JP6985307B2 - ワークの後処理方法、加工システムおよび管理システム - Google Patents

Description

本発明は、ワークの後処理方法、加工システムおよび管理システムに関するものである。

加工装置によるワークの加工後、ワークにはエアブロー等の後処理が行われる（例えば、特許文献１〜３参照。）。

特許第５１７５９７１号公報 特開２０１２−２１３８３８号公報 特開２００４−０５７８６２号公報

加工装置からワークを取り出した後に該ワークに後処理を行う場合、後処理に必要な時間はワークの状態に応じて異なる。
例えば、加工終了から取り出しまで加工装置におけるワークが待機する時間が長い程、ワークから切削液が流れ落ちることにより、取り出されたワークに残る切削液の量は少なくなる。あるいは、加工装置におけるエアブロー時間が長い程、取り出されたワークに残る切削液の量は少なくなる。このように、ワークに残っている切削液の量が少ない場合、加工装置の外で必要なエアブローの時間は短くて済む。

特許文献１〜３では、加工装置から取り出されたワークの状態を考慮していないため、必要以上に長い時間、ワークにエアブローを行う場合がある。このような過剰な後処理の処理時間は、作業効率の低下およびサイクルタイムの増加を招く。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、加工装置によって加工されたワークの後処理の処理時間を最適化し、作業効率を向上しサイクルタイムを短縮することができるワークの後処理方法、加工システムおよび管理システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、少なくとも１つの加工装置と、該加工装置によって加工されたワークに後処理としてエアブローを行う後処理装置と、を備えるシステムにおいて実行されるワークの後処理方法であって、前記加工装置によって加工されたワークを前記加工装置から前記後処理装置へロボットによって搬送し、前記加工装置における前記ワークの加工後の状況に関する情報を当該ワークを加工した前記加工装置から取得し、前記ワークの加工後の状況に関する情報が、前記ワークの加工終了から前記ロボットによって前記ワークが前記加工装置から取り出されるまでの経過時間であるか、または、前記加工装置におけるエアブロー時間であり、前記経過時間または前記加工装置におけるエアブロー時間が長い程、前記後処理のエアブロー時間が短くなるように、前記後処理装置による前記ワークの前記後処理のエアブロー時間を前記ワークの加工後の状況に関する情報に基づいて前記加工装置毎にまたは前記ワーク毎に制御装置によって決定し、決定された前記後処理のエアブロー時間だけ前記後処理装置によって前記ワークに後処理を行うワークの後処理方法である。

加工装置による加工の終了後、ワークはロボットによって加工装置から後処理装置へ搬送され、後処理装置によって後処理が施される。後処理の最適な処理時間は、加工装置から取り出されたワークの状態に応じて異なる。本態様によれば、加工装置におけるワークの加工後の状況に関する情報に基づいて、ワークの状態に対して最適な後処理の処理時間が制御装置によって決定される。これにより、作業効率を向上しサイクルタイムを短縮することができる。

上記態様においては、前記後処理が、エアブローであり、前記ワークの加工後の状況に関する情報が、前記ワークの加工終了から、前記ロボットによって前記ワークが前記加工装置から取り出されるまでの経過時間であり、前記経過時間が長い程、エアブロー時間を短くしてもよい。例えば、前記エアブロー時間が、下式から算出されてもよい。
Ａ＝Ｂ−Ｃ×Ｄ
ただし、Ａは、前記エアブロー時間、Ｂは、最大エアブロー時間、Ｃは、切削液減少係数、Ｄは、前記経過時間である。

加工終了から取り出しまでの加工装置における経過時間が長い程、ワークに付着した切削液がワークから流れ落ちることによりワークに残る切削液の量は少なくなり、ワークに残る切削液を吹き飛ばすために必要なエアブロー時間は短くなる。上記構成によれば、加工装置における加工後の経過時間に基づいて、最適なエアブロー時間を決定することができる。

