(57)【要約】【課題】  工作機械を直列配置としながら、１台の工作機械が加工不能状態になっても、他の工作機械でその代行をしてラインの流れを保ち、ラインの全停止による稼働率の低下を防止する。【解決手段】  直列に配置されたｎ台の工作機械１A 〜１E と、この工作機械１A 〜１E 間にワークを搬送するワーク搬送手段２とを備える。ワークに対するｎ工程の加工を工程（Ａ〜Ｅ）毎に前記直列配列の各工作機械１A 〜１E に順に分担して行わせる。この工作機械生産システムにおいて、各工作機械１A 〜１E を、それぞれの工作機械１A 〜１E が担う工程Ａ〜Ｅとは別の少なくとも一つの工程Ａ〜Ｅの加工が可能なものとする。各工作機械１A 〜１E は、加工不能検知手段９を備える。この加工不能検知手段９の検知情報によって、別の工作機械に工程分担を切り換える工程分担切換手段１１を設ける。【選択図】        図１
2005205534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に配置されたｎ台の工作機械と、これらの工作機械間にワークを搬送するワーク搬送手段とを備え、ワークに対するｎ工程の加工を工程毎に前記直列配置の各工作機械に順に分担して行わせる工作機械生産システムにおいて、それぞれの工作機械が担う工程を、別の少なくとも一つの工作機械が加工可能なものとしたことを特徴とする工作機械生産システム。
【請求項２】
前記工作機械が加工不能状態になったことを検知する加工不能検知手段と、この加工不能検知手段の検知情報によって、加工不能状態の工作機械が担う工程の加工が可能な別の工作機械に、その工程の加工を行わせるように工程分担を切り換える工程分担切換手段とを設けた請求項１記載の工作機械生産システム。
【請求項３】
直列に配置される前記工作機械のうち、最後尾の工作機械を除くいずれかの工作機械が加工不能状態になったときに、その加工不能状態になった工作機械の一つ後の工作機械にその加工不能状態になった工作機械の分担する工程の加工を行わせるようにした工作機械生産システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、旋盤等の工作機械によりワークの加工を行うについて、直列に配置された複数の工作機械に各工程を分担させて加工する工作機械生産システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、工程分散と生産性向上のために、複数の旋盤を直列に並べ、一つのワークの加工の各工程をそれぞれの旋盤に分担させるシステムが増えてきている。直列構成とし、全工程を小分けにすることで、ワーク１個当たりの生産能力を上げることができる。
なお、直列配置の場合に、前工程の工作機械の動作が停止した場合に、前工程からのワークの投入にかかわらずに、その工程の工作機械の保持しているワークの加工と後工程への搬送を行う自動生産ラインが提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平６−２７７９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
旋盤を直列ラインとした場合、一番問題になるのは、どこか１箇所の工程が停止したりすると、ライン全体が停止してしまう形となることである。１箇所の停止がライン全体を止めてしまう欠点がそこに潜んでいる。旋盤等の工作機械では、工具の折損、ワークの着座不良等の種々の停止原因がある。
上記特許文献１の提案例は、前工程の加工が停止した場合に、その前工程の加工が省かれることになるため、ラインの停止は免れても、ラインから搬出された状態で、ワークに施すべき加工の一部が未加工で残ることになる。そのため、別の加工ラインを用いて未加工部分の加工を施す必要が生じる。
【０００４】
この発明の目的は、直列配置としながら、１台の工作機械が加工不能状態になっても、他の工作機械でその代行加工をしてラインの流れを保ち、ラインの全停止による稼働率の低下を防止することである。
