JPS6288546A - Ｆｍｓにおける破損工具退避処理装置 - 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ＦＭＳ　（フレキシブル　マニュファクチュア
リング　システム）における破損工具退避処理装置に関
する。

〔従来の技術〕

従来、ＦＭＳにおいて切削監視装置等によって加工中に
工具の破損を検知した際、工具破損検知信号を発して当
該ＮＣ工作機械を停止するか、波及する場合はシステム
運転を中断していた。すなわち、工具破損が生じた場合
、単純な折損例えばドリルの折れやチップの欠け（チッ
ピング）のみではなく、工具とワークの食い込みや焼き
付き等種々の要因で工具破損の状況が異なる。而してシ
ステム中断後作業者が工具の破損状況を確認し、手動で
退避し、「工具交換要求通知」をホストコンピュータに
送信して運転を再開するという手段を講じていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前述したシステム運転における破損工具
が発生した場合、直ちにアラーム信号として運転を中断
していたのでは、ホス′トコンピュータの加工スケジュ
ールに従ってシステム構成が連携的に稼動しているため
運転再開までのデータの整合、各システム構成の運転準
備のし直し等時間がかかり、損失時間が増大し、生産能
率向上の妨げとなっていた。

本発明の目的は上記事情に鑑み問題を解決するために提
案されたものであって、工具破損が生じた場合、状況に
応じて自動で退避させる手段を講じ、損失時間を極力低
減し生産能率の向上を図ったＦＭＳにおける破損工具退
避処理装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段と作用〕本発明はＦＭＳ
における破損工具退避処理装置であって、その具体的な
手段は、工具破損が生じた際切削監視装置の工具破損検
知信号により起動指令をかけ自動退避選択処理プログラ
ムを作動せしめ、自動退避動作を選択する選択回路を介
してＺ軸動作退避処理プログラムあるいは固定経路動作
退避処理プログラムもしくは逆経路動作退避処理プログ
ラムを作動せしめる。また、予め切削監視装置で設定さ
れた設定値と退避動作信号により計測された退避時測定
値とを比較判別する判別手段と、該判別手段で前記退避
時測定値が設定値より大きい場合にアラームを出力しか
つ前記退避時測定値が設定値より小さい場合に前記処理
プログラムの処理データを出力せしめる手段とから構成
される。

而して本発明の装置を採用することにより、工具の破損
が生じた際直ちに機械停止あるいはシステム運転の中断
をせずに自動退避選択処理プログラムを作動させて自動
退避動作を行わせしめ、システム運転を極力続行しシス
テム中断を最小限にとどめるようにしたのである。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施態様を図面に基づいて詳細に説明
する。

（１）まず、本発明を実施するに好適なＦＭＳラインの
全体構成を説明する。

第２図は本発明を実施するに好適なＦＭＳラインの概略
構成図である。

第２図において、システムは管理部門と作業部門とで概
略構成され、管理部門はライン管理制御部１００および
総合管理制御部１０１を備えている。ライン管理制御部
１００はシステムオンライン中の各加工工程の流れを、
スケジュールに従って、柔軟に管理し、その上位にある
総合管理制御部１０１は準備情報であるツールステーシ
ョン１１９、各ＮＣ機１０３ａ、１０３ｂ、’１０３ｃ
。

１０３ｄのツールマガジン１２１ａ、１２１ｂ。

１２１ｃ、１２１ｄおよび工具室１２０における工具の
管理データや各ＮＣ機１０３　ａ、　　１０３　ｂ。

１０３ｃ、１０３ｄのＮＣ加工データ、加工スケジュー
ルデータおよび段取りスケジュールデータ等を総合的に
把握して管理している。ライン管理制御部１００と総合
管理制御部１０１は、ＣＣＵ（コミュニケーション・コ
ントロール・ユニット）間でモデムＭ（変復調装置）を
介して接続され、データの送受信が行われる。

作業部門ではライン管理制御部１００から刻々と送信さ
れるＮＣ加工データを逐次各ＮＣ機１０３ａ、１０３ｂ
、１０３ｃ、１０３ｄのＮＣ装置１０４ａ、１０４ｂ、
１０４ｃ、１０４ｄに与える。ライン管理制御部１００
と主制御装？＆１０２およびＮＣ装置１０４ａ、１０４
ｂ、１０４ｃ。