本発明の他の態様は、ワークを加工する少なくとも１つの加工装置と、該加工装置によって加工された前記ワークに後処理としてエアブローを行う後処理装置と、前記加工装置から前記後処理装置へ前記加工されたワークを搬送するロボットと、前記後処理装置および前記ロボットを制御する制御装置とを備え、該制御装置が、前記加工装置におけるワークの加工後の状況に関する情報を当該ワークを加工した前記加工装置から取得し、前記ワークの加工後の状況に関する情報が、前記ワークの加工終了から前記ロボットによって前記ワークが前記加工装置から取り出されるまでの経過時間であるか、または、前記加工装置におけるエアブロー時間であり、前記経過時間または前記加工装置におけるエアブロー時間が長い程、前記後処理のエアブロー時間が短くなるように、前記ワークの前記後処理のエアブロー時間を前記ワークの加工後の状況に関する情報に基づいて前記加工装置毎にまたは前記ワーク毎に決定し、決定された前記後処理のエアブロー時間だけ前記ワークの後処理を前記後処理装置および前記ロボットに実行させる加工システムである。

本発明の他の態様は、上記記載の複数の加工システムと、該複数の加工システムの各々の前記制御装置と通信可能な上位制御システムと、を備え、少なくとも１つの前記加工システムの制御装置が、前記ワークの加工後の状況に関する情報と、前記後処理後の前記ワークの状態とに基づき、前記ワークの後処理のエアブロー時間を最適化するための学習を行う学習部と、前記学習の結果を出力する出力部と、を備え前記上位制御システムが、前記少なくとも１つの加工システムの制御装置から受信する前記学習の結果を蓄積する、管理システムである。

本発明によれば、加工装置によって加工されたワークの後処理の処理時間を最適化し、作業効率を向上しサイクルタイムを短縮することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る加工システムの全体構成を示す平面概略図である。 図１の加工システムの変形例の全体構成を示す平面概略図である。 本発明の一実施形態に係るワークの後処理方法を示すフローチャートである。 図１の加工システムの制御装置の変形例の構成図である。 図４の制御装置と他の制御装置との接続例を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る管理システムの全体構成図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る加工システム１０およびワークの後処理方法について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る加工システム１０は、図１に示されるように、複数台の加工装置１と、エアブロー装置（後処理装置）２と、ロボット３と、制御装置４とを備えている。複数台の加工装置１およびエアブロー装置２は、レール５沿いに配列されている。

ロボット３は、例えば、６軸多関節ロボットであり、ワークＷを把持するハンドを有する。ロボット３は、レール５に沿って移動し、各加工装置１へのワークＷの供給および各加工装置１からのワークＷの取り出しを行う。また、ロボット３は、加工装置１から取り出した加工後のワークＷをエアブロー装置２へ搬送する。

ロボット３は、図２に示されるように、水平方向に旋回することによってワークＷを加工装置１からエアブロー装置２へ搬送してもよい。図２の加工システム１０において、複数台の加工装置１およびエアブロー装置２は、ロボット３の周囲に配列されている。図１および図２において、各加工装置１が、ワークＷにエアブローを行うエアブロー装置を備えていてもよい。

加工装置１は、ワークＷを切削する工作機械である。加工装置１は、テーブル６上に固定されたワークＷを、ドリルまたはエンドミルのような工具によって加工する。工具による加工中、ワークＷには切削液が供給される。加工装置１は、工具によるワークＷの加工が終了してからロボット３によってワークＷが取り出されるまでの経過時間Ｔを計測する。経過時間Ｔの計測は、例えば、加工装置１の制御部（図示略）によって行われる。

エアブロー装置２は、ロボット３によって把持されたワークＷに向かってエアを噴出する。エアによって、ワークＷに付着した切削液が吹き飛ばされる。

制御装置４は、複数台の加工装置１、エアブロー装置２およびロボット３と接続されている。制御装置４は、プロセッサを有する制御部と、不揮発性ストレージ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する記憶部とを備える。記憶部には、エアブロー装置２およびロボット３を制御する制御プログラムが記憶されている。制御部は、プログラムに従ってエアブロー装置２およびロボット３に制御信号を送信する。エアブロー装置２およびロボット３は、制御装置４からの制御信号に従って動作する。
制御装置４は、加工システム１０全体を管理および制御するセル制御装置であってもよい。セル制御装置は、加工装置１、エアブロー装置２およびロボット３とインターネットを経由して接続されていてもよい。

