JP2927838B2

JP2927838B2 - 自動加工システム

Info

Publication number: JP2927838B2
Application number: JP1276105A
Authority: JP
Inventors: 義人北村; 秋郎久保田; 洋一神尾; 健一久松; 清文稲垣; 明夫三浦
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; Hitachi Seiki Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd; Hitachi Seiki Co Ltd
Priority date: 1989-10-25
Filing date: 1989-10-25
Publication date: 1999-07-28
Anticipated expiration: 2014-07-28
Also published as: JPH03142150A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、多数の工作機械を設備した自動加工シス
テムに関する。更に詳しくは、同一機能の複数の工作機
械からなる複数の加工ステーションと、この加工ステー
ションを補助する自動加工システムに関する。

［従来技術］現在、多品種少量生産には、単体の機械としては数値
制御工作機械、更には自動工具交換装置を備えたマシニ
ングセンタが開発され、各産業に使用されている。一
方、複数台の工作機械を有機的に配置して用いるシステ
ムとしては、古くからトランスファーマシンが知られて
いる。このトランスファーマシンは、少品種多量生産に
用いられ、自動化された生産手段として採用されてい
る。しかし、比較的少量でかつ多品種の加工が社会的に
要望されるようになり、これに応える形で開発されたの
がFMSである。

トランスファーマシンに自由度を持たせる試みは、古
くから行われている。例えば、米国特許第3,245,144号
明細書には、航空機の部品を加工対象とし比較的小ロッ
ト生産を目的とするトランスファーマシンが記載されて
いる。このトラスファーマシンは、搬送ラインに沿って
マシニングセンタ、多軸ボール盤を並べ、部品Ａ〜Ｄを
加工している。各部品加工に使用するNCテープを各々テ
ープリーダにセットしておき、搬送装置の動作に応え
て、必要な工作機械とテープリーダとの接続を順次切換
えるものである。

米国特許3,280,659号明細書には、パレットに加工プ
ログラムを意味する複数のピンを多数設け、パレットが
加工ステーションにクランプされた時、このピンの有無
を数値制御命令として読み取って数値制御工作機械が動
作するようにしたものが記載されている。

米国特許3,313,014号明細書には、自走するワーク支
持装置にプログラムコントローラを組込み、加工ステー
ションに位置したとき制御信号を工作機械に伝えてワー
ク支持装置に支持するワークを加工させるものが記載さ
れている。

また、近年では、パレットにICカードを取り付け、こ
のICカードの内容を読み取って加工を行うFMSシステム
なども提案されている。

［発明が解決しようとする課題］前記した従来の加工システムは、加工寸法を計測補正
するために各NC工作機械ごとに計測装置を各々有してい
る。したがって、計測装置は各NC工作機械の台数と同数
備えていることになる。工場のフロアスペースも広く必
要となる。また、計測装置はパレットが搬入されるまで
の間稼働していない状態であり、使用効率が悪い。

一般に、加工システムが同一機能を持ち、同一工程の
加工を行う複数のNC工作機械で構成されるものは、複数
の同一ワークを同一工程で同時加工を行う前提に立って
いる。したがって、複数のワークは同一ライン上を同時
に進行することが効率的である。

しかし、同一ラインで混在して未加工、加工済のパレ
ットを搬送させることは、次工程の複数の機械または装
置に対して各々のワークを対応させるためワークの識別
が必要となる。また、誤搬出入に対するインターロック
も必要となり加工システム管理を複雑なものとしてしま
う。

更に、前記したシステムの多くは、コンベア上のパレ
ットが加工機に搬入されると、コンベア上のパレット待
機位置に空いた所ができる。この空位置をつめるために
２つ上流のパレット待機位置からパレットが搬送する。
すると、３つ上流のパレット待機位置が空になるので更
に１つ上流のパレット待機位置からパレットが搬送され
てくる。これを繰り返し１ピッチ前進する。このためパ
レットを１ピッチ前進させるのにかなりの時間を要す
る。

