(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作物を切削する工具と、この工具の交換時期を算出する制御部とを備えており、
前記制御部は、前記工作物の切削対象とされる表面積を累積し、この累積面積が一定値に達したら前記工具の交換時期に至ったと判定する加工設備であって、
この加工設備は、前記工作物に添付された伝票に付されている識別コードを読み取り、少なくとも前記工作物の寸法情報を前記制御部へ送るコードリーダと、
識別コードが読み取られた後に、前記工作物が作業員の手で収められる棚と、
この棚から取りだされた前記工作物の寸法を測定する寸法測定機構とを、さらに備え、
前記制御部は、前記寸法測定機構で測定した寸法と、前記コードリーダで読み取った寸法とが合致していることを確認し、合致していなければ作業を中断する処置を講じる機能をさらに備えていることを特徴とする加工設備。
【請求項２】
前記工作物は直方体であり、前記工具はフライスであることを特徴とする請求項１記載の加工設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具の交換時期を判定する制御部を備えている加工設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械では、テーブルに工作物を載せ、この工作物を工具で切削する。工具は徐々に摩耗するため、適宜交換する。交換時期を見極めることは重要であり、交換時期に関する技術が各種提案されてきた（例えば、特許文献１（図３）参照）。
【０００３】
特許文献１の図３には、横軸が切削距離（ｍ）で縦軸が逃げ面摩耗量（μｍ）の相関グラフが示されており、加えて、横軸に「工具交換時期」が示されている。
すなわち、累積した切削距離が工具交換距離に達したら、工具を交換する。
【０００４】
工作物が円柱であり、工具がバイトの場合、バイトのピッチが小さいと切削距離が長くなり、ピッチが大きいと切削距離が短くなる。バイトの送り速度により切削距離が変わるため、切削距離は綿密に計算する必要がある。
【０００５】
しかし、切削作業の合理化、簡素化の要求がある中、切削距離に代わる工具交換時期判定が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２５５５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、切削距離に代わる工具交換の時期判定機能を備える加工設備を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、工作物を切削する工具と、この工具の交換時期を算出する制御部とを備えており、
前記制御部は、前記工作物の切削対象とされる表面積を累積し、この累積面積が一定値に達したら前記工具の交換時期に至ったと判定する加工設備であって、
この加工設備は、前記工作物に添付された伝票に付されている識別コードを読み取り、少なくとも前記工作物の寸法情報を前記制御部へ送るコードリーダと、
識別コードが読み取られた後に、前記工作物が作業員の手で収められる棚と、
この棚から取りだされた前記工作物の寸法を測定する寸法測定機構とを、さらに備え、
前記制御部は、前記寸法測定機構で測定した寸法と、前記コードリーダで読み取った寸法とが合致していることを確認し、合致していなければ作業を中断する処置を講じる機能をさらに備えていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明では、工作物は直方体であり、工具はフライスであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明では、工作物の切削対象とされる表面積を累積し、この累積面積が一定値に達したら工具の交換時期に至ったと判定する。表面積は、工具の送り速度や切り込み深さに影響されない。工具の送り速度や切り込み深さに影響されない表面積に基づいて工具の寿命判定を行うため、工具の交換時期の計算は極めて容易になる。
よって、本発明によれば、切削距離に代わる工具交換の時期判定機能を備える加工設備が提供される。