ロボット３がその制御装置によって制御され、各加工装置１がその制御装置によって制御されてもよい。この場合、ロボット３の制御装置は、ロボット制御プログラムに従ってロボット３を制御し、各加工装置１の制御装置は、加工装置制御プログラムに従って加工装置１およびエアブロー装置２を制御する。
ロボット３の制御装置および各加工装置１の制御装置は、制御に関する情報および検出情報等を制御装置４に送信する。制御装置４が有する情報は、ロボット３の制御装置および加工装置１の制御装置に送信される。制御装置４からロボット３の制御装置および各加工装置１の制御装置に信号が送信され、当該信号に従って各制御装置によるロボット３または加工装置１の制御が行われてもよい。

制御装置４は、加工装置１へのワークＷの供給および加工装置１からのワークＷを取り出しをロボット３に実行させる。ワークＷの供給および取り出しは、例えば、加工装置１から制御装置４に向けて発信される要求信号に応答して実行される。
制御装置４は、加工装置１からのワークＷの取り出し後、ロボット３をエアブロー装置２の前へ移動させる。また、制御装置４は、ワークＷを取り出した加工装置１から経過時間Ｔを取得する。制御装置４は、エアブロー装置２によるエアブロー時間（処理時間）Ａを、経過時間Ｔが長いほどエアブロー時間Ａが短くなるように、決定する。
次に、制御装置４は、エアブロー装置２およびロボット３を制御し、ロボット３に把持されたワークＷへのエアブローをエアブロー時間Ａだけ実行させる。

例えば、制御装置４は、下式からエアブロー時間Ａを算出する。
Ａ＝Ｂ−Ｃ×Ｄ
ここで、Ｂは、所定の最大エアブロー時間である。Ｃは、切削液減少係数である。Ｄは、経過時間Ｔである。ワークＷに付着した切削液は、自然と流れ落ちることによって徐々に減少する。係数Ｃは、単位時間当たりの切削液の減少量に基づいて設定される。

次に、加工システム１０の作用について説明する。
制御装置４は、ロボット３に加工装置１へのワークＷの供給を実行させる。次に、加工装置１によるワークＷの加工が開始する。
加工終了後、制御装置４は、ロボット３に加工装置１からのワークＷの取り出しを実行させ（ステップＳ１）、ワークＷを把持したロボット３を加工装置１の前からエアブロー装置２の前へ移動させる（ステップＳ２）。また、制御装置４は、加工装置１から経過時間Ｔを取得し（ステップＳ３）、経過時間Ｔに基づいてエアブロー時間Ａを決定する（ステップＳ４）。
次に、制御装置４は、エアブロー装置２によるワークＷへのエアブローをエアブロー時間Ａだけエアブロー装置２およびロボット３に実行させる（ステップＳ５）。

加工終了から取り出しまで加工装置１におけるワークＷが待機する経過時間Ｔは、ワークＷ毎にまたは加工装置１毎に異なる。例えば、加工条件または加工内容が異なることにより、ワークＷ毎にまたは加工装置１毎に加工時間が異なり、その結果、経過時間Ｔにばらつきが生じる。あるいは、ロボット３の作業状況に応じて、加工が終了してからロボット３がワークＷを取り出しに向かうまでの時間にばらつきが生じる。経過時間Ｔが長い程、ワークＷが加工装置１から取り出された時点でワークＷに付着している切削液の量は少なくなる。

本実施形態によれば、加工終了から取り出しまでワークＷが加工装置１において待機する経過時間Ｔが長い程、エアブロー時間Ａが短くなるように、経過時間Ｔに基づいてエアブロー時間Ａが決定される。これにより、ワークＷに付着している切削液の量が少ない場合には、エアブロー時間Ａが短縮される。このように、加工装置１から取り出されたワークＷの状態に応じてエアブロー時間Ａを最適化することによって必要以上に長い時間エアブローが行われることを防止し、作業効率の向上およびサイクルタイムの短縮を図ることができる。