組み合わせ部品を加工する場合、各部品を１つづつパ
レットに固定し、１組毎に連続してラインに流し、１工
程を複数の加工機でOR加工を行ない、数工程の加工を行
う自動加工システムラインが知られている。この自動加
工システムは、OR加工であるため、ワーク投入順とワー
ク出力順が異なってしまう。このため加工後、組み合わ
せ部品またはパレットを１組にまとめるには、人手を介
して選り分ける必要があった。また、組み合わせ部品の
各部品毎に取付治具が異なるので、ワーク投入順にパレ
ット（治具）を並べかえる必要があった。この発明は、
こうした技術的背景で開発されたものであり、次の課題
を達成する。

この発明の目的は、計測のフレキシブル化を図った自
動加工システムを提案することにある。

［前記課題を解決するための手段及び作用］前記課題を解決するために次のような手段を採る。

本発明の自動加工システムは、同一機能を有する複数
のNC工作機械からなる複数の加工ステーションと、パレ
ットにワークをローディング・アンローディングしてワ
ーククランプ・アンクランプするパレット準備ステーシ
ョンと、前記NC工作機械によって加工された前記ワーク
の加工寸法を計測する計測ステーションと、前記各ステ
ーション間を前記パレットで移送するパレット搬送手段
と、前記計測ステーションの計測値により前記NC工作機
械の加工寸法を補正するために前記パレット内に設けら
れ前記ワークの加工履歴を示す加工履歴記憶手段とから
なることを特徴とする。

前記加工履歴記憶手段内に前記ワークをどこの前記NC
工作機械が加工したかを記憶保持する領域を有すると良
い。

［実施例］以上、図面にしたがって説明する。第１図は、自動加
工システムを示す平面図である。ワークＷは、パレット
Ｐ上に搭載されており、搬送路上を加工されながら流れ
て行く。この自動加工システムは、主に６つのステーシ
ョンを有している。まず、各ステーションの機能の概略
を説明する。第１ステーションは、パレットＰ上の加工
済のワークＷをアンクランプし、パレットＰ上からワー
クＷをアンローディングする。更に、パレットＰは洗浄
され、新しいワークＷは、パレットＰ上にローディング
され、クランプされる。

第２ステーションは、マシニングセンタ６が６台直列
に設置されている。第３ステーションは、他の機能を有
するマシニングセンタ11が11台直列に設置されている。
第４ステーションは、タレット刃物台を有し、タレット
面に主に穴加工、ねじ切りなどの穴明け工具を複数個有
するNCタレット多軸マシン16が２台配置されている。第
５ステーションは、ボーリング加工を主に行うNCボーリ
ングマシン23が３台設置されている。

第６ステーションは、ワークＷを計測する計測装置26
が１台設置されている。以下、各ステーションごとにそ
の加工動作を説明する。第１ステーションのローディン
グ装置２により、パレットＰ上にワークＷがローディン
グされる。ワークＷは、ワーク供給路１によりローディ
ング装置２の位置まで供給される。ワーク供給路１は、
ローラ回転しており、この回転駆動により、ワークＷを
移送するタイプの搬送装置である。ローディング装置２
は、供給されたワークＷをハンドでつかみ、静止してい
るパレットＰ上に運び搭載するものである。

ワークＷがパレットＰに搭載されると、パレットＰ
は、第２パレット供給路３上を移動し、ワーククランプ
装置４上に移動する。ワーククランプ装置４は、ワーク
クランプのためにボルトなどの治具を作動させて、ワー
クを締め付けるクランプ装置である。このワーククラン
プ装置４は、各種のタイプのものが公知であり、ここで
はその構造は詳記しない。ワーククランプ装置４で自動
的にクランプされたワークＷは、ワーク識別装置５によ
り、搭載したワークＷの種類が識別され入力される。