この発明の他の目的は、工作機械が加工不能状態になったときに、他の工作機械への加工切換を自動で行えるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、他の工作機械で加工を代行させるときに、ワークの流れが効率良く行えるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の工作機械生産システムは、直列に配置されたｎ台の工作機械（１A 〜１E ）と、これらの工作機械（１A 〜１E ）間にワークを搬送するワーク搬送手段（２）とを備え、ワークに対するｎ工程の加工を工程（Ａ〜Ｅ）毎に前記直列配置の各工作機械（１A 〜１E ）に順に分担して行わせる工作機械生産システムにおいて、それぞれの工作機械（１A 〜１E ）が担う工程（Ａ〜Ｅ）を、別の少なくとも一つの工作機械（１A 〜１E ）が加工可能なものとしたことを特徴とする。
この構成によると、直列配置されたいずれかの工作機械（１A 〜１E ）が加工不能状態になると、その加工不能の工作機械（１A 〜１E ）が分担する工程（Ａ〜Ｅ）の加工を、その工程の加工（Ａ〜Ｅ）が可能な他の工作機械（１A 〜１E ）で代行させることができる。この代行加工する工作機械（１A 〜１E ）は、自己の分担する工程（Ａ〜Ｅ）と、代行する工程（Ａ〜Ｅ）との両方の加工を行うため、他の工作機械（１A 〜１E ）よりも加工時間が長くなる場合が多いが、１台の工作機械（１A 〜１E ）のトラブルでライン全体が停止して生産ゼロとなってしまう事態を回避することができる。
【０００６】
この発明において、前記工作機械（１A 〜１E ）が加工不能状態になったことを検知する加工不能検知手段（９）と、この加工不能検知手段（９）の検知情報によって、加工不能状態の工作機械（１A 〜１E ）が担う工程（Ａ〜Ｅ）の加工が可能な別の工作機械（１A 〜１E ）に、その工程（Ａ〜Ｅ）の加工を行わせるように工程分担を切り換える工程分担切換手段（１１）とを設けても良い。
この構成の場合、工程分担切換手段（１１）は、加工不能検知手段（９）による加工不能の検知情報によって、他の工作機械（１A 〜１E ）に加工不能の工作機械（１A 〜１E ）の代行加工を行わせる。そのため、工作機械（１A 〜１E ）が加工不能状態になったときに、他の工作機械（１A 〜１E ）への加工切換を自動で行うことができる。
【０００７】
この発明における他の工作機械生産システムは、直列に配置される前記工作機械（１A 〜１E ）のうち、最後尾の工作機械（１E ）を除くいずれかの工作機械（１A 〜１D ）が加工不能状態になったときに、その加工不能状態になった工作機械（１A 〜１D ）の一つ後の工作機械（１B 〜１E ）にその加工不能状態になった工作機械（１A 〜１D ）の分担する工程の加工を行わせるようにしたものである。
この構成の場合、加工不能になったときに、すぐ後の工作機械（１B 〜１E ）に代行させるので、ワークを上流に戻す必要がなく、ワークの流れが効率良く行える。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の工作機械生産システムは、直列に配置されたｎ台の工作機械と、この工作機械間にワークを搬送するワーク搬送手段とを備え、ワークに対するｎ工程の加工を工程毎に前記直列配置の各工作機械に順に分担して行わせる工作機械生産システムにおいて、前記各工作機械を、それぞれの工作機械が担う工程とは別の少なくとも一つの工程の加工が可能なものとしたため、直列配置としながら、１台の工作機械が加工不能状態になっても、他の工作機械でその代行をしてラインの流れを保ち、ラインの全停止による稼働率の低下を防止するすることができる。
前記工作機械が加工不能状態になったことを検知する加工不能検知手段と、この加工不能検知手段の検知情報によって、加工不能状態の工作機械が担う工程の加工が可能な別の工作機械に、その工程の加工を行わせるように工程分担を切り換える工程分担切換手段とを設けた場合は、工作機械が加工不能状態になったときに、他の工作機械への加工切換を自動で行うことができる。