本実施形態においては、加工装置１におけるワークＷの加工後の状況に関する情報として、加工終了から取り出しまでの経過時間Ｔを取得することとしたが、これに代えて、またはこれに加えて、加工装置１におけるエアブロー時間を取得してもよい。

エアブロー機能を有する加工装置１の場合、工具による加工に続いて、加工装置１においてワークＷにエアブローが行われる。加工装置１におけるエアブロー時間が長い程、加工装置１から取り出された時点でワークＷに付着している切削液は少ない。制御装置４は、加工装置１におけるエアブロー時間を加工装置１から取得し、加工装置１内のエアブロー時間が長い程、エアブロー時間Ａが短くなるように、エアブロー時間Ａを決定する。これにより、ワークＷの状態に応じてエアブロー時間Ａを最適化することができる。

加工装置１の内外での２段階のエアブローは、ワークＷの形状が複雑である場合に特に有効である。例えば、筒状のワークＷまたはネジ穴のような細長い穴が形成されているワークＷの場合、加工装置１におけるエアブローによって、ワークＷの内側の切削液を吹き飛ばすことは難しい。したがって、ワークＷの形状に応じて設計された専用のエアブロー装置２が必要となる。加工装置１におけるエアブローによってワークＷの外面の切削液を吹き飛ばし、続いて、加工装置１外でのエアブロー装置２によるエアブローによってワークＷの内側の切削液を吹き飛ばすことによって、切削液をより確実にワークＷから除去することができる。

本実施形態においては、加工装置１が工作機械であることとしたが、これに代えて、他の種類の加工装置であってもよい。加工装置１がワークＷに行う加工の内容に応じて、加工後に必要な後処理の内容も異なる。したがって、加工システム１０は、エアブロー装置２に代えて、他の後処理装置を備えていてもよい。

例えば、加工装置１が、加硫成形型内で材料を加熱加工することによってゴム製品のワークＷを成形する成形装置であり、後処理装置が、型から取り出されたワークＷのバリ取りを行うバリ取り装置であってもよい。
バリ取りは、一般的に、ワークＷの温度が高い程、容易である。制御装置４は、加工装置１におけるワークＷの加工後の状況に関する情報として、型が開いてからの経過時間、または、加工装置１において型からワークＷが取り出されてからの経過時間等を取得する。経過時間が長い程、ワークＷの温度は低下する。制御装置４は、経過時間が短い程、バリ取りの処理時間が短くなるように、バリ取りの処理時間を決定する。制御装置４は、経過時間に代えてワークＷの温度の情報を加工装置１から取得し、ワークＷの温度が高い程、バリ取りの処理時間が短くなるように、処理時間を決定してもよい。
これにより、ワークＷの状態に応じてバリ取りの処理時間を最適化し、作業効率の向上およびサイクルタイムの短縮を図ることができる。

前記実施形態において、制御装置４が、ワークＷの加工後の状況に関する情報と、後処理装置によって実行された後処理の処理時間と、後処理後のワークＷの状態とに基づき、ワークＷの後処理の処理時間を最適化するための学習を行う学習機能を有していてもよい。例えば、図４に示されるように、制御装置４の記憶部４１に学習プログラム（学習部）４ａが格納されており、制御装置４の制御部４２が学習プログラム４ａに基づき学習を行ってもよい。

例えば、学習において、制御部４２は、ワークＷの加工後の状況に関する情報と、ワークの後処理時間と、を相互に対応付けたテーブルまたは式を作成し、作成されたテーブルまたは式を記憶部４１に格納する。制御部４２は、記憶部４１に格納されたテーブルまたは式に基づき、ワークＷの加工後の状況に関する情報とワークＷの後処理時間との関係と、後処理後のワークＷの状態との対比を行い、ワークＷの加工後の各状況に対して最適な後処理の処理時間を得る。後処理後のワークＷの状態は、例えば、エアブロー後に行われる検査工程において検査装置または作業者によって判断され、判断結果が制御装置４に入力され記憶部４１に格納される。