ワークＷの識別は、ワークＷの形状の特徴を示す位置
を数ヶ所測定し、あらかじめ既知の寸法と比較して、こ
の加工部品の種類、サイズなどを特定する。ワークＷの
種類、各加工ステーションごとの未加工、加工済などの
情報は、パレットＰに設けたICカードに記憶保持され
る。第２パレット供給路３に沿って、マシニングセンタ
６が６台直列に配置してある。

マシニングセンタ６は、主にワークＷに下加工を行う
ためのマシニングセンタであり、いずれのマシニングセ
ンタ６も同一加工機能を有する。マシニングセンタ６に
対応して第２パレット供給路３上には、パレットストッ
パー（図示せず）が設けてある。パレットストッパー
は、第２パレット供給路３上を移動するパレットＰを機
械的に止めて停止させるものである。油圧、ソレノイド
などで駆動されるものであり、周知のストッパー構造で
ある。

パレットＰは、通常第２パレット供給路３上の各機械
手前と各マシニングセンタ６に付属したパレットチェン
ジャー７のコンベア側に待機している。マシニングセン
タ６内のワーク加工が完了すると、この加工済ワークを
搭載したパレットＰを取り出して旋回し、以前パレット
チェンジャー７のコンベア側にあった未加工ワークを搭
載したパレットＰをマシニングセンタ６上のテーブルに
搭載する。更にパレットチェンジャー７は加工済ワーク
を搭載したパレットＰを第２パレット排出路８上に移送
した後、第２パレット供給路３上で待機していたパレッ
トＰを搭載して待機する。

マシニングセンタ６は、パレットＰに設けられたICカ
ードに記憶されたワークＷの種類、サイズなどの情報か
ら、マシニングセンタ６のNC装置（図示せず）内からあ
らかじめ記憶された必要な加工プログラムを呼び出して
所望の加工を行う。パレットＰに設けたICカードからの
読取りは、第２パレット供給路３上に設けた書込・読取
装置（図示せず）で行う。

他のマシニングセンタ６、パレットチェンジャー７も
同様な加工動作を行う。パレットＰがコンベアによりパ
レットチェンジャー７の待機位置へ移送されると、第２
パレット搬送路３上のパレットＰが空になる。この空に
なった状態をセンサーが感知し、この空になったパレッ
トストッパーの上流のパレットストッパーのみを一斉に
同時に作動させる。すなわち、パレットＰの停止を止め
る。このため、各パレットストッパーにより各位置に停
止していたパレットＰは、下流に移動を一斉に開始す
る。

上流の全パレットＰが移動を開始すると、各パレット
ストッパーが作動し、パレットＰを各々のパレットスト
ッパーに停止させる。一方、加工済のワークＷを搭載し
たパレットＰは、第２パレット排出路８から移送されて
方向転換路９を経て第３パレット供給路10に入る。第３
パレット供給路10は、マシニングセンタ11側に近い位置
に設置されている。第３パレット供給路10の外側、すな
わち外周には、第３パレット排出路13が配置されてい
る。マシニングセンタ11は、前記したマシニングセンタ
６と違う加工機能を有するマシニングセンタである。

すなわち、前記マシニングセンタ６は、荒加工、下加
工を主に行うものであるのに対し、マシニングセンタ11
は、メイン加工を行うNC工作機械群である。パレットチ
ェンジャー12は、前記パレットチェンジャー７と同様の
機能を果たす。パレットストッパー（図示せず）は、前
記第２ステーションと同一機能であり、その構造、機能
は省略する。次に、第３パレット排出路13のパレットＰ
は、方向転換路14を経て第４パレット供給路15上に移送
される。

前記ステーションと同様に第４パレット供給路15上の
パレットストッパーに止められたパレットＰは、パレッ
トチェンジャー17によって、NC専用マシン16に取り込ま
れる。NC専用マシン16は、ドリル加工、タップ加工を中
心に加工を行うものである。加工が終了したパレットＰ
は、第５パレット供給路21上を移動し、パレットストッ
パーで各NC仕上げ用マシン上で止められる。