１０４ｄは光データハイウェイ１０５にリンケージされ
、ＮＬＵ　（ネットワーク・リンケージ・ユニット）を
介して必要なデータを必要な時に適宜、取り込むように
なっている。　主制御装置１０２は各ＮＣ機１０３ａ、
１０３ｂ、１０３ｃおよび１０３ｄのＰＣ装置（プログ
ラマブル・コントローラーという）１２２ａ、１２２ｂ
、１２２ｃおよび１２２ｄにも接続されている。

主制御装置１０２は各ＮＣ機１０３ａ、１０３ｂ。

１０３ｃおよび１０３ｄの加工工具の切削負荷状態を監
視する切削監視装置１２３ａ、１２３ｂ。

１２３Ｃおよび１２３ｄに接続されている。

また、主制御装置１０２は軌道１０６，１０７上を走行
する無人台車１０８．スタッカクレーン１０９を制御す
る地上盤１１０とも接続されている。さらに工具の供給
を行うツールストフカを備えたツールステーション１１
９また段取りステーション１１１にある主として段取り
の手動操作を司どる操作盤１１２が接続されている。ま
た段取り情報の入力と段取りの指示を表示する端末機１
１３がＮＬＵに接続されている。

作業者は負荷計算され作成された段取リスケジュールデ
ータおよび加工スケジュールデータを端末機１１３の操
作により出力し、−日の作業スケジュールを確認する。

段取りステーション１１１では、必要なワークと必要な
パレットをワークストレージ１１４およびパレットスト
レージ１１５から設定し、取付はステーション１１６で
所要の治工具を用いてワークをパレットに取付ける。

第２図のＦＭＳ各制御系統の管制下において、段取り側
パレットストッカ１１７に準備されたパレットＰはスタ
ッカ・クレーン１０９によって機械側パレットストッカ
１１８の所定位置に一旦待機される。主制御装置１０２
の指令によって所望のパレットＰは無人台車１０８で搬
送され、例えばＮＣ機１０３ｂに搬入される。加工の済
んだパレットＰは、無人台車１０８によって、次の工程
に移行するか、あるいは機械側パレットストッカ１１８
に載置される。

（２）次に本発明の基本的な原理について説明する。

第３図〜第５図は破損工具を自動退避するのに適用され
る３つの基本動作を示す状態のモデル図である。

３つの基本動作を＋ａ）　Ｚ軸動作退避、（ｂ）固定経
路動作退避および（Ｃ）逆経路動作退避とよぷ。

（ａｌ　Ｚ軸動作退避を第３図に基づいて説明する。

第３図において、主軸ヘッドＴ　Ｈの主軸に取付けられ
た工具Ｔ例えばドリルでワークＷに穴加工をする際、ド
リルの工具ＴがＸ軸方向の点線の如く移動しワークＷに
穴加工が施される。加工中ドリルの工具Ｔが破損した場
合すなわちドリルの先端がワークＷに挿入されて折損し
た場合、工具ＴのドリルがＸ軸方向の実線の如く自動退
避動作が行われる。

Ｔｏｌ固定経路動作退避を第４図に基づいて説明する。

第４図において、主軸ヘッドＴＨの主軸に取付けられた
工具Ｔ例えばサイドカッターでワークＷに溝加工を施す
際、サイドカッターの工具Ｔが点線の如くＸ軸、Ｙ軸、
２軸及びＸ軸方向へ移動しワークＷに溝加工が施される
。加工中サイドカッターの工具Ｔが破損した場合、サイ
ドカッターの工具Ｔが実線の如くＹ軸、Ｘ軸方向へ移動
する自動退避動作が行われる。

（Ｃ）逆経路動作退避を第５図（イ）および（０）に基
づいて説明する。

第５図（イ）および（０）において、主軸ヘッドＴＨの
主軸に取付けられた工具Ｔ例えばエンドミルでワークＷ
にＴ溝加工を施す際、エンドミルの工具Ｔが点線の如く
Ｙ軸、Ｘ軸方向へ移動しワークＷにＴ：ａ加工が施され
る。加工中エンドミルの工具Ｔが破損した場合、エンド
ミルの工具Ｔが実線の如く加工動作方向と逆方向のＸ軸
、Ｙ軸方向へ移動する自動退避動作が行われる。

