の自動化を段階的に向上する例を示す、即ち
トレーラツクを搬送するため手押し台車、ラインコンベ
アによる自動搬送、更に無人台車による本実施例では段
取りデータや搬送データ等の編集を機械の中央処理装置
で行なっているが１段取りステーション側の処理装置で
編集しても良い。

尚、情報の中には、生産管理情報として、生産実績、　
ＮＧ！ｌｉ！績、加工日時、工具寿命、品質管理情報、
計測情報等を含めると更に効率的な生産システムとなる
。自動供給と自動化レベルを異にするものである。本発
明が提示する物と情報とを一体化して搬送する技術思想
は何等変わることはない。

［発明の効果］ 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Ｆ
Ａ化をはかることができる。またパレットが不要、治具
や工具が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化に当ってイニシャルコストを低く
押さえることができる。

第２に本発明は１段取りの三要素である治具舎工具争ワ
ーク情報をセットで搬送できるので、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、上述如く段取りが迅速に行えるので多
品種少駿生産の極限である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、従来に比べ多数のワー
クやワークに対する治具φ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に末完ゆ１は、搬送手段がワークのバッファ機能を
有しているので、ワークの載せ替えは、段取りステーシ
ョン１回で済み、二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
入れ換えるけだけで対応できるのでＦＭＳの生産変更に
比べ極めて簡単にできる。

更に、生産現状の変更を人が把握することがでる。

第７に本発明のセルでは生産現状の把握ができるので、
停電時の対応、復帰も簡単にできる。

【図面の簡単な説明】

第１因は本発明に係る生産システムの概念図。 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トレーチェンジャーの側
面図、第４図は本発明に係る生産システムの制御機構の
一例を示すブロック図、゛第５図は段取リステーシ望ン
と搬送台への段取り準備のフローチャート図、第６図は
本発明に使用されているトレーの平面図と側面図、第７
図は本発明の生産システムの機械側における制御機構の
フローチャート図、第８ＵＡは本発明の生産システムの
情報と制御機構のフローチャートの関係を示す説明図、
第９図は＃ｉ数台の旋削セルを組合せた他の実施例と装
置の自動化レベルを示す説明図、第１θ図はマシニング
センタセルと旋削セルをｉ合せた他の実施例と装置の自
動化レベルを示す説明図である。 図において、 ｌ・・・・・・数値制御旋盤、５・・・・・・交換チャ
ック、１２・・・・・・ロボット、２０・・・・・・ト
レーチェンジャ、２１・・・・・・トレーリフタ装置、
２２・・・・・・シャ）　ル１．ニット、２６・・・・
・・トレーラツク、２７・・・・・・トレー、３１・・
・・・・工具貯蔵装置、３３・・・・・・工具交換装置
、４０・・・・・・段取りステーション、４１・・・・
・・データ作成装置、４２・・・・・・リードライタ、
４３・・・・・・ワーク貯！ａ、＊、４４・・・・・・
治具−１具貯蔵庫、４５・・・・・・メモリーカード 図 トし−テエシジ 第９図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）生産システムにおいてワークと治具・工具と情報と
   を入手できる段取りステーションと、該段取りステーシ
   ョンの情報を記憶する記憶媒体と、該記憶媒体と、ワー
   クと治具・工具とを一体として搬送する搬送手段と、前
   記段取りステーションから離れた位置にある自動加工機
   械と、該加工機械の近傍にあって、前記記憶媒体の情報
   を前記加工機械の制御部に転送する情報読み取り装置か
   らなる生産システム。 ２）工作機械の近傍に配置され、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・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って治具
   ・工具、ワークおよび情報を貯蔵する格納庫と、該格納
   庫の中に収納され各段を単位として、ワーク治工具を複
   数段のせる収納部と、前記格納庫をのせ工作機械と段取
   りステーションとの間で移送する第２の搬送手段と、前
   記格納庫の情報を読み込み段取り情報を第１の搬送手段
   の制御部へまた加工プログラム情報を工作機械の制御部
   へ転送する読み取り装置からなるセルシステム。