第５パレット供給路21上のパレットＰは、書込・読取
装置でワークの種別が判別された後、パレットチェンジ
ャー22で取り込まれ、NCボーリングマシン23で必要な加
工が行われる。NCボーリングマシン23は、主にボーリン
グ加工を行う工作機械である。加工が終了すると、第５
パレット排出路24上にパレットＰが排出される。第５パ
レット排出路24上のパレットＰは、次にエアーブロー装
置25に入る。エアーブロー装置25は、パレットＰ、ワー
クＷ上の切粉、切削液などを加圧された空気圧により除
去するためのものである。

エアーブローを受けたパレットＰは、計測装置26に入
り所要の許容寸法に加工されているか否かを判断され
る。仮に、許容寸法内に加工されていなければ、不良を
意味するフラッグをパレットＰ上の指定されたICメモリ
の番地に立てる。計測を終えたパレットＰ上のワーク
は、次にパレット識別装置27によりワークＷの種別、不
良品などの種類または、パレットＰの種類ごとに読み取
られる。この読取の結果から、パレット整列装置28内の
誘導案内機構（案内板などを駆動して流れを変えるも
の）によって誘導され、種類別に整列される。

パレット整列装置28は、整列と同時に加工済ワークＷ
のパレットＰのプール、バッファの役割も果たしてい
る。パレット整列装置28のパレットＰは、ワークアンク
ランプ装置29に呼び出されて移動する。すなわち、パレ
ット整列装置28内からワークＷの種類、良品、不良品ま
たはパレットＰの種類、組立部品単位などの分類でパレ
ットＰが分けられているのでパレットＰごとに呼び出さ
れる。

呼び出されたパレットＰは、ワークアンクランプ装置
29によりパレットＰ上のワークＷのクランプが解除され
る。ワークＷのクランプが解除されたパレットＰは、ア
ンローディング装置30内に入る。アンローディング装置
30に入ったパレットＰ上のワークＷは、把持装置により
パレットＰから取り外されて完成品コンベヤ33上に載せ
られる。空になったパレットＰは、洗浄装置31内で切粉
などの付着物が除去される。

なお、手動ステーション32は、マニュアルでワークの
アンローディング、洗浄、ローディングなどを行うステ
ーションである。特殊仕様のもの、不良品の処理などに
設けたものである。パレットストッカー34は、使用しな
いパレットＰ、予備パレットなどをストックしておく倉
庫である。ライン内のパレットＰを他の種類のパレット
Ｐと交換するときは、環状に配置された環状搬送路35を
通ってパレットストッカ34内のパレットＰを入れ替え
る。完成品ストッカ44は、加工済のワークをストックし
ておくストッカである。素材ストッカ43は、ワークの素
材をストックするストッカーである。

この自動システムの中央部には、チップコンベア40が
配設してある。チップコンベア40の一端には、クーラン
ト装置41が設置してあり、切粉、切削液を分離し、供給
する。油圧ユニット42は、搬送装置用のユニットであ
る。

作動ワーク計測第２図のフロー図は、ワーク計測装置26の動作の根要
を示すものである。第１ステーションでワークをパレッ
トＰに搭載（P₁）の後、ワーク識別装置５でICカードに
搭載したワークの情報、パレットの情報を書き込む。
（P₂）。第2,3,4の加工ステーションにパレットＰが移
動し、機械加工したNC工作機械の番号を記憶する
（P₃）。機械加工を実行し、すべての加工が終了すると
ワーク計測装置26でワークの加工寸法を計測する（P₄,P
₅,P₆）。

このワーク寸法の計測結果から補正が必要な範囲であ
れば、必要な補正量だけ補正するように各NC工作機械の
NC装置へ補正値を伝送する（PP₇,P₈）。各NC工作機械の
NC装置は、この補正量の伝送を受けて各工具位置を補正
する（P₉）。ワーク計測の結果、ワークが許容寸法を越
えていれば、ワークが不良である旨のフラッグをICカー
ドの指定メモリに立てて、良品のワークを識別する。