例えば、後処理が、加工されたワークＷのエアブローである場合、待機時間Ｔと、エアブロー時間Ａと、を対応付けたテーブルまたは式が作成される。そして、待機時間Ｔとエアブロー時間Ａとの関係と、エアブロー後のワークＷの切削液の有無と、が対比され、切削液を完全に吹き飛ばすために必要最小限のエアブロー時間Ａが各待機時間Ｔに対して得られる。

図５に示されるように、学習機能を有する制御装置４が、他の加工システム１０の制御装置４に接続され、学習の結果を他の制御装置４に提供してもよい。学習の結果は、前記テーブルまたは式と、後処理後のワークＷの状態と、を含む。この場合、制御装置４は、無線または有線の送受信部（出力部）４３を備え、記憶部４１に記憶されている学習の結果を他の制御装置４に送受信部４３によって送信する。他の制御装置４は、受信した学習の結果を、後処理の処理時間を最適化する学習に用いてもよい。他の制御装置４が学習機能を有しない場合、制御装置４は、学習の結果として後処理の最適な処理時間を、他の制御装置４に提供してもよい。さらに、制御装置４は、他の制御装置４から学習の結果を受信し、受信した学習の結果を、後処理の処理時間を最適化する学習に用いてもよい。

図６に示されるように、制御装置４が、管理システム１００のエッジ装置であってもよい。管理システム１００は、複数の加工システム１０と、複数の加工システム１０の各々の制御装置４と通信可能に接続される上位制御システム２０と、を備える。上位制御システム２０の例は、生産管理システム、出荷管理システム、ロボット用管理システム、部門管理システム等であり得る。上位制御システム２０は、プロセッサ等を有する制御部と、表示装置と、不揮発性ストレージ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する記憶部と、キーボード、タッチパネル、操作盤等である入力装置等を備える。上位制御システム２０は、クラウドサーバであってもよい。

管理システム１００に含まれる各制御装置４は、学習機能を有していてもよく、学習機能を有していなくてもよい。上位制御システム２０は、複数の制御装置４から後処理の処理時間の最適化の学習に必要な学習用データを受信し、受信した学習用データを記憶部に蓄積し、蓄積された学習用データを集約する。学習用データは、ワークＷの加工後の状況に関する情報と、ワークＷの後処理時間と、後処理後のワークＷの状態とが相互に対応付けられたデータを含む。学習機能を有する制御装置４の場合、学習の結果が学習用データとなる。

上位制御システム２０は、集約された学習用データを、学習機能を有する制御装置４に送信し、制御装置４が、上位制御システム２０からの集約された学習用データを後処理の処理時間の学習に用いてもよい。
あるいは、上位制御システム２０は、集約された学習用データを用いて、後処理の処理時間を最適化する学習を行い、得られた後処理の最適な処理時間を各制御装置４に送信してもよい。これにより、上位制御システム２０から提供された後処理の最適な処理時間を用いて、制御装置４が学習機能を有しない加工システム１０においても後処理の処理時間の最適化を実現することができる。

１ 加工装置
２ エアブロー装置（後処理装置）
３ ロボット
４ 制御装置
４１ 記憶部
４２ 制御部
４ａ 学習プログラム（学習部）
４３ 送受信部（出力部）
１０ 加工システム
２０ 上位制御システム
１００ 管理システム

Claims (10)

