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技術 工作機械システム

出願人 株式会社牧野フライス製作所
発明者 佐藤元彦鷲崎太一郎
出願日 2016年11月16日 (4年0ヶ月経過) 出願番号 2018-550923
公開日 2019年6月24日 (1年4ヶ月経過) 公開番号 WO2018-092222
状態 特許登録済
技術分野 総合的工場管理 マニプレータ 多工程加工の機械及びシステム 工作機械の補助装置
主要キーワード 潤滑油脂 運搬台 工具収納装置 振り付け 工作機械制御 工作機械システム 作業時刻 作業要求
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年6月24日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (2)

課題・解決手段

複数の自走ロボット(31)を用いて複数の工作機械(11)へ被加工物(53)を搬送する工作機械システムにおいて、工作機械毎に作業要求送出する工作機械制御部(23)と、作業要求に基づき自走ロボット毎に作業可能時刻をそれぞれ決める自走ロボット制御部(33)と、自走ロボットがそれぞれ計画した自走ロボット毎の作業可能時刻を比較し、作業可能時刻が早い自走ロボットに要求作業を実行させる判定部(91)とを備える工作機械システム。

概要

背景

工作機械は、所望の形状に被加工物を加工する。その際、工作機械への被加工物の取付けの作業と、加工が終わった被加工物の搬出の作業とをロボット無人搬送車を用いて行う。人手ではなく、ロボットで被加工物の取付けと搬出を行うことで、自動運転ができ、生産効率を高めることができる。

特許文献1には、搬送ロボットを用いて複数台加工機械にワークを搬送する際に、ワークの種類毎にパレットを区別して、出庫頻度に応じてパレットを出庫する加工スケジュール装置が開示されている。

特許文献2には、複数の搬送車を用いて鋼コイルを搬送する際に、荷受けまたは荷降ろし点に属する搬送車のうち、荷受け点に最も早く到達できる搬送車に搬送命令割付ける搬送車割付方法が開示されている。

概要

複数の自走ロボット(31)を用いて複数の工作機械(11)へ被加工物(53)を搬送する工作機械システムにおいて、工作機械毎に作業要求送出する工作機械制御部(23)と、作業要求に基づき自走ロボット毎に作業可能時刻をそれぞれ決める自走ロボット制御部(33)と、自走ロボットがそれぞれ計画した自走ロボット毎の作業可能時刻を比較し、作業可能時刻が早い自走ロボットに要求作業を実行させる判定部(91)とを備える工作機械システム。

目的

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、保守作業が必要なときに、適切なタイミングで自走ロボットに保守作業を実行させる加工システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

複数の自走ロボットを用いて複数の工作機械被加工物を搬送する工作機械システムにおいて、前記工作機械毎に作業要求送出する工作機械制御部と、前記工作機械制御部から送出された前記工作機械毎の作業要求に基づき、前記複数の自走ロボット毎に作業可能時刻をそれぞれ決める自走ロボット制御部と、前記自走ロボットがそれぞれ計画した前記自走ロボット毎の作業可能時刻を比較し、作業可能時刻が早い自走ロボットに要求作業を実行させる判定部とを備える工作機械システム。

請求項2

前記作業要求は、被加工物搬送作業要求と保守作業要求からなり、被加工物搬送作業要求は、工作機械への被加工物の取付け作業と、工作機械からの被加工物の搬出作業のいずれかの要求であり、保守作業要求は、工作機械からの切りくずの搬出作業、潤滑油脂を搬送して工作機械の動作部へ潤滑油脂を供給する作業、または工具を搬送して工作機械の工具収納装置へ工具を挿入する作業のいずれかの要求である請求項1に記載の工作機械システム。