本発明の破損工具退避処理装置はこれら３つのＺ軸動作
退避、固定経路動作退避および逆経路動作退避を基本と
して自動退避選択処理プログラムに組み込むことによっ
てなされる。

（３）本発明の具体的な構成について説明する。

第１図は本発明の構成を示す制御ブロック図である。・ 第１図において、ＣＰＵ１００　（ライン管理制御部）
に第２図で説明した主制御装置１０２およびＮＬＵが接
続されてＦＭＳラインが制御される。

Ｎ０機１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃおよび１０３ｄの
工具主軸には工具Ｔが挿着される。Ｎ０機１０３ａ、１
０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄには切削監視装置１２３ａ
、１２３ｂ、１２３ｃ、１２３ｄが設けられ主制御装置
１０２と接続されている。

ＣＰＵ１００にはツールセンタファイル２が接続され、
該ツールセンタファイル２の内容の−例は、第６図（Ａ
）に示す如くツールセンタ阻毎に格納場、所、工具種類
、寿命時間、切削時間、工具状態、退避の種類および退
避選択用ＦＬＧ　（フラグ）がファイルされている。

さらにＣＰＵ１００にはツールマガジンファイル３．Ｎ
Ｃツールファイル４の夫々が接続され、ツールマガジン
ファイル３の内容の一例は第６図（Ｂ）に示す如くツー
ルマガジンのポット隘毎にツール七ンタ患および工具交
換要求フラグ（有無）がファイルされている。

ＮＣツールファイル４の内容の一例は第６図（Ｃ）に示
す如く、加工するワーク毎に使用される工具を網羅した
もので、ツールマガジンのポット魚毎にツールセンタ魚
、オフセットコード、使用予測時間などがファイルされ
ている。

ツールマガジンファイル３およびＮＣツールファイル４
は工具交換要求処理プログラム５に連結されて工具交換
要求ファイルを作成する。工具破損の検知信号による工
具交換要求通知を受けると工具交換要求処理プログラム
５は第７図に示す如きフローチャートに基づいｔ作動し
、破損工具を交換する時期について検討する。すなわち
、第７図において、ツール破損チェックをする場合第６
図（Ｃ）の次加工ワークのＮＣツールファイル４と第６
図（Ｂ）のツールマガジンファイル３とを比較して、機
械のツールマガジンに在り次ワークの加工に使用するツ
ールに工具交換要求があるかどうか判断する。工具交換
要求が有れば、工具交換要求ファイルに登録するよう指
令する。他にワークの加工に使用するツールが有るかど
うか判断し、有れば繰り返す。もし無ければ工具交換要
求ファイル作成は終了し、工具交換要求処理プログラム
の動作が終了する。

今加工を開始すると、加工指令信号がアンド・ゲート６
に取り込まれる。加工中に切削監視装置１２３　ａ　＝
　１２３　ｄから工具破損が検知されると、工具破損検
知信号によりアンド・ゲート６が開いて起動指令として
自動退避選択処理プログラム・メモリ７に取り込まれる
。自動退避選択処理プログラム・メモリに記憶されてい
る自動退避選択処理プログラム７が作動し、その結果の
データは選択回路８に取り込まれる。自動退避選択処理
プログラム７は、前述した（ａｌ　Ｚ軸動作退避、（ｂ
）固定経路動作退避、（Ｃ１逆経路動作退避のいずれか
を選択する。すなわち、破損した工具についてツールマ
ガジンファイル３からツールセンタ患を確認する。次に
ツールセンタファイル２の該当する破損工具のツールセ
ンタ磁について、退避ＦＬＧデータを抽出し、選択回路
８へ出力する。該選択回路８でＦＬＧ　（フラグ）■が
立つと起動指令がＺ軸動作退避処理プログラム・メモリ
９に取り込まれ、上記第３図の如く動作を開始する。選
択回路８でＦＬＧ　（フラグ）２が立つと起動指令が逆
経路動作選択処理プログラム・メモリ１１に取り込まれ
、上記第４図の如く動作を開始する。選択回路８でＦＬ
Ｇ　（フラグ）３が立つと起動指令が固定経路動作退避
処理プログラム・メモリ１０に取り込まれ上記第５図Ｃ
イ）　、　（＋７）の如く動作を開始する。選択回路８
でＦＬＧ（フラグ）０であれば、アラーム指令がオア・
ゲート１９に取り込まれる。