1. 少なくとも１つの加工装置と、該加工装置によって加工されたワークに後処理としてエアブローを行う後処理装置と、を備えるシステムにおいて実行されるワークの後処理方法であって、
   前記加工装置によって加工されたワークを前記加工装置から前記後処理装置へロボットによって搬送し、
   前記加工装置における前記ワークの加工後の状況に関する情報を当該ワークを加工した前記加工装置から取得し、前記ワークの加工後の状況に関する情報が、前記ワークの加工終了から前記ロボットによって前記ワークが前記加工装置から取り出されるまでの経過時間であるか、または、前記加工装置におけるエアブロー時間であり、
   前記経過時間または前記加工装置におけるエアブロー時間が長い程、前記後処理のエアブロー時間が短くなるように、前記後処理装置による前記ワークの前記後処理のエアブロー時間を前記ワークの加工後の状況に関する情報に基づいて前記加工装置毎にまたは前記ワーク毎に制御装置によって決定し、
   決定された前記後処理のエアブロー時間だけ前記後処理装置によって前記ワークに後処理を行うワークの後処理方法。
2. 前記ワークの加工後の状況に関する情報が、前記経過時間であり、
   前記後処理のエアブロー時間が、下式から算出される請求項１に記載のワークの後処理方法。
   Ａ＝Ｂ−Ｃ×Ｄ
   ただし、
   Ａは、前記エアブロー時間、
   Ｂは、最大エアブロー時間、
   Ｃは、切削液減少係数、
   Ｄは、前記経過時間
   である。
3. ワークを加工する少なくとも１つの加工装置と、
   該加工装置によって加工された前記ワークに後処理としてエアブローを行う後処理装置と、
   前記加工装置から前記後処理装置へ前記加工されたワークを搬送するロボットと、
   前記後処理装置および前記ロボットを制御する制御装置とを備え、
   該制御装置が、
   前記加工装置におけるワークの加工後の状況に関する情報を当該ワークを加工した前記加工装置から取得し、前記ワークの加工後の状況に関する情報が、前記ワークの加工終了から前記ロボットによって前記ワークが前記加工装置から取り出されるまでの経過時間であるか、または、前記加工装置におけるエアブロー時間であり、
   前記経過時間または前記加工装置におけるエアブロー時間が長い程、前記後処理のエアブロー時間が短くなるように、前記ワークの前記後処理のエアブロー時間を前記ワークの加工後の状況に関する情報に基づいて前記加工装置毎にまたは前記ワーク毎に決定し、
   決定された前記後処理のエアブロー時間だけ前記ワークの後処理を前記後処理装置および前記ロボットに実行させる加工システム。
4. 前記制御装置が、前記ワークの加工後の状況に関する情報と、前記後処理装置によって実行された前記後処理のエアブロー時間と、前記後処理後の前記ワークの状態とに基づき、前記ワークの後処理のエアブロー時間を最適化するための学習を行う学習部を備える、請求項３に記載の加工システム。
5. 前記制御装置が、前記学習の結果を出力する出力部をさらに備える、請求項４に記載の加工システム。
6. 前記制御装置が、前記学習の結果を他の加工システムの制御装置に出力するように構成され、前記他の加工システムの制御装置から学習の結果を受信するように構成されている、請求項４または請求項５に記載の加工システム。
7. 前記制御装置が、前記学習の結果を上位制御システムに出力するように構成され、前記上位制御システムから学習の結果を受信するように構成されている、請求項４または請求項５に記載の加工システム。
8. 請求項３に記載の複数の加工システムと、
   該複数の加工システムの各々の前記制御装置と通信可能な上位制御システムと、を備え、
   少なくとも１つの前記加工システムの制御装置が、
   前記ワークの加工後の状況に関する情報と、前記後処理後の前記ワークの状態とに基づき、前記ワークの後処理のエアブロー時間を最適化するための学習を行う学習部と、
   前記学習の結果を出力する出力部と、を備え
   前記上位制御システムが、前記少なくとも１つの加工システムの制御装置から受信する前記学習の結果を蓄積する、管理システム。
9. 前記上位制御システムは、前記学習の結果を用いて前記上位制御システムにおいて行われた学習の結果を、各前記制御装置に送信するように構成されている、請求項８に記載の管理システム。
10. 前記上位制御システムは、前記学習の結果、または、前記学習の結果を用いて前記上位制御システムにおいて行われた学習の結果を、学習機能を持たない制御装置に送信するように構成されている、請求項８または請求項９に記載の管理システム。

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