この発明における他の工作機械生産システムは、加工不能状態になったときに、その工作機械の一つ後の工作機械に代行させるようにしたため、他の工作機械で工程加工の代行を行いながら、ワークを上流に戻す必要がなく、ワーク流れを効率の良いものとできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
この発明の第１の実施形態を図面と共に説明する。この工作機械生産システムは、直列に配置されたｎ台（ｎは自然数）の工作機械１A 〜１E と、これら工作機械１A 〜１E 間にワークを搬送するワーク搬送手段２とを備え、ワークに対するｎ工程の加工を、工程毎に前記直列配置の各工作機械１A 〜１E に順に分担して行わせるシステムである。
【００１０】
図示の例では、５台の工作機械１A 〜１E を設け、これらの工作機械１A 〜１E にそれぞれＡ工程〜Ｅ工程の加工を分担させるものとしてある。各工程Ａ〜Ｅは、１個のワークに施す工程であり、例えば図５に示すように、１個のワークＷの各部分ｗａ〜〜ｗｅの加工である。これらの工程Ａ〜Ｅは、１個のワークＷの同じ部分における粗加工と仕上げ加工など、段階の異なる加工であっても良い。
【００１１】
ここで言う１台の工作機械１A 〜１E は、例えば図３のようにそれぞれが独立した機体を有するものである場合は、その機体毎の工作機械を言う。図４に示すように、複列の工作機械１０であって、その単列毎に独立した運転が可能なものである場合は、その複列工作機械１０における単列部分毎を１台の工作機械１A 〜１E とみなす。複列に限らず、３列以上の多列の工作機械（図示せず）の場合も、複列の場合と同様に、単列部分毎を１台の工作機械と言う。各工作機械１A 〜１E は、例えば旋盤であり、それぞれ主軸３とタレット等の刃物台４とを備える。
【００１２】
ワーク搬送手段２は、例えば図３に示すように、直列配置の全ての工作機械１A 〜１E に渡ってワークを搬送可能なものであっても良く、また図４に示すように区間毎に分かれたものであっても良い。図３の例は、各工作機械１A 〜１E にわたるレール２ａと、このレール２ａに沿って走行可能なローダ２ｂとでワーク搬送手段２が構成される。図４の例では、２台設けられた各複列工作機械１０と、１台の単列工作機械１E 毎に個別搬送手段２1 〜２3 が設けられ、隣合う個別搬送手段２1 〜２3 間に、コンベア２3 ，２4 が設けられている。各個別搬送手段２1 ，２3 は、それぞれレール２ａとローダ２ｂにより構成されている。
【００１３】
図１に示すように、各工作機械１A 〜１E は、それぞれ加工プログラム（図示せず）を用いてその加工を制御するコンピュータ式の数値制御装置５を備えている。またワーク搬送手段２は、その制御を行う搬送制御装置６を備えている。
【００１４】
この実施形態は、上記のような工作機械生産システムにおいて、各工作機械１A 〜１E が、それぞれの工作機械１A 〜１E が担う工程Ａ〜Ｅとは別の少なくとも一つの工程の加工が可能なものとしてある。なお、必ずしも直列に配置された全ての工作機械１A 〜１E が別の工程の加工が可能なものでなくても良い。また、全ての工作機械１A 〜１E が、いずれも全ての工程Ａ〜Ｅの加工が可能なものとしても良い。
【００１５】
これらの工作機械１A 〜１E において、ある工程の加工が可能であることは、その工程の加工を行う加工手段７を有することである。図示の例では、第１の工作機械１A はＡ工程の加工を行う加工手段７のみを有するものとしてあるが、その他の工作機械１B 〜１E は、全て別の工程の加工を行う加工手段７を有している。第２の工作機械１B は、本来の分担工程であるＢ工程の加工手段７の他に、Ａ工程の加工手段７を有し、第３の工作機械１C は本来の分担工程であるＣ工程の加工手段７の他に、Ｂ工程の加工手段７を有している。これと同様に、第４の工作機械１D は、Ｄ工程、Ｃ工程、およびＥ工程の各加工手段７を有し、第５の工作機械１E は、Ｅ工程およびＤ工程の加工手段７を有している。
【００１６】