請求項3

前記自走ロボットは、無人搬送車の上に3軸以上の自由度を持つマニピュレータと、プログラムされた作業または教示された作業を記憶する作業記憶部とを有し、前記自走ロボット制御部は、前記作業記憶部に記憶された作業にかかる所要時間を記憶し、前記所要時間に基づいて前記自走ロボットの作業可能時刻を算出し、前記判定部は、複数の前記自走ロボットの作業可能時刻に基づいて判定する請求項2に記載の工作機械システム。

請求項4

前記自走ロボット制御部は、被加工物搬送作業、工具搬送作業、切りくずの搬出作業、潤滑油脂の搬送作業の各作業に予め振り付け優先順位に基づいて作業可能時刻を算出する請求項2に記載の工作機械システム。

技術分野

0001

本発明は、複数の工作機械と複数の自走ロボットで構成された工作機械システムに関するものである。

背景技術

0002

工作機械は、所望の形状に被加工物を加工する。その際、工作機械への被加工物の取付けの作業と、加工が終わった被加工物の搬出の作業とをロボットや無人搬送車を用いて行う。人手ではなく、ロボットで被加工物の取付けと搬出を行うことで、自動運転ができ、生産効率を高めることができる。

0003

特許文献1には、搬送ロボットを用いて複数台加工機械にワークを搬送する際に、ワークの種類毎にパレットを区別して、出庫頻度に応じてパレットを出庫する加工スケジュール装置が開示されている。

0004

特許文献2には、複数の搬送車を用いて鋼コイルを搬送する際に、荷受けまたは荷降ろし点に属する搬送車のうち、荷受け点に最も早く到達できる搬送車に搬送命令割付ける搬送車割付方法が開示されている。

先行技術

0005

特公平06−71693号公報
特開平10−297719号公報

発明が解決しようとする課題

0006

工作機械によって被加工物を加工する場合、被加工物の取付けと搬出が行われる。また、被加工物の搬送作業だけでなく、それ以外の工作機械の保守作業も行う必要がある。例えば、工作機械の駆動部を潤滑するための油脂類を工作機械に供給する補充作業が必要となる。また、被加工物から除去された切りくずが工作機械に溜まったときには、工作機械の外部へと切りくずを搬出する必要がある。また、工作機械の工具交換装置に備えられる工具は、加工によって摩耗したり折損したりするため、不要になった工具を工作機械の外部へ搬出し、新しい工具を工作機械の工具交換装置に挿入する必要がある。

0007

しかし、これらの保守作業がいつ発生するかを予期することは難しいため、スケジュール組み入れて、自動化できなかった。または、予防処置の観点で、安全を見て早めに実施しなければならず、保守作業の回数が増えて無駄が多くなる。そのため、これらの保守作業は、工作機械のオペレータ保守要員が工作機械の表示装置に表示される警告などを監視し、必要にオペレータが行っていた。

0008

オペレータが保守作業を行う場合は、オペレータが出勤している時間にしかできないため、夜間や休日保守が必要になった場合は、アラームワーニングなどで自動的に加工が中断するようにしておく必要がある。しかし、次にオペレータが来るまで、加工が中断し続けるため、工作機械の運転効率が悪い。

0009

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、保守作業が必要なときに、適切なタイミングで自走ロボットに保守作業を実行させる加工システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

本願発明では、複数の自走ロボットを用いて複数の工作機械へ被加工物を搬送する工作機械システムにおいて、前記工作機械毎に作業要求送出する工作機械制御部と、前記工作機械制御部から送出された前記工作機械毎の作業要求に基づき、前記複数の自走ロボット毎に作業可能時刻をそれぞれ決める自走ロボット制御部と、前記自走ロボットがそれぞれ計画した前記自走ロボット毎の作業可能時刻を比較し、作業可能時刻が早い自走ロボットに要求作業を実行させる判定部とを備えるようにした。

0011

これにより、オペレータが予め自走ロボットの作業時刻予測しなくても、工作機械と自走ロボットとで、自動的に各種の作業の作業可能時刻を決め、適切なタイミングで適切な自走ロボットに実行させることができる。