ところで、作業員の手で、工作物を棚に収める場合、ヒューマンエラーにより、収納場所を間違えることがあり得る。しかし、本発明では、寸法測定機構で測定した寸法と、コードリーダで読み取った寸法とが合致するか否かを制御部で確認する。この確認により、ヒューマンエラーを排除することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明では、工作物は直方体である。直方体であるため、表面積の計算が極めて容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る加工設備の平面図である。
【図２】図１の２矢視図（ストッカの正面図）である。
【図３】スライダとワークパレットの分解斜視図である。
【図４】スライダの平面図兼作用図である。
【図５】パレット移動機構の斜視図である。
【図６】パレット移動機構の作用図である。
【図７】寸法測定機構の作用図である。
【図８】ロボットに付属した押し棒の作用図である。
【図９】工具交換までのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、本発明に係る工具交換フローは、図９で説明するが、その背景となる技術を図１〜図８にて先に説明する。
【実施例】
【００１４】
図１に示すように、加工設備１０は、工作物１１に機械加工を施す工作機械２０と、工作物１１を搬送するロボット３０と、このロボット３０の旋回範囲に配置され工作物１１の寸法を測定する寸法測定機構４０と、ロボット３０の旋回範囲に配置され工作物１１を反転する反転機構４５と、工作機械２０、ロボット３０、寸法測定機構４０及び反転機構４５を囲う安全フェンス４８と、この安全フェンス４８の一部をなし工作物１１をストックするストッカ５０と、このストッカ５０の隣に配置され操作盤を兼ねる制御部４９と、工作物１１に添付された伝票１２に付されている識別コード１３を読み取り、この読み取り情報を制御部４９へ送るコードリーダ１４とを備えている。コードリーダ１４は、有線、無線の何れでもよい。
【００１５】
工作物１１は、金属板又はプラスチック板から荒切りされた直方体である。この工作物１１は、本発明により、六面を所定の粗さに仕上げると共にＡＢＣ（縦・横・長さ）寸法を、要求寸法に仕上げる。なお、工作物１１の材質や形状は任意である。
【００１６】
工作機械２０は、例えば、工作物１１を支えるテーブル２１と、テーブル２１上の工作物１１を上からテーブル２１へ押し付ける押圧部材２２と、テーブル２１を移動するテーブル移動シリンダ２３と、テーブル２１の側方に配置される左右のフライス２４Ｌ、２４Ｒ（Ｌは左、Ｒは右を示す添え字である。以下同じ）と、フライス２４Ｌ、２４Ｒを回す回転機構２５Ｌ、２５Ｒと、回転機構２５Ｌ、２５Ｒを左右に移動する工具移動機構２６Ｌ、２６Ｒとを備える両面フライス盤である。工作機械２０は、研削盤、旋盤などであってもよく、種類は問わない。
【００１７】
なお、工作機械２０は、安全フェンス４８内に２基又はそれ以上配置しても良い。また、１基の工作機械２０内に、実施例では１組のフライス２４Ｌ、２４Ｒを配置したが、複数組のフライスを配置することは差し支えない。複数組のフライスの場合は、面取りフライスを含めることが望ましい。通常の平面切削に加えて面取りが行えるからである。
【００１８】
ロボット３０は、工作物１１を把持する一対の把持爪３１Ｌ、３１Ｒを有すると共に、押し棒３２を備えている。押し棒３２は、押し棒シリンダ３３により、使用時は突出し、非使用時は後退する。
【００１９】
ストッカ５０は、ロボット３０側の面に、パレット移動機構７０を備える。
ストッカ５０は、安全フェンス４８の面に沿って、安全フェンス４８の一部として配置されるため、長さや高さは十分に確保することができる。
以下の説明の便利のために、ストッカ５０の面に平行で水平な軸をｘ軸、このｘ軸に直交してストッカ５０を貫通する水平軸をｙ軸、図面表裏方向へ延びる鉛直軸をｚ軸とする。
【００２０】
識別コード１３には、工作物１１の縦、横、長さ（ＡＢＣ寸法）、仕上がり寸法、材質などの情報が含まれており、作業員は、コードリーダ１４を介してこれらの情報を制御部４９へ伝達する。制御部４９は、この情報に基づいて、ストッカ５０の収納箇所を決定し、ロボット３０、反転機構４５、工作機械２０を制御する。
【００２１】
図２に示すように、ストッカ５０の要部は棚５１であり、この棚５１は、水平に延びる多段の棚板５２と、鉛直に延びる支柱部５３とから構成される格子状棚である。
格子であるため、ｙ軸に沿って延びる貫通部５４を多数個備えている。
１つの貫通部５４に、１個の工作物１１が投入される。そのために、貫通部５４毎に、引き出し状のスライダ５５と、このスライダ５５に載せたワークパレット５６とを設けた。
【００２２】