上記加工手段７は、例えばその工程の加工を行うための工具、主軸チャック、および加工プログラムである。これらの加工手段７のうち、工具およびチャックは、特に工程毎に別のものでなくても良く、図１では説明の便宜上、工程別に加工手段７を図示している。工具については、工作機械１A 〜１E に備えられたタレット等の刃物台４（図３，図４）が、全ての工程Ａ〜Ｅに用いる工具が取付けられたものである場合は、別の工程を行うために特にその工具を装着する必要はないが、刃物台４の工具ステーション数の制限等から、工作機械１A 〜１E によって装着工具を変える場合は、別の工程の加工を可能とするためには、その工程の加工を行うための工具を装着しておく必要がある。工具ステーション数が多くても、工具折損や工具寿命に備えて同じ工具を刃物台４に複数装着する場合が多いので、別工程の加工を行うためには別の工具を装着する必要がある場合が多い。主軸チャックについては、運転途中で別のものに交換することができないため、各工作機械１A 〜１E において、別の工程の加工を可能なものとする場合に、同じ主軸チャックでワークＷの把持ができる加工でなければならない。加工プログラムについては、別工程には別のものが用いられる。
【００１７】
制御系を説明すると、直列配置の各工作機械１A 〜１E 、およびワーク搬送手段２は、コンピュータ式のライン制御装置８によって制御される。ライン制御装置８は、個々の工作機械１A 〜１E の数値制御装置５および搬送制御装置６の上位制御手段となるものである。これら工作機械１A 〜１E とワーク搬送手段２とライン制御装置８とは、インターフェイスまたはネットワーク等の通信手段（図示せず）で接続されている。
【００１８】
各工作機械１A 〜１E は、その工作機械１A 〜１E が加工不能状態になったことを検知する加工不能検知手段９を有している。ライン制御装置８には、この加工不能検知手段９の検知情報によって、加工不能状態の工作機械１A 〜１E が担う工程Ａ〜Ｅの加工が可能な別の工作機械１A 〜１E に、その工程Ａ〜Ｅの加工を行わせるように工程分担を切り換える工程分担切換手段１１が設けられている。
【００１９】
加工不能検知手段９は、例えば、工作機械１A 〜１E の機体カバーの扉の開きを検出するスイッチや、主軸３（図３，図４）におけるワークＷの着座確認手段、工具の折損検出手段などである。加工不能検知手段９は、工作機械１A 〜１E が加工を続けられなくなる原因別等の複数の検出手段がある場合、所定の複数の検出手段の信号が一つでもあれば加工不能の信号を出力するものとすることが望ましい。
【００２０】
工程分担切換手段１１は、加工不能検知手段９の検知情報が入力されると、設定規則に従って、その加工不能となった工程Ａ〜Ｅを別の工作機械１A 〜１E に分担させるように制御を行う。この分担変更の指令は、工作機械１A 〜１E の数値制御装置５と、搬送制御装置６とに行い、ワーク搬送手段２にも分担変更に応じたワーク搬送を行わせる。
【００２１】
上記設定規則は、例えば、直列に配置される工作機械１A 〜１E のうち、最後尾の工作機械１E の除くいずれかの工作機械１A 〜１D が加工不能状態になったときは、その加工不能状態になった工作機械１A 〜１D の一つ後の工作機械１B 〜１E に、その加工不能状態になった工作機械１A 〜１D の分担する工程Ａ〜Ｄの代行加工を行わせるものとされる。上記設定規則は、この他に、加工時間の短い工程Ａ〜Ｅの工作機械１A 〜１E に代行加工させるものとしてもよい。また、工程分担切換手段１１は、各工作機械１A 〜１E の加工状況を監視する機械稼働状況監視手段（図示せず）を有するものとし、余裕のある工作機械１A 〜１E に上記代行加工を行わせるようにしても良い。
【００２２】
工程分担切換手段１１は、その機能を能動化させる状態と非能動化状態とに切り換える能動・非能動手段を設けておくことが好ましい。能動・非能動手段は、オペレータによるスイッチ操作で切り換えるものとしても、ライン制御装置８の持つタイマ等によって切り換えるものとしても良い。例えば、夜間等の無人運転時に工程分担切換手段１１が能動化するように切り換える。
【００２３】
上記構成のシステムの動作を説明する。この工作機械生産システムは、常時は、ワークＷを上流側端の工作機械１A から下流側端の工作機械１E までワーク搬送手段２で順次搬送しながら、各工作機械１A 〜１E で本来の分担の工程Ａ〜Ｄの加工を行い、ワークＷの全ての工程Ａ〜Ｅを完了させる。