また自動退避選択処理プログラム・メモリ７からは、メ
モリセット信号が出力されてセット・メモリ１３に取り
込まれる。さらにセット・メモリ１３からはビット信号
が立ちアンド・ゲート１７および１８に取り込まれる。

一方、切削監視装置１２３ａ〜１２３ｄで予め計測され
て設定された設定値ＡＯが設定値レジスタ１４に取り込
まれている。而して、設定値レジスタ１４に記憶されて
いる設定値ＡＯが比較器１５に取り込まれる。

自動退避開始時、切削監視装置１２３ａ〜１２３ｄで退
避時の負荷を計測する。そして退避時の計測値Ａがアン
ド・ゲート１６に取り込まれる。

選択された自動退避処理プログラム・メモリ９゜１０．
１１に記憶されているプログラムが作動した際の退避動
作信号によりアンド・ゲート１６が開いて計測値Ａが比
較器１５に取り込まれる。

比較器１５で設定値ＡＯと計測値Ａとが比較されてＡ≧
ＡＯの条件を満足すると、比較器１５から過負荷検知信
号が出力され、該過負荷検知信号によりアンド・ゲート
１７が開いてアラーム信号がオア・ゲート１９に取り込
まれる。なお選択回路８からのアラーム信号もオア・ゲ
ート１９に接続されている。

すでにオア・ゲート１２に取り込まれたＺ軸動作退避処
理プログラム・メモリ９からの処理データあるいは固定
経路動作退避処理プログラム・メモリ１０からの処理デ
ータもしくは逆経路動作退避処理プログラム・メモリ１
１からの処理データのいずれかがオア・ゲート１２を通
過してアンド・ゲート２０に取り込まれる。

アンド・ゲート１８にはセット・メモリ１３からのピン
ト信号が取り込まれており、アンド・ゲート１８に比較
器１５からの過負荷検知信号がなければアンド・ゲート
１８が開いてビット信号がアンド・ゲート２０に取り込
まれる。ビット信号によりアンド・ゲート２０が開いて
処理データが出力される。

（４）本発明の動作を第８図のフローチャートに基づい
て説明する。

第８図において、加工が開始され、第０段の加工終了判
断で加工が終了していなければ、第０段で工具が破損し
ているかどうか判断する。加工終了までに工具の破損検
知がなければ、そのまま加工は終了する（第０段）。第
０段で工具が破損していると判断されると、第０段でホ
ストコンピュータが工具交換要求通知の送信を受ける。

また第０段で自動退避選択処理プログラム・メモリに記
憶されている自動選択処理プログラム７が作動する。自
動選択処理プログラム７はツールマガジンファイル３か
ら破損工具のツールセンタ魚を認知し、破損工具のツー
ルセンタ磁よりツールセンタファイル４にファイルされ
ている退避の種類のＦＬＧを選択する。第０段で自動退
避処理が可能かどうか判断し、自動退避処理が可能であ
れば、第０段でＺ軸動作退避かどうか判断される。第０
段でＦＬＧＩとしてＺ軸動作退避であると判断されると
、第０段でＺ軸動作退避処理プログラム・メモリ９に記
憶されているＺ軸動作退避処理プログラムが作動し、Ｚ
軸動作退避処理がなされる。

第０段でＺ軸動作退避以外の固定経路動作退避であるか
どうか判断する。ＦＬＧ２として固定経路動作退避であ
ると判断されると第［相］段で固定経路動作退避処理プ
ログラム・メモリ１０に記憶されている固定経路動作退
避処理プログラムが作動し固定経路動作退避処理がなさ
れる。

第０段で固定経路動作退避以外のＦＬＧ３として逆経路
動作退避であると判断すると、逆経路動作退避処理プロ
グラム・メモリ１１に記憶されている逆経路動作退避処
理プログラムが作動し逆経路動作退避処理がなされる。

