JPS63105876A - 省段取りを目的とする生産システム - 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、各種加工・組立工場、オフィス、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ョンから、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〉・ビータとは全体
として１セツトとして稼働している。例えば、ＥＭＳ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；δとか
ら構成されている。

従って、ワークや治工具は、各パレットに個々に取付け
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ｌ
Ｉ＆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、パレット（取付は治具も含む）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。

従ってワーク・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。更にパレット（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
及にはおのずと限界があった。またシステムの拡張する
に当たっては、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、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、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−セッ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・工具および情報を
一つのセットとして機械に供給することを目的とする。

く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）の脇にあって治具や
工具、ワークおよび情報を一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（＋−レーチェンジャ）と、前
記収納手段群（トレ一群）を交換する第３の搬送手段（
トレーシャトル）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
ロクラム情報を工作機械の制御部へ送る読取り装置とか
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、段取りステーションでは、生産スケジュールに対
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
ーシャトル）でマシニングセンタ脇の第２の搬送手段（
トレーチェンジャ）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シニングセンタの制
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（トレーチェンジャ）によって運ばれる。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・工具をマシニングセンタの
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
程目の治具な呼び出しワーク取り付は位置を変えてワー
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ＦＩＡ） 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上を前後方向く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
向く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。チェン式ポット駆動の工具貯蔵マガジン７が収
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）を持っている。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、複数の取付具パレット１３（第４図）上に
持ち、垂直面内で割出し可能なインデックス装置１４の
外周にクランプバッド１５を介して収り付けられている
。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１６
によって回転テール５上のクランプバット（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２１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２４が摺動自在に設けられ、該移動ビーム２
４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、該案内面上
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２つが設けられている。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ェンジャー３０が配送されて
いる。

トレーチェンジャー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の先端はテーバ形
状をし、底板部３３の先端はテーパ形状をし、底板部３
３の孔と係合し位置決めされる。トレー３１の底板部３
２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Ｗｌ
・・・Ｗ４を止めるフック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。

トレーチェンジャー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が搬出人泣ｉ
Ａ点にあり、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６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Ｉ
・レー３１は下降位置りに下がり、Ｂ点の１〜レー３１
か交換位置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１
−レー３１は全て加工完了したものとなるのでトレーチ
ェンジャー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ェンジ
ャー３０の萌面にＩ〜シレーャトル３７が設けられ。前
記完了後、三段積みのトレー（トレ一群）がトレーシャ
トル３７に移送された後、トレーシャトル３７が左にシ
フトしくイ）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ェンジャ−３０正面に配置された
後、トレーチェンジャ３０に搬入される。

ｌ・レーチェンジャ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３
８があり、ワーク用ハンド３８Ａ、工具ハシ・ド３８Ｂ
等が数種類垂直に置がれている。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、ロボットハンドに使わ
れる一般的なハンド交換機構であれば良い。

従ってガントリーローダ２０の移動範囲は、ハンド置き
台３８とトレーチェンジャ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
具交換装置の全てをカバーすることが必要である。

第８図は段取りステーションと加工機械側を含めた全体
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ィスクメモリ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ｆｉ　域側の加工ステージョンでは、中央処
理装置５４に対して工作機械用のＮＣ装置５５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、トレーチェンジャーの制御装置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図に従って段取りステーション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
に従って必要な治具・工具が現在段取りステーション４
０にあるが否かをチェックし、あればそのデータを収り
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３み、所定の治具・工具があればそれら
のデータをディスクメモリ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ョン４０にあるか
否かをチェックし、あればそのデータを収り込む。

このデータはワークの名称、ワークの有無、保管番号、
ガントリーローダ２０が搬送する時の掴む位置（Ｘ、Ｙ
、Ｚ座凛）、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ィスクメモリー５
３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のガントリーローダ２０の情報の
有無をチェックし、有ればそのプログラムデータもディ
スクメモリー５３から収り込む、特にガントリーローダ
情報には、ワークローディング情報、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−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４２のディ
スプレーに作業指示の表示をさせて、その指示に従って
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、Ｚ、Ｙ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
取りな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ィスプレイからの指示に従ってトレ
ー３１のどこの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に収
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・エリの情報は一体となって搬送台車（
あとで説明するコンベア、無人台車でも良い）で機械の
トレーチェンジャー３０まで運ばれトレーチェンジャー
３０まで運ばれトレーシャトル３７の待機位置に積載さ
れる。

この状態で第１０図のフローチャートがスター１−する
。スタートにあたっては、加工ステージョン側の電源Ｏ
Ｎ、運転準備完了、機械の原点復帰、トレーシャトル３
７運転準備の完了を行う９この状態でトレー３１がガン
トリーローダ２ｏ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にデータを転送す
る。

この情報には、オーダＮｏ、、）−シー上のワーク形状
、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２ｏ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が受は取るとガントリーローダ２０の
っがむ圧機位置は、Ｉ・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２
０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ｗＩ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ってまず工具
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っ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Ｉ・リーローダ２ｏに与える。この指
令にもとづきガントリーローダ２゜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２０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によって加工する。

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つかみ、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　−クが他にあ
るかを確認し、あればｌ・シー３１上次のワークを搬送
すべくガントリーローダ２０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、前記セットし
た工具貯蔵マガジン７の工四を呼び出し、ガントリーロ
ーダ２０は工具用ハンドに変更し、１〜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上へ書き込むなめ、リードライ
タ３つのデータ表示装置６１のキーボードからツール寿
命ＮＯ，、実績情報、Ｎ　Ｇ情報、切削条件のフィード
バック、計測値、加工日時を記入する。加工完了したト
レー３１はトレーチェンジャー３０の交換位置Ｂがら搬
出され次のトレー３１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
によってメモリーカード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。トレーチェン
ジャー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、トレーチェンジャーの原点位置を確認し、電源
を遮断する。

く他の実施例〉 第１１図は複数のマシニグセンタをコンベアラインで繋
ぎ、トレ一群（例えば、三段積み）を一単位として各マ
シニングセンタのトレーチェンジャ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シニン
グセンタに収り付けたがトレー３１上に取付具を載せ、
ガントリーローダ２ｏ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、トレーチェンジャーのチェンジサイク
ル方向をマシニングセンタのＸ軸方向にし、ロボットで
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しこ
とが言える。

く効果〉 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、段取りの三要素である治具・工具・ワ
ーク情報をセラ１〜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ッファ機能を有
しているので、ワーク載せ換えは、載せ換えは、段取り
ステーション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に本発明は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現状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図はトレーチェンジャ
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ック図、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ャー１・
図、第１０図は工作物のゼエネラルフロー図、第１１図
はトレーチェンジャ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図はトレーチェンジャを除
きローダを拡張したシステム例を示す平面図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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って治具や
   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
   なる生産システム。