工作機械１A 〜１E のうちのいずれかが加工不能状態になったときは、その工作機械１A 〜１E の加工不能検知手段９が検知してその検知情報を工程分担切換手段１１に送信する。工程分担切換手段１１は、この検知情報に応答して、設定規則に従い、その加工不能の工作機械１A 〜１E が分担する工程Ａ〜Ｅを、その工程Ａ３  Ｅの加工が可能な他の工作機械１A 〜１E で代行加工させる。
【００２４】
例えば、図２に示すように、第２の工作機械１B が加工不能になった場合、その工作機械１B が分担する工程Ｂを、一つ後の工作機械１C に代行加工させる。
工作機械１C は、自己の分担する工程Ｃと、代行する工程Ｂとの両方の加工を行うために、他の工作機械１A ，１D ，１ Eよりも加工時間が長くなる場合が多いが、１台の工作機械１B のトラブルでライン全体停止となって生産ゼロとなる状況を回避することができる。
この実施形態では、加工不能検知手段９の検知情報により工程分担切換手段１１で代行加工の指令を行うようにしたため、自動で切り換えることができる。また、前工程の工作機械１A 〜１D が担う加工工程Ａ〜Ｄを、すぐ後の工程Ｂ〜Ｅの工作機械１B 〜１E に行わせるようにしたため、ワークＷを上流に戻す必要がなく、ワークＷの流れが円滑で効率良く行える。
【００２５】
このように、各工程の工作機械１A 〜１E を直列配置としながら、いずれか１台の工作機械１A 〜１E が加工不能状態になっても、他の工作機械１A 〜１E でその代行をしてラインの流れを保ち、ラインの全停止による稼働率の低下を防止するすることができる。
しかも自動で代行加工に切り換えることができるため、夜間等の無人運転時における稼働率低下の防止効果が大きい。例えば、昼間は工程分担切換手段１１を非能動状態としておいて、作業者の判断により状況に応じた代行加工等を行うようにし、夜間だけ、予め他の工作機械１A 〜１E で工程Ａ〜Ｅの代行加工が行えるように、工具や、主軸チャック等の段取り等を行っておいて、工程分担切換手段１１を能動状態に切り換えるようにしても良い。
【００２６】
なお、ライン制御手段８は、必ずしも独立した機器として設けなくても良く、例えば搬送制御装置６に兼用させても良い。また、工程分担切換手段８は、例えば個々の工作機械１A 〜１E に設け、工作機械１A 〜１E の相互間で稼働状況を通信しあって工程Ａ〜Ｅの所定の代行加工を行わせるようにしても良い。
【００２７】
また、上記実施形態は工作機械１A 〜１E が旋盤である場合につき説明したが、この発明は工作機械１A 〜１E が旋盤以外の各種のものである場合にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の一実施形態にかかる工作機械生産システムの概念構成を示すブロック図である。
【図２】その工程代行加工例の説明図である。
【図３】工作機械の直列配置例の説明図である。
【図４】工作機械の他の直列配置例の説明図である。
【図５】ワークと各工程の関係例の説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１A 〜１E …工作機械
２…ワーク搬送手段
５…数値制御装置
６…搬送制御装置
７…加工手段
８…ライン制御装置
９…加工不能検知手段
１０…複列の工作機械
１１…工程分担切換手段
Ａ〜Ｅ…工程
Ｗ…ワーク
【図１】
2005205534.tif 000003
【図２】
2005205534.tif 000004
【図３】
2005205534.tif 000005
【図４】
2005205534.tif 000006
【図５】
2005205534.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成16年2月12日(2004.2.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
直列に配置される前記工作機械のうち、最後尾の工作機械を除くいずれかの工作機械が加工不能状態になったときに、その加工不能状態になった工作機械の一つ後の工作機械にその加工不能状態になった工作機械の分担する工程の加工を行わせるようにした請求項２記載の工作機械生産システム。