第０段でＺ軸動作退避処理あるいは第０段の固定経路動
作退避処理もしくは第０段の逆経路動作退避処理がなさ
れると、第０段で過負荷検知かどうか比較器１５で比較
される。すわち、選択された自動退避を行い得るかを判
断する。例えばワークと破損工具が異常な食いつき状態
であったならば、動作時に過負荷として検知される。第
０段で過負荷でないと判断されると、第０段で原点復帰
かどうかすなわち、自動退避動作が終了したかどうか判
断され、第０段で原点復帰がなされると、自動退避が終
了する。

第０段で自動退避選択処理が可能でないと判断された場
合および第０段で過負荷であると検知された場合には夫
々第０段でアラーム信号を出力し手動退避指示が出され
て機械が停止する（第［相］段）。

〔効果〕

本発明は工具に破損が生じた場合すべてアラームとして
機械停止、もしくはシステム運転の中断をするのでなく
、自動退避選択プログラムを作動せしめてＺ軸動作退避
、固定経路動作退避および逆経路動作退避を選択し処理
することを可能にしたので、システム運転を極力続行し
機械停止、もしくはシステム中断を最小限にとどめるこ
とが出来る。

また、本発明は破損工具における退避処理を選択し柔軟
に対応出来る効果を奏する。

さらに本発明は破損工具の退避処理を柔軟に対応させ、
かつシステム中断を最小限にとどめることが出来るよう
になったことがら、生産能率の向上並びに稼動率を高め
る効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す制御プログラム図である。 第２図は本発明を実施するに工程なＦＭＳラインの概略
構成図である。第３図、第４図および第５図（（）　、
　（ＩＩ）は破損工具を自動退避されるのに適用される
３つの基本動作を示す状態のモデル図である。 第６図（＾）はツールセンタファイルの一例を示す見本
図、第６図（Ｂ）はツールマガジンファイルの一例を示
す見本図および第６図（Ｃ）はＮＣツールファイルの一
例を示す見本図である。 第７図は工具交換要求処理プログラムを作動させるフロ
ーチャートである。 第８図は本発明の動作を示すフローチャートである。 ２・・・ツールセンタファイル ３・・・ツールマガジンファイル ４・・・ＮＣツールファイル ５・・・工具交換要求処理プログラム ″７・・・自動退避選択処理プログラム・メモリ８・・
・選択回路　　　９・・・Ｚ軸動作退避処理プログラム
・メモリ １０・・・固定経路動作退避処理プログラム・メモリ１
１・・・逆経路動作退避処理プログラム・メモリ１５・
・・比較器　　　　１００・・・ＣＰＵ１０２・・・主
制御装置　１０３＆〜１０３ｄ・・・ＮＣ機１２３ａ＝
１２３ｄ・・・切削監視装置ＴＨ・・・工具ホルダ　Ｔ
・・・工具 Ｗ・・・ワーク 特許出願人　　日立精機株式会社 第３図 牙５図 （イ）　　　　　　　　　　　　　　　　　（０）第６
図（Ａ） ＮＣツール７フイル オ８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 各ＮＣ工作機械と、該各ＮＣ工作機械へワークを供給す
   る搬送台車等を有するＦＭＳにおける破損工具退避処理
   装置であって、加工中に工具の破損が生じた際工具破損
   検知信号を出力する計測装置と、該計測装置の信号によ
   り破損工具の自動退避の種類を選択する自動退避選択処
   理手段と、該自動退避選択処理手段によって破損工具を
   前記ＮＣ工作機械の主軸軸線方向に作動して自動退避さ
   せるＺ軸動作退避処理手段と、前記自動退避選択処理手
   段によって破損工具を予め定められた退避経路によって
   作動し自動退避させる固定経路動作退避処理手段と、前
   記自動退避選択処理手段によって破損工具を破損に至る
   までの加工の逆経路で作動し自動退避させる逆経路動作
   退避処理手段と、破損工具を自動退避させる際、退避の
   可否を判別する退避判別手段とからなるＦＭＳにおける
   破損工具退避処理装置。