パレットストッパー第３図は、各パレット供給路3,10,15,21上に設けたパ
レットストッパーの動作の概要を示すフロー図である。
パレットＰにワークを第１ステーションで搭載すると、
パレットＰは第２パレット供給路３上を移送される。パ
レットストッパーは、移送されてきたパレットＰを停止
させる。NC工作機械６のパレットチェンジャー７がパレ
ット供給路３上のパレットＰを取り込むと、パレットス
トッパーのパレットＰは空になる（Ｐこの空になったこ
とをセンサーが感知すると、このパレットストッパの上
流のパレットストッパーのみを一斉に作動させる
（P₆）。

各パレットストッパーのパレットＰは、一斉に下流に
流れる（P₇）。再び、次のパレットストッパでパレット
Ｐは停止させられる。前記動作は、結局、各パレットス
トッパーで停止させられているパレットＰを１ピッチ単
位一斉に移動させることになる。

パレットの整列第４図は、パレットＰをパレット整列装置28に整列さ
せるためのフロー図である。第１ステーションでワーク
ＷをパレットＰに搭載後、パレットＰに設けたICカード
にワーク、パレットに関する情報を書き込む。この書込
後、機械加工を実行する。機械加工が終了すると、ワー
ク計測後、パレット識別装置26に入りパレット情報を読
み取られる。パレット識別装置26は、この情報にしたが
って、パレットＰをどこに誘導するか判定し、この結果
を整列装置28の誘導機構（図示せず）に指令し、パレッ
トＰを種類ごとに整列させる。

［その他の実施例］前記した実施例の機械加工ステーションは、４ステー
ション、計測ステーションは１ステーションであるが、
前記内容から明白なように、これらの加工、計測ステー
ションは、加工の内容、種類によって種々変更できる。
また、パレットＰの供給と、排出のコンベヤは、平面的
に配置してあるが、上下に配置しても良い。

［発明の効果］以上詳記したように、この発明は、システム始動時の
計測装置の調整台数が少なくなり、システム稼働中の計
測装置の空き時間が少なくなり、稼働率が向上する。ま
た、フロアスペースも最少で済む。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動加工システムの平面図、第２図はワーク計
測装置の動作を示すフロー図、第３図はパレットの移送
動作を示すフロー図、第４図はパレット識別装置の動作
を示すフロー図である。１……ワーク供給路、２……ローディング装置、３……
第２パレット供給路、４……ワーククランプ装置、５…
…ワーク識別装置、６……マシニングセンタ、26……計
測装置、27……パレット識別装置、28……パレット整列
装置、40……チップコンベヤ

フロントページの続き (72)発明者神尾洋一千葉県我孫子市我孫子１番地日立精機株式会社内 (72)発明者久松健一神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者稲垣清文神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者三浦明夫神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (56)参考文献特開昭62−228354（ＪＰ，Ａ) 特開平１−92050（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−64759（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−114860（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23Q 15/04 B23Q 41/00 - 41/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】同一機能を有する複数のNC工作機械からな
る複数の加工ステーションと、パレットにワークをロー
ディング・アンローディングしてワーククランプ・アン
クランプするパレット準備ステーションと、前記NC工作
機械によって加工された前記ワークの加工寸法を計測す
る計測ステーションと、前記各ステーション間を前記パ
レットで移送するパレット搬送手段と、前記計測ステー
ションの計測値により前記NC工作機械の加工寸法を補正
するために前記パレット内に設けられ前記ワークの加工
履歴を示す加工履歴記憶手段とからなることを特徴とす
る自動加工システム。
【請求項２】請求項１において、前記加工履歴記憶手段
内に前記ワークをどこの前記NC工作機械が加工したかを
記憶保持する領域を有することを特徴とする自動加工シ
ステム。