図３に示すように、工作物１１は、六面を有する直方体の金属片である。ワークパレット５６は、平板５７と、この平板５７の下面から下方へ突出した複数の突起５８、５８と、平板５７の上面に立てた枠部材５９とからなる。加えて、平板５７の左右縁に下へ開いている切り欠き６１、６１を有する。
【００２３】
スライダ５５は、左右２本のレール６２Ｌ、６２Ｒに沿って移動する。スライダ５５は上面に複数の凹部６３、６３を有し、前面に取っ手６４を有する。この取っ手６４を操作することで、スライダ５５をレール６２Ｌ、６２Ｒに沿って前後にｙ軸に沿って移動させることができる。凹部６３、６３に突起５８、５８を嵌めるようにして、スライダ５５に、想像線で示すワークパレット５６を載せる。
【００２４】
図４（ａ）に示すように、スライダ５５を棚５１から一杯に引き抜いた状態で、作業員はワークパレット５６に工作物１１を載せる。そして、作業員は、取っ手６４を押すことで、図４（ｂ）に示すように、スライダ５５をｙ軸に沿って押し込む。結果、工作物１１は貫通部５４に収納される。この状態では、取っ手６４が棚５１から突出している。
【００２５】
図５に示すように、棚５１に備えられるパレット移動機構７０は、ｘ軸及びｚ軸方向へ移動する移動台７１と、この移動台７１の上に付設されｙ軸に沿って延びるレール７２Ｌ、７２Ｒと、これらのレール７２Ｌ、７２Ｒで案内されるスライダ７３と、このスライダ７３から棚５１へ延びる２本のフック７４Ｌ、７４Ｒと、スライダ５５をｙ軸に沿って移動する駆動部材７５とからなる。
【００２６】
パレット移動機構７０の作用を、図６に基づいて説明する。図６で、符号７６は、スライダ５５の上面線である。
図６（ａ）に示すように、引き出されたワークパレット５６に作業員の手で工作物１１が載せられる。
図６（ｂ）に示すように、ワークパレット５６及び工作物１１が、作業員の手で、棚５１内部へ収納状態とされる。
【００２７】
図６（ｃ）に示すように、フック７４Ｌ、７４Ｒの先端凸部が切り欠き６１に嵌った状態で、フック７４Ｌ、７４Ｒでワークパレット５６がすくい上げられる。
図６（ｄ）に示すように、フック７４Ｌ、７４Ｒがｙ軸に沿って移動し、ワークパレット５６及び工作物を棚５１から工作機械側へ引き出す。この状態で、把持爪３１Ｌ、３１Ｒで工作物１１をピックアップする。
【００２８】
図１にて、ロボット３０は、工作物１１を寸法測定機構４０へ移す。
寸法測定機構４０の構成は任意であるため、測定の原理だけを図７で説明する。
【００２９】
図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、寸法測定機構４０は、Ａ寸法測定子４１Ｌ、４１Ｒと、Ｂ寸法測定子４２Ｌ、４２Ｒと、Ｃ寸法測定子４３を備えている。
図７（ａ）にて、Ａ寸法測定子４１Ｌ、４１Ｒで、工作物１１のＡ寸法を測定する。
図７（ｂ）にて、Ｂ寸法測定子４２Ｌ、４２Ｒで、工作物１１のＢ寸法を測定する。
図７（ｃ）にて、Ｃ寸法測定子４３で、工作物１１のＣ寸法を測定する。
以上により、加工前の工作物１１のＡＢＣ寸法が測定できた。
【００３０】
ところで、作業員の手で、工作物１１を棚５１に収める場合、ヒューマンエラーにより、収納場所を間違えることがあり得る。そこで、寸法測定機構４０で測定したＡＢＣ寸法と、図１のコードリーダ１４で読み取ったＡＢＣ寸法とが合致するか否かを制御部４９で確認する。
【００３１】
合致していれば、制御部４９の指令を受けたロボット３０は、図８（ａ）に示すように、工作物１１をテーブル２１へ移載する。
合致していなければ、制御部４９は警報を発し、作業を中断するなどの処置を講じる。
【００３２】
図８（ａ）に示すように、寸法の確認がなされた工作物１１は、把持爪３１Ｌ、３１Ｒによりテーブル２１に載せられる。
【００３３】
ところで、把持爪３１Ｌ、３１Ｒが工作物１１に付着することがある。金属板又はプラスチック板から直方体を荒切りするときに、ばりが残り、このばりが把持爪３１Ｌ又は３１Ｒに引っ掛かる。
この状態で、把持爪３１Ｌ、３１Ｒを工作物１１から分離すると、工作物１１が横ずれすることがある。
【００３４】
対策として、図８（ｂ）に示すように、押圧部材２２で工作物１１をテーブル２１に押圧する（矢印（１））。次に、把持爪３１Ｌ、３１Ｒを工作物１１から分離する（矢印（２））。押圧部材２２で工作物１１が拘束されているため、工作物１１が横ずれする心配はない。
【００３５】