0012

本発明では更に、前記作業要求は、被加工物搬送作業要求と保守作業要求からなり、被加工物搬送作業要求は、工作機械への被加工物の取付け作業と、工作機械からの被加工物の搬出作業のいずれかの要求であり、保守作業要求は、工作機械からの切りくずの搬出作業、潤滑油脂を搬送して工作機械の動作部へ潤滑油脂を供給する作業、または工具を搬送して工作機械の工具収納装置17へ工具を挿入する作業のいずれかの要求であるようにした。

0013

これにより、オペレータが行っていた工具の補充・切りくずの搬出・油脂類の補充といった被加工物の搬送作業以外の保守作業も、自走ロボットによって自動に行われるようになった。

発明の効果

0014

本発明により、保守作業が必要なときに、適切なタイミングで自走ロボットに保守作業を実行させることができるようになった。

図面の簡単な説明

0015

本発明の工作機械システムの実施の形態を表した概略図である。

実施例

0016

本発明の実施の形態を図1に示す。工作機械11は、工具73を把持し回転する主軸13と被加工物53が載置されたテーブル15とを有し、送り軸により主軸13とテーブル15とを相対的に移動させることで、回転する工具73によって被加工物を切削加工するマシニングセンタである。図1では、テーブル15がZ方向に、主軸13がXY方向に移動することで、工具73と被加工物53とを相対的移動させる。工作機械11は、複数の工具73を格納する工具収納装置17を備え、図示していない工具交換装置により主軸13に把持する工具73と工具収納装置17の中にある工具73とを交換し、主軸13を回転させて加工を行う。更に、工作機械11は、テーブル15の下方にバケットを備え、回転する工具73により被加工物53から除去された切りくずを回収する。また、工作機械11は、送り軸を潤滑する油脂類を送り軸に供給する自動グリース供給装置19を備える。また、工作機械11、送り軸や自動交換装置を制御したり、自動グリース供給装置19の状態を監視し指令を与えたりする制御装置23を有する。工作機械の制御装置23は、自走ロボット31と無線通信する。

0017

自走ロボット31は、無人搬送車35と、無人搬送車35の上に取り付けられた3軸以上の自由度を持つマニピュレータ37を備える。自走ロボット31は、電波(GPS)やレーザ光発信する位置基準観測することで自身のおよその位置を認識し、目標位置付近に移動したときに目標物又は目標物に取り付けられたマーカーカメラにて認識して精密な位置決めをする。

0018

また、自走ロボット31は、移動経路作業手順を記憶する作業記憶部39を有する。オペレータは、自走ロボット31を押して、移動経路に沿って移動さることで、自走ロボット31に移動経路を予め教示する。また、オペレータは、自走ロボット31のマニピュレータ37を動かすことで、自走ロボット31に作業の内容を予め教示する。自走ロボット31は、教示された移動経路と作業手順とを作業記憶部39に記憶する。
更に、自走ロボット31の無人搬送車35の上部には、搬送する物品を一時的に置くための運搬台41を備える。

0019

素材貯蔵庫51には、加工前の被加工物53がそれぞれ治具を使ってパレット55に固定されている。自走ロボット31は、マニピュレータ37でパレット55を把持することで、自走ロボット31の運搬台41にパレット55ごと被加工物53を移すことができる。

0020

製品貯蔵庫61には、加工後の被加工物53がパレット55に固定されたまま保管される。自走ロボット31は、工作機械11のテーブル15から加工が終わった被加工物53をパレット55ごと回収し、製品貯蔵庫61に搬送する。オペレータは、製品貯蔵庫61から完成した製品である加工後の被加工物53を取り出せばよい。