図８（ｃ）に示すように、切削液ノズル７７から切削液７８を工作物１１へ噴射しながら、想像線で示すフライス２４Ｌ、２４Ｒで工作物１１の側面を切削加工する。工作物１１と押圧部材２２の間に切削液７８が侵入する。この切削液７８が接着作用を発揮するため、切削加工後に、押圧部材２２を上げると、この押圧部材２２に工作物１１が連れて上がり、工作物１１の位置がずれる。
【００３６】
対策として、図８（ｄ）に示すように、ロボットに付属する押し棒３２で工作物１１をストッパ２１ａへ押圧する（矢印（３））。この状態で、押圧部材２２を上げる（矢印（４））。押し棒３２の抑え作用により、工作物１１が上がる心配はない。
この後、押し棒３２を外し、把持爪３１Ｌ、３１Ｒで、工作物１１をテーブル２１からピックアップする。
【００３７】
図８（ｃ）にて、想像線で示すフライス２４Ｌ、２４Ｒは、徐々に摩耗する。この摩耗が一定量に達したらフライス２４Ｌ、２４Ｒを交換する必要がある。工具の交換を適宜行うことで、健全な切削作業を継続することができる。この工具の交換に係る技術を、図９に基づいて説明する。
【００３８】
図９に示すように、工具交換のための面積Ｓｃを、制御部（図１、符号４９）へ入力する（ＳＴ０１）。面積Ｓｃは、試切削を実施し、切削した累積面積と工具の摩耗との相関を観察して定める。
【００３９】
ＳＴ０２にて、ｍに「１」を与える。
ＳＴ０３にて、切削対象の工作物の表面積Ｓｗｍを読み込む。図７にて、六面の全てが切削される場合には、（Ａ×Ｂ＋Ｂ×Ｃ＋Ｃ×Ａ）×２がＳｗｍとなる。ＡＢＣ寸法は、図１に示すコードリーダ１４を介して、制御部４９に取り込まれている。
【００４０】
ＳＴ０４にて、工具のパス回数ｎを読み込む。例えば、３パスの場合は、面積を３倍にする。パス回数ｎも図１にコードリーダ１４を介して、制御部４９に取り込まれている。
ＳＴ０５にて、制御部は、ｎ×Ｓｗｍ（初回はｍは１である。）を、累積面積Ｓｔへ与える。
ＳＴ０６にて、累積面積Ｓｔが、工具交換のための面積Ｓｃを超えているか否かを調べる。しばらくは超えないため、ＳＴ０７へ進む。
【００４１】
ＳＴ０７で、切削加工を実施する。
ＳＴ０８にて、ｍにｍ＋１を与える。
ＳＴ０３〜ＳＴ０８を繰り返すと、ＳＴ０５でのＳｔは、（ｎ×Ｓｗ１）→（ｎ×Ｓｗ１＋ｎ×Ｓｗ２）→（ｎ×Ｓｗ１＋ｎ×Ｓｗ２＋ｎ×Ｓｗ３）・・・の如く、徐々に増加する。
【００４２】
ＳＴ０６で、累積面積Ｓｔが、工具交換のための面積Ｓｃを超えたら、ＳＴ０９へ進む。
ＳＴ０９で、工具を自動又は手動で交換する。
ＳＴ１０で、Ｓｔをリセットする。
【００４３】
以上の説明は、次のようにまとめることができる。
本発明の加工設備１０は、図１に示すように、工作物を切削する工具２４Ｌ、２４Ｒと、この工具２４Ｌ、２４Ｒの交換時期を算出する制御部４９とを備えている。
制御部４９は、図９で説明したように、工作物の切削対象とされる表面積Ｓｗｍを累積し、この累積面積Ｓｔが一定値Ｓｃに達したら工具の交換時期に至ったと判定する。
工具２４Ｌ、２４Ｒの送り速度や切り込み深さに影響されない表面積Ｓｗｍに基づいて工具の寿命判定を行うため、工具の交換時期の計算は極めて容易になる。
【００４４】
工作物の形態は任意であるが、実施例に示すように、直方体であれば、表面積の計算が極めて容易になる。
【００４５】
図１にて、反転機構４５で、工作物１１の向きを変え、テーブル２１へ移し、別の面の切削を同手順で実施する。六面の切削が完了した工作物１１は、ロボット３０及びパレット移動機構７０で、棚５１の元の位置に戻される。作業員は、図６（ｂ）→図６（ａ）の手順で、加工済みの工作物１１を、回収する。
【００４６】
なお、工具は、フライスの外、エンドミル、バイトであってもよく、種類は問わない。
また、工作物は、直方体の外、円柱、円筒であってもよく、形状は問わない。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、直方体形状の工作物を、所定の寸法に仕上げる加工設備に好適である。
【符号の説明】
【００４８】
１０…加工設備、１１…工作物、２４Ｌ、２４Ｒ…工具（フライス）、４９…制御部。
【図１】
0006595231.tif 000002
【図２】
0006595231.tif 000003
【図３】
0006595231.tif 000004
【図４】
0006595231.tif 000005
【図５】
0006595231.tif 000006
【図６】
0006595231.tif 000007
【図７】
0006595231.tif 000008
【図８】
0006595231.tif 000009
【図９】
0006595231.tif 000010