0021

保守用品貯蔵庫71には、予備の工具73が格納されている。本発明の工作機械11で使用される工具73は、工業規格で定められたマシニングセンタ用のHSKなどの所定形状の工具ホルダに取り付けられている。工具ホルダのフランジ部の形状は規格で定められており、自走ロボット31は、マニピュレータ37でフランジ部を把持して、自走ロボット31の運搬台41と保守用品貯蔵庫71との間で工具ホルダごと工具73を移載することができる。

0022

保守用品貯蔵庫71には、更に油脂類が格納されている。油脂類としてグリースを例に挙げると、グリースは搬送しやすいようにチューブ75に入った状態で保守用品貯蔵庫71に格納されている。チューブ75は、工作機械11の自動グリース供給装置19に接続できる。

0023

切りくず廃棄場所81には、空のバケットを置くバケット置き場と、切りくずを廃棄する大型バケットがある。自走ロボット31は、空のバケットを工作機械11へ搬送し、切りくずが入ったバケットを切りくず廃棄場所に持ち帰り、バケットの中の切りくずを大型バケットに捨てて、空になったバケットをバケット置き場に戻す。

0024

本発明において、工作機械11は作業要求を送出する。工作機械11が送出する作業要求には、被加工物搬送作業要求と保守作業要求がある。

0025

被加工物搬送作業は、保守作業よりも優先度が高い。工作機械11に加工する被加工物53の素材がないと、工作機械11が加工することができず、作業が中断する時間が生じてしまうので、保守作業よりは優先して行う必要がある。被加工物搬送作業は、加工前の被加工物53を素材貯蔵庫51から工作機械11まで被加工物53を搬送する作業と、加工済みの被加工物53を工作機械11から製品貯蔵庫61まで搬送する作業とがある。加工済みの被加工物53を工作機械11から取り除かないと、新たに加工前の被加工物53を工作機械11に搬入できないので、加工済みの被加工物53を搬送する作業は、加工前の被加工物53を搬送する作業より優先される。

0026

また、保守作業においても、それぞれの保守作業には優先順位があり、優先順位の順に作業が行われるように処理される。工具73の優先順位が高く、切りくず、グリースの順で作業の優先順位が低くなる。

0027

保守作業には、工具73を入れ替える作業がある。工作機械11は、加工プログラムによる指令によって自動で主軸13の工具73を交換するが、工作機械11の工具収納装置17に工具73を返却する際に、工具73に破損や摩耗の異常がないかを判別するため、工具長さの測定装置(図示せず)で工具73の長さを計測することにより、工具73の破損や摩耗を検出する。工具73に異常がある場合は、工作機械11の工具収納装置17に戻した使用済みの不要な工具73を、保守用品貯蔵庫にある新品の工具と入れ替える必要がある。工作機械11の工具収納装置17にある不要な工具73を新品と入れ替える作業は、被加工物搬送作業ほど優先度は高くない。しかし、加工プログラムによって工具73を呼び出されたときに、呼び出された加工に使用する工具73が準備できていないと、被加工物53の加工ができず、加工が中断される時間が生じてしまう。そのため、工具73を搬送して工作機械11の工具収納装置17へ工具73を供給する作業は、他の保守作業よりも優先度が高い。

0028

また、保守作業には、工作機械11に用いる潤滑油脂を補充する作業がある。ここでは、代表的な例として、工作機械の送り軸の潤滑に用いられる潤滑油脂であるグリースを例に説明する。工作機械11には、自動グリース供給装置19が備えられている。工作機械11のそれぞれの送り軸には、自動グリース供給装置19から配管21が接続されており、各送り軸にグリースを供給することができる。自動グリース供給装置19がグリースを吐出してから次に吐出するまでには時間に余裕があり、完全に自動グリース供給装置19が空になってグリースの供給が止まったとしても工作機械11の送り軸にはグリースが付着しているため直ちに壊れることもなく、翌日に作業を持ち越しても問題ない。よって、グリースなどの潤滑油脂を搬送して工作機械11の動作部へ潤滑油脂を供給する作業は、最も優先度が低い。

0029

また、保守作業には、切りくずを廃棄する作業がある。工作機械11が、被加工物43を切削加工すると廃棄物として切りくずが生じる。テーブル15の下には、バケット(図示せず)があり、落ちた切りくずは、バケットに回収される。バケットが満杯に近づいたことを検出するセンサがあり、バケットが満杯に近づいたら、満杯になる前にバケットを空のバケットに交換する。

0030

本発明の工作機械11の制御装置23は、自身の状態を監視し、必要に応じて作業要求を自走ロボット31に無線通信によって送出する。工具73に問題がある場合は新しい工具73を持ってくるように作業要求を送出し、バケットの切りくずがそろそろ満杯になる場合は空のバケットとの交換の作業要求を送出し、自動グリース供給装置19から警告が出ているときはチューブ75の交換の作業要求を送出する。また、工作機械11は、加工が終了したときに、被加工物53の搬出と、次の加工に使用する素材の被加工物53の搬入の作業要求を送出する。

0031

それぞれの自走ロボット31は、工作機械11の制御装置23からの作業要求を受信する。それぞれの自走ロボット31は、受け取った作業要求を優先度順並び替え、予め記憶していた作業内容に対応した作業時間と、予め記憶していた移動経路に基づいて移動時間を算出し、作業時間と移動時間とに基づいて作業要求のあった作業が実行できる作業可能時刻を作業要求の項目毎に算出する。それぞれの自走ロボット31が算出した作業要求の項目毎の作業可能時刻を判定部91に無線通信によって送出する。

0032

判定部91は、それぞれの自走ロボット31から送られてきた作業可能時刻を比較する。判定部91は、それぞれの自走ロボット31に、作業可能時刻が最も早い自走ロボット31の識別番号または最も早い作業可能時刻を返信する。判定部91から、返信する内容が最も早い作業時刻の場合は、判定部91が個々の自走ロボット31を識別する必要もなく、自走ロボット31が自身の作業可能時刻と受信した作業可能時刻を比較し、時刻が一致すれば、自身が担当すると判断する。また、作業可能時刻が同時刻の自走ロボット31が複数台ある場合には、それぞれの自走ロボット31が次に予定している作業の作業可能時刻を比較し、次の作業の作業可能時刻が早い自走ロボット31の識別番号を返信する。自走ロボット31の識別番号でなく作業可能時刻を返信する場合は、次の作業の作業開始時刻も送信すれば、自走ロボット31自身に担当するか否かを判断させることができる。

0033

判定部91から、作業開始時刻が最も早い自走ロボット31の識別番号、または最も早い作業時刻が返信されたときに、自走ロボット31は該当する自走ロボット31が自身であるかを識別し、作業を担当する自走ロボット31は作業を作業予定に組み込み、その他の自走ロボット31は、作業要求を自身の作業予定から削除する。各自走ロボット31の作業予定は、それぞれの作業記憶部39に記憶される。

0034

判定部91は、どの自走ロボット31が作業を行うかを工作機械11に通知する必要はない。工作機械11は、自走ロボット31のそれぞれを区別することはなく、作業を行うために訪れた自走ロボット31に要求した作業を行わせればよい。

0035

本実施の形態では、被加工物53をパレット55に取り付け、パレット55を自走ロボット31が工作機械11と素材貯蔵庫又51は製品貯蔵庫61との間で搬送する場合について説明したが、パレット55を用いずに自走ロボット31のマニピュレータ37で直接被加工物53を把持して搬送するようにしてもよい。

0036

11工作機械
13主軸
15 テーブル
17工具収納装置
19自動グリース供給装置
31 自走ロボット
33 自走ロボット制御部
35無人搬送車
37マニピュレータ
39作業記憶部
41運搬台
51素材貯蔵庫
53被加工物
55パレット
61製品貯蔵庫
71保守用品貯蔵庫
73工具
75チューブ
81切りくず廃棄場所
91 判定部

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